JP2012097659A - Internal combustion engine with variable compression ratio mechanism - Google Patents

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大介 小林
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the deterioration of convergence to a target idling engine speed caused by the feedback control of ignition timing even if a target mechanical compression ratio is not achieved in an idling operation, in an internal combustion engine with a variable compression ratio mechanism.SOLUTION: The internal combustion engine controls the variable compression ratio mechanism in the idling operation so as to achieve the target mechanical compression ratio, and performs the feedback control of the ignition timing (step 113) so as to achieve the target idling engine speed. When the target mechanical compression ratio is not achieved in the idling operation, the internal combustion engine varies a control amount of the feedback control on the basis of a current mechanical compression ratio (steps 110-112).

Description

本発明は、可変圧縮比機構を備える内燃機関に関する。   The present invention relates to an internal combustion engine including a variable compression ratio mechanism.

可変圧縮比機構を備える内燃機関が公知であり(特許文献1参照)、このような可変圧縮比機構を備える内燃機関において、各機関負荷に対してそれぞれの目標機械圧縮比((上死点燃焼室容積+行程容積)/上死点燃焼室容積)が定められている。それにより、アイドル運転時においても、通常は、目標機械圧縮比が実現されて、目標アイドル回転数を実現するための点火時期のフィードバック制御が実施される。   An internal combustion engine having a variable compression ratio mechanism is known (see Patent Document 1). In an internal combustion engine having such a variable compression ratio mechanism, each target mechanical compression ratio ((top dead center combustion) is set for each engine load. Chamber volume + stroke volume) / top dead center combustion chamber volume). Thereby, even during the idling operation, the target mechanical compression ratio is usually realized, and the ignition timing feedback control for realizing the target idling speed is performed.

特開2007−303423JP2007-303423 特開2009−062886JP2009-062886

前述の可変圧縮比機構を備える内燃機関において、何らかの理由によって、アイドル運転時に目標機械圧縮比が実現されていないことがあり、この場合において、点火時期のフィードバック制御による目標アイドル回転数への収束性が悪化し、最悪の場合には、機関停止が発生することもある。   In the internal combustion engine having the above-described variable compression ratio mechanism, the target mechanical compression ratio may not be realized during idle operation for some reason. In this case, the convergence to the target idle speed by feedback control of the ignition timing is not achieved. In the worst case, an engine stoppage may occur.

従って、本発明の目的は、可変圧縮比機構を備える内燃機関において、アイドル運転時に目標機械圧縮比が実現されなくても、点火時期のフィードバック制御による目標アイドル回転数への収束性の悪化を抑制することである。   Therefore, an object of the present invention is to suppress deterioration in convergence to the target idle speed by feedback control of the ignition timing in an internal combustion engine having a variable compression ratio mechanism even if the target mechanical compression ratio is not realized during idle operation. It is to be.

本発明による請求項1に記載の可変圧縮比機構を備える内燃機関は、アイドル運転時に、目標機械圧縮比が実現されるように可変圧縮比機構を制御すると共に、目標アイドル回転数が実現されように点火時期のフィードバック制御を実施する内燃機関において、アイドル運転時に前記目標機械圧縮比が実現されていない場合には、前記フィードバック制御の制御量を現在の機械圧縮比に基づき変更することを特徴とする。   An internal combustion engine comprising the variable compression ratio mechanism according to the first aspect of the present invention controls the variable compression ratio mechanism so that the target mechanical compression ratio is realized during idle operation, and the target idle speed is realized. In the internal combustion engine that performs feedback control of ignition timing at the same time, when the target mechanical compression ratio is not realized during idle operation, the control amount of the feedback control is changed based on the current mechanical compression ratio. To do.

本発明による請求項2に記載の可変圧縮比機構を備える内燃機関は、請求項1に記載の可変圧縮比機構を備える内燃機関において、前記現在の機械圧縮比は、気筒毎の現在の機械圧縮比であり、各気筒の発生トルクを等しくするように気筒毎の前記フィードバック制御の前記制御量が変更されることを特徴とする。   An internal combustion engine comprising the variable compression ratio mechanism according to claim 2 according to the present invention is an internal combustion engine comprising the variable compression ratio mechanism according to claim 1, wherein the current mechanical compression ratio is a current mechanical compression for each cylinder. The control amount of the feedback control for each cylinder is changed so that the generated torque of each cylinder is equal.

本発明による請求項1に記載の可変圧縮比機構を備える内燃機関によれば、アイドル運転時に、目標機械圧縮比が実現されるように可変圧縮比機構を制御すると共に、目標アイドル回転数が実現されように点火時期のフィードバック制御を実施する内燃機関において、アイドル運転時に目標機械圧縮比が実現されていない場合には、フィードバック制御の制御量を現在の機械圧縮比に基づき変更するようになっている。それにより、機械圧縮比が高いほど点火時期の変化に対する発生トルクの変化が大きくなるために、目標機械圧縮比が実現されていない場合に、点火時期のフィードバック制御の制御量を一定としていると、発生トルクが大きく変化したり、また、僅かしか変化しなかったりして、目標アイドル回転数への収束性が悪化することがあるが、フィードバック制御の制御量を現在の機械圧縮比に基づき適当に変更することにより、この収束性の悪化を抑制することができる。   According to the internal combustion engine having the variable compression ratio mechanism according to the first aspect of the present invention, the variable compression ratio mechanism is controlled so that the target mechanical compression ratio is realized during the idling operation, and the target idle rotation speed is realized. Thus, in an internal combustion engine that performs feedback control of ignition timing, when the target mechanical compression ratio is not realized during idle operation, the control amount of feedback control is changed based on the current mechanical compression ratio. Yes. As a result, the higher the mechanical compression ratio, the greater the change in the generated torque with respect to the change in the ignition timing.Therefore, when the target mechanical compression ratio is not achieved, the control amount of the ignition timing feedback control is constant. Convergence to the target idle speed may deteriorate due to large or small changes in the generated torque, but the amount of feedback control should be set appropriately based on the current mechanical compression ratio. By changing, the deterioration of the convergence can be suppressed.

本発明による請求項2に記載の可変圧縮比機構を備える内燃機関によれば、請求項1に記載の可変圧縮比機構を備える内燃機関において、現在の機械圧縮比は、気筒毎の現在の機械圧縮比であり、各気筒の発生トルクを等しくするように気筒毎のフィードバック制御の制御量が変更されるようになっている。それにより、デポジットの付着量の違いなどによって気筒毎の機械圧縮比が異なる場合において、トルク変動を抑制しながら、目標アイドル回転数への収束性の悪化を抑制することができる。   According to an internal combustion engine comprising the variable compression ratio mechanism according to claim 2 of the present invention, in the internal combustion engine comprising the variable compression ratio mechanism according to claim 1, the current mechanical compression ratio is the current machine for each cylinder. This is the compression ratio, and the control amount of feedback control for each cylinder is changed so that the torque generated in each cylinder is equal. Thereby, in the case where the mechanical compression ratio for each cylinder differs due to a difference in the deposit amount or the like, it is possible to suppress deterioration in convergence to the target idle speed while suppressing torque fluctuation.

内燃機関の全体図である。1 is an overall view of an internal combustion engine. 可変圧縮比機構の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of a variable compression ratio mechanism. 図解的に表した内燃機関の側面断面図である。1 is a schematic side sectional view of an internal combustion engine. 可変バルブタイミング機構を示す図である。It is a figure which shows a variable valve timing mechanism. 吸気弁および排気弁のリフト量を示す図である。It is a figure which shows the lift amount of an intake valve and an exhaust valve. 機械圧縮比、実圧縮比および膨張比を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a mechanical compression ratio, an actual compression ratio, and an expansion ratio. 理論熱効率と膨張比との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between theoretical thermal efficiency and an expansion ratio. 通常のサイクルおよび超高膨張比サイクルを説明するための図である。It is a figure for demonstrating a normal cycle and a super-high expansion ratio cycle. 機関負荷に応じた機械圧縮比等の変化を示す図である。It is a figure which shows changes, such as a mechanical compression ratio according to an engine load. 目標アイドル回転数を実現するための点火時期のフィードバック制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the feedback control of the ignition timing for implement | achieving a target idle speed. 機械圧縮比毎の点火時期と発生トルクとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the ignition timing for every mechanical compression ratio, and generated torque. 機械圧縮比毎の点火時期と発生トルクとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the ignition timing for every mechanical compression ratio, and generated torque.

図1は本発明による可変圧縮比機構を備える内燃機関の側面断面図を示す。図1を参照すると、1はクランクケース、2はシリンダブロック、3はシリンダヘッド、4はピストン、5は燃焼室、6は燃焼室5の頂面中央部に配置された点火栓、7は吸気弁、8は吸気ポート、9は排気弁、10は排気ポートを夫々示す。吸気ポート8は吸気枝管11を介してサージタンク12に連結され、各吸気枝管11には夫々対応する吸気ポート8内に向けて燃料を噴射するための燃料噴射弁13が配置される。なお、燃料噴射弁13は各吸気枝管11に取付ける代りに各燃焼室5内に配置してもよい。   FIG. 1 is a side sectional view of an internal combustion engine having a variable compression ratio mechanism according to the present invention. Referring to FIG. 1, 1 is a crankcase, 2 is a cylinder block, 3 is a cylinder head, 4 is a piston, 5 is a combustion chamber, 6 is a spark plug disposed at the center of the top surface of the combustion chamber 5, and 7 is intake air. 8 is an intake port, 9 is an exhaust valve, and 10 is an exhaust port. The intake port 8 is connected to a surge tank 12 via an intake branch pipe 11, and a fuel injection valve 13 for injecting fuel into the corresponding intake port 8 is arranged in each intake branch pipe 11. The fuel injection valve 13 may be arranged in each combustion chamber 5 instead of being attached to each intake branch pipe 11.

サージタンク12は吸気ダクト14を介してエアクリーナ15に連結され、吸気ダクト14内にはアクチュエータ16によって駆動されるスロットル弁17と例えば熱線を用いた吸入空気量検出器18とが配置される。一方、排気ポート10は排気マニホルド19を介して例えば三元触媒を内蔵した触媒装置20に連結され、排気マニホルド19内には空燃比センサ21が配置される。   The surge tank 12 is connected to an air cleaner 15 via an intake duct 14, and a throttle valve 17 driven by an actuator 16 and an intake air amount detector 18 using, for example, heat rays are arranged in the intake duct 14. On the other hand, the exhaust port 10 is connected to a catalyst device 20 containing, for example, a three-way catalyst via an exhaust manifold 19, and an air-fuel ratio sensor 21 is disposed in the exhaust manifold 19.

一方、図1に示される実施例ではクランクケース1とシリンダブロック2との連結部にクランクケース1とシリンダブロック2のシリンダ軸線方向の相対位置を変化させることによりピストン4が圧縮上死点に位置するときの燃焼室5の容積を変更可能な可変圧縮比機構Aが設けられており、更に実際の圧縮作用の開始時期を変更可能な実圧縮作用開始時期変更機構Bが設けられている。なお、図1に示される実施例ではこの実圧縮作用開始時期変更機構Bは吸気弁7の閉弁時期を制御可能な可変バルブタイミング機構からなる。   On the other hand, in the embodiment shown in FIG. 1, the piston 4 is positioned at the compression top dead center by changing the relative position of the crankcase 1 and the cylinder block 2 in the cylinder axial direction at the connecting portion between the crankcase 1 and the cylinder block 2. There is provided a variable compression ratio mechanism A capable of changing the volume of the combustion chamber 5 at the time, and further an actual compression action start timing changing mechanism B capable of changing the actual start time of the compression action. In the embodiment shown in FIG. 1, the actual compression action start timing changing mechanism B is composed of a variable valve timing mechanism capable of controlling the closing timing of the intake valve 7.

図1に示されるようにクランクケース1とシリンダブロック2にはクランクケース1とシリンダブロック2間の相対位置関係を検出するための相対位置センサ22が取付けられており、この相対位置センサ22からはクランクケース1とシリンダブロック2との間隔の変化を示す出力信号が出力される。また、可変バルブタイミング機構Bには吸気弁7の閉弁時期を示す出力信号を発生するバルブタイミングセンサ23が取付けられており、スロットル弁駆動用のアクチュエータ16にはスロットル弁開度を示す出力信号を発生するスロットル開度センサ24が取付けられている。   As shown in FIG. 1, a relative position sensor 22 for detecting a relative positional relationship between the crankcase 1 and the cylinder block 2 is attached to the crankcase 1 and the cylinder block 2. An output signal indicating a change in the interval between the crankcase 1 and the cylinder block 2 is output. The variable valve timing mechanism B is provided with a valve timing sensor 23 for generating an output signal indicating the closing timing of the intake valve 7, and an output signal indicating the throttle valve opening is provided to the actuator 16 for driving the throttle valve. A throttle opening sensor 24 is attached.

電子制御ユニット30はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス31によって互いに接続されたROM(リードオンリメモリ)32、RAM(ランダムアクセスメモリ)33、CPU(マイクロプロセッサ)34、入力ポート35および出力ポート36を具備する。吸入空気量検出器18、空燃比センサ21、相対位置センサ22、バルブタイミングセンサ23およびスロットル開度センサ24の出力信号は夫々対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。また、アクセルペダル40にはアクセルペダル40の踏込み量Lに比例した出力電圧を発生する負荷センサ41が接続され、負荷センサ41の出力電圧は対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。更に入力ポート35にはクランクシャフトが例えば30°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ42が接続される。一方、出力ポート36は対応する駆動回路38を介して点火栓6、燃料噴射弁13、スロットル弁駆動用アクチュエータ16、可変圧縮比機構Aおよび可変バルブタイミング機構Bに接続される。   The electronic control unit 30 is composed of a digital computer, and is connected to each other by a bidirectional bus 31. A ROM (read only memory) 32, a RAM (random access memory) 33, a CPU (microprocessor) 34, an input port 35 and an output port 36. It comprises. Output signals of the intake air amount detector 18, the air-fuel ratio sensor 21, the relative position sensor 22, the valve timing sensor 23, and the throttle opening sensor 24 are input to the input port 35 via the corresponding AD converters 37. A load sensor 41 that generates an output voltage proportional to the depression amount L of the accelerator pedal 40 is connected to the accelerator pedal 40, and the output voltage of the load sensor 41 is input to the input port 35 via the corresponding AD converter 37. Is done. Further, a crank angle sensor 42 that generates an output pulse every time the crankshaft rotates, for example, 30 ° is connected to the input port 35. On the other hand, the output port 36 is connected to the spark plug 6, the fuel injection valve 13, the throttle valve driving actuator 16, the variable compression ratio mechanism A, and the variable valve timing mechanism B through corresponding drive circuits 38.

図2は図1に示す可変圧縮比機構Aの分解斜視図を示しており、図3は図解的に表した内燃機関の側面断面図を示している。図2を参照すると、シリンダブロック2の両側壁の下方には互いに間隔を隔てた複数個の突出部50が形成されており、各突出部50内には夫々断面円形のカム挿入孔51が形成されている。一方、クランクケース1の上壁面上には互いに間隔を隔てて夫々対応する突出部50の間に嵌合せしめられる複数個の突出部52が形成されており、これらの各突出部52内にも夫々断面円形のカム挿入孔53が形成されている。   2 is an exploded perspective view of the variable compression ratio mechanism A shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a side sectional view of the internal combustion engine schematically shown. Referring to FIG. 2, a plurality of protrusions 50 spaced from each other are formed below both side walls of the cylinder block 2, and cam insertion holes 51 each having a circular cross section are formed in each protrusion 50. Has been. On the other hand, a plurality of protrusions 52 are formed on the upper wall surface of the crankcase 1 so as to be fitted between the corresponding protrusions 50 spaced apart from each other. Cam insertion holes 53 each having a circular cross section are formed.

図2に示されるように一対のカムシャフト54,55が設けられており、各カムシャフト54,55上には一つおきに各カム挿入孔53内に回転可能に挿入される円形カム58が固定されている。これらの円形カム58は各カムシャフト54,55の回転軸線と共軸をなす。一方、各円形カム58の両側には図3に示すように各カムシャフト54,55の回転軸線に対して偏心配置された偏心軸57が延びており、この偏心軸57上に別の円形カム56が偏心して回転可能に取付けられている。図2に示されるようにこれら円形カム56は各円形カム58の両側に配置されており、これら円形カム56は対応する各カム挿入孔51内に回転可能に挿入されている。また、図2に示されるようにカムシャフト55にはカムシャフト55の回転角度を表す出力信号を発生するカム回転角度センサ25が取付けられている。   As shown in FIG. 2, a pair of camshafts 54 and 55 are provided, and on each camshaft 54 and 55, a circular cam 58 is rotatably inserted into each cam insertion hole 53. It is fixed. These circular cams 58 are coaxial with the rotational axes of the camshafts 54 and 55. On the other hand, on both sides of each circular cam 58, as shown in FIG. 3, an eccentric shaft 57 eccentrically arranged with respect to the rotation axis of each camshaft 54, 55 extends. 56 is mounted eccentrically and rotatable. As shown in FIG. 2, these circular cams 56 are arranged on both sides of each circular cam 58, and these circular cams 56 are rotatably inserted into the corresponding cam insertion holes 51. As shown in FIG. 2, a cam rotation angle sensor 25 that generates an output signal representing the rotation angle of the camshaft 55 is attached to the camshaft 55.

図3(A)に示すような状態から各カムシャフト54,55上に固定された円形カム58を図3(A)において矢印で示される如く互いに反対方向に回転させると偏心軸57が互いに離れる方向に移動するために円形カム56がカム挿入孔51内において円形カム58とは反対方向に回転し、図3(B)に示されるように偏心軸57の位置が高い位置から中間高さ位置となる。次いで更に円形カム58を矢印で示される方向に回転させると図3(C)に示されるように偏心軸57は最も低い位置となる。   When the circular cams 58 fixed on the camshafts 54 and 55 are rotated in opposite directions as indicated by arrows in FIG. 3A from the state shown in FIG. 3A, the eccentric shafts 57 are separated from each other. In order to move in the direction, the circular cam 56 rotates in the opposite direction to the circular cam 58 in the cam insertion hole 51, and as shown in FIG. 3B, the position of the eccentric shaft 57 is changed from the high position to the intermediate height position. It becomes. Next, when the circular cam 58 is further rotated in the direction indicated by the arrow, the eccentric shaft 57 is at the lowest position as shown in FIG.

なお、図3(A)、図3(B)、図3(C)には夫々の状態における円形カム58の中心aと偏心軸57の中心bと円形カム56の中心cとの位置関係が示されている。   3A, 3B, and 3C show the positional relationship among the center a of the circular cam 58, the center b of the eccentric shaft 57, and the center c of the circular cam 56 in each state. It is shown.

図3(A)から図3(C)とを比較するとわかるようにクランクケース1とシリンダブロック2の相対位置は円形カム58の中心aと円形カム56の中心cとの距離によって定まり、円形カム58の中心aと円形カム56の中心cとの距離が大きくなるほどシリンダブロック2はクランクケース1から離れる。即ち、可変圧縮比機構Aは回転するカムを用いたクランク機構によりクランクケース1とシリンダブロック2間の相対位置を変化させていることになる。シリンダブロック2がクランクケース1から離れるとピストン4が圧縮上死点に位置するときの燃焼室5の容積は増大し、従って各カムシャフト54,55を回転させることによってピストン4が圧縮上死点に位置するときの燃焼室5の容積を変更することができる。   3A to 3C, the relative positions of the crankcase 1 and the cylinder block 2 are determined by the distance between the center a of the circular cam 58 and the center c of the circular cam 56. As the distance between the center a of 58 and the center c of the circular cam 56 increases, the cylinder block 2 moves away from the crankcase 1. That is, the variable compression ratio mechanism A changes the relative position between the crankcase 1 and the cylinder block 2 by a crank mechanism using a rotating cam. When the cylinder block 2 moves away from the crankcase 1, the volume of the combustion chamber 5 increases when the piston 4 is positioned at the compression top dead center. Therefore, by rotating the camshafts 54 and 55, the piston 4 is compressed at the top dead center. The volume of the combustion chamber 5 when it is located at can be changed.

図2に示されるように各カムシャフト54,55を夫々反対方向に回転させるために駆動モータ59の回転軸には夫々螺旋方向が逆向きの一対のウォーム61,62が取付けられており、これらウォーム61,62と噛合するウォームホイール63,64が夫々各カムシャフト54,55の端部に固定されている。この実施例では駆動モータ59を駆動することによってピストン4が圧縮上死点に位置するときの燃焼室5の容積を広い範囲に亘って変更することができる。   As shown in FIG. 2, in order to rotate the camshafts 54 and 55 in opposite directions, a pair of worms 61 and 62 having opposite spiral directions are attached to the rotation shaft of the drive motor 59, respectively. Worm wheels 63 and 64 that mesh with the worms 61 and 62 are fixed to the ends of the camshafts 54 and 55, respectively. In this embodiment, by driving the drive motor 59, the volume of the combustion chamber 5 when the piston 4 is located at the compression top dead center can be changed over a wide range.

一方、図4は図1において吸気弁7を駆動するためのカムシャフト70の端部に取付けられた可変バルブタイミング機構Bを示している。図4を参照すると、この可変バルブタイミング機構Bは機関のクランク軸によりタイミングベルトを介して矢印方向に回転せしめられるタイミングプーリ71と、タイミングプーリ71と一緒に回転する円筒状ハウジング72と、吸気弁駆動用カムシャフト70と一緒に回転しかつ円筒状ハウジング72に対して相対回転可能な回転軸73と、円筒状ハウジング72の内周面から回転軸73の外周面まで延びる複数個の仕切壁74と、各仕切壁74の間で回転軸73の外周面から円筒状ハウジング72の内周面まで延びるベーン75とを具備しており、各ベーン75の両側には夫々進角用油圧室76と遅角用油圧室77とが形成されている。   On the other hand, FIG. 4 shows the variable valve timing mechanism B attached to the end of the camshaft 70 for driving the intake valve 7 in FIG. Referring to FIG. 4, the variable valve timing mechanism B includes a timing pulley 71 that is rotated in the direction of an arrow by a crankshaft of an engine via a timing belt, a cylindrical housing 72 that rotates together with the timing pulley 71, an intake valve A rotating shaft 73 that rotates together with the driving camshaft 70 and is rotatable relative to the cylindrical housing 72, and a plurality of partition walls 74 that extend from the inner peripheral surface of the cylindrical housing 72 to the outer peripheral surface of the rotating shaft 73. And a vane 75 extending from the outer peripheral surface of the rotating shaft 73 to the inner peripheral surface of the cylindrical housing 72 between the partition walls 74, and an advance hydraulic chamber 76 on each side of each vane 75. A retarding hydraulic chamber 77 is formed.

各油圧室76,77への作動油の供給制御は作動油供給制御弁78によって行われる。この作動油供給制御弁78は各油圧室76,77に夫々連結された油圧ポート79,80と、油圧ポンプ81から吐出された作動油の供給ポート82と、一対のドレインポート83,84と、各ポート79,80,82,83,84間の連通遮断制御を行うスプール弁85とを具備している。   The hydraulic oil supply control to the hydraulic chambers 76 and 77 is performed by a hydraulic oil supply control valve 78. The hydraulic oil supply control valve 78 includes hydraulic ports 79 and 80 connected to the hydraulic chambers 76 and 77, a hydraulic oil supply port 82 discharged from the hydraulic pump 81, a pair of drain ports 83 and 84, And a spool valve 85 for controlling communication between the ports 79, 80, 82, 83, and 84.

吸気弁駆動用カムシャフト70のカムの位相を進角すべきときは図4においてスプール弁85が右方に移動せしめられ、供給ポート82から供給された作動油が油圧ポート79を介して進角用油圧室76に供給されると共に遅角用油圧室77内の作動油がドレインポート84から排出される。このとき回転軸73は円筒状ハウジング72に対して矢印方向に相対回転せしめられる。   When the cam phase of the intake valve driving camshaft 70 should be advanced, the spool valve 85 is moved to the right in FIG. 4 and the hydraulic oil supplied from the supply port 82 is advanced via the hydraulic port 79. The hydraulic oil in the retard hydraulic chamber 77 is discharged from the drain port 84 while being supplied to the hydraulic chamber 76. At this time, the rotary shaft 73 is rotated relative to the cylindrical housing 72 in the direction of the arrow.

これに対し、吸気弁駆動用カムシャフト70のカムの位相を遅角すべきときは図4においてスプール弁85が左方に移動せしめられ、供給ポート82から供給された作動油が油圧ポート80を介して遅角用油圧室77に供給されると共に進角用油圧室76内の作動油がドレインポート83から排出される。このとき回転軸73は円筒状ハウジング72に対して矢印と反対方向に相対回転せしめられる。   On the other hand, when the cam phase of the intake valve driving camshaft 70 should be retarded, the spool valve 85 is moved to the left in FIG. 4, and the hydraulic oil supplied from the supply port 82 causes the hydraulic port 80 to move. The hydraulic oil in the advance hydraulic chamber 76 is discharged from the drain port 83 while being supplied to the retard hydraulic chamber 77. At this time, the rotating shaft 73 is rotated relative to the cylindrical housing 72 in the direction opposite to the arrow.

回転軸73が円筒状ハウジング72に対して相対回転せしめられているときにスプール弁85が図4に示される中立位置に戻されると回転軸73の相対回転動作は停止せしめられ、回転軸73はそのときの相対回転位置に保持される。従って可変バルブタイミング機構Bによって吸気弁駆動用カムシャフト70のカムの位相を所望の量だけ進角させることができ、遅角させることができることになる。   If the spool valve 85 is returned to the neutral position shown in FIG. 4 while the rotation shaft 73 is rotated relative to the cylindrical housing 72, the relative rotation operation of the rotation shaft 73 is stopped, and the rotation shaft 73 is The relative rotation position at that time is held. Therefore, the variable valve timing mechanism B can advance and retard the cam phase of the intake valve driving camshaft 70 by a desired amount.

図5において実線は可変バルブタイミング機構Bによって吸気弁駆動用カムシャフト70のカムの位相が最も進角されているときを示しており、破線は吸気弁駆動用カムシャフト70のカムの位相が最も遅角されているときを示している。従って吸気弁7の開弁期間は図5において実線で示す範囲と破線で示す範囲との間で任意に設定することができ、従って吸気弁7の閉弁時期も図5において矢印Cで示す範囲内の任意のクランク角に設定することができる。   In FIG. 5, the solid line shows the time when the cam phase of the intake valve driving camshaft 70 is advanced the most by the variable valve timing mechanism B, and the broken line shows the cam phase of the intake valve driving camshaft 70 being the most advanced. It shows when it is retarded. Therefore, the valve opening period of the intake valve 7 can be arbitrarily set between the range indicated by the solid line and the range indicated by the broken line in FIG. 5, and therefore the closing timing of the intake valve 7 is also the range indicated by the arrow C in FIG. Any crank angle can be set.

図1および図4に示される可変バルブタイミング機構Bは一例を示すものであって、例えば吸気弁の開弁時期を一定に維持したまま吸気弁の閉弁時期のみを変えることのできる可変バルブタイミング機構等、種々の形式の可変バルブタイミング機構を用いることができる。   The variable valve timing mechanism B shown in FIG. 1 and FIG. 4 shows an example. For example, the variable valve timing that can change only the closing timing of the intake valve while keeping the opening timing of the intake valve constant. Various types of variable valve timing mechanisms, such as mechanisms, can be used.

次に図6を参照しつつ本願において使用されている用語の意味について説明する。なお、図6の(A),(B),(C)には説明のために燃焼室容積が50mlでピストンの行程容積が500mlであるエンジンが示されており、これら図6の(A),(B),(C)において燃焼室容積とはピストンが圧縮上死点に位置するときの燃焼室の容積を表している。   Next, the meanings of terms used in the present application will be described with reference to FIG. 6 (A), (B), and (C) show an engine having a combustion chamber volume of 50 ml and a piston stroke volume of 500 ml for the sake of explanation. , (B), (C), the combustion chamber volume represents the volume of the combustion chamber when the piston is located at the compression top dead center.

図6(A)は機械圧縮比について説明している。機械圧縮比は圧縮行程時のピストンの行程容積と燃焼室容積のみから機械的に定まる値であってこの機械圧縮比は(燃焼室容積+行程容積)/燃焼室容積で表される。図6(A)に示される例ではこの機械圧縮比は(50ml+500ml)/50ml=11となる。   FIG. 6A explains the mechanical compression ratio. The mechanical compression ratio is a value mechanically determined only from the stroke volume of the piston and the combustion chamber volume during the compression stroke, and this mechanical compression ratio is expressed by (combustion chamber volume + stroke volume) / combustion chamber volume. In the example shown in FIG. 6A, this mechanical compression ratio is (50 ml + 500 ml) / 50 ml = 11.

図6(B)は実圧縮比について説明している。この実圧縮比は実際に圧縮作用が開始されたときからピストンが上死点に達するまでの実際のピストン行程容積と燃焼室容積から定まる値であってこの実圧縮比は(燃焼室容積+実際の行程容積)/燃焼室容積で表される。即ち、図6(B)に示されるように圧縮行程においてピストンが上昇を開始しても吸気弁が開弁している間は圧縮作用は行われず、吸気弁が閉弁したときから実際の圧縮作用が開始される。従って実圧縮比は実際の行程容積を用いて上記の如く表される。図6(B)に示される例では実圧縮比は(50ml+450ml)/50ml=10となる。   FIG. 6B describes the actual compression ratio. This actual compression ratio is a value determined from the actual piston stroke volume and the combustion chamber volume from when the compression action is actually started until the piston reaches top dead center, and this actual compression ratio is (combustion chamber volume + actual (Stroke volume) / combustion chamber volume. That is, as shown in FIG. 6B, even if the piston starts to rise in the compression stroke, the compression operation is not performed while the intake valve is open, and the actual compression is performed from the time when the intake valve is closed. The action begins. Therefore, the actual compression ratio is expressed as described above using the actual stroke volume. In the example shown in FIG. 6B, the actual compression ratio is (50 ml + 450 ml) / 50 ml = 10.

図6(C)は膨張比について説明している。膨張比は膨張行程時のピストンの行程容積と燃焼室容積から定まる値であってこの膨張比は(燃焼室容積+行程容積)/燃焼室容積で表される。図6(C)に示される例ではこの膨張比は(50ml+500ml)/50ml=11となる。   FIG. 6C illustrates the expansion ratio. The expansion ratio is a value determined from the stroke volume of the piston and the combustion chamber volume during the expansion stroke, and this expansion ratio is expressed by (combustion chamber volume + stroke volume) / combustion chamber volume. In the example shown in FIG. 6C, this expansion ratio is (50 ml + 500 ml) / 50 ml = 11.

次に図7および図8を参照しつつ本発明において用いられている超膨張比サイクルについて説明する。なお、図7は理論熱効率と膨張比との関係を示しており、図8は本発明において負荷に応じ使い分けられている通常のサイクルと超高膨張比サイクルとの比較を示している。   Next, the super expansion ratio cycle used in the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 7 shows the relationship between the theoretical thermal efficiency and the expansion ratio, and FIG. 8 shows a comparison between a normal cycle and an ultrahigh expansion ratio cycle that are selectively used according to the load in the present invention.

図8(A)は吸気弁が下死点近傍で閉弁し、ほぼ吸気下死点付近からピストンによる圧縮作用が開始される場合の通常のサイクルを示している。この図8(A)に示す例でも図6の(A),(B),(C)に示す例と同様に燃焼室容積が50mlとされ、ピストンの行程容積が500mlとされている。図8(A)からわかるように通常のサイクルでは機械圧縮比は(50ml+500ml)/50ml=11であり、実圧縮比もほぼ11であり、膨張比も(50ml+500ml)/50ml=11となる。即ち、通常の内燃機関では機械圧縮比と実圧縮比と膨張比とがほぼ等しくなる。   FIG. 8A shows a normal cycle when the intake valve closes near the bottom dead center and the compression action by the piston is started from the vicinity of the intake bottom dead center. In the example shown in FIG. 8A as well, the combustion chamber volume is set to 50 ml, and the stroke volume of the piston is set to 500 ml, similarly to the example shown in FIGS. 6A, 6B, and 6C. As can be seen from FIG. 8A, in a normal cycle, the mechanical compression ratio is (50 ml + 500 ml) / 50 ml = 11, the actual compression ratio is almost 11, and the expansion ratio is also (50 ml + 500 ml) / 50 ml = 11. That is, in a normal internal combustion engine, the mechanical compression ratio, the actual compression ratio, and the expansion ratio are substantially equal.

図7における実線は実圧縮比と膨張比とがほぼ等しい場合の、即ち通常のサイクルにおける理論熱効率の変化を示している。この場合には膨張比が大きくなるほど、即ち実圧縮比が高くなるほど理論熱効率が高くなることがわかる。従って通常のサイクルにおいて理論熱効率を高めるには実圧縮比を高くすればよいことになる。しかしながら機関高負荷運転時におけるノッキングの発生の制約により実圧縮比は最大でも12程度までしか高くすることができず、斯くして通常のサイクルにおいては理論熱効率を十分に高くすることはできない。   The solid line in FIG. 7 shows the change in theoretical thermal efficiency when the actual compression ratio and the expansion ratio are substantially equal, that is, in a normal cycle. In this case, it can be seen that the theoretical thermal efficiency increases as the expansion ratio increases, that is, as the actual compression ratio increases. Therefore, in order to increase the theoretical thermal efficiency in a normal cycle, it is only necessary to increase the actual compression ratio. However, the actual compression ratio can only be increased to a maximum of about 12 due to the restriction of the occurrence of knocking at the time of engine high load operation, and thus the theoretical thermal efficiency cannot be sufficiently increased in a normal cycle.

一方、このような状況下で機械圧縮比と実圧縮比とを厳密に区分しつつ理論熱効率を高めることが検討され、その結果理論熱効率は膨張比が支配し、理論熱効率に対して実圧縮比はほとんど影響を与えないことが見い出されたのである。即ち、実圧縮比を高くすると爆発力は高まるが圧縮するために大きなエネルギーが必要となり、斯くして実圧縮比を高めても理論熱効率はほとんど高くならない。   On the other hand, under such circumstances, it is considered to increase the theoretical thermal efficiency while strictly dividing the mechanical compression ratio and the actual compression ratio. As a result, the theoretical thermal efficiency is governed by the expansion ratio, and the actual compression ratio is compared to the theoretical thermal efficiency. Was found to have little effect. That is, if the actual compression ratio is increased, the explosive force is increased, but a large amount of energy is required for compression. Thus, even if the actual compression ratio is increased, the theoretical thermal efficiency is hardly increased.

これに対し、膨張比を大きくすると膨張行程時にピストンに対し押下げ力が作用する期間が長くなり、斯くしてピストンがクランクシャフトに回転力を与えている期間が長くなる。従って膨張比は大きくすれば大きくするほど理論熱効率が高くなる。図7の破線ε=10は実圧縮比を10に固定した状態で膨張比を高くしていった場合の理論熱効率を示している。このように実圧縮比εを低い値に維持した状態で膨張比を高くしたときの理論熱効率の上昇量と、図7の実線で示す如く実圧縮比も膨張比と共に増大せしめられる場合の理論熱効率の上昇量とは大きな差がないことがわかる。   On the other hand, when the expansion ratio is increased, the period during which the pressing force acts on the piston during the expansion stroke becomes longer, and thus the period during which the piston applies the rotational force to the crankshaft becomes longer. Therefore, the larger the expansion ratio, the higher the theoretical thermal efficiency. The broken line ε = 10 in FIG. 7 indicates the theoretical thermal efficiency when the expansion ratio is increased with the actual compression ratio fixed at 10. Thus, the theoretical thermal efficiency when the expansion ratio is increased while the actual compression ratio ε is maintained at a low value, and the theoretical thermal efficiency when the actual compression ratio is increased with the expansion ratio as shown by the solid line in FIG. It can be seen that there is no significant difference from the amount of increase.

このように実圧縮比が低い値に維持されているとノッキングが発生することがなく、従って実圧縮比を低い値に維持した状態で膨張比を高くするとノッキングの発生を阻止しつつ理論熱効率を大巾に高めることができる。図8(B)は可変圧縮比機構Aおよび可変バルブタイミング機構Bを用いて、実圧縮比を低い値に維持しつつ膨張比を高めるようにした場合の一例を示している。   Thus, if the actual compression ratio is maintained at a low value, knocking does not occur. Therefore, if the expansion ratio is increased while the actual compression ratio is maintained at a low value, the theoretical thermal efficiency is reduced while preventing the occurrence of knocking. Can be greatly increased. FIG. 8B shows an example where the variable compression ratio mechanism A and variable valve timing mechanism B are used to increase the expansion ratio while maintaining the actual compression ratio at a low value.

図8(B)を参照すると、この例では可変圧縮比機構Aにより燃焼室容積が50mlから20mlまで減少せしめられる。一方、可変バルブタイミング機構Bによって実際のピストン行程容積が500mlから200mlになるまで吸気弁の閉弁時期が遅らされる。その結果、この例では実圧縮比は(20ml+200ml)/20ml=11となり、膨張比は(20ml+500ml)/20ml=26となる。図8(A)に示される通常のサイクルでは前述したように実圧縮比がほぼ11で膨張比が11であり、この場合に比べると図8(B)に示される場合には膨張比のみが26まで高められていることがわかる。これが超高膨張比サイクルと称される所以である。   Referring to FIG. 8B, in this example, the variable compression ratio mechanism A reduces the combustion chamber volume from 50 ml to 20 ml. On the other hand, the variable valve timing mechanism B delays the closing timing of the intake valve until the actual piston stroke volume is reduced from 500 ml to 200 ml. As a result, in this example, the actual compression ratio is (20 ml + 200 ml) / 20 ml = 11, and the expansion ratio is (20 ml + 500 ml) / 20 ml = 26. In the normal cycle shown in FIG. 8A, the actual compression ratio is almost 11 and the expansion ratio is 11, as described above. Compared with this case, only the expansion ratio is shown in FIG. 8B. It can be seen that it has been increased to 26. This is why it is called an ultra-high expansion ratio cycle.

一般的に言って内燃機関では機関負荷が低いほど熱効率が悪くなり、従って機関運転時における熱効率を向上させるためには、即ち燃費を向上させるには機関負荷が低いときの熱効率を向上させることが必要となる。一方、図8(B)に示される超高膨張比サイクルでは圧縮行程時の実際のピストン行程容積が小さくされるために燃焼室5内に吸入しうる吸入空気量は少なくなり、従ってこの超高膨張比サイクルは機関負荷が比較的低いときにしか採用できないことになる。従って本発明では機関負荷が比較的低いときには図8(B)に示す超高膨張比サイクルとし、機関高負荷運転時には図8(A)に示す通常のサイクルとするようにしている。   Generally speaking, in an internal combustion engine, the lower the engine load, the worse the thermal efficiency. Therefore, in order to improve the thermal efficiency during engine operation, that is, to improve fuel efficiency, it is necessary to improve the thermal efficiency when the engine load is low. Necessary. On the other hand, in the ultra-high expansion ratio cycle shown in FIG. 8B, since the actual piston stroke volume during the compression stroke is reduced, the amount of intake air that can be sucked into the combustion chamber 5 is reduced. The expansion ratio cycle can only be adopted when the engine load is relatively low. Therefore, in the present invention, when the engine load is relatively low, the super high expansion ratio cycle shown in FIG. 8B is used, and during the high engine load operation, the normal cycle shown in FIG. 8A is used.

次に図9を参照しつつ運転制御全般について概略的に説明する。図9には或る機関回転数における機関負荷に応じた吸入空気量、吸気弁閉弁時期、機械圧縮比、膨張比、実圧縮比およびスロットル弁17の開度の各変化が示されている。なお、図9は、触媒装置20内の三元触媒によって排気ガス中の未燃HC,COおよびNOXを同時に低減しうるように燃焼室5内における平均空燃比が空燃比センサ21の出力信号に基いて理論空燃比にフィードバック制御されている場合を示している。 Next, the overall operation control will be schematically described with reference to FIG. FIG. 9 shows changes in the intake air amount, the intake valve closing timing, the mechanical compression ratio, the expansion ratio, the actual compression ratio, and the opening degree of the throttle valve 17 according to the engine load at a certain engine speed. . 9 shows that the average air-fuel ratio in the combustion chamber 5 is the output signal of the air-fuel ratio sensor 21 so that unburned HC, CO and NO x in the exhaust gas can be simultaneously reduced by the three-way catalyst in the catalyst device 20. This shows a case where feedback control is performed to the stoichiometric air-fuel ratio based on the above.

さて、前述したように機関高負荷運転時には図8(A)に示される通常のサイクルが実行される。従って図9に示されるようにこのときには機械圧縮比は低くされるために膨張比は低く、図9において実線で示されるように吸気弁7の閉弁時期は図5において実線で示される如く早められている。また、このときには吸入空気量は多く、このときスロットル弁17の開度は全開に保持されているのでポンピング損失は零となっている。   As described above, the normal cycle shown in FIG. 8 (A) is executed during engine high load operation. Accordingly, as shown in FIG. 9, the expansion ratio is low because the mechanical compression ratio is lowered at this time, and the valve closing timing of the intake valve 7 is advanced as shown by the solid line in FIG. ing. At this time, the amount of intake air is large, and at this time, the opening degree of the throttle valve 17 is kept fully open, so that the pumping loss is zero.

一方、図9において実線で示されるように機関負荷が低くなるとそれに伴って吸入空気量を減少すべく吸気弁7の閉弁時期が遅くされる。またこのときには実圧縮比がほぼ一定に保持されるように図9に示される如く機関負荷が低くなるにつれて機械圧縮比が増大され、従って機関負荷が低くなるにつれて膨張比も増大される。なお、このときにもスロットル弁17は全開状態に保持されており、従って燃焼室5内に供給される吸入空気量はスロットル弁17によらずに吸気弁7の閉弁時期を変えることによって制御されている。   On the other hand, as shown by the solid line in FIG. 9, when the engine load becomes low, the closing timing of the intake valve 7 is delayed in order to reduce the intake air amount. Further, at this time, as shown in FIG. 9, the mechanical compression ratio is increased as the engine load is lowered so that the actual compression ratio is kept substantially constant. Therefore, the expansion ratio is also increased as the engine load is lowered. At this time, the throttle valve 17 is kept fully open, and therefore the amount of intake air supplied into the combustion chamber 5 is controlled by changing the closing timing of the intake valve 7 regardless of the throttle valve 17. Has been.

このように機関高負荷運転状態から機関負荷が低くなるときには実圧縮比がほぼ一定のもとで吸入空気量が減少するにつれて機械圧縮比が増大せしめられる。即ち、吸入空気量の減少に比例してピストン4が圧縮上死点に達したときの燃焼室5の容積が減少せしめられる。従ってピストン4が圧縮上死点に達したときの燃焼室5の容積は吸入空気量に比例して変化していることになる。なお、このとき図9に示される例では燃焼室5内の空燃比は理論空燃比となっているのでピストン4が圧縮上死点に達したときの燃焼室5の容積は燃料量に比例して変化していることになる。   As described above, when the engine load is reduced from the engine high load operation state, the mechanical compression ratio is increased as the intake air amount is decreased while the actual compression ratio is substantially constant. That is, the volume of the combustion chamber 5 when the piston 4 reaches the compression top dead center is decreased in proportion to the decrease in the intake air amount. Therefore, the volume of the combustion chamber 5 when the piston 4 reaches the compression top dead center changes in proportion to the intake air amount. At this time, in the example shown in FIG. 9, the air-fuel ratio in the combustion chamber 5 is the stoichiometric air-fuel ratio, so the volume of the combustion chamber 5 when the piston 4 reaches the compression top dead center is proportional to the fuel amount. Will change.

機関負荷が更に低くなると機械圧縮比は更に増大せしめられ、機関負荷がやや低負荷寄りの中負荷L1まで低下すると機械圧縮比は燃焼室5の構造上限界となる限界機械圧縮比(上限機械圧縮比)に達する。機械圧縮比が限界機械圧縮比に達すると、機械圧縮比が限界機械圧縮比に達したときの機関負荷L1よりも負荷の低い領域では機械圧縮比が限界機械圧縮比に保持される。従って低負荷側の機関中負荷運転時および機関低負荷運転時には即ち、機関低負荷運転側では機械圧縮比は最大となり、膨張比も最大となる。別の言い方をすると機関低負荷運転側では最大の膨張比が得られるように機械圧縮比が最大にされる。   When the engine load is further reduced, the mechanical compression ratio is further increased, and when the engine load is lowered to the medium load L1 slightly close to the low load, the mechanical compression ratio becomes a limit mechanical compression ratio (upper limit mechanical compression) that becomes the structural limit of the combustion chamber 5. Ratio). When the mechanical compression ratio reaches the limit mechanical compression ratio, the mechanical compression ratio is held at the limit mechanical compression ratio in a region where the load is lower than the engine load L1 when the mechanical compression ratio reaches the limit mechanical compression ratio. Accordingly, the mechanical compression ratio is maximized and the expansion ratio is maximized at the time of low engine load operation and low engine load operation, that is, at the engine low load operation side. In other words, the mechanical compression ratio is maximized so that the maximum expansion ratio is obtained on the engine low load operation side.

一方、図9に示される実施例では機関負荷がL1まで低下すると吸気弁7の閉弁時期が燃焼室5内に供給される吸入空気量を制御しうる限界閉弁時期となる。吸気弁7の閉弁時期が限界閉弁時期に達すると吸気弁7の閉弁時期が限界閉弁時期に達したときの機関負荷L1よりも負荷の低い領域では吸気弁7の閉弁時期が限界閉弁時期に保持される。   On the other hand, in the embodiment shown in FIG. 9, when the engine load decreases to L1, the closing timing of the intake valve 7 becomes the limit closing timing that can control the amount of intake air supplied into the combustion chamber 5. When the closing timing of the intake valve 7 reaches the limit closing timing, the closing timing of the intake valve 7 is reduced in a region where the load is lower than the engine load L1 when the closing timing of the intake valve 7 reaches the closing timing. It is held at the limit closing timing.

吸気弁7の閉弁時期が限界閉弁時期に保持されるともはや吸気弁7の閉弁時期の変化によっては吸入空気量を制御することができない。図9に示される実施例ではこのとき、即ち吸気弁7の閉弁時期が限界閉弁時期に達したときの機関負荷L1よりも負荷の低い領域ではスロットル弁17によって燃焼室5内に供給される吸入空気量が制御され、機関負荷が低くなるほどスロットル弁17の開度は小さくされる。   When the closing timing of the intake valve 7 is held at the limit closing timing, the amount of intake air can no longer be controlled by changing the closing timing of the intake valve 7. In the embodiment shown in FIG. 9, at this time, that is, in a region where the load is lower than the engine load L1 when the valve closing timing of the intake valve 7 reaches the limit valve closing timing, the intake valve 7 is supplied into the combustion chamber 5 by the throttle valve 17. The amount of intake air to be controlled is controlled, and the opening degree of the throttle valve 17 is made smaller as the engine load becomes lower.

一方、図9において破線で示すように機関負荷が低くなるにつれて吸気弁7の閉弁時期を早めることによってもスロットル弁17によらずに吸入空気量を制御することができる。従って、図9において実線で示される場合と破線で示される場合とをいずれも包含しうるように表現すると、本発明による実施例では吸気弁7の閉弁時期は、機関負荷が低くなるにつれて、燃焼室内に供給される吸入空気量を制御しうる限界閉弁時期L1まで吸気下死点BDCから離れる方向に移動せしめられることになる。このように吸入空気量は吸気弁7の閉弁時期を図9において実線で示すように変化させても制御することができるし、破線に示すように変化させても制御することができる。   On the other hand, as shown by the broken line in FIG. 9, the intake air amount can be controlled without depending on the throttle valve 17 by advancing the closing timing of the intake valve 7 as the engine load becomes lower. Accordingly, when expressing the case shown in FIG. 9 so as to include both the case indicated by the solid line and the case indicated by the broken line, in the embodiment according to the present invention, the valve closing timing of the intake valve 7 becomes smaller as the engine load becomes lower. It is moved in a direction away from the intake bottom dead center BDC until the limit valve closing timing L1 at which the intake air amount supplied into the combustion chamber can be controlled. Thus, the intake air amount can be controlled by changing the closing timing of the intake valve 7 as shown by the solid line in FIG. 9 or by changing it as shown by the broken line.

前述したように図8(B)に示す超高膨張比サイクルでは膨張比が26とされる。この膨張比は高いほど好ましいが図7からわかるように実用上使用可能な下限実圧縮比ε=5に対しても20以上であればかなり高い理論熱効率を得ることができる。従って本実施例では膨張比が20以上となるように可変圧縮比機構Aが形成されている。   As described above, the expansion ratio is 26 in the ultra-high expansion ratio cycle shown in FIG. The higher the expansion ratio, the better. However, as can be seen from FIG. 7, a considerably high theoretical thermal efficiency can be obtained if it is 20 or more with respect to the practically usable lower limit actual compression ratio ε = 5. Therefore, in this embodiment, the variable compression ratio mechanism A is formed so that the expansion ratio is 20 or more.

ところで、アイドル運転時においては、低負荷であるために、可変圧縮比機構Aは、上限機械圧縮比を目標機械圧縮比として制御される。一方、アイドル運転時には、機関回転数を目標アイドル回転数に一致させるための点火時期のフィードバック制御が実施される。図10は、本発明による可変圧縮比機構を備える内燃機関において実施されるアイドル運転時の点火時期のフィードバック制御を示すフローチャートであり、電子制御ユニット30により実施される。   By the way, since the load is low during idle operation, the variable compression ratio mechanism A is controlled with the upper limit mechanical compression ratio as the target mechanical compression ratio. On the other hand, during idle operation, feedback control of ignition timing is performed to make the engine speed coincide with the target idle speed. FIG. 10 is a flowchart showing the feedback control of the ignition timing during the idling operation performed in the internal combustion engine having the variable compression ratio mechanism according to the present invention, and is implemented by the electronic control unit 30.

先ず、ステップ101において、アイドル運転時であるか否かが判断される。例えば、車両停止中に負荷センサ41によりアクセルペダル40が開放されている(踏み込み量L=0)ことが検出されれば、アイドル運転時と判断することができる。アイドル運転時でないときには、ステップ101の判断は否定され、ステップ102において、詳しくは後述するアイドル運転時の前回の機械圧縮比E’を0として終了する。   First, in step 101, it is determined whether or not it is during idling. For example, if it is detected by the load sensor 41 that the accelerator pedal 40 is released (depression amount L = 0) while the vehicle is stopped, it can be determined that the vehicle is idling. If it is not during idling, the determination in step 101 is negative, and in step 102, the previous mechanical compression ratio E 'during idling, which will be described in detail later, is set to 0, and the process ends.

一方、アイドル運転時であるときには、ステップ101の判断が肯定され、ステップ103において、例えば相対位置センサ22の出力に基づき、現在の機械圧縮比Eを検出する。次いで、ステップ104において、現在の機械圧縮比Eと前回の機械圧縮比E’とがほぼ等しいか否かが判断される。アイドル運転時となった当初は、ステップ102において前回の機械圧縮比E’は0とされているために、ステップ104の判断が否定され、ステップ105において、現在の機械圧縮比Eに対する基準点火時期ITtが決定される。基準点火時期ITtは、アイドル運転時の所望空気量が実現されている場合において基準トルクTrを発生させて目標アイドル回転数を実現するための点火時期である。   On the other hand, when the engine is idling, the determination in step 101 is affirmed, and in step 103, the current mechanical compression ratio E is detected based on the output of the relative position sensor 22, for example. Next, at step 104, it is determined whether or not the current mechanical compression ratio E and the previous mechanical compression ratio E 'are substantially equal. At the beginning of idling, since the previous mechanical compression ratio E ′ is set to 0 in step 102, the determination in step 104 is denied, and in step 105, the reference ignition timing with respect to the current mechanical compression ratio E is determined. ITt is determined. The reference ignition timing ITt is an ignition timing for realizing the target idle speed by generating the reference torque Tr when the desired air amount during the idling operation is realized.

図11は、アイドル運転時における所望空気量が実現されている場合の点火時期と発生トルクとの関係を示すグラフであり、実線はアイドル運転時の目標機械圧縮比(例えば上限機械圧縮比)が実現されている場合であり、点線は機械圧縮比が目標機械圧縮比より低い特定機械圧縮比となっている場合である。特定機械圧縮比の場合の実圧縮比は、吸気量が同じであるために、目標機械圧縮比の場合の実圧縮比より低くなる。図11において、基準トルクTtは、前述したように、目標アイドル回転数Ntを実現するために必要なトルクである。   FIG. 11 is a graph showing the relationship between the ignition timing and the generated torque when the desired air amount is achieved during idle operation, and the solid line indicates the target mechanical compression ratio (for example, the upper limit mechanical compression ratio) during idle operation. The dotted line is a case where the specific mechanical compression ratio is lower than the target mechanical compression ratio. The actual compression ratio in the case of the specific mechanical compression ratio is lower than the actual compression ratio in the case of the target mechanical compression ratio because the intake air amount is the same. In FIG. 11, the reference torque Tt is a torque necessary to realize the target idle speed Nt as described above.

図11に示すように、アイドル運転時の目標機械圧縮比Etである上限機械圧縮比が実現されているときの基準トルクTtに対応する基準点火時期はITAであり、目標機械圧縮比Etより低い特定機械圧縮比となっているときの基準トルクTtに対応する基準点火時期はITBであり、このように、図11に例示した二つの機械圧縮比のように、機械圧縮比毎に点火時期と発生トルクとの関係を示すグラフは異なり、機械圧縮比毎に基準トルクTtに対応する基準点火時期ITtが異なり、機械圧縮比が低いほど基準トルクTtに対応する基準点火時期ITtは進角側となる。機械圧縮比Eに対して基準点火時期ITtをマップ化することができる。   As shown in FIG. 11, the reference ignition timing corresponding to the reference torque Tt when the upper limit mechanical compression ratio that is the target mechanical compression ratio Et during idle operation is realized is ITA, which is lower than the target mechanical compression ratio Et. The reference ignition timing corresponding to the reference torque Tt when the specific mechanical compression ratio is obtained is ITB. Thus, like the two mechanical compression ratios illustrated in FIG. The graphs showing the relationship with the generated torque are different, the reference ignition timing ITt corresponding to the reference torque Tt differs for each mechanical compression ratio, and the lower the mechanical compression ratio, the reference ignition timing ITt corresponding to the reference torque Tt Become. The reference ignition timing ITt can be mapped to the mechanical compression ratio E.

それにより、ステップ105では、マップを使用するなどして、現在の機械圧縮比Eに対する基準点火時期ITtが決定され、ステップ106において、点火時期をステップ105において決定された基準点火時期ITtとする。次いで、ステップ107において、クランク角センサ42を使用して現在の機関回転数Nが検出される。次いで、ステップ108において、目標アイドル回転数Ntと現在の機関回転数Nとの回転数偏差ΔNが算出される。次いで、ステップ109において、ステップ108において算出された回転数偏差ΔNがほぼ0であるか否かが判断される。点火時期ITを現在の機械圧縮比Eに対する基準点火時期ITtとした結果として目標アイドル回転数Ntが実現されれば、ステップ109の判断は肯定され、点火時期を変更する必要はない。それにより、ステップ114において、ステップ102で検出された今回の機械圧縮比Eを前回の機械圧縮比E’として終了する。   Accordingly, in step 105, a reference ignition timing ITt for the current mechanical compression ratio E is determined by using a map or the like, and in step 106, the ignition timing is set to the reference ignition timing ITt determined in step 105. Next, at step 107, the current engine speed N is detected using the crank angle sensor 42. Next, at step 108, a rotational speed deviation ΔN between the target idle rotational speed Nt and the current engine rotational speed N is calculated. Next, at step 109, it is determined whether or not the rotational speed deviation ΔN calculated at step 108 is substantially zero. If the target idle speed Nt is realized as a result of setting the ignition timing IT to the reference ignition timing ITt with respect to the current mechanical compression ratio E, the determination in step 109 is affirmed and it is not necessary to change the ignition timing. Accordingly, in step 114, the current mechanical compression ratio E detected in step 102 is ended as the previous mechanical compression ratio E '.

一方、ステップ109の判断が否定されるときには、目標アイドル回転数Ntが実現されておらず、ステップ110において点火時期ITを変化させる制御量ΔITが設定される。制御量ΔITは、回転数偏差ΔNが正である場合には、点火時期ITを進角して現在の機関回転数Nを高めなければならず、制御量ΔITは負となる。また、制御量ΔITは、回転数偏差ΔNが負である場合には、点火時期ITを遅角して現在の機関回転数Nを低くしなければならず、制御量ΔITは正となる。制御量ΔITの絶対値は、回転数偏差ΔNの絶対値に係わらず一定値としても良いが、回転数偏差ΔNの絶対値が大きいほど大きくすることが好ましい。それにより、回転数偏差ΔNが大きいほど点火時期ITを大きく変化させて機関回転数Nを目標アイドル回転数Ntへ早く収束させることができる。   On the other hand, when the determination in step 109 is negative, the target idle speed Nt is not realized, and in step 110, the control amount ΔIT that changes the ignition timing IT is set. When the rotational speed deviation ΔN is positive, the control amount ΔIT must advance the ignition timing IT to increase the current engine rotational speed N, and the control amount ΔIT becomes negative. Further, when the rotational speed deviation ΔN is negative, the control amount ΔIT must retard the ignition timing IT to lower the current engine rotational speed N, and the control amount ΔIT becomes positive. The absolute value of the control amount ΔIT may be a constant value regardless of the absolute value of the rotation speed deviation ΔN, but it is preferable to increase the absolute value of the rotation speed deviation ΔN as the absolute value of the rotation speed deviation ΔN increases. As a result, the larger the engine speed deviation ΔN, the greater the ignition timing IT can be changed, and the engine engine speed N can be converged to the target idle engine speed Nt earlier.

図11に示すように、アイドル運転時の目標機械圧縮比Etである上限機械圧縮比が実現されているときには、目標機械圧縮比Etより低い特定機械圧縮比となっているときに比較して、点火時期の変化(進角又は遅角)に対する発生トルクの変化が大きくなっており、機械圧縮比が低いほど点火時期の変化に対する発生トルクの変化は小さくなる。それにより、目標機械圧縮比Etより低い機械圧縮比となっているときに、目標機械圧縮比Etが実現されていることを前提として設定された制御量ΔITをそのまま使用して点火時期のフィードバック制御を実施すると、発生トルクを小さく変化させることしかできず、目標アイドル回転数Ntへの収束性が悪化してしまう。それにより、フィードバック制御の制御量ΔITを現在の機械圧縮比に基づき適当に変更することが必要である。   As shown in FIG. 11, when the upper limit mechanical compression ratio that is the target mechanical compression ratio Et during idle operation is realized, compared to when the specific mechanical compression ratio is lower than the target mechanical compression ratio Et, The change in the generated torque with respect to the change in the ignition timing (advance angle or retard angle) is large. The lower the mechanical compression ratio, the smaller the change in the generated torque with respect to the change in the ignition timing. As a result, when the mechanical compression ratio is lower than the target mechanical compression ratio Et, the control amount ΔIT set on the assumption that the target mechanical compression ratio Et is realized is used as it is, and the ignition timing feedback control is performed. If it is implemented, the generated torque can only be changed small, and the convergence to the target idle speed Nt will deteriorate. Accordingly, it is necessary to appropriately change the feedback control amount ΔIT based on the current mechanical compression ratio.

本フローチャートでは、ステップ111において、アイドル運転時の目標機械圧縮比Etとステップ103で検出された現在の機械圧縮比Eとの圧縮比偏差ΔEを算出する。本実施例の場合には、アイドル運転時の目標機械圧縮比Etが上限機械圧縮比とされているために、算出された圧縮比偏差ΔEは負となることはないが、例えば、アイドル運転時の目標機械圧縮比Etが上限機械圧縮比より低い機械圧縮比とされていれば、ステップ111において算出される圧縮比偏差ΔEは負となることもある。   In this flowchart, in step 111, a compression ratio deviation ΔE between the target mechanical compression ratio Et during idle operation and the current mechanical compression ratio E detected in step 103 is calculated. In the case of the present embodiment, since the target mechanical compression ratio Et during idle operation is the upper limit mechanical compression ratio, the calculated compression ratio deviation ΔE does not become negative. If the target mechanical compression ratio Et is a mechanical compression ratio lower than the upper limit mechanical compression ratio, the compression ratio deviation ΔE calculated in step 111 may be negative.

例えば、機関高負荷運転からアイドル運転へと運転状態が変化して、機械圧縮比の変更途中である場合や、可変圧縮比機構Aの故障等によりアイドル運転時の目標機械圧縮比Etを実現することができなくなった場合などにおいて、ステップ111において、圧縮比偏差ΔEが正の値として算出され、ステップ112では、この圧縮比偏差ΔEに基づきステップ110において決定された補正量ΔITを係数kにより変更する。次いで、ステップ113において、変更された補正量ΔITにより点火時期ITを補正する。   For example, when the operating state changes from engine high load operation to idle operation and the mechanical compression ratio is being changed, or when the variable compression ratio mechanism A is broken, the target mechanical compression ratio Et during idle operation is realized. In the case where the compression ratio deviation ΔE cannot be performed, the compression ratio deviation ΔE is calculated as a positive value in Step 111. In Step 112, the correction amount ΔIT determined in Step 110 based on the compression ratio deviation ΔE is changed by the coefficient k. To do. Next, at step 113, the ignition timing IT is corrected by the changed correction amount ΔIT.

係数kは、圧縮比偏差ΔEが正である場合には点火時期の変化に対する発生トルクの変化が小さ過ぎるために、1より大きな正値として補正量ΔITを大きくし、ステップ113での点火時期制御において目標アイドル回転数への収束性を高める。また、係数kは、圧縮比偏差ΔEが負である場合には、点火時期の変化に対する発生トルクの変化が大き過ぎるために、1より小さな正値として補正量ΔITを小さくし、ステップ113での点火時期制御において回転数を過大に変化させて機関停止を発生させたり機関回転数を発散させたりしないようにする。ここで、係数kは、圧縮比偏差ΔEが大きいほど大きくすることが好ましい(圧縮比偏差ΔEが負であって小さいほど(絶対値が大きいほど)係数kは1より小さな正数において小さくされる)。   When the compression ratio deviation ΔE is positive, the coefficient k is such that the change in the generated torque with respect to the change in the ignition timing is too small. Therefore, the correction amount ΔIT is increased as a positive value larger than 1, and the ignition timing control in step 113 is performed. To improve the convergence to the target idle speed. In addition, when the compression ratio deviation ΔE is negative, the coefficient k is a positive value smaller than 1 and the correction amount ΔIT is reduced because the change in the generated torque with respect to the change in the ignition timing is too large. In the ignition timing control, the engine speed is not changed excessively so that the engine is not stopped or the engine speed is not diverged. Here, the coefficient k is preferably increased as the compression ratio deviation ΔE is larger (the compression ratio deviation ΔE is negative and smaller (the larger the absolute value is)), the coefficient k is decreased in a positive number smaller than 1. ).

こうして、ステップ113において点火時期が制御された後に、ステップ114において、ステップ103で検出された今回の機械圧縮比Eを前回の機械圧縮比E’として終了する。もし、アイドル運転時において機械圧縮比が変更途中である場合には、ステップ104の判断が再び否定され、ステップ105において現在の機械圧縮比Eに対する基準点火時期ITtが新たに決定され、ステップ106において点火時期ITは新たな基準点火時期ITtとされる。それにより、機械圧縮比が大きく変化した際に、目標アイドル回転数Ntへの収束性を高めることができる。もちろん、アイドル運転時において機械圧縮比が変化しない場合には、ステップ104の判断は肯定され、点火時期を現在の機械圧縮比Eに対する基準点火時期に戻すことなく、ステップ107以降の点火時期のフィードバック制御が実施される。   Thus, after the ignition timing is controlled in step 113, in step 114, the current mechanical compression ratio E detected in step 103 is ended as the previous mechanical compression ratio E '. If the mechanical compression ratio is being changed during idle operation, the determination in step 104 is again denied, and in step 105, the reference ignition timing ITt for the current mechanical compression ratio E is newly determined. The ignition timing IT is set as a new reference ignition timing ITt. Thereby, when the mechanical compression ratio changes greatly, the convergence to the target idle speed Nt can be improved. Of course, if the mechanical compression ratio does not change during idling, the determination in step 104 is affirmed, and the ignition timing is fed back after step 107 without returning the ignition timing to the reference ignition timing for the current mechanical compression ratio E. Control is implemented.

ところで、図10に示すフローチャートにおいて、ステップ103で相対位置センサ22の出力に基づき検出される現在の機械圧縮比Eは、設計上の各気筒共通の機械圧縮比である。しかしながら、実際には、各気筒内にはデポジットが付着し、ピストンが圧縮上死点に位置するときの設計上の燃焼室容積を変化させることがある。気筒毎にデポジット付着量が異なるために、実際の機械圧縮比は、気筒毎に異なることもある。以下に、気筒毎に機械圧縮比が異なることを考慮した点火時期のフィードバック制御を説明する。   By the way, in the flowchart shown in FIG. 10, the current mechanical compression ratio E detected based on the output of the relative position sensor 22 in step 103 is a mechanical compression ratio common to each cylinder in design. However, in reality, deposits may adhere to each cylinder, and the design combustion chamber volume when the piston is located at the compression top dead center may be changed. The actual mechanical compression ratio may vary from cylinder to cylinder because the deposit amount varies from cylinder to cylinder. Hereinafter, feedback control of the ignition timing in consideration of the difference in mechanical compression ratio for each cylinder will be described.

各気筒に筒内圧センサを配置して、例えば、吸気弁閉弁から点火時期までの間の第一クランク角度と第二クランク角度とにおいて、気筒毎に第一筒内圧力P1及び第二筒内圧力P2を測定すれば、気筒内の混合気の断熱圧縮として、次式(1)が成立する。
P1*(V1+VC)k=P2*(V2+VC)k・・・(1)
An in-cylinder pressure sensor is disposed in each cylinder. For example, the first in-cylinder pressure P1 and the second in-cylinder are set for each cylinder at the first crank angle and the second crank angle from the intake valve closing to the ignition timing. If the pressure P2 is measured, the following equation (1) is established as adiabatic compression of the air-fuel mixture in the cylinder.
P1 * (V1 + VC) k = P2 * (V2 + VC) k (1)

ここで、VCはデポジット等により狭められた実際の燃焼室容積であり、V1は第一クランク角度から圧縮上死点までのピストン行程容積であり、V2は第二クランク角度から圧縮上死点までのピストン行程容積であり、kは気筒内の混合気の比熱比である。
上式(1)からVC=(P2k*V1−P1k*V2)/(P1k−P2k)が導き出され、P1、P2,V1、V2、kはいずれも既知であるために、気筒毎の実際の燃焼室容積VCを算出することができる。
Here, VC is an actual combustion chamber volume narrowed by a deposit or the like, V1 is a piston stroke volume from the first crank angle to the compression top dead center, and V2 is from the second crank angle to the compression top dead center. Piston stroke volume, and k is the specific heat ratio of the air-fuel mixture in the cylinder.
Since VC = (P2 k * V1−P1 k * V2) / (P1 k −P2 k ) is derived from the above equation (1), and P1, P2, V1, V2, and k are all known, the cylinder The actual combustion chamber volume VC for each can be calculated.

それにより、前述のフローチャートのステップ103において相対位置センサ22の出力に基づき機械圧縮比Eを検出することに代えて、例えば、四気筒内燃機関の場合には、#1気筒、#2気筒、#3気筒、#4気筒のそれぞれの実際の機械圧縮比E1、E2、E3、E4を算出することができる。図11において説明したように、機械圧縮比毎に目標アイドル回転数Ntを実現するための基準トルクTtに対応する基準点火時期ITtが異なっており、ステップ105と同様に、気筒毎の実際の機械圧縮比E1、E2、E3、E4に対して、図12に示すような基準トルクTtに対応する基準点火時期IT1、IT2、IT3、IT4が定められる。   Thereby, instead of detecting the mechanical compression ratio E based on the output of the relative position sensor 22 in step 103 of the flowchart described above, for example, in the case of a four-cylinder internal combustion engine, # 1 cylinder, # 2 cylinder, # The actual mechanical compression ratios E1, E2, E3, and E4 of the three cylinders and the # 4 cylinder can be calculated. As described with reference to FIG. 11, the reference ignition timing ITt corresponding to the reference torque Tt for realizing the target idle speed Nt is different for each mechanical compression ratio. Reference ignition timings IT1, IT2, IT3, IT4 corresponding to the reference torque Tt as shown in FIG. 12 are determined for the compression ratios E1, E2, E3, E4.

次いで、前述のフローチャートのステップ106と同様に、気筒毎に基準点火時期IT1、IT2、IT3、IT4での点火を実施する。それにより、各気筒の発生トルクがほぼ等しくなり、トルク変動を十分に抑制することができる。各気筒の点火時期を基準点火時期IT1、IT2、IT3、IT4としても、目標アイドル回転数Ntを実現することができず、現在の機関回転数Nとの回転数偏差ΔNがほぼ0とならないときには、実際には各気筒において基準トルクTtが発生しておらず、前述のフローチャートのステップ110においてフィードバック制御の制御量ΔITを決定することに代えて、発生トルクTの補正量ΔTを決定する。   Next, similarly to step 106 in the flowchart described above, ignition is performed at the reference ignition timing IT1, IT2, IT3, IT4 for each cylinder. Thereby, the generated torque of each cylinder becomes substantially equal, and the torque fluctuation can be sufficiently suppressed. Even when the ignition timing of each cylinder is set to the reference ignition timing IT1, IT2, IT3, IT4, the target idle speed Nt cannot be realized, and the speed deviation ΔN with respect to the current engine speed N is not substantially zero. Actually, the reference torque Tt is not generated in each cylinder, and the correction amount ΔT of the generated torque T is determined instead of determining the control amount ΔIT of the feedback control in step 110 of the above-described flowchart.

発生トルクTの補正量ΔTは、回転数偏差ΔNが正である場合には、発生トルクTを高めて現在の機関回転数Nを高めなければならず、補正量ΔTは正となる。また、補正量ΔTは、回転数偏差ΔNが負である場合には、発生トルクTを低くして現在の機関回転数Nを低くしなければならず、補正量ΔTは負となる。補正量ΔTの絶対値は、回転数偏差ΔNの絶対値に係わらず一定値としても良いが、回転数偏差ΔNの絶対値が大きいほど大きくすることが好ましい。それにより、回転数偏差ΔNが大きいほど発生トルクTを大きく変化させて機関回転数Nを目標アイドル回転数Ntへ早く収束させることができる。   When the rotational speed deviation ΔN is positive, the correction amount ΔT of the generated torque T must be increased to increase the current engine speed N, and the correction amount ΔT becomes positive. Further, when the rotational speed deviation ΔN is negative, the correction amount ΔT must be reduced by reducing the generated torque T and the current engine rotational speed N, and the correction amount ΔT becomes negative. The absolute value of the correction amount ΔT may be a constant value regardless of the absolute value of the rotational speed deviation ΔN, but it is preferable to increase the absolute value of the rotational speed deviation ΔN as the absolute value of the rotational speed deviation ΔN increases. As a result, the larger the rotational speed deviation ΔN is, the larger the generated torque T is changed, and the engine rotational speed N can be quickly converged to the target idle rotational speed Nt.

補正量ΔTにより補正されたトルクを発生させるために、ステップ113では、気筒毎に、前述のフローチャートのステップ113と同様に、気筒毎に実際の機械圧縮比に対して定められた点火時期での点火を実施する。図12に示すように、例えば補正量が正のΔT’である場合には、各気筒の点火時期は、それぞれ、IT1’、IT2’、IT3’、IT4’となり、例えば補正量が負のΔT”である場合には、各気筒の点火時期は、それぞれ、IT1”、IT2”、IT3”、IT4”となる。こうして、各気筒の点火時期のフィードバック制御量は、同じではなく、気筒毎の現在の機械圧縮比に基づき各気筒の発生トルクを等しくするように変更されており、デポジットの付着量の違いなどによって気筒毎の機械圧縮比が異なる場合において、トルク変動を抑制しながら、目標アイドル回転数への収束性の悪化を抑制することができる。このように点火時期を設定するためには、図12に示す四つの機械圧縮比だけでなく多数の機械圧縮比毎の点火時期と発生トルクとの関係を示すグラフを予め設定しておくことが必要となる。   In order to generate the torque corrected by the correction amount ΔT, in step 113, the ignition timing determined for the actual mechanical compression ratio is determined for each cylinder in the same manner as in step 113 of the flowchart described above. Ignition is performed. As shown in FIG. 12, for example, when the correction amount is positive ΔT ′, the ignition timing of each cylinder is IT1 ′, IT2 ′, IT3 ′, IT4 ′, for example, ΔT with a negative correction amount. ", The ignition timing of each cylinder is IT1", IT2 ", IT3", IT4 ". Thus, the feedback control amount of the ignition timing of each cylinder is not the same, Based on the current mechanical compression ratio, the torque generated in each cylinder has been changed to be equal, and when the mechanical compression ratio for each cylinder differs due to differences in the amount of deposit, etc., the target idle In order to set the ignition timing in this way, not only the four mechanical compression ratios shown in FIG. It is necessary to set in advance a graph showing the relationship with the generated torque.

発生トルクの補正量がΔT’(正)の場合の点火時期のフィードバック制御量は、#1気筒が(IT1−IT1’)となり、#2気筒が(IT2−IT2’)となり、#3気筒が(IT3−IT3’)となり、#4気筒が(IT4−IT4’)となり、互いに異なっているが、いずれも負値であり、各気筒において点火時期が進角される。また、発生トルクの補正量がΔT”(負)の場合の点火時期のフィードバック制御量は、#1気筒が(IT1−IT1”)となり、#2気筒が(IT2−IT2”)となり、#3気筒が(IT3−IT3”)となり、#4気筒が(IT4−IT4”)となり、互いに異なっているが、いずれも正値であり、各気筒において点火時期が遅角される。   When the correction amount of the generated torque is ΔT ′ (positive), the feedback control amount of the ignition timing is (IT1-IT1 ′) for the # 1 cylinder, (IT2-IT2 ′) for the # 2 cylinder, (IT3-IT3 ′) and # 4 cylinder becomes (IT4-IT4 ′), which are different from each other, but both are negative values, and the ignition timing is advanced in each cylinder. Further, when the correction amount of the generated torque is ΔT ″ (negative), the feedback control amount of the ignition timing is (IT1−IT1 ″) for the # 1 cylinder, (IT2−IT2 ″) for the # 2 cylinder, and # 3 The cylinder is (IT3-IT3 ") and the # 4 cylinder is (IT4-IT4"), which are different from each other, but both are positive values, and the ignition timing is retarded in each cylinder.

このように、回転数偏差ΔNがほぼ0となるまで、各気筒において発生トルクTを同一の補正量ΔTにより補正するような点火時期のフィードバック制御が実施される。   In this way, the ignition timing feedback control is performed so that the generated torque T is corrected by the same correction amount ΔT in each cylinder until the rotational speed deviation ΔN becomes substantially zero.

もし、可変圧縮比機構Aが正常に機能して、アイドル運転時に設計上の目標機械圧縮比が実現されている場合において、実際の各気筒の機械圧縮比がデポジットの付着による燃焼室容積の減少により目標機械圧縮比より高いE1、E2、E3、E4となっているときには、可変圧縮比機構Aにより機械圧縮比を低下させ、その結果として低下する各気筒の実際の機械圧縮比の平均値(E1’+E2’+E3’+E4’)/4が目標機械圧縮比となるようにすることが好ましい。   If the variable compression ratio mechanism A functions normally and the designed target mechanical compression ratio is realized during idle operation, the actual mechanical compression ratio of each cylinder is reduced by the deposit adhesion. When E1, E2, E3, and E4 are higher than the target mechanical compression ratio, the variable compression ratio mechanism A reduces the mechanical compression ratio, and as a result, the average value of the actual mechanical compression ratio of each cylinder that decreases ( E1 ′ + E2 ′ + E3 ′ + E4 ′) / 4 is preferably the target mechanical compression ratio.

こうして、アイドル運転時において、各気筒の実際の機械圧縮比が変更された場合には、当初は、各気筒の点火時期を、各気筒の実際の機械圧縮比に対して基準トルクTtを発生させる基準点火時期ITtとする制御が実施されることが好ましい。   Thus, when the actual mechanical compression ratio of each cylinder is changed during the idling operation, initially, the ignition timing of each cylinder is generated and the reference torque Tt is generated with respect to the actual mechanical compression ratio of each cylinder. It is preferable that the control to be the reference ignition timing ITt is performed.

1 クランクケース
2 シリンダブロック
3 シリンダヘッド
30 電子制御ユニット
A 可変圧縮比機構
1 Crankcase 2 Cylinder block 3 Cylinder head 30 Electronic control unit A Variable compression ratio mechanism

Claims (2)

アイドル運転時に、目標機械圧縮比が実現されるように可変圧縮比機構を制御すると共に、目標アイドル回転数が実現されように点火時期のフィードバック制御を実施する内燃機関において、アイドル運転時に前記目標機械圧縮比が実現されていない場合には、前記フィードバック制御の制御量を現在の機械圧縮比に基づき変更することを特徴とする可変圧縮比機構を備える内燃機関。   In an internal combustion engine that controls a variable compression ratio mechanism so that a target machine compression ratio is realized during idle operation and performs feedback control of ignition timing so as to achieve a target idle speed, the target machine is controlled during idle operation. An internal combustion engine comprising a variable compression ratio mechanism, wherein a control amount of the feedback control is changed based on a current mechanical compression ratio when a compression ratio is not realized. 前記現在の機械圧縮比は、気筒毎の現在の機械圧縮比であり、各気筒の発生トルクを等しくするように気筒毎の前記フィードバック制御の前記制御量が変更されることを特徴とする請求項1に記載の可変圧縮比機構を備える内燃機関。   The current mechanical compression ratio is a current mechanical compression ratio for each cylinder, and the control amount of the feedback control for each cylinder is changed so as to make the generated torque of each cylinder equal. An internal combustion engine comprising the variable compression ratio mechanism according to 1.
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