JP2013249789A - Internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine.
内燃機関の燃焼室においては、空気および燃料の混合気が圧縮された状態で燃焼する。混合気を圧縮するときの圧縮比は、出力されるトルクおよび燃料消費量に影響を与えることが知られている。圧縮比を高くすることにより出力されるトルクを大きくしたり、燃料消費量を少なくしたりすることができる。一方で、圧縮比を高くしすぎると、ノッキング等の異常燃焼が生じることが知られている。従来の技術においては、運転期間中に圧縮比を変更することができる圧縮比可変機構を備える内燃機関が知られている。 In the combustion chamber of the internal combustion engine, the air-fuel mixture is burned in a compressed state. It is known that the compression ratio when compressing the air-fuel mixture affects the output torque and the fuel consumption. By increasing the compression ratio, the output torque can be increased or the fuel consumption can be reduced. On the other hand, it is known that if the compression ratio is too high, abnormal combustion such as knocking occurs. In the prior art, an internal combustion engine having a variable compression ratio mechanism capable of changing the compression ratio during an operation period is known.
内燃機関は運転を行なうと、シリンダブロックの穴部とピストンとの間から気筒内の気体がクランクケースの内部に向かって漏れることが知られている。気筒内からクランクケースの内部に漏れるブローバイガスは、燃焼せずに残留している未燃ガスや燃焼した既燃ガスを含んでいる。ブローバイガスは、機関本体の各部位を潤滑するオイルを劣化させるために、クランクケースの内部に流出したブローバイガスを機関吸気通路に戻して、再び燃焼室に供給することが知られている。 When the internal combustion engine is operated, it is known that gas in the cylinder leaks from between the hole of the cylinder block and the piston toward the inside of the crankcase. The blow-by gas leaking from the cylinder into the crankcase includes unburned gas remaining without being burned and burned burned gas. It is known that blow-by gas returns blow-by gas that has flowed into the crankcase to the engine intake passage and supplies it to the combustion chamber again in order to degrade the oil that lubricates each part of the engine body.
特開2011−149280号公報においては、シリンダブロックとクランクケースとをシリンダ軸方向に相対摺動させることにより圧縮比を変化させる内燃機関が開示されている。内燃機関は、吸気通路を流れる新気の一部をクランクケースの内部に導く導入通路と、クランクケースの内部に存在するガスを吸気通路に導く排出通路とを備えるブローバイガスを掃気する装置を備える。ブローバイガスを掃気する装置は、機関吸気通路の新気をシリンダヘッドカバーに供給し、更に、シリンダヘッドの内部とシリンダブロックの内部を通ってクランクケースの内部に新気を供給することが開示されている。また、導入通路は、シリンダブロックとクランクケースとの隙間を経由してクランクケースの内部に連通することが開示されている。更に、クランクケースとシリンダヘッドとの間には、シール材が配置され、このシール材に向けて新気を供給することが開示されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-149280 discloses an internal combustion engine in which a compression ratio is changed by relatively sliding a cylinder block and a crankcase in the cylinder axial direction. The internal combustion engine includes a device for scavenging blow-by gas including an introduction passage that guides a part of fresh air flowing through the intake passage to the inside of the crankcase and a discharge passage that guides gas existing inside the crankcase to the intake passage. . An apparatus for scavenging blow-by gas is disclosed that supplies fresh air in the engine intake passage to the cylinder head cover, and further supplies fresh air to the inside of the crankcase through the inside of the cylinder head and the inside of the cylinder block. Yes. Further, it is disclosed that the introduction passage communicates with the inside of the crankcase via a gap between the cylinder block and the crankcase. Furthermore, it is disclosed that a seal material is disposed between the crankcase and the cylinder head, and fresh air is supplied to the seal material.
特開2010−024963号公報においては、内燃機関のトルクを制御するときに、要求トルクに対して予め余裕値(リザーブトルク)を加算しておいて、加算後のトルクに応じてスロットルバルブの開度を設定することが開示されている。また、この設定により過剰となる分のトルクは点火時期の遅角によって相殺し、トルクの増大要求が急に生じた場合には、点火時期の進角により対応することが開示されている。 In Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-024963, when controlling the torque of the internal combustion engine, a margin value (reserve torque) is added in advance to the required torque, and the throttle valve is opened according to the added torque. Setting the degree is disclosed. Further, it is disclosed that the excessive torque due to this setting is canceled by the retard of the ignition timing, and that when the request for an increase in torque occurs suddenly, the ignition timing is advanced.
シリンダブロックの穴部とピストンとの間から流出したブローバイガスは、ブローバイガス還元装置によって機関吸気通路に戻すことができる。シリンダブロックの穴部とピストンとの間から流出したブローバイガスは、クランクケースの内部に流出する。クランクケースの内部に貯留するブローバイガスを含む気体は、PCV弁およびクランクケースの内部と機関吸気通路と接続する流路を通って機関吸気通路に供給される。 The blow-by gas flowing out from between the hole of the cylinder block and the piston can be returned to the engine intake passage by the blow-by gas reduction device. The blow-by gas that has flowed out between the hole of the cylinder block and the piston flows into the crankcase. The gas containing the blow-by gas stored in the crankcase is supplied to the engine intake passage through the PCV valve and the passage connecting the inside of the crankcase and the engine intake passage.
ところで、所定の内燃機関の運転状態においては、クランクケースの内部のブローバイガスを含む気体が脈動する場合がある。たとえば、ブローバイガスがシリンダブロックの穴部とピストンとの間から流出してPCV弁に到達するまでの経路の長さと、ブローバイガスを含む気体の固有振動数等に依存して圧力の脈動が生じる場合がある。 By the way, in a predetermined operation state of the internal combustion engine, gas including blow-by gas inside the crankcase may pulsate. For example, pressure pulsation occurs depending on the length of the path from which the blow-by gas flows out between the hole of the cylinder block and the piston and reaches the PCV valve, the natural frequency of the gas containing the blow-by gas, and the like. There is a case.
ブローバイガスを含む気体が脈動することにより、例えば、PCV弁を介して機関吸気通路に導入されるブローバイガスの流量が変動する。このために、気筒内に流入する吸入空気量が不安定になる。または、ブローバイガスには未燃燃料が含まれており、燃焼室に供給されるブローバイガスに含まれる未燃ガス量に誤差が生じる。この結果、燃焼室において、最適の点火時期にて点火を行なうことができずに、排気性状が悪化する場合がある。または、燃料消費量が増大する場合が生じる。 When the gas containing the blow-by gas pulsates, for example, the flow rate of the blow-by gas introduced into the engine intake passage via the PCV valve varies. For this reason, the amount of intake air flowing into the cylinder becomes unstable. Alternatively, the blow-by gas contains unburned fuel, and an error occurs in the amount of unburned gas contained in the blow-by gas supplied to the combustion chamber. As a result, in the combustion chamber, ignition may not be performed at the optimal ignition timing, and exhaust properties may deteriorate. Or the fuel consumption may increase.
また、ブローバイガスを含む気体が脈動すると、ピストンを圧縮上死点に向かって押圧する力が振動する。すなわち、クランクケースの内部の気体の圧力が振動するために、ピストンを上方に押圧する力が振動する。このために、内燃機関から出力されるトルクに振動が生じて、運転の安定性が悪化したり、内燃機関に生じる振動が大きくなったりする場合がある。さらに、ブローバイガスを含む気体がピストンを押圧する圧力が変動するために、ピストンにより機関吸気通路の気体または機関排気通路の気体に加わる力が脈動する。この結果、機関吸気通路や機関排気通路における気体の脈動を誘発する虞がある。 Moreover, if the gas containing blow-by gas pulsates, the force which presses a piston toward a compression top dead center will vibrate. That is, since the gas pressure inside the crankcase vibrates, the force that pushes the piston upward vibrates. For this reason, vibration is generated in the torque output from the internal combustion engine, and the stability of operation may be deteriorated, or the vibration generated in the internal combustion engine may be increased. Further, since the pressure at which the gas containing the blow-by gas presses the piston fluctuates, the force applied to the gas in the engine intake passage or the gas in the engine exhaust passage is pulsated by the piston. As a result, there is a risk of inducing gas pulsation in the engine intake passage and the engine exhaust passage.
特に、過給機を備える内燃機関においては、ピストンが上死点に到達した時の燃焼室の圧力が高くなるために、ブローバイガスを含む気体の圧力も高くなる。空気密度が高いほど脈動が生じやすいために、ブローバイガスを含む気体の脈動も発生しやすくなる。このために、過給機を備える内燃機関ではブローバイガスを含む気体の脈動を抑制することが望ましい。 In particular, in an internal combustion engine equipped with a supercharger, the pressure of the combustion chamber when the piston reaches top dead center is increased, so the pressure of the gas containing blow-by gas is also increased. Since the pulsation is more likely to occur as the air density is higher, the pulsation of the gas containing blow-by gas is also likely to occur. For this reason, in an internal combustion engine provided with a supercharger, it is desirable to suppress pulsation of gas containing blow-by gas.
本発明は、ブローバイガスを含む気体の脈動を抑制する内燃機関を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the internal combustion engine which suppresses the pulsation of the gas containing blowby gas.
本発明の内燃機関は、クランクシャフトを支持する支持構造物と、ピストンが配置される穴部を含むシリンダブロックと、支持構造物に対してシリンダブロックが相対移動するように形成され、機械圧縮比を変更可能な圧縮比可変機構と、シリンダブロックの穴部とピストンとの間から流出するブローバイガスを機関吸気通路に戻すブローバイガス還元手段と、ブローバイガスを含む気体の脈動を検出する脈動検出手段とを備える。脈動検出手段によりブローバイガスを含む気体に脈動が発生していると判別される場合には、機械圧縮比を変更する。 An internal combustion engine of the present invention is formed so that a support structure that supports a crankshaft, a cylinder block that includes a hole in which a piston is disposed, and a cylinder block that moves relative to the support structure. Variable compression ratio mechanism capable of changing the pressure, blowby gas returning means for returning blowby gas flowing out between the hole of the cylinder block and the piston to the engine intake passage, and pulsation detecting means for detecting pulsation of gas containing blowby gas With. When it is determined by the pulsation detection means that pulsation has occurred in the gas containing blow-by gas, the mechanical compression ratio is changed.
上記発明においては、脈動検出手段は、ブローバイガスを含む気体の圧力の脈動の大きさを検出し、ブローバイガスを含む気体の圧力の脈動の大きさが予め定められた判定値よりも大きい場合に機械圧縮比を変更することができる。 In the above invention, the pulsation detecting means detects the magnitude of the pulsation of the pressure of the gas containing blow-by gas, and the magnitude of the pulsation of the pressure of the gas containing blow-by gas is greater than a predetermined determination value. The mechanical compression ratio can be changed.
上記発明においては、ブローバイガスを含む気体に脈動が発生していると判別される場合に、機械圧縮比を増大させると共に点火時期を遅角することができる。 In the above invention, when it is determined that the pulsation is generated in the gas containing the blow-by gas, the mechanical compression ratio can be increased and the ignition timing can be retarded.
上記発明においては、出力の変動による衝撃を検出する衝撃検出手段を備え、ブローバイガスを含む気体に脈動が発生していると判別される場合に、機械圧縮比を変更すると共に点火時期を変更する制御を行うように形成されており、機械圧縮比を変更すると共に点火時期を変更した場合に、出力の変動による衝撃を検出した時には、次回の機械圧縮比を変更する速度および点火時期を変更する速度を今回の機械圧縮比を変更する速度および点火時期を変更する速度よりも遅くすることができる。 In the above-described invention, an impact detection means for detecting an impact due to fluctuations in output is provided, and when it is determined that pulsation is generated in a gas containing blow-by gas, the mechanical compression ratio is changed and the ignition timing is changed. It is configured to perform control, and when changing the mechanical compression ratio and changing the ignition timing, when an impact due to output fluctuation is detected, the speed and ignition timing for changing the next mechanical compression ratio are changed. The speed can be made slower than the speed for changing the current mechanical compression ratio and the speed for changing the ignition timing.
上記発明においては、ブローバイガスを含む気体の脈動が生じる可能性を有する脈動準備領域が予め設定されており、内燃機関の運転状態が脈動準備領域内である場合には、点火時期を遅角するとともに充填効率を増大し、点火時期の遅角および充填効率の増大の後に機械圧縮比を変更することができる。 In the above-described invention, a pulsation preparation region that may cause pulsation of gas containing blow-by gas is set in advance, and when the operating state of the internal combustion engine is within the pulsation preparation region, the ignition timing is retarded. At the same time, the charging efficiency can be increased, and the mechanical compression ratio can be changed after retarding the ignition timing and increasing the charging efficiency.
上記発明においては、支持構造物は、クランクシャフトを内部に収容するクランクケースを含み、脈動検出手段は、クランクケースの内部の圧力を検出する圧力センサを含むことができる。 In the above invention, the support structure may include a crankcase that houses the crankshaft therein, and the pulsation detecting means may include a pressure sensor that detects a pressure inside the crankcase.
本発明によれば、ブローバイガスの圧力の脈動を抑制する内燃機関を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the internal combustion engine which suppresses the pulsation of the pressure of blowby gas can be provided.
図1から図14を参照して、実施の形態における内燃機関について説明する。本実施の形態においては、車両に配置されている内燃機関を例に取り上げて説明する。 An internal combustion engine according to an embodiment will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, an internal combustion engine disposed in a vehicle will be described as an example.
図1は、本実施の形態における内燃機関の概略図である。本実施の形態における内燃機関は、火花点火式である。内燃機関は、機関本体1を備える。機関本体1は、シリンダブロック2とシリンダヘッド4とを含む。シリンダブロック2の内部には、ピストン3が配置されている。ピストン3は、シリンダブロック2の内部で往復運動する。燃焼室5は、それぞれの気筒ごとに形成されている。燃焼室5には、機関吸気通路および機関排気通路が接続されている。
FIG. 1 is a schematic view of an internal combustion engine in the present embodiment. The internal combustion engine in the present embodiment is a spark ignition type. The internal combustion engine includes an
シリンダヘッド4には、吸気ポート7および排気ポート9が形成されている。吸気弁6は吸気ポート7の端部に配置され、燃焼室5に連通する機関吸気通路を開閉可能に形成されている。排気弁8は、排気ポート9の端部に配置され、燃焼室5に連通する機関排気通路を開閉可能に形成されている。シリンダヘッド4には、点火装置としての点火プラグ10が固定されている。点火プラグ10は、燃焼室5にて燃料を点火するように形成されている。
An
本実施の形態における内燃機関は、燃焼室5に燃料を供給するための燃料噴射弁11を備える。本実施の形態における燃料噴射弁11は、吸気ポート7に燃料を噴射するように配置されている。燃料噴射弁11は、この形態に限られず、燃焼室5に燃料を供給できるように配置されていれば構わない。たとえば、燃料噴射弁は、燃焼室に直接的に燃料を噴射するように配置されていても構わない。
The internal combustion engine in the present embodiment includes a
燃料噴射弁11は、電子制御式の吐出量可変な燃料ポンプ29を介して燃料タンク28に接続されている。燃料タンク28内に貯蔵されている燃料は、燃料ポンプ29によって燃料噴射弁11に供給される。
The
各気筒の吸気ポート7は、対応する吸気枝管13を介してサージタンク14に連結されている。サージタンク14は、吸気ダクト15を介してエアクリーナ(図示せず)に連結されている。吸気ダクト15の内部には、吸入空気量を検出するエアフローメータ16が配置されている。吸気ダクト15の内部には、ステップモータ17によって駆動されるスロットル弁18が配置されている。一方、各気筒の排気ポート9は、対応する排気枝管19に連結されている。排気枝管19は、排気処理装置21に連結されている。本実施の形態における排気処理装置21は、三元触媒20を含む。排気処理装置21は、排気管22に接続されている。
The
本実施の形態における内燃機関は、電子制御ユニット31を備える。本実施の形態における電子制御ユニット31は、デジタルコンピュータを含む。電子制御ユニット31は、双方向バス32を介して相互に接続されたRAM(ランダムアクセスメモリ)33、ROM(リードオンリメモリ)34、CPU(マイクロプロセッサ)35、入力ポート36および出力ポート37を含む。
The internal combustion engine in the present embodiment includes an
エアフローメータ16の出力信号は、対応するAD変換器38を介して入力ポート36に入力される。アクセルペダル40には、負荷センサ41が接続されている。負荷センサ41は、アクセルペダル40の踏込量に比例した出力電圧を発生する。この出力電圧は、対応するAD変換器38を介して入力ポート36に入力される。
The output signal of the
クランク角センサ42は、クランクシャフトが、例えば所定の角度を回転する毎に出力パルスを発生し、この出力パルスは入力ポート36に入力される。クランク角センサ42の出力により、機関回転数を検出することができる。また、クランク角センサ42の出力により、クランク角度を検出することができる。機関排気通路において、排気処理装置21の下流には、排気処理装置21の温度を検出する温度検出器としての温度センサ43が配置されている。温度センサ43の出力は、対応するAD変換器38を介して入力ポート36に入力される。
The
電子制御ユニット31の出力ポート37は、それぞれの対応する駆動回路39を介して燃料噴射弁11および点火プラグ10に接続されている。本実施の形態における電子制御ユニット31は、燃料噴射制御や点火制御を行うように形成されている。すなわち、燃料を噴射する時期および燃料の噴射量が電子制御ユニット31により制御される。更に点火プラグ10の点火時期が電子制御ユニット31により制御されている。また、出力ポート37は、対応する駆動回路39を介して、スロットル弁18を駆動するステップモータ17および燃料ポンプ29に接続されている。これらの機器は、電子制御ユニット31により制御されている。
The
吸気弁6は、吸気カム51が回転することにより開閉するように形成されている。排気弁8は、排気カム52が回転するようことにより開閉するように形成されている。本実施の形態における内燃機関は、可変動弁機構を備える。可変動弁機構は、吸気弁6の開閉時期を変更する可変バルブタイミング装置53を含む。本実施の形態における可変バルブタイミング装置53は、吸気カム51の回転軸に接続されている。可変バルブタイミング装置53は、電子制御ユニット31により制御されている。
The
本実施の形態における内燃機関は、圧縮比可変機構を備える。本発明においては、ピストンが圧縮上死点に達したときにピストンの冠面とシリンダヘッドとに囲まれる気筒内の空間を燃焼室と称する。内燃機関の圧縮比は、燃焼室の容積等に依存して定まる。本実施の形態における圧縮比可変機構は、燃焼室の容積を変更することにより圧縮比を変更するように形成されている。燃焼室における実際の圧縮比である実圧縮比は、(実圧縮比)=(燃焼室の容積+吸気弁が閉じている期間のピストンの行程容積)/(燃焼室の容積)で示される。 The internal combustion engine in the present embodiment includes a variable compression ratio mechanism. In the present invention, the space in the cylinder surrounded by the crown surface of the piston and the cylinder head when the piston reaches compression top dead center is referred to as a combustion chamber. The compression ratio of the internal combustion engine is determined depending on the volume of the combustion chamber and the like. The variable compression ratio mechanism in the present embodiment is formed to change the compression ratio by changing the volume of the combustion chamber. The actual compression ratio, which is the actual compression ratio in the combustion chamber, is expressed by (actual compression ratio) = (combustion chamber volume + piston stroke volume when the intake valve is closed) / (combustion chamber volume).
図2に、本実施の形態における内燃機関の圧縮比可変機構の第1の概略断面図を示す。図2は、圧縮比可変機構により高圧縮比になったときの概略図である。図3に、本実施の形態における内燃機関の圧縮比可変機構の第2の概略断面図を示す。図3は、圧縮比可変機構により低圧縮比になったときの概略図である。 FIG. 2 shows a first schematic cross-sectional view of the internal combustion engine variable compression ratio mechanism according to the present embodiment. FIG. 2 is a schematic view when a high compression ratio is achieved by the compression ratio variable mechanism. FIG. 3 shows a second schematic cross-sectional view of the compression ratio variable mechanism of the internal combustion engine in the present embodiment. FIG. 3 is a schematic view when the compression ratio is changed by the variable compression ratio mechanism.
図1から図3を参照して、本実施の形態における内燃機関は、クランクケース79を含む支持構造物と、支持構造物の上側に配置されているシリンダブロック2とが互いに相対移動する。本実施の形態における支持構造物は、圧縮比可変機構を介してシリンダブロック2を支持している。また、本実施の形態における支持構造物は、クランクシャフト24を1つの回転軸にて回転可能に支持している。
With reference to FIGS. 1 to 3, in the internal combustion engine in the present embodiment, the support
シリンダブロック2の両側の側壁の下方には複数個の突出部80が形成されている。突出部80には、断面形状が円形のカム挿入孔が形成されており、カム挿入穴の内部には円形カム86が回転可能に配置されている。クランクケース79には、複数個の突出部82が形成されている。突出部82には、断面形状が円形のカム挿入孔が形成されており、カム挿入穴の内部には円形カム88が回転可能に配置されている。シリンダブロック2の突出部80は、クランクケース79の突出部82同士の間に嵌合する。
A plurality of
シリンダブロック2の突出部80に挿入されている円形カム86と、クランクケース79の突出部82に挿入されている円形カム88とは、偏心軸87を介して互いに連結されている。複数の円形カム86と複数の円形カム88とが、偏心軸87を介して連結されることにより、カムシャフト84,85が構成されている。本実施の形態においては、一対のカムシャフト84,85が形成されている。本実施の形態における圧縮比可変機構は、一対のカムシャフト84,85を互いに反対方向に回転させる回転装置を含む。円形カム88は、カムシャフト84,85の回転軸線と同軸状に配置されている。円形カム86は、カムシャフト84,85の回転軸線に対して偏心している。また、偏心軸87は、カムシャフト84,85の回転軸線に対して偏心している。
The
図2を参照して、それぞれのカムシャフト84,85上に配置されている円形カム88を、矢印97に示すように互いに反対方向に回転させると、偏心軸87が円形カム88の上端に向けて移動する。シリンダブロック2を支持している円形カム86は、カム挿入孔の内部において、矢印96に示すように円形カム88と反対方向に回転する。シリンダブロック2は、矢印98に示すように、クランクケース79から離れる向きに移動する。
Referring to FIG. 2, when the
図3に示されるように偏心軸87が円形カム88の上端まで移動すると、円形カム88の中心軸が偏心軸87よりも下方に移動する。図2および図3を参照して、クランクケース79とシリンダブロック2との相対位置は、円形カム86の中心軸と円形カム88の中心軸との距離によって定まる。円形カム86の中心軸と円形カム88の中心軸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79から離れる向きに移動する。シリンダブロック2がクランクケース79から離れる向きに移動するほど、燃焼室5の容積が大きくなる。
As shown in FIG. 3, when the
本実施の形態における圧縮比可変機構は、クランクケース79に対してシリンダブロック2が相対的に移動することにより、燃焼室5の容積が可変に形成されている。本実施の形態においては、下死点から上死点までのピストンの行程容積と燃焼室の容積のみから定まる圧縮比を機械圧縮比と言う。機械圧縮比は、吸気弁の閉弁時期に依存せずに、(機械圧縮比)=(燃焼室の容積+ピストンの行程容積)/(燃焼室の容積)にて示される。
In the compression ratio variable mechanism in the present embodiment, the volume of the
図2に示す状態では、燃焼室5の容積が小さくなっており、吸入空気量が常時一定の場合には圧縮比が高くなる。この状態は、機械圧縮比が高い状態である。これに対して、図3に示す状態では、燃焼室5の容積が大きくなっており、吸入空気量が常時一定の場合には圧縮比が低くなる。この状態は、機械圧縮比が低い状態である。このように、本実施の形態における内燃機関は、運転期間中に圧縮比を変更することができる。たとえば、内燃機関の運転状態に応じて、圧縮比可変機構により圧縮比を変更することができる。
In the state shown in FIG. 2, the volume of the
本実施の形態における圧縮比可変機構は、回転軸を偏心させた円形カムを回転させることにより、クランクケースに対してシリンダブロックを相対的に移動させているが、この形態に限られず、クランクシャフトを支持する支持構造物に対してシリンダブロックを相対的に移動させる任意の機構を採用することができる。 The variable compression ratio mechanism according to the present embodiment moves the cylinder block relative to the crankcase by rotating a circular cam having an eccentric rotation shaft. However, the present invention is not limited to this configuration. Any mechanism that moves the cylinder block relative to the support structure that supports the cylinder can be employed.
図2および図3を参照して、本実施の形態における内燃機関は、クランクケース79とシリンダブロック2とが互いに接触して摺動する部分を有する。本実施の形態におけるクランクケース79は、クランクケース79の突出部82およびシリンダブロック2の突出部80を覆うように形成されている覆い部72を含む。覆い部72は、シリンダブロック2の一部を側方から覆うように形成されている。覆い部72は、シリンダブロック2の側面を取り囲むように形成されている。覆い部72は、シリンダブロック2の側面に接触している。
2 and 3, the internal combustion engine in the present embodiment has a portion in which crankcase 79 and
本実施の形態における内燃機関では、圧縮比が変化するとクランクケース79の覆い部72とシリンダブロック2とが摺動する。クランクケース79とシリンダブロック2との間を密閉するために、シール部材としてブーツシール73が配置されている。ブーツシール73は、両側の端部が覆い部72の端部とシリンダブロック2の側面とに固定されている。クランクケース79を含む支持構造物とシリンダブロック2との間にブーツシール73を配置することにより、クランクケース79の内部の気体が内燃機関の外部に流出することを抑制できる。
In the internal combustion engine in the present embodiment, when the compression ratio changes, the
本実施の形態におけるブーツシール73は、シリンダブロック2の側面を取り囲むように環状に形成されている。ブーツシール73は、機械圧縮比の変更に伴って変形する。ブーツシール73は、機械圧縮比の変化に伴って変形可能な材質にて形成されている。たとえば、ブーツシール73は、ゴムまたは樹脂にて形成されている。シール部材としては、この形態に限られず、封止機能を有する任意の部材を採用することができる。
The
図4に、本実施の形態における内燃機関のブローバイガス還元装置を説明する概略断面図を示す。本実施の形態における機関本体1は、クランクシャフト24を支持する支持構造物を備える。本実施の形態における支持構造物は、クランクケース79とオイルパン70とを含む。ピストン3は、コネクティングロッド23を介してクランクシャフト24に支持されている。クランクケース79は、クランクシャフト24を内部に収容する。オイルパン70は、クランクケース79の下部に配置されている。オイルパン70の底部には、機関本体1の各部品を潤滑するオイル71が貯留されている。本実施の形態においてはオイルパン70の底部にオイル71が貯留されている。オイル71は、たとえば、オイルポンプにより機関本体1の各部分に供給される。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining the blow-by gas reduction device for an internal combustion engine in the present embodiment. The
シリンダヘッド4の内部には、オイルが流通するオイル通路61が形成されている。シリンダヘッド4に配置されている各部品を潤滑したオイルは、オイル通路61に集まる。シリンダブロック2の内部には、オイル通路62が形成されている。オイル通路62は、オイル通路61と連通している。クランクケース79には、オイル通路63が形成されている。オイル通路63は、オイル通路62から覆い部72の内部に流出したオイルが流入するように形成されている。シリンダヘッド4に配置されている各部品を潤滑したオイルは、オイル通路61,62,63を通って、オイルパン70の底部に戻される。
An
本実施の形態における内燃機関は、シリンダブロック2の穴部とピストン3との間から流出するブローバイガスを機関吸気通路に戻すブローバイガス還元手段としてのブローバイガス還元装置を備える。クランクケース79の内部の空間には、燃焼室5を含む気筒の内部からブローバイガスが流出する。ブローバイガス還元装置は、クランクケース79の内部を換気する。シリンダヘッド4は、シリンダヘッドカバー57に覆われている。シリンダヘッドカバー57は、シリンダヘッド4に固定されている。
The internal combustion engine in the present embodiment includes a blow-by gas reduction device as blow-by gas reduction means for returning blow-by gas flowing out between the hole of the
本実施の形態におけるブローバイガス還元装置は、機関吸気通路から新気を供給する空気流通管65を含む。空気流通管65は、シリンダヘッドカバー57の内部の空間に接続されている。本実施の形態において、空気流通管65は、吸気ダクト15において、スロットル弁18よりも上流側に接続されている。
The blow-by gas reduction device in the present embodiment includes an
本実施の形態におけるブローバイガス還元装置は、PCV(Positive Crankcase Ventilation)弁64と、ブローバイガスを含む気体を機関吸気通路に戻す戻し管66とを含む。本実施の形態における戻し管66は、PCV弁64を介して、シリンダヘッドカバー57の内部の空間に接続されている。戻し管66は、機関吸気通路に接続されている。戻し管66は、スロットル弁18よりも下流側に接続されている。本実施の形態における戻し管66は、サージタンク14よりも下流に接続されている。PCV弁64は、例えばクランクケース79の内部の圧力と吸気ダクト15の内部の圧力との差が、予め定められた圧力差よりも大きくなったときに開弁するように形成されている。
The blow-by gas reduction apparatus in the present embodiment includes a PCV (Positive Crankcase Ventilation)
クランクケース79には、クランクケース79の内部のブローバイガスを含む気体を流通させるブローバイガス通路91が形成されている。シリンダブロック2には、ブローバイガスを含む気体を流通させるブローバイガス通路92が形成され、シリンダヘッド4には、ブローバイガス通路93が形成されている。それぞれのブローバイガス通路91,92,93は、クランクケース79の内部の気体を戻し管66に供給する。
The
内燃機関が駆動するとスロットル弁18よりも下流の機関吸気通路では、圧力が大気圧よりも小さくなる。このために、クランクケース79の内部の気体を、戻し管66を介して機関吸気通路に吸引することができる。本実施の形態において、クランクケース79の内部のブローバイガスを含む気体は、矢印67に示すように、ブローバイガス通路91に流入する。さらに、ブローバイガスを含む気体は、覆い部72の内部の空間およびブローバイガス通路92,93を通って、シリンダヘッドカバー57の内部に供給される。ブローバイガスを含む気体は、矢印68に示すように、PCV弁64および戻し管66を通って機関吸気通路に吸引される。PCV弁64は、機関吸気通路に戻されるブローバイガスを含む気体の流量を調整する。機関吸気通路に供給された気体は、機関吸気通路を通って再び燃焼室5に供給される。燃焼室5においては、ブローバイガスに含まれる未燃ガスを燃焼させることができる。
When the internal combustion engine is driven, the pressure is lower than the atmospheric pressure in the engine intake passage downstream of the
クランクケース79の内部の空気が機関吸気通路に吸引されると、クランクケース79の内部が負圧になる。クランクケース79の内部の圧力が低下することにより、空気流通管65、およびオイル通路61,62,63を通って、クランクケース79の内部に未燃ガスおよび既燃ガスを含まない空気が供給される。すなわち、ブローバイガスを含まない新気が、矢印69に示されるように、クランクケース79の内部の空間に供給される。
When the air inside the
このように、内燃機関が駆動すると、クランクケース79の内部のブローバイガスを含む気体が、ブローバイガス通路91,92,93および戻し管66を通って機関吸気通路に供給される。一方で、新気が空気流通管65、オイル通路61,62,63を通ってクランクケース79の内部に供給され、クランクケース79の内部の空間を換気することができる。
As described above, when the internal combustion engine is driven, the gas including the blow-by gas inside the
本実施の形態における内燃機関は、ブローバイガスを含む気体の脈動を検出する脈動検出手段を備える。本実施の形態における脈動検出手段は、クランクケース79の内部の圧力を検出する圧力センサ75を含む。圧力センサ75の出力は、電子制御ユニット31に入力される。圧力センサ75により、クランクケース79の内部のブローバイガスを含む気体の圧力の脈動を検出することができる。脈動検出手段としては、この形態に限られず、ブローバイガスを含む気体の脈動を検出する任意の装置を採用することができる。
The internal combustion engine in the present embodiment includes pulsation detecting means for detecting pulsation of gas containing blow-by gas. The pulsation detecting means in the present embodiment includes a
次に、本実施の形態における内燃機関の運転制御について説明する。本実施の形態の運転制御は、内燃機関の運転期間中にブローバイガスを含む気体の脈動を抑制する制御を行う。本実施の形態における内燃機関は、ブローバイガスを含む気体の脈動を検出した場合に、機械圧縮比を変更することにより脈動を抑制する。 Next, operation control of the internal combustion engine in the present embodiment will be described. The operation control of the present embodiment performs control to suppress pulsation of gas containing blowby gas during the operation period of the internal combustion engine. The internal combustion engine in the present embodiment suppresses pulsation by changing the mechanical compression ratio when pulsation of gas containing blow-by gas is detected.
図5に、本実施の形態における第1の運転制御のタイムチャートを示す。時刻t0まで、クランクケース79の内部の圧力Pccが徐々に上昇している。時刻t0において、クランクケース79の内部の圧力の脈動が生じている。すなわち、ブローバイガスを含む気体の圧力が脈動している。
FIG. 5 shows a time chart of the first operational control in the present embodiment. Until time t0, the pressure Pcc inside the
内燃機関は、ブローバイガスを含む気体の脈動を検出し、時刻t1において機械圧縮比εを変更する制御を行なっている。図5に示す例においては、機械圧縮比εを増大する制御を行っている。機械圧縮比εの変更においては、機械圧縮比を低下させる制御を行なっても構わない。また、機械圧縮比εを増大する場合には、ノッキングが発生する虞があるために点火時期を遅角する制御を行うことができる。 The internal combustion engine detects pulsation of gas containing blow-by gas and performs control to change the mechanical compression ratio ε at time t1. In the example shown in FIG. 5, control for increasing the mechanical compression ratio ε is performed. In changing the mechanical compression ratio ε, control for reducing the mechanical compression ratio may be performed. Further, when the mechanical compression ratio ε is increased, it is possible to perform control for retarding the ignition timing because knocking may occur.
図5に示す例においては、機械圧縮比を変化量Δεにて上昇させている。また、点火時期を遅角量ΔSA1にて遅角している。機械圧縮比を変更することにより、クランクケース79の内部の空間の形状および容積を変化させることができて、クランクケース79の内部のブローバイガスを含む気体の脈動を抑制することができる。
In the example shown in FIG. 5, the mechanical compression ratio is increased by the change amount Δε. Further, the ignition timing is retarded by a retard amount ΔSA1. By changing the mechanical compression ratio, the shape and volume of the space inside the
ところで、機械圧縮比を増大する方向に変化させると、ピストンが移動する方向における燃焼室5の内部(気筒内)の圧力伝播により、ノッキングを誘発する場合がある。また、たとえば、点火時期の遅角が遅れるとノッキングが発生する場合がある。一度ノッキングが発生すると、ピストン等の温度が上昇し、点火時期の遅角量を所定の遅角量にしてもノッキングが継続する場合がある。 By the way, if the mechanical compression ratio is changed in the increasing direction, knocking may be induced by pressure propagation inside the combustion chamber 5 (inside the cylinder) in the direction in which the piston moves. Further, for example, knocking may occur when the ignition timing is delayed. Once knocking occurs, the temperature of the piston or the like rises, and knocking may continue even if the retard amount of the ignition timing is set to a predetermined retard amount.
このために、本実施の形態の第1の運転制御においては、機械圧縮比を増大させる方向に変更した時に、一時的に点火時期を更に過剰に遅角している。すなわち点火時期をアンダーシュートさせている。機械圧縮比を変更するときに、点火時期を過剰に遅角することにより、ノッキングの発生をより確実に抑制することができる。本実施の形態においては遅角量ΔSA2の過剰の遅角を行って、ピストン温度を下げる制御を行っている。本実施の形態においては、一時的に遅角量ΔSA1に遅角量ΔSA2を加えた遅角量にて点火する制御を行なっている。 For this reason, in the first operational control of the present embodiment, when the mechanical compression ratio is changed in the increasing direction, the ignition timing is temporarily delayed more excessively. That is, the ignition timing is undershooted. When the mechanical compression ratio is changed, the occurrence of knocking can be more reliably suppressed by excessively retarding the ignition timing. In the present embodiment, an excessive retardation of the retardation amount ΔSA2 is performed to control to lower the piston temperature. In the present embodiment, ignition control is performed with a retard amount obtained by adding the retard amount ΔSA2 to the retard amount ΔSA1 temporarily.
機械圧縮比の変化量Δεおよび点火時期の遅角量ΔSA1および過剰な遅角のための遅角量ΔSA2は、予め設定された値を採用することができる。点火時期を過剰に遅角させた後には遅角量ΔSA2を進角させて、遅角量ΔSA1にて遅角させた点火時期に設定することができる。 As the change amount Δε of the mechanical compression ratio, the retardation amount ΔSA1 of the ignition timing, and the retardation amount ΔSA2 for excessive retardation, preset values can be adopted. After the ignition timing is excessively retarded, the retardation amount ΔSA2 can be advanced to set the ignition timing retarded by the retardation amount ΔSA1.
図6に、本実施の形態における第1の運転制御のフローチャートを示す。図6に示す運転制御は、例えば、予め定められた時間間隔毎に行なうことができる。 FIG. 6 shows a flowchart of the first operation control in the present embodiment. The operation control shown in FIG. 6 can be performed at predetermined time intervals, for example.
ステップ101においては、所定の期間における複数個のクランクケース79の内部の圧力Pccを検出する。クランクケース79の内部の圧力Pccは、圧力センサ75により検出することができる。
In
図7に、クランクケースの内部の気体の圧力のグラフを示す。横軸は時刻を示し、縦軸は、クランクケースの内部の圧力Pccを示している。本実施の形態においては、予め定められた時間間隔ごとに圧力Pccの検出を行なっている。検出した圧力Pccは、電子制御ユニット31に記憶させることができる。
FIG. 7 shows a graph of the gas pressure inside the crankcase. The horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the pressure Pcc inside the crankcase. In the present embodiment, the pressure Pcc is detected at predetermined time intervals. The detected pressure Pcc can be stored in the
本実施の形態においては、現在の時刻txのk番目の圧力Pccから過去の時刻tyにおける(k−j)番目の圧力Pccを用いている。このときの時刻tyから時刻txまでの時間長さ又は計算に用いる圧力Pccの個数等は予め定めておくことができる。圧力Pccを検出する時間間隔は、クランクケース79の内部の圧力の振動の1周期よりも十分に短い時間であることが好ましい。このような時間間隔を採用することにより、クランクケース79の内部の圧力の振幅をより正確に算出することができる。
In the present embodiment, the (k−j) th pressure Pcc at the past time ty is used from the kth pressure Pcc at the current time tx. At this time, the time length from time ty to time tx or the number of pressures Pcc used for calculation can be determined in advance. The time interval for detecting the pressure Pcc is preferably a time sufficiently shorter than one cycle of the pressure vibration inside the
図6および図7を参照して、次に、ステップ102からステップ104において、ブローバイガスを含む気体に脈動が生じているか否かを判別する。本実施の形態においては、クランクケース79の内部の気体の圧力の脈動の大きさを検出し、気体の圧力の脈動の大きさが予め定められた判定値よりも大きい場合には、機械圧縮比を変更する制御を行なっている。
Referring to FIGS. 6 and 7, next, in
ステップ102においては、クランクケース79内の圧力Pccの最大値を算出する。クランクケース79内の圧力の最大値Pcc,maxは、検出した複数個の圧力Pcc(k−j)、Pcc(k−j+1)、…、Pcc(k)のうち最大のものを選定することができる。
In
次に、ステップ103においては、クランクケース79内の圧力Pccの最小値を算出する。クランクケース79内の圧力の最小値Pcc,mimは、検出した複数個の圧力Pcc(k−j)、Pcc(k−j+1)、…、Pcc(k)のうち最小のものを選定することができる。
Next, in
次に、ステップ104においては、クランクケース内の圧力Pccの脈動の振幅を推定し、推定した脈動の振幅が予め定められた判定値δpccよりも大きいか否かを判別する。すなわち、ブローバイガスの圧力の脈動の大きさが、予め定められた判定値よりも大きいか否かを判別している。変数(|Pcc,max−Pcc,mim|/2)は、実際に計測したクランクケース内の圧力の最大値と最小値との差の2分の1を算出している。すなわち、実際に計測されている圧力に基づいて圧力Pccの振幅の最大値を算出している。判定値δpccは、脈動が大きいと判別する時の圧力の振幅に対応する。
Next, in
ステップ104において、圧力Pccの振幅の最大値が、予め定められた判定値δpcc以下の場合には、この制御を終了する。この場合には、ブローバイガスを含む気体の圧力の脈動が小さいと判別することができる。本実施の形態における機械圧縮比を増大させる制御を行わずに、この制御を終了する。
In
ステップ104において、クランクケース内の圧力Pccの振幅の最大値が、予め定められた判定値δpccよりも大きい場合には、ステップ105に移行する。この場合には、ブローバイガスを含む気体の圧力の脈動が大きいと判別することができる。
In
ステップ105においては、現在の機械圧縮比が高圧縮比側の領域内または低圧縮比側の領域内にあるかを判別する。ブローバイガスを含む気体の脈動は、機械圧縮比を低下させても増大させても抑制することができる。本実施の形態の制御においては、機械圧縮比の変化可能な幅が大きい側に機械圧縮比を変化させる。現在の機械圧縮比が、高圧縮比側の領域内である場合には、機械圧縮比を低下させる制御を行っている。現在の機械圧縮比が、低圧縮比側の領域内である場合には、機械圧縮比を増大させる制御を行っている。
In
ステップ105においては、機械圧縮比を変更可能な領域において、最大の機械圧縮比εmaxと最小の機械圧縮比εmimとの中間値を算出する。現在の機械圧縮比εが算出した中間値よりも大きいか否かを判別する。現在の機械圧縮比εが、機械圧縮比の中間値よりも大きい場合には、ステップ106に移行する。この場合には、機械圧縮比が小さくなる側に機械圧縮比を変更する制御を行う。
In
ステップ106においては、目標の機械圧縮比を設定する。現在の機械圧縮比から予め定められた機械圧縮比の変化量Δεを減算して目標の機械圧縮比εを算出する。機械圧縮比の変化量Δεは、予め設定した値を採用することができる。次に、ステップ107においては、目標の機械圧縮比εに機械圧縮比を変更する制御を行う。機械圧縮比を低下させる場合には、内燃機関がノッキングの生じにくい状態に移行する。このために点火時期の変更は行わなくても構わない。
In
次に、ステップ105において、現在の機械圧縮比εが機械圧縮比の中間値以下の場合には、ステップ108に移行する。この場合には、機械圧縮比を増大させる方向に変更する。ステップ108においては、現在の機械圧縮比εに機械圧縮比の変化量Δεを加算して、目標の機械圧縮比εを設定する。機械圧縮比の変化量Δεは、予め設定した値を採用することができる。
Next, in
次に、ステップ109においては、ノッキングの発生する領域内であるか否かを判別する。すなわち、機械圧縮比を増大する制御を行うことによりノッキングが発生するか否かを判別する。図6に示す制御例においては、ノッキングが発生すると判別される場合には、点火時期の遅角を過剰に行う制御を採用し、ノッキングが発生しないと判別される場合には、点火時期の過剰な遅角を行わない制御を採用している。
Next, in
ノッキングが発生する領域であるか否かは、例えば、充填効率KLと機関回転数NEとに基づいて判別することができる。充填効率KLは、たとえば、スロットル弁の開度に基づいてマップ等により算出することができる。内燃機関は、充填効率が高くなるほどノッキングが発生し易くなり、機関回転数が高くなるほどノッキングが発生しにくくなる。このために、たとえば、充填効率が高く機関回転数が低い場合には、ノッキングが発生する領域であると判別することができる。ステップ109において、ノッキングが発生する領域であると判別される場合には、ステップ110に移行する。
Whether or not it is a region where knocking occurs can be determined based on, for example, the charging efficiency KL and the engine speed NE. The charging efficiency KL can be calculated by a map or the like based on the opening of the throttle valve, for example. In an internal combustion engine, knocking is more likely to occur as the charging efficiency increases, and knocking is less likely to occur as the engine speed increases. For this reason, for example, when the charging efficiency is high and the engine speed is low, it can be determined that the region is where knocking occurs. If it is determined in
ステップ110においては、現在の点火時期SAから点火時期の遅角量ΔSA1および過剰の遅角量ΔSA2を遅角した点火時期SAを算出する。すなわち、過剰に遅角した目標の点火時期SAを設定する。
In
次に、ステップ111においては、機械圧縮比をステップ108において設定した機械圧縮比εに変更する。また、点火時期をステップ110において設定した点火時期SAに変更する。ここでは、点火時期をアンダーシュートさせる制御を行っている。
Next, in
次に、ステップ112において、現在の点火時期SAに過剰分の遅角量ΔSA2を加算して、基準となる点火時期SAから遅角量ΔSA1を遅角した点火時期SAを算出する。すなわち、アンダーシュートを行わない場合の点火時期SAを算出する。
Next, at
次に、ステップ113においては、点火時期をステップ112において算出した点火時期SAに変更する。ステップ113においては、ステップ111における機械圧縮比と点火時期の変更から予め定められた時間の経過後に点火時期を変更することができる。この制御により、機械圧縮比を変更するときに生じるノッキングを抑制しながら機械圧縮比を変更することができる。
Next, in
ステップ109において、内燃機関の運転状態がノッキングの発生する領域ではないと判別される場合には、ステップ114に移行する。この場合には、過剰な遅角を行わずに点火時期を遅角する。ステップ114においては、現在の点火時期から遅角量ΔSA1を遅角した目標の点火時期SAを設定する。
If it is determined in
次に、ステップ115においては、機械圧縮比をステップ108において設定した機械圧縮比εに変更する。点火時期をステップ114において設定した点火時期SAに変更する。この場合には、内燃機関の運転状態がノッキングの発生する領域から外れているために、点火時期をアンダーシュートさせずに遅角している。
Next, in step 115, the mechanical compression ratio is changed to the mechanical compression ratio ε set in
このように、ブローバイガスを含む気体の脈動が大きい場合には、脈動を抑制するために機械圧縮比を変更することができる。第1の運転制御においては、ブローバイガスを含む気体の脈動の大きさが予め定められた判定値よりも大きい場合に、機械圧縮比を変更する制御を行っているが、この形態に限られず、ブローバイガスを含む気体に脈動が発生していると判別される場合に、機械圧縮比を変更する制御を行うことができる。 Thus, when the pulsation of the gas containing blow-by gas is large, the mechanical compression ratio can be changed to suppress the pulsation. In the first operation control, when the magnitude of the pulsation of the gas containing blow-by gas is larger than a predetermined determination value, control is performed to change the mechanical compression ratio, but not limited to this form. When it is determined that pulsation is generated in the gas containing blow-by gas, it is possible to perform control to change the mechanical compression ratio.
本実施の形態における機械圧縮比の変化量Δεや、点火時期の遅角量ΔSA1,ΔSA2は予め定められた値を採用しているが、この形態に限られず、変動値を採用することができる。例えば、検出された脈動の大きさに応じて、機械圧縮比の変化量Δεおよび点火時期の遅角量ΔSA1,ΔSA2を設定する制御を行なっても構わない。ブローバイガスを含む気体の脈動が大きいほど、機械圧縮比の変化量および点火時期の遅角量を大きくする制御を行なうことができる。 Predetermined values are adopted for the change amount Δε of the mechanical compression ratio and the retard amount ΔSA1, ΔSA2 of the ignition timing in the present embodiment, but the present invention is not limited to this form, and variable values can be adopted. . For example, the control may be performed to set the change amount Δε of the mechanical compression ratio and the retardation amounts ΔSA1, ΔSA2 of the ignition timing in accordance with the detected pulsation magnitude. As the pulsation of the gas including the blow-by gas increases, it is possible to perform control to increase the change amount of the mechanical compression ratio and the retard amount of the ignition timing.
ところで、過給機を備える内燃機関においては、加圧された空気が燃焼室に供給され、ピストンが圧縮上死点に到達した時の燃焼室の圧力が高くなる。このために、クランクケースの内部のブローバイガスを含む気体の圧力も高くなる。脈動は、気体の密度が高いほど生じやすいために、ブローバイガスを含む気体の脈動も発生しやすくなる。したがって、本実施の形態の脈動を抑制する制御は、過給機を備える内燃機関に特に好適である。 By the way, in an internal combustion engine equipped with a supercharger, pressurized air is supplied to the combustion chamber, and the pressure in the combustion chamber increases when the piston reaches compression top dead center. For this reason, the pressure of the gas containing blow-by gas inside the crankcase also increases. Since pulsation is more likely to occur as the gas density is higher, pulsation of gas containing blow-by gas is also likely to occur. Therefore, the control for suppressing pulsation of the present embodiment is particularly suitable for an internal combustion engine including a supercharger.
次に、図8および図9を参照して、本実施の形態の第2の運転制御について説明する。図5を参照して、第1の運転制御においては、時刻t1において機械圧縮比を変更するとともに点火時期を遅角させる。この時に、点火時期を遅角させるために出力変動による衝撃が生じる場合がある。特に、運転者は、意図しない衝撃、すなわち、トルクショックを感じる場合がある。たとえば、時刻t1においては、出力されるトルクが点火時期の変化に合わせて減少する。このときのトルクの変化が大きい場合に、運転者がトルクショックを感じる場合がある。 Next, the second operation control of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 8 and 9. Referring to FIG. 5, in the first operation control, the mechanical compression ratio is changed and the ignition timing is retarded at time t1. At this time, in order to retard the ignition timing, an impact due to output fluctuation may occur. In particular, the driver may feel an unintended impact, that is, a torque shock. For example, at time t1, the output torque decreases in accordance with the change in the ignition timing. When the torque change at this time is large, the driver may feel a torque shock.
図8に、本実施の形態の第2の運転制御のタイムチャートを示す。本実施の形態の第2の運転制御においては、出力の変動による衝撃を検出した時には、次回の機械圧縮比を変更する速度および点火時期を変更する速度を、今回の速度よりも遅くする制御を行う。 FIG. 8 shows a time chart of the second operational control of the present embodiment. In the second operational control of the present embodiment, when an impact due to output fluctuation is detected, control is performed to make the speed for changing the next mechanical compression ratio and the speed for changing the ignition timing slower than the current speed. Do.
本実施の形態の内燃機関は、出力の変動による衝撃を検出する衝撃検出手段を備える。本実施の形態における衝撃検出手段は、運転者の操作に基づいて衝撃が生じているか否かを検出する。トルクショックが生じた場合には、運転者の操作に影響を及ぼす場合がある。たとえば、運転者がトルクショックを感じた場合には、アクセルペダルの踏込み量が一時的に小さくなる。本実施の形態の衝撃検出手段は、アクセルペダルの踏込み量、ブレーキペダルの踏込み量、およびステアリングの操舵量を検出し、これらの出力信号のうち少なくとも1つの量が大きければ、出力の変動による衝撃が生じていると判別している。図8においては、アクセルペダルの踏込み量が例示されている。 The internal combustion engine of the present embodiment includes an impact detection means for detecting an impact due to output fluctuation. The impact detection means in the present embodiment detects whether or not an impact has occurred based on the driver's operation. When a torque shock occurs, the driver's operation may be affected. For example, when the driver feels a torque shock, the amount of depression of the accelerator pedal is temporarily reduced. The impact detection means of the present embodiment detects the depression amount of the accelerator pedal, the depression amount of the brake pedal, and the steering amount of the steering. If at least one of these output signals is large, the impact due to the fluctuation of the output is detected. Is determined to have occurred. In FIG. 8, the amount of depression of the accelerator pedal is illustrated.
時刻t1において、機械圧縮比εを変化量Δεにて増大すると共に、点火時期を遅角量ΔSA1にて遅角している。また、図8に示す例では、点火時期の遅角を遅角量ΔSA2にてアンダーシュートさせている。時刻t1において、アクセルペダルの踏込み量が一時的に小さくなった後に上昇している。本実施の形態においては、アクセルペダルの踏込み量の変化率を検出し、踏込み量の変化率が予め定められた判定値よりも大きい場合に、出力の変動による衝撃が発生していると判別している。 At time t1, the mechanical compression ratio ε is increased by the change amount Δε, and the ignition timing is retarded by the retard amount ΔSA1. In the example shown in FIG. 8, the ignition timing is retarded by the retardation amount ΔSA2. At time t1, the amount of depression of the accelerator pedal increases after it temporarily decreases. In the present embodiment, the rate of change in the amount of depression of the accelerator pedal is detected, and when the rate of change in the amount of depression is greater than a predetermined determination value, it is determined that an impact due to output fluctuation has occurred. ing.
この後に、内燃機関の運転を継続して、再びブローバイガスを含む気体の脈動が生じており、時刻t2において機械圧縮比εを増大するとともに点火時期SAを遅角している。この時の機械圧縮比の変化量Δεは、時刻t1における機械圧縮比の変化量Δεと同一である。また、点火時期の遅角量についても同様に、時刻t1における点火時期の遅角量ΔSA1と同一である。 Thereafter, the operation of the internal combustion engine is continued, and the pulsation of the gas containing blow-by gas occurs again. At time t2, the mechanical compression ratio ε is increased and the ignition timing SA is retarded. The change amount Δε of the mechanical compression ratio at this time is the same as the change amount Δε of the mechanical compression ratio at time t1. Similarly, the retard amount of the ignition timing is the same as the retard amount ΔSA1 of the ignition timing at time t1.
ここで、時刻t1の制御において出力の変動による衝撃が発生したために、時刻t2の制御においては、機械圧縮比を変更する速度および点火時期を変更する速度を、前回の時刻t1における速度よりも遅くしている。前回の時刻t1の制御においては、時間長さTL1の期間に機械圧縮比εおよび点火時期SAを変更している。今回の時刻t2の制御においては、時間長さTL1よりも長い時間長さTL2の期間に機械圧縮比εおよび点火時期SAを変更している。機械圧縮比の変化量Δεおよび点火時期の遅角量ΔSA1は同一であるが、機械圧縮比εを変更している時間および点火時期SAを変更している時間をそれぞれ長くしている。機械圧縮比εおよび点火時期SAを徐々に変更する制御を行なっている。 Here, since the impact due to the fluctuation of the output occurred in the control at time t1, in the control at time t2, the speed for changing the mechanical compression ratio and the speed for changing the ignition timing are slower than the speed at the previous time t1. doing. In the control at the previous time t1, the mechanical compression ratio ε and the ignition timing SA are changed during the time length TL1. In the current control at time t2, the mechanical compression ratio ε and the ignition timing SA are changed during a time length TL2 longer than the time length TL1. The change amount Δε of the mechanical compression ratio and the retardation amount ΔSA1 of the ignition timing are the same, but the time for changing the mechanical compression ratio ε and the time for changing the ignition timing SA are increased. Control is performed to gradually change the mechanical compression ratio ε and the ignition timing SA.
図8に示すように、時刻t2において機械圧縮比εおよび点火時期SAを変更したときのアクセルペダルの踏込み量の変化率は、前回の時刻t1における踏込み量の変化率よりも小さくなっている。このように、機械圧縮比と点火時期を徐々に変更する制御を行うことにより、運転者が感じる不快なトルクショックが小さくなったことが分かる。 As shown in FIG. 8, the change rate of the depression amount of the accelerator pedal when the mechanical compression ratio ε and the ignition timing SA are changed at time t2 is smaller than the change rate of the depression amount at the previous time t1. Thus, it can be seen that the uncomfortable torque shock felt by the driver is reduced by performing the control of gradually changing the mechanical compression ratio and the ignition timing.
図8に示す運転制御例においては、時刻t2における機械圧縮比および点火時期の変更時にも、アクセルペダルの踏込み量が一時的に小さくなっており、運転者がトルクショックを感じていると判別することができる。すなわち、出力の変動による衝撃が発生していると判別することができる。このために、次回の時刻t3の機械圧縮比εおよび点火時期SAの変更においては、機械圧縮比を変更する速度および点火時期を変更する速度を更に遅くしている。すなわち、機械圧縮比εおよび点火時期SAを変更する時間長さTL3を、時刻t2における制御の時間長さTL2よりも長くする制御を行っている。この制御を行なうことにより、さらに出力の変動による衝撃を抑制することができる。 In the example of the operation control shown in FIG. 8, it is determined that the accelerator pedal depression amount is temporarily small even when the mechanical compression ratio and the ignition timing are changed at time t2, and the driver feels a torque shock. be able to. That is, it can be determined that an impact due to output fluctuation has occurred. For this reason, in the next change of the mechanical compression ratio ε and ignition timing SA at time t3, the speed for changing the mechanical compression ratio and the speed for changing the ignition timing are further slowed down. That is, the control is performed such that the time length TL3 for changing the mechanical compression ratio ε and the ignition timing SA is longer than the control time length TL2 at time t2. By performing this control, it is possible to further suppress an impact caused by fluctuations in output.
時刻t3においては、機械圧縮比εおよび点火時期SAを変更したときのアクセルペダルの踏込み量に変化がなく、出力の変動による衝撃が生じていないと判別することができる。なお、時刻t3以降において機械圧縮比εおよび点火時期SAを変更する場合には、時間長さTL3により機械圧縮比εおよび点火時期SAを変更することができる。 At time t3, it can be determined that there is no change in the amount of depression of the accelerator pedal when the mechanical compression ratio ε and the ignition timing SA are changed, and that there is no impact due to output fluctuation. When the mechanical compression ratio ε and the ignition timing SA are changed after time t3, the mechanical compression ratio ε and the ignition timing SA can be changed by the time length TL3.
このように、今回の機械圧縮比および点火時期の変更において、出力の変動による衝撃が生じていると判別される場合には、次回の制御において機械圧縮比および点火時期の変更速度を遅くすることができる。 As described above, when it is determined that the impact due to the fluctuation of the output is generated in the current change in the mechanical compression ratio and the ignition timing, the change speed of the mechanical compression ratio and the ignition timing is decreased in the next control. Can do.
本実施の形態においては、複数回にかけて機械圧縮比および点火時期の変更を行っている。機械圧縮比および点火時期を一度に大きく変更することにより、出力の変動による衝撃を確実に抑制することができる。しかしながら、機械圧縮比および点火時期を一度に大きく変更すると、機械圧縮比および点火時期を変更するための期間が長くなり、ブローバイガスを含む気体の脈動が生じている時間が長くなる。本実施の形態のように、機械圧縮比および点火時期を複数回にかけて少量ずつ変更することにより、機械圧縮比および点火時期の変更の期間が必要以上に長くなることを回避できる。 In the present embodiment, the mechanical compression ratio and the ignition timing are changed over a plurality of times. By greatly changing the mechanical compression ratio and the ignition timing at once, it is possible to reliably suppress an impact caused by fluctuations in output. However, if the mechanical compression ratio and the ignition timing are greatly changed at a time, the period for changing the mechanical compression ratio and the ignition timing becomes long, and the time during which the pulsation of the gas including blow-by gas is generated becomes long. As in the present embodiment, by changing the mechanical compression ratio and the ignition timing in small increments over a plurality of times, it is possible to avoid an unnecessarily long period for changing the mechanical compression ratio and the ignition timing.
図8に示す運転制御例では、アクセルペダルの踏込み量に基づいて、出力の変動による衝撃が発生しているか否かを判別しているが、この形態に限られず、例えばブレーキペダルの踏込み量、ブレーキペダルのオフからオンへの切替えの検出によって、出力の変動による衝撃が生じているか否かを判別することができる。例えば、ブレーキペダルの踏込み量の変化率が予め定められた判定値よりも大きく変化した場合や、ブレーキペダルを踏込んでいない状態からブレーキペダルを踏込んだ状態に変化した場合に、出力の変動による衝撃が生じていると判別することができる。 In the example of operation control shown in FIG. 8, it is determined whether or not an impact due to output fluctuation has occurred based on the amount of depression of the accelerator pedal. However, the present invention is not limited to this mode. For example, the amount of depression of the brake pedal, It is possible to determine whether or not an impact due to output fluctuation has occurred by detecting the switching of the brake pedal from off to on. For example, when the rate of change of the brake pedal depression amount changes more than a predetermined judgment value or when the brake pedal is depressed from a state where the brake pedal is not depressed, It can be determined that an impact has occurred.
または、ステアリングの操舵角に基づいて、出力の変動による衝撃が発生しているか否かを検出しても構わない。例えば、機械圧縮比を変更する場合に、ステアリングの操舵角の変化率が予め定められた判定値よりも大きく変化した場合には、出力の変動による衝撃が生じていると判別することができる。 Alternatively, based on the steering angle of the steering, it may be detected whether or not an impact due to output fluctuation has occurred. For example, when changing the mechanical compression ratio, if the rate of change of the steering angle of the steering changes more than a predetermined determination value, it can be determined that an impact due to output fluctuation has occurred.
図9に、本実施の形態の第2の運転制御のフローチャートを示す。図9に示す例においては、ステアリングの操舵角θstr、アクセルペダルの踏込み量Xacc、およびブレーキペダルの踏込み量Xbrkに基づいて、出力の変動による衝撃が生じているか否かを判別している。 FIG. 9 shows a flowchart of the second operational control of the present embodiment. In the example shown in FIG. 9, it is determined whether or not an impact due to output fluctuation has occurred based on the steering angle θstr of the steering wheel, the accelerator pedal depression amount Xacc, and the brake pedal depression amount Xbrk.
ステップ121においては、機械圧縮比εおよび点火時期SAが変更されたことを検出する。たとえば、第1の運転制御において、機械圧縮比εが増大され、点火時期SAが遅角されたことを検出する。
In
次に、ステップ122においては、時間幅Δtにおけるステアリングの操舵角θstrの変化量が予め定められた判定値δstrよりも大きいか否かを判別する。すなわち、運転者が予め定められた判定値よりも大きくステアリングを操作しているか否かを判別する。時刻tは、機械圧縮比を変更した時刻を採用することができる。時刻tにおけるステアリングの操舵角θstr(t)と、時間幅Δt経過後のステアリングの操舵角θstr(t+Δt)との差を算出する。この差が、判定値δstrよりも大きいか否かを判別する。時間幅Δtにおけるステアリングの操舵角の変化量が、予め定められた判定値δstrよりも大きい場合には、出力の変動による衝撃が生じていると判別することができる。この場合には、ステップ126に移行する。
Next, in
ステップ126においては、次回の機械圧縮比の変更速度および次回の点火時期の変更速度を低下させる制御を行う。本実施の形態においては、機械圧縮比および点火時期の変更速度を低下させるフラグを「1」に設定する。このフラグの初期値は「0」に設定されている。次回の機械圧縮比εおよび点火時期SAを変更する場合には、このフラグを読み込む。このフラグが1の場合には、機械圧縮比εの変更速度および点火時期SAの変更速度を前回よりも遅くすることができる。たとえば、機械圧縮比を増大している時間および点火時期を遅角している時間を前回よりも予め定められた量にて長くすることができる。一方で、このフラグが0の場合には、機械圧縮比εの変更速度および点火時期SAの変更速度を前回と同一にすることができる。
In
ステップ122において、時間幅Δtにおけるステアリングの操舵角θstrの変化量が、予め定められたが判定値δstr以下の場合には、ステップ123に移行する。
In
ステップ123においては、時間幅Δtにおけるアクセルペダル40の踏込み量Xaccが、判定値δaccよりも大きいか否かを判別する。時刻tにおけるアクセルペダル40の踏込み量Xacc(t)と、時間幅Δtの経過後のアクセルペダル40の踏込み量Xacc(t+Δt)との差を算出し、この差が予め定められた判定値δaccよりも大きいか否かを判別している。時間幅Δtにおけるアクセルペダルの踏込み量の変化量が、予め定められた判定値δaccよりも大きい場合には、出力の変動による衝撃が生じていると判別することができる。この場合には、ステップ126に移行し、次回の機械圧縮比および点火時期の変更時に変更速度を遅くする制御を行う。
In
ステップ123において、時間幅Δtにおけるアクセルペダルの踏込み量の変化量が、予め定められた判定値δacc以下の場合には、ステップ124に移行する。
In
ステップ124においては、ステップ123のアクセルペダルの踏込み量と同様に、時間幅Δtにおけるブレーキペダルの踏込み量Xbrkの変化量を検出する。ブレーキペダルの踏込み量の変化量が、予め定められた判定値δbrkよりも大きい場合は、出力の変動による衝撃が生じていると判別することができる。この場合には、ステップ126に移行し、次回の機械圧縮比および点火時期の変更時に変更速度を遅くする制御を行う。
In
ステップ124において、時間幅Δtにおけるブレーキペダルの踏込み量の変化量が、予め定められた判定値δbrk以下の場合にはステップ125に移行する。この場合には、今回の制御において機械圧縮比を変更した時に出力の変動による衝撃が生じていないと判別することができる。このために、次回の機械圧縮比の変更および点火時期の変更においても、今回の制御と同様の変更速度により機械圧縮比および点火時期を変更することができる。ステップ125においては、次回の機械圧縮比εの変更速度および点火時期SAの変更速度を低下させるフラグを「0」に設定する。
In
本実施の形態のステップ124においては、ブレーキペダルの踏込み量の変化量を検出しているが、この形態に限られず、ブレーキペダルが踏込まれていない状態から踏込まれている状態への切り替えを判別しても構わない。すなわち、ステップ124において、ブレーキペダルが踏込まれていない状態から踏込まれた状態に移行した場合には、出力の変動による衝撃が生じている判別することができる。この場合には、ステップ126に移行することができる。
In
このように、本実施の形態の衝撃検出手段は、アクセルペダルの出力信号、ブレーキペダルの出力信号、およびステアリングの出力信号のうち、少なくとも一つの信号に基づいて、衝撃が生じているか否かを判別している。衝撃検出手段としては、この形態に限られず、出力の変動による衝撃を検出可能な任意の装置を採用することができる。例えば、衝撃検出手段は、機関本体に配置された振動センサを含み、機械圧縮比および点火時期を変更した場合に生じる振動の大きさが予め定められた振動の判定値よりも大きくなったときに、トルクショックが生じていると判別しても構わない。 In this way, the impact detection means of the present embodiment determines whether or not an impact has occurred based on at least one of the output signal of the accelerator pedal, the output signal of the brake pedal, and the output signal of the steering. Judging. The impact detection means is not limited to this form, and any device capable of detecting an impact due to output fluctuation can be employed. For example, the impact detection means includes a vibration sensor disposed in the engine body, and when the magnitude of vibration generated when the mechanical compression ratio and the ignition timing are changed becomes larger than a predetermined vibration determination value. It may be determined that a torque shock has occurred.
本実施の形態の第2の運転制御においては、機械圧縮比を上昇させて点火時期を遅角する制御を例示して説明を行ったが、この形態に限られず、機械圧縮比を低下させる制御を行う場合にも同様の制御を行うことができる。すなわち、機械圧縮比を低下させる制御を行うと共に点火時期を変更した場合に、出力の変動による衝撃が生じていると判別される時には、次回の制御において機械圧縮比の変更速度を低下させる制御を行うことができる。また、点火時期の変更速度を低下させる制御を行うことができる。 In the second operational control of the present embodiment, the control for increasing the mechanical compression ratio and retarding the ignition timing has been described as an example. However, the present invention is not limited to this mode, and control for decreasing the mechanical compression ratio. The same control can be performed also when performing. That is, when control is performed to reduce the mechanical compression ratio and the ignition timing is changed, if it is determined that an impact due to output fluctuation has occurred, control to reduce the speed of changing the mechanical compression ratio is performed in the next control. It can be carried out. Further, it is possible to perform control for reducing the changing speed of the ignition timing.
次に、本実施の形態の第3の運転制御について説明する。図5を参照して、本実施の形態の第1の運転制御において、機械圧縮比εを増大するとともに点火時期SAを遅角すると、出力されるトルクが減少する。このため、運転者が意図しない車両の減速が生じる場合がある。第3の運転制御においては、機械圧縮比を変更するときに生じるトルクの低下を抑制する制御を行う。第3の運転制御は、出力されるトルクを維持するいわゆるトルクリザーブ制御を含む。 Next, the third operation control of the present embodiment will be described. Referring to FIG. 5, in the first operation control of the present embodiment, when the mechanical compression ratio ε is increased and the ignition timing SA is retarded, the output torque is reduced. For this reason, deceleration of the vehicle which is not intended by the driver may occur. In 3rd operation control, control which suppresses the fall of the torque which arises when changing a mechanical compression ratio is performed. The third operation control includes so-called torque reserve control for maintaining the output torque.
図10に、本実施の形態における第3の運転制御のタイムチャートを示す。図10においては、破線にて本実施の形態の第1の運転制御を示しており、実線にて本実施の形態の第3の運転制御を示している。本実施の形態の内燃機関は、内燃機関の運転状態がブローバイガスを含む気体の脈動が生じる可能性を有する運転領域内であることを検出する運転領域検出手段を備える。内燃機関の運転状態が、ブローバイガスを含む気体の脈動が生じる可能性を有する運転領域内である場合には、トルクリザーブ制御を行なう。 FIG. 10 shows a time chart of the third operational control in the present embodiment. In FIG. 10, the first operation control of the present embodiment is indicated by a broken line, and the third operation control of the present embodiment is indicated by a solid line. The internal combustion engine according to the present embodiment includes an operation region detection unit that detects that the operation state of the internal combustion engine is within an operation region in which there is a possibility that pulsation of gas containing blow-by gas occurs. When the operating state of the internal combustion engine is within an operating region where there is a possibility of pulsation of gas containing blow-by gas, torque reserve control is performed.
本実施の形態においては、現在のブローバイガスを含む気体の圧力が、脈動領域内または脈動領域の近傍の脈動準備領域内である場合にトルクリザーブ制御を行う。トルクリザーブ制御においては、点火時期を遅角すると共に充填効率を増加させる。 In the present embodiment, torque reserve control is performed when the pressure of the gas including the current blow-by gas is within the pulsation region or the pulsation preparation region near the pulsation region. In the torque reserve control, the ignition timing is retarded and the charging efficiency is increased.
図10に示す運転例においては、機械圧縮比を変更する時刻t1よりも前の時刻t0において、クランクケース内の圧力が脈動の発生する圧力に到達している。このため、時刻t0においてトルクリザーブ制御を開始している。すなわち、時刻t0において点火時期を遅角するとともに充填効率を増大させている。本実施の形態においては、充填効率を増大させるためにスロットル弁の開度を増大させる制御を行なっている。また、本実施の形態においては、時刻t0において、点火時期および充填効率を瞬間的に変更せずに徐々に変更している。 In the operation example shown in FIG. 10, the pressure in the crankcase reaches the pressure at which pulsation occurs at time t0 before time t1 when the mechanical compression ratio is changed. For this reason, torque reserve control is started at time t0. That is, at the time t0, the ignition timing is retarded and the charging efficiency is increased. In the present embodiment, control for increasing the opening of the throttle valve is performed in order to increase the charging efficiency. Further, in the present embodiment, at time t0, the ignition timing and the charging efficiency are gradually changed without changing instantaneously.
この後に、時刻t1においては、クランクケース内の気体の圧力の脈動の大きさが予め定められた判定値よりも大きいと判別されている。このために、時刻t1において、機械圧縮比を増大させる制御を行なっている。第3の運転制御においては、点火時期が予め遅角されているために、時刻t1において更に点火時期を遅角させる必要はなく、出力されるトルクをほぼ一定に維持することができる。 Thereafter, at time t1, it is determined that the magnitude of the pulsation of the gas pressure in the crankcase is greater than a predetermined determination value. Therefore, at time t1, control for increasing the mechanical compression ratio is performed. In the third operation control, since the ignition timing is retarded in advance, it is not necessary to further retard the ignition timing at time t1, and the output torque can be maintained substantially constant.
このように、第3の運転制御においては、機械圧縮比を変更する前に点火時期を遅角するとともに充填効率を増大させるトルクリザーブ制御を行うことにより、機械圧縮比を変更する場合にも出力されるトルクをほぼ一定に保つことができる。本実施の形態におけるトルクリザーブ制御では、点火時期を本来の設定値よりも遅角させることにより、ノッキングに対する点火時期の余裕度を高くしている。また、点火時期を変更するときに充填効率を変更することにより、トルクの変動を抑制することができる。 As described above, in the third operation control, the torque reserve control that retards the ignition timing and increases the charging efficiency before changing the mechanical compression ratio is performed, and the output is performed even when the mechanical compression ratio is changed. Torque can be kept almost constant. In the torque reserve control in the present embodiment, the ignition timing margin with respect to knocking is increased by retarding the ignition timing from the original set value. Further, torque variation can be suppressed by changing the charging efficiency when changing the ignition timing.
図11に、本実施の形態の第3の運転制御のフローチャートを示す。ステップ131においては、クランクケース内の圧力Pccおよび機関回転数NEを検出する。
FIG. 11 shows a flowchart of the third operational control of the present embodiment. In
次に、ステップ132においては、ブローバイガスを含む気体に脈動が生じる可能性を有する範囲を読み込む。
Next, in
図12に、本実施の形態の内燃機関のブローバイガスを含む気体の脈動が生じる可能性を有する範囲を説明するグラフを示す。横軸が機関回転数NEであり、縦軸がクランクケース内の圧力Pccである。図12には、脈動が生じる領域である脈動領域と、脈動領域の周りの領域である脈動準備領域が記載されている。本実施の形態におけるブローバイガスを含む気体に脈動が生じる可能性を有する範囲は、脈動領域と脈動準備領域とを含む。機関回転数NEが上昇するほど、脈動領域の圧力範囲が高くなることが分る。本実施の形態における脈動領域は、最大圧力Ppuls,maxと、最小圧力Ppuls,mimとに挟まれる領域である。 FIG. 12 shows a graph for explaining a range in which the pulsation of gas containing blow-by gas of the internal combustion engine of the present embodiment may occur. The horizontal axis is the engine speed NE, and the vertical axis is the pressure Pcc in the crankcase. FIG. 12 shows a pulsation region that is a region where pulsation occurs and a pulsation preparation region that is a region around the pulsation region. The range in which pulsation is likely to occur in the gas containing blow-by gas in the present embodiment includes a pulsation region and a pulsation preparation region. It can be seen that the pressure range in the pulsation region increases as the engine speed NE increases. The pulsation region in the present embodiment is a region sandwiched between the maximum pressure Ppuls, max and the minimum pressure Ppuls, mim.
本実施の形態における脈動準備領域は、内燃機関の運転状態の変更時などに内燃機関の運転状態が脈動領域内に入ることを回避するために設定されている。たとえば、スロットル弁の開度の変更後に、実際の充填効率の変化が終了するまでの期間中に、内燃機関の運転状態が脈動領域内になることを抑制するために脈動準備領域が設定されている。このように、本実施の形態の脈動準備領域は、運転状態の過渡変化等により脈動領域内になることを回避するために設定されている。本実施の形態の脈動準備領域は、脈動領域の最大圧力に圧力幅ΔPccを加えた値を最大圧力としている。また、脈動準備領域は、脈動領域の最小圧力から圧力幅ΔPccを減算した値を最小圧力としている。本実施の形態における圧力幅ΔPccは、予め設定された値を採用している。 The pulsation preparation region in the present embodiment is set in order to prevent the operation state of the internal combustion engine from entering the pulsation region when the operation state of the internal combustion engine is changed. For example, a pulsation preparation area is set in order to prevent the operating state of the internal combustion engine from being in the pulsation area during the period after the change of the throttle valve opening until the actual change in charging efficiency is completed. Yes. As described above, the pulsation preparation region of the present embodiment is set in order to avoid being in the pulsation region due to a transient change in the operation state or the like. In the pulsation preparation region of the present embodiment, the maximum pressure is a value obtained by adding the pressure width ΔPcc to the maximum pressure in the pulsation region. In the pulsation preparation area, a value obtained by subtracting the pressure width ΔPcc from the minimum pressure in the pulsation area is set as the minimum pressure. A preset value is adopted as the pressure width ΔPcc in the present embodiment.
図11を参照して、ステップ132においては、脈動領域の最大圧力Ppuls,maxおよび脈動領域の最小圧力Ppuls,mimを読み込む。脈動領域の最大圧力Ppuls,maxおよび最小圧力Ppuls,mimは、例えば、機関回転数を関数にした値を電子制御ユニット31に予め記憶させておくことができる。
Referring to FIG. 11, in
次に、ステップ133においては、検出したクランクケース内の圧力Pccが、脈動領域内または脈動準備領域内であるか否かを判別する。すなわち、クランクケース内の圧力Pccが、(Ppuls,mim−ΔPcc)よりも大きく、(Ppuls,max+ΔPcc)よりも小さい範囲内であるか否かを判別する。
Next, in
ステップ133において、クランクケース内の圧力Pccが、脈動領域内または脈動準備領域内である場合には、ステップ134に移行する。クランクケース内の圧力Pccが脈動領域内または脈動準備領域内である場合には、脈動が発生する虞がある。
In
ステップ134においては、トルクリザーブ制御を既に行っているか否かを判別する。ステップ134において、トルクリザーブ制御を既に行なっている場合には、この制御を終了する。ステップ134において、トルクリザーブ制御を行なっていない場合には、ステップ135に移行する。
In
ステップ135においては、トルクリザーブ制御を実施する。すなわち、点火時期を遅角するとともに充填効率を増大させる制御を行う。ここでの点火時期の遅角量および充填効率の増大量は、予め定められた量にて実施することができる。また、点火時期の遅角および充填効率の増大は、出力されるトルクが略一定に維持されるように行うことができる。
In
ステップ133において、クランクケース内の圧力Pccが、脈動領域内および脈動準備領域内でない場合には、ステップ136に移行する。
If it is determined in
ステップ136においては、現在トルクリザーブ制御を行なっているか否かを判別する。ステップ136において、トルクリザーブ制御を行なっていない場合には、この制御を終了する。ステップ136において、トルクリザーブ制御を行なっている場合には、ステップ137に移行する。この場合には、内燃機関の運転状態がクランクケース内の圧力の脈動が生じる可能性のある範囲から外れている。このために、ステップ137においては、トルクリザーブ制御を停止する制御を行う。すなわち、点火時期の遅角を中止し、充填効率の増大を中止して元の運転状態に戻す制御を行う。
In
このように、予め定められた脈動領域または脈動準備領域にて内燃機関を運転している場合には、トルクリザーブ制御を行なうことができる。トルクリザーブ制御を行うことにより、ブローバイガスを含む気体の脈動を抑制するために機械圧縮比を増大しても出力されるトルクをほぼ一定に保つことができる。 Thus, when the internal combustion engine is operated in a predetermined pulsation region or pulsation preparation region, torque reserve control can be performed. By performing the torque reserve control, the output torque can be kept substantially constant even when the mechanical compression ratio is increased in order to suppress the pulsation of the gas containing blow-by gas.
本実施の形態においては、内燃機関の運転状態が脈動領域内および脈動準備領域内である場合に、トルクリザーブ制御を行なっている。トルクリザーブ制御は、例えば、内燃機関の全運転領域にて実施することも可能である。しかしながら、この場合には、燃料消費量が多くなってしまいしまう。本実施の形態のように、脈動領域および脈動準備領域を予め設定し、内燃機関の運転状態が脈動領域内または脈動準備領域内になった場合にトルクリザーブ制御を行なうことにより、ブローバイガスを含む気体の脈動を抑制すると共に、燃料消費量の増加を抑制することができる。 In the present embodiment, torque reserve control is performed when the operating state of the internal combustion engine is in the pulsation region and the pulsation preparation region. The torque reserve control can also be performed in the entire operation region of the internal combustion engine, for example. However, in this case, the amount of fuel consumption increases. As in the present embodiment, the pulsation region and the pulsation preparation region are set in advance, and when the operating state of the internal combustion engine is in the pulsation region or the pulsation preparation region, the torque reserve control is performed, thereby including blow-by gas. While suppressing the pulsation of gas, the increase in fuel consumption can be suppressed.
本実施の形態の第3の運転制御においては、機械圧縮比を上昇させて点火時期を遅角する制御を例示して説明を行ったが、この形態に限られず、機械圧縮比および点火時期を変更する場合に同様の制御を行うことができる。また、運転領域検出手段としては、上記の形態に限られず、ブローバイガスを含む気体の脈動が生じる可能性を有することを検出可能な任意の手段を採用することができる。 In the third operational control of the present embodiment, the control for increasing the mechanical compression ratio and retarding the ignition timing has been described as an example. However, the present invention is not limited to this mode, and the mechanical compression ratio and the ignition timing are set. The same control can be performed when changing. Moreover, as an operation area | region detection means, it is not restricted to said form, The arbitrary means which can detect having the possibility that the pulsation of the gas containing blowby gas will arise is employable.
ところで、図12に示す脈動が生じる脈動領域は、学習により更新することができる。次に、本実施の形態における脈動領域を学習する制御について説明する。 By the way, the pulsation region where the pulsation shown in FIG. 12 occurs can be updated by learning. Next, control for learning a pulsation region in the present embodiment will be described.
図13は、本実施の形態の内燃機関において脈動領域を学習する制御のフローチャートである。図13に示す運転制御は、たとえば、予め定められた時間間隔毎に繰り返して行うことができる。ステップ141からステップ144は、本実施の形態の第1の運転制御のステップ101からステップ104と同様である(図6参照)。ステップ141からステップ144は、ブローバイガスを含む気体に予め定められた大きさの脈動が生じているか否かを判別する。
FIG. 13 is a flowchart of control for learning a pulsation region in the internal combustion engine of the present embodiment. The operation control shown in FIG. 13 can be repeatedly performed at predetermined time intervals, for example.
ステップ144において、クランクケース内の圧力Pccの脈動の振幅の最大値が予め定められた判定値δpccよりも大きい場合には、ステップ145に移行する。すなわち、所定の大きさよりも大きな脈動が生じていると判別される場合には、ステップ145に移行する。ステップ145においては、機関回転数NEを検出する。
In step 144, if the maximum value of the pulsation amplitude of the pressure Pcc in the crankcase is larger than a predetermined determination value δpcc, the process proceeds to step 145. That is, if it is determined that a pulsation larger than the predetermined magnitude has occurred, the process proceeds to step 145. In
次に、ステップ146においては、検出した機関回転数NEとクランクケース内の圧力Pccとの組が、電子制御ユニット31に記憶されている脈動領域に含まれているか否かを判別する。ステップ146において、機関回転数NEおよびクランクケース内の圧力Pccの組が、脈動領域として記憶されている場合には、この制御を終了する。
Next, in
ステップ146において、機関回転数NEおよびクランクケース内の圧力Pccの組が、電子制御ユニット31に記憶されている脈動領域に含まれていない場合には、ステップ147に移行する。ステップ147においては、今回検出した機関回転数NEおよびクランクケース内の圧力Pccの組を脈動領域に追加する制御を行う。
If it is determined in
このように、脈動領域を学習する制御は、電子制御ユニット31に予め記憶されている脈動領域に新たに脈動が発生した運転領域を加えて、脈動領域を更新する制御を行なうことができる。
As described above, the control for learning the pulsation region can be performed by adding the operation region in which the pulsation newly occurs to the pulsation region stored in advance in the
更に、図12に示す脈動準備領域についても学習により更新することができる。次に、脈動準備領域を学習により更新する制御について説明する。本実施の形態においては、スロットル弁の開度を変更したときのクランクケース内の圧力の変化量に基づいて脈動準備領域を設定する。本実施の形態においては、脈動領域に基づいて脈動準備領域を定めるための圧力幅ΔPccを更新する。 Furthermore, the pulsation preparation area shown in FIG. 12 can be updated by learning. Next, control for updating the pulsation preparation area by learning will be described. In the present embodiment, the pulsation preparation region is set based on the amount of change in pressure in the crankcase when the opening of the throttle valve is changed. In the present embodiment, the pressure width ΔPcc for determining the pulsation preparation region is updated based on the pulsation region.
図14に、本実施の形態の内燃機関の脈動準備領域を学習する制御のフローチャートを示す。ステップ151においては、スロットル弁の開度の変更開始を検出する。ステップ152においては、スロットル弁の開度の変更開始と共にクランクケース内の圧力Pccを検出する。ステップ152においては、予め定められた時間間隔ごとに複数個のクランクケース内の圧力Pccを検出する。
FIG. 14 shows a flowchart of control for learning the pulsation preparation region of the internal combustion engine of the present embodiment. In
次に、ステップ153においては、クランクケース内の圧力Pccがほぼ一定になっているか否かを検出する。スロットル弁の開度の変更によってクランクケース内の圧力Pccも変化するが、クランクケース内の圧力Pccがほぼ定常状態に到達しているか否かを判別する。ステップ153においては、単位時間におけるクランクケース内の圧力Pccの変化量、すなわちクランクケース内の圧力Pccの変化率が予め定められた判定値よりも小さいか否かを判別している。
Next, in
ステップ153において、クランクケース内の圧力Pccの変化率が予め定められた判定値以上の場合には、クランクケース内の圧力Pccが定常状態に到達していないと判別することができる。この場合には、ステップ152に戻り、クランクケース内の圧力Pccを検出する。ステップ153において、クランクケース内の圧力Pccの変化率が予め定められた判定値よりも小さい場合には、クランクケース内の圧力Pccがほぼ定常状態に到達していると判別することができる。この場合には、ステップ154に移行する。
In
ステップ154においては、スロットル弁の開度の変更による圧力Pccの変化量ΔPccを検出する。すなわち、スロットル弁の開度の変更を開始してからクランクケース内の圧力Pccが定常状態になるまでのクランクケース内の圧力Pccの総変化量を検出する。この変化量を、脈動準備領域を設定する時の圧力幅ΔPccに採用することができる。
In
ステップ155においては、今回算出した圧力幅ΔPccが、現在設定されている圧力幅ΔPccよりも大きいか否かを判別している。今回算出した圧力幅ΔPccが、現在設定されている圧力幅ΔPcc以下の場合は、この制御を終了する。今回算出した圧力幅ΔPccが、現在設定されている圧力幅ΔPccよりも大きい場合は、ステップ156に移行する。
In
ステップ156においては、圧力幅ΔPccを更新する制御を行う。すなわち、脈動領域から脈動準備領域を設定するための圧力幅ΔPccを今回算出した値に変更する。
In
このように、脈動準備領域の学習においては、スロットル弁の開度が変化したときのクランクケース内の圧力の変化量を検出し、この変化量が従前の圧力幅ΔPccよりも大きい場合に脈動準備領域を設定するための圧力幅ΔPccを更新する制御を行なうことができる。 Thus, in learning of the pulsation preparation region, the amount of change in the pressure in the crankcase when the opening of the throttle valve changes is detected, and when the amount of change is larger than the previous pressure width ΔPcc, pulsation preparation Control for updating the pressure width ΔPcc for setting the region can be performed.
上記の実施の形態は、適宜組み合わせることができる。上述のそれぞれの制御においては、同一の機能および作用を達成できる範囲内にて、適宜ステップの順序を変更することができる。上述のそれぞれの図において、同一または相等する部分には同一の符号を付している。なお、上記の実施の形態は例示であり発明を限定するものではない。また、実施の形態においては、特許請求の範囲に示される変更が含まれている。 The above embodiments can be combined as appropriate. In each of the above-described controls, the order of the steps can be appropriately changed within a range where the same function and action can be achieved. In the respective drawings described above, the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals. In addition, said embodiment is an illustration and does not limit invention. In the embodiment, the change shown in a claim is included.
1 機関本体
2 シリンダブロック
3 ピストン
4 シリンダヘッド
5 燃焼室
10 点火プラグ
18 スロットル弁
24 クランクシャフト
31 電子制御ユニット
40 アクセルペダル
42 クランク角センサ
57 シリンダヘッドカバー
61,62,63 オイル通路
64 PCV弁
65 空気流通管
66 戻し管
75 圧力センサ
79 クランクケース
86 円形カム
87 偏心軸
91,92,93 ブローバイガス通路
DESCRIPTION OF
Claims (6)
ピストンが配置される穴部を含むシリンダブロックと、
支持構造物に対してシリンダブロックが相対移動するように形成され、機械圧縮比を変更可能な圧縮比可変機構と、
シリンダブロックの穴部とピストンとの間から流出するブローバイガスを機関吸気通路に戻すブローバイガス還元手段と、
ブローバイガスを含む気体の脈動を検出する脈動検出手段とを備え、
脈動検出手段によりブローバイガスを含む気体に脈動が発生していると判別される場合には、機械圧縮比を変更することを特徴とする、内燃機関。 A support structure for supporting the crankshaft;
A cylinder block including a hole in which the piston is disposed;
A compression ratio variable mechanism that is formed such that the cylinder block moves relative to the support structure and can change the mechanical compression ratio;
Blow-by gas reduction means for returning blow-by gas flowing out between the hole of the cylinder block and the piston to the engine intake passage;
Pulsation detecting means for detecting pulsation of gas containing blowby gas,
An internal combustion engine characterized by changing a mechanical compression ratio when it is determined by a pulsation detecting means that pulsation is generated in a gas containing blowby gas.
ブローバイガスを含む気体に脈動が発生していると判別される場合に、機械圧縮比を変更すると共に点火時期を変更する制御を行うように形成されており、
機械圧縮比を変更すると共に点火時期を変更した場合に、出力の変動による衝撃を検出した時には、次回の機械圧縮比を変更する速度および点火時期を変更する速度を今回の機械圧縮比を変更する速度および点火時期を変更する速度よりも遅くする、請求項1に記載の内燃機関。 Equipped with impact detection means to detect impact due to output fluctuation,
When it is determined that pulsation occurs in the gas containing blow-by gas, it is configured to change the mechanical compression ratio and change the ignition timing,
When the mechanical compression ratio is changed and the ignition timing is changed, when an impact due to output fluctuation is detected, the speed at which the next mechanical compression ratio is changed and the speed at which the ignition timing is changed are changed to the current mechanical compression ratio. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the internal combustion engine is slower than a speed at which the speed and ignition timing are changed.
内燃機関の運転状態が脈動準備領域内である場合には、点火時期を遅角するとともに充填効率を増大し、点火時期の遅角および充填効率の増大の後に機械圧縮比を変更する、請求項1から4のいずれか一項に記載の内燃機関。 A pulsation preparation region having a possibility of causing pulsation of gas containing blowby gas is set in advance,
When the operating state of the internal combustion engine is within a pulsation preparation region, the ignition timing is retarded and the charging efficiency is increased, and the mechanical compression ratio is changed after the ignition timing is retarded and the charging efficiency is increased. The internal combustion engine according to any one of 1 to 4.
脈動検出手段は、クランクケースの内部の圧力を検出する圧力センサを含む、請求項1から5のいずれか一項に記載の内燃機関。 The support structure includes a crankcase that houses the crankshaft therein.
The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5, wherein the pulsation detecting means includes a pressure sensor that detects a pressure inside the crankcase.
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