JP2018028267A - Abnormality diagnosis device for variable compression ratio mechanism - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の機械圧縮比を変更するための可変圧縮比機構に適用される異常診断装置に関する。 The present invention relates to an abnormality diagnosis device applied to a variable compression ratio mechanism for changing a mechanical compression ratio of an internal combustion engine.
内燃機関の機械圧縮比を第1圧縮比と該第1圧縮比より低い第2圧縮比とに切り換え可能な可変圧縮比機構において、内燃機関の機械圧縮比が第1圧縮比となるように可変圧縮比機構が制御されている状態におけるアイドル運転時の吸入空気量と、内燃機関の機械圧縮比が第2圧縮比となるように可変圧縮比機構が制御されている状態におけるアイドル運転時の吸入空気量と、の差(以下、「空気量差」と称する)をパラメータとして、可変圧縮比機構の異常を診断する技術が提案されている(例えば、特許文献1を参照)。 In a variable compression ratio mechanism capable of switching a mechanical compression ratio of an internal combustion engine between a first compression ratio and a second compression ratio lower than the first compression ratio, the mechanical compression ratio of the internal combustion engine is variable so as to be the first compression ratio. The intake air amount during idle operation when the compression ratio mechanism is controlled, and the intake air during idle operation when the variable compression ratio mechanism is controlled so that the mechanical compression ratio of the internal combustion engine becomes the second compression ratio. A technique for diagnosing abnormality of the variable compression ratio mechanism using a difference from the air amount (hereinafter referred to as “air amount difference”) as a parameter has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
ところで、上記した従来の技術では、可変圧縮比機構が正常であるときの空気量差と、可変圧縮比機構が異常であるときの空気量と、の差が小さくなる可能性があるため、可変圧縮比機構の異常を精度良く診断することが困難になる可能性がある。 By the way, in the conventional technology described above, the difference between the air amount difference when the variable compression ratio mechanism is normal and the air amount when the variable compression ratio mechanism is abnormal may be small. It may be difficult to accurately diagnose an abnormality in the compression ratio mechanism.
本発明は、上記した実情に鑑みてなされてものであり、その目的は、内燃機関の機械圧縮比を、少なくとも2段階に切り換え可能な可変圧縮比機構の異常を診断するための異常診断装置において、可変圧縮比機構の異常を精度良く診断することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an abnormality diagnosis device for diagnosing an abnormality in a variable compression ratio mechanism that can switch the mechanical compression ratio of an internal combustion engine in at least two stages. It is to accurately diagnose abnormality of the variable compression ratio mechanism.
本発明は、上記した課題を解決するために、以下のような手段を採用した。すなわち、本願における第1の発明は、内燃機関の機械圧縮比を少なくとも2段階に切り換え可能な可変圧縮比機構に適用される異常診断装置である。そして、前記内燃機関は、吸気バルブの閉弁タイミングを変更可能な可変動弁機構と、インテークマニホールドにおける吸気圧力を検出する吸気圧力センサと、該内燃機関の吸入空気量を検出する吸気量センサと、前記インテークマニホールドに供給される吸気量を調整する調整装置と、を備える。また、前記異常診断装置は、前記内燃機関の膨張比が有効圧縮比より大きくなり、且つ前記内燃機関の膨張比が有効圧縮比と同等である場合よりも前記インテークマニホールドの吸気圧力が大きくなるように、前記可変動弁機構と前記調整装置とを制御することにより、前記内燃機関を高膨張比運転させる膨張比制御手段と、前記内燃機関が高膨張比運転されているときに、前記内燃機関の機械圧縮比を切り換えるべく、前記可変圧縮比機構を制御する圧縮比制御手段と、前記圧縮比制御手段による機械圧縮比の切り換え制御が実行された後における前記吸気圧力センサの測定値が、前記圧縮比制御手段による機械圧縮比の切り換え制御が実行される前における前記吸気圧力センサの測定値と同等になるように、前記調整装置を制御する吸気圧力制御手段と、前記圧縮比制御手段による機械圧縮比の切り換え制御が実行された後における前記吸気圧力センサの測定値が前記圧縮比制御手段による機械圧縮比の切り換え制御が実行される前における前記吸気圧力センサの測定値と同等にな
っているときの前記吸気量センサの測定値と、前記圧縮比制御手段による機械圧縮比の切り換え制御が実行される前の前記吸気量センサの測定値と、の差が所定の吸気量差閾値未満である場合は、前記可変圧縮比機構が異常であると診断し、且つ前記差が前記所定の吸気量差閾値以上である場合は、前記可変圧縮比機構が正常であると診断する診断手段と、を備える。
The present invention employs the following means in order to solve the above-described problems. That is, the first invention in the present application is an abnormality diagnosis device applied to a variable compression ratio mechanism capable of switching the mechanical compression ratio of an internal combustion engine in at least two stages. The internal combustion engine includes a variable valve mechanism that can change a closing timing of the intake valve, an intake pressure sensor that detects an intake pressure in the intake manifold, an intake air amount sensor that detects an intake air amount of the internal combustion engine, And an adjusting device for adjusting the amount of intake air supplied to the intake manifold. In the abnormality diagnosis device, the intake pressure of the intake manifold is larger than when the expansion ratio of the internal combustion engine is larger than the effective compression ratio and the expansion ratio of the internal combustion engine is equal to the effective compression ratio. Further, by controlling the variable valve mechanism and the adjusting device, an expansion ratio control means for operating the internal combustion engine at a high expansion ratio, and when the internal combustion engine is operated at a high expansion ratio, the internal combustion engine In order to switch the mechanical compression ratio, the measured value of the intake pressure sensor after the compression ratio control means for controlling the variable compression ratio mechanism and the mechanical compression ratio switching control by the compression ratio control means is executed. Intake air for controlling the adjusting device so as to be equal to the measured value of the intake air pressure sensor before the mechanical compression ratio switching control by the compression ratio control means is executed. The measured value of the intake pressure sensor after the force control means and the mechanical compression ratio switching control by the compression ratio control means are executed is the measured value before the mechanical compression ratio switching control by the compression ratio control means is executed. The measured value of the intake air amount sensor when it is equal to the measured value of the intake air pressure sensor, the measured value of the intake air amount sensor before the mechanical compression ratio switching control by the compression ratio control means is executed, If the difference is less than a predetermined intake amount difference threshold, the variable compression ratio mechanism is diagnosed as abnormal, and if the difference is greater than or equal to the predetermined intake amount difference threshold, the variable compression ratio mechanism Diagnostic means for diagnosing that is normal.
次に、本願における第2の発明は、内燃機関の機械圧縮比を少なくとも2段階に切り換え可能な可変圧縮比機構に適用される異常診断装置である。そして、前記内燃機関は、吸気バルブの閉弁タイミングを変更可能な可変動弁機構と、インテークマニホールドにおける吸気圧力を検出する吸気圧力センサと、該内燃機関の吸入空気量を検出する吸気量センサと、前記インテークマニホールドに供給される吸気量を調整する調整装置と、
を備える。また、前記異常診断装置は、前記内燃機関の膨張比が有効圧縮比より大きくなり、且つ前記内燃機関の膨張比が有効圧縮比と同等である場合よりも前記インテークマニホールドの吸気圧力が大きくなるように、前記可変動弁機構と前記調整装置とを制御することにより、前記内燃機関を高膨張比運転させる膨張比制御手段と、前記内燃機関が高膨張比運転されているときに、前記内燃機関の機械圧縮比を切り換えるべく、前記可変圧縮比機構を制御する圧縮比制御手段と、前記圧縮比制御手段による機械圧縮比の切り換え制御が実行された後における前記吸気量センサの測定値が、前記圧縮比制御手段による機械圧縮比の切り換え制御が実行される前における前記吸気量センサの測定値と同等になるように、前記調整装置を制御する吸気量制御手段と、前記圧縮比制御手段による機械圧縮比の切り換え制御が実行された後における前記吸気量センサの測定値が前記圧縮比制御手段による機械圧縮比の切り換え制御が実行される前における前記吸気量センサの測定値と同等になっているときの前記吸気圧力センサの測定値と、前記圧縮比制御手段による機械圧縮比の切り換え制御が実行される前の前記吸気圧力センサの測定値と、の差が所定の吸気圧力差閾値未満である場合は、前記可変圧縮比機構が異常であると診断し、且つ前記差が前記所定の吸気圧力差閾値以上である場合は、前記可変圧縮比機構が正常であると診断する診断手段と、を備える。
Next, a second invention in the present application is an abnormality diagnosis device applied to a variable compression ratio mechanism capable of switching a mechanical compression ratio of an internal combustion engine in at least two stages. The internal combustion engine includes a variable valve mechanism that can change a closing timing of the intake valve, an intake pressure sensor that detects an intake pressure in the intake manifold, an intake air amount sensor that detects an intake air amount of the internal combustion engine, An adjustment device for adjusting the intake air amount supplied to the intake manifold;
Is provided. In the abnormality diagnosis device, the intake pressure of the intake manifold is larger than when the expansion ratio of the internal combustion engine is larger than the effective compression ratio and the expansion ratio of the internal combustion engine is equal to the effective compression ratio. Further, by controlling the variable valve mechanism and the adjusting device, an expansion ratio control means for operating the internal combustion engine at a high expansion ratio, and when the internal combustion engine is operated at a high expansion ratio, the internal combustion engine In order to switch the mechanical compression ratio, the measured value of the intake air amount sensor after the compression ratio control means for controlling the variable compression ratio mechanism and the switching control of the mechanical compression ratio by the compression ratio control means is executed. An intake air amount control for controlling the adjusting device so as to be equal to the measured value of the intake air amount sensor before the mechanical compression ratio switching control by the compression ratio control means is executed. And a measured value of the intake air amount sensor after the mechanical compression ratio switching control by the compression ratio control unit is executed is the intake air amount before the mechanical compression ratio switching control by the compression ratio control unit is executed. The difference between the measured value of the intake pressure sensor when it is equal to the measured value of the sensor and the measured value of the intake pressure sensor before the mechanical compression ratio switching control by the compression ratio control means is executed Is less than a predetermined intake pressure difference threshold, it is diagnosed that the variable compression ratio mechanism is abnormal, and if the difference is greater than or equal to the predetermined intake pressure difference threshold, the variable compression ratio mechanism is normal. Diagnosing means for diagnosing that.
なお、本願における「機械圧縮比」は、ピストンが上死点に位置するときの気筒内の容積(燃焼室容積)と、ピストンが下死点に位置するときの気筒内の容積と、の比を示す。また、「有効圧縮比」は、燃焼室容積と、吸気バルブの閉弁タイミングにおける気筒内の容積と、の比を示す。さらに、「膨張比」は、燃焼室容積と、ピストンが下死点に位置するときの気筒内の容積と、の比を示す。 The “mechanical compression ratio” in the present application is the ratio between the volume in the cylinder when the piston is located at the top dead center (combustion chamber volume) and the volume within the cylinder when the piston is located at the bottom dead center. Indicates. The “effective compression ratio” indicates a ratio between the combustion chamber volume and the volume in the cylinder at the closing timing of the intake valve. Further, the “expansion ratio” indicates a ratio between the combustion chamber volume and the volume in the cylinder when the piston is located at the bottom dead center.
本発明によれば、可変圧縮比機構の異常を精度良く診断することができる。 According to the present invention, it is possible to accurately diagnose abnormality of the variable compression ratio mechanism.
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態に記載される構成部品の寸法、材質、形状、相対配置等は、特に記載がない限り発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in the present embodiment are not intended to limit the technical scope of the invention to those unless otherwise specified.
<実施形態1>
先ず、本発明の第1の実施形態について図1〜図6に基づいて説明する。図1は、本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。図1に示す内燃機関1は、複数の気筒を有する4ストローク・サイクルの火花点火式内燃機関である。なお、図1においては、複数の気筒のうち、1つの気筒のみが示されている。
<Embodiment 1>
First, the 1st Embodiment of this invention is described based on FIGS. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine to which the present invention is applied. An internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 is a 4-stroke cycle spark ignition internal combustion engine having a plurality of cylinders. In FIG. 1, only one cylinder is shown among the plurality of cylinders.
内燃機関1は、クランクケース2と、シリンダブロック3と、シリンダヘッド4と、を備える。クランクケース2には、クランクシャフト200が回転自在に収容される。シリンダブロック3には、円柱状の気筒300が形成される。該気筒300内には、ピストン5が摺動自在に収容される。ピストン5とクランクシャフト200とは、後述する可変長コンロッド6により連結される。
The internal combustion engine 1 includes a
シリンダヘッド4には、吸気ポート11と排気ポート14とが形成される。吸気ポート11は、インテークマニホールド400を介して吸気管401に接続される。また、シリンダヘッド4は、燃焼室7における吸気ポート11の開口端を開閉するための吸気バルブ9と、該吸気バルブ9を開閉駆動するための吸気カムシャフト10とを備える。吸気カムシャフト10には、該吸気カムシャフト10の回転位相を変更するための可変動弁機構10aが併設される。また、シリンダヘッド4は、燃焼室7における排気ポート14の開口端を開閉するための排気バルブ12と、該排気バルブ12を開閉駆動するための排気カムシャフト13とを備える。さらに、シリンダヘッド4は、燃焼室7内の混合気を着火させるための点火プラグ8を備える。
An
前記インテークマニホールド400には、吸気ポート11へ向けて燃料を噴射するための燃料噴射弁103が取り付けられる。また、前記吸気管401には、該吸気管401内の通路断面積を変更することにより、内燃機関1の気筒300内に吸入される空気量を調整するためのスロットル弁402が配置される。このスロットル弁402は、本発明に係わる「調整装置」に相当する。
A
ここで、可変長コンロッド6は、その小端部においてピストンピン21によりピストン5と連結されるとともに、その大端部においてクランクシャフト200のクランクピン22と連結される。この可変長コンロッド6は、ピストンピン21の軸心からクランクピン22の軸心までの距離、すなわち有効長を変更可能に構成される。可変長コンロッド6の有効長が延長されると、クランクピン22の軸心からピストンピン21の軸心までの長さが長くなるため、図1中の実線で示すようにピストン5が上死点にあるときの燃焼室7の容積が小さくなる。一方、可変長コンロッド6の有効長が短縮されると、クランクピン22の軸心からピストンピン21の軸心までの長さが短くなるため、図1中の破線で示すようにピストン5が上死点にあるときの燃焼室7の容積が大きくなる。なお、上記したように可変長コンロッド6の有効長が変化しても、ピストン5のストロークが変化しないため、ピストン5が上死点に位置するときの筒内容積(燃焼室容積)とピストン5が下死点に位置するときの筒内容積との比である機械圧縮比が変化することになる。
Here, the variable
(可変長コンロッド6の構成)
ここで、本実施形態における可変長コンロッド6の構成について図2に基づいて説明する。可変長コンロッド6は、コンロッド本体31と、コンロッド本体31に回動可能に取り付けられた偏心部材32と、コンロッド本体31に設けられた第1ピストン機構33と、コンロッド本体31に設けられた第2ピストン機構34と、これら両ピストン機構33
、34への作動油の流れの切換を行う切換機構35と、を具備する。
(Configuration of variable length connecting rod 6)
Here, the structure of the variable-
, 34, and a
コンロッド本体31は、その一方の端部にクランクシャフトのクランクピン22を受容するクランク受容開口41を有し、他方の端部に後述する偏心部材32のスリーブを受容するスリーブ受容開口42を有する。クランク受容開口41はスリーブ受容開口42よりも大きいことから、クランク受容開口41が設けられている側のコンロッド本体31の端部を大端部31aと称し、スリーブ受容開口42が設けられている側のコンロッド本体31の端部を小端部31bと称する。
The connecting
なお、本明細書では、クランク受容開口41の軸心(すなわち、クランク受容開口41に受容されるクランクピン22の軸心)と、スリーブ受容開口42の軸心(すなわち、スリーブ受容開口42に受容されるスリーブの軸心)とを通る仮想直線Xを、可変長コンロッド6の軸線と称す。また、可変長コンロッド6の軸線Xに対して垂直であってクランク受容開口41の軸心に垂直な方向における可変長コンロッド6の長さを、該可変長コンロッド6の幅と称する。加えて、クランク受容開口41の軸心に平行な方向における可変長コンロッド6の長さを、該可変長コンロッド6の厚さと称する。
In the present specification, the axis of the crank receiving opening 41 (ie, the axis of the
次に、偏心部材32は、コンロッド本体31に形成されたスリーブ受容開口42内に受容される円筒状のスリーブ32aと、スリーブ32aからコンロッド本体31の幅方向において一方の方向に延びる第1アーム32bと、スリーブ32aからコンロッド本体31の幅方向において他方の方向(上記一方の方向とは概して反対方向)に延びる第2アーム32cとを具備する。スリーブ32aはスリーブ受容開口42内で回動可能であるため、偏心部材32はコンロッド本体31の小端部31bにおいてコンロッド本体31に対して小端部31bの周方向に回動可能に取り付けられることになる。
Next, the
また、偏心部材32のスリーブ32aは、ピストンピン21を受容するためのピストンピン受容開口32dを有する。このピストンピン受容開口32dは円柱状に形成される。ピストンピン受容開口32dは、その軸心がスリーブ受容開口42の軸心(スリーブ32aの軸心)に対して偏心するように形成される。
The
上記したように、スリーブ32aのピストンピン受容開口32dの軸心がスリーブ32aの軸心から偏心しているため、偏心部材32が回転すると、スリーブ受容開口42内におけるピストンピン受容開口32dの位置が変化する。スリーブ受容開口42内におけるピストンピン受容開口32dの位置が大端部31a側にあるときには、可変長コンロッド6の有効長が短くなる。逆に、スリーブ受容開口42内におけるピストンピン受容開口32dの位置が大端部31a側とは反対側にあるときには、可変長コンロッド6の有効長が長くなる。したがって本実施形態によれば、偏心部材32を回動させることによって、可変長コンロッド6の有効長を変更することができる。
As described above, since the axis of the piston
次に、第1ピストン機構33は、コンロッド本体31に形成された第1シリンダ33aと、第1シリンダ33a内で摺動する第1ピストン33bとを有する。第1シリンダ33aは、そのほとんど又はその全てが可変長コンロッド6の軸線Xに対して第1アーム32b側に配置される。また、第1シリンダ33aは、小端部31bに近づくほどコンロッド本体31の幅方向に突出するように軸線Xに対して或る程度の角度だけ傾斜して配置される。また、第1シリンダ33aは、第1ピストン連通油路51を介して切換機構35と連通する。
Next, the
第1ピストン33bは、第1連結部材45により偏心部材32の第1アーム32bに連結される。第1ピストン33bは、ピンによって第1連結部材45に回転可能に連結される。第1アーム32bは、スリーブ32aに結合されている側とは反対側の端部において
、ピンによって第1連結部材45に回転可能に連結される。
The
一方、第2ピストン機構34は、コンロッド本体31に形成された第2シリンダ34aと、第2シリンダ34a内で摺動する第2ピストン34bとを有する。第2シリンダ34aは、そのほとんど又はその全てが可変長コンロッド6の軸線Xに対して第2アーム32c側に配置される。また、第2シリンダ34aは、小端部31bに近づくほどコンロッド本体31の幅方向に突出するように軸線Xに対して或る程度の角度だけ傾斜して配置される。また、第2シリンダ34aは、第2ピストン連通油路52を介して切換機構35と連通する。
On the other hand, the
第2ピストン34bは、第2連結部材46により偏心部材32の第2アーム32cに連結される。第2ピストン34bは、ピンによって第2連結部材46に回転可能に連結される。第2アーム32cは、スリーブ32aに連結されている側とは反対側の端部において、ピンによって第2連結部材46に回転可能に連結される。
The
次に、切換機構35は、後述するように、第1シリンダ33aから第2シリンダ34aへの作動油の流れを遮断し、且つ第2シリンダ34aから第1シリンダ33aへの作動油の流れを許容する第1状態と、第1シリンダ33aから第2シリンダ34aへの作動油の流れを許容し、且つ第2シリンダ34aから第1シリンダ33aへの作動油の流れを遮断する第2状態と、を切り換える機構である。
Next, as will be described later, the
ここで、切換機構35が前記第1状態にあるときは、第1シリンダ33a内に作動油が供給され、且つ第2シリンダ34aから作動油が排出されることになる。このため、第1ピストン33bが上昇し、それに伴って第1ピストン33bに連結された偏心部材32の第1アーム32bも上昇する。一方、第2ピストン34bが下降し、それに伴って第2ピストン34bに連結された第2アーム32cも下降する。その結果、偏心部材32が図2中の時計回りに回動するため、ピストンピン受容開口32dの位置がクランクピン22の位置から離間する。すなわち、可変長コンロッド6の有効長が長くなる。そして、第2ピストン34bが第2シリンダ34aの底面と当接すると、偏心部材32の回動が規制されて、該偏心部材32の回動位置がその位置(以下、「高圧縮比位置」と称する)に保持される。以下では、切換機構35が前記第1状態にあるとき(偏心部材32が前記高圧縮比位置にあるとき)の機械圧縮比を第1圧縮比と称する。
Here, when the
なお、切換機構35が第1状態にあるときには、基本的には外部から作動油を供給することなく、第1ピストン33b及び第2ピストン34bが上記した位置(第2ピストン34bが第2シリンダ34aの底面に当接する位置)まで移動する。これは、内燃機関1の気筒300内でピストン5が往復動してピストン5に上向きの慣性力が作用したときに第2ピストン34bが押し込まれ、これによって第2シリンダ34a内の作動油が第1シリンダ33aに移動するためである。一方、内燃機関1の気筒300内でピストン5が往復動してピストン5に下向きの慣性力が作用したときや、燃焼室7内で混合気の燃焼が起きてピストン5に下向きの力が作用したときには、第1ピストン33bを押し込む力が働くが、切換機構35により第1シリンダ33aから第2シリンダ34aへの作動油の流れが遮断されているため、第1シリンダ33a内の作動油は流出しない。そのため、第1ピストン33bが押し込まれないことになる。
When the
次に、切換機構35が前記第2状態にあるときは、第2シリンダ34a内に作動油が供給され、且つ第1シリンダ33aから作動油が排出されることになる。このため、第2ピストン34bが上昇し、それに伴って第2ピストン34bに連結された偏心部材32の第2アーム32cも上昇する。一方、第1ピストン33bが下降し、第1ピストン33bに連結された第1アーム32bも下降する。その結果、偏心部材32が図2中の反時計回り
に回動するため、ピストンピン受容開口32dの位置がクランクピン22の位置に接近する。すなわち、可変長コンロッド6の有効長が短くなる。そして、第1ピストン33bが第1シリンダ33aの底面に当接すると、偏心部材32の回動が規制されて、該偏心部材32の回動位置がその位置(以下、「低圧縮比位置」と称する)に保持される。よって、切換機構35が前記第2状態にあるときは前記第1状態にあるときに比べ、内燃機関1の機械圧縮比が低くなる。以下では、切換機構35が前記第2状態にあるとき(偏心部材32が前記低圧縮比位置にあるとき)の機械圧縮比を第2圧縮比と称する。なお、第2圧縮比は、前述したように、第1圧縮比より低い機械圧縮比である。
Next, when the
また、切換機構35が第2状態にあるときも、基本的には外部から作動油を供給することなく、第1ピストン33b及び第2ピストン34bが上記した位置(第1ピストン33bが第1シリンダ33aの底面に当接する位置)まで移動する。これは、内燃機関1の気筒300内でピストン5が往復動してピストン5に下向きの慣性力が作用したときや、燃焼室7内で混合気の燃焼が起きてピストン5に下向きの力が作用したときに、第1ピストン33bが押し込まれ、これによって第1シリンダ33a内の作動油が第2シリンダ34aに移動するためである。一方、内燃機関1の気筒300内でピストン5が往復動してピストン5に上向きの慣性力が作用したときには、第2ピストン34bを押し込む力が働くが、切換機構35により第2シリンダ34aから第1シリンダ33aへの作動油の流れが遮断されているため、第2シリンダ34a内の作動油は流出しない。そのため、第2ピストン34bが押し込まれないことになる。
Even when the
(切換機構35の構成)
次に、切換機構35の一実施態様について、図3及び図4に基づいて説明する。なお、図3は、第1状態にあるときの切換機構35を示し、図4は、第2の状態にあるときの切換機構35を示す。切換機構35は、二つの切換ピン61、62と一つの逆止弁63とを具備する。二つの切換ピン61、62は、それぞれ円柱状のピン収容空間64、65内に摺動自在に収容される。なお、図3、4において、矢印は各々の状態における作動油の流れを示す。
(Configuration of switching mechanism 35)
Next, an embodiment of the
上記した二つの切換ピン61、62のうち、一方の切換ピン61(第1切換ピン61)は、その周方向に延びる二つの円周溝61a、61bを有する。これら円周溝61a、61bは、第1切換ピン61内に形成された連通路61cによって互いに連通している。また、第1切換ピン61を収容する第1ピン収容空間64内には、第1切換ピン61を該第1ピン収容空間64内の一方の端部から他方の端部(図3中の下側の端部から上側の端部)へ向けて付勢するための第1付勢バネ67が収容される。
Of the two switching
上記した二つの切換ピン61、62のうち、他方の切換ピン62(第2切換ピン62)も、その周方向に延びる二つの円周溝62a、62bを有する。これら円周溝62a、62bは、第2切換ピン62内に形成された連通路62cによって互いに連通している。また、第2切換ピン62を収容する第2ピン収容空間65内にも、第2切換ピン62を該第2ピン収容空間65内の一方の端部から他方の端部(図3中の上側の端部から下側の端部)へ向けて付勢するための第2付勢バネ68が収容される。
Of the two switching
逆止弁63は、円柱状の逆止弁収容空間66内に収容される。逆止弁63は、一次側(図3中の上側)から二次側(図3中の下側)への流れを許容するとともに、二次側から一次側への流れを遮断するように構成される。
The
第1切換ピン61を収容する第1ピン収容空間64は、第1ピストン連通油路51を介して第1シリンダ33aに連通せしめられる。第1ピン収容空間64は、二つの空間連通油路53、54を介して逆止弁収容空間66に連通せしめられる。このうち一方の第1空
間連通油路53は、第1ピン収容空間64と逆止弁収容空間66の二次側とを連通せしめる。他方の第2空間連通油路54は、第1ピン収容空間64と逆止弁収容空間66の一次側とを連通せしめる。
The first
第2切換ピン62を収容する第2ピン収容空間65は、第2ピストン連通油路52を介して第2シリンダ34aに連通せしめられる。第2ピン収容空間65は、二つの空間連通油路55、56を介して逆止弁収容空間66に連通せしめられる。このうち一方の第3空間連通油路55は、第2ピン収容空間65と逆止弁収容空間66の二次側とを連通せしめる。他方の第4空間連通油路56は、第2ピン収容空間65と逆止弁収容空間66の一次側とを連通せしめる。
The second
また、第1ピン収容空間64は、コンロッド本体31内に形成された第1制御用油路57と連通している。その際、第1制御用油路57は、第1付勢バネ67が設けられた端部(図3中の下側の端部)とは反対側の端部(図3中の上側の端部)において第1ピン収容空間64に連通せしめられるものとする。また、第2ピン収容空間65は、コンロッド本体31内に形成された第2制御用油路58と連通している。その際、第2制御用油路58は、第2付勢バネ68が設けられた端部(図3中の上側の端部)とは反対側の端部(図3中の下側の端部)において第2ピン収容空間65に連通せしめられるものとする。上記した第1制御用油路57及び第2制御用油路58は、クランク受容開口41に連通するように形成されるとともに、クランクピン22内に形成された油路(図示せず)を介して外部のオイルスイッチングバルブ(OSV)75に連通される。ここでいうOSV75は、例えば、二つの制御用油路57、58と図示しないオイルポンプとの間の導通と遮断とを切り換える弁機構である。
The first
逆止弁収容空間66の一次側は、コンロッド本体31内に形成された補充用油路59を介して、オイルポンプ等の作動油供給源76に連通せしめられる。補充用油路59は、切換機構35の各部から外部へ漏れた作動油を補充するための油路である。
The primary side of the check
(切換機構35の動作)
上記したように構成される切換機構35において、OSV75が制御用油路57、58とオイルポンプとを導通させているときは、図3に示したように、切換ピン61、62に作用する油圧によって付勢バネ67、68が縮められるため、切換ピン61、62が、第1切換ピン61の連通路61cを介して第1ピストン連通油路51と第1空間連通油路53とが連通せしめられ、且つ第2切換ピン62の連通路62cを介して第2ピストン連通油路52と第4空間連通油路56とが連通せしめられる位置に移動及び保持される。その場合、第1シリンダ33aが逆止弁63の二次側に接続され、且つ第2シリンダ34aが逆止弁63の一次側に接続されることになる。そのため、第2シリンダ34a内の作動油は、第2ピストン連通油路52、第4空間連通油路56、第1空間連通油路53、及び第1ピストン連通油路51を介して第1シリンダ33aへ移動可能になる。一方、第1シリンダ33a内の作動油は、第2シリンダ34aへ移動することができなくなる。したがって、OSV75が制御用油路57、58とオイルポンプとを導通させているときは、切換機構35は、第1シリンダ33aから第2シリンダ34aへの作動油の流れを遮断し、且つ第2シリンダ34aから第1シリンダ33aへの作動油の流れを許容する状態(第1状態)になる。
(Operation of switching mechanism 35)
In the
一方、OSV75が制御用油路57、58とオイルポンプとを遮断させているときは、付勢バネ67、68の付勢力のみが切換ピン61、62に作用するため、図4に示したように、切換ピン61、62が、第1切換ピン61の連通路61cを介して第1ピストン連通油路51と第2空間連通油路54とが連通せしめられ、且つ第2切換ピン62の連通路62cを介して第2ピストン連通油路52と第3空間連通油路55とが連通せしめられる
位置に移動及び保持される。その場合、第1シリンダ33aが逆止弁63の一次側に接続され、且つ第2シリンダ34aが逆止弁63の二次側に接続されることになる。そのため、第1シリンダ33a内の作動油は、第1ピストン連通油路51、第2空間連通油路54、第3空間連通油路55、及び第2ピストン連通油路52を介して第2シリンダ34aへ移動可能になる。一方、第2シリンダ34a内の作動油は、第1シリンダ33aへ移動することができなくなる。したがって、OSV75が制御用油路57、58とオイルポンプとを遮断させているときは、切換機構35は、第1シリンダ33aから第2シリンダ34aへの作動油の流れを許容し、且つ第2シリンダ34aから第1シリンダ33aへの作動油の流れを遮断する状態(第2状態)になる。
On the other hand, when the
上記したように、OSV75によって第1ピン収容空間64及び第2ピン収容空間65に対する作動油の供給と遮断とが切り換えられると、切換機構35の第1状態と第2状態とを切り換えることができ、それに伴って内燃機関1の機械圧縮比を第1圧縮比と第2圧縮比との何れか一方に切り換えることができる。なお、OSV75は、各気筒300の切換機構35毎に設けられてもよく、又は全ての気筒300の切換機構35に対して一つのみが設けられてもよい。
As described above, when the
ここで図1に戻り、上記したように構成される内燃機関1には、ECU100が併設される。ECU100は、CPU、ROM、RAM、バックアップRAM等から構成される電子制御ユニットである。ECU100は、エアフローメータ101、アクセルポジションセンサ102、クランクポジションセンサ201、吸気圧力センサ403等の各種センサと電気的に接続され、それら各種センサの出力信号を入力可能になっている。エアフローメータ101は、内燃機関1の図示しない吸気通路に取り付けられて、吸入空気量に相関する電気信号を出力するセンサであり、本発明に係わる「吸気量センサ」に相当する。アクセルポジションセンサ102は、図示しないアクセルペダルの操作量(アクセル開度)に相関する電気信号を出力するセンサである。クランクポジションセンサ201は、クランクシャフト200の回転位置に相関する電気信号を出力するセンサである。吸気圧力センサ403は、インテークマニホールド400に取り付けられて、インテークマニホールド400内の吸気圧力(以下、「インマニ圧」と称する)に相関する電気信号を出力するセンサである。
Here, referring back to FIG. 1, the internal combustion engine 1 configured as described above is provided with an
ECU100は、上記した各種センサに加え、点火プラグ8、燃料噴射弁103、OSV75、可変動弁機構10a、スロットル弁402等の各種機器と電気的に接続される。ECU100は、上記した各種センサの出力信号に基づいて、上記した各種機器を制御する。例えば、ECU100は、クランクポジションセンサ201の出力信号から演算される機関回転速度と、エアフローメータ101の出力信号(吸入空気量)に基づいて演算される機関負荷率(全負荷時の吸入空気量に対する実際の吸入空気量の比率)とに基づいて、燃料噴射弁103の目標燃料噴射量や点火プラグ8の目標点火時期を演算し、それら目標燃料噴射量や目標点火時期に従って燃料噴射弁103や点火プラグ8を制御する。
The
また、ECU100は、機関負荷率に応じてOSV75を制御する。詳細には、ECU100は、機関負荷率が所定の閾値未満であるときは、内燃機関1の機械圧縮比が前述の第1圧縮比となる(切換機構35が第1状態となる)ように、OSV75を制御する。すなわち、ECU100は、制御用油路57、58とオイルポンプとが導通するように、OSV75を制御する。一方、ECU100は、機関負荷率が前記所定の閾値以上であるときは、内燃機関1の機械圧縮比が第1圧縮比より低い第2圧縮比となる(切換機構35が第2状態となる)ように、OSV75を制御する。すなわち、ECU100は、制御用油路57、58とオイルポンプとが遮断されるように、OSV75を制御する。
Further, the
ところで、可変圧縮比機構の油圧経路等に異常が発生すると、機械圧縮比を切り換える
ことができなくなるため、種々の不具合を発生させる可能性がある。特に、可変長コンロッド6の偏心部材32が高圧縮比位置に固定されたり、又は切換機構35が第1状態で固定されたりする異常が発生すると、機関負荷率が前記所定の閾値以上となるときに、機械圧縮比を第1圧縮比から第2圧縮比へ切り換えることができないため、混合気の異常燃焼等を招く可能性がある。
By the way, if an abnormality occurs in the hydraulic path of the variable compression ratio mechanism, the mechanical compression ratio cannot be switched, which may cause various problems. In particular, when an abnormality occurs in which the
(可変圧縮比機構の異常診断)
可変圧縮比機構の異常を診断する方法として、機械圧縮比を切り換えるべくECU100がOSV75を制御する処理(以下、「圧縮比切換処理」と称する)の実行前後における吸入空気量の変化量に基づいて、可変圧縮比機構の異常を診断する方法が考えられる。詳細には、圧縮比切換処理の実行後におけるインマニ圧が圧縮比切換処理の実行前におけるインマニ圧と同等になるようにスロットル弁402弁を制御して、圧縮比切換処理の実行後におけるインマニ圧が圧縮比切換処理の実行前におけるインマニ圧と同等になっているときのエアフローメータ101の測定値(以下、「切換後吸気量」と称する)と、圧縮比切換処理の実行前におけるエアフローメータ101の測定値(以下、「切換前吸気量」と称する)と、の差(吸気量差)に基づいて、可変圧縮比機構の異常を診断する方法が考えられる。
(Abnormal diagnosis of variable compression ratio mechanism)
As a method of diagnosing an abnormality in the variable compression ratio mechanism, based on the amount of change in the intake air amount before and after execution of processing in which the
ここで、前述の図1〜図4に示したように、可変圧縮比機構が内燃機関1の機械圧縮比を変更する機構である場合は、機械圧縮比が第1圧縮比であるときの燃焼室容積は、機械圧縮比が第2圧縮比であるときの燃焼室容積より小さくなる。そのため、機械圧縮比が第1圧縮比であるときのインマニ圧と機械圧縮比が第2圧縮比であるときのインマニ圧とが同等であれば、機械圧縮比が第1圧縮比であるときの吸入空気量は、機械圧縮比が第2圧縮比であるときの吸入空気量より少なくなると推定される。これに対し、可変圧縮比機構の異常によって機械圧縮比が正常に切り換えられない場合は、圧縮比切換処理の実行前後における吸入空気量が略同量になると推定される。 Here, as shown in FIGS. 1 to 4 described above, when the variable compression ratio mechanism is a mechanism that changes the mechanical compression ratio of the internal combustion engine 1, combustion when the mechanical compression ratio is the first compression ratio is performed. The chamber volume is smaller than the combustion chamber volume when the mechanical compression ratio is the second compression ratio. Therefore, if the intake manifold pressure when the mechanical compression ratio is the first compression ratio is equal to the intake manifold pressure when the mechanical compression ratio is the second compression ratio, the mechanical compression ratio is the first compression ratio. The intake air amount is estimated to be smaller than the intake air amount when the mechanical compression ratio is the second compression ratio. On the other hand, when the mechanical compression ratio cannot be switched normally due to an abnormality in the variable compression ratio mechanism, it is estimated that the intake air amount before and after the execution of the compression ratio switching process is substantially the same.
ところで、第1圧縮比であるときの燃焼室容積が第2圧縮比であるときの燃焼室容積より小さくなると、排気バルブ12が閉弁した際に気筒300内に残留する既燃ガス(以下、「残留ガス」と称する)の量は、第1圧縮比であるときに比べ第2圧縮比であるときの方が多くなる可能性がある。このように残留ガス量が相違すると、たとえ可変圧縮比機構が正常であっても、吸気量差が小さくなる。その結果、可変圧縮比機構が正常である場合における吸気量差と、可変圧縮比機構が異常である場合における吸気量差との間に、精度の高い診断を行える程度の差が生じない可能性がある。
By the way, when the combustion chamber volume at the first compression ratio is smaller than the combustion chamber volume at the second compression ratio, burned gas (hereinafter, referred to as “remaining burned gas” remaining in the
そこで、本実施形態では、上記した圧縮比切換処理を実行するにあたり、内燃機関1を高膨張比運転させるようにした。ここでいう高膨張比運転は、内燃機関1の膨張比が有効圧縮比(吸気バルブ9の閉弁タイミングにおける気筒300内の容積と、燃焼室容積と、の比)より大きくなる運転である。このような高膨張比運転を実現する方法としては、膨張比が有効圧縮比と略同等となる運転(以下、「通常運転」と称する)が為されている場合に比べ、吸気バルブ9の閉弁タイミングが早く(又は、遅く)なるように、可変動弁機構10aを制御することにより、有効圧縮比を膨張比より小さく方法を用いることができる。
Therefore, in the present embodiment, the internal combustion engine 1 is operated at a high expansion ratio when executing the compression ratio switching process described above. The high expansion ratio operation here is an operation in which the expansion ratio of the internal combustion engine 1 becomes larger than the effective compression ratio (the ratio of the volume in the
なお、上記したように吸気バルブ9の閉弁タイミングが通常運転時より早く(又は、遅く)されると、気筒300あたりの吸入空気量が減少して、内燃機関1の出力が低下する。そのため、高膨張比運転を実現する場合は、上記したような可変動弁機構10aの制御に加え、インマニ圧が通常運転時より高くなるように、スロットル弁402の開度を増大させる制御を併用することで、有効圧縮比の変更に伴う吸入空気量の減少を抑制するものとする。このように、可変動弁機構10a及びスロットル弁402を制御する方法によっ
て高膨張比運転が実現されると、インマニ圧が通常運転時より高くなるため、残留ガスの圧縮率が高くなる。その結果、可変圧縮比機構が正常ある場合における吸気量差は、通常運転時よりも高膨張比運転時の方が大きくなる。
As described above, when the closing timing of the intake valve 9 is made earlier (or later) than during normal operation, the amount of intake air per
ここで、可変圧縮比機構が正常である場合における、インマニ圧(Pm)と気筒300あたりの吸入空気量(mc)との相関を図5に示す。図5中の実線Aは、高膨張比運転時であって、且つ機械圧縮比が第1圧縮比である場合を示す。図5中の一点鎖線Bは、高膨張比運転時であって、且つ機械圧縮比が第2圧縮比である場合を示す。図5中の実線A’は、通常運転時であって、且つ機械圧縮比が第1圧縮比である場合を示す。図5中の一点鎖線B’は、通常運転時であって、且つ機械圧縮比が第2圧縮比である場合を示す。図5中のmc0とPm0とは、通常運転時であって、且つ機械圧縮比が第1圧縮比であるときの吸入空気量とインマニ圧との各々を示す。また、図5中のPm1は、高膨張比運転時であって、且つ機械圧縮比が第1圧縮比であるときに、通常運転時であって、且つ機械圧縮比が第1圧縮比であるときと同等の吸入空気量を実現するためのインマニ圧を示す。
Here, the correlation between the intake manifold pressure (Pm) and the intake air amount (mc) per
図5に示すように、内燃機関1が高膨張比運転されている状態において、インマニ圧PmをPm1に保ちつつ、機械圧縮比が第1圧縮比から第2圧縮比へ正常に切り換えられた場合における吸気量差Δmcは、内燃機関1が通常運転されている状態において、インマニ圧PmをPm0に保ちつつ、機械圧縮比が第1圧縮比から第2圧縮比へ正常に切り換えられた場合の吸気量差Δmc’より大きくなる。よって、内燃機関1が高膨張比運転されている状態で前述の圧縮比切換処理が実行されると、可変圧縮比機構が正常である場合における吸気量差と、可変圧縮比機構が異常である場合における吸気量差との間に、精度の高い診断を行える程度の差が生じることになる。その結果、可変圧縮比機構の異常診断を精度良く行うことができる。 As shown in FIG. 5, when the internal combustion engine 1 is operating at a high expansion ratio, the mechanical compression ratio is normally switched from the first compression ratio to the second compression ratio while maintaining the intake manifold pressure Pm at Pm1. The intake air amount difference Δmc in the intake air when the mechanical compression ratio is normally switched from the first compression ratio to the second compression ratio while maintaining the intake manifold pressure Pm at Pm0 in a state where the internal combustion engine 1 is normally operated. It becomes larger than the quantity difference Δmc ′. Therefore, when the compression ratio switching process described above is executed while the internal combustion engine 1 is operating at a high expansion ratio, the difference in intake air amount when the variable compression ratio mechanism is normal and the variable compression ratio mechanism are abnormal. In this case, there is a difference that allows a highly accurate diagnosis. As a result, the abnormality diagnosis of the variable compression ratio mechanism can be performed with high accuracy.
以下、本実施形態における可変圧縮比機構の異常診断の実行手順について図6に沿って説明する。図6は、可変圧縮比機構の異常診断を行う際にECU100が実行する処理ルーチンを示すフローチャートである。この処理ルーチンは、予めECU100のROM等に記憶されているものとする。
Hereinafter, the execution procedure of the abnormality diagnosis of the variable compression ratio mechanism in the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a flowchart showing a processing routine executed by the
図6の処理ルーチンでは、ECU100は、先ずS101の処理において診断条件が成立しているか否かを判別する。ここでいう診断条件は、例えば、内燃機関1が暖機完了状態にあること、及び内燃機関1がアイドル運転状態等の定常運転状態(機関負荷率及び機関回転速度が略一定となる運転状態)にあること等の条件が成立することである。S101の処理において否定判定された場合は、ECU100は、本処理ルーチンの実行を終了する。一方、S101の処理において肯定判定された場合は、ECU100は、S102の処理へ進む。
In the processing routine of FIG. 6, the
S102の処理では、ECU100は、内燃機関1の高膨張比運転を開始する。詳細には、ECU100は、前述したように、吸気バルブ9の閉弁タイミングが通常運転時より早く(又は遅く)なるように可変動弁機構10aを制御し、且つインマニ圧が通常運転時より高くなるように(吸入空気量が通常運転時と同量になるように)スロットル弁402を制御する。このようにECU100がS102の処理を実行することにより、本発明に係わる「膨張比制御手段」が実現される。
In the process of S102, the
S103の処理では、ECU100は、エアフローメータ101の測定値(切換前吸気量)mc0、及び吸気圧力センサ403の測定値(インマニ圧)Pm1を読み込む。そして、ECU100は、それらの切換前吸気量mc0、及びインマニ圧Pm1をRAM等に記憶させる。
In the process of S103, the
S104の処理では、ECU100は、圧縮比切換処理を実行する。詳細には、ECU100は、切換機構35が第1状態と第2状態との何れか一方の状態から他方の状態へ切り換わるように、OSV75を制御する。このようにECU100がS104の処理を実行することにより、本発明に係わる「圧縮比制御手段」が実現される。
In the process of S104, the
S105の処理では、ECU100は、吸気圧力センサ403の測定値(インマニ圧)が前記S103の処理で読み込まれたインマニ圧Pm1と等しくなるように、スロットル弁402の開度を増加させる。
In the process of S105, the
S106の処理では、ECU100は、吸気圧力センサ403の測定値(インマニ圧)が前記S103の処理で読み込まれたインマニ圧Pm1と等しくなったかを判別する。S106の処理において否定判定された場合は、ECU100は、S105の処理へ戻る。一方、S106の処理において肯定判定された場合は、ECU100は、S107の処理へ進む。なお、ECU100が105の処理及びS106の処理を実行することにより、本発明に係わる「吸気圧力制御手段」が実現される。
In the process of S106, the
S107の処理では、ECU100は、エアフローメータ101の測定値(切換後吸気量)mc1を読み込む。続いて、ECU100は、S108の処理へ進み、前記S103の処理で読み込まれた切換前吸気量mc0と、前記S107の処理で読み込まれた切換後吸気量mc1と、の差の絶対値を演算することにより、吸気量差Δmcを求める。
In the process of S107, the
S109の処理では、ECU100は、前記S108の処理で算出された吸気量差Δmcが吸気量差閾値Δmcthre以上であるか否かを判別する。ここでいう吸気量差閾値Δmcthreは、可変圧縮比機構が正常である場合の吸気量差、又はその吸気量差から各種センサのバラツキ等を考慮したマージンを差し引いた値である。S109において肯定判定された場合は、ECU100は、S110の処理へ進み、可変圧縮比機構が正常であると診断する。一方、S109の処理において否定判定された場合は、ECU100は、S111の処理へ進み、可変圧縮比機構が異常であると診断する。なお、ECU100がS108〜S111の処理を実行することにより、本発明に係わる「診断手段」が実現される。
In the process of S109, the
ECU100は、前記S110の処理、又は前記S111の処理を実行し終えると、S112の処理へ進み、内燃機関1の機械圧縮比を、前記圧縮比切換処理の実行前の機械圧縮比に戻すべく、OSV75を制御する。さらに、ECU100は、S113の処理において、高膨張比運転を終了させる。
When the
以上述べた手順によって可変圧縮比機構の異常診断が行われると、可変圧縮比機構が正常である場合における吸気量差と、可変圧縮比機構が異常である場合における吸気量差との間に、精度の高い診断を行える程度の差が生じることになるため、可変圧縮比機構の異常診断を精度良く行うことができる。 When abnormality diagnosis of the variable compression ratio mechanism is performed according to the procedure described above, between the intake amount difference when the variable compression ratio mechanism is normal and the intake amount difference when the variable compression ratio mechanism is abnormal, Since a difference to the extent that high-accuracy diagnosis can be performed occurs, abnormality diagnosis of the variable compression ratio mechanism can be performed with high accuracy.
なお、本実施形態では、圧縮比切換処理の実行前後における吸入空気量の差(吸気量差)をパラメータとして用いる例について述べたが、圧縮比切換処理の実行前後における吸入空気量の変化率(((切り換え後の吸入空気量)−(切り換え前の吸入空気量))/(切り換え前の吸入空気量))をパラメータとして用いてもよい。また、圧縮比切換処理の実行時におけるインマニ圧が比較的高い場合は、吸気量差をパラメータとして可変圧縮比機構の異常診断を行い、且つ圧縮比切換処理の実行時におけるインマニ圧が比較的低い場合は、吸入空気量の変化率をパラメータとして可変圧縮比機構の異常診断を行ってもよい。 In this embodiment, the example in which the difference in intake air amount (intake amount difference) before and after the execution of the compression ratio switching process is used as a parameter has been described. However, the rate of change of the intake air amount before and after the execution of the compression ratio switching process ( ((Intake air amount after switching) − (intake air amount before switching)) / (intake air amount before switching)) may be used as a parameter. If the intake manifold pressure at the time of executing the compression ratio switching process is relatively high, an abnormality diagnosis of the variable compression ratio mechanism is performed using the intake air amount difference as a parameter, and the intake manifold pressure at the time of executing the compression ratio switching process is relatively low. In this case, abnormality diagnosis of the variable compression ratio mechanism may be performed using the rate of change of the intake air amount as a parameter.
<実施形態2>
次に、本発明の第2の実施形態について図7及び図8に基づいて説明する。ここでは、前述した第1の実施形態と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。前述した第1の実施形態と本実施形態との相違点は、吸入空気量を一定に保ちつつ、圧縮比切換処理を実行した場合のインマニ圧の変化に基づいて、可変圧縮比機構の異常を診断する点にある。
<
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, a configuration different from the above-described first embodiment will be described, and description of the same configuration will be omitted. The difference between the first embodiment described above and the present embodiment is that an abnormality of the variable compression ratio mechanism is determined based on the change in intake manifold pressure when the compression ratio switching process is executed while keeping the intake air amount constant. The point is to diagnose.
ここで、図7に示すように、内燃機関1が高膨張比運転されている状態において、吸入空気量を一定量(mc0)に保ちつつ、機械圧縮比が第1圧縮比から第2圧縮比へ正常に切り換えられた場合における切り換え前後のインマニ圧の差(吸気圧力差)ΔPmは、内燃機関1が通常運転されている状態において、吸入空気量をmc0に保ちつつ、機械圧縮比が第1圧縮比から第2圧縮比へ正常に切り換えられた場合の吸気圧力差ΔPm’より大きくなる。よって、内燃機関1が高膨張比運転されている状態で前述の圧縮比切換処理が実行されると、可変圧縮比機構が正常である場合における吸気圧力差と、可変圧縮比機構が異常である場合における吸気圧力差との間に、精度の高い診断を行える程度の差が生じることになる。その結果、前述した第1の実施形態と同様に、可変圧縮比機構の異常診断を精度良く行うことができる。 Here, as shown in FIG. 7, in a state where the internal combustion engine 1 is operating at a high expansion ratio, the mechanical compression ratio is changed from the first compression ratio to the second compression ratio while keeping the intake air amount at a constant amount (mc0). The difference between intake manifold pressures before and after switching (intake pressure difference) ΔPm when the engine is normally switched to is that the mechanical compression ratio is the first while the intake air amount is kept at mc0 when the internal combustion engine 1 is normally operated. It becomes larger than the intake pressure difference ΔPm ′ when normally switched from the compression ratio to the second compression ratio. Therefore, when the compression ratio switching process described above is executed while the internal combustion engine 1 is operating at a high expansion ratio, the intake pressure difference when the variable compression ratio mechanism is normal and the variable compression ratio mechanism are abnormal. In this case, a difference to the extent that high-accuracy diagnosis can be performed is generated between the difference and the intake pressure difference. As a result, the abnormality diagnosis of the variable compression ratio mechanism can be performed with high accuracy as in the first embodiment described above.
以下、本実施形態における可変圧縮比機構の異常診断の実行手順について図8に沿って説明する。図8は、可変圧縮比機構の異常診断を行う際にECU100が実行する処理ルーチンである。図8の処理ルーチンにおいて、前述した図6の処理ルーチンと同様の処理には同一の符合を付している。前述した図6の処理ルーチンと図8の処理ルーチンとの相違点は、S105〜S109の処理の代わりに、S201〜S205の処理が実行される点にある。
Hereinafter, an execution procedure of abnormality diagnosis of the variable compression ratio mechanism in the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a processing routine executed by the
詳細には、ECU100は、S104の処理において圧縮比切換処理を実行した後に、S201の処理へ進み、エアフローメータ101の測定値(吸入空気量)が前記S103の処理で読み込まれた吸入空気量mc0と等しくなるように、スロットル弁402の開度を増加させる。
Specifically, after executing the compression ratio switching process in the process of S104, the
S202の処理では、ECU100は、エアフローメータ101の測定値(吸入空気量)が前記S103の処理で読み込まれた吸入空気量mc0と等しくなったかを判別する。S202の処理において否定判定された場合は、ECU100は、S201の処理へ戻る。一方、S202の処理において肯定判定された場合は、ECU100は、S203の処理へ進む。なお、ECU100がS201の処理及びS202の処理を実行することにより、本発明に係わる「吸気量制御手段」が実現される。
In the process of S202, the
S203の処理では、ECU100は、吸気圧力センサ403の測定値(切換後吸気圧力)Pm2を読み込む。続いて、ECU100は、S204の処理へ進み、前記S103の処理で読み込まれた吸気圧力センサ403の測定値(切換前吸気圧力)Pm1と、前記S203の処理で読み込まれた切換後吸気圧力Pm2と、の差の絶対値を演算することにより、吸気圧力差ΔPmを求める。
In the process of S203, the
S205の処理では、ECU100は、前記S204の処理で算出された吸気圧力差ΔPmが吸気圧力差閾値ΔPmthre以上であるか否かを判別する。ここでいう吸気圧力差閾値ΔPmthreは、可変圧縮比機構が正常である場合の吸気圧力差、又はその吸気圧力差から各種センサのバラツキ等を考慮したマージンを差し引いた値である。S205において肯定判定された場合は、ECU100は、S110の処理へ進み、可変圧縮比機構が正常であると診断する。一方、S205の処理において否定判定された場合は、ECU100は、S111の処理へ進み、可変圧縮比機構が異常であると診断する。
In the process of S205, the
以上述べた手順によって、可変圧縮比機構の異常診断が実行されると、可変圧縮比機構が正常である場合における吸気圧力差と、可変圧縮比機構が異常である場合における吸気圧力差との間に、精度の高い診断を行える程度の差が生じることになるため、可変圧縮比機構の異常診断を精度良く行うことができる。また、上記した手順によれば、圧縮比切換処理の実行前後における吸入空気量が同等になるため、圧縮比切換処理の実行に伴うトルク変動の発生を抑制することもできる。 When the abnormality diagnosis of the variable compression ratio mechanism is executed according to the procedure described above, the difference between the intake pressure difference when the variable compression ratio mechanism is normal and the intake pressure difference when the variable compression ratio mechanism is abnormal. In addition, since a difference to the extent that a highly accurate diagnosis can be made occurs, an abnormality diagnosis of the variable compression ratio mechanism can be performed with high accuracy. Further, according to the above-described procedure, the intake air amount before and after the execution of the compression ratio switching process is equalized, so that it is possible to suppress the occurrence of torque fluctuation accompanying the execution of the compression ratio switching process.
なお、本実施形態では、圧縮比切換処理の実行前後における吸気圧力の差(吸気圧力差)をパラメータとして用いる例について述べたが、圧縮比切換処理の実行前後における吸気圧力の変化率(((切り換え後の吸気圧力)−(切り換え前の吸気圧力))/(切り換え前の吸気圧力))をパラメータとして用いてもよい。また、圧縮比切換処理の実行時におけるインマニ圧が比較的高い場合は、吸気圧力差をパラメータとして可変圧縮比機構の異常診断を行い、且つ圧縮比切換処理の実行時におけるインマニ圧が比較的低い場合は、吸気圧力の変化率をパラメータとして可変圧縮比機構の異常診断を行ってもよい。 In this embodiment, the example in which the difference in intake pressure before and after the execution of the compression ratio switching process (intake pressure difference) is used as a parameter has been described. However, the rate of change of the intake pressure before and after the execution of the compression ratio switching process ((( (Intake pressure after switching) − (Intake pressure before switching) / (Intake pressure before switching)) may be used as a parameter. If the intake manifold pressure at the time of executing the compression ratio switching process is relatively high, an abnormality diagnosis of the variable compression ratio mechanism is performed using the intake pressure difference as a parameter, and the intake manifold pressure at the time of executing the compression ratio switching process is relatively low. In this case, the abnormality diagnosis of the variable compression ratio mechanism may be performed using the change rate of the intake pressure as a parameter.
<他の実施形態>
前述した第1及び第2の実施形態では、本発明に係わる「調整装置」として、スロットル弁402を用いる例について述べたが、排気タービン過給機(ターボチャージャ)を備える内燃機関においては、タービンに併設されるウェストゲートバルブを、本発明に係わる「調整装置」として用いてもよい。
<Other embodiments>
In the first and second embodiments described above, an example in which the
また、前述した第1及び第2の実施形態では、圧縮比を第1圧縮比と第2圧縮比との二段階に切り換え可能な可変圧縮比機構を例示したが、圧縮比を三段階以上に切り換え可能な可変圧縮比機構においても本発明の異常診断を適用することができる。 In the first and second embodiments described above, the variable compression ratio mechanism capable of switching the compression ratio to two stages of the first compression ratio and the second compression ratio is exemplified, but the compression ratio is increased to three or more stages. The abnormality diagnosis of the present invention can also be applied to a switchable variable compression ratio mechanism.
1 内燃機関
6 可変長コンロッド
8 点火プラグ
10a 可変動弁機構
31 コンロッド本体
31a 大端部
31b 小端部
32 偏心部材
32a スリーブ
35 切換機構
41 クランク受容開口
42 スリーブ受容開口
75 OSV
100 ECU
101 エアフローメータ
400 インテークマニホールド
403 吸気圧力センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
100 ECU
101
Claims (2)
前記内燃機関は、
吸気バルブの閉弁タイミングを変更可能な可変動弁機構と、
インテークマニホールドにおける吸気圧力を検出する吸気圧力センサと、
該内燃機関の吸入空気量を検出する吸気量センサと、
前記インテークマニホールドに供給される吸気量を調整する調整装置と、
を備え、
前記異常診断装置は、
前記内燃機関の膨張比が有効圧縮比より大きくなり、且つ前記内燃機関の膨張比が有効圧縮比と同等である場合よりも前記インテークマニホールドの吸気圧力が大きくなるように、前記可変動弁機構と前記調整装置とを制御することにより、前記内燃機関を高膨張比運転させる膨張比制御手段と、
前記内燃機関が高膨張比運転されているときに、前記内燃機関の機械圧縮比を切り換えるべく、前記可変圧縮比機構を制御する圧縮比制御手段と、
前記圧縮比制御手段による機械圧縮比の切り換え制御が実行された後における前記吸気圧力センサの測定値が、前記圧縮比制御手段による機械圧縮比の切り換え制御が実行される前における前記吸気圧力センサの測定値と同等になるように、前記調整装置を制御する吸気圧力制御手段と、
前記圧縮比制御手段による機械圧縮比の切り換え制御が実行された後における前記吸気圧力センサの測定値が前記圧縮比制御手段による機械圧縮比の切り換え制御が実行される前における前記吸気圧力センサの測定値と同等になっているときの前記吸気量センサの測定値と、前記圧縮比制御手段による機械圧縮比の切り換え制御が実行される前の前記吸気量センサの測定値と、の差が所定の吸気量差閾値未満である場合は、前記可変圧縮比機構が異常であると診断し、且つ前記差が前記所定の吸気量差閾値以上である場合は、前記可変圧縮比機構が正常であると診断する診断手段と、
を備えることを特徴とする可変圧縮比機構の異常診断装置。 An abnormality diagnosis device applied to a variable compression ratio mechanism capable of switching a mechanical compression ratio of an internal combustion engine to at least two stages,
The internal combustion engine
A variable valve mechanism that can change the closing timing of the intake valve;
An intake pressure sensor for detecting the intake pressure in the intake manifold;
An intake air amount sensor for detecting an intake air amount of the internal combustion engine;
An adjusting device for adjusting the amount of intake air supplied to the intake manifold;
With
The abnormality diagnosis device includes:
The variable valve mechanism so that the intake pressure of the intake manifold is larger than when the expansion ratio of the internal combustion engine is larger than the effective compression ratio and the expansion ratio of the internal combustion engine is equal to the effective compression ratio. Expansion ratio control means for operating the internal combustion engine at a high expansion ratio by controlling the adjusting device;
Compression ratio control means for controlling the variable compression ratio mechanism to switch the mechanical compression ratio of the internal combustion engine when the internal combustion engine is operating at a high expansion ratio;
The measured value of the intake pressure sensor after the mechanical compression ratio switching control by the compression ratio control means is executed is the measured value of the intake pressure sensor before the mechanical compression ratio switching control by the compression ratio control means is executed. An intake pressure control means for controlling the adjusting device so as to be equivalent to a measured value;
The measured value of the intake pressure sensor after the mechanical compression ratio switching control by the compression ratio control means is executed is measured by the intake pressure sensor before the mechanical compression ratio switching control by the compression ratio control means is executed. The difference between the measured value of the intake air amount sensor when it is equal to the value and the measured value of the intake air amount sensor before execution of the mechanical compression ratio switching control by the compression ratio control means is a predetermined value. If it is less than the intake air amount difference threshold, it is diagnosed that the variable compression ratio mechanism is abnormal, and if the difference is greater than or equal to the predetermined intake air amount difference threshold, the variable compression ratio mechanism is normal. Diagnostic means to diagnose;
An abnormality diagnosis device for a variable compression ratio mechanism, comprising:
前記内燃機関は、
吸気バルブの閉弁タイミングを変更可能な可変動弁機構と、
インテークマニホールドにおける吸気圧力を検出する吸気圧力センサと、
該内燃機関の吸入空気量を検出する吸気量センサと、
前記インテークマニホールドに供給される吸気量を調整する調整装置と、
を備え、
前記異常診断装置は、
前記内燃機関の膨張比が有効圧縮比より大きくなり、且つ前記内燃機関の膨張比が有効圧縮比と同等である場合よりも前記インテークマニホールドの吸気圧力が大きくなるように、前記可変動弁機構と前記調整装置とを制御することにより、前記内燃機関を高膨張比運転させる膨張比制御手段と、
前記内燃機関が高膨張比運転されているときに、前記内燃機関の機械圧縮比を切り換えるべく、前記可変圧縮比機構を制御する圧縮比制御手段と、
前記圧縮比制御手段による機械圧縮比の切り換え制御が実行された後における前記吸気量センサの測定値が、前記圧縮比制御手段による機械圧縮比の切り換え制御が実行される前における前記吸気量センサの測定値と同等になるように、前記調整装置を制御する吸気量制御手段と、
前記圧縮比制御手段による機械圧縮比の切り換え制御が実行された後における前記吸気
量センサの測定値が前記圧縮比制御手段による機械圧縮比の切り換え制御が実行される前における前記吸気量センサの測定値と同等になっているときの前記吸気圧力センサの測定値と、前記圧縮比制御手段による機械圧縮比の切り換え制御が実行される前の前記吸気圧力センサの測定値と、の差が所定の吸気圧力差閾値未満である場合は、前記可変圧縮比機構が異常であると診断し、且つ前記差が前記所定の吸気圧力差閾値以上である場合は、前記可変圧縮比機構が正常であると診断する診断手段と、
を備えることを特徴とする可変圧縮比機構の異常診断装置。 An abnormality diagnosis device applied to a variable compression ratio mechanism capable of switching a mechanical compression ratio of an internal combustion engine to at least two stages,
The internal combustion engine
A variable valve mechanism that can change the closing timing of the intake valve;
An intake pressure sensor for detecting the intake pressure in the intake manifold;
An intake air amount sensor for detecting an intake air amount of the internal combustion engine;
An adjusting device for adjusting the amount of intake air supplied to the intake manifold;
With
The abnormality diagnosis device includes:
The variable valve mechanism so that the intake pressure of the intake manifold is larger than when the expansion ratio of the internal combustion engine is larger than the effective compression ratio and the expansion ratio of the internal combustion engine is equal to the effective compression ratio. Expansion ratio control means for operating the internal combustion engine at a high expansion ratio by controlling the adjusting device;
Compression ratio control means for controlling the variable compression ratio mechanism to switch the mechanical compression ratio of the internal combustion engine when the internal combustion engine is operating at a high expansion ratio;
The measured value of the intake air amount sensor after the mechanical compression ratio switching control by the compression ratio control unit is executed is the measured value of the intake air amount sensor before the mechanical compression ratio switching control by the compression ratio control unit is executed. An intake air amount control means for controlling the adjusting device so as to be equivalent to a measured value;
The measured value of the intake air amount sensor after the mechanical compression ratio switching control by the compression ratio control unit is executed is measured by the intake air amount sensor before the mechanical compression ratio switching control by the compression ratio control unit is executed. The difference between the measured value of the intake pressure sensor when the value is equal to the measured value and the measured value of the intake pressure sensor before the mechanical compression ratio switching control by the compression ratio control means is executed is a predetermined value. If the difference is less than the intake pressure difference threshold, the variable compression ratio mechanism is diagnosed as abnormal, and if the difference is greater than or equal to the predetermined intake pressure difference threshold, the variable compression ratio mechanism is normal. Diagnostic means to diagnose;
An abnormality diagnosis device for a variable compression ratio mechanism, comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016159258A JP2018028267A (en) | 2016-08-15 | 2016-08-15 | Abnormality diagnosis device for variable compression ratio mechanism |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016159258A JP2018028267A (en) | 2016-08-15 | 2016-08-15 | Abnormality diagnosis device for variable compression ratio mechanism |
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---|---|
JP2018028267A true JP2018028267A (en) | 2018-02-22 |
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Family Applications (1)
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