JP3788146B2 - 過給機付き可変動弁エンジンの高負荷運転時制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、過給機付き可変動弁エンジンの高負荷運転時制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ポンプロスの低減による燃費向上を目的として、吸気弁の開閉時期を任意に制御可能な可変動弁装置を備え、吸気弁閉時期を制御して吸入空気量を制御する可変動弁エンジンが注目されている。
【０００３】
また、高負荷運転時のノッキングを防止するため、ノッキングを検出した場合は、吸気弁の開閉制御に基づき充填効率の低減を図るようにしている（特開平９−２８７４２３号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ノッキングの防止のために充填効率を低減すると、その分、トルクが低下し、十分な出力性能が得られないという問題点があった。
【０００５】
本発明は、このような従来の問題点に鑑み、過給機付き可変動弁エンジンにおいて、出力性能を低下させることなく、ノック性能を向上させることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１に係る発明では、吸気系に過給機及びインタークーラを備えると共に、吸気弁の開閉時期を任意に制御可能な可変動弁装置を備え、吸気弁閉時期を制御して吸入空気量を制御する過給機付き可変動弁エンジンにおいて、図１に示すように、高負荷運転に移行した際に、吸気弁閉時期を吸気下死点以降の基本設定時期からステップ的に遅らせる吸気弁閉時期可変手段と、前記吸気弁閉時期可変手段による各吸気弁閉時期との組み合わせで、高負荷運転時の目標空気量を実現するように、過給機による過給圧を調整する過給圧調整手段と、高負荷運転時の目標空気量を実現する吸気弁閉時期と過給圧との組み合わせ毎に、圧縮後筒内温度を推定する圧縮後筒内温度推定手段と、推定された圧縮後筒内温度が最も低くなる吸気弁閉時期と過給圧との組み合わせを選定して、高負荷運転時の吸気弁閉時期を決定する吸気弁閉時期決定手段と、を設けて、過給機付き可変動弁エンジンの高負荷運転時制御装置を構成する。
【０００７】
すなわち、高負荷運転に移行した際に、吸気弁閉時期を吸気下死点以降の基本設定時期からステップ的に遅らせながら、各吸気弁閉時期との組み合わせで、筒内の空気量が同等となるように、過給機による過給圧を調整して、過給圧を上昇させる。そして、筒内の空気量が同等となる吸気弁閉時期と過給圧との組み合わせ毎に、圧縮後筒内温度を推定し、推定された圧縮後筒内温度が最も低くなる（ノック性能が向上する）吸気弁閉時期と過給圧との組み合わせを選定して、高負荷運転時の吸気弁閉時期を決定し、これに制御するのである。
【０００８】
請求項２に係る発明では、前記圧縮後筒内温度推定手段は、インタークーラ出口温度と、吸気弁閉時期の筒内容積とから、圧縮後筒内温度を推定するものであることを特徴とする。
【０００９】
更に、請求項３に係る発明では、インタークーラ出口温度を、コンプレッサ空気流量と圧力比とから求めたコンプレッサ出口温度と、空気流量と、車速とから、推定することを特徴とする。
【００１０】
一方、吸気弁閉時期が前記基本設定時期のときの圧縮後筒内温度からの、前記吸気弁閉時期決定手段により決定された吸気弁閉時期での圧縮後筒内温度の低下代が、ノック性能の向上代となる。よって、その分、出力性能等を向上させることが可能となる。
【００１１】
このため、請求項４に係る発明では、前記圧縮後筒内温度の低下代に応じて、高負荷運転時の目標空気量を増大側に補正する目標空気量補正手段を設けたことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項５に係る発明では、前記圧縮後筒内温度の低下代に応じて、高負荷運転時の点火時期を進角側に補正する点火時期補正手段を設けたことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項６に係る発明では、前記圧縮後筒内温度の低下代に応じて、高負荷運転時の空燃比をリッチ状態からストイキに近づけるように補正する空燃比補正手段を設けたことを特徴とする。
【００１４】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、高負荷運転時に、ノック性能を最も向上させることができる吸気弁閉時期と過給圧との組み合わせに制御でき、これにより出力性能を低下させることなく、ノック性能を向上させることができる。
【００１５】
請求項２に係る発明によれば、インタークーラ出口温度と、吸気弁閉時期の筒内容積（これにより算出可能な有効圧縮比）とから、圧縮後筒内温度を精度良く推定することができる。
【００１６】
請求項３に係る発明によれば、インタークーラ出口温度を、温度センサを設けることなく、推定により求めることで、温度センサを省略できる。
請求項４に係る発明によれば、ノック性能の向上代に応じて、高負荷運転時の目標空気量を増大側に補正することで、過給圧を高め、出力性能を向上できる。
【００１７】
請求項５に係る発明によれば、ノック性能の向上代に応じて、高負荷運転時の点火時期を進角側に補正することで、出力性能を向上できる。
請求項６に係る発明によれば、ノック性能の向上代に応じて、高負荷運転時の空燃比を燃料による冷却のためのリッチ状態からストイキに近づけるように補正することで、出力性能及び燃費を向上できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図２は本発明の一実施形態を示す過給機付き可変動弁エンジンのシステム図である。
【００１９】
エンジン１の各気筒のピストン２により画成される燃焼室３には、点火栓４を囲むように、可変動弁装置としての電磁駆動装置により開閉駆動される吸気弁５及び排気弁６を備えている。
【００２０】
吸気弁５上流の吸気マニホールド７には、各気筒毎の吸気ポート部分に、電磁駆動式の燃料噴射弁８が設けられている。
吸気マニホールド７上流の吸気通路９には、上流側から、吸入空気量Ｑａ計測用のエアフローメータ１０、所定の運転条件にて負圧を得るための電制スロットル弁１１、エンジン１の出力軸により電磁クラッチを介して駆動される機械式過給機（スーパーチャージャ）１２、過給された空気を冷却するインタークーラ１３が設けられ、更に、過給機１２及びインタークーラ１３をバイパスするバイパス通路１４、及び、このバイパス通路１４に介装されるバイパス制御弁１５が設けられている。
【００２１】
ここにおいて、吸気弁５、排気弁６、燃料噴射弁８、点火栓４、電制スロットル弁１１、過給機１２の電磁クラッチ、バイパス制御弁１５の作動は、コントロールユニット１６により制御される。
【００２２】
この制御のため、コントロールユニット１６には、前記エアフローメータ１０の他、エンジン回転に同期してクランク角信号を出力しこれによりクランク角位置と共にエンジン回転数Ｎｅを検出可能なクランク角センサ１７、アクセル開度（アクセルペダルの踏込み量）ＡＰＯを検出するアクセルペダルセンサ１８、吸気マニホールド７にて吸気圧力（過給圧）Ｐを検出する吸気圧センサ１９、吸気マニホールド７にて吸気温（インタークーラ出口温度）Ｔを検出する吸気温センサ２０から、信号が入力されている。
【００２３】
このエンジン１では、ポンプロスの低減による燃費向上を目的として、電磁駆動式の吸気弁５及び排気弁６のバルブタイミングを制御、特に吸気弁５の開時期（ＩＶＯ）を排気上死点（ＴＤＣ）付近の略一定タイミングとして、閉時期（ＩＶＣ）を制御することにより吸入空気量を制御して、実質的にノンスロットル運転を行う。この場合、電制スロットル弁１１は、所定のエンジン運転条件にてある程度の負圧を得る目的で設けられている。
【００２４】
排気弁６の開時期（ＥＶＯ）及び閉時期（ＥＶＣ）は、最も熱効率の良いタイミングとなるように制御する。
燃料噴射弁８による燃料噴射量及び燃料噴射時期は、エンジン運転条件に基づいて制御するが、燃料噴射量は、基本的には、エアフローメータ１０により検出される吸入空気量Ｑａに基づいて、所望の空燃比となるように制御する。
【００２５】
点火栓４による点火時期は、エンジン運転条件に基づいて、ＭＢＴ又はノック限界に制御する。
図３はコントロールユニット１６により実行される吸気弁閉時期制御及び過給圧制御による空気量制御のフローチャートである。
【００２６】
ステップ１（図にはＳ１と記す。以下同様）では、アクセル開度ＡＰＯに基づき、エンジン回転数Ｎｅにより補正して、シリンダに吸入されるべき目標空気量を算出する。
【００２７】
ステップ２では、目標空気量が所定値Ｌ１以上（高負荷）か否かを判定する。
目標空気量＜Ｌ１（低中負荷）の場合は、ステップ３へ進む。
ステップ３では、過給機１２の電磁クラッチをＯＦＦにし、また過給機１２をバイパスするバイパス制御弁１５を開いて、過給を停止する。そして、ステップ４で、目標空気量に基づき、更にエンジン回転数Ｎｅ及び吸気圧力Ｐにより補正して、吸気弁閉時期ＩＶＣを算出し、制御する。エンジン回転数Ｎｅにより補正するのは、高回転側で慣性により充填効率が向上するからであり、吸気圧力Ｐにより補正するのは、負圧側で充填効率が低下するからである。そして、ステップ５で、高負荷時学習収束フラグＦＳ＝０にして、本フローを終了する。
【００２８】
目標空気量≧Ｌ１（高負荷）の場合は、ステップ６へ進む。
ステップ６では、高負荷に移行して、初回か否かを判定し、初回の場合は、ステップ７へ進む。
【００２９】
ステップ７では、吸気弁閉時期ＩＶＣを、無過給時に最も体積効率が高くなる吸気下死点（ＢＤＣ）以降の基本設定時期（ベースＩＶＣ）とする。そして、ステップ８で、過給機１２の電磁クラッチをＯＮにする一方、ステップ７で設定された吸気弁閉時期ＩＶＣ（そのときの筒内容積Ｖ）にて、目標空気量を得るための吸気圧力（過給圧）Ｐを計算し、この過給圧Ｐを得るように、バイパス制御弁１５の開度を調整して、目標空気量を実現する。過給による空気量制御に際しては、必要により、目標空気量とエアフローメータ検出空気量との比較によるフィードバック制御を行うようにしてもよい。
【００３０】
ステップ９では、ステップ７，８の条件で所定時間運転した後、吸気温センサ２０により検出される吸気温（インタークーラ出口温度）Ｔを読込んで、インタークーラ出口温度Ｔと、吸気弁閉時期ＩＶＣでの筒内容積Ｖとから、次式（１）により、圧縮後筒内温度Ｔｃを推定する。
【００３１】
Ｔｃ＝Ｔ・（Ｖ／Ｖｃ）k-1 ・・・（１）
ここで、Ｖｃはピストン上死点位置での筒内容積（燃焼室容積）であり、Ｖ／Ｖｃは有効圧縮比である。ｋはポリトロープ指数である。
【００３２】
そして、推定により得た圧縮後筒内温度Ｔｃを、ベースＩＶＣでの初期温度Ｔｃ０＝Ｔｃとして記憶保持させる一方、比較用のＴｃ１に代入する（Ｔｃ１＝Ｔｃ）。
【００３３】
ステップ１０では、吸気弁閉時期ＩＶＣをステップ変化させる方向を決めるフラグＦを、遅らせる方向であるＦ＝１に設定して、本フローを終了する。
ステップ６での判定で、高負荷に移行して、２回目以降の場合は、ステップ１１へ進む。
【００３４】
ステップ１１では、方向決定フラグＦの値を判定し、Ｆ＝１の場合は、ステップ１２へ進む。
ステップ１２では、吸気弁閉時期ＩＶＣを１ステップ分遅らせる。そして、ステップ１３で、ステップ１２で設定された吸気弁閉時期ＩＶＣ（そのときの筒内容積Ｖ）にて、目標空気量を得るための吸気圧力（過給圧）Ｐを計算し、この過給圧Ｐを得るように、バイパス制御弁１５の開度を調整して、目標空気量を実現する。
【００３５】
ステップ１４では、ステップ１２，１３の条件で所定時間運転した後、吸気温（インタークーラ出口温度）Ｔを読込んで、インタークーラ出口温度Ｔと、吸気弁閉時期ＩＶＣでの筒内容積Ｖとから、前記（１）式により、圧縮後筒内温度Ｔｃを推定する。
【００３６】
そして、推定により得た圧縮後筒内温度Ｔｃを比較用のＴｃ２に代入する（Ｔｃ２＝Ｔｃ）。
ステップ１５では、前回（ＩＶＣ遅角前）の圧縮後筒内温度Ｔｃ１と今回（ＩＶＣ遅角後）の圧縮後筒内温度Ｔｃ２とを比較し、Ｔｃ２≦Ｔｃ１の場合は、圧縮後筒内温度が低下していて、ノックが改善されていると判断できるので、次回も吸気弁閉時期ＩＶＣを遅らせるように、方向決定フラグＦ＝１に維持したまま、ステップ２３で、次回の比較のため、Ｔｃ２をＴｃ１に代入して（Ｔｃ２＝Ｔｃ１）、本フローを終了する。
【００３７】
Ｔｃ２＞Ｔｃ１になった場合は、圧縮後筒内温度が上昇に転じたので、次回は吸気弁閉時期ＩＶＣを進めるように、ステップ１６で、方向決定フラグＦ＝０に設定し、また、ステップ１７で、高負荷時学習が一応収束したものとして、高負荷時学習収束フラグＦＳ＝１にセットすると共に、このフラグＦＳが０→１に変化したことを条件として、ノック性能の向上代を、温度差ΔＴ＝Ｔｃ０−Ｔｃ１として記憶保持する。この後、ステップ２３で、次回の比較のため、Ｔｃ２をＴｃ１に代入して（Ｔｃ２＝Ｔｃ１）、本フローを終了する。
【００３８】
ステップ１１での判定で、方向決定フラグＦ＝０の場合は、ステップ１８へ進む。
ステップ１８では、吸気弁閉時期ＩＶＣを１ステップ分進める。そして、ステップ１９で、ステップ１８で設定された吸気弁閉時期ＩＶＣ（そのときの筒内容積Ｖ）にて、目標空気量を得るための吸気圧力（過給圧）Ｐを計算し、この過給圧Ｐを得るように、バイパス制御弁１５の開度を調整して、目標空気量を実現する。
【００３９】
ステップ２０では、ステップ１８，１９の条件で所定時間運転した後、吸気温（インタークーラ出口温度）Ｔを読込んで、インタークーラ出口温度Ｔと、吸気弁閉時期ＩＶＣでの筒内容積Ｖとから、前記（１）式により、圧縮後筒内温度Ｔｃを推定する。
【００４０】
そして、推定により得た圧縮後筒内温度Ｔｃを比較用のＴｃ２に代入する（Ｔｃ２＝Ｔｃ）。
ステップ２１では、前回（ＩＶＣ進角前）の圧縮後筒内温度Ｔｃ１と今回（ＩＶＣ進角後）の圧縮後筒内温度Ｔｃ２とを比較し、Ｔｃ２≦Ｔｃ１の場合は、圧縮後筒内温度が低下していて、ノックが改善されていると判断できるので、次回も吸気弁閉時期ＩＶＣを進めるように、方向決定フラグＦ＝０に維持したまま、ステップ２３で、次回の比較のため、Ｔｃ２をＴｃ１に代入して（Ｔｃ２＝Ｔｃ１）、本フローを終了する。
【００４１】
Ｔｃ２＞Ｔｃ１になった場合は、圧縮後筒内温度が上昇に転じたので、次回は吸気弁閉時期ＩＶＣを遅らせるように、ステップ２２で、方向決定フラグＦ＝１に設定する。この後、ステップ２３で、次回の比較のため、Ｔｃ２をＴｃ１に代入して（Ｔｃ２＝Ｔｃ１）、本フローを終了する。
【００４２】
ここで、ステップ７，１２，１８の部分が吸気弁閉時期可変手段に相当し、ステップ８，１３，１９の部分が過給圧調整手段に相当し、ステップ９，１４，２０の部分が圧縮後筒内温度推定手段に相当し、ステップ１５，１６，２１，２２の部分が吸気弁閉時期決定手段に相当する。
【００４３】
以上のように制御することで、図４に示すように、目標空気量（負荷）がＬ１未満の領域と、ノックが問題となる目標空気量（負荷）がＬ１以上の領域とに分け、目標空気量がＬ１未満の領域（低中負荷）では、過給は行わず、図５（Ａ）に示すように、吸気弁閉時期ＩＶＣは、目標空気量に応じて決定し、ＢＤＣ以前にて早閉じ制御する。
【００４４】
目標空気量がＬ１以上の領域（高負荷）では、過給を行うが、先ず、吸気弁閉時期ＩＶＣは、図５（Ｂ）に示すように、無過給時に最も体積効率が高くなるＢＤＣ以降の基本設定時期（ベースＩＶＣ）とする。
【００４５】
そして、このベースＩＶＣから、図５（Ｃ）に示すように、吸気弁閉時期ＩＶＣを遅らせていき、ノック改善可否判断を行っていく。
すなわち、ベースＩＶＣに対し、等空気量となるよう、吸気弁閉時期ＩＶＣを遅らせながら、過給圧を上昇させ、そのときのインタークーラ出口温度と、吸気弁閉時期ＩＶＣでの筒内容積Ｖ（これにより算出される有効圧縮比Ｖ／Ｖｃ）とから、圧縮後筒内温度Ｔｃを推定し、ベースＩＶＣに対し、ノックが改善できるか否かを判断する。
【００４６】
この繰り返しを行い、最もノックが良い（圧縮後筒内温度が低い）ＩＶＣと過給圧の組み合わせに制御するのである。
次に、吸気弁閉時期ＩＶＣを遅化した際の等空気量化の考え方、及び、ノックが改善されるメカニズムについて説明する。
【００４７】
吸気の慣性効果、残ガス分を無視すると、図６に示すように、吸気弁閉時期ＩＶＣをベースＩＶＣであるＡからＢまで遅化した際、以下の関係で、過給圧Ｐを制御すれば、筒内の空気量は同等になる。
【００４８】
すなわち、ＶａをＩＶＣがＡ時の筒内容積、ＶｂをＩＶＣがＢ時の筒内容積、ＰａをＩＶＣがＡ時の吸気圧力（過給圧）、ＰｂをＩＶＣがＢ時の吸気圧力（過給圧）、ＴａをＩＶＣがＡ時のインタークーラ出口温度、ＴｂをＩＶＣがＢ時のインタークーラ出口温度とすれば、ＩＶＣを遅化することで、筒内容積がＶａ→Ｖｂに減少するため、その分、吸入空気の密度を上げる必要がある。
【００４９】
その際の関係は、ＰＶ＝ＧＲＴであるため、
Ｖａ／Ｖｂ＝（Ｐｂ／Ｔｂ）／（Ｐａ／Ｔａ）
とすれば、体積が減少した分、密度を向上させて、等空気質量とすることができる。
【００５０】
このような考え方で等空気量にした際、次の条件が満たされていれば、ノックが改善される。
図７を参照し、ベースＩＶＣの場合は、Ｐａまで過給することで温度上昇し、インタークーラ（Ｉ／Ｃ）で冷却されて、温度はＴａとなる。そして、Ｔａを初期温度として、ＶａからＶｃまで断熱圧縮することで、圧縮後筒内温度Ｔｃは、
Ｔｃ１＝Ｔａ・（Ｖａ／Ｖｃ）k-1
となる。
【００５１】
ＩＶＣを遅らせた場合は、過給圧が上がるが、インタークーラでの冷却代が増え、圧縮行程での温度上昇代が減る。
すなわち、Ｐｂ（＞Ｐａ）まで過給することで温度上昇し、インタークーラで冷却されて、温度はＴｂとなる。このとき、Ｔｂ＞Ｔａであるが、インタークーラでの冷却代が大となる。そして、Ｔｂを初期温度として、ＶｂからＶｃまで断熱圧縮することで、圧縮後筒内温度Ｔｃは、
Ｔｃ２＝Ｔｂ・（Ｖｂ／Ｖｃ）k-1
となる。
【００５２】
インタークーラでの冷却代が同一であれば、Ｔｃ２＝Ｔｃ１となるが、同じインタークーラ容量でも過給圧が高い方がコンプレッサ出口温度が高いため、インタークーラでの冷却代が大きくなり、その分、Ｔｃ２＜Ｔｃ１となる。
【００５３】
従って、等空気量でＩＶＣを遅らせていった際に、Ｔｃ２＜Ｔｃ１となれば、ノックが改善される条件と判断できるのである。
その一方、最もノックの良いＩＶＣでのインタークーラ出口温度とそのＩＶＣでの筒内容積とから圧縮後筒内温度を推定し、その圧縮後筒内温度とベースＩＶＣでの圧縮後筒内温度とを比較すれば、ノック性能の向上代を知ることができるので、その向上代に応じて、ベースの設定値に対し、高負荷域での目標空気量を増大させて過給圧を増大させる、高負荷域での点火時期を進角させる、高負荷域での空燃比をリッチ状態からストイキに近づける等により、出力性能及び燃費を向上可能である。
【００５４】
図８はその場合のフローチャートであり、図３のフローのステップ１７にて設定される高負荷学習収束フラグＦＳとノック性能の向上代として求めた温度差ΔＴとが用いられる。
【００５５】
ステップ３１では、目標空気量（負荷）が所定値Ｌ１以上か否かを判定し、目標空気量≧Ｌ１の場合に、ステップ３２へ進む。
ステップ３２では、高負荷時学習収束フラグＦＳの値に基づいて、高負荷時学習収束（ＦＳ＝１）か否かを判定し、ＦＳ＝１の場合に、ステップ３３へ進む。
【００５６】
ステップ３３では、図９（Ａ）に示すように、ノック性能の向上代である温度差ΔＴに応じた分、高負荷時の目標空気量を増量補正する。すなわち、図３のフローのステップ１で算出される目標空気量を増量補正することで、実質的に過給圧を増大させる。この部分が目標空気量補正手段に相当する。
【００５７】
ステップ３４では、図９（Ｂ）に示すように、ノック性能の向上代である温度差ΔＴに応じた分、高負荷時の点火時期を進角側に補正する。この部分が点火時期補正手段に相当する。
【００５８】
ステップ３５では、図９（Ｃ）に示すように、ノック性能の向上代である温度差ΔＴに応じた分、ΔＴに応じた分、高負荷時の目標空燃比をリッチ状態からストイキに近づけ、これにより燃料噴射量を減量補正する。この部分が空燃比補正手段に相当する。
【００５９】
これらの補正は、いずれか１つを実施するようにしてもよいし、適宜組み合わせて実施してもよい。
尚、以上の実施形態では、可変動弁装置として、電磁駆動式のものを用いたが、吸気弁の開閉時期を任意に制御可能であれば、油圧駆動式のもの等を用いることもできる。
【００６０】
また、過給機として、機械式過給機（スーパーチャージャ）を用いたが、排気ターボ式過給機を用い、排気タービンをバイパスするバイパス通路に設けたウエストゲートバルブを制御することで、過給圧を制御するようにしてもよい。
【００６１】
また、インタークーラ出口温度の検出に際しては、温度センサを用いる他、コンプレッサ空気流量と圧力比とのマップでコンプレッサ出口温度を求め、コンプレッサ出口温度と空気流量と車速とからインタークーラ出口温度を推定するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の構成を示す機能ブロック図
【図２】 本発明の一実施形態をエンジンのシステム図
【図３】 吸気弁閉時期制御及び過給圧制御のフローチャート
【図４】 負荷領域を示す図
【図５】 吸気弁及び排気弁の開閉時期特性図
【図６】 吸気弁閉時期遅化の説明図
【図７】 ノック改善の説明図
【図８】 高負荷学習収束後の補正制御のフローチャート
【図９】 目標空気量、点火時期、空燃比の補正について示す図
【符号の説明】
１ エンジン
２ ピストン
３ 燃焼室
４ 点火栓
５ 電磁駆動式の吸気弁
６ 電磁駆動式の排気弁
７ 吸気マニホールド
８ 燃料噴射弁
９ 吸気通路
１０ エアフローメータ
１１ 電制スロットル弁
１２ 機械式過給機（スーパーチャージャ）
１３ インタークーラ
１４ バイパス通路
１５ バイパス制御弁
１６ コントロールユニット
１７ クランク角センサ
１８ アクセルペダルセンサ
１９ 吸気圧センサ（過給圧検出用）
２０ 吸気温センサ（インタークーラ出口温度検出用）
【発明の属する技術分野】
本発明は、過給機付き可変動弁エンジンの高負荷運転時制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ポンプロスの低減による燃費向上を目的として、吸気弁の開閉時期を任意に制御可能な可変動弁装置を備え、吸気弁閉時期を制御して吸入空気量を制御する可変動弁エンジンが注目されている。
【０００３】
また、高負荷運転時のノッキングを防止するため、ノッキングを検出した場合は、吸気弁の開閉制御に基づき充填効率の低減を図るようにしている（特開平９−２８７４２３号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ノッキングの防止のために充填効率を低減すると、その分、トルクが低下し、十分な出力性能が得られないという問題点があった。
【０００５】
本発明は、このような従来の問題点に鑑み、過給機付き可変動弁エンジンにおいて、出力性能を低下させることなく、ノック性能を向上させることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１に係る発明では、吸気系に過給機及びインタークーラを備えると共に、吸気弁の開閉時期を任意に制御可能な可変動弁装置を備え、吸気弁閉時期を制御して吸入空気量を制御する過給機付き可変動弁エンジンにおいて、図１に示すように、高負荷運転に移行した際に、吸気弁閉時期を吸気下死点以降の基本設定時期からステップ的に遅らせる吸気弁閉時期可変手段と、前記吸気弁閉時期可変手段による各吸気弁閉時期との組み合わせで、高負荷運転時の目標空気量を実現するように、過給機による過給圧を調整する過給圧調整手段と、高負荷運転時の目標空気量を実現する吸気弁閉時期と過給圧との組み合わせ毎に、圧縮後筒内温度を推定する圧縮後筒内温度推定手段と、推定された圧縮後筒内温度が最も低くなる吸気弁閉時期と過給圧との組み合わせを選定して、高負荷運転時の吸気弁閉時期を決定する吸気弁閉時期決定手段と、を設けて、過給機付き可変動弁エンジンの高負荷運転時制御装置を構成する。
【０００７】
すなわち、高負荷運転に移行した際に、吸気弁閉時期を吸気下死点以降の基本設定時期からステップ的に遅らせながら、各吸気弁閉時期との組み合わせで、筒内の空気量が同等となるように、過給機による過給圧を調整して、過給圧を上昇させる。そして、筒内の空気量が同等となる吸気弁閉時期と過給圧との組み合わせ毎に、圧縮後筒内温度を推定し、推定された圧縮後筒内温度が最も低くなる（ノック性能が向上する）吸気弁閉時期と過給圧との組み合わせを選定して、高負荷運転時の吸気弁閉時期を決定し、これに制御するのである。
【０００８】
請求項２に係る発明では、前記圧縮後筒内温度推定手段は、インタークーラ出口温度と、吸気弁閉時期の筒内容積とから、圧縮後筒内温度を推定するものであることを特徴とする。
【０００９】
更に、請求項３に係る発明では、インタークーラ出口温度を、コンプレッサ空気流量と圧力比とから求めたコンプレッサ出口温度と、空気流量と、車速とから、推定することを特徴とする。
【００１０】
一方、吸気弁閉時期が前記基本設定時期のときの圧縮後筒内温度からの、前記吸気弁閉時期決定手段により決定された吸気弁閉時期での圧縮後筒内温度の低下代が、ノック性能の向上代となる。よって、その分、出力性能等を向上させることが可能となる。
【００１１】
このため、請求項４に係る発明では、前記圧縮後筒内温度の低下代に応じて、高負荷運転時の目標空気量を増大側に補正する目標空気量補正手段を設けたことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項５に係る発明では、前記圧縮後筒内温度の低下代に応じて、高負荷運転時の点火時期を進角側に補正する点火時期補正手段を設けたことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項６に係る発明では、前記圧縮後筒内温度の低下代に応じて、高負荷運転時の空燃比をリッチ状態からストイキに近づけるように補正する空燃比補正手段を設けたことを特徴とする。
【００１４】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、高負荷運転時に、ノック性能を最も向上させることができる吸気弁閉時期と過給圧との組み合わせに制御でき、これにより出力性能を低下させることなく、ノック性能を向上させることができる。
【００１５】
請求項２に係る発明によれば、インタークーラ出口温度と、吸気弁閉時期の筒内容積（これにより算出可能な有効圧縮比）とから、圧縮後筒内温度を精度良く推定することができる。
【００１６】
請求項３に係る発明によれば、インタークーラ出口温度を、温度センサを設けることなく、推定により求めることで、温度センサを省略できる。
請求項４に係る発明によれば、ノック性能の向上代に応じて、高負荷運転時の目標空気量を増大側に補正することで、過給圧を高め、出力性能を向上できる。
【００１７】
請求項５に係る発明によれば、ノック性能の向上代に応じて、高負荷運転時の点火時期を進角側に補正することで、出力性能を向上できる。
請求項６に係る発明によれば、ノック性能の向上代に応じて、高負荷運転時の空燃比を燃料による冷却のためのリッチ状態からストイキに近づけるように補正することで、出力性能及び燃費を向上できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図２は本発明の一実施形態を示す過給機付き可変動弁エンジンのシステム図である。
【００１９】
エンジン１の各気筒のピストン２により画成される燃焼室３には、点火栓４を囲むように、可変動弁装置としての電磁駆動装置により開閉駆動される吸気弁５及び排気弁６を備えている。
【００２０】
吸気弁５上流の吸気マニホールド７には、各気筒毎の吸気ポート部分に、電磁駆動式の燃料噴射弁８が設けられている。
吸気マニホールド７上流の吸気通路９には、上流側から、吸入空気量Ｑａ計測用のエアフローメータ１０、所定の運転条件にて負圧を得るための電制スロットル弁１１、エンジン１の出力軸により電磁クラッチを介して駆動される機械式過給機（スーパーチャージャ）１２、過給された空気を冷却するインタークーラ１３が設けられ、更に、過給機１２及びインタークーラ１３をバイパスするバイパス通路１４、及び、このバイパス通路１４に介装されるバイパス制御弁１５が設けられている。
【００２１】
ここにおいて、吸気弁５、排気弁６、燃料噴射弁８、点火栓４、電制スロットル弁１１、過給機１２の電磁クラッチ、バイパス制御弁１５の作動は、コントロールユニット１６により制御される。
【００２２】
この制御のため、コントロールユニット１６には、前記エアフローメータ１０の他、エンジン回転に同期してクランク角信号を出力しこれによりクランク角位置と共にエンジン回転数Ｎｅを検出可能なクランク角センサ１７、アクセル開度（アクセルペダルの踏込み量）ＡＰＯを検出するアクセルペダルセンサ１８、吸気マニホールド７にて吸気圧力（過給圧）Ｐを検出する吸気圧センサ１９、吸気マニホールド７にて吸気温（インタークーラ出口温度）Ｔを検出する吸気温センサ２０から、信号が入力されている。
【００２３】
このエンジン１では、ポンプロスの低減による燃費向上を目的として、電磁駆動式の吸気弁５及び排気弁６のバルブタイミングを制御、特に吸気弁５の開時期（ＩＶＯ）を排気上死点（ＴＤＣ）付近の略一定タイミングとして、閉時期（ＩＶＣ）を制御することにより吸入空気量を制御して、実質的にノンスロットル運転を行う。この場合、電制スロットル弁１１は、所定のエンジン運転条件にてある程度の負圧を得る目的で設けられている。
【００２４】
排気弁６の開時期（ＥＶＯ）及び閉時期（ＥＶＣ）は、最も熱効率の良いタイミングとなるように制御する。
燃料噴射弁８による燃料噴射量及び燃料噴射時期は、エンジン運転条件に基づいて制御するが、燃料噴射量は、基本的には、エアフローメータ１０により検出される吸入空気量Ｑａに基づいて、所望の空燃比となるように制御する。
【００２５】
点火栓４による点火時期は、エンジン運転条件に基づいて、ＭＢＴ又はノック限界に制御する。
図３はコントロールユニット１６により実行される吸気弁閉時期制御及び過給圧制御による空気量制御のフローチャートである。
【００２６】
ステップ１（図にはＳ１と記す。以下同様）では、アクセル開度ＡＰＯに基づき、エンジン回転数Ｎｅにより補正して、シリンダに吸入されるべき目標空気量を算出する。
【００２７】
ステップ２では、目標空気量が所定値Ｌ１以上（高負荷）か否かを判定する。
目標空気量＜Ｌ１（低中負荷）の場合は、ステップ３へ進む。
ステップ３では、過給機１２の電磁クラッチをＯＦＦにし、また過給機１２をバイパスするバイパス制御弁１５を開いて、過給を停止する。そして、ステップ４で、目標空気量に基づき、更にエンジン回転数Ｎｅ及び吸気圧力Ｐにより補正して、吸気弁閉時期ＩＶＣを算出し、制御する。エンジン回転数Ｎｅにより補正するのは、高回転側で慣性により充填効率が向上するからであり、吸気圧力Ｐにより補正するのは、負圧側で充填効率が低下するからである。そして、ステップ５で、高負荷時学習収束フラグＦＳ＝０にして、本フローを終了する。
【００２８】
目標空気量≧Ｌ１（高負荷）の場合は、ステップ６へ進む。
ステップ６では、高負荷に移行して、初回か否かを判定し、初回の場合は、ステップ７へ進む。
【００２９】
ステップ７では、吸気弁閉時期ＩＶＣを、無過給時に最も体積効率が高くなる吸気下死点（ＢＤＣ）以降の基本設定時期（ベースＩＶＣ）とする。そして、ステップ８で、過給機１２の電磁クラッチをＯＮにする一方、ステップ７で設定された吸気弁閉時期ＩＶＣ（そのときの筒内容積Ｖ）にて、目標空気量を得るための吸気圧力（過給圧）Ｐを計算し、この過給圧Ｐを得るように、バイパス制御弁１５の開度を調整して、目標空気量を実現する。過給による空気量制御に際しては、必要により、目標空気量とエアフローメータ検出空気量との比較によるフィードバック制御を行うようにしてもよい。
【００３０】
ステップ９では、ステップ７，８の条件で所定時間運転した後、吸気温センサ２０により検出される吸気温（インタークーラ出口温度）Ｔを読込んで、インタークーラ出口温度Ｔと、吸気弁閉時期ＩＶＣでの筒内容積Ｖとから、次式（１）により、圧縮後筒内温度Ｔｃを推定する。
【００３１】
Ｔｃ＝Ｔ・（Ｖ／Ｖｃ）k-1 ・・・（１）
ここで、Ｖｃはピストン上死点位置での筒内容積（燃焼室容積）であり、Ｖ／Ｖｃは有効圧縮比である。ｋはポリトロープ指数である。
【００３２】
そして、推定により得た圧縮後筒内温度Ｔｃを、ベースＩＶＣでの初期温度Ｔｃ０＝Ｔｃとして記憶保持させる一方、比較用のＴｃ１に代入する（Ｔｃ１＝Ｔｃ）。
【００３３】
ステップ１０では、吸気弁閉時期ＩＶＣをステップ変化させる方向を決めるフラグＦを、遅らせる方向であるＦ＝１に設定して、本フローを終了する。
ステップ６での判定で、高負荷に移行して、２回目以降の場合は、ステップ１１へ進む。
【００３４】
ステップ１１では、方向決定フラグＦの値を判定し、Ｆ＝１の場合は、ステップ１２へ進む。
ステップ１２では、吸気弁閉時期ＩＶＣを１ステップ分遅らせる。そして、ステップ１３で、ステップ１２で設定された吸気弁閉時期ＩＶＣ（そのときの筒内容積Ｖ）にて、目標空気量を得るための吸気圧力（過給圧）Ｐを計算し、この過給圧Ｐを得るように、バイパス制御弁１５の開度を調整して、目標空気量を実現する。
【００３５】
ステップ１４では、ステップ１２，１３の条件で所定時間運転した後、吸気温（インタークーラ出口温度）Ｔを読込んで、インタークーラ出口温度Ｔと、吸気弁閉時期ＩＶＣでの筒内容積Ｖとから、前記（１）式により、圧縮後筒内温度Ｔｃを推定する。
【００３６】
そして、推定により得た圧縮後筒内温度Ｔｃを比較用のＴｃ２に代入する（Ｔｃ２＝Ｔｃ）。
ステップ１５では、前回（ＩＶＣ遅角前）の圧縮後筒内温度Ｔｃ１と今回（ＩＶＣ遅角後）の圧縮後筒内温度Ｔｃ２とを比較し、Ｔｃ２≦Ｔｃ１の場合は、圧縮後筒内温度が低下していて、ノックが改善されていると判断できるので、次回も吸気弁閉時期ＩＶＣを遅らせるように、方向決定フラグＦ＝１に維持したまま、ステップ２３で、次回の比較のため、Ｔｃ２をＴｃ１に代入して（Ｔｃ２＝Ｔｃ１）、本フローを終了する。
【００３７】
Ｔｃ２＞Ｔｃ１になった場合は、圧縮後筒内温度が上昇に転じたので、次回は吸気弁閉時期ＩＶＣを進めるように、ステップ１６で、方向決定フラグＦ＝０に設定し、また、ステップ１７で、高負荷時学習が一応収束したものとして、高負荷時学習収束フラグＦＳ＝１にセットすると共に、このフラグＦＳが０→１に変化したことを条件として、ノック性能の向上代を、温度差ΔＴ＝Ｔｃ０−Ｔｃ１として記憶保持する。この後、ステップ２３で、次回の比較のため、Ｔｃ２をＴｃ１に代入して（Ｔｃ２＝Ｔｃ１）、本フローを終了する。
【００３８】
ステップ１１での判定で、方向決定フラグＦ＝０の場合は、ステップ１８へ進む。
ステップ１８では、吸気弁閉時期ＩＶＣを１ステップ分進める。そして、ステップ１９で、ステップ１８で設定された吸気弁閉時期ＩＶＣ（そのときの筒内容積Ｖ）にて、目標空気量を得るための吸気圧力（過給圧）Ｐを計算し、この過給圧Ｐを得るように、バイパス制御弁１５の開度を調整して、目標空気量を実現する。
【００３９】
ステップ２０では、ステップ１８，１９の条件で所定時間運転した後、吸気温（インタークーラ出口温度）Ｔを読込んで、インタークーラ出口温度Ｔと、吸気弁閉時期ＩＶＣでの筒内容積Ｖとから、前記（１）式により、圧縮後筒内温度Ｔｃを推定する。
【００４０】
そして、推定により得た圧縮後筒内温度Ｔｃを比較用のＴｃ２に代入する（Ｔｃ２＝Ｔｃ）。
ステップ２１では、前回（ＩＶＣ進角前）の圧縮後筒内温度Ｔｃ１と今回（ＩＶＣ進角後）の圧縮後筒内温度Ｔｃ２とを比較し、Ｔｃ２≦Ｔｃ１の場合は、圧縮後筒内温度が低下していて、ノックが改善されていると判断できるので、次回も吸気弁閉時期ＩＶＣを進めるように、方向決定フラグＦ＝０に維持したまま、ステップ２３で、次回の比較のため、Ｔｃ２をＴｃ１に代入して（Ｔｃ２＝Ｔｃ１）、本フローを終了する。
【００４１】
Ｔｃ２＞Ｔｃ１になった場合は、圧縮後筒内温度が上昇に転じたので、次回は吸気弁閉時期ＩＶＣを遅らせるように、ステップ２２で、方向決定フラグＦ＝１に設定する。この後、ステップ２３で、次回の比較のため、Ｔｃ２をＴｃ１に代入して（Ｔｃ２＝Ｔｃ１）、本フローを終了する。
【００４２】
ここで、ステップ７，１２，１８の部分が吸気弁閉時期可変手段に相当し、ステップ８，１３，１９の部分が過給圧調整手段に相当し、ステップ９，１４，２０の部分が圧縮後筒内温度推定手段に相当し、ステップ１５，１６，２１，２２の部分が吸気弁閉時期決定手段に相当する。
【００４３】
以上のように制御することで、図４に示すように、目標空気量（負荷）がＬ１未満の領域と、ノックが問題となる目標空気量（負荷）がＬ１以上の領域とに分け、目標空気量がＬ１未満の領域（低中負荷）では、過給は行わず、図５（Ａ）に示すように、吸気弁閉時期ＩＶＣは、目標空気量に応じて決定し、ＢＤＣ以前にて早閉じ制御する。
【００４４】
目標空気量がＬ１以上の領域（高負荷）では、過給を行うが、先ず、吸気弁閉時期ＩＶＣは、図５（Ｂ）に示すように、無過給時に最も体積効率が高くなるＢＤＣ以降の基本設定時期（ベースＩＶＣ）とする。
【００４５】
そして、このベースＩＶＣから、図５（Ｃ）に示すように、吸気弁閉時期ＩＶＣを遅らせていき、ノック改善可否判断を行っていく。
すなわち、ベースＩＶＣに対し、等空気量となるよう、吸気弁閉時期ＩＶＣを遅らせながら、過給圧を上昇させ、そのときのインタークーラ出口温度と、吸気弁閉時期ＩＶＣでの筒内容積Ｖ（これにより算出される有効圧縮比Ｖ／Ｖｃ）とから、圧縮後筒内温度Ｔｃを推定し、ベースＩＶＣに対し、ノックが改善できるか否かを判断する。
【００４６】
この繰り返しを行い、最もノックが良い（圧縮後筒内温度が低い）ＩＶＣと過給圧の組み合わせに制御するのである。
次に、吸気弁閉時期ＩＶＣを遅化した際の等空気量化の考え方、及び、ノックが改善されるメカニズムについて説明する。
【００４７】
吸気の慣性効果、残ガス分を無視すると、図６に示すように、吸気弁閉時期ＩＶＣをベースＩＶＣであるＡからＢまで遅化した際、以下の関係で、過給圧Ｐを制御すれば、筒内の空気量は同等になる。
【００４８】
すなわち、ＶａをＩＶＣがＡ時の筒内容積、ＶｂをＩＶＣがＢ時の筒内容積、ＰａをＩＶＣがＡ時の吸気圧力（過給圧）、ＰｂをＩＶＣがＢ時の吸気圧力（過給圧）、ＴａをＩＶＣがＡ時のインタークーラ出口温度、ＴｂをＩＶＣがＢ時のインタークーラ出口温度とすれば、ＩＶＣを遅化することで、筒内容積がＶａ→Ｖｂに減少するため、その分、吸入空気の密度を上げる必要がある。
【００４９】
その際の関係は、ＰＶ＝ＧＲＴであるため、
Ｖａ／Ｖｂ＝（Ｐｂ／Ｔｂ）／（Ｐａ／Ｔａ）
とすれば、体積が減少した分、密度を向上させて、等空気質量とすることができる。
【００５０】
このような考え方で等空気量にした際、次の条件が満たされていれば、ノックが改善される。
図７を参照し、ベースＩＶＣの場合は、Ｐａまで過給することで温度上昇し、インタークーラ（Ｉ／Ｃ）で冷却されて、温度はＴａとなる。そして、Ｔａを初期温度として、ＶａからＶｃまで断熱圧縮することで、圧縮後筒内温度Ｔｃは、
Ｔｃ１＝Ｔａ・（Ｖａ／Ｖｃ）k-1
となる。
【００５１】
ＩＶＣを遅らせた場合は、過給圧が上がるが、インタークーラでの冷却代が増え、圧縮行程での温度上昇代が減る。
すなわち、Ｐｂ（＞Ｐａ）まで過給することで温度上昇し、インタークーラで冷却されて、温度はＴｂとなる。このとき、Ｔｂ＞Ｔａであるが、インタークーラでの冷却代が大となる。そして、Ｔｂを初期温度として、ＶｂからＶｃまで断熱圧縮することで、圧縮後筒内温度Ｔｃは、
Ｔｃ２＝Ｔｂ・（Ｖｂ／Ｖｃ）k-1
となる。
【００５２】
インタークーラでの冷却代が同一であれば、Ｔｃ２＝Ｔｃ１となるが、同じインタークーラ容量でも過給圧が高い方がコンプレッサ出口温度が高いため、インタークーラでの冷却代が大きくなり、その分、Ｔｃ２＜Ｔｃ１となる。
【００５３】
従って、等空気量でＩＶＣを遅らせていった際に、Ｔｃ２＜Ｔｃ１となれば、ノックが改善される条件と判断できるのである。
その一方、最もノックの良いＩＶＣでのインタークーラ出口温度とそのＩＶＣでの筒内容積とから圧縮後筒内温度を推定し、その圧縮後筒内温度とベースＩＶＣでの圧縮後筒内温度とを比較すれば、ノック性能の向上代を知ることができるので、その向上代に応じて、ベースの設定値に対し、高負荷域での目標空気量を増大させて過給圧を増大させる、高負荷域での点火時期を進角させる、高負荷域での空燃比をリッチ状態からストイキに近づける等により、出力性能及び燃費を向上可能である。
【００５４】
図８はその場合のフローチャートであり、図３のフローのステップ１７にて設定される高負荷学習収束フラグＦＳとノック性能の向上代として求めた温度差ΔＴとが用いられる。
【００５５】
ステップ３１では、目標空気量（負荷）が所定値Ｌ１以上か否かを判定し、目標空気量≧Ｌ１の場合に、ステップ３２へ進む。
ステップ３２では、高負荷時学習収束フラグＦＳの値に基づいて、高負荷時学習収束（ＦＳ＝１）か否かを判定し、ＦＳ＝１の場合に、ステップ３３へ進む。
【００５６】
ステップ３３では、図９（Ａ）に示すように、ノック性能の向上代である温度差ΔＴに応じた分、高負荷時の目標空気量を増量補正する。すなわち、図３のフローのステップ１で算出される目標空気量を増量補正することで、実質的に過給圧を増大させる。この部分が目標空気量補正手段に相当する。
【００５７】
ステップ３４では、図９（Ｂ）に示すように、ノック性能の向上代である温度差ΔＴに応じた分、高負荷時の点火時期を進角側に補正する。この部分が点火時期補正手段に相当する。
【００５８】
ステップ３５では、図９（Ｃ）に示すように、ノック性能の向上代である温度差ΔＴに応じた分、ΔＴに応じた分、高負荷時の目標空燃比をリッチ状態からストイキに近づけ、これにより燃料噴射量を減量補正する。この部分が空燃比補正手段に相当する。
【００５９】
これらの補正は、いずれか１つを実施するようにしてもよいし、適宜組み合わせて実施してもよい。
尚、以上の実施形態では、可変動弁装置として、電磁駆動式のものを用いたが、吸気弁の開閉時期を任意に制御可能であれば、油圧駆動式のもの等を用いることもできる。
【００６０】
また、過給機として、機械式過給機（スーパーチャージャ）を用いたが、排気ターボ式過給機を用い、排気タービンをバイパスするバイパス通路に設けたウエストゲートバルブを制御することで、過給圧を制御するようにしてもよい。
【００６１】
また、インタークーラ出口温度の検出に際しては、温度センサを用いる他、コンプレッサ空気流量と圧力比とのマップでコンプレッサ出口温度を求め、コンプレッサ出口温度と空気流量と車速とからインタークーラ出口温度を推定するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の構成を示す機能ブロック図
【図２】 本発明の一実施形態をエンジンのシステム図
【図３】 吸気弁閉時期制御及び過給圧制御のフローチャート
【図４】 負荷領域を示す図
【図５】 吸気弁及び排気弁の開閉時期特性図
【図６】 吸気弁閉時期遅化の説明図
【図７】 ノック改善の説明図
【図８】 高負荷学習収束後の補正制御のフローチャート
【図９】 目標空気量、点火時期、空燃比の補正について示す図
【符号の説明】
１ エンジン
２ ピストン
３ 燃焼室
４ 点火栓
５ 電磁駆動式の吸気弁
６ 電磁駆動式の排気弁
７ 吸気マニホールド
８ 燃料噴射弁
９ 吸気通路
１０ エアフローメータ
１１ 電制スロットル弁
１２ 機械式過給機（スーパーチャージャ）
１３ インタークーラ
１４ バイパス通路
１５ バイパス制御弁
１６ コントロールユニット
１７ クランク角センサ
１８ アクセルペダルセンサ
１９ 吸気圧センサ（過給圧検出用）
２０ 吸気温センサ（インタークーラ出口温度検出用）
Claims (6)
- 吸気系に過給機及びインタークーラを備えると共に、吸気弁の開閉時期を任意に制御可能な可変動弁装置を備え、吸気弁閉時期を制御して吸入空気量を制御する過給機付き可変動弁エンジンにおいて、
高負荷運転に移行した際に、吸気弁閉時期を吸気下死点以降の基本設定時期からステップ的に遅らせる吸気弁閉時期可変手段と、
前記吸気弁閉時期可変手段による各吸気弁閉時期との組み合わせで、高負荷運転時の目標空気量を実現するように、過給機による過給圧を調整する過給圧調整手段と、
高負荷運転時の目標空気量を実現する吸気弁閉時期と過給圧との組み合わせ毎に、圧縮後筒内温度を推定する圧縮後筒内温度推定手段と、
推定された圧縮後筒内温度が最も低くなる吸気弁閉時期と過給圧との組み合わせを選定して、高負荷運転時の吸気弁閉時期を決定する吸気弁閉時期決定手段と、
を設けたことを特徴とする過給機付き可変動弁エンジンの高負荷運転時制御装置。 - 前記圧縮後筒内温度推定手段は、インタークーラ出口温度と、吸気弁閉時期の筒内容積とから、圧縮後筒内温度を推定するものであることを特徴とする請求項１記載の過給機付き可変動弁エンジンの高負荷運転時制御装置。
- インタークーラ出口温度を、コンプレッサ空気流量と圧力比とから求めたコンプレッサ出口温度と、空気流量と、車速とから、推定することを特徴とする請求項２記載の過給機付き可変動弁エンジンの高負荷運転時制御装置。
- 吸気弁閉時期が前記基本設定時期のときの圧縮後筒内温度からの、前記吸気弁閉時期決定手段により決定された吸気弁閉時期での圧縮後筒内温度の低下代に応じて、高負荷運転時の目標空気量を増大側に補正する目標空気量補正手段を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の過給機付き可変動弁エンジンの高負荷運転時制御装置。
- 吸気弁閉時期が前記基本設定時期のときの圧縮後筒内温度からの、前記吸気弁閉時期決定手段により決定された吸気弁閉時期での圧縮後筒内温度の低下代に応じて、高負荷運転時の点火時期を進角側に補正する点火時期補正手段を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の過給機付き可変動弁エンジンの高負荷運転時制御装置。
- 吸気弁閉時期が前記基本設定時期のときの圧縮後筒内温度からの、前記吸気弁閉時期決定手段により決定された吸気弁閉時期での圧縮後筒内温度の低下代に応じて、高負荷運転時の空燃比をリッチ状態からストイキに近づけるように補正する空燃比補正手段を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の過給機付き可変動弁エンジンの高負荷運転時制御装置。
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