JP4379273B2 - Internal combustion engine with variable compression ratio mechanism - Google Patents

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Description

本発明は、上死点におけるシリンダヘッドとピストンの相対距離を変化させることにより圧縮比を変更する内燃機関に関する。   The present invention relates to an internal combustion engine that changes a compression ratio by changing a relative distance between a cylinder head and a piston at a top dead center.

上死点におけるシリンダヘッドとピストンの相対距離を変化させることにより圧縮比を変更し、内燃機関の熱効率等を向上することができる。そして、クランクケースに対してシリンダブロックをシリンダ軸方向に移動させることにより、圧縮比を変更する内燃機関において、圧縮比変更伴うバルブタイミングのずれをバルブタイミング変更装置により補正する技術が知られている(例えば、特許文献1を参照)。
特開2003−206771号公報 特開平7−26981号公報 特表平2−503817号公報 特開2003−206770号公報
The compression ratio can be changed by changing the relative distance between the cylinder head and the piston at the top dead center, and the thermal efficiency of the internal combustion engine can be improved. A technique for correcting a valve timing shift associated with a change in the compression ratio by a valve timing changing device in an internal combustion engine that changes the compression ratio by moving the cylinder block in the cylinder axial direction with respect to the crankcase is known. (For example, see Patent Document 1).
JP 2003-206871 A JP 7-26981 A JP-T-2-503817 JP 2003-206770 A

内燃機関の圧縮比を変更すべく、内燃機関の機関要素の一部の配置、大きさ等を変更する場合、該内燃機関のクランクシャフトの回転と燃焼サイクルにおけるピストンの位置との相対関係がずれる場合がある。ここで、吸排気弁がクランクシャフトの動力によって駆動される場合やクランクアングルに基づいて吸排気弁の開閉時期であるバルブタイミングが制御される場合には、ピストンが圧縮行程上死点等の所定位置にある時期に対して吸排気弁のバルブタイミングが本来あるべきタイミングからずれる虞がある。   In order to change the compression ratio of the internal combustion engine, when changing the arrangement, size, etc. of some of the engine elements of the internal combustion engine, the relative relationship between the rotation of the crankshaft of the internal combustion engine and the position of the piston in the combustion cycle is shifted. There is a case. Here, when the intake / exhaust valve is driven by the power of the crankshaft or when the valve timing, which is the opening / closing timing of the intake / exhaust valve, is controlled based on the crank angle, the piston has a predetermined deadline such as the top dead center of the compression stroke. There is a possibility that the valve timing of the intake / exhaust valve deviates from the timing which should be originally with respect to the time at which it is located.

前記特許文献1によれば、バルブタイミングのずれを補正することができるが、圧縮比が変わる毎にバルブタイミングのずれを補正する必要が生じ、補正が完了するまでに時間を要する。そして、補正をしている間は最適なバルブタイミングを得ることが困難となり、エミッションの悪化や機関出力の低下等が生じ得る。   According to Patent Document 1, it is possible to correct a valve timing shift. However, it is necessary to correct the valve timing shift every time the compression ratio changes, and it takes time to complete the correction. During correction, it becomes difficult to obtain an optimal valve timing, which may cause emission deterioration and engine output reduction.

本発明は上記したような種々の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は可変圧縮比機構を備えた内燃機関において、より速やかに適正なバルブタイミングを得る点にある。   The present invention has been made in view of the various problems as described above, and an object thereof is to obtain an appropriate valve timing more quickly in an internal combustion engine having a variable compression ratio mechanism.

上記課題を達成するために本発明による可変圧縮比機構を備えた内燃機関は、以下のことを特徴とする。すなわち、
圧縮比を変更する可変圧縮比機構を備えた内燃機関において、
吸気弁若しくは排気弁のうち少なくとも何れかの駆動弁のバルブタイミングを変更するバルブタイミング変更装置と、
前記内燃機関の運転状態に基づく目標バルブタイミングに実バルブタイミングが収束するよう前記バルブタイミング変更装置をフィードバック制御するバルブタイミング制御装置と、
前記可変圧縮比機構により圧縮比が変更されるときには、前記バルブタイミング変更装置のフィードバック制御におけるフィードバックゲインを、圧縮比が変更されないときのフィードバックゲインに対して変更するフィードバックゲイン補正手段と、
を備えたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, an internal combustion engine provided with a variable compression ratio mechanism according to the present invention is characterized by the following. That is,
In an internal combustion engine having a variable compression ratio mechanism for changing the compression ratio,
A valve timing changing device for changing the valve timing of at least one of the intake valve and the exhaust valve; and
A valve timing control device that feedback-controls the valve timing changing device so that an actual valve timing converges to a target valve timing based on an operating state of the internal combustion engine;
When the compression ratio is changed by the variable compression ratio mechanism, feedback gain correction means for changing the feedback gain in the feedback control of the valve timing changing device with respect to the feedback gain when the compression ratio is not changed;
It is provided with.

本発明の最大の特徴は、圧縮比の変更に伴いバルブタイミングがずれるために、バルブタイミングの変更率を変更することにより、速やかにバルブタイミングのずれを解消して最適なバルブタイミングを得ることにある。   The greatest feature of the present invention is that the valve timing shifts with the change of the compression ratio. Therefore, by changing the valve timing change rate, the valve timing shift can be quickly eliminated to obtain the optimum valve timing. is there.

上記の内燃機関においては、可変圧縮比機構によってピストン行程や燃焼室容積等、内燃機関の圧縮比に関与する要素を変化せしめることで、圧縮比を変更する。但し、圧縮比と内燃機関の運転状態とは密接な関係があり、圧縮比が内燃機関の運転状態に適した圧縮比から外れると、燃費やエミッション等が悪化する虞がある。そこで、上記の内燃機関においては、圧縮比の変更は内燃機関の運転状態に基づいて行われる。このように、内燃機関の運転状態に応じて圧縮比を変更することで、燃費性能や出力性能の向上を図る。   In the internal combustion engine described above, the compression ratio is changed by changing the elements involved in the compression ratio of the internal combustion engine, such as the piston stroke and the combustion chamber volume, by the variable compression ratio mechanism. However, there is a close relationship between the compression ratio and the operating state of the internal combustion engine, and if the compression ratio deviates from the compression ratio suitable for the operating state of the internal combustion engine, the fuel consumption and emission may be deteriorated. Therefore, in the above internal combustion engine, the compression ratio is changed based on the operating state of the internal combustion engine. As described above, the fuel consumption performance and the output performance are improved by changing the compression ratio according to the operating state of the internal combustion engine.

また、バルブタイミング変更装置は、バルブタイミングを変更するときに所定の角度を基準値とし、この基準値から内燃機関の運転状態に応じてバルブタイミングを進角させることによりバルブタイミングの変更を行う。   Further, the valve timing changing device uses a predetermined angle as a reference value when changing the valve timing, and changes the valve timing by advancing the valve timing from the reference value according to the operating state of the internal combustion engine.

このように構成される内燃機関において、バルブタイミングが最適なものとなるように、バルブタイミング制御装置は、フィードバック制御によりバルブタイミングの制御を行なう。   In the internal combustion engine configured as described above, the valve timing control device controls the valve timing by feedback control so that the valve timing becomes optimum.

一方、圧縮比の変更を行うことで、内燃機関の圧縮比に関与する要素に変化が加えられるため、一の伝達ルートを経てクランクシャフトから伝えられる駆動力によって駆動されるピストンと該一の伝達ルートとは異なる他の伝達ルートを得てクランクシャフトからの駆動力によって駆動される駆動弁のバルブタイミングがずれ、もしくは該ピストンとクランクシャフトの回転角に応じてバルブタイミングが制御される駆動弁の該バルブタイミングがずれる虞がある。換言すると、圧縮比の変更に伴い、ピストンが所定の位置にある時期、例えば圧縮上死点にある時期に対する駆動弁のバルブタイミングがずれることで、効率的な吸気の確保や排気の排出が困難となり、内燃機関の出力低下、燃費悪化、エミッション悪化等が生じ、圧縮比変更による効果を十分に享受することが困難となる虞がある。   On the other hand, by changing the compression ratio, changes are made to the elements involved in the compression ratio of the internal combustion engine, so the piston driven by the driving force transmitted from the crankshaft via one transmission route and the one transmission The valve timing of the drive valve that is driven by the driving force from the crankshaft by obtaining another transmission route different from the route is shifted, or the valve timing of the drive valve that is controlled according to the rotation angle of the piston and the crankshaft The valve timing may be shifted. In other words, as the compression ratio is changed, the valve timing of the drive valve with respect to the timing when the piston is in a predetermined position, for example, the timing at which compression top dead center is shifted, makes it difficult to ensure efficient intake and exhaust. As a result, the output of the internal combustion engine, fuel consumption deterioration, emission deterioration, etc. may occur, and it may be difficult to fully enjoy the effect of changing the compression ratio.

その点、フィードバックゲイン補正手段は、内燃機関の圧縮比が変更されるときには、圧縮比が変更されないときに対してフィードバックゲイン(デューティ制御の比例ゲイン)を変更する。すなわち、内燃機関の圧縮比を変更するときには、バルブタイミングの単位時間あたりの変化量を変更する。このようにして、速やかにバルブタイミングを変更することが可能となる。   In that respect, the feedback gain correction means changes the feedback gain (proportional gain of duty control) when the compression ratio of the internal combustion engine is changed, compared to when the compression ratio is not changed. That is, when changing the compression ratio of the internal combustion engine, the amount of change per unit time of the valve timing is changed. In this way, the valve timing can be changed quickly.

ここで、圧縮比が変更されないときのフィードバックゲインは、バルブタイミングのオーバーシュートやドライバビリティの悪化等を抑制し得る値に設定されている。従って、圧縮比が変更されるときにフィードバックゲインを大きくすると、オーバーシュート等が発生するおそれがある。しかし、圧縮比が変更されたときには、変更されないときと比較してバルブタイミングがずれるので、内燃機関の出力性能、燃費、排気の状態に影響が及び、より速やかにバルブタイミングを変更して適正なバルブタイミングを得るほうがよい。すなわち、バルブタイミングのずれの発生を可及的に早期に解消することにより、圧縮比の変更に伴う内燃機関の出力低下等を回避することができる。   Here, the feedback gain when the compression ratio is not changed is set to a value that can suppress overshoot of valve timing, deterioration of drivability, and the like. Therefore, if the feedback gain is increased when the compression ratio is changed, overshoot or the like may occur. However, when the compression ratio is changed, the valve timing is deviated compared to when the compression ratio is not changed. This affects the output performance, fuel consumption, and exhaust state of the internal combustion engine. It is better to get the valve timing. That is, by eliminating the occurrence of the valve timing deviation as early as possible, it is possible to avoid a decrease in the output of the internal combustion engine accompanying the change in the compression ratio.

そのため、本発明においては、前記フィードバックゲイン補正手段は、前記可変圧縮比機構により圧縮比が変更されるときには前記バルブタイミング変更装置のフィードバック制御におけるフィードバックゲインを、圧縮比が変更されないときのフィードバックゲインよりも大きい値に設定してもよい。   For this reason, in the present invention, the feedback gain correction means uses a feedback gain in feedback control of the valve timing changing device when the compression ratio is changed by the variable compression ratio mechanism, than a feedback gain when the compression ratio is not changed. May be set to a large value.

このように、フィードバックゲインを大きい値に設定すれば、バルブタイミングが速や
かに変更されるので、バルブタイミングのずれを速やかに解消することができる。
In this way, if the feedback gain is set to a large value, the valve timing is quickly changed, so that the deviation of the valve timing can be quickly eliminated.

また、本発明においては、前記可変圧縮比機構により圧縮比が変更されるときとは、圧縮比変更開始から所定期間であってもよい。このように、圧縮比変更開始から所定期間フィードバックゲインを変更することにより、圧縮比変更に伴うバルブタイミングのずれを速やかに解消することができる。また、所定期間経過後には、フィードバックゲインを元に戻すことにより、圧縮比が変更されないときのバルブタイミングのオーバーシュート等の発生を抑制することができる。   In the present invention, the time when the compression ratio is changed by the variable compression ratio mechanism may be a predetermined period from the start of changing the compression ratio. In this way, by changing the feedback gain for a predetermined period from the start of the compression ratio change, it is possible to quickly eliminate the valve timing shift accompanying the compression ratio change. Further, by returning the feedback gain after the predetermined period has elapsed, the occurrence of valve timing overshoot or the like when the compression ratio is not changed can be suppressed.

さらに、本発明においては、圧縮比を変更するか否か判定する圧縮比変更判定手段をさらに備え、前記可変圧縮比機構は、前記圧縮比変更判定手段により圧縮比変更判定がなされた後に圧縮比を変更し、前記可変圧縮比機構により圧縮比が変更されるときとは、圧縮比変更判定がなされてから所定期間であってもよい。圧縮比変更判定がなされた後、実際に圧縮比が変更されるまでの間においてもフィードバックゲインを変更することで、より速やかにバルブタイミングのずれを解消することができる。   Further, in the present invention, the variable compression ratio mechanism further includes a compression ratio change determination unit that determines whether or not to change the compression ratio, and the variable compression ratio mechanism has a compression ratio after the compression ratio change determination is made by the compression ratio change determination unit. The time when the compression ratio is changed by the variable compression ratio mechanism may be a predetermined period after the compression ratio change determination is made. By changing the feedback gain even after the compression ratio change determination is made and before the compression ratio is actually changed, the shift in valve timing can be eliminated more quickly.

そして、前記所定期間とは、実バルブタイミングが目標バルブタイミングに到達するまでとしてもよい。   The predetermined period may be until the actual valve timing reaches the target valve timing.

本発明に係る可変圧縮比機構を備えた内燃機関によれば、圧縮比の変更時に速やかに適正なバルブタイミングを得ることができる。   According to the internal combustion engine including the variable compression ratio mechanism according to the present invention, an appropriate valve timing can be quickly obtained when the compression ratio is changed.

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。   Specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、圧縮比を可変とする可変圧縮比内燃機関(以下、単に「内燃機関」という)1の概略構成を表す図である。なお、本実施例においては、内燃機関1を簡潔に表示するため、一部の構成要素の表示を省略している。シリンダ2内の燃焼室には、シリンダヘッド10に設けられた吸気ポート18を介して吸気管19が接続されている。シリンダ2への吸気の流入は吸気弁5によって制御される。吸気弁5の開閉は、吸気側カム7の回転駆動によって制御される。また、シリンダヘッド10に設けられた排気ポート20を介して、排気管21が接続されている。シリンダ2外への排気の排出は排気弁6によって制御される。排気弁6の開閉は排気側カム8の回転駆動によって制御される。更に、吸気ポート18には燃料噴射弁17が、シリンダ2の頂部には、点火プラグ16が設けられている。そして、内燃機関1のクランクシャフト13にコンロッド14を介して連結されたピストン15が、シリンダ2内で往復運動を行う。   FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a variable compression ratio internal combustion engine (hereinafter simply referred to as “internal combustion engine”) 1 in which the compression ratio is variable. In the present embodiment, in order to display the internal combustion engine 1 simply, some components are not shown. An intake pipe 19 is connected to the combustion chamber in the cylinder 2 via an intake port 18 provided in the cylinder head 10. The intake of the intake air into the cylinder 2 is controlled by the intake valve 5. Opening and closing of the intake valve 5 is controlled by rotational driving of the intake side cam 7. An exhaust pipe 21 is connected via an exhaust port 20 provided in the cylinder head 10. Exhaust discharge to the outside of the cylinder 2 is controlled by an exhaust valve 6. Opening and closing of the exhaust valve 6 is controlled by rotational driving of the exhaust side cam 8. Further, a fuel injection valve 17 is provided at the intake port 18, and a spark plug 16 is provided at the top of the cylinder 2. The piston 15 connected to the crankshaft 13 of the internal combustion engine 1 via the connecting rod 14 reciprocates in the cylinder 2.

ここで、内燃機関1においては、可変圧縮比機構9によって、シリンダブロック3をクランクケース4に対してシリンダ2の軸線方向に相対移動させることで、内燃機関1の圧縮比が変更される。即ち、可変圧縮比機構9が、シリンダブロック3と共にシリンダヘッド10を、シリンダ2の軸線方向にクランクケース4に対して相対移動させることによって、シリンダブロック3、シリンダヘッド10およびピストン15によって構成される燃焼室の容積が変更され、その結果、内燃機関1の圧縮比が可変制御される。例えば、シリンダブロック3がクランクケース4から遠ざかる方向に相対移動されると、燃焼室容積が増えて圧縮比が低下する。   In the internal combustion engine 1, the compression ratio of the internal combustion engine 1 is changed by moving the cylinder block 3 relative to the crankcase 4 in the axial direction of the cylinder 2 by the variable compression ratio mechanism 9. That is, the variable compression ratio mechanism 9 is constituted by the cylinder block 3, the cylinder head 10 and the piston 15 by moving the cylinder head 10 together with the cylinder block 3 relative to the crankcase 4 in the axial direction of the cylinder 2. The volume of the combustion chamber is changed, and as a result, the compression ratio of the internal combustion engine 1 is variably controlled. For example, when the cylinder block 3 is relatively moved away from the crankcase 4, the combustion chamber volume increases and the compression ratio decreases.

可変圧縮比機構9は、軸部9aと、軸部9aの中心軸に対して偏心された状態で軸部9aに固定された正円形のカムプロフィールを有するカム部9bと、カム部9bと同一外形
を有し軸部9aに対して回転可能且つカム部9bと同じように偏心状態で取り付けられた可動軸受部9cと、軸部9aと同心状に設けられたウォームホイール9dと、ウォームホイール9dと噛み合うウォーム9eと、ウォーム9eを回転駆動させるモータ9fによって構成される。そして、カム部9bはシリンダブロック3に設けられた収納孔内に設置され、可動軸受部9cはクランクケース4に設けられた収納孔内に設置される。ここで、モータ9fからの駆動力は、ウォーム9eとウォームホイール9dとを介して軸部9aに伝えられる。そして、偏心状態にあるカム部9b、可動軸受部9cが駆動されることで、シリンダブロック3がクランクケース4に対してシリンダ2の軸線方向に相対移動させられる。
The variable compression ratio mechanism 9 includes the shaft portion 9a, a cam portion 9b having a circular cam profile fixed to the shaft portion 9a while being eccentric with respect to the central axis of the shaft portion 9a, and the cam portion 9b. A movable bearing portion 9c having an outer shape and rotatable relative to the shaft portion 9a and attached in an eccentric state like the cam portion 9b, a worm wheel 9d provided concentrically with the shaft portion 9a, and a worm wheel 9d And a motor 9f that rotationally drives the worm 9e. The cam portion 9 b is installed in a storage hole provided in the cylinder block 3, and the movable bearing portion 9 c is installed in a storage hole provided in the crankcase 4. Here, the driving force from the motor 9f is transmitted to the shaft portion 9a via the worm 9e and the worm wheel 9d. Then, the cam block 9 b and the movable bearing portion 9 c in an eccentric state are driven, so that the cylinder block 3 is moved relative to the crankcase 4 in the axial direction of the cylinder 2.

また、内燃機関1には、該内燃機関1を制御するための電子制御ユニット(以下、「ECU」という)90が併設されている。このECU90は、CPUの他、後述する各種のプログラム及びマップを記憶するROM、RAM等を備えており、内燃機関1の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関1の運転状態等を制御するユニットである。   The internal combustion engine 1 is also provided with an electronic control unit (hereinafter referred to as “ECU”) 90 for controlling the internal combustion engine 1. The ECU 90 includes a CPU, a ROM, a RAM, and the like for storing various programs and maps to be described later, and controls the operating conditions of the internal combustion engine 1 according to the operating conditions of the internal combustion engine 1 and the driver's request. Unit.

ここで、アクセル開度センサ92がECU90と電気的に接続されており、ECU90はアクセル開度に応じた信号を受け取り、この信号に応じて内燃機関1に要求される機関負荷等を算出する。また、クランクポジションセンサ91がECU90と電気的に接続されており、ECU90は内燃機関1の出力軸の回転角に応じた信号を受け取り、内燃機関1の機関回転速度や、該機関回転速度とギア比等から内燃機関1が搭載されている車両の車両速度等を算出する。   Here, the accelerator opening sensor 92 is electrically connected to the ECU 90, and the ECU 90 receives a signal corresponding to the accelerator opening, and calculates an engine load and the like required for the internal combustion engine 1 according to this signal. A crank position sensor 91 is electrically connected to the ECU 90. The ECU 90 receives a signal corresponding to the rotational angle of the output shaft of the internal combustion engine 1, and the engine rotational speed of the internal combustion engine 1, the engine rotational speed and the gears. The vehicle speed or the like of the vehicle on which the internal combustion engine 1 is mounted is calculated from the ratio or the like.

更に、可変圧縮比機構9を構成するモータ9fがECU90と電気的に接続されている。そして、ECU90からの指令によりモータ9fが駆動されて、可変圧縮比機構9による内燃機関1の圧縮比の変更が行われる。この内燃機関1の圧縮比の変更は、内燃機関1の運転状態に基づいて行われる。例えば、内燃機関1の運転状態を機関負荷と機関回転速度で表す場合、低機関負荷から高機関負荷になるに従い又は低機関回転速度から高機関回転速度になるに従い、シリンダブロック3をクランクケース4から遠ざける方向にモータ9fを駆動して、内燃機関1の圧縮比を高圧縮比から低圧縮比へと移行させる。   Further, a motor 9f that constitutes the variable compression ratio mechanism 9 is electrically connected to the ECU 90. Then, the motor 9f is driven by a command from the ECU 90, and the compression ratio of the internal combustion engine 1 is changed by the variable compression ratio mechanism 9. The change in the compression ratio of the internal combustion engine 1 is performed based on the operating state of the internal combustion engine 1. For example, when the operating state of the internal combustion engine 1 is expressed by an engine load and an engine speed, the cylinder block 3 is connected to the crankcase 4 as the engine speed changes from a low engine load to a high engine load or from a low engine speed to a high engine speed. The motor 9f is driven in a direction away from the engine to shift the compression ratio of the internal combustion engine 1 from a high compression ratio to a low compression ratio.

次に、内燃機関1における吸気弁5および排気弁6の開閉動作および該開閉動作を行う開閉機構について、図2および図3に基づいて説明する。図2、3は、主に内燃機関1のバルブタイミング制御システムの機構を示す図であり、図2(a)はシリンダブロック3がクランクケース4に近づき、内燃機関1の圧縮比が比較的高い圧縮比(以下、単に「高圧縮比」という)となっている状態を示し、図2(b)はシリンダブロック3がクランクケース4から遠ざかり、内燃機関1の圧縮比が比較的低い圧縮比(以下、単に「低圧縮比」という)となっている状態を示す。図2に示すように、シリンダブロック3がシリンダ2の軸線方向にΔh相対移動することで、内燃機関1の圧縮比が変更される。また、図3は、吸気弁5、排気弁6を中心としたシリンダヘッド10の頂部近傍を概略的に表す図である。   Next, the opening / closing operation of the intake valve 5 and the exhaust valve 6 in the internal combustion engine 1 and the opening / closing mechanism for performing the opening / closing operation will be described with reference to FIGS. 2 and 3 are diagrams mainly showing a mechanism of the valve timing control system of the internal combustion engine 1. FIG. 2A shows that the cylinder block 3 approaches the crankcase 4 and the compression ratio of the internal combustion engine 1 is relatively high. FIG. 2B shows a state in which the compression ratio (hereinafter simply referred to as “high compression ratio”) is reached. FIG. 2B shows the compression ratio (the compression ratio of the internal combustion engine 1 is relatively low) because the cylinder block 3 moves away from the crankcase 4. Hereinafter, the state of simply “low compression ratio” is shown. As shown in FIG. 2, the compression ratio of the internal combustion engine 1 is changed by the relative movement of the cylinder block 3 in the axial direction of the cylinder 2 by Δh. FIG. 3 is a diagram schematically showing the vicinity of the top of the cylinder head 10 with the intake valve 5 and the exhaust valve 6 as the center.

内燃機関1においては、吸気弁5の開閉動作は吸気側カム7によって行われる。この吸気側カム7は吸気側カムシャフト22に取り付けられ、更に吸気側カムシャフト22の端部には吸気側プーリ24が設けられている。更に、吸気側カムシャフト22と吸気側プーリ24との相対的な回転位相を変更可能とする可変回転位相機構(以下、「吸気側VVT」という)23が設けられている。この吸気側VVT23は、ECU90からの指令に従って吸気側カムシャフト22と吸気側プーリ24との相対的な回転位相を制御する。更に、吸気側カムシャフト22の回転角を検出する吸気側カム角センサ93が設けられ、吸気側カム角センサ93とECU90が電気的に接続されている。   In the internal combustion engine 1, the intake valve 5 is opened and closed by the intake side cam 7. The intake side cam 7 is attached to the intake side camshaft 22, and an intake side pulley 24 is provided at the end of the intake side camshaft 22. Further, a variable rotation phase mechanism (hereinafter referred to as “intake side VVT”) 23 that can change the relative rotation phase between the intake side camshaft 22 and the intake side pulley 24 is provided. The intake side VVT 23 controls the relative rotation phase between the intake side camshaft 22 and the intake side pulley 24 in accordance with a command from the ECU 90. Further, an intake side cam angle sensor 93 that detects the rotation angle of the intake side camshaft 22 is provided, and the intake side cam angle sensor 93 and the ECU 90 are electrically connected.

また、排気弁6の開閉動作は排気側カム8によって行われる。この排気側カム8は排気側カムシャフト25に取り付けられ、更に排気側カムシャフト25の端部には排気側プーリ27が設けられている。更に、排気側カムシャフト25と排気側プーリ27との相対的な回転位相を変更可能とする可変回転位相機構(以下、「排気側VVT」という)26が設けられている。この排気側VVT26は、ECU90からの指令に従って排気側カムシャフト25と排気側プーリ27との相対的な回転位相を制御する。更に、排気側カムシャフト25の回転角を検出する排気側カム角センサ94が設けられ、排気側カム角センサ94とECU90が電気的に接続されている。   The opening / closing operation of the exhaust valve 6 is performed by the exhaust side cam 8. The exhaust side cam 8 is attached to the exhaust side cam shaft 25, and an exhaust side pulley 27 is provided at the end of the exhaust side cam shaft 25. Further, a variable rotation phase mechanism (hereinafter referred to as “exhaust side VVT”) 26 that can change the relative rotation phase between the exhaust side camshaft 25 and the exhaust side pulley 27 is provided. The exhaust side VVT 26 controls the relative rotation phase between the exhaust side camshaft 25 and the exhaust side pulley 27 in accordance with a command from the ECU 90. Further, an exhaust side cam angle sensor 94 that detects the rotation angle of the exhaust side camshaft 25 is provided, and the exhaust side cam angle sensor 94 and the ECU 90 are electrically connected.

そして、吸気側カムシャフト22と排気側カムシャフト25の回転駆動は、クランクシャフト13の駆動力によって行われる。具体的には、クランクシャフト13に設けられたクランク側プーリ32、吸気側プーリ24、排気側プーリ27にはタイミングベルト33が掛けられており、更にタイミングベルト33は、クランクケース4側に設けられた第一クランクケース側プーリ30、第二クランクケース側プーリ31およびシリンダブロック3側に設けられた第一シリンダブロック側プーリ28、第二シリンダブロック側プーリ29にも掛かっている。   The rotation of the intake camshaft 22 and the exhaust camshaft 25 is driven by the driving force of the crankshaft 13. Specifically, a timing belt 33 is hung on a crank pulley 32, an intake pulley 24, and an exhaust pulley 27 provided on the crankshaft 13, and the timing belt 33 is further provided on the crankcase 4 side. The first crankcase pulley 30, the second crankcase pulley 31 and the first cylinder block pulley 28 and the second cylinder block pulley 29 provided on the cylinder block 3 side are also engaged.

なお、タイミングベルト33が掛かる順序は、クランク側プーリ32を初めとして、第一クランクケース側プーリ30、第一シリンダブロック側プーリ28、吸気側プーリ24、排気側プーリ27、第二シリンダブロック側プーリ29、第二クランクケース側プーリ31の順である。   The timing belt 33 is applied to the crank side pulley 32, the first crankcase side pulley 30, the first cylinder block side pulley 28, the intake side pulley 24, the exhaust side pulley 27, and the second cylinder block side pulley. 29, in order of the second crankcase pulley 31.

そして、第一クランクケース側プーリ30、および第二クランクケース側プーリ31はタイミングベルト33の外周面と接しており、それ以外のクランク側プーリ32、第一シリンダブロック側プーリ28、吸気側プーリ24、排気側プーリ27、第二シリンダブロック側プーリ29、はタイミングベルト33の内周面と接している。   The first crankcase side pulley 30 and the second crankcase side pulley 31 are in contact with the outer peripheral surface of the timing belt 33, and the other crank side pulley 32, first cylinder block side pulley 28, and intake side pulley 24. The exhaust side pulley 27 and the second cylinder block side pulley 29 are in contact with the inner peripheral surface of the timing belt 33.

このようにして、クランクシャフト13の駆動力によって吸気側カムシャフト22および排気側カムシャフト25が回転駆動されて、以て吸気側カム7および排気側カム8によって、吸気弁5および排気弁6の開閉動作が行われる。   In this manner, the intake side camshaft 22 and the exhaust side camshaft 25 are driven to rotate by the driving force of the crankshaft 13, so that the intake side cam 7 and the exhaust side cam 8 cause the intake valve 5 and the exhaust valve 6 to move. Opening and closing operations are performed.

ここで、可変圧縮比機構9によって内燃機関1の圧縮比が変更されるとき、例えば図2(a)に示す高圧縮比の状態から図2(b)に示す低圧縮比の状態へと変更されるとき、上述したようにシリンダブロック3がクランクケース4から遠ざかる方向に相対移動する。従って、圧縮比の変更に合わせて、シリンダブロック3に設けられた第一シリンダブロック側プーリ28、第二シリンダブロック側プーリ29も移動する。その結果、第一クランクケース側プーリ30と第一シリンダブロック側プーリ28との間に掛かるタイミングベルト33の長さL1、および第二クランクケース側プーリ31と第二シリンダブロック側プーリ29との間に掛かるタイミングベルト33の長さL2は、圧縮比の変更に伴って変化する。このような構成により、シリンダブロック3が移動しても、タイミングベルト33の全長は変化しない。   Here, when the compression ratio of the internal combustion engine 1 is changed by the variable compression ratio mechanism 9, for example, the state is changed from the high compression ratio state shown in FIG. 2 (a) to the low compression ratio state shown in FIG. 2 (b). When this is done, the cylinder block 3 relatively moves in the direction away from the crankcase 4 as described above. Accordingly, the first cylinder block side pulley 28 and the second cylinder block side pulley 29 provided in the cylinder block 3 also move in accordance with the change of the compression ratio. As a result, the length L1 of the timing belt 33 between the first crankcase side pulley 30 and the first cylinder block side pulley 28 and the second crankcase side pulley 31 and the second cylinder block side pulley 29 are between. The length L2 of the timing belt 33 applied to is changed with the change of the compression ratio. With such a configuration, even if the cylinder block 3 moves, the total length of the timing belt 33 does not change.

なお、内燃機関1においては、クランクポジションセンサ91と吸気側カム角センサ93、排気側カム角センサ94とからの信号に基づいて、クランク角と吸排気弁5、6のカム角との関係が適正な関係となるべく、吸気側VVT23および排気側VVT26によって、吸気側カムシャフト22および排気側カムシャフト25の回転位相がフィードバック制御される。   In the internal combustion engine 1, the relationship between the crank angle and the cam angles of the intake and exhaust valves 5 and 6 is based on signals from the crank position sensor 91, the intake side cam angle sensor 93, and the exhaust side cam angle sensor 94. The intake phase VVT 23 and the exhaust side VVT 26 feedback control the rotational phases of the intake side camshaft 22 and the exhaust side camshaft 25 so as to achieve an appropriate relationship.

そして、本実施例においては、吸気側カムシャフト22および排気側カムシャフト25を最遅角位置から何度回転させるかにより吸気側VVT23および排気側VVT26を制
御する。すなわち、吸気側カムシャフト22および排気側カムシャフト25が最も遅角されたときの位置(以下、最遅角位置という。)を基準位置とし、この基準位置から内燃機関1の運転状態に応じて吸気側カムシャフト22および排気側カムシャフト25の角度が進角される。この基準位置からの進角量は、内燃機関1の運転状態(例えば、機関回転数、機関負荷)と進角量との関係を予めマップ化したものをECU90に記憶させておき、該マップに内燃機関1の運転状態を代入して得ることができる。
In this embodiment, the intake side VVT 23 and the exhaust side VVT 26 are controlled according to how many times the intake side camshaft 22 and the exhaust side camshaft 25 are rotated from the most retarded position. That is, the position at which the intake side camshaft 22 and the exhaust side camshaft 25 are most retarded (hereinafter referred to as the most retarded position) is set as a reference position, and the reference position is used in accordance with the operating state of the internal combustion engine 1. The angles of the intake side camshaft 22 and the exhaust side camshaft 25 are advanced. The advance amount from the reference position is stored in the ECU 90 in advance as a map of the relationship between the operating state of the internal combustion engine 1 (for example, the engine speed and the engine load) and the advance amount. It can be obtained by substituting the operating state of the internal combustion engine 1.

しかし、本実例に係る内燃機関1では、図2(a)に示す高圧縮比の状態から図2(b)に示す低圧縮比の状態へと変更されると、タイミングベルト長L1は短くなり、タイミングベルト長L2は長くなる。その結果、クランクシャフト13が特定の回転角にあるときの、換言するとピストン15の位置が特定の位置である圧縮行程上死点等にあるときの、吸気側プーリ24および排気側プーリ27の位相が、図2(a)に示す高圧縮比状態と図2(b)に示す低圧縮比状態とでは異なる。すなわち、図2(a)に示す高圧縮比状態を基準とすると、図2(b)に示す低圧縮比状態では、吸気側プーリ24および排気側プーリ27の回転位相がΔTvずれる。   However, in the internal combustion engine 1 according to this example, when the state of the high compression ratio shown in FIG. 2 (a) is changed to the state of the low compression ratio shown in FIG. 2 (b), the timing belt length L1 becomes shorter. The timing belt length L2 becomes longer. As a result, the phases of the intake side pulley 24 and the exhaust side pulley 27 when the crankshaft 13 is at a specific rotation angle, in other words, when the position of the piston 15 is at the top dead center of the compression stroke, which is a specific position, etc. However, the high compression ratio state shown in FIG. 2 (a) is different from the low compression ratio state shown in FIG. 2 (b). That is, when the high compression ratio state shown in FIG. 2A is used as a reference, in the low compression ratio state shown in FIG. 2B, the rotation phases of the intake side pulley 24 and the exhaust side pulley 27 are shifted by ΔTv.

そのため、ピストン位置が圧縮行程上死点にある時期に対する吸気弁5および排気弁6のバルブタイミングが、図2(a)に示す高圧縮比状態と図2(b)に示す低圧縮比状態とでは異なってしまい、圧縮比の変更に伴って、バルブタイミングが適正なタイミングからずれる虞がある。即ち、圧縮比の変更の結果、シリンダ2内で行われる燃焼に適したバルブタイミングが得られない虞がある。   Therefore, the valve timings of the intake valve 5 and the exhaust valve 6 with respect to the timing when the piston position is at the top dead center of the compression stroke are the high compression ratio state shown in FIG. 2 (a) and the low compression ratio state shown in FIG. 2 (b). However, there is a possibility that the valve timing may deviate from an appropriate timing as the compression ratio is changed. That is, as a result of the change of the compression ratio, there is a possibility that the valve timing suitable for the combustion performed in the cylinder 2 cannot be obtained.

ここで、吸気側VVT23および排気側VVT26によって、吸気側プーリ24および排気側プーリ27の回転位相がフィードバック制御されることにより、吸気側プーリ24および排気側プーリ27の回転位相のずれが補正されるが、フィードバック制御のみに頼っていると適正なバルブタイミングに収束するまでに時間を要する。   Here, the rotational phases of the intake side pulley 24 and the exhaust side pulley 27 are feedback-controlled by the intake side VVT 23 and the exhaust side VVT 26, thereby correcting the rotational phase shift between the intake side pulley 24 and the exhaust side pulley 27. However, if only relying on feedback control, it takes time to converge to an appropriate valve timing.

その点、本実施例による内燃機関1のバルブタイミング制御システムでは、圧縮比の変更が行なわれるときには、バルブタイミングの変更率を大きくする。すなわち、デューティ制御の比例ゲインを大きくする。   In that respect, in the valve timing control system of the internal combustion engine 1 according to the present embodiment, the change rate of the valve timing is increased when the compression ratio is changed. That is, the proportional gain of duty control is increased.

そして、吸気側プーリ24と排気側プーリ27はタイミングベルト33を介してクランクシャフト13と連動しているため、吸気側VVT23と排気側VVT26とによる回転位相の変更によって、クランクシャフト13の回転角に対する吸気側カムシャフト22および排気側カムシャフト25の回転角の相対関係が速やかに変更されて、ピストン15のピストン位置に対する吸気弁5、排気弁6のバルブタイミングが適正なタイミングとなる。   Since the intake side pulley 24 and the exhaust side pulley 27 are interlocked with the crankshaft 13 via the timing belt 33, the rotation phase of the intake side VVT 23 and the exhaust side VVT 26 changes the rotation angle of the crankshaft 13. The relative relationship between the rotation angles of the intake side camshaft 22 and the exhaust side camshaft 25 is quickly changed, and the valve timings of the intake valve 5 and the exhaust valve 6 with respect to the piston position of the piston 15 become appropriate timings.

ここで、図4は、バルブタイミングの目標値と実測値との差と、バルブタイミングのデューティ制御の比例ゲインとの関係を示した図である。実線は圧縮比を変更するとき(以下、圧縮比変更時という。)、破線は圧縮比を変更しないとき(以下、通常時という。)を夫々示している。バルブタイミングの目標値と実測値との差が圧縮比変更時と通常時とで同じ場合、比例ゲインは通常時(例えば、図4中のA点)よりも圧縮比変更時(例えば、図4中のB点)のほうが大きな値に設定される。   Here, FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the difference between the target value of the valve timing and the actual measurement value and the proportional gain of the duty control of the valve timing. A solid line indicates a time when the compression ratio is changed (hereinafter referred to as a compression ratio change), and a broken line indicates a time when the compression ratio is not changed (hereinafter referred to as a normal time). When the difference between the target value of the valve timing and the actual measurement value is the same when the compression ratio is changed and when the compression ratio is changed, the proportional gain is higher than when the compression ratio is changed (for example, point A in FIG. 4). The middle point B) is set to a larger value.

図5は、バルブタイミング変更時のデューティ比と吸気側VVT23および排気側VVT26の作動速度との関係を示した図である。吸気側VVT23および排気側VVT26の作動速度とは、吸気側カムシャフト22と吸気側プーリ24との相対的な回転位相を変更するときの回転速度、および排気側カムシャフト25と排気側プーリ27との相対的な回転位相を変更するときの回転速度をいう。   FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the duty ratio when the valve timing is changed and the operating speeds of the intake side VVT 23 and the exhaust side VVT 26. The operating speeds of the intake side VVT 23 and the exhaust side VVT 26 are the rotational speed when the relative rotational phase between the intake side camshaft 22 and the intake side pulley 24 is changed, and the exhaust side camshaft 25 and the exhaust side pulley 27. The rotation speed when changing the relative rotation phase of.

圧縮比変更時のデューティ比は、通常時(例えば、図5中A点)よりも大きく、吸気側VVT23および排気側VVT26の作動速度は速い(例えば、図5中B点)。   The duty ratio at the time of changing the compression ratio is larger than normal (for example, point A in FIG. 5), and the operating speeds of the intake side VVT 23 and the exhaust side VVT 26 are fast (for example, point B in FIG. 5).

図6は、圧縮比を変更するときの、吸気側VVT23および排気側VVT26の進角量の推移を示したタイムチャートである。「目標値」は、内燃機関1の運転状態に応じてECU90が決定した吸気側VVT23および排気側VVT26の進角量である。「通常時」は、圧縮比を変更したときであっても、仮に通常時と同じ比例ゲインを用いて吸気側VVT23および排気側VVT26のデューティ制御を実施した場合を示している。また、「圧縮比変更時」は、本実施例による圧縮比変更時の比例ゲインを用いてデューティ制御を実施した場合を示している。   FIG. 6 is a time chart showing changes in the advance amount of the intake side VVT 23 and the exhaust side VVT 26 when the compression ratio is changed. The “target value” is the advance amount of the intake side VVT 23 and the exhaust side VVT 26 determined by the ECU 90 according to the operating state of the internal combustion engine 1. “Normal time” indicates a case where the duty control of the intake side VVT 23 and the exhaust side VVT 26 is performed using the same proportional gain as in the normal time even when the compression ratio is changed. Further, “when the compression ratio is changed” indicates a case where duty control is performed using the proportional gain when the compression ratio is changed according to the present embodiment.

図6に示した「通常時」においては、ドライバビリティを向上させるために比例ゲインが図4に示すように小さい値に設定されているので、進角量の変化率は小さい。一方、「圧縮比変更時」においては、速やかに目標値近傍まで進角量を変化させるために比例ゲインが大きい値に設定されているので、進角量の変化率は大きい。なお、圧縮比変更時の比例ゲインの大きさは、進角量のオーバーシュートやドライバビリティの悪化、さらには排気の状態が許容できる範囲内において可及的に大きくなるように実験的に求め得る。   In “normal time” shown in FIG. 6, the proportional gain is set to a small value as shown in FIG. 4 in order to improve drivability, so the rate of change of the advance amount is small. On the other hand, in “when the compression ratio is changed”, since the proportional gain is set to a large value in order to quickly change the advance amount to the vicinity of the target value, the rate of change of the advance amount is large. Note that the magnitude of the proportional gain when the compression ratio is changed can be experimentally determined so that the advance amount overshoots, the drivability deteriorates, and the exhaust state is as large as possible within an allowable range. .

次に、可変圧縮比機構9によって内燃機関1の圧縮比を変更する際に吸気弁5、排気弁6のバルブタイミングを調整するための制御(以下、「圧縮比変更制御」という)について、図7に基づいて説明する。なお、本実施例における圧縮比変更制御は、一定のサイクルで繰り返し実行されるルーチンである。   Next, a control for adjusting the valve timings of the intake valve 5 and the exhaust valve 6 when the compression ratio of the internal combustion engine 1 is changed by the variable compression ratio mechanism 9 (hereinafter referred to as “compression ratio change control”) is shown in FIG. 7 will be described. Note that the compression ratio change control in this embodiment is a routine that is repeatedly executed in a constant cycle.

先ず、S101では、ECU90は、内燃機関1の運転状態を検出する。この運転状態は、シリンダ2内での燃焼と関連する運転状態であって、内燃機関1の圧縮比が該燃焼と適しているか否かを判定するために基礎となる項目である。本実施例においては、クランクポジションセンサ91からの信号に基づいて得られる機関回転速度と、アクセル開度センサ92からの信号に基づいて得られる機関負荷とによって、内燃機関1の運転状態を検出する。この他に、内燃機関1における吸入空気量や冷却水温度等によって運転状態を検出してもよい。S101の処理が終了すると、S102へ進む。   First, in S101, the ECU 90 detects the operating state of the internal combustion engine 1. This operating state is an operating state related to the combustion in the cylinder 2, and is a basic item for determining whether or not the compression ratio of the internal combustion engine 1 is suitable for the combustion. In the present embodiment, the operating state of the internal combustion engine 1 is detected based on the engine rotation speed obtained based on the signal from the crank position sensor 91 and the engine load obtained based on the signal from the accelerator opening sensor 92. . In addition, the operating state may be detected based on the intake air amount, the coolant temperature, or the like in the internal combustion engine 1. When the process of S101 ends, the process proceeds to S102.

S102では、ECU90は、S101で検出した内燃機関1の運転状態に基づいて、内燃機関1で行われる燃焼に最も適した圧縮比(以下、「最適圧縮比」という)を算出する。具体的には、機関回転速度と機関負荷で決定される内燃機関1の運転状態と、各運転状態における最適圧縮比との関係を予め実験等で求めておき、該関係を制御マップの形でECU90内に格納する。そして、S102では、該制御マップに内燃機関1の運転状態をパラメータとしてアクセスすることで、最適圧縮比の算出が行われる。S102の処理が終了すると、S103へ進む。   In S102, the ECU 90 calculates a compression ratio most suitable for combustion performed in the internal combustion engine 1 (hereinafter referred to as “optimal compression ratio”) based on the operating state of the internal combustion engine 1 detected in S101. Specifically, the relationship between the operating state of the internal combustion engine 1 determined by the engine speed and the engine load and the optimum compression ratio in each operating state is obtained in advance by experiments or the like, and this relationship is expressed in the form of a control map. It stores in ECU90. In S102, the optimal compression ratio is calculated by accessing the control map using the operating state of the internal combustion engine 1 as a parameter. When the process of S102 ends, the process proceeds to S103.

S103では、ECU90は、S102で算出した最適圧縮比に基づいて、可変圧縮比機構により内燃機関1の圧縮比が最適圧縮比になるべく、シリンダブロック3とクランクケース4との相対移動を行なう。S103の処理が終了すると、S104へ進む。   In S103, the ECU 90 performs relative movement between the cylinder block 3 and the crankcase 4 so that the compression ratio of the internal combustion engine 1 becomes the optimum compression ratio by the variable compression ratio mechanism based on the optimum compression ratio calculated in S102. When the process of S103 ends, the process proceeds to S104.

S104では、ECU90は、圧縮比変更時のために設定されたデューティ制御の比例ゲインのマップから比例ゲインを読み込む。ここでは、予めECU90に図4の実線で示されるマップを記憶させておき、該マップに目標値と実測値との差を代入して比例ゲインを得る。目標値は、内燃機関1の運転状態から求め、実測値は吸気側カム角センサ93および排気側カム角センサ94の出力信号から得ることができる。また、図4の実線で示されるマップは、予め実験等により求めECU90に記憶させておく。S104の処理が終
了すると、S105へ進む。
In S104, the ECU 90 reads the proportional gain from the duty control proportional gain map set for changing the compression ratio. Here, a map indicated by a solid line in FIG. 4 is stored in advance in the ECU 90, and a proportional gain is obtained by substituting the difference between the target value and the actual measurement value into the map. The target value is obtained from the operating state of the internal combustion engine 1, and the actual measurement value can be obtained from the output signals of the intake side cam angle sensor 93 and the exhaust side cam angle sensor 94. Further, the map indicated by the solid line in FIG. 4 is obtained in advance by experiments or the like and stored in the ECU 90. When the process of S104 ends, the process proceeds to S105.

S105では、ECU90は、吸気側カムシャフト22および排気側カムシャフト25の進角量の目標値と実測値とのずれが解消しているか否か判定する。例えば、所定時間内の進角量の変化幅が、許容範囲内であれば吸気側カムシャフト22および排気側カムシャフト25の進角量の目標値と実測値との差が無いに等しいとされ、ずれが解消していると判定される。また、圧縮比の変更を開始してから所定期間経過後にずれが解消しているとしてもよい。また、ステップS101からステップS104の何れかの処理が開始若しくは終了してから所定期間後にずれが解消しているとしてもよい。   In S105, the ECU 90 determines whether or not the deviation between the target values of the advance amounts of the intake side camshaft 22 and the exhaust side camshaft 25 and the actually measured values has been eliminated. For example, if the change amount of the advance amount within a predetermined time is within the allowable range, it is assumed that there is no difference between the target value of the advance amount of the intake side camshaft 22 and the exhaust side camshaft 25 and the measured value. It is determined that the deviation has been eliminated. Further, the deviation may be eliminated after a predetermined period has elapsed since the start of changing the compression ratio. Further, the deviation may be eliminated after a predetermined period from the start or end of any of the processes in steps S101 to S104.

S105で肯定判定がなされた場合にはS106へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはS105へ戻る。   If an affirmative determination is made in S105, the process proceeds to S106, whereas if a negative determination is made, the process returns to S105.

S106では、ECU90は、通常時のために設定されたデューティ制御の比例ゲインのマップから比例ゲインを読み込む。ここでは、予めECU90に図4で示されるマップの破線部分を記憶させておき、該マップに目標値と実測値との差を代入して比例ゲインを得る。図4の破線で示されるマップは、予め実験等により求めECU90に記憶させておく。S106の処理が終了すると、本制御を終了する。   In S106, the ECU 90 reads the proportional gain from the map of the proportional gain of the duty control set for the normal time. Here, the broken line portion of the map shown in FIG. 4 is stored in advance in the ECU 90, and a proportional gain is obtained by substituting the difference between the target value and the actual measurement value into the map. The map indicated by the broken line in FIG. 4 is obtained in advance by experiments or the like and stored in the ECU 90. When the process of S106 ends, this control ends.

本制御によると、内燃機関1の圧縮比を変更する際に生じ得る吸排気弁5、6のバルブタイミングのずれを可及的に解消又は抑制することで、エミッションや燃費の悪化、機関出力の低下等を抑制することが可能となる。   According to this control, the displacement of the valve timing of the intake and exhaust valves 5 and 6 that may occur when the compression ratio of the internal combustion engine 1 is changed is eliminated or suppressed as much as possible, thereby deteriorating emissions, fuel consumption, engine output. It is possible to suppress a decrease or the like.

なお、本制御においては、主にS104からS106の処理が本発明のフィードバックゲイン補正手段に該当する。   In this control, the processing from S104 to S106 mainly corresponds to the feedback gain correction means of the present invention.

また、本実施例においては、ステップS103とステップS104との処理を入れ替えてもよい。これにより、圧縮比変更前から比例ゲインを変更することができる。   Further, in the present embodiment, the processes of step S103 and step S104 may be interchanged. Thereby, the proportional gain can be changed before the compression ratio is changed.

また、本実施例においては、シリンダブロック3がクランクケース4に対して相対移動するタイプの可変圧縮比内燃機関について説明したが、これに限らず、圧縮比の変更に伴いバルブタイミングが適正なタイミングからずれる可変圧縮比内燃機関であれば適用することができる。   In the present embodiment, the variable compression ratio internal combustion engine in which the cylinder block 3 moves relative to the crankcase 4 has been described. However, the present invention is not limited to this, and the valve timing is set to an appropriate timing in accordance with the change in the compression ratio. Any variable compression ratio internal combustion engine can be applied.

さらに、本実施例においては、吸気側VVT23および排気側VVT26を備えているが、何れか一方のみを備えた内燃機関においても適用することができる。また、電磁駆動弁等によりバルブタイミングを任意に変更可能な機構を備えた内燃機関においても適用することができる。さらに、クランクシャフト13とクランク側プーリ32との相対的な回転位相を変更可能とする可変回転位相機構を設けた内燃機関においても適用することができる。   Further, in this embodiment, the intake side VVT 23 and the exhaust side VVT 26 are provided, but the present invention can also be applied to an internal combustion engine provided with only one of them. The present invention can also be applied to an internal combustion engine having a mechanism that can arbitrarily change the valve timing by an electromagnetically driven valve or the like. Further, the present invention can be applied to an internal combustion engine provided with a variable rotation phase mechanism that can change the relative rotation phase between the crankshaft 13 and the crank pulley 32.

実施例1に係る可変圧縮比内燃機関のバルブタイミング制御システムが適用される可変圧縮比内燃機関の概略構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a variable compression ratio internal combustion engine to which a valve timing control system for a variable compression ratio internal combustion engine according to a first embodiment is applied. FIG. 実施例1に係る可変圧縮比内燃機関のバルブタイミング制御システムの機構を示す第一の図である。1 is a first diagram showing a mechanism of a valve timing control system for a variable compression ratio internal combustion engine according to Embodiment 1. FIG. 実施例1に係る可変圧縮比内燃機関のバルブタイミング制御システムの機構を示す第二の図である。FIG. 3 is a second diagram illustrating the mechanism of the valve timing control system for the variable compression ratio internal combustion engine according to the first embodiment. 実施例1に係るバルブタイミングの目標値と実測値との差と、バルブタイミングのデューティ制御の比例ゲインとの関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the difference of the target value of valve timing which concerns on Example 1, and a measured value, and the proportional gain of duty control of valve timing. 実施例1に係るバルブタイミング変更時のデューティ比と吸気側VVTおよび排気側VVTの作動速度との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the duty ratio at the time of the valve timing change which concerns on Example 1, and the operating speed of intake side VVT and exhaust side VVT. 実施例1に係る通常時および圧縮比変更時における吸気側VVTおよび排気側VVTの進角量の推移を示したタイムチャートである。6 is a time chart showing changes in the advance amounts of the intake side VVT and the exhaust side VVT at the normal time and when the compression ratio is changed according to the first embodiment. 実施例1に係る可変圧縮比内燃機関のバルブタイミング制御システムにおいて、圧縮比変更時に行われる圧縮比変更制御の制御フローを示す図である。In the valve timing control system of the variable compression ratio internal combustion engine according to the first embodiment, it is a diagram showing a control flow of compression ratio change control performed when the compression ratio is changed.

符号の説明Explanation of symbols

1 内燃機関
2 シリンダ
3 シリンダブロック
4 クランクケース
5 吸気弁
6 排気弁
7 吸気側カム
8 排気側カム
9 可変圧縮比機構
9a 軸部
9b カム部
9c 可動軸受部
9d ウォームホイール
9e ウォーム
9f モータ
10 シリンダヘッド
13 クランクシャフト
14 コンロッド
15 ピストン
16 点火プラグ
17 燃料噴射弁
18 吸気ポート
19 吸気管
20 排気ポート
21 排気管
22 吸気側カムシャフト
24 吸気側プーリ
25 排気側カムシャフト
27 排気側プーリ
28 第一シリンダブロック側プーリ
29 第二シリンダブロック側プーリ
30 第一クランクケース側プーリ
31 第二クランクケース側プーリ
32 クランク側プーリ
33 タイミングベルト
90 ECU
91 クランクポジションセンサ
92 アクセル開度センサ
93 吸気側カム角センサ
94 排気側カム角センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Internal combustion engine 2 Cylinder 3 Cylinder block 4 Crankcase 5 Intake valve 6 Exhaust valve 7 Intake side cam 8 Exhaust side cam 9 Variable compression ratio mechanism 9a Shaft part 9b Cam part 9c Movable bearing part 9d Worm wheel 9e Worm 9f Motor 10 Cylinder head 13 crankshaft 14 connecting rod 15 piston 16 spark plug 17 fuel injection valve 18 intake port 19 intake pipe 20 exhaust port 21 exhaust pipe 22 intake side camshaft 24 intake side pulley 25 exhaust side camshaft 27 exhaust side pulley 28 first cylinder block side Pulley 29 Second cylinder block side pulley 30 First crankcase side pulley 31 Second crankcase side pulley 32 Crank side pulley 33 Timing belt 90 ECU
91 Crank position sensor 92 Accelerator opening sensor 93 Intake side cam angle sensor 94 Exhaust side cam angle sensor

Claims (4)

シリンダヘッドとピストンとの相対距離を変化させることにより圧縮比を変更する可変圧縮比機構を備えた内燃機関において、
吸気弁若しくは排気弁のうち少なくとも何れかの駆動弁のバルブタイミングを変更するバルブタイミング変更装置と、
前記内燃機関の運転状態に基づく目標バルブタイミングに実バルブタイミングが収束するよう前記バルブタイミング変更装置をフィードバック制御するバルブタイミング制御装置と、
前記可変圧縮比機構により圧縮比が変更されるときと圧縮比が変更されないときとで目標バルブタイミングと実バルブタイミングとの差が同じであれば、前記可変圧縮比機構により圧縮比が変更されるときには、前記バルブタイミング変更装置のフィードバック制御におけるフィードバックゲインを、圧縮比が変更されないときのフィードバックゲインよりも大きい値に設定するフィードバックゲイン補正手段と、
を備えたことを特徴とする可変圧縮比機構を備えた内燃機関。
In an internal combustion engine equipped with a variable compression ratio mechanism that changes the compression ratio by changing the relative distance between the cylinder head and the piston ,
A valve timing changing device for changing the valve timing of at least one of the intake valve and the exhaust valve; and
A valve timing control device that feedback-controls the valve timing changing device so that an actual valve timing converges to a target valve timing based on an operating state of the internal combustion engine;
If the difference between the target valve timing and the actual valve timing is the same when the compression ratio is changed by the variable compression ratio mechanism and when the compression ratio is not changed, the compression ratio is changed by the variable compression ratio mechanism. Sometimes, the feedback gain correction means for setting the feedback gain in the feedback control of the valve timing changing device to a value larger than the feedback gain when the compression ratio is not changed,
An internal combustion engine provided with a variable compression ratio mechanism.
前記可変圧縮比機構により圧縮比が変更されるときとは、圧縮比変更開始から所定期間であることを特徴とする請求項に記載の可変圧縮比機構を備えた内燃機関。 The internal combustion engine having a variable compression ratio mechanism according to claim 1 , wherein the time when the compression ratio is changed by the variable compression ratio mechanism is a predetermined period from the start of the compression ratio change. 圧縮比を変更するか否か判定する圧縮比変更判定手段をさらに備え、前記可変圧縮比機構は、前記圧縮比変更判定手段により圧縮比変更判定がなされた後に圧縮比を変更し、前記可変圧縮比機構により圧縮比が変更されるときとは、圧縮比変更判定がなされてから所定期間であることを特徴とする請求項に記載の可変圧縮比機構を備えた内燃機関。 The variable compression ratio mechanism further includes compression ratio change determination means for determining whether or not to change the compression ratio, and the variable compression ratio mechanism changes the compression ratio after the compression ratio change determination is made by the compression ratio change determination means, and the variable compression 2. An internal combustion engine having a variable compression ratio mechanism according to claim 1 , wherein the time when the compression ratio is changed by the ratio mechanism is a predetermined period after the determination of the compression ratio change is made. 前記所定期間とは、実バルブタイミングが目標バルブタイミングに到達するまでであることを特徴とする請求項2または3に記載の可変圧縮比機構を備えた内燃機関。 The internal combustion engine having a variable compression ratio mechanism according to claim 2 or 3 , wherein the predetermined period is a period until an actual valve timing reaches a target valve timing.
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