JP5152015B2 - Control device for variable compression ratio internal combustion engine - Google Patents

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Description

この発明は、複リンク式ピストン−クランク機構を利用した可変圧縮比内燃機関において、その実圧縮比を推定する制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for estimating an actual compression ratio in a variable compression ratio internal combustion engine using a multi-link piston-crank mechanism.

内燃機関の圧縮比を可変制御するために、特許文献1,2に例示されているように、複リンク式ピストン−クランク機構を利用した複リンク式可変圧縮比装置が知られている。これは、内燃機関のピストンとクランクシャフトとが複数のリンク部材を介して連結されているとともに、これらのリンク部材の自由度を制限するコントロールリンクを備え、このコントロールリンクの基端の位置(揺動支点位置)を変更することで、ピストン位置を相対的に上下に変位させ、圧縮比を変更する構成となっている。上記コントロールリンクの揺動支点位置の変更には、例えば、コントロールリンク基端が連結される偏心軸を備えたコントロールシャフトが用いられ、このコントロールシャフトの回転位置を電動モータ等からなるアクチュエータによって変化させる構成となっている。   In order to variably control the compression ratio of an internal combustion engine, as exemplified in Patent Documents 1 and 2, a multi-link variable compression ratio device using a multi-link piston-crank mechanism is known. The piston and crankshaft of the internal combustion engine are connected via a plurality of link members, and are provided with a control link that restricts the degree of freedom of these link members. By changing the dynamic fulcrum position), the piston position is relatively displaced up and down to change the compression ratio. For example, a control shaft having an eccentric shaft to which the control link base end is connected is used to change the swing fulcrum position of the control link, and the rotational position of the control shaft is changed by an actuator such as an electric motor. It has a configuration.

また、このような可変圧縮比内燃機関において、実際の圧縮比つまり実圧縮比の個体差によるばらつきや、目標圧縮比からの誤差を求めるために、特許文献3では、筒内圧センサを用いて実圧縮比を精度よく求めることが提案されている。   Further, in such a variable compression ratio internal combustion engine, in order to obtain a variation due to an individual difference in an actual compression ratio, that is, an actual compression ratio, and an error from a target compression ratio, Patent Document 3 uses an in-cylinder pressure sensor. It has been proposed to obtain the compression ratio with high accuracy.

特開2000−73804号公報JP 2000-73804 A 特開2002−21592号公報JP 2002-215902 A 特開2005−48621号公報JP 2005-48621 A

しかし、上記特許文献3のように筒内圧センサを用いる方法では、コストが嵩み、また筒内圧センサ自体の特性ばらつきや温度等による特性変化を受けるので、高コストであるにも拘わらず、必ずしも精度が高くない、という問題がある。この発明は、比較的簡易な構成で、可変圧縮比機構による圧縮比の個体差等によるばらつきを求めようとするものである。   However, the method using the in-cylinder pressure sensor as described in Patent Document 3 is costly, and is subject to characteristic variations due to the characteristics of the in-cylinder pressure sensor itself, changes in temperature, and the like. There is a problem that the accuracy is not high. The present invention seeks to obtain variations due to individual differences in compression ratios by a variable compression ratio mechanism with a relatively simple configuration.

この発明は、内燃機関のピストンとクランクシャフトとが複数のリンク部材を介して連結されているとともに、これらのリンク部材の自由度を制限するコントロールリンクを有し、このコントロールリンクの基端がコントロールシャフトの偏心軸に揺動可能に連結され、このコントロールシャフトの回転位置に応じて圧縮比が変化する可変圧縮比内燃機関において、内燃機関の燃料カット中に、上記コントロールシャフトの所定圧縮比状態での保持に必要なトルクのサイクル中のピーク値を求め、このピークトルクから実圧縮比を推定することを特徴としている。   The present invention has a control link in which a piston and a crankshaft of an internal combustion engine are connected via a plurality of link members, and restricts the degree of freedom of these link members. In a variable compression ratio internal combustion engine that is swingably connected to an eccentric shaft of a shaft and whose compression ratio changes in accordance with the rotational position of the control shaft, the control shaft is in a predetermined compression ratio state during fuel cut of the internal combustion engine. It is characterized in that a peak value in a cycle of torque necessary for maintaining the pressure is obtained and an actual compression ratio is estimated from the peak torque.

上記のような複リンク式のピストン−クランク機構を用いた可変圧縮比機構では、ピストンに作用する燃焼室内の圧力がコントロールシャフトに反力として作用し、これが実際の圧縮比に相関する。特に、燃料カット中では、燃焼のばらつきの影響を受けずに、機関の圧縮比に対応したピークトルクが生じ、これから実際の圧縮比が推定される。   In the variable compression ratio mechanism using the multi-link type piston-crank mechanism as described above, the pressure in the combustion chamber acting on the piston acts as a reaction force on the control shaft, and this correlates with the actual compression ratio. In particular, during the fuel cut, a peak torque corresponding to the compression ratio of the engine is generated without being affected by variations in combustion, and the actual compression ratio is estimated from this.

好ましくは、実圧縮比の推定の精度を高めるために、上記燃料カット中に、目標圧縮比を最高圧縮比に制御し、この状態でのピークトルクから実圧縮比を推定したり、あるいは、目標圧縮比を最高圧縮比ならびに最低圧縮比に制御し、各々の状態でのピークトルクから各々実圧縮比を推定することができる。   Preferably, in order to increase the accuracy of estimation of the actual compression ratio, the target compression ratio is controlled to the maximum compression ratio during the fuel cut, and the actual compression ratio is estimated from the peak torque in this state, or the target The compression ratio is controlled to the maximum compression ratio and the minimum compression ratio, and the actual compression ratio can be estimated from the peak torque in each state.

この発明によれば、筒内圧センサを用いることなく可変圧縮比機構の個体差による圧縮比のばらつき等を簡易に検出することができる。   According to the present invention, it is possible to easily detect variations in the compression ratio due to individual differences in the variable compression ratio mechanism without using an in-cylinder pressure sensor.

この発明の一実施例のシステム構成図。The system block diagram of one Example of this invention. コントローラに対する入出力信号をまとめて示す説明図。Explanatory drawing which shows the input / output signal with respect to a controller collectively. 第1実施例を示すフローチャート。The flowchart which shows 1st Example. コントロールシャフトのトルクと筒内圧との関係を示す特性図。The characteristic view which shows the relationship between the torque of a control shaft, and in-cylinder pressure. 吸気圧力毎の筒内圧と圧縮比との関係を示す特性図。The characteristic view which shows the relationship between the cylinder pressure for every intake pressure, and a compression ratio. コントロールシャフトの角度と圧縮比(設計値)との関係を示す特性図。The characteristic view which shows the relationship between the angle of a control shaft, and compression ratio (design value). 燃焼中の筒内圧のばらつきを示す特性図。The characteristic view which shows the dispersion | variation in the cylinder pressure during combustion. 燃料カット中の圧縮比に相関する筒内圧変化を示す特性図。The characteristic view which shows the in-cylinder pressure change correlated with the compression ratio during fuel cut. 第1実施例に対応するタイムチャート。The time chart corresponding to 1st Example. 第2実施例を示すフローチャート。The flowchart which shows 2nd Example. 第2実施例に対応するタイムチャート。The time chart corresponding to 2nd Example. 第3実施例を示すフローチャート。The flowchart which shows 3rd Example. 図12に続くフローチャート。The flowchart following FIG. 第3実施例に対応するタイムチャート。The time chart corresponding to 3rd Example. 第4実施例を示すフローチャート。The flowchart which shows 4th Example. 第4実施例に対応するタイムチャート。The time chart corresponding to 4th Example.

図1は、本発明の制御装置が適用される複リンク式可変圧縮比機構を備えた可変圧縮比内燃機関の基本的な構成の一例を示しており、図示するように、シリンダブロック5に形成されたシリンダ6内に、ピストン1が摺動可能に配設されており、このピストン1に、アッパリンク11の一端がピストンピン2を介して揺動可能に連結されている。このアッパリンク11の他端は、第1連結ピン12を介してロアリンク13の一端部に回転可能に連結されている。このロアリンク13は、その中央部においてクランクシャフト3のクランクピン4に揺動可能に取り付けられている。なお、ピストン1は、その上方に画成される燃焼室から燃焼圧力を受ける。また、クランクシャフト3は、クランク軸受ブラケット7によってシリンダブロック5に回転可能に支持されている。   FIG. 1 shows an example of a basic configuration of a variable compression ratio internal combustion engine equipped with a multi-link variable compression ratio mechanism to which the control device of the present invention is applied. As shown in FIG. A piston 1 is slidably disposed in the cylinder 6, and one end of an upper link 11 is connected to the piston 1 via a piston pin 2 so as to be swingable. The other end of the upper link 11 is rotatably connected to one end portion of the lower link 13 via a first connecting pin 12. The lower link 13 is swingably attached to the crankpin 4 of the crankshaft 3 at the center thereof. The piston 1 receives combustion pressure from a combustion chamber defined above. The crankshaft 3 is rotatably supported on the cylinder block 5 by a crank bearing bracket 7.

上記ロアリンク13の他端部には、コントロールリンク15の一端が第2連結ピン14を介して回転可能に連結されている。このコントロールリンク15の他端は、内燃機関本体の一部に揺動可能に支持されており、かつ、圧縮比の変更のために、その揺動支点の位置が内燃機関本体に対して変位可能となっている。具体的には、クランクシャフト3と平行に延びたコントロールシャフト18を備え、このコントロールシャフト18に偏心して設けられた偏心軸に上記コントロールリンク15の他端が回転可能に嵌合している。上記コントロールシャフト18は、上記のクランク軸受ブラケット7と制御軸受ブラケット8との間に回転可能に支持されており、電動モータ19を用いたアクチュエータ機構によって、その回転位置が制御される。つまり、圧縮比の変更のために、上記アクチュエータ機構によりコントロールシャフト18を回転駆動すると、コントロールリンク15の揺動支点16となる偏心軸の中心位置が機関本体に対して移動する。これにより、コントロールリンク15によるロアリンク13の運動拘束条件が変化して、クランク角に対するピストン1の行程位置が変化し、ひいては機関圧縮比が変更されることになる。   One end of a control link 15 is rotatably connected to the other end of the lower link 13 via a second connecting pin 14. The other end of the control link 15 is swingably supported by a part of the internal combustion engine body, and the position of the swing fulcrum can be displaced with respect to the internal combustion engine body in order to change the compression ratio. It has become. Specifically, a control shaft 18 extending in parallel with the crankshaft 3 is provided, and the other end of the control link 15 is rotatably fitted to an eccentric shaft provided eccentric to the control shaft 18. The control shaft 18 is rotatably supported between the crank bearing bracket 7 and the control bearing bracket 8, and its rotational position is controlled by an actuator mechanism using an electric motor 19. That is, when the control shaft 18 is rotationally driven by the actuator mechanism to change the compression ratio, the center position of the eccentric shaft that becomes the swing fulcrum 16 of the control link 15 moves relative to the engine body. As a result, the motion constraint condition of the lower link 13 by the control link 15 changes, the stroke position of the piston 1 with respect to the crank angle changes, and the engine compression ratio is changed accordingly.

ここで、機関のピストン1に作用する燃焼荷重は、コントロールリンク15を引き上げる方向に作用し、コントロールシャフト18を回転位置の一方(偏心軸の配置によって定まる)に回転させようとする。従って、目標圧縮比に達した後も電動モータ19には反力が作用し、一定圧縮比に保持するために、電動モータ19がトルクを発生する必要がある。   Here, the combustion load acting on the piston 1 of the engine acts in the direction of pulling up the control link 15 and tries to rotate the control shaft 18 to one of the rotational positions (determined by the arrangement of the eccentric shaft). Accordingly, the reaction force acts on the electric motor 19 even after reaching the target compression ratio, and the electric motor 19 needs to generate torque in order to maintain the constant compression ratio.

また上記内燃機関は、吸気通路側に、スロットルバルブ21、燃料噴射弁22、吸気圧力センサ23を有するとともに、排気通路側に空燃比センサ24を備える。また、図示せぬノックキングセンサ、水温センサ、クランク角センサ、コントロールシャフト回転角センサ、電動機負荷センサ、等のセンサ類を有し、これらの検出信号が、図2に示すように、コントロールユニット25に入力されている。   The internal combustion engine includes a throttle valve 21, a fuel injection valve 22, and an intake pressure sensor 23 on the intake passage side, and an air-fuel ratio sensor 24 on the exhaust passage side. Further, it has sensors such as a knocking sensor, a water temperature sensor, a crank angle sensor, a control shaft rotation angle sensor, and an electric motor load sensor (not shown), and these detection signals are shown in FIG. Has been entered.

なお、本発明は、図示したような特定の形式の複リンク式可変圧縮比機構に限定されるものではなく、コントロールシャフトのアクチュエータが筒内圧に関連した反力を受けるの種々の形式の可変圧縮比機構に適用することが可能である。   The present invention is not limited to the specific type of multi-link variable compression ratio mechanism as shown in the figure, but various types of variable compression in which the actuator of the control shaft receives a reaction force related to the in-cylinder pressure. It can be applied to a ratio mechanism.

また、上記実施例では、所定圧縮比にあるときに電動モータ19に必要な保持トルクを検出するために適宜な電動機負荷センサを備えているが、電動モータ19に与えられる電流値からトルクを求めるようにしてもよい。   In the above embodiment, an appropriate motor load sensor is provided to detect the holding torque necessary for the electric motor 19 when the compression ratio is in the predetermined compression ratio, but the torque is obtained from the current value applied to the electric motor 19. You may do it.

次に、圧縮比推定の第1の実施例を、図3のフローチャートに基づいて説明する。まず、ステップ1において、目標圧縮比とコントロールシャフト回転角センサが示す圧縮比との差が所定値以下であるか否かを判定する。つまり、電動モータ19により可変制御される圧縮比が所望の目標圧縮比に収束しているか否かを判定する。ステップ2では、燃料カット中であるか否かを判定する。ステップ3では、吸気圧力センサ23により検出される吸気圧力が所定範囲に安定しているか否か判定する。ステップ4では、機関回転数が所定値以下、例えば2000rpm程度以下であるか否かを判定する。これらの全ての条件を満たさない限りは、実圧縮比の推定は行わない。   Next, a first embodiment of compression ratio estimation will be described based on the flowchart of FIG. First, in step 1, it is determined whether or not the difference between the target compression ratio and the compression ratio indicated by the control shaft rotation angle sensor is a predetermined value or less. That is, it is determined whether or not the compression ratio variably controlled by the electric motor 19 has converged to a desired target compression ratio. In step 2, it is determined whether or not the fuel is being cut. In step 3, it is determined whether or not the intake pressure detected by the intake pressure sensor 23 is stable within a predetermined range. In step 4, it is determined whether or not the engine speed is a predetermined value or less, for example, about 2000 rpm or less. Unless all these conditions are satisfied, the actual compression ratio is not estimated.

これらの条件が成立した場合は、ステップ5に進み、コントロールシャフト18の反力トルクつまり電動モータ19の保持トルクを、微小クランク角毎、例えば1°CA毎に読み込む。そして、ステップ6では、これらの1°CA毎のトルクのデータ列からピーク値を求め、このピークトルクから、図4のような所定の特性(コントロールシャフト18の反力トルクと筒内圧との関係)のマップを参照して、筒内圧を求める。この筒内圧は、サイクル中のピークの筒内圧に相当する。   If these conditions are satisfied, the process proceeds to step 5 and the reaction torque of the control shaft 18, that is, the holding torque of the electric motor 19, is read every minute crank angle, for example, every 1 ° CA. Then, in step 6, a peak value is obtained from the torque data sequence for each 1 ° CA, and from this peak torque, a predetermined characteristic as shown in FIG. 4 (relationship between the reaction torque of the control shaft 18 and the in-cylinder pressure) is obtained. ) To obtain the in-cylinder pressure. This in-cylinder pressure corresponds to the peak in-cylinder pressure in the cycle.

次に、ステップ7で、このピークの筒内圧から、図5のような所定の特性(筒内圧と圧縮比との関係)のマップを参照して、圧縮比を求める。より詳しくは、筒内圧と圧縮比との関係は、吸気弁上流側の吸気圧力により影響されるので、図5のマップは、吸気圧力をパラメータの一つとした3次元マップとして構成され、筒内圧とそのときの吸気圧力とから、圧縮比が求められる。   Next, in step 7, the compression ratio is obtained from the peak in-cylinder pressure with reference to a map of predetermined characteristics (relationship between in-cylinder pressure and compression ratio) as shown in FIG. More specifically, since the relationship between the in-cylinder pressure and the compression ratio is affected by the intake pressure upstream of the intake valve, the map in FIG. 5 is configured as a three-dimensional map with the intake pressure as one of the parameters. And the compression ratio is obtained from the intake pressure at that time.

圧縮比の可変制御の際には、図6に示すような圧縮比(目標圧縮比)とコントロールシャフト18の角度との相関関係を用いて、運転条件に応じた目標圧縮比となるようにコントロールシャフト18が駆動される。上記の処理によって推定した実圧縮比がそのときの目標圧縮比に対しずれていた場合には、その偏差を補正した形で、以後の圧縮比制御が実行される。   In the variable control of the compression ratio, the correlation between the compression ratio (target compression ratio) and the angle of the control shaft 18 as shown in FIG. 6 is used to control the target compression ratio according to the operating conditions. The shaft 18 is driven. If the actual compression ratio estimated by the above processing is deviated from the target compression ratio at that time, the subsequent compression ratio control is executed with the deviation corrected.

なお、上記コントロールシャフト18には、該コントロールシャフト18を共用する複数の気筒の反力が作用するが、それぞれの圧縮上死点位置の位相が異なることから、気筒毎に実圧縮比の推定を行うことが可能である。   Although the reaction force of a plurality of cylinders sharing the control shaft 18 acts on the control shaft 18, the actual compression ratio is estimated for each cylinder because the phases of the compression top dead center positions are different. Is possible.

図9は、上記実施例の処理に対応した各パラメータの変化を示したタイムチャートである。図示するように、アクセル開度ないしスロットル開度が全閉となることによって燃料カットが開始されるが、これに伴って目標圧縮比が高圧縮比にステップ的に変化しても、実際の圧縮比(コントロールシャフト角度)は制御系の遅れを伴って変化していくので、この圧縮比が目標圧縮比に収束した時点で、実圧縮比の推定が開始する。なお、最下段の実線で示す「圧縮比」は、コントロールシャフト18の角度が示す見掛けの圧縮比であり、コントロールシャフト18の角度と実質的に同義である。   FIG. 9 is a time chart showing changes in parameters corresponding to the processing of the above embodiment. As shown in the figure, fuel cut is started when the accelerator opening or throttle opening is fully closed, but even if the target compression ratio changes stepwise to a high compression ratio, actual compression Since the ratio (control shaft angle) changes with the delay of the control system, estimation of the actual compression ratio starts when this compression ratio converges to the target compression ratio. The “compression ratio” indicated by the solid line in the lowermost stage is an apparent compression ratio indicated by the angle of the control shaft 18 and is substantially synonymous with the angle of the control shaft 18.

本実施例では、上記のように燃料カット中でかつ吸気圧力や機関回転数の条件を揃えた状態でピークトルクを求めることにより、精度良く実圧縮比の推定が行える。図7は、着火・燃焼を伴う場合の筒内圧変化の一例(比較例として着火・燃焼を行わない場合の特性cも付記してある)を示しており、特性a,bとして示すように、着火・燃焼を伴う場合は、サイクル毎に、燃焼の具合によって筒内圧のピーク値やそのタイミングが比較的大きく変化し、圧縮比との相関が弱くなる。これに対し、図8は、着火・燃焼を伴わない場合の筒内圧変化の一例であり、低圧縮比の特性dと高圧縮比の特性eとを対比して示すように、ピークの筒内圧が圧縮比の値と正しく相関したものとなる。   In the present embodiment, the actual compression ratio can be accurately estimated by obtaining the peak torque while the fuel is being cut and the conditions of the intake pressure and the engine speed are aligned as described above. FIG. 7 shows an example of in-cylinder pressure change when ignition / combustion is accompanied (characteristic c when ignition / combustion is not performed is also added as a comparative example), and as shown as characteristics a and b, When ignition and combustion are involved, the peak value of the in-cylinder pressure and its timing change relatively greatly depending on the degree of combustion for each cycle, and the correlation with the compression ratio becomes weak. On the other hand, FIG. 8 shows an example of a change in the in-cylinder pressure without ignition / combustion. As shown by comparing the characteristic d of the low compression ratio and the characteristic e of the high compression ratio, Is correctly correlated with the value of the compression ratio.

次に、図10および図11は、圧縮比の推定のために、燃料カット中に目標圧縮比を積極的に最高圧縮比に制御するようにした第2実施例を示している。   Next, FIGS. 10 and 11 show a second embodiment in which the target compression ratio is positively controlled to the maximum compression ratio during fuel cut in order to estimate the compression ratio.

図10において、ステップ101では、燃料カット中であるか否かを判定する。ステップ102では、吸気圧力センサ23により検出される吸気圧力が所定範囲に安定しているか否か判定する。ステップ103では、機関回転数が所定値以下、例えば2000rpm程度以下であるか否かを判定する。ステップ104では、筒内圧の演算が終了したことを示すフラグの状態を判定する。つまり、筒内圧の演算がまだ終了していないか否かを判定する。これらの全ての条件が成立した場合は、ステップ105に進み、目標圧縮比を最高圧縮比とする。   In FIG. 10, in step 101, it is determined whether or not the fuel is being cut. In step 102, it is determined whether or not the intake pressure detected by the intake pressure sensor 23 is stable within a predetermined range. In step 103, it is determined whether or not the engine speed is a predetermined value or less, for example, about 2000 rpm or less. In step 104, the state of a flag indicating that the calculation of the in-cylinder pressure has been completed is determined. That is, it is determined whether the calculation of the in-cylinder pressure has not been completed yet. When all these conditions are satisfied, the process proceeds to step 105, and the target compression ratio is set to the maximum compression ratio.

その後、ステップ106で、目標圧縮比とコントロールシャフト回転角センサが示す圧縮比との差が所定値以下であるか否かを判定する。つまり、電動モータ19により可変制御されるコントロールシャフト18の位置が最高圧縮比に相当する位置に収束しているか否かを判定する。   Thereafter, in step 106, it is determined whether or not the difference between the target compression ratio and the compression ratio indicated by the control shaft rotation angle sensor is a predetermined value or less. That is, it is determined whether or not the position of the control shaft 18 variably controlled by the electric motor 19 has converged to a position corresponding to the maximum compression ratio.

ステップ107〜109は、前述したステップ5〜7と同様であり、コントロールシャフト18の反力トルクつまり電動モータ19の保持トルクを、微小クランク角毎、例えば1°CA毎に読み込み、これらの1°CA毎のトルクのデータ列からピーク値を求め、このピークトルクから、ピークの筒内圧を求め、最終的に、このピークの筒内圧と吸気圧力とから、実圧縮比を求める。   Steps 107 to 109 are the same as Steps 5 to 7 described above, and the reaction torque of the control shaft 18, that is, the holding torque of the electric motor 19, is read every minute crank angle, for example, every 1 ° CA, and 1 ° of these is read. The peak value is obtained from the torque data string for each CA, the peak in-cylinder pressure is obtained from the peak torque, and finally the actual compression ratio is obtained from the peak in-cylinder pressure and the intake pressure.

ステップ110では、これらの処理による実圧縮比の推定が全気筒について行われたか判定し、全気筒で終了していれば、ステップ111において前述したフラグをセットした上で、ステップ112で、目標圧縮比を通常の制御に復帰する。   In step 110, it is determined whether the actual compression ratio is estimated for all the cylinders by these processes. If all cylinders have been estimated, the flag is set in step 111 and the target compression is performed in step 112. Return the ratio to normal control.

このようにコントロールシャフト18の角度による見掛けの圧縮比が最高圧縮比となっている状態で実圧縮比の推定を行うことにより、より安定かつ精度の高い実圧縮比の推定が行え、可変圧縮比機構の個体差による圧縮比のばらつきの有無等を確実に判定できる。   Thus, by estimating the actual compression ratio with the apparent compression ratio depending on the angle of the control shaft 18 being the maximum compression ratio, the actual compression ratio can be estimated more stably and accurately, and the variable compression ratio can be estimated. It is possible to reliably determine the presence or absence of variations in compression ratio due to individual differences in mechanism.

次に、図12〜図14は、燃料カット中に目標圧縮比を最高圧縮比ならびに最低圧縮比に順次切り換えて、各々の条件下で実圧縮比の推定を行うようにした第3実施例を示している。   Next, FIGS. 12 to 14 show a third embodiment in which the actual compression ratio is estimated under each condition by sequentially switching the target compression ratio to the highest compression ratio and the lowest compression ratio during the fuel cut. Show.

図12のステップ201〜211は、前述した第2実施例のステップ101〜111と特に変わりがなく、これらの処理によって最高圧縮比条件下での実圧縮比が求められる。そして、ステップ204から図13のステップ212に進み、このステップ212〜220の処理によって、同様に、最低圧縮比条件下での実圧縮比が求められる。   Steps 201 to 211 in FIG. 12 are not particularly different from steps 101 to 111 in the second embodiment described above, and the actual compression ratio under the maximum compression ratio condition is obtained by these processes. Then, the process proceeds from step 204 to step 212 in FIG. 13, and the actual compression ratio under the minimum compression ratio condition is similarly obtained by the processes in steps 212 to 220.

ステップ220では、この最低圧縮比条件下での実圧縮比の値を用いて、先に求めた高圧縮比条件下での実圧縮比の値を補正し、最終的な高圧縮比条件下での実圧縮比を求める。この補正後の高圧縮比条件下での実圧縮比の値が、前述したように、以後の圧縮比制御の補正に用いられる。   In step 220, the actual compression ratio value obtained under the high compression ratio condition is corrected using the actual compression ratio value under the minimum compression ratio condition, and the final high compression ratio condition is obtained. The actual compression ratio is obtained. The value of the actual compression ratio under the high compression ratio condition after correction is used for the subsequent correction of the compression ratio control as described above.

つまり、低圧縮比側は、燃焼室容積が大きいため、高圧縮比側に比べて圧縮比のばらつき(個体差)は生じにくい。従って、この低圧縮比側での推定圧縮比のばらつきは、圧縮比そのものではなく、トルク検出などを含む測定系の何らかの差と考えることができ、この差を用いて最高圧縮比条件下での推定結果を補正すれば、より正確に圧縮比推定を行うことができる。つまり、高圧縮比側での推定圧縮比と低圧縮比側での推定圧縮比との差が、個体差によるばらつきをより高精度を示す指標となる。   That is, since the combustion chamber volume is large on the low compression ratio side, variations (individual differences) in the compression ratio are less likely to occur than on the high compression ratio side. Therefore, the variation in the estimated compression ratio on the low compression ratio side can be considered as some difference in the measurement system including torque detection, not the compression ratio itself, and this difference is used under the maximum compression ratio condition. If the estimation result is corrected, the compression ratio can be estimated more accurately. That is, the difference between the estimated compression ratio on the high compression ratio side and the estimated compression ratio on the low compression ratio side serves as an index indicating higher accuracy of variations due to individual differences.

ステップ220では、例えば、低圧縮比側での推定圧縮比の全気筒平均値を求め、各気筒の最高圧縮比側での推定圧縮比と最低圧縮比側での推定圧縮比との差に、この低圧縮比側での推定圧縮比の全気筒平均値を加算することで、各気筒の最高圧縮比条件下での実圧縮比を最終的に求める。   In step 220, for example, the average value of all cylinders of the estimated compression ratio on the low compression ratio side is obtained, and the difference between the estimated compression ratio on the maximum compression ratio side and the estimated compression ratio on the minimum compression ratio side of each cylinder is By adding the average values of all cylinders of the estimated compression ratio on the low compression ratio side, the actual compression ratio under the maximum compression ratio condition of each cylinder is finally obtained.

なお、図14のタイムチャートに示すように、コントロールシャフト18の角度は、目標圧縮比の変化に遅れて変化するので、高圧縮比側での圧縮比推定を行う期間と低圧縮比側での圧縮比推定を行う期間とは不連続となる。   As shown in the time chart of FIG. 14, the angle of the control shaft 18 changes after a change in the target compression ratio, so the period during which the compression ratio is estimated on the high compression ratio side and the low compression ratio side. It is discontinuous with the period during which the compression ratio is estimated.

次に、図15および図16は、吸気弁のバルブリフト特性を変更可能な可変動弁機構を備えている場合の第4実施例を示しており、バルブリフト特性による有効圧縮比の変化を回避するために、バルブリフト特性を所定のバルブリフト特性に固定して実圧縮比の推定を行うようにしたものである。可変動弁機構としては、種々の形式のものが公知であるが、この実施例では、例えばカムシャフトの位相をクランクシャフトに対し遅進させることで、吸気弁の開時期および閉時期を同量だけ遅角・進角させることができる形式のものが用いられており、吸気弁閉時期を下死点に保持した状態で、実圧縮比の推定を行う。   Next, FIGS. 15 and 16 show a fourth embodiment in which a variable valve mechanism that can change the valve lift characteristics of the intake valve is provided, and a change in the effective compression ratio due to the valve lift characteristics is avoided. Therefore, the actual compression ratio is estimated with the valve lift characteristic fixed to a predetermined valve lift characteristic. Various types of variable valve mechanisms are known. In this embodiment, for example, the opening timing and closing timing of the intake valve are the same by delaying the phase of the camshaft relative to the crankshaft. A type that can only be retarded or advanced is used, and the actual compression ratio is estimated with the intake valve closing timing held at the bottom dead center.

ステップ301〜304は、前述したステップ1〜4と同様であり、まず、ステップ301において、目標圧縮比とコントロールシャフト回転角センサが示す圧縮比との差が所定値以下であるか否かを判定し、ステップ302で、燃料カット中であるか否かを判定し、ステップ303で、吸気圧力センサ23により検出される吸気圧力が所定範囲に安定しているか否か判定し、ステップ304で、機関回転数が所定値以下、例えば2000rpm程度以下であるか否かを判定する。ステップ305では、筒内圧の演算が終了したことを示すフラグの状態を判定する。これらの全ての条件が成立した場合は、ステップ306に進み、可変動弁機構の目標吸気弁閉時期(IVC)を下死点とする。   Steps 301 to 304 are the same as Steps 1 to 4 described above. First, in Step 301, it is determined whether or not the difference between the target compression ratio and the compression ratio indicated by the control shaft rotation angle sensor is equal to or less than a predetermined value. In step 302, it is determined whether the fuel is being cut. In step 303, it is determined whether the intake pressure detected by the intake pressure sensor 23 is stable within a predetermined range. In step 304, the engine is determined. It is determined whether or not the number of rotations is a predetermined value or less, for example, about 2000 rpm or less. In step 305, the state of a flag indicating that the calculation of the in-cylinder pressure has been completed is determined. When all these conditions are satisfied, the routine proceeds to step 306, where the target intake valve closing timing (IVC) of the variable valve mechanism is set as the bottom dead center.

その後、ステップ307で、目標閉時期と実閉時期(例えばカムシャフトの位相から検出される)との差が所定値以下であるか否かを判定する。つまり、油圧等により可変制御される可変動弁機構が目標値に収束しているか否かを判定する。   Thereafter, in step 307, it is determined whether or not the difference between the target closing timing and the actual closing timing (for example, detected from the camshaft phase) is equal to or smaller than a predetermined value. That is, it is determined whether or not the variable valve mechanism that is variably controlled by hydraulic pressure or the like has converged to the target value.

ステップ308〜310は、前述したステップ5〜7と同様であり、コントロールシャフト18の反力トルクつまり電動モータ19の保持トルクを、微小クランク角毎、例えば1°CA毎に読み込み、これらの1°CA毎のトルクのデータ列からピーク値を求め、このピークトルクから、ピークの筒内圧を求め、最終的に、このピークの筒内圧と吸気圧力とから、実圧縮比を求める。   Steps 308 to 310 are the same as steps 5 to 7 described above, and the reaction force torque of the control shaft 18, that is, the holding torque of the electric motor 19, is read every minute crank angle, for example, every 1 ° CA, and these 1 ° The peak value is obtained from the torque data string for each CA, the peak in-cylinder pressure is obtained from the peak torque, and finally the actual compression ratio is obtained from the peak in-cylinder pressure and the intake pressure.

ステップ311では、これらの処理による実圧縮比の推定が全気筒について行われたか判定し、全気筒で終了していれば、ステップ312において前述したフラグをセットした上で、ステップ313で、目標吸気弁閉時期を通常の制御に復帰する。   In step 311, it is determined whether the actual compression ratio is estimated for all the cylinders by these processes. If all cylinders have been estimated, the flag is set in step 312, and then the target intake air is determined in step 313. Return the valve closing timing to normal control.

このように有効圧縮比を左右する吸気弁閉時期が所定の位置つまり下死点位置となっている状態で実圧縮比の推定を行うことにより、可変動弁機構に影響されずに、精度の高い実圧縮比の推定が行える。   In this way, by estimating the actual compression ratio in the state where the intake valve closing timing that affects the effective compression ratio is a predetermined position, that is, the bottom dead center position, the accuracy can be improved without being affected by the variable valve mechanism. A high actual compression ratio can be estimated.

なお、上記の吸気弁閉時期の処理を、上述した第2、第3実施例のような目標圧縮比の積極的な制御と組み合わせて適用することも可能である。   The above intake valve closing timing process can be applied in combination with the active control of the target compression ratio as in the second and third embodiments described above.

1…ピストン
3…クランクシャフト
11…アッパリンク
13…ロアリンク
15…コントロールリンク
18…コントロールシャフト
19…電動モータ
25…コントロールユニット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Piston 3 ... Crankshaft 11 ... Upper link 13 ... Lower link 15 ... Control link 18 ... Control shaft 19 ... Electric motor 25 ... Control unit

Claims (7)

内燃機関のピストンとクランクシャフトとが複数のリンク部材を介して連結されているとともに、これらのリンク部材の自由度を制限するコントロールリンクを有し、このコントロールリンクの基端がコントロールシャフトの偏心軸に揺動可能に連結され、このコントロールシャフトの回転位置に応じて圧縮比が変化する可変圧縮比内燃機関において、
内燃機関の燃料カット中に、上記コントロールシャフトの所定圧縮比状態での保持に必要なトルクのサイクル中のピーク値を求め、このピークトルクから実圧縮比を推定することを特徴とする可変圧縮比内燃機関の制御装置。
A piston of an internal combustion engine and a crankshaft are connected via a plurality of link members, and have a control link that limits the degree of freedom of these link members, and the base end of the control link is an eccentric shaft of the control shaft. In a variable compression ratio internal combustion engine that is connected so as to be able to swing and whose compression ratio changes according to the rotational position of the control shaft,
A variable compression ratio characterized in that during a fuel cut of an internal combustion engine, a peak value in a cycle of torque necessary for holding the control shaft in a predetermined compression ratio state is obtained, and an actual compression ratio is estimated from the peak torque. Control device for internal combustion engine.
実圧縮比の推定のために、上記燃料カット中に、目標圧縮比を最高圧縮比に制御し、この状態でのピークトルクから実圧縮比を推定することを特徴とする請求項1に記載の可変圧縮比内燃機関の制御装置。   The target compression ratio is controlled to the highest compression ratio during the fuel cut to estimate the actual compression ratio, and the actual compression ratio is estimated from the peak torque in this state. A control device for a variable compression ratio internal combustion engine. 実圧縮比の推定のために、上記燃料カット中に、目標圧縮比を最高圧縮比ならびに最低圧縮比に制御し、各々の状態でのピークトルクから各々実圧縮比を推定することを特徴とする請求項1に記載の可変圧縮比内燃機関の制御装置。   In order to estimate the actual compression ratio, the target compression ratio is controlled to the maximum compression ratio and the minimum compression ratio during the fuel cut, and the actual compression ratio is estimated from the peak torque in each state. The control apparatus for a variable compression ratio internal combustion engine according to claim 1. 吸気弁のバルブリフト特性を変更可能な可変動弁機構を備えた構成において、上記燃料カット中に、所定のバルブリフト特性に固定的に保持して、上記の実圧縮比の推定を行うことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の可変圧縮比内燃機関の制御装置。   In a configuration including a variable valve mechanism that can change the valve lift characteristic of the intake valve, the actual compression ratio is estimated while being fixedly held at a predetermined valve lift characteristic during the fuel cut. The control apparatus for a variable compression ratio internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3. 上記コントロールシャフトを駆動する電動モータの電流値から上記トルクを求めることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の可変圧縮比内燃機関の制御装置。   5. The control device for a variable compression ratio internal combustion engine according to claim 1, wherein the torque is obtained from a current value of an electric motor that drives the control shaft. 吸気弁上流側の吸気圧力が所定圧力範囲にあることを条件として実圧縮比の推定を行うことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の可変圧縮比内燃機関の制御装置。   6. The control apparatus for a variable compression ratio internal combustion engine according to claim 1, wherein the actual compression ratio is estimated on condition that the intake pressure upstream of the intake valve is within a predetermined pressure range. 機関回転数が所定値以下であることを条件として実圧縮比の推定を行うことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の可変圧縮比内燃機関の制御装置。   The control apparatus for a variable compression ratio internal combustion engine according to any one of claims 1 to 6, wherein the actual compression ratio is estimated on condition that the engine speed is equal to or less than a predetermined value.
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