JP5668458B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、機関圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構と、機関弁のバルブタイミングを変更可能な可変動弁機構と、を有する内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine having a variable compression ratio mechanism capable of changing an engine compression ratio and a variable valve mechanism capable of changing a valve timing of an engine valve.
例えば、特許文献1には、機関弁のリフト作動角の中心位相を遅進させることが可能な第1可変機構と、ピストンストローク特性を変更して機関圧縮比を変更することが可能な第2可変機構と、機関弁のリフト量とバルブ作動角を拡大縮小することが可能な第3可変機構と、と有し、これらの各可変機構のいずれかに異常があると判断された場合には、各可変機構のうちの正常な機構の作動を制御して、機関弁とピストンとの干渉を防止するようにした技術が開示されている。
For example,
ここで、この第2可変機構により精度良く機関圧縮比を可変制御するには、第2可変機構により機関圧縮比を変更する際の基準となる第2可変機構の制御位置に対応した基準圧縮比を精度よく検出しておくことが必要である
例えば、第2可変機構を機関圧縮比が低くなる低圧縮比側に機械的なストッパーに突き当たるまで最大限駆動して、このときに検出された第2可変機構の制御位置を低圧縮比側の基準圧縮比とする。また、第2可変機構を機関圧縮比が高くなる高圧縮比側に機械的なストッパーに突き当たるまで最大限駆動して、このときに検出された第2可変機構の制御位置を高圧縮比側の基準圧縮比とする。そして、機関圧縮比を変更する際には、これらの基準圧縮比を基準として、第2可変機構を駆動制御することで、機関圧縮比を目標機関圧縮比に対して精度よく追従させることが可能となる。
Here, in order to variably control the engine compression ratio with the second variable mechanism, the reference compression ratio corresponding to the control position of the second variable mechanism, which becomes the reference when the engine compression ratio is changed by the second variable mechanism. For example, the second variable mechanism is driven as much as possible until it hits a mechanical stopper on the low compression ratio side where the engine compression ratio becomes low, and the second variable mechanism detected at this time is detected. 2 The control position of the variable mechanism is set to the reference compression ratio on the low compression ratio side. Further, the second variable mechanism is driven as much as possible until it hits a mechanical stopper on the high compression ratio side where the engine compression ratio becomes high, and the control position of the second variable mechanism detected at this time is set on the high compression ratio side. Use standard compression ratio. When changing the engine compression ratio, it is possible to cause the engine compression ratio to accurately follow the target engine compression ratio by controlling the drive of the second variable mechanism based on these reference compression ratios. It becomes.
しかしながら、この特許文献1に開示されるような内燃機関においては、例えば、第2可変機構以外の第1または第3可変機構の少なくともいずれか一方が故障していると、第2可変機構を機関圧縮比が高くなる高圧縮比側に最大限駆動して高圧縮比側の基準圧縮比を検出しようとする際に、機関弁とピストンとが干渉してしまう虞がある。
However, in the internal combustion engine as disclosed in
そこで、本発明は、内燃機関を始動する際に、可変圧縮比機構を機関圧縮比が低くなる方向に駆動してから低圧縮比側基準圧縮比(低圧縮比側基準圧縮比に対応する制御位置あるいは制御量)を検出し、機関弁のバルブタイミングを検出し、低圧縮比側基準圧縮比の検出とバルブタイミングの検出が済んだ後、可変圧縮比機構を機関圧縮比が高くなる方向に駆動しての高圧縮比側基準圧縮比(高圧縮比側基準圧縮比に対応する制御位置あるいは制御量)の検出を行うように構成されていることを特徴としている。 Therefore, according to the present invention, when the internal combustion engine is started, the variable compression ratio mechanism is driven in a direction in which the engine compression ratio becomes lower, and then the low compression ratio side reference compression ratio (control corresponding to the low compression ratio side reference compression ratio). Position or control amount), the valve timing of the engine valve is detected, and after the detection of the low compression ratio side reference compression ratio and the valve timing is detected, the variable compression ratio mechanism is moved in the direction of increasing the engine compression ratio. It is configured to detect a high compression ratio side reference compression ratio (control position or control amount corresponding to the high compression ratio side reference compression ratio) after driving.
低圧縮比側基準圧縮比の検出とバルブタイミングの検出に対する、高圧縮比側基準圧縮比の検出の順序を特定する(高圧縮比側基準圧縮比の検出を後にする)本発明によれば、内燃機関の始動時に、可変圧縮比機構の制御に用いる低圧縮比側基準圧縮比(低圧縮比側基準圧縮比に対応する制御位置あるいは制御量)及び高圧縮比側基準圧縮比(高圧縮比側基準圧縮比に対応する制御位置あるいは制御量)の更新をしつつ、機関弁とピストンとの干渉を回避することができる。 According to the present invention, the order of detection of the high compression ratio side reference compression ratio with respect to the detection of the low compression ratio side reference compression ratio and the detection of the valve timing is specified (the detection of the high compression ratio side reference compression ratio is performed later). The low compression ratio side reference compression ratio (control position or control amount corresponding to the low compression ratio side reference compression ratio) and the high compression ratio side reference compression ratio (high compression ratio) used for controlling the variable compression ratio mechanism when starting the internal combustion engine The interference between the engine valve and the piston can be avoided while the control position or control amount) corresponding to the side reference compression ratio is updated.
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
始めに、本発明が適用される内燃機関の基本的な構成を説明する。図1に示すように、この内燃機関1は、シリンダヘッド1aとシリンダブロック1bとにより大略構成されており、かつピストン3の上方に画成される燃焼室4内の混合気を火花点火する点火プラグ9を備えたガソリンエンジン等の火花点火式内燃機関である。この内燃機関1は、周知のように、吸気カムシャフト12に設けられた吸気カム12aにより駆動されて吸気ポート7を開閉する機関弁としての吸気弁5と、排気カムシャフト13に設けられた排気カム13aにより駆動されて排気ポート8を開閉する機関弁としての排気弁6と、吸気ポート7に燃料を噴射する燃料噴射弁10と、吸気コレクタ14の上流側を開閉して吸入空気量を調整するスロットル15と、を有し、かつ吸気弁5を駆動する吸気弁側の動弁機構として吸気弁5のバルブタイミングを連続的に変更可能な可変動弁機構18と、機関圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構20と、を備えている。なお、本実施例においては、排気弁6を駆動する排気弁側の動弁機構は、一般的な直動式カム(リフト・作動角及びリフト中心角の位相が固定)を用いた動弁機構(図示せず)となっている。
First, a basic configuration of an internal combustion engine to which the present invention is applied will be described. As shown in FIG. 1, the
エンジンコントロールモジュール(ECM)11は、CPU、ROM、RAM及び入出力インターフェースを備えた周知のデジタルコンピュータであり、排気の空燃比を検出する空燃比センサ16からの空燃比センサ信号、スロットル開度を検出するスロットルセンサ信号、機関水温を検出する水温センサからの水温センサ信号、機関回転速度を検出するクランク角センサからのクランク角センサ信号、ノッキングの有無を検出するノックセンサからのノックセンサ信号、バッテリ17から供給される電力により可変圧縮比機構20の制御軸27を駆動する電動機21からの回転角センサ信号や負荷センサ信号、可変圧縮比機構20の制御軸27の回転角度を検出する角度位置センサ信号等の各種信号に基づいて、燃料噴射弁10、点火プラグ9、スロットル15、及び可変圧縮比機構20の電動機21等の各種アクチュエータへ制御信号を出力して、燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期、スロットル開度、及び機関圧縮比等を統括的に制御する。
The engine control module (ECM) 11 is a well-known digital computer having a CPU, a ROM, a RAM and an input / output interface. Throttle sensor signal to detect, water temperature sensor signal from water temperature sensor to detect engine water temperature, crank angle sensor signal from crank angle sensor to detect engine rotation speed, knock sensor signal from knock sensor to detect presence or absence of knocking,
可変動弁機構18は、本実施例においては吸気弁5のリフト中心角の位相を遅進させることが可能ないわゆる位相可変機構であって、内燃機関1のクランクシャフト22により駆動する吸気カムシャフト12と、吸気カムシャフト12の前端部に設けられ、タイミングチェーン(図示せず)もしくはタイミングベルト(図示せず)を介してクランクシャフト22と連動しているスプロケット(図示せず)と、このスプロケットと吸気カムシャフト12とを所定の角度範囲内において相対的に回転させる位相制御用アクチュエータ(図示せず)と、から大略構成されている。前記位相制御用アクチュエータは、例えば、油圧式の回転型アクチュエータからなり、ECM11からの制御信号によって油圧制御弁(図示せず)を介して制御され、この位相制御用アクチュエータの作用によって、前記スプロケットと吸気カムシャフト12とが相対的に回転し、バルブリフトにおけるリフト中心角の位相が遅進する。そして、前記位相可変機構の制御状態は、吸気カムシャフト12の回転位置を検出する吸気カムシャフトセンサ19によって検出され、ECM11に入力されている。
The
図2及び図3に示すように、可変圧縮比機構20は、ピストン3とクランシャフト22のクランクピン23とを複数のリンクで連係した複リンク式ピストン−クランク機構を利用したものであって、クランクピン23に回転可能に装着されたロアリンク24と、このロアリンク24とピストン3とを連結するアッパリンク25と、偏心軸部28が設けられた制御軸27と、偏心軸部28とロアリンク24とを連結する制御リンク26と、を有している。アッパリンク25は、一端がピストンピン30に回転可能に取り付けられ、他端が第1連結ピン31によりロアリンク24と回転可能に連結されている。制御リンク26は、一端が第2連結ピン32によりロアリンク24と回転可能に連結されており、他端が偏心軸部28に回転可能に取り付けられている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the variable
制御軸27は、クランクシャフト22と平行に配置され、かつシリンダブロック1bに回転可能に支持されている。そして、この制御軸27は、歯車機構29を介して電動機21によって回転駆動され、その回転位置が制御されている。
The
電動機21により制御軸27の回転位置を変更することにより、図3にも示すように、制御リンク26によるロアリンク24の姿勢が変化し、ピストン3のピストンモーション(ストローク特性)、すなわちピストン3の上死点位置及び下死点位置の変化を伴って、機関圧縮比が連続的に変更・制御される。
By changing the rotational position of the
そして、本実施例においては、制御軸27の回転角度を検出する角度位置センサ33を有し、この角度位置センサ33からの検出信号により可変圧縮比機構20により設定されている機関圧縮比を検出可能となっている。なお、角度位置センサ33としては、制御軸27の所定の角度のみを検出可能なセンサを用いることも可能である。
In this embodiment, an
また、可変圧縮比機構20は、制御軸27の回転角度の上下限角度を規定する回転角度制限部として、制御軸27の回転角度の上限角度を規定する上限側ストッパ(図示せず)と、制御軸27の回転角度の下限角度を規定する下限側ストッパ(図示せず)と、制御軸27の径方向に突出しこれら上下限側ストッパの間に位置するように設けられたストッパピン(図示せず)と、を有している。内燃機関1の機関圧縮比は、前記ストッパピンが上限側ストッパに突き当てられている状態では、可変圧縮比機構20によって実現可能な最高圧縮比となっており、前記ストッパピンが下限側ストッパに突き当てられている状態では、可変圧縮比機構20によって実現可能な最低圧縮比となっている。なお、可変圧縮比機構20は、実際の制御上は、前記上限側ストッパで規定される最高圧縮比よりも低い機関圧縮比を最大値とし、前記下限側ストッパで規定される最低圧縮比よりも高い機関圧縮比を最小値として制御する。
The variable
このような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機構20によれば、機関運転状態に応じて機関圧縮比を適正化することで燃費や出力向上を図れることに加え、ピストンとクランクピンとを一本のリンクで連結した単リンク機構に比して、ピストンストローク特性(図4参照)そのものを例えば単振動に近い特性に適正化することができる。また、単リンク機構に比して、クランクスローに対するピストンストロークを長くとることができ、機関全高の短縮化や高圧縮比化を図ることができる。更に、アッパリンク25の傾きを適正化することで、ピストン3やシリンダに作用するスラスト荷重を低減・適正化し、ピストン3やシリンダの軽量化を図ることができる。なお、制御軸27を駆動するアクチュエータとしては図示の電動機21に限らず、例えば油圧制御弁を用いた油圧式の駆動装置であっても良い。
According to the variable
また、図5に示すように、この可変圧縮比機構20は、高圧縮比側から低圧縮比側への変更が遅れると過渡的にノッキング等を生じるおそれがあるために、高圧縮比側での圧縮比変更速度が低圧縮比側での圧縮比変更速度よりも大きくなるように構成されている。具体的には、高圧縮比位置の設定では、低圧縮比位置の設定に比して、制御リンク26のリンク中心線と、制御軸27の回転中心と偏心軸部28の中心とを結ぶ偏心線と、のなす角度が直角に近くなり、モーメントの腕長さが大きくなって、電動機21(アクチュエータ)による駆動モーメントが大きくなり、ひいては変更速度が大きくなるように構成されている。
Further, as shown in FIG. 5, the variable
可変圧縮比機構20により内燃機関1の機関圧縮比を運転状態に応じて精度良く可変制御する上で、機関圧縮比を変更する際の基準となる可変圧縮比機構20の制御位置に対応した基準圧縮比を精度よく検出しておくことは重要である。
When the variable
そこで、本実施例においては、内燃機関1を始動する際に、可変圧縮比機構20を機関圧縮比が低くなる低圧縮比側と機関圧縮比が高くなる高圧縮比側とにそれぞれ駆動し、機関圧縮比を変更する際の基準となる低圧縮比側の低圧縮比側基準圧縮比(低圧縮比側基準圧縮比に対応する制御位置あるいは制御量)と、高圧縮比側の高圧縮比側基準圧縮比(高圧縮比側基準圧縮比に対応する制御位置あるいは制御量)とを、吸気弁5とピストン3とが干渉しないように更新する。
Therefore, in this embodiment, when starting the
図6は、本実施例の内燃機関1の始動時における全体の制御の流れを示すフローチャートである。S1では始動許可判定処理を実施し、S2では可変圧縮比機構20における低圧縮比側基準圧縮比と高圧縮比側基準圧縮比とを検出する圧縮比初期化処理を実施し、S3ではクランキング処理を実施し、S4では始動完了判定処理を実施する。
FIG. 6 is a flowchart showing an overall control flow when the
図7は、上述したS1における始動許可判定処理の内容を示すサブルーチンである。S11では、内燃機関1の始動要求の有無を読み込む。例えば、運転者によるエンジンキー操作等の外部からの内燃機関始動指令の有無を読み込む。S12では、始動要求があるか否かを判定し、始動要求がある場合にはS13へ進んで、始動許可フラグを「ON」とし、始動要求がない場合には、今回のこのサブルーチンを終了する。なお、始動許可フラグは、例えば、運転者によるエンジンキー操作等の外部からの内燃機関停止指令時に「OFF」となっている。
FIG. 7 is a subroutine showing the contents of the start permission determination process in S1 described above. In S11, the presence / absence of a request for starting the
図8は、上述したS2における圧縮比初期化処理の内容を示すサブルーチンである。S21では、現在の始動許可フラグの状態を読み込む。S22では、現在の始動許可フラグの状態が「ON」であるか否かを判定し、始動許可フラグの状態が「ON」であればS23へ進み、始動許可フラグの状態が「OFF」であれば今回のこのサブルーチンを終了する。S23では、可変動弁機構18のバルブタイミングの検出が完了したか否かを判定し、可変動弁機構18のバルブタイミングの検出が完了していない場合にはS24へ進み、完了している場合にはS25へ進む。本実施例においては、可変動弁機構18が位相可変機構であり、吸気カムシャフトセンサ19により吸気カムシャフト12の回転位置が検出されたことをもって可変動弁機構18のバルブタイミングの検出が完了したと判定している。また、本実施例においては、吸気カムシャフト12が回転していないと、吸気カムシャフトセンサ19による吸気カムシャフト12の回転位置の検出できないので、S25へは、内燃機関1のクランキング開始後に進むようになっている。S24では、低圧縮比側基準圧縮比を検出する低圧縮比側基準圧縮比初期化処理を実施する。S25では、S23で検出された吸気カムシャフト12の回転位置から、ピストン3が吸気弁5に対して干渉する(干渉し始める)境界の機関圧縮比として、吸気弁5とピストン3の間に所定のマージンが確保される非干渉圧縮比を算出し、この非干渉圧縮比と、前記ストッパピンが前記上限側ストッパに突き当てられている状態の機関圧縮比(最高圧縮比)とを比較して、小さい方の圧縮比となるように可変圧縮比機構20を駆動する。すなわち、可変動弁機構18のバルブタイミングによって決まる前記非干渉圧縮比と、前記ストッパピンが前記上限側ストッパに突き当てられている状態の機関圧縮比と、を比較して小さい方の圧縮比を高圧縮比側基準圧縮比として検出する。なお、可変動弁機構18が正常動作可能な状態であれば、前記ストッパピンが前記上限側ストッパに突き当てられている状態の機関圧縮比が高圧縮比側基準圧縮比となる。
FIG. 8 is a subroutine showing the contents of the compression ratio initialization process in S2 described above. In S21, the current start permission flag state is read. In S22, it is determined whether or not the current start permission flag is “ON”. If the start permission flag is “ON”, the process proceeds to S23, and if the start permission flag is “OFF”. If this is the case, this subroutine is terminated. In S23, it is determined whether or not the detection of the valve timing of the
図9は、上述したS24における低圧縮比側基準圧縮比初期化処理の内容を示すサブルーチンである。S241では、可変圧縮比機構20を機関圧縮比が低くなる低圧縮比側に駆動する。具体的には、機関圧縮比が低くなる低圧縮比側に電動機21を回転駆動する。そして、電動機21に対して機関圧縮比を低圧縮比側に駆動する指令が出力されている状態で、角度位置センサ33の検出値が所定時間連続して一定の値となり、制御軸27の回転が停止したと判定されると、そのときの可変圧縮比機構20の制御位置における機関圧縮比を低圧縮比側基準圧縮比として検出し(S242)、S243へ進む。制御軸27の回転が停止したと判定されるまでは、低圧縮比側基準圧縮比の検出が完了しないので、その場合にはS242からS243へは進まず、今回のこのサブルーチンを終了する。なお、S242で、制御軸27の回転が停止したと判定される状態としては、例えば、前記ストッパピンが前記下限側ストッパに突き当てられた状態がある。そして、S243では、低圧縮比側基準圧縮比の検出完了に伴い、クランキング許可フラグの状態を「ON」とし、内燃機関1のクランキングを許可する。換言すれば、低圧縮比側基準圧縮比の検出が完了するまでは、クランキング許可フラグの状態は「OFF」となり、前述の始動許可フラグの状態が「ON」となっていても、内燃機関1のクランキングが実施されないようになっている。
FIG. 9 is a subroutine showing the contents of the low compression ratio side reference compression ratio initialization process in S24 described above. In S241, the variable
図10は、上述したS3におけるクランキング処理の内容を示すサブルーチンである。S31では、現在のクランキング許可フラグ、始動完了フラグの状態をそれぞれ読み込む。S32では、現在のクランキング許可フラグの状態が「ON」であるか否かを判定し、クランキング許可フラグの状態が「ON」であればS34へ進み、始動許可フラグの状態が「OFF」であればS33へ進む。S33では、スタータモータを停止した状態にする。S34では、現在の始動完了フラグの状態が「ON」であるか否かを判定し、始動完了フラグの状態が「ON」であればS33へ進み、始動完了フラグの状態が「OFF」であればS35へ進む。そして、S35では、スタータモータを駆動して、クランキングを実施する。 FIG. 10 is a subroutine showing the contents of the cranking process in S3 described above. In S31, the current states of the cranking permission flag and the start completion flag are read. In S32, it is determined whether or not the current cranking permission flag is “ON”. If the cranking permission flag is “ON”, the process proceeds to S34, and the start permission flag is “OFF”. If so, the process proceeds to S33. In S33, the starter motor is stopped. In S34, it is determined whether or not the current start completion flag state is “ON”. If the start completion flag state is “ON”, the process proceeds to S33, and if the start completion flag state is “OFF”. If so, the process proceeds to S35. In S35, the starter motor is driven to perform cranking.
図11は、上述したS4における始動完了判定処理の内容を示すサブルーチンである。S41では、内燃機関1の機関回転数を検出し、機関回転数が所定回転数(例えばアイドル回転数)以上なっていれば、内燃機関1の始動が完了したものと判定してS42へ進み、そうでない場合には内燃機関1の始動がまだ完了していないものと判定して、今回のこのサブルーチンを終了する。S42では、始動完了フラグの状態を「ON」とする。
FIG. 11 is a subroutine showing the contents of the start completion determination process in S4 described above. In S41, the engine speed of the
図12は、比較例における内燃機関の始動時のクランク角、吸気弁のバルブタイミング及び圧縮比の変化の一例を示すタイミングチャートである。図13は、本実施例における内燃機関の始動時のクランク角、吸気弁5のバルブタイミング及び圧縮比の変化の一例を示すタイミングチャートである。なお、図12に示す比較例の内燃機関は、上述した本実施例と同一構成の内燃機関であり、またクランキング開始前に可変圧縮比機構の低圧縮比側基準圧縮比と高圧縮比側基準の双方を検出していること以外は、図13に示す本実施例と同一条件となっている。 FIG. 12 is a timing chart showing an example of changes in the crank angle, the valve timing of the intake valve, and the compression ratio when the internal combustion engine is started in the comparative example. FIG. 13 is a timing chart showing an example of changes in the crank angle at the start of the internal combustion engine, the valve timing of the intake valve 5 and the compression ratio in the present embodiment. The internal combustion engine of the comparative example shown in FIG. 12 is an internal combustion engine having the same configuration as that of the above-described embodiment, and the low compression ratio side reference compression ratio and the high compression ratio side of the variable compression ratio mechanism before the start of cranking. Except for detecting both of the standards, the conditions are the same as in the present embodiment shown in FIG.
図12に示すように、比較例においては、クランキング開始前に、可変圧縮比機構の低圧縮比側基準圧縮比と高圧縮比側基準圧縮比の双方を検出している。そのため、可変圧縮比機構の高圧縮比側基準圧縮比を検出する際に、可変動弁機構のバルブタイミングが検出されていない。つまり、前回(直前)の内燃機関の停止時に、例えば可変動弁機構としての位相可変機構の可動部分の一部が固着し、吸気弁のバルブタイミングがとあるバルブタイミングに固定されている場合、可変圧縮比機構を機関圧縮比が高くなる高圧縮比側に駆動して高圧縮比側基準圧縮比を検出しようとする際に、吸気弁にピストンが干渉してしまう可能性がある。なお、図12において、t1は内燃機関に始動要求があったタイミングであり、t2はクランキングが開始するタイミングであり、t3は可変動弁機構のバルブタイミングが検出されるタイミングである。また、t3のタイミングまでは、可変動弁機構のバルブタイミングが検出されていないので、図12に破線で示すように、t3のタイミングから機関圧縮比は可変動弁機構のバルブタイミングに応じた制限を受けている。 As shown in FIG. 12, in the comparative example, both the low compression ratio side reference compression ratio and the high compression ratio side reference compression ratio of the variable compression ratio mechanism are detected before the cranking is started. Therefore, the valve timing of the variable valve mechanism is not detected when the high compression ratio side reference compression ratio of the variable compression ratio mechanism is detected. That is, when the internal combustion engine is stopped last (immediately before), for example, part of the movable portion of the phase change mechanism as variable valve mechanism is fixed, when the valve timing of the intake valve is fixed to the phrase valve timing, When the variable compression ratio mechanism is driven to the high compression ratio side where the engine compression ratio becomes high to detect the high compression ratio side reference compression ratio, the piston may interfere with the intake valve. In FIG. 12, t1 is the timing when the internal combustion engine is requested to start, t2 is the timing when cranking starts, and t3 is the timing when the valve timing of the variable valve mechanism is detected. Further, since the valve timing of the variable valve mechanism is not detected until the timing of t3, the engine compression ratio is limited from the timing of t3 according to the valve timing of the variable valve mechanism as shown by the broken line in FIG. Is receiving.
一方、本実施例においては、図13に示すように、内燃機関1のクランキングが開始され、可変動弁機構18のバルブタイミングが検出されたタイミングT3から可変圧縮比機構20を機関圧縮比が高くなる高圧縮比側に駆動している。すなわち、可変圧縮比機構20を高圧縮比側に駆動する際には、可変動弁機構18のバルブタイミングから吸気弁5とピストン3とが干渉するピストン上死点位置(干渉ピストン上死点位置)が算出されており、この干渉ピストン上死点位置から、図13中に破線で示すように、可変動弁機構18のバルブタイミングによる機関圧縮比の制限値が算出されている。そして、制御軸27の回転角度を検出する角度位置センサ33の検出値を用いることで、仮に可変動弁機構18が故障して吸気弁のバルブタイミングがとあるバルブタイミングに固定されている場合であっても、吸気弁5とピストン3との干渉を回避するように可変圧縮比機構20の最大限高圧縮比側に駆動制御することが可能となり、精度良く高圧縮比側基準圧縮比を検出することができる。なお、T4のタイミングで高圧縮比側基準圧縮比の検出を完了すると、可変圧縮比機構20は、始動時の目標機関圧縮比(目標ε)となるよう制御されている。
On the other hand, in this embodiment, as shown in FIG. 13, cranking of the
また、内燃機関1の始動時に、低圧縮比側基準圧縮比と高圧縮比側基準圧縮比とを検出できるので、検出された低圧縮比側基準圧縮比と高圧縮比側基準圧縮比とに応じて可変圧縮比機構20の分解能を変更することや、制御量(目標機関圧縮比)に対する制御軸27の回転角度を更新することも可能となる。
Further, when the
そして、内燃機関1の始動要求があると(T1のタイミング)、可変圧縮比機構20を低圧縮比側に駆動し、低圧縮比側基準圧縮比の検出を完了すると(T2のタイミング)、機関圧縮比を低圧縮比側基準圧縮比に維持した状態で内燃機関1のクランキングが開始されている。つまり、本実施例においては、クランキング開始前に可変圧縮比機構20を低圧縮比側にのみ駆動して低圧縮比側基準圧縮比のみを検出しているので、内燃機関のクランキングが開始までに可変圧縮比機構を低圧縮側と高圧縮比側とにそれぞれ駆動している上述した比較例に比べて、内燃機関1の始動要求から内燃機関1のクランキング開始までの時間を短縮することができる。なお、内燃機関1を始動する際には、機関圧縮比が低い方が機関回転数がスムースに上昇していくことから、本実施例のように、機関圧縮比を低圧縮比側基準圧縮比に維持した状態で内燃機関1のクランキングを開始するのは、始動性の観点からも有利である。
When there is a request to start the internal combustion engine 1 (timing T1), the variable
また、本実施例においては、吸気弁のバルブタイミングが検出されるT3のタイミングまで、可変圧縮比機構20により変更可能な機関圧縮比の上限が、図13に一点鎖線で示す特性線Aの始動時上限圧縮比以下となるように制御されている。この始動時上限圧縮比は、可変動弁機構18の故障の有無に関わらず吸気弁5とピストン3とが干渉することのない機関圧縮比に設定されているため、吸気弁5のバルブタイミングが検出されるT3の以前のタイミングであっても、吸気弁5とピストン3とが干渉することを確実に回避することができる。
Further, in this embodiment, the upper limit of the engine compression ratio that can be changed by the variable
なお、バルブタイミングが検出されるタイミングT3以前において、特性線Aの始動時上限圧縮比以下の範囲なら機関圧縮比を最高圧縮比側に向かって制御しても構わないから、少なくとも高圧縮比側基準圧縮比の検出が、低圧縮比側基準圧縮比の検出とバルブタイミングの検出が済んだ後であれば良い。すなわち、可変圧縮比機構を機関圧縮比が高くなる方向に駆動し始めるタイミングは、必ずしも低圧縮比側基準圧縮比の検出とバルブタイミングの検出が済んだ後である必要がないことは勿論である。 Before the timing T3 at which the valve timing is detected, the engine compression ratio may be controlled toward the highest compression ratio as long as it is in the range equal to or lower than the upper limit compression ratio at the start of the characteristic line A. The reference compression ratio may be detected after detection of the low compression ratio side reference compression ratio and detection of the valve timing. That is, it is needless to say that the timing at which the variable compression ratio mechanism starts to be driven in the direction in which the engine compression ratio increases does not necessarily have to be after detection of the low compression ratio side reference compression ratio and detection of the valve timing. .
また、上述した実施例おいては、可変圧縮比機構20により設定されている機関圧縮比が、可変圧縮比機構20の制御軸27の回転角度を検出する角度位置センサ33の検出信号から演算されているが、可変圧縮比機構20により設定されている機関圧縮比は、可変圧縮比機構20の制御軸27を駆動する電動機21からの回転角センサ信号からも演算可能であり、角度位置センサ33を省略しても、高圧縮比側基準圧縮比を検出する際に、吸気弁5とピストン3とが干渉すること回避することは可能である。
Also, keep the above-described embodiment, the engine compression ratio set by the variable
そして、上述した実施例においては、可変動弁機構18が吸気弁5のリフト中心角の位相を遅進させることが可能な位相可変機構となっているが、可変動弁機構18は上述したような位相可変機構にのみ限定されるものではなく、吸気弁5のバルブリフト量と作動角を変更するリフト作動角可変機構、あるいは前記位相可変機構と前記リフト作動角可変機構を組み合わせたものであってもよい。そして、リフト作動角可変機構を採用する場合のバルブタイミングの検出が、最大リフト量に基づくものであって良いことは当然である。
In the above-described embodiment, the
また、本発明は、吸気弁側の動弁機構だけでなく、排気弁側の動弁機構が排気弁のバルブタイミングを連続的に変更可能な可変動弁機構であるものにも適用可能である。その場合には、吸気弁側の可変動弁機構のバルブタイミングと、排気側の可変動弁機構のバルブタイミングとを検出した後に、高圧縮比側基準圧縮比を検出することになる。 Further, the present invention can be applied not only to the valve mechanism on the intake valve side but also to the variable valve mechanism in which the valve mechanism on the exhaust valve side can continuously change the valve timing of the exhaust valve. . In that case, the high compression ratio side reference compression ratio is detected after detecting the valve timing of the variable valve mechanism on the intake valve side and the valve timing of the variable valve mechanism on the exhaust side.
3…ピストン
5…吸気弁
11…エンジンコントロールモジュール
18…可変動弁機構
20…可変圧縮比機構
27…制御軸
33…角度位置センサ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
内燃機関を始動する際に、可変圧縮比機構が低圧縮比側に最大限駆動制御することが可能な圧縮比であって、機関圧縮比を変更する際の基準となる低圧縮比側の低圧縮比側基準圧縮比と、可変圧縮比機構が高圧縮比側に最大限駆動制御することが可能な圧縮比であって、機関圧縮比を変更する際の基準となる高圧縮比側の高圧縮比側基準圧縮比と、を更新する内燃機関の制御装置において、
前記可変圧縮比機構を機関圧縮比が低くなる方向に駆動してから前記低圧縮比側基準圧縮比を検出し、前記機関弁のバルブタイミングを検出し、前記低圧縮比側基準圧縮比の検出とバルブタイミングの検出が済んだ後、前記可変圧縮比機構を機関圧縮比が高くなる方向に駆動して前記高圧縮比側基準圧縮比の検出を行うように構成されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。 A variable compression ratio mechanism that can continuously change the engine compression ratio by changing the top dead center position of the piston, and a variable valve mechanism that can change the valve timing of the engine valve,
When starting the internal combustion engine, the variable compression ratio mechanism is a compression ratio at which the maximum drive control can be performed on the low compression ratio side, and the low compression ratio side becomes a reference when changing the engine compression ratio. The compression ratio side reference compression ratio and the compression ratio mechanism at which the variable compression ratio mechanism can perform maximum drive control to the high compression ratio side, and the high compression ratio side that is the reference when changing the engine compression ratio the controller of an internal combustion engine to update the compression ratio side reference compression ratio, and
The variable compression ratio mechanism of the engine compression ratio is driven in the direction the detecting a low compression ratio side reference compression ratio from low to detect the valve timing of the engine valve, the detection of the low compression ratio side reference compression ratio and characterized in that the after having undergone the detection of the valve timing, and is configured so as to detect the pre-Symbol high compression ratio side reference compression ratio by driving the variable compression ratio mechanism engine compression ratio becomes higher the direction A control device for an internal combustion engine.
前記機関弁のバルブタイミングに異常が無かった場合、前記可変圧縮比機構を機関圧縮比が高くなる方向に最大限駆動して前記高圧縮比側基準圧縮比を検出することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置。 When there is an abnormality in the valve timing of the engine valve, the engine compression ratio at which the engine valve and the piston interfere with each other is calculated from the valve timing of the engine valve, and the variable compression ratio mechanism is used to increase the engine compression ratio. In addition, the maximum drive so that the engine valve and the piston do not interfere,
The high compression ratio side reference compression ratio is detected by maximally driving the variable compression ratio mechanism in a direction in which the engine compression ratio increases when there is no abnormality in the valve timing of the engine valve. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1.
前記内燃機関のクランキング開始後に前記機関弁のバルブタイミングを検出し、
前記機関弁のバルブタイミングを検出してから前記可変圧縮比機構を機関圧縮比が高くなる方向に駆動して前記高圧縮比側基準圧縮比を検出することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。 In response to a start command for the internal combustion engine, after the variable compression ratio mechanism is driven in a direction in which the engine compression ratio is reduced and the low compression ratio side reference compression ratio is detected, cranking of the internal combustion engine is started,
Detecting the valve timing of the engine valve after cranking of the internal combustion engine,
4. The high compression ratio side reference compression ratio is detected by driving the variable compression ratio mechanism in a direction in which the engine compression ratio becomes higher after detecting the valve timing of the engine valve. The control apparatus of the internal combustion engine in any one.
前記制御軸の回転角度を検出する角度位置センサを有し、
前記機関弁のバルブタイミングを検出してから前記可変圧縮比機構を機関圧縮比が高くなる方向に駆動する際の機関圧縮比の制御量を、検出された前記機関弁のバルブタイミングと前記角度位置センサの検出値に基づいて設定することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。 The variable compression ratio mechanism includes a plurality of link members you consolidated the piston and the crankshaft of the internal combustion engine, a control link for limiting the freedom of the link member, rotatably in a cylinder block of the internal combustion engine A control shaft having an eccentric shaft portion that is supported and eccentric from the rotation center thereof, and a base end of the control link is swingably connected to the eccentric shaft portion of the control shaft, The engine compression ratio changes depending on the position of the eccentric shaft portion according to the rotational position,
An angular position sensor for detecting a rotation angle of the control shaft;
The control amount of the engine compression ratio when the variable compression ratio mechanism is driven in the direction of increasing the engine compression ratio after detecting the valve timing of the engine valve, the detected valve timing of the engine valve and the angular position The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, wherein the control device is set based on a detection value of the sensor.
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