JP5915566B2 - Engine control device - Google Patents

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    • Y02T10/40Engine management systems

Description

本発明はエンジン制御装置に関する。   The present invention relates to an engine control device.

一対のモータジェネレータを有すると共にエンジンの出力が入力されかつ車両駆動用出力を発生する出力調整装置を具備しており、出力調整装置はエンジンの出力トルクが各モータジェネレータにトルク分配されるように形成されているハイブリッド方式の車両において、エンジンを可変圧縮比機構および可変バルブタイミング機構を備えたエンジンから構成し、エンジン出力を要求エンジン出力に維持しつつ燃費を最良にするエンジントルクおよびエンジン回転数の組合せが設定される車両が公知である(例えば特許文献1を参照)。   It has a pair of motor generators and is equipped with an output adjustment device that receives the output of the engine and generates an output for driving the vehicle. The output adjustment device is formed so that the output torque of the engine is distributed to each motor generator. In the hybrid type vehicle, the engine is composed of an engine having a variable compression ratio mechanism and a variable valve timing mechanism, and the engine torque and the engine speed that optimize the fuel efficiency while maintaining the engine output at the required engine output. A vehicle in which a combination is set is known (see, for example, Patent Document 1).

ところが、例えば高速運転状態でエンジン負荷が低くなると、他方のモータジェネレータの回転数が高い状態でエンジン回転数を低く維持する必要がある。この場合、一方のモータジェネレータで逆向きの駆動力を発生させる必要があり、即ち一方のモータジェネレータを電動モータとして作動させる必要がある。また、このとき一方のモータジェネレータを駆動するに必要な電力を得るために他方のモータジェネレータで発電する必要があり、即ち他方のモータジェネレータを発電機として作動させる必要がある。このような動力の流れは動力循環と呼ばれ、非効率であり、好ましくない。そこで、一方のモータジェネレータの回転が許容されている非ロック状態から一方のモータジェネレータの回転が阻止されているロック状態に一時的に切り換えるようにしたハイブリッド式の車両も公知である(例えば特許文献2を参照)。   However, for example, when the engine load becomes low in a high-speed operation state, it is necessary to keep the engine speed low while the other motor generator has a high speed. In this case, it is necessary to generate a reverse driving force with one motor generator, that is, it is necessary to operate one motor generator as an electric motor. At this time, in order to obtain electric power necessary to drive one motor generator, it is necessary to generate electric power with the other motor generator, that is, it is necessary to operate the other motor generator as a generator. Such power flow is called power circulation, which is inefficient and undesirable. Therefore, a hybrid vehicle is also known in which a non-locking state in which one motor generator is allowed to rotate is temporarily switched from a non-locking state in which one motor generator is prevented from rotating (for example, Patent Documents). 2).

国際公開第2010/113332号International Publication No. 2010/113332 特開2010−274735号JP 2010-274735 A

しかしながら、特許文献1に記載の車両にロック機構を設けた場合、ロック状態時に燃費を最良にするエンジントルクおよびエンジン回転数の組合せは非ロック状態時に燃費を最良にするエンジントルクおよびエンジン回転数の組合せとは必ずしも一致しない。従って、ロック状態時に燃費が悪化するおそれがある。   However, when the vehicle described in Patent Document 1 is provided with the lock mechanism, the combination of the engine torque and the engine speed that optimizes the fuel consumption in the locked state is the combination of the engine torque and the engine speed that optimizes the fuel consumption in the unlocked state. It does not necessarily match the combination. Therefore, there is a possibility that the fuel consumption is deteriorated in the locked state.

本発明の目的は、動力循環の発生を阻止しつつロック状態時においてより優れた燃費を得ることができるエンジン制御装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide an engine control device that can obtain better fuel efficiency in a locked state while preventing generation of power circulation.

本発明によれば、一対のモータジェネレータを有すると共にエンジンの出力が入力されかつ車両駆動用出力を発生する出力調整装置を具備しており、該出力調整装置はエンジンの出力トルクが各モータジェネレータにトルク分配されるように形成されており、出力調整装置が更に、一方のモータジェネレータの回転が許容されている非ロック状態から一方のモータジェネレータの回転が阻止されているロック状態に一時的に切り換え可能なロック機構を具備しており、該エンジンが機械圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構と、吸気弁の閉弁時期を制御可能な可変バルブタイミング機構と、吸入空気量を制御するためにエンジン吸気通路内に配置されたスロットル弁とを具備しており、エンジンにおいて機械圧縮比が予め定められた圧縮比以上に維持されると共に吸気弁の閉弁時期が吸気下死点から離れた側に維持されつつスロットル開度を制御することにより吸入空気量が制御される第1の超高膨張比サイクルが行われ、エンジンが更に、該エンジンの排気通路及び吸気通路を排気再循環通路により互いに接続して排気再循環作用を実行可能な排気再循環機構を具備しており、ロック状態時に排気再循環作用が行われるエンジン制御装置が提供される。   According to the present invention, there is provided an output adjusting device that has a pair of motor generators and that receives an output of the engine and generates an output for driving the vehicle, and the output adjusting device has an output torque of the engine applied to each motor generator. It is configured to distribute torque, and the output adjustment device further switches temporarily from an unlocked state where one motor generator is allowed to rotate to a locked state where one motor generator is prevented from rotating. A variable compression ratio mechanism capable of changing the mechanical compression ratio, a variable valve timing mechanism capable of controlling the closing timing of the intake valve, and an intake air amount A throttle valve arranged in the engine intake passage, and the mechanical compression ratio of the engine is equal to or higher than a predetermined compression ratio. A first ultra-high expansion ratio cycle is performed in which the intake air amount is controlled by controlling the throttle opening while maintaining the closing timing of the intake valve on the side away from the intake bottom dead center, The engine further includes an exhaust gas recirculation mechanism capable of performing an exhaust gas recirculation operation by connecting the exhaust passage and the intake air passage of the engine by an exhaust gas recirculation passage, and the exhaust gas recirculation operation is performed in a locked state. An engine control device is provided.

動力循環の発生を阻止しつつロック状態時においてより優れた燃費を得ることができる。   It is possible to obtain better fuel efficiency in the locked state while preventing the generation of power circulation.

エンジンおよび出力調整装置の全体図である。1 is an overall view of an engine and an output adjustment device. 出力調整装置の作用を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an effect | action of an output adjustment apparatus. エンジンの出力と、エンジントルクTeおよびエンジン回転数Neとの関係等を示す図である。It is a figure which shows the relationship between an engine output, engine torque Te, and engine speed Ne. 車両の運転制御を行うためのフローチャートである。It is a flowchart for performing driving control of a vehicle. バッテリの充放電制御を説明するための図である。It is a figure for demonstrating charging / discharging control of a battery. 図1に示されるエンジンの全体図である。FIG. 2 is an overall view of the engine shown in FIG. 1. 可変圧縮比機構の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of a variable compression ratio mechanism. 図解的に表したエンジンの側面断面図である。It is side surface sectional drawing of the engine represented schematically. 可変バルブタイミング機構を示す図である。It is a figure which shows a variable valve timing mechanism. 吸気弁および排気弁のリフト量を示す図である。It is a figure which shows the lift amount of an intake valve and an exhaust valve. 機械圧縮比、実圧縮比および膨張比を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a mechanical compression ratio, an actual compression ratio, and an expansion ratio. 理論熱効率と膨張比との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between theoretical thermal efficiency and an expansion ratio. 通常のサイクルおよび超高膨張比サイクルを説明するための図である。It is a figure for demonstrating a normal cycle and a super-high expansion ratio cycle. エンジントルクに応じた機械圧縮比等の変化を示す図である。It is a figure which shows changes, such as a mechanical compression ratio according to an engine torque. 等出力線と各動作線を示す図である。It is a figure which shows an equal output line and each operation line. ロック機構の作用を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the effect | action of a locking mechanism. 領域AEGRを示す図である。It is a figure which shows area | region AEGR. EGR制御弁の開度VEGRのマップを示す図である。It is a figure which shows the map of the opening degree VEGR of an EGR control valve. サイクル制御を行うためのフローチャートである。It is a flowchart for performing cycle control. ロック制御を行うためのフローチャートである。It is a flowchart for performing lock control. EGR制御を行うためのフローチャートである。It is a flowchart for performing EGR control. 許容上限TeUを示す図である。It is a figure which shows allowable upper limit TeU. 許容下限NeLを示す図である。It is a figure which shows the allowable lower limit NeL. 本発明による別の実施例におけるEGR制御を行うためのフローチャートである。It is a flowchart for performing EGR control in another Example by this invention. 本発明による更に別の実施例を説明するタイムチャートである。It is a time chart explaining another Example by this invention. 本発明による更に別の実施例におけるサイクル制御を行うためのフローチャートである。It is a flowchart for performing cycle control in still another embodiment according to the present invention. 本発明による更に別の実施例を説明するタイムチャートである。It is a time chart explaining another Example by this invention. 本発明による更に別の実施例における排気ガス温度制御を行うためのフローチャートである。It is a flowchart for performing exhaust gas temperature control in another Example by this invention. 本発明による更に別の実施例におけるサイクル制御を行うためのフローチャートである。It is a flowchart for performing cycle control in still another embodiment according to the present invention. 本発明による更に別の実施例におけるEGR制御を行うためのフローチャートである。It is a flowchart for performing EGR control in still another embodiment according to the present invention. 本発明による更に別の実施例を説明するタイムチャートである。It is a time chart explaining another Example by this invention. 本発明による更に別の実施例を説明するタイムチャートである。It is a time chart explaining another Example by this invention. 本発明による更に別の実施例におけるサイクル制御を行うためのフローチャートである。It is a flowchart for performing cycle control in still another embodiment according to the present invention.

図1は、ハイブリッド方式の車両に搭載された火花点火式エンジン1と出力調整装置2との全体図を示している。   FIG. 1 shows an overall view of a spark ignition engine 1 and an output adjustment device 2 mounted on a hybrid vehicle.

まず初めに図1を参照しつつ出力調整装置2について簡単に説明する。図1に示される実施例では出力調整装置2が、電気モータおよび発電機として作動する一対のモータジェネレータMG1,MG2と遊星歯車機構3とにより構成される。この遊星歯車機構3はサンギア4と、リングギア5と、サンギア4とリングギア5間に配置されたプラネタリギア6と、プラネタリギア6を担持するプラネタリキャリア7とを具備する。サンギア4はモータジェネレータMG1の回転軸8に連結され、プラネタリキャリア7はエンジン1の出力軸9に連結される。また、リングギア5は一方ではモータジェネレータMG2の回転軸10に連結され、他方では駆動輪に連結された出力軸12にベルト11を介して連結される。従ってリングギア5が回転するとそれに伴って出力軸12が回転せしめられることがわかる。   First, the output adjustment device 2 will be briefly described with reference to FIG. In the embodiment shown in FIG. 1, the output adjustment device 2 includes a pair of motor generators MG1 and MG2 that operate as an electric motor and a generator and a planetary gear mechanism 3. The planetary gear mechanism 3 includes a sun gear 4, a ring gear 5, a planetary gear 6 disposed between the sun gear 4 and the ring gear 5, and a planetary carrier 7 that carries the planetary gear 6. Sun gear 4 is connected to a rotating shaft 8 of motor generator MG 1, and planetary carrier 7 is connected to an output shaft 9 of engine 1. Ring gear 5 is connected on the one hand to rotating shaft 10 of motor generator MG2 and on the other hand to output shaft 12 connected to the drive wheel via belt 11. Therefore, it can be seen that when the ring gear 5 rotates, the output shaft 12 is rotated accordingly.

各モータジェネレータMG1,MG2は夫々対応する回転軸8,10上に取付けられかつ外周面に複数個の永久磁石を取付けたロータ13,15と、回転磁界を形成する励磁コイルを巻設したステータ14,16とを具備した交流同期電動機からなる。各モータジェネレータMG1,MG2のステータ14,16の励磁コイルは夫々対応するモータ駆動制御回路17,18に接続され、これらモータ駆動制御回路17,18は直流高電圧を発生するバッテリ19に接続される。図1に示される実施例ではモータジェネレータMG2は主に電動モータとして作動し、モータジェネレータMG1は主に発電機として作動する。   Each motor generator MG1, MG2 is mounted on a corresponding rotating shaft 8, 10 and has rotors 13, 15 having a plurality of permanent magnets mounted on the outer peripheral surface thereof, and a stator 14 wound with an exciting coil for forming a rotating magnetic field. , 16 and an AC synchronous motor. Excitation coils of stators 14 and 16 of motor generators MG1 and MG2 are connected to corresponding motor drive control circuits 17 and 18, respectively, and these motor drive control circuits 17 and 18 are connected to a battery 19 that generates a DC high voltage. . In the embodiment shown in FIG. 1, the motor generator MG2 mainly operates as an electric motor, and the motor generator MG1 mainly operates as a generator.

出力調整装置2は更に、モータジェネレータMG1の回転が許容されている非ロック状態からモータジェネレータMG1の回転が阻止されているロック状態に一時的に切り換えるロック機構LMを備えている。図1に示される実施例ではロック機構LMはクラッチを具備しており、このクラッチはモータジェネレータMG1のロータ13に固定されロータ13と共に回転可能なクラッチ板CL1と、ハウジングに固定され回転不能なクラッチ板CL2とを備える。クラッチ板CL2はクラッチ板CL1から離脱する位置とクラッチ板CL1と係合する位置との間を移動可能になっている。非ロック状態に切り換えるべきときにはクラッチ板CL2がクラッチ板CL1から離脱する位置に移動される。その結果、モータジェネレータMG1の回転が許容される。これに対し、ロック状態に切り換えるべきときにはクラッチ板CL2がクラッチ板CL1と係合する位置に移動される。その結果、モータジェネレータMG1の回転が阻止される。   The output adjustment device 2 further includes a lock mechanism LM that temporarily switches from an unlocked state in which the rotation of the motor generator MG1 is allowed to a locked state in which the rotation of the motor generator MG1 is blocked. In the embodiment shown in FIG. 1, the lock mechanism LM includes a clutch. This clutch is fixed to the rotor 13 of the motor generator MG1 and is rotatable with the rotor 13. The clutch plate CL1 is fixed to the housing and cannot be rotated. Plate CL2. The clutch plate CL2 is movable between a position where it is disengaged from the clutch plate CL1 and a position where it is engaged with the clutch plate CL1. When switching to the unlocked state, the clutch plate CL2 is moved to a position where it is disengaged from the clutch plate CL1. As a result, rotation of motor generator MG1 is allowed. On the other hand, when switching to the locked state, the clutch plate CL2 is moved to a position where it is engaged with the clutch plate CL1. As a result, rotation of motor generator MG1 is prevented.

電子制御ユニット20はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス21によって互いに接続されたROM(リードオンリメモリ)22、RAM(ランダムアクセスメモリ)23、CPU(マイクロプロセッサ)24、入力ポート25および出力ポート26を具備する。アクセルペダル27にはアクセルペダル27の踏込み量Lに比例した出力電圧を発生する負荷センサ28が接続され、負荷センサ28の出力電圧は対応するAD変換機25aを介して入力ポート25に入力される。また入力ポート25にはクランクシャフトが例えば15°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ29が接続される。更に入力ポート25にはバッテリ19の充放電電流を表す信号およびその他の種々の信号が対応するAD変換器25aを介して入力される。一方、出力ポート26は各モータ駆動制御回路17,18に接続されると共に対応する駆動回路26aを介してエンジン1の制御すべき要素、例えば燃料噴射弁等に接続される。   The electronic control unit 20 comprises a digital computer and is connected to each other by a bidirectional bus 21. A ROM (read only memory) 22, a RAM (random access memory) 23, a CPU (microprocessor) 24, an input port 25 and an output port 26 are connected. It comprises. A load sensor 28 that generates an output voltage proportional to the depression amount L of the accelerator pedal 27 is connected to the accelerator pedal 27, and the output voltage of the load sensor 28 is input to the input port 25 via the corresponding AD converter 25a. . The input port 25 is connected to a crank angle sensor 29 that generates an output pulse every time the crankshaft rotates, for example, 15 °. Furthermore, a signal representing the charging / discharging current of the battery 19 and other various signals are input to the input port 25 via the corresponding AD converter 25a. On the other hand, the output port 26 is connected to each of the motor drive control circuits 17 and 18 and is connected to an element to be controlled of the engine 1, such as a fuel injection valve, through a corresponding drive circuit 26a.

モータジェネレータMG2を駆動せしめるときにはバッテリ19の直流高電圧がモータ駆動制御回路18において周波数がfmで電流値がImの三相交流に変換され、この三相交流がステータ16の励磁コイルに供給される。この周波数fmは励磁コイルにより発生する回転磁界をロータ15の回転に同期して回転させるのに必要な周波数であり、この周波数fmは出力軸10の回転数に基づいてCPU24で算出される。モータ駆動制御回路18ではこの周波数fmが三相交流の周波数とされる。一方、モータジェネレータMG2の出力トルクは三相交流の電流値Imにほぼ比例する。この電流値ImはモータジェネレータMG2の要求出力トルクに基づきCPU24において算出され、モータ駆動制御回路18ではこの電流値Imが三相交流の電流値とされる。   When driving the motor generator MG2, the DC high voltage of the battery 19 is converted into a three-phase alternating current having a frequency of fm and a current value of Im in the motor drive control circuit 18, and this three-phase alternating current is supplied to the exciting coil of the stator 16. . This frequency fm is a frequency necessary for rotating the rotating magnetic field generated by the exciting coil in synchronization with the rotation of the rotor 15, and this frequency fm is calculated by the CPU 24 based on the rotational speed of the output shaft 10. In the motor drive control circuit 18, this frequency fm is a three-phase AC frequency. On the other hand, the output torque of motor generator MG2 is substantially proportional to current value Im of the three-phase AC. The current value Im is calculated by the CPU 24 based on the required output torque of the motor generator MG2, and the motor drive control circuit 18 sets the current value Im as a three-phase AC current value.

また、外力によりモータジェネレータMG2を駆動する状態にするとモータジェネレータMG2は発電機として作動し、このとき発生した電力がバッテリ19に回生される。外力によりモータジェネレータMG2を駆動するときの要求駆動トルクはCPU24において算出され、回転軸10にこの要求駆動トルクが作用するようにモータ駆動制御回路18が作動せしめられる。   Further, when motor generator MG2 is driven by an external force, motor generator MG2 operates as a generator, and the electric power generated at this time is regenerated in battery 19. The CPU 24 calculates the required drive torque when the motor generator MG2 is driven by an external force, and activates the motor drive control circuit 18 so that the required drive torque acts on the rotary shaft 10.

このようなモータジェネレータMG2に対する駆動制御はモータジェネレータMG1に対しても同様に行われる。即ち、モータジェネレータMG1を駆動せしめるときにはバッテリ19の直流高電圧がモータ駆動制御回路17において周波数がfmで電流値がImの三相交流に変換され、この三相交流がステータ14の励磁コイルに供給される。また、外力によりモータジェネレータMG1を駆動する状態にするとモータジェネレータMG1は発電機として作動し、このとき発生した電力がバッテリ19に回生される。このとき回転軸8に算出された要求駆動トルクが作用するようにモータ駆動制御回路17が作動せしめられる。   Such drive control for motor generator MG2 is similarly performed for motor generator MG1. That is, when the motor generator MG1 is driven, the DC high voltage of the battery 19 is converted into a three-phase alternating current having a frequency of fm and a current value of Im in the motor drive control circuit 17, and this three-phase alternating current is supplied to the exciting coil of the stator 14. Is done. When motor generator MG1 is driven by an external force, motor generator MG1 operates as a generator, and the electric power generated at this time is regenerated in battery 19. At this time, the motor drive control circuit 17 is operated so that the required drive torque calculated on the rotary shaft 8 acts.

次に遊星歯車機構3を図解的に示す図2(A)を参照しつつ各軸8,9,10に作用するトルクの関係と各軸8,9,10の回転数の関係について説明する。   Next, the relationship between the torque acting on the shafts 8, 9, and 10 and the relationship between the rotational speeds of the shafts 8, 9, and 10 will be described with reference to FIG.

図2(A)においてrはサンギア4のピッチ円の半径を示しており、rはリングギア5のピッチ円の半径を示している。今、図2(A)に示す状態でエンジン1の出力軸9にトルクTeを加えてプラネタリアギア6の回転中心部に出力軸9の回転方向に向かう力Fを発生させたとする。このときプラネタリアギア6との噛合部ではサンギア4およびリングギア5に夫々力Fと同じ向きの力F/2が作用する。その結果、サンギア4の回転軸8にはトルクTes(=(F/2)・r)が作用し、リングギア5の回転軸10にはトルクTer(=(F/2)・r)が作用することになる。一方、エンジン1の出力軸9に作用しているトルクTeはF・(r+r)/2で表されるのでサンギア4の回転軸8に作用するトルクTesをr,r,Teで表すとTes=(r/(r+r))・Teとなり、リングギア5の回転軸10に作用するトルクTerをr,r,Teで表すとTer=(r/(r+r))・Teとなる。 In FIG. 2A, r 1 indicates the radius of the pitch circle of the sun gear 4, and r 2 indicates the radius of the pitch circle of the ring gear 5. Assume that torque Te is applied to the output shaft 9 of the engine 1 in the state shown in FIG. 2A to generate a force F in the rotation center portion of the planetary gear 6 in the rotational direction of the output shaft 9. At this time, a force F / 2 in the same direction as the force F acts on the sun gear 4 and the ring gear 5 at the meshing portion with the planetary gear 6. As a result, torque Tes (= (F / 2) · r 1 ) acts on the rotating shaft 8 of the sun gear 4, and torque Ter (= (F / 2) · r 2 ) acts on the rotating shaft 10 of the ring gear 5. Will act. On the other hand, since the torque Te acting on the output shaft 9 of the engine 1 is expressed by F · (r 1 + r 2 ) / 2, the torque Tes acting on the rotating shaft 8 of the sun gear 4 is represented by r 1 , r 2 , Te. Is expressed as Tes = (r 1 / (r 1 + r 2 )) · Te, and the torque Ter acting on the rotating shaft 10 of the ring gear 5 is expressed as r 1 , r 2 , and Te, Ter = (r 2 / ( r 1 + r 2 )) · Te.

即ち、エンジン1の出力軸9に生じたトルクTeはサンギア4の回転軸8に作用するトルクTesとリングギア5の回転軸10に作用するトルクTerにr:rの比で分配されることになる。この場合、r>rであるのでリングギア5の回転軸10に作用するトルクTerはサンギア4の回転軸8に作用するトルクTesよりも必ず大きくなる。なお、サンギア4のピッチ円の半径r/リングギア5のピッチ円の半径r、即ちサンギア4の歯数/リングギア5の歯数をρとするとTesはTes=(ρ/(1+ρ))・Teと表され、TerはTer=(1/(1+ρ))・Teと表される。 That is, the torque Te generated on the output shaft 9 of the engine 1 is distributed at a ratio of r 1 : r 2 between the torque Tes acting on the rotating shaft 8 of the sun gear 4 and the torque Ter acting on the rotating shaft 10 of the ring gear 5. It will be. In this case, since r 2 > r 1 , the torque Ter acting on the rotating shaft 10 of the ring gear 5 is necessarily greater than the torque Tes acting on the rotating shaft 8 of the sun gear 4. Note that if the pitch circle radius r 1 of the sun gear 4 / the radius r 2 of the pitch circle of the ring gear 5, that is, the number of teeth of the sun gear 4 / the number of teeth of the ring gear 5 is ρ, Tes is Tes = (ρ / (1 + ρ) ) · Te, and Ter is expressed as Ter = (1 / (1 + ρ)) · Te.

一方、エンジン1の出力軸9の回転方向、即ち図2(A)において矢印で示されるトルクTeの作用方向を正転方向とすると、プラネタリキャリア7の回転を停止した状態でサンギア4を正転方向に回転させたとき、リングギア5は反対方向に回転する。このときサンギア4とリングギア5との回転数の比はr:rとなる。図2(B)の破線Zはこのときの回転数の関係を図解的に表している。なお、図2(B)において縦軸は零0に対し上方が正転方向、下方が逆転方向を示している。また、図2(B)においてSはサンギア4を示しており、Cはプラネタリキャリア7を示しており、Rはリングギア5を示している。図2(B)に示されるようにプラネタリキャリアCとリングギアRとの間隔をrとし、プラネタリキャリアCとサンギアSとの間隔をrとしてサンギアS、プラネタリキャリアC、リングギアRの回転数を黒丸で表記すると各回転数を示す点は破線Zで示される一直線上に位置することになる。 On the other hand, when the rotation direction of the output shaft 9 of the engine 1, that is, the direction of action of the torque Te indicated by the arrow in FIG. 2A is the forward rotation direction, the sun gear 4 is rotated forward while the planetary carrier 7 stops rotating. When rotated in the direction, the ring gear 5 rotates in the opposite direction. At this time, the ratio of the rotational speeds of the sun gear 4 and the ring gear 5 is r 2 : r 1 . Dashed Z 1 in FIG. 2 (B) represents the rotational speed of the relationship between the time schematically. In FIG. 2B, the vertical axis indicates the normal rotation direction and the lower direction indicates the reverse rotation direction with respect to zero 0. In FIG. 2B, S indicates the sun gear 4, C indicates the planetary carrier 7, and R indicates the ring gear 5. As shown in FIG. 2B, the rotation of the sun gear S, the planetary carrier C, and the ring gear R is set with the interval between the planetary carrier C and the ring gear R as r 1 and the interval between the planetary carrier C and the sun gear S as r 2. When notation number by black circles that indicate the respective number of revolutions will be positioned on a straight line indicated by a broken line Z 1.

一方、サンギア4、リングギア5、プラネタリギア6間の相対回転を停止させてプラネタリキャリア7を正転方向に回転させるとサンギア4、リングギア5、プラネタリキャリア7は正転方向に同一回転速度で回転する。このときの回転数の関係が破線Zで示されている。従って実際の回転数の関係は破線Zに破線Zを重疊させた実線Zで表され、斯くしてサンギアS、プラネタリキャリアC、リングギアRの回転数を表す点は実線Zで示される一直線上に位置することになる。従ってサンギアS、プラネタリキャリアC、リングギアRのうちのいずれか二つの回転数が決まると残りの一つの回転数が自ずと定まることになる。なお、前述したr/r=ρの関係を用いると図2(B)に示されるようにサンギアSとプラネタリキャリアCの間隔と、プラネタリキャリアCとリングギアRとの間隔は1:ρとなる。 On the other hand, when the relative rotation among the sun gear 4, the ring gear 5 and the planetary gear 6 is stopped and the planetary carrier 7 is rotated in the forward direction, the sun gear 4, the ring gear 5 and the planetary carrier 7 are rotated at the same rotational speed in the forward direction. Rotate. Rotational speed of the relationship at this time is shown by a broken line Z 2. Therefore the actual rotational speed of the relationship is represented by a solid line Z obtained by Ju疊dashed Z 1 in broken lines Z 2, indicated by the solid line Z sun gear S, planetary carrier C, points representing the rotation speed of the ring gear R is thus It will be on a straight line. Therefore, when any two of the sun gear S, the planetary carrier C, and the ring gear R are determined, the remaining one is automatically determined. If the relationship of r 1 / r 2 = ρ described above is used, the interval between the sun gear S and the planetary carrier C and the interval between the planetary carrier C and the ring gear R are 1: ρ as shown in FIG. It becomes.

図2(C)はサンギアS、プラネタリキャリアC、リングギアRの回転数と、サンギアS、プラネタリキャリアC、リングギアRに作用するトルクを図解的に示している。図2(C)の縦軸および横軸は図2(B)と同じであり、また図2(C)に示される実線は図2(B)に示される実線に対応している。一方、図2(C)には回転数を表す各黒丸点に、対応する回転軸に作用するトルクが表記されている。なお、各トルクにおいてトルクの作用する方向と回転方向が同じ場合には対応する回転軸に対して駆動トルクが与えられている場合を示しており、トルクの作用する方向と回転方向とが逆の場合には対応する回転軸がトルクを与えている場合を示している。   FIG. 2C schematically shows the rotational speeds of the sun gear S, the planetary carrier C, and the ring gear R, and the torque that acts on the sun gear S, the planetary carrier C, and the ring gear R. The vertical and horizontal axes in FIG. 2C are the same as those in FIG. 2B, and the solid line shown in FIG. 2C corresponds to the solid line shown in FIG. On the other hand, in FIG. 2C, the torque acting on the corresponding rotating shaft is shown at each black dot representing the rotational speed. In each torque, when the direction in which the torque acts and the rotation direction are the same, the case where the driving torque is applied to the corresponding rotation shaft is shown, and the direction in which the torque acts is opposite to the rotation direction. In this case, the corresponding rotating shaft gives torque.

さて、図2(C)に示される例ではプラネタリキャリアCにエンジントルクTeが作用しており、このエンジントルクTeがリングギアRに加わるトルクTerとサンギアSに加わるトルクTesとに分配されている。リングギアRの回転軸10には分配されたエンジントルクTerとモータジェネレータMG2のトルクTmと車両を駆動するための車両駆動トルクTrとが作用しており、これらのトルクTer,Tm,Trは釣合っている。図2(C)で示される場合にはトルクTmはトルクの作用方向と回転方向が同じであるのでこのトルクTmはリングギアRの回転軸10に駆動トルクを与えていることになり、従ってこのときモータジェネレータMG2は駆動モータとして作動している。図2(C)に示される場合にはこのとき分配されたエンジントルクTerとモータジェネレータMG2による駆動トルクTmとの和が車両駆動トルクTrと等しくなっており、従ってこのとき車両はエンジン1とモータジェネレータMG2とによって駆動されていることになる。 In the example shown in FIG. 2C, the engine torque Te is acting on the planetary carrier C, and this engine torque Te is distributed to the torque Ter applied to the ring gear R and the torque Tes applied to the sun gear S. . Ring to the rotary shaft 10 of the gear R and acts with the vehicle drive torque Tr for driving the torque Tm 2 and a vehicle engine torque Ter distributed and motor generator MG2, these torque Ter, Tm 2, Tr Are in balance. In the case shown in FIG. 2C, the torque Tm 2 has the same direction of rotation as that of the torque, and the rotational direction is the same. Therefore, the torque Tm 2 gives a driving torque to the rotating shaft 10 of the ring gear R. Accordingly, at this time, motor generator MG2 operates as a drive motor. Figure 2 is the sum of the driving torque Tm 2 by the engine torque Ter and the motor generator MG2 that is dispensed at this time in the case shown in (C) becomes equal to the vehicle drive torque Tr, therefore at this time the vehicle has an engine 1 It is driven by motor generator MG2.

一方、サンギア5の回転軸8には分配されたエンジントルクTesとモータジェネレータMG1のトルクTmとが作用しており、これらトルクTesとTmとは釣合っている。図2(C)に示される場合にはトルクTmはトルクの作用方向と回転方向とが逆方向であるのでこのトルクTmはリングギアRの回転軸10から駆動トルクが与えられていることになり、従ってこのときモータジェネレータMG1は発電機として作動している。即ち、このとき分配されたエンジントルクTesはモータジェネレータMG1を駆動するためのトルクと等しくなっており、従ってこのときモータジェネレータMG1はエンジン1によって駆動されていることになる。 On the other hand, the torque Tm 1 of the engine torque Tes distributed and motor generator MG1 are acting, it is balanced to these torques Tes and Tm 1 to the rotary shaft 8 of the sun gear 5. In the case shown in FIG. 2 (C), the torque Tm 1 is reverse in the direction in which the torque acts and the direction of rotation, so that the torque Tm 1 is given drive torque from the rotating shaft 10 of the ring gear R. Accordingly, at this time, the motor generator MG1 operates as a generator. That is, the engine torque Tes distributed at this time is equal to the torque for driving the motor generator MG1, and therefore the motor generator MG1 is driven by the engine 1 at this time.

図2(C)においてNr,Ne,Nsは夫々リングギアRの回転軸10、プラネタリキャリアCの回転軸、即ち駆動軸9、サンギアSの回転軸8の回転数を示しており、従って図2(C)から各軸8,9,10の回転数の関係と各軸8,9,10に作用するトルクの関係が一目でわかることになる。図2(C)は共線図と称されており、図2(C)に示される実線は動作共線と称されている。   In FIG. 2C, Nr, Ne, and Ns indicate the rotational speeds of the rotating shaft 10 of the ring gear R, the rotating shaft of the planetary carrier C, that is, the driving shaft 9 and the rotating shaft 8 of the sun gear S, respectively. From (C), the relationship between the rotational speeds of the shafts 8, 9, and 10 and the relationship between the torques acting on the shafts 8, 9, and 10 can be understood at a glance. 2C is called a collinear diagram, and the solid line shown in FIG. 2C is called an operation collinear.

さて、図2(C)に示されるように車両駆動トルクがTrであり、リングギア5の回転数がNrであったとすると車両を駆動するための車両駆動出力PrはPr=Tr・Nrで表される。また、このときのエンジン1の出力PeはエンジントルクTeとエンジン回転数Neとの積Te・Neで表される。一方、このときモータジェネレータMG1の発電エネルギは同様にトルクと回転数の積で表され、従ってモータジェネレータMG1の発電エネルギはTm・Nsとなる。また、モータジェネレータMG2の駆動エネルギもトルクと回転数の積で表され、従ってモータジェネレータMG2の駆動エネルギはTm・Nrとなる。ここでモータジェネレータMG1の発電エネルギTm・NsをモータジェネレータMG2の駆動エネルギTm・Nrと等しくしてモータジェネレータMG1により発電された電力でもってモータジェネレータMG2を駆動したとすると、エンジン1の全ての出力Peが車両駆動出力Prに使用されることになる。このときにはPr=Peとなり、従ってTr・Nr=Te・Neとなる。即ち、エンジントルクTeが車両駆動トルクTrに変換されたことになる。従って出力調整装置2はトルク変換作用を行っていることになる。なお、実際には発電損失や歯車伝達損失が存在するのでエンジン1の全ての出力Peを車両駆動出力Prに使用することはできないが出力調整装置2がトルク変換作用を行っていることには変りはない。 As shown in FIG. 2C, when the vehicle drive torque is Tr and the rotation speed of the ring gear 5 is Nr, the vehicle drive output Pr for driving the vehicle is represented by Pr = Tr · Nr. Is done. Further, the output Pe of the engine 1 at this time is represented by a product Te · Ne of the engine torque Te and the engine speed Ne. On the other hand, at this time, the power generation energy of motor generator MG1 is similarly represented by the product of torque and rotation speed, and therefore the power generation energy of motor generator MG1 is Tm 1 · Ns. Further, the driving energy of motor generator MG2 is also expressed by the product of torque and rotational speed, and therefore the driving energy of motor generator MG2 is Tm 2 · Nr. Here, assuming that power generation energy Tm 1 · Ns of motor generator MG 1 is made equal to drive energy Tm 2 · Nr of motor generator MG 2 and motor generator MG 2 is driven by electric power generated by motor generator MG 1, all of engine 1 The output Pe is used as the vehicle drive output Pr. At this time, Pr = Pe, and therefore Tr · Nr = Te · Ne. That is, the engine torque Te is converted into the vehicle driving torque Tr. Therefore, the output adjusting device 2 performs a torque conversion action. In reality, since there is a power generation loss and a gear transmission loss, it is not possible to use all the output Pe of the engine 1 as the vehicle drive output Pr. However, the output adjustment device 2 is performing a torque conversion action. There is no.

図3(A)はエンジン1の等出力線Pe〜Peを示しており、各出力の大きさの間にはPe<Pe<Pe<Pe<Pe<Pe<Pe<Pe<Peの関係がある。なお、図3(A)の縦軸はエンジントルクTeを示しており、図3(A)の横軸はエンジン回転数Neを示している。図3(A)からわかるように車両を駆動するのに要求されるエンジン1の要求出力Peを満たすエンジントルクTeとエンジン回転数Neの組合せは無数に存在し、この場合どのようなエンジントルクTeとエンジン回転数Neの組合せを選んでも出力調整装置2においてエンジントルクTeを車両駆動トルクTrに変換することができる。従ってこの出力調整装置2を用いると同一のエンジン出力Peの得られる所望のエンジントルクTeとエンジン回転数Neとの組合せが設定可能となる。本発明では後述するようにエンジン1の要求出力Peを確保しつつ最良の燃費を得ることのできるエンジントルクTeとエンジン回転数Neとの組合せが設定される。図3(A)に示す関係は予めROM22内に記憶されている。 FIG. 3A shows the equal output lines Pe 1 to Pe 9 of the engine 1, and Pe 1 <Pe 2 <Pe 3 <Pe 5 <Pe 5 <Pe 6 <Pe between the magnitudes of the outputs. 7 <Pe 8 <Pe 9 3A shows the engine torque Te, and the horizontal axis in FIG. 3A shows the engine speed Ne. As can be seen from FIG. 3A, there are innumerable combinations of the engine torque Te and the engine speed Ne that satisfy the required output Pe of the engine 1 required for driving the vehicle. In this case, what kind of engine torque Te Even if the combination of the engine speed Ne and the engine speed Ne is selected, the engine torque Te can be converted into the vehicle driving torque Tr in the output adjusting device 2. Therefore, when this output adjusting device 2 is used, it is possible to set a combination of a desired engine torque Te and an engine speed Ne at which the same engine output Pe can be obtained. In the present invention, as will be described later, a combination of the engine torque Te and the engine speed Ne that can obtain the best fuel consumption while ensuring the required output Pe of the engine 1 is set. The relationship shown in FIG. 3A is stored in the ROM 22 in advance.

図3(B)はアクセルペダル27の等アクセル開度線、即ち等踏込み量線Lを示しており、各等踏込み量線Lに対して夫々踏込み量Lがパーセンテージで示されている。なお、図3(B)の縦軸は車両の駆動に対して要求されている要求車両駆動トルクTrXを示しており、図3(B)の横軸はリングギア5の回転数Nrを示している。図3(B)から要求車両駆動トルクTrXはアクセルペダル27の踏込み量Lとそのときのリングギア5の回転数Nrから決定されることがわかる。図3(B)に示す関係は予めROM22内に記憶されている。   FIG. 3B shows an equal accelerator opening line of the accelerator pedal 27, that is, an equal depression amount line L, and the depression amount L is shown as a percentage with respect to each equal depression amount line L. The vertical axis in FIG. 3B indicates the required vehicle driving torque TrX required for driving the vehicle, and the horizontal axis in FIG. 3B indicates the rotational speed Nr of the ring gear 5. Yes. It can be seen from FIG. 3B that the required vehicle driving torque TrX is determined from the depression amount L of the accelerator pedal 27 and the rotation speed Nr of the ring gear 5 at that time. The relationship shown in FIG. 3B is stored in the ROM 22 in advance.

次に図4を参照しつつ車両を運転するための基本的な制御ルーチンについて説明する。なお、このルーチンは一定時間毎の割込みによって実行される。   Next, a basic control routine for driving the vehicle will be described with reference to FIG. This routine is executed by interruption every predetermined time.

図4を参照すると、まず初めにステップ100においてリングギア5の回転数Nrが検出される。次いでステップ101ではアクセルペダル27の踏込み量Lが読み込まれる。次いでステップ102では図3(B)に示す関係から要求車両駆動トルクTrXが算出される。次いでステップ103では要求車両駆動トルクTrXにリングギア5の回転数Nrを乗算することによって要求車両駆動出力Pr(=TrX・Nr)が算出される。次いでステップ104では要求車両駆動出力Prに、バッテリ19の充放電のために増大すべき又は減少すべきエンジン出力Pdと、補機の駆動に必要なエンジン出力Phとを加算することによってエンジン1に要求される出力Pnが算出される。なお、バッテリ19の充放電のためのエンジン出力Pdは後述する図5(B)に示すルーチンにより算出されている。   Referring to FIG. 4, first, at step 100, the rotational speed Nr of the ring gear 5 is detected. Next, at step 101, the depression amount L of the accelerator pedal 27 is read. Next, at step 102, the required vehicle drive torque TrX is calculated from the relationship shown in FIG. Next, at step 103, the required vehicle drive output Tr (= TrX · Nr) is calculated by multiplying the required vehicle drive torque TrX by the rotational speed Nr of the ring gear 5. Next, at step 104, the engine 1 is added to the required vehicle drive output Pr by adding the engine output Pd to be increased or decreased for charging / discharging of the battery 19 and the engine output Ph required to drive the auxiliary machine. The required output Pn is calculated. The engine output Pd for charging / discharging the battery 19 is calculated by a routine shown in FIG.

次いでステップ105ではエンジン1に要求される出力Prを出力調整装置2におけるトルク変換の効率ηtで除算することにより最終的なエンジン1の要求出力Pe(=Pn/ηt)が算出される。次いでステップ106では図3(A)に示される関係からエンジンの要求出力Peを満たしかつ最小の燃費が得られる要求エンジントルクTeXと要求エンジン回転数NeX等が設定される。この要求エンジントルクTeXと要求エンジン回転数NeX等の設定は後述する。なお、本発明において最小の燃費とは、エンジン1の効率だけではなく出力調整装置2の歯車伝達効率等も考慮に入れた場合の最小の燃費を意味している。   Next, at step 105, the final required output Pe (= Pn / ηt) of the engine 1 is calculated by dividing the output Pr required of the engine 1 by the torque conversion efficiency ηt in the output adjusting device 2. Next, at step 106, a required engine torque TeX, a required engine speed NeX, etc. that satisfy the required output Pe of the engine and obtain the minimum fuel consumption are set from the relationship shown in FIG. The setting of the required engine torque TeX and the required engine speed NeX will be described later. In the present invention, the minimum fuel consumption means the minimum fuel consumption when not only the efficiency of the engine 1 but also the gear transmission efficiency of the output adjusting device 2 is taken into consideration.

次いでステップ107では要求車両駆動トルクTrXと要求エンジントルクTeXからモータジェネレータMG2の要求トルクTmX(=TrX−Ter=TrX−TeX/(1+ρ))が算出される。次いでステップ108ではリングギア5の回転数Nrと要求エンジン回転数NeXからサンギア4の要求回転数NsXが算出される。なお、図2(C)に示す関係から(NeX−Ns):(Nr−NeX)=1:ρとなるのでサンギア4の要求回転数NsXは図4のステップ108に示されるようにNr−(Nr−NeX)・(1+ρ)/ρで表されることになる。 Next, at step 107, the required torque Tm 2 X (= TrX−Ter = TrX−TeX / (1 + ρ)) of the motor generator MG2 is calculated from the required vehicle driving torque TrX and the required engine torque TeX. Next, at step 108, the required rotational speed NsX of the sun gear 4 is calculated from the rotational speed Nr of the ring gear 5 and the required engine rotational speed NeX. Since (NeX−Ns) :( Nr−NeX) = 1: ρ from the relationship shown in FIG. 2C, the required rotation speed NsX of the sun gear 4 is Nr− ( Nr−NeX) · (1 + ρ) / ρ.

次いでステップ109ではモータジェネレータMG1の回転数が要求回転数NsXとなるようにモータジェネレータMG1が制御される。モータジェネレータMG1の回転数が要求回転数NsXになるとエンジン回転数Neは要求エンジン回転数NeXとなり、従ってエンジン回転数NeはモータジェネレータMG1によって要求エンジン回転数NeXに制御されることになる。次いでステップ110ではモータジェネレータMG2のトルクが要求トルクTmXとなるようにモータジェネレータMG2が制御される。次いでステップ111では要求エンジントルクTeXを得るのに必要な燃料噴射量や目標とするスロットル弁の開度等が算出され、ステップ112ではこれらに基づいてエンジン1の制御が行われる。 Next, at step 109, the motor generator MG1 is controlled so that the rotational speed of the motor generator MG1 becomes the required rotational speed NsX. When the rotational speed of motor generator MG1 reaches required rotational speed NsX, engine rotational speed Ne becomes required engine rotational speed NeX, and therefore engine rotational speed Ne is controlled to required engine rotational speed NeX by motor generator MG1. Next, at step 110, the motor generator MG2 is controlled so that the torque of the motor generator MG2 becomes the required torque Tm 2 X. Next, at step 111, the fuel injection amount necessary for obtaining the required engine torque TeX, the target opening degree of the throttle valve, and the like are calculated. At step 112, the engine 1 is controlled based on them.

ところでハイブリッド方式の車両ではバッテリ19の充電量を常時一定量以上に維持しておく必要があり、そこで本発明による実施例では図5(A)に示されるように充電量SOCを下限値SCと上限値SCとの間に維持するようにしている。即ち、本発明による実施例では充電量SOCが下限値SCよりも低下すると発電量を増大するためにエンジン出力が強制的に高められ、充電量SOCが上限値SCを越えるとモータジェネレータによる電力消費量を増大するためにエンジン出力が強制的に低下せしめられる。なお、充電量SOCは例えばバッテリ19の充放電電流Iを積算することによって算出される。 By the way, in the hybrid type vehicle, it is necessary to always maintain the charge amount of the battery 19 at a predetermined amount or more. Therefore, in the embodiment according to the present invention, the charge amount SOC is set to the lower limit value SC 1 as shown in FIG. It is to be maintained between the upper limit value SC 2 and. That is, in the embodiment according to the present invention the engine output is increased forcibly in order to increase the power generation amount and the charge amount SOC is lower than the lower limit value SC 1, the motor-generator when the charge amount SOC exceeds the upper limit value SC 2 In order to increase the power consumption, the engine output is forcibly reduced. The charge amount SOC is calculated, for example, by integrating the charge / discharge current I of the battery 19.

図5(B)はバッテリ19の充放電の制御ルーチンを示しており、このルーチンは一定時間毎の割込みによって実行される。   FIG. 5B shows a charging / discharging control routine of the battery 19, and this routine is executed by interruption every predetermined time.

図5(B)を参照するとまず初めにステップ120において充電量SOCにバッテリ19に充放電電流Iが加算される。この電流値Iは充電時はプラスとされ、放電時はマイナスとされる。次いでステップ121ではバッテリ19に強制的に充電中であるか否かが判別され、強制的に充電中でないときにはステップ122に進んで充電量SOCが下限値SCよりも低下したが否かが判別される。SOC<SCになるとステップ124に進んで図4のステップ104におけるエンジン出力Pdが予め定められている値Pdとされる。このときエンジン出力が強制的に増大せしめられ、バッテリ19が強制的に充電される。バッテリ19が強制的に充電されるとステップ121からステップ123に進んで強制的な充電作用が完了したか否かが判別され、強制的な充電作用が完了するまでステップ124に進む。 Referring to FIG. 5B, first, at step 120, charge / discharge current I is added to battery 19 to charge amount SOC. This current value I is positive during charging and negative during discharging. Then whether forced or is being charged is determined on the battery 19 at step 121, whether it charge SOC proceeds to step 122 becomes lower than the lower limit value SC 1 when forced not in charge determination Is done. When SOC <SC 1 , the routine proceeds to step 124, where the engine output Pd at step 104 in FIG. 4 is set to a predetermined value Pd 1 . At this time, the engine output is forcibly increased and the battery 19 is forcibly charged. When the battery 19 is forcibly charged, the routine proceeds from step 121 to step 123, where it is determined whether or not the forcible charging operation has been completed, and the routine proceeds to step 124 until the forcible charging operation is completed.

一方、ステップ122においてSOC≧SCであると判別されたときにはステップ125に進んでバッテリ19から強制的に放電中であるか否かが判別される。強制的に放電中でないときにはステップ126に進んで充電量SOCが上限値SCを越えたか否かが判別される。SOC>SCになるとステップ128に進んで図4のステップ104におけるエンジン出力Pdが予め定められている値−Pdとされる。このときエンジン出力が強制的に減少せしめられ、バッテリ19が強制的に放電される。バッテリ19が強制的に放電されるとステップ125からステップ127に進んで強制的な放電作用が完了したか否かが判別され、強制的な放電作用が完了するまでステップ128に進む。 On the other hand, it is decided whether or not forcibly discharged from the battery 19 is determined the routine proceeds to step 125 when it is judged that SOC ≧ SC 1 in step 122. Charge SOC proceeds to step 126 when not in forcibly discharged whether exceeds the upper limit value SC 2 is discriminated. Engine power Pd is a value -Pd 2 which is predetermined in step 104 of FIG. 4 proceeds to step 128 becomes a SOC> SC 2. At this time, the engine output is forcibly decreased and the battery 19 is forcibly discharged. When the battery 19 is forcibly discharged, the routine proceeds from step 125 to step 127, where it is determined whether or not the forcible discharging action has been completed, and the routine proceeds to step 128 until the forcible discharging action is completed.

次に図6を参照しつつ図1に示される火花点火式エンジンについて説明する。   Next, the spark ignition engine shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG.

図6を参照すると、30はクランクケース、31はシリンダブロック、32はシリンダヘッド、33はピストン、34は燃焼室、35は燃焼室34の頂面中央部に配置された点火栓、36は吸気弁、37は吸気ポート、38は排気弁、39は排気ポートを夫々示す。吸気ポート37は吸気枝管40を介してサージタンク41に連結され、各吸気枝管40には夫々対応する吸気ポート37内に向けて燃料を噴射するための燃料噴射弁42が配置される。なお、燃料噴射弁42は各吸気枝管40に取付ける代りに各燃焼室34内に配置してもよい。一方、シリンダブロック31にはエンジン冷却水の温度を検出するための水温センサ31aが取り付けられる。   Referring to FIG. 6, 30 is a crankcase, 31 is a cylinder block, 32 is a cylinder head, 33 is a piston, 34 is a combustion chamber, 35 is a spark plug disposed in the center of the top surface of the combustion chamber 34, and 36 is an intake air. Reference numeral 37 denotes an intake port, reference numeral 38 denotes an exhaust valve, and reference numeral 39 denotes an exhaust port. The intake port 37 is connected to a surge tank 41 via an intake branch pipe 40, and each intake branch pipe 40 is provided with a fuel injection valve 42 for injecting fuel into the corresponding intake port 37. The fuel injection valve 42 may be disposed in each combustion chamber 34 instead of being attached to each intake branch pipe 40. On the other hand, a water temperature sensor 31 a for detecting the temperature of engine cooling water is attached to the cylinder block 31.

サージタンク41は吸気ダクト43を介してエアクリーナ44に連結され、吸気ダクト43内にはアクチュエータ45によって駆動されるスロットル弁46と例えば熱線を用いた吸入空気量検出器47とが配置される。一方、排気ポート39は排気マニホルド48を介して例えば三元触媒を内蔵した触媒コンバータ49に連結され、排気マニホルド48内には空燃比センサ49aが配置される。また、触媒コンバータ49には排気管48aが連結され、排気管48aには三元触媒から流出する排気ガスの温度を検出するための温度センサ49bが取り付けられる。この排気ガスの温度は三元触媒の温度を表している。   The surge tank 41 is connected to an air cleaner 44 via an intake duct 43, and a throttle valve 46 driven by an actuator 45 and an intake air amount detector 47 using, for example, heat rays are arranged in the intake duct 43. On the other hand, the exhaust port 39 is connected via an exhaust manifold 48 to, for example, a catalytic converter 49 containing a three-way catalyst, and an air-fuel ratio sensor 49 a is disposed in the exhaust manifold 48. An exhaust pipe 48a is connected to the catalytic converter 49, and a temperature sensor 49b for detecting the temperature of the exhaust gas flowing out from the three-way catalyst is attached to the exhaust pipe 48a. The temperature of the exhaust gas represents the temperature of the three-way catalyst.

一方、図6に示される実施例ではクランクケース30とシリンダブロック31との連結部にクランクケース30とシリンダブロック31のシリンダ軸線方向の相対位置を変化させることによりピストン33が圧縮上死点に位置するときの燃焼室34の容積を変更可能な可変圧縮比機構Aが設けられており、更に燃焼室34内に実際に供給される吸入空気量を制御するために吸気弁36の閉弁時期を制御可能な可変バルブタイミング機構Bが設けられている。   On the other hand, in the embodiment shown in FIG. 6, the piston 33 is positioned at the compression top dead center by changing the relative position of the crankcase 30 and the cylinder block 31 in the cylinder axial direction at the connecting portion between the crankcase 30 and the cylinder block 31. A variable compression ratio mechanism A is provided that can change the volume of the combustion chamber 34 when the intake valve 36 is closed. Further, in order to control the amount of intake air actually supplied into the combustion chamber 34, the closing timing of the intake valve 36 is set. A controllable variable valve timing mechanism B is provided.

図7は図6に示す可変圧縮比機構Aの分解斜視図を示しており、図8は図解的に表したエンジン1の側面断面図を示している。図7を参照すると、シリンダブロック31の両側壁の下方には互いに間隔を隔てた複数個の突出部50が形成されており、各突出部50内には夫々断面円形のカム挿入孔51が形成されている。一方、クランクケース30の上壁面上には互いに間隔を隔てて夫々対応する突出部50の間に嵌合せしめられる複数個の突出部52が形成されており、これらの各突出部52内にも夫々断面円形のカム挿入孔53が形成されている。   7 shows an exploded perspective view of the variable compression ratio mechanism A shown in FIG. 6, and FIG. 8 shows a side sectional view of the engine 1 schematically. Referring to FIG. 7, a plurality of protrusions 50 spaced from each other are formed below both side walls of the cylinder block 31, and cam insertion holes 51 each having a circular cross section are formed in each protrusion 50. Has been. On the other hand, a plurality of protrusions 52 are formed on the upper wall surface of the crankcase 30 so as to be fitted between the corresponding protrusions 50 spaced apart from each other. Cam insertion holes 53 each having a circular cross section are formed.

図7に示されるように一対のカムシャフト54,55が設けられており、各カムシャフト54,55上には一つおきに各カム挿入孔51内に回転可能に挿入される円形カム56が固定されている。これらの円形カム56は各カムシャフト54,55の回転軸線と共軸をなす。一方、各円形カム56間には図8においてハッチングで示すように各カムシャフト54,55の回転軸線に対して偏心配置された偏心軸57が延びており、この偏心軸57上に別の円形カム58が偏心して回転可能に取付けられている。図7に示されるようにこれら円形カム58は各円形カム56間に配置されており、これら円形カム58は対応する各カム挿入孔53内に回転可能に挿入されている。   As shown in FIG. 7, a pair of camshafts 54 and 55 are provided, and on each camshaft 54 and 55, a circular cam 56 is rotatably inserted into each cam insertion hole 51. It is fixed. These circular cams 56 are coaxial with the rotational axes of the camshafts 54 and 55. On the other hand, an eccentric shaft 57 arranged eccentrically with respect to the rotation axis of each camshaft 54, 55 extends between the circular cams 56 as shown by hatching in FIG. A cam 58 is eccentrically mounted for rotation. As shown in FIG. 7, the circular cams 58 are disposed between the circular cams 56, and the circular cams 58 are rotatably inserted into the corresponding cam insertion holes 53.

図8(A)に示すような状態から各カムシャフト54,55上に固定された円形カム56を図8(A)において実線の矢印で示される如く互いに反対方向に回転させると偏心軸57が下方中央に向けて移動するために円形カム58がカム挿入孔53内において図8(A)の破線の矢印に示すように円形カム56とは反対方向に回転し、図8(B)に示されるように偏心軸57が下方中央まで移動すると円形カム58の中心が偏心軸57の下方へ移動する。   When the circular cams 56 fixed on the camshafts 54 and 55 are rotated in opposite directions as shown by solid arrows in FIG. 8A from the state shown in FIG. In order to move toward the lower center, the circular cam 58 rotates in the direction opposite to the circular cam 56 in the cam insertion hole 53 as shown by the broken arrow in FIG. 8A, and is shown in FIG. 8B. As described above, when the eccentric shaft 57 moves to the lower center, the center of the circular cam 58 moves below the eccentric shaft 57.

図8(A)と図8(B)とを比較するとわかるようにクランクケース30とシリンダブロック31の相対位置は円形カム56の中心と円形カム58の中心との距離によって定まり、円形カム56の中心と円形カム58の中心との距離が大きくなるほどシリンダブロック31はクランクケース30から離れる。シリンダブロック31がクランクケース30から離れるとピストン33が圧縮上死点に位置するときの燃焼室34の容積は増大し、従って各カムシャフト54,55を回転させることによってピストン33が圧縮上死点に位置するときの燃焼室34の容積を変更することができる。   8A and 8B, the relative positions of the crankcase 30 and the cylinder block 31 are determined by the distance between the center of the circular cam 56 and the center of the circular cam 58. As the distance between the center and the center of the circular cam 58 increases, the cylinder block 31 moves away from the crankcase 30. When the cylinder block 31 moves away from the crankcase 30, the volume of the combustion chamber 34 when the piston 33 is located at the compression top dead center is increased. Therefore, by rotating the camshafts 54 and 55, the piston 33 is compressed at the top dead center. The volume of the combustion chamber 34 when it is located at can be changed.

図7に示されるように各カムシャフト54,55を夫々反対方向に回転させるために駆動モータ59の回転軸には夫々螺施方向が逆向きの一対のウォームギア61,62が取付けられており、これらウォームギア61,62と噛合する歯車63,64が夫々各カムシャフト54,55の端部に固定されている。この実施例では駆動モータ59を駆動することによってピストン33が圧縮上死点に位置するときの燃焼室34の容積を広い範囲に亘って変更することができる。なお、図6から図8に示される可変圧縮比機構Aは一例を示すものであっていかなる形式の可変圧縮比機構でも用いることができる。   As shown in FIG. 7, in order to rotate the camshafts 54 and 55 in opposite directions, a pair of worm gears 61 and 62 having screw directions opposite to each other are attached to the rotation shaft of the drive motor 59, respectively. Gears 63 and 64 that mesh with the worm gears 61 and 62 are fixed to the end portions of the camshafts 54 and 55, respectively. In this embodiment, by driving the drive motor 59, the volume of the combustion chamber 34 when the piston 33 is located at the compression top dead center can be changed over a wide range. The variable compression ratio mechanism A shown in FIGS. 6 to 8 shows an example, and any type of variable compression ratio mechanism can be used.

一方、図9は図6において吸気弁36を駆動するためのカムシャフト70の端部に取付けられた可変バルブタイミング機構Bを示している。図9を参照すると、この可変バルブタイミング機構Bはエンジン1の出力軸9によりタイミングベルトを介して矢印方向に回転せしめられるタイミングプーリ71と、タイミングプーリ71と一緒に回転する円筒状ハウジング72と、吸気弁駆動用カムシャフト70と一緒に回転しかつ円筒状ハウジング72に対して相対回転可能な回転軸73と、円筒状ハウジング72の内周面から回転軸73の外周面まで延びる複数個の仕切壁74と、各仕切壁74の間で回転軸73の外周面から円筒状ハウジング72の内周面まで延びるベーン75とを具備しており、各ベーン75の両側には夫々進角用油圧室76と遅角用油圧室77とが形成されている。   On the other hand, FIG. 9 shows the variable valve timing mechanism B attached to the end of the camshaft 70 for driving the intake valve 36 in FIG. Referring to FIG. 9, the variable valve timing mechanism B includes a timing pulley 71 that is rotated in the arrow direction by the output shaft 9 of the engine 1 via a timing belt, a cylindrical housing 72 that rotates together with the timing pulley 71, A rotating shaft 73 that rotates together with the intake valve driving camshaft 70 and that can rotate relative to the cylindrical housing 72, and a plurality of partitions that extend from the inner peripheral surface of the cylindrical housing 72 to the outer peripheral surface of the rotating shaft 73. A wall 74 and a vane 75 extending from the outer peripheral surface of the rotating shaft 73 to the inner peripheral surface of the cylindrical housing 72 between the partition walls 74 are provided. 76 and a retarding hydraulic chamber 77 are formed.

各油圧室76,77への作動油の供給制御は作動油供給制御弁78によって行われる。この作動油供給制御弁78は各油圧室76,77に夫々連結された油圧ポート79,80と、油圧ポンプ81から吐出された作動油の供給ポート82と、一対のドレインポート83,84と、各ポート79,80,82,83,84間の連通遮断制御を行うスプール弁85とを具備している。   The hydraulic oil supply control to the hydraulic chambers 76 and 77 is performed by a hydraulic oil supply control valve 78. The hydraulic oil supply control valve 78 includes hydraulic ports 79 and 80 connected to the hydraulic chambers 76 and 77, a hydraulic oil supply port 82 discharged from the hydraulic pump 81, a pair of drain ports 83 and 84, And a spool valve 85 for controlling communication between the ports 79, 80, 82, 83, and 84.

吸気弁駆動用カムシャフト70のカムの位相を進角すべきときは図9においてスプール弁85が右方に移動せしめられ、供給ポート82から供給された作動油が油圧ポート79を介して進角用油圧室76に供給されると共に遅角用油圧室77内の作動油がドレインポート84から排出される。このとき回転軸73は円筒状ハウジング72に対して矢印方向に相対回転せしめられる。   When the cam phase of the intake valve driving camshaft 70 should be advanced, the spool valve 85 is moved to the right in FIG. 9 and the hydraulic oil supplied from the supply port 82 is advanced via the hydraulic port 79. The hydraulic oil in the retard hydraulic chamber 77 is discharged from the drain port 84 while being supplied to the hydraulic chamber 76. At this time, the rotary shaft 73 is rotated relative to the cylindrical housing 72 in the direction of the arrow.

これに対し、吸気弁駆動用カムシャフト70のカムの位相を遅角すべきときは図9においてスプール弁85が左方に移動せしめられ、供給ポート82から供給された作動油が油圧ポート80を介して遅角用油圧室77に供給されると共に進角用油圧室76内の作動油がドレインポート83から排出される。このとき回転軸73は円筒状ハウジング72に対して矢印と反対方向に相対回転せしめられる。   On the other hand, when the cam phase of the intake valve driving camshaft 70 should be retarded, the spool valve 85 is moved to the left in FIG. 9, and the hydraulic oil supplied from the supply port 82 causes the hydraulic port 80 to move. The hydraulic oil in the advance hydraulic chamber 76 is discharged from the drain port 83 while being supplied to the retard hydraulic chamber 77. At this time, the rotating shaft 73 is rotated relative to the cylindrical housing 72 in the direction opposite to the arrow.

回転軸73が円筒状ハウジング72に対して相対回転せしめられているときにスプール弁85が図9に示される中立位置に戻されると回転軸73の相対回転動作は停止せしめられ、回転軸73はそのときの相対回転位置に保持される。従って可変バルブタイミング機構Bによって吸気弁駆動用カムシャフト70のカムの位相を所望の量だけ進角させることができ、遅角させることができることになる。   If the spool valve 85 is returned to the neutral position shown in FIG. 9 while the rotation shaft 73 is rotated relative to the cylindrical housing 72, the relative rotation operation of the rotation shaft 73 is stopped, and the rotation shaft 73 The relative rotation position at that time is held. Therefore, the variable valve timing mechanism B can advance and retard the cam phase of the intake valve driving camshaft 70 by a desired amount.

図10において実線は可変バルブタイミング機構Bによって吸気弁駆動用カムシャフト70のカムの位相が最も進角されているときを示しており、破線は吸気弁駆動用カムシャフト70のカムの位相が最も遅角されているときを示している。従って吸気弁36の開弁期間は図10において実線で示す範囲と破線で示す範囲との間で任意に設定することができ、従って吸気弁36の閉弁時期も図10において矢印Cで示す範囲内の任意のクランク角に設定することができる。   In FIG. 10, the solid line shows the time when the cam phase of the intake valve driving camshaft 70 is most advanced by the variable valve timing mechanism B, and the broken line shows the cam phase of the intake valve driving camshaft 70 being the most advanced. It shows when it is retarded. Therefore, the valve opening period of the intake valve 36 can be arbitrarily set between the range indicated by the solid line and the range indicated by the broken line in FIG. 10, and therefore the closing timing of the intake valve 36 is also the range indicated by the arrow C in FIG. Any crank angle can be set.

図6および図9に示される可変バルブタイミング機構Bは一例を示すものであって、例えば吸気弁の開弁時期を一定に維持したまま吸気弁の閉弁時期のみを変えることのできる可変バルブタイミング機構等、種々の形式の可変バルブタイミング機構を用いることができる。   The variable valve timing mechanism B shown in FIGS. 6 and 9 shows an example, and for example, a variable valve timing that can change only the closing timing of the intake valve while keeping the opening timing of the intake valve constant. Various types of variable valve timing mechanisms, such as mechanisms, can be used.

再び図6を参照すると、エンジン1は排気再循環(以下、EGRと称す)機構90を具備する。EGR機構90はサージタンク41と排気マニホルド48とを互いに連結するEGR通路91を備える。EGR通路91内にはエンジン1に供給されるEGRガス量を制御する電気制御式EGR制御弁92が配置され、EGR通路91周りにはEGR通路91内を流れるEGRガスを冷却する冷却装置93が配置される。EGRガスをエンジン1に供給するEGR作用を行うべきときにはEGR制御弁92が開弁される。これに対し、EGR作用を停止すべきときにはEGR制御弁92が閉弁される。また、EGRガス量を増大すべきときにはEGR制御弁92の開度が大きくされ、EGRガス量を減少すべきときにはEGR制御弁92の開度が小さくされる。なお、EGR通路91を吸気ポート37に連結してもよい。   Referring again to FIG. 6, the engine 1 includes an exhaust gas recirculation (hereinafter referred to as EGR) mechanism 90. The EGR mechanism 90 includes an EGR passage 91 that connects the surge tank 41 and the exhaust manifold 48 to each other. An electric control type EGR control valve 92 for controlling the amount of EGR gas supplied to the engine 1 is arranged in the EGR passage 91, and a cooling device 93 for cooling the EGR gas flowing in the EGR passage 91 is disposed around the EGR passage 91. Be placed. When the EGR action for supplying EGR gas to the engine 1 is to be performed, the EGR control valve 92 is opened. On the other hand, when the EGR action should be stopped, the EGR control valve 92 is closed. Further, when the EGR gas amount is to be increased, the opening degree of the EGR control valve 92 is increased, and when the EGR gas amount is to be decreased, the opening degree of the EGR control valve 92 is decreased. The EGR passage 91 may be connected to the intake port 37.

次に図11を参照しつつ本願において使用されている用語の意味について説明する。なお、図11の(A),(B),(C)には説明のために燃焼室容積が50mlでピストンの行程容積が500mlであるエンジンが示されており、これら図11の(A),(B),(C)において燃焼室容積とはピストンが圧縮上死点に位置するときの燃焼室の容積を表している。   Next, the meanings of terms used in the present application will be described with reference to FIG. 11A, 11B, and 11C show an engine having a combustion chamber volume of 50 ml and a piston stroke volume of 500 ml for the sake of explanation. , (B), (C), the combustion chamber volume represents the volume of the combustion chamber when the piston is located at the compression top dead center.

図11(A)は機械圧縮比について説明している。機械圧縮比は圧縮行程時のピストンの行程容積と燃焼室容積のみから機械的に定まる値であってこの機械圧縮比は(燃焼室容積+行程容積)/燃焼室容積で表される。図11(A)に示される例ではこの機械圧縮比は(50ml+500ml)/50ml=11となる。   FIG. 11A explains the mechanical compression ratio. The mechanical compression ratio is a value mechanically determined only from the stroke volume of the piston and the combustion chamber volume during the compression stroke, and this mechanical compression ratio is expressed by (combustion chamber volume + stroke volume) / combustion chamber volume. In the example shown in FIG. 11A, this mechanical compression ratio is (50 ml + 500 ml) / 50 ml = 11.

図11(B)は実圧縮比について説明している。この実圧縮比は実際に圧縮作用が開始されたときからピストンが上死点に達するまでの実際のピストン行程容積と燃焼室容積から定まる値であってこの実圧縮比は(燃焼室容積+実際の行程容積)/燃焼室容積で表される。即ち、図11(B)に示されるように圧縮行程においてピストンが上昇を開始しても吸気弁が開弁している間は圧縮作用は行われず、吸気弁が閉弁したときから実際の圧縮作用が開始される。従って実圧縮比は実際の行程容積を用いて上記の如く表される。図11(B)に示される例では実圧縮比は(50ml+450ml)/50ml=10となる。   FIG. 11B explains the actual compression ratio. This actual compression ratio is a value determined from the actual piston stroke volume and the combustion chamber volume from when the compression action is actually started until the piston reaches top dead center, and this actual compression ratio is (combustion chamber volume + actual (Stroke volume) / combustion chamber volume. That is, as shown in FIG. 11B, even if the piston starts to rise in the compression stroke, the compression action is not performed while the intake valve is open, and the actual compression is performed after the intake valve is closed. The action begins. Therefore, the actual compression ratio is expressed as described above using the actual stroke volume. In the example shown in FIG. 11B, the actual compression ratio is (50 ml + 450 ml) / 50 ml = 10.

図11(C)は膨張比について説明している。膨張比は膨張行程時のピストンの行程容積と燃焼室容積から定まる値であってこの膨張比は(燃焼室容積+行程容積)/燃焼室容積で表される。図11(C)に示される例ではこの膨張比は(50ml+500ml)/50ml=11となる。   FIG. 11C illustrates the expansion ratio. The expansion ratio is a value determined from the stroke volume of the piston and the combustion chamber volume during the expansion stroke, and this expansion ratio is expressed by (combustion chamber volume + stroke volume) / combustion chamber volume. In the example shown in FIG. 11C, this expansion ratio is (50 ml + 500 ml) / 50 ml = 11.

次に図12および図13を参照しつつ本発明において用いられている超高膨張比サイクルについて説明する。なお、図12は理論熱効率と膨張比と実圧縮比εとの関係を示しており、図13は本発明において要求エンジントルクTeに応じ使い分けられている通常のサイクルと超高膨張比サイクルとの比較を示している。   Next, the ultra-high expansion ratio cycle used in the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 12 shows the relationship between the theoretical thermal efficiency, the expansion ratio, and the actual compression ratio ε. FIG. 13 shows the relationship between the normal cycle and the ultra-high expansion ratio cycle that are selectively used according to the required engine torque Te in the present invention. A comparison is shown.

図13(A)は吸気弁が下死点近傍で閉弁し、ほぼ吸気下死点付近からピストンによる圧縮作用が開始される場合の通常のサイクルを示している。この図13(A)に示す例でも図11の(A),(B),(C)に示す例と同様に燃焼室容積が50mlとされ、ピストンの行程容積が500mlとされている。図13(A)からわかるように通常のサイクルでは機械圧縮比は(50ml+500ml)/50ml=11であり、実圧縮比もほぼ11であり、膨張比も(50ml+500ml)/50ml=11となる。即ち、通常の内燃機関では機械圧縮比と実圧縮比と膨張比とがほぼ等しくなる。   FIG. 13A shows a normal cycle in which the intake valve closes near the bottom dead center and the compression action by the piston is started from the vicinity of the intake bottom dead center. In the example shown in FIG. 13A, the combustion chamber volume is set to 50 ml, and the stroke volume of the piston is set to 500 ml, as in the example shown in FIGS. 11A, 11B, and 11C. As can be seen from FIG. 13A, in a normal cycle, the mechanical compression ratio is (50 ml + 500 ml) / 50 ml = 11, the actual compression ratio is almost 11, and the expansion ratio is also (50 ml + 500 ml) / 50 ml = 11. That is, in a normal internal combustion engine, the mechanical compression ratio, the actual compression ratio, and the expansion ratio are substantially equal.

図12における実線は実圧縮比εと膨張比とがほぼ等しい場合の、即ち通常のサイクルにおける理論熱効率の変化を示している。この場合には膨張比が大きくなるほど、即ち実圧縮比が高くなるほど理論熱効率が高くなることがわかる。従って通常のサイクルにおいて理論熱効率を高めるには実圧縮比を高くすればよいことになる。しかしながら機関高負荷運転時におけるノッキングの発生の制約により実圧縮比ε、即ち膨張比は最大でも12程度までしか高くすることができず、斯くして通常のサイクルにおいては理論熱効率を十分に高くすることはできないことになる。   The solid line in FIG. 12 shows the change in theoretical thermal efficiency when the actual compression ratio ε and the expansion ratio are substantially equal, that is, in a normal cycle. In this case, it can be seen that the theoretical thermal efficiency increases as the expansion ratio increases, that is, as the actual compression ratio increases. Therefore, in order to increase the theoretical thermal efficiency in a normal cycle, it is only necessary to increase the actual compression ratio. However, the actual compression ratio ε, that is, the expansion ratio can be increased only to a maximum of about 12 due to the restriction of the occurrence of knocking during engine high-load operation, and thus the theoretical thermal efficiency is sufficiently increased in a normal cycle. You can't do that.

一方、このような状況下で機械圧縮比と実圧縮比εとを厳密に区分しつつ理論熱効率を高めることが検討され、その結果理論熱効率は膨張比が支配し、実圧縮比εが或る程度まで高くなると理論熱効率に対して実圧縮比εはほとんど影響を与えないことが見出されたのである。即ち、実圧縮比εを高くすると爆発力は高まるが圧縮するために大きなエネルギが必要となり、斯くして実圧縮比εを高めても理論熱効率はほとんど高くならない。これに対し、膨張比を大きくすると膨張行程時にピストンに対し押下げ力が作用する期間が長くなり、斯くしてピストンがクランクシャフトに回転力を与えている期間が長くなる。従って膨張比は大きくすれば大きくするほど理論熱効率が高くなる。図12の破線は実圧縮比εを夫々5,6,7,8,9,10に固定した状態で膨張比を高くしていった場合の理論熱効率を示している。なお、図12において黒丸は実圧縮比εを5,6,7,8,9,10としたときの理論熱効率のピークの位置を示している。図12から、実圧縮比εを例えば10といった低い値に維持した状態で膨張比を高くしたときの理論熱効率の上昇量と、図12の実線で示す如く実圧縮比εも膨張比と共に増大せしめられる場合の理論熱効率の上昇量とは大きな差がないことがわかる。   On the other hand, under such circumstances, it has been studied to increase the theoretical thermal efficiency while strictly separating the mechanical compression ratio and the actual compression ratio ε. As a result, the theoretical thermal efficiency is governed by the expansion ratio, and the actual compression ratio ε is certain. It has been found that the actual compression ratio ε has little influence on the theoretical thermal efficiency at higher levels. That is, if the actual compression ratio ε is increased, the explosive force is increased, but a large amount of energy is required for compression, and thus even if the actual compression ratio ε is increased, the theoretical thermal efficiency is hardly increased. On the other hand, when the expansion ratio is increased, the period during which the pressing force acts on the piston during the expansion stroke becomes longer, and thus the period during which the piston applies the rotational force to the crankshaft becomes longer. Therefore, the larger the expansion ratio, the higher the theoretical thermal efficiency. The broken lines in FIG. 12 indicate the theoretical thermal efficiency when the expansion ratio is increased while the actual compression ratio ε is fixed to 5, 6, 7, 8, 9, and 10, respectively. In FIG. 12, black circles indicate the positions of the theoretical thermal efficiency peaks when the actual compression ratio ε is 5, 6, 7, 8, 9, 10. From FIG. 12, the increase in the theoretical thermal efficiency when the expansion ratio is increased while maintaining the actual compression ratio ε at a low value such as 10, and the actual compression ratio ε increases with the expansion ratio as shown by the solid line in FIG. It can be seen that there is no significant difference from the increase in theoretical thermal efficiency when

このように実圧縮比εが低い値に維持されているとノッキングが発生することがなく、従って実圧縮比εを低い値に維持した状態で膨張比を高くするとノッキングの発生を阻止しつつ理論熱効率を大巾に高めることができることになる。図13(B)は可変圧縮比機構Aおよび可変バルブタイミング機構Bを用いて、実圧縮比εを低い値に維持しつつ膨張比を高めるようにした場合の一例を示している。   Thus, if the actual compression ratio ε is maintained at a low value, knocking does not occur. Therefore, if the expansion ratio is increased while the actual compression ratio ε is maintained at a low value, the theory prevents knocking from occurring. The thermal efficiency can be greatly increased. FIG. 13B shows an example of using the variable compression ratio mechanism A and the variable valve timing mechanism B to increase the expansion ratio while maintaining the actual compression ratio ε at a low value.

図13(B)を参照すると、この例では可変圧縮比機構Aにより燃焼室容積が50mlから20mlまで減少せしめられる。一方、可変バルブタイミング機構Bによって実際のピストン行程容積が500mlから200mlになるまで吸気弁の閉弁時期が遅らされる。その結果、この例では実圧縮比は(20ml+200ml)/20ml=11となり、膨張比は(20ml+500ml)/20ml=26となる。図13(A)に示される通常のサイクルでは前述したように実圧縮比がほぼ11で膨張比が11であり、この場合に比べると図13(B)に示される場合には膨張比のみが26まで高められていることがわかる。これが超高膨張比サイクルと称される所以である。   Referring to FIG. 13B, in this example, the variable compression ratio mechanism A reduces the combustion chamber volume from 50 ml to 20 ml. On the other hand, the variable valve timing mechanism B delays the closing timing of the intake valve until the actual piston stroke volume is reduced from 500 ml to 200 ml. As a result, in this example, the actual compression ratio is (20 ml + 200 ml) / 20 ml = 11, and the expansion ratio is (20 ml + 500 ml) / 20 ml = 26. In the normal cycle shown in FIG. 13A, the actual compression ratio is almost 11 and the expansion ratio is 11, as described above. Compared to this case, only the expansion ratio is shown in FIG. 13B. It can be seen that it has been increased to 26. This is why it is called an ultra-high expansion ratio cycle.

上述したように膨張比を高くすると理論熱効率が向上し、燃費が向上する。従って膨張比はできる限り広い運転領域において高くすることが好ましい。しかしながら図13(B)に示されるように超高膨張比サイクルでは圧縮行程時の実際のピストン行程容積が小さくされるために燃焼室34内に吸入しうる吸入空気量は少なくなり、従ってこの超高膨張比サイクルは燃焼室34内に供給される吸入空気量が少ないとき、即ち要求エンジントルクTeが低いときしか採用できないことになる。従って本発明による実施例では要求エンジントルクTeが低いときには図13(B)に示す超高膨張比サイクルとされ、要求エンジントルクTeが高いときには図13(A)に示す通常のサイクルとされる。   As described above, when the expansion ratio is increased, the theoretical thermal efficiency is improved and the fuel efficiency is improved. Therefore, it is preferable to increase the expansion ratio in the widest possible operating range. However, as shown in FIG. 13B, in the ultra-high expansion ratio cycle, since the actual piston stroke volume during the compression stroke is reduced, the amount of intake air that can be sucked into the combustion chamber 34 is reduced. The high expansion ratio cycle can be adopted only when the amount of intake air supplied into the combustion chamber 34 is small, that is, when the required engine torque Te is low. Therefore, in the embodiment according to the present invention, when the required engine torque Te is low, the super high expansion ratio cycle shown in FIG. 13B is set, and when the required engine torque Te is high, the normal cycle shown in FIG. 13A is set.

次に図14を参照しつつ要求エンジントルクTeに応じてエンジン1がどのように制御されるかについて説明する。   Next, how the engine 1 is controlled according to the required engine torque Te will be described with reference to FIG.

図14には要求エンジントルクTeに応じた機械圧縮比、膨張比、吸気弁36の閉弁時期、実圧縮比、吸入空気量、スロットル弁46の開度および燃費の各変化が示されている。燃費は、車両が予め定められた走行モードで予め定められた走行距離を走行したときの燃料消費量を示しており、従って燃費を示す値は燃費が良好になるほど小さくなる。なお、本発明による実施例では触媒コンバータ49内の三元触媒によって排気ガス中の未燃HC,COおよびNOxを同時に低減しうるように通常燃焼室34内における平均空燃比は空燃比センサ49aの出力信号に基いて理論空燃比にフィードバック制御されている。図12は、このように燃焼室34内における平均空燃比が理論空燃比とされているときの理論熱効率を示している。   FIG. 14 shows changes in the mechanical compression ratio, the expansion ratio, the closing timing of the intake valve 36, the actual compression ratio, the intake air amount, the opening degree of the throttle valve 46, and the fuel consumption according to the required engine torque Te. . The fuel consumption indicates the amount of fuel consumed when the vehicle has traveled a predetermined travel distance in a predetermined travel mode. Therefore, the value indicating the fuel consumption decreases as the fuel consumption improves. In the embodiment according to the present invention, the average air-fuel ratio in the normal combustion chamber 34 is determined by the air-fuel ratio sensor 49a so that unburned HC, CO and NOx in the exhaust gas can be simultaneously reduced by the three-way catalyst in the catalytic converter 49. Feedback control is performed to the theoretical air-fuel ratio based on the output signal. FIG. 12 shows the theoretical thermal efficiency when the average air-fuel ratio in the combustion chamber 34 is thus the stoichiometric air-fuel ratio.

一方、このように本発明による実施例では燃焼室34内における平均空燃比が理論空燃比に制御されているのでエンジントルクTeは燃焼室34内に供給される吸入空気量に比例し、従って図14に示されるように要求エンジントルクTeが低下するほど吸入空気量が減少せしめられる。従って要求エンジントルクTeが低下するほど吸入空気量を減少させるために図14において実線で示されるように吸気弁36の閉弁時期が遅らされる。このように吸気弁36の閉弁時期を遅らせることによって吸入空気量が制御されている間はスロットル弁46が全開状態に保持されている。一方、要求エンジントルクTeが或る値Teよりも低くなると吸気弁36の閉弁時期を制御することによっては吸入空気量を必要とする吸入空気量に制御しえなくなる。従って要求エンジントルクTeがこの値Te、即ち限界値Teよりも低いときには吸気弁36の閉弁時期は限界値Teのときの限界閉弁時期に保持され、このときにはスロットル弁46によって吸入空気量が制御される。 On the other hand, in the embodiment according to the present invention, since the average air-fuel ratio in the combustion chamber 34 is controlled to the stoichiometric air-fuel ratio, the engine torque Te is proportional to the amount of intake air supplied into the combustion chamber 34. As shown in FIG. 14, the intake air amount is decreased as the required engine torque Te decreases. Accordingly, in order to reduce the intake air amount as the required engine torque Te decreases, the closing timing of the intake valve 36 is delayed as shown by the solid line in FIG. As described above, while the intake air amount is controlled by delaying the closing timing of the intake valve 36, the throttle valve 46 is maintained in a fully opened state. On the other hand, by a required engine torque Te becomes lower than a certain value Te 1 controls the closing timing of the intake valve 36 is not E and controls the intake air amount required for the intake air amount. Therefore, when the required engine torque Te is lower than this value Te 1 , that is, the limit value Te 1 , the valve closing timing of the intake valve 36 is held at the limit valve closing timing at the limit value Te 1. The amount of air is controlled.

一方、前述したように要求エンジントルクTeが低いときには超高膨張比サイクルとされ、従って図14に示されるように要求エンジントルクTeが低いときには機械圧縮比を高めることによって膨張比が高くされる。ところで図12に示されるように例えば実圧縮比εを10とした場合、膨張比が35程度のときに理論熱効率がピークとなる。従って要求エンジントルクTeが低いときには膨張比が35程度になるまで機械圧縮比を高めることが好ましい。しかしながら膨張比が35程度になるまで機械圧縮比を高めるのは構造上の制約から困難である。そこで本発明による実施例では要求エンジントルクTeが低いときにはできる限り高い膨張比が得られるように機械圧縮比が構造上可能な最大機械圧縮比とされている。   On the other hand, as described above, when the required engine torque Te is low, an ultra-high expansion ratio cycle is set. Therefore, as shown in FIG. 14, when the required engine torque Te is low, the expansion ratio is increased by increasing the mechanical compression ratio. As shown in FIG. 12, for example, when the actual compression ratio ε is 10, the theoretical thermal efficiency peaks when the expansion ratio is about 35. Therefore, when the required engine torque Te is low, it is preferable to increase the mechanical compression ratio until the expansion ratio becomes about 35. However, it is difficult to increase the mechanical compression ratio until the expansion ratio reaches about 35 due to structural limitations. Therefore, in the embodiment according to the present invention, the mechanical compression ratio is set to the maximum structurally possible mechanical compression ratio so that the highest possible expansion ratio can be obtained when the required engine torque Te is low.

一方、機械圧縮比を最大機械圧縮比に維持した状態で吸入空気量を増大すべく吸気弁36の閉弁時期が早められると実圧縮比が高くなる。しかしながら実圧縮比は最大でも12以下に維持する必要がある。従って要求エンジントルクTeが高くなって吸入空気量が増大せしめられるときには実圧縮比が最適な実圧縮比に維持されるように機械圧縮比が低下せしめられる。本発明による実施例では図14に示されるように要求エンジントルクTeが限界値Teを越えたときには実圧縮比が最適な実圧縮比に維持されるように要求エンジントルクTeが増大するにつれて機械圧縮比が低下せしめられる。 On the other hand, if the closing timing of the intake valve 36 is advanced so as to increase the intake air amount while maintaining the mechanical compression ratio at the maximum mechanical compression ratio, the actual compression ratio increases. However, the actual compression ratio needs to be maintained at 12 or less at the maximum. Accordingly, when the required engine torque Te is increased and the intake air amount is increased, the mechanical compression ratio is lowered so that the actual compression ratio is maintained at the optimum actual compression ratio. Machine as the required engine torque Te, as shown in FIG. 14 the required engine torque Te so that the actual compression ratio is maintained at the optimum actual compression ratio when exceeding the limit value Te 2 is increased in this embodiment of the present invention The compression ratio is lowered.

要求エンジントルクTeが高くなると機械圧縮比は最小機械圧縮比まで低下せしめられ、このときには図13(A)で示される通常のサイクルとなる。   When the required engine torque Te increases, the mechanical compression ratio is lowered to the minimum mechanical compression ratio, and at this time, the normal cycle shown in FIG.

ところで本発明による実施例ではエンジン回転数Neが低いときには実圧縮比εが9から11の間とされる。ただし、エンジン回転数Neが高くなると燃焼室34内の混合気に乱れが発生するためにノッキングが発生しづらくなり、従って本発明による実施例ではエンジン回転数Neが高くなるほど実圧縮比εが高くされる。   Incidentally, in the embodiment according to the present invention, when the engine speed Ne is low, the actual compression ratio ε is between 9 and 11. However, when the engine speed Ne increases, the air-fuel mixture in the combustion chamber 34 is disturbed, so that knocking does not easily occur. Therefore, in the embodiment according to the present invention, the actual compression ratio ε increases as the engine speed Ne increases. It will be lost.

一方、本発明による実施例では超高膨張比サイクルとされたときの膨張比が26から30とされている。一方、図12において実圧縮比ε=5は実用上使用可能な実圧縮比の下限を示しており、この場合、膨張比がほぼ20のときに理論熱効率がピークとなる。理論空燃比がピークとなる膨張比は実圧縮比εが5よりも大きくなるにつれて20よりも高くなり、従って実用上使用する可能性のある実圧縮比εを考えると膨張比が20以上であることが好ましいと言える。従って本発明による実施例では膨張比が20以上となるように可変圧縮比機構Aが形成されている。   On the other hand, in the embodiment according to the present invention, the expansion ratio when the ultra high expansion ratio cycle is set is 26 to 30. On the other hand, the actual compression ratio ε = 5 in FIG. 12 indicates the lower limit of the actual compression ratio that can be used practically. In this case, the theoretical thermal efficiency peaks when the expansion ratio is approximately 20. The expansion ratio at which the theoretical air-fuel ratio reaches a peak becomes higher than 20 as the actual compression ratio ε becomes larger than 5, and therefore the expansion ratio is 20 or more in view of the actual compression ratio ε that may be practically used. It can be said that it is preferable. Therefore, in the embodiment according to the present invention, the variable compression ratio mechanism A is formed so that the expansion ratio becomes 20 or more.

また、図14に示される例では機械圧縮比は要求エンジントルクTeに応じて連続的に変化せしめられている。しかしながら機械圧縮比は要求エンジントルクTeに応じて段階的に変化させることもできる。   In the example shown in FIG. 14, the mechanical compression ratio is continuously changed according to the required engine torque Te. However, the mechanical compression ratio can be changed stepwise according to the required engine torque Te.

一方、図14において破線で示すように要求エンジントルクTeが低くなるにつれて吸気弁36の閉弁時期を早めることによっても吸入空気量を制御することができる。従って、図14において実線で示される場合と破線で示される場合とをいずれも包含しうるように表現すると、本発明による実施例では吸気弁36の閉弁時期は、要求エンジントルクTeが低くなるにつれて、燃焼室34内に供給される吸入空気量を制御しうる限界閉弁時期まで吸気下死点BDCから離れる方向に移動せしめられることになる。   On the other hand, as shown by the broken line in FIG. 14, the intake air amount can also be controlled by advancing the closing timing of the intake valve 36 as the required engine torque Te decreases. Accordingly, if the case shown by the solid line in FIG. 14 and the case shown by the broken line can be included, in the embodiment according to the present invention, the required engine torque Te becomes low at the closing timing of the intake valve 36. As a result, it is moved in a direction away from the intake bottom dead center BDC until the limit valve closing timing at which the amount of intake air supplied into the combustion chamber 34 can be controlled.

ところで膨張比が高くなると理論熱効率が高くなり、燃費が良好となる、即ち燃費が小さくなる。従って図14において要求エンジントルクTeが限界値Te以下のときに燃費が最も小さくなる。しかしながら限界値TeとTeの間では要求エンジントルクTeが低くなるにつれて実圧縮比が低下するのでわずかばかり燃費が悪くなる、即ち燃費が高くなる。また、要求エンジントルクTeが限界値Teよりも低い領域ではスロットル弁46が閉弁せしめられるために燃費は更に高くなる。一方、要求エンジントルクTeが限界値Teよりも高くなると膨張比が低下するために要求エンジントルクTeが高くなるにつれて燃費が高くなる。従って要求エンジントルクTeが限界値Teのとき、即ち要求エンジントルクTeの増大により機械圧縮比が低下せしめられる領域と機械圧縮比が最大機械圧縮比に維持されている領域との境界において燃費は最も小さくなる。 By the way, when the expansion ratio becomes high, the theoretical thermal efficiency becomes high and the fuel efficiency becomes good, that is, the fuel efficiency becomes small. Thus the required engine torque Te in FIG. 14, the fuel consumption is minimized when: the limit value Te 2. However, between the limit values Te 1 and Te 2 , the actual compression ratio decreases as the required engine torque Te decreases, so the fuel efficiency becomes slightly worse, that is, the fuel efficiency increases. Further, fuel consumption is even higher for the throttle valve 46 is made to closed the required engine torque Te is lower than the limit value Te 1 region. On the other hand, when the required engine torque Te becomes higher than the limit value Te 2 , the expansion ratio decreases, so that the fuel efficiency increases as the required engine torque Te increases. Accordingly, when the required engine torque Te is the limit value Te 2 , that is, the fuel consumption is reduced at the boundary between the region where the mechanical compression ratio is lowered due to the increase in the required engine torque Te and the region where the mechanical compression ratio is maintained at the maximum mechanical compression ratio. The smallest.

燃費が最も小さくなるエンジントルクTeの限界値Teはエンジン回転数Neに応じて若干変化するが、いずれにしてもエンジントルクTeを限界値Teに保持しておくことができれば最小の燃費を得られることになる。本発明ではエンジン1の要求出力Peが変化してもエンジントルクTeを限界値Teに維持するために出力調整装置2が用いられている。 Limit value Te 2 of the engine torque Te fuel consumption is minimized is slightly changed according to the engine speed Ne, but the minimum fuel consumption if it is possible to hold the engine torque Te Anyway the limit value Te 2 Will be obtained. In the present invention, the output adjusting device 2 is used to maintain the engine torque Te at the limit value Te 2 even if the required output Pe of the engine 1 changes.

図14を参照して説明したように、超高膨張比サイクルにおいて、エンジントルクTeが限界値Te1よりも低いときには、機械圧縮比が予め定められた機械圧縮比、例えば20以上に維持されると共に吸気弁36の閉弁時期が吸気下死点から離れた側に維持されつつスロットル弁46の開度を制御することによって吸入空気量が制御される。これを第1の超高膨張比サイクルと称することにする。一方、エンジントルクTeが限界値Te1よりも高いときには機械圧縮比が予め定められた機械圧縮比に維持されると共にスロットル弁45が全開状態に保持されつつ吸気弁36の閉弁時期を遅らせることにより吸入空気量が制御される。これを第2の超高膨張比サイクルと称することにする。従って、超高膨張比サイクルでは第1の超高膨張比サイクルと第2の超高膨張比サイクルのいずれか一方が行われる。   As described with reference to FIG. 14, in the ultra-high expansion ratio cycle, when the engine torque Te is lower than the limit value Te1, the mechanical compression ratio is maintained at a predetermined mechanical compression ratio, for example, 20 or more. The intake air amount is controlled by controlling the opening degree of the throttle valve 46 while maintaining the closing timing of the intake valve 36 on the side away from the intake bottom dead center. This will be referred to as the first ultra-high expansion ratio cycle. On the other hand, when the engine torque Te is higher than the limit value Te1, the mechanical compression ratio is maintained at a predetermined mechanical compression ratio, and the closing timing of the intake valve 36 is delayed while the throttle valve 45 is kept fully open. The amount of intake air is controlled. This will be referred to as a second ultra-high expansion ratio cycle. Accordingly, in the ultra-high expansion ratio cycle, either the first ultra-high expansion ratio cycle or the second ultra-high expansion ratio cycle is performed.

次に、図15を参照しつつエンジン1の制御方法について説明する。   Next, a control method of the engine 1 will be described with reference to FIG.

図15において実線P1は、超高膨張比サイクルが行われたときに燃費が最小となるエンジントルクTeとエンジン回転数Neの関係を示している。従って、超高膨張比サイクルが行われるときにエンジントルクTeとエンジン回転数Neを実線P1上のエンジントルクTeとエンジン回転数Neに設定すると燃費が最小となる。   In FIG. 15, a solid line P1 indicates the relationship between the engine torque Te and the engine rotational speed Ne at which the fuel consumption is minimized when the ultra-high expansion ratio cycle is performed. Accordingly, if the engine torque Te and the engine speed Ne are set to the engine torque Te and the engine speed Ne on the solid line P1 when the ultra-high expansion ratio cycle is performed, the fuel consumption is minimized.

一方、図15において実線P2は、通常のサイクルが行われたときに燃費が最小となるエンジントルクTeとエンジン回転数Neの関係を示している。従って、通常のサイクルが行われるときにエンジントルクTeとエンジン回転数Neを実線P2上のエンジントルクTeとエンジン回転数Neに設定すると燃費が最小となる。   On the other hand, the solid line P2 in FIG. 15 shows the relationship between the engine torque Te and the engine speed Ne at which the fuel consumption is minimized when the normal cycle is performed. Therefore, if the engine torque Te and the engine speed Ne are set to the engine torque Te and the engine speed Ne on the solid line P2 when the normal cycle is performed, the fuel consumption is minimized.

本発明による実施例では、エンジン1の要求出力Peが図15に破線で示さる境界出力PYよりも低いときには超高膨張比サイクルが行われる。言い換えると、エンジン1の要求出力Peが境界出力PYよりも低いときには、機械圧縮比が予め定められた圧縮比以上に維持されると共に吸気弁36の閉弁時期が吸気下死点から離れた側に維持されつつスロットル開度又は吸気弁36の閉弁時期を制御することにより吸入空気量が制御される。この場合、要求エンジントルクTeXと要求エンジン回転数NeXは図15の実線P1上のエンジントルクTeとエンジン回転数Neに設定される。従って、エンジン1の要求出力Peに応じエンジントルクTeとエンジン回転数Neが実線P1に沿って変化される。   In the embodiment according to the present invention, the super high expansion ratio cycle is performed when the required output Pe of the engine 1 is lower than the boundary output PY indicated by the broken line in FIG. In other words, when the required output Pe of the engine 1 is lower than the boundary output PY, the mechanical compression ratio is maintained to be equal to or higher than a predetermined compression ratio and the closing timing of the intake valve 36 is away from the intake bottom dead center. The intake air amount is controlled by controlling the throttle opening or the closing timing of the intake valve 36 while being maintained at the same value. In this case, the required engine torque TeX and the required engine speed NeX are set to the engine torque Te and the engine speed Ne on the solid line P1 in FIG. Accordingly, the engine torque Te and the engine speed Ne are changed along the solid line P1 in accordance with the required output Pe of the engine 1.

これに対し、エンジン1の要求出力Peが境界出力PYよりも高いときには通常のサイクルが行われる。即ち、機械圧縮比が予め定められた圧縮比以下に維持されると共に吸気弁36の閉弁時期が吸気下死点に近い側に維持されつつスロットル開度を制御することにより吸入空気量が制御される。この場合、要求エンジントルクTeXと要求エンジン回転数NeXは図15の実線P2上のエンジントルクTeとエンジン回転数Neに設定される。従って、エンジン1の要求出力Peに応じエンジントルクTeとエンジン回転数Neが実線P2に沿って変化される。   On the other hand, when the required output Pe of the engine 1 is higher than the boundary output PY, a normal cycle is performed. That is, the intake air amount is controlled by controlling the throttle opening while the mechanical compression ratio is maintained below a predetermined compression ratio and the closing timing of the intake valve 36 is maintained close to the intake bottom dead center. Is done. In this case, the required engine torque TeX and the required engine speed NeX are set to the engine torque Te and the engine speed Ne on the solid line P2 in FIG. Accordingly, the engine torque Te and the engine speed Ne are changed along the solid line P2 in accordance with the required output Pe of the engine 1.

ところで、図16に破線で示されるように、サンギアSの回転数Nsが負値になると、即ちサンギアSが逆回転すると、好ましくない動力循環が生ずる。動力循環が生ずると燃費が悪化する。そこで本発明による実施例では、非ロック状態における燃費とロック状態における燃費とを比較し、ロック状態における燃費が非ロック状態における燃費よりも小さいときには、ロック機構LMによりロック状態に切り換えるようにしている。ロック状態に切り換えられると、図16に実線で示されるようにリングギアRの回転数Nrが維持されながらサンギアSの回転数Nsがゼロに維持される。これに対し、非ロック状態における燃費がロック状態における燃費よりも小さいときには非ロック状態に維持され、又は非ロック状態に戻される。   Incidentally, as indicated by a broken line in FIG. 16, when the rotation speed Ns of the sun gear S becomes a negative value, that is, when the sun gear S rotates in the reverse direction, an undesirable power circulation occurs. When power circulation occurs, fuel consumption deteriorates. Therefore, in the embodiment according to the present invention, the fuel consumption in the unlocked state is compared with the fuel consumption in the locked state, and when the fuel consumption in the locked state is smaller than the fuel consumption in the unlocked state, the lock mechanism LM switches to the locked state. . When switched to the locked state, the rotational speed Ns of the sun gear S is maintained at zero while the rotational speed Nr of the ring gear R is maintained as shown by a solid line in FIG. On the other hand, when the fuel consumption in the unlocked state is smaller than the fuel consumption in the locked state, the unlocked state is maintained, or the unlocked state is restored.

本発明による実施例では、非ロック状態における燃費は、非ロック状態においてエンジン1が運転されたと仮定したときに車両の要求出力を発生するのに必要なエンジン1での燃料消費量およびバッテリ19での電力消費量から推定される。同様に、ロック状態における燃費は、ロック状態においてエンジン1が運転されたと仮定したときに車両の要求出力を発生するのに必要なエンジン1での燃料消費量およびバッテリ19での電力消費量から推定される。   In the embodiment according to the present invention, the fuel consumption in the unlocked state is determined by the fuel consumption in the engine 1 and the battery 19 required to generate the required output of the vehicle when the engine 1 is operated in the unlocked state. It is estimated from the power consumption. Similarly, the fuel consumption in the locked state is estimated from the fuel consumption in the engine 1 and the power consumption in the battery 19 necessary for generating the required output of the vehicle when the engine 1 is operated in the locked state. Is done.

ただし、通常のサイクルが行われているときにはロック状態に切り換えられても燃費が小さくならない。従って本発明による実施例では、ロック状態に切り換えられるのは超高膨張比サイクルが行われているときであり、通常のサイクルが行われているときには非ロック状態に維持される。   However, when the normal cycle is performed, the fuel consumption is not reduced even if the lock state is switched. Therefore, in the embodiment according to the present invention, it is switched to the locked state when the ultra-high expansion ratio cycle is performed, and is maintained in the unlocked state when the normal cycle is performed.

図15において実線P3は、ロック状態において超高膨張比サイクルが行われたときに燃費が最小となるエンジントルクTeとエンジン回転数Neの関係を示している。従って、ロック状態において超高膨張比サイクルが行われるときにエンジントルクTeとエンジン回転数Neを実線P3上のエンジントルクTeとエンジン回転数Neに設定すると燃費が最小となる。   In FIG. 15, a solid line P3 shows the relationship between the engine torque Te and the engine speed Ne at which the fuel consumption is minimized when the ultra-high expansion ratio cycle is performed in the locked state. Therefore, when the engine torque Te and the engine speed Ne are set to the engine torque Te and the engine speed Ne on the solid line P3 when the super high expansion ratio cycle is performed in the locked state, the fuel consumption is minimized.

ロック状態のもとで超高膨張比サイクルが行うべきときには、要求エンジントルクTeXと要求エンジン回転数NeXは図15の実線P3上のエンジントルクTeとエンジン回転数Neに設定される。従って、エンジン1の要求出力Peに応じエンジントルクTeとエンジン回転数Neが実線P3に沿って変化される。   When the super-high expansion ratio cycle is to be performed under the locked state, the required engine torque TeX and the required engine speed NeX are set to the engine torque Te and the engine speed Ne on the solid line P3 in FIG. Accordingly, the engine torque Te and the engine speed Ne are changed along the solid line P3 in accordance with the required output Pe of the engine 1.

なお、図15に示される実線P1,P2,P3は動作線と称される。   Note that the solid lines P1, P2, and P3 shown in FIG. 15 are referred to as operation lines.

ところで、図14を参照して説明したように、超高膨張比サイクルにおいてエンジントルクTeが限界値Te1よりも低いときには吸気弁36の閉弁時期が吸気下死点から離れた側に維持されつつスロットル弁46の開度を制御することによって吸入空気量が制御される第1の超高膨張比サイクルが行われる。一方、エンジントルクTeが限界値Te1よりも高いときにはスロットル弁45が全開状態に保持されつつ吸気弁36の閉弁時期を制御することにより吸入空気量が制御される第2の超高膨張比サイクルが行われる。その結果、第1の超高膨張比サイクルではポンピングロスが増大してしまう。   By the way, as described with reference to FIG. 14, when the engine torque Te is lower than the limit value Te1 in the ultra-high expansion ratio cycle, the closing timing of the intake valve 36 is maintained on the side away from the intake bottom dead center. A first ultra-high expansion ratio cycle in which the intake air amount is controlled by controlling the opening degree of the throttle valve 46 is performed. On the other hand, when the engine torque Te is higher than the limit value Te1, the second ultra-high expansion ratio cycle in which the intake air amount is controlled by controlling the closing timing of the intake valve 36 while the throttle valve 45 is kept fully open. Is done. As a result, the pumping loss increases in the first ultra-high expansion ratio cycle.

一方、エンジン1の燃費のみを考えると、ロック状態における燃費は、非ロック状態における燃費よりも大きくなっている。そうすると、第1の超高膨張比サイクル時であってロック状態時には燃費がかなり大きくなるということになる。   On the other hand, considering only the fuel consumption of the engine 1, the fuel consumption in the locked state is larger than the fuel consumption in the non-locked state. In this case, the fuel consumption is considerably increased during the first ultra-high expansion ratio cycle and in the locked state.

一方、エンジン1にEGRガスを供給すれEGR作用を行えばポンピングロスを低減でき、従って燃費を小さくすることができる。   On the other hand, if EGR gas is supplied to the engine 1 to perform the EGR action, the pumping loss can be reduced, and thus the fuel consumption can be reduced.

そこで本発明による実施例では、第1の超高膨張比サイクル時であってロック状態時にEGR作用を行うようにしている。その結果、第1の超高膨張比サイクル時であってロック状態に燃費が増大するのが抑制される。   Therefore, in the embodiment according to the present invention, the EGR action is performed in the locked state during the first ultra-high expansion ratio cycle. As a result, it is possible to suppress an increase in fuel consumption in the locked state during the first ultra-high expansion ratio cycle.

第1の超高膨張比サイクルではエンジントルクTeが高くなるにつれてスロットル開度が大きくなる。スロットル開度が大きいときにEGR作用を行うと、排気ガスが吸気ダクト43内を逆流してスロットル弁46を通過し、吸入空気量検出器47に到るおそれがある。この場合、吸入空気量検出器47が吸入空気量を正確に検出できないおそれがある。   In the first ultra-high expansion ratio cycle, the throttle opening increases as the engine torque Te increases. If the EGR action is performed when the throttle opening is large, the exhaust gas may flow backward in the intake duct 43 and pass through the throttle valve 46 to reach the intake air amount detector 47. In this case, there is a possibility that the intake air amount detector 47 cannot accurately detect the intake air amount.

また、超高膨張比サイクルでは、吸気弁36の閉弁時期が大幅に遅くされているので、燃焼が必ずしも安定ではない。この状態でEGR作用を行うと、燃焼が更に不安定になるおそれがある。特に、第1の超高膨張比サイクルが行われる低負荷時には、燃焼がより不安定になるおそれがある。   Further, in the ultra-high expansion ratio cycle, the closing timing of the intake valve 36 is greatly delayed, so that combustion is not always stable. If the EGR action is performed in this state, the combustion may become more unstable. In particular, combustion may become more unstable at low loads when the first ultra-high expansion ratio cycle is performed.

そこで本発明による実施例では、ロック状態時であっても、スロットル開度を表すエンジントルクTeが許容上限TeUよりも高いときにはEGR作用が停止され、エンジントルクTeが許容上限TeUよりも低いときにEGR作用が行われる。また、ロック状態時であっても、エンジン回転数Neが許容下限NeLよりも低いときにEGR作用が停止され、エンジン回転数Neが許容下限よりも高いときにEGR作用が行われる。   Therefore, in the embodiment according to the present invention, even in the locked state, when the engine torque Te representing the throttle opening is higher than the allowable upper limit TeU, the EGR action is stopped, and when the engine torque Te is lower than the allowable upper limit TeU. EGR action is performed. Even in the locked state, the EGR action is stopped when the engine speed Ne is lower than the allowable lower limit NeL, and the EGR action is performed when the engine speed Ne is higher than the allowable lower limit.

即ち、図17に示されるように、エンジントルクTeおよびエンジン回転数Neにより定まるエンジン運転状態が、エンジントルクTeが許容上限TeUよりも低くかつエンジン回転数Neが許容下限NeLよりも高い領域AEGR内にあるときにEGR作用が行われ、エンジン運転状態が領域AEGR外にあるときにはEGR作用が停止される。このようにすると、吸入空気量を正確に検出しつつ安定した燃焼を得ることができる。   That is, as shown in FIG. 17, the engine operating state determined by the engine torque Te and the engine speed Ne is within an area AEGR where the engine torque Te is lower than the allowable upper limit TeU and the engine speed Ne is higher than the allowable lower limit NeL. The EGR action is performed when the engine is in the state, and the EGR action is stopped when the engine operating state is outside the region AEGR. In this way, stable combustion can be obtained while accurately detecting the intake air amount.

EGR作用が行われるときのEGR制御弁92の開度VEGRは図18に示されるようにエンジントルクTeおよびエンジン回転数Neの関数としてマップの形で予めROM22内に記憶されている。   The opening degree VEGR of the EGR control valve 92 when the EGR action is performed is stored in advance in the ROM 22 in the form of a map as a function of the engine torque Te and the engine speed Ne as shown in FIG.

一方、第1の超高膨張比サイクル時であって非ロック状態時にはEGR作用は行われない。その結果、EGR作用により燃焼が不安定になるのが阻止される。   On the other hand, during the first ultra-high expansion ratio cycle and in the unlocked state, the EGR action is not performed. As a result, combustion is prevented from becoming unstable due to the EGR action.

図19は上述のサイクル制御を実行するルーチンを示している。このルーチンは一定時間毎の割込みによって実行される。   FIG. 19 shows a routine for executing the above-described cycle control. This routine is executed by interruption every predetermined time.

図19を参照すると、まず初めにステップ200ではエンジン1の出力Peが境界出力PYよりも低いか否かが判別される。Pe<PYのときには次いでステップ201に進み、超高膨張比サイクルが行われる。これに対し、Pe≧PYのときにはステップ202に進んで通常のサイクルが行われる。   Referring to FIG. 19, first, at step 200, it is judged if the output Pe of the engine 1 is lower than the boundary output PY. When Pe <PY, the routine proceeds to step 201 where an ultra-high expansion ratio cycle is performed. On the other hand, when Pe ≧ PY, the routine proceeds to step 202 where a normal cycle is performed.

なお、超高膨張比サイクルから通常のサイクルに切り換えられるとき又は通常のサイクルから超高膨張比サイクルに切り換えられるときには、エンジン1の出力Peが維持される。また、非ロック状態からロック状態に切り換えられるとき又はロック状態から非ロック状態に切り換えられるときにも、エンジン1の出力Peが維持される。即ち、図15に示されるように、曲線P1上の点X1で表されるエンジン運転状態において超高膨張比サイクルが行われているときに通常のサイクルに切り換えるべきときには、エンジン1の出力PeがPe4に維持されるようにエンジン運転状態が曲線P2上の点X2に変化される。一方、点X1で表されるエンジン運転状態からロック状態に切り換えるべきときには、エンジン1の出力PeがPe4に維持されるようにエンジン運転状態が曲線P3上の点X3に変化される。   Note that the output Pe of the engine 1 is maintained when the super high expansion ratio cycle is switched to the normal cycle or when the normal cycle is switched to the super high expansion ratio cycle. The output Pe of the engine 1 is also maintained when switching from the unlocked state to the locked state or when switching from the locked state to the unlocked state. That is, as shown in FIG. 15, when switching to the normal cycle when the super high expansion ratio cycle is being performed in the engine operating state represented by the point X1 on the curve P1, the output Pe of the engine 1 is The engine operating state is changed to a point X2 on the curve P2 so as to be maintained at Pe4. On the other hand, when the engine operating state represented by the point X1 should be switched to the locked state, the engine operating state is changed to a point X3 on the curve P3 so that the output Pe of the engine 1 is maintained at Pe4.

図20は上述のロック制御を実行するルーチンを示している。このルーチンは一定時間毎の割込みによって実行される。   FIG. 20 shows a routine for executing the above-described lock control. This routine is executed by interruption every predetermined time.

図20を参照すると、まず初めにステップ300ではエンジン1において超高膨張比サイクルが行われているか否かが判別される。超高膨張比サイクルが行われているときには次いでステップ301に進み、非ロック状態における燃費FbULおよびロック状態における燃費FbLが推定される。続くステップ302ではロック状態における燃費FbLが非ロック状態における燃費FbLよりも小さいか否かが判別される。FbL<FbULのときには次いでステップ303に進み、ロック機構LMが作動され、ロック状態に切り換えられる。これに対し、FbL≧FbULのときには次いでステップ304に進み、ロック機構LMが停止され、非ロック状態に戻される。   Referring to FIG. 20, first, at step 300, it is judged if the engine 1 is performing an ultra-high expansion ratio cycle. When the super high expansion ratio cycle is being performed, the routine proceeds to step 301 where the fuel consumption FbUL in the unlocked state and the fuel consumption FbL in the locked state are estimated. In the subsequent step 302, it is determined whether or not the fuel consumption FbL in the locked state is smaller than the fuel consumption FbL in the non-locked state. When FbL <FbUL, the routine proceeds to step 303 where the lock mechanism LM is activated and switched to the locked state. On the other hand, when FbL ≧ FbUL, the routine proceeds to step 304 where the lock mechanism LM is stopped and returned to the unlocked state.

図21は上述のEGR制御を実行するルーチンを示している。このルーチンは一定時間毎の割込みによって実行される。   FIG. 21 shows a routine for executing the above-described EGR control. This routine is executed by interruption every predetermined time.

図21を参照すると、まず初めにステップ400では第1の超高膨張比サイクルが行われているか否かが判別される。第1の超高膨張比サイクルが行われているときには次いでステップ401に進み、ロック状態であるか否かが判別される。ロック状態であるときには次いでステップ402に進み、エンジン運転状態が領域AEGR内にあるか否かが判別される。エンジン運転状態が領域AEGR内にあるときには次いでステップ403に進み、EGR作用が行われる。これに対し、ステップ400において第1の超高膨張比サイクルが行われていないとき、ステップ401において非ロック状態であるとき、およびステップ402においてエンジン運転状態が領域AEGR外にあるときには、ステップ404に進み、EGR作用が停止される。   Referring to FIG. 21, first, at step 400, it is judged if the first ultra-high expansion ratio cycle is being performed. When the first ultra-high expansion ratio cycle is being performed, the routine proceeds to step 401, where it is determined whether or not the lock state is established. When it is in the locked state, the routine proceeds to step 402, where it is determined whether or not the engine operating state is in the region AEGR. When the engine operating state is within the area AEGR, the routine proceeds to step 403 where the EGR action is performed. On the other hand, when the first ultra-high expansion ratio cycle is not performed in step 400, when the unlocked state is detected in step 401, and when the engine operating state is outside the region AEGR in step 402, the process proceeds to step 404. Advance and EGR action is stopped.

なお、図17に示される例では領域AEGRがエンジントルクTeおよびエンジン回転数Neにより規定される。別の実施例では、領域AEGRがエンジントルクTeのみ又はエンジン回転数Neのみにより規定される。   In the example shown in FIG. 17, the region AEGR is defined by the engine torque Te and the engine speed Ne. In another embodiment, the region AEGR is defined only by the engine torque Te or only by the engine speed Ne.

次に、EGR制御の別の実施例を説明する。   Next, another embodiment of EGR control will be described.

この別の実施例では、図22に示されるように、EGR制御弁92の開度VEGRが小さいときには開度VEGRが大きいときに比べて許容上限TeUが大きく設定される。即ち、EGRガス量が少なくなるにつれて領域AEGRが拡大される。このようにしているのは、EGRガス量が少ないときには、エンジントルクTeが大きくても、即ちスロットル開度が大きくても、吸入空気量の誤検出の可能性が低いからである。   In this other embodiment, as shown in FIG. 22, when the opening degree VEGR of the EGR control valve 92 is small, the allowable upper limit TeU is set larger than when the opening degree VEGR is large. That is, the region AEGR is enlarged as the amount of EGR gas decreases. This is because, when the EGR gas amount is small, the possibility of erroneous detection of the intake air amount is low even if the engine torque Te is large, that is, the throttle opening is large.

また、この別の実施例では、図23に示されるように、EGR制御弁92の開度VEGRが小さいときには開度VEGRが大きいときに比べて許容下限NeLが小さく設定される。即ち、EGRガス量が少なくなるにつれて領域AEGRが拡大される。このようにしているのは、EGRガス量が少ないときには、EGRガスによる燃焼安定性への影響が小さいからである。   In this other embodiment, as shown in FIG. 23, when the opening degree VEGR of the EGR control valve 92 is small, the allowable lower limit NeL is set smaller than when the opening degree VEGR is large. That is, the region AEGR is enlarged as the amount of EGR gas decreases. This is because when the amount of EGR gas is small, the influence of the EGR gas on the combustion stability is small.

更に、図23に示されるように、エンジン冷却水温THWが高いときにはエンジン冷却水温THWが低いときに比べて許容下限NeLが小さく設定される。即ち、エンジン冷却水温THWが高くなるにつれて領域AEGRが拡大される。このようにしているのは、エンジン冷却水温THWが高いときには、EGRガスによる燃焼安定性への影響が小さいからである。   Further, as shown in FIG. 23, when the engine coolant temperature THW is high, the allowable lower limit NeL is set smaller than when the engine coolant temperature THW is low. That is, the region AEGR is enlarged as the engine coolant temperature THW increases. This is because when the engine coolant temperature THW is high, the influence of the EGR gas on the combustion stability is small.

更に、エンジン冷却水温THWが許容下限THWLよりも低いときにはEGR作用が停止される。エンジン冷却水温THWが過度に低いときにはEGRガスによる燃焼安定性への影響が大きいからである。   Further, when the engine coolant temperature THW is lower than the allowable lower limit THWL, the EGR action is stopped. This is because when the engine coolant temperature THW is excessively low, the influence of the EGR gas on the combustion stability is great.

図24は上述のEGR制御を実行するルーチンを示している。このルーチンは一定時間毎の割込みによって実行される。   FIG. 24 shows a routine for executing the above-described EGR control. This routine is executed by interruption every predetermined time.

図24を参照すると、まず初めにステップ400では第1の超高膨張比サイクルが行われているか否かが判別される。第1の超高膨張比サイクルが行われているときには次いでステップ401に進み、ロック状態であるか否かが判別される。ロック状態であるときには次いでステップ401aに進み、エンジン冷却水温THWが許容下限THWL以上か否かが判別される。THW≧THWLのときには次いでステップ401bに進み、領域AEGRが決定される。即ち、図22および図23から許容上限TeUおよび許容下限NeLが決定される。続くステップ402ではエンジン運転状態が領域AEGR内にあるか否かが判別される。エンジン運転状態が領域AEGR内にあるときには次いでステップ403に進み、EGR作用が行われる。これに対し、ステップ400において第1の超高膨張比サイクルが行われていないとき、ステップ401において非ロック状態であるとき、ステップ401aにおいてTHW<THWLのとき、およびステップ402においてエンジン運転状態が領域AEGR外にあるときには、ステップ404に進み、EGR作用が停止される。   Referring to FIG. 24, first, at step 400, it is judged if the first ultra-high expansion ratio cycle is being performed. When the first ultra-high expansion ratio cycle is being performed, the routine proceeds to step 401, where it is determined whether or not the lock state is established. When in the locked state, the routine proceeds to step 401a, where it is determined whether the engine coolant temperature THW is equal to or higher than the allowable lower limit THWL. When THW ≧ THWL, the routine proceeds to step 401b where the area AEGR is determined. That is, the allowable upper limit TeU and the allowable lower limit NeL are determined from FIG. 22 and FIG. In the subsequent step 402, it is determined whether or not the engine operating state is within the area AEGR. When the engine operating state is within the area AEGR, the routine proceeds to step 403 where the EGR action is performed. On the other hand, when the first ultra-high expansion ratio cycle is not performed in step 400, in the non-lock state in step 401, in TH401 <THWL in step 401a, and in the engine operation state in step 402 When it is outside the AEGR, the routine proceeds to step 404 where the EGR action is stopped.

次に、図25を参照して本発明による更に別の実施例を説明する。   Next, still another embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG.

EGR作用が停止された直後は、吸気ダクト43、サージタンク41、吸気枝管40、吸気ポート37にEGRガスが残存しており、このEGRガスは順次各気筒に吸入される。ところが、このとき各気筒に吸入されるEGRガス量にバラツキが生ずるおそれがある。その結果、各気筒での燃焼にバラツキが生じ、トルク変動が大きくなるおそれがある。   Immediately after the EGR action is stopped, EGR gas remains in the intake duct 43, the surge tank 41, the intake branch pipe 40, and the intake port 37, and this EGR gas is sequentially drawn into each cylinder. However, at this time, the amount of EGR gas sucked into each cylinder may vary. As a result, the combustion in each cylinder varies and the torque fluctuation may increase.

一方、超高膨張比サイクルが行われていると、燃焼が不安定になるおそれがある。また、第2の超高膨張比サイクルではスロットル弁46が全開に保持されるのでEGRガスがスロットル弁46上流の吸気ダクト43にまで逆流するおそれがある。その結果、吸気通路内のEGRガスが長時間にわたって残存し続けることになる。このことはトルク変動が生ずるおそれのある期間が長くなることを意味している。   On the other hand, if an ultra-high expansion ratio cycle is performed, combustion may become unstable. Further, in the second ultra-high expansion ratio cycle, the throttle valve 46 is held fully open, so that the EGR gas may flow back to the intake duct 43 upstream of the throttle valve 46. As a result, the EGR gas in the intake passage remains for a long time. This means that the period during which torque fluctuations may occur becomes longer.

そこで図25に示される実施例では、超高膨張比サイクルを行うべきであっても、EGR作用が停止されたときには、機械圧縮比が予め定められた圧縮比以下に維持されると共に吸気弁の閉弁時期が吸気下死点に近い側に維持されつつスロットル開度を制御することにより吸入空気量が制御される通常のサイクルが一時的に行われる。   Therefore, in the embodiment shown in FIG. 25, even if an ultrahigh expansion ratio cycle should be performed, when the EGR action is stopped, the mechanical compression ratio is maintained below a predetermined compression ratio and the intake valve A normal cycle in which the intake air amount is controlled by temporarily controlling the throttle opening while maintaining the valve closing timing close to the intake bottom dead center is temporarily performed.

即ち、図25に示されるように、時間ta1においてEGR作用が停止されると、超高膨張比サイクルを行うべきであっても、超高膨張比サイクルが停止され、通常のサイクルが行われる。次いで、時間ta2になると、即ち一定時間dtaが経過すると、超高膨張比サイクルに戻される。その結果、燃焼が不安定になるのが阻止される。また、吸気通路内に残留するEGRガスが速やかに除去される。なお、一定時間dtaは吸気通路内に残留するEGRガスをほぼゼロまで減少させるのに必要な時間に設定される。   That is, as shown in FIG. 25, when the EGR action is stopped at time ta1, the super high expansion ratio cycle is stopped and the normal cycle is performed even if the super high expansion ratio cycle should be performed. Next, at time ta2, that is, when a certain time dta elapses, the cycle is returned to the ultrahigh expansion ratio cycle. As a result, combustion is prevented from becoming unstable. Further, the EGR gas remaining in the intake passage is quickly removed. The fixed time dta is set to a time necessary for reducing the EGR gas remaining in the intake passage to almost zero.

図26は図25に示される実施例のサイクル制御を実行するルーチンを示している。このルーチンは一定時間毎の割込みによって実行される。   FIG. 26 shows a routine for executing the cycle control of the embodiment shown in FIG. This routine is executed by interruption every predetermined time.

図26を参照すると、まず初めにステップ200ではエンジン1の出力Peが境界出力PYよりも低いか否かが判別される。Pe<PYのときには次いでステップ200aに進み、EGR作用が停止されてから一定時間dtaが経過したか否かが判別される。EGR作用が停止されてから一定時間dtaが経過したとき、即ちEGR作用が停止された直後でないときには次いでステップ201に進み、超高膨張比サイクルが行われる。これに対し、ステップ200においてPe≧PYのとき、およびステップ200aにおいてEGR作用が停止されてから一定時間dtaが経過していないとき即ちEGR作用が停止された直後には、ステップ202に進んで通常のサイクルが行われる。   Referring to FIG. 26, first, at step 200, it is judged if the output Pe of the engine 1 is lower than the boundary output PY. Next, when Pe <PY, the routine proceeds to step 200a, where it is determined whether or not a fixed time dta has elapsed since the EGR action was stopped. When the fixed time dta has elapsed since the EGR action was stopped, that is, not immediately after the EGR action was stopped, the routine proceeds to step 201, where an ultra-high expansion ratio cycle is performed. On the other hand, when Pe ≧ PY in step 200 and when the fixed time dta has not elapsed since the EGR action was stopped in step 200a, that is, immediately after the EGR action was stopped, the routine proceeds to step 202, where Cycle is performed.

次に、図27を参照して本発明による更に別の実施例を説明する。   Next, still another embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG.

EGR作用が行われると排気ガスの温度が低くなる。このため、例えばEGR作用が長時間にわたって行われると、触媒コンバータ49に内蔵された触媒の温度がその活性温度よりも低くなるおそれがある。   When the EGR action is performed, the temperature of the exhaust gas is lowered. For this reason, for example, when the EGR action is performed for a long time, the temperature of the catalyst built in the catalytic converter 49 may be lower than its activation temperature.

そこで図27に示される実施例では、ロック状態時であってEGR作用時に排気ガス温度が予め定められた許容下限を越えて低下したときには、ロック状態に維持されつつEGR作用が停止される。EGR作用が停止されても排気ガス温度が許容下限よりも低いときには、ロック状態から非ロック状態に切り換えられると共に超高膨張比サイクルから通常のサイクルに切り換えられる。通常のサイクルに切り換えられても排気ガス温度が許容下限よりも低いときには、昇温制御が行われる。   Therefore, in the embodiment shown in FIG. 27, when the exhaust gas temperature falls below a predetermined allowable lower limit during the EGR operation in the locked state, the EGR operation is stopped while being maintained in the locked state. If the exhaust gas temperature is lower than the allowable lower limit even when the EGR action is stopped, the locked state is switched to the unlocked state and the super high expansion ratio cycle is switched to the normal cycle. If the exhaust gas temperature is lower than the allowable lower limit even after switching to the normal cycle, temperature rise control is performed.

即ち、図27に示されるように、時間tb1において排気ガスの温度TEGが許容下限TEGLを越えて低下したときには、EGR作用を行うべきであっても、ロック状態に維持されつつEGR作用が停止される。   That is, as shown in FIG. 27, when the temperature TEG of the exhaust gas falls below the allowable lower limit TEGL at time tb1, the EGR action is stopped while maintaining the locked state even if the EGR action should be performed. The

EGR作用が停止されると排気ガス温度TEGが上昇するはずである。にもかかわらず、時間tb2において、EGR作用が停止されてから一定時間dtb1が経過しても排気ガス温度TEGが許容下限TEGLよりも低いときには、ロック状態に維持すべきであっても、ロック状態から非ロック状態に切り換えられる。また、超高膨張比サイクルに維持すべきであっても、超高膨張比サイクルから通常のサイクルに切り換えられる。   When the EGR action is stopped, the exhaust gas temperature TEG should rise. Nevertheless, at time tb2, when the exhaust gas temperature TEG is lower than the allowable lower limit TEGL even if a certain time dtb1 has elapsed since the EGR action was stopped, the locked state To the unlocked state. Further, even if the super high expansion ratio cycle should be maintained, the super high expansion ratio cycle is switched to the normal cycle.

通常のサイクルに切り換えられると排気ガス温度TEGが上昇するはずである。にもかかわらず、時間tb3において、通常のサイクルに切り換えられてから一定時間dtb2が経過しても排気ガス温度TEGが許容下限TEGLよりも低いときには、排気ガス温度TEGを上昇させるための昇温制御が行われる。この昇温制御は例えば点火時期を遅角することにより行われる。別の実施例では、図5(B)に示されるバッテリ19の充放電制御においてバッテリ19が強制的に充電される。その結果、エンジン1の出力Peが増大され、排気ガス温度TEGが上昇される。   When switched to the normal cycle, the exhaust gas temperature TEG should rise. Nevertheless, at time tb3, if the exhaust gas temperature TEG is lower than the allowable lower limit TEGL even after a certain time dtb2 has elapsed since switching to the normal cycle, the temperature increase control for increasing the exhaust gas temperature TEG is performed. Is done. This temperature increase control is performed, for example, by retarding the ignition timing. In another embodiment, the battery 19 is forcibly charged in the charge / discharge control of the battery 19 shown in FIG. As a result, the output Pe of the engine 1 is increased and the exhaust gas temperature TEG is increased.

昇温制御が行われると排気ガス温度TEGが上昇する。図27に示される例では時間tb4において排気ガス温度TEGが許容下限TEGLに達し、このとき昇温制御が停止される。また、EGR作用を停止しつつ通常のサイクルから超高膨張比サイクルに戻されると共に非ロック状態からロック状態に戻される。次いで、一定時間dtb3が経過すると、EGR作用が再開される。   When the temperature increase control is performed, the exhaust gas temperature TEG increases. In the example shown in FIG. 27, the exhaust gas temperature TEG reaches the allowable lower limit TEGL at time tb4, and at this time, the temperature rise control is stopped. Further, while the EGR action is stopped, the normal cycle is returned to the ultra-high expansion ratio cycle and the unlocked state is returned to the locked state. Next, when a certain time dtb3 has elapsed, the EGR action is resumed.

即ち、通常のサイクルでは吸入空気量を制御するためにスロットル開度が制御される。このため、図27に示されるように、通常のサイクルに切り換えられると、スロットル弁46下流の吸気通路内の圧力である吸気圧力Pinが低下する。吸気圧力Pinが低いときにEGR作用を再開すると、即ちEGR制御弁92を開弁すると、EGRガスが急激にサージタンク41内に流入し、エンジン1に供給されるEGRガス量が大幅に増大するおそれがある。一方、超高膨張比サイクルが行われると、通常のサイクルが行われているときに比べて、吸気圧力Pinが高くなる。   That is, in a normal cycle, the throttle opening is controlled in order to control the intake air amount. For this reason, as shown in FIG. 27, when switching to the normal cycle, the intake pressure Pin, which is the pressure in the intake passage downstream of the throttle valve 46, decreases. When the EGR action is resumed when the intake pressure Pin is low, that is, when the EGR control valve 92 is opened, the EGR gas suddenly flows into the surge tank 41, and the amount of EGR gas supplied to the engine 1 greatly increases. There is a fear. On the other hand, when the ultra-high expansion ratio cycle is performed, the intake pressure Pin becomes higher than when the normal cycle is performed.

そこで図27に示される実施例では、排気ガス温度TEGが許容下限TEGL以上になったときにはまず超高膨張比サイクルに戻され、次いでEGR作用が再開される。その結果、エンジン1に供給されるEGRガス量が急激に増大するのが抑制される。なお、一定時間dtb3は吸気圧力Pinが上昇するのに必要な時間に設定される。   Therefore, in the embodiment shown in FIG. 27, when the exhaust gas temperature TEG becomes equal to or higher than the allowable lower limit TEGL, the super high expansion ratio cycle is first restored, and then the EGR action is resumed. As a result, a rapid increase in the amount of EGR gas supplied to the engine 1 is suppressed. The fixed time dtb3 is set to a time necessary for the intake pressure Pin to rise.

図28は図27に示される実施例の排気ガス温度制御を実行するルーチンを示している。このルーチンは一定時間毎の割込みによって実行される。   FIG. 28 shows a routine for executing the exhaust gas temperature control of the embodiment shown in FIG. This routine is executed by interruption every predetermined time.

図28を参照すると、まず初めにステップ500では排気ガス温度TEGが許容下限TEGLよりも低いか否かが判別される。TEG<TEGLのときには次いでステップ501に進み、フラグXSEGRがセットされているか否かが判別される。このフラグXSEGRはEGR作用を停止すべきときにセットされ(XSEGR←1)、それ以外はリセットされる(XSEGR←0)。フラグXSEGRがリセットされているときには次いでステップ502に進み、フラグXSEGRがセットされる。従って、ロック状態に維持されつつEGR作用が停止される。   Referring to FIG. 28, first, at step 500, it is judged if the exhaust gas temperature TEG is lower than the allowable lower limit TEGL. When TEG <TEGL, the routine proceeds to step 501 where it is judged if the flag XSEGR is set. This flag XSEGR is set when the EGR action should be stopped (XSEGR ← 1), and is reset otherwise (XSEGR ← 0). When the flag XSEGR is reset, the routine proceeds to step 502 where the flag XSEGR is set. Therefore, the EGR action is stopped while maintaining the locked state.

ステップ501においてフラグXSEGRがセットされているときには次いでステップ503に進み、EGR作用が停止されてから一定時間dtb1が経過したか否かが判別される。一定時間dtb1が経過していないときにはステップ502に進む。一定時間dtb1が経過したときにはステップ504に進み、フラグXSSCがセットされているか否かが判別される。このフラグXSSCは超高膨張比サイクルを停止すべきときにセットされ(XSSC←1)、それ以外はリセットされる(XSSC←0)。フラグXSSCがリセットされているときには次いでステップ505に進み、フラグXSSCがセットされる。従って、通常のサイクルに切り換えられる。   When the flag XSEGR is set in step 501, the process proceeds to step 503, where it is determined whether or not a fixed time dtb1 has elapsed since the EGR action was stopped. When the fixed time dtb1 has not elapsed, the routine proceeds to step 502. When the predetermined time dtb1 has elapsed, the routine proceeds to step 504, where it is determined whether or not the flag XSSC is set. This flag XSSC is set when the super-high expansion ratio cycle is to be stopped (XSSC ← 1), and is reset otherwise (XSSC ← 0). When the flag XSSC is reset, the routine proceeds to step 505, where the flag XSSC is set. Therefore, it is switched to the normal cycle.

ステップ504においてフラグXSSCがセットされているときには次いでステップ506に進み、超高膨張比サイクルが停止されてから一定時間dtb2が経過したか否かが判別される。一定時間dtb2が経過していないときにはステップ505に進む。一定時間dtb2が経過したときにはステップ507に進み、フラグXTがセットされる。このフラグXTは昇温制御を行うべきときにセットされ(XT←1)、それ以外はリセットされる(XT←0)。従って、昇温制御が開始される。   When the flag XSSC is set at step 504, the routine proceeds to step 506, where it is determined whether or not a fixed time dtb2 has elapsed since the ultra-high expansion ratio cycle was stopped. When the fixed time dtb2 has not elapsed, the routine proceeds to step 505. When the fixed time dtb2 has elapsed, the routine proceeds to step 507, where the flag XT is set. This flag XT is set when temperature increase control is to be performed (XT ← 1), and is reset otherwise (XT ← 0). Accordingly, the temperature rise control is started.

ステップ500においてTEG≧TEGLのときには次いでステップ508に進み、フラグXTがリセットされと共にフラグXSSCがリセットされる。従って、昇温制御が停止されると共に超高膨張比サイクルに戻される。続くステップ509では超高膨張比サイクルに戻されてから一定時間dtb3が経過したか否かが判別される。一定時間dtb3が経過していないときには処理サイクルを終了する。一定時間dtb3が経過したときには次いでステップ510に進み、フラグXSEGRがリセットされる。従って、EGR作用が再開される。   When TEG ≧ TEGL at step 500, the routine proceeds to step 508, where the flag XT is reset and the flag XSSC is reset. Accordingly, the temperature raising control is stopped and the operation is returned to the ultra-high expansion ratio cycle. In the subsequent step 509, it is determined whether or not a fixed time dtb3 has elapsed since returning to the ultra-high expansion ratio cycle. When the fixed time dtb3 has not elapsed, the processing cycle is ended. When the fixed time dtb3 has elapsed, the routine proceeds to step 510, where the flag XSEGR is reset. Therefore, the EGR action is resumed.

図29は図27に示される実施例のサイクル制御を実行するルーチンを示している。このルーチンは一定時間毎の割込みによって実行される。   FIG. 29 shows a routine for executing the cycle control of the embodiment shown in FIG. This routine is executed by interruption every predetermined time.

図29を参照すると、まず初めにステップ200ではエンジン1の出力Peが境界出力PYよりも低いか否かが判別される。Pe<PYのときには次いでステップ200bに進み、フラグXSSCがリセットされているか否かが判別される。フラグXSSCがリセットされているときには次いでステップ201に進み、超高膨張比サイクルが行われる。これに対し、ステップ200においてPe≧PYのとき、およびステップ200bにおいてフラグXSSCがセットされているときにはステップ202に進んで通常のサイクルが行われる。続くステップ203ではフラグXTがセットされているか否かが判別される。フラグXTがリセットされているときには処理サイクルを終了する。フラグXTがセットされているときには次いでステップ204に進み、昇温制御が行われる。   Referring to FIG. 29, first, at step 200, it is judged if the output Pe of the engine 1 is lower than the boundary output PY. When Pe <PY, the routine proceeds to step 200b, where it is determined whether or not the flag XSSC is reset. When the flag XSSC is reset, the routine proceeds to step 201 where an ultra-high expansion ratio cycle is performed. On the other hand, when Pe ≧ PY at step 200 and when flag XSSC is set at step 200b, the routine proceeds to step 202 where a normal cycle is performed. In the following step 203, it is determined whether or not the flag XT is set. When the flag XT is reset, the processing cycle is terminated. When the flag XT is set, the routine proceeds to step 204 where temperature increase control is performed.

図30は図27に示される実施例のEGR制御を実行するルーチンを示している。このルーチンは一定時間毎の割込みによって実行される。   FIG. 30 shows a routine for executing the EGR control of the embodiment shown in FIG. This routine is executed by interruption every predetermined time.

図30を参照すると、まず初めにステップ400では第1の超高膨張比サイクルが行われているか否かが判別される。第1の超高膨張比サイクルが行われているときには次いでステップ401に進み、ロック状態であるか否かが判別される。ロック状態であるときには次いでステップ402に進み、エンジン運転状態が領域AEGR内にあるか否かが判別される。エンジン運転状態が領域AEGR内にあるときには次いでステップ402aに進み、フラグXSEGRがリセットされているか否かが判別される。フラグXSEGRがリセットされているときには次いでステップ403に進み、EGR作用が行われる。これに対し、ステップ400において第1の超高膨張比サイクルが行われていないとき、ステップ401において非ロック状態であるとき、ステップ402においてエンジン運転状態が領域AEGR外にあるとき、およびステップ402aにおいてフラグXSEGRがセットされているときには、ステップ404に進み、EGR作用が停止される。   Referring to FIG. 30, first, at step 400, it is judged if the first ultra-high expansion ratio cycle is being performed. When the first ultra-high expansion ratio cycle is being performed, the routine proceeds to step 401, where it is determined whether or not the lock state is established. When it is in the locked state, the routine proceeds to step 402, where it is determined whether or not the engine operating state is in the region AEGR. When the engine operating state is in the area AEGR, the routine proceeds to step 402a, where it is determined whether or not the flag XSEGR is reset. When the flag XSEGR is reset, the routine proceeds to step 403 where the EGR action is performed. On the other hand, when the first ultra-high expansion ratio cycle is not performed in step 400, when the unlocked state is detected in step 401, when the engine operating state is outside the region AEGR in step 402, and in step 402a When the flag XSEGR is set, the routine proceeds to step 404 where the EGR action is stopped.

次に、本発明による更に別の実施例を説明する。   Next, another embodiment according to the present invention will be described.

EGRガス中には例えば固体炭素や炭化水素からなる粒子状物質が含まれており、この粒子状物質がEGR制御弁92に付着すると、EGR制御弁92が閉弁状態又は開弁状態で固着するおそれがある。   The EGR gas contains particulate matter made of, for example, solid carbon or hydrocarbon. When this particulate matter adheres to the EGR control valve 92, the EGR control valve 92 is fixed in a closed state or an opened state. There is a fear.

EGR制御弁92が閉弁状態で固着したときには、EGR作用を行うべきときであってもEGR作用が行われない。この場合、ロック状態のもとで超高膨張比サイクルが行われたときの燃費は通常のサイクルが行われたときの燃費よりも小さい。   When the EGR control valve 92 is fixed in the closed state, the EGR action is not performed even when the EGR action should be performed. In this case, the fuel consumption when the super high expansion ratio cycle is performed under the locked state is smaller than the fuel consumption when the normal cycle is performed.

そこで、EGR制御弁92が閉弁状態で固着したと判別されたときには、図31に示されるように、超高膨張比サイクルが許容されると共にロック状態が許容される。即ち、エンジン1の要求出力Peが境界出力PYよりも低いときには超高膨張比サイクルが行われる。また、超高膨張比サイクルが行われているときにロック状態における燃費が非ロック状態における燃費よりも小さいときにはロック状態に切り換えられる。言い換えると、サイクル制御およびロック制御はEGR制御弁92が固着していないときと何ら変わることはない。   Therefore, when it is determined that the EGR control valve 92 is stuck in the closed state, as shown in FIG. 31, the ultra-high expansion ratio cycle is allowed and the locked state is allowed. That is, when the required output Pe of the engine 1 is lower than the boundary output PY, an ultra-high expansion ratio cycle is performed. Further, when the fuel consumption in the locked state is smaller than the fuel consumption in the non-locked state when the super high expansion ratio cycle is performed, the state is switched to the locked state. In other words, the cycle control and the lock control are not different from when the EGR control valve 92 is not fixed.

一方、EGR制御弁92が開弁状態で固着したときには、EGR作用を停止すべきときであってもEGR作用が行われる。この場合、上述した吸入空気量の誤検出が発生するおそれがある。   On the other hand, when the EGR control valve 92 is stuck in the open state, the EGR action is performed even when the EGR action should be stopped. In this case, the erroneous detection of the intake air amount described above may occur.

一方、通常のサイクルではスロットル開度を制御することにより吸入空気量が制御される。このため、広いエンジン運転領域にわたってスロットル弁46が部分的に閉弁される。従って、超高膨張比サイクルを行うよりも、通常のサイクルを行ったほうが、EGRガスが吸入空気量検出器47に到達する危険性が低い。   On the other hand, in a normal cycle, the intake air amount is controlled by controlling the throttle opening. For this reason, the throttle valve 46 is partially closed over a wide engine operation region. Therefore, the risk of the EGR gas reaching the intake air amount detector 47 is lower when the normal cycle is performed than when the ultrahigh expansion ratio cycle is performed.

そこで、EGR制御弁92が開弁状態で固着したと判別されたときには、図32に示されるように、超高膨張比サイクルが禁止され、通常のサイクルが行われる。なお、通常のサイクルが行われると、非ロック状態に保持される。   Therefore, when it is determined that the EGR control valve 92 is stuck in the open state, as shown in FIG. 32, the ultra-high expansion ratio cycle is prohibited and a normal cycle is performed. When a normal cycle is performed, the lock state is maintained.

EGR制御弁92が固着したか否かは例えば次のようにして判別される。即ち、吸気圧力およびエンジン回転数により定まるエンジンに吸入される総ガス量と、吸入空気量検出器47により検出される新気の量とから実際のEGRガス量が算出される。EGR作用を行うべきときにEGRガスがエンジン1に供給されていないときにはEGR制御弁92が閉弁状態で固着していると判別される。一方、EGR作用を行うべきでないときにEGRガスがエンジン1に供給されているときにはEGR制御弁92が開弁状態で固着していると判別される。   Whether or not the EGR control valve 92 is fixed is determined, for example, as follows. That is, the actual EGR gas amount is calculated from the total gas amount taken into the engine determined by the intake pressure and the engine speed and the amount of fresh air detected by the intake air amount detector 47. If the EGR gas is not supplied to the engine 1 when the EGR action is to be performed, it is determined that the EGR control valve 92 is stuck in the closed state. On the other hand, when EGR gas is supplied to the engine 1 when the EGR action should not be performed, it is determined that the EGR control valve 92 is stuck in the open state.

図33は本発明による更に別の実施例のサイクル制御を実行するルーチンを示している。このルーチンは一定時間毎の割込みによって実行される。   FIG. 33 shows a routine for executing cycle control according to still another embodiment of the present invention. This routine is executed by interruption every predetermined time.

図33を参照すると、まず初めにステップ200ではエンジン1の出力Peが境界出力PYよりも低いか否かが判別される。Pe<PYのときには次いでステップ200cに進み、EGR制御弁92が閉弁状態で固着しているか否かが判別される。EGR制御弁92が閉弁状態で固着していないとき、即ちEGR制御弁92が固着していないか又は開弁状態で固着しているときには次いでステップ201に進み、超高膨張比サイクルが行われる。これに対し、ステップ200においてPe≧PYのとき、およびステップ200cにおいてEGR制御弁92が閉弁状態で固着しているときには、ステップ202に進んで通常のサイクルが行われる。   Referring to FIG. 33, first, at step 200, it is judged if the output Pe of the engine 1 is lower than the boundary output PY. When Pe <PY, the routine proceeds to step 200c, where it is determined whether or not the EGR control valve 92 is stuck in the closed state. When the EGR control valve 92 is not fixed in the closed state, that is, when the EGR control valve 92 is not fixed or is fixed in the open state, the routine proceeds to step 201 where an ultra-high expansion ratio cycle is performed. . On the other hand, when Pe ≧ PY in step 200 and when the EGR control valve 92 is stuck in the closed state in step 200c, the routine proceeds to step 202 and a normal cycle is performed.

1 火花点火式エンジン
2 出力調整装置
30 クランクケース
31 シリンダブロック
34 燃焼室
36 吸気弁
A 可変圧縮比機構
B 可変バルブタイミング機構
MG1,MG2 モータジェネレータ
LM ロック機構
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Spark ignition type engine 2 Output adjustment device 30 Crankcase 31 Cylinder block 34 Combustion chamber 36 Intake valve A Variable compression ratio mechanism B Variable valve timing mechanism MG1, MG2 Motor generator LM Lock mechanism

Claims (16)

一対のモータジェネレータを有すると共にエンジンの出力が入力されかつ車両駆動用出力を発生する出力調整装置を具備しており、該出力調整装置はエンジンの出力トルクが各モータジェネレータにトルク分配されるように形成されており、出力調整装置が更に、一方のモータジェネレータの回転が許容されている非ロック状態から一方のモータジェネレータの回転が阻止されているロック状態に一時的に切り換え可能なロック機構を具備しており、該エンジンが機械圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構と、吸気弁の閉弁時期を制御可能な可変バルブタイミング機構と、吸入空気量を制御するためにエンジン吸気通路内に配置されたスロットル弁とを具備しており、エンジンにおいて機械圧縮比が予め定められた圧縮比以上に維持されると共に吸気弁の閉弁時期が吸気下死点から離れた側に維持されつつスロットル開度を制御することにより吸入空気量が制御される第1の超高膨張比サイクルが行われ、エンジンが更に、該エンジンの排気通路及び吸気通路を排気再循環通路により互いに接続して排気再循環作用を実行可能な排気再循環機構を具備しており、ロック状態時に排気再循環作用が行われ、非ロック状態時には排気再循環作用が停止されるエンジン制御装置。 An output adjustment device having a pair of motor generators and receiving an engine output and generating a vehicle driving output is provided, and the output adjustment device is configured to distribute the engine output torque to each motor generator. The output adjusting device further includes a lock mechanism that can be temporarily switched from an unlocked state in which one motor generator is allowed to rotate to a locked state in which one motor generator is prevented from rotating. A variable compression ratio mechanism capable of changing the mechanical compression ratio of the engine, a variable valve timing mechanism capable of controlling the closing timing of the intake valve, and an engine intake passage for controlling the intake air amount The throttle valve is provided, and the engine compression ratio is maintained at a predetermined compression ratio or higher in the engine. A first ultra-high expansion ratio cycle is performed in which the intake air amount is controlled by controlling the throttle opening while the closing timing of the intake valve is maintained on the side away from the intake bottom dead center. and comprising an exhaust passage and an intake passage capable of executing the exhaust gas recirculation action are connected to each other by an exhaust recirculation passage exhaust recirculation mechanism of the engine, exhaust gas recirculation action is performed when the locked state, an unlocked state An engine controller that sometimes stops the exhaust gas recirculation action . ロック状態時であってもエンジントルクが許容上限よりも高いときには排気再循環作用が停止され、ロック状態時であってエンジントルクが許容上限よりも低いときに排気再循環作用が行われる請求項に記載のエンジン制御装置。 When even during locked state engine torque higher than the allowable upper limit is stopped exhaust gas recirculation action, claim 1 in which the exhaust recirculation action is performed when the engine torque even during the locked state is less than the allowable upper limit The engine control device described in 1. 排気再循環機構が排気再循環通路内に配置された排気再循環制御弁を具備すると共に排気再循環ガス量を制御するために排気再循環制御弁の開度を制御し、排気再循環制御弁の開度が小さいときには排気再循環制御弁の開度が大きいときに比べて上記許容上限が大きく設定される請求項に記載のエンジン制御装置。 The exhaust gas recirculation mechanism has an exhaust gas recirculation control valve disposed in the exhaust gas recirculation passage, and controls the opening degree of the exhaust gas recirculation control valve to control the amount of exhaust gas recirculation gas. The engine control device according to claim 2 , wherein the allowable upper limit is set larger when the opening of the exhaust gas is smaller than when the opening of the exhaust gas recirculation control valve is large. ロック状態時であってもエンジン回転数が許容下限よりも低いときには排気再循環作用が停止され、ロック状態時であってエンジン回転数が許容下限よりも高いときに排気再循環作用が行われる請求項1からまでのいずれか一項に記載のエンジン制御装置。 The exhaust gas recirculation action is stopped when the engine speed is lower than the allowable lower limit even in the locked state, and the exhaust gas recirculation action is performed when the engine speed is higher than the allowable lower limit in the locked state. Item 4. The engine control device according to any one of Items 1 to 3 . 排気再循環機構が排気再循環通路内に配置された排気再循環制御弁を具備すると共に排気再循環ガス量を制御するために排気再循環制御弁の開度を制御し、排気再循環制御弁の開度が小さいときには排気再循環制御弁の開度が大きいときに比べて上記許容下限が低く設定される請求項に記載のエンジン制御装置。 The exhaust gas recirculation mechanism has an exhaust gas recirculation control valve disposed in the exhaust gas recirculation passage, and controls the opening degree of the exhaust gas recirculation control valve to control the amount of exhaust gas recirculation gas. The engine control device according to claim 4 , wherein the allowable lower limit is set lower when the opening of the exhaust gas is smaller than when the opening of the exhaust gas recirculation control valve is large. 排気再循環作用が停止されたときには、機械圧縮比が上記予め定められた圧縮比以下に維持されると共に吸気弁の閉弁時期が吸気下死点に近い側に維持されつつスロットル開度を制御することにより吸入空気量が制御される別のサイクルが一時的に行われる請求項1からまでのいずれか一項に記載のエンジン制御装置。 When the exhaust gas recirculation action is stopped, the mechanical compression ratio is maintained below the predetermined compression ratio, and the throttle opening is controlled while the intake valve closing timing is maintained close to the intake bottom dead center. The engine control apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein another cycle in which the intake air amount is controlled by the operation is temporarily performed. ロック状態時であって排気再循環作用時に排気ガス温度が予め定められた許容下限を越えて低下したときにはロック状態に維持されつつ排気再循環作用が停止される請求項1からまでのいずれか一項に記載のエンジン制御装置。 Claim 1, exhaust gas recirculation action while being maintained in a locked state when the exhaust gas temperature when the exhaust gas recirculation action even during the locked state is lowered beyond the allowable lower limit of the predetermined is stopped until 6 The engine control device according to one item. エンジントルクが限界値よりも低いときに第1の超高膨張比サイクルが行われ、エンジントルクが限界値よりも高いときには機械圧縮比が予め定められた機械圧縮比に維持されると共にスロットル弁が全開状態に保持されつつ吸気弁の閉弁時期を遅らせることにより吸入空気量が制御される第2の超高膨張比サイクルが行われる請求項1からまでのいずれか一項に記載のエンジン制御装置。 When the engine torque is lower than the limit value, the first super-high expansion ratio cycle is performed. When the engine torque is higher than the limit value, the mechanical compression ratio is maintained at a predetermined mechanical compression ratio and the throttle valve is The engine control according to any one of claims 1 to 7 , wherein a second ultra-high expansion ratio cycle in which an intake air amount is controlled by delaying a closing timing of the intake valve while being held in a fully open state is performed. apparatus. 排気再循環制御弁が固着しているか否かが判別され、排気再循環制御弁が閉弁状態で固着していると判別されたときには、ロック状態への切り換えが許容されると共に第1の超高膨張比サイクル又は第2の超高膨張比サイクルが許容され、排気再循環制御弁が開弁状態で固着していると判別されたときには、非ロック状態に切り換えると共に、機械圧縮比が上記予め定められた圧縮比以下に維持されると共に吸気弁の閉弁時期が吸気下死点に近い側に維持されつつスロットル開度を制御することにより吸入空気量が制御される別のサイクルが行われる請求項に記載のエンジン制御装置。 It is determined whether or not the exhaust gas recirculation control valve is stuck, and when it is determined that the exhaust gas recirculation control valve is stuck in the closed state, switching to the locked state is permitted and the first When it is determined that the high expansion ratio cycle or the second ultra-high expansion ratio cycle is permitted and the exhaust gas recirculation control valve is stuck in the open state, the engine is switched to the unlocked state and the mechanical compression ratio is Another cycle is performed in which the intake air amount is controlled by controlling the throttle opening while maintaining the compression ratio below a predetermined compression ratio and maintaining the closing timing of the intake valve close to the intake bottom dead center. The engine control device according to claim 8 . 一対のモータジェネレータを有すると共にエンジンの出力が入力されかつ車両駆動用出力を発生する出力調整装置を具備しており、該出力調整装置はエンジンの出力トルクが各モータジェネレータにトルク分配されるように形成されており、出力調整装置が更に、一方のモータジェネレータの回転が許容されている非ロック状態から一方のモータジェネレータの回転が阻止されているロック状態に一時的に切り換え可能なロック機構を具備しており、該エンジンが機械圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構と、吸気弁の閉弁時期を制御可能な可変バルブタイミング機構と、吸入空気量を制御するためにエンジン吸気通路内に配置されたスロットル弁とを具備しており、エンジンにおいて機械圧縮比が予め定められた圧縮比以上に維持されると共に吸気弁の閉弁時期が吸気下死点から離れた側に維持されつつスロットル開度を制御することにより吸入空気量が制御される第1の超高膨張比サイクルが行われ、エンジンが更に、該エンジンの排気通路及び吸気通路を排気再循環通路により互いに接続して排気再循環作用を実行可能な排気再循環機構を具備しており、ロック状態時に排気再循環作用が行われ、  An output adjustment device having a pair of motor generators and receiving an engine output and generating a vehicle driving output is provided, and the output adjustment device is configured to distribute the engine output torque to each motor generator. The output adjusting device further includes a lock mechanism that can be temporarily switched from an unlocked state in which one motor generator is allowed to rotate to a locked state in which one motor generator is prevented from rotating. A variable compression ratio mechanism capable of changing the mechanical compression ratio of the engine, a variable valve timing mechanism capable of controlling the closing timing of the intake valve, and an engine intake passage for controlling the intake air amount The throttle valve is provided, and the engine compression ratio is maintained at a predetermined compression ratio or higher in the engine. A first ultra-high expansion ratio cycle is performed in which the intake air amount is controlled by controlling the throttle opening while the closing timing of the intake valve is maintained on the side away from the intake bottom dead center. The exhaust passage and the intake passage of the engine are connected to each other by an exhaust recirculation passage, and an exhaust gas recirculation mechanism capable of performing an exhaust gas recirculation operation is provided, and the exhaust gas recirculation operation is performed in a locked state.
ロック状態時であってもエンジントルクが許容上限よりも高いときには排気再循環作用が停止され、ロック状態時であってエンジントルクが許容上限よりも低いときに排気再循環作用が行われるエンジン制御装置。  Even when locked, the exhaust gas recirculation action is stopped when the engine torque is higher than the allowable upper limit, and when the engine torque is lower than the allowable upper limit, the engine control apparatus is configured to perform the exhaust gas recirculation action. .
排気再循環機構が排気再循環通路内に配置された排気再循環制御弁を具備すると共に排気再循環ガス量を制御するために排気再循環制御弁の開度を制御し、排気再循環制御弁の開度が小さいときには排気再循環制御弁の開度が大きいときに比べて上記許容上限が大きく設定される請求項10に記載のエンジン制御装置。  The exhaust gas recirculation mechanism has an exhaust gas recirculation control valve disposed in the exhaust gas recirculation passage, and controls the opening degree of the exhaust gas recirculation control valve to control the amount of exhaust gas recirculation gas. The engine control device according to claim 10, wherein the allowable upper limit is set larger when the opening of the exhaust gas recirculation control valve is smaller than when the opening of the exhaust gas recirculation control valve is large. 一対のモータジェネレータを有すると共にエンジンの出力が入力されかつ車両駆動用出力を発生する出力調整装置を具備しており、該出力調整装置はエンジンの出力トルクが各モータジェネレータにトルク分配されるように形成されており、出力調整装置が更に、一方のモータジェネレータの回転が許容されている非ロック状態から一方のモータジェネレータの回転が阻止されているロック状態に一時的に切り換え可能なロック機構を具備しており、該エンジンが機械圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構と、吸気弁の閉弁時期を制御可能な可変バルブタイミング機構と、吸入空気量を制御するためにエンジン吸気通路内に配置されたスロットル弁とを具備しており、エンジンにおいて機械圧縮比が予め定められた圧縮比以上に維持されると共に吸気弁の閉弁時期が吸気下死点から離れた側に維持されつつスロットル開度を制御することにより吸入空気量が制御される第1の超高膨張比サイクルが行われ、エンジンが更に、該エンジンの排気通路及び吸気通路を排気再循環通路により互いに接続して排気再循環作用を実行可能な排気再循環機構を具備しており、ロック状態時に排気再循環作用が行われ、  An output adjustment device having a pair of motor generators and receiving an engine output and generating a vehicle driving output is provided, and the output adjustment device is configured to distribute the engine output torque to each motor generator. The output adjusting device further includes a lock mechanism that can be temporarily switched from an unlocked state in which one motor generator is allowed to rotate to a locked state in which one motor generator is prevented from rotating. A variable compression ratio mechanism capable of changing the mechanical compression ratio of the engine, a variable valve timing mechanism capable of controlling the closing timing of the intake valve, and an engine intake passage for controlling the intake air amount The throttle valve is provided, and the engine compression ratio is maintained at a predetermined compression ratio or higher in the engine. A first ultra-high expansion ratio cycle is performed in which the intake air amount is controlled by controlling the throttle opening while the closing timing of the intake valve is maintained on the side away from the intake bottom dead center. The exhaust passage and the intake passage of the engine are connected to each other by an exhaust recirculation passage, and an exhaust gas recirculation mechanism capable of performing an exhaust gas recirculation operation is provided, and the exhaust gas recirculation operation is performed in a locked state.
ロック状態時であってもエンジン回転数が許容下限よりも低いときには排気再循環作用が停止され、ロック状態時であってエンジン回転数が許容下限よりも高いときに排気再循環作用が行われるエンジン制御装置。  Even in the locked state, the exhaust gas recirculation action is stopped when the engine speed is lower than the allowable lower limit, and the exhaust gas recirculation action is performed when the engine speed is higher than the allowable lower limit value in the locked state. Control device.
排気再循環機構が排気再循環通路内に配置された排気再循環制御弁を具備すると共に排気再循環ガス量を制御するために排気再循環制御弁の開度を制御し、排気再循環制御弁の開度が小さいときには排気再循環制御弁の開度が大きいときに比べて上記許容下限が低く設定される請求項12に記載のエンジン制御装置。  The exhaust gas recirculation mechanism has an exhaust gas recirculation control valve disposed in the exhaust gas recirculation passage, and controls the opening degree of the exhaust gas recirculation control valve to control the amount of exhaust gas recirculation gas. The engine control apparatus according to claim 12, wherein the allowable lower limit is set lower when the opening of the exhaust gas recirculation control valve is smaller than when the opening of the exhaust gas recirculation control valve is large. 一対のモータジェネレータを有すると共にエンジンの出力が入力されかつ車両駆動用出力を発生する出力調整装置を具備しており、該出力調整装置はエンジンの出力トルクが各モータジェネレータにトルク分配されるように形成されており、出力調整装置が更に、一方のモータジェネレータの回転が許容されている非ロック状態から一方のモータジェネレータの回転が阻止されているロック状態に一時的に切り換え可能なロック機構を具備しており、該エンジンが機械圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構と、吸気弁の閉弁時期を制御可能な可変バルブタイミング機構と、吸入空気量を制御するためにエンジン吸気通路内に配置されたスロットル弁とを具備しており、エンジンにおいて機械圧縮比が予め定められた圧縮比以上に維持されると共に吸気弁の閉弁時期が吸気下死点から離れた側に維持されつつスロットル開度を制御することにより吸入空気量が制御される第1の超高膨張比サイクルが行われ、エンジンが更に、該エンジンの排気通路及び吸気通路を排気再循環通路により互いに接続して排気再循環作用を実行可能な排気再循環機構を具備しており、ロック状態時に排気再循環作用が行われ、  An output adjustment device having a pair of motor generators and receiving an engine output and generating a vehicle driving output is provided, and the output adjustment device is configured to distribute the engine output torque to each motor generator. The output adjusting device further includes a lock mechanism that can be temporarily switched from an unlocked state in which one motor generator is allowed to rotate to a locked state in which one motor generator is prevented from rotating. A variable compression ratio mechanism capable of changing the mechanical compression ratio of the engine, a variable valve timing mechanism capable of controlling the closing timing of the intake valve, and an engine intake passage for controlling the intake air amount The throttle valve is provided, and the engine compression ratio is maintained at a predetermined compression ratio or higher in the engine. A first ultra-high expansion ratio cycle is performed in which the intake air amount is controlled by controlling the throttle opening while the closing timing of the intake valve is maintained on the side away from the intake bottom dead center. The exhaust passage and the intake passage of the engine are connected to each other by an exhaust recirculation passage, and an exhaust gas recirculation mechanism capable of performing an exhaust gas recirculation operation is provided, and the exhaust gas recirculation operation is performed in a locked state.
排気再循環作用が停止されたときには、機械圧縮比が上記予め定められた圧縮比以下に維持されると共に吸気弁の閉弁時期が吸気下死点に近い側に維持されつつスロットル開度を制御することにより吸入空気量が制御される別のサイクルが一時的に行われるエンジン制御装置。  When the exhaust gas recirculation action is stopped, the mechanical compression ratio is maintained below the predetermined compression ratio, and the throttle opening is controlled while the intake valve closing timing is maintained close to the intake bottom dead center. An engine control device in which another cycle in which the intake air amount is controlled is temporarily performed.
一対のモータジェネレータを有すると共にエンジンの出力が入力されかつ車両駆動用出力を発生する出力調整装置を具備しており、該出力調整装置はエンジンの出力トルクが各モータジェネレータにトルク分配されるように形成されており、出力調整装置が更に、一方のモータジェネレータの回転が許容されている非ロック状態から一方のモータジェネレータの回転が阻止されているロック状態に一時的に切り換え可能なロック機構を具備しており、該エンジンが機械圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構と、吸気弁の閉弁時期を制御可能な可変バルブタイミング機構と、吸入空気量を制御するためにエンジン吸気通路内に配置されたスロットル弁とを具備しており、エンジンにおいて機械圧縮比が予め定められた圧縮比以上に維持されると共に吸気弁の閉弁時期が吸気下死点から離れた側に維持されつつスロットル開度を制御することにより吸入空気量が制御される第1の超高膨張比サイクルが行われ、エンジンが更に、該エンジンの排気通路及び吸気通路を排気再循環通路により互いに接続して排気再循環作用を実行可能な排気再循環機構を具備しており、ロック状態時に排気再循環作用が行われ、  An output adjustment device having a pair of motor generators and receiving an engine output and generating a vehicle driving output is provided, and the output adjustment device is configured to distribute the engine output torque to each motor generator. The output adjusting device further includes a lock mechanism that can be temporarily switched from an unlocked state in which one motor generator is allowed to rotate to a locked state in which one motor generator is prevented from rotating. A variable compression ratio mechanism capable of changing the mechanical compression ratio of the engine, a variable valve timing mechanism capable of controlling the closing timing of the intake valve, and an engine intake passage for controlling the intake air amount The throttle valve is provided, and the engine compression ratio is maintained at a predetermined compression ratio or higher in the engine. A first ultra-high expansion ratio cycle is performed in which the intake air amount is controlled by controlling the throttle opening while the closing timing of the intake valve is maintained on the side away from the intake bottom dead center. The exhaust passage and the intake passage of the engine are connected to each other by an exhaust recirculation passage, and an exhaust gas recirculation mechanism capable of performing an exhaust gas recirculation operation is provided, and the exhaust gas recirculation operation is performed in a locked state.
ロック状態時であって排気再循環作用時に排気ガス温度が予め定められた許容下限を越えて低下したときにはロック状態に維持されつつ排気再循環作用が停止されるエンジン制御装置。  An engine control device in which the exhaust gas recirculation operation is stopped while being maintained in the locked state when the exhaust gas temperature falls below a predetermined allowable lower limit during the exhaust gas recirculation operation in the locked state.
一対のモータジェネレータを有すると共にエンジンの出力が入力されかつ車両駆動用出力を発生する出力調整装置を具備しており、該出力調整装置はエンジンの出力トルクが各モータジェネレータにトルク分配されるように形成されており、出力調整装置が更に、一方のモータジェネレータの回転が許容されている非ロック状態から一方のモータジェネレータの回転が阻止されているロック状態に一時的に切り換え可能なロック機構を具備しており、該エンジンが機械圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構と、吸気弁の閉弁時期を制御可能な可変バルブタイミング機構と、吸入空気量を制御するためにエンジン吸気通路内に配置されたスロットル弁とを具備しており、エンジンにおいて機械圧縮比が予め定められた圧縮比以上に維持されると共に吸気弁の閉弁時期が吸気下死点から離れた側に維持されつつスロットル開度を制御することにより吸入空気量が制御される第1の超高膨張比サイクルが行われ、エンジンが更に、該エンジンの排気通路及び吸気通路を排気再循環通路により互いに接続して排気再循環作用を実行可能な排気再循環機構を具備しており、ロック状態時に排気再循環作用が行われ、  An output adjustment device having a pair of motor generators and receiving an engine output and generating a vehicle driving output is provided, and the output adjustment device is configured to distribute the engine output torque to each motor generator. The output adjusting device further includes a lock mechanism that can be temporarily switched from an unlocked state in which one motor generator is allowed to rotate to a locked state in which one motor generator is prevented from rotating. A variable compression ratio mechanism capable of changing the mechanical compression ratio of the engine, a variable valve timing mechanism capable of controlling the closing timing of the intake valve, and an engine intake passage for controlling the intake air amount The throttle valve is provided, and the engine compression ratio is maintained at a predetermined compression ratio or higher in the engine. A first ultra-high expansion ratio cycle is performed in which the intake air amount is controlled by controlling the throttle opening while the closing timing of the intake valve is maintained on the side away from the intake bottom dead center. The exhaust passage and the intake passage of the engine are connected to each other by an exhaust recirculation passage, and an exhaust gas recirculation mechanism capable of performing an exhaust gas recirculation operation is provided, and the exhaust gas recirculation operation is performed in a locked state.
エンジントルクが限界値よりも低いときに第1の超高膨張比サイクルが行われ、エンジントルクが限界値よりも高いときには機械圧縮比が予め定められた機械圧縮比に維持されると共にスロットル弁が全開状態に保持されつつ吸気弁の閉弁時期を遅らせることにより吸入空気量が制御される第2の超高膨張比サイクルが行われ、  When the engine torque is lower than the limit value, the first super-high expansion ratio cycle is performed. When the engine torque is higher than the limit value, the mechanical compression ratio is maintained at a predetermined mechanical compression ratio and the throttle valve is A second ultra-high expansion ratio cycle is performed in which the intake air amount is controlled by delaying the closing timing of the intake valve while being held in the fully open state;
排気再循環制御弁が固着しているか否かが判別され、排気再循環制御弁が閉弁状態で固着していると判別されたときには、ロック状態への切り換えが許容されると共に第1の超高膨張比サイクル又は第2の超高膨張比サイクルが許容され、排気再循環制御弁が開弁状態で固着していると判別されたときには、非ロック状態に切り換えると共に、機械圧縮比が上記予め定められた圧縮比以下に維持されると共に吸気弁の閉弁時期が吸気下死点に近い側に維持されつつスロットル開度を制御することにより吸入空気量が制御される別のサイクルが行われるエンジン制御装置。  It is determined whether or not the exhaust gas recirculation control valve is stuck, and when it is determined that the exhaust gas recirculation control valve is stuck in the closed state, switching to the locked state is permitted and the first When it is determined that the high expansion ratio cycle or the second ultra-high expansion ratio cycle is permitted and the exhaust gas recirculation control valve is stuck in the open state, the engine is switched to the unlocked state and the mechanical compression ratio is Another cycle is performed in which the intake air amount is controlled by controlling the throttle opening while maintaining the compression ratio below a predetermined compression ratio and maintaining the closing timing of the intake valve close to the intake bottom dead center. Engine control device.
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