JP6077371B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の圧縮比を変更する圧縮比可変機構を備えた内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine provided with a variable compression ratio mechanism for changing the compression ratio of the internal combustion engine.
一般的な内燃機関では、ノックの発生を検知するノックセンサを設け、ノックを検知した時に点火時期を変更することでノックを解消している。また、例えば特許文献１に記載されているように、アクセル操作量に基づいてドライバ（運転者）の意図する要求（エンジン）トルクを演算し、要求トルクに基づいてスロットル弁開度及び燃料噴射量を設定し、この設定したスロットル弁開度に応じた吸入空気量と燃料噴射量とでドライバの意図する要求トルクを実現している。 In a general internal combustion engine, a knock sensor that detects the occurrence of knock is provided, and the knock is eliminated by changing the ignition timing when the knock is detected. For example, as described in Patent Document 1, a request (engine) torque intended by a driver (driver) is calculated based on an accelerator operation amount, and a throttle valve opening and a fuel injection amount are calculated based on the required torque. The required torque intended by the driver is realized by the intake air amount and the fuel injection amount corresponding to the set throttle valve opening.
更に、例えば特許文献２には、吸気弁閉時期を可変制御する可変動弁機構と、ピストン上死点の変更により圧縮比を可変制御する圧縮比可変機構を備え、クランキング中の実圧縮比を、吸気弁閉時期の可変制御と圧縮比の可変制御とを組み合わせて最適に制御する制御装置が記載されている。 Further, for example, Patent Document 2 includes a variable valve mechanism that variably controls the intake valve closing timing, and a compression ratio variable mechanism that variably controls the compression ratio by changing the piston top dead center, and an actual compression ratio during cranking. Describes a control device that optimally controls the intake valve closing timing variable control and the compression ratio variable control in combination.
しかしながら、圧縮比可変機構を備えたエンジンでは、経時劣化等で燃焼室内にカーボンが付着して燃焼室内の容積が変化すると実際の圧縮比がずれる。このような変化に対しては、単純に負荷やエンジン回転数に応じて目標圧縮比を設定するだけでは圧縮比可変の効果を充分に使い切ることはできない。また、同一の負荷（吸入空気充填率）・回転条件において、圧縮比によってエンジンの発生トルクが異なるため、要求トルクに応じたトルク制御が困難となる。また、ノック制御で点火時期のみを制御すると出力トルクの低下を招いたり、トルクの向上が望めなかったりする。 However, in an engine equipped with a variable compression ratio mechanism, the actual compression ratio shifts when carbon adheres to the combustion chamber due to deterioration over time and the volume of the combustion chamber changes. For such changes, the effect of varying the compression ratio cannot be fully used by simply setting the target compression ratio according to the load and the engine speed. Further, under the same load (intake air filling rate) and rotation conditions, the torque generated by the engine differs depending on the compression ratio, so that torque control according to the required torque becomes difficult. In addition, if only the ignition timing is controlled by knock control, the output torque may be reduced or the torque may not be improved.
すなわち、高圧縮比運転時でノックが発生しやすい条件では、点火時期の遅角によるトルク低下が大きくなる。これは、高圧縮比では要求点火時期が元々遅角側にあり、点火時期に対するトルク感度が高くなっているためである。一方、低圧縮比運転時でノックが発生しにくい条件では、ＭＢＴ（Minimum spark advance for Best Torque：最適点火時期）で運転中にノックが発生していなければ点火時期を進角できるが、ＭＢＴより進角させてもトルクの増加は望めず、低下することすらある。 That is, under conditions where knocking is likely to occur during high compression ratio operation, the torque drop due to the retard of the ignition timing becomes large. This is because at a high compression ratio, the required ignition timing is originally on the retard side, and the torque sensitivity to the ignition timing is high. On the other hand, under conditions where knocking is unlikely to occur during low compression ratio operation, the ignition timing can be advanced if knocking does not occur during operation with MBT (Minimum spark advance for Best Torque). Even if the angle is advanced, an increase in torque cannot be expected, and it may even decrease.
このように、圧縮比可変機構を備えた内燃機関において、目標圧縮比を負荷やエンジン回転数に応じて設定する場合、ノック発生時に点火時期による補正を行うだけでは圧縮比可変機構によるメリットを最大限に引き出せず、出力（燃費）の損失が生ずる。また、圧縮比可変機構を用いてノック制御を行うにしても、圧縮比可変機構は応答遅れが大きいため、必ずしも有効なノック制御ができない。 Thus, in an internal combustion engine equipped with a variable compression ratio mechanism, when the target compression ratio is set according to the load and the engine speed, the merit of the variable compression ratio mechanism is maximized only by correcting the ignition timing when knocking occurs. However, the output (fuel consumption) is lost. Further, even if knock control is performed using a variable compression ratio mechanism, effective compression control cannot always be performed because the variable compression ratio mechanism has a large response delay.
本発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、圧縮比可変機構を備えた内燃機関において、内燃機関の運転状況に応じて点火時期と圧縮比を適切に制御できる内燃機関の制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to appropriately set an ignition timing and a compression ratio in an internal combustion engine equipped with a variable compression ratio mechanism in accordance with an operation state of the internal combustion engine. An object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can be controlled.
本発明の内燃機関の制御装置は、ノックの発生を検知する検知手段と、点火時期を制御する制御手段と、内燃機関の圧縮比を変化させる圧縮比可変機構とを備える内燃機関の制御装置であって、ノック制御による点火時期補正量が進角側にある場合に、点火時期をノックが発生するまで進角させ、点火時期補正量から圧縮比アップ代を算出して、この圧縮比アップ代分圧縮比を上げ、実圧縮比の上昇に合わせて点火時期を遅角して、進角する前の点火時期に戻し、ノック制御による点火時期補正量が遅角側にある場合に、点火時期をノックの発生が停止するまで遅角させ、点火時期補正量から圧縮比ダウン代を算出して、この圧縮比ダウン代分圧縮比を下げ、実圧縮比の低下に合わせて点火時期を進角して、遅角する前の点火時期に戻す、ことを特徴とする。 An internal combustion engine control device according to the present invention is a control device for an internal combustion engine comprising detection means for detecting the occurrence of knock, control means for controlling ignition timing, and a compression ratio variable mechanism for changing the compression ratio of the internal combustion engine. If the ignition timing correction amount by knock control is on the advance side, the ignition timing is advanced until knock occurs, and the compression ratio up allowance is calculated from the ignition timing correction amount. Increase the partial compression ratio, retard the ignition timing in accordance with the increase in the actual compression ratio, return to the ignition timing before the advance, and if the ignition timing correction amount by knock control is on the retard side, Is retarded until knocking stops, the compression ratio down allowance is calculated from the ignition timing correction amount, the compression ratio down allowance is reduced, and the ignition timing is advanced in accordance with the decrease in the actual compression ratio. to, back to the ignition timing before the retarded, this The features.
本発明によれば、圧縮比可変機構を備えた内燃機関において、ノックの発生状態に応じて、圧縮比可変機構を制御して圧縮比を変更することで、その時のコンディションに応じた点火時期と圧縮比で運転することが可能となり、最大限に出力を引き出すことができる。
従って、圧縮比可変機構を備えた内燃機関において、内燃機関の運転状況に応じて点火時期と圧縮比を適切に制御できる内燃機関の制御装置を提供できる。
According to the present invention, in an internal combustion engine equipped with a variable compression ratio mechanism, by changing the compression ratio by controlling the variable compression ratio mechanism in accordance with the occurrence of knocking, the ignition timing according to the condition at that time It is possible to operate at a compression ratio, and the output can be maximized.
Therefore, in the internal combustion engine provided with the variable compression ratio mechanism, it is possible to provide a control device for the internal combustion engine that can appropriately control the ignition timing and the compression ratio in accordance with the operation state of the internal combustion engine.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る内燃機関の制御装置を示すもので、車両用エンジン（内燃機関）のシステム構成を示す概略図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a control apparatus for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention, and is a schematic diagram showing a system configuration of a vehicle engine (internal combustion engine).
エンジン１の各気筒の燃焼室２には、吸気系のエアクリーナ３から、過給機４の吸気コンプレッサ５、インタークーラ６、電制スロットル弁７、及び吸気マニホールド８を経て空気が吸入される。燃料供給系は、所定の圧力に調整された燃料を気筒毎に吸気マニホールド８のブランチ部に（又は燃焼室２内に直接）噴射供給可能な燃料噴射弁９を備えて構成され、各気筒に所定のタイミングにて燃料噴射がなされ、燃焼室２内で点火プラグ１０により点火されて燃焼する。燃焼後の排気は、排気系の排気マニホールド１１、過給機４の排気タービン１２、排気浄化触媒１３を経て排出される。 Air is drawn into the combustion chamber 2 of each cylinder of the engine 1 from the air cleaner 3 of the intake system via the intake compressor 5, the intercooler 6, the electric throttle valve 7, and the intake manifold 8 of the supercharger 4. The fuel supply system is configured to include a fuel injection valve 9 that can inject and supply fuel adjusted to a predetermined pressure to a branch portion of the intake manifold 8 (or directly into the combustion chamber 2) for each cylinder. Fuel injection is performed at a predetermined timing, and the fuel is ignited and burned in the combustion chamber 2 by the spark plug 10. The exhaust gas after combustion is discharged through an exhaust manifold 11 of the exhaust system, an exhaust turbine 12 of the supercharger 4, and an exhaust purification catalyst 13.
上記電制スロットル弁７、燃料噴射弁９及び点火プラグ１０の作動は、エンジンコントロールユニット（以下ＥＣＵという）２０により制御する。
この制御のために、ＥＣＵ２０に、エンジン回転に同期したクランク角信号を発生し、これによりエンジン回転数Ｎｅを検出可能なクランク角センサ２１、アクセル開度（アクセルペダルの踏込み量）ＡＰＯを検出するアクセル開度センサ２２、燃料噴射弁９の開度ＴＶＯを検出するスロットル開度センサ２３、吸入空気量Ｑａを検出するエアフローメータ２４、エンジン水温Ｔｗを検出する水温センサ２５、吸気温Ｔａを検出する吸気温センサ２６、ノック検知手段としてエンジン１の振動より特定周波数成分のノック振動のレベルを検出するノックセンサ２７、排気中の酸素濃度に応じて燃焼混合気の空燃比をリニアに検出する広域型の空燃比センサ２８の信号を入力している。
The operation of the electric throttle valve 7, the fuel injection valve 9 and the spark plug 10 is controlled by an engine control unit (hereinafter referred to as ECU) 20.
For this control, the ECU 20 generates a crank angle signal synchronized with the engine rotation, thereby detecting the crank angle sensor 21 that can detect the engine speed Ne, and the accelerator opening (depressing amount of the accelerator pedal) APO. An accelerator opening sensor 22, a throttle opening sensor 23 for detecting the opening TVO of the fuel injection valve 9, an air flow meter 24 for detecting the intake air amount Qa, a water temperature sensor 25 for detecting the engine water temperature Tw, and an intake air temperature Ta are detected. An intake air temperature sensor 26, a knock sensor 27 that detects the level of knock vibration of a specific frequency component from the vibration of the engine 1 as a knock detection means, and a wide area type that linearly detects the air-fuel ratio of the combustion mixture according to the oxygen concentration in the exhaust gas. The signal of the air-fuel ratio sensor 28 is input.
ここにおいて、ＥＣＵ２０では、通常、アクセル開度ＡＰＯに基づいて目標スロットル開度ｔＴＶＯを設定し、この目標スロットル開度ｔＴＶＯを得るように電制スロットル弁７の開度を制御する。
また、吸入空気量Ｑａとエンジン回転数Ｎｅとから基本燃料噴射量Ｔｐ＝Ｋ×Ｑａ／Ｎｅ（Ｋは定数）を算出し、更に各種補正係数ＣＯＥＦにより補正して、最終的な燃料噴射量Ｔｉ＝Ｔｐ×ＣＯＥＦを算出し、このＴｉに対応するパルス幅の燃料噴射パルス信号を気筒毎に所定のタイミングで燃料噴射弁９に出力して、燃料噴射を行わせる。
Here, the ECU 20 normally sets the target throttle opening tTVO based on the accelerator opening APO, and controls the opening of the electric throttle valve 7 so as to obtain the target throttle opening tTVO.
Further, a basic fuel injection amount Tp = K × Qa / Ne (K is a constant) is calculated from the intake air amount Qa and the engine speed Ne, and further corrected by various correction coefficients COEF to obtain a final fuel injection amount Ti. = Tp × COEF is calculated, and a fuel injection pulse signal having a pulse width corresponding to this Ti is output to the fuel injection valve 9 for each cylinder at a predetermined timing to cause fuel injection.
また、主にエンジン回転数Ｎｅと負荷Ｔｅ（例えば吸入空気量Ｑａ、基本燃料噴射量Ｔｐ、アクセル開度ＡＰＯ、スロットル開度ＴＶＯ）とに基づいて基本点火時期ＭＡＤＶを設定し、更に、ノックセンサ２７により検出されるノックの発生状況に応じて点火時期と圧縮比を関係づけた補正を施すなどして、最終的な点火時期ＡＤＶを設定し、当該点火時期ＡＤＶにて点火プラグ１０の点火動作を行わせる。 The basic ignition timing MADV is set mainly based on the engine speed Ne and the load Te (for example, intake air amount Qa, basic fuel injection amount Tp, accelerator opening APO, throttle opening TVO), and a knock sensor. The final ignition timing ADV is set by correcting the ignition timing and the compression ratio in accordance with the occurrence of knock detected by the engine 27, and the ignition operation of the spark plug 10 is performed at the ignition timing ADV. To do.
更に、このエンジン１は、圧縮比可変機構１００を備えており、この圧縮比可変機構１００は、例えばピストンの上死点位置を変えることにより圧縮比を変更可能に構成されている。この圧縮比可変機構１００を用いた圧縮比の制御は、基本的には、エンジン回転数Ｎｅと負荷Ｔｅ（例えば吸入空気量Ｑａ、基本燃料噴射量Ｔｐ、アクセル開度ＡＰＯ、スロットル開度ＴＶＯ）とに基づいて圧縮比を設定する。そして、設定された圧縮比となるように、アクチュエータ（モータ）等を制御して、コントロールシャフトの回転位置を変化させる（複リンク式圧縮比可変機構の場合）。 The engine 1 further includes a variable compression ratio mechanism 100. The variable compression ratio mechanism 100 is configured to be able to change the compression ratio, for example, by changing the top dead center position of the piston. The compression ratio control using the variable compression ratio mechanism 100 is basically performed by engine speed Ne and load Te (for example, intake air amount Qa, basic fuel injection amount Tp, accelerator opening APO, throttle opening TVO). The compression ratio is set based on the above. And an actuator (motor) etc. are controlled so that it may become the set compression ratio, and the rotation position of a control shaft is changed (in the case of a multi-link type compression ratio variable mechanism).
上記のような基本的な圧縮比の設定に加えて、全開付近での運転領域においては、ノックの発生しない（又は軽微なノックが発生している）範囲で、ＭＢＴ近傍の点火時期で運転可能な圧縮比となるように制御することで、その時のコンディションに応じた最適な点火時期と圧縮比で運転する。
なお、実圧縮比は、ロータリーエンコーダ２９等により、例えば上記コントロールシャフトの回転位置を検出することで検出可能である。
In addition to the basic compression ratio setting as described above, in the operating range near the fully open position, the engine can be operated at the ignition timing near the MBT within a range where knocking does not occur (or minor knocking occurs). By controlling so as to obtain a proper compression ratio, the engine is operated at an optimal ignition timing and compression ratio according to the condition at that time.
The actual compression ratio can be detected by detecting, for example, the rotational position of the control shaft with the rotary encoder 29 or the like.
次に、ノック制御による点火時期補正量（点火時期の変化量）が進角側にある場合と、遅角側にある場合に分けて圧縮比の変更動作について詳しく説明する。
図２は、上記図１に示した車両用エンジンのシステム構成において、ノック制御による点火時期補正量が進角側にある場合、圧縮比の補正量を算出するフローチャートである。また、図３はこの時の点火時期（ＡＤＶ）と修正トルクとの関係を示している。
本例は、ノックの発生しにくいコンディションの場合に対応し、具体的には吸気温度や機関温度（油水温）が低い状態、あるいは湿度が高い状態、及びガソリンのオクタン価が高い場合になどの条件である。
Next, the compression ratio changing operation will be described in detail for the case where the ignition timing correction amount (the amount of change in the ignition timing) by the knock control is on the advance side and on the retard side.
FIG. 2 is a flowchart for calculating the correction amount of the compression ratio when the ignition timing correction amount by the knock control is on the advance side in the system configuration of the vehicle engine shown in FIG. FIG. 3 shows the relationship between the ignition timing (ADV) and the correction torque at this time.
This example corresponds to the condition where knocking is difficult to occur. Specifically, conditions such as when the intake air temperature and engine temperature (oil temperature) are low, or when the humidity is high, and when the octane number of gasoline is high. It is.
ステップＳ１０１では、ノック制御領域か否かを判定する。
ノック制御領域であると判定されると、ステップＳ１０２でノックが発生していないか判定する。
ステップＳ１０１でノック制御領域でないと判定された場合やステップＳ１０２でノックが発生していると判定された場合には処理を終了する。
In step S101, it is determined whether it is a knock control area.
If it is determined that it is a knock control region, it is determined in step S102 whether a knock has occurred.
If it is determined in step S101 that the region is not the knock control region, or if it is determined in step S102 that knocking has occurred, the process ends.
ノックが発生していない場合には、ステップＳ１０３で点火時期を所定値進角させ、ステップＳ１０４でノックが発生していないか判定する。
そして、ステップＳ１０４でノックが発生していないと判定されると、ステップＳ１０３に戻って点火時期を所定値進角させ、ノックが発生するまで点火時期を進角させる。
ノックが発生すると、ステップＳ１０５に進み、元の点火時期からの進角量を算出する。
If knock has not occurred, the ignition timing is advanced by a predetermined value in step S103, and it is determined whether knock has occurred in step S104.
If it is determined in step S104 that knock has not occurred, the process returns to step S103 to advance the ignition timing by a predetermined value, and advance the ignition timing until knock occurs.
If knocking occurs, the process proceeds to step S105, and the advance amount from the original ignition timing is calculated.
ステップＳ１０６では、算出した進角量が所定値以上であるか否かを判定する。
ステップＳ１０６で進角量が所定値以上であると判定されると、ステップＳ１０７で点火時期進角量から圧縮比アップ代を算出する。このように、ノック制御による点火時期補正量が進角側にある場合（ノックが発生しにくい）、点火時期補正量から圧縮比アップ代を算出する。この圧縮比アップ代は、次式（１）で表すことができる。
In step S106, it is determined whether or not the calculated advance amount is greater than or equal to a predetermined value.
If it is determined in step S106 that the advance amount is greater than or equal to a predetermined value, a compression ratio up allowance is calculated from the ignition timing advance amount in step S107. As described above, when the ignition timing correction amount by the knock control is on the advance side (knock does not easily occur), the compression ratio up margin is calculated from the ignition timing correction amount. This compression ratio increase allowance can be expressed by the following equation (1).
圧縮比アップ代＝ノック点火時期補正量×補正係数…（１）
ここで、補正係数（実験的に求めた感度）は、圧縮比と点火時期の相関を表しており、例えば圧縮比１に対して点火時期５ｄｅｇである。よって、例えば５ｄｅｇ進角させたときにノックが発生したとすると、圧縮比εを１上げることができる。すなわち、
圧縮比アップ代＝５ｄｅｇ×１／５＝１
である。
Compression ratio up allowance = knock ignition timing correction amount x correction coefficient (1)
Here, the correction coefficient (sensitivity obtained experimentally) represents the correlation between the compression ratio and the ignition timing, and is, for example, the ignition timing 5 deg with respect to the compression ratio 1. Therefore, for example, if knocking occurs when the angle is advanced by 5 degrees, the compression ratio ε can be increased by one. That is,
Compression ratio up allowance = 5 deg × 1/5 = 1
It is.
次のステップＳ１０８では、圧縮比アップ代を目標圧縮比へ反映し、圧縮を目標へ制御する。
そして、ステップＳ１０９で、実圧縮比の変化に合わせて元の点火時期まで遅角し、処理を終了する。点火時期の変更速度は、圧縮比の変更速度に比べて充分に早いので、実圧縮比の変化に合わせて点火時期を制御できる。
In the next step S108, the compression ratio up margin is reflected in the target compression ratio, and the compression is controlled to the target.
In step S109, the ignition timing is retarded in accordance with the change in the actual compression ratio, and the process ends. Since the ignition timing changing speed is sufficiently faster than the compression ratio changing speed, the ignition timing can be controlled in accordance with the change in the actual compression ratio.
具体的には、例えば図３に示すように、圧縮比が１１（ε＝１１）で、ＭＢＴで運転中に、ノック制御によりＭＢＴよりも５ｄｅｇ進角した点火時期Ｓ１でトレースノックが発生したとすると、このノック点火時期補正量から圧縮比アップ代を算出し、算出した圧縮比アップ代分圧縮比を上げ、点火時期を圧縮比の上昇に合わせて元に戻す。本例では、圧縮比を１増大させることができるので、圧縮比を１２（ε＝１２）にして点火時期を５ｄｅｇ遅角させた点火時期Ｓ２に設定する。このように圧縮比を上げることで、図３に示すようにトルクを向上させることができる。 Specifically, as shown in FIG. 3, for example, when the compression ratio is 11 (ε = 11) and the operation is performed at MBT, the trace knock occurs at the ignition timing S1 advanced by 5 deg from MBT by the knock control. Then, the compression ratio up allowance is calculated from this knock ignition timing correction amount, the compression ratio up allowance is increased, and the ignition timing is restored to the original as the compression ratio increases. In this example, since the compression ratio can be increased by 1, the compression ratio is set to 12 (ε = 12), and the ignition timing is set to the ignition timing S2 obtained by retarding the ignition timing by 5 degrees. By increasing the compression ratio in this way, the torque can be improved as shown in FIG.
従って、圧縮比可変機構を備えた内燃機関において、全開付近での運転領域において、ノックの発生しない、または軽微なノックが発生している範囲でＭＢＴ近傍の点火時期で運転可能な圧縮比となるように制御できる。 Therefore, in an internal combustion engine equipped with a variable compression ratio mechanism, a compression ratio that can be operated at an ignition timing in the vicinity of the MBT within a range where the knock is not generated or a slight knock is generated in the operating region near the fully open position. Can be controlled.
図４は、上記図１に示した車両用エンジンのシステム構成において、ノック制御による点火時期補正量が遅角側にある場合、圧縮比の補正量を算出するフローチャートである。また、図５はこの時の点火時期（ＡＤＶ）と修正トルクとの関係を示している。
本例は、ノックが発生しやすいコンディションの場合に対応し、具体的には吸気温度や機関温度（油水温）が高い状態、あるいは湿度が低い状態、及びガソリンのオクタン価が低い場合になどの条件である。
FIG. 4 is a flowchart for calculating the correction amount of the compression ratio when the ignition timing correction amount by the knock control is on the retard side in the system configuration of the vehicle engine shown in FIG. FIG. 5 shows the relationship between the ignition timing (ADV) and the correction torque at this time.
This example corresponds to the condition where knocking is likely to occur. Specifically, conditions such as when the intake air temperature or engine temperature (oil temperature) is high, or when the humidity is low, or when the gasoline octane number is low. It is.
ステップＳ２０１では、ノック制御領域か否かを判定する。
ノック制御領域であると判定されると、ステップＳ１０２でノックが発生しているか判定する。
ステップＳ２０１でノック制御領域でないと判定された場合やステップＳ２０２でノックが発生していないと判定された場合には処理を終了する。
In step S201, it is determined whether it is a knock control area.
If it is determined that it is a knock control region, it is determined in step S102 whether a knock has occurred.
If it is determined in step S201 that the region is not the knock control region, or if it is determined in step S202 that no knock has occurred, the process ends.
ノックが発生している場合には、ステップＳ２０３で点火時期を所定値遅角させ、ステップＳ２０４でノックが発生していないか判定する。
そして、ステップＳ２０４でノックが発生していると判定されると、ステップＳ２０３に戻って点火時期を所定値遅角させ、ノックが発生しなくなるまで点火時期を遅角させる。この際、点火時期に対する感度が大きいため、ノックが出ないところまで遅角させるとトルクの低下が大きくなり、トルクが落ちたところで制御することになる。
ノックが停止すると、ステップＳ２０５に進み、元の点火時期からの遅角量を算出する。
If knocking has occurred, the ignition timing is retarded by a predetermined value in step S203, and it is determined whether knocking has occurred in step S204.
If it is determined in step S204 that knocking has occurred, the process returns to step S203 to retard the ignition timing by a predetermined value, and retard the ignition timing until no knocking occurs. At this time, since the sensitivity with respect to the ignition timing is large, if the retard is made to a point where knocking does not occur, the torque decreases greatly, and control is performed when the torque decreases.
When the knocking stops, the process proceeds to step S205, and the retardation amount from the original ignition timing is calculated.
ステップＳ２０６では、算出した遅角量が所定値以上であるか否かを判定する。
ステップＳ２０６で遅角量が所定値以上であると判定されると、ステップＳ２０７で点火時期遅角量から圧縮比ダウン代を算出する。このように、ノック制御による点火時期補正量が遅角側にある場合（ノックが発生している）には、点火時期補正量から圧縮比ダウン代を算出する。この圧縮比ダウン代は、次式（２）で表すことができる。
In step S206, it is determined whether or not the calculated retardation amount is greater than or equal to a predetermined value.
If it is determined in step S206 that the retard amount is greater than or equal to a predetermined value, a compression ratio down allowance is calculated from the ignition timing retard amount in step S207. In this way, when the ignition timing correction amount by knock control is on the retard side (knock has occurred), the compression ratio down allowance is calculated from the ignition timing correction amount. This compression ratio down allowance can be expressed by the following equation (2).
圧縮比ダウン代＝ノック点火時期補正量×補正係数…（２）
ここで、補正係数（実験的に求めた感度）は、圧縮比と点火時期の相関を表しており、例えば圧縮比１に対して点火時期−５ｄｅｇである。よって、例えば５ｄｅｇ遅角させたときにノックが停止したとすると、圧縮比εを１下げることができる。すなわち、
圧縮比ダウン代＝−５ｄｅｇ×１／５＝−１
である。
Compression ratio down allowance = knock ignition timing correction amount × correction coefficient (2)
Here, the correction coefficient (experimentally determined sensitivity) represents the correlation between the compression ratio and the ignition timing, and is, for example, the ignition timing −5 deg with respect to the compression ratio 1. Therefore, for example, if knocking is stopped when the angle is delayed by 5 degrees, the compression ratio ε can be reduced by one. That is,
Compression ratio down allowance = −5 deg × 1/5 = −1
It is.
次のステップＳ２０８では、圧縮比ダウン代を目標圧縮比へ反映し、圧縮を目標へ制御する。
そして、ステップＳ２０９で、実圧縮比の変化に合わせて元の点火時期まで進角し、処理を終了する。点火時期の変更速度は、圧縮比の変更速度に比べて充分に早いので、実圧縮比の変化に合わせて点火時期を制御できる。
In the next step S208, the compression ratio down allowance is reflected in the target compression ratio, and the compression is controlled to the target.
In step S209, the ignition timing is advanced to the original ignition timing in accordance with the change in the actual compression ratio, and the process ends. Since the ignition timing changing speed is sufficiently faster than the compression ratio changing speed, the ignition timing can be controlled in accordance with the change in the actual compression ratio.
具体的には、例えば図５に示すように、圧縮比が１２（ε＝１２）でトレースノックが発生している場合、ノック制御により点火時期を遅角させ、ＭＢＴよりも５ｄｅｇ遅角した点火時期Ｓ３でトレースノックが停止したとすると、圧縮比が高いと点火時期に対してトルクの低下の傾斜が急峻なためトルクの低下が激しくなる。そこで、このノック点火時期補正量から圧縮比ダウン代を算出し、算出した圧縮比ダウン代分圧縮比を下げ、点火時期を圧縮比低下に合わせて元に戻す。本例では、圧縮比εを１低下させることができるので、圧縮比を１１（ε＝１１）に下げて点火時期を５ｄｅｇ進角させた点火時期Ｓ４に設定する。このように圧縮比を下げることで、図５に示すようにトルクを向上させることができる。 Specifically, as shown in FIG. 5, for example, when a trace knock occurs when the compression ratio is 12 (ε = 12), the ignition timing is retarded by knock control and the ignition is delayed by 5 deg from MBT. Assuming that the trace knock is stopped at the timing S3, if the compression ratio is high, the torque decreases steeply with respect to the ignition timing, so the torque decreases sharply. Therefore, the compression ratio down allowance is calculated from this knock ignition timing correction amount, the calculated compression ratio down allowance is reduced, and the ignition timing is restored to the original when the compression ratio decreases. In this example, since the compression ratio ε can be decreased by 1, the compression ratio is set to 11 (ε = 11) and the ignition timing is set to the ignition timing S4 advanced by 5 degrees. By reducing the compression ratio in this way, the torque can be improved as shown in FIG.
従って、圧縮比可変機構を備えた内燃機関において、全開付近での運転領域において、ノックの発生しない（または軽微なノックが発生している）範囲でＭＢＴ近傍の点火時期で運転可能な圧縮比となるように制御できる。
なお、上記実施形態では、圧縮比可変機構をノックセンサによるノックの検出で制御するようにしたが、有効（実）圧縮比、新気量、残ガス量、圧縮温度、及びノック感度のいずれか、または複数の組み合わせにより制限したり補正量を増減したりするようにしても良い。更に、点火時期の変更速度は、圧縮比の変更速度に比べて充分に早いので、過補正でノックが発生した時には点火時期の制御を行うようにしても良い。
また、トルク向上のための制御に着目して説明したが、必ずしも実圧縮目標を目標圧縮比に設定する必要はなく、要求される特性に応じて実圧縮目標を目標圧縮比より低くすることもできる。
Therefore, in an internal combustion engine equipped with a variable compression ratio mechanism, a compression ratio that can be operated at an ignition timing in the vicinity of MBT in a range where knocking does not occur (or minor knocking occurs) in the operating region near full opening. Can be controlled.
In the above embodiment, the variable compression ratio mechanism is controlled by detecting the knock by the knock sensor. However, any one of the effective (actual) compression ratio, the fresh air amount, the remaining gas amount, the compression temperature, and the knock sensitivity is selected. Alternatively, it may be limited by a plurality of combinations or the correction amount may be increased or decreased. Furthermore, since the changing speed of the ignition timing is sufficiently faster than the changing speed of the compression ratio, the ignition timing may be controlled when knocking occurs due to overcorrection.
In addition, although the explanation has been made focusing on the control for improving the torque, it is not always necessary to set the actual compression target to the target compression ratio, and the actual compression target may be made lower than the target compression ratio according to the required characteristics. it can.
上記のような構成によれば、ノックの発生状態に応じて、ＭＢＴで運転可能な圧縮比となるように制御することで、その時のコンディション、例えば温度、湿度等の環境、ガソリンのオクタン価等に応じた最適な点火時期と圧縮比で運転することが可能となり、最大限に出力を引き出すことができる。これによって、加速性能向上や燃費向上が期待できる。 According to the above configuration, by controlling the compression ratio so that it can be operated by MBT according to the state of knocking, the condition at that time, for example, the environment such as temperature and humidity, the octane number of gasoline, etc. It is possible to operate with the optimal ignition timing and compression ratio according to the output, and the output can be maximized. This can be expected to improve acceleration performance and fuel efficiency.
１…エンジン（内燃機関）、２０…ＥＣＵ（制御手段）、２７…ノックセンサ（検知手段）、１００…圧縮比可変機構（可変機構） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Engine (internal combustion engine), 20 ... ECU (control means), 27 ... Knock sensor (detection means), 100 ... Compression ratio variable mechanism (variable mechanism)
Claims (2)
ノック制御による点火時期補正量が進角側にある場合に、点火時期をノックが発生するまで進角させ、点火時期補正量から圧縮比アップ代を算出して、この圧縮比アップ代分圧縮比を上げ、実圧縮比の上昇に合わせて点火時期を遅角して、進角する前の点火時期に戻し、
ノック制御による点火時期補正量が遅角側にある場合に、点火時期をノックの発生が停止するまで遅角させ、点火時期補正量から圧縮比ダウン代を算出して、この圧縮比ダウン代分圧縮比を下げ、実圧縮比の低下に合わせて点火時期を進角して、遅角する前の点火時期に戻す、ことを特徴とする内燃機関の制御装置。 A control device for an internal combustion engine comprising detection means for detecting occurrence of knock, control means for controlling ignition timing, and a compression ratio variable mechanism for changing the compression ratio of the internal combustion engine,
When the ignition timing correction amount by knock control is on the advance side, advance the ignition timing until knock occurs, calculate the compression ratio up allowance from the ignition timing correction amount, and this compression ratio up allowance compression ratio Increase the actual compression ratio, retard the ignition timing, return to the ignition timing before the advance,
If the ignition timing correction amount by knock control is on the retard side, retard the ignition timing until knocking stops, calculate the compression ratio down allowance from the ignition timing correction amount, and calculate the compression ratio down allowance. A control device for an internal combustion engine, wherein the compression ratio is lowered, the ignition timing is advanced in accordance with a decrease in the actual compression ratio, and the ignition timing is returned to the ignition timing before being retarded .
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