JPH01100328A - 圧縮比可変型エンジン - Google Patents

圧縮比可変型エンジン

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JPH01100328A
JPH01100328A JP62255913A JP25591387A JPH01100328A JP H01100328 A JPH01100328 A JP H01100328A JP 62255913 A JP62255913 A JP 62255913A JP 25591387 A JP25591387 A JP 25591387A JP H01100328 A JPH01100328 A JP H01100328A
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compression ratio
advance angle
ignition advance
effective pressure
basic
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Koji Morikawa
弘二 森川
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Fuji Heavy Industries Ltd
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    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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    • F02D35/02Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02P5/04Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
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    • F02P5/15Digital data processing
    • F02P5/152Digital data processing dependent on pinking
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    • Y02T10/40Engine management systems

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、燃焼室の圧縮比を運転条件に応じて可変設定
することのできる圧縮比可変型エンジンに関する。
[従来の技術と発明が解決しようとする問題点]従来か
ら、圧縮比を高めれば、エンジンの出力が向上すること
が知られている。しかし、この圧縮比を必要以上に高め
ると、急加速などの過渡時、高速高′負荷運転時、ある
いは、過給別が併設されているものでは過給ゾーンなど
でノッキングが発生しやすくなる。
よって、圧縮比一定のエンジンでは、この圧縮比をノッ
キングの発生しない限られた領域で設定する必要がある
。その結果、定常運転時の出力が相対的に制約を受【プ
ることになるばかりでなく、燃料消費率の低減を実現す
る際の障害にもなる。
例えば実開昭59−159746公報には、燃焼室に副
室を連通形成し、この副室に嵌装されたn1ピストンを
運転条件に応じて進退動作させ、ノックセンサの出力信
号により、ノックの発生しない最大トルクをえられる範
囲に圧縮比を可変設定できる、いわゆる、可変圧縮比型
エンジンの技術が開示されている。
ところで、ノッキングはエンドガスの急激な燃焼にとも
なう圧力振動によって生じるものと考えられている。し
たがって、上記先行技術のごとく、各運転領域の最適圧
縮比をエンジンのノッキングを検知することによりフィ
ードバック制御するものでは、燃焼室の圧力が急激に上
界した場合でもフッ4ニングが発生するまでは圧縮圧の
異常を検出できず、ノックセンサの発生しない最大l・
ルクが得られる領域に圧縮比を的確に制御するには限界
がある。
一方、ノックの防止対策として点火時期を制御づる手段
が一般に多く採用されているが、上述と同様にノックセ
ンサによってノックの有無を検出1ものであり、最大ト
ルクがえらる最小点火進角(MBT)に点火時期を極め
て近付けるは限界があり、エンジンのポテンシャルを充
分に引きだすことが困難である。
[発明の目的コ 本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、圧縮比と
点火時期とを的確に制御して、ノッキングを生じさせる
ことなく、エンジンのポテンシャルを充分に引きだすこ
とができ、且つ、排気エミッションの低減、燃費および
ドライバビリティの向上を図ることのできる圧縮比可変
型エンジンを提供することを目的としている。
[問題点を解決するための手段及び作用]本発明による
圧縮比可変型エンジンは、燃焼室に連通ずる副室に副ピ
ストンが進退自在に嵌装され、またこの副ピストンを駆
動するアクチュエータが運転状態に応じて動作信号を出
力する制御手段に、エンジン回転数と吸入空気量とから
基本圧縮比を演算する基本圧縮比演算部と、筒内圧セン
サの出力信号から図示平均有効圧を演算する図示平均有
効圧演算部と、上記筒内圧センサの出力信号からノッキ
ングを検出するノック検出部と、高負荷運転時、上記図
示平均有効圧演算部の出力信号に応じた点火進角を演算
するとともに、上記ノック検出部のノック検出信号によ
って上記点火進角を補正し、実際の点火進角を割出す点
火時期演算部と、上記図示平均有効圧演算部の出力信号
から最大トルクをえる最小点火進角と、上記点火時期演
算部で演算された点火進角とを比較し上記基本圧縮比演
算部で演算された基本圧縮比に対するフィードバック補
正値を演算する圧縮比フィードバック補正開演口部と、
この圧縮比フィードバック補正量演算部のフィードバッ
ク補正値にて上記基本圧縮比を補正して、前記アクチュ
エータに対する動作信号を演算する圧縮比演算部とが設
けられているものである。
[発明の実施例] 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。
図面は本発明の一実施例を示し、第1図は圧縮比可変型
エンジンの要部概略図、第2図は制御手段のブロック図
、第3図は縦軸に図示平均有効圧(Pi)、横軸に土兄
点前点火進角(°〉を示すトルク曲線図、第4図は制御
手順を示すフローチャートである。
図中の符号1はエンジン本体であり、このエンジン本体
1のシリンダヘッド1a側に、ピストン2にて区画形成
された燃焼室1bが形成され、この燃焼室1bに筒内圧
センサ13が臨まされている。
また、上記シリンダヘッド1aに、上記燃焼室1bに連
通ずる吸入管3が連設されており、この吸入管3の上流
側に、スロットルバルブ4が介装されている。また、上
記吸入管3のスロットルバルブ4の直下流側にエアチセ
ン/:’t 28が形成され、このエアチャンバ2aに
圧力センサ5が配設されている。
また、上記エンジン本体1に形成されたウオータジII
ケット1dに水温センサ6が配設されている。さらに、
上記ピストン2に連設するクランク@7に固設されたシ
グナルディスクプレート8に回転数センサ9が対設され
ている。
一方、上記シリンダヘッド1aには、上記燃焼室1bに
連通ずるgJ空1cが穿設されている。この副室1Cに
副ピストン10が嵌装され、この副ピストン10にアク
チュエータ11のプランジャ11aが連設されている。
また、符号12は1lilJ御手段であり、この制御手
段12の入力側に上記各センサ5.6,9.13が接続
されている。
上記圧力センサ5からは吸入空気量信号Qが入ノ〕され
、上記水温センサ6からは冷却水温信号T讐が入力され
、また、上記回転数センサ゛9からは、回転数信号Nと
クランク角信号θとが入力され、ざらに、上記筒内圧セ
ンサ13からは、筒内圧信号Pがチャージアンプ13a
を介して入力される。
さらに、上記制御手段12の出力側に上記アクチュエー
タ11のコイル(図示せず)が接続されている。
また、上記制御手段12には、基本圧縮比演算部14、
圧縮比演算部15、アクチュエータ駆動部16、ノック
検出部17、基本点火時期演算部18、図示平均有効圧
演算部19、点火時期演算部20、イグナイタ駆動部2
1、および、圧縮比フィードバック補正沿演痺部22な
どが設けられている。
上記基本圧縮比演算部14では、エンジン回転数Nと、
吸入空気1kQ、および、冷却水ITΔに基づき、予め
実験などにより求められた圧縮比マツプMP1から基本
圧縮比を割り出す。
この圧縮比マツプMP1には、冷却水ITWに応じて複
数に区分された圧縮比マツプが設けられており、その中
から上記冷II水温TWに該当するひとつの圧縮比マツ
プを特定する。そして、上記吸入空気量Qと、上記エン
ジン回転数Nから、特定圧縮比マツプの中の該当エリア
に記憶されている圧縮比係数を取出し、この圧縮比係数
から基本圧縮比を演算する。
上記ノック検出部17では、上記筒内圧センナ13から
の筒内圧信号Pから指圧波形を読み、ノックの有無を検
出し、その検出結果を上記点火時期演算部20.および
、圧縮比フィードバック補正量演算部22に出力する。
また、上記基本点火時期演算部18では、吸入空気ff
1Qと筒内圧センサ13からの筒内圧測定値Pとから現
運転時の負荷に応じた基本点火進角を演算する。
上記図示平均有効圧演算部19では、クランク角センサ
9のクランク角信号θから基準となる上死点等を判別し
、且つ、上記筒内圧センサ13からの筒内圧測定値Pを
取入れ、1サイクルごとの図示平均有効圧P1を演算す
る。
4サイクルエンジンの場合の図示平均有効圧Piば、 vh:行程各間 θ:上死点前のクランク軸回転角 P:各回転角での筒内圧 Vθ:各回転角での気筒容積変化分 で求められる。
すなわち1.上記クランク角センサからクランク角信号
θにより、気筒の容積変化を演算し、容積変化分Vθの
変化があったとき、上記筒内圧センサ13の信号から筒
内圧Pを測定し、この筒内圧Pと上記気筒容積変化分V
θとの積を順次計算し、次いで、1サイクルごとの総和
を行程容積vhで割ることにより上記図示平均有効圧P
iを演算する。
また、点火時期演算部20では、上記基本点火時期演算
部18で演算した基本点火進角を、上記図示平均有効圧
Pi1および、上記ノック検出部17からのノック検知
信号に基づいて補正し、実際の点火進角を演算する。そ
して、この演算された値を、点火時期マツプMP2の該
当エリアに書込まれている点火進角値と占換える。
同時に、この点火時期演算部20では、点火時期マツプ
MP2の該当エリアに既に格納されている点火進角値に
基づき、上記イグナイタ駆動部21に出力信号を出力し
、このイグナイタ駆動部21からイグナイタ23に点火
信号を出力する。そして、この実際の点火進角でノック
が検出された場合、リタードしノック発生前の点火進角
に設定する。
また、上記圧縮比フィードバック補正量演算部22では
、上記図示平均有効圧演算部19の図示平均有効圧P1
と、上記点火時期演算部20から上記イグナイタ駆動部
21に出力する出力信号、および、上記ノック検出部1
7のノック検出信号から圧縮比フィードバック補正値を
演算する。
すなわち、第3図の点火進角θ1に示すように、進角し
たとき、ノックが検出され、且つ、図示平均有効圧Pi
が上界した場合は、最大トルクが得られる最小点火進角
(MBT)がとれていないと判断し、圧縮比を下げる補
正値を演算する。
また、図の点火進角MBTに示すように、進角したとぎ
、ノックが検出され、一方、図示平均有効圧Piに変動
がない場合は、MBTがとれていると判断し、現圧縮比
を維持づる信号を上記圧縮比演算部15へ出力する。
また、図の点火進角θ2に示すように、進角したとき図
示平均有効圧Piか低下した場合は、MBTより進角し
ていると判断し、最大トルクを111るべく、圧縮比を
上げる補正値を演算する。
また、上記圧縮比演算部15では、上記基本圧縮比演算
部14で演算した基本点火進角を、上記圧縮比フィード
バック補正団演算部22からの圧縮比フィードバック補
正値に基づき補正演算し、上記アクチュエータ駆動部1
6へ制御信号を出力する。そして、このアクチュエータ
駆動部16から上記アクチュエータ11のコイルへ動作
信号が出力される。
次に、上記制御手段12の制御手順を第4図のフローチ
ャートに従って課明する。
まず、ステップ101で冷却水mTwを検出し、ステッ
プ102でエンジン回転数Nを検出し、さらに、ステッ
プ103で吸入空気ff1Qを検出する。
そして、ステップ104で、上記冷却水’/uA T 
Wに基づき複数に区分された圧縮比マツプの中から、ひ
とつの圧縮比マツプを特定する。
次いで、ステップ105で、上記吸入空気ff1Qとエ
ンジン回転数Nから上記圧縮比マツプ中の該当エリアに
記憶されている圧縮比係数を取出し、それに基づいて基
本圧縮比を求める。
次いで、ステップ106では、上記吸入空気ff1Qか
らエンジンの負荷状態を判定し、高負荷の場合は、ステ
ップ107へ進み、それ以外の場合は上記ステップ10
1へ戻る。
そして、ステップ107では、図示平均有効圧Piを検
出し、ステップ108で、この図示平均有効圧Piに基
づき基本点火進角を補正して実際の点火進角を求める。
次いで、ステップ109へ進み、ノック検出部17にて
ノックを検出する。そして、ステップ110でノックの
有無が判定され、ノックが発生した場合は、ステップ1
11でリタードした後、上記ステップ109へ戻る。ま
た、ノックが発生していない場合は、ステップ112へ
進み、図示平均有効圧Piを再び検出する。
そして、ステップ113で、上記図示平均有効圧Piか
ら、点火時期がMBTにあるかどうかが判定される。M
BTにある場合は圧縮比をそのままにして(ステップ1
14)、上記ステップ101へ戻る。また、点火時期が
MBTと同一でない場合は、ステップ115へ進み、リ
タードかどうかが判定される。リタードの場合、圧縮比
を下げ(ステップ116)、上記ステップ108へ戻る
。また、アドバンスの場合は、圧縮比を上げ(ステップ
117)、上記ステップ109へ戻る。
このようなプロセスを繰り返して、図示平均有効圧Pi
1づなわら、トルクが最大になるように、点火時期、お
にび、圧縮比を制御する。
[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、圧縮比と点火時期
とを的確に制御して、ノッキングの生じない最大の範囲
で、エンジンのボテンシVルを充分に引きだJことかで
き、且つ、排気エミッションの低減、燃費およびドライ
バビリティの向上を図ることかできるなと優れた効果が
奏される。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の一実施例を示し、第1図は圧縮比可変型
エンジンの要部概略図、第2図は制御手段のブロック図
、第3図は縦41bに図示平均有効圧(Pi)、横軸に
土兄点前点火進角(°)を示すトルク曲線図、第4図は
制御手順を示すフローチャートである。 1b・・・燃焼室、1C・・・副室、10・・・副ピス
トン、11・・・アクチュエータ、12・・・制御手段
、13・・・筒内圧センサ、14・・・基本圧縮比演算
部、15・・・圧縮比演算部、17・・・ノック検出部
、19・・・図示平均有効圧演算部、22・・・圧縮比
フィードバック補正量演算部、N・・・エンジン回転数
、P・・・筒内圧、Pi・・・図示平均有効圧、Q・・
・吸入空気量。 7f、1 第1図 第3図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 燃焼室に連通する副室に副ピストンが進退自在に嵌装さ
    れ、またこの副ピストンを駆動するアクチュエータが運
    転状態に応じて動作信号を出力する制御手段に接続され
    ている圧縮比可変型エンジンにおいて、前記制御手段に
    、 エンジン回転数と吸入空気量とから基本圧縮比を演算す
    る基本圧縮比演算部と、 筒内圧センサの出力信号から図示平均有効圧を演算する
    図示平均有効圧演算部と、 上記筒内圧センサの出力信号からノッキングを検出する
    ノック検出部と、 高負荷運転時、上記図示平均有効圧演算部の出力信号に
    応じた点火進角を演算するとともに、上記ノック検出部
    のノック検出信号によって上記点火進角を補正し、実際
    の点火進角を割出す点火時期演算部と、 上記図示平均有効圧演算部の出力信号から最大トルクを
    える最小点火進角と、上記点火時期演算部で演算された
    点火進角とを比較し上記基本圧縮比演算部で演算された
    基本圧縮比に対するフィードバック補正値を演算する圧
    縮比フィードバック補正量演算部と、 この圧縮比フィードバック補正量演算部のフィードバッ
    ク補正値にて上記基本圧縮比を補正して、前記アクチュ
    エータに対する動作信号を演算する圧縮比演算部とが設
    けられていることを特徴とする圧縮比可変型エンジン。
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