JPH04219428A - 可変圧縮比エンジンの制御装置 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、可変圧縮比エンジンの
制御装置に関し、より詳しくはエンジンの圧縮比を低圧
縮比化させてノッキングの発生を抑えるようにしたもの
に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンの異常燃焼に起因して発生する
ノッキングに対して、一般的には、運転状態に応じて設
定される最適点火時期をリタードさせる手法が採られて
いる。他方、高圧縮比型エンジン程ノッキングが発生し
易いことから、エンジンの圧縮比を可変として、ノッキ
ングの発生し易い運転領域では低圧縮比化させることが
知られている。例えば、特開昭６３−１５９６３１号公
報には、運転領域を高負荷運転領域と低負荷運転領域と
に区分し、ノッキングの発生し易い高負荷運転領域では
低圧縮比化し、ノッキングが起こり難い低負荷運転領域
では高圧縮比化する技術が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ノッキ
ングが発生し易いとされる高負荷運転状態においても、
ノッキングの生じない領域が有り得る。逆にノッキング
が発生しにくい低負荷運転において、ノッキングを生じ
る領域が有り得る。そして、これらの領域はエンジンの
個体によって異なるのが一般的であり、また運転環境に
よっても異なる。

【０００４】そこで、本発明の目的は、ノッキング抑制
を適正化するようにした可変圧縮比エンジンの制御装置
を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】かかる技術的課題を達成
すべく、本発明にあっては、エンジンの運転状態を検出
する運転状態検出手段と、ノッキングの発生を検出する
ノック検出手段と、エンジンの運転状態に応じて区分さ
れた記憶手段と、エンジンの圧縮比を可変とする圧縮比
変更手段と、前記ノック検出手段からの信号を受けて前
記圧縮比変更手段がエンジンの圧縮比を低圧縮比化した
事実を、当該ノッキングの発生した区分及び隣接する区
分に保存する学習手段と、前記運転状態検出手段からの
信号を受け、現在の運転状態が、前記低圧縮比化した事
実の保存されている区分に入ったときには、直ちにエン
ジンの圧縮比を低圧縮比側に変更すべく前記圧縮比変更
手段に対して指令信号を出力するノック抑制制御手段と
、を備えるようにしてある。

【０００６】

【作用】本発明によれば、エンジンの運転状態が、過去
に低圧縮比化した事実のある区分領域に入ったときには
、直ちに前記圧縮比変更手段の変更作動が開始されるこ
とになる。ところで、圧縮比変更手段は、ピストンの上
死点位置を機械的に変更させるのが一般的であり、その
変更作動の開始から実際に低圧縮比態様となるまでに時
間を要す。したがって、上記のノック抑制制御手段では
ノッキング発生の有無を問わずに直ちに低圧縮比への変
更指令を発するようにしてあるため、圧縮比の低圧縮比
化が促進されることになる。

【０００７】また、本発明にあっては、低圧縮比化を行
なった区分領域の他に隣接した区分領域においても低圧
縮比化した事実が有るとして一律に前記記憶手段に保存
しておくため、実際に低圧縮比化した区分領域に移行す
る前に前記圧縮比変更手段の変更作動が開始されること
となる。したがってこの事前の処置によって、圧縮比変
更手段の作動遅れを補償することが可能となる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付した図面に基づ
いて説明する。第１図に示す実施例（４気筒エンジン）
の全体構成において、１はエンジン本体で、そのシリン
ダ２にピストン３が嵌挿されている。吸気系においては
、上流側から下流側に向けて、順に、エアクリーナ４、
エアフロメータ５、スロットル弁６が設けられ、このス
ロットル弁６の下流で分岐した第１通路７と、低負荷で
閉じるシャッター弁８を介装した第２通路９とが吸気ポ
ート１０で合流されている。上記シャッター弁８の下流
側には、吸気ポート１０に臨ませて燃焼噴射弁１１が配
設されている。

【０００９】排気ポート１２に連なる排気通路１３には
空燃比センサ１１および排気浄化装置１５が設けられ、
この排気浄化装置１５の上流側から吸気系に対し排気還
流通路１６が延設され、この排気還流通路１６にＥＧＲ
（排気還流）制御弁１７が介装されている。また、シリ
ンダヘッドに点火プラグ１８が設けられている。

【００１０】また、本実施例においては、オイルパン２
１内のオイルをエンジン各部に供給するオイルポンプ２
２の油圧を利用してコンロッド２３に対するピストン３
の相対位置を変え、エンジンの圧縮比を変更するように
なっている。この場合、圧縮比変更用の作動油通路２４
には油圧ソレノイド弁２５および油圧センサ２６が設け
られている。そして、先に述べた燃焼噴射弁１１および
ＥＧＲ制御弁１７、並びに上記油圧ソレノイド弁２５に
対してコントローラ２７から作動信号が与えられるよう
になっている。コントローラ２７は例えばマイクロコン
ピュータで構成され、既知の如く、ＣＰＵ、ＲＯＭ、Ｒ
ＡＭを備えている。この、コントローラ２７には、制御
のパラメータとして、エアフロメータ５からの吸入空気
量信号、空燃比センサ１４からの空燃比信号、センサ１
９からのエンジン回転数信号、油圧センサ２６からの作
動油圧信号、エンジン本体１の水温センサ２８からの冷
却水温信号、センサ２０からのスロットル開度信号、セ
ンサ２９からのノッキング信号が入力される。尚、この
ノックセンサ２９は各気筒毎に設けられている。

【００１１】上記エンジンの圧縮可変機構は第２図に具
体的に示されている。すなわち、図中において、３０は
ピストンピンであって、このピストンピン３０は、ピス
トン３のピン穴に挿入した部分と、コンロッド２３の小
端部に挿入した部分とが偏心したクランクピン状とされ
、またコンロッド２３の小端部に対向するディスク部３
１を備える。そして、このディスク部３１に係合孔３２
が形成されている。一方、コンロッド２３の小端部には
、１８０度の角度間隔をおいて一対のシリンダ室３３、
３４が形成され、このシリンダ室３３、３４に上記係合
孔３２に係合可能な第１および第２のピン３５、３６が
ディスク部３１へ向け進退可能に嵌挿されている。 第１ピン３５はスプリング３７によって係合孔３２から
離脱する方向へ、第２ピン３６はスプリング３８によっ
て係合孔３２へ係合する方向へそれぞれ付勢されていて
、コンロッド２３の油通路３９からの油圧を受けてそれ
ぞれスプリング３７、３８の付勢に抗し逆方向へ移動す
るようになっている。

【００１２】本例の場合、シリンダ室３３、３４に油圧
が作用（前記油圧ソレノイド弁２５がＯＮ）して第１ピ
ン３５がディスク部３１に係合すると、図示の如くピス
トン３はコンロッド２３に対し上方へ相対位置を変えた
状態に固定され、ピストン上死点におけるシリンダのす
きま容積が小さくなった高圧縮比（圧縮初めの容積／す
きま容積）状態となり（第２図、第３図に示す状態）、
油圧が解除されたときには（前記油圧ソレノイド弁２５
がＯＦＦ）、逆に第２ピン３６の係合によりピストン３
はコンロッド２３に対し下方へ相対位置を変えた状態に
固定され、低圧縮比状態となる（第４図に示す状態）。 なお、高圧縮比状態と低圧縮比状態との間での移行は、
ピストン３の上下動の慣性力や燃焼ガスのガス圧による
ピストン荷重でピストンピン３０が回転することにより
行なわれる。

【００１３】また、第３図に示す如く、ピストン３のピ
ストンピンボス部にはピン穴からピストン３の頂部背面
へ向けて開通した冷却油噴出口４０が形成されている。 そして、ピストンピン３０にはコンロッド２３の油通路
３９に連通し、第４図に示す如く低圧縮比状態のときに
冷却油噴出口４０に連通する冷油圧通路４１が形成され
ており、上記冷却油噴出口４０からの油の噴出によりピ
ストン３の頂部を背面から冷却できるようになっている
。

【００１４】前述した圧縮比変更機構に関し、この圧縮
比変更機構を用いたノッキング抑制制御を以下に説明す
る。前記コントロ−ラ２７によって行われるノッキング
抑制制御の概要を説明すると、先ず第５図に示すように
、エンジンの回転数とスロットル開度とに基づいて区分
分けされたマップ５０を備えている。この各区分には、
高圧縮比状態の下でノッキングの発生が見られなかった
場合にはフラグＦ＝０が保存される。逆にノッキングの
発生によって低圧縮比状態へと圧縮比の変更が行われた
区分（図中、網目で示す領域）には、フラグＦ＝１が保
存される。また、このフラグＦ＝１の保存に合せて、隣
接する区分（図中、斜線で示す領域）にもフラグＦ＝１
の保存が行われる。

【００１５】そして、次にこのフラグＦ＝１の保存され
ている区分領域に入ったときには、ノッキングの有無を
待たずに直ちに前記油圧ソレノイド弁２５に対してＯＦ
Ｆ信号を出力するようになっている。以上のことを前提
として、第６図に示すフロ−チャ−トに基づいて、ノッ
キング抑制制御の一例を具体的に説明する。

【００１６】先ず、エンジンスタ−トの後ステップＳ１
（以下、符号「Ｓ」を付してステップ番号を表わす）に
おいて、システムの初期化が行われる。この初期化では
、前記マップ５０に保存されているフラグＦについても
『０』とされる。そしてＳ２で各種信号の読み込みが行
われ、次のＳ３において、現在の運転状態がマップ５０
に保存されているＦ＝１の区分領域にあるか否かの判別
が行われる。

【００１７】いま、マップ５０はその全ての区分がＦ＝
０となっていることから、ＮＯということで、Ｓ４へ進
み油圧ソレノイド弁２５が『ＯＮ』され（高圧縮比状態
の形成）、Ｓ５へ進む。このＳ５では、ノックセンサ２
９からの信号に基づき、ノッキングが発生しているか否
かの判別が行われ、ＹＥＳのとき、つまりノッキングが
発生していると判定されたときには、Ｓ６へ進んで点火
時期のリタ−ド補正（Θ＝α）が行われる。

【００１８】そして、その後Ｓ７へ進んで油圧ソレノイ
ド弁２５に対してＯＦＦ信号が出力される。これにより
、第７図に示すように、圧縮比変更機構内の油圧が解放
され始めることになる。次のＳ８では、マップ５０の区
分において、現在の運転状態が該当する区分及び隣接す
る区分に対してＦ＝１の保存が行われる。

【００１９】次に、Ｓ９において、圧縮比変更機構内の
油圧が所定値（第７図参照）以下であるか否かの判別が
行われ、いまＮＯであると判定されたときには、Ｓ２へ
戻る。

【００２０】このとき、現在の運転状態では上記マップ
５０の区分にフラグＦ＝１が保存されていることから、
上記Ｓ３においてＹＥＳということで、Ｓ１０へ進み油
圧ソレノイド弁２５の『ＯＦＦ』状態が維持されて前記
Ｓ５へ進む。このＳ５において、未だにノッキング状態
であると判定されたときにはＳ６へ進んで上記リタ−ド
補正（α）の追加が行われて、Ｓ７、Ｓ８を経て、Ｓ９
へ進む。この段階で圧縮比変更機構内の油圧が前記所定
値（第７図参照）以下となっていると判定されたときに
は、Ｓ１１へ進んで、その後ピストン３が初めて下死点
となったか否かの判別が行われる。つまり、圧縮比変更
機構は、ピストン３の下死点への以降過程で初めてピス
トン３の変位が行われることから、このＳ１１で、低圧
縮比への変更が完了したか否かの判定が可能となる。

【００２１】このＳ１１でＹＥＳと判定されたときには
、Ｓ１２へ進んで上記リタ−ド補正の解除、すなわち点
火時期をアドバンス（γ）する処理が行われる。このア
ドバンス量γは上記リタ−ド量αよりも大きな値とされ
て、通常全リタ−ド補正量を全面的に解除するに足りる
量とされている（第７図参照）。これにより、ノッキン
グが抑えられた後直ちにリタ−ド補正を解除することが
可能となる。そして、Ｓ１３で上記リタ−ド補正Θが零
以上であるかの確認をし、点火時期をアドバンスしすぎ
たときには、Ｓ１４へ進んで『Θ＝０』とする修正が行
われた後に、前記Ｓ２へ戻る。

【００２２】上記の一連の処理によって圧縮比の低圧縮
比化が完了したときには、通常、ノッキングが消失する
ことから、前記Ｓ５でＮＯと判定されてＳ１５へ進み、
上記リタ−ド補正Θがほぼ零であるか否かの判別が行わ
れ、ＮＯのときにはＳ１６へ進んで上記リタ−ド補正の
再解除、つまり点火時期のアドバンス（β）が行われる
。このアドバンス量βは上記γ（Ｓ１２）よりもはるか
に小さい値とされている。他方、上記Ｓ１５でＹＥＳと
判定されたときには、Ｓ１７へ進んでリタ−ド補正量が
Θ＝０とされる。

【００２３】一度マップ５０にフラグＦ＝１が保存され
たときには、次にこのフラグＦ＝１の保存されている区
分領域に運転状態が入ったときには、前記Ｓ３において
ＹＥＳということで、Ｓ１０へ進み、ノッキングの有無
を問わずに直ちに油圧ソレノイド弁２５に対して『ＯＦ
Ｆ』信号が出力されることになる。このような一連の制
御内容を第７図に示してある。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ノッキングの発生に伴なう低圧縮比化の事実を学習して
、この学習結果を利用して早期に低圧縮比への変更を行
うようにしてあるため、エンジンの固体差あるいは運転
環境に関わりなくノッキングの抑制を速やかに行うこと
ができる。また上記学習結果をノッキングの発生した運
転領域に隣接する領域区分にも保存するようにしてある
ため、ノッキング発生領域へ移行するに先立って、先行
的に低圧縮比化の準備をしておくことができるため、ノ
ッキングの発生頻度あるいはノッキングの程度を小さな
ものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の全体系統図である。

【図２】実施例に係る圧縮比変更機構の要部断面図であ
る。

【図３】ピストンへ至る油路を示す断面図である。

【図４】ピストンへ至る油路が開かれた状態を示す断面
図である。

【図５】実施例に用いられるマップを示す図である。

【図６】実施例に係る制御の一例を示すフロ−チャ−ト
である。

【図７】実施例に係る制御の内容を示すタイミングチャ
−トである。

【符号の説明】

１　　エンジン本体 ３　　ピストン １９　　エンジン回転数センサ ２０　　スロットル開度センサ ２５　　油圧ソレノイド弁 ２７　　コントロ−ラ ２９　　ノックセンサ ３０　　ピストンピン ５０　　マップ（記憶手段）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　エンジンの運転状態を検出する運転状
   態検出手段と、ノッキングの発生を検出するノック検出
   手段と、エンジンの運転状態に応じて区分された記憶手
   段と、エンジンの圧縮比を可変とする圧縮比変更手段と
   、前記ノック検出手段からの信号を受けて前記圧縮比変
   更手段がエンジンの圧縮比を低圧縮比化した事実を、当
   該ノッキングの発生した区分及び隣接する区分に保存す
   る学習手段と、前記運転状態検出手段からの信号を受け
   、現在の運転状態が、前記低圧縮比化した事実の保存さ
   れている区分に入ったときには、直ちにエンジンの圧縮
   比を低圧縮比側に変更すべく前記圧縮比変更手段に対し
   て指令信号を出力するノック抑制制御手段と、を備えて
   いることを特徴とする可変圧縮比エンジンの制御装置。