JPH07113332B2 - 内燃機関の圧縮比制御装置 - Google Patents

内燃機関の圧縮比制御装置

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JPH07113332B2
JPH07113332B2 JP24999687A JP24999687A JPH07113332B2 JP H07113332 B2 JPH07113332 B2 JP H07113332B2 JP 24999687 A JP24999687 A JP 24999687A JP 24999687 A JP24999687 A JP 24999687A JP H07113332 B2 JPH07113332 B2 JP H07113332B2
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孝夫 成岡
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は圧縮比を運転条件に応じて無段階、或いは多
段階に亘って可変とした内燃機関における圧縮比制御装
置に関する。
〔従来の技術〕
オットーサイクル内燃機関においては圧縮比を上げると
燃焼効率が向上し燃料消費率を改善できると共に、出力
を高くすることができる。しかし、圧縮比を高くすると
ノッキングが発生し易くなる。そこで、ノッキングが発
生しない範囲で圧縮比を可能な限り高くすることが行わ
れ、圧縮比が変わると点火時期や空燃比の要求値も変わ
るため、圧縮比に応じて点火時期や空燃比の制御も併せ
て実行される。即ち、具体的には機関回転数、及び吸入
空気量、吸気管圧力、スロットル開度等に代表される機
関負荷などの運転条件に応じて、ノッキングの発生しな
い圧縮比を決定し、現行の圧縮比を上記圧縮比に切り換
える制御装置が開示されており、又、更にこの圧縮比切
り換えの際のトルク急変によるショックを和らげるため
に圧縮比制御と併せて制御されている点火時期や空燃
比、或いはスロットル弁を一時的に、トルクショックが
減少される方向に制御する方法が既に知られている。
(特開昭59−43937号等) 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、トルク急変を上述したような各種特性に
より補正する方法では、過渡時の制御遅れや、適合上の
誤差は避けることができず、その結果、多少のトルクシ
ョックは残ってしまい、ドライバビリティを完全に改善
したとは言えない。本発明はかかる現状に鑑みなされる
ものであって根本的にトルクショックを抑える圧縮比制
御装置を提供するものである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明による内燃機関の圧縮比制御装置は、図1に示す
ように、圧縮比を無段階、或いは多段階に亘って切り換
えることが可能な圧縮比可変機構2と、機関1の運転状
態を検出する運転条件検出手段3と、運転状態検出手段
3によって検出された運転条件により機関1の目標とす
る圧縮比を決定する目標圧縮比設定手段4と、現実の圧
縮比が目標圧縮比となるように圧縮比可変機構2を制御
する機構制御手段5、とを具備する内燃機関の圧縮比制
御装置において、機構制御手段5には、圧縮比可変機構
2による現実の圧縮比から目標圧縮比までの変化を段階
的にするように所定時間内の圧縮比変化量を決定する圧
縮比変化量決定手段6が設けられていることを特徴とす
る。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を添付図面を参照して説明する。
第2図は、例えば機関の回転数、及び吸気管内圧力等に
代表される機関負荷に応じて燃焼室容積を無段階、或い
は多段階に変えることにより圧縮比を変化させるように
した内燃機関の部分的概略図であって、燃焼室10の上部
には上方に向って突出した副シリンダ12が形成され、副
シリンダ12内にはその内部を摺動する副ピストン14が配
設されて、制御回路16からの指令を受けた圧縮比可変機
構としてのピストン駆動装置18が副ピストン14を上下動
させることにより、燃焼室10の容積、即ち圧縮比を無段
階、又は多段階に変化させている。
本実施例によれば制御回路16には、運転条件検出手段と
して機関の回転数NEを検出するためのクランク角センサ
20と、吸気管内圧力PMを検出するための吸気管内圧力セ
ンサ(バキュームセンサ)22とが接続されており、クラ
ンク角センサ20はディストリビュータ24に装着される。
尚、制御回路16には通常、上述したセンサの他、例えば
スロットル開度を検出するためのスロットル弁26に接続
されたスロットルポジションセンサ28、機関の温度状態
を検出するための冷却水温センサ30、及び吸排気温セン
サ(図示せず)等が接続され、これらセンサによって検
出された運転条件や外界条件により制御回路16は、燃料
噴出弁32や点火栓34に信号を送り、後述する圧縮比制御
に対応する空燃比、点火時期を以って噴射弁32及び点火
栓34を駆動することになる。尚、本図において36は吸気
弁、38はピストン、40はシリンダブロック、42はシリン
ダヘッドを示す。
第3図は以上説明したような各制御を実行する制御回路
16内部を示すブロック図である。この制御回路16は、マ
イクロコンピュータシステムとして構成され、中央処理
装置(CPU)44と、リードオンリメモリ(ROM)46と、ラ
ンダムアクセスメモリ(RAM)48と、入力ポート50と、
出力ポート52と、A/D変換器54と、これら各要素を接続
するバス56とから成る。従って前述した各種センサから
の信号は入力ポート50に送られ、CPU44で圧縮比、点火
時期、燃料噴射量の補正演算や運転条件や外界条件の判
定を行ない、その結果を以って出力ポート52より燃料噴
射弁32、点火栓34及びピストン駆動装置18に信号を送り
制御する。
第4図は、本発明において目標とする圧縮比CRBASEを決
定する際に使用される圧縮比マップ(無段階用)であ
る。図からも明らかなように本実施例では目標圧縮比CR
BASEは機関回転数NEと吸気管内圧力PMとの組み合わせに
よりマップサーチして決定されるものとする(2次元マ
ップ)。当然、このマップに関してはこの2特性に限定
されず、これにスロットル開度TAや吸入空気量Q/回転数
NE等を加味した3次元マップとしても良い。又、この圧
縮比マップは制御回路16内のROM46の所定領域に格納さ
れており、検出された運転条件によりCPU44で演算、決
定されるものである。
第5図及び第6図は本発明の圧縮比制御を概念的に示す
図であって、第5図は車両が急加速した時の吸気管内圧
力PM、及び圧縮比の変化を示し、第6図は急減速時にお
ける同特性の変化を示している。
まず、第5図に関し、例えば車両が定常走行から急加速
した場合、吸気管内圧力PMは実線Aに示すように急激に
上昇する。従ってこの運転条件の変化に対応した目標圧
縮比CRBASEは、第4図の圧縮比マップにより図中点線の
如く曲線状になる。しかしながら一般の制御法では、制
御プログラム自体が所定時間毎(Δt)、或いは所定の
クランク角度毎に実行されるため算出された目標圧縮比
CRBASEは図中一点鎖線のように直線的に変化し、特に点
aより点bにおいては目標圧縮比CRBASEが急激に下降す
ることになる。即ち、この決定された目標圧縮比CRBASE
に従ってこのまま実行処理する従来の制御法ではこの下
降によりトルクショックとなりドライバビリティ悪化の
原因になるのである。これに対し本発明による制御は単
位時間Δtあたりの圧縮比CRの変化幅を所定量(図では
α)以内に抑えるようにし、図中実線Bに示すように目
標圧縮比CRBASEを補正し、所謂、急激な圧縮比変化が無
いようにする。
これは第6図に示す急減速時においても同様であって圧
縮比を急激に上昇せず所定量のづつ増加することにより
トルクショックを緩らげる。
第7図は以上説明したような制御を実現するための制御
回路16の作動を示すフローチャートである。尚、この作
動を実現するためのプログラムはROM46の所定領域に格
納されており、このルーチンは従来同様、所定時間毎、
或いは所定のクランク角度毎に実行される割り込みルー
チンとする。
先ず、ステップS10ではクランク角センサ20により機関
回転数NEを読み込み、続くステップS20ではバキューム
センサ22より吸気管内圧力PMを読み込み、ステップS30
でこれらNEとPMより前述した第4図圧縮比マップのマッ
プサーチにより、目標圧縮比CRBASEを算出する。
次に、ステップS40では前回、本ルーチンを実行した時
の圧縮比CROLDを読み込んで、ステップS50に進み圧縮比
の変化(差)ΔCR=CRBASE−CROLDを算出する。
次にステップS60ではステップS50で決定された圧縮比の
変化ΔCRが所定値α(α:正の値)より大きいか否かを
見る。ところで第4図圧縮比マップに示すように、一般
的には、運転条件が軽負荷側に変化した時に、目標圧縮
比CRBASEが増大することになるため、例えば減速時には
ΔCRは正の値をとり、かつ絶対値が大きくなることにな
る。従って第6図に示すような急減速時にはYesと判定
され、ステップS70に進むことになる。そしてステップS
70では、前回の圧縮比CROLDを所定値αだけ高くするよ
うに補正し、補正された目標圧縮比CRBASEを以って今回
の目標圧縮比とする。一方、ステップS60でNOと判定さ
れた時は、ステップS80に進んで、ΔCRが−αより小さ
いか否かを見る。これは加速時においてΔCRが負の値を
とるためであって、その絶対値が所定値αより大きくな
るような急加速である場合、(例えば第5図の状態)Δ
CRが−αより小さくなるため、Yesと判定され、ステッ
プS90に進むことになる。ステップS90では、ステップS7
0とは逆に前回の圧縮比CROLDから所定値αだけ減少する
ように補正し、補正された目標圧縮比CRBASEを以って今
回の目標圧縮比とすることになる。
前後するがステップS60及びステップS80でNOの場合は、
急加速、急減速ではないと判定され従ってトルクショッ
クも無いためステップS30で求められた目標圧縮比を変
更せず、次のステップS100に進む。
ステップS100においては、上述したステップS30、ステ
ップS70、ステップS90で決定した夫々の目標圧縮比にな
るように制御回路16は圧縮比可変機構2に信号を送り目
標とする圧縮比を達成することになる。そして最後に、
ステップS110に進み、今回の圧縮比CRBASEを、RAM48の
所定領域にCROLDとして記憶し、復帰することになる。
急加減速時の場合、次のフロー実行では以上のようにし
て補正された圧縮比をCROLDを対象としてさらに補正処
理がなされるわけであって、この処理を繰り返すことに
より最終的に−α<ΔCR<αとなるまで目標圧縮比補正
処理が実行されることになる。
以上説明した制御ルーチンは、急加速時及び急減速時の
圧縮比補正として所定値αを増減することにより急激な
圧縮比変化を抑えたものである。これに対し第8図及び
第9図は上述した補正法とは異なる本発明の別実施例と
して、急加減速の開始時においてその補正幅を大きくと
り、その後徐々に補正幅を小さくしたものであって加減
速開始時の圧縮比の追従性を高めたものである。具体的
には図からも明らかなように急加減速が開始されたなら
ば、今回の運転条件より求められた目標圧縮比CR
BASEと、現実の圧縮比CROLDとの差ΔCRの絶対値の半分
だけ補正し、以下この補正を順次繰り返していく方法で
ある。従って、この補正を実行する制御ルーチンは、第
10図に示すように先に説明した第7図制御ルーチンとは
基本的に同様であり、先のステップS70及びステップS90
に換わり、ステップS270で目標圧縮比CRBASEをCROLD
(CRBASE−CROLD)/2に補正すること(減速時)、及び
ステップS290で目標圧縮比CRBASEをCROLD−(CROLD−CR
BASE)/2に補正すること(加速時)が異なるだけであ
る。〔双方とも補正された目標圧縮比は(CRBASE+CR
OLD)/2なる。〕 尚、本実施例において過渡時であるか否かの判定値(所
定値)α′は、第7図制御ルーチンに使用された所定値
αよりも小さく設定されており、加減速時における目標
圧縮比に対して補正処理回数をある程度まで(第8,9図
では3回)確保し、急加減速終了後の運転条件に対応す
る目標圧縮比に対して補正された目標圧縮比が円滑に接
近するようにしている。又、これに関連してさらに補正
処理回数を増やすためには所定値α′を出来るだけ小さ
くすれば良く、例えば第10図制御ルーチンの所定値α′
を0に設定したのと同様な意味をもつ第11図制御ルーチ
ンで代用しても良い。即ち、本制御ルーチンは第10図制
御ルーチンにおけるステップS250〜280を省略したもの
に相当し、この場合、急加減速時のみの補正に限定され
ず、通常の加減速時においても補正処理が実行されるこ
とになる。これは過渡時のトルクショック低減という本
発明の目的を達成しつつ、プログラムを簡略化するとい
う意味で利点を持つ。以上説明した第7,10,11図制御ル
ーチンは、圧縮比を無段階に亘って切り換えることがで
きる機構に対して本発明を適用した例であるが、本発明
は、多段階制御についても、同様に適用できる。即ち、
多段階制御の場合は、第12図に示すような圧縮比マップ
を使用し、ある境界線間領域内に含まれる運転領域では
全て同一の圧縮比(例えばCR1,CR2…等)をとることに
なるため、仮りに急加減速時に運転条件から求まる目標
圧縮比が、急加減速前の圧縮比から2領域以上に亘って
変化するような場合においても(例えばCR1→CR4)、実
際の圧縮比は1領域毎しか変化しないようにすれば良い
(例えばCR1→CR2→CR3→CR4,図中矢印参照)。従って
この場合の制御フローチャートは、第7図のステップS3
0の圧縮比マップを例えば第12図に示す多段階用圧縮比
マップに書き換え、例えばマップにおいて各領域の圧縮
比が1づつ変化するように設定される場合、ステップS6
0〜90のαを1に置換すれば良い。
尚、これまで述べたいずれの実施例においても、本発明
による圧縮比制御に同期して、燃料噴射量や点火時期を
変化させることは当然である。
〔効 果〕
このように、本発明による内燃機関の圧縮比制御装置に
よれば、機構制御手段が現実の圧縮比を目標圧縮比にす
るように圧縮比可変機構を制御する際に、機構制御手段
に設けられた圧縮比変化量決定手段が、圧縮比可変機構
によって現実の圧縮比をいきなりではなく段階的に目標
圧縮比にするように所定時間における圧縮比変化量を決
定するために、機関過渡時等に圧縮比が急変することが
なくなりトルクショックを抑制することができる。又、
圧縮比の急変は無くなるため点火時期や空燃比の同期が
容易となり制御精度が向上する。加えて仮りにアクセル
煽りが連続するような短時間当たりの運転条件変化が大
きい場合でも圧縮比の変動幅は上記補正により従来より
小さく抑えることができ、従って極端な圧縮比のハンチ
ング現象が防止され圧縮比可変機構の耐久性も向上す
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の構成図;第2図は本発明の実施例の機
関構成図;第3図は制御回路内部を示す本発明のブロッ
ク図;第4図は本実施例にて使用される圧縮比マップ;
第5図は急加速時における本発明の圧縮比制御を概念的
に示す図;第6図は急減速時における圧縮比制御を概念
的に示す図;第7図は第5,6図に示す圧縮比制御を可能
にする制御回路の作動を示すフローチャート図;第8図
は急加速時において第5,6図と異なる圧縮比制御を概念
的に示す図;第9図は急減速時において第8図と同様な
圧縮比制御を概念的に示す図;第10図は第8,9図に示す
圧縮比制御を可能にする制御回路のフローチャート図;
第11図は第10図に示すフローチャートを簡略化したフロ
ーチャート図;第12図は圧縮比多段階制御において使用
される圧縮比マップ: 10……燃焼室、12……副シリンダ、 14……副ピストン、16……制御回路、 18……ピストン駆動装置、 20……クランク角センサ、 22……バキュームセンサ、 24……ディストリビュータ、26……スロットル弁、 28……スロットルポジションセンサ、 30……冷却水温センサ、32……燃料噴射弁、
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−35030(JP,A) 特開 昭59−43937(JP,A) 実開 昭61−192541(JP,U)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】圧縮比を無段階、或いは多段階に亘って切
    り換えることが可能な圧縮比可変機構と、機関の運転状
    態を検出する運転条件検出手段と、前記運転状態検出手
    段によって検出された運転条件により機関の目標圧縮比
    を決定する目標圧縮比設定手段と、現実の圧縮比が前記
    目標圧縮比となるように前記圧縮比可変機構を制御する
    機構制御手段、とを具備する内燃機関の圧縮比制御装置
    において、 前記機構制御手段には、前記圧縮比可変機構による現実
    の圧縮比から前記目標圧縮比までの変化を段階的にする
    ように所定時間内の圧縮比変化量を決定する圧縮比変化
    量決定手段が設けられていることを特徴とする内燃機関
    の圧縮比制御装置。
JP24999687A 1987-10-05 1987-10-05 内燃機関の圧縮比制御装置 Expired - Lifetime JPH07113332B2 (ja)

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