JPS63120820A - Control device for internal combustion engine - Google Patents
Control device for internal combustion engineInfo
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- JPS63120820A JPS63120820A JP26570886A JP26570886A JPS63120820A JP S63120820 A JPS63120820 A JP S63120820A JP 26570886 A JP26570886 A JP 26570886A JP 26570886 A JP26570886 A JP 26570886A JP S63120820 A JPS63120820 A JP S63120820A
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- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、過給機と可変圧縮比機構と可変バルブタイミ
ング機構を具備する内燃機関の制御装置に閉覆る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention relates to a control device for an internal combustion engine that includes a supercharger, a variable compression ratio mechanism, and a variable valve timing mechanism.
[従来の技術]
従来、過給機、可変圧縮比機構、可変バルブタイミング
機構は単独では公知であり、あるいは上記3つのうち2
つを組み合せたものは公知である。[Prior Art] Conventionally, a supercharger, a variable compression ratio mechanism, and a variable valve timing mechanism are known individually, or two of the three mentioned above are known.
Combinations of the two are known.
しかし、上記の3つを同時に組合せた内燃機関は公知で
はなく、とくに可変バルブタイミング機構を過給機、可
変圧縮比機構に組み合せたものはないようである。However, there is no known internal combustion engine that combines the above three at the same time, and in particular, there seems to be no engine that combines a variable valve timing mechanism with a supercharger and a variable compression ratio mechanism.
[発明が解決しようとする問題点]
したがって、過給機、可変圧縮比機構、可変バルブタイ
ミング機構の3つを同時に組み合せた内燃機関において
、これらの作動条件をどのように組み合せ制御するとよ
いかは知られていない。これらの作動の組み合せを誤ま
ると、機関の出力、効率、燃費の改善がかえって阻害さ
れる場合も生じる。[Problems to be Solved by the Invention] Therefore, in an internal combustion engine that simultaneously combines a supercharger, a variable compression ratio mechanism, and a variable valve timing mechanism, how can these operating conditions be controlled in combination? unknown. If the combination of these operations is incorrect, improvements in engine output, efficiency, and fuel efficiency may be hindered.
本発明は、過給機、可変圧縮比機構の組み合せにさらに
バルブタイミング機構を組み合せ、これらの作動の組み
合せを適切に制御することにより、機関の、高効率、低
燃費、高出力を得ることを目的とする。The present invention further combines a turbocharger and a variable compression ratio mechanism with a valve timing mechanism, and by appropriately controlling the combination of these operations, it is possible to obtain high efficiency, low fuel consumption, and high output of the engine. purpose.
し問題点を解決するための手段]
上記目的達成するための本発明に係る内燃機関の制御装
置は、
(イ)内燃機関と、
(ロ)内燃機関に対して設けられた過給機、可変圧縮比
機構、可変バルブタイミング機構と、(ハ)内燃機関に
対して設けられた運転条件検知センサと、
(ニ)運転条件検知センサから入力を受け、マツプによ
り軽負荷に対応するゾーンA、中負荷に対応するゾーン
B、高負荷に対応するゾーンCを判定し、
(A)ゾーンへのときは、可変圧縮比機構を圧縮比高に
、可変バルブタイミング機構を小吸気量のバルブタイミ
ングに、過給機を過給OFFに制御し、(B)ゾーンB
のときは、可変圧縮比機構を圧縮比低に、可変バルブタ
イミング機構を通常の吸気量のバルブタイミングに、過
給機を過給OFFに制御し、
(C)ゾーンCのときは、可変圧縮比機構を圧縮比低に
、可変バルブタイミングMl +iを小吸気量のバルブ
タイミングに、過給機を過給ONに制御する、出力を出
すエンジンコントロールコンピュータと、から成る内燃
機関の制御装置から成る。Means for Solving the Problems] To achieve the above object, the control device for an internal combustion engine according to the present invention includes: (a) an internal combustion engine; and (b) a supercharger and a variable supercharger provided for the internal combustion engine. A compression ratio mechanism, a variable valve timing mechanism, (c) an operating condition detection sensor provided for the internal combustion engine, and (d) an operating condition detection sensor that receives input from the map to determine zone A, medium load, which corresponds to light loads. Zone B corresponding to the load and Zone C corresponding to the high load are determined, and when going to zone (A), the variable compression ratio mechanism is set to a high compression ratio, the variable valve timing mechanism is set to a small intake amount valve timing, Control the turbocharger to OFF, and (B) Zone B
(C) In zone C, the variable compression ratio mechanism is controlled to a low compression ratio, the variable valve timing mechanism is controlled to normal intake air amount valve timing, and the supercharger is controlled to supercharging OFF. Consists of an internal combustion engine control device that outputs output and controls the ratio mechanism to a low compression ratio, the variable valve timing Ml+i to a small intake amount valve timing, and the supercharger to supercharging ON. .
[作 用コ
上記本発明では、ポンプロスを増加させることなり(シ
ぼり弁によらず)吸入空気量を減少させることのできる
機構(可変バルブタイミング機構)と、圧縮比可変機構
とインタークーラー付過給機を持、つた内燃機関におい
て、つぎの如く作動する。[Function] The present invention described above includes a mechanism (variable valve timing mechanism) that can reduce the amount of intake air by increasing pump loss (without relying on a throttle valve), a variable compression ratio mechanism, and a supercharging unit with an intercooler. In an internal combustion engine, it operates as follows.
(イ)軽負荷時には、圧縮比を高めるとともに吸入空気
量を減少させ、圧縮度を高く保ったまま少ないポンプロ
スのまま、少ない空気による高い効率の燃焼を実現させ
る。(a) At light loads, the compression ratio is increased and the amount of intake air is reduced to achieve highly efficient combustion with less air while maintaining a high degree of compression and less pump loss.
(ロ)中角荷時には、圧縮比を通常に(例えば非過給の
固定圧縮比エンジンと同程度二〇前後)、吸入空気量を
増加させる。またこの時軽負荷同様過給は行わない。こ
れにより中程度の吸入空気間の時ノッキング問題等なく
高い効率が得られる。(b) During medium-angle loads, the compression ratio is kept normal (for example, around 20, which is about the same as a non-supercharged fixed compression ratio engine), and the amount of intake air is increased. Also, at this time, supercharging is not performed as with light loads. This provides high efficiency without knocking problems during moderate intake air.
(ハ)高負荷時には圧縮比は通常でインタークール過給
を行ないながら吸入空気量を減少方向に制御することに
より、高めの圧縮比のままでノッキングなく有効な過給
により、高効率、高出力を得ることができる。(c) At high loads, the compression ratio is normal and intercooled supercharging is performed while the intake air volume is controlled in a decreasing direction, resulting in effective supercharging without knocking while maintaining a high compression ratio, resulting in high efficiency and high output. can be obtained.
さらに、説明すると、軽負荷時、エンジン出力(トルク
)が小さいことが望まれる時、少ない混合気(空気十燃
料)を効率的に吸入し高い効率で燃焼させることが総合
的な燃費効率に不可欠である。一般的なスロットルバル
ブによって吸気を制限すると吸気管内に発生する負圧に
よってポンピングロスを生ずる。これに対して吸気バル
ブの閉弁時期を最も効率のよい時期より早めるあるいは
遅める。あるいは吸気管内に設けたバルブによって同様
な働きをさせることによって実質的吸気ストロークを短
くしてポンピングロスを増大させずに吸入空気量を制娘
する。しかしながらピストン上死点での燃焼室容積が大
きいままであると、吸気量が少ないため実際の混合気の
圧縮度が小さくなってしまい燃焼が悪化してしまう。こ
こで、可変圧縮比機構を用いて燃焼室容積を小さくする
ことによって実圧縮比を高く保ら、少ないポンピングロ
スでかつ高い燃焼効率によって軽負荷時での総合的な燃
費効率を大幅に高めることができる。Furthermore, when the load is light and low engine output (torque) is desired, it is essential for overall fuel efficiency to efficiently draw in a small amount of air-fuel mixture (air + fuel) and combust it with high efficiency. It is. When intake air is restricted by a typical throttle valve, pumping loss occurs due to negative pressure generated within the intake pipe. In contrast, the intake valve closing timing is advanced or delayed from the most efficient timing. Alternatively, a valve provided in the intake pipe may be used to perform a similar function, thereby shortening the actual intake stroke and controlling the amount of intake air without increasing pumping loss. However, if the volume of the combustion chamber at the top dead center of the piston remains large, the actual compression degree of the air-fuel mixture decreases due to the small amount of intake air, resulting in poor combustion. Here, by using a variable compression ratio mechanism to reduce the volume of the combustion chamber, the actual compression ratio can be kept high, and the overall fuel efficiency under light loads can be significantly increased through low pumping loss and high combustion efficiency. I can do it.
中負荷時には望まれる出力に対して過給は不必要なので
、過給はOFFとし、吸入空気量を増加させるために吸
気バルブタイミングを最適なものとする。この時吸入空
気量の増大に合せて燃焼室容積を大きくしノッキング等
の問題なく運転できるようにする。この状態は通常の過
給機なしのエンシンと同じと考えられる。Since supercharging is not necessary for the desired output during medium load, supercharging is turned off and the intake valve timing is optimized to increase the amount of intake air. At this time, the volume of the combustion chamber is increased in accordance with the increase in the amount of intake air to enable operation without problems such as knocking. This condition is considered to be the same as a normal engine without a supercharger.
高負荷時には望まれる大ぎな出力のために過給が用いら
れる。ここでバルブタイミング、燃焼室容積等が上記中
負荷時のままであると混合気の圧縮過大のためノッキン
グが問題となる。ここで通常は燃焼室容積を増して圧縮
比を低くすることが行なわれる。ところが、固定的に燃
焼室容積を拡大することは中低負荷での圧縮度を下げて
効率を落とすことはもちろん、可変圧縮比機構にて燃焼
室容積を拡大しても、同時に膨張比も落とすこととなり
効率を落としやすい。ここで、吸気制限を行なうと実質
的吸気ストロークが減少しノッキングを抑えることがで
きる。この時過給された吸気はインタークーラーによっ
て冷却されるため圧力、温度が下がっており、吸気制限
によるストローク減以上に過給圧によってシリンダに混
合気が送り込まれてもノッキングせず、大きく保ったま
まの膨張比と合せて、高い燃焼効率で高い出力を得るこ
とができる。Supercharging is used for the higher power output desired at higher loads. Here, if the valve timing, combustion chamber volume, etc. remain as they were during the above-mentioned medium load, knocking becomes a problem due to excessive compression of the air-fuel mixture. Here, the combustion chamber volume is usually increased to lower the compression ratio. However, fixedly expanding the combustion chamber volume not only lowers the degree of compression at medium and low loads and reduces efficiency, but even if the combustion chamber volume is expanded with a variable compression ratio mechanism, the expansion ratio will also drop at the same time. This makes it easy to reduce efficiency. Here, by restricting the intake air, the actual intake stroke is reduced and knocking can be suppressed. At this time, the supercharged intake air is cooled by the intercooler, so its pressure and temperature drop, and even if the air-fuel mixture is sent into the cylinder by the boost pressure more than the stroke reduction caused by the intake air restriction, it will not knock and will remain large. Combined with this expansion ratio, it is possible to obtain high output with high combustion efficiency.
これら過給と可変圧縮比(燃焼室容積)と可変バルブタ
イミング(吸気制限)を組み合せることによって幅広い
負荷範囲で高い効率の運転が可能となり、低燃費と高出
力がもたらされる。The combination of supercharging, variable compression ratio (combustion chamber volume), and variable valve timing (intake restriction) enables highly efficient operation over a wide load range, resulting in low fuel consumption and high output.
過給と可変圧縮比(VCR)と可変バルブタイミング(
V V T )の3つの組み合せによって高効率をねら
う発明であるが、VVTを軽負荷と高負荷両方に用いて
いるので3つでうまくいっている。Supercharging, variable compression ratio (VCR), and variable valve timing (
This invention aims to achieve high efficiency by combining three types of VVT (VVT), but since VVT is used for both light loads and high loads, the three have been successful.
3つは3つとも各々特徴がありメリットもあるが、デメ
リットもある。VCRとVVT、過給とvvTの組み合
せによりメリットをさらに大きくデメリットを打ち消し
ている。またVCR,VVTは、実現可能なアイディア
がなかなか無く、VVTはやっと実用化されたばかりで
一般的とは言えず、作用効果もまだ十分とは言えない。All three have their own characteristics and advantages, but they also have disadvantages. The combination of VCR and VVT, supercharging and VVT increases the advantages and cancels out the disadvantages. Furthermore, there are very few ideas for realizing VCRs and VVTs, and VVTs have only recently been put into practical use, so they cannot be said to be common, and their effects are not yet satisfactory.
またVCRはざらにむずかしく試作エンジンですら公開
されたのは数例にすぎない。これら各々のむずかしさか
ら、組み合せを考えた提案が従来なかったものと思われ
る。Furthermore, VCRs are extremely difficult, and only a few prototype engines have been released to the public. It is thought that due to the difficulty of each of these, there have been no proposals considering combinations.
[実施例]
以下に、本発明に係る内燃機関の制御装置の望ましい実
施例を図面を参照して説明する。[Embodiments] Hereinafter, preferred embodiments of the control device for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to the drawings.
第1図および第2図は、本発明で用いられるエンジンコ
ントロールコンピュータの制御フローおよびマツプを、
第3図ないし第5図は本発明に適用可能な可変バルブタ
イミング装置の例および特性を、第6図および第7図は
本発明に適用可能な可変圧縮比機構の一例を、第8図お
よび第9図は本発明に適用可能な過給機を、第10図は
これらの機構、過給機とエンジンコントロールコンピュ
ータとの連結をブロック図にて、それぞれ示している。FIGS. 1 and 2 show the control flow and map of the engine control computer used in the present invention.
3 to 5 show examples and characteristics of a variable valve timing device applicable to the present invention, FIGS. 6 and 7 show an example of a variable compression ratio mechanism applicable to the present invention, and FIGS. FIG. 9 shows a supercharger applicable to the present invention, and FIG. 10 shows a block diagram of these mechanisms and the connection between the supercharger and an engine control computer.
第10図において、10は運転条件検知センサを示し、
たとえばノックセンサ11、エアフローメータ12、水
温センサ13、吸気管圧力センサ14、スロットルポジ
ションセンサ15、ディストリビュータ16、スタータ
17、エアコンスイッチ18、車速センサ19等を含む
。運転条件検知センサ10の信号はエンジンコントロー
ルコンピュータ(ECU)20に入力される。ECU2
0は、アナログ信号の入力インタフェース回路21とデ
ィジタル信号の入力インターフェース回路23を有し、
入力インタフェ、−ス回路21はA/Dコンバータ22
を通ってディジタル信号に変えられる。これらの入力信
号はコントロールプロセッサユニット(CPU)24に
送られる。CPU24は定電圧電源25から電力を供給
されて、後述する演詐を行なう。CP U 24の出力
は出力インタフェース回路26を通って、各機構、機器
へと送られ、それらを制御する。In FIG. 10, 10 indicates an operating condition detection sensor,
For example, it includes a knock sensor 11, an air flow meter 12, a water temperature sensor 13, an intake pipe pressure sensor 14, a throttle position sensor 15, a distributor 16, a starter 17, an air conditioner switch 18, a vehicle speed sensor 19, and the like. A signal from the driving condition detection sensor 10 is input to an engine control computer (ECU) 20. ECU2
0 has an analog signal input interface circuit 21 and a digital signal input interface circuit 23,
The input interface and source circuit 21 is an A/D converter 22
through which it is converted into a digital signal. These input signals are sent to a control processor unit (CPU) 24. The CPU 24 is supplied with power from a constant voltage power supply 25 and performs a deception to be described later. The output of the CPU 24 is sent to each mechanism and device through an output interface circuit 26 to control them.
出力インタフェース回路26からの出力信号は、可変バ
ルブタイミング機構30、可変圧縮比機)l140 。The output signal from the output interface circuit 26 is the variable valve timing mechanism 30, variable compression ratio machine) l140.
過給機50(スーパチャージャ、ターボチャージャ)に
送られるとともに、他の機器、たとえばスパークプラグ
61のイグナイタ60に送られる。It is sent to the supercharger 50 (supercharger, turbocharger) and also to other equipment, such as the igniter 60 of the spark plug 61.
第3図は本発明に使用可能な可変バルブタイミング機構
30の一例を示している。図中エンジン本体1の吸気通
路31には、絞り弁32下流に、エンジン回転に同期し
て回転するロータリバルブ33が配設されている。ロー
タリバルブ33の開閉の制御によって、第4図に示すよ
うに吸気ポート開口面積が制御され、実質的にバルブタ
イミングが制御ざれる。すなわち、第4図において曲1
1aは通常のバルブタイミングを示し、曲線すはロータ
リバルブ33の開閉タイミングを示し、この両者が重な
り合った斜線部が吸気面積となる。そしてロータリバル
ブ33の開閉度合、開閉タイミングを変えることにより
、バルブタイミングが可変とされている。FIG. 3 shows an example of a variable valve timing mechanism 30 that can be used in the present invention. In the drawing, a rotary valve 33 that rotates in synchronization with the rotation of the engine is disposed downstream of the throttle valve 32 in the intake passage 31 of the engine body 1. By controlling the opening and closing of the rotary valve 33, the opening area of the intake port is controlled as shown in FIG. 4, and the valve timing is substantially controlled. That is, in Figure 4, song 1
1a indicates normal valve timing, the curved line indicates the opening/closing timing of the rotary valve 33, and the hatched area where these two overlap is the intake area. The valve timing is made variable by changing the opening/closing degree and opening/closing timing of the rotary valve 33.
第5図は第3図とは別のバルブタイミング機構30を示
しており、ここでは、ステップモータ34により、カム
シャフト35の設定ねじれ角を変化させ、これによって
バルブタイミングを変えるようになっている。これらの
バルブタイミング機構30は、個々の機構としては公知
のものでおる。FIG. 5 shows a valve timing mechanism 30 different from that shown in FIG. 3, in which a step motor 34 is used to change the set torsion angle of a camshaft 35, thereby changing the valve timing. . These valve timing mechanisms 30 are individually known mechanisms.
第6図および第7図は、可変圧縮比機構40の一例を示
しており、可変圧縮比機構単独としては、特開昭58−
91340号公報等において公知のものである。可変圧
縮比機構40は、ピストンピン41とコネクティングロ
ッド42との間に、内外周を互に偏心させた筒体からな
る偏心ベアリング43を回転可能に介装し、油圧通路4
4からの油圧によってロックピン45を偏心ベアリング
43に形成したロックピン穴46に出し入れすることに
より、偏心ベアリング43の回転を自由にしたり拘束し
たりして、ピストン47のコネクティングロッド42に
対する相対位置を変え、圧縮比を可変とするものである
。6 and 7 show an example of the variable compression ratio mechanism 40, and as a variable compression ratio mechanism alone,
This is publicly known in 91340 and the like. The variable compression ratio mechanism 40 includes an eccentric bearing 43 rotatably interposed between a piston pin 41 and a connecting rod 42, which is a cylindrical body whose inner and outer circumferences are eccentric with respect to each other.
By moving the lock pin 45 in and out of the lock pin hole 46 formed in the eccentric bearing 43 using hydraulic pressure from 4, the rotation of the eccentric bearing 43 is freed or restrained, and the relative position of the piston 47 with respect to the connecting rod 42 is adjusted. This makes the compression ratio variable.
偏心ベアリング43による圧縮比の高低への切替えは、
油圧通路44に接続した通路に設けた油圧コントロール
バルブ48(第10図参照)の切替えによって行なう。The compression ratio can be switched between high and low using the eccentric bearing 43.
This is done by switching a hydraulic control valve 48 (see FIG. 10) provided in a passage connected to the hydraulic passage 44.
油圧通路へ供給される圧油はオイルパンからポンプ49
によってくみ上げられた油である。Pressure oil is supplied to the hydraulic passage from the oil pan through a pump 49.
This is oil pumped up by
可変圧縮比機構は偏心ベアリングタイプ以外のものであ
ってもよく、たとえばピストンを燃焼室に出し入れして
燃焼室容積を変えるものを用いてもよい。The variable compression ratio mechanism may be of a type other than the eccentric bearing type, for example, one that changes the volume of the combustion chamber by moving the piston in and out of the combustion chamber.
第8図および第9図は過給[50の数例を示している。8 and 9 show several examples of supercharging [50].
第8図の過給機50は、ターボチャージャ付エンジンで
、吸気通路に戻り通路51を設けて過給量を制御してい
る。第9図の過給機50は、ウェストゲートバルブ52
で、エンジン排気通路53に過給は50のタービンをバ
イパスする通路を設けて該通路をウェストゲートバルブ
52で開閉し、該開閉を電磁弁54によって制御される
ダイヤフラム55によって行なうものである。過給機5
0は、ターボヂャージャの他、スーパチャージャであっ
てもよく、スーパチャージャのON OFFをS/C用
電磁クラッチ56(第10図参照)で行なうものであっ
てもよい。A supercharger 50 in FIG. 8 is an engine with a turbocharger, and a return passage 51 is provided in the intake passage to control the amount of supercharging. The supercharger 50 in FIG. 9 has a waste gate valve 52
For supercharging, a passage bypassing the turbine 50 is provided in the engine exhaust passage 53, and this passage is opened and closed by a wastegate valve 52, and the opening and closing is performed by a diaphragm 55 controlled by a solenoid valve 54. Supercharger 5
0 may be a supercharger in addition to a turbocharger, and the supercharger may be turned on and off by an S/C electromagnetic clutch 56 (see FIG. 10).
エンジンコントロールコンピュータ20の制御の流れは
第1図に示されており、そのマツプは第2図に示されて
いる。第1図を説明するとブロック24aで演粋の割り
込みを行ない、ブロック24bで運転条件センサ10か
らの信号によってQ/N、N(Q:吸入空気邑、N:エ
ンジン回転数)を入力する。Q/N、Nによってエンジ
ン負荷がわかるので、ブロック24Gで、第2図に示す
ようなマツプを用いて、エンジン負荷が軽負荷に対応す
るゾーンAにあるか、中負荷に対応するゾーン已にある
が、高負荷に対応するゾーンCにあるかを判定する。マ
ツプはエンジンのベンチテストによって決められ、記憶
される。エンジン負荷がAゾーンにあるときは第1図の
Aゾーンの線に沿って進み、ブロック24dで圧縮比を
高に切替え、ブロック24eで可変バルブタイミングを
少ない吸気量のバルブタイミングとし、ブロック24f
で過給をOFFにして、ブロック24mに進んで復帰す
る。ブロック24d、24e、24fの行程の先後は問
わない。The control flow of the engine control computer 20 is shown in FIG. 1, and its map is shown in FIG. Referring to FIG. 1, in block 24a, an operational interrupt is performed, and in block 24b, Q/N and N (Q: intake air pressure, N: engine speed) are input based on the signal from the operating condition sensor 10. Since the engine load is known from Q/N and N, in block 24G, using a map as shown in Fig. 2, it is determined whether the engine load is in zone A corresponding to light load or in zone A corresponding to medium load. However, it is determined whether it is in zone C, which corresponds to high load. The map is determined by engine bench testing and stored. When the engine load is in the A zone, the engine moves along the line of the A zone in FIG.
Turn off supercharging and proceed to block 24m to return. It does not matter where the steps of blocks 24d, 24e, and 24f occur.
エンジン負荷が中負荷にあるときは、ブロック24cか
ら8ゾーンラインに沿って進み、ブロック24C7で可
変圧縮比を低圧縮比に、ブロック24hで可変バルブタ
イミングを通常の空気量のバルブタイミングに、ブロッ
ク24iで過給をOFFにし、ブロック24mに進んで
復帰する。ブロック24CJ、24h、24iの先後は
問わない。When the engine load is medium load, proceed along the 8-zone line from block 24c, change the variable compression ratio to low compression ratio in block 24C7, change the variable valve timing to normal air amount valve timing in block 24h, and block Turn off supercharging at 24i, proceed to block 24m and return. It does not matter where the blocks 24CJ, 24h, and 24i are placed.
エンジン負荷が高負荷にあるときは、ブロック24cか
らCゾーンラインに沿って進み、ブロック24jで可変
圧縮比を低圧縮比に、ブロック24にで可変バルブタイ
ミングを少ない吸気量のバルブタイミングに、ブロック
24Jで過給ONにし、ブロック24mに進んで復帰す
る。ブロック24j 、 24k、241の先後は問わ
ない。When the engine load is high, the engine moves from block 24c along the C zone line, sets the variable compression ratio to a low compression ratio at block 24j, sets the variable valve timing to a valve timing with a small intake air amount at block 24, and sets the variable compression ratio to a low compression ratio at block 24j. Turn on supercharging at 24J, proceed to block 24m and return. It does not matter where the blocks 24j, 24k, and 241 are placed.
これらの信号はエンジンコントロールコンピュータ20
の出力インタフェース回路26(第10図参照)を介し
て各機器、機構に送られて出力信号を満足するように制
御する。ブロック24aの割り込みからブロック24m
の復帰の演算は、エンジン回転の何分の1かまたは何倍
かの間隔で繰り返し行なう。These signals are sent to the engine control computer 20
The output signal is sent to each device and mechanism through the output interface circuit 26 (see FIG. 10) and is controlled to satisfy the output signal. Block 24m from interrupt of block 24a
The calculation for returning is repeated at intervals of a fraction or several times the engine rotation.
つぎに上記本発明の作用について説明する。Next, the operation of the present invention will be explained.
軽負荷時には、エンジンコントロールコンピュータ24
によって、高圧縮比、低吸気量、過給叶Fとされる。軽
負荷時エンジン出力(トルク)が小さいことが望まれる
時少ない混合気(空気十燃料)を効率的に吸入し高い効
率で燃焼させることが、総合的な燃費効率に不可欠であ
る。軽負荷のときは過給は不要である。一般的なスロッ
トルバルブによって吸気を制限すると吸気管内に発生す
る負圧によってポンピングロスを生ずる。これに対して
吸気バルブの閉弁時期を最も効率のよい時期より早める
(第12図)あるいは遅める(第11図)、あるいは吸
気管内に設けたバルブによって同様な働きをさせること
によってく第3図、第4図)、実質的吸気ストロークを
短くしてポンピングロスを増大させずに吸入空気量を制
限する。第11図、第12図において点線は通常のバル
ブタイミングの場合、実線はバルブタイミングを早めた
り(第12図)遅めたり(第11図)した場合のポンピ
ングロス(斜線部分)を示しており、ポンピングロスが
減少していることを示している。しかしながらピストン
上死点での燃焼室容積が大きいままであると、吸気量が
少ないため実際の混合気の圧縮度が小さくなってしまい
燃焼が悪化してしまう。ここで、可変圧縮比機構を用い
て燃焼室容積を小さくすることによって実圧縮比を高く
保ち少ないポンピングでかつ高い燃焼効率によって軽負
荷時での総合的な燃費効率を大幅に高めることができる
。During light loads, the engine control computer 24
This results in a high compression ratio, low intake air amount, and supercharging F. When low engine output (torque) is desired under light loads, it is essential for overall fuel efficiency to efficiently draw in a small amount of air-fuel mixture (air and fuel) and combust it with high efficiency. Supercharging is not necessary when the load is light. When intake air is restricted by a typical throttle valve, pumping loss occurs due to negative pressure generated within the intake pipe. To solve this problem, the intake valve can be closed earlier (Figure 12) or later than the most efficient timing (Figure 11), or by having a valve installed in the intake pipe perform the same function. 3 and 4), the amount of intake air is restricted without increasing the pumping loss by shortening the actual intake stroke. In Figures 11 and 12, the dotted line shows the pumping loss (shaded area) when the valve timing is advanced (Figure 12) or delayed (Figure 11) when the valve timing is advanced (Figure 12) or delayed (Figure 11). , indicating that pumping losses are decreasing. However, if the volume of the combustion chamber at the top dead center of the piston remains large, the actual compression degree of the air-fuel mixture decreases due to the small amount of intake air, resulting in poor combustion. Here, by reducing the volume of the combustion chamber using a variable compression ratio mechanism, it is possible to keep the actual compression ratio high, reduce pumping, and achieve high combustion efficiency, thereby greatly increasing overall fuel efficiency under light loads.
中負荷のときは、低圧縮比、通常空気量、過給OFFと
なる。中負荷時には望まれる出力に対して過給は不必要
なので、過給は叶「とじ、吸入空気量を増加させるめに
吸気バルブタイミングを最適なものとする。この時吸入
空気量の増大に合せて燃焼室容積を大ぎくしノッキング
等の問題なく運転できるようにする。この状態は通常の
過給機なしのエンジンと同じと考えられる。When the load is medium, the compression ratio is low, the air amount is normal, and supercharging is turned off. At medium loads, supercharging is not necessary for the desired output, so supercharging is stopped and the intake valve timing is optimized to increase the amount of intake air. This increases the volume of the combustion chamber and allows operation without problems such as knocking.This condition is considered to be the same as a normal engine without a supercharger.
高負荷のときは、低圧縮比、少ない空気量のバルブタイ
ミング、過給ONとなる。高負荷時には望まれる大きな
出力のために過給が用いられる。ここでバルブタイミン
グ、燃焼室容積等が上記中負荷時のままであると混合気
の圧縮過大のためノッキングが問題となる。ここで通常
は燃焼室容積を増し圧縮比を低くすることが行なわれる
。ところが、固定的に燃焼室容積を拡大することは中低
負荷での圧縮度を下げて効率を落とすことはもちろん、
可変圧縮比機構にて燃焼室容積を拡大しても、同時に膨
張比も落とすこととなり効率を落としやすい。ここで、
吸気制限を行うと実質的吸気ストロークが減少しノッキ
ングを抑えることができる(第13図参照)。第13図
で、Aでノッキングしようとしたら、Bで吸気弁を早め
に閉じ、これによって点線のように圧縮比は下がり、点
Cで温度低下してノッキングは止まる。Dのようにブー
ストが非常に高くても、吸気弁はもつと早く閉じ、もつ
と圧縮比を下げるからノッキングは生じない。When the load is high, the compression ratio is low, the valve timing is small, and supercharging is turned on. Supercharging is used for the high power output desired at high loads. Here, if the valve timing, combustion chamber volume, etc. remain as they were during the above-mentioned medium load, knocking becomes a problem due to excessive compression of the air-fuel mixture. Here, the combustion chamber volume is usually increased and the compression ratio is lowered. However, fixedly expanding the combustion chamber volume not only lowers the degree of compression at medium and low loads, reducing efficiency;
Even if the volume of the combustion chamber is expanded using a variable compression ratio mechanism, the expansion ratio is also reduced at the same time, which tends to reduce efficiency. here,
By restricting the intake air, the actual intake stroke is reduced and knocking can be suppressed (see FIG. 13). In Fig. 13, if knocking occurs at point A, the intake valve closes early at point B, which causes the compression ratio to drop as shown by the dotted line, and at point C, the temperature drops and the knocking stops. Even if the boost is very high like in D, the intake valve closes earlier and the compression ratio is lowered, so knocking does not occur.
この時過給された吸気はインタークーラーによって冷却
されるため圧力、温度が下がっており、吸気制限による
ストローク減以上に過給圧によってシリンダに混合気が
送り込まれてもノッキングせず、大きく保ったままの膨
張比と合せて、高い燃焼効率で高い出力を得ることがで
きる。At this time, the supercharged intake air is cooled by the intercooler, so its pressure and temperature drop, and even if the air-fuel mixture is sent into the cylinder by the boost pressure more than the stroke reduction caused by the intake air restriction, it will not knock and will remain large. Combined with this expansion ratio, it is possible to obtain high output with high combustion efficiency.
これら過給と可変圧縮比(燃焼室容積)と可変バルブタ
イミング(吸気制限)を組み合せることによって幅広い
負荷範囲で高い効率の運転が可能となり、低燃費と高山
がもたらされる。The combination of supercharging, variable compression ratio (combustion chamber volume), and variable valve timing (intake restriction) enables highly efficient operation over a wide load range, resulting in low fuel consumption and high mountain performance.
[発明の効果]
本発明によれば、過給、可変圧縮比、可変バルブタイミ
ングの適宜組み合せによって、軽負荷、中負荷、高負荷
の何れの状態においても、高効率、低燃費、高出力を得
る。[Effects of the Invention] According to the present invention, high efficiency, low fuel consumption, and high output can be achieved under light load, medium load, and high load conditions by appropriately combining supercharging, variable compression ratio, and variable valve timing. obtain.
第1図は本発明の内燃機関の制御装置のエンジンコント
ロールコンピュータの制御ブロック図、第2図は第1図
の制御に用いられるマツプ図、第3図は可変バルブタイ
ミング機構として吸気管にロータリバルブを設けた場合
の断面図、第4図は第3図の機構の特性図、
第5図は可変バルブタイミング機構の他例の断面図、
第6図は可変圧縮比機構の一例の断面図、第7図は第6
図の機構の部分断面図、
第8図は過給機の一例の系統図、
第9図は過給機の他例の系統図、
第10図は本発明の制御装置のブロック図、第11図は
遅吸気バルブタイミングによるポンピングロスの低減を
示すシリンダ容積−シリンダ圧力図、
第12図は早吸気バルブタイミングによるポンピングロ
スの低減を示すシリンダ容積−シリンダ圧力図、
第13図は過給時吸気制限によるノック制御を示すシリ
ンダ容積−シリンダ圧力図、
である。
10・・・・・・・・・・・・運転条件検知センサ20
・・・・・・・・・・・・エンジンコントロールコンピ
ュータ
24・・・・・・・・・・・・コントロールプロセッサ
ユニット30・・・・・・・・・・・・可変バルブタイ
ミング機構40・・・・・・・・・・・・可変圧縮比機
構50・・・・・・・・・・・・過給機
特 許 出 願 人 トヨタ自動車株式会社代 理
人 弁理士 出側 経雄
(他1名)Fig. 1 is a control block diagram of the engine control computer of the internal combustion engine control device of the present invention, Fig. 2 is a map diagram used for the control shown in Fig. 1, and Fig. 3 is a rotary valve installed in the intake pipe as a variable valve timing mechanism. 4 is a characteristic diagram of the mechanism shown in FIG. 3, FIG. 5 is a sectional view of another example of a variable valve timing mechanism, FIG. 6 is a sectional view of an example of a variable compression ratio mechanism, Figure 7 is the 6th
FIG. 8 is a system diagram of an example of a supercharger; FIG. 9 is a system diagram of another example of a supercharger; FIG. 10 is a block diagram of the control device of the present invention; The figure is a cylinder volume-cylinder pressure diagram showing the reduction in pumping loss due to late intake valve timing. Figure 12 is the cylinder volume-cylinder pressure diagram showing the reduction in pumping loss due to early intake valve timing. Figure 13 is the intake air during supercharging. FIG. 3 is a cylinder volume vs. cylinder pressure diagram showing knock control by restriction. 10......Operating condition detection sensor 20
...... Engine control computer 24 ...... Control processor unit 30 ...... Variable valve timing mechanism 40.・・・・・・・・・・・・Variable compression ratio mechanism 50・・・・・・・・・・・・Supercharger patent Applicant Toyota Motor Corporation Agent Patent attorney Tsuneo Degata (et al.) 1 person)
Claims (1)
機構、可変バルブタイミング機構と、(ハ)内燃機関に
対して設けられた運転条件検知センサと、 (ニ)運転条件検知センサから入力を受け、マップによ
り軽負荷に対応するゾーンA、中負荷に対応するゾーン
B、高負荷に対応するゾーンCを判定し、 (A)ゾーンAのときは、可変圧縮比機構を圧縮比高に
、可変バルブタイミング機構を小吸気量のバルブタイミ
ングに、過給機を過給OFFに制御し、(B)ゾーンB
のときは、可変圧縮比機構を圧縮比低に、可変バルブタ
イミング機構を通常の吸気量のバルブタイミングに、過
給機を過給OFFに制御し、 (C)ゾーンCのときは、可変圧縮比機構を圧縮比低に
、可変バルブタイミング機構を小吸気量のバルブタイミ
ングに、過給機を過給ONに制御する、出力を出すエン
ジンコントロールコンピュータと、から成る内燃機関の
制御装置。(1) (a) internal combustion engine; (b) supercharger, variable compression ratio mechanism, and variable valve timing mechanism provided for the internal combustion engine; and (c) operating condition detection provided for the internal combustion engine. (d) Receives input from the operating condition detection sensor and determines zone A corresponding to light load, zone B corresponding to medium load, and zone C corresponding to high load based on the map; (B) Zone B
(C) In zone C, the variable compression ratio mechanism is controlled to a low compression ratio, the variable valve timing mechanism is controlled to normal intake air amount valve timing, and the supercharger is controlled to supercharging OFF. A control device for an internal combustion engine comprising an engine control computer that outputs an output and controls a ratio mechanism to a low compression ratio, a variable valve timing mechanism to a small intake air amount valve timing, and a supercharger to turn on supercharging.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26570886A JPS63120820A (en) | 1986-11-10 | 1986-11-10 | Control device for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26570886A JPS63120820A (en) | 1986-11-10 | 1986-11-10 | Control device for internal combustion engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63120820A true JPS63120820A (en) | 1988-05-25 |
Family
ID=17420908
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP26570886A Pending JPS63120820A (en) | 1986-11-10 | 1986-11-10 | Control device for internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63120820A (en) |
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1986
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