JPS6312837A - Internal combustion engine with turbocharger having variable compression ratio device - Google Patents

Internal combustion engine with turbocharger having variable compression ratio device

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Publication number
JPS6312837A
JPS6312837A JP15622386A JP15622386A JPS6312837A JP S6312837 A JPS6312837 A JP S6312837A JP 15622386 A JP15622386 A JP 15622386A JP 15622386 A JP15622386 A JP 15622386A JP S6312837 A JPS6312837 A JP S6312837A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
compression ratio
supercharging
low
piston
internal combustion
Prior art date
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Pending
Application number
JP15622386A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshito Moriya
嘉人 守谷
Kenji Kato
健治 加藤
Kenichiro Takama
高間 建一郎
Eiji Iwasaki
英二 岩崎
Takao Naruoka
成岡 孝夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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Publication of JPS6312837A publication Critical patent/JPS6312837A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

PURPOSE:To prevent the occurrence of sudden fluctuation in engine output torque during switching of a compression ratio, by a method wherein a variable compression ratio device is forced to perform supercharging when it is actuated on the low compression ratio side, meanwhile, it is forced to stop supercharging or widely reduce supercharging when it is actuated on the high compression ratio side. CONSTITUTION:An eccentric bearing 6 is rotatably located between a piston insertion hole 5, formed in the end part of a connecting rod 3 through which a crank shaft and a piston 2 are interconnected, a piston pin 4. Through engagement of a lock pin 8 with a lock pin engaging hole 9 formed in the eccentric bearing 6, the piston 2 is displaced to a high and a low stage, and a compression ratio is formed so that it is switchable in 2 stages of the one being a high and the other being a low stage. In this case, when a low compression ratio is selected, a vacuum switching valve 47 is opened by means of an ECU 23 and an actuator 40 is driven to close a waist gate valve situated to a turbocharger 31 to perform turbocharging. Meanwhile, when a high compression ratio is selected, control is effected so that, reversely, supercharging is stopped or reduced.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、可変圧縮比装置を備えたターボチャージャ付
内燃機関におけるターボチャージャと圧縮比の制御構造
に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a turbocharger and compression ratio control structure in a turbocharged internal combustion engine equipped with a variable compression ratio device.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

内燃機関の過給手段には、機関から排出される排気ガス
を利用したターボチャージャによるものと、クランクシ
ャフトの回転駆動力を利用した機械式過給機によるもの
とがある。
There are two types of supercharging means for internal combustion engines: one is a turbocharger that uses exhaust gas discharged from the engine, and the other is a mechanical supercharger that uses the rotational driving force of a crankshaft.

また、従来から内燃機関における圧縮比を可変する装置
として、偏心ベアリングを用いた圧縮比可変機構が知ら
れている(たとえば特開昭58−91340号公報、特
開昭58−172431号公報)。
Furthermore, as a device for varying the compression ratio in an internal combustion engine, a compression ratio variable mechanism using an eccentric bearing has been known (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-91340 and Japanese Patent Application Laid-open No. 58-172431).

本発明に関連するターボチャージャ付内燃機関の従来技
術としては、たとえば特公昭47−43372号公報、
特開昭55−164727号公報が知られている。
Examples of prior art related to turbocharged internal combustion engines related to the present invention include, for example, Japanese Patent Publication No. 47-43372;
Japanese Unexamined Patent Publication No. 55-164727 is known.

上述の特公昭47−43372号公報に開示された機関
は、ターボ過給機の圧縮機の入口に通ずる吸入通路と圧
縮機から機関に接続する吸気通路とを絞り弁の上流側に
おいて分路により連通し、吸入通路と分路との分岐部に
切換弁を設け、この切換弁を吸入空気量を調整するスロ
ットル弁に連動させて、スロットル弁が低開度になると
圧縮比側の通路を閉塞するように構成されている。
The engine disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Publication No. 47-43372 divides the intake passage leading to the inlet of the compressor of the turbocharger and the intake passage connecting the compressor to the engine by a shunt on the upstream side of the throttle valve. A switching valve is provided at the branch point between the intake passage and the shunt passage, and this switching valve is linked to the throttle valve that adjusts the amount of intake air, so that when the throttle valve opens to a low degree, the passage on the compression ratio side is closed. is configured to do so.

また、特公昭55−164727号公報に開示された機
関は、ターボ過給機の圧縮機をバイパスする通路と、タ
ーボ過給機のタービンをバイパスする通路とを設け、こ
の両方のバイパス通路に、機関の運転条件に基づいて開
度を制御する弁をそれぞれ設けたものから成っている。
Further, the engine disclosed in Japanese Patent Publication No. 55-164727 is provided with a passage that bypasses the compressor of the turbocharger and a passage that bypasses the turbine of the turbocharger, and in both bypass passages, Each valve is equipped with a valve whose opening degree is controlled based on the operating conditions of the engine.

しかしながら、上述の機関はいずれもターボ過給機付内
燃機関であって、圧縮比可変装置を備えた機関ではない
However, all of the above-mentioned engines are turbocharged internal combustion engines, and are not engines equipped with a variable compression ratio device.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

ターボチャージャ付内燃機関では、出力が要求されるの
は高負荷側であるので、高負荷時には過給を大にし、軽
、中負荷時には過給圧を低下させている。しかし、この
ターボチャージャ付内燃機関では、負荷の増加に伴って
エンジン吸入空気量および圧力が高くなり、ノッキング
が発生しやすくなるという問題がある。そこで、過給(
負荷)に応じて圧縮比をたとえば高低の2段階に切換え
るようにすれば、容易にノンキングを防止することがで
きると考えられる。
In a turbocharged internal combustion engine, output is required at high loads, so the supercharging is increased at high loads, and the supercharging pressure is reduced at light to medium loads. However, this turbocharged internal combustion engine has a problem in that as the load increases, the engine intake air amount and pressure increase, making knocking more likely to occur. Therefore, supercharging (
It is thought that non-king can be easily prevented by switching the compression ratio into two levels, high and low, depending on the load (load).

しかしながら、圧縮比の切換えと過給特性をどのように
配置6するかが問題となる。つまり、圧縮比を段階的に
切換えるようにした場合は、単に過給圧を負荷に応して
連続的に変化させていたのでは、圧縮比切換時において
出力トルクが急激に変動するという問題が生しる。すな
わら、第8図に示すように、過給圧P2が滑らかに変化
するのに対して圧縮比ε2がある位置で高圧縮比から低
圧縮比に切換わるので、エンジン出力トルクT2がスム
ーズに変化せず、ドライバビリティが著しく悪化すると
いう問題がある。
However, the problem is how to arrange the switching of the compression ratio and the supercharging characteristics. In other words, when changing the compression ratio in stages, if the boost pressure was simply changed continuously according to the load, there would be a problem that the output torque would fluctuate suddenly when the compression ratio was changed. Live. In other words, as shown in Fig. 8, while the supercharging pressure P2 changes smoothly, the compression ratio switches from a high compression ratio to a low compression ratio at a certain position ε2, so the engine output torque T2 smoothly changes. There is a problem in that the drivability is significantly deteriorated without any change in the drivability.

本発明は、上記の問題を解決するために、ターボチャー
ジャ付内燃機関において、圧縮比に応じて過給を適切に
制御することにより、圧縮比の切換え時に生じるエンジ
ン出力トルクの急激な変動を防止し、ドライバとりティ
を大幅に向上させることを目的とする。
In order to solve the above problem, the present invention prevents sudden fluctuations in engine output torque that occur when switching the compression ratio by appropriately controlling supercharging according to the compression ratio in a turbocharged internal combustion engine. The aim is to significantly improve the driver's ability to take the ball.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

この目的に沿う本発明の可変圧縮比装置を備えたターボ
チャージャ付内燃機関は、ターボチャージャ付内燃機関
に、可変圧縮比装置を設け、該可変圧縮比装置の電子制
御袋でに、低圧縮比時には過給を行ない高圧縮比時には
過給を停止させるかもしくは大幅に減少させる制御機能
をもたせたものから成る。
A turbocharged internal combustion engine equipped with a variable compression ratio device of the present invention in accordance with this purpose is provided with a variable compression ratio device in the turbocharged internal combustion engine, and an electronically controlled bag of the variable compression ratio device is configured to provide a low compression ratio. It has a control function that sometimes performs supercharging and stops or significantly reduces supercharging when the compression ratio is high.

〔作用〕[Effect]

このように構成された可変圧縮比装置を備えたターボチ
ャージャ付内燃機関においては、軽負荷時には圧縮比が
高圧縮比に切換えられる。この場合、過給は停止される
かもしくは大幅に低減される。すなわち、過給が停止さ
れても圧縮比が高められるので、燃焼効率が向上し燃費
が低減される。
In a turbocharged internal combustion engine equipped with a variable compression ratio device configured as described above, the compression ratio is switched to a high compression ratio when the load is light. In this case, supercharging is stopped or significantly reduced. That is, even if supercharging is stopped, the compression ratio is increased, so combustion efficiency is improved and fuel consumption is reduced.

高負荷時には、燃焼室内に多量の空気が導入されるので
、ノッキング防止のために圧縮比が低圧縮に切換えられ
る。したがって、ノッキングの発生を抑制しつつ高出力
が得られる。
When the load is high, a large amount of air is introduced into the combustion chamber, so the compression ratio is switched to low compression to prevent knocking. Therefore, high output can be obtained while suppressing the occurrence of knocking.

また、低圧縮比時には電子側m W置からの指令により
過給を制御して低圧縮比時における出力トルクを?iU
正することが可能となり、圧縮比切換寸前のトルクの大
きさと圧縮比切換え直後のトルクをほぼ同一の値に合致
させることが可能となる。
Also, when the compression ratio is low, the supercharging is controlled by the command from the electronic side mW position to increase the output torque at the low compression ratio. iU
It becomes possible to make the magnitude of the torque just before switching the compression ratio and the torque immediately after switching the compression ratio match substantially the same value.

したがって、結果的に圧縮比切換え時における大幅なト
ルク変動が防止される。
Therefore, as a result, large torque fluctuations at the time of compression ratio switching are prevented.

〔実施例〕〔Example〕

以下に、本発明に係る可変圧縮比装置を備えたターボチ
ャージャ付内燃機関の望ましい実施例を、図面を参照し
て説明する。
Preferred embodiments of a turbocharged internal combustion engine equipped with a variable compression ratio device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1実施例 第1図は、本発明の第1実施例に係る可変圧縮比装置を
備えたターボチャージャ付内燃機関の制御系統図を示し
ている。図において、内燃機関のシリンダ1にはピスト
ン2が摺動自在に嵌挿され、ピストン2はコネクティン
グロッド3にピストンピン4を介して連結されている。
First Embodiment FIG. 1 shows a control system diagram of a turbocharged internal combustion engine equipped with a variable compression ratio device according to a first embodiment of the present invention. In the figure, a piston 2 is slidably fitted into a cylinder 1 of an internal combustion engine, and the piston 2 is connected to a connecting rod 3 via a piston pin 4.

ピストンピン4はピストン2のピストンピン穴に、固定
的または回転可能に支持されている。
The piston pin 4 is fixedly or rotatably supported in the piston pin hole of the piston 2.

コネクティングロッド3の小端部のピストンピン挿通孔
5とピストンピン4の外周との間には円周方向に肉厚が
変化し、内周円と外周円とが互に偏心している偏心ベア
リング6が回転可能に介装されている。
Between the piston pin insertion hole 5 at the small end of the connecting rod 3 and the outer periphery of the piston pin 4, there is an eccentric bearing 6 whose wall thickness changes in the circumferential direction and whose inner and outer circumferential circles are eccentric from each other. is rotatably installed.

コネクティングロッド3の、前記偏心ベアリング6に対
応する位置には偏心ヘアリング6の半径方向に延びるロ
ックピン収納穴7が形成され、咳穴7には、ロックピン
8が摺動自在にかつ穴7から偏心ベアリング8に対して
出没自在に収納されている。一方、偏心ベアリング6に
は、その半径方向の厚みが厚い部分に、ロックピン8が
出没できる径をもつロックピン係合孔9が形成されてい
る。該ロックビン係合孔9にロックピン8が係合すると
ピストン2を高い位置に保ち高圧縮比とし、ロックピン
8による保合が解除されているときには、偏心ヘアリン
グ6が自在に回転し、圧縮上死点でピストンは低位置と
なり、低圧縮比状態を現出できるようになっている。す
なわち、この圧縮比可変装置を備えたターボチャージャ
付内燃機関では、圧縮比が高低2段階に切換え可能にな
っている。
A lock pin storage hole 7 extending in the radial direction of the eccentric hair ring 6 is formed at a position of the connecting rod 3 corresponding to the eccentric bearing 6, and a lock pin 8 is slidably inserted into the cough hole 7 and is inserted into the hole 7. It is housed so as to be freely retractable from the eccentric bearing 8. On the other hand, in the eccentric bearing 6, a lock pin engagement hole 9 having a diameter that allows the lock pin 8 to move in and out is formed in a thicker portion in the radial direction. When the lock pin 8 engages with the lock pin engagement hole 9, the piston 2 is kept at a high position and a high compression ratio is achieved, and when the lock pin 8 is released, the eccentric hair ring 6 freely rotates and compresses. At top dead center, the piston is in a low position, creating a low compression ratio state. That is, in a turbocharged internal combustion engine equipped with this variable compression ratio device, the compression ratio can be switched between two levels, high and low.

つぎに、ロックピン8の駆動構造について述べると、ロ
ックピン収納穴7には、ロックピン8を挟んでロックピ
ンロック用油圧通路10とロックピンアンロック用油圧
通路11とが接続され、ロックピンロック用油圧通路1
0はロックピン8を偏心ベアリング6方向に付勢する位
置に開口されている。
Next, the drive structure of the lock pin 8 will be described. The lock pin storage hole 7 is connected to a lock pin locking hydraulic passage 10 and a lock pin unlocking hydraulic passage 11 with the lock pin 8 in between. Hydraulic passage 1
0 is opened at a position that urges the lock pin 8 in the direction of the eccentric bearing 6.

また、偏心ベアリング6の外周にはロックピン8に対応
する位置に、円周方向に全周にわたって延びるロックピ
ンガイド溝12が形成され、この溝12には、前記ロッ
クピン係合孔9が設けられている。
Further, a lock pin guide groove 12 is formed on the outer periphery of the eccentric bearing 6 at a position corresponding to the lock pin 8 and extends over the entire circumference in the circumferential direction, and the lock pin engagement hole 9 is provided in this groove 12. It is being

コネクティングロッド3内に設けられた前記油圧通路1
0.11は、コネクティングロッド大端部の軸受円周上
に互に独立して設けられた油溝14.15にそれぞれ連
通されている。油溝14.15は、クランクシャフト1
6内の油通路17を介して、クランクシ・中フトのジャ
ーナル軸受の円周上に互に独立して設けられた油溝18
.19に、クランクシャフト16の回転時に間欠的に連
通可能に接続されている。
The hydraulic passage 1 provided in the connecting rod 3
0.11 are in communication with oil grooves 14 and 15 provided independently from each other on the circumference of the bearing at the large end of the connecting rod. The oil grooves 14 and 15 are connected to the crankshaft 1.
Oil grooves 18 provided independently from each other on the circumference of the journal bearing of the crankshaft/inner shaft
.. 19 so that they can communicate intermittently when the crankshaft 16 rotates.

油溝18は油溝14を介してロックビンロック用油圧通
路10に連通可能であり、油溝19は油溝15を介して
ロックピンアンロック用油圧通路11に連通可能である
The oil groove 18 can communicate with the lock pin locking hydraulic passage 10 via the oil groove 14, and the oil groove 19 can communicate with the lock pin unlocking hydraulic passage 11 via the oil groove 15.

シリンダブロック内には、高圧縮比用メインオイル通路
20と低圧縮比用メインオイル通路21とが設けられて
おり、高圧縮比用メインオイル通路20は油溝18に連
通され、低圧縮比用メインオイル通路21は油溝19に
連通されている。オイルパン132の潤滑油は、オイル
ポンプ26によって汲み上げられ、切換弁22を介して
高圧縮比用メインオイル通路20か低圧縮比用メインオ
イル通路21の何れかに送られる。
A main oil passage 20 for high compression ratios and a main oil passage 21 for low compression ratios are provided in the cylinder block, and the main oil passage 20 for high compression ratios communicates with the oil groove 18, The main oil passage 21 communicates with the oil groove 19. The lubricating oil in the oil pan 132 is pumped up by the oil pump 26 and sent to either the high compression ratio main oil passage 20 or the low compression ratio main oil passage 21 via the switching valve 22.

切換弁22は負荷に応じてECU (電子制御装置)2
3からの信号により作動し、中、高負荷の場合には低圧
縮比用メインオイル通路21に圧油が送られ、軽負荷の
場合には高圧縮比用メインオイル通路20に圧油が送ら
れるように制御される。
The switching valve 22 is controlled by the ECU (electronic control unit) 2 according to the load.
When the load is medium or high, pressure oil is sent to the main oil passage 21 for low compression ratio, and when the load is light, pressure oil is sent to the main oil passage 20 for high compression ratio. controlled so that

IECU23には、エアフローメータ24で検知された
吸入空気iQ、エンジン回転数センサ25で検知された
エンジン回転数NEがそれぞれ入力されている。すなわ
ち、ECU23は、吸入空気iQとエンジン回転数NH
の入力信号に応じて切換弁22を作動させ、圧縮比の切
替を行なうように構成されている。
The intake air iQ detected by the air flow meter 24 and the engine speed NE detected by the engine speed sensor 25 are input to the IECU 23, respectively. That is, the ECU 23 controls the intake air iQ and the engine speed NH.
The switching valve 22 is operated in response to an input signal to switch the compression ratio.

点火制御装置は、イグナイタ(点火制御回路)27とイ
グニッションコイル(図示路)とからなり、イグナイタ
27はECU23の出力ボートに接続され、点火信号を
受は取るようになっている。イグニッションコイルは、
ディストリビュータ28の中央電極に接続され、分配軸
の回転にしたがって各気筒のスパークプラグ29に高電
圧が分配されるようになっている。
The ignition control device includes an igniter (ignition control circuit) 27 and an ignition coil (path shown), and the igniter 27 is connected to the output port of the ECU 23 to receive and receive ignition signals. The ignition coil is
It is connected to the center electrode of the distributor 28, and high voltage is distributed to the spark plugs 29 of each cylinder according to the rotation of the distribution shaft.

また、ECU23には、後述するウェストゲートパル7
’39ヲfdl?illするバキュームスイッチングバ
ルブ(VSV)47が接続されている。
The ECU 23 also includes a waste gate pal 7, which will be described later.
'39wo fdl? A vacuum switching valve (VSV) 47 is connected.

シリンダブロック1には、燃焼室で発生するノンキング
を検出するノックセンサ30が取付けられており、ノッ
クセンサ30はECU23の入力ボートに接続されてい
る。
A knock sensor 30 is attached to the cylinder block 1 to detect non-king occurring in the combustion chamber, and the knock sensor 30 is connected to an input port of the ECU 23.

第2図は、第1実施例におけるターボチャージャの過給
圧制御機構を示している。図中、31はターボチャージ
中を示しており、32はターボチャージャ31のコンプ
レッサを示し、33はタービンを示している。コンプレ
ッサ32の上流側には、エアフロメータ24とエアクリ
ーナ35が位置している。コンプレッサ32の下流には
、スロットルバルブ36が配設され、その下流にはエン
ジン本体37が位置している。タービン33は、バイパ
ス通路38によってバイパスされており、バイパス通路
38にウェストゲートバルブ39が設けられている。
FIG. 2 shows the boost pressure control mechanism of the turbocharger in the first embodiment. In the figure, 31 indicates that turbocharging is in progress, 32 indicates a compressor of the turbocharger 31, and 33 indicates a turbine. An air flow meter 24 and an air cleaner 35 are located upstream of the compressor 32. A throttle valve 36 is provided downstream of the compressor 32, and an engine main body 37 is located downstream of the throttle valve 36. The turbine 33 is bypassed by a bypass passage 38, and a wastegate valve 39 is provided in the bypass passage 38.

ウェストゲートバルブ39は、アクチュエータ40によ
って開閉駆動されるようになっている。アクチュエータ
40は、ロッド41が取付けられたダイヤフラム42を
存しており、ロッド41がウェストゲートバルブ39に
連結されている。アクチュエータ40には、ダイヤフラ
ム42によって区画された室43.44が形成されてお
り、室43がコンプレッサ32とスロットルバルブ36
との間の吸気通路45aに連通されている。室44には
ダイヤフラム42を室43側へ押し戻すスプリング46
が配設されており、室44はバキュームスイッチングバ
ルブ(VSV)47に接続されている。バキュームスイ
ッチングバルブ47は、バキュームタンク48を介して
スロットルバルブ36とエンジン本体37との間の吸気
通路45bに接続されている。バキュームスイッチング
バルブ47は、前述のEC1J23からの出力信号によ
って駆動され、ウェストゲートバルブ39は、アクチュ
エータ40の室44に大気が導入された時に閉となり、
負圧が導入された時に開となるように構成されている。
The waste gate valve 39 is driven to open and close by an actuator 40. Actuator 40 includes a diaphragm 42 to which rod 41 is attached, and rod 41 is connected to wastegate valve 39 . The actuator 40 has chambers 43 and 44 partitioned by the diaphragm 42, and the chamber 43 is connected to the compressor 32 and the throttle valve 36.
The air intake passage 45a is connected to the air intake passage 45a. A spring 46 in the chamber 44 pushes the diaphragm 42 back toward the chamber 43.
The chamber 44 is connected to a vacuum switching valve (VSV) 47. The vacuum switching valve 47 is connected to an intake passage 45b between the throttle valve 36 and the engine body 37 via a vacuum tank 48. The vacuum switching valve 47 is driven by the output signal from the aforementioned EC1J23, and the wastegate valve 39 closes when atmospheric air is introduced into the chamber 44 of the actuator 40.
It is configured to open when negative pressure is introduced.

なお、上記のターボチャージャの過給圧制御の手順は、
ECU23のCPU23aにプログラムされている。後
述する実施例においても同様である。
The procedure for controlling the boost pressure of the turbocharger described above is as follows:
It is programmed in the CPU 23a of the ECU 23. The same applies to the embodiments described later.

第3図は、第1実施例における圧縮比切換えおよび過給
圧制御の流れ線図を示している。
FIG. 3 shows a flow diagram of compression ratio switching and boost pressure control in the first embodiment.

図に示すように、まず、必要時期にECU23内のCP
U23aに割り込みが行なわれ、工程51ではエンジン
運転条件としてのエンジン回転数NE、吸入空気量Qが
入力され、工程52で圧縮比が決定される。第4図は、
圧縮比マツプを示しており、図に示すように横軸にエン
ジン回転数NBを、縦軸に吸入空気IQおよびエンジン
回転数NEとの比Q/NEをとっており、グラフ中に高
圧縮比領域Aと低圧縮比領域Bとを区画する境界値Cを
有している。したがって、工程52では、エンジン回転
数センサ25およびエアフローメータ24からの信号が
入力されると、それに応したマツプの交点が高圧縮比領
域Aにあるか、低圧縮比領域8にあるかにより、高圧縮
比をとるべきか低圧縮比をとるべきかの出力を出すよう
になっている。
As shown in the figure, first, the CP in the ECU 23 is
An interrupt is made to U23a, and in step 51 the engine speed NE and intake air amount Q are input as engine operating conditions, and in step 52 the compression ratio is determined. Figure 4 shows
It shows a compression ratio map, and as shown in the figure, the horizontal axis shows the engine speed NB, and the vertical axis shows the ratio Q/NE between the intake air IQ and the engine speed NE. It has a boundary value C that separates the region A and the low compression ratio region B. Therefore, in step 52, when the signals from the engine speed sensor 25 and the air flow meter 24 are input, depending on whether the intersection of the corresponding maps is in the high compression ratio region A or the low compression ratio region 8, It outputs an output indicating whether a high compression ratio or a low compression ratio should be used.

工程52で圧縮比εが決定されると、工程53に進み決
定された圧縮比εが高圧縮比なのか低圧縮比なのかが判
断される。工程53で高圧縮比のほうが選択されると工
程54へ進み実際の圧縮比が検知され、その結果が高圧
縮比になっていれば工程55へ進んで復帰される。高圧
縮比になっていなければ工程56に進み工程56で高圧
縮比が現出される。
Once the compression ratio ε is determined in step 52, the process proceeds to step 53 where it is determined whether the determined compression ratio ε is a high compression ratio or a low compression ratio. If the higher compression ratio is selected in step 53, the process proceeds to step 54, where the actual compression ratio is detected, and if the result is a high compression ratio, the process proceeds to step 55 and returns. If the high compression ratio is not reached, the process proceeds to step 56, where the high compression ratio is achieved.

圧縮比が高圧縮比に切換えられると工程57に進んで過
給が停止される。すなわち、ECU23からバキューム
スイッチングバルブ47に作動信号が出力され、アクチ
ュエータ40の室44に負圧が導入される。その結果、
ウェストゲートバルブ39がたとえば全開となり、排気
ガスがバイパスされて過給が停止される。そして、工程
58で点火時期が高圧縮比用に変更され、工程59で圧
縮比フラッグをF=−1として、その後工程55に復帰
する。
When the compression ratio is switched to a high compression ratio, the process proceeds to step 57 and supercharging is stopped. That is, an actuation signal is output from the ECU 23 to the vacuum switching valve 47, and negative pressure is introduced into the chamber 44 of the actuator 40. the result,
For example, the waste gate valve 39 is fully opened, exhaust gas is bypassed, and supercharging is stopped. Then, in step 58, the ignition timing is changed to a high compression ratio, and in step 59, the compression ratio flag is set to F=-1, and then the process returns to step 55.

なお、工程53で低圧縮比のほうが選択されると、工程
60に進み実際の圧縮比が検知される。その結果、高圧
縮比でなければ工程55へ復帰され、高圧縮比であれば
工程61に進み、工程61で低圧縮比化が現出される。
Note that if the lower compression ratio is selected in step 53, the process proceeds to step 60 and the actual compression ratio is detected. As a result, if the compression ratio is not high, the process returns to step 55, and if the compression ratio is high, the process proceeds to step 61, where a low compression ratio is achieved.

圧縮比が低圧縮比に切換えられると工程62に進み過給
が開始される。すなわち、ECU23からの信号がオフ
となり、バキュームスイッチングバルブ47の作動によ
りアクチュエータ40の室44に大気が導入される。そ
のため、ダイヤフラム42がスプリング46によって押
し戻され、ロッド41を介して連結されているウェスト
ゲートバルブ39が閉じられる。したがって、排気ガス
のバイパスが中止され、過給が開始される。つぎに、工
程63に進んで点火時期が低圧縮比用に変更され、工程
64で圧縮比フラッグがF=Oにされ、工程55に復帰
する。
When the compression ratio is switched to a low compression ratio, the process proceeds to step 62 and supercharging is started. That is, the signal from the ECU 23 is turned off, and the atmosphere is introduced into the chamber 44 of the actuator 40 by operating the vacuum switching valve 47. Therefore, the diaphragm 42 is pushed back by the spring 46, and the wastegate valve 39 connected via the rod 41 is closed. Therefore, exhaust gas bypass is stopped and supercharging is started. Next, the process proceeds to step 63, where the ignition timing is changed to a low compression ratio, and in step 64, the compression ratio flag is set to F=O, and the process returns to step 55.

このように、圧縮比が高圧縮比に切換えられた場合は、
ウェストゲートバルブ39が全開となるかあるいは全開
に近い状態となり、排気ガスの大部分がバイパスされて
過給は停止されるかまたは大幅に低減される。そのため
、吸入空気量の少ない軽負荷時には、ノンキングの発生
が抑止されるとともに、燃焼効率が高められ燃費を低く
抑えることができる。
In this way, when the compression ratio is switched to a high compression ratio,
The wastegate valve 39 is fully open or close to fully open, most of the exhaust gas is bypassed, and supercharging is stopped or significantly reduced. Therefore, during light loads with a small amount of intake air, the occurrence of non-king is suppressed, combustion efficiency is increased, and fuel consumption can be kept low.

また、圧縮比が低圧縮比に切換えられた場合は、ウェス
トゲートバルブ39が完全に閉じられるので、排気ガス
のバイパスは行なわれず、過給が開始される。この場合
、燃焼室内には多量の空気が吸入されるが圧縮比が低い
ので、ノッキングの発生は抑制され、かつ高出力を得る
ことができる。
Furthermore, when the compression ratio is switched to a low compression ratio, the waste gate valve 39 is completely closed, so exhaust gas is not bypassed and supercharging is started. In this case, a large amount of air is taken into the combustion chamber, but the compression ratio is low, so the occurrence of knocking is suppressed and high output can be obtained.

さらに、第5図に示すように、高圧縮比時にはウェスト
ゲートバルブ39によって過給圧P1が大幅に抑えられ
るか停止されているので、圧縮比ε1の切換直前の出力
トルクT、の値が圧縮比ε、の切換直後の出力トルクT
1の値とほぼ同一に設定することが可能となり、圧縮比
切換え時には、滑らかに変化するトルク特性が得られる
Furthermore, as shown in FIG. 5, when the compression ratio is high, the supercharging pressure P1 is significantly suppressed or stopped by the wastegate valve 39, so the value of the output torque T immediately before switching the compression ratio ε1 is Output torque T immediately after switching the ratio ε
It becomes possible to set almost the same value as 1, and when switching the compression ratio, a torque characteristic that changes smoothly can be obtained.

第2実施例 第6図は、本発明の第2実施例に係る可変圧縮比装置を
備えたターボチャージャ付内燃機関のターボチャージャ
の過給制御機構を示している。第2実施例が第1実施例
と異なるところは、ウェストゲートバルブの駆動機構と
、コンプレッサ側にバイパス通路を有しているところで
ある。したがって、第1実施例に準じる部分には第1実
施例と同一の符号を付すことによりその説明を省略し、
異なる部分のみ説明する。
Second Embodiment FIG. 6 shows a supercharging control mechanism for a turbocharger of a turbocharged internal combustion engine equipped with a variable compression ratio device according to a second embodiment of the present invention. The second embodiment differs from the first embodiment in that it has a drive mechanism for the waste gate valve and a bypass passage on the compressor side. Therefore, parts that are similar to those in the first embodiment are designated by the same reference numerals as those in the first embodiment, and the explanation thereof will be omitted.
Only the different parts will be explained.

本実施例では、エアフローメータ42とコンプレッサ3
2との間の吸気通路45Cと、コンプレッサ32とスロ
ットルバルブ36との間の吸気通路45aとがバイパス
通路71にて連通されている。バイパス通路71にはバ
イパス弁72が設けられている。バイパス弁72はアク
チュエータ40に連結されており、アクチュエータ40
はバキュームスイッチングバルブ47により駆動される
。バキュームスイッチングバルブ47は、バキュームタ
ンク48を介してスロットルバルブ36の下流のサージ
タンク73に接続されている。
In this embodiment, the air flow meter 42 and the compressor 3
An intake passage 45C between the compressor 32 and the throttle valve 36 and an intake passage 45a between the compressor 32 and the throttle valve 36 are communicated through a bypass passage 71. A bypass valve 72 is provided in the bypass passage 71. Bypass valve 72 is connected to actuator 40 , and actuator 40
is driven by a vacuum switching valve 47. Vacuum switching valve 47 is connected to surge tank 73 downstream of throttle valve 36 via vacuum tank 48 .

ウェストゲートバルブ39は、従来から一般的に用いら
れているダイヤフラム74を有するアクチュエータ75
に連結されている。アクチュエータ75のダイヤフラム
74で区画された室76は吸気通路45aに接続されて
いる。
The wastegate valve 39 includes an actuator 75 having a diaphragm 74 that has been commonly used in the past.
is connected to. A chamber 76 defined by the diaphragm 74 of the actuator 75 is connected to the intake passage 45a.

第7図は、第2実施例における圧縮比切換えおよび過給
圧制御の流れ線図を示している。
FIG. 7 shows a flow diagram of compression ratio switching and supercharging pressure control in the second embodiment.

図に示すように、まず、必要時期にECU23内のCP
U23aに割り込みが行なわれ、工程81ではエンジン
運転条件としてのエンジン回転数NB。
As shown in the figure, first, the CP in the ECU 23 is
An interrupt is made to U23a, and in step 81, the engine speed NB is set as the engine operating condition.

吸入空気量Qが入力され、工程82で圧縮比が第4図に
示したマツプから決定される。すなわち、工程82では
エンジン回転数センサ25およびエアフローメータ24
からの信号が入力されると、それに応じたマツプの交点
が高圧縮比領域にあるか、低圧縮比領域にあるかにより
、高圧縮比をとるべきか低圧縮比をとるべきかの出力を
出すようになっている。
The intake air amount Q is input, and in step 82 the compression ratio is determined from the map shown in FIG. That is, in step 82, the engine speed sensor 25 and the air flow meter 24
When the signal from It's about to come out.

工程82で圧縮比εが決定されると、工程83に進み決
定された圧縮比εが高圧縮比なのか低圧縮比なのかが判
断される。工程83で高圧縮比のほうが選択されると工
程84へ進み実際の圧縮比が検知され、その結果が高圧
縮比になっていれば工程85へ進んで復帰される。高圧
縮比になっていなければ工程86に進み工程86で高圧
縮比が現出される。
Once the compression ratio ε is determined in step 82, the process proceeds to step 83 where it is determined whether the determined compression ratio ε is a high compression ratio or a low compression ratio. If the higher compression ratio is selected in step 83, the process proceeds to step 84 where the actual compression ratio is detected, and if the result is a high compression ratio, the process proceeds to step 85 and returns. If the high compression ratio is not reached, the process proceeds to step 86, where the high compression ratio is achieved.

圧縮比が高圧縮比に切換えられると工程87に進んで過
給が停止される。すなわち、ECU23からバキューム
スイッチングバルブ47に作動信号が出力され、アクチ
ュエータ40の室44に負圧が導入される。その結果、
バイパス弁72がたとえば全開となり、吸入空気がバイ
パスされて過給が停止される。そして、工程88で点火
時期が高圧縮比用に変更され、工程89で圧縮比フラッ
グをF=1として、その後工程85に復帰する。
When the compression ratio is switched to a high compression ratio, the process proceeds to step 87 and supercharging is stopped. That is, an actuation signal is output from the ECU 23 to the vacuum switching valve 47, and negative pressure is introduced into the chamber 44 of the actuator 40. the result,
For example, the bypass valve 72 is fully opened, intake air is bypassed, and supercharging is stopped. Then, in step 88, the ignition timing is changed to one for a high compression ratio, and in step 89, the compression ratio flag is set to F=1, and then the process returns to step 85.

なお、工程83で低圧縮比のほうが選択されると、工程
90に進み実際の圧縮比が検知される。その結果、高圧
縮比でなければ工程85へ復帰され、高圧縮比であれば
工程91に進み、工程91で高圧縮比化が現出される。
Note that if the lower compression ratio is selected in step 83, the process proceeds to step 90 and the actual compression ratio is detected. As a result, if the compression ratio is not high, the process returns to step 85, and if the compression ratio is high, the process proceeds to step 91, where a high compression ratio is achieved.

圧縮比が低圧縮比に切換えられると工程92に進み過給
が開始される。すなわち、ECU23からの信号がオフ
となり、バキュームスイッチングバルブ47の作動によ
りアクチュエータ40の室44に大気が導入される。そ
のため、ダイヤフラム42がスプリング46によって押
し戻され、ロッド41を介して連結されているバイパス
弁72が閉じられる。したがって、吸入空気のバイパス
が中止され、過給が開始される。つぎに、工程93に進
んで点火時期が低圧縮比用に変更され、工程94で圧縮
比フラソグ力くF−0にされ、工程85に復す吊する。
When the compression ratio is switched to a low compression ratio, the process proceeds to step 92 and supercharging is started. That is, the signal from the ECU 23 is turned off, and the atmosphere is introduced into the chamber 44 of the actuator 40 by operating the vacuum switching valve 47. Therefore, the diaphragm 42 is pushed back by the spring 46, and the bypass valve 72 connected via the rod 41 is closed. Therefore, bypassing of intake air is stopped and supercharging is started. Next, in step 93, the ignition timing is changed to a low compression ratio, and in step 94, the compression ratio is set to F-0, and the process returns to step 85.

本実施例では、吸入空気をバイパスさせるため、バイパ
ス弁72を閉じた時には既にタービン33およびコンプ
レツサ33は回転しており、迅速なレスポンスが得られ
る。その他の作用は第1実施例に準しる。
In this embodiment, since the intake air is bypassed, the turbine 33 and compressor 33 are already rotating when the bypass valve 72 is closed, so that a quick response can be obtained. Other operations are similar to those in the first embodiment.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明の可変圧縮比装置を備えた
ターボチャージャ付内燃機関によるときは、可変圧縮比
装置の電子制御装置に、低圧縮比時には過給を行ない高
圧縮比時には過給を停止させるかもしくは大幅に低減さ
せる制御機能をもたせるようにしたので、圧縮比の切換
え時のエンジン出力トルクの2激な変動が防止すること
が可能となり、ドライバビリティを大幅に向上させるこ
とができる。
As explained above, when using a turbocharged internal combustion engine equipped with the variable compression ratio device of the present invention, the electronic control device of the variable compression ratio device performs supercharging at low compression ratios and supercharging at high compression ratios. Since the control function is provided to stop or significantly reduce the engine output torque, drastic fluctuations in the engine output torque when switching the compression ratio can be prevented, and drivability can be greatly improved.

また、高負荷時には低圧縮比となるのでノンキングを抑
制しつつ十分な過給により、高出力を得ることができる
。低負荷時には高圧縮比となるので、燃焼効率が高めら
れ燃費を低く抑えることができる。
Furthermore, since the compression ratio is low when the load is high, high output can be obtained by sufficient supercharging while suppressing non-king. Since the compression ratio is high when the load is low, combustion efficiency is increased and fuel consumption can be kept low.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の第1実施例に係る可変圧縮比装置を備
えたターボチャージャ付内燃機関の制御系統図、 第2図は本発明の第1実施例におけるターボチャージャ
の過給圧制御機構の概要図、 第3図は第1図における圧縮比切換えおよび過給圧制御
の流れ線図、 第4図は圧縮比切換えマツプ図、 第5図は本発明の第1実施例における負荷変化に対する
圧縮比と過給圧と出力トルクの関係を示した関係図、 第6図は本発明の第2実施例におけるターボチャージャ
の過給圧制御機構の概要図、 第7図は本発明の第2実施例における圧縮比切換えおよ
び過給圧制御の流れ線図、 第8図は圧縮比に応じた過給制御をしない場合の負荷変
化に対する圧縮比と過給圧と出力トルクの関係を示した
関係図、 である。 3・・・・・・・・・・・・コ名タティングロツド6・
・・・・・・・・・・・偏心ベアリング8・・・・・・
・・・・・ロックビン 10・・・・・・・・・・・・ロックビンロック用油圧
通路11・・・・・・・・・・・・ロックビンアンロッ
ク用油圧通路22・・・・・・・・・・・・切換弁 23・・・・・・・・・・・・ECLJ (電子制御装
置)23a・・・・・・・・・CPU 24・・・・・・・・・・・・エアフローメータ25・
・・・・・・・・・・・エンジン回転数センサ27・・
・・・・・・・・・・イグナイタ(点火制御■回路)2
8・・・・・・・・・・・・ディストリビュータ29・
・・・・・・・・・・・スパークプラグ30・・・・・
・・・・・・・ノックセンサ31・・・・・・・・・・
・・ターボチャージャ38・・・・・・・・・・・・バ
イパス通路39・・・・・・・・・・・・ウェストゲー
トバルブ40・・・・・・・・・・・・アクチュエータ
47・・・・・・・・・・・・バキュームスイッチング
パルプ71・・・・・・・・・・・・バイパス通路72
・・・・・・・・・・・・バイパス弁NE・・・・・・
・・・エンジン回転数Q・・・・・・・・・・・・吸入
空気型持 許 出 願 人   トヨタ自動車株式会社
第3図 第4図 回 転   エンジ/回転数  HE 数 と の 比 第5図 スロットル1川度 (負6゛i) 第7図 第8図 スロットル開度 (負荷)
FIG. 1 is a control system diagram of a turbocharged internal combustion engine equipped with a variable compression ratio device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a boost pressure control mechanism for a turbocharger according to a first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a flow diagram of compression ratio switching and boost pressure control in FIG. 1, FIG. 4 is a compression ratio switching map diagram, and FIG. A relationship diagram showing the relationship between compression ratio, boost pressure, and output torque. FIG. 6 is a schematic diagram of a turbocharger pressure control mechanism according to the second embodiment of the present invention. FIG. 7 is a diagram showing the relationship between compression ratio, boost pressure, and output torque. A flow diagram of compression ratio switching and boost pressure control in the embodiment. Figure 8 shows the relationship between compression ratio, boost pressure, and output torque with respect to load changes when supercharging control according to the compression ratio is not performed. Figure, is. 3・・・・・・・・・・Koname Tattingrod 6・
・・・・・・・・・・・・Eccentric bearing 8・・・・・・
......Lock bin 10......Hydraulic passage for locking the lock bin 11......Hydraulic passage for unlocking the lock bin 22... .........Switching valve 23...ECLJ (electronic control unit) 23a...CPU 24......・・・Air flow meter 25・
...... Engine speed sensor 27...
・・・・・・・・・Igniter (ignition control ■circuit) 2
8・・・・・・・・・・・・Distributor 29・
・・・・・・・・・・・・Spark plug 30・・・・・・
・・・・・・Knock sensor 31・・・・・・・・・・
...Turbocharger 38...Bypass passage 39...Wastegate valve 40...Actuator 47 .........Vacuum switching pulp 71......Bypass passage 72
......Bypass valve NE...
...Engine speed Q...Intake air type license application Person Toyota Motor Corporation Figure 3 Figure 4 Ratio of engine/revolutions to HE number Figure 5 Throttle 1 degree (negative 6゛i) Fig. 7 Fig. 8 Throttle opening degree (load)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ターボチャージャ付内燃機関に、可変圧縮比装置
を設け、該可変圧縮比装置の電子制御装置に、低圧縮比
時には過給を行ない高圧縮比時には過給を停止させるか
もしくは大幅に減少させる制御機能をもたせたことを特
徴とする可変圧縮比装置を備えたターボチャージャ付内
燃機関。
(1) A turbocharged internal combustion engine is equipped with a variable compression ratio device, and the electronic control device of the variable compression ratio device performs supercharging at low compression ratios and stops or significantly reduces supercharging at high compression ratios. An internal combustion engine with a turbocharger equipped with a variable compression ratio device characterized by having a control function to control the compression ratio.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5146879A (en) * 1990-01-17 1992-09-15 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Variable compression ratio apparatus for internal combustion engine
WO2014057534A1 (en) * 2012-10-09 2014-04-17 トヨタ自動車株式会社 Internal combustion engine provided with variable compression ratio mechanism
US10247093B2 (en) 2016-01-21 2019-04-02 Tenneco Inc. Variable compression ratio connecting rod
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