JPWO2018109819A1 - 内燃機関の制御方法及び制御装置 - Google Patents

内燃機関の制御方法及び制御装置 Download PDF

Info

Publication number
JPWO2018109819A1
JPWO2018109819A1 JP2018556053A JP2018556053A JPWO2018109819A1 JP WO2018109819 A1 JPWO2018109819 A1 JP WO2018109819A1 JP 2018556053 A JP2018556053 A JP 2018556053A JP 2018556053 A JP2018556053 A JP 2018556053A JP WO2018109819 A1 JPWO2018109819 A1 JP WO2018109819A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
compression ratio
cylinder pressure
allowable
engine
internal combustion
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Granted
Application number
JP2018556053A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6743907B2 (ja
Inventor
英二 高橋
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.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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 Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Publication of JPWO2018109819A1 publication Critical patent/JPWO2018109819A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6743907B2 publication Critical patent/JP6743907B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • F02D35/023Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions by determining the cylinder pressure
    • F02D35/024Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions by determining the cylinder pressure using an estimation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/04Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads
    • F02B75/047Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads by means of variable crankshaft position
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/32Engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding main groups
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D15/00Varying compression ratio
    • F02D15/02Varying compression ratio by alteration or displacement of piston stroke
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • F02D35/023Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions by determining the cylinder pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P5/00Advancing or retarding ignition; Control therefor
    • 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
    • F02P5/145Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions using electrical means
    • F02P5/15Digital data processing
    • F02P5/1502Digital data processing using one central computing unit
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P5/00Advancing or retarding ignition; Control therefor
    • 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
    • F02P5/145Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions using electrical means
    • F02P5/15Digital data processing
    • F02P5/153Digital data processing dependent on combustion pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2700/00Mechanical control of speed or power of a single cylinder piston engine
    • F02D2700/03Controlling by changing the compression ratio
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)

Abstract

制御軸(14)の回転位置に応じて機関圧縮比を変化させる可変圧縮比機構(10)と、回転軸(23)を回転駆動する駆動モータ(20)と、制御軸(14)と回転軸(23)とを機械的に連結するリンク機構(21)と、を有する。リンク機構(21)は、制御軸(14)の回転位置に応じて、回転軸(23)の回転量と制御軸(14)の回転量の比である減速比(減衰比)が変化する。内燃機関の燃焼室内で許容される限界の圧力である許容筒内圧力を設定する。減速比が小さくなる機関圧縮比における許容筒内圧力を、減速比が大きくなる機関圧縮比における許容筒内圧力よりも小さくする。

Description

本発明は、機関圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構を備えた内燃機関の制御に関する。
従来より、制御軸の回転位置に応じて内燃機関の機関圧縮比を変化させる可変圧縮比機構を備えた可変圧縮比内燃機関が知られている。また特許文献1には、内燃機関の燃焼室内の圧力である筒内圧力が所定筒内圧力を超えないように点火時期を制御する技術が開示されている。
特開2012−21414号公報
例えば、駆動源であるアクチュエータにより駆動される回転軸と可変圧縮比機構の制御軸とをリンク機構により連結し、アクチュエータの駆動力を回転軸及びリンク機構を介して制御軸に伝えて回転させることにより機関圧縮比を可変する可変圧縮比内燃機関では、制御軸の回転位置によってリンク機構の姿勢が変化することから、駆動源であるアクチュエータにより駆動される回転軸の回転量と制御軸の回転量の比(回転軸の回転量/制御軸の回転量)である減速比(減衰率)もまた、制御軸の回転位置、つまりは機関圧縮比に応じて変化する。
上記の構成に限らず、機関圧縮比を変化させる内燃機関では、機関圧縮比を制御する制御機構と、この制御機構を駆動する駆動源と、を有し、駆動源の操作量を機関圧縮比に応じた減衰率により変換して制御機構へ伝達する機構では、機関圧縮比に応じて減衰率が変化する。
ところで、内燃機関の燃焼室内の圧力である筒内圧力は燃焼により上昇し、この筒内圧力は、制御軸,リンク機構及び回転軸を介してアクチュエータにも作用する。従ってアクチュエータは筒内圧力に抗して制御軸を所定の回転位置に保持する保持トルクが必要となる。また、筒内圧力は、部品保護等の目的で内燃機関を設計する際に予め所定の許容筒内圧力以下に制限される。例えば、筒内圧力が許容筒内圧力以下となる範囲で点火時期制御が行なわれる。
ここで、上記の減速比(減衰率)が大きいほど、アクチュエータからリンク機構を介して制御軸に作用する駆動トルクは増幅される一方、筒内圧力に起因してアクチュエータ側へ作用するトルクは減衰する。逆に減速比が小さいほど、筒内圧力に起因してアクチュエータ側へ作用するトルクは相対的に大きくなる。従って、リンク機構の減速比を考慮せずに許容筒内圧力を設定した場合、例えば、減速比が小さい場合の大きな入力荷重に合わせてリンク機構やアクチュエータを設計することとなり、リンク機構やアクチュエータの重量増加や大型化を招いてしまう。また、減速比が大きい場合には筒内圧力に起因してアクチュエータ側に作用するトルクが小さくなるにもかかわらず、許容筒内圧力が大きいままとされていると、不必要に筒内圧力が制限されることになる。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、機関圧縮比の変更に伴って変化する減速比(減衰率)に応じて許容筒内圧力を適正化し、リンク機構(制御機構)やアクチュエータ(駆動源)の重量増加や大型化を抑制することを目的としている。
機関圧縮比を変化させる内燃機関と、上記機関圧縮比を制御する制御機構と、上記制御機構を駆動する駆動源と、有する。上記駆動源の操作量を上記機関圧縮比に応じた減衰率により変換して上記制御機構へ伝達する。上記内燃機関の燃焼室内で許容される限界の圧力である許容筒内圧力を、上記減衰率が小さくなるほど小さく設定する。
本発明によれば、機関圧縮比の変更に伴って変化する減衰率(減速比)に応じて許容筒内圧力を適正化し、制御機構(リンク機構)や駆動源(アクチュエータ)の重量増加や大型化を抑制することができる。
本発明の一実施例に係る可変圧縮比機構を示す概略構成図。 上記実施例の可変圧縮比機構を備えた内燃機関の一部を示す斜視図。 リンク機構の減速比と機関圧縮比との関係を示す特性図。 高圧縮比の設定状態におけるリンク機構の姿勢を示す説明図。 中間圧縮比の設定状態におけるリンク機構の姿勢を示す説明図。 低圧縮比の設定状態におけるリンク機構の姿勢を示す説明図。 本実施例の制御ブロック図。 本発明の一実施例に係る制御の流れを示すフローチャート。 本実施例に係る点火時期制御を実施した場合(B)と実施例しない場合(A)との相違を示す説明図。
以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照して詳細に説明する。先ず、図1及び図2を参照して、本発明の一実施例に係る複リンク式ピストン−クランク機構を利用した可変圧縮比機構について説明する。なお、この機構は特開2009−185629号公報等にも記載のように公知であるので、簡単な説明にとどめる。
内燃機関の機関本体の一部を構成するシリンダブロック1には、各気筒のピストン3がシリンダ2内に摺動可能に嵌合しているとともに、クランクシャフト4が回転可能に支持されている。可変圧縮比機構10は、クランクシャフト4のクランクピン5に回転可能に取り付けられるロアリンク11と、このロアリンク11とピストン3とを連結するアッパリンク12と、シリンダブロック1等の機関本体側に回転可能に支持される制御軸14と、この制御軸14に偏心して設けられた制御偏心軸部15と、この制御偏心軸部15とロアリンク11とを連結する制御リンク13と、を有している。ピストン3とアッパリンク12の上端とはピストンピン16を介して相対回転可能に連結され、アッパリンク12の下端とロアリンク11とは第1連結ピン17を介して相対回転可能に連結され、制御リンク13の上端とロアリンク11とは第2連結ピン18を介して相対回転可能に連結され、制御リンク13の下端は上記の制御偏心軸部15に回転可能に取り付けられている。
制御軸14には、後述するリンク機構21を介してアクチュエータとしての駆動モータ20(図2等参照)が連結されており、この駆動モータ20により制御軸14の回転位置を変更・保持することによって、ロアリンク11の姿勢の変化を伴って、ピストン上死点位置やピストン下死点位置を含むピストンストローク特性が変化して、機関圧縮比が変化する。従って、制御部40により駆動モータ20を駆動制御することによって、機関運転状態に応じて機関圧縮比を制御することができる。
機関本体としてシリンダブロック1の下方に固定されるオイルパンアッパ6Aの吸気側の側壁7には、リンク機構21を収容するハウジング22と、駆動モータ20と、が機関前後方向に沿うように配置されている。
図1,図2に示すように、シリンダブロック等の機関本体の内部に配置される制御軸14と、ハウジング22の内部に配置されて駆動モータ20により回転駆動される回転軸23とは、リンク機構21によって機械的に連結されている。なお、この実施例では回転軸23を減速機(図示省略)の出力軸と一体的に構成しているが、これは単なる一例に過ぎず、例えば回転軸23を減速機の出力軸と別体の構成とし、両者が一体的に回転する構造としても良い。
リンク機構21はレバー24を有し、このレバー24の一端と、制御軸14の中心より径方向外方へ延びる第1アーム部25の先端とは、第3連結ピン33を介して相対回転可能に連結されている。回転軸23の中心より径方向外方へ延びる第2アーム部27の先端とレバー24の他端とは、第4連結ピン35を介して相対回転可能に連結されている。なお、図2では、第4連結ピン35を省略し、この第4連結ピン35が嵌合する回転軸23のピン連結孔35Aが描かれている。オイルパンアッパ6Aの吸気側の側壁7には、上記のレバー24が挿通するスリット状の連通孔(図示省略)が貫通形成されている。
またハウジング22内には、駆動モータ20の出力を減速して制御軸14側へ伝達する減速機が設けられている。減速機としては、大きな減速比が得られる波動歯車装置やサイクロ減速機等が用いられる。さらに、回転軸23と制御軸14とを機械的に連結するリンク機構21の減速比(減衰率)は、制御軸14の回転位置に応じて変化するように構成されている。すなわち、制御軸14を回転すると機関圧縮比が変化するとともに、第1アーム部25、第2アーム部27及びレバー24の姿勢が変化することから、駆動モータ20側に位置する回転軸23の回転量と制御軸14の回転量の比である減速比(回転軸23の回転量/制御軸14の回転量)も変化することとなる。なお、ある程度の減速比が得られるように、第1アーム部25の腕長さが第2アーム部27よりも長く設定されており、この実施例ではほぼ2倍に設定されている。
なお、上記の制御軸14,回転軸23及びリンク機構21等が、機関圧縮比を制御する制御機構を構成している。
図3は、機関圧縮比と減速比との関係を示している。この実施例におけるリンクレイアウトでは、所定の中間圧縮比εmidにおけるリンク姿勢のときに減速比が最小となり、この中間圧縮比εmidから機関圧縮比が高くなるに従って減速比が大きくなるとともに、中間圧縮比εmidから機関圧縮比が低くなるに従って減速比が大きくなるように構成されている。そして、最低圧縮比εlowのときに減速比が最も大きくなるように構成されている。
図4〜図6は、最高圧縮比εhigh、中間圧縮比εmid、及び最低圧縮比εlowにおける具体的なリンク姿勢を示している。
図4に示すように、最高圧縮比εhighの姿勢では、筒内圧力の荷重は、ピストン3、アッパリンク12、ロアリンク11及び制御リンク13を介して制御軸14を低圧縮比姿勢側に回す方向(図5では反時計回り)のトルクT1を発生し、更にレバー24を介して回転軸23に時計回り方向のトルクT2を発生させる。
図5に示すように、減速比が最小となる中間圧縮比εmidの姿勢では、レバー24のリンク中心線24A(第3連結ピン33と第4連結ピン35とを結ぶ線)の延長線と回転軸23の中心との最短距離であるモーメントアーム36は、最大近傍となる。つまり、レバー24から回転軸23へトルクT2を伝える際のモーメントアーム36が大きく取られ、筒内圧力に起因して回転軸23に発生するトルクT2が大きくなる姿勢である。また駆動モータ20側から回転軸23を介して制御軸14を駆動する視点では、減速比が小さい姿勢であるため、駆動トルクの増幅は低く抑えられるものの、駆動量に対する機関圧縮比の変化量は大きくなり、機関圧縮比の変化の応答性は向上する。
図6に示すように、最低圧縮比εlowの姿勢では、レバー24が回転軸23に荷重を伝える際のモーメントアーム36がほぼゼロとなり、つまり筒内圧力に起因して回転軸23に作用するトルク(T2)をほぼゼロとすることができる姿勢である。また回転軸23側から制御軸14を駆動する視点では減速比が大きい姿勢であるため、駆動トルクが最も増幅される。従って、主に高回転高負荷域で用いられる低圧縮比のときに、リンク機構21の減速比を大きくして駆動トルクを増幅することによって、駆動トルクを軽減し、駆動モータ20(アクチュエータ) の小型化や省エネルギー化を図ることができる。
図7は本実施例の制御ブロック図であり、図8は、本実施例の制御の流れを示すフローチャートである。本ルーチンは、点火時期制御部としての上記の制御部40により所定期間毎(例えば、10ms毎)に繰り返し実行される。
ステップS1では、アクセルペダル操作量を検出するアクセルペダルセンサ41、機関回転数を検出する機関回転数センサ42、機関圧縮比を検出する圧縮比センサ43、吸気カムシャフトの回転位相を検出する吸気カムセンサ44、吸気圧を検出する吸気圧センサ45、吸気温を検出する吸気温センサ46等の機関運転状態を検出する各種センサからの出力信号をそれぞれ読み込み、ステップS2へ進む。
ステップS2では、基本点火時期演算部47により機関回転数とアクセルペダル操作量に基づいて基本点火時期を算出し、ステップS3へ進む。基本点火時期は、例えば、実験または計算により予め求めておき、機関回転数とアクセルペダル操作量をパラーメータとするマップとして記憶させておく。
ステップS3では、許容筒内圧力設定部48において、機関回転数と機関圧縮比に基づいて、内燃機関の燃焼室内の筒内圧力として許容される最大の筒内圧力Pmaxである許容筒内圧力を算出し、ステップS4へ進む。許容筒内圧力は、あらかじめマップとして記憶させておき、機関回転数と機関圧縮比とに基づいてマップを参照することで求めるようにしてもよいし、あるいは減速比(圧縮比)と慣性力(機関回転数)から逐次演算するようにしてもよい。
ステップS4では、許容点火時期演算部49において、許容筒内圧力、機関圧縮比、吸気弁閉時期、吸気圧、及び吸気温に基づいて、実際の筒内圧力が許容筒内圧力以下に収まるように、点火時期の限界の許容進角量である許容点火時期を算出し、ステップS5へ進む。許容点火時期は、これらのパラメータの関数として記憶させておく。
ステップS5では許容点火時期と基本点火時期とを比較する。基本点火時期の方が遅角側であれば、ステップS6へ進み、基本点火時期の方が遅角側でなければステップS7へ進む。ステップS6では点火時期を基本点火時期とする。ステップS7では点火時期を許容点火時期とし、その点火時期の信号を点火装置(点火プラグ)51へ出力する。
図9は、許容筒内圧力、機関圧縮比及び筒内圧力の変化を示すタイミングチャートであり、図9(A)は図8に示すような許容筒内圧力に応じた点火時期制御を実施しない比較例の特性を示し、図9(B)は図8に示すような許容筒内圧力に応じた点火時期制御を実施した本実施例の特性を示している。図中、「許容Pmax」は許容筒内圧力を表しており、「Pmax」は実際の筒に圧力(の最大値)を示している。機関圧縮比(リンク機構21の減速比)に応じて許容筒内圧力を変更した場合、中間圧縮比εmidで許容筒内圧力が低くなり、図9(A)に示すように、実際の筒内圧力が許容筒内圧力を超えるおそれがあるものの、本実施例では、図9(B)に示すように、許容筒内圧力が小さい場合に点火時期を遅角しているために、実際の筒内圧力が許容筒内圧力を超えることを回避することができる。
以上のような本実施例の特徴的な構成及び作用効果について、以下に説明する。
本実施例のように機関圧縮比に応じてリンク機構21の減速比が変化する構造では、筒内圧力に起因して制御軸14に発生する荷重も変化するために、許容筒内圧力が一定とはならず、機関圧縮比(リンク機構21の減速比)に応じて許容筒内圧力が変化することとなる。
従って、仮にリンク機構21の減速比を考慮することなく、許容筒内圧力を一定とした場合、必要以上に強固なリンク機構21を構築する必要がある。本実施例によれば、減速比が小さくなる機関圧縮比での許容筒内圧力を、減速比が大きくなる機関圧縮比における許容筒内圧力よりも小さくしたので、常に同じ許容筒内圧力とする場合に比べて、必要以上に強固なリンク機構21を構築する必要がなくなり、装置の軽量化や小型化を図ることができる。
筒内圧力は、大まかに言えば機関負荷が高いほど大きな値となる。従って、機関負荷が高い時に使用する低圧縮比では大きな減速比とし、筒内圧力に起因するアクチュエータ(駆動モータ20)側への入力を抑えることが望ましい。一方、減速比が小さいほど、駆動モータ20の駆動量に対する機関圧縮比の変化量が大きくなり、機関圧縮比の変化速度、つまり応答性は高くなる。従って、本実施例のように、高圧縮比あるいは低圧縮比よりも中間圧縮比での減速比を小さくすることによって、高負荷で用いられる低圧縮比の設定では、減速比を大きくして高い筒内圧に耐えつつ、中間圧縮比では減速比を小さくして応答性を向上することで、高圧縮比と低圧縮比との切り替え時間を短縮することができる。
アクチュエータである駆動モータ20側には筒内圧力に起因する荷重の他に、ピストンや各リンク部品の慣性力に起因する荷重が作用する。そこで本実施例では、減速比だけではなく機関回転数をも考慮して許容筒内圧力を設定している。具体的には、機関回転数が高くなるほど、慣性力に起因する荷重が大きくなるため、許容筒内圧力を小さくしている。このように機関回転数に応じて適切に許容筒内圧力を設定することによって、常に最大つまり最高回転数での慣性力を想定して許容筒内圧力を決める場合に比べて、不必要に強固なリンク機構を構築する必要がなくなり、またアクチュエータ(駆動モータ20)の軽量化や小型化を図ることができる。
このようにして設定された許容筒内圧力は、例えば点火時期制御に用いられる。具体的には、実際の筒内圧力が許容筒内圧力に収まるように点火時期を制御する。このように応答性に優れた点火時期制御に許容筒内圧力を反映させることで、機関圧縮比や機関回転数の変化にかかわらず筒内圧力を許容筒内圧力以下に抑制することができる。
また、点火時期の遅角量は、機関圧縮比及び許容筒内圧力の他、吸気圧力、吸気温度、更に吸気弁側に可変動弁機構を備える場合には吸気弁閉時期等に基づいて算出される。これによって、これらの機関圧縮比、吸気圧力、吸気温度及び吸気弁閉時期の変化分を見込んで点火時期の遅角量にマージンを確保しておく必要がない。
以上のように本発明を具体的な実施例に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の変形・変更を含むものである。例えば、上記実施例では、制御軸14の中心と回転軸23の中心とを通る直線に対し、第1アーム部25の突出方向と第2アーム部27の突出方向とが同方向に設定されているが、この突出方向を逆方向に設定しても良い。
【0007】
サ41、機関回転数を検出する機関回転数センサ42、機関圧縮比を検出する圧縮比センサ43、吸気カムシャフトの回転位相を検出する吸気カムセンサ44、吸気圧を検出する吸気圧センサ45、吸気温を検出する吸気温センサ46等の機関運転状態を検出する各種センサからの出力信号をそれぞれ読み込み、ステップS2へ進む。
[0027]
ステップS2では、基本点火時期演算部47により機関回転数とアクセルペダル操作量に基づいて基本点火時期を算出し、ステップS3へ進む。基本点火時期は、例えば、実験または計算により予め求めておき、機関回転数とアクセルペダル操作量をパラメータとするマップとして記憶させておく。
[0028]
ステップS3では、許容筒内圧力設定部48において、機関回転数と機関圧縮比に基づいて、内燃機関の燃焼室内の筒内圧力として許容される最大の筒内圧力Pmaxである許容筒内圧力を算出し、ステップS4へ進む。許容筒内圧力は、あらかじめマップとして記憶させておき、機関回転数と機関圧縮比とに基づいてマップを参照することで求めるようにしてもよいし、あるいは減速比(圧縮比)と慣性力(機関回転数)から逐次演算するようにしてもよい。
[0029]
ステップS4では、許容点火時期演算部49において、許容筒内圧力、機関圧縮比、吸気弁閉時期、吸気圧、及び吸気温に基づいて、実際の筒内圧力が許容筒内圧力以下に収まるように、点火時期の限界の許容進角量である許容点火時期を算出し、ステップS5へ進む。許容点火時期は、これらのパラメータの関数として記憶させておく。
[0030]
ステップS5では許容点火時期と基本点火時期とを比較する。基本点火時期の方が遅角側であれば、ステップS6へ進み、基本点火時期の方が遅角側でなければステップS7へ進む。ステップS6では点火時期を基本点火時期とする。ステップS7では点火時期を許容点火時期とし、その点火時期の信号を点火装置(点火プラグ)51へ出力する。
[0031]
図9は、許容筒内圧力、機関圧縮比及び筒内圧力の変化を示すタイミングチャートであり、図9(A)は図8に示すような許容筒内圧力に応じた点火
【0008】
時期制御を実施しない比較例の特性を示し、図9(B)は図8に示すような許容筒内圧力に応じた点火時期制御を実施した本実施例の特性を示している。図中、「許容Pmax」は許容筒内圧力を表しており、「Pmax」は実際の筒内圧力(の最大値)を示している。機関圧縮比(リンク機構21の減速比)に応じて許容筒内圧力を変更した場合、中間圧縮比εmidで許容筒内圧力が低くなり、図9(A)に示すように、実際の筒内圧力が許容筒内圧力を超えるおそれがあるものの、本実施例では、図9(B)に示すように、許容筒内圧力が小さい場合に点火時期を遅角しているために、実際の筒内圧力が許容筒内圧力を超えることを回避することができる。
[0032]
以上のような本実施例の特徴的な構成及び作用効果について、以下に説明する。
[0033]
本実施例のように機関圧縮比に応じてリンク機構21の減速比が変化する構造では、筒内圧力に起因して制御軸14に発生する荷重も変化するために、許容筒内圧力が一定とはならず、機関圧縮比(リンク機構21の減速比)に応じて許容筒内圧力が変化することとなる。
[0034]
従って、仮にリンク機構21の減速比を考慮することなく、許容筒内圧力を一定とした場合、必要以上に強固なリンク機構21を構築する必要がある。本実施例によれば、減速比が小さくなる機関圧縮比での許容筒内圧力を、減速比が大きくなる機関圧縮比における許容筒内圧力よりも小さくしたので、常に同じ許容筒内圧力とする場合に比べて、必要以上に強固なリンク機構21を構築する必要がなくなり、装置の軽量化や小型化を図ることができる。
[0035]
筒内圧力は、大まかに言えば機関負荷が高いほど大きな値となる。従って、機関負荷が高い時に使用する低圧縮比では大きな減速比とし、筒内圧力に起因するアクチュエータ(駆動モータ20)側への入力を抑えることが望ましい。一方、減速比が小さいほど、駆動モータ20の駆動量に対する機関圧縮比の変化量が大きくなり、機関圧縮比の変化速度、つまり応答性は高くなる。従って、本実施例のように、高圧縮比あるいは低圧縮比よりも中間圧縮
【0006】
、ピストン3、アッパリンク12、ロアリンク11及び制御リンク13を介して制御軸14を低圧縮比姿勢側に回す方向(図4では反時計回り)のトルクT1を発生し、更にレバー24を介して回転軸23に時計回り方向のトルクT2を発生させる。
[0023]
図5に示すように、減速比が最小となる中間圧縮比εmidの姿勢では、レバー24のリンク中心線24A(第3連結ピン33と第4連結ピン35とを結ぶ線)の延長線と回転軸23の中心との最短距離であるモーメントアーム36は、最大近傍となる。つまり、レバー24から回転軸23へトルクT2を伝える際のモーメントアーム36が大きく取られ、筒内圧力に起因して回転軸23に発生するトルクT2が大きくなる姿勢である。また駆動モータ20側から回転軸23を介して制御軸14を駆動する視点では、減速比が小さい姿勢であるため、駆動トルクの増幅は低く抑えられるものの、駆動量に対する機関圧縮比の変化量は大きくなり、機関圧縮比の変化の応答性は向上する。
[0024]
図6に示すように、最低圧縮比εlowの姿勢では、レバー24が回転軸23に荷重を伝える際のモーメントアーム36がほぼゼロとなり、つまり筒内圧力に起因して回転軸23に作用するトルク(T2)をほぼゼロとすることができる姿勢である。また回転軸23側から制御軸14を駆動する視点では減速比が大きい姿勢であるため、駆動トルクが最も増幅される。従って、主に高回転高負荷域で用いられる低圧縮比のときに、リンク機構21の減速比を大きくして駆動トルクを増幅することによって、駆動トルクを軽減し、駆動モータ20(アクチュエータ)の小型化や省エネルギー化を図ることができる。
[0025]
図7は本実施例の制御ブロック図であり、図8は、本実施例の制御の流れを示すフローチャートである。本ルーチンは、点火時期制御部としての上記の制御部40により所定期間毎(例えば、10ms毎)に繰り返し実行される。
[0026]
ステップS1では、アクセルペダル操作量を検出するアクセルペダルセン
機関圧縮比を変化させる内燃機関と、上記機関圧縮比を制御する制御機構と、上記制御機構を駆動する駆動源と、有する。上記駆動源の操作量を上記機関圧縮比に応じた減衰率により変換して上記制御機構へ伝達する。上記減衰率が相対的に大きい場合には基本点火時期に基づいて筒内圧力を制御し、上記減衰率が相対的に小さい場合には上記基本点火時期よりも遅角した許容点火時期に基づいて筒内圧力を制御する。

Claims (10)

  1. 機関圧縮比を変化させる内燃機関と、
    上記機関圧縮比を制御する制御機構と、
    上記制御機構を駆動する駆動源と、
    を有する内燃機関の制御方法において、
    上記駆動源の操作量を上記機関圧縮比に応じた減衰率により変換して上記制御機構へ伝達し、
    上記内燃機関の燃焼室内で許容される限界の圧力である許容筒内圧力を、上記減衰率が小さくなるほど小さく設定する
    内燃機関の制御方法。
  2. 所定の中間圧縮比のときに、この中間圧縮比よりも高圧縮比側あるいは低圧縮比側のときよりも上記減衰率が小さくなるように設定されている
    請求項1に記載の内燃機関の制御方法。
  3. 機関回転数に応じて上記許容筒内圧力を変更する
    請求項1または2に記載の内燃機関の制御方法。
  4. 燃焼室内の筒内圧力が上記許容筒内圧力以下となるように、点火時期を制御する
    請求項1〜3のいずれかに記載の内燃機関の制御方法。
  5. 少なくとも上記機関圧縮比及び上記許容筒内圧力に基づいて、上記点火時期の許容進角量を算出する
    請求項4に記載の内燃機関の制御方法。
  6. 制御軸の回転位置に応じて機関圧縮比を変化させる可変圧縮比機構と、
    回転軸を回転駆動するアクチュエータと、
    上記制御軸と上記回転軸とを機械的に連結するリンク機構と、を有し、
    当該リンク機構は、上記制御軸の回転位置に応じて、上記回転軸の回転量と上記制御軸の回転量の比である減速比が変化するように構成された内燃機関の制御装置において、
    上記内燃機関の燃焼室内で許容される限界の圧力である許容筒内圧力を設定する許容筒内圧力設定部を有し、
    この許容筒内圧力設定部は、上記減速比が小さくなる機関圧縮比における上記許容筒内圧力を、上記減速比が大きくなる機関圧縮比における上記許容筒内圧力よりも小さくする、
    内燃機関の制御装置。
  7. 上記リンク機構は、所定の中間圧縮比のときに、この中間圧縮比よりも高圧縮比側あるいは低圧縮比側のときよりも上記減速比が小さくなるように設定されている
    請求項6に記載の内燃機関の制御方法。
  8. 上記許容筒内圧力設定部は、機関回転数に応じて上記許容筒内圧力を変更する
    請求項6または7に記載の内燃機関の制御方法。
  9. 燃焼室内の筒内圧力が上記許容筒内圧力以下となるように、点火時期を制御する点火時期制御部を有する
    請求項6〜8のいずれかに記載の内燃機関の制御方法。
  10. 上記点火時期制御部は、少なくとも上記機関圧縮比及び上記許容筒内圧力に基づいて、上記点火時期の許容進角量を算出する
    請求項9に記載の内燃機関の制御方法。
JP2018556053A 2016-12-13 2016-12-13 内燃機関の制御方法及び制御装置 Active JP6743907B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2016/086981 WO2018109819A1 (ja) 2016-12-13 2016-12-13 内燃機関の制御方法及び制御装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2018109819A1 true JPWO2018109819A1 (ja) 2019-11-07
JP6743907B2 JP6743907B2 (ja) 2020-08-26

Family

ID=62558230

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018556053A Active JP6743907B2 (ja) 2016-12-13 2016-12-13 内燃機関の制御方法及び制御装置

Country Status (11)

Country Link
US (1) US10851709B2 (ja)
EP (1) EP3557032B1 (ja)
JP (1) JP6743907B2 (ja)
KR (1) KR102164436B1 (ja)
CN (1) CN110088450B (ja)
BR (1) BR112019011571B1 (ja)
CA (1) CA3046941C (ja)
MX (1) MX2019006606A (ja)
MY (1) MY195597A (ja)
RU (1) RU2731355C1 (ja)
WO (1) WO2018109819A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6743907B2 (ja) * 2016-12-13 2020-08-26 日産自動車株式会社 内燃機関の制御方法及び制御装置

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0742890B2 (ja) * 1985-02-14 1995-05-15 マツダ株式会社 エンジンの制御装置
JP2007113485A (ja) * 2005-10-20 2007-05-10 Hitachi Ltd 内燃機関の制御方法及び制御装置
JP4621627B2 (ja) * 2006-04-24 2011-01-26 本田技研工業株式会社 内燃機関の仕事量算出装置
JP4816410B2 (ja) * 2006-10-30 2011-11-16 日産自動車株式会社 エンジンの圧縮比制御装置及び圧縮比制御方法
JP4462283B2 (ja) * 2007-03-14 2010-05-12 日産自動車株式会社 エンジン負荷推定装置及びエンジン負荷推定方法
JP5029290B2 (ja) * 2007-10-29 2012-09-19 日産自動車株式会社 可変圧縮比エンジン
JP2009185629A (ja) 2008-02-04 2009-08-20 Nissan Motor Co Ltd 可変圧縮比エンジン
JP5332645B2 (ja) * 2008-03-03 2013-11-06 日産自動車株式会社 筒内直接噴射式内燃機関
JP2012021414A (ja) 2010-07-12 2012-02-02 Toyota Motor Corp ハイブリッド車およびその制御方法
JP5708820B2 (ja) 2011-11-01 2015-04-30 日産自動車株式会社 内燃機関の制御装置及び制御方法
JP6024221B2 (ja) * 2012-06-06 2016-11-09 日産自動車株式会社 可変圧縮比内燃機関
JP2014062498A (ja) * 2012-09-21 2014-04-10 Hitachi Automotive Systems Ltd 内燃機関の制御装置
JP5787042B2 (ja) * 2013-02-18 2015-09-30 日産自動車株式会社 内燃機関の制御装置および制御方法
RU2585998C1 (ru) * 2013-02-20 2016-06-10 Ниссан Мотор Ко., Лтд. Двигатель внутреннего сгорания с переменной степенью сжатия
MX349789B (es) * 2013-12-25 2017-08-11 Nissan Motor Dispositivo y metodo para controlar motor de combustion interna para vehiculo.
DE102014220343A1 (de) * 2014-10-08 2016-04-14 Ford Global Technologies, Llc Zylinderkopf für einen Dieselmotor mit Direkteinspritzung
JP6743907B2 (ja) * 2016-12-13 2020-08-26 日産自動車株式会社 内燃機関の制御方法及び制御装置

Also Published As

Publication number Publication date
BR112019011571B1 (pt) 2023-01-17
EP3557032B1 (en) 2021-03-10
KR102164436B1 (ko) 2020-10-12
MX2019006606A (es) 2019-08-14
RU2731355C1 (ru) 2020-09-01
CA3046941A1 (en) 2018-06-21
KR20190086539A (ko) 2019-07-22
EP3557032A1 (en) 2019-10-23
CN110088450A (zh) 2019-08-02
CA3046941C (en) 2023-01-17
CN110088450B (zh) 2021-11-26
EP3557032A4 (en) 2019-12-11
US20200095927A1 (en) 2020-03-26
JP6743907B2 (ja) 2020-08-26
WO2018109819A1 (ja) 2018-06-21
MY195597A (en) 2023-02-02
US10851709B2 (en) 2020-12-01
BR112019011571A2 (pt) 2019-10-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4058927B2 (ja) 内燃機関の制御装置
JP5765494B2 (ja) 内燃機関の制御装置および制御方法
JP4827865B2 (ja) 内燃機関の可変動弁装置
JP4297162B2 (ja) 可変圧縮比内燃機関のマウント装置
JP5288048B2 (ja) 火花点火式内燃機関
RU2635745C1 (ru) Двигатель внутреннего сгорания с переменной степенью сжатия
WO2018109819A1 (ja) 内燃機関の制御方法及び制御装置
RU2656072C1 (ru) Устройство управления для двигателя внутреннего сгорания с переменной степенью сжатия
JP2007198252A (ja) 内燃機関の制御装置
JP6365455B2 (ja) 内燃機関の可変動弁装置
JP2020131891A (ja) ハイブリッド車両の制御装置
JP5151901B2 (ja) 内燃機関の可変動弁装置
WO2016067375A1 (ja) 内燃機関の制御装置
JP4880560B2 (ja) 可変動弁機構の制御装置
JP2010090815A (ja) エンジンのトルク変動抑制装置
JP2006002640A (ja) バルブタイミング可変装置及びバルブタイミング調節装置
JPH02271013A (ja) エンジンの弁作動制御装置
JP2006307810A (ja) 内燃機関の制御装置
JP2009085140A (ja) 可変動弁機構の制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190529

A529 Written submission of copy of amendment under article 34 pct

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A5211

Effective date: 20190529

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190529

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200630

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200713

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6743907

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151