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JP5434243B2 - Variable compression ratio internal combustion engine - Google Patents

Variable compression ratio internal combustion engine Download PDF

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JP5434243B2
JP5434243B2 JP2009114352A JP2009114352A JP5434243B2 JP 5434243 B2 JP5434243 B2 JP 5434243B2 JP 2009114352 A JP2009114352 A JP 2009114352A JP 2009114352 A JP2009114352 A JP 2009114352A JP 5434243 B2 JP5434243 B2 JP 5434243B2
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Description

本発明は、機関圧縮比を変更可能な内燃機関に関する。   The present invention relates to an internal combustion engine capable of changing an engine compression ratio.

従来より、機関圧縮比を変更可能な機構を有する内燃機関(以下、可変圧縮比式内燃機関とする)が提案されている。機関運転中において圧縮比を高く設定すると、効率よく動力を得ることができるが、ノッキングが発生しやすいといった問題がある。このため、可変圧縮比式内燃機関において、圧縮比は運転状態に応じて変更される。具体的には、内燃機関の負荷が低いときにはノッキングが発生しにくいため、圧縮比は高く設定される。一方、内燃機関の負荷が高い場合には、ノッキングが発生しやすいため、圧縮比は低く設定される。   Conventionally, an internal combustion engine having a mechanism capable of changing the engine compression ratio (hereinafter referred to as a variable compression ratio internal combustion engine) has been proposed. If the compression ratio is set high during engine operation, power can be obtained efficiently, but there is a problem that knocking is likely to occur. For this reason, in the variable compression ratio type internal combustion engine, the compression ratio is changed according to the operating state. Specifically, when the load on the internal combustion engine is low, knocking is unlikely to occur, so the compression ratio is set high. On the other hand, when the load on the internal combustion engine is high, knocking is likely to occur, so the compression ratio is set low.

しかし、例えば運転者が急にアクセルを開いた状況、すなわちアクセル開度が小さい状態から大きい状態になった場合、内燃機関の負荷が上昇するため目標とする圧縮比が大きい値から小さい値へと変更要求が出るが、実際には圧縮比は可変圧縮比の機構上、迅速には低下することができないこともある。   However, for example, when the driver suddenly opens the accelerator, that is, when the accelerator opening is changed from a small state to a large state, the load of the internal combustion engine increases, so the target compression ratio is changed from a large value to a small value. Although a change request is issued, in practice, the compression ratio may not be lowered quickly due to the mechanism of the variable compression ratio.

この点に着目して、従来では、高圧縮比から低圧縮比への変更期間に発生し得るノッキングなどの異常燃焼を、より抑制するために下記特許文献1に示すような発明が知られている。この発明によれば、機械圧縮比変更部を制御して、機械圧縮比の比較的高い第一の状態から比較的低い第二の状態に変更する場合に、吸気弁の閉時期を変更することで、有効圧縮比を上記第二の状態における有効圧縮比より小さくなるように変更したり、吸気弁の作動角を変更することで上記第二の状態における作動角よりも小さく設定したりすることで、上記変更期間における有効圧縮比を、上記第二の状態における有効圧縮比よりも低くすることにより解決している。   Focusing on this point, conventionally, in order to further suppress abnormal combustion such as knocking that may occur during a change period from a high compression ratio to a low compression ratio, an invention as shown in Patent Document 1 below is known. Yes. According to this invention, when the mechanical compression ratio changing unit is controlled to change from the first state having a relatively high mechanical compression ratio to the second state having a relatively low state, the closing timing of the intake valve is changed. Thus, the effective compression ratio is changed to be smaller than the effective compression ratio in the second state, or the operating angle of the intake valve is changed to be set smaller than the operating angle in the second state. Thus, the effective compression ratio in the change period is set lower than the effective compression ratio in the second state.

特開2004−239174JP 2004-239174 A

しかしながら、特許文献1に示した発明では、有効圧縮比を低下させるために、吸気弁の閉時期を遅くしたり、作動角を小さくしたりしているが、閉時期を遅くした場合には、比較的機関回転速度が低い時に、吸気の吹き戻しが発生することで体積効率低下による出力の低下を生じてしまう。一方、作動角を小さくした場合には、吸気の慣性効果もあり、同程度の出力を得るためには、有効圧縮比低減効果が小さくなり、有効圧縮比の低減を図ろうとすれば、吸入空気量が少なくなるため、出力低下を招くといった問題があった。すなわち、ノッキング防止に考慮しつつも、運転状況に応じて如何に有効圧縮比を下げるか、という問に答えられていなかった。   However, in the invention shown in Patent Document 1, in order to reduce the effective compression ratio, the closing timing of the intake valve is delayed or the operating angle is reduced, but when the closing timing is delayed, When the engine speed is relatively low, the blowback of the intake air occurs, resulting in a decrease in output due to a decrease in volumetric efficiency. On the other hand, when the operating angle is reduced, there is an inertia effect of intake air. To obtain the same level of output, the effective compression ratio reduction effect is reduced. Since the amount is small, there is a problem that the output is reduced. That is, while considering the prevention of knocking, the question of how to reduce the effective compression ratio according to the driving situation has not been answered.

そこで、本発明は、運転者の要求する過渡的な負荷特性を実現しつつ、ノッキングの発生を抑えること、すなわち運転者が要求する負荷特性をもとに判断を行い、好ましい有効圧縮比変更手段を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention achieves a transient load characteristic required by the driver and suppresses the occurrence of knocking, that is, makes a determination based on the load characteristic required by the driver, and preferable effective compression ratio changing means. The purpose is to provide.

上記目的を達成するため、本発明の可変圧縮比式内燃機関においては、機関圧縮比の変更可能な機構と、吸気弁の閉時期を変更可能な機構とを備えている。そして、加速の度合いを第一の所定値と該第一の所定値より小さい第二の所定値とそれぞれ比較する。上記第二の所定値は、加速に伴い必要となる機械圧縮比の変更に実際の機械圧縮比の変更が追従できる加速の度合いに対応しており、加速の度合いがこの第二の所定値よりも大きければ、有効圧縮比を低下させるために吸気弁の閉時期を遅進させて下死点付近から遠ざける必要があると判断し、上記の必要があると判断したときに、さらに、加速の度合いが第一の所定値よりも大きければ吸気弁の閉時期を下死点よりも遅角側に設定し、第一の所定値以下であれば吸気弁の閉時期を下死点よりも進角側に設定することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the variable compression ratio internal combustion engine of the present invention includes a mechanism capable of changing the engine compression ratio and a mechanism capable of changing the closing timing of the intake valve. Then, the degree of acceleration is compared with a first predetermined value and a second predetermined value smaller than the first predetermined value. The second predetermined value corresponds to the degree of acceleration at which the actual change in the mechanical compression ratio can follow the change in the mechanical compression ratio required with acceleration, and the degree of acceleration is greater than the second predetermined value. If it is larger, it is determined that it is necessary to delay the closing timing of the intake valve so as to move away from the vicinity of the bottom dead center in order to reduce the effective compression ratio . degree sets the closing timing of the intake valve when Kere magnitude than the first predetermined value to the retard side from the bottom dead center, than the bottom dead center of the closing timing of the first intake valve is equal to or less than a predetermined value It is characterized by being set on the advance side .

本発明によれば、運転者の要求する過渡的な負荷特性を実現しつつ、ノッキングの発生を抑えることができる。   According to the present invention, the occurrence of knocking can be suppressed while realizing the transient load characteristics required by the driver.

実施例1の可変圧縮比式内燃機関における全体の構成概略図。1 is an overall schematic diagram of a variable compression ratio internal combustion engine according to a first embodiment. 本発明における可変動弁機構の構成説明図。The structure explanatory view of the variable valve mechanism in the present invention. リフト・作動角可変機構の要部断面図。Sectional drawing of the principal part of a lift and a working angle variable mechanism. リフト・作動角可変機構によるリフト・作動角の特性変化を示す特性図。The characteristic view which shows the characteristic change of the lift and working angle by a lift and working angle variable mechanism. 位相可変機構によるバルブリフト特性の位相変化を示す特性図。The characteristic view which shows the phase change of the valve lift characteristic by a phase variable mechanism. 吸気弁リフト特性を示す特性図。The characteristic view which shows an intake valve lift characteristic. 本発明の制御システム全体図。The control system whole figure of this invention. 本発明の機関圧縮比マップの一例。An example of the engine compression ratio map of this invention. 等吸入空気量時の吸気弁の閉時期違いによる各指標の関係The relationship of each index due to the difference in the closing timing of the intake valve when the amount of intake air is equal 緩加速時のタイムチャートTime chart during slow acceleration 本制御の急加速時(比較的急速)のタイムチャート。Time chart for sudden acceleration (relatively rapid) of this control. 本制御の急加速時(中程度)のタイムチャート。Time chart during sudden acceleration (medium) of this control. 実施例1における制御のフローチャート。3 is a flowchart of control in the first embodiment. 実施例2の構成概略図。FIG. 3 is a schematic configuration diagram of Embodiment 2. 実施例2における制御のフローチャート。10 is a flowchart of control in the second embodiment. 実施例3における制御のフローチャート。10 is a flowchart of control in Embodiment 3.

以下、本発明の可変圧縮比式内燃機関を実現するための好ましい形態を、図面に示す実施例1から実施例3に基づいて説明する。   Hereinafter, preferred embodiments for realizing a variable compression ratio internal combustion engine of the present invention will be described based on Examples 1 to 3 shown in the drawings.

図1は実施例1の可変圧縮比式内燃機関における全体の概略構成を示す全体図である。実施例の機関は、従来より周知の内燃機関に加えて、機械圧縮比を変更可能な機構や吸気弁の可変動弁機構を持つ。ここで、機械圧縮比とは、ピストン4が下死点にあるときの燃焼室の容積とピストンストローク容積の和を、上死点にあるときの燃焼室の容積で割った値のことをいう。   FIG. 1 is an overall view showing an overall schematic configuration of a variable compression ratio internal combustion engine according to a first embodiment. The engine according to the embodiment has a mechanism capable of changing a mechanical compression ratio and a variable valve mechanism for an intake valve in addition to a conventionally known internal combustion engine. Here, the mechanical compression ratio means a value obtained by dividing the sum of the volume of the combustion chamber and the piston stroke volume when the piston 4 is at the bottom dead center by the volume of the combustion chamber when the piston 4 is at the top dead center. .

図1に示すように、内燃機関本体は、シリンダーヘッド2とシリンダーブロック3を備え、シリンダー内には上下に往復運動するピストン4が設けられている。これらにより、燃焼室1が形成される。シリンダーヘッド2には、吸入空気を燃焼室1に導く吸気ポート5と及び、燃焼済みの排気ガスを排気管へ送る排気ポート6が設けられている。また、吸気ポート5には吸気弁7が、排気ポート6には排気弁8が配置されており、それらを作動させる吸気弁用の揺動カム58と、排気弁用カム10とが、弁略上部に配置されている。さらに、吸気弁7と排気弁8の間には、燃料噴射弁11と、点火プラグ12が配置される。内燃機関に近接又は離れた位置に、内燃機関を電気的に制御するための機関コントロールユニット13と、電圧を高めるための点火コイル14が、そして、吸入空気量を吸気ポート5より上流でコントロールするためのスロットルバルブ15が配置される。   As shown in FIG. 1, the internal combustion engine body includes a cylinder head 2 and a cylinder block 3, and a piston 4 that reciprocates up and down is provided in the cylinder. As a result, the combustion chamber 1 is formed. The cylinder head 2 is provided with an intake port 5 that guides intake air to the combustion chamber 1 and an exhaust port 6 that sends burned exhaust gas to the exhaust pipe. An intake valve 7 is disposed in the intake port 5 and an exhaust valve 8 is disposed in the exhaust port 6. An intake valve swing cam 58 and an exhaust valve cam 10 for operating them are substantially omitted. Located at the top. Further, a fuel injection valve 11 and a spark plug 12 are disposed between the intake valve 7 and the exhaust valve 8. An engine control unit 13 for electrically controlling the internal combustion engine and an ignition coil 14 for increasing the voltage are controlled in the vicinity of or away from the internal combustion engine, and the intake air amount is controlled upstream of the intake port 5. A throttle valve 15 is provided.

一方、機械圧縮比変更可能な機構は、各気筒のピストン4にピストンピン26を介して一端が連結されたアッパーリンク20と、このアッパーリンク20の他端にアッパーリンクピン27を介して揺動可能に連結されるとともに、クランク軸25の図示せぬクランクピンに連結されるロアーリンク21と、クランク軸25と略平行に延びるコントロールシャフト23と、一端がコントロールシャフト23に揺動可能に連結されるとともに、他端が制御リンクピン28を介してロアーリンク21に揺動可能に連結されるコントロールリンク22と、を有している。ここで、コントロールシャフト23の中心軸と、コントロールリンク22の締結部の中心軸は互いに偏心しており、コントロールシャフト23が回転することにより、コントロールリンク22との締結部が移動し、ロアーリンク21の傾きが変わることによって、アッパーリンク21及びピストン4の上死点位置が変わることになる。コントロールシャフト23は、モータ付き機械圧縮比変更用アクチュエータ24により回転させられる。このように、ピストン上死点位置が変更されることにより、機械圧縮比を可変にできるようになる。   On the other hand, the mechanism capable of changing the mechanical compression ratio includes an upper link 20 having one end connected to the piston 4 of each cylinder via a piston pin 26, and swinging to the other end of the upper link 20 via an upper link pin 27. The lower link 21 is connected to a crank pin (not shown) of the crankshaft 25, the control shaft 23 extends substantially parallel to the crankshaft 25, and one end is swingably connected to the control shaft 23. And a control link 22 having the other end pivotably connected to the lower link 21 via a control link pin 28. Here, the central axis of the control shaft 23 and the central axis of the fastening portion of the control link 22 are eccentric to each other. When the control shaft 23 rotates, the fastening portion with the control link 22 moves, and the lower link 21 By changing the inclination, the top dead center positions of the upper link 21 and the piston 4 are changed. The control shaft 23 is rotated by a mechanical compression ratio changing actuator 24 with a motor. Thus, the mechanical compression ratio can be made variable by changing the piston top dead center position.

図2に、本実施例の可変動弁機構を示す。本機構は吸気弁用の揺動カム58の上方に設置される。この可変動弁機構は、吸気弁7のリフト量及び作動角を変化させるリフト・作動角可変機構50とそのリフトの中心角の位相(クランク軸25に対する位相)を進角もしくは遅角させる位相可変機構70とが組み合わされて構成されている。   FIG. 2 shows the variable valve mechanism of this embodiment. This mechanism is installed above the swing cam 58 for the intake valve. This variable valve mechanism is a variable phase that advances or retards the lift / operating angle variable mechanism 50 that changes the lift amount and operating angle of the intake valve 7 and the phase of the lift center angle (phase relative to the crankshaft 25). The mechanism 70 is combined.

図3に、リフト・作動角可変機構の概略図を示す。なお、代表的な各部位の機構は分節して後述する。リフト・作動角可変機構50は、シリンダーヘッド2に図示せぬバルブガイドを介して摺動自在に設けられた吸気弁7と、シリンダヘッド2上部のカムブラケット51に回転自在に支持された中空状の駆動軸52と、この駆動軸52に、圧入等により固定された偏心カム53を持つ。また、駆動軸52の上方位置に同じカムブラケット51に回転自在に支持されるとともに駆動軸52と平行に配置された制御軸54と、この制御軸54の偏心カム部55に揺動自在に支持されたロッカアーム56と、各吸気弁7の上端部に配置されたバルブリフタ57に当接する揺動カム58と、を備えている。偏心カム53とロッカアーム56とはリンクアーム59によって連係されており、ロッカアーム56と揺動カム58とは、リンク部材60によって連係されている。   FIG. 3 is a schematic view of the lift / operating angle variable mechanism. The mechanism of each representative part will be described later. The variable lift / operating angle mechanism 50 has a hollow shape rotatably supported by an intake valve 7 slidably provided on a cylinder head 2 via a valve guide (not shown) and a cam bracket 51 above the cylinder head 2. Drive shaft 52 and an eccentric cam 53 fixed to the drive shaft 52 by press-fitting or the like. A control shaft 54 that is rotatably supported by the same cam bracket 51 at a position above the drive shaft 52 and that is disposed in parallel with the drive shaft 52 and is supported by the eccentric cam portion 55 of the control shaft 54 so as to be swingable. The rocker arm 56 and a swing cam 58 that contacts the valve lifter 57 disposed at the upper end of each intake valve 7 are provided. The eccentric cam 53 and the rocker arm 56 are linked by a link arm 59, and the rocker arm 56 and the swing cam 58 are linked by a link member 60.

駆動軸52は、図示せぬタイミングチェーンないしはタイミングベルトを介して機関のクランク軸25によって駆動されるものである。   The drive shaft 52 is driven by the crankshaft 25 of the engine via a timing chain or timing belt (not shown).

偏心カム53は、円形外周面を有し、該外周面の中心が駆動軸52の軸心から所定量だけオフセットしているとともに、この外周面に、リンクアーム59の環状部59aが回転可能に嵌合している。   The eccentric cam 53 has a circular outer peripheral surface, the center of the outer peripheral surface is offset from the shaft center of the drive shaft 52 by a predetermined amount, and the annular portion 59a of the link arm 59 is rotatable on the outer peripheral surface. It is mated.

ロッカアーム56は、略中央部が偏心カム部55によって支持されており、その一端部に、リンクアーム59の延長部59bが連係しているとともに、他端部に、リンク部材60の上端部が連係している。偏心カム部55は、制御軸54の軸心から偏心しており、従って、制御軸54の角度位置に応じてロッカアーム56の揺動中心は変化する。   The rocker arm 56 is supported at its substantially central portion by an eccentric cam portion 55, and an extension portion 59 b of the link arm 59 is linked to one end portion thereof, and an upper end portion of the link member 60 is linked to the other end portion thereof. doing. The eccentric cam portion 55 is eccentric from the axis of the control shaft 54, and accordingly, the rocking center of the rocker arm 56 changes according to the angular position of the control shaft 54.

揺動カム58は、駆動軸52の外周に嵌合して回転自在に支持されており、側方へ延びた端部58aに、リンク部材60の下端部が連係している。この揺動カム58の下面には、駆動軸52と同心状の円弧をなす基円面61aと、該基円面61aから端部58aへと所定の曲線を描いて延びるカム面61bと、が形成されており、これらの基円面61aならびにカム面61bが、揺動カム58の揺動位置に応じてバルブリフタ57の上面に当接するようになっている。   The swing cam 58 is rotatably supported by being fitted to the outer periphery of the drive shaft 52, and the lower end portion of the link member 60 is linked to the end portion 58a extending to the side. On the lower surface of the swing cam 58, there are a base circle surface 61a that forms a concentric arc with the drive shaft 52, and a cam surface 61b that extends in a predetermined curve from the base circle surface 61a to the end portion 58a. The base circle surface 61 a and the cam surface 61 b are formed so as to come into contact with the upper surface of the valve lifter 57 in accordance with the swing position of the swing cam 58.

すなわち、基円面61aはベースサークル区間として、リフト量が0となる区間であり、揺動カム58が揺動してカム面61bがバルブリフタ57に接触すると、徐々にリフトしていくことになる。なお、ベースサークル区間とリフト区間との間には若干のランプ区間が設けられている。   That is, the base circle surface 61a is a section in which the lift amount becomes 0 as a base circle section. When the swing cam 58 swings and the cam surface 61b contacts the valve lifter 57, the base circle section 61a gradually lifts. . A slight ramp section is provided between the base circle section and the lift section.

制御軸54は、図2に示すように、一端部に設けられたリフト・作動角制御用油圧アクチュエータ30によって所定回転角度範囲内で回転するように構成されている。このアクチュエータ30への油圧供給は、機関コントロールユニット13からの制御信号に基づき、図7における第1油圧制御部32によって制御されている。なお、リフト・作動角制御用油圧アクチュエータ30は、このリフト・作動角制御用油圧アクチュエータ30の駆動油圧がOFFの条件において、吸気弁7を小リフト・小作動角側に付勢するよう構成されている。   As shown in FIG. 2, the control shaft 54 is configured to rotate within a predetermined rotation angle range by a lift / operation angle control hydraulic actuator 30 provided at one end. The hydraulic pressure supply to the actuator 30 is controlled by the first hydraulic pressure control unit 32 in FIG. 7 based on a control signal from the engine control unit 13. The lift / operating angle control hydraulic actuator 30 is configured to urge the intake valve 7 to the small lift / small operating angle side when the drive hydraulic pressure of the lift / operating angle control hydraulic actuator 30 is OFF. ing.

以上の構成により、リフト・作動角制御用油圧アクチュエータ30を作動させることで吸気弁開閉時期と弁リフト量を制御できるようになる。バルブ・リフト特性は、図4に示すように、連続的に変化する。つまり、リフト並びに作動角を、両者同時に、連続的に拡大、縮小させることが出来る。特に、図4に示すものにおいては、リフト・作動角の大小の変化に伴い、吸気弁7の閉時期と開時期とがほぼ対称に変化する。   With the above configuration, the intake valve opening / closing timing and the valve lift amount can be controlled by operating the lift / operating angle control hydraulic actuator 30. The valve lift characteristic changes continuously as shown in FIG. That is, the lift and the operating angle can be continuously expanded and contracted simultaneously. In particular, in the case shown in FIG. 4, the closing timing and opening timing of the intake valve 7 change substantially symmetrically as the lift and operating angle change.

次に、位相可変機構70は、図2に示すように、駆動軸52の前端部に設けられたスプロケット71と、このスプロケット71と駆動軸52とを、所定の角度範囲内において相対的に回転させる位相制御用油圧アクチュエータ31と、から構成されている。スプロケット71は、図示せぬタイミングチェーンもしくはタイミングベルトを介して、クランク軸25に連動している。位相制御用油圧アクチュエータ31への油圧供給は、機関コントロールユニット13からの制御信号に基づき、図7における第2油圧制御部33によって制御されている。   Next, as shown in FIG. 2, the phase variable mechanism 70 relatively rotates the sprocket 71 provided at the front end portion of the drive shaft 52 and the sprocket 71 and the drive shaft 52 within a predetermined angle range. And a hydraulic actuator 31 for phase control. The sprocket 71 is linked to the crankshaft 25 via a timing chain or a timing belt (not shown). The hydraulic pressure supply to the phase control hydraulic actuator 31 is controlled by the second hydraulic pressure control unit 33 in FIG. 7 based on a control signal from the engine control unit 13.

以上の構成により、この位相制御用油圧アクチュエータ31への油圧制御によって、スプロケット71と駆動軸52とが相対的に回転し、図5に示すように、リフト中心角が遅進する。つまり、リフト特性の曲線自体は変わらずに、全体が進角もしくは遅角する。また、この変化も、連続的に得ることができる。位相可変機構70としては、油圧式のものに限られず、電磁式アクチュエータを利用したものなど、種々の構成が可能である。   With the above configuration, the hydraulic control to the phase control hydraulic actuator 31 causes the sprocket 71 and the drive shaft 52 to rotate relatively, and the lift center angle is retarded as shown in FIG. That is, the lift characteristic curve itself does not change, and the whole advances or retards. This change can also be obtained continuously. The phase variable mechanism 70 is not limited to a hydraulic one, and various configurations such as one using an electromagnetic actuator are possible.

これらリフト・作動角可変機構50及び位相可変機構70から成る可変動弁機構の作動により、図6に示す吸気弁リフト特性を実現でき、吸気弁閉時期変更による有効圧縮比変更が可能となる。ここで、有効圧縮比とは、吸気弁の閉時期における燃焼室の容積と、燃焼室の最小容積との比のことをいう。   By operating the variable valve mechanism including the lift / operating angle variable mechanism 50 and the phase variable mechanism 70, the intake valve lift characteristic shown in FIG. 6 can be realized, and the effective compression ratio can be changed by changing the intake valve closing timing. Here, the effective compression ratio refers to the ratio between the volume of the combustion chamber when the intake valve is closed and the minimum volume of the combustion chamber.

ところで、吸気弁7のタイミングを制御するための位相制御用油圧アクチュエータ31や、吸気弁7のリフト量や作動角を制御するためのリフト・作動角制御用油圧アクチュエータ30の応答時間は、機械圧縮比をコントロールするための機械圧縮比変更用アクチュエータ24の応答時間よりも早いことが知られている。ここで、「応答時間が早い」とは、各アクチュエータへ駆動命令信号が流れた後、アクチュエータが作動開始してから目標値に到達するまでの時間が短いことである。すなわち、目標値に到達するまでの時間が機械圧縮比可変機構の方が、位相可変機構70やリフト・作動角可変機構50よりも遅くなる。なぜなら、機械圧縮比可変機構は、機関の燃焼の際に生じる燃焼荷重により、アクチュエータ負荷が大きいからである。   By the way, the response time of the hydraulic actuator 31 for phase control for controlling the timing of the intake valve 7 and the hydraulic actuator 30 for lift / operation angle control for controlling the lift amount and operating angle of the intake valve 7 is mechanical compression. It is known that the response time of the mechanical compression ratio changing actuator 24 for controlling the ratio is earlier than the response time. Here, “the response time is fast” means that the time from when the actuator starts operating until the target value is reached after the drive command signal flows to each actuator is short. That is, the time until the target value is reached is slower in the mechanical compression ratio variable mechanism than in the phase variable mechanism 70 and the lift / operating angle variable mechanism 50. This is because the mechanical compression ratio variable mechanism has a large actuator load due to a combustion load generated during combustion of the engine.

図7は、本実施例の燃焼制御システム全体構成を示す説明図であって、上述した図1の可変圧縮比機構と、図2の可変動弁機構とを組み合わせたものである。   FIG. 7 is an explanatory diagram showing the overall configuration of the combustion control system of this embodiment, and is a combination of the above-described variable compression ratio mechanism of FIG. 1 and the variable valve mechanism of FIG.

ここで、本実施例においては、クランク角センサー40によって内燃機関の回転数を、スロットルバルブ開度センサー41によってスロットル開度を、アクセルペダル開度センサー42によってアクセルペダル開度を、吸入空気量センサー43によって吸入空気量を、そして、ノックセンサー46によって内燃機関のノッキングを検出し、機関コントロールユニット13に入力される。   In the present embodiment, the crank angle sensor 40 is used to indicate the rotational speed of the internal combustion engine, the throttle valve opening sensor 41 is used to determine the throttle opening, the accelerator pedal opening sensor 42 is used to determine the accelerator pedal opening, and the intake air amount sensor. The intake air amount is detected by 43 and the knocking of the internal combustion engine is detected by the knock sensor 46, and is input to the engine control unit 13.

機関コントロールユニット13のからの指令信号は、圧縮比可変機構のコントロールシャフト23の動力源である圧縮比変更用アクチュエーター24を駆動させ、点火進角制御装置47を点火時期調整のために作動させる。   The command signal from the engine control unit 13 drives the compression ratio changing actuator 24 which is a power source of the control shaft 23 of the compression ratio variable mechanism, and operates the ignition advance controller 47 for adjusting the ignition timing.

ここで、図8に、本実施例の機関圧縮比マップの一例を示す。可変圧縮比機構により、運転条件(機関回転×機関負荷)に応じて圧縮比を変更可能となる。例えば、図8における低負荷条件 (1)から運転者の急加速要求があった場合、高負荷条件 (2)へ負荷を増大させる。機関負荷に従い、低負荷条件 (1)では機関圧縮比が18に設定されているが、高負荷条件 (2)では機関圧縮比を10に低下させる。このように、運転者の加速要求が急な場合においては、瞬時に圧縮比を低下させる必要があるが、機械圧縮比変更用アクチュエータ24の応答速度が遅いために要求値を満足できない。その結果、何らの手立ても行わない場合には、最悪ノッキングが発生してしまう。   Here, FIG. 8 shows an example of the engine compression ratio map of the present embodiment. With the variable compression ratio mechanism, the compression ratio can be changed according to operating conditions (engine rotation × engine load). For example, when the driver requests rapid acceleration from the low load condition (1) in FIG. 8, the load is increased to the high load condition (2). According to the engine load, the engine compression ratio is set to 18 under the low load condition (1), but the engine compression ratio is reduced to 10 under the high load condition (2). As described above, when the driver's acceleration request is steep, it is necessary to instantaneously reduce the compression ratio. However, since the response speed of the mechanical compression ratio changing actuator 24 is slow, the required value cannot be satisfied. As a result, the worst knocking occurs when no measures are taken.

従来より、上述した状況の下でノッキングを回避する手段として、吸気弁の閉時期 を下死点付近から、意図的に進角させたり遅角させたりする制御が知られているのは、冒頭の背景技術で示した通りである。これにより、通常すなわち吸気弁の閉時期を遅進させない場合に対して有効圧縮比を低減する効果があるため、ノッキング回避に効果がある。   Conventionally, as a means for avoiding knocking under the above-described circumstances, the control for intentionally advancing or retarding the closing timing of the intake valve from near the bottom dead center is known at the beginning. As shown in the background art. This has an effect of reducing the effective compression ratio as compared with the case where the closing timing of the intake valve is not usually delayed, which is effective in avoiding knocking.

しかし、吸気弁の閉時期を変化させることは、運転性や吸気への吹き戻し、そして燃費等の跳ね返りが少なからず発生してしまう。ここで、図9に等吸入空気量時の吸気弁の閉時期違いによる各指標の関係を示す。吸気弁の閉時期を下死点よりも前にした場合と後に設定した場合とで、下死点に対して対称になっていないのは、吸気の慣性効果による影響のためである。図9の右の図において、吸気弁の閉時期を下死点付近よりも前にする変更を行った場合、必要な吸入空気量を確保した上での吸気弁の閉時期変更は、有効圧縮比低下効果が小さいといった欠点がある。逆に、有効圧縮比低下効果をもっと得るためには、更に吸気弁の閉時期を早める必要があり、吸入空気量が不足し出力不足、しいては運転性の悪化に陥る可能性がある。一方、図9の左の図において、吸気弁の閉時期を下死点付近よりも後にする変更を行った場合、吸気への噴き戻しといった問題が発生したり、リフト・作動角変更機構を用いた場合には、有効圧縮比の低減効果は大きいが、吸気弁のリフト量を大きくする必要があり、動弁系のフリクション増大を招くため、燃費の悪化が発生する可能性がある。   However, changing the closing timing of the intake valve often causes drivability, blowback to intake air, and rebound of fuel consumption and the like. Here, FIG. 9 shows the relationship of each index depending on the difference in the closing timing of the intake valve when the amount of intake air is equal. The reason why the intake valve is not symmetric with respect to the bottom dead center in the case where the closing timing of the intake valve is set before and after the bottom dead center is due to the influence of the inertia effect of the intake air. In the diagram on the right side of FIG. 9, if the intake valve closing timing is changed before the bottom dead center, the intake valve closing timing change after securing the necessary intake air amount is effective compression. There is a disadvantage that the effect of reducing the ratio is small. On the other hand, in order to obtain more effective compression ratio reduction effect, it is necessary to further advance the closing timing of the intake valve, and there is a possibility that the intake air amount is insufficient, the output is insufficient, and the drivability is deteriorated. On the other hand, in the left diagram of FIG. 9, if the closing timing of the intake valve is changed after the bottom dead center, a problem such as a return to the intake air may occur, or a lift / operating angle changing mechanism may be used. In such a case, although the effect of reducing the effective compression ratio is large, it is necessary to increase the lift amount of the intake valve, leading to an increase in friction of the valve operating system, which may cause a deterioration in fuel consumption.

そこで、本発明は、有効圧縮比を吸気弁の閉時期を下死点付近から遠ざけるように遅進させノッキングを回避する場合に、吹き戻しやフリクションといった跳ね返りの間にトレードオフの関係があることを見出したので、ノッキングを回避しなければならない時と、そうでない時の間で吸気弁の閉弁時期を下死点に対して進角させるか、または遅角させるかを判断し実行する。すなわち、本発明の目的は、ノッキングを好適に回避しつつ、出力や燃費を確保する制御を行うことである。   Therefore, the present invention has a trade-off relationship between rebound such as blowback and friction when the effective compression ratio is delayed so that the closing timing of the intake valve is moved away from the vicinity of the bottom dead center to avoid knocking. Thus, it is determined and executed whether the closing timing of the intake valve is advanced or retarded with respect to the bottom dead center between when knocking must be avoided and when it is not. That is, an object of the present invention is to perform control to ensure output and fuel consumption while preferably avoiding knocking.

図10に、緩加速時のタイムチャートを示す。これは、運転者からの加速要求はあるが、機械圧縮比の変更が充分加速に追いついていける程度の緩加速状態におけるタイムチャートである。すなわち、スロットルバルブ開口速度ΔTPO(又はアクセル開度変化速度ΔAPO、又は、吸入空気量変化速度ΔQA、又は、燃料噴射量変化速度ΔTP、又は目標圧縮比変化速度Δε、又は機関負荷応答速度ΔTR)が、第二の所定値TPO2(又は、APO2、又はQA2、又はTP2、又はε2、又はTR2)より小さい場合である。運転者からのアクセルペダル操作により、スロットルバルブが開き機関負荷の上昇が要求される。図8における低負荷条件 (1)から高負荷条件 (2)への過渡負荷応答が要求である。負荷要求に従い機関目標圧縮比は、低負荷条件 (1)の18から、高負荷条件 (2)の10へ変更される。この程度の緩加速であれば、機関目標圧縮比の変化に対して実際の機関圧縮比が追従できるため、吸気弁の閉時期変更制御を行わない。   FIG. 10 shows a time chart during slow acceleration. This is a time chart in a slow acceleration state where there is an acceleration request from the driver but the change in the mechanical compression ratio can sufficiently catch up with the acceleration. That is, the throttle valve opening speed ΔTPO (or the accelerator opening change speed ΔAPO, the intake air amount change speed ΔQA, the fuel injection amount change speed ΔTP, the target compression ratio change speed Δε, or the engine load response speed ΔTR). , Smaller than the second predetermined value TPO2 (or APO2, or QA2, or TP2, or ε2, or TR2). The throttle valve is opened by the accelerator pedal operation from the driver, and an increase in engine load is required. The transient load response from the low load condition (1) to the high load condition (2) in FIG. 8 is a requirement. The engine target compression ratio is changed from 18 in the low load condition (1) to 10 in the high load condition (2) according to the load request. With such a moderate acceleration, since the actual engine compression ratio can follow the change in the engine target compression ratio, the intake valve closing timing change control is not performed.

図11に、本制御の急加速時(比較的急速)のタイムチャートを示す。運転者からのアクセルペダル操作により、スロットルバルブが開き機関負荷の上昇が要求される。すなわち、上記同様図8にける低負荷条件 (1)から高負荷条件 (2)への過渡負荷応答が要求される。負荷要求に従い機関目標圧縮比は、低負荷条件 (1)の18から、高負荷条件 (2)の10へ変更される。しかしながら、機械圧縮比変更用アクチュエータ24の応答速度が遅いため、実際の圧縮比が10へ変更されるまでには時間がかかる。スロットルバルブ開口速度ΔTPO(又はアクセル開度変化速度ΔAPO、又は、吸入空気量変化速度ΔQA、又は、燃料噴射量変化速度ΔTP、又は目標圧縮比変化速度Δε、又は機関負荷応答速度ΔTR)が、第二の所定値TPO2(又は、APO2、又はQA2、又はTP2、又はε2、又はTR2)より大きいと判断された場合、吸気弁閉時期変更による有効圧縮比変更制御に入る。そして、ΔTPO(又はΔAPO、又はΔQA、又はΔTP、又はΔε、又はΔTR)が、第一の所定値TPO1(又は、APO1、又はQA1、又はTP1、又はε1、又はTR1)よりも大きいと判断され、吸気弁閉時期を後に設定、すなわち遅角側に変更し有効圧縮比を下げる。これにより、好適に内燃機関のノッキングを回避することができる。ここで、第二の所定値は第一の所定値よりも小さい値である。この際設定される点火時期は、後述する吸気弁の閉時期を進角側に設定する吸気弁閉時期変更制御時と比較して進角側に設定される。点火時期を進角させることで、燃焼状態を好適にすることができるため、機関負荷を上昇させることが可能となり、運転者の要求する負荷応答が実現できる。   FIG. 11 shows a time chart at the time of sudden acceleration (relatively rapid) in this control. The throttle valve is opened by the accelerator pedal operation from the driver, and an increase in engine load is required. That is, the transient load response from the low load condition (1) to the high load condition (2) in FIG. The engine target compression ratio is changed from 18 in the low load condition (1) to 10 in the high load condition (2) according to the load request. However, since the response speed of the mechanical compression ratio changing actuator 24 is slow, it takes time until the actual compression ratio is changed to 10. The throttle valve opening speed ΔTPO (or accelerator opening change speed ΔAPO, intake air amount change speed ΔQA, fuel injection amount change speed ΔTP, target compression ratio change speed Δε, or engine load response speed ΔTR) When it is determined that the value is greater than two predetermined values TPO2 (or APO2, or QA2, or TP2, or ε2, or TR2), the effective compression ratio changing control by changing the intake valve closing timing is entered. Then, ΔTPO (or ΔAPO, or ΔQA, ΔTP, or Δε, or ΔTR) is determined to be larger than the first predetermined value TPO1 (or APO1, QA1, or TP1, or ε1, or TR1). Then, the intake valve closing timing is set later, that is, changed to the retard side, and the effective compression ratio is lowered. Thereby, knocking of the internal combustion engine can be preferably avoided. Here, the second predetermined value is a value smaller than the first predetermined value. The ignition timing set at this time is set to the advance side as compared with the intake valve close timing change control which sets the close timing of the intake valve, which will be described later, to the advance side. By advancing the ignition timing, the combustion state can be made suitable, so that the engine load can be increased and the load response required by the driver can be realized.

図12に、本制御の急加速時(中程度)のタイムチャートを示す。吸気弁閉時期変更による有効圧縮比変更制御までは上記図11に示す制御と同じである。第一の所定値TPO1(又は、APO1、又はQA1、又はTP1、又はε1、又はTR1)以下と判断された場合において、吸気弁の閉時期を前に設定、すなわち進角側に変更し有効圧縮比を下げる。これにより、有効圧縮比を下げることでノッキングの発生を回避しつつ、燃費の悪化も抑えることができる。   FIG. 12 shows a time chart at the time of sudden acceleration (medium) in this control. The control up to the effective compression ratio changing control by changing the intake valve closing timing is the same as the control shown in FIG. When it is determined that the first predetermined value TPO1 (or APO1, or QA1, or TP1, or ε1, or TR1) is less than or equal to, the closing timing of the intake valve is set in advance, that is, the effective compression is changed to the advance side. Reduce the ratio. Thereby, it is possible to suppress the deterioration of fuel consumption while avoiding knocking by lowering the effective compression ratio.

図13に、本制御のフローチャートを示す。   FIG. 13 shows a flowchart of this control.

ステップ100(以下、フローチャート内ではS100とする)では、運転者の加速要求(例えば、アクセルペダル踏み込み)に伴い、スロットルバルブ開度の変化速度(又は量)である、ΔTPOが第二の所定値TPO2より大きい場合、ステップ101に進む。ここでの判定において、運転者の加速要求の検知手段としては、アクセル開度でも、吸入空気量でも、燃料噴射量でも、機関負荷でも構わないが、目標圧縮比は直接本課題を解決する手段であるため、より良い。   In step 100 (hereinafter, referred to as S100 in the flowchart), ΔTPO, which is a change speed (or amount) of the throttle valve opening, in response to a driver's acceleration request (for example, depression of an accelerator pedal) is a second predetermined value. If it is greater than TPO2, control proceeds to step 101. In this determination, the driver's acceleration request detecting means may be the accelerator opening, the intake air amount, the fuel injection amount, or the engine load, but the target compression ratio is a means for directly solving this problem. Because it is better.

ステップ101では、ステップ100の判断に基づいて、吸気弁の閉時期変更制御を行うこととする。   In step 101, the intake valve closing timing change control is performed based on the determination in step 100.

ステップ102では、更に、運転者の要求する加速要求が急速なものなのか判断する。すなわち、第一の所定値TPO1より大きい場合には、ステップ103に進み、第一の所定値以下の場合には、ステップ104に進む。   In step 102, it is further determined whether the acceleration request requested by the driver is rapid. That is, when it is larger than the first predetermined value TPO1, the process proceeds to step 103, and when it is equal to or smaller than the first predetermined value, the process proceeds to step 104.

ステップ103では、運転者の急な加速要求に応えつつ、ノッキング回避を優先させるため、吸気バルブの閉時期を下死点付近にある通常時に対して後にする(遅角する)ことにより、有効圧縮比を低下させる。また、吸気弁の閉時期を遅角させたのに伴い、ステップ105にて、燃焼状態を好適にするために点火時期を進角させる。これにより、機関負荷を上昇させることが可能となり、運転者の要求する負荷応答が実現できる。   In step 103, in order to give priority to avoiding knocking while responding to the driver's sudden acceleration request, effective compression is performed by delaying the closing timing of the intake valve with respect to the normal time near the bottom dead center. Reduce the ratio. As the intake valve closing timing is retarded, in step 105, the ignition timing is advanced to make the combustion state suitable. As a result, the engine load can be increased, and the load response required by the driver can be realized.

ステップ104では、運転者からの急な加速要求があったものの、加速が比較的穏やかな急加速程度の場合には、吹き戻し等の問題発生の無い、吸気バルブの閉時期を下死点付近にある通常時に対して前にする(進角する)ことにより、有効圧縮比を低下させる。また、ステップ106にて、吸気弁の閉時期を進角させたのに伴い、点火時期を燃焼状態を好適にするために進角させる。吸気弁の閉時期を進角させた場合は、遅角させた場合と比べて、有効圧縮比が比較的大きいため、点火時期の進角量は小さい。   In step 104, if the driver requested sudden acceleration, but the acceleration was relatively moderate, the intake valve closing timing should be near the bottom dead center. The effective compression ratio is lowered by moving forward (advancing) with respect to the normal time. In step 106, as the intake valve closing timing is advanced, the ignition timing is advanced to make the combustion state suitable. When the intake valve closing timing is advanced, the effective compression ratio is relatively large compared to when the intake valve closing timing is retarded, and therefore the ignition timing advance amount is small.

ステップ107、ステップ108では、実際の機械圧縮比が目標圧縮比に近づき、ノッキング限界を超えないレベルになったところで、機械圧縮比を変更する制御が終了したと判断する。つまり、実際の機械圧縮比と目標機械圧縮比の差の値(図13では、ε(実際−目標)と記載)が、ノッキング限界を判断する所定値αより小さくなったところで閉弁時期変更制御を終了する。ここで、所定値α以上の時には、それぞれステップ103、ステップ104へ戻る。   In Step 107 and Step 108, when the actual mechanical compression ratio approaches the target compression ratio and reaches a level that does not exceed the knocking limit, it is determined that the control for changing the mechanical compression ratio is completed. That is, when the value of the difference between the actual mechanical compression ratio and the target mechanical compression ratio (described as ε (actual-target) in FIG. 13) becomes smaller than the predetermined value α for determining the knocking limit, the valve closing timing change control is performed. Exit. Here, when the value is equal to or greater than the predetermined value α, the process returns to step 103 and step 104, respectively.

以上により、運転者の加速要求の程度を判断する手段と、好ましい圧縮比変更を選択する手段を持つことにより、状況に応じてノッキングの発生を未然に防止したり、吸入空気の吹き戻しを抑えることが可能になる。   As described above, by having a means for judging the degree of acceleration demand of the driver and a means for selecting a preferable compression ratio change, the occurrence of knocking can be prevented according to the situation or the blow-back of the intake air can be suppressed. It becomes possible.

図14は、実施例2の全体概略図であり、これは、実施例1の構成に加え、ターボチャージャー過給機16と、図示せぬ吸気コレクターに設置したコレクター吸気圧センサー17から成る。   FIG. 14 is an overall schematic diagram of the second embodiment, which includes a turbocharger supercharger 16 and a collector intake pressure sensor 17 installed in an intake collector (not shown) in addition to the configuration of the first embodiment.

ターボチャージャー等の過給機を有する内燃機関においては、過給機が無い内燃機関と比べて、特に過給領域において吸気温度が高くなるため、ノッキング限界値が低いことが知られており、可変圧縮比式内燃機関でも状況は同様である。そこで、実施例1で見てきた制御よりも、耐ノッキング性に優れた制御とする必要がある。   In an internal combustion engine having a turbocharger such as a turbocharger, it is known that the knocking limit value is low because the intake air temperature is higher especially in the supercharging region compared to an internal combustion engine without a supercharger. The situation is the same for the compression ratio internal combustion engine. Therefore, it is necessary to make the control more excellent in knocking resistance than the control described in the first embodiment.

図15に、実施例2のフローチャートを示す。   FIG. 15 shows a flowchart of the second embodiment.

ステップ200においては、吸気圧センサー17によりコレクター内圧を検出し、内燃機関が過給領域、すなわち、コレクター内圧が大気圧よりも大きい場合にはステップ201に進み、そうでない場合には実施例1と同じ制御を行う。   In Step 200, the collector internal pressure is detected by the intake pressure sensor 17, and when the internal combustion engine is in the supercharging region, that is, when the collector internal pressure is larger than the atmospheric pressure, the process proceeds to Step 201. Do the same control.

ステップ201では、運転者の要求する加速要求が、第二の所定値以上の場合であるか否かの判断を行う。実施例1の場合と同様に、スロットルバルブ開度の変化速度(又は量)であるΔTPOが第二の所定値以上の場合、ステップ202そしてステップ203に進む。   In step 201, it is determined whether or not the acceleration request requested by the driver is greater than or equal to a second predetermined value. As in the case of the first embodiment, when ΔTPO which is the change speed (or amount) of the throttle valve opening is equal to or greater than the second predetermined value, the process proceeds to step 202 and step 203.

ステップ203では、吸気弁の閉時期を後にすることにより、有効圧縮比低下を行う。また、ステップ204では、実施例1同様、点火時期を進角させる。そして、ステップ205では、実際の機械圧縮比が目標圧縮比に近づき、ノッキング限界を超えないレベルになったところで、機械圧縮比を変更する制御が終了したと判断し、閉弁時期変更制御を終了する。   In step 203, the effective compression ratio is lowered by delaying the closing timing of the intake valve. In step 204, the ignition timing is advanced as in the first embodiment. In step 205, when the actual mechanical compression ratio approaches the target compression ratio and reaches a level that does not exceed the knocking limit, it is determined that the control for changing the mechanical compression ratio is finished, and the valve closing timing change control is finished. To do.

以上により、過給機付き内燃機関において、過給領域に上記制御を行うことで、ノッキングの発生を確実に防止することが出来る。   As described above, in the internal combustion engine with a supercharger, occurrence of knocking can be reliably prevented by performing the above control in the supercharging region.

なお、実施例2において、過給機の一例としてターボチャージャー過給機を上げたが、スーパーチャージャー過給機でも構わない。   In addition, in Example 2, although the turbocharger supercharger was raised as an example of a supercharger, a supercharger supercharger may be used.

実施例3は、その構成は図示しないが、実施例1又は実施例2の構成に、外気温を測定できる外気温センサー及び機関冷却水温を測定できる水温センサーを加えたものである。外気温度が高いと吸入吸気温度が高くなるので、ノッキング限界値が低くなる。また、冷却水温が高いと、燃焼室内の温度が高くなるため、やはりノッキング限界値が低くなる傾向にあることは周知の通りである。   Although the configuration of the third embodiment is not illustrated, the configuration of the first or second embodiment includes an outside air temperature sensor that can measure the outside air temperature and a water temperature sensor that can measure the engine cooling water temperature. If the outside air temperature is high, the intake air intake temperature becomes high, so that the knocking limit value becomes low. As is well known, when the cooling water temperature is high, the temperature in the combustion chamber increases, so that the knocking limit value tends to decrease.

図16に、実施例3のフローチャートを示す。ステップ300で、外気温TAが高いか否かを判断し、所定の外気温TA1より大きい場合には、ステップ302に進む。外気温が高い場合とは、例えば外気温が35℃以上の場合である。   FIG. 16 shows a flowchart of the third embodiment. In step 300, it is determined whether or not the outside air temperature TA is high. If the outside air temperature TA is higher than the predetermined outside air temperature TA1, the process proceeds to step 302. The case where the outside air temperature is high is, for example, a case where the outside air temperature is 35 ° C. or higher.

一方、外気温が高くない場合は、ステップ301で冷却水温度TWが高いか否かの判断に入り、所定の冷却水温TW1より大きい場合には、ステップ302に入る。冷却水温が高い場合とは、例えば冷却水温度が105℃以上の場合などである。ステップ301で冷却水温が高くない場合には、ステップ307に入るが、これ以降は実施例1と同じである。   On the other hand, if the outside air temperature is not high, it is determined in step 301 whether or not the cooling water temperature TW is high. If it is higher than the predetermined cooling water temperature TW1, step 302 is entered. The case where the cooling water temperature is high is, for example, the case where the cooling water temperature is 105 ° C. or higher. If the cooling water temperature is not high in step 301, the process enters step 307, and the subsequent steps are the same as in the first embodiment.

ステップ302では、実施例1及び実施例2で示したのと同様なスロットルバルブ開度の変化速度(又は量)の大きさにより吸気弁の閉時期変更を行うか否かをを判断するステップである。第二の所定値TPO2より大きいときにはステップ303に進み、吸気弁閉時期変更制御を開始する。   In step 302, it is determined whether or not to change the closing timing of the intake valve based on the change rate (or amount) of the throttle valve opening similar to that shown in the first and second embodiments. is there. When it is larger than the second predetermined value TPO2, the routine proceeds to step 303, where the intake valve closing timing change control is started.

ステップ304では、上記判断に基づいて、吸気弁の閉時期を後にすることにより、有効圧縮比の低下を行う。また、ステップ305では、実施例1及び2同様に点火時期を進角させる。そして、ステップ306では、実際の機械圧縮比が目標圧縮比に近づき、ノッキング限界を超えないレベルになったところで、機械圧縮比を変更する制御が終了したと判断し、閉弁時期変更制御を終了する。   In step 304, the effective compression ratio is lowered by delaying the closing timing of the intake valve based on the above determination. In step 305, the ignition timing is advanced as in the first and second embodiments. In step 306, when the actual mechanical compression ratio approaches the target compression ratio and reaches a level that does not exceed the knocking limit, it is determined that the control for changing the mechanical compression ratio is finished, and the valve closing timing change control is finished. To do.

以上より、高温外気温条件、高水温条件において上記制御を行うことで、ノッキングの発生を確実に防止することができる。   As described above, the occurrence of knocking can be reliably prevented by performing the above control under the high temperature outside air temperature condition and the high water temperature condition.

なお、上述の実施例では、位相可変機構とリフト・作動角変更機構の併用であったが、位相可変機構単独若しくはリフト・作動角変更機構単独で、吸気弁の閉時期を下死点付近から遅進させるよう制御してもよい。   In the above-described embodiment, the phase variable mechanism and the lift / operating angle changing mechanism are used together, but the closing timing of the intake valve is changed from near the bottom dead center by the phase variable mechanism alone or the lift / operating angle changing mechanism alone. You may control to make it delay.

1 燃焼室
4 ピストン
5 吸気ポート
7 吸気弁
12 点火プラグ
13 機関コントロールユニット
14 点火コイル
15 スロットルバルブ
16 ターボチャージャー過給機
17 コレクター内圧センサー
18 コレクター
24 機械圧縮比変更用アクチュエータ
30 リフト・作動角制御用油圧アクチュエータ
31 位相制御用油圧アクチュエータ
32 第1油圧制御部
33 第2油圧制御部
41 スロットルバルブ開度センサー
42 アクセルペダル開度センサー
43 吸入空気量サンサー
44 外気温センサー
45 水温センサー
50 リフト・作動角可変機構
70 位相可変機構
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Combustion chamber 4 Piston 5 Intake port 7 Intake valve 12 Spark plug 13 Engine control unit 14 Ignition coil 15 Throttle valve 16 Turbocharger supercharger 17 Collector internal pressure sensor 18 Collector 24 Mechanical compression ratio change actuator 30 For lift / working angle control Hydraulic actuator 31 Phase control hydraulic actuator 32 First hydraulic control unit 33 Second hydraulic control unit 41 Throttle valve opening sensor 42 Accelerator pedal opening sensor 43 Intake air amount sensor 44 Outside air temperature sensor 45 Water temperature sensor 50 Lift / operating angle variable Mechanism 70 Phase variable mechanism

Claims (13)

機械圧縮比を変更可能な手段を備え、かつ、吸気弁の閉時期を進角若しくは遅角可能な閉弁時期可変機構を備えた可変圧縮比式内燃機関において、
加速要求があった場合に加速の度合いを第一の所定値と該第一の所定値より小さい第二の所定値とそれぞれ比較し、
上記第二の所定値は、加速に伴い必要となる機械圧縮比の変更に実際の機械圧縮比の変更が追従できる加速の度合いに対応しており、加速の度合いがこの第二の所定値よりも大きければ、有効圧縮比を低下させるために吸気弁の閉時期を遅進させて下死点付近から遠ざける必要があると判断し、
上記の必要があると判断したときに、さらに、加速の度合いが第一の所定値よりも大きければ吸気弁の閉時期を下死点よりも遅角側に設定し、第一の所定値以下であれば吸気弁の閉時期を下死点よりも進角側に設定することを特徴とする可変圧縮比式内燃機関。
In a variable compression ratio internal combustion engine comprising means capable of changing the mechanical compression ratio and having a valve closing timing variable mechanism capable of advancing or retarding the closing timing of the intake valve ,
When there is an acceleration request, the degree of acceleration is compared with a first predetermined value and a second predetermined value smaller than the first predetermined value,
The second predetermined value corresponds to the degree of acceleration at which the actual change in the mechanical compression ratio can follow the change in the mechanical compression ratio required with acceleration, and the degree of acceleration is greater than the second predetermined value. If it is larger, it is determined that it is necessary to delay the closing timing of the intake valve to reduce the effective compression ratio and away from the vicinity of the bottom dead center ,
When it is determined that there is a need for the further, the degree of acceleration sets the closing timing of the first intake valve if Kere magnitude than a predetermined value on the retard side from the bottom dead center, the first predetermined value A variable compression ratio internal combustion engine characterized in that the closing timing of the intake valve is set to an advance side with respect to the bottom dead center if below.
上記加速要求は、アクセルペダル開度増大に基づき判定されることを特徴とする請求項に記載の可変圧縮比式内燃機関。 The variable compression ratio internal combustion engine according to claim 1 , wherein the acceleration request is determined based on an increase in an accelerator pedal opening. 上記加速要求は、スロットルバルブ開度増大に基づき判定されることを特徴とする請求項に記載の可変圧縮比式内燃機関。 The variable compression ratio internal combustion engine according to claim 1 , wherein the acceleration request is determined based on an increase in throttle valve opening. 上記加速要求は、吸入空気量増大に基づき判定されることを特徴とする請求項に記載の可変圧縮比式内燃機関。 2. The variable compression ratio internal combustion engine according to claim 1 , wherein the acceleration request is determined based on an increase in intake air amount. 上記加速要求は、燃料噴射量増大に基づき判定されることを特徴とする請求項に記載の可変圧縮比式内燃機関。 The variable compression ratio internal combustion engine according to claim 1 , wherein the acceleration request is determined based on an increase in fuel injection amount. 上記加速要求は、機械圧縮比減少に基づき判定されることを特徴とする請求項に記載の可変圧縮比式内燃機関。 The variable compression ratio internal combustion engine according to claim 1 , wherein the acceleration request is determined based on a decrease in mechanical compression ratio. 過給機を有する可変圧縮比式内燃機関であって、運転領域が過給領域にある時に、加速の度合いが上記第二の所定値よりも大きければ、加速の度合いが上記第一の所定値より大きいか否かに関わらず吸気弁の閉時期を下死点よりも遅角側に設定することを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の可変圧縮比式内燃機関。 A variable compression ratio internal combustion engine having a supercharger, wherein when the operating region is in the supercharging region and the degree of acceleration is greater than the second predetermined value, the degree of acceleration is the first predetermined value The variable compression ratio internal combustion engine according to any one of claims 1 to 6, wherein the closing timing of the intake valve is set to be retarded from the bottom dead center regardless of whether or not it is larger . 外気温度が所定値より高い時に、加速の度合いが上記第二の所定値よりも大きければ、加速の度合いが上記第一の所定値より大きいか否かに関わらず吸気弁の閉時期を下死点よりも遅角側に設定することを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の可変圧縮比式内燃機関。 When the outside air temperature is higher than a predetermined value, if the degree of acceleration is greater than the second predetermined value , the closing timing of the intake valve will be lowered regardless of whether the degree of acceleration is greater than the first predetermined value. The variable compression ratio internal combustion engine according to any one of claims 1 to 7, wherein the variable compression ratio internal combustion engine is set at a retard angle side with respect to the point. 冷却水温度が所定値より高い時に、加速の度合いが上記第二の所定値よりも大きければ、加速の度合いが上記第一の所定値より大きいか否かに関わらず吸気弁の閉時期を下死点よりも遅角側に設定することを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の可変圧縮比式内燃機関。 If the degree of acceleration is greater than the second predetermined value when the coolant temperature is higher than the predetermined value , the closing timing of the intake valve is decreased regardless of whether the degree of acceleration is greater than the first predetermined value. The variable compression ratio internal combustion engine according to any one of claims 1 to 8, wherein the variable compression ratio internal combustion engine is set on the retard side with respect to the dead center. 吸気弁の閉時期を下死点よりも遅角側に設定した場合には吸気弁のリフト量が大きく、吸気弁の閉時期を下死点よりも進角側に設定した場合には吸気弁のリフト量が小さいことを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の可変圧縮比式内燃機関。 When the intake valve closing timing is set to the retarded side from the bottom dead center, the intake valve lift amount is large, and when the intake valve closing timing is set to the advanced angle side from the bottom dead center, the intake valve The variable compression ratio internal combustion engine according to any one of claims 1 to 9, wherein the lift amount of the engine is small. 上記圧縮比可変機構による機械圧縮比変更に要する応答時間に比べて、上記閉弁時期可変機構による有効圧縮比変更に要する応答時間が早いことを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の可変圧縮比式内燃機関。 Compared to the response time required for the mechanical compression ratio changes by the variable compression ratio mechanism, in any one of claims 1 to 1 0, characterized in that the fast response time required for effective compression ratio changes by the closing timing varying mechanism The variable compression ratio type internal combustion engine as described. 上記吸気弁の閉時期を下死点よりも遅角側に設定する場合においては、吸気弁の閉時期を機関下死点よりも進角側に設定する場合と比較して、設定点火時期を進角させることを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載の可変圧縮比式内燃機関。 When the closing timing of the intake valve is set to the retard side from the bottom dead center, the set ignition timing is set in comparison with the case where the closing timing of the intake valve is set to the advance side from the engine bottom dead center. The variable compression ratio internal combustion engine according to any one of claims 1 to 11, wherein the internal combustion engine is advanced. 機械圧縮比を変更する制御が終了したと判断された場合において、有効圧縮比を低下させるために吸気弁の閉時期を下死点付近から遠ざける方向に遅進させる制御を終了することを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載の可変圧縮比式内燃機関。 When it is determined that the control for changing the mechanical compression ratio has ended, the control for delaying the closing timing of the intake valve in the direction away from the vicinity of the bottom dead center is ended in order to reduce the effective compression ratio. The variable compression ratio internal combustion engine according to any one of claims 1 to 12 .
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