JP6077371B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の圧縮比を変更する圧縮比可変機構を備えた内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine provided with a variable compression ratio mechanism for changing the compression ratio of the internal combustion engine.
一般的な内燃機関では、ノックの発生を検知するノックセンサを設け、ノックを検知した時に点火時期を変更することでノックを解消している。また、例えば特許文献1に記載されているように、アクセル操作量に基づいてドライバ(運転者)の意図する要求(エンジン)トルクを演算し、要求トルクに基づいてスロットル弁開度及び燃料噴射量を設定し、この設定したスロットル弁開度に応じた吸入空気量と燃料噴射量とでドライバの意図する要求トルクを実現している。 In a general internal combustion engine, a knock sensor that detects the occurrence of knock is provided, and the knock is eliminated by changing the ignition timing when the knock is detected. For example, as described in Patent Document 1, a request (engine) torque intended by a driver (driver) is calculated based on an accelerator operation amount, and a throttle valve opening and a fuel injection amount are calculated based on the required torque. The required torque intended by the driver is realized by the intake air amount and the fuel injection amount corresponding to the set throttle valve opening.
更に、例えば特許文献2には、吸気弁閉時期を可変制御する可変動弁機構と、ピストン上死点の変更により圧縮比を可変制御する圧縮比可変機構を備え、クランキング中の実圧縮比を、吸気弁閉時期の可変制御と圧縮比の可変制御とを組み合わせて最適に制御する制御装置が記載されている。 Further, for example, Patent Document 2 includes a variable valve mechanism that variably controls the intake valve closing timing, and a compression ratio variable mechanism that variably controls the compression ratio by changing the piston top dead center, and an actual compression ratio during cranking. Describes a control device that optimally controls the intake valve closing timing variable control and the compression ratio variable control in combination.
しかしながら、圧縮比可変機構を備えたエンジンでは、経時劣化等で燃焼室内にカーボンが付着して燃焼室内の容積が変化すると実際の圧縮比がずれる。このような変化に対しては、単純に負荷やエンジン回転数に応じて目標圧縮比を設定するだけでは圧縮比可変の効果を充分に使い切ることはできない。また、同一の負荷(吸入空気充填率)・回転条件において、圧縮比によってエンジンの発生トルクが異なるため、要求トルクに応じたトルク制御が困難となる。また、ノック制御で点火時期のみを制御すると出力トルクの低下を招いたり、トルクの向上が望めなかったりする。 However, in an engine equipped with a variable compression ratio mechanism, the actual compression ratio shifts when carbon adheres to the combustion chamber due to deterioration over time and the volume of the combustion chamber changes. For such changes, the effect of varying the compression ratio cannot be fully used by simply setting the target compression ratio according to the load and the engine speed. Further, under the same load (intake air filling rate) and rotation conditions, the torque generated by the engine differs depending on the compression ratio, so that torque control according to the required torque becomes difficult. In addition, if only the ignition timing is controlled by knock control, the output torque may be reduced or the torque may not be improved.
すなわち、高圧縮比運転時でノックが発生しやすい条件では、点火時期の遅角によるトルク低下が大きくなる。これは、高圧縮比では要求点火時期が元々遅角側にあり、点火時期に対するトルク感度が高くなっているためである。一方、低圧縮比運転時でノックが発生しにくい条件では、MBT(Minimum spark advance for Best Torque:最適点火時期)で運転中にノックが発生していなければ点火時期を進角できるが、MBTより進角させてもトルクの増加は望めず、低下することすらある。 That is, under conditions where knocking is likely to occur during high compression ratio operation, the torque drop due to the retard of the ignition timing becomes large. This is because at a high compression ratio, the required ignition timing is originally on the retard side, and the torque sensitivity to the ignition timing is high. On the other hand, under conditions where knocking is unlikely to occur during low compression ratio operation, the ignition timing can be advanced if knocking does not occur during operation with MBT (Minimum spark advance for Best Torque). Even if the angle is advanced, an increase in torque cannot be expected, and it may even decrease.
このように、圧縮比可変機構を備えた内燃機関において、目標圧縮比を負荷やエンジン回転数に応じて設定する場合、ノック発生時に点火時期による補正を行うだけでは圧縮比可変機構によるメリットを最大限に引き出せず、出力(燃費)の損失が生ずる。また、圧縮比可変機構を用いてノック制御を行うにしても、圧縮比可変機構は応答遅れが大きいため、必ずしも有効なノック制御ができない。 Thus, in an internal combustion engine equipped with a variable compression ratio mechanism, when the target compression ratio is set according to the load and the engine speed, the merit of the variable compression ratio mechanism is maximized only by correcting the ignition timing when knocking occurs. However, the output (fuel consumption) is lost. Further, even if knock control is performed using a variable compression ratio mechanism, effective compression control cannot always be performed because the variable compression ratio mechanism has a large response delay.
本発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、圧縮比可変機構を備えた内燃機関において、内燃機関の運転状況に応じて点火時期と圧縮比を適切に制御できる内燃機関の制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to appropriately set an ignition timing and a compression ratio in an internal combustion engine equipped with a variable compression ratio mechanism in accordance with an operation state of the internal combustion engine. An object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can be controlled.
本発明の内燃機関の制御装置は、ノックの発生を検知する検知手段と、点火時期を制御する制御手段と、内燃機関の圧縮比を変化させる圧縮比可変機構とを備える内燃機関の制御装置であって、ノック制御による点火時期補正量が進角側にある場合に、点火時期をノックが発生するまで進角させ、点火時期補正量から圧縮比アップ代を算出して、この圧縮比アップ代分圧縮比を上げ、実圧縮比の上昇に合わせて点火時期を遅角して、進角する前の点火時期に戻し、ノック制御による点火時期補正量が遅角側にある場合に、点火時期をノックの発生が停止するまで遅角させ、点火時期補正量から圧縮比ダウン代を算出して、この圧縮比ダウン代分圧縮比を下げ、実圧縮比の低下に合わせて点火時期を進角して、遅角する前の点火時期に戻す、ことを特徴とする。 An internal combustion engine control device according to the present invention is a control device for an internal combustion engine comprising detection means for detecting the occurrence of knock, control means for controlling ignition timing, and a compression ratio variable mechanism for changing the compression ratio of the internal combustion engine. If the ignition timing correction amount by knock control is on the advance side, the ignition timing is advanced until knock occurs, and the compression ratio up allowance is calculated from the ignition timing correction amount. Increase the partial compression ratio, retard the ignition timing in accordance with the increase in the actual compression ratio, return to the ignition timing before the advance, and if the ignition timing correction amount by knock control is on the retard side, Is retarded until knocking stops, the compression ratio down allowance is calculated from the ignition timing correction amount, the compression ratio down allowance is reduced, and the ignition timing is advanced in accordance with the decrease in the actual compression ratio. to, back to the ignition timing before the retarded, this The features.
本発明によれば、圧縮比可変機構を備えた内燃機関において、ノックの発生状態に応じて、圧縮比可変機構を制御して圧縮比を変更することで、その時のコンディションに応じた点火時期と圧縮比で運転することが可能となり、最大限に出力を引き出すことができる。
従って、圧縮比可変機構を備えた内燃機関において、内燃機関の運転状況に応じて点火時期と圧縮比を適切に制御できる内燃機関の制御装置を提供できる。
According to the present invention, in an internal combustion engine equipped with a variable compression ratio mechanism, by changing the compression ratio by controlling the variable compression ratio mechanism in accordance with the occurrence of knocking, the ignition timing according to the condition at that time It is possible to operate at a compression ratio, and the output can be maximized.
Therefore, in the internal combustion engine provided with the variable compression ratio mechanism, it is possible to provide a control device for the internal combustion engine that can appropriately control the ignition timing and the compression ratio in accordance with the operation state of the internal combustion engine.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る内燃機関の制御装置を示すもので、車両用エンジン(内燃機関)のシステム構成を示す概略図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a control apparatus for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention, and is a schematic diagram showing a system configuration of a vehicle engine (internal combustion engine).
エンジン1の各気筒の燃焼室2には、吸気系のエアクリーナ3から、過給機4の吸気コンプレッサ5、インタークーラ6、電制スロットル弁7、及び吸気マニホールド8を経て空気が吸入される。燃料供給系は、所定の圧力に調整された燃料を気筒毎に吸気マニホールド8のブランチ部に(又は燃焼室2内に直接)噴射供給可能な燃料噴射弁9を備えて構成され、各気筒に所定のタイミングにて燃料噴射がなされ、燃焼室2内で点火プラグ10により点火されて燃焼する。燃焼後の排気は、排気系の排気マニホールド11、過給機4の排気タービン12、排気浄化触媒13を経て排出される。 Air is drawn into the combustion chamber 2 of each cylinder of the engine 1 from the air cleaner 3 of the intake system via the intake compressor 5, the intercooler 6, the electric throttle valve 7, and the intake manifold 8 of the supercharger 4. The fuel supply system is configured to include a fuel injection valve 9 that can inject and supply fuel adjusted to a predetermined pressure to a branch portion of the intake manifold 8 (or directly into the combustion chamber 2) for each cylinder. Fuel injection is performed at a predetermined timing, and the fuel is ignited and burned in the combustion chamber 2 by the spark plug 10. The exhaust gas after combustion is discharged through an exhaust manifold 11 of the exhaust system, an exhaust turbine 12 of the supercharger 4, and an exhaust purification catalyst 13.
上記電制スロットル弁7、燃料噴射弁9及び点火プラグ10の作動は、エンジンコントロールユニット(以下ECUという)20により制御する。
この制御のために、ECU20に、エンジン回転に同期したクランク角信号を発生し、これによりエンジン回転数Neを検出可能なクランク角センサ21、アクセル開度(アクセルペダルの踏込み量)APOを検出するアクセル開度センサ22、燃料噴射弁9の開度TVOを検出するスロットル開度センサ23、吸入空気量Qaを検出するエアフローメータ24、エンジン水温Twを検出する水温センサ25、吸気温Taを検出する吸気温センサ26、ノック検知手段としてエンジン1の振動より特定周波数成分のノック振動のレベルを検出するノックセンサ27、排気中の酸素濃度に応じて燃焼混合気の空燃比をリニアに検出する広域型の空燃比センサ28の信号を入力している。
The operation of the electric throttle valve 7, the fuel injection valve 9 and the spark plug 10 is controlled by an engine control unit (hereinafter referred to as ECU) 20.
For this control, the ECU 20 generates a crank angle signal synchronized with the engine rotation, thereby detecting the crank angle sensor 21 that can detect the engine speed Ne, and the accelerator opening (depressing amount of the accelerator pedal) APO. An accelerator opening sensor 22, a throttle opening sensor 23 for detecting the opening TVO of the fuel injection valve 9, an air flow meter 24 for detecting the intake air amount Qa, a water temperature sensor 25 for detecting the engine water temperature Tw, and an intake air temperature Ta are detected. An intake air temperature sensor 26, a knock sensor 27 that detects the level of knock vibration of a specific frequency component from the vibration of the engine 1 as a knock detection means, and a wide area type that linearly detects the air-fuel ratio of the combustion mixture according to the oxygen concentration in the exhaust gas. The signal of the air-fuel ratio sensor 28 is input.
ここにおいて、ECU20では、通常、アクセル開度APOに基づいて目標スロットル開度tTVOを設定し、この目標スロットル開度tTVOを得るように電制スロットル弁7の開度を制御する。
また、吸入空気量Qaとエンジン回転数Neとから基本燃料噴射量Tp=K×Qa/Ne(Kは定数)を算出し、更に各種補正係数COEFにより補正して、最終的な燃料噴射量Ti=Tp×COEFを算出し、このTiに対応するパルス幅の燃料噴射パルス信号を気筒毎に所定のタイミングで燃料噴射弁9に出力して、燃料噴射を行わせる。
Here, the ECU 20 normally sets the target throttle opening tTVO based on the accelerator opening APO, and controls the opening of the electric throttle valve 7 so as to obtain the target throttle opening tTVO.
Further, a basic fuel injection amount Tp = K × Qa / Ne (K is a constant) is calculated from the intake air amount Qa and the engine speed Ne, and further corrected by various correction coefficients COEF to obtain a final fuel injection amount Ti. = Tp × COEF is calculated, and a fuel injection pulse signal having a pulse width corresponding to this Ti is output to the fuel injection valve 9 for each cylinder at a predetermined timing to cause fuel injection.
また、主にエンジン回転数Neと負荷Te(例えば吸入空気量Qa、基本燃料噴射量Tp、アクセル開度APO、スロットル開度TVO)とに基づいて基本点火時期MADVを設定し、更に、ノックセンサ27により検出されるノックの発生状況に応じて点火時期と圧縮比を関係づけた補正を施すなどして、最終的な点火時期ADVを設定し、当該点火時期ADVにて点火プラグ10の点火動作を行わせる。 The basic ignition timing MADV is set mainly based on the engine speed Ne and the load Te (for example, intake air amount Qa, basic fuel injection amount Tp, accelerator opening APO, throttle opening TVO), and a knock sensor. The final ignition timing ADV is set by correcting the ignition timing and the compression ratio in accordance with the occurrence of knock detected by the engine 27, and the ignition operation of the spark plug 10 is performed at the ignition timing ADV. To do.
更に、このエンジン1は、圧縮比可変機構100を備えており、この圧縮比可変機構100は、例えばピストンの上死点位置を変えることにより圧縮比を変更可能に構成されている。この圧縮比可変機構100を用いた圧縮比の制御は、基本的には、エンジン回転数Neと負荷Te(例えば吸入空気量Qa、基本燃料噴射量Tp、アクセル開度APO、スロットル開度TVO)とに基づいて圧縮比を設定する。そして、設定された圧縮比となるように、アクチュエータ(モータ)等を制御して、コントロールシャフトの回転位置を変化させる(複リンク式圧縮比可変機構の場合)。 The engine 1 further includes a variable compression ratio mechanism 100. The variable compression ratio mechanism 100 is configured to be able to change the compression ratio, for example, by changing the top dead center position of the piston. The compression ratio control using the variable compression ratio mechanism 100 is basically performed by engine speed Ne and load Te (for example, intake air amount Qa, basic fuel injection amount Tp, accelerator opening APO, throttle opening TVO). The compression ratio is set based on the above. And an actuator (motor) etc. are controlled so that it may become the set compression ratio, and the rotation position of a control shaft is changed (in the case of a multi-link type compression ratio variable mechanism).
上記のような基本的な圧縮比の設定に加えて、全開付近での運転領域においては、ノックの発生しない(又は軽微なノックが発生している)範囲で、MBT近傍の点火時期で運転可能な圧縮比となるように制御することで、その時のコンディションに応じた最適な点火時期と圧縮比で運転する。
なお、実圧縮比は、ロータリーエンコーダ29等により、例えば上記コントロールシャフトの回転位置を検出することで検出可能である。
In addition to the basic compression ratio setting as described above, in the operating range near the fully open position, the engine can be operated at the ignition timing near the MBT within a range where knocking does not occur (or minor knocking occurs). By controlling so as to obtain a proper compression ratio, the engine is operated at an optimal ignition timing and compression ratio according to the condition at that time.
The actual compression ratio can be detected by detecting, for example, the rotational position of the control shaft with the rotary encoder 29 or the like.
次に、ノック制御による点火時期補正量(点火時期の変化量)が進角側にある場合と、遅角側にある場合に分けて圧縮比の変更動作について詳しく説明する。
図2は、上記図1に示した車両用エンジンのシステム構成において、ノック制御による点火時期補正量が進角側にある場合、圧縮比の補正量を算出するフローチャートである。また、図3はこの時の点火時期(ADV)と修正トルクとの関係を示している。
本例は、ノックの発生しにくいコンディションの場合に対応し、具体的には吸気温度や機関温度(油水温)が低い状態、あるいは湿度が高い状態、及びガソリンのオクタン価が高い場合になどの条件である。
Next, the compression ratio changing operation will be described in detail for the case where the ignition timing correction amount (the amount of change in the ignition timing) by the knock control is on the advance side and on the retard side.
FIG. 2 is a flowchart for calculating the correction amount of the compression ratio when the ignition timing correction amount by the knock control is on the advance side in the system configuration of the vehicle engine shown in FIG. FIG. 3 shows the relationship between the ignition timing (ADV) and the correction torque at this time.
This example corresponds to the condition where knocking is difficult to occur. Specifically, conditions such as when the intake air temperature and engine temperature (oil temperature) are low, or when the humidity is high, and when the octane number of gasoline is high. It is.
ステップS101では、ノック制御領域か否かを判定する。
ノック制御領域であると判定されると、ステップS102でノックが発生していないか判定する。
ステップS101でノック制御領域でないと判定された場合やステップS102でノックが発生していると判定された場合には処理を終了する。
In step S101, it is determined whether it is a knock control area.
If it is determined that it is a knock control region, it is determined in step S102 whether a knock has occurred.
If it is determined in step S101 that the region is not the knock control region, or if it is determined in step S102 that knocking has occurred, the process ends.
ノックが発生していない場合には、ステップS103で点火時期を所定値進角させ、ステップS104でノックが発生していないか判定する。
そして、ステップS104でノックが発生していないと判定されると、ステップS103に戻って点火時期を所定値進角させ、ノックが発生するまで点火時期を進角させる。
ノックが発生すると、ステップS105に進み、元の点火時期からの進角量を算出する。
If knock has not occurred, the ignition timing is advanced by a predetermined value in step S103, and it is determined whether knock has occurred in step S104.
If it is determined in step S104 that knock has not occurred, the process returns to step S103 to advance the ignition timing by a predetermined value, and advance the ignition timing until knock occurs.
If knocking occurs, the process proceeds to step S105, and the advance amount from the original ignition timing is calculated.
ステップS106では、算出した進角量が所定値以上であるか否かを判定する。
ステップS106で進角量が所定値以上であると判定されると、ステップS107で点火時期進角量から圧縮比アップ代を算出する。このように、ノック制御による点火時期補正量が進角側にある場合(ノックが発生しにくい)、点火時期補正量から圧縮比アップ代を算出する。この圧縮比アップ代は、次式(1)で表すことができる。
In step S106, it is determined whether or not the calculated advance amount is greater than or equal to a predetermined value.
If it is determined in step S106 that the advance amount is greater than or equal to a predetermined value, a compression ratio up allowance is calculated from the ignition timing advance amount in step S107. As described above, when the ignition timing correction amount by the knock control is on the advance side (knock does not easily occur), the compression ratio up margin is calculated from the ignition timing correction amount. This compression ratio increase allowance can be expressed by the following equation (1).
圧縮比アップ代=ノック点火時期補正量×補正係数…(1)
ここで、補正係数(実験的に求めた感度)は、圧縮比と点火時期の相関を表しており、例えば圧縮比1に対して点火時期5degである。よって、例えば5deg進角させたときにノックが発生したとすると、圧縮比εを1上げることができる。すなわち、
圧縮比アップ代=5deg×1/5=1
である。
Compression ratio up allowance = knock ignition timing correction amount x correction coefficient (1)
Here, the correction coefficient (sensitivity obtained experimentally) represents the correlation between the compression ratio and the ignition timing, and is, for example, the ignition timing 5 deg with respect to the compression ratio 1. Therefore, for example, if knocking occurs when the angle is advanced by 5 degrees, the compression ratio ε can be increased by one. That is,
Compression ratio up allowance = 5 deg × 1/5 = 1
It is.
次のステップS108では、圧縮比アップ代を目標圧縮比へ反映し、圧縮を目標へ制御する。
そして、ステップS109で、実圧縮比の変化に合わせて元の点火時期まで遅角し、処理を終了する。点火時期の変更速度は、圧縮比の変更速度に比べて充分に早いので、実圧縮比の変化に合わせて点火時期を制御できる。
In the next step S108, the compression ratio up margin is reflected in the target compression ratio, and the compression is controlled to the target.
In step S109, the ignition timing is retarded in accordance with the change in the actual compression ratio, and the process ends. Since the ignition timing changing speed is sufficiently faster than the compression ratio changing speed, the ignition timing can be controlled in accordance with the change in the actual compression ratio.
具体的には、例えば図3に示すように、圧縮比が11(ε=11)で、MBTで運転中に、ノック制御によりMBTよりも5deg進角した点火時期S1でトレースノックが発生したとすると、このノック点火時期補正量から圧縮比アップ代を算出し、算出した圧縮比アップ代分圧縮比を上げ、点火時期を圧縮比の上昇に合わせて元に戻す。本例では、圧縮比を1増大させることができるので、圧縮比を12(ε=12)にして点火時期を5deg遅角させた点火時期S2に設定する。このように圧縮比を上げることで、図3に示すようにトルクを向上させることができる。 Specifically, as shown in FIG. 3, for example, when the compression ratio is 11 (ε = 11) and the operation is performed at MBT, the trace knock occurs at the ignition timing S1 advanced by 5 deg from MBT by the knock control. Then, the compression ratio up allowance is calculated from this knock ignition timing correction amount, the compression ratio up allowance is increased, and the ignition timing is restored to the original as the compression ratio increases. In this example, since the compression ratio can be increased by 1, the compression ratio is set to 12 (ε = 12), and the ignition timing is set to the ignition timing S2 obtained by retarding the ignition timing by 5 degrees. By increasing the compression ratio in this way, the torque can be improved as shown in FIG.
従って、圧縮比可変機構を備えた内燃機関において、全開付近での運転領域において、ノックの発生しない、または軽微なノックが発生している範囲でMBT近傍の点火時期で運転可能な圧縮比となるように制御できる。 Therefore, in an internal combustion engine equipped with a variable compression ratio mechanism, a compression ratio that can be operated at an ignition timing in the vicinity of the MBT within a range where the knock is not generated or a slight knock is generated in the operating region near the fully open position. Can be controlled.
図4は、上記図1に示した車両用エンジンのシステム構成において、ノック制御による点火時期補正量が遅角側にある場合、圧縮比の補正量を算出するフローチャートである。また、図5はこの時の点火時期(ADV)と修正トルクとの関係を示している。
本例は、ノックが発生しやすいコンディションの場合に対応し、具体的には吸気温度や機関温度(油水温)が高い状態、あるいは湿度が低い状態、及びガソリンのオクタン価が低い場合になどの条件である。
FIG. 4 is a flowchart for calculating the correction amount of the compression ratio when the ignition timing correction amount by the knock control is on the retard side in the system configuration of the vehicle engine shown in FIG. FIG. 5 shows the relationship between the ignition timing (ADV) and the correction torque at this time.
This example corresponds to the condition where knocking is likely to occur. Specifically, conditions such as when the intake air temperature or engine temperature (oil temperature) is high, or when the humidity is low, or when the gasoline octane number is low. It is.
ステップS201では、ノック制御領域か否かを判定する。
ノック制御領域であると判定されると、ステップS102でノックが発生しているか判定する。
ステップS201でノック制御領域でないと判定された場合やステップS202でノックが発生していないと判定された場合には処理を終了する。
In step S201, it is determined whether it is a knock control area.
If it is determined that it is a knock control region, it is determined in step S102 whether a knock has occurred.
If it is determined in step S201 that the region is not the knock control region, or if it is determined in step S202 that no knock has occurred, the process ends.
ノックが発生している場合には、ステップS203で点火時期を所定値遅角させ、ステップS204でノックが発生していないか判定する。
そして、ステップS204でノックが発生していると判定されると、ステップS203に戻って点火時期を所定値遅角させ、ノックが発生しなくなるまで点火時期を遅角させる。この際、点火時期に対する感度が大きいため、ノックが出ないところまで遅角させるとトルクの低下が大きくなり、トルクが落ちたところで制御することになる。
ノックが停止すると、ステップS205に進み、元の点火時期からの遅角量を算出する。
If knocking has occurred, the ignition timing is retarded by a predetermined value in step S203, and it is determined whether knocking has occurred in step S204.
If it is determined in step S204 that knocking has occurred, the process returns to step S203 to retard the ignition timing by a predetermined value, and retard the ignition timing until no knocking occurs. At this time, since the sensitivity with respect to the ignition timing is large, if the retard is made to a point where knocking does not occur, the torque decreases greatly, and control is performed when the torque decreases.
When the knocking stops, the process proceeds to step S205, and the retardation amount from the original ignition timing is calculated.
ステップS206では、算出した遅角量が所定値以上であるか否かを判定する。
ステップS206で遅角量が所定値以上であると判定されると、ステップS207で点火時期遅角量から圧縮比ダウン代を算出する。このように、ノック制御による点火時期補正量が遅角側にある場合(ノックが発生している)には、点火時期補正量から圧縮比ダウン代を算出する。この圧縮比ダウン代は、次式(2)で表すことができる。
In step S206, it is determined whether or not the calculated retardation amount is greater than or equal to a predetermined value.
If it is determined in step S206 that the retard amount is greater than or equal to a predetermined value, a compression ratio down allowance is calculated from the ignition timing retard amount in step S207. In this way, when the ignition timing correction amount by knock control is on the retard side (knock has occurred), the compression ratio down allowance is calculated from the ignition timing correction amount. This compression ratio down allowance can be expressed by the following equation (2).
圧縮比ダウン代=ノック点火時期補正量×補正係数…(2)
ここで、補正係数(実験的に求めた感度)は、圧縮比と点火時期の相関を表しており、例えば圧縮比1に対して点火時期−5degである。よって、例えば5deg遅角させたときにノックが停止したとすると、圧縮比εを1下げることができる。すなわち、
圧縮比ダウン代=−5deg×1/5=−1
である。
Compression ratio down allowance = knock ignition timing correction amount × correction coefficient (2)
Here, the correction coefficient (experimentally determined sensitivity) represents the correlation between the compression ratio and the ignition timing, and is, for example, the ignition timing −5 deg with respect to the compression ratio 1. Therefore, for example, if knocking is stopped when the angle is delayed by 5 degrees, the compression ratio ε can be reduced by one. That is,
Compression ratio down allowance = −5 deg × 1/5 = −1
It is.
次のステップS208では、圧縮比ダウン代を目標圧縮比へ反映し、圧縮を目標へ制御する。
そして、ステップS209で、実圧縮比の変化に合わせて元の点火時期まで進角し、処理を終了する。点火時期の変更速度は、圧縮比の変更速度に比べて充分に早いので、実圧縮比の変化に合わせて点火時期を制御できる。
In the next step S208, the compression ratio down allowance is reflected in the target compression ratio, and the compression is controlled to the target.
In step S209, the ignition timing is advanced to the original ignition timing in accordance with the change in the actual compression ratio, and the process ends. Since the ignition timing changing speed is sufficiently faster than the compression ratio changing speed, the ignition timing can be controlled in accordance with the change in the actual compression ratio.
具体的には、例えば図5に示すように、圧縮比が12(ε=12)でトレースノックが発生している場合、ノック制御により点火時期を遅角させ、MBTよりも5deg遅角した点火時期S3でトレースノックが停止したとすると、圧縮比が高いと点火時期に対してトルクの低下の傾斜が急峻なためトルクの低下が激しくなる。そこで、このノック点火時期補正量から圧縮比ダウン代を算出し、算出した圧縮比ダウン代分圧縮比を下げ、点火時期を圧縮比低下に合わせて元に戻す。本例では、圧縮比εを1低下させることができるので、圧縮比を11(ε=11)に下げて点火時期を5deg進角させた点火時期S4に設定する。このように圧縮比を下げることで、図5に示すようにトルクを向上させることができる。 Specifically, as shown in FIG. 5, for example, when a trace knock occurs when the compression ratio is 12 (ε = 12), the ignition timing is retarded by knock control and the ignition is delayed by 5 deg from MBT. Assuming that the trace knock is stopped at the timing S3, if the compression ratio is high, the torque decreases steeply with respect to the ignition timing, so the torque decreases sharply. Therefore, the compression ratio down allowance is calculated from this knock ignition timing correction amount, the calculated compression ratio down allowance is reduced, and the ignition timing is restored to the original when the compression ratio decreases. In this example, since the compression ratio ε can be decreased by 1, the compression ratio is set to 11 (ε = 11) and the ignition timing is set to the ignition timing S4 advanced by 5 degrees. By reducing the compression ratio in this way, the torque can be improved as shown in FIG.
従って、圧縮比可変機構を備えた内燃機関において、全開付近での運転領域において、ノックの発生しない(または軽微なノックが発生している)範囲でMBT近傍の点火時期で運転可能な圧縮比となるように制御できる。
なお、上記実施形態では、圧縮比可変機構をノックセンサによるノックの検出で制御するようにしたが、有効(実)圧縮比、新気量、残ガス量、圧縮温度、及びノック感度のいずれか、または複数の組み合わせにより制限したり補正量を増減したりするようにしても良い。更に、点火時期の変更速度は、圧縮比の変更速度に比べて充分に早いので、過補正でノックが発生した時には点火時期の制御を行うようにしても良い。
また、トルク向上のための制御に着目して説明したが、必ずしも実圧縮目標を目標圧縮比に設定する必要はなく、要求される特性に応じて実圧縮目標を目標圧縮比より低くすることもできる。
Therefore, in an internal combustion engine equipped with a variable compression ratio mechanism, a compression ratio that can be operated at an ignition timing in the vicinity of MBT in a range where knocking does not occur (or minor knocking occurs) in the operating region near full opening. Can be controlled.
In the above embodiment, the variable compression ratio mechanism is controlled by detecting the knock by the knock sensor. However, any one of the effective (actual) compression ratio, the fresh air amount, the remaining gas amount, the compression temperature, and the knock sensitivity is selected. Alternatively, it may be limited by a plurality of combinations or the correction amount may be increased or decreased. Furthermore, since the changing speed of the ignition timing is sufficiently faster than the changing speed of the compression ratio, the ignition timing may be controlled when knocking occurs due to overcorrection.
In addition, although the explanation has been made focusing on the control for improving the torque, it is not always necessary to set the actual compression target to the target compression ratio, and the actual compression target may be made lower than the target compression ratio according to the required characteristics. it can.
上記のような構成によれば、ノックの発生状態に応じて、MBTで運転可能な圧縮比となるように制御することで、その時のコンディション、例えば温度、湿度等の環境、ガソリンのオクタン価等に応じた最適な点火時期と圧縮比で運転することが可能となり、最大限に出力を引き出すことができる。これによって、加速性能向上や燃費向上が期待できる。 According to the above configuration, by controlling the compression ratio so that it can be operated by MBT according to the state of knocking, the condition at that time, for example, the environment such as temperature and humidity, the octane number of gasoline, etc. It is possible to operate with the optimal ignition timing and compression ratio according to the output, and the output can be maximized. This can be expected to improve acceleration performance and fuel efficiency.
1…エンジン(内燃機関)、20…ECU(制御手段)、27…ノックセンサ(検知手段)、100…圧縮比可変機構(可変機構) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Engine (internal combustion engine), 20 ... ECU (control means), 27 ... Knock sensor (detection means), 100 ... Compression ratio variable mechanism (variable mechanism)
Claims (2)
ノック制御による点火時期補正量が進角側にある場合に、点火時期をノックが発生するまで進角させ、点火時期補正量から圧縮比アップ代を算出して、この圧縮比アップ代分圧縮比を上げ、実圧縮比の上昇に合わせて点火時期を遅角して、進角する前の点火時期に戻し、
ノック制御による点火時期補正量が遅角側にある場合に、点火時期をノックの発生が停止するまで遅角させ、点火時期補正量から圧縮比ダウン代を算出して、この圧縮比ダウン代分圧縮比を下げ、実圧縮比の低下に合わせて点火時期を進角して、遅角する前の点火時期に戻す、ことを特徴とする内燃機関の制御装置。 A control device for an internal combustion engine comprising detection means for detecting occurrence of knock, control means for controlling ignition timing, and a compression ratio variable mechanism for changing the compression ratio of the internal combustion engine,
When the ignition timing correction amount by knock control is on the advance side, advance the ignition timing until knock occurs, calculate the compression ratio up allowance from the ignition timing correction amount, and this compression ratio up allowance compression ratio Increase the actual compression ratio, retard the ignition timing, return to the ignition timing before the advance,
If the ignition timing correction amount by knock control is on the retard side, retard the ignition timing until knocking stops, calculate the compression ratio down allowance from the ignition timing correction amount, and calculate the compression ratio down allowance. A control device for an internal combustion engine, wherein the compression ratio is lowered, the ignition timing is advanced in accordance with a decrease in the actual compression ratio, and the ignition timing is returned to the ignition timing before being retarded .
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