JPH02163429A - 過給機付エンジンの可変圧縮比制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は過給機付エンジンにおける可変圧縮比機構の制
御に関する。

（従来技術） 過給機付エンジンにおいては、通常、排気タービンを迂
回するバイパス通路を設け、過給圧が設定値を越えると
このバイパス通路を開いて過給機の駆動力を減少させ過
給圧の上昇を抑えるようにした、いわゆるウェストゲー
ト方式等の過給圧制御手段を備えている。

ところで、これらウェストゲート方式等の過給圧制御手
段を備えるものにおいては、最高過給圧の設定を常時一
定に規制しようとすると、エンジンの加速時のように一
時的に高い出力か要求されるときに十分な出力性能が得
られないということから、例えば特開昭５７−１４６０
２３号公報に記載されているように、加速時にはウエス
トゲ一トバルブの開弁圧を実質的に高めて最高過給圧を
上昇させることでエンジン出力の向上を図るようにした
らのが知られている。ところが、例えば低回転低負荷状
態からの全開加速の場合には、こういった低回転低負荷
の領域では本来排気ガスのエネルギーが低いということ
や、排気ターボ自体の慣性モーメントが大きいことによ
る回転上昇の遅れ（いわゆるターボラグ）があるために
、過給圧が期待どおり上がらないという事情があり、し
たがって、上記のように最高過給圧の設定を上げること
によって十分な加速性能を得ることは難しい。

そこで、このような過給圧の上がらない領域ではこれを
補うための手段を講することが要求される。そして、そ
の一つとして、例えば実開昭６２−３９５２号公報に記
載された可変圧縮比機構の利用が考えられている。同公
報記載の可変圧縮比機構は、ピストンピンとコンロッド
との間に介装した偏心ベアリングにロックビン係合孔を
設け、コンロッド側に設けたロックビンを油圧によって
上記係合孔に対し係合・離脱させることでピストンのコ
ンロッドに対する相対位置を変えるよう構成されたもの
である。

しかしながら、上記可変圧縮比機構は、低回転低負荷の
領域では高圧縮比として燃費の改善を図り、低回転高負
荷の領域では低圧縮比としてノッキングを防止するよう
構成するのが普通であって、そのため、低回転低負荷域
からの全開加速時には低圧縮比側に切り換わってしまい
、過給圧の上昇遅れを補うよう機能させることができな
い。

（発明の目的） 本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、低
回転低負荷域では高圧縮比として燃費を改善し、低回転
高負荷域では低圧縮比としてノッキングを防止すること
のできる可変圧縮比機構の機能を生かしつつ、その可変
圧縮比機構を利用して過給機付エンジンの加速初期の過
給圧上昇の遅れをｈＷい、加速性能を向上させることを
目的とする。

（発明の構成） 本発明は、過給機付エンジンを低回転低負荷から全開加
速するような場合、過給機の回転上昇に遅れがあるため
、加速初期のエンジン出力は過給のない状態でのトルク
特性に沿ったものとなり、その後、過給機の回転上昇と
ともに徐々に定常過給状態でのトルク特性に移行してい
くという過渡特性を示すことに着目し、加速初期におい
ては可変圧縮比機構が直ちに低圧縮比側に切り変わらず
に高圧縮比側に保持されるよう制御系を構成することで
、高圧縮比によるトルクアップが実現できることを見い
だしたものであって、その構成は第１図に示すとおりで
ある。すなわち、本発明に係る過給機付エンジンの可変
圧縮比制御装置は、過給機付エンジンにおいて、可変圧
縮比機構と、当該エンジンが低回転低負荷域にあるか低
回転高負荷域にあるかを検出する負荷状部検出手段と、
当該エンジンが低回転低負荷域にあるとき上記可変圧縮
比機構を高圧縮比側に制御するための制御信号を発生す
る第！の制御信号発生手段と、当該エンジンが低回転高
負荷域にあるとき上記可変圧縮比機構を低圧縮比側に制
御するための制御信号を発生する第２の制御信号発生手
段と、これら二つの制御信号発生手段の出力を切り換え
上記可変圧縮比機構の制御信号として出力する切換制御
手段と、当該エンジンの加速状態を検出する加速検出手
段と、加速が検出されたとき上記切換制御手段による高
圧縮比側から低圧縮比側への制御信号の切り換えを過給
圧か所定値に達するまで遅延させる加速補正手段を備え
たことを特徴としている。

（作用） 可変圧縮比機構はエンジンが低回転低負荷域にあるとき
は高圧縮比側に制御され、定常状態で低回転高負荷域に
あるときは低圧縮比側に制御される。

また、加速時においては、エンジンが低回転高負荷域に
移行してし可変圧縮比機構は直ちには低圧縮比側に切り
換わらず、過給圧が所定値に達するまで遅延して低圧縮
比側に切り換イつる。

（実施例） 以下、実施例を図面に基づいて説明する。

第２図は本発明の第１の実施例である排気ターボ過給機
付エンジンにおける可変圧縮比機構の全休園である。こ
の実施例において、ピストンｌのピンボス部２ａ、２ｂ
にはピストンピン３が嵌着されている。ピストンピン３
は軸方向中央に偏心部３ａを備え、該偏心部３ａにコン
ロッド４が連結され、したがって、その軸心がコンロッ
ド小端部４ａの中心に対し偏心した偏心ピストンピンと
なっている。上記コンロッド小端部４ａの内周には、コ
ンロッド大端部４ｂ側に開口するピンポール５が設けら
れ、それに対し、上記ピストンピン３の偏心部３ａ外周
には、コンロッド小端部４ａの中心１なわち偏心部３ａ
の中心とピストンピン３の軸心とを結ぶ線上の両端に、
上記コンロッド小端部４ａ側のピンホール５に対応した
ピンホール６．７か開口している。そして、上記コンロ
ッド小端部４ａ内周側のピンホール５にはロックピン８
が遊嵌されている。該小端部４ａ側のピンホール５は上
記ロックピン８の長さ寸法より深いビン摺動部を有し、
底部にはコンロッド大端部４ｂのＭ１’ｉＲ９に連通す
る油圧通路１０が開口している。

一方、偏心部３ａ外周側の二つのピンホール６゜７は上
記ロックピン８の長さ寸法より浅いビン摺動部を備えて
いる。ロックピン８は上記内周側ピンホール５内に完全
に収納可能であり、また、上記外周側ピンホール６．７
のいずれかと整合した状態で上向きの慣性力が作用する
と、これらいずれかの外周側ピンホール６．７と係合す
る。

コンロッド大端部４ｂの上記油溝９は、クランク軸１１
に形成された油圧通路！２を介して油圧供給通路１３に
連通し、この油圧供給通路１３にはソレノイド制御弁１
４が介設されている。この制御弁１４によって油圧のオ
ン・オフが行われる。

圧縮比の切り換えに際しては、ピストン下死点近傍にお
いて制御弁Ｉ４によりロックピン８に作用する油圧がオ
ン状態に切り換えられる。この時、ロックピン８の慣性
力は下向きに作用しているため、ロックピン８はそれ自
体の慣性力によって外周側ピンホール６．７から外れ内
周側ビンポール５内に完全に入り込む。これにより、ピ
ストンピン３はコンロッド４に対して回動力向にフリー
となる。そして、高圧縮比から低圧縮比への切り換えの
場合には、圧縮上死点近傍において油圧をオン状態に戻
すことにより、その間、ピストンピン３はピストンｌの
下向きの慣性力と筒内圧力により低圧縮比位置から半回
転して低圧縮比位置となる。そして、その位置でロック
ピン８がそれ自体の−Ｌ向きの慣性力と油圧によって作
動し、一方のピンホール６に係合してピストンピン３を
低圧縮比位置に固定する。また１、低圧縮比から高圧縮
比への切り換えの場合には、同様にピストンピン３をフ
リーとした後、吸気上死点近傍において油圧をオンに戻
すと、その間にピストンピン３はピストンの上向きの慣
性力によって高圧縮比位置まで半回転し、その位置でロ
ックピン９がそれ自体の」−向きの慣性力と油圧によっ
てもう一方のピンホール７．８に係合しピストンピン３
を高圧縮比位置に固定する。

ソレノイド制御弁１　＝１は、第３図に示すようにコン
トロールユニット１５によって制御される。

コントロールユニット１５には、エンジン回転数エンジ
ン負荷（吸気管内圧力）、キャタリスト温度、加速信号
といった各情報が人力される。加速信号は、例えば、吸
入空気量変化、エンジン回転数変化、スロットル開度変
化等が用いられる。そして、所定の加速状＠（全開加速
）が検出され、しから、その加速開始時の状態が第４図
にＡで示す所定の低回転低負荷領域であるときは、デイ
レ−タイマによって一定時間高圧縮比を保持する。

また、加速状態でないときは、キャタリスト温度が活性
化温度に達しているか達していないかにより、達してい
れば高圧縮比とするが、活性化温度に達していなければ
、低圧縮比状態に保持し排気ガス温度を上げてキャタリ
ストの活性化を早めるようにする。これにより、特に冷
間始動時のキャタリスト活性化の遅れが防止され、暖機
性能およびエミッション性能の向上と燃費改善の両立が
可能となる。なお、定常運転時においては、エンジンの
圧縮比は低回転低負荷域で高圧縮比側に制御され、低回
転高負荷域で低圧縮比側に制御される。

つぎに、この実施例の制御を第５図のフローチャートに
よって説明する。

スタートし、まず、加速判定を行い、所定の加速状態に
あるということであれば、つぎに、加速のイニシャル時
は第４図に示すＡ領域内であったかどうかを見る。

そして、イニシャル時がＡ領域にあゲたということであ
れば、高圧縮比状態を一定時間保持し、一定時間が経て
ば低圧縮比状態に制御する。

また、加速状態であっても、加速のイニシャル時がＡ領
域内でなかったというときは、直ちに低圧縮比状態に制
御する。

加速状態でないというときは、ついで、キャタリスト温
度が活性化温度に達しているかどうかを見て、達してい
れば高圧縮比状態に制御し、達していなければ低圧縮比
状態に制御する。

上記実施例では、加速初期に高圧縮比から低圧縮比への
切り換えを遅延させるためにデイレ−タイマを用いてお
り、これによれば、過給圧が所定値に達するまでの加速
補正が簡単に行える。しかし、加速時に過給圧が所定値
に達したかどうかを直接見て、それにより圧縮比制御を
行うようにずれば、デイレ−タイマを用いたものに対し
てより精度の良いコントロールが可能であり、耐ノツク
性および加速性の両立をより十分なものとすることがで
きる。これを具体的にしたものが次に述べる第２の実施
例である。

この第２の実施例において、可変圧縮比機構は第２図に
示す第１の実施例のものと同じである。

また、その制御系は第６図に示すとおりであって、ソレ
ノイド制御弁１４を制御するコントロールユニット１５
にはキャタリスト温度、過給圧、加速信号といった各情
報が入力される。そして、所定の加速状態が検出された
とき、過給圧が設定値に達するまでの間は高圧縮比状態
に保持する。また、過給圧が設定値に達すれば、低回転
高負荷ということで定常時と同様に低圧縮比状態に制御
する。

この過給圧判定の設定値は、定常全開時の過給圧以下の
範囲で予めそれぞれの運転領域によって定められる。ま
た、加速でないときは、やはりキャタリスト温度が活性
化温度に達しているかどうかによって第１の実施例と同
様の制御を行う。

第７図はこの実施例の制御を実行するフローチャートで
ある。

スタートし、まず、加速状態にあるかどうかを判定する
。そして、加速状態にあるということであれば、つぎに
、過給圧が設定値に達しているかどうかを見て、過給圧
が設定値に達するまでは高圧縮比状態を保持し、設定値
に達したということであれば低圧縮比状態に制御する。

また、加速状態でないというときは、キャタリスト温度
に達しているかどうかを見て、達していれば高圧縮比状
態に制御し、達していなければ低圧縮比状態に制御する
。

なお、本発明は、機械式過給機を備えたエンジンに対し
ても適用することができる。

（発明の効果） 本発明は以上のように構成されているので、可変圧縮比
によって燃費および耐ノツク性能の改善を図りつつ、加
速初期の過給圧上昇の遅れを高圧縮比によるトルクアッ
プで補い加速レスポンスを向上さけることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の全体構成図、第２図は本発明の第１の
実施例における可変圧縮比機構の全体図、第３図は同実
施例の制御システム図、第４図は同実施例の制御に係る
領域図、第５図は同実施例の制御を実行するフローチャ
ート、第６図は本発明の第２の実施例の制御システム図
、第７図は同実施例の制御を実行するフローチャートで
ある。 ｌ：ピストン、３：ピストンピン、３ａ：偏心部、４：
コンロッド、８：ロックビン、１０・油圧通路、１４：
ソレノイド制御弁、１５：コントロールユニット。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）過給機付エンジンにおいて、可変圧縮比機構と、
   当該エンジンが低回転低負荷域にあるか低回転高負荷域
   にあるかを検出する負荷状態検出手段と、当該エンジン
   が低回転低負荷域にあるとき上記可変圧縮比機構を高圧
   縮比側に制御するための制御信号を発生する第１の制御
   信号発生手段と、当該エンジンが低回転高負荷域にある
   とき上記可変圧縮比機構を低圧縮比側に制御するための
   制御信号を発生する第２の制御信号発生手段と、これら
   二つの制御信号発生手段の出力を切り換え上記可変圧縮
   比機構の制御信号として出力する切換制御手段と、当該
   エンジンの加速状態を検出する加速検出手段と、加速が
   検出されたとき上記切換制御手段による高圧縮比側から
   低圧縮比側への制御信号の切り換えを過給圧が所定値に
   達するまで遅延させる加速補正手段を備えたことを特徴
   とする過給機付エンジンの可変圧縮比制御装置。