(57)【要約】  内燃機関（１）は、機械的圧縮比を変更する可変圧縮比機構（２）と、吸気弁（４）のバルブタイミングを変更する可変バルブタイミング機構（７）と、を有する。加速要求時には、定常時の目標値よりも目標圧縮比を低圧縮比とし、バルブタイミングを進角側とする。可変圧縮比機構（２）は、所定の中間圧縮比領域で許容燃焼圧が低くなるので、加速に伴う圧縮比変化の過程の中で、所定の中間圧縮比領域に実圧縮比（ｒＶＣＲ）があるときに、ウェストゲートバルブ（２９）の開度増加やスロットルバルブ（１９）の開度減少等により吸気圧を制限する。
2019003326.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の機械的圧縮比を変更する可変圧縮比機構を備えた内燃機関の制御方法であって、
加速要求があったときに、上記可変圧縮比機構の目標圧縮比を定常時の機関運転条件に応じた基準目標圧縮比よりも低くし、
上記可変圧縮比機構の上記目標圧縮比への圧縮比変化の過程の中で、所定の中間圧縮比領域において最大燃焼圧の制限を行う、内燃機関の制御方法。
【請求項２】
内燃機関は、吸気弁のバルブタイミングを変更する可変バルブタイミング機構をさらに備えており、
加速要求があったときに、上記可変バルブタイミング機構の目標制御位置を定常時の機関運転条件に応じた基準目標制御位置よりも進角側とする、請求項１に記載の内燃機関の制御方法。
【請求項３】
上記内燃機関はターボチャージャを備えており、
上記最大燃焼圧の制限として、上記ターボチャージャによる過給圧の低下補正を行う、請求項１または２に記載の内燃機関の制御方法。
【請求項４】
上記最大燃焼圧の制限として、スロットル弁開度の減少補正を行う、請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の制御方法。
【請求項５】
上記可変圧縮比機構の実圧縮比を逐次検出し、この実圧縮比が上記の所定の中間圧縮比領域にあるときに最大燃焼圧の制限を行う、請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の制御方法。
【請求項６】
上記中間圧縮比領域における機械的圧縮比の値に対して吸気圧制限値を予め設定し、
上記実圧縮比が上記の所定の中間圧縮比領域にあるときに、上記実圧縮比に対応した吸気圧制限値を用いて吸気圧を制限する、請求項５に記載の内燃機関の制御方法。
【請求項７】
上記可変圧縮比機構の全制御範囲における機械的圧縮比の値に対して吸気圧制限値を予め設定し、上記実圧縮比に対応した吸気圧制限値を用いて吸気圧の制限を行うとともに、
上記中間圧縮比領域における吸気圧制限値の値を、他の領域の吸気圧制限値に比較して小さな値とした、請求項５に記載の内燃機関の制御方法。
【請求項８】
可変圧縮比機構の機構上の許容燃焼圧の特性に対応して最大燃焼圧の制限を行う、請求項１〜７のいずれかに記載の内燃機関の制御方法。
【請求項９】
上記可変圧縮比機構は、一端がピストンに連結されたアッパリンクと、このアッパリンクの他端が連結されるとともに、クランクシャフトのクランクピンに回転可能に取り付けられたロアリンクと、このロアリンクに一端が連結されるとともに、他端が内燃機関本体に対して揺動可能に支持されたコントロールリンクと、を備えた複リンク式ピストンクランク機構からなり、上記コントロールリンクの内燃機関本体に対する揺動支持位置を変位させることにより機械的圧縮比が変化する構成である、請求項１〜８のいずれかに記載の内燃機関の制御方法。
【請求項１０】
アクチュエータの動作に応じて内燃機関の機械的圧縮比が変化する可変圧縮比機構と、
運転者によるトルク要求を検出するセンサと、
上記可変圧縮比機構の目標圧縮比として定常時の機関運転条件に応じた基準目標圧縮比を記憶した記憶部と、
内燃機関の吸気圧を変更する吸気圧変更デバイスと、
上記センサにより加速要求を検出したときに、上記可変圧縮比機構の目標圧縮比を上記基準目標圧縮比よりも低く設定するとともに、上記可変圧縮比機構の上記目標圧縮比への圧縮比変化の過程の中で、所定の中間圧縮比領域において上記吸気圧変更デバイスを介して最大燃焼圧の制限を行う制御部と、
を備えてなる内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の機械的圧縮比を変更する可変圧縮比機構を備えた内燃機関において、加速要求に対する制御を行う制御方法および制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、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を備えた内燃機関において、内燃機関の加速要求があったときに、可変圧縮比機構の目標圧縮比を定常時の特性よりも低圧縮比側へ制御することが記載されている。【０００３】
このような制御により、可変圧縮比機構の目標圧縮比は加速要求に伴ってステップ的に変化するが、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の実際の圧縮比は比較的緩慢に変化する。また加速に伴って、ビストンに作用する燃焼圧は増大する。【０００４】
可変圧縮比機構の機械的な機構として、ある中間圧縮比領域において、ピストンに加わる燃焼圧に対する機構の強度ないし耐性が他の圧縮比領域に比較して相対的に低い場合、圧縮比変化の過程で過渡的に最大燃焼圧が許容し得るレベルの燃焼圧を越えてしまうことがあり、好ましくない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１２７２００号公報
【発明の概要】
【０００６】
この発明は、加速要求があったときに、可変圧縮比機構の目標圧縮比を定常時の機関運転条件に応じた基準目標圧縮比よりも低くし、
上記可変圧縮比機構の上記目標圧縮比への圧縮比変化の過程の中で、所定の中間圧縮比領域において最大燃焼圧の制限を行う。
【０００７】
すなわち、許容燃焼圧が中間圧縮比領域において低い場合に、この中間圧縮比領域において最大燃焼圧の制限を行うことで、可変圧縮比機構の耐久性への悪影響を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明に係る内燃機関のシステム構成を示す構成説明図。
【図２】加速時の制御の流れを示すフローチャート。
【図３】加速時の実圧縮比の変化と吸気圧の変化とを示したタイムチャート。
【図４】第２実施例の加速時の制御の流れを示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１０】
図１は、この発明が適用された自動車用内燃機関１のシステム構成を示している。この内燃機関１は、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２を備えた４ストロークサイクルの火花点火式内燃機関であって、各シリンダ３の天井壁面に、一対の吸気弁４および一対の排気弁５が配置されているとともに、これらの吸気弁４および排気弁５に囲まれた中央部に点火プラグ６が配置されている。また内燃機関１は、排気エネルギを利用して過給を行うターボチャージャ８を備えている。
【００１１】
上記吸気弁４は、該吸気弁４の開閉時期を可変制御できる吸気側可変バルブタイミング機構７を備えている。可変バルブタイミング機構７としては、本実施例では、カムシャフトの位相を遅進させることで開時期および閉時期が同時に遅進する構成のものとなっている。このような可変バルブタイミング機構は、種々の型式のものが知られており、本発明は特定の形式の可変バルブタイミング機構に限定されるものではない。
【００１２】
例えば、可変バルブタイミング機構７は、カムシャフトの前端部に同心状に配置されるスプロケットと、このスプロケットとカムシャフトとを所定の角度範囲内において相対的に回転させる油圧式の回転型アクチュエータと、を備えて構成されている。上記スプロケットは、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シャフトに連動している。従って、スプロケットとカムシャフトとが相対回転することで、カムシャフトのクランク角に対する位相が変化する。上記回転型アクチュエータは、油圧により進角側へ付勢する進角側油圧室と、油圧により遅角側へ付勢する遅角側油圧室と、を有し、エンジンコントローラ１０からの制御信号によって図示せぬ油圧制御弁を介してこれらの油圧室への油圧供給を制御することによって、カムシャフトの位相を進角もしくは遅角させる構成となっている。この可変バルブタイミング機構７によって可変制御されるカムシャフトの実際の制御位置（これは実際のバルブタイミングに対応する）は、カムシャフトの回転位置に応答するカム角センサ１１によって検出される。油圧制御弁を介した油圧供給は、カム角センサ１１によって検出される実際の制御位置が運転条件に応じて設定される目標制御位置に合致するようにクローズドループ制御される。
【００１３】
エンジンコントローラ１０は、運転条件として内燃機関１の負荷と回転速度とをパラメータとした目標制御位置マップを備えており、このマップに基づいて目標制御位置を設定する。目標制御位置は、基本的には、低回転速度側では相対的に遅角側のバルブタイミングであり、回転速度が高いほどバルブタイミングが進角する特性となっている。
【００１４】
基本的な吸気弁開時期は上死点前に設定されており、吸気弁閉時期は下死点後に設定されているので、可変バルブタイミング機構７が進角動作すると、吸気弁開時期は上死点から進角側へ離れて排気弁５とのバルブオーバラップが拡大し、吸気弁閉時期は下死点に近付いて体積効率が高くなる。なお、図示例では、排気弁５の動弁機構は開閉時期が変化しない構成となっているが、本発明においては、吸気弁４側の可変バルブタイミング機構７に加えて排気弁５側にも可変バルブタイミング機構を設けた構成であってもよい。
【００１５】
上記吸気弁４を介して燃焼室１３に接続される吸気通路１４には、各気筒毎にポート噴射用燃料噴射弁１５が配置されている。また、各シリンダ３の中へ直接に燃料を噴射するように、筒内噴射用燃料噴射弁１６が設けられている。すなわち、図示例は、いわゆるデュアルインジェクション方式の燃料噴射システムとなっており、負荷等に応じてポート噴射用燃料噴射弁１５と筒内噴射用燃料噴射弁１６とを適宜に用いて燃料供給を行っている。吸気通路１４の吸気コレクタ１８よりも上流側には、エンジンコントローラ１０からの制御信号によって開度が制御される電子制御型スロットルバルブ１９が介装されており、さらにその上流側に、ターボチャージャ８のコンプレッサ８ａが位置している。吸気通路１４のコンプレッサ８ａよりも上流には、吸入空気量を検出するエアフロメータ２０およびエアクリーナ２１が配設されている。コンプレッサ８ａとスロットルバルブ１９との間には、インタークーラ２２が設けられている。また、コンプレッサ８ａの吐出側と吸入側とを連通するようにリサーキュレーションバルブ２３が設けられている。このリサーキュレーションバルブ２３は、スロットルバルブ１９が閉じる減速時に開弁される。
【００１６】
上記排気弁５を介して燃焼室１３に接続される排気通路２５には、ターボチャージャ８のタービン８ｂが介装されており、その下流側にそれぞれ三元触媒からなるプリ触媒装置２６およびメイン触媒装置２７が配設されている。排気通路２５のタービン８ｂよりも上流側には、空燃比を検出する空燃比センサ２８が配置されている。タービン８ｂは、過給圧を制御するために過給圧に応じて排気の一部をバイパスするウェストゲートバルブ２９を備えている。このウェストゲートバルブ２９は、電動モータからなるアクチュエータを介してエンジンコントローラ１０からの制御信号によって開度が制御される電子制御型ウェストゲートバルブである。
【００１７】
排気通路２５のタービン８ｂ下流側の位置と吸気通路１４のコンプレッサ８ａ上流側の位置との間に、排気の一部を吸気系に還流する排気還流通路３０が設けられている。この排気還流通路３０は、ＥＧＲガスクーラ３１およびＥＧＲバルブ３２を備えている。
【００１８】
上記エンジンコントローラ１０には、上記のカム角センサ１１、エアフロメータ２０、空燃比センサ２８のほか、機関回転速度を検出するためのクランク角センサ３４、冷却水温を検出する水温センサ３５、運転者によるトルク要求を検出するセンサとして運転者により操作されるアクセルペダルの踏込量を検出するアクセル開度センサ３６、吸気コレクタ１８における過給圧（吸気圧）を検出する過給圧センサ３７、等のセンサ類の検出信号が入力されている。エンジンコントローラ１０は、これらの検出信号に基づき、燃料噴射弁１５，１６による燃料噴射量および噴射時期、点火プラグ６による点火時期、可変圧縮比機構２による機械的圧縮比、可変バルブタイミング機構７による吸気弁４の開閉時期、スロットルバルブ１９の開度、ウェストゲートバルブ２９の開度、ＥＧＲバルブ３２の開度、等を最適に制御している。
【００１９】
一方、可変圧縮比機構２は、特許文献１や特開２００４−１１６４３４号公報等に記載の公知の複リンク式ピストンクランク機構を利用したものであって、クランクシャフト４１のクランクピン４１ａに回転自在に支持されたロアリンク４２と、このロアリンク４２の一端部のアッパピン４３とピストン４４のピストンピン４４ａとを互いに連結するアッパリンク４５と、ロアリンク４２の他端部のコントロールピン４６に一端が連結されたコントロールリンク４７と、このコントロールリンク４７の他端を揺動可能に支持するコントロールシャフト４８と、を主体として構成されている。上記クランクシャフト４１および上記コントロールシャフト４８は、シリンダブロック４９下部のクランクケース４９ａ内で図示せぬ軸受構造を介して回転自在に支持されている。上記コントロールシャフト４８は、該コントロールシャフト４８の回動に伴って位置が変化する偏心軸部を有し、上記コントロールリンク４７の端部は、詳しくは、この偏心軸部に回転可能に嵌合している。つまり、コントロールシャフト４８の回動に伴って、コントロールリンク４７の揺動支持位置が変位する。このような構成の上記の可変圧縮比機構２においては、コントロールシャフト４８の回動に伴ってピストン４４の上死点位置が上下に変位し、従って、機械的な圧縮比が変化する。
【００２０】
また、上記可変圧縮比機構２の圧縮比を可変制御する駆動機構として、この実施例では、クランクシャフト４１と平行な回転中心軸を有する電動アクチュエータ５１がクランクケース４９ａの外壁面に配置されており、この電動アクチュエータ５１の出力回転軸に固定された第１アーム５２と、コントロールシャフト４８に固定された第２アーム５３と、両者を連結した中間リンク５４と、を介して、電動アクチュエータ５１とコントロールシャフト４８とが連動している。電動アクチュエータ５１は、軸方向に直列に配置された電動モータおよび変速機構を含んでいる。
【００２１】
上記のようにして可変圧縮比機構２により可変制御される機械的圧縮比の実際の値つまり実圧縮比は、実圧縮比検出センサ５６によって検出される。この実圧縮比検出センサ５６は、例えば、コントロールシャフト４８の回動角あるいは電動アクチュエータ５１出力回転軸の回動角を検出するロータリ型ポテンショメータやロータリエンコーダなどから構成される。あるいは、電動アクチュエータ５１を構成する電動モータへの指令信号から該電動モータの回転量を求め、この回転量からコントロールシャフト４８の回動角を求めることで、別個のセンサを用いることなく実圧縮比を検知するようにしてもよい。
【００２２】
上記電動アクチュエータ５１は、上記のようにして求められる実圧縮比が運転条件に対応した目標圧縮比となるように、エンジンコントローラ１０によって駆動制御される。例えば、エンジンコントローラ１０は、運転条件として内燃機関１の負荷と回転速度とをパラメータとした目標圧縮比マップを備えており、このマップに基づいて目標圧縮比を設定する。目標圧縮比は、基本的には、低負荷側では高圧縮比であり、負荷が高いほどノッキング抑制等のために低圧縮比となる。
【００２３】
ここで、上記のような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２にあっては、リンクジオメトリの関係で、ピストン４４に加わる燃焼圧に対する機構の強度ないし耐性が、最高圧縮比と最低圧縮比との間の中間の圧縮比領域において相対的に低下する、という特性がある。つまり、ピストン４４に作用する燃焼圧として、適宜な安全率を含めて可変圧縮比機構２の機械的な機構が損傷に至らない燃焼圧を「許容燃焼圧」と定義すると、この許容燃焼圧は、最高圧縮比付近および最低圧縮比付近での許容燃焼圧に比較して、中間の圧縮比領域において低くなる特性を有している。
【００２４】
従って、運転中に過渡的にでも最大燃焼圧が許容燃焼圧を越えてしまうと、可変圧縮比機構２の耐久性等の上で好ましくない。本発明においては、このようなことから、加速時に、許容燃焼圧が低くなっている中間の圧縮比領域において最大燃焼圧が許容燃焼圧を越えることがないようにする。
【００２５】
以下、図２のフローチャートに基づいて、加速時にエンジンコントローラ１０が実行する制御を具体的に説明する。なお、このフローチャートに示すルーチンは、適宜な間隔（例えば微小時間間隔）で繰り返し実行される。
【００２６】
ステップ１（図中ではＳ１等と記す）では、実圧縮比検出センサ５６によって検出された実圧縮比ｒＶＣＲを読み込む。ステップ２では、加速要求があるか否かを判定する。この加速要求は、例えば、アクセル開度センサ３６が検出するアクセルペダル開度の変化量や変化速度に基づいて判定される。詳しくは、図示しない別のルーチンによって、所定レベル以上の急激な加速要求の有無が逐次判定され、ステップ２では、その診断結果を参照する。なお、加速要求の大きさ（アクセルペダル開度の変化量の大小や変化速度の大小）を併せて求めるようにしてもよい。
【００２７】
ステップ２で加速要求がないと判定した場合には、ステップ３へ進み、定常時の通常の制御を行う。つまり、可変バルブタイミング機構７の目標制御位置ｔＶＴＣを、そのときの運転条件（負荷および回転速度）に応じた定常時の基準目標制御位置に制御し、可変圧縮比機構２の目標圧縮比ｔＶＣＲを、同じくそのときの運転条件（負荷および回転速度）に応じた定常時の基準目標圧縮比に制御する。そして、ステップ３からステップ４へ進み、後述する吸気圧制限制御は行わない。
【００２８】
加速要求がある場合には、ステップ２からステップ５へ進み、可変バルブタイミング機構７の目標制御位置ｔＶＴＣを、そのときの運転条件（負荷および回転速度）に応じた定常時の基準目標制御位置よりも進角側に補正する。また、可変圧縮比機構２の目標圧縮比ｔＶＣＲを、そのときの運転条件（負荷および回転速度）に応じた定常時の基準目標圧縮比よりも低圧縮比側に補正する。このような設定により、ノッキング発生を抑制しつつ出力トルクが向上する。特に、ターボチャージャ８を備えた実施例では、加速初期にターボチャージャ８の応答遅れが存在するが、上記の設定により、この応答遅れ期間中の出力トルク向上が図れ、良好な加速性能が得られる。なお、このような加速要求時における可変バルブタイミング機構７の目標制御位置ｔＶＴＣの進角補正量および可変圧縮比機構２の目標圧縮比ｔＶＣＲの低圧縮比側への補正量は、それぞれ一定量であってもよいが、これらを、加速要求の大きさに応じて設定するようにしてもよい。
【００２９】
上記のように目標圧縮比ｔＶＣＲが設定されることで、可変圧縮比機構２は電動アクチュエータ５１を介してそのときの機械的圧縮比から目標圧縮比ｔＶＣＲへ向けて変化していくが、次のステップ６では、そのときの実圧縮比ｒＶＣＲが、上述した許容燃焼圧が低くなる所定の中間圧縮比領域（第１中間圧縮比ＶＣＲ１と第２中間圧縮比ＶＣＲ２との間）内にあるか否かを判定する。そのときの実圧縮比ｒＶＣＲが所定の中間圧縮比領域の範囲外（つまり、ｒＶＣＲ≧ＶＣＲ１もしくはｒＶＣＲ≦ＶＣＲ２）であれば、ステップ６からステップ４へ進み、後述する吸気圧制限制御は行わない。
【００３０】
ステップ６で、ＶＣＲ１＞ｒＶＣＲ＞ＶＣＲ２であった場合には、ステップ６からステップ７へ進み、そのときの実圧縮比ｒＶＣＲの値に基づいて吸気圧制限値Ｐｌｉｍを設定する。この吸気圧制限値Ｐｌｉｍは、内燃機関１の燃焼サイクル中の最大燃焼圧がそのときの実圧縮比ｒＶＣＲの下での許容燃焼圧を越えないように設定される吸気圧の上限値に相当するもので、エンジンコントローラ１０は、予め機械的圧縮比をパラメータとして吸気圧制限値Ｐｌｉｍを割り付けたテーブルを備えており、ステップ７では、このテーブルを参照してそのときの実圧縮比ｒＶＣＲに対する吸気圧制限値Ｐｌｉｍを求める。この吸気圧制限値Ｐｌｉｍは、スロットルバルブ１９下流の吸気圧（過給圧）の値そのものであってもよく、あるいは吸気圧に相当する代替のパラメータであってもよい。
【００３１】
次に、ステップ７からステップ８へ進み、ステップ７で設定した吸気圧制限値Ｐｌｉｍに沿って、吸気圧制限制御を実行する。すなわち、加速要求時には、トルク要求を満たすように吸気圧が急激に上昇するが、この吸気圧が実圧縮比ｒＶＣＲに関連した吸気圧制限値Ｐｌｉｍを越えるような場合には、吸気圧を吸気圧制限値Ｐｌｉｍに制限する。例えば、吸気圧変更デバイスとして、ターボチャージャ８のウェストゲートバルブ２９の開度を増加補正して過給圧を下げたり、スロットルバルブ１９の開度を減少補正することで、スロットルバルブ１９下流における吸気圧を吸気圧制限値Ｐｌｉｍに制限する。これにより、燃焼サイクル中の最大燃焼圧がそのときの実圧縮比ｒＶＣＲの下での許容燃焼圧を越えることがない。
【００３２】
すなわち、加速要求があったときに、加速前の機械的圧縮比から目標圧縮比ｔＶＣＲへと実圧縮比ｒＶＣＲが低下していく圧縮比変化の過程の中で、実圧縮比ｒＶＣＲが第１中間圧縮比ＶＣＲ１と第２中間圧縮比ＶＣＲ２との間の中間圧縮比領域を通過する間、最大燃焼圧がそのときの実圧縮比ｒＶＣＲの下での可変圧縮比機構２の許容燃焼圧を越えることがないように、ターボチャージャ８のバイパス量の増加やスロットルバルブ１９の開度低減によって吸気圧を制限するのである。
【００３３】
図３は、上記のような加速要求時における圧縮比（実圧縮比ｒＶＣＲ）の変化と吸気圧の変化とを対比して示したタイムチャートである。この例では、内燃機関１が比較的低い負荷で運転していて目標圧縮比ｔＶＣＲが高い定常状態の中で、時間ｔ１において加速要求が発生している。この加速要求に伴い、目標圧縮比ｔＶＣＲがステップ的に低下するため、可変圧縮比機構２は、電動アクチュエータ５１を介して目標圧縮比ｔＶＣＲへ向かって駆動される。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２の実圧縮比ｒＶＣＲの変化は比較的緩慢であり、目標圧縮比ｔＶＣＲがステップ的に低下しても、実圧縮比ｒＶＣＲは、図示するように徐々に低下していく。なお、一実施例においては、実圧縮比ｒＶＣＲが最終的に目標圧縮比ｔＶＣＲに収束するまでには、加速要求検出時点（ｔ１）から１〜２秒程度を要する。このように実圧縮比ｒＶＣＲが最終の目標圧縮比ｔＶＣＲに変化するまでの過程の中で、実圧縮比ｒＶＣＲは、許容燃焼圧が低くなる所定の中間圧縮比領域（ＶＣＲ１〜ＶＣＲ２）を通過する。
【００３４】
図３の線ＰＬＩＭは、可変圧縮比機構２の許容燃焼圧の特性、詳しくは、許容燃焼圧を吸気圧に換算して示した許容吸気圧の特性、を示している。前述したように、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２は、リンクジオメトリの関係で、所定の中間圧縮比領域（その上限が第１中間圧縮比ＶＣＲ１、下限が第２中間圧縮比ＶＣＲ２である）において、許容燃焼圧が低下する。従って、許容燃焼圧の点から許容される吸気圧が同様に低くなる。つまり、図３に斜線を施して示す領域が許容燃焼圧の低下を示す。なお、このように所定の中間圧縮比領域において低くなる線ＰＬＩＭの特性に沿って、上述した吸気圧制限値Ｐｌｉｍが設定されている。換言すれば、ＶＣＲ１〜ＶＣＲ２の中間圧縮比領域における許容吸気圧ＰＬＩＭと吸気圧制限値Ｐｌｉｍとは実質的に等価である。
【００３５】
吸気圧は、線Ｐｉｎで示すように、時間ｔ１以降、加速要求に応答して上昇する。つまり、加速要求に対するスロットルバルブ１９の開度の増加、ターボチャージャ８の作動（回転速度上昇）、吸気弁４の開閉時期の進角、等によって吸気圧が比較的速やかに上昇する。従って、種々の条件によっては、吸気圧が、仮想線Ｐｉｎ２で示すように、中間圧縮比領域において許容燃焼圧に対応した許容吸気圧ＰＬＩＭを上回ってしまうことがある。上記実施例では、このように吸気圧が許容吸気圧ＰＬＩＭを越えるような場合に、ウェストゲートバルブ２９の開度増加あるいはスロットルバルブ１９の開度減少による吸気圧制限制御を実行し、吸気圧を実線Ｐｉｎのように許容吸気圧ＰＬＩＭ（換言すれば吸気圧制限値Ｐｌｉｍ）に沿って制限する。これにより、実際に生じる最大燃焼圧が可変圧縮比機構２の許容燃焼圧を越えることがなく、可変圧縮比機構２の耐久性等に及ぼす悪影響を抑制できる。
【００３６】
このように、上記実施例では、加速要求時において過渡的に最大燃焼圧が許容燃焼圧を越えてしまう現象を回避できることから、可変圧縮比機構２を構成する各部の強度や剛性を過度に高める必要がなくなり、必要最小限の強度・剛性を有する構成とすることが可能となる。例えば、各部の強度・剛性を高めるためには、構成部材の大型化や重量増加を招き、圧縮比変更時の応答性の低下や電動アクチュエータ５１の消費電力の増加等の不利益を伴う。上記実施例では、このような不利益を伴わずに、可変圧縮比機構２の耐久性向上が図れる。
【００３７】
なお、実圧縮比ｒＶＣＲが第１中間圧縮比ＶＣＲ１以上である領域および実圧縮比ｒＶＣＲが第２中間圧縮比ＶＣＲ２以下である領域では、いずれも許容燃焼圧は高い。例えば、加速に伴って吸気圧が最大限に上昇しても、実圧縮比ｒＶＣＲが第２中間圧縮比ＶＣＲ２以下となっていれば、許容燃焼圧が高いことから、吸気圧制限制御は不要である。
【００３８】
また、加速要求によらずに定常運転の下で目標圧縮比ｔＶＣＲが所定の中間圧縮比領域（ＶＣＲ１〜ＶＣＲ２）の範囲内の値となることもあり得るが、加速時でなければ、最大燃焼圧が許容燃焼圧を越えるような高い吸気圧とならないので、吸気圧制限制御は不要である。
【００３９】
次に、図４は、第２実施例のフローチャートを示している。この実施例のステップ１〜５は、前述した図２のフローチャートの各ステップと特に変わりがない。
【００４０】
すなわち、実圧縮比ｒＶＣＲを読み込み（ステップ１）、加速要求の有無を判定（ステップ２）し、加速要求がない場合には、ステップ３，４で、通常制御を行う。
【００４１】
加速要求があれば、ステップ２からステップ５へ進み、可変バルブタイミング機構７の目標制御位置ｔＶＴＣを、そのときの運転条件（負荷および回転速度）に応じた定常時の基準目標制御位置よりも進角側に補正し、可変圧縮比機構２の目標圧縮比ｔＶＣＲを、そのときの運転条件（負荷および回転速度）に応じた定常時の基準目標圧縮比よりも低圧縮比側に補正する。
【００４２】
次に、ステップ７Ａに進み、そのときの実圧縮比ｒＶＣＲの値に基づいて吸気圧制限値Ｐｌｉｍを設定する。この吸気圧制限値Ｐｌｉｍは、内燃機関１の燃焼サイクル中の最大燃焼圧がそのときの実圧縮比ｒＶＣＲの下での許容燃焼圧を越えないように設定される吸気圧の上限値に相当するもので、エンジンコントローラ１０は、予め機械的圧縮比をパラメータとして吸気圧制限値Ｐｌｉｍを割り付けたテーブルを備えており、ステップ７では、このテーブルを参照してそのときの実圧縮比ｒＶＣＲに対する吸気圧制限値Ｐｌｉｍを求める。
【００４３】
ここで、この実施例では、所定の中間圧縮比領域（ＶＣＲ１〜ＶＣＲ２）のみならず可変圧縮比機構２の全制御範囲の機械的圧縮比の値に対する吸気圧制限値Ｐｌｉｍが予めテーブルとして設定されている。そして、このテーブルにおいては、吸気圧制限値Ｐｌｉｍは、例えば図３の線ＰＬＩＭで示したような可変圧縮比機構２の許容燃焼圧を吸気圧に換算して示した許容吸気圧の特性に対応して設定されている。つまり、第１中間圧縮比ＶＣＲ１以上の高圧縮比領域および第２中間圧縮比ＶＣＲ２以下の低圧縮比領域では、吸気圧制限値Ｐｌｉｍはターボチャージャ８等から定まる最高吸気圧に沿った値に設定され、第１中間圧縮比ＶＣＲ１と第２中間圧縮比ＶＣＲ２との間の中間圧縮比領域では、吸気圧制限値Ｐｌｉｍは、許容燃焼圧ないし許容吸気圧ＰＬＩＭの特性に沿うように相対的に低い値に設定されている。
【００４４】
ステップ７Ａに続くステップ８Ａでは、ステップ７Ａで設定した吸気圧制限値Ｐｌｉｍに沿って、吸気圧制限制御を実行する。すなわち、加速要求時には、トルク要求を満たすように吸気圧が急激に上昇するが、この吸気圧が実圧縮比ｒＶＣＲに関連した吸気圧制限値Ｐｌｉｍを越えるような場合には、吸気圧を吸気圧制限値Ｐｌｉｍに制限する。例えば、ターボチャージャ８のウェストゲートバルブ２９の開度を増加補正して過給圧を下げたり、スロットルバルブ１９の開度を減少補正することで、スロットルバルブ１９下流における吸気圧を吸気圧制限値Ｐｌｉｍに制限する。これにより、燃焼サイクル中の最大燃焼圧がそのときの実圧縮比ｒＶＣＲの下での許容燃焼圧を越えることがない。
【００４５】
ここで、第２実施例のフローチャートでは、実圧縮比ｒＶＣＲの値によらずにステップ８Ａの処理が実行されることとなるが、前述したように、第１中間圧縮比ＶＣＲ１以上の高圧縮比領域および第２中間圧縮比ＶＣＲ２以下の低圧縮比領域では、吸気圧制限値Ｐｌｉｍが高い値となることから、実質的には吸気圧の制限は行われない。実圧縮比ｒＶＣＲが第１中間圧縮比ＶＣＲ１と第２中間圧縮比ＶＣＲ２との間にある中間圧縮比領域では、吸気圧制限値Ｐｌｉｍに応じて、実質的に前述した実施例と同様の吸気圧制限制御がなされる。従って、この実施例では、前述した第２実施例のフローチャートにおけるステップ６の実圧縮比ｒＶＣＲの領域判定が不要となっている。
【図１】
2019003326.tif 000003
【図２】
2019003326.tif 000004
【図３】
2019003326.tif 000005
【図４】
2019003326.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成29年11月13日(2017.11.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端がピストンに連結されたアッパリンクと、このアッパリンクの他端が連結されるとともに、クランクシャフトのクランクピンに回転可能に取り付けられたロアリンクと、このロアリンクに一端が連結されるとともに、他端が内燃機関本体に対して揺動可能に支持されたコントロールリンクと、を備えた複リンク式ピストンクランク機構からなり、上記コントロールリンクの内燃機関本体に対する揺動支持位置を変位させることにより内燃機関の機械的圧縮比が変化する可変圧縮比機構を備えた内燃機関の制御方法であって、
加速要求があったときに、上記可変圧縮比機構の目標圧縮比を定常時の機関運転条件に応じた基準目標圧縮比よりも低くし、
上記可変圧縮比機構の上記目標圧縮比への圧縮比変化の過程の中で、所定の中間圧縮比領域において、圧縮比に対して予め設定した吸気圧制限値を越えないように吸気圧の制限を行い、ここで、所定の中間圧縮比領域における吸気圧制限値は、最低圧縮比および最高圧縮比に対する許容吸気圧よりも低く設定されている、内燃機関の制御方法。
【請求項２】
内燃機関は、吸気弁のバルブタイミングを変更する可変バルブタイミング機構をさらに備えており、
加速要求があったときに、上記可変バルブタイミング機構の目標制御位置を定常時の機関運転条件に応じた基準目標制御位置よりも進角側とする、請求項１に記載の内燃機関の制御方法。
【請求項３】
上記内燃機関はターボチャージャを備えており、
上記吸気圧の制限として、上記ターボチャージャによる過給圧の低下補正を行う、請求項１または２に記載の内燃機関の制御方法。
【請求項４】
上記吸気圧の制限として、スロットル弁開度の減少補正を行う、請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の制御方法。
【請求項５】
上記可変圧縮比機構の実圧縮比を逐次検出し、この実圧縮比が上記の所定の中間圧縮比領域にあるときに吸気圧の制限を行う、請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の制御方法。
【請求項６】
上記中間圧縮比領域における機械的圧縮比の値に対して吸気圧制限値を予め設定し、
上記実圧縮比が上記の所定の中間圧縮比領域にあるときに、上記実圧縮比に対応した吸気圧制限値を用いて吸気圧を制限する、請求項５に記載の内燃機関の制御方法。
【請求項７】
上記可変圧縮比機構の全制御範囲における機械的圧縮比の値に対して吸気圧制限値を予め設定し、上記実圧縮比に対応した吸気圧制限値を用いて吸気圧の制限を行うとともに、
上記中間圧縮比領域における吸気圧制限値の値を、他の領域の吸気圧制限値に比較して小さな値とした、請求項５に記載の内燃機関の制御方法。
【請求項８】
可変圧縮比機構の機構上の許容燃焼圧の特性に対応して吸気圧制限値が設定される、請求項１〜７のいずれかに記載の内燃機関の制御方法。
【請求項９】
（削除）
【請求項１０】
一端がピストンに連結されたアッパリンクと、このアッパリンクの他端が連結されるとともに、クランクシャフトのクランクピンに回転可能に取り付けられたロアリンクと、このロアリンクに一端が連結されるとともに、他端が内燃機関本体に対して揺動可能に支持されたコントロールリンクと、を備えた複リンク式ピストンクランク機構からなり、上記コントロールリンクの内燃機関本体に対する揺動支持位置をアクチュエータを介して変位させることにより内燃機関の機械的圧縮比が変化する可変圧縮比機構と、
運転者によるトルク要求を検出するセンサと、
上記可変圧縮比機構の目標圧縮比として定常時の機関運転条件に応じた基準目標圧縮比を記憶した記憶部と、
内燃機関の吸気圧を変更する吸気圧変更デバイスと、
上記センサにより加速要求を検出したときに、上記可変圧縮比機構の目標圧縮比を上記基準目標圧縮比よりも低く設定するとともに、上記可変圧縮比機構の上記目標圧縮比への圧縮比変化の過程の中で、所定の中間圧縮比領域において、圧縮比に対して予め設定した吸気圧制限値を越えないように上記吸気圧変更デバイスを介して吸気圧の制限を行い、ここで、所定の中間圧縮比領域における吸気圧制限値は、最低圧縮比および最高圧縮比に対する許容吸気圧よりも低く設定されている、制御部と、
を備えてなる内燃機関の制御装置。
【国際調査報告】
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2019003326.tif 000008
2019003326.tif 000009
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