(57)【要約】要求負荷の上昇に伴う過給状態への加速過渡状態におけるトルク低下を抑制しつつ、ターボラグを抑制することを目的とする。所定の定常状態では、熱効率が最大となるように、機関圧縮比εｍ及び点火時期Ｔｈを設定する。一方、要求負荷の上昇に伴う非過給状態から過給状態への過渡状態では、定常状態での機関圧縮比εｍ及び点火時期Ｔｍに対して、機関圧縮比εｈを高圧縮比側、点火時期Ｔｈを遅角側へ補正することにより、冷却損失を低下させて排気エネルギーを増大することにより、過給圧上昇の応答遅れを抑制する。
2013065397.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の機関圧縮比を変更可能な可変圧縮比手段と、
上記内燃機関の排気により駆動されて吸気の過給を行うターボ過給機と、
上記内燃機関の燃焼室内の混合気を火花点火する点火装置と、
少なくとも内燃機関の要求負荷に基づいて、上記機関圧縮比と点火時期とを制御する制御手段と、を有し、
上記制御手段は、上記要求負荷の上昇に伴う非過給状態から過給状態への過渡状態では、定常状態での機関圧縮比及び点火時期に対して、上記機関圧縮比を高圧縮比側に補正するとともに、上記点火時期を遅角側に補正する内燃機関の制御装置。
【請求項２】
上記制御手段は、機関回転速度が低いほど、定常状態と過渡状態との機関圧縮比の差を大きくする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
上記制御手段は、上記要求負荷と内燃機関の実負荷との差が大きいほど、定常状態と過渡状態との機関圧縮比の差を大きくする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
上記ターボ過給機のターボ回転速度を測定または推定する手段を有し、
上記制御手段は、上記ターボ回転速度が高いほど、定常状態と過渡状態との機関圧縮比の差を小さくする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
上記制御手段は、上記非過給状態から過給状態への加速開始時点から、所定の遅延時間の経過後に、上記機関圧縮比を高圧縮比側に補正するとともに、上記点火時期を遅角側に補正する請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
上記制御手段は、機関回転速度が高いほど、上記遅延時間を短くする請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
吸気温度を測定または推定する手段を有し、
上記制御手段は、上記吸気温度が所定の温度よりも高い場合には、上記過渡状態であっても、上記機関圧縮比及び点火時期の補正を禁止する請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
機関温度を測定または推定する手段を有し、
上記制御手段は、上記機関温度が所定の温度よりも高い場合には、上記過渡状態であっても、上記機関圧縮比及び点火時期の補正を禁止する請求項１〜７のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
内燃機関の機関圧縮比を変更可能な可変圧縮比手段と、
上記内燃機関の排気により駆動されて吸気の過給を行うターボ過給機と、
上記内燃機関の燃焼室内の混合気を火花点火する点火装置と、を備える内燃機関の制御方法において、
所定の定常状態では、熱効率が最大となるように、機関圧縮比及び点火時期を制御する一方、
上記要求負荷の上昇に伴う非過給状態から過給状態への過渡状態では、上記定常状態での機関圧縮比及び点火時期に対して、上記機関圧縮比を高くするとともに、上記点火時期を遅角する内燃機関の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気によって駆動されるターボ過給機を備えるとともに、機関圧縮比を変更可能な火花点火式の内燃機関の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、内燃機関の排気によって駆動されるターボ過給機では、内燃機関への要求負荷が上昇する加速時における非過給状態から過給状態への加速過渡状態のときに、過給圧上昇の応答遅れ、いわゆるターボラグを生じる。特許文献１には、機関圧縮比を変更可能な圧縮比変更機構を用いてターボラグを抑制する技術が記載されている。このものでは、ターボラグの影響が顕著になる加速要求があった場合に、所定の熱効率が得られるべき基準圧縮比に対して低い圧縮比とすることで、排気エネルギーを増加させて、ターボラグを抑制するものとしている。【０００３】
一方、特許文献２には、ターボラグが生じる期間中には、熱効率を極力高めるような機関圧縮比の設定とすることで、ターボラグが生じる過渡状態でのトルクを高める技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４４９７０１８号公報
【特許文献２】特許第４４１５４６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１のように、加速過渡状態で機関圧縮比を下げると、熱効率の低下によりトルクが低下してしまい、加速応答性が低下する。また、上記特許文献２のように、加速過渡状態で、極力熱効率を高める機関圧縮比とすると、排気エネルギーが減少するため、ターボラグ自体は長くなってしまうという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、所定の定常状態では、高い熱効率が得られるように機関圧縮比及び点火時期を制御する一方、上記要求負荷の上昇に伴う非過給状態から過給状態への過渡状態では、上記定常状態での機関圧縮比及び点火時期に対して、上記機関圧縮比を高くするとともに、上記点火時期を遅角することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、要求負荷の上昇に伴う非過給状態から過給状態への過渡状態におけるトルク低下を抑制しつつ、過給圧上昇の応答遅れ、いわゆるターボラグを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】機関圧縮比及び点火時期の設定に対する熱効率，冷却損失及び排気エネルギーの関係を示す説明図。
【図２】図１と同様、機関圧縮比及び点火時期の設定に対する熱効率，冷却損失及び排気エネルギーの関係を示す説明図。
【図３】本発明の一実施例に係る内燃機関の制御装置を示す構成図。
【図４】上記実施例の制御処理を簡略的に示す制御ブロック図。
【図５】上記実施例の制御の流れを示すフローチャート。
【図６】加速過渡状態における各特性値の変化を示すタイミングチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照して説明する。図３は、本実施例が適用される火花点火式内燃機関のシステム構成を示している。内燃機関１０は、複数のシリンダ１３が設けられたシリンダブロック１１と、このシリンダブロック１１の上側に固定されるシリンダヘッド１２と、シリンダブロック１１の下側に固定されるオイルパン１４と、を有している。なお、この図では、一つの気筒のシリンダ１３のみを描いており、実際には複数のシリンダ１３が気筒列方向に並設されている。
【００１０】
各シリンダ１３にはピストン１５が摺動可能に配設されており、各ピストン１５の上方には、ペントルーフ型のシリンダヘッド１２の下面との間に燃焼室が形成されている。各燃焼室には吸気弁１６を介して吸気通路（吸気ポート）１７が接続するとともに、排気弁１８を介して排気通路（排気ポート）１９が接続し、更に、燃焼室内の頂部中央に混合気を火花点火する点火装置としての点火プラグ２０が配設されている。
【００１１】
また、この内燃機関１０には、排気エネルギーにより駆動されて吸気を過給するターボ過給機２１が設けられている。このターボ過給機２１は、排気通路１９に設けられて排気により駆動されるタービン２２と、吸気通路１７に設けられて吸入空気（吸気）を過給するコンプレッサ２３とが同軸上に配置されており、運転条件に応じて過給圧を制御するために、タービン２２の上流側から排気の一部をバイパスさせるバイパス通路２４に排気バイパス弁２５が設けられている。
【００１２】
吸気通路１７には、上流側より順に、吸気中の異物を捕集するエアフィルタ２６と、吸気量を検出するエアフロメータ２７と、上記のコンプレッサ２３と、過給された空気を冷却するインタークーラ２８と、吸気コレクタ３０の上流側に設けられて吸気量を調整する電子制御式のスロットル弁２９と、が設けられている。また、図示していないが、吸気ポートもしくは燃焼室内へ燃料を噴射する燃料噴射弁が設けられている。
【００１３】
排気通路１９には、三元触媒等の触媒３１が介装されるとともに、この触媒３１の下流側に、消音用のマフラー３２が設けられている。
【００１４】
更に、内燃機関１０の機関圧縮比（以下、単に「圧縮比」とも呼ぶ）を変更可能な可変圧縮比手段として、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４０が設けられている。この可変圧縮比機構４０は、上記の特許第４４１５４６４号公報等にも記載されているように公知であるので、簡単に説明すると、クランクシャフト３３のクランクピン３４に回転可能に装着されるロアリンク４１と、このロアリンク４１とピストン１５とを連結するアッパリンク４２と、一端がロアリンク４１に連結された制御リンク４３と、を有し、この制御リンク４３の他端が、制御軸４４に偏心して設けられた偏心軸部に回転可能に取り付けられている。従って、モータ等の可変圧縮比アクチュエータ４５により制御軸４４の回転位置を変更することによって、制御リンク４３を介してロアリンク４１の姿勢が変化し、これにより、ピストンストローク特性の変化を伴って圧縮比を変更することができる。
【００１５】
制御部としてのＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）５０は、各種制御処理を記憶及び実行する機能を有するものであり、各種センサ類から検出もしくは推定される機関運転状態に基づいて、燃料噴射弁，点火プラグ２０，スロットル弁２９，排気バイパス弁２５，及び可変圧縮比アクチュエータ４５等へ制御信号を出力して、燃料噴射量及び燃料噴射時期，点火時期，スロットル開度（吸入空気量），過給圧，及び圧縮比等を制御する。上記のセンサ類として、シリンダブロック１１には、機関回転速度を検出する機関回転速度センサ５１と、機関温度としての冷却水温度を検出する冷却水温度センサ５２とが設けられるとともに、吸気コレクタ３０には、吸気温度及び圧力を測定する吸気センサ５３が設けられる。また、ターボ過給機２１のタービン２２の回転速度であるターボ回転速度を検出するターボ回転速度センサ５４が設けられとともに、運転者により操作されるアクセルペダルの開度を検出するアクセルペダルセンサ５５（図４参照）が設けられている。
【００１６】
図４は、上記のＥＣＵ５０により記憶及び実行される制御処理を簡略的に示す制御ブロック図である。定常目標圧縮比演算部Ｂ１は、目標負荷（要求負荷）ｔＴと、機関回転速度センサ５１により検出される機関回転速度Ｎｅとに基づいて、所定の定常状態での目標圧縮比である定常目標圧縮比ｔＣＲＴを算出し、目標圧縮比補正部Ｂ３へ送る。目標負荷ｔＴは、アクセルペダルセンサ５５より検出されるアクセル開度に基づいて設定される。実負荷演算部Ｂ２は、上記の機関回転速度Ｎｅと吸気圧力Ｐｉｎｔから内燃機関の実負荷ｒＴを推定・算出して、目標圧縮比補正部Ｂ３へ送る。目標圧縮比補正部Ｂ３は、目標負荷ｔＴ，機関回転速度Ｎｅ，冷却水温度Ｔｗ，吸気温度Ｔｉｎｔ，実負荷ｒＴ，及びターボ回転速度Ｎｔに基づいて、定常目標圧縮比ｔＣＲＴを補正して最終的な目標圧縮比ｔＣＲを算出し、可変圧縮比アクチュエータ４５へ送る。この可変圧縮比アクチュエータ４５により可変圧縮比機構４０が目標圧縮比ｔＣＲへ向けて駆動制御される。具体的には後述するが、この目標圧縮比補正部Ｂ３においては、目標負荷ｔＴの上昇に応じた非過給状態から過給状態への加速過渡状態である場合に、定常目標圧縮比ｔＣＲＴに対して、目標圧縮比ｔＣＲを高圧縮比側に補正し、この圧縮比の補正にあわせて、点火時期が遅角側に補正される。
【００１７】
図５は、この実施例の制御の流れを示すフローチャートであり、このルーチンは、上記ＥＣＵ５０により所定期間毎（例えば、１０ｍｓ毎）に繰り返し実行される。
【００１８】
ステップＳ１では、上記の各種センサの出力から目標負荷ｔＴ，機関回転速度Ｎｅ，冷却水温度Ｔｗ，吸気温度Ｔｉｎｔ，吸気圧力Ｐｉｎｔ，及びターボ回転速度Ｎｔをそれぞれ読み込み、ステップＳ２へ進む。ステップＳ２では、目標負荷ｔＴと機関回転速度Ｎｅから定常目標圧縮比ｔＣＲＴを算出して、ステップＳ３へ進む。具体的には、目標負荷ｔＴと機関回転速度Ｎｅとに対応させて定常目標圧縮比ｔＣＲＴを記憶させてある所定の制御マップから、対応する値をルックアップする。
【００１９】
ステップＳ３では、機関回転速度Ｎｅと吸気圧力Ｐｉｎｔから内燃機関の実負荷ｒＴを算出して、ステップＳ４へ進む。このステップＳ４では、目標負荷ｔＴの上昇に伴う非過給状態から過給状態への加速過渡状態であるか否かを判定する。具体的には、目標負荷ｔＴと実負荷ｒＴの差分ΔＴ（＝ｔＴ−ｒＴ）が所定値以上であれば、加速過渡状態であると判定して、ステップＳ５へ進み、所定値未満であれば、加速過渡状態では無いと判定して、ステップＳ１２へ進む。
【００２０】
ステップＳ５では、加速過渡状態に入ってから１回目の制御ループであるか、つまり非過給状態から過給状態への加速開始時点ｔ０（図６参照）であるかを判定し、１回目であればステップＳ６へ進み、２回目以降であればステップＳ８へ進む。ステップＳ６では、加速開始時点ｔ０からの経過時間ＫＴのカウントを開始して、ステップＳ７へ進む。ステップＳ７では、機関回転速度Ｎｅに基づいて、後述する定常状態に比して圧縮比を高める補正処理を開始するまでの遅延時間ＤＴを算出して、ステップＳ８へ進む。この遅延時間ＤＴは、加速開始時点ｔ０から高圧縮比側への補正処理を開始する時点ｔ１（図６参照）までの期間に相当し、機関回転速度Ｎｅが大きくなるほど小さな値となるように、予め設定及び記憶された機関回転速度Ｎｅの関数もしくはテーブルを用いて求められる。
【００２１】
ステップＳ８では、吸気温度Ｔｉｎｔが所定値以下であるかを判定し、所定値以下であればステップＳ９へ進み、所定値よりも大きければステップＳ１３へ進む。ステップＳ９では、冷却水温度Ｔｗが所定値以下であるかを判定し、所定値以下であればステップＳ１０へ進み、所定値よりも大きければステップＳ１３へ進む。ステップＳ１０では、機関回転速度Ｎｅ，ターボ回転速度Ｎｔ，目標負荷ｔＴ，及び実負荷ｒＴに基づいて、定常圧縮比ｔＴＣＲに対する圧縮比増加分に相当する圧縮比補正量ΔＣＲを算出し、ステップＳ１１へ進む。具体的には、機関回転速度Ｎｅ，ターボ回転速度Ｎｔ，及び負荷の差分ΔＴに対応させて圧縮比補正量ΔＣＲを記憶させてある所定の制御マップから、対応する値をルックアップすることによって、圧縮比補正量ΔＣＲを求める。ここで、機関回転速度Ｎｅが小さいほど、ターボ回転速度Ｎｔが小さいほど、また負荷の差分ΔＴが大きいほど、圧縮比補正量ΔＣＲは大きな値となるように設定される。
【００２２】
ステップＳ１１では、経過時間ＫＴが遅延時間ＤＴよりも大きいかを判定し、経過時間ＫＴが遅延時間ＤＴよりも大きければステップＳ１４へ進み、小さければステップＳ１３へ進む。ステップＳ１２では、経過時間ＫＴを０（ゼロ）にリセットし、ステップＳ１３へ進む。ステップＳ１３では、圧縮比補正量ΔＣＲを０（ゼロ）としてＳ１４へ進む。ステップＳ１４では、定常目標圧縮比ｔＣＲＴと圧縮比補正量ΔＣＲから目標圧縮比ｔＣＲを算出する。つまり、加速過渡状態では、定常目標圧縮比ｔＣＲＴに対して圧縮比補正量ΔＣＲを加算することにより目標圧縮比ｔＣＲが算出される。一方、定常状態では、ステップＳ４からステップＳ１２，ステップＳ１３と進み、定常目標圧縮比ｔＣＲＴが補正されることなく、そのまま目標圧縮比ｔＣＲ（＝ｔＣＲＴ）として設定されることとなる。このようにして算出・設定された目標圧縮比ｔＣＲに応じて、点火時期が算出されることとなる。
【００２３】
次に、本実施例の要部となる加速過渡状態における圧縮比及び点火時期の具体的な補正処理、つまり図４の目標圧縮比補正部Ｂ３や図５のステップＳ１０，Ｓ１４において実施される補正処理について、図１及び図２を参照して説明する。
【００２４】
上記実施例のように、機関運転状態に応じて圧縮比を変更可能な可変圧縮比手段を備える火花点火式の内燃機関においては、定常状態では極力熱効率を高める圧縮比に設定することによって、燃費および出力性能を向上することができる。
【００２５】
ここで、過給機を有さない自然吸気式の火花点火式内燃機関に可変圧縮比手段を組み合わせた場合、要求負荷が上昇する加速過渡状態であっても、定常状態と同様に、吸入空気量に応じて極力熱効率を高める圧縮比となるように制御することで、燃費および出力性能を向上することができる。一方、排気エネルギーにより駆動されて吸気の過給を行うターボ過給機を備えた火花点火式内燃機関に可変圧縮比手段を組み合わせた構成の場合、非過給状態から過給状態への加速過渡状態で、単に熱効率を高めるように定常状態と同様に圧縮比や点火時期を設定すると、熱効率の向上によって排気エネルギーが小さなものとなるために、過給圧上昇の応答遅れ、つまりターボラグが大きくなってしまう。
【００２６】
このような課題に対し、上記実施例においては、要求負荷の上昇に伴う非過給状態から過給状態への加速過渡状態では、定常状態での圧縮比及び点火時期に対し、圧縮比を高圧縮比側へ補正するとともに、点火時期を遅角側に補正している。つまり、非過給状態から過給状態への要求負荷の上昇があった場合、内燃機関の実負荷・トルクが上昇していく過渡状態の間に、同じ負荷を定常状態で運転する場合に比べて、圧縮比を高めるとともに点火時期を遅角している。これによって、上述したように単に熱効率を高めるように圧縮比や点火時期を設定した場合に比べて、熱効率は若干低下するものの、冷却損失が低減し、この分を排気エネルギーに回すことになるので、トルクの低下を抑制しつつ、過渡状態におけるターボラグを効果的に抑制・短縮することができる。
【００２７】
図１は、所定の負荷（吸入空気量）の下での、圧縮比及び点火時期に対する熱効率，冷却損失，及び排気エネルギーを示している。図中の中圧縮比εｍ及び点火時期Ｔｍは、この負荷を運転する場合に最も高い熱効率が得られる圧縮比と点火時期との組み合わせであり、定常状態での目標値に相当する。つまり、中圧縮比εｍは上記実施例における定常目標圧縮比ｔＣＲＴに相当する。このときの点火時期Ｔｍはノッキング限界付近に設定される。これに対し、上記の中圧縮比εｍよりも低い低圧縮比εｌの設定では、圧縮比の低下に伴ってノッキング限界が大幅に進角するために、点火時期Ｔｌは、中圧縮比εｍでの点火時期Ｔｍよりも進角側の、最適点火時期（ＭＢＴ）付近に設定される。従って、この低圧縮比εｌと点火時期Ｔｌとの組み合わせでは、中圧縮比εｍ及び点火時期Ｔｍの組み合わせに比して、冷却損失については、圧縮比の低下による低減分と点火時期の進角（燃焼の実時間の増加）による増加分とを合わせて若干の低減となり、この冷却損失の低減分と熱効率の低下分を合わせた分Δεｌ、排気エネルギーが若干増加する。
【００２８】
そして、高圧縮比εｈ及び点火時期Ｔｈの組み合わせは、要求負荷の上昇に伴う非過給状態から過給状態への加速過渡状態で目標値として用いられる値であり、定常状態での中圧縮比εｍ及び点火時期Ｔｍの組み合わせに対して、圧縮比が高く、点火時期が遅角した値である。つまり、高圧縮比εｈは上記実施例における加速過渡状態での補正後の目標圧縮比ｔＣＲ（＝ｔＣＲＴ＋ΔＣＲ）に相当する。
【００２９】
この高圧縮比εｈの設定では、圧縮比の増加に伴いノッキング限界が遅角するために、点火時期Ｔｍは、ノッキング限界の遅角に伴って、熱効率が最大となる位置（点火時期Ｔｍ付近）よりも大幅に遅角しており、この結果、定常状態での設定に比して、熱効率は若干低いものとなっている。そして、この高圧縮比εｈの設定では、中圧縮比εｍの場合と同様、ノッキング限界付近で運転しているので、燃焼時期に対する圧縮比はノッキングへの圧縮履歴の影響を考慮するとやや低い状態となり、更に点火時期を遅角している分、燃焼の実時間が短くなるので、冷却損失は大幅に低減する。この冷却損失低減分が熱効率と排気損失に分配されるため、この高圧縮比εｈ，点火時期Ｔｈの設定では、定常状態における中圧縮比εｍ，点火時期Ｔｍの設定に比して、圧縮比を高くして点火時期を遅角することで、排気エネルギーを大幅に増加させることができ、ひいてはターボラグを十分に低減・短縮する効果が得られる。
【００３０】
図２は、図１の横軸を圧縮比に置き換えた図であり、各圧縮比における点火時期の設定は図１と同様である。この図２に示すように、圧縮比を低くする低圧縮比εｌの設定に比して、圧縮比を高くする高圧縮比εｈの設定では、熱効率が最大となる中圧縮比εｍの設定に対し、熱効率（トルク）の低下分を抑制しつつ、排気エネルギーの増加分を大きくすることができる（Δεｈ＞Δεｌ）。
【００３１】
図６は、加速過渡状態における各特性値の変化を示すタイミングチャートである。図中の実線の特性は、加速過渡状態では定常状態よりも圧縮比を高くするとともに点火時期を遅角する本実施例の制御を適用した場合の特性を表している。一方、破線の特性は、上記実施例を適用せずに、加速過渡状態であっても要求負荷ｔＴに対して最も高い熱効率が得られる定常目標圧縮比ｔＴＣＲ及び点火時期の組み合わせに設定する比較例の特性を示している。
【００３２】
運転者によるアクセルペダルの踏込み動作等に応じて要求負荷ｔＴがステップ状に上昇した加速開始時点ｔ０で、非過給状態から過給状態へ移行する加速過渡状態が開始したと判断して、図５のルーチンでステップＳ４からステップＳ５へ進む。但し、この加速開始時点ｔ０から上記の遅延時間ＤＴが経過する時点ｔ１までの間は、図５のステップＳ１１からステップＳ１３へ進み、定常目標圧縮比ｔＣＲＴに対する補正は行われない。
【００３３】
加速開始時点ｔ０から遅延時間ＤＴが経過した時点ｔ１以降、実負荷（トルク）の上昇に応じて圧縮比を下げていくが、実線の特性で示す本実施例では、破線の特性で示す比較例に比して、圧縮比を高く設定し、併せて点火時期を遅角している（点火時期は図示しない）。従って、定常状態と同じく熱効率を優先した制御を継続する比較例に比して、加速開始時点ｔ１の直後では若干トルクが低下するものの、排気エネルギーが増加しているために、ターボ回転速度の上昇が早く、過給圧の立ち上がりが早くなるために、速やかにトルクが上昇していき、早い段階ｔ２でトルクが逆転して比較例よりもトルクが高くなる。
【００３４】
その後、ある時点ｔ３で比較例の制御と実施例の制御で圧縮比が同じになるが、この時点ｔ３では、実施例の制御の方が充填効率が高くなり、より高い負荷（トルク）で運転しているために、圧縮比を高める制御を行っていても比較例と同じ圧縮比になっている。ｔ４は実施例の制御で実際の負荷が要求負荷に到達するタイミングであり、ｔ５は比較例の制御で実際の負荷が要求負荷に到達するタイミングである。従って、実施例の制御を適用することによって、定常状態の制御を継続する比較例に比して、加速過渡状態で要求負荷に到達するまでの時間を、ｔ４からｔ５までの期間Δα分、短縮することが可能となる。
【００３５】
このように本実施例においては、要求負荷の上昇に伴う非過給状態から過給状態への過渡状態には、定常状態に比して圧縮比を高くするとともに点火時期を遅角することによって、トルク低下を抑制しつつ、過給圧上昇の応答遅れ、いわゆるターボラグを抑制することができる。
【００３６】
また、図５のステップＳ１０における圧縮比補正量ΔＣＲの算出においては、上述したように、機関回転速度Ｎｅが低いほど、定常状態と過渡状態との圧縮比の差である圧縮比補正量ΔＣＲを大きくするので、一般にターボラグが長くなりやすい低速時には、圧縮比補正量ΔＣＲを大きくしてターボラグを効果的に低減するとともに、ターボラグが短い高速時には、圧縮比補正量ΔＣＲを小さくして、ターボラグ中のトルク低下を抑制することができる。
【００３７】
更に、過給状態への移行を伴う要求負荷の上昇があった時点ｔ０での、要求負荷と実負荷との差ΔＴが大きいほど、定常状態と過渡状態との圧縮比の差である圧縮比補正量ΔＣＲを大きくするので、要求負荷と実負荷との差が大きく、ターボラグが長くなり易い状況では圧縮比補正量ΔＣＲを大きくしてターボラグを短縮する作用を大きく得ることができ、要求負荷と実負荷との差が小さい場合には圧縮比補正量ΔＣＲを小さくして、加速開始直後のトルク低下を抑制し、運転性を改善することができる。
【００３８】
加えて、ターボ過給機２１のターボ回転速度Ｎｔが高いほど、定常状態と過渡状態との圧縮比の差である圧縮比補正量ΔＣＲを小さくするので、例えば高負荷運転を続けた後に一時的に要求負荷が下がり、すぐに要求負荷が高まった場合など、ターボ過給機２１が慣性で高回転を維持していてターボラグが生じ難い状態では、圧縮比補正量ΔＣＲを小さくして、定常状態の圧縮比に近づけることで、加速過渡状態の初期段階でのトルク低下を抑制することができる。なお、ターボ過給機２１のターボ回転速度は、この実施例ではターボ回転速度センサ５４により直接的に検出する構成としているが、より簡易的に、このようなセンサを用いることなく過給圧等から推定するようにしても良い。
【００３９】
また、要求負荷の上昇があった時点ｔ０、つまり過給が行われていない非過給状態から過給状態への加速開始時点ｔ０から、定常状態の設定に対して高圧縮比側及び点火時期遅角側への補正を開始する時点ｔ１までの間に、所定の遅延時間ＤＴを設けているので、加速開始時点ｔ０の直後の、負荷上昇の初期、つまりスロットル弁２９の下流の吸気が圧縮されて吸気温度が上昇し始める期間における急激な高圧縮比化を避け、ノッキングの発生を抑制することができる。
【００４０】
更に、機関回転速度Ｎｅが高いほど、負荷上昇の初期にスロットル弁２９の下流の吸気が圧縮されて吸気温度が上昇する期間は短くなるので、機関回転速度Ｎｅが高いほど、上記の遅延時間ＤＴを短くすることによって、ノッキングを生じることなく、機関回転速度Ｎｅに応じて遅延時間ＤＴを短縮して、早期に補正制御を開始することができる。
【００４１】
また、図５のステップＳ８において、吸気温度が所定の温度よりも高い場合には、加速過渡状態における高圧縮比側及び点火時期遅角側への補正制御を禁止しているので、高吸気温状態でのノッキングの発生や過剰な点火時期遅角による燃焼の不安定化を確実に回避することができる。
【００４２】
更に、図５のステップＳ９において、機関温度としての冷却水温度が所定温度よりも高い場合には、加速過渡状態における高圧縮比側及び点火時期遅角側への補正制御を禁止しているために、高温状態でのノッキングの発生や過剰な点火時期遅角による燃焼の不安定化を確実に回避することができる。
【図１】
2013065397.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2013065397.tif 000006
【図５】
2013065397.tif 000007
【図６】
2013065397.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成25年2月1日(2013.2.1)
【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】
内燃機関の機関圧縮比を変更可能な可変圧縮比手段と、
上記内燃機関の排気により駆動されて吸気の過給を行うターボ過給機と、
上記内燃機関の燃焼室内の混合気を火花点火する点火装置と、
少なくとも内燃機関の要求負荷に基づいて、上記機関圧縮比と点火時期とを制御する制御手段と、を有し、
上記制御手段は、上記要求負荷の上昇に伴う非過給状態から過給状態への過渡状態では、同じ要求負荷を定常状態で運転する場合の機関圧縮比及び点火時期に比べて、上記機関圧縮比を高圧縮比側に補正するとともに、上記点火時期を遅角側に補正する内燃機関の制御装置。
【請求項２】
上記制御手段は、機関回転速度が低いほど、定常状態と過渡状態との機関圧縮比の差を大きくする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
上記制御手段は、上記要求負荷と内燃機関の実負荷との差が大きいほど、定常状態と過渡状態との機関圧縮比の差を大きくする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
上記ターボ過給機のターボ回転速度を測定または推定する手段を有し、
上記制御手段は、上記ターボ回転速度が高いほど、定常状態と過渡状態との機関圧縮比の差を小さくする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
上記制御手段は、上記非過給状態から過給状態への加速開始時点から、所定の遅延時間の経過後に、上記機関圧縮比を高圧縮比側に補正するとともに、上記点火時期を遅角側に補正する請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
上記制御手段は、機関回転速度が高いほど、上記遅延時間を短くする請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
吸気温度を測定または推定する手段を有し、
上記制御手段は、上記吸気温度が所定の温度よりも高い場合には、上記過渡状態であっても、上記機関圧縮比及び点火時期の補正を禁止する請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
機関温度を測定または推定する手段を有し、
上記制御手段は、上記機関温度が所定の温度よりも高い場合には、上記過渡状態であっても、上記機関圧縮比及び点火時期の補正を禁止する請求項１〜７のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
内燃機関の機関圧縮比を変更可能な可変圧縮比手段と、
上記内燃機関の排気により駆動されて吸気の過給を行うターボ過給機と、
上記内燃機関の燃焼室内の混合気を火花点火する点火装置と、を備える内燃機関の制御方法において、
所定の定常状態では、熱効率が最大となるように、機関圧縮比及び点火時期を制御する一方、
上記要求負荷の上昇に伴う非過給状態から過給状態への過渡状態では、同じ要求負荷を定常状態で運転する場合の機関圧縮比及び点火時期に比べて、上記機関圧縮比を高くするとともに、上記点火時期を遅角する内燃機関の制御方法。
【国際調査報告】
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