(57)【要約】  【課題】  最適な圧縮比設定による燃費効果が得られる内燃機関の制御装置を提供する。  【解決手段】    内燃機関の制御装置は、内燃機関の圧縮比を可変可能な圧縮比可変機構１０２を油圧によって駆動する可変圧縮比機構油圧駆動装置１１を備え、内燃機関運転状態に応じて目標圧縮比を演算し、可変圧縮比機構油圧駆動装置１１の油圧モータ６３に供給される供給油圧に応じて目標圧縮比を補正する。これによって、余分な蓄圧動作を抑制でき燃費効果が得られると共に、内燃機関の耐久性を向上させることができる。  【選択図】  図２
2006169967.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の圧縮比を可変可能な圧縮比可変機構と、
可変圧縮比機構を油圧によって駆動する油圧駆動手段と、
油圧駆動手段に供給される供給油圧を検出する油圧検出手段と、
内燃機関の運転状態を検出する内燃機関運転状態検出手段と、を有する内燃機関の制御装置において、
内燃機関運転状態に応じて目標圧縮比を演算する目標圧縮比演算手段と、
油圧駆動手段に供給される供給油圧に応じて目標圧縮比を補正する目標圧縮比補正手段と、を有することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
目標圧縮比補正手段は、油圧駆動手段に供給される供給油圧が予め設定された所定値よりも低い場合には、目標圧縮比演算手段で演算された目標圧縮比を低下させる方向に補正することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
目標圧縮比補正手段は、目標圧縮比演算手段で演算された目標圧縮比と実圧縮比とを用いて、目標圧縮比を補正することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構を備えた内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
機関の運転状態に応じて最適な圧縮比に変更可能な可変圧縮比機構を備えた内燃機関が従来より知られている（特許文献１及び特許文献２等を参照）。
【０００３】
このような可変圧縮比機構を備えた内燃機関においては、ノッキングの発生しやすい低回転・高負荷時には圧縮比を下げ、低負荷の場合は燃費効果向上のために圧縮比を上げるような制御が実現可能となっている。
【特許文献１】特開２０００−５４８７３号公報
【特許文献２】特開２０００−６４８６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、圧縮比可変機構の駆動源として油圧を用いているものにおいては、油圧発生のための動力消費を低減するために、アキュームレータを用いて油圧を一時的に蓄えておく油圧アクチュエータを油圧供給回路内に備えたものがある。そして、エンジンの運転状態が変化することに伴い目標圧縮比が変化した際に、蓄えておいた油圧によって可変圧縮比機構を稼動させる。
【０００５】
しかしながら、目標圧縮比が変化する際に、油圧の供給が間に合わない場合には、一時的に油圧が低下する。そのため、例えば、過渡状態が連続で発生するような場合には、圧縮比の目標値が実現できないこともあり、最適な圧縮比設定による燃費効果得られなくなる虞がある。また、例えば、高負荷状態から低負荷になり圧縮比が低から高になった場面の直後に加速要求があると、低圧縮比に切換えるのが遅れるため、ノッキングが発生し易くなり、ノック回避のために点火時期を遅角させる必要があり、この結果トルク応答性が遅れ運転性に影響を及ぼしてしまう虞がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで、本発明おける内燃機関の制御装置は、内燃機関の圧縮比を可変可能な圧縮比可変機構を油圧によって駆動する油圧駆動手段を備え、内燃機関運転状態に応じて目標圧縮比を演算し、油圧駆動手段に供給される供給油圧に応じて目標圧縮比を補正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、余分な蓄圧動作を抑制でき燃費効果が得られると共に、内燃機関の耐久性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【０００９】
図１は、内燃機関の圧縮比を可変可能な可変圧縮比機構１０２の概略構成を示す説明図である。
【００１０】
クランクシャフト５１は、複数のジャーナル部５２とクランクピン部５３とを備えており、シリンダブロック５０の主軸受に、ジャーナル部５２が回転自在に支持されている。クランクピン部５３は、ジャーナル部５２から所定量偏心しており、ここに第２リンクとなるロアリンク５４が回転自在に連結されている。
【００１１】
ロアリンク５４は、複数の部材に分割可能に構成されているとともに、略中央の連結孔に上記クランクピン部５３が嵌合している。
【００１２】
第１リンクとなるアッパリンク５５は、下端側が連結ピン５６によりロアリンク５４の一端に回動可能に連結され、上端側がピストンピン５７によりピストン５８に回動可能に連結されている。ピストン５８は、燃焼圧力を受け、シリンダブロック５０のシリンダ５９内を往復動する。尚、シリンダ５９の上部に、図示せぬ吸・排気弁が配置されている。
【００１３】
第３リンクとなるコントロールリンク６０は、上端側が連結ピン６１によりロアリンク５４の他端に回動可能に連結され、下端側が制御軸６２を介して機関本体の一部となるシリンダブロック５０の下部に回動可能に連結されている。詳しくは、制御軸６２は、回転可能に機関本体に支持されているとともに、その回転中心から偏心している偏心カム部６２ａを有し、この偏心カム部６２ａに上記コントロールリンク６０下端部が回転可能に嵌合している。
【００１４】
制御軸６２は、油圧モータ６３によって回動位置が制御される。油圧モータ６３は、圧縮比可変機構１０２を駆動する油圧駆動手段としての可変圧縮比機構油圧駆動装置１１（後述）を構成するものである。
【００１５】
上記のような複リンク式ピストン−クランク機構を用いた可変圧縮比機構１０２においては、制御軸６２が油圧モータ６３によって回動されると、偏心カム部６２ａの中心位置、特に、機関本体に対する相対位置が変化する。これにより、コントロールリンク６０の下端の揺動支持位置が変化する。そして、コントロールリンク６０の揺動支持位置が変化すると、ピストン５８の行程が変化し、ピストン上死点（ＴＤＣ）におけるピストン５８の位置が高くなったり低くなったりする。これにより、機関圧縮比を変えることが可能となる。特に、圧縮比を連続的に変化させることができる。
【００１６】
図２は、上述した可変圧縮比機構油圧駆動装置１１のシステム構成を模式的に示した説明図である。
【００１７】
この可変圧縮比機構油圧駆動装置１１は、オイルパン１２内のオイルを作動油としたいわゆる油圧伝動装置であって、オイルパン１２と、余分なオイルをオイルパン１２に戻すリリーフバルブ１３と、上述したクランクシャフト５１に機械的に接続されたいわゆる機械式のオイルポンプ１４と、オイルポンプ１４の吐出側の油圧回路内において脈動除去や蓄圧を行うアキュームレータ１５と、可変圧縮比機構１０２を駆動する油圧モータ６３と、油圧モータ６３に所望の油圧を供給する油圧コントロールバルブ１６と、を主として構成されている。
【００１８】
また、アキュームレータ１５には、油圧検出手段としての圧力センサ１７が取り付けられており、アキュームレータ１５内の油圧が検出されている。この圧力センサ１７としては、例えば半導体圧力センサ等が用いられる。尚、圧力センサ１７による油圧回路内の油圧の計測位置としては、アキュームレータ１５に限定されるものではないが、油圧が安定する部分に圧力センサ１７を設置することが好ましく、本実施形態においてはアキュームレータ１５が好適である。
【００１９】
オイルポンプ１４は、エンジン回転数に応じたオイルを吐出する。オイルポンプ１４から吐出されたオイルは、オイルポンプ１４の吐出側の油圧回路内を加圧し、更にアキュームレータ１５を加圧する。この時、アキュームレータ１５は蓄圧を行い、エンジン回転数が低下または変動した場合の油圧変動を吸収する。アキュームレータ１５で吸収しきれない高い油圧はリリーフバルブ１３で調整され、油圧回路内は一定油圧を保つように制御されている。
【００２０】
そして、油圧コントロールバルブ１６は、機関運転状態に応じて、油圧モータ６３に供給される油量を制御する。ここで、本実施形態においては、機関運転状態を、エンジン回転数と吸気量から判定している。エンジン回転数は、例えばエンコーダや近接センサなどからのパルス信号から算出する。また、吸気量は、図示せぬエアフローメータの検出信号から算出する。つまり、エンジンン回転数及び吸気量を検出する各種センサ（図示せず）が内燃機関運転状態検出手段に相当する構成となる。
【００２１】
尚、吸気量は、エンジン回転数と吸入負圧からも算出可能であり、本実施形態は、いわゆる吸入負圧感知式電子制御燃料噴射装置及び空気流量感知式電子制御燃料噴射装置の双方に対して適用可能である。また、吸気量をエアフローメータから検知するか、エンジン回転数と吸入負圧から算出するかは、コスト、応答性から適宜選択することが好ましい。
【００２２】
図３は、本実施形態における油圧コントロールバルブ１６の制御の流れを示すブロック線図である。油圧コントロールバルブ１６の制御は、図示せぬエンジンコントロールユニット内で処理されるものであり、図３のブロック線図における一連の演算処理は、一定時間（例えば、１０ｍｓｅｃ）毎に全て行われるものである。
【００２３】
ブロック（以下、単にＢと記す）１１では、内燃機関運転状態検出手段により検出されたエンジン回転数と吸気量とから基準目標圧縮比を演算する。
【００２４】
この基準目標圧縮比は、図４に示すような基準目標圧縮比算出マップを用いて算出される。基準目標圧縮比算出マップは予め上述したエンジンコントロールユニットに記憶させておくものであり、低回転低負荷では高圧縮比、低回転高負荷では低圧縮比とし、高回転では高圧縮比となるよう設定されている。
【００２５】
これは、一般的に、エンジン回転数が低回転で高負荷の場合は高圧縮比にするとノッキングが発生しやすいため圧縮比を低負荷に比べて下げる必要があり、逆に低負荷では燃焼圧が低いためノッキングが発生しにくいので高圧縮比化して効率を向上させることができるからである。また、高回転では作動流体が燃焼室内での乱れで火炎伝播速度が向上するので高圧縮比化してもノッキングが発生しにくいからである。
【００２６】
Ｂ１２では、Ｂ１１で演算された基準目標圧縮比と内燃機関の実圧縮比と可変圧縮比機構油圧駆動装置１１の油圧とから目標圧縮比補正値を演算する。実圧縮比は、制御軸６２の回転角度を図示せぬ角度検出センサで検出することで演算される。
【００２７】
目標圧縮比補正値は、図５に示すような目標圧縮比補正値算出テーブルを用いて算出される。目標圧縮比補正値算出テーブルは予め上述したエンジンコントロールユニットに記憶させておくものであり、可変圧縮比機構油圧駆動装置１１の油圧（圧力センサ１７の検出値）から目標圧縮比補正値を演算する。正常油圧の場合は目標圧縮比補正値が１となり、基準目標圧縮比がそのまま目標圧縮比となる。一方、可変圧縮比機構油圧駆動装置１１の油圧が閾値以下である場合は油圧が低下しているとみなして目標圧縮比を基準圧縮比に対して低く設定するように目標圧縮比補正値を１よりも小さく設定する。
【００２８】
ここで、目標圧縮比補正値算出テーブルの傾き（図５において閾値よりも左側の領域の傾いた特性線）、すなわち目標圧縮比補正値演算手段の傾きは、図６に示すように、実圧縮比と基準目標圧縮比の差からそのシフト量が決定される。図７に、実圧縮比と基準目標圧縮比との差と、傾きシフト量の相関を示す傾きシフト量算出テーブルを示す。この傾きシフト量算出テーブルも、予め上述したエンジンコントロールユニットに記憶させておくものとする。実圧縮比の方が目標圧縮比より大きい場合は正の値を取得するので図５ではプラス側へシフトする。プラス側へシフトすると正常油圧が高く設定されることになり、アクチュエータの作動範囲が大きすぎて油圧が足りなくなることを回避できる。一方、実圧縮比の方が目標圧縮比より小さい場合は負の値を取得するので図５ではマイナス側へシフトする。マイナス側へシフトすると正常油圧が低く設定されることになり、必要以上に目標圧縮比を下げることなく高効率な運転が可能となる。
【００２９】
Ｂ１１で演算された基準目標圧縮比は、Ｂ１２で演算された目標圧縮比補正値によって補正されて目標圧縮比となり、この目標圧縮比は可変圧縮比機構油圧駆動装置１１に相当するＢ１３に入力される。
【００３０】
Ｂ１３では入力された目標圧縮比に基づき、バルブの開口面積を目標値としてＢ１４となる油圧コントロールバルブ１６を制御する。すなわち、入力された目標圧縮比に相当する開口面積となるよう油圧コントロールバルブ１６のバルブの開口面積を制御する。換言すれば、Ｂ１３では目標圧縮比を目標圧縮比に相当するバルブ開口面積に変換し、Ｂ１４に出力する。
【００３１】
尚、図３におけるＢ１１が目標圧縮比演算手段に相当し、Ｂ１２が目標圧縮比補正手段に相当する。
【００３２】
以上説明してきたように、本実施形態においては、可変圧縮比機構油圧駆動装置１１の油圧が低い場合には、目標圧縮比が小さくなるよう補正されるので、アキュームレータ１５の余分な蓄圧動作を抑制でき燃費効果が得られると共に、内燃機関の耐久性を向上させることができる。また、油圧が少ない時は圧縮比の動作も少ないためノッキングの抑止や運転性も確保される。
【００３３】
また、基準目標圧縮比と実圧縮比から目標圧縮比を補正する構成としたので、運転性を損なうことなく、高精度に圧縮比を操作することが可能となり、ノッキングの抑止性能を向上させることができる。
【００３４】
尚、上述した第１実施形態においては、油圧モータ６３を用いて可変圧縮比機構１０２の制御軸６２を回動させているが、油圧を用いてアクチュエータで可変圧縮比機構１０２の制御軸６２を回動させてもよい。
【００３５】
また、上述した可変圧縮比機構油圧駆動装置１１におけるオイルポンプ１４は、クランクシャフトに機械的に接続され、エンジン回転数に応じてオイルを吐出するものであるが、オイルポンプ１４を、図８に示すように、電動機により駆動する電動オイルポンプ２４としてもよい。この場合、電動オイルポンプ２４は、油圧回路内を一定油圧を保つようにその回転数が制御される。つまり、電動オイルポンプ２４の回転数制御により吐出量が制御されるため、リリーフバルブを省略できる。
【００３６】
上記実施形態から把握し得る本発明の技術的思想について、その効果とともに列記する。
【００３７】
（１）  内燃機関の圧縮比を可変可能な圧縮比可変機構と、可変圧縮比機構を油圧によって駆動する油圧駆動手段と、油圧駆動手段に供給される供給油圧を検出する油圧検出手段と、内燃機関の運転状態を検出する内燃機関運転状態検出手段と、を有する内燃機関の制御装置において、内燃機関運転状態に応じて目標圧縮比を演算する目標圧縮比演算手段と、油圧駆動手段に供給される供給油圧に応じて目標圧縮比を補正する目標圧縮比補正手段と、を有する。これによって、余分な蓄圧動作を抑制でき燃費効果が得られると共に、内燃機関の耐久性を向上させることができる。
【００３８】
（２）  上記（１）に記載の内燃機関の制御装置において、目標圧縮比補正手段は、油圧駆動手段に供給される供給油圧が予め設定された所定値よりも低い場合には、目標圧縮比演算手段で演算された目標圧縮比を低下させる方向に補正する。これによって、油圧が少ない時は圧縮比の動作も少ないためノッキングの抑止や運転性も確保される。
【００３９】
（３）  上記（１）または（２）に記載の内燃機関の制御装置において、目標圧縮比補正手段は、目標圧縮比演算手段で演算された目標圧縮比と実圧縮比とを用いて、目標圧縮比を補正する。これによって、運転性を損なうことなく、高精度に圧縮比を操作することが可能となり、ノッキングの抑止性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】可変圧縮比機構の概略構成を示す説明図。
【図２】本発明に係る内燃機関の制御装置における可変圧縮比機構油圧駆動装置のシステム構成を模式的に示した説明図。
【図３】本発明に係る内燃機関の制御装置の制御の流れを示すブロック線図であって、実施形態における油圧コントロールバルブの制御の流れを示すブロック線図。
【図４】基準目標圧縮比を算出する際に用いるマップ。
【図５】目標圧縮比補正値を算出する際に用いるテーブル。
【図６】図５における特性線の傾きのシフト量の演算手順を示すブロック線図。
【図７】傾きシフト量を算出する際に用いるテーブル。
【図８】可変圧縮比機構油圧駆動装置の他の実施形態におけるシステム構成を模式的に示した説明図。
【符号の説明】
【００４１】
１１…可変圧縮比機構油圧駆動装置
１２…オイルパン
１３…リリーフバルブ
１４…オイルポンプ
１５…アキュームレータ
１６…油圧コントロールバルブ
１７…圧力センサ
６３…油圧モータ
【図１】
2006169967.tif 000003
【図２】
2006169967.tif 000004
【図３】
2006169967.tif 000005
【図４】
2006169967.tif 000006
【図５】
2006169967.tif 000007
【図６】
2006169967.tif 000008
【図７】
2006169967.tif 000009
【図８】
2006169967.tif 000010