УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ
INTERNAL COMBUSTION ENGINE CONTROL DEVICE AND CONTROL METHOD

Область техники, к которой относится изобретение
[0001] Настоящее изобретение относится, в общем, к двигателю внутреннего сгорания, который включает в себя механизм изменения степени сжатия, выполненный с возможностью изменять степень механического сжатия, изменяя взаимное расположение между поршнем и цилиндром, и, в частности, к устройству управления и способу управления для выполнения действия против отказа в приводном механизме для механизма изменения степени сжатия.
Уровень техники
[0002] В области техники двигателей внутреннего сгорания к настоящему времени известны различные типы механизмов изменения степени сжатия. Например, настоящим заявителем и другими было предложено множество механизмов изменения степени сжатия, в которых позиция верхней мертвой точки поршня смещается вертикально посредством изменения геометрии многорычажного поршневого кривошипно-шатунного механизма. Патентные документы 1 и 2 описывают механизмы изменения степени сжатия, в которых степень механического сжатия изменяется посредством вертикального смещения цилиндра относительно центральной позиции коленчатого вала.
[0003] В таком механизме изменения степени сжатия, когда приводной механизм для изменения степени сжатия отказывает, может быть возможным управлять степенью сжатия, так что степень сжатия может становиться выше, чем задумано.
[0004] В качестве отказоустойчивой функции для такого отказа в приводном механизме патентный документ 1 раскрывает добавление гидравлического контура для ненормального состояния в такой конфигурации, что сторона цилиндра и сторона картера двигателя выполнены с возможностью двигаться относительно друг друга посредством гидравлического приводного механизма. Гидравлический контур для ненормального состояния выполнен с возможностью направлять рабочую жидкость на масляной основе между двумя гидравлическими камерами, чтобы предоставлять возможность изменения степени сжатия только в сторону более низкой степени сжатия, когда гидравлический приводной механизм неисправен.
[0005] Патентный документ 2 раскрывает механизм изменения степени сжатия, применяющий электромотор в качестве приводного механизма, в котором спиралевидная торсионная винтовая пружина предусмотрена, чтобы применять усилие, чтобы отклонять механизм изменения степени сжатия в сторону более низкой степени сжатия. В этом механизме отклоняющее усилие становится максимальным, когда степень сжатия максимизируется. Когда электромотор отказал, механизм изменения степени сжатия активируется, чтобы возвращаться к состоянию низкой степени сжатия посредством отклоняющего усилия спиралевидной торсионной винтовой пружины.
[0006] Однако согласно конфигурации патентного документа 1 требуется дополнительный гидравлический контур для ненормального состояния, так что конфигурация становится сложной, и невозможно обрабатывать неисправность в самом приводном механизме, такую как утечка давления масла. Эта конфигурация неприменима к случаям, когда приводной механизм реализован посредством другого типа механизма, чем гидравлический механизм (например, механизма, применяющего электромотор).
[0007] С другой стороны, согласно конфигурации патентного документа 2, которая отклоняется в сторону более низкой степени сжатия посредством пружины, когда актуатор (электромотор и т.д.) приводится в действие в нормальном состоянии, нагрузка привода является большой, так что актуатор может быть должен иметь большой размер, что может неблагоприятно влиять на топливную экономичность.
Документ(ы) предшествующего уровня
Патентный документ(ы)
[0008] Патентный документ 1: JP 2010-185 393 A.
Патентный документ 2: JP 2009-062926 A.
Сущность изобретения
[0009] Согласно настоящему изобретению устройство управления двигателем внутреннего сгорания содержит: механизм изменения степени сжатия, выполненный с возможностью изменять степень механического сжатия, изменяя взаимное расположение между поршнем и цилиндром; средство прекращения подачи топлива, выполненное с возможностью осуществлять прекращение подачи топлива в предварительно определенном состоянии замедления; средство обнаружения отказа, выполненное с возможностью обнаруживать отказ в механизме изменения степени сжатия; и средство управления в состоянии отказа, выполненное с возможностью выполнять, по меньшей мере, одну из первой и второй операций, в то время как прекращение подачи топлива выполняется средством прекращения подачи топлива в состоянии, когда механизм изменения степени сжатия отказал, при этом первой операцией является задание более низкого отрицательного давления в цилиндре во время такта впуска, чем в то время, когда прекращение подачи топлива выполняется в состоянии, когда механизм изменения степени сжатия исправен, и при этом второй операцией является задание более высокого положительного давления в цилиндре во время такта сжатия до такта расширения, чем в то время, когда прекращение подачи топлива выполняется в состоянии, когда механизм изменения степени сжатия исправен.
[0010] В нормальном рабочем состоянии со сжиганием топлива давление в цилиндре во время такта впуска является отрицательным давлением, но давление в цилиндре после этого становится высоким вследствие давления при сгорании, так что давление при сгорании действует на поршень и поверхность верхней стенки камеры сгорания, и механизм изменения степени сжатия отклоняется, в основном, в направлении, чтобы увеличивать рабочий объем камеры сгорания, а именно в направлении, чтобы уменьшать степень сжатия. Соответственно, степень сжатия уменьшается постепенно, даже в ситуации, когда механизм изменения степени сжатия отказал и не может активно управляться вследствие некоторой неисправности. Однако, когда выполняется прекращение подачи топлива, а сгорание не выполняется в состоянии замедления, давление в цилиндре во время такта впуска является отрицательным давлением, и преобладает состояние, когда отрицательное давление действует на поршень и поверхность верхней стенки камеры сгорания, так что механизм изменения степени сжатия может сдвигаться в сторону более высокой степени сжатия.
[0011] В этом отношении согласно настоящему изобретению в условиях того, что отказ обнаруживается в механизме изменения степени сжатия, отрицательное давление в цилиндре во время такта впуска устанавливается более низким, когда прекращение подачи топлива выполняется, чем в условиях того, что механизм изменения степени сжатия является исправным. Это не допускает сдвига механизма изменения степени сжатия в сторону более высокой степени сжатия за счет отрицательного давления. Кроме того, увеличение положительного давления в цилиндре во время такта сжатия до такта расширения действует в направлении, чтобы расширять рабочий объем камеры сгорания, и, тем самым, предохраняет механизм изменения степени сжатия от сдвига в сторону более высокой степени сжатия.
[0012] Согласно настоящему изобретению возможно не допускать сдвига механизма изменения степени сжатия в сторону более высокой степени сжатия вследствие операции прекращения подачи топлива, когда механизм изменения степени сжатия отказал.
Краткое описание чертежей
[0013] Фиг. 1 - это схема конфигурации, показывающая конфигурацию системы устройства управления согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 2 - это блок-схема последовательности операций, показывающая управление обнаружением отказа согласно этому варианту осуществления.
Фиг. 3 - это основная блок-схема последовательности операций, показывающая ход всего управления.
Фиг. 4 - это график характеристики, показывающий изменения в давлении в цилиндре при операции прекращения подачи топлива, когда механизм изменения степени сжатия является нормальным и когда механизм изменения степени сжатия отказал, в сравнении.
Режим(ы) осуществления изобретения
[0014] Последующее описание описывает вариант осуществления настоящего изобретения подробно со ссылкой на чертежи.
[0015] Фиг. 1 показывает конфигурацию системы автомобильного двигателя 1 внутреннего сгорания, к которой применяется настоящее изобретение. Например, двигатель 1 внутреннего сгорания является двигателем внутреннего сгорания с четырехтактным циклом, зажиганием искрового типа, который снабжен механизмом 2 изменения степени сжатия, который применяет многорычажный поршневой кривошипно-шатунный механизм. Пара впускных клапанов 4 и пара выпускных клапанов 5 размещены в поверхности верхней стенки каждого цилиндра 3, и свеча 6 зажигания размещена в центральном фрагменте, окруженном впускными клапанами 4 и выпускными клапанами 5.
[0016] Впускные клапаны 4 снабжены механизмом 7 изменения фаз газораспределения на стороне впуска, выполненным с возможностью управлять моментами открытия и закрытия впускных клапанов 4 переменным образом. Выпускные клапаны 5 снабжены механизмом 8 изменения фаз газораспределения на стороне выпуска, выполненным с возможностью управлять моментами открытия и закрытия выпускных клапанов 5 переменным образом. Механизмы 7, 8 изменения фаз газораспределения могут быть выполнены с возможностью изменять момент открытия и момент закрытия независимо друг от друга или могут быть выполнены с возможностью передвигать в сторону опережения и задерживать момент открытия и момент закрытия одновременно друг с другом. Настоящий вариант осуществления применяет последний тип, который выполнен с возможностью передвигать в сторону опережения и задерживать фазу кулачкового вала.
[0017] Клапан 11 впрыска топлива предусмотрен в каждом цилиндре и размещен во впускном воздушном канале 10, который соединяется с камерой 9 сгорания через впускные клапаны 4. Электрически управляемая дроссельная заслонка 14 расположена выше по потоку от коллектора 12 всасываемого воздуха во впускном воздушном канале 10, при этом открытие дроссельной заслонки 14 управляется на основе управляющего сигнала от контроллера 13 двигателя. Расходомер 15 воздуха расположен дальше выше по потоку от дроссельной заслонки 14, при этом расходомер 15 воздуха измеряет количество всасываемого воздуха.
[0018] Каталитическое устройство 17 расположено в канале 16 отработавшего газа, который соединяется с камерой 9 сгорания через выпускные клапаны 5, при этом каталитическое устройство 17 состоит из трехкомпонентного нейтрализатора. Датчик 18 соотношения воздух-топливо расположен выше по потоку от каталитического устройства 17 для измерения соотношения воздух-топливо.
[0019] Контроллер 13 двигателя принимает ввод измерительных сигналов от датчиков, таких как расходомер 15 воздуха, датчик 18 соотношения воздух-топливо, датчик 19 угла поворота коленчатого вала для измерения скорости вращения двигателя, датчик 20 температуры воды для измерения температуры охлаждающей жидкости и датчик 121 открытия акселератора для измерения величины нажатия педали акселератора, задействуемой водителем. На основе измерительных сигналов контроллер 13 двигателя оптимально управляет количеством впрыскиваемого топлива и моментом впрыска клапана 11 впрыска топлива, моментом зажигания свечи 6 зажигания, моментами открытия и закрытия впускных клапанов 4 и выпускных клапанов 5, открытием дроссельной заслонки 14 и другими.
[0020] С другой стороны, механизм 2 изменения степени сжатия применяет известный многорычажный поршневой кривошипно-шатунный механизм, который раскрыт посредством JP 2004-116434 A. Механизм 2 изменения степени сжатия, в целом, включает в себя: нижнее звено 22, которое поддерживается с возможностью вращения посредством шатунной шейки 21a коленчатого вала 21; верхнее звено 25, которое связывает верхнюю ось 23 на первом крайнем фрагменте нижнего звена 22 и поршневой палец 24a для поршня 24 друг с другом; управляющее звено 27, которое включает в себя первый конец, соединенный с управляющим штифтом 26 на втором крайнем фрагменте нижнего звена 22; и вал 28 управления, который поддерживает второй конец управляющего звена 27, чтобы предоставлять возможность колебательного движения управляющего звена 27. Коленчатый вал 21 и вал 28 управления поддерживаются с возможностью вращения через несущую конструкцию, не показанную, в картере 29a двигателя в нижней части блока 29 цилиндров. Вал 28 управления включает в себя эксцентриковую часть 28a вала, местоположение которой перемещается вместе с вращением вала 28 управления и которая вращательным образом приведена в соответствие с крайним фрагментом управляющего звена 27. В механизме 2 изменения степени сжатия позиция верхней мертвой точки поршня 24 движется вверх и вниз вместе с вращением вала 28 управления, таким образом, изменяя степень механического сжатия.
[0021] В этом варианте осуществления в качестве приводного механизма для управления степенью сжатия механизма 2 изменения степени сжатия переменным образом, электромотор 31 расположен на внешней поверхности стенки картера 29a двигателя, при этом электромотор 31 имеет центральную ось вращения, параллельную коленчатому валу 21, и редуктор 32 скорости, выровненный с электромотором 31 в осевом направлении. Редуктор 32 скорости реализован посредством механизма волновой передачи, имеющего большое передаточное число, например, и включает в себя выходной вал 32a редуктора скорости, который расположен соосно с непоказанным выходным валом электромотора 31. Соответственно, выходной вал 32a редуктора скорости и вал 28 управления параллельны друг другу и вращаются одновременно посредством такой конфигурации, что первый рычаг 33, прикрепленный к выходному валу 32a редуктора скорости, и второй рычаг 34, прикрепленный к валу 28 управления, связаны друг с другом промежуточным звеном 35.
[0022] Когда электромотор 31 вращается, угол поворота выходного вала 32a редуктора скорости изменяется со значительным уменьшением скорости посредством редуктора 32 скорости. Вращение выходного вала 32a редуктора скорости передается от первого рычага 33 ко второму рычагу 34 через промежуточное звено 35, чтобы вращать вал 28 управления. Это изменяет степень механического сжатия двигателя 1 внутреннего сгорания, как описано выше. В показанном примере первый рычаг 33 и второй рычаг 34 протягиваются в противоположных направлениях, так что, когда выходной вал 32a редуктора скорости вращается в направлении по часовой стрелке, вал 28 управления вращается в направлении против часовой стрелки. Однако эта конфигурация может быть модифицирована так, что выходной вал 32a редуктора скорости и вал 28 управления вращаются в одинаковом направлении.
[0023] Фактическая степень сжатия, а именно фактическое значение степени механического сжатия, управляемое переменным образом посредством механизма 2 изменения степени сжатия, как описано выше, измеряется посредством датчика 36 фактической степени сжатия. Например, датчик 36 фактической степени сжатия состоит из потенциометра роторного типа или кодового датчика угла поворота для измерения угла поворота вала 28 управления или выходного вала 32a редуктора скорости. Альтернативно, измерение фактической степени сжатия может быть реализовано без дополнительных датчиков посредством определения величины поворота электромотора 31 на основе командного сигнала электромотору 31 и определения угла поворота вала 28 управления на основе величины поворота электромотора 31.
[0024] Электромотор 31 управляется посредством контроллера 13 двигателя, чтобы приводиться в действие, чтобы согласовывать фактическую степень сжатия, полученную, как описано выше, с целевой степенью сжатия, соответствующей рабочему состоянию.
[0025] В механизме 2 изменения степени сжатия, сконфигурированном, как описано выше, усилие, получающееся в результате давления в цилиндре, и инерционная сила действуют на поршень 24, который поддерживается через верхнее звено 25. Давление в цилиндре становится отрицательным давлением во время такта впуска и становится положительным давлением даже при прокрутке двигателя во время такта сжатия и такта расширения. В нормальном рабочем состоянии со сгоранием давление при сгорании действует во время такта расширения. Инерционная сила действует в двух вертикальных направлениях. К поршню 24 прикладываются эти силы, так что к валу 28 управления, имеющему эксцентриковую часть 28a вала, прикладывается переменный крутящий момент, который вынуждает вал 28 управления вращаться попеременно в направлении, чтобы уменьшать степень сжатия, и в направлении, чтобы увеличивать степень сжатия.
[0026] Когда приводной механизм, включающий в себя электромотор 31, является исправным, позиция угла поворота вала 28 управления поддерживается в желаемой позиции (соответствующей целевой степени сжатия) по отношению к переменному крутящему моменту. В отличие от этого, когда движущий крутящий момент по отношению к валу 28 управления теряется посредством отказа в приводном механизме, такого как разъединение в электромоторе 31, вал 28 управления колеблется в направлении вращения посредством попеременного крутящего момента и постепенно сдвигается в сторону более низкой степени сжатия или сторону более высокой степени сжатия в соответствии с балансом между крутящими моментами в двух направлениях.
[0027] В нормальном рабочем состоянии, когда сгорание выполняется в цилиндре, высокое давление при сгорании действует на поршень 24 во время такта расширения, так что крутящий момент, чтобы вращать вал 28 управления в сторону более низкой степени сжатия, является относительно большим, и, тем самым, вал 28 управления постепенно сдвигается в сторону более низкой степени сжатия.
[0028] Однако во время операции прекращения подачи топлива во время замедления, в котором сгорание не выполняется, давление сгорания не прикладывается, и действие отрицательного давления в цилиндре во время такта впуска становится высоким, так что крутящий момент, чтобы вращать вал 28 управления в направлении, чтобы увеличивать степень сжатия, становится относительно большим. В этой ситуации вал 28 управления постепенно сдвигается в сторону более высокого давления сжатия.
[0029] Непредпочтительно, принимая во внимание возникновение ненормального сгорания, что степень сжатия становится чрезмерно более высокой, чем первоначальная целевая степень сжатия. Если степень сжатия становится чрезмерно высокой в отношении характеристик открытия и закрытия впускных клапанов 4 и выпускных клапанов 5, это вызывает проблему столкновения между поршнем 24 и впускными клапанами 4 и выпускными клапанами 5. Для того чтобы избегать проблемы, становится необходимым предоставление большого паза клапана, который является слишком большим при нормальной работе.
[0030] В настоящем варианте осуществления выполняется диагностика отказа механизма 2 изменения степени сжатия, включающего в себя приводной механизм, использующий электромотор 31. Когда прекращение подачи топлива выполняется во время замедления в состоянии, когда обнаружена неисправность, отрицательное давление в цилиндре во время такта впуска задается более низким, чем в нормальном состоянии, или положительное давление в цилиндре во время такта сжатия до такта расширения задается более высоким, чем в нормальном состоянии.
[0031] Последующее описание описывает конкретный процесс со ссылкой на блок-схемы последовательности операций на фиг. 2 и 3.
[0032] Фиг. 2 - это блок-схема последовательности операций, показывающая ход операции обнаружения отказа. На этапе S1 считываются данные временного ряда для фактической степени сжатия. Данные временного ряда фактической степени сжатия получаются с предварительно определенными интервалами дискретизации и сохраняются в форме предварительно определенного числа самых последних дискретных данных в RAM контроллера 13 двигателя. На этапе S2, на основе множества самых последних данных фактической степени сжатия, определяется, находится или нет амплитуда колебания фактической степени сжатия (разница между максимумом и минимумом), показанная посредством данных временного ряда, в пределах нормального диапазона.
[0033] Когда амплитуда колебания фактической степени сжатия является чрезмерно большой, процесс переходит к этапу S6, где флаг "fF" оценки отказа устанавливается в "2". fF=2 указывает неуправляемое состояние отказа, когда нормальное управление степенью сжатия не выполняется посредством приводного механизма, а механизм 2 изменения степени сжатия находится практически в свободном состоянии.
[0034] Когда амплитуда колебания фактической степени сжатия находится в нормальном диапазоне, процесс переходит к этапу S3, где дополнительно определяется, находится или нет отклонение между фактической степенью сжатия и целевой степенью сжатия в нормальном диапазоне.
[0035] Когда отклонение между ними находится в нормальном диапазоне, процесс переходит к этапу S4, где флаг fF оценки отказа устанавливается в "0". fF=0 указывает, что механизм 2 изменения степени сжатия не отказал. Когда отклонение между ними чрезмерно большое, процесс переходит к этапу S5, где флаг fF оценки отказа устанавливается в "1". fF=1 указывает отказ в заклинившем состоянии, когда некоторый фрагмент механизма привода от электромотора 31 к валу 28 управления заклинил, так что степень сжатия не может быть изменена. Отказ в заклинившем состоянии, когда степень сжатия фиксирована, находится за пределами цели действия настоящего варианта осуществления, поскольку степень сжатия никогда не увеличивается посредством операции прекращения подачи топлива.
[0036] Фиг. 3 - это основная блок-схема последовательности операций, показывающая ход всего управления. На этапе S11 считывается скорость Ne вращения двигателя, флаг "fFc" выполнения прекращения подачи топлива, указывающий выполнение прекращения подачи топлива, и флаг fF оценки отказа в настоящий момент. fFc=1 указывает, что прекращение подачи топлива выполняется, а fFc=0 указывает, что прекращение подачи топлива не выполняется.
[0037] На этапе S12 определяется, равен ли 1 или нет флаг fFc выполнения прекращения подачи топлива, а именно выполняется или нет прекращение подачи топлива. На этапе S13 определяется, равен ли 2 или нет флаг fF оценки отказа, а именно, находится или нет процесс в неуправляемом состоянии отказа. Когда ответом на этапе S12 или S13 является "Нет", процесс пропускает этапы S4-S18 и переходит к этапу S19, описанному позже.
[0038] Когда ответами на этапах S12 и S13 являются "Да", а именно когда механизм 2 изменения степени сжатия находится в неуправляемом состоянии отказа и прекращение подачи топлива выполняется, процесс переходит к этапу S14, где считываются данные временного ряда для фактической степени сжатия. Процесс далее переходит к этапу S15, где основное открытие TVO0 дроссельной заслонки, основная величина VTCi0 опережения впуска VTC и основная величина VTCe0 задержки выпуска VTC вычисляются на основе скорости Ne вращения двигателя в настоящий момент. Основное открытие TVO0 дроссельной заслонки соответствует минимальному открытию, с которым минимальное требуемое количество воздуха может быть получено относительно скорости Ne вращения двигателя в операции прекращения подачи топлива.
[0039] Далее на этапе S16, на основе данных временного ряда для фактической степени сжатия, считанных на этапе S14, определяется, изменяется или нет фактическая степень сжатия в сторону более высокой степени сжатия.
[0040] Когда определяется на этапе S16, что фактическая степень сжатия изменяется в сторону более высокой степени сжатия, процесс переходит к этапу S17, где целевое открытие TVO дроссельной заслонки устанавливается в значение, которое получено посредством сложения корректирующего значения hTVO, увеличивающего открытие дроссельной заслонки, с основным открытием TVOo дроссельной заслонки. Открытие дроссельной заслонки 14 управляется в соответствии с целевым открытием TVO дроссельной заслонки. Когда целевое открытие TVO дроссельной заслонки увеличивается, открытие дроссельной заслонки 14 увеличивается.
[0041] Кроме того, целевая величина VTCi опережения впуска VTC устанавливается в значение, которое получено сложением корректирующего значения hVTCi для сдвига в сторону опережения впуска VTC с основной величиной VTCi0 опережения впуска VTC. Механизм 7 изменения фаз газораспределения на стороне впуска, который сдвигает в сторону опережения и задерживает моменты открытия и закрытия впускных клапанов 4, управляется в соответствии с целевой величиной VTCi опережения впуска VTC. Целевая величина VTCi опережения впуска VTC задается относительно самой задержанной позиции. Когда целевая величина VTCi опережения впуска VTC увеличивается, моменты открытия и закрытия впускных клапанов 4 становятся сдвинутыми в сторону опережения. Момент закрытия впускного клапана на основе основной величины VTCi0 опережения впуска VTC больше задерживается, чем нижняя мертвая точка такта впуска. Добавление корректирующего значения hVTCi, передвигающего в сторону опережения впуск VTC, вынуждает передвигать в сторону опережения момент закрытия впускного клапана и приближать нижнюю мертвую точку такта впуска.
[0042] Кроме того, на этапе S17 целевая величина VTCe задержки выпуска VTC устанавливается в значение, которое получено сложением корректирующего значения hVTCe1, задерживающего выпуск VTC, с основной величиной VTCe0 задержки выпуска VTC. Механизм 8 изменения фаз газораспределения на стороне выпуска, который сдвигает в сторону опережения и задерживает моменты открытия и закрытия выпускных клапанов 5, управляется в соответствии с целевой величиной VTCe задержки выпуска VTC. Целевая величина VTCe задержки выпуска VTC задается относительно самой опережающей позиции. Когда целевая величина VTCe задержки выпуска VTC увеличивается, моменты открытия и закрытия выпускных клапанов 5 становятся задержанными. Момент открытия выпускного клапана, основанный на основной величине VTCe0 задержки выпуска VTC, больше сдвигается в сторону опережения, чем нижняя мертвая точка такта расширения. Добавление корректирующего значения hVTCe1, задерживающего выпуск VTC, вынуждает момент открытия выпускного клапана задерживаться и приближать нижнюю мертвую точку такта расширения.
[0043] Посредством операции на этапе S17 давление в цилиндре во время операции прекращения подачи топлива устанавливается, как показано на фиг. 4. В частности, фиг. 4 показывает характеристики давления в цилиндре, когда механизм 2 изменения степени сжатия является исправным (а именно на основе основного открытия TVC0 дроссельной заслонки, основной величины VTCi0 опережения впуска VTC и основной величины VTCe0 задержки выпуска VTC), и характеристики, когда определяется, что механизм 2 изменения степени сжатия находится в неуправляемом состоянии отказа, и корректирующая операция этапа S17 выполняется, в сравнении. В неисправном состоянии давление в цилиндре сначала повышается в целом посредством увеличивающей корректировки целевого открытия TVO дроссельной заслонки. Это уменьшает отрицательное давление в цилиндре во время такта впуска и ослабляет усилие, отклоняющее поршень 24 вверх в сторону верхней мертвой точки. Кроме того, момент (IVC) закрытия впускного клапана приближается к нижней мертвой точке такта впуска, а момент (EVO) открытия выпускного клапана приближается к нижней мертвой точке такта расширения, так что положительное давление в цилиндре во время такта сжатия и такта расширения увеличивается. Это повышает усилие, отклоняющее поршень 24 в сторону нижней мертвой точки.
[0044] Как описано выше, в неуправляемом состоянии отказа механизм 2 изменения степени сжатия имеет тенденцию сдвигаться в сторону более низкой степени сжатия или сторону более высокой степени сжатия посредством баланса между попеременными крутящими моментами в двух направлениях, которые прикладываются в качестве реактивных сил к валу 28 управления. Изменяя давление в цилиндре по сравнению с нормальным состоянием, как описано выше, тенденция в сторону более низкой степени сжатия улучшается, так что степень сжатия механизма 2 изменения степени сжатия постепенно уменьшается. Даже если взаимозависимость с инерционной силой поршня предотвращает сдвиг в сторону более низкой степени сжатия, сдвиг в сторону более высокой степени сжатия, по меньшей мере, пресекается.
[0045] С другой стороны, когда определяется на этапе S16, что фактическая степень сжатия не изменяется в сторону более высокой степени сжатия (в большинстве ситуаций, фактическая степень сжатия изменяется в сторону более низкой степени сжатия посредством операции на этапе S17), процесс переходит к этапу S18. На этапе S18 обрабатываются целевое открытие TVO дроссельной заслонки и целевая величина VTCi опережения впуска VTC аналогично этапу S17. А именно целевое открытие TVO дроссельной заслонки устанавливается большим, чем в нормальном состоянии, а целевая величина VTCi опережения впуска VTC устанавливается более сдвинутой в сторону опережения, чем в нормальном состоянии.
[0046] С другой стороны, целевая величина VTCe задержки выпуска VTC устанавливается в значение, которое получено вычитанием корректирующего значения hVTCe2 для передвижения в сторону опережения выпуска VTC из основной величины VTCe0 задержки выпуска VTC. Как описано ранее, момент открытия выпускного клапана, основанный на основной величине VTCe0 задержки выпуска VTC, больше сдвинут в сторону опережения, чем нижняя мертвая точка такта расширения. Вычитание корректирующего значения hVTCe1 для задержки выпуска VTC вынуждает момент открытия выпускного клапана больше передвигаться в сторону опережения, чем в нормальном состоянии.
[0047] Передвигая в сторону опережения момент открытия выпускного клапана во время такта расширения таким образом, тормозной эффект двигателя может быть улучшен без увеличения отрицательного давления такта впуска. А именно в состоянии, когда степень сжатия предохраняется от того, чтобы становиться чрезмерно высокой, посредством операции этапа S17, чрезмерно высокая степень сжатия предотвращается посредством увеличения целевого открытия TVO дроссельной заслонки и сдвига в сторону опережения целевой величины VTCi опережения впуска VTC, и тормозящий момент двигателя обеспечивается посредством сдвига в сторону опережения целевой величины VTCe задержки выпуска VTC.
[0048] Следующие этапы S19 и S20 определены, чтобы предотвращать возможное столкновение между поршнем 24 и впускными клапанами 4 и выпускными клапанами 5 поблизости от верхней мертвой точки. На этапе S19 определяется, больше или равна или нет фактическая степень сжатия в настоящий момент верхнему пределу, определенному с учетом предотвращения столкновения. Верхний предел степени сжатия вычисляется на основе фактической величины rVTCi опережения впуска VTC и фактической величины rVTCe задержки выпуска VTC например. Затем, когда фактическое сжатие достигло верхнего предела, на этапе S20, выполняется управление для предотвращения столкновения с высоким приоритетом. В частности, корректируется целевая величина VTCi опережения впуска VTC в сторону задержки и корректируется целевая величина VTCe задержки выпуска VTC в сторону опережения. А именно столкновение с поршнем 24 предотвращается посредством задержки момента открытия впускного клапана и сдвига в сторону опережения момента закрытия выпускного клапана. Это управление для предотвращения столкновения выполняется с высоким приоритетом по отношению к операциям этапов S17 и S18, независимо от того, отказал ли механизм 2 изменения степени сжатия, и выполняется ли прекращение подачи топлива. Управление для предотвращения столкновения может быть реализовано посредством управления активным увеличением расстояния между поршнем 24 и впускными клапанами 4 и выпускными клапанами 5, как описано выше, или посредством ограничения максимальных значений целевой величины VTCi опережения впуска VTC и целевой величины VTCe задержки выпуска VTC в зависимости от фактической степени сжатия.
[0049] Хотя настоящее изобретение описано со ссылкой на один конкретный вариант осуществления, изобретение не ограничено вариантом осуществления, а может быть модифицировано по-разному. Например, хотя все из увеличения открытия дроссельной заслонки, сдвига в сторону опережения момента закрытия впускного клапана и задержки момента открытия выпускного клапана выполняется одновременно на этапе S17 для предотвращения чрезмерно высокой степени сжатия в настоящем варианте осуществления, это может быть модифицировано так, что только одно или два из них выполняется. Например, настоящее изобретение применимо к двигателям внутреннего сгорания, не снабженным механизмами 7, 8 изменения фаз газораспределения.
[0050] Хотя механизм 2 изменения степени сжатия, выполненный с возможностью изменять степень сжатия, изменяя позицию верхней мертвой точки поршня 24 вертикально, применяется в этом варианте осуществления, настоящее изобретение применимо к механизмам изменения степени сжатия, которые раскрыты в патентных документах 1 и 2, где сторона цилиндра перемещается вертикально. Актуатор для изменения степени сжатия в механизме 2 изменения степени сжатия не ограничен электромотором 31 в настоящем варианте осуществления, но настоящее изобретение применимо к случаям, когда актуатор является гидравлическим актуатором.