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JP2012237294A - Spark ignition internal combustion engine - Google Patents

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JP2012237294A
JP2012237294A JP2011108439A JP2011108439A JP2012237294A JP 2012237294 A JP2012237294 A JP 2012237294A JP 2011108439 A JP2011108439 A JP 2011108439A JP 2011108439 A JP2011108439 A JP 2011108439A JP 2012237294 A JP2012237294 A JP 2012237294A
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Japan
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intake
compression ratio
magnitude
pulsation
intake pulsation
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JP2011108439A
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Japanese (ja)
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Junichi Mori
純一 森
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a spark ignition internal combustion engine that enables adjustment of a magnitude of intake pulsation in an engine intake passage according to an operating condition.SOLUTION: The spark ignition internal combustion engine includes a variable compression ratio mechanism which can change a mechanical compression ratio, and an intake pulsation estimation device for estimating the magnitude of the intake pulsation in the engine intake passage. The position on a downstream vibration edge of the intake pulsation is changed by estimating the magnitude of the intake pulsation in the engine intake passage and by changing the mechanical compression ratio based on the magnitude of the intake pulsation, and thereby the magnitude of the intake pulsation is changed.

Description

本発明は、火花点火式内燃機関に関する。   The present invention relates to a spark ignition internal combustion engine.

内燃機関の燃焼室においては、空気および燃料の混合気が圧縮された状態で点火される。混合気を圧縮するときの圧縮比は、出力されるトルクおよび燃料消費量に影響を与えることが知られている。圧縮比を高くすることにより出力されるトルクを大きくしたり、燃料消費量を少なくしたりすることができる。一方で、圧縮比を高くしすぎると、ノッキング等の異常燃焼が生じることが知られている。従来の技術においては、運転期間中に圧縮比を変更することができる可変圧縮比機構と、吸気弁の開閉時期を変更可能に形成された可変バルブタイミング機構を備える内燃機関が知られている。   In the combustion chamber of the internal combustion engine, the air-fuel mixture is ignited in a compressed state. It is known that the compression ratio when compressing the air-fuel mixture affects the output torque and the fuel consumption. By increasing the compression ratio, the output torque can be increased or the fuel consumption can be reduced. On the other hand, it is known that if the compression ratio is too high, abnormal combustion such as knocking occurs. In the prior art, an internal combustion engine is known that includes a variable compression ratio mechanism that can change the compression ratio during an operation period, and a variable valve timing mechanism that can change the opening / closing timing of the intake valve.

特開2004−239146号公報においては、吸入新気量を可変にする吸入新気量可変機構と、圧縮比を可変にする可変圧縮比機構とを備え、アイドル時に目標エンジン回転数になるように吸入新気量可変機構を制御して吸入新気量を制御するエンジンが開示されている。このエンジンの吸気制御装置においては、アイドル時に吸入新気量可変機構の制御量を、可変圧縮比機構によって制御される実圧縮比に基づいて補正することが開示されている。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-239146 includes an intake fresh air amount variable mechanism that makes the intake fresh air amount variable, and a variable compression ratio mechanism that makes the compression ratio variable, so that the target engine speed is achieved during idling. An engine that controls the intake fresh air amount variable mechanism to control the intake fresh air amount is disclosed. In this engine intake control device, it is disclosed that the control amount of the intake fresh air amount variable mechanism is corrected based on the actual compression ratio controlled by the variable compression ratio mechanism during idling.

特開平4−140466号公報においては、内燃機関の吸気経路中の前流側に設けられた吸気脈動の検出用センサと、吸気経路の検出用センサよりも後流側に配置された振動板と、振動板を駆動する圧電アクチュエータと、検出用センサの信号を受けて吸気脈動の周期と振幅と検出する検出手段とを備える内燃機関の吸気構造が開示されている。この内燃機関の吸気構造においては、検出手段から信号を受けて検出された周期に対して位相をずらし、かつ検出された振幅と同一の振幅で圧電アクチュエータを発振させることにより、吸気脈動による騒音を防止することが開示されている。   In Japanese Patent Laid-Open No. 4-140466, an intake pulsation detection sensor provided on the upstream side in the intake path of an internal combustion engine, and a diaphragm disposed on the downstream side of the intake path detection sensor, An intake structure for an internal combustion engine is disclosed that includes a piezoelectric actuator that drives a diaphragm, and detection means that detects a period and amplitude of intake pulsation in response to a signal from a detection sensor. In the intake structure of this internal combustion engine, noise due to intake pulsation is generated by oscillating the piezoelectric actuator with the same amplitude as the detected amplitude by shifting the phase with respect to the detected period when receiving a signal from the detecting means. Preventing is disclosed.

また、特開2009−270483号公報においては、吸入空気量の変化に応じて出力が応答良く変化する高応答型のエアフロメータを吸気管に設置し、吸気脈動や逆流も検出可能になっているエンジンが開示されている。このエンジンにおいては、各気筒の吸気行程と吸気脈動タイミングとの関係を考慮して決められた所定期間に、吸気開閉弁を閉止し、他の期間に吸気開閉弁を開放する制御を実行することが開示されている。この内燃機関においては、製造ばらつきや経時変化の影響を受けずに確実に充填効率を向上させると開示されている。   In Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-270483, a high response type air flow meter whose output changes with good response according to a change in the amount of intake air is installed in the intake pipe so that intake pulsation and backflow can be detected. An engine is disclosed. In this engine, control for closing the intake opening / closing valve in a predetermined period determined in consideration of the relationship between the intake stroke of each cylinder and the intake pulsation timing and opening the intake opening / closing valve in another period is executed. Is disclosed. In this internal combustion engine, it is disclosed that the charging efficiency is reliably improved without being affected by manufacturing variations and changes with time.

特開2008−267209号公報においては、吸気マニホルド内の密度とシリンダ容積との積によりシリンダ充填空気量を算出する内燃機関のシリンダ充填空気量の算出装置が開示されている。シリンダ充填空気量を算出する装置は、実効シリンダ容積に対する吸気脈動による第1の補正係数を算出し、実効シリンダ容積に第1の補正係数を乗じて補正を行なった実効シリンダ容積を算出することが開示されている。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-267209 discloses a cylinder filling air amount calculation device for an internal combustion engine that calculates the cylinder filling air amount based on the product of the density in the intake manifold and the cylinder volume. The apparatus for calculating the cylinder charge air amount may calculate a first correction coefficient due to intake pulsation with respect to the effective cylinder volume, and calculate an effective cylinder volume corrected by multiplying the effective cylinder volume by the first correction coefficient. It is disclosed.

特開2004−239146号公報JP 2004-239146 A 特開平4−140466号公報JP-A-4-140466 特開2009−270483号公報JP 2009-270483 A 特開2009−257117号公報JP 2009-257117 A 特開2008−267209号公報JP 2008-267209 A 特開2009−264258号公報JP 2009-264258 A

内燃機関は、アクセルペダルの踏み込み量等に対応する要求負荷に応じて、燃料の噴射量や吸入空気量などの内燃機関の運転状態が定められる。内燃機関の運転期間中には、運転者からの要求負荷が零の運転状態が存在する。例えば、車輪を回転させるための要求負荷が零の無負荷運転状態としてアイドリングの運転状態が存在する。アイドリングの運転状態においては、例えば機関回転数が予め定められた範囲内になるように内燃機関が制御される。   In the internal combustion engine, the operating state of the internal combustion engine such as the fuel injection amount and the intake air amount is determined in accordance with the required load corresponding to the depression amount of the accelerator pedal. During the operation period of the internal combustion engine, there is an operation state in which the load demanded by the driver is zero. For example, an idling operation state exists as a no-load operation state in which a required load for rotating the wheel is zero. In the idling operation state, for example, the internal combustion engine is controlled so that the engine speed is within a predetermined range.

内燃機関の機械圧縮比を変更する可変圧縮比機構と、吸気弁の閉弁時期を変更する可変動弁機構とを備える内燃機関においては、アイドリング運転の期間中には熱効率の向上のために機械圧縮比を高くすることが好ましい。また、吸気損失を小さくするために、吸気弁の閉弁時期を調整することにより吸入空気量を少なくすることが好ましい。   In an internal combustion engine having a variable compression ratio mechanism that changes the mechanical compression ratio of the internal combustion engine and a variable valve mechanism that changes the closing timing of the intake valve, the machine is used to improve thermal efficiency during idling operation. It is preferable to increase the compression ratio. In order to reduce the intake loss, it is preferable to reduce the intake air amount by adjusting the closing timing of the intake valve.

吸入空気量をスロットル弁のみで制御する通常の内燃機関では、アイドリングの運転期間中に吸気脈動は生じにくい。ところが、吸気弁の閉弁時期により吸入空気量を調整する内燃機関においては、例えば、ピストンが下死点に位置する時期よりも遅い時期に吸気弁が閉弁される。アイドリングの運転状態においては、機関回転数が小さいために、吸入空気量も小さく設定される。吸気弁の閉弁時期は最も遅角側に設定される。ピストンが下死点から上死点に向かう期間中には吸気弁が開いた時期が有り、機関吸気通路に対して吹き戻しが発生する。このために、可変圧縮比機構と可変動弁機構とを備える内燃機関においては、アイドリングの運転期間中でも吸気脈動が発生しやすいという特性を有する。   In a normal internal combustion engine in which the intake air amount is controlled only by a throttle valve, intake pulsation hardly occurs during the idling operation period. However, in an internal combustion engine that adjusts the intake air amount according to the closing timing of the intake valve, for example, the intake valve is closed at a timing later than the timing at which the piston is located at the bottom dead center. In the idling operation state, since the engine speed is small, the intake air amount is also set small. The closing timing of the intake valve is set to the most retarded side. There is a period when the intake valve is opened during the period when the piston moves from bottom dead center to top dead center, and blowback occurs to the engine intake passage. For this reason, an internal combustion engine including a variable compression ratio mechanism and a variable valve mechanism has a characteristic that intake pulsation is likely to occur even during an idling operation period.

また、アイドリングの運転状態においては、要求負荷が零であるために機関回転数は低く抑えられる。燃焼室に流入する吸入空気量は高精度な制御が必要である。特に、アイドリングの運転状態においては、出力されるトルクの高精度な制御性が要求される。このために、例えば、燃料噴射量を調整することにより、吸気脈動による吸入空気量の変動を補正することが難しいという問題がある。   Further, when the engine is idling, the engine speed is kept low because the required load is zero. The amount of intake air flowing into the combustion chamber needs to be controlled with high accuracy. In particular, in the idling operation state, high-precision controllability of the output torque is required. For this reason, for example, there is a problem that it is difficult to correct the variation in the intake air amount due to the intake pulsation by adjusting the fuel injection amount.

このように、アイドリングの運転期間中に吸気脈動が生じることにより、機関回転数等を安定させることが難しくなるという問題がある。機関回転数の収束性が悪くなり、騒音や振動が生じる場合がある。更に、吸気脈動により燃焼室に流入する新気の量が一時的に少なくなって、内燃機関が停止するエンストが生じる虞がある。または、吸気脈動により燃焼室に流入する新気の量が一時的に多くなって、機関回転数が過上昇するオーバーランが生じる虞がある。   As described above, intake pulsation occurs during the idling operation period, which makes it difficult to stabilize the engine speed and the like. The convergence of the engine speed may deteriorate, and noise and vibration may occur. Furthermore, the amount of fresh air flowing into the combustion chamber due to the intake pulsation may be temporarily reduced, and an engine stall may occur. Alternatively, the amount of fresh air flowing into the combustion chamber due to the intake pulsation temporarily increases, and there is a possibility that an overrun in which the engine speed excessively increases occurs.

一方で、内燃機関の運転状態には、燃焼室に流入する新気の量を多くすることが好ましい場合がある。たとえば、要求負荷が大きい場合などにおいては、燃焼室に供給する新気の量を多くすることが好ましい。すなわち充填効率を高めることが好ましい。充填効率を高めたい場合に、吸気脈動により燃焼室に供給する新気の量を大きくすることができれば好ましい。   On the other hand, it may be preferable for the operating state of the internal combustion engine to increase the amount of fresh air flowing into the combustion chamber. For example, when the required load is large, it is preferable to increase the amount of fresh air supplied to the combustion chamber. That is, it is preferable to increase the filling efficiency. When it is desired to increase the charging efficiency, it is preferable that the amount of fresh air supplied to the combustion chamber can be increased by the intake pulsation.

本発明は、機械圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構を備え、運転状態に応じて機関吸気通路の吸気脈動の大きさの調整が可能な火花点火式内燃機関を供給することを目的とする。   It is an object of the present invention to provide a spark ignition type internal combustion engine that includes a variable compression ratio mechanism that can change a mechanical compression ratio and that can adjust the magnitude of intake pulsation in an engine intake passage according to an operating state. .

本発明の火花点火式内燃機関は、機械圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構と、機関吸気通路における吸気脈動の大きさを推定する吸気脈動推定装置とを備える。機関吸気通路における吸気脈動の大きさを推定し、吸気脈動の大きさに基づいて機械圧縮比を変更することにより吸気脈動の下流側振動端の位置を変更し、吸気脈動の大きさを変化させる。   The spark ignition internal combustion engine of the present invention includes a variable compression ratio mechanism that can change the mechanical compression ratio, and an intake pulsation estimation device that estimates the magnitude of intake pulsation in the engine intake passage. Estimating the magnitude of intake pulsation in the engine intake passage, and changing the mechanical compression ratio based on the magnitude of intake pulsation changes the position of the downstream vibration end of the intake pulsation, thereby changing the magnitude of the intake pulsation .

上記発明においては、吸気弁の閉弁時期を変更可能な可変動弁機構を備え、要求負荷が小さくなるほど燃焼室に供給される新気の量を減少させるように、吸気弁の閉弁時期が遅角される運転領域を有しており、要求負荷が零のときに予め定められた運転状態を維持するアイドリング制御を行うように形成されており、アイドリング制御を行っているときに吸気脈動の大きさを推定し、吸気脈動の大きさが予め定められた脈動判定値よりも大きい場合には、機械圧縮比を変更することにより吸気脈動の大きさを減少させることができる。   In the above invention, the variable valve mechanism that can change the closing timing of the intake valve is provided, and the closing timing of the intake valve is set so as to reduce the amount of fresh air supplied to the combustion chamber as the required load decreases. It has an operating region that is retarded, and is configured to perform idling control that maintains a predetermined operating state when the required load is zero, and when performing idling control, intake pulsation When the magnitude is estimated and the magnitude of the intake pulsation is larger than a predetermined pulsation determination value, the magnitude of the intake pulsation can be reduced by changing the mechanical compression ratio.

上記発明においては、燃焼室に充填する新気の量を増加させるべき運転状態において、吸気脈動の大きさを推定し、吸気脈動の大きさが予め定められた脈動判定値よりも小さい場合に、機械圧縮比を変更することにより吸気脈動の大きさを増大させることができる。   In the above invention, in the operating state in which the amount of fresh air charged in the combustion chamber is to be increased, the magnitude of the intake pulsation is estimated, and when the magnitude of the intake pulsation is smaller than a predetermined pulsation determination value, The magnitude of the intake pulsation can be increased by changing the mechanical compression ratio.

上記発明においては、燃焼室における点火時期を変更可能な点火時期調整装置を備え、点火時期を変化させることにより、吸気脈動の下流側振動端の位置を変更することができる。   In the above invention, the ignition timing adjusting device capable of changing the ignition timing in the combustion chamber is provided, and the position of the downstream vibration end of the intake pulsation can be changed by changing the ignition timing.

上記発明においては、可変圧縮比機構は、運転期間中の実際の機械圧縮比を推定する機械圧縮比検出器を含み、吸気脈動推定装置は、実際の機械圧縮比を推定し、実際の機械圧縮比の振動の大きさに基づいて吸気脈動の大きさを推定することができる。   In the above invention, the variable compression ratio mechanism includes a mechanical compression ratio detector that estimates an actual mechanical compression ratio during an operation period, and the intake pulsation estimation device estimates an actual mechanical compression ratio and performs actual mechanical compression. The magnitude of the intake pulsation can be estimated based on the magnitude of the ratio vibration.

本発明によれば、運転状態に応じて機関吸気通路の吸気脈動の大きさの調整が可能な可変圧縮比機構を備える火花点火式内燃機関を供給することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a spark ignition internal combustion engine provided with the variable compression ratio mechanism in which the magnitude | size of the intake pulsation of an engine intake passage can be adjusted according to a driving | running state can be supplied.

実施の形態における内燃機関の概略全体図である。1 is a schematic overall view of an internal combustion engine in an embodiment. 実施の形態における可変圧縮比機構の概略分解斜視図である。It is a general | schematic exploded perspective view of the variable compression ratio mechanism in embodiment. (A)から(C)は、実施の形態における機械圧縮比の変化を説明する可変圧縮比機構の概略断面図である。(A) to (C) is a schematic cross-sectional view of a variable compression ratio mechanism for explaining a change in mechanical compression ratio in the embodiment. 実施の形態における可変バルブタイミング機構を説明する概略図である。It is the schematic explaining the variable valve timing mechanism in embodiment. 実施の形態における吸気弁および排気弁の開閉時期を説明するグラフである。It is a graph explaining opening and closing timing of the intake valve and the exhaust valve in the embodiment. (A)は機械圧縮比の説明図、(B)は実圧縮比の説明図、および(C)は膨張比の説明図である。(A) is explanatory drawing of a mechanical compression ratio, (B) is explanatory drawing of an actual compression ratio, (C) is explanatory drawing of an expansion ratio. 実施の形態における内燃機関の膨張比と理論熱効率との関係を説明するグラフである。It is a graph explaining the relationship between the expansion ratio of an internal combustion engine and theoretical thermal efficiency in embodiment. (A)は通常の運転サイクルの説明図であり、(B)は超高膨張比サイクルの説明図である。(A) is explanatory drawing of a normal driving cycle, (B) is explanatory drawing of a super-high expansion ratio cycle. 実施の形態における内燃機関の運転制御のグラフである。It is a graph of operation control of an internal-combustion engine in an embodiment. (A)は、アイドリング運転の期間中に、吸気脈動が大きくなっているときの説明図であり、(B)は、実施の形態における第1の振動端変更制御を行なったときの説明図である。(A) is explanatory drawing when intake pulsation becomes large during the period of idling operation, (B) is explanatory drawing when performing the 1st vibration end change control in an embodiment. is there. 実施の形態の内燃機関において、アイドリングの運転状態における吸気脈動を抑制する制御のフローチャートである。4 is a flowchart of control for suppressing intake air pulsation in an idling operation state in the internal combustion engine of the embodiment. 実施の形態における吸気脈動の大きさを推定する制御を説明するタイムチャートである。It is a time chart explaining the control which estimates the magnitude | size of the intake pulsation in embodiment. 実施の形態における吸気脈動の大きさを推定する他の制御を説明するタイムチャートである。It is a time chart explaining the other control which estimates the magnitude | size of the intake pulsation in embodiment. 比較例における吸気脈動が生じていない時の運転状態を説明するタイムチャートである。It is a time chart explaining the driving | running state when the intake air pulsation does not arise in a comparative example. (A)は、アイドリング運転の期間中に吸気脈動が大きくなっているときの説明図であり、(B)は、実施の形態における第2の振動端変更制御を行なったときの説明図である。(A) is explanatory drawing when intake pulsation becomes large during the period of idling operation, (B) is explanatory drawing when performing the 2nd vibration end change control in an embodiment. . 気筒内における点火時期と、内燃機関の出力および排気圧力との関係を説明するグラフである。4 is a graph for explaining a relationship between an ignition timing in a cylinder, an output of an internal combustion engine, and exhaust pressure.

図1から図16を参照して、実施の形態における内燃機関について説明する。本実施の形態における内燃機関は、機械圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構と、吸気弁の閉弁時期を変更可能な可変動弁機構とを備え、低負荷の領域において膨張比を大きくする超高膨張比制御を行う。   The internal combustion engine in the embodiment will be described with reference to FIGS. The internal combustion engine in the present embodiment includes a variable compression ratio mechanism that can change the mechanical compression ratio and a variable valve mechanism that can change the closing timing of the intake valve, and increases the expansion ratio in a low load region. Super high expansion ratio control.

図1は、本実施の形態における内燃機関の概略全体図である。本実施の形態における内燃機関は、クランクケース1、シリンダブロック2、およびシリンダヘッド3を備える。シリンダブロック2の内部に形成された穴部には、ピストン4が配置されている。ピストン4の頂面とシリンダヘッド3に囲まれる燃焼室5の頂面中央部には、点火栓6が配置されている。シリンダヘッド3には、吸気ポート8および排気ポート10が形成されている。吸気ポート8の端部には吸気弁7が配置されている。排気ポート10の端部には、排気弁9が配置されている。吸気ポート8は、吸気枝管11を介してサージタンク12に連結されている。各吸気枝管11には夫々対応する吸気ポート8内に向けて燃料を噴射するための燃料噴射弁13が配置される。なお、燃料噴射弁13は各吸気枝管11に取付ける代りに、各燃焼室5内に直接的に燃料を噴射するように配置されていても構わない。   FIG. 1 is a schematic overall view of an internal combustion engine in the present embodiment. The internal combustion engine in the present embodiment includes a crankcase 1, a cylinder block 2, and a cylinder head 3. A piston 4 is disposed in a hole formed in the cylinder block 2. A spark plug 6 is disposed at the center of the top surface of the combustion chamber 5 surrounded by the top surface of the piston 4 and the cylinder head 3. An intake port 8 and an exhaust port 10 are formed in the cylinder head 3. An intake valve 7 is disposed at the end of the intake port 8. An exhaust valve 9 is disposed at the end of the exhaust port 10. The intake port 8 is connected to a surge tank 12 via an intake branch pipe 11. Each intake branch pipe 11 is provided with a fuel injection valve 13 for injecting fuel into the corresponding intake port 8. Instead of being attached to each intake branch pipe 11, the fuel injection valve 13 may be arranged so as to inject fuel directly into each combustion chamber 5.

サージタンク12は、吸気ダクト14を介してエアクリーナ15に連結されている。吸気ダクト14内にはアクチュエータ16によって駆動されるスロットル弁17が配置されている。また、吸気ダクト14内には、例えば熱線を用いた吸入空気量検出器18が配置される。一方、排気ポート10は、排気マニホルド19を介して例えば三元触媒を内蔵した触媒装置20に連結されている。排気マニホルド19には空燃比センサ21が配置されている。   The surge tank 12 is connected to an air cleaner 15 via an intake duct 14. A throttle valve 17 driven by an actuator 16 is disposed in the intake duct 14. Further, an intake air amount detector 18 using, for example, heat rays is disposed in the intake duct 14. On the other hand, the exhaust port 10 is connected through an exhaust manifold 19 to a catalyst device 20 containing, for example, a three-way catalyst. An air-fuel ratio sensor 21 is disposed in the exhaust manifold 19.

図1に示される実施例では、クランクケース1とシリンダブロック2との連結部にクランクケース1とシリンダブロック2のシリンダ軸線方向の相対位置を変化させることによりピストン4が圧縮上死点に位置するときの燃焼室5の容積を変更可能な可変圧縮比機構Aが設けられている。更に、実際の圧縮作用の開始時期を変更可能な実圧縮作用開始時期変更機構Bが設けられている。本実施の形態における実圧縮作用開始時期変更機構Bは、吸気弁7の閉弁時期を制御可能な可変動弁機構としての可変バルブタイミング機構を含む。   In the embodiment shown in FIG. 1, the piston 4 is positioned at the compression top dead center by changing the relative position of the crankcase 1 and the cylinder block 2 in the cylinder axial direction at the connecting portion between the crankcase 1 and the cylinder block 2. A variable compression ratio mechanism A that can change the volume of the combustion chamber 5 at the time is provided. Furthermore, an actual compression action start timing changing mechanism B that can change the actual compression action start timing is provided. The actual compression operation start timing changing mechanism B in the present embodiment includes a variable valve timing mechanism as a variable valve mechanism that can control the closing timing of the intake valve 7.

クランクケース1とシリンダブロック2には、クランクケース1とシリンダブロック2との間の相対位置関係を検出するための相対位置センサ22が取付けられている。この相対位置センサ22からはクランクケース1とシリンダブロック2との間隔の変化を示す出力信号が出力される。また、可変バルブタイミング機構Bには吸気弁7の閉弁時期を示す出力信号を発生するバルブタイミングセンサ23が取付けられている。スロットル弁駆動用のアクチュエータ16にはスロットル弁開度を示す出力信号を発生するスロットル開度センサ24が取付けられている。   A relative position sensor 22 for detecting the relative positional relationship between the crankcase 1 and the cylinder block 2 is attached to the crankcase 1 and the cylinder block 2. The relative position sensor 22 outputs an output signal indicating a change in the distance between the crankcase 1 and the cylinder block 2. The variable valve timing mechanism B is attached with a valve timing sensor 23 that generates an output signal indicating the closing timing of the intake valve 7. A throttle opening sensor 24 for generating an output signal indicating the throttle valve opening is attached to the actuator 16 for driving the throttle valve.

本実施の形態における内燃機関の制御装置は、電子制御ユニット30を含む。本実施の形態における電子制御ユニット30は、デジタルコンピュータを含む。デジタルコンピュータは、双方向性バス31によって互いに接続されたROM(リードオンリメモリ)32、RAM(ランダムアクセスメモリ)33、CPU(マイクロプロセッサ)34、入力ポート35および出力ポート36を含む。吸入空気量検出器18、空燃比センサ21、相対位置センサ22、バルブタイミングセンサ23およびスロットル開度センサ24の出力信号は夫々対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。また、アクセルペダル40にはアクセルペダル40の踏込み量Lに比例した出力電圧を発生する負荷センサ41が接続され、負荷センサ41の出力電圧は対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。負荷センサ41の出力により要求負荷を検出することができる。更に、入力ポート35にはクランクシャフトが例えば30°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ42が接続されている。クランク角センサ42の出力により、機関回転数を検出することができる。   The control device for the internal combustion engine in the present embodiment includes an electronic control unit 30. Electronic control unit 30 in the present embodiment includes a digital computer. The digital computer includes a ROM (Read Only Memory) 32, a RAM (Random Access Memory) 33, a CPU (Microprocessor) 34, an input port 35 and an output port 36 connected to each other by a bidirectional bus 31. Output signals of the intake air amount detector 18, the air-fuel ratio sensor 21, the relative position sensor 22, the valve timing sensor 23, and the throttle opening sensor 24 are input to the input port 35 via the corresponding AD converters 37. A load sensor 41 that generates an output voltage proportional to the depression amount L of the accelerator pedal 40 is connected to the accelerator pedal 40, and the output voltage of the load sensor 41 is input to the input port 35 via the corresponding AD converter 37. Is done. The required load can be detected from the output of the load sensor 41. Further, the input port 35 is connected to a crank angle sensor 42 that generates an output pulse every time the crankshaft rotates, for example, 30 °. The engine speed can be detected from the output of the crank angle sensor 42.

一方、出力ポート36は、対応する駆動回路38を介して点火栓6、燃料噴射弁13、スロットル弁駆動用のアクチュエータ16、可変圧縮比機構Aおよび可変バルブタイミング機構Bに接続される。これらの装置は、電子制御ユニット30により制御されている。   On the other hand, the output port 36 is connected to the spark plug 6, the fuel injection valve 13, the actuator 16 for driving the throttle valve, the variable compression ratio mechanism A, and the variable valve timing mechanism B through a corresponding drive circuit 38. These devices are controlled by the electronic control unit 30.

図2に、図1に示す可変圧縮比機構の分解斜視図を示す。図3に、可変圧縮比機構の作用を説明する内燃機関の概略断面図を示す。図2を参照すると、シリンダブロック2の両側壁の下方には互いに間隔を隔てた複数個の突出部50が形成されている。各突出部50内には夫々断面円形のカム挿入孔51が形成されている。一方、クランクケース1の上壁面上には互いに間隔を隔てて夫々対応する突出部50の間に嵌合される複数個の突出部52が形成されている。これらの各突出部52内にも夫々断面円形のカム挿入孔53が形成されている。   FIG. 2 is an exploded perspective view of the variable compression ratio mechanism shown in FIG. FIG. 3 shows a schematic sectional view of the internal combustion engine for explaining the operation of the variable compression ratio mechanism. Referring to FIG. 2, a plurality of protrusions 50 are formed below the both side walls of the cylinder block 2 so as to be spaced apart from each other. A cam insertion hole 51 having a circular cross section is formed in each protrusion 50. On the other hand, a plurality of protrusions 52 are formed on the upper wall surface of the crankcase 1 so as to be fitted between the corresponding protrusions 50 at intervals. Each of these protrusions 52 is also formed with a cam insertion hole 53 having a circular cross section.

本実施の形態における可変圧縮比機構は、一対のカムシャフト54,55を含む。各カムシャフト54,55上には、一つおきに各カム挿入孔53内に回転可能に挿入される円形カム58が固定されている。これらの円形カム58は各カムシャフト54,55の回転軸線と共軸をなす。一方、各円形カム58の両側には、図3に示すように各カムシャフト54,55の回転軸線に対して偏心配置された偏心軸57が延びている。この偏心軸57上に別の円形カム56が偏心して回転可能に取付けられている。図2に示されるように、これら円形カム56は各円形カム58の両側に配置されており、これら円形カム56は対応する各カム挿入孔51内に回転可能に挿入されている。また、カムシャフト55にはカムシャフト55の回転角度を表す出力信号を発生するカム回転角度センサ25が取付けられている。カム回転角度センサ25の出力は、電子制御ユニット30に入力される。   The variable compression ratio mechanism in the present embodiment includes a pair of camshafts 54 and 55. On each of the camshafts 54 and 55, a circular cam 58 that is rotatably inserted into each of the cam insertion holes 53 is fixed. These circular cams 58 are coaxial with the rotational axes of the camshafts 54 and 55. On the other hand, on both sides of each circular cam 58, as shown in FIG. 3, eccentric shafts 57 that are eccentrically arranged with respect to the rotation axes of the cam shafts 54 and 55 extend. Another circular cam 56 is eccentrically mounted on the eccentric shaft 57 so as to be rotatable. As shown in FIG. 2, these circular cams 56 are arranged on both sides of each circular cam 58, and these circular cams 56 are rotatably inserted into the corresponding cam insertion holes 51. A cam rotation angle sensor 25 that generates an output signal representing the rotation angle of the cam shaft 55 is attached to the cam shaft 55. The output of the cam rotation angle sensor 25 is input to the electronic control unit 30.

図3(A)に示すような状態から各カムシャフト54,55上に固定された円形カム58を図3(A)において矢印で示されるように、互いに反対方向に回転させると偏心軸57が互いに離れる方向に移動するために円形カム56がカム挿入孔51内において円形カム58とは反対方向に回転し、図3(B)に示されるように偏心軸57の位置が高い位置から中間高さ位置となる。次いで更に円形カム58を矢印で示される方向に回転させると図3(C)に示されるように偏心軸57は最も低い位置となる。   When the circular cams 58 fixed on the camshafts 54 and 55 are rotated in opposite directions as shown by arrows in FIG. 3A from the state shown in FIG. The circular cam 56 rotates in a direction opposite to the circular cam 58 in the cam insertion hole 51 so as to move away from each other, and as shown in FIG. Position. Next, when the circular cam 58 is further rotated in the direction indicated by the arrow, the eccentric shaft 57 is at the lowest position as shown in FIG.

なお、図3(A)、図3(B)、図3(C)には夫々の状態における円形カム58の中心aと偏心軸57の中心bと円形カム56の中心cとの位置関係が示されている。   3A, 3B, and 3C show the positional relationship among the center a of the circular cam 58, the center b of the eccentric shaft 57, and the center c of the circular cam 56 in each state. It is shown.

図3(A)から図3(C)を比較するとわかるようにクランクケース1とシリンダブロック2の相対位置は円形カム58の中心aと円形カム56の中心cとの距離によって定まり、円形カム58の中心aと円形カム56の中心cとの距離が大きくなるほどシリンダブロック2はクランクケース1から離れる。即ち、可変圧縮比機構Aは回転するカムを用いたクランク機構によりクランクケース1とシリンダブロック2間の相対位置を変化させていることになる。シリンダブロック2がクランクケース1から離れるとピストン4が圧縮上死点に位置するときの燃焼室5の容積は増大し、従って各カムシャフト54,55を回転させることによってピストン4が圧縮上死点に位置するときの燃焼室5の容積を変更することができる。   3A to 3C, the relative positions of the crankcase 1 and the cylinder block 2 are determined by the distance between the center a of the circular cam 58 and the center c of the circular cam 56. The cylinder block 2 moves away from the crankcase 1 as the distance between the center a of the cylinder and the center c of the circular cam 56 increases. That is, the variable compression ratio mechanism A changes the relative position between the crankcase 1 and the cylinder block 2 by a crank mechanism using a rotating cam. When the cylinder block 2 moves away from the crankcase 1, the volume of the combustion chamber 5 increases when the piston 4 is positioned at the compression top dead center. Therefore, by rotating the camshafts 54 and 55, the piston 4 is compressed at the top dead center. The volume of the combustion chamber 5 when it is located at can be changed.

図2に示されるように各カムシャフト54,55を夫々反対方向に回転させるために駆動モータ59の回転軸には夫々螺旋方向が逆向きの一対のウォーム61,62が取付けられており、これらウォーム61,62と噛合するウォームホイール63,64が夫々各カムシャフト54,55の端部に固定されている。この実施例では駆動モータ59を駆動することによってピストン4が圧縮上死点に位置するときの燃焼室5の容積を広い範囲に亘って変更することができる。   As shown in FIG. 2, in order to rotate the camshafts 54 and 55 in opposite directions, a pair of worms 61 and 62 having opposite spiral directions are attached to the rotation shaft of the drive motor 59, respectively. Worm wheels 63 and 64 that mesh with the worms 61 and 62 are fixed to the ends of the camshafts 54 and 55, respectively. In this embodiment, by driving the drive motor 59, the volume of the combustion chamber 5 when the piston 4 is located at the compression top dead center can be changed over a wide range.

なお、本実施の形態における可変圧縮比機構は、クランクケースを含む下部構造物に対して、シリンダブロックを相対的に移動させているが、この形態に限られず、可変圧縮比機構は、機械圧縮比を変更可能な任意の機構を採用することができる。   The variable compression ratio mechanism in the present embodiment moves the cylinder block relative to the lower structure including the crankcase. However, the variable compression ratio mechanism is not limited to this form. Any mechanism that can change the ratio can be employed.

図4は、図1において吸気弁7を駆動するためのカムシャフト70の端部に取付けられた可変バルブタイミング機構Bを示している。本実施の形態における可変バルブタイミング機構Bは機関のクランク軸によりタイミングベルトを介して矢印方向に回転されるタイミングプーリ71と、タイミングプーリ71と一緒に回転する円筒状ハウジング72と、吸気弁駆動用カムシャフト70と一緒に回転しかつ円筒状ハウジング72に対して相対回転可能な回転軸73と、円筒状ハウジング72の内周面から回転軸73の外周面まで延びる複数個の仕切壁74と、各仕切壁74の間で回転軸73の外周面から円筒状ハウジング72の内周面まで延びるベーン75とを備えており、各ベーン75の両側には夫々進角用油圧室76と遅角用油圧室77とが形成されている。   FIG. 4 shows the variable valve timing mechanism B attached to the end of the camshaft 70 for driving the intake valve 7 in FIG. The variable valve timing mechanism B in the present embodiment includes a timing pulley 71 that is rotated in the direction of an arrow by a crankshaft of an engine via a timing belt, a cylindrical housing 72 that rotates together with the timing pulley 71, and an intake valve drive A rotating shaft 73 that rotates together with the camshaft 70 and is rotatable relative to the cylindrical housing 72; a plurality of partition walls 74 that extend from the inner peripheral surface of the cylindrical housing 72 to the outer peripheral surface of the rotating shaft 73; A vane 75 extending from the outer peripheral surface of the rotary shaft 73 to the inner peripheral surface of the cylindrical housing 72 is provided between the partition walls 74, and an advance hydraulic chamber 76 and a retard angle are provided on both sides of each vane 75, respectively. A hydraulic chamber 77 is formed.

各油圧室76,77への作動油の供給制御は作動油供給制御弁78によって行われる。この作動油供給制御弁78は各油圧室76,77に夫々連結された油圧ポート79,80と、油圧ポンプ81から吐出された作動油の供給ポート82と、一対のドレインポート83,84と、各ポート79,80,82,83,84間の連通遮断制御を行うスプール弁85とを具備している。   The hydraulic oil supply control to the hydraulic chambers 76 and 77 is performed by a hydraulic oil supply control valve 78. The hydraulic oil supply control valve 78 includes hydraulic ports 79 and 80 connected to the hydraulic chambers 76 and 77, a hydraulic oil supply port 82 discharged from the hydraulic pump 81, a pair of drain ports 83 and 84, And a spool valve 85 for controlling communication between the ports 79, 80, 82, 83, and 84.

吸気弁駆動用カムシャフト70のカムの位相を進角すべきときは、図4においてスプール弁85が右方に移動させられ、供給ポート82から供給された作動油が油圧ポート79を介して進角用油圧室76に供給されると共に遅角用油圧室77内の作動油がドレインポート84から排出される。このとき回転軸73は円筒状ハウジング72に対して矢印方向に相対回転される。   When the cam phase of the intake valve driving camshaft 70 should be advanced, the spool valve 85 is moved to the right in FIG. 4 and the hydraulic oil supplied from the supply port 82 is advanced via the hydraulic port 79. The hydraulic oil in the retard hydraulic chamber 77 is discharged from the drain port 84 while being supplied to the angular hydraulic chamber 76. At this time, the rotary shaft 73 is rotated relative to the cylindrical housing 72 in the direction of the arrow.

これに対し、吸気弁駆動用カムシャフト70のカムの位相を遅角すべきときは、図4においてスプール弁85が左方に移動させられ、供給ポート82から供給された作動油が油圧ポート80を介して遅角用油圧室77に供給されると共に進角用油圧室76内の作動油がドレインポート83から排出される。このとき回転軸73は円筒状ハウジング72に対して矢印と反対方向に相対回転される。   On the other hand, when the cam phase of the intake valve driving camshaft 70 should be retarded, the spool valve 85 is moved to the left in FIG. And the hydraulic oil in the advance hydraulic chamber 76 is discharged from the drain port 83. At this time, the rotating shaft 73 is rotated relative to the cylindrical housing 72 in the direction opposite to the arrow.

回転軸73が円筒状ハウジング72に対して相対回転しているときにスプール弁85が図4に示される中立位置に戻されると回転軸73の相対回転動作は停止され、回転軸73はそのときの相対回転位置に保持される。従って可変バルブタイミング機構Bによって吸気弁駆動用カムシャフト70のカムの位相を所望の量だけ進角させたり、遅角させたりすることができる。   If the spool valve 85 is returned to the neutral position shown in FIG. 4 while the rotating shaft 73 is rotating relative to the cylindrical housing 72, the relative rotating operation of the rotating shaft 73 is stopped. Is held at the relative rotational position. Therefore, the variable valve timing mechanism B can advance or retard the cam phase of the intake valve driving camshaft 70 by a desired amount.

図5において実線は可変バルブタイミング機構Bによって吸気弁駆動用カムシャフト70のカムの位相が最も進角されているときを示しており、破線は吸気弁駆動用カムシャフト70のカムの位相が最も遅角されているときを示している。従って吸気弁7の開弁期間は図5において実線で示す範囲と破線で示す範囲との間で任意に設定することができる。従って吸気弁7の閉弁時期も図5において矢印Cで示す範囲内の任意のクランク角に設定することができる。   In FIG. 5, the solid line shows the time when the cam phase of the intake valve driving camshaft 70 is advanced the most by the variable valve timing mechanism B, and the broken line shows the cam phase of the intake valve driving camshaft 70 being the most advanced. It shows when it is retarded. Therefore, the valve opening period of the intake valve 7 can be arbitrarily set between the range indicated by the solid line and the range indicated by the broken line in FIG. Therefore, the closing timing of the intake valve 7 can also be set to an arbitrary crank angle within the range indicated by the arrow C in FIG.

図1および図4に示される可変バルブタイミング機構Bは一例を示すものであって、例えば吸気弁の開弁時期を一定に維持したまま吸気弁の閉弁時期のみを変えることのできる可変バルブタイミング機構等、種々の形式の可変バルブタイミング機構を用いることができる。   The variable valve timing mechanism B shown in FIG. 1 and FIG. 4 shows an example. For example, the variable valve timing that can change only the closing timing of the intake valve while keeping the opening timing of the intake valve constant. Various types of variable valve timing mechanisms, such as mechanisms, can be used.

次に、図6を参照しつつ本願において使用されている用語の意味について説明する。なお、図6の(A),(B),(C)には説明のために燃焼室容積が50mlでピストンの行程容積が500mlであるエンジンが示されており、これら図6の(A),(B),(C)において燃焼室容積とはピストンが圧縮上死点に位置するときの燃焼室の容積を表している。   Next, the meanings of terms used in the present application will be described with reference to FIG. 6 (A), (B), and (C) show an engine having a combustion chamber volume of 50 ml and a piston stroke volume of 500 ml for the sake of explanation. , (B), (C), the combustion chamber volume represents the volume of the combustion chamber when the piston is located at the compression top dead center.

図6(A)は機械圧縮比について説明している。機械圧縮比は圧縮行程時のピストンの行程容積と燃焼室容積のみから機械的に定まる値であってこの機械圧縮比は(燃焼室容積+行程容積)/燃焼室容積で表される。図6(A)に示される例ではこの機械圧縮比は(50ml+500ml)/50ml=11となる。   FIG. 6A explains the mechanical compression ratio. The mechanical compression ratio is a value mechanically determined only from the stroke volume of the piston and the combustion chamber volume during the compression stroke, and this mechanical compression ratio is expressed by (combustion chamber volume + stroke volume) / combustion chamber volume. In the example shown in FIG. 6A, this mechanical compression ratio is (50 ml + 500 ml) / 50 ml = 11.

図6(B)は実圧縮比について説明している。この実圧縮比は実際に圧縮作用が開始されたときからピストンが上死点に達するまでの実際のピストン行程容積と燃焼室容積から定まる値であってこの実圧縮比は(燃焼室容積+実際の行程容積)/燃焼室容積で表される。即ち、図6(B)に示されるように圧縮行程においてピストンが上昇を開始しても吸気弁が開弁している間は圧縮作用は行われず、吸気弁が閉弁したときから実際の圧縮作用が開始される。従って実圧縮比は実際の行程容積を用いて上記の如く表される。図6(B)に示される例では実圧縮比は(50ml+450ml)/50ml=10となる。   FIG. 6B describes the actual compression ratio. This actual compression ratio is a value determined from the actual piston stroke volume and the combustion chamber volume from when the compression action is actually started until the piston reaches top dead center, and this actual compression ratio is (combustion chamber volume + actual (Stroke volume) / combustion chamber volume. That is, as shown in FIG. 6B, even if the piston starts to rise in the compression stroke, the compression operation is not performed while the intake valve is open, and the actual compression is performed from the time when the intake valve is closed. The action begins. Therefore, the actual compression ratio is expressed as described above using the actual stroke volume. In the example shown in FIG. 6B, the actual compression ratio is (50 ml + 450 ml) / 50 ml = 10.

図6(C)は膨張比について説明している。膨張比は膨張行程時のピストンの行程容積と燃焼室容積から定まる値であってこの膨張比は(燃焼室容積+行程容積)/燃焼室容積で表される。図6(C)に示される例ではこの膨張比は(50ml+500ml)/50ml=11となる。   FIG. 6C illustrates the expansion ratio. The expansion ratio is a value determined from the stroke volume of the piston and the combustion chamber volume during the expansion stroke, and this expansion ratio is expressed by (combustion chamber volume + stroke volume) / combustion chamber volume. In the example shown in FIG. 6C, this expansion ratio is (50 ml + 500 ml) / 50 ml = 11.

次に図7および図8を参照しつつ本発明において用いられている超膨張比サイクルについて説明する。なお、図7は理論熱効率と膨張比との関係を示しており、図8は本発明において負荷に応じ使い分けられている通常のサイクルと超高膨張比サイクルとの比較を示している。   Next, the super expansion ratio cycle used in the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 7 shows the relationship between the theoretical thermal efficiency and the expansion ratio, and FIG. 8 shows a comparison between a normal cycle and an ultrahigh expansion ratio cycle that are selectively used according to the load in the present invention.

図8(A)は吸気弁が下死点近傍で閉弁し、ほぼ吸気下死点付近からピストンによる圧縮作用が開始される場合の通常のサイクルを示している。この図8(A)に示す例でも図6の(A),(B),(C)に示す例と同様に燃焼室容積が50mlとされ、ピストンの行程容積が500mlとされている。図8(A)からわかるように通常のサイクルでは機械圧縮比は(50ml+500ml)/50ml=11であり、実圧縮比もほぼ11であり、膨張比も(50ml+500ml)/50ml=11となる。即ち、通常の内燃機関では機械圧縮比と実圧縮比と膨張比とがほぼ等しくなる。   FIG. 8A shows a normal cycle when the intake valve closes near the bottom dead center and the compression action by the piston is started from the vicinity of the intake bottom dead center. In the example shown in FIG. 8A as well, the combustion chamber volume is set to 50 ml, and the stroke volume of the piston is set to 500 ml, similarly to the example shown in FIGS. 6A, 6B, and 6C. As can be seen from FIG. 8A, in a normal cycle, the mechanical compression ratio is (50 ml + 500 ml) / 50 ml = 11, the actual compression ratio is almost 11, and the expansion ratio is also (50 ml + 500 ml) / 50 ml = 11. That is, in a normal internal combustion engine, the mechanical compression ratio, the actual compression ratio, and the expansion ratio are substantially equal.

図7における実線は実圧縮比と膨張比とがほぼ等しい場合の、即ち通常のサイクルにおける理論熱効率の変化を示している。この場合には膨張比が大きくなるほど、即ち実圧縮比が高くなるほど理論熱効率が高くなることがわかる。従って通常のサイクルにおいて理論熱効率を高めるには実圧縮比を高くすればよいことになる。しかしながら機関高負荷運転時におけるノッキングの発生の制約により実圧縮比は最大でも12程度までしか高くすることができず、斯くして通常のサイクルにおいては理論熱効率を十分に高くすることはできない。   The solid line in FIG. 7 shows the change in the theoretical thermal efficiency when the actual compression ratio and the expansion ratio are substantially equal, that is, in a normal cycle. In this case, it can be seen that the theoretical thermal efficiency increases as the expansion ratio increases, that is, as the actual compression ratio increases. Therefore, in order to increase the theoretical thermal efficiency in a normal cycle, it is only necessary to increase the actual compression ratio. However, the actual compression ratio can only be increased to a maximum of about 12 due to the restriction of the occurrence of knocking at the time of engine high load operation, and thus the theoretical thermal efficiency cannot be sufficiently increased in a normal cycle.

一方、このような状況下で機械圧縮比と実圧縮比とを厳密に区分しつつ理論熱効率を高めることが検討され、その結果理論熱効率は膨張比が支配し、理論熱効率に対して実圧縮比はほとんど影響を与えない。即ち、実圧縮比を高くすると爆発力は高まるが圧縮するために大きなエネルギーが必要となり、斯くして実圧縮比を高めても理論熱効率はほとんど高くならない。   On the other hand, under such circumstances, it is considered to increase the theoretical thermal efficiency while strictly dividing the mechanical compression ratio and the actual compression ratio. As a result, the theoretical thermal efficiency is governed by the expansion ratio, and the actual compression ratio is compared to the theoretical thermal efficiency. Has little effect. That is, if the actual compression ratio is increased, the explosive force is increased, but a large amount of energy is required for compression. Thus, even if the actual compression ratio is increased, the theoretical thermal efficiency is hardly increased.

これに対し、膨張比を大きくすると膨張行程時にピストンに対し押下げ力が作用する期間が長くなり、斯くしてピストンがクランクシャフトに回転力を与えている期間が長くなる。従って膨張比は大きくすれば大きくするほど理論熱効率が高くなる。図7の破線ε=10は実圧縮比を10に固定した状態で膨張比を高くしていった場合の理論熱効率を示している。このように実圧縮比εを低い値に維持した状態で膨張比を高くしたときの理論熱効率の上昇量と、図7の実線で示す如く実圧縮比も膨張比と共に増大する場合の理論熱効率の上昇量とは大きな差がないことがわかる。   On the other hand, when the expansion ratio is increased, the period during which the pressing force acts on the piston during the expansion stroke becomes longer, and thus the period during which the piston applies the rotational force to the crankshaft becomes longer. Therefore, the larger the expansion ratio, the higher the theoretical thermal efficiency. The broken line ε = 10 in FIG. 7 indicates the theoretical thermal efficiency when the expansion ratio is increased with the actual compression ratio fixed at 10. The increase in the theoretical thermal efficiency when the expansion ratio is increased while maintaining the actual compression ratio ε at a low value, and the theoretical thermal efficiency when the actual compression ratio increases with the expansion ratio as shown by the solid line in FIG. It can be seen that there is no significant difference from the amount of increase.

このように実圧縮比が低い値に維持されているとノッキングが発生することがなく、従って実圧縮比を低い値に維持した状態で膨張比を高くするとノッキングの発生を阻止しつつ理論熱効率を大巾に高めることができる。図8(B)は可変圧縮比機構Aおよび可変バルブタイミング機構Bを用いて、実圧縮比を低い値に維持しつつ膨張比を高めるようにした場合の一例を示している。   Thus, if the actual compression ratio is maintained at a low value, knocking does not occur. Therefore, if the expansion ratio is increased while the actual compression ratio is maintained at a low value, the theoretical thermal efficiency is reduced while preventing the occurrence of knocking. Can be greatly increased. FIG. 8B shows an example where the variable compression ratio mechanism A and variable valve timing mechanism B are used to increase the expansion ratio while maintaining the actual compression ratio at a low value.

図8(B)を参照すると、この例では可変圧縮比機構Aにより燃焼室容積が50mlから20mlまで減少する。一方、可変バルブタイミング機構Bによって実際のピストン行程容積が500mlから200mlになるまで吸気弁の閉弁時期が遅らされる。その結果、この例では実圧縮比は(20ml+200ml)/20ml=11となり、膨張比は(20ml+500ml)/20ml=26となる。図8(A)に示される通常のサイクルでは前述したように実圧縮比がほぼ11で膨張比が11であり、この場合に比べると図8(B)に示される場合には膨張比のみが26まで高められていることがわかる。これが超高膨張比サイクルと称される所以である。   Referring to FIG. 8B, in this example, the variable compression ratio mechanism A reduces the combustion chamber volume from 50 ml to 20 ml. On the other hand, the variable valve timing mechanism B delays the closing timing of the intake valve until the actual piston stroke volume is reduced from 500 ml to 200 ml. As a result, in this example, the actual compression ratio is (20 ml + 200 ml) / 20 ml = 11, and the expansion ratio is (20 ml + 500 ml) / 20 ml = 26. In the normal cycle shown in FIG. 8A, the actual compression ratio is almost 11 and the expansion ratio is 11, as described above. Compared with this case, only the expansion ratio is shown in FIG. 8B. It can be seen that it has been increased to 26. This is why it is called an ultra-high expansion ratio cycle.

一般的に言って内燃機関では機関負荷が低いほど熱効率が悪くなり、従って機関運転時における熱効率を向上させるためには、即ち燃費を向上させるには機関負荷が低いときの熱効率を向上させることが必要となる。一方、図8(B)に示される超高膨張比サイクルでは圧縮行程時の実際のピストン行程容積が小さくされるために燃焼室5内に吸入しうる吸入空気量は少なくなり、従ってこの超高膨張比サイクルは機関負荷が比較的低いときにしか採用できないことになる。従って本発明では機関負荷が比較的低いときには図8(B)に示す超高膨張比サイクルとし、機関高負荷運転時には図8(A)に示す通常のサイクルとするようにしている。   Generally speaking, in an internal combustion engine, the lower the engine load, the worse the thermal efficiency. Therefore, in order to improve the thermal efficiency during engine operation, that is, to improve fuel efficiency, it is necessary to improve the thermal efficiency when the engine load is low. Necessary. On the other hand, in the ultra-high expansion ratio cycle shown in FIG. 8B, since the actual piston stroke volume during the compression stroke is reduced, the amount of intake air that can be sucked into the combustion chamber 5 is reduced. The expansion ratio cycle can only be adopted when the engine load is relatively low. Therefore, in the present invention, when the engine load is relatively low, the super high expansion ratio cycle shown in FIG. 8B is used, and during the high engine load operation, the normal cycle shown in FIG. 8A is used.

次に、図9を参照して、本実施の形態における運転制御例について説明する。図9は、超高膨張比制御の一般的な運転制御全般について概略的に説明するグラフである。図9には或る機関回転数における機関負荷に応じた要求吸入空気量、吸気弁の閉弁時期、膨張比(機械圧縮比)、実圧縮比およびスロットル弁の開度の各変化が示されている。なお、図9は、触媒装置20内の三元触媒によって排気ガス中の未燃HC,COおよびNOを同時に低減しうるように燃焼室5内における平均空燃比が空燃比センサ21の出力信号に基づいて理論空燃比にフィードバック制御されている場合を示している。 Next, an example of operation control in the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a graph schematically illustrating general operation control of the super-high expansion ratio control. FIG. 9 shows changes in required intake air amount, intake valve closing timing, expansion ratio (mechanical compression ratio), actual compression ratio, and throttle valve opening according to the engine load at a certain engine speed. ing. Incidentally, FIG. 9, unburned HC, the average air-fuel ratio output signal of the air-fuel ratio sensor 21 in the combustion chamber 5 so as to be able to reduce at the same time CO and NO X in the exhaust gas by the three-way catalyst in the catalytic device 20 This shows a case where feedback control is performed to the theoretical air-fuel ratio based on the above.

さて、前述したように機関高負荷運転時には図8(A)に示される通常のサイクルが実行される。従って図9に示されるように、このときには機械圧縮比は低くされるために膨張比は低く、吸気弁7の閉弁時期は図5において実線で示されるように早められている。また、このときには吸入空気量は多く、このときスロットル弁17の開度は全開に保持されているのでポンピング損失は零となっている。   As described above, the normal cycle shown in FIG. 8 (A) is executed during engine high load operation. Therefore, as shown in FIG. 9, at this time, the mechanical compression ratio is lowered, so the expansion ratio is low, and the closing timing of the intake valve 7 is advanced as shown by the solid line in FIG. At this time, the amount of intake air is large, and at this time, the opening degree of the throttle valve 17 is kept fully open, so that the pumping loss is zero.

一方で、機関負荷が低くなるとそれに伴って吸入空気量を減少すべく吸気弁7の閉弁時期が遅くされる。またこのときには実圧縮比がほぼ一定に保持されるように機関負荷が低くなるにつれて機械圧縮比が増大される。従って機関負荷が低くなるにつれて膨張比も増大される。なお、このときにもスロットル弁17は全開状態に保持されており、燃焼室5内に供給される吸入空気量はスロットル弁17によらずに吸気弁7の閉弁時期を変えることによって制御されている。   On the other hand, when the engine load becomes low, the closing timing of the intake valve 7 is delayed so as to reduce the intake air amount. At this time, the mechanical compression ratio is increased as the engine load is reduced so that the actual compression ratio is maintained substantially constant. Therefore, the expansion ratio increases as the engine load decreases. At this time, the throttle valve 17 is kept fully open, and the amount of intake air supplied into the combustion chamber 5 is controlled by changing the closing timing of the intake valve 7 without depending on the throttle valve 17. ing.

このように機関高負荷運転状態から機関負荷が低くなるときには実圧縮比がほぼ一定のもとで吸入空気量が減少するにつれて機械圧縮比が増大される。即ち、吸入空気量の減少に比例してピストン4が圧縮上死点に達したときの燃焼室5の容積が減少する。従ってピストン4が圧縮上死点に達したときの燃焼室5の容積は吸入空気量に比例して変化していることになる。なお、このとき図9に示される例では燃焼室5内の空燃比は理論空燃比となっているのでピストン4が圧縮上死点に達したときの燃焼室5の容積は燃料量に比例して変化していることになる。   As described above, when the engine load is reduced from the engine high load operation state, the mechanical compression ratio is increased as the intake air amount is decreased while the actual compression ratio is substantially constant. That is, the volume of the combustion chamber 5 when the piston 4 reaches the compression top dead center is reduced in proportion to the reduction of the intake air amount. Therefore, the volume of the combustion chamber 5 when the piston 4 reaches the compression top dead center changes in proportion to the intake air amount. At this time, in the example shown in FIG. 9, the air-fuel ratio in the combustion chamber 5 is the stoichiometric air-fuel ratio, so the volume of the combustion chamber 5 when the piston 4 reaches the compression top dead center is proportional to the fuel amount. Will change.

機関負荷が更に低くなると機械圧縮比は更に増大する。図9に示す内燃機関においては、機関負荷がやや低負荷寄りの中負荷L1まで低下すると機械圧縮比は燃焼室5の構造上限界となる限界機械圧縮比(上限機械圧縮比)に達する。機械圧縮比が限界機械圧縮比に達すると、機械圧縮比が限界機械圧縮比に達したときの機関負荷L1よりも負荷の低い領域では機械圧縮比が限界機械圧縮比に保持される。従って低負荷側の機関中負荷運転時および機関低負荷運転時には即ち、機関低負荷運転側では機械圧縮比は最大となり、膨張比も最大となる。別の言い方をすると機関低負荷運転側では最大の膨張比が得られるように機械圧縮比が最大にされる。   As the engine load is further reduced, the mechanical compression ratio further increases. In the internal combustion engine shown in FIG. 9, the mechanical compression ratio reaches a limit mechanical compression ratio (upper limit mechanical compression ratio) that becomes the structural limit of the combustion chamber 5 when the engine load is reduced to the medium load L1 that is slightly close to the low load. When the mechanical compression ratio reaches the limit mechanical compression ratio, the mechanical compression ratio is held at the limit mechanical compression ratio in a region where the load is lower than the engine load L1 when the mechanical compression ratio reaches the limit mechanical compression ratio. Accordingly, the mechanical compression ratio is maximized and the expansion ratio is maximized at the time of low engine load operation and low engine load operation, that is, at the engine low load operation side. In other words, the mechanical compression ratio is maximized so that the maximum expansion ratio is obtained on the engine low load operation side.

一方、図9に示される実施例では機関負荷がL1まで低下すると吸気弁7の閉弁時期が燃焼室5内に供給される吸入空気量を制御しうる限界閉弁時期となる。吸気弁7の閉弁時期が限界閉弁時期に達すると吸気弁7の閉弁時期が限界閉弁時期に達したときの機関負荷L1よりも負荷の低い領域では吸気弁7の閉弁時期が限界閉弁時期に保持される。   On the other hand, in the embodiment shown in FIG. 9, when the engine load decreases to L1, the closing timing of the intake valve 7 becomes the limit closing timing that can control the amount of intake air supplied into the combustion chamber 5. When the closing timing of the intake valve 7 reaches the limit closing timing, the closing timing of the intake valve 7 is reduced in a region where the load is lower than the engine load L1 when the closing timing of the intake valve 7 reaches the closing timing. It is held at the limit closing timing.

吸気弁7の閉弁時期が限界閉弁時期に保持されるともはや吸気弁7の閉弁時期の変化によっては吸入空気量を制御することができない。図9に示される実施例では、このときに、即ち吸気弁7の閉弁時期が限界閉弁時期に達したときの機関負荷L1よりも負荷の低い領域ではスロットル弁17によって燃焼室5内に供給される吸入空気量が制御され、機関負荷が低くなるほどスロットル弁17の開度は小さくされる。   When the closing timing of the intake valve 7 is held at the limit closing timing, the amount of intake air can no longer be controlled by changing the closing timing of the intake valve 7. In the embodiment shown in FIG. 9, at this time, that is, in a region where the load is lower than the engine load L1 when the closing timing of the intake valve 7 reaches the limit closing timing, the throttle valve 17 enters the combustion chamber 5. The amount of intake air to be supplied is controlled, and the opening degree of the throttle valve 17 is made smaller as the engine load becomes lower.

本発明による実施例では吸気弁7の閉弁時期は、機関負荷が低くなるにつれて、燃焼室内に供給される吸入空気量を制御しうる限界閉弁時期まで吸気下死点BDCから離れる方向に移動されることになる。   In the embodiment according to the present invention, the closing timing of the intake valve 7 moves away from the intake bottom dead center BDC until the limit closing timing at which the amount of intake air supplied into the combustion chamber can be controlled as the engine load decreases. Will be.

前述したように図8(B)に示す超高膨張比サイクルでは膨張比が26とされる。この膨張比は高いほど好ましいが図7からわかるように実用上使用可能な下限実圧縮比ε=5に対しても20以上であればかなり高い理論熱効率を得ることができる。従って本実施例では膨張比が20以上となるように可変圧縮比機構Aが形成されている。   As described above, the expansion ratio is 26 in the ultra-high expansion ratio cycle shown in FIG. The higher the expansion ratio, the better. However, as can be seen from FIG. 7, a considerably high theoretical thermal efficiency can be obtained if it is 20 or more with respect to the practically usable lower limit actual compression ratio ε = 5. Therefore, in this embodiment, the variable compression ratio mechanism A is formed so that the expansion ratio is 20 or more.

本実施の形態における内燃機関は、運転者による要求負荷が零のときに、予め定められた運転状態を維持するアイドリング制御を行うように形成されている。アイドリング制御においては、たとえば、予め定められた機関回転数を維持するように制御される。   The internal combustion engine in the present embodiment is configured to perform idling control for maintaining a predetermined driving state when the load required by the driver is zero. In the idling control, for example, control is performed so as to maintain a predetermined engine speed.

図9に示すように、本実施の形態の内燃機関においては、アイドリング運転を行なう場合には、機械圧縮比が予め定められた高い機械圧縮比に維持されている。吸気弁の閉弁時期は、予め定められた最も遅角された時期にて維持されている。吸入空気量の調整は、スロットル弁の開度を調整することにより行われる。   As shown in FIG. 9, in the internal combustion engine of the present embodiment, when performing idling operation, the mechanical compression ratio is maintained at a predetermined high mechanical compression ratio. The closing timing of the intake valve is maintained at a predetermined most retarded timing. The intake air amount is adjusted by adjusting the opening of the throttle valve.

アイドリング運転の期間中には、吸気弁の閉弁時期は、ピストンが下死点に位置する時期よりも遅く設定されている。ピストンが上死点に向かって上昇しているときにも吸気弁が開いている期間があり、一旦、気筒内に流入した新気の一部が機関吸気通路に逆流する場合がある。このために、機関吸気通路において吸気脈動が生じ易く、燃焼室に充填される吸入空気量が不安定になり、運転状態が不安定になる場合がある。   During the idling operation, the closing timing of the intake valve is set later than the timing when the piston is located at the bottom dead center. There is a period when the intake valve is open even when the piston is rising toward the top dead center, and a part of the fresh air once flowing into the cylinder may flow back into the engine intake passage. For this reason, intake air pulsation is likely to occur in the engine intake passage, the amount of intake air charged in the combustion chamber may become unstable, and the operating state may become unstable.

本実施の形態の内燃機関においては、機関吸気通路における吸気脈動の大きさを推定する吸気脈動推定装置を備えている。内燃機関は、機関吸気通路における吸気脈動の大きさを推定し、推定した吸気脈動の大きさに基づいて機械圧縮比を変更することにより、吸気脈動の下流側振動端の位置を変化させる。下流側振動端の位置が変化することにより、吸気脈動の大きさを変化させる振動端変更制御を行うことができる。内燃機関は、運転状態に応じて吸気脈動の大きさを変化させることができる。   The internal combustion engine of the present embodiment is provided with an intake pulsation estimation device that estimates the magnitude of intake pulsation in the engine intake passage. The internal combustion engine estimates the magnitude of the intake pulsation in the engine intake passage, and changes the position of the downstream vibration end of the intake pulsation by changing the mechanical compression ratio based on the estimated magnitude of the intake pulsation. By changing the position of the downstream vibration end, vibration end change control for changing the magnitude of intake pulsation can be performed. The internal combustion engine can change the magnitude of the intake pulsation according to the operating state.

本実施の形態のアイドリング運転の期間中には、吸気脈動の大きさが予め定められた脈動判定値よりも大きい場合は、機械圧縮比を変更することにより、吸気脈動の下流側振動端を変更し、吸気脈動の大きさを減少させる。吸気脈動を抑制する第1の振動端変更制御を行う。   During the idling operation of the present embodiment, when the magnitude of the intake pulsation is larger than a predetermined pulsation judgment value, the downstream vibration end of the intake pulsation is changed by changing the mechanical compression ratio. And reduce the magnitude of the intake pulsation. First vibration end change control for suppressing intake pulsation is performed.

図10に、本実施の形態における吸気脈動を抑制する第1の振動端変更制御を行う前後の状態の説明図を示す。図10(A)は、内燃機関がアイドリングの運転状態であるときに、吸気脈動が生じているときの説明図である。図10(B)は、本実施の形態における第1の振動端変更制御を行なったときの説明図である。   FIG. 10 is an explanatory diagram of a state before and after performing the first vibration end change control for suppressing the intake pulsation in the present embodiment. FIG. 10A is an explanatory diagram when intake air pulsation occurs when the internal combustion engine is idling. FIG. 10B is an explanatory diagram when the first vibration end change control is performed in the present embodiment.

図10(A)を参照して、アイドリングの運転状態においては、機械圧縮比は高圧縮比に維持されている。左側の端部は吸気脈動の上流側振動端であり、本実施の形態においては、エアクリーナの位置に相当する。下流側には、ピストンが移動するときの上死点および下死点が示されている。ピストンは、上死点と下死点との間の移動範囲Rにて移動する。移動範囲Rは、ピストンの行程容積に対応する。また、吸気弁の位置は燃焼室の入口に相当する。吸気弁の位置とピストンの上死点との間の領域は、燃焼室に対応する。   Referring to FIG. 10A, in the idling operation state, the mechanical compression ratio is maintained at a high compression ratio. The left end is the upstream vibration end of the intake pulsation, and corresponds to the position of the air cleaner in the present embodiment. On the downstream side, a top dead center and a bottom dead center when the piston moves are shown. The piston moves within a movement range R between the top dead center and the bottom dead center. The movement range R corresponds to the stroke volume of the piston. The position of the intake valve corresponds to the entrance of the combustion chamber. The area between the position of the intake valve and the top dead center of the piston corresponds to the combustion chamber.

図10(A)に示される例では、上流側振動端を振動の節として吸気脈動が生じている。吸気脈動の下流側振動端は、例えばピストンの冠面であり、図10においては、燃焼サイクルにおいて平均化したサイクル平均の下流側振動端の位置が示されている。図10(A)においては、下流側振動端と吸気脈動の節の位置とが一致している。上流側振動端と下流側振動端との間の距離が、吸気脈動の波長の整数倍になっている。このような場合には、吸気脈動が大きくなり、例えば、吸気脈動の振幅が大きくなる。   In the example shown in FIG. 10 (A), intake pulsation occurs with the upstream vibration end as a vibration node. The downstream vibration end of the intake pulsation is, for example, a crown surface of a piston, and FIG. 10 shows the position of the cycle average downstream vibration end averaged in the combustion cycle. In FIG. 10A, the position of the downstream vibration end coincides with the position of the node of the intake pulsation. The distance between the upstream vibration end and the downstream vibration end is an integral multiple of the intake pulsation wavelength. In such a case, the intake pulsation increases, for example, the amplitude of the intake pulsation increases.

サイクル平均の下流側振動端となる位置としては、例えば、ピストンの移動端である上死点と下死点とのほぼ中間位置を例示することができる。または、例えば、下流側振動端は、筒内圧力や吸気弁の開閉時期および排気弁の開閉時期の関数として定めることができる。   Examples of the position that becomes the downstream vibration end of the cycle average include a substantially intermediate position between the top dead center and the bottom dead center that are the moving ends of the piston. Alternatively, for example, the downstream vibration end can be determined as a function of the in-cylinder pressure, the opening / closing timing of the intake valve, and the opening / closing timing of the exhaust valve.

本実施の形態の内燃機関においては、アイドリングの運転状態のときに、吸気脈動の大きさが予め定められた脈動判定値よりも大きくなったことを検出して、下流側振動端を移動させる振動端変更制御を行う。本実施の形態の振動端変更制御は、機械圧縮比を変更する制御を含む。   In the internal combustion engine of the present embodiment, in the idling operation state, it is detected that the magnitude of the intake pulsation is larger than a predetermined pulsation judgment value, and the vibration that moves the downstream vibration end Perform edge change control. The vibration end change control of the present embodiment includes control for changing the mechanical compression ratio.

図10(B)を参照して、本実施の形態においては機械圧縮比を低くする制御を行っている。ピストンの上死点および下死点の位置は、エアクリーナから離れる方向に移動する。下流側振動端は、矢印111に示すように、上流側振動端から離れる方向に移動する。このため、吸気脈動の節の位置から下流側振動端を離すことができて、吸気脈動の大きさを減少させることができる。たとえば、吸気脈動の振幅を小さくすることができる。   Referring to FIG. 10B, in the present embodiment, control for lowering the mechanical compression ratio is performed. The positions of the top dead center and the bottom dead center of the piston move away from the air cleaner. The downstream vibration end moves in a direction away from the upstream vibration end as indicated by an arrow 111. For this reason, the downstream vibration end can be separated from the position of the node of the intake pulsation, and the magnitude of the intake pulsation can be reduced. For example, the amplitude of the intake pulsation can be reduced.

本実施の形態においては、機械圧縮比を高圧縮比から低下させているが、この形態に限られず、機械圧縮比を上昇させても構わない。例えば、可変圧縮比機構の達成可能な限界機械圧縮比に対する余裕を考慮して、限界機械圧縮比よりも低い圧縮比にてアイドリング運転を行なう場合がある。このような場合においては、アイドリングの運転状態においても機械圧縮比をさらに上昇することができる。すなわち、機械圧縮比を上昇させることによっても、振動端変更制御を行なうことができる。   In the present embodiment, the mechanical compression ratio is decreased from the high compression ratio, but the present invention is not limited to this form, and the mechanical compression ratio may be increased. For example, the idling operation may be performed at a compression ratio lower than the limit mechanical compression ratio in consideration of a margin for the achievable limit mechanical compression ratio of the variable compression ratio mechanism. In such a case, the mechanical compression ratio can be further increased even in the idling operation state. That is, the vibration end change control can also be performed by increasing the mechanical compression ratio.

図11に、本実施の形態における第1の振動端変更制御のフローチャートを示す。図11に示す制御は、例えば、運転期間中に予め定められた時間間隔ごとに繰り返して行なうことができる。   FIG. 11 shows a flowchart of the first vibration end change control in the present embodiment. The control shown in FIG. 11 can be repeatedly performed at predetermined time intervals during the operation period, for example.

ステップ101においては、内燃機関がアイドリングの運転状態であるか否かを判別する。ステップ101において、内燃機関がアイドリング制御を行なっていない場合には、この制御を終了する。ステップ101において、内燃機関がアイドリング制御を行なっている場合には、ステップ102に移行する。   In step 101, it is determined whether or not the internal combustion engine is idling. In step 101, when the internal combustion engine is not performing idling control, this control is terminated. In step 101, when the internal combustion engine is performing idling control, the routine proceeds to step 102.

ステップ102においては、機関吸気通路における吸気脈動の大きさを推定する。ステップ103において、吸気脈動の大きさが予め定められた脈動判定値よりも大きいか否かを判別する。吸気脈動が大きいか否かを判別する。   In step 102, the magnitude of intake pulsation in the engine intake passage is estimated. In step 103, it is determined whether or not the magnitude of the intake pulsation is greater than a predetermined pulsation determination value. It is determined whether or not the intake pulsation is large.

図12に、本実施の形態における吸気脈動の大きさの推定を説明するタイムチャートを示す。図12は、徐々に吸気脈動が大きくなっている運転状態を例示している。本実施の形態の吸気脈動推定装置は、機関吸気通路に配置されている吸入空気量検出器18の出力により吸気脈動の大きさを推定する。   FIG. 12 shows a time chart for explaining the estimation of the magnitude of intake pulsation in the present embodiment. FIG. 12 illustrates an operating state in which the intake pulsation gradually increases. The intake pulsation estimation device of this embodiment estimates the magnitude of intake pulsation based on the output of the intake air amount detector 18 disposed in the engine intake passage.

本実施の形態においては、吸入空気流量を検出し、検出した吸入空気流量の変化からそれぞれの時刻における中央値を算出する。また、中央値に対して、予め定められた判定基準値を加減した値を設定する。中央値から判定基準値を減算した値を下限値と称し、中央値から判定基準値を加算した値を上限値と称する。   In the present embodiment, the intake air flow rate is detected, and the median value at each time is calculated from the detected change in the intake air flow rate. Further, a value obtained by adding or subtracting a predetermined criterion value is set with respect to the median value. A value obtained by subtracting the determination reference value from the median value is referred to as a lower limit value, and a value obtained by adding the determination reference value from the median value is referred to as an upper limit value.

本実施の形態においては、吸気脈動の振幅の大きさを推定し、振幅の大きさが予め定められた振幅の判定値以内である場合には、吸気脈動の大きさが予め定められた脈動判定値以内であると判別する。振幅の判定値としては、たとえば、吸入空気流量の上限値から下限値を減算した値(判定基準値×2)を採用することができる。   In the present embodiment, the magnitude of the amplitude of the intake pulsation is estimated, and when the magnitude of the amplitude is within a predetermined amplitude determination value, the magnitude of the intake pulsation is determined as a predetermined pulsation. It is determined that it is within the value. As the amplitude determination value, for example, a value obtained by subtracting the lower limit value from the upper limit value of the intake air flow rate (determination reference value × 2) can be employed.

時刻ta1や時刻ta5等には、上限値(中央値+判定値基準値)と下限値(中央値−判定基準値)との範囲内にて吸気脈動が生じている。吸入空気流量の振幅は、振幅の判定値以下であり、吸気脈動の大きさが脈動判定値以内であると判別することができる。吸入空気流量が大きくなっている時刻ta1の値から、吸入空気流量が小さくなっている時刻ta4の値を減算することにより、振幅の大きさを推定することができる。この振幅の大きさと振幅の判定値と比較することができる。   At time ta1, time ta5, etc., intake pulsation occurs within a range between an upper limit value (median value + determination value reference value) and a lower limit value (median value−determination reference value). The amplitude of the intake air flow rate is equal to or less than the amplitude determination value, and it can be determined that the magnitude of the intake pulsation is within the pulsation determination value. The magnitude of the amplitude can be estimated by subtracting the value at time ta4 when the intake air flow rate is small from the value at time ta1 when the intake air flow rate is high. The magnitude of the amplitude can be compared with the amplitude determination value.

これに対して、時刻tb1以降においては、吸気脈動の振幅が大きくなっている。例えば、吸入空気流量が大きくなっている時刻tb3の値から、吸入空気流量が小さくなっている時刻tb1の値を減算することにより、振幅の大きさを推定することができる。時刻tb1においては、吸入空気流量が下限値より小さくなっている。時刻tb3においては、吸入空気流量が上限値よりも大きくなっている。このため、吸入空気流量の振幅が予め定められた振幅の判定値を超えている。このために、吸気脈動の大きさが予め定められた脈動判定値よりも大きいと判別することができる。   On the other hand, after time tb1, the amplitude of the intake pulsation increases. For example, the magnitude of the amplitude can be estimated by subtracting the value at time tb1 when the intake air flow rate is small from the value at time tb3 when the intake air flow rate is high. At time tb1, the intake air flow rate is smaller than the lower limit value. At time tb3, the intake air flow rate is larger than the upper limit value. For this reason, the amplitude of the intake air flow rate exceeds a predetermined amplitude determination value. For this reason, it can be determined that the magnitude of the intake pulsation is greater than a predetermined pulsation determination value.

図11を参照して、ステップ103において、吸気脈動の大きさが予め定められた脈動判定値以下である場合には、この制御を終了する。吸気脈動の大きさが予め定められた脈動判定値よりも大きい場合には、ステップ104に移行する。   Referring to FIG. 11, in step 103, when the magnitude of the intake pulsation is equal to or smaller than a predetermined pulsation determination value, this control is terminated. When the magnitude of the intake pulsation is larger than a predetermined pulsation determination value, the routine proceeds to step 104.

ステップ104においては、振動端変更制御を行う。本実施の形態の振動端変更制御においては、図10を参照して、上流側振動端と下流側振動端との間の距離(サイクル平均の振動端同士の長さ)を変更する。第1の振動端変更制御では、サイクル平均の振動端同士の長さが吸気脈動の波長の整数倍になることを回避するように、機械圧縮比を低下させる制御を行う。機械圧縮比の変更量は、例えば、予め定められた量を採用することができる。または、振動端同士の間の領域における吸気脈動の波長または吸気脈動の周期等を推定し、機械圧縮比の変更量を定めることができる。   In step 104, vibration end change control is performed. In the vibration end change control of the present embodiment, referring to FIG. 10, the distance between the upstream vibration end and the downstream vibration end (the length of cycle-average vibration ends) is changed. In the first vibration end change control, control is performed to reduce the mechanical compression ratio so as to avoid that the length of the cycle average vibration ends is an integral multiple of the intake pulsation wavelength. For example, a predetermined amount can be adopted as the change amount of the mechanical compression ratio. Alternatively, the amount of change in the mechanical compression ratio can be determined by estimating the wavelength of intake pulsation or the period of intake pulsation in the region between the vibration ends.

本実施の形態においては、アイドリング制御を行なっている期間中に吸気脈動の大きさを推定し、吸気脈動の大きさが予め定められた脈動判定値よりも大きい場合には機械圧縮比を変更することにより、吸気脈動を抑制することができる。   In the present embodiment, the magnitude of the intake pulsation is estimated during the idling control period, and the mechanical compression ratio is changed when the magnitude of the intake pulsation is larger than a predetermined pulsation judgment value. Thus, intake pulsation can be suppressed.

吸気脈動の大きさの判別方法としては、上記の吸入空気流量の振幅を推定する方法に限られず、吸気脈動の大きさの判別が可能な任意の方法を採用することができる。例えば、吸入空気流量が下限値および上限値のうち少なくとも一方を越えた場合に、吸気脈動の大きさが脈動判定値を越えたと判別することができる。また、吸気脈動の大きさとしては、上記の吸入空気流量の振幅に限られず、たとえば、吸入空気流量の振動の加速度等を採用することができる。   The method for determining the magnitude of the intake pulsation is not limited to the above-described method for estimating the amplitude of the intake air flow rate, and any method capable of determining the magnitude of the intake pulsation can be employed. For example, when the intake air flow rate exceeds at least one of the lower limit value and the upper limit value, it can be determined that the magnitude of the intake pulsation exceeds the pulsation determination value. In addition, the magnitude of the intake pulsation is not limited to the amplitude of the intake air flow rate described above, and for example, the acceleration of vibration of the intake air flow rate can be employed.

図13に、本実施の形態の他の吸気脈動推定装置におけるタイムチャートを示す。他の吸気脈動推定装置では、実際の機械圧縮比を推定し、実際の機械圧縮比の変化に基づいて、吸気脈動の大きさを推定する。図13には、可変圧縮比機構の駆動モータ59への供給電圧、気筒内の圧力(サイクル平均値)、および実際に推定した機械圧縮比の値を示している。   FIG. 13 shows a time chart in another intake pulsation estimation device of the present embodiment. In another intake pulsation estimation device, an actual mechanical compression ratio is estimated, and the magnitude of the intake pulsation is estimated based on a change in the actual mechanical compression ratio. FIG. 13 shows the supply voltage to the drive motor 59 of the variable compression ratio mechanism, the pressure in the cylinder (cycle average value), and the value of the actually estimated mechanical compression ratio.

本実施の形態における可変圧縮比機構は、運転期間中の実際の機械圧縮比を推定する機械圧縮比検出器を含む。本実施の形態における機械圧縮比検出器は、クランクケース1とシリンダブロック2との間の相対位置を検出する相対位置センサ22を含む。実際の機械圧縮比は、相対位置センサ22の出力(図1参照)により推定することができる。   The variable compression ratio mechanism in the present embodiment includes a mechanical compression ratio detector that estimates an actual mechanical compression ratio during an operation period. The mechanical compression ratio detector in the present embodiment includes a relative position sensor 22 that detects a relative position between the crankcase 1 and the cylinder block 2. The actual mechanical compression ratio can be estimated from the output of the relative position sensor 22 (see FIG. 1).

時刻txまでは、機械圧縮比をほぼ一定に維持している。本実施の形態における可変圧縮比機構は、図示しない機械圧縮比の固定機構を備えている。このために、機械圧縮比を一定に保つ期間中には、実際の機械圧縮比に振動は生じずにほぼ一定の値で維持される。時刻txにおいて、固定機構による機械圧縮比の固定を解除している。時刻txにおいて、可変圧縮比機構の駆動モータに供給する電圧を上昇させている。本実施の形態においては、実際の機械圧縮比を徐々に上昇させる制御を行なっている。   Until the time tx, the mechanical compression ratio is maintained substantially constant. The variable compression ratio mechanism in the present embodiment includes a mechanical compression ratio fixing mechanism (not shown). For this reason, during the period in which the mechanical compression ratio is kept constant, the actual mechanical compression ratio is maintained at a substantially constant value without vibration. At time tx, the fixing of the mechanical compression ratio by the fixing mechanism is released. At time tx, the voltage supplied to the drive motor of the variable compression ratio mechanism is increased. In the present embodiment, control for gradually increasing the actual mechanical compression ratio is performed.

図14に、機関吸気通路に吸気脈動が生じない比較例のタイムチャートを示す。時刻txにおいて駆動モータへの供給電圧を上昇させている。時刻txまでは、気筒内圧力がほぼ一定であり、実際の機械圧縮比もほぼ一定である。時刻txにおいて、可変圧縮比機構の駆動モータに電力を供給することにより、気筒内の圧力および機械圧縮比は徐々に上昇する。気筒内の圧力および機械圧縮比は、ほぼ一定の割合で直線状に上昇する。   FIG. 14 shows a time chart of a comparative example in which intake air pulsation does not occur in the engine intake passage. At time tx, the supply voltage to the drive motor is increased. Until the time tx, the cylinder pressure is substantially constant, and the actual mechanical compression ratio is also substantially constant. By supplying electric power to the drive motor of the variable compression ratio mechanism at time tx, the pressure in the cylinder and the mechanical compression ratio gradually increase. The pressure in the cylinder and the mechanical compression ratio rise linearly at a substantially constant rate.

図13を参照して、機関吸気通路に吸気脈動が生じている場合には、時刻tx以降においても気筒内圧力が振動する。気筒内の圧力は、振動しながら徐々に上昇する。ところで、気筒内の圧力が振動することにより、例えば、ピストンが上死点に到達したときの燃焼室の大きさも変化する。気筒内の圧力により気筒内の壁面が押圧されるために、気筒内の体積が僅かに変化する。本実施の形態においては、クランクケースに対するシリンダブロックの相対位置が小さく変化する。本実施の形態における相対位置センサは、このような小さな変化も検出可能に形成されている。振動により気筒内圧力が上昇すると機械圧縮比が低くなる。このように、吸気脈動が生じて気筒内圧力が脈動すると、実際の機械圧縮比も振動しながら上昇する。   Referring to FIG. 13, when an intake pulsation occurs in the engine intake passage, the cylinder pressure vibrates even after time tx. The pressure in the cylinder gradually increases while vibrating. By the way, when the pressure in the cylinder vibrates, for example, the size of the combustion chamber when the piston reaches top dead center also changes. Since the wall surface in the cylinder is pressed by the pressure in the cylinder, the volume in the cylinder slightly changes. In the present embodiment, the relative position of the cylinder block with respect to the crankcase changes slightly. The relative position sensor in the present embodiment is formed so as to detect such a small change. When the cylinder pressure increases due to vibration, the mechanical compression ratio decreases. Thus, when the intake pulsation occurs and the cylinder pressure pulsates, the actual mechanical compression ratio also rises while oscillating.

本実施の形態の他の吸気脈動推定装置においては、実際の機械圧縮比を推定し、実際の機械圧縮比の振動の大きさに基づいて吸気脈動の大きさを推定する。実際の機械圧縮比の振動の大きさが予め定められた振動判定値よりも大きい場合に、吸気脈動の大きさが予め定められた脈動判定値よりも大きいと判別する。図13の運転例においては、機械圧縮比が上昇している期間における中央値を算出し、中央値に対して、予め定められた判定基準値を加減した値を上限値および下限値としている。   In another intake pulsation estimation device of the present embodiment, the actual mechanical compression ratio is estimated, and the magnitude of the intake pulsation is estimated based on the magnitude of vibration of the actual mechanical compression ratio. When the actual magnitude of vibration of the mechanical compression ratio is larger than a predetermined vibration determination value, it is determined that the magnitude of the intake pulsation is larger than the predetermined pulsation determination value. In the operation example of FIG. 13, a median value during a period in which the mechanical compression ratio is increasing is calculated, and values obtained by adding or subtracting a predetermined criterion value to the median value are used as an upper limit value and a lower limit value.

例えば、時刻td1においては、実際の機械圧縮比が上限値を超えている。また、時刻td2においては実際の機械圧縮比が下限値未満になっている。実際の機械圧縮比の振幅の大きさが、振幅の判定値よりも大きいと判別することができる。この場合に、吸気脈動の大きさが予め定められた脈動判定値よりも大きいと判別することができる。   For example, at time td1, the actual mechanical compression ratio exceeds the upper limit value. At time td2, the actual mechanical compression ratio is less than the lower limit value. It can be determined that the actual amplitude of the mechanical compression ratio is larger than the amplitude determination value. In this case, it can be determined that the magnitude of the intake pulsation is larger than a predetermined pulsation determination value.

本実施の形態の他の吸気脈動推定装置においては、吸気脈動に実質的に影響しない程度に機械圧縮比をゆっくりと変化させている。吸気脈動の大きさを推定する制御においては、可変圧縮比機構の固定機構を解除し、機械圧縮比がほぼ一定の状態で、実際の機械圧縮比の振動の大きさを推定しても構わない。   In another intake pulsation estimation device of the present embodiment, the mechanical compression ratio is slowly changed to such an extent that the intake pulsation is not substantially affected. In the control for estimating the magnitude of intake pulsation, the fixed mechanism of the variable compression ratio mechanism may be released, and the magnitude of vibration of the actual mechanical compression ratio may be estimated while the mechanical compression ratio is substantially constant. .

なお、本実施の形態においては、機械圧縮比を変更することにより、吸気脈動の下流側振動端の位置を変更しているが、この形態に限られず、任意の方法により下流側振動端の位置を変更することができる。次に、燃焼室における点火時期を変更することにより、下流側振動端の位置を変更する第2の振動端変更制御について説明する。   In the present embodiment, the position of the downstream vibration end of the intake pulsation is changed by changing the mechanical compression ratio. However, the position of the downstream vibration end is not limited to this form and is determined by an arbitrary method. Can be changed. Next, second vibration end change control for changing the position of the downstream vibration end by changing the ignition timing in the combustion chamber will be described.

図15に、本実施の形態における第2の振動端変更制御を行う前後の状態の説明図を示す。図15(A)は、アイドリング状態において、吸気脈動が生じているときの概略図である。下流側振動端の位置と吸気脈動の節の位置とが重なっている。吸気脈動が大きくなっている。   FIG. 15 is an explanatory diagram of a state before and after performing the second vibration end change control in the present embodiment. FIG. 15A is a schematic view when intake pulsation occurs in the idling state. The position of the downstream vibration end and the position of the node of the intake pulsation overlap. Inspiratory pulsation is increasing.

図16に、本実施の形態における内燃機関の点火時期と、内燃機関の出力(トルク)および排気圧力の関係を説明するグラフを示す。内燃機関は、点火時期に応じて出力が変化する。内燃機関は、出力が最大になる点火時期MBT(Minimum Advance for Best Torque)を有する。本実施の形態においては、矢印112に示すように、点火時期θ1から点火時期θ2に遅角する制御を行う。点火時期θ1から点火時期θ2に移行することにより、出力されるトルクをほぼ同じに維持することができる。すなわち、点火時期を遅角しても、機関回転数をほぼ一定に保つことができる。   FIG. 16 is a graph illustrating the relationship between the ignition timing of the internal combustion engine, the output (torque) of the internal combustion engine, and the exhaust pressure in the present embodiment. The output of the internal combustion engine changes according to the ignition timing. The internal combustion engine has an ignition timing MBT (Minimum Advance for Best Torque) at which the output becomes maximum. In the present embodiment, as indicated by an arrow 112, control is performed to retard the ignition timing θ1 to the ignition timing θ2. By shifting from the ignition timing θ1 to the ignition timing θ2, the output torque can be maintained substantially the same. That is, even if the ignition timing is retarded, the engine speed can be kept substantially constant.

一方で、点火時期を遅くすることにより、排気圧力を下げることができる。排気圧力が下がることにより、前回の燃焼サイクルの排気ガスが燃焼室内に存在する量(内部EGR量)を少なくすることができる。この結果、気筒内圧力(サイクル平均)を下げることができる。気筒内の空気が柔らかくなるために、上流側振動端と下流側振動端との振動端同士の距離を長くすることができる。   On the other hand, the exhaust pressure can be lowered by delaying the ignition timing. By reducing the exhaust pressure, the amount (external EGR amount) in which the exhaust gas of the previous combustion cycle exists in the combustion chamber can be reduced. As a result, the cylinder pressure (cycle average) can be lowered. Since the air in the cylinder becomes soft, the distance between the vibration ends of the upstream vibration end and the downstream vibration end can be increased.

図15(B)は、第2の振動端変更制御を行ったときの概略図である。図15(B)は、燃焼室において点火する時期を点火時期θ1から点火時期θ2に移行したときの説明図である。点火時期を変更することにより、矢印113に示すように、下流側振動端を上流側振動端から遠ざけることができる。下流側振動端の位置を、吸気脈動の振動の節の位置から外すことができる。この結果、吸気脈動を抑制することができる。上記の第2の振動端変更制御においては、点火時期を遅角しているが、この形態に限られず、点火時期を進角しても構わない。   FIG. 15B is a schematic diagram when the second vibration end change control is performed. FIG. 15B is an explanatory diagram when the ignition timing in the combustion chamber is shifted from the ignition timing θ1 to the ignition timing θ2. By changing the ignition timing, the downstream vibration end can be moved away from the upstream vibration end as indicated by an arrow 113. The position of the downstream vibration end can be removed from the position of the vibration pulsation node. As a result, intake pulsation can be suppressed. In the second vibration end change control, the ignition timing is retarded. However, the present invention is not limited to this mode, and the ignition timing may be advanced.

また、本実施の形態における第2の振動端変更制御は、本実施の形態における第1の振動端変更制御と組み合わせることができる。すなわち、機関吸気通路における吸気脈動の大きさを推定して、吸気脈動の大きさが予め定められた脈動判定値よりも大きい場合には、機械圧縮比を変更するとともに、点火時期を変更することができる。   Further, the second vibration end change control in the present embodiment can be combined with the first vibration end change control in the present embodiment. That is, when the magnitude of the intake pulsation in the engine intake passage is estimated and the magnitude of the intake pulsation is greater than a predetermined pulsation determination value, the mechanical compression ratio is changed and the ignition timing is changed. Can do.

ところで、上述の実施の形態においては、アイドリングの運転状態において、吸気脈動を抑制する振動端変更制御について説明を行ったが、この形態に限られず、吸気脈動を積極的に利用して、吸気脈動を大きくする振動端変更制御を行なうことができる。燃焼室に充填する新気の量を増加させるべき運転状態においては、吸気脈動を大きくして、燃焼室に流入する新気の量を増加させることができる。たとえば、運転者による要求負荷や要求吸入空気量がほぼ最大の場合は、燃焼室における充填効率を高めることが好ましい。   By the way, in the above-described embodiment, the vibration end change control that suppresses the intake pulsation in the idling operation state has been described. However, the present invention is not limited to this form. It is possible to perform vibration end change control for increasing the value. In an operating state in which the amount of fresh air charged in the combustion chamber should be increased, the intake pulsation can be increased to increase the amount of fresh air flowing into the combustion chamber. For example, when the required load by the driver and the required intake air amount are substantially maximum, it is preferable to increase the charging efficiency in the combustion chamber.

本実施の形態の内燃機関においては、燃焼室に充填する新気の量を増加させるべき運転状態において、機関吸気通路における吸気脈動の大きさを推定し、吸気脈動の大きさが予め定められた脈動判定値よりも小さい場合には、吸気脈動の大きさを増大させる第3の振動端変更制御を行うことができる。第3の振動端変更制御においては、たとえば、機械圧縮比を変更することにより、吸気脈動の大きさを増大させる制御を行なうことができる。下流側振動端を吸気脈動の節の位置を合わせる制御を行なうことができる。この場合には、機関吸気通路に生じている吸気脈動の周期や波長を推定する推定装置を有することが好ましい。   In the internal combustion engine of the present embodiment, the magnitude of intake pulsation in the engine intake passage is estimated and the magnitude of intake pulsation is predetermined in an operating state in which the amount of fresh air charged into the combustion chamber is to be increased. When it is smaller than the pulsation determination value, the third vibration end change control for increasing the magnitude of the intake pulsation can be performed. In the third vibration end change control, for example, a control for increasing the magnitude of the intake pulsation can be performed by changing the mechanical compression ratio. It is possible to control the position of the node of the intake pulsation at the downstream vibration end. In this case, it is preferable to have an estimation device that estimates the period and wavelength of the intake pulsation generated in the engine intake passage.

吸気脈動の周期や波長は、例えば、吸入空気流量、機関回転数、吸気弁と排気弁とのバルブオーバーラップ量、および、スロットル弁の開度(スロットル弁の開口面積)等から推定することができる。このような公知の方法により、吸気脈動の周期や波長等を推定し、下流側振動端を吸気脈動の節となる位置に向かって移動させて、吸気脈動を大きくする制御を行なうことができる。この制御を行なうことにより、多くの新気を燃焼室に充填することができる。また、吸気脈動を大きくする制御を行う場合にも、燃焼室における点火時期を変更することにより、吸気脈動の大きさを増大することができる。   The period and wavelength of the intake pulsation can be estimated from, for example, the intake air flow rate, the engine speed, the valve overlap amount between the intake valve and the exhaust valve, the opening of the throttle valve (the opening area of the throttle valve), and the like. it can. By such a known method, it is possible to estimate the period and wavelength of the intake pulsation and move the downstream vibration end toward a position that becomes a node of the intake pulsation, thereby performing control to increase the intake pulsation. By performing this control, a lot of fresh air can be filled in the combustion chamber. Also, when performing control to increase intake pulsation, the magnitude of intake pulsation can be increased by changing the ignition timing in the combustion chamber.

本実施の形態においては、可変圧縮比機構と可変動弁機構とを備える内燃機関を例示して説明を行なったが、この形態に限られず、可変動弁機構を有していない内燃機関にも本発明を適用することができる。   In the present embodiment, the internal combustion engine including the variable compression ratio mechanism and the variable valve mechanism has been described as an example. However, the present invention is not limited to this form, and the internal combustion engine that does not have the variable valve mechanism is also described. The present invention can be applied.

本実施の形態においては、車両に取り付けられている内燃機関を例示して説明を行なったが、この形態に限られず、任意の装置や設備等に配置されている内燃機関に本発明を適用することができる。   In the present embodiment, the internal combustion engine attached to the vehicle has been described as an example. However, the present invention is not limited to this embodiment, and the present invention is applied to an internal combustion engine disposed in an arbitrary device or facility. be able to.

更に、上記のそれぞれの実施の形態は、適宜組み合わせることができる。上述のそれぞれの図において、同一または相当する部分には同一の符号を付している。なお、上記の実施の形態は例示であり発明を限定するものではない。また、実施の形態においては、特許請求の範囲に示される変更が含まれている。   Furthermore, the above embodiments can be appropriately combined. In the respective drawings described above, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals. In addition, said embodiment is an illustration and does not limit invention. In the embodiment, the change shown in a claim is included.

1 クランクケース
2 シリンダブロック
4 ピストン
5 燃焼室
7 吸気弁
15 エアクリーナ
17 スロットル弁
18 吸入空気量検出器
22 相対位置センサ
23 バルブタイミングセンサ
30 電子制御ユニット
51 挿入孔
53 挿入孔
54 カムシャフト
56 円形カム
57 偏心軸
58 円形カム
59 駆動モータ
76 進角用油圧室
77 遅角用油圧室
78 作動油供給制御弁
A 可変圧縮比機構
B 可変バルブタイミング機構
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Crankcase 2 Cylinder block 4 Piston 5 Combustion chamber 7 Intake valve 15 Air cleaner 17 Throttle valve 18 Intake air amount detector 22 Relative position sensor 23 Valve timing sensor 30 Electronic control unit 51 Insertion hole 53 Insertion hole 53 Camshaft 56 Circular cam 57 Eccentric shaft 58 Circular cam 59 Drive motor 76 Advance hydraulic chamber 77 Delay hydraulic chamber 78 Hydraulic oil supply control valve A Variable compression ratio mechanism B Variable valve timing mechanism

Claims (5)

機械圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構と、機関吸気通路における吸気脈動の大きさを推定する吸気脈動推定装置とを備え、
機関吸気通路における吸気脈動の大きさを推定し、吸気脈動の大きさに基づいて機械圧縮比を変更することにより吸気脈動の下流側振動端の位置を変更し、吸気脈動の大きさを変化させることを特徴とする、火花点火式内燃機関。
A variable compression ratio mechanism capable of changing the mechanical compression ratio, and an intake pulsation estimation device for estimating the magnitude of intake pulsation in the engine intake passage,
Estimate the magnitude of the intake pulsation in the engine intake passage, and change the mechanical compression ratio based on the magnitude of the intake pulsation, thereby changing the position of the downstream vibration end of the intake pulsation and changing the magnitude of the intake pulsation A spark ignition internal combustion engine characterized by the above.
吸気弁の閉弁時期を変更可能な可変動弁機構を備え、
要求負荷が小さくなるほど燃焼室に供給される新気の量を減少させるように、吸気弁の閉弁時期が遅角される運転領域を有しており、
要求負荷が零のときに予め定められた運転状態を維持するアイドリング制御を行うように形成されており、
アイドリング制御を行っているときに吸気脈動の大きさを推定し、吸気脈動の大きさが予め定められた脈動判定値よりも大きい場合には、機械圧縮比を変更することにより吸気脈動の大きさを減少させることを特徴とする、請求項1に記載の火花点火式内燃機関。
Equipped with a variable valve mechanism that can change the closing timing of the intake valve,
It has an operating range in which the closing timing of the intake valve is retarded so that the amount of fresh air supplied to the combustion chamber decreases as the required load decreases.
It is configured to perform idling control that maintains a predetermined operating state when the required load is zero,
When the idling control is performed, the magnitude of the intake pulsation is estimated, and when the magnitude of the intake pulsation is larger than a predetermined pulsation judgment value, the magnitude of the intake pulsation is changed by changing the mechanical compression ratio. The spark ignition type internal combustion engine according to claim 1, wherein the spark ignition type internal combustion engine is reduced.
燃焼室に充填する新気の量を増加させるべき運転状態において、吸気脈動の大きさを推定し、吸気脈動の大きさが予め定められた脈動判定値よりも小さい場合に、機械圧縮比を変更することにより吸気脈動の大きさを増大させることを特徴とする、請求項1に記載の火花点火式内燃機関。   In the operating state where the amount of fresh air to be filled in the combustion chamber should be increased, the magnitude of intake pulsation is estimated, and the mechanical compression ratio is changed when the magnitude of intake pulsation is smaller than a predetermined pulsation judgment value. 2. The spark ignition type internal combustion engine according to claim 1, wherein the magnitude of the intake pulsation is increased. 燃焼室における点火時期を変更可能な点火時期調整装置を備え、
点火時期を変化させることにより、吸気脈動の下流側振動端の位置を変更することを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載の火花点火式内燃機関。
Equipped with an ignition timing adjustment device that can change the ignition timing in the combustion chamber,
The spark ignition internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the position of the downstream vibration end of the intake pulsation is changed by changing the ignition timing.
可変圧縮比機構は、運転期間中の実際の機械圧縮比を推定する機械圧縮比検出器を含み、
吸気脈動推定装置は、実際の機械圧縮比を推定し、実際の機械圧縮比の振動の大きさに基づいて吸気脈動の大きさを推定することを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載の火花点火式内燃機関。
The variable compression ratio mechanism includes a mechanical compression ratio detector that estimates the actual mechanical compression ratio during operation,
The intake pulsation estimation device estimates an actual mechanical compression ratio, and estimates the magnitude of the intake pulsation based on the magnitude of vibration of the actual mechanical compression ratio. The spark ignition internal combustion engine according to one item.
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