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JP2012193635A - Device for controlling variable compression ratio internal combustion engine - Google Patents

Device for controlling variable compression ratio internal combustion engine Download PDF

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JP2012193635A JP2011056659A JP2011056659A JP2012193635A JP 2012193635 A JP2012193635 A JP 2012193635A JP 2011056659 A JP2011056659 A JP 2011056659A JP 2011056659 A JP2011056659 A JP 2011056659A JP 2012193635 A JP2012193635 A JP 2012193635A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To avoid interference between an intake/exhaust valve and a piston due to elongation of a timing chain, and to suppress decrease in operation performance without generating knocking.SOLUTION: A control device includes a variable compression ratio mechanism changing an engine compression ratio in accordance with an engine operating condition by changing a top dead center position of a piston. An elongation amount (dL) of a timing chain is estimated on the basis of a rotation phase difference between a crankshaft and camshaft. A target compression ratio (tCR) is corrected in accordance with the elongation amount (dL) of the timing chain. In contrast to a case when the elongation amount of the chain is small (A), when the elongation amount of the chain is large (B), the target compression ratio is corrected to the increase side so that decrease in torque is compensated in a region A at a low rotation high torque side. In a region C at a high rotation side and a low load side, the target compression ratio is corrected to a lower side to avoid interference between the intake/exhaust valve and the piston, and the generation of knocking is suppressed.

Description

本発明は、機関圧縮比を機関運転状態に応じて変更可能な可変圧縮比内燃機関に関し、特に、タイミングチェーンの伸び量に応じた機関圧縮比の補正制御に関する。   The present invention relates to a variable compression ratio internal combustion engine in which an engine compression ratio can be changed according to an engine operating state, and more particularly to correction control of an engine compression ratio according to an extension amount of a timing chain.

周知のように、内燃機関では、クランクシャフトの回転動力を、吸気弁や排気弁(吸・排気弁を駆動するカムシャフトへ伝達するように、クランクシャフトのクランクスプロケットとカムシャフトのカムスプロケットとにタイミングチェーンが巻き掛けられている。ここで、経年劣化や摩耗等によりタイミングチェーンが伸びてくると、クランクシャフトに対するカムシャフトの位相が遅れる方向にずれることで、吸・排気弁のバルブタイミングが遅角して、運転性の低下や吸・排気弁とピストンとの干渉を招くおそれがある。   As is well known, in an internal combustion engine, crankshaft crank sprockets and camshaft cam sprockets are used to transmit crankshaft rotational power to intake valves and exhaust valves (camshafts that drive intake and exhaust valves). The timing chain is wound around.If the timing chain is extended due to aging, wear, etc., the camshaft phase with respect to the crankshaft is shifted in the direction of delaying, so that the valve timing of the intake and exhaust valves is delayed. However, there is a possibility that the drivability is lowered and the intake / exhaust valve and the piston interfere with each other.

その対策として、特許文献1では、クランクシャフトに対するカムシャフトの位相ずれを検出し、この位相ずれが所定のしきい値以上であるときに、タイミングチェーンが伸びていると判定して、その旨を警告灯やブザーによりユーザーに警告して、部品交換や整備点検を促したり、内燃機関を強制的に停止させている。また、バルブタイミングを変更する可変バルブタイミング機構を備える場合には、上記の位相ずれを検知した際に、位相ずれが解消される方向、つまり進角方向へバルブタイミングを補正することで、バルブタイミングを正規の位相状態に近づけることが記載されている。   As a countermeasure, Patent Document 1 detects a phase shift of the camshaft with respect to the crankshaft, and determines that the timing chain is extended when this phase shift is equal to or greater than a predetermined threshold value. Warning lights and buzzers warn the user, prompt parts replacement and maintenance, and forcibly stop the internal combustion engine. In addition, when a variable valve timing mechanism for changing the valve timing is provided, the valve timing is corrected by correcting the valve timing in the direction in which the phase shift is eliminated, that is, in the advance direction when the phase shift is detected. Is approximated to a normal phase state.

特開2002−309994号公報JP 2002-309994 A

しかしながら、タイミングチェーンの伸びを検知した際に、警告を発したり内燃機関を強制的に停止させると、部品交換の手間が必要となったり、あるいは内燃機関が運転できなくなり、所望の機関運転状態を継続させることができなくなる。また、バルブタイミング機構により進角補正を行う場合、バルブタイミング機構を備えていない内燃機関には適用できず、また、バルブタイミング機構の制御範囲の制約上、正規の位相状態までバルブタイミングを変換できない場合には、所望の運転状態を継続することができないことがあり、改善の余地があった。   However, if a warning is issued or the internal combustion engine is forcibly stopped when an extension of the timing chain is detected, parts replacement becomes necessary, or the internal combustion engine cannot be operated, and the desired engine operating state is It cannot be continued. Further, when the advance angle correction is performed by the valve timing mechanism, it cannot be applied to an internal combustion engine that does not include the valve timing mechanism, and the valve timing cannot be converted to a normal phase state due to restrictions on the control range of the valve timing mechanism. In some cases, the desired operating state cannot be continued, and there is room for improvement.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明に係る可変圧縮比機関の制御装置では、ピストンの上死点位置を変更することで機関圧縮比を機関運転状態に応じて変更する可変圧縮比手段と、クランクシャフトの回転動力を、吸・排気弁を駆動するカムシャフトへ伝達するように、クランクシャフトのクランクスプロケットとカムシャフトのカムスプロケットとに掛け渡されるタイミングチェーンと、が設けられている。そして、上記クランクシャフトとカムシャフトとの回転位相差を検出する位相差検出手段と、上記位相差検出手段により検出された回転位相差に基づいて、上記タイミングチェーンの伸び量を推定するチェーン伸び量推定手段と、上記タイミングチェーンの伸び量の推定値に基づいて、上記機関圧縮比を補正する圧縮比補正手段と、を有することを特徴としている。   The present invention has been made in view of such circumstances. That is, in the control device for a variable compression ratio engine according to the present invention, the variable compression ratio means for changing the engine compression ratio according to the engine operating state by changing the top dead center position of the piston, and the rotational power of the crankshaft. A timing chain is provided between the crank sprocket of the crankshaft and the cam sprocket of the camshaft so as to transmit to the camshaft that drives the intake and exhaust valves. A phase difference detecting means for detecting a rotational phase difference between the crankshaft and the camshaft; and a chain extension amount for estimating an extension amount of the timing chain based on the rotational phase difference detected by the phase difference detecting means. It has an estimation means and a compression ratio correction means for correcting the engine compression ratio based on the estimated value of the amount of elongation of the timing chain.

本発明によれば、タイミングチェーンの伸び量に応じて機関圧縮比を補正することによって、タイミングチェーンの伸びによるバルブとピストンの干渉を回避するとともに、運転状態の低下を抑制することができ、必ずしも部品交換や強制的な機関停止を行うことなく所期の機関運転を継続することができる。   According to the present invention, by correcting the engine compression ratio in accordance with the amount of extension of the timing chain, it is possible to avoid the interference between the valve and the piston due to the extension of the timing chain, and to suppress a decrease in the operating state. The intended engine operation can be continued without replacing parts or forcibly stopping the engine.

本発明の第1実施例に係る可変圧縮比内燃機関の制御装置を示すシステム構成図。The system block diagram which shows the control apparatus of the variable compression ratio internal combustion engine which concerns on 1st Example of this invention. 上記可変圧縮比内燃機関のタイミングチェーンの近傍を示す構成図。The block diagram which shows the vicinity of the timing chain of the said variable compression ratio internal combustion engine. 上記第1実施例の制御ブロック図。The control block diagram of the said 1st Example. 上記第1実施例に係る圧縮比制御の流れを示すフローチャート。The flowchart which shows the flow of the compression ratio control which concerns on the said 1st Example. 上記第1実施例に係る目標圧縮比の設定マップを示し、(A)がタイミングチェーンの伸び量が小さい場合、(B)がタイミングチェーンの伸び量が大きい場合の説明図。The setting map of the target compression ratio which concerns on the said 1st Example is shown, (A) is explanatory drawing when the amount of elongation of a timing chain is small, (B) is the case where the amount of elongation of a timing chain is large. 上記第1実施例における低回転高負荷側での目標圧縮比の補正による効果説明図。Explanatory drawing by the correction | amendment of the target compression ratio by the low rotation high load side in the said 1st Example. 本発明の第2実施例に係る可変圧縮比内燃機関の制御装置を示すシステム構成図。The system block diagram which shows the control apparatus of the variable compression ratio internal combustion engine which concerns on 2nd Example of this invention. 上記第2実施例の制御ブロック図。The control block diagram of the said 2nd Example. 上記第2実施例に係る制御の流れを示すフローチャート。The flowchart which shows the flow of control concerning the said 2nd Example. 上記第2実施例の可変吸気バルブタイミング機構と可変圧縮比機構の補正動作条件を模式的に示す説明図。Explanatory drawing which shows typically the correction | amendment operation conditions of the variable intake valve timing mechanism of the said 2nd Example, and a variable compression ratio mechanism.

以下、図示実施例により本発明を説明する。図1は、本発明の第1実施例に係る可変圧縮比内燃機関の制御装置のシステム構成図を示している。この内燃機関には、ピストン12の上死点位置を変化させることで、機関圧縮比を機関運転状態に応じて変更する可変圧縮比手段として、複リンク式のピストン−クランク機構を利用した可変圧縮比機構20が設けられている。この可変圧縮比機構20は、特開2005−30223号公報等にも記載のように公知であるので簡単に説明すると、クランクシャフト13とピストン12とを連結する2本のリンク、すなわちクランクシャフト13のクランクピン14に回転可能に取り付けられロアリンク22と、ピストン12とロアリンク22とを連結するアッパリンク21と、を有し、ロアリンク22に制御リンク23の一端が取り付けられている。そして、可変圧縮比アクチュエータ4により制御軸24の回転位置を変更することで、制御リンク23の揺動支点となる他端の位置が変化して、ロアリンク22の運動拘束条件が変化し、ピストン上死点位置の変化を伴って機関圧縮比が変化するものである。   Hereinafter, the present invention will be described with reference to illustrated embodiments. FIG. 1 shows a system configuration diagram of a control apparatus for a variable compression ratio internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention. In this internal combustion engine, variable compression using a multi-link type piston-crank mechanism as variable compression ratio means for changing the engine compression ratio according to the engine operating state by changing the top dead center position of the piston 12. A ratio mechanism 20 is provided. Since this variable compression ratio mechanism 20 is known as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-30223 and the like, it will be briefly described. That is, two links connecting the crankshaft 13 and the piston 12, that is, the crankshaft 13. The lower link 22 is rotatably attached to the crankpin 14, and the upper link 21 is connected to the piston 12 and the lower link 22. One end of the control link 23 is attached to the lower link 22. Then, by changing the rotational position of the control shaft 24 by the variable compression ratio actuator 4, the position of the other end serving as the oscillating fulcrum of the control link 23 changes, and the motion constraint condition of the lower link 22 changes, and the piston The engine compression ratio changes with a change in the top dead center position.

また、この内燃機関には、機関運転状態を検知するセンサ類として、クランクシャフト13の回転角度を検出するクランク角センサ1、吸気弁15を開閉駆動する吸気カムシャフト16の回転角度を検出する吸気カム角センサ2、排気弁17を開閉駆動する排気カムシャフト18の回転角度を検出する排気カム角センサ3、機関圧縮比(実圧縮比)を検知する圧縮比センサとしての機能を備えた上記の可変圧縮比アクチュエータ4、及び運転者に操作されるアクセルペダルのアクセル開度を検出するアクセルペダルセンサ7などが、各種制御処理を記憶及び実行する機能を有するエンジンコントロールユニット11にそれぞれ接続されている。可変圧縮比アクチュエータ4は、エンジンコントロールユニット11からの信号に基づいて、上記の可変圧縮比機構21の他、燃焼室内の混合気を火花点火する点火プラグ19などへ駆動信号を出力して、その動作を制御する。   Further, in this internal combustion engine, as sensors for detecting the engine operating state, the crank angle sensor 1 for detecting the rotation angle of the crankshaft 13 and the intake air for detecting the rotation angle of the intake camshaft 16 for driving the intake valve 15 to open and close. The cam angle sensor 2, the exhaust cam angle sensor 3 that detects the rotation angle of the exhaust cam shaft 18 that drives the exhaust valve 17 to open and close, and the compression ratio sensor that detects the engine compression ratio (actual compression ratio) are provided. The variable compression ratio actuator 4 and the accelerator pedal sensor 7 for detecting the accelerator opening of the accelerator pedal operated by the driver are connected to an engine control unit 11 having a function of storing and executing various control processes. . Based on the signal from the engine control unit 11, the variable compression ratio actuator 4 outputs a drive signal to the spark plug 19 for spark ignition of the air-fuel mixture in the combustion chamber in addition to the variable compression ratio mechanism 21 described above. Control the behavior.

図2を参照して、クランクシャフト13の回転動力を吸気カムシャフト16及び排気カムシャフト18へ伝達するように、クランクシャフト13のクランクスプロケット13Aと吸気カムシャフト16のカムスプロケット16Aと排気カムシャフト18のカムスプロケット18Aとにわたってタイミングチェーン8が掛け渡されている。また、このタイミングチェーン8の張力を調整するチェーンテンショナ9が設けられている。   Referring to FIG. 2, crank sprocket 13 </ b> A of crankshaft 13, cam sprocket 16 </ b> A of intake camshaft 16, and exhaust camshaft 18 are transmitted so that the rotational power of crankshaft 13 is transmitted to intake camshaft 16 and exhaust camshaft 18. The timing chain 8 is spanned across the cam sprocket 18A. A chain tensioner 9 for adjusting the tension of the timing chain 8 is provided.

図3は、上記のエンジンコントロールユニット11により記憶及び実行される本実施例の制御内容を簡略的に示す制御ブロック図である。負荷演算部B1は、アクセルペダルセンサ7の出力から要求負荷(tT)を算出し、目標圧縮比演算部B7に出力する。回転速度演算部B2は、クランク角センサ1の出力から回転速度(NE)と回転速度変化率(dNE)を算出し、回転速度(NE)を目標圧縮比演算部B7及び吸気・排気バルブタイミング演算部B3,B4に出力するとともに、回転速度変化率(dNE)をタイミングチェーン伸び量演算部B6に出力する。吸気バルブタイミング演算部B3は、吸気カム角センサ2の出力と回転速度(NE)から吸気バルブタイミング(rVTI)を算出し、目標圧縮比演算部B7とタイミングチェーン伸び量演算部B6とに出力する。排気バルブタイミング演算部B4は、排気カム角センサ3の出力と回転速度(NE)から排気バルブタイミング(rVTE)を算出し、目標圧縮比演算部B7に出力する。圧縮比演算部B5は、圧縮比センサ4の出力から実圧縮比(rCR)を算出して目標圧縮比演算部B7に出力する。チェーン伸び量推定手段としてのタイミングチェーン伸び量演算部B6は、回転速度変化率(dNE)と吸気バルブタイミング(rVTI)からタイミングチェーン伸び量(dL)を算出し、目標圧縮比演算部B7に出力する。なお、このタイミングチェーン伸び量演算部B6では吸気バルブタイミング(rVTI)に代えて排気バルブタイミング(rVTE)を用いても良い。目標圧縮比演算部B7は、上記のtT、NE、dL、rVTI、rVTE、rCRから目標圧縮比(tCR)を算出し、可変圧縮比アクチュエータ4に出力する。これにより、可変圧縮比アクチュエータ4によって可変圧縮比機構20が目標圧縮比(tCR)へ向けて駆動制御される。   FIG. 3 is a control block diagram schematically showing the control contents of the present embodiment stored and executed by the engine control unit 11 described above. The load calculation unit B1 calculates a required load (tT) from the output of the accelerator pedal sensor 7, and outputs it to the target compression ratio calculation unit B7. The rotation speed calculation unit B2 calculates the rotation speed (NE) and the rotation speed change rate (dNE) from the output of the crank angle sensor 1, and calculates the rotation speed (NE) from the target compression ratio calculation unit B7 and the intake / exhaust valve timing. While outputting to part B3, B4, a rotational speed change rate (dNE) is output to timing chain elongation amount calculating part B6. The intake valve timing calculation unit B3 calculates the intake valve timing (rVTI) from the output of the intake cam angle sensor 2 and the rotational speed (NE), and outputs it to the target compression ratio calculation unit B7 and the timing chain elongation amount calculation unit B6. . The exhaust valve timing calculation unit B4 calculates the exhaust valve timing (rVTE) from the output of the exhaust cam angle sensor 3 and the rotational speed (NE), and outputs it to the target compression ratio calculation unit B7. The compression ratio calculation unit B5 calculates the actual compression ratio (rCR) from the output of the compression ratio sensor 4 and outputs it to the target compression ratio calculation unit B7. The timing chain elongation amount calculation unit B6 as chain elongation amount estimation means calculates the timing chain elongation amount (dL) from the rotational speed change rate (dNE) and the intake valve timing (rVTI), and outputs it to the target compression ratio calculation unit B7. To do. Note that the exhaust timing (rVTE) may be used in place of the intake valve timing (rVTI) in the timing chain elongation amount calculation unit B6. The target compression ratio calculation unit B7 calculates a target compression ratio (tCR) from the above-described tT, NE, dL, rVTI, rVTE, and rCR, and outputs the target compression ratio (tCR) to the variable compression ratio actuator 4. As a result, the variable compression ratio actuator 20 drives and controls the variable compression ratio mechanism 20 toward the target compression ratio (tCR).

図4は、このような本実施例の圧縮比制御の流れを示すフローチャートである。ステップS1では、アクセルペダルセンサ7、クランク角センサ1、吸気カム角センサ2、排気カム角センサ3、圧縮比センサ4等の出力をそれぞれ読み込み、ステップS2へ進む。ステップS2では、アクセルペダルセンサ7の出力から目標負荷(tT)、クランク角センサ1の出力から回転速度(NE)と単位時間当たりの回転速度変化である回転速度変化率(dNE)、吸気カム角センサ2の出力から吸気バルブタイミング(rVTI)、排気カム角センサ3の出力から排気バルブタイミング(rVTE)、圧縮比センサ4の出力から実圧縮比(rCR)をそれぞれ算出し、ステップS3へ進む。ステップS3では、回転速度変化率(dNE)を、予め設定された所定値(判定用のしきい値)と比較する。回転速度変化率(dNE)が所定値より小さい場合はステップS4へ進み、回転速度変化率(dNE)が所定値以上の場合には、回転速度の変動が大きく正確なタイミングチェーンの伸び量(dL)の推定が困難であるために、ステップS4をスキップしてステップS5へ進む。ステップS4では、吸気バルブタイミング(rVTI)からタイミングチェーン伸び量(dL)を算出し、ステップS5へ進む。なお、このタイミングチェーン伸び量(dL)の算出には、吸気バルブタイミング(rVTI)に代えて排気バルブタイミング(rVTE)を用いても良い。ステップS5では、上記のtT、NE,dL、rVTI,rVTE,rCRから目標圧縮比tCRを算出し、ステップS6へ進む。ステップS6では目標圧縮比tCRに応じた駆動信号を可変圧縮比アクチュエータ4へ出力して、本ルーチンを終了する。   FIG. 4 is a flowchart showing the flow of the compression ratio control of this embodiment. In step S1, the outputs of the accelerator pedal sensor 7, the crank angle sensor 1, the intake cam angle sensor 2, the exhaust cam angle sensor 3, the compression ratio sensor 4 and the like are read, and the process proceeds to step S2. In step S2, the output from the accelerator pedal sensor 7 is the target load (tT), the output from the crank angle sensor 1 is the rotational speed (NE), the rotational speed change rate (dNE) that is the rotational speed change per unit time, and the intake cam angle. The intake valve timing (rVTI) is calculated from the output of the sensor 2, the exhaust valve timing (rVTE) is calculated from the output of the exhaust cam angle sensor 3, and the actual compression ratio (rCR) is calculated from the output of the compression ratio sensor 4, and the process proceeds to step S3. In step S3, the rotational speed change rate (dNE) is compared with a predetermined value (determination threshold). When the rotational speed change rate (dNE) is smaller than the predetermined value, the process proceeds to step S4. When the rotational speed change rate (dNE) is equal to or larger than the predetermined value, the rotational speed variation is large and the amount of timing chain elongation (dL ) Is difficult to estimate, step S4 is skipped and step S5 follows. In step S4, a timing chain elongation amount (dL) is calculated from the intake valve timing (rVTI), and the process proceeds to step S5. The timing chain elongation (dL) may be calculated by using the exhaust valve timing (rVTE) instead of the intake valve timing (rVTI). In step S5, the target compression ratio tCR is calculated from the above tT, NE, dL, rVTI, rVTE, and rCR, and the process proceeds to step S6. In step S6, a drive signal corresponding to the target compression ratio tCR is output to the variable compression ratio actuator 4, and this routine ends.

図5は、上記の目標圧縮比演算部B7での目標圧縮比(tCR)の設定に用いられる設定マップを示しており、これらのマップは予め設定・適合されて、エンジンコントロールユニット11内に記憶されている。目標圧縮比(tCR)は、回転速度(NE)と目標負荷(tT)から設定マップをルックアップすることにより設定される。ここで本実施例では、チェーン伸び量(dL)に応じて複数の設定マップを切り換えるようになっており、これによって、チェーン伸び量(dL)に応じて目標圧縮比(tCR)を補正している。   FIG. 5 shows setting maps used for setting the target compression ratio (tCR) in the target compression ratio calculation unit B7. These maps are set and adapted in advance and stored in the engine control unit 11. Has been. The target compression ratio (tCR) is set by looking up the setting map from the rotation speed (NE) and the target load (tT). Here, in this embodiment, a plurality of setting maps are switched according to the chain elongation amount (dL), thereby correcting the target compression ratio (tCR) according to the chain elongation amount (dL). Yes.

図5(A)は、タイミングチェーン伸び量(dL)が小さい場合、つまり、実質的にタイミングチェーンの伸び量による目標圧縮比(tCR)の補正が行われない場合の設定マップを表しており、図5(B)は、チェーン伸び量(dL)が大きく、チェーン伸び量(dL)に応じて目標圧縮比(tCR)の補正が実際に行われる場合の設定マップを示している。なお、図中に示す領域の設定や目標圧縮比(tCR)の具体的な数値は単なる一例に過ぎず、本発明はこれに限定されるものではない。   FIG. 5A shows a setting map when the timing chain elongation amount (dL) is small, that is, when the target compression ratio (tCR) is not substantially corrected by the amount of elongation of the timing chain. FIG. 5B shows a setting map when the chain elongation amount (dL) is large and the target compression ratio (tCR) is actually corrected according to the chain elongation amount (dL). It should be noted that the setting of the area and the specific numerical values of the target compression ratio (tCR) shown in the drawing are merely examples, and the present invention is not limited to this.

図5(A)に示すように、目標圧縮比(tCR)は、基本的には、熱効率を高めるように、ノッキングの発生や排気温度の過度な上昇などを生じることのない範囲で可能な限り高い値に設定されるもので、目標負荷が低くなるほど、また回転速度が高くなるほど高圧縮比側の値とされる。具体的には、ノッキングが生じ易い低回転高負荷側の領域Aでは最小圧縮比(tCR=10)、ノッキングが生じ難い高回転低負荷側の領域C(高回転側の領域と低負荷側の領域とをあわせた領域)では、上限圧縮比(tCR=14)、両者の中間の負荷・回転速度の領域Bでは中間の値(tCR=12)に設定される。   As shown in FIG. 5A, the target compression ratio (tCR) is basically set as much as possible within a range that does not cause knocking or excessive increase in exhaust temperature so as to increase thermal efficiency. It is set to a high value, and is set to a value on the high compression ratio side as the target load decreases and the rotational speed increases. Specifically, in the region A on the low rotation high load side where knocking is likely to occur, the minimum compression ratio (tCR = 10), the region C on the high rotation low load side where knocking is unlikely to occur (the region on the high rotation side and the region on the low load side). The upper limit compression ratio (tCR = 14) is set in the area combined with the area), and the intermediate value (tCR = 12) is set in the area B of the intermediate load / rotation speed between the two.

これに対し、タイミングチェーンの伸び量(dL)が大きくなった場合、図5(B)に示すように目標圧縮比(tCR)が設定される。すなわち、低回転高負荷側の領域AではtCR=11、中間の領域BではtCR=12に設定される。また、通常は上限圧縮比(tCR=14)に設定される高回転低負荷側の領域Cは、高回転側の領域C'2と、残りの低・中回転かつ低負荷側の領域C'1と、に分割し、領域C'1では上限圧縮比を低下させたtCR=13、領域C'2では更に圧縮比を下げたtCR=12に設定される。   On the other hand, when the elongation amount (dL) of the timing chain becomes large, the target compression ratio (tCR) is set as shown in FIG. That is, tCR = 11 is set in the region A on the low rotation high load side, and tCR = 12 is set in the intermediate region B. Further, the region C on the high rotation / low load side which is normally set to the upper limit compression ratio (tCR = 14) is divided into the region C′2 on the high rotation side and the remaining region C ′ on the low / medium rotation and low load side. In the region C′1, the upper limit compression ratio is decreased tCR = 13, and in the region C′2, the compression ratio is further decreased tCR = 12.

各領域における圧縮比の補正内容について詳述すると、低回転高負荷側の領域Aでは、タイミングチェーンの伸びによって吸気弁15の閉じ時期が遅角し、有効圧縮比が低下するので、充填効率および熱効率が低下し、結果として機関が出力するトルクが低下してしまう。その一方で、有効圧縮比が低下するのでノッキングが発生し難くなっており、ノッキングが発生する限界の圧縮比が高くなっている。従って、この低回転高負荷側の領域Aにおいては、タイミングチェーンの伸び(dL)が大きくなると、目標圧縮比を高圧縮比側に補正しており(tCR10→11)、これによって、ノッキングを発生させることなく、熱効率を改善して、タイミングチェーンの伸びに起因するトルクの低下を補うことができ、タイミングチェーンの伸びの少ない(もしくは伸びのない)正規の機関出力トルクに近づけて、タイミングチェーンの伸びに起因する運転性の低下を抑制することができる。   The details of correction of the compression ratio in each region will be described in detail. In the region A on the low rotation and high load side, the closing timing of the intake valve 15 is retarded by the expansion of the timing chain, and the effective compression ratio is reduced. Thermal efficiency is reduced, and as a result, the torque output by the engine is reduced. On the other hand, since the effective compression ratio is lowered, it is difficult for knocking to occur, and the limit compression ratio at which knocking occurs is high. Therefore, in the region A on the low rotation high load side, when the elongation (dL) of the timing chain increases, the target compression ratio is corrected to the high compression ratio side (tCR10 → 11), thereby causing knocking. Without reducing the timing efficiency, it can compensate for the decrease in torque due to the timing chain elongation, close to the normal engine output torque with little (or no) elongation of the timing chain, A decrease in drivability due to elongation can be suppressed.

このような低回転高負荷側の領域Aで目標圧縮比を高圧縮比側に補正するこで、タイミングチェーンの伸びによるトルク低下を抑制するという作用効果について、図6を参照して更に説明する。図6は、低回転高負荷側の領域Aにおける点火時期とトルクの変化を示している。特性L0はチェーン伸び量が小さい場合の特性(圧縮比=10)を示しており、特性L1,L2はチェーン伸び量が大きい場合の特性を示している。ここで、L1は目標圧縮比を高圧縮比側に補正した本実施例(圧縮比=11)、L2は目標圧縮比を補正しない比較例(圧縮比=10)の特性を示している。チェーンの伸び量が大きい場合L1,L2、チェーン伸び量が小さい場合L0に比して、充填効率の低下と熱効率の低下によってトルクが低下しているが、有効圧縮比の低下に伴いノッキングを生じる点火時期は進角している。ここで本実施例L1では、充填効率はあまり改善しないものの、目標圧縮比を上げているので熱効率が改善し、ノッキングが生じない点火時期でのトルクを向上することで、比較例L2に比して、チェーン伸び量が小さい正常時の特性L0に近づけることができる。   With reference to FIG. 6, further description will be given of the effect of suppressing the torque reduction due to the extension of the timing chain by correcting the target compression ratio to the high compression ratio side in the region A on the low rotation high load side. . FIG. 6 shows changes in ignition timing and torque in the region A on the low rotation high load side. A characteristic L0 indicates a characteristic when the chain elongation amount is small (compression ratio = 10), and characteristics L1 and L2 indicate a characteristic when the chain elongation amount is large. Here, L1 indicates the characteristics of this embodiment (compression ratio = 11) in which the target compression ratio is corrected to the high compression ratio side, and L2 indicates the characteristics of a comparative example (compression ratio = 10) in which the target compression ratio is not corrected. Compared to L1 and L2 when the chain stretch is large and L0 when the chain stretch is small, the torque is reduced due to the lowering of the charging efficiency and the lowering of the thermal efficiency, but knocking occurs as the effective compression ratio decreases. The ignition timing is advanced. Here, in the present embodiment L1, although the charging efficiency is not improved so much, the target compression ratio is increased, so the thermal efficiency is improved, and the torque at the ignition timing at which knocking does not occur is improved, compared with the comparative example L2. Thus, it is possible to approach the normal characteristic L0 with a small chain elongation.

再び図5を参照して、チェーン伸び量(dL)が大きい場合に、上述したように上限圧縮比に設定される高回転低負荷側の領域Cを、高回転側の領域C'2と、残りの低・中回転低負荷側の領域C'1と、の2つに分けて目標圧縮比を補正する点について説明する。   Referring again to FIG. 5, when the chain elongation amount (dL) is large, the high rotation low load side region C set to the upper limit compression ratio as described above is referred to as the high rotation side region C′2. The point of correcting the target compression ratio in two parts, that is, the remaining low / medium rotation / low load side region C′1 will be described.

低・中回転低負荷側の領域C'1では、目標圧縮比の上限値を下げることで(tCR=14→13)、バルブオーバーラップ時のピストン冠面とバルブとの距離を保ち、タイミングチェーンの伸びによるピストンとバルブとの干渉を防いでいる。   In the region C′1 on the low / medium rotation / low load side, the upper limit of the target compression ratio is lowered (tCR = 14 → 13) to maintain the distance between the piston crown and the valve when the valve overlaps. This prevents the piston and valve from interfering with each other.

これに対し、領域C'2に示される高回転領域では、排気管内の圧力が相対的に高く、また排気温度も高くなるので、タイミングチェーンが伸びて排気弁17の閉じ時期が遅角した状態において、特に高温の残留ガスが多くなり、ノッキングが発生し易くなる。このため、領域C'1よりも更に目標圧縮比を下げて運転し、ノッキングの発生または点火時期遅角による性能低下を防いでいる。   On the other hand, in the high rotation region shown in region C′2, the pressure in the exhaust pipe is relatively high and the exhaust temperature is also high, so that the timing chain is extended and the closing timing of the exhaust valve 17 is retarded. In particular, high temperature residual gas increases and knocking is likely to occur. For this reason, the operation is performed with the target compression ratio further lower than that in the region C′1, thereby preventing performance degradation due to occurrence of knocking or ignition timing retardation.

つまり、上限圧縮比に設定される高回転低負荷側の領域Cにおいては、タイミングチェーンの伸び量(dL)が大きい場合に、ピストンとバルブとの干渉を回避するために目標圧縮比の上限値を下げた上で(tCR=14→13)、高回転側の領域C2'については、ノッキングの発生または点火時期遅角による性能低下を抑制するために、目標圧縮比を更に低下させている(tCR=14→12)。   That is, in the region C on the high rotation low load side set to the upper limit compression ratio, when the amount of extension (dL) of the timing chain is large, the upper limit value of the target compression ratio is avoided in order to avoid interference between the piston and the valve. (TCR = 14 → 13), the target compression ratio is further reduced in the high-rotation region C2 ′ in order to suppress the deterioration in performance due to the occurrence of knocking or the ignition timing delay ( tCR = 14 → 12).

次に、図7〜図10を参照して本発明の第2実施例について説明する。なお、この第2実施例は基本的には第1実施例と同じ構成及び作用効果を有するものなので、重複する構成要素には同じ参照符号を付して説明を適宜省略し、主に第1実施例との違いについて説明する。図7に第2実施例のシステム構成図を示す。第1実施例のシステム構成に対して、吸気弁15のバルブタイミング(開閉時期)を変更可能な可変吸気バルブタイミング機構5と、排気弁17のバルブタイミング(開閉時期)を変更可能な可変排気バルブタイミング機構6と、が追加されている。これらの可変バルブタイミング機構5,6は特開2008−95610号公報等にも記載されているように公知であるので、ここでは説明を省略する。エンジンコントロールユニット11は、これらの可変バルブタイミング機構5,6のアクチュエータ(以下、可変吸気バルブタイミングアクチュエータ5及び可変排気バルブタイミングアクチュエータ6と呼ぶ)に駆動信号を出力して、その動作を制御する。   Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Since the second embodiment basically has the same configuration and operational effects as the first embodiment, the same reference numerals are given to the same components and the description thereof will be omitted as appropriate, and the first embodiment will mainly be described. Differences from the embodiment will be described. FIG. 7 shows a system configuration diagram of the second embodiment. A variable intake valve timing mechanism 5 capable of changing the valve timing (opening / closing timing) of the intake valve 15 and a variable exhaust valve capable of changing the valve timing (opening / closing timing) of the exhaust valve 17 with respect to the system configuration of the first embodiment. A timing mechanism 6 is added. Since these variable valve timing mechanisms 5 and 6 are known as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-95610 and the like, description thereof is omitted here. The engine control unit 11 outputs drive signals to the actuators of these variable valve timing mechanisms 5 and 6 (hereinafter referred to as the variable intake valve timing actuator 5 and the variable exhaust valve timing actuator 6), and controls their operations.

図8に本実施例の制御ブロック図を示す。負荷演算部B1は、アクセルペダルセンサ7の出力から要求負荷(tT)を算出し、目標圧縮比演算部B7と目標バルブタイミング演算部B8に出力する。回転速度演算部B2は、クランク角センサ1の出力から回転速度(NE)と回転速度変化率(dNE)を算出し、回転速度(NE)を目標圧縮比演算部B7と目標バルブタイミング演算部B8と吸気・排気バルブタイミング演算部B3,B4とに出力するとともに、回転速度変化率(dNE)をタイミングチェーン伸び量演算部B6に出力する。吸気バルブタイミング演算部B3は、吸気カム角センサ2の出力と回転速度(NE)から吸気バルブタイミング(rVTI)を算出し、目標バルブタイミング演算部B8、タイミングチェーン伸び量演算部B6に出力する。排気バルブタイミング演算部B4は、排気カム角センサ3の出力と回転速度(NE)から排気バルブタイミング(rVTE)を算出し、目標バルブタイミング演算部B8に出力する。圧縮比演算部B5は、圧縮比センサ4の出力から実圧縮比(rCR)を算出し、目標バルブタイミング演算部B8と目標圧縮比演算部B7に出力する。タイミングチェーン伸び量演算部B6は、回転速度変化率(dNE)と吸気バルブタイミング(rVTI)からタイミングチェーン伸び量(dL)を算出し、目標バルブタイミング演算部B8と目標圧縮比演算部B7に出力する。目標バルブタイミング演算部B8は、上記のtT、NE、dL、rVTI、rVTE、rCRから目標吸気バルブタイミング(tVTI)と目標排気バルブタイミング(tVTE)を算出し、可変吸気バルブタイミングアクチュエータ5、可変排気バルブタイミングアクチュエータ6、及び目標圧縮比演算部B7に出力する。これによって、可変吸気バルブタイミング機構5が目標吸気バルブタイミング(tVTI)へ向けて駆動制御されるとともに、可変排気バルブタイミング機構6が目標排気バルブタイミング(tVTE)へ向けて駆動制御される。目標圧縮比演算部B7は、上記のtT、NE、dL、tVTI、tVTE、rCRから目標圧縮比(tCR)を算出し、可変圧縮比アクチュエータ4に出力する。これにより、可変圧縮比アクチュエータ4によって可変圧縮比機構20が目標圧縮比(tCR)へ向けて駆動制御される。   FIG. 8 shows a control block diagram of the present embodiment. The load calculation unit B1 calculates a required load (tT) from the output of the accelerator pedal sensor 7, and outputs it to the target compression ratio calculation unit B7 and the target valve timing calculation unit B8. The rotation speed calculation unit B2 calculates the rotation speed (NE) and the rotation speed change rate (dNE) from the output of the crank angle sensor 1, and calculates the rotation speed (NE) as a target compression ratio calculation unit B7 and a target valve timing calculation unit B8. Are output to the intake / exhaust valve timing calculation units B3 and B4, and the rotational speed change rate (dNE) is output to the timing chain elongation amount calculation unit B6. The intake valve timing calculation unit B3 calculates the intake valve timing (rVTI) from the output of the intake cam angle sensor 2 and the rotational speed (NE), and outputs it to the target valve timing calculation unit B8 and the timing chain extension amount calculation unit B6. The exhaust valve timing calculation unit B4 calculates the exhaust valve timing (rVTE) from the output of the exhaust cam angle sensor 3 and the rotational speed (NE), and outputs it to the target valve timing calculation unit B8. The compression ratio calculation unit B5 calculates an actual compression ratio (rCR) from the output of the compression ratio sensor 4, and outputs it to the target valve timing calculation unit B8 and the target compression ratio calculation unit B7. The timing chain extension amount calculation unit B6 calculates the timing chain extension amount (dL) from the rotation speed change rate (dNE) and the intake valve timing (rVTI), and outputs the calculated timing chain extension amount (dL) to the target valve timing calculation unit B8 and the target compression ratio calculation unit B7. To do. The target valve timing calculation unit B8 calculates the target intake valve timing (tVTI) and the target exhaust valve timing (tVTE) from the above-described tT, NE, dL, rVTI, rVTE, rCR, the variable intake valve timing actuator 5, the variable exhaust It outputs to the valve timing actuator 6 and the target compression ratio calculation unit B7. As a result, the variable intake valve timing mechanism 5 is driven and controlled toward the target intake valve timing (tVTI), and the variable exhaust valve timing mechanism 6 is driven and controlled toward the target exhaust valve timing (tVTE). The target compression ratio calculation unit B7 calculates a target compression ratio (tCR) from the above-described tT, NE, dL, tVTI, tVTE, and rCR, and outputs the target compression ratio (tCR) to the variable compression ratio actuator 4. As a result, the variable compression ratio actuator 20 drives and controls the variable compression ratio mechanism 20 toward the target compression ratio (tCR).

図9は本実施例の圧縮比制御の流れを示すフローチャートである。ステップS1からステップS4までは、図4に示す第1実施例と同じである。ステップS5Aでは、上記のtT、NE、dL、rVTI、rVTE、rCRから目標吸気バルブタイミング(tVTI)と目標排気バルブタイミング(tVTE)を算出し、ステップS5へ進む。ステップS5では、上記のtT、NE,dL、tVTI,tVTE,rCRから目標圧縮比tCRを算出し、ステップS6Aへ進む。ステップS6Aでは、tVTIから可変吸気バルブタイミングアクチュエータ駆動信号、tVTEから可変排気バルブタイミングアクチュエータ駆動信号、tCRから可変圧縮比アクチュエータ駆動信号を算出し、それぞれのアクチュエータへと出力する。   FIG. 9 is a flowchart showing the flow of the compression ratio control of this embodiment. Steps S1 to S4 are the same as those in the first embodiment shown in FIG. In step S5A, the target intake valve timing (tVTI) and the target exhaust valve timing (tVTE) are calculated from the above tT, NE, dL, rVTI, rVTE, and rCR, and the process proceeds to step S5. In step S5, a target compression ratio tCR is calculated from the above tT, NE, dL, tVTI, tVTE, and rCR, and the process proceeds to step S6A. In step S6A, a variable intake valve timing actuator drive signal is calculated from tVTI, a variable exhaust valve timing actuator drive signal is calculated from tVTE, and a variable compression ratio actuator drive signal is calculated from tCR, and is output to each actuator.

図10を参照して、本実施例においてタイミングチェーンが伸びた場合に、可変吸気バルブタイミング機構5により吸気バルブタイミングを変更・補正する条件と、この可変吸気バルブタイミング機構5の補正にあわせて可変圧縮比機構20によって目標圧縮比を補正する条件と、について説明する。   Referring to FIG. 10, when the timing chain is extended in this embodiment, the variable intake valve timing mechanism 5 changes and corrects the intake valve timing, and the variable intake valve timing mechanism 5 can be adjusted in accordance with the correction. The conditions for correcting the target compression ratio by the compression ratio mechanism 20 will be described.

タイミングチェーン8の伸びが無い状態において、可変吸気バルブタイミング機構5で設定できる吸気バルブ閉時期(IVC)の範囲A1に対して、タイミングチェーン8の伸び量が大きくなるに従って、IVCを設定できる範囲は全体的に遅角していく。このため、タイミングチェーン8の伸びが無い状態において可変吸気バルブタイミング機構5で設定できるIVCの範囲の最も遅角側から、ある程度の範囲A3までは可変吸気バルブタイミング機構の動作量を補正することで、本来設定したいIVCに設定することが可能である。しかしながら、通常範囲A3の最も進角側からタイミングチェーンの伸びによって遅角した分の範囲A4では、可変吸気バルブタイミング機構5のみでは、本来設定したいIVCを設定することができない。そこで本実施例では、吸気バルブタイミング機構5によって本来設定したいバルブタイミングの設定が可能な範囲A3では、タイミングチェーン8の伸び量に応じて可変吸気バルブタイミング機構5の動作量のみを補正することで、所期のIVC、つまりバルブタイミングを実現するとともに、本来設定したいIVCまでの進角が不可能となるタイミングチェーン8の伸び量と運転状態(要求されるIVC)の場合A4には、有効圧縮比が低下してしまった分だけ目標圧縮比を高圧縮比側に補正することで、有効圧縮比の低下による熱効率の低下を高圧縮比側への補正により補うようにしている。   The range in which IVC can be set as the amount of extension of the timing chain 8 increases with respect to the range A1 of the intake valve closing timing (IVC) that can be set by the variable intake valve timing mechanism 5 in a state where the timing chain 8 is not extended. The angle is retarded as a whole. Therefore, by correcting the operation amount of the variable intake valve timing mechanism from the most retarded side of the IVC range that can be set by the variable intake valve timing mechanism 5 in a state where the timing chain 8 is not extended, to a certain range A3. It is possible to set the IVC to be originally set. However, in the range A4 that is retarded by the extension of the timing chain from the most advanced side of the normal range A3, the variable intake valve timing mechanism 5 alone cannot set the IVC that is originally set. In this embodiment, therefore, only the operation amount of the variable intake valve timing mechanism 5 is corrected in accordance with the extension amount of the timing chain 8 in the range A3 in which the valve timing to be originally set by the intake valve timing mechanism 5 can be set. In the case where the desired IVC, that is, the valve timing is realized, and the amount of expansion of the timing chain 8 and the operating state (required IVC) in which the advance to the IVC to be originally set is impossible, A4 is effective compression. By correcting the target compression ratio to the high compression ratio side by the amount that the ratio has decreased, the reduction in thermal efficiency due to the decrease in the effective compression ratio is compensated by correction to the high compression ratio side.

排気弁側については、基本的には上述した吸気弁側と同様であるが、タイミングチェーンの伸びがバルブオーバーラップが拡大する方向となるため、タイミングチェーンの伸びに伴い残留ガスが増加してノッキングの発生を回避する条件が厳しくなる。従って、チェーン伸び量の増加に伴って排気弁側のバルブタイミングを補正する場合には、タイミングチェーンの伸び量の増加に伴って、主として目標圧縮比を低下側に補正することとなる。   The exhaust valve side is basically the same as the intake valve side described above, but since the timing chain stretches in the direction in which the valve overlap expands, the residual gas increases with the timing chain stretch and knocking occurs. The conditions for avoiding the occurrence of this will become severe. Therefore, when the valve timing on the exhaust valve side is corrected as the chain elongation amount increases, the target compression ratio is mainly corrected to the lower side as the timing chain elongation amount increases.

以上の説明より把握し得る本発明の特徴的な構成及び作用効果について以下に列記する。   The characteristic configurations and operational effects of the present invention that can be understood from the above description are listed below.

[1]ピストン12の上死点位置を変更することで機関圧縮比を機関運転状態に応じて変更する可変圧縮比機構20と、クランクシャフト13の回転動力を、吸・排気弁15,17を駆動するカムシャフト16,18へ伝達するように、クランクシャフト13のクランクスプロケット13Aとカムシャフト16,18のカムスプロケット16A,18Aとに掛け渡されるタイミングチェーン8と、を有している。そして、第1の発明は、クランクシャフト13とカムシャフト16,18との回転位相差を検出する位相差検出手段(回転速度演算部B2,吸気バルブタイミング演算部B3,排気バルブタイミング演算部B4など)と、上記位相差検出手段により検出された回転位相差に基づいて、上記タイミングチェーン8の伸び量を推定するチェーン伸び量推定手段(タイミングチェーン伸び量演算部B6)と、上記タイミングチェーンの伸び量の推定値(dL)に基づいて、上記機関圧縮比(目標圧縮比tCR)を補正する圧縮比補正手段(目標圧縮比演算部B7)と、を有することを特徴としている。   [1] The variable compression ratio mechanism 20 that changes the engine compression ratio according to the engine operating state by changing the top dead center position of the piston 12, and the rotational power of the crankshaft 13, the intake / exhaust valves 15, 17 A timing chain 8 is provided between the crank sprocket 13A of the crankshaft 13 and the cam sprockets 16A and 18A of the camshafts 16 and 18 so as to transmit to the camshafts 16 and 18 to be driven. The first invention is a phase difference detecting means for detecting a rotational phase difference between the crankshaft 13 and the camshafts 16 and 18 (rotational speed calculation unit B2, intake valve timing calculation unit B3, exhaust valve timing calculation unit B4, etc. ), Chain extension amount estimation means (timing chain extension amount calculation unit B6) for estimating the extension amount of the timing chain 8 based on the rotational phase difference detected by the phase difference detection means, and extension of the timing chain Compression ratio correction means (target compression ratio calculation unit B7) for correcting the engine compression ratio (target compression ratio tCR) based on the estimated value (dL) of the quantity.

このように、タイミングチェーンの伸び量の推定値(dL)に応じて機関圧縮比(目標圧縮比tCR)を補正することによって、ノッキングの発生を招くことなく、タイミングチェーンの伸びによる吸気・排気弁15,17とピストン12との干渉を回避するとともに、運転状態の低下を抑制することができ、必ずしも部品交換や機関の強制的な停止を行うことなく運転を継続することができる。   In this way, by correcting the engine compression ratio (target compression ratio tCR) in accordance with the estimated value (dL) of the amount of expansion of the timing chain, the intake / exhaust valve due to the expansion of the timing chain without causing knocking. While avoiding the interference between the pistons 15 and 17 and the piston 12, it is possible to suppress a decrease in the operating state, and it is possible to continue the operation without necessarily replacing parts or forcibly stopping the engine.

[2]第2の発明では、タイミングチェーン8の伸び量の推定値(dL)が大きくなるに従って、上記機関圧縮比(目標圧縮比tCR)の上限値を低くしている。例えば第1実施例では、図5(B)に示すチェーン伸び量dLが大きい場合には、図5(A)に示すチェーン伸び量dLが小さい場合に比して、目標圧縮比の上限値を領域Cの14から領域C'1の13に低下させている。   [2] In the second invention, the upper limit value of the engine compression ratio (target compression ratio tCR) is lowered as the estimated value (dL) of the extension amount of the timing chain 8 increases. For example, in the first embodiment, when the chain extension amount dL shown in FIG. 5B is large, the upper limit value of the target compression ratio is set as compared with the case where the chain extension amount dL shown in FIG. It is lowered from 14 in the region C to 13 in the region C′1.

このように、タイミングチェーンの伸び量の推定値が大きくなるに従って、目標圧縮比の上限値を低下させるので、タイミングチェーンが伸びた状態でも吸・排気弁とピストンとの距離を保ちつつ、圧縮比の上限値のみを低下させるので、圧縮比の低下に伴う性能低下を最小限に抑制できる。また、同じタイミングチェーンの伸び量を許容した場合であれば、ピストン冠面のバルブリセスを浅く設計でき、ピストン面積が小さくなるので熱効率の向上が得られる。   In this way, as the estimated value of the amount of elongation of the timing chain increases, the upper limit value of the target compression ratio is reduced, so the compression ratio is maintained while maintaining the distance between the intake and exhaust valves and the piston even when the timing chain is extended. Since only the upper limit value is reduced, it is possible to minimize the performance degradation accompanying the reduction of the compression ratio. Further, if the same timing chain elongation amount is allowed, the valve recess on the piston crown surface can be designed shallow, and the piston area is reduced, so that the thermal efficiency can be improved.

[3]第3の発明では、タイミングチェーン8の伸び量の推定値(dL)が大きくなるに従って、所定の機関運転状態における機関圧縮比を高圧縮比側へ補正する。例えば図5に示す第1実施例では、低回転高負荷側の領域Aについては、チェーン伸び量が大きい場合(B)に、チェーン伸びが小さい場合(A)に比して、目標圧縮比(tCR)を10から11に高めている。   [3] In the third invention, as the estimated value (dL) of the extension amount of the timing chain 8 increases, the engine compression ratio in a predetermined engine operating state is corrected to the high compression ratio side. For example, in the first embodiment shown in FIG. 5, in the region A on the low rotation high load side, when the chain elongation amount is large (B), compared with the case where the chain elongation is small (A), the target compression ratio ( tCR) is increased from 10 to 11.

タイミングチェーン8の伸びによって吸気弁15の閉じ時期は遅角するので、有効圧縮比はタイミングチェーン8の伸びに応じて下がっていく。このためタイミングチェーン8が伸びていない状態でノッキングが発生しないように目標圧縮比を設定していると、タイミングチェーン8が伸びて有効圧縮比が低下した状態では余分に圧縮比を下げていることになるので、熱効率の向上が十分に行えない。第3の発明によれば、タイミングチェーン8の伸び量の推定値(dL)が大きくなるに従って、機関の運転状態の少なくとも一部、具体的には、元々ノッキング条件が厳しいために目標圧縮比が低く抑制されるている低回転高負荷側の領域Aにおいて、目標圧縮比(tCR)を高圧縮比側へ補正することにより、ノッキングの発生を招くことなく、熱効率の低下を抑制することができる。   Since the closing timing of the intake valve 15 is retarded by the expansion of the timing chain 8, the effective compression ratio decreases according to the expansion of the timing chain 8. For this reason, if the target compression ratio is set so that knocking does not occur when the timing chain 8 is not extended, the compression ratio is excessively lowered when the timing chain 8 is extended and the effective compression ratio is reduced. Therefore, the thermal efficiency cannot be sufficiently improved. According to the third aspect of the invention, as the estimated value (dL) of the extension amount of the timing chain 8 increases, at least a part of the operating state of the engine, specifically, the knocking condition is originally severe, so that the target compression ratio is increased. By correcting the target compression ratio (tCR) to the high compression ratio side in the region A on the low rotation high load side that is suppressed to a low level, it is possible to suppress a decrease in thermal efficiency without causing knocking. .

[4]第4の発明では、タイミングチェーン8の伸び量の推定値(dL)が大きくなるに従って、所定の機関運転状態における機関圧縮比を低圧縮比側へ補正する。例えば図5に示す第1実施例では、低負荷側及び高回転側の領域Cについては、チェーン伸び量が大きい場合(B)に、チェーン伸びが小さい場合(A)に比して、目標圧縮比(tCR)を14から13あるいは12に低下させている。   [4] In the fourth invention, as the estimated value (dL) of the extension amount of the timing chain 8 increases, the engine compression ratio in a predetermined engine operating state is corrected to the low compression ratio side. For example, in the first embodiment shown in FIG. 5, in the region C on the low load side and the high rotation side, the target compression is larger when the chain elongation amount is large (B) than when the chain elongation is small (A). The ratio (tCR) is reduced from 14 to 13 or 12.

タイミングチェーン8の伸びによって排気弁17の閉じ時期は遅角するので、バルブオーバーラップが拡大し、残留ガスが増加する。残留ガスが増加すると圧縮開始時の作動ガス温度が上昇するためノッキングが生じ易くなってしまう。第4の発明によれば、タイミングチェーン8の伸び量の推定値(dL)が大きくなるに従って、機関の運転状態の少なくとも一部において、目標圧縮比(tCR)を低く補正するので、上記残留ガスの増加によるノッキングを抑制することができる。特に、コレクタ内の圧力に対して排気管内の圧力が高くなる運転状態においては、バルブオーバーラップ中の逆流によって残留ガスが多くなることから、吸入負圧が大きくなる低負荷側、また排気圧力が高くなる高回転の領域Cが、本発明の効果が得やすい運転状態である。   Since the closing timing of the exhaust valve 17 is retarded by the extension of the timing chain 8, the valve overlap is expanded and the residual gas is increased. When the residual gas increases, the working gas temperature at the start of compression rises, so that knocking is likely to occur. According to the fourth aspect of the invention, as the estimated value (dL) of the extension amount of the timing chain 8 increases, the target compression ratio (tCR) is corrected to be low in at least a part of the operating state of the engine. Knocking due to an increase in the amount can be suppressed. In particular, in an operating state in which the pressure in the exhaust pipe is higher than the pressure in the collector, the residual gas increases due to the back flow during valve overlap. The high rotation region C is a driving state where the effects of the present invention are easily obtained.

[5]第5の発明は、吸・排気弁のバルブタイミングを機関運転状態に応じて変更する可変バルブタイミング機構5,6などの可変バルブタイミング手段を有し、タイミングチェーン8の伸び量の推定値(dL)に基づいて、機関圧縮比(tCR)とバルブタイミング(rVTI,rVTE)の双方を補正するものである。   [5] The fifth invention has variable valve timing means such as variable valve timing mechanisms 5 and 6 for changing the valve timing of the intake / exhaust valves according to the engine operating state, and estimates the extension amount of the timing chain 8 Based on the value (dL), both the engine compression ratio (tCR) and the valve timing (rVTI, rVTE) are corrected.

可変バルブタイミング手段を有する場合、タイミングチェーン8が伸びてバルブタイミングが遅角してしまっても、バルブタイミングの可変範囲内であれば、バルブタイミングの補正のみにより所期のバルブタイミングに設定することができる。ただし、図10に示すように、タイミングチェーン8の伸びに伴って、バルブタイミングの可変範囲そのものが全体として遅角側にずれてしまうので(A1→A2)、タイミングチェーンの伸びが無い状態と全く同じバルブタイミングの可変範囲はとれなくなる。第5の発明によれば、タイミングチェーン8の伸び量の推定値(tCR)に応じて、目標圧縮比(tCR)とバルブタイミング(rVTI,rVTE)を補正・変更するので、タイミングチェーン8が伸びてバルブタイミングの可変範囲が変わってしまった場合にも、これに対応して目標圧縮比とバルブタイミングの双方を適宜に設定することで、タイミングチェーンの伸びに伴う運転性能の低下を抑制することができる。   In the case of having a variable valve timing means, even if the timing chain 8 is extended and the valve timing is retarded, if it is within the variable range of the valve timing, the desired valve timing should be set only by correcting the valve timing. Can do. However, as shown in FIG. 10, as the timing chain 8 extends, the variable range of the valve timing itself shifts to the retarded side as a whole (A1 → A2). The variable range of the same valve timing cannot be taken. According to the fifth aspect of the invention, the target compression ratio (tCR) and the valve timing (rVTI, rVTE) are corrected / changed according to the estimated value (tCR) of the extension amount of the timing chain 8, so that the timing chain 8 is extended. Therefore, even if the variable range of valve timing has changed, by setting both the target compression ratio and valve timing accordingly, it is possible to suppress a decrease in operating performance due to the expansion of the timing chain. Can do.

[6]具体的には第6の発明のように、タイミングチェーン8の伸びによりバルブタイミングが遅角した場合に、可変バルブタイミング機構5,6によってバルブタイミングの遅角分を補正可能なタイミングチェーン8の伸び量と運転状態の組合せ、具体的には図10の範囲A3においては、タイミングチェーン8の伸び量に応じて可変バルブタイミング機構5,6によるバルブタイミングの補正のみを行う。一方、可変バルブタイミング機構5,6によってバルブタイミングの遅角分を補うことが不可能なタイミングチェーン8の伸び量と運転状態の組合せ、具体的には図10に示すように、タイミングチェーン8が伸びていない状態での最進角のバルブタイミングから、タイミングチェーン8の伸び量に相当する遅角分の範囲A4については、タイミングチェーン8の伸び量に応じて、バルブタイミングと機関圧縮比の双方を補正する。これによって、タイミングチェーン8の伸び量が増大して、バルブタイミングの補正のみにより所期のバルブタイミングに変換不可能な運転状態となっても、目標圧縮比の補正を併用することで、バルブタイミングの遅角による熱効率の低下分を高圧縮比側への補正により補うことができ、可変バルブタイミング機構5,6のみでタイミングチェーンの伸び量分を補正する場合に比して、より幅広い機関運転状態において、タイミングチェーンの伸びに伴う性能低下を抑制することができる。   [6] Specifically, as in the sixth aspect of the invention, when the valve timing is retarded due to the expansion of the timing chain 8, the timing chain that can correct the delay amount of the valve timing by the variable valve timing mechanisms 5 and 6 8, in the range A3 in FIG. 10, only the valve timing correction is performed by the variable valve timing mechanisms 5 and 6 in accordance with the extension amount of the timing chain 8. On the other hand, the combination of the amount of extension of the timing chain 8 and the operating state in which the variable valve timing mechanisms 5 and 6 cannot compensate for the delay of the valve timing, specifically, as shown in FIG. In the range A4 corresponding to the amount of delay corresponding to the amount of extension of the timing chain 8 from the valve timing of the most advanced angle when the valve is not extended, both the valve timing and the engine compression ratio are determined according to the amount of extension of the timing chain 8. Correct. As a result, even if the amount of expansion of the timing chain 8 increases and the operation state cannot be converted into the intended valve timing only by correcting the valve timing, the valve timing can be increased by using the correction of the target compression ratio together. The reduction in thermal efficiency due to the retarded angle can be compensated by correction to the high compression ratio side, and a wider range of engine operation is possible than when the amount of extension of the timing chain is corrected using only the variable valve timing mechanisms 5 and 6. In the state, it is possible to suppress the performance degradation accompanying the elongation of the timing chain.

Claims (6)

ピストンの上死点位置を変更することで機関圧縮比を機関運転状態に応じて変更する可変圧縮比手段と、
クランクシャフトの回転動力を、吸・排気弁を駆動するカムシャフトへ伝達するように、クランクシャフトのクランクスプロケットとカムシャフトのカムスプロケットとに掛け渡されるタイミングチェーンと、
を有する可変圧縮比内燃機関の制御装置において、
上記クランクシャフトとカムシャフトとの回転位相差を検出する位相差検出手段と、
上記位相差検出手段により検出された回転位相差に基づいて、上記タイミングチェーンの伸び量を推定するチェーン伸び量推定手段と、
上記タイミングチェーンの伸び量の推定値に基づいて、上記機関圧縮比を補正する圧縮比補正手段と、
を有することを特徴とする可変圧縮比式内燃機関の制御装置。
Variable compression ratio means for changing the engine compression ratio according to the engine operating state by changing the top dead center position of the piston;
A timing chain spanned between the crank sprocket of the crankshaft and the cam sprocket of the camshaft so as to transmit the rotational power of the crankshaft to the camshaft that drives the intake and exhaust valves;
In a control device for a variable compression ratio internal combustion engine having
Phase difference detecting means for detecting a rotational phase difference between the crankshaft and the camshaft;
Based on the rotational phase difference detected by the phase difference detection means, chain extension amount estimation means for estimating the extension amount of the timing chain;
Compression ratio correction means for correcting the engine compression ratio based on the estimated value of the elongation amount of the timing chain;
A control apparatus for a variable compression ratio type internal combustion engine, comprising:
上記圧縮比補正手段は、上記タイミングチェーンの伸び量の推定値が大きくなるに従って、上記機関圧縮比の上限値を低くすることを特徴とする請求項1に記載の可変圧縮比内燃機関の制御装置。   2. The control apparatus for a variable compression ratio internal combustion engine according to claim 1, wherein the compression ratio correction means lowers the upper limit value of the engine compression ratio as the estimated value of the extension amount of the timing chain increases. . 上記圧縮比補正手段は、上記タイミングチェーンの伸び量の推定値が大きくなるに従って、所定の機関運転状態における機関圧縮比を高圧縮比側へ補正することを特徴とする請求項1又は2に記載の可変圧縮比式内燃機関の制御装置。   The compression ratio correction means corrects the engine compression ratio in a predetermined engine operating state to a high compression ratio side as the estimated value of the extension amount of the timing chain increases. A variable compression ratio internal combustion engine control apparatus. 上記圧縮比補正手段は、上記タイミングチェーンの伸び量の推定値が大きくなるに従って、所定の機関運転状態における機関圧縮比を低圧縮比側へ補正することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の可変圧縮比内燃機関の制御装置。   The compression ratio correction means corrects the engine compression ratio in a predetermined engine operating state to a low compression ratio side as the estimated value of the extension amount of the timing chain increases. A control apparatus for a variable compression ratio internal combustion engine according to claim 1. 吸・排気弁のバルブタイミングを機関運転状態に応じて変更する可変バルブタイミング手段を有し、
上記圧縮比補正手段は、上記タイミングチェーンの伸び量の推定値に基づいて、上記機関圧縮比とバルブタイミングの双方を補正することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の可変圧縮比内燃機関の制御装置。
Variable valve timing means for changing the valve timing of the intake and exhaust valves according to the engine operating state;
The variable compression according to any one of claims 1 to 4, wherein the compression ratio correcting means corrects both the engine compression ratio and the valve timing based on an estimated value of the extension amount of the timing chain. A control device for a specific internal combustion engine.
タイミングチェーンの伸びによりバルブタイミングが遅角した場合に、
上記可変バルブタイミング手段によってバルブタイミングの遅角分を補正可能なタイミングチェーンの伸び量と運転状態の組合せにおいては、上記タイミングチェーンの伸び量に応じて可変バルブタイミング手段によるバルブタイミングの補正のみを行い、
上記可変バルブタイミング手段によってバルブタイミングの遅角分を補うことが不可能なタイミングチェーンの伸び量と運転状態の組合せにおいては、上記タイミングチェーンの伸び量に応じて、バルブタイミングと機関圧縮比の双方を補正することを特徴とする請求項5に記載の可変圧縮比式内燃機関の制御装置。
When the valve timing is retarded due to the extension of the timing chain,
In the combination of the amount of extension of the timing chain and the operating state that can correct the delay amount of the valve timing by the variable valve timing means, only the valve timing is corrected by the variable valve timing means according to the amount of extension of the timing chain. ,
In the combination of the timing chain extension amount and the operating state in which the variable valve timing means cannot compensate for the delay amount of the valve timing, both the valve timing and the engine compression ratio are determined according to the extension amount of the timing chain. The control apparatus for a variable compression ratio internal combustion engine according to claim 5, wherein:
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