CN100516484C

CN100516484C - 可变压缩比内燃机

Info

Publication number: CN100516484C
Application number: CNB2006800012074A
Authority: CN
Inventors: 秋久大辅; 神山荣一
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-04-14
Filing date: 2006-03-28
Publication date: 2009-07-22
Anticipated expiration: 2026-03-28
Also published as: JP4497018B2; CN101061301A; JP2006291934A; US20080190406A1; US7627417B2; EP1869303B1; EP1869303A1; WO2006112256A1

Abstract

本发明提供一种可变压缩比内燃机，包括：能够改变内燃机压缩比的压缩比改变机构；由来自内燃机的排气驱动的增压器，增压器用于增压所述内燃机的进气；以及基准压缩比导出装置，用于根据所述内燃机的运行状态来导出基准压缩比，通过基准压缩比，能够获得特定的热效率同时抑制内燃机中的爆震，其中当内燃机运行时，内燃机的压缩比由压缩比改变机构设置为基准压缩比，当内燃机进入特定的加速状态时，内燃机的压缩比由压缩比改变机构改变为低于基准压缩比的与加速相适应的特定压缩比，并且，在内燃机已经开始加速后直到所述增压器的增压压力大于或等于特定压力的期间内，内燃机的压缩比由压缩比改变机构设置为与加速相适应的压缩比。

Description

可变压缩比内燃机

技术领域

本发明涉及压缩比能够改变的可变压缩比内燃机。

背景技术

近年来，已经提出了用于使得可以改变内燃机压缩比以改善内燃机在里程油耗和功率方面的性能的技术。在已经提出的技术中，如日本专利申请公报No.7-26981和2003-206771中所公开的，气缸体和曲轴箱以允许它们彼此相对运动的方式联接，并且凸轮轴设置在它们的联接部分中以通过转动凸轮轴而使得所述气缸体和曲轴箱彼此移近和移开。

在前述的可变压缩比内燃机中，内燃机的压缩比根据其运行状态而改变，以防止内燃机中的爆震并确保足够的热效率。

另一方面，如同例如在日本专利申请公报No.5-149142中所公开的，装配有排气涡轮驱动的增压器(或者涡轮增压器，下文将简称为“增压器”)的内燃机是公知的，该增压器由置于内燃机排气通道内的排气驱动。增压器是这样一种装置：其中涡轮机使用从气缸排出的排气能量而转动，由此借助于附接至与涡轮轴相同的转动轴上的压缩机来压缩空气并将压缩空气供应到气缸内。

在结合使用上述技术的内燃机中，如果增压器的响应延迟大，当例如通过压下加速器踏板而对内燃机作出加速要求时，加速器踏板压下和增压压力升高之间的时间延迟变长，这有时使得难以获得满意的加速性能。与此相关的，已经提出了各种技术：日本专利申请公报No.2002-70601和2-163429启示加速时根据增压压力的延迟而推迟压缩比减小控制，以防止加速早期阶段的扭矩下降；日本专利申请公报No.2001-342859启示随着增压压力的实际增加而减小压缩比，由此防止爆震的产生；日本实用新型申请公报No.63-150048启示以下述方式设置压缩比：负载越大，压缩比越小，并且根据压缩比设置作为控制目标的增压压力，由此防止在加速时产生爆震；日本专利申请公报No.2004-156464启示在加速过程中，根据中间冷却器出口处的温升延迟而延迟压缩比减小控制，以在几乎不出现爆震的加速早期阶段中防止扭矩的下降。

发明内容

本发明考虑到现有技术的上述问题而提出，并且目的在于提供一种可以在可变压缩比内燃机的加速过程中减小增压器的响应延迟的技术。

本发明为实现上述目的的最重要的特征在于：当可比压缩比内燃机处于加速时，内燃机的压缩比设置为低于根据内燃机运行状态确定以获得特定热效率同时抑制爆震的基准压缩比的压缩比，由此增加排气压力并缩短增压器的响应时间。

更具体地，可变压缩比内燃机包括：

能够改变内燃机压缩比的压缩比改变机构；

由来自所述内燃机的排气驱动的增压器，所述增压器用于增压所述内燃机的进气；以及

基准压缩比导出装置，其用于根据所述内燃机的运行状态来导出基准压缩比，通过所述基准压缩比，能够获得特定的热效率同时抑制所述内燃机中的爆震，

其中当所述内燃机运行时，所述内燃机的压缩比由所述压缩比改变机构设置为所述基准压缩比，

当所述内燃机进入特定的加速状态时，所述内燃机的压缩比由所述压缩比改变机构改变为低于所述基准压缩比的与加速相适应的特定压缩比，并且，

在所述内燃机已经开始加速后直到所述增压器的增压压力大于或等于特定压力的期间内，所述内燃机的压缩比由所述压缩比改变机构设置为所述与加速相适应的压缩比。

在可变压缩比内燃机(下文简称为内燃机)中，通常根据内燃机的运行状态来控制压缩比，以将压缩比设置为不会在内燃机中产生爆震的最高可能压缩比(在下文中将称为“基准压缩比”)。通过此控制，确保最高可能的热效率同时防止发生爆震。在进行上述的压缩比控制时，当通过压下加速器踏板来要求内燃机加速时，由于上述的增压器响应延迟，增压压力可能不能够足够快地增加，从而在某些情况下不能获得满意的加速性能。

另一方面，已知的，当内燃机的压缩比较低时，内燃机中的热效率通常下降，这在进气流量恒定的情况下将导致排气压力的增加。

在本发明中利用了此点，当内燃机加速时，压缩比设置为低于前述基准压缩比的与加速相适应的压缩比。通过此特征，可以使得排气压力高于压缩比设置为基准压缩比时的情况，并且增压器的启动时间能够相应地缩短。因此，可以控制加速时增压器的响应延迟，并且可以获得优良的加速性能。

前述的特定加速状态涉及下述状态：其中所需的加速度高于或等于阈值加速度，在大于该阈值加速度时，当内燃机的压缩比设置为前述的基准压缩比时，增压器响应延迟的影响变得明显。所述阈值加速度可以根据试验预先确定。在下文中，类似于“加速时的内燃机”或“对内燃机的加速要求”的表示方法应该意指内燃机处在此特定的加速状态下。

在本发明中，前述与加速相适应的压缩比可以是可通过前述压缩比改变装置来设置的最低可能压缩比。通过采用该特征，可以在内燃机加速时使排气压力尽可能高，并且可以更可靠地缩短增压器的启动时间。

进一步地，在本发明中，前述与加速相适应的压缩比可以确定成落在以下范围内：在所述范围中，将由于压缩比从基准压缩比改变至与加速相适应的压缩比所导致的内燃机的排气压力增加而引起的发动机扭矩的增加以及由于压缩比从基准压缩比改变至与加速相适应的压缩比所导致的内燃机热效率降低而引起的发动机扭矩的降低加到限定成在压缩比为基准压缩比的状态下的发动机扭矩的基准发动机扭矩所获得的与加速相关的发动机扭矩大于或等于所述基准发动机扭矩。

在此，所述基准发动机扭矩是在内燃机压缩比设置为前述基准压缩比时所得到的发动机扭矩。所述与加速相关的发动机扭矩是将由压缩比从基准压缩比改变至相对低的与加速相适应的压缩比所导致的增压压力升高时间缩短的影响以及热效率本身降低的影响组合施加在基准发动机扭矩上时所得到的发动机扭矩。

当内燃机的压缩比较低时，如前所述，导致排气压力的增加。利用此效应，可以增加增压器的转速以及增加内燃机的扭矩。另一方面，当内燃机的压缩比较低时，内燃机的热效率本身降低，这导致内燃机的扭矩减小。因此，当内燃机的压缩比较低时，在加速过程中内燃机的扭矩能否增加取决于排气压力增加的影响和热效率本身降低的影响中哪一个是主导的。

考虑到以上情况，在本发明中，前述与加速相适应的压缩比确定成落在以下范围内：其中，与加速相关的发动机扭矩大于或等于前述的基准发动机扭矩。在此，在将由于压缩比从基准压缩比改变至与加速相适应的压缩比所导致的内燃机排气压力增加而引起的发动机扭矩的增加以及由于压缩比从基准压缩改变比至与加速相适应的压缩比所导致的内燃机热效率降低而引起的发动机扭矩的降低加至限定为在压缩比是基准压缩比的状态下的发动机扭矩的基准发动机扭矩时，得到所述与加速相关的发动机扭矩。

通过上述的特征，当内燃机加速时，可以通过将压缩比设置为前述的与加速相适应的压缩比而增加内燃机的扭矩，并可以更可靠地获得优良的加速性能。

另外，在本发明中，前述与加速相适应的压缩比可以是在与加速相关的发动机扭矩变得最大时的压缩比，所述与加速相关的发动机扭矩通过将由于压缩比从基准压缩比改变至与加速相适应的压缩比所导致的所述内燃机的排气压力增加而引起的发动机扭矩的增加以及由于压缩比从基准压缩比改变至与加速相适应的压缩比所导致的内燃机热效率降低而引起的发动机扭矩的降低加到限定成在压缩比为基准压缩比的状态下的发动机扭矩的基准发动机扭矩而获得。

由于上述的情况，将在内燃机处于加速时设置的与加速相适应的压缩比被设置为使与加速相关的发动机扭矩最大的压缩比，所述与加速相关的发动机扭矩通过由压缩比从基准压缩比改变至上述压缩比所导致的增压压力升高时间缩短的影响以及热效率本身降低的影响而获得。通过上述的特征，当内燃机加速时，可以使发动机扭矩尽可能的高，并获得所能得到的最佳加速性能。

另外，在本发明中，在所述内燃机已经开始加速以后，在将由于压缩比从基准压缩比改变至与加速相适应的压缩比所导致的内燃机的排气压力增加而引起的发动机扭矩的增加以及由于压缩比从基准压缩比改变至与加速相适应的压缩比所导致的内燃机热效率降低而引起的发动机扭矩的降低加到限定成在压缩比为基准压缩比的状态下的发动机扭矩的基准发动机扭矩而获得的与加速相关的发动机扭矩大于或等于基准发动机扭矩的期间内，内燃机的压缩比可由压缩比改变机构设置为所述与加速相适应的压缩比。

由于上述的情况，在本发明中，当内燃机进入加速状态时，压缩比从基准压缩比改变至与加速相适应的压缩比。在此情况下，在加速时内燃机的扭矩能否增加取决于增压压力升高时间缩短的影响和热效率降低的影响中哪一个是主导的。考虑到这一点，在本发明中，在前述与加速相关的发动机扭矩大于或等于前述基准发动机扭矩的期间内，压缩比可以由压缩比改变机构设置为前述的与加速相适应的压缩比。

通过此特征，即使在前述与加速相适应的压缩比设计为预定的恒定压缩比或者设计为简单地比基准压缩比低恒定值的压缩比的情况下，内燃机的压缩比也能够仅在与加速相关的发动机扭矩大于或等于基准发动机扭矩的期间由压缩比改变机构设置为这种与加速相适应的压缩比。由此，可以在加速时增加内燃机扭矩并更可靠地获得优良的加速性能。

在本发明中，在所述内燃机已经开始加速直到所述增压器的增压压力大于或等于特定压力的期间中，内燃机的压缩比可以由所述压缩比改变机构设置为所述与加速相适应的压缩比。在此，所述特定压力是阈值增压压力，在大于所述阈值增压压力时获得内燃机所需的加速度，即在大于所述阈值增压压力时可以认为增压器的延迟基本上为零。所述特定压力可以根据试验预先确定。

通过此特征，当内燃机加速时，可仅在增压器实际存在响应延迟期间将内燃机的压缩比设置为与加速相适应的压缩比。因此，可以防止增压器转速的增加超过需要。

如前所述的用于实现本发明目的的措施手段能够以任何可能的组合实施。

附图说明

图1是示出根据本发明实施方式的内燃机的基本结构的分解立体图。

图2是示出根据本发明实施方式的内燃机中的气缸体相对于曲轴箱的运动过程的截面图。

图3是示出根据本发明第一实施方式的内燃机的详细结构的截面图。

图4是示出内燃机中的压缩比和排气压力之间的关系的图表。

图5是示出增压压力上升特性与排气压力相互关系的图表。

图6是示出根据本发明第一实施方式的控制中的参数改变的图表。

图7是示出根据本发明第二实施方式的用于改变与加速相适应的压缩比的程序的流程图。

图8是示出如何确定本发明第二实施方式中的最佳压缩比的图表。

图9是示出本发明第二实施方式中与加速相关的发动机扭矩变得大于或等于基准扭矩的压缩比范围的图表。

具体实施方式

在下文中将参考附图借助于图示描述实施本发明的最佳实施方式。

(第一实施方式)

下文将描述的内燃机1是可变压缩比内燃机，其中通过沿着气缸2的中心轴线方向相对于联接有活塞的曲轴箱4移动具有气缸2的气缸体3来改变压缩比。

首先，将参考图1来描述根据此实施方式的可变压缩比内燃机的结构。如图1中所示，气缸体3具有多个形成在其下部两侧上的突出部。每个突出部具有形成于其中的轴承容纳孔5。轴承容纳孔5是圆柱形的，并垂直于气缸2的轴向以及平行于所述多个气缸2的设置方向延伸。位于一侧上的轴承容纳孔5同轴地设置，并且气缸体3两侧上的轴承容纳孔5的一对轴线彼此平行。

曲轴箱4具有立壁部以设置在上述具有轴承容纳孔5的突出部之间。在各立壁部的朝外(相对于曲轴箱4)的表面上是半圆柱形凹部。还准备有通过螺栓6附接至相应立壁部的盖7。盖7也具有半圆柱形的凹部。当盖7附接至各立壁部时，形成圆柱形的凸轮容纳孔8。凸轮容纳孔8的形状与上述轴承容纳孔5的形状相同。

与轴承容纳孔5类似，凸轮容纳孔8形成为在气缸体3附接至曲轴箱4时垂直于气缸2的轴向并平行于所述多个气缸2的设置方向地延伸。这些多个凸轮容纳孔8也形成在气缸体3的两侧上，并且位于一侧的所有凸轮容纳孔8同轴地设置。气缸体3两侧上的凸轮容纳孔8的一对轴线彼此平行。位于一侧上的轴承容纳孔5与位于另一侧上的轴承容纳孔之间的距离等于位于一侧上的凸轮容纳孔8与位于另一侧上的轴承容纳孔之间的距离。

凸轮轴9分别***在两行交替设置的轴承容纳孔5和凸轮容纳孔8内。如图1中所示，凸轮轴9包括轴部9a、凸轮部9b以及可移动的轴承部9c，每个凸轮部9b都具有完全圆形凸轮外形并且相对于轴部9a的中心轴线偏心地固定在轴部9a上，每个可移动的轴承部9c具有与凸轮部9b相同的外形并且以可转动的方式附接至轴部9a上。凸轮部9b和可移动的轴承部9c交替地设置。两个凸轮轴9彼此镜像。在凸轮轴9的一端上形成有用于齿轮10(将在下文描述)的安装部9d。轴部9a的中心轴线和安装部9d的中心彼此不重合，而凸轮部9b的中心和安装部9d的中心彼此重合。

可移动的轴承部9c也相对于轴部9a偏心，并且其偏心程度与凸轮部9b的偏心程度相同。在各凸轮轴9中，凸轮部9b沿相同方向偏心。由于可移动轴承部9c的外形是完全圆的，其直径与凸轮部9b的直径相同，所以，可以通过转动可移动轴承部9c而将多个凸轮部9b的外表面和多个可移动轴承部9c的外表面对齐。

在各凸轮轴9的一端附接齿轮10。附接在所述一对凸轮轴9端部处的一对齿轮10与相应的蜗轮11a和11b接合。蜗轮11a和11b安装在单个马达12的单个输出轴上。蜗轮11a和11b具有螺旋方向彼此相反的螺旋槽。因此，随着马达12转动，两个凸轮轴9通过齿轮10沿彼此相反的方向转动。马达12固定安装在气缸体3上并且与之一起运动。在图1中示出的机构构成此实施方式中的压缩比改变机构。

在下文中将详细描述控制具有上述结构的内燃机1中的压缩比的方法。图2(a)至2(c)是示出气缸体3、曲轴箱4和设置在其间的凸轮轴9之间关系的横截面图。在图2(a)至2(c)中，轴部9a的中心轴线由“a”指示，凸轮部9b的中心由“b”指示，并且可移动轴承部9c的中心由“c”指示。在图2(a)示出的状态中，从沿着轴部9a的方向观察时所有凸轮部9b和可移动轴承部9c的外周是对齐的。在此状态中，两个轴部9a位于轴承容纳孔5和凸轮容纳孔8内的外侧位置处。

当通过驱动电动机12而使轴部9a从图2(a)所示的状态沿箭头指示的方向转动时，实现了图2(b)示出的状态。由于凸轮部9b和可移动轴承部9c相对于轴部9a的偏心方向通过此转动过程而变得彼此不同，所以，气缸体3能够相对于曲轴箱4朝上止点侧移动。当凸轮轴9转动至图2(c)所示的状态时，移动量变得最大。在该状态中，移动量是凸轮部9b和可移动轴承部9c的偏心量的两倍。凸轮部9b和可移动轴承部9c分别在凸轮容纳孔8和轴承容纳孔5内转动，以允许轴部9a在凸轮容纳孔8和轴承容纳孔5内移动。

通过使用上述的机构，可以沿着气缸2的轴线方向相对于曲轴箱4移动气缸体3，由此能够可变地控制压缩比。

图3示意性地示出根据此实施方式的内燃机1及其进气和排气***的结构。在图3中，进气管17连接至内燃机1的进气口15。增压器(或涡轮增压器)10的压缩机10a安装在进气管17内。在压缩机10a下游的进气管17内，设置有用于探测进气量的空气流量计20，并且在空气流量计20的下游，设置有用于调节通过进气管17导入内燃机1中的进气量的进气节气门19。

另一方面，排气管18连接至内燃机1的排气口16。增压器10的涡轮10b安装在排气管18内。排气管18在其下游连接有***(未示出)。

用于控制内燃机1的电子控制单元(ECU)35附接至具有上述结构的内燃机1。ECU 35是根据内燃机1的运行需要和驾驶者的要求而控制内燃机1的运行状态的装置。ECU 35通过电线连接有空气流量计20、用于探测加速器踏板21的压下行程的加速器位置传感器22以及附接至马达12用以通过对马达12的旋转角进行计数而探测内燃机1的压缩比的编码器23等。ECU 35还通过电线连接有燃料喷射阀(未示出)、火花塞(未示出)、进气节气门19和马达12。基于来自ECU 35的指令来控制各气缸内的燃料供应和燃料点火、导入内燃机1中的进气量以及内燃机1的压缩比。

ECU 35具有CPU、ROM和RAM等。ROM存储用于执行内燃机1的各种控制的程序和包含数据的映射。存储在ECU 35的ROM内的程序的一个例子是后面将描述的用于在加速时改变压缩比的程序。

在如上所述的内燃机1中，根据内燃机1的运行状态而改变压缩比。例如，当内燃机1处在高负载运行状态下时，容易发生爆震。在此种情况下，内燃机1的压缩比在不会出现爆震的范围内尽可能高地设置。由此，在内燃机1中实现既防止爆震又确保满意的热效率。在运行中根据内燃机1运行状态以此方式确定的压缩比在下文中将称为基准压缩比。由于该基准压缩比由ECU 35确定，因此在此实施方式中，ECU 35构成基准压缩比导出装置。

接下来，将在下文中描述在对根据此实施方式的内燃机1作出加速要求时所执行的控制。当要求内燃机1加速时，来自内燃机的排气的压力和量增加，这转而使得增压器10的涡轮10b的转速增加。然后，压缩机10a的转速也增加，并且内燃机1的进气因此增压。因此，内燃机1的扭矩能够在早期阶段中升高，并且实现符合于加速要求的加速性能。

然而，如果在加速控制过程中增压器10的响应慢，则从来自内燃机1的排气的压力和量的增加到内燃机1进气的增压压力足够地升高需要很长的时间。这有时影响内燃机1的加速性能。

另一方面，如果内燃机1的压缩比设置得较低，则如前所述，内燃机1的热效率降低。已知在此种情况下，没有用于产生发动机扭矩的能量被提供到排气，由此来自内燃机1的排气的压力升高。此实施方式利用此现象来减少增压器10的响应延时。

图4是示出压缩比如何影响内燃机1中的缸内压力的图表。在图4中，横轴表示曲柄角，纵轴表示缸内压力。从图4中可以看到，随着内燃机1的压缩比减少，上止点附近的缸内压力降低。另一方面，在打开排气阀时的缸内压力增加。这意味着压缩比越低，在打开排气阀时来自内燃机1的排气的压力越高。

另一方面，已知来自内燃机1的排气的压力增加导致增压器10的启动特性的改善。图5是示出排气压力如何影响增压器的启动特性的图表。在图5中，横轴表示时间，纵轴表示内燃机1进气的增压压力。如同从图5中可以看到的，排气压力的增加导致由增压器10增压的进气压力的启动特性的改善。

在此实施方式中，当要求内燃机1进行加速时，内燃机1的压缩比改变成低于基准压缩比的与加速适应的压缩比。这样，来自内燃机1的排气的压力增加，由此防止增压器10的响应延迟。

图6是示出此实施方式中要求内燃机1进行加速的情况下的加速器开度、压缩比、热效率、增压压力、进气流量以及发动机扭矩的改变的图表。在此图中，假定通过在t1时刻至t3时刻压下加速器踏板21来提出加速要求。图中实线表示未实施此实施方式的情况下参数的变化，而虚线表示实施此实施方式的情况。

首先，将描述未实施此实施方式的情况。在此情况下，在时刻t1压下加速器踏板21导致内燃机1的运行状态的变化。由此，压缩比下降到与时刻t2处的运行状态相对应的基准压缩比，时刻t2根据加速器踏板21的压下行程来估算。以此方式，在未实施本实施方式的情况下，以一定的时间间隔重新获取加速器位置传感器22的输出。然后，基于所述输出来估计在时间经过(t2-t1)之后的运行状态，并且压缩比改变至对应于该估计运行状态的基准压缩比。如果在预定时间之后，内燃机1的运行状态不同于所述估计，则所述压缩比再次改变。

上述的压缩比减小导致内燃机1的热效率的降低。在从时刻t1至时刻t2的时间段内，除了如上所述由热效率降低所导致的排气压力增加之外，每次压下加速器踏板21也导致排气压力的增加。所以，在从时刻t1至时刻t2的时间段内，增压器10的转速急剧地增加，并且因此增压压力也急剧地升高。当压缩比在时刻t2停止改变时，由热效率降低引起的排气压力升高停止，且增压压力的升高变得缓和。从此时一直到由压下加速器踏板21所提出的加速要求停止的时刻t3，增压压力继续缓和地升高。

在从时刻t1至时刻t2的时间段内，导入内燃机1内的进气的流量随着上述增压压力的增加而增加，并且内燃机的扭矩也相应地增加。

接下来，将讨论实施所述实施方式的情况。在此情况下，当在时刻t1压下加速器踏板21时，内燃机1的压缩比立即降低到可能的最低压缩比。然后，压缩比增加而在时刻t2处达到与估计运行状态相对应的基准压缩比。根据此控制方式，来自内燃机1的排气的压力能够在从时刻t1至时刻t2的时间段内尽可能大地增加。因此，与未实施此实施方式的情况相比，可以较早地增加内燃机1的增压压力、空气流量和扭矩。

如上所述，在此实施方式中，当要求内燃机1加速时，压缩比立即下降到最低压缩比，此后压缩比改变至对应于估计运行状态的基准压缩比。通过此过程，可以尽可能大地增加排气压力并减小增压器10的响应延迟。在此实施方式中，最低压缩比对应于与加速相适应的压缩比。

在此实施方式中，在压下加速器踏板21的时刻t1之后，压缩比立即下降到最低压缩比，其然后增加而在预定时刻t2处达到基准压缩比。替代地，在压下加速器踏板21的时刻t1之后，可在将压缩比减小至最低压缩比的同时监测增压压力，并且可以在增压压力达到实现与加速器踏板21的压下行程相对应的加速所需要的值时控制压缩比使之等于基准压缩比。通过此控制，可以在增压器对加速器踏板21压下的响应不再有延迟时将压缩比改变为基准压缩比，并且能够获得更优良的加速性能。上述实现与加速器踏板21的压下行程相对应的加速所需要的增压压力对应于本实施方式中的特定压力。

特别地，可以准备包含有加速器位置传感器22的输出和为实现当时所要求的加速度所需要的增压压力之间的关系的映射，并且在受监测的增压压力等于或高于从所述映射读取的与加速器位置传感器22输出相对应的增压压力时，压缩比可以改变至基准压缩比。

(第二实施方式)

下面，将描述第二实施方式。在第二实施方式中，当对内燃机提出加速要求时，估算使发动机扭矩变得最大时的最佳压缩比，并且在加速器踏板被压下时将压缩比改变至所述最佳压缩比。

图7是此实施方式中在加速时压缩比改变程序的流程图。此程序为存储在ECU 35的ROM内的程序，并且在内燃机1启动后以预定的时间间隔执行。

在执行此过程时，首先在步骤S101中判定是否对内燃机1作出了加速要求。特别地，由加速器位置传感器22探测加速器踏板21的压下行程，并且判定探测值是否大于或等于特定压下行程。在此，特定压下行程为加速器踏板21压下行程的阈值，在此阈值之上，如果执行了用于将压缩比设置为与运行状态相对应的基准压缩比的普通压缩比控制，则认为增压器10的响应延迟影响加速性能。

如果判定没有提出加速要求，则认为执行用于将压缩比改变为基准压缩比的控制没有不利之处，并且该程序结束。另一方面，如果判定提出了加速要求，则过程进行至步骤S102。

在步骤S102中，获取当前的进气流量。特别是，将空气流量计20的输出读入到ECU 35内。在完成步骤S102之后，过程进行至步骤S103。

在步骤S103中，估算在经过时间Δt后进行压缩比的下一次改变时的进气流量。在此过程中，通过将在上次执行此流程时获取的进气流量和在当前执行此流程中获取的进气流量之差加到在此次流程中获取的进气流量而进行所述估算。在完成步骤S103之后，过程进行至步骤S104。

在步骤S104中，基于进气流量的估算值，通过参考最佳压缩比映射来导出可预期得到最大发动机扭矩的最佳压缩比的值。下文将描述最佳压缩比映射。在此实施方式中，最佳压缩比对应于与加速相适应的压缩比。在完成步骤S104之后，过程进行至步骤S105。

在步骤S105中，进行时间Δt的调整。特别是，在此流程中，每一次都对经过时间Δt之后的最佳压缩比进行估算，并且压缩比大致以Δt的时间间隔改变。时间Δt设置为稍微长于通过操作马达12来改变压缩比所需的时间。在步骤S105中，在完成步骤S104之后经过时间Δt才进行时间调整，因为在步骤S104中确定经过时间Δt后的最佳压缩比。在完成步骤S105之后，过程进行至步骤S106。

在步骤S106中，通过将电能供应至马达12而将压缩比改变至在步骤S104获得的最佳压缩比。用于实际计数编码器23的输出并在内燃机1的压缩比变为最佳压缩比时停止向马达12供电的控制由不同于此流程的其它流程与该流程同时地进行。在步骤S106结束后，此流程结束。

接下来，将描述在加速时改变压缩比的上述流程中用于导出最佳压缩比的最佳压缩比映射。

如前所述，当内燃机1的压缩比设置为较低时，排气压力变得较高，并且增压器10的转速较早地增加。结果，增压压力较早地升高，并且发动机扭矩较早地增加。与之相关地，已知的，由排气压力的增加所导致的发动机扭矩的增加程度受到该时的进气流量的影响。考虑到此点，如果知道后来的进气流量的值，则与该值对应的表示压缩比和发动机扭矩之间关系的曲线得以确定。图8示出诸如曲线A的此种曲线。

另一方面，发动机扭矩还随着由压缩比减小所导致的内燃机1热效率的降低而改变。表示这种变化的曲线在图8中示为曲线B。表示压缩比和发动机扭矩的总体曲线通过将曲线A的影响和曲线B的影响加起来而得到。图8中的实线表示此种曲线。最佳压缩比ε0可导出为与该曲线上发动机扭矩变为最大的点所对应的压缩比。顺带提及的是，表示压缩比和总发动机扭矩之间的关系的曲线是通过将根据曲线A的发动机扭矩加至根据曲线B的发动机扭矩而得到的，但是对于该合成的曲线，沿纵轴的比例已经适当地减小而使得该曲线表示于图中的适当位置。由该曲线表示的发动机扭矩是与加速相关联的发动机扭矩。

为进气流量的各个值预备了与图8中示出的曲线相似的曲线，并且从各曲线确定最佳压缩比ε0。此实施方式中的最佳压缩比映射包含进气流量和在可获得最佳扭矩处确定的最佳压缩比ε0之间的关系。在实际控制过程中，与在步骤S103中估算出的在经过时间Δt之后的进气流量相对应的最佳压缩比ε0的值从最佳压缩比映射中读出。

如前所述，在此实施方式中，经过时间Δt之后的进气流量通过当前进气流量估算，其后，考虑到由压缩比的改变所导致的热效率改变和排气压力改变，通过该时间Δt之后的进气流量来导出在时间Δt处使得发动机扭矩最大的最佳压缩比ε0，并且压缩比连续地改变至最佳压缩比。通过此特征，可以获得改善的加速性能。

在此实施方式中，在要求内燃机1加速时获得能够使得发动机扭矩最大的最佳压缩比ε0，并且压缩比连续地改变至所述最佳压缩比。然而，压缩比并不必须改变至所述最佳压缩比ε0。当压缩比减小时，目标压缩比可确定成落在下述范围内：其中，根据由在压缩比减小时的排气压力增加所导致的发动机扭矩增加和由热效率的降低所导致的发动机扭矩减小而得到的发动机扭矩大于或等于在基准压缩比时获得基准发动机扭矩。在此情况下，可以获得的发动机扭矩至少高于在维持基准压缩比时所获得的发动机扭矩。

将参考图9来描述此种控制方式。在图9中，横轴表示压缩比，纵轴表示发动机扭矩。图9中的曲线与图8中的实线曲线相同。此曲线表示的发动机扭矩也是与加速相关联的发动机扭矩。在此，假定点c表示当前压缩比和当前发动机扭矩，并且点d表示在要求内燃机1加速时的基准压缩比和基准发动机扭矩。在此情况下，应当确定与加速相适应的压缩比落在区域E内，在该区域E中，与加速相关联的发动机扭矩大于或等于基准发动机扭矩。

除此实施方式的控制的上述修改之外，作为一个简单的方法，可以将预定的恒定值用作在要求内燃机1加速时与该加速相适应的目标压缩比，或者目标压缩比可以设置成是一个比基准压缩比小恒定值的值。

在这些方法中，仅仅在根据由在压缩比减小时的排气压力增加所导致的发动机扭矩增加和由热效率的降低所导致的发动机扭矩减小而得到的与加速相适应的压缩比大于或等于在基准压缩比时所获得的基准发动机扭矩的情况下，压缩比可以改变至与加速相适应的压缩比而非基准压缩比。替代地，在加速期间，压缩比仅仅在下述期间可以改变至与加速相适应的压缩比而非基准压缩比：在该期间中，在压缩比减小至与加速相适应的压缩比的情况下，与该加速相关联的发动机扭矩大于或等于在基准压缩比处获得的基准发动机扭矩。

在此方法中，在压缩比减小至与加速相适应的加速比时，可以使用根据图8和图9中所示的实线曲线而准备的映射来判断与加速相关联的发动机扭矩是否大于或等于在基准压缩比时获得的基准发动机扭矩。由此，能够以较简单的控制获得改善的加速性能。

工业实用性

根据本发明，可以在可变压缩比内燃机加速时控制增压器的响应延迟。

Claims

1.一种可变压缩比内燃机，包括：

能够改变所述内燃机压缩比的压缩比改变机构；

基准压缩比导出装置，用于根据所述内燃机的运行状态来导出基准压缩比，通过所述基准压缩比，能够获得特定的热效率同时抑制所述内燃机中的爆震，

2.如权利要求1所述的可变压缩比内燃机，其中所述与加速相适应的压缩比是所述压缩比改变机构所能够设置的最低压缩比。

3.如权利要求1所述的可变压缩比内燃机，其中所述与加速相适应的压缩比确定成落在以下范围内：在所述范围中，将由于所述压缩比从所述基准压缩比改变至所述与加速相适应的压缩比所导致的所述内燃机的排气压力增加而引起的发动机扭矩的增加以及由于所述压缩比从所述基准压缩比改变至所述与加速相适应的压缩比所导致的所述内燃机热效率降低而引起的发动机扭矩的降低加到限定成在压缩比为所述基准压缩比的状态下的发动机扭矩的基准发动机扭矩时所获得的与加速相关的发动机扭矩大于或等于所述基准发动机扭矩。

4.如权利要求1所述的可变压缩比内燃机，其中所述与加速相适应的压缩比是在与加速相关的发动机扭矩变得最大时的压缩比，所述与加速相关的发动机扭矩通过将由于所述压缩比从所述基准压缩比改变至所述与加速相适应的压缩比所导致的所述内燃机的排气压力增加而引起的发动机扭矩的增加以及由于所述压缩比从所述基准压缩比改变至所述与加速相适应的压缩比所导致的所述内燃机热效率降低而引起的发动机扭矩的降低加到限定成在压缩比为所述基准压缩比的状态下的发动机扭矩的基准发动机扭矩时获得。

5.如权利要求1所述的可变压缩比内燃机，其中在所述内燃机已经开始加速以后，在将由于所述压缩比从所述基准压缩比改变至所述与加速相适应的压缩比所导致的所述内燃机的排气压力增加而引起的发动机扭矩的增加以及由于所述压缩比从所述基准压缩比改变至所述与加速相适应的压缩比所导致的内燃机热效率降低而引起的发动机扭矩的降低加到限定成在压缩比为所述基准压缩比的状态下的发动机扭矩的基准发动机扭矩而获得的与加速相关的发动机扭矩大于或等于所述基准发动机扭矩的期间内，所述内燃机的压缩比由所述压缩比改变机构设置为所述与加速相适应的压缩比。