JPH03164538A - 内燃機関の圧縮比制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、例えばメタノール等のアルコールとガソリン
との混合燃料を使用する内燃機関において圧縮比を可変
制御する圧縮比制御装置に関する。

〈従来の技術〉 内燃機関の圧縮比制御装置の従来例として、第９図に示
すようなものがある（特開昭６０−２３０５４８号公報
参照）。

すなわち、エアフローメータ１により検出された吸入空
気流量と機関回転速度と冷却水温とに基づいて、制御装
置２は、燃料噴射弁３と点火栓４とを作動させる。また
、制御装置２は、機関運転状態に基づいて設定された圧
縮比に基づいてアクチュエータ５を作動させることによ
り圧縮比可変用ピストン６の位置を変えて燃焼室７の容
積を変化させ、もって機関の圧縮比を変化させるように
なっている。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、このような従来の圧縮比制御装置におい
ては機関運転状態のみにより圧縮比を変化させるように
しているので、これをアルコールを含む混合燃料を使用
する機関に単に適用するとアルコール濃度に応じた最適
な燃焼性を確保できず、機関出力、排気特性及び運転性
が悪化するという不具合がある。

また、実開昭６１−１９４７４４号公報において、機関
回転速度と機関負荷とアルコール濃度とに基づいて圧縮
比を可変設定するものが開示されているが、未だ最適な
燃焼性を確保できないという不具合がある。また、特開
昭５６−１６７８２８号公報においては、アルコール濃
度が所定値以上にあるときに機関の圧縮比を高めて燃焼
性を向上させるようにしているが、これにあっても未だ
最適な燃焼性を確保できないという不具合がある。

本発明は、このような実状に鑑みてなされたもので、混
合燃料を使用するものにおいても最適な燃焼性を確保で
きる内燃機関の圧縮比制御装置を提供することを目的と
する。

〈課題を解決するための手段〉 このため、本発明は第１図に示すように、請求項１にお
いては、複数の燃料を混合した混合燃料が供給されるも
のにおいて、機関の圧縮比を変化させる圧縮比可変装置
Ａと、前記混合燃料の組成を検出する燃料組成検出手段
Ｂと、燃焼室圧力を検出する燃焼室圧力検出手段Ｃと、
検出された燃焼室圧力に基づいて燃焼行程における燃焼
室圧力のピークが機関出力トルクが略最大となるクラン
ク角位置になるように点火時期を設定するＭＢＴ点火時
期設定手段りと、設定された点火時期に基づいて点火栓
Ｅを点火作動させる点火制御手段Ｆと、前記検出された
燃料組成と設定された点火時期とに基づいて圧縮比を設
定する圧縮比設定手段Ｇと、設定された圧縮比に基づい
て前記圧縮比可変組成Ａを駆動制御する駆動制御手段Ｈ
と、を備えるようにした。

また、請求項２においては、第１図中破標示の如く、請
求項１における燃焼室圧力検出手段ＣとＭＢＴ点火時期
設定手段りとの代わりに、ノッキング検出手段Ｉとノッ
ク点火時期設定手段Ｊとを備えるようにした。

また、請求項３においては、第１図中鎖標示の如くクラ
ンキング時検出手段にと温度検出手段りとを備えてクラ
ンキング時には燃料組成と冷却水温若しくはこれに関連
する状態に基づいて圧縮比を設定するようにした。

〈作用〉 このようにして、請求項１においては、燃焼室圧力のピ
ークが機関出力トルクが略最大となるクランク角位置に
なるように制御（以下、ＭＢＴ制御と称す）するときに
設定された点火時期と、燃焼組成と、に基づいて圧縮比
を設定し、最適な燃焼性を確保できるようにした。

また、請求項２においては、ノッキングを抑制すべく制
御Ｃ以下、ノック制御と称す）するときに設定された点
火時期と、燃料組成と、に基づいて圧縮比を設定し、最
適な燃焼制御を確保できるようにした。

さらに、請求項３においては、クランキング時には、燃
料組成と、冷却水温若しくはこれに関連する状態と、に
基づいて圧縮比を設定し、始動時に最適な燃焼性を確保
して始動性を向上できるようにした。

〈実施例〉 以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。尚
、各実施例において、従来例と同一要素には第９図と同
一符号を付して説明を省略する。

また、アルコールとガソリンとの混合燃料を使用する例
を説明する。

第２図〜第４図は本発明の請求項１及び請求項２に対応
する第１実施例を示す。

第２図において、マイクロコンピュータ等からなる制御
装置１１には、燃料供給通路に介装される燃料組成検出
手段としての静電容量型のアルコール濃度センサ１２の
アルコール濃度検出信号と、点火栓４の座金部とシリン
ダヘッドとの間に挟持される燃焼圧力センサ１３の燃焼
圧力検出信号と、エアフローメーク１の吸入空気流量検
出信号と、温度検出手段としての水温センサ（図示せず
）の冷却水温検出信号と、が入力されている。また、制
御装置１１は燃焼圧力センサ１３の燃焼圧力検出信号か
らノッキングの発生を判断するようになっている。した
がって、筒内圧センサ１３が燃焼室圧力検出手段とノッ
キング検出手段とを構成する。

制御装置１１は、第３図のフローチャートに従って作動
し、アクチュエータ５を介して圧縮比可変装置としての
圧縮比可変用ピストン６の位置を制御して機関の圧縮比
を変化させるようになっている。

ここでは、制御装置１１がＭＢＴ点火時期設定手段とノ
ック点火時期制御手段と点火制御手段と圧縮比設定手段
とを構成する。また、制御装置１１とアクチュエータ５
とが駆動制御手段を構成する。

次に、作用を第３図のフローチャートに従って説明する
。

まず、ＭＢＴ制御を説明すると、燃焼圧力センサ１３に
より検出された燃焼圧力に基づいて、燃焼行程における
燃焼圧力のピークが機関出力トルクを最大にするクラン
ク角度（例えば上死点後１５°）になるように進・遅角
量を設定してこの値から点火時期を求め、この点火時期
に点火栓４を作動させるようになっている。また、ノッ
キングが発生したときに、前記ＭＢＴ制御に優先させて
、ノッキングを抑制すべく点火時期を遅角制御するよう
にしている。ここで、ＭＢＴ制御時及びノック制御時の
点火時期の変化量（進角量若しくは遅角量）が進・遅角
リミッタを超えると変化量はリミッタに制限されるよう
になっている。

かかる点火時期制御中に第３図のフローチャートに示す
ルーチンが実行される。

すなわち、Ｓｌでは、アルコール濃度センサ１２により
検出された混合燃料中のアルコール濃度を読込む。

Ｓ２では、検出されたアルコール濃度に基づいて基本圧
縮比ε。をマツプから検索する。基本圧縮比ε。はアル
コール濃度が高くなるに従って高くなるように設定され
ている。

Ｓ３では、ＲＡＭに記憶されている後述の調整用圧縮比
Δεを読出す。

Ｓ４では、読出された調整用圧縮比Δεと検索された基
本圧縮比ε。とを加えて、圧縮比εを演算する。

Ｓ５では、燃焼圧力センサ１３により検出された燃焼圧
力を読込む。

Ｓ６では、検出された燃焼圧力に基づいてノッキングが
発生したか否かを判定し、ＹＥＳのときにはＳ７に進み
ＮＯのときにはＳ１２に進む。

Ｓ７では、検出されたアルコール濃度と機関運転状態（
本実施例では基本噴射量等の機関負荷）とに基づいて点
火時期の遅角量をマツプから検索しノッキングを抑制す
べ（点火時期を遅角制御する。この遅角量は、第４図に
示すように、アルコール濃度が高くなるに従って大きく
なるように設定され、また機関負荷が高くなるに従って
小さ（なるように設定されている。

Ｓ８では、ノック制御時におけるトータル遅角量が遅角
リミッタ内か否かを判定し、ＹＥＳのごきにはＳ１０に
進みＮＯのときにはＳ９に進む。作品遅角すミンタは、
第４図に示すように、アルニール濃度が高くなるに従っ
て大きくなるように品定され、また機関負荷が高くなる
に従って小さくなるように設定されている。

Ｓ９では、前記Ｓ３にて読出された調整用圧縮比Δεが
零を超えているか否かを判定し、ＹＥＳのときにはＳ１
０に進みＮｏのときに３１１に進む。

３１０では、調整用圧縮比Δεを零に設定してこの値を
ＲＡＭに記憶させる。Ｓｌｌでは、調整用Ｂ槽圧Δεを
零未満の所定値に設定してこの値をトＡＭに記憶させる
。従って、遅角量が遅角リミうりを超えたときに圧縮比
を小さくするように調整用圧縮比Δεが設定される。

一方、ノッキングの非発生時には、Ｓ１２におして、Ｍ
　Ｂ　Ｔ　＠御中か否かを判定し、ＹＥＳのときには３
１４に進みＮＯのときにはＳ１３に進む。

３１３では、検出されたアルコール濃度と機関を荷とに
基づいて点火時期の進角量をマツプから杉索し機関出力
を高めるべくノッキングの非発生限界内において点火時
期を進角制御する。この進角量は、第４図に示すように
、アルコール濃度が高くなるに従って大きくなるように
設定され、また機関負荷が高くなるに従って小さくなる
ように設定されている。

Ｓ１４では、進角制御時若しくはＭＢＴ制御制御台ける
トータル進角量が進角リミッタ内が否がを判定し、ＹＥ
ＳのときにはＳ１６に進みＮＯのときにはＳ１５に進む
。

３１５では、前記Ｓ３にて読出された調整用圧縮比Δε
が零未満か否かを判定し、ＹＥＳのときには３１６に進
みＮＯのときには３１７に進む。

Ｓ１６では、調整用圧縮比Δεを零に設定してこの値を
ＲＡＭに記憶させる。Ｓ１７では、調整用圧縮比Δεを
零を超える所定値に設定してこの値をＲＡＭに記憶させ
る。従って、進角量が進角リミッタを超えたときに圧縮
比を高めるように調整用圧縮比Δεが設定される。

コノようにして、５１０．３１１．５１６若しくハｓ１
７にて設定された調整用圧縮比Δεは次のルーチンにお
いて使用される。

制御装置１１は、前記Ｓ４にて設定された圧縮比εにな
るようにアクチュエータ５を介して圧縮比可変ピストン
６の位置を制御して燃焼室７の容積を変化させる。

以上説明したように、ＭＢＴ制御制御台角量が進角リミ
ッタを超えたときに設定された調整用圧縮比Δεと、ア
ルコール濃度に応じて設定された基本圧縮比ε。と、が
ら圧縮比εを高めるように設定するようにしたので、Ｍ
ＢＴ制御制御台火時期が進角リミッタにより制限されて
も、その分圧槽圧εを高めることにより最適な燃焼性を
点火時期及びアルコール濃度に拘わらず確保できるため
、機関出力、排気特性及び運転性を大幅に向上できる。

また、ノック制御時の遅角量が遅角リミッタを超えたと
きに設定された調整用圧縮比Δεと、アルコール濃度に
応じて設定された基本圧縮比ε。

とから圧縮比εを小さくするように設定したので、ノッ
ク制御時の点火時期が遅角リミッタにより制限されても
その分圧槽圧εを小さくすることによりノッキングを抑
制しつつ最適な燃焼性とアルコール濃度に拘わらず確保
でき、もって機関出方、排気特性及び運転性を向上でき
る。

第５図〜第８図は、本発明の請求項１〜３に対応する他
の実施例を示す。尚、第５図において、第１実施例と同
一要素には第２図と同一符号を付して説明する。

第５図において、制御装置１５には、クランキング時検
出手段としてのスタータスイッチ１４がらのオン・オフ
信号が入力されている。

制御装置１５は、第６図のフローチャートに従って、作
動しアクチュエータ５を介して圧縮比可変ピストン６の
位置を制御するようになっている。

次に、作用を第６図のフローチャートに従って説明する
。尚、前記第３図のフローチャートと同一ステップには
第３図と同一ステップ数を付して説明を省略する。

Ｓ２１では、スタータスイッチ１４がオンが否がを判定
し、ＹＥＳのときにはクランキング中と判断して３２２
に進みＮＯのときにはＳｌに進む。

Ｓ２２では、アルコール濃度センサ１２によす検出され
たアルコール濃度と水温センサにより検出された冷却水
温を読込む。

Ｓ２３では、検出されたアルコール濃度と冷却水温とに
基づいてクランキング圧縮比εをマツプから検索する。

このクランキング圧縮比ε。は第８図に示すように、ア
ルコール濃度が高くなルニ従って圧縮行程における燃焼
室温度を高めて気化を促進するように、高くなるように
設定され、また、冷却水温が低くなるに従って気化を促
進するために高くなるように設定されている。また、ク
ランキング圧縮比ε。は通常運転時の圧縮比εよりも高
く設定されている。

３２４では、検索されたクランキング圧縮比ε。

を圧縮比として設定する。

一方、Ｓ６においてノッキングが発生したと判定された
ときには、Ｓ２５で、検出されたアルコール濃度と機関
負荷とに基づいてノック制御時の遅角量をマツプから検
索する。この遅角量は、第１実施例と同様に第４図に示
すようにアルコール濃度と機関負荷とに対応させて設定
されている。

Ｓ２６では、検出されたアルコール濃度と機関負荷とに
基づいて遅角リミッタをマツプから検索する。この進角
リミッタは、第１実施例と同様に第４図に示すようにア
ルコール濃度と機関負荷とに。

対応させて設定されている。

Ｓ２７では、ノック制御時におけるトータル遅角量が遅
角リミッタ内か否かを判定し、ＹＥＳのときにはルーチ
ンを終了させＮＯのときには３２８に進む。

３２Ｂでは、検出されたアルコール濃度と機関負荷とに
基づいて補正量Δε、をマツプから検索する。この補正
量Δε、は、第７図に示すように、アルコール濃度が高
くなるに従って高くなるように設定され、また機関負荷
が冑くなるに従って小さくなるように設定されている。

３２９では、ＲＡＭに記憶されている前回ルーチンで設
定された調整用圧縮比Δεから前記補正量Δε１を滅じ
て新たな調整用圧縮比Δεを演算し、これをＲＡＭに記
憶させる。従って、トータル遅角量が遅角リミッタを超
えたときに、圧縮比εが小さくなるように補正される。

一方、ノンキングの非発生時には、３１２においてＭＢ
Ｔ制御中か否かを判定し、ＹＥＳのときにはＳ３２に進
みＮｏのときにはＳ３０に進む。

Ｓ３０では、検出されたアルコール濃度と機関負荷とに
基づいて進角量をマツプから検索する。この進角量は、
第１実施例と同様に第４図に示すように、アルコール濃
度と機関負荷とに対応させて設定されている。

Ｓ３１では、検出されたアルコール濃度と機関負荷とに
基づいて、進角リミッタをマツプから検索する。この進
角リミッタは、第１実施例と同様に第４図に示すように
、アルコール濃度と機関負荷とに対応させて設定されて
いる。

３３２では、進角制御時若しくはＭＢＴ制御時における
トータル進角量が進角リミッタ内か否かを判定し、ＹＥ
Ｓのときにはルーチンを終了させ、ＮＯのときにはＳ３
３に進む。

Ｓ３３では、検出されたアルコール濃度と機関負荷とに
基づいて前記３２８と同様に、補正量Δε。

をマツプから検索する。

３３４では、ＲＡＭに記憶されている前回ルーチンで設
定された調整用圧縮比Δεに前記補正量Δε、を加えて
新たな調整用圧縮比Δεを演算し、これをＲＡＭに記憶
させる。従って、トータル進角量が進角リミッタを超え
たときに、圧縮比εが高くなるように補正される。

このようにして、３２９若しくはＳ３４にて設定された
調整用圧縮比Δεは次回のルーチンの３４にてアルコー
ル濃度に応じて設定された基本圧縮比ε。に加算されて
圧縮比εが求められる。

このようにすると、第１実施例と同様な効果を奏すると
他、クランキング時の圧縮比をアルコール濃度と冷却水
温とに基づいて設定するようにしたので、クランキング
時の燃焼性をアルコール濃度及び冷却水温に拘わらず最
適に確保でき、もって始動性を向上できる。

〈発明の効果〉 本発明は、以上説明したように、請求項１においてはＭ
ＢＴ制御時の点火時期と燃料組成とに基づいて圧縮比を
設定し、また、請求項２においてはノック制御時の点火
時期と燃料組成とに基づいて圧縮比を設定するようにし
たので、最適な圧縮比を確保して燃焼性を最適にでき、
もって機関出力、排気特性及び運転性を大幅に向上でき
る。

また、請求項３においては、クランキング時に燃料組成
と冷却水温若しくはこれに関連する状態とに基づいて圧
縮比を設定するようにしたので、始動性を大幅に向上で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のクレーム対応図、第２図は本発明の第
１実施例を示す構成図、第３図は同上のフローチャート
、第４図は同上の作用を説明するための図、第５図は本
発明の第２実施例を示す構成図、第６図は同上のフロー
チャート、第７図及び第８図は同上の作用を説明するた
めの図、第９図は圧縮比制御装置の従来例を示す構成図
である。 ４・・・点火栓　　５・・・アクチュエータ　　６・・
・圧縮比可変用ピストン　　１１．１５・・・制御装置
　　１２・・・アルコール濃度センサ　　１３・・・燃
焼圧力センサ１４・・・スタータスイッチ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の燃料を混合した混合燃料が供給される内燃
   機関において、機関の圧縮比を変化させる圧縮比可変装
   置と、前記混合燃料の組成を検出する燃料組成検出手段
   と、燃焼室圧力を検出する燃焼室圧力検出手段と、検出
   された燃焼室圧力に基づいて燃焼行程における燃焼室圧
   力のピークが機関出力トルクが略最大となるクランク角
   位置になるように点火時期を設定するＭＢＴ点火時期設
   定手段と、設定された点火時期に基づいて点火栓を点火
   作動させる点火制御手段と、前記検出された燃料組成と
   設定された点火時期とに基づいて圧縮比を設定する圧縮
   比設定手段と、設定された圧縮比に基づいて前記圧縮比
   可変装置を駆動制御する駆動制御手段と、を備えたこと
   を特徴とする内燃機関の圧縮比制御装置。
2. （２）複数の燃料を混合した混合燃料が供給される内燃
   機関において、機関の圧縮比を変化させる圧縮比可変装
   置と、前記混合燃料の組成を検出する燃料組成検出手段
   と、ノッキングを検出するノッキング検出手段と、ノッ
   キング発生時にノッキングを抑制すべく点火時期を設定
   するノック点火時期設定手段と、設定された点火時期に
   基づいて点火栓を点火作動させる点火制御手段と、前記
   検出された燃料組成と設定された点火時期とに基づいて
   圧縮比を設定する圧縮比設定手段と、設定された圧縮比
   に基づいて前記圧縮比可変装置を駆動制御する駆動制御
   手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の圧縮比制
   御装置。
3. （３）複数の燃料を混合した混合燃料が供給される内燃
   機関において、機関の圧縮比を変化させる圧縮比可変装
   置と、前記混合燃料の組成を検出する燃料組成検出手段
   と、クランキング時を検出するクランキング時検出手段
   と、機関の冷却水温若しくはこれに関連する状態を検出
   する温度検出手段と、クランキング検出時に、前記検出
   された燃料組成と冷却水温若しくはこれに関連する状態
   とに基づいて圧縮比を設定する圧縮比設定手段と、設定
   された圧縮比に基づいて前記圧縮比可変装置を駆動制御
   する駆動制御手段と、を備えたことを特徴とする内燃機
   関の圧縮比制御装置。