内燃机的控制装置以及控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及内燃机的控制装置W及控制方法。
【背景技术】
[0002] 在能够变更内燃机压缩比的内燃机中，在低负荷运转时控制为相对高的压缩比， 在高负荷运转时控制为相对低的压缩比。因此，例如像加速时等那样在运转状态从低负荷 运转状态变化为高负荷运转状态时，随着负荷的增加而使内燃机压缩比降低。运样，在伴随 着运转状态的变化而使内燃机压缩比降低的情况下，如果因压缩比的响应延迟而使得实际 的压缩比高于目标值，则有可能产生爆震。
[0003] 因此，例如在专利文献1中公开有如下内燃机的控制装置，即，针对根据当前的内 燃机负荷（吸入空气量）而计算出的第1目标压缩比，进行考虑了由可变压缩比机构引起 的压缩比的响应延迟的相位提前处理，而计算出第2目标压缩比，将压缩比朝向该第2目标 压缩比进行控制。
[0004] 在运样的专利文献1中，在可变压缩比机构的压缩比的响应性优于吸入空气量的 响应性的情况下，能够计算出第2目标压缩比，能够使实际的压缩比充分接近本来的压缩 比即第1目标压缩比。
[0005] 但是，在吸入空气量的响应性优于可变压缩比机构的压缩比的响应性运样的情况 下，第2目标压缩比有可能无法追随第1目标压缩比。
[0006] 专利文献1 :日本特开2005 - 163739号公报
【发明内容】
[0007] 因此，本发明的内燃机的控制装置的特征在于，具有：预测进气量计算单元，其基 于内燃机的内燃机负荷而对从当前起经过规定时间之后的进气量进行计算；目标压缩比计 算单元，其基于由上述预测进气量计算单元计算出的预测进气量而对从当前起经过规定时 间之后的目标压缩比进行计算；W及控制指令值计算单元，其对使得实际的压缩比成为上 述目标压缩比的可变压缩比机构的控制指令值进行计算。
[000引根据本发明，即使在过渡时的进气量的响应性优于过渡时的压缩比的响应性的情 况下，也能够使实际的压缩比高精度地追随目标压缩比。
【附图说明】
[0009] 图1是表示本发明所设及的内燃机的控制装置的系统结构的概况的说明图。
[0010] 图2是示意性地表示在本发明所设及的内燃机的控制装置中应用的可变压缩比 机构的说明图。 W11] 图3是示意性地表示可变压缩比机构的连杆姿态的说明图，（A)表示高压缩比位 置，度）表示低压缩比位置。
[0012] 图4是表示可变压缩比机构的活塞动作的特性图。
[0013] 图5是示意性地表示可变压缩比机构中的处于低压缩比位置和高压缩比位置的 控制连杆和控制轴等的位置关系的说明图。
[0014] 图6是表示过渡时的填充效率和压缩比的变化的时序图。
[0015] 图7是表示本发明所设及的可变压缩比机构的控制流程的概况的框图。
[0016] 图8是目标压缩比计算对应图。
[0017] 图9是表示填充效率ITAC(t)的计算次序的框图。
[0018] 图10是表示规定时间化ct的计算次序的框图。
[0019] 图11是表示预测填充效率ITAC(t+化ct)的计算次序的框图。
[0020] 图12是表示预测进气量化(t巧act)的计算次序的流程图。
[0021] 图13是表示控制指令值（t)的计算次序的框图。
[0022] 图14是表示压缩比响应线图的一个例子的说明图。
【具体实施方式】
[0023] 下面，基于附图对本发明的一个实施例进行详细说明。首先，利用图1对应用了本 发明的内燃机1的基本结构进行说明。该内燃机1作为驱动源而搭载于车辆中，具备：进气 阀侧动阀机构4,其驱动进气阀2 ;排气阀侧动阀机构5,其驱动排气阀3 及可变压缩比 机构9,其通过变更在气缸体6的气缸7内往返运动的活塞8的上止点位置而能够变更内燃 机压缩比。
[0024] 进气阀侧动阀机构4及排气阀侧动阀机构5例如分别是通常的直动式的动阀机 构，进气、排气阀2、3的升程动作角、升程中屯、角的相位始终恒定。 阳0巧]在经由进气阀2与燃烧室10连接的进气通路11设置有：节气口13,其对进气集 气部12的上游侧进行开闭而调整吸入空气量（进气量）；W及燃料喷射阀14,其位于进气 集气部12的下游侧并喷射燃料。节气口13是能够相对于由驾驶者进行的对加速器踏板的 操作而独立地调整开度的电控的部件，由未图示的致动器驱动。
[00%] 并且，在进气通路11中，在节气口 13的上游侧设置有增压器15和空气流量计16。
[0027]增压器15对吸入的空气进行加压并将其送入到内燃机1的燃烧室10中，例如应 用由内燃机1的曲轴17驱动的机械式增压器（机械增压器）、利用排气能量的排气满轮式 增压器（满轮增压器）。空气流量计16位于增压器15的上游侧。
[002引另外，在进气通路11中，在节气口13和增压器15之间设置有：进气压力传感器18,其检测进气压力；W及进气溫度传感器19,其检测进气溫度。
[0029] 在经由排气阀3与燃烧室10连接的排气通路20中设置有检测排气空燃比的空燃 比传感器21。
[0030] 发动机控制单元巧CU) 22为具有CPU、ROM、RAMW及输入输出接口的周知的 电子计算机，除了上述空气流量计16的检测信号、上述进气压力传感器18的检测信号 度oost(t))、上述进气溫度传感器19的检测信号（Tm(t))W外，还输入有来自检测大气压 的大气压传感器23的大气压传感器信号、来自检测节气口 13的开度的节气口传感器24 的节气口传感器信号（TVO(t))、来自检测进气集气部12内的压力的集气部内压力传感器 25的集气部内压力传感器信号、来自检测内燃机1的冷却水溫度的水溫传感器26的水溫 传感器信号（Tw(t))、来自检测内燃机转速的曲轴转角传感器27的曲轴转角传感器信号 (Ne(t))、来自检测爆震的有无的爆震传感器28的爆震传感器信号、来自检测相当于负荷 (驾驶者的要求负荷）的加速器踏板的踏入量的加速器开度传感器29的加速器开度信号 (APO(t))、来自检测驱动可变压缩比机构8的电动机31的转角的电动机转角传感器32的 电动机转角传感器信号、来自检测电动机31的溫度的电动机溫度传感器33的电动机溫度 传感器信号（Tmo(t))、来自检测电动机31的电源电压的电源电压传感器34的电源电压传 感器信号（VB(t))等各种信号。此外，根据由电动机转角传感器32检测出的电动机31的 转角，可知通过可变压缩比机构9而实现的当前的内燃机压缩比即实际压缩比er(t)。
[0031] 并且，ECU22基于运些输入信号而向燃料喷射阀14、对燃烧室10内的混合气体进 行点火的火花塞35、节气口 13、可变压缩比机构9等输出控制信号，统一控制燃料喷射量、 燃料喷射定时、点火定时、节气口开度、内燃机压缩比等。
[0032] 如图2及图3所示，可变压缩比机构9利用由多个连杆将活塞8和曲轴17的曲轴 销40连结的多连杆式活塞一曲轴机构，具有：下连杆41，其W能够旋转的方式安装于曲轴 销40上；上连杆42,其将该下连杆41和活塞8连结追制轴43,其设置有偏屯、轴部44 ;W 及控制连杆45,其将偏屯、轴部44和下连杆41连结。上连杆42的一端W能够旋转的方式 安装于活塞销46上，另一端通过第1连结销47而能够旋转地与下连杆41连结。控制连杆 45的一端通过第2连结销48而能够旋转地与下连杆41连结，另一端能够旋转地安装于偏 屯、轴部44上。
[0033] 控制轴43配置为与曲轴17平行，且能够旋转地支撑于气缸体6。并且，经由齿轮 机构49而利用电动机31对该控制轴43进行旋转驱动，控制该控制轴43的旋转位置。
[0034] 利用电动机31变更控制轴43的旋转位置，从而还如图3所示，利用控制连杆45 而使得下连杆41的姿态变化，伴随着活塞8的活塞动作（行程特性）即活塞8的上止点位 置及下止点位置的变化，连续地变更?控制内燃机压缩比。
[0035] 根据利用了运种多连杆式活塞一曲轴机构的可变压缩比机构9,通过与内燃机运 转状态相对应地对内燃机压缩比进行优化而实现燃料消耗率、输出的改善，在此基础上，与 利用一根连杆将活塞和曲轴销连结的单连杆机构相比，能够将活塞行程特性（参照图4)本 身优化为例如接近单振动的特性。另外，与单连杆机构相比，能够使相对于曲轴行程的活塞 行程变长，能够实现内燃机整体高度的缩短化、高压缩比化。并且，通过对上连杆42的倾斜 进行优化，能够降低?优化作用于活塞8、气缸7的轴向载荷，能够实现活塞8、气缸7的轻 量化。
[0036] 另外，如果从高压缩比侧向低压缩比侧的变更延迟，则有可能过渡地产生爆震等， 因此如图5所示，该可变压缩比机构9构成为使得高压缩比侧的压缩比变更速度比低压缩 比侧的压缩比变更