專利名稱：發(fā)動機控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)動機控制裝置。
背景技術(shù)：
已公知如下的車輛在使用發(fā)動機和電動機(motor)的任一方或雙驅(qū)動車輛的 混合動力方式的車輛中，由具有可變壓縮比機構(gòu)的發(fā)動機構(gòu)成發(fā)動機，求取考慮了發(fā)動機 的效率、電動機的效率、動力傳遞系統(tǒng)的效率等全部的效率的全體效率變得最高的壓縮比， 將發(fā)動機的壓縮比控制為該全體效率變得最高的壓縮比(參照日本特開2004-44433號公 報)。但是，即使為了使全體效率變得最高而僅控制壓縮比，在燃料消耗的提高方面也 存在限度，現(xiàn)狀是希望開發(fā)能夠獲得更優(yōu)異的燃料消耗的車輛。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種發(fā)動機控制裝置，通過控制機械壓縮比和進(jìn)氣門的關(guān) 閉正時以增大發(fā)動機的要求輸出時，能夠一邊確保發(fā)動機的要求輸出，一邊獲得更優(yōu)異的 燃料消耗。根據(jù)本發(fā)明，提供一種發(fā)動機控制裝置，該發(fā)動機控制裝置具有輸出調(diào)整裝置，該 輸出調(diào)整裝置能夠設(shè)定可獲得相同的發(fā)動機輸出的所期望的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩和發(fā)動機轉(zhuǎn)速的 組合，具有能夠改變機械壓縮比的可變壓縮比機構(gòu)和能夠控制進(jìn)氣門的關(guān)閉正時的可變氣 門正時機構(gòu)，在發(fā)動機的要求輸出增大時，根據(jù)該要求輸出，選擇性地執(zhí)行如下控制，即通 過在將機械壓縮比維持在預(yù)定的壓縮比以上的狀態(tài)下使發(fā)動機轉(zhuǎn)速增大而滿足發(fā)動機的 要求輸出的最小燃料消耗維持控制；和一邊控制進(jìn)氣門的關(guān)閉正時以使向燃燒室內(nèi)的吸入 空氣量增大一邊將機械壓縮降低到上述預(yù)定的壓縮比以下以增大發(fā)動機轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩增大 控制。


圖1是發(fā)動機和輸出調(diào)整裝置的全體圖。圖2是用于說明輸出調(diào)整裝置的作用的圖。圖3是表示發(fā)動機的輸出、發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te和發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne的關(guān)系的圖。圖4是用于進(jìn)行車輛的運行控制的流程圖。圖5是用于說明蓄電池的充放電控制的圖。圖6是圖1所示的發(fā)動機的全體圖。圖7是可變壓縮比機構(gòu)的分解立體圖。圖8是圖解表示的發(fā)動機的側(cè)面剖視圖。圖9是表示可變氣門正時機構(gòu)的圖。圖10是表示進(jìn)氣門和排氣門的 升程(lift)量的圖。
圖11是用于說明機械壓縮比、實際壓縮比和膨脹比的圖。圖12是表示理論熱效率和膨脹比的關(guān)系的圖。圖13是用于說明通常循環(huán)和超高膨脹比循環(huán)的圖。 圖14是表示根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)矩的機械壓縮比等的變化的圖。圖15是表示等燃料消耗線和各工作線的圖。圖16是表示燃料消耗和機械壓縮比的變化的圖。圖17是表示等燃料消耗線(equal fuel consumption rate line，等燃費線)和 工作線(operation line，動作線)的圖。圖18是表示發(fā)動機的要求輸出增大或減少了時的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te和發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne 的變化樣子的圖。圖19是表示發(fā)動機的要求輸出增大或減少了時的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te和發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne 的變化樣子的圖。圖20是表示發(fā)動機的要求輸出增大或減少了時的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te和發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne 的變化樣子的圖。圖21是表示發(fā)動機的要求輸出增大或減少了時的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te和發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne 的變化樣子的圖。圖22是表示發(fā)動機的要求輸出增大或減少了時的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te和發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne 的變化樣子的圖。圖23是表示直到到達(dá)要求值的各目標(biāo)值的設(shè)定順序的圖。圖24是用于設(shè)定要求值NeX、TeX等的流程圖。圖25是表示發(fā)動機的要求輸出增大或減少了時的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te和發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne 的變化樣子的圖。圖26是表示發(fā)動機的要求輸出增大或減少了時的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te和發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne 的變化樣子的圖。圖27是表示發(fā)動機的要求輸出增大或減少了時的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te和發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne 的變化樣子的圖。
具體實施例方式圖1表示搭載于混合動力方式的車輛的火花點火式發(fā)動機1和輸出調(diào)整裝置2的 全體圖。首先參照圖1，對輸出調(diào)整裝置2進(jìn)行簡單說明。在圖1所示的實施例中，輸出調(diào) 整裝置2，由作為電動機和發(fā)電機工作的一對電動發(fā)電機MG1、MG2和行星齒輪機構(gòu)3構(gòu)成。 該行星齒輪機構(gòu)3具有太陽輪4、齒圈5、配置于太陽輪4和齒圈5之間的行星輪6、擔(dān)載行 星輪6的行星架7。太陽輪4連接于電動發(fā)電機MGl的旋轉(zhuǎn)軸8，行星架7連接于發(fā)動機1 的輸出軸9。另外，齒圈5的一方連接于電動發(fā)電機MG2的旋轉(zhuǎn)軸10，在另一方經(jīng)由帶11 而連接于被連接于驅(qū)動輪的輸出軸12。因此可知，若齒圈5旋轉(zhuǎn)，則與此相伴，將使得輸出 軸12旋轉(zhuǎn)。各電動發(fā)電機MG1、MG2包括具有安裝于各自對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)軸8、10上的并且在外周 面上安裝了多個永磁體的轉(zhuǎn)子13、15和卷設(shè)有形成旋轉(zhuǎn)磁場的勵磁線圈的定子14、16的交流同步電動機。各電動發(fā)電機MG1、MG2的定子14、16的勵磁線圈，連接于各自對應(yīng)的電動 機驅(qū)動控制電路17、18，這些電動機驅(qū)動控制電路17、18連接于產(chǎn)生直流高電壓的蓄電池 19。在圖1所示的實施例中，電動發(fā)電機MG2主要作為電動機工作，而電動發(fā)電機MGl主要 作為發(fā)電機工作。電子控制單元20包括數(shù)字計算機，具有由雙向總線21相互連接的ROM(只讀存儲 器)22、RAM (隨機存儲器)23、CPU (微處理器)24、輸入端口 25和輸出端口 26。在加速踏板 27連接有產(chǎn)生與加速踏板27的踩下量L成比例的輸出電壓的負(fù)荷傳感器28，負(fù)荷傳感器 28的輸出電壓通過對應(yīng)的AD轉(zhuǎn)換器25a輸入輸入端口 25。而且，在輸入端口 25連接有曲 軸每轉(zhuǎn)動例如15°產(chǎn)生輸出脈沖的曲軸轉(zhuǎn)角傳感器29。另外，表示蓄電池19的充放電電 流的信號和其它各種信號通過對應(yīng)的AD轉(zhuǎn)換器25a輸入輸入端口 25。另一方面，輸出端口 26連接于各電動機驅(qū)動控制電路17、18，并且經(jīng)由對應(yīng)的驅(qū)動電路26a連接到發(fā)動機1要 控制的元件，例如燃料噴射閥等。在驅(qū)動電動發(fā)電機MG2時，蓄電池19的直流高電壓在電動機驅(qū)動控制電路18中 變換為頻率為fm、電流值為Im的三相交流，該三相交流被供給定子16的勵磁線圈。該頻率 fm是使通過勵磁線圈產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子15的旋轉(zhuǎn)同步旋轉(zhuǎn)所需要的頻率，該頻率fm 基于旋轉(zhuǎn)軸10的轉(zhuǎn)速而由CPU24算出。在電動機驅(qū)動控制電路18，該頻率fm被設(shè)為三相 交流的頻率。另一方面，電動發(fā)電機MG2的輸出轉(zhuǎn)矩與三相交流的電流值Im大致成比例。 該電流值Im基于電動發(fā)電機MG2的要求輸出轉(zhuǎn)矩而在CPU24中算出，在電動機驅(qū)動控制電 路18將該電流值Im設(shè)為三相交流的電流值。此外，若設(shè)為通過外力驅(qū)動電動發(fā)電機MG2的狀態(tài)，則電動發(fā)電機MG2作為發(fā)電機 工作，此時產(chǎn)生的電力被再生至蓄電池19。在通過外力驅(qū)動電動發(fā)電機MG2時的要求驅(qū)動 轉(zhuǎn)矩在CPU24中算出，使電動機驅(qū)動控制電路18工作以將該要求驅(qū)動轉(zhuǎn)矩作用于旋轉(zhuǎn)軸 10。這樣的對電動發(fā)電機MG2的驅(qū)動控制對于電動發(fā)電機MGl也同樣地進(jìn)行。S卩，在 驅(qū)動電動發(fā)電機MGl時，將蓄電池19的直流高電壓在電動機驅(qū)動控制電路17中變換為頻 率為fm、電流值為Im的三相交流，該三相交流被供給定子14的勵磁線圈。此外，若設(shè)為通 過外力驅(qū)動電動發(fā)電機MGl的狀態(tài)，則電動發(fā)電機MGl作為發(fā)電機工作，此時產(chǎn)生的電力被 再生至蓄電池19。此時使電動機驅(qū)動控制電路17工作以將算出的要求驅(qū)動轉(zhuǎn)矩作用于旋 轉(zhuǎn)軸8。其次參照圖解性地示出行星齒輪機構(gòu)3的圖2 (A)，對作用于各軸8、9、10的轉(zhuǎn)矩的 關(guān)系和各軸8、9、10的轉(zhuǎn)速的關(guān)系進(jìn)行說明。在圖2(A)中T1示出太陽輪4的節(jié)圓(pitch circle)的半徑，r2示出齒圈5的節(jié) 圓的半徑?，F(xiàn)在設(shè)如圖2(A)所示的狀態(tài)下向發(fā)動機1的輸出軸9施加轉(zhuǎn)矩Te，而在行星輪 6的旋轉(zhuǎn)中心部產(chǎn)生朝向輸出軸9的旋轉(zhuǎn)方向的力F。此時在與行星輪6的嚙合部，在太陽 輪4和齒圈5上分別作用與力F相同方向的力F/2。其結(jié)果，在太陽輪4的旋轉(zhuǎn)軸8作用轉(zhuǎn) 矩Te s(= (F/2) ·Γι)，在齒圈5的旋轉(zhuǎn)軸10上作用轉(zhuǎn)矩TeH= (F/2) · r2)。另一方面， 作用于發(fā)動機1的輸出軸9的轉(zhuǎn)矩Te由F · (Γι+Γ2)/2表示，所以作用于太陽輪4的旋轉(zhuǎn)軸 8的轉(zhuǎn)矩Tes若用ri、r2、Te來表示，則成為Tes= OV(I^r2)) · Te，作用于齒圈5的旋轉(zhuǎn) 軸10上的轉(zhuǎn)矩Ter若用ri、r2、Te來表示，則成為Ter = (γ2/(Γι+γ2)) · Te。
S卩，在發(fā)動機1的輸出軸9上產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩Te按照巧r2的比分配為作用于太陽 輪4的旋轉(zhuǎn)軸8的轉(zhuǎn)矩Tes和作用于齒圈5的旋轉(zhuǎn)軸10上的轉(zhuǎn)矩Ter。此時，由于r2 > 巧，所以作用于齒圈5的旋轉(zhuǎn)軸10上的轉(zhuǎn)矩Ter必定比作用于太陽輪4的旋轉(zhuǎn)軸8的轉(zhuǎn)矩 Tes大。而且，若將太陽輪4的節(jié)圓的半徑iV齒圈5的節(jié)圓的半徑r2、即太陽輪4的齒數(shù)/ 齒圈5的齒數(shù)設(shè)為P，則轉(zhuǎn)矩Tes表示為Tes = ( P / (1+ P )) · Te，Ter表示為Ter = (1/ (1+P )) · Te。另一方面，若設(shè)發(fā)動機1的輸出軸9的旋轉(zhuǎn)方向、即圖2(A)中箭頭所示的轉(zhuǎn)矩Te 的作用方向為正轉(zhuǎn)方向，則在使行星架7的旋轉(zhuǎn)停止了的狀態(tài)下使太陽輪4向正轉(zhuǎn)方向旋 轉(zhuǎn)時，齒圈5向反對方向旋轉(zhuǎn)。此時太陽輪4和齒圈5的轉(zhuǎn)速比成為r2 r10圖2 (B)的 虛線Z1圖解性地表示此時的轉(zhuǎn)速的關(guān)系。而且，在圖2(B)中，縱軸相對于零(0)上方表示 正轉(zhuǎn)方向，下方表示逆轉(zhuǎn)方向。而且，在圖2(B)中，S表示太陽輪4，C表示行星架7，R表示 齒圈5。如圖2 (B)所示，設(shè)行星架C和齒圈R之間的間隔為T1，設(shè)行星架C和太陽輪S之 間的間隔為r2，用黑圓點表示太陽輪S、行星架C和齒圈R的轉(zhuǎn)速，則表示各轉(zhuǎn)速的點位于 虛線Z1所示的一直線上。 另一方面，若使太陽輪4、齒圈5、行星輪6之間的相對旋轉(zhuǎn)停止而使行星架7向正 轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)，則太陽輪4、齒圈5和行星架7向正轉(zhuǎn)方向以同一旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)。此時的轉(zhuǎn)速 的關(guān)系由虛線Z2表示。因此，實際的轉(zhuǎn)速的關(guān)系由使虛線Z1重疊于虛線Z2的實線Z而表 示，如此表示太陽輪S、行星架C和齒圈R的轉(zhuǎn)速的點位于由實線Z所表示的一直線上。因 此，若太陽輪S、行星架C和齒圈R中的任兩個的轉(zhuǎn)速決定了，則其余的一個的轉(zhuǎn)速也就自 己決定了。而且，若使用上述的rl/r2= P的關(guān)系，則如圖2 (B)所示，太陽輪C和行星架 C的間隔、行星架C和齒圈R的間隔成為1 P。圖2 (C)圖解性地示出太陽輪S、行星架C和齒圈R的轉(zhuǎn)速、作用于太陽輪S、行星 架C和齒圈R的轉(zhuǎn)矩。圖2 (C)的縱軸和橫軸與圖2(B)相同，此外，圖2(C)所示的實線對 應(yīng)于圖2(B)所示實線。另一方面，在圖2(C)中表示轉(zhuǎn)速的各黑圓點上標(biāo)記了作用于對應(yīng) 的旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)矩。而且，在各轉(zhuǎn)矩中，若轉(zhuǎn)矩的作用方向和旋轉(zhuǎn)方向相同的情況下，示出對 于對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)軸施加了驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的情況，若轉(zhuǎn)矩的作用方向和旋轉(zhuǎn)方向相反的情況下，示 出對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)軸施加轉(zhuǎn)矩的情況。在圖2 (C)所示的例子中，發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te作用于行星架C，該發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te被分配 為施加于齒圈R的轉(zhuǎn)矩Ter和施加于太陽輪S的轉(zhuǎn)矩Tes。在齒圈R的旋轉(zhuǎn)軸10上，作用 有所分配的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Ter、電動發(fā)電機MG2的轉(zhuǎn)矩Tm2以及用于驅(qū)動車輛的車輛驅(qū)動轉(zhuǎn)矩 Tr，這些轉(zhuǎn)矩Ter、Tm2、Tr相平衡。在圖2(C)所示的情況下，轉(zhuǎn)矩Tm2的轉(zhuǎn)矩的作用方向和 旋轉(zhuǎn)方向相同，所以該轉(zhuǎn)矩Tm2成為對齒圈R的旋轉(zhuǎn)軸10施加驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，因此，此時電動發(fā) 電機MG2作為驅(qū)動電動機工作。在圖2(C)所示的情況下，此時所分配的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Ter和 由電動發(fā)電機MG2產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩Tm2之和與車輛驅(qū)動轉(zhuǎn)矩Tr相等。因此，此時車輛由發(fā)動機 1和電動發(fā)電機MG2驅(qū)動。另一方面，在太陽輪5的旋轉(zhuǎn)軸8上，作用有所分配的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Tes、電動發(fā)電機 MGl的轉(zhuǎn)矩Tm1，這些轉(zhuǎn)矩Tes、Tm1相平衡。在圖2(C)所示的情況下，轉(zhuǎn)矩Tm1的轉(zhuǎn)矩的作 用方向和旋轉(zhuǎn)方向相反，所以該轉(zhuǎn)矩Tm1為從齒圈R的旋轉(zhuǎn)軸10施加驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，因此，此時 電動發(fā)電機MGl作為發(fā)電機工作。即，此時所分配的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Tes和用于驅(qū)動電動發(fā)電機MGl的轉(zhuǎn)矩相等。因此，此時電動發(fā)電機MGl由發(fā)動機1驅(qū)動。
在圖2(C)中，Nr, Ne、Ns分別表示齒圈R的旋轉(zhuǎn)軸10、行星架C的旋轉(zhuǎn)軸即驅(qū)動 軸9、太陽輪S旋轉(zhuǎn)軸8的轉(zhuǎn)速，因此，各軸8、9、10的轉(zhuǎn)速的關(guān)系和作用于各軸8、9、10的轉(zhuǎn) 矩的關(guān)系，從圖2(C) —目了然。圖2 (C)稱作列線圖(nomogram)，圖2(C)所示的實線稱為 動作列線(operational line)。如圖2(C)所示，若設(shè)車輛驅(qū)動轉(zhuǎn)矩為Tr，齒圈5的轉(zhuǎn)速為Nr，則用于驅(qū)動車輛的 車輛驅(qū)動輸出Pr表示為Pr = Tr ·Νγ。另外，此時的發(fā)動機1的輸出(功率)Pe由發(fā)動機 轉(zhuǎn)矩Te和發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne的積Te -Ne表示。另一方面，此時電動發(fā)電機MGl的發(fā)電能量同 樣地由轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的積表示，因此，電動發(fā)電機MGl的發(fā)電能量為Tm1 *Ns。另外，電動發(fā)電 機MG2的驅(qū)動能量也由轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的積表示，因此，電動發(fā)電機MG2的驅(qū)動能量為Tm2 ·Νγ。 在此，若設(shè)電動發(fā)電機MGl的發(fā)電能量Tm1 · Ns與電動發(fā)電機MG2的驅(qū)動能量Tm2 · Nr相 等，以由電動發(fā)電機MGl發(fā)電的電力來驅(qū)動電動發(fā)電機MG2，則發(fā)動機1的全部輸出Pe用于 車輛驅(qū)動輸出Pr。此時，Pr = Pe,因此，Tr · Nr = Te · Ne。S卩，發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te變換為車輛 驅(qū)動轉(zhuǎn)矩Tr。因此，輸出調(diào)整裝置2進(jìn)行轉(zhuǎn)矩變換作用。而且，實際由于存在發(fā)電損失和/ 或齒輪傳遞損失，所以不能將發(fā)動機1的全部輸出Pe用于車輛驅(qū)動輸出Pr，而輸出調(diào)整裝 置2仍進(jìn)行轉(zhuǎn)矩變換作用。圖3(A)示出發(fā)動機1的等輸出線Pe1 Pe9，在各輸出的大小之間的關(guān)系為=Pe1 < Pe2 < Pe3 < Pe4 < Pe5 < Pe6 < Pe7 < Pe8 < Pe9。而且，圖3 (A)的縱軸表示發(fā)動機轉(zhuǎn)矩 Te，圖3(A)的橫軸表示發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne。從圖3(A)可知，存在無數(shù)個滿足為驅(qū)動車輛所要求 的發(fā)動機1的要求輸出Pe的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te和發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne的組合，在該情況下無論如何 選擇發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te和發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne的組合，在輸出調(diào)整裝置2中都可以將發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te 變換為車輛驅(qū)動轉(zhuǎn)矩Tr。因此，若使用該輸出調(diào)整裝置2，能夠設(shè)定能得到相同的發(fā)動機輸 出Pe的所期望的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te和發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne的組合。在本發(fā)明中，如后所述，設(shè)定能 夠一邊確保發(fā)動機1的要求輸出Pe同時可獲得最佳的燃料消耗的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te和發(fā)動機 轉(zhuǎn)速Ne的組合。圖3 (A)所示的關(guān)系預(yù)先存儲于R0M22內(nèi)。圖3(B)示出加速踏板27的等加速踏板開度線、即等踩踏量線L，對于各等踩踏量 線L分別用百分比示出踩踏量L。而且，圖3(B)的縱軸表示對車輛驅(qū)動所要求的要求車輛 驅(qū)動轉(zhuǎn)矩TrX，圖3(B)的橫軸表示齒圈5的轉(zhuǎn)速Nr。從圖3(B)可知，要求車輛驅(qū)動轉(zhuǎn)矩 TrX由加速踏板27的踩踏量L與此時的齒圈5的轉(zhuǎn)速Nr決定。圖3 (B)所示的關(guān)系預(yù)先存 儲于R0M22內(nèi)。下面參照圖4說明用于使車輛運行的基本的控制例程。而且該例程由每隔一定時 間的中斷而執(zhí)行。參照圖4，首先，在步驟SlOO中檢測出齒圈5的轉(zhuǎn)速Nr。接著在步驟SlOl讀入加 速踏板27的踩踏量L。其次在步驟S102由圖3 (B)所示的關(guān)系算出要求車輛驅(qū)動轉(zhuǎn)矩TrX。 其次在步驟S103通過使要求車輛驅(qū)動轉(zhuǎn)矩TrX和齒圈5的轉(zhuǎn)速Nr相乘而算出要求車輛驅(qū) 動輸出Pr ( = TrX · Nr)。其次在步驟S104向要求車輛驅(qū)動輸出Pr加算為了蓄電池19的 充放電而應(yīng)增大或減小的發(fā)動機輸出Pd、以及為輔機的驅(qū)動所需要的發(fā)動機輸出Ph而算 出對發(fā)動機1所要求的輸出Pn。而且，用于蓄電池19的充放電的發(fā)動機輸出Pd通過如后 述的圖5(B)所示的例程而算出。
其次在步驟S105使對發(fā)動機1所要求的輸出Pr除以輸出調(diào)整裝置2中的轉(zhuǎn)矩變 換的效率7t而算出最終的發(fā)動機1的要求輸出Pe ( = Pn/η t)。其次在步驟S106中，由圖 3(A)所示的關(guān)系，設(shè)定滿足發(fā)動機的要求輸出Pe并且可獲得最小燃料消耗(minimum fuel consumption)的要求發(fā)動機轉(zhuǎn)矩TeX和要求發(fā)動機轉(zhuǎn)速NeX等。該要求發(fā)動機轉(zhuǎn)矩TeX和 要求發(fā)動機轉(zhuǎn)速NeX等的設(shè)定在后述的圖24所示例程中進(jìn)行。而且，本明中所謂最小燃料 消耗是指不僅發(fā)動機1的效率還考慮了輸出調(diào)整裝置2的齒輪傳遞效率等情況下的最小燃 料消耗。其次在步驟S107由要求車輛轉(zhuǎn)矩TrX和要求發(fā)動機轉(zhuǎn)矩TeX算出電動發(fā)電機 G2的要求轉(zhuǎn)矩Tm2X( = TrX-Ter = TrX-TeX/(1+P ))。其次在步驟S108中由齒圈5的 轉(zhuǎn)速Nr和要求發(fā)動機轉(zhuǎn)矩NeX算出太陽輪4的要求轉(zhuǎn)速NsX。而且，由圖2(C)所示關(guān)系 (NeX-Ns) (Nr-NeX) =Iip，所以太陽輪4的要求轉(zhuǎn)速NsX如在圖4的步驟S108中所 示表示為Nr-(Nr-NeX) · (1+p)/p。其次在步驟S109中，控制電動發(fā)電機MGl以使得電動發(fā)電機MGl的轉(zhuǎn)速成為要求 轉(zhuǎn)速NsX。若電動發(fā)電機MGl的轉(zhuǎn)速成為要求轉(zhuǎn)速NsX，則發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne成為要求發(fā)動機 轉(zhuǎn)速NeX，因此，發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne由電動發(fā)電機MGl而被控制為要求發(fā)動機轉(zhuǎn)速NeX。其次在 步驟SllO中，控制電動發(fā)電機MG2以使得電動發(fā)電機MG2的轉(zhuǎn)矩成為要求轉(zhuǎn)矩Tm2X。其次 在步驟Sl 11中，算出為獲得要求發(fā)動機轉(zhuǎn)矩TeX所需要的燃料噴射量和/或設(shè)為目標(biāo)的節(jié) 氣門的開度等，在步驟S112中基于它們而進(jìn)行發(fā)動機1的控制?？墒牵诨旌蟿恿Ψ绞降能囕v中，需要總是將蓄電池19的充電量維持在一定量以 上，于是本發(fā)明所涉及的實施例中，如圖5(A)所示將充電量SOC維持在下限值SC1和上限 值SC2之間。即，在本發(fā)明所涉及的實施例中，若充電量SOC低于下限值SC1,則為了增大發(fā) 電量而強制地提高發(fā)動機輸出，若充電量SOC超出上限值SC2,則為了增大由電動發(fā)電機的 電力消耗量而強制地降低發(fā)動機輸出。而且，充電量SOC例如由累計蓄電池19的充放電電 流I而算出。圖5(B)示出蓄電池19的充放電的控制例程，該例程由每隔一定時間的中斷而執(zhí) 行。參照圖5 (B)，首先，步驟S102中，使充電量SOC與蓄電池19的充放電電流I相加。 該電流值I在充電時設(shè)為正，在放電時設(shè)為負(fù)。其次在步驟S121中，判斷是否在強制對蓄 電池19充電期間，若不為強制的充電期間，則進(jìn)入步驟S122而判斷充電量SOC是否比下限 值SC1低。若SOC < SC1，則進(jìn)入步驟S124，在圖4的步驟S104中的發(fā)動機輸出Pd設(shè)為預(yù) 先設(shè)定的值Pd115此時強制地使發(fā)動機輸出增大，強制地對蓄電池19充電。若對蓄電池19 強制充電，則從步驟S121進(jìn)入步驟S123而判斷強制的充電作用是否結(jié)束了，進(jìn)入步驟S124 直到強制的充電作用結(jié)束。
另一方面，在步驟S122中判斷為SOC彡SC1時，則進(jìn)入步驟S125而判斷是否在強 制從蓄電池19放電期間。在不是強制的放電期間時進(jìn)入步驟S126而判斷充電量SOC是否 超出上限值SC2。若SOC > SC2,則進(jìn)入步驟S128，在圖4的步驟S104中的發(fā)動機輸出Pd設(shè) 為預(yù)先設(shè)定的值_Pd2。此時強制地使發(fā)動機輸出減小，強制地使蓄電池19放電。若使蓄電 池19強制放電，則從步驟S125進(jìn)入步驟S127而判斷強制的放電作用是否結(jié)束了，進(jìn)入步 驟S128直到強制的放電作用結(jié)束。
其次參照圖6對圖1所示的火花點火式發(fā)動機進(jìn)行說明。 參照圖6，附圖標(biāo)記30表示曲軸箱、31表示氣缸體、32表示氣缸蓋、33表示活塞、 34表示燃燒室、35表示配置在燃燒室34的頂面中央部的火花塞、36表示進(jìn)氣門、37表示進(jìn) 氣口、38表示排氣門、39表示排氣口。進(jìn)氣口 37通過進(jìn)氣支管40被連接到調(diào)整槽(surge tank，穩(wěn)壓箱)41，在各進(jìn)氣支管40分別配置用于向?qū)?yīng)的進(jìn)氣口 37內(nèi)噴射燃料的燃料噴 射閥42。另外，也可代替將燃料噴射閥42安裝于各進(jìn)氣支管40，而將燃燒噴射閥42配置 在各燃燒室34內(nèi)。調(diào)整槽41通過進(jìn)氣道43被連接到空氣濾清器44，在進(jìn)氣道43內(nèi)配置由致動器 45驅(qū)動的節(jié)氣門46和使用例如熱線(紅外線，hot wire)的吸入空氣量檢測器47。另一 方面，排氣口 39通過排氣歧管48被連接到內(nèi)置了例如三元催化劑的催化劑轉(zhuǎn)換器49，在排 氣歧管48內(nèi)配置空燃比傳感器49a。另一方面，在如圖6所示的實施例中，在曲軸箱30和氣缸體31的連接部設(shè)置有可 變壓縮比機構(gòu)A，該可變壓縮比機構(gòu)A可通過改變曲軸箱30和氣缸體31的氣缸軸線方向的 相對位置來改變活塞33位于壓縮上止點時的燃燒室34的容積；另外，還設(shè)置有為了控制實 際供給到燃燒室34內(nèi)的吸入空氣量而能夠控制進(jìn)氣門7的關(guān)閉正時的可變氣門正時機構(gòu) B0圖7表示圖6中所示的可變壓縮比機構(gòu)A的分解立體圖。圖8表示圖解表示的發(fā) 動機1的側(cè)面剖視圖。參照圖7，在氣缸體31的兩側(cè)壁的下方形成有相互隔著間隔的多個 突出部50，在各突出部50內(nèi)分別形成有截面圓形的凸輪插入孔51。另一方面，在曲軸箱30 的上壁面上形成有相互隔著間隔且分別嵌合在對應(yīng)的突出部50之間的多個突出部52，在 這些各突出部52內(nèi)也分別形成有截面圓形的凸輪插入孔53。如圖7所示設(shè)置有一對凸輪軸54、55，在各凸輪軸54、55上每隔一段固定有一可旋 轉(zhuǎn)地插入各凸輪插入孔51內(nèi)的圓形凸輪56。這些圓形凸輪56成為與各凸輪軸54、55的旋 轉(zhuǎn)軸線同軸。另一方面，在各圓形凸輪56之間，延伸著如在圖8中用剖面線所示相對于各 凸輪軸54、55的旋轉(zhuǎn)軸線偏心配置的偏心軸57，在該偏心軸57上偏心地且可旋轉(zhuǎn)地安裝有 別的圓形凸輪58。如圖7所示這些圓形凸輪58配置在各圓形凸輪56之間，這些圓形凸輪 58可旋轉(zhuǎn)地插入對應(yīng)的各凸輪插入孔53內(nèi)。若從圖8㈧中所示的狀態(tài)使固定在各凸輪軸54、55上的圓形凸輪56如圖8(A) 中實線的箭頭所示地向相互相反的方向旋轉(zhuǎn)，則偏心軸57朝下方中央移動，因此，圓形凸 輪58在凸輪插入孔53內(nèi)如圖8 (A)的虛線的箭頭所示向與圓形凸輪56相反的方向旋轉(zhuǎn)， 若如圖8(B)所示偏心軸57移動到下方中央，則圓形凸輪58的中心向偏心軸57的下方移動。如比較圖8㈧和圖8⑶可知，曲軸箱30和氣缸體31的相對位置由圓形凸輪56 的中心和圓形凸輪58的中心之間的距離確定，圓形凸輪56的中心和圓形凸輪58的中心的 距離變得越大，則氣缸體31離曲軸箱30越遠(yuǎn)。若氣缸體31從曲軸箱30離開，則活塞33 位于壓縮上止點時的燃燒室34的容積增大，因此，通過使各凸輪軸54、55旋轉(zhuǎn)可以改變活 塞33位于壓縮上止點時的燃燒室34的容積。如圖7所示，為了使各凸輪軸54、55向彼此相反方向旋轉(zhuǎn)，在驅(qū)動馬達(dá)59 (驅(qū)動電 機)的旋轉(zhuǎn)軸安裝有各自螺旋方向相反的一對蝸輪61、62。與這對蝸輪61、62嚙合的齒輪63、64分別固定于各凸輪軸54、55的端部。在該實施例中，通過驅(qū)動驅(qū)動馬達(dá)59，可以在寬 范圍改變活塞33位于壓縮上止點時的燃燒室34的容積。另外，圖6 圖8所示的可變壓 縮比機構(gòu)A是表示一個例子，也可以使用任何形式的可變壓縮比機構(gòu)。另一方面，圖9表示圖6中安裝在用于驅(qū)動進(jìn)氣門36的凸輪軸70的端部的可變 氣門正時機構(gòu)B。參照圖9，該可變氣門正時機構(gòu)B具有由發(fā)動機1的輸出軸9通過正時 帶而被使得向箭頭方向旋轉(zhuǎn)的正時(同步)帶輪71、與正時帶輪71 —起旋轉(zhuǎn)的圓筒形外殼 72、與進(jìn)氣門驅(qū)動用凸輪軸70 —起旋轉(zhuǎn)且相對于圓筒形外殼72可相對旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸73、從 圓筒形外殼72的內(nèi)周面延伸到旋轉(zhuǎn)軸73的外周面的多個分隔壁74、和在各分隔壁74之間 從旋轉(zhuǎn)軸73的外周面延伸到圓筒形外殼72的內(nèi)周面的葉片(Vane)75 ；在各葉片75的兩 側(cè)分別形成有提前角用油壓室76和延遲 角用油壓室77。向各油壓室76、77的工作油的供給控制由工作油供給控制閥78進(jìn)行。該工作油 供給控制閥78具有分別被連接到各油壓室76、77的油壓口 79、80，從油壓泵81排出的工 作油的供給口 82，一對排油口 (drain port) 83、84，和進(jìn)行各口 79、80、82、83、84之間的連 通、隔斷控制的滑閥(spoolValVe)85。在應(yīng)使進(jìn)氣門驅(qū)動用凸輪軸70的凸輪的相位提前時，在圖9中使滑閥85向右方 移動，從供給口 82供給的工作油通過油壓口 79被供給到提前角用油壓室76，并且，延遲角 用油壓室77內(nèi)的工作油從排油口 84被排出。此時，使旋轉(zhuǎn)軸73相對于圓筒形外殼72向 箭頭方向相對旋轉(zhuǎn)。與此相對，在應(yīng)使進(jìn)氣門驅(qū)動用凸輪軸70的凸輪的相位延遲時，在圖9中使滑閥 85向左方移動，從供給口 82供給的工作油通過油壓口 80被供給到延遲角用油壓室77，并 且，提前角用油壓室76內(nèi)的工作油從排油口 83被排出。此時，使旋轉(zhuǎn)軸73相對于圓筒形 外殼72向與箭頭相反方向相對旋轉(zhuǎn)。在使旋轉(zhuǎn)軸73相對于圓筒形外殼72相對旋轉(zhuǎn)時，若滑閥85返回圖9中所示的中 立位置，則使旋轉(zhuǎn)軸73的相對旋轉(zhuǎn)動作停止，旋轉(zhuǎn)軸73保持在此時的相對旋轉(zhuǎn)位置。因此， 可以用可變氣門正時機構(gòu)B使進(jìn)氣門驅(qū)動用凸輪軸70的凸輪的相位提前期望量，可以用可 變氣門正時機構(gòu)B使進(jìn)氣門驅(qū)動用凸輪軸70的凸輪的相位延遲期望量。在圖10中，實線表示由可變氣門正時機構(gòu)B使進(jìn)氣門驅(qū)動用凸輪軸70的凸輪的 相位提前(提前量)最大時；虛線表示使進(jìn)氣門驅(qū)動用凸輪軸70的凸輪的相位延遲最大 時。因此，進(jìn)氣門36的打開時間可在圖10中用實線表示的范圍和用虛線表示的范圍之間 任意設(shè)定，因此，進(jìn)氣門36的關(guān)閉正時也可任意設(shè)定在圖10中用箭頭C表示的范圍內(nèi)的任 意曲軸轉(zhuǎn)角。圖6和圖9中所示的可變氣門正時機構(gòu)B是表示一例子，也可以使用例如可以在 將進(jìn)氣門的打開正時維持恒定的狀態(tài)下僅改變進(jìn)氣門的關(guān)閉正時的可變氣門正時機構(gòu)等 各種形式的可變氣門正時機構(gòu)。接著，參照圖11對本申請中所使用的術(shù)語的意思進(jìn)行說明。另外，圖11的(A)、 (B)、(C)中為了說明示出了燃燒室容積為50ml且活塞的行程容積為500ml的發(fā)動機，在這 些圖11的(A)、(B)、(C)中，燃燒室容積表示活塞位于壓縮上止點時的燃燒室的容積。圖11㈧對機械壓縮比進(jìn)行了說明。機械壓縮比為僅由壓縮行程時的活塞的行程 容積和燃燒室容積機械地確定的值，該機械壓縮比由(燃燒室容積+行程容積)/燃燒室容積表示。在圖Il(A)所示的例子中該機械壓縮比為(50ml+500ml)/50ml = 11。圖Il(B)對實際壓縮比進(jìn)行了說明。該實際壓縮比為由從實際開始壓縮作用時到 活塞到達(dá)上止點的實際活塞行程容積和燃燒室容積確定的值；該實際壓縮比由(燃燒室容 積+實際的行程容積)/燃燒室容積表示。即如圖Il(B)所示在壓縮行程即使活塞開始上升 而在進(jìn)氣門開著的期間也不進(jìn)行壓縮作用，從進(jìn)氣門關(guān)閉了時起開始實際的壓縮作用。因 此，實際壓縮比使用實際的行程容積如上述表示。在圖Il(B)中所示的例子中實際壓縮比 為(50ml+450ml)/50ml = 10。圖11 (C)對膨脹比進(jìn)行了說明。膨脹比為由膨脹行程時的活塞的行程容積和燃燒 室容積確定的值，該膨脹比由(燃燒室容積+行程容積)/燃燒室容積表示。在圖Il(C)中 所示的例子中該膨脹比為(50ml+500ml)/50ml = 11。接著，參照圖12和圖13對作為本發(fā)明中所使用的超高膨脹比循環(huán)進(jìn)行說明。另 夕卜，圖12表示理論熱效率和膨脹比和實際壓縮比ε的關(guān)系，圖13表示本發(fā)明中根據(jù)要求 發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te分別使用的通常的循環(huán)和超高膨脹比循環(huán)的比較。圖13㈧表示在進(jìn)氣門在下止點附近關(guān)閉且從大致進(jìn)氣下止點附近開始由活塞 產(chǎn)生的壓縮作用的情況下的通常循環(huán)。該圖13㈧表示的例子也與圖11的(A)、(B)、(C) 中所示的例子同樣地，將燃燒室容積設(shè)為50ml、活塞的行程容積設(shè)為500ml。如由圖13(A) 可知那樣在通常循環(huán)中機械壓縮比為(50ml+500ml)/50ml = 11、實際壓縮比也大致為11、 膨脹比也為(50ml+500ml)/50ml = 11。即，在通常的內(nèi)燃機中，機械壓縮比、實際壓縮比和 膨脹比為大致相等。圖12中的實線表示實際壓縮比ε和膨脹比大致相等的情況下的、即通常循環(huán) (cycle)中的理論熱效率的變化?？芍谶@種情況下，膨脹比變得越大即實際壓縮比變得 越高則理論熱效率變得越高。因此，在通常的循環(huán)中要提高理論熱效率，只要提高實際壓縮 比即可。但是，因在發(fā)動機高負(fù)荷運行時產(chǎn)生爆振的制約，實際壓縮比ε即膨脹比最大也 只能提高到12左右，這樣一來，在通常循環(huán)中不能充分提高理論熱效率。另一方面，在這樣的情況下，對嚴(yán)格區(qū)分機械壓縮比和實際壓縮比ε來提高理論 熱效率進(jìn)行了研究，其結(jié)果發(fā)現(xiàn)了 理論熱效率受膨脹比支配，若實際壓縮比ε升高到某 一程度，則實際壓縮比ε對理論熱效率幾乎不產(chǎn)生影響。即，若提高實際壓縮ε則爆發(fā)力 提高，但是為了進(jìn)行壓縮需要大量的能量，這樣一來，即使提高實際壓縮比ε，理論熱效率 也幾乎不會變高。與此相對，若加大膨脹比，則在膨脹行程時對活塞作用壓下力的時間變 長，這樣一來，活塞對曲軸施加旋轉(zhuǎn)力的時間變長。因此，若膨脹比變得越大則理論熱效率 變得越高。圖12的虛線表示將實際壓縮比ε分別固定在5、6、7、8、9、10的狀態(tài)下提高了 膨脹比的情況下的理論熱效率。在圖12中黑圓點表示將實際壓縮比ε設(shè)為5、6、7、8、9、10 時的理論熱效率的峰值的位置。從圖12可知將實際壓縮比ε維持在例如10這樣的低值 的狀態(tài)下提高膨脹比時的理論熱效率的上升量、與如圖12中的實線所示那樣使實際壓縮 比ε也隨著膨脹比增大的情況下的理論熱效率的上升量沒有大的差別。 這樣，若將實際壓縮比ε維持在低的值，則不會產(chǎn)生爆振(knocking)，因此，若在 將實際壓縮比ε維持在低的值的狀態(tài)下提高膨脹比，則可阻止爆振的產(chǎn)生同時可大幅提 高理論熱效率。在圖13(B)中表示如下情況下的一例子使用可變壓縮比機構(gòu)A和可變氣 門正時機構(gòu)B使實際壓縮比ε維持在低的值的同時提高膨脹比。
參照圖13(B)，在該例子中，由可變壓縮比機構(gòu)A使燃燒室容積從50ml減少到 20ml。另一方面，由可變氣門正時機構(gòu)B延遲進(jìn)氣門的關(guān)閉正時使得實際的活塞行程容積 從500ml變?yōu)?00ml。其結(jié)果，在本例子中，實際壓縮比變?yōu)?20ml+200ml)/20ml = 11，膨 脹比變?yōu)?20ml+500ml)/20ml = 26。在圖13(A)中所示的通常的循環(huán)中如前述實際壓縮比 大致為11而膨脹比為11，與這種情況相比可知在圖13⑶中所示的情況下僅膨脹比被提 高到26。這就是其被稱為超高膨脹比循環(huán)的原因。 如前所述，若提高膨脹比，則理論熱效率提高，燃料消耗改善。因此，優(yōu)選地在盡可 能寬廣的運行區(qū)域中提高膨脹比。但是，在圖13⑶中所示的超高膨脹比循環(huán)中，壓縮行程 時的實際活塞行程容積被減小，因此，可吸入燃燒室34內(nèi)的吸入空氣量變少，因此，該超高 膨脹比循環(huán)僅可在供給到燃燒室34內(nèi)的吸入空氣量少時、即發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te比較低時采用。 因此，在本發(fā)明的實施例中，在要求發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te低時設(shè)為圖13(B)中所示的超高膨脹比 循環(huán)，在要求發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te高時設(shè)為圖13(A)中所示的通常的循環(huán)。接著，參照圖14，對根據(jù)要求發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te如何控制發(fā)動機1進(jìn)行說明。在圖14中示出了 根據(jù)要求發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te的機械壓縮比、膨脹比、進(jìn)氣門36的關(guān) 閉正時、實際壓縮比、吸入空氣量、節(jié)氣門46的開度和燃料消耗的各自變化。燃料消耗表示 車輛在預(yù)定的行駛模式下行駛了預(yù)定的行駛距離時的燃料消耗量，因此表示燃料消耗的值 隨著燃料消耗越變良好而越變小。另外，在根據(jù)本發(fā)明的實施例中，為了可用催化劑轉(zhuǎn)換器 49內(nèi)的三元催化劑同時降低排氣中的未燃HC、C0和N0X，通常在燃燒室34內(nèi)的平均空燃比 基于空燃比傳感器49a的輸出信號被反饋控制為理論空燃比。圖12示出如此將燃燒室34 內(nèi)的平均空燃比設(shè)為理論空燃比時的理論熱效率。另一方面，如此，在本發(fā)明的實施例中，由于燃燒室34內(nèi)的平均空燃比被控制為 理論空燃比，所以發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te與被供給燃燒室34內(nèi)的吸入空氣量成比例，因此，如圖14 中所示，發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te越降低，則越使吸入空氣量減少。因此，為了使得要求發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te 越降低則吸入空氣量越減少，如在圖14中實線所示進(jìn)氣門36的關(guān)閉正時被延遲。如此通 過使進(jìn)氣門36的關(guān)閉正時延遲來控制吸入空氣量期間，節(jié)氣門46被保持在全開狀態(tài)。另 一方面，若要求發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te變得比某一值Te1低，則就不再能夠通過控制進(jìn)氣門36的關(guān) 閉正時來將吸入空氣量控制為必要的吸入空氣量。因此，在要求發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te變得比該值 Te1、即界限值Te1低時，進(jìn)氣門36的關(guān)閉正時被保持為界限值Te1時的界限關(guān)閉正時，在此 時由節(jié)氣門46控制吸入空氣量。另一方面，如前所述，在要求發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te低時，采用超高膨脹比循環(huán)，因此，如 圖14所示，在要求發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te低時，通過提高機械壓縮比來提高膨脹比。但是，在如圖 12所示例如實際壓縮比ε設(shè)為10的情況下，膨脹比為35左右時，理論熱效率成為峰值。 因此，在要求發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te低時，優(yōu)選地提高機械壓縮比直到膨脹比為35左右。但是為提 高機械壓縮比直到膨脹比為35左右在結(jié)構(gòu)上存在制約，所以比較困難。于是，在本發(fā)明的 實施例中，在要求發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te低時，將機械壓縮比設(shè)為結(jié)構(gòu)上可能的最大機械壓縮比以 獲得盡可能高的膨脹比。另一方面，若在將機械壓縮比維持為最大機械壓縮比的狀態(tài)下為了增大吸入空氣 量而提前進(jìn)氣門36的關(guān)閉正時，則實際壓縮比變大。但是實際壓縮比存在最大也就是維持 在12以下的必要。因此，在要求發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te變高而使吸入空氣量增大時，使機械壓縮比降低以將實際壓縮比維持在最佳的實際壓縮比。在本發(fā)明的實施例中，如圖14所示，在要 求發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te超過界限值Te2時，以實際壓縮比維持在最佳的實際壓縮比的方式隨著要 求發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te增大而使機械壓縮比降低。若要求發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te變高，則使機械壓縮比降低直到最低機械壓縮比，此時成為 圖13(A)中所示的通常的循環(huán)。此外，在本發(fā)明的實施例中，在發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne低時，實際壓縮比ε設(shè)為9 11之 間。但是，若發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne變高，則在燃燒室34內(nèi)的混合氣中產(chǎn)生紊流，所以變得難以產(chǎn) 生爆振，因此，在本發(fā)明的實施例中，發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne越高，則實際壓縮比ε變得越高。另一方面，在本發(fā)明的實施例中，在采用超高膨脹比循環(huán)時的膨脹比設(shè)為26 30。另一方面，在圖12中，實際壓縮比ε =5表示實際上可使用的實際壓縮比的下限，在 此情況下，膨脹比為大致20時，理論熱效率成為峰值。隨著實際壓縮比ε變得比5大，則 理論熱效率成為峰值的膨脹比變得比20高，因此，若考慮在實用上能夠使用的實際壓縮比 ε，可認(rèn)為優(yōu)選的是膨脹比為20以上。因此，在本發(fā)明的實施例中，以使膨脹比變?yōu)?0以 上的方式形成可變壓縮比機構(gòu)Α。另外，在圖14所示的例子中，使機械壓縮比根據(jù)要求發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te而連續(xù)地變 化。但是，也可以使機械壓縮比根據(jù)要求發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te而階段性地變化。另一方面，如在圖14中虛線所示，可通過隨著要求發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te的降低提前進(jìn)氣 門36的關(guān)閉正時來控制吸入空氣量。因此，若表現(xiàn)為可包含圖14中由實線表示的情況和 由虛線表示的情況中任一種情況，則在根據(jù)本發(fā)明的實施例中，使進(jìn)氣門36的關(guān)閉正時隨 著要求發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te的降低，而向從進(jìn)氣下止點BDC離開的方向移動直到能夠控制被供給 燃燒室34內(nèi)的吸入空氣量的界限關(guān)閉正時。另外，若膨脹比增高，則理論熱效率提高，燃料消耗變?yōu)榱己茫?，燃料消?值) 變小。因此，在圖14中，在要求發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te為界限值1^2以下時，燃料消耗變?yōu)樽钚?。?是，在界限值Te1和界限值Te2之間，隨著要求發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te變小，實際壓縮比降低，所以燃 料消耗稍稍變差，即，燃料消耗變大。另外，在要求發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te比界限值Te1低的區(qū)域中， 因為使節(jié)氣門46關(guān)閉，所以燃料消耗變得更大。另一方面，若要求發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te變得比界 限值Te2高，則膨脹比降低，因此，隨著要求發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te變高，燃料消耗變大。因此，在要 求發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te為界限值Te2時，即在由要求發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te的增大而使機械壓縮比降低 的區(qū)域與機械壓縮比被維持為最大機械壓縮比的區(qū)域的邊界，燃料消耗變?yōu)樽钚?。燃料消耗變?yōu)樽钚〉陌l(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te的界限值Te2根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne而發(fā)生若干 變化，但是總之如果能預(yù)先將發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te保持于界限值Te2就可以獲得最小的燃料消 耗。在本明，即使發(fā)動機1的要求輸出Pe發(fā)生變化，為將發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te維持于界限值Te2 而使用輸出調(diào)整裝置2。下面參照圖15說明發(fā)動機1的控制方法。圖15中縱軸表示發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te，橫軸表示發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne， 示出了用2維表示的等 燃料消耗線 、a2、a3、a4、a5、a6、a7、a8。該等燃料消耗線 a8是將圖6所示的發(fā)動機1 如圖14所示控制的情況下所得到的等燃料消耗線，隨著從％朝向a8，燃料消耗變高。艮口， ^的內(nèi)部為燃料消耗最小的區(qū)域，在％的內(nèi)部區(qū)域的O1表示的點為燃料消耗最小的運行狀 態(tài)。6圖中所示的發(fā)動機1中，燃料消耗成為最小的O1點是發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te低并且發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne為大致2000rpm時。在圖15中實線K1，表示發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te成為圖14所示的界限值Te2、即燃料消耗 為最小時的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te和發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne之間的關(guān)系。因此，若將發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te和發(fā)動 機轉(zhuǎn)速Ne設(shè)定為實線Kl上的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te和發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne，則燃料消耗變?yōu)樽钚?，這樣 實線Kl就被稱作最小燃料消耗工作線。該最小燃料消耗工作線Kl通過點O1呈向發(fā)動機 轉(zhuǎn)速Ne的增大方向延伸的曲線的形狀。 從圖15可知，在最小燃料消耗工作線Kl上，發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te基本上不發(fā)生變化，因 此，在發(fā)動機1的要求輸出Pe增大了時，通過提高發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne，而滿足發(fā)動機1的要求 輸出Pe。在該最小燃料消耗工作線Kl上，機械壓縮比被固定于最大機械壓縮比，進(jìn)氣門36 的關(guān)閉正時被固定于可獲得所必要的吸入空氣量的正時。根據(jù)發(fā)動機的設(shè)計，可以設(shè)定成使該最小燃料消耗工作線Kl沿向發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne 的增大方向筆直地延伸直到發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne成為最大。但是，若發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne增大，則由摩 擦增大而造成的損失變大。因此，在圖6所示的發(fā)動機1中，與發(fā)動機1的要求輸出Pe增大 時在將機械壓縮比維持于最大機械壓縮比的狀態(tài)下僅發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne增大的情況下相比， 在伴隨著發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne的增大而增大發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te的情況下，雖然理論熱效率由機械壓 縮比的降低而降低，但是實際熱效率(正味熱効率)變高。即，在圖6所示的發(fā)動機1中， 在發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne變高時，與僅使發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne增大的情況下相比，在使發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne和 發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te都增大的情況下，燃料消耗變小。因此，在根據(jù)本發(fā)明的實施例中，最小燃料消耗工作線Kl在圖15中如ΚΓ所示， 若發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne變高，則伴隨著發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne的增大，而向高發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te側(cè)延伸。在 該最小燃料消耗工作線ΚΓ上，隨著從最小燃料消耗工作線Kl離開，進(jìn)氣門36的關(guān)閉正時 接近吸氣下止點，使機械壓縮比從最大機械壓縮比降低。如上所述，在根據(jù)本發(fā)明的實施例中，燃料消耗為最小時的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te和發(fā)動 機轉(zhuǎn)速Ne之間的關(guān)系，若作為這些發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te和發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne的函數(shù)而以二維表示， 則作為呈沿發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne增大的方向而延伸的曲線的形狀的最小燃料消耗工作線Kl而顯 示，為使燃料消耗為最小，優(yōu)選地只要能滿足發(fā)動機1的要求輸出Pe，使發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te和發(fā) 動機轉(zhuǎn)速Ne沿該最小燃料消耗工作線Kl變化。因此，在根據(jù)本發(fā)明的實施例中，只要能滿足發(fā)動機1的要求輸出Pe，根據(jù)發(fā)動機 1的要求輸出Pe的變化而使發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te和發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne沿最小燃料消耗工作線Kl變 化。雖然是當(dāng)然的，該最小燃料消耗工作線Kl自身并不預(yù)先存儲于R0M22內(nèi)，表示最小燃 料消耗工作線Κ1、ΚΓ的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te和發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne的關(guān)系預(yù)先存儲于R0M22內(nèi)。而 且，在根據(jù)本發(fā)明的實施例中，使發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te和發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne在最小燃料消耗工作線Kl 的范圍內(nèi)沿最小燃料消耗工作線Kl變化，但是發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te和發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne的變化范圍 也可擴張到最小燃料消耗工作線ΚΓ上。這樣，在根據(jù)本發(fā)明的實施例中，在發(fā)動機1的要求輸出Pe增大了時，只要能滿足 發(fā)動機1的要求輸出Pe，使發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te和發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne沿最小燃料消耗工作線Kl變 化。即，在根據(jù)本發(fā)明的實施例中，在發(fā)動機1的要求輸出Pe增大了時，只要能滿足發(fā)動機 1的要求輸出Pe，在將機械壓縮比維持于預(yù)定的壓縮比即20以上的狀態(tài)下使發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne 增大，由此通過使發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne增大而進(jìn)行滿足發(fā)動機的要求輸出Pe的最小燃料消耗維持控制。與此相對，在最小燃料消耗工作線Kl上的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te和發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne不滿足 發(fā)動機1的要求輸出Pe時，即不能進(jìn)行最小燃料消耗維持控制時，控制進(jìn)氣門36的關(guān)閉正 時以一邊使向燃燒室34內(nèi)的吸入空氣量增大一邊將機械壓縮降低到預(yù)定的壓縮比即20以 下以進(jìn)行使發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te增大的轉(zhuǎn)矩增大控制。即，在本發(fā)明中，根據(jù)發(fā)動機1的要求輸出Pe增大了時的要求輸出Pe，選擇性地進(jìn) 行如下控制，即通過在將機械壓縮比維持于預(yù)定的壓縮比以上的狀態(tài)下使發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne 增大而滿足發(fā)動機1的要求輸出Pe的最小燃料消耗維持控制，和控制進(jìn)氣門36的關(guān)閉正 時以一邊使向燃燒室34內(nèi)的吸入空氣量增大一邊將機械壓縮降低到預(yù)定的壓縮比以下以 進(jìn)行使發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te增大的轉(zhuǎn)矩增大控制。在該情況下，預(yù)先確定對于發(fā)動機1的要求輸出Pe是進(jìn)行最小燃料消耗維持控制 還是進(jìn)行轉(zhuǎn)矩增大控制的邊界輸出，在使要求輸出Pe在該邊界輸出以下的輸出范圍內(nèi)增 大時進(jìn)行最小燃料消耗維持控制，而在使要求輸出Pe超出該邊界輸出而增大時進(jìn)行轉(zhuǎn)矩 增大控制。而且，在根據(jù)本發(fā)明的實施例中，該邊界輸出被設(shè)為在最小燃料消耗工作線Kl 中發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne較高時的發(fā)動機輸出。其次，在對該轉(zhuǎn)矩增大控制進(jìn)行說明之前先對最小燃料消耗工作線Κ1、ΚΓ以外的 工作線進(jìn)行說明。參照圖15，在作為發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te和發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne的函數(shù)以二維表示時，相比于最 小燃料消耗工作線κι、ΚΓ在高發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te側(cè)，設(shè)定有以虛線Κ2所示的高轉(zhuǎn)矩工作線。 實際上，預(yù)先設(shè)定表示該高轉(zhuǎn)矩工作線Κ2的發(fā)動轉(zhuǎn)矩Te和發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne的關(guān)系，將該關(guān) 系預(yù)先存儲于R0M22內(nèi)。其次參照圖17對該高轉(zhuǎn)矩工作線Κ2進(jìn)行說明。圖17的縱軸表示發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te， 橫軸表示發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne，示出了用2維表示的等燃料消耗線bptvbylv該等燃料消耗線 bi b4示出將圖6所示的發(fā)動機1中以使機械壓縮比降低直到最小值為止的狀態(tài)下運行 發(fā)動機1時的、即如圖13(A)所示通常的循環(huán)的情況下的燃料消耗線，從、朝向b4燃料消 耗變高。即，h的內(nèi)部是燃料消耗最小的區(qū)域，ID1的內(nèi)部區(qū)域的O2表示的點為燃料消耗最 小的運行狀態(tài)。圖17所示的發(fā)動機1中燃料消耗變?yōu)樽钚〉腛2點，是發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te高且 發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne為2400rpm附近時。在根據(jù)本發(fā)明的實施例中，高轉(zhuǎn)矩工作線K2是使機械壓縮比降低直到最小值為 止的狀態(tài)下運行發(fā)動機1時的燃料消耗變?yōu)樽钚〉那€。再參照圖15，在作為發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te和發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne的函數(shù)以二維表示時，相比高 轉(zhuǎn)矩工作線K2在更高的轉(zhuǎn)矩側(cè)，設(shè)定有進(jìn)行全負(fù)荷運行的全負(fù)荷工作線K3。預(yù)先求取表 示該全負(fù)荷工作線K3的發(fā)動轉(zhuǎn)矩Te和發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne的關(guān)系，將該關(guān)系預(yù)先存儲于R0M22 內(nèi)。再參照圖15，在作為發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te和發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne的函數(shù)以二維表示時，如虛 線所示設(shè)定有從最小燃料消耗工作線Kl延伸到高轉(zhuǎn)矩工作線K2并且相對于同一發(fā)動轉(zhuǎn)矩 Te燃料消耗為最優(yōu)的轉(zhuǎn)矩增大工作線k4。該轉(zhuǎn)矩增大工作線k4從O1向O2延伸。預(yù)先求 取表示該轉(zhuǎn)矩增大工作線k4的發(fā)動轉(zhuǎn)矩Te和發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne的關(guān)系，將該關(guān)系預(yù)先存儲于 R0M22 內(nèi)。
圖16㈧和⑶示出沿圖15的f-f線看時的燃料消耗的變化和機械壓縮比的變 化。如圖16所示，燃料消耗在最小燃料消耗工作線Kl上的O1點為最小，隨著接近高轉(zhuǎn)矩 工作線K2的點O2而變高。而且機械壓縮比在最小燃料消耗工作線Kl上的O1點為最大，隨 著接近點O2而逐漸降低。而且，由于吸入空氣量隨著發(fā)動轉(zhuǎn)矩Te變高而增大，所以吸入空 氣量從最小燃料消耗工作線Kl上的點O1朝向點O2增大，進(jìn)氣門36的關(guān)閉正時隨著從點O1 朝向點O2而接近吸氣下止點。上述的轉(zhuǎn)矩增大控制，通過使發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te和發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne在從最小燃料消耗 工作線Kl上的點向發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te增大的方向變化，而進(jìn)行。因此，此時如上所述，控制進(jìn) 氣門36的關(guān)閉正時，隨著向燃燒室34的吸入空氣量增大，使機械壓縮比降低以使發(fā)動機轉(zhuǎn) 矩Te增大。
接著參照從圖18至圖21對發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te和發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne的控制方法進(jìn)行說明。 而且，在從圖18至圖21中，示出與圖3相同的等發(fā)動機輸出線Pe1 Pe9,和與圖15相同 的各工作線K1、K2、K3、K4。在圖18中，示出發(fā)動機1的輸出為Pe1且為在最小燃料消耗工作線Kl上的O1點 所示的運行狀態(tài)時發(fā)動機1的要求輸出變?yōu)镻e4時的情況。在該情況下，進(jìn)行上述的最小 燃料消耗維持控制。即，根據(jù)發(fā)動機1的要求輸出Pe的變化使發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te和發(fā)動機轉(zhuǎn) 速Ne如箭頭所示沿最小燃料消耗工作線Kl從點R向點S變化。另一方面，在圖18中，示出發(fā)動機1的輸出為Pe4且為在最小燃料消耗工作線Kl 上的S點所示的運行狀態(tài)時發(fā)動機1的要求輸出變?yōu)镻e1時的情況。在該情況下，也進(jìn)行 上述的最小燃料消耗維持控制。即，根據(jù)發(fā)動機1的要求輸出Pe的變化，使發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te 和發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne如箭頭所示沿最小燃料消耗工作線Kl從點S向點R變化。在圖19中，示出發(fā)動機1的輸出為Pe1且為在最小燃料消耗工作線Kl上的R點所 示的運行狀態(tài)時發(fā)動機1的要求輸出變?yōu)镻e6時的情況。在該情況下，由于發(fā)動機1的要 求輸出Pe6比邊界輸出Pelimit高，所以進(jìn)行轉(zhuǎn)矩增大控制。即，根據(jù)發(fā)動機的要求輸出Pe 的增大，使發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te和發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne從最小燃料消耗工作線Kl上的值向轉(zhuǎn)矩增大工 作線k4上的點S所示的值變化。此時，在圖19所示例子中，使發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te和發(fā)動機轉(zhuǎn) 速Ne如箭頭所示沿轉(zhuǎn)矩增大工作線k4上變化直到點S。另一方面，發(fā)動機的要求輸出Pe變?yōu)楦叩腜e8，如上所述，在進(jìn)行轉(zhuǎn)矩增大控制 時發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te和發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne到達(dá)高轉(zhuǎn)矩工作線K2上的值時，如圖20中的箭頭所示， 在此后，使發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te和發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne沿高轉(zhuǎn)矩工作線K2變化直到點S。另一方面，在圖19中，示出發(fā)動機1的輸出為Pe6且為轉(zhuǎn)矩增大工作線k4上的點 S所示的運行狀態(tài)時發(fā)動機1的要求輸出變?yōu)镻e1時的情況。在該情況下，使發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te 和發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne如箭頭所示最初沿轉(zhuǎn)矩增大工作線k4變化，接著沿最小燃料消耗工作線 Kl變化直到點R。而且，在圖20中，示出發(fā)動機1的輸出為Pe8且為高轉(zhuǎn)矩工作線K2上的點S所示 的運行狀態(tài)時發(fā)動機1的要求輸出變?yōu)镻e1時的情況。在該情況下，使發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te和發(fā) 動機轉(zhuǎn)速Ne如箭頭所示最初沿高轉(zhuǎn)矩工作線K2變化，接著沿轉(zhuǎn)矩增大工作線k4變化，再 接著沿最小燃料消耗工作線Kl變化直到點R。在圖21中，示出發(fā)動機1的輸出為Pe4且為最小燃料消耗工作線Kl上的點R所示的運行狀態(tài)時發(fā)動機1的要求輸出變?yōu)镻e8時的情況。在該情況下，也進(jìn)行轉(zhuǎn)矩增大控制。 但是，這樣在發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te和發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne為相比和轉(zhuǎn)矩增大工作線k4的交點在高轉(zhuǎn)速 側(cè)的最小燃料消耗工作線Kl上的值時而進(jìn)行轉(zhuǎn)矩增大控制時，發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te和發(fā)動機轉(zhuǎn) 速Ne如箭頭所示維持發(fā)動機1的相同輸出，即，使其沿輸出線Pe4到達(dá)轉(zhuǎn)矩增大工作線k4 后沿轉(zhuǎn)矩增大工作線k4變化。接著，發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te和發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne與圖20同樣地沿高 轉(zhuǎn)矩工作線K2變化直到點S。另一方面，在圖21中，示出發(fā)動機1的輸出為Pe8且為高轉(zhuǎn)矩工作線K2上的點S 所示的運行狀態(tài)時發(fā)動機1的要求輸出變?yōu)镻e1時的情況。在該情況下，使發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te 和發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne最初沿高轉(zhuǎn)矩工作線K2變化，接著沿轉(zhuǎn)矩增大工作線k4不經(jīng)過點R而變 化到最小燃料消耗工作線K1，接著，沿最小燃料消耗工作線Kl變化直到點R’。 而且，在要求比高轉(zhuǎn)矩工作線K2上的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩更高的轉(zhuǎn)矩時，使發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te 和發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne從高轉(zhuǎn)矩工作線K2上的值變化到全負(fù)荷工作線K3上的值。其次，參照圖22至圖24說明設(shè)定要求發(fā)動機轉(zhuǎn)矩TeX、要求發(fā)動機轉(zhuǎn)速NeX等的 方法的一例。參照圖22，在圖22中示出一部分的等發(fā)動機輸出線Pei等和各工作線K1、K2、K3、 Κ4。進(jìn)而，在圖22中，示出了在各工作線Κ1、Κ2、Κ4上預(yù)先設(shè)定的設(shè)定點M1 Mltl，和賦予各 設(shè)定點之間的區(qū)間號碼1 9。這些設(shè)定點M1 Mltl中的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te和發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne、 和各區(qū)間號碼中的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te和發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne的范圍預(yù)先存儲于R0M22內(nèi)。另一方面，在該例中，若當(dāng)前的運行狀態(tài)所屬于的區(qū)域、即當(dāng)前區(qū)間和發(fā)動機1的 要求輸出Pe所屬于的區(qū)間即目標(biāo)區(qū)間確定，則從這些當(dāng)前區(qū)間和目標(biāo)區(qū)間決定發(fā)動機轉(zhuǎn) 矩Te、發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne等的目標(biāo)值的設(shè)定順序直到滿足發(fā)動機1的要求輸出Pe。在圖23(A) 和⑶示出了當(dāng)前區(qū)間為1的情況下和為3的情況下的目標(biāo)值設(shè)定順序的例子。例如，在圖22中，設(shè)當(dāng)前的運行狀態(tài)在區(qū)間1上的點Pn，此時發(fā)動機1的要求輸出 Pe增大，發(fā)動機1的要求輸出Pe所屬于的目標(biāo)區(qū)間變?yōu)?。在此時，當(dāng)前區(qū)間為1，目標(biāo)區(qū) 間為8，所以從圖23㈧所示的表，將目標(biāo)值的設(shè)定順序設(shè)為M2、M5、M6、M7、M8、Pe。此時要求 發(fā)動機轉(zhuǎn)矩TeX、要求發(fā)動機轉(zhuǎn)速NeX等最初被設(shè)為設(shè)定點M2的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te、發(fā)動機轉(zhuǎn)速 Ne等，接著，例如若經(jīng)過一定時間，則要求發(fā)動機轉(zhuǎn)矩TeX、要求發(fā)動機轉(zhuǎn)速NeX等被設(shè)為設(shè) 定點M5的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te、發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne等。接著，要求發(fā)動機轉(zhuǎn)矩TeX、要求發(fā)動機轉(zhuǎn)速 NeX等被設(shè)為設(shè)定點6、M7, M8的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te、發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne等，最終，被設(shè)定為滿足發(fā)動 機1的要求輸出Pe的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te和發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne。因此，此時使發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te和發(fā)動 機轉(zhuǎn)速Ne按順序沿最小燃料消耗工作線K1、轉(zhuǎn)矩增大工作線k4、高轉(zhuǎn)矩工作線K2變化。另一方面，在圖22中，設(shè)當(dāng)前的運行狀態(tài)在區(qū)間1上的點Pn，此時，發(fā)動機1的要 求輸出Pe增大，發(fā)動機1的要求輸出Pe所屬于的目標(biāo)區(qū)間變?yōu)?或5。在此時，由于使發(fā) 動機轉(zhuǎn)矩Te和發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne沿最小燃料消耗工作線Kl變化，所以不朝向目標(biāo)區(qū)間5。因 此，如圖23(A)所示，不確定目標(biāo)區(qū)間5的目標(biāo)值設(shè)定順序。即，發(fā)動機1的要求輸出Pe所 屬于的目標(biāo)區(qū)間存在有多個的情況下所要朝向的目標(biāo)區(qū)間僅設(shè)定一個，發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te和 發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne按照被設(shè)定的目標(biāo)區(qū)間的目標(biāo)值設(shè)定順序而被控制。另一方面，在圖22中，設(shè)當(dāng)前的運行狀態(tài)在區(qū)間3上的點Pm，此時，發(fā)動機1的要 求輸出Pe增大，發(fā)動機1的要求輸出Pe所屬于的目標(biāo)區(qū)間變?yōu)?。在此時，最初使發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te和發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne沿等發(fā)動機輸出線Pei變化直到轉(zhuǎn)矩增大工作線k4。因此，在此 時如圖23⑶的目標(biāo)區(qū)間8所示，目標(biāo)值設(shè)定的順序設(shè)為PmpPn^MpMpMpPe。在該情況 下，在PmpPm2的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te和發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne基于Pm的值而算出。而且，圖23 (A)、(B) 所示的關(guān)系對于全部的當(dāng)前區(qū)間進(jìn)行設(shè)定。參照圖24說明在圖4的步驟S106中執(zhí)行的要求發(fā)動要轉(zhuǎn)矩TeX和要求發(fā)動機轉(zhuǎn) 速NeX等的設(shè)定例程。參照圖24，首先，在步驟S130中從當(dāng)前的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te和發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne求取當(dāng) 前區(qū)間。接著，在步驟S131從發(fā)動機1的要求輸出Pe設(shè)定目標(biāo)區(qū)間。接著，在步驟S132 判定當(dāng)前區(qū)間是否為2或3。在當(dāng)前區(qū)間為2或3時，進(jìn)入步驟S133從Pm的值算出圖22 所示的在PmpPm2的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te、發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne等。接著，進(jìn)入步驟S134。另一方面，在 當(dāng)前區(qū)間不是2或3時，進(jìn)入步驟S134。在步驟S134根據(jù)當(dāng)前區(qū)間和目標(biāo)區(qū)間決定如圖 23所示的目標(biāo)值的設(shè)定順序。接著，在步驟S135，設(shè)定下一次應(yīng)作為目標(biāo)的要求發(fā)動機轉(zhuǎn) 矩Te、要求發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne、進(jìn)氣門36的目標(biāo)關(guān)閉正時ICX、目標(biāo)機械壓縮比CRX。接著，進(jìn) 入圖4的步驟S107。如此，若在圖4的步驟S106中設(shè)定要求發(fā)動機轉(zhuǎn)矩TeX和要求發(fā)動機轉(zhuǎn)速NeX，則 基于它們在步驟S107和步驟S108中分別算出電動發(fā)電機MG的要求轉(zhuǎn)矩Tm2X和齒圈5的 要求轉(zhuǎn)速NsX。而且，若在步驟S106中設(shè)定進(jìn)氣門36的目標(biāo)關(guān)閉正時ICX和目標(biāo)機械壓縮 比CRX，則在步驟S112中控制可變壓縮比機構(gòu)A以使得機械壓縮比成為該目標(biāo)機械壓縮比 CRX，控制可變氣門正時機構(gòu)B以使得進(jìn)氣門7的關(guān)閉正時成為該目標(biāo)關(guān)閉正時ICX。圖25至圖27說明發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te和發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne的控制方法的變形例。在圖25中，示出發(fā)動機1的輸出為Pe1且為在最小燃料消耗工作線Kl上的R點 所示的運行狀態(tài)時發(fā)動機1的要求輸出變?yōu)镻e6時的情況的變形例。在該變形例中，使發(fā) 動機轉(zhuǎn)矩Te和發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne如箭頭所示沿連接S點和轉(zhuǎn)矩增大工作線k4上的點R的直 線變化。而且，在該變形例中，在發(fā)動機1的輸出為Pe6且為在轉(zhuǎn)矩增大工作線k4上的點S 所示的運行狀態(tài)時發(fā)動機1的要求輸出變?yōu)镻e1時的情況下，也使發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te和發(fā)動機 轉(zhuǎn)速Ne如箭頭所示沿連接S點和點R的直線變化。另一方面，在圖26中，示出發(fā)動機1的輸出為Pe1且為最小燃料消耗工作線Kl上 的點R所示的運行狀態(tài)時發(fā)動機1的要求輸出變?yōu)镻e8時的情況的變形例。在該變形例中， 使發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te和發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne如箭頭所示沿連接S點和高轉(zhuǎn)矩工作線K2上的點R的 直線變化。而且，在該變形例中，在發(fā)動機1的輸出為Pe8且為在高轉(zhuǎn)矩工作線K2上的點S 所示的運行狀態(tài)時發(fā)動機1的要求輸出變?yōu)镻e1時的情況下，使發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te和發(fā)動機轉(zhuǎn) 速Ne如箭頭所示沿連接S點和點R的直線變化。而且，在圖27中，示出發(fā)動機1的輸出為Pe4且為最小燃料消耗工作線Kl上的點 R所示的運行狀態(tài)時發(fā)動機1的要求輸出變?yōu)镻e8時的變形例。在該變形例中，也使發(fā)動機 轉(zhuǎn)矩Te和發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne如箭頭所示沿連接S點和高轉(zhuǎn)矩工作線K2上的點R的直線變化。 另一方面，在該變形例中，在發(fā)動機1的輸出為Pe8且為在高轉(zhuǎn)矩工作線K2上的點S所示 的運行狀態(tài)時發(fā)動機1的要求輸出變?yōu)镻e4時的情況下，使發(fā)動機轉(zhuǎn)矩Te和發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ne 如箭頭所示沿連接S點和最小燃料消耗工作線Kl上的點R的直線變化，或者如箭頭所示沿 連接S點和轉(zhuǎn)矩增大工作線k4上的點R’的直線變化。
權(quán)利要求
一種發(fā)動機控制裝置，具有輸出調(diào)整裝置，該輸出調(diào)整裝置能夠設(shè)定可獲得相同的發(fā)動機輸出的所希望的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩和發(fā)動機轉(zhuǎn)速的組合，其中，具有能夠改變機械壓縮比的可變壓縮比機構(gòu)和能夠控制進(jìn)氣門的關(guān)閉正時的可變氣門正時機構(gòu)，在發(fā)動機的要求輸出增大了時，根據(jù)該要求輸出，選擇性地進(jìn)行如下控制，即通過在將機械壓縮比維持在預(yù)定的壓縮比以上的狀態(tài)下使發(fā)動機轉(zhuǎn)速增大從而滿足發(fā)動機的要求輸出的最小燃料消耗維持控制；和一邊控制進(jìn)氣門的關(guān)閉正時以使向燃燒室內(nèi)的吸入空氣量增大、一邊將機械壓縮比降低到上述預(yù)定的壓縮比以下以增大發(fā)動機轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩增大控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機控制裝置，其中，預(yù)先確定對于發(fā)動機的要求輸出是 進(jìn)行所述最小燃料消耗維持控制還是進(jìn)行所述轉(zhuǎn)矩增大控制的邊界輸出，在該要求輸出在 該邊界輸出以下的輸出范圍內(nèi)增大時進(jìn)行所述最小燃料消耗維持控制，而在該要求輸出超 出該邊界輸出而增大時進(jìn)行所述轉(zhuǎn)矩增大控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機控制裝置，其中，所述預(yù)定的壓縮比是20。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機控制裝置，其中，燃料消耗為最小時的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩和 發(fā)動機轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系，若作為這些發(fā)動機轉(zhuǎn)矩和發(fā)動機轉(zhuǎn)速的函數(shù)而以二維表示，則表 示為呈沿發(fā)動機轉(zhuǎn)速增大的方向延伸的曲線的形狀的最小燃料消耗工作線，在執(zhí)行所述最小燃料消耗維持控制時，根據(jù)發(fā)動機的要求輸出的變化，使發(fā)動機轉(zhuǎn)矩 和發(fā)動機轉(zhuǎn)速沿該最小燃料消耗工作線變化。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)動機控制裝置，其中，在作為發(fā)動機轉(zhuǎn)矩和發(fā)動機轉(zhuǎn)速的 函數(shù)以二維表示時，相比所述最小燃料消耗工作線在高發(fā)動機轉(zhuǎn)矩側(cè)，預(yù)先設(shè)定有作為高 轉(zhuǎn)矩工作線表示的發(fā)動轉(zhuǎn)矩和發(fā)動機轉(zhuǎn)速的關(guān)系，在執(zhí)行所述轉(zhuǎn)矩增大控制時，根據(jù)發(fā)動機的要求輸出的增大，使發(fā)動機轉(zhuǎn)矩和發(fā)動機 轉(zhuǎn)速從該最小燃料消耗工作線上的值向該高轉(zhuǎn)矩工作線上的值變化。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)動機控制裝置，其中，在進(jìn)行了所述轉(zhuǎn)矩增大控制時發(fā)動 機轉(zhuǎn)矩和發(fā)動機轉(zhuǎn)速到達(dá)所述高轉(zhuǎn)矩工作線上的值以后，使發(fā)動機轉(zhuǎn)矩和發(fā)動機轉(zhuǎn)速沿該 高轉(zhuǎn)矩工作線變化。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)動機控制裝置，其中，在作為發(fā)動機轉(zhuǎn)矩和發(fā)動機轉(zhuǎn)速的 函數(shù)而以二維表示時，預(yù)先求取作為從所述最小燃料消耗工作線延伸到所述高轉(zhuǎn)矩工作線 并且燃料消耗最佳的轉(zhuǎn)矩增大工作線表示的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩和發(fā)動機轉(zhuǎn)速的關(guān)系。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)動機控制裝置，其中，在進(jìn)行所述轉(zhuǎn)矩增大控制時，使發(fā)動 機轉(zhuǎn)矩和發(fā)動機轉(zhuǎn)速沿該轉(zhuǎn)矩增大工作線變化。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)動機控制裝置，其中，當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)矩和發(fā)動機轉(zhuǎn)速為相比 和轉(zhuǎn)矩增大工作線的交點在高轉(zhuǎn)速一側(cè)的最小燃料消耗工作線上的值時，在進(jìn)行了所述轉(zhuǎn) 矩增大控制時，一邊維持相同的發(fā)動機輸出一邊使發(fā)動機轉(zhuǎn)矩和發(fā)動機轉(zhuǎn)速在達(dá)到轉(zhuǎn)矩增 大工作線后沿轉(zhuǎn)矩增大工作線變化。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)動機控制裝置，其中，所述高轉(zhuǎn)矩工作線設(shè)為在使機械壓 縮比降低到最低值的狀態(tài)下運行發(fā)動機的情況下燃料消耗為最小的曲線。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)動機控制裝置，其中，在作為發(fā)動機轉(zhuǎn)矩和發(fā)動機轉(zhuǎn)速的函數(shù)以二維表示時，相比所述高轉(zhuǎn)矩工作線在更高轉(zhuǎn)矩側(cè)，預(yù)先求取作為全負(fù)荷工作線表 示的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩和發(fā)動機轉(zhuǎn)速的關(guān)系，在要求更高的轉(zhuǎn)矩時，使發(fā)動機轉(zhuǎn)矩和發(fā)動機轉(zhuǎn)速 從高轉(zhuǎn)矩工作線上的值變化到該全負(fù)荷工作線上的值
全文摘要
本發(fā)明提供一種發(fā)動機控制裝置。在通過發(fā)動機(1)和電動發(fā)電機(MG1、MG2)驅(qū)動車輛的混合動力車輛中，發(fā)動機(1)具有可變壓縮比機構(gòu)(A)和可變氣門正時機構(gòu)(B)。在發(fā)動機(1)的要求輸出增大了時，選擇性地執(zhí)行如下控制，即通過在將機械壓縮比維持在最大機械壓縮比的狀態(tài)下使發(fā)動機轉(zhuǎn)速增大而滿足發(fā)動機的要求輸出的最小燃料消耗維持控制，和使機械壓縮降低以使發(fā)動機轉(zhuǎn)矩增大的轉(zhuǎn)矩增大控制。
文檔編號F02D13/02GK101842567SQ200980100858
公開日2010年9月22日 申請日期2009年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月7日
發(fā)明者入澤泰之 申請人:豐田自動車株式會社