(57)【要約】超高膨張サイクルに対応する制御パターンが実行されて、吸気弁閉弁時期の実際時期ＩＶＣａが定常適合値ＩＶＣｔに一致するように、機械圧縮比の実際値εｍａが定常適合値εｍｔに一致するように、点火時期ＳＡが定常適合時期ＳＡｔにそれぞれ制御される。可変吸気バルブタイミング装置の応答遅れ等に起因してＩＶＣａがＩＶＣｔに対して遅角側又は進角側にずれる場合、並びに、可変圧縮比機構の応答遅れ等に起因してεｍａがεｍｔに対して大きい方又は小さい方にずれる場合、の４つの場合が発生し得る。係る４つの場合のそれぞれについて、「吸気弁閉弁時期補正又は機械圧縮比補正を行って実圧縮比の実際値εｃａを定常適合値εｃｔに戻すこと」と、「εｃａのεｃｔからのずれを維持しつつ点火時期補正を行うこと」との２つの対処方が存在する。第１実施形態では、「運転者により要求される出力トルクの確保を最優先し、その中で燃費がより良いパターン」を選択するという観点から、係る４つの場合のそれぞれについて２つの対処方のうちの一方が選択される。
2010073411.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気弁の閉弁時期を調整する閉弁時期調整機構と、前記内燃機関の機械圧縮比を調整する機械圧縮比調整機構と、前記内燃機関の燃焼室内の混合気に点火する点火機構と、を備えた内燃機関に適用され、
前記内燃機関の運転状態に応じて、前記吸気弁の閉弁時期の基準時期、前記機械圧縮比の基準値、及び、前記混合気に点火する点火時期の基準時期を決定する基準状態決定手段と、
前記吸気弁の閉弁時期の実際時期が前記閉弁時期の基準時期に一致するように且つ前記機械圧縮比の実際値が前記機械圧縮比の基準値に一致するように前記閉弁時期調整機構及び前記機械圧縮比調整機構を制御して前記内燃機関の実圧縮比を略一定に制御するとともに、前記点火機構を制御して前記点火時期を前記点火時期の基準時期に制御する制御手段と、
を備えた内燃機関の制御装置において、
前記制御手段は、
前記吸気弁の閉弁時期の実際時期及び前記機械圧縮比の実際値から得られる実圧縮比の実際値が前記吸気弁の閉弁時期の基準時期及び前記機械圧縮比の基準値から得られる実圧縮比の基準値からずれていて且つ前記実圧縮比の実際値が所定の下限値と上限値との範囲内にある場合、前記点火時期を前記点火時期の基準時期に代えて前記点火時期の基準時期と異なる時期に制御するように構成された内燃機関の制御装置。
【請求項２】
請求の範囲１に記載の内燃機関の制御装置において、
前記制御手段は、
前記実圧縮値の実際値が前記実圧縮比の基準値よりも大きく且つ前記実圧縮比の実際値が前記所定の下限値と上限値との範囲内にある場合、前記点火時期を前記点火時期の基準時期よりも遅角側の時期に制御し、前記実圧縮値の実際値が前記実圧縮比の基準値よりも小さく且つ前記実圧縮比の実際値が前記所定の下限値と上限値との範囲内にある場合、前記点火時期を前記点火時期の基準時期よりも進角側の時期に制御するように構成された内燃機関の制御装置。
【請求項３】
請求の範囲１に記載の内燃機関の制御装置において、
前記制御手段は、
前記機械圧縮比の実際値が前記機械圧縮比の基準値よりも大きい場合、前記実圧縮比の実際値が前記所定の上限値以下にあるときは前記点火時期を前記点火時期の基準時期よりも遅角側の時期に制御し、前記実圧縮比の実際値が前記所定の上限値よりも大きいときは前記点火時期を前記点火時期の基準時期よりも遅角側の時期又は前記点火時期の基準時期に制御するとともに前記吸気弁の閉弁時期の実際時期を前記閉弁時期の基準時期よりも上死点に近い側の時期に制御することで前記実圧縮比の実際値を前記所定の上限値以下となるように制御するように構成された内燃機関の制御装置。
【請求項４】
請求の範囲３に記載の内燃機関の制御装置において、
前記制御手段は、
前記吸気弁の閉弁時期の実際時期が前記閉弁時期の基準時期よりも下死点に近い側にある場合、前記実圧縮比の実際値が前記所定の上限値以下にあるときは前記点火時期を前記点火時期の基準時期よりも遅角側の時期に制御し、前記実圧縮比の実際値が前記所定の上限値よりも大きいときは前記点火時期を前記点火時期の基準時期よりも遅角側の時期又は前記点火時期の基準時期に制御するとともに前記機械圧縮比の実際値を前記機械圧縮比の基準値よりも小さい値に制御することで前記実圧縮比の実際値を前記所定の上限値以下となるように制御するように構成された内燃機関の制御装置。
【請求項５】
請求の範囲３又は請求の範囲４に記載の内燃機関の制御装置において、
前記制御手段は、
前記機械圧縮比の実際値が前記機械圧縮比の基準値よりも小さい場合、前記実圧縮比の実際値が前記所定の下限値以上にあるときは前記点火時期を前記点火時期の基準時期よりも進角側の時期に制御し、前記実圧縮比の実際値が前記所定の下限値よりも小さいときは前記点火時期を前記点火時期の基準時期よりも進角側の時期又は前記点火時期の基準時期に制御するとともに前記吸気弁の閉弁時期の実際時期を前記閉弁時期の基準時期よりも下死点に近い側の時期に制御することで前記実圧縮比の実際値を前記所定の下限値以上となるように制御するように構成された内燃機関の制御装置。
【請求項６】
請求の範囲３乃至請求の範囲５の何れか一つに記載の内燃機関の制御装置において、
前記制御手段は、
前記吸気弁の閉弁時期の実際時期が前記閉弁時期の基準時期よりも上死点に近い側にある場合、前記実圧縮比の実際値が前記所定の下限値以上にあるか否かにかかわらず、前記機械圧縮比の実際値を前記機械圧縮比の基準値よりも大きい値に制御することで前記実圧縮比の実際値を前記実圧縮比の基準値となるように制御するように構成された内燃機関の制御装置。
【請求項７】
請求の範囲１に記載の内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関は、前記吸気弁の閉弁時期の実際時期が前記閉弁時期の基準時期よりも上死点に近い側へずれることに起因する前記内燃機関の出力の低下を補償する出力補償手段を備え、
前記制御手段は、
前記機械圧縮比の実際値が前記機械圧縮比の基準値よりも大きい場合、前記実圧縮比の実際値が前記所定の上限値以下にあるか否かにかかわらず、前記吸気弁の閉弁時期の実際時期を前記閉弁時期の基準時期よりも上死点に近い側の時期に制御することで前記実圧縮比の実際値を前記実圧縮比の基準値となるように制御するとともに、前記出力補償手段を作動させるように構成された内燃機関の制御装置。
【請求項８】
請求の範囲７に記載の内燃機関の制御装置において、
前記制御手段は、
前記吸気弁の閉弁時期の実際時期が前記閉弁時期の基準時期よりも下死点に近い側にある場合、前記実圧縮比の実際値が前記所定の上限値以下にあるときは前記点火時期を前記点火時期の基準時期よりも遅角側の時期に制御し、前記実圧縮比の実際値が前記所定の上限値よりも大きいときは前記点火時期を前記点火時期の基準時期よりも遅角側の時期又は前記点火時期の基準時期に制御するとともに前記機械圧縮比の実際値を前記機械圧縮比の基準値よりも小さい値に制御することで前記実圧縮比の実際値を前記所定の上限値以下となるように制御するように構成された内燃機関の制御装置。
【請求項９】
請求の範囲７又は請求の範囲８に記載の内燃機関の制御装置において、
前記制御手段は、
前記機械圧縮比の実際値が前記機械圧縮比の基準値よりも小さい場合、前記実圧縮比の実際値が前記所定の下限値以上にあるときは前記点火時期を前記点火時期の基準時期よりも進角側の時期に制御し、前記実圧縮比の実際値が前記所定の下限値よりも小さいときは前記点火時期を前記点火時期の基準時期よりも進角側の時期又は前記点火時期の基準時期に制御するとともに前記吸気弁の閉弁時期の実際時期を前記閉弁時期の基準時期よりも下死点に近い側の時期に制御することで前記実圧縮比の実際値を前記所定の下限値以上となるように制御するように構成された内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
請求の範囲７乃至請求の範囲９の何れか一つに記載の内燃機関の制御装置において、
前記制御手段は、
前記吸気弁の閉弁時期の実際時期が前記閉弁時期の基準時期よりも上死点に近い側にある場合、前記実圧縮比の実際値が前記所定の下限値以上にあるか否かにかかわらず、前記機械圧縮比の実際値を前記機械圧縮比の基準値よりも大きい値に制御することで前記実圧縮比の実際値を前記実圧縮比の基準値となるように制御するとともに、前記出力補償手段を作動させるように構成された内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
内燃機関の吸気弁の閉弁時期を調整する閉弁時期調整機構と、前記内燃機関の機械圧縮比を調整する機械圧縮比調整機構と、前記内燃機関の燃焼室内の混合気に点火する点火機構と、を備えた内燃機関に適用され、
前記内燃機関の運転状態に応じて、前記吸気弁の閉弁時期の基準時期、前記機械圧縮比の基準値、及び、前記混合気に点火する点火時期の基準時期を決定する基準状態決定手段と、
前記吸気弁の閉弁時期の実際時期が前記閉弁時期の基準時期に一致するように且つ前記機械圧縮比の実際値が前記機械圧縮比の基準値に一致するように前記閉弁時期調整機構及び前記機械圧縮比調整機構を制御して前記内燃機関の実圧縮比を略一定に制御するとともに、前記点火機構を制御して前記点火時期を前記点火時期の基準時期に制御する制御手段と、
を備えた内燃機関の制御装置において、
前記制御手段は、
前記吸気弁の閉弁時期の実際時期が前記閉弁時期の基準時期よりも上死点に近い側にずれている場合、前記機械圧縮比の実際値を前記機械圧縮比の基準値よりも大きい値に制御するように構成された内燃機関の制御装置。
【請求項１２】
内燃機関の吸気弁の閉弁時期を調整する閉弁時期調整機構と、前記内燃機関の機械圧縮比を調整する機械圧縮比調整機構と、前記内燃機関の燃焼室内の混合気に点火する点火機構と、前記吸気弁の閉弁時期の実際時期が上死点に近い側へずれることに起因する前記内燃機関の出力の低下を補償する出力補償手段と、を備えた内燃機関に適用され、
前記内燃機関の運転状態に応じて、前記吸気弁の閉弁時期の基準時期、前記機械圧縮比の基準値、及び、前記混合気に点火する点火時期の基準時期を決定する基準状態決定手段と、
前記吸気弁の閉弁時期の実際時期が前記閉弁時期の基準時期に一致するように且つ前記機械圧縮比の実際値が前記機械圧縮比の基準値に一致するように前記閉弁時期調整機構及び前記機械圧縮比調整機構を制御して前記内燃機関の実圧縮比を略一定に制御するとともに、前記点火機構を制御して前記点火時期を前記点火時期の基準時期に制御する制御手段と、
を備えた内燃機関の制御装置において、
前記制御手段は、
前記機械圧縮比の実際値が前記機械圧縮比の基準値よりも大きい場合、前記吸気弁の閉弁時期の実際時期を前記閉弁時期の基準時期よりも上死点に近い側の時期に制御するとともに、前記出力補償手段を作動させるように構成された内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気弁の閉弁時期を調整する閉弁時期調整機構と、内燃機関の機械圧縮比を調整する機械圧縮比調整機構と、内燃機関の燃焼室内の混合気に点火する点火機構と、を備えた内燃機関の制御装置に関する。以下、「吸気下死点での燃焼室の容積を吸気上死点での燃焼室の容積で除した値」を「機械圧縮比」と定義し、「吸気弁の閉弁時期での燃焼室の容積を吸気上死点での燃焼室の容積で除した値」を「実圧縮比」と定義し、「排気弁の開弁時期での燃焼室の容積を膨張上死点での燃焼室の容積で除した値」を「膨張比」と定義する。実圧縮比は、機械圧縮比と吸気閉弁時期とに基づいて算出される。
【背景技術】
【０００２】
従来より、火花点火式内燃機関において、機械圧縮比を非常に大きい値（例えば、２０以上）に設定し、且つ吸気弁の閉弁時期を吸気下死点から大幅に遅角する（例えば、吸気下死点から１００°ＣＡ遅角する）ことで、実圧縮比を適正な範囲（例えば、８〜９）に維持しつつ、膨張比を非常に大きい値（例えば、２０以上）に制御する制御パターンが知られている（例えば、特開２００７−３０３４２３号公報等を参照）。
この制御パターンは、アトキンソンサイクルとも呼ばれる。機械圧縮比が大きいほど膨張比が大きくなる。膨張比が大きいほど、膨張行程においてピストンに対して押し下げ力が作用する期間が長くなるから熱効率が向上する。従って、アトキンソンサイクルでは、適正な燃焼を確保しつつ（具体的には、実圧縮比過大に起因するノッキング、実圧縮比過小に起因する失火が発生することなく）、内燃機関の熱効率（従って、燃費）を向上することができる。
【発明の開示】
【０００３】
上述のアトキンソンサイクルでは、通常、機械圧縮比及び吸気弁閉弁時期が固定され、吸気弁閉弁時期において燃焼室に吸入される空気量（以下、「筒内吸入空気量」と称呼する。）の調整は、もっぱらスロットル弁の開度を調整することで達成される。これに対し、筒内吸入空気量は、吸気弁閉弁時期を調整することでも調整できる。一般には、吸気弁閉弁時期が吸気下死点から遅角側に移行するほど、筒内吸入空気量が小さくなる。ただし、機械圧縮比を固定した状態で吸気弁閉弁時期を調整すると、実圧縮比も変化する。従って、吸気弁閉弁時期を調整しつつ実圧縮比を略一定に維持するためには、機械圧縮比も調整する必要がある。具体的には、吸気弁閉弁時期が遅角（進角）される場合、機械圧縮比が大きく（小さく）される必要がある。
近年、内燃機関の分野において、吸気弁の閉弁時期を調整する閉弁時期調整機構、及び、内燃機関の機械圧縮比を調整する機械圧縮比調整機構において制御精度の高いものが、比較的容易且つ安価に製造され得る環境が整ってきている。
そこで、閉弁時期調整機構及び機械圧縮比調整機構を使用して、アトキンソンサイクルにおいて、スロットル弁開度を最大状態に維持しつつ、内燃機関の運転状態（要求される負荷等）に応じて吸気弁閉弁時期及び機械圧縮比を共に調整することで、実圧縮比を略一定に維持しながら筒内吸入空気量（従って、内燃機関の出力トルク）を調整する制御パターンが提案されてきている。
この制御パターンは、超高膨張サイクルとも呼ばれる。超高膨張サイクルでは、低負荷運転状態（即ち、筒内吸入空気量が小さい状態）において吸気弁閉弁時期の遅角量が特に大きく且つ機械圧縮比が特に大きく調整される。即ち、膨張比が特に大きく調整され得る。従って、特に、低負荷運転状態における内燃機関の熱効率を格段に向上させることができる。
超高膨張サイクルでは、通常、吸気弁閉弁時期及び機械圧縮比は、内燃機関の運転状態（運転者により調整されるアクセル開度、エンジン回転速度等）に応じた最適な組み合わせ（以下、「吸気弁閉弁時期の基準時期」及び「機械圧縮比の基準値」）に一致するように調整される。吸気弁閉弁時期の基準時期及び機械圧縮比の基準値と、内燃機関の運転状態との関係は、実験等を通して予め決定される。
閉弁時期調整機構及び機械圧縮比調整機構が適切に作動することで、吸気弁閉弁時期の実際時期が吸気弁閉弁時期の基準時期に一致し且つ機械圧縮比の実際値が機械圧縮比の基準値に一致している場合、実圧縮比の実際値（吸気弁閉弁時期の実際時期及び機械圧縮比の実際値から算出される）が実圧縮比の基準値（吸気弁閉弁時期の基準時期及び機械圧縮比の基準値から算出される）に一致する。
ところで、過渡運転状態等において、閉弁時期調整機構及び機械圧縮比調整機構の応答遅れ等に起因して、吸気弁閉弁時期の実際時期が吸気弁閉弁時期の基準時期からずれる、或いは、機械圧縮比の実際値が機械圧縮比の基準値からずれる場合が発生し得る。この場合、実圧縮比の実際値が実圧縮比の基準値からずれる。実圧縮比の実際値が大きい方にずれるとノッキングが発生し易くなり、実圧縮比の実際値が小さい方にずれると燃焼状態が悪化し易くなる（失火の発生を含む。）という問題が生じ得る。
以下、吸気弁閉弁時期及び機械圧縮比の一方が対応する基準状態からずれたことで実圧縮比の実際値が実圧縮比の基準値からずれた場合において、実圧縮比の実際値を実圧縮比の基準値に戻すため、吸気弁閉弁時期及び機械圧縮比の他方を対応する基準状態と異なる状態に制御することを考える。吸気弁閉弁時期の実際時期を吸気弁閉弁時期の基準時期よりも遅角側（進角側）に制御することを、「吸気弁閉弁時期遅角補正（吸気弁閉弁時期進角補正）」、或いは、単に「吸気弁閉弁時期補正」と称呼し、機械圧縮比の実際値を機械圧縮比の基準値よりも大きい値（小さい値）に制御することを、「機械圧縮比増大補正（機械圧縮比低減補正）」、或いは、単に「機械圧縮比補正」と称呼する。具体的には、例えば、機械圧縮比の実際値が機械圧縮比の基準値に対して大きい（小さい）方向にずれている場合、吸気弁閉弁時期遅角補正（吸気弁閉弁時期進角補正）がなされる。吸気弁閉弁時期の実際時期が吸気弁閉弁時期の基準時期に対して遅角側（進角側）にずれている場合、機械圧縮比増大補正（機械圧縮比低減補正）がなされる。
ここで、例えば、吸気弁閉弁時期遅角補正がなされる場合、上述したように筒内吸入空気量が直接的に減少し、内燃機関の出力トルクが低下するという問題が発生し得る。一方、吸気弁閉弁時期進角補正がなされる場合、筒内吸入空気量の増大を防止するためにスロットル弁の開度を最大状態から小さくする制御（以下、「スロットル弁開度低減補正」と称呼する。）が併せて行われる必要がある。スロットル弁開度低減補正がなされると、吸気通路内での吸気抵抗が増大し（所謂、ポンピングロスが増大し）、燃費が悪化するという問題が発生し得る。また、機械圧縮比低減補正がなされる場合、膨張比が直接的に減少し、燃費が悪化するという問題が発生し得る。
以上より、実圧縮比の実際値が実圧縮比の基準値からずれた場合において、実圧縮比の実際値を実圧縮比の基準値に戻すために、吸気弁閉弁時期補正、或いは機械圧縮比補正を直ちに行うことは、出力トルクの確保、燃費悪化抑制等の観点から好ましくない。
本発明は、かかる課題に対処するためになされたものである。本発明の目的は、内燃機関の運転状態に応じて吸気弁閉弁時期及び機械圧縮比を共に調整することで、実圧縮比の実際値を実圧縮比の基準値に一致させながら筒内吸入空気量（従って、内燃機関の出力トルク）を調整する制御パターンが採用される内燃機関の制御装置において、実圧縮比の実際値が実圧縮比の基準値からずれた場合において、出力トルクの確保、燃費悪化抑制等を達成しつつ、実圧縮比の実際値が実圧縮比の基準値からずれたことに起因するノッキングの発生、燃焼状態の悪化を抑制し得るものを提供することにある。
本発明に係る制御装置は、上述した閉弁時期調整機構及び機械圧縮比調整機構と、内燃機関の燃焼室内の混合気に点火する点火機構とを備えた内燃機関に適用される。本発明に係る制御装置は、基準状態決定手段と、制御手段とを備える。
基準状態決定手段では、内燃機関の運転状態に応じて、吸気弁閉弁時期の基準時期、機械圧縮比の基準値、及び、点火時期の基準時期が決定される。超高膨張サイクルが採用される場合（即ち、吸気弁閉弁時期が吸気下死点よりも超遅角側に設定される場合）、吸気弁閉弁時期の基準時期は、例えば、吸気下死点から遅角側に９０°ＣＡ以上遅角した領域内に決定される。また、吸気弁閉弁時期が吸気下死点よりも超進角側に設定される場合、吸気弁閉弁時期の基準時期は、例えば、吸気下死点から進角側に９０°ＣＡ以上進角した領域内に決定される。機械圧縮比の基準値は、例えば、２０以上の領域内に決定される。点火時期の基準時期は、例えば、吸気上死点の直前の近傍の領域に決定される。
制御手段では、閉弁時期調整機構が制御されて、吸気弁の閉弁時期の実際時期が閉弁時期の基準時期に一致するように原則的に制御される（例えば、フィードバック制御される）。また、機械圧縮比調整機構が制御されて、機械圧縮比の実際値が機械圧縮比の基準値に一致するように原則的に制御される（例えば、フィードバック制御される）。これらにより、実圧縮比の実際値が実圧縮比の基準値と一致するように制御される。ここで、実圧縮比の実際値は、吸気弁閉弁時期の実際時期及び機械圧縮比の実際値から算出され得、実圧縮比の基準値は、吸気弁閉弁時期の基準時期及び機械圧縮比の基準値から算出され得る。ノッキングの発生、燃焼状態の悪化を抑制するため、実圧縮比の基準値は、８〜９程度の領域内に（略一定となるように）決定される。
また、制御手段では、点火機構が制御されて、点火時期が点火時期の基準時期に原則的に調整される。更には、制御手段では、スロットル弁調整機構が制御されて、スロットル弁の開度が最大値に原則的に制御される。
本発明に係る制御装置の特徴は、前記制御手段が以下のように構成される点にある。即ち、実圧縮比の実際値が実圧縮比の基準値からずれていて且つ実圧縮比の実際値が所定の下限値と上限値との範囲内（実圧縮比の基準値を含む所定の範囲内）にある場合、点火時期が、点火時期の基準時期に代えて点火時期の基準時期と異なる時期に制御するように構成されることにある。
上述したように、実圧縮比の実際値が実圧縮比の基準値から大きい方にずれるとノッキングが発生し易くなる。実圧縮比の実際値が実圧縮比の基準値から大きい方に過度にずれていない限りにおいて、このノッキングの発生は、点火時期を点火時期の基準時期よりも遅角側に制御することで抑制され得る。実圧縮比の実際値が実圧縮比の基準値から小さい方にずれると燃焼状態が悪化し易くなる（失火の発生を含む。）。実圧縮比の実際値が実圧縮比の基準値から小さい方に過度にずれていない限りにおいて、この燃焼状態の悪化（失火の発生を含む。）は、点火時期を点火時期の基準時期よりも進角側に制御することで抑制され得る。以下、点火時期を点火時期の基準時期よりも遅角側（進角側）に制御することを、「点火時期遅角補正（点火時期進角補正）」、或いは、単に「点火時期補正」と称呼する。
他方、詳細は後述するが、実圧縮比の実際値が実圧縮比の基準値から過度にずれていない限りにおいては、実圧縮比の実際値が実圧縮比の基準値からずれたことに起因するノッキングの発生、燃焼状態の悪化を抑制するため、吸気弁閉弁時期補正、或いは機械圧縮比補正を行って実圧縮比の実際値を実圧縮比の基準値に戻すよりは、実圧縮比の実際値が実圧縮比の基準値からずれた状態を維持しつつ点火時期補正を行った方が、出力トルクの確保、燃費悪化抑制等の観点にて有利になる場合が存在する。
上記本発明に係る制御装置の特徴は、係る知見に基づくものである。具体的には、実圧縮値の実際値が実圧縮比の基準値に対して大きい方向にずれていて且つ実圧縮比の実際値が所定の下限値と上限値との範囲内にある場合、点火時期遅角補正がなされる。一方、実圧縮値の実際値が実圧縮比の基準値に対して小さい方向にずれていて且つ実圧縮比の実際値が所定の下限値と上限値との範囲内にある場合、点火時期進角補正がなされる。
この所定の上限値は、例えば、点火時期遅角補正でノッキングの発生が抑制され得る実圧縮比の範囲の上限に設定され、この所定の下限値は、例えば、点火時期進角補正で燃焼状態の悪化（失火の発生を含む。）が抑制され得る実圧縮比の範囲の下限に設定され得る。この所定の上限値・下限値は、例えば、機械圧縮比の実際値に影響を受けるから、機械圧縮比の実際値に基づいて決定され得る。
実圧縮値の実際値の実圧縮比の基準値からの大きい方向へのずれ量が大きいほど、点火時期遅角補正の補正量がより大きくされ得る。同様に、実圧縮値の実際値の実圧縮比の基準値からの小さい方向へのずれ量が大きいほど、点火時期進角補正の補正量がより大きくされ得る。
吸気弁閉弁時期が下死点よりも遅角側（進角側）の場合、実圧縮値の実際値が実圧縮比の基準値に対して大きい方向にずれる場合として、機械圧縮比の実際値が機械圧縮比の基準値に対して大きい方向にずれている場合、並びに、吸気弁閉弁時期の実際時期が吸気弁閉弁時期の基準時期に対して進角側（遅角側）にずれている場合が挙げられる。一方、実圧縮値の実際値が実圧縮比の基準値に対して小さい方向にずれる場合として、機械圧縮比の実際値が機械圧縮比の基準値に対して小さい方向にずれている場合、並びに、吸気弁閉弁時期の実際時期が吸気弁閉弁時期の基準時期に対して遅角側（進角側）にずれている場合が挙げられる。即ち、実圧縮値の実際値が実圧縮比の基準値に対してずれる要因として、４つの要因がある。以下、説明の便宜上、吸気弁閉弁時期が下死点よりも遅角側にある場合についてのみ説明する。
以下、実圧縮値の実際値が実圧縮比の基準値からずれた場合において、「運転者により要求される出力トルクの確保を最優先し、その中で燃費がより良いパターンを選択する」場合について説明する。なお、吸気弁閉弁時期について、「上死点（下死点）に近い側」とは、吸気弁閉弁時期が下死点よりも遅角側の場合には「遅角側（進角側）」を意味し、吸気弁閉弁時期が下死点よりも進角側の場合には「進角側（遅角側）」を意味する。
先ず、機械圧縮比の実際値が機械圧縮比の基準値に対して大きい方向にずれている場合について説明する。この場合、実圧縮値の実際値が実圧縮比の基準値よりも大きくなるから、ノッキングの発生を抑制するため、吸気弁閉弁時期遅角補正、又は、点火時期遅角補正が選択され得る。ここで、上述したように、吸気弁閉弁時期遅角補正がなされると、筒内吸入空気量が直接的に減少して内燃機関の出力トルクが低下し易い。一方、点火時期遅角補正がなされても出力トルクは低下し難い。以上より、この場合、実圧縮比の実際値が所定の上限値以下にある限りにおいて点火時期遅角補正が選択・実行される。一方、実圧縮比の実際値が所定の上限値よりも大きいときは、点火時期遅角補正のみではノッキングの発生を抑制できない。従って、実圧縮比の実際値を所定の上限値以下とするため、点火時期遅角補正に加えて吸気弁閉弁時期遅角補正がなされる。或いは、吸気弁閉弁時期遅角補正のみがなされる。
次に、吸気弁閉弁時期の実際時期が吸気弁閉弁時期の基準時期に対して進角側にずれている場合について説明する。この場合、実圧縮値の実際値が実圧縮比の基準値よりも大きくなるから、ノッキングの発生を抑制するため、機械圧縮比低減補正、又は、点火時期遅角補正が選択され得る。ここで、機械圧縮比低減補正及び点火時期遅角補正の何れがなされても、出力トルクに差異が生じ難い。他方、上述したように、機械圧縮比低減補正がなされると、膨張比が直接的に減少して燃費が悪化し易い。一方、点火時期遅角補正がなされても、燃費は悪化し難い。以上より、この場合、実圧縮比の実際値が所定の上限値以下にある限りにおいて点火時期遅角補正が選択・実行される。一方、実圧縮比の実際値が所定の上限値よりも大きいときは、点火時期遅角補正のみではノッキングの発生を抑制できない。従って、実圧縮比の実際値を所定の上限値以下とするため、点火時期遅角補正に加えて機械圧縮比低減補正がなされる。或いは、機械圧縮比低減補正のみがなされる。
次に、機械圧縮比の実際値が機械圧縮比の基準値に対して小さい方向にずれている場合について説明する。この場合、実圧縮値の実際値が実圧縮比の基準値よりも小さくなるから、燃焼状態の悪化（失火の発生を含む。）を抑制するため、吸気弁閉弁時期進角補正、又は、点火時期進角補正が選択され得る。ここで、吸気弁閉弁時期進角補正及び点火時期進角補正の何れがなされても、出力トルクに差異が生じ難い。他方、上述したように、吸気弁閉弁時期進角補正がなされる場合、スロットル弁開度低減補正が併せて行われる。スロットル弁開度低減補正がなされると、吸気通路内での吸気抵抗が増大して燃費が悪化し易い。一方、点火時期進角補正がなされても、燃費は悪化し難い。以上より、この場合、実圧縮比の実際値が所定の下限値以上にある限りにおいて点火時期進角補正が選択・実行される。一方、実圧縮比の実際値が所定の下限値よりも小さいときは、点火時期進角補正のみでは燃焼状態の悪化（失火の発生を含む。）を抑制できない。従って、実圧縮比の実際値を所定の下限値以上とするため、点火時期進角補正に加えて吸気弁閉弁時期進角補正（及び、スロットル弁開度低減補正）がなされる。或いは、吸気弁閉弁時期進角補正（及び、スロットル弁開度低減補正）のみがなされる。
最後に、吸気弁閉弁時期の実際時期が吸気弁閉弁時期の基準時期に対して遅角側にずれている場合について説明する。この場合、実圧縮値の実際値が実圧縮比の基準値よりも小さくなるから、燃焼状態の悪化（失火の発生を含む。）を抑制するため、機械圧縮比増大補正、又は、点火時期進角補正が選択され得る。この場合、吸気弁閉弁時期が遅角側にずれていることそのものに起因して、筒内吸入空気量の減少により出力トルクが低下する状態にある。ここで、点火時期進角補正がなされても、出力トルクは増大し難い（回復し難い）。一方、機械圧縮比増大補正がなされると、膨張比が直接的に増大して熱効率が向上し、この結果、出力トルクが増大し易い（回復し易い）。以上より、この場合、実圧縮比の実際値が所定の下限値以上にあるか否かにかかわらず、実圧縮比の実際値が実圧縮比の基準値に一致するように、機械圧縮比増大補正のみがなされる。以上、「運転者により要求される出力トルクの確保を最優先し、その中で燃費がより良いパターンを選択する」場合について説明した。
以下、吸気弁閉弁時期の実際時期が閉弁時期の基準時期よりも上死点に近い側へずれることに起因する（筒内吸入空気量の低下による）出力トルク（出力）の低下を補償する出力補償手段（出力トルク補償手段）が備えられていて、実圧縮値の実際値が実圧縮比の基準値からずれた場合において、「燃費悪化抑制を最優先するパターンを選択する」場合について説明する。
ここで、出力補償手段としては、例えば、内燃機関を搭載する車両に搭載されたモータの出力トルクを増大させることで内燃機関の出力トルク（出力）の低下を補う手段、内燃機関を搭載する車両に搭載された変速機（特に、無段変速機）の減速比を増大し且つ内燃機関の運転速度を増大して内燃機関の出力トルクそのものを増大させて内燃機関の出力トルクの低下を補う手段等、が挙げられる。以下、出力トルク補償手段を作動させる制御を「トルク増大補正」とも称呼する。
先ず、機械圧縮比の実際値が機械圧縮比の基準値に対して大きい方向にずれている場合について説明する。この場合、上述したように、吸気弁閉弁時期遅角補正、又は、点火時期遅角補正が選択され得る。この場合、機械圧縮比が大きい方向にずれていることそのものに起因して膨張比が大きいことから燃費がそもそも良い状態にある。ここで、点火時期遅角補正がなされると、燃費が悪化する傾向にある。一方、吸気弁閉弁時期遅角補正がなされても、燃費は維持され得る。以上より、この場合、実圧縮比の実際値が所定の上限値以下にあるか否かにかかわらず、実圧縮比の実際値が実圧縮比の基準値に一致するように、吸気弁閉弁時期遅角補正がなされる。ただし、上述したように、吸気弁閉弁時期遅角補正がなされると、内燃機関の出力トルクが低下し易い。この内燃機関の出力トルクの低下を補償するため、この場合、吸気弁閉弁時期遅角補正に加えてトルク増大補正も併せてなされる。
次に、吸気弁閉弁時期の実際時期が吸気弁閉弁時期の基準時期に対して進角側にずれている場合について説明する。この場合、上述したように、機械圧縮比低減補正、又は、点火時期遅角補正が選択され得る。ここで、上述したように、機械圧縮比低減補正がなされると燃費が悪化し易い一方で、点火時期遅角補正がなされても燃費は悪化し難い。以上より、この場合、上述した「運転者により要求される出力トルクの確保を最優先し、その中で燃費がより良いパターンを選択する」場合と同じ補正が行われる。なお、この場合、機械圧縮比低減補正、及び点火時期遅角補正の何れがなされても、内燃機関の出力トルクは低下し難い。従って、トルク増大補正はなされない。
次に、機械圧縮比の実際値が機械圧縮比の基準値に対して小さい方向にずれている場合について説明する。この場合、上述したように、吸気弁閉弁時期進角補正、又は、点火時期進角補正が選択され得る。ここで、上述したように、吸気弁閉弁時期進角補正がなされると、スロットル弁開度低減補正が併せて行われることで燃費が悪化し易い。一方、点火時期進角補正がなされても燃費は悪化し難い。以上より、この場合、上述した「運転者により要求される出力トルクの確保を最優先し、その中で燃費がより良いパターンを選択する」場合と同じ補正が行われる。なお、この場合、吸気弁閉弁時期進角補正、及び点火時期進角補正の何れがなされても、内燃機関の出力トルクは低下し難い。従って、トルク増大補正はなされない。
最後に、吸気弁閉弁時期の実際時期が吸気弁閉弁時期の基準時期に対して遅角側にずれている場合について説明する。この場合、上述したように、機械圧縮比増大補正、又は、点火時期進角補正が選択され得る。ここで、点火時期進角補正がなされても、燃費が良くなり難い。一方、機械圧縮比増大補正がなされると、膨張比が直接的に増大して熱効率が向上し、この結果、燃費が良くなり易い。以上より、この場合、上述した「運転者により要求される出力トルクの確保を最優先し、その中で燃費がより良いパターンを選択する」場合と同じ補正が行われる。ただし、上述したように、この場合、吸気弁閉弁時期が遅角側にずれていることそのものに起因して、筒内吸入空気量の減少により出力トルクが低下している状態にある。この内燃機関の出力トルクの低下を補償するため、この場合、機械圧縮比増大補正に加えてトルク増大補正も併せてなされる。以上、「燃費悪化抑制を最優先するパターンを選択する」場合について説明した。
また、上記した本発明に係る制御装置から、本発明に係る以下の２つの制御装置を抽出することができる。第１に、上記と同様の基準状態決定手段と制御手段とを備えていて、制御手段が、吸気弁閉弁時期の実際時期が閉弁時期の基準時期よりも上死点に近い側にずれている場合に機械圧縮比増大補正を行うものである。これにより、上述した「吸気弁閉弁時期の遅角側へのずれに起因する筒内吸入空気量の減少による出力トルクの低下」が、「機械圧縮比増大に伴う膨張比の増大による熱効率の向上」により補償され得る。
また、第２に、上記と同様の基準状態決定手段と制御手段とを備えていて、制御手段が、機械圧縮比の実際値が機械圧縮比の基準値よりも大きい場合に、吸気弁閉弁時期遅角補正及びトルク増大補正を行うものである。これにより、吸気弁閉弁時期遅角補正の選択により燃費が維持されつつ、吸気弁閉弁時期遅角補正による内燃機関の出力の低下がトルク増大補正により補償され得る。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
図１は、本発明の第１実施形態に係る内燃機関の制御装置を火花点火式多気筒内燃機関に適用したシステムの概略構成図である。
図２は、機械圧縮比の実際値が機械圧縮比の基準値に対して大きい方向にずれた場合において吸気弁閉弁時期遅角補正をした場合における実圧縮比と機械圧縮比との関係の変化を示したグラフである。
図３は、図２に対応する、吸気弁閉弁時期と機械圧縮比との関係の変化を示したグラフである。
図４は、機械圧縮比の実際値が機械圧縮比の基準値に対して大きい方向にずれた場合において図１に示した制御装置により各種補正が行われる場合における、機械圧縮比の実際値の機械圧縮比の基準値に対するずれ量の増大に対する、吸気弁閉弁時期と機械圧縮比との関係の変化を示したグラフである。
図５は、吸気弁閉弁時期の実際時期が吸気弁閉弁時期の基準時期に対して進角側にずれた場合において機械圧縮比低減補正をした場合における実圧縮比と機械圧縮比との関係の変化を示したグラフである。
図６は、図５に対応する、吸気弁閉弁時期と機械圧縮比との関係の変化を示したグラフである。
図７は、吸気弁閉弁時期の実際時期が吸気弁閉弁時期の基準時期に対して進角側にずれた場合において図１に示した制御装置により各種補正が行われる場合における、吸気弁閉弁時期の実際時期の吸気弁閉弁時期の基準時期に対するずれ量の増大に対する、吸気弁閉弁時期と機械圧縮比との関係の変化を示したグラフである。
図８は、機械圧縮比の実際値が機械圧縮比の基準値に対して小さい方向にずれた場合において吸気弁閉弁時期進角補正をした場合における実圧縮比と機械圧縮比との関係の変化を示したグラフである。
図９は、図８に対応する、吸気弁閉弁時期と機械圧縮比との関係の変化を示したグラフである。
図１０は、機械圧縮比の実際値が機械圧縮比の基準値に対して小さい方向にずれた場合において図１に示した制御装置により各種補正が行われる場合における、機械圧縮比の実際値の機械圧縮比の基準値に対するずれ量の増大に対する、吸気弁閉弁時期と機械圧縮比との関係の変化を示したグラフである。
図１１は、吸気弁閉弁時期の実際時期が吸気弁閉弁時期の基準時期に対して遅角側にずれた場合において機械圧縮比増大補正をした場合における実圧縮比と機械圧縮比との関係の変化を示したグラフである。
図１２は、図１１に対応する、吸気弁閉弁時期と機械圧縮比との関係の変化を示したグラフである。
図１３は、吸気弁閉弁時期の実際時期が吸気弁閉弁時期の基準時期に対して遅角側にずれた場合において図１に示した制御装置により各種補正が行われる場合における、吸気弁閉弁時期の実際時期の吸気弁閉弁時期の基準時期に対するずれ量の増大に対する、吸気弁閉弁時期と機械圧縮比との関係の変化を示したグラフである。
図１４は、図４と図１０とに示した、機械圧縮比の実際値の機械圧縮比の基準値に対するずれ量の増大に対する吸気弁閉弁時期と機械圧縮比との関係の変化を合わせて示したグラフである。
図１５は、図７と図１３とに示した、吸気弁閉弁時期の実際時期の吸気弁閉弁時期の基準時期に対するずれ量の増大に対する吸気弁閉弁時期と機械圧縮比との関係の変化を合わせて示したグラフである。
図１６は、図１に示した制御装置により点火時期補正が行われる場合における、機械圧縮比の実際値の機械圧縮比の基準値に対するずれ量と、点火時期補正量との関係を示したグラフである。
図１７は、図１に示した制御装置により点火時期補正が行われる場合における、吸気弁閉弁時期の実際時期の吸気弁閉弁時期の基準時期に対するずれ量と、点火時期補正量との関係を示したグラフである。
図１８は、図１に示した制御装置により、機械圧縮比、吸気弁閉弁時期、及び点火時期についての通常制御が行われる際の処理の流れを示したフローチャートである。
図１９は、図１に示した制御装置により、各種補正が行われる際の処理の流れを示したフローチャートである。
図２０は、本発明の第１実施形態の変形例に係る内燃機関の制御装置が適用される場合における、図１４に対応するグラフである。
図２１は、本発明の第１実施形態の変形例に係る内燃機関の制御装置が適用される場合における、図１５に対応するグラフである。
図２２は、機械圧縮比の実際値が機械圧縮比の基準値に対して大きい方向にずれた場合において吸気弁閉弁時期遅角補正をした場合における実圧縮比と機械圧縮比との関係の変化を示した、図２に対応するグラフである。
図２３は、図２２に対応する、吸気弁閉弁時期と機械圧縮比との関係の変化を示したグラフである。
図２４は、機械圧縮比の実際値が機械圧縮比の基準値に対して大きい方向にずれた場合において本発明の第２実施形態に係る内燃機関の制御装置により各種補正が行われる場合における、機械圧縮比の実際値の機械圧縮比の基準値に対するずれ量の増大に対する、吸気弁閉弁時期と機械圧縮比との関係の変化を示したグラフである。
図２５は、本発明の第２実施形態に係る内燃機関の制御装置が適用される場合における、図１４に対応するグラフである。
図２６は、本発明の第２実施形態に係る内燃機関の制御装置が適用される場合における、図１５に対応するグラフである。
図２７は、本発明の第２実施形態に係る内燃機関の制御装置により点火時期補正が行われる場合における、機械圧縮比の実際値の機械圧縮比の基準値に対するずれ量と、点火時期補正量との関係を示したグラフである。
図２８は、本発明の第２実施形態に係る内燃機関の制御装置により点火時期補正が行われる場合における、吸気弁閉弁時期の実際時期の吸気弁閉弁時期の基準時期に対するずれ量と、点火時期補正量との関係を示したグラフである。
図２９は、本発明の第２実施形態に係る内燃機関の制御装置により、各種補正が行われる際の処理の流れを示したフローチャートである。
図３０は、本発明の第２実施形態の変形例に係る内燃機関の制御装置が適用される場合における、図２５に対応するグラフである。
図３１は、本発明の第２実施形態の変形例に係る内燃機関の制御装置が適用される場合における、図２６に対応するグラフである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
以下、本発明による内燃機関の制御装置の第１実施形態について図面を参照しつつ説明する。
＜＜第１実施形態＞＞
（構成）
図１は、直列複数気筒の火花点火式内燃機関１と、本発明の第１実施形態である制御装置２と、を含む、本発明の適用対象であるシステムＳ（車両）の全体構成を示す概略構成図である。なお、図１には、気筒配列方向と直交する面による内燃機関１の断面図が示されているものとする。
内燃機関１は、シリンダブロック１１と、シリンダヘッド１２と、クランクケース１３と、可変圧縮比機構１４と、を備えている。また、内燃機関１には、吸気通路１５及び排気通路１６が接続されている。
シリンダブロック１１には、略円柱形状の貫通孔であるシリンダボア１１１が形成されている。上述の通り、このシリンダブロック１１には、複数のシリンダボア１１１が、気筒配列方向に沿って一列に配置されている。各シリンダボア１１１の内側には、ピストン１１２が、シリンダボア１１１の中心軸線（以下、「シリンダ中心軸ＣＣＡと称する。）に沿って往復移動可能に収容されている。シリンダブロック１１の一端部（図中上端部）には、シリンダヘッド１２が接合されている。シリンダブロック１１とシリンダヘッド１２とは、互いに相対移動しないように、図示しないボルト等によって固定されている。
シリンダヘッド１２における、シリンダブロック１１側の端部（図中下端部）には、複数の凹部が、各シリンダボア１１１の一端部（図中上端部）に対応する位置に設けられている。即ち、シリンダヘッド１２がシリンダブロック１１に接合されて固定された状態における、ピストン１１２の頂面よりもシリンダヘッド１２側（図中上側）のシリンダボア１１１の内側の空間と、上述の凹部の内側の空間と、によって、燃焼室ＣＣが形成されている。この燃焼室ＣＣに連通するように、シリンダヘッド１２には、吸気ポート１２１及び排気ポート１２２が形成されている。
シリンダヘッド１２には、吸気バルブ１２３と、排気バルブ１２４と、可変吸気バルブタイミング装置１２５と、可変排気バルブタイミング装置１２６と、インジェクタ１２７と、が備えられている。吸気バルブ１２３は、吸気ポート１２１と燃焼室ＣＣとの連通状態を制御するためのバルブである。排気バルブ１２４は、排気ポート１２２と燃焼室ＣＣとの連通状態を制御するためのバルブである。可変吸気バルブタイミング装置１２５及び可変排気バルブタイミング装置１２６は、吸気バルブ１２３及び排気バルブ１２４の開閉タイミング（及び、最大リフト量）を変更し得るように構成されている。かかる可変吸気バルブタイミング装置１２５及び可変排気バルブタイミング装置１２６の具体的な構成については周知なので、その説明を省略する。インジェクタ１２７は、燃焼室ＣＣ内に供給するための燃料を、吸気ポート１２１内にて噴射し得るように構成されている。
クランクケース１３内には、クランクシャフト１３１が、気筒配列方向と平行に配置されつつ、回転可能に支持されている。このクランクシャフト１３１は、ピストン１１２のシリンダ中心軸ＣＣＡに沿った往復移動に基づいて回転駆動されるように、コンロッド１３２を介して、ピストン１１２と連結されている。
本実施形態の内燃機関１における可変圧縮比機構１４は、シリンダブロック１１とシリンダヘッド１２との接合体を、クランクケース１３に対して、シリンダ中心軸ＣＣＡに沿って互いに相対移動させて、吸気上死点での燃焼室の容積（隙間容積）を変更することで、機械圧縮比を変更し得るように構成されている。なお、この可変圧縮比機構１４は、特開２００３−２０６７７１号公報や特開２００８−１９７９９号公報等に記載されているものと同様の構成を備えている。従って、本明細書においては、この機構の詳細な説明を省略し、概要についてのみ説明する。
可変圧縮比機構１４は、連結機構１４１と、駆動機構１４２と、を備えている。連結機構１４１は、シリンダブロック１１とクランクケース１３とを、シリンダ中心軸ＣＣＡに沿って互いに相対移動可能に連結するように構成されている。駆動機構１４２は、モータやギヤ機構等を備えていて、シリンダブロック１１とクランクケース１３とをシリンダ中心軸ＣＣＡに沿って互いに相対移動させ得るように構成されている。
吸気ポート１２１には、インテークマニホールドやサージタンク等を含む吸気通路１５が接続されている。また、排気ポート１２２には、エキゾーストマニホールドを含む排気通路１６が接続されている。
吸気通路１５には、スロットルバルブ１５１が介装されている。スロットルバルブ１５１は、ＤＣモータからなるスロットルバルブアクチュエータ１５２によって回転駆動されるように構成されている。
排気通路１６は、排気ポート１２２を介して燃焼室ＣＣから排出される排気ガスの通路である。この排気通路１６には、触媒コンバータ１６１が介装されている。触媒コンバータ１６１は、酸素吸蔵機能を有する三元触媒をその内部に備えていて、排気ガス中のＨＣ、ＣＯ、及びＮＯｘを浄化可能に構成されている。
システムＳには、冷却水温センサ１７１、クランクポジションセンサ１７２、吸気カムポジションセンサ１７３、排気カムポジションセンサ１７４、エアフローメータ１７５、相対位置センサ１７６、スロットルポジションセンサ１７７、上流側空燃比センサ１７８ａ、下流側空燃比センサ１７８ｂ、アクセル開度センサ１７９、等の各種のセンサが備えられている。
冷却水温センサ１７１は、シリンダブロック１１に装着されている。この冷却水温センサ１７１は、シリンダブロック１１内の冷却水温Ｔｗに対応する信号を出力するように構成されている。
クランクポジションセンサ１７２は、クランクケース１３に装着されている。このクランクポジションセンサ１７２は、クランクシャフト１３１の回転角度に応じたパルスを有する波形の信号を出力するように構成されている。即ち、クランクポジションセンサ１７２は、エンジン回転速度ＮＥに対応する信号を出力するように構成されている。
吸気カムポジションセンサ１７３及び排気カムポジションセンサ１７４は、シリンダヘッド１２に装着されている。吸気カムポジションセンサ１７３は、吸気バルブ１２３を往復移動させるための図示しない吸気カムシャフト（可変吸気バルブタイミング装置１２５に含まれている）の回転角度に応じたパルスを有する波形の信号を出力するように構成されている。即ち、吸気カムポジションセンサ１７３は、吸気バルブ１２３の開閉タイミング（従って、吸気バルブ１２３の閉弁時期の実際時期）に対応する信号を出力するように構成されている。
排気カムポジションセンサ１７４も、同様に、図示しない排気カムシャフトの回転角度に応じたパルスを有する波形の信号を出力するように構成されている。即ち、排気カムポジションセンサ１７４は、排気バルブ１２４の開閉タイミングに対応する信号を出力するように構成されている。
エアフローメータ１７５は、吸気通路１５に装着されている。エアフローメータ１７５は、吸気通路１５内を流れる吸入空気の質量流量である吸入空気流量Ｇａに対応する信号を出力するように構成されている。
相対位置センサ１７６は、可変圧縮比機構１４に装着されている。相対位置センサ１７６は、シリンダブロック１１とクランクケース１３との相対位置に対応する信号を出力するように構成されている。即ち、相対位置センサ１７６は、機械圧縮比の実際値に対応する信号を出力するように構成されている。
スロットルポジションセンサ１７７は、吸気通路１５に装着されている。スロットルポジションセンサ１７７は、スロットルバルブ１５１の回転位相（スロットルバルブ開度ＴＡ）に対応する信号を出力するように構成されている。
上流側空燃比センサ１７８ａ及び下流側空燃比センサ１７８ｂは、排気通路１６に装着されている。上流側空燃比センサ１７８ａは、触媒コンバータ１６１よりも排気ガスの流動方向における上流側に配置されている。下流側空燃比センサ１７８ｂは、触媒コンバータ１６１よりも排気ガスの流動方向における下流側に配置されている。上流側空燃比センサ１７８ａは、限界電流式酸素濃度センサであって、幅広い空燃比の範囲で比較的リニアな出力特性を有するように構成されている。下流側空燃比センサ１７８ｂは、固体電解質型のジルコニア酸素センサであって、理論空燃比よりもリッチ側及びリーン側にてほぼ一定である一方で理論空燃比の前後において急変する出力特性を有するように構成されている。
アクセル開度センサ１７９は、運転者によって操作されるアクセルペダル１８１の操作量（アクセル操作量Ａｃｃｐ）に対応する信号を出力するように構成されている。
本実施形態に係る制御装置２は、ＣＰＵ２０１と、ＲＯＭ２０２と、ＲＡＭ２０３と、バックアップＲＡＭ２０４と、インターフェース２０５と、バス２０６と、を備えている。ＣＰＵ２０１、ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３、バックアップＲＡＭ２０４、及びインターフェース２０５は、バス２０６によって互いに接続されている。
ＲＯＭ２０２には、ＣＰＵ２０１が実行するルーチン（プログラム）、及びこのルーチンの実行時に参照されるテーブル（ルックアップテーブル、マップ）やパラメータ、等が予め格納されている。ＲＡＭ２０３は、ＣＰＵ２０１がルーチンを実行する際に、必要に応じてデータを一時的に格納し得るように構成されている。バックアップＲＡＭ２０４は、電源が投入された状態でＣＰＵ２０１がルーチンを実行する際にデータが格納されるとともに、この格納されたデータが電源遮断後も保持され得るように構成されている。
インターフェース２０５は、冷却水温センサ１７１、クランクポジションセンサ１７２、吸気カムポジションセンサ１７３、排気カムポジションセンサ１７４、エアフローメータ１７５、相対位置センサ１７６、スロットルポジションセンサ１７７、上流側空燃比センサ１７８ａ、下流側空燃比センサ１７８ｂ、アクセル開度センサ１７９、等の各種のセンサと電気的に接続されていて、これらのセンサからの信号をＣＰＵ２０１に伝達し得るように構成されている。
また、インターフェース２０５は、可変吸気バルブタイミング装置１２５、可変排気バルブタイミング装置１２６、インジェクタ１２７、駆動機構１４２等の動作部と電気的に接続されていて、これらの動作部を動作させるための動作信号をＣＰＵ２０１からこれらの動作部に伝達し得るように構成されている。
即ち、制御装置２は、インターフェース２０５を介して上述の各種のセンサからの信号を受け取るとともに、当該信号に応じたＣＰＵ２０１の演算結果に基づいて、上述の動作信号を各動作部に向けて送出するように構成されている。
（スロットル弁開度の制御）
本実施形態では、後述するように、吸気弁閉弁時期と機械圧縮比との制御パターンとして、上述した超高膨張サイクルに対応するパターンが採用される。これに伴い、制御装置２により制御されるスロットルバルブ開度ＴＡは、通常は最大状態に固定され、後述するＩＶＣ進角補正がなされる場合、極低回転極低負荷状態にある場合等の特殊な場合にのみ、最大状態よりも小さい値に調整される。
（燃料噴射制御）
本実施形態では、暖機運転中、加速時等の特殊な場合を除いて、目標空燃比が理論空燃比に設定される。制御装置２では、この目標空燃比と、吸入空気流量Ｇａと、エンジン回転速度ＮＥ等と、に基づいて、基本燃料噴射量が算出される。この基本燃料噴射量が、上流側空燃比センサ１７８ａ及び下流側空燃比センサ１７８ｂからの出力に基づいてフィードバック補正されて最終燃料噴射量が算出される。制御装置２では、最終燃料噴射量の燃料の噴射指示がインジェクタ１２７に対してなされる。これにより、インジェクタ１２７から所定のタイミングにて最終燃料噴射量の燃料が噴射されて、空燃比が目標空燃比に一致するように制御される。
（吸気弁閉弁時期、機械圧縮比、及び点火時期の制御）
以下、吸気バルブ１２３の閉弁時期を「ＩＶＣ」と称呼し、ＩＶＣの実際時期を「ＩＶＣａ」と称呼する。機械圧縮比を「εｍ」と称呼し、εｍの実際値を「εｍａ」と称呼する。実圧縮比を「εｃ」と称呼し、εｃの実際値を「εｃａ」と称呼する。点火時期を「ＳＡ」と称呼する。εｃａは、ＩＶＣａとεｍａとから計算される。
本実施形態では、ＩＶＣ及びεｍの制御パターンとして、「発明の開示」の欄で述べた超高膨張サイクルに対応するパターンが採用される。即ち、スロットル弁開度ＴＡが最大状態に原則的に維持された状態で、可変吸気バルブタイミング装置１２５及び可変圧縮比機構１４を用いて、ＩＶＣ及びεｍが、（システムＳ（車両））の運転者により要求される負荷（要求負荷、後述する要求筒内吸入空気量Ｍｃｔに相当）、及びエンジン回転速度ＮＥに応じて調整される。
ＩＶＣは、吸気下死点から大幅に遅角した領域（例えば、吸気下死点から９０°ＣＡ以上遅角した領域）内において、Ｍｃｔ（及びＮＥ）が小さいほどより遅角側に調整される。εｍは、非常に大きい領域（例えば、２０以上の領域）内において、Ｍｃｔ（及びＮＥ）が小さいほどより大きい値に調整される。これにより、膨張比が非常に大きい値（例えば、２０以上）に維持され且つεｃが燃焼状態を良好とする適正な範囲（例えば、８〜９）に維持されながら、筒内吸入空気量（従って、内燃機関１の出力トルク）がＭｃｔに応じて調整される。
より具体的には、本実施形態では、通常、ＩＶＣ、εｍ、及びＳＡは、現在のＩＶＣｔ、現在のεｍｔ、及び現在のＳＡｔに一致するように制御される。ここで、ＩＶＣｔ、εｍｔ、及びＳＡｔは、ＩＶＣの基準時期、εｍの基準値、及びＳＡの基準時期である。現在のＩＶＣｔ、現在のεｍｔ、及び現在のＳＡｔは、現在の「Ｍｃｔ及びＮＥ」の組み合わせにて定常運転状態にある場合において、燃焼状態、燃費、出力トルク等に照らして最適な吸気弁閉弁時期（定常適合時期）、機械圧縮比（定常適合値）、及び点火時期（定常適合時期）である。現在のＩＶＣｔは、現在の「Ｍｃｔ及びＮＥ」の組み合わせと、「Ｍｃｔ及びＮＥ」の組み合わせとＩＶＣｔとの関係を規定する予め実験等を通して作成されたマップと、から決定される。現在のεｍｔは、現在の「Ｍｃｔ及びＮＥ」の組み合わせと、「Ｍｃｔ及びＮＥ」の組み合わせとεｍｔとの関係を規定する予め実験等を通して作成されたマップと、から決定される。現在のＳＡｔは、現在の「Ｍｃｔ及びＮＥ」の組み合わせと、「Ｍｃｔ及びＮＥ」の組み合わせとＳＡｔとの関係を規定する予め実験等を通して作成されたマップと、から決定される。また、ＩＶＣｔとεｍｔとから計算される実圧縮比をεｃの基準値（定常適合値、εｃｔ）と称呼する。εｃｔは、例えば、８〜９となる。
可変吸気バルブタイミング装置１２５及び可変圧縮比機構１４が適切に作動することで、ＩＶＣａがＩＶＣｔに一致し且つεｍａがεｍｔに一致している場合、εｃａがεｃｔに一致する。これにより、燃焼状態、燃費、出力トルク等に照らして最適な運転状態が得られる。
ところで、過渡運転状態等において、可変吸気バルブタイミング装置１２５及び可変圧縮比機構１４の応答遅れ等に起因して、ＩＶＣａがＩＶＣｔからずれる、或いは、εｍａがεｍｔからずれる場合が発生し得る。この場合、εｃａがεｃｔからずれる。ここで、εｃａがεｃｔに対して大きい方にずれるとノッキングが発生し易くなる。一方、εｃａがεｃｔに対して小さい方にずれると燃焼状態が悪化し易くなる（失火の発生を含む。）。
従って、εｃａがεｃｔに対して大きい方にずれた場合、ノッキングの発生を抑制するために対処する必要がある。εｃａがεｃｔに対して小さい方にずれた場合、燃焼状態の悪化（失火の発生を含む。）を抑制するために対処する必要がある。
εｃａがεｃｔに対して大きい方にずれる場合として、εｍａがεｍｔに対して大きい方向にずれる場合、及び、ＩＶＣａがＩＶＣｔに対して進角側にずれる場合、という２つの場合が想定される。また、εｃａがεｃｔに対して小さい方向にずれる場合として、εｍａがεｍｔに対して小さい方向にずれる場合、及び、ＩＶＣａがＩＶＣｔに対して遅角側にずれる場合、という２つの場合が想定される。以上、εｃａがεｃｔに対してずれる場合として、４つの場合が想定される。
以下、説明の便宜上、ＩＶＣａをＩＶＣｔに代えてＩＶＣｔよりも遅角側（進角側）に一致するように制御することを、「ＩＶＣ遅角補正（ＩＶＣ進角補正）」、或いは、単に「ＩＶＣ補正」と称呼する。εｍａをεｍｔに代えてεｍｔよりも大きい値（小さい値）に一致するように制御することを、「εｍ増大補正（εｍ低減補正）」、或いは、単に「εｍ補正」と称呼する。ＳＡをＳＡｔに代えてＳＡｔよりも遅角側（進角側）に制御することを、「ＳＡ遅角補正（ＳＡ進角補正）」、或いは、単に「ＳＡ補正」と称呼する。また、スロットル弁開度ＴＡを最大状態に維持することに代えて最大状態よりも小さい値に制御することを、「ＴＡ低減補正」と称呼する。
εｃａがεｃｔに対して大きい方にずれた場合（即ち、ノッキングの発生を抑制する必要がある場合）の対処方の１つ目として、εｃａをεｃｔに戻すため、ＩＶＣａ及びεｍａのうちでずれが発生していない方を基準値（ＩＶＣｔ及びεｍｔのうち対応する方）に代えて同基準値と異なる値に一致するように制御することが考えられる。具体的には、εｍａがεｍｔに対して大きい方向にずれた場合、ＩＶＣ遅角補正を行ってεｃａをεｃｔに戻すことが考えられ、ＩＶＣａがＩＶＣｔに対して進角側にずれた場合、εｍ低減補正を行ってεｃａをεｃｔに戻すことが考えられる。
他方、εｃａがεｃｔから大きい方に過度にずれていない限りにおいて、ノッキングの発生は、ＳＡをＳＡｔよりも遅角側に制御することで抑制され得る。即ち、εｃａがεｃｔに対して大きい方にずれた場合（即ち、ノッキングの発生を抑制する必要がある場合）の対処方の２つ目として、εｃａのεｃｔからのずれを維持しつつＳＡ遅角補正を行うことが考えられる。
一方、εｃａがεｃｔに対して小さい方にずれた場合（即ち、燃焼状態の悪化（失火の発生を含む。）を抑制する必要がある場合）の対処方の１つ目として、εｃａをεｃｔに戻すため、ＩＶＣａ及びεｍａのうちでずれが発生していない方を基準値（ＩＶＣｔ及びεｍｔのうち対応する方）に代えて同基準値と異なる値に一致するように制御することが考えられる。具体的には、εｍａがεｍｔに対して小さい方向にずれた場合、ＩＶＣ進角補正を行ってεｃａをεｃｔに戻すことが考えられ、ＩＶＣａがＩＶＣｔに対して遅角側にずれた場合、εｍ増大補正を行ってεｃａをεｃｔに戻すことが考えられる。
他方、εｃａがεｃｔから小さい方に過度にずれていない限りにおいて、燃焼状態の悪化（失火の発生を含む。）は、ＳＡをＳＡｔよりも進角側に制御することで抑制され得る。即ち、εｃａがεｃｔに対して小さい方にずれた場合（即ち、燃焼状態の悪化（失火の発生を含む。）を抑制する必要がある場合）の対処方の２つ目として、εｃａのεｃｔからのずれを維持しつつＳＡ進角補正を行うことが考えられる。
以上のように、εｃａがεｃｔに対してずれる、上述した４つの場合のそれぞれについて、「ＩＶＣ補正又はεｍ補正を行ってεｃａをεｃｔに戻すこと」と、「（εｃａのずれ量がＳＡ補正で対処可能な範囲内にある場合において）εｃａのεｃｔからのずれを維持しつつＳＡ補正を行うこと」の２つの対処方が存在する。従って、上述した４つの場合のそれぞれについて、何れの対処方を選択するかが問題となる。
以下、図２〜図１７を参照しながら、４つの場合のそれぞれについて、本実施形態にて何れの対処方を採用するかについて順に説明していく。本実施形態では、「運転者により要求される出力トルクの確保を最優先し、その中で燃費がより良いパターン」が選択される。以下、現在のＩＶＣｔ、εｍｔ、εｃｔがそれぞれ、ＩＶＣ０、εｍ０、εｃ０であるものとして説明を続ける。
＜εｍａがεｍｔに対して大きい方向にずれる場合（ＩＶＣａはＩＶＣｔに一致）＞
図２は、（εｃｔ，εｍｔ）が、点Ｏ（εｃ０，εｍ０）に対応する場合において、εｍａがεｍｔに対して大きい方向にずれることに伴いεｃａもεｃｔに対して大きい方向にずれることで、（εｃａ，εｍａ）が、点Ｏから点Ａ又は点Ｂにずれている場合を示している（ＩＶＣａはＩＶＣｔに一致）。ＩＶＣ一定の場合、εｍの変化に起因する（εｃ，εｍ）の軌跡は、図２に示した「εｍの変化ライン」に平行な直線となる。
図３は、（ＩＶＣｔ，εｍｔ）が、点Ｏ（ＩＶＣ０，εｍ０）に対応する場合において、εｍａがεｍｔに対して大きい方向にずれた結果として、（ＩＶＣａ，εｍａ）が、点Ｏから点Ａ又は点Ｂにずれている場合を示している（ＩＶＣａはＩＶＣｔに一致）。
図２、図３に示したεｃｕｐ及びεｃｌｏｗはそれぞれ、ＳＡ補正を行っても適正な燃焼状態が継続し得るεｃａの範囲の上限値及び下限値である。εｃｕｐは、ＳＡ遅角補正でノッキングの発生が抑制され得るεｃａの範囲の上限に対応する。より具体的には、εｍａのεｍｔに対する大きい方向へのずれ量が大きいほど（従って、εｃａのεｃｔに対する大きい方向へのずれ量が大きいほど）、ノッキングの発生の程度が大きいからＳＡの遅角量を大きくする必要がある。係る観点から、εｍａがεｍｔに対して（従って、εｃａがεｃｔに対して）大きい方向へ次第にずれていく場合においてＳＡ遅角補正の遅角量が次第に大きくされていくと、ＳＡの遅角量が過大となることに起因して、或る時点で失火が発生する。この時点に対応するεｃａがεｃｕｐに相当する。
一方、εｃｌｏｗは、ＳＡ進角補正で燃焼状態の悪化（失火の発生を含む。）が抑制され得るεｃａの範囲の下限に対応する。より具体的には、εｍａのεｍｔに対する小さい方向へのずれ量が大きいほど（従って、εｃａのεｃｔに対する小さい方向へのずれ量が大きいほど）、燃焼状態の悪化の程度が大きいからＳＡの進角量を大きくする必要がある。係る観点から、εｍａがεｍｔに対して（従って、εｃａがεｃｔに対して）小さい方向へ次第にずれていく場合においてＳＡ進角補正の進角量が次第に大きくされていくと、εｃａが過小となることに起因して、或る時点で失火が発生する。この時点に対応するεｃａがεｃｌｏｗに相当する。図２から理解できるように、εｃｕｐ及びεｃｌｏｗは、εｍａに依存し、εｍａが大きいほどεｃｕｐ及びεｃｌｏｗが小さくなる。図２、図３から理解できるように、点Ａは、εｃａがεｕｐ以下の場合に対応し、点Ｂは、εｃａがεｕｐを超えた場合に対応する。
以下、先ず、図２において（εｃａ，εｍａ）が点Ｏから点Ａにずれている場合（即ち、図３において（ＩＶＣａ，εｍａ）が点Ｏから点Ａにずれている場合）について説明する。上述したように、εｍａがεｍｔに対して大きい方向にずれる場合、εｃａがεｃｔよりも大きくなるから、ノッキングの発生を抑制するために、ＩＶＣ遅角補正、又は、ＳＡ遅角補正が選択され得る。ＩＶＣ遅角補正を行ってεｃａがεｃｔ（＝εｃ０）に戻される場合、図２において（εｃａ，εｍａ）が点Ａから点Ａ’へ移行し、図３において（ＩＶＣａ，εｍａ）が点Ａから点Ａ’へ移行する。このようにεｍ一定の場合、ＩＶＣの変化に起因する（εｃ，εｍ）の軌跡は、図２に示した「ＩＶＣの変化ライン」に平行な直線となる。他方、ＳＡ遅角補正が行われる場合、εｃａ、及びεｍａが一定に維持されるから、図２において（εｃａ，εｍａ）は点Ａに維持され、図３において（ＩＶＣａ，εｍａ）は点Ａに維持される。
ここで、ＩＶＣ遅角補正がなされると、筒内吸入空気量が直接的に減少して内燃機関１の出力トルクが低下し易い。一方、ＳＡ遅角補正がなされても内燃機関１の出力トルクは低下し難い。以上より、ＳＡ遅角補正の方が、ＩＶＣ遅角補正よりも内燃機関１の出力トルクの確保が達成され易い。従って、本実施形態では、εｃａがεｃｕｐ以下にある限りにおいてＳＡ遅角補正が選択・実行される。即ち、図２において（εｃａ，εｍａ）は点Ａに維持され、図３において（ＩＶＣａ，εｍａ）は点Ａに維持される。加えて、上述したように、εｍａのεｍｔに対する（従って、εｃａのεｃｔに対する）大きい方向へのずれ量が大きいほど、ＳＡ遅角補正の遅角量がより大きくされる。
次に、図２において（εｃａ，εｍａ）が点Ｏから点Ｂにずれている場合（即ち、図３において（ＩＶＣａ，εｍａ）が点Ｏから点Ｂにずれている場合）について説明する。この場合、εｃａがεｃｕｐよりも大きい。従って、ＳＡ遅角補正のみではノッキングの発生を抑制できない（失火が発生してしまう）。従って、本実施形態では、εｃａがεｃｕｐを超えないように（即ち、εｃａがεｃｕｐに一致するように）、ＳＡ遅角補正に加えてＩＶＣ遅角補正がなされる。即ち、図２において（εｃａ，εｍａ）が点Ｂから点Ｂ’へ移行し、図３において（ＩＶＣａ，εｍａ）が点Ｂから点Ｂ’へ移行する。この場合、ＩＶＣ遅角補正の遅角量は、εｍａとεｃｕｐとから算出され、εｃａのεｃｕｐからの大きい方へのずれ量が大きいほどより大きい値となる。一方、ＩＶＣａがＩＶＣ０に一致し且つεｃａがεｃｕｐに一致する場合に対応するεｍａがεｍ１であるものとすると（図２，３，４を参照）、ＳＡ遅角補正の遅角量は、εｍａがεｍ１に一致する場合に対応する値で一定とされる。
図４は、εｍａがεｍｔ（＝εｍ０）に対して大きい方向に次第にずれていく場合における（ＩＶＣａ，εｍａ）の推移を示す。εｍａがεｍ０から増大してεｍ１に達するまでの過程では、ＳＡ遅角補正のみがなされるから、ＩＶＣａがＩＶＣ０で一定に維持され、且つ、ＳＡ遅角補正の遅角量が増大していく。εｍａがεｍ１から増大していく過程では、ＳＡ遅角補正＋ＩＶＣ遅角補正がなされるから、εｍａの増大に伴って、εｃａがεｃｕｐに維持されつつＩＶＣａがＩＶＣ０から遅角していく。なお、上述したように、ＳＡ遅角補正の遅角量は、εｍａがεｍ１に一致する場合に対応する値で一定とされる。
＜ＩＶＣａがＩＶＣｔに対して進角側にずれる場合（εｍａはεｍｔに一致）＞
図５は、図２に対応していて、（εｃｔ，εｍｔ）が、点Ｏ（εｃ０，εｍ０）に対応する場合において、ＩＶＣａがＩＶＣｔに対して進角側にずれることに伴いεｃａもεｃｔに対して大きい方向にずれることで、（εｃａ，εｍａ）が、点Ｏから点Ａ又は点Ｂにずれている場合を示している（εｍａはεｍｔに一致）。
図６は、図３に対応していて、（ＩＶＣｔ，εｍｔ）が、点Ｏ（ＩＶＣ０，εｍ０）に対応する場合において、ＩＶＣａがＩＶＣｔに対して進角側にずれた結果として、（ＩＶＣａ，εｍａ）が、点Ｏから点Ａ又は点Ｂにずれている場合を示している（εｍａはεｍｔに一致）。図２、図３と同様、図５、図６において、点Ａは、εｃａがεｃｕｐ以下の場合に対応し、点Ｂは、εｃａがεｃｕｐを超えた場合に対応する。
以下、先ず、図５において（εｃａ，εｍａ）が点Ｏから点Ａにずれている場合（即ち、図６において（ＩＶＣａ，εｍａ）が点Ｏから点Ａにずれている場合）について説明する。上述したように、ＩＶＣａがＩＶＣｔに対して進角側にずれる場合、εｃａがεｃｔよりも大きくなるから、ノッキングの発生を抑制するために、εｍ低減補正、又は、ＳＡ遅角補正が選択され得る。εｍ低減補正を行ってεｃａがεｃｔ（＝εｃ０）に戻される場合、図５において（εｃａ，εｍａ）が点Ａから点Ａ’へ移行し、図６において（ＩＶＣａ，εｍａ）が点Ａから点Ａ’へ移行する。他方、ＳＡ遅角補正が行われる場合、εｃａ、及びεｍａが一定に維持されるから、図５において（εｃａ，εｍａ）は点Ａに維持され、図６において（ＩＶＣａ，εｍａ）は点Ａに維持される。
ここで、εｍ低減補正、及びＳＡ遅角補正の何れがなされても、内燃機関１の出力トルクに差異が生じ難い。他方、上述したように、εｍ低減補正がなされると、膨張比が直接的に減少して燃費が悪化し易い。一方、ＳＡ遅角補正がなされても、燃費は悪化し難い。以上より、ＳＡ遅角補正の方が、ＩＶＣ遅角補正よりも内燃機関１の燃費が良くなり易い。従って、本実施形態では、εｃａがεｃｕｐ以下にある限りにおいてＳＡ遅角補正が選択・実行される。即ち、図５において（εｃａ，εｍａ）は点Ａに維持され、図６において（ＩＶＣａ，εｍａ）は点Ａに維持される。加えて、ＩＶＣａのＩＶＣｔに対する進角側への（従って、εｃａのεｃｔに対する大きい方向への）ずれ量が大きいほど、ＳＡ遅角補正の遅角量がより大きくされる。
次に、図５において（εｃａ，εｍａ）が、点Ｏから点Ｂにずれている場合（即ち、図６において（ＩＶＣａ，εｍａ）が、点Ｏから点Ｂにずれている場合）について説明する。この場合、εｃａがεｃｕｐよりも大きい。従って、ＳＡ遅角補正のみではノッキングの発生を抑制できない（失火が発生してしまう）。従って、本実施形態では、εｃａがεｃｕｐを超えないように（即ち、εｃａがεｃｕｐに一致するように）、ＳＡ遅角補正に加えてεｍ低減補正がなされる。即ち、図５において（εｃａ，εｍａ）が点Ｂから点Ｂ’へ移行し、図６において（ＩＶＣａ，εｍａ）が点Ｂから点Ｂ’へ移行する。この場合、εｍ低減補正の低減量は、ＩＶＣａとεｃｕｐとから算出され、εｃａのεｃｕｐからの大きい方へのずれ量が大きいほどより大きい値となる。一方、εｍａがεｍ０に一致し且つεｃａがεｃｕｐに一致する場合に対応するＩＶＣａがＩＶＣ１であるものとすると（図６，７を参照）、ＳＡ遅角補正の遅角量は、ＩＶＣａがＩＶＣ１に一致する場合に対応する値で一定とされる。
図７は、図４に対応していて、ＩＶＣａがＩＶＣｔ（＝ＩＶＣ０）に対して進角側に次第にずれていく場合における（ＩＶＣａ，εｍａ）の推移を示す。ＩＶＣａがＩＶＣ０から進角してＩＶＣ１に達するまでの過程では、ＳＡ遅角補正のみがなされるから、εｍａがεｍ０で一定に維持され、且つ、ＳＡ遅角補正の遅角量が増大していく。ＩＶＣａがＩＶＣ１から進角していく過程では、ＳＡ遅角補正＋εｍ低減補正がなされるから、ＩＶＣａの進角に伴って、εｃａがεｃｕｐに維持されつつεｍａがεｍ０から減少していく。なお、上述したように、ＳＡ遅角補正の遅角量は、ＩＶＣａがＩＶＣ１に一致する場合に対応する値で一定とされる。
＜εｍａがεｍｔに対して小さい方向にずれる場合（ＩＶＣａはＩＶＣｔに一致）＞
図８は、図２に対応していて、（εｃｔ，εｍｔ）が、点Ｏ（εｃ０，εｍ０）に対応する場合において、εｍａがεｍｔに対して小さい方向にずれることに伴いεｃａもεｃｔに対して小さい方向にずれることで、（εｃａ，εｍａ）が、点Ｏから点Ａ又は点Ｂにずれている場合を示している（ＩＶＣａはＩＶＣｔに一致）。
図９は、図３に対応していて、（ＩＶＣｔ，εｍｔ）が、点Ｏ（ＩＶＣ０，εｍ０）に対応する場合において、εｍａがεｍｔに対して小さい方向にずれた結果として、（ＩＶＣａ，εｍａ）が、点Ｏから点Ａ又は点Ｂにずれている場合を示している（ＩＶＣａはＩＶＣｔに一致）。図８、図９において、点Ａは、εｃａがεｃｌｏｗ以上の場合に対応し、点Ｂは、εｃａがεｃｌｏｗを下回った場合に対応する。
以下、先ず、図８において（εｃａ，εｍａ）が点Ｏから点Ａにずれている場合（即ち、図９において（ＩＶＣａ，εｍａ）が点Ｏから点Ａにずれている場合）について説明する。上述したように、εｍａがεｍｔに対して小さい方向にずれる場合、εｃａがεｃｔよりも小さくなるから、燃焼状態の悪化（失火の発生を含む。）を抑制するために、ＩＶＣ進角補正、又は、ＳＡ進角補正が選択され得る。ＩＶＣ進角補正を行ってεｃａがεｃｔ（＝εｃ０）に戻される場合、図８において（εｃａ，εｍａ）が点Ａから点Ａ’へ移行し、図９において（ＩＶＣａ，εｍａ）が点Ａから点Ａ’へ移行する。加えて、ＩＶＣ進角補正が行われる場合、筒内吸入空気量の増大を防止するためにＴＡ低減補正が併せて行われる。他方、ＳＡ進角補正が行われる場合、εｃａ、及びεｍａが一定に維持されるから、図８において（εｃａ，εｍａ）は点Ａに維持され、図９において（ＩＶＣａ，εｍａ）は点Ａに維持される。
ここで、ＩＶＣ進角補正、及びＳＡ進角補正の何れがなされても、内燃機関１の出力トルクに差異が生じ難い。他方、上述したように、ＩＶＣ進角補正がなされる場合、ＴＡ低減補正が併せて行われる。ＴＡ低減補正がなされると、吸気通路内での吸気抵抗が増大して燃費が悪化し易い。一方、ＳＡ進角補正がなされても、燃費は悪化し難い。以上より、ＳＡ進角補正の方が、ＩＶＣ進角補正よりも内燃機関１の燃費が良くなり易い。従って、本実施形態では、εｃａがεｃｌｏｗ以上にある限りにおいてＳＡ進角補正が選択・実行される。即ち、図８において（εｃａ，εｍａ）は点Ａに維持され、図９において（ＩＶＣａ，εｍａ）は点Ａに維持される。加えて、εｍａのεｍｔに対する小さい方への（従って、εｃａのεｃｔに対する小さい方向への）ずれ量が大きいほど、ＳＡ進角補正の進角量がより大きくされる。
次に、図８において（εｃａ，εｍａ）が、点Ｏから点Ｂにずれている場合（即ち、図９において（ＩＶＣａ，εｍａ）が、点Ｏから点Ｂにずれている場合）について説明する。この場合、εｃａがεｃｌｏｗよりも小さい。従って、ＳＡ進角補正のみでは燃焼状態の悪化を抑制できない（失火が発生してしまう）。従って、本実施形態では、εｃａがεｃｌｏｗを下回らないように（即ち、εｃａがεｃｌｏｗに一致するように）、ＳＡ進角補正に加えてＩＶＣ進角補正（＋ＴＡ低減補正）がなされる。即ち、図８において（εｃａ，εｍａ）が点Ｂから点Ｂ’へ移行し、図９において（ＩＶＣａ，εｍａ）が点Ｂから点Ｂ’へ移行する。この場合、ＩＶＣ進角補正の進角量は、εｍａとεｃｌｏｗとから算出され、εｃａのεｃｌｏｗからの小さい方へのずれ量が大きいほどより大きい値となる。一方、ＩＶＣａがＩＶＣ０に一致し且つεｃａがεｃｌｏｗに一致する場合に対応するεｍａがεｍ２であるものとすると（図８，９，１０を参照）、ＳＡ進角補正の進角量は、εｍａがεｍ２に一致する場合に対応する値で一定とされる。
図１０は、図４に対応していて、εｍａがεｍｔ（＝εｍ０）に対して小さい方向に次第にずれていく場合における（ＩＶＣａ，εｍａ）の推移を示す。εｍａがεｍ０から減少してεｍ２に達するまでの過程では、ＳＡ進角補正のみがなされるから、ＩＶＣａがＩＶＣ０で一定に維持され、且つ、ＳＡ進角補正の進角量が増大していく。εｍａがεｍ２から減少していく過程では、ＳＡ進角補正＋ＩＶＣ進角補正（＋ＴＡ低減補正）がなされるから、εｍａの減少に伴って、εｃａがεｃｌｏｗに維持されつつＩＶＣａがＩＶＣ０から進角していく。なお、上述したように、ＳＡ進角補正の進角量は、εｍａがεｍ２に一致する場合に対応する値で一定とされる。
＜ＩＶＣａがＩＶＣｔに対して遅角側にずれる場合（εｍａはεｍｔに一致）＞
図１１は、図２に対応していて、（εｃｔ，εｍｔ）が、点Ｏ（εｃ０，εｍ０）に対応する場合において、ＩＶＣａがＩＶＣｔに対して遅角側にずれることに伴いεｃａもεｃｔに対して小さい方向にずれることで、（εｃａ，εｍａ）が、点Ｏから点Ａ又は点Ｂにずれている場合を示している（εｍａはεｍｔに一致）。
図１２は、図３に対応していて、（ＩＶＣｔ，εｍｔ）が、点Ｏ（ＩＶＣ０，εｍ０）に対応する場合において、ＩＶＣａがＩＶＣｔに対して遅角側にずれた結果として、（ＩＶＣａ，εｍａ）が、点Ｏから点Ａ又は点Ｂにずれている場合を示している（εｍａはεｍｔに一致）。図８、図９と同様、図１１、図１２において、点Ａは、εｃａがεｃｌｏｗ以上の場合に対応し、点Ｂは、εｃａがεｃｌｏｗを下回った場合に対応する。
以下、先ず、図１１において（εｃａ，εｍａ）が点Ｏから点Ａにずれている場合（即ち、図１２において（ＩＶＣａ，εｍａ）が点Ｏから点Ａにずれている場合）について説明する。上述したように、ＩＶＣａがＩＶＣｔに対して遅角側にずれる場合、εｃａがεｃｔよりも小さくなるから、燃焼状態の悪化（失火の発生を含む。）を抑制するために、εｍ増大補正、又は、ＳＡ進角補正が選択され得る。εｍ増大補正を行ってεｃａがεｃｔ（＝εｃ０）に戻される場合、図１１において（εｃａ，εｍａ）が点Ａから点Ａ’へ移行し、図１２において（ＩＶＣａ，εｍａ）が点Ａから点Ａ’へ移行する。他方、ＳＡ進角補正が行われる場合、εｃａ、及びεｍａが一定に維持されるから、図１１において（εｃａ，εｍａ）は点Ａに維持され、図１２において（ＩＶＣａ，εｍａ）は点Ａに維持される。
ＩＶＣａがＩＶＣｔに対して遅角側にずれる場合、ＩＶＣが遅角側にずれていることそのものに起因して、筒内吸入空気量が減少して内燃機関１の出力トルクが低下する状態にある。ここで、ＳＡ進角補正がなされても、内燃機関１の出力トルクは増大し難い（回復し難い）。一方、εｍ増大補正がなされると、膨張比が直接的に増大して熱効率が向上し、この結果、内燃機関１の出力トルクが増大し易い（回復し易い）。以上より、本実施形態では、εｃａがεｃｌｏｗ以上にある場合、εｍ増大補正が選択・実行される。即ち、図１１において（εｃａ，εｍａ）は点Ａから点Ａ’に移行され、図１２において（ＩＶＣａ，εｍａ）は点Ａから点Ａ’に移行される。これにより、εｃａがεｃｔ（＝εｃ０）に戻される。εｍ増大補正の増大量は、ＩＶＣａとεｃｔ（＝εｃ０）とから算出され、εｃａのεｃ０からの小さい方へのずれ量が大きいほどより大きい値となる。
次に、図１１において（εｃａ，εｍａ）が、点Ｏから点Ｂにずれている場合（即ち、図１２において（ＩＶＣａ，εｍａ）が、点Ｏから点Ｂにずれている場合）について説明する。この場合（即ち、εｃａがεｃｌｏｗを下回った場合）も、上述した図１１において（εｃａ，εｍａ）が点Ｏから点Ａにずれている場合と同様の理由により、本実施形態では、εｍ増大補正が選択・実行される。即ち、図１１において（εｃａ，εｍａ）は点Ｂから点Ｂ’に移行され、図１２において（ＩＶＣａ，εｍａ）は点Ｂから点Ｂ’に移行される。これにより、εｃａがεｃｔ（＝εｃ０）に戻される。εｍ増大補正の増大量は、ＩＶＣａとεｃｔ（＝εｃ０）とから算出され、εｃａのεｃ０からの小さい方へのずれ量が大きいほどより大きい値となる。
図１３は、図４に対応していて、ＩＶＣａがＩＶＣｔ（＝ＩＶＣ０）に対して進角側に次第にずれていく場合における（ＩＶＣａ，εｍａ）の推移を示す。εｍａがεｍ０に一致し且つεｃａがεｃｌｏｗに一致する場合に対応するＩＶＣａがＩＶＣ２であるものとする（図１２、１３を参照）。この場合、ＩＶＣａとＩＶＣ２との大小にかかわらず、ＩＶＣａがＩＶＣ０から遅角していく過程において、εｍ増大補正のみがなされるから、ＩＶＣａの遅角に伴って、εｃａがεｃ０に維持されつつεｍａがεｍ０から増大していく。なお、この場合、ＳＡ補正がなされないから、ＳＡはＳＡｔに維持される。
以上、上記４つの場合のそれぞれについて、「運転者により要求される出力トルクの確保を最優先し、その中で燃費がより良いパターン」が選択される本実施形態における対処方について説明した。以下、図１４〜図１７を参照しながら、本実施形態について整理する。
図１４は、図４及び図１０に示した（ＩＶＣａ，εｍａ）の推移を併せて示す。即ち、図１４は、εｍａがεｍｔ（＝εｍ０）に対して大きい方向又は小さい方向に次第にずれていく場合において、本実施形態が適用された場合における、（ＩＶＣａ，εｍａ）の推移を示す。
図１５は、図７及び図１３に示した（ＩＶＣａ，εｍａ）の推移を併せて示す。即ち、図１４は、ＩＶＣａがＩＶＣｔ（＝ＩＶＣ０）に対して遅角側又は進角側に次第にずれていく場合において、本実施形態が適用された場合における、（ＩＶＣａ，εｍａ）の推移を示す。
図１６は、εｍａがεｍ０からずれてεｍ１〜εｍ２の範囲内（図１４を参照）にある場合において本実施形態にてＳＡ補正が実行される場合における、εｍａのずれ量Δεｍ（＝εｍａ−εｍ０）と、ＳＡのＳＡｔからの補正量（遅角量及び進角量）との関係を示す。
図１７は、ＩＶＣａがＩＶＣ０からずれてＩＶＣ１〜ＩＶＣ０の範囲内（図１５を参照）にある場合において本実施形態にてＳＡ補正が実行される場合における、ＩＶＣａのずれ量ΔＩＶＣ（＝ＩＶＣａ−ＩＶＣ０）と、ＳＡのＳＡｔからの補正量（遅角量のみ）との関係を示す。
＜吸気弁閉弁時期、機械圧縮比、及び点火時期の制御の係わる処理の流れ＞
次に、図１８、図１９を参照しながら、ＩＶＣ、εｍ、及びＳＡの制御の係わる処理の流れについて説明する。先ず、ＩＶＣ補正、εｍ補正、ＳＡ補正等がなされない「通常の場合」における処理の流れについて、図１８を参照しながら説明する。
ステップ１８０５では、アクセル操作量Ａｃｃｐ等の車両状態、及び、エンジン回転速度ＮＥ等のエンジン状態から、運転者により要求される筒内吸入空気量である要求筒内吸入空気量Ｍｃｔが算出される。次いで、ステップ１８１０では、エンジン回転速度ＮＥ、及びＭｃｔの組み合わせから、上述した手法により、現在のＩＶＣｔ、及び現在のεｍｔが算出される。
次に、ステップ１８１５では、現在のＩＶＣｔ、及び現在のεｍｔから、εｃｔが算出される。次いで、ステップ１８２０では、ＩＶＣａがＩＶＣｔに一致するように可変吸気バルブタイミング装置１２５がフィードバック制御され、且つ、εｍａがεｍｔに一致するように可変圧縮比機構１４がフィードバック制御される。
そして、ステップ１８２５では、エンジン回転速度ＮＥ、及びＭｃｔの組み合わせから、上述した手法により、現在のＳＡｔが算出され、且つ、ＳＡがＳＡｔに制御される。以上の処理により、上述した超高膨張サイクルに対応する制御パターンが実現される。
次に、ＩＶＣ補正、εｍ補正、ＳＡ補正等がなされる場合における処理の流れについて、図１９を参照しながら説明する。図１９に示した処理は、図１８に示した処理の実行に合せて実行される。
先ず、ステップ１９０５にて、現在のＩＶＣａ、及びεｍａが検出される。次いで、ステップ１９１０にて、現在のＩＶＣａ、及び現在のεｍａから、εｃａが算出される。次に、ステップ１９１５にて、εｃａ（ステップ１９１０にて算出）がεｃｔ（図１８のステップ１８１５にて算出）から偏移しているか（ずれているか）否かが判定される。ここでは、例えば、εｃａがεｃｔに対して所定の微小量以上偏移している場合に、「Ｙｅｓ」と判定される。
ステップ１９１５にて「Ｎｏ」と判定される場合、処理が終了する。即ち、この場合、εｃａがεｃｔからずれていないから、ＩＶＣ補正、εｍ補正、ＳＡ補正等が実行されない。換言すれば、ＩＶＣａがＩＶＣｔに一致するように、εｍａがεｍｔに一致するように、ＳＡがＳＡｔにそれぞれ制御される。
一方、ステップ１９１５にて「Ｙｅｓ」と判定される場合（即ち、εｃａがεｃｔからずれている場合）、以下のように処理が継続される。先ず、ステップ１９２０にて、現在のεｍａから、上述のようにεｃｕｐ及びεｃｌｏｗが算出される。次いで、ステップ１９２５にて、εｍａがεｍｔに対して大きい方向にずれているか否かが判定される。
先ず、ステップ１９２５にて「Ｙｅｓ」と判定される場合について説明する。この場合、ステップ１９３０にて、εｃａがεｃｕｐ〜εｃｌｏｗの範囲内にあるか否かが判定され、「Ｙｅｓ」と判定される場合、ステップ１９３５にて、ＳＡ遅角補正のみがなされる。この場合は、図４において、εｍａがεｍ０〜εｍ１の範囲内にある場合に対応する。
一方、ステップ１９３０にて「Ｎｏ」と判定される場合、ステップ１９４０にて、ＳＡ遅角補正＋ＩＶＣ遅角補正がなされる。この場合は、図４において、εｍａがεｍ１よりも大きい場合に対応する。
次に、ステップ１９２５にて「Ｎｏ」と判定される場合について説明する。この場合、ステップ１９４５にてＩＶＣａがＩＶＣｔに対して進角側にずれているか否かが判定される。
先ず、ステップ１９４５にて「Ｙｅｓ」と判定される場合について説明する。この場合、ステップ１９５０にて、εｃａがεｃｕｐ〜εｃｌｏｗの範囲内にあるか否かが判定され、「Ｙｅｓ」と判定される場合、ステップ１９５５にて、ＳＡ遅角補正のみがなされる。この場合は、図７において、ＩＶＣａがＩＶＣ０〜ＩＶＣ１の範囲内にある場合に対応する。
一方、ステップ１９５０にて「Ｎｏ」と判定される場合、ステップ１９６０にて、ＳＡ遅角補正＋εｍ低減補正がなされる。この場合は、図７において、ＩＶＣａがＩＶＣ１よりも進角側の場合に対応する。
次に、ステップ１９４５にて「Ｎｏ」と判定される場合について説明する。この場合、ステップ１９６５にてεｍａがεｍｔに対して小さい方向にずれているか否かが判定される。
先ず、ステップ１９６５にて「Ｙｅｓ」と判定される場合について説明する。この場合、ステップ１９７０にて、εｃａがεｃｕｐ〜εｃｌｏｗの範囲内にあるか否かが判定され、「Ｙｅｓ」と判定される場合、ステップ１９７５にて、ＳＡ進角補正のみがなされる。この場合は、図１０において、εｍａがεｍ０〜εｍ２の範囲内にある場合に対応する。
一方、ステップ１９７０にて「Ｎｏ」と判定される場合、ステップ１９８０にて、ＳＡ進角補正＋ＩＶＣ進角補正がなされ、且つ、ステップ１９８５にて、ＴＡ低減補正がなされる。この場合は、図１０において、εｍａがεｍ２よりも小さい場合に対応する。
次に、ステップ１９６５にて「Ｎｏ」と判定される場合について説明する。この場合は、ＩＶＣａがＩＶＣｔに対して遅角側にずれていると判定される場合に相当する。この場合、ステップ１９９０にて、εｍ増大補正のみがなされる。この場合は、図１３において、ＩＶＣａがＩＶＣ０から遅角側にある場合に対応する。
図１９に示した処理により開始された、ＩＶＣ補正、εｍ補正、ＳＡ補正等の補正処理は、ステップ１９１５にて「Ｙｅｓ」と判定される原因となった「εｍａのεｍｔからずれ」又は「ＩＶＣａのＩＶＣｔからのずれ」が解消されるまで継続的に実行される。
以上、上記第１実施形態に係る内燃機関の制御装置によれば、超高膨張サイクルに対応する制御パターンが実行されて、ＩＶＣａがＩＶＣｔに一致するように、εｍａがεｍｔに一致するように、ＳＡがＳＡｔにそれぞれ制御される。可変吸気バルブタイミング装置１２５の応答遅れ等に起因して、ＩＶＣａがＩＶＣｔに対して遅角側又は進角側にずれる場合、並びに、可変圧縮比機構１４の応答遅れ等に起因して、εｍａがεｍｔに対して大きい方又は小さい方にずれる場合、の４つの場合が発生し得る。係る４つの場合のそれぞれについて、「ＩＶＣ補正又はεｍ補正を行ってεｃａをεｃｔに戻すこと」と、「εｃａのεｃｔからのずれを維持しつつＳＡ補正を行うこと」との２つの対処方が存在する。第１実施形態では、「運転者により要求される出力トルクの確保を最優先し、その中で燃費がより良いパターン」を選択するという観点から、係る４つの場合のそれぞれについて２つの対処方のうちの一方が選択される。
本発明は、上記第１実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記第１実施形態では、図１４に示すように、εｍａがεｍｔ（＝εｍ０）に対してずれた場合において、εｍａがεｍ２〜εｍ１の範囲外となっている場合（即ち、εｃａがεｃｌｏｗ〜εｃｕｐの範囲外となっている場合）、ＳＡ補正に加えてＩＶＣ補正が行われてεｃａがεｃｌｏｗ又はεｃｕｐに一致するようにεｃａが制御される。これに対し、図２０に示すように、εｍａがεｍ２〜εｍ１の範囲外となっている場合（即ち、εｃａがεｃｌｏｗ〜εｃｕｐの範囲外となっている場合）、ＳＡ補正がなされることなくＩＶＣ補正が行われてεｃａがεｃｔ（＝εｃ０）に一致するようにεｃａが制御されてもよい。
また、上記第１実施形態では、図１５に示すように、ＩＶＣａがＩＶＣｔ（＝ＩＶＣ０）に対して進角側にずれた場合において、ＩＶＣａがＩＶＣ１よりも進角側となっている場合（即ち、εｃａがεｃｕｐよりも大きい場合）、ＳＡ遅角補正に加えてεｍ低減補正が行われてεｃａがεｃｕｐに一致するようにεｃａが制御される。これに対し、図２１に示すように、ＩＶＣａがＩＶＣ１よりも進角側となっている場合（即ち、εｃａがεｃｕｐよりも大きい場合）、ＳＡ補正がなされることなくεｍ低減補正が行われてεｃａがεｃｔ（＝εｃ０）に一致するようにεｃａが制御されてもよい。
＜＜第２実施形態＞＞
次に、本発明による内燃機関の制御装置の第２実施形態について図面を参照しつつ説明する。この第２実施形態は、図１に破線で示すモータ３が搭載された車両、即ち、内燃機関１とモータ３とが車両の出力源とされる所謂ハイブリッド車両に適用される。上述した超高膨張サイクルが実行される場合において、ＩＶＣａが遅角側にずれることで内燃機関１の出力トルクが低下した場合において、モータ３の出力トルクを増大させることで内燃機関１の出力トルクの低下を補うことができる。このように、モータ３の出力トルクを増大させることで内燃機関１の出力トルクの低下を補う制御を「トルク増大補正」と称呼する。
この第２実施形態は、上述のようにハイブリッド車両に適用される点、並びに、「燃費悪化抑制を最優先するパターンを選択する」を選択するという観点から上述した「４つの場合」のそれぞれについて２つの対処方のうちの一方が選択される点においてのみ、ハイブリッド車両に適用されず且つ「運転者により要求される出力トルクの確保を最優先し、その中で燃費がより良いパターン」を選択するという観点が採用される上記第１実施形態と異なる。以下、係る相違点についてのみ説明する。
以下、上述した「４つの場合」のそれぞれについて、第２実施形態にて何れの対処方を採用するかについて順に説明していく。
＜εｍａがεｍｔに対して大きい方向にずれる場合（ＩＶＣａはＩＶＣｔに一致）＞
図２２〜図２４は、図２〜図４にそれぞれ対応しているから、これらの詳細な説明は省略する。先ず、図２２において（εｃａ，εｍａ）が点Ｏから点Ａにずれている場合（即ち、図２３において（ＩＶＣａ，εｍａ）が点Ｏから点Ａにずれている場合）について説明する。上述したように、この場合、εｃａがεｃｔよりも大きくなるから、ノッキングの発生を抑制するために、ＩＶＣ遅角補正、又は、ＳＡ遅角補正が選択され得る。ＩＶＣ遅角補正を行ってεｃａがεｃｔ（＝εｃ０）に戻される場合、図２２において（εｃａ，εｍａ）が点Ａから点Ａ’へ移行し、図２３において（ＩＶＣａ，εｍａ）が点Ａから点Ａ’へ移行する。他方、ＳＡ遅角補正が行われる場合、εｃａ、及びεｍａが一定に維持されるから、図２２において（εｃａ，εｍａ）は点Ａに維持され、図２３において（ＩＶＣａ，εｍａ）は点Ａに維持される。
εｍａがεｍｔに対して大きい方向にずれる場合、εｍが大きい方向にずれていることそのものに起因して膨張比が大きいことから燃費がそもそも良い状態にある。ここで、ＳＡ遅角補正がなされると、燃費が悪化する傾向にある。一方、ＩＶＣ遅角補正がなされても、燃費は維持され得る。以上より、第２実施形態では、εｃａがεｃｕｐ以下にある場合、ＩＶＣ遅角補正が選択・実行される。即ち、図２２において（εｃａ，εｍａ）は点Ａから点Ａ’に移行され、図２３において（ＩＶＣａ，εｍａ）は点Ａから点Ａ’に移行される。これにより、εｃａがεｃｔ（＝εｃ０）に戻される。ＩＶＣ遅角補正の遅角量は、εｍａとεｃｔ（＝εｃ０）とから算出され、εｃａのεｃ０からの大きい方へのずれ量が大きいほどより大きい値となる。
次に、図２２において（εｃａ，εｍａ）が、点Ｏから点Ｂにずれている場合（即ち、図２３において（ＩＶＣａ，εｍａ）が、点Ｏから点Ｂにずれている場合）について説明する。この場合（即ち、εｃａがεｃｕｐを超えた場合）も、上述した図２２において（εｃａ，εｍａ）が点Ｏから点Ａにずれている場合と同様の理由により、第２実施形態では、ＩＶＣ遅角補正が選択・実行される。即ち、図２２において（εｃａ，εｍａ）は点Ｂから点Ｂ’に移行され、図２３において（ＩＶＣａ，εｍａ）は点Ｂから点Ｂ’に移行される。これにより、εｃａがεｃｔ（＝εｃ０）に戻される。ＩＶＣ遅角補正の遅角量は、εｍａとεｃｔ（＝εｃ０）とから算出され、εｃａのεｃ０からの大きい方へのずれ量が大きいほどより大きい値となる。
図２４は、εｍａがεｍｔ（＝εｍ０）に対して大きい方に次第にずれていく場合における（ＩＶＣａ，εｍａ）の推移を示す。この場合、εｍａとεｍ１との大小にかかわらず、εｍａがεｍ０から増大していく過程において、ＩＶＣ遅角補正のみがなされるから、εｍａの増大に伴って、εｃａがεｃ０に維持されつつＩＶＣａがＩＶＣ０から遅角していく。なお、この場合、ＳＡ補正がなされないから、ＳＡはＳＡｔに維持される。
ただし、上述したように、ＩＶＣ遅角補正がなされると、内燃機関１の出力トルクが低下する。この内燃機関１の出力トルクの低下を補償するため、この場合、ＩＶＣ遅角補正に加えてトルク増大補正も併せてなされる。
＜ＩＶＣａがＩＶＣｔに対して進角側にずれる場合（εｍａはεｍｔに一致）＞
この場合、上述したように、εｍ低減補正、又は、ＳＡ遅角補正が選択され得る。ここで、上述したように、εｍ低減補正がなされると燃費が悪化し易い一方で、ＳＡ遅角補正がなされても燃費は悪化し難い。以上より、この場合、上記第１実施形態と同じ対処方（即ち、図７に示す対処方と同じ対処方）が選択される。なお、この場合、εｍ低減補正、及びＳＡ遅角補正の何れがなされても、内燃機関１の出力トルクは低下し難い。従って、トルク増大補正はなされない。
＜εｍａがεｍｔに対して小さい方向にずれる場合（ＩＶＣａはＩＶＣｔに一致）＞
この場合、上述したように、ＩＶＣ進角補正、又は、ＳＡ進角補正が選択され得る。ここで、上述したように、ＩＶＣ進角補正がなされると、ＴＡ低減補正が併せて行われることで燃費が悪化し易い。一方、ＳＡ進角補正がなされても燃費は悪化し難い。以上より、この場合、上記第１実施形態と同じ対処方（即ち、図１０に示す対処方と同じ対処方）が選択される。なお、この場合、ＩＶＣ進角補正、及びＳＡ進角補正の何れがなされても、内燃機関１の出力トルクは低下し難い。従って、トルク増大補正はなされない。
＜ＩＶＣａがＩＶＣｔに対して遅角側にずれる場合（εｍａはεｍｔに一致）＞
この場合、上述したように、εｍ増大補正、又は、ＳＡ進角補正が選択され得る。ここで、ＳＡ進角補正がなされても、燃費が良くなり難い。一方、εｍ増大補正がなされると、膨張比が直接的に増大して熱効率が向上し、この結果、燃費が良くなり易い。以上より、この場合、上記第１実施形態と同じ対処方（即ち、図１３に示す対処方と同じ対処方）が選択される。ただし、上述したように、この場合、ＩＶＣが遅角側にずれていることそのものに起因して、筒内吸入空気量の減少により内燃機関１の出力トルクが低下している状態にある。この内燃機関１の出力トルクの低下を補償するため、この場合、εｍ増大補正に加えてトルク増大補正も併せてなされる。
以上、上記４つの場合のそれぞれについて、「燃費悪化抑制を最優先するパターンを選択する」が選択される第２実施形態における対処方について説明した。以下、図２５〜図２８を参照しながら、本実施形態について整理する。
図２５は、図１４に対応していて、図２４及び図１０に示した（ＩＶＣａ，εｍａ）の推移を併せて示す。即ち、図２５は、εｍａがεｍｔ（＝εｍ０）に対して大きい方向又は小さい方向に次第にずれていく場合において、第２実施形態が適用された場合における、（ＩＶＣａ，εｍａ）の推移を示す。
図２６は、図１５に対応していて、図７及び図１３に示した（ＩＶＣａ，εｍａ）の推移を併せて示す。即ち、図２６は、ＩＶＣａがＩＶＣｔ（＝ＩＶＣ０）に対して遅角側又は進角側に次第にずれていく場合において、第２実施形態が適用された場合における、（ＩＶＣａ，εｍａ）の推移を示す。この場合、第１、第２実施形態において、（ＩＶＣａ，εｍａ）の推移は全く同じとなる。
図２７は、εｍａがεｍ０からずれてεｍ２〜εｍ０の範囲内（図２５を参照）にある場合において第２実施形態にてＳＡ補正が実行される場合における、εｍａのずれ量Δεｍ（＝εｍａ−εｍ０）と、ＳＡのＳＡｔからの補正量（進角量のみ）との関係を示す。
図２８は、ＩＶＣａがＩＶＣ０からずれてＩＶＣ１〜ＩＶＣ０の範囲内（図２６を参照）にある場合において第２実施形態にてＳＡ補正が実行される場合における、ＩＶＣａのずれ量ΔＩＶＣ（＝ＩＶＣａ−ＩＶＣ０）と、ＳＡのＳＡｔからの補正量（遅角量のみ）との関係を示す。
図２９は、図１９に対応していて、第２実施形態において、ＩＶＣ補正、εｍ補正、ＳＡ補正等がなされる場合における処理の流れを示す。第２実施形態では、図１９におけるステップ１９３０、１９３５、１９４０に代えてステップ２９０５、２９１０が設けられる点、並びに、ステップ１９９０の後にステップ２９１５が設けられる点においてのみ、上記第１実施形態と異なる。従って、その他の処理についての詳細な説明は省略する。
以上、第２実施形態について説明した。本発明は、上記第２実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記第２実施形態では、図２５に示すように、εｍａがεｍｔ（＝εｍ０）に対して小さい方向にずれた場合において、εｍａがεｍ２よりも小さい場合（即ち、εｃａがεｃｌｏｗよりも小さい場合）、ＳＡ進角補正に加えてＩＶＣ進角補正が行われてεｃａがεｃｌｏｗに一致するようにεｃａが制御される。これに対し、図３０に示すように、εｍａがεｍ２よりも小さい場合（即ち、εｃａがεｃｌｏｗよりも小さい場合）、ＳＡ進角補正がなされることなくＩＶＣ進角補正が行われてεｃａがεｃｔ（＝εｃ０）に一致するようにεｃａが制御されてもよい。
また、上記第２実施形態では、図２６に示すように、ＩＶＣａがＩＶＣｔ（＝ＩＶＣ０）に対して進角側にずれた場合において、ＩＶＣａがＩＶＣ１よりも進角側となっている場合（即ち、εｃａがεｃｕｐよりも大きい場合）、ＳＡ遅角補正に加えてεｍ低減補正が行われてεｃａがεｃｕｐに一致するようにεｃａが制御される。これに対し、図３１に示すように、ＩＶＣａがＩＶＣ１よりも進角側となっている場合（即ち、εｃａがεｃｕｐよりも大きい場合）、ＳＡ補正がなされることなくεｍ低減補正が行われてεｃａがεｃｔ（＝εｃ０）に一致するようにεｃａが制御されてもよい。
また、上記第２実施形態では、ＩＶＣａが遅角側にずれることで内燃機関１の出力トルクが低下した場合において、モータ３の出力トルクを増大させることで、トルク増大補正が達成されていた。これに対し、ＩＶＣａが遅角側にずれることで内燃機関１の出力トルクが低下した場合において、内燃機関１を搭載する車両に搭載された変速機（特に、無段変速機）の減速比を増大し且つ内燃機関１のエンジン回転速度を増大することで、トルク増大補正が達成されてもよい。
また、上記第１、第２実施形態では、ＳＡ補正がなされる場合、ＳＡが、Ｍｃｔ及びＮＥの組み合わせからマップ検索により決定されるＳＡｔに対して、Δεｍ又はΔＩＶＣ（図１６、図１７、図２７、図２８を参照）からマップ検索により決定される補正量ΔＳＡだけ補正された時期に決定される。これに対し、ＳＡ補正がなされる場合、ＳＡが、Ｍｃｔ、ＮＥ、Δεｍ、ΔＩＶＣから１回のマップ検索により決定される時期に決定されてもよい。
また、上記第１、第２実施形態では、超高膨張サイクルが採用され、ＩＶＣが吸気下死点よりも遅角側に設定されている。これに対し、ＩＶＣが吸気下死点に対して対称となる時期（即ち、吸気下死点よりも進角側）に設定されてもよい。この場合、上記第１、第２実施形態において、「ＩＶＣ遅角」を「ＩＶＣ進角」に、「ＩＶＣ進角」を「ＩＶＣ遅角」にそれぞれ読み替えることで、上記第１、第２実施形態と全く同じ作用・効果を得ることができる。
また、上記第１、第２実施形態では、εｃｕｐ及びεｃｌｏｗはそれぞれ、ＳＡ補正を行っても適正な燃焼状態が継続し得るεｃａの範囲の上限値及び下限値に設定されている。これに対し、εｃａがεｃｌｏｗ〜εｃｕｐの範囲内にある場合において「εｃａのεｃｔからのずれを維持しつつＳＡ補正を行うこと」の方が「ＩＶＣ補正又はεｍ補正を行ってεｃａをεｃｔに戻すこと」よりも内燃機関１の出力トルクが大きくなる又は燃費（熱効率）が良くなるように、εｃｕｐ及びεｃｌｏｗが設定されてもよい。
また、上記第１、第２実施形態では、図１９のステップ１９１５にて、「εｃａがεｃｔから偏移しているか」を判定することで、ＩＶＣ補正、εｍ補正、ＳＡ補正等が必要であるかが判定されている。これに対し、「ＩＶＣａがＩＶＣｔから偏移しているか、又は、εｍａがεｍｔから偏移しているか」を判定することで、ＩＶＣ補正、εｍ補正、ＳＡ補正等が必要であるかが判定されてもよい。
また、本発明の適用対象は、車両に限定されない。また、本発明は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、メタノールエンジン、バイオエタノールエンジン、その他の任意のタイプのエンジンに適用され得る。気筒数、気筒配列方式（直列、Ｖ型、水平対向）、燃料噴射方式（ポート噴射、筒内直接噴射）も、特に限定はない。
加えて、可変圧縮比機構１４を含む内燃機関１の構成も、上述の実施形態のものに限定されない。例えば、コンロッド１３２がマルチリンク構造を有していて、このコンロッド１３２の屈曲状態が変更されることで機械的圧縮比が変更されるように、内燃機関１が構成されている場合（特開２００４−１５６５４１号公報等参照）であっても、本発明は良好に適用される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
2010073411.tif 000027
【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年9月30日(2010.9.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（削除）
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
内燃機関の吸気弁の閉弁時期を調整する閉弁時期調整機構と、前記内燃機関の機械圧縮比を調整する機械圧縮比調整機構と、前記内燃機関の燃焼室内の混合気に点火する点火機構と、を備えた内燃機関に適用され、
前記内燃機関の運転状態に応じて、前記吸気弁の閉弁時期の基準時期、前記機械圧縮比の基準値、及び、前記混合気に点火する点火時期の基準時期を決定する基準状態決定手段と、
前記吸気弁の閉弁時期の実際時期が前記閉弁時期の基準時期に一致するように且つ前記機械圧縮比の実際値が前記機械圧縮比の基準値に一致するように前記閉弁時期調整機構及び前記機械圧縮比調整機構を制御して前記内燃機関の実圧縮比を略一定に制御するとともに、前記点火機構を制御して前記点火時期を前記点火時期の基準時期に制御する制御手段と、
を備えた内燃機関の制御装置において、
前記制御手段は、
前記吸気弁の閉弁時期の実際時期及び前記機械圧縮比の実際値から得られる実圧縮比の実際値が前記吸気弁の閉弁時期の基準時期及び前記機械圧縮比の基準値から得られる実圧縮比の基準値からずれていて且つ前記実圧縮比の実際値が所定の下限値と上限値との範囲内にある場合、前記点火時期を前記点火時期の基準時期に代えて前記点火時期の基準時期と異なる時期に制御するように構成され、
前記制御手段は、
前記機械圧縮比の実際値が前記機械圧縮比の基準値よりも大きい場合、前記実圧縮比の実際値が前記所定の上限値以下にあるときは前記点火時期を前記点火時期の基準時期よりも遅角側の時期に制御し、前記実圧縮比の実際値が前記所定の上限値よりも大きいときは前記点火時期を前記点火時期の基準時期よりも遅角側の時期又は前記点火時期の基準時期に制御するとともに前記吸気弁の閉弁時期の実際時期を前記閉弁時期の基準時期よりも上死点に近い側の時期に制御することで前記実圧縮比の実際値を前記所定の上限値以下となるように制御するように構成された内燃機関の制御装置。
【請求項４】
請求の範囲３に記載の内燃機関の制御装置において、
前記制御手段は、
前記吸気弁の閉弁時期の実際時期が前記閉弁時期の基準時期よりも下死点に近い側にある場合、前記実圧縮比の実際値が前記所定の上限値以下にあるときは前記点火時期を前記点火時期の基準時期よりも遅角側の時期に制御し、前記実圧縮比の実際値が前記所定の上限値よりも大きいときは前記点火時期を前記点火時期の基準時期よりも遅角側の時期又は前記点火時期の基準時期に制御するとともに前記機械圧縮比の実際値を前記機械圧縮比の基準値よりも小さい値に制御することで前記実圧縮比の実際値を前記所定の上限値以下となるように制御するように構成された内燃機関の制御装置。
【請求項５】
請求の範囲３又は請求の範囲４に記載の内燃機関の制御装置において、
前記制御手段は、
前記機械圧縮比の実際値が前記機械圧縮比の基準値よりも小さい場合、前記実圧縮比の実際値が前記所定の下限値以上にあるときは前記点火時期を前記点火時期の基準時期よりも進角側の時期に制御し、前記実圧縮比の実際値が前記所定の下限値よりも小さいときは前記点火時期を前記点火時期の基準時期よりも進角側の時期又は前記点火時期の基準時期に制御するとともに前記吸気弁の閉弁時期の実際時期を前記閉弁時期の基準時期よりも下死点に近い側の時期に制御することで前記実圧縮比の実際値を前記所定の下限値以上となるように制御するように構成された内燃機関の制御装置。
【請求項６】
請求の範囲３乃至請求の範囲５の何れか一つに記載の内燃機関の制御装置において、
前記制御手段は、
前記吸気弁の閉弁時期の実際時期が前記閉弁時期の基準時期よりも上死点に近い側にある場合、前記実圧縮比の実際値が前記所定の下限値以上にあるか否かにかかわらず、前記機械圧縮比の実際値を前記機械圧縮比の基準値よりも大きい値に制御することで前記実圧縮比の実際値を前記実圧縮比の基準値となるように制御するように構成された内燃機関の制御装置。
【請求項７】
内燃機関の吸気弁の閉弁時期を調整する閉弁時期調整機構と、前記内燃機関の機械圧縮比を調整する機械圧縮比調整機構と、前記内燃機関の燃焼室内の混合気に点火する点火機構と、を備えた内燃機関に適用され、
前記内燃機関の運転状態に応じて、前記吸気弁の閉弁時期の基準時期、前記機械圧縮比の基準値、及び、前記混合気に点火する点火時期の基準時期を決定する基準状態決定手段と、
前記吸気弁の閉弁時期の実際時期が前記閉弁時期の基準時期に一致するように且つ前記機械圧縮比の実際値が前記機械圧縮比の基準値に一致するように前記閉弁時期調整機構及び前記機械圧縮比調整機構を制御して前記内燃機関の実圧縮比を略一定に制御するとともに、前記点火機構を制御して前記点火時期を前記点火時期の基準時期に制御する制御手段と、
を備えた内燃機関の制御装置において、
前記制御手段は、
前記吸気弁の閉弁時期の実際時期及び前記機械圧縮比の実際値から得られる実圧縮比の実際値が前記吸気弁の閉弁時期の基準時期及び前記機械圧縮比の基準値から得られる実圧縮比の基準値からずれていて且つ前記実圧縮比の実際値が所定の下限値と上限値との範囲内にある場合、前記点火時期を前記点火時期の基準時期に代えて前記点火時期の基準時期と異なる時期に制御するように構成され、
前記内燃機関は、前記吸気弁の閉弁時期の実際時期が前記閉弁時期の基準時期よりも上死点に近い側へずれることに起因する前記内燃機関の出力の低下を補償する出力補償手段を備え、
前記制御手段は、
前記機械圧縮比の実際値が前記機械圧縮比の基準値よりも大きい場合、前記実圧縮比の実際値が前記所定の上限値以下にあるか否かにかかわらず、前記吸気弁の閉弁時期の実際時期を前記閉弁時期の基準時期よりも上死点に近い側の時期に制御することで前記実圧縮比の実際値を前記実圧縮比の基準値となるように制御するとともに、前記出力補償手段を作動させるように構成された内燃機関の制御装置。
【請求項８】
請求の範囲７に記載の内燃機関の制御装置において、
前記制御手段は、
前記吸気弁の閉弁時期の実際時期が前記閉弁時期の基準時期よりも下死点に近い側にある場合、前記実圧縮比の実際値が前記所定の上限値以下にあるときは前記点火時期を前記点火時期の基準時期よりも遅角側の時期に制御し、前記実圧縮比の実際値が前記所定の上限値よりも大きいときは前記点火時期を前記点火時期の基準時期よりも遅角側の時期又は前記点火時期の基準時期に制御するとともに前記機械圧縮比の実際値を前記機械圧縮比の基準値よりも小さい値に制御することで前記実圧縮比の実際値を前記所定の上限値以下となるように制御するように構成された内燃機関の制御装置。
【請求項９】
請求の範囲７又は請求の範囲８に記載の内燃機関の制御装置において、
前記制御手段は、
前記機械圧縮比の実際値が前記機械圧縮比の基準値よりも小さい場合、前記実圧縮比の実際値が前記所定の下限値以上にあるときは前記点火時期を前記点火時期の基準時期よりも進角側の時期に制御し、前記実圧縮比の実際値が前記所定の下限値よりも小さいときは前記点火時期を前記点火時期の基準時期よりも進角側の時期又は前記点火時期の基準時期に制御するとともに前記吸気弁の閉弁時期の実際時期を前記閉弁時期の基準時期よりも下死点に近い側の時期に制御することで前記実圧縮比の実際値を前記所定の下限値以上となるように制御するように構成された内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
請求の範囲７乃至請求の範囲９の何れか一つに記載の内燃機関の制御装置において、
前記制御手段は、
前記吸気弁の閉弁時期の実際時期が前記閉弁時期の基準時期よりも上死点に近い側にある場合、前記実圧縮比の実際値が前記所定の下限値以上にあるか否かにかかわらず、前記機械圧縮比の実際値を前記機械圧縮比の基準値よりも大きい値に制御することで前記実圧縮比の実際値を前記実圧縮比の基準値となるように制御するとともに、前記出力補償手段を作動させるように構成された内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
内燃機関の吸気弁の閉弁時期を調整する閉弁時期調整機構と、前記内燃機関の機械圧縮比を調整する機械圧縮比調整機構と、前記内燃機関の燃焼室内の混合気に点火する点火機構と、を備えた内燃機関に適用され、
前記内燃機関の運転状態に応じて、前記吸気弁の閉弁時期の基準時期、前記機械圧縮比の基準値、及び、前記混合気に点火する点火時期の基準時期を決定する基準状態決定手段と、
前記吸気弁の閉弁時期の実際時期が前記閉弁時期の基準時期に一致するように且つ前記機械圧縮比の実際値が前記機械圧縮比の基準値に一致するように前記閉弁時期調整機構及び前記機械圧縮比調整機構を制御して前記内燃機関の実圧縮比を略一定に制御するとともに、前記点火機構を制御して前記点火時期を前記点火時期の基準時期に制御する制御手段と、
を備えた内燃機関の制御装置において、
前記制御手段は、
前記吸気弁の閉弁時期の実際時期が前記閉弁時期の基準時期よりも上死点に近い側にずれている場合、前記機械圧縮比の実際値を前記機械圧縮比の基準値よりも大きい値に制御するように構成された内燃機関の制御装置。
【請求項１２】
内燃機関の吸気弁の閉弁時期を調整する閉弁時期調整機構と、前記内燃機関の機械圧縮比を調整する機械圧縮比調整機構と、前記内燃機関の燃焼室内の混合気に点火する点火機構と、前記吸気弁の閉弁時期の実際時期が上死点に近い側へずれることに起因する前記内燃機関の出力の低下を補償する出力補償手段と、を備えた内燃機関に適用され、
前記内燃機関の運転状態に応じて、前記吸気弁の閉弁時期の基準時期、前記機械圧縮比の基準値、及び、前記混合気に点火する点火時期の基準時期を決定する基準状態決定手段と、
前記吸気弁の閉弁時期の実際時期が前記閉弁時期の基準時期に一致するように且つ前記機械圧縮比の実際値が前記機械圧縮比の基準値に一致するように前記閉弁時期調整機構及び前記機械圧縮比調整機構を制御して前記内燃機関の実圧縮比を略一定に制御するとともに、前記点火機構を制御して前記点火時期を前記点火時期の基準時期に制御する制御手段と、
を備えた内燃機関の制御装置において、
前記制御手段は、
前記機械圧縮比の実際値が前記機械圧縮比の基準値よりも大きい場合、前記吸気弁の閉弁時期の実際時期を前記閉弁時期の基準時期よりも上死点に近い側の時期に制御するとともに、前記出力補償手段を作動させるように構成された内燃機関の制御装置。
【国際調査報告】
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