(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構と、吸気弁の閉弁時期を制御可能な可変バルブタイミング機構とを具備し、燃焼室内に供給される吸入空気量が吸気弁の閉弁時期を変えることによって制御され、機関低負荷運転時には機関高負荷運転時に比べて機械圧縮比が高くされる火花点火式内燃機関であって、筒内に直接的に燃料噴射を行う筒内燃料噴射装置と、筒内の混合気への点火を行う点火栓とを具備し、少なくとも車両停止を含む所定の条件が満たされた時に内燃機関が自動的に停止され、該所定の条件が満たされなくなった時に内燃機関が自動的に再始動される火花点火式内燃機関の制御装置において、
内燃機関が自動的に停止される際に所定のピストンを目標停止位置に停止させる停止位置制御手段を具備し、該停止位置制御手段は、内燃機関の運転が自動的に停止される際において、実圧縮比を一定に保持しつつ膨張比を制御することで前記ピストンを前記目標停止位置に停止させるようし、
再始動時に前記筒内燃料噴射装置および前記点火栓を使用して筒内に燃料を噴射し点火する再始動時制御手段を備え、
前記再始動時制御手段は、再始動時に停止時膨張行程気筒に対して燃料噴射及び点火を行う膨張行程気筒再始動手段と、再始動時に停止時圧縮行程気筒に対して燃料噴射及び点火を行う圧縮行程気筒再始動手段とを有し、
該圧縮行程気筒再始動手段は、再始動時において停止時からの経過時間に基づいて筒内圧力を調整すべく機械圧縮比を補正し、該補正後の機械圧縮比にて内燃機関の再始動を行う、火花点火式内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記圧縮行程気筒再始動手段は、再始動時における機関冷却水温度及び燃料噴射量に応じて前記筒内噴射装置と前記ピストンとの位置関係を調整すべく機械圧縮比をさらに補正する、請求項１に記載の火花点火式内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記圧縮行程気筒再始動手段は、内燃機関の停止時から経過時間に基づいて筒内圧力低下量を算出するように構成され、該筒内圧力低下量の算出誤差を調整すべく再始動後における機関回転数の挙動に基づいて次回の再始動時における機械圧縮比を補正する、請求項１に記載に火花点火式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、火花点火式内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、燃費低減及びＣＯ2排出量の抑制等を目的として、内燃機関を搭載した車両の停車中等に内燃機関の運転を自動的に停止させると共に当該車両が再び発進するときに内燃機関を自動的に再始動させる制御（以下、「エコラン制御」と称す）を行う内燃機関の制御装置が開発されている。斯かるエコラン制御中においては、例えば、車両の停車中であって運転者によるアクセルペダルの踏込み量が零である場合等に機関停止条件が成立し、燃料噴射弁からの燃料の供給や点火栓による点火が中止され、内燃機関の回転が停止せしめられる。その後、アクセルペダルが踏込まれた場合等に機関再始動条件が成立し、再び内燃機関が回転せしめられる。
【０００３】
斯かるエコラン制御を行っている場合に、機関再始動条件が成立した際に常にスタータモータを用いて内燃機関を再始動させようとすると、スタータモータの使用回数が極端に多くなりスタータモータの寿命が短くなる。また、スタータモータの使用増加に伴ってバッテリ充放電負荷が増加するため大容量のバッテリが必要となる。
【０００４】
そこで、内燃機関の運転が自動的に停止される際にピストンを目標停止位置に停止させるように制御する停止位置制御を実行し、機関停止中に膨張行程の途中にある気筒に対して燃料噴射及び点火を行い、これに伴う混合気の燃焼によってスタータモータを用いることなく内燃機関を始動させるようにしているものが知られている。このような装置によれば、スタータモータの使用回数を少なくしうると共に大容量のバッテリも必要なくなる。
【０００５】
例えば、特許文献１に記載の装置では、機関停止条件成立後に燃料噴射及び点火を中止するのに伴ってスロットル弁開度を増大させ、各気筒について筒内充填空気量が多くなるようにしている。これにより、機関停止時に圧縮行程の途中となる気筒（以下、「停止時圧縮行程気筒」と称す）及び膨張行程の途中となる気筒（以下、「停止時膨張行程気筒」と称す）に多量に且つほぼ同量の空気が充填され、よって機関停止時にはピストンがその行程の中間位置付近に位置することとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２９３４７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、機械圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構と、吸気弁の閉弁時期を制御可能な可変バルブタイミング機構とを具備し、燃焼室内に供給される吸入空気量が主に吸気弁の閉弁時期を変えることによって制御され、機関低負荷運転時には機関高負荷運転時に比べて機械圧縮比が高くされる火花点火式内燃機関が知られている。このような構成を有する火花点火式内燃機関に対して上記のようなエコラン制御を適用する場合、上記のような停止位置制御の一方策として、吸気弁の閉弁時期を制御して、内燃機関の運転が自動的に停止される際におけるピストンの停止位置制御を行うことが考えられる。しかしながら、このような停止位置制御においては、ピストンを目標停止位置に停止させるべく吸気弁の閉弁時期が変更されるがゆえに再始動時における実圧縮比が変化し、圧縮不足等による始動不良が生じうる可能性がある。ちなみに、ピストンを目標停止位置に停止させることができたとしても、機関停止中における燃焼室からの空気流出などに起因して気筒内圧力が低下し、円滑な再始動に必要な着火性や発生トルクが再始動時に得られない場合もありうる。
【０００８】
本発明は上記課題に鑑み、機械圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構と、吸気弁の閉弁時期を制御可能な可変バルブタイミング機構とを具備し、燃焼室内に供給される吸入空気量が吸気弁の閉弁時期を変えることによって制御され、機関低負荷運転時には機関高負荷運転時に比べて機械圧縮比が高くされる火花点火式内燃機関であって、筒内に直接的に燃料噴射を行う筒内燃料噴射装置と、筒内の混合気への点火を行う点火栓とを具備し、少なくとも車両停止を含む所定の条件が満たされた時に内燃機関が自動的に停止され、該所定の条件が満たされなくなった時に内燃機関が自動的に再始動される火花点火式内燃機関の制御装置において、機関停止時のピストンの停止位置を再始動性の観点から適正な目標停止位置に精度良く制御することができ、スタータモータなどの使用による外力を加えることなく機関再始動条件成立後できるだけ早く且つ確実に内燃機関を再始動させることを可能としうる内燃機関の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】
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、機械圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構と、吸気弁の閉弁時期を制御可能な可変バルブタイミング機構とを具備し、燃焼室内に供給される吸入空気量が吸気弁の閉弁時期を変えることによって制御され、機関低負荷運転時には機関高負荷運転時に比べて機械圧縮比が高くされる火花点火式内燃機関であって、筒内に直接的に燃料噴射を行う筒内燃料噴射装置と、筒内の混合気への点火を行う点火栓とを具備し、少なくとも車両停止を含む所定の条件が満たされた時に内燃機関が自動的に停止され、該所定の条件が満たされなくなった時に内燃機関が自動的に再始動される火花点火式内燃機関の制御装置において、内燃機関が自動的に停止される際に所定のピストンを目標停止位置に停止させる停止位置制御手段を具備し、該停止位置制御手段は、内燃機関の運転が自動的に停止される際において、実圧縮比を一定に保持しつつ膨張比を制御することで前記ピストンを前記目標停止位置に停止させるようにし、再始動時に前記筒内燃料噴射装置および前記点火栓を使用して筒内に燃料を噴射し点火する再始動時制御手段を備え、前記再始動時制御手段は、再始動時に停止時膨張行程気筒に対して燃料噴射及び点火を行う膨張行程気筒再始動手段と、再始動時に停止時圧縮行程気筒に対して燃料噴射及び点火を行う圧縮行程気筒再始動手段とを有し、該圧縮行程気筒再始動手段は、再始動時において停止時からの経過時間に基づいて筒内圧力を調整すべく機械圧縮比を補正し、該補正後の機械圧縮比にて内燃機関の再始動を行う、火花点火式内燃機関の制御装置が提供される。尚、「停止時膨張行程気筒」とは機関停止中に膨張行程の途中にある気筒（すなわち、再始動の際に膨張行程の途中にある気筒）を示し、「停止時圧縮行程気筒」とは機関停止中に圧縮行程の途中にある気筒（すなわち、再始動の際に圧縮行程の途中にある気筒）を示す。
【００１０】
すなわち、請求項１の記載の発明では、可変圧縮比機構と可変バルブタイミング機構とを具備する火花点火式内燃機関であって、所定の条件が満たされた時に内燃機関が自動的に停止され、該所定の条件が満たされなくなった時に内燃機関が自動的に再始動されるような火花点火式内燃機関の制御装置において、内燃機関が自動的に停止される際に所定のピストンを目標停止位置に停止させる停止位置制御手段を有して構成され、また、該停止位置制御手段が、可変圧縮比機構と可変バルブタイミング機構とにより実圧縮比を一定に保持しつつ膨張比を制御することで、ピストンを目標停止位置に停止させるように構成される。このような構成を有する本発明の火花点火式内燃機関の制御装置によれば、ピストンを目標停止位置に停止させる停止位置制御手段を有して構成することで、円滑な再始動に必要な着火性や発生トルクが得られうるような目標停止位置にピストンを停止させることができ、また、実圧縮比を一定に保持しつつ膨張比を制御することでピストンを目標停止位置に停止させるように構成することで、内燃機関が自動的に停止される際に実圧縮比を変更することなくピストンを目標停止位置に停止させることができ、圧縮不足などによる始動不良を抑制し、スタータモータなどの使用による外力を加えることなく内燃機関の再始動条件成立後できるだけ早く且つ確実に内燃機関を再始動させることを可能とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、前記圧縮行程気筒再始動手段は、再始動時における機関冷却水温度及び燃料噴射量に応じて前記筒内噴射装置と前記ピストンとの位置関係を調整すべく機械圧縮比をさらに補正する、請求項１に記載の火花点火式内燃機関の制御装置が提供される。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、前記圧縮行程気筒再始動手段は、内燃機関の停止時か
ら経過時間に基づいて筒内圧力低下量を算出するように構成され、該筒内圧力低下量の算
出誤差を調整すべく再始動後における機関回転数の挙動に基づいて次回の再始動時におけ
る機械圧縮比を補正する、請求項１に記載の火花点火式内燃機関の制御装置が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
各請求項に記載の発明によれば、機械圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構と、吸気弁の閉弁時期を制御可能な可変バルブタイミング機構とを具備し、燃焼室内に供給される吸入空気量が吸気弁の閉弁時期を変えることによって制御され、機関低負荷運転時には機関高負荷運転時に比べて機械圧縮比が高くされる火花点火式内燃機関であって、筒内に直接的に燃料噴射を行う筒内燃料噴射装置と、筒内の混合気への点火を行う点火栓とを具備し、少なくとも車両停止を含む所定の条件が満たされた時に内燃機関が自動的に停止され、該所定の条件が満たされなくなった時に内燃機関が自動的に再始動される火花点火式内燃機関の制御装置において、円滑な再始動に必要な着火性や発生トルクが得られうるような目標停止位置にピストンを停止させることができ、また、内燃機関が自動的に停止される際に実圧縮比を変更することなくピストンを目標停止位置に停止させることができ、圧縮不足などによる始動不良を抑制し、スタータモータなどの使用による外力を加えることなく内燃機関の再始動条件成立後できるだけ早く且つ確実に内燃機関を再始動させることを可能とする共通の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】火花点火式内燃機関の全体図である。
【図２】可変圧縮比機構の分解斜視図である。
【図３】図解的に表した内燃機関の側面断面図である。
【図４】可変バルブタイミング機構を示す図である。
【図５】吸気弁および排気弁のリフト量を示す図である。
【図６】機械圧縮比、実圧縮比および膨張比を説明するための図である。
【図７】理論熱効率と膨張比との関係を示す図である。
【図８】通常のサイクルおよび超高膨張比サイクルを説明するための図である。
【図９】機関負荷に応じた機械圧縮比等の変化を示す図である。
【図１０】本発明が適用された内燃機関の全体図である。
【図１１】停止位置制御ルーチンの一実施形態を示すフローチャートである。
【図１２】再始動時制御ルーチンの一実施形態を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１に火花点火式内燃機関の側面断面図を示す。図１を参照すると、１はクランクケース、２はシリンダブロック、３はシリンダヘッド、４はピストン、５は燃焼室、６は燃焼室５の頂面中央部に配置された点火栓、７は吸気弁、８は吸気ポート、９は排気弁、１０は排気ポートをそれぞれ示す。吸気ポート８は吸気枝管１１を介してサージタンク１２に連結される。また、シリンダヘッド３の内壁面周辺部には筒内（気筒内）に直接的に燃料を噴射する筒内燃料噴射装置１３が配置される。
【００１７】
サージタンク１２は吸気ダクト１４を介してエアクリーナ１５に連結され、吸気ダクト１４内の機関吸気通路にはアクチュエータ１６によって駆動されるスロットル弁１７と例えば熱線を用いた吸入空気量検出器１８とが配置される。また、サージタンク１２にはサージタンク１２内の圧力を検出するための圧力センサ２３が設けられる。一方、排気ポート１０は排気マニホルド２４を介して例えば三元触媒を内蔵した触媒コンバータ２５に連結され、排気マニホルド２４内には機関排気通路内に配設され排気空燃比を検出する空燃比センサ２６が配置される。
【００１８】
一方、図１に示した実施形態ではクランクケース１とシリンダブロック２との連結部にクランクケース１とシリンダブロック２のシリンダ軸線方向の相対位置を変化させることによりピストン４が圧縮上死点に位置するときの燃焼室５の容積を変更可能な可変圧縮比機構Ａが設けられており、更に実際の圧縮作用の開始時期を変更するために吸気弁７の閉弁時期を制御可能な可変バルブタイミング機構Ｂが設けられている。
【００１９】
図２は図１に示す可変圧縮比機構Ａの分解斜視図を示しており、図３は図解的に表した内燃機関の側面断面図を示している。図２を参照すると、シリンダブロック２の両側壁の下方には互いに間隔を隔てた複数個の突出部５０が形成されており、各突出部５０内には夫々断面円形のカム挿入孔５１が形成されている。一方、クランクケース１の上壁面上には互いに間隔を隔てて夫々対応する突出部５０の間に嵌合せしめられる複数個の突出部５２が形成されており、これらの各突出部５２内にも夫々断面円形のカム挿入孔５３が形成されている。
【００２０】
図２に示されるように一対のカムシャフト５４、５５が設けられており、各カムシャフト５４、５５上には一つおきに各カム挿入孔５１内に回転可能に挿入される円形カム５６が固定されている。これらの円形カム５６は各カムシャフト５４、５５の回転軸線と共軸をなす。一方、各円形カム５６間には図３においてハッチングで示すように各カムシャフト５４、５５の回転軸線に対して偏心配置された偏心軸５７が延びており、この偏心軸５７上に別の円形カム５８が偏心して回転可能に取付けられている。図２に示されるようにこれら円形カム５８は各円形カム５６間に配置されており、これら円形カム５８は対応する各カム挿入孔５３内に回転可能に挿入されている。
【００２１】
図３（Ａ）に示すような状態から各カムシャフト５４、５５上に固定された円形カム５６を図３（Ａ）において実線の矢印で示される如く互いに反対方向に回転させると偏心軸５７が下方中央に向けて移動するために円形カム５８がカム挿入孔５３内において図３（Ａ）の破線の矢印に示すように円形カム５６とは反対方向に回転し、図３（Ｂ）に示されるように偏心軸５７が下方中央まで移動すると円形カム５８の中心が偏心軸５７の下方へ移動する。
【００２２】
図３（Ａ）と図３（Ｂ）とを比較するとわかるようにクランクケース１とシリンダブロック２の相対位置は円形カム５６の中心と円形カム５８の中心との距離によって定まり、円形カム５６の中心と円形カム５８の中心との距離が大きくなるほどシリンダブロック２はクランクケース１から離れる。シリンダブロック２がクランクケース１から離れるとピストン４が圧縮上死点に位置するときの燃焼室５の容積は増大し、従って各カムシャフト５４、５５を回転させることによってピストン４が圧縮上死点に位置するときの燃焼室５の容積を変更することができる。
【００２３】
図２に示されるように各カムシャフト５４、５５を夫々反対方向に回転させるために駆動モータ５９の回転軸には夫々螺旋方向が逆向きの一対のウォームギア６１、６２が取付けられており、これらウォームギア６１、６２と噛合する歯車６３、６４が夫々各カムシャフト５４、５５の端部に固定されている。この実施例では駆動モータ５９を駆動することによってピストン４が圧縮上死点に位置するときの燃焼室５の容積を広い範囲に亘って変更することができる。なお、図１から図３に示される可変圧縮比機構Ａは一例を示すものであっていかなる形式の可変圧縮比機構でも用いることができる。
【００２４】
一方、図４は図１において吸気弁７を駆動するためのカムシャフト７０の端部に取付けられた可変バルブタイミング機構Ｂを示している。図４を参照すると、この可変バルブタイミング機構Ｂは機関のクランク軸によりタイミングベルトを介して矢印方向に回転せしめられるタイミングプーリ７１と、タイミングプーリ７１と一緒に回転する円筒状ハウジング７２と、吸気弁駆動用カムシャフト７０と一緒に回転しかつ円筒状ハウジング７２に対して相対回転可能な回転軸７３と、円筒状ハウジング７２の内周面から回転軸７３の外周面まで延びる複数個の仕切壁７４と、各仕切壁７４の間で回転軸７３の外周面から円筒状ハウジング７２の内周面まで延びるベーン７５とを具備しており、各ベーン７５の両側には夫々進角用油圧室７６と遅角用油圧室７７とが形成されている。
【００２５】
各油圧室７６、７７への作動油の供給制御は作動油供給制御弁８５によって行われる。この作動油供給制御弁８５は各油圧室７６、７７に夫々連結された油圧ポート７８、７９と、油圧ポンプ８０から吐出された作動油の供給ポート８１と、一対のドレインポート８２、８３と、各ポート７８、７９、８１、８２、８３間の連通遮断制御を行うスプール弁８４とを具備している。
【００２６】
吸気弁駆動用カムシャフト７０のカムの位相を進角すべきときは図４においてスプール弁８４が右方に移動せしめられ、供給ポート８１から供給された作動油が油圧ポート７８を介して進角用油圧室７６に供給されると共に遅角用油圧室７７内の作動油がドレインポート８３から排出される。このとき回転軸７３は円筒状ハウジング７２に対して矢印方向に相対回転せしめられる。
【００２７】
これに対し、吸気弁駆動用カムシャフト７０のカムの位相を遅角すべきときは図４においてスプール弁８４が左方に移動せしめられ、供給ポート８１から供給された作動油が油圧ポート７９を介して遅角用油圧室７７に供給されると共に進角用油圧室７６内の作動油がドレインポート８２から排出される。このとき回転軸７３は円筒状ハウジング７２に対して矢印と反対方向に相対回転せしめられる。
【００２８】
回転軸７３が円筒状ハウジング７２に対して相対回転せしめられているときにスプール弁８４が図４に示される中立位置に戻されると回転軸７３の相対回転動作は停止せしめられ、回転軸７３はそのときの相対回転位置に保持される。従って可変バルブタイミング機構Ｂによって吸気弁駆動用カムシャフト７０のカムの位相を所望の量だけ進角させることができ、遅角させることができることになる。
【００２９】
図５において実線は可変バルブタイミング機構Ｂによって吸気弁駆動用カムシャフト７０のカムの位相が最も進角されているときを示しており、破線は吸気弁駆動用カムシャフト７０のカムの位相が最も遅角されているときを示している。従って吸気弁７の開弁期間は図５において実線で示す範囲と破線で示す範囲との間で任意に設定することができ、従って吸気弁７の閉弁時期も図５において矢印Ｃで示す範囲内の任意のクランク角に設定することができる。
【００３０】
図１および図４に示される可変バルブタイミング機構Ｂは一例を示すものであって、例えば吸気弁の開弁時期を一定に維持したまま吸気弁の閉弁時期のみを変えることのできる可変バルブタイミング機構等、種々の形式の可変バルブタイミング機構を用いることができる。また、本発明では実際の圧縮作用の開始時期を変更するために可変バルブタイミング機構Ｂを用いているので、可変バルブタイミング機構ではなくても実際の圧縮作用の開始時期を変更可能な実圧縮作用開始時期変更機構であればいかなる形式の実圧縮作用開始時期変更機構も用いることができる。
【００３１】
次に図６を参照しつつ本願において使用されている用語の意味について説明する。なお、図６の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）には説明のために燃焼室容積が５０ｍｌでピストンの行程容積が５００ｍｌであるエンジンが示されており、これら図６の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）において燃焼室容積とはピストンが圧縮上死点に位置するときの燃焼室の容積を表している。
【００３２】
図６（Ａ）は機械圧縮比について説明している。機械圧縮比は圧縮行程時のピストンの行程容積と燃焼室容積のみから機械的に定まる値であってこの機械圧縮比は（燃焼室容積＋行程容積）／燃焼室容積で表される。図６（Ａ）に示される例ではこの機械圧縮比は（５０ｍｌ＋５００ｍｌ）／５０ｍｌ＝１１となる。
【００３３】
図６（Ｂ）は実圧縮比について説明している。この実圧縮比は実際に圧縮作用が開始されたときからピストンが上死点に達するまでの実際のピストン行程容積と燃焼室容積から定まる値であってこの実圧縮比は（燃焼室容積＋実際の行程容積）／燃焼室容積で表される。即ち、図６（Ｂ）に示されるように圧縮行程においてピストンが上昇を開始しても吸気弁が開弁している間は圧縮作用は行われず、吸気弁が閉弁したときから実際の圧縮作用が開始される。従って実圧縮比は実際の行程容積を用いて上記の如く表される。図６（Ｂ）に示される例では実圧縮比は（５０ｍｌ＋４５０ｍｌ）／５０ｍｌ＝１０となる。
【００３４】
図６（Ｃ）は膨張比について説明している。膨張比は膨張行程時のピストンの行程容積と燃焼室容積から定まる値であってこの膨張比は（燃焼室容積＋行程容積）／燃焼室容積で表される。図６（Ｃ）に示される例ではこの膨張比は（５０ｍｌ＋５００ｍｌ）／５０ｍｌ＝１１となる。
【００３５】
次に図７および図８を参照しつつ本発明において用いられている超膨張比サイクルについて説明する。なお、図７は理論熱効率と膨張比との関係を示しており、図８は本発明において負荷に応じ使い分けられている通常のサイクルと超高膨張比サイクルとの比較を示している。
【００３６】
図８（Ａ）は吸気弁が下死点近傍で閉弁し、ほぼ圧縮下死点付近からピストンによる圧縮作用が開始される場合の通常のサイクルを示している。この図８（Ａ）に示す例でも図６の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示す例と同様に燃焼室容積が５０ｍｌとされ、ピストンの行程容積が５００ｍｌとされている。図８（Ａ）からわかるように通常のサイクルでは機械圧縮比は（５０ｍｌ＋５００ｍｌ）／５０ｍｌ＝１１であり、実圧縮比もほぼ１１であり、膨張比も（５０ｍｌ＋５００ｍｌ）／５０ｍｌ＝１１となる。即ち、通常の内燃機関では機械圧縮比と実圧縮比と膨張比とがほぼ等しくなる。
【００３７】
図７における実線は実圧縮比と膨張比とがほぼ等しい場合の、即ち通常のサイクルにおける理論熱効率の変化を示している。この場合には膨張比が大きくなるほど、即ち実圧縮比が高くなるほど理論熱効率が高くなることがわかる。従って通常のサイクルにおいて理論熱効率を高めるには実圧縮比を高くすればよいことになる。しかしながら機関高負荷運転時におけるノッキングの発生の制約により実圧縮比は最大でも１２程度までしか高くすることができず、斯くして通常のサイクルにおいては理論熱効率を十分に高くすることはできない。
【００３８】
一方、このような状況下で機械圧縮比と実圧縮比とを厳密に区分しつつ理論熱効率を高めることが検討され、その結果理論熱効率は膨張比が支配し、理論熱効率に対して実圧縮比はほとんど影響を与えないことが見い出されたのである。即ち、実圧縮比を高くすると爆発力は高まるが圧縮するために大きなエネルギーが必要となり、斯くして実圧縮比を高めても理論熱効率はほとんど高くならない。
【００３９】
これに対し、膨張比を大きくすると膨張行程時にピストンに対し押下げ力が作用する期間が長くなり、斯くしてピストンがクランクシャフトに回転力を与えている期間が長くなる。従って膨張比は大きくすれば大きくするほど理論熱効率が高くなる。図７の破線ε＝１０は実圧縮比を１０に固定した状態で膨張比を高くしていった場合の理論熱効率を示している。このように実圧縮比εを低い値に維持した状態で膨張比を高くしたときの理論熱効率の上昇量と、図７の実線で示す如く実圧縮比も膨張比と共に増大せしめられる場合の理論熱効率の上昇量とは大きな差がないことがわかる。
【００４０】
このように実圧縮比が低い値に維持されているとノッキングが発生することがなく、従って実圧縮比を低い値に維持した状態で膨張比を高くするとノッキングの発生を阻止しつつ理論熱効率を大巾に高めることができる。図８（Ｂ）は可変圧縮比機構Ａおよび可変バルブタイミング機構Ｂを用いて、実圧縮比を低い値に維持しつつ膨張比を高めるようにした場合の一例を示している。
【００４１】
図８（Ｂ）を参照すると、この例では可変圧縮比機構Ａにより燃焼室容積が５０ｍｌから２０ｍｌまで減少せしめられる。一方、可変バルブタイミング機構Ｂによって実際のピストン行程容積が５００ｍｌから２００ｍｌになるまで吸気弁の閉弁時期が遅らされる。その結果、この例では実圧縮比は（２０ｍｌ＋２００ｍｌ）／２０ｍｌ＝１１となり、膨張比は（２０ｍｌ＋５００ｍｌ）／２０ｍｌ＝２６となる。図８（Ａ）に示される通常のサイクルでは前述したように実圧縮比がほぼ１１で膨張比が１１であり、この場合に比べると図８（Ｂ）に示される場合には膨張比のみが２６まで高められていることがわかる。これが超高膨張比サイクルと称される所以である。
【００４２】
一般的に言って内燃機関では機関負荷が低いほど熱効率が悪くなり、従って機関運転時における熱効率を向上させるためには、即ち燃費を向上させるには機関負荷が低いときの熱効率を向上させることが必要となる。一方、図８（Ｂ）に示される超高膨張比サイクルでは圧縮行程時の実際のピストン行程容積が小さくされるために燃焼室５内に吸入しうる吸入空気量は少なくなり、従ってこの超高膨張比サイクルは機関負荷が比較的低いときにしか採用できないことになる。従って本発明では機関負荷が比較的低いときには図８（Ｂ）に示す超高膨張比サイクルとし、機関高負荷運転時には図８（Ａ）に示す通常のサイクルとするようにしている。
【００４３】
次に図９を参照しつつ運転制御全般について概略的に説明する。
図９には或る機関回転数における機関負荷に応じた吸入空気量、吸気弁閉弁時期、機械圧縮比、膨張比、実圧縮比およびスロットル弁１７の開度の各変化が示されている。尚、図９は、触媒コンバータ内の三元触媒によって排気ガス中の未燃ＨＣ、ＣＯおよびＮＯXを同時に低減しうるように燃焼室内における平均空燃比は空燃比センサの出力信号に基いて理論空燃比にフィードバック制御されている場合を示している。
【００４４】
さて、前述したように機関高負荷運転時には図８（Ａ）に示される通常のサイクルが実行される。従って図９に示されるようにこのときには機械圧縮比は低くされるために膨張比は低く、図９において実線で示されるように吸気弁７の閉弁時期は図５において実線で示される如く早められている。また、このときには吸入空気量は多く、このときスロットル弁１７の開度は全開に保持されているのでポンピング損失は零となっている。
【００４５】
一方、図９において実践で示されるように機関負荷が低くなるとそれに伴って吸入空気量を減少すべく吸気弁の閉弁時期が遅くされる。またこのときには実圧縮比がほぼ一定に保持されるように図９に示される如く機関負荷が低くなるにつれて機械圧縮比が増大され、従って機関負荷が低くなるにつれて膨張比も増大される。なお、このときにもスロットル弁１７は全開状態に保持されており、従って燃焼室５内に供給される吸入空気量はスロットル弁１７によらずに吸気弁７の閉弁時期を変えることによって制御されている。
【００４６】
このように機関高負荷運転状態から機関負荷が低くなるときには実圧縮比がほぼ一定のもとで吸入空気量が減少するにつれて機械圧縮比が増大せしめられる。即ち、吸入空気量の減少に比例してピストン４が圧縮上死点に達したときの燃焼室５の容積が減少せしめられる。従ってピストン４が圧縮上死点に達したときの燃焼室５の容積は吸入空気量に比例して変化していることになる。なお、このとき図９に示される例では燃焼室５内の空燃比は理論空燃比となっているのでピストン４が圧縮上死点に達したときの燃焼室５の容積は燃料量に比例して変化していることになる。
【００４７】
機関負荷が更に低くなると機械圧縮比は更に増大せしめられ、機関負荷がやや低負荷寄りの中負荷Ｌ1まで低下すると機械圧縮比は燃焼室５の構造上限界となる限界機械圧縮比に達する。機械圧縮比が限界機械圧縮比に達すると、機械圧縮比が限界機械圧縮比に達したときの機関負荷Ｌ1よりも負荷の低い領域では機械圧縮比が限界機械圧縮比に保持される。従って低負荷側の機関中負荷運転時および機関低負荷運転時には、すなわち、機関低負荷運転側では機械圧縮比は最大となり、膨張比も最大となる。別の言い方をすると機関低負荷運転側では最大の膨張比が得られるように機械圧縮比が最大にされる。
【００４８】
一方、図９に示される実施例では機関負荷がＬ1まで低下すると吸気弁の閉弁時期が燃焼室５内に供給される吸入空気量を制御しうる限界閉弁時期となる。吸気弁の閉弁時期が限界閉弁時期に達すると吸気弁の閉弁時期が限界閉弁時期に達したときの機関負荷Ｌ1よりも負荷の低い領域では吸気弁７の閉弁時期が限界閉弁時期に保持される。
【００４９】
吸気弁７の閉弁時期が限界閉弁時期に保持されるともはや吸気弁の閉弁時期の変化によっては吸入空気量を制御することができない。図９に示される実施例ではこのとき、即ち吸気弁７の閉弁時期が限界閉弁時期に達したときの機関負荷Ｌ1よりも負荷の低い領域ではスロットル弁１７によって燃焼室５内に供給される吸入空気量が制御され、機関負荷が低くなるほどスロットル弁１７の開度は小さくされる。
【００５０】
一方、図９において破線で示すように機関負荷が低くなるにつれて吸気弁７の閉弁時期を早めることによってもスロットル弁１７によらずに吸入空気量を制御することができる。従って、図９において実線で示される場合と破線で示される場合とをいずれも包含しうるように表現すると、本発明による実施例では吸気弁７の閉弁時期は、機関負荷が低くなるにつれて、燃焼室内に供給される吸入空気量を制御しうる限界閉弁時期Ｌ1まで圧縮下死点ＢＤＣから離れる方向に移動せしめられることになる。このように吸入空気量は吸気弁７の閉弁時期を図９において実線で示すように変化させても制御することができるし、破線で示すように変化させても制御することができる。
【００５１】
ところで前述したように図８（Ｂ）に示す超高膨張比サイクルでは膨張比が２６とされる。この膨張比は高いほど好ましいが図７からわかるように実用上使用可能な下限実圧縮比ε＝５に対しても２０以上であればかなり高い理論熱効率を得ることができる。従って本発明では膨張比が２０以上となるように可変圧縮比機構Ａが形成されている。
【００５２】
以下に、本発明の制御装置について詳細に説明する。図１０は、本発明が適用された内燃機関の全体図である。図１０を参照すると、機関本体１００は複数の、例えば４つの気筒１０１ａを具備する。各気筒１０１ａはそれぞれ対応する吸気枝管を介してサージタンク１２に連結される。また、各気筒１０１ａは排気マニホルドを介し、触媒コンバータに連結される。なお、図１０に示される内燃機関では、＃１−＃３−＃４−＃２の順で燃焼が行われる。
【００５３】
クランクシャフト１２７には図示しないクラッチを介して電気モータ１２８が連結可能になっている。この電気モータ１２８は例えばいわゆるスタータモータから形成することもできるし、クランクシャフト１２７により回転駆動されて発電する発電機能を備えた電気モータから形成することもできる。
【００５４】
電子制御ユニット（ＥＣＵ）１３０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス１３１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）１３２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）１３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）１３４、電源が常時接続されているＢ−ＲＡＭ１３５（バックアップＲＡＭ）、入力ポート１３６、及び出力ポート１３７を具備する。
【００５５】
また、アクセルペダル（図示せず）にはアクセルペダルの踏込み量を表す出力電圧を発生するアクセル踏込み量センサ１４１が取り付けられる。アクセル踏込み量センサ１４１の出力信号は対応するＡＤ変換器１３８を介して入力ポート１３６に入力される。クランクシャフト１２７にはクランク角を検出するためのクランク角センサ１４２が取付けられ、クランク角センサ１４２は入力ポート１３６に接続される。ＥＣＵ１３０では、クランク角センサ１４２の出力に基づいて機関回転数（機関回転速度）が算出される。さらに、入力ポート１３６には、オンにされていることを表す出力パルスを発生するイグニッション（ＩＧ）スイッチ１４３と、オンにされていることを表す出力パルスを発生するキースイッチ１４４とが接続される。これらイグニッションスイッチ１４３及びキースイッチ１４４は内燃機関を搭載した車両の運転者によって操作される。一方、出力ポート１３７は対応する駆動回路１３９を介してアクチュエータ１６、点火栓６、筒内燃料噴射装置１３、各種弁駆動装置、電気モータ、可変圧縮比機構Ａ及び可変バルブタイミング機構Ｂにそれぞれ接続される。
【００５６】
本実施形態の内燃機関は、通常運転時において、吸気行程中に燃料を噴射して燃焼室全体に亘って混合気の空燃比をほぼ均一にしてから混合気に点火する均質燃焼モードと、点火直前の圧縮行程に燃料を噴射して点火栓近傍のみに燃料を偏在させた状態で混合気に点火する成層燃焼モードとの二つの燃焼モードで運転を行うことができる。これら運転モードの選択は、機関負荷、機関回転数に基づいて行われ、例えば機関負荷が小さく且つ機関回転数が低い運転領域においては成層燃焼モードで運転が行われ、機関負荷が高く且つ機関回転数が高い運転領域においては均質燃焼モードで運転が行われる。
【００５７】
また、本実施形態の内燃機関は、運転者によってイグニッションスイッチ１４３がオンにされると電気モータ１２８により内燃機関が始動せしめられ、運転者によってキースイッチ１４４がオフにされると内燃機関の回転（すなわち、クランクシャフト１２７の回転）が停止せしめられる。
【００５８】
さらに、本実施形態の内燃機関では、運転者によってキースイッチ１４４がオフにされていないときであっても、所定の機関停止条件が成立した場合に自動的に筒内燃料噴射装置からの燃料噴射及び点火栓による点火が中止され、その結果、内燃機関の回転が停止せしめられる。その後、機関再始動条件が成立すると自動的に内燃機関の回転が再び開始せしめられる（すなわち、内燃機関のクランクシャフト１２７が再び回転せしめられる）。このように、運転者によってキースイッチがオフにされていないときでも一定の条件下で内燃機関の回転を自動的に停止及び再開させる制御（以下、斯かる制御を「エコラン制御」と称す）により、燃料消費の低減及び排気エミッションの悪化の抑制を実現することができる。
【００５９】
ここで、機関停止条件が成立する場合とは、機関負荷が零（すなわちアクセル踏込み量センサ１４１によって検出されるアクセル踏込み量が零）であって機関回転数が低い場合、又は上記条件に加えて内燃機関を搭載した車両の速度が零の場合等であり、具体的には車両が急激に減速している場合や車両が停車している場合等が含まれる。従って、機関停止条件の成否は、アクセル踏込み量センサ１４１、クランク角センサ１４２、内燃機関を搭載した車両の速度を検出する車速センサ（図示せず）、及び運転者によるブレーキペダルの踏込み量を検出するためのブレーキ踏込み量センサ（図示せず）等の出力に基づいてＥＣＵ１３０において判断される。
【００６０】
一方、機関再始動条件が成立する場合とは、機関負荷が零でなくなった場合又は機関負荷が零でなくなると予想される場合等であり、具体的には運転者がアクセルペダルを踏込んだ場合や運転者によるブレーキペダルの踏込み量が少なくなった場合等が含まれ、また車両停車中においてはクラッチペダルの踏込み操作やシフト位置をＮ（ニュートラル）又はＰ（パーキング）からＤ（ドライブ）へ変更する操作が行われた場合等が含まれる。従って、機関再始動条件の成否は、アクセル踏込み量センサ１４１、車速センサ、ブレーキ踏込み量センサ、運転者によるクラッチペダルの踏込みを検出するクラッチセンサ（図示せず）、及びシフトポジションセンサ（図示せず）等の出力に基づいてＥＣＵ１３０において判断される。
【００６１】
本実施形態では、エコラン制御により内燃機関の回転が停止された後に機関再始動条件が成立した場合、内燃機関の回転の再開は、内燃機関に外力を加えることなく、すなわち電気モータ１２８による駆動力を加えることなく、機関停止中に膨張行程の途中にある気筒（以下、「停止時膨張行程気筒」と称す）に対して燃料噴射及び点火を行うことによって行われる。このように内燃機関の回転を再開させることによりエネルギーの消費を低減することができる。
【００６２】
スタータモータなどの使用による外力を加えることなく行う内燃機関の回転の再開について、具体的に説明する。機関停止条件が成立すると、全ての気筒について燃料噴射及び点火が中止され、ピストンを目標停止位置に停止させるように制御する停止位置制御が実行されることになる。次いで、機関再始動条件が成立すると、停止時膨張行程気筒の筒内に筒内燃料噴射装置から燃料噴射が行われ、噴射された燃料は筒内の空気と共に混合気を形成する。次いで、点火栓により混合気への点火が行われ、混合気が着火燃焼せしめられる。停止時膨張行程気筒において混合気が着火燃焼されると、この燃焼により得られる駆動力により内燃機関の回転が開始される。
【００６３】
さらに、機関再始動条件が成立すると、上述したような停止時膨張行程気筒に対する燃料噴射及び点火に加えて、機関停止中に圧縮行程の途中にある気筒（以下、「停止時圧縮行程気筒」と称す。）の筒内に筒内燃料噴射装置から燃料噴射が行われる。斯かる燃料噴射は、機関再始動条件の成立と同時に又は機関再始動条件成立後であって内燃機関の回転が開始された直後に行われる。その後、上述したように停止時膨張行程気筒における燃焼による駆動力によって内燃機関が回転し、クランク角が停止時圧縮行程気筒についての圧縮上死点にあるとき又は圧縮上死点を越えた直後に当該気筒において点火栓による点火が行われる。これにより、上述した停止時膨張行程気筒における燃焼に続いて、停止時圧縮行程気筒においても燃焼が行われ、内燃機関の運転がより確実に開始されるようになる。
【００６４】
ところで、上述したように、吸気弁の閉弁時期を制御して、内燃機関の運転が自動的に停止される際におけるピストンの停止位置制御を行う場合においては、ピストンを目標停止位置に停止させるべく吸気弁の閉弁時期が変更されるがゆえに再始動時における実圧縮比が変わり、圧縮不足などによる始動不良が生じうる場合がある。
【００６５】
このことに基づいて本発明においては、内燃機関の運転が自動的に停止される際には、実圧縮比を一定に保持しつつ膨張比を変更することでピストンを目標停止位置に停止させる、すなわち、燃焼室容積が変更されても実圧縮比を一定に保持するように吸気弁の閉弁時期を調整しつつ膨張比を所望の膨張比とするように燃焼室容積を変更し、膨張行程時におけるピストンの単位移動量あたりの筒内圧力の変化量を調整することで、燃料噴射及び点火の中止後における内燃機関の回転に対する負荷（抵抗）を制御し、これによりピストンを目標停止位置に停止させるように、内燃機関が停止される際にピストンを目標停止位置に停止させる停止位置制御手段が構成される。
【００６６】
図１１は、このような停止位置制御手段による制御ルーチンの一実施形態を示すフローチャートである。まず、ステップ２０１においてアクセル踏込み量センサ１４１及びクランク角センサ１４２等の出力に基づいて内燃機関の停止条件が成立したか否かが判定される。該停止条件が成立していないと判定された場合には制御ルーチンが終了せしめられる。一方、該停止条件が成立していると判定された場合には、ステップ２０２へと進む。ステップ２０２では燃料噴射及び点火が中止され内燃機関が自動的に停止され、ステップ２０３へと進み、所定のピストンを目標停止位置に停止させるように、本実施形態においては停止時膨張行程気筒及び停止時圧縮行程気筒の各気筒におけるピストンが目標停止位置に停止されるように、膨張比が制御される。
【００６７】
ステップ２０３においては、まず、内燃機関が自動的に停止される直前の機関回転数からピストンの目標停止位置が設定されて目標クランク停止位置が算出されるとともに、該停止直前の機関回転数と膨張比とに基づいて推定される実際の停止時におけるクランク停止位置となる実クランク推定停止位置が算出される。そして、目標クランク停止位置と実クランク推定停止位置との差分に応じて目標膨張比変化量が算出され、該目標膨張比変化量に基づいて目標膨張比が算出される。この際に、膨張比を目標膨張比に変更すべく燃焼室容積が変更される場合においても実圧縮比が一定に保持されるように、吸気弁の閉弁時期が調整される。尚、本実施形態においては、内燃機関が自動的に停止される直前の機関回転数や膨張比などに基づく目標クランク停止位置や実クランク推定停止位置の算出は、解析や試験評価などにより予め作成されたマップを使用して行われるものとする。
【００６８】
このような停止位置制御によれば、燃料噴射及び点火が中止され内燃機関が自動的に停止される際に、実圧縮比を変更することなくピストンを目標停止位置に精度よく停止させることができ、次回の再始動時において、圧縮不足などによる始動不良などが生じることを抑制しつつ、スタータモータなどを用いることのない内燃機関の始動を可能とする。すなわち、このような本発明の停止位置制御手段によれば、機関自動停止時のピストンの停止位置を再始動性の観点から適正な位置に精度良く制御することができ、スタータモータなどの使用による外力を加えることなく内燃機関の再始動条件成立後できるだけ早く且つ確実に内燃機関を再始動させることを可能とする。
【００６９】
ところで、上記のような停止位置制御によりピストンを目標停止位置に停止させることができたとしても、機関停止中における燃焼室からの空気流出などに起因して気筒内圧力が低下し、円滑な再始動に必要な着火性や発生トルクが再始動時に得られない場合もありうる。例えば、一般的なピストン構造においてはピストンとシリンダとの間の隙間を埋めるピストンリングを有して構成されるが、該ピストンリングを介して燃焼室から多少なりとも空気が流出することが考えられ、機関が停止される時間によっては、その流出空気量が大きなものとなり、円滑な再始動に必要な着火性や発生トルクが再始動時に得られない場合もありうる。
【００７０】
このことに基づいて本発明の一実施形態においては、燃料噴射及び点火が中止され内燃機関が自動的に停止された後の再始動時に、筒内燃料噴射装置および点火栓を使用して筒内に燃料を噴射し点火する再始動時制御手段を備え、該再始動時制御手段が、再始動時に停止時膨張行程気筒に対して燃料噴射及び点火を行う膨張行程気筒再始動手段と、再始動時に停止時圧縮行程気筒に対して燃料噴射及び点火を行う圧縮行程気筒再始動手段とを有し、該圧縮行程気筒再始動手段が、再始動時において停止時からの経過時間に基づいて筒内圧力を調整すべく機械圧縮比を補正し、該補正後の機械圧縮比にて内燃機関の再始動を行うように構成される。本実施形態においては、燃料噴射及び点火が中止され内燃機関が自動的に停止され後の再始動時において、機関が停止されている時間に基づいて燃焼室からの流出空気量が算出され、該流出空気量から筒内圧力低下量が算出される。そして、該筒内圧力低下量に基づいて、再始動の際における筒内圧力を所望の圧力としうるような機械圧縮比の補正量が算出され、該補正量に基づいて機械圧縮比が補正され、該補正後の機械圧縮比にて内燃機関の再始動が行われるように構成される。尚、該筒内圧力低下量は、機関が停止されている時間と機関水温とに基づいて算出するように構成されてもよく、また、各気筒内に筒内圧力センサを配設することにより直接的に測定してもよい。
【００７１】
尚、上記のように筒内圧力低下量に基づいて機械圧縮比が補正される場合、機械圧縮比の変更にともなう筒内燃料噴射装置とピストンとの位置関係の変化に起因して、ピストンに対する多量の燃料の付着がもたらされ、排気エミッションに悪影響がおよぼす場合があることが考えられる。
【００７２】
このことに基づいて本発明の一実施形態においては、燃料噴射によるピストンに対する燃料付着に起因する排気エミッションの悪化を抑制すべく、筒内圧力低下量に基づく補正後の機械圧縮比にて燃料噴射を実行した場合におけるピストンに対する燃料付着を考慮して、筒内圧力低下量に基づいて算出された補正量による機械圧縮比の補正の実行の可否を判定する。燃料噴射によるピストンに対する燃料付着の程度は、機関冷却水温度や燃料噴射量などにより特定されうる。例えば、機関冷却水温度が高く（すなわち機関温度が高く）燃料噴射量が少量である場合においては、筒内燃料噴射装置とピストン上面との位置関係が、より接近するような位置関係とされる機械圧縮比の高圧縮比化が可能である。一方で、機関冷却水温度が低く燃料噴射量が多量である場合においては、機械圧縮比の高圧縮比化を実行すると、燃料噴射によるピストンに対する燃料付着の程度が大きくになってしまうことが考えられる。
【００７３】
そこで、本発明の一実施形態においては、圧縮行程気筒再始動手段が、筒内圧力低下量に基づいて算出された補正量による補正後の機械圧縮比と機関冷却水温度と燃料噴射量とに基づいて、筒内圧力低下量に基づいて算出された補正量による機械圧縮比の補正の実行の可否を判定し、該機械圧縮比の補正の実行が不可であると判定された場合においては、燃料噴射によるピストンに対する燃料付着に起因する排気エミッションの悪化を回避しうるような機械圧縮比となる限界補正機械圧縮比を算出し、該限界補正機械圧縮比に機械圧縮比を補正する。すなわち、圧縮行程気筒再始動手段は、上記のような筒内圧力低下量に基づいて補正された機械圧縮比を、再始動時の機関冷却水温度及び燃料噴射量に応じて筒内噴射装置とピストンとの位置関係を調整すべくさらに補正するように構成される。
【００７４】
図１２は、上述したような再始動時の制御ルーチンの一実施形態を示すフローチャートである。まず、ステップ３０１においてアクセル踏込み量センサ１４１及び車速センサ等の出力に基づいて内燃機関の再始動条件が成立しているか否かが判定される。再始動条件が成立していないと判定された場合には制御ルーチンが終了せしめられる。一方、再始動条件が成立していると判定された場合には、ステップ３０２へと進む。
【００７５】
ステップ３０２においては、内燃機関が停止されていた時間に基づいて燃焼室からの流出空気量が算出され、該流出空気量から筒内圧力低下量が算出される。そして、該筒内圧力低下量に基づいて、再始動時の際における筒内圧力を目標筒内圧力としうるような機械圧縮比の補正量（α）が算出される。
【００７６】
ステップ３０２に続くステップ３０３においては、ステップ３０２において算出された補正量（α）に基づく補正後の機械圧縮比にて燃料噴射を実行した場合におけるピストンに対する燃料付着を考慮して、筒内圧力低下量に基づいて算出された補正量（α）による補正後の機械圧縮比と機関冷却水温度と燃料噴射量とに基づいて、機械圧縮比の補正の実行の可否が判定さる。
【００７７】
ステップ３０３にて、ステップ３０２において算出された補正量（α）に基づく機械圧縮比の補正の実行が可能であると判定された場合においては、ステップ３０４からステップ３０６に進み、ステップ３０２において算出された補正量（α）が機械圧縮比に反映され、補正後の機械圧縮比にて燃料噴射及び点火が実行される。一方で、機械圧縮比の補正の実行が不可であると判定された場合においてはステップ３０７に進み、燃料噴射によるピストンに対する燃料付着に起因する排気エミッションの悪化を回避しうるような機械圧縮比となる限界補正機械圧縮比が機関冷却水温度と燃料噴射量とに基づいて算出され、該限界補正機械圧縮比に機械圧縮比が制御される。すなわち、ステップ３０２にて筒内圧力低下量に基づいて補正された機械圧縮比が、再始動時の機関冷却水温度と燃料噴射量とに基づいて算出された限界補正機械圧縮比にさらに補正され、続くステップ３０８にて限界補正機械圧縮比にて燃料噴射が実行される。ステップ３０８にて燃料噴射が実行されると続くステップ３０９にて、ステップ３０２において算出された補正量（α）に基づく補正後の機械圧縮比に機械圧縮比が制御され、ステップ３０６に進み点火が実行される。このような再始動時制御によれば、機関停止中における燃焼室からの空気流出に起因する内燃機関の再始動性への影響を抑制することを可能にするとともに、燃料噴射によるピストンに対する燃料付着に起因する排気エミッションへの影響を抑制することを可能とする。
【００７８】
尚、上記のような再始動時制御を実行した場合においても、ステップ３０２にて算出される機械圧縮比の補正量（α）は、内燃機関が停止されていた時間に応じて理論的に算出された筒内圧力低下量に基づいて算出されるものであり、算出された筒内圧力低下量と実際の筒内圧力低下量とが大きく異なる場合もありうる。
【００７９】
このことに基づいて本発明の一実施形態においては、圧縮行程気筒再始動手段が、算出された筒内圧力低下量と実際の筒内圧力低下量との誤差を調整すべく、すなわち、該筒内圧力低下量の算出誤差を調整すべく、再始動後の機関回転数の挙動に基づいて機械圧縮比をさらに補正するように構成される。本実施形態においては、圧縮行程気筒再始動手段は、図１２に示されるステップ３０２において筒内圧力を目標筒内圧力にすべく算出された補正量（α）に基づく補正後の機械圧縮比と、該補正後の機械圧縮比にて点火が実行された際の実際の機関回転数となる実機関回転数と、理論的に算出される基準機関回転数であって目標筒内圧力にてもたらされる基準機関回転数とに基づいて、算出された筒内圧力低下量と実際の筒内圧力低下量との誤差を修正しうるような補正値を学習値として算出し、該学習値が次回の再始動時において反映さるように構成される。このような再始動時制御によれば、さらなる再始動性の向上を図ることが可能となる。
【符号の説明】
【００８０】
１    クランクケース
２    シリンダブロック
３    シリンダヘッド
４    ピストン
５    燃焼室
７    吸気弁
７０    吸気弁駆動用カムシャフト
Ａ    可変圧縮比機構
Ｂ    可変バルブタイミング機構
【図１】
0005664081.tif 000002
【図２】
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【図３】
0005664081.tif 000004
【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】
0005664081.tif 000009
【図９】
0005664081.tif 000010
【図１０】
0005664081.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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