(57)【要約】  【課題】  機関始動時やアイドル時のピストンモーションを適正化して、燃焼安定性を損なうことなく機関始動性や暖機性能の向上を図る。  【解決手段】  ピストン１２とクランクピン２２とを連係するリンク２３，２４の一つに連結された制御リンク２５のリンク支持部２６の位置を変更・保持するアクチュエータ２７の動作を制御部４０により制御することでピストンモーションを機関運転状態に応じて変更可能である。機関運転状態に応じて、圧縮上死点の位置に大きく依存する目標圧縮比と、吸気行程の長さに相当する目標吸気ストローク量と、を演算し、これらの目標圧縮比と目標吸気ストローク量とに基づいて、リンク支持部の目標位置を設定する。  【選択図】  図２
2008115830.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンとクランクシャフトのクランクピンとを連係する複数のリンクの一つに制御リンクが連結された複リンク式ピストン−クランク機構を有し、上記制御リンクのリンク支持部の位置を変更・保持するアクチュエータの動作を制御することによって、ピストンモーションを変更可能な４サイクルのレシプロ式内燃機関の制御装置において、
機関運転状態に応じて、圧縮上死点の位置に依存する目標圧縮比と、吸気行程の長さに相当する目標吸気ストローク量と、を演算する目標値演算手段と、
上記目標圧縮比と目標吸気ストローク量とに基づいて、上記リンク支持部の目標位置を設定する目標位置設定手段と、
を有することを特徴とするレシプロ式内燃機関の制御装置。
【請求項２】
吸気通路を開閉する電制のスロットル弁を有し、
上記目標値演算手段は、上記目標吸気ストローク量が大きくなるほど目標スロットル開度が小さくなるように、上記目標吸気ストローク量に応じて目標スロットル開度を設定することを特徴とする請求項１に記載のレシプロ式内燃機関の制御装置。
【請求項３】
機関始動時にクランクシャフトを回転駆動するスタータと、上記スタータへ電力を供給するバッテリと、このバッテリの状態を検出するバッテリ状態検出手段と、を有し、
上記目標値演算手段は、少なくとも機関始動時には、上記バッテリの状態に基づいて目標圧縮比と目標吸気ストローク量とを設定することを特徴とする請求項１又は２に記載のレシプロ式内燃機関の制御装置。
【請求項４】
上記目標値演算手段は、機関温度が低い冷間始動時には、バッテリの供給電力が低くなるほど吸気ストローク量が小さくなるように、目標圧縮比と目標吸気ストローク量のうちで主として目標吸気ストローク量をバッテリの状態に応じて増減することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のレシプロ式内燃機関の制御装置。
【請求項５】
上記目標値演算手段は、機関温度が高い暖機後始動時には、バッテリの供給電力が低くなるほど目標圧縮比が低くなるように、目標圧縮比と目標吸気ストローク量のうちで主として目標圧縮比をバッテリの状態に応じて増減することを特徴とする請求項４に記載のレシプロ式内燃機関の制御装置。
【請求項６】
上記目標値演算手段は、少なくともアイドル時には、機関温度に応じて目標圧縮比と目標吸気ストローク量とを設定することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のレシプロ式内燃機関の制御装置。
【請求項７】
上記目標値演算手段は、アイドル時には、機関温度が低くなるほど目標吸気ストローク量を大きくするとともに目標圧縮比を低くすることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のレシプロ式内燃機関の制御装置。
【請求項８】
上記目標位置設定手段による設定が、単振動に近いピストンストローク特性を実現する第１の設定と、この第１の設定よりも吸気行程が長く圧縮上死点位置の高い第２の設定と、吸気行程の長さが第２の設定と同等で、かつ圧縮上死点位置が第２の設定よりも更に高い第３の設定と、を含んでいることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のレシプロ式内燃機関の制御装置。
【請求項９】
吸気行程に相当する吸気ストローク量と圧縮上死点の位置に依存する圧縮比とを制御可能な４サイクルのレシプロ式内燃機関の制御方法において、
機関始動時には、機関運転状態に基づいて機関始動の容易度を検出し、
この機関始動の容易度が高いほど吸気ストローク量が大きくなるように、上記機関始動の容易度に応じて吸気ストローク量を増減することを特徴とするレシプロ式内燃機関の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複リンク式ピストン−クランク機構を利用してシリンダ内を往復動するピストンのピストンモーションを変更可能なレシプロ式内燃機関の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ピストンモーションの変化を伴って機関圧縮比を変更可能なレシプロ式内燃機関の複リンク式ピストン−クランク機構の一例が開示されている。この機構では、シリンダ内を往復動するピストンとクランクシャフトのクランクピンとが複数のリンクにより連係され、これら複数のリンクの一つに連結された制御リンクのリンク支持部の位置をアクチュエータにより変更・保持することにより、クランク角に対するピストンの動作すなわちピストンモーションの変化を伴って、機関圧縮比を変更することが可能である。機関圧縮比の設定は一般的には上記特許文献１，２にも記載されているように機関負荷や機関回転数に応じて行われる。
【特許文献１】特開２００３−２０１８７５号公報
【特許文献２】特開２００５−１４０１０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような複リンク式ピストン−クランク機構を利用してピストンモーションを変更可能な４サイクルのレシプロ式内燃機関では、圧縮上死点の位置に大きく依存する機関圧縮比と、吸気量に大きな影響を及ぼす吸気行程の長さ、つまり吸気ストローク量と、を互いに独立して変更することが可能である。しかしながら、このような機関圧縮比と吸気ストローク量との具体的な設定、特に、機関始動性や燃焼安定性が必要とされる機関始動時やアイドル時における設定については、今まで十分な考慮がなされておらず、改善の余地が残されている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、４サイクルのレシプロ式内燃機関の制御に関し、ピストンとクランクシャフトのクランクピンとを連係する複数のリンクの一つに制御リンクが連結された複リンク式ピストン−クランク機構を有し、上記制御リンクのリンク支持部の位置を変更・保持するアクチュエータの動作を制御することによって、ピストンモーションを変更可能である。そして、機関運転状態に応じて、圧縮上死点の位置に依存する目標圧縮比と、吸気行程の長さに相当する目標吸気ストローク量と、を演算する目標値演算手段と、上記目標圧縮比と目標吸気ストローク量とに基づいて、上記リンク支持部の目標位置を設定する目標位置設定手段と、を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、複リンク式ピストン−クランク機構を利用して、機関運転状態に応じて機関圧縮比と吸気ストローク量とを適切な設定とすることができ、例えば機関始動時における機関始動性の向上や、アイドル時における暖機促進や燃焼安定性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照して詳細に説明する。図１及び図２を参照して、この内燃機関（エンジン）は、膨張・排気・吸気・圧縮の４行程を１サイクルとする４サイクル・火花点火式の４気筒レシプロ式内燃機関である。シリンダブロック１０には、機関出力軸としてのクランクシャフト１１が回転可能に支持されているとともに、ピストン１２が往復動可能に嵌合する複数、この例では４つの＃１〜＃４シリンダ（気筒）１３が形成されている。このシリンダブロック１０の上部に固定されるシリンダヘッド１４には、ピストン１２の冠面との間にペントルーフ型の燃焼室１５が形成されるとともに、吸気通路（吸気ポート）１６を開閉する吸気バルブ１７と、排気通路（排気ポート）１８を開閉する排気バルブ１９とが設けられ、かつ、燃焼室１５内の混合気を火花点火する点火プラグ２０が設けられる。
【０００７】
また、吸気通路１６には、制御部４０からの制御信号に応じて開度を調整・制御可能な電制のスロットル弁４１が設けられるとともに、このスロットル弁４１よりも上流側に吸気量（吸入空気量）を検出するエアフロメータ４２が設けられ、かつ、吸気ポートへ燃料を噴射するインジェクタ（燃料噴射弁）４３が設けられている。機関運転状態を検出するセンサ類として、運転者によるアクセル操作量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ４４，クランクシャフト１１の回転角つまりクランク角（ＣＡ）を検出するクランク角センサ４５，カムシャフトの回転角を検出するカム角センサ４７，機関温度としての冷却水温度を検出する水温センサ４６，車速を検出する車速センサ５０及び上記のエアフロメータ４２等が設けられ、上記のクランク角センサ４５とカム角センサ４７の検出信号との組合せで気筒判別やエンジン回転数の検出が行われる。
【０００８】
制御部４０は、各種制御処理を記憶及び実行する機能を有するデジタルコンピュータシステムであり、上記センサ類からの検出信号の他、スタータスイッチ（ＳＷ）４８からの機関始動信号等に基づいて、スロットル弁４１，インジェクタ４３，点火プラグ２０，機関始動時にクランクシャフト１１を回転駆動すなわちクランキングするスタータ４９の他、後述するように各気筒毎に設けられる複リンク式ピストン−クランク機構２１の複数（この実施例では４つ）のアクチュエータ２７等へ制御信号を出力し、その動作を制御する。バッテリ５２は、オルタネータやモータジェネレータ（図示省略）による発電電力を蓄電する。上記のスタータ４９や図示せぬエアコン・コンプレッサ等の補機類は、バッテリ５２からの供給電力（電圧・電流）により駆動される。このバッテリ５２の蓄電状態、つまりは供給可能な電圧は、バッテリコントローラ（バッテリ状態検出手段）５３により検出・モニタされる。
【０００９】
図２に示すように、複リンク式ピストン−クランク機構２１は、各ピストン１２とクランクシャフト１１のクランクピン２２とを複数のリンク２３，２４により連係し、これら複数のリンク２３，２４の一つに連結された制御リンク２５のリンク支持部２６の位置をアクチュエータ２７により変更することによって、ピストン１２のピストンモーション（ＰＭ）を変更可能なものである。より具体的には、複リンク式ピストン−クランク機構２１は、クランクピン２２に回転可能に取り付けられるロアリンク２３と、このロアリンク２３とピストン１２とを連結するアッパリンク２４と、一端がロアリンク２３に回転可能に連結される制御リンク２５と、を有し、この制御リンク２５の他端に上記のリンク支持部２６が設けられる。ピストン１２とアッパリンク２４の上端とはピストンピン２８により連結されており、アッパリンク２４の下端とロアリンク２３とは第１連結ピン２９により連結されており、ロアリンク２３と制御リンク２５の一端とは第２連結ピン３０により連結されている。ロアリンク２３は、機構的には、第１連結ピン２９と第２連結ピン３０を結ぶ第１アーム３１と、第１連結ピン２９とクランクピン２２とを結ぶ第２アーム３２と、第２連結ピン３０とクランクピン２２とを結ぶ第３アーム３３と、を有している。上記アクチュエータ２７は、この例では各気筒１３毎にそれぞれ設けられている。
【００１０】
アクチュエータ２７には電気制御されるリニアモータ（線形誘導電動機）を利用したリニアアクチュエータを用いるのが良い。このリニアアクチュエータ２７は、例えばシリンダブロック１０の内面に固定される直線状の固定子としてのガイドレール３４と、このガイドレール３４に往復直線移動可能に支持されて、このガイドレール３４上をシリンダ軸方向に平行な直線方向Ｌ１に沿って走行する可動子としてのリンク支持部２６と、にそれぞれ電機子と界磁とが設けられ、リンク支持部２６には誘導電流等を供給するためのケーブル３５が接続されている。このようなリニアアクチュエータ２７により運転条件や回転数に応じてピストンモーションを素早く正確に変更することが可能となり、エンジンの高速回転時においてもリンク支持部２６を正確に動作させることができ、容易に高速化及び高精度化が実現できる上、リンク支持部２６の摩擦を低減することができる。なお、各気筒毎にリンク支持部２６をクランク角に応じて周知のフィードバック制御等により正確に制御するために、好ましくはリンク支持部２６の位置を検出する位置センサ５１が設けられている。
【００１１】
但し、このようなリニアアクチュエータ２７に代えて、油圧を制御する電磁弁と、油圧で作動する油圧ピストンと、で構成される油圧アクチュエータを適用しても良い。このような電磁弁により油圧を制御して油圧ピストンによりリンク支持部を直動させる油圧アクチュエータを用いることで、低コスト化を図ることができるとともに、大きなトルクでの動作を安定して行うことが可能となる。
【００１２】
また、アクチェエータとして磁気粘性流体を利用する構造としても良い。つまり、リンク支持部２６の動作方向の速度を抑えるように磁気粘性流体を連結し、リンク支持部２６に加わる力でリンク支持部２６のモーションを変化させる。運転条件により電磁石に流す電流値を変化させて、その粘性を変化させることで、ピストンモーションを切り替えることが可能である。この場合、機構が単純であり低コスト化を図ることができる。
【００１３】
図３は、クランク角に対するリンク支持部２６の一設定例を示し、図４は、クランク角に対するピストン１２の位置・動作すなわちピストンモーションを示している。図中、Ｈ１は中〜高負荷域で用いられる第１の設定を示し、Ｈ２は低〜中負荷域で用いられる第２の設定を示し、Ｈ３は第３の設定を示している。これら第１〜３の設定では、排気上死点の位置や膨張下死点の位置を変更することなく、吸気行程の長さである吸気ストローク量ＩＳ１，ＩＳ２と、圧縮上死点の位置とをそれぞれ変化させている。このような設定Ｈ１〜Ｈ３はクランク角に応じてリンク支持部２６の位置を素早く変更することによって実現可能である。
【００１４】
中〜高負荷域で用いられる第１の設定Ｈ１では、リンク支持部２６を所定位置に保持することによって、ピストンモーションを音振性能に優れた単振動つまり正弦波に近い特性としている。なお、リンク支持部２６をシリンダ軸方向の下方へ下げるほどピストンモーションの位置が全体的に高くなり、上限位置へ向けて上げるほどピストンモーションの位置が全体的に低くなるように設定されている（図１５参照）。
【００１５】
低〜中負荷域で用いられる第２の設定Ｈ２では、リンク支持部２６を各サイクル中の吸気行程から膨張行程にかけての所定の作動期間だけ、リンク支持部２６をシリンダ下方側へ往復移動させることによって、特に、ピストンの吸気行程のストローク量すなわち吸気ストロークＩＳ２を、第１の設定Ｈ１での吸気ストロークＩＳ１に比して十分に小さくしている。また、第１の設定に比して、圧縮上死点の位置を高くして、機関圧縮比を高くしている。これによって、圧縮行程を短くしつつ膨張行程を長くし、熱効率を高めることができる。
【００１６】
第３の設定Ｈ３では、第２の設定Ｈ２に対し、排気上死点及び吸気下死点の位置を同一として吸気ストローク量を同一としつつ、圧縮上死点の位置を第２の設定Ｈ２よりも更に高くして、機関圧縮比を高くしている。すなわち、第１の設定Ｈ１が大吸気ストローク量・低圧縮比の設定であり、第２の設定Ｈ２が小吸気ストローク量・中圧縮比の設定であり、第３の設定Ｈ３が小吸気ストローク量・高圧縮比の設定である。
【００１７】
図５は、上記制御部４０により記憶・実行されるリンク支持部２６の目標位置の設定処理を模式的に示すブロック図である。始動・アイドル用目標値演算部（目標値設定手段）Ｂ１では、始動時とアイドル時とにおける目標スロットル開度（ｔＴＶＯ）、目標吸気ストローク量（ｔＳｔ）及び目標圧縮比（ｔε）を、それぞれ始動状態と暖機状態とに基づいて、例えば予め設定される制御マップを参照して演算・設定する。ここで、「始動状態」とは、スタータ４９による機関始動の容易度に相当し、例えばバッテリ電圧やクランキング時のエンジン回転数等を用いて求められる。図６に示すように、吸気ストローク量が大きいほど、吸入負圧が大きくなって燃料霧化が促進される一方、フリクション損失が大きくなるとともに、同等の吸入空気量を得るためにスロットル開度を小さくすると吸入負圧が増加するためにポンピング損失が大きくなる。また、機関圧縮比が高くなるほど、熱効率が高くなる一方、スタータ４９によるクランキング時に必要なモータリングトルクが大きくなり、かつ、図中に一点鎖線で示す暖機性能が低下する。
【００１８】
そこで、機関始動時には、バッテリ５２の状態に応じて目標圧縮比と目標吸気ストローク量とを演算・設定している。基本的には、始動状態が相対的に悪いほど、つまり機関始動の容易度が低く困難度が高いほど、目標圧縮比を低く、目標吸気ストローク量を小さく設定する（図７参照）ことにより、クランキングに必要なトルクを低減させ、クランキング速度を上昇させることができるので、機関始動が困難な状況でも始動時間が長くなることを有効に低減・回避することができる。また、所望の吸入空気量を確保するために、目標吸気ストロークが大きくなるほど目標スロットル開度が小さくなるように、目標吸気ストローク量に応じて目標スロットル開度を演算・設定する。
【００１９】
より具体的には、機関水温が低く暖機運転が必要な冷間始動時の場合、図７の破線の特性及び図８に示すように、バッテリ電圧（始動容易度）に応じて主として目標吸気ストローク量（図では単に「吸気Ｓ量」と略す）を増減する。すなわち、バッテリ電圧（始動容易度）が低い状況では、始動性を重視して、小吸気ストローク量・中圧縮比の第２の設定Ｈ２とし、バッテリ電圧が高い状況では、燃焼安定性と暖機性能を重視して、大吸気ストローク量・低圧縮比の第１の設定Ｈ１とする。また、機関水温が高く暖機運転を行う必要のない暖機後の機関始動時の場合、図７の実線の特性及び図８に示すように、バッテリ電圧（始動容易度）に応じて主として目標圧縮比を増減する。すなわち、バッテリ電圧（始動容易度）が低い状況では、始動性を重視して、小吸気ストローク量・中圧縮比の第２の設定Ｈ２とし、バッテリ電圧が高い状況では、熱効率を重視して、小吸気ストローク量・高圧縮比の第３の設定Ｈ３とする。
【００２０】
図９及び図１０に示すように、アイドル状態、特に機関始動直後のアイドル状態では、暖機状態に関連する機関水温（機関温度）に応じて目標吸気ストロークや目標圧縮比を演算している。具体的には、機関水温が低い暖機アイドル（ハイアイドル）時の場合、燃焼安定性や暖機性能を重視して、目標吸気ストロークを大きくするとともに目標圧縮比を低くし、かつ、所望の吸入空気量を確保するために、吸気ストロークの増大に応じてスロットル開度を小さくし、かつ、吸入空気量の調整はスロットル開度をフィードバック制御することにより行う。一方、機関水温が高い暖機後の通常のアイドル時の場合、熱効率を重視して目標吸気ストローク量を小さくするとともに機関圧縮比を高くし、かつ、所望の吸入空気量を確保するために、吸気ストロークの低下に応じてスロットル開度を大きくし、かつ、吸入空気量の調整はピストンモーション（吸気ストローク）をフィードバック制御することにより行う。つまり、暖機運転中のハイアイドル時には大吸気ストローク量・低圧縮比の第１の設定Ｈ１とし、暖機後の通常のアイドル時には小吸気ストローク量・高圧縮比の第３の設定Ｈ３としている。
【００２１】
このように、アイドル時には、暖機されていない場合には圧縮比を低く、暖機が進むにつれて圧縮比を高くするので、暖機されていない状態ほど排気損失が増加することとなり、暖機を促進し、排気系に設けられる触媒の早期活性化を図ることができる。また、暖機されていない状態では吸気ストロークを大きくしてスロットル弁開度を小さくすることにより、吸入負圧を増加させて燃料の霧化を促進し、排気性能の向上を図ることができる。
【００２２】
再び図５を参照して、通常目標値演算部（目標値演算手段）Ｂ２では、上記の機関始動状態及びアイドル状態を除く通常の機関運転状態における目標スロットル開度（ｔＴＶＯ）、目標吸気ストローク量（ｔＳｔ）及び目標圧縮比（ｔε）を、アクセル開度（ＡＰＯ）やエンジン回転数（Ｎｅ）に基づいて演算・設定する。一例としては、あらかじめ設定される制御マップを用いて求めることができる。
【００２３】
運転状態判定部Ｂ３では、アクセル開度（ＡＰＯ）、エンジン回転数（Ｎｅ）、スタータＳＷ信号等に基づいて、始動状態、アイドル状態あるいは通常状態でるかを判定する。例えば図１１のルーチンにより判定することができる。ステップＳ１１では、始動条件が成立するかを判定する。例えば、スタータＳＷ信号がＯＮであり、かつエンジン回転数Ｎｅが所定値（例えば、約５００ｒｐｍ）を越えていれば、始動条件が成立すると判定して、ステップＳ１１からステップＳ１２へ進み、始動状態であると判定する。始動条件が成立していなければ、ステップＳ１１からステップＳ１３へ進み、アイドル条件が成立するかを判定する。例えば、アクセル開度ＡＰＯが所定値（例えば、約０．５ｄｅｇ）未満であり、かつ、エンジン回転数Ｎｅが所定値（例えば、約１５００ｒｐｍ）未満であれば、アイドル条件が成立して、アイドル状態であると判定し（ステップＳ１４）、アイドル条件が成立していなければ、機関始動とアイドルを除く通常の機関運転状態であると判定する（ステップＳ１５）。
【００２４】
再び図５を参照して、最終目標値設定部（目標値演算手段）Ｂ４では、上記のＢ１〜Ｂ３で得られた結果を用いて、現在の運転状態に応じた目標吸気ストローク量（ｔＳｔ）、目標圧縮比（ｔε）及び目標スロットル開度（ｔＴＶＯ）の組み合わせを出力する。目標位置演算部（目標位置演算手段）Ｂ５では、最終目標値設定部Ｂ４から出力される目標吸気ストローク量（ｔＳｔ）と目標圧縮比（ｔε）の他、クランクアングルと気筒判別結果等に基づいて、各気筒のリンク支持部２６の目標位置を求める。この目標位置に基づいて各気筒のリンク支持部２６が駆動制御されることとなる。
【００２５】
通常時のリンク支持部２６の目標位置については、例えば図１２に示すルーチンにより求めることができる。本ルーチンは制御部４０に記憶され、極短い所定期間（例えば１０ｍｓ又は所定クランク角）毎に繰り返し実行される。ステップＳ４１では、クランク角，目標吸気ストローク量及び目標圧縮比等を読み込む。目標吸気ストローク量や目標圧縮比は、図１３及び図１４に示すような予め設定された制御マップを参照して、アクセル開度とエンジン回転数に基づいて求めることができる。図１３に示すように、アクセル開度が高くなるほど目標吸気ストローク量が高く設定される。また、図１４に示すように、目標圧縮比は、アクセル開度が高くなるほど小さく、またエンジン回転数が高くなるほど大きくなるように設定される。
【００２６】
ステップＳ４２では、上記の目標吸気ストローク量と目標圧縮比に基づいて、目標吸気下死点位置（目標ＢＤＣ位置）と目標圧縮上死点位置（目標ＴＤＣ位置）とを求める。なお、膨張ＢＤＣと排気ＴＤＣについては、アクセル開度とエンジン回転数に応じて可変としても良いし、上述した第１〜３の設定Ｈ１〜Ｈ３のように不変としても良い。なお、より簡易的に、アクセル開度やエンジン回転数に基づいて直接的に目標ＢＤＣ位置と目標ＴＤＣ位置とを設定するようにしても良い。
【００２７】
ステップＳ４３では、上記の目標ＴＤＣ位置と目標ＢＤＣ位置とに基づいて、目標ピストン位置（目標ピストンモーション）を設定する。この目標ピストン位置は、上記の目標ＴＤＣ位置と目標ＢＤＣ位置とを通り、かつ、ピストンスピードの変化が極端に大きくならないように、例えば図１５に示すような正弦波に近い特性に設定される。
【００２８】
ステップＳ４４では、上記の目標ピストン位置に基づいて、リンク支持部２６の目標位置を求める。一例として、図１６に示すように、予め設定される各クランク角毎のピストン位置とリンク支持部２６の位置との関係を示した制御マップを参照して、クランク角と目標ピストン位置とに基づいてリンク支持部２６の目標位置を求めることができる。同図に示すように、この例では、目標ピストン位置が低くなるほどリンク支持部２６の目標位置が上限位置へ向かう側へ設定される。
【００２９】
図１７は、基本目標スロットル開度の設定制御の一例を示すフローチャートであり、この基本目標スロットル開度が上記の目標値演算部Ｂ１，Ｂ２において目標吸気ストローク量に応じて補正されることとなる。ステップＳ５１では、アクセル開度とエンジン回転数とが読み込まれる。そしてステップＳ５２では、上記のアクセル開度とエンジン回転数とに基づいて、予め設定される制御マップ（図１８参照）を参照して、基本目標スロットル開度を設定する。図１８に示すように、基本目標スロットル開度は、アクセル開度に比例して大きくなり、所定のアクセル開度以上の領域では全開とされる。
【００３０】
図１９〜図２２は、本実施例に係る機関始動状態からアイドル状態へ移行する過渡状況での設定例を示している。図中、（Ａ）はスタータＳＷ信号、（Ｂ）はエンジン回転数Ｎｅ、（Ｃ）は（目標）吸気ストローク量、（Ｄ）は（目標）圧縮比、（Ｅ）は吸入負圧を示している。
【００３１】
バッテリ５２の状態が良好（電圧が通常）で、かつ機関温度が低く暖機運転を行う必要のある暖機前の状況では、図１９に示すように、機関始動状態からアイドル状態にわたって、吸気ストローク量を大きくすることによって、相対的にスロットル開度を小さくし、特にアイドル状態での吸入負圧を確保して燃料霧化促進を図るとともに、圧縮比を低くして暖機促進を図っている。
【００３２】
バッテリ５２の状態が良好（電圧が通常）で、かつ機関温度が高く暖機運転の必要がない暖機後の状況では、図２０に示すように、始動状態からアイドル状態にわたって、吸気ストローク量を小さくすることによって、フリクション損失を低減するとともに、相対的にスロットル開度を大きくしてポンプ損失を低減し、かつ、圧縮比を高くして熱効率の向上を図っている。
【００３３】
バッテリ状態が不良（電圧低）で、かつ機関温度が低く暖機運転を行う必要のある暖機前の状況では、図２１に示すように、機関始動状態では吸気ストローク量を小さくしてフリクションを低減するとともに、相対的にスロットル開度を大きくしてポンプ損失を低減し、機関始動性を確保するとともに、アイドル状態へ移行すると吸気ストローク量を大きくすることによって、相対的にスロットル開度を小さくし、吸入負圧を確保することによって、燃料霧化を促進している。また、機関圧縮比は、クランキングトルクの低減と暖機促進を図るために、機関始動状態からアイドル状態にわたって低い状態に維持している。
【００３４】
バッテリ状態が不良（電圧低）で、かつ機関温度が高く暖機運転の必要がない暖機後の状況では、図２２に示すように、機関始動状態からアイドル状態にわたって吸気ストローク量を小さい状態に維持し、フリクションの低減を図るとともに、相対的にスロットル開度を大きくして吸入負圧を低減することによって、ポンプ損失を低減している。また、機関圧縮比については、機関始動状態では低くしてクランキングトルクの低減を図りつつ、アイドル状態では高くして熱効率の向上を図っている。
【００３５】
以上の説明より把握し得る本発明の特徴的な技術思想について、図示実施例を参照して説明する。
【００３６】
（１）本発明に係る４サイクルのレシプロ式内燃機関は、ピストン１２とクランクシャフト１１のクランクピン２２とを連係する複数のリンク２３，２４の一つに制御リンク２５が連結された複リンク式ピストン−クランク機構２１を有し、制御部４０により制御リンク２５のリンク支持部２６の位置を変更・保持するアクチュエータ２７の動作を制御することによって、ピストンモーションを機関運転状態に応じて変更可能である。そして、機関運転状態に応じて、圧縮上死点の位置に依存する目標圧縮比と、吸気行程の長さに相当する目標吸気ストローク量と、を演算する目標値演算手段（目標値演算部Ｂ１，Ｂ２及び最終目標値設定部Ｂ４）と、上記目標圧縮比と目標吸気ストローク量とに基づいて、上記リンク支持部２６の目標位置を設定する目標位置設定手段（目標位置設定部Ｂ５）と、を有することを特徴としている。
【００３７】
（２）吸気通路１６を開閉する電制のスロットル弁４１を有し、上記目標吸気ストローク量が大きくなるほど目標スロットル開度が小さくなるように、上記目標吸気ストローク量に応じて目標スロットル開度を設定する。
【００３８】
（３）機関始動時にクランクシャフト１１を回転駆動するスタータ４９と、上記スタータ４９へ電力を供給するバッテリ５２と、このバッテリ５２の状態を検出するバッテリ状態検出手段（バッテリコントローラ５３）と、を有し、少なくとも機関始動時には、上記バッテリ５２の状態に基づいて目標圧縮比と目標吸気ストローク量とを設定する。
【００３９】
（４）機関温度が低い冷間始動時には、バッテリ５２の供給電力が低くなるほど吸気ストローク量が小さくなるように、目標圧縮比と目標吸気ストローク量のうちで主として目標吸気ストローク量をバッテリ５２の状態に応じて増減する。
【００４０】
（５）機関温度が高い暖機後始動時には、バッテリ５２の供給電力が低くなるほど目標圧縮比が低くなるように、目標圧縮比と目標吸気ストローク量のうちで主として目標圧縮比をバッテリ５２の状態に応じて増減する。
【００４１】
（６）少なくともアイドル時には、機関温度に応じて目標圧縮比と目標吸気ストローク量とを設定する。
【００４２】
（７）アイドル時には、機関温度が低くなるほど目標吸気ストローク量を大きくするとともに目標圧縮比を低くする。
【００４３】
（８）上記目標位置設定手段による設定が、単振動に近いピストンストローク特性を実現する第１の設定Ｈ１と、この第１の設定Ｈ１よりも吸気行程が長く圧縮上死点位置の高い第２の設定Ｈ２と、吸気行程の長さが第２の設定Ｈ２と同等で、かつ圧縮上死点位置が第２の設定Ｈ２よりも更に高い第３の設定Ｈ３と、を含んでいる。
【００４４】
（９）吸気行程に相当する吸気ストローク量と圧縮上死点の位置に依存する圧縮比とを制御可能な４サイクルのレシプロ式内燃機関の制御方法において、機関始動時には、機関運転状態に基づいて機関始動の容易度を検出し、この機関始動の容易度が高いほど吸気ストローク量が大きくなるように、上記機関始動の容易度に応じて吸気ストローク量を増減する。上記機関始動の容易度は、例えば水温センサ４６により検出される機関水温（機関温度）やバッテリ５２により検出・モニタされるバッテリ５２の供給電圧等から求めることができ、機関水温が低いほど、またバッテリの供給電圧が低いほど、上記機関始動の容易度が低く、機関始動が困難となる関係にある。
【００４５】
以上のように本発明を具体的な実施例に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変形・変更を含むものである。例えば、機関温度を検出するものとして上記実施例では冷却水温を検出する水温センサ４６を用いているが、エンジンオイルの温度を検出する油温センサを単独又は水温センサ４６と併用して機関温度を求めるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施例に係るレシプロ式内燃機関の制御システムを示す構成図。
【図２】上記実施例の複リンク式ピストン−クランク機構を示す構成図。
【図３】クランク角に対するリンク支持部の目標位置の一設定例を示す特性図。
【図４】上記リンク支持部の第１〜３の設定でのピストンモーションを示す特性図。
【図５】本実施例に係るリンク支持部の目標位置の設定処理を模式的に示すブロック図。
【図６】（Ａ）が吸気ストローク（量）に対する燃料噴霧の損失の関係を示す特性図、（Ｂ）が圧縮比に対する暖機性能，熱効率及びモータリングトルクの関係を示す特性図。
【図７】始動時の設定の一例を示す特性図。
【図８】始動時の設定の一例を示すテーブル。
【図９】アイドル時の設定の一例を示す特性図。
【図１０】アイドル時の設定の一例を示すテーブル。
【図１１】機関運転状態の判定ルーチンの一例を示すフローチャート。
【図１２】リンク支持部の目標位置の設定ルーチンを示すフローチャート。
【図１３】図１２のルーチンで目標吸気ストローク量の設定に用いられる制御マップの一例を示す特性図。
【図１４】図１２のルーチンで目標圧縮比の設定に用いられる制御マップの一例を示す特性図。
【図１５】目標ピストン位置の一例を示す特性図。
【図１６】目標ピストン位置とリンク支持部の目標位置との関係を示す特性図。
【図１７】基本目標スロットル開度の演算処理の流れを示すフローチャート。
【図１８】アクセル開度とスロットル開度との関係を示す特性図。
【図１９】バッテリ状態が良好かつ暖機前における機関始動〜アイドルの状況を示すタイムチャート。
【図２０】バッテリ状態が良好かつ暖機後における機関始動〜アイドルの状況を示すタイムチャート。
【図２１】バッテリ状態が不良かつ暖機前における機関始動〜アイドルの状況を示すタイムチャート。
【図２２】バッテリ状態が不良かつ暖機後における機関始動〜アイドル過渡期の状況を示すタイムチャート。
【符号の説明】
【００４７】
１１…クランクシャフト
１２…ピストン
１３…シリンダ
２１…複リンク式ピストン−クランク機構
２２…クランクピン
２３…ロアリンク
２４…アッパリンク
２５…制御リンク
２６…リンク支持部
２７…アクチュエータ
４０…制御部
４９…スタータ
５２…バッテリ
５３…バッテリコントローラ（バッテリ状態検出手段）
【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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