(57)【要約】【課題】高圧縮比から低圧縮比への変更期間に発生し得るノッキングなどの異常燃焼を抑制することのできる技術を提供する。【解決手段】内燃機関は、燃焼室の容積を変更することによって圧縮比を変更するための圧縮比変更部と、燃焼室内に燃料を供給するための燃料供給部と、内燃機関の運転条件を検出し、検出結果に応じて圧縮比変更部と燃料供給部とを制御するための制御部と、を備える。制御部は、圧縮比変更部を制御して、圧縮比を比較的高い第１の状態から比較的低い第２の状態へ変更する場合に、燃料供給部を制御して、変更期間の初期を含む所定期間における空燃比を、第２の状態における空燃比よりも大きく設定する。変更期間および第２の状態における燃料供給量は、第１の状態における燃料供給量よりも大きく設定されている。【選択図】  図４
2004232580.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関であって、
燃焼室を含み、前記燃焼室の容積を変更することによって圧縮比を変更するための圧縮比変更部と、
前記燃焼室内に燃料を供給するための燃料供給部と、
前記内燃機関の運転条件を検出し、検出結果に応じて前記圧縮比変更部と前記燃料供給部とを制御するための制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記圧縮比変更部を制御して、圧縮比を比較的高い第１の状態から比較的低い第２の状態へ変更する場合に、前記燃料供給部を制御して、変更期間の初期を含む所定期間における空燃比を、前記第２の状態における空燃比よりも大きく設定し、
前記変更期間および前記第２の状態における燃料供給量は、前記第１の状態における燃料供給量よりも大きく設定されていることを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
請求項１記載の内燃機関であって、
前記所定期間における空燃比は、前記圧縮比の変更に伴って次第に小さくなるように設定される、内燃機関。
【請求項３】
内燃機関であって、
燃焼室を含み、前記燃焼室の容積を変更することによって圧縮比を変更するための圧縮比変更部と、
前記燃焼室内に燃料を供給するために、前記燃焼室に導入される空気が通る吸気通路内に燃料を噴射する燃料噴射部と、
前記内燃機関の運転条件を検出し、検出結果に応じて前記圧縮比変更部と前記燃料噴射部とを制御するための制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記圧縮比変更部を制御して、圧縮比を比較的高い第１の状態から比較的低い第２の状態へ変更する場合に、前記燃料噴射部を制御して、変更期間の初期を含む所定期間における燃料噴射期間と前記内燃機関の吸入行程期間との重なり期間を、前記第２の状態における前記重なり期間よりも大きく設定することを特徴とする内燃機関。
【請求項４】
請求項３記載の内燃機関であって、
前記所定期間における燃料噴射期間は、前記内燃機関の吸入行程期間内にすべての燃料が噴射されるように設定されている、内燃機関。
【請求項５】
請求項３記載の内燃機関であって、
前記第２の状態における燃料噴射期間は、前記内燃機関の吸入行程期間内に燃料が噴射されず、他の行程期間内に燃料が噴射されるように設定されている、内燃機関。
【請求項６】
請求項３記載の内燃機関であって、
前記所定期間における前記重なり期間は、前記圧縮比の変更に伴って次第に小さくなるように設定される、内燃機関。
【請求項７】
内燃機関であって、
燃焼室を含み、前記燃焼室の容積を変更することによって圧縮比を変更するための圧縮比変更部と、
前記燃焼室内に燃料を供給するための燃料噴射部であって、前記燃焼室に導入される空気が通る吸気通路内に燃料を噴射するための第１の噴射部と、前記燃焼室内に燃料を直接噴射するための第２の噴射部と、を含む前記燃料噴射部と、
前記内燃機関の運転条件を検出し、検出結果に応じて前記圧縮比変更部と前記燃料噴射部とを制御するための制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記圧縮比変更部を制御して、圧縮比を比較的高い第１の状態から比較的低い第２の状態へ変更する場合に、前記燃料噴射部を制御して、変更期間の初期を含む所定期間における前記第２の噴射部による燃料量の割合を、前記第２の状態における前記割合よりも大きく設定することを特徴とする内燃機関。
【請求項８】
請求項７記載の内燃機関であって、
前記所定期間における前記割合は、前記圧縮比の変更に伴って次第に小さくなるように設定される、内燃機関。
【請求項９】
内燃機関であって、
燃焼室を含み、前記燃焼室の容積を変更することによって圧縮比を変更するための圧縮比変更部と、
前記燃焼室内の混合気の成層度を変更可能な成層度変更部と、
前記内燃機関の運転条件を検出し、検出結果に応じて前記圧縮比変更部と前記成層度変更部とを制御するための制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記圧縮比変更部を制御して、圧縮比を比較的高い第１の状態から比較的低い第２の状態へ変更する場合に、前記成層度変更部を制御して、変更期間の初期を含む所定期間における前記成層度を、前記第２の状態における前記成層度よりも高く設定することを特徴とする内燃機関。
【請求項１０】
請求項９記載の内燃機関であって、
前記成層度変更部は、
前記燃焼室内で渦流を発生または増大させるための渦流形成部を含む、内燃機関。
【請求項１１】
請求項９記載の内燃機関であって、
前記成層度変更部は、
前記内燃機関の吸入行程期間に前記燃焼室内に燃料を供給するための燃料噴射部を含み、
前記所定期間における燃料噴射終了時期は、第２の状態における前記燃料噴射終了時期よりも遅角側に設定される、内燃機関。
【請求項１２】
請求項９記載の内燃機関であって、
前記成層度変更部は、
前記燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射部を含み、
前記所定期間における燃料噴射期間は、前記内燃機関の圧縮行程期間内に設定されており、前記第２の状態における燃料噴射期間は、前記内燃機関の吸入行程期間内に設定されている、内燃機関。
【請求項１３】
請求項９記載の内燃機関であって、
前記所定期間における前記成層度は、前記圧縮比の変更に伴って次第に低くなるように設定される、内燃機関。
【請求項１４】
請求項１，３，７，９のいずれかに記載の内燃機関であって、
前記所定期間は、前記変更期間とほぼ等しい、内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、圧縮比を変更可能な内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、圧縮比を変更可能な機構を有する種々の内燃機関が提案されている。圧縮比を高く設定すると、効率よく動力を得ることができるが、ノッキングが発生し易い。このため、圧縮比は、運転条件に応じて変更される。具体的には、内燃機関の負荷が低い場合（すなわちアクセル開度が小さい場合）には、ノッキングが発生し難いため、圧縮比は高く設定される。一方、内燃機関の負荷が高い場合（すなわちアクセル開度が大きい場合）には、ノッキングが発生し易いため、圧縮比は低く設定される。
【０００３】
ところで、内燃機関の圧縮比が変更される変更期間においても、ノッキングの発生を抑制する必要がある。なお、ノッキングは、高圧縮比から低圧縮比に変更される際に発生し易い。特許文献１では、高圧縮比から低圧縮比への変更期間に発生し得るノッキングを抑制するために、変更期間において、点火時期および／または供給燃料量の設定値を高圧縮比に適した値に保持する技術が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
実開平３−１０８８３３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の技術では、ノッキングの発生を抑制することが困難な場合があるという問題があった。これは、運転条件の変化に応じて、圧縮比を速やかに変更するのが困難なためである。すなわち、要求される内燃機関の負荷が急激に増大する場合には、通常、燃焼室に供給される空気量と燃料量とが急激に増大するが、圧縮比は迅速に変更されない。このとき、燃焼室内では、燃焼温度が高くなり、エンドガス（燃焼時の未燃混合気）が強い圧縮を受ける。そして、エンドガスが自発火温度まで上昇して自発火し、この結果、ノッキングが発生してしまう。
【０００６】
この発明は、従来技術における上述の課題を解決するためになされたものであり、高圧縮比から低圧縮比への変更期間に発生し得るノッキングなどの異常燃焼を、より抑制することのできる技術を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明の第１の装置は、内燃機関であって、
燃焼室を含み、前記燃焼室の容積を変更することによって圧縮比を変更するための圧縮比変更部と、
前記燃焼室内に燃料を供給するための燃料供給部と、
前記内燃機関の運転条件を検出し、検出結果に応じて前記圧縮比変更部と前記燃料供給部とを制御するための制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記圧縮比変更部を制御して、圧縮比を比較的高い第１の状態から比較的低い第２の状態へ変更する場合に、前記燃料供給部を制御して、変更期間の初期を含む所定期間における空燃比を、前記第２の状態における空燃比よりも大きく設定し、
前記変更期間および前記第２の状態における燃料供給量は、前記第１の状態における燃料供給量よりも大きく設定されていることを特徴とする。
【０００８】
第１の装置では、変更期間および第２の状態における燃料供給量は、第１の状態における燃料供給量よりも大きく設定されている。しかしながら、変更期間の初期を含む所定期間における空燃比は、第２の状態における空燃比よりも大きく設定されているため、所定期間における燃焼温度を比較的低くすることができ、この結果、変更期間に発生し得るノッキングなどの異常燃焼をより抑制することが可能となる。
【０００９】
上記の第１の装置において、
前記所定期間における空燃比は、前記圧縮比の変更に伴って次第に小さくなるように設定されることが好ましい。
【００１０】
こうすれば、所定期間の後期における内燃機関の出力を向上させることができる。
【００１１】
本発明の第２の装置は、内燃機関であって、
燃焼室を含み、前記燃焼室の容積を変更することによって圧縮比を変更するための圧縮比変更部と、
前記燃焼室内に燃料を供給するために、前記燃焼室に導入される空気が通る吸気通路内に燃料を噴射する燃料噴射部と、
前記内燃機関の運転条件を検出し、検出結果に応じて前記圧縮比変更部と前記燃料噴射部とを制御するための制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記圧縮比変更部を制御して、圧縮比を比較的高い第１の状態から比較的低い第２の状態へ変更する場合に、前記燃料噴射部を制御して、変更期間の初期を含む所定期間における燃料噴射期間と前記内燃機関の吸入行程期間との重なり期間を、前記第２の状態における前記重なり期間よりも大きく設定することを特徴とする。
【００１２】
第２の装置では、変更期間の初期を含む所定期間では、第２の状態よりも吸入行程期間内に噴射される燃料が多い。このため、燃料が気化する際の潜熱を利用して、燃焼室の温度を比較的低くすることができ、この結果、変更期間に発生し得るノッキングなどの異常燃焼をより抑制することが可能となる。
【００１３】
上記の第２の装置において、
前記所定期間における燃料噴射期間は、前記内燃機関の吸入行程期間内にすべての燃料が噴射されるように設定されていることが好ましい。
【００１４】
こうすれば、燃焼室の温度をより低くすることができ、ノッキングなどの異常燃焼をより確実に抑制することが可能となる。
【００１５】
上記の第２の装置において、
前記第２の状態における燃料噴射期間は、前記内燃機関の吸入行程期間内に燃料が噴射されず、他の行程期間内に燃料が噴射されるように設定されていることが好ましい。
【００１６】
こうすれば、第２の状態では、燃焼室の温度を低下させずに済むため、燃焼の際の圧力を高めることができ、この結果、内燃機関の出力を向上させることが可能となる。
【００１７】
上記の第２の装置において、
前記所定期間における前記重なり期間は、前記圧縮比の変更に伴って次第に小さくなるように設定されることが好ましい。
【００１８】
こうすれば、所定期間の後期における内燃機関の出力を向上させることができる。
【００１９】
本発明の第３の装置は、内燃機関であって、
燃焼室を含み、前記燃焼室の容積を変更することによって圧縮比を変更するための圧縮比変更部と、
前記燃焼室内に燃料を供給するための燃料噴射部であって、前記燃焼室に導入される空気が通る吸気通路内に燃料を噴射するための第１の噴射部と、前記燃焼室内に燃料を直接噴射するための第２の噴射部と、を含む前記燃料噴射部と、
前記内燃機関の運転条件を検出し、検出結果に応じて前記圧縮比変更部と前記燃料噴射部とを制御するための制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記圧縮比変更部を制御して、圧縮比を比較的高い第１の状態から比較的低い第２の状態へ変更する場合に、前記燃料噴射部を制御して、変更期間の初期を含む所定期間における前記第２の噴射部による燃料量の割合を、前記第２の状態における前記割合よりも大きく設定することを特徴とする。
【００２０】
第３の装置では、変更期間の初期を含む所定期間では、第２の状態よりも燃焼室内に直接噴射される燃料の割合が多い。このため、燃料が気化する際の潜熱を利用して、燃焼室の温度を比較的低くすることができ、この結果、変更期間に発生し得るノッキングなどの異常燃焼をより抑制することが可能となる。
【００２１】
上記の第３の装置において、
前記所定期間における前記割合は、前記圧縮比の変更に伴って次第に小さくなるように設定されることが好ましい。
【００２２】
こうすれば、所定期間の後期における内燃機関の出力を向上させることができる。
【００２３】
本発明の第４の装置は、内燃機関であって、
燃焼室を含み、前記燃焼室の容積を変更することによって圧縮比を変更するための圧縮比変更部と、
前記燃焼室内の混合気の成層度を変更可能な成層度変更部と、
前記内燃機関の運転条件を検出し、検出結果に応じて前記圧縮比変更部と前記成層度変更部とを制御するための制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記圧縮比変更部を制御して、圧縮比を比較的高い第１の状態から比較的低い第２の状態へ変更する場合に、前記成層度変更部を制御して、変更期間の初期を含む所定期間における前記成層度を、前記第２の状態における前記成層度よりも高く設定することを特徴とする。
【００２４】
ここで、混合気の成層度とは、混合気中の燃料濃度の分布を示す指標であり、成層度の高い混合気とは、燃焼室内の一部の領域の燃料濃度が比較的高く、その周辺の領域の燃料濃度が比較的低い混合気を意味する。
【００２５】
第４の装置では、変更期間の初期を含む所定期間における混合気の成層度は、第２の状態における混合気の成層度よりも高く設定されている。このため、火炎伝搬距離を短くして燃焼時間を短縮することができ、この結果、変更期間に発生し得るノッキングなどの異常燃焼をより抑制することが可能となる。
【００２６】
上記の第４の装置において、
前記成層度変更部は、
前記燃焼室内で渦流を発生または増大させるための渦流形成部を含むようにしてもよい。
【００２７】
また、上記の第４の装置において、
前記成層度変更部は、
前記内燃機関の吸入行程期間に前記燃焼室内に燃料を供給するための燃料噴射部を含み、
前記所定期間における燃料噴射終了時期は、第２の状態における前記燃料噴射終了時期よりも遅角側に設定されるようにしてもよい。
【００２８】
あるいは、上記の第４の装置において、
前記成層度変更部は、
前記燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射部を含み、
前記所定期間における燃料噴射期間は、前記内燃機関の圧縮行程期間内に設定されており、前記第２の状態における燃料噴射期間は、前記内燃機関の吸入行程期間内に設定されているようにしてもよい。
【００２９】
このようにすれば、所定期間において混合気の成層度を高めることができる。
【００３０】
上記の第４の装置において、
前記所定期間における前記成層度は、前記圧縮比の変更に伴って次第に低くなるように設定されることが好ましい。
【００３１】
こうすれば、所定期間の後期における内燃機関の出力を向上させることができる。
【００３２】
上記の第１ないし第４の装置において、
前記所定期間は、前記変更期間とほぼ等しいことが好ましい。
【００３３】
こうすれば、変更期間におけるノッキングの発生を確実に抑制することができる。
【００３４】
なお、この発明は、内燃機関、内燃機関を搭載した移動体、内燃機関を制御するための制御装置および制御方法、制御装置の機能を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体、そのコンピュータプログラムを含み搬送波内に具現化されたデータ信号、等の種々の態様で実現することができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
Ａ．第１実施例：
Ａ−１．エンジンの構成：
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づき説明する。図１は、第１実施例におけるガソリンエンジン１００の概略構成を示す説明図である。なお、本実施例のエンジンは車両に搭載されている。
【００３６】
エンジン１００は、エンジン本体１０を備えており、エンジン本体１０は、シリンダヘッド２０とシリンダブロック３０とを備えている。
【００３７】
シリンダブロック３０は、シリンダとして機能する上部ブロック３１と、クランクケースとして機能する下部ブロック３２と、を含んでいる。シリンダ内には、上下に往復運動するピストン４１が設けられており、クランクケース内には、回転運動するクランクシャフト４３が設けられている。ピストン４１とクランクシャフト４３とは、コネクティングロッド４２を介して接続されている。この構成によって、ピストン４１の往復運動とクランクシャフト４３の回転運動との変換が行われる。なお、シリンダヘッド２０とシリンダブロック３０とピストン４１とで囲まれた領域は、燃焼室を形成する。
【００３８】
また、上部ブロック３１と下部ブロック３２との間には、上部ブロック３１を下部ブロック３２に対して上下方向に移動させるためのアクチュエータ３３が設けられている。上部ブロック３１を上方に移動させると、シリンダヘッド２０も上方に移動する。このとき、燃焼室の容積が大きくなるため、圧縮比は小さくなる。逆に、上部ブロック３１を下方に移動させると、シリンダヘッド２０も下方に移動する。このとき、燃焼室の容積が小さくなるため、圧縮比は大きくなる。
【００３９】
シリンダヘッド２０には、吸気ポート２３と排気ポート２４とが形成されている。吸気ポート２３には、吸気弁２１が配置されており、排気ポート２４には、排気弁２２が配置されている。吸気弁２１と排気弁２２とは、それぞれ、ピストン４１の往復運動に応じて動作する動弁機構（カム機構）２５，２６によって駆動される。
【００４０】
吸気ポート２３には吸気管５０が接続されており、吸気ポート２３と吸気管５０とは、吸気通路を形成する。排気ポート２４には排気管５８が接続されており、排気ポート２４と排気管５８とは、排気通路を形成する。吸気管５０には、スロットル弁５２と燃料噴射弁５５とが設けられている。吸気管５０の上流側からはエアクリーナ５１を介して空気が供給される。電動アクチュエータ５３によって制御されるスロットル弁５２は、燃焼室に導かれる空気量を調整する。燃料噴射弁５５は、図示しない燃料ポンプから供給される燃料（ガソリン）を吸気ポート２３内に噴射する（ポート噴射）。これにより、空気と燃料との混合気が生成される。混合気は、燃焼室内に供給された後、点火プラグ２７が形成する電気火花によって、燃焼する。燃焼済みの排気ガスは、燃焼室から排出される。
【００４１】
また、エンジン１００は、エンジン全体を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ：ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｕｎｉｔ  ）６０を備えている。ＥＣＵ６０は、バスで互いに接続されたＣＰＵとＲＯＭとＲＡＭと入出力回路とを備えている。ＥＣＵ６０には、クランクシャフト４３に設けられたクランク角センサ６１や、アクセルペダルに設けられたアクセル開度センサ６２、吸気管５０に設けられた吸気圧センサ５６などが接続されている。そして、ＥＣＵ６０は、これらの検出結果に基づいて、アクチュエータ３３や、燃料噴射弁５５、点火プラグ２７などを制御する。
【００４２】
Ａ−２．エンジンの制御：
図２は、エンジンの制御の概要を示すフローチャートである。なお、ＥＣＵ６０は、ステップＳ１０１，Ｓ１０２の処理を繰り返し実行する。
【００４３】
ステップＳ１０１では、エンジンの運転条件が検出される。具体的には、ＥＣＵ６０は、運転条件として、エンジン回転速度とアクセル開度とを検出する。なお、エンジン回転速度は、クランク角センサ６１の検出結果に基づいて決定され、アクセル開度は、アクセル開度センサ６２の検出結果に基づいて決定される。
【００４４】
ステップＳ１０２では、ステップＳ１０１で検出された運転条件に基づいて、種々の制御が実行される。
【００４５】
ステップＳ１０２ａでは、圧縮比の制御が実行される。具体的には、ＥＣＵ６０は、まず、検出された運転条件（エンジン回転速度およびアクセル開度）に基づいて、目標圧縮比を決定する。また、ＥＣＵ６０は、アクチュエータ３３を駆動させることによって、エンジンの圧縮比を決定された目標圧縮比に設定する。
【００４６】
なお、本実施例では、目標圧縮比は、ＥＣＵ６０のＲＯＭ内に格納されたマップを用いて決定されている。図３は、運転条件に応じた目標圧縮比を示すマップを模式的に示す説明図である。図示するように、アクセル開度が比較的大きい条件（すなわち、エンジン負荷が比較的高い条件）では、目標圧縮比は比較的低い値に設定される。逆に、アクセル開度が比較的小さい条件（すなわち、エンジン負荷が比較的低い条件）では、目標圧縮比は比較的高い値に設定される。また、エンジン回転速度が比較的低い条件では、目標圧縮比は比較的低い値に設定される。
【００４７】
図３のマップを用いれば、ノッキングの発生を抑制すると共に、比較的高い圧縮比での運転を実行することが可能となる。すなわち、エンジン負荷が高い場合には、ノッキングが発生し易い。ノッキングの発生は、圧縮比を低くすることによって抑制可能である。このため、図３のマップでは、エンジン負荷が高くなるほど目標圧縮比が低く設定されている。また、エンジン回転速度が低い場合にも、ノッキングが発生し易い。このため、図３のマップでは、回転速度が低くなるほど目標圧縮比が低く設定されている。
【００４８】
ステップＳ１０２ｂ（図２）では、設定された圧縮比に応じた燃料噴射の制御が実行される。具体的には、ＥＣＵ６０は、燃焼室内に吸入される空気量を求め、吸入空気量に基づいて燃料供給量を決定する。
【００４９】
吸入空気量は、本実施例では、吸気圧センサ５６の検出結果に基づいて求められる。燃料供給量は、混合気の空燃比が所定の空燃比となるように決定される。本実施例では、所定の空燃比は、ＥＣＵ６０のＲＯＭ内に格納されたマップを用いて決定される。具体的には、ＲＯＭ内には、運転条件に応じた目標空燃比を示すマップが、圧縮比毎に格納されている。そして、設定された圧縮比に対応するマップを用いて、目標空燃比が決定される。目標空燃比が決定されると、上記の吸入空気量を用いて、燃料供給量が決定される。なお、本実施例では、単位時間あたりの燃料噴射量と燃料噴射終了時期とが予め定められている。このため、燃料供給量は、燃料噴射開始時期を調整することによって、変更される。燃料噴射弁５５による燃料噴射は、クランク角センサ６１からの検出結果に基づいて適切なタイミングで実行される。
【００５０】
ステップＳ１０２ｃでは、設定された圧縮比に応じた点火時期の制御が実行される。本実施例では、点火時期は、ＥＣＵ６０のＲＯＭ内に格納されたマップを用いて決定される。具体的には、ＲＯＭ内には、運転条件に応じた目標点火時期を示すマップが、圧縮比毎に格納されている。そして、設定された圧縮比に対応するマップを用いて、目標点火時期が決定される。なお、点火プラグ２７による点火は、クランク角センサ６１からの検出結果に基づいて適切なタイミングで実行される。
【００５１】
Ａ−３．圧縮比変更期間の制御：
ところで、圧縮比が比較的高い状態から比較的低い状態へ変更される場合には、変更期間において、ノッキングが発生し易い。これは、運転条件の変化に対して、圧縮比の変更が遅れるためである。具体的には、ユーザがアクセル開度を急激に大きく設定すると、これに伴って、スロットル開度も急激に大きく設定される。このとき、燃焼室に吸入される吸入空気量は、急激に大きくなり、これに伴って、燃焼室に供給される燃料供給量も、急激に大きく設定される。しかしながら、圧縮比は、迅速に変更されない。このとき、燃焼室内では、燃焼温度が高くなり、エンドガス（燃焼時の未燃混合気）が強い圧縮を受ける。そして、エンドガスが自発火温度まで上昇して自発火し、この結果、ノッキングが発生してしまう。
【００５２】
なお、大型のアクチュエータを用いれば、運転条件の変化に伴って、圧縮比を迅速に変更することができる。しかしながら、大型のアクチュエータを駆動するためには、大きなエネルギが必要となり、この結果、燃料消費率が悪化してしまう。
【００５３】
そこで、本実施例では、図２のステップＳ１０２ｂにおいて、混合気の空燃比を調整することによって、変更期間におけるノッキングの発生を抑制している。
【００５４】
なお、変更期間では、図２のステップ１０２ｃにおける点火時期の制御は、例えば、変更前の比較的高い圧縮比に適した設定で実行されていてもよいし、変更後の比較的低い圧縮比に適した設定で実行されていてもよい。また、変更途中の現行圧縮比に適した設定で実行されていてもよい。変更途中における現行圧縮比は、例えば、アクチュエータ３３に対する制御量から求められる。
【００５５】
図４は、第１実施例における圧縮比変更期間の制御内容を示す説明図である。図４（ａ）は、スロットル開度の変化を示し、図４（ｂ）は、圧縮比の変化を示す。図４（ｃ）は、混合気の空燃比の変化を示し、図４（ｄ）は、燃焼室に供給される燃料供給量の変化を示す。
【００５６】
図４（ｂ）に示すように、期間Ｔａでは、圧縮比は比較的高い値に設定されており、期間Ｔｃでは、圧縮比は比較的低い値に設定されている。そして、期間Ｔｂでは、圧縮比の値が次第に変更されている。なお、このような圧縮比の変更は、例えば、図３のマップにおいて、アクセル開度が増大し、運転条件が点Ｃａから点Ｃｃに変化したときに実行される。
【００５７】
アクセル開度が急激に大きくなると、図４（ａ）に示すように、スロットル開度も急激に大きくなる。このとき、図２のステップＳ１０２ａにおいて、目標圧縮比は、比較的小さな値に決定される。しかしながら、図４（ｂ）に示すように、圧縮比は、比較的長い期間Ｔｂを経て変更される。すなわち、圧縮比の変更は、運転条件の変化に対して遅れている。
【００５８】
このため、本実施例では、図４（ｃ）に示すように、変更期間Ｔｂにおいて空燃比を変更している。具体的には、期間Ｔａ，Ｔｃにおける空燃比は、ほぼ等しく設定されているが、期間Ｔｂにおける空燃比は、期間Ｔａ，Ｔｃにおける空燃比よりも大きく（すなわち、リーン側に）設定されている。ただし、期間Ｔｂ，Ｔｃにおける吸入空気量は、期間Ｔａにおける吸入空気量よりも大きい。このため、図４（ｄ）に示すように、期間Ｔｂ，Ｔｃにおける燃料供給量は、期間Ｔａにおける燃料供給量よりも大きく設定されている。なお、期間Ｔｂにおける燃料供給量は、期間Ｔｃにおける燃料供給量よりも小さく設定されており、この結果、図４（ｃ）の期間Ｔｂ，Ｔｃにおける空燃比の変化が実現されている。
【００５９】
上記のように期間Ｔｂにおける空燃比を期間Ｔｃにおける空燃比よりも大きく（すなわち、リーン側に）設定すれば、変更期間における燃焼温度を比較的低くすることができる。このため、エンドガス（燃焼時の未燃混合気）の温度を比較的低くすることができ、この結果、変更期間におけるノッキングなどの異常燃焼の発生を抑制することが可能となる。
【００６０】
図５は、第１実施例の第１の変形例における圧縮比変更期間の制御内容を示す説明図である。図５は、図４とほぼ同じであるが、図５（ｃ）が変更されており、この変更に伴って図５（ｄ）が変更されている。
【００６１】
具体的には、期間Ｔｂにおける空燃比は、期間Ｔａにおける空燃比とほぼ等しく設定されており、期間Ｔｂにおける空燃比は、期間Ｔｃにおける空燃比よりも大きく設定されている。また、期間Ｔｂ，Ｔｃにおける燃料供給量は、期間Ｔａにおける燃料供給量よりも大きく設定されており、期間Ｔｂにおける燃料供給量は、期間Ｔｃにおける燃料供給量よりも小さく設定されている。
【００６２】
図５においても、図４と同様に、期間Ｔｂにおける空燃比は、期間Ｔｃにおける空燃比よりも大きく（すなわち、リーン側に）設定されているため、変更期間における燃焼温度を比較的低くすることができ、この結果、変更期間におけるノッキングなどの異常燃焼の発生を抑制することが可能となる。
【００６３】
図６は、第１実施例の第２の変形例における圧縮比変更期間の制御内容を示す説明図である。図６は、図５とほぼ同じであるが、図６（ｃ）が変更されており、この変更に伴って図６（ｄ）が変更されている。
【００６４】
具体的には、図５と同様に、期間Ｔｂにおける空燃比は、期間Ｔｃにおける空燃比よりも大きく設定されている。ただし、期間Ｔｂにおける空燃比は、期間Ｔａにおける空燃比よりも小さく設定されている。また、図５と同様に、期間Ｔｂ，Ｔｃにおける燃料供給量は、期間Ｔａにおける燃料供給量よりも大きく設定されており、期間Ｔｂにおける燃料供給量は、期間Ｔｃにおける燃料供給量よりも小さく設定されている。
【００６５】
図６においても、図４，図５と同様に、期間Ｔｂにおける空燃比は、期間Ｔｃにおける空燃比よりも大きく（すなわち、リーン側に）設定されているため、変更期間におけるノッキングなどの異常燃焼の発生を抑制することが可能となる。
【００６６】
図７は、第１実施例の第３の変形例における圧縮比変更期間の制御内容を示す説明図である。図７は、図４とほぼ同じであるが、図７（ｃ）が変更されており、この変更に伴って図７（ｄ）が変更されている。
【００６７】
具体的には、図４（ｃ）では、期間Ｔｂにおける空燃比は、ほぼ一定に保たれているが、図７（ｃ）では、圧縮比の低下に伴って次第に小さく設定されている。また、図７（ｄ）に示すように、燃料供給量は、期間Ｔｂにおいて、圧縮比の低下に伴って次第に大きく設定されている。
【００６８】
前述のように、圧縮比が比較的高い状態から比較的低い状態へ変更される場合には、変更期間においてノッキングが発生し易いが、ノッキングは、特に、変更期間の初期において生じ易い。これは、変更期間の初期では、圧縮比が比較的高い状態であるにも関わらす、燃焼温度が高くなるためである。一方、変更期間の後期では、圧縮比が比較的低い状態であるため、ノッキングは比較的発生し難い。したがって、図７に示すように、期間Ｔｂにおいて空燃比を次第に小さく（すなわち、リッチ側に）変化させれば、期間Ｔｂにおけるエンジンの出力を次第に向上させることが可能となる。すなわち、変更期間の初期における空燃比を比較的大きく設定することによって、ノッキングの発生を抑制することができると共に、変更期間の後期における空燃比を比較的小さく設定することによって、エンジンの出力を向上させることができる。
【００６９】
図４〜図７から分かるように、一般には、変更期間における空燃比は、変更後の状態における空燃比よりも大きく設定されていればよい。
【００７０】
以上の説明から分かるように、エンジン本体１０が本発明における圧縮比変更部に相当し、燃料噴射弁５５が燃料供給部に相当する。また、ＥＣＵ６０とクランク角センサ６１とアクセル開度センサ６２とが本発明における制御部に相当する。
【００７１】
Ｂ．第２実施例：
図８は、第２実施例における圧縮比変更期間の制御内容を示す説明図である。図８（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、スロットル開度の変化と、圧縮比の変化と、燃料噴射終了時期の変化と、を示す。なお、図８（ａ），（ｂ）は、図４（ａ），（ｂ）と同じである。また、エンジンの構成は、図１に示したものと同じである。
【００７２】
図９は、第２実施例における燃料噴射期間を示す説明図である。図９（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、期間Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃにおける燃料噴射期間を示している。なお、図９では４つの行程が示されており、各行程は、ピストンの上死点（ＴＤＣ）と下死点（ＢＤＣ）とで区分されている。
【００７３】
図８（ｃ），図９に示すように、期間Ｔａ，Ｔｃでは、燃料噴射は、吸入行程に先行する排気行程期間において実行されている。そして、燃料噴射終了時期は、排気行程の終わり（すなわちピストンが上死点に位置するとき）に設定されている。なお、燃料噴射弁５５から噴射された燃料は、吸気ポート２３の内側壁面に付着し、排気行程および吸入行程においてエンジン本体１０の熱によって気化し、吸入行程において燃焼室内に供給される。一方、期間Ｔｂでは、燃料噴射は、吸入行程期間において実行されている。そして、燃料噴射終了時期は、吸入行程の中間（すなわちピストンが上死点と下死点との中間に位置するとき）に設定されている。なお、燃料噴射弁５５から噴射された燃料は、吸入される空気と共に燃焼室内に供給される。
【００７４】
なお、図９に示すように、期間Ｔｂ，Ｔｃにおける燃料噴射期間は、期間Ｔａにおける燃料噴射期間よりも長く設定されている。これは、アクセル開度の増大に伴って、燃焼室に供給すべき燃料量が増大しているためである。
【００７５】
このように、期間Ｔｂにおける燃料噴射期間を吸入行程期間と重なるように設定すれば、燃焼室内で燃料を気化させることができる。このため、燃料が気化する際の潜熱を利用して、燃焼室内の温度を比較的低くすることができ、この結果、変更期間におけるノッキングなどの異常燃焼の発生を抑制することが可能となる。
【００７６】
なお、図９では、期間Ｔｂにおける燃料噴射期間は、吸入行程期間内にすべての燃料が噴射されるように設定されている。しかしながら、一部の燃料は、吸入行程に先行する排気期間内に噴射されていてもよい。この場合にも、燃料の気化に伴う潜熱を利用して、燃焼室内の温度を低くすることができる。ただし、図９に示すように期間Ｔｂにおける燃料噴射期間を設定すれば、燃焼室の温度をより低くすることができるため、ノッキングなどの異常燃焼の発生をより確実に抑制することができるという利点がある。
【００７７】
また、図９では、期間Ｔａ，Ｔｃにおける燃料噴射期間は、吸気行程期間内に燃料が噴射されないように、換言すれば、排気行程期間内にすべての燃料が噴射されるように設定されている。しかしながら、一部の燃料は、吸入行程期間内に噴射されていてもよい。ただし、図９に示すように期間Ｔａ，Ｔｃにおける燃料噴射期間を設定すれば、期間Ｔａ，Ｔｃにおいて、燃焼室の温度を低下させずに済むため、燃焼の際の圧力を高めることができ、この結果、エンジンの出力を向上させることができるという利点がある。なお、図９では、期間Ｔａ，Ｔｃにおける燃料噴射期間は、排気行程期間に設定されているが、他の期間、例えば、吸入行程に先行する膨張行程期間に設定されていてもよい。
【００７８】
なお、本実施例では、変更期間における燃料噴射期間と吸入行程期間との重なり期間は、ほぼ一定に保たれているが、これに代えて、圧縮比の低下に伴って該重なり期間を次第に小さくするようにしてもよい。具体的には、図８（ｃ）において、圧縮比の低下に伴って、燃料噴射終了時期を次第に進角側（上死点側）にシフトさせるようにしてもよい。こうすれば、図７と同様に、ノッキングが比較的発生し易い変更期間の初期において、ノッキングの発生を抑制することができると共に、ノッキングが比較的発生し難い変更期間の後期において、エンジンの出力を向上させることができるという利点がある。
【００７９】
一般には、変更期間における燃料噴射期間と吸入行程期間との重なり期間は、変更後の状態における燃料噴射期間と吸入行程期間との重なり期間よりも大きく設定されていればよい。
【００８０】
Ｃ．第３実施例：
図１０は、第３実施例におけるガソリンエンジン１００Ｃの概略構成を示す説明図である。図１０は、図１とほぼ同じであるが、第２の燃料噴射弁５７が追加されている。第１の燃料噴射弁５５は、吸気通路を形成する吸気ポート２３内に燃料を噴射する（ポート噴射）。第２の燃料噴射弁５７は、燃焼室内に燃料を直接噴射する（筒内噴射）。
【００８１】
なお、本実施例では、第１の燃料噴射弁５５は、例えば、吸入行程に先行する期間（例えば、排気行程）において燃料を噴射する。一方、第２の燃料噴射弁５７は、吸入行程またはその後の圧縮行程において燃料を噴射する。そして、燃焼室では、２つの燃料噴射弁５５，５７から噴射された燃料を用いて、燃焼が実行される。
【００８２】
図１１は、第３実施例における圧縮比変更期間の制御内容を示す説明図である。図１１（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、スロットル開度の変化と、圧縮比の変化と、筒内噴射による燃料量の割合の変化と、を示す。なお、図１１（ａ），（ｂ）は、図４（ａ），（ｂ）と同じである。図１１（ｃ）に示す「０％」は、燃焼室内に供給される燃料のすべてが第１の燃料噴射弁５５から噴射されることを意味しており、「１００％」は、燃焼室内に供給される燃料のすべてが第２の燃料噴射弁５７から噴射されることを意味している。
【００８３】
図１１（ｃ）に示すように、期間Ｔａ，Ｔｃでは、燃焼室に供給される燃料のうち、約２０％の燃料が第２の燃料噴射弁５７から噴射されている。一方、期間Ｔｂでは、約５０％の燃料が第２の燃料噴射弁５７から噴射されている。
【００８４】
このように、変更期間Ｔｂにおいて、筒内噴射による燃料量の割合を増大させれば、燃焼室内で比較的多くの燃料を気化させることができる。このため、燃料が気化する際の潜熱を利用して、燃焼室内の温度を低下させることができ、この結果、変更期間におけるノッキングなどの異常燃焼の発生を抑制することが可能となる。
【００８５】
なお、図１１では、期間Ｔｂにおける筒内噴射による燃料量の割合は、ほぼ一定に保たれているが、これに代えて、圧縮比の低下に伴って、該割合を次第に小さく設定するようにしてもよい。こうすれば、ノッキングが比較的発生し易い変更期間の初期において、ノッキングの発生を抑制することができると共に、ノッキングが比較的発生し難い変更期間の後期において、エンジンの出力を向上させることができるという利点がある。
【００８６】
一般には、変更期間における第２の燃料噴射弁による燃料噴射量の割合は、変更後の状態における該割合よりも大きく設定されていればよい。
【００８７】
Ｄ．第４実施例：
図１２は、第４実施例におけるガソリンエンジン１００Ｄの概略構成を示す説明図である。図１２は、図１とほぼ同じであるが、燃料噴射弁が変更されている。具体的には、図１では、吸気通路を形成する吸気ポート２３内に燃料を噴射する燃料噴射弁５５が用いられているが、図１２では、燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁５７が用いられている。
【００８８】
図１３は、第４実施例における圧縮比変更期間の制御内容を示す説明図である。図１３（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、スロットル開度の変化と、圧縮比の変化と、混合気の成層度の変化と、を示す。なお、図１３（ａ），（ｂ）は、図４（ａ），（ｂ）と同じである。
【００８９】
ここで、混合気の成層度とは、混合気中の燃料濃度の分布を示す指標である。成層度の高い混合気とは、燃焼室内において点火プラグ２７付近の領域の燃料濃度が比較的高く、その周辺の領域の燃料濃度が比較的低い混合気を意味する。一方、成層度の低い混合気とは、燃焼室内において燃料濃度がほぼ均一な混合気を意味する。
【００９０】
図１３（ｃ）に示すように、期間Ｔａ，Ｔｃでは、成層度は比較的低く設定されているが、期間Ｔｂでは、成層度は比較的高く設定されている。
【００９１】
このように、変更期間において成層度を高めれば、変更期間におけるノッキングなどの異常燃焼の発生を抑制することが可能となる。具体的には、成層度が高められると、火炎伝播距離が短くなり、この結果、燃焼時間が短縮される。また、点火プラグ付近の混合気の空燃比が比較的小さくなるため（すなわちリッチ空燃比となるため）、燃焼温度が低下する。さらに、周辺の混合気の空燃比が比較的大きくなるため（すなわちリーン空燃比になるため）、周辺の混合気が燃焼し難くなる。これらの現象に起因して、エンドガス（燃焼時の未燃混合気）が自発火に至らずに済み、この結果、ノッキングなどの異常燃焼の発生が抑制される。
【００９２】
図１４は、混合気の成層度を変更するための第１の例を示す説明図である。第１の例では、燃料噴射期間を変更することによって、混合気の成層度が変更されている。図１４（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、期間Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃにおける燃料噴射期間を示す。
【００９３】
図示するように、期間Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃでは、共に、吸入行程において燃料が噴射されている。ただし、期間Ｔａ，Ｔｃでは、燃料噴射は、吸入行程の前半期間において実行されている。そして、燃料噴射終了時期は、吸入行程の中間（すなわちピストンが上死点と下死点との中間に位置するとき）に設定されている。一方、期間Ｔｂにおける燃料噴射は、吸入行程の後半期間に実行されている。そして、燃料噴射終了時期は、吸入行程の終わり（すなわちピストンが上死点に位置するとき）に設定されている。すなわち、期間Ｔｂにおける燃料噴射終了時期は、期間Ｔａ，Ｔｃにおける燃料噴射終了時期よりも遅角側に変更されている。
【００９４】
図１４に示すように、変更期間Ｔｂにおいて燃料噴射終了時期を遅角させれば、燃料噴射弁５７から燃焼室内に直接噴射された燃料が燃焼室内で充分に拡散する前に、換言すれば、混合気の成層度が比較的高い状態で、混合気を燃焼させることができる。
【００９５】
図１５は、混合気の成層度を変更するための第２の例を示す説明図である。図１５（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、図１４（ａ）〜（ｃ）に対応する。第２の例では、第１の例と同様に、燃料噴射期間を変更することによって、混合気の成層度が変更されている。
【００９６】
図示するように、期間Ｔａ，Ｔｃにおける燃料噴射は、吸入行程期間に実行されている。そして、燃料噴射終了時期は、吸入行程の終わり（すなわちピストンが上死点に位置するとき）に設定されている。一方、期間Ｔｂにおける燃料噴射は、圧縮行程期間に実行されている。そして、燃料噴射終了時期は、圧縮行程の中間（すなわちピストンが下死点と上死点との中間に位置するとき）に設定されている。すなわち、第２の例においても、期間Ｔｂにおける燃料噴射終了時期は、期間Ｔａ，Ｔｃにおける燃料噴射終了時期よりも遅角側に変更されている。
【００９７】
図１５に示すように、変更期間Ｔｂにおいて燃料噴射終了時期を遅角させれば、図１４と同様に、混合気の成層度が比較的高い状態で、混合気を燃焼させることができる。なお、第２の例（図１５）を採用すれば、変更期間における混合気の成層度を、第１の例（図１４）よりも高く設定することができるという利点がある。
【００９８】
第１および第２の例（図１４，図１５）では、変更期間において、燃料噴射終了時期を遅角側に変更することによって成層度が高められているが、以下の第３および第４の例では、変更期間において、燃焼室内に渦流を発生させることによって成層度が高められている。すなわち、第３および第４の例では、燃料噴射を渦流存在下で実行する制御も、図２のステップＳ１０２ｂの燃料噴射の制御に含まれている。
【００９９】
図１６は、混合気の成層度を変更するための第３の例を示す説明図である。なお、図１６は、エンジン本体に注目して描かれている。図１６は、図１２とほぼ同じであるが、吸気ポート２３には、流れ制御弁７１が設けられている。流れ制御弁７１の開閉動作は、ＥＣＵ６０が電動アクチュエータ７３を駆動することによって、制御される。
【０１００】
流れ制御弁７１は、吸気ポート２３の一部の領域を塞ぐように、より具体的には、吸気ポート２３の下方の領域に設けられている。このため、流れ制御弁７１が閉状態に設定される場合には、空気は、主に、吸気ポート２３内の上方の領域を通って、燃焼室内に供給される。
【０１０１】
第３の例では、期間Ｔａ，Ｔｃにおいて、流れ制御弁７１は開状態に設定される。一方、期間Ｔｂにおいて、流れ制御弁７１は閉状態に設定される。このように、期間Ｔｂにおいて流れ制御弁７１を閉状態に設定すると、燃焼室内では、タンブル流が発生する。ここで、タンブル流とは、図１６に示すように、燃焼室内をシリンダの軸に垂直な方向を中心に旋回する流れである。
【０１０２】
図１６に示すように、変更期間Ｔｂにおいてタンブル流を発生させれば、燃料噴射弁５７から燃焼室内に直接噴射された燃料を点火プラグ２７付近に偏在させることができ、この結果、混合気の成層度が比較的高い状態を形成することができる。
【０１０３】
なお、図１６では、燃焼室内でタンブル流が形成されているが、これに代えて、旋回方向が逆向きの逆タンブル流が形成されるようにしてもよい。
【０１０４】
図１７は、混合気の成層度を変更するための第４の例を示す説明図である。図１７は、図１２とほぼ同じエンジンについて、燃焼室を上方から見たときの様子を模式的に示している。図示するように、シリンダヘッドには、２つの吸気ポート２３ａ，２３ｂと、２つの排気ポート２４ａ，２４ｂと、が設けられている。そして、第２の吸気ポート２３ｂには、流れ制御弁８１が設けられている。なお、流れ制御弁８１の開閉動作は、第３の例と同様に、ＥＣＵ６０が電動アクチュエータ８３を駆動することによって、制御される。
【０１０５】
第４の例では、第３の例と同様に、流れ制御弁８１は、期間Ｔａ，Ｔｃにおいて開状態に設定され、期間Ｔｂにおいて閉状態に設定される。このように、期間Ｔｂにおいて流れ制御弁８１を閉状態に設定すると、燃焼室内では、スワール流が発生する。ここで、スワール流とは、図１７に示すように、燃焼室内をシリンダの軸を中心に旋回する流れである。
【０１０６】
図１７に示すように、変更期間Ｔｂにおいてスワール流を発生させても、図１６と同様に、燃料噴射弁５７から燃焼室内に直接噴射された燃料を点火プラグ２７付近に偏在させることができ、この結果、混合気の成層度が比較的高い状態を形成することができる。
【０１０７】
なお、第３および第４の例（図１６，図１７）では、流れ制御弁７１，８１は、期間Ｔａ，Ｔｃにおいて開状態に設定されているが、これに代えて、比較的開度の大きな中間開度状態に設定されていてもよい。また、流れ制御弁７１，８１は、期間Ｔｂにおいて閉状態に設定されているが、これに代えて、比較的開度の小さな中間開度状態に設定されていてもよい。こうすれば、期間Ｔａ，Ｔｃにおいて、比較的弱い（すなわち流速が比較的小さい）渦流を発生させることができると共に、期間Ｔｂにおいて、渦流を増大させて、比較的強い（すなわち流速が比較的大きい）渦流を発生させることができる。このようにしても、変更期間における混合気の成層度を高めることができる。
【０１０８】
また、吸気ポートの形状などを工夫することによって、燃焼室内に常に渦流を発生させるようにしてもよい。この場合にも、流れ制御弁を用いて変更期間において渦流の強度を増大させれば、変更期間における混合気の成層度を高めることができる。
【０１０９】
さらに、第３および第４の例では、筒内噴射によって燃焼室内に燃料が供給されているが、ポート噴射によって燃焼室内に燃料が供給されていてもよい。この場合にも、渦流を発生させることによって、混合気の成層度を高めることができる。
【０１１０】
また、第３および第４の例では、流れ制御弁を用いて渦流を発生させているが、これに代えて、吸気弁の動作を制御することによって渦流を発生させるようにしてもよい。例えば、燃焼室に２つの吸気弁が設けられている場合には、一方の吸気弁を開状態に設定し、他方の吸気弁を閉状態に設定することによって、渦流を発生させることができる。
【０１１１】
図１８は、第４実施例の変形例における圧縮比変更期間の制御内容を示す説明図である。図１８は、図１３とほぼ同じであるが、図１８（ｃ）が変更されている。
【０１１２】
具体的には、図１８では、圧縮比が比較的高い期間Ｔａでは、成層度が比較的高く設定されており、圧縮比が比較的低い期間Ｔｃでは、成層度が比較的低く設定されている。そして、変更期間Ｔｂでは、成層度は、期間Ｔａより低く、期間Ｔｃより高く設定されている。すなわち、図１８では、圧縮比が比較的高い場合には、成層度が高められ、リーン燃焼が実行されている。
【０１１３】
このようにしても期間Ｔｂにおける成層度は比較的高く設定されているため、ノッキングなどの異常燃焼の発生を抑制することが可能となる。
【０１１４】
なお、図１３，図１８では、期間Ｔｂにおける成層度は、ほぼ一定に保たれているが、これに代えて、圧縮比の低下に伴って、成層度を次第に低く設定するようにしてもよい。こうすれば、ノッキングが比較的発生し易い変更期間の初期において、ノッキングの発生を抑制することができると共に、ノッキングが比較的発生し難い変更期間の後期において、エンジンの出力を向上させることができるという利点がある。
【０１１５】
一般には、圧縮比変更期間における成層度は、変更後の状態における成層度よりも高く設定されていればよい。
【０１１６】
以上の説明から分かるように、第１および第２の例（図１４，図１５）における燃料噴射弁５７が本発明における成層度変更部および燃料噴射部に相当する。また、第３および第４の例（図１６，図１７）における流れ制御弁７１，８１と電動アクチュエータ７３，８３とが本発明における成層度変更部および渦流形成部に相当する。
【０１１７】
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【０１１８】
（１）上記実施例では、圧縮比は予め定められた複数の値（図３では、４つの値）のうちのいずれかに設定可能であるが、圧縮比は、予め定められた最大値と最小値との間で連続的に設定可能であってもよいし、最大値と最小値とのいずれかのみに設定可能であってもよい。
【０１１９】
また、上記実施例では、圧縮比は、上部ブロック３１を下部ブロック３２に対して上下方向に移動させることによって変更されているが、他の方法で変更されてもよい。
【０１２０】
一般には、圧縮比変更部は、燃焼室を含み、燃焼室の容積を変更することによって、より具体的には、燃焼室の最大容積と最小容積とのうちの少なくとも一方を変更することによって、圧縮比を変更すればよい。
【０１２１】
（２）上記実施例では、圧縮比の変更期間のうちの全期間において、ノッキング対策が施されているが、これに代えて、圧縮比の変更期間の初期を含む一部の期間においてのみ、ノッキング対策を施すようにしてもよい。例えば、図４において、期間Ｔｂの前半期間で、空燃比を大きく設定し、後半期間で、空燃比を戻すようにしてもよい。こうすれば、ノッキングが比較的発生し易い変更期間の初期において、効率よくノッキングを抑制することができる。ただし、上記実施例のように、ノッキング対策が施される期間と変更期間とをほぼ等しく設定すれば、ノッキングなどの異常燃焼を確実に抑制することができるという利点がある。
【０１２２】
一般には、制御部は、圧縮比を比較的高い第１の状態から比較的低い第２の状態へ変更する場合に、変更期間の初期を含む所定期間において、ノッキング対策が施されていればよい。
【０１２３】
（３）上記実施例では、エンジンは車両に搭載されているが、船舶などの移動体に搭載されていてもよい。また、定置式の装置に搭載されていてもよい。
【０１２４】
一般には、本発明は、圧縮比変更部を備える内燃機関に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例におけるガソリンエンジン１００の概略構成を示す説明図である。
【図２】エンジンの制御の概要を示すフローチャートである。
【図３】運転条件に応じた目標圧縮比を示すマップを模式的に示す説明図である。
【図４】第１実施例における圧縮比変更期間の制御内容を示す説明図である。
【図５】第１実施例の第１の変形例における圧縮比変更期間の制御内容を示す説明図である。
【図６】第１実施例の第２の変形例における圧縮比変更期間の制御内容を示す説明図である。
【図７】第１実施例の第３の変形例における圧縮比変更期間の制御内容を示す説明図である。
【図８】第２実施例における圧縮比変更期間の制御内容を示す説明図である。
【図９】第２実施例における燃料噴射期間を示す説明図である。
【図１０】第３実施例におけるガソリンエンジン１００Ｃの概略構成を示す説明図である。
【図１１】第３実施例における圧縮比変更期間の制御内容を示す説明図である。
【図１２】第４実施例におけるガソリンエンジン１００Ｄの概略構成を示す説明図である。
【図１３】第４実施例における圧縮比変更期間の制御内容を示す説明図である。
【図１４】混合気の成層度を変更するための第１の例を示す説明図である。
【図１５】混合気の成層度を変更するための第２の例を示す説明図である。
【図１６】混合気の成層度を変更するための第３の例を示す説明図である。
【図１７】混合気の成層度を変更するための第４の例を示す説明図である。
【図１８】第４実施例の変形例における圧縮比変更期間の制御内容を示す説明図である。
【符号の説明】
１０…エンジン本体
２０…シリンダヘッド
２１…吸気弁
２２…排気弁
２３…吸気ポート
２４…排気ポート
２３ａ，２３ｂ…吸気ポート
２４ａ，２４ｂ…排気ポート
２５，２６…動弁機構
２７…点火プラグ
３０…シリンダブロック
３１…上部ブロック
３２…下部ブロック
３３…アクチュエータ
４１…ピストン
４２…コネクティングロッド
４３…クランクシャフト
５０…吸気管
５１…エアクリーナ
５２…スロットル弁
５３…電動アクチュエータ
５５，５７…燃料噴射弁
５６…吸気圧センサ
５８…排気管
６０…ＥＣＵ
６１…クランク角センサ
６２…アクセル開度センサ
７１，８１…流れ制御弁
７３，８３…電動アクチュエータ
１００，１００Ｃ，Ｄ…エンジン
【図１】
2004232580.tif 000003
【図２】
2004232580.tif 000004
【図３】
2004232580.tif 000005
【図４】
2004232580.tif 000006
【図５】
2004232580.tif 000007
【図６】
2004232580.tif 000008
【図７】
2004232580.tif 000009
【図８】
2004232580.tif 000010
【図９】
2004232580.tif 000011
【図１０】
2004232580.tif 000012
【図１１】
2004232580.tif 000013
【図１２】
2004232580.tif 000014
【図１３】
2004232580.tif 000015
【図１４】
2004232580.tif 000016
【図１５】
2004232580.tif 000017
【図１６】
2004232580.tif 000018
【図１７】
2004232580.tif 000019
【図１８】
2004232580.tif 000020