(57)【要約】【課題】可変圧縮比機構、可変動弁機構および過給機構を備える内燃機関において、中負荷領域における燃費率を向上させること。【解決手段】制御ユニット４０は、内燃機関１０の運転負荷が低負荷領域にあると判定した場合には、機械圧縮比を高く設定し、吸気バルブの閉弁時期を遅らせ、過給は行わない。制御ユニット４０は、内燃機関１０の運転負荷が中負荷領域にあると判定した場合には、機械圧縮比を高く設定し、吸気バルブの閉弁時期を遅角させ、過給を実行する。制御ユニット４０は、内燃機関１０の運転負荷が高負荷領域にあると判定した場合には、機械圧縮比を低く設定し、吸気バルブの閉弁時期を進角させ、過給を実行する。制御ユニット４０は、負荷条件に応じた条件の実行が終了すると、実行された条件下において内燃機関１０の運転制御を実行する。【選択図】  図１
2004218522.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の気筒内と大気とを連通または遮断する吸気バルブを有する内燃機関の制御装置であって、
前記吸気バルブの閉弁時期を変更する可変動弁機構と、
前記内燃機関の機械的な圧縮比を変更する可変圧縮比機構と、
前記内燃機関の気筒内へ圧縮された吸入空気を供給する過給機構と、
前記内燃機関に対する要求トルクを検出する要求トルク検出手段と、
前記検出された要求トルクが中負荷領域にある場合には、前記可変動弁機構によって前記吸気バルブの閉弁時期を遅らせ、前記可変圧縮比機構によって前記内燃機関の機械圧縮比を高くし、前記過給機構を作動させて前記内燃機関の気筒内へ圧縮された吸入空気を供給させる運転制御手段とを備える内燃機関の運転制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の制御装置はさらに、
前記過給機構より前記内燃機関の気筒内に導入される圧縮された吸入空気の温度を低下させる冷却器を備える内燃機関の制御装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、前記中負荷領域は、前記過給機構作動時において前記内燃機関が出力する最大トルクの約１／２のトルクが要求トルクとして要求される負荷領域である内燃機関の制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
前記運転制御手段は、前記検出された要求トルクが前記中負荷領域よりも負荷が大きい高負荷領域にある場合には、前記可変動弁機構によって前記吸気バルブの閉弁時期を進め、前記可変圧縮比機構によって前記内燃機関の機械圧縮比を低くし、前記過給機構を作動させて前記内燃機関の気筒内へ圧縮された吸入空気を供給させる内燃機関の運転制御装置。
【請求項５】
内燃機関の制御装置であって、
過給機構と、
少なくとも吸気バルブの閉弁時期を変更させる可変動弁機構と、
前記内燃機関の機械的な圧縮比を変更させる可変圧縮比機構と、
前記内燃機関に対する要求トルクを検出する要求トルク検出手段と、
前記検出された要求トルクが第１の負荷領域にある場合には、前記可変動弁機構によって前記吸気バルブの閉弁時期を遅角させ、前記可変圧縮比機構によって前記内燃機関の機械的な圧縮比を高くし、前記過給機構による過給を行わず、前記検出された要求トルクが前記第１の負荷領域よりも大きい第２の負荷領域にある場合には、前記可変動弁機構によって前記吸気バルブの閉弁時期を遅角させ、前記可変圧縮比機構によって前記内燃機関の機械圧縮比を高くし、前記過給機構による過給を行い、前記検出された要求トルクが前記第２の負荷領域よりも大きい第３の負荷領域にある場合には、前記可変動弁機構によって前記吸気バルブの閉弁時期を進角させ、前記可変圧縮比機構によって前記内燃機関に機械圧縮比を低くし、前記過給機構による過給を行う運転制御手段とを備える内燃機関の制御装置。
【請求項６】
請求項５に記載の内燃機関の制御装置において、
前記運転制御手段は、前記第２の負荷領域から前記第３の負荷領域へと移行するときには、前記内燃機関の実圧縮比を一定に保つよう前記可変動弁機構および前記可変圧縮比機構を制御する内燃機関の制御装置。
【請求項７】
請求項６に記載の内燃機関の制御装置において、
前記運転制御手段は、前記可変動弁機構によって前記吸気バルブの閉弁時期を進角させ、前記可変圧縮比機構によって前記内燃機関の機械圧縮比を低くすることによって、前記内燃機関の実圧縮比を一定に保つ内燃機関の制御装置。
【請求項８】
内燃機関の気筒内と大気とを連通または遮断する吸気バルブを有する内燃機関の制御装置であって、
前記吸気バルブの閉弁時期を変更する可変動弁機構と、
前記内燃機関の機械的な圧縮比を変更する可変圧縮比機構と、
前記内燃機関の気筒内へ圧縮された吸入空気を供給する過給機構と、
前記過給機構より前記内燃機関の気筒内に導入される圧縮された吸入空気の温度を低下させる冷却器と、
前記内燃機関に対する要求トルクを検出する要求トルク検出手段と、
前記検出された要求トルクが、前記過給機構作動時において前記内燃機関が出力する最大トルクの約１／２のトルクよりも大きなトルクが要求される高負荷領域にある場合には、前記可変動弁機構によって前記吸気バルブの閉弁時期を進め、前記可変圧縮比機構によって前記内燃機関の機械圧縮比を低くし、前記過給機構を作動させて前記内燃機関の気筒内へ圧縮された吸入空気を供給させる運転制御手段とを備える内燃機関の運転制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構、吸気バルブの開弁・閉弁時期を変更可能な可変動弁機構を備える内燃機関における内燃機関の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の運転状態に応じて、内燃機関の圧縮比を変更する可変圧縮比機構が提案されている。また、内燃機関の運転状態に応じて、主に吸気バルブの開弁・閉弁時期を変更する可変動弁機構が実用化されている。さらに、内燃機関の気筒内に圧縮された吸入空気を供給する過給機構が実用化されている。
【０００３】
また、高効率、低燃費、高出力を得るために内燃機関の運転状態を低負荷領域、中負荷領域および高負荷領域の３つの領域に区分し、各負荷領域において、可変圧縮比機構、可変動弁機構、および過給機構の動作を制御する技術が提案されている（例えば、特許文献１）。この他にも、専らノッキングを抑制するために内燃機関の負荷に応じて可変圧縮比機構および過給機構を制御する技術が提案されている（例えば、特許文献２）。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６３−１２０８２０号公報
【特許文献２】
実開昭６３−１５００４８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記先行技術によっては、燃費率の向上が十分ではなく、特に中負荷領域における燃費率の向上が十分でないという問題があった。また、高負荷領域において出力トルクが頭打ちとなるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、可変圧縮比機構、可変動弁機構および過給機構を備える内燃機関において、中負荷領域における燃費率を向上させることを目的とする。また、可変圧縮比機構、可変動弁機構および過給機構を備える内燃機関において、高負荷領域における出力トルクの増大を図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作用・効果】
上記課題を解決するために本発明の第１の態様は、内燃機関の気筒内と大気とを連通または遮断する吸気バルブを有する内燃機関の制御装置を提供する。本発明の第１の態様に係る内燃機関における制御装置は、前記吸気バルブの閉弁時期を変更する可変動弁機構と、前記内燃機関の機械的な圧縮比を変更する可変圧縮比機構と、前記内燃機関の気筒内へ圧縮された吸入空気を供給する過給機構と、前記内燃機関に対する要求トルクを検出する要求トルク検出手段と、前記検出された要求トルクが中負荷領域にある場合には、前記可変動弁機構によって前記吸気バルブの閉弁時期を遅らせ、前記可変圧縮比機構によって前記内燃機関の機械圧縮比を高くし、前記過給機構を作動させて前記内燃機関の気筒内へ圧縮された吸入空気を供給させる運転制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明の第１の態様に係る内燃機関の制御装置によれば、要求トルクが中負荷領域にある場合には、可変動弁機構によって吸気バルブの閉弁時期を遅らせ、可変圧縮比機構によって内燃機関の機械圧縮比を高くし、過給機構を作動させて内燃機関の気筒内へ圧縮された吸入空気を供給させるので、可変圧縮比機構、可変動弁機構および過給機構を備える内燃機関において、中負荷領域における燃費率を向上させることができる。
【０００９】
本発明の第１の態様に係る内燃機関の制御装置はさらに、前記過給機構より前記内燃機関の気筒内に導入される圧縮された吸入空気の温度を低下させる冷却器を備えても良い。かかる場合には、気筒内にて圧縮された後も吸入空気の温度を低く保つことができるので、過給器を作動させた場合のノッキングの発生をより防止することができる。
【００１０】
本発明の第１の態様に係る内燃機関の制御装置において、前記中負荷領域は、前記過給機構作動時において前記内燃機関が出力する最大トルクの約１／２のトルクが要求トルクとして要求される負荷領域であっても良い。
【００１１】
本発明の第１の態様に係る内燃機関の制御装置において、前記運転制御手段は、前記検出された要求トルクが前記中負荷領域よりも負荷が大きい高負荷領域にある場合には、前記可変動弁機構によって前記吸気バルブの閉弁時期を進め、前記可変圧縮比機構によって前記内燃機関の機械圧縮比を低くし、前記過給機構を作動させて前記内燃機関の気筒内へ圧縮された吸入空気を供給させても良い。
【００１２】
本発明の第１の態様に係る内燃機関における制御装置によれば、要求トルクが中負荷領域よりも負荷が大きい高負荷領域にある場合には、可変動弁機構によって吸気バルブの閉弁時期を進め、可変圧縮比機構によって内燃機関の機械圧縮比を低くし、過給機構を作動させて内燃機関の気筒内へ圧縮された吸入空気を供給させるので、可変圧縮比機構、可変動弁機構および過給機構を備える内燃機関において、高負荷領域における出力トルクの増大を図ることができる。
【００１３】
本発明の第２の態様は、内燃機関の制御装置を提供する。本発明の第２の態様に係る内燃機関における制御装置は、過給機構と、少なくとも吸気バルブの閉弁時期を変更させる可変動弁機構と、前記内燃機関の機械的な圧縮比を変更させる可変圧縮比機構と、前記内燃機関に対する要求トルクを検出する要求トルク検出手段と、前記検出された要求トルクが第１の負荷領域にある場合には、前記可変動弁機構によって前記吸気バルブの閉弁時期を遅角させ、前記可変圧縮比機構によって前記内燃機関の機械的な圧縮比を高くし、前記過給機構による過給を行わず、前記検出された要求トルクが前記第１の負荷領域よりも大きい第２の負荷領域にある場合には、前記可変動弁機構によって前記吸気バルブの閉弁時期を遅角させ、前記可変圧縮比機構によって前記内燃機関の機械圧縮比を高くし、前記過給機構による過給を行い、前記検出された要求トルクが前記第２の負荷領域よりも大きい第３の負荷領域にある場合には、前記可変動弁機構によって前記吸気バルブの閉弁時期を進角させ、前記可変圧縮比機構によって前記内燃機関に機械圧縮比を低くし、前記過給機構による過給を行う運転制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明の第２の態様に係る内燃機関における制御装置によれば、要求トルクが中負荷領域にある場合には、可変動弁機構によって吸気バルブの閉弁時期を遅らせ、可変圧縮比機構によって内燃機関の機械圧縮比を高くし、過給機構を作動させて内燃機関の気筒内へ圧縮された吸入空気を供給させると共に、要求トルクが中負荷領域よりも負荷が大きい高負荷領域にある場合には、可変動弁機構によって吸気バルブの閉弁時期を進め、可変圧縮比機構によって内燃機関の機械圧縮比を低くし、過給機構を作動させて内燃機関の気筒内へ圧縮された吸入空気を供給させる。したがって、可変圧縮比機構、可変動弁機構および過給機構を備える内燃機関において、中負荷領域における燃費率を向上させることができると共に、高負荷領域における出力トルクの増大を図ることができる。
【００１５】
本発明の第２の態様に係る内燃機関における制御装置において、前記運転制御手段は、前記第２の負荷領域から前記第３の負荷領域へと移行するときには、前記内燃機関の実圧縮比を一定に保つよう前記可変動弁機構および前記可変圧縮比機構を制御しても良い。また、前記運転制御手段は、前記可変動弁機構によって前記吸気バルブの閉弁時期を進角させ、前記可変圧縮比機構によって前記内燃機関の機械圧縮比を低くすることによって、前記内燃機関の実圧縮比を一定に保っても良い。かかる場合には、第２の負荷領域を実質的に拡張することとなり、燃費性能を向上させることができる。
【００１６】
本発明の第３の態様は、内燃機関の気筒内と大気とを連通または遮断する吸気バルブを有する内燃機関の制御装置を提供する。本発明の第３の態様に係る内燃機関における制御装置は、前記吸気バルブの閉弁時期を変更する可変動弁機構と、前記内燃機関の機械的な圧縮比を変更する可変圧縮比機構と、前記内燃機関の気筒内へ圧縮された吸入空気を供給する過給機構と、前記過給機構より前記内燃機関の気筒内に導入される圧縮された吸入空気の温度を低下させる冷却器と、前記内燃機関に対する要求トルクを検出する要求トルク検出手段と、前記検出された要求トルクが、前記過給機構作動時において前記内燃機関が出力する最大トルクの約１／２のトルクよりも大きなトルクが要求される高負荷領域にある場合には、前記可変動弁機構によって前記吸気バルブの閉弁時期を進め、前記可変圧縮比機構によって前記内燃機関の機械圧縮比を低くし、前記過給機構を作動させて前記内燃機関の気筒内へ圧縮された吸入空気を供給させる運転制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１７】
本発明の第３の態様に係る内燃機関における制御装置によれば、検出された要求トルクが、過給機構作動時において内燃機関が出力する最大トルクの約１／２のトルクよりも大きなトルクが要求される高負荷領域にある場合には、可変動弁機構によって吸気バルブの閉弁時期を進め、可変圧縮比機構によって内燃機関の機械圧縮比を低くし、過給機構を作動させて内燃機関の気筒内へ圧縮された吸入空気を供給させるので、可変圧縮比機構、可変動弁機構および過給機構を備える内燃機関において、高負荷領域における出力トルクの増大を図ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ実施例に基づいて、本発明に係る内燃機関の制御装置について説明する。
【００１９】
図１を参照して本実施例に係る内燃機関の制御装置の概略構成について説明する。図１は本実施例に係る内燃機関の制御装置の概略構成を示す説明図である。
【００２０】
本実施例に係る内燃機関の制御装置は、気筒内噴射型内燃機関、内燃機関の運転状態を制御する制御ユニットおよび内燃機関の運転状態を検出する各種センサを備えている。内燃機関１０は、内部に複数のシリンダ１１を有するシリンダブロック１２、シリンダ１１内を往復動するピストン１３、シリンダブロック１２の底部に配置されたクランクケース１４、シリンダブロック１２（シリンダ１１）の上部に配置されたシリンダヘッド１５を備えている。
【００２１】
本実施例における内燃機関１０には、内燃機関１０の機械圧縮比を所定の範囲内において任意に設定可能な可変圧縮比機構２０が備えられている。可変圧縮比機構２０は、シリンダブロック１２をクランクケース１４に対してピストン１２の運動方向（シリンダ１１の軸方向）に移動させることによって圧縮比を変更する。具体的には、シリンダブロック１２側に備えられたアクチュエータ２１（例えば、モータ）によってシリンダブロック１２の長手方向両側に配置された偏心カム（図示しない）を駆動して、シリンダブロック１２をクランクケース１４から離間若しくは密着させる。シリンダブロック１２がクランクケース１４から離間する方向へ移動させることによって機械圧縮比は低くなる。
【００２２】
シリンダヘッド１５は、各シリンダ１１毎に吸気ポート１６および排気ポート１７を有している。各吸気ポート１６には、吸気側カムＩＣによって駆動されて吸気ポート１６を開閉する吸気バルブ１６１が配置されており、各排気ポート１７には、排気側カムＥＣによって駆動されて排気ポート１７を開閉する排気バルブ１７１が配置されている。シリンダヘッド１５には、この他に、各シリンダ１１に対応する位置に火花点火のための点火プラグ３１が配置されている。
【００２３】
吸気側カムＩＣ（吸気側カムシャフト）には、クランクシャフトに対する吸気側カムシャフトの位相を変位させて、吸気バルブ１６１の開弁時期および閉弁時期を通常タイミング（進角）に対して遅らせる（遅角させる）可変動弁機構２５が備えられている。可変動弁機構２５は、例えば、モータ、油圧制御バルブといったアクチュエータ２６によってカムシャフトを変位させる。なお、可変動弁機構２５には、バルブタイミングを変更するもののみならず、作用角、バルブリフト量を変更するものも含まれる。本実施例では、吸気バルブ１６１の閉弁時期を遅らせることができればどのような可変動弁機構であっても良い。また、吸気バルブ１６１をアクチュエータによって直接駆動するものであっても良い。
【００２４】
各吸気ポート１６には、吸気管１８の分岐端が連結され、各排気ポート１７には、排気管（排気マニホールド）１９の分岐端が連結されている。吸気管１９の途中には、燃焼室への流入吸気量を制御する吸気制御バルブ３０が配置されている。
【００２５】
吸気管１８および排気管１９の途中には、排気管１９を流れる排気ガス流によって吸入空気を圧縮する過給器２８が備えられている。過給器２８には、過給圧力を任意の値に設定可能なウェストゲートバルブ２８１が備えられている。ウェストゲートバルブ２８１が開かれると、排気ガスは過給器２８の排気側タービンを迂回して大気中に放出されるため過給器２８は作動しない。吸気管１８には、過給器２８よりも下流側に、過給された吸入空気を冷却するためのインタークーラー（冷却器）が配置されている。なお、過給器２８は、排気ガス流によって吸入空気を圧縮するものばかりでなく、クランクシャフトからの動力によって機械的に駆動されて吸入空気を圧縮するものも含まれる。
【００２６】
各吸気ポート１６には燃料噴射弁ＩＪが配置されている。すなわち、本実施例に用いられる内燃機関１０はポート噴射タイプの内燃機関である。各燃料噴射弁ＩＪは、燃料デリバリパイプＦＤを介して燃料が供給される。
【００２７】
制御ユニット４０は、演算処理機能、マップ、プログラム等を格納する記憶機能を備えている。制御ユニット４０には、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルポジションセンサ５０、車両速度を検出する車速センサ５１、機関回転数を検出するクランクポジションセンサ５２といった各種センサが接続されており、内燃機関１０の運転状態を検出する各種センサからの信号が入力される。制御ユニット４０には、燃料噴射弁ＩＪ、可変圧縮比機構２０のアクチュエータ２１、可変動弁機構２５のアクチュエータ２６、ウェストゲートバルブ２８１、吸気制御バルブ３０、点火プラグ３１が接続されており、吸気バルブ１６１の開弁・閉弁時期、機械圧縮比、過給のオン・オフ、燃料噴射時期、点火時期、吸入空気量等が適宜制御される。
【００２８】
本実施例に係る内燃機関の制御装置によって実行される内燃機関の運転制御処理について図２〜図８を参照して説明する。図２は本実施例における内燃機関の運転制御処理において実行される処理ルーチンを示すフローチャートである。図３は要求トルクおよび機関回転数に基づいて内燃機関１０の負荷領域を判定するためのマップの一例を示す説明図である。図４は判定された負荷領域に応じて設定される負荷別制御条件を示す説明図である。図５は吸気バルブの閉弁時期の変化を示す説明図である。図６は従来の制御に対する本実施例の利点を説明する、低・中・高負荷領域における燃費率とトルクとの関係を表す特性線を示す説明図である。図７は特に中負荷領域における本実施例と従来制御との燃費率とトルクとの対比を示す説明図である。図８は本実施例における、中負荷領域から高負荷領域への移行時における吸気バルブタイミングによる圧縮比の変化、機械圧縮比の変化、実圧縮比の変化の様子を模式的に示す説明図である。
【００２９】
図２を参照して内燃機関の運転制御処理について説明する。本処理ルーチンは所定の時間間隔にて繰り返し実行される。制御ユニット４０は、アクセルポジションセンサ５０によって検出されたアクセルペダルの踏み込み量に基づいて要求トルクを検出し（ステップＳ１００）、算出された要求トルクとクランクポジションセンサから検出された機関回転数とをパラメータとして図３に示すマップから負荷領域を判定する（ステップＳ１１０）。
【００３０】
制御ユニット４０は、内燃機関１０の運転負荷が低負荷領域にあると判定した場合には、圧縮比、吸気バルブ閉弁時期および過給状態を図４に示す低負荷領域条件に設定する（ステップＳ１２０）。すなわち、機械圧縮比は高く設定され、吸気バルブの閉弁時期は図５に示すように遅角され、過給は行わない。制御ユニット４０は、アクチュエータ２１に対して駆動信号を送信してシリンダブロック１２とクランクケース１４とを密着させることによって機械圧縮比を高くし、アクチュエータ２６に対して駆動信号を送信して吸気バルブの閉弁時期を通常タイミングより遅角させ、ウェストゲートバルブ２８１に対して駆動信号を送信してウェストゲートバルブ２８１を開く（ステップＳ１３０）。
【００３１】
この結果、吸気バルブ１６１の遅閉じによってポンピングロスが低減され、また、機械圧縮比が高く設定されるので、図６に示すように燃費率を下げる（低燃費化）を実現することができる。
【００３２】
制御ユニット４０は、内燃機関１０の運転負荷が中負荷領域にあると判定した場合には、圧縮比、吸気バルブ閉弁時期および過給状態を図４に示す中負荷領域条件に設定する（ステップＳ１４０）。すなわち、機械圧縮比は高く設定され、吸気バルブの閉弁時期は図５に示すように遅角され、過給を実行する。制御ユニット４０は、アクチュエータ２１に対して駆動信号を送信してシリンダブロック１２とクランクケース１４とを密着させることによって機械圧縮比を高くし、アクチュエータ２６に対して駆動信号を送信して吸気バルブの閉弁時期を通常タイミングより遅角させ、ウェストゲートバルブ２８１に対して駆動信号を送信してウェストゲートバルブ２８１を閉じる（ステップＳ１５０）。
【００３３】
本実施例に係る内燃機関の制御装置では、中負荷領域において機械圧縮比を高く設定し、吸気バルブ１６１を遅閉じし、過給を実行するので（本実施例：図６中Ｌ１）、機械圧縮比を低く設定し、吸気バルブ１６１を早閉じし（通常のタイミング）、過給を実行しない場合（従来制御：図６中Ｌ２）と比較して、燃費率を下げる（低燃費化）を図ることができる。なお、中負荷領域とは、例えば、過給器２８の作動時において内燃機関１０が出力可能な最大トルクの約１／２のトルク程度の負荷領域を言う。
【００３４】
すなわち、本実施例によれば、機械圧縮比を高く設定することによって膨張の度合いが高められるため、混合気の燃焼により得られた圧力がピストンに効率的に伝達され（燃焼圧力の損失の低減）、機械圧縮比が低い場合よりも燃費を向上させることができる。また、吸気バルブ１６１の遅閉じによって、吸気バルブ１６１を通常のタイミング（進角）で閉じる場合と比較して吸入空気量が減少するため図７中特性線Ｌ１上に中黒点で示すように遅角時トルクしか出力できないが、減少した吸入空気量を過給によって補うことにより吸気バルブ１６１の閉弁時期を進角させた場合（図７中Ｌ２）の進角トルク（図７中Ｌ２上の中黒点）と同様のトルクを得ることができる。
【００３５】
一般的に、機械圧縮比が高い場合には、過給を行うことによるノッキングの発生が問題となるが、本実施例では、吸気バルブ１６１の閉弁時期を遅らせることによって吸気バルブ１６１の閉弁時期によって定まる圧縮比（吸気バルブ１６１が閉弁してからピストン１３が圧縮上死点に到達するまでの圧縮比）を下げ、実圧縮比を低くして圧縮による混合気（吸気）の温度上昇を小さくすると共に、過給器２８によって圧縮された吸気をインタークーラー２９によって冷却する。この結果、点火前の混合気温度の上昇が抑制されノッキングを抑制することができる。なお、実圧縮比とは、吸気バルブ１６１の閉弁時期と機械圧縮比で定まるシリンダ１１内における現実の圧縮比を意味する。
【００３６】
したがって、従来制御によって得られるトルクと同一のトルクをより低い燃費にて得ることができる。
【００３７】
制御ユニット４０は、内燃機関１０の運転負荷が高負荷領域にあると判定した場合には、圧縮比、吸気バルブ閉弁時期および過給状態を図４に示す高負荷領域条件に設定する（ステップＳ１６０）。すなわち、機械圧縮比は低く設定され、吸気バルブの閉弁時期を図５に示すように進角させ、過給を実行する。制御ユニット４０は、アクチュエータ２１に対して駆動信号を送信してシリンダブロック１２とクランクケース１４とを離間させることによって機械圧縮比を低くし、アクチュエータ２６に対して駆動信号を送信して吸気バルブの閉弁時期を通常タイミングである進角時期に変更させ、ウェストゲートバルブ２８１に対して駆動信号を送信してウェストゲートバルブ２８１を閉じる（ステップＳ１７０）。
【００３８】
中負荷領域から高負荷領域への切り替えに際しては、制御ユニット４０は、吸気バルブ１６１の閉弁時期の切り替え（遅角から進角）と共に内燃機関１０の機械圧縮比の切り替え（高圧縮比から低圧縮比）を同時に実行して、図８に示すように中負荷領域から高負荷領域への移行時における実圧縮比を一定に保つ。
【００３９】
本実施例に係る内燃機関の制御装置では、高負荷領域において機械圧縮比を低く設定し、吸気バルブ１６１を早閉じし、過給を実行するので（本実施例：図６中Ｌ１）、機械圧縮比を低く設定し、吸気バルブ１６１を遅閉じし（通常のタイミング）、過給を実行する場合（従来制御：図６中Ｌ２）と比較して、燃費率を下げる（低燃費化）と共により大きなトルクを得ることができる。
【００４０】
すなわち、従来制御では吸気バルブ１６１の閉弁時期が遅角されていたため図７中Ｌ３上に中黒点で示す遅角時トルクから過給器によって更なる出力トルクを得ていた（図７中Ｌ３）ので、到達可能な出力トルクが小さかった。これに対して、本実施例では、図７中特性線Ｌ４として示すように、吸気バルブ１６１の閉弁時期を進角（通常のタイミング）させているので過給器によらなくとも進角時トルク（特性線Ｌ４上の中黒点）を得ることが可能となり、過給器を使用することによって更に大きなトルクを得ることができる。
【００４１】
制御ユニット４０は、負荷条件に応じた条件の実行が終了すると、実行された条件下において内燃機関１０の運転制御を実行し（ステップＳ１８０）、本処理ルーチンを終了する。具体的には、内燃機関１０の運転状態（負荷）に応じて吸気バルブ３０の開弁角度の制御、燃料噴射時期制御並びに点火時期制御を実行する。
【００４２】
以上説明したように、本実施例に係る内燃機関の制御装置によれば、中負荷領域において機械圧縮比を高く設定し、吸気バルブ１６１を遅閉じし、過給を実行するので、従来制御と比較して中負荷領域における燃費率を向上することができる。また、高負荷領域においては、機械圧縮比を低く設定し、吸気バルブ１６１を早閉じし、過給を実行するので、従来制御と同等の燃費率において出力トルクを増大させることができる。
【００４３】
また、本実施例に係る内燃機関の制御装置によれば、中負荷領域から高負荷領域への移行時における実圧縮比を一定に保つので、略中負荷領域を拡大することが可能となり、圧縮比に起因する燃費の向上を図ることができる。
【００４４】
・その他の実施例：
上記実施例では、可変圧縮比機構２０としてシリンダブロック１２がクランクケース１４に対して移動するシリンダ伸縮タイプを例に取って説明したが、この他にも、例えば、ピストンコンロッドの中間にジョイント部を設け、ピストンの上死点位置を変更する中間折れコンロッドタイプを用いても良い。すなわち、内燃機関１０の機械圧縮比（幾何学圧縮比）を変更可能な機構を備える可変圧縮機構であれば上記実施例によって、可変動弁機構２５、過給器２８と相まって中負荷領域における燃費性能の向上、高負荷領域における出力トルクの増大といった効果を得ることができる。
【００４５】
以上、いくつかの実施例に基づき本発明に係る内燃機関の制御装置について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例に係る内燃機関の制御装置の概略構成を示す説明図である。
【図２】本実施例における内燃機関の運転制御処理において実行される処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図３】要求トルクおよび機関回転数に基づいて内燃機関１０の負荷領域を判定するためのマップの一例を示す説明図である。
【図４】判定された負荷領域に応じて設定される負荷別制御条件を示す説明図である。
【図５】吸気バルブの閉弁時期の変化を示す説明図である。
【図６】従来の制御に対する本実施例の利点を説明する、低・中・高負荷領域における燃費率とトルクとの関係を表す特性線を示す説明図である。
【図７】特に中負荷領域における本実施例と従来制御との燃費率とトルクとの対比を示す説明図である。
【図８】本実施例における、中負荷領域から高負荷領域への移行時における吸気バルブタイミングによる圧縮比の変化、機械圧縮比の変化、実圧縮比の変化の様子を模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
１０…内燃機関
１１…シリンダ
１２…シリンダブロック
１３…ピストン
１４…クランクケース
１５…シリンダヘッド
１６…吸気ポート
１６１…吸気バルブ
１７…排気ポート
１７１…排気バルブ
１８…吸気管
１９…排気管
２０…可変圧縮比機構
２１…アクチュエータ
２５…可変動弁機構
２６…アクチュエータ
２８…過給器
２８１…ウェストゲートバルブ
２９…インタークーラー
３０…吸気制御バルブ
３１…昇圧ポンプ
３２…点火プラグ
４０…制御ユニット
５０…アクセル開度センサ
５１…速度センサ
５２…クランクポジションセンサ
ＩＣ…吸気側カム
ＥＣ…排気側カム
ＩＪ…燃料噴射弁（インジェクタ）
ＦＤ…燃料デリバリパイプ
【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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