(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、吸気弁の動作を調整することによって燃焼室内に吸入される吸入空気量を調整可能な吸気弁動作調整部と、運転条件を検出し、検出結果に応じて圧縮比変更部と吸気弁動作調整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、吸気弁動作調整部を制御して、吸気弁の動作を、第２の状態において設定される吸気弁の特定の動作とは異なる動作に設定することによって、所定期間における圧縮端温度を、所定期間において吸気弁が特定の動作を実行すると仮定したときの圧縮端温度よりも低くする。【選択図】  図４
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【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、
吸気弁を含み、前記吸気弁の動作を調整することによって前記燃焼室内に吸入される吸入空気量を調整可能な吸気弁動作調整部と、
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吸気弁動作調整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、前記吸気弁動作調整部を制御して、変更期間の初期を含む所定期間における前記吸気弁の動作を、前記第２の状態において設定される前記吸気弁の特定の動作とは異なる動作に設定することによって、前記所定期間における圧縮端温度を、前記所定期間において前記吸気弁が前記特定の動作を実行すると仮定したときの圧縮端温度よりも低くす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、
前記所定期間は、前記変更期間とほぼ等しい、内燃機関。
【請求項３】
請求項１記載の内燃機関であって、
前記所定期間は、前記変更期間の始期に先行する期間を含む、内燃機関。
【請求項４】
請求項１記載の内燃機関であって、
前記制御部は、前記吸気弁の閉タイミングを変更することによって、実圧縮比を変更可能であり、
前記所定期間における実圧縮比は、前記第２の状態における実圧縮比よりも小さく設定される、内燃機関。
【請求項５】
請求項４記載の内燃機関であって、
前記所定期間における実圧縮比は、前記変更期間内の圧縮比の低下に伴って次第に増大するように設定される、内燃機関。
【請求項６】
請求項１記載の内燃機関であって、
前記制御部は、前記吸気弁の作動角を変更可能であり、
前記所定期間における作動角は、前記第２の状態における作動角よりも小さく設定される、内燃機関。
【請求項７】
請求項６記載の内燃機関であって、
前記所定期間における作動角は、前記変更期間内の圧縮比の低下に伴って次第に増大するように設定される、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には（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が高圧縮比に適した値に保持されている。
【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。具体的には、要求される内燃機関の負荷の急激な増大に伴って、燃焼室への吸入空気量が急激に増大する場合にも、圧縮比は迅速に変更されない。このとき、燃焼室内では、エンドガス（燃焼時の未燃混合気）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、
吸気弁を含み、前記吸気弁の動作を調整することによって前記燃焼室内に吸入される吸入空気量を調整可能な吸気弁動作調整部と、
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吸気弁動作調整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、前記吸気弁動作調整部を制御して、変更期間の初期を含む所定期間における前記吸気弁の動作を、前記第２の状態において設定される前記吸気弁の特定の動作とは異なる動作に設定することによって、前記所定期間における圧縮端温度を、前記所定期間において前記吸気弁が前記特定の動作を実行すると仮定したときの圧縮端温度よりも低くすることを特徴とする。
【０００８】
ここで、圧縮端温度とは、燃焼室内のガスが燃焼室内で最も圧縮されるときの温度を意味する。
【０００９】
この装置では、吸気弁の動作を調整することによって、変更期間の初期を含む所定期間における圧縮端温度を抑制することができる。具体的には、従来では、変更期間における吸気弁の動作は、第２の状態において設定される特定の動作と同じ動作に設定されるため、変更期間における吸入空気量は比較的大きくなり、この結果、変更期間における圧縮端温度は比較的高くなる。しかしながら、この装置では、所定期間における吸気弁の動作を調整することによって、所定期間における吸入空気量を比較的小さくすることができるため、所定期間における圧縮端温度を比較的低くすることができる。これにより、所定期間におけるエンドガス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。
【００１０】
上記の装置において、
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。
【００１１】
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。
【００１２】
上記の装置において、
前記所定期間は、前記変更期間の始期に先行する期間を含むことが好ましい。
【００１３】
こうすれば、運転条件の変化から圧縮比の変更開始までの遅延期間に発生し得るノッキングを抑制することができる。
【００１４】
上記の装置において、
前記制御部は、前記吸気弁の閉タイミングを変更することによって、実圧縮比を変更可能であり、
前記所定期間における実圧縮比は、前記第２の状態における実圧縮比よりも小さく設定されるようにしてもよい。
【００１５】
ここで、実圧縮比とは、吸気弁の閉タイミングにおける燃焼室の容積と、燃焼室の最小容積と、の比である。
【００１６】
このように実圧縮比を変更すれば、所定期間における吸入空気量を抑制することができるため、所定期間における圧縮端温度を抑制することができる。また、燃焼室内の混合気が強い圧縮を受けずに済むため、所定期間における圧縮端温度をさらに低下させることができる。
【００１７】
上記の装置において、
前記所定期間における実圧縮比は、前記変更期間内の圧縮比の低下に伴って次第に増大するように設定されることが好ましい。
【００１８】
こうすれば、所定期間において吸入空気量を次第に増大させることができるため、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】
あるいは、上記の装置において、
前記制御部は、前記吸気弁の作動角を変更可能であり、
前記所定期間における作動角は、前記第２の状態における作動角よりも小さく設定されるようにしてもよい。
【００２０】
ここで、作動角とは、吸気弁が開いている期間を意味する。
【００２１】
このように吸気弁の作動角を変更すれば、所定期間における吸入空気量を抑制することができるため、所定期間における圧縮端温度を抑制することができる。
【００２２】
上記の装置において、
前記所定期間における作動角は、前記変更期間内の圧縮比の低下に伴って次第に増大するように設定されることが好ましい。
【００２３】
こうすれば、所定期間において吸入空気量を次第に増大させることができるため、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。
【００２４】
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。
【００２５】
【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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。なお、圧縮比は、ピストンが下死点に位置するときの燃焼室の最大容積Ｖｂとピストンが上死点に位置するときの燃焼室の最小容積Ｖｔとを用いて、Ｖｂ／Ｖｔで表される。
【００２９】
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。なお、吸気弁２１を駆動する動弁機構２５は、可変動弁機構である。
【００３０】
吸気ポート２３には、吸気管５０が接続されており、排気ポート２４には、排気管５８が接続されている。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。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。
【００３１】
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、可変動弁機構２５、点火プラグ２７、燃料噴射弁５５などを制御する。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
ステップＳ１０２ｂ（図２）では、検出された運転条件に応じて吸気弁の動作の制御が実行される。具体的には、ＥＣＵ６０は、可変動弁機構２５を制御することによって、吸気弁２１の動作を調整する。これによって、燃焼室内に実際に吸入される吸入空気量が調整される。ここで、「吸入空気量」とは、圧縮行程において、燃焼室内で圧縮を受ける空気量を意味している。なお、吸気弁の動作の制御については、さらに後述する。
【００３９】
ステップＳ１０２ｃでは、検出された運転条件に応じて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。
【００４０】
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内に格納された運転条件に応じた目標空燃比を示すマップを用いて決定される。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。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。
【００４１】
ステップＳ１０２ｄでは、検出された運転条件に応じて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内に格納された運転条件に応じた目標点火時期を示すマップを用いて決定される。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。
【００４２】
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、急激に大きくなる。しかしながら、圧縮比は、迅速に変更されない。すなわち、変更期間では、現行圧縮比に対して、吸入空気量が過大となる。このとき、燃焼室内では、圧縮端温度がかなり高くなる。ここで、圧縮端温度とは、燃焼室に吸入されたガスが燃焼室内で最も圧縮されるときの温度、換言すれば、圧縮行程においてピストンが上死点に位置するときのガス温度を意味する。そして、圧縮端温度が高くなると、エンドガス（燃焼時の未燃混合気）が自発火温度まで上昇して自発火し、この結果、ノッキングなどの異常燃焼が発生してしまう。
【００４３】
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。
【００４４】
そこで、本実施例では、図２のステップＳ１０２ｂにおいて、吸気弁の動作を工夫することによって、変更期間における吸入空気量を抑制し、この結果、変更期間における圧縮端温度を抑制してノッキングの発生を抑制している。より具体的には、本実施例では、吸気弁の位相を変更している。この説明から分かるように、本実施例の可変動弁機構２５は、可変バルブタイミング方式を採用している。この方式では、カムの位相を変更することによって、吸気弁２１の開閉タイミングが変更される。
【００４５】
なお、変更期間では、図２のステップ１０２ｃ，１０２ｄにおける燃料噴射および点火時期の制御は、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。
【００４６】
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、吸気弁の位相の変化を示し、図４（ｄ）は、吸入空気量の変化を示す。
【００４７】
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。
【００４８】
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。このため、本実施例では、図４（ｃ）に示すように、変更期間Ｔｂにおいて吸気弁の位相を遅角側に変更している。
【００４９】
図５は、第１実施例における吸気弁の動作を示す説明図である。なお、図５では、吸気弁２１の動作と共に、排気弁２２の動作も示されている。リフト量の変化から分かるように、排気弁２２は、排気行程において開状態に設定され、吸気弁２１は、吸入行程において開状態に設定される。曲線Ｖ１ａ，Ｖ１ｂ，Ｖ１ｃは、それぞれ、図４の期間Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃにおける吸気弁２１の動作を示している。
【００５０】
図示するように、各期間Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃにおける作動角（すなわち吸気弁が開いている期間）は等しく設定されているが、期間Ｔａ，Ｔｃにおける開閉タイミングと期間Ｔｂにおける開閉タイミングとは異なっている。より具体的には、期間Ｔｂでは、吸気弁の開閉タイミングは、期間Ｔａ，Ｔｃにおける開閉タイミングよりも遅角側にシフトしている。このとき、期間Ｔｂにおける吸気弁の閉タイミングと下死点との角度差は、期間Ｔａ，Ｔｃにおける吸気弁の閉タイミングと下死点との角度差よりも、大きく設定される。すなわち、図５に示すように吸気弁の位相を変更することによって、期間Ｔｂにおける実圧縮比を、期間Ｔａ，Ｔｃにおける実圧縮比よりも小さく設定することができる。なお、実圧縮比は、吸気弁の閉タイミングを基準とする容積比を意味しており、吸気弁の閉タイミングにおける燃焼室の容積Ｖｍと、ピストンが上死点に位置するときの燃焼室の最小容積Ｖｔとを用いて、Ｖｍ／Ｖｔで表される。
【００５１】
このように、期間Ｔｂにおいて吸気弁の位相を変更することによって、換言すれば、実圧縮比を変更することによって、期間Ｔｂ，Ｔｃにおけるスロットル開度が同じであるにも関わらず（図４（ａ））、期間Ｔｂにおける吸入空気量を抑制することができる（図４（ｄ））。このため、期間Ｔｂにおける圧縮端温度を抑制することが可能となる。すなわち、期間Ｔｂにおいて吸気弁の位相を変更しない場合（図４（ｃ），（ｄ）の破線）と比較して、換言すれば、期間Ｔｂにおける吸気弁の位相が、期間Ｔｃにおいて設定されるべき位相に設定される場合と比較して、期間Ｔｂにおける吸入空気量を小さくすることができ、この結果、期間Ｔｂにおける圧縮端温度を低くすることが可能となる。また、本実施例では、期間Ｔｂにおいて実圧縮比が比較的低く設定されるため、圧縮行程において燃焼室内の混合気が強い圧縮を受けずに済み、この結果、圧縮端温度をより低くすることができるという利点もある。
【００５２】
本実施例の構成を採用すれば、変更期間における圧縮端温度を比較的低くすることができるため、変更期間における燃焼室内のエンドガス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。
【００５３】
なお、本実施例では、期間Ｔａにおける吸気弁の位相と期間Ｔｃにおける吸気弁の位相とは、ほぼ同じ位相に設定されているが、異なる位相に設定されていてもよい。
【００５４】
また、本実施例では、変更期間Ｔｂにおいて、吸気弁２１の位相を遅角側にシフトさせることによって実圧縮比を低下させているが、これに代えて、吸気弁の位相を進角側にシフトさせることによって、より具体的には、吸気弁の閉タイミングを下死点よりも前に設定することによって、実圧縮比を低下させるようにしてもよい。
【００５５】
一般には、吸気弁の閉タイミングを変更することによって、期間Ｔｂにおける実圧縮比を、期間Ｔｃにおける実圧縮比よりも小さく設定すればよい。
【００５６】
以上の説明から分かるように、本実施例におけるエンジン本体１０が本発明における圧縮比変更部に相当し、吸気弁５１と可変動弁機構２５とが本発明における吸気弁動作調整部に相当する。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。
【００５７】
Ｂ．第２実施例：
図６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６は、図４とほぼ同じであるが、図６（ｃ）が変更されている。
【００５８】
具体的には、第１実施例では、変更期間Ｔｂにおける吸気弁の位相は、一定に保持されているが、本実施例では、次第に進角側に変更されている。なお、この変更は、吸気弁の位相を図５の曲線Ｖ１ｂから曲線Ｖ１ｃへ連続的にシフトさせることによって実現される。このとき、図６（ｄ）に示すように、変更期間Ｔｂにおける吸入空気量は次第に増大する。
【００５９】
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、吸入空気量が大きくなり、圧縮端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、本実施例のように、期間Ｔｂにおいて吸気弁の位相を次第に進角側にシフトさせれば、換言すれば、期間Ｔｂにおいて実圧縮比を次第に増大させれば、変更期間の初期においてノッキングの発生を確実に抑制することができると共に、変更期間の後期における吸入空気量を増大させ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。
【００６０】
Ｃ．第３実施例：
第１および第２実施例では、吸気弁の動作の調整期間は、圧縮比の変更期間とほぼ等しく設定されている。ところで、圧縮比の変更は、吸入空気量が既に増大した後に、開始される場合もある。この場合には、圧縮比の変更開始時に、圧縮比が比較的高い状態であるにも関わらず、吸入空気量が大きくなる。そこで、本実施例では、圧縮比の変更開始前に、吸気弁の動作を調整している。
【００６１】
図７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７は、図４とほぼ同じであるが、図７（ｃ）が変更されている。
【００６２】
図示するように、本実施例では、スロットル開度が大きく設定されると（より具体的には、アクセル開度が大きく設定されると）、直ちに、吸気弁の位相が遅角側にシフトされ、実圧縮比が小さく設定される。このように、変更期間の始期（変更開始点）に先行する期間において吸気弁の動作を変更すれば、圧縮比の変更開始前における吸入空気量の増大を抑制することができるため、運転条件の変化から圧縮比の変更開始までの遅延期間に発生し得るノッキングを抑制することができる。
【００６３】
Ｄ．第４実施例：
第１ないし第３実施例では、変更期間におけるノッキングの発生は、吸気弁の位相（すなわち実圧縮比）を変更することによって抑制されている。一方、本実施例では、吸気弁の作動角を変更することによって、変更期間におけるノッキングの発生が抑制されている。ただし、本実施例では、吸気弁の作動角の変更に伴って、吸気弁のリフト量も変更されている。この説明から分かるように、本実施例の可変動弁機構２５は、可変バルブタイミング・リフト方式を採用している。この方式では、カムのプロフィルを変更することによって、吸気弁２１の作動角とリフト量とが変更される。
【００６４】
図８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８（ａ）は、スロットル開度の変化を示し、図８（ｂ）は、圧縮比の変化を示す。図８（ｃ）は、吸気弁の作動角の変化を示し、図８（ｄ）は、吸入空気量の変化を示す。
【００６５】
図９は、第４実施例における吸気弁の動作を示す説明図である。なお、図９では、吸気弁２１の動作と共に、排気弁２２の動作も示されている。曲線Ｖ２ａ，Ｖ２ｂ，Ｖ２ｃは、それぞれ、図８の期間Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃにおける吸気弁２１の動作を示している。
【００６６】
なお、可変バルブタイミング・リフト方式を採用するエンジンでは、通常、スロットル弁の動作（開度）と吸気弁の動作（作動角およびリフト量）とは、アクセル開度（すなわち要求空気量）に応じて、予め対応付けられている。すなわち、本実施例では、エンジン負荷に応じて、スロットル開度の動作と吸気弁の動作との双方が変更されている。
【００６７】
具体的には、図８，図９に示すように、エンジン負荷が比較的低く、圧縮比が比較的高く設定される期間Ｔａでは、スロットル開度が比較的小さな値に設定されていると共に、吸気弁の作動角（およびリフト量）が比較的小さな値に設定されている。また、エンジン負荷が比較的大きく、圧縮比が比較的低く設定される期間Ｔｃでは、スロットル開度が比較的大きな値に設定されていると共に、吸気弁の作動角が比較的大きな値に設定されている。
【００６８】
そして、本実施例では、期間Ｔｂにおけるスロットル開度は、期間Ｔｃにおけるスロットル開度と等しい値に設定されており、期間Ｔｂにおける作動角は、期間Ｔａにおける作動角より大きく、期間Ｔｃにおける作動角より小さな値に設定されている。このように、期間Ｔｂにおいて吸気弁の作動角を変更することによって、期間Ｔｂ，Ｔｃにおけるスロットル開度が同じであるにも関わらず（図８（ａ））、期間Ｔｂにおける吸入空気量を抑制することができる（図８（ｄ））。このため、期間Ｔｂにおける圧縮端温度を抑制することが可能となる。すなわち、吸気弁の作動角を変更しない場合（図８（ｃ），（ｄ）の破線）と比較して、換言すれば、期間Ｔｂにおける吸気弁の作動角が、期間Ｔｃにおいて設定されるべき作動角に設定される場合と比較して、期間Ｔｂにおける吸入空気量を小さくすることができ、この結果、期間Ｔｂにおける圧縮端温度を低くすることができる。
【００６９】
なお、図９に示すように、期間Ｔｂにおける吸気弁の閉タイミングと下死点との角度差と、期間Ｔｃにおける吸気弁の閉タイミングと下死点との角度差とは、ほぼ同じである。換言すれば、期間Ｔｂにおける実圧縮比と期間Ｔｃにおける実圧縮比とは、ほぼ同じである。しかしながら、期間Ｔｂにおける吸気弁の作動角（およびリフト量）は、期間Ｔｃにおける吸気弁の作動角（およびリフト量）よりも小さいため、期間Ｔｂにおける吸入空気量を抑制することが可能となっている。
【００７０】
本実施例の構成を採用すれば、第１実施例と同様に、変更期間における圧縮端温度を比較的低くすることができるため、変更期間における燃焼室内のエンドガス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の発生を抑制することが可能となる。
【００７１】
なお、本実施例では、図８（ａ），（ｃ）に示すように、期間Ｔｂにおけるスロットル開度は、期間Ｔａにおける開度よりも大きく、期間Ｔｃにおける開度と等しい値に設定されており、期間Ｔｂにおける吸気弁の作動角（およびリフト量）は、期間Ｔａにおける作動角よりも大きく、期間Ｔｃにおける作動角よりも小さな値に設定されている。しかしながら、これに代えて、期間Ｔｂにおけるスロットル開度を、期間Ｔａ，Ｔｃにおける２つの開度の中間の値に設定すると共に、期間Ｔｂにおける吸気弁の作動角を、図８（ｃ）に示す作動角よりもやや大きな値に設定するようにしてもよい。このようにしても、期間Ｔｂにおける吸入空気量を、図８（ｄ）と同じ吸入空気量に設定することができる。また、期間Ｔｂにおけるスロットル開度を、図８（ａ）と同様に、期間Ｔｃにおける開度と等しい値に設定すると共に、期間Ｔｂにおける吸気弁の作動角を、期間Ｔａにおける吸気弁の作動角と等しい値に設定するようにしてもよい。こうすれば、変更期間におけるノッキングの発生をより抑制することができる。
【００７２】
また、本実施例では、期間Ｔａにおける吸気弁の作動角（およびリフト量）は、期間Ｔｃにおける吸気弁の作動角と異なる値に設定されている。しかしながら、これに代えて、期間Ｔａにおける吸気弁の作動角と期間Ｔｃにおける吸気弁の作動角とをほぼ等しい値に設定し、期間Ｔｂにおける吸気弁の作動角を、期間Ｔａ，Ｔｃにおける吸気弁の作動角よりも小さな値に設定するようにしてもよい。このようにしても、図８（ｄ）と同様の吸入空気量変化を実現することができる。
【００７３】
一般には、期間Ｔｂにおける作動角は、期間Ｔｃにおける作動角よりも小さく設定されていればよい。
【００７４】
Ｅ．第５実施例：
図１０は、第５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１０は、図８とほぼ同じであるが、図１０（ｃ）が変更されている。
【００７５】
具体的には、第４実施例では、変更期間Ｔｂにおける吸気弁の作動角およびリフト量は、一定に保持されているが、本実施例では、次第に増大している。なお、この変更は、吸気弁の作動角およびリフト量を図９の曲線Ｖ２ｂから曲線Ｖ２ｃへ連続的にシフトさせることによって実現される。このとき、図１０（ｄ）に示すように、変更期間Ｔｂにおける吸入空気量は次第に増大する。
【００７６】
本実施例の構成を採用すれば、第２実施例と同様に、変更期間の初期においてノッキングの発生を確実に抑制することができると共に、変更期間の後期における吸入空気量を増大させ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。
【００７７】
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。
【００７８】
（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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
（２）第１ないし第３実施例の可変動弁機構では、カムの位相を変更可能な可変バルブタイミング方式が採用されている。また、第４および第５実施例の可変動弁機構では、カムの位相およびリフト量を変更可能な可変バルブタイミング・リフト方式が採用されている。しかしながら、可変動弁機構は、カムのリフト量のみを変更可能な可変バルブリフト方式や、カムの作動角のみを変更可能な可変バルブ作動角方式などの他の方式を採用していてもよい。
【００８２】
また、上記実施例では、吸気弁の動作は、カムを有する可変動弁機構によって制御されているが、これに代えて、ソレノイドコイルを有する電磁駆動機構によって制御されていてもよい。こうすれば、吸気弁の位相や、リフト量、作動角などを任意に変更することができるという利点がある。
【００８３】
一般には、吸気弁動作調整部は、吸気弁を含み、吸気弁の動作を調整することによって燃焼室内に吸入される吸入空気量を調整可能であればよい。
【００８４】
（３）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、吸気弁の動作が調整されているが、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、吸気弁の動作を調整するようにしてもよい。例えば、図４において、期間Ｔｂの前半期間で、吸気弁の位相を遅角側にシフトさせ、後半期間で、吸気弁の位相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、吸気弁の動作の調整期間と変更期間とをほぼ等しく設定すれば、変更期間に生じ得る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。
【００８５】
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ける圧縮端温度が抑制されるように、吸気弁の動作を調整すればよい。なお、圧縮端温度は、例えば、燃焼室に温度センサを設けることによって、測定可能である。
【００８６】
（４）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。
【００８７】
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実施例における吸気弁の動作を示す説明図である。
【図６】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７】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８】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９】第４実施例における吸気弁の動作を示す説明図である。
【図１０】第５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。
【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
２５…可変動弁機構
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…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
１００…エンジン
【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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