(57)【要約】【課題】圧縮を可変する機構を有するエンジンで、バッテリが正常でないとき、圧縮比の制御を行なわないと、圧縮比の制御による燃焼効率の向上といった効果を享受できない。【解決手段】バッテリ６０の状態を、スタータモータ４５の使用中などの高負荷条件下で計測し、バッテリ６０が正常の場合（Ｆ＝１）には、通常のマップで圧縮比の制御を行ない（ステップＳ１５０）、バッテリが正常でないと判断した場合には、通常時のマップより圧縮比の切換が生じにくいマップに切り替えて圧縮比の切換制御を行なう（ステップＳ１６０）。バッテリ６０が正常でない場合でも、圧縮比の切換制御を行なうことができるので、バッテリ６０に無用な負荷を掛けないようにして、かつ圧縮比の制御によるエンジン２０の燃焼効率の改善といったメリットを享受することができる。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関における混合気の圧縮比を制御する圧縮比制御装置であって、
バッテリからの電力を利用して動作するアクチュエータを駆動して、前記圧縮比を可変する圧縮比可変機構と、
前記内燃機関の運転状態を、所定の判定条件である第１の判定条件に照らして、前記アクチュエータを制御し、該内燃機関の圧縮比を制御する圧縮比制御手段と、
前記バッテリの状態を検出するバッテリ状態検出手段と、
該検出されたバッテリの状態が、所定以上の負荷を避けるべき状態にあるか否かを判断する判断手段と、
前記バッテリが前記状態にあると判断したときには、前記圧縮比制御手段における前記判定条件を、前記第１の判定条件とは異なる第２の判定条件に切り替える判定条件切換手段と
を備えた圧縮比可変機構を有する内燃機関の制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の内燃機関の制御装置であって、
前記第２の判定条件は、前記内燃機関における燃焼圧に抗して前記圧縮比の変更を行なう制御の頻度を低下する条件である
圧縮比可変機構を有する内燃機関の制御装置。
【請求項３】
請求項１記載の内燃機関の制御装置であって、
前記第２の判定条件は、前記第１の判定条件より、前記圧縮比の切換頻度を低くする条件である圧縮比可変機構を有する内燃機関の制御装置。
【請求項４】
請求項３記載の内燃機関の制御装置であって、
前記第２の判定条件は、前記第１の判定条件より、圧縮比を高から低に切り替える条件と低から高に切り替える条件のヒステリシスが大きい条件である圧縮比可変機構を有する内燃機関の制御装置。
【請求項５】
請求項３記載の内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関の状態であって、前記圧縮比の制御に影響を与える少なくとも一つの状態を検出する内燃機関状態検出手段と、
該検出された内燃機関の状態に基づいて、前記圧縮比の切換頻度を調整する手段と
を備えた圧縮比可変機構を有する内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記バッテリ状態検出手段は、前記バッテリの劣化の程度を検出する手段である請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記バッテリ状態検出手段は、前記バッテリに高負荷を接続した状態の電圧と、非接続状態の電圧とを比較することにより、前記バッテリの劣化を検出する手段である請求項６記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記バッテリ状態検出手段は、前記バッテリに高負荷をかけた状態で前記検出を行なう請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
請求項８記載の内燃機関の制御装置であって、
前記バッテリに加える高負荷は、スタータモータ、ヘッドライト、空調装置の電動コンプレッサ、電動パワーステアリングの電動ポンプ、パワーウィンドウのモータ、電動ロックのアクチュエータ、触媒暖気システムのヒータ、エンジン始動時の加熱装置用ヒータのうちの少なくとも一つである圧縮比制御装置。
【請求項１０】
前記バッテリ状態検出手段は、前記バッテリの充電状態の多寡を検出する手段で請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
前記圧縮比可変機構は、前記内燃機関のシリンダヘッドとシリンダブロックとの相対的な位置を、前記アクチュエータにより変更することにより、シリンダ長を可変する機構である請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１２】
バッテリからの電力を利用して動作するアクチュエータを駆動して、内燃機関における混合気の圧縮比を制御する方法であって、
前記バッテリの状態を検出し、
該検出されたバッテリの状態が、所定以上の負荷を避けるべき状態にあるか否かを判断し、
前記内燃機関の運転状態を、所定の判定条件である第１判定条件に照らして、該内燃機関の圧縮比を制御すると共に、前記バッテリが前記状態にあると判断したときには、前記判定条件を、前記第１の判定条件とは異なる第２の判定条件に切り替えて、前記内燃機関における圧縮比を制御する
内燃機関の圧縮比制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮比可変機構を有する内燃機関の制御装置およびその制御方法に関し、詳しくはバッテリからの電力を利用して動作するアクチュエータを駆動して、内燃機関における混合気の圧縮比を制御する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、内燃機関の圧縮比を内燃機関の運転状態に応じて変更し、内燃機関の運転効率を高めようとする技術が種々提案されている。圧縮比の変更は、内燃機関の効率を高めるという点では、優れた技術だが、圧縮比を変更するための仕組みが必要であり、通常、電動のアクチュエータなどにより、何らかの部材を駆動して、圧縮比の変更を行なっている。
【０００３】
圧縮比の変更は種々の手法、例えばシリンダをシリンダブロックに属する部分とシリンダヘッドに属する部分とに分け、両者の相対的な位置関係をモータなどのアクチュエータにより変更する機構が知られている。いずれの構造でも、爆発燃焼を伴う運転中の内燃機関において圧縮比を変更しようとすると、燃焼圧に抗して部材を移動する必要が生じる。このため、従来の装置では、モータ等のアクチュエータを駆動するのにかなりの電力を要することから、バッテリ電圧が所定値以下の場合には、圧縮比の切換を行なわず、圧縮比を低圧縮比に固定するものが、提案されている（下記特許文献１参照）。
【特許文献１】
特開平１−１２５５２８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる内燃機関の制御装置では、圧縮比を低圧縮比に固定してしまうので、燃費の改善という圧縮比制御の効果を十分に引き出すことができないという問題があった。また、バッテリの充電状態による一律の判断で圧縮比を低圧縮比に固定してしまうので、内燃機関制御の実態に合わない点があることも指摘されていた。バッテリの充電状態を検出していると言っても、バッテリが経年変化により劣化している場合とそうでない場合では、圧縮比可変機構のアクチュエータを駆動できるか否か、という判断は異なることも考えられるからである。
【０００５】
本発明の装置は、こうした問題を解決し、内燃機関の圧縮比の制御を、バッテリの状態により、柔軟に行なうことを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段及びその作用・効果】
上記課題の少なくとも一部を解決する本発明の装置は、
内燃機関における混合気の圧縮比を制御する圧縮比制御装置であって、
バッテリからの電力を利用して動作するアクチュエータを駆動して、前記圧縮比を可変する圧縮比可変機構と、
前記内燃機関の運転状態を、所定の判定条件である第１の判定条件に照らして、前記アクチュエータを制御し、該内燃機関の圧縮比を制御する圧縮比制御手段と、
前記バッテリの状態を検出するバッテリ状態検出手段と、
該検出されたバッテリの状態が、所定以上の負荷を避けるべき状態にあるか否かを判断する判断手段と、
前記バッテリが前記状態にあると判断したときには、前記圧縮比制御手段における前記判定条件を、前記第１の判定条件とは異なる第２の判定条件に切り替える判定条件切換手段と
を備えたことを要旨としている。
【０００７】
かかる内燃機関の制御装置に対応した内燃機関の制御方法の発明は、
バッテリからの電力を利用して動作するアクチュエータを駆動して、内燃機関における混合気の圧縮比を制御する方法であって、
前記バッテリの状態を検出し、
該検出されたバッテリの状態が、所定以上の負荷を避けるべき状態にあるか否かを判断し、
前記内燃機関の運転状態を、所定の判定条件である第１判定条件に照らして、該内燃機関の圧縮比を制御すると共に、前記バッテリが前記状態にあると判断したときには、前記判定条件を、前記第１の判定条件とは異なる第２の判定条件に切り替えて、前記内燃機関における圧縮比を制御すること
を要旨としている。
【０００８】
かかる内燃機関の制御装置および制御方法によれば、内燃機関の運転状態を、所定の判定条件である第１の判定条件に照らして、内燃機関の圧縮比を制御しており、この混合気の圧縮比の制御は、バッテリからの電力を利用して動作するアクチュエータを駆動することで行なっている。本発明では、このバッテリの状態を検出し、バッテリの状態が、所定以上の負荷を避けるべき状態にあるか否かを判断して、所定以上の負荷を避けるべき状態にあると判断した場合には、第１の判定条件とは異なる第２の判定条件を用いて、内燃機関における圧縮比の制御を行なう。従って、バッテリが所定以上の負荷を避けるべき状態にあると判断した場合でも、圧縮比を低圧縮比に固定するといった画一的な制御を行なうのではなく、第２の判定条件により、圧縮比を制御することができる。このため、内燃機関を効率よく運転できる可能性が高まり、燃費の改善を期待することができる。
【０００９】
かかる圧縮比の制御において、第２の判定条件は、内燃機関における燃焼圧に抗して前記圧縮比の変更を行なう制御の頻度を低下する条件とすることができる。圧縮比の変更は、例えばシリンダ長の変更などによる場合、燃焼圧に抗して変更する場合と燃焼圧を利用して変更する場合とがあり得る。通常、圧縮比を高くする場合は燃焼圧に抗して制御を行なう必要がある。従って、圧縮比の変更を行なう制御の頻度を単純に低下させるのではなく、燃焼圧に抗した変更についてその頻度を下げる制御を行なえば、燃焼圧に抗してアクチュエータを作動させる頻度が低下するため、バッテリにかかる負荷を低減することができる。また、燃焼圧を利用して圧縮比を変更する制御に関しては、バッテリからアクチュエータへ供給する電力が小さくなるため、頻度を変更しないようにしても良い。もとより、頻度は低くするが、燃焼圧に抗した変更の場合の頻度の低減より、小幅な変更にとどめても良い。
【００１０】
また、第２の判定条件としては、第１の判定条件より、圧縮比の切換頻度を低くする条件とすることも可能である。圧縮比の切換には、バッテリの電力を利用することになるので、その頻度を低下すれば、バッテリに過度の負担を掛けることがなく、かつ圧縮比の制御による内燃機関の運転効率の改善、ひいては燃費の改善といった効果を期待することができる。
【００１１】
こうした頻度の低下は、例えば、第２の判定条件を、第１の判定条件と比べて、圧縮比を高から低に切り替える条件と低から高に切り替える条件のヒステリシスが大きい条件とすることにより実現することもできる。判定条件のヒステリシスが大きければ、切換の頻度は通常低下する。もとより、タイマやカウンタなどを設けて、一度切換がおきれば所定期間切換を禁止する構成をとることも可能である。
【００１２】
また、こうした圧縮比の制御に際しては、内燃機関の状態であって、圧縮比の制御に影響を与える少なくとも一つの状態を検出し、この内燃機関の状態に基づいて、切換頻度を調整するものとしても良い。内燃機関の状態としては、例えば冷却水の温度や潤滑油温度、吸入空気温、オクタン価，セタン価などの燃料の性状、あるいはアイドル状態か否かの別、運転サイクルを切り替える機構を備えた内燃機関では２サイクル運転か４サイクル運転の別、運転気筒数を可変できる内燃機関では運転されている気筒数、更には内燃機関の吸排気バルブのバルブタイミングなど、種々の状態を想定することができる。これらの状態によって切換頻度を調整すれば、バッテリへの所定以上の負荷を避けるべき状態にある場合でも、バッテリに過度の負荷をかけることなく内燃機関の圧縮比の制御を行なうことができ、しかも内燃機関の状態に応じてその切換頻度を調整できるから、内燃機関の運転効率を高め、ひいては燃費を改善することができる。
【００１３】
判断のもとになるバッテリの状態としては、バッテリの劣化の程度を検出するもとのしてもよい。バッテリが劣化してくると、所定以上の負荷を避けるべきかいなかの判断が変わるからである。こうしたバッテリの劣化は、バッテリに高負荷を接続した状態の電圧と、非接続状態の電圧とを比較することにより、簡易に検出することができる。
【００１４】
また、バッテリの状態に対する判断を的確に行なうために、バッテリに高負荷をかけた状態で検出を行なうものとしても良い。こうした高負荷の例としては、スタータモータ、ヘッドライト、空調装置の電動コンプレッサなどを挙げることができる。
【００１５】
もとより、検出するバッテリの状態としては、バッテリの劣化のみならず、バッテリの充電状態の多寡であっても良い。バッテリの充電状態が不足している場合には、同様に、圧縮比の切換のためにバッテリから電力の供給をさせない方が望ましい場合があり、その場合でも、画一的に圧縮比の制御を行なわないのではなく、第２の判定条件により制御を行なうことで、内燃機関の運転効率の向上といった効果を期待できるからである。
【００１６】
圧縮比可変機構としては、種々のものを採用可能であるが、内燃機関のシリンダヘッドとシリンダブロックとの相対的な位置を、アクチュエータにより変更することにより、シリンダ長を可変する機構を用いることができる。かかる機構は、構成がシンプルであり、かつ圧縮比の変更に燃焼圧の作用を受けるので、圧縮比の切換頻度を変更するといった制御の判定条件の変更によるメリットを享受するところが大きいからである。もとより、他の可変機構、例えば中折れコンロッドを用いた構成や偏心ピストンピンを用いた構成などを採用することも差し支えない。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
（１）実施例の構成：
はじめに、実施例の構成について図１を用いて説明する。図１は本実施例の圧縮比可変機構を備えた内燃機関の制御装置の概略構成を示す説明図である。図示するように、この制御装置１０は、エンジン２０に設けられた圧縮比可変機構３０，スタータモータ４０，発電機５０，バッテリ６０，バッテリの電圧を検出する電圧検出回路７０，圧縮比の可変制御を行なう圧縮比制御ＥＣＵ８０から構成されている。
【００１８】
エンジン２０は、４気筒エンジンであり、そのシリンダヘッド２１には、燃料噴射弁（図示せず）、吸気バルブ２２，排気バルブ２３，点火プラグ２４などが取り付けられている。また、シリンダブロック２５の冷却用のウォータージャケットには冷却水温センサ２６が設けられている。このエンジン２０は、吸排気バルブ２２，２３を開閉弁して、ガソリンと空気からなる混合気を、シリンダ内に吸入し、この混合気に、点火プラグ２４に形成した火花により着火して混合気を爆発的に燃焼させる。この爆発燃焼によるエネルギによりピストン２７を押し下げ、コンロッド２８を介してクランクシャフト２９を回転する。吸排気バルブ２２，２３の開閉弁制御や燃料噴射制御、更には点火プラグ２４への火花形成のタイミングを制御する点火時期制御などは、従来のもと基本的には変わらないので、説明は省略する。なお、図示の都合上、図１ではコンロッド２８の途中で破断し、クランクシャフト２９等については、図示方向を直角に変えて描画している。
【００１９】
このエンジン２０は、圧縮比を、シリンダ長を変更することで可変している。即ち、このエンジン２０は、シリンダブロック２５を、ロアケース（クランクケース）３１に対してシリンダ軸方向に移動することで、ピストン２７が上死点ＴＤＣに到ったときの燃焼室の体積を可変して、圧縮比を可変しているのである。この移動を行なうのが、シリンダブロック２５とロアケース３１との間に設けられた圧縮比可変機構３０である。この圧縮比可変機構３０は、電動式のモータ３２とカム機構３３とを備え、このモータ３２の回転により、カム機構３３に設けられた駆動軸３７が回転されると、この駆動軸３７に偏心軸３９を介して取り付けられたカムシャフト３６のシリンダ軸方向の位置が変更される。カムシャフト３６はブロック４１に設けられた収納孔３５に回転自由に収納されている。収納孔３５が設けられたこのブロック４１は、シリンダブロック２５側に固定されている。従って、カムシャフト３６の軸中心が移動すれば、シリンダブロック２５全体が移動して燃焼室容積が変更され、結果的に圧縮比を可変することができる。
【００２０】
他方、駆動軸３７が収納される収納孔３８を備えたブロック４２は、ロアケース３１に固定されている。駆動軸３７に対して偏心軸３９は固定されておらず、回転可能である。他方、カムシャフト３６は偏心軸３９に固定されている。駆動軸３７とカムシャフト３６とは、偏心軸３９を介して偏心した状態に組み立てられている。シリンダブロック２５が最もロアケース３１側に位置しているとき、カムシャフト３６と駆動軸３７とは、その軸中心をほぼ一致させている。なお、図示の都合上、カム機構３３は、１組のみ図示したが、同一の機構がシリンダブロック２５の両側に設けられている。また、駆動軸３７とカムシャフト３６は、気筒毎に一つずつ、かつ交互に設けられており、複数個の駆動軸３７とカムシャフト３６とを一つの偏心軸３９が貫く構造となっている。
【００２１】
この圧縮比可変機構３０は、圧縮比の制御を行なう際、モータ３２を駆動して、伝達用のウォームギア３４を回転する。このウォームギア３４の回転により、駆動軸３７は回転され、駆動軸３７に嵌合された偏心軸３９は、駆動軸３７の回転中心の回りで公転しようとする。このとき、偏心軸３９の公転に伴い、この偏心軸３９に固定されたカムシャフト３６が回転するが、その回転中心は、駆動軸３７の回転中心とずれており、カムシャフト３６も移動しようとする。カムシャフト３６を収納したブロック４１は、横方向の動きが規制されているから、駆動軸３７の回転に伴って、カムシャフト３６は、駆動軸３７と略同軸上の位置から、徐々にせり上がり、図１に示すように、シリンダブロック２５側にその軸中心の位置を変える。カムシャフト３６は、収納孔３８に収納され、この収納孔３８が設けられたブロック４１は、上述したようにシリンダブロック２５に固定されているから、結果的に、シリンダブロック２５は、ロアケース３１から離間する方向に位置を変えることになる。シリンダブロック２５がロアケース３１側から離間すれば、ピストン２７が上死点ＴＤＣとなったときの燃焼室の体積は大きくなるから、圧縮比は低下することになる。
【００２２】
上述したエンジン２０の運転により回転されるクランクシャフト２９には、クラッチ４６を介して、スタータモータ４５が結合されている。またクランクシャフト２９には、ドライブプーリ５５が設けられ、伝達ベルト５７を介して、発電機５０が結合されている。発電機５０は、クランクシャフト２９が回転すれば、運転されて発電を行なう。発電した電力は、バッテリ６０の充電に用いられる。スタータモータ４５は、車両の始動時に、エンジン２０をクランキングするのに用いられる。このとき、圧縮比制御ＥＣＵ８０は、クラッチ４６を駆動して、スタータモータ４５とクランクシャフト２９とを、機械的に結合する。なお、スタータモータ４５にせよ、圧縮比可変機構３０のモータ３２にせよ、その駆動は、圧縮比制御ＥＣＵ８０により行なわれるが、駆動のための電力はバッテリ６０から供給される。図１では、電力の供給を行なう電力ラインを太線で示した。
【００２３】
バッテリ６０は、充放電可能な二次電池であり、上述したモータ３２，スタータモータ４５などに電力を供給する。もとより、車両のヘッドライトやエアコンの電動式コンプレッサ、電動パワーステアリングの電動ポンプ、パワーウィンドウのモータ、電動ロックのアクチュエータ、触媒断機システムのヒータ、エンジン始動時の加熱装置用ヒータ（グロープラグ）などにも電力を供給しているが、それらの部品およびそれらの部品に電力を供給する電源ラインの図示は省略した。バッテリ６０の正負の電極間には、電圧検出回路７０が接続されている。この電圧検出回路７０は、圧縮比制御ＥＣＵ８０に接続されており、圧縮比制御ＥＣＵ８０は、いつでもバッテリ６０の電極間電圧ＶＢを読み取ることができる。この他、圧縮比制御ＥＣＵ８０には、冷却水温センサ２６など、他のセンサやアクチュエータなども接続されている。なお、これらのセンサやアクチュエータは、説明の都合上、圧縮比制御ＥＣＵ８０に直接接続されているものとして説明するが、車両には複数のＥＣＵが搭載されていることが多く、各センサやアクチュエータを、いくつかのＥＣＵに分散して接続し、ＥＣＵ間で通信を行なうことにより、各センサのデータや各アクチュエータの動作を共有する構成とすることも差し支えない。
【００２４】
以上説明したハードウェア構成を前提として、本実施例の圧縮比制御装置１０が行なう制御について説明する。図２は、本実施例の圧縮比制御装置１０が行なう圧縮比制御ルーチンを示すフローチャートである。この圧縮比制御ルーチンは、イグニッションスイッチがオン状態にある間、所定のインターバルで常時実行される。図示するルーチンが起動されると、圧縮比制御ＥＣＵ８０は、まず、スタータモータ４５の使用中であるか否かの判断を行なう（ステップＳ１００）。スタータモータ４５が使用中であれば、電圧検出回路７０を用いて、バッテリ６０の電圧ＶＢを計測する処理を行なう（ステップＳ１１０）。計測したバッテリ電圧ＶＢが所定値Ｖｒｅｆ  以上であるか否かを判定し（ステップＳ１２０）、所定値Ｖｒｅｆ  以上であればフラグＦに値１を設定し（ステップＳ１３０）、所定値Ｖｒｅｆ  未満であればフラグＦに値０を設定する（ステップＳ１３５）。この実施例では、バッテリ６０に高い負荷が加わる条件として、スタータモータ４５が運転されているときとしたが、バッテリ６０に加える高負荷としては、スタータモータ４５の他、ヘッドライト、空調装置の電動コンプレッサ、電動パワーステアリングの電動ポンプ、パワーウィンドウのモータ、電動ロックのアクチュエータ、触媒暖気システムのヒータ、エンジン始動時の加熱装置用ヒータのうちの少なくとも一つを利用することができる。
【００２５】
ここでバッテリ６０の電圧ＶＢをスタータモータ４５の使用中に計測しているのは、スタータモータ４５の使用中はバッテリ６０に高負荷がかかるからである。負荷が低い状態では、電圧ＶＢはさほど変化しない。一般にバッテリ６０の劣化や充電の不足は、バッテリ６０の負荷が高いとき、即ちバッテリ６０から大電流を取り出しているときに、出力電圧の低下という形で明確に現われる。この様子を図３に模式的に示した。スタータモータ４５が運転されると、経年変化による劣化が進んでいたり、充電が不十分なバッテリ６０では、その電圧ＶＢは大きく低下する（図３，実線Ｊ）。バッテリ６０が正常であれば、出力電圧ＶＢの低下は比較的小さい（図３、破線Ｂ参照）。そこで、スタータモータ４５が運転されてから、所定時間後のバッテリ電圧ＶＢが所定値Ｖｒｅｆ  以上であれば、バッテリ６０は正常であると判断して、フラグＦを値１とし、所定値Ｖｒｅｆ  未満であれば、バッテリ６０は正常な状態にないと判断してフラグＦを値０とするのである。
【００２６】
スタータモータ４５は、車両の運転開始時には必ず使用されるので、一度はステップＳ１００ないしＳ１２０の処理が実行され、フラグＦは値１または０に設定されることになり、次のステップＳ１４０での判別に供される。スタータモータ４５の使用が終わってエンジン２０が自律運転されている場合には、ステップＳ１００での判断は「ＮＯ」となり、処理は、直接ステップＳ１４０に移行する。ステップＳ１４０では、フラグＦの値を判別し、Ｆ＝１であれば、通常の切換マップを用いて圧縮比の切換を制御し（ステップＳ１５０）、Ｆ＝０であれば、低電力用の切換マップを用いて圧縮比の切換を制御する（ステップＳ１５５）。低電力用の切換マップを用いて圧縮比の切換を制御した場合には、その後、インパネに設けられたバッテリ警告ランプ９０を点灯し、バッテリ６０が正常な状態にないことを運転者に警告する（ステップＳ１６０）。
【００２７】
マップを用いた圧縮比の切換ルーチン（ステップＳ１５０，Ｓ１５５）について、図４および図５を参照して説明する。圧縮比の切換は、図４に示すように、まずエンジン２０の運転状態を読み込む（ステップＳ２００）。エンジン２０の運転状態としては、その出力トルクＴ、回転数Ｎなどを考えることができる。これ以外に、吸気管負圧やアクセルペダルの踏込量（出力に対する要求量）、エンジン２０の暖気状態を示す冷却水温などを、エンジン２０の運転状態を表わすパラメータとして読み込んでもよい。
【００２８】
次に、読み取ったエンジン２０の回転数ＮとトルクＴとを用いて、切替用のマップ（図５）を参照する処理を行なう（ステップＳ２１０）。図５は切替用のマップの一例を示している。図５に実線ＢＬ，ＢＨで示したのが、バッテリ６０が正常の場合の切換マップであり、破線ＡＬ，ＡＨで示したのが、バッテリ６０の電圧が低電圧である場合の切換マップである。図５においてＢＬ，ＡＬは、ここよりも高負荷領域（高トルク，高回転）では圧縮比を低圧縮比とする領域であることを示す境界線であり、ＢＨ，ＡＨは、ここよりも低負荷領域は圧縮比を高圧縮比とすべき領域であることを示す境界線である。
【００２９】
そこで、圧縮比制御ＥＣＵ８０は、エンジン２０がこのマップ上のどの点で運転されているかを、前回、このルーチンが実行された際にステップＳ２００で読み込まれた情報と照らし合わせ、エンジン２０が図５に示した運転領域上で移動したか否かを判断する（ステップＳ２２０）。バッテリ６０が正常で（Ｆ＝０）、圧縮比の制御が通常のマップ（ＢＬ，ＢＨ）を用いて行なわれている場合には、エンジン２０の運転状態が、実線ＢＬを低負荷側から高負荷側に跨いだとき、圧縮比としては高圧縮比側から低圧縮比側に移行したとして、エンジン２０の圧縮比を高圧縮比から低圧縮比に切り替える処理を行なう（ステップＳ２３０）。具体的には、モータ３２を回転し、圧縮比可変機構３０を用いてシリンダブロック２５を持ち上げ、圧縮比を低下する。
【００３０】
他方、エンジン２０の運転状態が、実線ＢＨを高負荷側から低負荷側に跨いだとき、圧縮比としては低圧縮比側から高圧縮比側に移行したとして、エンジン２０の圧縮比を低圧縮比から高圧縮比に切り替える処理を行なう（ステップＳ２３０）。具体的には、モータ３２を逆転し、圧縮比可変機構３０を用いてシリンダブロック２５を押し下げ、圧縮比を高める。本実施例では、圧縮比の切換に一つの境界線を用いるのではなく、「高→低」用（ＢＬ）と「低→高」（ＢＨ）とを用いている。従って、制御条件にヒステリシスが設けられることになり、僅かな運転条件の変動によって圧縮比の切換が高頻度で生じることがない。なお、エンジン２０の運転条件が図５に示した領域を跨いでいなければ、圧縮比の切換は行なわず、「ＮＥＸＴ」に抜けて、本ルーチンを終了する。
【００３１】
スタータモータ４５使用中のバッテリ６０の電圧が低く低電力用のマップを用いて切換を行なう場合には、図５に破線示した境界線ＡＬおよびＡＨが用いられる。図５から明らかなように、低電力用のマップとしての境界線ＡＬ，ＡＨは、通常の切換マップとしての境界線線ＢＬ，ＢＨに対して、低負荷領域側に変位しているので、低電力用マップにおける高圧縮比運転領域が正常時の切換マップに比して少なくなっている。より具体的には、低圧縮比から高圧縮比への切換は、エンジン２０の燃焼安定性が低下しやすい極低負荷運転領域のみ許容されるようになっている。この結果、低電力用マップ使用時の高圧縮比への切換頻度が同一運転条件下における正常時切換マップ使用時に比して低下すると共に、エンジン２０の燃焼安定性を損なうことがないようになっている。
【００３２】
以上説明した本実施例によれば、バッテリ６０の状態を、バッテリ６０にスタータモータ４５の使用と言った高負荷が加わった条件下で検出し、これに基づいて圧縮比の切換用のマップを変更して、圧縮比の制御を行なっている。このため、バッテリ６０の状態をより正確に検出することができるばかりでなく、そのバッテリ６０の状態に基づいて、圧縮比の切換頻度を低減することができる。特に高圧縮比に切り替えるための境界線ＡＨをエンジン２０の低負荷側へ変位させているので（図５参照）、燃焼圧がかかることで圧縮比の切換にエネルギを要する低圧縮比から高圧縮比への切換頻度を低くすることができ、バッテリ６０への無用な負荷の発生を防止することができる。また例え高圧縮比への切換条件が成立して圧縮比の切換が行なわれる場合でも、その時点のエンジン２０の出力は通常小さいから、燃焼圧の影響も受けにくい。
【００３３】
かかる実施例によれば、バッテリ６０が正常でないと判断された場合でも、エンジン２０の運転状態によっては圧縮比の切換は行なわれる。従って、圧縮比を一律に固定してしまうということがなく、エンジン２０の効率的な運転という圧縮比可変エンジンの効果を、バッテリ６０が正常でないという条件下でも引き出すことができる。また、バッテリ６０が正常でないと判断された場合には、警告ランプ９０を点灯するので、圧縮比の切換が継続されることで、バッテリ６０に更に負荷をかけ続けることがないよう、車両の使用者に警告することができる。
【００３４】
上記の実施例では、バッテリ６０が正常かそうでないかにより、圧縮比を高から低に切り替える境界線（ＡＬ，ＢＬ）と低から高に切り替える境界線（ＡＨ，ＢＨ）とを共に変更しているが、一方だけを変更するものとしてもよい。そのマップの一例を図６に示した。この例では、高圧縮比による運転から低圧縮比による運転を行なうべき領域の境界線（ＡＬ，ＢＬ）は、バッテリ６０の状態によらず同一であり、低圧縮比による運転から高圧縮比による運転を行なうべき領域の境界線（ＡＨ，ＢＨ）については、バッテリ６０の状態により異なるものとした。結果的に、かかるマップは、圧縮比の切換条件におけるヒステリシスの幅を変更したものとして捉えることも可能である。この場合でも、低圧縮比から高圧縮比への切換は生じにくくなり、バッテリ６０に無用な負担をかけることがない。
【００３５】
次に本発明の第２実施例について説明する。第２実施例は、第１実施例と同一のハードウェア構成を前提として行なわれる圧縮比制御ルーチンを示すフローチャートである。第２実施例の圧縮比制御では、圧縮比の切替用に参照するマップ（図５）をバッテリ６０の状態により切り替えるのではなく、ソフトウェア上の処理により切換頻度を低減している。このルーチンが起動されると、まずバッテリ６０のチェックを行なう（ステップＳ３００）。バッテリ６０のチェックは第１実施例と同様に、スタータモータ４５の使用中のバッテリ電圧により行なうものとしても良いし、ヘッドランプの点灯中やエアコンの電動コンプレッサの動作中など、他の高負荷条件下で行なうものとしても良い。また、バッテリ６０の電解液の比重などを測定しては判定するものしても良い。
【００３６】
次に、チェックしたバッテリ６０が正常か否かを判断し（ステップＳ３１０）、その判定結果により、正常と判断されればフラグＦを値１に設定し（ステップＳ３２０）、正常でないと判断されればフラグＦを値０に設定する（ステップＳ３２５）。こうしてバッテリ６０が正常か否かの判断に基づきフラグＦの設定を行なった後、現在のエンジン２０の運転領域について判断する（ステップＳ３３０）。現在のエンジン２０のトルクおよび回転数から図８に示したマップを参照し、エンジン２０が高圧縮比で運転される領域ＰＨにあるか、低圧縮比で運転される領域ＰＬにあるかを判断するのである。
【００３７】
高圧縮比で運転される領域ＰＨにあると判断した場合、次に、この高圧縮比で運転される領域ＰＨに入った直後であるか否かを、前回の処理における運転領域の判断と突き合わせ判定する（ステップＳ３４０）。高圧縮比で運転される領域ＰＨに入った直後であれば、次にフラグＦの値を判別し（ステップＳ３５０）、フラグＦが値０でない場合、即ちバッテリ６０が正常な状態であると判断された場合には、エンジン２０の圧縮比を高圧縮比に切り替える処理を実行する（ステップＳ４００）。具体的に圧縮比の切換は第１実施例と同様なので説明は省略する。
【００３８】
他方、バッテリ６０が正常な状態にない（Ｆ＝０）と判断した場合には、カウンタＣＮＴに所定値Ｃ０を設定する処理を行なう（ステップＳ３６０）。その後、カウンタＣＮＴを値１だけデクリメントし（ステップＳ３７０）、カウンタＣＮＴが値０以下となったか否かの判断を行なう（ステップＳ３８０）。カウンタＣＮＴが値０より大きければ、何も行なわず、本ルーチンを「ＮＥＸＴ」に抜けて終了する。従って、エンジン２０が高圧縮比で運転されるべき領域に入っても、バッテリ６０が正常でなければ、直ちに圧縮比の切換が行なわれるのではなく、カウンタＣＮＴが値０以下となるまで待つのである。エンジン２０が高圧縮比で運転されるべき状態のままこのルーチンが繰り返し実行されると、やがてカウンタＣＮＴは値０以下となり、圧縮比の切換処理（ステップＳ４００）が実行されることになる。
【００３９】
他方、エンジン２０が低圧縮比で運転されるべき領域に入っていると判断した場合には（ステップＳ３３０）、同様に、この運転領域に入った直後が否かの判断を行ない（ステップＳ３４５）、低圧縮比で運転されるべき領域に入った直後であれば、低圧縮比への切換を実行する（ステップＳ４１０）。直後でなければ、そのまま現在の圧縮比での運転を継続するので、何も行なわず、「ＮＥＸＴ」に抜けて、本ルーチンを終了する。
【００４０】
以上説明した本実施例によれば、エンジン２０が高圧縮比で運転されるべき領域にはいると、バッテリ６０が正常であれば直ちに高圧縮比での運転に切り替えられるが、バッテリ６０が正常でないと判断された場合には、直ちに切換を行なわず、カウンタＣＮＴを用いて、本ルーチンがＣ０回繰り返し実行されるまで待機する。値Ｃ０により規定される時間だけ待ってもエンジン２０が高圧縮比で運転されるべき運転領域にあれば、その時点で圧縮比の切換を行なう。従って、燃焼圧に抗して行なうことになる高圧縮比への切換は、バッテリ６０の状態によっては行なわれにくくなり、高圧縮比への切換頻度を低減することができる。他方、低圧縮比への切換は、バッテリ６０の状態によらず直ちに行なっているが、これは、低圧縮比への切換が燃焼圧に助けられる方向であり、バッテリ６０にかかる負担が小さいからである。従って、第２実施例によれば、特に圧縮比の切換を行なうマップを切り替えることなく、バッテリ６０の状態によって圧縮比の切換頻度を変更することができる、という効果を奏する。切換頻度の変更は、カウンタＣＮＴを用いて行なうカウント数により調整できるので、車両の運転状態、例えば暖気が終了したか否かとか、その他の補機の運転状態などにより、切換頻度を細かく調整するといった制御を容易に実現することができる。
【００４１】
なお、第２実施例で用いたマップ（図８）は、圧縮比の切換に特にヒステリシスを設けなかったが、第１実施例同様、低→高の切換と、高→低の切換にヒステリシスを持たせることも、圧縮比を過度に切り替えないという観点から有用である。また、第２実施例では低圧縮比への切換についてはカウンタＣＮＴを用いていないが、高圧縮比への切換と同様に、カウンタＣＮＴを用いて遅延させることも可能である。この場合、高圧縮比への切換時のカウント値Ｃ０とは異なる値Ｃ１を用いれば、一層細かく切換頻度の調整を行なうことができる。
【００４２】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、更に種々なる形態で実施し得ることは勿論である。例えば、本実施例の圧縮比制御装置１０では、シリンダ長を変更することで圧縮比を調整したが、中折れコンロッド方式など周知の他の手法を用いることも容易である。また、上記の実施例では、圧縮比は高または低の２種類で切り替えたが、三段階以上、あるいはエンジン２０の運転状態に応じて無段階に制御するものとしてもよい。後者の場合は、エンジン２０の運転状態が所定以上変わった場合に圧縮比の調整を行なうものとし、この運転状態の変更の幅をバッテリ６０の状態に応じて可変するものとすればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態としての圧縮比制御装置１０の概略構成図である。
【図２】第１実施例において圧縮比制御ＥＣＵ８０が実行する圧縮比制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】バッテリ６０の状態を判断する手法を説明する説明図である。
【図４】第１実施例における圧縮比切換ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図５】圧縮比切換ルーチンで参照される切替用のマップの一例を示す説明図である。
【図６】切替用マップの他の例を示す説明図である。
【図７】第２実施例における圧縮比制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図８】第２実施例において参照される切替用のマップの一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１０…圧縮比制御装置
２０…エンジン
２１…シリンダヘッド
２２…吸気バルブ
２３…排気バルブ
２４…点火プラグ
２５…シリンダブロック
２６…冷却水温センサ
２７…ピストン
２８…コンロッド
２９…クランクシャフト
３０…圧縮比可変機構
３１…ロアケース
３２…モータ
３３…カム機構
３４…伝達ギア
３５…収納孔
３６…カムシャフト
３７…駆動軸
３８…収納孔
３９…偏心軸
４０…スタータモータ
４１，４２…ブロック
４５…スタータモータ
４６…クラッチ
５０…発電機
５５…ドライブプーリ
５７…伝達ベルト
６０…バッテリ
７０…電圧検出回路
８０…圧縮比制御ＥＣＵ
【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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