(57)【要約】【課題】低負荷域においてＮＯｘトラップ触媒等のＮＯｘ浄化装置が不要なほどＮＯｘの排出量が少ない超希薄燃焼を可能とする可変圧縮比エンジンを提供する。【解決手段】運転状態を検出する運転状態検出手段と、混合気の空燃比を調節する空燃比制御手段７０と、燃焼室３０の圧縮比を変更する圧縮比変更手段５１〜５３と、混合気に点火する点火手段４０と、点火手段の点火エネルギーを増大させる点火エネルギー増大手段７０と、運転状態が所定負荷よりも低い低負荷域であるとき、負荷に応じて燃焼室の圧縮比を高めて希薄空燃比限界を拡大し、その拡大した希薄空燃比限界付近まで空燃比を希薄化し、希薄化された混合気を安定して点火するために点火エネルギーを増大させる運転状態制御手段７０とを備える。【選択図】図１
2007239603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転状態を検出する運転状態検出手段と、
混合気の空燃比を調節する空燃比制御手段と、
燃焼室の圧縮比を変更する圧縮比変更手段と、
混合気に点火する点火手段と、
前記点火手段の点火エネルギーを増大させる点火エネルギー増大手段と、
前記運転状態が所定負荷よりも低い低負荷域であるとき、負荷に応じて前記燃焼室の圧縮比を高めて希薄空燃比限界を拡大し、その拡大した希薄空燃比限界付近まで前記空燃比を希薄化し、希薄化された混合気を安定して点火するために前記点火エネルギーを増大させる運転状態制御手段と、
を備えることを特徴とする可変圧縮比エンジン。
【請求項２】
複数のリンクを介してクランクシャフトに連結するピストンを備え、
前記圧縮比変更手段は、前記複数のリンクのうちの少なくともひとつのリンクの動作を規制して前記ピストンの上死点位置を調整して圧縮比を変更する、
ことを特徴とする請求項１に記載の可変圧縮比エンジン。
【請求項３】
前記複数のリンクは、ピストンピンを介して連結される第１リンクと、前記第１リンクに揺動可能に連結されるとともに前記クランクシャフトに回転可能に装着される第２リンクとであって、
前記圧縮比変更手段は、前記第２リンクに連結され、その第２リンクの動作を規制して圧縮比を変更する、
ことを特徴とする請求項２に記載の可変圧縮比エンジン。
【請求項４】
１本のコンロッドを介してクランクシャフトに連結するピストンを有するノーマルエンジンに比べて、ピストンの上死点付近滞在期間が長い、
ことを特徴とする請求項３に記載の可変圧縮比エンジン。
【請求項５】
高圧縮比ほど、上死点付近滞在期間が長くなる、
ことを特徴とする請求項４に記載の可変圧縮比エンジン。
【請求項６】
所定距離を移動して上死点に達する時間が、上死点から所定距離を移動する時間よりも短い、
ことを特徴とする請求項３から請求項５までのいずれか１項に記載の可変圧縮比エンジン。
【請求項７】
低圧縮比ほど、所定距離を移動して上死点に達する時間が、上死点から所定距離を移動する時間よりも短くなる、
ことを特徴とする請求項６に記載の可変圧縮比エンジン。
【請求項８】
１本のコンロッドを介してクランクシャフトに連結するピストンを有するノーマルエンジンに比べて、ピストンのストローク特性が単振動に近い特性である、
ことを特徴とする請求項３から請求項７までのいずれか１項に記載の可変圧縮比エンジン。
【請求項９】
前記運転状態制御手段は、前記低負荷域において前記所定負荷よりも高い負荷域での圧縮比よりも高い圧縮比にして希薄空燃比限界を拡大する、
ことを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の可変圧縮比エンジン。
【請求項１０】
前記運転状態制御手段は、前記低負荷域において希薄空燃比限界付近まで混合気の空燃比を希薄化することで、ＮＯｘ浄化触媒が不要なほど、エンジンから排出される窒素酸化物を減少させる、
ことを特徴とする請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の可変圧縮比エンジン。
【請求項１１】
前記運転状態制御手段は、前記低負荷域において希薄空燃比限界付近まで混合気の空燃比を希薄化することで、エンジンから排出される窒素酸化物を略ゼロにする、
ことを特徴とする請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の可変圧縮比エンジン。
【請求項１２】
前記運転状態制御手段は、前記低負荷域において混合気の空燃比を３０以上にする、
ことを特徴とする請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載の可変圧縮比エンジン。
【請求項１３】
前記運転状態制御手段は、前記低負荷域において負荷が低いほど圧縮比を高めて希薄空燃比限界を拡大し、拡大された希薄空燃比限界付近まで空燃比を希薄化する、
ことを特徴とする請求項１から請求項１２までのいずれか１項に記載の可変圧縮比エンジン。
【請求項１４】
前記運転状態制御手段は、前記低負荷域において負荷が低いほど点火エネルギーを増大させる、
ことを特徴とする請求項１から請求項１３までのいずれか１項に記載の可変圧縮比エンジン。
【請求項１５】
前記点火手段は、燃焼室内に複数備えられており、多点点火を行う、
ことを特徴とする請求項１から請求項１４までのいずれか１項に記載の可変圧縮比エンジン。
【請求項１６】
前記点火手段は、１燃焼サイクル内に複数回点火することができる多段点火方式であって、
前記運転状態制御手段は、前記低負荷域において負荷が低いほど１燃焼サイクル内の点火回数を増加させる、
ことを特徴とする請求項１から請求項１５までのいずれか１項に記載の可変圧縮比エンジン。
【請求項１７】
前記点火手段は、通常の点火装置に加えて高エネルギーの点火装置を備え、
前記運転状態制御手段は、前記低負荷域において高エネルギー点火装置を使用する、
ことを特徴とする請求項１から請求項１６までのいずれか１項に記載の可変圧縮比エンジン。
【請求項１８】
前記高エネルギー点火装置は、レーザー点火装置である、
ことを特徴とする請求項１７に記載の可変圧縮比エンジン。
【請求項１９】
前記運転状態制御手段は、負荷が低いほど前記レーザー点火装置の点火可能領域を拡大する、
ことを特徴とする請求項１８に記載の可変圧縮比エンジン。
【請求項２０】
前記高エネルギー点火装置は、燃焼室と隣り合って設けられた副燃焼室の内部で燃料を点火して、燃焼火炎を燃焼室に向けて噴出させる噴孔を副燃焼室に備える、
ことを特徴とする請求項１７に記載の可変圧縮比エンジン。
【請求項２１】
燃焼室内にガス流動を生成するガス流動生成手段をさらに備え、
前記運転状態制御手段は、前記低負荷域において負荷が低いほどガス流動を強化する、
ことを特徴とする請求項１から請求項２０までのいずれか１項に記載の可変圧縮比エンジン。
【請求項２２】
混合気に排ガスを導入する排ガス導入手段をさらに備え、
前記運転状態制御手段は、前記低負荷域において混合気に排ガスを導入する、
ことを特徴とする請求項１から請求項２１までのいずれか１項に記載の可変圧縮比エンジン。
【請求項２３】
混合気に排ガスを導入する排ガス導入手段をさらに備え、
前記運転状態制御手段は、前記所定負荷よりも高い負荷域において空燃比を略理論空燃比にするとともに、混合気に排ガスを導入する、
ことを特徴とする請求項１から請求項２２までのいずれか１項に記載の可変圧縮比エンジン。
【請求項２４】
前記運転状態制御手段は、前記所定負荷よりも高い負荷域において負荷が低いほど圧縮比を高圧縮比にする、
ことを特徴とする請求項２３に記載の可変圧縮比エンジン。
【請求項２５】
前記排ガス導入手段は、排気弁の開閉時期を変更する排気弁位相変更手段を備え、
前記排ガスは、排気弁の早期閉作動によって気筒内に残留した排ガスである、
ことを特徴とする請求項２２から請求項２４までのいずれか１項に記載の可変圧縮比エンジン。
【請求項２６】
前記排ガス導入手段は、排気通路を流れる排ガスの一部を吸気通路に還流する排ガス還流通路を備え、
前記排ガスは、前記排ガス還流通路を介して還流された排ガスである、
ことを特徴とする請求項２２から請求項２４までのいずれか１項に記載の可変圧縮比エンジン。
【請求項２７】
前記排ガスの導入量は、負荷が低いほど多い、
ことを特徴とする請求項２２から請求項２６までのいずれか１項に記載の可変圧縮比エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、可変圧縮比エンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンは、空燃比がリーンである方が燃料消費量が少なく燃費が向上する。ところが空燃比がストイキ（空燃比１５程度）よりもややリーンの状態（空燃比１６〜１７程度）では窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量が非常に多くなる。空燃比がさらにリーンの状態では、空燃比が１６程度のときよりはＮＯｘの排出量が減少するものの、それでも依然としてＮＯｘの排出量が多い。またエンジンは希薄空燃比限界を超えては混合気中に含有される燃料が少なすぎて、筒内燃焼が不安定になって運転できない。そこで従来のいわゆるリーンバーンエンジンは、筒内燃焼が不安定にならず、かつ燃費を向上させるために、希薄空燃比限界を超えない範囲で空燃比をリーンにしている。そして、排出される多量のＮＯｘについては触媒で浄化する必要があり、このために使用するＮＯｘ浄化触媒（例えばＮＯｘを一旦トラップしてからＮＯｘを浄化するＮＯｘトラップ触媒など）は高価である。またＮＯｘを還元するために燃料又は過濃燃焼ガスを必要とするので燃費低減効果が少ない。
【０００３】
ところで希薄空燃比限界を拡大するには、圧縮比を高くするとよいことが知られている。すなわち圧縮比が高ければ点火時の燃焼室内容積が小さいので、少ない燃料でも着火しやすくなる。そのため空燃比が、よりリーンな範囲でも安定して筒内燃焼するのである。
【０００４】
そこで特許文献１に記載されたエンジンは、シリンダヘッドに設けた可変容積用ピストンによって燃焼室容積を変化させることで圧縮比を可変にし、低負荷時には圧縮比を高めて希薄空燃比限界を拡大して、よりリーンな空燃比での運転を可能にしている。
【特許文献１】特開昭６０−２４０８３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、前述した従来の可変圧縮比エンジンは、確かに圧縮比を高くすることで希薄燃焼安定限界を拡大でき、空燃比をよりリーンにすることができ、ＮＯｘを減少できる。ところがこのようなエンジンでは、空燃比をせいぜい２４〜２５程度にすることが限界であり、ＮＯｘトラップ触媒などを完全に廃止することができるまでＮＯｘを減少することはできない。
【０００６】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、ＮＯｘトラップ触媒等のＮＯｘ浄化装置が不要なほどＮＯｘの排出量が少ない超希薄燃焼を可能とする可変圧縮比エンジンを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。
【０００８】
本発明は、運転状態を検出する運転状態検出手段（ステップＳ１）と、混合気の空燃比を調節する空燃比制御手段（７０）と、燃焼室（３０）の圧縮比を変更する圧縮比変更手段（５１〜５３）と、混合気に点火する点火手段（４０）と、前記点火手段の点火エネルギーを増大させる点火エネルギー増大手段（７０）と、前記運転状態が所定負荷よりも低い低負荷域であるとき、負荷に応じて前記燃焼室の圧縮比を高めて希薄空燃比限界を拡大し、その拡大した希薄空燃比限界付近まで前記空燃比を希薄化し、希薄化された混合気を安定して点火するために前記点火エネルギーを増大させる運転状態制御手段（７０）とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、低負荷域において圧縮比を高圧縮化することによって希薄空燃比限界を拡大し、希薄混合気の燃焼を安定させることができる。このとき、混合気を点火する点火エネルギーを増大させることによって、希薄混合気の燃焼をさらに安定させることができる。このようにして、低負荷域においてＮＯｘをほとんど発生させない超希薄燃焼を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下では図面等を参照して本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明による可変圧縮比エンジンの第１実施形態を示す図である。
【００１１】
本件発明者らは、従来より、図１に示すようなピストンとクランクシャフトとを２つのリンクで連結する複リンク機構による可変圧縮比エンジン（以下「複リンク式可変圧縮比エンジン」という）について鋭意研究を重ねている。この複リンク式可変圧縮比エンジンは、ピストンとクランクシャフトとを１つのリンク（コンロッド）で連結し、圧縮比が一定である通常のエンジン（以下「ノーマルエンジン」という）に比べて、ピストンが上死点付近に滞在する期間が長いという特性がある（詳細は例えば特開2002-285857号公報）。
【００１２】
そして発明者らのさらなる研究によって、この特性を利用すれば、複リンク式可変圧縮比エンジンの希薄燃焼安定限界を拡大でき、ＮＯｘ排出量をほとんど無くすことができるということが知見された。
【００１３】
本発明は、発明者らのそのような知見に基づいてなされたものである。
【００１４】
まず最初に複リンク式可変圧縮比エンジンについて説明する。図１は、本実施形態で採用する複リンク式可変圧縮比エンジンを示す図であり、図１（Ａ）はエンジンの全体図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＢ−Ｂ断面を示す断面図である。
【００１５】
図１（Ａ）に示すように、エンジン１０は内部に燃焼室３０を有する。エンジン１０は、外気を燃焼室３０に導く吸気ポート５６と、燃焼後の排気を排出する排気ポート６２とを備える。
【００１６】
燃焼室３０と吸気ポート５６との間には吸気弁５５を備える。吸気弁５５は、吸気ポート５６と燃焼室３０との間を開閉して燃焼室３０への吸気量を調節する。また、吸気ポート５６は燃料噴射弁４１を備える。燃料噴射弁４１は、図示しない燃料タンクと連結して燃焼室３０に燃料を供給する。燃料噴射弁４１は、燃料を霧状に噴射して外気と混ぜ合わせて混合気を生成する。燃焼室３０に供給された混合気は点火プラグ４２によって点火される。点火プラグ４２は、後述するように点火エネルギーの大きさを可変制御することができる。
【００１７】
また、吸気ポート５６にはスワールコントロールバルブ４３が備えられている。スワールコントロールバルブ４３は、図１（Ｂ）に示すように吸気ポート５６を２分割して一方を開閉させる。そこで、スワールコントロールバルブ４３を閉じた状態で吸気すると、吸気の流速が増大して燃焼室に旋回流（スワール）が生成される。また、スワールコントロールバルブ４３の開度を制御することによってスワールの強さを調整することができる。このようにして燃焼室内のガス流動を強化すると、燃焼火炎表面の面積が増加することによって火炎が広範囲で混合気に接触することができる。したがって、混合気の燃焼を促進させて火炎の伝播速度を速くすることができ、燃焼を短期間で完了させることができる。
【００１８】
さらに、燃焼室３０と排気ポート６２との間には排気弁６１を備える。排気弁６１は、排気ポート６２と燃焼室３０との間を開閉して排ガスを排出する。排気弁６１は後述するように開閉タイミングの変更が可能である。本実施形態では、排気弁６１の開閉タイミングを制御することによってＥＧＲ量を調整することができる。
【００１９】
複リンク式可変圧縮比エンジン１０は、ピストン３２とクランクシャフト３３とを２つのリンク（アッパリンク（第１リンク）１１、ロアリンク（第２リンク）１２）で連結するとともに、コントロールリンク（第３リンク）１３でロアリンク１２の姿勢を制御して機関圧縮比を変更する。
【００２０】
アッパリンク１１は、上端をピストンピン２１を介してピストン３２に連結し、下端を連結ピン２２を介してロアリンク１２の一端に連結する。ピストン３２は、燃焼圧力を受け、シリンダブロック３１のシリンダ３１ａ内を往復動する。
【００２１】
ロアリンク１２は、一端を連結ピン２２を介してアッパリンク１１に連結し、他端を連結ピン２３を介してコントロールリンク１３に連結する。また、ロアリンク１２は、ほぼ中央の連結孔に、クランクシャフト３３のクランクピン３３ｂを挿入し、クランクピン３３ｂを中心軸として回転する。ロアリンク１２は左右の２部材に分割可能に構成される。クランクシャフト３３は、複数のジャーナル３３ａとクランクピン３３ｂとを備える。ジャーナル３３ａは、シリンダブロック３１及びラダーフレーム３４によって回転自在に支持される。クランクピン３３ｂは、ジャーナル３３ａから所定量偏心しており、ここにロアリンク１２が回転自在に連結する。
【００２２】
コントロールリンク１３は、先端に連結ピン２３を挿入し、ロアリンク１２に回動可能に連結する。またコントロールリンク１３は、他端を偏心連結ピン２４を介してコントロールシャフト２５に連結する。コントロールリンク１３は、この偏心連結ピン２４を中心として揺動する。またコントロールシャフト２５にはギヤが形成されており、そのギヤがアクチュエータ５１の回転軸５２に設けられたピニオン５３に噛合する。アクチュエータ５１によってコントロールシャフト２５が回転させられ、偏心連結ピン２４が移動する。
【００２３】
これら各機構の制御は、運転状態に応じてコントローラ７０によって行なわれる。コントローラ７０は中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。
【００２４】
コントローラ７０は、アクチュエータ５１を制御してコントロールシャフト２５を回転させて圧縮比を変更する。また、コントローラ７０は吸気ポート５６に設けられた燃料噴射弁４１の燃料噴射を制御する。さらに、コントローラ７０はシリンダヘッドに設けられた点火プラグ４２の点火時期を制御する。また、コントローラ７０は排気弁６１の開閉タイミングを制御してＥＧＲ量を調整する。さらに、コントローラ７０は点火プラグ４２の点火時期や点火エネルギーの量を制御する。
【００２５】
図２は排気弁６１の開閉タイミング調整機構を説明する図であり、図２（Ａ）は開弁時の状態、図２（Ｂ）は閉弁時の状態を表す。本実施形態では、排気の完了前に排気弁６１を閉じることで排ガスを燃焼室内に残留させ、この排ガスによってＥＧＲ効果を得る。したがって、ＥＧＲ量を制御するためには排気弁６１をクランクシャフトの回転と独立して開閉する機構を必要とする。
【００２６】
このような排気弁６１の開閉タイミングを調整する機構としては、例えば特開2004-346825号公報のように開閉リフト量と開閉タイミングを変更するものや、特開2000-45733号公報のように電磁駆動機構によって開閉タイミングを変更可能なものがある。ここでは電磁駆動機構によるものを簡単に説明する。
【００２７】
排気弁６１は、バルブシート６３に着座又は離座することによって排気ポート６２を開閉する。排気弁６１のバルブステム６４には、可動子６５が固着されている。可動子６５は上側スプリング６６及び下側スプリング６７と連結する。上側スプリング６６は図上方に下側スプリング６７は図下方に可動子６５を付勢し、軸方向に弾性的に支持する。上側スプリング６６及び下側スプリング６７は、バルブステム６４を遊挿する。
【００２８】
可動子６５の上下には開弁用電磁コイル６８と閉弁用電磁コイル６９とが備えられている。可動子６５は磁性材料で形成されており、これらの電磁コイルの一方を通電すると、発生した磁力によって可動子６５が電磁コイルに引き寄せられる。また、開弁用電磁コイル６８は下側スプリング６７を、閉弁用電磁コイル６９は上側スプリング６６を遊挿している。
【００２９】
次に、排気弁６１の開閉動作について説明する。開弁用電磁コイル６８及び閉弁用電磁コイル６９への電力供給がともに遮断されている状態では、上側スプリング６６及び下側スプリング６７の弾性力によって、可動子６５は電磁コイル６８，６９の中間に位置する。開弁用電磁コイル６８に通電すると、図２（Ａ）に示すように可動子６５は開弁用電磁コイル６８に引き寄せられて矢印Ｃの方向に移動し、排気ポート６２を開弁する。一方、閉弁用電磁コイル６９に通電すると、図２（Ｂ）のように可動子６５は閉弁用電磁コイル６９に引き寄せられて矢印Ｄの方向に移動し、排気ポート６２を閉弁する。
【００３０】
このように電磁コイル６８，６９の通電を切替えることによって、排気弁６１をクランクシャフトの回転と独立して開閉させることができる。
【００３１】
図３は複リンク式可変圧縮比エンジンによる圧縮比変更方法を説明する図である。
【００３２】
コントロールシャフト２５を回転して、偏心連結ピン２４の位置を変更することで、機関圧縮比が変更する。例えば図３（Ａ）、図３（Ｃ）に示すように偏心連結ピン２４を位置Ａにすれば、上死点位置が高くなり高圧縮比になる。
【００３３】
そして図３（Ｂ）、図３（Ｃ）に示すように、偏心連結ピン２４を位置Ｂにすれば、コントロールリンク１３が上方へ押し上げられ、連結ピン２３の位置が上がる。これによりロアリンク１２はクランクピン３３ｂを中心として反時計方向に回転し、連結ピン２２が下がり、ピストン上死点（ＴＤＣ）におけるピストン３２の位置が下降する。したがって圧縮比が低圧縮比になる。
【００３４】
図４は、ピストン挙動を示す図であり、図４（Ａ）は図４（Ｂ）の点線部の拡大図である。
【００３５】
上述したように、複リンク式可変圧縮比エンジンは、同じ圧縮比であるノーマルエンジンに比べて、ピストンが上死点付近に滞在する期間が長い。この点を図４を参照して説明する。図４には、ノーマルエンジンと同じ圧縮比にした複リンク式可変圧縮比エンジンのピストン挙動が細実線で示されている。この図より、複リンク式可変圧縮比エンジンは、同じ圧縮比であるノーマルエンジンに比べて、ピストンが上死点付近に滞在する期間が長いことが分かる。
【００３６】
さらにピストンが上死点から所定の距離内にあるときを、ピストンが上死点付近にあるとすると、複リンク式可変圧縮比エンジンの高圧縮比のときに上死点付近にあるときの方が、低圧縮比のときに上死点付近にあるときよりも、ピストンの上死点付近滞在期間が長い。すなわち図４（Ｂ）において、Ｌ1＞Ｌ2である。なお、Ｌ１、Ｌ２ともに、上死点前より上死点後の方が長い。
【００３７】
このように複リンク式可変圧縮比エンジンは、ノーマルエンジンに比べてピストンが上死点付近に滞在する期間が長い。さらに圧縮比が高い方がピストンが上死点付近に滞在する期間が長い。ピストンが上死点付近に長く滞在するということは、燃焼中に高圧縮状態が長く維持されるということである。特に、上死点後に高圧縮状態が長く維持されると、超希薄燃焼であっても比較的大きな燃焼エネルギーを得ることができるので燃焼性が安定する。また、ピストンのストローク特性を単振動に近い特性にすれば、エンジン全体の振動を小さくすることができる。
【００３８】
複リンク式可変圧縮比エンジンはこのような特性を有することから、図５の特性を有する。図５（Ａ）は、空燃比と燃焼安定度との関係を示す図である。図中の細線はノーマルエンジン、太線は複リンク式可変圧縮比エンジンである。
【００３９】
この図を見て分かるように、ノーマルエンジン（圧縮比８〜１２程度）において燃焼安定性を確保できる空燃比は２２程度である。
【００４０】
一方、複リンク式可変圧縮比エンジンによれば、ピストンの上死点付近滞在時間が長いために圧縮比が高い状態が長くなり、燃焼安定限界が損なわれにくい。そして圧縮比を高くすることで（例えば圧縮比１８程度）、空燃比A/Fが３０程度まで安定した燃焼をすることができる。
【００４１】
図５（Ｂ）は、複リンク式可変圧縮比エンジンにおける空燃比と排出ＮＯｘ量との関係を示す図である。図中の太線は高圧縮比の場合、細線は低圧縮比の場合である。
【００４２】
この図より、圧縮比が低い方が排出されるＮＯｘ量が少ないものの、空燃比を略３０以上にしてしまうと、圧縮比にかかわらず、ほとんどＮＯｘが排出されないことが分かる。
【００４３】
また、希薄化した混合気の燃焼を安定させるためには、前述のように燃焼中に高圧縮状態を長く維持することに加え、点火エネルギーを増大させるとよい。図６は圧縮比、空燃比、点火進角量と要求点火エネルギーとの関係を示すグラフである。各グラフの縦軸は要求点火エネルギーを、横軸は図６（Ａ）は圧縮比、図６（Ｂ）は空燃比、図６（Ｃ）は点火進角を示す。
【００４４】
図６（Ａ）に示すように、混合気の圧縮比と要求点火エネルギーは略比例し、圧縮比が高いほど大きな点火エネルギーを必要とする。図６（Ｂ）に示すように、混合気の空燃比が大きいほど大きな点火エネルギーを必要とする。図６（Ｃ）に示すように、点火時期を進角させるほど必要となる点火エネルギーが減少し、点火時期の遅角化にともなって大きな点火エネルギーを必要となる。
【００４５】
したがって、本実施形態のように高圧縮化された希薄燃焼領域では、高い燃焼安定性を確保するために点火エネルギーを増大させる必要がある。
【００４６】
図７は、点火エネルギーの調節を可能とする点火装置４０を示しており、図７（Ａ）は点火装置４０の構成図、図７（Ｂ）は一次コイルの通電時間と二次コイルの起電力との関係を示すグラフである。
【００４７】
図７（Ａ）に示すように、点火装置４０は、点火プラグ４２と、イグニッションコイル４４とを備える。点火プラグ４２は、高電圧をかけられると中心電極と接地電極との間の絶縁が破られて放電し、電気火花を発生させる。点火プラグ４２の中心電極は、イグニッションコイル４４の出力端子と接続される。イグニッションコイル４４は、高電圧を発生させる。イグニッションコイル４４は、鉄心４５と、一次コイル４６と、二次コイル４７とを備える。一次コイル４６及び二次コイル４７は、鉄心４５に巻回されている。
【００４８】
ここで、イグニッションコイル４４が高電圧を発生させる仕組みについて説明する。
【００４９】
一次コイル４６に電流が流れると磁束が発生する。この磁束は、一次コイル４６を流れる電流の大きさに比例する。この磁束は二次コイル４７を貫いているため、一次コイルの通電を遮断すると、相互誘導によって二次コイル４７に起電力を生じさせる。このとき、この起電力の大きさはコイルの巻数に比例する。したがって、高い放電電圧を得るために二次コイル４７の巻数を許容範囲内で多くしてある。
【００５０】
本実施形態では、運転状態によって点火エネルギーの大きさを制御する。図７（Ｂ）に示すようにコイルを流れる電流は通電を開始してから徐々に増加する。したがって、一次コイル４６の通電時間を調節することによって電流の量を調節することができる。また、前述のように一次コイル４６の電流量と二次コイル４７で生じる起電力は比例することから、一次コイル４６の通電時間によって点火エネルギーの大きさを制御することができる。そこで、図７（Ｃ）（Ｄ）に示すように通常点火時には通電を開始してからｔ１時間後に通電を遮断し、希薄燃焼領域の点火エネルギー強化時にはｔ１よりも大きいｔ２時間経過後に通電を遮断する。
【００５１】
以上のことから、これらの特性を利用して本発明では圧縮比、空燃比及び点火エネルギーを以下のように制御するようにした。これらの制御はコントローラ７０によって実行される。
【００５２】
図８は、コントローラ７０によって実行される本発明による制御ロジックのメインフローチャートである。
【００５３】
ステップＳ１では、各種センサが検出した情報に基づいて現在走行中の運転状態を取得する。具体的には空気吸入量や燃料噴射量などに基づいて、現在の運転負荷領域が低負荷域、中負荷域若しくは高負荷域に属しているかを判断する。
【００５４】
ステップＳ２では、ステップＳ１で取得した運転負荷領域が低負荷域に属するか否かを判定する。運転状態が低負荷域に属する場合にはステップＳ３に処理を移し、属さない場合にはステップＳ４に処理を移す。
【００５５】
ステップＳ３では、低負荷運転制御を行う。低負荷運転制御では超希薄燃焼を行ない、ＮＯｘをほとんど排出させないようにする。具体的な処理については後述する。
【００５６】
ステップＳ４では、運転負荷領域が中負荷域に属するか否かを判定する。中負荷域に属する場合にはステップＳ５に処理を移して中負荷運転制御を行い、中負荷域に属さない場合にはステップＳ６に処理を移して高負荷運転制御を行う。
【００５７】
図９は低負荷運転制御のサブルーチンを示すフローチャートである。低負荷運転制御では空燃比A/Fが３０以上の超希薄燃焼を行ってＮＯｘの排出量を略ゼロにする。超希薄燃焼を安定して行なうために、圧縮比の高圧縮比化などの制御を行う。
【００５８】
ステップＳ３１では、負荷に応じた空燃比A/Fを設定する。このとき、空燃比A/FはＮＯｘをほとんど発生させない３０以上の値が設定される。
【００５９】
ステップＳ３２では、負荷に応じた圧縮比εを設定する。このとき、圧縮比εは超希薄燃焼であっても安定した燃焼が可能なε1以上の値に設定される。
【００６０】
ステップＳ３３では、燃焼室内に発生させるガス流動の強さを設定する。希薄混合気の燃焼を補助し、燃焼安定性を向上させるためである。このガス流動の強さは負荷に応じて設定する。
【００６１】
ステップＳ３４では、排気弁６１の開閉タイミングを制御してＥＧＲ量を略ゼロにする。
【００６２】
ステップＳ３５では、負荷に応じて点火エネルギーを増大させる。前述したように超希薄燃焼を行なう場合には、設定された圧縮比や空燃比に応じて点火エネルギーを増大させる必要があるからである。
【００６３】
図１０は中負荷運転制御のサブルーチンを示すフローチャートである。中負荷運転制御は概ね従来の制御と同様である。
【００６４】
ステップＳ５１では、空燃比A/Fをストイキに設定する。空燃比が３０以上の超希薄燃焼では、要求されるエンジン出力を実現できないからである。
【００６５】
ステップＳ５２では、負荷に応じた圧縮比εを設定する。この圧縮比εは高圧縮比ではなく、通常の圧縮比の範囲内とする。これは、空燃比が３０以下で燃焼させる場合に圧縮比を高圧縮比化すると、かえってＮＯｘの発生量が増加するからである（図５（Ｂ））。そこで、超希薄領域からストイキまでの中間領域の空燃比では運転せず、中負荷域となったら空燃比をストイキに設定し、通常の圧縮比で運転する。
【００６６】
ステップＳ５３では、燃焼室内に発生させるガス流動の強さを負荷に応じて設定する。
【００６７】
ステップＳ５４では、ＮＯｘを減らすため排気弁６１の開閉タイミングを制御して負荷に応じたＥＧＲ量に調整する。
【００６８】
ステップＳ５５では、通常よりもやや強化した点火エネルギーとなるように制御する。
【００６９】
図１１は高負荷運転制御のサブルーチンを示すフローチャートである。高負荷運転制御では、ノッキングの発生を抑制する。
【００７０】
ステップＳ６１では、空燃比A/Fをストイキよりもややリッチに設定する。
【００７１】
ステップＳ６２では、圧縮比εを設定する。このとき、高負荷であるほど圧縮比εを低く設定し、一定以上の負荷を要求された場合には圧縮比εを最小圧縮比εminに設定する。高負荷運転時に圧縮比を高くしすぎると燃焼室内の温度が上昇し、ノッキングが発生しやすくなるからである。
【００７２】
ステップＳ６３では、燃焼室内に発生させるガス流動の強さを負荷に応じて設定する。ガス流動は燃焼安定性を向上させるとともに、ノッキングの発生を抑制する。
【００７３】
ステップＳ６４では、出力を優先させるため排気弁６１の開閉タイミングを制御してＥＧＲ量を略ゼロにする。
【００７４】
ステップＳ６５では、燃焼室内は高温となっており、点火エネルギーを増大させる必要がなく、通常の点火エネルギーに設定する。
【００７５】
図１２は本発明による制御を実行したときの効果を説明する図である。横軸はエンジンの負荷を、図１２（Ａ）は縦軸に空燃比、図１２（Ｂ）はＥＧＲ、図１２（Ｃ）は圧縮比、図１２（Ｄ）はガス流動、図１２（Ｅ）は要求点火エネルギー、図１２（Ｆ）はＮＯｘの発生量を示す。
【００７６】
本実施形態によれば、低負荷域のときには（Ｓ２でＹｅｓ）、空燃比A/Fを３０以上に設定して超希薄燃焼を行なう（Ｓ３１；図１２（Ａ））。このような超希薄燃焼でも、圧縮比εの高圧縮化（Ｓ３２；図１２（Ｃ））、ガス流動（スワール）の強化（Ｓ３３；図１２（Ｄ））及び点火エネルギーの増大（Ｓ３５；図１２（Ｅ））によって安定した燃焼性を確保することができる。したがって、低負荷域において安定した燃焼性を確保しながらＮＯｘ排出量を略ゼロにすることができる（図１２（Ｆ））。
【００７７】
さらに、このように負荷が低くなるほど空燃比を希薄にし、燃焼安定性を確保するために圧縮比を上げることで、負荷調整のためのスロットリングが必要なく、ノンスロットル運転を実現でき、ポンプロスを低減できる。
【００７８】
一方、本実施形態ではＥＧＲ量を略ゼロとしているが、負荷に応じた量のＥＧＲガスを導入してもよい。例えば、負荷が低いほどＥＧＲ量を増やすことによって燃焼室内の温度を上昇させて、圧縮比を大幅に高くすることなく燃焼安定性を向上させることができるとともに、ポンプロスを低減することができる。
【００７９】
本実施形態によれば、中負荷域のときには（Ｓ４でＹｅｓ）、エンジン出力が不足するために超希薄燃焼を行なうことができない。そこで、空燃比εをストイキに設定し（Ｓ５１；図１２（Ａ））、負荷に応じてＥＧＲガスを導入することで（Ｓ５４；図１２（Ｂ））、三元触媒のみでＮＯｘを浄化することができる（図１２（Ｆ））。
【００８０】
また、負荷が低いほど圧縮比を高くするとともに（Ｓ５２；図１２（Ｃ））燃焼室内のガス流動を強化し（Ｓ５３；図１２（Ｄ））、点火エネルギーを通常よりも増大させることによって（Ｓ５５；図１２（Ｅ））、燃焼性をより安定させることができる。
【００８１】
さらに、このようにＥＧＲガスを導入することで、機関スロットル開度が開きポンプロスを低減できる。また中負荷域における圧縮比を、低負荷域の圧縮比よりも低く設定してノッキングを防止することができる。なお、ＮＯｘは三元触媒によって浄化する。
【００８２】
本実施形態によれば、高負荷域のときには（Ｓ４でＮｏ）、圧縮比を中負荷域の圧縮比よりもさらに低く設定してノッキングを防止することができる（Ｓ６２；図１２（Ｃ））。
【００８３】
（第２実施形態）
図１３は、本発明による可変圧縮比エンジンの第２実施形態を示す図である。
【００８４】
なお以下に示す各実施形態では前述した実施形態と同様の機能を果たす部分には同一の符号を付して重複する説明を適宜省略する。
【００８５】
本実施形態では、電気火花を発生させて混合気に着火する点火装置ではなく、レーザーを用いた点火装置１４０を備えている。このようなレーザー点火装置１４０は、例えば実開昭62-59775号公報に開示されている。レーザー点火装置１４０は、発射されたレーザー光を凸レンズを用いて焦点Ｐに集束させることによって着火に必要なエネルギーを得ることができる。また、点火装置以外の構成は第１実施形態と同様である。
【００８６】
図１４は、レーザー点火装置１４０の構成図である。レーザー点火装置１４０は、円筒状の筐体１４６の内部にレーザー照射部１４７とレーザー光に作用する複数のレンズを備える。これらのレンズは、第１平行レンズ１４８と、凹レンズ１４９と、第２平行レンズ１５０と、凸レンズ（集光レンズ）１５１である。
【００８７】
レーザー照射部１４７は、レーザー発振器１４４で発生して光ファイバ１４５に導かれたレーザー光を筐体１４６の内部に照射する。第１平行レンズ１４８は、発射されたレーザー光の光束を平行光線にする。凹レンズ１４９は、この平行光線を拡径する。第２平行レンズ１５０は、拡径されたレーザー光の光束を再び平行光線にする。また、第２平行レンズ１５０は筐体１４６の内部を摺動可能に備えられる。第２平行レンズ１５０は、筐体１４９内を移動することによって凹レンズ１４９との距離を調節し、レーザー光の径を調整することができる。凸レンズ１５１は、第２平行レンズ１４７を通過した平行光線を焦点Ｐに集束させる。凸レンズ１５１は燃焼室に臨んで設けられるため、耐熱性及び耐振性に優れたサファイアレンズなどが用いられる。
【００８８】
図１５は、レーザー点火装置１４０の着火可能範囲の調整手段を説明する図であり、図１５（Ａ）は着火可能範囲を狭く、図１５（Ｂ）は着火可能範囲を広く設定する場合を示す。
【００８９】
図１５（Ａ）に示すように、第２平行レンズ１５０が凸レンズ１５１の近くに位置する状態でレーザー光を照射すると、凹レンズ１４９によってレーザー光は大きく拡径する。また、凸レンズ１５１から焦点Ｐまでの距離は一定であるため、レーザー光の集束は急角度となる。
【００９０】
一方、図１５（Ｂ）に示すように、第２平行レンズ１５０が凸レンズ１５１から離れた凹レンズ１４９に近い位置にあるときにレーザー光が照射されると、レーザー光が大きく拡径される前に第２平行レンズ１５０に到達することとなる。その結果、レーザー光は比較的細い径の状態で平行光線に変換されて凸レンズ１５１に到達する。したがって、前述のように凸レンズ１５１の焦点Ｐまでの距離は一定であるため、レーザー光の集束角度は小さくなる。
【００９１】
光源から照射されるレーザー光のエネルギーは、径が細くなるほどエネルギー密度が大きくなる。したがって、焦点Ｐでエネルギー密度が最大となる。図１５（Ａ）及び（Ｂ）の矢印で示した範囲Ｆ１及びＦ２は、混合気に着火するのに必要なエネルギーを有している範囲を示している。したがって、図１５（Ａ）に示すように第２平行レンズ１５０を凸レンズ１５１に近接させると、レーザー光の集束角度が大きくなるため、着火可能範囲は狭くなる。一方、図１５（Ｂ）に示すように第２平行レンズ１５０を凹レンズ１４９に近接させると、レーザー光の集束角度が小さくなるため、着火可能範囲は広くなる。
【００９２】
図１６は、第１実施形態のような火花点火式の点火装置と、本実施形態におけるレーザー点火装置とを比較するグラフである。図１６（Ａ）（Ｂ）は通常の点火プラグを使用した場合を示す。図１６（Ａ）は筒内圧力と放電電圧との関係を示し、横軸は筒内圧力、縦軸は放電電圧である。図１６（Ｂ）はプラグ温度と放電電圧との関係を示し、横軸はプラグ温度、縦軸は放電電圧である。図１６（Ｃ）（Ｄ）はレーザー点火装置を使用した場合を示す。図１６（Ｃ）は筒内圧力とレーザー出力との関係を示し、横軸は筒内圧力、縦軸はレーザー出力である。図１６（Ｄ）は筒内温度と放電電圧との関係を示し、横軸は筒内温度、縦軸はレーザー出力である。
【００９３】
図１６（Ａ）に示すように、火花点火式点火装置では圧縮比（筒内圧力）の上昇にともなって、高い放電電圧すなわち点火エネルギーが必要となる。一方、図１６（Ｃ）に示すように、本実施形態のようなレーザー点火では着火可能範囲内の分子密度が高まるほどレーザー出力が熱エネルギーへ変換されやすいため、圧縮比の上昇により筒内圧力が高まるほど点火に必要なレーザー出力を低下させることができる。したがって、レーザー出力が一定であっても筒内圧力を高めることによって、レーザー出力を高めることと同様の効果を得ることができる。
【００９４】
希薄燃焼領域では燃焼温度が低くなるため、火花点火式点火装置では点火プラグの温度が低下する。図１６（Ｂ）に示すように、点火プラグの温度が低い場合には冷却損失が増大するために、点火エネルギーが低下してしまう。一方、図１６（Ｄ）に示すように、レーザー点火ではこのような問題がなく高エネルギーの点火が可能である。
【００９５】
図１７は本実施形態のレーザー点火装置１４０の負荷領域に応じた制御を説明する図である。図１７（Ａ）は縦軸に着火可能範囲、図１７（Ｂ）はレーザー出力を示し、横軸はともにエンジンの負荷を示す。なお、本実施形態においても空燃比や圧縮比などは第１実施形態と同様の制御を行う（図１２（Ａ）〜（Ｄ））。
【００９６】
低負荷域のときには、着火可能範囲Ｒ（Ｒmax＞Ｒ＞Ｒ0，図１７（Ａ））を広範囲に設定する。また、着火可能範囲Ｒの増大にともなってレーザーのエネルギー密度が低下するため、これを補うためにレーザー出力ＬＰを増大させる（ＬＰmax＞ＬＰ＞ＬＰ2，図１７（Ｂ））。さらに、低負荷域では圧縮比を高圧縮比化することによって筒内圧力が高くなり、必要な点火エネルギーが減少して相対的にレーザー出力を高めることと同様の効果を得ることができる。
【００９７】
中負荷域のときには、通常の着火可能範囲Ｒを通常の値（Ｒ0）に設定するとともに（図１７（Ａ））、レーザー出力ＬＰを通常よりも大きな一定の値（ＬＰ1）に設定する（図１７（Ｂ））。また、高負荷域のときには着火可能範囲Ｒ及びレーザー出力ＬＰはそれぞれ通常値（Ｒ0，ＬＰ0）に設定される。
【００９８】
本実施形態によれば、第１実施形態と同様に低負荷域で超希薄燃焼を実現することができる。また、本実施形態によれば着火可能範囲を制御できるため、低負荷域で着火可能範囲Ｒを広く設定することによって火炎伝播距離を短くすることができ、さらに燃焼安定性を向上させることができる。
【００９９】
（第３実施形態）
図１８は、本発明による可変圧縮比エンジンの第３実施形態を示す図である。
【０１００】
本実施形態では、高エネルギーの点火装置として燃焼室と隣接して副燃焼室２４４が設けられている。副燃焼室２４４は、燃焼室とは別経路から燃料が供給される。また、副燃焼室２４４には副燃焼室内に供給された燃料に点火する副点火プラグ２４５を備える。さらに、副燃焼室２４４と燃焼室との間には、副燃焼室２４４内で着火された燃焼火炎を燃焼室に送り込む複数の噴孔２４４ａが形成されている。なお、その他の構成については第１実施形態と同様である。
【０１０１】
本実施形態によれば、副燃焼室２４４の噴孔２４４ａから主燃焼室へ乱流強度の高いトーチ火炎が複数噴射される。そのため、点火プラグ４２のみで点火する場合と比較して、火炎伝播距離を短くすることができる。この結果、希薄燃焼時でも燃焼速度を増加させることができ、燃焼安定性を確保できる。また、希薄燃焼領域よりも負荷の高いＥＧＲ領域や全負荷領域では、点火プラグ４２を用いた通常の点火装置によって点火することによってノッキングを回避することができる。
【０１０２】
（第４実施形態）
図１９は、本発明による可変圧縮比エンジンの第４実施形態を示す図である。
【０１０３】
本実施形態では、第１実施形態と比べてコントロールシャフト２５の制御方向及び大きさを変更する。すなわち第１実施形態ではコントロールシャフト２５を右回転するほど高圧縮比にしていたが、本実施形態では左回転するほど高圧縮比になる（図１９（Ａ））。また、本実施形態の方がコントロールシャフト２５が大きく、コントロールシャフト２５の中心から偏心連結ピン２４までの距離が長い（図１９（Ａ））。このような寸法にすることで、ピストン挙動をより特徴的に、すなわち上死点付近での挙動を極端に設定することができ、ピストン上昇速度を下降速度よりも遅くすることができる。すなわちＬ３１＜Ｌ３２の度合が大きくなる。
【０１０４】
また、左回転するほど高圧縮比になるようにしたことで、高圧縮比になる方がピストン上昇が速くなる。すなわちＬ３１＜Ｌ４１になる。また高圧縮比になる方がピストン下降が遅くなる。すなわちＬ３２＞Ｌ４２になる。
【０１０５】
本実施形態によれば、高圧縮比ではピストンの上昇速度が速く上死点に達するまでの期間が短い。そのためプレイグニッション（自己着火）を防止することができる。またピストンの下降が遅いのでピストンの上死点付近の滞在時間が長く、燃焼安定性を確保できる。一方、低圧縮比ではピストンの下降速度が速いので、燃焼後期のノッキングを防止することができる。
【０１０６】
（第５実施形態）
本実施形態では、低負荷域において１燃焼サイクル内で複数回の点火を行なう多段点火方式を採用する。図２０は、点火タイミングと各点火タイミングで生成された火炎の成長過程を示している。図２０（Ａ）は１燃焼サイクル内の点火タイミングを示す図であり、図２０（Ｂ）〜（Ｆ）は１燃焼サイクル中の各時点（ｔ11〜ｔ15）での燃焼火炎の生成・成長の様子を示している。なお、構成及び中高負荷域の制御については第１実施形態と同様である。
【０１０７】
本実施形態では、１燃焼サイクル内で３回の点火を行なう（図２０（Ａ）；ｔ11，ｔ13，ｔ15）。まず、ガス流動（スワール）を強化して最初の点火を行なう（図２０（Ｂ）；時刻ｔ11）。その後、燃焼火炎は図２０（Ｃ）に示すようにスワールの旋回方向に成長する（ｔ12）。時刻ｔ13になると、２回目の点火が行なわれる（図２０（Ｄ））。図２０（Ｅ）に示すように２回目に点火された燃焼火炎は最初に点火された燃焼火炎の後に続くように成長する（ｔ14）。その後、３回目の点火を行なう（図２０（Ｆ）；ｔ15）。
【０１０８】
本実施形態によれば、強化されたガス流動によってスワールの旋回方向に燃焼火炎が輸送される。そこで、連続的に混合気に点火することによって多点点火方式と同様に火炎伝播距離を短縮させることができる。また、負荷に応じて点火回数を設定し、負荷が低い場合には１燃焼サイクル中の点火回数を増やすことによって、燃焼安定性をさらに向上させることができる。なお、ガス流動はタンブル流でもほぼ同様の効果が得られる。
【０１０９】
（第６実施形態）
図２１は、本発明による可変圧縮比エンジンの第６実施形態のピストン構造を示す図であり、図２１（Ａ）は斜視図であり、図２１（Ｂ）は図２１（Ａ）のＢ−Ｂ断面図であり、図２１（Ｃ）は図２１（Ａ）のＣ−Ｃ断面図である。また図２２はピストン挙動を示す図である。
【０１１０】
可変圧縮比エンジンに図２１に示したピストン３２を使用してもよい。すなわちピストン３２は図２１（Ｃ）に示されているようにピストンスカートが大幅に短縮されている。
【０１１１】
このようなピストン３２を使用すれば、図２２に示されているようにカウンターウエイトがピストンピン側方を通過できる。そのためアッパリンク１１を最小限の長さとして、ピストン３２の下死点位置をクランクシャフト３３に最接近させることで、その分のピストンストロークを拡大することができる。なお、このような構成にするためにはピストンスカート部の強度が課題となるが、図２２（Ｂ）に示すように、複リンク機構の特性を利用し、ピストン３２の上死点位置においてアッパリンク１１が略直立にすることでピストン３２にかかる横方向荷重（スラスト荷重）を低減できる。これにより、ピストンスカート部の強度は確保される。
【０１１２】
以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明と均等であることは明白である。
【０１１３】
例えば、火花点火式の点火装置とレーザー点火装置とを併用して、高エネルギーの点火を必要とする場合にはレーザー点火装置を使用し、その他の運転領域では火花点火式の点火装置を使用するように切替えてもよい。
【０１１４】
また、燃焼室内に複数の点火装置を設け、希薄燃焼の際に多点点火を行なってもよい。こうすることによって、希薄燃焼時に燃焼火炎の伝播速度が低下してしまう場合でも燃焼期間を短縮することができ、安定した燃焼性を確保することができる。
【０１１５】
さらに、上記実施形態では、排気弁の開閉タイミングによって調整するいわゆる内部ＥＧＲ方式でＥＧＲ量を調整することを例示して説明したが、排気通路を吸気通路とを連通するＥＧＲ通路をＥＧＲ弁で開閉するいわゆる外部ＥＧＲ方式によってＥＧＲ量を調整してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】本発明による可変圧縮比エンジンの第１実施形態を示す図である。
【図２】排気弁の開閉タイミング調整機構を説明する図である。
【図３】複リンク式可変圧縮比エンジンによる圧縮比変更方法を説明する図である。
【図４】ピストン挙動を示す図である。
【図５】複リンク式可変圧縮比エンジンの特性を示す図である。
【図６】圧縮比、空燃比、点火進角と要求点火エネルギーの関係を説明する図である。
【図７】点火エネルギーの制御機構を説明する図である。
【図８】本発明による具体的な制御ロジックのメインフローチャートである。
【図９】低負荷運転制御のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１０】中負荷運転制御のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１１】高負荷運転制御のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１２】本発明による制御を実行したときの効果を説明する図である。
【図１３】本発明による可変圧縮比エンジンの第２実施形態を示す図である。
【図１４】レーザー点火装置の構造を説明する図である。
【図１５】レーザー点火装置の着火可能領域を説明する図である。
【図１６】通常の点火装置とレーザー点火装置について、温度及び筒内圧力と出力（点火エネルギー）との関係を比較するグラフである。
【図１７】レーザー点火装置の制御を説明する図である。
【図１８】本発明による可変圧縮比エンジンの第３実施形態を示す図である。
【図１９】本発明による可変圧縮比エンジンの第４実施形態のピストン挙動を示す図である。
【図２０】本発明による可変圧縮比エンジンの第５実施形態の点火タイミングと燃焼火炎の成長過程を示す図である。
【図２１】本発明による可変圧縮比エンジンの第６実施形態のピストン構造を示す図である。
【図２２】ピストン挙動を示す図である。
【符号の説明】
【０１１７】
１０  複リンク式可変圧縮比エンジン
１１  アッパリンク（第１リンク）
１２  ロアリンク（第２リンク）
１３  コントロールリンク（第３リンク）
３０  燃焼室
３２  ピストン
３３  クランクシャフト
４０  点火装置（点火手段）
４１  燃料噴射弁
４２  点火プラグ
４３  スワールコントロールバルブ（ガス流動生成手段）
４４  イグニッションコイル
５１  アクチュエータ（圧縮比変更手段）
５２  回転軸（圧縮比変更手段）
５３  ピニオン（圧縮比変更手段）
５５  吸気弁
５６  吸気ポート
６１  排気弁
６２  排気ポート
７０  コントローラ（運転状態制御手段）
ステップＳ１  運転状態検出手段
ステップＳ３１，Ｓ５１，Ｓ６１  空燃比制御手段
ステップＳ３５，Ｓ５５  点火エネルギー増大手段
【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１】
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【図２２】
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