(57)【要約】【課題】機械圧縮比を可変とする圧縮比可変機構を備える内燃機関の制御装置であって、内燃機関の各気筒において実際の実圧縮比に適した点火時期での点火を可能とする。【解決手段】機関運転状態毎の最適な機械圧縮比を実現するために圧縮比可変機構を作動させ、内燃機関の各気筒の点火時期決定時期において、この時に推定される対応気筒の実圧縮比に基づき対応気筒の最適な点火時期を設定し（ステップ１０９）、各気筒の点火時期決定時期から点火時期決定時期において設定された対応気筒の点火時期までの間は、圧縮比可変機構の作動を禁止する（ステップ１０４）。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関運転状態毎の最適な機械圧縮比を実現するために圧縮比可変機構を作動させ、内燃機関の各気筒の点火時期決定時期において、この時に推定される対応気筒の実圧縮比に基づき対応気筒の最適な点火時期を設定し、各気筒の前記点火時期決定時期から前記点火時期決定時期において設定された対応気筒の点火時期までの間は、推定された前記対応気筒の前記実圧縮比を変化させるような前記圧縮比可変機構の作動を禁止することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
機関運転状態毎の最適な機械圧縮比を実現するために圧縮比可変機構を作動させ、内燃機関の各気筒の点火時期決定時期において、この時に推定される対応気筒の実圧縮比に基づき対応気筒の最適な点火時期を設定し、各気筒の前記点火時期決定時期から前記点火時期決定時期において設定された対応気筒の点火時期までの間は、前記圧縮比可変機構の作動を禁止することを特徴とする圧縮比可変機構を備える内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記内燃機関は吸気同期又は吸気非同期の燃料噴射時期において吸気系に燃料が噴射されるか又は吸気行程の燃料噴射時期において気筒内へ燃料が噴射されるものであり、前記圧縮比可変機構が作動された時には、前記圧縮比可変機構の作動によって燃料噴射量決定時期に意図されている吸気量が実現されない気筒を特定気筒として設定し、前記特定気筒の実際の空燃比を推定し、推定された前記空燃比に基づき前記特定気筒の前記点火時期決定時期において設定された前記特定気筒の点火時期を補正することを特徴とする請求項１又は２に記載の圧縮比可変機構を備える内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械圧縮比を可変とする圧縮比可変機構を備える内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリンダブロックとクランクケースとを相対移動させてシリンダブロックとクランク軸との間の距離を変化させることにより機械圧縮比（（上死点シリンダ容積＋行程容積）／上死点シリンダ容積）を可変とする圧縮比可変機構を備える内燃機関が提案されている。
【０００３】
このような圧縮比可変機構を備える内燃機関において、運転状態の変化により任意の気筒の圧縮行程中に機械圧縮比の変更が開始されることがあり、このような場合に、この気筒において機械圧縮比の変更前の実圧縮比に適した点火時期により点火が実施されると、ノッキングが発生する等の問題を引き起こすことがある。
【０００４】
このような問題を回避するために、各気筒の圧縮行程後半において圧縮比可変機構により機械圧縮比が変更途中であるか否かを判断し、機械圧縮比が変更途中である時には、機械圧縮比の変化速度を検出することにより実圧縮比を推定し、推定された実圧縮比に基づき点火時期を設定することが提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２１５９８９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述の背景技術において、圧縮行程後半において機械圧縮比が変更途中でないと判断された後に、運転状態の変化により機械圧縮比の変更が開始されることがあり、この時には、変更された実圧縮比に適した点火時期に点火を実施することができない。
【０００７】
従って、本発明の目的は、機械圧縮比を可変とする圧縮比可変機構を備える内燃機関の制御装置であって、内燃機関の各気筒において実際の実圧縮比に適した点火時期での点火を可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による請求項１に記載の圧縮比可変機構を備える内燃機関の制御装置は、機関運転状態毎の最適な機械圧縮比を実現するために圧縮比可変機構を作動させ、内燃機関の各気筒の点火時期決定時期において、この時に推定される対応気筒の実圧縮比に基づき対応気筒の最適な点火時期を設定し、各気筒の前記点火時期決定時期から前記点火時期決定時期において設定された対応気筒の点火時期までの間は、推定された前記対応気筒の前記実圧縮比を変化させるような前記圧縮比可変機構の作動を禁止することを特徴とする。
【０００９】
本発明による請求項２に記載の圧縮比可変機構を備える内燃機関の制御装置は、機関運転状態毎の最適な機械圧縮比を実現するために圧縮比可変機構を作動させ、内燃機関の各気筒の点火時期決定時期において、この時に推定される対応気筒の実圧縮比に基づき対応気筒の最適な点火時期を設定し、各気筒の前記点火時期決定時期から前記点火時期決定時期において設定された対応気筒の点火時期までの間は、前記圧縮比可変機構の作動を禁止することを特徴とする。
【００１０】
本発明による請求項３に記載の圧縮比可変機構を備える内燃機関の制御装置は、請求項１又は２に記載の圧縮比可変機構を備える内燃機関の制御装置において、前記内燃機関は吸気同期又は吸気非同期の燃料噴射時期において吸気系に燃料が噴射されるか又は吸気行程の燃料噴射時期において気筒内へ燃料が噴射されるものであり、前記圧縮比可変機構が作動された時には、前記圧縮比可変機構の作動によって燃料噴射量決定時期に意図されている吸気量が実現されない気筒を特定気筒として設定し、前記特定気筒の実際の空燃比を推定し、推定された前記空燃比に基づき前記特定気筒の前記点火時期決定時期において設定された前記特定気筒の点火時期を補正することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明による請求項１に記載の圧縮比可変機構を備える内燃機関の制御装置によれば、機関運転状態毎の最適な機械圧縮比を実現するために圧縮比可変機構を作動させ、内燃機関の各気筒の点火時期決定時期において、この時に推定される対応気筒の実圧縮比に基づき対応気筒の最適な点火時期を設定し、各気筒の点火時期決定時期から点火時期決定時期において設定された対応気筒の点火時期までの間は、推定された対応気筒の実圧縮比を変化させるような圧縮比可変機構の作動を禁止するようになっている。それにより、いずれの気筒においても、点火時期決定時期に最適な点火時期を設定してから点火時期となって点火が実施されるまでの間は、最適な点火時期を変化させるように機械圧縮比が変更されることはなく、実際の実圧縮比に適した点火時期での点火が可能となる。
【００１２】
本発明による請求項２に記載の圧縮比可変機構を備える内燃機関の制御装置によれば、機関運転状態毎の最適な機械圧縮比を実現するために圧縮比可変機構を作動させ、内燃機関の各気筒の点火時期決定時期において、この時に推定される対応気筒の実圧縮比に基づき対応気筒の最適な点火時期を設定し、各気筒の点火時期決定時期から点火時期決定時期において設定された対応気筒の点火時期までの間は、圧縮比可変機構の作動を禁止するようになっている。それにより、いずれの気筒においても、点火時期決定時期に最適な点火時期を設定してから点火時期となって点火が実施されるまでの間は、機械圧縮比が変更されることはなく、実際の実圧縮比に適した点火時期での点火が可能となる。
【００１３】
また、本発明による請求項３に記載の圧縮比可変機構を備える内燃機関の制御装置によれば、請求項１又は２に記載の圧縮比可変機構を備える内燃機関の制御装置において、内燃機関は吸気同期又は吸気非同期の燃料噴射時期において吸気系に燃料が噴射されるか又は吸気行程の燃料噴射時期において気筒内へ燃料が噴射されるものであり、圧縮比可変機構が作動された時には、圧縮比可変機構の作動によって燃料噴射量決定時に意図されている吸気量が実現されない気筒を特定気筒として設定し、特定気筒の実際の空燃比を推定し、推定された空燃比に基づき特定気筒の点火時期決定時期において設定された特定気筒の点火時期を補正するようになっている。それにより、特定気筒の点火時期決定時期において設定される特定気筒の点火時期は、機械圧縮比変更後の実際の実圧縮比だけでなく所望空燃比に適するものであるが、特定気筒の実際の燃料噴射量は機械圧縮比変更前の空気量に対して所望空燃比が実現されるように設定されたものであり、機械圧縮比の変更によって吸気量が変化すると所望空燃比を実現することができなくなるために、特定気筒においては、実際の空燃比を推定して設定された点火時期を実際の空燃比に基づき補正することにより良好な燃焼を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】内燃機関の圧縮比可変機構を説明するための図である。
【図２】本発明の制御装置による内燃機関の制御を示すフローチャートである。
【図３】圧縮比可変機構の作動可能期間を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、内燃機関の圧縮比を可変とするためにシリンダブロックをクランクケースに対して相対移動させる圧縮比可変機構を説明するための図である。同図において、１００はシリンダブロック、２００はクランクケース、３００は圧縮上死点位置のピストンである。本内燃機関は直列気筒配置型である。
【００１６】
図１に示す正面視において、シリンダブロック１００の下部の一方側には第一サポート１１が設けられ、シリンダブロック１００の下部の他方側には第二サポート１２が設けられ、クランクケース２００の上部の一方側には第三サポート２１が設けられ、クランクケース２００の上部の他方側には第四サポート２２が設けられている。図１（Ａ）で示すシリンダブロック１００の最下位置において、第一サポート１１及び第三サポート２１には同心の第一穴及び第三穴が形成され、第二サポート１２及び第四サポート２２には、同心の第二穴及び第四穴が形成されている。第一穴、第二穴、第三穴、及び第四穴は同一径を有している。
【００１７】
第一穴、第二穴、第三穴、及び第四穴には、それぞれ回動可能に第一ボス１３、第二ボス１４、第三ボス、及び第四ボスが配置されている。第一ボス１３、第二ボス１４、第三ボス、及び第四ボスには同一位置に同一径の偏心穴が形成され、第一ボス１３の偏心穴及び第三ボスの偏心穴には回動可能に第一軸１５が挿入され、第二ボス１４の偏心穴及び第四ボスの偏心穴には回転可能に第二軸１６が挿入されている。
【００１８】
このように構成された圧縮比可変機構により、シリンダブロック１０の最下位置(Ａ)において、第一ボス１３（反時計方向）及び第二ボス１４（時計方向）を互いに反対方向に９０度回動させると、シリンダブロック１００はクランクケース２００に対して中間位置（Ｂ）へ上昇する。その結果、上死点シリンダ容積が大きくなってシリンダブロック１００の最下位置(Ａ)に比較して機械圧縮比（（上死点シリンダ容積＋行程容積）／上死点シリンダ容積）を小さくすることができる。
【００１９】
さらに、シリンダブロック１０の中間位置(Ｂ)において、第一ボス１３を図１において反時計方向に９０度回動させると同時に第二ボス１４を図１において時計方向に９０度回動させると、シリンダブロック１００はクランクケース２００に対して最上位置（Ｃ）へ上昇する。その結果、上死点シリンダ容積がさらに大きくなってシリンダブロック１００の中間位置(Ｂ)に比較して機械圧縮比（（上死点シリンダ容積＋行程容積）／上死点シリンダ容積）を小さくすることができる。こうして、第一ボス１３及び第二ボス１４を互いに反対方向に任意の角度だけ回動させることにより所望機械圧縮比を実現することができる。
【００２０】
機械圧縮比を高くすると、実膨張比（（上死点シリンダ容積＋排気弁開弁時までの行程容積）／上死点シリンダ容積）を高くして熱効率を高めることができる。このような圧縮比可変機構に加えて、吸気弁の閉弁時期と排気弁の開弁時期とを可変とする可変バルブタイミング機構が設けられていれば、各機械圧縮比に対して、実膨張比を最適に制御することができ、また、実圧縮比（（上死点シリンダ容積＋吸気弁閉弁時からの行程容積）／上死点シリンダ容積）も最適に制御することができる。
【００２１】
機関運転状態毎に最適な機械圧縮比が定められており（マップ化されており）、例えば、アクセルペダルの踏み込み量Ｌの変化により機関運転状態が変化すれば、圧縮比可変機構を作動させて機械圧縮比が変化後の機関運転状態に最適な機械圧縮比に変更されることとなる。しかしながら、現在の実圧縮比に基づき点火時期が決定された後に機械圧縮比が変更されると、実圧縮比も変化するために、変化後の実圧縮比に適した点火時期での点火が実施されず、例えば、変化後の実圧縮比が高められた場合には、ノッキングが発生することがある。
【００２２】
本実施形態の制御装置は、内燃機関の各気筒において実圧縮比に適した点火時期での点火を可能とするために、図２に示すフローチャートに従って圧縮比可変機構を制御する。
【００２３】
先ず、ステップ１０１において、アクセルペダルの踏み込み量の変化量ΔＬがほぼ０であるか否か、すなわち、定常運転状態であるか否かが判断される。この判断が肯定される時には、機関運転状態の変化はなく、ステップ１０９において、気筒毎の点火時期決定時期、例えば、各気筒の圧縮上死点前５０クランク角度で、吸気弁閉弁時期と現在の機械圧縮比に対して推定される実圧縮比と、吸気弁閉弁時期と現在の機械圧縮比に対して推定される空燃比又は所望空燃比（理論空燃比）とに基づく最適な点火時期Ｉが決定され、気筒毎に決定された点火時期Ｉにおいて点火が実施される。
【００２４】
本内燃機関は機械圧縮比が変更されることがあるために、機械圧縮比の変更前に圧縮行程となる気筒と機械圧縮比の変更後に圧縮行程となる気筒とでは、実圧縮比及び空燃比が異なって最適な点火時期が異なるために、気筒毎の点火時期決定時期において気筒毎に最適な点火時期が決定されるようになっている。
【００２５】
一方、ステップ１０１の判断が否定される時、すなわち、アクセルペダルの踏み込み量Ｌが変化した時には、ステップ１０２において、新たなアクセルペダルの踏み込み量Ｌに基づく（機関回転数も考慮されることもある）最適な機械圧縮比Ｒがマップ等を使用して決定される。例えば、アクセルペダルの踏み込み量Ｌが小さい低負荷時ほど熱効率を高めるために機械圧縮比が高められることが好ましい。次いで、ステップ１０３において、決定された機械圧縮比Ｒがこれまでの機械圧縮比Ｒ’と等しいか否かが判断される。この判断が肯定される時には、機関運転状態が変化しても機械圧縮比の変更は必要なく、ステップ１０９において、気筒毎の点火時期決定時期で最適な点火時期Ｉが決定され、気筒毎に決定された点火時期Ｉにおいて点火が実施される。
【００２６】
しかしながら、ステップ１０３の判断が否定される時には、圧縮比可変機構を作動させて機械圧縮比を変化させなければならない。この時には、ステップ１０４において、ステップ１０２において決定された機械圧縮比Ｒを実現するための圧縮比可変機構の作動が許可期間Ｂ内で可能であるか否かが判断される。すなわち、現在が許可期間Ｂ内であり、ステップ１０２において決定された機械圧縮比Ｒを実現するために、圧縮比可変機構の作動開始から作動終了までが許可期間Ｂ内となるか否かが判断される。許可期間Ｂは、例えば、図３に示すように、各気筒の点火時期決定時期から点火時期決定時期において決定された自身の点火時期までの期間を除いた期間である。
【００２７】
図３は点火順序が＃１気筒、＃３気筒、＃４気筒、＃２気筒である四気筒の場合を示しており、Ｔ１は＃１気筒の圧縮上死点を示し、Ｄ１は＃１気筒の点火時期決定時期を示し、Ｉ１は点火時期決定時期Ｄ１において決定された＃１気筒の点火時期を示し、Ｔ２は＃２気筒の圧縮上死点を示し、Ｄ２は＃２気筒の点火時期決定時期を示し、Ｉ２は点火時期決定時期Ｄ２において決定された＃２気筒の点火時期を示し、Ｔ３は＃３気筒の圧縮上死点を示し、Ｄ３は＃３気筒の点火時期決定時期を示し、Ｉ３は点火時期決定時期Ｄ３において決定された＃３気筒の点火時期を示し、Ｔ４は＃４気筒の圧縮上死点を示し、Ｄ４は＃４気筒の点火時期決定時期を示し、Ｉ４は点火時期決定時期Ｄ４において決定された＃４気筒の点火時期を示している。
【００２８】
ステップ１０４の判断が否定されている間は、圧縮比可変機構を作動させず、許可期間Ｂとなってステップ１０４の判断が肯定されると、ステップ１０５において、圧縮比可変機構を作動させて機械圧縮比をステップ１０２において決定された機械圧縮比Ｒへ変更する。ステップ１０４の判断が否定されている間に、いずれかの気筒の点火時期決定時期となれば（例えば、現在が許可期間であっても、現在からいずれかの気筒の点火時期決定時期までの時間が短い時には、圧縮比可変機構を作動させることができず、ステップ１０４の判断は否定される）、機械圧縮比を変更する前の実圧縮比及び空燃比に適した点火時期を決定し、決定された点火時期となれば、対応気筒において点火が実施される。それと同時に（又は、その直後に）、許可期間Ｂとなれば、ステップ１０４の判断が肯定される。
【００２９】
このようにして、いずの気筒においても、現在の実圧縮比に適合するように点火時期決定時期において点火時期が決定されて、決定された点火時期において点火が実施されるまでは、圧縮比可変機構が作動中でないように、すなわち、圧縮比可変機構が停止したままとされる。それにより、いずれの気筒においても、点火時期決定時期に点火時期が設定されてから機械圧縮比が変更されて実圧縮比が変化することはなく、点火時期決定時期において設定された実際の実圧縮比に適した点火時期での点火が可能となる。
【００３０】
ステップ１０４の判断が肯定されれば、ステップ１０５において圧縮比可変機構を作動させる。図３に示す圧縮比可変機構を作動させる許可期間Ｂは、いずれかの気筒の吸気行程直前から圧縮行程途中までの期間となっている。ステップ１０６では、この気筒を特定気筒として設定する。
【００３１】
例えば、内燃機関が吸気同期又は吸気非同期の燃料噴射時期において吸気系に燃料が噴射されるものである場合又は吸気行程の燃料噴射時期において気筒内へ燃料が噴射されるものである場合において、一般的には排気行程において燃料噴射量を決定しなければならない。こうして、特定気筒では、燃料噴射量を決定する時の機械圧縮比は変更前であるが、吸気行程中に機械圧縮比が変更されることとなるために、例えば、機械圧縮比が小さく変更される場合には、上死点シリンダ容積が増大して気筒内の吸気量は増大し、燃料噴射量決定時に意図されている吸気量が実現されないこととなる。
【００３２】
それにより、特定気筒では、機械圧縮比の変更前に意図された空燃比も機関圧縮比の変更後に意図された空燃比（機械圧縮比変更前と同じ場合も、運転状態により変化する場合も考えられる）も実現することができず、特定気筒の点火時期決定時期において、機械圧縮比変更後の実圧縮比と、機械圧縮比変更後に意図された空燃比に対して最適な点火時期が決定されて点火が実施されても、良好な燃焼を実現することができない。従って、ステップ１０７において、特定気筒の吸気弁閉弁時（又はそれ以降）に機械圧縮比の変更後の吸気量を推定し、ステップ１０８では、ステップ１０７において推定された吸気量と燃料噴射量とに基づき実際の空燃比Ａ’を算出する。
【００３３】
その後、ステップ１１０では、ステップ１０８において実際の空燃比Ａ’が算出されているか否かが判断され、特定気筒のためにステップ１１０の判断が肯定される時には、ステップ１１１において、点火時期決定時期において、機械圧縮比変更後の実圧縮比と、機械圧縮比変更後に意図された空燃比とに対して決定された点火時期Ｉは、実際の空燃比Ａ’に基づき補正され、それにより、特定気筒においても良好な燃焼を実現することができる。
【００３４】
図２に示すフローチャートのステップ１０４では、ステップ１０２において決定された機械圧縮比Ｒを実現するための圧縮比可変機構の作動が許可期間Ｂ内で可能であるか否かが判断され、現在が許可期間Ｂ内であって、ステップ１０２において決定された機械圧縮比Ｒを実現するために、圧縮比可変機構の作動開始から作動終了までが許可期間Ｂ内となる時にだけ、圧縮比可変機構を作動させるようにしている。
【００３５】
それにより、点火時期決定時期において決定された点火時期においては、ステップ１０２において決定された機械圧縮比Ｒは既に実現されており、圧縮比可変機構が依然として作動中であって機械圧縮比Ｒが実現されていないことはない。
【００３６】
しかしながら、ステップ１０２において決定された機械圧縮比Ｒを実現するために、好ましくは圧縮比可変機構の作動終了が点火時期決定時期において決定される点火時期前になると推定されるならば、圧縮比可変機構の作動開始及び作動終了の両方又は作動終了だけが許容期間Ｂ外となっても圧縮比可変機構を作動させるようにしても良い。このように、点火時期決定時期において最適な点火時期を設定してから点火時期となって点火が実施されるまでの間は、設定された点火時期を最適とする機械圧縮比Ｒを実現するための圧縮比可変機構の作動は許容し、設定された最適な点火時期を変化させるような圧縮比可変機構の作動だけを禁止するようにすれば、実際の実圧縮比に適した点火時期での点火の可能性を高めることができる。
【符号の説明】
【００３７】
１００    シリンダブロック
２００    クランクケース
３００    ピストン
【図１】
2012007591.tif 000003
【図２】
2012007591.tif 000004
【図３】
2012007591.tif 000005