(57)【要約】【課題】スーパーチャージャを備えた内燃機関においてその作動音が内燃機関の外部に騒音として漏れるのを抑制する。【解決手段】内燃機関は、スーパーチャージャ１９と、スーパーチャージャをバイパスするバイパス通路２０と、バイパス通路に配置されたバイパス弁２２と、スーパーチャージャとクランク軸との接続及び遮断を切り換える断続装置２３と、可変バルブタイミング機構Ａと、これらの制御装置３０とを具備する。制御装置は、機関負荷が第１基準負荷よりも低いときには吸気弁の閉弁時期を吸入空気に吹き戻しが発生する時期に設定すると共に断続装置を遮断状態にする。機関負荷が第１基準負荷以上であるときには吸気弁の閉弁時期を吸気ガスの吹き戻しが発生しない時期に設定し、機関負荷が第１基準負荷以上の所定の第２基準負荷以上であるときには断続装置を接続状態にする。【選択図】図７
2016113981.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気通路に配置されて内燃機関の出力軸によって駆動されるスーパーチャージャと、該スーパーチャージャをバイパスするバイパス通路と、該バイパス通路に配置されたバイパス弁と、前記スーパーチャージャと前記出力軸との接続及び遮断を切り換える断続装置と、吸気弁の閉弁時期を吸気下死点以降で変更可能な可変バルブタイミング機構と、前記バイパス弁と前記断続装置と前記可変バルブタイミング機構とを制御する制御装置とを具備し、
前記制御装置は、機関負荷が所定の第１基準負荷よりも低いときには前記吸気弁の閉弁時期を燃焼室に一旦供給された吸気ガスが吸気通路に戻る吹き戻しが発生する時期に設定すると共に機関負荷が前記第１基準負荷以上であるときには前記吸気弁の閉弁時期を吸気ガスの吹き戻しが発生しない時期に設定し、機関負荷が前記第１基準負荷よりも低いときには前記断続装置を遮断状態にすると共に機関負荷が前記第１基準負荷以上の所定の第２基準負荷以上であるときには前記断続装置を接続状態にし、機関負荷が前記第２基準負荷以上の第３基準負荷以下であるときには前記バイパス弁を全開にすると共に機関負荷が前記第３基準負荷よりも高いときには前記バイパス弁の開度を全開よりも小さくする、内燃機関。
【請求項２】
機械圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構をさらに具備し、前記制御装置は該可変圧縮比機構も制御し、前記第３基準負荷は前記第１基準負荷よりも高く且つ前記第２基準負荷よりも高い負荷であり、
前記制御装置は、機関負荷が前記第３基準負荷よりも低いときには機械圧縮比を最小機械圧縮比よりも高い圧縮比に設定すると共に機関負荷が前記第３基準負荷以上であるときには前記機械圧縮比を最小機械圧縮比に維持し、機関負荷が前記第１基準負荷と第３基準負荷との間にあるときには機関負荷の増大に伴って機械圧縮比を低下させる、請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記第２基準負荷は前記第１基準負荷と同一とされる、請求項１又は２に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記第１基準負荷、前記第２基準負荷及び前記第３基準負荷は同一とされる、請求項１に記載の内燃機関。
【請求項５】
前記制御装置は、機関負荷が前記第３基準負荷よりも高いときには、機関負荷が増大するにつれて前記バイパス弁の開度を小さくする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スーパーチャージャを有する内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
吸気通路にスーパーチャージャを備えた内燃機関が知られている。スーパーチャージャは、内燃機関の出力軸（例えば、クランク軸）によって駆動されると共に、駆動されると内燃機関に吸入される吸気ガスの過給を行う。斯かる内燃機関では、スーパーチャージャをバイパスするバイパス通路と、このバイパス通路に配置されたバイパス弁とが設けられ、このバイパス弁の開度を調整することによって燃焼室に供給される空気の圧力が制御される。
【０００３】
斯かるスーパーチャージャでは、その回転に伴う作動音が大きくなる場合があるため、その作動音を低減させるための技術が提案されている。例えば、特許文献１に記載された内燃機関は、機関低負荷運転中においてバイパス弁の開度を調整することによりスーパーチャージャの吐出側圧力を吸込み側圧力よりも低くするようにしている。これにより、電磁クラッチが設けられておらず常に内燃機関の出力軸と接続されているスーパーチャージャにおいて、内燃機関のトルク変動による作動音（具体的には、スーパーチャージャに設けられるタイミングギア間の歯打ち音）を防止することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３０６７２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、内燃機関に、吸気弁の閉弁時期を吸気下死点以降で変更可能な可変バルブタイミング機構を設けることが知られている。斯かる可変バルブタイミング機構を用いると、吸気通路に設けられたスロットル弁によらずに内燃機関の燃焼室内に供給される吸気ガス量を制御することができるため、特に、低負荷運転中におけるポンピング損失を低減させることができる。
【０００６】
ここで、可変バルブタイミング機構を用いて吸気弁の閉弁時期を吸気下死点以降で変更すると、吸気弁の閉弁時期が遅角されるにつれて、一旦燃焼室内に流入した排気ガスが吸気ポートに吹き戻される量が増大していく。このため吸気弁の閉弁時期が遅角されると、内燃機関の運転中には、空気が断続的に吸気通路内を燃焼室から吸気通路の入口へ向かって逆流する。
【０００７】
一方、スーパーチャージャの作動中には、スーパーチャージャから吐出される空気が脈動していることにより作動音が生じる。ところが、吸気弁の閉弁時期が遅角されて空気が吸気通路（バイパス通路）内を逆流すると、スーパーチャージャから生じた作動音もこの空気の流れに乗って吸気通路の入口へと向かう。この結果、スーパーチャージャによって生じる作動音が内燃機関の外部へ漏れ、よって内燃機関の運転騒音が大きくなってしまう。
【０００８】
そこで、上記課題に鑑みて、本発明の目的は、スーパーチャージャを備えた内燃機関においてその作動音が内燃機関の外部に騒音として漏れるのを抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、第１の発明では、吸気通路に配置されて内燃機関の出力軸によって駆動されるスーパーチャージャと、該スーパーチャージャをバイパスするバイパス通路と、該バイパス通路に配置されたバイパス弁と、前記スーパーチャージャと前記出力軸との接続及び遮断を切り換える断続装置と、吸気弁の閉弁時期を吸気下死点以降で変更可能な可変バルブタイミング機構と、前記バイパス弁と前記断続装置と前記可変バルブタイミング機構とを制御する制御装置とを具備し、前記制御装置は、機関負荷が所定の第１基準負荷よりも低いときには前記吸気弁の閉弁時期を燃焼室に一旦供給された吸気ガスが吸気通路に戻る吹き戻しが発生する時期に設定すると共に機関負荷が前記第１基準負荷以上であるときには前記吸気弁の閉弁時期を吸気ガスの吹き戻しが発生しない時期に設定し、機関負荷が前記第１基準負荷よりも低いときには前記断続装置を遮断状態にすると共に機関負荷が前記第１基準負荷以上の所定の第２基準負荷以上であるときには前記断続装置を接続状態にし、機関負荷が前記第２基準負荷以上の第３基準負荷以下であるときには前記バイパス弁を全開にすると共に機関負荷が前記第３基準負荷よりも高いときには前記バイパス弁の開度を全開よりも小さくする、内燃機関が提供される。
【００１０】
第２の発明では、第１の発明において、機械圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構をさらに具備し、前記制御装置は該可変圧縮比機構も制御し、前記第３基準負荷は前記第１基準負荷よりも高く且つ前記第２基準負荷よりも高い負荷であり、前記制御装置は、機関負荷が前記第３基準負荷よりも低いときには機械圧縮比を最小機械圧縮比よりも高い圧縮比に設定すると共に機関負荷が前記第３基準負荷以上であるときには前記機械圧縮比を最小機械圧縮比に維持し、機関負荷が前記第１基準負荷と第３基準負荷との間にあるときには機関負荷の増大に伴って機械圧縮比を低下させる。
【００１１】
第３の発明では、第１又は第２の発明において、前記第２基準負荷は前記第１基準負荷と同一とされる。
【００１２】
第４の発明では、第１の発明において、前記第１基準負荷、前記第２基準負荷及び前記第３基準負荷は同一とされる。
【００１３】
第５の発明では、第１〜第４のいずれか一つの発明において、前記制御装置は、機関負荷が前記第３基準負荷よりも高いときには、機関負荷が増大するにつれて前記バイパス弁の開度を小さくする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、スーパーチャージャを備えた内燃機関においてその作動音が内燃機関の外部に騒音として漏れるのが抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、内燃機関の全体図である。
【図２】図２は、可変バルブタイミング機構を示す図である。
【図３】図３は、吸気弁及び排気弁のリフト量を示す図である。
【図４】図４は、内燃機関の吸気通路内における空気の流れを説明するための概略図である。
【図５】図５は、シリンダが吸気行程にあるときのシリンダブロック及びシリンダヘッドの断面図である。
【図６】図６は、内燃機関の吸気通路内における空気の流れを説明するための、図４と同様な概略図である。
【図７】図７は、機関負荷に応じたスロットル開度等を示す図である。
【図８】図８は、内燃機関の制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図９】図９は、可変圧縮比機構の分解斜視図である。
【図１０】図１０は、図解的に表した内燃機関の側面断面図である。
【図１１】図１１は、機械圧縮比及び実圧縮比を説明するための図である。
【図１２】図１２は、機関負荷に応じたスロットル開度等を示す図である。
【図１３】図１３は、機関負荷等のタイムチャートである。
【図１４】図１４は、機関負荷等のタイムチャートである。
【図１５】図１５は、機関負荷に応じたスロットル開度等を示す図である。
【図１６】図１６は、内燃機関の制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。
【００１７】
＜内燃機関の構成＞
図１は火花点火式内燃機関の側面断面図を示す。
図１を参照すると、１はクランクケース、２はシリンダブロック、３はシリンダヘッド、４はピストン、５は燃焼室、６は燃焼室５の頂面中央部に配置された点火プラグ、７は吸気弁、８は吸気ポート、９は排気弁、１０は排気ポートをそれぞれ示す。吸気ポート８は吸気枝管１１を介してサージタンク１２に連結され、各吸気枝管１１にはそれぞれ対応する吸気ポート８内に向けて燃料を噴射するための燃料噴射弁１３が配置される。なお、燃料噴射弁１３は各吸気枝管１１に取付ける代りに各燃焼室５内に配置してもよい。
【００１８】
サージタンク１２は吸気ダクト１４を介してエアクリーナ１５に連結され、吸気ダクト１４内には、アクチュエータ１６によって駆動されるスロットル弁１７と、例えば熱線を用いたエアフロメータ１８とが配置される。また、吸気ダクト１４には、エアクリーナ１５とスロットル弁１７との間にスーパーチャージャ１９が設けられる。また、本実施形態の内燃機関では、スーパーチャージャ１９をバイパスするためのバイパス管２０が設けられる。バイパス管２０の一方の端部は、スーパーチャージャ１９とエアクリーナ１５との間、すなわちスーパーチャージャ１９と吸気ダクト１４の入口との間において吸気ダクト１４に連結される。また、バイパス管２０の他方の端部は、スーパーチャージャ１９と吸気ポート８との間、特にスーパーチャージャ１９とスロットル弁との間において吸気ダクト１４に連結される。バイパス管２０には、アクチュエータ２１によって駆動されるバイパス弁２２が設けられる。バイパス弁２２の開度がゼロであるときにはバイパス管２０を通る空気の流れが遮断される。一方、バイパス弁２２の開度が大きいときには、バイパス管２０を通って空気が流れることができるようになる。なお、吸気ポート８、吸気枝管１１、サージタンク１２及び吸気ダクト１４は、吸気通路を形成する。また、バイパス管２０はバイパス通路を形成する。
【００１９】
スーパーチャージャ１９は、ルーツブロワ式のスーパーチャージャであり、電磁クラッチ２３に連結される。電磁クラッチ２３は、内燃機関のクランク軸（図示せず）に連結される。したがって、電磁クラッチ２３は、スーパーチャージャ１９とクランク軸との接続及び遮断を切り換えることができる。このため、電磁クラッチ２３が接続状態にあるときにはスーパーチャージャ１９はクランク軸によって駆動される。一方、電磁クラッチ２３が遮断状態にあるときにはスーパーチャージャ１９は駆動されない。なお、スーパーチャージャ１９は、吐出される空気の圧力が周期的に上下に変動するものであれば、スクロール式等、他の方式のスーパーチャージャであってもよい。また、電磁クラッチ２３は、スーパーチャージャ１９とクランク軸（または、クランク軸によって駆動されるその他の出力軸）との接続及び遮断を切り換えることができれば、機械式のクラッチ等他の断続装置が用いられてもよい。
【００２０】
電子制御ユニット（ＥＣＵ）３０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス３１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３４、入力ポート３５及び出力ポート３６を具備する。エアフロメータ１８の出力信号は対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。また、アクセルペダル４０にはアクセルペダル４０の踏込み量Ｌに比例した出力電圧を発生する負荷センサ４１が接続され、負荷センサ４１の出力電圧は対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。さらに入力ポート３５にはクランク軸が例えば１５°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ４２が接続される。ＥＣＵ３０では、クランク角センサ４２の出力に基づいて機関回転数が算出せしめられる。一方、出力ポート３６は対応する駆動回路３８を介して点火プラグ６、燃料噴射弁１３、スロットル弁駆動用アクチュエータ１６、バイパス弁駆動用アクチュエータ２１、電磁クラッチ２３及び後述する可変バルブタイミング機構Ａに接続される。したがって、ＥＣＵ３０は、点火プラグ６、燃料噴射弁１３、スロットル弁１７の開度、バイパス弁２２の開度、電磁クラッチ２３及び可変バルブタイミング機構Ａを制御する。
【００２１】
また、本実施形態では、吸気弁７の閉弁時期を吸気下死点以降で変更可能な可変バルブタイミング機構Ａが設けられる。図２は図１において吸気弁７を駆動するためのカムシャフト７０の端部に取付けられた可変バルブタイミング機構Ａを示している。図２を参照すると、この可変バルブタイミング機構Ａは機関のクランク軸によりタイミングベルトを介して矢印方向に回転せしめられるタイミングプーリ７１と、タイミングプーリ７１と一緒に回転する円筒状ハウジング７２と、吸気弁駆動用カムシャフト７０と一緒に回転し且つ円筒状ハウジング７２に対して相対回転可能な回転軸７３と、円筒状ハウジング７２の内周面から回転軸７３の外周面まで延びる複数個の仕切壁７４と、各仕切壁７４の間で回転軸７３の外周面から円筒状ハウジング７２の内周面まで延びるベーン７５とを具備しており、各ベーン７５の両側にはそれぞれ進角用油圧室７６と遅角用油圧室７７とが形成されている。
【００２２】
各油圧室７６、７７への作動油の供給制御は作動油供給制御弁７８によって行われる。この作動油供給制御弁７８は各油圧室７６、７７にそれぞれ連結された油圧ポート７９、８０と、油圧ポンプ８１から吐出された作動油の供給ポート８２と、一対のドレインポート８３、８４と、各ポート７９、８０、８２、８３、８４間の連通遮断制御を行うスプール弁８５とを具備している。
【００２３】
吸気弁駆動用カムシャフト７０のカムの位相を進角すべきときには図２においてスプール弁８５が右方に移動せしめられ、供給ポート８２から供給された作動油が油圧ポート７９を介して進角用油圧室７６に供給されると共に遅角用油圧室７７内の作動油がドレインポート８４から排出される。このとき回転軸７３は円筒状ハウジング７２に対して矢印方向に相対回転せしめられる。
【００２４】
これに対し、吸気弁駆動用カムシャフト７０のカムの位相を遅角すべきときは図２においてスプール弁８５が左方に移動せしめられ、供給ポート８２から供給された作動油が油圧ポート８０を介して遅角用油圧室７７に供給されると共に進角用油圧室７６内の作動油がドレインポート８３から排出される。このとき回転軸７３は円筒状ハウジング７２に対して矢印と反対方向に相対回転せしめられる。
【００２５】
回転軸７３が円筒状ハウジング７２に対して相対回転せしめられているときにスプール弁８５が図２に示した中立位置に戻されると回転軸７３の相対回転動作は停止せしめられ、回転軸７３はそのときの相対回転位置に保持される。したがって可変バルブタイミング機構Ａによって吸気弁駆動用カムシャフト７０のカムの位相を所望の量だけ進角させることができ、遅角させることができることになる。
【００２６】
図３において実線は可変バルブタイミング機構Ａによって吸気弁駆動用カムシャフト７０のカムの位相が最も進角されているときを示しており、破線は吸気弁駆動用カムシャフト７０のカムの位相が最も遅角されているときを示している。したがって吸気弁７の開弁期間は図３において実線で示す範囲と破線で示す範囲との間で任意に設定することができ、したがって吸気弁７の閉弁時期も図３において矢印Ｃで示す範囲内の任意のクランク角に設定することができる。
【００２７】
図１及び図２に示した可変バルブタイミング機構Ａは一例を示すものであって、例えば吸気弁の開弁時期を一定に維持したまま吸気弁の閉弁時期のみを変えることのできる可変バルブタイミング機構等、種々の形式の可変バルブタイミング機構を用いることができる。
【００２８】
＜吸入空気の流れ＞
次に、図４（Ａ）〜図４（Ｃ）を参照して、上述したスーパーチャージャ１９を有する内燃機関における吸気通路内の空気の流れについて説明する。図４（Ａ）は、スーパーチャージャ１９とクランク軸との接続及び遮断を切り換える電磁クラッチ２３が遮断状態にあり且つバイパス弁２２が全開になっている状態における空気の流れを示している。図４（Ｂ）は、電磁クラッチ２３が接続状態とされており且つバイパス弁２２が全開になっている状態における空気の流れを示している。図４（Ｃ）は、電磁クラッチ２３が接続状態とされており且つバイパス弁２２が全閉になっている状態における空気の流れを示している。
【００２９】
図４（Ａ）に示したように、電磁クラッチ２３が遮断状態にある場合、スーパーチャージャ１９は内燃機関のクランク軸と接続されておらず、よってスーパーチャージャ１９は駆動されない。一方、このときバイパス弁２２は全開になっている。このため、エアクリーナ１５が配置された吸気通路入口から吸入された空気は、スーパーチャージャ１９を介して流れず、その全量がバイパス管２０を通って流れる。
【００３０】
図４（Ｂ）に示したように、電磁クラッチ２３が接続状態にされると、スーパーチャージャ１９はクランク軸によって駆動される。このため、吸気通路入口から吸入された空気は、スーパーチャージャ１９を介して吸気ダクト１４内を流れる。また、スーパーチャージャ１９の上流側（すなわち、吸気通路入口側）とスーパーチャージャ１９の下流側（すなわち、燃焼室５側）とを比べると、スーパーチャージャ１９によって空気が加圧される分、下流側の空気の方が圧力が高い。このため、バイパス弁２２が開いていると、スーパーチャージャ１９によって加圧された空気の一部がバイパス管２０を通ってスーパーチャージャ１９よりも上流側に戻される。
【００３１】
なお、このとき、バイパス弁２２の開度に応じてスーパーチャージャ１９の上流側へ戻される空気の量が変化する。すなわち、バイパス弁２２の開度が小さくなるほどスーパーチャージャ１９の上流側へ戻される空気の量が減少し、したがって燃焼室５内に供給される空気の量が増大する。このため、電磁クラッチ２３が接続状態にされているときには、バイパス弁２２の開度を調整することにより燃焼室５に供給される空気の量を制御することができる。
【００３２】
一方、図４（Ｃ）に示したように、電磁クラッチ２３が接続状態にある状態でバイパス弁２２が全閉されると、スーパーチャージャ１９によって加圧された空気はバイパス管２０を通ってスーパーチャージャ１９よりも上流側には戻されない。したがって、吸気通路入口から吸入された空気は、スーパーチャージャ１９によって加圧されると共に、加圧された空気の全量が燃焼室５内に供給される。このため、このときには燃焼室５内には多量の空気を供給することができる。
【００３３】
＜作動音に関する問題点＞
ところで、上述したように、本実施形態では、可変バルブタイミング機構Ａにより、吸気弁７の閉弁時期が吸気下死点以降において変更可能とされる。具体的には、可変バルブタイミング機構Ａは、吸気下死点よりも僅かに遅角側の最進角時期と、最進角位置よりも遅角側の最遅角時期との間で、吸気弁７の閉弁時期を変更可能である。
【００３４】
このように、吸気弁７の閉弁時期を吸気下死点以降において変更すると、吸気弁７の閉弁時期が遅角側の時期に設定されたときに、燃焼室５内に供給された空気の一部が燃焼室５から吸気通路へと戻される。この様子を、図５を参照して説明する。
【００３５】
図５（Ａ）は、ピストン４がシリンダ内を下降しているとき、すなわち吸気行程にあるときのシリンダブロック２及びシリンダヘッド３の断面図である。図中の矢印は、空気の流れを示している。図示したシリンダは吸気行程にあるため、吸気弁７が開いている。このため、ピストン４の下降に伴って吸気通路から燃焼室５内に空気が吸入せしめられる。
【００３６】
一方、図５（Ｂ）は、ピストン４がシリンダ内を上昇しているとき、すなわち圧縮行程にあるときのシリンダブロック２及びシリンダヘッド３の断面図である。図５（Ａ）と同様に、図中の矢印は空気の流れを示している。上述したように、吸気弁７の閉弁時期が吸気下死点以降において遅角側に設定されると、図５（Ｂ）に示したようにシリンダが圧縮行程にあるときにも或る程度の期間に亘って吸気弁７が開いていることになる。このようにシリンダが圧縮行程にあるときには、ピストン４が上昇していることから、図５（Ｂ）に矢印で示したように、燃焼室５内に一旦吸入された空気の一部が吸気通路に戻る吹き戻しが発生する。
【００３７】
図６は、このように吸気弁７の閉弁時期が遅角側に設定されている場合の吸気通路内を流れる空気の流れを示している。特に、図６は、図４（Ｂ）と同様に、電磁クラッチ２３が接続状態とされており且つバイパス弁２２が全開になっている状態における空気の流れを示している。図６に示したように、スーパーチャージャ１９の電磁クラッチ２３が接続状態とされていてバイパス弁２２が開いている状態では、スーパーチャージャ１９の下流側の空気の方が上流側の空気よりも圧力が高いため、上述したバイパス管２０を空気が逆流する。加えて、吸気弁７の閉弁時期が遅角側に設定されていることにより、燃焼室５から空気が吹き戻される。この結果、バイパス管２０の分岐位置よりも上流側、すなわち吸気通路入口側においても空気が逆流することになる。したがって、スーパーチャージャ１９から流出した空気の一部には、バイパス管２０を逆流し、バイパス管２０の分岐位置よりも上流側において吸気通路を逆流して吸気通路入口に到達するという流れが生じる。
【００３８】
ところで、電磁クラッチ２３を接続状態とすることによりスーパーチャージャ１９が駆動せしめられると、スーパーチャージャ１９によって空気の加圧が行われる。このとき、スーパーチャージャ１９から吐出される空気の圧力は一定ではなく、周期的に上下に変動する。これは、ルーツブロワ式のスーパーチャージャ１９では、回転するロータが空気を押し出す毎に、スーパーチャージャ１９から吐出される空気の圧力が高くなることによる。なお、スクロール式等、ルーツブロワ式以外のスーパーチャージャにおいても同様に、吐出される空気の圧力は周期的に上下に変動する。
【００３９】
このように、スーパーチャージャ１９から吐出される空気の圧力が周期的に上下に変動すると、吐出される空気に脈動音が生じる。このように、スーパーチャージャ１９から吐出される空気に生じた脈動音は空気内を伝搬することになる。このとき、図４（Ｂ）や図４（Ｃ）に示した状態にあるときには、スーパーチャージャ１９から吐出された空気が吸気通路入口まで戻されるという流れは発生していない。したがって、スーパーチャージャ１９から吐出される空気に生じる脈動音は吸気通路入口までは伝搬しにくい。ところが、図６に示した状態にあるときには、スーパーチャージャ１９から吐出された空気が吸気通路入口まで戻されるという流れが発生している。したがって、スーパーチャージャ１９から吐出される空気に生じる脈動音、すなわちスーパーチャージャ１９の作動音が吸気通路入口まで伝搬して内燃機関の外部へ漏れる。この結果、内燃機関の運転騒音が大きくなってしまう。
【００４０】
＜本実施形態における制御＞
そこで、本実施形態では、機関負荷が所定の第１基準負荷よりも低いときには吸気弁７の閉弁時期を最進角時期よりも遅角側に設定すると共に機関負荷が第１基準負荷以上であるときには吸気弁７の閉弁時期を最進角時期に設定するようにしている。そして、機関負荷が第１基準負荷よりも低いときには電磁クラッチ２３を遮断状態にすると共に機関負荷が第１基準負荷以上であるときには電磁クラッチを接続状態にするようにしている。加えて、機関負荷が第１基準負荷以下であるときにはバイパス弁２２を全開にすると共に機関負荷が第１基準負荷よりも高いときにはバイパス弁２２の開度を全開よりも小さくするようにしている。以下、図７を参照して、吸気弁７の閉弁時期、電磁クラッチ２３及びバイパス弁２２の制御について説明する。
【００４１】
図７は、機関負荷に応じた、スロットル弁１７の開度（以下、「スロットル開度」という）、吸気弁７の閉弁時期、電磁クラッチ２３の作動状態、バイパス弁２２の開度及び吸入空気量を示す図である。
【００４２】
機関負荷が最も低いときには、燃焼室５内への吸入空気量を減少させるべく、スロットル開度は最小の開度にされている。また、吸気弁７の閉弁時期は、可変バルブタイミング機構Ａによって設定可能な最も遅角側の時期（最遅角時期）に設定される。また、スーパーチャージャ１９による過給は不要であるため電磁クラッチ２３は遮断状態（ＯＦＦ）にされる。加えて、スーパーチャージャ１９が駆動されていないため、空気がバイパス管２０を通って流れるように、バイパス弁２２が全開にされる。
【００４３】
この状態から機関負荷が増大すると、スロットル開度が増大せしめられる。これにより、燃焼室５内への吸入空気量が増大せしめられる。なお、このときには、吸気弁７の閉弁時期は最遅角時期に維持されると共に、バイパス弁２２の開度は全開に維持され、電磁クラッチ２３は遮断状態に維持される。
【００４４】
機関負荷が徐々に増大して第０基準負荷Ｌ0に到達すると、スロットル開度が全開に達する。スロットル開度が全開に達すると、もはやスロットル弁１７によって吸入空気量を制御することはできない。したがって、機関負荷が第０基準負荷Ｌ0よりも増大していくと、吸気弁７の閉弁時期が吸気下死点に向かって徐々に進角せしめられる。吸気弁７の閉弁時期が吸気下死点に向かって徐々に進角せしめられるほど燃焼室５内からの空気の吹き戻し量が減少するため、燃焼室５内への吸入空気量（すなわち、吸気弁７が閉弁されたときに燃焼室５内に存在する空気の量）も徐々に増大する。なお、このときも、バイパス弁２２の開度は全開にされると共に、電磁クラッチ２３は遮断状態に維持される。
【００４５】
このように、スロットル開度を全開にした状態で吸気弁７の閉弁時期により燃焼室５内への吸入空気量を制御することにより、スロットル開度を小さくすることにより生じるポンプ損失を小さく抑えることができる。なお、機関負荷の低い領域においてもスロットル弁１７を用いずに吸気弁７の閉弁時期によって燃焼室５内への吸入空気を制御するのが理想的である。しかしながら、実際には、吸気弁７の閉弁時期を或る時期よりも遅角させると吸気弁７の閉弁時期によっては燃焼室５内への吸入空気量を制御するのが困難になる。吸気弁７の最遅角時期はこのような閉弁時期であり、よって第０基準負荷Ｌ0は、それ以上機関負荷が低下すると、吸気弁７の閉弁時期によっては燃焼室５内への吸入空気量を制御することが困難になる負荷とされる。
【００４６】
機関負荷が更に増大して第１基準負荷Ｌ1に達すると、吸気弁７の閉弁時期が最進角時期に到達する。したがって、燃焼室５内に供給された空気が吸気通路へと吹き戻されることがなくなり、これ以上、吸気弁７の閉弁時期によっては燃焼室５内への吸入空気量を制御することができなくなる。このため、機関負荷が第１基準負荷以上であるときには、スーパーチャージャ１９による過給が必要となる。そこで、機関負荷が第１基準負荷Ｌ1に達すると、スーパーチャージャ１９の電磁クラッチ２３が接続状態（ＯＮ）にされる。ただし、このとき、バイパス弁２２の開度は全開のままとされる。このため、電磁クラッチ２３が接続状態にされても、スーパーチャージャ１９によって圧縮された空気の多くはバイパス管２０を介してスーパーチャージャ１９の上流側へ戻され、よってスーパーチャージャ１９による過給効果はほとんど得られない。なお、このときも、スロットル弁１７の開度は全開に維持される。
【００４７】
機関負荷が第１基準負荷Ｌ1よりも増大すると、機関負荷の増大に伴ってバイパス弁２２の開度が減少せしめられる。バイパス弁２２の開度が小さくなるほど、スーパーチャージャ１９の上流側へ戻される空気の量が減少することから、燃焼室５内への吸入空気量が増大せしめられる。そして、機関負荷が最大になると、バイパス弁２２の開度が全閉とされ、よってスーパーチャージャ１９によって圧縮された空気の全量が燃焼室５内に供給される。なお、機関負荷が第１基準負荷Ｌ1以上の領域では、スロットル弁１７の開度は全開又はほぼ全開のまま維持される。加えて、吸気弁７の閉弁時期も最進角時期のまま維持される。
【００４８】
本実施形態によれば、機関負荷が第１基準負荷Ｌ1よりも低いとき、すなわち吸気弁７の閉弁時期が最進角時期よりも遅角側に設定されているときには電磁クラッチ２３は遮断状態とされる。換言すると、本実施形態では、吸気弁７の閉弁時期を燃焼室５に一旦供給された吸気ガスが吸気通路に戻る吹き戻しが発生する時期に設定しているときには、電磁クラッチ２３は遮断状態とされる。この結果、仮に吸気通路内の空気がその入口まで戻る流れが吸気通路内に生じたとしても、スーパーチャージャ１９からは脈動音は生じておらず、よって内燃機関の運転騒音が大きくなってしまうことが防止される。
【００４９】
また、機関負荷が第１基準負荷Ｌ1以上であるときには、吸気弁７の閉弁時期が最進角時期に設定される。このため、吸気通路内の空気がその入口まで戻る流れは吸気通路内には発生しておらず、よってスーパーチャージャ１９の駆動に伴って脈動音が生じても、その脈動音が内燃機関の外部にまでは漏れにくい。このため、内燃機関の運転騒音は小さく抑えられる。
【００５０】
なお、上記実施形態では、機関負荷が第１基準負荷Ｌ1よりも高いときには、吸気弁７の閉弁時期が最進角時期に設定されている。しかしながら、機関回転数等に応じて燃焼室５内への吸入空気量を最大にすることができる閉弁時期は異なる。一般に、機関回転数が高いほど、燃焼室５内への吸入空気量を最大にすることができる閉弁時期は遅角側となる。したがって、機関負荷が第１基準負荷Ｌ1よりも高いときであっても、吸気弁７の閉弁時期は、可変バルブタイミング機構Ａによって設定可能な最も進角側の時期（すなわち最進角時期）よりも遅角側に維持される場合がある。ただし、この場合であっても、機関負荷が第１基準負荷Ｌ1よりも高いときには、吸気弁７の閉弁時期は、燃焼室５に一旦供給された空気が吸気通路に戻る吹き戻しが発生しない時期とされる。したがって、本実施形態では、機関負荷が第１基準負荷Ｌ1よりも低いときには吸気弁７の閉弁時期を燃焼室５に一旦供給された吸気ガスが吸気通路に戻る吹き戻しが発生する時期に設定すると共に機関負荷が第１基準負荷Ｌ1以上であるときには吸気弁７の閉弁時期を吸気ガスの吹き戻しが発生しない時期に設定するようにしているといえる。
【００５１】
＜フローチャート＞
図８は、本実施形態における内燃機関の制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。図示した制御ルーチンは一定時間間隔の割り込みによって行われる。
【００５２】
まず、ステップＳ１１において、負荷センサ４１によって検出された機関負荷Ｌが第０基準負荷Ｌ0よりも低いか否かが判定される。機関負荷が第０基準負荷Ｌ0よりも低いと判定された場合（Ｌ＜Ｌ0）には、ステップＳ１２へと進む。ステップＳ１２では、機関負荷Ｌに応じてスロットル開度が設定される。具体的には、機関負荷Ｌが低いほどスロットル開度が減少せしめられる。次いで、ステップＳ１３では、吸気弁７の閉弁時期ＩＶＣが最遅角時期に設定され、ステップＳ１４では電磁クラッチ２３が遮断状態とされる。次いで、ステップＳ１５では、バイパス弁２２が全開とされ、制御ルーチンが終了せしめられる。
【００５３】
一方、ステップＳ１１において、機関負荷Ｌが第０基準負荷Ｌ0以上であると判定された場合には、ステップＳ１６へと進む。ステップＳ１６では、負荷センサ４１によって検出された機関負荷Ｌが第１基準負荷Ｌ1よりも低いか否かが判定される。機関負荷Ｌが第１基準負荷Ｌ1よりも低いと判定された場合、すなわち機関負荷Ｌが第０基準負荷Ｌ0以上であって第１基準負荷Ｌ1よりも低い場合（Ｌ0≦Ｌ＜Ｌ1）には、ステップＳ１７へと進む。ステップＳ１７では、スロットル開度が全開とされる。次いで、ステップＳ１８では、機関負荷Ｌに応じて吸気弁の閉弁時期ＩＶＣが設定される。具体的には、機関負荷Ｌが高いほど吸気弁７の閉弁時期が進角せしめられる。次いで、ステップＳ１９では、電磁クラッチ２３が遮断状態とされ、ステップＳ２０では、バイパス弁２２が全開とされ、制御ルーチンが終了せしめられる。
【００５４】
また、ステップＳ１６において、機関負荷Ｌが第１基準負荷Ｌ1以上であると判定された場合には、ステップＳ２１へと進む。ステップＳ２１では、スロットル開度が全開とされ、吸気弁７の閉弁時期ＩＶＣが最進角時期に設定される。次いで、ステップＳ２３では、電磁クラッチ２３が接続状態とされ、ステップＳ２４では、機関負荷Ｌに応じてバイパス弁２２の開度が設定される。具体的には、機関負荷Ｌが低いほどバイパス弁２２の開度が増大せしめられる。その後、制御ルーチンが終了せしめられる。
【００５５】
＜第二実施形態＞
次に、図９〜図１６を参照して、本発明の第二実施形態に係る内燃機関について説明する。第二実施形態の内燃機関の構成及び制御は、以下に説明する点を除いて、第一実施形態の内燃機関の構成及び制御と同様である。
【００５６】
第二実施形態に係る内燃機関は、クランクケース１とシリンダブロック２との連結部（図１の破線Ｂで示した領域）にクランクケース１とシリンダブロック２のシリンダ軸線方向の相対位置を変化させることによりピストン４が圧縮上死点に位置するときの燃焼室５の容積を変更可能な可変圧縮比機構Ｂが設けられる。
【００５７】
図９は、可変圧縮比機構Ｂの分解斜視図を示しており、図１０は図解的に表した内燃機関の側面断面図を示している。図９を参照すると、シリンダブロック２の両側壁の下方には互いに間隔を隔てた複数個の突出部５０が形成されており、各突出部５０内にはそれぞれ断面円形のカム挿入孔５１が形成されている。一方、クランクケース１の上壁面上には互いに間隔を隔ててそれぞれ対応する突出部５０の間に嵌合せしめられる複数個の突出部５２が形成されており、これらの各突出部５２内にもそれぞれ断面円形のカム挿入孔５３が形成されている。
【００５８】
図９に示したように一対のカムシャフト５４、５５が設けられており、各カムシャフト５４、５５上には一つおきに各カム挿入孔５３内に回転可能に挿入される円形カム５８が固定されている。これらの円形カム５８は各カムシャフト５４、５５の回転軸線と共軸をなす。一方、各円形カム５８の両側には図１０に示すように各カムシャフト５４、５５の回転軸線に対して偏心配置された偏心軸５７が延びており、この偏心軸５７上に別の円形カム５６が偏心して回転可能に取付けられている。図９に示したようにこれら円形カム５６は各円形カム５８の両側に配置されており、これら円形カム５６は対応する各カム挿入孔５１内に回転可能に挿入されている。
【００５９】
図１０（Ａ）に示すような状態から各カムシャフト５４、５５上に固定された円形カム５８を図１０（Ａ）において矢印で示したように互いに反対方向に回転させると偏心軸５７が互いに離れる方向に移動するために円形カム５６がカム挿入孔５１内において円形カム５８とは反対方向に回転し、図１０（Ｂ）に示したように偏心軸５７の位置が高い位置から中間高さ位置となる。次いで更に円形カム５８を矢印で示した方向に回転させると図１０（Ｃ）に示したように偏心軸５７は最も低い位置となる。
【００６０】
なお、図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）にはそれぞれの状態における円形カム５８の中心ａと偏心軸５７の中心ｂと円形カム５６の中心ｃとの位置関係が示されている。
【００６１】
図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）を比較するとわかるようにクランクケース１とシリンダブロック２の相対位置は円形カム５８の中心ａと円形カム５６の中心ｃとの距離によって定まり、円形カム５８の中心ａと円形カム５６の中心ｃとの距離が大きくなるほどシリンダブロック２はクランクケース１から離れる。すなわち、可変圧縮比機構Ｂは回転するカムを用いたクランク機構によりクランクケース１とシリンダブロック２間の相対位置を変化させていることになる。シリンダブロック２がクランクケース１から離れるとピストン４が圧縮上死点に位置するときの燃焼室５の容積は増大し、したがって各カムシャフト５４、５５を回転させることによってピストン４が圧縮上死点に位置するときの燃焼室５の容積を変更することができる。
【００６２】
図９に示したように各カムシャフト５４、５５をそれぞれ反対方向に回転させるために駆動モータ５９の回転軸にはそれぞれ螺旋方向が逆向きの一対のウォーム６１、６２が取付けられており、これらウォーム６１、６２と噛合するウォームホイール６３、６４がそれぞれ各カムシャフト５４、５５の端部に固定されている。この実施形態では駆動モータ５９を駆動することによってピストン４が圧縮上死点に位置するときの燃焼室５の容積を広い範囲に亘って変更することができる。なお、図９及び図１０に示した可変圧縮比機構Ｂは一例を示すものであって、いかなる形式の可変圧縮比機構でも用いることができる。
【００６３】
次に図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）を参照しつつ本願において使用されている用語の意味について説明する。なお、図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）には説明のために燃焼室容積が５０ｍｌでピストンの行程容積が５００ｍｌであるエンジンが示されており、これら図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）において燃焼室容積とはピストンが圧縮上死点に位置するときの燃焼室の容積を表している。
【００６４】
図１１（Ａ）は機械圧縮比について説明している。機械圧縮比は圧縮行程時のピストンの行程容積と燃焼室容積のみから機械的に定まる値であってこの機械圧縮比は（燃焼室容積＋行程容積）／燃焼室容積で表される。図１１（Ａ）に示した例ではこの機械圧縮比は（５０ｍｌ＋５００ｍｌ）／５０ｍｌ＝１１となる。
【００６５】
図１１（Ｂ）は実圧縮比について説明している。この実圧縮比は実際に圧縮作用が開始されたときからピストンが上死点に達するまでの実際のピストン行程容積と燃焼室容積から定まる値であってこの実圧縮比は（燃焼室容積＋実際の行程容積）／燃焼室容積で表される。すなわち、図１１（Ｂ）に示したように圧縮行程においてピストンが上昇を開始しても吸気弁が開弁している間は圧縮作用は行われず、吸気弁が閉弁したときから実際の圧縮作用が開始される。したがって実圧縮比は実際の行程容積を用いて上記の如く表される。図１１（Ｂ）に示した例では実圧縮比は（５０ｍｌ＋４５０ｍｌ）／５０ｍｌ＝１０となる。
【００６６】
＜本実施形態における制御＞
次に、本実施形態における吸気弁７の閉弁時期、機械圧縮比、電磁クラッチ２３の作動状態及びバイパス弁２２の制御について説明する。本実施形態では、機関負荷が所定の第１基準負荷よりも低いときには吸気弁７の閉弁時期を最進角時期よりも遅角側に設定すると共に機関負荷が第１基準負荷以上であるときには吸気弁７の閉弁時期を最進角時期に設定するようにしている。そして、機関負荷が第１基準負荷よりも低いときには電磁クラッチ２３を遮断状態にすると共に機関負荷が第１基準負荷以上であるときには電磁クラッチを接続状態にするようにしている。加えて、機関負荷が第１基準負荷よりも高い第３基準負荷以下であるときにはバイパス弁２２を全開にすると共に機関負荷が第３基準負荷よりも高いときにはバイパス弁の開度を全開よりも小さくするようにしている。以下、図１２を参照して、吸気弁７の閉弁時期、機械圧縮比、電磁クラッチ２３及びバイパス弁２２の制御について説明する。
【００６７】
図１２は、機関負荷に応じた、スロットル開度、吸気弁７の閉弁時期、圧縮比、電磁クラッチの作動状態、バイパス弁２２の開度及び吸入空気量を示す図で或る。なお、図中の実線で示した圧縮比は機械圧縮比を、図中の一点鎖線で示した圧縮比は実圧縮比をそれぞれ示している。
【００６８】
機関負荷が最も低いときには、スロットル開度、吸気弁７の閉弁時期、電磁クラッチ２３の作動状態、バイパス弁２２の開度は、図７に示した例と同様に制御される。このとき、機械圧縮比は、可変圧縮比機構Ｂによって設定しうる最も高い圧縮比（最大機械圧縮比）に設定されている。また、このときの実圧縮比は、吸気弁７の閉弁時期が最遅角時期に設定されていることから、機械圧縮比よりも低い圧縮比となっている。このように、本実施形態では、機関負荷が低いとき、すなわち吸気弁７の閉弁時期が吸気下死点から離れた遅角側の時期に設定されているときに、機械圧縮比が高められる。これにより、吸気弁７の閉弁時期を遅角側の時期に設定しても、実圧縮比を高い値に維持することができる。これにより、実圧縮比の低下に伴う燃焼安定性の悪化を抑制することができる。
【００６９】
この状態から機関負荷が増大すると、図７に示した例と同様に、スロットル開度が増大せしめられる。また、このとき、機械圧縮比は、最大機械圧縮比に維持され、実圧縮比もほぼ一定のまま維持される。
【００７０】
その後、機関負荷が増大して第０基準負荷Ｌ0に到達すると、スロットル開度が全開に達する。そして、機関負荷が第０基準負荷Ｌ0よりも増大していくと、図７に示した例と同様に、吸気弁７の閉弁時期が吸気下死点に向かって徐々に進角せしめられる。このとき、本実施形態では、吸気弁７の閉弁時期の進角に伴って、機械圧縮比が徐々に低下せしめられる。このため、実圧縮比がほぼ一定に維持される。これにより、吸気弁７の閉弁時期の進角に伴う実圧縮比の上昇により、ノッキングが生じてしまうのを防止することができる。
【００７１】
機関負荷が更に増大して第１基準負荷Ｌ1に達すると、吸気弁７の閉弁時期が最進角時期に到達する。したがって、燃焼室５内に供給された空気が吸気通路へと吹き戻されることがなくなり、これ以上、吸気弁７の閉弁時期によっては燃焼室５内への吸入空気量を制御することができなくなる。このため、本実施形態においても、機関負荷が第１基準負荷Ｌ1に達すると、スーパーチャージャ１９の電磁クラッチ２３が接続状態（ＯＮ）にされる。
【００７２】
しかしながら、本実施形態では、機関負荷が第１基準負荷Ｌ1よりも増大しても、バイパス弁２２の開度は全開のまま維持される。代わりに、本実施形態では、機関負荷が第１基準負荷Ｌ1よりも増大すると、機関負荷の低下に伴って機械圧縮比が低下せしめられる。ここで、機械圧縮比が低下せしめられると、上述したようにピストン４が圧縮上死点に位置するときの燃焼室５の容積が増大せしめられる。したがって、同様に、吸気弁７の閉弁時期が一定であれば、吸気弁７の閉弁時期における燃焼室５の容積も増大せしめられる。この結果、燃焼室５内への吸入空気量（すなわち、吸気弁７が閉弁されたときに燃焼室５内に存在する空気の量）も増大せしめられる。したがって、本実施形態では、機関負荷が第１基準負荷Ｌ1よりも増大すると、機関負荷の増大に伴って吸気弁７の閉弁時期を最進角時期に維持したまま機械圧縮比を低下させることで、燃焼室５内への吸入空気量が増大せしめられる。
【００７３】
機関負荷がさらに増大して第３基準負荷Ｌ3に到達すると、機械圧縮比は、可変圧縮比機構Ｂによって設定しうる最も低い圧縮比（最小機械圧縮比）に到達する。機械圧縮比が最小機械圧縮比に到達すると、もはや機械圧縮比の変更により燃焼室５内への吸入空気量を制御することができない。そこで、機関負荷が第３基準負荷Ｌ3よりも増大すると、機関負荷の増大に伴ってバイパス弁２２の開度が減少せしめられる。バイパス弁２２の開度が小さくなるほど、スーパーチャージャ１９の上流側へ戻される空気の量が減少することから、燃焼室５内への吸入空気量が増大せしめられる。機関負荷が最大になると、バイパス弁２２の開度が全閉とされる。なお、機関負荷が第３基準負荷Ｌ3以上の領域では、スロットル弁１７の開度は全開又はほぼ全開のまま維持される。加えて、吸気弁７の閉弁時期も最進角時期のまま維持され、機械圧縮比も最小機械圧縮比のまま維持される。
【００７４】
＜第二実施形態における効果＞
上述したように、本実施形態では、機関負荷が第１基準負荷Ｌ1に増大すると電磁クラッチ２３が遮断状態から接続状態に切り換えられる。加えて、機関負荷が第１基準負荷よりも高い第３基準負荷Ｌ3以上になると、機関負荷の増大に伴ってバイパス弁２２の開度による燃焼室５内への吸入空気量の制御が行われる。以下では、このように電磁クラッチ２３の切換が行われる機関負荷と、バイパス弁２２の開度による吸入空気量の制御が開始される機関負荷とを異なる負荷とすることによる利点について説明する。
【００７５】
図１３は、機関負荷、スロットル開度、吸気弁７の閉弁時期、圧縮比、電磁クラッチ２３の作動状態、バイパス弁２２の開度及び吸入空気量のタイムチャートである。図１３は、本実施形態とは異なり、第一実施形態のように、電磁クラッチ２３の切換が行われる機関負荷と、バイパス弁２２の開度による吸入空気量の制御が開始される機関負荷とを同一の負荷とした場合のタイムチャートを示している。
【００７６】
図１３に示した例では、時刻ｔ0において、機関負荷が最も低い状態になっており、時刻ｔ0以降、徐々に機関負荷が増大されている。時刻ｔ0から機関負荷が増大せしめられると、スロットル開度が徐々に増大せしめられる。これに伴って吸入空気量が増大し、機関出力が増大せしめられる。このとき、機関負荷は第０基準負荷Ｌ0よりも低いため、吸気弁７の閉弁時期は最遅角時期に設定されると共に機械圧縮比は最大機械圧縮比に設定される。加えて、電磁クラッチ２３は遮断状態にされると共にバイパス弁２２の開度は全開とされる。
【００７７】
時刻ｔ1において機関負荷が第１基準負荷Ｌ1になると共にその後も徐々に機関負荷が増大せしめられると、スロットル開度は全開に維持されると共に、吸気弁７の閉弁時期が徐々に進角される。これにより、吸入空気量が増大し、機関出力が増大せしめられる。また、これに伴って機械圧縮比が徐々に低下せしめられる。この間、実圧縮比はほぼ一定に維持される。このときも、電磁クラッチ２３は遮断状態にされると共にバイパス弁２２の開度は全開とされる。
【００７８】
その後、時刻ｔ2において、機関負荷が第３基準負荷Ｌ3に到達すると、吸気弁７の閉弁時期が最進角時期にまで進角されと共に、電磁クラッチ２３が接続状態に切り換えられる。そして、時刻ｔ2以降、機関負荷が徐々に上昇すると、機関負荷の増大に伴ってバイパス弁２２の開度が減少せしめられる。
【００７９】
ところが、スーパーチャージャ１９では、電磁クラッチ２３が遮断状態から接続状態に切り替えられてからの作動遅れが存在するため、電磁クラッチ２３が接続状態にされてもすぐにはスーパーチャージャ１９から吐出される空気の圧力が上昇せしめられない。この結果、スーパーチャージャ１９による過給には遅れが生じてしまう。このようにスーパーチャージャ１９による過給に遅れが生じると、時刻ｔ2以降、機関負荷に相当する吸入空気量を燃焼室５内に供給することができなくなる。この結果、時刻ｔ2以降、機関出力が機関負荷に相当する機関出力（図１３の破線）よりも小さい出力になってしまう。
【００８０】
一方、図１４は、本第二実施形態に基づいて、電磁クラッチ２３の切換が行われる機関負荷と、バイパス弁２２の開度による吸入空気量の制御が開始される機関負荷とを異なる負荷とした場合のタイムチャートを示している。図１４に示した例でも、スロットル開度や吸気弁７の閉弁時期、機関出力は、時刻ｔ2までは、図１３に示した例と同様に推移する。
【００８１】
一方、図１４に示した例では、時刻ｔ2において、電磁クラッチ２３が接続状態に切り換えられるが、時刻ｔ2以降もバイパス弁２２の開度は全開のまま維持され、吸入空気量が機械圧縮比によって制御される。このため、時刻ｔ2以降、電磁クラッチ２３が接続状態に切り換えられてからスーパーチャージャ１９の過給に遅れが生じても、機関出力は機関負荷に応じて上昇していく。そして、スーパーチャージャ１９から吐出される空気の圧力が上昇した後の時刻ｔ3から、バイパス弁２２による吸入空気量の制御が開始される。このため、本実施形態によれば、電磁クラッチ２３の切換に伴ってスーパーチャージャ１９による過給に遅れが生じても、機関出力を機関負荷に相当する出力に維持することができる。
【００８２】
なお、図１２に示した例では、吸気弁７の閉弁時期が最進角時期に達した第１基準負荷Ｌ1において、電磁クラッチ２３を遮断状態から接続状態に切り換えるようにしている。しかしながら、図１５に示したように、吸気弁７の閉弁時期が最進角時期に達した第１基準負荷Ｌ1よりも高く且つバイパス弁２２の開度による吸入空気量の制御が行われる第３基準負荷Ｌ3よりも低い第２基準負荷Ｌ2において電磁クラッチ２３を遮断状態から接続状態に切り換えるようにしてもよい。このような時期に電磁クラッチ２３の切換を行っても、上記第一実施形態及び第二実施形態と同様な効果が得られる。
【００８３】
したがって、これらをまとめて表現すると、本発明では、バイパス弁２２と電磁クラッチ２３と可変バルブタイミング機構Ａとを制御する制御装置（ＥＣＵ３０）は、機関負荷が所定の第１基準負荷Ｌ1よりも低いときには吸気弁７の閉弁時期を燃焼室５に一旦供給された吸気ガスが吸気通路に戻る吹き戻しが発生する時期に設定すると共に機関負荷が第１基準負荷Ｌ1以上であるときには吸気弁７の閉弁時期を吸気ガスの吹き戻しが発生しない時期に設定し、機関負荷が第１基準負荷よりも低いときには電磁クラッチ２３を遮断状態にすると共に機関負荷が第１基準負荷Ｌ1以上の所定の第２基準負荷Ｌ2以上であるときには電磁クラッチ２３を接続状態にし、機関負荷が第２基準負荷Ｌ2以上の第３基準負荷Ｌ3以下であるときにはバイパス弁２２を全開にすると共に機関負荷が第３基準負荷Ｌ3よりも高いときにはバイパス弁の開度を全開よりも小さくするようにしているといえる。また、制御装置は、機関負荷が第３基準負荷Ｌ3よりも高いときには、機関負荷が増大するにつれてバイパス弁２２の開度を小さくするようにしているといえる。
【００８４】
また、上記第二実施形態では、可変圧縮比機構Ｂをも制御する制御装置は、機関負荷が第３基準負荷Ｌ3よりも低いときには機械圧縮比を最小機械圧縮比よりも高い圧縮比に設定すると共に機関負荷が第３基準負荷Ｌ3以上であるときには機械圧縮比を最小機械圧縮比に維持し、機関負荷が第１基準負荷Ｌ1と第３基準負荷Ｌ3との間にあるときには機関負荷の増大に伴って機械圧縮比を低下させるようにしているといえる。
【００８５】
そして、上記第一実施形態では、第１基準負荷、第２基準負荷及び第３基準負荷が同一とされており、上記第二実施形態では、第１基準負荷と第２基準負荷が同一とされているといえる。なお、上記第一実施形態においても、図１２の第０基準負荷Ｌ0と第１基準負荷Ｌ1との間の領域と同様に、吸気弁７の閉弁時期を進角させるのに伴って機械圧縮比を低下させるようにしてもよい。
【００８６】
＜フローチャート＞
図１６は、本実施形態における内燃機関の制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。図示した制御ルーチンは一定時間間隔の割り込みによって行われる。
【００８７】
まず、ステップＳ３１において、負荷センサ４１によって検出された機関負荷Ｌが第０基準負荷Ｌ0よりも低いか否かが判定される。機関負荷が第０基準負荷Ｌ0よりも低いと判定された場合（Ｌ＜Ｌ0）には、ステップＳ３２〜ステップＳ３６へと進む。ステップＳ３２〜ステップＳ３６では、図８のステップＳ１２〜ステップＳ１５と同様な制御が行われる。ただし、図１６に示したフローチャートでは、ステップＳ３４において、機械圧縮比が最大機械圧縮比に設定される。
【００８８】
一方、ステップＳ３１において、機関負荷Ｌが第０基準負荷Ｌ0以上であると判定された場合には、ステップＳ３７へと進む。ステップＳ３７では、機関負荷Ｌが第１基準負荷Ｌ1よりも低いか否かが判定される。機関負荷Ｌが第１基準負荷Ｌ1よりも低いと判定された場合、すなわち機関負荷Ｌが第０基準負荷Ｌ0以上であって第１基準負荷Ｌ1よりも低い場合（Ｌ0≦Ｌ＜Ｌ1）には、ステップＳ３８〜ステップＳ４２へと進む。ステップＳ３８〜ステップＳ４２では、図８のステップＳ１７〜Ｓ２０と同様な制御が行われる。ただし、図１６に示したフローチャートでは、ステップＳ４０において機関負荷Ｌに応じて機械圧縮比が設定される。具体的には、機関負荷Ｌが高いほど機械圧縮比が低下せしめられる。
【００８９】
ステップＳ３７において、機関負荷Ｌが第１基準負荷Ｌ1以上であると判定された場合には、ステップＳ４３へと進む。ステップＳ４３では、機関負荷Ｌが第３基準負荷Ｌ3よりも低いか否かが判定される。機関負荷Ｌが第３基準負荷Ｌ3よりも低いと判定された場合、すなわち機関負荷Ｌが第１基準負荷Ｌ1以上であって第３基準負荷Ｌ3よりも低い場合（Ｌ1≦Ｌ＜Ｌ3）には、ステップＳ４４〜ステップＳ４８へと進む。ステップＳ４４〜ステップＳ４８では、図８のステップＳ２１〜Ｓ２４と同様な制御が行われる。ただし、図１６に示したフローチャートでは、ステップＳ４６において、機関負荷Ｌに応じて機械圧縮比が設定される。具体的には、このときも、機関負荷Ｌが高いほど機械圧縮比が低下せしめられる。加えて、図１６に示したフローチャートでは、バイパス弁２２の開度は機関負荷Ｌによって変更されずに、ステップＳ４８において、バイパス弁２２の開度は全開とされる。
【００９０】
ステップＳ４３において、機関負荷Ｌが第３基準負荷Ｌ3以上であると判定された場合（Ｌ≧Ｌ3）には、ステップＳ４９〜ステップＳ５３へと進む。ステップＳ４９〜ステップＳ５３では、図８のステップＳ２１〜Ｓ２４と同様な制御が行われる。ただし、図１６に示したフローチャートでは、ステップＳ５１において、機械圧縮比が最小機械圧縮比に設定される。
【符号の説明】
【００９１】
１    クランクケース
２    シリンダブロック
３    シリンダヘッド
４    ピストン
５    燃焼室
７    吸気弁
１７    スロットル弁
１９    スーパーチャージャ
２２    バイパス弁
２３    電磁クラッチ
Ａ    可変バルブタイミング機構
Ｂ    可変圧縮比機構
【図１】
2016113981.tif 000003
【図２】
2016113981.tif 000004
【図３】
2016113981.tif 000005
【図４】
2016113981.tif 000006
【図５】
2016113981.tif 000007
【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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