(57)【要約】【課題】湿度に応じて設定した目標圧縮比に至るまでの間において、適切に圧縮比及び点火時期を制御することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。【解決手段】気筒と、前記気筒に供給される外気の湿度を検出する湿度検出手段と、前記気筒の圧縮比を変更する可変圧縮比機構と、前記気筒内の混合気に点火する点火装置と、を備える内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、前記可変圧縮比機構を制御する圧縮比制御部と、前記点火装置の点火時期を制御する点火制御部と、を備え、圧縮比と点火時期との対応特性が内燃機関の動作状態に関する所定の条件に従って湿度ごとに決定され、前記圧縮比制御部は、検出された湿度に応じて前記可変圧縮比機構の目標圧縮比を決定し、前記点火制御部は、前記可変圧縮比機構が圧縮比を前記目標圧縮比まで変化させる間、検出された湿度に応じて決定された対応特性に基づいて前記点火装置を制御する。【選択図】図４
2017015062.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒と、前記気筒に供給される外気の湿度を検出する湿度検出手段と、前記気筒の圧縮比を変更する可変圧縮比機構と、前記気筒内の混合気に点火する点火装置と、を備える内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、
前記可変圧縮比機構を制御する圧縮比制御部と、
前記点火装置の点火時期を制御する点火制御部と、を備え、
圧縮比と点火時期との対応特性が内燃機関の動作状態に関する所定の条件に従って湿度ごとに決定され、
前記圧縮比制御部は、検出された湿度に応じて前記可変圧縮比機構の目標圧縮比を決定し、
前記点火制御部は、前記可変圧縮比機構が圧縮比を前記目標圧縮比まで変化させる間、検出された湿度に応じて決定された対応特性に基づいて前記点火装置を制御する
内燃機関の制御装置。
【請求項２】
気筒と、前記気筒に供給される外気の湿度を検出する湿度検出手段と、前記気筒の圧縮比を変更する可変圧縮比機構と、前記気筒内の混合気に点火する点火装置と、を備える内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、
前記可変圧縮比機構を制御する圧縮比制御部と、
前記点火装置の点火時期を制御する点火制御部と、を備え、
前記圧縮比制御部は、検出された湿度に応じて前記可変圧縮比機構の目標圧縮比を決定し、
前記点火制御部は、前記可変圧縮比機構が圧縮比を前記目標圧縮比まで変化させる間、湿度ごとに規定された点火の遅角量と圧縮比の増加量が正の相関を持つ圧縮比と点火時期との関係に基づき前記点火装置を制御する
内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記内燃機関は、ＥＧＲ機構をさらに備え、
圧縮比と点火時期との対応特性が内燃機関の動作状態に関する所定の条件に従って湿度及びＥＧＲ率で定義する実効ＥＧＲ率ごとに決定され、
前記点火制御部は、前記可変圧縮比機構が圧縮比を前記目標圧縮比まで変化させる間、検出された前記実効ＥＧＲ率に応じて決定された対応特性に基づいて前記点火装置を制御する
請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記内燃機関は、外気の温度を検出する温度検出手段を備え、
動作状態に関する所定の条件に従って湿度ごとに決定された前記圧縮比と点火時期との対応特性に基づいて設定された前記点火時期を前記検出手段にて検出した温度に応じて補正し前記点火装置を制御する
請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記内燃機関は、筒内の圧力を検出する圧力検出手段を備え、
前記圧力検出手段で検出した圧力の燃焼サイクルにおける最大値があらかじめ設定した基準値を超えた場合に、目標圧縮比を減少方向に補正し、
前記点火制御部は、前記可変圧縮比機構が圧縮比を前記目標圧縮比まで変化させる間、検出された湿度に応じて決定された対応特性に基づいて前記点火装置を制御する
請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
検出した湿度が高い状態から低い状態へ変化した際に、前記検出した湿度の変化率が基準値よりも小さい場合に、
前記点火制御部が、点火時期を遅角化するように制御し、
前記圧縮比制御部は、前記湿度に応じて設定した目標圧縮比まで圧縮比を制御し、
圧縮比が目標圧縮比に達した後に、前記点火制御部が、圧縮比と検出した湿度に応じて決定された対応特性に基づいて前記点火装置を制御する
請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記内燃機関は、筒内へ流入する空気量を制御する装置を備え、
前記空気量を制御する装置を制御する空気量制御部を備える請求項１に記載の内燃機関の制御装置であって、
圧縮比を増加させる制御を実施する際に、
前記点火制御部が、前記圧縮比と検出した湿度に応じて決定された対応特性に基づく点火時期の設定よりも遅角化する制御を実施し、
前記圧縮比が目標圧縮比に到達した後に、前記空気量制御部が筒内へ流入する空気量の減少量と前記点火制御部が点火時期の進角量を正の相関を持つように制御することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記内燃機関は、筒内へ流入する空気量を制御する装置を備え、
前記空気量を制御する装置を制御する空気量制御部を備える請求項２に記載の内燃機関の制御装置であって、
前記圧縮比が目標圧縮比に到達した後に、前記空気量制御部が筒内へ流入する空気量の減少量と前記点火制御部が点火時期の進角量を正の相関を持つように制御することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項９】
前記内燃機関は、筒内へ流入する空気量を制御する装置を備え、
前記空気量を制御する装置を制御する空気量制御部を備える請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の制御装置であって、
内燃機関への要求トルクを検出する手段を備え、前記要求トルク検出手段にて検出した要求トルクに変更が所定の範囲に収まる変動である条件で、
前記湿度検出手段で検出した湿度が変化した際に、
前記圧縮比が目標圧縮比に到達した後に、前記空気量制御部が筒内へ流入する空気量の減少量と前記点火制御部が点火時期の進角量を正の相関をもつように制御することを特徴とす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、エンジンの制御装置。特に、エンジンの燃費を低減するために用いられる可変圧縮比機構（可変圧縮比装置、可変バルブ）を備えるエンジンの制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の燃費を低減するため、可変圧縮比機構を備えるエンジンがある。ここでは、圧縮比は特に指定の無い場合、ピストンの下死点における筒内容積とピストン上死点における筒内容積の比、いわゆる機械圧縮比と、内燃機関が備える吸気弁の閉じ時期における筒内容積とピストンの上死点における筒内容積の比、いわゆる実圧縮比の両方を意味するとする。圧縮比が高いほど内燃機関の熱効率は高くなる。このため、自動車の燃費低減のため、内燃機関の圧縮比を高めることが有効である。しかし、内燃機関の高圧縮比化に伴い内燃機関内の圧力と温度の上昇するため、ノック等の異常燃焼が生じる。特に、エンジン回転数が小さい条件や、エンジン出力の大きい条件では異常燃焼が生じやすくなる。このため、適切な圧縮比の設定は、エンジンの出力や回転速度の条件により異なる。可変圧縮比機構は、高圧縮比化が可能な低負荷条件等で圧縮比を上げ、ノックが発生する可能性が高い高負荷条件等で圧縮比を下げることで、高圧縮比化による燃費低減を最大化することができる機構である。
【０００３】
さて、適切な圧縮比の設定は、エンジンの動作条件（回転速度、出力）以外にも外界の影響を受ける。外界の影響を考慮した可変圧縮比機構に関する公知例として、特許文献1や特許文献2に記載される内燃機関の制御装置がある。この公知例は、検出した湿度に応じて圧縮比を制御する内燃機関の制御装置や、圧縮比の変化に応じて点火時期を制御する内燃機関の制御装置を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６２−６０９３４号公報
【特許文献２】特公平７−４２９１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の技術は、大気中の湿度を検出し、検出した湿度が高いほど、圧縮比を高くするように可変圧縮比を制御する技術である。また、特許文献2に記載の技術は、設定する圧縮比に応じて異なる点火時期を設定するように、可変圧縮比機構と点火時期を制御する技術である。これらを用いることで湿度に応じた適切な圧縮比と点火時期を設定できる。しかし、可変圧縮比機構の制御により目標圧縮比が実現できるまでは、制御遅れがあり、これらの公知例では、圧縮比の変更が完了するまでの間は、適切な点火時期の制御を行うことができなかった。
【０００６】
そこで、本発明は、湿度に応じて設定した目標圧縮比に至るまでの間において、適切に圧縮比及び点火時期を制御することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、圧縮比と点火時期との対応特性が内燃機関の動作状態に関する所定の条件に従って湿度ごとに決定され、検出された湿度に応じて前記可変圧縮比機構の目標圧縮比を決定し、前記点火制御部は、前記可変圧縮比機構が圧縮比を前記目標圧縮比まで変化させる間、検出された湿度に応じて決定された対応特性に基づいて前記点火装置を制御すること、を特徴とする。
【０００８】
上記構成によれば、可変圧縮比機構が目標値に向かって制御を実施する中、動作中の圧縮比に応じて適切な点火時期を設定することができ、可変圧縮比機構の動作中も効率を最大化できる。
【０００９】
また、上記内燃機関の制御装置は、可変圧縮比機構の制御中、圧縮比の増加量と点火時期の遅角量が正の相関を持つことが好ましい。このようにすれば、可変圧縮比機構が目標に向かって制御する中、動作中の圧縮比に応じて効率を最大化する点火時期を設定することができ、可変圧縮比機構の動作中も含めて効率を最大化できる。
【００１０】
また、上記内燃機関の制御装置は、外気の湿度に加え、還流する排気ガス量を考慮することで、圧縮比及び点火時期を制御することが好ましい。このようにすれば、EGR率及び湿度の影響度の違いを考慮した上で、排気ガスを還流するシステムを備える内燃機関の制御においても、可変圧縮比機構の動作中の効率を最大化できる。
【００１１】
また、上記内燃機関の制御装置は、内燃機関が外気の温度を検出する温度検出手段を備える場合、動作状態に関する所定の条件に従って湿度ごとに決定された前記圧縮比と点火時期との対応特性に基づいて設定された前記点火時期を前記検出手段にて検出した温度に応じて補正し前記点火装置を制御することが好ましい。このようにすれば、外界の温度変化を考慮した圧縮比の設定、異常燃焼に影響を与える外界の温度の影響も考慮した点火時期の制御が可能になり、温度変化が生じた場合も、温度に応じた効率の最大化ができる。
【００１２】
また、上記内燃機関の制御装置は、内燃機関が筒内の圧力を検出する圧力検出手段を備える場合、前記圧力検出手段で検出した圧力の燃焼サイクルにおける最大値があらかじめ設定した基準値を超えた場合に、目標圧縮比を減少方向に補正し、前記点火制御部は、前記可変圧縮比機構が圧縮比を前記目標圧縮比まで変化させる間、検出された湿度に応じて決定された対応特性に基づいて前記点火装置を制御することが好ましい。このようにすれば、エンジン筒内の異常燃焼を直接検知し、異常燃焼を回避しつつ圧縮比及び点火時期の制御が可能になる。
【００１３】
また、上記内燃機関の制御装置は、検出した湿度が高い状態から低い状態へ変化した際に、前記検出した湿度の変化率が基準値よりも小さい場合に、前記点火制御部が、点火時期を遅角化するように制御し、前記圧縮比制御部は、前記湿度に応じて設定した目標圧縮比まで圧縮比を制御し、圧縮比が目標圧縮比に達した後に、前記点火制御部が、圧縮比と検出した湿度に応じて決定された対応特性に基づいて前記点火装置を制御することが好ましい。このようにすれば、検出した湿度の変化が高い状態から低い状態である場合に、通常実施する検出した圧縮比と湿度に応じて決定された対応特性に基づく点火時期制御を回避し、まず応答性の高い点火時期を遅角化することで、異常燃焼を回避し、その後に、適切な圧縮比を設定することが可能になる。
【００１４】
また、前記内燃機関が筒内へ流入する空気量を制御する装置を備える場合、上記内燃機関の制御装置は、前記空気量を制御する装置を制御する空気量制御部を備える構成が考えられ、圧縮比を増加させる制御を実施する際に、前記点火制御部が、前記圧縮比と検出した湿度に応じて決定された対応特性に基づく点火時期の設定よりも遅角化する制御を実施し、前記圧縮比が目標圧縮比に到達した後に、前記空気量制御部が筒内へ流入する空気量の減少量と前記点火制御部が点火時期の進角量を正の相関をもつように制御することが好ましい。或いは、上記内燃機関の制御装置は、前記圧縮比が目標圧縮比に到達した後に、前記空気量制御部が筒内へ流入する空気量の減少量と前記点火制御部が点火時期の進角量を正の相関を持つように制御することが好ましい。
【００１５】
このようにすれば、検出した湿度に応じて、圧縮比及び点火時期を制御する際に、圧縮比に応じた点火時期を圧縮比と湿度に応じて決定された対応特性に基づく点火時期よりも遅角化することが可能になり、圧縮比を制御した際の効率向上に伴う出力上昇を抑制しが可能になる。
【００１６】
また、前記内燃機関が筒内へ流入する空気量を制御する装置を備える場合、上記内燃機関の制御装置は、前記空気量を制御する装置を制御する空気量制御部を備える構成が考えられ、内燃機関への要求トルクを検出する手段を備え、前記要求トルク検出手段にて検出した要求トルクに変更が所定の範囲に収まる変動である条件で、前記湿度検出手段で検出した湿度が変化した際に、前記圧縮比が目標圧縮比に到達した後に、前記空気量制御部が筒内へ流入する空気量の減少量と前記点火制御部が点火時期の進角量を正の相関をもつように制御することが好ましい。このようにすれば、検出した要求トルクの変動が所定の範囲内であれば、検出した湿度に応じた圧縮比の制御に対して、トルクが一定になるように圧縮比の制御が可能になり、圧縮比制御に伴うトルク変動を抑制できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、湿度に応じて設定した目標圧縮比に至るまでの間において、適切に圧縮比及び点火時期を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態によるエンジンの制御装置のシステム構成図。
【図２】本発明の実施形態によるエンジンの制御装置の構成を示すシステムブロック図。
【図３】本発明の実施形態による圧縮比のエンジンマップデータの概念図。
【図４】第１の実施例による圧縮比と点火時期の対応特性のエンジンマップデータの概念図。
【図５】第１の実施例によるエンジンの構成を示す構成図。
【図６】第１の実施例によるエンジンの制御装置の湿度に応じた圧縮比、点火時期の制御内容を示すフローチャート。
【図７】可変圧縮比装置制御設定値と圧縮比の概念図。
【図８】圧縮比と点火時期の対応特性に基づく点火時期設定手順の概念図。
【図９】第１の実施例おける湿度に圧縮比、点火時期の制御時の各種動作及びエンジン性能の変化を示す概念図。
【図１０】第２の実施例によるエンジンの制御装置の湿度に応じた実圧縮比、点火時期の制御内容を示すフローチャート。
【図１１】第２の実施例による実圧縮比と点火時期の対応特性のエンジンマップデータの概念図。
【図１２】可変圧縮比装置の制御設定、吸気弁閉じ時期と実圧縮比の概念図。
【図１３】第２の実施例おける湿度に圧縮比、点火時期の制御時の各種動作及びエンジン性能の変化を示す概念図。
【図１４】第３の実施例によるエンジンの構成を示す構成図。
【図１５】第３の実施例によるエンジンの制御装置の湿度に応じた実圧縮比、点火時期の制御内容を示すフローチャート。
【図１６】第３の実施例による圧縮比と点火時期の対応特性のエンジンマップデータの概念図。
【図１７】圧縮比と点火時期の対応特性に基づく点火時期設定手順の概念図。
【図１８】第３の実施例おける湿度に圧縮比、点火時期の制御時の各種動作及びエンジン性能の変化を示す概念図。
【図１９】第４の実施例によるエンジンの制御装置の湿度に応じた実圧縮比、点火時期の制御内容を示すフローチャート。
【図２０】第４の実施例おける湿度に圧縮比、点火時期の制御時の各種動作及びエンジン性能の変化を示す概念図。
【図２１】第５の実施例によるエンジンの制御装置の湿度に応じた実圧縮比、点火時期の制御内容を示すフローチャート。
【図２２】第５の実施例おける湿度に圧縮比、点火時期の制御時の各種動作及びエンジン性能の変化を示す概念図。
【図２３】第６の実施例によるエンジンの制御装置の湿度に応じた実圧縮比、点火時期の制御内容を示すフローチャート。
【図２４】第６の実施例おける湿度に圧縮比、点火時期の制御時の各種動作及びエンジン性能の変化を示す概念図。
【図２５】第７の実施例による圧縮比と点火時期の対応特性に基づく点火時期設定手順の概念図。
【図２６】第７の実施例によるエンジンの制御装置の湿度に応じた実圧縮比、点火時期の制御内容を示すフローチャート。
【図２７】第７の実施例における湿度に圧縮比、点火時期の制御時の各種動作及びエンジン性能の変化を示す概念図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。まず、以下に示す実施形態に共通の構成を図１、図２、図３を用いて説明する。
【００２０】
図１は、本発明の実施形態によるエンジンの制御装置の構成を示すシステムブロック図である。エアフローセンサ１、湿度センサ３、アクセル開度センサ１２、クランク角センサ１９の出力信号は、ＥＣＵ２０の入力回路２０ａに入力する。但し、入力信号はこれらだけに限られない。入力された各センサの入力信号は入出力ポート２０ｂ内の入力ポートに送られる。入力ポート２０ｂに送られた値は、ＲＡＭ２０ｃに保管され、ＣＰＵ２０ｅで演算処理される。演算処理内容を記述した制御プログラムは、ＲＯＭ２０ｄに予め書き込まれている。
【００２１】
制御プログラムに従って演算された各アクチュエータの作動量を示す値は、ＲＡＭ２０ｃに保管された後、入出力ポート２０ｂ内の出力ポートに送られ、各駆動回路を経て各アクチュエータに送られる。本実施形態の場合は、駆動回路として、圧縮比制御部２０ｆ、点火制御部２０ｇがある。各回路は、それぞれ、可変圧縮比機構（可変圧縮比装置１８、可変バルブ５）、点火コイル１６への通電時期、を制御する。本実施形態においては、ＥＣＵ２０内に上記駆動回路を備えた装置であるが、これに限るものではなく、上記駆動回路のいずれかをＥＣＵ２０内に備えるものであってもよい。
【００２２】
ＥＣＵ２０は、検出した湿度に応じて、目標圧縮比を決定し、目標圧縮比を実現するために、可変圧縮比装置１８、可変バルブ５のいずれか又は両方制御する際に、圧縮比が目標値に向かい切り替わっている間に、圧縮比を検出し、この検出した圧縮比と湿度に基づき決定する対応特性に基づき点火時期を設定し、適切なタイミングに点火コイルへ入力電力を通電する。
【００２３】
図２は、本発明の実施形態によるエンジンの制御装置のＥＣＵ２０内で実施される圧縮比及び点火時期の制御ロジックの概要を示す図である。アクセル開度センサ１２の出力に基づき要求トルク及び要求空気量を算出する要求トルク算出部、湿度センサ３の出力に基づき算出した新気の湿度、クランク角センサ１９の出力に基づき算出したエンジン回転数に基づき可変圧縮比機構の制御量及び点火時期を算出する圧縮比及び点火時期制御部から構成される。アクセル開度センサ１２は要求トルク算出部、湿度センサ信号３は圧縮比及び点火時期制御部に入力され、可変圧縮比機構１８、点火コイル１６への通電時期、可変バルブ５の制御が実施される。
【００２４】
図３は、エンジンマップ上での圧縮比の標準設定を既定するマップである。エンジン出力が小さい条件らエンジン出力が大きい条件にかけて、圧縮比の設定は小さく設定されることが多い。ここで、圧縮比のマップは基準温度Ｔｒｅｆ、乾燥空気の外気条件で構築したとする。なお、構築した図３のマップは、ＲＯＭ２０ｄに保存される。
【実施例１】
【００２５】
次に、実施例１について説明する。図４は、エンジン運転条件（エンジン出力、エンジン回転数）を固定した条件において、湿度に応じた点火時期と圧縮比の目標値、検出された湿度に応じて決定された対応特性を既定する図である。中抜き円は、乾燥空気、湿り空気、相対湿度１００％における目標圧縮比及び点火時期を示している。破線は、湿度条件に応じた対応特性を示す。中抜き円は、各湿度条件で効率が最大化する圧縮比と点火時期を示す。一般的に湿度が高いほど高い目標圧縮比が設定されるようになっており、同圧縮比で比較すると、対応特性が示す点火時期は、湿度が高いほど早期化する傾向がある。図４は、特定の運転条件における図であり、ＲＯＭ２０ｄには、複数の運転条件において同様の関係を規定する対応特性のマップを備える。
【００２６】
図５は、湿度センサ３を備える自動車用筒内噴射式ガソリンエンジン構成図である。エンジン１００は、火花点火式燃焼を実施する自動車用のガソリンエンジンである。吸入空気量及び吸気温度を計測するエアフローセンサ１と、吸気湿度検出手段である湿度センサ３と、吸気を過給するための過給機のコンプレッサ４ａと、吸気を冷却するためのインタークーラ７と、吸気管圧力を調整する電子制御スロットル２が吸気管の各々の適宜位置に備えられている。ここで、湿度センサ３は相対湿度及び絶対湿度が検出可能なセンサである。また、エンジン１００には、各気筒のシリンダ１４の中に燃料を噴射する燃料噴射装置（以下、インジェクタ）１３と、点火エネルギを供給する点火装置（以下、点火コイル１６、点火プラグ１７）が気筒ごとに備えられている。また、筒内に流入、または筒内から排出するガスを調整する可変バルブ５が、シリンダヘッドに備えられている。可変バルブ５を調整することにより、全気筒の吸気量および内部ＥＧＲ量を調整する。また、図示していないが燃料噴射装置１３に高圧燃料を供給するための高圧燃料ポンプが燃料配管によって燃料噴射装置１３と接続されており、燃料配管中には、燃料噴射圧力を計測するための燃料圧力センサが備えられている。
【００２７】
また、エンジン１００には、ピストンの移動量を制御する可変圧縮比装置１８が備えられており、エンジンのピストン位置を検知するためのクランク角度センサ１９が取り付けられている。クランク角度センサ１９の出力値は、ＥＣＵ２０に送られる。ここで、可変圧縮比装置１８及び可変バルブ５はその動作により圧縮比を制御できることから、以下では可変圧縮比機構とも称する。
【００２８】
さらに、排気エネルギによって過給機のコンプレッサ４ａに回転力を与えるためのタービン４ｂと、タービンに流れる排気流量を調整するための電子制御ウェイストゲート弁１１と、排気を浄化する三元触媒１０と、空燃比検出器の一態様であって、三元触媒１０の上流側にて排気の空燃比を検出する空燃比センサ９と、が排気管１５の各々の適宜位置に備えられる。また、図示していないがエンジンを巡る冷却水の温度を計測する温度センサ４５が備えられている。
【００２９】
エアフローセンサ１と湿度センサ３と空燃比センサ９から得られる信号は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）２０に送られる。また、アクセル開度センサ１２から得られる信号がＥＣＵ２０に送られる。アクセル開度センサ１２は、アクセルペダルの踏み込み量、すなわち、アクセル開度を検出する。ＥＣＵ２０は、アクセル開度センサ１２の出力信号に基づいて、要求トルクを演算する。すなわち、アクセル開度センサ１２は、エンジンへの要求トルクを検出する要求トルク検出センサとして用いられる。また、ＥＣＵ２０は、クランク角度センサの出力信号に基づいて、エンジンの回転速度を演算する。ＥＣＵ２０は、上記各種センサの出力から得られるエンジンの運転状態に基づき、空気流量、燃料噴射量、点火時期、燃料圧力等のエンジンの主要な作動量を最適に演算する。
【００３０】
ＥＣＵ２０で演算された燃料噴射量は開弁パルス信号に変換され、インジェクタ１３に送られる。また、ＥＣＵ２０で演算された点火時期で点火されるように、点火信号が点火プラグ１６に送られる。また、ＥＣＵ２０で演算されたスロットル開度は、スロットル駆動信号として電子制御スロットル２に送られる。
【００３１】
吸気管から吸気バルブを経てシリンダ１４内に流入した空気に対し、燃料が噴射され、混合気を形成する。混合気は所定の点火時期で点火プラグ１６から発生される火花により爆発し、その燃焼圧によりピストンを押し下げてエンジンの駆動力となる。更に、爆発後の排気ガスは排気管１５を経て、三元触媒１０に送りこまれ、排気成分は三元触媒１０内で浄化され、外部へと排出される。
【００３２】
図６には、図２の圧縮比及び点火時期制御部にて実施される演算処理が記載されている。まず、ステップＳ６０１にて、圧縮比が制御中か否かを示す圧縮比制御フラグがＯＮかＯＦＦかを確認する。ここで、ＯＮは圧縮比制御中、ＯＦＦは圧縮比制御休止中を示す。ＯＮの場合は、ステップＳ６０３に、ＯＦＦの場合は、ステップＳ６０２に進む。
【００３３】
ステップＳ６０２では、検出した湿度に基づき圧縮比の設定値（目標圧縮比）を決める。ここでは、ＲＯＭ２０ｄに格納された図４に示すような湿度ごとに決定された実圧縮比と点火時期の対応特性のマップと検出した湿度に応じて決定した対応特性から、目標圧縮比を決めることができる。湿度は、ノックの要因となる自着火反応を緩慢にする効果があり、また、点火プラグで点火した後の火炎伝播速度を抑制する効果を有することから、湿度により効率を最大化する圧縮比は変化する。このような湿度ごとに決定された圧縮比と点火時期の対応特性から圧縮比を決めることで、最適な圧縮比を選択できる。
【００３４】
ステップＳ６０３では、現圧縮比を検出する。現圧縮比は、ＲＯＭ２０ｄに図７に示すような可変圧縮比装置１８のアクチュエータ動作量と圧縮比の関係マップを格納し、このマップに基づき検出ができる。ステップＳ６０４にて、検出した現圧縮比が目標圧縮比と同じであるかを検出する。同じである場合は、ステップＳ６０５に進み、異なる場合は、ステップＳ６０６に進む。ステップＳ６０５では、圧縮比制御フラグをＯＦＦに設定し、ステップＳ６０７に進む。ステップＳ６０６では、圧縮比制御フラグをＯＮに設定し、ステップＳ６０７に進む。
【００３５】
ステップＳ６０７では、図４に与えられる湿度ごとに決定された圧縮比と点火時期の対応特性と検出した湿度及び検出した現圧縮比に基づき、点火時期を決める。ステップＳ６０７は、可変圧縮比機構が目標値まで変化するまで実行される。ここでは、図８を用いて示すように、検出した圧縮比と検出した湿度における圧縮比と点火時期の対応特性の関係から設定する点火時期を決める。このように検出した圧縮比に基づき最適な点火時期を決定することで、応答が遅い可変圧縮比機構の動作にあわせ適切な点火時期設定ができるようになるので、可変圧縮比機構の動作中の効率低下を防ぐことができる。
【００３６】
また、図４に与えられるように、圧縮比と点火遅角量に正の相関を持たせている。このようにすることで、応答が遅い可変圧縮比機構の動作にあわせ最も効率の高い条件で火時期設定ができるようになり、可変圧縮比機構の動作中の効率低下が最小化できる。
【００３７】
図６に示したフローチャートを用いた場合の圧縮比、点火時期等の動きを図９に示す。湿度センサ３により検出した湿度が変化した時期をｔ１とする。この湿度変化に応じ、目標圧縮比の設定が高圧縮比側に変化する。この目標値に達するように可変圧縮比機構を制御し、圧縮比を高くする。圧縮比が目標圧縮比に達した時期をｔ２とする。点火時期は、時刻ｔ１において新気湿度の検出値が変化したのとあわせて、点火時期を進角化する。その後は、可変圧縮比機構が目標圧縮比まで変化させる間、圧縮比の変化に連動し、点火時期を遅角化する。時刻ｔ２以降では点火時期を一定化する。圧縮比に合わせた点火進角をする場合の点火時期の動きを破線、圧縮比に合わせた点火遅角をする場合の点火時期の動きを点線で示す。これらの場合、作用として、点火時期の動きに差が生じる。この結果、内燃機関の効率は、上記制御を適用しない場合に比べ、圧縮比が変化する間の燃費低減量及び圧縮比が目標値に至った際において高くなる。
【００３８】
実施例１のような実施形態により、外乱要因として湿度が変化した際に圧縮比を高圧縮比化する場合に、湿度に応じて変化する最適な実圧縮比及び点火時期が設定可能になり、かつ、圧縮比が変化する間の燃費性能悪化を抑制しつつ、圧縮比の制御が可能になる。
【実施例２】
【００３９】
次に実施例２について説明する。図１０には、図２の圧縮比及び点火時期制御部にて実施される演算処理が記載されている。まず、ステップＳ１００１にて、圧縮比が制御中か否かを示す圧縮比制御フラグがＯＮかＯＦＦかを確認する。ここで、ＯＮは制御中、ＯＦＦは制御休止中を示す。ＯＮの場合は、ステップＳ１００３に、ＯＦＦの場合は、ステップＳ１００２に進む。
【００４０】
ステップＳ１００２では、検出した湿度に基づき圧縮比の設定値（目標実圧縮比）を決める。ここでは、ＲＯＭ２０ｄに格納された図１１に示すような湿度ごとに決定された実圧縮比と点火時期の対応特性のマップと検出した湿度に応じて決定した対応特性から、目標実圧縮比を決めることができる。湿度により効率を最大化する実圧縮比は変化するが、このように対応特性から実圧縮比を決めることで、最適な実圧縮比を選択できる。ここでは、ＲＯＭ２０ｄに格納された図１１に示すような湿度ごとに決定された実圧縮比と点火時期の対応特性のマップに基づき、検出した湿度に応じて決定した対応特性から決めることができる。なお、図１１で中抜き円は各湿度条件における最適な実圧縮比と点火時期を示す。ステップＳ１００３では、現実圧縮比を検出する。現実圧縮比は、可変圧縮比装置１８の動作状況及び可変バルブ５の動作状況で決まる。定性的に、吸気弁の閉じ時期が下死点から離れる程、実圧縮比は小さくなる。実圧縮比は、エンジンの幾何学情報、吸気バルブの閉じ時期及び可変圧縮比装置１８のアクチュエータ動作量から推定可能であり、他にも、吸気バルブの閉じ時期、可変圧縮比装置１８のアクチュエータ動作量と圧縮比の関係を持つマップの情報に基づき検出可能である。ＲＯＭ２０ｄに図１２に示すような、可変圧縮比装置の制御設定値ごとの吸気弁閉じ時期と実圧縮比の関係を格納し、これに基づき決めることができる。ステップＳ１００４にて、検出した現実圧縮比が目標実圧縮比と同じであるかを検出する。同じである場合は、ステップＳ１００５に進み、異なる場合は、ステップＳ１００６に進む。ステップＳ１００５では、圧縮比制御フラグをＯＦＦに設定し、ステップＳ１００７に進む。ステップＳ１００６では、圧縮比制御フラグをＯＮに設定し、ステップＳ１００７に進む。
【００４１】
ステップＳ１００７では、検出した湿度及び検出した現実圧縮比と、図１１に与えられる湿度ごとの実圧縮比と点火時期の対応特性に基づき、点火時期を決める。図８に示すように、検出した実圧縮比と検出した湿度における実圧縮比と点火時期の対応特性の関係から設定する点火時期を決める。ステップＳ１００７は実圧縮比が目標値まで変化するまで実行される。このように検出した圧縮比に基づき最適な点火時期を決定することで、応答が遅い可変圧縮比機構の動作にあわせ適切な点火時期設定ができるようになるので、可変圧縮比機構の動作中の効率低下を防ぐことができる。
【００４２】
また図１１に与えられるように、圧縮比と点火遅角量に正の相関を持たせている。このようにすることで、応答が遅い可変バルブの動作にあわせ最も効率の高い条件で点火時期設定ができるようになり、可変バルブの動作中の効率低下が最小化できる。
【００４３】
図１０に示したフローチャートを用いた場合の圧縮比、点火時期の動きを図１３に示す。湿度センサ３により検出した湿度が変化した時期をｔ１とする。この湿度変化に応じ、目標実圧縮比の設定が高圧縮比側に変化する。この実圧縮比を実現するように、目標吸気弁閉じ時期を決める。この目標吸気弁閉じ時期を実現するよう可変バルブ５を制御し、実圧縮比を高くする。実圧縮比が目標実圧縮比に達した時期をｔ２とする。点火時期は、時刻ｔ１において新気湿度の検出値が変化したのとあわせて、点火時期を進角化する。その後は、実圧縮比の変化に連動し、点火時期を遅角化する。時刻ｔ２以降では点火時期を一定化する。
【００４４】
実施例２の制御により、外乱要因として湿度が変化した際に実圧縮比を高圧縮比化する場合に、湿度に応じて変化する最適な実圧縮比及び点火時期が設定可能になり、かつ、実圧縮比に応じて変化する最適な点火時期に合わせて点火制御が実現できるので、実圧縮比が変化する間の効率低下を抑制できる。 
【実施例３】
【００４５】
次に、実施例３について説明する。図１４は、ＥＧＲ機構である低圧ＥＧＲ流路等を備えた自動車用筒内噴射式ガソリンエンジン構成図である。大部分は、図５と共通である。以下で、これと異なる部分を説明する。
【００４６】
排気管の触媒１０の下流から、吸気管のコンプレッサ４ａの上流に排気を還流させるためのＥＧＲ管４０を備えている。また、ＥＧＲを冷却するためのＥＧＲクーラ４２、ＥＧＲ流量を制御するためのＥＧＲバルブ（ＥＧＲ機構）４１、ＥＧＲバルブ前後の差圧を検出する差圧センサ４３、ＥＧＲ温度を検出するＥＧＲ温度センサ４４が、ＥＧＲ管４０の各々の適宜位置に、取りつけられている。差圧センサ４３とＥＧＲ温度センサ４４から得られる信号は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）２０に送られる。
【００４７】
図１５には、図２の圧縮比及び点火時期制御部にて実施される演算処理が記載されている。まず、ステップＳ１５０１にて、圧縮比が制御中か否かを示す圧縮比制御フラグがＯＮかＯＦＦかを確認する。ここで、ＯＮは制御中、ＯＦＦは制御休止中を示す。ＯＮの場合は、ステップＳ１５０３に、ＯＦＦの場合は、ステップＳ１５０２に進む。
【００４８】
ステップＳ１５０２では、湿度センサ３で検出した湿度と差圧センサ４３と温度センサ４４に基づき検出したＥＧＲ率に基づき圧縮比の設定値（目標圧縮比）を決める。ここでは、実効ＥＧＲ率毎に目標圧縮比と目標圧縮比における点火時期を示すマップに基づき決めることができる。ここでは、ＥＧＲ率と空気中の水分量の質量分率をα（≧１）倍した数値の和を実効ＥＧＲ率と定義し、マップ上には図１６に示すような形で様々な実効ＥＧＲ率条件における圧縮比と点火時期の対応特性をＲＯＭ２０ｄに格納しておき、これに基づき対応する実効ＥＧＲ率における対応特性を決定しステップＳ１５０２で利用する。ＥＧＲガス及び空気中の水は、ノックの要因となる自着火反応を緩慢にする効果があり、また、点火プラグで点火した後の火炎伝播速度を抑制する効果を有することから、ＥＧＲガスの割合や空気中の水の割合（湿度）により効率を最大化する圧縮比は変化する。また、ＥＧＲガスと空気中の水は、圧縮比を制限するノックへの影響度が異なるため、このように実効ＥＧＲ率毎に規定した圧縮比と点火時期の対応特性と、実効ＥＧＲ率を用いて目標圧縮比を決めることで、ＥＧＲシステムを搭載するエンジンにおいて効率向上を最大化できる。なお、図１６で中抜き円は各実効ＥＧＲ率条件における最適な実圧縮比と点火時期を示す。ステップＳ１５０３では、現圧縮比を検出する。現圧縮比は、図７や図１２に示すような可変圧縮比装置１８のアクチュエータ動作量と圧縮比の関係マップをＲＯＭ２０ｄに格納し、このマップに基づき検出できる。 
ステップＳ１５０４にて、検出した現圧縮比が目標圧縮比と同じであるかを検出する。同じである場合は、ステップＳ１５０５に進み、異なる場合は、ステップＳ１５０６に進む。ステップＳ１５０５では、圧縮比制御フラグをＯＦＦに設定し、ステップＳ１５０７に進む。ステップＳ１５０６では、圧縮比制御フラグをＯＮに設定し、ステップＳ１５０７に進む。
【００４９】
ステップＳ１５０７では、実効ＥＧＲ率及び検出した現圧縮比と、図１６に与えられる実効ＥＧＲ率ごとの圧縮比と点火時期の対応特性に基づき、点火時期を決める。ステップＳ１５０７は、可変圧縮比機構が目標値まで変化するまで実行される。このように検出した圧縮比に基づき最適な点火時期を決定することで、応答が遅い可変圧縮比機構の動作やEGR率の変化にあわせ適切な点火時期設定ができるようになるので、可変圧縮比機構の動作中の効率低下を防ぐことができる。
【００５０】
具体的には、図１７に示すように、検出した圧縮比と検出した実効ＥＧＲ率における圧縮比と点火時期の対応特性の関係から設定する点火時期を決める。
【００５１】
また図１６に与えられるように、圧縮比と点火遅角量に正の相関を持たせている。このようにすることで、応答が遅い可変圧縮比機構の動作にあわせ最も効率の高い条件で火時期設定ができるようになり、可変圧縮比機構の動作中の効率低下が最小化できる。
【００５２】
図１５に示したフローチャートを用いた場合の圧縮比、点火時期の動きを図１８に示す。ここでは、αを1とした場合と1以上とした場合をそれぞれ、破線、実線で示した。実線のみ記載されている物理用は、破線も同じ位置にあることを示す。湿度センサ３により検出した湿度が変化した時期をｔ１とする。ＥＧＲ率の変化が無い場合、この湿度変化に応じ、実効ＥＧＲ率が変化する。これに合わせ、目標圧縮比の設定が高圧縮比側に変化する。ただし、αを１とした場合と、1以上とした場合で実効ＥＧＲ率が異なるため、目標圧縮比も異なる。この目標値に達するように可変圧縮比装置１８を制御し、圧縮比を高くする。圧縮比が目標圧縮比に達した時期をｔ２とする。点火時期は、時刻ｔ１において新気湿度の検出値が変化したのとあわせて、点火時期を進角化する。その後は、機械圧縮比の変化に連動し、点火時期を遅角化する。時刻ｔ２以降では点火時期を一定化する。αを1以上に設定した場合の目標圧縮比は、αを1と設定した場合に設定した圧縮比よりも大きくなる。この結果、圧縮比を上げた後に得られる効率も向上する。同じ質量分率であれば水のほうがよりノックを抑制する可能性がある。
【００５３】
本実施例によりＥＧＲと水で異なるノックへの影響度を考慮しながら、圧縮比及び点火時期を設定できるため、運転中の効率を最大化でき、かつ、圧縮比変化中の燃費悪化を低減できる。
【実施例４】
【００５４】
次に、実施例４について説明する。図１９には、図２の圧縮比及び点火時期制御部にて実施される演算処理が記載されている。まず、ステップＳ１９０１にて、圧縮比が制御中か否かを示す圧縮比制御フラグがＯＮかＯＦＦかを確認する。ここで、ＯＮは制御中、ＯＦＦは制御休止中を示す。ＯＮの場合は、ステップＳ１９０３に、ＯＦＦの場合は、ステップＳ１９０２に進む。ステップＳ１９０２では、湿度センサ３で検出した湿度に基づき圧縮比の設定値（目標圧縮比）を決める。ここでは、ＲＯＭ２０ｄに格納された図４に示すような湿度ごとに決定された圧縮比と点火時期の対応特性のマップに基づき、検出した湿度に応じて決定した対応特性に基づき決めることができる。
【００５５】
続いて、基準温度と検出温度から、目標圧縮比の補正を行う。基準温度における目標圧縮比をεＴ０とすると、補正後の目標圧縮比εＴは以下のように決める。
εＴ＝εＴ０−ΔεＴ０                                          式（１）
式（１）においてΔεＴ０は検出温度が基準温度より高い場合は０または正の値、検出温度が基準温度より低い場合は、０または負の値とする補正値である。具体的な値は、吸気温度を変更し、様々な条件における補正量をマップとして作成し、ＲＯＭ２０ｄに格納する。定性的には、検出温度と基準温度の差が大きい程、補正量ΔεＴ０を大きくし、前記差が小さいほど、ΔεＴ０を小さくすることができる。温度が上がるとノックが発生しやすくなるので、圧縮比の上限が小さくなる。このように補正することで、ノックの発生を抑制しつつ、効率を最大化できる圧縮比を選定可能になる。
【００５６】
次に、ステップＳ１９０３では、現圧縮比を検出する。現圧縮比を検出する。現圧縮比は、図７や図１２に示すような可変圧縮比装置１８のアクチュエータ動作量と圧縮比の関係マップをＲＯＭ２０ｄに格納し、このマップに基づき検出できる。ステップＳ１９０４にて、検出した現圧縮比が目標圧縮比と同じであるかを検出する。同じである場合は、ステップＳ１９０５に進み、異なる場合は、ステップＳ１９０６に進む。ステップＳ１９０５では、圧縮比制御フラグをＯＦＦに設定し、ステップＳ１９０７に進む。ステップＳ１９０６では、圧縮比制御フラグをＯＮに設定し、ステップＳ１９０７に進む。ステップＳ１９０７では、検出した湿度及び検出した現圧縮比と、ＲＯＭ２０ｄに格納された図４に示すような基準温度における湿度ごとの圧縮比と点火時期の対応特性に基づき、点火時期を決める。具体的には、図８に示すように、検出した圧縮比と検出した湿度における圧縮比と点火時期の対応特性の関係から設定する点火時期を決める。
【００５７】
ここで点火時期を図４で与えられる基準温度における湿度ごとの圧縮比と点火時期の対応特性から決まる点火時期をＡＤＶＴ０［ＢＴＤＣ］とすると、補正後の点火時期ＡＤＶＴは以下のように決める。
ＡＤＶＴ＝ＡＤＶＴ０−ΔＡＤＶ                                    （２）
式（２）においてΔＡＤＶは検出温度が基準温度より大きい場合に０または正の値、つまり進角量を減らす方向、検出温度が基準温度より小さい場合に０または負の値、つまり進角量を増やす方向、に補正する。ΔＡＤＶは、事前に実験によりマップを作成し、ＲＯＭ２０ｄに格納する。定性的には、検出温度と基準温度の差が大きい程、ΔＡＤＶを大きくし、検出温度と基準温度の差が小さい程、ΔＡＤＶを小さくすることができる。温度が上がるとノックが発生しやすくなるので、最適な点火時期は遅くなる。このように補正することで、圧縮比を変化している間においてもノックの発生を抑制することが可能になる。
【００５８】
図１９に示したフローチャートを用いた場合の圧縮比、点火時期の動きを図２０に示す。ここでは、式（１）式（２）の補正が無い場合を破線、補正がある場合を実線で示した。湿度センサ３により検出した湿度が変化した時期をｔ１とする。この湿度変化と検出温度に基づき目標圧縮比の設定が高圧縮比側に変化する。この際、基準温度より検出温度が低い場合は、より高い圧縮比が目標値となる。この目標値に達するように可変圧縮比装置１８を制御し、圧縮比を高くする。圧縮比が目標圧縮比に達した時期をｔ２とする。点火時期は、時刻ｔ１において新気湿度の検出値が変化したのとあわせて、点火時期を進角化する。その後は、機械圧縮比の変化に連動し、点火時期を遅角化する。基準温度の条件と検出温度の条件で式（２）による補正の関係で点火時期の大きさに 違いが生じ、結果として、効率にも差が出る。
【００５９】
上記制御により、定性的に新気温度が上昇するとノックが発生し易くなるという傾向を踏まえて、新気温度の差により変化する最も効率の高くなる圧縮比、点火時期の設定が可能になり、かつ、圧縮比制御中の過渡条件においての効率悪化を抑制可能になる。
【実施例５】
【００６０】
次に、実施例５について説明する。エンジンは、図５に示した構成に加え、図示しない筒内圧力センサが備えられている構成とする。
【００６１】
図２１には、図２の圧縮比及び点火時期制御部にて実施される演算処理が記載されている。まず、ステップＳ２１０１にて、圧縮比が制御中か否かを示す圧縮比制御フラグがＯＮかＯＦＦかを確認する。ここで、ＯＮは制御中、ＯＦＦは制御休止中を示す。ＯＮの場合は、ステップＳ２１０３に、ＯＦＦの場合は、ステップＳ２１０２に進む。ステップＳ２１０２では、湿度センサ３で検出した湿度に基づき圧縮比の設定値（目標圧縮比）を決める。ここでは、ＲＯＭ２０ｄに格納された図４に示すような湿度ごとに決定された圧縮比と点火時期の対応特性のマップと検出した湿度に応じて決定した対応特性から、目標圧縮比を決めることができる。湿度により効率を最大化する圧縮比は変化するが、このように対応特性から圧縮比を決めることで、最適な圧縮比を選択できる。現圧縮比は、図７や図１２に示すような可変圧縮比装置１８のアクチュエータ動作量と圧縮比の関係マップをＲＯＭ２０ｄに格納し、このマップに基づき検出できる。ステップＳ２１０４にて、検出した現圧縮比が目標圧縮比と同じであるかを検出する。同じである場合は、ステップＳ２１０５に進み、異なる場合は、ステップＳ２１０６に進む。ステップＳ２１０５では、圧縮比制御フラグをＯＦＦに設定し、ステップＳ２１０７に進む。ステップＳ２１０６では、圧縮比制御フラグをＯＮに設定し、ステップＳ２１０７に進む。
【００６２】
ステップＳ２１０７では、検出した湿度及び検出した現圧縮比に基づき、点火時期を決める。具体的には、図８を用いて示す。検出した圧縮比と検出した湿度における圧縮比と点火時期の対応特性の関係から設定する点火時期を決める。ステップＳ２１０７は、可変圧縮比機構が目標値まで変化するまで実行される。このように検出した圧縮比に基づき最適な点火時期を決定することで、応答が遅い可変圧縮比機構の動作にあわせ適切な点火時期設定ができるようになるので、可変圧縮比機構の動作中の効率低下を防ぐことができる。また、目標圧縮比の変更があった場合も、これに合わせた点火時期設定が可能であり、効率の低下を防ぐことができる。
【００６３】
次にステップＳ２１０８にて検出圧力の最大値が基準値を超えている場合は、目標圧縮比の補正を行う。
ＡＤＶＰ＝ＡＤＶＰ０−ΔＡＤＶＰ                        （３）
εＰ＝εＰ０−ΔεＰ                                    （４）
ＡＤＶＰ０，εＰ０は対応特性から設定した点火時期及び圧縮比である．ΔＡＤＶＰは点火時期の補正値であり，検出圧力の最大値が基準値を超えている場合は，正の値と設定し，それ以外では０と設定する．εＰ０は対応特性から設定した点火時期及び圧縮比である。ΔεＰは圧縮比の補正値であり、検出圧力の最大値が基準値を超えている場合は、正の値と設定し、それ以外では０と設定する。ΔεＰは事前のエンジン試験でマップを作成し、これをＲＯＭ２０ｄに格納しておき、このマップに基づき決定できる。定性的には、検出圧力と基準圧力の差が大きい程、ΔεＰを大きくすることができる。ステップＳ２０１８は圧縮比が目標値に達するまで実行される。圧力の最大値をノック発生手前であることの判定基準として用いると、圧力値が基準値を超えている時間帯は、ノックが発生直前であることを示す。リアルタイムでノック発生が近いか、を筒内圧から検出し、圧縮比の補正を行うことで、筒内の環境（水温、壁温等）に応じノックを回避しつつ圧縮比を最大化できる。この結果、効率改善幅を最大化できる。
【００６４】
図２１に示したフローチャートを用いた場合の圧縮比、点火時期の動きを図２２に示す。湿度センサ３により検出した湿度が変化した時期をｔ１、筒内圧の最大値が基準値を超えた時刻をｔ２とする。この湿度変化に基づき目標圧縮比の設定が高圧縮比側に変化する。この目標値に達するように可変圧縮比装置１８を制御し、圧縮比を高くする。点火時期は、時刻ｔ１において新気湿度の検出値が変化したのとあわせて、点火時期を進角化する。その後は、機械圧縮比の変化に連動し、点火時期を遅角化する。圧縮比を高圧縮比化する間に、筒内圧力最大値が基準値を超えると、式（３）及び式（４）に基づき目標圧縮比の補正及び目標点火時期の補正が実施される。この結果、点火時期がまず遅角化し、その後、変化した目標圧縮比を実現するように圧縮比を低減する。圧縮比の低減に合わせ、圧縮比と点火時期の対応特性の基づき点火時期を制御するため、圧縮比変化に合わせ点火時期が進角する。
【００６５】
本実施例により、ノック発生を抑制しつつ、仮にノックが発生した場合にも、検出した圧力情報に基づきノック発生を避けることが出来る最大圧縮比を設定することができ、外部状況で変化するノック発生状況を踏まえて効率を最大化できる圧縮比に制御できるようになる。
【実施例６】
【００６６】
次に、実施例６について説明する。第６の実施例は、検出湿度が急激に減少した際に最適な構成である。検出湿度が急激に減少した際は、ノックを抑制する効果のある水が減るため、ノックが発生しやすくなる。この点の対処が必要である。
【００６７】
図２３には、図２の圧縮比及び点火時期制御部にて実施される演算処理が記載されている。まず、ステップＳ２３０１にて、湿度検出値の変化率が基準値より小さいかを判定する。湿度検出値の変化率は、単位時間足りの変化量であり、正の値で湿度増加方向、負の値で湿度減少方向に変化したことを示す。基準値βは実験的に決定しＥＣＵ２０に保存しておく。βは負の値である。基準値よりも変化率が小さい場合はステップＳ２３０２、変化率が基準値以上であれば、ステップＳ２３０３に進む。ステップＳ２３０２では、湿度急変制御フラグをＯＮと設定し、圧縮比制御フラグをＯＦＦと設定したのち、ステップＳ２３０３に進む。ここで、湿度急変フラグＯＮは湿度の変化率が基準値βよりも小さいこと、ＯＦＦは変化率が基準値よりも大きいことを示すフラグである。圧縮比制御フラグＯＮは制御中、ＯＦＦは制御休止中を示す。次に、ステップＳ２３０３にて、圧縮比が制御中か否かを示す圧縮比制御フラグがＯＮかＯＦＦかを確認する。ＯＮの場合は、ステップＳ２３０５に、ＯＦＦの場合は、ステップＳ２３０４に進む。ステップＳ２３０４では、湿度センサ３で検出した湿度に基づき圧縮比の設定値（目標圧縮比）を決める。ここでは、ＲＯＭ２０ｄに格納された図４に示すような湿度ごとに決定された圧縮比と点火時期の対応特性のマップに基づき、検出した湿度に応じて決定した対応特性に基づき決めることができる。次に、ステップＳ２３０５では、現圧縮比を検出する。現圧縮比は、図７や図１２に示すような可変圧縮比装置１８のアクチュエータ動作量と圧縮比の関係マップをＲＯＭ２０ｄに格納し、このマップに基づき検出できる。
【００６８】
次にステップＳ２３０６で点火時期を現圧縮比、乾燥空気条件での最適点火時期に設定する。この場合、現圧縮比と検出した湿度及び圧縮比と点火時期の対応特性から設定した点火時期に比べて、設定される点火時期は遅角化される。ここで設定された点火時期は、現圧縮比が目標圧縮比に達するまで適用される。検出湿度が急激に減少した際は、ノックを抑制する効果のある水が減るため、ノックが発生しやすくなる、このため適切に点火時期を遅角化することでノックを避けることが可能となる。
【００６９】
図４の関係から設定可能である。次にステップステップＳ２３０７にて、検出した現圧縮比が目標圧縮比と同じであるかを検出する。同じである場合は、ステップＳ２３０８に進み、異なる場合は、ステップＳ２３０９に進む。ステップＳ２３０８では、圧縮比制御フラグ及び湿度急変フラグをＯＦＦに設定し、ステップＳ２３１１に進む。ステップＳ２３０９では、圧縮比制御フラグをＯＮに設定し、ステップＳ２３１０に進む。ステップＳ２３１０では、湿度急変フラグがＯＮどうかを判断する。湿度急変フラグがＯＮであれば、設定点火時期を出力し完了。湿度急変フラグがＯＦＦであれば、ステップＳ２３１１に進む。
【００７０】
ステップＳ２３１１では、検出した湿度及び検出した現圧縮比に基づき、点火時期を決める。具体的には、図８を用いて示す。検出した圧縮比と検出した湿度における圧縮比と点火時期の対応特性の関係から設定する点火時期を決める。この処理は、湿度が急減していない条件または、圧縮比が目標圧縮比に達した後に実行される。ステップＳ２３０６で設定した点火時期は、ノックを避けるために充分に大きな点火遅角量を設定している。このため、現圧縮比において最適な点火時期ではなく、効率が低下している。圧縮比と点火時期の対応特性の関係から決まる点火時期に設定することで、点火時期の遅角化により低下していた効率を改善することができる。
【００７１】
図２３に示したフローチャートを用いた場合の圧縮比、点火時期の動きを図２４に示す。湿度センサ３により検出した湿度が変化し始めた時期をｔ１、湿度の変化率が基準値を下回った時刻をｔ２、圧縮比が目標圧縮比に達した時刻をｔ３とする。この湿度変化に基づき目標圧縮比の設定が低圧縮比側に変化する。この変化に合わせ点火時期も変化する。時刻ｔ２で湿度変化率が基準値を下回ると、ノック発生を避けるため、点火時期を検出圧縮比における乾燥空気条件での点火時期に設定する。その後、圧縮比が目標圧縮比に至るまで点火時期を固定して運転し、圧縮比が目標圧縮比に達した後に、点火時期を進角する。上記実施例１と同様の構成とした場合は、圧縮比と湿度に基づき点火時期が決定するため、点火時期が破線のように変化する。
【００７２】
上記制御により、湿度が急減し（変化率が小さい場合）、圧縮比が高い条件でノックが発生しやすい条件に至った際に、点火時期の先行制御が実施可能になり、湿度急変時のノック抑制ならびに、効率悪化の最小化が実現できる。
【実施例７】
【００７３】
次に、実施例７について説明する。エンジンは、図５に示した構成とする。圧縮比が変化した際に、エンジンの効率が向上し、エンジントルクが増加する、このため、トルク変動が生じるため、トルクを一定にする場合、対処が必要である。
【００７４】
図２６には、図２の圧縮比及び点火時期制御部にて実施される演算処理が記載されている。まず、ステップＳ２６０１にて、圧縮比が制御中か否かを示す圧縮比制御フラグがＯＮかＯＦＦかを確認する。ここで、ＯＮは制御中、ＯＦＦは制御休止中を示す。ＯＮの場合は、ステップＳ２６０３に、ＯＦＦの場合は、ステップＳ２６０２に進む。
【００７５】
ステップＳ２６０２では、検出した湿度に基づき圧縮比の設定値（目標圧縮比）を決める。ここでは、ＲＯＭ２０ｄに格納された図４に示すような湿度ごとに決定された実圧縮比と点火時期の対応特性のマップと検出した湿度に応じて決定した対応特性から、目標圧縮比を決めることができる。湿度により効率を最大化する圧縮比は変化するが、このように対応特性から圧縮比を決めることで、最適な圧縮比を選択できる。
【００７６】
ステップＳ２６０３では、現圧縮比を検出する。現圧縮比は、図７や図１２に示すような可変圧縮比装置１８のアクチュエータ動作量と圧縮比の関係マップをＲＯＭ２０ｄに格納し、このマップに基づき検出できる。ステップＳ２６０４にて、検出した湿度及び検出した現圧縮比での最適な点火時期を決定する。次に、ステップ２６０５に進み、検出した現圧縮比が目標圧縮比と同じであるかを検出する。異なる場合は、ステップＳ２６０６に進み、同じである場合は、ステップＳ２６０８に進む。ステップＳ２６０６では、圧縮比制御フラグをＯＮに設定し、ステップＳ６０７に進む。ステップＳ２６０８では、圧縮比制御フラグをＯＦＦに設定し、ステップＳ２６０９に進む。
【００７７】
ステップＳ２６０７では、図２５に与えられる湿度ごとに決定された圧縮比と点火時期の対応特性と検出した湿度及び検出した現圧縮比に基づき、点火時期を決める。ただし、この際、他の実施例のように、最大効率条件により決まる圧縮比と点火時期の対応特性を用いるのではなく、図２５に示すようなトルクを維持するように決まる圧縮比と点火時期の対応特性を用いて点火時期を決める。ステップＳ２６０７は、可変圧縮比機構が目標値まで変化するまで実行される。このように検出した圧縮比に基づき最適な点火時期を決定することで、最大効率条件により決まる対応特性を用いた場合、圧縮比の変化に伴いエンジンの熱効率が向上し、エンジントルクが増減してしまうが、点火時期の制御によりトルクを制御中維持することが可能になるので、圧縮比制御中のトルク変動を抑制することができる。
【００７８】
ステップＳ２６０９では、前サイクルの点火時期が最高効率条件で決定した圧縮比と点火時期の対応特性で決まる点火時期(最適点火時期)であるかを判定する。前サイクルの点火時期が最適点火時期であれば、点火時期を出力して終了。前サイクルの点火時期が最適点火時期でなければ、ステップＳ２６１０に進む。ステップＳ２６１０に進んだ条件は、点火時期が目標圧縮比において効率最適条件に無い事である。ここで、効率向上を図るために、点火時期を進角補正する。次に、ステップＳ２０１１に進み、ステップＳ２０１０で点火進角補正をする結果、効率が向上し、エンジントルクが上昇し、トルク変動が生じる。これを防ぐために、スロットル開度を減少補正する。これにより、点火時期の進角中のトルク変動を抑制することができる。
【００７９】
以上のように、本実施例を用いることで、圧縮比の向上に伴う効率向上を、点火時期の遅角化であえて相殺し、効率を維持することで、結果的に出力を維持し、その結果、圧縮比の増減や、点火時期の変化によるエンジン熱効率の変化によるトルク変動を抑制し、湿度に応じた圧縮比の変更が可能になる。特に、要求トルクの変更が無い条件で有効である。圧縮比の向上に伴う効率向上とこれに伴うトルク増加により、ドライバが意図しない加速が生まれる可能性があるが、これを防止できる。
【００８０】
図２６に示したフローチャートを用いた場合の圧縮比、点火時期の動きを図２７に示す。湿度センサ３により検出した湿度が変化した時期をｔ１とする。この湿度変化に応じ、目標圧縮比の設定が高圧縮比側に変化する。この目標値に達するように可変圧縮比機構を制御し、圧縮比を高くする。圧縮比が目標圧縮比に達した時期をｔ２とする。点火時期は、時刻ｔ１において新気湿度の検出値が変化したのとあわせて、点火時期を進角化する。その後は、可変圧縮比機構が目標圧縮比まで変化させる間、圧縮比の変化に連動し、点火時期を遅角化する。この際の遅角量は、最高効率条件よりも大きく取る。時刻ｔ２から時刻ｔ３にかけては点火時期を進角化する。これに合わせて、トルクを下げるためにスロットル開度を絞り、エンジンへ導入する空気量を減らす。時刻ｔ３で最高効率となる点火時期と設定するまで、出力を一定にして圧縮比の制御が可能になる。
【００８１】
本実施例により、圧縮比を制御する際に、圧縮比の向上に伴うエンジン効率の向上により生じるエンジンのトルク変動を、点火時期を遅角化することで抑制することが可能になり、運転中のトルク変動が減らせる。
【符号の説明】
【００８２】
１…エアフローセンサ、２…電子制御スロットル、３…湿度センサ、４…過給機、４ａ…コンプレッサ、４ｂ…タービン、５…可変バルブ、６…吸気マニホールド、７…インタークーラ、８…インタークーラ温度センサ、９…空燃比センサ、１０…三元触媒、１１…ウェイストゲート弁、１２…アクセル開度センサ、１３…筒内直接噴射用インジェクタ、１４…シリンダ、１５…排気管、１６…点火コイル、１７…点火プラグ、１８…可変圧縮比装置、１９…クランク角センサ、２０…ＥＣＵ、２０ａ…入力回路、２０ｂ…入出力ポート、２０ｃ…ＲＡＭ、２０ｄ…ＲＯＭ、２０ｅ…ＣＰＵ、２０ｆ…電子制御スロットル駆動回路、２０ｇ…インジェクタ駆動回路、２０ｈ…ウェイストゲート弁駆動回路、２０ｊ…インタークーラ冷却水弁駆動回路、２０ｋ…変速機駆動回路、２０ｍ…ＥＧＲバルブ駆動回路、４０…ＥＧＲ管、４１…ＥＧＲバルブ、４２…ＥＧＲクーラ、４３…差圧センサ、４４…ＥＧＲ温度センサ、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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【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２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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