(57)【要約】【課題】可変圧縮比内燃機関において、圧縮比を変更する場合に、内燃機関でノッキングやプレイグニッションが発生することを防止する技術を提供する。【解決手段】アルコールが含有可能な燃料中のアルコール濃度を変更するガソリン調節弁及びアルコール調節弁と、内燃機関の圧縮比を変更する圧縮比可変機構と、を備え、圧縮比可変機構を用いて内燃機関の圧縮比を低圧縮比から高圧縮比に変更する場合に（Ｓ１０１−Ｙｅｓ）、圧縮比変更前に、安全制御を実施してガソリン調節弁及びアルコール調節弁を用いて燃料中のアルコール濃度を圧縮比変更後に要求される要求アルコール濃度よりも高濃度に変更し（Ｓ１０２）、圧縮比変更後に、通常制御に復帰してガソリン調節弁及びアルコール調節弁を用いて燃料中のアルコール濃度を要求アルコール濃度に変更する（Ｓ１０５）。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルコールが含有可能な燃料中のアルコール濃度を変更するアルコール濃度可変手段と、
内燃機関の圧縮比を変更する圧縮比可変機構と、
を備え、
前記圧縮比可変機構を用いて前記内燃機関の圧縮比を変更する場合に、前記アルコール濃度可変手段を用いて前記燃料中のアルコール濃度を変更することを特徴とする可変圧縮比内燃機関。
【請求項２】
前記圧縮比可変機構を用いて前記内燃機関の圧縮比を変更する場合に、圧縮比変更前に、前記アルコール濃度可変手段を用いて前記燃料中のアルコール濃度を圧縮比変更後に要求される要求アルコール濃度よりも高濃度に変更し、圧縮比変更後に、前記アルコール濃度可変手段を用いて前記燃料中のアルコール濃度を前記要求アルコール濃度に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内燃機関。
【請求項３】
前記内燃機関の点火時期を変更する点火時期可変手段を備え、
前記圧縮比可変機構を用いて前記内燃機関の圧縮比を変更する場合に、圧縮比変更前に、前記点火時期可変手段を用いて前記内燃機関の点火時期を圧縮比変更後に要求される要求時期よりも遅角側に変更し、圧縮比変更後に、前記点火時期可変手段を用いて前記内燃機関の点火時期を前記要求時期に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内燃機関。
【請求項４】
前記内燃機関に供給される吸気を過給すると共に過給圧を変更可能な過給機を備え、
前記圧縮比可変機構を用いて前記内燃機関の圧縮比を変更する場合に、圧縮比変更前に、前記過給機を用いて過給圧を圧縮比変更後に要求される要求過給圧よりも低過給圧に変更し、圧縮比変更後に、前記過給機を用いて過給圧を前記要求過給圧に変更することを特徴とする請求項２又は３に記載の可変圧縮比内燃機関。
【請求項５】
前記内燃機関の圧縮比が低圧縮比であると、前記燃料中のアルコール濃度を低濃度に設定し、前記内燃機関の圧縮比が高圧縮比であると、前記燃料中のアルコール濃度を高濃度に設定するものであって、
前記圧縮比可変機構を用いて前記内燃機関の圧縮比を高圧縮比から低圧縮比に変更する場合に、圧縮比変更時は前記燃料中のアルコール濃度を圧縮比変更前の前記内燃機関の圧縮比が高圧縮比であるときの高濃度に維持し、圧縮比変更後に、前記アルコール濃度可変手段を用いて前記燃料中のアルコール濃度を圧縮比変更後に要求される低濃度の要求アルコール濃度に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内燃機関。
【請求項６】
前記内燃機関の点火時期を変更する点火時期可変手段を備え、
前記内燃機関の圧縮比が低圧縮比であると、前記内燃機関の点火時期を進角側に設定し、前記内燃機関の圧縮比が高圧縮比であると、前記内燃機関の点火時期を遅角側に設定するものであって、
前記圧縮比可変機構を用いて前記内燃機関の圧縮比を高圧縮比から低圧縮比に変更する場合に、圧縮比変更時は前記内燃機関の点火時期を圧縮比変更前の前記内燃機関の圧縮比が高圧縮比であるときの遅角側に維持し、圧縮比変更後に、前記点火時期可変手段を用いて前記内燃機関の点火時期を圧縮比変更後に要求される進角側の要求時期に変更することを特徴とする請求項５に記載の可変圧縮比内燃機関。
【請求項７】
前記圧縮比可変機構は、クランクケースに対してシリンダブロックを相対変位させるものであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の可変圧縮比内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変圧縮比内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
可変圧縮比内燃機関において、内燃機関に供給される燃料中のアルコール濃度を検出するアルコール濃度センサを備え、機関回転数、機関負荷、及びアルコール濃度センサが検出するアルコール濃度に応じて、内燃機関の圧縮比を決定する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】実開昭６１−１９４７４４号公報
【特許文献２】特開平６−２４８９８８号公報
【特許文献３】特開平４−１４８０３２号公報
【特許文献４】特開２００８−２３２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記特許文献１記載の技術では、燃料中のアルコール濃度が一定の状態で圧縮比を変更している。そうすると、例えば燃料中のアルコール濃度が低濃度であるにもかかわらず内燃機関の圧縮比を低圧縮比から高圧縮比に変更する等の場合に、内燃機関でノッキングやプレイグニッションが発生してしまうことがある。
【０００４】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、可変圧縮比内燃機関において、圧縮比を変更する場合に、内燃機関でノッキングやプレイグニッションが発生することを防止する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、本発明は、
アルコールが含有可能な燃料中のアルコール濃度を変更するアルコール濃度可変手段と、
内燃機関の圧縮比を変更する圧縮比可変機構と、
を備え、
前記圧縮比可変機構を用いて前記内燃機関の圧縮比を変更する場合に、前記アルコール濃度可変手段を用いて前記燃料中のアルコール濃度を変更することを特徴とする可変圧縮比内燃機関である。
【０００６】
燃料中のアルコール濃度が一定の状態で圧縮比を変更すると、例えば燃料中のアルコール濃度が低濃度であるにもかかわらず内燃機関の圧縮比を低圧縮比から高圧縮比に変更する等の場合に、内燃機関でノッキングやプレイグニッションが発生してしまうことがある。
【０００７】
そこで本発明では、圧縮比可変機構を用いて内燃機関の圧縮比を変更する場合に、アルコール濃度可変手段を用いて燃料中のアルコール濃度を変更するようにした。
【０００８】
本発明によると、内燃機関の圧縮比を変更する場合に、燃料中のアルコール濃度を変更できる。したがって内燃機関の圧縮比を変更する場合に、例えば内燃機関でノッキングやプレイグニッションが発生し難くなるように燃料中のアルコール濃度を高濃度に変更でき、内燃機関でノッキングやプレイグニッションが発生することを防止できる。
【０００９】
前記圧縮比可変機構を用いて前記内燃機関の圧縮比を変更する場合に、圧縮比変更前に、前記アルコール濃度可変手段を用いて前記燃料中のアルコール濃度を圧縮比変更後に要求される要求アルコール濃度よりも高濃度に変更し、圧縮比変更後に、前記アルコール濃度可変手段を用いて前記燃料中のアルコール濃度を前記要求アルコール濃度に変更するとよい。
【００１０】
燃料中のアルコール濃度が高濃度である程、内燃機関でノッキングやプレイグニッションが発生し難くなる。本発明では、内燃機関の圧縮比を変更する場合に、圧縮比変更前に、燃料中のアルコール濃度を圧縮比変更後に要求される要求アルコール濃度よりも高濃度に変更している。このため圧縮比変更時の燃料中のアルコール濃度が要求アルコール濃度よりも高濃度となる。よって圧縮比変更時に内燃機関の圧縮比がオーバーシュートして一時的に想定よりも高圧縮比になっても、燃料中のアルコール濃度が要求アルコール濃度よりも高濃度であるため、内燃機関でノッキングやプレイグニッションが発生することを防止できる。
【００１１】
前記内燃機関の点火時期を変更する点火時期可変手段を備え、前記圧縮比可変機構を用いて前記内燃機関の圧縮比を変更する場合に、圧縮比変更前に、前記点火時期可変手段を用いて前記内燃機関の点火時期を圧縮比変更後に要求される要求時期よりも遅角側に変更し、圧縮比変更後に、前記点火時期可変手段を用いて前記内燃機関の点火時期を前記要求時期に変更するとよい。
【００１２】
内燃機関の点火時期を遅角する程、内燃機関でノッキングやプレイグニッションが発生し難くなる。本発明では、内燃機関の圧縮比を変更する場合に、圧縮比変更前に、内燃機関の点火時期を圧縮比変更後に要求される要求時期よりも遅角している。このため圧縮比変更時の内燃機関の点火時期が要求時期よりも遅角されている。よって圧縮比変更時に内燃機関の圧縮比がオーバーシュートして一時的に想定よりも高圧縮比になっても、内燃機関の点火時期が要求時期よりも遅角されているため、内燃機関でノッキングやプレイグニッションが発生することを防止できる。
【００１３】
前記内燃機関に供給される吸気を過給すると共に過給圧を変更可能な過給機を備え、前記圧縮比可変機構を用いて前記内燃機関の圧縮比を変更する場合に、圧縮比変更前に、前記過給機を用いて過給圧を圧縮比変更後に要求される要求過給圧よりも低過給圧に変更し、圧縮比変更後に、前記過給機を用いて過給圧を前記要求過給圧に変更するとよい。
【００１４】
過給機の過給圧が低過給圧である程、内燃機関でノッキングやプレイグニッションが発生し難くなる。本発明では、内燃機関の圧縮比を変更する場合に、圧縮比変更前に、過給圧を圧縮比変更後に要求される要求過給圧よりも低過給圧に変更している。このため圧縮比変更時の過給圧が要求過給圧よりも低過給圧となる。よって圧縮比変更時に内燃機関の圧縮比がオーバーシュートして一時的に想定よりも高圧縮比になっても、過給圧が要求過給圧よりも低過給圧であるため、内燃機関でノッキングやプレイグニッションが発生することを防止できる。
【００１５】
前記内燃機関の圧縮比が低圧縮比であると、前記燃料中のアルコール濃度を低濃度に設定し、前記内燃機関の圧縮比が高圧縮比であると、前記燃料中のアルコール濃度を高濃度に設定するものであって、前記圧縮比可変機構を用いて前記内燃機関の圧縮比を高圧縮比から低圧縮比に変更する場合に、圧縮比変更時は前記燃料中のアルコール濃度を圧縮比変更前の前記内燃機関の圧縮比が高圧縮比であるときの高濃度に維持し、圧縮比変更後に、前記アルコール濃度可変手段を用いて前記燃料中のアルコール濃度を圧縮比変更後に要求される低濃度の要求アルコール濃度に変更するとよい。
【００１６】
燃料中のアルコール濃度が高濃度である程、内燃機関でノッキングやプレイグニッションが発生し難くなる。本発明では、内燃機関の圧縮比を高圧縮比から低圧縮比に変更する場合に、圧縮比変更時は燃料中のアルコール濃度を圧縮比変更前の内燃機関の圧縮比が高圧縮比であるときの高濃度に維持している。よって圧縮比変更時に内燃機関の圧縮比が一時的に想定よりも高圧縮比であっても、燃料中のアルコール濃度が高濃度であるため、内燃機関でノッキングやプレイグニッションが発生することを防止できる。
【００１７】
前記内燃機関の点火時期を変更する点火時期可変手段を備え、前記内燃機関の圧縮比が低圧縮比であると、前記内燃機関の点火時期を進角側に設定し、前記内燃機関の圧縮比が高圧縮比であると、前記内燃機関の点火時期を遅角側に設定するものであって、前記圧縮比可変機構を用いて前記内燃機関の圧縮比を高圧縮比から低圧縮比に変更する場合に、圧縮比変更時は前記内燃機関の点火時期を圧縮比変更前の前記内燃機関の圧縮比が高圧縮比であるときの遅角側に維持し、圧縮比変更後に、前記点火時期可変手段を用いて前記内燃機関の点火時期を圧縮比変更後に要求される進角側の要求時期に変更するとよい。
【００１８】
内燃機関の点火時期を遅角する程、内燃機関でノッキングやプレイグニッションが発生し難くなる。本発明では、内燃機関の圧縮比を高圧縮比から低圧縮比に変更する場合に、圧縮比変更時は内燃機関の点火時期を圧縮比変更前の内燃機関の圧縮比が高圧縮比であるときの遅角側に維持している。よって圧縮比変更時に内燃機関の圧縮比が一時的に想定よりも高圧縮比であっても、内燃機関の点火時期が遅角側に維持されているため、内燃機関でノッキングやプレイグニッションが発生することを防止できる。
【００１９】
前記圧縮比可変機構は、クランクケースに対してシリンダブロックを相対変位させるものであるとよい。
【００２０】
本発明によると、クランクケースに対してシリンダブロックを相対変位させて、内燃機関の圧縮比を変更することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によると、可変圧縮比内燃機関において、圧縮比を変更する場合に、内燃機関でノッキングやプレイグニッションが発生することを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に本発明の具体的な実施例を説明する。
【００２３】
＜実施例１＞
図１は、本実施例に係る可変圧縮比内燃機関を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、気筒２を４つ有する４ストロークサイクル・ガソリンエンジンである。内燃機関１は、車両に搭載されている。内燃機関１の気筒２内の燃焼室には、シリンダヘッド３に設けられた吸気ポート４を介して吸気管５が接続されている。吸気ポート４から気筒２内の燃焼室への吸気の流入は吸気弁６によって制御される。また気筒２内の燃焼室には、シリンダヘッド３に設けられた排気ポート７を介して排気管８が接続されている。気筒２内の燃焼室から気筒２外の排気ポート７への排気の排出は、排気弁９によって制御される。
【００２４】
吸気ポート４には、燃料噴射弁１０が配置されている。この燃料噴射弁１０へガソリン供給管１１を介して燃料としてガソリンがガソリンタンク１２から供給される。ガソリン供給管１１には、燃料噴射弁１０へ供給するガソリンの量を調節するガソリン調節弁１３が配置されている。また燃料噴射弁１０へアルコール供給管１４を介して燃料としてアルコールがアルコールタンク１５から供給される。アルコール供給管１４には、燃料噴射弁
１０へ供給するアルコールの量を調節するアルコール調節弁１６が配置されている。そしてガソリン調節弁１３及びアルコール調節弁１６を調節することにより、燃料噴射弁１０へ供給する燃料中のアルコール濃度を変更できる。本実施例におけるガソリン調節弁１３及びアルコール調節弁１６が本発明のアルコール濃度可変手段に相当する。ガソリン供給管１１及びアルコール供給管１４は下流で合流して燃料供給管１７となり、燃料供給管１７からガソリン及びアルコールが混合された燃料が燃料噴射弁１０へ供給されている。なおアルコール濃度可変手段は本実施例の構成に限られず、例えばガソリン用の燃料噴射弁とアルコール用の燃料噴射弁とを備え、両燃料噴射弁からそれぞれの燃料が供給されて気筒２内でガソリンとアルコールとが混合されるような場合の両燃料噴射弁であってもよい。
【００２５】
気筒２の頂部には、点火プラグ１８が配置されている。点火プラグ１８は、気筒２内の燃焼室の燃料と空気が混合された混合気に着火を行う。本実施例における点火プラグ１８は、本発明の点火時期可変手段に相当する。
【００２６】
そして内燃機関１のクランクシャフト１９にコンロッド２０を介して連結されたピストン２１が、気筒２内で往復動を行う。
【００２７】
ここで内燃機関１においては、圧縮比可変機構２２によって、シリンダブロック２３をクランクケース２４に対して気筒２の軸線方向に相対移動させることで、内燃機関１の圧縮比を変更するようにしている。すなわち圧縮比可変機構２２が、シリンダブロック２３と共にシリンダヘッド３を、気筒２の軸線方向にクランクケース２４に対して相対移動させることによって、シリンダブロック２３、シリンダヘッド３及びピストン２１によって構成される燃焼室の容積が変更され、その結果、内燃機関１の圧縮比が変更される。例えば、シリンダブロック２３がクランクケース２４から遠ざかる方向に相対移動されると、燃焼室容積が増えて圧縮比が低下する。シリンダブロック２３がクランクケース２４に近づく方向に相対移動されると、燃焼室容積が減って圧縮比が上昇する。
【００２８】
圧縮比可変機構２２は、軸部２２ａと、軸部２２ａの中心軸に対して偏心された状態で軸部２２ａに固定された正円形のカムプロフィールを有するカム部２２ｂと、カム部２２ｂと同一外形を有し軸部２２ａに対して回転可能且つカム部２２ｂと同じように偏心状態で取り付けられた可動軸受部２２ｃと、軸部２２ａと同心状に設けられたウォームホイール２２ｄと、ウォームホイール２２ｄと噛み合うウォーム２２ｅと、ウォーム２２ｅを回転駆動させるモータ２２ｆによって構成される。そしてカム部２２ｂは、シリンダブロック２３に設けられた収納孔内に設置され、可動軸受部２２ｃはクランクケース２４に設けられた収納孔内に設置され、また、モータ２２ｆは、シリンダブロック２３に固定されており、シリンダブロック２３と一体的に移動する。ここでモータ２２ｆからの駆動力は、ウォーム２２ｅとウォームホイール２２ｄとを介して軸部２２ａに伝えられる。そして偏心状態にあるカム部２２ｂ、可動軸受部２２ｃが駆動されることで、シリンダブロック２３がクランクケース２４に対して気筒２の軸線方向に相対移動させられる。
【００２９】
この内燃機関１には、過給機としてのターボチャージャ２５が備えられている。内燃機関１に接続された吸気管５の途中には、排気のエネルギを駆動源として作動するターボチャージャ２５のコンプレッサ２５ａが配置されている。一方、内燃機関１に接続された排気管８の途中には、ターボチャージャ２５のタービン２５ｂが配置されている。タービン２５ｂは排気管８を流れる排気によって駆動され、コンプレッサ２５ａは駆動されたタービン２５ｂと共に回転して吸気管５を流れる吸気を過給する。そしてタービン２５ｂを収容するタービン室にタービン２５ｂの全周を囲むように複数の可変ノズル２５ｃが設けられ、これらの可変ノズル２５ｃをそれぞれ回動させることで、可変ノズル２５ｃ間に形成されるノズル通路断面積を変化させている。可変ノズル２５ｃを回動することによって、
ノズル通路断面積を小さくすると、ターボチャージャ２５の過給圧を高めることができる。このようにノズル通路断面積を変化させる可変ノズル２５ｃ及びこれを駆動する電動アクチュエータが可変ノズル機構を構成している。ターボチャージャ２５は、可変ノズル機構によってコンプレッサ２５ａの過給圧を変更可能である。
【００３０】
以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ２６が併設されている。このＥＣＵ２６は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態を制御するユニットである。
【００３１】
ＥＣＵ２６には、クランクポジションセンサ２７、及びアクセルポジションセンサ２８などの各種センサが電気配線を介して接続され、これら各種センサの出力信号がＥＣＵ２６に入力されるようになっている。一方、ＥＣＵ２６には、燃料噴射弁１０、ガソリン調節弁１３、アルコール調節弁１６、点火プラグ１８、モータ２２ｆ、及び可変ノズル２５ｃを駆動する電動アクチュエータが電気配線を介して接続されており、該ＥＣＵ２６によりこれらの機器が制御される。
【００３２】
そして、本実施例における内燃機関１は、内燃機関１の運転状態に応じて内燃機関１の圧縮比を変更すると共に、圧縮比に応じて燃料中のアルコール濃度や内燃機関１の点火時期を変更する。
【００３３】
まず、内燃機関１の運転状態に応じた圧縮比の変更について説明する。図２は、本実施例における内燃機関１の運転状態に応じた圧縮比を例示した概略図である。図２の横軸は内燃機関１の機関回転数を表し、縦軸は内燃機関１の機関負荷を表している。内燃機関１の機関回転数は、クランクポジションセンサ２７の出力値から求められ、内燃機関１の機関負荷は、アクセルポジションセンサ２８の出力値から求められる。
【００３４】
図２において、内燃機関１の運転状態が低負荷であると、内燃機関１の圧縮比は高圧縮比に設定される。一方、内燃機関１の運転状態が高負荷であると、内燃機関１の圧縮比は低圧縮比に設定される。特に内燃機関１の運転状態が低回転且つ高負荷側が、内燃機関１の圧縮比は最低圧縮比に設定される。このように内燃機関１の運転状態に応じて圧縮比を変更して、燃費や動力性能を改善するようにしている。
【００３５】
次に、内燃機関１の圧縮比に応じた燃料中のアルコール濃度の変更について説明する。図３は、本実施例における内燃機関１の圧縮比に応じて変更される燃料中のアルコール濃度を例示した概略図である。図３の横軸は内燃機関１の圧縮比を表し、縦軸は燃料中のアルコール濃度を表している。
【００３６】
図３において、内燃機関１の圧縮比が低圧縮比であると、燃料中のアルコール濃度が低濃度に設定される。一方、内燃機関１の圧縮比が高圧縮比であると、燃料中のアルコール濃度が高濃度に設定される。すなわち図３に示すように、内燃機関１の圧縮比が高くなる程、燃料中のアルコール濃度が高濃度となる関係にある。
【００３７】
次に、内燃機関１の圧縮比に応じた内燃機関１の点火時期の変更について説明する。図４は、本実施例における内燃機関１の圧縮比に応じて変更される内燃機関１の点火時期を例示した概略図である。図４の横軸は内燃機関１の圧縮比を表し、縦軸は内燃機関１の点火時期を表している。
【００３８】
図４において、内燃機関１の圧縮比が低圧縮比であると、内燃機関１の点火時期が進角側に設定される。一方、内燃機関１の圧縮比が高圧縮比であると、内燃機関１の点火時期が遅角側に設定される。すなわち図４に示すように、内燃機関１の圧縮比が高くなる程、
内燃機関１の点火時期が遅角される関係にある。
【００３９】
このように内燃機関１の圧縮比が図２を参照して内燃機関１の運転状態から算出され、算出された圧縮比に圧縮比可変機構２２を用いて変更される。また燃料中のアルコール濃度が図３を参照して内燃機関１の圧縮比から算出され、算出されたアルコール濃度にガソリン調節弁１３及びアルコール調節弁１６を用いて変更される。同時に内燃機関１の点火時期が図４を参照して内燃機関１の圧縮比から算出され、算出された点火時期に点火プラグ１８で点火を行う。
【００４０】
ところで従来においては、燃料中のアルコール濃度が一定の状態で内燃機関１の圧縮比を変更するようにしていた。これによると、例えば燃料中のアルコール濃度が低濃度であるにもかかわらず内燃機関１の圧縮比を低圧縮比から高圧縮比に変更する等の場合に、内燃機関１でノッキングやプレイグニッションが発生してしまうことがある。
【００４１】
これに対し本実施例では、上記したように、圧縮比可変機構２２を用いて内燃機関１の圧縮比を変更する場合に、ガソリン調節弁１３及びアルコール調節弁１６を用いて燃料中のアルコール濃度を変更すると共に、点火プラグ１８が点火を行う点火時期を変更するようにしている。
【００４２】
しかしながら内燃機関１の圧縮比の変更と同時に、燃料中のアルコール濃度の変更や内燃機関１の点火時期の変更を行うと、圧縮比変更時の圧縮比のオーバーシュート等により一時的に想定よりも圧縮比の変動が大きくなる。特に図５に示すように、低圧縮比から高圧縮比への圧縮比変更時に圧縮比のオーバーシュートにより内燃機関１の圧縮比が一時的に想定よりも高圧縮比になると、内燃機関１でノッキングやプレイグニッションが発生する場合がある。
【００４３】
そこで本実施例では、圧縮比可変機構２２を用いて内燃機関１の圧縮比を低圧縮比から高圧縮比に変更する場合に、図６に示すように、圧縮比変更前に、ガソリン調節弁１３及びアルコール調節弁１６を用いて燃料中のアルコール濃度を圧縮比変更後に要求される要求アルコール濃度よりも高濃度に変更するようにした。そして圧縮比変更後に、ガソリン調節弁１３及びアルコール調節弁１６を用いて燃料中のアルコール濃度を要求アルコール濃度に変更するようにした。
【００４４】
燃料中のアルコール濃度が高濃度である程、内燃機関１でノッキングやプレイグニッションが発生し難くなる。本実施例では、内燃機関１の圧縮比を低圧縮比から高圧縮比に変更する場合に、圧縮比変更前に、燃料中のアルコール濃度を圧縮比変更後に要求される要求アルコール濃度よりも高濃度に変更している。このため圧縮比変更時の燃料中のアルコール濃度が要求アルコール濃度よりも高濃度となる。よって圧縮比変更時に内燃機関１の圧縮比がオーバーシュートして一時的に想定よりも高圧縮比になっても、燃料中のアルコール濃度が要求アルコール濃度よりも高濃度であるため、内燃機関１でノッキングやプレイグニッションが発生することを防止できる。
【００４５】
また本実施例では、圧縮比可変機構２２を用いて内燃機関１の圧縮比を低圧縮比から高圧縮比に変更する場合に、図６に示すように、圧縮比変更前に、点火プラグ１８が点火を行う内燃機関１の点火時期を圧縮比変更後に要求される要求時期よりも遅角側に変更するようにした。そして圧縮比変更後に、点火プラグ１８が点火を行う内燃機関１の点火時期を要求時期に変更するようにした。
【００４６】
内燃機関１の点火時期を遅角する程、内燃機関１でノッキングやプレイグニッションが発生し難くなる。本実施例では、内燃機関１の圧縮比を低圧縮比から高圧縮比に変更する
場合に、圧縮比変更前に、内燃機関１の点火時期を圧縮比変更後に要求される要求時期よりも遅角している。このため圧縮比変更時の内燃機関１の点火時期が要求時期よりも遅角されている。よって圧縮比変更時に内燃機関１の圧縮比がオーバーシュートして一時的に想定よりも高圧縮比になっても、内燃機関１の点火時期が要求時期よりも遅角されているため、内燃機関１でノッキングやプレイグニッションが発生することを防止できる。
【００４７】
さらに本実施例では、圧縮比可変機構２２を用いて内燃機関１の圧縮比を低圧縮比から高圧縮比に変更する場合に、図６に示すように、圧縮比変更前に、ターボチャージャ２５の可変ノズル２５ｃを回動することによってノズル通路断面積を大きくして、ターボチャージャ２５の過給圧を圧縮比変更後に要求される要求過給圧よりも低過給圧に変更するようにした。そして圧縮比変更後に、可変ノズル２５ｃを回動することによってノズル通路断面積を小さくしてターボチャージャ２５の過給圧を要求過給圧に変更するようにした。
【００４８】
ターボチャージャ２５の過給圧が低過給圧である程、内燃機関１でノッキングやプレイグニッションが発生し難くなる。本実施例では、内燃機関１の圧縮比を低圧縮比から高圧縮比に変更する場合に、圧縮比変更前に、ターボチャージャ２５の過給圧を圧縮比変更後に要求される要求過給圧よりも低過給圧に変更している。このため圧縮比変更時のターボチャージャ２５の過給圧が要求過給圧よりも低過給圧となる。よって圧縮比変更時に内燃機関１の圧縮比がオーバーシュートして一時的に想定よりも高圧縮比になっても、ターボチャージャ２５の過給圧が要求過給圧よりも低過給圧であるため、内燃機関１でノッキングやプレイグニッションが発生することを防止できる。
【００４９】
次に、本実施例による低圧縮比から高圧縮比に圧縮比を変更する場合の第１圧縮比変更制御ルーチンについて説明する。図７は、本実施例による第１圧縮比変更制御ルーチンを示したフローチャートである。本ルーチンは、所定の時間毎に繰り返し実行される。
【００５０】
ステップＳ１０１では、ＥＣＵ２６は、内燃機関１の圧縮比を低圧縮比から高圧縮比に変更する要求（以下、高圧縮比化要求という）があるか否かを判別する。例えばクランクポジションセンサ２７の出力値及びアクセルポジションセンサ２８の出力値から求められる内燃機関１の運転状態が高負荷から低負荷に移行した場合等に高圧縮比化要求があると判断する。ステップＳ１０１において高圧縮比化要求があると肯定判定された場合には、ステップＳ１０２へ移行する。ステップＳ１０１において高圧縮比化要求がないと否定判定された場合には、本ルーチンを一旦終了する。
【００５１】
ステップＳ１０２では、ＥＣＵ２６は、安全制御を実施する。ここでいう安全制御とは、圧縮比変更時に内燃機関１の圧縮比がオーバーシュートして一時的に想定よりも高圧縮比になっても、内燃機関１でノッキングやプレイグニッションが発生することを防止できるようにする制御である。
【００５２】
安全制御としては具体的には、第１に、ガソリン調節弁１３及びアルコール調節弁１６を用いて燃料中のアルコール濃度を圧縮比変更後に要求される要求アルコール濃度よりも高濃度に変更する。要求アルコール濃度は、高圧縮比化要求から要求される圧縮比から算出される。このため要求アルコール濃度よりも高濃度のアルコール濃度は、要求アルコール濃度よりも例えば１０％高濃度にする等により実現される。
【００５３】
第２に、点火プラグ１８が点火を行う内燃機関１の点火時期を圧縮比変更後に要求される要求時期よりも遅角側に変更する。要求時期は、高圧縮比化要求から要求される圧縮比から算出される。このため要求時期よりも遅角される点火時期は、要求時期よりも例えば１０％遅角する等により実現される。
【００５４】
第３に、ターボチャージャ２５の可変ノズル２５ｃを回動することによってノズル通路断面積を大きくして、ターボチャージャ２５の過給圧を圧縮比変更後に要求される要求過給圧よりも低過給圧に変更する。要求過給圧は、内燃機関１の運転状態で定められている。このため要求過給圧よりも低過給圧とは、要求過給圧でのノズル通路断面積よりも例えば１０％だけノズル通路断面積を大きくするよう可変ノズル２５ｃを回動することによって実現される。
【００５５】
ステップＳ１０３では、ＥＣＵ２６は、圧縮比可変機構２２を用いて内燃機関１の圧縮比を低圧縮比から高圧縮比に変更する。すなわちモータ２２ｆを駆動し、高圧縮比化要求から要求される圧縮比に変更する。
【００５６】
ステップＳ１０４では、ＥＣＵ２６は、内燃機関１の圧縮比の変更が完了したか否かを判別する。ステップＳ１０４において内燃機関１の圧縮比の変更が完了したと肯定判定された場合には、ステップＳ１０５へ移行する。ステップＳ１０４において内燃機関１の圧縮比の変更が完了していないと否定判定された場合には、ステップＳ１０３へ戻る。
【００５７】
ステップＳ１０５では、ＥＣＵ２６は、通常制御に復帰する。すなわち安全制御を解除する。
【００５８】
したがって、第１に、ガソリン調節弁１３及びアルコール調節弁１６を用いて燃料中のアルコール濃度を圧縮比変更後に要求される要求アルコール濃度に変更する。すなわち燃料中のアルコール濃度を安全制御でのアルコール濃度から要求アルコール濃度に低濃度化する。
【００５９】
第２に、点火プラグ１８が点火を行う内燃機関１の点火時期を圧縮比変更後に要求される要求時期に変更する。すなわち内燃機関１の点火時期を安全制御での点火時期から要求時期に進角する。
【００６０】
第３に、ターボチャージャ２５の過給圧を圧縮比変更後に要求される要求過給圧に変更する。すなわちターボチャージャ２５の可変ノズル２５ｃを回動することによってノズル通路断面積を小さくし、ターボチャージャ２５の過給圧を安全制御での過給圧から要求過給圧に高過給圧化する。
【００６１】
ステップＳ１０５の処理の後、本ルーチンを一旦終了する。
【００６２】
以上説明した本ルーチンによれば、高圧縮比化要求がある場合に、圧縮比変更前後にわたって安全制御を実施し、内燃機関１でノッキングやプレイグニッションが発生することを防止できる。
【００６３】
一方、内燃機関１の圧縮比の変更と同時に、燃料中のアルコール濃度の変更や内燃機関１の点火時期の変更を行うと、燃料中のアルコール濃度の変更や内燃機関１の点火時期の変更が先に完了してしまい、圧縮比の変更が遅れる場合がある。特に図８に示すように、高圧縮比から低圧縮比への圧縮比変更時に圧縮比の変更の遅れ等により燃料中のアルコール濃度や点火時期に対して内燃機関１の圧縮比が一時的に想定よりも高圧縮比になると、内燃機関１でノッキングやプレイグニッションが発生する場合がある。
【００６４】
そこで本実施例では、図３に示すように、内燃機関１の圧縮比が低圧縮比であると、燃料中のアルコール濃度を低濃度に設定し、内燃機関１の圧縮比が高圧縮比であると、燃料中のアルコール濃度を高濃度に設定するものであって、圧縮比可変機構２２を用いて内燃機関１の圧縮比を高圧縮比から低圧縮比に変更する場合に、図９に示すように、圧縮比変
更時は燃料中のアルコール濃度を圧縮比変更前の内燃機関１の圧縮比が高圧縮比であるときの高濃度に維持するようにした。そして圧縮比変更後に、ガソリン調節弁１３及びアルコール調節弁１６を用いて燃料中のアルコール濃度を圧縮比変更後に要求される低濃度の要求アルコール濃度に変更するようにした。
【００６５】
燃料中のアルコール濃度が高濃度である程、内燃機関１でノッキングやプレイグニッションが発生し難くなる。本実施例では、内燃機関１の圧縮比を高圧縮比から低圧縮比に変更する場合に、圧縮比変更時は燃料中のアルコール濃度を圧縮比変更前の内燃機関１の圧縮比が高圧縮比であるときの高濃度に維持している。よって圧縮比変更時に圧縮比の変更の遅れにより内燃機関１の圧縮比が一時的に想定よりも高圧縮比であっても、燃料中のアルコール濃度が高濃度であるため、内燃機関１でノッキングやプレイグニッションが発生することを防止できる。
【００６６】
また本実施例では、図４に示すように、内燃機関１の圧縮比が低圧縮比であると、内燃機関１の点火時期を進角側に設定し、内燃機関１の圧縮比が高圧縮比であると、内燃機関１の点火時期を遅角側に設定するものであって、圧縮比可変機構２２を用いて内燃機関１の圧縮比を高圧縮比から低圧縮比に変更する場合に、図９に示すように、圧縮比変更時は内燃機関１の点火時期を圧縮比変更前の内燃機関１の圧縮比が高圧縮比であるときの遅角側に維持するようにした。そして圧縮比変更後に、点火プラグが点火を行う内燃機関１の点火時期を圧縮比変更後に要求される進角側の要求時期に変更するようにした。
【００６７】
内燃機関１の点火時期を遅角する程、内燃機関１でノッキングやプレイグニッションが発生し難くなる。本実施例では、内燃機関１の圧縮比を高圧縮比から低圧縮比に変更する場合に、圧縮比変更時は内燃機関１の点火時期を圧縮比変更前の内燃機関１の圧縮比が高圧縮比であるときの遅角側に維持している。よって圧縮比変更時に圧縮比の変更の遅れにより内燃機関１の圧縮比が一時的に想定よりも高圧縮比であっても、内燃機関１の点火時期が遅角側に維持されているため、内燃機関１でノッキングやプレイグニッションが発生することを防止できる。
【００６８】
次に、本実施例による高圧縮比から低圧縮比に圧縮比を変更する場合の第２圧縮比変更制御ルーチンについて説明する。図１０は、本実施例による第２圧縮比変更制御ルーチンを示したフローチャートである。本ルーチンは、所定の時間毎に繰り返し実行される。
【００６９】
ステップＳ２０１では、ＥＣＵ２６は、内燃機関１の圧縮比を高圧縮比から低圧縮比に変更する要求（以下、低圧縮比化要求という）があるか否かを判別する。例えばクランクポジションセンサ２７の出力値及びアクセルポジションセンサ２８の出力値から求められる内燃機関１の運転状態が低負荷から高負荷に移行した場合等に低圧縮比化要求があると判断する。ステップＳ２０１において低圧縮比化要求があると肯定判定された場合には、ステップＳ２０２へ移行する。ステップＳ２０１において低圧縮比化要求がないと否定判定された場合には、本ルーチンを一旦終了する。
【００７０】
ステップＳ２０２では、ＥＣＵ２６は、維持制御を実施する。ここでいう維持制御とは、圧縮比変更時に内燃機関１の圧縮比の変更が遅れて内燃機関１の圧縮比が一時的に想定よりも高圧縮比であっても、内燃機関１でノッキングやプレイグニッションが発生することを防止できるようにする制御である。
【００７１】
維持制御としては具体的には、第１に、ガソリン調節弁１３及びアルコール調節弁１６を動かさず燃料中のアルコール濃度を圧縮比変更前の内燃機関１の圧縮比が高圧縮比であるときの高濃度に維持する。
【００７２】
第２に、点火プラグ１８が点火を行う内燃機関１の点火時期を動かさず点火時期を圧縮比変更前の内燃機関１の圧縮比が高圧縮比であるときの遅角側に維持する。
【００７３】
ステップＳ２０３では、ＥＣＵ２６は、圧縮比可変機構２２を用いて内燃機関１の圧縮比を高圧縮比から低圧縮比に変更する。すなわちモータ２２ｆを駆動し、低圧縮比化要求から要求される圧縮比に変更する。
【００７４】
ステップＳ２０４では、ＥＣＵ２６は、内燃機関１の圧縮比の変更が完了したか否かを判別する。ステップＳ２０４において内燃機関１の圧縮比の変更が完了したと肯定判定された場合には、ステップＳ２０５へ移行する。ステップＳ２０４において内燃機関１の圧縮比の変更が完了していないと否定判定された場合には、ステップＳ２０３へ戻る。
【００７５】
ステップＳ２０５では、ＥＣＵ２６は、通常制御に復帰する。すなわち維持制御を解除する。
【００７６】
したがって、第１に、ガソリン調節弁１３及びアルコール調節弁１６を用いて燃料中のアルコール濃度を圧縮比変更後に要求される要求アルコール濃度に変更する。すなわち燃料中のアルコール濃度を維持制御でのアルコール濃度から要求アルコール濃度に低濃度化する。
【００７７】
第２に、点火プラグ１８が点火を行う内燃機関１の点火時期を圧縮比変更後に要求される要求時期に変更する。すなわち内燃機関１の点火時期を維持制御での点火時期から要求時期に進角する。
【００７８】
ステップＳ２０５の処理の後、本ルーチンを一旦終了する。
【００７９】
以上説明した本ルーチンによれば、低圧縮比化要求がある場合に、圧縮比変更後まで維持制御を実施し、内燃機関１でノッキングやプレイグニッションが発生することを防止できる。
【００８０】
本発明に係る可変圧縮比内燃機関は、上述の実施例に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種々の変更を加えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】実施例１に係る内燃機関の概略構成を示す図。
【図２】実施例１に係る内燃機関の運転状態に応じた圧縮比を示す図。
【図３】実施例１に係る内燃機関の圧縮比に応じて変更される燃料中のアルコール濃度を示す図。
【図４】実施例１に係る内燃機関の圧縮比に応じて変更される点火時期を示す図。
【図５】低圧縮比から高圧縮比への圧縮比変更時に圧縮比のオーバーシュートにより一時的に想定よりも圧縮比が高圧縮比になり内燃機関でノッキングやプレイグニッションが発生する場合を示す図。
【図６】実施例１に係る低圧縮比から高圧縮比への圧縮比変更時に安全制御を実施して内燃機関でノッキングやプレイグニッションが発生することを防止する場合を示す図。
【図７】実施例１に係る第１圧縮比変更制御ルーチンを示すフローチャート。
【図８】高圧縮比から低圧縮比への圧縮比変更時に圧縮比の変更の遅れにより一時的に想定よりも圧縮比が高圧縮比になり内燃機関でノッキングやプレイグニッションが発生する場合を示す図。
【図９】実施例１に係る高圧縮比から低圧縮比への圧縮比変更時に維持制御を実施して内燃機関でノッキングやプレイグニッションが発生することを防止する場合を示す図。
【図１０】実施例１に係る第２圧縮比変更制御ルーチンを示すフローチャート。
【符号の説明】
【００８２】
１     内燃機関
２     気筒
３     シリンダヘッド
５     吸気管
６     吸気弁
８     排気管
９     排気弁
１０   燃料噴射弁
１３   ガソリン調節弁
１６   アルコール調節弁
１８   点火プラグ
２２   圧縮比可変機構
２３   シリンダブロック
２４   クランクケース
２５   ターボチャージャ
２６   ＥＣＵ
【図１】
2009275687.tif 000003
【図２】
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【図３】
2009275687.tif 000005
【図４】
2009275687.tif 000006
【図５】
2009275687.tif 000007
【図６】
2009275687.tif 000008
【図７】
2009275687.tif 000009
【図８】
2009275687.tif 000010
【図９】
2009275687.tif 000011
【図１０】
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