JP2007146701A - 圧縮比を変更可能な内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮比を変更可能な内燃機関を始動して暖機する際の暖機性能の向上を図る。
【解決手段】エンジン始動後の暖機未了期間においては（ステップＳ２１０否定判定）、エンジンの運転状態で定まる目標圧縮比より低い圧縮比（暖機時低圧縮比）とする圧縮比制御と、エンジンの運転状態が定常状態（例えば、アイドル状態）であると仮定した場合の定常のバルブ特性となるバルブ特性制御を行う。そして、暖機完了後には、圧縮比制御を、エンジンの運転状態で定まる目標圧縮比とする制御とし、バルブ特性制御を、エンジンの運転状態に応じたバルブ特性となる制御とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、圧縮比を変更可能な内燃機関における暖機状況下での運転制御に関する。

近年、圧縮比を変更可能な機構を有する種々の内燃機関が提案されている。圧縮比を高く設定すると、効率よく動力を得ることができるが、ノッキングが発生し易い。このため、圧縮比は、運転状態に応じて変更される。具体的には、内燃機関の負荷が低い場合（すなわちアクセル開度が小さい場合）には、ノッキングが発生し難いため、圧縮比は高く設定される。一方、内燃機関の負荷が高い場合（すなわちアクセル開度が大きい場合）には、ノッキングが発生し易いため、圧縮比は低く設定される。

こうした運転状況に応じた圧縮比の変更制御の他、例えば、寒冷地での始動性向上のため圧縮比を変更することも行われている（特許文献１参照）。

特開２００２−２７６４４６号公報

この特許文献では、クランキングの初期においては、圧縮比を低くしてクランキング負荷を小さくし、クランキングを容易としている。そして、クランキング開始後にあっては、効率向上のために圧縮比を高くしている。

こうした圧縮比制御により、寒冷地での始動性は向上するものの、クランキング開始後にあっては、内燃機関の運転状態は、機関効率が優先されて高圧縮比の状態となることから、燃料の爆発に伴うエネルギは効率よく機関仕事に変換されると共に、燃料の燃焼室容積も小さくなる。よって、クランキング開始後にあっては、燃料爆発エネルギを、熱エネルギとしてシリンダヘッドやその内部の冷却水に取り出す際の効率は低くなる。このため、冷却水の水温上昇が鈍くなり、内燃機関の暖機期間が長くなったり、この暖機期間における暖房性能が低下して車内での快適さが損なわれがちとなる。

本発明は、圧縮比を変更可能な内燃機関を始動して暖機するに際しての上記問題点を解決するためになされ、内燃機関の暖機の改善を図ることをその目的とする。

かかる課題の少なくとも一部を解決するため、本発明では、圧縮比変更部の制御を介した圧縮比変更を行うに当たり、機関水温が所定値以上になるまでは、内燃機関の運転状態に対応して定まる目標圧縮比より低い圧縮比であって前記運転状態の変動によらない暖機時低圧縮比に圧縮比変更部を制御する。

こうすれば、機関水温が所定値以上になって暖機が完了するまでの間においては、圧縮比は目標圧縮比とはならずこの目標圧縮比より低い暖機時低圧縮比とされる。つまりは、暖機完了前に内燃機関の運転状態が、内燃機関搭載の車両の走行に応じたものとされたとしても、圧縮比は、その運転状態に対応して定まる目標圧縮比ではなく、この目標圧縮比より低い暖機時低圧縮比とされる。このように、暖機完了までは低圧縮比（暖機時低圧縮比）であることから、燃料爆発に伴うエネルギの機関仕事への変換効率は、目標圧縮比での運転時に比して低下し、その分だけ、熱エネルギとしての外部放出が高まる。しかも、低圧縮比であることから、燃焼室容積も多くなり、その分、燃焼室内表面積も増えるので、燃料爆発に伴うエネルギから変換した熱エネルギが外部に伝達する面積（熱エネルギ伝達面積）も広くなる。これらの結果、内燃機関のシリンダヘッドやその内部の冷却水への熱伝達が高まり、冷却水を速やかに昇温できるので、内燃機関の暖機期間の短縮化が可能となると共に、内燃機関搭載の車両での暖房性能が向上し、車内の快適性が高まる。

このように機関水温が所定値以上になって暖機が完了するまで圧縮比を目標圧縮比より低い暖機時低圧縮比とする本発明の圧縮比変更において、次のような態様とすることもできる。例えば、前記暖機時低圧縮比を前記圧縮比変更部による圧縮比の可変範囲の下限側の圧縮比とする。こうすれば、既述した熱エネルギ伝達面積が増え、暖機期間の短縮化、暖房性能の向上が進む。

この暖機時低圧縮比を一律な値としておくことができるほか、機関水温が高くなるにつれて暖機時低圧縮比を前記目標圧縮比の側に向けて漸増するようにすることもできる。こうすれば、暖機完了後に圧縮比を目標圧縮比に変更制御する際に、大きな圧縮比変更を要しないので、急激な圧縮比変更に伴う不具合を抑制できる。

また、内燃機関の吸気バルブまたは排気バルブのバルブ特性を内燃機関の運転状態に応じて可変制御するバルブ可変制御部を備える内燃機関においては、以下に説明するよう構成した。

上記したバルブ可変制御部を備える内燃機関では、給排気バルブのバルブ特性、具体的にはバルブリフト量や作用角が変わると、燃焼室とこれらバルブポートとの隙間の程度と隙間が生じるタイミングが変化する。この隙間は、内燃機関の圧縮・膨張行程における燃焼室の圧縮比（実圧縮比）と膨張比に影響する一方、圧縮比変更部による燃焼室容積変更を経てもたらされた圧縮比の状況に拘わらず、バルブ特性変更により変化する。

こうしたバルブ特性変更と圧縮比変更部により燃焼室容積変更を経てもたらされる圧縮比変更との関係に着目し、本発明では、内燃機関の吸気バルブまたは排気バルブのバルブ特性を内燃機関の運転状態に応じて可変制御するバルブ可変制御部を備える内燃機関においては、暖機完了までにおける前記暖機時低圧縮比での前記圧縮比変更部の制御を実行している間は、前記バルブ可変制御部による前記バルブ特性の制御を定常状態として、前記バルブ特性の変更による圧縮比の変更を抑制する。こうすれば、バルブ特性も定常となって、バルブ特性変更に起因する圧縮比変更も抑制されるので、暖機時低圧縮比での内燃機関の運転期間（即ち、暖機完了までの間）では、上記した隙間に起因する燃焼室の圧縮比（実圧縮比）と膨張比が定常となることから、暖機時低圧縮比とされた燃焼室での燃料燃焼が安定し、暖機進行の上からも好ましい。

また、内燃機関の始動操作を経て内燃機関が始動するまでは、前記暖機時低圧縮比より高い圧縮比である始動時圧縮比に前記圧縮比変更部を制御することもできる。こうすれば、内燃機関始動のためのクランキングの際の燃料着火性が、高圧縮比故に高まるので、始動性が向上する。

この場合、前記始動操作の直後における内燃機関の始動当初においては、前記始動時圧縮比より低い圧縮比である始動当初圧縮に前記圧縮比変更部を制御することもできる。こうすれば、内燃機関始動のためのクランキングを行う外部駆動機器にかかる負荷が、低圧縮比であるが故に小さくなるので、速やかなクランキング実行、延いては始動性向上をもたらすことができる。

また、低圧縮比での前記始動当初圧縮比での前記圧縮比変更部の制御を所定期間実行した後に、始動当初圧縮比より大きい前記始動時圧縮比での前記圧縮比変更部の制御に切り換えることもできる。こうすれば、速やかなクランキングの実行と、その後の着火性向上により、より一層の始動性向上が可能となる。

本発明は、圧縮比を変更可能な内燃機関とその運転方法の他、圧縮比を変更可能な内燃機関を搭載した車両としても適用可能であることは勿論、車両以外の移動体、内燃機関を制御するための制御装置および制御方法、制御装置の機能を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体、そのコンピュータプログラムを含み搬送波内に具現化されたデータ信号、等の種々の態様で実現することができる。

以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき説明する。図１は実施例におけるガソリンエンジン１００の概略構成を示す説明図である。なお、本実施例のエンジンは車両に搭載されている。

Ａ−１．エンジンの構成：
エンジン１００は、エンジン本体１０を備えており、エンジン本体１０は、シリンダヘッド２０とシリンダブロック３０とを備えている。

シリンダブロック３０は、シリンダとして機能する上部ブロック３１と、クランクケースとして機能する下部ブロック３２と、を含んでいる。シリンダ内には、ピストン４１が設けられており、クランクケース内には、クランクシャフト４３が設けられている。ピストン４１とクランクシャフト４３とは、コネクティングロッド４２を介して接続されている。この構成によって、ピストン４１の往復運動とクランクシャフト４３の回転運動との変換が行われる。なお、シリンダヘッド２０とシリンダブロック３０とピストン４１とで囲まれた領域は、燃焼室を形成する。

また、上部ブロック３１と下部ブロック３２との間には、上部ブロック３１を下部ブロック３２に対して上下方向に移動させるためのアクチュエータ３３が設けられている。上部ブロック３１を上方に移動させると、シリンダヘッド２０も上方に移動する。このとき、燃焼室の容積が大きくなるため、圧縮比は低くなる。逆に、上部ブロック３１を下方に移動させると、シリンダヘッド２０も下方に移動する。このとき、燃焼室の容積が小さくなるため、圧縮比は高くなる。よって、上部ブロック３１と下部ブロック３２およびアクチュエータ３３にて、燃焼室の容積を変更することによって圧縮比を変更する圧縮比変更部が構成される。

シリンダヘッド２０には、吸気ポート２３と排気ポート２４とが形成されている。吸気ポート２３には、吸気バルブ２１が配置されており、排気ポート２４には、排気バルブ２２が配置されている。吸気バルブ２１と排気バルブ２２とは、それぞれ、動弁機構（カム機構）２５，２６によって駆動される。

吸気ポート２３には、吸気管５０が接続されており、排気ポート２４には、排気管５８が接続されている。吸気管５０には、スロットル弁５２と燃料噴射弁５５とが設けられている。吸気管５０の上流側からはエアクリーナ５１を介して空気が供給される。電動アクチュエータ５３によって制御されるスロットル弁５２は、燃焼室に導かれる空気量を調整する。燃料噴射弁５５は、図示しない燃料ポンプから供給される燃料（ガソリン）を吸気ポート２３内に噴射する（ポート噴射）。これにより、空気と燃料との混合気が生成される。混合気は、燃焼室内に供給された後、点火プラグ２７が形成する電気火花によって、燃焼する。燃焼済みの排気ガスは、燃焼室から排出される。排気管５８には、排気ガスを浄化するための三元触媒を含む浄化装置７０が設けられている。浄化装置７０は、エンジンの運転開始時の排気ガスを早期に浄化可能とするために、排気ポート２４に比較的近い位置に設けられている。

本実施例では、吸気側のカム機構２５を、吸気バルブ２１のバルブ特性（バルブリフト量および作用角）が可変となるよう構成した。つまり、このカム機構２５は、吸気カム２５ａとロッカーアーム２５ｂとの間に揺動カム２５ｃと入力アーム２５ｄを介在させ、この揺動カム２５ｃと入力アーム２５ｄとを相対位相差が変更できるよう、両部材を軸支する。よって、図示しないアクチュエータにて、吸気カム２５ａと係合する入力アーム２５ｄと、ロッカーアーム２５ｂに係合する揺動カム２５ｃとの相対位相差を変更することで、吸気バルブ２１のバルブリフト量および作用角のバルブ特性が変更される。

また、エンジン１００は、エンジン全体を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ：electrical control unit ）６０を備えている。ＥＣＵ６０は、バスで互いに接続されたＣＰＵとＲＯＭとＲＡＭと入出力回路とを備えている。ＥＣＵ６０には、クランクシャフト４３に設けられたクランク角センサ６１や、アクセルペダルに設けられたアクセル開度センサ６２、吸気管５０に設けられた吸気圧センサ５６、浄化装置７０に設けられた温度センサ７１、エンジン冷却水温度を検出する冷却水温度センサ３５などが接続されている。そして、ＥＣＵ６０は、これらの検出結果に基づいて、アクチュエータ３３や、燃料噴射弁５５、点火プラグ２７、カム機構２５などを制御する。つまり、このＥＣＵ６０は、上記したＣＰＵや後述のプログラムと協働して、暖機状況下制御部や始動時制御部、バルブ可変制御部等を構成する。

Ａ−２．エンジンの制御：
図２は、通常の運転が実行される場合のエンジンの制御の概要を示すフローチャートである。なお、ＥＣＵ６０は、ステップＳ１０１，Ｓ１０２の処理を繰り返し実行する。

ステップＳ１０１では、エンジンの運転状態が検出される。具体的には、ＥＣＵ６０は、運転状態として、エンジン回転数と要求トルクとを検出する。なお、エンジン回転数は、クランク角センサ６１の検出結果に基づいて決定され、要求トルクは、アクセル開度センサ６２の検出結果に基づいて決定される。

ステップＳ１０２では、ステップＳ１０１で検出された運転状態に基づいて、種々の制御が実行される。ステップＳ１０２ａでは、圧縮比の制御が実行される。具体的には、ＥＣＵ６０は、検出された運転状態（エンジン回転数および要求トルク）に基づいて、目標圧縮比を決定する。また、ＥＣＵ６０は、アクチュエータ３３を駆動させることによって、エンジンの圧縮比を目標圧縮比に設定する。

本実施例では、目標圧縮比は、ＥＣＵ６０のＲＯＭ内に格納されたマップを用いて決定されている。図３は運転状態に応じた目標圧縮比を示すマップを模式的に示す説明図である。図示するように、本実施例では、要求トルクが比較的小さい条件では、目標圧縮比は比較的高い値に設定される。また、要求トルクが比較的大きい条件では、目標圧縮比は比較的低い値に設定される。

こうした圧縮比制御は、エンジンの運転状態に応じてなされるのであるが、エンジンが暖機の過程にある間は、後述の暖機時制御により、上記ステップＳ１０２ａの圧縮比制御に制限を受ける。この点については、後述する。

ステップＳ１０２ｂでは、検出された運転状態に応じて燃料噴射の制御が実行される。具体的には、ＥＣＵ６０は、燃焼室内に吸入される空気量を求め、吸入空気量に基づいて燃料供給量を決定する。

吸入空気量は、本実施例では、吸気圧センサ５６の検出結果に基づいて求められる。燃料供給量は、混合気の空燃比が所定の空燃比となるように決定される。本実施例では、所定の空燃比は、ＥＣＵ６０のＲＯＭ内に格納された運転状態に応じた目標空燃比を示すマップを用いて決定される。目標空燃比が決定されると、上記の吸入空気量を用いて、燃料供給量が決定される。燃料噴射弁５５による燃料噴射は、クランク角センサ６１からの検出結果に基づいて適切なタイミングで実行される。

ステップＳ１０２ｃでは、検出された運転状態に応じて点火時期の制御が実行される。本実施例では、点火時期は、ＥＣＵ６０のＲＯＭ内に格納された運転状態に応じた目標点火時期を示すマップを用いて決定される。点火プラグ２７による点火は、クランク角センサ６１からの検出結果に基づいて適切なタイミングで実行される。

ステップＳ１０２ｄでは、検出された運転状態に応じて吸気バルブ２１のバルブ特性制御が実行される。本実施例では、バルブ特性（バルブリフト量および作用角）は、ＥＣＵ６０のＲＯＭ内に格納された運転状態に応じた目標バルブ特性を示すマップを用いて決定される。こうして決定されたバルブ特性に則った吸気バルブ２１の駆動は、クランク角センサ６１からの検出結果に基づいて適切なタイミングで実行され、その際には、吸気カム２５ａとロッカーアーム２５ｂとの間に介在する揺動カム２５ｃと入力アーム２５ｄの相対位相差が広狭変更される。

こうしたバルブ特性制御は、エンジンの運転状態に応じてなされるのであるが、エンジンが暖機の過程にある間は、後述の暖機時制御により、上記ステップＳ１０２ｄのバルブ特性制御に制限を受ける。この点については、後述する。

Ａ−３．暖機運転時の圧縮比制御：
上記したエンジンの運転状態に基づいた各種制御を行うことで、エンジンの機関効率は高まり、燃費向上といった利点があるものの、エンジンが運転を始めて暖機が完了するまでは、圧縮比制御とバルブ特性制御については、次のようにした。図４は暖機完了までの圧縮比・バルブ特性の暖機時制御手順を示すフローチャートである。

この図４に示す暖機時制御は所定時間ごとにＥＣＵ６０により繰り返し実行され、まず、クランク角センサ６１からの検出信号に基づいたエンジン回転数により、エンジンが始動済みであるか否かを判定する（ステップＳ２００）。ここで、始動前であれば、何の処理を行うことなく一旦本ルーチンを終了する。

エンジンが始動済みであれば、ＥＣＵ６０は、冷却水温度センサ３５からの検出信号に基づいて冷却水温度が所定温度に達しているか否か、即ちエンジンの暖機が完了しているか否かを判定し（ステップＳ２１０）、暖機完了であれば、既述したステップＳ１０２ａによる圧縮比制御とステップＳ１０２ｄによるバルブ特性制御を実行するようにする（ステップＳ２２０）。つまり、暖機が完了していれば、エンジンの運転状態に基づいた目標圧縮比での圧縮比制御と、運転状態に基づいたバルブ特性制御を実行し、本ルーチンを終了する。

その一方、暖機が完了する前においては、ＥＣＵ６０は、ステップＳ２３０にて暖機未了期間における圧縮比制御とバルブ特性制御を行う。このステップＳ２３０での制御では、ＥＣＵ６０は、アクチュエータ３３を駆動して燃焼室容積を変更し、圧縮比を、現状のエンジンの運転状態で定まる目標圧縮比より低い圧縮比（暖機時低圧縮比）とする。本実施例では、この暖機時低圧縮比εｄを、アクチュエータ３３にて変更可能な圧縮比範囲の下限値（下限圧縮比εｍｉｎｉ）とした。

また、バルブ特性制御については、エンジンの運転状態に応じてバルブ特性を変更するのではなく、エンジンの運転状態が定常状態（例えば、アイドル状態）であると仮定した場合の定常のバルブ特性となるようにする。そして、このステップＳ２３０の暖機未了期間における圧縮比制御とバルブ特性制御を、暖機が完了するまで継続し、暖機完了後には、ステップＳ２１０の肯定判定を受けて、圧縮比制御とバルブ特性制御を、既述したステップＳ１０２ａ、１０２ｄによるエンジンの運転状態に応じた制御とする。つまり、ステップＳ２１０で暖機完了と判定する期間（暖機未了期間）については、ステップＳ１０２ａ、１０２ｄによるエンジンの運転状態に応じた圧縮比制御とバルブ特性制御が制限されることになる。

ステップＳ２３０の暖機未了期間における圧縮比制御は、圧縮比を目標圧縮比より低い圧縮比（暖機時低圧縮比）にするのであるが、この暖機時低圧縮比εｄは一律な下限圧縮比εｍｉｎｉとできるほか、次のようにすることもできる。図５は暖機未了期間における暖機時低圧縮比εｄの推移の一態様を説明するための説明図である。

この図５に示すように、エンジンが始動して暖機が進行するに連れて、冷却水温度は上昇し、ある温度となると暖機が完了したことになる。よって、冷却水温度が暖機完了冷却水温度に達するまでは、換言すれば暖機が完了するまでは、暖機の進行程度が反映した冷却水温度の推移に応じて、暖機時低圧縮比εｄを、下限圧縮比εｍｉｎｉから階段状、或いは単調増加関数的に目標圧縮比に向けて漸増させるようにすることもできる。

以上説明したように、本実施例では、エンジンの暖機が完了するまでの間においては、圧縮比を目標圧縮比より低い暖機時低圧縮比εｄに設定する（ステップＳ２３０）。よって、この暖機未了の期間に、アクセルペダルの踏込、車両の走行等によりエンジンの運転状態が推移したとしても、圧縮比は、その運転状態に対応して定まる目標圧縮比ではなく、この目標圧縮比より低い暖機時低圧縮比εｄとされる。そして、暖機完了後には、圧縮比を、エンジンの運転状態に応じた目標圧縮比とする。従って、暖機完了までは低圧縮比（暖機時低圧縮比εｄ）であることから、燃料爆発に伴うエネルギの機関仕事への変換効率は、目標圧縮比での運転時に比して低下し、その分だけ、熱エネルギとして燃焼室からその外部に放出される。しかも、低圧縮比であることから、燃焼室容積も多くなり、その分、燃焼室内表面積も増えるので、燃料爆発に伴うエネルギから変換した熱エネルギが外部に伝達する面積（熱エネルギ伝達面積）も広くなる。これらの結果、エンジンのシリンダヘッド２０、シリンダブロック３０（特に、上部ブロック３１）やシリンダブロック内の冷却水への熱伝達が高まり、冷却水を速やかに昇温できるので、エンジンの暖機期間の短縮化が可能となる。しかも、冷却水の速やかな昇温により、車両の暖房性能も向上し、車内の快適性が高まる。

また、暖機完了までに設定する暖機時低圧縮比εｄを、アクチュエータ３３による圧縮比の可変範囲の下限圧縮比εｍｉｎｉとしたので、熱エネルギの伝達面積も広くなり、暖機期間の短縮化、暖房性能の向上を実現できる。

この暖機時低圧縮比εｄを下限圧縮比εｍｉｎｉ或いはこれに近い低圧縮比に設定（固定）することもできるが、図５を用いて説明したように、本実施例では、暖機の進行状況を反映した冷却水温に応じて、暖機時低圧縮比をεｄを下限圧縮比εｍｉｎｉの側から目標圧縮比に向けて徐々に増加させるようにした。よって、暖機完了の前後における圧縮比の変更程度が小さくなり、目標圧縮比に変更制御する際に大きな圧縮比変更を要しない。この結果、急激な圧縮比の増大変更に伴う不具合、例えばアクチュエータ３３への負荷急変等を抑制でき、機器制御の上から好ましい。

また、暖機完了までの間において、上記した圧縮比を暖機時低圧縮比εｄとした上で、吸気バルブ２１については、そのバルブ特性を、例えば運転状態がアイドル状態である場合のバルブ特性に設定した。よって、暖機完了までの間においては、定常的なバルブ特性で吸気バルブ２１を開閉弁駆動させるので、エンジンの圧縮・膨張行程における燃焼室の圧縮比（実圧縮比）と膨張比とを同程度にしたまま、定常化させる。この結果、暖機期間における暖機時低圧縮比εｄでの燃料燃焼が安定し、暖機の速やかな進行の観点からも好ましい。

ところで、エンジンと電動機とを動力源として搭載したいわゆるハイブリッド車両では、エンジンを機関効率優先で制御するので、圧縮比は通常高圧縮比とされる。よって、こうしたハイブリッド車両に上記した暖機期間における圧縮比の低圧縮比化（暖機時低圧縮比εｄの設定・制御）を適用すると、エンジン始動後における暖機性能向上の観点から、特に望ましい。

Ｂ．第２実施例：
次に、他の実施例について説明する。この第２実施例は、エンジンのハード的な構成については変わるものではなく、エンジン始動前における圧縮比制御に特徴がある。図６は第２実施例における暖機時制御手順を示すフローチャートである。

この図６に示す暖機時制御は、エンジン始動前の状況、例えばエンジン停止時にあってもＥＣＵ６０により所定時間ごとに繰り返し実行され、まず、イグニッションスイッチの操作状況等に基づいてエンジンスタートのＯＮ・ＯＦＦを判定する（ステップＳ３００）。ここでエンジンスタートＯＦＦであれば、何の処理も行うことなく本ルーチンを終了する。

一方、エンジンスタートＯＮであれば、圧縮比を、既述した暖機未了期間における暖機時低圧縮比εｄより高い圧縮比（始動時圧縮比εｓ）に設定する（ステップＳ３１０）。本ルーチンは、エンジン始動前にも実施されていることから、このステップＳ３１０にて圧縮比を始動時圧縮比εｓに設定するに当たっては、次のようにすることもできる。即ち、本ルーチンの以前におけるエンジン運転の最中の圧縮比制御（ステップＳ１０２ａ）では、エンジン停止時において何らかの値の圧縮比が設定されているので、その設定済み圧縮比が暖機時低圧縮比εｄより高い圧縮比であれば、ステップＳ３１０では、この設定済み圧縮比（エンジン停止時圧縮比）のままとすればよい。なお、始動時圧縮比εｓは、暖機時低圧縮比εｄより高い圧縮比であればよく、アクチュエータ３３による圧縮比変更範囲の中間領域に属する程度の圧縮比としたりすればよい。

こうした高圧縮比設定に続いて、ＥＣＵ６０は、図４で説明したように、エンジンが始動済みであるか否かを判定し（ステップＳ２００）、始動前であれば、何の処理を行うことなく一旦本ルーチンを終了する。

エンジンが始動済みであれば、ＥＣＵ６０は、エンジン始動後からの経過時間やその時のエンジン回転数等の状況から、始動後のエンジンの運転状況が良好か否かを判定し（ステップＳ３２０）、ここで肯定判定するまでステップＳ３１０からの処理を繰り返す。そして、始動後のエンジンの運転状態が安定していると判定すれば、図４で説明したステップＳ２１０以降の処理を実行する。

以上説明したように、本実施例では、車両停止時等のエンジン停止においても制御を実行して、エンジン暖機期間における低圧縮比化（暖機時低圧縮比εｄの設定・制御）に先立ち、エンジンの始動時において圧縮比を高い圧縮比（始動時圧縮比εｓ）に設定・制御する（ステップＳ３１０）。よって、エンジン始動時におけるクランキングの際の燃料の着火性を高めて、始動性を向上させることができる。

上記したエンジンの始動時において圧縮比を高い圧縮比に設定・制御する上記の実施例は、次のように変形することもできる。図７は暖機時制御手順の変形例を示すフローチャートである。

この図７に示す暖機時制御にあっても、エンジン始動前の状況においてＥＣＵ６０により所定時間ごとに繰り返し実行され、イグニッションスイッチ等のエンジン始動操作の実行直後の制御に特徴がある。即ち、ステップＳ３００でのエンジンスタートのＯＮ・ＯＦＦ判定において、上記のエンジン始動操作があると、圧縮比を始動時圧縮比εｓより低い圧縮比（始動当初圧縮比εｓｓ）に設定し（ステップＳ３０５）、この始動当初圧縮比εｓｓに設定してからの経過時間が所定時間（例えば、１〜数秒）に達したか否かを判定する（ステップＳ３０８）。そして、このステップＳ３０８で否定判定すれば、本ルーチンを終了し、ステップＳ１０８で始動当初圧縮比εｓｓに設定してからの経過時間が所定時間に達したと肯定判定すれば、既述した図６のステップＳ３１０以降の処理を行う。

つまり、上記した暖機時制御では、エンジンを始動させるためのイグニッションスイッチの操作があると、その操作から所定時間だけは、一旦、圧縮比を低圧縮比（始動当初圧縮比εｓｓ）とするので、この始動操作直後のクランキングは、低圧縮比の状況下で行われる。よって、始動操作直後のクランキングにあっては、クランキングを起こすスタータモータにかかる負荷を、低圧縮比であるがために小さくできるので、速やかなクランキング実行、延いては始動性向上をもたらすことができる。また、スタータモータを低規格ともできることから、エンジンおよびその周辺機構の小型化も可能となる。加えて、低圧縮比（始動当初圧縮比εｓｓ）での所定時間経過後には高い圧縮比（始動時圧縮比εｓ）に変更するので、速やかなクランキングの実行と、その後の着火性向上により、より一層、始動性が高まる。

以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は、上記した実施の形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様にて実施することが可能である。例えば、上記の実施例では、エンジンにおける吸気バルブ２１のバルブ特性を変更可能なカム機構２５を有するものとしたが、バルブリフト量や作用角が不変の吸気バルブを有するエンジンにも適用できる。この場合には、図４や図６、図７で説明したステップＳ２３０におけるバルブ特性制御が省略される。

また、上記した実施例では、燃焼室容積を上部ブロック３１と下部ブロック３２の相対的な位置関係を変えることで変更したが、こうした構成に限られるものではない。例えば、クランクシャフトとコネクティングロッドとの間にリンク機構を有し、このリンク機構を動かすことでクランクシャフトとコネクティングロッドの相対位置を変化させてピストンストロークを変え、これにより圧縮比を変更する構成であってもよい。

実施例におけるガソリンエンジン１００の概略構成を示す説明図である。 エンジンの制御の概要を示すフローチャートである。 運転状態に応じた目標圧縮比を示すマップを模式的に示す説明図である。 暖機完了までの圧縮比・バルブ特性の暖機時制御手順を示すフローチャートである。 暖機未了期間における暖機時低圧縮比εｄの推移の一態様を説明するための説明図である。 第２実施例における暖機時制御手順を示すフローチャートである。 暖機時制御手順の変形例を示すフローチャートである。

符号の説明

１０...エンジン本体
２０...シリンダヘッド
２１...吸気バルブ
２２...排気バルブ
２３...吸気ポート
２４...排気ポート
２５...カム機構
２５ａ...吸気カム
２５ｂ...ロッカーアーム
２５ｃ...揺動カム
２５ｄ...入力アーム
２７...点火プラグ
３０...シリンダブロック
３１...上部ブロック
３２...下部ブロック
３３...アクチュエータ
３５...冷却水温度センサ
４１...ピストン
４２...コネクティングロッド
４３...クランクシャフト
５０...吸気管
５１...エアクリーナ
５２...スロットル弁
５３...電動アクチュエータ
５５...燃料噴射弁
５６...吸気圧センサ
５８...排気管
６０...電子制御ユニット（ＥＣＵ）
６１...クランク角センサ
６２...アクセル開度センサ
７０...浄化装置
７１...温度センサ
１００...ガソリンエンジン

Claims (7)

1. 圧縮比を変更可能な内燃機関であって、
   燃焼室の容積を変更することによって圧縮比を変更する圧縮比変更部と、
   機関水温が所定値以上になるまでは、内燃機関の運転状態に対応して定まる目標圧縮比より低い圧縮比であって前記運転状態の変動によらない暖機時低圧縮比に前記圧縮比変更部を制御する暖機状況下制御部とを備える
   内燃機関。
2. 請求項１記載の内燃機関であって、
   前記暖機状況下制御部は、
   前記暖機時低圧縮比を前記圧縮比変更部による圧縮比の可変範囲の下限側の圧縮比とする
   内燃機関。
3. 請求項１または請求項２記載の内燃機関であって、
   前記暖機状況下制御部は、
   前記機関水温が高くなるにつれて前記暖機時低圧縮比を前記目標圧縮比の側に向けて漸増する
   内燃機関。
4. 請求項１ないし請求項３いずれか記載の内燃機関であって、
   更に、
   内燃機関の吸気バルブまたは排気バルブのバルブ特性を内燃機関の運転状態に応じて可変制御するバルブ可変制御部を備え、
   前記暖機状況下制御部は、
   暖機完了までにおける前記暖機時低圧縮比での前記圧縮比変更部の制御を実行している間は、前記バルブ可変制御部による前記バルブ特性の制御を定常状態として、前記バルブ特性の変更による圧縮比の変更を抑制する
   内燃機関。
5. 請求項１ないし請求項４いずれか記載の内燃機関であって、
   内燃機関の始動操作を経て内燃機関が始動するまでは、前記暖機時低圧縮比より高い圧縮比である始動時圧縮比に前記圧縮比変更部を制御する始動時制御部を備える
   内燃機関。
6. 請求項５記載の内燃機関であって、
   前記始動時制御部は、
   前記始動操作の直後における内燃機関の始動当初においては、前記始動時圧縮比より低い圧縮比である始動当初圧縮に前記圧縮比変更部を制御する
   内燃機関。
7. 請求項６記載の内燃機関であって、
   前記始動時制御部は、
   前記始動当初圧縮比での前記圧縮比変更部の制御を所定期間実行した後に、前記始動時圧縮比での前記圧縮比変更部の制御に切り換える
   内燃機関。

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