JP2012102713A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮比設定の最適化を図る。
【解決手段】内燃機関は、機関圧縮比を連続的に変更可能な可変圧縮比機構を有する。そして、運転状態検出処理を実施し（Ｓ１）、を実施し（Ｓ２）、圧縮比変更処理を実施する。つまり、運転者により選択された運転条件（第１運転モードあるいは第２運転モード）に応じて、内燃機関の機関回転速度及び負荷とで決まる各運転点に対する圧縮比の設定を変更することで、低負荷運転時における圧縮比設定の最適化を実現する。
【選択図】図６

Description

本発明は、機関圧縮比を連続的に変更可能な可変圧縮比機構を有する内燃機関の制御装置に関する。

例えば、特許文献１には、内燃機関と電動機を動力源として備えたハイブリッド車両において、アクチュエータにより駆動され、燃焼室の容積を変更することで圧縮比を変更する可変圧縮比機構を備え、前記電動機を発電機として機能させて電力回生を行う場合には、前記電動機で電力回生を行わない場合に比べて、圧縮比を低下させる技術が開示されている。

また、内燃機関の圧縮比を可変制御するにあたっては、ノッキング等の異常燃焼を回避しつつ燃費の向上が図れるよう、低負荷運転時（部分負荷時）には熱効率向上のために高圧縮比に制御され、高負荷運転時にはノッキング回避のために低圧縮比に制御されるのが一般的である。

ここで、低負荷運転時に設定される圧縮比は、低負荷運転から高負荷運転に切り替わるとき、負荷の増加に伴い高負荷運転時に設定される圧縮比まで応答性良く低下させることができるように設定しておく必要がある。つまり、低負荷運転時において燃費向上を図る上で最適な圧縮比と、高負荷運転時において異常燃焼を回避を図る上で最適な圧縮比と、を単に組み合わせた圧縮比の設定では、負荷変動に伴う圧縮比の変化量が大きくなったとき、例えば急加速時のような場合に、圧縮比が応答性よく切り替わらず、ノッキング等の異常燃焼が発生するおそれがあるので、圧縮比を可変する機構を駆動するアクチュエータの応答遅れを考慮して、予め低負荷運転時に設定される圧縮比の値を、低圧縮比側に設定しておく必要がある。

特許第４１２７１５７号

しかしながら、運転者が急加速する意志がない場合や、ハイブリッド車両において、車両の駆動源となる電動機に電力を供給するバッテリ（蓄電装置）のバッテリＳＯＣが高く、電動機による駆動力のアシストにより内燃機関の負荷変動を小さくできるような場合においては、必ずしも、可変圧縮比機構を駆動するアクチュエータの応答遅れを考慮して、低負荷運転時に設定される圧縮比の値を低圧縮比側に設定しておく必要はない。

そこで、本発明は、可変圧縮比機構を駆動するアクチュエータの応答遅れを考慮する必要がある場面と、考慮する必要がない場面とでは、機関回転速度と負荷が同じであっても、圧縮比の設定を変更することで、低負荷時における圧縮比設定のより一層の最適化を図ろうとするものである。

そこで、本発明は、機関圧縮比を連続的に変更可能な可変圧縮比機構を有し、運転条件に基づいて、内燃機関の機関回転速度及び負荷で規定される該内燃機関の運転領域を変更すると共に、前記運転領域の広さに応じて前記機関回転速度及び前記負荷とで決まる各運転点に対する圧縮比の設定を変更することを特徴としている。

本発明によれば、運転領域の広さに応じて各運転点に対する圧縮比の設定が変更されるので、該運転領域内での負荷変化に伴う圧縮比変化の応答性を確保しつつ、低負荷運転時における圧縮比設定を運転領域の広さに応じて最適化（最大限高圧縮比化）することが可能となる。

本発明に係る内燃機関の制御装置のシステム構成の概略を示す説明図。 本発明に係る内燃機関の制御装置に適用される可変圧縮比機構を模式的に示した説明図。 可変圧縮比機構のリンク姿勢を模式的に示した説明図であって、（Ａ）は高圧縮比位置を示し、（Ｂ）は低圧縮比位置を示す。 可変圧縮比機構のピストンモーションを示す特性図。 可変圧縮比機構における低圧縮比位置と高圧縮比位置でのコントロールリンクとコントロールシャフト等の位置関係を模式的に示した説明図。 第１実施例における内燃機関全体の制御の流れを示すフローチャート。 図６のＳ１における運転状態検出処理の内容を示すサブルーチン。 図６のＳ２における使用負荷領域変更処理の内容を示すサブルーチン。 第１運転モードのときに用いられる吸入空気量制限テーブルを示した説明図。 第２運転モードのときに用いられる吸入空気量制限テーブルを示した説明図。 図６のＳ３における圧縮比設定変更処理の内容を示すサブルーチン。 第１運転モードのときに用いられる圧縮比設定マップを示した説明図。 第２運転モードのときに用いられる圧縮比設定マップを示した説明図。 本発明が適用されたハイブリッド車両のシステム構成を模式的に示した説明図。 第２実施例における内燃機関全体の制御の流れを示すフローチャート。 図１５のＳ１１０における使用負荷領域変更処理の内容を示すサブルーチン。 最大負荷を算出する際に用いる最大負荷マップを示したを示した説明図であって、（Ａ）は検出されたバッテリＳＯＣで出力可能なモータトルクの最大値を示し、（Ｂ）は充填効率に応じた内燃機関の全開出力時の負荷特性を示す。 図１５のＳ１２０における圧縮比設定変更処理の内容を示すサブルーチン。 内燃機関の使用負荷領域と圧縮比との相関を模式的に示した説明図。 バッテリＳＯＣ小の場合における内燃機関の使用負荷領域と圧縮比との相関を模式的に示した説明図。 バッテリＳＯＣ大の場合における内燃機関の使用負荷領域と圧縮比との相関を模式的に示した説明図。 その他の実施例における圧縮比設定マップの一例を示した説明図。

以下、本発明の一実施形例を図面に基づいて詳細に説明する。

始めに、本発明が適用される内燃機関の基本的な構成を説明する。図１に示すように、この内燃機関１は、駆動源として車両に搭載されるものであって、シリンダヘッド１ａとシリンダブロック１ｂとにより大略構成されており、かつ、ピストン３の上方に画成される燃焼室４内の混合気を火花点火する点火プラグ９を備えたガソリンエンジン等の火花点火式内燃機関である。この内燃機関１は、周知のように、吸気カム１２により駆動されて吸気ポート７を開閉する吸気弁５と、排気カム１３により駆動されて排気ポート８を開閉する排気弁６と、吸気ポート７に燃料を噴射する燃料噴射弁１０と、吸気コレクタ１４の上流側を開閉して吸入空気量を調整するスロットル１５と、を有し、かつ、機関圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構２０を備えている。

エンジンコントロールモジュール（ＥＣＭ）１１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出力インターフェースを備えた周知のデジタルコンピュータであり、排気の空燃比を検出する空燃比センサ１６からの空燃比センサ信号、スロットル開度を検出するスロットルセンサ信号、機関水温を検出する水温センサからの水温センサ信号、機関回転速度を検出するクランク角センサからのクランク角センサ信号、ノッキングの有無を検出するノックセンサからのノックセンサ信号、運転者のスイッチ操作により設定される車両の運転モード（詳細は後述）に関する信号、バッテリ１７から供給される電力により可変圧縮比機構２０のコントロールシャフト２７を駆動する電動機２１からの回転角センサ信号や負荷センサ信号等の各種信号に基づいて、燃料噴射弁１０、点火プラグ９、スロットル１５、及び可変圧縮比機構２０の電動機２１等の各種アクチュエータへ制御信号を出力して、燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期、スロットル開度、及び機関圧縮比等を統括的に制御する。

図２及び図３に示すように、可変圧縮比機構２０は、ピストン３とクランシャフト２２のクランクピン２３とを複数のリンクで連係した複リンク式ピストン−クランク機構を利用したものであって、クランクピン２３に回転可能に装着されたロアリンク２４と、このロアリンク２４とピストン３とを連結するアッパリンク２５と、偏心軸部２８が設けられたコントロールシャフト２７と、偏心軸部２８とロアリンク２４とを連結するコントロールリンク２６と、を有している。アッパリンク２５は、一端がピストンピン３０に回転可能に取り付けられ、他端が第１連結ピン３１によりロアリンク２４と回転可能に連結されている。コントロールリンク２６は、一端が第２連結ピン３２によりロアリンク２４と回転可能に連結されており、他端が偏心軸部２８に回転可能に取り付けられている。

コントロールシャフト２７は、クランクシャフト２２と平行に配置され、かつシリンダブロック１ｂに回転可能に支持されている。そして、このコントロールシャフト２７は、歯車機構２９を介して電動機２１によって回転駆動され、その回転位置が制御されている。

電動機２１によりコントロールシャフト２７の回転位置を変更することにより、図３にも示すように、コントロールリンク２６によるロアリンク２４の姿勢が変化し、ピストン３のピストンモーション（ストローク特性）、すなわちピストン３の上死点位置及び下死点位置の変化を伴って、機関圧縮比が連続的に変更・制御される。

このような複リンク式ピストン−クランク機構を利用した可変圧縮比機構２０によれば、機関運転状態に応じて機関圧縮比を適正化することで燃費や出力向上を図れることに加え、ピストンとクランクピンとを一本のリンクで連結した単リンク機構に比して、ピストンストローク特性（図４参照）そのものを例えば単振動に近い特性に適正化することができる。また、単リンク機構に比して、クランクスローに対するピストンストロークを長くとることができ、機関全高の短縮化や高圧縮比化を図ることができる。更に、アッパリンク２５の傾きを適正化することで、ピストン３やシリンダに作用するスラスト荷重を低減・適正化し、ピストン３やシリンダの軽量化を図ることができる。なお、コントロールシャフト２７を駆動するアクチュエータとしては図示の電動機２１に限らず、例えば油圧制御弁を用いた油圧式の駆動装置であっても良い。

また、図５に示すように、この可変圧縮比機構２０は、高圧縮比側から低圧縮比側への変更が遅れると過渡的にノッキング等を生じるおそれがあるために、高圧縮比側での圧縮比変更速度が低圧縮比側での圧縮比変更速度よりも大きくなるように構成されている。具体的には、高圧縮比位置の設定では、低圧縮比位置の設定に比して、コントロールリンク２６のリンク中心線と、コントロールシャフト２７の回転中心と偏心軸部２８の中心とを結ぶ偏心線と、のなす角度が直角に近くなり、モーメントの腕長さが大きくなって、電動機２１（アクチュエータ）による駆動モーメントが大きくなり、ひいては変更速度が大きくなるように構成されている。

ここで、本実施例においては、運転者のスイッチ操作により内燃機関１の運転モードを選択可能になっている。運転条件変更手段としての上記スイッチの操作により選択可能な車両の運転モードとして、出力（加速性能）を重視した第１運転モードと、燃費を重視した（低燃費指向の）第２運転モードとが設定されている。

第２運転モードが選択されている場合、運転者は急加速等の高負荷運転をする意志がないので、第１運転モードが選択されている場合に比べて、内燃機関１の機関回転速度及び負荷で規定される内燃機関１の運転領域のうち高負荷側の領域が使用されなくなり、内燃機関１の実質的な運転領域は小さくなる。つまり、この場合には、低負荷運転時に設定される相対的に高い圧縮比から高負荷運転時に設定される相対的に低い圧縮比へ切り替わる際に可変圧縮比機構２０を駆動する電動機２１の応答遅れを考慮して、低負荷運転時に設定される圧縮比の値を予め低圧縮比側に設定しておく必要がなくなることになる。

そこで、本実施例においては、運転者により選択された運転条件（第１運転モードあるいは第２運転モード）に応じて、内燃機関１の機関回転速度及び負荷とで決まる各運転点に対する圧縮比の設定を変更することで、低負荷運転時における圧縮比設定の一層の最適化を図る。

図６は、本実施例における内燃機関１全体の制御の流れを示すフローチャートである。Ｓ１では運転状態検出処理を実施し、Ｓ２では使用負荷領域変更処理を実施し、Ｓ３では圧縮比変更処理を実施し、Ｓ４ではＳ３の処理結果に基づいて可変圧縮比機構２０の圧縮比の設定を制御し、Ｓ５では、Ｓ２の処理結果に基づいて吸入空気量の制御する。

図７は、上述したＳ１における運転状態検出処理の内容を示すサブルーチンである。Ｓ１１では、運転者のスイッチ操作により現在選択されている内燃機関１の運転モードを読み込む。Ｓ１２では、現在選択されている運転モードが動力性能向上を意図した運転モードであるか、すなわち出力（加速性能）を重視した第１運転モードであるか否かを判定し、第１運転モードが選択されている場合はＳ１３へ進んでモード状態を「１」に設定し、第１運転モードではなく燃費を重視した第２運転モードが選択されている場合にはＳ１４へ進んでモード状態を「２」に設定する。

図８は、上述したＳ２における使用負荷領域変更処理の内容を示すサブルーチンである。Ｓ２１では、現在設定されているモード状態を読み込む。Ｓ２２では、現在のモード状態が「１」であるか、すなわち運転モードが出力（加速性能）を重視した第１運転モードであるか否かを判定し、モード状態が「１」である場合にはＳ２３へ進み、現在のモード状態が「１」ではなく燃費を重視した第２運転モードを示す「２」の場合にはＳ２４へ進む。Ｓ２３では、内燃機関１の吸入空気量を制御するにあたって、図９に示すような吸入空気量制限テーブル１が選択される。Ｓ２４では、内燃機関１の吸入空気量を制御するにあたって、図１０に示すような吸入空気量制限テーブル２が選択される。吸入空気量制限テーブル２は、燃費を重視した第２運転モードにおける吸入空気量制限を示すものであって、図１０中に破線で示した吸入空気量制限テーブル１の特性線に対して、機関回転速度の小さい領域から大きい領域に至る全域で、充填効率の上限が小さくなるよう設定されている。なお、充填効率は内燃機関１の負荷とも見なせるので、換言すれば、吸入空気量制限テーブル２は、吸入空気量制限テーブル１に対して、機関回転速度の小さい領域から大きい領域に至る全域で、負荷の上限が小さくなるよう設定されているともいえる。なお、図９及び図１０は、吸気温、油水温等の諸条件が同一条件下でのテーブルを示している。

図１１は、上述したＳ３における圧縮比設定変更処理の内容を示すサブルーチンである。Ｓ３１では、現在設定されているモード状態を読み込む。Ｓ３２では、現在のモード状態が「１」であるか、すなわち運転モードが出力（加速性能）を重視した第１運転モードであるか否かを判定し、モード状態が「１」である場合にはＳ３３へ進み、現在のモード状態が「１」ではなく燃費を重視した第２運転モードを示す「２」の場合にはＳ３４へ進む。Ｓ３３では、内燃機関１の圧縮比を制御するにあたって、図１２に示すような圧縮比設定マップ１が選択される。Ｓ３４では、内燃機関１の圧縮比を制御するにあたって、図１３に示すような圧縮比設定マップ２が選択される。なお、図１２及び図１３は、吸気温、油水温等の諸条件が同一条件下でのマップを示している。

圧縮比設定マップ２が選択される第２運転モードでは運転者は急加速等の高負荷運転をする意志がない。そのため、圧縮比設定マップ２は、圧縮比設定マップ１に比べて、低負荷運転時に設定される圧縮比の値が、高圧縮比側に設定されている。すなわち、圧縮比設定マップ２は、圧縮比設定マップ１に比べて、内燃機関１の機関回転速度及び負荷（充填効率）とで決まる各運転点に対する圧縮比の設定が、低負荷側では高圧縮比側に設定され、高負荷側では低圧縮比側に設定されている。

このような本実施例においては、運転モード（運転領域の広さ）に応じて各運転点に対する圧縮比の設定が変更されるので、運転領域内での負荷変化に伴う圧縮比変化の応答性を確保しつつ、低負荷運転時における可変圧縮比機構２０の圧縮比設定を運転領域の広さに応じて最適化（最大限高圧縮比化）することが可能となる。

詳述すれば、高負荷側の運転が制限され、第１運転モードに比べ運転領域が狭くなるような第２運転モードでは、第１運転モードで要求される圧縮比に比べて、高負荷側の運転で要求される圧縮比の値を相対的に大きくできるので、低負荷運転時における可変圧縮比機構２０の圧縮比設定を、相対的により高圧縮比側に設定しても、該運転領域内での負荷変化に伴う圧縮比変化の応答性を確保することができる。これは、圧縮比設定マップ２においては、高負荷側に設定される圧縮比の値が圧縮比設定マップ１に比べて大きくなる分、低負荷側に設定される圧縮比の値を圧縮比設定マップ１に比べて大きくし、負荷変化に伴う圧縮比の変化幅については、圧縮比設定マップ１が選択されている場合と同等となっているからである。

また、第２運転モードでは、高負荷側の運転が制限され、第２運転モードにおける運転領域の高負荷側に設定される圧縮比を相対的に大きくすることができるので、低負荷運転時における可変圧縮比機構２０の圧縮比設定をより高圧縮比側に設定することが可能となり、燃費の改善を図る上で低負荷運転時における圧縮比設定を一層最適化することができる。

なお、この第１実施例においては、運転者のスイッチ操作によって選択可能な運転モードが出力重視の運転モードと燃費重視の運転モードの２種類であるが、運転者のスイッチ操作によって選択可能な運転モードを２種類以上にすることも可能である。

次に、本発明の第２実施例について説明する。この第２実施例は、車両の駆動源として上述した内燃機関１のほかにモータ４０を備えたハイブリッド車両に適用したものである。なお、上述した第１実施例と共通の構成要素については同一の符号付し、重複する説明を省略する。

図１４は、本発明が適用されたハイブリッド車両のシステム構成を模式的に示した説明図である。このハイブリッド車両は、駆動源として上述した内燃機関１と、発電機としても機能するモータジェネレータ４０（以下、モータ４０と記す）と、内燃機関１とモータ４０の動力をディファレンシャルギヤ４１を介して駆動輪４２に伝達する自動変速機４３と、エンジン１とモータ４０との間に介装された第１クラッチ４４（ＣＬ１）と、モータ４０と駆動輪４２との間に介装された第２クラッチ４５（ＣＬ２）と、を備えている。

内燃機関１は、上述したよう可変圧縮比機構２０を備えている。自動変速機４３は、例えば、前進５速後退１速や前進６速後退１速等の有段階の変速比を車速やアクセル開度等に応じて自動的に切り換える（変速制御を行う）ものである。なお、本実施例における第２クラッチ４５は、自動変速機４３の変速要素として設けられている複数の摩擦締結要素のうち、各変速段の動力伝達経路に存在する摩擦締結要素を流用したものであって、実質的に自動変速機４３の内部に構成されたものである。

このハイブリッド車両は、車両を統合制御するＨＣＭ（ハイブリッドコントローラモジュール）４６と、ＥＣＭ１１、ＭＣ（モータコントローラ）４７及びＡＴＣＵ（オートマチックトランスミッションコントロールユニット）４８を有している。

ＨＣＭ４６は、互いに情報交換が可能な通信線４９を介して、ＥＣＭ１１、ＭＣ４７及びＡＴＣＵ４８と接続されている。

ＥＣＭ１１は、ＨＣＭ４６からの指令に応じて、エンジン１を制御している。なお、ＥＣＭ１１に入力されている各種信号は、通信線４９を介してＨＣＭ４６に出力されている。

ＭＣ４７は、ＨＣＭ４６からの指令に応じて、モータ４０を制御している。また、モータ４０は、バッテリ１７から供給された電力が印加された力行運転と、発電機として機能してバッテリ１７を充電する回生運転と、起動及び停止の切り換えと、がＭＣ４７によって制御されている。なお、モータ４０の出力（電流値）は、ＭＣ４７で監視されている。つまり、ＭＣ４７によりモータ出力が検知されている。

ＡＴＣＵ４８は、ＨＣＭ１０からの第２クラッチ制御指令に応じ、変速制御における第２クラッチ制御に優先し、第２クラッチ７の締結・開放を制御する。また、ＡＴＣＵ４８は、ＨＣＭ４６からの変速制御指令に応じて、自動変速機４３の変速制御を実施する。

なお、第１クラッチ４４は、ＨＣＭ４６からの第１クラッチ制御指令に基づいて、締結及び開放が制御されている。また、ＨＣＭ４６からＥＣＭ１１、ＭＣ４７、ＡＴＣＵ４８等に出力される各種指令信号は、運転状態に応じて算出されるものである。また、ＨＣＭ４６には、バッテリ１７の充放電状態に関する情報、すなわち運転条件であるバッテリ１７の充電量（ＳＯＣ）に関する情報等も入力されている。

このような第２実施例においては、上述したように、車両の駆動源となるモータ４０に電力を供給するバッテリ１７のバッテリＳＯＣが高く、モータ４０による駆動力のアシストにより内燃機関１の負荷変動を小さくできるような場合において、必ずしも、可変圧縮比機構２０を駆動する電動機２１の応答遅れを考慮して、低負荷運転時に可変圧縮比機構２０に設定される圧縮比の値を予め低圧縮比側に設定しておく必要はない。

そこで、このような第２実施例においては、モータ４０に電力を供給するバッテリ１７のバッテリＳＯＣに応じて、内燃機関１の機関回転速度及び負荷とで決まる各運転点に対する圧縮比の設定を変更することで、低負荷運転時における可変圧縮比機構２０の圧縮比設定の一層の最適化を図る。

図１５は、第２実施例における内燃機関１全体の制御の流れを示すフローチャートである。Ｓ１００ではバッテリ１７のＳＯＣを検出し、Ｓ１１０では使用負荷領域変更処理を実施し、Ｓ１２０では圧縮比変更処理を実施し、Ｓ１３０ではＳ３の処理結果に基づいて圧縮比可変機構２０の圧縮比の設定を制御し、Ｓ１４０では、Ｓ１１０の処理結果に基づいて吸入空気量の制御する。

図１６は、上述したＳ１１０における使用負荷領域変更処理の内容を示すサブルーチンである。
Ｓ１１１ではバッテリ１７のバッテリＳＯＣを読み込み、Ｓ１１２ではバッテリＳＯＣを用いて、モータ４０で出力可能な最大モータトルク及び内燃機関１の最大負荷をそれぞれ対応する最大負荷マップ（後述する図１７を参照）から検索し、Ｓ１１４ではバッテリＳＯＣに応じた内燃機関１の使用負荷領域を設定する。

図１７は、バッテリＳＯＣに応じたモータ４０及び内燃機関１の最大負荷を算出する際に用いる最大負荷マップを示したものであって、図１７（Ａ）は検出されたバッテリＳＯＣで出力可能なモータトルクの最大値を示し、図１７（Ｂ）は、充填効率（負荷）に応じた内燃機関１の全開出力時（スロットル全体で自然吸気の状態であるＮＡ−ＷＯＴ）の負荷特性を示している。なお、図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）は、吸気温、油水温等の諸条件が同一条件下でのマップを示している。

モータ４０で出力可能な最大モータトルクは、バッテリＳＯＣが小さくなるほど、また内燃機関１の機関回転速度が大きくなるほど小さくなる。具体的には、図１７（Ａ）に実線で示すバッテリＳＯＣが最大値のときに出力可能な最大モータトルクに対し、図１７（Ａ）に破線で示すように、バッテリＳＯＣが小さくなるほど、そのときに出力可能な最大モータトルクは小さくなる。

内燃機関１の出力は、ハイブリッド車両の場合、モータ４０で出力可能なモータトルクを補うように設定されればよく、バッテリＳＯＣが大きくなるほど内燃機関１で出力可能な最大負荷は小さくなるよう設定されている。具体的には、バッテリＳＯＣが最大値のときには、例えば図１７（Ｂ）に実線で示すように、内燃機関１で出力可能な最大負荷が設定され、バッテリＳＯＣが最小値のときには、例えば図１７（Ｂ）に一点鎖線で示すように、内燃機関１で出力可能な最大負荷が設定される。つまり、図１７（Ｂ）によって設定さた内燃機関１の最大負荷によって、内燃機関１の使用負荷領域が設定されることになる。

図１８は、上述したＳ１２０における圧縮比設定変更処理の内容を示すサブルーチンである。Ｓ１２１では、内燃機関１の使用負荷領域を読み込み、Ｓ１２２では使用負荷領域から基準圧縮比を算出し、Ｓ１２３ではこの基準圧縮比から低負荷圧縮比を算出する。ここで、基準圧縮比は、内燃機関１の全開出力時（スロットル全体で自然吸気の状態であるＮＡ−ＷＯＴ）であってもノッキング等を回避し得る圧縮比である。図１９〜図２１を用いて詳述する。図１９〜図２１は、内燃機関１の使用負荷領域と圧縮比との相関を模式的に示した説明図であって、図１９は便宜上バッテリＳＯＣ大の場合とバッテリＳＯＣ小の場合とを合わせて示しものであり、図２０はバッテリＳＯＣ小の場合を示し、図２１はバッテリＳＯＣ大の場合を示している。

内燃機関１の負荷状態が低負荷状態から高負荷状態へ切り替わると、内燃機関１の回転速度を一定とすれば、このとき内燃機関１には、最大で圧縮比を内燃機関１の全開出力時相当のトルクが得られる最低圧縮比まで変化（低下）させることが要求される。

例えば、図中にＡで示すような低負荷状態からアクセルペダルが一気に踏み込まれた場合、バッテリＳＯＣ小のときにはＳＯＣ小での全開出力時（ＮＡ−ＷＯＴ）の特性線（図中に破線で示す）上のＢまで内燃機関の負荷が上昇することになる。バッテリＳＯＣ大のときにはＳＯＣ大での全開出力時（ＮＡ−ＷＯＴ）の特性線（図中に実線で示す）上のＣまで内燃機関の負荷が上昇することになる。

この第２実施例においては、このような低負荷の状態Ａから全開出力時（ＮＡ−ＷＯＴ）相当の負荷まで内燃機関１の負荷が変化する最も負荷変化が大きい状態においても圧縮比変化の応答性を確保しつつ、低負荷時に設定される圧縮比の高圧縮比化を両立するため、基準圧縮比に対する圧縮比の変化幅が所定量以内となるように設定する。

すなわち、バッテリＳＯＣ小のときには、図１９及び図２０に示すように、図中にＡで示すような低負荷状態から全開出力時（ＮＡ−ＷＯＴ）の特性線（図中に破線で示す）上のＢまで内燃機関の負荷が上昇した際のＢにおける圧縮比をバッテリＳＯＣ小のときの基準圧縮比とする。そして、この図中にＡで示す低負荷状態のときに設定される圧縮比を、このバッテリＳＯＣ小のときの基準圧縮比に対して、圧縮比の変化幅が所定量以内（例えば「２」以内）となるように設定する。例えば、この第２実施例においては、バッテリＳＯＣ小のときの基準圧縮比が「ε（圧縮比）＝１２」であるので、図中にＡで示す低負荷状態のときに設定される圧縮比が「ε（圧縮比）＝１５」となるよう設定されている。

一方、バッテリＳＯＣ大のときには、図１９及び図２１に示すように、図中にＡで示すような低負荷状態から全開出力時（ＮＡ−ＷＯＴ）の特性線（図中に実線で示す）上のＣまで内燃機関の負荷が上昇した際のＣにおける圧縮比をバッテリＳＯＣ大のときの基準圧縮比とする。そして、この図中にＡで示す低負荷状態のときに設定される圧縮比を、このバッテリＳＯＣ大のときの基準圧縮比に対して、圧縮比の変化幅が所定量以内（例えば「２」以内）となるように設定する。例えば、この第２実施例においては、バッテリＳＯＣ大のときの基準圧縮比が「ε（圧縮比）＝１４」であるので、図中にＡで示す低負荷状態のときに設定される圧縮比が「ε（圧縮比）＝１５」となるよう設定されている。

このような第２実施例においては、運転条件であるバッテリＳＯＣに応じて、内燃機関１の機関回転速度及び負荷とで決まる各運転点に対する圧縮比の設定が変更されるので、可変圧縮比機構２０を備えた内燃機関１をハイブリッド車両に適用した場合おいても、運転領域内での負荷変化に伴う圧縮比変化の応答性を確保しつつ、低負荷運転時における可変圧縮比機構２０の圧縮比設定を運転領域の広さに応じて最適化（最大限高圧縮比化）することが可能となる。

詳述すれば、バッテリＳＯＣ大となる運転条件であれば、モータトルクによる駆動力のアシストにより内燃機関１の負荷変動を小さくできるので、高負荷側の運転でに要求される圧縮比が、モータトルクによる駆動力のアシストを受けにくくなるバッテリＳＯＣ小の場合に比べ相対的に大きくできる。すなわち、バッテリＳＯＣ小となる運転条件に比べ、バッテリＳＯＣ大となる運転条件では、モータトルクによる駆動力のアシストを受けられる分、内燃機関１の運転領域を狭くすることができる。そのため、低負荷運転時における可変圧縮比機構２０の圧縮比設定を、相対的により高圧縮比側に設定しても、該運転領域内での負荷変化に伴う圧縮比変化の応答性を確保することができる。これは、図２１において高負荷側に設定される圧縮比の値が、図２０において高負荷側に設定される圧縮比の値に比べて大きくなる分、図２１において低負荷側に設定される圧縮比の値を、図２０において低負荷側に設定される圧縮比の値よりも大きくして、負荷変化に伴う圧縮比の変化幅については、ＳＯＣ小の場合と同等となっているからである。

そして、バッテリＳＯＣ大となる運転条件であれば、モータトルクによる駆動力アシストにより、バッテリＳＯＣ大における運転領域の高負荷側に設定される圧縮比を相対的に大きくすることができるので、低負荷運転時における可変圧縮比機構２０の圧縮比設定をより高圧縮比側に設定することが可能となり、燃費の改善を図る上でハイブリッド車両の低負荷運転時における可変圧縮比機構２０の圧縮比設定を一層最適化することができる。

また、車両がモータ４０よって駆動され、第１クラッチ４４が開放されて内燃機関１が停止した状態にあるときには、バッテリＳＯＣに関わらず可変圧縮比機構２０の圧縮比が低くなるよう設定されている。そのため、内燃機関１を始動させる際に、デコンプにより再始動させやすくなっている。

なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、例えば、運転者のスイッチ操作により内燃機関１の運転モードを選択可能なハイブリッド車両にも適用可能である。この場合、運転条件が運転者によって選択される運転モードと、バッテリ１７のバッテリＳＯＣとによって決定されることになり、内燃機関１の運転領域が一層狭くなるので、例えば、図２２に示すような圧縮比設定マップを用いて、内燃機関１の圧縮比を設定することも可能である。すなわち、内燃機関１は、主として低負荷側でしか使用されない状況なので、低負荷側の運転で要求される圧縮比のみが設定された圧縮比設定マップを用いれば、低負荷運転時における可変圧縮比機構２０の圧縮比設定をより一層最適化されることになる。

１１…エンジンコントロールモジュール
２０…可変圧縮比機構
２１…電動機

Claims (7)

1. 機関圧縮比を連続的に変更可能な可変圧縮比機構を有する内燃機関の制御装置において、
   前記内燃機関は、駆動源として車両に搭載されるものであって、
   運転条件に基づいて、前記内燃機関の機関回転速度及び負荷で規定される該内燃機関の運転領域を変更すると共に、前記運転領域の広さに応じて前記機関回転速度及び前記負荷とで決まる各運転点に対する圧縮比の設定を変更することを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記運転条件を運転者の操作によって変更可能な運転条件変更手段を有し、
   前記運転条件は、運転者によって意図的に決定されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記運転者によって意図的に決定される運転条件が、低燃費を指向する運転条件の場合に、前記運転領域を狭くし、低負荷側の圧縮比設定を高くすることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 車両の駆動源として、前記内燃機関と電動機とを備え、
   前記電動機に電力を供給する蓄電装置と、
   前記蓄電装置の蓄電状態を検知する蓄電状態検知手段と、を有し、
   前記運転状態は、前記蓄電装置の蓄電状態であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記蓄電装置の蓄電量が大きいほど、前記運転領域を狭くし、低負荷側の圧縮比設定を高くすることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記車両が前記電動機によって駆動され、前記内燃機関が停止した状態であるときには、該内燃機関の圧縮比を低く設定することを特徴とする請求項４または５に記載の内燃機関の制御装置。
7. 前記運転条件を運転者の操作によって変更可能な運転条件変更手段を有し、
   前記運転条件は、運転者による前記運転条件変更手段の操作、もしくは前記蓄電装置の蓄電状態の少なくとも一方に基づいて決定され、前記運転者によって意図的に決定される運転条件が、低燃費を指向する運転条件であればあるほど、また前記蓄電装置の蓄電量が大きくなるほど、前記運転領域を狭くし、低負荷側の圧縮比設定を高くすることを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。

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