JP2023104431A - 内燃機関の制御方法及び内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】始動性を損なうことなく可変圧縮比機構の基準位置学習を行う。【解決手段】内燃機関は、停止時に、可変圧縮比機構１の第１アーム部２２を高圧縮比側ストッパ３５に突き当て、始動時に、可変圧縮比機構１が最高圧縮比となった状態を高圧縮比側の基準位置として学習する。また、内燃機関は、停止時に、可変圧縮比機構１の第１アーム部２２を高圧縮比側ストッパ３５に突き当てられなかった場合、始動時に、最低圧縮比となるように可変圧縮比機構１を作動させ、可変圧縮比機構１が最低圧縮比となった状態を低圧縮比側の基準位置として学習する。【選択図】図２

Description

本発明は、可変圧縮比機構を有する内燃機関の制御方法及び内燃機関の制御装置に関する。

例えば、特許文献１には、クランキング時等の低負荷低回転運転状態のときに、圧縮比を変更して圧縮比可変機構の制御軸に固定された制御軸側ストッパ部材をシリンダブロックに圧入された本体側ストッパ部材に突き当てて高圧縮比側の基準位置を学習し、精度よく内燃機関の圧縮比を調整する技術が開示されている。

特開２００６－２２６１３３号公報

しかしながら、この特許文献１においては、例えばクランキング時に制御軸の回転角度が最低圧縮比に近い位置にあるような場合、クランキング時に制御軸の回転角度が最高圧縮比に近い位置にあるような場合に比べて、制御軸側ストッパ部材が本体側ストッパ部材に突き当たるまでに時間を要することになる。

従って、特許文献１においては、クランキング開始時の制御軸の回転角度位置によって可変圧縮比機構の基準位置学習に要する時間が変化するため、可変圧縮比機構の基準位置学習を行ってから内燃機関を始動しようとすると当該内燃機関の始動性が悪化する虞がある。

つまり、内燃機関の始動性を損なうことなく可変圧縮比機構の基準位置学習を行うにあたっては、更なる改善の余地がある。

本発明の内燃機関は、停止時に、可変圧縮比機構を構成する部材のうち圧縮比を高圧縮比側に変更する際に動く部材の一つを第１ストッパに突き当て、始動時に、上記可変圧縮比機構が最高圧縮比となった状態を高圧縮比側の基準位置として学習する。また、内燃機関は、停止時に、上記可変圧縮比機構を構成する部材のうち圧縮比を高圧縮比側に変更する際に動く部材の一つを上記第１ストッパに突き当てられなかった場合、始動時に、最低圧縮比となるように上記可変圧縮比機構を作動させ、上記可変圧縮比機構が最低圧縮比となった状態を低圧縮比側の基準位置として学習する。

本発明によれば、内燃機関の始動時に可及的速やかに可変圧縮比機構の高圧縮比側の基準位置を学習することができる。また、内燃機関の始動時に、可変圧縮比機構の高圧縮比側の基準位置を学習できない場合には、可変圧縮比機構の低圧縮比側の基準位置を学習することで、内燃機関を速やかに始動することが可能となる。

本発明に適用される可変圧縮比機構を模式的に示した説明図。 本発明に適用される可変圧縮比機構の要部を模式的に示した説明図。 本発明に適用される可変圧縮比機構の要部を模式的に示した説明図。 内燃機関の始動時に可変圧縮比機構の高圧縮比側の基準位置が学習できた場合を示すタイミングチャート。 内燃機関の始動時に可変圧縮比機構の高圧縮比側の基準位置が学習できなかった場合を示すタイミングチャート。 イグニッションスイッチがオンされた際の制御の流れを示すフローチャート。 イグニッションスイッチがオフされた際の制御の流れを示すフローチャート。

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１～図３は、本発明の内燃機関に適用される可変圧縮比機構１を模式的に示した説明図である。

図１は、本発明の内燃機関に適用される可変圧縮比機構１をクランクシャフト軸方向から見た概略構成を示している。図２は、本発明の内燃機関に適用される可変圧縮比機構１の要部を模式的に示した説明図であって、可変圧縮比機構１が最高圧縮比となる状態を示している。図３は、本発明の内燃機関に適用される可変圧縮比機構１の要部を模式的に示した説明図であって、可変圧縮比機構１が最低圧縮比となる状態を示している。

可変圧縮比機構１を有する内燃機関は、例えば、自動車等の車両に搭載される。可変圧縮比機構１は、ピストン２と、第１リンクとしてのアッパリンク４と、第２リンクとしてのロアリンク７と、第３リンクとしてのコントロールリンク９と、第１制御軸１０と、アクチュエータ２１と、第２制御軸２４と、レバー３０と、を有している。可変圧縮比機構１は、ピストン２とクランクシャフト６のクランクピン６ａ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である。

ピストン２は、ピストンピン３を介してアッパリンク４の一端に回転可能に連結されている。

アッパリンク４の他端は、第１リンク連結ピンとしてのアッパピン５を介してロアリンク７の一端側に回転可能に連結されている。

クランクシャフト６は、複数のジャーナル部６ｂとクランクピン６ａとを備えており、シリンダブロック１１の主軸受（図示せず）に、ジャーナル部６ｂが回転可能に支持されている。クランクピン６ａは、ジャーナル部６ｂから所定量偏心している。

ロアリンク７は、クランクシャフト６のクランクピン６ａに回転可能に連結されている。

コントロールリンク９の一端は、第３リンク連結ピンとしてのコントロールピン８を介してロアリンク７の他端側に回転可能に連結されている。コントロールリンク９の他端は、機関本体側に支持される第１制御軸１０の偏心軸部１０ａに回転可能に連結されている。

第１制御軸１０は、クランクシャフト６と平行に配置され、例えば、シリンダブロック１１に回転可能に支持される。つまり、偏心軸部１０ａに回転可能に連結されているコントロールリンク９の他端は、機関本体側に揺動可能に支持されていることになる。偏心軸部１０ａの中心軸は、第１制御軸１０の回転中心に対して所定量偏心している。

可変圧縮比機構１は、第１制御軸１０を回転させて偏心軸部１０ａの位置を変更することで、上死点におけるピストン２の位置が変更可能となり、内燃機関の機械的圧縮比を変更することができる。

第１制御軸１０は、ロアリンク７の自由度を規制するものであり、アクチュエータ２１によって回転位置が変更及び保持される。第１制御軸１０は、第１可動部材としての第１アーム部２２を有し、シリンダブロック１１やその下側（下部）に固定されるオイルパンアッパ等からなる内燃機関本体の内部に回転可能に支持されている。第１アーム部２２は、可変圧縮比機構１を構成する部材のうち圧縮比を高圧縮比側に変更する際に動く部材の一つである第１可動部材である。第１アーム部２２は、第１制御軸１０の径方向外側に向かって延出している。つまり、第１アーム部２２は、第１制御軸１０から突出している。

アクチュエータ２１は、例えば電動モータからなっており、上記内燃機関本体の外部に配置されている。アクチュエータ２１の回転は、減速機（図示せず）により減速され、第２制御軸２４の回転として取り出される。すなわち、第２制御軸２４は、上記減速機を介してアクチュエータ２１に接続されている。第２制御軸２４には、アクチュエータ２１の回転軸（ロータ）の回転が上記減速機により大きく減速されて伝達されている。

第２制御軸２４は、第１制御軸１０と平行に配置されており、機関前後方向に延在している。第２制御軸２４は、第２可動部材としての第２アーム部２６を有している。第２アーム部２６は、可変圧縮比機構１を構成する部材のうち圧縮比を低圧縮比側に変更する際に動く部材の一つである第２可動部材である。第２アーム部２６は、第２制御軸２４の径方向外側に向かって延出している。つまり、第２アーム部２６は、第２制御軸２４から突出している。

第１アーム部２２と、第２アーム部２６とは、第１制御軸１０及び第２制御軸２４に対して直交する細長いレバー３０により連係されている。すなわち、潤滑用のオイル（潤滑油）が飛散する上記内燃機関本体内に配置された第１制御軸１０と、上記内燃機関本体の外部に設けられた第２制御軸２４とは、レバー３０によって機械的に連結された構成となっている。

第１アーム部２２とレバー３０は、第１連結ピン３１を介して回転可能に連結されている。第１連結ピン３１は、第１制御軸１０に平行な状態で、第１アーム部２２の先端及びレバー３０の一端を貫通している。

第２アーム部２６とレバー３０は、第２連結ピン３２を介して回転可能に連結されている。第２連結ピン３２は、第２制御軸２４に平行な状態で、第２アーム部２６の先端及びレバー３０の他端を貫通している。

そして、可変圧縮比機構１は、圧縮比を高圧縮比側に変位させていくと、図２に示すように、第１アーム部２２が第１ストッパとしての高圧縮比側ストッパ３５に突き当てられて、可変圧縮比機構１の高圧縮比側への動きが規制される。高圧縮比側ストッパ３５は、例えばシリンダブロック１１に取り付けられたベアリングキャップ（図示せず）に設けられている。このベアリングキャップは、シリンダブロック１１の主軸受とともにクランクシャフト６のジャーナル部６ｂを回転可能に支持するものである。可変圧縮比機構１は、第１アーム部２２が高圧縮比側ストッパ３５に対して突き当てられて面接触することで、第１アーム部２２の高圧縮比側への変位が機械的に規制されている。つまり、高圧縮比側ストッパ３５は、可変圧縮比機構１の最高圧縮比を定めている。

また、可変圧縮比機構１は、圧縮比を低圧縮比側に変位させていくと、図３に示すように、第２アーム部２６が第２ストッパとしての低圧縮比側ストッパ３６に突き当てられて、可変圧縮比機構１の低圧縮比側への動きが規制される。低圧縮比側ストッパ３６は、例えばアクチュエータ２１のハウジング等に設けられている。可変圧縮比機構１は、第２アーム部２６が低圧縮比側ストッパ３６に対して突き当てられて面接触することで、第２アーム部２６の低圧縮比側への変位が機械的に規制されている。つまり、低圧縮比側ストッパ３６は、可変圧縮比機構１の最低圧縮比を定めている。

可変圧縮比機構１は、コントロールユニット４１からの指令によりアクチュエータ２１の駆動を制御することで第２制御軸２４を回転させ、第２制御軸２４の回転をレバー３０を介して第１制御軸１０に伝達している。つまり、コントロールユニット４１は、可変圧縮比機構１による圧縮比可変制御を実行可能となっている。

コントロールユニット４１は、内燃機関の機関回転数（エンジン回転数）及びクランク角位置を検出するクランク角センサ４２、運転者により操作されるアクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ４３、可変圧縮比機構１による圧縮比を検出可能な圧縮比センサ４４等の各種センサ類からの検出信号が入力されている。

圧縮比センサ４４は、アクチュエータ２１の図示しない回転軸（ロータ）の回転角度を検出することで可変圧縮比機構１の圧縮比を検出している。圧縮比センサ４４は、アクチュエータ２１の回転軸（ロータ）の位相から回転軸（ロータ）の回転角度を検出する。本実施例では、可変圧縮比機構１の圧縮比が圧縮比センサ４４のみで検出されている。

また、コントロールユニット４１には、運転者のイグニッションスイッチ４５のオン／オフ操作に伴う信号も入力されている。コントロールユニット４１は、制御部に相当するものであり、これらの検出信号に基づいて、可変圧縮比機構１による圧縮比可変制御の他に、吸気側可変動弁機構４６による吸気弁（図示せず）のバルブタイミング可変制御、過給機４７を有する内燃機関の過給圧制御、スタータモータ４８の駆動制御及びアクチュエータ２１を駆動して行う可変圧縮比機構１の基準位置の学習を実行可能となっている。

吸気側可変動弁機構４６は、吸気弁の動弁機構であり、吸気弁のバルブタイミング（開閉時期）を変更可能なものである。

吸気側可変動弁機構４６は、例えば、吸気弁のリフトの中心角の位相（クランクシャフト６に対する位相）を連続的に進角もしくは遅角させる位相可変機構である。位相可変機構は、例えば、特開２００２－８９３０３号公報等によって既に公知となっているものであり、吸気弁を開閉駆動する吸気カムシャフト（図示せず）の位相をクランクシャフト６に対して遅進させるものである。なお、内燃機関の排気弁（図示せず）の動弁機構は、一般的な直動式の動弁機構である。

吸気側可変動弁機構４６は、例えば油圧駆動されるものであって、コントロールユニット４１からの制御信号によって制御され、吸気弁のバルブタイミングを変更することが可能となっている。吸気側可変動弁機構４６は、吸気弁の閉弁時期を変更することで、内燃機関の有効圧縮比を可変可能となっている。

内燃機関の過給圧制御は、吸気圧力の制御であり、過給機４７がターボ過給機であれば、例えば排気バイパス通路（図示せず）に設けられた電動のウェイストゲート弁（図示せず）を開弁する等して過給しないようすることも可能である。排気バイパス通路は、排気通路に設けられた過給機４７の排気タービン（図示せず）を迂回して排気タービンの上流側と下流側とを接続するものである。

なお、過給機４７は、吸気通路内に配置されたコンプレッサを電動モータで駆動する電動過給機であってもよい。この場合には、コンプレッサを駆動する電動モータを駆動させないことで、過給しないようすることが可能となる。

スタータモータ４８の駆動制御は、スタータモータ４８の駆動が可能となったときに停止中の内燃機関が自立回転可能となるようにスタータモータ４８を駆動するものである。

可変圧縮比機構１の基準位置の学習は、圧縮比センサ４４の検出信号（検出値）を用いて行っている。具体的には、コントロールユニット４１は、第１アーム部２２が高圧縮比側ストッパ３５に突き当てられた状態のときの圧縮比センサ４４の検出値を用いて、可変圧縮比機構１の高圧縮比側の基準位置を学習する。また、コントロールユニット４１は、第２アーム部２６が低圧縮比側ストッパ３６に突き当てられた状態のときの圧縮比センサ４４の検出値を用いて、可変圧縮比機構１の低圧縮比側の基準位置を学習する。

詳述すると、コントロールユニット４１は、内燃機関の停止時に、最高圧縮比となるように可変圧縮比機構１を作動させ、第１アーム部２２を高圧縮比側ストッパ３５に突き当て、次回の内燃機関の始動時に第１アーム部２２を高圧縮比側ストッパ３５に突き当てて可変圧縮比機構１が最高圧縮比となった状態を高圧縮比側の基準位置として学習する。なお、可変圧縮比機構１は、内燃機関の停止時、第１アーム部２２を高圧縮比側ストッパ３５に突き当てた状態で停止させる。

また、コントロールユニット４１は、内燃機関の停止時に、第１アーム部２２を高圧縮比側ストッパ３５に突き当てられなかった場合には、次回の内燃機関の始動時に最低圧縮比となるように可変圧縮比機構１を作動させ、可変圧縮比機構１が最低圧縮比となった状態を低圧縮比側の基準位置として学習する。

内燃機関は、可変圧縮比機構１の基準位置を学習することで、内燃機関の運転中の圧縮比を精度よく変更することが可能となる。

図４は、内燃機関の始動時に可変圧縮比機構１の高圧縮比側の基準位置が学習できた場合を示すタイミングチャートである。

図４における時刻ｔ１は、運転者によりイグニッションスイッチ４５がオンされたタイミングである。可変圧縮比機構１は、イグニッションスイッチ４５が前回オフされたときに第１アーム部２２が高圧縮比側ストッパ３５に突き当てられているので、時刻ｔ１のタイミングで第１アーム部２２が高圧縮比側ストッパ３５に極めて近い位置もしくは第１アーム部２２が高圧縮比側ストッパ３５に突き当てられた状態となっている。

図４における時刻ｔ２は、可変圧縮比機構１の高圧縮比側の基準位置の学習が完了したタイミングである。スタータモータ４８及び過給機４７は、時刻ｔ２のタイミングからその駆動が可能となる。内燃機関は、時刻ｔ２のタイミングでクランキングが開始される。可変圧縮比機構１は、図４における時刻ｔ１～ｔ２の期間、第１アーム部２２が高圧縮比側ストッパ３５に突き当てられるように制御される。

図４における時刻ｔ３は、運転者によりイグニッションスイッチ４５がオフされたタイミングである。スタータモータ４８及び過給機４７は、時刻ｔ３のタイミングからその駆動が不可となる。内燃機関は、時刻ｔ３のタイミングで停止する。また、可変圧縮比機構１は、イグニッションスイッチ４５がオフされると、動作確認のために、圧縮比が最低圧縮比となるように制御される。なお、圧縮比を最高圧縮比とする動作確認は、可変圧縮比機構１の高圧縮比側の基準位置の学習が兼ねる。

可変圧縮比機構１は、図４における時刻ｔ２～ｔ３の期間、内燃機関の機関回転数とアクセル開度に応じた目標圧縮比に追従するよう制御される。

図４における時刻ｔ４は、低圧縮比側ストッパ３６に第２アーム部２６を突き当てた状態を終了するタイミングである。可変圧縮比機構１は、時刻ｔ４のタイミングから圧縮比が最高圧縮比となるように制御される。可変圧縮比機構１は、図４における時刻ｔ３～ｔ４の期間、圧縮比を低下させて第２アーム部２６が低圧縮比側ストッパ３６に突き当てられるように制御される。

図４における時刻ｔ５は、第１アーム部２２が高圧縮比側ストッパ３５に突き当てられたタイミングである。可変圧縮比機構１は、図４における時刻ｔ４～ｔ５の期間、圧縮比を上昇させて第１アーム部２２が高圧縮比側ストッパ３５に突き当てられるように制御される。なお、可変圧縮比機構１のアクチュエータ２１への通電は、例えば時刻ｔ５で終了する。つまり、可変圧縮比機構１の制御は、時刻ｔ５のタイミングで終了する。

図５は、内燃機関の始動時に可変圧縮比機構１の高圧縮比側の基準位置が学習できなかった場合を示すタイミングチャートである。

図５における時刻ｔ１は、運転者によりイグニッションスイッチ４５がオフされたタイミングである。スタータモータ４８及び過給機４７は、時刻ｔ１のタイミングからその駆動が不可となる。内燃機関は、時刻ｔ１のタイミングで停止する。また、可変圧縮比機構１は、イグニッションスイッチ４５がオフされると、動作確認のために、圧縮比が最低圧縮比となるように制御される。

図５における時刻ｔ２は、低圧縮比側ストッパ３６に第２アーム部２６を突き当てた状態を終了するタイミングである。可変圧縮比機構１は、時刻ｔ２のタイミングから圧縮比が最高圧縮比となるように制御される。可変圧縮比機構１は、図５における時刻ｔ１～ｔ２の期間、圧縮比を低下させて第２アーム部２６が低圧縮比側ストッパ３６に突き当てられるように制御される。

図５における時刻ｔ３は、第１アーム部２２を高圧縮比側ストッパ３５に突き当てることに失敗したと判定されたタイミングである。可変圧縮比機構１は、図４における時刻ｔ２～ｔ３の期間、圧縮比を上昇させて第１アーム部２２が高圧縮比側ストッパ３５に突き当てられるように制御されるが、何らかの理由で第１アーム部２２を高圧縮比側ストッパ３５に突き当てられない状態となっている。なお、可変圧縮比機構１のアクチュエータ２１への通電は、例えば時刻ｔ３で終了する。つまり、可変圧縮比機構１の制御は、時刻ｔ３のタイミングで終了する。図５の例では、可変圧縮比機構１は、最低圧縮比と最高圧縮比の略中間の圧縮比（中間圧縮比）となる位置で動作が終了している。

図５における時刻ｔ４は、運転者によりイグニッションスイッチ４５がオンされたタイミングである。可変圧縮比機構１は、イグニッションスイッチ４５が前回オフされたときに第１アーム部２２を高圧縮比側ストッパ３５に突き当てることに失敗しているので、時刻ｔ４のタイミングで第１アーム部２２が高圧縮比側ストッパ３５から離れた状態（図５の例では中間圧縮比）となっている。スタータモータ４８は、時刻ｔ４のタイミングでその駆動が可能となる。内燃機関は、時刻ｔ４のタイミングでクランキングが開始される。

図５における時刻ｔ５は、可変圧縮比機構１の低圧縮比側の基準位置の学習が完了したタイミングである。過給機４７は、時刻ｔ５のタイミングからその駆動が可能となる。可変圧縮比機構１は、図５における時刻ｔ４～ｔ５の期間、第２アーム部２６が低圧縮比側ストッパ３６に突き当てられるように制御される。

図５における時刻ｔ６は、運転者によりイグニッションスイッチ４５がオフされたタイミングである。スタータモータ４８及び過給機４７は、時刻ｔ６のタイミングでその駆動が不可となる。内燃機関は、時刻ｔ６のタイミングで停止する。可変圧縮比機構１は、図５における時刻ｔ５～ｔ６の期間、内燃機関の機関回転数とアクセル開度に応じた目標圧縮比に追従するよう制御される。また、可変圧縮比機構１は、今回のトリップではイグニッションスイッチ４５がオンされたときに圧縮比を最低圧縮比としており動作確認のために圧縮比が最低圧縮比とする必要がないので、イグニッションスイッチ４５がオフされた際に圧縮比を最低圧縮比とする制御を省略する。なお、圧縮比を最高圧縮比とする動作確認は、可変圧縮比機構１の高圧縮比側の基準位置の学習が兼ねる。

図５における時刻ｔ７は、第１アーム部２２が高圧縮比側ストッパ３５に突き当てられたタイミングである。可変圧縮比機構１は、図５における時刻ｔ６～ｔ７の期間、圧縮比を上昇させて第１アーム部２２が高圧縮比側ストッパ３５に突き当てられるように制御される。なお、可変圧縮比機構１のアクチュエータ２１への通電は、例えば時刻ｔ７で終了する。つまり、可変圧縮比機構１の制御は、時刻ｔ７のタイミングで終了する。

内燃機関は、高圧縮比になるほど燃焼室容積が小さくなり、高圧縮比になるほど同一の燃焼室容積変化量が燃焼室容積に占める割合が大きくなるため、高圧縮比側の方が圧縮比のばらつき量が大きくなる。

そのため、可変圧縮比機構１の基準位置を学習するにあたっては、高圧縮比側の基準位置が低圧縮比側の基準位置よりも重要となる。

また、内燃機関の運転中に可変圧縮比機構１の高圧縮比側の基準位置を学習しようとすると、ノッキングが発生し易くなり、運転性能が悪化する虞がある。

本実施例では、可変圧縮比機構１の基準位置の学習を行うにあたって、基本的には可変圧縮比機構１の高圧縮比側の基準位置を学習し、可変圧縮比機構１の高圧縮比側の基準位置を学習できない場合に可変圧縮比機構１の低圧縮比側の基準位置を学習する。

内燃機関の停止時に、第１アーム部２２を高圧縮比側ストッパ３５に突き当てることができなければ、内燃機関の始動時に、可変圧縮比機構１がどうような圧縮比を提供する状態か判断がつきにくい。可変圧縮比機構１は、内燃機関の停止時に最低圧縮比側の低圧縮比（例えば、最低圧縮比付近）の状態で停止していると内燃機関の始動時に圧縮比を最高圧縮比まで変更するのに時間がかかるため、高圧縮比側の基準位置の学習に時間を要することになる。

可変圧縮比機構１は、内燃機関の停止時に、第１アーム部２２を高圧縮比側ストッパ３５に突き当てることができていれば、内燃機関の始動時に可及的速やかに高圧縮比側の基準位置を学習することができる。

また、可変圧縮比機構１は、内燃機関の始動時に、高圧縮比側の基準位置を学習できない場合には、低圧縮比側の基準位置を学習することで、内燃機関を速やかに始動させることが可能となる。

内燃機関は、運転中に圧縮比を低圧縮比側に変更しても、運転中に圧縮比を高圧縮比側に変更する場合に比べてノッキングが発生しにくく、車両の運転性能を悪化させることなく可変圧縮比機構１の基準位置を学習できる。

内燃機関は、圧縮比が低ければノッキングが発生しにくいので、可変圧縮比機構１の低圧縮比側の基準位置の学習が完了するのを待たずにクランキングを開始できる。そのため、内燃機関は、始動時に、可変圧縮比機構１よる圧縮比が高圧縮比側にある場合に可変圧縮比機構１の低圧縮比側の基準位置の学習しようとしても、運転性能を損なうことなく速やかに低圧縮比側の基準位置を学習することができる。つまり、内燃機関は、始動時に可変圧縮比機構１の高圧縮比側の基準位置を学習できない場合であっても、速やかに始動することができる。

内燃機関は、停止時に第１アーム部２２を高圧縮比側ストッパ３５に突き当てられなかった場合、次回の始動時に可変圧縮比機構１の低圧縮比側の基準位置の学習が完了するまで過給機４７による過給を禁止する。

基準位置の学習が完了するまでは、正確に圧縮比を把握することができない。そこで内燃機関は、基準位置の学習が完了するまで過給を禁止することで、始動時にノッキングの発生を抑制することができる。

コントロールユニット４１は、内燃機関の停止時に、第１アーム部２２が高圧縮比側ストッパ３５に突き当てられた状態になったか否かを記録する。

コントロールユニット４１は、内燃機関の始動時に、内燃機関が前回の停止した際に第１アーム部２２が高圧縮比側ストッパ３５に突き当てられた状態になったか否かの記録を読み出すことで、内燃機関の始動制御を早めることができる。

なお、内燃機関の停止時に第１アーム部２２が高圧縮比側ストッパ３５に突き当てられた状態になったか否かを記録できなかった場合には、例えば、第１アーム部２２が高圧縮比側ストッパ３５に突き当てられなかったこととしてよい。

図６は、上述した実施例において、イグニッションスイッチ４５がオンされた際の制御の流れを示すフローチャートである。

ステップＳ１では、前回イグニッションスイッチ４５がオフされた際に、第１アーム部２２が高圧縮比側ストッパ３５に突き当てられた（当接した）か否かの記録を読み出す。

ステップＳ２では、第１アーム部２２を高圧縮比側ストッパ３５に突き当てる（当接させる）ことに成功したか否かをステップＳ１で読み出した記録から判定する。ステップＳ２において第１アーム部２２を高圧縮比側ストッパ３５に突き当てることに成功していると判定された場合は、ステップＳ３に進む。ステップＳ２において第１アーム部２２を高圧縮比側ストッパ３５に突き当てることに失敗していると判定された場合は、ステップＳ８に進む。なお、何らかの理由で第１アーム部２２が高圧縮比側ストッパ３５に突き当てられた（当接した）か否かの記録がないような場合は、ステップＳ２において第１アーム部２２を高圧縮比側ストッパ３５に突き当てることに失敗していると判定する。

ステップＳ３では、可変圧縮比機構１の高圧縮比側の基準位置の学習を指令する。

ステップＳ４では、可変圧縮比機構１の高圧縮比側の基準位置の学習が成功したか否かを判定する。ステップＳ４において可変圧縮比機構１の高圧縮比側の基準位置の学習が成功した判定された場合は、ステップＳ５に進む。ステップＳ４において可変圧縮比機構１の高圧縮比側の基準位置の学習が失敗した判定された場合は、ステップＳ６に進む。

ステップＳ５では、スタータモータ４８及び過給機４７の駆動が可能になる（許可される）とともに、可変圧縮比機構１を目標圧縮比に追従するよう制御（圧縮比可変制御）することが可能となる（許可される）。

ステップＳ６では、フェールセーフを実行する。すなわち、ステップＳ６では、可変圧縮比機構１の圧縮比可変制御を行わず、圧縮比を固定する。

ステップＳ７では、スタータモータ４８の駆動が可能とされる。

ステップＳ８では、可変圧縮比機構１の低圧縮比側の基準位置の学習を指令するとともに、スタータモータ４８の駆動が可能になる（許可される）。

ステップＳ９では、可変圧縮比機構１の低圧縮比側の基準位置の学習が成功したか否かを判定する。ステップＳ９において可変圧縮比機構１の低圧縮比側の基準位置の学習が成功した判定された場合は、ステップＳ１０に進む。ステップＳ９において可変圧縮比機構１の低圧縮比側の基準位置の学習が失敗した判定された場合は、ステップＳ１１に進む。

ステップＳ１０では、過給機４７の駆動が可能になる（許可される）とともに、可変圧縮比機構１を目標圧縮比に追従するよう制御（圧縮比可変制御）することが可能となる（許可される）。

ステップＳ１１では、フェールセーフを実行する。すなわち、ステップＳ１１では、可変圧縮比機構１の圧縮比可変制御を行わず、圧縮比を固定する。

図７は、上述した実施例において、イグニッションスイッチ４５がオフされた際の制御の流れを示すフローチャートである。

ステップＳ２１では、前回イグニッションスイッチ４５がオフされた際に、第１アーム部２２が高圧縮比側ストッパ３５に突き当てられた（当接した）か否かの記録を読み出す。

ステップＳ２２では、第１アーム部２２を高圧縮比側ストッパ３５に突き当てる（当接させる）ことに成功したか否かをステップＳ２１で読み出した記録から判定する。ステップＳ２２において第１アーム部２２を高圧縮比側ストッパ３５に突き当てることに成功していると判定された場合は、ステップＳ２３に進む。ステップＳ２２において第１アーム部２２を高圧縮比側ストッパ３５に突き当てることに失敗していると判定された場合は、ステップＳ３０に進む。なお、何らかの理由で第１アーム部２２が高圧縮比側ストッパ３５に突き当てられた（当接した）か否かの記録がないような場合は、ステップＳ２２において第１アーム部２２を高圧縮比側ストッパ３５に突き当てることに失敗していると判定する。

ステップＳ２３では、今回イグニッションスイッチ４５がオンされた際に、可変圧縮比機構１の高圧縮比側の基準位置の学習が成功したか否かを判定する。ステップＳ２３において可変圧縮比機構１の高圧縮比側の基準位置の学習が成功したと判定された場合は、ステップＳ２４に進む。ステップＳ２３において可変圧縮比機構１の高圧縮比側の基準位置の学習が失敗したと判定された場合は、ステップＳ２９に進む。

ステップＳ２４では、第２アーム部２６が低圧縮比側ストッパ３６に突き当たる（当接する）ように可変圧縮比機構１に指令する。

ステップＳ２５では、第２アーム部２６を低圧縮比側ストッパ３６に突き当てる（当接させる）ことに成功したか否かを判定する。ステップＳ２５において第２アーム部２６を低圧縮比側ストッパ３６に突き当てることに成功したと判定された場合は、ステップＳ２６に進む。ステップＳ２５において第２アーム部２６を低圧縮比側ストッパ３６に突き当てることに失敗したと判定された場合は、ステップＳ２９に進む。

ステップＳ２６では、第１アーム部２２が高圧縮比側ストッパ３５に突き当たる（当接する）ように可変圧縮比機構１に指令する。

ステップＳ２７では、第１アーム部２２を高圧縮比側ストッパ３５に突き当てる（当接させる）ことに成功したか否かを判定する。ステップＳ２７において第１アーム部２２を高圧縮比側ストッパ３５に突き当てることに成功したと判定された場合は、ステップＳ２８に進む。ステップＳ２７において第１アーム部２２を高圧縮比側ストッパ３５に突き当てることに失敗したと判定された場合は、ステップＳ２９に進む。

ステップＳ２８では、イグニッションスイッチ４５がオフされた際に第１アーム部２２を高圧縮比側ストッパ３５に突き当てる（当接させる）ことに成功しことをコントロールユニット４１内に記録する。

ステップＳ２９では、イグニッションスイッチ４５がオフされた際に第１アーム部２２を高圧縮比側ストッパ３５に突き当てる（当接させる）ことに失敗しことをコントロールユニット４１内に記録する。

ステップＳ３０では、今回イグニッションスイッチ４５がオンされた際に、可変圧縮比機構１の高圧縮比側の基準位置の学習が成功したか否かを判定する。ステップＳ３０において可変圧縮比機構１の高圧縮比側の基準位置の学習が成功したと判定された場合は、ステップＳ３１に進む。ステップＳ３０において可変圧縮比機構１の高圧縮比側の基準位置の学習が失敗したと判定された場合は、ステップＳ３４に進む。

ステップＳ３１では、第１アーム部２２が高圧縮比側ストッパ３５に突き当たる（当接する）ように可変圧縮比機構１に指令する。

ステップＳ３２では、第１アーム部２２を高圧縮比側ストッパ３５に突き当てる（当接させる）ことに成功したか否かを判定する。ステップＳ３２において第１アーム部２２を高圧縮比側ストッパ３５に突き当てることに成功したと判定された場合は、ステップＳ３３に進む。ステップＳ３２において第１アーム部２２を高圧縮比側ストッパ３５に突き当てることに失敗したと判定された場合は、ステップＳ３４に進む。

ステップＳ３３では、イグニッションスイッチ４５がオフされた際に第１アーム部２２を高圧縮比側ストッパ３５に突き当てる（当接させる）ことに成功しことをコントロールユニット４１内に記録する。

ステップＳ３４では、イグニッションスイッチ４５がオフされた際に第１アーム部２２を高圧縮比側ストッパ３５に突き当てる（当接させる）ことに失敗しことをコントロールユニット４１内に記録する。

以上、本発明の具体的な実施例を説明してきたが、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、内燃機関は、内燃機関の温度が所定温度以下となる低温始動時には、吸気側可変動弁機構４６により吸気弁の閉時期を下死点に近づけて、当該内燃機関の有効圧縮比を内燃機関の温度が所定温度より高い場合に比べて高くしてもよい。これにより、内燃機関は、始動性を高めることができる。

上述した実施例において、吸気側可変動弁機構４６は、吸気弁の開時期及び閉時期を個々に独立して変更できる形式のものでもよい。また、吸気側可変動弁機構４６は、油圧駆動されるものに限定されるものではなく、モータ等による電動駆動のものであってもよい。

また、吸気側可変動弁機構４６は、吸気弁のリフト量及び作動角を変更可能なリフト作動角可変機構であってもよい。リフト作動角可変機構は、例えば、特開２００２－８９３０３号公報等によって既に公知となっているものであり、吸気弁のリフト量と作動角を同時にかつ連続的に拡大、縮小させるものある。

また、吸気側可変動弁機構４６は、吸気弁のリフトの中心角の位相を連続的に進角もしくは遅角させる位相可変機構と、吸気弁のリフト量及び作動角を変更可能なリフト作動角可変機構と、から構成するようにしてもよい。

上述した実施例においては、過給機４７がターボ過給機であったが、過給機４７は、吸気通路内に配置されたコンプレッサを電動モータで駆動する電動過給機であってもよい。この場合には、コンプレッサを駆動する電動モータを駆動させないことで、過給しないようすることが可能となる。

また、可変圧縮比機構１は、機械的な最高圧縮比を決定するにあたって、第１アーム部２２以外の部材が対応するストッパに突き当てられることで機械的な最高圧縮比が定まるようにしてもよい。

また、可変圧縮比機構１は、機械的な最低圧縮比を決定するにあたって、第２アーム部２６以外の部材が対応するストッパに突き当てられることで機械的な最低圧縮比が定まるようにしてもよい。

１…可変圧縮比機構
２…ピストン
４…アッパリンク
６…クランクシャフト
７…ロアリンク
９…コントロールリンク
１０…第１制御軸
１１…シリンダブロック
２１…アクチュエータ
２２…第１アーム部
２４…第２制御軸
２６…第２アーム部
３０…レバー
３５…高圧縮比側ストッパ
３６…低圧縮比側ストッパ
４１…コントロールユニット
４４…圧縮比センサ
４６…吸気側可変動弁機構
４７…過給機

Claims (6)

1. 燃焼室容積を変更して圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構と、
   上記可変圧縮比機構を構成する部材のうち圧縮比を高圧縮比側に変更する際に動く部材の一つが高圧縮比側へ変位するのを機械的に規制して上記可変圧縮比機構の最高圧縮比を定める第１ストッパと、
   上記可変圧縮比機構を構成する部材のうち圧縮比を低圧縮比側に変更する際に動く部材の一つが低圧縮比側へ変位するのを機械的に規制して上記可変圧縮比機構の最低圧縮比を定める第２ストッパと、を有する内燃機関の制御方法において、
   内燃機関の停止時に、上記可変圧縮比機構を構成する部材のうち圧縮比を高圧縮比側に変更する際に動く部材の一つを上記第１ストッパに突き当て、内燃機関の始動時に、最高圧縮比となるように上記可変圧縮比機構を作動させ、上記可変圧縮比機構が最高圧縮比となった状態を高圧縮比側の基準位置として学習し、
   内燃機関の停止時に、上記可変圧縮比機構を構成する部材のうち圧縮比を高圧縮比側に変更する際に動く部材の一つを上記第１ストッパに突き当てられなかった場合には、内燃機関の始動時に、最低圧縮比となるように上記可変圧縮比機構を作動させ、上記可変圧縮比機構が最低圧縮比となった状態を低圧縮比側の基準位置として学習することを特徴とする内燃機関の制御方法。
2. 内燃機関の停止時に、上記可変圧縮比機構を構成する部材のうち圧縮比を高圧縮比側に変更する際に動く部材の一つを上記第１ストッパに突き当てられなかった場合には、内燃機関の始動時に、上記可変圧縮比機構の低圧縮比側の基準位置の学習が完了するのを待たずにクランキングを開始することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御方法。
3. 内燃機関の吸気弁のバルブタイミングを可変可能な可変動弁機構を有し、
   内燃機関の温度が所定温度以下となる低温始動時には、上記可変動弁機構により当該内燃機関の有効圧縮比を内燃機関の温度が上記所定温度より高い場合に比べて高くすることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の制御方法。
4. 内燃機関の吸気を過給する過給機を有し、
   内燃機関の停止時に、上記可変圧縮比機構を構成する部材のうち圧縮比を高圧縮比側に変更する際に動く部材の一つを上記第１ストッパに突き当てられなかった場合には、内燃機関の始動時に、上記可変圧縮比機構の低圧縮比側の基準位置の学習が完了するまで上記過給機による過給を禁止することを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の内燃機関の制御方法。
5. 内燃機関の停止時に、上記可変圧縮比機構を構成する部材のうち圧縮比を高圧縮比側に変更する際に動く部材の一つが上記第１ストッパに突き当てられた状態になったか否かを記録することを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の内燃機関の制御方法。
6. 燃焼室容積を変更して圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構と、
   上記可変圧縮比機構を構成する部材のうち圧縮比を高圧縮比側に変更する際に動く部材の一つが高圧縮比側へ変位するのを機械的に規制して上記可変圧縮比機構の最高圧縮比を定める第１ストッパと、
   上記可変圧縮比機構を構成する部材のうち圧縮比を低圧縮比側に変更する際に動く部材の一つが低圧縮比側へ変位するのを機械的に規制して上記可変圧縮比機構の最低圧縮比を定める第２ストッパと、
   内燃機関の停止時に、上記可変圧縮比機構を構成する部材のうち圧縮比を高圧縮比側に変更する際に動く部材の一つを上記第１ストッパに突き当て、内燃機関の始動時に、最高圧縮比となるように上記可変圧縮比機構を作動させ、上記可変圧縮比機構が最高圧縮比となった状態を高圧縮比側の基準位置として学習し、
   内燃機関の停止時に、上記可変圧縮比機構を構成する部材のうち圧縮比を高圧縮比側に変更する際に動く部材の一つを上記第１ストッパに突き当てられなかった場合には、内燃機関の始動時に、最低圧縮比となるように上記可変圧縮比機構を作動させ、上記可変圧縮比機構が最低圧縮比となった状態を低圧縮比側の基準位置として学習する制御部と、を有することを特徴とする内燃機関の制御装置。

Images