JP4103769B2

JP4103769B2 - 内燃機関の制御装置

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Publication number: JP4103769B2
Application number: JP2003363126A
Authority: JP
Inventors: 茂男樵
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-10-23
Filing date: 2003-10-23
Publication date: 2008-06-18
Anticipated expiration: 2023-10-23
Also published as: DE602004014872D1; EP1854981B1; EP1854981A1; EP1526265A2; DE602004024343D1; EP1526265A3; US20050087155A1; JP2005127212A; US6932054B2; EP1526265B1

Description

本発明は内燃機関の制御技術に関し、特に、可変圧縮比機構と可変動弁機構を備えた内燃機関におけるノック防止技術に関する。

従来、例えば特許文献１に記載されるように、可変圧縮比機構と可変動弁機構をともに備えた内燃機関が知られている。可変圧縮比機構は、ピストンの下死点位置で決まるシリンダ容積とピストンの上死点位置で決まる隙間容積との比である圧縮比（機械圧縮比）を機械的に変化させる機構であり、特許文献１に記載されるようなピストンストロークを変化させるものや、特許文献２や特許文献３に記載されるような燃焼室の上部に隙間容積を変更するための専用ピストンを設けるもの等、今日までに様々な構成が提案されている。可変動弁機構は、吸気弁の位相やリフト特性を変化させる機構であり、これによれば吸気弁の閉時期を変化させることで、有効シリンダ容積を変化させることができ、有効圧縮比を変更することができる。

特許文献１には、上記のような可変圧縮機構と可変動弁機構を備えた内燃機関におけるノック防止技術について記載されている。特許文献１に記載されたノック防止技術では、ノッキングが検出されたら、瞬間的なノッキング回避として点火時期を遅角させ、その後、点火時期を進角側に戻しながら圧縮比や有効圧縮比を低下させていくことで、ノッキングを回避するようにしている。特許文献１に記載されたノック防止技術は、要するに、従来公知の点火時期の遅角制御に可変圧縮機構による圧縮比の低下制御や可変動弁機構による有効圧縮比の低下制御を組み合わせたものと言える。
特開２００２−２８５８７６号公報特開平２−４００５６号公報特公平６−９２７４６号公報

通常、内燃機関の点火時期は、最も燃焼効率が良くなる時期（ＭＢＴ）に設定される。点火時期をＭＢＴよりも遅角させると、燃焼圧の低下によってノッキングの発生を防止できる反面、燃焼効率が低下することとなって燃費の悪化や排気エミッションの悪化を招いてしまう。上記の従来技術では、点火時期の遅角制御は瞬間的なノッキング回避として用いられているが、少なくとも点火時期を遅角している間は、燃費の悪化等は免れない。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、可変圧縮比機構と可変動弁機構とを備えた内燃機関において、点火時期を遅角することなくノッキングの発生を防止できるようにした、内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
圧縮比を変更する可変圧縮比機構と、
吸気弁の閉弁時期を変更することで吸気量を調整する可変動弁機構と、
運転状態から目標吸気量と目標圧縮比を求める目標値算出手段と、
前記目標圧縮比に従って前記可変圧縮比機構を制御する圧縮比制御手段と、
前記可変圧縮比機構により実現されている実際圧縮比を検出する圧縮比検出手段と、
前記実際圧縮比からノック限界吸気量を求めるノック限界吸気量算出手段と、
前記ノック限界吸気量と前記目標吸気量のうち小さい方を最終目標吸気量として設定する最終目標吸気量設定手段と、
前記最終目標吸気量に従って前記可変動弁機構を制御する吸気量制御手段と、
を備えることを特徴としている。

第２の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
圧縮比を変更する可変圧縮比機構と、
吸気弁の閉弁時期を変更することで吸気量を調整する可変動弁機構と、
運転状態から目標吸気量と目標圧縮比を求める目標値算出手段と、
前記目標圧縮比に従って前記可変圧縮比機構を制御する圧縮比制御手段と、
前記可変圧縮比機構により実現されている実際圧縮比を検出する圧縮比検出手段と、
前記目標吸気量からノック限界圧縮比を求めるノック限界圧縮比算出手段と、
前記実際圧縮比が前記ノック限界圧縮比よりも大きいときには、吸気量を減少させるように前記実際圧縮比と前記ノック限界圧縮比との差に従って前記可変動弁機構を制御する吸気量制御手段と、
を備えることを特徴としている。

第１の発明では、運転状態に応じて目標吸気量と目標圧縮比（目標機械圧縮比）が求められ、可変圧縮比機構は目標圧縮比に従って制御される。目標吸気量と目標圧縮比はノック限界を超えないように設定されるが、可変圧縮比機構による圧縮比（機械圧縮比）の変更には若干の時間を要するため、運転状態の変化後すぐに目標圧縮比を実現することは難しい。そこで、第１の発明では、可変圧縮比機構の制御と同時に、可変圧縮比機構により実現されている実際圧縮比からノック限界吸気量が求められ、ノック限界吸気量と目標吸気量のうち小さい方に応じて可変動弁機構が制御される。可変動弁機構による閉弁時期制御は応答性が優れているので、実際圧縮比の変化に応じて吸気量を速やかに調整していくことができる。したがって、第１の発明によれば、運転状態が変化した場合でも吸気量と圧縮比との関係を常にノック限界内に収めることができ、点火時期を遅角することなく、ノッキングの発生を防止することができる。

また、第２の発明では、運転状態に応じて目標吸気量と目標圧縮比（目標機械圧縮比）が求められ、可変圧縮比機構は目標圧縮比に従って制御される。目標吸気量と目標圧縮比はノック限界を超えないように設定されるが、可変圧縮比機構による圧縮比（機械圧縮比）の変更には若干の時間を要するため、運転状態の変化後すぐに目標圧縮比を実現することは難しい。そこで、第２の発明では、可変圧縮比機構の制御と同時に、目標吸気量からノック限界圧縮比が求められ、可変圧縮比機構により実現されている実際圧縮比がノック限界圧縮比よりも大きいときには、吸気量を減少させるように実際圧縮比とノック限界圧縮比との差に従って可変動弁機構が制御される。可変動弁機構による閉弁時期制御は応答性が優れているので、実際圧縮比の変化に応じて吸気量を速やかに制御していくことができる。したがって、第２の発明によれば、運転状態が変化した場合でも吸気量と圧縮比との関係を常にノック限界内に収めることができ、点火時期を遅角することなく、ノッキングの発生を防止することができる。

実施の形態１．
以下、図１乃至図８を参照して、本発明の実施の形態１について説明する。
図１は本発明の実施の形態１にかかる内燃機関の概略構成示す図である。図１に示すように、本実施形態にかかる内燃機関は、可変圧縮比機構６と可変動弁機構１４とを備えている。

可変圧縮比機構６として、ここでは、特開２００３−２０６７７１号公報で提案された構成が用いられている。これは、クランクケース２に対してシリンダブロック４をシリンダの軸方向に移動させることで圧縮比を変更するものであり、シリンダブロック４を移動させる手段としてカム軸が用いられている。カム軸は、軸部６ａと、軸部６ａの中心軸に対して偏心された状態で軸部６ａ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６ｂと、カム部６ｂと同一外形を有し軸部６ａに対して偏心した状態で回転可能に取り付けられた可動軸受部６ｃとから構成される。カム部６ｂはシリンダブロック４に、可動軸受部６ｃはクランクケース２にそれぞれ回転可能に取り付けられており、軸部６ａがモータ６ｄによって回転駆動されることで、カム部６ｂと可動軸受部６ｃとの軸間距離が変化してクランクケース２に対してシリンダブロック４が移動するようになっている。

この可変圧縮比機構６では、クランクケース２に対してシリンダブロック４が移動することで、シリンダ内でのピストン８の往復位置が変化する。この結果、ピストン８のストロークで決まる行程容積は変わらないものの、ピストン８が上死点にあるときの燃焼室１０の隙間容積が変化することになり、これにより隙間容積とシリンダ容積の比である圧縮比が変更される。なお、以下では単なる“圧縮比”は機械圧縮比を意味するものとし、“実質的な圧縮比”は有効圧縮比を意味するものとする。圧縮比の変更速度はモータ６ｄの速度によって決まるが、何れにしても圧縮比は瞬間的に変更されるのではなく、圧縮比の変更完了までに複数サイクル費やされる場合もある。

可変動弁機構１４としては、吸気弁１４ａを電磁ソレノイド１４ｂによって開閉駆動する電磁駆動弁が用いられている。可変動弁機構１４によれば、吸気弁１４ａの開弁時期と閉弁時期を任意に制御することができ、特に、吸気弁１４ａの閉弁時期を制御することで、シリンダ内への吸気量、すなわちシリンダ空気量を調整することができる。具体的には、閉弁時期を下死点に近づけることでシリンダ空気量を増大させることができ、閉弁時期が下死点に対して進角側に設定されている場合にはより進角させることで、遅角側に設定されている場合にはより遅角させることで、シリンダ空気量を減少させることができる。可変圧縮比機構６では圧縮比の変更に若干の時間を要するが、可変動弁機構１４による閉弁時期制御は応答性が優れており、シリンダ空気量の調整は瞬時に行うことができる。

上記の可変圧縮比機構６と可変動弁機構１４は、制御装置としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）２０によって協調制御される。ＥＣＵ２０は、その出力側に可変圧縮比機構６のモータ６ｄと可変動弁機構１４の電磁ソレノイド１４ｂが接続され、その入力側に圧縮比センサ２２等の各種センサが接続されている。圧縮比センサ２２は、クランクケース２に対するシリンダブロック４の相対位置から内燃機関の圧縮比を検出するセンサである。なお、可変圧縮比機構６のモータ６ｄがサーボモータの場合には、モータ６ｄへの指令値から圧縮比を算出してもよい。ＥＣＵ２０は、圧縮比センサ２２からの圧縮比情報や、他のセンサからの機関回転数情報、アクセル開度情報、水温情報、吸気温情報等の各種情報に基づき、図２乃至図６にフローチャートで示されるルーチンに従って可変圧縮比機構６と可変動弁機構１４を協調制御する。

図２に示すルーチンでは、目標シリンダ空気量が算出される。ストイキ運転されるガソリン機関では出力トルクは空気量によって決まるので、目標シリンダ空気量は運転状態に応じた目標トルクにおよそ対応している。ルーチンについて具体的に説明すると、先ず、最初のステップ１００で内燃機関の運転状態が読込まれる。ここでいう運転状態とは、アクセル開度や機関回転数等、目標トルクを定めるのに必要な情報である。続くステップ１０２では、ステップ１００で読込まれた運転状態に基づいて、図示しないマップから目標シリンダ空気量が算出される。

図３に示すルーチンでは、目標圧縮比が算出される。目標圧縮比は、機関回転数と目標シリンダ空気量とをパラメータとするマップによって規定されており、マップを参照することで機関回転数やシリンダ空気量に応じた圧縮比が算出されるようになっている。目標圧縮比は、シリンダ空気量と機関回転数との関係で決まるノック限界を超えないように設定されている。目標圧縮比を設定するためのマップとしては、例えば図７に示すようなものが用いられる。この図に示すように、同一の機関回転数であれば、目標シリンダ空気量が大きいほど、すなわち、機関負荷が高いほど目標圧縮比は小さく設定される。例えば、アクセルペダルの急な踏み込みによって目標シリンダ空気量がステップ的に増大し、運転点がＰ１からＰ２に変化したとする。この場合は、目標圧縮比は高圧縮比のε１から低圧縮比のε２に変更される。

図３のルーチンについて具体的に説明すると、先ず、最初のステップ２００で内燃機関の運転状態と目標シリンダ空気量が読込まれる。内燃機関の運転状態としては、機関回転数に加えて燃料性状情報（レギュラー或いはハイオク）も読込まれる。燃料性状はフィードバック制御の制御結果から学習される。図７に示すマップは燃料性状毎に用意されている。ステップ２０２では、燃料性状に応じたマップが選択され、選択されたマップから機関回転数と目標シリンダ空気量に応じた圧縮比が目標圧縮比として算出される。

図４に示すルーチンでは、図３のルーチンで算出された目標圧縮比に向けて可変圧縮比機構６が制御される。先ず、最初のステップ３００では、図３のルーチンで算出された目標圧縮比と圧縮比センサ２２で検出された現時点での実際圧縮比が読込まれる。ステップ３０２では、目標圧縮比よりも所定値α小さい値と実際圧縮比が比較され、比較の結果、実際圧縮比の方が小さい場合には、圧縮比を増加させる方向に可変圧縮比機構６が駆動される（ステップ３０４）。ステップ３０２の比較の結果、実際圧縮比の方が大きい場合には、ステップ３０６において目標圧縮比よりも所定値α大きい値と実際圧縮比が比較され、比較の結果、実際圧縮比の方が大きい場合には、圧縮比を減少させる方向に可変圧縮比機構６が駆動される（ステップ３０８）。目標圧縮比に対してプラスαからマイナスαの範囲は不感帯であり、実際圧縮比がこの範囲にあるときには可変圧縮比機構６は駆動されず、圧縮比は現状の圧縮比に維持される。

ところで、前述のように目標シリンダ空気量は目標トルクに対応しているので、加速時のように高トルクが要求されたときには、目標シリンダ空気量が大きく設定されて図示しないスロットルバルブが開かれ、又は吸気弁のバルブタイミングが変更されてシリンダ空気量が増量される。スロットルバルブ又は吸気弁による吸気量制御は可変圧縮比機構に比して応答性に優れているので、シリンダ内の空気量は速やかに変更される。ノック限界は圧縮比とシリンダ空気量と機関回転数との関係により決まり、シリンダ空気量が変化すれば、それに応じてノック限界となる圧縮比も変化する。したがって、シリンダ内に目標シリンダ空気量どおりの空気を充填するならば、圧縮比も目標シリンダ空気量に応じた目標圧縮比に速やかに変更しなければならない。しかしながら、図４のルーチンで実施される圧縮比の変更には若干の時間を要し、速やかに目標圧縮比を実現することは難しい。つまり、目標シリンダ空気量の実現に比較して目標圧縮比の実現には時間を要するため、その間、シリンダ空気量と圧縮比との関係がノック限界を超えてしまう可能性がある。

以下に説明する図５及び図６に示すルーチンは、上記のような可変圧縮比機構６の応答遅れに伴うノッキングを回避するために採られた制御である。ここでは、可変動弁機構１４による閉弁時期制御の応答性の良さに着目し、可変動弁機構１４によってシリンダ空気量を調整することで、圧縮比とシリンダ空気量との関係をノック限界内に収めるようにしている。

具体的には、先ず、図５に示すルーチンでは、現時点での実際圧縮比に対するノック限界空気量が算出される。ノック限界空気量は、ノック限界におけるシリンダ空気量を意味しており、ノック限界空気量の算出には、図３のルーチンで目標圧縮比の算出に用いられるのと同様のマップが用いられる。先ず、最初のステップ４００では、内燃機関の運転状態と実際圧縮比が読込まれる。内燃機関の運転状態としては、機関回転数に加えて燃料性状情報、水温情報、吸気温情報等も読込まれる。ノッキングの発生条件は、燃料性状（オクタン価等）や圧縮端温度に応じて変化するため、ステップ４０２では先ず燃料性状に応じたマップが選択され、選択されたマップから現時点の機関回転数と現時点での実際圧縮比に応じたシリンダ空気量が読み出される。続いて、圧縮端温度に応じてシリンダ空気量を補正することによりノック限界空気量が求められる。なお、圧縮端温度は冷却水温度や吸気温度と相関があるため、圧縮端温度の代わりに冷却水温度と吸気温度をパラメータとしてノック限界空気量を求めるようにしてもよい。例えば、冷却水温度及び／又は吸気温度が高くなるほど、ノック限界空気量が少なくなるようにすればよい。

圧縮比が変化すれば、それに応じてノック限界空気量も変化する。可変圧縮比機構６により圧縮比が変更されていく途中では、ノック限界空気量も現時点での実際圧縮比に応じて変化していく。図７を用いて説明すれば、目標シリンダ空気量はアクセル開度に応じて運転点Ｐ１に対応する空気量から運転点Ｐ２に対応する空気量にステップ的に変更されるのに対し、ノック限界空気量は実際圧縮比のε１からε２への変化に応じて次第に変化していく。このため、実際圧縮比が変化している途中では、目標シリンダ空気量よりもノック限界空気量の方が低く、目標シリンダ空気量に従い可変動弁機構１４を制御したのでは、ノッキング限界を超えた空気をシリンダ内に吸入してしまうことになり、ノッキングを発生させてしまう。

そこで、図６のルーチンに従い可変動弁機構１４が制御される。図６のルーチンでは、まず、目標シリンダ空気量とノック限界空気量とが読込まれる（ステップ５００）。読込まれた目標シリンダ空気量とノック限界空気量とは比較され（ステップ５０２）、その比較結果に応じて最終目標シリンダ空気量が設定される。ノック限界空気量が目標シリンダ空気量よりも小さい場合には、ノック限界空気量が最終目標シリンダ空気量として設定され（ステップ５０４）、ノック限界空気量が目標シリンダ空気量以上の場合には、目標シリンダ空気量が最終目標シリンダ空気量として設定される（ステップ５０６）。ステップ５０８では最終目標シリンダ空気量と内燃機関の運転状態が読込まれる。運転状態としては、ここでは主に機関回転速度が読込まれる。機関回転速度によってシリンダ内への空気の充填効率が変わるからである。ステップ５１０では、機関回転速度とシリンダ空気量とをパラメータとするマップから目標バルブタイミングが算出される。ここでいう目標バルブタイミングは吸気弁１４ａの閉弁時期である。

図６のルーチンによれば、現時点での実際圧縮比に対応するノック限界空気量が目標シリンダ空気量よりも小さい場合には、シリンダ空気量がノック限界空気量になるように吸気弁１４ａの閉弁時期が制御される。可変動弁機構１４による閉弁時期制御は応答性が優れているので、シリンダ空気量は実際圧縮比の変化に応じて速やかに調整されていく。したがって、吸気量と圧縮比との関係は常にノック限界内に収められ、点火時期を遅角することなくノッキングの発生が防止される。

図８は図２乃至図６のルーチンによる制御結果をタイムチャートで示したものである。図８の最下段はアクセル開度の変化を示しており、ここでは急激なアクセルペダルの踏み込みにより低負荷状態から高負荷状態にステップ的に移るものとする。図８の最上段は、図８の最下段に示すようにアクセル開度が変化した場合における実際圧縮比の時間変化を示している。アクセル開度がステップ的に増大すると、目標圧縮比は、図８の最上段のグラフ中に破線で示すように、低負荷時の目標圧縮比ε１から高負荷時の目標圧縮比ε２に変更される。図４のルーチンによれば、可変圧縮比機構６は目標圧縮比ε２に向けて駆動され、実際圧縮比は実線で示すようにε１からε２に向けて次第に変更されていく。

図８の二段目に示すグラフは、図８の最下段に示すようにアクセル開度が変化した場合における吸気弁１４ａの閉弁時期の時間変化を示している。ここでは、初期状態としてＢＤＣよりも遅角側に閉弁時期が設定されていたとする。アクセルペダルの踏み込み直後、実際圧縮比と目標圧縮比ε２との差は最大になり、目標シリンダ空気量とノック限界空気量との差も最大になる。吸気弁１４ａの閉弁時期は、この空気量の差を補償するように、大きく遅角側に変更される。そして、実際圧縮比と目標圧縮比ε２との差が縮まるに従って、吸気弁１４ａの閉弁時期はＢＤＣに向けて進角されていく。これにより、シリンダ空気量は実際圧縮比に応じて速やかに調整されていき、吸気量と圧縮比との関係はノック限界を超えることがない。なお、吸気弁１４ａの閉弁時期のＢＤＣからの遅角量を調整する代わりに、吸気弁１４ａの閉弁時期のＢＤＣからの進角量を調整することにより、シリンダ空気量を調整するようにしてもよい。

吸気弁１４ａの閉弁時期を変更することは、実質的な圧縮比、すなわち有効圧縮比を変更することでもある。図８の三段目に示すグラフは、吸気弁１４ａの閉弁時期を考慮したときの実質的な圧縮比の時間変化を示している。このグラフを見てわかるように、上記のように吸気弁１４ａの閉弁時期が制御されることで、実質的な圧縮比は、機関負荷の増大に応じて低負荷時の目標圧縮比ε１から高負荷時の目標圧縮比ε２に速やかに変更される。つまり、図２乃至図６のルーチンは、可変圧縮比機構６による圧縮比制御の遅れを可変動弁機構１４による閉弁時期制御によって補償することで、実質的な圧縮比を目標どおりに制御するためのルーチンであるとも言える。

上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ２０による図２及び図３のルーチンの実行により、第１の発明の「目標値算出手段」が実現され、図４のルーチンの実行により、第１の発明の「圧縮比制御手段」が実現されている。また、ＥＣＵ２０による図５のルーチンの実行により、第１の発明の「ノック限界吸気量算出手段」が実現され、図６のルーチンの実行により、第１の発明の「最終目標吸気量設定手段」と「吸気量制御手段」が実現されている。

実施の形態２．
以下、図９及び図１０を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
本実施形態の制御装置は、実施の形態１において、ＥＣＵ２０に、図５に示すルーチンに代えて図９に示すルーチンを実行させ、図６に示すルーチンに代えて図１０に示すルーチンを実行させることにより実現することができる

図９に示すルーチンでは、図２のルーチンで算出された目標シリンダ空気量に対するノック限界圧縮比が算出される。“ノック限界圧縮比”は、ノックが発生しない範囲の上限の機械圧縮比を意味する。ノック限界圧縮比の算出には、図３のルーチンで目標圧縮比の算出に用いられるのと同様のマップが用いられる。ただし、ノック限界圧縮比は、目標圧縮比よりも多くの運転状態情報に基づいてより厳密に算出される。具体的には、最初のステップ６００では、内燃機関の運転状態と目標シリンダ空気量が読込まれる。内燃機関の運転状態としては、機関回転数に加えて燃料性状情報、水温情報、吸気温情報等も読込まれる。ステップ６０２では、燃料性状に応じたマップが選択され、選択されたマップから機関回転数と目標シリンダ空気量に応じた圧縮比が読み出される。本ルーチンでは、ノッキングの発生条件が水温や吸気温によって変化することを考慮してノック限界圧縮比を厳密に算出するようにしており、マップから読み出された圧縮比をさらに水温や吸気温に応じて補正したものがノック限界圧縮比として算出される。

図１０に示すルーチンでは、実際圧縮比とノック限界圧縮比が読込まれ（ステップ７００）、読込まれた実際圧縮比とノック限界圧縮比の比較が行われる（ステップ７０２）。ステップ７０２の比較の結果、実際圧縮比がノック限界圧縮比よりも大きい場合には、シリンダ空気量を減少させるように、実際圧縮比とノック限界圧縮比との差に従って可変動弁機構１４による閉弁時期制御が行われる（ステップ７０４）。つまり、閉弁時期がＢＤＣよりも遅角側ならば、実際圧縮比とノック限界圧縮比との差に従ってより遅角側に閉弁時期が変更される。吸気弁１４ａの閉弁時期と、実際圧縮比とノック限界圧縮比との差の関係については、図示しないマップに規定されている。一方、実際圧縮比がノック限界圧縮比以下の場合には、通常の閉弁時期制御、すなわち、目標シリンダ空気量に従った吸気弁１４ａの閉弁時期制御が行われる（ステップ７０４）。

図１０のルーチンによれば、可変圧縮比機構６による圧縮比制御の遅れは可変動弁機構１４による閉弁時期制御によって補償され、吸気弁１４ａの閉弁時期を考慮したときの実質的な圧縮比は、ノック限界圧縮比まで下げられることになる。したがって、吸気量と圧縮比との関係は常にノック限界内に収められることになり、実施の形態１と同様、点火時期を遅角することなくノッキングの発生が防止される。なお、吸気弁１４ａの閉弁時期のＢＤＣからの遅角量を調整する代わりに、吸気弁１４ａの閉弁時期のＢＤＣからの進角量を調整することにより、実質的な圧縮比（有効圧縮比）を調整するようにしてもよい。

なお、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ２０による図９のルーチンの実行により、第２の発明の「ノック限界圧縮比算出手段」が実現されている。また、図１０のルーチンの実行により、第２の発明の「吸気量制御手段」が実現されている。

その他．
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、上述の実施の形態で用いている可変圧縮比機構の構成はあくまでも一例であり、特許文献１に記載された可変圧縮比機構や、特許文献２や特許文献３に記載された可変圧縮比機構を用いることもできる。

可変動弁機構についても同様であり、上述の実施の形態で用いている電磁駆動弁の他、カムシャフトの位相を変化させる形式のものや、リフトの異なるカムを切り換える形式のもの、或いは、リフト・作用角を同時に連続的に切り換える形式のもの等、その形式には限定はなく、少なくとも閉弁時期を制御できるものであればよい。なお、本発明においては吸気弁の開弁時期については限定はなく、他の要因に基づいて決定すればよい。

また、内燃機関には、図１に示す要素の他、点火プラグ、排気弁、ＥＧＲ装置等も備えられるが、それらは本発明の特徴部分ではないので図からは省略している。点火時期については、特に限定はない。本発明においては、点火時期を遅角させることなくノッキングの発生を防止することができるので、点火時期はＭＢＴに設定することも可能であるし、他の要因に基づいて自由に決定することもできる。

また、上述の目標シリンダ空気量の算出方法、及び目標圧縮比の算出方法は一例であり、他の算出方法を用いることもできる。例えば、まず、アクセル開度や機関回転数等の運転状態から目標トルクを求める。そして、この目標トルクと機関回転数、燃料性状等から目標圧縮比を算出するとともに、目標トルクと機関回転数、目標Ａ／Ｆ等から目標シリンダ空気量を算出する。

本発明の実施の形態１にかかる内燃機関の概略構成を示す図である。本発明の実施の形態１において実行される目標シリンダ空気量算出ルーチンのフローチャートである。本発明の実施の形態１において実行される目標圧縮比算出ルーチンのフローチャートである。本発明の実施の形態１において実行される可変圧縮比機構制御ルーチンのフローチャートである。本発明の実施の形態１において実行されるノック限界空気量算出ルーチンのフローチャートである。本発明の実施の形態１において実行される可変動弁機構制御ルーチンのフローチャートである。シリンダ空気量と圧縮比と機関回転数との関係を示すマップの一例である。図２乃至図６のルーチンによる制御結果を示すタイムチャートである。本発明の実施の形態２において実行されるノック限界圧縮比算出ルーチンのフローチャートである。本発明の実施の形態２において実行される可変動弁機構制御ルーチンのフローチャートである。

符号の説明

２クランクケース
４シリンダブロック
６可変圧縮比機構
６ａ軸部
６ｂカム部
６ｃ可動軸受部
６ｄモータ
８ピストン
１０燃焼室
１２吸気通路
１４可変動弁機構
１４ａ吸気弁
１４ｂ電磁ソレノイド
２０ＥＣＵ
２２圧縮比センサ

Claims

圧縮比を変更する可変圧縮比機構と、
吸気弁の閉弁時期を変更することで吸気量を調整する可変動弁機構と、
運転状態から目標吸気量と目標圧縮比を求める目標値算出手段と、
前記目標圧縮比に従って前記可変圧縮比機構を制御する圧縮比制御手段と、
前記可変圧縮比機構により実現されている実際圧縮比を検出する圧縮比検出手段と、
前記実際圧縮比からノック限界吸気量を求めるノック限界吸気量算出手段と、
前記ノック限界吸気量と前記目標吸気量のうち小さい方を最終目標吸気量として設定する最終目標吸気量設定手段と、
前記最終目標吸気量に従って前記可変動弁機構を制御する吸気量制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
圧縮比を変更する可変圧縮比機構と、
吸気弁の閉弁時期を変更することで吸気量を調整する可変動弁機構と、
運転状態から目標吸気量と目標圧縮比を求める目標値算出手段と、
前記目標圧縮比に従って前記可変圧縮比機構を制御する圧縮比制御手段と、
前記可変圧縮比機構により実現されている実際圧縮比を検出する圧縮比検出手段と、
前記目標吸気量からノック限界圧縮比を求めるノック限界圧縮比算出手段と、
前記実際圧縮比が前記ノック限界圧縮比以下のときには前記目標吸気量に従って前記可変動弁機構を制御し、前記実際圧縮比が前記ノック限界圧縮比よりも大きいときには、前記実際圧縮比と前記ノック限界圧縮比との差に従った前記可変動弁機構の制御により、前記吸気弁の閉弁時期と前記実際圧縮比とによって決まる有効圧縮比を吸気量に応じたノック限界圧縮比まで低下させる吸気量制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。