JP7439655B2 - エンジンの制御方法及び制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの制御方法及び制御装置に関するものである。

車両のエンジンの燃焼サイクルにおいて、各気筒の筒内圧が急激に上昇した場合に、ピストンに連結する部材に負荷がかかり、その結果、異音が発生してしまうことがあった。そこで、特許文献１に記載のエンジンの燃焼制御装置は、筒内圧の急激な上昇を抑制するため、各気筒の筒内圧上昇率の最大値とエンジン運転状態に基づいて設定した筒内圧上昇率の許容値と比較して、最大値が許容値を超えた場合に点火時期を遅角補正している。

特開平１０－１１０６３８号公報

エンジンに発生する異音の大きさは、エンジンの運転状態のみならず、筒内圧が急激に上昇する時のクランク角によっても変化する。しかしながら、特許文献１に記載のエンジンの燃焼制御装置では、点火時期を遅角させるか否かの判断に、筒内圧の上昇率が最大となる時のクランク角が考慮されていない。そのため、異音の発生を充分に抑制することができないという問題があった。

本発明が解決しようとする課題は、筒内圧の急激な上昇に起因する異音の発生を抑制することができるエンジンの制御方法及び制御装置を提供することである。

本発明に係るエンジンの制御方法及び制御装置は、筒内圧上昇率が最大となるクランク角及び筒内圧の最大上昇率を算出し、最大上昇率が筒内圧の許容上昇率より大きい場合に、点火時期を遅角させることによって、上記課題を解決する。

本発明によれば、筒内圧の上昇率が最大となる時のクランク角に応じて点火時期を遅角させるため、筒内圧の急激な上昇に起因する異音の発生を抑制することができる。

本発明の実施形態に係るエンジンの制御装置を含むエンジンシステムの構成図である。 図１に示すエンジンの機械的構造を示す断面図である。 図１に示す制御装置の構成を示すブロック図である。 図１に示す制御装置によるエンジンの制御方法の手順を示すフローチャートである。 図１に示すエンジンにおける筒内圧とクランク角との関係を示すグラフである。 図１に示すエンジンにおける筒内圧の変化値と、シリンダブロックへの負荷の変化値との関係を模式的に示す図である。 図１に示すエンジンにおける筒内圧の変化値と、シリンダブロックへの負荷の変化値との関係を模式的に示す図であって、図６の例よりもクランク角が大きい場合の例を示す図である。 図１に示すエンジンにおける筒内圧上昇率と、筒内圧上昇率が最大となるクランク角と、発生する異音の大きさとの関係の一例を示すグラフである。 図１に示すエンジンにおける筒内圧上昇率と、筒内圧上昇率が最大となるクランク角と、発生する異音の大きさとの関係の別の一例を示すグラフであって、図８の例よりもエンジン回転速度が高い場合の例を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
まず、本実施形態のエンジンシステム１の全体構成について、図１を用いて説明する。
図１に示すように、エンジンシステム１は、内燃機関たるエンジン１００を有し、自動車などに搭載される。本例のエンジン１００の吸気側は、コレクタ１５を介して、吸気通路１１に接続されている。また、エンジン１００の排気側は、排気通路２１に接続されている。エンジンシステム１は、エンジンシステム１の動作を制御する制御装置５０（ＥＣＵ）を有している。なお、本実施形態におけるエンジン１００は、圧縮比を変更可能な複リンク式の可変圧縮比エンジンである。エンジン１００の各気筒には、燃料噴射バルブ１７、及び点火プラグ２０が設けられている。なお、図１に示す本例のエンジン１００は、過給機３０と排気ガス再循環機構４０を備えたものであるが、本発明のエンジンの制御方法及び制御装置は、これら過給機３０と排気ガス再循環機構４０の少なくとも一方を備えないエンジンにも適用することができる。

本例のエンジン１００の吸気通路１１には、上流側から下流側に向かって、エアフィルタ１２、エアフローメータ１３、第１再循環調整バルブ７２、過給機３０のコンプレッサホイール３４、インタークーラ３６及びスロットルバルブ１４が設けられている。第１再循環調整バルブ７２の下流側かつコンプレッサホイール３４の上流側には、排気ガス再循環機構４０の再循環通路４１が接続されている。また、第１再循環調整バルブ７２の下流側かつ再循環通路４１との接続部の上流側には、吸気圧センサ７３が設けられている。また、吸気通路１１には、過給機３０のコンプレッサホイール３４及びインタークーラ３６を迂回する環流通路７０が接続されている。環流通路７０には、環流通路７０を開閉する環流バルブ７１が設けられている。環流バルブ７１は、たとえば、アクセル開度がゼロになってスロットルバルブ１４が閉じたときに、制御装置５０の指示信号によって開状態となる。これにより、コンプレッサホイール３４によって圧縮された吸気は、環流通路７０を介して吸気通路１１のコンプレッサホイール３４の上流側に環流する。

本例のエンジン１００の排気通路２１には、上流側から下流側に向かって、過給機３０のタービンホイール３２、排気浄化触媒２４及びマフラ２３が設けられている。なお、排気通路２１には、タービンホイール３２を迂回する迂回路３５が接続されている。迂回路３５には、タービンホイール３２を迂回する排気ガスの量を調整するためのウェイストゲートバルブ３１が設けられている。また、排気通路２１の排気浄化触媒２４の下流側かつマフラ２３の上流側には、排気ガスの圧力を検出する排気圧センサ２５が設けられている。さらに、排気圧センサ２５の下流側かつマフラ２３の上流側には、排気ガス再循環機構４０の再循環通路４１が接続されている。

再循環通路４１には、第２再循環調整バルブ４２が設けられている。再循環通路４１を介して排気通路２１側から吸気通路１１側へ再循環する排気ガスの流量は、吸気通路１１の第１再循環調整バルブ７２及び再循環通路４１の第２再循環調整バルブ４２によって制御される。

制御装置５０は、エアフローメータ１３、吸気圧センサ７３、排気圧センサ２５、アクセル開度センサ２６、及びクランク角センサ２７からの検出信号を受け取る。また、制御装置５０は、スロットルバルブ１４、環流バルブ７１、第１再循環調整バルブ７２、第２再循環調整バルブ４２及びウェイストゲートバルブ３１の開閉情報を受け取るとともに、これらのバルブの各々の開閉状態を制御する。特に、制御装置５０は、運転者のアクセルペダル操作量等に基づき演算される要求トルクを達成するように、スロットルバルブ１４、及びウェイストゲートバルブ３１の開度を制御して吸気量を調整する。

また、エンジン１００の燃料噴射バルブ１７は、制御装置５０において設定される駆動パルス信号によって開弁駆動され、燃料ポンプ（不図示）から圧送されてプレッシャレギュレータ（不図示）により所定圧力に制御された燃料を、エンジン１００の燃焼室内に直接または間接的に噴射する。また、エンジン１００の点火プラグ２０は、制御装置５０からの点火信号に基づいて吸入混合気に対して点火を行う。なお、制御装置５０による具体的な点火時期の制御については、後述する。

次に、エンジン１００の具体的な機械的構造について、図２を用いて説明する。
図２に示すように、エンジン１００は、例えば直列４気筒エンジンであり、図２は一つの気筒の断面を示している。本発明に係るエンジンは気筒数に限定されず、直列４気筒エンジンのほか、直列３気筒、直列６気筒、Ｖ型６気筒、Ｖ型８気筒など、公知のエンジンに適用することができる。本実施形態のエンジン１００は、ピストン１０２の上死点位置を変化させて圧縮比を変更するマルチリンク機構１０１を備える可変圧縮比エンジンである。マルチリンク機構１０１は、ピストン１０２とクランクシャフト１０３とを、アッパリンク１０４及びロアリンク１０５で連結している。すなわち、ピストン１０２は、複数のリンク部材（アッパリンク１０４，ロアリンク１０５）を介して、エンジン１００のクランクシャフト１０３に連結されている。また、マルチリンク機構１０１は、コントロールリンク１０６によってロアリンク１０５の姿勢を制御することで圧縮比を変更する。

アッパリンク１０４は、その上端においてピストンピン１０７を介して且つ当該ピストンピン１０７を中心にしてピストン１０２に回動可能に連結されている。アッパリンク１０４は、その下端においてアッパピン１０８を介して且つ当該アッパピン１０８を中心にしてロアリンク１０５の一端に回動可能に連結されている。ロアリンク１０５の他端は、コントロールピン１０９を介して且つ当該コントロールピン１０９を中心にしてコントロールリンク１０６に回動可能に連結されている。

ロアリンク１０５には、アッパピン１０８の中心とコントロールピン１０９の中心との間にクランクピン１１０が配置されるように、クランクピン１１０が連結される連結孔１１１が形成されている。ロアリンク１０５は、ほぼ中央に連結孔１１１を有し、後からクランクピン１１０に組み付けることができるように、図示する上下の２部材から分割可能に構成されている。ロアリンク１０５は、連結孔１１１にクランクシャフト１０３のクランクピン１１０が挿入されることで、クランクピン１１０を中心に揺動する。

クランクシャフト１０３は、クランクピン１１０、ジャーナル１１２及びカウンターウェイト１１３を備える。クランクピン１１０の中心１１０Ｃは、ジャーナル１１２の中心（すなわちクランクシャフト１０３の回転軸中心１０３Ｃ）から所定量偏心している。カウンターウェイト１１３は、クランクアームに一体形成されて、ピストン運動の回転１次振動成分を低減する。クランクシャフト１０３は、シリンダブロック１１６に回転可能に支持されている。

コントロールリンク１０６の上端は、コントロールピン１０９を介して且つ当該コントロールピン１０９を中心にロアリンク１０５に対して回動可能に連結されている。コントロールリンク１０６の下端は、コントロールシャフト１１４の偏心軸（揺動軸）１１５に連結されている。コントロールリンク１０６は、偏心軸１１５を中心に揺動する。コントロールシャフト１１４は、クランクシャフト１０３と平行（図面の紙面に対して垂直な方向に平行）に配置され、シリンダブロック１１６に回転自在に支持されている。コントロールシャフト１１４の偏心軸１１５は、コントロールシャフト１１４の軸心から所定量だけ偏心した位置に形成されている。コントロールシャフト１１４は、ウォーム＆ウォームホイール等の機構を介してアクチュエータ１１７によって回転制御され、これにより偏心軸１１５を移動させる。

アクチュエータ１１７によってコントロールシャフト１１４が回転し、偏心軸１１５がコントロールシャフト１１４の中心軸に対して相対的に低くなる方向に移動すると、ロアリンク１０５はクランクピン１１０を中心としてアッパピン１０８の位置が相対的に上昇する方向に傾く。これによりピストン１０２の上死点位置が上昇して、エンジン１００の幾何学的な圧縮比（ピストン上死点位置での燃焼室容積に対するピストン下死点位置での燃焼室容積の比）が高くなる。これに対して、偏心軸１１５がコントロールシャフト１１４の中心軸に対して相対的に高くなる方向に移動すると、ロアリンク１０５はクランクピン１１０を中心としてアッパピン１０８の位置が相対的に低くなる方向に傾く。これによりピストン１０２の上死点位置が下降して、エンジン１００の圧縮比が低くなる。なお実際の有効圧縮比は、上述した幾何学的な圧縮比に加えて、吸気弁の開閉時期によって変動する。

次に、制御装置５０による点火時期の制御方法について、図３～８を用いて説明する。
図３に示すように、制御装置５０は、運転状態取得部５１、クランク角算出部５２、筒内圧最大上昇率算出部５３、筒内圧許容上昇率算出部５４、及び、点火時期制御部５５を有する。点火時期制御部５５は、異音判定部５６、基本点火時期算出部５７、及び、点火時期補正部５８を有する。制御装置５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを備えるコンピュータからなり、運転状態取得部５１、クランク角算出部５２、筒内圧最大上昇率算出部５３、筒内圧許容上昇率算出部５４、及び、点火時期制御部５５は、制御装置５０の機能を実行するためのプログラムとしてＲＯＭに格納されている。

運転状態取得部５１は、各種センサの検出信号等からエンジン１００の現在の運転状態を取得する。エンジン１００の運転状態とは、具体的には、エンジン１００の回転速度、充填効率（エンジンの燃焼に寄与するフレッシュエアーの絶対量）、点火プラグ２０の気筒別点火時期、筒内圧が最大となるときのクランク角（Θ‐Ｐｍａｘ）、再循環排気ガスの流量、可変圧縮比（有効圧縮比）、空燃比（Ａ／Ｆ）、吸気量、排気量、エンジン１００の冷却水温度、吸気温度、吸気圧等である。なお、エンジン１００が吸気バルブと排気バルブの開閉タイミングやリフト量を可変とする可変バルブ機構を有する場合は、そのバルブタイミングをエンジンの運転状態の一つとしてもよい。このようなエンジン１００の運転状態の取得には、エンジンの一般的な制御に用いられる各種センサの検出信号を共用することができる。

クランク角算出部５２は、運転状態取得部５１が取得したエンジン１００の運転状態に基づいて、エンジン１００の各気筒の筒内圧上昇率（ｄＰ／ｄΘ）が最大となるクランク角（Θ‐ｄＰ／ｄΘｍａｘ）を算出する。また、筒内圧最大上昇率算出部５３は、運転状態取得部５１が取得したエンジン１００の運転状態に基づいて、各気筒の筒内圧上昇率の最大値（以下、最大上昇率（ｄＰ／ｄΘｍａｘ）ともいう）を算出する。

これらクランク角算出部５２及び筒内圧最大上昇率算出部５３は、具体的には、図５のグラフに示すように、推定した筒内圧とクランク角センサ２７の検出値に基づいて、上死点（ＴＤＣ）を基準としたクランク角（Θ）と筒内圧（Ｐ）との関係を算出する。なお、筒内圧は可変バルブ機構のバルブタイミング、可変圧縮比機構の圧縮比、及び吸気圧等から推定するが、筒内圧センサで検出しても構わない。図５のグラフにおいて、筒内圧が上昇して筒内圧最大値（Ｐｍａｘ）に達するクランク角をΘ‐Ｐｍａｘとする。クランク角算出部５２は、クランク角が上死点（ＴＤＣ）からΘ‐Ｐｍａｘに到るまでの間に、筒内圧上昇率（ｄＰ／ｄΘｍａｘ）、すなわち、グラフの接線Ｔの傾きが最大になるときのクランク角（Θ‐ｄＰ／ｄΘｍａｘ）を算出する。また、筒内圧最大上昇率算出部５３は、筒内圧（Ｐ）の最大上昇率（ｄＰ／ｄΘｍａｘ）、すなわち接線Ｔの傾きの最大値を算出する。なお、筒内圧上昇率（ｄＰ／ｄΘ）が最大となるクランク角（Θ‐ｄＰ／ｄΘｍａｘ）や筒内圧（Ｐ）の最大上昇率（ｄＰ／ｄΘｍａｘ）は、筒内圧最大値（Ｐｍａｘ）、筒内圧が最大となるクランク角（Θ‐Ｐｍａｘ）、及び筒内圧が上昇してから最大値（Ｐｍａｘ）に到達するまでの期間などから算出しているが、これに限らない。

なお、クランク角（Θ）と筒内圧（Ｐ）との関係は、エンジン１００の運転状態に応じて異なるため、筒内圧上昇率が最大になるときのクランク角（Θ‐ｄＰ／ｄΘｍａｘ）、及び、最大上昇率（ｄＰ／ｄΘｍａｘ）は、エンジン１００の運転状態に応じて算出される。また、図５に示す例では、筒内圧上昇率（ｄＰ／ｄΘｍａｘ）が最大になるときのクランク角（Θ‐ｄＰ／ｄΘｍａｘ）は上死点（ＴＤＣ）よりも後に位置しているが、これに限定されず、上死点（ＴＤＣ）よりも前のクランク角において筒内圧上昇率（ｄＰ／ｄΘｍａｘ）が最大になる場合もある。

図３に戻り、筒内圧許容上昇率算出部５４は、筒内圧上昇率（ｄＰ／ｄΘ）が最大となるクランク角（Θ‐ｄＰ／ｄΘｍａｘ）における許容上昇率（ｄＰａ／ｄΘ）を算出する。なお、許容上昇率（ｄＰａ／ｄΘ）は、各気筒の筒内圧上昇率（ｄＰ／ｄΘ）の許容値である。

ここで、エンジン１００における異音の発生と、筒内圧上昇率（ｄＰ／ｄΘ）と、クランク角（Θ）との関係について、図６，７の模式図を用いて説明する。まず、図６に示すように、上死点（ＴＤＣ）を基準にしたクランク角がΘｘであるとき、ピストン１０２を押し下げる力として働く筒内圧Ｐは、クランクシャフト１０３の回転軸中心１０３Ｃには、Ｐｘ＝ＰｃｏｓΘｘの負荷として作用する。また、筒内圧Ｐの任意の変化値をｄＰとすると、クランクシャフト１０３の回転軸中心１０３Ｃに作用する力（負荷）の変化値は、ｄＰｘ＝ｄＰｃｏｓΘｘとなる。ここで、クランクシャフト１０３は、図２に示すシリンダブロック１１６に回転可能に支持されているため、クランクシャフト１０３の回転軸中心１０３Ｃに作用する力（Ｐｘ）は、シリンダブロック１１６へ入力される力（負荷）となる。そして、クランクシャフト１０３の回転軸中心１０３Ｃに作用する力の上昇率（ｄＰｘ／ｄΘ）、すなわち、シリンダブロック１１６へ入力される力の上昇率は、異音の発生の原因となる。すなわち、クランクシャフト１０３を介してシリンダブロック１１６に加わる負荷が急激に大きくなる程、異音は大きくなる。

図７は、クランク角がΘｘよりも大きいΘｙである場合を示すが、筒内圧Ｐは、クランクシャフト１０３の回転軸中心１０３Ｃには、Ｐｙ＝ＰｃｏｓΘｙの負荷として作用する。また、筒内圧Ｐの任意の変化値をｄＰとすると、クランクシャフト１０３の回転軸中心１０３Ｃに作用する力（負荷）の変化値は、ｄＰｙ＝ｄＰｃｏｓΘｙとなる。すなわち、Θｘ＜Θｙの場合は、ｄＰｘ＝ｄＰｃｏｓΘｘ＞ｄＰｙ＝ｄＰｃｏｓΘｙとなる。換言すれば、クランク角（Θ）が上死点（ＴＤＣ）から離れて大きくなる程、シリンダブロック１１６に加わる負荷の上昇率は小さくなり、異音は小さくなる傾向にある。

図８は、筒内圧上昇率（ｄＰ／ｄΘ）と筒内圧上昇率が最大となるクランク角（Θ‐ｄＰ／ｄΘｍａｘ）との関係に対して、発生する異音の大きさを測定した例を示している。図８に示される５本の曲線は、各々、異音の大きさのレベルであるＮ１［ｄＢ］、Ｎ２［ｄＢ］、Ｎ３［ｄＢ］、Ｎ４［ｄＢ］及びＮ５［ｄＢ］を示している。なお、異音の大きさは、Ｎ１からＮ５にかけて順次大きくなる。すなわち、図８のグラフに示すように、筒内圧上昇率が最大となるクランク角（Θ‐ｄＰ／ｄΘｍａｘ）が大きい程、発生する異音のレベルは小さくなり、筒内圧上昇率が最大となるクランク角（Θ‐ｄＰ／ｄΘｍａｘ）が小さい程、異音のレベルは大きくなる。ここで、図８のグラフにおいては、Ｎ２が、許容可能な異音の大きさの閾値、すなわち、許容閾値（Ｎａ）として設定されているものとすると、筒内圧許容上昇率算出部５４は、許容閾値（Ｎａ＝Ｎ２）に対応する筒内圧上昇率（ｄＰ／ｄΘ）を許容上昇率（ｄＰａ／ｄΘ）として算出する。具体的には、図８に例示されるように、筒内圧上昇率が最大となるクランク角（Θ‐ｄＰ／ｄΘｍａｘ）がΘ１である場合、許容上昇率（ｄＰａ／ｄΘ）は、異音の大きさＮ２に対応する数値であるＰａ／ｄΘ＝ｄＰａ１／ｄΘとして算出される。すなわち、筒内圧許容上昇率算出部５４は、許容閾値（Ｎａ）に基づいて、各気筒の筒内圧上昇率が最大となるクランク角（Θ‐ｄＰ／ｄΘｍａｘ）における筒内圧上昇率の許容値である許容上昇率（ｄＰａ／ｄΘ）を算出する。

図３に戻り、点火時期制御部５５の異音判定部５６は、筒内圧最大上昇率算出部５３が算出した筒内圧の最大上昇率（ｄＰ／ｄΘｍａｘ）と、筒内圧許容上昇率算出部５４が算出した許容上昇率（ｄＰａ／ｄΘ）とを比較し、最大上昇率（ｄＰ／ｄΘｍａｘ）が許容上昇率（ｄＰａ／ｄΘ）よりも大きいか否かを判定する。すなわち、最大上昇率（ｄＰ／ｄΘｍａｘ）が許容上昇率（ｄＰａ／ｄΘ）よりも大きい場合は、異音の大きさが、許容閾値（Ｎａ）を超えていると判定される。

点火時期制御部５５の基本点火時期算出部５７は、運転状態取得部５１からエンジン１００の運転状態を取得し、現在の運転状態において最大トルクが発生する点火プラグ２０の点火時期（基本点火時期）を算出する。

点火時期制御部５５の点火時期補正部５８は、基本点火時期算出部５７にて算出した基本点火時期に対し、異音判定部５６にて判定した結果に基づく補正を加え、最終的な点火プラグ２０の点火時期を算出する。

次に、制御装置５０による点火時期の制御方法の手順について、図４を参照しながら説明する。なお、図４に示す点火時期の制御は、エンジン１００の各気筒の燃焼サイクル毎に実行される。
図４に示すように、ステップＳ１において、制御装置５０の運転状態取得部５１は、各種センサの検出信号等からエンジン１００の現在の運転状態を取得する。

次に、ステップＳ２において、制御装置５０のクランク角算出部５２は、運転状態取得部５１が取得したエンジン１００の運転状態に基づいて、エンジン１００の各気筒の筒内圧上昇率（ｄＰ／ｄΘ）が最大となるクランク角（Θ‐ｄＰ／ｄΘｍａｘ）を算出する。さらに、ステップＳ３において、制御装置５０の筒内圧最大上昇率算出部５３は、エンジン１００の運転状態に基づいて、各気筒の筒内圧上昇率の最大値である最大上昇率（ｄＰ／ｄΘｍａｘ）を算出する。

次に、図４のステップＳ４において、制御装置５０の筒内圧許容上昇率算出部５４は、エンジン１００の運転状態に応じた許容閾値（Ｎａ）基づいて、筒内圧上昇率（ｄＰ／ｄΘ）が最大となるクランク角（Θ‐ｄＰ／ｄΘｍａｘ）における許容上昇率（ｄＰａ／ｄΘ）を算出する。

次に、図４のステップＳ５において、点火時期制御部５５の異音判定部５６は、筒内圧の最大上昇率（ｄＰ／ｄΘｍａｘ）と許容上昇率（ｄＰａ／ｄΘ）とを比較し、最大上昇率（ｄＰ／ｄΘｍａｘ）が許容上昇率（ｄＰａ／ｄΘ）よりも大きいか否かを判定する。すなわち、最大上昇率（ｄＰ／ｄΘｍａｘ）が許容上昇率（ｄＰａ／ｄΘ）よりも大きい場合は、異音の大きさが、許容閾値（Ｎａ）を超えていると判定される。換言すれば、図８に示されるＮａ＝Ｎ２の曲線よりも左上の領域は、許容可能な異音の大きさの閾値（Ｎａ＝Ｎ２）を超えていると判定される領域である。具体的には、図８に例示されるように、筒内圧上昇率が最大となるクランク角（Θ‐ｄＰ／ｄΘｍａｘ）がΘ１である場合の最大上昇率（ｄＰ１／ｄΘｍａｘ）は、許容上昇率（ｄＰａ１／ｄΘ）よりも大きい。そのため、異音判定部５６は、異音の大きさが、許容閾値（Ｎａ＝Ｎ２）を超えていると判定する。

ステップＳ５において、最大上昇率（ｄＰ／ｄΘｍａｘ）が許容上昇率（ｄＰａ／ｄΘ）よりも大きいと判定された場合は、ステップＳ６に進む。ステップＳ６において、点火時期制御部５５の点火時期補正部５８は、基本点火時期算出部５７が算出した基本点火時期に対して、点火時期を予め設定された所定角だけ遅角補正する。このように、制御装置５０は、点火時期を遅角させることにより、図８の矢印に示すように、最大上昇率（ｄＰ／ｄΘｍａｘ）を許容上昇率（ｄＰａ／ｄΘ）よりも小さくなるように変化させることができる。すなわち、制御装置５０は、点火時期を遅角させることにより、エンジン１００に発生する異音の大きさを、許容閾値（Ｎａ）を下回るように抑制することができる。なお、ステップＳ６では、点火時期補正部５８は、基本点火時期に対して点火時期を遅角補正しているが、これに限定されず、全気筒の平均点火時期又は前回の燃焼サイクルにおける点火時期に対して遅角補正を行ってもよい。
一方、ステップＳ５において、最大上昇率（ｄＰ／ｄΘｍａｘ）が許容上昇率（ｄＰａ／ｄΘ）以下の値であると判定された場合は、点火時期の補正は行われず、制御は終了する。

なお、異音の大きさと、筒内圧上昇率（ｄＰ／ｄΘ）と、筒内圧上昇率が最大となるクランク角（Θ‐ｄＰ／ｄΘｍａｘ）との関係は、図８のグラフに例示されるものに限定されず、エンジン１００の運転状態によって異なる。例えば、エンジン１００の回転速度が図８の例よりも高い場合における、異音の大きさと、筒内圧上昇率（ｄＰ／ｄΘ）と、筒内圧上昇率が最大となるクランク角（Θ‐ｄＰ／ｄΘｍａｘ）との関係の例を図９に示す。図９に示される５本の曲線は、各々、異音の大きさのレベルであるＮ３［ｄＢ］、Ｎ４［ｄＢ］、Ｎ５［ｄＢ］、Ｎ６［ｄＢ］及びＮ７［ｄＢ］を示している。Ｎ６［ｄＢ］及びＮ７［ｄＢ］は、Ｎ５［ｄＢ］よりも異音の大きさのレベルが大きい。すなわち、エンジン１００の回転速度が高くなる程、筒内圧上昇率（ｄＰ／ｄΘ）に対する異音の大きさは大きくなる傾向にある。

また、エンジン１００の回転速度が高くなる程、暗騒音（雑音）が大きくなるため、図９のグラフにおいては、Ｎ２よりも異音の大きさのレベルが高いＮ５が、許容閾値（Ｎａ）として設定されている。従って、エンジン１００の回転速度が高い程、筒内圧許容上昇率算出部５４が算出する許容上昇率（ｄＰａ／ｄΘ）は大きくなる。すなわち、筒内圧許容上昇率算出部５４は、エンジン１００の運転状態に応じた許容閾値（Ｎａ）に基づいて許容上昇率（ｄＰａ／ｄΘ）を算出することになる。

具体的には、図９に例示されるように、筒内圧上昇率が最大となるクランク角（Θ‐ｄＰ／ｄΘｍａｘ）が、図８の例と同様のΘ１である場合、許容上昇率（ｄＰａ１／ｄΘ）は、異音の大きさＮ５に対応する数値であるＰａ／ｄΘ＝ｄＰａ２／ｄΘとして算出される。図９の例の許容上昇率（ｄＰａ２／ｄΘ）は、図８の例の許容上昇率（ｄＰａ１／ｄΘ）よりも大きい。また、筒内圧上昇率が最大となるクランク角（Θ‐ｄＰ／ｄΘｍａｘ）がΘ１である場合の最大上昇率（ｄＰ２／ｄΘｍａｘ）が、許容上昇率（ｄＰａ２／ｄΘ）よりも大きいと判定された場合は、制御装置５０は、点火時期を遅角補正する。これにより、制御装置５０は、図９の矢印に示すように、最大上昇率（ｄＰ／ｄΘｍａｘ）が許容上昇率（ｄＰａ２／ｄΘ）以下の数値となるように調整する。

すなわち、図８，９に示すように、本例の制御装置５０は、エンジン１００の回転速度等の運転状態の条件に応じて、異音の大きさと、筒内圧上昇率（ｄＰ／ｄΘ）と、筒内圧上昇率が最大となるクランク角（Θ‐ｄＰ／ｄΘｍａｘ）との関係、及び、許容閾値（Ｎａ）を含む制御マップを複数パターン記憶している。

なお、点火時期が遅角補正された場合は、エンジン１００の出力トルクが低下するため、制御装置５０は、たとえば吸気通路１１のスロットルバルブ１４の開度を制御し、エンジン１００の吸気量を増加させることにより、出力トルクを補填してもよい。

以上より、本実施形態に係る制御装置５０は、筒内圧の最大上昇率と許容上昇率とを比較して、最大上昇率が許容上昇率よりも大きい場合に、各気筒の点火時期を遅角させる。これにより、制御装置５０は、筒内圧上昇率が許容上昇率を超えないように調整するため、エンジン１００の筒内圧の急激な上昇に起因する異音の発生を抑制することができる。

また、エンジン１００は、上死点におけるピストン１０２の位置を変更することにより圧縮比を変更可能な複リンク式の可変圧縮比エンジンであり、ピストン１０２は、複数のリンク部材を介して、クランクシャフト１０３に連結されている。このように、複数のリンク部材を有するエンジン１００では、部材同士の接続箇所が増える分、より異音が発生しやすくなるが、上述のように、最大上昇率が許容上昇率よりも大きい場合に点火時期を遅角させることによって、異音の発生を抑制することができる。

また、各気筒の筒内圧上昇率が最大となるクランク角が上死点から離れる程、許容上昇率は大きく設定される。これにより、制御装置５０は、クランク角が大きくなるほど異音の大きさが小さくなるという傾向に対応して、異音の発生を抑制することができる。

また、エンジン１００の回転速度が高い程、許容上昇率は大きく設定される。これにより、制御装置５０は、エンジン１００の回転速度の上昇に伴って暗騒音（雑音）が増加するという事情にも対応して、異音の発生を抑制することができる。

なお、本実施形態において、エンジン１００は可変圧縮比エンジンであるが、これに限定されず、制御装置５０の制御方法を用いて、可変圧縮比エンジン以外のエンジンに関しても異音の発生を抑制することができる。

５０…制御装置
５１…運転状態取得部
５２…クランク角算出部
５３…筒内圧最大上昇率算出部
５４…筒内圧許容上昇率算出部
５５…点火時期制御部
１００…エンジン
１０２…ピストン
１０３…クランクシャフト
１０４…アッパリンク（リンク部材）
１０５…ロアリンク（リンク部材）

Claims (4)

1. 車両のエンジンの運転状態を取得し、
   前記エンジンの運転状態に基づいて、各気筒の筒内圧上昇率が最大となるクランク角、及び、前記各気筒の筒内圧上昇率の最大値である最大上昇率を算出し、
   前記エンジンの運転状態に応じた異音の大きさの許容閾値に基づいて、前記各気筒の筒内圧上昇率が最大となるクランク角における前記筒内圧上昇率の許容値である許容上昇率を算出し、かつ、前記各気筒の筒内圧上昇率が最大となるクランク角が上死点から離れる程、前記許容上昇率を大きく設定し、
   前記最大上昇率と前記許容上昇率とを比較して、前記最大上昇率が前記許容上昇率よりも大きい場合に、前記各気筒の点火時期を遅角させる、エンジンの制御方法。
2. 前記エンジンは、上死点におけるピストンの位置を変更することにより圧縮比を変更可能な複リンク式の可変圧縮比エンジンであり、
   前記ピストンは、複数のリンク部材を介して、前記エンジンのクランクシャフトに連結されている、請求項１に記載のエンジンの制御方法。
3. 前記エンジンの回転速度が高い程、前記許容上昇率を大きく設定する、請求項１又は２に記載のエンジンの制御方法。
4. 車両のエンジンの運転状態を取得する運転状態取得部と、
   前記エンジンの記運転状態に基づいて、各気筒の筒内圧上昇率が最大となるクランク角を算出するクランク角算出部と、
   前記エンジンの運転状態に基づいて、前記各気筒の筒内圧上昇率の最大値である最大上昇率を算出する筒内圧最大上昇率算出部と、
   前記エンジンの運転状態に応じた異音の大きさの許容閾値に基づいて、前記各気筒の筒内圧上昇率が最大となるクランク角における前記筒内圧上昇率の許容値である許容上昇率を算出し、かつ、前記各気筒の筒内圧上昇率が最大となるクランク角が上死点から離れる程、前記許容上昇率を大きく設定する筒内圧許容上昇率算出部と、
   前記最大上昇率と前記許容上昇率とを比較して、前記最大上昇率が前記許容上昇率よりも大きい場合に、前記各気筒の点火時期を遅角させる点火時期制御部とを備える、エンジンの制御装置。

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