JP5434243B2 - 可変圧縮比式内燃機関 - Google Patents

Description

本発明は、機関圧縮比を変更可能な内燃機関に関する。

従来より、機関圧縮比を変更可能な機構を有する内燃機関（以下、可変圧縮比式内燃機関とする）が提案されている。機関運転中において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やすいといった問題がある。このため、可変圧縮比式内燃機関において、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ときにはノッキングが発生しにくいため、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には、ノッキングが発生しやすいため、圧縮比は低く設定される。

しかし、例えば運転者が急にアクセルを開いた状況、すなわちアクセル開度が小さい状態から大きい状態になった場合、内燃機関の負荷が上昇するため目標とする圧縮比が大きい値から小さい値へと変更要求が出るが、実際には圧縮比は可変圧縮比の機構上、迅速には低下することができないこともある。

この点に着目して、従来では、高圧縮比から低圧縮比への変更期間に発生し得るノッキングなどの異常燃焼を、より抑制するために下記特許文献１に示すような発明が知られている。この発明によれば、機械圧縮比変更部を制御して、機械圧縮比の比較的高い第一の状態から比較的低い第二の状態に変更する場合に、吸気弁の閉時期を変更することで、有効圧縮比を上記第二の状態における有効圧縮比より小さくなるように変更したり、吸気弁の作動角を変更することで上記第二の状態における作動角よりも小さく設定したりすることで、上記変更期間における有効圧縮比を、上記第二の状態における有効圧縮比よりも低くすることにより解決している。

特開２００４−２３９１７４

しかしながら、特許文献１に示した発明では、有効圧縮比を低下させるために、吸気弁の閉時期を遅くしたり、作動角を小さくしたりしているが、閉時期を遅くした場合には、比較的機関回転速度が低い時に、吸気の吹き戻しが発生することで体積効率低下による出力の低下を生じてしまう。一方、作動角を小さくした場合には、吸気の慣性効果もあり、同程度の出力を得るためには、有効圧縮比低減効果が小さくなり、有効圧縮比の低減を図ろうとすれば、吸入空気量が少なくなるため、出力低下を招くといった問題があった。すなわち、ノッキング防止に考慮しつつも、運転状況に応じて如何に有効圧縮比を下げるか、という問に答えられていなかった。

そこで、本発明は、運転者の要求する過渡的な負荷特性を実現しつつ、ノッキングの発生を抑えること、すなわち運転者が要求する負荷特性をもとに判断を行い、好ましい有効圧縮比変更手段を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の可変圧縮比式内燃機関においては、機関圧縮比の変更可能な機構と、吸気弁の閉時期を変更可能な機構とを備えている。そして、加速の度合いを第一の所定値と該第一の所定値より小さい第二の所定値とそれぞれ比較する。上記第二の所定値は、加速に伴い必要となる機械圧縮比の変更に実際の機械圧縮比の変更が追従できる加速の度合いに対応しており、加速の度合いがこの第二の所定値よりも大きければ、有効圧縮比を低下させるために吸気弁の閉時期を遅進させて下死点付近から遠ざける必要があると判断し、上記の必要があると判断したときに、さらに、加速の度合いが第一の所定値よりも大きければ吸気弁の閉時期を下死点よりも遅角側に設定し、第一の所定値以下であれば吸気弁の閉時期を下死点よりも進角側に設定することを特徴とする。

本発明によれば、運転者の要求する過渡的な負荷特性を実現しつつ、ノッキングの発生を抑えることができる。

実施例１の可変圧縮比式内燃機関における全体の構成概略図。 本発明における可変動弁機構の構成説明図。 リフト・作動角可変機構の要部断面図。 リフト・作動角可変機構によるリフト・作動角の特性変化を示す特性図。 位相可変機構によるバルブリフト特性の位相変化を示す特性図。 吸気弁リフト特性を示す特性図。 本発明の制御システム全体図。 本発明の機関圧縮比マップの一例。 等吸入空気量時の吸気弁の閉時期違いによる各指標の関係 緩加速時のタイムチャート 本制御の急加速時(比較的急速）のタイムチャート。 本制御の急加速時（中程度）のタイムチャート。 実施例１における制御のフローチャート。 実施例２の構成概略図。 実施例２における制御のフローチャート。 実施例３における制御のフローチャート。

以下、本発明の可変圧縮比式内燃機関を実現するための好ましい形態を、図面に示す実施例１から実施例３に基づいて説明する。

図１は実施例１の可変圧縮比式内燃機関における全体の概略構成を示す全体図である。実施例の機関は、従来より周知の内燃機関に加えて、機械圧縮比を変更可能な機構や吸気弁の可変動弁機構を持つ。ここで、機械圧縮比とは、ピストン４が下死点にあるときの燃焼室の容積とピストンストローク容積の和を、上死点にあるときの燃焼室の容積で割った値のことをいう。

図１に示すように、内燃機関本体は、シリンダーヘッド２とシリンダーブロック３を備え、シリンダー内には上下に往復運動するピストン４が設けられている。これらにより、燃焼室１が形成される。シリンダーヘッド２には、吸入空気を燃焼室１に導く吸気ポート５と及び、燃焼済みの排気ガスを排気管へ送る排気ポート６が設けられている。また、吸気ポート５には吸気弁７が、排気ポート６には排気弁８が配置されており、それらを作動させる吸気弁用の揺動カム５８と、排気弁用カム１０とが、弁略上部に配置されている。さらに、吸気弁７と排気弁８の間には、燃料噴射弁１１と、点火プラグ１２が配置される。内燃機関に近接又は離れた位置に、内燃機関を電気的に制御するための機関コントロールユニット１３と、電圧を高めるための点火コイル１４が、そして、吸入空気量を吸気ポート５より上流でコントロールするためのスロットルバルブ１５が配置される。

一方、機械圧縮比変更可能な機構は、各気筒のピストン４にピストンピン２６を介して一端が連結されたアッパーリンク２０と、このアッパーリンク２０の他端にアッパーリンクピン２７を介して揺動可能に連結されるとともに、クランク軸２５の図示せぬクランクピンに連結されるロアーリンク２１と、クランク軸２５と略平行に延びるコントロールシャフト２３と、一端がコントロールシャフト２３に揺動可能に連結されるとともに、他端が制御リンクピン２８を介してロアーリンク２１に揺動可能に連結されるコントロールリンク２２と、を有している。ここで、コントロールシャフト２３の中心軸と、コントロールリンク２２の締結部の中心軸は互いに偏心しており、コントロールシャフト２３が回転することにより、コントロールリンク２２との締結部が移動し、ロアーリンク２１の傾きが変わることによって、アッパーリンク２１及びピストン４の上死点位置が変わることになる。コントロールシャフト２３は、モータ付き機械圧縮比変更用アクチュエータ２４により回転させられる。このように、ピストン上死点位置が変更されることにより、機械圧縮比を可変にできるようになる。

図２に、本実施例の可変動弁機構を示す。本機構は吸気弁用の揺動カム５８の上方に設置される。この可変動弁機構は、吸気弁７のリフト量及び作動角を変化させるリフト・作動角可変機構５０とそのリフトの中心角の位相（クランク軸２５に対する位相）を進角もしくは遅角させる位相可変機構７０とが組み合わされて構成されている。

図３に、リフト・作動角可変機構の概略図を示す。なお、代表的な各部位の機構は分節して後述する。リフト・作動角可変機構５０は、シリンダーヘッド２に図示せぬバルブガイドを介して摺動自在に設けられた吸気弁７と、シリンダヘッド２上部のカムブラケット５１に回転自在に支持された中空状の駆動軸５２と、この駆動軸５２に、圧入等により固定された偏心カム５３を持つ。また、駆動軸５２の上方位置に同じカムブラケット５１に回転自在に支持されるとともに駆動軸５２と平行に配置された制御軸５４と、この制御軸５４の偏心カム部５５に揺動自在に支持されたロッカアーム５６と、各吸気弁７の上端部に配置されたバルブリフタ５７に当接する揺動カム５８と、を備えている。偏心カム５３とロッカアーム５６とはリンクアーム５９によって連係されており、ロッカアーム５６と揺動カム５８とは、リンク部材６０によって連係されている。

駆動軸５２は、図示せぬタイミングチェーンないしはタイミングベルトを介して機関のクランク軸２５によって駆動されるものである。

偏心カム５３は、円形外周面を有し、該外周面の中心が駆動軸５２の軸心から所定量だけオフセットしているとともに、この外周面に、リンクアーム５９の環状部５９ａが回転可能に嵌合している。

ロッカアーム５６は、略中央部が偏心カム部５５によって支持されており、その一端部に、リンクアーム５９の延長部５９ｂが連係しているとともに、他端部に、リンク部材６０の上端部が連係している。偏心カム部５５は、制御軸５４の軸心から偏心しており、従って、制御軸５４の角度位置に応じてロッカアーム５６の揺動中心は変化する。

揺動カム５８は、駆動軸５２の外周に嵌合して回転自在に支持されており、側方へ延びた端部５８ａに、リンク部材６０の下端部が連係している。この揺動カム５８の下面には、駆動軸５２と同心状の円弧をなす基円面６１ａと、該基円面６１ａから端部５８ａへと所定の曲線を描いて延びるカム面６１ｂと、が形成されており、これらの基円面６１ａならびにカム面６１ｂが、揺動カム５８の揺動位置に応じてバルブリフタ５７の上面に当接するようになっている。

すなわち、基円面６１ａはベースサークル区間として、リフト量が０となる区間であり、揺動カム５８が揺動してカム面６１ｂがバルブリフタ５７に接触すると、徐々にリフトしていくことになる。なお、ベースサークル区間とリフト区間との間には若干のランプ区間が設けられている。

制御軸５４は、図２に示すように、一端部に設けられたリフト・作動角制御用油圧アクチュエータ３０によって所定回転角度範囲内で回転するように構成されている。このアクチュエータ３０への油圧供給は、機関コントロールユニット１３からの制御信号に基づき、図７における第１油圧制御部３２によって制御されている。なお、リフト・作動角制御用油圧アクチュエータ３０は、このリフト・作動角制御用油圧アクチュエータ３０の駆動油圧がＯＦＦの条件において、吸気弁７を小リフト・小作動角側に付勢するよう構成されている。

以上の構成により、リフト・作動角制御用油圧アクチュエータ３０を作動させることで吸気弁開閉時期と弁リフト量を制御できるようになる。バルブ・リフト特性は、図４に示すように、連続的に変化する。つまり、リフト並びに作動角を、両者同時に、連続的に拡大、縮小させることが出来る。特に、図４に示すものにおいては、リフト・作動角の大小の変化に伴い、吸気弁７の閉時期と開時期とがほぼ対称に変化する。

次に、位相可変機構７０は、図２に示すように、駆動軸５２の前端部に設けられたスプロケット７１と、このスプロケット７１と駆動軸５２とを、所定の角度範囲内において相対的に回転させる位相制御用油圧アクチュエータ３１と、から構成されている。スプロケット７１は、図示せぬタイミングチェーンもしくはタイミングベルトを介して、クランク軸２５に連動している。位相制御用油圧アクチュエータ３１への油圧供給は、機関コントロールユニット１３からの制御信号に基づき、図７における第２油圧制御部３３によって制御されている。

以上の構成により、この位相制御用油圧アクチュエータ３１への油圧制御によって、スプロケット７１と駆動軸５２とが相対的に回転し、図５に示すように、リフト中心角が遅進する。つまり、リフト特性の曲線自体は変わらずに、全体が進角もしくは遅角する。また、この変化も、連続的に得ることができる。位相可変機構７０としては、油圧式のものに限られず、電磁式アクチュエータを利用したものなど、種々の構成が可能である。

これらリフト・作動角可変機構５０及び位相可変機構７０から成る可変動弁機構の作動により、図６に示す吸気弁リフト特性を実現でき、吸気弁閉時期変更による有効圧縮比変更が可能となる。ここで、有効圧縮比とは、吸気弁の閉時期における燃焼室の容積と、燃焼室の最小容積との比のことをいう。

ところで、吸気弁７のタイミングを制御するための位相制御用油圧アクチュエータ３１や、吸気弁７のリフト量や作動角を制御するためのリフト・作動角制御用油圧アクチュエータ３０の応答時間は、機械圧縮比をコントロールするための機械圧縮比変更用アクチュエータ２４の応答時間よりも早いことが知られている。ここで、「応答時間が早い」とは、各アクチュエータへ駆動命令信号が流れた後、アクチュエータが作動開始してから目標値に到達するまでの時間が短いことである。すなわち、目標値に到達するまでの時間が機械圧縮比可変機構の方が、位相可変機構７０やリフト・作動角可変機構５０よりも遅くなる。なぜなら、機械圧縮比可変機構は、機関の燃焼の際に生じる燃焼荷重により、アクチュエータ負荷が大きいからである。

図７は、本実施例の燃焼制御システム全体構成を示す説明図であって、上述した図１の可変圧縮比機構と、図２の可変動弁機構とを組み合わせたものである。

ここで、本実施例においては、クランク角センサー４０によって内燃機関の回転数を、スロットルバルブ開度センサー４１によってスロットル開度を、アクセルペダル開度センサー４２によってアクセルペダル開度を、吸入空気量センサー４３によって吸入空気量を、そして、ノックセンサー４６によって内燃機関のノッキングを検出し、機関コントロールユニット１３に入力される。

機関コントロールユニット１３のからの指令信号は、圧縮比可変機構のコントロールシャフト２３の動力源である圧縮比変更用アクチュエーター２４を駆動させ、点火進角制御装置４７を点火時期調整のために作動させる。

ここで、図８に、本実施例の機関圧縮比マップの一例を示す。可変圧縮比機構により、運転条件（機関回転×機関負荷）に応じて圧縮比を変更可能となる。例えば、図８における低負荷条件 （１）から運転者の急加速要求があった場合、高負荷条件 （２）へ負荷を増大させる。機関負荷に従い、低負荷条件 （１）では機関圧縮比が１８に設定されているが、高負荷条件 （２）では機関圧縮比を１０に低下させる。このように、運転者の加速要求が急な場合においては、瞬時に圧縮比を低下させる必要があるが、機械圧縮比変更用アクチュエータ２４の応答速度が遅いために要求値を満足できない。その結果、何らの手立ても行わない場合には、最悪ノッキングが発生してしまう。

従来より、上述した状況の下でノッキングを回避する手段として、吸気弁の閉時期 を下死点付近から、意図的に進角させたり遅角させたりする制御が知られているのは、冒頭の背景技術で示した通りである。これにより、通常すなわち吸気弁の閉時期を遅進させない場合に対して有効圧縮比を低減する効果があるため、ノッキング回避に効果がある。

しかし、吸気弁の閉時期を変化させることは、運転性や吸気への吹き戻し、そして燃費等の跳ね返りが少なからず発生してしまう。ここで、図９に等吸入空気量時の吸気弁の閉時期違いによる各指標の関係を示す。吸気弁の閉時期を下死点よりも前にした場合と後に設定した場合とで、下死点に対して対称になっていないのは、吸気の慣性効果による影響のためである。図９の右の図において、吸気弁の閉時期を下死点付近よりも前にする変更を行った場合、必要な吸入空気量を確保した上での吸気弁の閉時期変更は、有効圧縮比低下効果が小さいといった欠点がある。逆に、有効圧縮比低下効果をもっと得るためには、更に吸気弁の閉時期を早める必要があり、吸入空気量が不足し出力不足、しいては運転性の悪化に陥る可能性がある。一方、図９の左の図において、吸気弁の閉時期を下死点付近よりも後にする変更を行った場合、吸気への噴き戻しといった問題が発生したり、リフト・作動角変更機構を用いた場合には、有効圧縮比の低減効果は大きいが、吸気弁のリフト量を大きくする必要があり、動弁系のフリクション増大を招くため、燃費の悪化が発生する可能性がある。

そこで、本発明は、有効圧縮比を吸気弁の閉時期を下死点付近から遠ざけるように遅進させノッキングを回避する場合に、吹き戻しやフリクションといった跳ね返りの間にトレードオフの関係があることを見出したので、ノッキングを回避しなければならない時と、そうでない時の間で吸気弁の閉弁時期を下死点に対して進角させるか、または遅角させるかを判断し実行する。すなわち、本発明の目的は、ノッキングを好適に回避しつつ、出力や燃費を確保する制御を行うことである。

図１０に、緩加速時のタイムチャートを示す。これは、運転者からの加速要求はあるが、機械圧縮比の変更が充分加速に追いついていける程度の緩加速状態におけるタイムチャートである。すなわち、スロットルバルブ開口速度ΔＴＰＯ（又はアクセル開度変化速度ΔＡＰＯ、又は、吸入空気量変化速度ΔＱＡ、又は、燃料噴射量変化速度ΔＴＰ、又は目標圧縮比変化速度Δε、又は機関負荷応答速度ΔＴＲ）が、第二の所定値ＴＰＯ２（又は、ＡＰＯ２、又はＱＡ２、又はＴＰ２、又はε２、又はＴＲ２）より小さい場合である。運転者からのアクセルペダル操作により、スロットルバルブが開き機関負荷の上昇が要求される。図８における低負荷条件 （１）から高負荷条件 （２）への過渡負荷応答が要求である。負荷要求に従い機関目標圧縮比は、低負荷条件 （１）の１８から、高負荷条件 （２）の１０へ変更される。この程度の緩加速であれば、機関目標圧縮比の変化に対して実際の機関圧縮比が追従できるため、吸気弁の閉時期変更制御を行わない。

図１１に、本制御の急加速時（比較的急速）のタイムチャートを示す。運転者からのアクセルペダル操作により、スロットルバルブが開き機関負荷の上昇が要求される。すなわち、上記同様図８にける低負荷条件 （１）から高負荷条件 （２）への過渡負荷応答が要求される。負荷要求に従い機関目標圧縮比は、低負荷条件 （１）の１８から、高負荷条件 （２）の１０へ変更される。しかしながら、機械圧縮比変更用アクチュエータ２４の応答速度が遅いため、実際の圧縮比が１０へ変更されるまでには時間がかかる。スロットルバルブ開口速度ΔＴＰＯ（又はアクセル開度変化速度ΔＡＰＯ、又は、吸入空気量変化速度ΔＱＡ、又は、燃料噴射量変化速度ΔＴＰ、又は目標圧縮比変化速度Δε、又は機関負荷応答速度ΔＴＲ）が、第二の所定値ＴＰＯ２（又は、ＡＰＯ２、又はＱＡ２、又はＴＰ２、又はε２、又はＴＲ２）より大きいと判断された場合、吸気弁閉時期変更による有効圧縮比変更制御に入る。そして、ΔＴＰＯ（又はΔＡＰＯ、又はΔＱＡ、又はΔＴＰ、又はΔε、又はΔＴＲ）が、第一の所定値ＴＰＯ１（又は、ＡＰＯ１、又はＱＡ１、又はＴＰ１、又はε１、又はＴＲ１）よりも大きいと判断され、吸気弁閉時期を後に設定、すなわち遅角側に変更し有効圧縮比を下げる。これにより、好適に内燃機関のノッキングを回避することができる。ここで、第二の所定値は第一の所定値よりも小さい値である。この際設定される点火時期は、後述する吸気弁の閉時期を進角側に設定する吸気弁閉時期変更制御時と比較して進角側に設定される。点火時期を進角させることで、燃焼状態を好適にすることができるため、機関負荷を上昇させることが可能となり、運転者の要求する負荷応答が実現できる。

図１２に、本制御の急加速時（中程度）のタイムチャートを示す。吸気弁閉時期変更による有効圧縮比変更制御までは上記図１１に示す制御と同じである。第一の所定値ＴＰＯ１（又は、ＡＰＯ１、又はＱＡ１、又はＴＰ１、又はε１、又はＴＲ１）以下と判断された場合において、吸気弁の閉時期を前に設定、すなわち進角側に変更し有効圧縮比を下げる。これにより、有効圧縮比を下げることでノッキングの発生を回避しつつ、燃費の悪化も抑えることができる。

図１３に、本制御のフローチャートを示す。

ステップ１００（以下、フローチャート内ではＳ１００とする）では、運転者の加速要求（例えば、アクセルペダル踏み込み）に伴い、スロットルバルブ開度の変化速度（又は量）である、ΔＴＰＯが第二の所定値ＴＰＯ２より大きい場合、ステップ１０１に進む。ここでの判定において、運転者の加速要求の検知手段としては、アクセル開度でも、吸入空気量でも、燃料噴射量でも、機関負荷でも構わないが、目標圧縮比は直接本課題を解決する手段であるため、より良い。

ステップ１０１では、ステップ１００の判断に基づいて、吸気弁の閉時期変更制御を行うこととする。

ステップ１０２では、更に、運転者の要求する加速要求が急速なものなのか判断する。すなわち、第一の所定値ＴＰＯ１より大きい場合には、ステップ１０３に進み、第一の所定値以下の場合には、ステップ１０４に進む。

ステップ１０３では、運転者の急な加速要求に応えつつ、ノッキング回避を優先させるため、吸気バルブの閉時期を下死点付近にある通常時に対して後にする（遅角する）ことにより、有効圧縮比を低下させる。また、吸気弁の閉時期を遅角させたのに伴い、ステップ１０５にて、燃焼状態を好適にするために点火時期を進角させる。これにより、機関負荷を上昇させることが可能となり、運転者の要求する負荷応答が実現できる。

ステップ１０４では、運転者からの急な加速要求があったものの、加速が比較的穏やかな急加速程度の場合には、吹き戻し等の問題発生の無い、吸気バルブの閉時期を下死点付近にある通常時に対して前にする（進角する）ことにより、有効圧縮比を低下させる。また、ステップ１０６にて、吸気弁の閉時期を進角させたのに伴い、点火時期を燃焼状態を好適にするために進角させる。吸気弁の閉時期を進角させた場合は、遅角させた場合と比べて、有効圧縮比が比較的大きいため、点火時期の進角量は小さい。

ステップ１０７、ステップ１０８では、実際の機械圧縮比が目標圧縮比に近づき、ノッキング限界を超えないレベルになったところで、機械圧縮比を変更する制御が終了したと判断する。つまり、実際の機械圧縮比と目標機械圧縮比の差の値（図１３では、ε（実際−目標）と記載）が、ノッキング限界を判断する所定値αより小さくなったところで閉弁時期変更制御を終了する。ここで、所定値α以上の時には、それぞれステップ１０３、ステップ１０４へ戻る。

以上により、運転者の加速要求の程度を判断する手段と、好ましい圧縮比変更を選択する手段を持つことにより、状況に応じてノッキングの発生を未然に防止したり、吸入空気の吹き戻しを抑えることが可能になる。

図１４は、実施例２の全体概略図であり、これは、実施例１の構成に加え、ターボチャージャー過給機１６と、図示せぬ吸気コレクターに設置したコレクター吸気圧センサー１７から成る。

ターボチャージャー等の過給機を有する内燃機関においては、過給機が無い内燃機関と比べて、特に過給領域において吸気温度が高くなるため、ノッキング限界値が低いことが知られており、可変圧縮比式内燃機関でも状況は同様である。そこで、実施例１で見てきた制御よりも、耐ノッキング性に優れた制御とする必要がある。

図１５に、実施例２のフローチャートを示す。

ステップ２００においては、吸気圧センサー１７によりコレクター内圧を検出し、内燃機関が過給領域、すなわち、コレクター内圧が大気圧よりも大きい場合にはステップ２０１に進み、そうでない場合には実施例１と同じ制御を行う。

ステップ２０１では、運転者の要求する加速要求が、第二の所定値以上の場合であるか否かの判断を行う。実施例１の場合と同様に、スロットルバルブ開度の変化速度（又は量）であるΔＴＰＯが第二の所定値以上の場合、ステップ２０２そしてステップ２０３に進む。

ステップ２０３では、吸気弁の閉時期を後にすることにより、有効圧縮比低下を行う。また、ステップ２０４では、実施例１同様、点火時期を進角させる。そして、ステップ２０５では、実際の機械圧縮比が目標圧縮比に近づき、ノッキング限界を超えないレベルになったところで、機械圧縮比を変更する制御が終了したと判断し、閉弁時期変更制御を終了する。

以上により、過給機付き内燃機関において、過給領域に上記制御を行うことで、ノッキングの発生を確実に防止することが出来る。

なお、実施例２において、過給機の一例としてターボチャージャー過給機を上げたが、スーパーチャージャー過給機でも構わない。

実施例３は、その構成は図示しないが、実施例１又は実施例２の構成に、外気温を測定できる外気温センサー及び機関冷却水温を測定できる水温センサーを加えたものである。外気温度が高いと吸入吸気温度が高くなるので、ノッキング限界値が低くなる。また、冷却水温が高いと、燃焼室内の温度が高くなるため、やはりノッキング限界値が低くなる傾向にあることは周知の通りである。

図１６に、実施例３のフローチャートを示す。ステップ３００で、外気温ＴＡが高いか否かを判断し、所定の外気温ＴＡ１より大きい場合には、ステップ３０２に進む。外気温が高い場合とは、例えば外気温が３５℃以上の場合である。

一方、外気温が高くない場合は、ステップ３０１で冷却水温度ＴＷが高いか否かの判断に入り、所定の冷却水温ＴＷ１より大きい場合には、ステップ３０２に入る。冷却水温が高い場合とは、例えば冷却水温度が１０５℃以上の場合などである。ステップ３０１で冷却水温が高くない場合には、ステップ３０７に入るが、これ以降は実施例１と同じである。

ステップ３０２では、実施例１及び実施例２で示したのと同様なスロットルバルブ開度の変化速度（又は量）の大きさにより吸気弁の閉時期変更を行うか否かをを判断するステップである。第二の所定値ＴＰＯ２より大きいときにはステップ３０３に進み、吸気弁閉時期変更制御を開始する。

ステップ３０４では、上記判断に基づいて、吸気弁の閉時期を後にすることにより、有効圧縮比の低下を行う。また、ステップ３０５では、実施例１及び２同様に点火時期を進角させる。そして、ステップ３０６では、実際の機械圧縮比が目標圧縮比に近づき、ノッキング限界を超えないレベルになったところで、機械圧縮比を変更する制御が終了したと判断し、閉弁時期変更制御を終了する。

以上より、高温外気温条件、高水温条件において上記制御を行うことで、ノッキングの発生を確実に防止することができる。

なお、上述の実施例では、位相可変機構とリフト・作動角変更機構の併用であったが、位相可変機構単独若しくはリフト・作動角変更機構単独で、吸気弁の閉時期を下死点付近から遅進させるよう制御してもよい。

１ 燃焼室
４ ピストン
５ 吸気ポート
７ 吸気弁
１２ 点火プラグ
１３ 機関コントロールユニット
１４ 点火コイル
１５ スロットルバルブ
１６ ターボチャージャー過給機
１７ コレクター内圧センサー
１８ コレクター
２４ 機械圧縮比変更用アクチュエータ
３０ リフト・作動角制御用油圧アクチュエータ
３１ 位相制御用油圧アクチュエータ
３２ 第１油圧制御部
３３ 第２油圧制御部
４１ スロットルバルブ開度センサー
４２ アクセルペダル開度センサー
４３ 吸入空気量サンサー
４４ 外気温センサー
４５ 水温センサー
５０ リフト・作動角可変機構
７０ 位相可変機構

Claims (13)

1. 機械圧縮比を変更可能な手段を備え、かつ、吸気弁の閉時期を進角若しくは遅角可能な閉弁時期可変機構を備えた可変圧縮比式内燃機関において、
   加速要求があった場合に加速の度合いを第一の所定値と該第一の所定値より小さい第二の所定値とそれぞれ比較し、
   上記第二の所定値は、加速に伴い必要となる機械圧縮比の変更に実際の機械圧縮比の変更が追従できる加速の度合いに対応しており、加速の度合いがこの第二の所定値よりも大きければ、有効圧縮比を低下させるために吸気弁の閉時期を遅進させて下死点付近から遠ざける必要があると判断し、
   上記の必要があると判断したときに、さらに、加速の度合いが第一の所定値よりも大きければ吸気弁の閉時期を下死点よりも遅角側に設定し、第一の所定値以下であれば吸気弁の閉時期を下死点よりも進角側に設定する、ことを特徴とする可変圧縮比式内燃機関。
2. 上記加速要求は、アクセルペダル開度増大に基づき判定されることを特徴とする請求項１に記載の可変圧縮比式内燃機関。
3. 上記加速要求は、スロットルバルブ開度増大に基づき判定されることを特徴とする請求項１に記載の可変圧縮比式内燃機関。
4. 上記加速要求は、吸入空気量増大に基づき判定されることを特徴とする請求項１に記載の可変圧縮比式内燃機関。
5. 上記加速要求は、燃料噴射量増大に基づき判定されることを特徴とする請求項１に記載の可変圧縮比式内燃機関。
6. 上記加速要求は、機械圧縮比減少に基づき判定されることを特徴とする請求項１に記載の可変圧縮比式内燃機関。
7. 過給機を有する可変圧縮比式内燃機関であって、運転領域が過給領域にある時に、加速の度合いが上記第二の所定値よりも大きければ、加速の度合いが上記第一の所定値より大きいか否かに関わらず吸気弁の閉時期を下死点よりも遅角側に設定することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の可変圧縮比式内燃機関。
8. 外気温度が所定値より高い時に、加速の度合いが上記第二の所定値よりも大きければ、加速の度合いが上記第一の所定値より大きいか否かに関わらず吸気弁の閉時期を下死点よりも遅角側に設定することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の可変圧縮比式内燃機関。
9. 冷却水温度が所定値より高い時に、加速の度合いが上記第二の所定値よりも大きければ、加速の度合いが上記第一の所定値より大きいか否かに関わらず吸気弁の閉時期を下死点よりも遅角側に設定することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の可変圧縮比式内燃機関。
10. 吸気弁の閉時期を下死点よりも遅角側に設定した場合には吸気弁のリフト量が大きく、吸気弁の閉時期を下死点よりも進角側に設定した場合には吸気弁のリフト量が小さいことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の可変圧縮比式内燃機関。
11. 上記圧縮比可変機構による機械圧縮比変更に要する応答時間に比べて、上記閉弁時期可変機構による有効圧縮比変更に要する応答時間が早いことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の可変圧縮比式内燃機関。
12. 上記吸気弁の閉時期を下死点よりも遅角側に設定する場合においては、吸気弁の閉時期を機関下死点よりも進角側に設定する場合と比較して、設定点火時期を進角させることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の可変圧縮比式内燃機関。
13. 機械圧縮比を変更する制御が終了したと判断された場合において、有効圧縮比を低下させるために吸気弁の閉時期を下死点付近から遠ざける方向に遅進させる制御を終了することを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の可変圧縮比式内燃機関。