JP6730779B2 - エンジンの制御装置 - Google Patents

Description

この発明はエンジンの制御装置、特に圧縮比可変機構及び過給圧の立ち上がりに遅れを有さない過給機を備えるエンジンのものに関する。

圧縮比可変機構及び過給圧の立ち上がりに遅れを有するターボ過給機を備えるエンジンを搭載した車両がある（特許文献１参照）。

特開２０１１−２１５２４号公報

ところで、上記特許文献１の車両に対して、過給圧の立ち上がりに遅れを有する過給機から過給圧の立ち上がりに遅れを有さない過給機に変更したとする。そして、過給機の駆動で過給圧が加速前の状態から加速後の状態となるまでの応答時間が、圧縮比が加速前の状態から加速後の状態となるまでの応答時間より短い場合に、新たにノッキングが生じることが考えられる。

そこで本発明は、過給機の駆動で過給圧が加速前の状態から加速後の状態となるまでの応答時間が、圧縮比が加速前の状態から加速後の状態となるまでの応答時間より短い場合においても、ノッキングを回避し得る装置を提供することを目的とする。

本発明のエンジンの制御装置は、吸入空気を過給する過給機と、圧縮比可変機構と、前記圧縮比可変機構のアクチュエータと、要求圧縮比設定手段と、アクチュエータ制御手段と、を備える。当該エンジンの制御装置は、過給機の駆動で過給圧が加速前の状態から加速後の状態となるまでの応答時間が、前記アクチュエータの駆動で圧縮比が加速前の状態から加速後の状態となるまでの応答時間より短い。また、当該エンジンの制御装置は、走路情報取得手段と、加速予測手段と、加速前圧縮比低下処理手段とを備える。上記圧縮比可変機構はエンジンの圧縮比を変更可能である。上記要求圧縮比設定手段はエンジンの運転条件に応じ低負荷側で相対的に高い圧縮比となり、高負荷側で相対的に低い圧縮比となるように要求圧縮比を設定する。上記アクチュエータ制御手段は前記設定された要求圧縮比となるように前記アクチュエータを制御する。上記過給機は吸入空気を過給する。上記走路情報取得手段は車両が走行予定の走路の情報を取得する。上記加速予測手段は、前記走路情報取得手段を利用し、これから向かう走路で低負荷状態から高負荷状態への加速が行われるか否かを予測する。上記加速前圧縮比低下処理手段は前記これから向かう走路で低負荷状態から高負荷状態への加速が行われることを予測したとき、前記アクチュエータを駆動して前記加速を予測したときの圧縮比より圧縮比を予め低下させる。

これによって、前記過給機の駆動で過給圧が加速前の状態から加速後の状態となるまでの応答時間が、前記アクチュエータの駆動で圧縮比が加速前の状態から加速後の状態となるまでの応答時間より短い場合であっても、ノッキングを回避することができる。

本発明の第１実施形態のエンジンの制御装置の概略構成図である。 圧縮比可変機構の概略構成図である。 高圧縮比位置、低圧縮比位置での各リンクの姿勢図である。 目標吸入空気量の特性図である。 点火時期指令値の算出を説明するためのフローチャートである。 基本点火時期の特性図である。 低負荷状態から高負荷状態への加速を行った場合の変化を示すタイミングチャートである。 ＶＩＣＳ（登録商標）の概略構成図である。 予測した加速が行われるタイミングでの圧縮比及び実圧縮比を予測した加速が行われるタイミングでの圧縮比Ｖ３まで低下させるに必要な時間の算出を説明するためのフローチャートである。 要求エンジントルクの特性図である。 要求エンジントルクの学習を説明するための特性図である。 要求圧縮比の特性図である。 要求過給圧の特性図である。 加速前圧縮比低下処理を説明するためのフローチャートである。 加速処理を説明するためのフローチャートである。 要求過給圧の特性図である。 本実施形態のエンジンを搭載した車両を走行させた場合の圧縮比の変化を示す特性図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。

（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態のエンジン１の制御装置の概略構成図である。エンジン１は図示しない車両に搭載されている。

図１においてエンジン１の燃焼室２１には吸気通路２３と排気通路２４とが開口され、吸気通路２３の燃焼室２１への開口端に吸気弁２５が、排気通路２４の燃焼室２１への開口端に排気弁２６が設けられている。

吸気通路２３にはモータ等のアクチュエータ３０により開度が制御されるスロットル弁２９（スロットル弁装置）を備える。また、実際のスロットル弁開度を検出するスロットルセンサ３１が設けられている。

吸気通路２３の吸気ポートに燃料噴射弁３３を、燃焼室２１の天井に点火プラグ３４を備える。エアフローメータ３８により検出される吸入空気量に基づいて目標空燃比の得られる燃料噴射量が算出され、この噴射量の燃料が所定の時期に燃料噴射弁３３から噴射供給され、燃焼室２１内に形成される混合気に対して所定の時期に点火プラグ３４によって着火される。燃料噴射弁３３を燃焼室２１に臨んで設けている場合であってよい。

エンジン１にはエンジンの圧縮比を連続的に変化させることが可能な圧縮比可変機構を備える。なお、圧縮比可変機構を備えるこのエンジンは、本出願人が先に提案しており、例えば特開２００１−２２７３６７号公報等によって公知となっている。従って、圧縮比可変機構の概要のみを図２を参照して説明する。

図２において、クランクシャフト２には、エンジン本体の一部を構成するシリンダブロック１内の主軸受（図示しない）に回転可能に支持されるクランクジャーナル３が気筒毎に設けられている。各クランクジャーナル３は、その軸心Ｏがクランクシャフト２の軸心（回転中心）と一致しており、クランクシャフト２の回転軸部を構成している。

また、クランクシャフト２は、クランクピン４と、クランクアーム４ａと、カウンターウェイト４ｂとを有している。上記クランクピン４は軸心Ｏから偏心して気筒毎に設けられている。上記クランクアーム４ａはクランクピン４をクランクジャーナル３へ連結する。上記カウンターウェイト４ｂは軸心Ｏに対してクランクピン４と反対側に配置され、主としてピストン運動の回転１次振動成分を低減する。クランクアーム４ａとカウンターウェイト４ｂとは、この実施形態では一体的に形成されている。

そして、気筒毎に形成されたシリンダ１０に摺動可能に嵌合するピストン９と、上記のクランクピン４とが、複数のリンク部材、すなわちアッパーリンク６とロアーリンク５とにより機械的に連携されている。アッパーリンク６の上端側は、ピストン９に固定的に設けられたピストンピン８に、軸心Ｏｃ周りに相対回転可能に外嵌している。また、アッパーリンク６の下端側とロアーリンク５の、ほぼ二等分された一方の本体５ａとは、両者を挿通する連結ピン７によって、軸心Ｏｄ周りに相対回転可能に連結されている。

ロアーリンク５は、クランクピン４を狭持するように、２つの本体５ａ、５ｂを取付けて構成されており、この狭持部分でクランクピン４と軸心Ｏｅ周りに相対回転可能に装着されている。ほぼ２等分された他方のロアーリンク本体５ｂと制御リンク（サードリンク）１１の上端側とは、両者を挿通する連結ピン１２によって軸心Ｏｆ周りに相対回転可能に連結されている。

この制御リンク１１の下端側は、シリンダブロック１に回動可能に支持される、偏心カム部１４を有する制御軸１３に、その軸心Ｏｂ周りに揺動可能に外嵌，支持されている。すなわち、制御軸１３の外周には偏心カム部１４が回転可能に設けられており、偏心カム部１４の軸心Ｏａは、制御軸１３の軸心Ｏｂに対して所定量偏心している。この偏心カム部１４は、ウォームギア１５を介して圧縮比制御アクチュエータ１６によって、エンジンの運転状態に応じて回動制御されるとともに、任意の回動位置で保持されるようになっている。アクチュエータ１６としては電動機を使用することが好ましい。高温条件での動作が必要な場合は電動機をＳＲＭ（Ｓｗｉｔｃｈｅｄ Ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ Ｍｏｔｏｒ）とし、電動機負荷として高トルクが必要な場合はＩＰＭ（Ｉｎｔｅｒｉｏｒ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）モータとすることが好ましい。

このような構成により、クランクシャフト２の回転に伴って、クランクピン４，ロアーリンク５，アッパーリンク６及びピストンピン８を介してピストン９がシリンダ１０内を昇降する。ロアーリンク５に連結する制御リンク１１は、下端側の揺動軸心Ｏｂを支点として揺動する。

また、上記の圧縮比制御アクチュエータ１６により偏心カム部１４を回動制御することにより、制御リンク１１の揺動軸心となる制御軸１３の軸心Ｏｂが偏心カム部１４の軸心Ｏａ周りに回転し、つまり制御リンク１１の揺動中心位置Ｏｂが機関本体（及びクランクシャフト回転中心Ｏ）に対して移動する。これにより、ピストン９の行程が変化して、エンジンの各気筒の圧縮比が可変制御される。参考として、図３に、ピストン上死点位置における３つのリンク６、５、１１の姿勢を模式的に示すと、図３左側は高圧縮比位置での、図３右側は低圧縮比位置での各リンク姿勢である。

この圧縮比可変機構の最大の特徴は制御軸１３の角位置制御により、ピストン９の上死点位置（燃焼室容積）を変えられる点にあり、いわゆる圧縮比可変機構としての機能を発揮する。本実施形態では、複リンク式圧縮比可変機構で説明しているが、圧縮比可変機構は複リンク式に限られるものでない。例えば吸気弁の閉時期を変更することにより実圧縮比を変化させることが可能である。

一般的に圧縮比を上げるとエンジンの熱効率が向上することが知られている。その一方で、圧縮比を上げすぎるとノッキングが発生するため、特に高負荷領域ではあまり圧縮比を上げることができない。そのため、圧縮比可変機構を有するエンジン１においては、図１２に示したように低負荷側で要求圧縮比を大きく、高負荷側で要求圧縮比を小さく設定することで、ノッキングを発生させずに燃料消費量を向上させている。

図１に戻り、エンジン１にはさらに、電動アシストターボ過給機４５を備える。電動アシストターボ過給機４５は、排気タービン４６、コンプレッサ４７、これらを同軸で連結するシャフト４８、モータジェネレータ４９から構成される。モータジェネレータ４９はエンジンコントローラ３５からの信号で駆動される。

例えば、低速走行状態からの加速時にモータジェネレータ４９をモータとして駆動し、排気タービン４６を駆動する。これによって、加速初期のエンジンの排気エネルギーが少ない状態でも、モータ駆動により排気タービン回転速度を上昇させることで、吸気コンプレッサ４７により十分な過給を行わせることができる。これによって、ターボラグといわれる秒単位の過給遅れが解消し、アクセル開度（アクセルペダル操作量）に対するエンジン出力の応答性が向上する。

排気タービン４６をバイパスする通路５１に常閉のウェイストゲートバルブ５２が設けられている。このウェイストゲートバルブ５２は設定過給圧以上となったときに排気をバイパスして逃し、過給圧が設定過給圧以上とならないようにするものである。スロットル弁２９上流の吸気通路２３に実際の過給圧を検出する過給圧センサ３９が設けられている。

このように圧縮比可変機構を有するエンジン１に対して、さらに電動アシストターボ過給機４５が設けられるときには、要求圧縮比の求め方を次のように自然吸気のエンジンと異ならせている。すなわち、アクセル開度ＡＰＯとエンジン回転速度Ｎｅとに応じて自然吸気時の目標吸入空気量ｔＱａｃが図４に示したように定まっているので、大気圧Ｐａと実過給圧ｒＰｂとの比でこの自然吸気時の目標吸入空気量ｔＱａｃを補正する。つまり、次の式により過給時の目標吸入空気量である過給圧補正目標吸入空気量ｔＱａｃ ｈを算出している。

ｔＱａｃ ｈ＝ｔＱａｃ×Ｐａ／ｒＰｂ …（１）
ターボ過給機４５を備えておらず、自然吸気の状態では（１）式右辺の分数であるＰａ／ｒＰｂの値が１となり、過給圧補正目標吸入空気量ｔＱａｃ ｈは目標吸入空気量ｔＱａｃと一致する。一方、ターボ過給機４５が働く過給時には大気圧Ｐａよりも実過給圧ｒＰｂが大きくなるため、（１）式右辺の分数であるＰａ／ｒＰｂの値が１より小さな正の値となり、過給圧補正目標吸入空気量ｔＱａｃ ｈは目標吸入空気量ｔＱａｃよりも小さくなる。このように、過給時に過給圧補正目標吸入空気量ｔＱａｃ ｈを目標吸入空気量ｔＱａｃよりも小さくしているのは、自然吸気時よりも過給時のほうが吸気の圧力が大気圧よりも高い分だけ多く吸入空気が燃焼室２１に入り過ぎるためである。つまり目標吸入空気量ｔＱａｃを超える吸入空気量が燃焼室２１に流入すると、その分燃焼室２１内の圧力及び温度が上昇してノッキングが生じないとも限らない。そこで、過給時には自然吸気時に適合している目標吸入空気量ｔＱａｃよりも小さな吸入空気量（ｔＱａｃ ｈ）とすることによって、過給時の実質の吸入空気量を自然吸気時の実質の吸入空気量と同じにする。これによってノッキングが生じないようにしているのである。

エンジンコントローラ３５には、アクセル開度センサ３６からのアクセル開度ＡＰＯ、エンジン回転速度センサ３７からの回転速度Ｎｅ、エアフローメータ３８からの吸入空気量Ｑａの信号が入力される。エンジンコントローラ３５では、これらの信号に基づいて、目標スロットル弁開度、要求圧縮比、燃料噴射量、点火時期指令値をそれぞれ算出する。そして、算出した目標スロットル弁開度が得られるようにスロットル弁２９のアクチュエータ３０を駆動すると共に、算出した要求圧縮比が得られるように圧縮比制御アクチュエータ１６を駆動する。また、算出した燃料噴射量及び点火時期指令値が得られるように燃料噴射弁３３及び点火プラグ３４を制御する。

エンジンコントローラ３５が行う上記点火時期指令値の算出について簡単に説明する。図５のフローは点火時期指令値を算出するためのもので、所定のクランク角位置毎に実行する。ここで、所定のクランク角位置としては、点火時期より少し進角側の位置を予め定めておく。

ステップ１ではエンジンの負荷とエンジン回転速度Ｎｅから図６を内容とするマップを検索することにより、ＭＢＴの得られる基本点火時期ＡＤＶ０［ｄｅｇＣＡ（ＢＴＤＣ）］を算出する。図６にはＡＤＶ０の内容を記載していないが、公知の例であってよい。

ステップ２ではノックセンサ４０により検出されるノックレベルとスライスレベルを比較する。ノックレベルがスライスレベルを超えていれば、ノッキングが生じていると判断し、ステップ３に進む。

ステップ３では、フィードバック量ＦＢの前回値である「ＦＢｚ」に所定値ａ［ｄｅｇＣＡ］を加算した値を今回のフィードバック量ＦＢ［ｄｅｇＣＡ］とする、つまり次式により点火時期のフィードバック量ＦＢ［ｄｅｇＣＡ］を算出する。

ＦＢ＝ＦＢｚ＋ａ …（２）
ただし、ａ：所定値（正の値）、
ＦＢｚ：ＦＢの前回値、
ステップ７では基本点火時期ＡＤＶ０からフィードバック量ＦＢを差し引いて、つまり次式により点火時期指令値ＡＤＶ［ｄｅｇＣＡ（ＢＴＤＣ）］を算出する。

ＡＤＶ＝ＡＤＶ０−ＦＢ …（３）
（３）式の点火時期指令値ＡＤＶは圧縮上死点から進角側に計測した値であるので、基本点火時期ＡＤＶ０からフィードバック量ＦＢを差し引くことは、基本点火時期ＡＤＶ０からフィードバック量ＦＢだけ遅角側に補正することを意味する。上記（３）式のフィードバック量ＦＢの前回値である「ＦＢｚ」の初期値はゼロである。

今仮にノッキングが生じる前にはフィードバック量ＦＢがゼロであったとすると、ノッキングが生じたタイミングでＦＢに所定値ａが入れられる。つまり、ノッキングが生じたタイミング直後の点火タイミングでは基本点火時期ＡＤＶ０より所定値ａだけ遅角された点火時期が点火時期指令値となるわけである。

今回に基本点火時期が所定値ａだけ遅角されると、次回にはノッキングは生じない。このときにはステップ２でノックレベルがスライスレベル未満となるので、ステップ４に進む。

ステップ４では、フィードバック量ＦＢの前回値である「ＦＢｚ」から所定値ｂ［ｄｅｇＣＡ］（ｂ＜ａ）を差し引いた値を今回のフィードバック量ＦＢ［ｄｅｇＣＡ］とする、つまり次式によりフィードバック量ＦＢを算出する。

ＦＢ＝ＦＢｚ−ｂ …（４）
ただし、ｂ：所定値（正の値）、
ＦＢｚ：ＦＢの前回値、
ノッキングが生じたタイミング直後の点火タイミングの次のタイミングでは基本点火時期ＡＤＶ０よりａ−ｂだけ遅角された値が点火時期指令値ＡＤＶとなるわけである。同様にして、フィードバック量ＦＢは、点火タイミングを迎えるたびに、ａ−２ｂ、ａ−３ｂ、ａ−４ｂ、…、と小さくなる。このため、ステップ５でフィードバック量ＦＢが負の値となったタイミングでステップ６に進んでフィードバック量ＦＢにゼロを入れる。フィードバック量ＦＢにゼロを入れたタイミングで点火時期指令値ＡＤＶが基本点火時期ＡＤＶ０に戻る。

さて、圧縮比可変機構を備えるエンジン１を搭載し電動アシストターボ過給機４５を追加した車両で、アクセルペダルを踏み込んで低負荷状態から高負荷状態への加速を行った場合に、ノッキングが新たに発生することが考えられる。これを図７のタイミングチャートを参照して説明する。

図７はアクセル開度を所定値ＡＰＯ１から所定値ＡＰＯ２へとステップ変化させた場合の変化をモデルで示している。ここで、変化する対象としては、実過給圧、点火時期、実圧縮比、実エンジントルクを採っている。

ここでは、エンジンの負荷状態を低負荷状態、中負荷状態、高負荷状態の大きく３つに分け、本実施形態では特に低負荷状態から高負荷状態への加速（以下、単に「加速」ともいう。）を扱う。この加速としては、例えば一般道から高速道路の料金所を抜けて、高速道路上の本線を走行している車両の流れに合流するべく、車両を加速する場合を挙げることができる。特に低負荷状態から高負荷状態への加速を扱うのは次の理由からである。すなわち、ターボ過給機４５の駆動で実過給圧が加速前の低負荷状態から加速後の高負荷状態となるまでの応答時間と、圧縮比制御アクチュエータ１６の駆動で実圧縮比が加速前の低負荷状態から加速後の高負荷状態となるまでの応答時間とが大きく乖離するためである。

図７では、現行エンジンの場合を一点鎖線で、比較例のエンジンの場合を破線で、本発明の第１実施形態のエンジンの場合を実線で示している。以下、現行エンジン、比較例のエンジン、第１実施形態のエンジンの順に説明する。

まず、現行エンジンは、圧縮比可変機構と、モータジェネレータを有していない通常のターボ過給機を備えるエンジンであるとする。

現行エンジンでは、車両の常用域（市街地や高速道路を巡航する場合）においてエンジン１の圧縮比が相対的に高くなる側に制御し、熱効率を高めることによって燃費を向上させる。一方、高出力域（急加速や登坂走行）になると、過給を行うため、圧縮比が相対的に低くなる側に切換え、ノッキングを回避しつつエンジンの出力が向上するようにしている。

このため、低負荷状態から高負荷状態への加速を行おうとアクセル開度をステップ変化させたとき、図７第２段目に一点鎖線で示したように、ｔ４のタイミングで実過給圧が所定値Ｂ１から高くなる側に変化し、ｔ８のタイミングで所定値Ｂ２に到達している。なお、図７第２段目には実過給圧の変化を示しているが、低負荷状態での実過給圧と低負荷状態での要求過給圧とは一致し、高負荷状態での実過給圧と高負荷状態での要求過給圧も一致しているものとする。

一方、ｔ４のタイミングでアクセル開度を所定値ＡＰＯ１から所定値ＡＰＯ２へとステップ変化させたとき、図７第４段目に一点鎖線で示したように、ｔ４のタイミングで実圧縮比が所定値Ｖ１から直線的に低下し、ｔ９のタイミングで所定値Ｖ２に到達している。なお、図７第４段目には実圧縮比の変化を示しているが、低負荷状態での実圧縮比と低負荷状態での要求圧縮比とは一致し、高負荷状態での実圧縮比と高負荷状態での要求圧縮比も一致しているものとする。

この場合に大事なことは、実過給圧が所定値Ｂ２に到達するタイミングがｔ８、実圧縮比が所定値Ｖ２に到達するタイミングがｔ９であり、ほぼ同時期（ｔ８とｔ９）になっている点である。

ここで、過給機の駆動で実過給圧が加速前の低負荷状態の所定値Ｂ１から加速後の高負荷状態の所定値Ｂ２となるまでの応答期間（この応答時間を以下「実過給圧の応答時間」ともいう。）Ｔｂ１は、現行エンジン及び通常のターボ過給機の仕様により定まる。また、圧縮比制御アクチュエータ１６の駆動で実圧縮比が加速前の低負荷状態の所定値Ｖ１から加速後の高負荷状態の所定値Ｖ２となるまでの応答期間（この応答時間を以下「実圧縮比の応答時間」ともいう。）Ｔｃ１は圧縮比可変機構の仕様により定まる。ここで、実圧縮比の応答期間Ｔｃ１、つまり実圧縮比の低下速度（直線の傾き）を決めるものは、大きくは次の３つである。すなわち、圧縮比制御アクチュエータ１６の仕様、ギヤ比、リンク比である。

なお、点火時期は、図７第３段目に一点鎖線で示したように、ｔ４のタイミングで所定値ＡＤＶ０１から直線的に遅角側に向かい、ｔ８のタイミングで所定値ＡＤＶ０２に到達している。

現行エンジンでは、通常のターボ過給機の作動に伴う実過給圧の応答期間Ｔｂ１と、実圧縮比の応答期間Ｔｃ１とがほぼ一致しており、ノッキングを発生させることなく、理想的なレベルでエンジントルクを上昇させている（図７最下段の一点鎖線参照）。このように現行エンジンに問題はないのであるが、最近の傾向として、ダウンサイジングコンセプトが進行している。

ここで、ダウンサイズコンセプトとは、自動車においてターボ過給機やスーパーチャージャなどの過給機を使うことにより、現行エンジンと同等の動力性能を確保したまま、排気量を小型化し、巡航時の燃費を向上させるエンジン設計コンセプトのことである。このコンセプトのもとでは、ターボ過給機の応答を高めるため電動アシストターボ過給機を搭載することが考えられる。そこで、現行エンジンの通常のターボ過給機に代えて、図１に示したように電動アシストターボ過給機４５を設けたエンジンを比較例のエンジンであるとする。すなわち、比較例のエンジンは、圧縮比可変機構と電動アシストターボ過給機４５を備えるエンジンである。

比較例のエンジンでは、通常のターボ過給機に生じるターボラグをなくすため、加速の開始時にモータジェネレータ４９をモータとして駆動することで、加速開始タイミングより排気タービン４６を回転させて、過給を強制的に行わせることができる。これによって、実過給圧の上昇の程度が現行エンジンの通常のターボ過給機の場合より大きくなるので、図７第２段目に破線で示したように、ｔ６のタイミングで早くも所定値Ｂ２に到達する。

しかしながら、比較例のエンジンでも実圧縮比の応答時間Ｔｃ１は現行エンジンの場合と変わらない（図７第４段目の破線参照）。実圧縮比の応答時間Ｔｃ１は変わらないのに、実過給圧の応答時間Ｔｂ２が現行エンジンの場合の実過給圧の応答時間Ｔｂ１より短くなると、次のような問題が生じる。すなわち、比較例のエンジンでは実圧縮比が所定値Ｖ２にまで低下していない状態で現行エンジンの場合より空気が余計に入った分だけ燃焼室２１での燃焼状態が良くなって、自己着火に伴うノッキングが生じるのである。

この場合、ノッキングの回避のため、エンジンコントローラ３５では、ノックセンサ４０に基づく点火時期のフィードバック制御を行うこととなる。すなわち、図７第３段目に破線で示したように、ノッキングが生じたｔ５のタイミングで基本点火時期ＡＤＶ０よりフィードバック量ＦＢ（＝所定値ａ）だけリタードした値を点火時期指令値ＡＤＶとすることでノッキングを回避する。その後は、所定値ｂ（ｂ＜ａ）ずつ減少するフィードバック量ＦＢで徐々に点火時期を進角させる。これによって、点火時期指令値ＡＤＶはｔ７のタイミングで高負荷状態での基本点火時期である所定値ＡＤＶ０２に戻る。

比較例のエンジンでは、このようにしてノッキングが回避される一方で、ノッキングの発生を受けて点火時期がリタードされることで、燃焼室２１内での燃焼効率が悪化する。これによって、図７最下段に破線で示したように、エンジントルクは所定値Ｔｏｒ１から上昇して最終的には所定値Ｔｏｒ２に到達するものの、加速直後にエンジントルクが一時的に低下する。加速直後にエンジントルクが一旦上昇したところからエンジントルクが一時的に低下すると、車両にヘジテーションが生じて、運転性が悪くなるのである。

まとめると、比較例のエンジンでノッキングが生じた理由は次の通りである。すなわち、実過給圧の応答時間Ｔｂ２が現行エンジンの場合の実過給圧の応答時間Ｔｂ１より短くなったのに対して、実圧縮比の応答時間Ｔｃ１は現行エンジンの場合と変わらない。このため、実圧縮比が実過給圧の変化に追従できず、実過給圧に見合った実圧縮比まで十分に低下しない点にあった。

そこで本発明の発明者は、次のように発想した。すなわち、車両がこれから向かう道路で加速が行われることを、加速が行われる前に予測できれば、加速の手前で実圧縮比を予め低下させておくことで、予測した加速が行われるタイミングより実圧縮比を遅れなく低下させる。これなら、実過給圧に見合った実圧縮比まで十分に低下させることが可能となり、ノッキングの発生を抑制することができる。以下、上記車両がこれから向かう道路を、単に「これから向かう道路」という。これを受けて、本発明の第１実施形態では、実過給圧の応答時間が実圧縮比の応答時間より短い場合に、走路情報取得手段を利用し、これから向かう道路（これから向かう走路）で低負荷状態から高負荷状態への加速が行われるか否かを予測する。ここで、上記の走路情報取得手段は車両が走行する予定の走路の情報を取得するものである。そして、これから向かう道路で低負荷状態から高負荷状態への加速が行われることを予測したとき、圧縮比制御アクチュエータ１６を駆動して、加速を予測したときの実圧縮比より実圧縮比を予め低下させる。

予測した加速が行われるタイミングよりも手前で実圧縮比を予め低下させる処理（以下、「加速前圧縮比低下処理」という。）を、図７を参照して説明する。ここで、本実施形態のエンジンは、比較例のエンジンと同じ、つまり圧縮比可変機構と電動アシストターボ過給機４５を備えるエンジンである。ただし、圧縮比の制御方法が比較例のエンジンと本実施形態のエンジンとで異なることとなる。

図７において、実過給圧が所定値Ｂ２にほぼ到達するｔ６のタイミングで、実圧縮比が所定値Ｖ２に低下していれば、ノッキングは生じない。つまり、図７第４段目に実線で示したように、実圧縮比が所定値Ｖ２に到達するタイミングを比較例のエンジンの場合の到達タイミング（ｔ９）より進めてｔ６のタイミングとする必要があるわけである。

ここで、実圧縮比の低下速度、つまり直線の傾きを−Δ１［／ｓ］（Δ１＞０）とおくと、傾きΔ１を用いて、予測した加速が開始される（行われる）タイミング（ｔ４）での圧縮比Ｖ３［無名数］を次式で求めることができる。

Ｖ３＝Ｖ２＋Δ１・（Ｔｃ１−Ｔｂ２） …（５）
ただし、Ｔｃ１：実圧縮比の応答時間［ｓ］、
Ｔｂ２：実過給圧の応答時間［ｓ］、
次に、所定値Ｖ１から予測した加速が開始されるタイミングでの圧縮比Ｖ３まで実圧縮比を低下させるに必要な時間Ｔｃ２［ｓ］を、傾きΔ１を用いて次式で求めることができる。

Ｔｃ２＝（Ｖ１−Ｖ３）／Δ１ …（６）
ただし、本実施形態では、余裕代Ｔｙｏ［ｓ］を設けているため、所定値Ｖ１から予測した加速が開始されるタイミングでの圧縮比Ｖ３まで実圧縮比を低下させるに必要な時間Ｔｃ３［ｓ］を次式で求めることができる。

Ｔｃ３＝（Ｖ１−Ｖ３）／Δ１＋Ｔｙｏ …（７）
ｔ４の予測した加速が開始されるタイミングより必要時間Ｔｃ３の前のｔ２のタイミング以前にｔ４からの加速を予測できていれば、ｔ２のタイミングより実圧縮比を予測した加速が開始されるタイミングでの圧縮比Ｖ３へと低下させることが可能となる。これによって、ｔ４の予測した加速が開始されるタイミング直前に実圧縮比は予測した加速が開始されるタイミングでの圧縮比Ｖ３まで低下している。言い換えると、ｔ４で予測通りに加速が行われたとき、実過給圧が所定値Ｂ２に到達するｔ６のタイミングと同じタイミングで実圧縮比を所定値Ｖ２まで低下させることができることとなった。

圧縮比可変機構によって実圧縮比の低下速度（つまり直線の傾き）が実際にはばらつく。上記の余裕代Ｔｙｏは、この実圧縮比の低下速度のバラツキを吸収させるためのものである。すなわち、余裕代Ｔｙｏを設けることで、実圧縮比の低下速度のバラツキがあっても、ｔ４のタイミングの直前に確実に実圧縮比を予測した加速が行われるタイミングでの圧縮比Ｖ３と一致させることができる。

本実施形態では、上記のように、実過給圧が所定値Ｂ２に到達するｔ６のタイミングと同じタイミングで実圧縮比を所定値Ｖ２まで低下させることができることから、ノッキングが生じることはない。このため、点火時期は図７第３段目に実線で示したように、ｔ４のタイミングから直線的に遅角側に移動し、ｔ６のタイミングで所定値ＡＤＶ０２に到達している。このように、ノッキングを回避できることとなると、図７最下段に実線で示したように実過給圧の上昇の程度に応じてエンジントルクが発生するのであり、これによって速やかな加速を実現することができる。

次に、ｔ２のタイミング以前にｔ４のタイミングから加速が行われることを予測するため、本実施形態では、走路情報取得手段の一例としてのＩＴＳ（高度道路交通システム：Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）を利用する。ここで、ＩＴＳとは、ＩＴ（Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）を利用して交通の輸送効率や快適性の向上に寄与する一連のシステムを指す総称である。このＩＴＳに含まれるシステムに、高度化されたカーナビゲーションシステムがある。

ここで、高度化されたカーナビゲーションシステムとして、ＶＩＣＳ（Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）対応のカーナビゲーションシステムがある。このＶＩＣＳは、交通渋滞・規制情報・駐車場の満空状態等を、カーナビゲーションシステムを介してドライバーにリアルタイムで提供するものである。その運営主体としてＶＩＣＳセンターが設立され、電波ビーコン、光ビーコン及びＦＭ多重放送の３メディアでＶＩＣＳサービスを提供している。

これについて具体的に説明すると、図８は上記ＩＴＳ６０の概略構成図である。ＩＴＳ６０は、ナビーゲーションシステム５０、日本道路交通情報センター６１、ＶＩＣＳセンター６２、光ビーコン６４、電波ビーコン６３、ＦＭ多重放送６５で構成される。このうち、車両に搭載されるナビゲーションシステム５０は、ＧＰＳアンテナ５３、ＧＰＳレシーバ５４、方位センサ５５、車速センサ５６、ナビゲーションコントローラ５７、ディスプレイ５８、地図データ５９から構成されている。

ここで、ＧＰＳアンテナ５３及びＧＰＳレシーバ５４は人工衛星からの電波を受けて車両のいる場所（自車位置）を知るためのものである。自車位置は、基本的に衛星からの位置情報で知ることができる。しかしながら、衛星からの信号だけでは誤差があること、トンネルを走行中には衛星からの位置信号を受信できないことから、方位センサ５５、車速センサ５６を設けている。方位センサ５５は車両の向かう方向を知るためのものである。車速センサ５６は車両の移動距離を知るためのものである。地図データ５９には道路勾配や高速道路であるか否かの情報が格納されている。

ナビゲーションコントローラ５７では、ＧＰＳレシーバ５４やセンサ５５，５６からの情報と地図データ５９を照らし合わせ、例えば自車位置をディスプレイ５８上のマップに表示させる。

さらに、ナビゲーションコントローラ５７とエンジンコントローラ３５とをＣＡＮ通信７１で接続しておくことで、エンジンコントーラ３５からナビゲーションコントローラ５７に車両の加速情報を提供させる。そして、ナビゲーションコントローラ５７に加速が行われた道路（走路）と前記加速が行われたときのアクセル開度及びエンジン回転速度から構成される加速履歴を保存させておく。例えばほぼ同じ道路を車両で走行して勤務地と自宅とを往復しているとした場合に、通勤に用いられる複数の各道路（高速道路を含む）のうちでどの道路で加速を行ったか否か、あるいは各道路の距離が長い場合にはどの区間で加速を行ったか否かのデータを加速履歴として保存させておくのである。また、加速の際はどのくらいのアクセル開度であったかをそのときのエンジン回転速度と合わせて加速履歴として保存させておく。

一般道や高速道路の渋滞、事故、工事、主な駐車場等の各種の情報は日本道路交通情報センター６１で収集され、各種の情報がＶＩＣＳセンター６２に伝達される。ＶＩＣＳセンター６２では各種の情報を編集・処理した後、その編集・処理した情報を電波ビーコン６３、光ビーコン６４、ＦＭ多重放送６５に送る。ここで、上記の電波ビーコン６３は、主に高速道路に接地されており、電波を媒体として利用し設置された場所に必要な情報を提供する。上記の光ビーコン６４は、主に一般道に設置されており、光（近赤外線）を媒体として利用し設置された場所に必要な情報を提供する。上記のＦＭ多重放送６５はＦＭ放送（ＮＨＫ）に情報を多重化して提供するもので、各地の放送局のエリア内全てにおいてその情報を利用することができる。

上記のように一般道を走行した後に料金所を通過し高速道路上の本線を走行する車両の流れに合流するべく車両を加速する場合が、通勤のため繰り返されていれば、今日の通勤時の車両の挙動は、ナビゲーションコントローラ５７が予め知り得る。例えば図７においてｔ１からｔ２までの期間において、これから向かう道路で加速が行われるか否かをナビゲーションコントローラ５７に保存されている加速履歴に基づいて、予測させる。そして、ｔ４から加速が行われると予測したとき、ｔ２からの加速前圧縮比低下処理を行わせるのである。

ナビゲーションコントローラ５７と協調しつつエンジンコントローラ３５で行われるこの制御を、フローチャートを参照してさらに説明する。図９のフローチャートは、予測した加速が行われるタイミングでの圧縮比Ｖ３、実圧縮比を所定値Ｖ１から予測した加速が行われるタイミングでの圧縮比Ｖ３まで低下させるに必要な時間Ｔｃ３を算出するためのもので、一定時間毎（例えば１０ｍｓ毎）に実行する。

ステップ１１では、Ｖ３及びＴｃ３算出済みフラグ（始動時にゼロに初期設定）をみる。ここでは、Ｖ３及びＴｃ３算出済みフラグ＝０であるとしてステップ１２以降に進む。

ステップ１２では、低負荷状態から高負荷状態への加速（図９では「高負荷になる加速シーン」で略記。）が行われるか否かをナビゲーションコントローラ５７に問い合わせる。ナビゲーションコントローラ５７では、この問い合わせを受けると、ナビゲーションコントローラ５７に保存されている加速履歴に基づいて、低負荷状態から高負荷状態への加速が行われるか否かを予測する。そして、この予測した結果をエンジンコントローラ３５に返す。ナビゲーションコントローラ５７によって低負荷状態から高負荷状態への加速が予測されないときにはそのまま今回の処理を終了する。

ステップ１２でナビゲーションコントローラ５７によって低負荷状態から高負荷状態への加速が予測されるときにはステップ１３に進む。例えば、ドライバーが毎日の通勤で渋滞のない高速道路を使っている場合には、高速道路の料金所に入る手前でナビゲーションコントローラ５７が低負荷状態から高負荷状態への加速が行われ得ることを予測するので、ステップ１２からステップ１３に進む。

しかしながら、毎日の通勤で高速道路を使っている場合であっても、通勤で使っている高速道路が渋滞していることがあり得る。この場合、通勤で使っている高速道路が渋滞しているか否かは、ナビゲーションコントローラ５７に保存されている加速履歴からはわからない。高速道路が渋滞している場合にも、低負荷状態から高負荷状態への加速が予測されるものとして、高速道路の料金所に入る手前で実圧縮比を低下させてしまったのでは、料金所を過ぎて高速道路の本線に合流するまでの期間で燃費を返って悪くしてしまう。この場合には、実圧縮比を低下させたことが無駄に終わるのである。

そこで、ステップ１３では、ナビゲーションコントローラ５７にＶＩＣＳセンター６２（ＩＴＳ６０）からもたらされる道路交通情報（走路情報）からこれから向かう高速道路で渋滞があるか否かを問い合わせる。ナビゲーションコントローラ５７では、この問い合わせを受けると、ＶＩＣＳセンターからの情報に基づいて、これから向かう高速道路で渋滞があるか否かを確かめる。そして、確かめた情報をエンジンコントローラ３５に返す。ナビゲーションコントローラ５７より、これから向かう高速道路で渋滞があるとの情報を得たときには、これから向かう高速道路で加速は行われないと判断し、そのまま今回の処理を終了する。

一方、ステップ１３においてナビゲーションコントローラ５７より、これから向かう高速道路で渋滞はないとの情報を得たときにはステップ１４以降に進む。ステップ１４〜２２は予測した加速が行われるタイミングでの圧縮比Ｖ３及び実圧縮比を所定値Ｖ１から予測した加速が行われるタイミングでの圧縮比Ｖ３まで低下させるに必要な時間Ｔｃ３を算出する部分である。

まず、ステップ１４では、現在（今回）の負荷状態、つまり低負荷状態にあるときの実圧縮比を所定値Ｖ１［無名数］として算出する。低負荷状態にあるときの実圧縮比は、エンジンコントローラ３５が圧縮比制御アクチュエータ１６に出している指令値から知り得る。

ステップ１５では、現在（今回）の負荷状態、つまり低負荷状態にあるときの実過給圧を所定値Ｂ１［ＭＰａ］として算出する。この低負荷状態にあるときの実過給圧は、過給圧センサ３９により検出する。

ステップ１６では、予測した加速が行われたときのアクセル開度ＡＰＯｒｉ［無名数］及びエンジン回転速度Ｎｅｒｉ［ｒｐｍ］をナビゲーションコントローラ５７に問い合わせる。ナビゲーションコントローラ５７では、この問い合わせを受けると、ナビゲーションコントローラ５７に保存されている加速履歴から、高速道路の本線への合流のための加速が行われたときのアクセル開度ＡＰＯｒｉ及びエンジン回転速度Ｎｅｒｉを読み出す。そして、その読み出したアクセル開度ＡＰＯｒｉ及びエンジン回転速度Ｎｅｒｉをエンジンコントローラ３５に送る。エンジンコントローラ３５では、送られてきたアクセル開度ＡＰＯｒｉ及びエンジン回転速度Ｎｅｒｉから図１０を内容とするマップを検索することにより、要求エンジントルクＴｏｒ２［Ｎｍ］を算出する。この要求エンジントルクＴｏｒ２は、これから高速道路の本線への合流のため、加速履歴にある加速と同じ加速を行ったとしたときに得られるであろうエンジントルクである。

例えば、読み出したアクセル開度ＡＰＯｒｉが所定値ＡＰＯｒｉ１、読み出したエンジン回転速度Ｎｅｒｉが所定値Ｎｅｒｉ１であったとする。このときには、図１０に示したようにこれら２つの値ＡＰＯｒｉ１、Ｎｅｒｉ１が交わる点の要求エンジントルクＴｏｒ２１［Ｎｍ］を算出するのである。

なお、本実施形態の要求エンジントルクのマップ値はナビゲーションコントローラ５７に保存されている加速履歴に基づいて更新（学習）されている。これについては図１１を参照して説明する。図１１において左上に示した要求エンジントルクのマップ特性が初期特性であるとする。初期特性とは、車両の工場出荷時に適合されている特性のことである。初期特性の要求エンジントルクを「基本要求エンジントルク」とする。

ドライバーによってアクセルペダルの踏み方が相違する。燃費重視を心がけているドライバーであれば、アクセルペダルを大きく踏み込まない運転をするよう心がける。
加速を行ったときのアクセル開度がそのときのエンジン回転速度と共に、加速履歴としてナビゲーションコントローラ５７に格納されるのであるが、このようにアクセルペダルを大きく踏み込まない運転を心がけていれば、加速を行ったときのアクセル開度は相対的に小さなものとなる。この点を受けて要求エンジントルクのマップ特性は図１１右上に示したマップ特性へと移行していく。すなわち、図１１右上に示した特性では、実線で示す等エンジントルク線が初期特性より高負荷側に移動している。参考のため初期特性を破線で示す。実線で示す同特性によれば、同じアクセル開度ＡＰＯと同じエンジン回転速度Ｎｅのとき、基本要求エンジントルクよりも要求エンジントルクが低下する。このようにエンジントルクを出さないように努力することで、燃費が徐々に良くなってゆくのである。

一方、出力重視のドライバーであれば、アクセルペダルを大きく踏み込む運転を頻繁にする。アクセルペダルを大きく踏み込む運転を頻繁にしていれば、加速を行ったときのアクセル開度は相対的に大きなものとなり、これが加速履歴のデータとして格納されている。この点を受けて要求エンジントルクのマップ特性は図１１左下に示したマップ特性に移行していく。すなわち、図１１左下に示した特性では、実線で示す等エンジントルク線が初期特性より低負荷側に移動している。参考のため初期特性を破線で示す。実線で示す同特性によれば、同じアクセル開度ＡＰＯと同じエンジン回転速度Ｎｅのとき、基本要求エンジントルクよりも要求エンジントルクが上昇する。このようにアクセルペダルを大きく踏み込む運転を頻繁にしていれば、同じだけアクセルペダルを踏み込んでも出力されるエンジントルクが徐々に大きくなってゆくのである。

このように、ドライバーの実行した加速の履歴である加速履歴に応じて基本要求エンジントルクを補正することで、要求エンジントルクの特性がドライバーの意思に応じたものとなってゆく。

図９のフローに戻る。ステップ１７では、ステップ１６で得た要求エンジントルクＴｏｒ２と、ナビゲーションコントローラ５７から送られてきているエンジン回転速度Ｎｅｒｉから、図１２を内容とするマップを検索することにより、要求圧縮比を算出する。算出した要求圧縮比の値は所定値Ｖ２［無名数］に入れる。

ステップ１８ではステップ１６で得た要求エンジントルクＴｏｒ２と、読み出したエンジン回転速度Ｎｅｒｉから、図１３を内容とするマップを検索することにより、要求過給圧を算出する。算出した要求過給圧の値は所定値Ｂ２［ＭＰａ］に入れる。

これら所定値Ｖ２及びＢ２は、これから高速道路の本線への合流のため、加速履歴にある加速と同じ加速を行ったとしたときに得られるであろう、加速後の高負荷状態での圧縮比及び過給圧である。

例えば、算出した要求エンジントルクが所定値Ｔｏｒ２１、ナビゲーションコントローラ５７から送られてきているエンジン回転速度Ｎｅｒｉが所定値Ｎｅｒｉ１であったとする。このときには、図１２に示したようにこれら２つの値Ｔｏｒ２１、Ｎｅｒｉ１が交わる点の要求圧縮比Ｖ２１［無名数］を算出するのである。同様に、図１３に示したようにこれら２つの値Ｔｏｒ２１、Ｎｅｒｉ１が交わる点の要求過給圧Ｂ２１［ＭＰａ］を算出する。

ステップ１９では、ステップ１５で得た所定値Ｂ１とステップ１８で得た所定値Ｂ２と、ターボ過給機４５の仕様に基づいて、実過給圧の応答時間Ｔｂ２［ｓ］を算出する。例えば、ターボ過給機４５の仕様から実過給圧の上昇の傾きを所定値Δ２（正の値）で近似すれば、次式により実過給圧の応答時間Ｔｂ２［ｓ］を算出することができる。

Ｔｂ２＝（Ｂ２−Ｂ１）／Δ２ …（８）
ステップ２０では、ステップ１４で得た所定値Ｖ１とステップ１７で得た所定値Ｖ２と圧縮比可変機構の仕様に基づいて、実圧縮比の応答時間Ｔｃ１［ｓ］を算出する。例えば、圧縮比可変機構の仕様から圧縮比の低下速度を−Δ１（所定値Δ１＞０）とすれば、次式により実圧縮比の応答時間Ｔｃ１［ｓ］を算出することができる。

Ｔｃ１＝（Ｖ１−Ｖ２）／Δ１ …（９）
ステップ２１では、実圧縮比の応答時間Ｔｃ１、実過給圧の応答時間Ｔｂ２、所定値Ｖ２、所定値Δ１から、次式により予測した加速が行われるタイミング（ｔ４）での圧縮比Ｖ３［無名数］を算出する。

Ｖ３＝Ｖ２＋Δ１・（Ｔｃ１−Ｔｂ２） …（１０）
ステップ２２では、実圧縮比を所定値Ｖ１から予測した加速が行われるタイミングでの圧縮比Ｖ３まで低下させるに必要な時間Ｔｃ３［ｓ］を次式により算出する。

Ｔｃ３＝（Ｖ１−Ｖ３）／Δ１＋Ｔｙｏ …（１１）
ただし、Ｔｙｏ：余裕代、
上記余裕代Ｔｙｏは適合により定める。

これで実圧縮比を所定値Ｖ１から予測した加速が行われるタイミングでの圧縮比Ｖ３まで低下させるに必要な時間Ｔｃ３及び予測した加速が行われるタイミングでの圧縮比Ｖ３を算出し終わったので、ステップ２３ではＶ３＆Ｔｃ３済みフラグ＝１とする。これによって、次回以降はステップ１１からステップ１２に進むことができない。

このようにして図９のフローで求めた予測した加速が行われるタイミングでの圧縮比Ｖ３及び実圧縮比を所定値Ｖ１から予測した加速が行われるタイミングでの圧縮比Ｖ３まで低下させるに必要な時間Ｔｃ３はメモリに記憶しておく。これら２つの値Ｖ３，Ｔｃ３は加速前圧縮比低下処理で用いられる。

次に、図１４のフローは加速前圧縮比低下処理を行わせるためのもので、図９のフローに続けて、一定時間毎（例えば１０ｍｓ毎）に実行する。

ステップ３１では加速前圧縮比低下処理完了フラグ（図１４では「前処理完了フラグ」で略記。）をみる。加速前圧縮比低下処理完了フラグはエンジンの始動時にゼロに初期設定している。ここでは、加速前圧縮比低下処理完了フラグ＝０であるとしてステップ３２以降に進む。

ステップ３２，３３の操作は図９のステップ１２，１３の操作と同じである。すなわち、ナビゲーションコントローラ５７によって低負荷状態から高負荷状態への加速が予測され、かつナビゲーションコントローラ５７よりこれから向かう高速道路で渋滞がないとの情報を得たときに、ステップ３４に進む。

ステップ３４では加速前圧縮比低下処理開始フラグ（図１４では「前処理開始フラグ」で略記。）をみる。加速前圧縮比低下処理開始フラグはエンジン始動時にゼロに初期設定している。ここでは、加速前圧縮比低下処理開始フラグ＝０であるとしてステップ３５に進む。ステップ３５では加速開始より実圧縮比を所定値Ｖ１から予測した加速が行われるタイミングでの圧縮比Ｖ３まで低下させるに必要な時間Ｔｃ３（図９のフローにより算出済み）だけ前のタイミングであるか否かをみる。加速開始より実圧縮比を所定値Ｖ１から予測した加速が行われるタイミングでの圧縮比Ｖ３まで低下させるに必要な時間Ｔｃ３だけ前のタイミングにまだなっていなければ、そのまま今回の処理を終了する。

ステップ３５で加速開始より実圧縮比を所定値Ｖ１から予測した加速が行われるタイミングでの圧縮比Ｖ３まで低下させるに必要な時間Ｔｃ３だけ前のタイミングになったときには、加速前圧縮比低下処理を開始するため、ステップ３６に進み、加速前圧縮比低下処理開始フラグ＝１とする。

ステップ３７では、圧縮比が低下する側に圧縮比制御アクチュエータ１６を駆動し、実圧縮比を所定値Ｖ１から低下させる。

ステップ３６で加速前圧縮比低下処理開始フラグ＝１としたことから、次回以降はステップ３４からステップ３８に進む。ステップ３８では現在（今回）の実圧縮比Ｖと予測した加速が行われるタイミングでの圧縮比Ｖ３（図９のフローにより算出済み）を比較する。今回の実圧縮比Ｖは、エンジンコントローラ３５が圧縮比制御アクチュエータ１６に出している指令値から知り得る。今回の実圧縮比Ｖが、予測した加速が行われるタイミングでの圧縮比Ｖ３未満になっていなれければ、ステップ３６，３７に進み、ステップ３６，３７の操作を実行する。ステップ３８で今回の実圧縮比Ｖが、予測した加速が行われるタイミングでの圧縮比Ｖ３未満になっていない限り、ステップ３６，３７の操作を繰り返す。

やがて、ステップ３８で今回の実圧縮比Ｖが予測した加速が行われるタイミングでの圧縮比Ｖ３未満となれば、今回の実圧縮比Ｖが予測した加速が行われるタイミングでの圧縮比Ｖ３に到達したと判断し、ステップ３９に進み圧縮比制御アクチュエータ１６の駆動を停止する。

これで加速前圧縮比低下処理を完了するので、ステップ４０では加速前圧縮比低下処理完了フラグ＝１とする。ステップ４１では、次回の低負荷状態から高負荷状態への加速に備えるため、加速前圧縮比低下処理開始フラグ＝０としておく。この加速前圧縮比低下処理完了フラグ＝１としたことで、次回以降はステップ３１からステップ３２に進むことができない。

次に、図１５のフローは加速処理を行わせるためのもので、図１４のフローに続けて、一定時間毎（例えば１０ｍｓ毎）に実行する。

ステップ５１では加速フラグ（エンジン始動時にゼロに初期設定）をみる。ここでは加速フラグ＝０であるとしてステップ５２に進む。

ステップ５２では、アクセルセンサ３６により検出されるアクセル開度に基づいて、低負荷状態から高負荷状態への加速であるか否かをみる。低負荷状態から高負荷状態への加速でないときには、そのまま今回の処理を終了する。

一方、アクセル開度が、例えば図７最上段に示したように所定値ＡＰＯ１から所定値ＡＰＯ２（ＡＰＯ２＞ＡＰＯ１）へと変化したときには、低負荷状態から高負荷状態への加速であると判断し、ステップ５３に進む。ステップ５３では、所定値ＡＰＯ２とエンジン回転速度Ｎｅから図１６を内容とするマップを検索することにより、要求過給圧を算出する。図７と対応づけると、要求過給圧は、図７第２段目に示す、加速後の高負荷状態での過給圧である所定値Ｂ２を求めるものである。図１６に示したように、要求過給圧はアクセル開度ＡＰＯが大きくなるほど大きくなる値である。上記の所定値ＡＰＯ２はアクセルセンサ３６により検出する。

ステップ５４ではタイマを起動する（タイマ値ｔ＝０）。このタイマは、加速開始からの経過時間を計測するためのものである。

ステップ５５では、モータジェネレータ４９に通電して駆動し、排気タービン４６を回転させる（ターボ過給機４５を強制的に働かせる）。

ステップ５６では加速フラグ＝１とする。ステップ５７では、実圧縮比が低下する側に圧縮比制御アクチュエータ１６を駆動する。この場合に、図１４に示した加速前圧縮比低下処理によって、加速直前の実圧縮比は予測した加速が行われるタイミングでの圧縮比Ｖ３に落ち着いているはずである。このため、加速開始タイミングより、圧縮比制御アクチュエータ１６は、圧縮比Ｖ３からさらに実圧縮比を低下させることとなる。

ステップ５６で加速フラグ＝１としたことより、次回以降は、ステップ５１よりステップ５８に進む。ステップ５８では、過給圧センサ３９により検出される実過給圧Ｂｏｏｓｔ［ＭＰａ］と、ステップ５３で得ている要求過給圧［ＭＰａ］を比較する。実過給圧Ｂｏｏｓｔが要求過給圧未満であるときにはステップ５９に進む。

ステップ５９ではタイマ値ｔと一定時間を比較する。ここで、一定時間はモータジェネレータ４９に通電する時間で、予め定めておく。タイマ値ｔが一定時間未満であればステップ５５，５６，５７に進み、ステップ５５，５６，５７の操作を実行する。実過給圧Ｂｏｏｓｔが要求過給圧未満であり、かつタイマ値ｔが一定時間未満である限り、ステップ５５，５６，５７の操作を繰り返す。

やがて、ステップ５９でタイマ値ｔが一定時間以上となったときには、ステップ６０に進み、モータジェネレータ４９への通電を停止して、モータジェネレータ４９を非駆動としたあと、ステップ５６，５７の操作を実行する。これは、加速開始より一定時間が経過すれば、モータジェネレータ４９で排気タービン４６を強制的に駆動しなくても、増大した排気エネルギーで排気タービン４６が自発的に回転するので、モータジェネレータ４９を駆動する必要がないためである。

タイマ値ｔが一定時間以上となった後に、ステップ５８で実過給圧Ｂｏｏｓｔが要求過給圧未満である限り、ステップ６０，５６，５７の操作を繰り返す。

やがて、ステップ５８で実過給圧Ｂｏｏｓｔが要求過給圧（図７でいう所定値Ｂ２）となれば、実圧縮比は加速後の高負荷状態での値（図７でいう所定値Ｖ２）にまで低下しているはずである。このときには、これ以上実圧縮比を低下させることは不要であると判断し、ステップ６１に進んで圧縮比制御アクチュエータ１６を非駆動とする。ステップ６２ではモータジェネレータ４９の非駆動を続ける。

ステップ６３〜６５は加速終了後の後処理である。ステップ６３，６４では圧縮比Ｖ３と必要な時間Ｔｃ３にゼロを入れ、Ｖ３及びＴｃ３算出済みフラグ＝０とする。ステップ６５では、次回の加速に備えて加速前圧縮比低下処理完了フラグ＝０とする。

図１７は、圧縮比可変機構と電動アシストターボ過給機４５を備える本実施形態のエンジンを搭載した車両を３つの試験モードで走行させた場合に、圧縮比がどのように変化するのかをシミュレーションして得たデータを要求圧縮比の特性上にまとめたものである。図１７には黒丸、白抜き丸、四角の３種類の点で試験モードの違いを示してある。

図１７において、破線で囲った領域に含まれる点は低負荷状態から中負荷状態への加速によって遷移する先の圧縮比である。言い換えると、破線で囲った領域は一般道だけを走行する場合に遷移する先の圧縮比が落ち着く領域で、低エンジントルク側に位置している。一点鎖線で囲った領域に含まれる点は低負荷状態から高負荷状態への加速によって遷移する先の圧縮比である。言い換えると、一点鎖線で囲った領域は高速道路の走行を含んでいる場合に遷移する先の圧縮比が落ち着く領域で、高エンジントルク側に位置している。低負荷状態から中負荷状態への加速と低負荷状態から高負荷状態への加速とで遷移する先の圧縮比に違いが生じ、特に低負荷状態から高負荷状態への加速によって遷移する先の圧縮比が大きく低下（変化）している。このように、低負荷状態から高負荷状態への加速によって遷移する先の圧縮比が大きく低下する場合、つまり高速道路の走行を含んでいる場合に、本発明の適用があるわけである。

ここで本実施形態の作用効果を説明する。

本実施形態では、圧縮比可変機構と、圧縮比制御アクチュエータ１６と、要求圧縮比設定手段（３５）と、アクチュエータ制御手段（３５）と、ターボ過給機４５と、走路情報取得手段と、加速予測手段（５７）と、加速前圧縮比低下処理手段（３５）とを備える。上記圧縮比可変機構はエンジンの圧縮比を変更可能である。上記要求圧縮比設定手段（３５）はエンジンの運転条件に応じ低負荷側で相対的に高い圧縮比となり、高負荷側で相対的に低い圧縮比となるように要求圧縮比を設定する。上記アクチュエータ制御手段（３５）は前記設定された要求圧縮比となるように圧縮比制御アクチュエータ１６（圧縮比可変機構のアクチュエータ）を制御する。上記ターボ過給機４５（過給機）は吸入空気を過給する。上記走路情報取得手段は車両が走行予定の走路の情報を取得する。上記加速予測手段（５７）は実過給圧の応答時間が、実圧縮比の応答時間より短い場合に、走路情報取得手段を利用し、これから向かう道路（これから向かう走路）で低負荷状態から高負荷状態への加速が行われるか否かを予測する。上記加速前圧縮比低下処理手段（３５）はこれから向かう道路で低負荷状態から高負荷状態への加速が行われることを予測したとき、圧縮比制御アクチュエータ１６を駆動して加速を予測したときの圧縮比より圧縮比を予め低下させる。これによって、ターボ過給機の駆動で過給圧が加速前の状態から加速後の状態となるまでの応答時間が、圧縮比制御アクチュエータの駆動で圧縮比が加速前の状態から加速後の状態となるまでの応答時間より短い場合であっても、ノッキングを回避することができる。

本実施形態では、上記走路情報取得手段ＩＴＳ６０はＩＴを利用して交通の輸送効率や快適性の向上に寄与するシステムである。ＩＴＳ６０はＶＩＣＳ（登録商標）対応のナビゲーションシステム５０を含み、ナビゲーションシステム５０は加速が行われた道路（加速が行われた走路）と加速が行われたときのアクセル開度及びエンジン回転速度から構成される加速履歴を保存する。加速予測手段が、自車位置と加速履歴に基づいて、これらから向かう道路（これから向かう走路）で加速が行われるか否かを予測する。これによって、車両にナビゲーションシステム５０を含むＩＴＳ６０が既設であれば、コストアップの上昇を抑えることができる。

本実施形態では、前記加速前圧縮比低下手段が、圧縮比算出手段（３５）と、必要時間手段（３５）と、アクチュエータ駆動開始手段（３５）とを備える。上記圧縮比算出手段（３５）はこれから向かう道路（これから向かう走路）で予測した加速が行われるとき、過給圧が前記加速後の状態となるタイミングと、圧縮比が前記加速後の状態となるタイミングとが同時期となるように予測した加速が行われるタイミングでの圧縮比Ｖ３を算出する。上記必要時間手段（３５）は予測した加速が行われるタイミングでの圧縮比Ｖ３と予め定まる圧縮比の低下速度に基づいて、圧縮比を予測した加速が行われるタイミングでの圧縮比Ｖ３まで低下させるに必要な時間Ｔｃ２を算出する。上記アクチュエータ駆動開始手段（３５）は予測した加速が行われるタイミングより算出した必要時間Ｔｃ２の前に圧縮比が低下する側への圧縮比制御アクチュエータ１６（アクチュエータ）の駆動を開始する。これによって、遅れることなく圧縮比制御アクチュエータ１６を圧縮比が低下する側に駆動することができる。

本実施形態では、必要な時間Ｔｃ３に余裕代Ｔｙｏを含ませる。これによって、圧縮比の低下速度を定めている圧縮比可変機構に製作バラツキがあっても、予測した加速が行われるタイミングでの圧縮比Ｖ３を確実に得ることができる。

これから向かう道路（これから向かう走路）で渋滞がある場合にも、低負荷状態から高負荷状態への加速が行われるとして、圧縮比を予め低下させることは無駄である。本実施形態ではＩＴＳ６０からもたらされる道路交通情報（走路情報）から、これから向かう道路で渋滞がある場合に、加速前圧縮比低下処理手段の作動を停止する。これによって、無駄な圧縮比の低下がなくなるので、平均的に高い熱効率を維持することが可能となり、燃費を向上できる。

本実施形態では、基本点火時期算出手段（３５）と、ノックセンサ４０と、点火時期フィードバック制御手段（３５）とを有する。上記基本点火時期算出手段（３５）はＭＢＴの得られる基本点火時期を算出する。上記点火時期フィードバック制御手段（３５）はノックセンサ４０によりノッキングが生じたとき点火時期を一定量（ａ）だけ遅角し、その後に一定量（ｂ）ずつ進角側に戻す。これによって、実過給圧の応答時間Ｔｂ２が実圧縮比の応答時間Ｔｃ１より短い場合であっても、最適な点火時期であるＭＢＴを得ることができる。

実施形態では、排気のエネルギーを利用して吸入空気を過給すると共に、加速時にはモータジェネレータ４９をモータとして用いて排気タービン４６を回転させるターボ過給機４５の場合で説明したが、この場合に限られるものでない。スーパーチャージャの場合にも本発明の適用がある。

１ エンジン
１６ 圧縮比制御アクチュエータ（アクチュエータ）
３５ エンジンコントローラ（要求圧縮比設定手段、アクチュエータ制御手段、加速前圧縮比低下処理手段、圧縮比算出手段、必要時間算出手段、アクチュエータ駆動開始手段）
４０ ノックセンサ
４５ 電動アシストターボ過給機（過給機）
５０ ナビゲーションシステム
５７ ナビゲーションコントローラ（加速予測手段）
６０ ＩＴＳ（走路情報取得手段）

Claims (8)

1. 吸入空気を過給する過給機と、
   エンジンの圧縮比を変更可能な圧縮比可変機構と、
   前記圧縮比可変機構のアクチュエータと、
   エンジンの運転条件に応じ低負荷側で相対的に高い圧縮比となり、高負荷側で相対的に低い圧縮比となるように要求圧縮比を設定する要求圧縮比設定手段と、
   前記設定された要求圧縮比となるように前記アクチュエータを制御するアクチュエータ制御手段と、を備えるとともに、
   前記過給機の駆動で過給圧が加速前の状態から加速後の状態となるまでの応答時間が、前記アクチュエータの駆動で圧縮比が加速前の状態から加速後の状態となるまでの応答時間より短いエンジンの制御装置であって、
   車両が走行予定の走路の情報を取得する走路情報取得手段と、
   前記走路情報取得手段を利用し、これから向かう走路で低負荷状態から高負荷状態への加速が行われるか否かを予測する加速予測手段と、
   前記これから向かう走路で低負荷状態から高負荷状態への加速が行われることを予測したとき、前記アクチュエータを駆動して前記加速を予測したときの圧縮比より圧縮比を予め低下させる加速前圧縮比低下処理手段と
   を備えることを特徴とするエンジンの制御装置。
2. 前記走路情報取得手段は、ＩＴを利用して交通の輸送効率や快適性の向上に寄与するシステムであるＩＴＳであることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの制御装置。
3. 前記ＩＴＳはＶＩＣＳ（登録商標）対応のナビゲーションシステムを含み、
   前記ナビゲーションシステムは加速が行われた走路と前記加速が行われたときのアクセル開度及びエンジン回転速度から構成される加速履歴を保存し、
   前記加速予測手段は、自車位置と前記加速履歴に基づいて、前記これから向かう走路で前記加速が行われるか否かを予測することを特徴とする請求項２に記載のエンジンの制御装置。
4. 前記加速前圧縮比低下処理手段は、前記走路情報取得手段を用いて加速が行われるタイミングを予測するとともに、
   前記これから向かう走路で前記加速が行われるとき、前記過給圧が前記加速後の状態となるタイミングと、前記圧縮比が前記加速後の状態となるタイミングとが同時期となるように前記予測した加速が行われるタイミングでの圧縮比を算出する圧縮比算出手段と、
   前記予測した加速が行われるタイミングでの圧縮比と予め定まる圧縮比の低下速度に基づいて、圧縮比を前記予測した加速が行われるタイミングでの圧縮比まで低下させるに必要な時間を算出する必要時間算出手段と、
   前記予測した加速が行われるタイミングより前記算出した必要時間の前に圧縮比が低下する側への前記アクチュエータの駆動を開始するアクチュエータ駆動開始手段と
   を備えることを特徴とする請求項１から３までのいずれか一つに記載のエンジンの制御装置。
5. 前記必要な時間に余裕代を含ませることを特徴する請求項４に記載のエンジンの制御装置。
6. 前記走路情報取得手段からもたらされる道路交通情報から前記これから向かう走路で渋滞がある場合に、前記加速前圧縮比低下処理手段の作動を停止することを特徴とする請求項３から５までのいずれか一つに記載のエンジンの制御装置。
7. 前記圧縮比可変機構は複リンク式であることを特徴とする請求項１から６までのいずれか一つに記載のエンジンの制御装置。
8. ＭＢＴの得られる基本点火時期を算出する手段と、
   ノックセンサと、
   ノックセンサによりノッキングが生じたとき点火時期を一定量だけ遅角し、その後に一定量ずつ進角側に戻す点火時期フィードバック制御手段と
   を有することを特徴とする請求項１から７までのいずれか一つに記載のエンジンの制御装置。

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