エンジンの圧縮比制御装置及び圧縮比制御方法
【課題】圧縮比を可変制御するとともにアクチュエータの小形化を図ることができるエンジンの圧縮比可変制御装置及び圧縮比可変制御方法を提供する。
【解決手段】本発明は、エンジン１００の圧縮比を可変制御する圧縮比可変制御装置である。このエンジンの圧縮比可変制御装置は、エンジン１００の圧縮比を変更する圧縮比可変機構１０を駆動する駆動手段４２と、駆動手段４２への負荷が小さい運転条件のときに圧縮比を変更する圧縮比制御手段５０と、を備える。エンジンの圧縮比は、駆動手段４２への負荷が小さい運転条件のときに変更するので、駆動手段４２の要求駆動力を抑制することができ、駆動手段４２を小形化することが可能となり、コスト低減を図ることができる。
【解決手段】本発明は、エンジン１００の圧縮比を可変制御する圧縮比可変制御装置である。このエンジンの圧縮比可変制御装置は、エンジン１００の圧縮比を変更する圧縮比可変機構１０を駆動する駆動手段４２と、駆動手段４２への負荷が小さい運転条件のときに圧縮比を変更する圧縮比制御手段５０と、を備える。エンジンの圧縮比は、駆動手段４２への負荷が小さい運転条件のときに変更するので、駆動手段４２の要求駆動力を抑制することができ、駆動手段４２を小形化することが可能となり、コスト低減を図ることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの圧縮比制御装置及び圧縮比制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ガソリンの代替燃料であるガソリンにエタノールを混合したエタノール混合ガソリン（以下「アルコール燃料」という。）を使用可能な自動車（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｆｕｅｌ Ｖｅｈｉｃｌｅ）に用いるエンジン（以下「ＦＦエンジン」という。）が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
アルコール燃料は、エタノール含有率に応じて「Ｅ８５燃料（エタノール含有率８５％）」というように呼ばれる。なお、エタノールを含有せずガソリンのみの燃料を同様に「Ｅ０燃料」と呼ぶこともあるが、以下アルコール燃料とはエタノール混合燃料を指し、ガソリン燃料とはエタノールを含有せずガソリン１００％の燃料を指すものとする。
【特許文献１】実開平５−０６６２６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
アルコール燃料はガソリン燃料よりもオクタン価が高く、ノッキングが発生にくいので、ＦＦエンジンは高い圧縮比で運転することができる。そのため、ＦＦエンジンではアルコール燃料を高温燃焼させることができるので、熱効率を上げることができるとともにＮＯｘの排出を抑制することができる。
【０００５】
従来のＦＦエンジンでは、アルコール燃料で運転するときにおいても、ガソリン燃料での運転時におけるノッキングを回避するためにガソリン燃料にあわせた低い圧縮比で運転しなければならなかった。
【０００６】
ところで、圧縮比を可変制御可能なエンジンとしては、本出願人が先に提案したもので例えば特開２００１−２２７３６７号公報等によって開示された可変圧縮比エンジンが公知である。この可変圧縮比エンジンは、ピストンとクランクシャフトとを複数のリンクで連結し、エンジンのシリンダブロックに設置されたアクチュエータによってコントロールリンクを制御することでピストン行程を変化させて圧縮比を変更する。このような可変圧縮比エンジンによれば、アルコール燃料やガソリン燃料などオクタン価の異なる燃料を使用する場合であっても、使用燃料に応じてエンジンの圧縮比を制御することができる。
【０００７】
しかしながら、可変圧縮比エンジンでは、運転中に圧縮比を制御するため、燃焼圧力などによって生じる荷重に抗してアクチュエータを駆動させなければならず、大きな駆動力を得るためにアクチュエータが大形化し、コストが増大するという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明はこのような問題点に着目してなされたものであり、圧縮比を可変制御するとともにアクチュエータの小形化を図ることができるエンジンの圧縮比可変制御装置及び圧縮比可変制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。
【００１０】
本発明は、エンジン（１００）の圧縮比を可変制御する圧縮比可変制御装置である。このエンジンの圧縮比可変制御装置は、エンジン（１００）の圧縮比を変更する圧縮比可変機構（１０）を駆動する駆動手段（４２）と、駆動手段（４２）への負荷が小さい運転条件のときに圧縮比を変更する圧縮比制御手段（５０）と、を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、エンジンの圧縮比は、駆動手段への負荷が小さい運転条件のときに変更するので、駆動手段の要求駆動力を抑制することができ、駆動手段を小形化することが可能となり、コスト低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（第１実施形態）
以下、図面を参照して本発明の第１実施形態について説明する。
【００１３】
図１は、アルコール燃料とガソリン燃料とを使用可能な可変圧縮比エンジンの第１実施形態を示す概略図である。
【００１４】
可変圧縮比エンジン１００は、ピストン行程を変化させて圧縮比を変更する圧縮比可変機構１０を備える。圧縮比可変機構１０は、ピストン２１とクランクシャフト１１とをアッパリンク１２、ロアリンク１３で連結して、コントロールリンク１４でロアリンク１３の姿勢を制御することで圧縮比を変更できるようになっている。
【００１５】
ピストン２１はシリンダブロック２０のシリンダ２２の内部に収装される。このピストン２１の冠面２１ａと、シリンダ２２のシリンダ壁と、シリンダヘッド３０とによって燃焼室２３が形成される。この燃焼室２３で燃料が燃焼すると、ピストン２１は燃焼による燃焼圧力を受けてシリンダ２２を往復動する。
【００１６】
アッパリンク１２は、その上端でピストンピン１５を介してピストン２１に連結する。また、アッパリンク１２の下端は、連結ピン１６を介してロアリンク１３の一端に連結する。
【００１７】
ロアリンク１３は、その一端が連結ピン１６を介してアッパリンク１２に連結する。また、ロアリンク１３の他端は、連結ピン１７を介してコントロールリンク１４に連結する。ロアリンク１３は、図中左右の２部材から分割可能に構成され、ほぼ中央に連結孔１３ａを有する。ロアリンク１３は、連結孔１３ａにクランクシャフト１１のクランクピン１１ａを挿入し、クランクピン１１ａを中心軸として揺動する。
【００１８】
クランクシャフト１１は、複数のクランクピン１１ａとジャーナル１１ｂとを形成する。ジャーナル１１ｂは、シリンダブロック２０及びラダーフレーム１８によって回転自在に支持される。クランクピン１１ａは、ジャーナル１１ｂから所定量偏心しており、ここにロアリンク１３が揺動自在に連結する。
【００１９】
コントロールリンク１４は、その一端が連結ピン１７を介してロアリンク１３に連結する。コントロールリンク１４の他端は、連結ピン１９を介してコントロールシャフト４１に連結する。このコントロールリンク１４は、連結ピン１９を中心として揺動する。
【００２０】
コントロールシャフト４１は、その外周にギア４１ａを形成する。そのギア４１ａは、アクチュエータ４２の回転軸４３に設けられたピニオン４４に噛合する。コントロールシャフト４１はアクチュエータ４２によって回転制御され、連結ピン１９を任意に移動させる。
【００２１】
図２は、可変圧縮比エンジン１００の圧縮比変更方法を説明する概略図である。
【００２２】
可変圧縮比エンジン１００は、連結ピン１９を移動することによってアッパリンク１２及びロアリンク１３の姿勢を変えて、圧縮比を変更する。
【００２３】
つまり、図２(Ａ)に示すように、連結ピン１９を位置Ａにすると、コントロールリンク１４が上方へ押し上げられ、連結ピン１７の位置が上がる。これによりロアリンク１３はクランクピン１１ａを中心として反時計方向に回転して連結ピン１６が下がり、これによりピストン２１の上死点位置も下がって低圧縮比になる。これに対して、図２(Ｂ)に示すように、連結ピン１９を位置Ｂにすると、上死点位置が高くなり高圧縮比になる。
【００２４】
一方、可変圧縮比エンジン１００は、図１に示すように燃焼室上部のシリンダヘッド３０に燃料噴射弁３１及び点火プラグ３２を備える。
【００２５】
燃料噴射弁３１は、噴口が燃焼室２３の内部に突出するようにシリンダヘッド３０に設置される。この燃料噴射弁３１は、燃料タンク３１１から燃料通路３１２を通って供給されるガソリン燃料又はアルコール燃料を燃焼室２３の内部に噴射し、混合気を形成する。
【００２６】
点火プラグ３２は、先端の点火部が燃焼室２３の内部に突出するように設置される。この点火プラグ３２は、燃焼室２３の内部に形成された混合気に点火し、混合気を燃焼させる。
【００２７】
上記した燃料タンク３１１には、給油のための給油管３１３が取付けられている。この給油管３１３の給油口３１４には脱着可能なキャップ３１５が装着される。そのため、燃料給油時はキャップ３１５を取り外し、給油を行うこととなる。
【００２８】
給油口３１４には、給油を検出する給油検出センサ３１６が設置される。この給油検出センサ３１６は、キャップ３１４を外した際に回路遮断が起きるようになっており、この回路のＯＮ、ＯＦＦによって給油されたか否かを判定することできる。なお、上記給油検出センサ３１６を設置するのではなく、燃料タンク３１１に燃料増加量を検出するセンサを設置して、その検出値に基づいて給油されたか否かを判定するようにしてもよい。
【００２９】
また、燃料タンク３１１には、燃料タンク内に蓄えられている燃料がガソリン燃料であるかアルコール燃料であるかを、ガソリンに含有するアルコール含有率に基づいて判別する燃料性状判別装置３１７が設置される。燃料性状判別装置３１７は、例えば燃料にレーザ光などを照射して、その反射光の強度を検知することによって燃料性状を判別する。この燃料性状判別装置３１７は、キースイッチのＯＮとともに開始してエンジン停止まで常時、燃料性状を判別する。このような燃料性状判別装置３１７の詳細については、本出願人が先に提案したもので特開２００５−１７２４６６号公報を参照されたい。なお、燃料性状を常時判別するのではなく、給油センサ３１６の検出値に基づいて燃料タンクのキャップを閉めた後に判別するようにしてもよく、また燃料増加量を検出するセンサに基づいて燃料タンク内の燃料量の増加を検出した後に判別するようにしてもよい。
【００３０】
また、可変圧縮比エンジン１００は、外部からの吸気を燃焼室２３に流す吸気ポート３３と、燃焼室内の燃焼ガスを図示しない排気マニホールに流す排気ポート３４とをシリンダヘッド３０に形成する。
【００３１】
吸気ポート３３には吸気バルブ３５が設けられる。吸気バルブ３５は可変動弁装置２００によって駆動し、ピストン２１の上下動に応じて吸気ポート３３を開閉する。
【００３２】
また、排気ポート３４には排気バルブ３６が設けられる。この排気バルブ３６はカムシャフト３７により駆動し、ピストン２１の上下動に応じて排気ポート３４を開閉する。なお、排気バルブ３６も、吸気バルブ３５と同様に可変動弁装置２００によって駆動するようにしてもよい。
【００３３】
上記した可変動弁装置２００は、吸気バルブ３５のリフト量、作動角及び開閉弁時期を変更する。ここで、図３に基づいて可変動弁装置２００について簡単に説明する。
【００３４】
図３は、可変動弁装置２００の構成を示す図である。
【００３５】
可変動弁装置２００は、揺動カム２１０と、その揺動カム２１０を揺動させる揺動カム駆動機構２２０と、吸気バルブ３５のリフト量を変化させ得るリフト可変機構２３０とを備える。
【００３６】
揺動カム２１０は、図３に示すように駆動軸２２１の外周に回転自在に嵌合している。シリンダ列方向に延びる駆動軸２２１は揺動カム２１０に挿通される。
【００３７】
本実施形態では、一つの気筒に対して２つの吸気バルブ３５を備えるので、一つの気筒には一対の揺動カム２１０とバルブリフタ２１１とが設けられる。この一対の揺動カム２１０は、駆動軸２２１に対して回動自在に挿通された連結筒２２２によって同一位相状態で結合され、互いに同期して同一的に作動する。このため、揺動カム駆動機構２２０は一方の揺動カム２１０に対してのみ備えられる。そして、揺動カム２１０が、後述する揺動カム駆動機構２２０によってクランクシャフトと連動して駆動軸２２１を支点に揺動し、バルブリフタ２１１を介して吸気バルブ３５を駆動する。
【００３８】
揺動カム機構２２０の駆動軸２２１には、偏心カム２２２が圧入等によって固定されている。円形外周面を有する偏心カム２２２は、その外周面の中心が駆動軸２２１の軸心から所定量だけオフセットする。駆動軸２２１は、クランクシャフトの回転に連動して回転するため、偏心カム２２２は駆動軸２２１の軸心回りに偏心回転する。
【００３９】
偏心カム２２２の外周面には、第１リンク２２３の基端側の環状部２２４が回転可能に嵌合している。第１リンク２２３の先端は、連結ピン２２５を介してロッカアーム２２６の一端と連結する。また、ロッカアーム２２６の他端は、連結ピン２２７を介して第２リンク２２８の上端と連結する。第２リンク２２８の下端は、連結ピン２２９を介して揺動カム２１０と連結する。なお、ロッカアーム２２６の略中央部は、リフト可変機構２３０の制御軸２３１の偏心カム部２３２に揺動自在に支持される。
【００４０】
駆動軸２２１がエンジン回転に同期して回転すると、偏心カム２２２が偏心回転し、これにより第１リンク２２３が上下方向に揺動する。第１リンク２２３の揺動によりロッカアーム２２６が偏心カム部２３２の軸周りに揺動し、第２リンク２２８が上下に揺動して、揺動カム２１０を駆動軸２２１の軸回りに所定の回転角度範囲で揺動運動させる。
【００４１】
可変動弁装置２００では、駆動軸２２１の一端が図示しないカムスプロケットに挿入されている。駆動軸２２１がカムスプロケットに対して相対回転することで、カムスプロケットに対する位相を変更でき、クランクシャフトに対する駆動軸２２１の回転位相を変更できる。
【００４２】
また、可変動弁装置２００のリフト可変機構２３０は、揺動カム２１０の回転角度位相を制御する。リフト可変機構２３０の制御軸２３１の一端には、ギア等を介して図示しないアクチュエータが設けられており、アクチュエータによって制御軸２３１の回転位置を変化させることで、ロッカアーム２２６の揺動中心となる偏心カム部２３２の軸心が制御軸２３１の回転中心周りを旋回し、これに伴いロッカアーム２２６の支点が変位する。これにより、第一リンク２２３及び第二リンク２２８の姿勢が変化して、揺動カム２１０の揺動中心とロッカアーム２２６の回転中心との距離が変化し、揺動カム２１０の揺動特性が変化する。
【００４３】
図４は、可変動弁機構２００による吸気バルブ３５のリフト量及び開閉時期を示す図である。実線は制御軸２３１を回転したときの吸気バルブ３５のリフト量及び開閉時期を示し、破線は駆動軸２２１のカムスプロケットに対する位相を変更したときの吸気バルブ３５の開閉時期を示す。
【００４４】
上記した可変動弁機構２００の構成によれば、制御軸２３１の角度及び駆動軸２２１のカムスプロケットに対する位相を変更することで、図４に示すように吸気バルブ３５のリフト特性であるリフト量、作動角及び開閉弁時期を自在に変更することができる。
【００４５】
このような可変圧縮比エンジン１００は、図１に示すように圧縮比を制御し、また可変動弁装置を制御するコントローラ５０を備える。このコントローラ５０はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びＩ／Ｏインタフェースから構成される。
【００４６】
コントローラ５０には、給油検出センサ３１６、燃料性状判別装置３１７、燃料噴射弁３１や点火プラグ３２からの出力が入力する。コントローラ５０は、これら出力に基づいてアクチュエータ４２を制御してコントロールシャフト４１を回転させて圧縮比を変更し、また可変動弁装置２００を制御して吸気バルブ３５のリフト特性（リフト量、作動角及び開閉弁時期）を変更する。
【００４７】
第１実施形態の可変圧縮比エンジン１００では使用燃料に応じてエンジンの圧縮比を制御することができるので、アルコール燃料よりもオクタン価の低いガソリン燃料を使用する場合には低圧縮比となるよう圧縮比を調整し、アルコール燃料を使用する場合には高圧縮比となるように圧縮比を調整する。これによって、ガソリン燃料、アルコール燃料のどちらの燃料に対しても最適な圧縮比で燃焼を行うことができる。
【００４８】
ところで、コントロールリンク１４とコントロールシャフト４１との連結部には、燃焼行程時の燃焼圧力や圧縮行程時の圧縮圧力などの作用による負荷として、引張り荷重Ｆが生じる（図５参照）。そのため、コントロールシャフト４１には、この引張り荷重Ｆの大きさなどに応じたトルクが発生する。
【００４９】
図５は、コントロールシャフト４１に生じるトルクを示す図である。図５（Ａ）は低圧縮比又は高圧縮比となる連結ピン１９の位置を示す。図５（Ｂ）は低圧縮比と高圧縮比との中間の圧縮比となる連結ピン１９の位置を示す。
【００５０】
図５（Ａ）に示すように、第１実施形態では、圧縮比が低圧縮比になる場合に連結ピン１９は位置Ａにある。この場合には、コントロールリンク１４の軸線ＣＣがコントロールシャフト中心Ｐを通るため、コントロールリンク１４とコントロールシャフト４１との連結部に引っ張り荷重Ｆが生じてもコントロールシャフト４１にはトルクは発生しない。なお、低圧縮比の場合のコントールリンク１４の軸線ＣＣとコントロールシャフト中心Ｐを通る中心線ＣＬとのなす角度（以下「コントロールリンク角度」という。）をθAとする。
【００５１】
また、圧縮比が高圧縮比となる場合には連結ピン１９は位置Ｂにある。この場合には、低圧縮比の場合と同様にコントールリンク１４の軸線ＣＣがコントロールシャフト中心Ｐを通るため、引っ張り荷重Ｆが生じてもコントロールシャフト４１にはトルクは発生しない。ここで、高圧縮比時のコントロールリンク角度はθBとなり、θAとθBとの間隔は１８０°となっている。
【００５２】
これに対して、図５（Ｂ）に示すように、圧縮比が低圧縮比と高圧縮比との間の中間圧縮比となる場合には連結ピン１９は位置Ｃにある。この場合には、軸線ＣＣとコントロールシャフト中心Ｐとの距離がＬとなるため、コントロールシャフト４１には引っ張り荷重Ｆと距離Ｌの積で表されるトルクが発生する。ここで、中間圧縮比時のコントロールリンク角度はθCとなり、θA＜θC＜θBとなっている。
【００５３】
このように、コントロールシャフト４１に生じるトルクは、低圧縮比（位置Ａ）及び高圧縮比（位置Ｂ）にあるときに最小となり、中間圧縮比（位置Ｃ）にあるときに最大となる。そして、図５（Ｂ）の斜線領域は、コントロールリンク角度θがθ1＜θ＜θ2にあって、比較的大きなトルクが発生する領域である。
【００５４】
したがって、コントロールリンク角度がそのような領域にある場合であって、圧縮比を変更するときには、そのような大トルクに抗してコントロールシャフト４１を駆動しなければならず、そのトルクよりも大きな駆動力を有するアクチュエータ４２が必要となる。
【００５５】
しかしながら、引っ張り荷重Ｆが大きくなる車両の運転中に圧縮比を変更する場合、
特に低圧縮比（位置Ａ）から高圧縮比（位置Ｂ）に圧縮比を変更する場合には、アクチュエータ４２には大きな駆動力が要求され、アクチュエータ４２が大形化し、コストが増加するなどの問題があった。
【００５６】
そこで、第１実施形態の可変圧縮比エンジン１００では、アクチュエータへの負荷が小さくなるときに、例えばコントロールシャフト４１に生じるトルクが小さくなるエンジン始動時であって、燃料噴射がされておらず燃料が点火されていないクランキング時に圧縮比を変更する。
【００５７】
以下、図６〜図９を参照して、使用燃料に応じて最適な圧縮比となるように、エンジン始動時からエンジン停止時までにコントローラ５０が実行する処理について説明する。
【００５８】
図６は、コントローラ５０が実行する処理を説明するフローチャートである。この処理は、キースイッチがＯＦＦからＯＮに操作されるとともに実行され、一定周期、例えば１０ミリ秒周期のもとで可変圧縮比エンジン１００が停止するまで実行される。
【００５９】
まず、ステップＳ１では、コントローラ５０は、燃料噴射及び点火をしていないか否かを燃料噴射弁３１及び点火プラグ３２からの出力信号に基づいて判断する。燃料噴射及び点火がされていない場合にはクランキング時と判断しステップＳ２に移る。燃料噴射及び点火がされている場合には通常運転時と判断してステップＳ３に移る。
【００６０】
ステップＳ２では、コントローラ５０は始動時処理を実施して、処理を終了する。この始動時処理の詳細については、図７を参照して後述する。
【００６１】
ステップＳ３では、コントローラ５０は、エンジンを停止する停止信号の有無を判断する。例えば、キーオフ時にエンジンを停止する信号が出力されるようにしておき、そのときの信号を検出するようにすればよい。そして、停止信号が無い場合には、通常運転時であると判断し、ステップＳ４に移る。また、停止信号があった場合には、可変圧縮比エンジン１００が停止すると判断し、ステップＳ５に移る。
【００６２】
ステップＳ４では、コントローラ５０は通常運転時処理を実施して、処理を終了する。この通常運転時処理の詳細については、図８を参照して後述する。
【００６３】
ステップＳ５では、コントローラ５０は停止時処理を実施して、処理を終了する。この停止時処理の詳細については、図９を参照して後述する。
【００６４】
図７は、クランキング時に行う始動時処理を示すフローチャートである。
【００６５】
ステップＳ２１では、コントローラ５０は、燃料性状判別装置３１７の検出値に基づいてアルコール燃料であるかガソリン燃料であるかを判別して目標圧縮比を設定し、ステップＳ２２に移る。
【００６６】
ステップＳ２２では、コントローラ５０はアクチュエータ４２を制御して、低圧縮比又は高圧縮比のうち目標の圧縮比に変更するように圧縮比変更を開始する。
【００６７】
ステップＳ２３では、コントローラ５０は可変動弁装置２００を制御することによって燃焼室内に導入される吸気量を制限する。
【００６８】
つまり、可変動弁装置２００によって、吸気バルブ３５のリフト量を低減するとともに閉弁時期を進角させて燃焼室２３に導入される吸気量を低減する。吸気量が低減すると、ピストン上昇時の圧縮圧力が低下し、コントロールリンク１４とコントロールシャフト４１との連結部に生じる荷重が抑制される。これにより、コントロールシャフト４１に生じるトルクを低減する。
【００６９】
ステップＳ２４では、コントローラ５０は、コントロールリンク角度θがθ1＜θ＜θ2の条件を満たしているか否かを判断する。
【００７０】
コントロールリンク角度θがθ1＜θ＜θ2でない場合には、燃料を噴射して点火してもコントロールシャフト４１に生じるトルクは小さいと判断し、ステップＳ２５に移る。コントロールリンク角度θがθ1＜θ＜θ2である場合には、燃料を噴射して点火するとトルクが大きくなると判断し、燃料噴射及び点火をせずクランキング状態を維持したまま一旦処理を抜ける。
【００７１】
図８は、通常運転時処理を示すフローチャートである。
【００７２】
ステップＳ４１では、コントローラ５０は始動時運転処理で変更した圧縮比を保持し、処理を抜ける。つまり、本実施形態では、車両が通常運転している間は圧縮比の変更は行わない。
【００７３】
図９は、停止時処理を示すフローチャートである。
【００７４】
ステップＳ５１では、コントローラ５０はエンジンの停止信号を検出した後に、運転時の圧縮比（低圧縮比又は高圧縮比）から中間圧縮比に変更し、処理を抜ける。
【００７５】
図１０は、コントローラ５０が実行する始動時処理の動作を示すタイムチャートである。このタイムチャートは、圧縮比を中間圧縮比から低圧縮比に変更する場合を例示したものである。なお、上述したフローチャートとの対応を分かりやすくするためにフローチャートのステップ番号を、Ｓを付して併記する。
【００７６】
本実施形態では、図９のステップＳ５１で示したようにエンジン停止時に圧縮比を中間圧縮比にして停止するため、エンジン始動時の圧縮比は中間圧縮比となっている（図１０（Ａ））。ここで、燃料性状判別装置３１７によって燃料タンク３１１に蓄えられている燃料がガソリン燃料であると判断され、目標圧縮比が設定されたら（Ｓ２１）、クランキング時の時刻ｔ1において圧縮比の変更を開始し、圧縮比を中間圧縮比から低圧縮比へ変更する（図１０（Ａ）；Ｓ２２）。そして、エンジン回転速度が上昇するとともに（図１０（Ｃ））、吸気バルブ３５のリフト量を小さくし（図１０（Ｅ））、吸気バルブ３５の閉弁時期を進角して（図１０（Ｆ））、クランキング時の吸気量を低減する（Ｓ２３）。このように吸気量を低減することでピストン上昇時の圧縮圧力を抑制して、コントロールシャフト４１に生じるトルクを低減させる。
【００７７】
圧縮比が低圧縮比に近づきコントロールリンク角度θがθ1よりも小さくなる時刻ｔ2で、燃料噴射及び点火を開始する（図１０（Ｂ）、図１０（Ｄ）；Ｓ２５）。つまり、コントロールリンク角度θがθ1＜θ＜θ2である場合に燃料を噴射して点火するとトルクが大きくなって、アクチュエータ４２への負荷が大きくなるため、燃料燃焼時に発生するトルクが小さくなるコントロールリンク角度θ（θ≦θ1又はθ≧θ2）になるのを待って燃料噴射及び点火を開始する。そして、時刻ｔ3において中間圧縮比から低圧縮比への変更が完了する。
【００７８】
なお、本実施形態では停止時処理（ステップＳ５）において、エンジンを停止するときに中間圧縮比にして停止するのではなく、高圧縮比にして停止するようにしてもよい。そうすると、適正圧縮比が低圧縮比であるときには、圧縮比を高圧縮比から低圧縮比に変更する場合に、コントロールシャフト４１はコントロールリンク１４に生じる引っ張り荷重の補助を受けるので、速やかに低圧縮比化することができる。また、適正圧縮比が高圧縮比であるときには、圧縮比を変更する必要がない。これにより、コントロールシャフト４１を制御するアクチュエータ４２をさらに小型化することができ、コストの低減を図ることが可能となる。
【００７９】
エンジンを停止するときに高圧縮比にして停止する場合、コントロールリンク角度θがθ1＜θ＜θ2である時に燃料噴射と点火を禁止する代わりに、圧縮比を変更するときの燃焼開始時間を、圧縮比を変更せず保持するときの燃焼開始時間に比べて予め遅くなるように設定し、コントロールリンク角度θがθ1＜θ＜θ2を必ず通過した後に燃焼開始するようにしてもよい。例えば、圧縮比を変更する場合のクランキング時間を、圧縮比を変更せずに保持する場合のクランキング時間よりも長くするようにして、その時間経過後に燃料噴射及び点火を行うようにすればよい。
【００８０】
以上により、第１実施形態では下記の効果を得ることができる。
【００８１】
始動時処理（ステップＳ２）において、燃料性状判別装置３１７の検出値に基づいて圧縮比を変更するため、燃料性状に応じた圧縮比で車両を運転することができ、燃費の向上を図るとともに出力特性の向上を図ることが可能となる。
【００８２】
始動時処理（ステップＳ２）での圧縮比の変更はクランキング時に行い、可変動弁装置２００によって吸気量を制限するため、コントロールシャフト４１に生じるトルクが小さくなる。また、燃料燃焼時に発生するトルクが小さくなるコントロールリンク角度θになるのを待って燃料噴射及び点火を開始する。そのため、コントロールシャフト４１を駆動するアクチュエータ４２の要求駆動力を抑制することができ、アクチュエータ４２を小形化することが可能となり、コスト低減を図ることができる。
【００８３】
また、コントロールシャフト４１に発生するトルクは低圧縮比及び高圧縮比時に最小となるように設定されている。そのため、通常運転時処理（ステップＳ４）において、始動時処理において変更した圧縮比を維持して車両が走行したとしても、圧縮比を維持するために必要なアクチュエータ４２の保持力が低減する。これにより、アクチュエータ４２を小形化することが可能となり、コスト低減を図ることができると共に、始動するまでの時間を必要以上に長引かせることがない。
【００８４】
さらに、停止時処理（ステップＳ５）において、エンジンを停止するときに圧縮比を中間圧縮比にして停止する。そうすると、次回エンジン始動時には、圧縮比は中間圧縮比から高圧縮比又は低圧縮比まで変更すればよいので、コントロールシャフト４１の回転量を低減できる。これにより、圧縮比を速やかに変更することができ、圧縮比の変更に必要なクランキング時間の長期化を回避することができる。
【００８５】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図１１を参照して説明する。第２実施形態は、圧縮比を中間圧縮比に維持するロック機構６０やノックセンサ２４を有し、クランキング時だけでなくアクセルオフ又はスロットルオフである期間にも圧縮比を変更する点で第１実施形態と相違する。以下その相違点を中心に説明する。なお、第２実施形態では、上述した第１実施形態と同様の機能を果たす部分には同一の符号を用いており、重複する説明は適宜省略する。
【００８６】
図１１は、第２実施形態の可変圧縮比エンジン４００の概略図である。
【００８７】
可変圧縮比エンジン４００は、基本的に第１実施形態の可変圧縮比エンジン１００と同様の構成だが、ロック機構６０やノックセンサ２４を有する点で相違している。
【００８８】
ロック機構６０は、コントロールシャフト４１に発生するトルクが最大となる中間圧縮比で車両が通常走行する場合において、そのトルクによってコントロールシャフト４１が回転して圧縮比が変化しないようにコントロールシャフト４１の回転を防止する。
【００８９】
このロック機構６０は、例えばコントロールシャフト４１のシャフト端面に設けられた位置決め穴６１と、コントロールシャフト４１の回転を防止するために位置決め穴６１に挿入される図示しないピンから構成される。そして、車両が中間圧縮比で走行する場合に、油圧などによって図示しないピンを押し出し、位置決め穴６１に挿入して、コントロールシャフト４１がトルクによって回転するのを規制する。
【００９０】
ノックセンサ２４は、シリンダブロック２０の側部に設けられる。ノックセンサ２４は、燃焼室内でノッキングが発生した場合に、そのノッキングによって生じる振動を検知してコントローラ５０に出力する。
【００９１】
コントローラ５０には、ノックセンサ２４からの出力のほか、冷却水温度やアクセルペダル踏込量などが入力する。
【００９２】
第２実施形態の可変圧縮比エンジン４００では、第１実施形態と同様に燃焼性状を判別して、クランキング時に圧縮比を燃料性状に応じた圧縮比に変更するだけでなく、コントロールシャフト４１に発生するトルクが通常運転時よりも小さくなるアクセルオフ又はスロットルオフである期間においても圧縮比を変更する。
【００９３】
次に、図１２〜図１５を参照して、使用燃料に応じて最適な圧縮比となるようにエンジン始動時からエンジン停止時までにコントローラ５０が実行する処理について説明する。
【００９４】
図１２は、コントローラ５０が実行する処理を説明するフローチャートである。この処理は、キースイッチがＯＦＦからＯＮに操作されるとともに実行され、一定周期、例えば１０ミリ秒周期のもとで可変圧縮比エンジン４００が停止するまで実行される。
【００９５】
まず、ステップＳ１では、コントローラ５０は燃料噴射及び点火をしていないか否かを、燃料噴射弁３１及び点火プラグ３２からの出力信号に基づいて判断する。燃料噴射及び点火がされていない場合にはクランキング時と判断して、ステップＳ２に移る。また、燃料噴射及び点火がされている場合には通常運転時と判断して、ステップＳ６に移る。
【００９６】
ステップＳ２では、コントローラ５０は、クランキング時に行う始動時処理を実施して、処理を終了する。この始動時処理の詳細については、図１３を参照して後述する。
【００９７】
ステップＳ６では、コントローラ５０は、車両がアイドル運転をしているか否かを判断する。アイドル運転をしていない場合には、ステップＳ３に移る。また、車両がアイドル運転をしている場合には、ステップＳ７に移る。
【００９８】
ステップＳ７では、コントローラ５０は、アイドル時処理を実施して、処理を終了する。このアイドル時処理の詳細については、図１５を参照して後述する。
【００９９】
ステップＳ３では、コントローラ５０は、エンジンを停止する停止信号の有無を判断する。停止信号が無い場合には運転継続中と判断してステップＳ４に移り、停止信号があった場合にはステップＳ５に移る。
【０１００】
ステップＳ４では、コントローラ５０は通常運転時処理を実施して、処理を終了する。この通常運転時処理の詳細については、図１４を参照して後述する。
【０１０１】
ステップＳ５では、コントローラ５０は停止時処理を実施して、処理を終了する。
この停止時処理では、第１実施形態と同様に圧縮比を中間圧縮比に変更してからエンジンを停止する処理を行う。そのため、次回エンジン始動時における可変圧縮比エンジン４００の圧縮比は常に中間圧縮比となる。
【０１０２】
図１３は、クランキング時に行う始動時処理を示すフローチャートである。
【０１０３】
まず、ステップＳ２６では、コントローラ５０は、燃料性状判別装置３１７が正常か否かを判断する。つまり、ガソリン燃料やアルコール燃料を燃料性状判別装置３１７によって検出したときの検出値を予め実験などにより設定しておき、所定範囲外の検出値が検出された場合に燃料性状判別装置３１７が正常に作動していないと判断するようにする。そして、燃料性状判別装置３１７が異常であると判断した場合には、ステップＳ２７に移る。また、燃料性状判別装置３１７が正常に作動していると判断した場合には、ステップＳ２１に移る。
【０１０４】
ステップＳ２７では、コントローラ５０は異常フラグを１に設定し、ステップＳ２５に移る。
【０１０５】
ステップＳ２１では、コントローラ５０は燃料性状判別装置３１７の検出値に基づいて目標圧縮比を設定し、ステップＳ２８に移る。
【０１０６】
ステップＳ２８では、コントローラ５０は、可変圧縮比エンジン４００が冷機状態にあるか否かを判断する。冷機状態であるか否かの判断は、冷却水温度の検出値Ｔが基準値Ｔ0以下であるかどうかで判断する。そして、Ｔ≦Ｔ0の場合には、可変圧縮比エンジン４００は冷機状態にあると判断する。一方、Ｔ＞Ｔ0の場合には、可変圧縮比エンジン４００は暖機状態にあると判断する。
【０１０７】
可変圧縮比エンジン４００が冷機状態にある場合には、ピストン２１とシリンダ２２とのフリクションなどが大きくなるので、圧縮比を変更するときに要求されるアクチュエータ４２の駆動力も大きくなる。このような大きなフリクションは圧縮行程での圧縮や燃焼などによる圧力上昇によってアクチュエータ負荷に追加されるので、アクチュエータ負荷が特に大きくなってしまう。そのため、冷機状態にある場合には、圧縮比を変更しないようにする。したがって、可変圧縮比エンジン４００が暖機状態にあると判断された場合に、ステップ２２に移ってステップＳ２１で設定した圧縮比に基づいて圧縮比を中間圧縮比から低圧縮比又は高圧縮比に変更する。ステップＳ２２以降の処理については第１実施形態と同様であるため、便宜上説明を省略する。
【０１０８】
可変圧縮比エンジン４００が冷機状態にあると判断された場合は、圧縮比を変更せずにステップＳ２５に移る。
【０１０９】
第２実施形態では、燃料性状判別装置３１７が異常と判断された場合や可変圧縮比エンジン４００が冷機状態にあると判断された場合には、クランキング時に圧縮比を変更することなく、エンジン始動時に設定されている中間圧縮比のままステップＳ２５で燃料噴射及び点火を開始する。このとき、コントロールシャフト４１は、上述したロック機構６０によって位置決めされているので、コントロールリンク角度θがθcとなってコントロールシャフト４１に発生するトルクが最大となる中間圧縮比で車両が通常走行しても、そのトルクによってコントロールシャフト４１が回転して圧縮比が変化することが防止される。
【０１１０】
図１４は、通常運転時に行う通常運転時処理を示すフローチャートである。
【０１１１】
ステップＳ４１では、コントローラ５０は車両が通常運転している間は圧縮比を変更せず圧縮比を維持し、ステップＳ４２に移る。
【０１１２】
ステップＳ４２では、コントローラ５０は燃料性状判別装置３１７の動作が異常であり、異常フラグが１となっているか否かを判断する。異常フラグが１となっている場合には、燃料性状判別装置３１７に基づいて目標圧縮比を設定できないのでステップＳ４３に移る。燃料性状判別装置３１７が正常に作動しており、異常フラグが１となっていない場合には、一旦処理を抜ける。
【０１１３】
ステップＳ４３では、コントローラ５０はノックセンサ２４に基づいて燃焼室内でのノッキングを検出して目標圧縮比を設定し、一旦処理を抜ける。
【０１１４】
つまり、燃料性状判別装置３１７の作動が異常である場合には、ノックセンサ２４によって燃料性状を判別する。ガソリン燃料はアルコール燃料よりもオクタン価が低いので、同じ圧縮比であってもガソリン燃料の方がアルコール燃料よりもノッキングが発生しやすい。そのため、始動時処理で圧縮比を変更せずに中間圧縮比で走行すると、運転状況によってはガソリン燃料ではノッキングが発生することがあり、このノッキングをノックセンサ２４で検出することによってガソリン燃料とアルコール燃料とを判別することができる。
【０１１５】
図１５は、アクセルオフ又はスロットルオフである期間としての、アイドリングの最中（燃料カットが行われる減速コーストを含む）に行うアイドル時処理を示すフローチャートである。
【０１１６】
ステップＳ７１では、コントローラ５０は、可変圧縮比エンジン４００が冷機状態にあるか否かを判断する。冷機状態であるか否かの判断は、冷却水温度の検出値Ｔが基準値となる所定値Ｔ0以下であるかどうかで判断し、Ｔ≦Ｔ0の場合には冷機状態と判断する。一方、Ｔ＞Ｔ0の場合には暖機状態と判断する。そして、可変圧縮比エンジン４００が暖機状態にあると判断した場合には、ステップＳ７２に移る。また、可変圧縮比エンジン４００が冷機状態にあると判断した場合には一旦処理を抜け、可変圧縮比エンジン４００が暖機されるまで待機する。
【０１１７】
ステップＳ７２では、コントローラ５０は目標圧縮比が設定されているか否かを判断する。つまり、燃料性状判別装置３１７が正常に作動している場合には始動時処理で設定した目標圧縮比を検出し、燃料性状判別装置３１７の作動が異常である場合には通常運転処理でノックセンサ２４に基づいて設定した目標圧縮比を検出し、ステップＳ７３に移る。なお、燃料性状判別装置３１７の作動が異常であっても、まだノックセンサ２４に基づいて目標圧縮比が設定されていない場合には一旦処理を抜け、目標圧縮比が設定されまで待機する。
【０１１８】
ステップＳ７３では、コントローラ５０はアクチュエータ４２を制御し、低圧縮比又は高圧縮比のうち目標圧縮比に近い方の圧縮比に変更するように圧縮比変更を開始し、ステップＳ７４に移る。
【０１１９】
ステップＳ７４では、コントローラ５０は、加速要求があるか否かをアクセルペダル踏込量の検出値ΔＡに基づいて判断する。
【０１２０】
つまり、圧縮比を変更している最中に加速要求があって加速を開始すると、コントロールリンク１４とコントロールシャフト４１の連結部に生じる引っ張り荷重が増大し、コントロールシャフト４１に大きなトルクが発生する。そうすると、コントロールシャフト４１を回転させるアクチュエータ４２の要求駆動量も大きくなってしまう。そこで、第２実施形態では、圧縮比を変更している最中に加速要求があるか否かを判断し、加速要求があった場合には後述するステップＳ７５からステップＳ７７までの処理を実行する。
【０１２１】
加速要求があるか否かは、アクセルペダル踏込量の検出値ΔＡが基準値ΔＡ0以上であるかどうかで判断し、ΔＡ≧ΔＡ0である場合には加速要求があると判断する。一方、ΔＡ＜ΔＡ0である場合には加速要求はないと判断する。そして、加速要求が無い場合には処理を一旦抜け、加速要求がある場合にはステップＳ７５に移る。
【０１２２】
ステップＳ７５では、コントローラ５０は、コントロールリンク角度θがθ1＜θ＜θ2の範囲にあるか否かを判断する。コントロールリンク角度θがθ1＜θ＜θ2でない場合には、加速要求に応じて加速してもコントロールシャフト４１に生じるトルクは小さいと判断し、ステップＳ７７に移る。これに対して、コントロールリンク角度θがθ1＜θ＜θ2である場合には、加速要求に応じて加速するとトルクが大きくなると判断し、ステップＳ７６に移る。
【０１２３】
ステップＳ７６では、コントローラ５０は、燃焼室内に導入される吸気量を制限して加速する吸気量制限加速制御を実行し、その後処理を抜ける。
【０１２４】
つまり、コントローラ５０は可変動弁装置２００を制御することによって吸気バルブ３５のリフト量を低下させる。このように、加速要求によって必要とされる吸気量よりも少ない吸気量を燃焼室２３に導入することで、コントロールシャフト４１に生じるトルクを抑制する。なお、吸気バルブ３５のリフト量を低下させるだけでなく、吸気バルブ３５の作動角や開閉時期を調整したり、スロットル開度を補正したりして、吸気量を制限するようにしてもよい。
【０１２５】
ステップＳ７７では、コントローラ５０は吸気量を制限することなく、加速要求に応じて加速する通常加速制御を行い、処理を抜ける。
【０１２６】
図１６は、コントローラ５０が実行するアイドル時処理の動作を示すタイムチャートである。このタイムチャートは、アイドリング時に圧縮比を中間圧縮比から低圧縮比に変更する場合を例示したものである。
【０１２７】
第２実施形態においても、エンジン停止時に圧縮比を中間圧縮比にして停止するため、エンジン始動時の圧縮比は中間圧縮比となっている（図１６（Ａ））。
【０１２８】
ここで、燃料性状判別装置３１７又はノックセンサ２４によって燃料タンク３１１に蓄えられている燃料がガソリン燃料であると判断されて目標圧縮比が設定され（Ｓ２１又はＳ４３）、可変圧縮比エンジン４００が冷機状態にないと判定されると（Ｓ７１でＮｏ）、コントローラ５０は圧縮比を中間圧縮比から低圧縮比へ変更する（Ｓ７３）。つまり、車両がアイドルリング状態になると（Ｓ６でＹｅｓ）、時刻ｔ4において圧縮比の変更が開始される（図１６（Ａ）；Ｓ７３）。そして、時刻ｔ5で加速要求があった場合に（図１６（Ｅ）；Ｓ７４でＹｅｓ）、コントロールリンク角度θがθ1＜θ＜θ2にあると（Ｓ７５でＹｅｓ）、吸気バルブ３５の閉弁時期をエンジン回転速度の上昇に応じて吸気量が僅かに増加するように徐々に遅角し（図１６（Ｃ）、図１６（Ｆ））、時刻ｔ6までは吸気バルブ３５のリフト量を小さく設定することで燃焼室内に導入される吸気量を制限する（図１６（Ｅ）；Ｓ７６）。つまり、コントロールリンク角度θがθ1＜θ＜θ2である場合に、加速要求に応じて加速するとトルクが大きくなってアクチュエータ４２への負荷が大きくなるため、トルクが小さくなるコントロールリンク角度θがθ≦θ1又はθ≧θ2になるまで吸気量を制限する。このように吸気量を低減することでピストンが受ける圧縮圧力や燃焼圧力などを抑制して、コントロールシャフト４１に生じるトルクを低減させる。そして、時刻ｔ7において中間圧縮比から低圧縮比への変更が完了する。
【０１２９】
以上により、第２実施形態では下記の効果を得ることができる。
【０１３０】
始動時処理（ステップＳ２）では、燃料性状判別装置３１７の検出値に基づいて圧縮比を変更するため、燃料性状に応じた圧縮比で車両を運転することはでき、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１３１】
アイドル時処理（ステップＳ７）では、クランキング時に圧縮比を変更しない場合であっても、通常運転時よりもトルクが小さくなるアイドリング時に圧縮比を変更する。これにより、燃料性状に応じた圧縮比で可変圧縮比エンジン４００の運転を行うことができ、燃費の向上を図るとともに出力特性の向上を図ることが可能となる。
【０１３２】
また、始動時処理（ステップＳ２）での圧縮比の変更は、ピストンなどのフリクションが低減する暖機状態にあるクランキング時に行い、さらに可変動弁装置２００によって吸気量も制限するので、コントロールシャフト４１に生じるトルクを小さくすることができる。これにより、コントロールシャフトを駆動するアクチュエータ４２の要求駆動力を抑制することができるので、アクチュエータ４２を小形化することが可能となり、コスト低減を図ることができる。
【０１３３】
さらに、アイドル時処理（ステップＳ７）では、圧縮比を変更している最中に加速要求があっても、トルクが小さくなるコントロールリンク角度になるまで吸気量を制限する。これにより、ピストンが受ける圧縮圧力や燃焼圧力を抑制して、コントロールシャフト４１に生じるトルクを低減させることができるので、アクチュエータ４２を小形化することが可能となり、コスト低減を図ることができる。
【０１３４】
さらに、可変圧縮比エンジン４００はノックセンサ２４を備えるため、通常運転時におけるノッキングを検出することによって燃料性状を判別することができる。そのため、燃料性状判別装置３１７が故障などした場合であっても燃料性状に応じた圧縮比で車両を運転することができ、燃費の向上を図るとともに出力特性の向上を図ることが可能となる。
【０１３５】
本発明は上記した実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなし得ることは明白である。
【０１３６】
例えば、第２実施形態の停止時処理（ステップＳ５）においても、第１実施形態と同様に、エンジンを停止するときに中間圧縮比にして停止するのではなく、高圧縮比にして停止するようにしてもよい。そうすると、適正圧縮比が低圧縮比である場合には、圧縮比を高圧縮比から低圧縮比に変更する場合には、コントロールシャフト４１はコントロールリンク１４に生じる引っ張り荷重の補助を受けるので、速やかに低圧縮比化することができる。また、適正圧縮比が高圧縮比である場合には、圧縮比を変更する必要がない。これにより、コントロールシャフト４１を制御するアクチュエータ４２をさらに小型化することができ、コストの低減を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１３７】
【図１】可変圧縮比エンジンの第１実施形態を示す概略図である。
【図２】可変圧縮比エンジンの圧縮比変更方法を説明する概略図である。
【図３】可変動弁装置の構成を示す図である。
【図４】可変動弁機構による吸気バルブのリフト量及び開閉時期を示す図である。
【図５】コントロールシャフトに生じるトルクを示す図である。
【図６】コントローラが実行する処理を説明するフローチャートである。
【図７】始動時処理を示すフローチャートである。
【図８】通常運転時処理を示すフローチャートである。
【図９】停止時処理を示すフローチャートである。
【図１０】コントローラが実行する始動時処理の動作を示すタイムチャートである。
【図１１】可変圧縮比エンジンの第２実施形態を示す概略図である。
【図１２】コントローラが実行する処理を説明するフローチャートである。
【図１３】始動時処理を示すフローチャートである。
【図１４】通常運転時処理を示すフローチャートである。
【図１５】アイドル時処理を示すフローチャートである。
【図１６】コントローラが実行するアイドル時処理の動作を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【０１３８】
１００、４００ 可変圧縮比エンジン
１０ 圧縮比可変機構
１１ クランクシャフト
１２ アッパリンク（第１リンク）
１３ ロアリンク（第２リンク）
１４ コントロールリンク（第３リンク）
２０ シリンダブロック
２１ ピストン
２３ 燃焼室
２４ ノックセンサ（ノッキング検出手段）
２００ 可変動弁装置
３０ シリンダヘッド
３１ 燃料噴射弁
３２ 吸気ポート
３５ 吸気バルブ
３１１ 燃料タンク
３１６ 給油検出センサ
３１７ 燃料性状判別装置（含有率検出手段）
４１ コントロールシャフト
４２ アクチュエータ（駆動手段）
５０ コントローラ（圧縮比制御手段）
６０ ロック機構
ステップＳ２６ 異常判定手段
ステップＳ２８ 冷機状態判定手段
ステップＳ７４ 加速要求判定手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの圧縮比制御装置及び圧縮比制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ガソリンの代替燃料であるガソリンにエタノールを混合したエタノール混合ガソリン（以下「アルコール燃料」という。）を使用可能な自動車（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｆｕｅｌ Ｖｅｈｉｃｌｅ）に用いるエンジン（以下「ＦＦエンジン」という。）が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
アルコール燃料は、エタノール含有率に応じて「Ｅ８５燃料（エタノール含有率８５％）」というように呼ばれる。なお、エタノールを含有せずガソリンのみの燃料を同様に「Ｅ０燃料」と呼ぶこともあるが、以下アルコール燃料とはエタノール混合燃料を指し、ガソリン燃料とはエタノールを含有せずガソリン１００％の燃料を指すものとする。
【特許文献１】実開平５−０６６２６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
アルコール燃料はガソリン燃料よりもオクタン価が高く、ノッキングが発生にくいので、ＦＦエンジンは高い圧縮比で運転することができる。そのため、ＦＦエンジンではアルコール燃料を高温燃焼させることができるので、熱効率を上げることができるとともにＮＯｘの排出を抑制することができる。
【０００５】
従来のＦＦエンジンでは、アルコール燃料で運転するときにおいても、ガソリン燃料での運転時におけるノッキングを回避するためにガソリン燃料にあわせた低い圧縮比で運転しなければならなかった。
【０００６】
ところで、圧縮比を可変制御可能なエンジンとしては、本出願人が先に提案したもので例えば特開２００１−２２７３６７号公報等によって開示された可変圧縮比エンジンが公知である。この可変圧縮比エンジンは、ピストンとクランクシャフトとを複数のリンクで連結し、エンジンのシリンダブロックに設置されたアクチュエータによってコントロールリンクを制御することでピストン行程を変化させて圧縮比を変更する。このような可変圧縮比エンジンによれば、アルコール燃料やガソリン燃料などオクタン価の異なる燃料を使用する場合であっても、使用燃料に応じてエンジンの圧縮比を制御することができる。
【０００７】
しかしながら、可変圧縮比エンジンでは、運転中に圧縮比を制御するため、燃焼圧力などによって生じる荷重に抗してアクチュエータを駆動させなければならず、大きな駆動力を得るためにアクチュエータが大形化し、コストが増大するという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明はこのような問題点に着目してなされたものであり、圧縮比を可変制御するとともにアクチュエータの小形化を図ることができるエンジンの圧縮比可変制御装置及び圧縮比可変制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。
【００１０】
本発明は、エンジン（１００）の圧縮比を可変制御する圧縮比可変制御装置である。このエンジンの圧縮比可変制御装置は、エンジン（１００）の圧縮比を変更する圧縮比可変機構（１０）を駆動する駆動手段（４２）と、駆動手段（４２）への負荷が小さい運転条件のときに圧縮比を変更する圧縮比制御手段（５０）と、を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、エンジンの圧縮比は、駆動手段への負荷が小さい運転条件のときに変更するので、駆動手段の要求駆動力を抑制することができ、駆動手段を小形化することが可能となり、コスト低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（第１実施形態）
以下、図面を参照して本発明の第１実施形態について説明する。
【００１３】
図１は、アルコール燃料とガソリン燃料とを使用可能な可変圧縮比エンジンの第１実施形態を示す概略図である。
【００１４】
可変圧縮比エンジン１００は、ピストン行程を変化させて圧縮比を変更する圧縮比可変機構１０を備える。圧縮比可変機構１０は、ピストン２１とクランクシャフト１１とをアッパリンク１２、ロアリンク１３で連結して、コントロールリンク１４でロアリンク１３の姿勢を制御することで圧縮比を変更できるようになっている。
【００１５】
ピストン２１はシリンダブロック２０のシリンダ２２の内部に収装される。このピストン２１の冠面２１ａと、シリンダ２２のシリンダ壁と、シリンダヘッド３０とによって燃焼室２３が形成される。この燃焼室２３で燃料が燃焼すると、ピストン２１は燃焼による燃焼圧力を受けてシリンダ２２を往復動する。
【００１６】
アッパリンク１２は、その上端でピストンピン１５を介してピストン２１に連結する。また、アッパリンク１２の下端は、連結ピン１６を介してロアリンク１３の一端に連結する。
【００１７】
ロアリンク１３は、その一端が連結ピン１６を介してアッパリンク１２に連結する。また、ロアリンク１３の他端は、連結ピン１７を介してコントロールリンク１４に連結する。ロアリンク１３は、図中左右の２部材から分割可能に構成され、ほぼ中央に連結孔１３ａを有する。ロアリンク１３は、連結孔１３ａにクランクシャフト１１のクランクピン１１ａを挿入し、クランクピン１１ａを中心軸として揺動する。
【００１８】
クランクシャフト１１は、複数のクランクピン１１ａとジャーナル１１ｂとを形成する。ジャーナル１１ｂは、シリンダブロック２０及びラダーフレーム１８によって回転自在に支持される。クランクピン１１ａは、ジャーナル１１ｂから所定量偏心しており、ここにロアリンク１３が揺動自在に連結する。
【００１９】
コントロールリンク１４は、その一端が連結ピン１７を介してロアリンク１３に連結する。コントロールリンク１４の他端は、連結ピン１９を介してコントロールシャフト４１に連結する。このコントロールリンク１４は、連結ピン１９を中心として揺動する。
【００２０】
コントロールシャフト４１は、その外周にギア４１ａを形成する。そのギア４１ａは、アクチュエータ４２の回転軸４３に設けられたピニオン４４に噛合する。コントロールシャフト４１はアクチュエータ４２によって回転制御され、連結ピン１９を任意に移動させる。
【００２１】
図２は、可変圧縮比エンジン１００の圧縮比変更方法を説明する概略図である。
【００２２】
可変圧縮比エンジン１００は、連結ピン１９を移動することによってアッパリンク１２及びロアリンク１３の姿勢を変えて、圧縮比を変更する。
【００２３】
つまり、図２(Ａ)に示すように、連結ピン１９を位置Ａにすると、コントロールリンク１４が上方へ押し上げられ、連結ピン１７の位置が上がる。これによりロアリンク１３はクランクピン１１ａを中心として反時計方向に回転して連結ピン１６が下がり、これによりピストン２１の上死点位置も下がって低圧縮比になる。これに対して、図２(Ｂ)に示すように、連結ピン１９を位置Ｂにすると、上死点位置が高くなり高圧縮比になる。
【００２４】
一方、可変圧縮比エンジン１００は、図１に示すように燃焼室上部のシリンダヘッド３０に燃料噴射弁３１及び点火プラグ３２を備える。
【００２５】
燃料噴射弁３１は、噴口が燃焼室２３の内部に突出するようにシリンダヘッド３０に設置される。この燃料噴射弁３１は、燃料タンク３１１から燃料通路３１２を通って供給されるガソリン燃料又はアルコール燃料を燃焼室２３の内部に噴射し、混合気を形成する。
【００２６】
点火プラグ３２は、先端の点火部が燃焼室２３の内部に突出するように設置される。この点火プラグ３２は、燃焼室２３の内部に形成された混合気に点火し、混合気を燃焼させる。
【００２７】
上記した燃料タンク３１１には、給油のための給油管３１３が取付けられている。この給油管３１３の給油口３１４には脱着可能なキャップ３１５が装着される。そのため、燃料給油時はキャップ３１５を取り外し、給油を行うこととなる。
【００２８】
給油口３１４には、給油を検出する給油検出センサ３１６が設置される。この給油検出センサ３１６は、キャップ３１４を外した際に回路遮断が起きるようになっており、この回路のＯＮ、ＯＦＦによって給油されたか否かを判定することできる。なお、上記給油検出センサ３１６を設置するのではなく、燃料タンク３１１に燃料増加量を検出するセンサを設置して、その検出値に基づいて給油されたか否かを判定するようにしてもよい。
【００２９】
また、燃料タンク３１１には、燃料タンク内に蓄えられている燃料がガソリン燃料であるかアルコール燃料であるかを、ガソリンに含有するアルコール含有率に基づいて判別する燃料性状判別装置３１７が設置される。燃料性状判別装置３１７は、例えば燃料にレーザ光などを照射して、その反射光の強度を検知することによって燃料性状を判別する。この燃料性状判別装置３１７は、キースイッチのＯＮとともに開始してエンジン停止まで常時、燃料性状を判別する。このような燃料性状判別装置３１７の詳細については、本出願人が先に提案したもので特開２００５−１７２４６６号公報を参照されたい。なお、燃料性状を常時判別するのではなく、給油センサ３１６の検出値に基づいて燃料タンクのキャップを閉めた後に判別するようにしてもよく、また燃料増加量を検出するセンサに基づいて燃料タンク内の燃料量の増加を検出した後に判別するようにしてもよい。
【００３０】
また、可変圧縮比エンジン１００は、外部からの吸気を燃焼室２３に流す吸気ポート３３と、燃焼室内の燃焼ガスを図示しない排気マニホールに流す排気ポート３４とをシリンダヘッド３０に形成する。
【００３１】
吸気ポート３３には吸気バルブ３５が設けられる。吸気バルブ３５は可変動弁装置２００によって駆動し、ピストン２１の上下動に応じて吸気ポート３３を開閉する。
【００３２】
また、排気ポート３４には排気バルブ３６が設けられる。この排気バルブ３６はカムシャフト３７により駆動し、ピストン２１の上下動に応じて排気ポート３４を開閉する。なお、排気バルブ３６も、吸気バルブ３５と同様に可変動弁装置２００によって駆動するようにしてもよい。
【００３３】
上記した可変動弁装置２００は、吸気バルブ３５のリフト量、作動角及び開閉弁時期を変更する。ここで、図３に基づいて可変動弁装置２００について簡単に説明する。
【００３４】
図３は、可変動弁装置２００の構成を示す図である。
【００３５】
可変動弁装置２００は、揺動カム２１０と、その揺動カム２１０を揺動させる揺動カム駆動機構２２０と、吸気バルブ３５のリフト量を変化させ得るリフト可変機構２３０とを備える。
【００３６】
揺動カム２１０は、図３に示すように駆動軸２２１の外周に回転自在に嵌合している。シリンダ列方向に延びる駆動軸２２１は揺動カム２１０に挿通される。
【００３７】
本実施形態では、一つの気筒に対して２つの吸気バルブ３５を備えるので、一つの気筒には一対の揺動カム２１０とバルブリフタ２１１とが設けられる。この一対の揺動カム２１０は、駆動軸２２１に対して回動自在に挿通された連結筒２２２によって同一位相状態で結合され、互いに同期して同一的に作動する。このため、揺動カム駆動機構２２０は一方の揺動カム２１０に対してのみ備えられる。そして、揺動カム２１０が、後述する揺動カム駆動機構２２０によってクランクシャフトと連動して駆動軸２２１を支点に揺動し、バルブリフタ２１１を介して吸気バルブ３５を駆動する。
【００３８】
揺動カム機構２２０の駆動軸２２１には、偏心カム２２２が圧入等によって固定されている。円形外周面を有する偏心カム２２２は、その外周面の中心が駆動軸２２１の軸心から所定量だけオフセットする。駆動軸２２１は、クランクシャフトの回転に連動して回転するため、偏心カム２２２は駆動軸２２１の軸心回りに偏心回転する。
【００３９】
偏心カム２２２の外周面には、第１リンク２２３の基端側の環状部２２４が回転可能に嵌合している。第１リンク２２３の先端は、連結ピン２２５を介してロッカアーム２２６の一端と連結する。また、ロッカアーム２２６の他端は、連結ピン２２７を介して第２リンク２２８の上端と連結する。第２リンク２２８の下端は、連結ピン２２９を介して揺動カム２１０と連結する。なお、ロッカアーム２２６の略中央部は、リフト可変機構２３０の制御軸２３１の偏心カム部２３２に揺動自在に支持される。
【００４０】
駆動軸２２１がエンジン回転に同期して回転すると、偏心カム２２２が偏心回転し、これにより第１リンク２２３が上下方向に揺動する。第１リンク２２３の揺動によりロッカアーム２２６が偏心カム部２３２の軸周りに揺動し、第２リンク２２８が上下に揺動して、揺動カム２１０を駆動軸２２１の軸回りに所定の回転角度範囲で揺動運動させる。
【００４１】
可変動弁装置２００では、駆動軸２２１の一端が図示しないカムスプロケットに挿入されている。駆動軸２２１がカムスプロケットに対して相対回転することで、カムスプロケットに対する位相を変更でき、クランクシャフトに対する駆動軸２２１の回転位相を変更できる。
【００４２】
また、可変動弁装置２００のリフト可変機構２３０は、揺動カム２１０の回転角度位相を制御する。リフト可変機構２３０の制御軸２３１の一端には、ギア等を介して図示しないアクチュエータが設けられており、アクチュエータによって制御軸２３１の回転位置を変化させることで、ロッカアーム２２６の揺動中心となる偏心カム部２３２の軸心が制御軸２３１の回転中心周りを旋回し、これに伴いロッカアーム２２６の支点が変位する。これにより、第一リンク２２３及び第二リンク２２８の姿勢が変化して、揺動カム２１０の揺動中心とロッカアーム２２６の回転中心との距離が変化し、揺動カム２１０の揺動特性が変化する。
【００４３】
図４は、可変動弁機構２００による吸気バルブ３５のリフト量及び開閉時期を示す図である。実線は制御軸２３１を回転したときの吸気バルブ３５のリフト量及び開閉時期を示し、破線は駆動軸２２１のカムスプロケットに対する位相を変更したときの吸気バルブ３５の開閉時期を示す。
【００４４】
上記した可変動弁機構２００の構成によれば、制御軸２３１の角度及び駆動軸２２１のカムスプロケットに対する位相を変更することで、図４に示すように吸気バルブ３５のリフト特性であるリフト量、作動角及び開閉弁時期を自在に変更することができる。
【００４５】
このような可変圧縮比エンジン１００は、図１に示すように圧縮比を制御し、また可変動弁装置を制御するコントローラ５０を備える。このコントローラ５０はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びＩ／Ｏインタフェースから構成される。
【００４６】
コントローラ５０には、給油検出センサ３１６、燃料性状判別装置３１７、燃料噴射弁３１や点火プラグ３２からの出力が入力する。コントローラ５０は、これら出力に基づいてアクチュエータ４２を制御してコントロールシャフト４１を回転させて圧縮比を変更し、また可変動弁装置２００を制御して吸気バルブ３５のリフト特性（リフト量、作動角及び開閉弁時期）を変更する。
【００４７】
第１実施形態の可変圧縮比エンジン１００では使用燃料に応じてエンジンの圧縮比を制御することができるので、アルコール燃料よりもオクタン価の低いガソリン燃料を使用する場合には低圧縮比となるよう圧縮比を調整し、アルコール燃料を使用する場合には高圧縮比となるように圧縮比を調整する。これによって、ガソリン燃料、アルコール燃料のどちらの燃料に対しても最適な圧縮比で燃焼を行うことができる。
【００４８】
ところで、コントロールリンク１４とコントロールシャフト４１との連結部には、燃焼行程時の燃焼圧力や圧縮行程時の圧縮圧力などの作用による負荷として、引張り荷重Ｆが生じる（図５参照）。そのため、コントロールシャフト４１には、この引張り荷重Ｆの大きさなどに応じたトルクが発生する。
【００４９】
図５は、コントロールシャフト４１に生じるトルクを示す図である。図５（Ａ）は低圧縮比又は高圧縮比となる連結ピン１９の位置を示す。図５（Ｂ）は低圧縮比と高圧縮比との中間の圧縮比となる連結ピン１９の位置を示す。
【００５０】
図５（Ａ）に示すように、第１実施形態では、圧縮比が低圧縮比になる場合に連結ピン１９は位置Ａにある。この場合には、コントロールリンク１４の軸線ＣＣがコントロールシャフト中心Ｐを通るため、コントロールリンク１４とコントロールシャフト４１との連結部に引っ張り荷重Ｆが生じてもコントロールシャフト４１にはトルクは発生しない。なお、低圧縮比の場合のコントールリンク１４の軸線ＣＣとコントロールシャフト中心Ｐを通る中心線ＣＬとのなす角度（以下「コントロールリンク角度」という。）をθAとする。
【００５１】
また、圧縮比が高圧縮比となる場合には連結ピン１９は位置Ｂにある。この場合には、低圧縮比の場合と同様にコントールリンク１４の軸線ＣＣがコントロールシャフト中心Ｐを通るため、引っ張り荷重Ｆが生じてもコントロールシャフト４１にはトルクは発生しない。ここで、高圧縮比時のコントロールリンク角度はθBとなり、θAとθBとの間隔は１８０°となっている。
【００５２】
これに対して、図５（Ｂ）に示すように、圧縮比が低圧縮比と高圧縮比との間の中間圧縮比となる場合には連結ピン１９は位置Ｃにある。この場合には、軸線ＣＣとコントロールシャフト中心Ｐとの距離がＬとなるため、コントロールシャフト４１には引っ張り荷重Ｆと距離Ｌの積で表されるトルクが発生する。ここで、中間圧縮比時のコントロールリンク角度はθCとなり、θA＜θC＜θBとなっている。
【００５３】
このように、コントロールシャフト４１に生じるトルクは、低圧縮比（位置Ａ）及び高圧縮比（位置Ｂ）にあるときに最小となり、中間圧縮比（位置Ｃ）にあるときに最大となる。そして、図５（Ｂ）の斜線領域は、コントロールリンク角度θがθ1＜θ＜θ2にあって、比較的大きなトルクが発生する領域である。
【００５４】
したがって、コントロールリンク角度がそのような領域にある場合であって、圧縮比を変更するときには、そのような大トルクに抗してコントロールシャフト４１を駆動しなければならず、そのトルクよりも大きな駆動力を有するアクチュエータ４２が必要となる。
【００５５】
しかしながら、引っ張り荷重Ｆが大きくなる車両の運転中に圧縮比を変更する場合、
特に低圧縮比（位置Ａ）から高圧縮比（位置Ｂ）に圧縮比を変更する場合には、アクチュエータ４２には大きな駆動力が要求され、アクチュエータ４２が大形化し、コストが増加するなどの問題があった。
【００５６】
そこで、第１実施形態の可変圧縮比エンジン１００では、アクチュエータへの負荷が小さくなるときに、例えばコントロールシャフト４１に生じるトルクが小さくなるエンジン始動時であって、燃料噴射がされておらず燃料が点火されていないクランキング時に圧縮比を変更する。
【００５７】
以下、図６〜図９を参照して、使用燃料に応じて最適な圧縮比となるように、エンジン始動時からエンジン停止時までにコントローラ５０が実行する処理について説明する。
【００５８】
図６は、コントローラ５０が実行する処理を説明するフローチャートである。この処理は、キースイッチがＯＦＦからＯＮに操作されるとともに実行され、一定周期、例えば１０ミリ秒周期のもとで可変圧縮比エンジン１００が停止するまで実行される。
【００５９】
まず、ステップＳ１では、コントローラ５０は、燃料噴射及び点火をしていないか否かを燃料噴射弁３１及び点火プラグ３２からの出力信号に基づいて判断する。燃料噴射及び点火がされていない場合にはクランキング時と判断しステップＳ２に移る。燃料噴射及び点火がされている場合には通常運転時と判断してステップＳ３に移る。
【００６０】
ステップＳ２では、コントローラ５０は始動時処理を実施して、処理を終了する。この始動時処理の詳細については、図７を参照して後述する。
【００６１】
ステップＳ３では、コントローラ５０は、エンジンを停止する停止信号の有無を判断する。例えば、キーオフ時にエンジンを停止する信号が出力されるようにしておき、そのときの信号を検出するようにすればよい。そして、停止信号が無い場合には、通常運転時であると判断し、ステップＳ４に移る。また、停止信号があった場合には、可変圧縮比エンジン１００が停止すると判断し、ステップＳ５に移る。
【００６２】
ステップＳ４では、コントローラ５０は通常運転時処理を実施して、処理を終了する。この通常運転時処理の詳細については、図８を参照して後述する。
【００６３】
ステップＳ５では、コントローラ５０は停止時処理を実施して、処理を終了する。この停止時処理の詳細については、図９を参照して後述する。
【００６４】
図７は、クランキング時に行う始動時処理を示すフローチャートである。
【００６５】
ステップＳ２１では、コントローラ５０は、燃料性状判別装置３１７の検出値に基づいてアルコール燃料であるかガソリン燃料であるかを判別して目標圧縮比を設定し、ステップＳ２２に移る。
【００６６】
ステップＳ２２では、コントローラ５０はアクチュエータ４２を制御して、低圧縮比又は高圧縮比のうち目標の圧縮比に変更するように圧縮比変更を開始する。
【００６７】
ステップＳ２３では、コントローラ５０は可変動弁装置２００を制御することによって燃焼室内に導入される吸気量を制限する。
【００６８】
つまり、可変動弁装置２００によって、吸気バルブ３５のリフト量を低減するとともに閉弁時期を進角させて燃焼室２３に導入される吸気量を低減する。吸気量が低減すると、ピストン上昇時の圧縮圧力が低下し、コントロールリンク１４とコントロールシャフト４１との連結部に生じる荷重が抑制される。これにより、コントロールシャフト４１に生じるトルクを低減する。
【００６９】
ステップＳ２４では、コントローラ５０は、コントロールリンク角度θがθ1＜θ＜θ2の条件を満たしているか否かを判断する。
【００７０】
コントロールリンク角度θがθ1＜θ＜θ2でない場合には、燃料を噴射して点火してもコントロールシャフト４１に生じるトルクは小さいと判断し、ステップＳ２５に移る。コントロールリンク角度θがθ1＜θ＜θ2である場合には、燃料を噴射して点火するとトルクが大きくなると判断し、燃料噴射及び点火をせずクランキング状態を維持したまま一旦処理を抜ける。
【００７１】
図８は、通常運転時処理を示すフローチャートである。
【００７２】
ステップＳ４１では、コントローラ５０は始動時運転処理で変更した圧縮比を保持し、処理を抜ける。つまり、本実施形態では、車両が通常運転している間は圧縮比の変更は行わない。
【００７３】
図９は、停止時処理を示すフローチャートである。
【００７４】
ステップＳ５１では、コントローラ５０はエンジンの停止信号を検出した後に、運転時の圧縮比（低圧縮比又は高圧縮比）から中間圧縮比に変更し、処理を抜ける。
【００７５】
図１０は、コントローラ５０が実行する始動時処理の動作を示すタイムチャートである。このタイムチャートは、圧縮比を中間圧縮比から低圧縮比に変更する場合を例示したものである。なお、上述したフローチャートとの対応を分かりやすくするためにフローチャートのステップ番号を、Ｓを付して併記する。
【００７６】
本実施形態では、図９のステップＳ５１で示したようにエンジン停止時に圧縮比を中間圧縮比にして停止するため、エンジン始動時の圧縮比は中間圧縮比となっている（図１０（Ａ））。ここで、燃料性状判別装置３１７によって燃料タンク３１１に蓄えられている燃料がガソリン燃料であると判断され、目標圧縮比が設定されたら（Ｓ２１）、クランキング時の時刻ｔ1において圧縮比の変更を開始し、圧縮比を中間圧縮比から低圧縮比へ変更する（図１０（Ａ）；Ｓ２２）。そして、エンジン回転速度が上昇するとともに（図１０（Ｃ））、吸気バルブ３５のリフト量を小さくし（図１０（Ｅ））、吸気バルブ３５の閉弁時期を進角して（図１０（Ｆ））、クランキング時の吸気量を低減する（Ｓ２３）。このように吸気量を低減することでピストン上昇時の圧縮圧力を抑制して、コントロールシャフト４１に生じるトルクを低減させる。
【００７７】
圧縮比が低圧縮比に近づきコントロールリンク角度θがθ1よりも小さくなる時刻ｔ2で、燃料噴射及び点火を開始する（図１０（Ｂ）、図１０（Ｄ）；Ｓ２５）。つまり、コントロールリンク角度θがθ1＜θ＜θ2である場合に燃料を噴射して点火するとトルクが大きくなって、アクチュエータ４２への負荷が大きくなるため、燃料燃焼時に発生するトルクが小さくなるコントロールリンク角度θ（θ≦θ1又はθ≧θ2）になるのを待って燃料噴射及び点火を開始する。そして、時刻ｔ3において中間圧縮比から低圧縮比への変更が完了する。
【００７８】
なお、本実施形態では停止時処理（ステップＳ５）において、エンジンを停止するときに中間圧縮比にして停止するのではなく、高圧縮比にして停止するようにしてもよい。そうすると、適正圧縮比が低圧縮比であるときには、圧縮比を高圧縮比から低圧縮比に変更する場合に、コントロールシャフト４１はコントロールリンク１４に生じる引っ張り荷重の補助を受けるので、速やかに低圧縮比化することができる。また、適正圧縮比が高圧縮比であるときには、圧縮比を変更する必要がない。これにより、コントロールシャフト４１を制御するアクチュエータ４２をさらに小型化することができ、コストの低減を図ることが可能となる。
【００７９】
エンジンを停止するときに高圧縮比にして停止する場合、コントロールリンク角度θがθ1＜θ＜θ2である時に燃料噴射と点火を禁止する代わりに、圧縮比を変更するときの燃焼開始時間を、圧縮比を変更せず保持するときの燃焼開始時間に比べて予め遅くなるように設定し、コントロールリンク角度θがθ1＜θ＜θ2を必ず通過した後に燃焼開始するようにしてもよい。例えば、圧縮比を変更する場合のクランキング時間を、圧縮比を変更せずに保持する場合のクランキング時間よりも長くするようにして、その時間経過後に燃料噴射及び点火を行うようにすればよい。
【００８０】
以上により、第１実施形態では下記の効果を得ることができる。
【００８１】
始動時処理（ステップＳ２）において、燃料性状判別装置３１７の検出値に基づいて圧縮比を変更するため、燃料性状に応じた圧縮比で車両を運転することができ、燃費の向上を図るとともに出力特性の向上を図ることが可能となる。
【００８２】
始動時処理（ステップＳ２）での圧縮比の変更はクランキング時に行い、可変動弁装置２００によって吸気量を制限するため、コントロールシャフト４１に生じるトルクが小さくなる。また、燃料燃焼時に発生するトルクが小さくなるコントロールリンク角度θになるのを待って燃料噴射及び点火を開始する。そのため、コントロールシャフト４１を駆動するアクチュエータ４２の要求駆動力を抑制することができ、アクチュエータ４２を小形化することが可能となり、コスト低減を図ることができる。
【００８３】
また、コントロールシャフト４１に発生するトルクは低圧縮比及び高圧縮比時に最小となるように設定されている。そのため、通常運転時処理（ステップＳ４）において、始動時処理において変更した圧縮比を維持して車両が走行したとしても、圧縮比を維持するために必要なアクチュエータ４２の保持力が低減する。これにより、アクチュエータ４２を小形化することが可能となり、コスト低減を図ることができると共に、始動するまでの時間を必要以上に長引かせることがない。
【００８４】
さらに、停止時処理（ステップＳ５）において、エンジンを停止するときに圧縮比を中間圧縮比にして停止する。そうすると、次回エンジン始動時には、圧縮比は中間圧縮比から高圧縮比又は低圧縮比まで変更すればよいので、コントロールシャフト４１の回転量を低減できる。これにより、圧縮比を速やかに変更することができ、圧縮比の変更に必要なクランキング時間の長期化を回避することができる。
【００８５】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図１１を参照して説明する。第２実施形態は、圧縮比を中間圧縮比に維持するロック機構６０やノックセンサ２４を有し、クランキング時だけでなくアクセルオフ又はスロットルオフである期間にも圧縮比を変更する点で第１実施形態と相違する。以下その相違点を中心に説明する。なお、第２実施形態では、上述した第１実施形態と同様の機能を果たす部分には同一の符号を用いており、重複する説明は適宜省略する。
【００８６】
図１１は、第２実施形態の可変圧縮比エンジン４００の概略図である。
【００８７】
可変圧縮比エンジン４００は、基本的に第１実施形態の可変圧縮比エンジン１００と同様の構成だが、ロック機構６０やノックセンサ２４を有する点で相違している。
【００８８】
ロック機構６０は、コントロールシャフト４１に発生するトルクが最大となる中間圧縮比で車両が通常走行する場合において、そのトルクによってコントロールシャフト４１が回転して圧縮比が変化しないようにコントロールシャフト４１の回転を防止する。
【００８９】
このロック機構６０は、例えばコントロールシャフト４１のシャフト端面に設けられた位置決め穴６１と、コントロールシャフト４１の回転を防止するために位置決め穴６１に挿入される図示しないピンから構成される。そして、車両が中間圧縮比で走行する場合に、油圧などによって図示しないピンを押し出し、位置決め穴６１に挿入して、コントロールシャフト４１がトルクによって回転するのを規制する。
【００９０】
ノックセンサ２４は、シリンダブロック２０の側部に設けられる。ノックセンサ２４は、燃焼室内でノッキングが発生した場合に、そのノッキングによって生じる振動を検知してコントローラ５０に出力する。
【００９１】
コントローラ５０には、ノックセンサ２４からの出力のほか、冷却水温度やアクセルペダル踏込量などが入力する。
【００９２】
第２実施形態の可変圧縮比エンジン４００では、第１実施形態と同様に燃焼性状を判別して、クランキング時に圧縮比を燃料性状に応じた圧縮比に変更するだけでなく、コントロールシャフト４１に発生するトルクが通常運転時よりも小さくなるアクセルオフ又はスロットルオフである期間においても圧縮比を変更する。
【００９３】
次に、図１２〜図１５を参照して、使用燃料に応じて最適な圧縮比となるようにエンジン始動時からエンジン停止時までにコントローラ５０が実行する処理について説明する。
【００９４】
図１２は、コントローラ５０が実行する処理を説明するフローチャートである。この処理は、キースイッチがＯＦＦからＯＮに操作されるとともに実行され、一定周期、例えば１０ミリ秒周期のもとで可変圧縮比エンジン４００が停止するまで実行される。
【００９５】
まず、ステップＳ１では、コントローラ５０は燃料噴射及び点火をしていないか否かを、燃料噴射弁３１及び点火プラグ３２からの出力信号に基づいて判断する。燃料噴射及び点火がされていない場合にはクランキング時と判断して、ステップＳ２に移る。また、燃料噴射及び点火がされている場合には通常運転時と判断して、ステップＳ６に移る。
【００９６】
ステップＳ２では、コントローラ５０は、クランキング時に行う始動時処理を実施して、処理を終了する。この始動時処理の詳細については、図１３を参照して後述する。
【００９７】
ステップＳ６では、コントローラ５０は、車両がアイドル運転をしているか否かを判断する。アイドル運転をしていない場合には、ステップＳ３に移る。また、車両がアイドル運転をしている場合には、ステップＳ７に移る。
【００９８】
ステップＳ７では、コントローラ５０は、アイドル時処理を実施して、処理を終了する。このアイドル時処理の詳細については、図１５を参照して後述する。
【００９９】
ステップＳ３では、コントローラ５０は、エンジンを停止する停止信号の有無を判断する。停止信号が無い場合には運転継続中と判断してステップＳ４に移り、停止信号があった場合にはステップＳ５に移る。
【０１００】
ステップＳ４では、コントローラ５０は通常運転時処理を実施して、処理を終了する。この通常運転時処理の詳細については、図１４を参照して後述する。
【０１０１】
ステップＳ５では、コントローラ５０は停止時処理を実施して、処理を終了する。
この停止時処理では、第１実施形態と同様に圧縮比を中間圧縮比に変更してからエンジンを停止する処理を行う。そのため、次回エンジン始動時における可変圧縮比エンジン４００の圧縮比は常に中間圧縮比となる。
【０１０２】
図１３は、クランキング時に行う始動時処理を示すフローチャートである。
【０１０３】
まず、ステップＳ２６では、コントローラ５０は、燃料性状判別装置３１７が正常か否かを判断する。つまり、ガソリン燃料やアルコール燃料を燃料性状判別装置３１７によって検出したときの検出値を予め実験などにより設定しておき、所定範囲外の検出値が検出された場合に燃料性状判別装置３１７が正常に作動していないと判断するようにする。そして、燃料性状判別装置３１７が異常であると判断した場合には、ステップＳ２７に移る。また、燃料性状判別装置３１７が正常に作動していると判断した場合には、ステップＳ２１に移る。
【０１０４】
ステップＳ２７では、コントローラ５０は異常フラグを１に設定し、ステップＳ２５に移る。
【０１０５】
ステップＳ２１では、コントローラ５０は燃料性状判別装置３１７の検出値に基づいて目標圧縮比を設定し、ステップＳ２８に移る。
【０１０６】
ステップＳ２８では、コントローラ５０は、可変圧縮比エンジン４００が冷機状態にあるか否かを判断する。冷機状態であるか否かの判断は、冷却水温度の検出値Ｔが基準値Ｔ0以下であるかどうかで判断する。そして、Ｔ≦Ｔ0の場合には、可変圧縮比エンジン４００は冷機状態にあると判断する。一方、Ｔ＞Ｔ0の場合には、可変圧縮比エンジン４００は暖機状態にあると判断する。
【０１０７】
可変圧縮比エンジン４００が冷機状態にある場合には、ピストン２１とシリンダ２２とのフリクションなどが大きくなるので、圧縮比を変更するときに要求されるアクチュエータ４２の駆動力も大きくなる。このような大きなフリクションは圧縮行程での圧縮や燃焼などによる圧力上昇によってアクチュエータ負荷に追加されるので、アクチュエータ負荷が特に大きくなってしまう。そのため、冷機状態にある場合には、圧縮比を変更しないようにする。したがって、可変圧縮比エンジン４００が暖機状態にあると判断された場合に、ステップ２２に移ってステップＳ２１で設定した圧縮比に基づいて圧縮比を中間圧縮比から低圧縮比又は高圧縮比に変更する。ステップＳ２２以降の処理については第１実施形態と同様であるため、便宜上説明を省略する。
【０１０８】
可変圧縮比エンジン４００が冷機状態にあると判断された場合は、圧縮比を変更せずにステップＳ２５に移る。
【０１０９】
第２実施形態では、燃料性状判別装置３１７が異常と判断された場合や可変圧縮比エンジン４００が冷機状態にあると判断された場合には、クランキング時に圧縮比を変更することなく、エンジン始動時に設定されている中間圧縮比のままステップＳ２５で燃料噴射及び点火を開始する。このとき、コントロールシャフト４１は、上述したロック機構６０によって位置決めされているので、コントロールリンク角度θがθcとなってコントロールシャフト４１に発生するトルクが最大となる中間圧縮比で車両が通常走行しても、そのトルクによってコントロールシャフト４１が回転して圧縮比が変化することが防止される。
【０１１０】
図１４は、通常運転時に行う通常運転時処理を示すフローチャートである。
【０１１１】
ステップＳ４１では、コントローラ５０は車両が通常運転している間は圧縮比を変更せず圧縮比を維持し、ステップＳ４２に移る。
【０１１２】
ステップＳ４２では、コントローラ５０は燃料性状判別装置３１７の動作が異常であり、異常フラグが１となっているか否かを判断する。異常フラグが１となっている場合には、燃料性状判別装置３１７に基づいて目標圧縮比を設定できないのでステップＳ４３に移る。燃料性状判別装置３１７が正常に作動しており、異常フラグが１となっていない場合には、一旦処理を抜ける。
【０１１３】
ステップＳ４３では、コントローラ５０はノックセンサ２４に基づいて燃焼室内でのノッキングを検出して目標圧縮比を設定し、一旦処理を抜ける。
【０１１４】
つまり、燃料性状判別装置３１７の作動が異常である場合には、ノックセンサ２４によって燃料性状を判別する。ガソリン燃料はアルコール燃料よりもオクタン価が低いので、同じ圧縮比であってもガソリン燃料の方がアルコール燃料よりもノッキングが発生しやすい。そのため、始動時処理で圧縮比を変更せずに中間圧縮比で走行すると、運転状況によってはガソリン燃料ではノッキングが発生することがあり、このノッキングをノックセンサ２４で検出することによってガソリン燃料とアルコール燃料とを判別することができる。
【０１１５】
図１５は、アクセルオフ又はスロットルオフである期間としての、アイドリングの最中（燃料カットが行われる減速コーストを含む）に行うアイドル時処理を示すフローチャートである。
【０１１６】
ステップＳ７１では、コントローラ５０は、可変圧縮比エンジン４００が冷機状態にあるか否かを判断する。冷機状態であるか否かの判断は、冷却水温度の検出値Ｔが基準値となる所定値Ｔ0以下であるかどうかで判断し、Ｔ≦Ｔ0の場合には冷機状態と判断する。一方、Ｔ＞Ｔ0の場合には暖機状態と判断する。そして、可変圧縮比エンジン４００が暖機状態にあると判断した場合には、ステップＳ７２に移る。また、可変圧縮比エンジン４００が冷機状態にあると判断した場合には一旦処理を抜け、可変圧縮比エンジン４００が暖機されるまで待機する。
【０１１７】
ステップＳ７２では、コントローラ５０は目標圧縮比が設定されているか否かを判断する。つまり、燃料性状判別装置３１７が正常に作動している場合には始動時処理で設定した目標圧縮比を検出し、燃料性状判別装置３１７の作動が異常である場合には通常運転処理でノックセンサ２４に基づいて設定した目標圧縮比を検出し、ステップＳ７３に移る。なお、燃料性状判別装置３１７の作動が異常であっても、まだノックセンサ２４に基づいて目標圧縮比が設定されていない場合には一旦処理を抜け、目標圧縮比が設定されまで待機する。
【０１１８】
ステップＳ７３では、コントローラ５０はアクチュエータ４２を制御し、低圧縮比又は高圧縮比のうち目標圧縮比に近い方の圧縮比に変更するように圧縮比変更を開始し、ステップＳ７４に移る。
【０１１９】
ステップＳ７４では、コントローラ５０は、加速要求があるか否かをアクセルペダル踏込量の検出値ΔＡに基づいて判断する。
【０１２０】
つまり、圧縮比を変更している最中に加速要求があって加速を開始すると、コントロールリンク１４とコントロールシャフト４１の連結部に生じる引っ張り荷重が増大し、コントロールシャフト４１に大きなトルクが発生する。そうすると、コントロールシャフト４１を回転させるアクチュエータ４２の要求駆動量も大きくなってしまう。そこで、第２実施形態では、圧縮比を変更している最中に加速要求があるか否かを判断し、加速要求があった場合には後述するステップＳ７５からステップＳ７７までの処理を実行する。
【０１２１】
加速要求があるか否かは、アクセルペダル踏込量の検出値ΔＡが基準値ΔＡ0以上であるかどうかで判断し、ΔＡ≧ΔＡ0である場合には加速要求があると判断する。一方、ΔＡ＜ΔＡ0である場合には加速要求はないと判断する。そして、加速要求が無い場合には処理を一旦抜け、加速要求がある場合にはステップＳ７５に移る。
【０１２２】
ステップＳ７５では、コントローラ５０は、コントロールリンク角度θがθ1＜θ＜θ2の範囲にあるか否かを判断する。コントロールリンク角度θがθ1＜θ＜θ2でない場合には、加速要求に応じて加速してもコントロールシャフト４１に生じるトルクは小さいと判断し、ステップＳ７７に移る。これに対して、コントロールリンク角度θがθ1＜θ＜θ2である場合には、加速要求に応じて加速するとトルクが大きくなると判断し、ステップＳ７６に移る。
【０１２３】
ステップＳ７６では、コントローラ５０は、燃焼室内に導入される吸気量を制限して加速する吸気量制限加速制御を実行し、その後処理を抜ける。
【０１２４】
つまり、コントローラ５０は可変動弁装置２００を制御することによって吸気バルブ３５のリフト量を低下させる。このように、加速要求によって必要とされる吸気量よりも少ない吸気量を燃焼室２３に導入することで、コントロールシャフト４１に生じるトルクを抑制する。なお、吸気バルブ３５のリフト量を低下させるだけでなく、吸気バルブ３５の作動角や開閉時期を調整したり、スロットル開度を補正したりして、吸気量を制限するようにしてもよい。
【０１２５】
ステップＳ７７では、コントローラ５０は吸気量を制限することなく、加速要求に応じて加速する通常加速制御を行い、処理を抜ける。
【０１２６】
図１６は、コントローラ５０が実行するアイドル時処理の動作を示すタイムチャートである。このタイムチャートは、アイドリング時に圧縮比を中間圧縮比から低圧縮比に変更する場合を例示したものである。
【０１２７】
第２実施形態においても、エンジン停止時に圧縮比を中間圧縮比にして停止するため、エンジン始動時の圧縮比は中間圧縮比となっている（図１６（Ａ））。
【０１２８】
ここで、燃料性状判別装置３１７又はノックセンサ２４によって燃料タンク３１１に蓄えられている燃料がガソリン燃料であると判断されて目標圧縮比が設定され（Ｓ２１又はＳ４３）、可変圧縮比エンジン４００が冷機状態にないと判定されると（Ｓ７１でＮｏ）、コントローラ５０は圧縮比を中間圧縮比から低圧縮比へ変更する（Ｓ７３）。つまり、車両がアイドルリング状態になると（Ｓ６でＹｅｓ）、時刻ｔ4において圧縮比の変更が開始される（図１６（Ａ）；Ｓ７３）。そして、時刻ｔ5で加速要求があった場合に（図１６（Ｅ）；Ｓ７４でＹｅｓ）、コントロールリンク角度θがθ1＜θ＜θ2にあると（Ｓ７５でＹｅｓ）、吸気バルブ３５の閉弁時期をエンジン回転速度の上昇に応じて吸気量が僅かに増加するように徐々に遅角し（図１６（Ｃ）、図１６（Ｆ））、時刻ｔ6までは吸気バルブ３５のリフト量を小さく設定することで燃焼室内に導入される吸気量を制限する（図１６（Ｅ）；Ｓ７６）。つまり、コントロールリンク角度θがθ1＜θ＜θ2である場合に、加速要求に応じて加速するとトルクが大きくなってアクチュエータ４２への負荷が大きくなるため、トルクが小さくなるコントロールリンク角度θがθ≦θ1又はθ≧θ2になるまで吸気量を制限する。このように吸気量を低減することでピストンが受ける圧縮圧力や燃焼圧力などを抑制して、コントロールシャフト４１に生じるトルクを低減させる。そして、時刻ｔ7において中間圧縮比から低圧縮比への変更が完了する。
【０１２９】
以上により、第２実施形態では下記の効果を得ることができる。
【０１３０】
始動時処理（ステップＳ２）では、燃料性状判別装置３１７の検出値に基づいて圧縮比を変更するため、燃料性状に応じた圧縮比で車両を運転することはでき、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１３１】
アイドル時処理（ステップＳ７）では、クランキング時に圧縮比を変更しない場合であっても、通常運転時よりもトルクが小さくなるアイドリング時に圧縮比を変更する。これにより、燃料性状に応じた圧縮比で可変圧縮比エンジン４００の運転を行うことができ、燃費の向上を図るとともに出力特性の向上を図ることが可能となる。
【０１３２】
また、始動時処理（ステップＳ２）での圧縮比の変更は、ピストンなどのフリクションが低減する暖機状態にあるクランキング時に行い、さらに可変動弁装置２００によって吸気量も制限するので、コントロールシャフト４１に生じるトルクを小さくすることができる。これにより、コントロールシャフトを駆動するアクチュエータ４２の要求駆動力を抑制することができるので、アクチュエータ４２を小形化することが可能となり、コスト低減を図ることができる。
【０１３３】
さらに、アイドル時処理（ステップＳ７）では、圧縮比を変更している最中に加速要求があっても、トルクが小さくなるコントロールリンク角度になるまで吸気量を制限する。これにより、ピストンが受ける圧縮圧力や燃焼圧力を抑制して、コントロールシャフト４１に生じるトルクを低減させることができるので、アクチュエータ４２を小形化することが可能となり、コスト低減を図ることができる。
【０１３４】
さらに、可変圧縮比エンジン４００はノックセンサ２４を備えるため、通常運転時におけるノッキングを検出することによって燃料性状を判別することができる。そのため、燃料性状判別装置３１７が故障などした場合であっても燃料性状に応じた圧縮比で車両を運転することができ、燃費の向上を図るとともに出力特性の向上を図ることが可能となる。
【０１３５】
本発明は上記した実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなし得ることは明白である。
【０１３６】
例えば、第２実施形態の停止時処理（ステップＳ５）においても、第１実施形態と同様に、エンジンを停止するときに中間圧縮比にして停止するのではなく、高圧縮比にして停止するようにしてもよい。そうすると、適正圧縮比が低圧縮比である場合には、圧縮比を高圧縮比から低圧縮比に変更する場合には、コントロールシャフト４１はコントロールリンク１４に生じる引っ張り荷重の補助を受けるので、速やかに低圧縮比化することができる。また、適正圧縮比が高圧縮比である場合には、圧縮比を変更する必要がない。これにより、コントロールシャフト４１を制御するアクチュエータ４２をさらに小型化することができ、コストの低減を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１３７】
【図１】可変圧縮比エンジンの第１実施形態を示す概略図である。
【図２】可変圧縮比エンジンの圧縮比変更方法を説明する概略図である。
【図３】可変動弁装置の構成を示す図である。
【図４】可変動弁機構による吸気バルブのリフト量及び開閉時期を示す図である。
【図５】コントロールシャフトに生じるトルクを示す図である。
【図６】コントローラが実行する処理を説明するフローチャートである。
【図７】始動時処理を示すフローチャートである。
【図８】通常運転時処理を示すフローチャートである。
【図９】停止時処理を示すフローチャートである。
【図１０】コントローラが実行する始動時処理の動作を示すタイムチャートである。
【図１１】可変圧縮比エンジンの第２実施形態を示す概略図である。
【図１２】コントローラが実行する処理を説明するフローチャートである。
【図１３】始動時処理を示すフローチャートである。
【図１４】通常運転時処理を示すフローチャートである。
【図１５】アイドル時処理を示すフローチャートである。
【図１６】コントローラが実行するアイドル時処理の動作を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【０１３８】
１００、４００ 可変圧縮比エンジン
１０ 圧縮比可変機構
１１ クランクシャフト
１２ アッパリンク（第１リンク）
１３ ロアリンク（第２リンク）
１４ コントロールリンク（第３リンク）
２０ シリンダブロック
２１ ピストン
２３ 燃焼室
２４ ノックセンサ（ノッキング検出手段）
２００ 可変動弁装置
３０ シリンダヘッド
３１ 燃料噴射弁
３２ 吸気ポート
３５ 吸気バルブ
３１１ 燃料タンク
３１６ 給油検出センサ
３１７ 燃料性状判別装置（含有率検出手段）
４１ コントロールシャフト
４２ アクチュエータ（駆動手段）
５０ コントローラ（圧縮比制御手段）
６０ ロック機構
ステップＳ２６ 異常判定手段
ステップＳ２８ 冷機状態判定手段
ステップＳ７４ 加速要求判定手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの圧縮比を可変制御する圧縮比可変制御装置であって、
前記エンジンの圧縮比を変更する圧縮比可変機構を駆動する駆動手段と、
前記駆動手段への負荷が小さい運転条件のときに圧縮比を変更する圧縮比制御手段と、
を備えることを特徴とするエンジンの圧縮比可変制御装置。
【請求項２】
前記圧縮比制御手段は、前記エンジン始動時であって燃料噴射及び点火を開始する前のクランキング期間を前記駆動手段への負荷が小さい運転条件とする、
ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの圧縮比可変制御装置。
【請求項３】
前記圧縮比可変機構は、
前記ピストンに揺動自由に連結する第１リンクと、
前記第１リンクに回動自由に連結するとともに、クランクシャフトに回転自由に装着される第２リンクと、
前記クランクシャフトと平行にシリンダブロックに回転自由に支持され、その回転軸心に対して偏心する偏心軸部を有するコントロールシャフトと、
前記第２リンクに連結ピンを介して回転自由に連結されるとともに、前記コントロールシャフトの偏心軸部を揺動軸心として揺動可能な第３リンクとを備え、
前記駆動手段によって前記コントールシャフトを回転制御して圧縮比を変更する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジンの圧縮比可変制御装置。
【請求項４】
前記コントロールシャフトは、前記駆動手段への負荷が低圧縮比及び高圧縮比時よりも中間圧縮比時に大きくなるように前記第３リンクと連結する、
ことを特徴とする請求項３に記載のエンジンの圧縮比可変制御装置。
【請求項５】
前記圧縮比制御手段は、前記第３リンクのリンク角度が所定の角度範囲外になった場合に燃料噴射及び点火を開始する、
ことを特徴とする請求項３又は４に記載のエンジンの圧縮比可変制御装置。
【請求項６】
前記圧縮比制御手段は、前記圧縮比を変更する場合には、圧縮比を保持する場合よりも前記クランキング期間を長く設定する、
ことを特徴とする請求項２から４のいずれか一つに記載のエンジンの圧縮比可変制御装置。
【請求項７】
前記圧縮比制御手段は、前記圧縮比を変更する場合には、圧縮比を保持する場合よりも燃焼開始時間を遅く設定する、
ことを特徴とする請求項２から４のいずれか一つに記載のエンジンの圧縮比可変制御装置。
【請求項８】
前記エンジンの圧縮比を変更する間は吸気量を減少補正する、
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載のエンジンの圧縮比可変制御装置。
【請求項９】
前記エンジンの圧縮比を変更する間は吸気量を低下させるように、吸気バルブのリフト特性を変更する可変動弁装置を備える、
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載のエンジンの圧縮比可変制御装置。
【請求項１０】
前記エンジン運転中に使用されるガソリンのアルコール含有率を検出する含有率検出手段を備え、
前記圧縮比制御手段は、前記アルコール含有率が高いほどエンジンの圧縮比を高圧縮比に設定する、
ことを特徴とする請求項１から９のいずれか一つに記載のエンジンの圧縮比制御装置。
【請求項１１】
前記圧縮比制御手段は、前記エンジンが通常運転している場合には圧縮比を同一に保持する、
ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか一つに記載のエンジンの圧縮比可変制御装置。
【請求項１２】
前記圧縮比制御手段は、前記エンジンが停止する場合には圧縮比を高圧縮比に設定する、
ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか一つに記載のエンジンの圧縮比可変制御装置。
【請求項１３】
前記圧縮比制御手段は、前記エンジンが停止する場合には圧縮比を高圧縮比と低圧縮比との間の中間圧縮比に設定する、
ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか一つに記載のエンジンの圧縮比可変制御装置。
【請求項１４】
前記圧縮比制御手段は、アクセルオフ又はスロットルオフである期間を前記駆動手段への負荷が小さい運転条件とする、
ことを特徴とする請求項１２に記載のエンジンの圧縮比可変制御装置。
【請求項１５】
前記エンジンの冷却水温度に基づいて冷機状態にあるか否かを判定する冷機状態判定手段とを備え、
前記圧縮比制御手段は、前記エンジンの暖機後であってアクセルオフ又はスロットルオフである期間を前記駆動手段への負荷が小さい運転条件とする、
ことを特徴とする請求項１２に記載のエンジンの圧縮比可変制御装置。
【請求項１６】
前記エンジンが中間圧縮比で通常運転している場合に圧縮比を中間圧縮比で固定するロック機構と、
前記圧縮比制御手段は、アクセルオフ又はスロットルオフである期間を前記駆動手段への負荷が小さい運転条件とする、
ことを特徴とする請求項１３に記載のエンジンの圧縮比可変制御装置。
【請求項１７】
前記エンジンが中間圧縮比で通常運転している場合に圧縮比を中間圧縮比で固定するロック機構と、
前記エンジンの冷却水温度に基づいて冷機状態にあるか否かを判定する冷機状態判定手段とを備え、
前記圧縮比制御手段は、前記エンジンの暖機後であってアクセルオフ又はスロットルオフである期間を前記駆動手段への負荷が小さい運転条件とする、
ことを特徴とする請求項１３に記載のエンジンの圧縮比可変制御装置。
【請求項１８】
アクセルペダル踏込量に基づいて加速要求があったか否かを判定する加速要求判定手段を備え、
前記可変動弁装置は、前記エンジンのアイドル運転中に圧縮比を変更する間に加速要求があった場合に吸気量を制限する、
ことを特徴とする請求項１４から１７のいずれか一つに記載のエンジンの圧縮比制御装置。
【請求項１９】
前記含有率検出手段の異常を判定する異常判定手段と、
前記エンジンの燃焼室内で生じるノッキングを検出するノッキング検出手段と、
を備え、
前記圧縮比制御手段は、前記含有率検出手段の作動が異常である場合には、前記ノッキング検出手段に基づいて圧縮比を変更する、
ことを特徴とする請求項１４から１８のいずれか一つに記載のエンジンの圧縮比可変制御装置。
【請求項２０】
エンジンの圧縮比を可変制御する圧縮比可変制御方法であって、
前記エンジンの圧縮比を変更する圧縮比可変機構を駆動する駆動工程と、
前記圧縮比可変機構を駆動する駆動手段への負荷が小さい運転条件のときに圧縮比を変更する圧縮比制御工程と、
を備えることを特徴とするエンジンの圧縮比可変制御方法。
【請求項１】
エンジンの圧縮比を可変制御する圧縮比可変制御装置であって、
前記エンジンの圧縮比を変更する圧縮比可変機構を駆動する駆動手段と、
前記駆動手段への負荷が小さい運転条件のときに圧縮比を変更する圧縮比制御手段と、
を備えることを特徴とするエンジンの圧縮比可変制御装置。
【請求項２】
前記圧縮比制御手段は、前記エンジン始動時であって燃料噴射及び点火を開始する前のクランキング期間を前記駆動手段への負荷が小さい運転条件とする、
ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの圧縮比可変制御装置。
【請求項３】
前記圧縮比可変機構は、
前記ピストンに揺動自由に連結する第１リンクと、
前記第１リンクに回動自由に連結するとともに、クランクシャフトに回転自由に装着される第２リンクと、
前記クランクシャフトと平行にシリンダブロックに回転自由に支持され、その回転軸心に対して偏心する偏心軸部を有するコントロールシャフトと、
前記第２リンクに連結ピンを介して回転自由に連結されるとともに、前記コントロールシャフトの偏心軸部を揺動軸心として揺動可能な第３リンクとを備え、
前記駆動手段によって前記コントールシャフトを回転制御して圧縮比を変更する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジンの圧縮比可変制御装置。
【請求項４】
前記コントロールシャフトは、前記駆動手段への負荷が低圧縮比及び高圧縮比時よりも中間圧縮比時に大きくなるように前記第３リンクと連結する、
ことを特徴とする請求項３に記載のエンジンの圧縮比可変制御装置。
【請求項５】
前記圧縮比制御手段は、前記第３リンクのリンク角度が所定の角度範囲外になった場合に燃料噴射及び点火を開始する、
ことを特徴とする請求項３又は４に記載のエンジンの圧縮比可変制御装置。
【請求項６】
前記圧縮比制御手段は、前記圧縮比を変更する場合には、圧縮比を保持する場合よりも前記クランキング期間を長く設定する、
ことを特徴とする請求項２から４のいずれか一つに記載のエンジンの圧縮比可変制御装置。
【請求項７】
前記圧縮比制御手段は、前記圧縮比を変更する場合には、圧縮比を保持する場合よりも燃焼開始時間を遅く設定する、
ことを特徴とする請求項２から４のいずれか一つに記載のエンジンの圧縮比可変制御装置。
【請求項８】
前記エンジンの圧縮比を変更する間は吸気量を減少補正する、
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載のエンジンの圧縮比可変制御装置。
【請求項９】
前記エンジンの圧縮比を変更する間は吸気量を低下させるように、吸気バルブのリフト特性を変更する可変動弁装置を備える、
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載のエンジンの圧縮比可変制御装置。
【請求項１０】
前記エンジン運転中に使用されるガソリンのアルコール含有率を検出する含有率検出手段を備え、
前記圧縮比制御手段は、前記アルコール含有率が高いほどエンジンの圧縮比を高圧縮比に設定する、
ことを特徴とする請求項１から９のいずれか一つに記載のエンジンの圧縮比制御装置。
【請求項１１】
前記圧縮比制御手段は、前記エンジンが通常運転している場合には圧縮比を同一に保持する、
ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか一つに記載のエンジンの圧縮比可変制御装置。
【請求項１２】
前記圧縮比制御手段は、前記エンジンが停止する場合には圧縮比を高圧縮比に設定する、
ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか一つに記載のエンジンの圧縮比可変制御装置。
【請求項１３】
前記圧縮比制御手段は、前記エンジンが停止する場合には圧縮比を高圧縮比と低圧縮比との間の中間圧縮比に設定する、
ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか一つに記載のエンジンの圧縮比可変制御装置。
【請求項１４】
前記圧縮比制御手段は、アクセルオフ又はスロットルオフである期間を前記駆動手段への負荷が小さい運転条件とする、
ことを特徴とする請求項１２に記載のエンジンの圧縮比可変制御装置。
【請求項１５】
前記エンジンの冷却水温度に基づいて冷機状態にあるか否かを判定する冷機状態判定手段とを備え、
前記圧縮比制御手段は、前記エンジンの暖機後であってアクセルオフ又はスロットルオフである期間を前記駆動手段への負荷が小さい運転条件とする、
ことを特徴とする請求項１２に記載のエンジンの圧縮比可変制御装置。
【請求項１６】
前記エンジンが中間圧縮比で通常運転している場合に圧縮比を中間圧縮比で固定するロック機構と、
前記圧縮比制御手段は、アクセルオフ又はスロットルオフである期間を前記駆動手段への負荷が小さい運転条件とする、
ことを特徴とする請求項１３に記載のエンジンの圧縮比可変制御装置。
【請求項１７】
前記エンジンが中間圧縮比で通常運転している場合に圧縮比を中間圧縮比で固定するロック機構と、
前記エンジンの冷却水温度に基づいて冷機状態にあるか否かを判定する冷機状態判定手段とを備え、
前記圧縮比制御手段は、前記エンジンの暖機後であってアクセルオフ又はスロットルオフである期間を前記駆動手段への負荷が小さい運転条件とする、
ことを特徴とする請求項１３に記載のエンジンの圧縮比可変制御装置。
【請求項１８】
アクセルペダル踏込量に基づいて加速要求があったか否かを判定する加速要求判定手段を備え、
前記可変動弁装置は、前記エンジンのアイドル運転中に圧縮比を変更する間に加速要求があった場合に吸気量を制限する、
ことを特徴とする請求項１４から１７のいずれか一つに記載のエンジンの圧縮比制御装置。
【請求項１９】
前記含有率検出手段の異常を判定する異常判定手段と、
前記エンジンの燃焼室内で生じるノッキングを検出するノッキング検出手段と、
を備え、
前記圧縮比制御手段は、前記含有率検出手段の作動が異常である場合には、前記ノッキング検出手段に基づいて圧縮比を変更する、
ことを特徴とする請求項１４から１８のいずれか一つに記載のエンジンの圧縮比可変制御装置。
【請求項２０】
エンジンの圧縮比を可変制御する圧縮比可変制御方法であって、
前記エンジンの圧縮比を変更する圧縮比可変機構を駆動する駆動工程と、
前記圧縮比可変機構を駆動する駆動手段への負荷が小さい運転条件のときに圧縮比を変更する圧縮比制御工程と、
を備えることを特徴とするエンジンの圧縮比可変制御方法。
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１】
【図２】
【図１１】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１】
【図２】
【図１１】
【公開番号】特開２００８−１１１３７５（Ｐ２００８−１１１３７５Ａ）
【公開日】平成２０年５月１５日（２００８．５．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２９４５７１（Ｐ２００６−２９４５７１）
【出願日】平成１８年１０月３０日（２００６．１０．３０）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月１５日（２００８．５．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月３０日（２００６．１０．３０）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
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