特開 2024-56157 内燃機関の制御方法及び内燃機関の制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024056157

(43)【公開日】2024-04-23

(54)【発明の名称】内燃機関の制御方法及び内燃機関の制御装置

(51)【国際特許分類】

   F02D 45/00 20060101AFI20240416BHJP

   F02D 23/00 20060101ALI20240416BHJP

   F02D 15/02 20060101ALI20240416BHJP

   F02D 43/00 20060101ALI20240416BHJP

【ＦＩ】

F02D45/00 345

F02D23/00 N

F02D15/02 C

F02D43/00 301S

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022162869

(22)【出願日】2022-10-11

(71)【出願人】

【識別番号】000003997

【氏名又は名称】日産自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100086232

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 博通

(74)【代理人】

【識別番号】100092613

【弁理士】

【氏名又は名称】富岡 潔

(72)【発明者】

【氏名】高橋 英二

【テーマコード（参考）】

3G092

3G384

【Ｆターム（参考）】

3G092AA01

3G092AA12

3G092AA18

3G092AC02

3G092DB03

3G092DD06

3G384AA28

3G384DA54

3G384DA55

3G384FA11Z

3G384FA56Z

(57)【要約】

【課題】過給圧の応答遅れによる内燃機関の失火を抑制する。
【解決手段】圧縮自己着火燃焼時の内燃機関は、過給領域にて目標出力を増加させる際に、目標出力を実現する運転点に向けて機関回転数のみを増加させる第１過程と、吸気圧力及び機関回転数を増加させる第２過程と、目標出力を実現する運転点に向けて吸気圧力のみを増加させる第３過程と、を経るように制御されている。第２過程は、機関回転数を目標出力が実現される機関回転数まで増加させる。第３過程は、吸気圧力を目標出力が実現される吸気圧力まで増加させる。つまり、圧縮自己着火燃焼時の内燃機関は、過給領域にて目標出力を増加させる過渡時に、実吸気圧力に応じて機関回転数の上限値を設定し、この上限値を超えないように機関回転数が制御される。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧縮自己着火燃焼を行う内燃機関の制御方法であって、
ターボ過給機による過給を行う過給領域にて内燃機関の目標出力を増加させる過渡時に、実過給圧に応じて内燃機関の機関回転数の上限値を設定し、上記上限値を超えないように内燃機関の機関回転数を制御する内燃機関の制御方法。

【請求項2】

内燃機関の動力により駆動可能なモータジェネレータを用い、上記上限値を超えないように内燃機関の機関回転数を制御する請求項１に記載の内燃機関の制御方法。

【請求項3】

上記過渡時に、内燃機関の圧縮比を変更可能な圧縮比可変機構を用いて圧縮比を現在の圧縮比から高圧縮比側に所定の高圧縮比補正量分高くなるよう変更する高圧縮比補正を実施し、上記上限値を実圧縮比に応じて補正する請求項２に記載の内燃機関の制御方法。

【請求項4】

上記高圧縮比補正は、内燃機関の機関回転数が目標出力の機関回転数に到達すると終了する請求項３に記載の内燃機関の制御方法。

【請求項5】

内燃機関は、上記過渡時において、目標出力を実現する運転点に向けて機関回転数のみが上昇する第１過程と、該第１過程の後に機関回転数と過給圧がともに上昇して機関回転数が目標出力の機関回転数に到達する第２過程と、該第２過程の後に過給圧のみが上昇して過給圧が目標出力の過給圧に到達する第３過程と、を経るよう制御され、
上記高圧縮比補正量は、上記第３過程において失火が発生しないように、過給圧が所定の過給圧上限値を超えないように設定する請求項４に記載の内燃機関の制御方法。

【請求項6】

上記高圧縮比補正量は、上記第１過程においてノッキングが発生しないように、機関回転数が所定の機関回転数上限値を超えないように設定する請求項５に記載の内燃機関の制御方法。

【請求項7】

内燃機関は、上記モータジェネレータを駆動する発電専用である請求項５または６に記載の内燃機関の制御方法。

【請求項8】

圧縮自己着火燃焼を行う内燃機関の制御装置であって、
内燃機関を過給するターボ過給機と、
過給領域にて内燃機関の目標出力を増加させる過渡時に、実過給圧に応じて内燃機関の機関回転数の上限値を設定する上限値設定部と、
上記上限値を超えないように内燃機関の機関回転数を制御する制御部と、を有する内燃機関の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内燃機関の制御方法及び内燃機関の制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、特許文献１には、自己着火式内燃機関において、燃焼室温度とエンジン回転数とトルクとから目標過給圧を設定し、この目標過給圧となるように過給手段の回転数を制御する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００４－２８５９９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１は、過給手段として機械式過給機や電動モータを駆動とする過給機を前提としたものであって、過給手段による過給圧の応答遅れを考慮したものではない。

【0005】

例えば、過給圧に応答遅れが生じるような過給機を備えた圧縮自己着火燃焼を行う内燃機関においては、過給させた状態で内燃機関の目標出力を増加する際に、過給圧の応答遅れが生じて過給圧の上昇よりも先に内燃機関の機関回転数が上昇してしまい、圧縮自己着火燃焼ができずに失火してしまう虞がある。

【0006】

すなわち、過給圧に応答遅れが生じるような過給機を備えた圧縮自己着火燃焼を行う内燃機関においては、過給圧の応答遅れを考慮した制御を行うにあたって更なる改善の予知がある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の内燃機関は、圧縮自己着火燃焼を行うものであって、ターボ過給機による過給を行う過給領域にて内燃機関の目標出力を増加させる過渡時に、実過給圧に応じて内燃機関の機関回転数の上限値を設定し、上記上限値を超えないように内燃機関の機関回転数を制御する。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、内燃機関は、過給圧の応答遅れによる失火を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明が適用される車両の駆動システムの概略を模式的に示した説明図。

【図2】内燃機関のシステム構成を模式的に示した説明図。

【図3】圧縮自己着火燃焼時における内燃機関の運転領域を模式的に示した説明図。

【図4】内燃機関の目標出力を増加させる過渡時における機関回転数及び吸気圧力の変化の一例を示す説明図。

【図5】内燃機関の目標出力を増加させる過渡時における内燃機関の運転状態の変化を示すタイミングチャート。

【図6】内燃機関の目標出力を増加させる過渡時に内燃機関の圧縮比を増加させた場合における機関回転数及び吸気圧力の変化の一例を示す説明図。

【図7】内燃機関の目標出力を増加させる過渡時に内燃機関の圧縮比を増加させた内燃機関の運転状態の変化を示すタイミングチャート。

【図8】モータジェネレータの制御の流れを示すフローチャート。

【図9】可変圧縮比アクチュエータの制御の流れを示すフローチャート。

【図10】本発明に係る内燃機関の制御の流れ模式的に示した説明図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

【0011】

図１は、本発明が適用される車両１の駆動システムの概略を模式的に示した説明図である。車両１は、駆動輪２を駆動する駆動ユニット３と、駆動輪２を駆動するための電力を発電する発電ユニット４と、を有している。

【0012】

駆動ユニット３は、駆動輪２を回転駆動する第２電動機としての駆動用モータ５と、駆動用モータ５の駆動力を駆動輪２に伝達する第１ギヤトレーン６及びディファレンシャルギヤ７と、を有している。駆動用モータ５には、発電ユニット４で発電された電力等が充電されたバッテリ８から電力が供給される。

【0013】

発電ユニット４は、駆動用モータ５に供給する電力を発電する第１電動機としてのモータジェネレータ９と、モータジェネレータ９を駆動して発電する内燃機関１０と、内燃機関１０の回転をモータジェネレータ９に伝達する第２ギヤトレーン１１と、を有している。

【0014】

車両１は、内燃機関１０により駆動されるモータジェネレータ９からの電力及びバッテリ８からの電力により駆動用モータ５を駆動して走行するものであり、内燃機関１０を駆動源として直接的には使用しないいわゆるシリーズハイブリッド車両である。すなわち、内燃機関１０は、発電専用である。

【0015】

車両１は、例えば、バッテリ８のバッテリ残量（充電量）が少なくなると、バッテリ８を充電するために内燃機関１０を駆動してモータジェネレータ９で発電する。

【0016】

駆動用モータ５は、車両１の直接的な駆動源であり、例えばバッテリ８からの交流電力により駆動する。また、駆動用モータ５は、車両１の減速時に発電機として機能する。

【0017】

モータジェネレータ９は、内燃機関１０に発生した回転エネルギーを電気エネルギーに変換し、例えばバッテリ８を充電する。また、モータジェネレータ９は、内燃機関１０を駆動する電動機としての機能も有しており、内燃機関１０のモータリングが可能となっている。モータジェネレータ９は、内燃機関１０のスタータモータとして機能させてもよい。なお、モータジェネレータ９で発電した電力は、運転状態に応じて、例えばバッテリ８に充電するのではなく駆動用モータ５に直接供給してもよい。

【0018】

図２は、内燃機関１０のシステム構成を模式的に示した説明図である。内燃機関１０は、複数のシリンダ１２ａが設けられたシリンダブロック１２と、このシリンダブロック１２の上側に固定されるシリンダヘッド１３と、シリンダブロック１２の下側に固定されるオイルパン１４と、を有している。なお、この図では、一つの気筒のシリンダ１２ａのみを描いており、実際には複数のシリンダ１２ａが気筒列方向に一列に並んで配置されている。

【0019】

各シリンダ１２ａにはピストン１５が摺動可能に配置されており、各ピストン１５の上方には、ペントルーフ型のシリンダヘッド１３の下面との間に燃焼室が形成されている。各燃焼室には吸気弁１６を介して吸気通路（吸気ポート）１７が接続するとともに、排気弁１８を介して排気通路（排気ポート）１９が接続し、さらに燃焼室内の頂部中央に混合気を火花点火する点火プラグ２０が設けられている。

【0020】

また、この内燃機関１０には、排気エネルギーにより駆動されて吸気を過給する過給機としてのターボ過給機２１が設けられている。このターボ過給機２１は、排気通路１９に設けられて排気により駆動されるタービン２２と、吸気通路１７に設けられて吸入空気（吸気）を過給するコンプレッサ２３とを有している。タービン２２とコンプレッサ２３とは、同軸上に配置されている。

【0021】

内燃機関１０の過給圧は、運転条件に応じて制御可能となっている。具体的には、過給圧は、バイパス通路２４に設けられた排気バイパス弁２５の開度を制御することで制御可能となっている。バイパス通路２４は、タービン２２の上流側から排気の一部をタービン２２の下流側へバイパスさせることが可能なものであり、排気通路１９に接続されたものである。

【0022】

吸気通路１７には、上流側より順に、吸気中の異物を捕集するエアフィルタ２６と、吸気量を検出するエアフロメータ２７と、コンプレッサ２３と、吸気量を調整する電子制御式のスロットル弁２８と、過給された空気を冷却する水冷式のインタークーラ２９と、吸気ポートへ燃料を噴射する燃料噴射弁３０と、が設けられている。

【0023】

排気通路１９には、三元触媒等の触媒３１ａ、３１ｂが直列に配置されるとともに、これら触媒３１ａ、３１ｂの下流側に、消音用のマフラー３２が設けられている。

【0024】

さらに、内燃機関１０の機関圧縮比（以下、単に「圧縮比」とも呼ぶ）を変更可能な可変圧縮比手段として、複リンク式ピストン－クランク機構を利用した可変圧縮比機構（圧縮比可変機構）４０が設けられている。この可変圧縮比機構４０は、例えば特許第４４１５４６４号公報等にも記載されているように公知であるので、簡単に説明すると、クランクシャフト３３のクランクピン３４に回転可能に装着されるロアリンク４１と、このロアリンク４１とピストン１５とを連結するアッパリンク４２と、一端がロアリンク４１に連結された制御リンク４３と、を有し、この制御リンク４３の他端が、制御軸４４に偏心して設けられた偏心軸部に回転可能に取り付けられている。従って、モータ等の可変圧縮比アクチュエータ４５により制御軸４４の回転位置を変更することによって、制御リンク４３を介してロアリンク４１の姿勢が変化し、これにより、ピストンストローク特性の変化を伴って圧縮比を変更することができる。

【0025】

ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）５０は、各種制御処理を記憶及び実行する機能を有するものであり、各種センサ類から検出もしくは推定される機関運転状態に基づいて、燃料噴射弁３０、点火プラグ２０、スロットル弁２８、排気バイパス弁２５、及び可変圧縮比アクチュエータ４５等へ制御信号を出力して、燃料噴射量及び燃料噴射時期、点火時期、スロットル開度（吸入空気量）、過給圧、及び圧縮比等を制御する。

【0026】

上記の各種センサ類として、ＥＵＣ５０には、内燃機関１０の機関回転数を検出する機関回転数センサ５１、機関温度としての冷却水温度を検出する冷却水温度センサ５２、燃焼室内の圧力を検出する筒内圧力センサ５３、インタークーラ２９下流側の吸気圧力を検出する吸気圧センサ５４、バッテリ８の充電量を検出するバッテリ充電量センサ５５、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルペダルセンサ５６、内燃機関１０の可変圧縮比機構４０により可変制御される内燃機関１０の実際の圧縮比の値（実圧縮比）を検出する実圧縮比検出センサ５７等からの信号が入力されている。

【0027】

実圧縮比検出センサ５７は、例えば、制御軸４４の回転角あるいは可変圧縮比アクチュエータ４５の出力軸の回転角を検出するロータリ型ポテンショメータやロータリエンコーダなどから構成される。なお、実圧縮比は、可変圧縮比アクチュエータ４５を構成する電動モータへの指令信号から該電動モータの回転量を求め、この回転量から制御軸４４の回転角を求めることで、センサを用いることなく実圧縮比を検知するようにしてもよい。

【0028】

ＥＣＵ５０は、火花点火燃焼（ＳＩ燃焼）と圧縮自己着火燃焼（ＨＣＣＩ燃焼）とを切り換える制御を実施している。

【0029】

また、ＥＣＵ５０は、内燃機関１０が圧縮自己着火燃焼時において、ターボ過給機２１による過給を行う過給領域（過給運転領域）にて内燃機関１０の目標出力を増加させる過渡時に、吸気圧力の応答遅れを考慮して、その時点での吸気圧力（その時点での過給圧）である実吸気圧力（実過給圧）に応じて内燃機関１０の機関回転数の上限値を設定し、この上限値を超えないように内燃機関１０の機関回転数を制御する。

【0030】

図３は、圧縮自己着火燃焼時における内燃機関１０の運転領域Ｒを模式的に示した説明図である。図３中に破線で示す特性線Ｐは、内燃機関１０の目標出力に対してＥＣＵ５０が設定する機関回転数（目標回転数）と吸気圧力（目標過給圧）の関係を示している。つまり、ＥＣＵ５０は、内燃機関１０の目標出力に対して特性線Ｐ上の運転点で内燃機関１０を制御する。なお、圧縮自己着火燃焼時における運転領域Ｒのうち過給無しの運転領域は、三角形で示された運転領域Ｒのうちの左下の一部のみである。

【0031】

運転領域Ｒは、圧縮自己着火燃焼時の内燃機関１０がノッキングや失火（自己着火しない）をすることなく安定して運転できるような運転領域であり、図３中の線分ｒ１、ｒ２、ｒ３によって囲まれた領域である。線分ｒ１は、圧縮自己着火燃焼時における内燃機関１０のノッキング限界を表している。線分ｒ２は、圧縮自己着火燃焼時における内燃機関１０の失火限界を表している。線分ｒ３は、圧縮自己着火燃焼時における内燃機関１０の機関回転数の低回転側の限界を示している。圧縮自己着火燃焼時における内燃機関１０の機関回転数の高回転側の限界は、線分ｒ１と線分ｒ２との交点における回転数となる。

【0032】

特性線Ｐは、運転領域Ｒ内の設定される所定の線分であり、例えば、線分ｒ３の中点と、線分ｒ１と線分ｒ２との交点を結ぶ線分である。つまり、特性線Ｐは、運転領域Ｒの中央の位置するものである。

【0033】

そして、ＥＣＵ５０は、圧縮自己着火燃焼時の内燃機関１０の運転領域が過給領域にある場合、内燃機関１０の目標出力に対して、特性線Ｐ上の吸気圧力と機関回転数をそれぞれ目標吸気圧力（目標過給圧）と目標機関回転数（目標回転数）として設定する。つまり、ＥＣＵ５０は、圧縮自己着火燃焼時の内燃機関１０の運転領域が過給領域にある場合、内燃機関１０の目標出力に対応する目標運転点として、特性線Ｐ上に位置する機関回転数及び吸気圧力を設定する。

【0034】

従って、圧縮自己着火燃焼時の内燃機関１０の運転領域が過給領域にある場合、内燃機関１０の目標出力に対応する運転点は、両端矢印Ｙ１に示すように機関回転数に応じて吸気圧力の上限と下限が線分ｒ１と線分ｒ２とによって制限され、また両端矢印Ｙ２に示すように吸気圧力に応じて機関回転数の上限と下限が線分ｒ２と線分ｒ３とによって制限される。

【0035】

また、ＥＣＵ５０は、圧縮自己着火燃焼時の内燃機関１０の運転領域が過給領域にある場合、内燃機関１０の目標出力が増加して運転領域Ｒ内の運転点がＡからＤに変化する過渡時に、図４に示すように、機関回転数及び吸気圧力（過給圧）を制御する。

【0036】

図４は、内燃機関１０の目標出力を増加させる過渡時における機関回転数及び吸気圧力の変化の一例を示す説明図である。

【0037】

図４における運転点Ａは、目標出力が増加する前の運転点である。図４における運転点Ｂは、運転点Ａから吸気圧力を一定として、運転領域Ｒ内で機関回転数を失火限界まで上昇させた運転点である。図４における運転点Ｃは、過渡時において運転領域Ｒ内で機関回転数が失火限界に沿って目標出力に対応する目標機関回転数となった運転点である。運転点Ｃにおいては、吸気圧力が目標出力に対応する目標吸気圧力に達していない。図４における運転点Ｄは、目標出力に対応する運転点である。

【0038】

圧縮自己着火燃焼時の内燃機関１０は、運転点Ａで運転中に目標出力を運転点Ｄに増加させる過渡時において、図４中に破線で示す特性線Ｑ１で示すように、運転点がＡ→Ｂ→Ｃ→Ｄの順に変化するよう制御される。

【0039】

換言すると、圧縮自己着火燃焼時の内燃機関１０は、過給領域にて目標出力を増加させる際に、目標出力を実現する運転点に向けて機関回転数のみを増加させる第１過程と、吸気圧力（過給圧）及び機関回転数を増加させる第２過程と、目標出力を実現する運転点に向けて吸気圧力（過給圧）のみを増加させる第３過程と、を経るように制御されている。第２過程は、第１過程の直後に実施されるものであり、機関回転数を目標出力が実現される機関回転数まで増加させる。第３過程は、第２過程の直後に実施されるものであり、吸気圧力（過給圧）を目標出力が実現される吸気圧力（過給圧）まで増加させる。

【0040】

つまり、圧縮自己着火燃焼時の内燃機関１０は、過給領域にて目標出力を増加させる過渡時に、実吸気圧力（実過給圧）に応じて機関回転数の上限値を設定し、この上限値を超えないように機関回転数が制御される。

【0041】

実吸気圧力（実過給圧）に応じた機関回転数の上限値とは、図３及び図４における線分ｒ２上の機関回転数である。

【0042】

内燃機関１０は、過給領域にて目標出力を増加させる過渡時において、吸気圧力に応答遅れが生じることになる。

【0043】

そこで、内燃機関１０は、過給領域にて目標出力を増加させる過渡時において、吸気圧力の上昇に先行して機関回転数を上昇（増加）させる。そのため、内燃機関１０は、過給領域にて目標出力を増加させる過渡時において、最初に運転点Ａから吸気圧力を一定として失火限界となる運転点Ｂまで運転点を変化させる（第１過程）。つまり、運転点Ａで運転中に目標出力を運転点Ｄに増加させる過渡時において、運転点Ａから運転点Ｂに運転点が変化する第１過程では、目標出力を実現する運転点に向けて機関回転数のみが上昇する。

【0044】

次に内燃機関１０は、吸気圧力の上昇に伴い失火限界に沿って機関回転数が目標機関回転数となる運転点Ｃまで運転点を変化させる（第２過程）。つまり、運転点Ａで運転中に目標出力を運転点Ｄに増加させる過渡時において、運転点Ｂから運転点Ｃに運転点が変化する第２過程では、機関回転数と吸気圧力がともに上昇して機関回転数が目標出力を実現する目標機関回転数に到達する。

【0045】

その次に内燃機関１０は、吸気圧力が目標吸気圧力（目標過給圧）となる運転点Ｄまで運転点を変化させる（第３過程）。つまり、運転点Ａで運転中に目標出力を運転点Ｄに増加させる過渡時において、運転点Ｃから運転点Ｄに運転点が変化する第３過程では、吸気圧力（過給圧）のみが上昇して吸気圧力（過給圧）が目標出力を実現する目標吸気圧力（目標過給圧）に到達する。

【0046】

ここで、特性線Ｑ１のうち運転点Ａから運転点Ｃに至る過程は、その時点での吸気圧力（過給圧）に応じて設定された内燃機関１０の機関回転数の上限値によって、内燃機関１０の機関回転数が制限された状態となっている。

【0047】

図５は、内燃機関１０の目標出力を増加させる過渡時における内燃機関１０の運転状態の変化を示すタイミングチャートである。

【0048】

時刻ｔ１は、内燃機関１０の目標出力が増加したタイミングであり、内燃機関１０が運転点Ａにいるタイミングである。時刻ｔ２は、内燃機関１０の運転点が運転点Ｂに到達したタイミングである。 時刻ｔ３は、内燃機関１０の運転点が運転点Ｃに到達したタイミングである。 時刻ｔ４は、内燃機関１０の運転点が運転点Ｄに到達したタイミングであり、内燃機関１０の出力が目標出力に達したタイミングである。

【0049】

時刻ｔ１～時刻ｔ２の期間は、内燃機関１０の機関回転数のみが上昇する第１過程に相当する。時刻ｔ２～時刻ｔ３の期間は、内燃機関１０の機関回転数と吸気圧力の双方が上昇する第２過程に相当する。時刻ｔ３～時刻ｔ４は、内燃機関１０の吸気圧力（過給圧）のみが上昇する第３過程に相当する。

【0050】

このように、圧縮自己着火燃焼時の内燃機関１０は、ターボ過給機２１による過給を行う過給領域にて内燃機関１０の目標出力を増加させる過渡時に、実吸気圧力（実過給圧）に応じて内燃機関１０の機関回転数の上限値を設定し、この上限値を超えないように内燃機関１０の機関回転数が制御されている。

【0051】

そのため、内燃機関１０は、吸気圧力（過給圧）の応答遅れ（ターボ過給機２１の応答遅れ）による内燃機関１０の失火を抑制することができる。

【0052】

また、圧縮自己着火燃焼時の内燃機関１０は、ターボ過給機２１による過給を行う過給領域にて内燃機関１０の目標出力を増加させる過渡時に、モータジェネレータ９を用いて、内燃機関１０の機関回転数が実吸気圧力（実過給圧）に応じて設定された内燃機関１０の機関回転数の上限値を超えないように制御している。そのため、内燃機関１０は、内燃機関１０が搭載される車両１の運転性への影響を抑制しつつ機関回転数を制御することができる。

【0053】

さらに、圧縮自己着火燃焼時の内燃機関１０は、ターボ過給機２１による過給を行う過給領域にて目標出力を増加させる過渡時に、内燃機関１０の圧縮比を高圧縮比側に所定の高圧縮比補正量分高くする高圧縮比補正を実施し、実吸気圧力（実過給圧）と実圧縮比に応じて機関回転数の上限値を設定し、この上限値を超えないように機関回転数を制御してもよい。

【0054】

すなわち、ＥＣＵ５０は、内燃機関１０が圧縮自己着火燃焼時において、ターボ過給機２１による過給を行う過給領域（過給運転領域）にて内燃機関１０の目標出力を増加させる過渡時に、可変圧縮比機構４０により圧縮比を増加させるとともに、実吸気圧力（実過給圧）及び実圧縮比に応じて内燃機関１０の機関回転数の上限値を設定し、この上限値を超えないように内燃機関１０の機関回転数を制御してもよい。

【0055】

図６は、内燃機関１０の目標出力を増加させる過渡時に内燃機関１０の圧縮比を増加させた場合における機関回転数及び吸気圧力の変化の一例を示す説明図である。

【0056】

圧縮自己着火燃焼時における運転領域Ｒ（図６中の実線で示す三角形の領域）は、内燃機関１０の圧縮比を増加させると、図６中に破線で示す運転領域Ｒｐ（図６中の破線で示す三角形の領域）に示すように、全体として吸気圧力が低くなる側へ平行移動することになる。つまり、内燃機関１０の目標出力を増加させる過渡時に、圧縮自己着火燃焼を行う内燃機関１０の圧縮比を増加させると、内燃機関１０の運転領域Ｒは、圧縮比の増加にともない吸気圧力が低くなる側へ移動する。

【0057】

運転領域Ｒｐは、運転領域Ｒのときの圧縮比より所定の高圧縮比補正量分高くなった圧縮自己着火燃焼時の内燃機関１０がノッキングや失火（自己着火しない）をすることなく安定して運転できるような運転領域であり、図６中の線分ｒ１´、ｒ２´、ｒ３´によって囲まれた領域である。線分ｒ１´は、圧縮自己着火燃焼時における内燃機関１０のノッキング限界を表している。線分ｒ２´は、圧縮自己着火燃焼時における内燃機関１０の失火限界を表している。線分ｒ３´は、圧縮自己着火燃焼時における内燃機関１０の機関回転数の低回転側の限界を示している。圧縮自己着火燃焼時における内燃機関１０の機関回転数の高回転側の限界は、線分ｒ１´と線分ｒ２´との交点における回転数となる。線分ｒ１´、ｒ２´、ｒ３´は、それぞれ運転領域Ｒの線分ｒ１、ｒ２、ｒ３に相当するものである。

【0058】

運転領域Ｒｐは、内燃機関１０の圧縮比が高くなるほど（高圧縮比補正量が大きいほど）、運転領域Ｒからの平行移動量が大きくなる。

【0059】

図６における運転点Ａは、目標出力が増加する前の運転点である。図６における運転点Ｂ´は、運転点Ａから吸気圧力を一定として、運転領域Ｒｐ内で機関回転数を失火限界まで上昇させた運転点である。図４における運転点Ｃ´は、過渡時において運転領域Ｒｐ内で機関回転数が失火限界に沿って目標出力に対応する目標機関回転数となった運転点である。運転点Ｃ´においては、吸気圧力が目標出力に対応する目標吸気圧力に達していない。図４における運転点Ｄは、目標出力に対応する運転点である。

【0060】

圧縮自己着火燃焼時の内燃機関１０は、運転点Ａで運転中に目標出力を運転点Ｄに増加させる過渡時において、圧縮比を増加させると、図６中に太破線で示す特性線Ｑ２で示すように、運転点がＡ→Ｂ´→Ｃ´→Ｄの順に変化するよう制御される。

【0061】

換言すると、圧縮自己着火燃焼時の内燃機関１０は、過給領域にて目標出力を増加させる際に圧縮比を増加させる場合にも、上述した第１過程と、第２過程と、第３過程と、を経るように制御されている。

【0062】

つまり、圧縮自己着火燃焼時の内燃機関１０は、過給領域にて目標出力を増加させるとともに圧縮比を増加させる過渡時に、実吸気圧力（実過給圧）と実圧縮比に応じて機関回転数の上限値を設定し、この上限値を超えないように機関回転数が制御される。

【0063】

内燃機関１０は、過給領域にて目標出力を増加させるとともに圧縮比を増加させる過渡時において、吸気圧力の上昇に先行して機関回転数を上昇（増加）させる。内燃機関１０は、過給領域にて目標出力を増加させるとともに圧縮比を増加させる過渡時において、運転点Ａから吸気圧力を一定として運転領域Ｒｐの失火限界となる運転点Ｂ´まで運転点を変化させる（第１過程）。つまり、運転点Ａで運転中に目標出力を運転点Ｄに増加させるとともに圧縮比を増加させる過渡時において、運転点Ａから運転点Ｂ´に運転点が変化する第１過程では、目標出力を実現する運転点に向けて機関回転数のみが上昇する。また、内燃機関１０は、圧縮比を増加させることで、運転可能領域が運転領域Ｒから運転領域Ｒｐに変化することにより、実過給圧及び実圧縮比に応じた機関回転数の上限値が大きくなる（拡大される）。

【0064】

次に内燃機関１０は、吸気圧力の上昇に伴い運転領域Ｒｐの失火限界に沿って機関回転数が目標機関回転数となる運転点Ｃ´まで運転点を変化させる（第２過程）。つまり、運転点Ａで運転中に目標出力を運転点Ｄに増加させるとともに圧縮比を増加させる過渡時において、運転点Ｂ´から運転点Ｃ´に運転点が変化する第２過程では、機関回転数と吸気圧力がともに上昇して機関回転数が目標出力を実現する目標機関回転数に到達する。

【0065】

その次に内燃機関１０は、吸気圧力が目標吸気圧力（目標過給圧）となる運転点Ｄまで運転点を変化させる（第３過程）。つまり、運転点Ａで運転中に目標出力を運転点Ｄに増加させるとともに圧縮比を増加させる過渡時において、運転点Ｃ´から運転点Ｄに運転点が変化する第３過程では、吸気圧力（過給圧）のみが上昇して吸気圧力（過給圧）が目標出力を実現する目標吸気圧力（目標過給圧）に到達する。内燃機関１０は、運転点Ａで運転中に目標出力を運転点Ｄに増加させるとともに圧縮比を増加させる過渡時において、機関回転数が目標出力を実現する目標回転数に到達すると、高圧縮比補正量分増加させていた圧縮比を元の圧縮比に戻している。

【0066】

ここで、特性線Ｑ２のうち運転点Ａから運転点Ｃ´に至る過程は、その時点での吸気圧力（過給圧）及び実圧縮比に応じて設定された内燃機関１０の機関回転数の上限値によって、内燃機関１０の機関回転数が制限された状態となっている。

【0067】

また、高圧縮比側補正量は、第３過程において失火が発生すしないように、吸気圧力（過給圧）が所定の吸気圧上限値（過給圧上限値）を超えないように設定される。つまり、高圧縮比補正量は、第３過程において吸気圧力（過給圧）が常に運転領域Ｒまたは運転領域Ｒｐの少なくとも一方の領域内に位置するように設定される。さらに言えば、高圧縮比補正量は、内燃機関１０の機関回転数が目標出力を実現する目標回転数のときの運転領域Ｒの失火限界を表す線分ｒ２上の吸気圧力が、内燃機関１０の機関回転数が目標出力を実現する目標回転数のときの運転領域Ｒｐのノッキング限界を表す線分ｒ１´上の吸気圧力以下となるように設定される。換言すれば、高圧縮比補正量は、内燃機関１０の機関回転数が目標出力を実現する目標回転数のときに、運転領域Ｒの失火限界を表す線分ｒ２と運転領域Ｒｐのノッキング限界を表す線分ｒ１´との間に、内燃機関１０がノッキングや失火をすることなく安定して運転できるような運転領域が形成されるように設定される。

【0068】

そのため、内燃機関１０は、過渡時に高くした圧縮比を戻す際に誤って失火してしまうことを抑制できる。

【0069】

また、高圧縮比側補正量は、第１過程においてノッキングが発生しないように、機関回転数が所定の機関回転数上限値を超えないように設定される。つまり、高圧縮比補正量は、第１過程において機関回転数が常に運転領域Ｒまたは運転領域Ｒｐの少なくとも一方の領域内に位置するように設定される。さらに言えば、高圧縮比補正量は、内燃機関１０の吸気圧力（過給圧）が上昇し始める前の吸気圧力（過給圧）のときの運転領域Ｒの失火限界を表す線分ｒ２上の機関回転数が、内燃機関１０の吸気圧力（過給圧）が上昇し始める前の吸気圧力（過給圧）のときの運転領域Ｒｐのノッキング限界を表す線分ｒ１´上の機関回転数以上となるように設定される。換言すれば、高圧縮比補正量は、内燃機関１０の吸気圧力（過給圧）が上昇し始める前の吸気圧力（過給圧）のときに、運転領域Ｒの失火限界を表す線分ｒ２と運転領域Ｒｐのノッキング限界を表す線分ｒ１´との間に、内燃機関１０がノッキングや失火をすることなく安定して運転できるような運転領域が形成されるように設定される。

【0070】

そのため、内燃機関１０は、過渡時に圧縮比を高くする際に誤ってノッキングしてしまうことを抑制できる。

【0071】

図７は、内燃機関１０の目標出力を増加させる過渡時に内燃機関１０の圧縮比を増加させた内燃機関１０の運転状態の変化を示すタイミングチャートである。図７中の破線は、内燃機関１０の目標出力を増加させる過渡時に圧縮比を増加させない場合の内燃機関１０の運転状態の変化を比較のために示したものである。つまり、図７中の破線は、上述した図５における内燃機関１０の運転状態の変化を示したものである。

【0072】

時刻ｔ１は、内燃機関１０の目標出力が増加したタイミングであり、内燃機関１０が運転点Ａにいるタイミングである。内燃機関１０は、時刻ｔ１のタイミングで圧縮比を増加させている。時刻ｔ２´は、内燃機関１０の運転点が運転点Ｂ´に到達したタイミングである。時刻ｔ３´は、内燃機関１０の運転点が運転点Ｃ´に到達したタイミングである。内燃機関１０は、時刻ｔ３のタイミングで増加させた圧縮比を元に戻している。時刻ｔ４´は、内燃機関１０の運転点が運転点Ｄに到達したタイミングであり、内燃機関１０の出力が目標出力に達したタイミングである。

【0073】

時刻ｔ１～時刻ｔ２´の期間は、内燃機関１０の機関回転数のみが上昇する第１過程に相当する。時刻ｔ２´～時刻ｔ３´の期間は、内燃機関１０の機関回転数と吸気圧力の双方が上昇する第２過程に相当する。時刻ｔ３´～時刻ｔ４´は、内燃機関１０の吸気圧力（過給圧）のみが上昇する第３過程に相当する。

【0074】

なお、時刻ｔ２は、過渡時に圧縮比を増加させない場合に、内燃機関１０の運転点が運転点Ｂに到達したタイミングである。時刻ｔ３は、過渡時に圧縮比を増加させない場合に、内燃機関１０の運転点が運転点Ｃに到達したタイミングである。時刻ｔ４は、過渡時に圧縮比を増加させない場合に、内燃機関１０の運転点が運転点Ｄに到達したタイミングである。

【0075】

このように、圧縮自己着火燃焼時の内燃機関１０は、ターボ過給機２１による過給を行う過給領域にて内燃機関１０の目標出力を増加させる過渡時に圧縮比を増加させることによって、吸気圧力（過給圧）の応答遅れを縮小することができる。つまり、図７に実線で示すように、圧縮比を増加させることで吸気圧力（過給圧）を早期に目標とする吸気圧力（過給圧）まで上昇させることが可能となる。

【0076】

図８は、上述した実施例におけるモータジェネレータ９の制御の流れを示すフローチャートである。模式的に示した説明図である。

【0077】

ステップＳ１では、吸気圧センサ５４、バッテリ充電量センサ５５及びアクセルペダルセンサ５６のセンサ値（出力信号）を読み込む。

【0078】

ステップＳ２では、バッテリ充電量センサ５５及びアクセルペダルセンサ５６からの出力信号に基づいて、圧縮自己着火燃焼時の内燃機関１０の運転領域が過給領域にある場合の目標出力を算出する。すなわち、目標出力は、アクセルペダル開度とバッテリ充電量に応じて算出される。

【0079】

ステップＳ３では、算出された目標出力を実現する機関回転数である第１目標回転数を算出する。第１目標回転数は、例えば、予めＥＣＵ５０内のＲＯＭ等に目標出力と関連付けされた状態で記憶しておき、算出された目標出力に応じて対応する値を読み出している。

【0080】

ステップＳ４では、吸気圧センサ５４の出力信号に基づいて内燃機関１０の機関回転数の上限値を算出する。つまり、ステップＳ４では、その時点での吸気圧力（過給圧）に応じて設定された機関回転数の上限値を算出する。

【0081】

ステップＳ５では、第１目標回転数と吸気圧力（過給圧）に応じて設定された機関回転数の上限値を比較する。ステップＳ５において、第１目標回転数が吸気圧力（過給圧）に応じて設定された機関回転数の上限値よりも大きい場合には、ステップＳ６へ進む。ステップＳ５において、第１目標回転数が吸気圧力（過給圧）に応じて設定された機関回転数の上限値以下の場合には、ステップＳ７へ進む。なお、第１目標回転数は、内燃機関１０の圧縮比が高くなるほど高く（大きく）なるよう補正される。

【0082】

ステップＳ６では、第２目標回転数として吸気圧力（過給圧）に応じて設定された機関回転数の上限値を設定する。

【0083】

ステップＳ７では、第２目標回転数として第１目標回転数を設定する。

【0084】

ステップＳ８では、内燃機関１０の機関回転数が第２目標回転数となるようにモータジェネレータ９を制御する。

【0085】

図９は、上述した実施例における可変圧縮比アクチュエータ４５の制御の流れを示すフローチャートである。模式的に示した説明図である。

【0086】

ステップＳ１１では、吸気圧センサ５４、バッテリ充電量センサ５５及びアクセルペダルセンサ５６のセンサ値（出力信号）を読み込む。

【0087】

ステップＳ１２では、バッテリ充電量センサ５５及びアクセルペダルセンサ５６からの出力信号に基づいて、圧縮自己着火燃焼時の内燃機関１０の運転領域が過給領域にある場合の目標出力を算出する。すなわち、目標出力は、アクセルペダル開度とバッテリ充電量に応じて算出される。

【0088】

ステップＳ１３では、算出された目標出力を実現する圧縮比である目標圧縮比を算出する。目標圧縮比は、例えば、予めＥＣＵ５０内のＲＯＭ等に目標出力と関連付けされた状態で記憶しておき、算出された目標出力に応じて対応する値を読み出している。

【0089】

ステップＳ１４では、目標出力と現在の内燃機関１０の出力を比較する。ステップＳ１４において、目標出力が内燃機関１０の現在の出力よりも大きい場合には、ステップＳ１５へ進む。ステップＳ１４において、目標出力が内燃機関１０の現在の出力以下の場合には、ステップＳ１６へ進む。ステップＳ１４では、内燃機関１０の目標出力を増加させる過渡時であるか否かを判定している。

【0090】

ステップＳ１５では、ステップＳ１３で算出された目標圧縮比に対して高圧縮比補正を実施する。高圧縮比補正は、目標圧縮比に対して所定の高圧縮比補正量を上乗せする補正である。

【0091】

ステップＳ１６では、内燃機関１０の圧縮比が目標圧縮比になるように可変圧縮比アクチュエータ４５を制御する。

【0092】

図１０は、上述した実施例の内燃機関１０の制御の流れ模式的に示した説明図である。

【0093】

ＥＣＵ５０は、目標出力演算部Ｓ２１、第１目標回転数演算部Ｓ２２、第２目標回転数演算部Ｓ２３、第１目標過給圧演算部Ｓ２４、第２目標過給圧演算部Ｓ２５、目標圧縮比演算部Ｓ２６を有している。

【0094】

目標出力演算部Ｓ２１は、バッテリ充電量センサ５５及びアクセルペダルセンサ５６からの情報に基づいて、内燃機関１０の目標出力を算出する。第１目標回転数演算部Ｓ２２は、算出された目標出力を実現する第１目標回転数を算出する。第２目標回転数演算部Ｓ２３は、吸気圧センサ５４で検出された現在の吸気圧力（過給圧）から失火限界となる機関回転数の上限値を算出し、第１目標回転数がこの上限値よりも大きい場合は上限値を第２目標回転数として算出し、第１目標回転数がこの上限値以下の場合は第１目標回転数を第２目標回転数として算出する。

【0095】

つまり、第２目標回転数演算部Ｓ２３は、過給領域にて内燃機関１０の目標出力を増加させる過渡時に、実過給圧に応じて内燃機関１０の機関回転数の上限値を設定する上限値設定部に相当する。

【0096】

モータジェネレータ９は、内燃機関１０の機関回転数が第２目標回転数となるようにＥＣＵ５０によって制御される。つまり、ＥＣＵ５０は、実過給圧に応じて設定された内燃機関１０の機関回転数の上限値を超えないように内燃機関１０の機関回転数を制御する制御部に相当する。

【0097】

第１目標過給圧演算部Ｓ２４は、算出された目標出力を実現する第１目標過給圧を算出する。第２目標過給圧演算部Ｓ２５は、機関回転数センサ５１で検出された現在の機関回転数（実回転数）からノッキング限界となる吸気圧力（過給圧）の上限値を算出し、第１目標過給圧がこの上限値よりも大きい場合は上限値を第２目標過給圧として算出し、第１目標過給圧がこの上限値以下の場合は第１目標過給圧を第２目標過給圧として算出する。

【0098】

つまり、第２目標過給圧演算部Ｓ２５は、過給領域にて内燃機関１０の目標出力を増加させる過渡時に、実回転数に応じて内燃機関１０の吸気圧力（過給圧）の上限値を設定する第２上限値設定部に相当する。

【0099】

ターボ過給機２１は、内燃機関１０の吸気圧力（過給圧）が第２目標過給圧となるようにＥＣＵ５０によって制御される。つまり、ＥＣＵ５０は、実回転数に応じて設定された内燃機関１０の吸気圧力（過給圧）の上限値を超えないようターボ過給機２１を制御する第２制御部に相当する。

【0100】

目標圧縮比演算部Ｓ２６は、算出された目標出力を実現する目標圧縮比を算出する。

【0101】

可変圧縮比アクチュエータ４５は、内燃機関１０の圧縮比が目標圧縮比となるようにＥＣＵ５０によって制御される。

【0102】

以上、本発明の具体的な実施例を説明してきたが、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

【0103】

上述した実施例は、内燃機関の制御方法及び内燃機関の制御装置に関するものである。

【符号の説明】

【0104】

１…車両
９…モータジェネレータ
１０…内燃機関
２１…ターボ過給機
３０…燃料噴射弁
４０…可変圧縮比機構
４５…可変圧縮比機構アクチュエータ
５０…ＥＣＵ
５１…機関回転数センサ
５２…冷却水温度センサ
５３…筒内圧力センサ
５４…吸気圧センサ
５５…バッテリ充電量センサ
５６…アクセルペダルセンサ
５７…実圧縮比検出センサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】