CN107642420A - 内燃机的控制装置 - Google Patents

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Abstract

一种内燃机的控制装置。使得能够通过使机械压缩比向高压缩比侧变化来获得所期望的燃料经济性提高效果。内燃机(100)的控制装置(200)具备将机械压缩比控制为目标压缩比的压缩比控制部。压缩比控制部构成为具备：最佳压缩比算出部，其基于内燃机运转状态来算出该内燃机运转状态下的最佳压缩比；变更许可压缩比算出部，其在最佳压缩比高于目标压缩比时，算出即使考虑由于驱动马达而消耗的燃料量也能获得燃料经济性提高效果的变更许可压缩比；以及目标压缩比变更部，其在最佳压缩比高于目标压缩比的情况下，当最佳压缩比成为了变更许可压缩比以上时，将目标压缩比变更为该变更许可压缩比。

Description

内燃机的控制装置
技术领域
本发明涉及内燃机的控制装置。
背景技术
在专利文献1中公开了一种具备可变压缩比机构的内燃机，该可变压缩比机构构成为能够通过驱动马达来变更内燃机本体的机械压缩比。并且，在专利文献1中，作为该以往的内燃机的控制装置，公开了如下装置，该装置构成为，在使机械压缩比向高压缩比侧变化的情况下，有意地使成为在朝向最佳压缩比(要求压缩比)控制机械压缩比时的目标的目标压缩比朝向最佳压缩比延迟地变化。由此，即使最佳压缩比频繁地变化，也能够抑制目标压缩比的变化，所以，能够抑制以与压缩比的变更操作相伴的马达驱动损失为起因的燃料经济性恶化。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006-52697号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，在前述以往的内燃机的控制装置中，只是有意地使目标压缩比朝向最佳压缩比延迟地变化，所以，即使在最佳压缩比稍微增加了的情况下，结果也是最佳压缩比成为目标压缩比，并且为了使机械压缩比朝向最佳压缩比变更而驱动马达。因此，即使在通过使机械压缩比变更为最佳压缩比而获得的燃料经济性提高效果不与由于驱动马达而消耗的燃料量(马达驱动损失)相抵的情况下，也会为了使机械压缩比朝向最佳压缩比变更而驱动马达。因此，有可能即使使机械压缩比向高压缩比侧变化也无法获得所期望的燃料经济性提高效果。
本发明是着眼于这样的问题点而做出的发明，目的在于通过使机械压缩比向高压缩比侧变化来获得所期望的燃料经济性提高效果。
用于解决问题的技术方案
为了解决上述问题，根据本发明的某技术方案，用于控制如下的内燃机的内燃机的控制装置，具备将机械压缩比控制为目标压缩比的压缩比控制部，所述内燃机具备内燃机本体和可变压缩比机构，所述可变压缩比机构构成为能够通过驱动马达来变更内燃机本体的机械压缩比。并且，压缩比控制部构成为具备：最佳压缩比算出部，其基于内燃机运转状态来算出该内燃机运转状态下的最佳压缩比；变更许可压缩比算出部，其在最佳压缩比高于目标压缩比时，算出即使考虑由于驱动马达而消耗的燃料量也能获得燃料经济性提高效果的、高于目标压缩比的变更许可压缩比；以及目标压缩比变更部，其在最佳压缩比高于目标压缩比的情况下，当最佳压缩比成为了变更许可压缩比以上时，将目标压缩比变更为该变更许可压缩比。
发明的效果
根据本发明的该技术方案，能够仅在即使考虑由于驱动马达而消耗的燃料量也能获得燃料经济性提高效果的情况下，变更目标压缩比，使机械压缩比向高压缩比侧变化。因此，能够通过使机械压缩比向高压缩比侧变化来获得所期望的燃料经济性提高效果。
附图说明
图1是内燃机以及控制内燃机的电子控制单元的概略结构图。
图2是可变压缩比机构的分解立体图。
图3A是对可变压缩比机构的动作进行说明的图。
图3B是对可变压缩比机构的动作进行说明的图。
图3C是对可变压缩比机构的动作进行说明的图。
图4是可变气门正时机构的概略结构图。
图5是对可变气门正时机构的动作进行说明的图。
图6A是对机械压缩比进行说明的图。
图6B是对实际压缩比进行说明的图。
图6C是对膨胀比进行说明的图。
图7是表示理论热效率与膨胀比的关系的图。
图8是表示内燃机本体的运转区域的图。
图9是表示与在使内燃机转速恒定的情况下的内燃机负荷相对应的吸入空气量、进气门关闭正时、机械压缩比、膨胀比、实际压缩比、以及节气门开度的各变化的图。
图10是对本发明的第1实施方式的压缩比控制进行说明的流程图。
图11是对本发明的第1实施方式的变更许可压缩比算出处理的内容进行说明的流程图。
图12是表示用于基于内燃机转速和现状目标压缩比来算出相加值的相加值映射的图。
图13是对标志F1的设定控制进行说明的流程图。
图14是对本发明的第1实施方式的压缩比控制的动作进行说明的时间图。
图15是在图14中以虚线围起的部分的放大图。
图16是对本发明的第2实施方式的马达控制进行说明的流程图。
图17是对本发明的第2实施方式的速度切换压缩比算出处理的内容进行说明的流程图。
图18是表示用于基于内燃机转速和现状目标压缩比来算出相减值的相减值映射的图。
图19是对本发明的第2实施方式的马达控制的动作进行说明的时间图。
图20是对在本发明的第1实施方式中实施的压缩比控制的问题点进行说明的图。
图21是对本发明的第3实施方式的变更许可压缩比算出处理的内容进行说明的流程图。
图22是表示单位燃料消耗量映射的图。
图23是对本发明的第3实施方式的压缩比控制的动作进行说明的时间图。
附图标记说明
1：内燃机本体；
65：马达；
100：内燃机；
200：电子控制单元(控制装置)。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细的说明。此外，在以下的说明中，对同样的结构要素标注相同的参照编号。
(第1实施方式)
图1是本发明的第1实施方式的内燃机100以及控制内燃机100的电子控制单元200的概略结构图。
如图1所示，内燃机100具备内燃机本体1、进气装置20以及排气装置30。
内燃机本体1具备汽缸体2、安装于汽缸体2的上部的汽缸盖3、安装于汽缸体2的下部的曲轴箱4、以及安装于曲轴箱4的下部的油盘5。
在汽缸体2形成有多个汽缸(缸)6。在汽缸6的内部收纳有承受燃烧压力而在汽缸6的内部往复运动的活塞7。活塞7经由连杆8而与曲轴9连结，该曲轴9以能够旋转的方式支承于曲轴箱4内，通过曲轴9将活塞7的往复运动变换成旋转运动。由汽缸盖3、汽缸6以及活塞7划分出的空间为燃烧室10。
在汽缸盖3形成有向汽缸盖3的一侧面(图中右侧)开口并且向燃烧室10开口的进气口11、和向汽缸盖3的另一侧面(图中左侧)开口并且向燃烧室10开口的排气口12。
另外，在汽缸盖3，以面向燃烧室10的方式安装有用于在燃烧室10内对从安装于后述的进气歧管23的各进气支管23b的燃料喷射阀17喷射的燃料与空气的混合气进行点火的火花塞18。此外，燃料喷射阀17也可以以能够向燃烧室10内直接喷射燃料的方式安装于汽缸盖3。
另外，在汽缸盖3设有用于对燃烧室10与进气口11的开口进行开闭的进气门13、和用于驱动进气门13开闭的进气气门驱动装置40。进气气门驱动装置40具备在汽缸列方向上延伸的进气凸轮轴41、固定于进气凸轮轴41的进气凸轮42、与进气凸轮42接触并将进气门推下的推杆(tappet)43、以及可变气门正时机构B，该可变气门正时机构B设置于进气凸轮轴41的一端部，能够变更进气门13的闭门正时(以下称为“进气门关闭正时”。)。在后面参照图5及图6对可变气门正时机构B的详情进行叙述。
进而，在汽缸盖设有用于对燃烧室10与排气口12的开口进行开闭的排气门14、和用于驱动排气门14开闭的排气气门驱动装置90。排气气门驱动装置90具备在汽缸列方向上延伸的排气凸轮轴91、固定于排气凸轮轴91的排气凸轮92、以及与排气凸轮92接触并推下进气门的推杆93。
另外，本实施方式的内燃机本体1在汽缸体2与曲轴箱4的连结部具备可变压缩比机构A。本实施方式的可变压缩比机构A通过使汽缸体2与曲轴箱4的汽缸轴线方向的相对位置变化来变更活塞7位于压缩上止点时的燃烧室10的容积。在汽缸体2与曲轴箱4的连结部安装有用于检测汽缸体2与曲轴箱4的相对位置关系的相对位置传感器211，从该相对位置传感器211输出表示汽缸体2与曲轴箱4的间隔的变化的输出信号。相对位置传感器211的输出信号经由对应的AD转换器207而向电子控制单元200输入。电子控制单元200基于相对位置传感器211的输出信号来检测内燃机本体1的机械压缩比。在后面参照图2以及图3对可变压缩比机构A的详情进行叙述。
进气装置20是用于经由进气口11向汽缸6内导入空气的装置，具备空气净化器21、进气管22、进气歧管23、电子控制式的节气门24、节气门传感器212、空气流量计213以及进气压传感器214。
空气净化器21除去空气中所含有的砂等异物。
进气管22的一端连结于空气净化器21，另一端连结于进气歧管23的稳压罐23a。
进气歧管23具备稳压罐23a和多个进气支管23b，所述多个进气支管23b从稳压罐23a分支，连结于在汽缸盖侧面形成的各进气口11的开口。导入稳压罐23a的空气经由进气支管23b被均等地分配到各汽缸6内。这样，进气管22、进气歧管23以及进气口11形成用于向各汽缸6内引导空气的进气通路。
节气门24设置于进气管22内。节气门24由节气门致动器(未图示)驱动，使进气管22的通路截面面积连续或者阶段性地发生变化。通过利用节气门致动器来调整节气门24的开度(以下称为“节气门开度”。)，能够调整被向各汽缸6内吸入的空气的流量。节气门开度由节气门传感器212检测。
空气流量计213设置于比节气门24靠上游侧的进气管22内。空气流量计213检测在进气管22内流动的空气的流量(以下称为“吸入进气量”。)。
进气压传感器214设置于稳压罐23a内。进气压传感器214检测稳压罐23a内的压力。
排气装置30是用于净化在燃烧室10内产生的燃烧气体(排气)并向外界空气排出的装置，具备排气歧管31、排气后处理装置32、排气管33以及空燃比传感器215。
排气歧管31具备与在汽缸盖侧面形成的各排气口12的开口连结的多个排气支管、和集合排气支管并汇集成1根的集合管。
排气后处理装置32连结于排气歧管31的集合管。排气后处理装置32是用于将排气净化后向外界空气排出的装置，在载体担载有净化有害物质的各种催化剂(例如三元催化剂)。
排气管33的一端连结于排气后处理装置32，另一端为开口端。从各汽缸6经由排气口12向排气歧管31排出的排气流经排气后处理装置32以及排气管33向外界空气排出。
空燃比传感器215设置于排气歧管31的集合管，对排气的空燃比进行检测。
电子控制单元200由数字计算机构成，具备通过双向总线201相互连接的ROM(只读存储器)202、RAM(随机存取存储器)203、CPU(微处理器)204、输入端口205以及输出端口206。
对于输入端口205，除了前述的相对位置传感器211、节气门传感器212、空气流量计213、进气压传感器214、空燃比传感器215等的输出信号以外，还经由对应的各AD转换器207输入来自用于检测冷却内燃机本体1的冷却水的温度的水温传感器216等的输出信号。另外，对输入端口205，经由对应的AD转换器207输入产生与加速器踏板220的踩踏量(以下称为“加速器踩踏量”。)成比例的输出电压的负荷传感器217的输出电压。另外，对输入端口205输入每当内燃机本体1的曲轴9旋转例如15°时产生输出脉冲的曲轴角传感器218的输出信号，作为用于算出内燃机转速等的信号。进而，对输入端口205输入产生表示进气凸轮轴的旋转角度的信号的凸轮位置传感器219的输出信号。这样，对输入端口205输入为了控制内燃机100所需的各种传感器的输出信号。
输出端口206经由对应的驱动电路208而电连接有燃料喷射阀17、火花塞18、可变压缩比机构A、可变气门正时机构B等各控制部件。
电子控制单元200基于向输入端口205输入的各种传感器的输出信号，从输出端口206输出用于控制各控制部件的控制信号来控制内燃机100。
图2是本实施方式的可变压缩比机构A的分解立体图。
如图2所示，在汽缸体2的两侧壁的下方形成有互相隔开间隔的多个突出部50，在各突出部50形成有截面圆形的凸轮***孔51。另一方面，在曲轴箱4的上壁面上形成有互相隔开间隔并且分别嵌合于对应的突出部50之间的多个突出部52，在该各突出部52也分别形成有截面圆形的凸轮***孔53。
另外，可变压缩比机构A具备一对凸轮轴54、55，在各凸轮轴54、55上，空开预定的间隔地固定有以能够旋转的方式***各凸轮***孔53内的圆形凸轮58。这些圆形凸轮58呈与各凸轮轴54、55的旋转轴线同轴线。另一方面，在各圆形凸轮58的两侧延伸有相对于各凸轮轴54、55的旋转轴线偏心配置的偏心轴57(参照图3A～图3C)，在该偏心轴57上，以能够旋转的方式偏心地安装有别的圆形凸轮56。如图2所示，这些圆形凸轮56配置于各圆形凸轮58的两侧，这些圆形凸轮56以能够旋转的方式***所对应的各凸轮***孔51内。
在各凸轮轴54、55的一端部安装有与在控制轴60设置的一对蜗杆61、62分别啮合的蜗轮63、64。一对蜗杆61、62的螺旋方向相反，使得能够使各凸轮轴54、55分别向相反方向旋转。控制轴60通过马达65而旋转，通过使马达65旋转来使各凸轮轴54、55分别向相反方向旋转，从而如图3A至图3C所示，变更活塞7位于压缩上止点时的燃烧室10的容积。在凸轮轴55安装有产生表示凸轮轴55的旋转角度的输出信号的凸轮旋转角度传感器221，凸轮旋转角度传感器221的输出信号经由对应的AD转换器207向电子控制单元200输入。以下，参照图3A至图3C对可变压缩比机构A的动作进行说明。
图3A至图3C是对可变压缩比机构A的动作进行说明的图。
图3A是通过可变压缩比机构A使得活塞7位于压缩上止点时的燃烧室10的容积最大的状态，即使得机械压缩比最小的状态的图。图3B是通过可变压缩比机构A使得活塞7位于压缩上止点时的燃烧室10的容积介于最大与最少之间的状态，即使得机械压缩比介于最小与最大之间的状态的图。图3C是通过可变压缩比机构A使得活塞7位于压缩上止点时的燃烧室10的容积最少的状态，即使得机械压缩比最大的状态的图。
当从图3A所示的状态起使固定于各凸轮轴54、55上的圆形凸轮58像图3A中箭头所示那样互相向相反方向旋转时，由于偏心轴57向互相离开的方向移动，所以圆形凸轮56在凸轮***孔51内与圆形凸轮58向相反方向旋转。由此，如图3B所示，偏心轴57的位置从高的位置变成中间高度位置。接下来，当进一步使圆形凸轮58向箭头所示的方向旋转时，如图3(C)所示，偏心轴57变成最低的位置。
此外，在图3A至图3C中示出各状态下的圆形凸轮58的中心a与偏心轴57的中心b以及圆形凸轮56的中心c的位置关系。
对图3A至图3C进行比较可知，曲轴箱4与汽缸体2的相对位置由圆形凸轮58的中心a与圆形凸轮56的中心c的距离决定，圆形凸轮58的中心a与圆形凸轮56的中心c的距离越大，则汽缸体2越向与曲轴箱4分离的一侧移动。即，本实施方式的可变压缩比机构A通过使用旋转的凸轮的曲轴机构来使曲轴箱4与汽缸体2之间的相对位置发生变化。在汽缸体2离开曲轴箱4的情况下，活塞7位于压缩上止点时的燃烧室10的容积增大。这样，通过使各凸轮轴54、55旋转，能够变更活塞7位于压缩上止点时的燃烧室10的容积。
此外，图1以及图2所示的可变压缩比机构A表示一个例子，也可以像例如前述的以往的内燃机(在日本特开2006-52697号公报中记载的内燃机)那样构成为，具备：一端经由活塞销连结于活塞的上连杆；连结于上连杆的另一端以及曲轴的曲轴销的下连杆；与曲轴大致平行地配置的控制轴；以及控制连杆，其一端以能够摆动的方式连结于控制轴，并且另一端连结于下连杆，其中，通过利用马达使控制轴旋转来使活塞上止点位置发生变化，从而能够变更机械压缩比。
图4是在进气凸轮轴41的一端部设置的本实施方式的可变气门正时机构B的概略结构图。
如图4所示，可变气门正时机构B具备：通过曲轴9且经由正时带(timing belt)而向箭头方向旋转的正时带轮71；与正时带轮71一起旋转的圆筒状壳体72；与进气凸轮轴41一起旋转，并且能够相对于圆筒状壳体72相对旋转的旋转轴73；从圆筒状壳体72的内周面延伸至旋转轴73的外周面的多个分隔壁74；以及在各分隔壁74之间从旋转轴73的外周面延伸至圆筒状壳体72的内周面的叶片75。在各叶片75的两侧分别形成有提前用液压室76和延迟用液压室77。
向各液压室76、77的工作油的供给控制通过由电子控制单元200驱动的工作油供给控制阀78来进行。工作油供给控制阀78具备分别连结于各液压室76、77的液压口79、80、从液压泵81排出的工作油的供给口82、一对泄放口83、84、以及进行各口79、80、82、83、84之间的连通切断控制的滑阀85。
当应该使进气凸轮轴41的进气凸轮42的相位提前时，在图4中滑阀85向右方移动，从供给口82供给的工作油经由液压口79向提前用液压室76供给，并且延迟用液压室77内的工作油从泄放口84排出。此时，旋转轴73相对于圆筒状壳体72向箭头方向相对旋转。
与此相对，当应该使进气凸轮轴41的进气凸轮42的相位延迟时，在图4中滑阀85向左方移动，从供给口82供给的工作油经由液压口80向延迟用液压室77供给，并且提前用液压室76内的工作油从泄放口83排出。此时，旋转轴73相对于圆筒状壳体72向与箭头相反的方向相对旋转。
在旋转轴73相对于圆筒状壳体72相对旋转的期间，当滑阀85回到图4所示的中立位置时，旋转轴73的相对旋转动作停止，旋转轴73保持在当时的相对旋转位置。这样，能够通过可变气门正时机构B使进气凸轮轴41的进气凸轮42的相位提前或者延迟所期望的量。
图5是对可变气门正时机构B的动作进行说明的图。
图5的实线表示通过可变气门正时机构B使进气凸轮轴41的进气凸轮42的相位最大程度提前时的提升曲线，图4的虚线表示进气凸轮轴41的进气凸轮42的相位最大程度延迟时的提升曲线。因此，进气门13的开门期间可在图4中以实线表示的范围与以虚线表示的范围之间任意设定，进气门关闭正时也可设定为图4中箭头C表示的范围内的任意的曲轴角。
即，通过可变气门正时机构B，能够将进气门关闭正时变更为，从进气凸轮轴41的进气凸轮42的相位最大程度提前时的闭门正时(以下称为“提前侧界限关闭正时”。)到进气凸轮轴41的进气凸轮42的相位最大程度延迟时的闭门正时(以下称为“延迟侧界限关闭正时”。)的任意的正时。
此外，图1以及图4所示的可变气门正时机构B表示一个例子，例如可以使用能够在将进气门打开正时维持为恒定的状态下仅改变进气门关闭正时的可变气门正时机构等，各种形式的可变气门正时机构。
接下来，参照图6A至图6C，对在本说明书中使用的机械压缩比、实际压缩比以及膨胀比这些各用语的意思进行说明。此外，在图6A至图6C中，为了各用语的说明而示出了燃烧室容积为50ml、活塞7的行程容积为500ml的内燃机本体1，在这些图6A至图6C中，燃烧室容积表示活塞7位于压缩上止点时的燃烧室10的容积。
图6A是对机械压缩比进行说明的图。
机械压缩比是仅根据压缩行程时的活塞7的行程容积和燃烧室容积而机械地确定的值，以(燃烧室容积+行程容积)/燃烧室容积来表示。在图6A所示的例子中，机械压缩比为(50ml+500ml)/50ml＝11。
图6B是对实际压缩比进行说明的图。
实际压缩比是根据从压缩作用实际开始时起到活塞7到达上止点为止的实际的活塞行程容积和燃烧室容积确定的值，以(燃烧室容积+实际的行程容积)/燃烧室容积来表示。即，如图6B所示，在压缩行程中，在即使活塞7开始上升但进气门13仍开门的期间，不进行压缩作用，从进气门13闭门时起开始实际的压缩作用。因此，使用实际的行程容积，像上述那样表示实际压缩比。在图6B所示的例子中，实际压缩比为(50ml+450ml)/50ml＝10。
图6C是对膨胀比进行说明的图。
膨胀比是根据膨胀行程时的活塞7的行程容积和燃烧室容积确定的值，以(燃烧室容积+行程容积)/燃烧室容积来表示。在图6C所示的例子中，膨胀比为(50ml+500ml)/50ml＝11。
图7是表示理论热效率与膨胀比的关系的图。
图7中的实线表示实际压缩比与膨胀比几乎相等的通常的循环中的理论热效率的变化。可知，在该情况下膨胀比越大，即实际压缩比越高，则理论热效率越高。因此，在通常的循环中，为了提高理论热效率，提高实际压缩比即可。然而，由于内燃机高负荷运转时的爆震的发生的制约，实际压缩比只能提高到某一程度，于是无法在通常的循环中充分提高理论热效率。
另一方面，研究了在这样的状况下严格地区分机械压缩比和实际压缩比并且提高理论热效率的情况，结果得知了，理论热效率由膨胀比支配，实际压缩比对理论热效率施加的影响较小。即，得知了，虽然当提高实际压缩比时爆发力增高，但压缩所需要的能量增大，结果，即使提高实际压缩比，理论热效率也几乎不增高。
与此相对，若增大膨胀比，则膨胀行程时下推力作用于活塞7的期间变长，活塞7对曲轴9施加有旋转力的期间变长。因此，使膨胀比越大，则理论热效率越高。图7的虚线ε＝10表示在将实际压缩比固定为10的状态下提高膨胀比的情况下的理论热效率。可知，在像这样将实际压缩比ε维持为低的值的状态下提高了膨胀比时的理论热效率的上升量、与图7中以实线表示的实际压缩比与膨胀比一起增大的情况下的理论热效率的上升量没有大的差。
若像这样将实际压缩比维持为低的值则不会发生爆震，因此若在将实际压缩比维持为低的值的状态下提高膨胀比，则能够阻止爆震的发生并且大幅地提高理论热效率。并且，通常，内燃机具有内燃机负荷越低则热效率越恶化的倾向，所以，为了提高内燃机运转时的热效率来提高燃料经济性，提高内燃机负荷低时的热效率的做法是有效的。
以下，参照图8以及图9，对本实施方式的可变压缩比机构A以及可变气门正时机构B的基本的控制进行说明。
图8是表示内燃机本体1的运转区域的图。以下，为了方便，将通过第1负荷线和第2负荷线将内燃机本体1的运转区域三等分时的第1负荷线以下的区域称为低负荷区域。将第2负荷线以下的区域且是除去了低负荷区域的区域称为中负荷区域。将内燃机负荷高于第2负荷线的区域称为高负荷区域。图9是表示，与在图8中使内燃机转速恒定的情况下的内燃机负荷相对应的吸入空气量、进气门关闭正时、机械压缩比、膨胀比、实际压缩比、以及节气门开度的各变化的图。
在基于内燃机转速和内燃机负荷确定的内燃机运转状态处于在图8所示的中负荷区域内的稍靠第1负荷线侧存在的负荷线L1以下的区域时，电子控制单元200如图9所示，将进气门关闭正时固定为从进气下止点最大程度地延迟了的延迟侧界限关闭正时，通过节气门24来控制吸入空气量，并且将机械压缩比固定为上限机械压缩比。此外，上限机械压缩比是指燃烧室容积最少时(图3C的状态)的机械压缩比。
这样，电子控制单元200，在内燃机运转状态处于负荷线L1以下的区域时，通过将机械压缩比固定为上限机械压缩比来将膨胀比维持为最大膨胀比，通过将进气门关闭正时固定为延迟侧界限关闭正时来将实际压缩比维持为不发生爆震、早燃的预定的基准压缩比(在本实施方式中为11)。
在应用于图6A至图6C所示的内燃机本体1的情况下，通过将进气门关闭正时固定为延迟侧界限关闭正时，例如实际的活塞行程容积从500ml变成200ml，通过将机械压缩比固定为上限机械压缩比，例如燃烧室容积从50ml变成20ml。因此，在图6A至图6C所示的内燃机本体1中，当内燃机运转状态处于低负荷区域时，实际压缩比成为(20ml+200ml)/20ml＝11，膨胀比成为(20ml+500ml)/20ml＝26。
由此，在负荷线L1以下的区域内，能够将实际压缩比维持为不发生爆震的基准压缩比，并且将膨胀比维持为最大膨胀比，所以，能够抑制爆震的发生并且大幅地提高理论热效率。
并且，在内燃机运转状态处于负荷线L1以下的区域时，电子控制单元200控制节气门24以使吸入空气量成为与内燃机负荷相应的目标吸入空气量。具体而言，如图9所示，在内燃机转速恒定的情况下，内燃机负荷越高则使节气门开度越大，以使得当内燃机负荷存在于图8所示的负荷线L1上的A点时，节气门24全开。因此，当内燃机负荷高于负荷线L1时，已无法通过节气门24控制吸入空气量。因此，当内燃机负荷高于负荷线L1时，通过使进气门关闭正时从延迟侧界限关闭正时向进气下止点侧提前来增大吸入空气量。
即，内燃机运转状态处于高于负荷线L1的区域时，电子控制单元200将节气门24固定为全开，通过可变气门正时机构B控制吸入空气量，并使机械压缩比从上限机械压缩比降低，以将实际压缩比维持为基准压缩比。
具体而言，如图9所示，电子控制单元200，在内燃机转速恒定的情况下，通过内燃机负荷越高则使进气门关闭正时从延迟侧界限关闭正时越向进气下止点侧提前来增大吸入空气量，以使得当内燃机负荷存在于图8所示的全负荷线上的B点时，进气门关闭正时成为提前侧界限关闭正时。并且，电子控制单元200构成为，内燃机负荷越高则越使机械压缩比从上限机械压缩比降低，以将实际压缩比维持为基准压缩比。
在图6A至图6C所示的内燃机本体1中，当通过使进气门关闭正时从延迟侧界限关闭正时向进气下止点侧提前而例如实际的活塞行程容积从500ml变为400ml时，为了将实际压缩比维持为预定的基准压缩比(在本实施方式中为11)，电子控制单元200使机械压缩比降低，以使得燃烧室容积成为40ml。
这样，在高于负荷线L1的区域内，将进气门关闭正时朝向提前侧界限关闭正时控制，为了将根据进气门关闭正时而变化的实际压缩比维持为基准压缩比，使机械压缩比小于上限机械压缩比。因此，即使在高于负荷线L1的区域内，虽然膨胀比小于最大膨胀比，但也能够在继续将膨胀比维持为高于实际压缩比的值的状态下使内燃机本体1运转。因此，即使在高于负荷线L1的区域内，也能够抑制爆震的发生并且提高理论热效率。另外，在高于负荷线L1的区域，节气门24被固定为全开，所以能够使泵气损失几乎为零。
这样，在本实施方式中，通过基于内燃机运转状态协调地控制可变压缩比机构A和可变气门正时机构B，从而在全运转区域将实际压缩比维持为不发生爆震的基准压缩比，并且在使膨胀比高于实际压缩比的状态下使内燃机本体1运转。
接下来，对本实施方式的可变压缩比机构A的详细的控制进行说明。
在具备可变压缩比机构A的内燃机100的情况下，能够抑制爆震的发生，并且在最大程度提高了理论热效率的状态下使内燃机本体1运转的机械压缩比(以下称为“最佳压缩比”。)按每个内燃机运转状态而存在。该最佳压缩比，换言之是在某个内燃机运转状态下被认为是燃料经济性最好的机械压缩比。
在此，电子控制单元200控制可变压缩比机构A，以使得机械压缩比成为目标压缩比。因此，也可以认为优选将目标压缩比设定为最佳压缩比，并且控制可变压缩比机构A，以使得机械压缩比成为与内燃机运转状态相应的最佳压缩比。
然而，为了通过可变压缩比机构A变更机械压缩比，需要驱动马达65来使控制轴60旋转，此时会消耗用于驱动马达65的电力。该驱动马达65时所消耗的电力是通过内燃机本体1的动力来发电并储存于电池的电力。因此，可以说在驱动马达65时，消耗了与为了发出此时所消耗的电力所需的动力相应的燃料。
在伴随着内燃机运转状态的变化而最佳压缩比向高压缩比侧变化了的情况下，当最佳压缩比的变化量(增加量)少时，即使将机械压缩比控制为最佳压缩比而提高理论热效率，理论热效率的上升量也小，因此通过提高理论热效率而获得的燃料经济性提高效果也小。因此，当最佳压缩比的增加量少时，即使将机械压缩比控制为最佳压缩比而提高理论热效率，通过提高理论热效率而获得的燃料经济性提高效果有时也不与由于驱动马达65而消耗的燃料量相抵。即，若虽然最佳压缩比的变化量少，却仍每次都将机械压缩比控制为最佳压缩比，则例如当最佳压缩比频繁地上下变动时等，即使将机械压缩比控制为最佳压缩比而提高理论热效率，由于驱动马达65而消耗的燃料量的影响增大，有时反而会燃料经济性恶化，无法获得所期望的燃料经济性提高效果。
因此，在本实施方式中，在伴随着内燃机运转状态的变化而最佳压缩比向高压缩比侧变化了的情况下，仅当即使考虑由于驱动马达65而消耗的燃料量也能获得燃料经济性提高效果时，变更目标压缩比，使机械压缩比向高压缩比侧变化。
以下参照图10至图13，对本实施方式的压缩比控制的内容进行说明。
图10是对本实施方式的压缩比控制进行说明的流程图。电子控制单元200以预定的运算周期Δt(例如10[ms])反复执行本例程。
在步骤S1中，电子控制单元200读取由负荷传感器217检测出的内燃机负荷和基于曲轴角传感器218的输出信号算出的内燃机转速，来检测内燃机运转状态。
在步骤S2中，电子控制单元200参照预先通过实验等制作的映射等，基于内燃机运转状态来算出最佳压缩比。在本实施方式中，当内燃机运转状态处于图8的负荷线L1以下的运转区域内时，将上限机械压缩比设为最佳压缩比。另外，当内燃机运转状态处于高于图8的负荷线L1的运转区域内时，将低于上限机械压缩比的机械压缩比设为最佳压缩比。
在步骤S3中，电子控制单元200读取在本例程以外在内燃机运转期间随时设定的标志F1的值，判定标志F1是否被设定为1。标志F1是初始值被设定为0的标志，当伴随着内燃机运转状态的变化而最佳压缩比开始增加时被设定为1，当最佳压缩比开始减少时归0。电子控制单元200，当标志F1被设定为1时前进至步骤S4的处理。另一方面，电子控制单元200，当标志F1被设定为0时前进至步骤S9的处理。此外，在后面参照图13对标志F1的设定控制进行叙述。
在步骤S4中，电子控制单元200实施变更许可压缩比算出处理。变更许可压缩比算出处理，是用于算出在将目标压缩比变更为比当前的目标压缩比(以下称为“现状目标压缩比”。)高的目标压缩比的情况下，即使考虑由于驱动马达65而消耗的燃料量也能获得燃料经济性提高效果的、比现状目标压缩比靠高压缩比侧的机械压缩比(以下称为“变更许可压缩比”。)的处理。后面参照图11，对变更许可压缩比算出处理的详细内容进行描述。
在步骤S5中，电子控制单元200判定最佳压缩比是否为变更许可压缩比以上。电子控制单元200，当最佳压缩比为变更许可压缩比以上时，判断为即使考虑由于驱动马达65而消耗的燃料量也能获得燃料经济性提高效果，前进至步骤S6的处理。另一方面，电子控制单元200，当最佳压缩比小于变更许可压缩比时，判断为即使将机械压缩比控制为最佳压缩比也无法获得所期望的燃料经济性提高效果，前进至步骤S7的处理。
在步骤S6中，电子控制单元200将目标压缩比设定为变更许可压缩比。
在步骤S7中，电子控制单元200不使目标压缩比变化，将目标压缩比保持为现状目标压缩比。
在步骤S8中，电子控制单元200控制可变压缩比机构A，以使得机械压缩比成为目标压缩比。此时，在本实施方式中，控制马达65以使得马达65的转速(以下称为“马达转速”。)成为最高转速。由此，在判断为即使考虑由于驱动马达65而消耗的燃料量也能获得燃料经济性提高效果的情况下，能够快速地将机械压缩比朝向目标压缩比控制，所以，能够快速地获得通过提高理论热效率实现的燃料经济性提高效果。
在步骤S9中，电子控制单元200判定最佳压缩比是否小于现状目标压缩比。电子控制单元200，当最佳压缩比小于现状目标压缩比时，前进至步骤S10的处理。另一方面，电子控制单元200，当最佳压缩比高于现状目标压缩比时，前进至步骤S11的处理。
在步骤S10中，电子控制单元200将目标压缩比设定为最佳压缩比。
在步骤S11中，电子控制单元200不使目标压缩比发生变化，将目标压缩比保持为现状目标压缩比。
图11是对本实施方式的变更许可压缩比算出处理的内容进行说明的流程图。
在步骤S21中，电子控制单元200参照图12的相加值映射，基于内燃机转速和现状目标压缩比，来算出相加值A，该相加值A是用于与现状目标压缩比相加来算出变更许可压缩比的值。
相加值映射构成为，若内燃机转速相同，那么现状目标压缩比越高则相加值A越大。即，相加值映射构成为，现状目标压缩比越高，则越难以进行目标压缩比的变更。
这是因为，假设使机械压缩比向高压缩比侧变化时的变化量相同，相对于使机械压缩比从机械压缩比相对较低的状态向高压缩比侧变化时的理论热效率的上升量，使机械压缩比从机械压缩比相对较高的状态向高压缩比侧变化时的理论热效率的上升量变小。即，是因为，在将目标压缩比从现状目标压缩比向高压缩比侧变更的情况下，现状目标压缩比越高，若不使压缩比大程度地从现状目标压缩比向高压缩比侧变化，则越无法获得与由于驱动马达65而消耗的燃料量相抵的燃料经济性提高效果。
另外，相加值映射构成为，若现状目标压缩比相同，那么内燃机转速越高则相加值A越大。即，相加值映射构成为，内燃机转速越高，则越难以进行目标压缩比的变更。
这是因为，多数情况下保持内燃机转速高的状态地进行内燃机本体1的运转的时间短，当由于内燃机转速变高而将机械压缩比向高压缩比侧变更时，多数情况下必须在短时间内将机械压缩比向低压缩比侧变更。即，是因为，若将机械压缩比维持为高压缩比地进行内燃机本体1的运转的时间短，则即使暂时提高机械压缩比来提高理论热效率，也无法获得与由于驱动马达65而消耗的燃料量相抵的燃料经济性提高效果。
此外，在本实施方式中，基于内燃机转速和现状目标压缩比来算出相加值A，但也可以基于内燃机转速以及现状目标压缩比中的一方来算出相加值A。
在步骤S22中，电子控制单元200将现状目标压缩比与相加值A相加来算出变更许可压缩比。
图13是对标志F1的设定控制进行说明的流程图。电子控制单元200在内燃机运转期间以预定的运算周期Δt(例如10[ms])反复执行本例程。
在步骤S31中，电子控制单元200读取由负荷传感器217检测出的内燃机负荷、和基于曲轴角传感器218的输出信号算出的内燃机转速来检测内燃机运转状态。
在步骤S32中，电子控制单元200与前述图10的步骤S2同样地，参照预先通过实验等制作的映射等，基于内燃机运转状态来算出最佳压缩比。
在步骤S33中，电子控制单元200判定标志F1是否被设定为0。电子控制单元200，当标志F1被设定为0时前进至步骤S34的处理。另一方面，电子控制单元200，当标志F1被设定为1时前进至步骤S36的处理。
在步骤S34中，电子控制单元200判定最佳压缩比是否开始增加。在本实施方式中，电子控制单元200，当在本次的处理中算出的最佳压缩比比在上次的处理中算出的最佳压缩比高时，判定为最佳压缩比开始增加。电子控制单元200，当最佳压缩比开始增加时前进至步骤S35的处理。电子控制单元200，当最佳压缩比没有开始增加时结束本次的处理。
在步骤S35中，电子控制单元200将标志F1设定为1。
在步骤S36中，电子控制单元200判定最佳压缩比是否开始降低。在本实施方式中，电子控制单元200，当在本次的处理中算出的最佳压缩比比在上次的处理中算出的最佳压缩比低时，判定为最佳压缩比开始降低。电子控制单元200，当最佳压缩比开始降低时前进至步骤S37的处理。电子控制单元200，当最佳压缩比没有开始降低时结束本次的处理。
在步骤S37中，电子控制单元200使标志F1归0。
以下，参照图14以及图15，对该本实施方式的压缩比控制的动作进行说明。图14是对本实施方式的压缩比控制的动作进行说明的时间图。图15是在图14中以虚线围起的部分的放大图。
在图14中，设时刻t1以前是使内燃机本体1启动后的怠速运转状态。此外，在本实施方式中，在内燃机本体1的停止时控制可变压缩机构A，以使得机械压缩比成为上限机械压缩比，在使内燃机本体1启动时，将目标压缩比设定为上限机械压缩比并且使内燃机本体1启动。
如图14所示，在时刻t1踩下加速器踏板后，内燃机运转状态根据加速器踩踏量而变化，最佳压缩比根据内燃机运转状态而变化。
具体而言，到时刻t2为止，加速器踩踏量少(内燃机负荷低)，内燃机运转状态处于图8的负荷线L1以下的区域，所以，最佳压缩比为上限机械压缩比。当在时刻t2以后内燃机运转状态进入高于负荷线L1的区域时，伴随着加速器踩踏量的增加(内燃机负荷的增加)，最佳压缩比从上限机械压缩比降低，直到在时刻t3加速器踩踏量变为恒定而内燃机运转状态变为恒定为止。
此时，从使内燃机本体1启动起到最佳压缩比开始增加的时刻t4为止，标志F1被设定为初始值0。在标志F1被设定为0的情况下，除最佳压缩比高于现状目标压缩比时以外，最佳压缩比为目标压缩比。因此，如图14所示，控制可变压缩比机构A以使得实际的机械压缩比(以下称为“实际机械压缩比”。)与最佳压缩比一致，直到时刻t4为止。
当在时刻t4以后加速器踩踏量减少时，伴随着内燃机负荷的降低，最佳压缩比增加。由此，标志F1被设定为1。
当标志F1被设定为1时，如图15所示，将目标压缩比维持为现状目标压缩比，直到最佳压缩比成为变更许可压缩比以上为止。
即，在图15中，当在时刻t4最佳压缩比开始增加而标志F1被设定为1时，基于现状目标压缩比tε1等来算出相加值A1。并且，将目标压缩比维持为现状目标压缩比tε1，直到最佳压缩比成为现状目标压缩比tε1与相加值A1相加而得到的变更许可压缩比εlim1以上为止。
当在时刻t41最佳压缩比成为变更许可压缩比εlim1以上时，目标压缩比变更为变更许可压缩比εlim1，控制可变压缩比机构A，以使得实际机械压缩比成为变更许可压缩比εlim1。
另外，当在时刻t41目标压缩比变更为变更许可压缩比εlim1时，在时刻t41以后，基于现状目标压缩比tε2(＝εlim1)等来算出相加值A2。并且，将目标压缩比维持为现状目标压缩比tε2，直到最佳压缩比成为现状目标压缩比tε2与相加值A2相加而得到的变更许可压缩比εlim2以上为止。
当在时刻t42最佳压缩比成为变更许可压缩比εlim2以上时，目标压缩比变更为变更许可压缩比εlim2，控制可变压缩比机构A，以使得实际机械压缩比成为变更许可压缩比εlim2。此外，现状目标压缩比tε2高于现状目标压缩比tε1，所以，相加值A2基本上是大于相加值A1的值。
另外，当在时刻t42目标压缩比变更为变更许可压缩比εlim2时，在时刻t42以后，基于现状目标压缩比tε3(＝εlim2)等来算出相加值A3。并且，将目标压缩比维持为现状目标压缩比tε3，直到最佳压缩比成为现状目标压缩比tε3与相加值A3相加而得到的变更许可压缩比εlim3以上为止。
当在时刻t43最佳压缩比成为变更许可压缩比εlim3以上时，目标压缩比变更为变更许可压缩比εlim3，控制可变压缩比机构A，以使得实际机械压缩比成为变更许可压缩比εlim3。此外，现状目标压缩比tε3高于现状目标压缩比tε2，所以，相加值A3基本上是大于相加值A2的值。
当在时刻t43目标压缩比变更为变更许可压缩比εlim3时，基于现状目标压缩比tε4(＝εlim3)等来算出相加值A4。并且，将目标压缩比维持为现状目标压缩比tε4，直到最佳压缩比成为现状目标压缩比tε4与相加值A4相加而得到的变更许可压缩比εlim4以上为止。
此时，在图14以及图15所示的例子中，在时刻t5，加速器踩踏量变为恒定而内燃机运转状态变为恒定。因此，在时刻t5最佳压缩比的增加停止，最佳压缩比变为恒定。结果，最佳压缩比不会成为变更许可压缩比εlim4以上，所以，将目标压缩比维持为现状目标压缩比tε4(＝εlim3)。
这样，在本实施方式的压缩比控制中，当伴随着内燃机运转状态的变化而最佳压缩比向高压缩比侧变化了时，仅在最佳压缩比成为了变更许可压缩比以上的情况下将目标压缩比变更为变更许可压缩比。由此，能够仅在即使考虑由于驱动马达65而消耗的燃料量也能获得燃料经济性提高效果的情况下，变更目标压缩比，使实际机械压缩比向高压缩比侧变化。
当在时刻t6以后加速器踩踏量增加时，伴随着内燃机负荷的增加而最佳压缩比降低。由此，标志F1归0。
由此，在时刻t6以后，将目标压缩比维持为现状目标压缩比tε4，直到在时刻t61最佳压缩比降低到现状目标压缩比tε4为止。并且，在时刻t61以后，最佳压缩比成为目标压缩比，控制可变压缩比机构A以使得实际机械压缩比与最佳压缩比一致。
根据以上所说明的本实施方式，用于控制具备内燃机本体1和可变压缩比机构A的内燃机100的电子控制单元200(控制装置)具备将机械压缩比控制为目标压缩比的压缩比控制部，所述可变压缩比机构A构成为能够通过驱动马达65来变更内燃机本体1的机械压缩比。并且，压缩比控制部构成为具备：最佳压缩比算出部，其基于内燃机运转状态来算出该内燃机运转状态下的最佳压缩比；变更许可压缩比算出部，其在最佳压缩比高于目标压缩比时，算出即使考虑由于驱动马达65而消耗的燃料量也能获得燃料经济性提高效果的、高于目标压缩比的变更许可压缩比；以及目标压缩比变更部，其在最佳压缩比高于目标压缩比的情况下，当最佳压缩比成为所述变更许可压缩比以上时，将目标压缩比变更为该变更许可压缩比。
由此，在伴随着内燃机运转状态的变化而最佳压缩比向高压缩比侧变化了时，仅在最佳压缩比成为了变更许可压缩比以上的情况下将目标压缩比变更为变更许可压缩比。因此，能够仅在即使考虑由于驱动马达65而消耗的燃料量也能获得燃料经济性提高效果的情况下，变更目标压缩比，使机械压缩比向高压缩比侧变化。因此，能够通过使机械压缩比向高压缩比侧变化来获得所期望的燃料经济性提高效果。另外，也能够抑制由于频繁地驱动马达65而产生的马达65的劣化。
另外，在本实施方式中，变更许可压缩比算出部构成为具备算出相加值A的相加值算出部，该相加值是用于与目标压缩比相加来算出变更许可压缩比的值。并且，相加值算出部构成为，与目标压缩比低时相比，目标压缩比越高则使相加值A越大。
在将目标压缩比从现状目标压缩比向高压缩比侧变更的情况下，若不现状目标压缩比越高则使压缩比越大程度地从现状目标压缩比向高压缩比侧变化，则无法获得与由于驱动马达65而消耗的燃料量相抵的燃料经济性提高效果。即，具有现状目标压缩比越高则变更许可压缩比相对于现状目标压缩比变得越高的倾向。因此，通过像本实施方式这样在算出目标压缩比与相加值A相加而得到的变更许可压缩比的情况下，与目标压缩比低时相比，目标压缩比越高则使相加值越大，能够算出与这样的倾向相符的合适的变更许可压缩比。因此，通过将目标压缩比变更为变更许可压缩比，能够切实地获得燃料经济性提高效果。
另外，在本实施方式中，相加值算出部还构成为，与内燃机转速低时相比，内燃机转速越高则使相加值A越大。
多数情况下保持着内燃机转速高的状态地进行内燃机本体1的运转的时间短，即使伴随着内燃机转速的上升而最佳压缩比向高压缩比侧变化，多数情况下最佳压缩比也会在短时间内向低压缩比侧变化。若将机械压缩比维持为高压缩比地进行内燃机本体1的运转的时间短，则有时即使暂时提高机械压缩比来提高理论热效率，也无法获得与由于驱动马达65而消耗的燃料量相抵的燃料经济性提高效果。因此，通过像本实施方式这样在算出目标压缩比与相加值A相加而得到的变更许可压缩比的情况下，与内燃机转速低时相比，内燃机转速越高则使相加值A越大，能够使得当内燃机转速高时难以进行目标压缩比的变更。因此，能够抑制由于内燃机转速的暂时的上升而变更目标压缩比的情况，所以能够抑制燃料经济性的恶化。
(第2实施方式)
接下来，对本发明的第2实施方式进行说明。在本实施方式中，使将机械压缩比向高压缩比侧变更时的马达65的转速(马达转速)，在机械压缩比接近目标压缩比到某程度时降低，这一点与第1实施方式不同。以下，以该不同点为中心进行说明。
在前述第1实施方式中，在将目标压缩比向高压缩比侧变更来将机械压缩比向高压缩比侧变更时，将马达转速设为最高转速，将机械压缩比朝向目标压缩比(变更许可压缩比)控制。
然而，若当最佳压缩比成为了变更许可压缩比以上时将目标压缩比变更为变更许可压缩比，则如图15所示，有时目标压缩比阶段性地变更。因此，若将使机械压缩比向高压缩比侧变更时的马达转速设为最高转速，则有时在将机械压缩比控制为最终的目标压缩比前的阶段，会反复进行驱动马达的停止、以及再驱动。在图15所示的例子中，在将机械压缩比控制为最终的目标压缩比(＝变更许可压缩比εlim3)前的阶段，暂时将机械压缩比控制为变更许可压缩比εlim1、以及变更许可压缩比εlim2，反复进行着马达65的停止、以及再驱动。
在此，在使驱动中的马达65完全停止的马达停止时、使停止中的马达65驱动的马达再驱动时，会暂时消耗大量的电力。因此，从燃料经济性提高及马达65的劣化抑制的观点出发希望尽可能避免在将机械压缩比控制为最终的目标压缩比前的阶段反复进行马达65的停止及再驱动的情况。
因此，在本实施方式中，在将机械压缩比向高压缩比侧变更时，将马达转速设为最高转速，直到机械压缩比某程度地接近目标压缩比为止，在机械压缩比接近目标压缩比到某程度后，使马达转速降低至低于最高转速的预定的低转速。以下，对该本实施方式的马达控制进行说明。
图16是对本实施方式的马达控制进行说明的流程图。电子控制单元200以预定的运算周期Δt(例如10[ms])反复执行本例程。
在步骤S41中，电子控制单元200读取标志F1，判定标志F1是否被设定为1。电子控制单元200，当标志F1被设定为1时前进至步骤S42的处理。另一方面，电子控制单元200，当标志F1被设定为0时结束本次的处理。
在步骤S42中，电子控制单元200实施速度切换压缩比算出处理。速度切换压缩比算出处理是用于算出当将机械压缩比向高压缩比侧变更时，将马达转速从最高转速切换成低转速的压缩比(以下称为“速度切换压缩比”。)的处理。在后面参照图17对速度切换压缩比算出处理的详细的内容进行描述。
在步骤S43中，电子控制单元200判定目标压缩比与实际机械压缩比是否一致。电子控制单元200，当目标压缩比与实际机械压缩比一致时前进至步骤S44的处理。另一方面，电子控制单元200，当目标压缩比与实际机械压缩比不一致时前进至步骤S45的处理。
在步骤S44中，电子控制单元200使马达65停止。
在步骤S45中，电子控制单元200判定实际机械压缩比是否小于速度切换压缩比。电子控制单元200，当实际机械压缩比小于速度切换压缩比时前进至步骤S46的处理。另一方面，电子控制单元200，当实际机械压缩比为速度切换压缩比以上时前进至步骤S47的处理。
在步骤S46中，电子控制单元200控制马达65以使得马达转速成为最高转速。
在步骤S47中，电子控制单元200控制马达65以使得马达转速成为低转速。
图17是对速度切换压缩比算出处理的内容进行说明的流程图。
在步骤S51中，电子控制单元200参照图18的相减值映射，基于内燃机转速和现状目标压缩比来算出相减值B，该相减值B是用于从现状目标压缩比中减去来算出速度切换压缩比的值。
图18的相减值映射与相加值映射同样地构成为，若内燃机转速相同，那么现状目标压缩比越高则相减值B越大。反言之，构成为若现状目标压缩比越低则相减值B越小。
这是因为，如前所述，相对于使机械压缩比从机械压缩比相对较高的状态向高压缩比侧变化时的理论热效率的上升量，使机械压缩比从机械压缩比相对较低的状态向高压缩比侧变化时的理论热效率的上升量变大。因此，现状目标压缩比越低则使相减值B越小，使机械压缩比快速地接近目标压缩比，这样燃料经济性提高效果好。
另外，图18的相减值映射与相加值映射同样地构成为，若现状目标压缩比相同，那么内燃机转速越高则相减值B越大。
如前所述，多数情况下保持内燃机转速高的状态地进行内燃机本体1的运转的时间短，当由于内燃机转速变高而将机械压缩比向高压缩比侧变更时，多数情况下必须在短时间内将机械压缩比向低压缩比侧变更。因此，当内燃机转速高时即使使机械压缩比快速地达到高压缩比侧的目标压缩比，也有可能不得不立即使机械压缩比向低压缩比侧变化。这样的话，需要进行马达65的停止以及再驱动，燃料经济性会恶化。
与此相对，通过当内燃机转速高时使预定值B变大，使到机械压缩比达到目标压缩比为止的时间变长，有时能够在机械压缩比达到高压缩比侧的目标压缩比而使马达65停止之前，使机械压缩比向低压缩比侧变化。在该情况下，不再需要进行马达65的停止以及再驱动，所以，能够防止燃料经济性的恶化。因此，在本实施方式中，将相减值映射构成为，若现状目标压缩比相同，那么内燃机转速越高则相减值B越大。
此外，本实施方式中，基于内燃机转速和现状目标压缩比算出相减值B，但也可以基于内燃机转速及现状目标压缩比中的一方算出相减值B。
在步骤S52中，电子控制单元200从现状目标压缩比减去相减值B来算出速度切换压缩比。
图19是对本实施方式的马达控制的动作进行说明的时间图。
与之前参照图15描述的第1实施方式时同样，在图19中，当在时刻t4最佳压缩比开始增加而标志F1被设定为1时，将目标压缩比维持为现状目标压缩比tε1，直到最佳压缩比成为现状目标压缩比tε1与相加值A1相加而得到的变更许可压缩比εlim1以上为止。
当在时刻t41最佳压缩比成为变更许可压缩比εlim1以上时，目标压缩比变更为变更许可压缩比εlim1，控制可变压缩比机构A，以使得机械压缩比成为变更许可压缩比εlim1。
另外，当在时刻t41目标压缩比变更为变更许可压缩比εlim1时，基于变更后的目标压缩比即现状目标压缩比tε2(＝εlim1)等来算出相减值B1，算出从现状目标压缩比tε2减去预定值B1而得到的速度切换压缩比εsw1。
并且，当在时刻t41以后控制可变压缩比机构A以使得机械压缩比成为变更许可压缩比εlim1时，控制马达65以使得马达转速成为最高转速，直到在时刻t42实际机械压缩比成为速度切换压缩比εsw1以上为止。并且，当在时刻t42实际机械压缩比成为了速度切换压缩比εsw1以上之后，控制马达65，以使得马达转速成为预定的低转速。
当在时刻t43最佳压缩比成为现状目标压缩比tε2与相加值A2相加而得到的变更许可压缩比εlim2以上时，目标压缩比变更为变更许可压缩比εlim2，控制可变压缩比机构A，以使得机械压缩比成为变更许可压缩比εlim2。
另外，当在时刻t43目标压缩比变更为变更许可压缩比εlim2时，基于变更后的目标压缩比即现状目标压缩比tε3(＝εlim2)等来算出相减值B2，算出从现状目标压缩比tε3减去预定值B2而得到的速度切换压缩比εsw2。
并且，当在时刻t43以后控制可变压缩比机构A以使得机械压缩比成为变更许可压缩比εlim2时，控制马达65以使得马达转速成为最高转速，直到在时刻t44实际机械压缩比成为速度切换压缩比εsw2以上为止。并且，当在时刻t44实际机械压缩比成为了速度切换压缩比εsw2以上之后，控制马达65以使得马达转速成为预定的低转速。
当在时刻t45最佳压缩比成为现状目标压缩比tε3与相加值A3相加而得到的变更许可压缩比εlim3以上时，目标压缩比变更为变更许可压缩比εlim3，控制可变压缩比机构A，以使得机械压缩比成为变更许可压缩比εlim3。
另外，当在时刻t45目标压缩比变更为变更许可压缩比εlim3时，基于变更后的目标压缩比即现状目标压缩比tε4(＝εlim3)等来算出相减值B3，算出从现状目标压缩比tε4减去预定值B3而得到的速度切换压缩比εsw3。
并且，当在时刻t45以后控制可变压缩比机构A以使得机械压缩比成为变更许可压缩比εlim3时，控制马达65以使得马达转速成为最高转速，直到在时刻t51实际机械压缩比成为速度切换压缩比εsw3以上为止。并且，当在时刻t51实际机械压缩比成为了速度切换压缩比εsw3以上之后，控制马达65以使得马达转速成为预定的低转速。
当在时刻t52目标压缩比与实际机械压缩比一致时，使马达65停止。
根据以上所说明的本实施方式，电子控制单元200(控制装置)除了前述的压缩比控制部以外还具备控制马达65的转速的马达控制部。并且，马达控制部构成为，在使机械压缩比朝向目标压缩比升高的情况下，在机械压缩比升高至低于该目标压缩比的速度切换压缩比之后，与机械压缩比升高至该速度切换压缩比之前相比，使马达65的转速变慢。
由此，即使目标压缩比阶段性地变更，也能够抑制在将机械压缩比控制为最终的目标压缩比之前的阶段反复进行马达65的停止以及再驱动。因此，能够抑制由于反复进行马达65的停止以及再驱动引起的燃料经济性的恶化、以及驱动马达自身的劣化。
另外，在本实施方式中，马达控制部构成为具备算出相减值B的相减值算出部，该相减值B是用于从目标压缩比中减去来算出速度切换压缩比的值。并且，相减值算出部构成为，与目标压缩比低时相比，目标压缩比越高则使相减值B越大。
相对于使机械压缩比从机械压缩比相对较高的状态向高压缩比侧变化时的理论热效率的上升量，使机械压缩比从机械压缩比相对较低的状态向高压缩比侧变化时的理论热效率的上升量变大。因此，通过像本实施方式这样，目标压缩比越低则使相减值B越小，使机械压缩比快速地接近目标压缩比，能够有效地获得燃料经济性提高效果。
另外，在本实施方式中，相减值算出部还构成为，与内燃机转速低时相比，内燃机转速越高则使相减值B越大。
由此，当内燃机转速高时，使到机械压缩比达到目标压缩比为止的时间变长，有时能够在机械压缩比达到高压缩比侧的目标压缩比而使马达65停止之前，使机械压缩比向低压缩比侧变化。在该情况下，不再需要进行马达65的停止以及再驱动，所以，能够防止燃料经济性的恶化。
(第3实施方式)
接下来，对本发明的第3实施方式进行说明。在本实施方式中，变更许可压缩比算出处理的内容与第1实施方式以及第2实施方式不同。以下，以该不同点为中心进行说明。
图20是对前述第1实施方式的压缩比控制的问题点进行说明的图。
在前述第1实施方式的压缩比控制中，若最佳压缩比没有成为现状目标压缩比与相加值A相加而得到的变更许可压缩比以上，则不变更目标压缩比，所以，例如如图20所示，若在时刻t43最佳压缩比以稍低于变更许可压缩比εlim3的压缩比成为恒定，则有可能以最佳压缩比与现状目标压缩比tε3的差量较大的状态长时间进行内燃机本体1的运转。这样的话，会成为以理论热效率相对较低的状态长时间进行内燃机本体1的运转，所以燃料经济性会恶化。
因此，在本实施方式中，为了抑制以最佳压缩比与现状目标压缩比的差量大的状态长时间进行内燃机本体1的运转的情况，使得能够将相加值A修正为合适的值。
图21是对本实施方式的变更许可压缩比算出处理的内容进行说明的流程图。此外，本实施方式的压缩比控制的内容与第1实施方式是同样的，与图10的流程图是同样的，所以在此省略说明。
在步骤S61中，电子控制单元200判定目标压缩比是否已变更。电子控制单元200，当目标压缩比已变更时前进至步骤S62的处理。另一方面，电子控制单元200，当目标压缩比没有变更时前进至步骤S63的处理。
在步骤S62中，电子控制单元200使后述的损失燃料量Q1以及压缩比变更燃料量Q2归零。
在步骤S63中，电子控制单元200算出在以最佳压缩比使内燃机本体1运转的情况下的当前的内燃机运转状态下的单位燃料消耗量(以下称为“最佳燃料消耗量”。)Qx[g/s]。在本实施方式中，按每个压缩比准备如图22所示那样的单位燃料消耗量映射，电子控制单元200读取与最佳压缩比对应的压缩比的单位燃料消耗量映射，参照所读取的单位燃料消耗量映射，基于内燃机运转状态来算出最佳燃料消耗量。
在步骤S64中，电子控制单元200算出在以现状目标压缩比使内燃机本体1运转的情况下的当前的内燃机运转状态下的单位燃料消耗量(以下称为“现状燃料消耗量”。)Qy。在本实施方式中，电子控制单元200读取与现状目标压缩比对应的压缩比的单位燃料消耗量映射，参照所读取的单位燃料消耗量映射，基于内燃机运转状态来算出现状燃料消耗量。
在步骤S65中，电子控制单元200，与以最佳压缩比使内燃机本体1运转的情况进行比较，算出由于以现状目标压缩比使内燃机本体1运转而多消耗的燃料量(以下称为“损失燃料量”。)Q1。在本实施方式中，电子控制单元200基于以下的式(1)来算出损失燃料量。此外在式(1)中，Q1z为损失燃料量的上次的值，Δt为本例程的运算周期。
Q1＝Q1z+(Qy-Qx)×Δt...(1)
在步骤S66中，电子控制单元200算出在将机械压缩比从现状目标压缩比变更为最佳压缩比时由于驱动马达65而消耗的燃料量乘以系数K(例如1.5～2.5左右)而得到的压缩比变更燃料量Q2。此外，也可以将在使该机械压缩比从现状目标压缩比变更为最佳压缩比时由于驱动马达65而消耗的燃料量设为压缩比变更燃料量Q2。即，不一定必须乘以系数K。
在本实施方式中，电子控制单元200首先参照预先通过实验等制作出的将压缩比的变化量与马达65的驱动电力相关联的映射等，算出为了将机械压缩比从现状目标压缩比变更为最佳压缩比所需的马达65的驱动电力。并且，电子控制单元200接下来参照预先通过实验等制作出的将马达65的驱动电力与为了发出驱动电力所需的燃料量相关联的映射等，基于所算出的马达65的驱动电力来算出为了发出该驱动电力所需的燃料量。并且，电子控制单元200最后通过使该所算出的燃料量乘以系数K来算出压缩比变更燃料量Q2。
在步骤S67中，电子控制单元200判定损失燃料量Q1是否为压缩比变更燃料量Q2以上。电子控制单元200，当损失燃料量Q1成为压缩比变更燃料量Q2以上时前进至步骤S68的处理。另一方面，电子控制单元200，当损失燃料量Q1小于压缩比变更燃料量Q2时前进至步骤S70的处理。
在步骤S68中，电子控制单元200更新图12的相加值映射。具体而言，图12的映射中，将使与当前的内燃机转速及现状目标压缩比对应的相加值A的值变小后而得到的映射，作为替代此前的相加值映射的新的相加值映射。由此，能够在内燃机运转期间每当损失燃料量Q1成为压缩比变更燃料量Q2以上时，将与当前的内燃机转速及现状目标压缩比对应的相加值A的值修正为合适的值。换言之，能够在内燃机运转期间学习合适的值来作为与当前的内燃机转速以及现状目标压缩比对应的相加值A的值。
此外，作为使与当前的内燃机转速以及现状目标压缩比对应的相加值A的值变小的方法，可以举出从相加值A减去预定值的方法、使相加值A减小预定比例的方法等例子。另外，在本实施方式中，对相加值A设定有下限值，使得其不小于其下限值。
在步骤S69中，电子控制单元200使损失燃料量Q1以及压缩比变更燃料量Q2归零。
在步骤S70中，电子控制单元200参照相加值映射，基于内燃机转速和现状目标压缩比来算出相加值A。在本步骤中所参照的相加值映射，在步骤S68中进行了相加值映射的更新的情况下，成为更新后的相加值映射。
在步骤S71中，电子控制单元200将现状目标压缩比与相加值A相加来算出变更许可压缩比。
图23是对本实施方式的压缩比控制的动作进行说明的时间图。
与之前参照图15描述的第1实施方式时同样，在图23中，当在时刻t4最佳压缩比开始增加而标志F1被设定为1时，在本实施方式中，损失燃料量Q1以及压缩比变更燃料量Q2的算出开始。并且，在损失燃料量Q1小于压缩比变更燃料量Q2的期间，将现状目标压缩比与基于当前的相加值映射算出的相加值相加来算出变更许可压缩比，将目标压缩比维持为现状目标压缩比，直到最佳压缩比成为变更许可压缩比以上为止。
图23所示的例子中，时刻t4以后，随着最佳压缩比与现状目标压缩比tε1的差量变大，损失燃料量Q1及压缩比变更燃料量Q2逐渐增加，但因为损失燃料量Q1小于压缩比变更燃料量Q2，所以与之前参照图15描述的第1实施方式时同样，将现状目标压缩比tε1与基于当前的相加值映射算出的相加值A1相加来算出变更许可压缩比εlim1，将目标压缩比维持为现状目标压缩比tε1，直到最佳压缩比成为变更许可压缩比εlim1以上。
当在时刻t41最佳压缩比成为变更许可压缩比εlim1以上时，目标压缩比变更为变更许可压缩比εlim1，将现状目标压缩比tε2(＝εlim1)与基于当前的相加值映射算出的相加值A2相加来算出变更许可压缩比εlim2。另外，在本实施方式中，当在时刻t41目标压缩比变更为变更许可压缩比εlim1时，使损失燃料量Q1以及压缩比变更燃料量Q2暂时归零。
在时刻t41以后，随着最佳压缩比与现状目标压缩比tε2的差量变大，损失燃料量Q1以及压缩比变更燃料量Q2再次逐渐增加，但因为损失燃料量Q1小于压缩比变更燃料量Q2，所以，不进行相加值映射的修正，将目标压缩比维持为现状目标压缩比tε2，直到最佳压缩比成为变更许可压缩比εlim2以上为止。
当在时刻t42最佳压缩比成为变更许可压缩比εlim2以上时，目标压缩比变更为变更许可压缩比εlim2，将现状目标压缩比tε3(＝εlim2)与基于当前的相加值映射算出的相加值A3相加来算出变更许可压缩比εlim3。另外，在本实施方式中，当在时刻t42目标压缩比变更为变更许可压缩比εlim2时，使损失燃料量Q以及压缩比变更燃料量暂时归零。
在时刻t42以后，随着最佳压缩比与现状目标压缩比的差量变大，损失燃料量Q1以及压缩比变更燃料量Q2再次逐渐增加。并且，当在时刻t5最佳压缩比的增加停止时，压缩比变更燃料量Q2的增加也停止，在时刻t5以后，压缩比变更燃料量Q2变为恒定。
结果，当在时刻t51损失燃料量Q1成为压缩比变更燃料量Q2以上时，进行相加值映射的修正，现状目标压缩比tε3与基于修正后的相加值映射算出的相加值A3’相加而得到的值被新设定为变更许可压缩比εlim3’。由此，在图23所示的例子中，最佳压缩比成为变更许可压缩比εlim3’以上，目标压缩比变更为变更许可压缩比εlim3’，控制可变压缩比机构A以使得机械压缩比成为变更许可压缩比εlim3’。
以上所说明的本实施方式的电子控制单元200(控制装置)的压缩比控制部构成为具备前述的最佳压缩比算出部、变更许可压缩比算出部以及目标压缩比变更部。并且，在本实施方式中，变更许可压缩比算出部构成为具备：损失燃料量算出部，其算出损失燃料量Q1，该损失燃料量Q1是与将机械压缩比控制为最佳压缩比来使内燃机本体1运转的情况相比，在将机械压缩比控制为变更许可压缩比来使内燃机本体1运转的情况下多消耗的燃料量；压缩比变更燃料量算出部，其算出当将机械压缩比从目标压缩比变更为最佳压缩比时由于驱动马达65而消耗的压缩比变更燃料量Q2；以及相加值学习部，其当损失燃料量Q1成为压缩比变更燃料量Q2以上时，进行使相加值变小的学习。
由此，能够在内燃机运转期间每当损失燃料量Q1成为压缩比变更燃料量Q2以上时，将与当前的内燃机转速以及现状目标压缩比对应的相加值A的值修正为合适的值。换言之，能够在内燃机运转期间学习合适的值来作为与当前的内燃机转速以及现状目标压缩比对应的相加值A的值。因此，能够抑制以最佳压缩比与现状目标压缩比的差量大的状态长时间进行内燃机本体1的运转的情况，所以，能够抑制燃料经济性的恶化。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但上述实施方式只不过示出了本发明的应用例的一部分，其要旨并非将本发明的技术范围限定于上述实施方式的具体结构。

Claims (9)

1.一种内燃机的控制装置，用于控制如下的内燃机，
所述内燃机具备：
内燃机本体；和
可变压缩比机构，其构成为能够通过驱动马达来变更所述内燃机本体的机械压缩比，
所述内燃机的控制装置具备将所述机械压缩比控制为目标压缩比的压缩比控制部，
所述压缩比控制部具备：
最佳压缩比算出部，其基于内燃机运转状态来算出该内燃机运转状态下的最佳压缩比；
变更许可压缩比算出部，其在所述最佳压缩比高于所述目标压缩比时，算出即使考虑由于驱动所述马达而消耗的燃料量也能获得燃料经济性提高效果的、高于所述目标压缩比的变更许可压缩比；以及
目标压缩比变更部，其在所述最佳压缩比高于所述目标压缩比的情况下，当所述最佳压缩比成为了所述变更许可压缩比以上时，将所述目标压缩比变更为该变更许可压缩比。
2.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，
所述变更许可压缩比算出部具备算出相加值的相加值算出部，该相加值是用于与所述目标压缩比相加来算出所述变更许可压缩比的值，
所述相加值算出部构成为，与所述目标压缩比低时相比，所述目标压缩比越高则使所述相加值越大。
3.根据权利要求2所述的内燃机的控制装置，
所述相加值算出部还构成为，与内燃机转速低时相比，内燃机转速越高则使所述相加值越大。
4.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，
所述变更许可压缩比算出部具备算出相加值的相加值算出部，该相加值是用于与所述目标压缩比相加来算出所述变更许可压缩比的值，
所述相加值算出部构成为，与内燃机转速低时相比，内燃机转速越高则使所述相加值越大。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的内燃机的控制装置，
所述变更许可压缩比算出部还具备：
损失燃料量算出部，其算出损失燃料量，该损失燃料量是与将所述机械压缩比控制为所述最佳压缩比来使所述内燃机本体运转的情况相比，在将所述机械压缩比控制为所述变更许可压缩比来使所述内燃机本体运转的情况下多消耗的燃料量；
压缩比变更燃料量算出部，其算出当使所述机械压缩比从所述目标压缩比变更为所述最佳压缩比时，由于驱动所述马达而消耗的压缩比变更燃料量；以及
相加值学习部，其当所述损失燃料量成为了所述压缩比变更燃料量以上时，进行使所述相加值变小的学习。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的内燃机的控制装置，
还具备控制所述马达的转速的马达控制部，
所述马达控制部构成为，
在使所述机械压缩比朝向所述目标压缩比升高的情况下，在所述机械压缩比升高至低于该目标压缩比的速度切换压缩比之后，与所述机械压缩比升高至该速度切换压缩比之前相比，使所述马达的转速变慢。
7.根据权利要求6所述的内燃机的控制装置，
所述马达控制部具备算出相减值的相减值算出部，该相减值是用于从所述目标压缩比中减去来算出所述速度切换压缩比的值，
所述相减值算出部构成为，与所述目标压缩比低时相比，所述目标压缩比越高则使所述相减值越大。
8.根据权利要求7所述的内燃机的控制装置，
所述相减值算出部还构成为，与内燃机转速低时相比，内燃机转速越高则使所述相减值越大。
9.根据权利要求6所述的内燃机的控制装置，
所述马达控制部具备算出相减值的相减值算出部，该相减值是用于从所述目标压缩比中减去来算出所述速度切换压缩比的值，
所述相减值算出部构成为，与内燃机转速低时相比，内燃机转速越高则使所述相减值越大。
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