JP2004232580A - Control for internal combustion engine in period of changing compression ratio - Google Patents

Control for internal combustion engine in period of changing compression ratio Download PDF

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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology preventing abnormal combustion such as knocking occurring during a period of changing a high compression ratio to a low compression ratio or vice versa. <P>SOLUTION: An internal combustion engine includes a compression ratio changing component for changing a compression ratio by changing the volume of a combustion chamber, a fuel supplying component for supplying fuel into the combustion chamber, and a controlling component for controlling the compression ratio changing component and the fuel supplying component in accordance with a detection result. The controlling component controls the compression ratio changing component and controls the fuel supplying component when the compression ratio is changed to a second state with a lower compression ratio from a first state with a relatively higher compression ratio, to set an air-fuel ratio during a predetermined period including an initial stage of the changing period to be larger than the air-fuel ratio in the second state. The amount of fuel supply during the changing period and in the second state is set larger than that in the first state. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、圧縮比を変更可能な内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、圧縮比を変更可能な機構を有する種々の内燃機関が提案されている。圧縮比を高く設定すると、効率よく動力を得ることができるが、ノッキングが発生し易い。このため、圧縮比は、運転条件に応じて変更される。具体的には、内燃機関の負荷が低い場合（すなわちアクセル開度が小さい場合）には、ノッキングが発生し難いため、圧縮比は高く設定される。一方、内燃機関の負荷が高い場合（すなわちアクセル開度が大きい場合）には、ノッキングが発生し易いため、圧縮比は低く設定される。
【０００３】
ところで、内燃機関の圧縮比が変更される変更期間においても、ノッキングの発生を抑制する必要がある。なお、ノッキングは、高圧縮比から低圧縮比に変更される際に発生し易い。特許文献１では、高圧縮比から低圧縮比への変更期間に発生し得るノッキングを抑制するために、変更期間において、点火時期および／または供給燃料量の設定値を高圧縮比に適した値に保持する技術が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
実開平３−１０８８３３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の技術では、ノッキングの発生を抑制することが困難な場合があるという問題があった。これは、運転条件の変化に応じて、圧縮比を速やかに変更するのが困難なためである。すなわち、要求される内燃機関の負荷が急激に増大する場合には、通常、燃焼室に供給される空気量と燃料量とが急激に増大するが、圧縮比は迅速に変更されない。このとき、燃焼室内では、燃焼温度が高くなり、エンドガス（燃焼時の未燃混合気）が強い圧縮を受ける。そして、エンドガスが自発火温度まで上昇して自発火し、この結果、ノッキングが発生してしまう。
【０００６】
この発明は、従来技術における上述の課題を解決するためになされたものであり、高圧縮比から低圧縮比への変更期間に発生し得るノッキングなどの異常燃焼を、より抑制することのできる技術を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明の第１の装置は、内燃機関であって、
燃焼室を含み、前記燃焼室の容積を変更することによって圧縮比を変更するための圧縮比変更部と、
前記燃焼室内に燃料を供給するための燃料供給部と、
前記内燃機関の運転条件を検出し、検出結果に応じて前記圧縮比変更部と前記燃料供給部とを制御するための制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記圧縮比変更部を制御して、圧縮比を比較的高い第１の状態から比較的低い第２の状態へ変更する場合に、前記燃料供給部を制御して、変更期間の初期を含む所定期間における空燃比を、前記第２の状態における空燃比よりも大きく設定し、
前記変更期間および前記第２の状態における燃料供給量は、前記第１の状態における燃料供給量よりも大きく設定されていることを特徴とする。
【０００８】
第１の装置では、変更期間および第２の状態における燃料供給量は、第１の状態における燃料供給量よりも大きく設定されている。しかしながら、変更期間の初期を含む所定期間における空燃比は、第２の状態における空燃比よりも大きく設定されているため、所定期間における燃焼温度を比較的低くすることができ、この結果、変更期間に発生し得るノッキングなどの異常燃焼をより抑制することが可能となる。
【０００９】
上記の第１の装置において、
前記所定期間における空燃比は、前記圧縮比の変更に伴って次第に小さくなるように設定されることが好ましい。
【００１０】
こうすれば、所定期間の後期における内燃機関の出力を向上させることができる。
【００１１】
本発明の第２の装置は、内燃機関であって、
燃焼室を含み、前記燃焼室の容積を変更することによって圧縮比を変更するための圧縮比変更部と、
前記燃焼室内に燃料を供給するために、前記燃焼室に導入される空気が通る吸気通路内に燃料を噴射する燃料噴射部と、
前記内燃機関の運転条件を検出し、検出結果に応じて前記圧縮比変更部と前記燃料噴射部とを制御するための制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記圧縮比変更部を制御して、圧縮比を比較的高い第１の状態から比較的低い第２の状態へ変更する場合に、前記燃料噴射部を制御して、変更期間の初期を含む所定期間における燃料噴射期間と前記内燃機関の吸入行程期間との重なり期間を、前記第２の状態における前記重なり期間よりも大きく設定することを特徴とする。
【００１２】
第２の装置では、変更期間の初期を含む所定期間では、第２の状態よりも吸入行程期間内に噴射される燃料が多い。このため、燃料が気化する際の潜熱を利用して、燃焼室の温度を比較的低くすることができ、この結果、変更期間に発生し得るノッキングなどの異常燃焼をより抑制することが可能となる。
【００１３】
上記の第２の装置において、
前記所定期間における燃料噴射期間は、前記内燃機関の吸入行程期間内にすべての燃料が噴射されるように設定されていることが好ましい。
【００１４】
こうすれば、燃焼室の温度をより低くすることができ、ノッキングなどの異常燃焼をより確実に抑制することが可能となる。
【００１５】
上記の第２の装置において、
前記第２の状態における燃料噴射期間は、前記内燃機関の吸入行程期間内に燃料が噴射されず、他の行程期間内に燃料が噴射されるように設定されていることが好ましい。
【００１６】
こうすれば、第２の状態では、燃焼室の温度を低下させずに済むため、燃焼の際の圧力を高めることができ、この結果、内燃機関の出力を向上させることが可能となる。
【００１７】
上記の第２の装置において、
前記所定期間における前記重なり期間は、前記圧縮比の変更に伴って次第に小さくなるように設定されることが好ましい。
【００１８】
こうすれば、所定期間の後期における内燃機関の出力を向上させることができる。
【００１９】
本発明の第３の装置は、内燃機関であって、
燃焼室を含み、前記燃焼室の容積を変更することによって圧縮比を変更するための圧縮比変更部と、
前記燃焼室内に燃料を供給するための燃料噴射部であって、前記燃焼室に導入される空気が通る吸気通路内に燃料を噴射するための第１の噴射部と、前記燃焼室内に燃料を直接噴射するための第２の噴射部と、を含む前記燃料噴射部と、
前記内燃機関の運転条件を検出し、検出結果に応じて前記圧縮比変更部と前記燃料噴射部とを制御するための制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記圧縮比変更部を制御して、圧縮比を比較的高い第１の状態から比較的低い第２の状態へ変更する場合に、前記燃料噴射部を制御して、変更期間の初期を含む所定期間における前記第２の噴射部による燃料量の割合を、前記第２の状態における前記割合よりも大きく設定することを特徴とする。
【００２０】
第３の装置では、変更期間の初期を含む所定期間では、第２の状態よりも燃焼室内に直接噴射される燃料の割合が多い。このため、燃料が気化する際の潜熱を利用して、燃焼室の温度を比較的低くすることができ、この結果、変更期間に発生し得るノッキングなどの異常燃焼をより抑制することが可能となる。
【００２１】
上記の第３の装置において、
前記所定期間における前記割合は、前記圧縮比の変更に伴って次第に小さくなるように設定されることが好ましい。
【００２２】
こうすれば、所定期間の後期における内燃機関の出力を向上させることができる。
【００２３】
本発明の第４の装置は、内燃機関であって、
燃焼室を含み、前記燃焼室の容積を変更することによって圧縮比を変更するための圧縮比変更部と、
前記燃焼室内の混合気の成層度を変更可能な成層度変更部と、
前記内燃機関の運転条件を検出し、検出結果に応じて前記圧縮比変更部と前記成層度変更部とを制御するための制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記圧縮比変更部を制御して、圧縮比を比較的高い第１の状態から比較的低い第２の状態へ変更する場合に、前記成層度変更部を制御して、変更期間の初期を含む所定期間における前記成層度を、前記第２の状態における前記成層度よりも高く設定することを特徴とする。
【００２４】
ここで、混合気の成層度とは、混合気中の燃料濃度の分布を示す指標であり、成層度の高い混合気とは、燃焼室内の一部の領域の燃料濃度が比較的高く、その周辺の領域の燃料濃度が比較的低い混合気を意味する。
【００２５】
第４の装置では、変更期間の初期を含む所定期間における混合気の成層度は、第２の状態における混合気の成層度よりも高く設定されている。このため、火炎伝搬距離を短くして燃焼時間を短縮することができ、この結果、変更期間に発生し得るノッキングなどの異常燃焼をより抑制することが可能となる。
【００２６】
上記の第４の装置において、
前記成層度変更部は、
前記燃焼室内で渦流を発生または増大させるための渦流形成部を含むようにしてもよい。
【００２７】
また、上記の第４の装置において、
前記成層度変更部は、
前記内燃機関の吸入行程期間に前記燃焼室内に燃料を供給するための燃料噴射部を含み、
前記所定期間における燃料噴射終了時期は、第２の状態における前記燃料噴射終了時期よりも遅角側に設定されるようにしてもよい。
【００２８】
あるいは、上記の第４の装置において、
前記成層度変更部は、
前記燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射部を含み、
前記所定期間における燃料噴射期間は、前記内燃機関の圧縮行程期間内に設定されており、前記第２の状態における燃料噴射期間は、前記内燃機関の吸入行程期間内に設定されているようにしてもよい。
【００２９】
このようにすれば、所定期間において混合気の成層度を高めることができる。
【００３０】
上記の第４の装置において、
前記所定期間における前記成層度は、前記圧縮比の変更に伴って次第に低くなるように設定されることが好ましい。
【００３１】
こうすれば、所定期間の後期における内燃機関の出力を向上させることができる。
【００３２】
上記の第１ないし第４の装置において、
前記所定期間は、前記変更期間とほぼ等しいことが好ましい。
【００３３】
こうすれば、変更期間におけるノッキングの発生を確実に抑制することができる。
【００３４】
なお、この発明は、内燃機関、内燃機関を搭載した移動体、内燃機関を制御するための制御装置および制御方法、制御装置の機能を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体、そのコンピュータプログラムを含み搬送波内に具現化されたデータ信号、等の種々の態様で実現することができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
Ａ．第１実施例：
Ａ−１．エンジンの構成：
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づき説明する。図１は、第１実施例におけるガソリンエンジン１００の概略構成を示す説明図である。なお、本実施例のエンジンは車両に搭載されている。
【００３６】
エンジン１００は、エンジン本体１０を備えており、エンジン本体１０は、シリンダヘッド２０とシリンダブロック３０とを備えている。
【００３７】
シリンダブロック３０は、シリンダとして機能する上部ブロック３１と、クランクケースとして機能する下部ブロック３２と、を含んでいる。シリンダ内には、上下に往復運動するピストン４１が設けられており、クランクケース内には、回転運動するクランクシャフト４３が設けられている。ピストン４１とクランクシャフト４３とは、コネクティングロッド４２を介して接続されている。この構成によって、ピストン４１の往復運動とクランクシャフト４３の回転運動との変換が行われる。なお、シリンダヘッド２０とシリンダブロック３０とピストン４１とで囲まれた領域は、燃焼室を形成する。
【００３８】
また、上部ブロック３１と下部ブロック３２との間には、上部ブロック３１を下部ブロック３２に対して上下方向に移動させるためのアクチュエータ３３が設けられている。上部ブロック３１を上方に移動させると、シリンダヘッド２０も上方に移動する。このとき、燃焼室の容積が大きくなるため、圧縮比は小さくなる。逆に、上部ブロック３１を下方に移動させると、シリンダヘッド２０も下方に移動する。このとき、燃焼室の容積が小さくなるため、圧縮比は大きくなる。
【００３９】
シリンダヘッド２０には、吸気ポート２３と排気ポート２４とが形成されている。吸気ポート２３には、吸気弁２１が配置されており、排気ポート２４には、排気弁２２が配置されている。吸気弁２１と排気弁２２とは、それぞれ、ピストン４１の往復運動に応じて動作する動弁機構（カム機構）２５，２６によって駆動される。
【００４０】
吸気ポート２３には吸気管５０が接続されており、吸気ポート２３と吸気管５０とは、吸気通路を形成する。排気ポート２４には排気管５８が接続されており、排気ポート２４と排気管５８とは、排気通路を形成する。吸気管５０には、スロットル弁５２と燃料噴射弁５５とが設けられている。吸気管５０の上流側からはエアクリーナ５１を介して空気が供給される。電動アクチュエータ５３によって制御されるスロットル弁５２は、燃焼室に導かれる空気量を調整する。燃料噴射弁５５は、図示しない燃料ポンプから供給される燃料（ガソリン）を吸気ポート２３内に噴射する（ポート噴射）。これにより、空気と燃料との混合気が生成される。混合気は、燃焼室内に供給された後、点火プラグ２７が形成する電気火花によって、燃焼する。燃焼済みの排気ガスは、燃焼室から排出される。
【００４１】
また、エンジン１００は、エンジン全体を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ：ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ ）６０を備えている。ＥＣＵ６０は、バスで互いに接続されたＣＰＵとＲＯＭとＲＡＭと入出力回路とを備えている。ＥＣＵ６０には、クランクシャフト４３に設けられたクランク角センサ６１や、アクセルペダルに設けられたアクセル開度センサ６２、吸気管５０に設けられた吸気圧センサ５６などが接続されている。そして、ＥＣＵ６０は、これらの検出結果に基づいて、アクチュエータ３３や、燃料噴射弁５５、点火プラグ２７などを制御する。
【００４２】
Ａ−２．エンジンの制御：
図２は、エンジンの制御の概要を示すフローチャートである。なお、ＥＣＵ６０は、ステップＳ１０１，Ｓ１０２の処理を繰り返し実行する。
【００４３】
ステップＳ１０１では、エンジンの運転条件が検出される。具体的には、ＥＣＵ６０は、運転条件として、エンジン回転速度とアクセル開度とを検出する。なお、エンジン回転速度は、クランク角センサ６１の検出結果に基づいて決定され、アクセル開度は、アクセル開度センサ６２の検出結果に基づいて決定される。
【００４４】
ステップＳ１０２では、ステップＳ１０１で検出された運転条件に基づいて、種々の制御が実行される。
【００４５】
ステップＳ１０２ａでは、圧縮比の制御が実行される。具体的には、ＥＣＵ６０は、まず、検出された運転条件（エンジン回転速度およびアクセル開度）に基づいて、目標圧縮比を決定する。また、ＥＣＵ６０は、アクチュエータ３３を駆動させることによって、エンジンの圧縮比を決定された目標圧縮比に設定する。
【００４６】
なお、本実施例では、目標圧縮比は、ＥＣＵ６０のＲＯＭ内に格納されたマップを用いて決定されている。図３は、運転条件に応じた目標圧縮比を示すマップを模式的に示す説明図である。図示するように、アクセル開度が比較的大きい条件（すなわち、エンジン負荷が比較的高い条件）では、目標圧縮比は比較的低い値に設定される。逆に、アクセル開度が比較的小さい条件（すなわち、エンジン負荷が比較的低い条件）では、目標圧縮比は比較的高い値に設定される。また、エンジン回転速度が比較的低い条件では、目標圧縮比は比較的低い値に設定される。
【００４７】
図３のマップを用いれば、ノッキングの発生を抑制すると共に、比較的高い圧縮比での運転を実行することが可能となる。すなわち、エンジン負荷が高い場合には、ノッキングが発生し易い。ノッキングの発生は、圧縮比を低くすることによって抑制可能である。このため、図３のマップでは、エンジン負荷が高くなるほど目標圧縮比が低く設定されている。また、エンジン回転速度が低い場合にも、ノッキングが発生し易い。このため、図３のマップでは、回転速度が低くなるほど目標圧縮比が低く設定されている。
【００４８】
ステップＳ１０２ｂ（図２）では、設定された圧縮比に応じた燃料噴射の制御が実行される。具体的には、ＥＣＵ６０は、燃焼室内に吸入される空気量を求め、吸入空気量に基づいて燃料供給量を決定する。
【００４９】
吸入空気量は、本実施例では、吸気圧センサ５６の検出結果に基づいて求められる。燃料供給量は、混合気の空燃比が所定の空燃比となるように決定される。本実施例では、所定の空燃比は、ＥＣＵ６０のＲＯＭ内に格納されたマップを用いて決定される。具体的には、ＲＯＭ内には、運転条件に応じた目標空燃比を示すマップが、圧縮比毎に格納されている。そして、設定された圧縮比に対応するマップを用いて、目標空燃比が決定される。目標空燃比が決定されると、上記の吸入空気量を用いて、燃料供給量が決定される。なお、本実施例では、単位時間あたりの燃料噴射量と燃料噴射終了時期とが予め定められている。このため、燃料供給量は、燃料噴射開始時期を調整することによって、変更される。燃料噴射弁５５による燃料噴射は、クランク角センサ６１からの検出結果に基づいて適切なタイミングで実行される。
【００５０】
ステップＳ１０２ｃでは、設定された圧縮比に応じた点火時期の制御が実行される。本実施例では、点火時期は、ＥＣＵ６０のＲＯＭ内に格納されたマップを用いて決定される。具体的には、ＲＯＭ内には、運転条件に応じた目標点火時期を示すマップが、圧縮比毎に格納されている。そして、設定された圧縮比に対応するマップを用いて、目標点火時期が決定される。なお、点火プラグ２７による点火は、クランク角センサ６１からの検出結果に基づいて適切なタイミングで実行される。
【００５１】
Ａ−３．圧縮比変更期間の制御：
ところで、圧縮比が比較的高い状態から比較的低い状態へ変更される場合には、変更期間において、ノッキングが発生し易い。これは、運転条件の変化に対して、圧縮比の変更が遅れるためである。具体的には、ユーザがアクセル開度を急激に大きく設定すると、これに伴って、スロットル開度も急激に大きく設定される。このとき、燃焼室に吸入される吸入空気量は、急激に大きくなり、これに伴って、燃焼室に供給される燃料供給量も、急激に大きく設定される。しかしながら、圧縮比は、迅速に変更されない。このとき、燃焼室内では、燃焼温度が高くなり、エンドガス（燃焼時の未燃混合気）が強い圧縮を受ける。そして、エンドガスが自発火温度まで上昇して自発火し、この結果、ノッキングが発生してしまう。
【００５２】
なお、大型のアクチュエータを用いれば、運転条件の変化に伴って、圧縮比を迅速に変更することができる。しかしながら、大型のアクチュエータを駆動するためには、大きなエネルギが必要となり、この結果、燃料消費率が悪化してしまう。
【００５３】
そこで、本実施例では、図２のステップＳ１０２ｂにおいて、混合気の空燃比を調整することによって、変更期間におけるノッキングの発生を抑制している。
【００５４】
なお、変更期間では、図２のステップ１０２ｃにおける点火時期の制御は、例えば、変更前の比較的高い圧縮比に適した設定で実行されていてもよいし、変更後の比較的低い圧縮比に適した設定で実行されていてもよい。また、変更途中の現行圧縮比に適した設定で実行されていてもよい。変更途中における現行圧縮比は、例えば、アクチュエータ３３に対する制御量から求められる。
【００５５】
図４は、第１実施例における圧縮比変更期間の制御内容を示す説明図である。図４（ａ）は、スロットル開度の変化を示し、図４（ｂ）は、圧縮比の変化を示す。図４（ｃ）は、混合気の空燃比の変化を示し、図４（ｄ）は、燃焼室に供給される燃料供給量の変化を示す。
【００５６】
図４（ｂ）に示すように、期間Ｔａでは、圧縮比は比較的高い値に設定されており、期間Ｔｃでは、圧縮比は比較的低い値に設定されている。そして、期間Ｔｂでは、圧縮比の値が次第に変更されている。なお、このような圧縮比の変更は、例えば、図３のマップにおいて、アクセル開度が増大し、運転条件が点Ｃａから点Ｃｃに変化したときに実行される。
【００５７】
アクセル開度が急激に大きくなると、図４（ａ）に示すように、スロットル開度も急激に大きくなる。このとき、図２のステップＳ１０２ａにおいて、目標圧縮比は、比較的小さな値に決定される。しかしながら、図４（ｂ）に示すように、圧縮比は、比較的長い期間Ｔｂを経て変更される。すなわち、圧縮比の変更は、運転条件の変化に対して遅れている。
【００５８】
このため、本実施例では、図４（ｃ）に示すように、変更期間Ｔｂにおいて空燃比を変更している。具体的には、期間Ｔａ，Ｔｃにおける空燃比は、ほぼ等しく設定されているが、期間Ｔｂにおける空燃比は、期間Ｔａ，Ｔｃにおける空燃比よりも大きく（すなわち、リーン側に）設定されている。ただし、期間Ｔｂ，Ｔｃにおける吸入空気量は、期間Ｔａにおける吸入空気量よりも大きい。このため、図４（ｄ）に示すように、期間Ｔｂ，Ｔｃにおける燃料供給量は、期間Ｔａにおける燃料供給量よりも大きく設定されている。なお、期間Ｔｂにおける燃料供給量は、期間Ｔｃにおける燃料供給量よりも小さく設定されており、この結果、図４（ｃ）の期間Ｔｂ，Ｔｃにおける空燃比の変化が実現されている。
【００５９】
上記のように期間Ｔｂにおける空燃比を期間Ｔｃにおける空燃比よりも大きく（すなわち、リーン側に）設定すれば、変更期間における燃焼温度を比較的低くすることができる。このため、エンドガス（燃焼時の未燃混合気）の温度を比較的低くすることができ、この結果、変更期間におけるノッキングなどの異常燃焼の発生を抑制することが可能となる。
【００６０】
図５は、第１実施例の第１の変形例における圧縮比変更期間の制御内容を示す説明図である。図５は、図４とほぼ同じであるが、図５（ｃ）が変更されており、この変更に伴って図５（ｄ）が変更されている。
【００６１】
具体的には、期間Ｔｂにおける空燃比は、期間Ｔａにおける空燃比とほぼ等しく設定されており、期間Ｔｂにおける空燃比は、期間Ｔｃにおける空燃比よりも大きく設定されている。また、期間Ｔｂ，Ｔｃにおける燃料供給量は、期間Ｔａにおける燃料供給量よりも大きく設定されており、期間Ｔｂにおける燃料供給量は、期間Ｔｃにおける燃料供給量よりも小さく設定されている。
【００６２】
図５においても、図４と同様に、期間Ｔｂにおける空燃比は、期間Ｔｃにおける空燃比よりも大きく（すなわち、リーン側に）設定されているため、変更期間における燃焼温度を比較的低くすることができ、この結果、変更期間におけるノッキングなどの異常燃焼の発生を抑制することが可能となる。
【００６３】
図６は、第１実施例の第２の変形例における圧縮比変更期間の制御内容を示す説明図である。図６は、図５とほぼ同じであるが、図６（ｃ）が変更されており、この変更に伴って図６（ｄ）が変更されている。
【００６４】
具体的には、図５と同様に、期間Ｔｂにおける空燃比は、期間Ｔｃにおける空燃比よりも大きく設定されている。ただし、期間Ｔｂにおける空燃比は、期間Ｔａにおける空燃比よりも小さく設定されている。また、図５と同様に、期間Ｔｂ，Ｔｃにおける燃料供給量は、期間Ｔａにおける燃料供給量よりも大きく設定されており、期間Ｔｂにおける燃料供給量は、期間Ｔｃにおける燃料供給量よりも小さく設定されている。
【００６５】
図６においても、図４，図５と同様に、期間Ｔｂにおける空燃比は、期間Ｔｃにおける空燃比よりも大きく（すなわち、リーン側に）設定されているため、変更期間におけるノッキングなどの異常燃焼の発生を抑制することが可能となる。
【００６６】
図７は、第１実施例の第３の変形例における圧縮比変更期間の制御内容を示す説明図である。図７は、図４とほぼ同じであるが、図７（ｃ）が変更されており、この変更に伴って図７（ｄ）が変更されている。
【００６７】
具体的には、図４（ｃ）では、期間Ｔｂにおける空燃比は、ほぼ一定に保たれているが、図７（ｃ）では、圧縮比の低下に伴って次第に小さく設定されている。また、図７（ｄ）に示すように、燃料供給量は、期間Ｔｂにおいて、圧縮比の低下に伴って次第に大きく設定されている。
【００６８】
前述のように、圧縮比が比較的高い状態から比較的低い状態へ変更される場合には、変更期間においてノッキングが発生し易いが、ノッキングは、特に、変更期間の初期において生じ易い。これは、変更期間の初期では、圧縮比が比較的高い状態であるにも関わらす、燃焼温度が高くなるためである。一方、変更期間の後期では、圧縮比が比較的低い状態であるため、ノッキングは比較的発生し難い。したがって、図７に示すように、期間Ｔｂにおいて空燃比を次第に小さく（すなわち、リッチ側に）変化させれば、期間Ｔｂにおけるエンジンの出力を次第に向上させることが可能となる。すなわち、変更期間の初期における空燃比を比較的大きく設定することによって、ノッキングの発生を抑制することができると共に、変更期間の後期における空燃比を比較的小さく設定することによって、エンジンの出力を向上させることができる。
【００６９】
図４〜図７から分かるように、一般には、変更期間における空燃比は、変更後の状態における空燃比よりも大きく設定されていればよい。
【００７０】
以上の説明から分かるように、エンジン本体１０が本発明における圧縮比変更部に相当し、燃料噴射弁５５が燃料供給部に相当する。また、ＥＣＵ６０とクランク角センサ６１とアクセル開度センサ６２とが本発明における制御部に相当する。
【００７１】
Ｂ．第２実施例：
図８は、第２実施例における圧縮比変更期間の制御内容を示す説明図である。図８（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、スロットル開度の変化と、圧縮比の変化と、燃料噴射終了時期の変化と、を示す。なお、図８（ａ），（ｂ）は、図４（ａ），（ｂ）と同じである。また、エンジンの構成は、図１に示したものと同じである。
【００７２】
図９は、第２実施例における燃料噴射期間を示す説明図である。図９（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、期間Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃにおける燃料噴射期間を示している。なお、図９では４つの行程が示されており、各行程は、ピストンの上死点（ＴＤＣ）と下死点（ＢＤＣ）とで区分されている。
【００７３】
図８（ｃ），図９に示すように、期間Ｔａ，Ｔｃでは、燃料噴射は、吸入行程に先行する排気行程期間において実行されている。そして、燃料噴射終了時期は、排気行程の終わり（すなわちピストンが上死点に位置するとき）に設定されている。なお、燃料噴射弁５５から噴射された燃料は、吸気ポート２３の内側壁面に付着し、排気行程および吸入行程においてエンジン本体１０の熱によって気化し、吸入行程において燃焼室内に供給される。一方、期間Ｔｂでは、燃料噴射は、吸入行程期間において実行されている。そして、燃料噴射終了時期は、吸入行程の中間（すなわちピストンが上死点と下死点との中間に位置するとき）に設定されている。なお、燃料噴射弁５５から噴射された燃料は、吸入される空気と共に燃焼室内に供給される。
【００７４】
なお、図９に示すように、期間Ｔｂ，Ｔｃにおける燃料噴射期間は、期間Ｔａにおける燃料噴射期間よりも長く設定されている。これは、アクセル開度の増大に伴って、燃焼室に供給すべき燃料量が増大しているためである。
【００７５】
このように、期間Ｔｂにおける燃料噴射期間を吸入行程期間と重なるように設定すれば、燃焼室内で燃料を気化させることができる。このため、燃料が気化する際の潜熱を利用して、燃焼室内の温度を比較的低くすることができ、この結果、変更期間におけるノッキングなどの異常燃焼の発生を抑制することが可能となる。
【００７６】
なお、図９では、期間Ｔｂにおける燃料噴射期間は、吸入行程期間内にすべての燃料が噴射されるように設定されている。しかしながら、一部の燃料は、吸入行程に先行する排気期間内に噴射されていてもよい。この場合にも、燃料の気化に伴う潜熱を利用して、燃焼室内の温度を低くすることができる。ただし、図９に示すように期間Ｔｂにおける燃料噴射期間を設定すれば、燃焼室の温度をより低くすることができるため、ノッキングなどの異常燃焼の発生をより確実に抑制することができるという利点がある。
【００７７】
また、図９では、期間Ｔａ，Ｔｃにおける燃料噴射期間は、吸気行程期間内に燃料が噴射されないように、換言すれば、排気行程期間内にすべての燃料が噴射されるように設定されている。しかしながら、一部の燃料は、吸入行程期間内に噴射されていてもよい。ただし、図９に示すように期間Ｔａ，Ｔｃにおける燃料噴射期間を設定すれば、期間Ｔａ，Ｔｃにおいて、燃焼室の温度を低下させずに済むため、燃焼の際の圧力を高めることができ、この結果、エンジンの出力を向上させることができるという利点がある。なお、図９では、期間Ｔａ，Ｔｃにおける燃料噴射期間は、排気行程期間に設定されているが、他の期間、例えば、吸入行程に先行する膨張行程期間に設定されていてもよい。
【００７８】
なお、本実施例では、変更期間における燃料噴射期間と吸入行程期間との重なり期間は、ほぼ一定に保たれているが、これに代えて、圧縮比の低下に伴って該重なり期間を次第に小さくするようにしてもよい。具体的には、図８（ｃ）において、圧縮比の低下に伴って、燃料噴射終了時期を次第に進角側（上死点側）にシフトさせるようにしてもよい。こうすれば、図７と同様に、ノッキングが比較的発生し易い変更期間の初期において、ノッキングの発生を抑制することができると共に、ノッキングが比較的発生し難い変更期間の後期において、エンジンの出力を向上させることができるという利点がある。
【００７９】
一般には、変更期間における燃料噴射期間と吸入行程期間との重なり期間は、変更後の状態における燃料噴射期間と吸入行程期間との重なり期間よりも大きく設定されていればよい。
【００８０】
Ｃ．第３実施例：
図１０は、第３実施例におけるガソリンエンジン１００Ｃの概略構成を示す説明図である。図１０は、図１とほぼ同じであるが、第２の燃料噴射弁５７が追加されている。第１の燃料噴射弁５５は、吸気通路を形成する吸気ポート２３内に燃料を噴射する（ポート噴射）。第２の燃料噴射弁５７は、燃焼室内に燃料を直接噴射する（筒内噴射）。
【００８１】
なお、本実施例では、第１の燃料噴射弁５５は、例えば、吸入行程に先行する期間（例えば、排気行程）において燃料を噴射する。一方、第２の燃料噴射弁５７は、吸入行程またはその後の圧縮行程において燃料を噴射する。そして、燃焼室では、２つの燃料噴射弁５５，５７から噴射された燃料を用いて、燃焼が実行される。
【００８２】
図１１は、第３実施例における圧縮比変更期間の制御内容を示す説明図である。図１１（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、スロットル開度の変化と、圧縮比の変化と、筒内噴射による燃料量の割合の変化と、を示す。なお、図１１（ａ），（ｂ）は、図４（ａ），（ｂ）と同じである。図１１（ｃ）に示す「０％」は、燃焼室内に供給される燃料のすべてが第１の燃料噴射弁５５から噴射されることを意味しており、「１００％」は、燃焼室内に供給される燃料のすべてが第２の燃料噴射弁５７から噴射されることを意味している。
【００８３】
図１１（ｃ）に示すように、期間Ｔａ，Ｔｃでは、燃焼室に供給される燃料のうち、約２０％の燃料が第２の燃料噴射弁５７から噴射されている。一方、期間Ｔｂでは、約５０％の燃料が第２の燃料噴射弁５７から噴射されている。
【００８４】
このように、変更期間Ｔｂにおいて、筒内噴射による燃料量の割合を増大させれば、燃焼室内で比較的多くの燃料を気化させることができる。このため、燃料が気化する際の潜熱を利用して、燃焼室内の温度を低下させることができ、この結果、変更期間におけるノッキングなどの異常燃焼の発生を抑制することが可能となる。
【００８５】
なお、図１１では、期間Ｔｂにおける筒内噴射による燃料量の割合は、ほぼ一定に保たれているが、これに代えて、圧縮比の低下に伴って、該割合を次第に小さく設定するようにしてもよい。こうすれば、ノッキングが比較的発生し易い変更期間の初期において、ノッキングの発生を抑制することができると共に、ノッキングが比較的発生し難い変更期間の後期において、エンジンの出力を向上させることができるという利点がある。
【００８６】
一般には、変更期間における第２の燃料噴射弁による燃料噴射量の割合は、変更後の状態における該割合よりも大きく設定されていればよい。
【００８７】
Ｄ．第４実施例：
図１２は、第４実施例におけるガソリンエンジン１００Ｄの概略構成を示す説明図である。図１２は、図１とほぼ同じであるが、燃料噴射弁が変更されている。具体的には、図１では、吸気通路を形成する吸気ポート２３内に燃料を噴射する燃料噴射弁５５が用いられているが、図１２では、燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁５７が用いられている。
【００８８】
図１３は、第４実施例における圧縮比変更期間の制御内容を示す説明図である。図１３（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、スロットル開度の変化と、圧縮比の変化と、混合気の成層度の変化と、を示す。なお、図１３（ａ），（ｂ）は、図４（ａ），（ｂ）と同じである。
【００８９】
ここで、混合気の成層度とは、混合気中の燃料濃度の分布を示す指標である。成層度の高い混合気とは、燃焼室内において点火プラグ２７付近の領域の燃料濃度が比較的高く、その周辺の領域の燃料濃度が比較的低い混合気を意味する。一方、成層度の低い混合気とは、燃焼室内において燃料濃度がほぼ均一な混合気を意味する。
【００９０】
図１３（ｃ）に示すように、期間Ｔａ，Ｔｃでは、成層度は比較的低く設定されているが、期間Ｔｂでは、成層度は比較的高く設定されている。
【００９１】
このように、変更期間において成層度を高めれば、変更期間におけるノッキングなどの異常燃焼の発生を抑制することが可能となる。具体的には、成層度が高められると、火炎伝播距離が短くなり、この結果、燃焼時間が短縮される。また、点火プラグ付近の混合気の空燃比が比較的小さくなるため（すなわちリッチ空燃比となるため）、燃焼温度が低下する。さらに、周辺の混合気の空燃比が比較的大きくなるため（すなわちリーン空燃比になるため）、周辺の混合気が燃焼し難くなる。これらの現象に起因して、エンドガス（燃焼時の未燃混合気）が自発火に至らずに済み、この結果、ノッキングなどの異常燃焼の発生が抑制される。
【００９２】
図１４は、混合気の成層度を変更するための第１の例を示す説明図である。第１の例では、燃料噴射期間を変更することによって、混合気の成層度が変更されている。図１４（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、期間Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃにおける燃料噴射期間を示す。
【００９３】
図示するように、期間Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃでは、共に、吸入行程において燃料が噴射されている。ただし、期間Ｔａ，Ｔｃでは、燃料噴射は、吸入行程の前半期間において実行されている。そして、燃料噴射終了時期は、吸入行程の中間（すなわちピストンが上死点と下死点との中間に位置するとき）に設定されている。一方、期間Ｔｂにおける燃料噴射は、吸入行程の後半期間に実行されている。そして、燃料噴射終了時期は、吸入行程の終わり（すなわちピストンが上死点に位置するとき）に設定されている。すなわち、期間Ｔｂにおける燃料噴射終了時期は、期間Ｔａ，Ｔｃにおける燃料噴射終了時期よりも遅角側に変更されている。
【００９４】
図１４に示すように、変更期間Ｔｂにおいて燃料噴射終了時期を遅角させれば、燃料噴射弁５７から燃焼室内に直接噴射された燃料が燃焼室内で充分に拡散する前に、換言すれば、混合気の成層度が比較的高い状態で、混合気を燃焼させることができる。
【００９５】
図１５は、混合気の成層度を変更するための第２の例を示す説明図である。図１５（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、図１４（ａ）〜（ｃ）に対応する。第２の例では、第１の例と同様に、燃料噴射期間を変更することによって、混合気の成層度が変更されている。
【００９６】
図示するように、期間Ｔａ，Ｔｃにおける燃料噴射は、吸入行程期間に実行されている。そして、燃料噴射終了時期は、吸入行程の終わり（すなわちピストンが上死点に位置するとき）に設定されている。一方、期間Ｔｂにおける燃料噴射は、圧縮行程期間に実行されている。そして、燃料噴射終了時期は、圧縮行程の中間（すなわちピストンが下死点と上死点との中間に位置するとき）に設定されている。すなわち、第２の例においても、期間Ｔｂにおける燃料噴射終了時期は、期間Ｔａ，Ｔｃにおける燃料噴射終了時期よりも遅角側に変更されている。
【００９７】
図１５に示すように、変更期間Ｔｂにおいて燃料噴射終了時期を遅角させれば、図１４と同様に、混合気の成層度が比較的高い状態で、混合気を燃焼させることができる。なお、第２の例（図１５）を採用すれば、変更期間における混合気の成層度を、第１の例（図１４）よりも高く設定することができるという利点がある。
【００９８】
第１および第２の例（図１４，図１５）では、変更期間において、燃料噴射終了時期を遅角側に変更することによって成層度が高められているが、以下の第３および第４の例では、変更期間において、燃焼室内に渦流を発生させることによって成層度が高められている。すなわち、第３および第４の例では、燃料噴射を渦流存在下で実行する制御も、図２のステップＳ１０２ｂの燃料噴射の制御に含まれている。
【００９９】
図１６は、混合気の成層度を変更するための第３の例を示す説明図である。なお、図１６は、エンジン本体に注目して描かれている。図１６は、図１２とほぼ同じであるが、吸気ポート２３には、流れ制御弁７１が設けられている。流れ制御弁７１の開閉動作は、ＥＣＵ６０が電動アクチュエータ７３を駆動することによって、制御される。
【０１００】
流れ制御弁７１は、吸気ポート２３の一部の領域を塞ぐように、より具体的には、吸気ポート２３の下方の領域に設けられている。このため、流れ制御弁７１が閉状態に設定される場合には、空気は、主に、吸気ポート２３内の上方の領域を通って、燃焼室内に供給される。
【０１０１】
第３の例では、期間Ｔａ，Ｔｃにおいて、流れ制御弁７１は開状態に設定される。一方、期間Ｔｂにおいて、流れ制御弁７１は閉状態に設定される。このように、期間Ｔｂにおいて流れ制御弁７１を閉状態に設定すると、燃焼室内では、タンブル流が発生する。ここで、タンブル流とは、図１６に示すように、燃焼室内をシリンダの軸に垂直な方向を中心に旋回する流れである。
【０１０２】
図１６に示すように、変更期間Ｔｂにおいてタンブル流を発生させれば、燃料噴射弁５７から燃焼室内に直接噴射された燃料を点火プラグ２７付近に偏在させることができ、この結果、混合気の成層度が比較的高い状態を形成することができる。
【０１０３】
なお、図１６では、燃焼室内でタンブル流が形成されているが、これに代えて、旋回方向が逆向きの逆タンブル流が形成されるようにしてもよい。
【０１０４】
図１７は、混合気の成層度を変更するための第４の例を示す説明図である。図１７は、図１２とほぼ同じエンジンについて、燃焼室を上方から見たときの様子を模式的に示している。図示するように、シリンダヘッドには、２つの吸気ポート２３ａ，２３ｂと、２つの排気ポート２４ａ，２４ｂと、が設けられている。そして、第２の吸気ポート２３ｂには、流れ制御弁８１が設けられている。なお、流れ制御弁８１の開閉動作は、第３の例と同様に、ＥＣＵ６０が電動アクチュエータ８３を駆動することによって、制御される。
【０１０５】
第４の例では、第３の例と同様に、流れ制御弁８１は、期間Ｔａ，Ｔｃにおいて開状態に設定され、期間Ｔｂにおいて閉状態に設定される。このように、期間Ｔｂにおいて流れ制御弁８１を閉状態に設定すると、燃焼室内では、スワール流が発生する。ここで、スワール流とは、図１７に示すように、燃焼室内をシリンダの軸を中心に旋回する流れである。
【０１０６】
図１７に示すように、変更期間Ｔｂにおいてスワール流を発生させても、図１６と同様に、燃料噴射弁５７から燃焼室内に直接噴射された燃料を点火プラグ２７付近に偏在させることができ、この結果、混合気の成層度が比較的高い状態を形成することができる。
【０１０７】
なお、第３および第４の例（図１６，図１７）では、流れ制御弁７１，８１は、期間Ｔａ，Ｔｃにおいて開状態に設定されているが、これに代えて、比較的開度の大きな中間開度状態に設定されていてもよい。また、流れ制御弁７１，８１は、期間Ｔｂにおいて閉状態に設定されているが、これに代えて、比較的開度の小さな中間開度状態に設定されていてもよい。こうすれば、期間Ｔａ，Ｔｃにおいて、比較的弱い（すなわち流速が比較的小さい）渦流を発生させることができると共に、期間Ｔｂにおいて、渦流を増大させて、比較的強い（すなわち流速が比較的大きい）渦流を発生させることができる。このようにしても、変更期間における混合気の成層度を高めることができる。
【０１０８】
また、吸気ポートの形状などを工夫することによって、燃焼室内に常に渦流を発生させるようにしてもよい。この場合にも、流れ制御弁を用いて変更期間において渦流の強度を増大させれば、変更期間における混合気の成層度を高めることができる。
【０１０９】
さらに、第３および第４の例では、筒内噴射によって燃焼室内に燃料が供給されているが、ポート噴射によって燃焼室内に燃料が供給されていてもよい。この場合にも、渦流を発生させることによって、混合気の成層度を高めることができる。
【０１１０】
また、第３および第４の例では、流れ制御弁を用いて渦流を発生させているが、これに代えて、吸気弁の動作を制御することによって渦流を発生させるようにしてもよい。例えば、燃焼室に２つの吸気弁が設けられている場合には、一方の吸気弁を開状態に設定し、他方の吸気弁を閉状態に設定することによって、渦流を発生させることができる。
【０１１１】
図１８は、第４実施例の変形例における圧縮比変更期間の制御内容を示す説明図である。図１８は、図１３とほぼ同じであるが、図１８（ｃ）が変更されている。
【０１１２】
具体的には、図１８では、圧縮比が比較的高い期間Ｔａでは、成層度が比較的高く設定されており、圧縮比が比較的低い期間Ｔｃでは、成層度が比較的低く設定されている。そして、変更期間Ｔｂでは、成層度は、期間Ｔａより低く、期間Ｔｃより高く設定されている。すなわち、図１８では、圧縮比が比較的高い場合には、成層度が高められ、リーン燃焼が実行されている。
【０１１３】
このようにしても期間Ｔｂにおける成層度は比較的高く設定されているため、ノッキングなどの異常燃焼の発生を抑制することが可能となる。
【０１１４】
なお、図１３，図１８では、期間Ｔｂにおける成層度は、ほぼ一定に保たれているが、これに代えて、圧縮比の低下に伴って、成層度を次第に低く設定するようにしてもよい。こうすれば、ノッキングが比較的発生し易い変更期間の初期において、ノッキングの発生を抑制することができると共に、ノッキングが比較的発生し難い変更期間の後期において、エンジンの出力を向上させることができるという利点がある。
【０１１５】
一般には、圧縮比変更期間における成層度は、変更後の状態における成層度よりも高く設定されていればよい。
【０１１６】
以上の説明から分かるように、第１および第２の例（図１４，図１５）における燃料噴射弁５７が本発明における成層度変更部および燃料噴射部に相当する。また、第３および第４の例（図１６，図１７）における流れ制御弁７１，８１と電動アクチュエータ７３，８３とが本発明における成層度変更部および渦流形成部に相当する。
【０１１７】
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【０１１８】
（１）上記実施例では、圧縮比は予め定められた複数の値（図３では、４つの値）のうちのいずれかに設定可能であるが、圧縮比は、予め定められた最大値と最小値との間で連続的に設定可能であってもよいし、最大値と最小値とのいずれかのみに設定可能であってもよい。
【０１１９】
また、上記実施例では、圧縮比は、上部ブロック３１を下部ブロック３２に対して上下方向に移動させることによって変更されているが、他の方法で変更されてもよい。
【０１２０】
一般には、圧縮比変更部は、燃焼室を含み、燃焼室の容積を変更することによって、より具体的には、燃焼室の最大容積と最小容積とのうちの少なくとも一方を変更することによって、圧縮比を変更すればよい。
【０１２１】
（２）上記実施例では、圧縮比の変更期間のうちの全期間において、ノッキング対策が施されているが、これに代えて、圧縮比の変更期間の初期を含む一部の期間においてのみ、ノッキング対策を施すようにしてもよい。例えば、図４において、期間Ｔｂの前半期間で、空燃比を大きく設定し、後半期間で、空燃比を戻すようにしてもよい。こうすれば、ノッキングが比較的発生し易い変更期間の初期において、効率よくノッキングを抑制することができる。ただし、上記実施例のように、ノッキング対策が施される期間と変更期間とをほぼ等しく設定すれば、ノッキングなどの異常燃焼を確実に抑制することができるという利点がある。
【０１２２】
一般には、制御部は、圧縮比を比較的高い第１の状態から比較的低い第２の状態へ変更する場合に、変更期間の初期を含む所定期間において、ノッキング対策が施されていればよい。
【０１２３】
（３）上記実施例では、エンジンは車両に搭載されているが、船舶などの移動体に搭載されていてもよい。また、定置式の装置に搭載されていてもよい。
【０１２４】
一般には、本発明は、圧縮比変更部を備える内燃機関に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例におけるガソリンエンジン１００の概略構成を示す説明図である。
【図２】エンジンの制御の概要を示すフローチャートである。
【図３】運転条件に応じた目標圧縮比を示すマップを模式的に示す説明図である。
【図４】第１実施例における圧縮比変更期間の制御内容を示す説明図である。
【図５】第１実施例の第１の変形例における圧縮比変更期間の制御内容を示す説明図である。
【図６】第１実施例の第２の変形例における圧縮比変更期間の制御内容を示す説明図である。
【図７】第１実施例の第３の変形例における圧縮比変更期間の制御内容を示す説明図である。
【図８】第２実施例における圧縮比変更期間の制御内容を示す説明図である。
【図９】第２実施例における燃料噴射期間を示す説明図である。
【図１０】第３実施例におけるガソリンエンジン１００Ｃの概略構成を示す説明図である。
【図１１】第３実施例における圧縮比変更期間の制御内容を示す説明図である。
【図１２】第４実施例におけるガソリンエンジン１００Ｄの概略構成を示す説明図である。
【図１３】第４実施例における圧縮比変更期間の制御内容を示す説明図である。
【図１４】混合気の成層度を変更するための第１の例を示す説明図である。
【図１５】混合気の成層度を変更するための第２の例を示す説明図である。
【図１６】混合気の成層度を変更するための第３の例を示す説明図である。
【図１７】混合気の成層度を変更するための第４の例を示す説明図である。
【図１８】第４実施例の変形例における圧縮比変更期間の制御内容を示す説明図である。
【符号の説明】
１０…エンジン本体
２０…シリンダヘッド
２１…吸気弁
２２…排気弁
２３…吸気ポート
２４…排気ポート
２３ａ，２３ｂ…吸気ポート
２４ａ，２４ｂ…排気ポート
２５，２６…動弁機構
２７…点火プラグ
３０…シリンダブロック
３１…上部ブロック
３２…下部ブロック
３３…アクチュエータ
４１…ピストン
４２…コネクティングロッド
４３…クランクシャフト
５０…吸気管
５１…エアクリーナ
５２…スロットル弁
５３…電動アクチュエータ
５５，５７…燃料噴射弁
５６…吸気圧センサ
５８…排気管
６０…ＥＣＵ
６１…クランク角センサ
６２…アクセル開度センサ
７１，８１…流れ制御弁
７３，８３…電動アクチュエータ
１００，１００Ｃ，Ｄ…エンジン[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an internal combustion engine capable of changing a compression ratio.
[0002]
[Prior art]
In recent years, various internal combustion engines having a mechanism capable of changing a compression ratio have been proposed. When the compression ratio is set high, power can be efficiently obtained, but knocking is likely to occur. Therefore, the compression ratio is changed according to the operating conditions. Specifically, when the load on the internal combustion engine is low (that is, when the accelerator opening is small), knocking is unlikely to occur, so the compression ratio is set to a high value. On the other hand, when the load of the internal combustion engine is high (that is, when the accelerator opening is large), knocking is likely to occur, so the compression ratio is set low.
[0003]
Incidentally, it is necessary to suppress the occurrence of knocking even during a change period in which the compression ratio of the internal combustion engine is changed. Note that knocking is likely to occur when changing from a high compression ratio to a low compression ratio. In Patent Literature 1, in order to suppress knocking that may occur during a change period from a high compression ratio to a low compression ratio, a set value of an ignition timing and / or a supplied fuel amount is set to a value suitable for a high compression ratio during a change period. The technology to be held is disclosed.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Utility Model Publication No. 3-108833
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional technique has a problem that it is sometimes difficult to suppress the occurrence of knocking. This is because it is difficult to quickly change the compression ratio according to changes in operating conditions. That is, when the required load of the internal combustion engine increases rapidly, the amount of air and the amount of fuel supplied to the combustion chamber usually increase rapidly, but the compression ratio is not changed quickly. At this time, in the combustion chamber, the combustion temperature rises, and the end gas (unburned mixture during combustion) undergoes strong compression. Then, the end gas rises to the self-ignition temperature and self-ignites, and as a result, knocking occurs.
[0006]
The present invention has been made in order to solve the above-described problems in the conventional technology, and is a technology that can further suppress abnormal combustion such as knocking that can occur during a change period from a high compression ratio to a low compression ratio. The purpose is to provide.
[0007]
[Means for Solving the Problems and Their Functions and Effects]
In order to solve at least a part of the above problems, a first device of the present invention is an internal combustion engine,
Including a combustion chamber, a compression ratio changing unit for changing the compression ratio by changing the volume of the combustion chamber,
A fuel supply unit for supplying fuel into the combustion chamber,
A control unit for detecting operating conditions of the internal combustion engine, and controlling the compression ratio changing unit and the fuel supply unit according to the detection result,
With
The control unit includes:
When the compression ratio changing unit is controlled to change the compression ratio from the first state that is relatively high to the second state that is relatively low, the fuel supply unit is controlled to perform the predetermined operation including the beginning of the change period. Setting the air-fuel ratio in the period larger than the air-fuel ratio in the second state;
The fuel supply amount in the change period and the second state is set to be larger than the fuel supply amount in the first state.
[0008]
In the first device, the fuel supply amount in the change period and the second state is set to be larger than the fuel supply amount in the first state. However, since the air-fuel ratio in the predetermined period including the beginning of the change period is set to be higher than the air-fuel ratio in the second state, the combustion temperature in the predetermined period can be relatively low, and as a result, the change period It is possible to further suppress abnormal combustion such as knocking that may occur in the engine.
[0009]
In the above first device,
It is preferable that the air-fuel ratio in the predetermined period is set so as to gradually decrease as the compression ratio changes.
[0010]
This makes it possible to improve the output of the internal combustion engine in the latter half of the predetermined period.
[0011]
A second device of the present invention is an internal combustion engine,
Including a combustion chamber, a compression ratio changing unit for changing the compression ratio by changing the volume of the combustion chamber,
A fuel injection unit that injects fuel into an intake passage through which air introduced into the combustion chamber passes to supply fuel into the combustion chamber;
A control unit for detecting operating conditions of the internal combustion engine, and controlling the compression ratio changing unit and the fuel injection unit according to the detection result;
With
The control unit includes:
When the compression ratio changing unit is controlled to change the compression ratio from the first state that is relatively high to the second state that is relatively low, the fuel injection unit is controlled to perform the predetermined operation including the beginning of the change period. The overlap period between the fuel injection period and the intake stroke period of the internal combustion engine in the period is set to be longer than the overlap period in the second state.
[0012]
In the second device, in the predetermined period including the beginning of the change period, more fuel is injected during the intake stroke period than in the second state. Therefore, the temperature of the combustion chamber can be made relatively low by using the latent heat when the fuel is vaporized, and as a result, abnormal combustion such as knocking that can occur during the change period can be further suppressed. Become.
[0013]
In the above second device,
It is preferable that the fuel injection period in the predetermined period is set so that all the fuel is injected within the intake stroke period of the internal combustion engine.
[0014]
In this case, the temperature of the combustion chamber can be lowered, and abnormal combustion such as knocking can be suppressed more reliably.
[0015]
In the above second device,
It is preferable that the fuel injection period in the second state is set so that fuel is not injected during the intake stroke period of the internal combustion engine and fuel is injected during another stroke period.
[0016]
In this way, in the second state, it is not necessary to lower the temperature of the combustion chamber, so that the pressure during combustion can be increased, and as a result, the output of the internal combustion engine can be improved.
[0017]
In the above second device,
It is preferable that the overlap period in the predetermined period is set so as to become gradually smaller as the compression ratio changes.
[0018]
This makes it possible to improve the output of the internal combustion engine in the latter half of the predetermined period.
[0019]
A third device of the present invention is an internal combustion engine,
Including a combustion chamber, a compression ratio changing unit for changing the compression ratio by changing the volume of the combustion chamber,
A first injector for injecting fuel into an intake passage through which air introduced into the combustion chamber passes, and a fuel injector for supplying fuel into the combustion chamber; and a fuel injector for supplying fuel into the combustion chamber. A fuel injector including a second injector for direct injection;
A control unit for detecting operating conditions of the internal combustion engine, and controlling the compression ratio changing unit and the fuel injection unit according to the detection result;
With
The control unit includes:
When the compression ratio changing unit is controlled to change the compression ratio from the first state that is relatively high to the second state that is relatively low, the fuel injection unit is controlled to perform the predetermined operation including the beginning of the change period. The ratio of the amount of fuel by the second injection unit in a period is set to be larger than the ratio in the second state.
[0020]
In the third device, the ratio of fuel directly injected into the combustion chamber is larger in the predetermined period including the beginning of the change period than in the second state. Therefore, the temperature of the combustion chamber can be made relatively low by using the latent heat when the fuel is vaporized, and as a result, abnormal combustion such as knocking that can occur during the change period can be further suppressed. Become.
[0021]
In the above third device,
It is preferable that the ratio in the predetermined period is set so as to gradually decrease as the compression ratio changes.
[0022]
This makes it possible to improve the output of the internal combustion engine in the latter half of the predetermined period.
[0023]
A fourth device of the present invention is an internal combustion engine,
Including a combustion chamber, a compression ratio changing unit for changing the compression ratio by changing the volume of the combustion chamber,
A stratification degree changing unit that can change the stratification degree of the air-fuel mixture in the combustion chamber,
A control unit for detecting operating conditions of the internal combustion engine, and controlling the compression ratio changing unit and the stratification degree changing unit according to the detection result;
With
The control unit includes:
When the compression ratio changing unit is controlled to change the compression ratio from the relatively high first state to the relatively low second state, the stratification degree changing unit is controlled to include an initial change period. The stratification degree in a predetermined period is set higher than the stratification degree in the second state.
[0024]
Here, the degree of stratification of the air-fuel mixture is an index indicating the distribution of the fuel concentration in the air-fuel mixture, and the air-fuel mixture having a high degree of stratification has a relatively high fuel concentration in a partial region of the combustion chamber. It means an air-fuel mixture in which the fuel concentration in the surrounding area is relatively low.
[0025]
In the fourth device, the stratification degree of the air-fuel mixture in a predetermined period including the beginning of the change period is set higher than the stratification degree of the air-fuel mixture in the second state. Therefore, the combustion time can be shortened by shortening the flame propagation distance, and as a result, abnormal combustion such as knocking that can occur during the change period can be further suppressed.
[0026]
In the above fourth device,
The stratification changing unit,
The fuel cell may further include a vortex generator for generating or increasing a vortex in the combustion chamber.
[0027]
Further, in the above fourth device,
The stratification changing unit,
A fuel injection unit for supplying fuel into the combustion chamber during an intake stroke period of the internal combustion engine,
The fuel injection end timing in the predetermined period may be set to be more retarded than the fuel injection end timing in the second state.
[0028]
Alternatively, in the above fourth device,
The stratification changing unit,
Including a fuel injection unit for directly injecting fuel into the combustion chamber,
The fuel injection period in the predetermined period is set within a compression stroke period of the internal combustion engine, and the fuel injection period in the second state is set within a suction stroke period of the internal combustion engine. Is also good.
[0029]
With this configuration, the degree of stratification of the air-fuel mixture can be increased in the predetermined period.
[0030]
In the above fourth device,
It is preferable that the stratification degree in the predetermined period is set so as to gradually decrease as the compression ratio changes.
[0031]
This makes it possible to improve the output of the internal combustion engine in the latter half of the predetermined period.
[0032]
In the above first to fourth devices,
Preferably, the predetermined period is substantially equal to the change period.
[0033]
By doing so, it is possible to reliably suppress the occurrence of knocking during the change period.
[0034]
The present invention relates to an internal combustion engine, a moving object equipped with the internal combustion engine, a control device and a control method for controlling the internal combustion engine, a computer program for realizing the functions of the control device, and a recording medium storing the computer program , Including the computer program, a data signal embodied in a carrier wave, and the like.
[0035]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
A. First embodiment:
A-1. Engine configuration:
Next, embodiments of the present invention will be described based on examples. FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of a gasoline engine 100 according to the first embodiment. The engine of this embodiment is mounted on a vehicle.
[0036]
The engine 100 includes an engine body 10, and the engine body 10 includes a cylinder head 20 and a cylinder block 30.
[0037]
The cylinder block 30 includes an upper block 31 functioning as a cylinder and a lower block 32 functioning as a crankcase. A piston 41 that reciprocates up and down is provided in the cylinder, and a crankshaft 43 that rotates is provided in the crankcase. The piston 41 and the crankshaft 43 are connected via a connecting rod 42. With this configuration, conversion between the reciprocating motion of the piston 41 and the rotational motion of the crankshaft 43 is performed. Note that a region surrounded by the cylinder head 20, the cylinder block 30, and the piston 41 forms a combustion chamber.
[0038]
An actuator 33 is provided between the upper block 31 and the lower block 32 to move the upper block 31 vertically with respect to the lower block 32. When the upper block 31 is moved upward, the cylinder head 20 is also moved upward. At this time, since the volume of the combustion chamber increases, the compression ratio decreases. Conversely, when the upper block 31 is moved downward, the cylinder head 20 also moves downward. At this time, since the volume of the combustion chamber is reduced, the compression ratio is increased.
[0039]
An intake port 23 and an exhaust port 24 are formed in the cylinder head 20. An intake valve 21 is arranged at the intake port 23, and an exhaust valve 22 is arranged at the exhaust port 24. The intake valve 21 and the exhaust valve 22 are driven by valve operating mechanisms (cam mechanisms) 25 and 26 that operate according to the reciprocating motion of the piston 41, respectively.
[0040]
An intake pipe 50 is connected to the intake port 23, and the intake port 23 and the intake pipe 50 form an intake passage. An exhaust pipe 58 is connected to the exhaust port 24, and the exhaust port 24 and the exhaust pipe 58 form an exhaust passage. The intake pipe 50 is provided with a throttle valve 52 and a fuel injection valve 55. Air is supplied from an upstream side of the intake pipe 50 via an air cleaner 51. The throttle valve 52 controlled by the electric actuator 53 adjusts the amount of air guided to the combustion chamber. The fuel injection valve 55 injects fuel (gasoline) supplied from a fuel pump (not shown) into the intake port 23 (port injection). Thus, a mixture of air and fuel is generated. After the mixture is supplied into the combustion chamber, it is burned by the electric spark formed by the spark plug 27. The burned exhaust gas is discharged from the combustion chamber.
[0041]
Further, the engine 100 includes an electronic control unit (ECU) 60 for controlling the entire engine. The ECU 60 includes a CPU, a ROM, a RAM, and an input / output circuit connected to each other by a bus. The ECU 60 is connected with a crank angle sensor 61 provided on the crankshaft 43, an accelerator opening sensor 62 provided on the accelerator pedal, an intake pressure sensor 56 provided on the intake pipe 50, and the like. Then, the ECU 60 controls the actuator 33, the fuel injection valve 55, the spark plug 27 and the like based on these detection results.
[0042]
A-2. Engine control:
FIG. 2 is a flowchart showing an outline of control of the engine. Note that the ECU 60 repeatedly executes the processing of steps S101 and S102.
[0043]
In step S101, operating conditions of the engine are detected. Specifically, the ECU 60 detects an engine rotation speed and an accelerator opening as operating conditions. Note that the engine speed is determined based on the detection result of the crank angle sensor 61, and the accelerator opening is determined based on the detection result of the accelerator opening sensor 62.
[0044]
In step S102, various controls are executed based on the operating conditions detected in step S101.
[0045]
In step S102a, control of the compression ratio is executed. Specifically, first, the ECU 60 determines a target compression ratio based on the detected operating conditions (engine rotation speed and accelerator opening). The ECU 60 drives the actuator 33 to set the compression ratio of the engine to the determined target compression ratio.
[0046]
In the present embodiment, the target compression ratio is determined using a map stored in the ROM of the ECU 60. FIG. 3 is an explanatory diagram schematically showing a map indicating a target compression ratio according to operating conditions. As shown in the drawing, the target compression ratio is set to a relatively low value under a condition where the accelerator opening is relatively large (that is, a condition where the engine load is relatively high). Conversely, the target compression ratio is set to a relatively high value under a condition where the accelerator opening is relatively small (that is, a condition where the engine load is relatively low). Also, under conditions where the engine speed is relatively low, the target compression ratio is set to a relatively low value.
[0047]
By using the map of FIG. 3, it is possible to suppress the occurrence of knocking and to execute the operation at a relatively high compression ratio. That is, when the engine load is high, knocking is likely to occur. The occurrence of knocking can be suppressed by lowering the compression ratio. Therefore, in the map of FIG. 3, the target compression ratio is set lower as the engine load increases. Also, knocking is likely to occur even when the engine rotation speed is low. For this reason, in the map of FIG. 3, the target compression ratio is set lower as the rotation speed decreases.
[0048]
In step S102b (FIG. 2), control of fuel injection according to the set compression ratio is performed. Specifically, the ECU 60 obtains the amount of air taken into the combustion chamber, and determines the fuel supply amount based on the amount of intake air.
[0049]
In this embodiment, the intake air amount is obtained based on the detection result of the intake pressure sensor 56. The fuel supply amount is determined so that the air-fuel ratio of the mixture becomes a predetermined air-fuel ratio. In the present embodiment, the predetermined air-fuel ratio is determined using a map stored in the ROM of the ECU 60. Specifically, in the ROM, a map indicating a target air-fuel ratio according to the operating condition is stored for each compression ratio. Then, the target air-fuel ratio is determined using the map corresponding to the set compression ratio. When the target air-fuel ratio is determined, the fuel supply amount is determined using the above intake air amount. In the present embodiment, the fuel injection amount per unit time and the fuel injection end timing are determined in advance. For this reason, the fuel supply amount is changed by adjusting the fuel injection start timing. The fuel injection by the fuel injection valve 55 is executed at an appropriate timing based on the detection result from the crank angle sensor 61.
[0050]
In step S102c, control of the ignition timing according to the set compression ratio is performed. In the present embodiment, the ignition timing is determined using a map stored in the ROM of the ECU 60. Specifically, in the ROM, a map indicating a target ignition timing according to the operating condition is stored for each compression ratio. Then, using the map corresponding to the set compression ratio, the target ignition timing is determined. The ignition by the ignition plug 27 is performed at an appropriate timing based on the detection result from the crank angle sensor 61.
[0051]
A-3. Control of compression ratio change period:
When the compression ratio is changed from a relatively high state to a relatively low state, knocking is likely to occur during the change period. This is because the change in the compression ratio is delayed with respect to the change in the operating condition. Specifically, when the user sets the accelerator opening sharply large, the throttle opening is also sharply set large accordingly. At this time, the amount of intake air sucked into the combustion chamber rapidly increases, and accordingly, the amount of fuel supplied to the combustion chamber is also rapidly increased. However, the compression ratio does not change quickly. At this time, in the combustion chamber, the combustion temperature rises, and the end gas (unburned mixture during combustion) undergoes strong compression. Then, the end gas rises to the self-ignition temperature and self-ignites, and as a result, knocking occurs.
[0052]
If a large-sized actuator is used, the compression ratio can be quickly changed according to a change in operating conditions. However, driving a large actuator requires a large amount of energy, and as a result, the fuel consumption rate deteriorates.
[0053]
Therefore, in the present embodiment, the occurrence of knocking during the change period is suppressed by adjusting the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in step S102b of FIG.
[0054]
In the change period, the control of the ignition timing in step 102c of FIG. 2 may be performed, for example, at a setting suitable for a relatively high compression ratio before the change, or at a relatively low compression ratio after the change. It may be executed with a suitable setting. Further, it may be executed with a setting suitable for the current compression ratio being changed. The current compression ratio during the change is obtained, for example, from the control amount for the actuator 33.
[0055]
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the control contents of the compression ratio change period in the first embodiment. FIG. 4A shows a change in the throttle opening, and FIG. 4B shows a change in the compression ratio. FIG. 4C shows a change in the air-fuel ratio of the air-fuel mixture, and FIG. 4D shows a change in the amount of fuel supplied to the combustion chamber.
[0056]
As shown in FIG. 4B, in the period Ta, the compression ratio is set to a relatively high value, and in the period Tc, the compression ratio is set to a relatively low value. Then, in the period Tb, the value of the compression ratio is gradually changed. Such a change in the compression ratio is executed, for example, when the accelerator opening increases in the map of FIG. 3 and the operating condition changes from the point Ca to the point Cc.
[0057]
When the accelerator opening sharply increases, as shown in FIG. 4A, the throttle opening also sharply increases. At this time, in step S102a of FIG. 2, the target compression ratio is determined to be a relatively small value. However, as shown in FIG. 4B, the compression ratio is changed after a relatively long period Tb. That is, the change in the compression ratio is behind the change in the operating condition.
[0058]
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 4C, the air-fuel ratio is changed during the change period Tb. Specifically, the air-fuel ratio in the periods Ta and Tc is set to be substantially equal, but the air-fuel ratio in the period Tb is set to be larger (that is, leaner) than the air-fuel ratio in the periods Ta and Tc. . However, the intake air amount in the periods Tb and Tc is larger than the intake air amount in the period Ta. Therefore, as shown in FIG. 4D, the fuel supply amount in the periods Tb and Tc is set to be larger than the fuel supply amount in the period Ta. Note that the fuel supply amount in the period Tb is set smaller than the fuel supply amount in the period Tc, and as a result, a change in the air-fuel ratio in the periods Tb and Tc in FIG. 4C is realized.
[0059]
If the air-fuel ratio in the period Tb is set to be larger than the air-fuel ratio in the period Tc (that is, on the lean side), the combustion temperature in the change period can be relatively low. For this reason, the temperature of the end gas (unburned air-fuel mixture during combustion) can be made relatively low, and as a result, it is possible to suppress the occurrence of abnormal combustion such as knocking during the change period.
[0060]
FIG. 5 is an explanatory diagram showing control contents of a compression ratio change period in a first modification of the first embodiment. FIG. 5 is substantially the same as FIG. 4, but FIG. 5C is modified, and FIG. 5D is modified in accordance with this modification.
[0061]
Specifically, the air-fuel ratio in the period Tb is set substantially equal to the air-fuel ratio in the period Ta, and the air-fuel ratio in the period Tb is set larger than the air-fuel ratio in the period Tc. Further, the fuel supply amount in the periods Tb and Tc is set to be larger than the fuel supply amount in the period Ta, and the fuel supply amount in the period Tb is set to be smaller than the fuel supply amount in the period Tc.
[0062]
In FIG. 5, as in FIG. 4, the air-fuel ratio in the period Tb is set to be larger than the air-fuel ratio in the period Tc (that is, on the lean side). As a result, it is possible to suppress the occurrence of abnormal combustion such as knocking during the change period.
[0063]
FIG. 6 is an explanatory diagram showing the control content of the compression ratio change period in the second modification of the first embodiment. FIG. 6 is almost the same as FIG. 5, but FIG. 6C is modified, and FIG. 6D is modified in accordance with this modification.
[0064]
Specifically, similarly to FIG. 5, the air-fuel ratio during the period Tb is set to be larger than the air-fuel ratio during the period Tc. However, the air-fuel ratio in the period Tb is set smaller than the air-fuel ratio in the period Ta. Also, as in FIG. 5, the fuel supply amount in the periods Tb and Tc is set to be larger than the fuel supply amount in the period Ta, and the fuel supply amount in the period Tb is set to be smaller than the fuel supply amount in the period Tc. Have been.
[0065]
In FIG. 6, as in FIGS. 4 and 5, the air-fuel ratio in the period Tb is set to be larger than the air-fuel ratio in the period Tc (that is, on the lean side). Can be suppressed.
[0066]
FIG. 7 is an explanatory diagram showing control contents of a compression ratio change period in a third modification of the first embodiment. FIG. 7 is substantially the same as FIG. 4 except that FIG. 7C is modified, and FIG. 7D is modified accordingly.
[0067]
Specifically, in FIG. 4C, the air-fuel ratio during the period Tb is kept substantially constant, but in FIG. 7C, the air-fuel ratio is set to gradually decrease as the compression ratio decreases. Further, as shown in FIG. 7D, the fuel supply amount is set to gradually increase in the period Tb as the compression ratio decreases.
[0068]
As described above, when the compression ratio is changed from a relatively high state to a relatively low state, knocking is likely to occur during the change period, but knocking is particularly likely to occur early in the change period. This is because the combustion temperature increases in the early stage of the change period, even though the compression ratio is relatively high. On the other hand, in the latter half of the change period, knocking is relatively unlikely to occur because the compression ratio is relatively low. Therefore, as shown in FIG. 7, if the air-fuel ratio is gradually reduced (that is, toward the rich side) during the period Tb, the output of the engine during the period Tb can be gradually improved. That is, knocking can be suppressed by setting the air-fuel ratio at the beginning of the change period to be relatively large, and the output of the engine can be improved by setting the air-fuel ratio at the end of the change period to be relatively small. Can be done.
[0069]
As can be seen from FIGS. 4 to 7, in general, the air-fuel ratio during the change period may be set to be larger than the air-fuel ratio in the state after the change.
[0070]
As can be understood from the above description, the engine body 10 corresponds to the compression ratio changing unit in the present invention, and the fuel injection valve 55 corresponds to the fuel supply unit. Further, the ECU 60, the crank angle sensor 61, and the accelerator opening sensor 62 correspond to a control unit in the present invention.
[0071]
B. Second embodiment:
FIG. 8 is an explanatory diagram showing the control contents of the compression ratio change period in the second embodiment. FIGS. 8A to 8C show a change in the throttle opening, a change in the compression ratio, and a change in the fuel injection end timing, respectively. 8A and 8B are the same as FIGS. 4A and 4B. The configuration of the engine is the same as that shown in FIG.
[0072]
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a fuel injection period in the second embodiment. FIGS. 9A to 9C show fuel injection periods in periods Ta, Tb, and Tc, respectively. In FIG. 9, four strokes are shown, and each stroke is divided into a top dead center (TDC) and a bottom dead center (BDC) of the piston.
[0073]
As shown in FIGS. 8C and 9, in the periods Ta and Tc, the fuel injection is performed in the exhaust stroke period preceding the intake stroke. The fuel injection end timing is set at the end of the exhaust stroke (that is, when the piston is located at the top dead center). The fuel injected from the fuel injection valve 55 adheres to the inner wall surface of the intake port 23, is vaporized by the heat of the engine body 10 in the exhaust stroke and the intake stroke, and is supplied into the combustion chamber in the intake stroke. On the other hand, in the period Tb, the fuel injection is performed in the suction stroke period. The fuel injection end timing is set in the middle of the suction stroke (that is, when the piston is located between the top dead center and the bottom dead center). The fuel injected from the fuel injection valve 55 is supplied into the combustion chamber together with the air to be drawn.
[0074]
As shown in FIG. 9, the fuel injection period in the periods Tb and Tc is set longer than the fuel injection period in the period Ta. This is because the amount of fuel to be supplied to the combustion chamber is increasing with an increase in the accelerator opening.
[0075]
As described above, if the fuel injection period in the period Tb is set to overlap the intake stroke period, the fuel can be vaporized in the combustion chamber. For this reason, the temperature in the combustion chamber can be made relatively low by utilizing the latent heat when the fuel is vaporized, and as a result, it is possible to suppress the occurrence of abnormal combustion such as knocking during the change period.
[0076]
In FIG. 9, the fuel injection period in the period Tb is set so that all the fuel is injected within the suction stroke period. However, some fuel may be injected during the exhaust period preceding the intake stroke. Also in this case, the temperature in the combustion chamber can be lowered by utilizing the latent heat accompanying the vaporization of the fuel. However, if the fuel injection period in the period Tb is set as shown in FIG. 9, the temperature of the combustion chamber can be lowered, so that the occurrence of abnormal combustion such as knocking can be more reliably suppressed. There is.
[0077]
In FIG. 9, the fuel injection periods in the periods Ta and Tc are set so that no fuel is injected during the intake stroke period, in other words, all the fuel is injected during the exhaust stroke period. . However, some fuel may be injected during the intake stroke. However, if the fuel injection period in the periods Ta and Tc is set as shown in FIG. 9, the temperature of the combustion chamber does not need to be reduced in the periods Ta and Tc, so that the pressure during combustion can be increased, As a result, there is an advantage that the output of the engine can be improved. In FIG. 9, the fuel injection period in the periods Ta and Tc is set to the exhaust stroke period, but may be set to another period, for example, an expansion stroke period preceding the intake stroke.
[0078]
In the present embodiment, the overlap period between the fuel injection period and the intake stroke period in the change period is kept substantially constant. Instead, the overlap period is gradually reduced with a decrease in the compression ratio. You may make it. Specifically, in FIG. 8C, the fuel injection end timing may be gradually shifted to the advance side (top dead center side) as the compression ratio decreases. By doing so, similarly to FIG. 7, the occurrence of knocking can be suppressed at the beginning of the change period in which knocking is relatively likely to occur, and the output of the engine can be suppressed in the later stage of the change period in which knocking is relatively unlikely to occur. There is an advantage that can be improved.
[0079]
In general, the overlap period between the fuel injection period and the suction stroke period in the change period may be set to be longer than the overlap period between the fuel injection period and the suction stroke period in the changed state.
[0080]
C. Third embodiment:
FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of a gasoline engine 100C according to the third embodiment. FIG. 10 is substantially the same as FIG. 1 except that a second fuel injection valve 57 is added. The first fuel injection valve 55 injects fuel into the intake port 23 forming the intake passage (port injection). The second fuel injection valve 57 directly injects fuel into the combustion chamber (in-cylinder injection).
[0081]
In the present embodiment, the first fuel injection valve 55 injects fuel, for example, during a period preceding the intake stroke (for example, the exhaust stroke). On the other hand, the second fuel injection valve 57 injects fuel in a suction stroke or a subsequent compression stroke. Then, in the combustion chamber, combustion is performed using the fuel injected from the two fuel injection valves 55 and 57.
[0082]
FIG. 11 is an explanatory diagram showing the control content of the compression ratio change period in the third embodiment. FIGS. 11A to 11C show a change in the throttle opening, a change in the compression ratio, and a change in the ratio of the fuel amount due to in-cylinder injection, respectively. FIGS. 11A and 11B are the same as FIGS. 4A and 4B. “0%” shown in FIG. 11C means that all of the fuel supplied into the combustion chamber is injected from the first fuel injection valve 55, and “100%” indicates that the fuel is supplied into the combustion chamber. This means that all of the supplied fuel is injected from the second fuel injection valve 57.
[0083]
As shown in FIG. 11C, in the periods Ta and Tc, about 20% of the fuel supplied to the combustion chamber is injected from the second fuel injection valve 57. On the other hand, in the period Tb, about 50% of the fuel is injected from the second fuel injection valve 57.
[0084]
As described above, in the change period Tb, if the ratio of the fuel amount by the in-cylinder injection is increased, a relatively large amount of fuel can be vaporized in the combustion chamber. Therefore, the temperature in the combustion chamber can be reduced by utilizing the latent heat when the fuel is vaporized, and as a result, it is possible to suppress the occurrence of abnormal combustion such as knocking during the change period.
[0085]
In FIG. 11, the ratio of the fuel amount due to the in-cylinder injection during the period Tb is kept substantially constant. Instead, the ratio is set to gradually decrease as the compression ratio decreases. You may. This makes it possible to suppress the occurrence of knocking at the beginning of a change period in which knocking is relatively likely to occur, and to improve the output of the engine in the later stage of the change period in which knocking is relatively unlikely to occur. There is an advantage that.
[0086]
Generally, the ratio of the fuel injection amount by the second fuel injection valve during the change period may be set to be larger than the ratio in the state after the change.
[0087]
D. Fourth embodiment:
FIG. 12 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of a gasoline engine 100D according to the fourth embodiment. FIG. 12 is almost the same as FIG. 1 except that the fuel injection valve is changed. Specifically, in FIG. 1, a fuel injection valve 55 for injecting fuel into an intake port 23 forming an intake passage is used, but in FIG. 12, a fuel injection valve 57 for directly injecting fuel into a combustion chamber is used. Is used.
[0088]
FIG. 13 is an explanatory diagram showing the control content of the compression ratio change period in the fourth embodiment. FIGS. 13A to 13C show a change in the throttle opening, a change in the compression ratio, and a change in the degree of stratification of the air-fuel mixture, respectively. 13 (a) and 13 (b) are the same as FIGS. 4 (a) and 4 (b).
[0089]
Here, the degree of stratification of the air-fuel mixture is an index indicating the distribution of the fuel concentration in the air-fuel mixture. The mixture having a high degree of stratification means a mixture having a relatively high fuel concentration in a region near the ignition plug 27 and a relatively low fuel concentration in a region around the ignition plug 27 in the combustion chamber. On the other hand, an air-fuel mixture having a low stratification degree means an air-fuel mixture having a substantially uniform fuel concentration in the combustion chamber.
[0090]
As shown in FIG. 13C, the stratification degree is set relatively low in the periods Ta and Tc, but is set relatively high in the period Tb.
[0091]
As described above, if the degree of stratification is increased during the change period, it is possible to suppress occurrence of abnormal combustion such as knocking during the change period. Specifically, when the degree of stratification is increased, the flame propagation distance is shortened, and as a result, the combustion time is shortened. Further, since the air-fuel ratio of the air-fuel mixture near the ignition plug becomes relatively small (that is, the air-fuel ratio becomes rich), the combustion temperature decreases. Furthermore, since the air-fuel ratio of the surrounding air-fuel mixture becomes relatively large (that is, the air-fuel ratio becomes lean), the surrounding air-fuel mixture becomes difficult to burn. Due to these phenomena, the end gas (unburned air-fuel mixture at the time of combustion) does not need to spontaneously ignite, and as a result, the occurrence of abnormal combustion such as knocking is suppressed.
[0092]
FIG. 14 is an explanatory diagram illustrating a first example for changing the degree of stratification of the air-fuel mixture. In the first example, the degree of stratification of the air-fuel mixture is changed by changing the fuel injection period. FIGS. 14A to 14C show the fuel injection periods in the periods Ta, Tb, and Tc, respectively.
[0093]
As shown in the drawing, in periods Ta, Tb, and Tc, fuel is injected in the intake stroke. However, in the periods Ta and Tc, the fuel injection is performed in the first half of the suction stroke. The fuel injection end timing is set in the middle of the suction stroke (that is, when the piston is located between the top dead center and the bottom dead center). On the other hand, the fuel injection in the period Tb is executed in the latter half of the suction stroke. The fuel injection end timing is set at the end of the suction stroke (that is, when the piston is located at the top dead center). That is, the fuel injection end timing in the period Tb is changed to a more retarded side than the fuel injection end timing in the periods Ta and Tc.
[0094]
As shown in FIG. 14, if the fuel injection end timing is delayed in the change period Tb, before the fuel directly injected from the fuel injection valve 57 into the combustion chamber sufficiently diffuses in the combustion chamber, in other words, The mixture can be burned in a state where the degree of stratification of the mixture is relatively high.
[0095]
FIG. 15 is an explanatory diagram showing a second example for changing the degree of stratification of the air-fuel mixture. FIGS. 15A to 15C correspond to FIGS. 14A to 14C, respectively. In the second example, as in the first example, the stratification degree of the air-fuel mixture is changed by changing the fuel injection period.
[0096]
As shown, the fuel injection in the periods Ta and Tc is performed during the intake stroke. The fuel injection end timing is set at the end of the suction stroke (that is, when the piston is located at the top dead center). On the other hand, the fuel injection in the period Tb is performed during the compression stroke. The fuel injection end timing is set in the middle of the compression stroke (that is, when the piston is located between the bottom dead center and the top dead center). That is, also in the second example, the fuel injection end timing in the period Tb is changed to a more retarded side than the fuel injection end timing in the periods Ta and Tc.
[0097]
As shown in FIG. 15, if the fuel injection end timing is retarded in the change period Tb, the air-fuel mixture can be burned in a state where the stratification degree of the air-fuel mixture is relatively high, as in FIG. The second example (FIG. 15) has the advantage that the degree of stratification of the air-fuel mixture during the change period can be set higher than in the first example (FIG. 14).
[0098]
In the first and second examples (FIGS. 14 and 15), in the change period, the stratification degree is increased by changing the fuel injection end timing to the retard side, but the following third and fourth examples are described. In the example, stratification is increased by generating a vortex in the combustion chamber during the change period. That is, in the third and fourth examples, the control of executing the fuel injection in the presence of the vortex is also included in the control of the fuel injection in step S102b of FIG.
[0099]
FIG. 16 is an explanatory diagram showing a third example for changing the degree of stratification of the air-fuel mixture. FIG. 16 is drawn focusing on the engine body. FIG. 16 is almost the same as FIG. 12 except that a flow control valve 71 is provided in the intake port 23. The opening and closing operation of the flow control valve 71 is controlled by the ECU 60 driving the electric actuator 73.
[0100]
The flow control valve 71 is provided in a region below the intake port 23 so as to cover a part of the region of the intake port 23. Therefore, when the flow control valve 71 is set to the closed state, the air is mainly supplied to the combustion chamber through the upper region in the intake port 23.
[0101]
In the third example, the flow control valve 71 is set to the open state during the periods Ta and Tc. On the other hand, in the period Tb, the flow control valve 71 is set to the closed state. Thus, when the flow control valve 71 is set to the closed state in the period Tb, a tumble flow is generated in the combustion chamber. Here, the tumble flow is, as shown in FIG. 16, a flow that swirls around the direction perpendicular to the axis of the cylinder in the combustion chamber.
[0102]
As shown in FIG. 16, if the tumble flow is generated during the change period Tb, the fuel directly injected from the fuel injection valve 57 into the combustion chamber can be unevenly distributed near the ignition plug 27, and as a result, A state where the degree of stratification is relatively high can be formed.
[0103]
In FIG. 16, a tumble flow is formed in the combustion chamber. Alternatively, a reverse tumble flow having a swirling direction opposite to the tumble flow may be formed.
[0104]
FIG. 17 is an explanatory diagram showing a fourth example for changing the degree of stratification of the air-fuel mixture. FIG. 17 schematically shows a state where the combustion chamber is viewed from above with respect to the engine substantially the same as FIG. As shown, the cylinder head is provided with two intake ports 23a and 23b and two exhaust ports 24a and 24b. A flow control valve 81 is provided at the second intake port 23b. The opening and closing operation of the flow control valve 81 is controlled by the ECU 60 driving the electric actuator 83, as in the third example.
[0105]
In the fourth example, as in the third example, the flow control valve 81 is set to the open state during the periods Ta and Tc, and is set to the closed state during the period Tb. When the flow control valve 81 is set to the closed state in the period Tb, a swirl flow is generated in the combustion chamber. Here, the swirl flow is a flow that swirls around the axis of the cylinder in the combustion chamber as shown in FIG.
[0106]
As shown in FIG. 17, even when the swirl flow is generated in the change period Tb, the fuel directly injected from the fuel injection valve 57 into the combustion chamber can be unevenly distributed near the ignition plug 27, as in FIG. As a result, a state in which the degree of stratification of the air-fuel mixture is relatively high can be formed.
[0107]
In the third and fourth examples (FIGS. 16 and 17), the flow control valves 71 and 81 are set to the open state during the periods Ta and Tc. A large intermediate opening state may be set. Further, the flow control valves 71 and 81 are set to the closed state during the period Tb, but may be set to an intermediate opening state having a relatively small opening degree instead. This makes it possible to generate a relatively weak vortex (ie, the flow velocity is relatively small) in the periods Ta and Tc, and to increase the vortex in the period Tb to increase the vortex flow (ie, the flow velocity is relatively large). ) A vortex can be generated. Even in this case, the degree of stratification of the air-fuel mixture during the change period can be increased.
[0108]
In addition, a swirl may always be generated in the combustion chamber by devising the shape of the intake port. Also in this case, if the strength of the vortex is increased during the change period using the flow control valve, the degree of stratification of the air-fuel mixture during the change period can be increased.
[0109]
Furthermore, in the third and fourth examples, fuel is supplied into the combustion chamber by in-cylinder injection, but fuel may be supplied into the combustion chamber by port injection. Also in this case, the stratification of the air-fuel mixture can be increased by generating the vortex.
[0110]
Further, in the third and fourth examples, the vortex is generated by using the flow control valve. Alternatively, the vortex may be generated by controlling the operation of the intake valve. For example, when two intake valves are provided in the combustion chamber, one of the intake valves is set to an open state and the other intake valve is set to a closed state, so that a vortex can be generated.
[0111]
FIG. 18 is an explanatory diagram showing control contents of a compression ratio change period in a modification of the fourth embodiment. FIG. 18 is almost the same as FIG. 13, but FIG. 18C is modified.
[0112]
Specifically, in FIG. 18, the stratification degree is set to be relatively high during the period Ta where the compression ratio is relatively high, and the stratification degree is set to be relatively low during the period Tc where the compression ratio is relatively low. . In the change period Tb, the degree of stratification is set lower than the period Ta and higher than the period Tc. That is, in FIG. 18, when the compression ratio is relatively high, the degree of stratification is increased, and lean combustion is performed.
[0113]
Even in this case, since the stratification degree in the period Tb is set relatively high, it is possible to suppress occurrence of abnormal combustion such as knocking.
[0114]
In FIGS. 13 and 18, the degree of stratification during the period Tb is kept substantially constant. However, instead of this, the degree of stratification may be set gradually lower as the compression ratio decreases. . This makes it possible to suppress the occurrence of knocking at the beginning of a change period in which knocking is relatively likely to occur, and to improve the output of the engine in the later stage of the change period in which knocking is relatively unlikely to occur. There is an advantage that.
[0115]
Generally, the stratification degree during the compression ratio change period may be set higher than the stratification degree in the state after the change.
[0116]
As can be seen from the above description, the fuel injection valve 57 in the first and second examples (FIGS. 14 and 15) corresponds to the stratification changing unit and the fuel injection unit in the present invention. The flow control valves 71 and 81 and the electric actuators 73 and 83 in the third and fourth examples (FIGS. 16 and 17) correspond to a stratification changing unit and a vortex forming unit in the present invention.
[0117]
The present invention is not limited to the above-described examples and embodiments, but can be implemented in various modes without departing from the gist of the invention, and for example, the following modifications are possible.
[0118]
(1) In the above embodiment, the compression ratio can be set to any one of a plurality of predetermined values (four values in FIG. 3), but the compression ratio is set to a predetermined maximum value. The value may be set continuously between the minimum value and the value may be set to only one of the maximum value and the minimum value.
[0119]
Further, in the above embodiment, the compression ratio is changed by moving the upper block 31 in the vertical direction with respect to the lower block 32, but may be changed by another method.
[0120]
In general, the compression ratio changing unit includes a combustion chamber, and by changing the volume of the combustion chamber, more specifically, by changing at least one of the maximum volume and the minimum volume of the combustion chamber, What is necessary is just to change a compression ratio.
[0121]
(2) In the above-described embodiment, knocking countermeasures are taken in all of the compression ratio change periods. Instead, only in a part of the period including the initial period of the compression ratio change period, Knocking measures may be taken. For example, in FIG. 4, the air-fuel ratio may be set large in the first half of the period Tb, and may be returned in the second half. By doing so, knocking can be efficiently suppressed in the early part of the change period in which knocking is relatively likely to occur. However, as in the above embodiment, if the period during which the knocking countermeasure is taken and the change period are set substantially equal, there is an advantage that abnormal combustion such as knocking can be reliably suppressed.
[0122]
Generally, when the control unit changes the compression ratio from the relatively high first state to the relatively low second state, it is only necessary that the knocking countermeasure be taken during a predetermined period including an initial period of the change period. .
[0123]
(3) In the above embodiment, the engine is mounted on the vehicle, but may be mounted on a moving body such as a ship. Further, it may be mounted on a stationary device.
[0124]
Generally, the present invention is applicable to an internal combustion engine including a compression ratio changing unit.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of a gasoline engine 100 according to a first embodiment.
FIG. 2 is a flowchart showing an outline of engine control.
FIG. 3 is an explanatory diagram schematically showing a map indicating a target compression ratio according to operating conditions.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing control contents of a compression ratio change period in the first embodiment.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing control contents of a compression ratio change period in a first modification of the first embodiment.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing control contents of a compression ratio change period in a second modification of the first embodiment.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing control contents of a compression ratio change period in a third modification of the first embodiment.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing control contents of a compression ratio change period in a second embodiment.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a fuel injection period in a second embodiment.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a gasoline engine 100C in a third embodiment.
FIG. 11 is an explanatory diagram showing control contents of a compression ratio change period in a third embodiment.
FIG. 12 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of a gasoline engine 100D according to a fourth embodiment.
FIG. 13 is an explanatory diagram showing control contents of a compression ratio change period in a fourth embodiment.
FIG. 14 is an explanatory diagram showing a first example for changing the degree of stratification of an air-fuel mixture.
FIG. 15 is an explanatory diagram showing a second example for changing the degree of stratification of the air-fuel mixture.
FIG. 16 is an explanatory diagram showing a third example for changing the degree of stratification of an air-fuel mixture.
FIG. 17 is an explanatory diagram showing a fourth example for changing the degree of stratification of an air-fuel mixture.
FIG. 18 is an explanatory diagram showing control contents of a compression ratio change period in a modification of the fourth embodiment.
[Explanation of symbols]
10 Engine body
20 ... Cylinder head
21 ... intake valve
22 ... Exhaust valve
23 ... intake port
24… Exhaust port
23a, 23b ... intake ports
24a, 24b ... exhaust port
25, 26 ... Valve mechanism
27 ... Spark plug
30 ... Cylinder block
31 ... Upper block
32 ... Lower block
33 ... actuator
41 ... Piston
42 ... Connecting rod
43 ... Crankshaft
50 ... intake pipe
51 ... Air cleaner
52 ... Throttle valve
53 ... Electric actuator
55, 57 ... fuel injection valve
56 ... intake pressure sensor
58 ... exhaust pipe
60 ... ECU
61 ... Crank angle sensor
62 ... accelerator opening sensor
71, 81 ... flow control valve
73, 83 ... Electric actuator
100, 100C, D ... engine

Claims (14)

内燃機関であって、
燃焼室を含み、前記燃焼室の容積を変更することによって圧縮比を変更するための圧縮比変更部と、
前記燃焼室内に燃料を供給するための燃料供給部と、
前記内燃機関の運転条件を検出し、検出結果に応じて前記圧縮比変更部と前記燃料供給部とを制御するための制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記圧縮比変更部を制御して、圧縮比を比較的高い第１の状態から比較的低い第２の状態へ変更する場合に、前記燃料供給部を制御して、変更期間の初期を含む所定期間における空燃比を、前記第２の状態における空燃比よりも大きく設定し、
前記変更期間および前記第２の状態における燃料供給量は、前記第１の状態における燃料供給量よりも大きく設定されていることを特徴とする内燃機関。An internal combustion engine,
Including a combustion chamber, a compression ratio changing unit for changing the compression ratio by changing the volume of the combustion chamber,
A fuel supply unit for supplying fuel into the combustion chamber,
A control unit for detecting operating conditions of the internal combustion engine, and controlling the compression ratio changing unit and the fuel supply unit according to the detection result,
With
The control unit includes:
When the compression ratio changing unit is controlled to change the compression ratio from the first state that is relatively high to the second state that is relatively low, the fuel supply unit is controlled to perform the predetermined operation including the beginning of the change period. Setting the air-fuel ratio in the period larger than the air-fuel ratio in the second state;
The internal combustion engine, wherein the fuel supply amount in the change period and the second state is set to be larger than the fuel supply amount in the first state. 請求項１記載の内燃機関であって、
前記所定期間における空燃比は、前記圧縮比の変更に伴って次第に小さくなるように設定される、内燃機関。The internal combustion engine according to claim 1,
An internal combustion engine, wherein the air-fuel ratio in the predetermined period is set so as to gradually decrease as the compression ratio changes. 内燃機関であって、
燃焼室を含み、前記燃焼室の容積を変更することによって圧縮比を変更するための圧縮比変更部と、
前記燃焼室内に燃料を供給するために、前記燃焼室に導入される空気が通る吸気通路内に燃料を噴射する燃料噴射部と、
前記内燃機関の運転条件を検出し、検出結果に応じて前記圧縮比変更部と前記燃料噴射部とを制御するための制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記圧縮比変更部を制御して、圧縮比を比較的高い第１の状態から比較的低い第２の状態へ変更する場合に、前記燃料噴射部を制御して、変更期間の初期を含む所定期間における燃料噴射期間と前記内燃機関の吸入行程期間との重なり期間を、前記第２の状態における前記重なり期間よりも大きく設定することを特徴とする内燃機関。An internal combustion engine,
Including a combustion chamber, a compression ratio changing unit for changing the compression ratio by changing the volume of the combustion chamber,
A fuel injection unit that injects fuel into an intake passage through which air introduced into the combustion chamber passes to supply fuel into the combustion chamber;
A control unit for detecting operating conditions of the internal combustion engine, and controlling the compression ratio changing unit and the fuel injection unit according to the detection result;
With
The control unit includes:
When the compression ratio changing unit is controlled to change the compression ratio from the first state that is relatively high to the second state that is relatively low, the fuel injection unit is controlled to perform the predetermined operation including the beginning of the change period. An internal combustion engine, wherein an overlap period between a fuel injection period and a suction stroke period of the internal combustion engine in a period is set to be longer than the overlap period in the second state. 請求項３記載の内燃機関であって、
前記所定期間における燃料噴射期間は、前記内燃機関の吸入行程期間内にすべての燃料が噴射されるように設定されている、内燃機関。The internal combustion engine according to claim 3,
The internal combustion engine, wherein the fuel injection period in the predetermined period is set such that all the fuel is injected during a suction stroke period of the internal combustion engine. 請求項３記載の内燃機関であって、
前記第２の状態における燃料噴射期間は、前記内燃機関の吸入行程期間内に燃料が噴射されず、他の行程期間内に燃料が噴射されるように設定されている、内燃機関。The internal combustion engine according to claim 3,
The internal combustion engine, wherein the fuel injection period in the second state is set so that fuel is not injected during an intake stroke period of the internal combustion engine and fuel is injected during another stroke period. 請求項３記載の内燃機関であって、
前記所定期間における前記重なり期間は、前記圧縮比の変更に伴って次第に小さくなるように設定される、内燃機関。The internal combustion engine according to claim 3,
The internal combustion engine, wherein the overlap period in the predetermined period is set so as to gradually decrease with a change in the compression ratio. 内燃機関であって、
燃焼室を含み、前記燃焼室の容積を変更することによって圧縮比を変更するための圧縮比変更部と、
前記燃焼室内に燃料を供給するための燃料噴射部であって、前記燃焼室に導入される空気が通る吸気通路内に燃料を噴射するための第１の噴射部と、前記燃焼室内に燃料を直接噴射するための第２の噴射部と、を含む前記燃料噴射部と、
前記内燃機関の運転条件を検出し、検出結果に応じて前記圧縮比変更部と前記燃料噴射部とを制御するための制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記圧縮比変更部を制御して、圧縮比を比較的高い第１の状態から比較的低い第２の状態へ変更する場合に、前記燃料噴射部を制御して、変更期間の初期を含む所定期間における前記第２の噴射部による燃料量の割合を、前記第２の状態における前記割合よりも大きく設定することを特徴とする内燃機関。An internal combustion engine,
Including a combustion chamber, a compression ratio changing unit for changing the compression ratio by changing the volume of the combustion chamber,
A first injector for injecting fuel into an intake passage through which air introduced into the combustion chamber passes, and a fuel injector for supplying fuel into the combustion chamber; and a fuel injector for supplying fuel into the combustion chamber. A fuel injector including a second injector for direct injection;
A control unit for detecting operating conditions of the internal combustion engine, and controlling the compression ratio changing unit and the fuel injection unit according to the detection result;
With
The control unit includes:
When the compression ratio changing unit is controlled to change the compression ratio from the first state that is relatively high to the second state that is relatively low, the fuel injection unit is controlled to perform the predetermined operation including the beginning of the change period. An internal combustion engine, wherein a ratio of a fuel amount by the second injection unit in a period is set to be larger than the ratio in the second state. 請求項７記載の内燃機関であって、
前記所定期間における前記割合は、前記圧縮比の変更に伴って次第に小さくなるように設定される、内燃機関。The internal combustion engine according to claim 7, wherein
The internal combustion engine, wherein the ratio in the predetermined period is set so as to gradually decrease with a change in the compression ratio. 内燃機関であって、
燃焼室を含み、前記燃焼室の容積を変更することによって圧縮比を変更するための圧縮比変更部と、
前記燃焼室内の混合気の成層度を変更可能な成層度変更部と、
前記内燃機関の運転条件を検出し、検出結果に応じて前記圧縮比変更部と前記成層度変更部とを制御するための制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記圧縮比変更部を制御して、圧縮比を比較的高い第１の状態から比較的低い第２の状態へ変更する場合に、前記成層度変更部を制御して、変更期間の初期を含む所定期間における前記成層度を、前記第２の状態における前記成層度よりも高く設定することを特徴とする内燃機関。An internal combustion engine,
Including a combustion chamber, a compression ratio changing unit for changing the compression ratio by changing the volume of the combustion chamber,
A stratification degree changing unit that can change the stratification degree of the air-fuel mixture in the combustion chamber,
A control unit for detecting operating conditions of the internal combustion engine, and controlling the compression ratio changing unit and the stratification degree changing unit according to the detection result;
With
The control unit includes:
When the compression ratio changing unit is controlled to change the compression ratio from the relatively high first state to the relatively low second state, the stratification degree changing unit is controlled to include an initial change period. An internal combustion engine, wherein the stratification degree in a predetermined period is set higher than the stratification degree in the second state. 請求項９記載の内燃機関であって、
前記成層度変更部は、
前記燃焼室内で渦流を発生または増大させるための渦流形成部を含む、内燃機関。The internal combustion engine according to claim 9,
The stratification changing unit,
An internal combustion engine including a vortex generator for generating or increasing a vortex in the combustion chamber. 請求項９記載の内燃機関であって、
前記成層度変更部は、
前記内燃機関の吸入行程期間に前記燃焼室内に燃料を供給するための燃料噴射部を含み、
前記所定期間における燃料噴射終了時期は、第２の状態における前記燃料噴射終了時期よりも遅角側に設定される、内燃機関。The internal combustion engine according to claim 9,
The stratification changing unit,
A fuel injection unit for supplying fuel into the combustion chamber during an intake stroke period of the internal combustion engine,
The internal combustion engine, wherein the fuel injection end timing in the predetermined period is set to be more retarded than the fuel injection end timing in the second state. 請求項９記載の内燃機関であって、
前記成層度変更部は、
前記燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射部を含み、
前記所定期間における燃料噴射期間は、前記内燃機関の圧縮行程期間内に設定されており、前記第２の状態における燃料噴射期間は、前記内燃機関の吸入行程期間内に設定されている、内燃機関。The internal combustion engine according to claim 9,
The stratification changing unit,
Including a fuel injection unit for directly injecting fuel into the combustion chamber,
The fuel injection period in the predetermined period is set within a compression stroke period of the internal combustion engine, and the fuel injection period in the second state is set within a suction stroke period of the internal combustion engine. . 請求項９記載の内燃機関であって、
前記所定期間における前記成層度は、前記圧縮比の変更に伴って次第に低くなるように設定される、内燃機関。The internal combustion engine according to claim 9,
The internal combustion engine, wherein the degree of stratification during the predetermined period is set to gradually decrease as the compression ratio changes. 請求項１，３，７，９のいずれかに記載の内燃機関であって、
前記所定期間は、前記変更期間とほぼ等しい、内燃機関。The internal combustion engine according to any one of claims 1, 3, 7, and 9,
The internal combustion engine, wherein the predetermined period is substantially equal to the change period.
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