WO2014119151A1 - 可変圧縮比内燃機関の制御装置および制御方法 - Google Patents

可変圧縮比内燃機関の制御装置および制御方法 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a variable compression ratio internal combustion engine capable of changing a mechanical compression ratio, and more particularly, to a control device and a control method for controlling variable compression ratio means for reducing NOx emissions.
  • variable compression ratio mechanisms In the field of internal combustion engines, various types of variable compression ratio mechanisms have been known. For example, a variable compression ratio mechanism that makes the mechanical compression ratio variable by changing the relative positional relationship between the piston and the cylinder, and a type that changes the volume of the combustion chamber with the auxiliary piston / cylinder are widely known. It has been.
  • Patent Document 1 using such a variable compression ratio mechanism, when the temperature of the exhaust purification catalyst falls below a threshold value during fuel cut, mechanical compression is performed for a predetermined period after fuel recovery. Techniques for reducing the ratio are disclosed. In other words, the amount of oxygen stored in the catalyst increases during the fuel cut, but if the temperature of the exhaust purification catalyst decreases excessively due to this fuel cut, the oxygen stored after the fuel recovery will not be reduced efficiently, NOx reduction action decreases. In the technique of Patent Document 1, when the temperature of the exhaust purification catalyst falls below a threshold value, the catalyst temperature is raised quickly by lowering the mechanical compression ratio. After the fuel recovery, the oxygen stored in the catalyst NOx increase is suppressed by rapidly consuming.
  • Patent Document 1 when the temperature of the exhaust purification catalyst becomes equal to or lower than a threshold value, the catalyst temperature is raised by a decrease in the mechanical compression ratio.
  • the fuel cut time is short or when the idle stop time is short
  • a situation in which the oxygen storage amount in the exhaust purification catalyst becomes sufficiently large while the decrease in the catalyst temperature is small can be considered.
  • the technique of Patent Document 1 is not effective, and there is still room for improvement in reducing NOx discharged from the internal combustion engine.
  • a control device for a variable compression ratio internal combustion engine obtains an oxygen storage amount of a variable compression ratio means capable of changing a mechanical compression ratio of an internal combustion engine and an exhaust purification catalyst provided in an exhaust system of the internal combustion engine.
  • Oxygen storage amount acquisition means and changes the mechanical compression ratio according to the oxygen storage amount.
  • the mechanical compression ratio For example, by lowering the mechanical compression ratio and lowering the combustion temperature, the amount of NOx generated by combustion itself decreases, and the amount of NOx flowing into the exhaust purification catalyst from the combustion chamber decreases. Therefore, the amount of NOx discharged to the outside can be reduced by changing the mechanical compression ratio so as to correspond to the actual NOx purification capacity of the exhaust purification catalyst that depends on the oxygen storage amount.
  • the present invention when the oxygen storage amount in the exhaust purification catalyst is large and the NOx purification capacity is low, NOx generated in the combustion chamber due to the change in the mechanical compression ratio is suppressed, so the NOx emission amount discharged to the outside is reduced. To reduce.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing a system configuration of a variable compression ratio internal combustion engine 1 including a control device according to the present invention.
  • the internal combustion engine 1 includes a known variable compression ratio mechanism 2 in which the piston top dead center position is displaced up and down by changing the link geometry of the multi-link type piston crank mechanism, and changing the link geometry, that is, mechanical compression.
  • a compression ratio control actuator 3 composed of, for example, an electric motor is provided.
  • the exhaust system of the internal combustion engine 1 is provided with an exhaust purification catalyst 4 made of, for example, a three-way catalyst. Further, as operating conditions of the internal combustion engine 1, an accelerator pedal sensor 5 for detecting the opening degree of the accelerator pedal (required load tT) operated by the driver, and a rotational speed sensor 6 for detecting the rotational speed Ne of the internal combustion engine 1.
  • the air flow meter 7 for measuring the intake air amount Qa in the intake passage, the water temperature sensor 8 for detecting the cooling water temperature of the internal combustion engine 1, and the exhaust air-fuel ratio at the upstream side of the exhaust purification catalyst 4 in the exhaust passage are measured.
  • Various sensors such as an air-fuel ratio sensor 9 are provided. The detection signals of these sensors are input to the engine control unit 10, and the compression ratio control actuator 3 that controls the mechanical compression ratio is driven to achieve a target compression ratio based on these detection signals. .
  • FIG. 2 shows a control block diagram of compression ratio control realized by the engine control unit 10.
  • the basic target compression ratio calculation unit 11 is based on the required load tT detected by the accelerator pedal sensor 5 and the engine rotational speed Ne detected by the rotational speed sensor 6, that is, the basic value of the mechanical compression ratio, that is, the basic target.
  • the compression ratio btCR is calculated.
  • the oxygen storage amount calculation unit 12 is stored in the exhaust purification catalyst 4 at that time from the intake air amount Qa detected by the air flow meter 7 and the air-fuel ratio (A / F) detected by the air-fuel ratio sensor 9.
  • the amount of stored oxygen rOS is calculated. If a lean gas as the exhaust air / fuel ratio flows through the exhaust purification catalyst 4, the oxygen storage amount increases.
  • the oxygen storage amount rOS can be obtained sequentially from the intake air amount Qa and the air-fuel ratio (A / F).
  • the target compression ratio correction unit 13 calculates a corrected target compression ratio (tCR) based on the basic target compression ratio btCR, the oxygen storage amount rOS, and the cooling water temperature Tw as described later.
  • the control actuator 3 is driven.
  • FIG. 3 is a flowchart showing the flow of compression ratio control processing in the engine control unit 10.
  • step 1 the required load tT, the engine speed Ne, the intake air amount Qa, the air-fuel ratio A / F, and the coolant temperature Tw are read.
  • step 2 the basic target compression ratio btCR stored in advance as a map is calculated for the required load tT and the engine speed Ne at that time.
  • step 3 the oxygen storage amount rOS in the exhaust purification catalyst 4 at that time is calculated from the intake air amount Qa and the air-fuel ratio A / F.
  • step 4 it is determined whether or not the oxygen storage amount rOS is larger than a predetermined threshold value. If the oxygen storage amount rOS is larger than the predetermined threshold value, the process proceeds to step 5; In step 5, it is determined whether or not the coolant temperature Tw correlated with the temperature of the exhaust purification catalyst 4 is between the first threshold value on the high temperature side and the second threshold value on the low temperature side, and the first threshold value and the second threshold value are determined. If it is between the threshold values, the process proceeds to step 6; if it is greater than or equal to the first threshold value and less than or equal to the second threshold value, it proceeds to step 8.
  • a target compression ratio correction value is calculated based on the oxygen storage amount rOS.
  • a target compression ratio correction value is given in proportion to the difference obtained by subtracting the threshold value from the oxygen storage amount rOS. That is, the larger the oxygen storage amount rOS that exceeds the threshold value, the larger the target compression ratio correction value is given.
  • the final corrected target compression ratio tCR is calculated from the basic target compression ratio btCR and the target compression ratio correction value.
  • the corrected target compression ratio tCR is obtained by subtracting the target compression ratio correction value from the basic target compression ratio btCR.
  • step 8 which proceeds when NO in step 4 or step 5
  • the target compression ratio correction value is set to zero and the process proceeds to step 7. That is, in this case, the correction based on the oxygen storage amount rOS is not performed, and the basic target compression ratio btCR becomes the final corrected target compression ratio tCR as it is.
  • the operation of the compression ratio control will be described based on the timing chart of FIG. In FIG. 4, it is assumed that the cooling water temperature Tw is kept substantially constant between the first threshold value on the high temperature side and the second threshold value on the low temperature side.
  • the oxygen storage amount rOS in the exhaust purification catalyst 4 is basically maintained within an appropriate range by oxygen storage amount control by another routine (not shown), that is, air-fuel ratio control. This explains the situation where the oxygen storage amount rOS is relatively large.
  • the gradually increasing oxygen storage amount rOS exceeds a predetermined threshold at time t1. Therefore, at time t1, correction for lowering the target compression ratio tCR is started, and until time t2, the target compression ratio is corrected with a target compression ratio correction value proportional to the difference from the threshold as the oxygen storage amount rOS increases. tCR decreases. At time t2, the air-fuel ratio is enriched by oxygen storage amount control by a routine (not shown), and thereafter, the oxygen storage amount rOS gradually decreases. As a result of the decrease in the oxygen storage amount rOS in this way, the target compression ratio correction value gradually decreases, and therefore the target compression ratio tCR increases so as to approach the basic target compression ratio btCR.
  • the target compression ratio correction value becomes zero, and after time t3, the basic target compression ratio btCR and the corrected target compression ratio tCR match. Note that enrichment of the air-fuel ratio continues until time t4.
  • FIG. 5 is a timing chart for explaining the limitation of the compression ratio correction based on the cooling water temperature Tw, and shows a state where the cooling water temperature Tw gradually rises from the cold state as shown.
  • the oxygen storage amount rOS remains above the threshold during the temperature increase period shown in the figure, but in actuality, as shown in FIG. 4, the oxygen storage amount The oxygen storage amount rOS is reduced by the control of the air-fuel ratio as the control.
  • the cooling water temperature Tw is lower than the second threshold value on the low temperature side until time t1. Therefore, even if the oxygen storage amount rOS exceeds the threshold value, correction of the target compression ratio tCR based on the oxygen storage amount rOS is prohibited.
  • compression ratio control for raising the catalyst temperature by other routines (not shown) is preferentially executed.
  • the target compression ratio tCR is corrected based on the oxygen storage amount rOS. That is, the corrected target compression ratio tCR is lower than the basic target compression ratio btCR.
  • the cooling water temperature Tw exceeds the first threshold value on the high temperature side at time t2. Accordingly, the correction of the target compression ratio tCR is prohibited, and the target compression ratio tCR equal to the basic target compression ratio btCR is obtained.
  • the coolant temperature Tw that indicates the temperature of the exhaust purification catalyst 4 as an alternative is high, the reduction correction of the target compression ratio tCR is prohibited, whereby deterioration due to overheating of the exhaust purification catalyst 4 can be suppressed.
  • the cooling water temperature Tw is used as a temperature parameter indicating the temperature of the exhaust purification catalyst 4, but the present invention is not limited to this, and the temperature of the exhaust purification catalyst 4 is directly detected by a temperature sensor. Alternatively, other temperature parameters such as lubricating oil temperature may be used.
  • FIG. 6 is a timing chart for explaining the operation in the fuel cut at the time of deceleration and the subsequent fuel recovery.
  • the cooling water temperature Tw is not shown, but as in FIG. 4, it is kept constant between the second threshold value on the low temperature side and the first threshold value on the high temperature side. It is also assumed that the basic target compression ratio btCR according to the operating conditions is also constant.
  • air-fuel ratio feedback control for controlling the oxygen storage amount rOS to a predetermined target value is performed, and the oxygen storage amount rOS repeatedly increases and decreases near the target value as the air-fuel ratio changes.
  • Fuel cut is executed at time t1.
  • the oxygen storage amount rOS increases rapidly.
  • the oxygen storage amount rOS reaches a predetermined threshold value, and accordingly, the reduction correction control of the target compression ratio tCR is started.
  • the fuel cut is started in a state where the oxygen storage amount rOS is relatively large, that is, in a state close to the threshold value (the oxygen storage amount rOS at time t1 is relatively large).
  • the occlusion amount rOS reaches the threshold value, and as a result, the reduction correction of the target compression ratio tCR is started. That is, unlike the above-described Patent Document 1, even when the duration of fuel cut is short, if the oxygen storage amount rOS reaches the threshold value, the reduction correction control of the target compression ratio tCR is performed. Thereby, the deterioration of the NOx emission amount immediately after the fuel recovery due to the excessive oxygen storage amount rOS is reliably avoided.
  • the oxygen storage amount rOS gradually increases as the fuel is cut, and the target compression ratio correction value also gradually increases accordingly.
  • the oxygen storage amount rOS reaches the maximum oxygen storage amount of the exhaust purification catalyst 4, and thereafter, the oxygen storage amount rOS becomes constant. Therefore, after time t3, the target compression ratio correction value is also constant.
  • the fuel cut condition is not satisfied, and fuel injection is resumed (fuel recovery).
  • fuel recovery in order to quickly return the oxygen storage amount rOS to a predetermined target value, air-fuel ratio enrichment control by another routine (not shown) is performed.
  • the oxygen storage amount rOS decreases with a relatively large slope. This enrichment control is continuously performed until the oxygen storage amount rOS returns to the range near the predetermined target value (until time t6).
  • the oxygen storage amount rOS becomes equal to or less than the threshold value.
  • the target compression ratio correction value also decreases as the oxygen storage amount rOS decreases.
  • the oxygen storage amount rOS is excessive than the threshold value, and the NOx purification capacity of the exhaust purification catalyst 4 is low.
  • the target compression ratio tCR is corrected to decrease, and the combustion temperature Since the amount of NOx discharged from the combustion chamber of the internal combustion engine 1 is suppressed by the decrease in the amount of NOx, the amount of NOx that passes through the exhaust purification catalyst 4 and is released to the outside also decreases, and the emission is improved.
  • correction for reducing the compression ratio for suppressing NOx generated in the combustion chamber is sufficient if it is performed only between time t4 and time t5 when combustion is actually performed in a situation where the oxygen storage amount rOS is excessive. Since the compression ratio control of the variable compression ratio mechanism 2 is delayed, in this example, the correction of the reduction in the compression ratio is started from the time t2 during the fuel cut.
  • the oxygen storage amount rOS returns to the range near the predetermined target value.
  • the target compression ratio tCR is corrected to be decreased based on the oxygen storage amount rOS of the exhaust purification catalyst 4, so that the oxygen storage amount rOS becomes excessive even when the fuel is cut for a short time, for example.
  • the compression ratio reduction correction is executed, and the deterioration of NOx immediately after fuel recovery can be reliably suppressed.
  • the oxygen storage amount rOS does not become excessive even when the fuel is cut for a relatively long time, unnecessary compression ratio reduction is not performed, and for example, overheating of the exhaust purification catalyst 4 can be suppressed.
  • the present invention can be applied not only to a variable compression ratio mechanism using a multi-link type piston crank mechanism as in the above embodiment, but also to an internal combustion engine equipped with various types of variable compression ratio mechanisms.

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Abstract

　時間ｔ１で減速時の燃料カットが実行されるが、この燃料カットに伴って増加する酸素吸蔵量（ｒＯＳ）を、排気空燃比および吸入空気量に基づいて推定し、酸素吸蔵量（ｒＯＳ）が閾値に達したとき（時間ｔ２）に、目標圧縮比（ｔＣＲ）を基本目標圧縮比（ｔＣＲ）よりも低く補正する。時間ｔ４で燃料リカバリが実行されるが、機械的圧縮比の低下により燃焼温度が低下し、燃焼室でのＮＯｘ生成が抑制されるため、排気浄化触媒（４）の酸素吸蔵量（ｒＯＳ）が過大でも、ＮＯｘの悪化が抑制される。

Description

可変圧縮比内燃機関の制御装置および制御方法
　この発明は、機械的圧縮比を変更可能な可変圧縮比内燃機関に関し、特に、ＮＯｘ排出量の低減のために可変圧縮比手段の制御を行う制御装置および制御方法に関する。
　内燃機関の分野においては、従来から種々の形式の可変圧縮比機構が知られている。例えば、ピストンとシリンダとの相対的位置関係を変化させることにより機械的な圧縮比を可変とする可変圧縮比機構や、燃焼室の容積を補助ピストン・シリンダによって変化させる形式のものなどが広く知られている。
　一方、特許文献１には、このような可変圧縮比機構を利用して、燃料カット中に排気浄化触媒の温度が閾値以下にまで低下した場合に、燃料リカバリから所定期間の間、機械的圧縮比を低下させる技術が開示されている。つまり、燃料カット中には、触媒における酸素吸蔵量が増加するが、この燃料カットにより排気浄化触媒の温度が過度に低下すると、燃料リカバリ後、吸蔵されていた酸素が効率よく低減せず、その間、ＮＯｘの還元作用が低下する。特許文献１の技術は、排気浄化触媒の温度が閾値以下にまで低下したときに、機械的圧縮比を低下させることで触媒温度の早期昇温を図り、燃料リカバリ後、触媒に吸蔵された酸素を急速に消費させることで、ＮＯｘ増加を抑制するようにしている。
　特許文献１は、排気浄化触媒の温度が閾値以下となったときに機械的圧縮比の低下により触媒温度の昇温を図るものであるが、燃料カット時間が短い場合やアイドルストップ時間が短い場合など、触媒温度の低下が小さい一方で排気浄化触媒における酸素吸蔵量が十分に多くなる状況も考えられる。このような場合に上記特許文献１の技術は有効ではなく、内燃機関から排出されるＮＯｘの低減の上でなお改善の余地があった。
特開２００９－２５０１６３号公報
　この発明に係る可変圧縮比内燃機関の制御装置は、内燃機関の機械的圧縮比を変更可能な可変圧縮比手段と、上記内燃機関の排気系に設けられた排気浄化触媒の酸素吸蔵量を求める酸素吸蔵量取得手段と、を有し、上記酸素吸蔵量に応じて上記機械的圧縮比を変更する。
　例えば、機械的圧縮比を低くし、燃焼温度を低下させることで、燃焼に伴うＮＯｘの生成量自体が減少し、燃焼室から排気浄化触媒に流入するＮＯｘ量が少なくなる。従って、酸素吸蔵量によって左右される排気浄化触媒の実際のＮＯｘ浄化能力に対応するように機械的圧縮比を変更することにより、外部へ排出されるＮＯｘ排出量の低減が図れる。
　この発明によれば、排気浄化触媒における酸素吸蔵量が多くＮＯｘ浄化能力が低いときに、機械的圧縮比の変更により燃焼室で発生するＮＯｘを抑制するので、外部へ排出されるＮＯｘ排出量が低減する。
この発明の一実施例を示す構成説明図。 この実施例の圧縮比制御についてのブロック図。 この実施例の圧縮比制御を示すフローチャート。 この実施例の作用を説明するためのタイミングチャート。 冷却水温が上昇している場合の作用の例を示すタイミングチャート。 燃料カットおよび燃料リカバリを伴う場合の作用の例を示すタイミングチャート。
　図１は、この発明に係る制御装置を備えた可変圧縮比内燃機関１のシステム構成を示す構成説明図である。
　内燃機関１は、複リンク式ピストンクランク機構のリンクジオメトリの変更によってピストン上死点位置を上下に変位させるようにした公知の可変圧縮比機構２を備えており、リンクジオメトリの変更つまり機械的圧縮比の変更のために、例えば電動モータなどからなる圧縮比制御アクチュエータ３を備えている。
　この内燃機関１の排気系には、例えば三元触媒からなる排気浄化触媒４が介装されている。また、内燃機関１の運転条件として、運転者によって操作されるアクセルペダルの開度（要求負荷ｔＴ）を検出するアクセルペダルセンサ５、および、内燃機関１の回転数Ｎｅを検出する回転数センサ６、を備えているほか、吸気通路において吸入空気量Ｑａを計測するエアフローメータ７、内燃機関１の冷却水温を検出する水温センサ８、排気通路の排気浄化触媒４上流側において排気空燃比を計測する空燃比センサ９、などの種々のセンサ類を備えている。これらのセンサ類の検出信号は、エンジンコントロールユニット１０に入力され、機械的圧縮比を制御する圧縮比制御アクチュエータ３は、これらの検出信号に基づいて目標とする圧縮比となるように駆動される。
　図２は、上記エンジンコントロールユニット１０によって実現される圧縮比制御の制御ブロック図を示している。基本目標圧縮比演算部１１は、アクセルペダルセンサ５により検出される要求負荷ｔＴと、回転数センサ６により検出される機関回転数Ｎｅと、に基づいて、機械的圧縮比の基本値つまり基本目標圧縮比bｔＣＲを算出する。酸素吸蔵量演算部１２は、エアフロメータ７により検出される吸入空気量Ｑａと、空燃比センサ９により検出される空燃比（Ａ／Ｆ）とから、そのときに排気浄化触媒４に吸蔵されている酸素吸蔵量ｒＯＳを算出する。排気空燃比としてリーンなガスが排気浄化触媒４に通流すれば酸素吸蔵量は増加し、逆に排気空燃比としてリッチなガスが排気浄化触媒４に通流すれば酸素吸蔵量が減少していくので、吸入空気量Ｑａと空燃比（Ａ／Ｆ）とから酸素吸蔵量ｒＯＳを逐次求めることができる。目標圧縮比補正部１３は、上記の基本目標圧縮比ｂｔＣＲ、酸素吸蔵量ｒＯＳおよび冷却水温Ｔｗに基づき、後述するように、補正後目標圧縮比（ｔＣＲ）を算出し、これに沿って圧縮比制御アクチュエータ３を駆動する。
　図３は、上記エンジンコントロールユニット１０における圧縮比制御の処理の流れを示すフローチャートである。ステップ１では、要求負荷ｔＴ、機関回転数Ｎｅ、吸入空気量Ｑａ、空燃比Ａ／Ｆ、冷却水温Ｔｗ、をそれぞれ読み込む。ステップ２では、そのときの要求負荷ｔＴと機関回転数Ｎｅとに対し、予めマップとして記憶させておいた基本目標圧縮比ｂｔＣＲを算出する。ステップ３では、吸入空気量Ｑａと空燃比Ａ／Ｆとから、そのときの排気浄化触媒４における酸素吸蔵量ｒＯＳを算出する。
　次のステップ４では、酸素吸蔵量ｒＯＳが所定の閾値よりも大であるか否かを判定し、閾値より大ならばステップ５へ進み、閾値以下であればステップ８へ進む。ステップ５では、排気浄化触媒４の温度に相関する冷却水温Ｔｗが高温側の第１の閾値と低温側の第２の閾値の間にあるか否かを判定し、第１の閾値と第２の閾値の間にあればステップ６へ進み、第１の閾値以上の場合および第２の閾値以下の場合はステップ８へ進む。
　ステップ６では、酸素吸蔵量ｒＯＳに基づいて目標圧縮比補正値を算出する。一つの実施例では、酸素吸蔵量ｒＯＳから上記閾値を差し引いた差分に対し比例的に目標圧縮比補正値が与えられる。つまり、閾値を越えた酸素吸蔵量ｒＯＳが大きいほど目標圧縮比補正値が大きく与えられる。そして、ステップ７では、基本目標圧縮比ｂｔＣＲと目標圧縮比補正値とから最終的な補正後目標圧縮比ｔＣＲを算出する。一つの実施例では、基本目標圧縮比ｂｔＣＲから目標圧縮比補正値を減算することで、補正後目標圧縮比ｔＣＲが求められる。
　一方、ステップ４あるいはステップ５でＮＯのときに進むステップ８では、目標圧縮比補正値をゼロとして、ステップ７へ進む。つまり、この場合には、酸素吸蔵量ｒＯＳに基づく補正は行わず、基本目標圧縮比ｂｔＣＲがそのまま最終的な補正後目標圧縮比ｔＣＲとなる。
　次に、上記の圧縮比制御の作用を図４のタイミングチャートに基づいて説明する。この図４では、冷却水温Ｔｗが高温側の第１の閾値と低温側の第２の閾値との間に略一定に保たれているものと仮定している。なお、排気浄化触媒４における酸素吸蔵量ｒＯＳは、図示せぬ他のルーチンによる酸素吸蔵量制御つまり空燃比制御によって、基本的に適当な範囲内に維持されるが、図４は、何らかの理由により酸素吸蔵量ｒＯＳが比較的大きく増加していく状況を説明している。
　図示するように徐々に増加する酸素吸蔵量ｒＯＳは、時間ｔ１で所定の閾値を超える。そのため、時間ｔ１において、目標圧縮比ｔＣＲを低下させる補正が開始され、時間ｔ２までは、酸素吸蔵量ｒＯＳの増加に伴って、閾値からの差分に比例した目標圧縮比補正値でもって目標圧縮比ｔＣＲが低下する。時間ｔ２において、図示せぬルーチンによる酸素吸蔵量制御によって空燃比がリッチ化され、これにより、以後は、酸素吸蔵量ｒＯＳが徐々に減少していく。このように酸素吸蔵量ｒＯＳが減少する結果、目標圧縮比補正値は徐々に小さくなり、従って、目標圧縮比ｔＣＲは、基本目標圧縮比ｂｔＣＲに近付くように上昇していく。時間ｔ３において酸素吸蔵量ｒＯＳが閾値を下回るので、目標圧縮比補正値はゼロとなり、時間ｔ３以後は、基本目標圧縮比ｂｔＣＲと補正後目標圧縮比ｔＣＲとが一致する。なお、空燃比のリッチ化は時間ｔ４まで継続する。
　図５は、冷却水温Ｔｗに基づく圧縮比補正の制限を説明するためのタイミングチャートであり、図示するように、冷却水温Ｔｗが冷機状態から徐々に上昇していく状態を示している。なお、この図５では、説明の単純化のために、図示する温度上昇期間の間、酸素吸蔵量ｒＯＳが閾値を超えたままとしているが、実際は、図４に示したように、酸素吸蔵量制御としての空燃比の制御によって酸素吸蔵量ｒＯＳの低下が生じる。
　この例では、時間ｔ１までは冷却水温Ｔｗが低温側の第２の閾値よりも低い。従って、酸素吸蔵量ｒＯＳが閾値を超えていても、この酸素吸蔵量ｒＯＳに基づく目標圧縮比ｔＣＲの補正が禁止される。このような未暖機時つまり排気浄化触媒４の温度が低い状況では、図示せぬ他のルーチンによる触媒昇温のための圧縮比制御が優先的に実行される。
　時間ｔ１から時間ｔ２の間は、冷却水温Ｔｗが高温側の第１の閾値と低温側の第２の閾値との範囲内となる。従って、酸素吸蔵量ｒＯＳに基づく目標圧縮比ｔＣＲの補正が実行される。つまり基本目標圧縮比ｂｔＣＲに対して補正後目標圧縮比ｔＣＲは低下したものとなる。
　図５の例では、時間ｔ２において、冷却水温Ｔｗが高温側の第１の閾値を超える。従って、目標圧縮比ｔＣＲの補正が禁止され、基本目標圧縮比ｂｔＣＲと等しい目標圧縮比ｔＣＲとなる。このように排気浄化触媒４の温度を代替的に示す冷却水温Ｔｗが高いときに目標圧縮比ｔＣＲの低下補正を禁止することで、排気浄化触媒４の過熱による劣化を抑制することができる。
　なお、上記実施例では、排気浄化触媒４の温度を示す温度パラメータとして冷却水温Ｔｗを用いているが、本発明はこれに限定されず、排気浄化触媒４の温度を温度センサによって直接に検出するようにしてもよく、あるいは潤滑油温など他の温度パラメータを用いるようにしてもよい。
　次に、図６は、減速時の燃料カットおよびその後の燃料リカバリの際の作用を説明するタイミングチャートである。この図６では、冷却水温Ｔｗは図示していないが、図４と同じく、低温側の第２の閾値と高温側の第１の閾値との間で一定に保たれている。また、運転条件に応じた基本目標圧縮比ｂｔＣＲも一定であると仮定している。
　時間ｔ１までは、酸素吸蔵量ｒＯＳを所定の目標値に制御する空燃比フィードバック制御が行われ、酸素吸蔵量ｒＯＳは空燃比変化に伴って目標値の近傍で増加・減少を繰り返す。
　時間ｔ１において燃料カットが実行される。燃料カットが行われると、排気浄化触媒４には空気のみが流入するので、酸素吸蔵量ｒＯＳは急激に増加する。
　時間ｔ２において、酸素吸蔵量ｒＯＳが所定の閾値に到達し、これに伴って目標圧縮比ｔＣＲの低下補正制御が開始される。このタイミングチャートの例では、酸素吸蔵量ｒＯＳが比較的多い状態つまり閾値に近い状態で燃料カットが開始される（時間ｔ１における酸素吸蔵量ｒＯＳが比較的多い）ので、燃料カットを開始すると直ぐに酸素吸蔵量ｒＯＳが閾値に到達し、その結果、目標圧縮比ｔＣＲの低下補正が開始される。すなわち、前述した特許文献１とは異なり、燃料カットの継続時間が短くても、酸素吸蔵量ｒＯＳが閾値に達すれば目標圧縮比ｔＣＲの低下補正制御が行われる。これにより、酸素吸蔵量ｒＯＳが過大であることによる燃料リカバリ直後のＮＯｘ排出量の悪化が確実に回避される。
　また、上記とは逆に、酸素吸蔵量ｒＯＳが比較的少ない状態で燃料カットが開始された場合には、酸素吸蔵量ｒＯＳが閾値に到達するまである程度時間がかかるので、仮にその間に燃料カット条件が不成立となって燃料噴射が再開されれば、目標圧縮比ｔＣＲの低下補正は行われない。従って、無用な圧縮比低下が回避されることになる。
　時間ｔ２から時間ｔ３までの間は、燃料カットに伴って酸素吸蔵量ｒＯＳが徐々に増加しており、これに応じて目標圧縮比補正値も徐々に増加する。そして、時間ｔ３において、酸素吸蔵量ｒＯＳが排気浄化触媒４の最大酸素吸蔵量に達し、以後は、酸素吸蔵量ｒＯＳは一定となる。従って、時間ｔ３以後は、目標圧縮比補正値も一定となる。
　時間ｔ４において、燃料カット条件が不成立となり、燃料噴射が再開（燃料リカバリ）される。燃料リカバリ直後には、酸素吸蔵量ｒＯＳを所定の目標値へ早急に戻すために、図示せぬ他のルーチンによる空燃比のリッチ化制御が実施される。これにより、酸素吸蔵量ｒＯＳは比較的大きな傾きを持って減少する。このリッチ化制御は、酸素吸蔵量ｒＯＳが所定の目標値近傍の範囲に戻るまで（時間ｔ６まで）継続して行われる。
　リッチ化制御が実行されている途中のタイミングである時間ｔ５において、酸素吸蔵量ｒＯＳが閾値以下となる。燃料リカバリが行われた時間ｔ４からこの時間ｔ５までの間は、酸素吸蔵量ｒＯＳの減少に応じて目標圧縮比補正値も減少していく。時間ｔ４から時間ｔ５までの間は、酸素吸蔵量ｒＯＳが閾値よりも過多であり、排気浄化触媒４のＮＯｘ浄化能力が低い状態であるが、目標圧縮比ｔＣＲの低下補正が行われ、燃焼温度の低下によって内燃機関１の燃焼室から排出されるＮＯｘ量が抑制されるので、排気浄化触媒４を通過して外部へ放出されるＮＯｘ量も減少し、エミッションが良好となる。なお、燃焼室で発生するＮＯｘ抑制のための圧縮比の低下補正は、酸素吸蔵量ｒＯＳが過多の状況で実際に燃焼が行われる時間ｔ４から時間ｔ５の間でのみ実施すれば十分であるが、可変圧縮比機構２の圧縮比制御には遅れが伴うので、この例では、燃料カット中である時間ｔ２から圧縮比の低下補正を開始するようにしている。
　時間ｔ６において、酸素吸蔵量ｒＯＳが所定の目標値近傍の範囲に戻る。この時点で燃料リカバリ直後のリッチ化制御が終了し、以後は、酸素吸蔵量ｒＯＳに基づく空燃比フィードバック制御が再開される。
　このように、上記実施例によれば、排気浄化触媒４の酸素吸蔵量ｒＯＳに基づいて目標圧縮比ｔＣＲの低下補正が行われるので、例えば短時間の燃料カットでも酸素吸蔵量ｒＯＳが過大となる状況では圧縮比低下補正が実行され、燃料リカバリ直後のＮＯｘの悪化を確実に抑制できる。また、逆に比較的長時間の燃料カットでも酸素吸蔵量ｒＯＳが過大とならない状況であれば、無用な圧縮比低下が行われず、例えば排気浄化触媒４の過熱を抑制することができる。
　なお、本発明は、上記実施例のような複リンク式ピストンクランク機構を利用した可変圧縮比機構のみならず、種々の形式の可変圧縮比機構を具備した内燃機関に適用が可能である。

Claims (7)

  1. 　内燃機関の機械的圧縮比を変更可能な可変圧縮比手段と、
    　上記内燃機関の排気系に設けられた排気浄化触媒の酸素吸蔵量を求める酸素吸蔵量取得手段と、を有し、
    　上記酸素吸蔵量に応じて上記機械的圧縮比を変更する、可変圧縮比内燃機関の制御装置。
  2. 　上記機械的圧縮比の基本値が機関運転条件に応じて設定され、
    　上記酸素吸蔵量が閾値より多い場合に、上記基本値よりも機械的圧縮比を低下させる、請求項１に記載の可変圧縮比内燃機関の制御装置。
  3. 　酸素吸蔵量が閾値よりも多い場合に、酸素吸蔵量が多いほど上記基本値からの機械的圧縮比の低下幅が拡大する、請求項２に記載の可変圧縮比内燃機関の制御装置。
  4. 　上記排気浄化触媒の温度に相関する温度パラメータを検出する手段をさらに備え、
    　この温度パラメータに基づき、酸素吸蔵量に基づく機械的圧縮比の変更の禁止を行う、請求項１～３のいずれかに記載の可変圧縮比内燃機関の制御装置。
  5. 　上記温度パラメータが所定の閾値よりも低温側である場合に、酸素吸蔵量に基づく機械的圧縮比の変更を禁止する、請求項４に記載の可変圧縮比内燃機関の制御装置。
  6. 　上記温度パラメータが所定の閾値よりも高温側である場合に、酸素吸蔵量に基づく機械的圧縮比の変更を禁止する、請求項４に記載の可変圧縮比内燃機関の制御装置。
  7. 　内燃機関の機械的圧縮比を変更可能な可変圧縮比内燃機関において、
    　上記内燃機関の排気系に設けられた排気浄化触媒の酸素吸蔵量を求め、
    　上記酸素吸蔵量に応じて上記機械的圧縮比を変更する、可変圧縮比内燃機関の制御方法。
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Free format text: ANULADA A PUBLICACAO CODIGO 1.3 NA RPI NO 2427 DE 11/07/2017 POR TER SIDO INDEVIDA.

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Free format text: APRESENTE A TRADUCAO SIMPLES DA FOLHA DE ROSTO DA CERTIDAO DE DEPOSITO DA PRIORIDADE JP 2013-013844; OU DECLARACAO DE QUE OS DADOS DO PEDIDO INTERNACIONAL ESTAO FIELMENTE CONTIDOS NA PRIORIDADE REIVINDICADA, CONTENDO TODOS OS DADOS IDENTIFICADORES DESTA (TITULARES, NUMERO DE REGISTRO, DATA E TITULO), CONFORME O PARAGRAFO UNICO DO ART. 25 DA RESOLUCAO 77/2013. CABE SALIENTAR QUE NAO FOI POSSIVEL IDENTIFICAR O TITULAR DO PEDIDO NOS DOCUMENTOS JUNTADOS AO PROCESSO, TAMPOUCO NOS APRESENTADOS NA OMPI, POIS SE ENCONTRAM EM JAPONES.

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