可變壓縮比內燃機的控制裝置以及控制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及能夠對機械壓縮比進行變更的可變壓縮比內燃機，特別是涉及為了降低NOx排出量而對可變壓縮比單元進行控制的控制裝置以及控制方法。
【背景技術】
[0002]在內燃機的領域，當前已知各種形式的可變壓縮比機構。例如，通過使活塞和氣缸的相對位置關系發(fā)生變化而使機械壓縮比可變的可變壓縮比機構、利用輔助活塞.氣缸使燃燒室的容積發(fā)生變化的形式的結構等廣為人知。
[0003]另一方面，專利文獻I中公開有如下技術，即，在排氣凈化催化劑的溫度在燃料切斷的過程中降低至小于或等于閾值的情況下，從燃料恢復起規(guī)定期間內，利用這種可變壓縮比機構使機械壓縮比降低。即，在燃料切斷的過程中，催化劑中的氧吸藏量增加，但是，如果排氣凈化催化劑的溫度因該燃料切斷而過度降低，則在燃料恢復之后，吸藏的氧并不高效地減少，在該期間內，NOx的還原作用降低。在專利文獻I的技術中，在排氣凈化催化劑的溫度降低至小于或等于閾值時，通過降低機械壓縮比而實現(xiàn)催化劑溫度的早期升溫，在燃料恢復之后，通過急速地消耗吸藏于催化劑中的氧而抑制NOx的增加。
[0004]在專利文獻I中，在排氣凈化催化劑的溫度小于或等于閾值時，通過機械壓縮比的降低而實現(xiàn)催化劑溫度的升溫，但是，在燃料切斷時間較短的情況下、怠速停止時間較短等的情況下，還能夠想到如下狀況，即，催化劑溫度的降低幅度較小，另一方面，排氣凈化催化劑中的氧吸藏量變得足夠多。在這種情況下，上述專利文獻I的技術失去效果，在減少從內燃機排出的NOx這方面還存在改善的余地。
[0005]專利文獻1:日本特開2009-250163號公報

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明所涉及的可變壓縮比內燃機具有:可變壓縮比單元，其能夠對內燃機的機械壓縮比進行變更；以及氧吸藏量獲取單元，其求出在上述內燃機的排氣系統(tǒng)中設置的排氣凈化催化劑的氧吸藏量，該可變壓縮比內燃機的控制裝置與上述氧吸藏量相對應地對上述機械壓縮比進行變更。
[0007]例如，通過使機械壓縮比降低并使燃燒溫度降低，從而伴隨于燃燒的NOx的生成量本身減少，從燃燒室流入到排氣凈化催化劑的NOx量減少。因此，以與受到氧吸藏量影響的排氣凈化催化劑的實際的NOx凈化能力相對應的方式對機械壓縮比進行變更，由此能夠實現(xiàn)向外部排出的NOx排出量的降低。
[0008]根據(jù)本發(fā)明，在排氣凈化催化劑中的氧吸藏量較多且NOx凈化能力較低時，通過機械壓縮比的變更而抑制在燃燒室中產(chǎn)生的NOx，因此，向外部排出的NOx排出量降低。
【附圖說明】
[0009]圖1是表示本發(fā)明的一個實施例的結構說明圖。
[0010]圖2是關于該實施例的壓縮比控制的框圖。
[0011]圖3是表示該實施例的壓縮比控制的流程圖。
[0012]圖4是用于說明該實施例的作用的時序圖。
[0013]圖5是表示冷卻水溫上升的情況下的作用的例子的時序圖。
[0014]圖6是表示伴隨著燃料切斷以及燃料恢復的情況下的作用的例子的時序圖。
【具體實施方式】
[0015]圖1是表示具備本發(fā)明所涉及的控制裝置的可變壓縮比內燃機I的系統(tǒng)結構的結構說明圖。
[0016]內燃機I具備公知的可變壓縮比機構2，該可變壓縮比機構2通過多連桿式活塞曲柄機構的連桿幾何形狀的變更而使活塞上止點位置上下位移，為了連桿幾何形狀的變更即機械壓縮比的變更，具備例如由電動機等構成的壓縮比控制致動器3。
[0017]在該內燃機I的排氣系統(tǒng)中例如安裝由三元催化劑構成的排氣凈化催化劑4。另夕卜，除了具備加速器踏板傳感器5以及轉速傳感器6以外，還具備空氣流量計7、水溫傳感器8以及空燃比傳感器9等各種各樣的傳感器類，其中，作為內燃機I的運轉條件，加速器踏板傳感器5對由駕駛者操作的加速器踏板的開度(要求負荷tT)進行檢測，轉速傳感器6對內燃機I的轉速Ne進行檢測，空氣流量計7在進氣通路中對吸入空氣量Qa進行測量，水溫傳感器8對內燃機I的冷卻水溫進行檢測，空燃比傳感器9在排氣通路的排氣凈化催化劑4上游側對排氣空燃比進行測量。這些傳感器類的檢測信號輸入到發(fā)動機控制單元10，基于這些檢測信號而對控制機械壓縮比的壓縮比控制致動器3進行驅動，以使得成為目標壓縮比。
[0018]圖2示出利用上述發(fā)動機控制單元10實現(xiàn)的壓縮比控制的控制框圖?；灸繕藟嚎s比運算部11基于由加速器踏板傳感器5檢測出的要求負荷tT、和由轉速傳感器6檢測出的內燃機轉速Ne，對機械壓縮比的基本值即基本目標壓縮比btCR進行計算。氧吸藏量運算部12根據(jù)由空氣流量計7檢測出的吸入空氣量Qa、和由空燃比傳感器9檢測出的空燃比(A/F)，對此時排氣凈化催化劑4所吸藏的氧吸藏量rOS進行計算。如果作為排氣空燃比的稀空燃比的氣體流經(jīng)排氣凈化催化劑4，則氧吸藏量不斷增加，相反，如果作為排氣空燃比的濃空燃比的氣體流經(jīng)排氣凈化催化劑4，則氧吸藏量不斷減少，因此，根據(jù)吸入空氣量Qa和空燃比(A/F)能夠逐次求出氧吸藏量rOS。如后文所述，目標壓縮比校正部13基于上述的基本目標壓縮比btCR、氧吸藏量rOS以及冷卻水溫Tw而對校正后目標壓縮比(tCR)進行計算，并據(jù)此對壓縮比控制致動器3進行驅動。
[0019]圖3是表示上述發(fā)動機控制單元10中的壓縮比控制的處理的流程的流程圖。在步驟I中，分別讀入要求負荷tT、內燃機轉速Ne、吸入空氣量Qa、空燃比A/F、冷卻水溫Tw。在步驟2中，針對此時的要求負荷tT和內燃機轉速Ne，對預先作為關系圖而存儲的基本目標壓縮比btCR進行計算。在步驟3中，根據(jù)吸入空氣量Qa和空燃比A/F，對此時的排氣凈化催化劑4中的氧吸藏量rOS進行計算。
[0020]在下一個步驟4中，判定氧吸藏量rOS是否大于規(guī)定的閾值，如果大于閾值則進入步驟5，如果小于或等于閾值則進入步驟8。在步驟5中，判定與排氣凈化催化劑4的溫度相關的冷卻水溫Tw是否處于高溫側的第I閾值和低溫側的第2閾值之間，如果處于第I閾值和第2閾值之間則進入步驟6，在大于或等于第I閾值的情況下以及小于或等于第2閾值的情況下，進入步驟8。
[0021]在步驟6中，基于氧吸藏量rOS而對目標壓縮比校正值進行計算。在一個實施例中，相對于從氧吸藏量rOS減去上述閾值得到的差值成正比地對目標壓縮比校正值進行賦值。即，超過閾值的氧吸藏量rOS越大，對目標壓縮比校正值賦予越大的值。并且，在步驟7中，根據(jù)基本目標壓縮比btCR和目標壓縮比校正值而對最終的校正后目標壓縮比tCR進行計算。在一個實施例中，從基本目標壓縮比btCR減去目標壓縮比校正值，由此求出校正后目標壓縮比tCR。
[0022]另一方面，在步驟4或者步驟5中為NO時進入的步驟8中，將目標壓縮比校正值設為零，并進入步驟7。即，在該情況下，不進行基于氧吸藏量rOS的校正，基本目標壓縮比btCR直接成為最終的校正后目標壓縮比tCR。
[0023]接下來，基于圖4的時序圖對上述的壓縮比控制的作用進行說明。在該圖4中，假定冷卻水溫Tw在高溫側的第I閾值和低溫側的第2閾值之間大致保持恒定。此外，排氣凈化催化劑4中的氧吸藏量rOS，通過未圖示的其他處理流程的氧吸藏量控制即空燃比控制而維持在基本適當?shù)姆秶鷥龋瑘D4對氧吸藏量rOS因某種理由而以較大的幅度不斷增加的狀況進行說明。
[0024]如圖所示，逐漸增加的氧吸藏量rOS在時間tl超過規(guī)定的閾值。因此，在時間tl，開始進行使目標壓縮比tCR降低的校正，直至時間t2為止，伴隨著氧吸藏量rOS的增加，目標壓縮比tCR以與相對于閾值的差值成正比的目標壓縮比校正值而降低。在時間t2，通過未圖示的處理流程的氧吸藏量控制而濃空燃比化，由此，氧吸藏量rOS在此后逐漸減少。氧吸藏量rOS以該方式減少的結果，目標壓縮比校正值逐漸減小，因此，目標壓縮比tCR不斷上升而接近基本目標壓縮比btCR。在時間t3，氧吸藏量rOS低于閾值，因此，目標壓縮比校正值變?yōu)榱?，在時間t3之后，基本目標壓縮比btCR和校正后目標壓縮比tCR —致。此外，直至時間t4為止，持續(xù)進行濃空燃比化。
[0025]圖5是用于對基于冷卻水溫Tw的壓縮比校正的限制進行說明