エンジン制御装置
【課題】 機械的圧縮比が高い状態で、空気過剰率を高くすることにより、良好に燃費を低減する。
【解決手段】 エンジン（１）は、隙間容積及びピストン行程容積から定義される機械的圧縮比、吸気バルブのリフト特性、並びに燃焼室内の燃料混合気の空気過剰率を変更可能に構成されている。エンジン制御装置（３）は、リフト特性制御手段（３００）を備えている。このリフト特性制御手段（３００）は、機械的圧縮比がその可変範囲における中央値よりも高圧縮比側の所定値である高圧縮比状態にて、空気過剰率が第一の値である場合の方が、同空気過剰率が第一の値より低い第二の値である場合よりも、実圧縮比が低くなるように、吸気バルブ（１２３）のリフト特性を制御する。
【解決手段】 エンジン（１）は、隙間容積及びピストン行程容積から定義される機械的圧縮比、吸気バルブのリフト特性、並びに燃焼室内の燃料混合気の空気過剰率を変更可能に構成されている。エンジン制御装置（３）は、リフト特性制御手段（３００）を備えている。このリフト特性制御手段（３００）は、機械的圧縮比がその可変範囲における中央値よりも高圧縮比側の所定値である高圧縮比状態にて、空気過剰率が第一の値である場合の方が、同空気過剰率が第一の値より低い第二の値である場合よりも、実圧縮比が低くなるように、吸気バルブ（１２３）のリフト特性を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの運転を制御するエンジン制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、いわゆる可変圧縮比機構と可変動弁機構とを備えたエンジンが知られている（例えば、特開２００３−１９３８７２号公報、特開２００４−２１８５２２号公報、特開２００７−２３９５５０号公報、特開２００７−３０３４２３号公報、等参照。）。
【０００３】
前記可変圧縮比機構は、隙間容積を変更したり（例えば特開２００４−２１８５２２号公報等参照）ピストン行程容積を変更したり（例えば特開２００７−２３９５５０号公報等参照）することで、隙間容積とピストン行程容積との和を隙間容積で割った値として定義される機械的圧縮比（膨張比）を変更可能に構成されている。
【０００４】
低負荷運転領域においては、吸入空気量が少ないため、圧縮上死点での燃焼室内のガスの温度や圧力が低く、燃焼安定度が悪い。そこで、圧縮比が高く制御される。これにより、燃焼の安定が図られる。また、膨張比が高くなるので、熱効率が向上し、燃料消費量を低減することができる。一方、高負荷運転領域においては、吸入空気量が増加するとともに、前記燃焼室内のガス温度が上昇するため、異常燃焼（ノッキング）が発生しやすくなる。そこで、圧縮比が低く制御される。これにより、ノッキングが抑制されつつ、出力の向上が図られる。このように、低負荷運転領域では高圧縮比に、高負荷運転領域では低圧縮比に、それぞれ制御される。
【０００５】
前記可変動弁機構は、吸気バルブのリフト特性（タイミングやリフト量）を変更可能に構成されている。バルブタイミングに関しては、周知の通り、吸入空気の慣性等の影響で、前記吸気バルブの閉弁時期が吸気下死点よりも若干遅角側に設定された場合に、吸気効率が最も高くなる（このような最高効率が得られる遅角量はエンジン回転数等によって変化する）。よって、吸気効率が最高となる時期よりも前記閉弁時期をずらす（例えばより大きく遅角する）ことで、実圧縮比が低くされ得る。ここで、前記実圧縮比は、吸入空気に対する実効的な圧縮比であり、典型的には、吸入空気の圧縮開始時の前記燃焼室の容積を圧縮終了時の前記燃焼室の容積で割った値となる。
【０００６】
また、従来、理論空燃比よりもリーン側（空気過剰率が１より大）で燃焼を行うリーンバーン技術が知られている（例えば特開２００７−２３９５５０号公報等参照）。このリーンバーンは、通常、低負荷運転領域にて行われ、燃料消費性能の向上等の効果を有する。
【特許文献１】特開２００３−１９３８７２号公報
【特許文献２】特開２００４−２１８５２２号公報
【特許文献３】特開２００７−２３９５５０号公報
【特許文献４】特開２００７−３０３４２３号公報
【特許文献５】特開２００６−３２８９６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
例えば、前記可変圧縮比機構を備え且つリーンバーン運転可能な構成（例えば特開２００７−２３９５５０号公報等参照）においては、上述の通り、低負荷運転領域にて、高圧縮比運転及びリーンバーン運転が行われ得る。このため、高圧縮比状態でリーンバーン運転が行われると、高圧縮比化に伴う圧縮端温度の上昇により、前記燃焼室から排出されるガス中のＮＯｘ濃度が増加する。
【０００８】
このように、高圧縮比運転によりＮＯｘ濃度の増加が生じると、排気ガス浄化用触媒装置のＮＯｘ吸蔵性能が、その限界に早期に達することとなる。したがって、触媒性能を再生するためのいわゆるリッチスパイク処理（燃料混合気の空燃比を一時的に理論空燃比よりもリッチ側に設定する処理）を比較的高頻度で行う必要が生じる。すると、高圧縮比（及びリーンバーン）運転による燃費低減効果が、リッチスパイク処理によって相殺されてしまうこととなる。
【０００９】
本発明は、このような課題に対処するためになされたものである。すなわち、本発明の目的は、前記機械的圧縮比が高い状態で、前記空気過剰率を高くすることにより、良好に燃費を低減することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【００１０】
本発明のエンジン制御装置は、機械的圧縮比（上述のように隙間容積及びピストン行程容積から定義される）、吸気バルブのリフト特性（例えば前記吸気バルブの閉弁時期）、並びに燃焼室内の燃料混合気の空気過剰率（空燃比）を変更可能に構成されたエンジンの運転を制御するように構成されている。
【００１１】
前記機械的圧縮比は、例えば、クランクシャフトが回転可能に支持されたクランクケースと、シリンダヘッドが上端部に固定されたシリンダブロックとを、シリンダの中心軸に沿って相対移動させることで変更され得る。あるいは、前記機械的圧縮比は、コンロッド（ピストンと前記クランクシャフトとを連結する部材）が屈曲可能に構成されている場合に、このコンロッドの屈曲状態を変更することで変更され得る。
【００１２】
本発明の特徴は、前記エンジン制御装置が、以下のように前記リフト特性を制御するリフト特性制御手段を備えたことにある。
【００１３】
すなわち、本発明においては、前記リフト特性制御手段は、前記機械的圧縮比がその可変範囲における中央値よりも高圧縮比側の所定値である高圧縮比状態にて、前記空気過剰率が第一の値である場合の方が、同空気過剰率が前記第一の値より低い第二の値である場合よりも、実圧縮比が低くなるように前記リフト特性を制御する。
【００１４】
例えば、前記高圧縮比状態にて、前記空気過剰率が１を超える（例えば１．１以上の）前記第一の値であるリーン燃焼時の方が、同空気過剰率が１であるストイキ燃焼時よりも、実圧縮比が低くなるように前記リフト特性が制御される。
【００１５】
かかる構成によれば、前記機械的圧縮比が前記高圧縮比状態に設定された場合であっても、前記実圧縮比が低くされることで、圧縮端温度の上昇が抑制される。このため、前記高圧縮比状態にて前記空気過剰率を高くすることによる燃費の低減が、良好に行われ得る。すなわち、例えば、前記機械的圧縮比が高い状態で、燃費低減効果を減殺することなく、リーンバーン運転を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態（本願の出願時点において出願人が最良と考えている実施形態）について、図面を参照しつつ説明する。
【００１７】
なお、以下の実施形態に関する記載は、法令で要求されている明細書の記載要件（記述要件・実施可能要件）を満たすために、本発明の具体化の単なる一例を、可能な範囲で具体的に記述しているものにすぎない。よって、後述するように、本発明が、以下に説明する実施形態の具体的構成に何ら限定されるものではないことは、全く当然である。実施形態に対する変形例（modification）は、当該実施形態の説明中に挿入されると、首尾一貫した実施形態の説明の理解が妨げられるので、末尾にまとめて記載されている。
【００１８】
＜システムの全体構成＞
図１は、本発明の一実施形態が適用されたシステムＳ（車両等）の全体構成を示す概略図である。このシステムＳには、直列複数気筒のエンジン１が搭載されている（なお、図１には、気筒配列方向と直交する面によるエンジン１の側断面図が示されているものとする。）。このエンジン１には、吸排気通路２が接続されている。また、本実施形態のエンジン制御装置３は、エンジン１の運転を制御するように構成されている。
【００１９】
＜エンジン＞
エンジン１は、シリンダブロック１１と、シリンダヘッド１２と、クランクケース１３と、可変圧縮比機構１４と、を備えている。
【００２０】
シリンダブロック１１には、略円柱形状の貫通孔であるシリンダボア１１１が形成されている。シリンダボア１１１の内側には、ピストン１１２が、シリンダボア１１１の中心軸線であるシリンダ中心軸ＣＣＡに沿って往復移動可能に収容されている。
【００２１】
シリンダブロック１１の上端部（ピストン１１２の上死点側の、シリンダブロック１１の端部）には、シリンダヘッド１２が接合されている。シリンダヘッド１２は、シリンダブロック１１に対して相対移動しないように、シリンダブロック１１の前記上端部に対して、図示しないボルト等によって固定されている。
【００２２】
シリンダヘッド１２の下端部には、複数の凹部が、各シリンダボア１１１の上端部に対応する位置に設けられている。すなわち、シリンダヘッド１２がシリンダブロック１１に接合されて固定された状態における、ピストン１１２の頂面よりも上側（シリンダヘッド１２側）のシリンダボア１１１の内側の空間と、上述の凹部の内側（下側）の空間と、によって、燃焼室ＣＣが形成されている。この燃焼室ＣＣに連通するように、シリンダヘッド１２には、吸気ポート１２１及び排気ポート１２２が形成されている。
【００２３】
シリンダヘッド１２には、また、吸気バルブ１２３と、排気バルブ１２４と、可変吸気バルブタイミング装置１２５と、可変排気バルブタイミング装置１２６と、インジェクタ１２７と、が備えられている。
【００２４】
吸気バルブ１２３は、吸気ポート１２１と燃焼室ＣＣとの連通状態を制御するためのバルブである。排気バルブ１２４は、排気ポート１２２と燃焼室ＣＣとの連通状態を制御するためのバルブである。
【００２５】
可変吸気バルブタイミング装置１２５及び可変排気バルブタイミング装置１２６は、吸気バルブ１２３及び排気バルブ１２４の開閉タイミングを変更することで、実圧縮比を変更し得るように構成されている。かかる可変吸気バルブタイミング装置１２５及び可変排気バルブタイミング装置１２６の具体的な構成については周知なので、その説明を省略する。
【００２６】
インジェクタ１２７は、燃焼室ＣＣ内に供給するための燃料を、吸気ポート１２１内に噴射し得るように構成されている。
【００２７】
クランクケース１３内には、クランクシャフト１３１が回転可能に支持されている。クランクシャフト１３１は、気筒配列方向と平行に配置されている。このクランクシャフト１３１は、ピストン１１２のシリンダ中心軸ＣＣＡに沿った往復移動に基づいて回転駆動されるように、コンロッド１３２を介して、ピストン１１２と連結されている。
【００２８】
本実施形態の可変圧縮比機構１４は、シリンダブロック１１とシリンダヘッド１２との接合体を、クランクケース１３に対して、シリンダ中心軸ＣＣＡに沿って互いに相対移動させて、隙間容積を変更することで、機械的圧縮比を変更し得るように構成されている。
【００２９】
可変圧縮比機構１４は、特開２００３−２０６７７１号公報や特開２００７−８５３００号公報等に記載されているものと同様の構成を備えている。したがって、本明細書においては、この機構の詳細な説明は省略され、概要のみが説明されている。
【００３０】
可変圧縮比機構１４は、連結機構１４１と、駆動機構１４２と、を備えている。連結機構１４１は、シリンダブロック１１とクランクケース１３とを、シリンダ中心軸ＣＣＡに沿って互いに相対移動可能に連結するように構成されている。駆動機構１４２は、モータやギヤ機構等を備えていて、シリンダブロック１１とクランクケース１３とをシリンダ中心軸ＣＣＡに沿って（すなわち図中上下方向に沿って）互いに相対移動させ得るように構成されている。
【００３１】
＜吸排気通路＞
吸排気通路２は、インテークマニホールドやサージタンク等を含む吸気通路２０１と、エキゾーストマニホールドを含む排気通路２０２と、を含んでいて、吸気通路２０１は吸気ポート１２１と接続され、排気通路２０２は排気ポート１２２と接続されている。
【００３２】
吸気通路２０１には、スロットルバルブ２０３が介装されている。スロットルバルブ２０３は、ＤＣモータからなるスロットルバルブアクチュエータ２０４によって回転駆動されるように構成されている。
【００３３】
また、吸気通路２０１における、スロットルバルブ２０３とインジェクタ１２７との間の位置には、吸気流制御バルブ（ＳＣＶ）２０５が設けられている。吸気流制御バルブ２０５は、ＤＣモータからなるＳＣＶアクチュエータ２０６によって回転駆動されるように構成されている。この吸気流制御バルブ２０５は、スワールコントロールバルブ及び／又はタンブルコントロールバルブの機能を有するものであって、極めてリーンな燃料混合気でも燃焼室ＣＣ内にて良好に点火され得るように、ＳＣＶアクチュエータ２０６によって回転駆動されることで吸気ポート１２１及び燃焼室ＣＣ内に流入する吸入空気（燃料混合気）の流れの状態を制御して燃焼室ＣＣ内の燃料混合気を成層化すべく構成されている。
【００３４】
排気通路２０２は、排気ポート１２２を介して燃焼室ＣＣから排出される排気ガスの通路である。この排気通路２０２には、上流側触媒２０７及び下流側触媒２０８が介装されている。上流側触媒２０７及び下流側触媒２０８は、酸素吸蔵機能を有する三元触媒をその内部に備えていて、排気ガス中のＨＣ、ＣＯ、及びＮＯｘを浄化可能に構成されている。上流側触媒２０７は、下流側触媒２０８よりも、排気ガスの流動方向における上流側に設けられている。
【００３５】
＜エンジン制御装置＞
エンジン制御装置３は、本発明のリフト特性制御手段を構成する、エンジン電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ３００」と称する。）３００を備えている。
【００３６】
ＥＣＵ３００は、ＣＰＵ３０１と、ＲＯＭ３０２と、ＲＡＭ３０３と、バックアップＲＡＭ３０４と、インターフェース３０５と、バス３０６と、を備えている。ＣＰＵ３０１、ＲＯＭ３０２、ＲＡＭ３０３、バックアップＲＡＭ３０４、及びインターフェース３０５は、バス３０６によって互いに接続されている。
【００３７】
ＲＯＭ３０２には、ＣＰＵ３０１が実行するルーチン（プログラム）、及びこのルーチン実行の際に参照されるテーブル（ルックアップテーブル、マップ）やパラメータ等、が予め格納されている。ＲＡＭ３０３は、ＣＰＵ３０１がルーチンを実行する際に、必要に応じてデータを一時的に格納し得るように構成されている。バックアップＲＡＭ３０４は、電源が投入された状態でＣＰＵ３０１がルーチンを実行する際にデータが格納されるとともに、この格納されたデータが電源遮断後も保持され得るように構成されている。
【００３８】
インターフェース３０５は、後述する各種のセンサや出力部と電気回路的に接続されていて、これらからの信号をＣＰＵ３０１に伝達し得るように構成されている。また、インターフェース３０５は、可変吸気バルブタイミング装置１２５、可変排気バルブタイミング装置１２６、インジェクタ１２７、駆動機構１４２、等の動作部と電気回路的に接続されていて、これらの動作部を動作させるための動作信号をＣＰＵ３０１からこれらの動作部に伝達し得るように構成されている。すなわち、エンジン制御装置３は、インターフェース３０５を介して上述のセンサ等からの信号を受け取り、当該信号に応じたＣＰＵ３０１の演算結果に基づいて、上述の動作信号を各動作部に向けて送出するように構成されている。
【００３９】
＜＜各種センサ＞＞
冷却水温センサ３１１は、シリンダブロック１１に装着されている。この冷却水温センサ３１１は、シリンダブロック１１内の冷却水温Ｔｗに対応する信号を出力するように構成されている。
【００４０】
クランクポジションセンサ３１２は、クランクケース１３に装着されている。このクランクポジションセンサ３１２は、クランクシャフト１３１の回転角度に応じたパルスを有する波形の信号を出力するように構成されている。具体的には、クランクポジションセンサ３１２は、クランクシャフト１３１が１０°回転する毎に幅狭のパルスを有するとともに、クランクシャフト１３１が３６０°回転する毎に幅広のパルスを有する信号を出力するように構成されている。すなわち、クランクポジションセンサ３１２は、エンジン回転数Ｎｅに対応する信号を出力するように構成されている。
【００４１】
吸気カムポジションセンサ３１３及び排気カムポジションセンサ３１４は、シリンダヘッド１２に装着されている。吸気カムポジションセンサ３１３は、吸気バルブ１２３を往復移動させるための図示しない吸気カムシャフト（可変吸気バルブタイミング装置１２５に含まれている）の回転角度に応じたパルスを有する波形の信号を出力するように構成されている。排気カムポジションセンサ３１４も、同様に、図示しない排気カムシャフトの回転角度に応じたパルスを有する波形の信号を出力するように構成されている。
【００４２】
エアフローメータ３１５、吸気温センサ３１６、及びスロットルポジションセンサ３１７は、吸気通路２０１に装着されている。エアフローメータ３１５は、吸気通路２０１内を流れる吸入空気の質量流量である吸入空気流量Ｇａに対応する信号を出力するように構成されている。吸気温センサ３１６は、吸入空気の温度に対応する信号を出力するように構成されている。スロットルポジションセンサ３１７は、スロットルバルブ２０３の回転位相（スロットルバルブ開度ＴＡ）に対応する信号を出力するように構成されている。
【００４３】
上流側空燃比センサ３１８ａ及び下流側空燃比センサ３１８ｂは、排気通路２０２に介装されている。上流側空燃比センサ３１８ａは、上流側触媒２０７よりも排気ガスの流動方向における上流側に配置されている。下流側空燃比センサ３１８ｂは、上流側触媒２０７よりも排気ガスの流動方向における下流側であって、下流側触媒２０８よりも同方向における上流側に配置されている。
【００４４】
上流側空燃比センサ３１８ａは、幅広い空燃比の範囲で比較的リニアな出力特性を有する全領域型の空燃比センサである。具体的には、この上流側空燃比センサ３１８ａは、限界電流式酸素濃度センサから構成されている。
【００４５】
下流側空燃比センサ３１８ｂは、理論空燃比よりもリッチ側及びリーン側にてほぼ一定である一方で理論空燃比の前後において急変する出力特性を有する空燃比センサである。具体的には、この下流側空燃比センサ３１８ｂは、固体電解質型のジルコニア酸素センサから構成されている。
【００４６】
アクセル開度センサ３１９は、運転者によって操作されるアクセルペダル３２０の操作量Ａccpに対応する信号を出力するように構成されている。
【００４７】
車速出力部３２１は、図示しない車輪速センサからの矩形波パルス信号を処理することで、車速信号を生成するとともに、この信号をＥＣＵ３００に向けて出力するようになっている。
【００４８】
シフト情報出力部３２２は、図示しない変速機構の動作状態（シフト状態）に対応するシフト情報をＥＣＵ３００に向けて出力するようになっている。
【００４９】
＜動作の概要＞
本実施形態のシステムＳにおいては、エンジン制御装置３によって、以下の処理が行われる。
【００５０】
＜＜空燃比制御＞＞
車速、シフト状態、エンジン負荷、冷却水温、スロットルバルブ開度、等の運転状態に基づいて、目標空燃比が設定される。続いて、設定された目標空燃比と、吸入空気流量等と、に基づいて、インジェクタ１２７から噴射される燃料量の基本値（基本燃料噴射量）が取得される。
【００５１】
エンジン１の始動直後で上流側空燃比センサ３１８ａ及び下流側空燃比センサ３１８ｂが充分に暖機されていない場合等、所定のフィードバック制御条件が成立していない場合は、基本燃料噴射量に基づくオープンループ制御が行われる（このオープンループ制御では学習補正係数に基づく学習制御が行われ得る）。
【００５２】
これらのセンサの活性化後にフィードバック制御条件が成立した場合は、基本燃料噴射量が、上流側空燃比センサ３１８ａ及び下流側空燃比センサ３１８ｂからの出力に基づいてフィードバック補正されることで、インジェクタ１２７からの実際の燃料噴射量（指令燃料噴射量）が取得される。また、上流側空燃比センサ３１８ａ及び下流側空燃比センサ３１８ｂからの出力に基づいて、上述のオープンループ制御の際の学習補正係数を取得するための空燃比学習が行われる。
【００５３】
上述の目標空燃比は、通常は理論空燃比に設定される。一方、必要に応じて、理論空燃比からリッチ側あるいはリーン側にシフトした値に目標空燃比が設定され得る。
【００５４】
例えば、暖機完了後、所定の車速及び回転数の範囲（これらは上述のシフト状態に応じて異なる）にて、低〜中負荷運転領域にある場合、リーンバーン運転が行われる。このリーンバーン運転時においては、目標空燃比が１６（空気過剰率が１．１）程度あるいはそれ以上に設定される。一方、急加速時等においては、目標空燃比が理論空燃比よりもリッチ（空気過剰率が１未満）に設定される。その他の場合においては、目標空燃比が理論空燃比（空気過剰率が１）に設定される（ストイキ運転）。
【００５５】
＜＜圧縮比制御＞＞
運転状態に基づいて、可変圧縮比機構１４により、機械的圧縮比が設定される。すなわち、上述のように、低負荷運転領域においては、機械的圧縮比が高く設定されることで、燃焼の安定及び燃費の向上が図られる。一方、高負荷運転領域においては、機械的圧縮比が低く設定されることで、ノッキングが抑制されつつ、出力の向上が図られる。
【００５６】
ここで、本実施形態においては、機械的圧縮比が（可変範囲における中央値よりも）高く設定された状態で、リーンバーン運転が行われる場合に、同一の機械的圧縮比設定状態におけるストイキ運転時よりも実圧縮比が低くなってＮＯｘ発生が抑制されるように、可変吸気バルブタイミング装置１２５により吸気バルブ１２３の閉弁タイミングが設定される（吸気ＶＶＴによる実圧縮比制御）。
【００５７】
＜動作の詳細＞
次に、図１に示されている本実施形態のエンジン制御装置３の動作の具体例について、フローチャートを用いて説明する。なお、以下の説明及び図面において、「ステップ」は“Ｓ”と略記されている。
【００５８】
ＣＰＵ３０１は、図２に示されているＶＶＴ制御ルーチン２００を、所定タイミング毎に実行する。このルーチン２００が起動されると、まず、Ｓ２１０にて、車速、シフト状態、エンジン負荷、冷却水温、スロットルバルブ開度、等の運転状態が取得される。
【００５９】
次に、Ｓ２２０にて、これらの運転状態と、当該運転状態に基づいて他のルーチンによって設定された機械的圧縮比と、ＲＯＭ３０２に格納された所定のマップと、に基づいて、吸気バルブ１２３の閉弁時期θｃが設定される。このマップにより設定される閉弁時期θｃは、上述のように、吸気下死点よりも若干遅角したタイミングに設定されている。すなわち、閉弁時期θｃを設定するためのマップは、上述の運転状態等に応じて吸気効率が最も高くなるように、実験あるいは計算機シミュレーションによって予め求められたものである。
【００６０】
続いて、Ｓ２３０にて、機械的圧縮比εが、その可変範囲における中央値εｃ以下であるか否かが判定される。
【００６１】
機械的圧縮比εが中央値εｃ以下である場合（Ｓ２３０＝Ｙｅｓ）、上述のように吸気バルブ１２３の閉弁時期θｃが設定された状態で本ルーチンが一旦終了する。すなわち、上述のＳ２２０にて設定された閉弁時期θｃで、吸気バルブ１２３の開閉が行われる。
【００６２】
機械的圧縮比εが中央値εｃより高い場合（Ｓ２３０＝Ｎｏ）、処理がＳ２４０に進行し、所定のリーンバーン運転条件が成立しているか否かが判定される。リーンバーン運転条件が成立していない場合（Ｓ２４０＝Ｎｏ）、処理がＳ２５０に進行せず、本ルーチンが一旦終了する。
【００６３】
一方、リーンバーン運転条件が成立している場合（Ｓ２４０＝Ｙｅｓ）、処理がＳ２５０に進行し、その後、本ルーチンが一旦終了する。Ｓ２５０においては、閉弁時期θｃが、Ｓ２２０にて設定されたタイミングからさらに遅角される。すなわち、閉弁時期θｃが、Ｓ２２０にて設定されたタイミングよりも、吸気下死点からさらに遠ざけられる。これにより、高機械的圧縮比リーンバーン運転にて、同一の機械的圧縮比設定状態におけるストイキ運転時よりも、実圧縮比が低くなるように閉弁時期θｃが制御され、圧縮端温度の上昇抑制及びＮＯｘ発生量抑制が実現される。
【００６４】
＜実施形態の構成による効果＞
上述の動作説明において記述した通り、本実施形態においては、高圧縮比側の所定の機械的圧縮比にて、空気過剰率が１を超える（例えば１．１以上の）リーンバーン運転時の方が、空気過剰率が１であるストイキ運転時よりも、実圧縮比が低くなるように、吸気バルブ１２３のリフト特性が制御される。
【００６５】
これにより、リーンバーン運転時に機械的圧縮比が高く設定された場合であっても、実圧縮比が低くされることで、圧縮端温度の上昇が抑制され、ＮＯｘ発生が抑制される。よって、燃費低減効果を減殺することなく（過剰なリッチスパイク処理を介入させることなく）、機械的圧縮比が高く設定された状態でリーンバーン運転を行うことができる。すなわち、機械的圧縮比が高く設定された状態にて空気過剰率を高くすることによる燃費の低減が、良好に行われ得る。
【００６６】
＜変形例の例示列挙＞
なお、上述の実施形態は、上述した通り、出願人が本願の出願時点において最良であると考えた本発明の具体的構成例を単に例示したものにすぎないのであって、本発明はもとより上述の実施形態によって何ら限定されるべきものではない。よって、上述の実施形態に示された具体的構成に対して、本発明の本質的部分を変更しない範囲内において、種々の変形が施され得ることは、当然である。
【００６７】
以下、変形例について幾つか例示する。ここで、以下の変形例の説明において、上述の実施形態における各構成要素と同様の構成・機能を有する構成要素については、当該変形例においても同一の名称及び同一の符号が付されているものとする。そして、当該構成要素の説明については、上述の実施形態における説明が、矛盾しない範囲で適宜援用され得るものとする。
【００６８】
もっとも、変形例とて、下記のものに限定されるものではないことは、いうまでもない。本発明を、上述の実施形態や下記変形例の記載に基づいて限定解釈することは、（特に先願主義の下で出願を急ぐ）出願人の利益を不当に害する反面、模倣者を不当に利するものであって、許されない。
【００６９】
また、上述の実施形態の構成、及び下記の各変形例に記載された構成は、技術的に矛盾しない範囲において、適宜複合して適用され得ることも、いうまでもない。
【００７０】
（１）本発明は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、メタノールエンジン、バイオエタノールエンジン、その他の任意のタイプの内燃機関に適用され得る。気筒数、気筒配列方式（直列、Ｖ型、水平対向）、燃料噴射方式（ポート噴射、筒内直接噴射）も、特に限定はない。
【００７１】
（２）本発明は、上述の具体的動作態様に限定されない。例えば、上述のフローチャートの説明において、高圧縮比状態（Ｓ２３０＝Ｙｅｓ）ではあるがリーンバーン運転時ではない場合（Ｓ２４０＝Ｎｏ）、Ｓ２５０におけるΔθｃよりも少なめの量で閉弁時期θｃが遅角されてもよい。これにより、低〜中負荷におけるストイキ運転中におけるＮＯｘの発生が効果的に抑制され得る。
【００７２】
あるいは、Ｓ２３０における中央値εｃに代えて、同中央値εｃよりも高圧縮比側の所定値εｈ、あるいは同中央値εｃよりも若干低圧縮比側の所定値εｌが用いられ得る。
【００７３】
（３）可変圧縮比機構１４を含むエンジン１の構成も、上述の実施形態のものに限定されない。例えば、コンロッド１３２がマルチリンク構造を有していて、このコンロッド１３２の屈曲状態が変更されることで機械的圧縮比が変更されるように、エンジン１が構成されていても、本発明は良好に適用される。
【００７４】
また、実圧縮比の変更も、吸気バルブ１２３の閉弁時期の変更に限定されない。
【００７５】
（４）一般に、空燃比が１６以上（空気過剰率が１．１以上）になると、空燃比がリーンになるほど（空気過剰率が大きくなるほど）ＮＯｘの発生量が少なくなる。よって、リーンバーン運転は、空燃比が１６以上（空気過剰率が１．１以上）となるように行われることが好適である。
【００７６】
また、機械的圧縮比が高くなるほど、リーンリミットが高くなる。よって、機械的圧縮比が高くなるほど空気過剰率が高くなるように、リーンバーン運転が行われることが好適である。
【００７７】
（５）その他、特段に言及されていない変形例についても、本発明の本質的部分を変更しない範囲内において、本発明の技術的範囲に含まれることは当然である。
【００７８】
さらに、本発明の課題を解決するための手段を構成する各要素における、作用・機能的に表現されている要素は、上述の実施形態や変形例にて開示されている具体的構造の他、当該作用・機能を実現可能ないかなる構造をも含む。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の一実施形態が適用されたシステム（車両等）の全体構成を示す概略図である。
【図２】図１に示されている本実施形態のエンジン制御装置の動作（ＶＶＴ制御）の具体例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８０】
Ｓ…システム
１…エンジン
１１…シリンダブロック １１１…シリンダボア １２…シリンダヘッド
１２５…可変吸気バルブタイミング装置 １２７…インジェクタ
１３…クランクケース １３１…クランクシャフト １３２…コンロッド
１４…可変圧縮比機構 １４１…連結機構 １４２…駆動機構
２…吸排気通路 ２０５…吸気流制御バルブ
３…エンジン制御装置 ３００…ＥＣＵ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの運転を制御するエンジン制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、いわゆる可変圧縮比機構と可変動弁機構とを備えたエンジンが知られている（例えば、特開２００３−１９３８７２号公報、特開２００４−２１８５２２号公報、特開２００７−２３９５５０号公報、特開２００７−３０３４２３号公報、等参照。）。
【０００３】
前記可変圧縮比機構は、隙間容積を変更したり（例えば特開２００４−２１８５２２号公報等参照）ピストン行程容積を変更したり（例えば特開２００７−２３９５５０号公報等参照）することで、隙間容積とピストン行程容積との和を隙間容積で割った値として定義される機械的圧縮比（膨張比）を変更可能に構成されている。
【０００４】
低負荷運転領域においては、吸入空気量が少ないため、圧縮上死点での燃焼室内のガスの温度や圧力が低く、燃焼安定度が悪い。そこで、圧縮比が高く制御される。これにより、燃焼の安定が図られる。また、膨張比が高くなるので、熱効率が向上し、燃料消費量を低減することができる。一方、高負荷運転領域においては、吸入空気量が増加するとともに、前記燃焼室内のガス温度が上昇するため、異常燃焼（ノッキング）が発生しやすくなる。そこで、圧縮比が低く制御される。これにより、ノッキングが抑制されつつ、出力の向上が図られる。このように、低負荷運転領域では高圧縮比に、高負荷運転領域では低圧縮比に、それぞれ制御される。
【０００５】
前記可変動弁機構は、吸気バルブのリフト特性（タイミングやリフト量）を変更可能に構成されている。バルブタイミングに関しては、周知の通り、吸入空気の慣性等の影響で、前記吸気バルブの閉弁時期が吸気下死点よりも若干遅角側に設定された場合に、吸気効率が最も高くなる（このような最高効率が得られる遅角量はエンジン回転数等によって変化する）。よって、吸気効率が最高となる時期よりも前記閉弁時期をずらす（例えばより大きく遅角する）ことで、実圧縮比が低くされ得る。ここで、前記実圧縮比は、吸入空気に対する実効的な圧縮比であり、典型的には、吸入空気の圧縮開始時の前記燃焼室の容積を圧縮終了時の前記燃焼室の容積で割った値となる。
【０００６】
また、従来、理論空燃比よりもリーン側（空気過剰率が１より大）で燃焼を行うリーンバーン技術が知られている（例えば特開２００７−２３９５５０号公報等参照）。このリーンバーンは、通常、低負荷運転領域にて行われ、燃料消費性能の向上等の効果を有する。
【特許文献１】特開２００３−１９３８７２号公報
【特許文献２】特開２００４−２１８５２２号公報
【特許文献３】特開２００７−２３９５５０号公報
【特許文献４】特開２００７−３０３４２３号公報
【特許文献５】特開２００６−３２８９６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
例えば、前記可変圧縮比機構を備え且つリーンバーン運転可能な構成（例えば特開２００７−２３９５５０号公報等参照）においては、上述の通り、低負荷運転領域にて、高圧縮比運転及びリーンバーン運転が行われ得る。このため、高圧縮比状態でリーンバーン運転が行われると、高圧縮比化に伴う圧縮端温度の上昇により、前記燃焼室から排出されるガス中のＮＯｘ濃度が増加する。
【０００８】
このように、高圧縮比運転によりＮＯｘ濃度の増加が生じると、排気ガス浄化用触媒装置のＮＯｘ吸蔵性能が、その限界に早期に達することとなる。したがって、触媒性能を再生するためのいわゆるリッチスパイク処理（燃料混合気の空燃比を一時的に理論空燃比よりもリッチ側に設定する処理）を比較的高頻度で行う必要が生じる。すると、高圧縮比（及びリーンバーン）運転による燃費低減効果が、リッチスパイク処理によって相殺されてしまうこととなる。
【０００９】
本発明は、このような課題に対処するためになされたものである。すなわち、本発明の目的は、前記機械的圧縮比が高い状態で、前記空気過剰率を高くすることにより、良好に燃費を低減することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【００１０】
本発明のエンジン制御装置は、機械的圧縮比（上述のように隙間容積及びピストン行程容積から定義される）、吸気バルブのリフト特性（例えば前記吸気バルブの閉弁時期）、並びに燃焼室内の燃料混合気の空気過剰率（空燃比）を変更可能に構成されたエンジンの運転を制御するように構成されている。
【００１１】
前記機械的圧縮比は、例えば、クランクシャフトが回転可能に支持されたクランクケースと、シリンダヘッドが上端部に固定されたシリンダブロックとを、シリンダの中心軸に沿って相対移動させることで変更され得る。あるいは、前記機械的圧縮比は、コンロッド（ピストンと前記クランクシャフトとを連結する部材）が屈曲可能に構成されている場合に、このコンロッドの屈曲状態を変更することで変更され得る。
【００１２】
本発明の特徴は、前記エンジン制御装置が、以下のように前記リフト特性を制御するリフト特性制御手段を備えたことにある。
【００１３】
すなわち、本発明においては、前記リフト特性制御手段は、前記機械的圧縮比がその可変範囲における中央値よりも高圧縮比側の所定値である高圧縮比状態にて、前記空気過剰率が第一の値である場合の方が、同空気過剰率が前記第一の値より低い第二の値である場合よりも、実圧縮比が低くなるように前記リフト特性を制御する。
【００１４】
例えば、前記高圧縮比状態にて、前記空気過剰率が１を超える（例えば１．１以上の）前記第一の値であるリーン燃焼時の方が、同空気過剰率が１であるストイキ燃焼時よりも、実圧縮比が低くなるように前記リフト特性が制御される。
【００１５】
かかる構成によれば、前記機械的圧縮比が前記高圧縮比状態に設定された場合であっても、前記実圧縮比が低くされることで、圧縮端温度の上昇が抑制される。このため、前記高圧縮比状態にて前記空気過剰率を高くすることによる燃費の低減が、良好に行われ得る。すなわち、例えば、前記機械的圧縮比が高い状態で、燃費低減効果を減殺することなく、リーンバーン運転を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態（本願の出願時点において出願人が最良と考えている実施形態）について、図面を参照しつつ説明する。
【００１７】
なお、以下の実施形態に関する記載は、法令で要求されている明細書の記載要件（記述要件・実施可能要件）を満たすために、本発明の具体化の単なる一例を、可能な範囲で具体的に記述しているものにすぎない。よって、後述するように、本発明が、以下に説明する実施形態の具体的構成に何ら限定されるものではないことは、全く当然である。実施形態に対する変形例（modification）は、当該実施形態の説明中に挿入されると、首尾一貫した実施形態の説明の理解が妨げられるので、末尾にまとめて記載されている。
【００１８】
＜システムの全体構成＞
図１は、本発明の一実施形態が適用されたシステムＳ（車両等）の全体構成を示す概略図である。このシステムＳには、直列複数気筒のエンジン１が搭載されている（なお、図１には、気筒配列方向と直交する面によるエンジン１の側断面図が示されているものとする。）。このエンジン１には、吸排気通路２が接続されている。また、本実施形態のエンジン制御装置３は、エンジン１の運転を制御するように構成されている。
【００１９】
＜エンジン＞
エンジン１は、シリンダブロック１１と、シリンダヘッド１２と、クランクケース１３と、可変圧縮比機構１４と、を備えている。
【００２０】
シリンダブロック１１には、略円柱形状の貫通孔であるシリンダボア１１１が形成されている。シリンダボア１１１の内側には、ピストン１１２が、シリンダボア１１１の中心軸線であるシリンダ中心軸ＣＣＡに沿って往復移動可能に収容されている。
【００２１】
シリンダブロック１１の上端部（ピストン１１２の上死点側の、シリンダブロック１１の端部）には、シリンダヘッド１２が接合されている。シリンダヘッド１２は、シリンダブロック１１に対して相対移動しないように、シリンダブロック１１の前記上端部に対して、図示しないボルト等によって固定されている。
【００２２】
シリンダヘッド１２の下端部には、複数の凹部が、各シリンダボア１１１の上端部に対応する位置に設けられている。すなわち、シリンダヘッド１２がシリンダブロック１１に接合されて固定された状態における、ピストン１１２の頂面よりも上側（シリンダヘッド１２側）のシリンダボア１１１の内側の空間と、上述の凹部の内側（下側）の空間と、によって、燃焼室ＣＣが形成されている。この燃焼室ＣＣに連通するように、シリンダヘッド１２には、吸気ポート１２１及び排気ポート１２２が形成されている。
【００２３】
シリンダヘッド１２には、また、吸気バルブ１２３と、排気バルブ１２４と、可変吸気バルブタイミング装置１２５と、可変排気バルブタイミング装置１２６と、インジェクタ１２７と、が備えられている。
【００２４】
吸気バルブ１２３は、吸気ポート１２１と燃焼室ＣＣとの連通状態を制御するためのバルブである。排気バルブ１２４は、排気ポート１２２と燃焼室ＣＣとの連通状態を制御するためのバルブである。
【００２５】
可変吸気バルブタイミング装置１２５及び可変排気バルブタイミング装置１２６は、吸気バルブ１２３及び排気バルブ１２４の開閉タイミングを変更することで、実圧縮比を変更し得るように構成されている。かかる可変吸気バルブタイミング装置１２５及び可変排気バルブタイミング装置１２６の具体的な構成については周知なので、その説明を省略する。
【００２６】
インジェクタ１２７は、燃焼室ＣＣ内に供給するための燃料を、吸気ポート１２１内に噴射し得るように構成されている。
【００２７】
クランクケース１３内には、クランクシャフト１３１が回転可能に支持されている。クランクシャフト１３１は、気筒配列方向と平行に配置されている。このクランクシャフト１３１は、ピストン１１２のシリンダ中心軸ＣＣＡに沿った往復移動に基づいて回転駆動されるように、コンロッド１３２を介して、ピストン１１２と連結されている。
【００２８】
本実施形態の可変圧縮比機構１４は、シリンダブロック１１とシリンダヘッド１２との接合体を、クランクケース１３に対して、シリンダ中心軸ＣＣＡに沿って互いに相対移動させて、隙間容積を変更することで、機械的圧縮比を変更し得るように構成されている。
【００２９】
可変圧縮比機構１４は、特開２００３−２０６７７１号公報や特開２００７−８５３００号公報等に記載されているものと同様の構成を備えている。したがって、本明細書においては、この機構の詳細な説明は省略され、概要のみが説明されている。
【００３０】
可変圧縮比機構１４は、連結機構１４１と、駆動機構１４２と、を備えている。連結機構１４１は、シリンダブロック１１とクランクケース１３とを、シリンダ中心軸ＣＣＡに沿って互いに相対移動可能に連結するように構成されている。駆動機構１４２は、モータやギヤ機構等を備えていて、シリンダブロック１１とクランクケース１３とをシリンダ中心軸ＣＣＡに沿って（すなわち図中上下方向に沿って）互いに相対移動させ得るように構成されている。
【００３１】
＜吸排気通路＞
吸排気通路２は、インテークマニホールドやサージタンク等を含む吸気通路２０１と、エキゾーストマニホールドを含む排気通路２０２と、を含んでいて、吸気通路２０１は吸気ポート１２１と接続され、排気通路２０２は排気ポート１２２と接続されている。
【００３２】
吸気通路２０１には、スロットルバルブ２０３が介装されている。スロットルバルブ２０３は、ＤＣモータからなるスロットルバルブアクチュエータ２０４によって回転駆動されるように構成されている。
【００３３】
また、吸気通路２０１における、スロットルバルブ２０３とインジェクタ１２７との間の位置には、吸気流制御バルブ（ＳＣＶ）２０５が設けられている。吸気流制御バルブ２０５は、ＤＣモータからなるＳＣＶアクチュエータ２０６によって回転駆動されるように構成されている。この吸気流制御バルブ２０５は、スワールコントロールバルブ及び／又はタンブルコントロールバルブの機能を有するものであって、極めてリーンな燃料混合気でも燃焼室ＣＣ内にて良好に点火され得るように、ＳＣＶアクチュエータ２０６によって回転駆動されることで吸気ポート１２１及び燃焼室ＣＣ内に流入する吸入空気（燃料混合気）の流れの状態を制御して燃焼室ＣＣ内の燃料混合気を成層化すべく構成されている。
【００３４】
排気通路２０２は、排気ポート１２２を介して燃焼室ＣＣから排出される排気ガスの通路である。この排気通路２０２には、上流側触媒２０７及び下流側触媒２０８が介装されている。上流側触媒２０７及び下流側触媒２０８は、酸素吸蔵機能を有する三元触媒をその内部に備えていて、排気ガス中のＨＣ、ＣＯ、及びＮＯｘを浄化可能に構成されている。上流側触媒２０７は、下流側触媒２０８よりも、排気ガスの流動方向における上流側に設けられている。
【００３５】
＜エンジン制御装置＞
エンジン制御装置３は、本発明のリフト特性制御手段を構成する、エンジン電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ３００」と称する。）３００を備えている。
【００３６】
ＥＣＵ３００は、ＣＰＵ３０１と、ＲＯＭ３０２と、ＲＡＭ３０３と、バックアップＲＡＭ３０４と、インターフェース３０５と、バス３０６と、を備えている。ＣＰＵ３０１、ＲＯＭ３０２、ＲＡＭ３０３、バックアップＲＡＭ３０４、及びインターフェース３０５は、バス３０６によって互いに接続されている。
【００３７】
ＲＯＭ３０２には、ＣＰＵ３０１が実行するルーチン（プログラム）、及びこのルーチン実行の際に参照されるテーブル（ルックアップテーブル、マップ）やパラメータ等、が予め格納されている。ＲＡＭ３０３は、ＣＰＵ３０１がルーチンを実行する際に、必要に応じてデータを一時的に格納し得るように構成されている。バックアップＲＡＭ３０４は、電源が投入された状態でＣＰＵ３０１がルーチンを実行する際にデータが格納されるとともに、この格納されたデータが電源遮断後も保持され得るように構成されている。
【００３８】
インターフェース３０５は、後述する各種のセンサや出力部と電気回路的に接続されていて、これらからの信号をＣＰＵ３０１に伝達し得るように構成されている。また、インターフェース３０５は、可変吸気バルブタイミング装置１２５、可変排気バルブタイミング装置１２６、インジェクタ１２７、駆動機構１４２、等の動作部と電気回路的に接続されていて、これらの動作部を動作させるための動作信号をＣＰＵ３０１からこれらの動作部に伝達し得るように構成されている。すなわち、エンジン制御装置３は、インターフェース３０５を介して上述のセンサ等からの信号を受け取り、当該信号に応じたＣＰＵ３０１の演算結果に基づいて、上述の動作信号を各動作部に向けて送出するように構成されている。
【００３９】
＜＜各種センサ＞＞
冷却水温センサ３１１は、シリンダブロック１１に装着されている。この冷却水温センサ３１１は、シリンダブロック１１内の冷却水温Ｔｗに対応する信号を出力するように構成されている。
【００４０】
クランクポジションセンサ３１２は、クランクケース１３に装着されている。このクランクポジションセンサ３１２は、クランクシャフト１３１の回転角度に応じたパルスを有する波形の信号を出力するように構成されている。具体的には、クランクポジションセンサ３１２は、クランクシャフト１３１が１０°回転する毎に幅狭のパルスを有するとともに、クランクシャフト１３１が３６０°回転する毎に幅広のパルスを有する信号を出力するように構成されている。すなわち、クランクポジションセンサ３１２は、エンジン回転数Ｎｅに対応する信号を出力するように構成されている。
【００４１】
吸気カムポジションセンサ３１３及び排気カムポジションセンサ３１４は、シリンダヘッド１２に装着されている。吸気カムポジションセンサ３１３は、吸気バルブ１２３を往復移動させるための図示しない吸気カムシャフト（可変吸気バルブタイミング装置１２５に含まれている）の回転角度に応じたパルスを有する波形の信号を出力するように構成されている。排気カムポジションセンサ３１４も、同様に、図示しない排気カムシャフトの回転角度に応じたパルスを有する波形の信号を出力するように構成されている。
【００４２】
エアフローメータ３１５、吸気温センサ３１６、及びスロットルポジションセンサ３１７は、吸気通路２０１に装着されている。エアフローメータ３１５は、吸気通路２０１内を流れる吸入空気の質量流量である吸入空気流量Ｇａに対応する信号を出力するように構成されている。吸気温センサ３１６は、吸入空気の温度に対応する信号を出力するように構成されている。スロットルポジションセンサ３１７は、スロットルバルブ２０３の回転位相（スロットルバルブ開度ＴＡ）に対応する信号を出力するように構成されている。
【００４３】
上流側空燃比センサ３１８ａ及び下流側空燃比センサ３１８ｂは、排気通路２０２に介装されている。上流側空燃比センサ３１８ａは、上流側触媒２０７よりも排気ガスの流動方向における上流側に配置されている。下流側空燃比センサ３１８ｂは、上流側触媒２０７よりも排気ガスの流動方向における下流側であって、下流側触媒２０８よりも同方向における上流側に配置されている。
【００４４】
上流側空燃比センサ３１８ａは、幅広い空燃比の範囲で比較的リニアな出力特性を有する全領域型の空燃比センサである。具体的には、この上流側空燃比センサ３１８ａは、限界電流式酸素濃度センサから構成されている。
【００４５】
下流側空燃比センサ３１８ｂは、理論空燃比よりもリッチ側及びリーン側にてほぼ一定である一方で理論空燃比の前後において急変する出力特性を有する空燃比センサである。具体的には、この下流側空燃比センサ３１８ｂは、固体電解質型のジルコニア酸素センサから構成されている。
【００４６】
アクセル開度センサ３１９は、運転者によって操作されるアクセルペダル３２０の操作量Ａccpに対応する信号を出力するように構成されている。
【００４７】
車速出力部３２１は、図示しない車輪速センサからの矩形波パルス信号を処理することで、車速信号を生成するとともに、この信号をＥＣＵ３００に向けて出力するようになっている。
【００４８】
シフト情報出力部３２２は、図示しない変速機構の動作状態（シフト状態）に対応するシフト情報をＥＣＵ３００に向けて出力するようになっている。
【００４９】
＜動作の概要＞
本実施形態のシステムＳにおいては、エンジン制御装置３によって、以下の処理が行われる。
【００５０】
＜＜空燃比制御＞＞
車速、シフト状態、エンジン負荷、冷却水温、スロットルバルブ開度、等の運転状態に基づいて、目標空燃比が設定される。続いて、設定された目標空燃比と、吸入空気流量等と、に基づいて、インジェクタ１２７から噴射される燃料量の基本値（基本燃料噴射量）が取得される。
【００５１】
エンジン１の始動直後で上流側空燃比センサ３１８ａ及び下流側空燃比センサ３１８ｂが充分に暖機されていない場合等、所定のフィードバック制御条件が成立していない場合は、基本燃料噴射量に基づくオープンループ制御が行われる（このオープンループ制御では学習補正係数に基づく学習制御が行われ得る）。
【００５２】
これらのセンサの活性化後にフィードバック制御条件が成立した場合は、基本燃料噴射量が、上流側空燃比センサ３１８ａ及び下流側空燃比センサ３１８ｂからの出力に基づいてフィードバック補正されることで、インジェクタ１２７からの実際の燃料噴射量（指令燃料噴射量）が取得される。また、上流側空燃比センサ３１８ａ及び下流側空燃比センサ３１８ｂからの出力に基づいて、上述のオープンループ制御の際の学習補正係数を取得するための空燃比学習が行われる。
【００５３】
上述の目標空燃比は、通常は理論空燃比に設定される。一方、必要に応じて、理論空燃比からリッチ側あるいはリーン側にシフトした値に目標空燃比が設定され得る。
【００５４】
例えば、暖機完了後、所定の車速及び回転数の範囲（これらは上述のシフト状態に応じて異なる）にて、低〜中負荷運転領域にある場合、リーンバーン運転が行われる。このリーンバーン運転時においては、目標空燃比が１６（空気過剰率が１．１）程度あるいはそれ以上に設定される。一方、急加速時等においては、目標空燃比が理論空燃比よりもリッチ（空気過剰率が１未満）に設定される。その他の場合においては、目標空燃比が理論空燃比（空気過剰率が１）に設定される（ストイキ運転）。
【００５５】
＜＜圧縮比制御＞＞
運転状態に基づいて、可変圧縮比機構１４により、機械的圧縮比が設定される。すなわち、上述のように、低負荷運転領域においては、機械的圧縮比が高く設定されることで、燃焼の安定及び燃費の向上が図られる。一方、高負荷運転領域においては、機械的圧縮比が低く設定されることで、ノッキングが抑制されつつ、出力の向上が図られる。
【００５６】
ここで、本実施形態においては、機械的圧縮比が（可変範囲における中央値よりも）高く設定された状態で、リーンバーン運転が行われる場合に、同一の機械的圧縮比設定状態におけるストイキ運転時よりも実圧縮比が低くなってＮＯｘ発生が抑制されるように、可変吸気バルブタイミング装置１２５により吸気バルブ１２３の閉弁タイミングが設定される（吸気ＶＶＴによる実圧縮比制御）。
【００５７】
＜動作の詳細＞
次に、図１に示されている本実施形態のエンジン制御装置３の動作の具体例について、フローチャートを用いて説明する。なお、以下の説明及び図面において、「ステップ」は“Ｓ”と略記されている。
【００５８】
ＣＰＵ３０１は、図２に示されているＶＶＴ制御ルーチン２００を、所定タイミング毎に実行する。このルーチン２００が起動されると、まず、Ｓ２１０にて、車速、シフト状態、エンジン負荷、冷却水温、スロットルバルブ開度、等の運転状態が取得される。
【００５９】
次に、Ｓ２２０にて、これらの運転状態と、当該運転状態に基づいて他のルーチンによって設定された機械的圧縮比と、ＲＯＭ３０２に格納された所定のマップと、に基づいて、吸気バルブ１２３の閉弁時期θｃが設定される。このマップにより設定される閉弁時期θｃは、上述のように、吸気下死点よりも若干遅角したタイミングに設定されている。すなわち、閉弁時期θｃを設定するためのマップは、上述の運転状態等に応じて吸気効率が最も高くなるように、実験あるいは計算機シミュレーションによって予め求められたものである。
【００６０】
続いて、Ｓ２３０にて、機械的圧縮比εが、その可変範囲における中央値εｃ以下であるか否かが判定される。
【００６１】
機械的圧縮比εが中央値εｃ以下である場合（Ｓ２３０＝Ｙｅｓ）、上述のように吸気バルブ１２３の閉弁時期θｃが設定された状態で本ルーチンが一旦終了する。すなわち、上述のＳ２２０にて設定された閉弁時期θｃで、吸気バルブ１２３の開閉が行われる。
【００６２】
機械的圧縮比εが中央値εｃより高い場合（Ｓ２３０＝Ｎｏ）、処理がＳ２４０に進行し、所定のリーンバーン運転条件が成立しているか否かが判定される。リーンバーン運転条件が成立していない場合（Ｓ２４０＝Ｎｏ）、処理がＳ２５０に進行せず、本ルーチンが一旦終了する。
【００６３】
一方、リーンバーン運転条件が成立している場合（Ｓ２４０＝Ｙｅｓ）、処理がＳ２５０に進行し、その後、本ルーチンが一旦終了する。Ｓ２５０においては、閉弁時期θｃが、Ｓ２２０にて設定されたタイミングからさらに遅角される。すなわち、閉弁時期θｃが、Ｓ２２０にて設定されたタイミングよりも、吸気下死点からさらに遠ざけられる。これにより、高機械的圧縮比リーンバーン運転にて、同一の機械的圧縮比設定状態におけるストイキ運転時よりも、実圧縮比が低くなるように閉弁時期θｃが制御され、圧縮端温度の上昇抑制及びＮＯｘ発生量抑制が実現される。
【００６４】
＜実施形態の構成による効果＞
上述の動作説明において記述した通り、本実施形態においては、高圧縮比側の所定の機械的圧縮比にて、空気過剰率が１を超える（例えば１．１以上の）リーンバーン運転時の方が、空気過剰率が１であるストイキ運転時よりも、実圧縮比が低くなるように、吸気バルブ１２３のリフト特性が制御される。
【００６５】
これにより、リーンバーン運転時に機械的圧縮比が高く設定された場合であっても、実圧縮比が低くされることで、圧縮端温度の上昇が抑制され、ＮＯｘ発生が抑制される。よって、燃費低減効果を減殺することなく（過剰なリッチスパイク処理を介入させることなく）、機械的圧縮比が高く設定された状態でリーンバーン運転を行うことができる。すなわち、機械的圧縮比が高く設定された状態にて空気過剰率を高くすることによる燃費の低減が、良好に行われ得る。
【００６６】
＜変形例の例示列挙＞
なお、上述の実施形態は、上述した通り、出願人が本願の出願時点において最良であると考えた本発明の具体的構成例を単に例示したものにすぎないのであって、本発明はもとより上述の実施形態によって何ら限定されるべきものではない。よって、上述の実施形態に示された具体的構成に対して、本発明の本質的部分を変更しない範囲内において、種々の変形が施され得ることは、当然である。
【００６７】
以下、変形例について幾つか例示する。ここで、以下の変形例の説明において、上述の実施形態における各構成要素と同様の構成・機能を有する構成要素については、当該変形例においても同一の名称及び同一の符号が付されているものとする。そして、当該構成要素の説明については、上述の実施形態における説明が、矛盾しない範囲で適宜援用され得るものとする。
【００６８】
もっとも、変形例とて、下記のものに限定されるものではないことは、いうまでもない。本発明を、上述の実施形態や下記変形例の記載に基づいて限定解釈することは、（特に先願主義の下で出願を急ぐ）出願人の利益を不当に害する反面、模倣者を不当に利するものであって、許されない。
【００６９】
また、上述の実施形態の構成、及び下記の各変形例に記載された構成は、技術的に矛盾しない範囲において、適宜複合して適用され得ることも、いうまでもない。
【００７０】
（１）本発明は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、メタノールエンジン、バイオエタノールエンジン、その他の任意のタイプの内燃機関に適用され得る。気筒数、気筒配列方式（直列、Ｖ型、水平対向）、燃料噴射方式（ポート噴射、筒内直接噴射）も、特に限定はない。
【００７１】
（２）本発明は、上述の具体的動作態様に限定されない。例えば、上述のフローチャートの説明において、高圧縮比状態（Ｓ２３０＝Ｙｅｓ）ではあるがリーンバーン運転時ではない場合（Ｓ２４０＝Ｎｏ）、Ｓ２５０におけるΔθｃよりも少なめの量で閉弁時期θｃが遅角されてもよい。これにより、低〜中負荷におけるストイキ運転中におけるＮＯｘの発生が効果的に抑制され得る。
【００７２】
あるいは、Ｓ２３０における中央値εｃに代えて、同中央値εｃよりも高圧縮比側の所定値εｈ、あるいは同中央値εｃよりも若干低圧縮比側の所定値εｌが用いられ得る。
【００７３】
（３）可変圧縮比機構１４を含むエンジン１の構成も、上述の実施形態のものに限定されない。例えば、コンロッド１３２がマルチリンク構造を有していて、このコンロッド１３２の屈曲状態が変更されることで機械的圧縮比が変更されるように、エンジン１が構成されていても、本発明は良好に適用される。
【００７４】
また、実圧縮比の変更も、吸気バルブ１２３の閉弁時期の変更に限定されない。
【００７５】
（４）一般に、空燃比が１６以上（空気過剰率が１．１以上）になると、空燃比がリーンになるほど（空気過剰率が大きくなるほど）ＮＯｘの発生量が少なくなる。よって、リーンバーン運転は、空燃比が１６以上（空気過剰率が１．１以上）となるように行われることが好適である。
【００７６】
また、機械的圧縮比が高くなるほど、リーンリミットが高くなる。よって、機械的圧縮比が高くなるほど空気過剰率が高くなるように、リーンバーン運転が行われることが好適である。
【００７７】
（５）その他、特段に言及されていない変形例についても、本発明の本質的部分を変更しない範囲内において、本発明の技術的範囲に含まれることは当然である。
【００７８】
さらに、本発明の課題を解決するための手段を構成する各要素における、作用・機能的に表現されている要素は、上述の実施形態や変形例にて開示されている具体的構造の他、当該作用・機能を実現可能ないかなる構造をも含む。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の一実施形態が適用されたシステム（車両等）の全体構成を示す概略図である。
【図２】図１に示されている本実施形態のエンジン制御装置の動作（ＶＶＴ制御）の具体例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８０】
Ｓ…システム
１…エンジン
１１…シリンダブロック １１１…シリンダボア １２…シリンダヘッド
１２５…可変吸気バルブタイミング装置 １２７…インジェクタ
１３…クランクケース １３１…クランクシャフト １３２…コンロッド
１４…可変圧縮比機構 １４１…連結機構 １４２…駆動機構
２…吸排気通路 ２０５…吸気流制御バルブ
３…エンジン制御装置 ３００…ＥＣＵ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
隙間容積及びピストン行程容積から定義される機械的圧縮比、吸気バルブのリフト特性、並びに燃焼室内の燃料混合気の空気過剰率を変更可能に構成されたエンジンの運転を制御する、エンジン制御装置において、
前記機械的圧縮比がその可変範囲における中央値よりも高圧縮比側の所定値である高圧縮比状態にて、前記空気過剰率が第一の値である場合の方が、同空気過剰率が前記第一の値より低い第二の値である場合よりも、実圧縮比が低くなるように前記リフト特性を制御する、リフト特性制御手段を備えたことを特徴とする、エンジン制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のエンジン制御装置であって、
前記リフト特性制御手段は、前記高圧縮比状態にて、前記空気過剰率が１を超える前記第一の値であるリーン燃焼時の方が、同空気過剰率が１であるストイキ燃焼時よりも、実圧縮比が低くなるように前記リフト特性を制御することを特徴とする、エンジン制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載のエンジン制御装置であって、
前記第一の値は１．１以上であることを特徴とする、エンジン制御装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１項に記載のエンジン制御装置であって、
前記リフト特性制御手段は、前記吸気バルブの閉弁時期を制御することを特徴とする、エンジン制御装置。
【請求項１】
隙間容積及びピストン行程容積から定義される機械的圧縮比、吸気バルブのリフト特性、並びに燃焼室内の燃料混合気の空気過剰率を変更可能に構成されたエンジンの運転を制御する、エンジン制御装置において、
前記機械的圧縮比がその可変範囲における中央値よりも高圧縮比側の所定値である高圧縮比状態にて、前記空気過剰率が第一の値である場合の方が、同空気過剰率が前記第一の値より低い第二の値である場合よりも、実圧縮比が低くなるように前記リフト特性を制御する、リフト特性制御手段を備えたことを特徴とする、エンジン制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のエンジン制御装置であって、
前記リフト特性制御手段は、前記高圧縮比状態にて、前記空気過剰率が１を超える前記第一の値であるリーン燃焼時の方が、同空気過剰率が１であるストイキ燃焼時よりも、実圧縮比が低くなるように前記リフト特性を制御することを特徴とする、エンジン制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載のエンジン制御装置であって、
前記第一の値は１．１以上であることを特徴とする、エンジン制御装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１項に記載のエンジン制御装置であって、
前記リフト特性制御手段は、前記吸気バルブの閉弁時期を制御することを特徴とする、エンジン制御装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１０−７５３８（Ｐ２０１０−７５３８Ａ）
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１６６７８９（Ｐ２００８−１６６７８９）
【出願日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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