本发明涉及内燃机的控制装置。
背景技术：
在jp2003-314318a中，作为以往的内燃机的控制装置，公开了一种构成为在内燃机高负荷侧降低压缩比而使排气回流，在内燃机低负荷侧升高压缩比而使排气回流的控制装置。
技术实现要素：
在内燃机负荷从在内燃机低负荷侧使排气回流的状态起进一步下降时，为了确保燃烧的稳定性，需要使egr阀全闭来停止排气的回流。然而，即使在使egr阀全闭之后，在一段时间内，残留于比egr阀靠下游侧的egr通路的排气也会向各气缸导入。因而，在前述的以往的内燃机的控制装置中，在从使排气回流的状态起停止了排气的回流时，燃烧可能会过渡性地变得不稳定。
本发明着眼于这样的问题点而完成，其目的在于抑制在使排气的回流停止时燃烧变得不稳定的情况。
为了解决上述课题，根据本发明的某方案，用于对如下内燃机进行控制的内燃机的控制装置具备构成为以使机械压缩比成为目标压缩比的方式控制可变压缩比机构的压缩比控制部，该内燃机具备：内燃机本体；可变压缩比机构，构成为能够变更内燃机本体的机械压缩比；及进气装置，构成为能够使从内燃机本体的燃烧室排出的排气向内燃机本体的进气通路回流。并且压缩比控制部构成为，在内燃机低负荷侧的预定的运转区域中进行排气的回流时，将所述目标压缩比设定为比未进行排气的回流时低的值。
根据本发明的该方案，能够抑制在停止了排气的回流时燃烧变得不稳定的情况。
附图说明
图1是内燃机及控制内燃机的电子控制单元的概略结构图。
图2是内燃机的内燃机本体的剖视图。
图3是可变压缩比机构的分解立体图。
图4a是对可变压缩比机构的动作进行说明的图。
图4b是对可变压缩比机构的动作进行说明的图。
图4c是对可变压缩比机构的动作进行说明的图。
图5是根据内燃机负荷而示出某内燃机转速下的本实施方式中的egr气体导入时的目标压缩比tεon和egr非导入时的目标压缩比tεoff的图。
图6是对本发明的第1实施方式中的压缩比控制进行说明的流程图。
图7是用于基于内燃机运转状态来算出目标egr率tre的目标egr率算出映射。
图8是对本发明的第1实施方式中的压缩比控制的动作进行说明的时间图。
图9是对本发明的第2实施方式中的压缩比控制的内容进行说明的图。
图10是对本发明的第2实施方式中的压缩比控制进行说明的流程图。
图11是对egr气体非导入时的目标压缩比tεoff的修正方法进行说明的图。
图12是对本发明的第2实施方式中的压缩比控制的动作进行说明的时间图。
图13是对本发明的第2实施方式中的压缩比控制进行说明的图。
图14是对本发明的第2实施方式的变形例中的进气门关闭正时控制的动作进行说明的时间图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。此外，在以下的说明中，对同样的构成要素标注相同的附图标记。
(第1实施方式)
图1是本发明的第1实施方式中的内燃机100及控制内燃机100的电子控制单元200的概略结构图。图2是内燃机100的内燃机本体1的剖视图。
内燃机100具备具有多个气缸10的内燃机本体1、燃料供给装置2、进气装置3及排气装置4。
内燃机本体1在形成于各气缸10的燃烧室11内(参照图2)使燃料燃烧而产生用于驱动例如车辆等的动力。在内燃机本体1以面对各气缸10的燃烧室11的方式针对每个气缸设置1个火花塞15。
另外，如图2所示，在内燃机本体1针对每个气缸设置一对进气门81和一对排气门91，并且设置用于对进气门81进行开闭驱动的进气门传动装置8和用于对排气门91进行开闭驱动的排气门传动装置9。本实施方式中的进气门传动装置8构成为，利用进气凸轮轴82驱动进气门81开闭，通过在进气凸轮轴82的一端部设置通过油压控制来变更进气凸轮轴82相对于曲轴14的相对相位角的可变气门机构b，能够将进气门81的开闭正时控制成任意的正时。
在各气缸10的内部收纳接受燃烧压力而在各气缸10的内部往复运动的活塞12。活塞12经由连杆13而与曲轴14连结，由曲轴将活塞12的往复运动变换为旋转运动。
另外，本实施方式中的内燃机本体1在气缸体2与曲轴箱4的连结部具备可变压缩比机构a。本实施方式中的可变压缩比机构a通过使气缸体2与曲轴箱4的气缸轴线方向的相对位置变化，来变更活塞12位于压缩上止点时的燃烧室11的容积。在气缸体2与曲轴箱4的连结部安装有用于检测气缸体2与曲轴箱4的相对位置关系的相对位置传感器211，从该相对位置传感器211输出表示气缸体2与曲轴箱4的间隔的变化的输出信号。相对位置传感器211的输出信号经由对应的ad变换器207向电子控制单元200输入。电子控制单元200基于相对位置传感器211的输出信号来检测内燃机本体1的机械压缩比。关于可变压缩比机构a的详情，将参照图3至图4c在后面进行描述。
返回图1，燃料供给装置2具备电子控制式的燃料喷射阀20、输送管21、供给泵22、燃料箱23及压送管24。
燃料喷射阀20以与火花塞15相邻的方式配置于燃烧室11的中央顶部，且以面对各气缸10的燃烧室11的方式在各气缸10设置1个。燃料喷射阀20的开阀时间(喷射量)及开阀正时(喷射正时)通过来自电子控制单元200的控制信号来变更，当燃料喷射阀20开阀时，从燃料喷射阀20向燃烧室11内直接喷射燃料。
输送管21经由压送管24而与燃料箱23连接。在压送管24的中途设置用于将贮藏于燃料箱23的燃料加压并向输送管21供给的供给泵22。输送管21暂时贮藏从供给泵22压送来的高压燃料。当燃料喷射阀20开阀时，贮藏于输送管21的高压燃料从燃料喷射阀20向燃烧室11内直接喷射。
供给泵22构成为能够变更排出量，供给泵22的排出量通过来自电子控制单元200的控制信号来变更。通过控制供给泵22的排出量来控制输送管21内的燃料压力、即燃料喷射阀20的喷射压。
进气装置3是用于向燃烧室11内引导进气的装置，构成为能够变更向燃烧室11内吸入的进气的状态(进气压、进气温、egr(exhaustgasrecirculation：废气再循环)气体量)。进气装置3具备进气通路30、进气歧管31及egr通路32。
进气通路30的一端连接于空气滤清器34，另一端连接于进气歧管31的进气收集器31a。在进气通路30上，从上游起依次设置空气流量计212、排气涡轮增压器7的压缩机71、中冷器35及节气门36。
空气流量计212检测在进气通路30内流动并最终向各气缸10内吸入的空气的流量(以下称作“进气量”)。
压缩机71具备压缩机壳体71a和配置在压缩机壳体71a内的压缩机叶轮71b。压缩机叶轮71b由安装在同轴上的排气涡轮增压器7的涡轮72b进行驱动而旋转，将流入到压缩机壳体71a内的进气压缩并排出。
中冷器35是用于利用例如行驶风、冷却水等来将由压缩机71压缩而成为了高温的进气冷却的热交换器。
节气门36通过使进气通路30的通路截面积变化来调整向进气收集器31a导入的进气量。节气门36由节气门致动器36a进行驱动而开闭，由节气门传感器213检测其开度(节气门开度)。
进气歧管31与形成于内燃机本体1的进气口16(参照图2)连接，将从进气通路30流入的进气经由进气口16向各气缸10均等地分配。在进气歧管31的进气收集器31a设置用于检测向缸内吸入的进气的压力(进气压)的进气压传感器214和用于检测向缸内吸入的进气的温度(进气温)的进气温传感器215。
egr通路32是用于将排气通路42与进气通路30连通，使得能够利用压力差使从各气缸10排出的排气的一部分返回到进气通路30，并使返回到进气通路30的排气最终向各气缸10回流的通路。以下，将流入到egr通路32的排气称作“egr气体”。在egr通路32上，从上游起依次设置egr冷却器37和egr阀38。
egr冷却器37是用于利用例如行驶风、冷却水等来将外部egr气体冷却的热交换器。
egr阀38是能够连续地或阶段地调整开度的电磁阀，其开度根据内燃机运转状态而由电子控制单元200控制。通过控制egr阀38的开度来调节向进气收集器31a回流的外部egr气体的流量。
排气装置4是用于从缸内排出排气的装置，具备排气歧管41、排气通路42及排气后处理装置43。
排气歧管41与形成于内燃机本体1的排气口17(参照图2)连接，将从各气缸10排出的排气汇合而向排气通路42导入。
在排气通路42上，从上游起依次设置排气涡轮增压器7的涡轮机72和排气后处理装置43。
涡轮机72具备涡轮机壳体72a和配置在涡轮机壳体72a内的涡轮72b。涡轮72b由流入到涡轮机壳体72a内的排气的能量进行驱动而旋转，驱动安装在同轴上的压缩机叶轮71b。
排气后处理装置43是用于将排气净化后向外气排出的装置，具备净化有害物质的各种排气净化催化剂、捕集有害物质的过滤器等。
电子控制单元200由数字计算机构成，具备通过双向性总线201而彼此连接的rom(只读存储器)202、ram(随机存取存储器)203、cpu(微处理器)204、输入端口205及输出端口206。
除了前述的相对位置传感器211、节气门传感器212、空气流量计213、进气压传感器214、进气温传感器215等的输出信号之外，来自用于检测对内燃机本体1进行冷却的冷却水的温度(以下称作“冷却水温”)的水温传感器216等的输出信号也经由对应的各ad变换器207向输入端口205输入。另外，产生与加速器踏板220的踩踏量(以下称作“加速器踩踏量”)成比例的输出电压的负荷传感器217的输出电压经由对应的ad变换器207向输入端口205输入。另外，作为用于算出内燃机转速等的信号，在内燃机本体1的曲轴14每旋转例如15°时产生输出脉冲的曲轴角传感器218的输出信号向输入端口205输入。这样，向输入端口205输入控制内燃机100所需的各种传感器的输出信号。
输出端口206经由对应的驱动电路208而与燃料喷射阀20、火花塞15、可变压缩比机构a、可变气门机构b等各控制部件电连接。
电子控制单元200基于输入到输入端口205的各种传感器的输出信号，将用于控制各控制部件的控制信号从输出端口206输出来控制内燃机100。
图3是本实施方式中的可变压缩比机构a的分解立体图。
如图3所示，在气缸体2的两侧壁的下方形成有彼此隔开间隔的多个突出部50，在各突出部50形成有截面为圆形的凸轮插入孔51。另一方面，在曲轴箱4的上壁面上形成有彼此隔开间隔而分别向对应的突出部50之间嵌合的多个突出部52，在该各突出部52也分别形成有截面为圆形的凸轮插入孔53。
另外，可变压缩比机构a具备一对凸轮轴54、55，在各凸轮轴54、55上固定有隔开预定的间隔而以能够旋转的方式向各凸轮插入孔53内插入的圆形凸轮58。这些圆形凸轮58与各凸轮轴54、55的旋转轴线共轴。另一方面，在各圆形凸轮58的两侧延伸出相对于各凸轮轴54、55的旋转轴线偏心配置的偏心轴57(参照图4a～图4c)，在该偏心轴57上以偏心且能够旋转的方式安装有另外的圆形凸轮56。如图3所示，这些圆形凸轮56配置于各圆形凸轮58的两侧，这些圆形凸轮56以能够旋转的方式插入在对应的各凸轮插入孔51内。
在各凸轮轴54、55的一端部安装有与设置于控制轴60的一对蜗杆61、62分别啮合的蜗轮63、64。一对蜗杆61、62的螺旋方向相反，以使得能够使各凸轮轴54、55分别向相反方向旋转。控制轴60通过马达65而旋转，通过使马达65旋转来使各凸轮轴54、55分别向相反方向旋转，而如图4a至图4c所示那样变更活塞12位于压缩上止点时的燃烧室11的容积。在凸轮轴55安装有产生表示凸轮轴55的旋转角度的输出信号的凸轮旋转角度传感器221，凸轮旋转角度传感器221的输出信号经由对应的ad变换器207向电子控制单元200输入。以下，参照图4a至图4c对可变压缩比机构a的动作进行说明。
图4a至图4c是对可变压缩比机构a的动作进行说明的图。
图4a是由可变压缩比机构a使活塞12位于压缩上止点时的燃烧室11的容积成为最大的状态、即使机械压缩比成为最小的状态的图。图4b是由可变压缩比机构a使活塞12位于压缩上止点时的燃烧室11的容积处于最大与最少之间的状态、即使机械压缩比处于最小与最大之间的状态的图。图4c是由可变压缩比机构a使活塞12位于压缩上止点时的燃烧室11的容积成为最少的状态、即使机械压缩比成为最大的状态的图。
若从图4a所示的状态起使固定在各凸轮轴54、55上的圆形凸轮58如图4a中的箭头所示那样彼此向相反方向旋转，则偏心轴57会向彼此分离的方向移动，因此，圆形凸轮56在凸轮插入孔51内向与圆形凸轮58相反的方向旋转。由此，如图4b所示，偏心轴57的位置从高的位置成为中间高度位置。若接着进一步使圆形凸轮58向箭头所示的方向旋转，则如图4c所示，偏心轴57成为最低的位置。
此外，在图4a至图4c中示出了各个状态下的圆形凸轮58的中心a、偏心轴57的中心b及圆形凸轮56的中心c的位置关系。
将图4a至图4c进行比较可知，曲轴箱4与气缸体2的相对位置根据圆形凸轮58的中心a与圆形凸轮56的中心c的距离而定，圆形凸轮58的中心a与圆形凸轮56的中心c的距离越大，则气缸体2越从曲轴箱4向分离侧移动。即，本实施方式中的可变压缩比机构a利用使用了旋转的凸轮的曲轴机构来使曲轴箱4与气缸体2之间的相对位置变化。当气缸体2从曲轴箱4离开时，活塞12位于压缩上止点时的燃烧室11的容积增大。这样，通过使各凸轮轴54、55旋转，能够变更活塞12位于压缩上止点时的燃烧室11的容积。
此外，图2及图3所示的可变压缩比机构a示出一例，例如也可以构成为，具备：上连杆，其一端经由活塞销连结于活塞；下连杆，其连结于上连杆的另一端及曲轴的曲轴销；控制轴，其与曲轴大致平行地配置；及控制连杆，其一端以能够摆动的方式连结于控制轴，并且另一端连结于下连杆，通过利用马达使控制轴旋转来使活塞上止点位置变化，能够变更机械压缩比。
在此，在如本实施方式这样具备可变压缩比机构a且具备构成为能够使egr气体向各气缸10回流的进气装置3的内燃机100的情况下，通过使egr气体向各气缸10回流，能够使燃烧室11内的氧浓度下降而降低燃烧温度。因而，在使egr气体向各气缸10回流的egr气体导入时，与不使egr气体向各气缸10回流的egr气体非导入时相比，能够抑制爆震的发生。
因此，通过使egr气体向各气缸10回流，能够在与egr气体非导入时相比提高了机械压缩比的状态下进行内燃机本体1的运转。由此，能够改善热效率进而改善燃耗。另外，通过使egr气体回流，通过节气门36的空气(新气)的流量相应地减少，因此，为了将必要量的空气向各气缸10供给，需要增大节气门开度。因而，能够减少泵损失，所以能够进一步改善热效率而改善燃耗。
另一方面，当使egr气体向各气缸10回流时，具有因燃烧室11内的氧浓度的下降而导致燃烧变得不稳定的倾向。
因而，在本实施方式中，在燃料喷射量相对少而燃烧容易变得不稳定的内燃机低负荷侧的一部分运转区域中，停止egr气体的回流。
因此，在内燃机运转状态变化而从使egr气体向各气缸10回流的运转区域(以下称作“egr气体导入区域”)转移到内燃机低负荷侧的不使egr气体向各气缸10回流的运转区域(以下称作“egr气体非导入区域”)的情况下，以使egr开度成为零(全闭)的方式控制egr阀。然而，即使在使egr阀38成为全闭之后，残留在比egr阀38靠下游侧的egr通路32中的egr气体也会在一段期间内向各气缸10导入。因而，在从egr气体导入区域转移到内燃机低负荷侧的egr气体非导入区域时，会在egr气体非导入区域中过渡性地将不需要的egr气体向各气缸10导入，燃烧变得不稳定而在最坏的情况下有可能失火。
在此，作为使燃烧稳定的方法，可举出提高机械压缩比。这是因为，通过提高机械压缩比，能够使点火正时(压缩上止点附近)的燃烧室11内的混合气的温度上升而改善混合气的着火性，并且也能够加快燃烧速度。
于是，在本实施方式中，为了确保从egr气体导入区域转移到内燃机低负荷侧的egr气体非导入区域时的燃烧稳定性，以如下方式控制可变压缩比机构a：在egr气体导入时故意不将机械压缩比提高至最大值，而是以抑制了爆震的发生的条件将egr率设定为比较低的值，在egr气体非导入时能够提高机械压缩比。由此，在从egr气体导入区域转移到内燃机低负荷侧的egr气体非导入区域的情况下能够提高机械压缩比，因此，即使在内燃机低负荷侧的egr气体非导入区域中过渡性地将egr气体导入了各气缸10，也能够抑制燃烧变得不稳定。
图5是根据内燃机负荷而示出某内燃机转速下的本实施方式中的egr气体导入时的目标压缩比(实线y1)tεon和egr非导入时的目标压缩比(虚线)tεoff的图。如图5所示，在本实施方式中，内燃机负荷小于预定的第1负荷kl1的区域及内燃机负荷为预定的第2负荷kl2以上的区域成为了egr气体非导入区域，内燃机负荷为第1负荷kl1以上且小于第2负荷kl2的区域成为了egr气体导入区域。
此外，图5的单点划线x1表示在从在egr气体导入区域中以某内燃机转速实施内燃机负荷恒定的稳定运转的状态(egr率被控制成目标egr率的状态)起内燃机负荷变化而转移到egr气体非导入区域时，通过将机械压缩比提高至最大压缩比εmax能够抑制燃烧变得不稳定从而防止失火的egr气体导入时的上限压缩比(以下称作“失火防止上限压缩比”)εlim。
如图5所示，在内燃机低负荷侧的运转区域中，egr气体导入时的目标压缩比tεon被设为失火防止上限压缩比εlim，egr气体非导入时的目标压缩比tεoff被设为最大压缩比εmax。即，在内燃机低负荷侧的运转区域中，egr气体导入时的目标压缩比tεon被设定为比egr气体非导入时的目标压缩比tεoff小的值。由此，在从egr气体导入区域转移到内燃机低负荷侧的egr气体非导入区域时能够提高机械压缩比，所以能够抑制燃烧变得不稳定。
另一方面，在内燃机高负荷侧的运转区域中，为了防止爆震的发生，需要配合内燃机负荷的增加而逐渐降低机械压缩比。因而，在内燃机高负荷侧的运转区域中，随着内燃机负荷增大，egr气体导入时的目标压缩比tεon从失火防止上限压缩比εlim逐渐下降，egr气体非导入时的目标压缩比tεoff也从最大压缩比εmax逐渐下降。此时，如前所述，egr气体导入时与egr气体非导入时相比能够抑制爆震的发生，因此，能够在使机械压缩比比egr气体非导入时高的状态下进行内燃机本体1的运转。因而，在内燃机高负荷侧的运转区域中，egr气体导入时的目标压缩比tεon被设定为比egr气体非导入时的目标压缩比tεoff大的值。
图6是对本实施方式中的压缩比控制进行说明的流程图。
在步骤s1中，电子控制单元200读入由负荷传感器217检测到的内燃机负荷和基于曲轴角传感器218的输出信号算出的内燃机转速，检测内燃机运转状态。另外，电子控制单元200读入由水温传感器216检测到的冷却水温。
在步骤s2中，电子控制单元200判定冷却水温是否为预定的egr气体导入允许水温tth以上。若冷却水温为egr气体导入允许水温tth以上，则电子控制单元200进入步骤s3的处理。另一方面，若冷却水温低于egr气体导入允许水温tth，则电子控制单元200进入步骤s8的处理。
在步骤s3中，电子控制单元200判定运转区域是否处于egr气体导入区域内，即内燃机负荷是否为第1负荷kl1以上且小于第2负荷kl2。若运转区域处于egr气体导入区域内，则电子控制单元200进入步骤s4的处理。另一方面，若运转区域处于egr气体非导入区域内，则电子控制单元200进入步骤s8的处理。此外，在本实施方式中，将用于这样判定运转区域是否处于egr气体导入区域内的阈值即第1负荷kl1及第2负荷kl2的值设为恒定(固定值)，但例如也可以根据内燃机转速使第1负荷kl1和/或第2负荷kl2的值变化。
在步骤s4中，电子控制单元200参照预先通过实验等制成的图7的目标egr率算出映射，基于内燃机运转状态算出目标egr率tre[％]。
在步骤s5中，电子控制单元200以使egr率成为目标egr率tre的方式控制egr阀38的开度。
在步骤s6中，电子控制单元200参照前述的图5的表，基于内燃机负荷算出egr导入时的目标压缩比tεon。此外，图5的表针对各内燃机转速准备有多个，电子控制单元200在从中选择了与内燃机转速相应的最佳的表的基础上，基于内燃机负荷来算出egr导入时的目标压缩比tεon。
在步骤s7中，电子控制单元200以使机械压缩比成为egr导入时的目标压缩比tεon的方式控制可变压缩比机构a。
在步骤s8中，电子控制单元200将目标egr率设为0[％]。
在步骤s9中，电子控制单元200以使egr率成为目标egr率tre的方式，即以使egr阀38的开度成为全闭的方式控制egr阀38。
在步骤s10中，电子控制单元200参照前述的图5的表(与内燃机转速相应的最佳的表)，基于内燃机负荷来算出egr非导入时的目标压缩比tεoff。
在步骤s11中，电子控制单元200以使机械压缩比成为egr非导入时的目标压缩比tεoff的方式控制可变压缩比机构a。
图8是对本实施方式中的压缩比控制的动作进行说明的时间图。
图8所示例子中，从时刻t0到时刻t5，冷却水温tw低于egr气体导入允许水温tth。因而，从时刻t0到时刻t5，电子控制单元200将目标egr率tre设定为0[％]而使egr阀38成为全闭，并以使机械压缩比成为egr气体非导入时的目标压缩比tεoff的方式控制可变压缩比机构a。
具体而言，从时刻t0到时刻t1，在egr气体非导入区域中进行内燃机负荷恒定的稳定运转。因而，电子控制单元200基于内燃机负荷算出egr非导入时的目标压缩比tεoff。在本实施方式中，由于egr气体非导入区域中的egr非导入时的目标压缩比tεoff被设定为最大压缩比εmax，因此从时刻t0到时刻t1，机械压缩比被控制成最大压缩比εmax。
当在时刻t1为了加速而进一步踩下加速器踏板时，内燃机负荷增大而向内燃机高负荷侧的egr气体导入区域转移，但直到时刻t5为止，基于内燃机负荷算出egr气体非导入时的目标压缩比tεoff。其结果，在时刻t2以后，由于伴随于内燃机负荷的增大而egr气体非导入时的目标压缩比tεoff从最大压缩比εmax下降，所以电子控制单元200以使机械压缩比成为该下降后的egr气体非导入时的目标压缩比tεoff的方式控制可变压缩比机构a。
然后，在时刻t3加速结束而加速器踏板被释放，内燃机负荷逐渐减少，伴随于此，机械压缩比恢复至最大压缩比εmax，从时刻t4到时刻t6，在内燃机低负荷侧的egr气体导入区域中进行内燃机负荷恒定的稳态运转。
此时，直到时刻t5为止，由于冷却水温tw低于egr气体导入允许水温tth，所以基于内燃机负荷算出egr气体非导入时的目标压缩比tεoff，机械压缩比维持为最大压缩比εmax。
然后，当在时刻t5冷却水温tw成为egr气体导入允许水温tth以上时，由于正在内燃机低负荷侧的egr气体导入区域中进行内燃机本体1的运转，所以电子控制单元200根据内燃机运转状态算出目标egr率tre，以使egr率成为目标egr率tre的方式控制egr阀38。
另外，电子控制单元200基于内燃机负荷算出egr气体导入时的目标压缩比tεon。在本实施方式中，内燃机低负荷侧的egr气体导入区域中的egr气体导入时的目标压缩比tεon被设定为比最大压缩比εmax低的失火防止上限压缩比εlim。因而，电子控制单元200在时刻t5以使机械压缩比成为失火防止上限压缩比εlim的方式控制可变压缩比机构a，使机械压缩比从最大压缩比εmax下降至失火防止上限压缩比εlim。
在此，在内燃机低负荷侧的egr气体导入区域中，若假设在使机械压缩比高于失火上限压缩比εlim的状态下进行内燃机本体1的运转，则能够与机械压缩比的高出量相应地增多回流的egr气体的流量(即，能够将目标egr率tre设定为高的值)。因而，能够谋求泵损失的降低，所以从燃耗的观点来看，也可认为在内燃机低负荷侧的egr气体导入区域中优选使机械压缩比高于失火上限压缩比εlim。
然而，在时刻t6，为了减速而释放加速器踏板，内燃机负荷进一步下降，当在时刻t7转移到egr气体非导入区域转移后，目标egr率tre被设定为0[％]，egr阀38成为全闭。此时，在使egr阀38成为全闭之后，残留在比egr阀38靠下游侧的egr通路32中的egr气体也会在一段时间内向各气缸10导入。即，在实际的egr率(以下称作“实际egr率”)收敛为目标egr率tre之前会产生时间延迟。因而，在从时刻t7到时刻t8的期间，会在egr气体非导入区域中过渡性地向各气缸10导入egr气体，燃烧变得不稳定。
因此，若在内燃机低负荷侧的egr气体导入区域中在使机械压缩比高于失火上限压缩比εlim的状态下进行内燃机本体1的运转，则在转移到内燃机低负荷侧的egr气体非导入区域时，用于确保燃烧的稳定性的手段没有了，在最坏的情况下有可能会发生失火。
于是，在本实施方式中，在egr气体导入区域中将机械压缩比限制至失火上限压缩比εlim，使得在时刻t7从egr气体导入区域转移到内燃机低负荷侧的egr气体非导入区域时，能够使机械压缩比升高至最大压缩比εmax。由此，能够确保从egr气体导入区域转移到egr气体非导入区域时的燃烧的稳定性。
根据以上说明的本实施方式，电子控制单元200(控制装置)控制的内燃机具备：内燃机本体；可变压缩比机构，构成为能够变更内燃机本体的机械压缩比；及进气装置3，构成为能够使从内燃机本体的燃烧室排出的排气向内燃机本体的进气通路回流，电子控制单元200具备以使机械压缩比成为目标压缩比的方式控制可变压缩比机构的压缩比控制部。
并且，压缩比控制部构成为，在内燃机低负荷侧的预定的运转区域中进行排气的回流时，将目标压缩比设定为比未进行排气的回流时低的值。
由此，在从在内燃机低负荷侧使排气回流的状态起停止了排气的回流时，目标压缩比从相对低的值被变更为高的值，由可变压缩机构a提高机械压缩比。因而，在停止排气的回流之后，也能防止因过渡性地向各气缸10导入的残留于egr通路32的egr气体而导致燃烧变得不稳定。
另外，本实施方式中的压缩比控制部还构成为，在内燃机高负荷侧的预定的运转区域中进行排气的回流时，将目标压缩比设定为比未进行排气的回流时高的值。
由此，在比较容易发生爆震的内燃机高负荷侧的运转区域中能够进行排气的回流而抑制爆震的发生，且能够使机械压缩比比停止了排气的回流时高来进行内燃机本体1的运转。这样，通过使机械压缩比停止了排气的回流时高，能够与停止了排气的回流时相比改善热效率进而改善燃耗。另外，由于也能够降低泵损失，所以能够进一步改善热效率而改善燃耗。
(第2实施方式)
接着，对本发明的第2实施方式进行说明。本实施方式的压缩比控制的内容在基于实际egr率rre来修正egr气体导入时的目标压缩比tεon这一点上与第1实施方式不同。以下，以该不同点为中心进行说明。
图9是对本实施方式中的压缩比控制的内容进行说明的图。
在前述的第1实施方式中，参照针对各内燃机转速而设置的图5的表，基于内燃机负荷来算出egr气体导入时的目标压缩比tεon或egr气体非导入时的目标压缩比tεoff。并且，在内燃机低负荷侧，为了防止减速时的失火，将egr气体导入时的目标压缩比tεon限制为失火防止上限压缩比εlim。
在此，在图5及图9中，单点划线x1所示的失火防止上限压缩比εlim是在某内燃机转速下从在egr气体导入区域中实施内燃机负荷恒定的稳态运转的状态(实际egr率被控制成目标egr率的状态)起内燃机负荷发生变化而转移到内燃机低负荷侧的egr气体非导入区域时，通过将机械压缩比提高至最大压缩比εmax能够防止失火的egr气体导入时的机械压缩比的上限值。
在从内燃机低负荷侧或内燃机高负荷侧的egr气体非导入区域转移到egr气体导入区域时，egr阀38打开而向各气缸10导入egr气体，但在实际egr率rre增加而收敛于目标egr率tre之前会产生时间延迟。因而，在实际egr率rre收敛于目标egr率tre以前的期间，过渡性地向各气缸10导入的egr气体的量比目标量少。另外，存在于比egr阀38靠下游侧的egr通路32的egr气体的量也与稳态运转时相比变少。
因而，在实际egr率rre增加而收敛于目标egr率tre以前的期间，即使内燃机负荷进一步下降而转移到了内燃机低负荷侧的egr气体非导入区域，与稳态运转时相比，过渡性地向各气缸10导入的egr气体的量也变少。即，在直到实际egr率rre增加而收敛于目标egr率tre为止的过渡时，成为与从实际egr率rre收敛于目标egr率tre之后的稳态运转时转移到内燃机低负荷侧的egr气体非导入区域时相比难以失火的状态。
因此，如图9的单点划线x2所示，在从内燃机低负荷侧或内燃机高负荷侧的egr气体非导入区域向egr气体导入区域转移，实际egr率rre增加而收敛于目标egr率tre以前的期间，失火防止上限压缩比εlim比单点划线x1所示的稳态运转时的失火防止上限压缩比εlim高。并且，随着实际egr率rre增加而向目标egr率tre逐渐收敛，过渡性地增加的失火防止上限压缩比εlim向单点划线x1所示的稳态运转时的失火防止上限压缩比εlim逐渐收敛。
另外，在图5及图9中，实线y1所示的egr气体导入时的目标压缩比tεon是在某内燃机转速下实施内燃机负荷恒定的稳态运转的状态下能够避免爆震和失火且燃耗成为最好的最佳的机械压缩比。
如前所述，在从egr气体非导入区域转移到egr气体导入区域时，在实际egr率rre收敛于目标egr率tre以前的期间，过渡性地向各气缸10导入的egr气体的量比目标量少。因而，在实际egr率rre增加而收敛于目标egr率tre以前的过渡时，成为与实际egr率rre收敛于目标egr率tre之后的稳态运转时相比容易发生爆震的缸内环境。
因此，如图9的实线y2所示，在从egr气体非导入区域向egr气体导入区域转移，实际egr率rre增加而收敛于目标egr率tre以前的期间，最佳的机械压缩比在内燃机高负荷侧过渡性地变为比由实线y1表示的稳态运转时的egr气体导入时的目标压缩比tεon低。另外，在内燃机低负荷侧，如单点划线x2所示，失火防止上限压缩比εlim升高，所以最佳的机械压缩比过渡性地变为比由实线y1表示的稳态运转时的egr气体导入时的目标压缩比tεon高。并且，随着实际egr率rre增加而向目标egr率tre逐渐收敛，最佳的机械压缩比向实线y1所示的egr气体导入时的目标压缩比tεon逐渐收敛。
这样，在从egr气体非导入区域向egr气体导入区域转移，实际egr率rre增加而收敛于目标egr率tre以前的期间，根据实际egr率，避免爆震和失火且燃耗成为最好的最佳的机械压缩比过渡性地发生变化。
于是，在本实施方式中，在实际egr率rre增加而收敛于目标egr率tre以前的期间，基于实际egr率rre来修正egr气体导入时的目标压缩比tεon。以下，对本实施方式中的压缩比控制进行说明。
图10是对电子控制单元200所实施的本实施方式中的压缩比控制进行说明的流程图。此外，图10的步骤s1至步骤s11的处理进行与第1实施方式同样的处理，所以在此省略说明。
在步骤s21中，电子控制单元200判定是否是从egr气体非导入区域向egr气体导入区域转移，实际egr率rre增加而收敛于目标egr率tre以前的过渡时。
具体而言，电子控制单元200推定过渡时的实际egr率rre，判定从目标egr率tre减去实际egr率rre而得到的差值δre是否为预定值α以上。此外，实际egr率rre的推定方法从公知的各种方法中适当选择即可，但在本实施方式中，基于内燃机运转状态、进气压等来推定实际egr率rre。另外，预定值α是如果差值δre小于预定值α则能够判定为实际egr率rre收敛于目标egr率tre的值、即能够判定为实际egr率rre与目标egr率tre之差足够小而处于稳态运转时的值，且是能够任意设定的值。若差值δre为预定值α以上，则电子控制单元200进入步骤s23的处理。另一方面，若差值δre小于预定值α，则电子控制单元200进入步骤s6的处理。
在步骤s22中，电子控制单元200基于实际egr率rre来算出egr气体导入时的修正目标压缩比tεon’。在本实施方式中，电子控制单元200基于实际egr率rre对前述的图5的表进行修正，参照该修正后的表而基于内燃机负荷算出egr气体导入时的修正目标压缩比tεon’。
具体而言，如图11所示，在egr阀38刚开阀之后的实际egr率rre为零[％]时，电子控制单元200以使egr气体导入时的修正目标压缩比tεon’成为egr气体非导入时的目标压缩比tεoff的方式修正图5的表。
然后，以在实际egr率rre成为目标egr率tre时修正结束的方式(以使egr气体导入时的修正目标压缩比tεon’成为稳态运转时的egr气体导入时的目标压缩比tεon的方式)，伴随于实际egr率rre的增加而如图11的箭头z所示那样对图5的表进行修正。
即，在实际egr率rre收敛于目标egr率tre以前的期间，在内燃机低负荷侧，以实际egr率rre越低则egr气体导入时的修正目标压缩比tεon’越比稳态运转时的egr气体导入时的目标压缩比tεon高的方式修正图5的表。另外，在内燃机高负荷侧，以实际egr率rre越低则egr气体导入时的修正目标压缩比tεon’越比稳态运转时的egr气体导入时的目标压缩比tεon低的方式修正图5的表。
在步骤s23中，电子控制单元200以使机械压缩比成为egr气体导入时的修正目标压缩比tεon’的方式控制可变压缩比机构a。
图12是对本实施方式中的压缩比控制的动作进行说明的时间图，特别是如图13所示那样内燃机负荷从内燃机高负荷侧的egr气体非导入区域的第4负荷kl4下降至egr气体导入区域的第3负荷kl3时的时间图。
从时刻t0到时刻t1，为了加速而深深踩下加速器踏板，在内燃机高负荷侧的egr气体非导入区域中进行内燃机负荷恒定(第4负荷kl4)的稳态运转。
在时刻t1，加速结束而加速器踏板被释放，内燃机负荷逐渐减少，当在时刻t2内燃机负荷低于第2负荷kl2时，电子控制单元200根据内燃机运转状态算出目标egr率tre，以使实际egr率rre成为目标egr率tre的方式控制egr阀38。由此，egr阀38打开，在时刻t2以后，实际egr率rre逐渐朝向目标egr率tre上升，在时刻t5，实际egr率rre收敛于目标egr率tre。
在本实施方式中，在从该时刻t2到时刻t5的期间，基于实际egr率来算出egr气体导入时的修正目标压缩比tεon’。
具体而言，从时刻t2到时刻t3，实际egr率rre为零，所以egr气体导入时的修正目标压缩比tεon’与egr气体非导入时的目标压缩比tεoff一致，如图12及图13所示，egr气体导入时的修正目标压缩比tεon’被设定为ε1。然后，伴随于实际egr率的增加，egr气体导入时的修正目标压缩比tεon’例如依次被设定为ε2、ε5、ε4、ε3，以使机械压缩比成为所设定的egr气体导入时的修正目标压缩比tεon’的方式控制可变压缩比机构a。
此时，在时刻t4由失火防止上限压缩比εlim限制机械压缩比的上限以前，egr气体导入时的修正目标压缩比tεon’逐渐增加。然后，在时刻t4以后，egr气体导入时的修正目标压缩比tεon’逐渐下降。
然后，在实际egr率rre收敛于目标egr率tre的时刻t5以后，以使机械压缩比成为稳态运转时的egr气体导入时的目标压缩比tεon的方式控制可变压缩比机构a。
以上说明的本实施方式中的电子控制单元200(控制装置)还具备：排气回流控制部，以使egr率(排气的回流率)成为目标egr率(目标回流率)tre的方式控制进气装置3；及实际回流率推定部，推定实际egr率(实际的回流率)rre。并且，压缩比控制部构成为，在开始排气的回流时，在实际egr率rre增加而收敛于目标egr率tre以前的期间，基于实际egr率rre对目标压缩比进行修正。
具体而言，压缩比控制部构成为，实际egr率rre越比目标egr率tre低时，在内燃机低负荷侧的预定的运转区域中以目标压缩比越高的方式进行修正，在所述内燃机高负荷侧的预定的运转区域中以目标压缩比越低的方式进行修正。
由此，在从egr气体非导入区域向egr气体导入区域转移，实际egr率rre增加而收敛于目标egr率tre以前的过渡时，能够将机械压缩比控制成能避免爆震和失火且燃耗最好的最佳的机械压缩比。
此外，作为第2实施方式的变形例，在进一步以使进气门关闭正时(以下称作“ivc”)成为与内燃机运转状态相应的目标ivc的方式控制可变气门机构b的情况下，通过基于实际egr率rre修正目标ivc，能够得到以下那样的效果。
即，在基于内燃机运转状态算出目标ivc并以使ivc成为目标ivc的方式控制可变气门机构b的情况下，在稳态运转时(实际egr率rre被控制成目标egr率tre时)进气量最佳的ivc被设定为目标ivc。
因而，在从egr气体非导入区域转移到egr气体导入区域时，如果在实际egr率rre收敛于目标egr率tre之前将ivc控制成实际egr率rre收敛于目标egr率tre之后的稳态运转时的目标ivc，则egr气体量会过渡性地不足。其结果，与egr气体的未导入量相应地，进气量(新气量)过剩，可能会过渡性地产生爆震。
这样，在根据内燃机运转状态分别控制可变压缩比机构a及可变气门机构b时，在从egr气体非导入区域向egr气体导入区域转移，实际egr率rre增加而收敛于目标egr率tre以前的过渡时，即使基于实际egr率rre仅修正机械压缩比的目标值，也可能会产生爆震。
另外，在从egr气体导入区域转移到egr气体非导入区域时，如果在实际egr率rre下降而收敛于目标egr率tre(＝零)之前将ivc控制成实际egr率rre收敛于目标egr率tre之后的稳态运转时的目标ivc，则egr气体量会过渡性地成为过剩。其结果，与过剩地导入的egr气体的量相应地，进气量(新气量)不足，内燃机输出可能会下降。
于是，在本实施方式中，基于实际egr率rre对目标ivc进行修正，分别协调地控制可变压缩比机构a及可变气门机构b。由此，能够抑制这样的爆震的发生和内燃机输出的下降。
图14是对第2实施方式的变形例中的进气门关闭正时控制的动作进行说明的时间图。在图14中，进气门关闭正时的动作以外与图12的时间图的动作是同样的。
如前所述，在基于内燃机运转状态算出目标ivc并以使实际ivc成为目标ivc的方式控制可变气门机构b的情况下，在机械压缩比及实际egr率rre分别被控制成目标值的状态下进气量最佳的ivc被设定为目标ivc。
因而，如图14(f)的虚线p所示，在时刻t2从egr气体非导入区域转移到egr气体导入区域时，如果在时刻t5实际egr率rre收敛于目标egr率tre之前的时间点(在图14所示的例子中是时刻t3)将实际ivc控制成实际egr率rre收敛于目标egr率tre之后的稳态运转时的最佳的目标ivc，则会与egr气体的未导入量相应地，进气量(新气量)过剩，可能会过渡性地产生爆震。
因此，如图14(f)的实线所示，通过根据实际egr率rre来控制ivc，能够控制成与实际egr率rre及机械压缩比相应的ivc，由此能够抑制爆震。具体而言，在过渡时(时刻t2～时刻t5)实际egr率低时，为了使进气量减少与稳态运转时导入的egr气体量相当的量，而以使从进气下止点的延迟量变大的方式设定目标ivc。然后，随着实际egr率向目标egr率收敛，以使从进气下止点的延迟量逐渐变小的方式修正目标ivc。
以上，虽然对本发明的实施方式进行了说明，但上述实施方式不过示出了本发明的应用例的一部分，并非旨在将本发明的技术范围限定于上述实施方式的具体结构。