CN101855430A - 控制装置 - Google Patents

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Abstract

一种控制装置，其适用于具备有构成为能够改变膨胀比的发动机的***，该控制装置的特征在于，具备：取得所述膨胀比的膨胀比取得部；和温度推定部，其基于由所述膨胀比取得部取得的所述膨胀比，推定从所述发动机排出的排气或安装于该通路的部件的温度。

Description

控制装置
技术领域
本发明涉及适用于具备有构成为能够改变压缩比或膨胀比的发动机的***的控制装置。
背景技术
在使用了发动机的***(例如汽车等)中，排气***(排气传感器和/或排气净化催化剂等)的状态判定即诊断，由发动机电子控制单元(以下，称为“ECU”)来进行。在这样的排气***的车载诊断(OBD：on-boarddiagnosis)中包括后述那样的催化剂温度推定、催化剂异常诊断、排气传感器异常诊断等。
(1)例如，在这种***中，为了净化排气，在排气通路安装催化剂。该催化剂一般具有仅在预定的温度范围(例如400～800℃)内显现高净化率的特性。于是，以往提出了用于在启动后使催化剂温度迅速上升的各种提案(例如日本特开2007-231820号公报等)。
此外，这种催化剂由于燃料中的有害成分(铅、硫等)和/或热而劣化。若催化剂劣化，则排气净化率恶化，排气排放增大。于是，以往提出了用于判断催化剂的劣化的装置的各种提案(例如日本特开平5-133264号公报、日本特开平2004-28029号公报等)。
在此，作为这种催化剂，所谓的三元催化剂已被广泛地应用。该三元催化剂具有被称为氧吸藏功能或者氧储存功能。该功能是如下功能：在燃料混合气的空燃比稀时，还原排气中的NOx(氮氧化物)，将从NOx夺得的氧吸藏(储存)在内部，并且在燃料混合气的空燃比浓时，将已吸藏的氧放出用于排气中的HC、CO等未燃成分的氧化。因此，三元催化剂能够吸藏的氧量(以下称为“氧吸藏量”)的最大值(以下称为“最大氧吸藏量)越大，三元催化剂的净化能力越高。换言之，三元催化剂的劣化状态能够由最大氧吸藏量来判定。
在日本特开平5-133264号公报中公开的催化剂劣化度检测装置中，在排气通路中的三元催化剂的上游侧配置第一空燃比传感器。此外，在排气通路中的三元催化剂的下游侧配置第二空燃比传感器。由相关结构进行的三元催化剂的劣化判定(算出最大氧吸藏量)如下所述来进行。首先，向发动机的汽缸内供给的燃料混合气的空燃比在预定时间设定为预定的稀空燃比。由此，在三元催化剂中吸藏氧直到吸藏能力的界限。然后，燃料混合气的空燃比强制地变化为预定浓空燃比。于是，由第二空燃比传感器检测的空燃比，在维持了理论空燃比一定时间Δt后向浓侧变化。基于此时的理论空燃比与浓空燃比的差Δ(A/F)、Δt、和吸入空气量来求得最大氧吸藏量。
然而，最大氧吸藏量也根据三元催化剂的温度而变化。具体而言，若三元催化剂的温度上升，则最大氧吸藏量变大。由此，若不考虑催化剂温度而基于求出的最大氧吸藏量来进行催化剂劣化判定，则存在判定精度不好的问题。于是，在日本特开2004-28029号公报中公开的催化剂劣化度检测装置构成为基于最大氧吸藏量的算出期间的催化剂温度来修正最大氧吸藏量。
如上所述，催化剂温度是用于催化剂的预热状态和/或劣化状态等的车载诊断的重要的参数。在此，催化剂温度能够由催化剂床温来测定(参照例如日本特开2005-69218号公报等)。或者，催化剂温度能够使用吸入空气流量等其他的发动机参数进行车载推定(参照日本特开2004-28029号公报和/或日本特开2004-197716号公报等)。在响应性、精度、成本等方面，与由传感器测定催化剂温度相比，优选车载推定催化剂温度。
(2)例如，为了控制发动机的空燃比，通常进行所谓的空燃比反馈控制。该控制基于在排气通路安装的排气传感器(空燃比传感器)的输出来进行。一般而言，该排气传感器是产生与排气中的氧浓度对应的输出的氧传感器。该排气传感器设置在排气的流动方向的比用于净化排气的催化剂更靠上游侧和/或下游侧。
设置在比催化剂更靠下游侧的排气传感器通常由固体电解质型的氧传感器构成，该固体电解质型的氧传感器具有在比理论空燃比靠浓侧和靠稀侧几乎恒定并且在理论空燃比的前后急变的输出特性。设置在比催化剂更靠上游侧的排气传感器通常由上述的固体电解质型或界限电流式氧浓度传感器构成，该界限电流式氧浓度传感器具有在较广幅度的空燃比的范围内相对线性的输出特性。
若在相关的排气传感器中产生异常，则恐怕不能适当地进行发动机的空燃比控制。于是，以往提出了进行该排气传感器的异常诊断的装置的提案(例如，参照日本特开2003-254135号公报、日本特开2004-225684号公报、日本特开2007-16712号公报等)
这种装置，根据排气传感器对燃料混合气的空燃比变化的响应状态，判定该排气传感器是否正常。例如，在日本特开2004-225684号公报中公开的装置中，交互地强制使空燃比在预定浓空燃比与预定的稀空燃比之间变动，通过是否产生正确地跟随该空燃比变动的传感器输出，判定有无传感器异常。
发明内容
在发动机中，已知构成为能够改变压缩比或膨胀比的发动机(例如，参照日本特开2003-206771号公报、日本特开2004-156541号公报、日本特开2004-169660号公报、日本特开2007-303423号公报、日本特开2008-19799号公报、日本特开2008-157128号公报等)。需说明的是，这里所说的“压缩比”有“机械压缩比”和“实际压缩比”。
机械压缩比是将间隙容积(活塞上死点时的燃烧室容积)和活塞行程容积的和除以间隙容积得到的值，也被称为公称压缩比或几何压缩比。机械压缩比能够通过使曲轴箱和汽缸体沿汽缸的中心轴相对移动来变更，所述曲轴箱将曲轴以能够旋转的方式支撑，在所述汽缸体的上端部固定有汽缸盖。或者，机械压缩比，在以能够弯曲的方式构成连杆(连结活塞和所述曲轴的部件)的情况下，能够通过改变该连杆的弯曲状态而改变。
实际压缩比是对吸入空气的实效的压缩比，典型地是将开始压缩吸入空气时的燃烧室容积除以压缩结束时的燃烧室容积得到的值。该实际压缩比能够伴随上述那样的机械压缩比的改变而改变。此外，该实际压缩比，与机械压缩比的改变一起、或代替机械压缩比的改变，能够通过使进气门和/或排气门的动作正时可变而改变。
膨胀比是膨胀行程中的膨胀结束时的容积与膨胀开始时的容积(＝间隙容积)的比。若机械压缩比和/或实际压缩比变化，则膨胀比也可能会变化。也即是，膨胀比能够通过改变机械压缩比和/或排气门的开闭正时而变化。此外，通过改变进排气门的开闭正时，从而能够独立地设定和改变机械压缩比、实际压缩比和膨胀比(例如，参照日本特开2007-303423号公报、日本特开2008-19799号公报、日本特开2008-157128号公报等)。
在这种发动机中，若压缩比或膨胀比改变，则燃料混合气的燃烧状态和/或排气温度改变。因此，压缩比或膨胀比的变化对排气***的车载诊断的精度产生影响。
本发明的目的在于提高具备有能够改变压缩比或膨胀比的发动机的***中的车载诊断的精度。
(A)本发明的第一侧面的控制装置，其适用于具备有构成为能够改变压缩比或膨胀比的发动机的***。例如，在该***中能够包含所述发动机、从相关发动机排出的排气的通路、和安装在相关通路的部件(催化剂和/或排气传感器等)。
本发明的第一侧面的特征在于，本控制装置具备压缩比取得部或膨胀比取得部、和温度推定部。需说明的是，“部”也可以称为“单元”(例如“压缩比取得单元”等，以下同样)。
在此，所述压缩比取得部取得所述压缩比(“取得”包括检测和/或推定，以下同样)。所述膨胀比取得部取得所述膨胀比。
所述温度推定部基于取得的所述压缩比或所述膨胀比来推定排气或所述部件的温度。
具体而言，例如，所述温度推定部可以构成为基于由所述压缩比取得部取得的所述压缩比来推定所述催化剂的温度。在该情况下，所述温度推定部可以构成为至少基于与所述发动机中的吸入空气量关联的参数、和由所述压缩比取得部取得的所述压缩比来推定所述催化剂的温度。作为所述参数，可以使用例如吸入空气流量、负荷率、节气门开度、加速踏板操作量等。
在所述***中还具备判定部。该判定部基于由所述温度推定部推定的所述温度的推定结果来判定所述部件的状态。例如，作为所述判定部的所述劣化判定部，基于由所述温度推定部推定的所述催化剂的推定温度来判定所述催化剂的劣化状态。
在具备有上述那样的结构的本发明的控制装置中，基于取得的所述压缩比或所述膨胀比来取得排气或所述部件的推定温度。例如，可以根据取得的所述压缩比、和以作为基准的预定压缩比(最高压缩比和/或最低压缩比)为前提基于所述参数得到的算定温度，取得所述推定温度。或者，可以通过根据所述压缩比或所述膨胀比对基于所述参数得到的算定温度进行修正，从而取得所述推定温度。此外，可以使用如此取得的所述推定温度来进行所述部件的车载诊断。
因此，根据本发明，能够提高具备有能够改变压缩比或膨胀比的发动机的***中的车载诊断的精度。
所述判定部可以构成为在所述压缩比或所述膨胀比为恒定或其变化在预定范围内时判定所述部件的状态。
在相关结构中，所述部件的状态的判定在所述压缩比或所述膨胀比为恒定或其变化在预定范围内时进行。由此，高精度地进行所述部件的状态的判定。
此外，在所述***中还可以具备压缩比控制部或膨胀比控制部。所述压缩比控制部(根据所述发动机的运行状态)控制所述压缩比。同样地，所述膨胀比控制部(根据所述发动机的运行状态)控制所述膨胀比。在该情况下，所述压缩比控制部构成为在由所述判定部判定所述状态时将所述压缩比或所述膨胀比控制为恒定。
在相关结构中，所述压缩比控制部在判定所述部件的状态时将所述压缩比控制为恒定。同样地，所述膨胀比控制部在判定所述部件的状态时将所述膨胀比控制为恒定。并且，所述判定部，在所述压缩比或所述膨胀比为恒定或其变化在预定范围内的状态下判定所述部件的状态。
具体而言，例如，所述压缩比控制部，在没有进行所述催化剂的劣化状态的判定时根据所述发动机的运行状态将所述压缩比控制为可变，另一方面在判定所述催化剂的劣化状态时禁止所述压缩比的变更。在判定所述催化剂的劣化状态时，基于由所述压缩比控制部设为恒定的所述压缩比来取得所述催化剂的推定温度。由所述劣化判定部基于该推定温度来判定所述催化剂的劣化状态。
根据相关结构，尽可能地抑制了所述部件的状态的判定中的该部件的温度的变化。因此，可以高精度地进行所述部件的状态的判定。
例如，所述压缩比控制部构成为：在所述推定温度低于预定的劣化判定下限温度的情况下，当由所述劣化判定部判定所述催化剂的劣化状态时，为了使所述催化剂的温度上升，将所述压缩比在低压缩比侧控制为恒定。或者，所述压缩比控制部构成为：在所述推定温度高于预定的劣化判定上限温度的情况下，当由所述劣化判定部判定所述催化剂的劣化状态时，为了使所述催化剂的温度下降，将所述压缩比在高压缩比侧控制为恒定。
在相关结构中，在由所述劣化判定部判定所述催化剂的劣化状态时，所述催化剂的温度能够强制性地设定在用于劣化判定的适当的范围内。因此，根据相关结构，能够更良好地进行所述催化剂的劣化状态的判定。
(B)本发明的第二侧面的控制装置，其适用于具备有构成为能够改变压缩比或膨胀比的发动机的***。例如，在该***中能够包含所述发动机、从相关发动机排出的排气的通路、和安装在相关通路的部件(催化剂和/或排气传感器等)。
所述排气传感器构成为产生与排气中的特定成分的浓度(例如氧浓度)对应的输出(因为该排气传感器产生与燃料混合气的空燃比对应的输出所以也被称为“空燃比传感器”)。该排气传感器可以设置在排气流动方向的比安装在所述通路的排气净化催化剂更靠上游侧和/或下游侧。
本控制装置具备压缩比控制部或膨胀比控制部。所述压缩比控制部(根据所述发动机的运行状态)控制所述发动机的压缩比。同样地，所述膨胀比控制部(根据所述发动机的运行状态)控制所述发动机的膨胀比。
本发明的第二侧面的特征是，所述压缩比控制部或所述膨胀比控制部，在所述部件的异常的诊断期间，将所述压缩比或所述膨胀比控制为恒定。
在具备有相关结构的本发明的控制装置中，在所述部件的异常的诊断期间(例如基于所述排气传感器的输出诊断该排气传感器的异常的期间)，控制压缩比或膨胀比使得压缩比或膨胀比变为恒定。由此，将所述部件的异常的诊断期间的燃料混合气的燃烧状态尽可能地控制为恒定。因此，根据本发明，可以高精度地进行所述部件的异常的诊断。
(C)本发明的第三侧面的控制装置，其适用于具备有构成为能够改变压缩比的发动机的***。
本控制装置具备压缩比取得部、判定部和判定许可部。所述压缩比取得部取得所述压缩比。所述判定部判定在从所述发动机排出的排气的通路安装的部件的状态。所述判定许可部基于由所述压缩比取得部取得的所述压缩比来许可由所述判定部进行的判定。
需说明的是，所述控制装置还可以具备压缩比控制部。该压缩比控制部可以构成为在由所述判定部判定所述状态时将所述压缩比控制为恒定(此时，所述压缩比取得部和/或所述判定许可部可以省略)。
在相关结构中，例如在所述压缩比为恒定或其变化处于预定范围内的情况下，由所述判定部进行判定。由此，能够尽可能地抑制所述部件的状态的判定期间的燃料混合气的燃烧状态的变动和/或排气温度的变动。因此，能够高精度地进行所述部件的状态的判定(劣化判定等)。
(D)本发明的第四侧面的控制装置，其适用于具备有构成为能够改变膨胀比的发动机的***。
本控制装置具备膨胀比取得部、判定部和判定许可部。所述膨胀比取得部取得所述膨胀比。所述判定部判定在从所述发动机排出的排气的通路安装的部件的状态。所述判定许可部基于由所述膨胀比取得部取得的所述膨胀比来许可由所述判定部进行的判定。
需说明的是，所述控制装置还可以具备膨胀比控制部。该膨胀比控制部可以构成为在由所述判定部判定所述状态时将所述膨胀比控制为恒定(此时，所述膨胀比取得部和/或所述判定许可部可以省略)。
在相关结构中，例如在所述膨胀比为恒定或其变化处于预定范围内的情况下，由所述判定部进行判定。由此，能够尽可能地抑制所述部件的状态的判定期间的燃料混合气的燃烧状态的变动和/或排气温度的变动。因此，能够高精度地进行所述部件的状态的判定(劣化判定等)。
附图说明
图1是表示包括多个直列汽缸的发动机、和作为本发明的一种实施方式的控制装置的、作为本发明的适用对象的***S(车辆等)的整体结构的概略图。
图2A是表示图1中示出的上游侧空燃比传感器的输出特性的图。
图2B是表示图1中示出的下游侧空燃比传感器的输出特性的图。
图3是表示图1中示出的本实施方式的控制装置的动作的第一具体例中的催化剂OBD条件判定动作的流程图。
图4是表示该第一具体例中的机械压缩比设定/控制动作的流程图。
图5是表示该第一具体例中的催化剂OBD动作的流程图。
图6是表示图5中示出的催化剂OBD的执行情况的图。
图7是表示图1中示出的本实施方式的控制装置的动作的第一具体例中的催化剂推定温度取得动作的流程图。
图8是第二具体例中的传感器OBD条件判定动作的流程图。
图9是表示该第二具体例中的传感器OBD动作的流程图。
图10是表示图1中示出的本实施方式的控制装置的动作的第三具体例中的压缩比和膨胀比的控制动作的流程图。
图11是表示该第三具体例中的催化剂OBD动作的流程图。
图12是表示图1中示出的本实施方式的控制装置的动作的第四具体例中的催化剂OBD动作的流程图。
图13是表示图1中示出的本实施方式的控制装置的动作的第五具体例中的催化剂OBD动作的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式(在提出本申请时申请人认为最佳的实施方式)进行说明。
以下的实施方式相关的记载，仅为了满足专利法要求的说明书的记载要件(记述要件/能够实施要件)而在可能的范围内具体地记述本发明的具体化的单纯一个例子。由此，如后所述，本发明理所当然完全不限定于以下说明的实施方式的具体结构。对实施方式的变形例(modification)，若***在实施方式的说明中则会妨碍理解首尾一致的实施方式的说明，所以在结尾概括来记载。
(***的整体结构)
图1是表示包括多个直列汽缸的发动机1、和作为本发明的一种实施方式的控制装置2的、作为本发明的适用对象的***S(车辆等)的整体结构的概略图。在图1中示出了与汽缸排列方向垂直的面的发动机1的侧断面图。
在本实施方式中，发动机1构成为能够在预定范围(例如9～26)之间改变机械压缩比。此外，发动机1构成为通过改变机械压缩比和进排气门正时从而能够实际上独立地设定和改变机械压缩比、实际压缩比和膨胀比。
本实施方式的控制装置2构成为：控制相关发动机1的运行，并且判定(诊断)***S的各部的状态，对驾驶者适当显示该判定(诊断)结果。
本实施方式的发动机1具备汽缸体11、汽缸盖12、曲轴箱13和可变压缩比机构14。此外在发动机1连接有进气通路15和排气通路16。
(汽缸体)
在汽缸体11形成略圆柱形的贯通孔即缸膛111。如上所述，在汽缸体11沿汽缸排列方向配置一列多个缸膛111。在各缸膛111的内侧以能够沿缸膛111的中心轴线(以下称为汽缸中心轴CCA)往复移动的方式收容有活塞112。
(汽缸盖)
在汽缸体11的上端部(活塞112的上死点侧的汽缸体11的端部)接合有汽缸盖12。汽缸盖12，以不相对于汽缸体11相对移动的方式，相对于汽缸体11的所述上端部由未图示的螺钉等固定。
在汽缸盖12的下端部，在与各缸膛111的上端部对应的位置设有多个凹部。也即是，由汽缸盖12接合于汽缸体11而固定的状态下的、比活塞112的顶面更上侧(汽缸盖12侧)的缸膛111内侧的空间、和上述凹部的内侧(下侧)的空间，形成燃烧室CC。以与该燃烧室CC连通的方式在汽缸盖12形成有进气口121和排气口122。
在汽缸盖12上，还具备进气门123、排气门124、可变进气门正时装置125、可变排气门正时装置126、和喷射器127。
进气门123是为了控制进气口121与燃烧室CC的连通状态的气门。排气门124是为了控制排气口122与燃烧室CC的连通状态的气门。
可变进气门正时装置125和可变排气门正时装置126，构成为通过改变进气门123和排气门124的开闭时间从而能够改变实际压缩比和膨胀比。关于相关可变进气门正时装置125和可变排气门正时装置126的具体结构是众所周知的，所以省略其说明。
喷射器127构成为能够将用于向燃烧室CC内供给的燃料喷射到进气口121内。
(曲轴箱)
在曲轴箱13内，曲轴131被配置为与汽缸排列方向平行，并且以能够旋转的方式被支撑。该曲轴131，以基于沿活塞112的汽缸中心轴CCA的往复移动而旋转驱动的方式，经由连杆132与活塞112连结。
(可变压缩比机构)
本实施方式的可变压缩比机构14被构成为：使汽缸体11与汽缸盖12的接合体，沿汽缸中心轴CCA相对于曲轴箱13进行互相相对移动，改变间隙容积，由此能够在上述的范围内改变机械压缩比。该可变压缩比机构14具有与日本特开2003-206771号公报和/或2007-056837号公报等中记载的机构相同的结构。因此，在本说明书中，省略该机构的详细说明，仅对概要进行以下说明。
可变压缩比机构14具备连结机构141和驱动机构142。连结机构141被构成为将汽缸体11和曲轴箱13以能够沿汽缸中心轴CCA相互相对移动的方式进行连结。驱动机构142具备伺服电机和/或齿轮机构等，被构成为能够使汽缸体11和曲轴箱13沿汽缸中心轴CCA相互相对移动。
(进排气通路)
在进气口121连接有包括进气歧管和/或气室等的进气通路15。在该进气通路15安装节气门151。该节气门151被构成为由包括DC电机的节气门致动器152进行旋转驱动。
另一方面，在排气口122连接有包括排气歧管的排气通路16。排气通路16是经由排气口122从燃烧室CC排出的排气的通路。在排气通路16安装催化净化器161。催化净化器161，在其内部具备具有氧吸藏功能的三元催化剂，被构成为能够净化排气中的HC、CO以及NOx。
(各种传感器)
在***S中设有冷却水温传感器171、曲轴位置传感器172、进气凸轮位置传感器173、排气凸轮位置传感器174、空气流量计175、进气温传感器176、节气门位置传感器177、上游侧空燃比传感器178a、下游侧空燃比传感器178b、加速开度传感器179等各种传感器。
冷却水温传感器171安装在气缸体11上。该冷却水温传感器171被构成为输出与汽缸体11内的冷却水的温度(冷却水温Tw)对应的信号。
曲轴位置传感器172安装在曲轴箱13中，该曲轴位置传感器172被构成为输出具有与曲轴131的旋转角度对应的脉冲的波形的信号。具体而言，曲轴位置传感器172被构成为曲轴131每旋转10°而输出具有窄幅的脉冲的信号，并且曲轴131每旋转360°而输出具有宽幅的脉冲的信号。也就是说，曲轴位置传感器172被构成为输出与发动机转速Ne对应的信号。
进气凸轮位置传感器173和排气凸轮位置传感器174安装在气缸盖12上。进气凸轮位置传感器173被构成为输出具有与用于使进气门123往复移动的未图示的进气凸轮轴(包含于可变进气门正时装置125中)的旋转角度对应的脉冲的波形的信号。排气凸轮位置传感器174也同样被构成为输出具有与未图示的排气凸轮轴的旋转角度对应的脉冲的波形的信号。
空气流量计175、进气温传感器176和节气门位置传感器177安装在进气通路15上。空气流量计175被构成为输出与在进气通路15内流动的吸入空气的质量流量(吸入空气流量Ga)对应的信号。进气温传感器176被构成为输出与吸入空气的温度对应的信号。节气门位置传感器177被构成为输出与节气门151的旋转相位(节气门开度TA)对应的信号。
上游侧空燃比传感器178a和下游侧空燃比传感器178b安装在排气通路16上。上游侧空燃比传感器178a被配置在比催化净化器161更靠排气的流动方向的上游侧。下游侧空燃比传感器178b被配置在比催化净化器161更靠排气的流动方向的下游侧。
图2A是表示图1中示出的上游侧空燃比传感器178a的输出特性的图。图2B是表示图1中示出的下游侧空燃比传感器178b的输出特性的图。
上游侧空燃比传感器178a，如图2A所示，是在广宽度的空燃比的范围内具有比较线性的输出特性的全领域型的空燃比传感器。具体而言，该上游侧空燃比传感器178a由界限电流式氧浓度传感器构成。下游侧空燃比传感器178b，如图2B所示，是具有在比理论空燃比更浓侧和更稀侧几乎恒定但在理论空燃比的前后发生急变的输出特性的空燃比传感器。具体而言，该下游侧空燃比传感器178b由固体电解质型的氧化锆氧传感器构成。
再次参照图1，加速开度传感器179被构成为输出与由驾驶者操作的加速踏板181的操作量(加速踏板操作量Accp)对应的信号。此外，在由驾驶者容易视觉确认的位置设置具备有警告显示灯等的警报装置182。
(控制装置)
控制装置2具备CPU201、ROM202、RAM203、备份RAM204、接口205以及总线206。CPU201、ROM202、RAM203、备份RAM204以及接口205通过总线206相互连接。
在ROM202中预先存储有CPU201执行的程序(例程)、表(查找表、映射)以及参数等。RAM203被构成为在CPU201执行程序时能够根据需要暂时存储数据。备份RAM204被构成为：在投入电源的状态下CPU201执行程序时存储数据，并且在电源切断后还能够保持该存储的数据。
接口205与冷却水温传感器171、曲轴位置传感器172、进气凸轮位置传感器173、排气凸轮位置传感器174、空气流量计175、进气温传感器176、节气门位置传感器177、上游侧空燃比传感器178a、下游侧空燃比传感器178b、加速开度传感器179等各种传感器电连接，被构成为能够向CPU201传递来自这些传感器的信号。
此外，接口205与可变进气门正时机构125、可变排气门正时机构126、喷射器127、驱动机构142、警报装置182等动作部以电路的方式连接，被构成为能够从CPU201向这些动作部传递用于使这些动作部动作的动作信号。
此外，接口205被构成为向CPU201传递设置在包含于驱动机构142的伺服电机中的编码器的输出信号(由此能够把握发动机1中的机械压缩比的设定状态)。
也就是说，控制装置2被构成为：经由接口205接受来自上述各种传感器的信号，并且基于与该信号对应的CPU201的运算结果，将上述的动作信号向各动作部送出。
需说明的是，在本实施方式中，由驱动机构142、用于设定进排气门正时的可变进气门正时装置125和可变排气门正时装置126、以及控制它们的状态的控制装置2(CPU201)构成本发明的压缩比控制部、膨胀比控制部、压缩比取得部以及膨胀比取得部。所述驱动机构142用于由可变压缩比机构14设定汽缸体11及汽缸盖12与曲轴箱13的相对移动状态。
此外，在本实施方式中，由控制装置2(CPU201)和经由接口205与其连接的上述的各种传感器类构成本发明的温度推定部和判定部(劣化判定部)。
而且，在本实施方式中，由控制装置2(CPU201)构成本发明的判定许可部。
(动作的概要)
以下，对本实施方式的***S的动作的概要进行说明。
(空燃比控制)
基于节气门开度TA等来设定目标空燃比。该目标空燃比通常被设定为理论空燃比。另一方面，在加速时等，根据需要能够将目标空燃比设定为从理论空燃比若干移动到浓侧或稀侧的值。
此外，当预定的传感器OBD条件成立时，每个发动机工作期间(trip)(发动机1一次从启动到停止的期间)进行上游侧空燃比传感器178a和/或下游侧空燃比传感器178b的异常诊断(传感器OBD)。该传感器OBD中，控制目标空燃比使其在从理论空燃比移动到浓侧的值、与从理论空燃比移动到稀侧的值之间以矩形波的方式变化(所谓的空燃比动态控制)。
此外，在稳定运行中的预定的运行状态下，进行催化净化器161的劣化判定(催化剂OBD)时也进行上述的空燃比动态控制。
基于如上所述设定的目标空燃比和吸入空气流量Ga等，取得从喷射器127喷射的燃料量的基本值(基本燃料喷射量)。
在发动机1刚刚启动后上游侧空燃比传感器178a和下游侧空燃比传感器178b没有充分预热的情况下等，当预定的反馈控制条件不成立时，进行基于基本燃料喷射量的开环控制(在该开环控制中能够进行基于学习修正系数的学习控制)。
在反馈控制条件已成立的情况下，基于从上游侧空燃比传感器178a和下游侧空燃比传感器178b的输出对基本燃料喷射量进行反馈修正，由此，取得来自喷射器127的实际的燃料喷射量(指令燃料喷射量)。此外，进行用于基于来自上游侧空燃比传感器178a和下游侧空燃比传感器178b的输出取得上述开环控制时的学习修正系数的空燃比学习。
(催化剂OBD)
通过上述的空燃比动态控制，强制使燃料混合气的空燃比以矩形波状的方式变动。首先，将燃料混合气的空燃比设定为预定的稀空燃比预定时间。由此，在催化净化器161的三元催化剂中吸藏氧直到吸藏能力的界限。然后，强制使燃料混合气的空燃比变化到预定的浓空燃比。于是，由下游侧空燃比传感器178a检测出的空燃比，在维持为理论空燃比一定时间Δt之后向浓侧变化。基于此时的理论空燃比与浓空燃比的差Δ(A/F)、Δt、和吸入空气量，求得催化净化器161的三元催化剂的最大氧吸藏量。利用该最大氧吸藏量的取得值来进行催化净化器161的劣化诊断。
(传感器OBD)
通过上述的空燃比动态控制，强制使燃料混合气的空燃比以矩形波状的方式变动。此时，通过是否产生正确地跟随空燃比变动的输出波形，判定上游侧空燃比传感器178a和/或下游侧空燃比传感器178b有无异常。相关的传感器OBD的具体内容是公知的，所以在本说明书中省略其详细说明。
(压缩比和膨胀比的控制)
基于预热状态和/或负荷状态等的发动机1的运行状态，控制机械压缩比、实际压缩比以及膨胀比。
具体而言，在预热运行中，为了发动机1本体和/或催化净化器161的早期预热，将压缩比设定在低压缩比侧。在预热后发动机1的运行状态达到了常用区域(城市行驶和/或高速路巡航时等)的情况下，将压缩比设定在高压缩比侧。由此，热效率变高，燃料经济性提高。另一方面，在高输出区域(急加速和/或上坡行驶时等)，将压缩比设定在低压缩比侧。由此，抑制爆燃并且得到高输出。
实际压缩比是根据实际上从开始了压缩作用时到活塞112到达上死点的实际的行程容积、和间隙容积(活塞112处于上死点时的燃烧室CC容积)而确定的值。间隙容积根据机械压缩比的设定状态来确定。另一方面，在压缩行程中，即使活塞112开始上升，进气门123正在开启的期间，实际上也不进行压缩作用，而是从进气门123已关闭时开始实际的压缩作用。由此，在机械压缩比恒定的情况下，通过延迟进气门123的关闭时期来降低实际压缩比。
膨胀比是膨胀行程中的膨胀结束的容积与间隙容积的比。如上所述，间隙容积根据机械压缩比的设定状态来确定。另一方面，膨胀比根据排气门124的开启时期而可变。例如，为了提早预热催化净化器161而提高排气门124的开启时期，由此提高排气的温度。此外，能够通过尽可能地延迟排气门124的开启时期，提高内燃机热效率。
因此，例如在内燃机低负荷运行时，通过将机械压缩比设定得较高且尽可能地延迟排气门124的开启正时，从而将膨胀比设定得较高(例如26左右)且提高内燃机热效率，另一方面通过延迟进气门123的关闭时期并将实际压缩比设定得较低(例如11左右)，从而能够抑制爆燃等异常燃烧(所谓的高膨胀比周期)。
具体而言，例如，随着内燃机负荷变低，机械压缩比和膨胀比被设定得较高，另一方面进气门123的关闭时期推迟。由此，将实际压缩比在内燃机低负荷至高负荷的范围内设定为几乎恒定。
但是，若在OBD的执行中机械压缩比和膨胀比变化，则存在OBD的精度下降的问题。具体而言，若在OBD的执行中机械压缩比和膨胀比变化，则燃料混合气的燃烧状态和/或排气温度变化，该变化对上游侧空燃比传感器178a和/或下游侧空燃比传感器178b的输出产生影响，并且排气的温度的变化招致催化净化器161的温度变化，催化净化器161的氧吸藏功能(氧吸藏/释放特性)变化。特别地，在下游侧空燃比传感器178b的OBD中，若催化净化器161的氧吸藏功能没有保持恒定，则难以进行高精度OBD。
由此，控制可变压缩比机构14、可变进气正时装置125以及可变排气正时装置126，使得OBD中的机械压缩比和膨胀比被保持为(几乎)恒定。或者，在机械压缩比和膨胀比被保持为(几乎)恒定的状态下，许可OBD的执行。
(动作的详细)
接着，使用流程图对图1中示出的本实施方式的控制装置2的动作的具体例进行说明。在以下的说明中，将“步骤”简称为“S”(在附图中也将“步骤”简记为“S”)。
(第一具体例)
在以下说明的第一具体例中，以机械压缩比和膨胀比变得几乎相等的方式，进行机械压缩比和膨胀比的控制。也即是，在第一具体例中，排气门124的开启时期设为恒定(在可变范围内设为最迟)。
此外，进气门123的关闭期间设为根据运行状态来适当设定。也即是，在本具体例中，设为能够实现所谓的高膨胀比周期(其他的具体例也同样)。
(催化剂OBD条件判定)
CPU201每到预定时间执行图3中示出的催化剂OBD条件判定程序300。
首先，在S310中判定催化剂OBD条件是否成立。该催化剂OBD条件是：在发动机1预热后(冷却水温Tw≥Tw0)，节气门开度TA的每单位时间的变化量为预定量以下、车速为预定速度以上、以及吸入空气流量为预定量以下(催化净化器161中不产生所谓的“窜气(吹き抜け)”程度的吸入空气流量)。
在催化剂OBD条件成立的情况下(S310为“是”)，处理进入S320，判定本次的催化剂OBD条件的成立是否是发动机1启动后的初次。在本次的催化剂OBD条件的成立是发动机1启动后的初次的情况下(S320为“是”)，处理进入S330，设置催化剂OBD标志Xc。在催化剂OBD条件不成立的情况下(S310为“否”)，或者本次的催化剂OBD条件的成立不是发动机1启动后的初次的情况下(S320为“否”)，处理进入S340，将催化剂OBD标志Xc复位。然后，本程序暂时结束。
(设定机械压缩比(膨胀比)
CPU201每到预定时间执行图4中示出的机械压缩比设定程序400。在本具体例中，如上所述排气门124的开启时间恒定。由此，在本具体例中，通过控制装置2(CPU201)的本程序300的处理，实现本发明的压缩比控制部(压缩比控制单元)以及膨胀比控制部(膨胀比控制单元)。
首先，在S410中判定发动机1是否为预热后(冷却水温是否为Tw≥Tw0)。在发动机1处于预热中的情况下(S410为“否”)，处理进入S415。在S415中，为了使排气温度上升从而促进发动机1和/或催化净化器161的预热，将机械压缩比εm(也即是膨胀比εe0)设定为低值εm0(即εe0)。
在发动机1为预热后的情况下(S410为“是”)，处理进入S420，判定催化剂OBD标志Xc是否被设置。在催化剂OBD标志Xc没有被设置的情况下(S420为“否”)，当前的运行状态为发动机1的预热后的通常运行。由此，在该情况下，处理进入S425。在S425中，机械压缩比εm基于发动机转速Ne和/或负荷率KL使用映射图等来取得。需说明的是，负荷率KL，如周知的那样，能够基于吸入空气流量Ga、节气门开度TA、或加速踏板操作量Accp来取得。
在发动机1为预热后(S410为“是”)、且催化剂标志Xc已被设置的情况下(S420为“是”)，执行催化剂OBD。在该情况下，首先，处理进入S430，取得催化净化器161内的三元催化剂的推定温度(催化剂推定温度Tc)。关于该催化剂推定温度Tc的取得(催化剂温度的车载推定)稍后进行详述。接着，在S440中判定催化剂推定温度Tc是否低于预定的下限温度TL。在催化剂推定温度Tc低于下限温度TL的情况下(S440为“是”)，处理进入S445来设定机械压缩比εm。在催化剂推定温度Tc为下限温度TL以上的情况下(S440为“否”)，跳过S445的处理，处理进入S445。在S450中，判定催化剂推定温度Tc是否高于预定的上限温度TH。在催化剂推定温度Tc高于上限温度TH的情况下(S450为“是”)，处理进入S455来设定机械压缩比εm。在催化剂推定温度Tc为上限温度TH以下的情况下(S450为“否”)，跳过S455的处理。
在此，在S445中，为了使排气温度上升从而使催化净化器161的温度上升至适于催化剂OBD的温度范围(TL～TH)，将机械压缩比设为比上次低Δεm。另一方面，在S445中，为了使排气温度降低从而使催化净化器161的温度下降至上述的温度范围，将机械压缩比设为比上次高Δεm。与此相对，在催化剂推定温度Tc处于上述的温度范围内的情况下(S440为“否”，S450为“否”)，跳过S445和/或S455，从而将机械压缩比εm设为与上次相同。也即是，将机械压缩比εm维持恒定。
在进行了上述那样的机械压缩比εm(膨胀比εe)的设定处理后，在S460中，将机械压缩比εm的设定状态存储在备份RAM204中。然后，本程序暂时结束。
(催化剂OBD)
CPU201每到预定时间执行图5中示出的催化剂OBD 300。在本具体例中，通过控制装置2(CPU201)的本程序300的处理，实现本发明的判定部(判定单元)和劣化判定部(劣化判定单元)。
首先，在S510中判定催化剂OBD标志Xc是否已被设置。在催化剂OBD标志Xc已被设置的情况下(S510为“是”)，处理进入S520以后。在催化剂OBD标志Xc没有被设置的情况下(S510为“否”)，跳过S520以后的处理，本程序暂时结束。
在S520中，与S430同样地取得催化剂推定温度Tc。关于该催化剂推定温度Tc的取得也在后进行详述。接着，在S530中判定催化剂推定温度Tc是否低于下限温度TL。在催化剂推定温度Tc为下限温度TL以上的情况下(S530为“否”)，处理进入S540，判定催化剂推定温度Tc是否高于上限温度TH。在催化剂推定温度Tc处于上述的温度范围内的情况下(S530为“否”，S540为“否”)，处理进入S550执行催化剂OBD，当判定为催化剂劣化时通过警报装置182对驾驶者发出警报。在催化剂OBD执行后，在S560中将催化剂OBD标志复位。
在催化剂推定温度Tc没有处于上述的温度范围内的情况下(S530为“是”或S540为“是”)，本程序暂时结束。也即是，在催化剂推定温度Tc达到上述的温度范围内之前催化剂OBD的执行待机。
在此，图6是表示执行催化剂OBD的情况的图。图6中(i)是表示执行催化剂OBD的期间的空燃比变化的图。(ii)是表示与(i)中示出的空燃比变化对应而变化的催化净化器161的氧吸藏量OSA的图。(iii)是表示与(i)中示出的空燃比变化和(ii)中示出的氧吸藏量OSA的变化对应的下游侧空燃比传感器178b的输出Voxs的图。
首先，如图6的(i)所示，从催化剂OBD开始时刻t1起，将空燃比设定为比理论空燃比(stoich)稀ΔA/F的稀空燃比。于是，稀空燃比的排气流入催化净化器161。由此，如图6(ii)所示，催化净化器161的氧吸藏量OSA逐渐增大，在时刻t2达到峰值Cmax2。
当催化净化器161的氧吸藏量OSA达到峰值Cmax2时，在催化净化器161中变得不能吸藏再多的氧。由此，从时刻t2起，在催化净化器161的下游侧开始流出包含氧的排气(稀空燃比的排气)。因此，如图6(iii)所示，下游侧空燃比传感器178b的输出Voxs变为比理论空燃比向稀侧较大变位后的值。
在时刻t2，当判定为下游侧空燃比传感器178b的输出Voxs已变为向比理论空燃比靠稀侧进行了较大变位后的值时，如图6的(i)所示，将空燃比设定为比理论空燃比浓ΔA/F的浓空燃比。于是，浓空燃比的排气流入催化净化器161。此时，催化净化器161中吸藏的氧用于流入的未燃HC、CO的氧化而消耗。由此，如图6(ii)所示，催化净化器161的氧吸藏量OSA从Cmax2逐渐减少，在时刻t3催化净化器161的氧吸藏量变为“0”。
当催化净化器161的氧吸藏量OSA变为0时，在催化净化器161中变得不能进行再多的未燃HC、CO的氧化。由此，从时刻t3起，在催化净化器161的下游侧开始流出浓空燃比的排气。因此，如图6(iii)所示，下游侧空燃比传感器178b的输出Voxs从表示稀空燃比的值变为表示浓空燃比的值。
在时刻t3，当判定为下游侧空燃比传感器178b的输出已从表示稀空燃比的值变为表示浓空燃比的值时，如图6的(i)所示，再次将空燃比设定为比理论空燃比稀ΔA/F的稀空燃比。由此，如图6(ii)所示，催化净化器161的氧吸藏量OSA持续从“0”开始增大，在时刻t4达到峰值Cmax4。于是，与上述同样，下游侧空燃比传感器178b的输出Voxs从表示浓空燃比的值变为表示稀空燃比的值。当在时刻t4判定为如上述那样的下游侧空燃比传感器178b的输出Voxs的变化时，催化剂OBD结束，空燃比控制返回通常控制。
通过执行上述那样的矩形波状的空燃比控制(动态控制)，从而由以下的式取得催化净化器161的最大氧吸藏量Cmax。需说明的是，在以下的式中，值“0.23”是大气中包含的氧的重量比例。mfr是预定时间(计算周期tsample)内的燃料喷射量Fi的合计量。
ΔO2＝0.23·mfr·ΔA/F
Cmax2＝∑ΔO2(区间t＝t2～t3)
Cmax4＝∑ΔO2(区间t＝t3～t4)
Cmax＝(Cmax2+Cmax4)/2
如该式所示，通过对区间t＝t2～t3中的预定时间tsample内的喷射量的合计量mfr乘以从空燃比A/F的理论空燃比偏移的偏移ΔA/F，求得该预定时间tsample中的空气的不足量，通过对该空气的不足量乘以氧的重量比例，求得该预定时间tsample中的氧吸藏量变化量(吸藏氧的消耗量)ΔO2。并且，通过在时刻t2～t3间对氧吸藏量变化量ΔO2进行累计，推定/算出从催化净化器161最大限吸藏氧的状态到将氧全部消耗掉的状态的氧消耗量、即峰值Cmax2。同样地，也通过在时刻t3～t4间对氧吸藏量变化量ΔO2进行累计，推定/算出从催化净化器161将氧全部消耗掉的状态到最大限吸藏氧的状态的氧吸藏量、即峰值Cmax4。
在催化剂OBD实施中汽缸内吸入空气量Mc为恒定(即吸入空气流量Ga为恒定)的情况下，上式可以如下所述进行简化。
Cmax2＝0.23·mfr·ΔA/F·(t3～t2)
Cmax4＝0.23·mfr·ΔA/F·(t4～t3)
Cmax＝(Cmax2+Cmax4)/2
需说明的是，在本具体例中，通过控制装置2(CPU201)的S440至S455以及S530至S540的处理，实现本发明的判定许可部(判定许可单元)。
(取得催化剂推定温度)
接着，对取得催化净化器161的推定温度Tc的具体例进行说明。CPU201每到预定时间执行图7中示出的催化剂推定温度取得程序700。
首先，在S710中取得发动机转速Ne、负载量KL以及机械压缩比εm。在此，机械压缩比εm能够通过CPU201把握由控制装置2控制驱动机构142的动作的状态(例如电机的旋转角度)从而容易且比较准确地取得。
接着，在S720中，基于在机械压缩比εm为预定值εm1(例如最小值εm_min)的条件下以发动机转速Ne和负荷率KL为参数而作成的催化剂温度映射图、和在S710中取得的发动机转速Ne及负荷率KL，取得温度Tc(εm1)。同样地，在S730中，基于在机械压缩比εm为预定值εm2(＞εm1，例如最大值εm_max)的条件下作成的催化剂温度映射图、和在S710中取得的发动机转速Ne及负荷率KL，取得温度Tc(εm2)。
接着，在S740中，基于Tc(εm1)、Tc(εm2)、在S710中取得的机械压缩比εm、以及预定的映射图或函数，取得催化剂推定温度Tc。例如，当在发动机转速Ne和负荷率KL为恒定的情况下由于机械压缩比εm的变化而使催化剂温度的变化近似于直线时，能够如下所述取得催化剂推定温度Tc。
Tc＝Tc(εm1)+(εm-εm1)·(Tc(εm2)-Tc(εm1))/(εm2-εm1)
然后，本程序暂时结束。
需说明的是，在本具体例中，通过控制装置2(CPU201)的S710的处理，实现本发明的压缩比取得部(压缩比取得单元)和膨胀比取得部(膨胀比取得单元)。此外，通过控制装置2的S720至S740的处理，实现本发明的温度推定部(温度推定单元)。
(第一具体例的作用/效果)
在本具体例中，基于催化剂OBD实施时的实际的压缩比，车载推定催化净化器161的温度。换言之，根据催化剂OBD实施时的实际的压缩比，修正催化净化器161的温度推定值。由此，能够高精度地进行催化净化器161的温度推定。由此能够高精度地实施催化剂OBD。
在本具体例中，在催化剂OBD实施中，禁止与运行状态相应的机械压缩比的变化，从而将机械压缩比保持为恒定。由此，尽可能地抑制催化剂OBD实施中的催化净化器161的温度变化。由此能够更高精度地实施催化剂OBD。
在本具体例中，在催化剂推定温度Tc低于预定的劣化判定下限温度(TL)的情况下，为了使催化净化器161的温度上升，将机械压缩比控制为低压缩比侧的一定值。此外，在催化剂推定温度Tc高于预定的劣化判定上限温度(TH)的情况下，为了使催化净化器161的温度下降，将机械压缩比控制为高压缩比侧的一定值。由此，在催化剂OBD时，能够强制将催化净化器161的温度设定在用于劣化判定的适当的范围内。由此能够更良好地实施催化剂OBD。
(第二具体例)
在以下说明的第二具体例中，也与上升的第一具体例同样，以使机械压缩比εm和膨胀比εe变得几乎相等的方式，控制机械压缩比εm和膨胀比εe。
(传感器OBD条件判定)
CPU201每到预定时间执行图8中示出的传感器OBD条件判定程序800。当本程序起动时，首先，在S810中判定在本次的发动机工作期间是否处于传感器OBD结束前。若处于传感器OBD结束前(S810为“是”)，处理进入S820，判定传感器OBD条件是否成立。
该传感器OBD条件包括加速踏板操作量Accp为预定以下且无需改变机械压缩比εm、和预定的温度条件。该温度条件是指：(1)在上游侧空燃比传感器178a的OBD的情况下，推定上游侧空燃比传感器178a已被预热至预定的活性化温度、(2)在下游侧空燃比传感器178b的OBD的情况下，推定下游侧空燃比传感器178b已被预热至预定的活性化温度，以及催化净化器161被预热至预定的活性化温度并变为能够发挥预定的氧吸藏功能的状态。这些温度能够由CPU201使用冷却水温Tw等发动机参数来推定。
在传感器OBD条件成立的情况下(S820为“是”)，处理进入S830，设置传感器OBD标志Xd，本程序暂时结束。另一方面，在传感器OBD条件还不成立的情况下(S820为“否”)，处理进入S830，不设置传感器OBD标志Xd而暂时结束本程序。在传感器OBD结束后(S810为“否”)，处理进入S830，将传感器OBD标志Xd复位，本程序暂时结束。
(设定机械压缩比)
CPU201每到预定时间执行图9中示出的机械压缩比控制程序900。在本具体例中，通过控制装置2(CPU201)的本程序900的处理，实现本发明的压缩比控制部(压缩比控制单元)和膨胀比控制部(膨胀比控制单元)。
当本程序起动时，首先，在S910中判定发动机1是否处于预热后(冷却水温是否为Tw≥Tw0)。
在发动机1为预热中的情况下(S910为“否”)，处理进入S920。在S920中，为了使排气温度上升从而促进发动机1和/或催化净化器161和/或上游侧空燃比传感器178a和/或下游侧空燃比传感器178b的预热，将机械压缩比εm的目标值确定为低值εm0。
在发动机1为预热后的情况下(S910为“是”)，处理进入S930，判定传感器OBD标志Xd是否被设置。在传感器OBD标志Xd没有被设置的情况下(S930为“否”)，当前的运行状态为发动机1预热后的通常运行。由此，在该情况下，处理进入S940。在S940中，机械压缩比εm的目标值基于发动机转速Ne和/或负荷率KL使用映射图等来确定。需说明的是，负荷率KL，如周知的那样，能够基于吸入空气流量Ga、节气门开度TA、或加速踏板操作量Accp等发动机参数来取得。
在如此根据运行状态确定了机械压缩比εm的目标值后，处理进入S950，将该目标值存储在备份RAM204中。
另一方面，在已设置传感器OBD标志Xd的情况下(S930为“是”)，读出在本程序上次起动时存储的机械压缩比εm的目标值。也即是，在本程序上次起动时和本次起动时，机械压缩比εm的目标值相同。由此，将传感器OBD中的机械压缩比εm控制为恒定(禁止机械压缩比εm的变更)。
在如上所述确定了机械压缩比εm的目标值后，处理进入S970。在S970中，以使机械压缩比εm的设定状态与上述的目标值一致的方式控制在可变压缩比机构14中具备的驱动机构142，然后，本程序暂时结束。在此，传感器OBD期间，如上所述，机械压缩比εm的目标值与上次本程序起动时相同，所以传感器OBD中的机械压缩比εm的设定状态被保持为恒定。
(第三具体例)
在以下说明的第三具体例中，通过控制排气门124的开启时期，进行机械压缩比εm和膨胀比εe的控制，使得在机械压缩比εm恒定的情况下也使膨胀比εe可变。
(压缩比和膨胀比控制)
CPU201每到预定时间执行图10中示出的压缩比和膨胀比的控制程序1000。在本具体例中，通过控制装置2(CPU201)的本程序1000的处理，实现本发明的压缩比控制部(压缩比控制单元)和膨胀比控制部(膨胀比控制单元)。
在本程序起动时，首先，在S1010中取得发动机转速Ne、负荷率KL等的运行状态。接着，在S1020中基于运行状态和映射图等来取得实际压缩比εr的目标值(目标实际压缩比εrt)。接着，在S1030中基于运行状态和映射图等来取得膨胀比εe的目标值(目标膨胀比εet)。
然后，在S1040中，取得用于达成目标膨胀比εet和目标实际压缩比εrt的机械压缩比εm的目标值(目标机械压缩比εmt)、进气门关闭时期IC、以及排气门开启时期EO，基于这些参数来控制可变压缩比机构14、可变进气门正时装置125、以及可变排气门正时装置126的驱动(S1050)。本程序暂时结束。
(催化剂OBD)
CPU201每到预定时间执行图11中示出的催化剂OBD程序1100。
当本程序起动时，首先，在S1110中取得发动机转速Ne、负荷率KL等运行状态。接着，在S1120中取得膨胀比εe。在此，在本例中膨胀比εe设为基于在可变压缩比机构14的驱动机构142中的伺服电机所具备的编码器的输出信号进行的机械压缩比εm的设定状态、和排气门开启时间EO来取得。
接着，在S1130中判定膨胀比εe的变动是否在预定范围内。在此，膨胀比εe的变动，能够通过以时间序列的方式对S1120中取得的膨胀比εe的值进行统计处理来取得。更简单的是，能够通过上次值与本次值的偏差是否在预定范围内来简单地进行S1130的判定。
在膨胀比εe的变动不处于预定范围内的情况下(S1130为“否”)，跳过以后的处理，本程序暂时结束。在膨胀比εe处于预定范围内的情况下(S1130为“是”)，处理进入S1140，判定其他的OBD条件是否成立。
在包括膨胀比εe的变动的所有的OBD条件都成立的情况下(S1140为“是”)，处理进入S1150，基于膨胀比εe取得催化剂推定温度Tc。该催化剂推定温度Tc的取得，由与上述的第一具体例中说明的催化剂推定温度取得程序700(参照图7)同样的方法来进行(除了使用膨胀比εe来代替上述的程序700中的机械压缩比εm以外，进行与该程序700几乎相同的处理)。也即是，根据膨胀比εe来修正催化剂推定温度Tc。
然后，执行催化剂OBD(S1160)，本程序暂时结束。
如此，在本具体例中，通过将膨胀比εe的变动幅度设为催化剂OBD的执行条件，能够高精度地进行催化剂OBD。此外，通过根据膨胀比εe来取得(修正)催化剂推定温度Tc，从而提高催化剂推定温度Tc的推定精度。
在本具体例中，通过控制装置2(CPU201)的本程序1100的处理，实现本发明的判定部(判定单元)和劣化判定部(劣化判定单元)。此外，在本具体例中，通过控制装置2(CPU201)的S1130的处理，实现本发明的判定许可部(判定许可单元)。
(第四具体例)
在以下说明的第四具体例中，与上述的第三具体例同样，通过控制排气门124的开启时间，进行机械压缩比εm和膨胀比εe的控制，使得在机械压缩比εm恒定的情况下也使膨胀比εe可变。
(催化剂OBD)
CPU201每到预定时间执行图12中示出的催化剂OBD程序1200。
当本程序起动时，首先，在S1210中取得发动机转速Ne、负荷率KL等运行状态。接着，在S1220中取得膨胀比εe。接下来，在S1230中判定膨胀比εe以外的OBD条件是否成立。在OBD条件不成立的情况下(S1230为“否”)，跳过以后的处理，本程序暂时结束。在膨胀比εe以外的OBD条件成立的情况下(S1230为“是”)，处理进入S1240以后。
膨胀比εe的变动幅度Δεe根据OBD执行时的膨胀比εe而不同(能够表示为膨胀比εe的函数)，该膨胀比εe的变动幅度Δεe的作用是为了使排气温度的变动幅度ΔTex变为OBD执行时容许的预定的小的恒定值。于是，在S1240中，能够执行OBD的膨胀比εe的变动幅度的目标值Δεet，以膨胀比εe为参数，基于映射图等来取得。
接下来，处理进入S1250，控制膨胀比εe，使实际的膨胀比εe的变动幅度Δεe被限制为目标值Δεet。然后，处理进入S1260，基于膨胀比εe取得催化剂推定温度Tc。然后，执行催化剂OBD(S1270)，本程序暂时结束。
如此，在本具体例中，通过限制催化剂OBD执行时的膨胀比εe的变动幅度，能够高精度地进行催化剂OBD。此外，通过根据膨胀比εe来取得(修正)催化剂推定温度Tc，从而提高催化剂温度Tc的推定精度。
在本具体例中，通过控制装置2(CPU201)的本程序1200的处理，实现本发明的判定部(判定单元)和劣化判定部(劣化判定单元)。
(第五具体例)
在以下说明的第五具体例中，与上述的第三和第四具体例同样，通过控制排气门124的开启时间，进行机械压缩比εm和膨胀比εe的控制，使得在机械压缩比εm恒定的情况下也使膨胀比εe可变。
((催化剂OBD))
CPU201每预定时间执行图13中示出的催化剂OBD程序1300。
当本程序起动时，首先，在S1310中取得发动机转速Ne、负荷率KL等运行状态。接着在S1230中判定膨胀比εe以外的OBD条件是否成立。在OBD条件不成立的情况下(S1320为“否”)，跳过以后的处理，本程序暂时结束。在膨胀比εe以外的OBD条件成立的情况下(S1320为“是”)，处理进入S1330以后。
在S1330中，将目标机械压缩比εmt设定为OBD时的εmt obd。该预定值εmt obd被设定为相对于机械压缩比εm的变动(即膨胀比εe的变动)排气温度的变动ΔTex幅度更小的值(例如10左右的低压缩比侧)。接着，处理进入S1340，基于映射图等取得使实际压缩比εr变为适当值的进气门关闭时期IC。
接下来，处理进入S1350，基于上述的处理结果，控制可变压缩比机构14、可变进气门正时装置125以及可变排气门正时装置126的驱动。此时，为了确保要求吸入空气量，可以适当调整节气门开度TA。然后，执行催化剂OBD(S1360)，本程序暂时结束。
如此，在本具体例中，通过将催化剂OBD执行时的膨胀比εe的变动幅度限制得较小，设定机械压缩比εm，使得能够高精度地进行催化剂OBD。由此，省略与膨胀比εe相应的催化剂推定温度Tc的取得(修正)来减轻OBD的计算负荷，并且能够提高催化剂温度Tc的推定精度。
在本具体例中，通过控制装置2(CPU201)的本程序1300的处理，实现本发明的判定部(判定单元)和劣化判定部(劣化判定单元)。此外，通过S1330的处理，实现本发明的压缩比控制部(压缩比控制单元)和膨胀比控制部(膨胀比控制单元)。
(变形例的例示)
上述的各实施方式，如上述那样，仅是单单例示了申请人在提出本申请时认为最佳的本发明的具体的构成例，本发明当然不应该由上述的各实施方式进行任何限定。由此，对上述的各实施方式中示出的具体的构成，在本发明的本质部分没有改变的范围内，当然可以实施各种变形。
以下，关于变形例例示几个。在此，在以下的变形例的说明中，关于具有与上述的实施方式中的各构成要素相同的结构/功能的构成要素，在该变形例中也标记相同的名称和相同的符号。并且，关于该构成要素的说明，在不矛盾的范围内能够适当引用上述的实施方式中的说明。
而且，当然变形例也没有被限定于下述的说明。基于上述的实施方式和/或下述变形例的记载来限定解释本发明，不当地危害(特别是在先申请原则下加快申请的)申请人的利益和不当地利于模仿者的情况是不被允许的。
此外，上述的各实施方式的结构和下述的各变形例中记载的结构，在技术上不矛盾的范围内，当然也可以进行适当组合来适用。
(1)本发明可以适用于汽油发动机、柴油发动机、甲醇发动机、生物乙醇发动机、其他任意类型的内燃机。气缸数、气缸排列方式(直列、V型、水平对置)、燃料喷射方式(气口喷射、缸内直接喷射)也没有特别限定。
(2)包含可变压缩比机构14的发动机1的结构也不限定上述的实施方式的结构。例如，本发明也能够良好地适用于如下情况：连杆132具有多连接结构，能够以通过改变该连杆132的弯曲状态来改变机械压缩比的方式来构成发动机1(参照日本特开2004-156541号公报等)。
(3)上述的第一和第二具体例中的压缩比控制主要是对于机械压缩比的。但是本发明并不限于此。例如，对由可变进气门正时装置125和/或可变排气门正时装置126进行实际压缩比控制，本发明也同样能够适用。此外，与运行条件相应的实际压缩比的变更，也可以通过并用由可变压缩比机构14进行的机械压缩比的变更、和由可变进气门正时装置125和/或可变排气门正时装置126进行的气门正时的变更来进行。本发明对该情况也能够良好地适用。
也即是，上述的第一和第二具体例中的压缩比控制也能够被称为膨胀比控制。
(4)本发明并不限定于上述的各具体例中记载的具体处理内容。例如，能够如以下详述的那样进行变更。
本发明的压缩比取得部和/或膨胀比取得部不限定于上述的实施方式中公开的那样的单元。
具体而言，在上述的实施方式中，基于可变压缩比机构12的驱动机构142中的伺服电机所具备的编码器的输出，取得了机械压缩比εm的设定状态。当然，代之例如也能够基于产生与汽缸体11和汽缸盖12的相对位置对应的输出的行程传感器等的线性传感器的输出，取得机械压缩比εm的设定状态。
此外，实际压缩比εr和膨胀比εe也能够基于机械压缩比εm的设定状态、和进气凸轮位置传感器173和排气凸轮位置传感器174的输出来取得。
在上述的实施方式中，每一个发动机工作期间(一次起动到停止的期间)进行了一次催化剂OBD。但是，本发明并不限于此。
此外，在上述的实施方式中，催化剂温度推定值被利用于压缩比控制和/或催化剂劣化判定。但本发明并不限于此。例如，也即是，在催化剂OBD中也能够包含催化剂预热状态的推定。其他，本发明完全不限定于在上述的实施方式中与流程图一起说明的具体例。例如，催化剂温度推定，除了如上述的实施方式那样使用2个与压缩比对应的温度映射图内插或外插来进行以外，也能够以各种方法进行。例如，可以准备几个与标准压缩比对应的温度映射图，通过选择与催化剂OBD实施时的实际的压缩比最接近的标准压缩比的映射图，进行催化剂温度推定。
例如，催化剂OBD也能够通过空燃比动态控制时的响应性确认以外的方法来执行。
关于上游侧空燃比传感器178a和下游侧空燃比传感器178b的双方同时执行OBD的情况，如上述的具体例那样，设置单一的传感器OBD标志Xd足够。与此相对，在对OBD条件容易成立的任一方(例如上游侧空燃比传感器178a)先执行OBD结束后，在对另一方(例如下游侧空燃比传感器178b)执行OBD的情况，作为用于判定传感器OBD条件成立的标志，作为上述的传感器OBD标志Xd，能够区别设置上游用的标志Xd1和下游用的标志Xd2。
关于压缩比控制，也不限定于上述的具体例。例如，可以没有对发动机1的预热中的低的压缩比εm0的设定。也即是，能够省略S910和S920。
通过将S1130中的预定范围减小至在将膨胀比εe控制为恒定时产生的膨胀比εe的变动量的程度，能够将与膨胀比εe相关的OBD条件设为“膨胀比εe几乎恒定”。
此外，本发明在催化剂温度的推定、催化剂OBD、传感器OBD以外也能够适用。例如，本发明能够适用于安装于排气通路16的部件中的、除了上述的各具体例中应用的部件(催化净化器161、上游侧空燃比传感器178a、以及下游侧空燃比传感器178b)以外的部件的温度推定和/或OBD。而且，本发明也能够适用于排气温度的推定装置(参照日本特开2000-227364号公报、日本特开2006-291828号公报)
(5)其他，关于没有特别叙及的变形例，在不改变本发明的本质部分的范围内，也当然被包含于本发明的技术范围内。
此外，本说明书中引用的各公报的内容(包含说明书以及附图)可以作为构成本说明书的一部分的内容援用。
而且，构成用于解决本发明的课题的单元的各要素中的表现在作用/功能上的要素，除了在上述的实施方式和/或变形例中公开的具体的结构以外，还包括能够实现该作用/功能的任何结构。

Claims (20)

1.一种控制装置，适用于具备有发动机和催化剂的***，所述发动机构成为能够改变压缩比，所述催化剂安装于从所述发动机排出的排气的通路，该控制装置的特征在于，具备：
取得所述压缩比的压缩比取得部；和
温度推定部，其基于由所述压缩比取得部取得的所述压缩比来推定所述催化剂的温度。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，
所述温度推定部构成为：至少基于与所述发动机中的吸入空气量关联的参数、和由所述压缩比取得部取得的所述压缩比，推定所述催化剂的温度。
3.根据权利要求1或2所述的控制装置，其特征在于，还具备：
控制所述压缩比的压缩比控制部；和
劣化判定部，其基于由所述温度推定部推定的所述催化剂的推定温度来判定所述催化剂的劣化状态，
所述压缩比控制部构成为：在由所述劣化判定部判定所述催化剂的劣化状态时，将所述压缩比控制为恒定。
4.根据权利要求3所述的控制装置，其特征在于，
所述压缩比控制部构成为：在所述推定温度低于预定的劣化判定下限温度的情况下，在由所述劣化判定部判定所述催化剂的劣化状态时，将所述压缩比在低压缩比侧控制为恒定。
5.根据权利要求3或4所述的控制装置，其特征在于，
所述压缩比控制部构成为：在所述推定温度高于预定的劣化判定上限温度的情况下，在由所述劣化判定部判定所述催化剂的劣化状态时，将所述压缩比在高压缩比侧控制为恒定。
6.一种控制装置，适用于具备有发动机和排气传感器的***，所述发动机构成为能够改变压缩比，所述排气传感器安装于从所述发动机排出的排气的通路并构成为产生与排气中的特定成分的浓度对应的输出，该控制装置的特征在于，
所述控制装置具备压缩比控制部，该压缩比控制部根据运行状态来控制所述发动机的压缩比，
所述压缩比控制部，在基于所述排气传感器的输出诊断该排气传感器的异常的期间，控制压缩比使得压缩比变为恒定。
7.一种控制装置，适用于具备有构成为能够改变压缩比的发动机的***，该控制装置的特征在于，具备：
取得所述压缩比的压缩比取得部；和
温度推定部，其基于由所述压缩比取得部取得的所述压缩比，推定从所述发动机排出的排气或安装于其通路的部件的温度。
8.根据权利要求7所述的控制装置，其特征在于，
还具备判定部，该判定部基于由所述温度推定部推定的所述温度的推定结果来判定所述部件的状态，
所述判定部，在所述压缩比为恒定或其变化在预定范围内的情况下，判定所述部件的状态。
9.根据权利要求8所述的控制装置，其特征在于，
还具备控制所述压缩比的压缩比控制部，
所述压缩比控制部构成为在由所述判定部判定所述状态时将所述压缩比控制为恒定。
10.一种控制装置，适用于具备有构成为能够改变膨胀比的发动机的***，该控制装置的特征在于，具备：
取得所述膨胀比的膨胀比取得部；和
温度推定部，其基于由所述膨胀比取得部取得的所述膨胀比，推定从所述发动机排出的排气或安装于其通路的部件的温度。
11.根据权利要求10所述的控制装置，其特征在于，
还具备判定部，该判定部基于由所述温度推定部推定的所述温度的推定结果来判定所述部件的状态，
所述判定部，在所述膨胀比为恒定或其变化在预定范围内的情况下，判定所述部件的状态。
12.根据权利要求11所述的控制装置，其特征在于，
还具备控制所述膨胀比的膨胀比控制部，
所述膨胀比控制部构成为在由所述判定部判定所述状态时将所述膨胀比控制为恒定。
13.一种控制装置，适用于具备有构成为能够改变压缩比的发动机的***，该控制装置的特征在于，具备：
取得所述压缩比的压缩比取得部；
判定部，其判定安装于从所述发动机排出的排气的通路的部件的状态；和
判定许可部，其基于由所述压缩比取得部取得的所述压缩比，许可由所述判定部进行的判定。
14.根据权利要求13所述的控制装置，其特征在于，
所述判定许可部，在所述压缩比为恒定或其变化在预定范围内的情况下，许可由所述判定部进行的判定。
15.根据权利要求14所述的控制装置，其特征在于，
还具备控制所述压缩比的压缩比控制部，
所述压缩比控制部构成为在由所述判定部判定所述状态时将所述压缩比控制为恒定。
16.一种控制装置，适用于具备有构成为能够改变压缩比的发动机的***，该控制装置的特征在于，具备：
控制所述压缩比的压缩比控制部；和
判定部，其判定安装于从所述发动机排出的排气的通路的部件的状态，
所述压缩比控制部构成为在由所述判定部判定所述状态时将所述压缩比控制为恒定。
17.一种控制装置，适用于具备有构成为能够改变膨胀比的发动机的***，该控制装置的特征在于，具备：
取得所述膨胀比的膨胀比取得部；
判定部，其判定安装于从所述发动机排出的排气的通路的部件的状态；和
判定许可部，其基于由所述膨胀比取得部取得的所述膨胀比，许可由所述判定部进行的判定。
18.根据权利要求17所述的控制装置，其特征在于，
所述判定许可部，在所述膨胀比为恒定或其变化在预定范围内的情况下，许可由所述判定部进行的判定。
19.根据权利要求17或18所述的控制装置，其特征在于，
还具备控制所述膨胀比的膨胀比控制部，
所述膨胀比控制部构成为在由所述判定部判定所述状态时将所述膨胀比控制为恒定。
20.一种控制装置，适用于具备有构成为能够改变膨胀比的发动机的***，该控制装置的特征在于，具备：
控制所述膨胀比的膨胀比控制部；和
判定部，其判定安装于从所述发动机排出的排气的通路的部件的状态，
所述膨胀比控制部构成为在由所述判定部判定所述状态时将所述膨胀比控制为恒定。
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