(57)【要約】【課題】圧縮比変更期間に発生し得るノッキングなどの異常燃焼を抑制する際に生じ得る燃料消費率の低下を緩和することのできる技術を提供する。【解決手段】内燃機関は、圧縮比変更部と燃料供給部と浄化装置と制御部と、を備える。浄化装置は、排気ガス中に含まれるＮＯｘを吸蔵可能な触媒を含む。内燃機関は、圧縮比が比較的高い第１の状態では、理論空燃比よりも高い空燃比で運転を実行する。制御部は、圧縮比変更部を制御して、圧縮比が比較的高い第１の状態から圧縮比が比較的低い第２の状態へ変更する場合に、燃料供給部を制御して、圧縮比変更期間内の少なくとも一部の期間において、目標空燃比を理論空燃比よりも低く設定することによって、浄化装置のＮＯｘ吸蔵能力を回復させる回復処理を実行する。回復処理実行期間における目標空燃比は、回復処理実行期間終了後の第２の状態における空燃比よりも低く設定されている。【選択図】  図７
2004263626.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関であって、
燃焼室を含み、前記燃焼室の容積を変更することによって圧縮比を変更するための圧縮比変更部と、
前記燃焼室に燃料を供給するための燃料供給部と、
前記燃焼室からの排気ガスを浄化するための浄化装置であって、排気ガス中に含まれるＮＯｘを吸蔵可能な触媒を含む前記浄化装置と、
前記内燃機関の運転条件を検出し、検出結果に応じて前記圧縮比変更部と前記燃料供給部とを制御するための制御部と、
を備え、
前記内燃機関は、圧縮比が比較的高い第１の状態では、理論空燃比よりも高い空燃比で運転を実行し、
前記制御部は、
前記圧縮比変更部を制御して、圧縮比が比較的高い前記第１の状態から圧縮比が比較的低い第２の状態へ変更する場合に、前記燃料供給部を制御して、圧縮比変更期間内の少なくとも一部の期間において、目標空燃比を理論空燃比よりも低く設定することによって、前記浄化装置のＮＯｘ吸蔵能力を回復させる回復処理を実行し、
回復処理実行期間における前記目標空燃比は、前記回復処理実行期間終了後の前記第２の状態における空燃比よりも低いことを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
請求項１記載の内燃機関であって、さらに、
前記燃焼室内の混合気に点火するための点火部を備え、
前記制御部は、前記点火部の点火時期を調整可能であり、
前記回復処理実行期間における目標点火時期は、前記回復処理を実行する際の前記目標空燃比を考慮して決定されている、内燃機関。
【請求項３】
請求項２記載の内燃機関であって、
前記回復処理実行期間における前記目標点火時期は、現行圧縮比に応じて決定される第１の要求点火時期と、前記回復処理を実行する際の前記目標空燃比に応じて決定される第２の要求点火時期と、のうちの遅角側の点火時期に設定される、内燃機関。
【請求項４】
請求項１記載の内燃機関であって、
前記回復処理実行期間における前記目標空燃比は、前記触媒に吸蔵されたＮＯｘの推定量に応じて決定される、内燃機関。
【請求項５】
請求項１記載の内燃機関であって、
前記触媒は、空燃比に応じて排気ガス中の酸素を貯蔵または放出可能であり、
前記回復処理実行期間における前記目標空燃比は、前記触媒に蓄えられた酸素の推定量に応じて決定される、内燃機関。
【請求項６】
請求項１記載の内燃機関であって、
前記触媒は、空燃比に応じて排気ガス中の酸素を貯蔵または放出可能であり、
前記回復処理実行期間における前記目標空燃比は、前記触媒に蓄えられた酸素の推定量に応じて決定される第１の要求空燃比と、前記触媒に吸蔵されたＮＯｘの推定量に応じて決定される第２の要求空燃比と、のうちの低い方の空燃比に設定される、内燃機関。
【請求項７】
請求項１記載の内燃機関であって、
前記回復処理実行期間の始期は、前記圧縮比変更期間の始期とほぼ同じである、内燃機関。
【請求項８】
請求項７記載の内燃機関であって、
前記回復処理実行期間の終期は、前記圧縮比変更期間の終期とほぼ同じである、内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、圧縮比を変更可能な内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、圧縮比を変更可能な機構を有する種々の内燃機関が提案されている。圧縮比を高く設定すると、効率よく動力を得ることができるが、ノッキングが発生し易い。このため、圧縮比は、運転条件に応じて変更される。具体的には、内燃機関の負荷が低い場合（すなわちアクセル開度が小さい場合）には、ノッキングが発生し難いため、圧縮比は高く設定される。一方、内燃機関の負荷が高い場合（すなわちアクセル開度が大きい場合）には、ノッキングが発生し易いため、圧縮比は低く設定される。
【０００３】
特許文献１では、内燃機関の負荷が低い場合には、高圧縮比かつリーン空燃比（混合気の空燃比が理論空燃比より高い状態）で運転を実行し、内燃機関の負荷が高い場合には、低圧縮比かつリッチ空燃比（混合気の空燃比が理論空燃比より低い状態）で運転を実行する技術が開示されている。高圧縮比かつリーン空燃比で運転を実行する運転モードから低圧縮比かつリッチ空燃比で運転を実行する運転モードへ変更する際には、ノッキングが発生し得る。この技術では、圧縮比の変更と空燃比の変更とを同時に実行することによって、ノッキングの発生が抑制されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６３−１５９６４２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、圧縮比の変更と空燃比の変更とを同時に実行するのは困難である。これは、圧縮比の変更を迅速に行うのが困難なためである。そして、圧縮比の変更が遅れると、その遅延期間では、高圧縮比かつリッチ空燃比で運転が実行されるため、ノッキングが発生し得る。ノッキングの発生は、種々の抑制手段を用いることによって抑制可能である。例えば、点火時期などを調整することによって、抑制可能である。しかしながら、この場合には、燃料消費率が低下してしまうという問題がある。
【０００６】
この発明は、従来技術における上述の課題を解決するためになされたものであり、圧縮比変更期間に発生し得るノッキングなどの異常燃焼を抑制する際に生じ得る燃料消費率の低下を緩和することのできる技術を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明の装置は、内燃機関であって、
燃焼室を含み、前記燃焼室の容積を変更することによって圧縮比を変更するための圧縮比変更部と、
前記燃焼室に燃料を供給するための燃料供給部と、
前記燃焼室からの排気ガスを浄化するための浄化装置であって、排気ガス中に含まれるＮＯｘを吸蔵可能な触媒を含む前記浄化装置と、
前記内燃機関の運転条件を検出し、検出結果に応じて前記圧縮比変更部と前記燃料供給部とを制御するための制御部と、
を備え、
前記内燃機関は、圧縮比が比較的高い第１の状態では、理論空燃比よりも高い空燃比で運転を実行し、
前記制御部は、
前記圧縮比変更部を制御して、圧縮比が比較的高い前記第１の状態から圧縮比が比較的低い第２の状態へ変更する場合に、前記燃料供給部を制御して、圧縮比変更期間内の少なくとも一部の期間において、目標空燃比を理論空燃比よりも低く設定することによって、前記浄化装置のＮＯｘ吸蔵能力を回復させる回復処理を実行し、
回復処理実行期間における前記目標空燃比は、前記回復処理実行期間終了後の前記第２の状態における空燃比よりも低いことを特徴とする。
【０００８】
この装置では、圧縮比変更期間内の少なくとも一部の期間において、目標空燃比を理論空燃比よりも低く設定することによって回復処理が実行される。回復処理は、ノッキングなどの異常燃焼の発生を低減させるように作用する。このため、圧縮比変更期間において、ノッキングなどの異常燃焼の発生を抑制するための特別な抑制手段の利用の程度を低減させることができ、この結果、燃料消費率の低下を緩和することが可能となる。
【０００９】
上記の装置において、さらに、
前記燃焼室内の混合気に点火するための点火部を備え、
前記制御部は、前記点火部の点火時期を調整可能であり、
前記回復処理実行期間における目標点火時期は、前記回復処理を実行する際の前記目標空燃比を考慮して決定されていることが好ましい。
【００１０】
また、上記の装置において、
前記回復処理実行期間における前記目標点火時期は、現行圧縮比に応じて決定される第１の要求点火時期と、前記回復処理を実行する際の前記目標空燃比に応じて決定される第２の要求点火時期と、のうちの遅角側の点火時期に設定されることが好ましい。
【００１１】
このように、回復処理実行期間における目標点火時期を、回復処理を実行する際の空燃比を考慮して決定すれば、回復処理の実行に伴う出力の変動を抑制することができる。
【００１２】
上記の装置において、
前記回復処理実行期間における前記目標空燃比は、前記触媒に吸蔵されたＮＯｘの推定量に応じて決定されるようにしてもよい。
【００１３】
こうすれば、触媒に吸蔵されたＮＯｘを充分に還元することができるため、触媒のＮＯｘ吸蔵能力を充分に回復させることが可能となる。
【００１４】
あるいは、上記の装置において、
前記触媒は、空燃比に応じて排気ガス中の酸素を貯蔵または放出可能であり、
前記回復処理実行期間における前記目標空燃比は、前記触媒に蓄えられた酸素の推定量に応じて決定されるようにしてもよい。
【００１５】
こうすれば、回復処理に起因してエミッションが悪化するのを抑制することが可能となる。
【００１６】
あるいは、上記の装置において、
前記触媒は、空燃比に応じて排気ガス中の酸素を貯蔵または放出可能であり、
前記回復処理実行期間における前記目標空燃比は、前記触媒に蓄えられた酸素の推定量に応じて決定される第１の要求空燃比と、前記触媒に吸蔵されたＮＯｘの推定量に応じて決定される第２の要求空燃比と、のうちの低い方の空燃比に設定されることが好ましい。
【００１７】
こうすれば、触媒の酸素貯蔵量とＮＯｘ吸蔵量とに応じて、目標空燃比を適切な値に設定することが可能となる。
【００１８】
上記の装置において、
前記回復処理実行期間の始期は、前記圧縮比変更期間の始期とほぼ同じであることが好ましい。
【００１９】
燃料消費率は、通常、圧縮比変更期間の始期において最も低下する。したがって、上記のように、圧縮比変更期間の始期に、回復処理を実行すれば、燃料消費率の低下を効率よく緩和させることができる。
【００２０】
上記の装置において、
前記回復処理実行期間の終期は、前記圧縮比変更期間の終期とほぼ同じであるが好ましい。
【００２１】
こうすれば、圧縮比変更期間の全期間において、燃料消費率の低下を緩和させることが可能となる。
【００２２】
なお、この発明は、内燃機関、内燃機関を搭載した移動体、内燃機関を制御するための制御装置および制御方法、制御装置の機能を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体、そのコンピュータプログラムを含み搬送波内に具現化されたデータ信号、等の種々の態様で実現することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
Ａ．第１実施例：
Ａ−１．エンジンの構成：
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づき説明する。図１は、ガソリンエンジン１００の概略構成を示す説明図である。なお、本実施例のエンジンは車両に搭載されている。また、本実施例のエンジンは、リーン空燃比（混合気の空燃比が理論空燃比より高い状態）で運転を実行可能である。
【００２４】
エンジン１００は、エンジン本体１０を備えており、エンジン本体１０は、シリンダヘッド２０とシリンダブロック３０とを備えている。
【００２５】
シリンダブロック３０は、シリンダとして機能する上部ブロック３１と、クランクケースとして機能する下部ブロック３２と、を含んでいる。シリンダ内には、上下に往復運動するピストン４１が設けられており、クランクケース内には、回転運動するクランクシャフト４３が設けられている。ピストン４１とクランクシャフト４３とは、コネクティングロッド４２を介して接続されている。この構成によって、ピストン４１の往復運動とクランクシャフト４３の回転運動との変換が行われる。なお、シリンダヘッド２０とシリンダブロック３０とピストン４１とで囲まれた領域は、燃焼室を形成する。
【００２６】
また、上部ブロック３１と下部ブロック３２との間には、上部ブロック３１を下部ブロック３２に対して上下方向に移動させるためのアクチュエータ３３が設けられている。上部ブロック３１を上方に移動させると、シリンダヘッド２０も上方に移動する。このとき、燃焼室の容積が大きくなるため、圧縮比は小さくなる。逆に、上部ブロック３１を下方に移動させると、シリンダヘッド２０も下方に移動する。このとき、燃焼室の容積が小さくなるため、圧縮比は大きくなる。
【００２７】
シリンダヘッド２０には、吸気ポート２３と排気ポート２４とが形成されている。吸気ポート２３には、吸気弁２１が配置されており、排気ポート２４には、排気弁２２が配置されている。吸気弁２１と排気弁２２とは、それぞれ、ピストン４１の往復運動に応じて動作する動弁機構（カム機構）２５，２６によって駆動される。
【００２８】
吸気ポート２３には、吸気管５０が接続されており、排気ポート２４には、排気管５８が接続されている。吸気管５０には、スロットル弁５２と燃料噴射弁５５とが設けられている。吸気管５０の上流側からはエアクリーナ５１を介して空気が供給される。電動アクチュエータ５３によって制御されるスロットル弁５２は、燃焼室に導かれる空気量を調整する。燃料噴射弁５５は、図示しない燃料ポンプから供給される燃料（ガソリン）を吸気ポート２３内に噴射する。これにより、空気と燃料との混合気が生成される。混合気は、燃焼室内に供給された後、点火プラグ２７が形成する電気火花によって、燃焼する。燃焼済みの排気ガスは、燃焼室から排出される。排気管５８には、排気ガスを浄化するための浄化装置７０が設けられている。浄化装置７０には、温度センサ７１が設けられている。また、浄化装置７０の上流側および下流側には、それぞれ酸素センサ（または空燃比センサ）８１，８２が設けられている。なお、浄化装置７０については、さらに後述する。
【００２９】
また、エンジン１００は、エンジン全体を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ：ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｕｎｉｔ  ）６０を備えている。ＥＣＵ６０は、バスで互いに接続されたＣＰＵとＲＯＭとＲＡＭと入出力回路とを備えている。ＥＣＵ６０には、クランクシャフト４３に設けられたクランク角センサ６１や、アクセルペダルに設けられたアクセル開度センサ６２、吸気管５０に設けられた吸気圧センサ５６、排気管５８に設けられた温度センサ７１および酸素センサ８１，８２などが接続されている。そして、ＥＣＵ６０は、これらの検出結果に基づいて、アクチュエータ３３や、点火プラグ２７、燃料噴射弁５５などを制御する。
【００３０】
なお、本実施例におけるエンジン本体１０が本発明における圧縮比変更部に相当する。また、燃料噴射弁５５が本発明における燃料供給部に相当し、点火プラグ２７が点火部に相当する。さらに、ＥＣＵ６０とクランク角センサ６１とアクセル開度センサ６２と温度センサ７１と２つの酸素センサ８１，８２とが本発明における制御部に相当する。
【００３１】
Ａ−２．エンジンの制御：
図２は、エンジンの制御の概要を示すフローチャートである。なお、ＥＣＵ６０は、ステップＳ１０１，Ｓ１０２の処理を繰り返し実行する。
【００３２】
ステップＳ１０１では、エンジンの運転条件が検出される。具体的には、ＥＣＵ６０は、運転条件として、エンジン回転数と要求トルクとを検出する。なお、エンジン回転数は、クランク角センサ６１の検出結果に基づいて決定され、要求トルクは、アクセル開度センサ６２の検出結果に基づいて決定される。
【００３３】
ステップＳ１０２では、ステップＳ１０１で検出された運転条件に基づいて、種々の制御が実行される。
【００３４】
ステップＳ１０２ａでは、圧縮比の制御が実行される。具体的には、ＥＣＵ６０は、検出された運転条件（エンジン回転数および要求トルク）に基づいて、目標圧縮比を決定する。また、ＥＣＵ６０は、アクチュエータ３３を駆動させることによって、エンジンの圧縮比を目標圧縮比に設定する。
【００３５】
ステップＳ１０２ｂでは、空燃比の制御が実行される。具体的には、ＥＣＵ６０は、検出された運転条件（エンジン回転数および要求トルク）に基づいて、目標空燃比を決定する。
【００３６】
空燃比の制御には、吸入空気量の制御と燃料噴射の制御とが含まれている。吸入空気量の制御は、例えば、スロットル弁５２の開度を調整することによって実行可能である。吸入空気量は、吸気圧センサ５６の検出結果に基づいて求められる。そして、目標空燃比と吸入空気量とに基づいて、燃料供給量が決定される。本実施例では、単位時間あたりの燃料噴射量と燃料噴射終了時期とは予め定められている。このため、燃料供給量は、燃料噴射開始時期を調整することによって、変更される。燃料噴射弁５５による燃料噴射は、クランク角センサ６１からの検出結果に基づいて適切なタイミングで実行される。
【００３７】
ところで、上記の目標圧縮比と目標空燃比とは、ＥＣＵ６０のＲＯＭ内に格納されたマップを用いて決定されている。図３は、運転条件に応じた目標圧縮比および目標空燃比を示すマップを示す説明図である。図示するように、本実施例では、要求トルクが比較的小さい条件では、目標圧縮比は比較的高い値に設定され、目標空燃比は比較的高い値（リーン空燃比）に設定される（第１の運転モード）。また、要求トルクが比較的大きい条件では、目標圧縮比は比較的低い値に設定され、目標空燃比は比較的低い値（ほぼ理論空燃比）に設定される（第２の運転モード）。
【００３８】
図３のマップを用いれば、ノッキングの発生を抑制しつつ、比較的高い圧縮比での運転を実行することが可能となる。すなわち、エンジン負荷が高い場合には、ノッキングが発生し易い。ノッキングの発生は、圧縮比を低くすることによって抑制可能である。このため、図３のマップでは、エンジン負荷が高い場合には、目標圧縮比が低く設定されている。また、図３のマップを用いれば、エンジン負荷が低い場合にはリーン空燃比で運転が実行されるため、燃料消費率を向上させることができる。逆に、エンジン負荷が高い場合には理論空燃比で運転が実行されるため、出力トルクを向上させることができる。
【００３９】
ステップＳ１０２ｃ（図２）では、検出された運転条件に応じて点火時期の制御が実行される。本実施例では、点火時期は、ＥＣＵ６０のＲＯＭ内に格納された運転条件に応じた目標点火時期を示すマップを用いて決定される。点火プラグ２７による点火は、クランク角センサ６１からの検出結果に基づいて適切なタイミングで実行される。
【００４０】
上記のように、本実施例では、第１の運転モードでは、リーン空燃比で運転が実行され、第２の運転モードでは、ほぼ理論空燃比で運転が実行される。そして、各運転モードで運転を実行する際に排出される排気ガスは、浄化装置７０によって浄化される。
【００４１】
浄化装置７０は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒（リーンＮＯｘ触媒とも呼ばれる）を含んでいる。ＮＯｘ吸蔵還元触媒は、周知の三元触媒を酸化バリウムなどの塩基性物質で修飾したものである。ＮＯｘ吸蔵還元触媒は、理論空燃比で燃焼が実行される場合には、三元触媒として機能する。すなわち、排気ガス中の還元性成分（ＨＣ，ＣＯ，Ｈ２  ）と酸化性成分（ＮＯｘ，Ｏ２  ）とを反応させ、無害の成分（ＣＯ２  ，Ｈ２  Ｏ，Ｎ２  ）を生成することによって、排気ガスを浄化する。また、ＮＯｘ吸蔵還元触媒は、リーン空燃比で燃焼が実行される場合には、排気ガス中のＮＯｘを硝酸塩として吸蔵することによって、排気ガスを浄化する。ただし、触媒のＮＯｘ吸蔵量には、限界がある。このため、適時、触媒のＮＯｘ浄化能力を回復させる必要がある。具体的には、リーン空燃比での燃焼が継続される場合には、断続的にリッチ空燃比で燃焼を実行する必要がある。このような回復処理（以下、リッチスパイクとも呼ぶ）を実行することによって、吸蔵されたＮＯｘを窒素に還元することができ、この結果、触媒のＮＯｘ浄化能力を回復させることができる。
【００４２】
なお、本実施例のＮＯｘ吸蔵還元触媒は、酸化セリウムなどの助触媒を含んでいる。酸化セリウムは、リーン空燃比で燃焼が実行される場合には、酸素を貯蔵し、リッチ空燃比で燃焼が実行される場合には、貯蔵した酸素を放出する機能を有している。これにより、ＮＯｘ吸蔵還元触媒は、理論空燃比付近の比較的広い範囲で高い浄化率を発揮することができる。
【００４３】
このようにして、ＮＯｘ吸蔵還元触媒は、２つの運転モードのいずれで運転が実行される場合にも、排気ガスを浄化することができる。
【００４４】
図４は、リッチスパイク実行時の基本的な制御内容を示す説明図である。図４（ａ）は、要求トルクの変化を示している。図４（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、圧縮比の変化と混合気の空燃比の変化とを示している。図４（ｄ）は、点火時期の変化を示している。図４（ｅ）は、スロットル開度の変化を示している。
【００４５】
図４（ａ）〜（ｃ）から分かるように、この制御は、例えば、図３のマップにおいて、第１の運転モードが継続されるとき、より具体的には、運転条件が点Ｃａで維持されるときに実行される。
【００４６】
前述のように、リーン空燃比で運転が実行される場合には、触媒のＮＯｘ吸蔵能力を回復させるためにリッチスパイクを実行する必要がある。この例では、図４（ｃ）に示すように、期間Ｔｒにおいてリッチスパイクが実行されている。具体的には、リッチスパイク実行期間Ｔｒでは、空燃比は、理論空燃比よりも低く（すなわちリッチ空燃比に）設定されている。また、期間Ｔｒでは、図４（ｄ）に示すように、点火時期が遅角側に変更されると共に、図４（ｅ）に示すように、スロットル開度が比較的小さく設定される。こうすれば、空燃比の変更に伴って発生し得る出力トルクの増大を抑制して、出力トルクをほぼ一定に保つことができる。
【００４７】
このように、期間Ｔｒにおいてリッチスパイクを実行することによって、触媒のＮＯｘ吸蔵能力を回復させることができるため、リーン空燃比で運転を継続することができる。
【００４８】
上記の説明から分かるように、図２のステップＳ１０２ｂ，Ｓ１０２ｃの空燃比および点火時期の制御には、リッチスパイクを実行する際の制御も含まれている。
【００４９】
Ａ−３．運転モード変更時の制御：
ところで、第１の運転モードから第２の運転モードへ変更する場合には、ノッキングなどの異常燃焼が発生し得る。ノッキングなどの異常燃焼の発生は、例えば、点火時期などを調整することによって抑制可能である。しかしながら、この場合には、燃料消費率が低下してしまう。そこで、本実施例では、運転モード変更時におけるノッキングの発生を抑制しつつ、燃料消費率の低下が緩和されるように工夫している。ただし、以下では、本実施例における運転モード変更時の制御内容の説明に先行して、比較例における運転モード変更時の制御内容を説明する。
【００５０】
図５は、比較例における運転モード変更時の制御内容を示す説明図である。この制御は、例えば、図３のマップにおいて、要求トルクが増大し、運転条件が点Ｃａから点Ｃｃに変化したときに実行される。
【００５１】
図５（ａ）は、要求トルクの変化を示している。図５（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、圧縮比の変化と混合気の空燃比の変化とを示している。図５（ｄ）は、点火時期の変化を示している。図５（ｅ）は、燃料消費率の変化を模式的に示しており、図中、下方に向かう程、燃料消費率が低下する。
【００５２】
図５（ａ）に示すように、要求トルクが比較的小さい期間Ｔａでは、図５（ｂ），（ｃ）に示すように、圧縮比は比較的高い値に設定されており、空燃比は比較的高い値（リーン空燃比）に設定されている。すなわち、期間Ｔａでは、図３に示す第１の運転モードで運転が実行されている。そして、要求トルクが急激に増大すると、空燃比は、ステップ状に変更される。具体的には、要求トルクが比較的大きい期間Ｔｂ，Ｔｃでは、空燃比は比較的低い値（理論空燃比）に設定される。圧縮比は、期間Ｔｂにおいて次第に低下し、期間Ｔｃにおいて比較的低い値に設定される。すなわち、期間Ｔｃでは、図３に示す第２の運転モードで運転が実行されている。
【００５３】
なお、図５（ｂ）に示すように、空燃比をステップ状に変更するのは、ＮＯｘの排出を抑制するためである。すなわち、ＮＯｘの排出量は、空燃比が理論空燃比よりもやや高いとき（空燃比が約１６のとき）に最大となる。このため、本実施例では、空燃比がリーン空燃比（例えば約２２）から理論空燃比（約１４．７）へステップ状に変更されている。
【００５４】
図５（ｂ），（ｃ）に示すように、空燃比が理論空燃比に変更されたとき、圧縮比は比較的高い値に保たれたままである。このとき、ノッキングが発生し得る。このため、比較例では、図５（ｄ）に示すように、空燃比をステップ状に変更するのと同時に、点火時期をステップ状に遅角させている。そして、点火時期は、圧縮比の変更に伴って、次第に進角側にシフトしている。
【００５５】
このように、比較例では、圧縮比の変更は、空燃比の変更よりも遅れている。そして、この遅延期間に発生し得るノッキングは、点火時期を遅角させることによって、より具体的には、燃焼室内でエンドガス（燃焼時の未燃混合気）が自発火に至る前に燃焼を終了させることによって、抑制されている。しかしながら、点火時期を遅角させると、図５（ｅ）に示すように、燃料消費率が低下してしまう、換言すれば、要求されたトルクを出力することができないという問題がある。
【００５６】
そこで、本実施例では、圧縮比を変更する際にリッチスパイクを実行することによって、上記の燃料消費率の低下を緩和している。
【００５７】
図６は、第１実施例における圧縮比変更期間内の点火時期の決定手順を示すフローチャートである。
【００５８】
ステップＳ２０１では、現行圧縮比に応じて第１の要求点火時期ＳＡεが決定される。ここで、第１の要求点火時期ＳＡεは、現行圧縮比に適した、すなわち、現行圧縮比に起因してノッキングが発生しないような点火時期である。要求点火時期ＳＡεは、圧縮比毎に準備された運転条件に応じた点火時期を示すマップを用いて決定される。なお、現行圧縮比は、例えば、アクチュエータ３３に対する制御量から求められる。
【００５９】
ステップＳ２０２では、リッチスパイクが現在実行されているか否かが判断される。リッチスパイクが実行されていない場合には、ステップＳ２０７に進み、点火時期はＳＡεに設定される。一方、リッチスパイクが実行されている場合には、ステップＳ２０３に進む。
【００６０】
ステップＳ２０３では、リッチスパイクに応じて第２の要求点火時期ＳＡｒが決定される。ここで、第２の要求点火時期ＳＡｒは、リッチスパイク実行時の空燃比に適した、すなわち、空燃比に起因してノッキングが発生せず、空燃比に起因して出力トルクの急激な変動が発生しないような点火時期である。要求点火時期ＳＡｒは、リッチスパイク実行時の空燃比毎に準備された運転条件に応じた点火時期を示すマップを用いて決定される。
【００６１】
ステップＳ２０４では、ステップＳ２０１，Ｓ２０３で求められた２つの要求点火時期ＳＡε，ＳＡｒが比較される。具体的には、ＳＡｒがＳＡεよりも遅角側であるか否かが判断される。ＳＡｒがＳＡεよりも遅角側である場合には、ステップＳ２０５において、目標点火時期はＳＡｒに設定される。逆に、ＳＡεがＳＡｒよりも遅角側である場合には、ステップＳ２０６において、目標点火時期はＳＡεに設定される。すなわち、ステップＳ２０４〜Ｓ２０６では、目標点火時期として、２つの要求点火時期ＳＡε，ＳＡｒのうちの遅角側の点火時期が選択されている。
【００６２】
図７は、第１実施例における運転モード変更時の制御内容を示す説明図である。図７（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ図５（ａ）〜（ｅ）に対応する。なお、図７（ａ），（ｂ）は、図５（ａ），（ｂ）と同じである。図７（ｄ）の破線は、現行圧縮比に応じた第１の要求点火時期ＳＡεを示しており、図５（ｄ）と同じである。図７（ｄ）の一点鎖線は、リッチスパイクに応じた第２の要求点火時期ＳＡｒを示している。また、図７（ｅ）の破線は、図５（ｅ）と同じである。
【００６３】
図７（ｃ）に示すように、本実施例では、圧縮比変更期間Ｔｂ内の全期間において、リッチスパイクが実行されている。換言すれば、圧縮比変更期間Ｔｂとリッチスパイク実行期間Ｔｒとは、等しく設定されている。このため、図７（ｄ）と図５（ｄ）とを比較して分かるように、期間Ｔｒ（期間Ｔｂ）では、点火時期が変更されている。具体的には、図７（ｄ）の実線に示すように、期間Ｔｒ（期間Ｔｂ）では、目標点火時期として、２つの要求点火時期ＳＡε，ＳＡｒのうちの遅角側の点火時期ＳＡｒが選択されている（図６のステップＳ２０４，Ｓ２０５）。
【００６４】
このように、圧縮比変更期間Ｔｂの全期間において、リッチスパイクを実行すれば、図７（ｅ）に示すように、期間Ｔｂにおける燃料消費率の低下を緩和することができ、この結果、出力トルクの低下を緩和することが可能となる。
【００６５】
具体的には、本実施例では、リッチスパイク実行期間Ｔｒの全期間において、目標点火時期は、リッチスパイクに応じた要求点火時期ＳＡｒに設定されている。このため、期間Ｔｒでは、現行圧縮比に応じて点火時期を遅角させる必要がない。より具体的には、期間Ｔｒでは、圧縮比に起因して発生し得るノッキングを抑制するために点火時期を遅角させる必要がない。換言すれば、期間Ｔｒでは、圧縮比に起因して発生し得るノッキングを抑制するために、特別な抑制手段を利用する必要がない。この結果、期間Ｔｂの全期間において、燃料消費率の低下を抑制することが可能となる。
【００６６】
また、リッチスパイク実行期間における目標点火時期を、リッチスパイク実行時の空燃比を考慮して決定することによって、リッチスパイクの実行に伴う出力トルクの増大を抑制することが可能となっている。
【００６７】
図８は、第１実施例の第１の変形例における運転モード変更時の制御内容を示す説明図である。図８は、図７とほぼ同じであるが、図８（ｄ），（ｅ）が変更されている。
【００６８】
具体的には、図７（ｄ）では、リッチスパイク実行期間Ｔｒ内の全期間において、ＳＡｒがＳＡεよりも遅角側であるが、図８（ｄ）では、期間Ｔｒ内の後半期間Ｔｒ２においてのみ、ＳＡｒがＳＡεよりも遅角側である。このため、図８（ｄ）に示すように、リッチスパイク実行期間Ｔｒ内の前半期間Ｔｒ１では、目標点火時期はＳＡεに設定されており、後半期間Ｔｒ２では、目標点火時期はＳＡｒに設定されている（図６のステップＳ２０４，Ｓ２０５，Ｓ２０６）。
【００６９】
第１の変形例においても、圧縮比変更期間Ｔｂの全期間において、リッチスパイクが実行されているため、図８（ｅ）に示すように、期間Ｔｂにおける燃料消費率の低下を緩和することができ、この結果、出力トルクの低下を緩和することが可能となる。
【００７０】
具体的には、第１の変形例では、リッチスパイク実行期間Ｔｒの後半期間Ｔｒ２において、目標点火時期は、リッチスパイクに応じた要求点火時期ＳＡｒに設定されている。このため、期間Ｔｒ２では、現行圧縮比に応じて点火時期を遅角させる必要がない。より具体的には、期間Ｔｒ２では、圧縮比に起因して発生し得るノッキングを抑制するために、特別な抑制手段を利用する必要がない。この結果、期間Ｔｒ２において、燃料消費率の低下を抑制することが可能となる。
【００７１】
一方、リッチスパイク実行期間Ｔｒの前半期間Ｔｒ１では、目標点火時期は、現行圧縮比に応じた要求点火時期ＳＡεに設定されている。しかしながら、この場合には、圧縮比に起因して発生し得るノッキングを抑制するための特別な抑制手段の利用の程度が低減されている。このため、図８（ｅ）と図５（ｅ）とを比較して分かるように、期間Ｔｒ１においても燃料消費率の低下を緩和することが可能となる。
【００７２】
図９は、第１実施例の第２の変形例における運転モード変更時の制御内容を示す説明図である。図９は、図７とほぼ同じであるが、図９（ｃ）〜（ｅ）が変更されている。
【００７３】
具体的には、図７（ｃ）では、圧縮比変更期間Ｔｂ内の全期間において、リッチスパイクが実行されているが、図９（ｃ）では、圧縮比変更期間Ｔｂの前半期間Ｔｂ１においてのみ、リッチスパイクが実行されている。
【００７４】
このため、図９（ｄ）に示すように、リッチスパイク実行期間Ｔｒ（期間Ｔｂ１）では、目標点火時期として、２つの要求点火時期ＳＡε，ＳＡｒのうちの遅角側の点火時期ＳＡｒが選択されている（図６のステップＳ２０４，Ｓ２０５）。一方、圧縮比変更期間Ｔｂ内のリッチスパイクが実行されない後半期間Ｔｂ２では、目標点火時期は、要求点火時期ＳＡεに設定される（図６のステップＳ２０２，Ｓ２０７）。
【００７５】
このように、圧縮比変更期間Ｔｂの前半期間Ｔｂ１において、リッチスパイクを実行すれば、図９（ｅ）に示すように、期間Ｔｂ１における燃料消費率の低下を緩和することができ、この結果、出力トルクの低下を緩和することが可能となる。
【００７６】
具体的には、第２の変形例では、リッチスパイク実行期間Ｔｒの全期間において、目標点火時期は、リッチスパイクに応じた要求点火時期ＳＡｒに設定されている。このため、期間Ｔｒでは、現行圧縮比に応じて点火時期を遅角させる必要がない。より具体的には、期間Ｔｒでは、圧縮比に起因して発生し得るノッキングを抑制するために、特別な抑制手段を利用する必要がない。この結果、期間Ｔｒにおいて、燃料消費率の低下を抑制することが可能となる。
【００７７】
なお、第２の変形例では、圧縮比変更期間Ｔｂの後半期間Ｔｂ２では、リッチスパイクは実行されていない。すなわち、期間Ｔｂ２では、圧縮比に起因して発生し得るノッキングを抑制するためにだけに点火時期を遅角させている。換言すれば、期間Ｔｂ２では、圧縮比に起因して発生し得るノッキングを抑制するために、特別な抑制手段を利用する必要がある。このため、期間Ｔｂ２では、燃料消費率の低下が緩和されていない。
【００７８】
以上説明したように、圧縮比変更期間Ｔｂ内にリッチスパイクを実行すれば、圧縮比変更期間内に発生し得るノッキングなどの異常燃焼を抑制する際の燃料消費率の低下を緩和することが可能となる。また、圧縮比変更期間Ｔｂ内にリッチスパイクを実行することによって、圧縮比変更期間以外の期間におけるリッチスパイクの実行回数を低減させることができるという利点もある。
【００７９】
なお、図７〜図９では、２つの期間Ｔｂ，Ｔｒの始期がほぼ同じに設定されているが、これに代えて、圧縮比変更期間Ｔｂの途中で、リッチスパイクが開始するようにしてもよい。ただし、図５（ｅ）に示すように、圧縮比変更期間Ｔｂの始期では、燃料消費率の低下が比較的大きい。このため、図７〜図９に示すように、２つの期間Ｔｂ，Ｔｒの始期をほぼ同じに設定すれば、燃料消費率の低下が比較的大きな期間Ｔｂの始期において、燃料消費率の低下を緩和することができる。
【００８０】
また、図７，図８では、２つの期間Ｔｂ，Ｔｒの終期は、ほぼ同じに設定されているが、図９では、２つの期間Ｔｂ，Ｔｒの終期は、異なる時期に設定されている。このように、圧縮比変更期間Ｔｂの途中で、リッチスパイクが終了するようにしてもよい。
【００８１】
さらに、図７〜図９では、リッチスパイク実行期間Ｔｒの全期間が、圧縮比変更期間Ｔｂに包含されているが、期間Ｔｒの一部の期間は、期間Ｔｂに含まれていなくてもよい。例えば、圧縮比変更期間Ｔｂが終了した後に、リッチスパイク実行期間が終了するようにしてもよい。
【００８２】
一般には、圧縮比変更期間内の少なくとも一部の期間において、リッチスパイクを実行するようにすればよい。
【００８３】
Ｂ．第２実施例：
第１実施例では、圧縮比変更期間内にリッチスパイクが実行されているが、リッチスパイクを実行する際の空燃比が適切な値に設定されていない場合には、エミッションの悪化を招く場合がある。そこで、本実施例では、リッチスパイク実行時の空燃比の値を、浄化装置７０内の触媒の状態、より具体的には、触媒の酸素貯蔵量に応じて決定している。なお、目標点火時期は、第１実施例と同様に設定される。
【００８４】
図１０は、第２実施例における運転モード変更時の制御内容を示す説明図である。図１０（ａ）は、要求トルクの変化を示している。図１０（ｂ）は、圧縮比の変化を示している。図１０（ｃ）は、触媒の酸素貯蔵量の変化を示しており、図１０（ｄ）は、混合気の空燃比の変化を示している。なお、図１０（ａ），（ｂ）は、図７（ａ），（ｂ）と同じである。また、図１０（ｄ）では、図７（ｃ）と同様に、リッチスパイクは、圧縮比変更期間Ｔｂ内の全期間において実行されている。
【００８５】
前述のように、リーン空燃比で燃焼が行われる場合には、浄化装置７０内のＮＯｘ吸蔵還元触媒には、ＮＯｘが硝酸塩として吸蔵されると共に、酸化セリウムが酸素を貯蔵する。そして、リッチスパイクが実行される場合には、ＮＯｘが還元されると共に、酸化セリウムに貯蔵された酸素は、放出されて還元性成分（ＨＣ，ＣＯ，Ｈ２  ）を酸化する。このため、リッチスパイク実行時の空燃比が適切な値に設定されていない場合には、以下の問題が生じ得る。
【００８６】
触媒の酸素貯蔵量に対してリッチスパイク実行時の空燃比が過度に低い（すなわちリッチ度が高い）場合には、触媒の酸素貯蔵量がゼロになってしまう。この場合には、触媒は、排気ガス中の還元性成分（ＨＣ，ＣＯ，Ｈ２  ）を、貯蔵された酸素を用いて酸化できない。このため、還元性成分の浄化率が低下し、エミッションが悪化する。
【００８７】
逆に、触媒の酸素貯蔵量に対してリッチスパイク実行時の空燃比が理論空燃比よりも低いが過度に高い（すなわちリッチ度が低い）場合には、吸蔵されたＮＯｘを効率よく還元できず、ＮＯｘ吸蔵能力を効率よく回復できないという問題も生じる。具体的には、触媒の酸素貯蔵量が多いと、リッチスパイクに伴って発生する還元性成分は、ＮＯｘの還元のために効率よく使用されず、触媒に貯蔵された酸素によって酸化されてしまう。
【００８８】
そこで、本実施例では、触媒の酸素貯蔵量に応じて、空燃比の値を決定している。具体的には、空燃比の値は、触媒温度から酸素貯蔵量を推定することによって決定されている。図１１は、触媒温度と酸素貯蔵量との関係を示すグラフである。図示するように、酸素貯蔵量は、触媒温度が高い場合に多く、触媒温度が低い場合に少ない。本実施例では、図１１の性質を利用して、空燃比の値を決定している。
【００８９】
すなわち、図１０（ｃ）の実線に示すように、触媒温度が比較的高い場合には、酸素貯蔵量が比較的多いため、図１０（ｄ）の実線に示すように、リッチスパイク実行時の目標空燃比は比較的低い値に設定される。逆に、図１０（ｃ）の破線に示すように、触媒温度が比較的低い場合には、酸素貯蔵量が比較的少ないため、図１０（ｄ）の実線に示すように、リッチスパイク実行時の目標空燃比は比較的高い値に設定される。なお、目標空燃比は、触媒の酸素貯蔵量に応じた空燃比を示すマップを用いて決定される。このようにすれば、リッチスパイクに起因してエミッションが悪化するのを抑制することが可能となる。
【００９０】
なお、触媒温度は、例えば、浄化装置７０に設けられた温度センサ７１（図１）によって、測定可能である。あるいは、触媒温度は、運転条件に応じた触媒温度を示すマップを用いて、推定されていてもよい。
【００９１】
本実施例では、図１０（ｄ）に示すように、圧縮比変更期間Ｔｂとリッチスパイク実行期間Ｔｒとがほぼ等しく設定されているため、触媒温度に応じて空燃比が変更されているが、これに代えて、リッチスパイク実行期間の空燃比を所定値に設定し、触媒温度に応じてリッチスパイク実行期間を変更するようにしてもよい。
【００９２】
また、本実施例では、触媒の酸素貯蔵量に関係する触媒温度に応じて空燃比の値が決定されているが、触媒の酸素貯蔵量は、触媒の劣化度に応じて変化し得る。したがって、空燃比の値は、触媒温度に代えて、あるいは、触媒温度と共に、触媒の劣化度に応じて決定されるようにしてもよい。具体的には、触媒が劣化していない状態（すなわち新品の状態）では、酸素貯蔵量は比較的多い。しかしながら、触媒が劣化した状態では、酸素貯蔵量は比較的少なくなる。このため、触媒の劣化度に応じて空燃比の値を決定すれば、リッチスパイクに起因してエミッションが悪化するのを抑制することが可能となる。なお、触媒の劣化度は、例えば、浄化装置７０の上流側および下流側に設けられた２つの酸素センサ８１，８２（図１）の応答差から推定可能である。より具体的には、触媒が劣化していない状態では、触媒は酸素を多く貯蔵可能であるため、２つの酸素センサ８１，８２の測定結果に大きな差が現れる。逆に、触媒が劣化した状態では、触媒は酸素をあまり貯蔵できないため、２つの酸素センサ８１，８２の測定結果の差は、小さくなる。
【００９３】
以上説明したように、本実施例の構成を採用すれば、触媒の酸素貯蔵量に応じて、リッチスパイク実行時の空燃比またはリッチスパイク実行期間を変更することができるため、リッチスパイクに起因してエミッションが悪化するのを抑制することが可能となる。
【００９４】
Ｃ．第３実施例：
第２実施例では、触媒の酸素貯蔵量に応じて決定される空燃比でリッチスパイクが実行されている。しかしながら、ＮＯｘ吸蔵量を考慮せずにリッチスパイク実行時の空燃比を決定する場合には、吸蔵されたＮＯｘが充分に還元されない場合がある。具体的には、触媒のＮＯｘ吸蔵量が多い場合には、リッチスパイクを実行しても、還元性成分が触媒に貯蔵された酸素によって酸化されてしまい、吸蔵されたＮＯｘの一部しか還元されない場合がある。このとき、ＮＯｘの浄化率が悪化する。そこで、本実施例では、触媒の酸素貯蔵量とＮＯｘ吸蔵量とに応じて、リッチスパイク実行時の空燃比が決定されるように工夫している。なお、目標点火時期は、第１実施例と同様に設定される。
【００９５】
図１２は、第３実施例におけるリッチスパイク実行時の空燃比の決定手順を示すフローチャートである。
【００９６】
ステップＳ３０１では、触媒の酸素貯蔵量が推定される。酸素貯蔵量は、第２実施例で説明したように、触媒温度から推定される。なお、触媒温度は、浄化装置７０に設けられた温度センサ７１（図１）によって測定されていてもよいし、運転条件に応じた触媒温度を示すマップを用いて推定されていてもよい。また、酸素貯蔵量は、例えば、浄化装置７０の上流側および下流側に設けられた２つの酸素センサ８１，８２（図１）の応答差から求められる触媒の劣化度から推定されていてもよい。
【００９７】
ステップＳ３０２では、ステップＳ３０１で推定された触媒の酸素貯蔵量に基づいて第１の要求空燃比ＡＦｏが決定される。なお、第１の要求空燃比ＡＦｏは、触媒の酸素貯蔵量に応じた空燃比を示すマップを用いて決定される。
【００９８】
ステップＳ３０３では、触媒のＮＯｘ吸蔵量が推定される。ＮＯｘ吸蔵量は、過去の運転条件に基づいて推定される。具体的には、現在のＮＯｘ吸蔵量は、運転条件に応じた単位時間あたりに触媒に吸蔵されるＮＯｘ量を示すマップを、運転時間で積算することによって推定される。
【００９９】
ステップＳ３０４では、ステップＳ３０３で推定された触媒のＮＯｘ吸蔵量に基づいて第２の要求空燃比ＡＦｎが決定される。なお、第２の要求空燃比ＡＦｎは、触媒のＮＯｘ吸蔵量に応じた空燃比を示すマップを用いて決定される。
【０１００】
図１３は、ＮＯｘ吸増量に応じた第２の要求空燃比ＡＦｎを示す説明図である。図示するように、ＮＯｘ吸蔵量が比較的少ない場合には、要求空燃比ＡＦｎは比較的高く（リーン側に）設定され、ＮＯｘ吸蔵量が比較的多い場合には、要求空燃比ＡＦｎは比較的低く（リッチ側に）設定される。なお、図１３では、ＮＯｘ吸蔵量がＭａより少ない領域では、要求空燃比ＡＦｎは最大値ＡＦｎ＿ｍａｘに設定され、ＮＯｘ吸蔵量がＭｂより多い領域では、要求空燃比ＡＦｎは最小値ＡＦｎ＿ｍｉｎに設定される。ここで、最大値ＡＦｎ＿ｍａｘは、リッチスパイク実行時の空燃比が理論空燃比よりも低い値である必要があるために、設けられている。一方、最小値ＡＦｎ＿ｍｉｎは、リッチスパイク実行時の燃焼が可燃範囲内で行われる必要があるために、設けられている。
【０１０１】
ステップＳ３０５では、ステップＳ３０２，Ｓ３０４で求められた２つの要求空燃比ＡＦｏ，ＡＦｎが比較される。具体的には、ＡＦｏがＡＦｎよりも小さいか否か（リッチ側であるか否か）が判断される。ＡＦｏがＡＦｎよりも小さい（リッチ側である）場合には、ステップＳ３０６において、目標空燃比はＡＦｏに設定される。逆に、ＡＦｎがＡＦｏがよりも小さい（リッチ側である）場合には、ステップＳ３０７において、目標空燃比はＡＦｎに設定される。このように、ステップＳ３０５〜Ｓ３０７では、目標空燃比として、２つの要求空燃比ＡＦｏ，ＡＦｎのうちの低い方の（リッチ側の）空燃比が選択される。
【０１０２】
具体的には、図１３に示すように、ＮＯｘ吸蔵量が比較的少ない値Ｍ１である場合には、第２の要求空燃比は、ＡＦｎ１に決定される。このとき、目標空燃比は、２つの要求空燃比ＡＦｏ，ＡＦｎ１のうちの低い方（リッチ側）のＡＦｏに設定される（ステップＳ３０５，Ｓ３０６）。すなわち、この場合には、第２実施例と同様に、触媒の酸素貯蔵量に応じた空燃比でリッチスパイクが実行される。
【０１０３】
一方、ＮＯｘ吸蔵量が比較的多い値Ｍ２である場合には、第２の要求空燃比は、ＡＦｎ２に決定される。このとき、目標空燃比は、２つの要求空燃比ＡＦｏ，ＡＦｎ２のうちの低い方（リッチ側）のＡＦｎ２に設定される（ステップＳ３０５，Ｓ３０７）。すなわち、この場合には、触媒のＮＯｘ吸蔵量に応じた空燃比でリッチスパイクが実行される。
【０１０４】
本実施例の構成を採用すれば、触媒の酸素貯蔵量とＮＯｘ吸蔵量とに応じて、目標空燃比を適切な値に設定することが可能となる。具体的には、ＮＯｘ吸蔵量が比較的少ない場合には、触媒の酸素貯蔵量に応じた空燃比でリッチスパイクを実行することができ、ＮＯｘ吸蔵量が比較的多い場合には、触媒のＮＯｘ吸蔵量に応じた空燃比でリッチスパイクを実行することができる。これにより、ＮＯｘ吸蔵量が多い場合にも、吸蔵されたＮＯｘを充分に還元させることができるため、触媒のＮＯｘ吸蔵能力を充分に回復させることが可能となる。
【０１０５】
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【０１０６】
（１）第２実施例では、リッチスパイク実行時の空燃比は、触媒の酸素貯蔵量に応じて決定されており、第３実施例では、触媒の酸素貯蔵量とＮＯｘ吸蔵量とに応じて決定されている。しかしながら、リッチスパイク実行時の空燃比は、触媒のＮＯｘ吸蔵量のみに応じて決定されていてもよい。この態様は、例えば、ＮＯｘ吸蔵還元触媒が、酸素を貯蔵・放出するための酸化セリウムなどの助触媒を含んでいない場合に、特に有効である。
【０１０７】
（２）上記実施例では、吸気通路を形成する吸気ポート２３内に燃料を噴射するポート噴射型のエンジンが利用されているが、これに代えて、燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射型のエンジンを利用するようにしてもよい。
【０１０８】
（３）上記実施例では、圧縮比は予め定められた２つの値（図３）のうちのいずれかに設定可能であるが、予め定められた３つ以上の値のうちのいずれかに設定可能であってもよい。また、圧縮比は、予め定められた最大値と最小値との間で連続的に設定可能であってもよい。
【０１０９】
また、上記実施例では、第２の運転モードの空燃比は、理論空燃比に設定されているが、これに代えて、リーン空燃比に設定されていてもよい。
【０１１０】
一般には、内燃機関は、圧縮比が比較的高い第１の状態では、理論空燃比よりも高い空燃比（リーン空燃比）で運転を実行すればよい。そして、圧縮比が比較的高い第１の状態から圧縮比が比較的低い第２の状態へ変更される変更期間内の少なくとも一部の期間において、回復処理が実行されればよい。
【０１１１】
なお、回復処理実行期間における目標空燃比は、回復処理実行期間終了後の第２の状態における空燃比（実施例では、ほぼ理論空燃比）よりも低く設定されていればよい。
【０１１２】
（４）上記実施例では、圧縮比は、上部ブロック３１を下部ブロック３２に対して上下方向に移動させることによって変更されているが、他の方法で変更されてもよい。
【０１１３】
一般には、圧縮比変更部は、燃焼室を含み、燃焼室の容積を変更することによって、より具体的には、燃焼室の最大容積と最小容積とのうちの少なくとも一方を変更することによって、圧縮比を変更すればよい。
【０１１４】
（５）上記実施例では、エンジンは車両に搭載されているが、船舶などの移動体に搭載されていてもよい。また、定置式の装置に搭載されていてもよい。
【０１１５】
一般には、本発明は、圧縮比変更部を備える内燃機関に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】ガソリンエンジン１００の概略構成を示す説明図である。
【図２】エンジンの制御の概要を示すフローチャートである。
【図３】運転条件に応じた目標圧縮比および目標空燃比を示すマップを示す説明図である。
【図４】リッチスパイク実行時の基本的な制御内容を示す説明図である。
【図５】比較例における運転モード変更時の制御内容を示す説明図である。
【図６】第１実施例における圧縮比変更期間内の点火時期の決定手順を示すフローチャートである。
【図７】第１実施例における運転モード変更時の制御内容を示す説明図である。
【図８】第１実施例の第１の変形例における運転モード変更時の制御内容を示す説明図である。
【図９】第１実施例の第２の変形例における運転モード変更時の制御内容を示す説明図である。
【図１０】第２実施例における運転モード変更時の制御内容を示す説明図である。
【図１１】触媒温度と酸素貯蔵量との関係を示すグラフである。
【図１２】第３実施例におけるリッチスパイク実行時の空燃比の決定手順を示すフローチャートである。
【図１３】ＮＯｘ吸増量に応じた第２の要求空燃比ＡＦｎを示す説明図である。
【符号の説明】
１０…エンジン本体
２０…シリンダヘッド
２１…吸気弁
２２…排気弁
２３…吸気ポート
２４…排気ポート
２５，２６…動弁機構
２７…点火プラグ
３０…シリンダブロック
３１…上部ブロック
３２…下部ブロック
３３…アクチュエータ
４１…ピストン
４２…コネクティングロッド
４３…クランクシャフト
５０…吸気管
５１…エアクリーナ
５２…スロットル弁
５３…電動アクチュエータ
５５…燃料噴射弁
５６…吸気圧センサ
５８…排気管
６０…ＥＣＵ
６１…クランク角センサ
６２…アクセル開度センサ
７０…浄化装置
７１…温度センサ
８１，８２…酸素センサ
１００…エンジン
【図１】
2004263626.tif 000003
【図２】
2004263626.tif 000004
【図３】
2004263626.tif 000005
【図４】
2004263626.tif 000006
【図５】
2004263626.tif 000007
【図６】
2004263626.tif 000008
【図７】
2004263626.tif 000009
【図８】
2004263626.tif 000010
【図９】
2004263626.tif 000011
【図１０】
2004263626.tif 000012
【図１１】
2004263626.tif 000013
【図１２】
2004263626.tif 000014
【図１３】
2004263626.tif 000015