(57)【要約】【課題】内燃機関の運転状態に応じてピストンストローク量を変更する可変ピストンストローク型内燃機関において、燃費性能及び出力性能をより確実に向上させることができる技術を提供する。【解決手段】可変ピストンストローク型内燃機関の各運転状態において、排気量の観点から望ましいピストンストローク量と、気筒において生成されるスワールの量の観点から望ましいピストンストローク量とに基いて（Ｓ１０３、Ｓ１０４）、最適ピストンストローク量を算出し（Ｓ１０５）、可変ピストンストローク型内燃機関におけるピストンストローク量を最適ピストンストロークになるように変更する（Ｓ１０６）。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のピストンストローク量を変更するストローク量変更手段と、
前記内燃機関における各運転状態に対して良好な燃焼効率を得るスワール比として、前記内燃機関の機関回転数が低い程、高いスワール比を設定するスワール比設定手段と、
前記内燃機関の気筒におけるスワール比が、前記スワール比設定手段により設定されたスワール比となるような前記内燃機関のピストンストローク量を導出する第１ストローク量導出手段と、を備え、
前記ストローク量変更手段は、前記内燃機関のピストンストローク量を、前記第１ストローク量導出手段により導出されたピストンストローク量に基いて変更することを特徴とする可変ピストンストローク型内燃機関。
【請求項２】
前記内燃機関の各運転状態に対して良好な燃焼効率を得る前記内燃機関の排気量として、前記内燃機関の燃料噴射量が多い程または機関負荷が大きい程、大きい排気量を設定する排気量設定手段と、
前記内燃機関の排気量が、前記排気量設定手段により設定された排気量となるような前記内燃機関のピストンストローク量を導出する第２ストローク量導出手段と、を更に備え、
前記ストローク量変更手段は、前記内燃機関のピストンストローク量を、前記第１ストローク量導出手段により導出されたピストンストローク量と、前記第２ストローク量導出手段により導出されたピストンストローク量とより算出された、最適ピストンストローク量に変更することを特徴とする請求項１に記載の可変ピストンストローク型内燃機関。
【請求項３】
前記最適ピストンストローク量は、前記第１ストローク量導出手段により導出されたピストンストローク量と、前記第２ストローク量導出手段により導出されたピストンストローク量との平均値であることを特徴とする請求項２に記載の可変ピストンストローク型内燃機関。
【請求項４】
前記最適ピストンストローク量は、前記第１ストローク量導出手段により導出されたピストンストローク量と、前記第２ストローク量導出手段により導出されたピストンストローク量との重みつき平均値であることを特徴とする請求項２に記載の可変ピストンストローク型内燃機関。
【請求項５】
前記内燃機関の気筒に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記内燃機関の排気通路に設けられ、前記内燃機関の排気の浄化を行う排気浄化装置と、
前記燃料噴射弁によって、前記内燃機関の圧縮行程上死点近傍で行われる燃料噴射に加えて副噴射を行うことにより、前記排気浄化装置に還元剤としての燃料を供給する還元剤供給手段と、
前記還元剤供給手段が前記排気浄化装置に還元剤を供給する際に、前記燃料噴射弁から供給された燃料が前記内燃機関の気筒壁面に付着しづらいスワール比として、前記内燃機関の前記内燃機関の機関回転数が高い程または機関負荷が大きい程、低いスワール比を設定する還元剤供給時スワール比設定手段と、
前記還元剤供給手段が、前記排気浄化装置に還元剤を供給する際の、前記内燃機関の気筒におけるスワール比が、前記還元剤供給時スワール比設定手段により設定されたスワール比となるようなピストンストローク量を導出する第３ストローク量導出手段と、を更に備え、
前記還元剤供給手段が前記排気浄化手段に還元剤を供給する場合、
前記ストローク量変更手段は、前記内燃機関のピストンストローク量を、前記第３ストローク量導出手段により導出されたピストンストローク量に基いて変更することを特徴と
する請求項１または２に記載の可変ピストンストローク型内燃機関。
【請求項６】
前記ストローク量変更手段は、前記内燃機関のピストンストローク量を、前記第２ストローク量導出手段により導出されたピストンストローク量と、前記第３ストローク量導出手段により導出されたピストンストローク量とより算出された、還元剤供給時最適ピストンストローク量に変更することを特徴とする請求項５に記載の可変ピストンストローク型内燃機関。
【請求項７】
前記還元剤供給時最適ピストンストローク量は、前記第２ストローク量導出手段により導出されたピストンストローク量と、前記第３ストローク量導出手段により導出されたピストンストローク量との平均値であることを特徴とする請求項６に記載の可変ピストンストローク型内燃機関。
【請求項８】
前記還元剤供給時最適ピストンストローク量は、前記第２ストローク量導出手段により導出されたピストンストローク量と、前記第３ストローク量導出手段により導出されたピストンストローク量との重みつき平均値であることを特徴とする請求項６に記載の可変ピストンストローク型内燃機関。
【請求項９】
前記内燃機関の気筒に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記内燃機関の排気通路に設けられ、前記内燃機関の排気の浄化を行う排気浄化装置と、
前記燃料噴射弁によって、前記内燃機関の圧縮行程上死点近傍で行われる燃料噴射に加えて副噴射を行うことにより、前記排気浄化装置に還元剤としての燃料を供給する還元剤供給手段と、
内燃機関のピストンストローク量を変更するストローク量変更手段と、
前記還元剤供給手段が前記排気浄化装置に還元剤を供給する際に、前記燃料噴射弁から噴射された燃料が前記内燃機関の気筒壁面に付着しづらいスワール比として、前記内燃機関の機関回転数が高い程または機関負荷が大きい程、低いスワール比を設定する還元剤供給時スワール比設定手段と、
前記還元剤供給手段が前記排気浄化装置に還元剤を供給する際の、前記内燃機関の気筒におけるスワール比が、前記還元剤供給時スワール比設定手段により設定されたスワール比となるようなピストンストローク量を導出する還元剤供給時ストローク量導出手段と、を備え、
前記還元剤供給手段が前記排気浄化手段に還元剤を供給する場合、
前記ストローク量変更手段は、前記内燃機関のピストンストローク量を、前記還元剤供給時ストローク量導出手段により導出されたピストンストローク量に基いて変更することを特徴とする可変ピストンストローク型内燃機関。
【請求項１０】
前記内燃機関の各運転状態に対して良好な燃焼効率を得る排気量として、前記内燃機関の燃料噴射量が多い程または機関負荷が大きい程、大きい排気量を設定する排気量設定手段と、
前記内燃機関の排気量が、前記排気量設定手段により設定された排気量となるような前記内燃機関のピストンストローク量を導出する通常運転時ストローク量導出手段と、を更に備え、
前記還元剤供給手段が前記排気浄化手段に還元剤を供給する場合、
前記ストローク量変更手段は、前記内燃機関のピストンストローク量を、前記還元剤供給時ストローク量導出手段により導出されたピストンストローク量と、前記通常運転時ストローク量導出手段により導出されたピストンストローク量とより算出された、還元剤供給時最適ピストンストローク量に変更することを特徴とする請求項９に記載の可変ピストンストローク型内燃機関。
【請求項１１】
前記還元剤供給時最適ピストンストローク量は、前記還元剤供給時ストローク量導出手段により導出されたピストンストローク量と、前記通常運転時ストローク量導出手段により導出されたピストンストローク量との平均値であることを特徴とする請求項１０に記載の可変ピストンストローク型内燃機関。
【請求項１２】
前記還元剤供給時最適ピストンストローク量は、前記還元剤供給時ストローク量導出手段により導出されたピストンストローク量と、前記通常運転時ストローク量導出手段により導出されたピストンストローク量との重みつき平均値であることを特徴とする請求項１０に記載の可変ピストンストローク型内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のピストンストローク量を変更することにより排気量を可変とする可変ピストンストローク型内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の一般的な内燃機関においては、ピストンのストローク量は一定で排気量も一定である（バルブの開閉タイミングを変えることによって、実効ストローク量を変えるエンジンは実用化されているが、その制御範囲は限定的である）。しかし、運転状態に応じて最適なピストンストローク量（及び排気量）を得ることができれば、燃費性能や出力性能を向上させることができる。そこで、ピストンストローク量（及び排気量）を可変制御することによってこれらの性能向上を図る可変ピストンストローク型の内燃機関が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。
【特許文献１】特開２００３−１２９８７３
【特許文献２】特開平６−１３７１７６
【特許文献３】特開平５−１６３９５８
【特許文献４】特開平９−２０９７８７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで、上記従来技術においては、内燃機関の運転状態に応じてピストンストローク量を変更し、排気量を変化させることとしているが、ピストンストローク量の変化に伴って、前記内燃機関の気筒内に生成されるスワールの量が変化することを何ら考慮していない。前記内燃機関の気筒に生成されるスワールの量が変化すると、内燃機関の燃焼状態に大きく影響を及ぼすことから、気筒内に生成されるスワールの量をも考慮した上で、ピストンストローク量の制御を行わなければ、前記内燃機関の燃費性能及び出力性能の大幅な向上は望めない場合がある。
【０００４】
本発明の目的とするところは、内燃機関の運転状態に応じてピストンストローク量を変更する可変ピストンストローク型内燃機関において、燃費性能及び出力性能をより確実に向上させることができる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するための本発明は、可変ピストンストローク型内燃機関において、該内燃機関の気筒に生成されるスワールの量に基いて、ピストンストローク量を変更することを最大の特徴とする。
【０００６】
より詳しくは、内燃機関のピストンストローク量を変更するストローク量変更手段と、
前記内燃機関における各運転状態に対して良好な燃焼効率を得るスワール比として、前記内燃機関の機関回転数が低い程、大きいスワール比を設定するスワール比設定手段と、
前記内燃機関の気筒におけるスワール比が、前記スワール比設定手段により設定されたスワール比となるような前記内燃機関のピストンストローク量を導出する第１ストローク量導出手段と、を備え、
前記ストローク量変更手段は、前記内燃機関のピストンストローク量を、前記第１ストローク量導出手段により導出されたピストンストローク量に基いて変更することを特徴とする。
【０００７】
ここで、従来のピストンストローク量の制御によれば、前記内燃機関の運転状態が低負
荷の場合には、ピストンストローク量を小さい値に設定することにより排気量を低減し、燃費の向上を図る。一方、内燃機関の運転状態が高負荷の場合には、ピストンストローク量を大きい値に設定することにより排気量を大きくし、出力向上を図る。
【０００８】
しかし、内燃機関のピストンストローク量が増加すると、該内燃機関の気筒内で生成されるスワールの量が多くなり、逆にピストンストローク量が減少すると、内燃機関の気筒内で生成されるスワールの量が少なくなることが分かっている。また、内燃機関の運転状態が低機関回転数の場合は、気筒内で生成されるスワールの量を多くすることにより、燃料と空気との混合を促進させることができ燃焼効率を向上させることができる。一方、内燃機関の運転状態が高機関回転数の場合は、気筒内で生成されるスワールの量が多いと、逆にオーバースワールとなり燃焼効率が悪化する。
【０００９】
そこで、本発明においては、前記スワール比設定手段と、前記第１ストローク量導出手段とによって、前記内燃機関における各運転状態に対して良好な燃焼効率を得るスワール比という観点から、前記内燃機関のピストンストローク量を導出する。そして、前記ストローク量変更手段によって、前記内燃機関のピストンストローク量を、前記第１ストローク量導出手段により導出されたピストンストローク量に基いて変更する。
【００１０】
これによれば、前記内燃機関における各運転状態に対して、良好な燃焼効率を得ることができる量のスワールを気筒内に生成することができ、前記内燃機関の運転状態に応じて良好な燃焼効率を得ることができる。
【００１１】
ここにおいて、前記スワール比設定手段は、前記内燃機関の機関回転数が低い程、大きいスワール比を設定するのがよい。これは、前述のように、機関回転数が低い運転状態においては、気筒内で生成されるスワールのスワール比が大きい方が、気筒内における燃料の混合を促進できるのに対し、機関回転数が高い運転状態においては、短期間で燃料と空気の充分な混合を行う目的で、燃料噴射圧を高めるので、気筒内におけるスワール比が高いとオーバースワールが生じ、逆に燃焼効率が悪化する場合があるからである。
【００１２】
また、本発明においては、前記内燃機関の各運転状態に対して良好な燃焼効率を得る前記内燃機関の排気量として、前記内燃機関の燃料噴射量が多い程または機関負荷が大きい程、大きい排気量を設定する排気量設定手段と、
前記内燃機関の排気量が、前記排気量設定手段により設定された排気量となるような前記内燃機関のピストンストローク量を導出する第２ストローク量導出手段と、を更に備え、
前記ストローク量変更手段は、前記内燃機関のピストンストローク量を、前記第１ストローク量導出手段により導出されたピストンストローク量と、前記第２ストローク量導出手段により導出されたピストンストローク量とより算出された、最適ピストンストローク量に変更するのがよい。
【００１３】
すなわち、前記スワール比設定手段と、前記第１ストローク量導出手段とによって、前記内燃機関における各運転状態に対して良好な燃焼効率を得るスワール比という観点から、前記内燃機関のピストンストローク量を導出すると同時に、前記排気量設定手段と、前記第２ストローク量導出手段とによって、前記内燃機関における各運転状態に対して良好な燃焼効率を得る排気量という観点から、前記内燃機関のピストンストローク量を導出する。そして、２つの観点から導出した２つのピストンストローク量を用いて、最適ピストンストローク量を算出し、この最適ピストンストローク量に、内燃機関のピストンストローク量を変更する。
【００１４】
このことにより、内燃機関のピストンストローク量を、内燃機関の各運転状態に適した
スワール比と、内燃機関の各運転状態に適した排気量との両方を実現するピストンストローク量に制御することができ、より良好な燃費性能及び出力性能を得ることができる。
【００１５】
なお、前記第１ストローク量導出手段により導出されたピストンストローク量と、前記第２ストローク量導出手段により導出されたピストンストローク量とより、最適ピストンストローク量を算出する方法としては、前記２つのピストンストローク量の平均値をとる方法や、重みつき平均値をとる方法を例示することができる。
【００１６】
また、本発明においては、前記内燃機関の気筒に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記内燃機関の排気通路に設けられ、前記内燃機関の排気の浄化を行う排気浄化装置と、
前記燃料噴射弁によって、前記内燃機関の圧縮行程上死点近傍で行われる燃料噴射に加えて副噴射を行うことにより、前記排気浄化装置に還元剤としての燃料を供給する還元剤供給手段と、
前記還元剤供給手段が前記排気浄化装置に還元剤を供給する際に、前記燃料噴射弁から噴射された燃料が前記内燃機関の気筒壁面に付着しづらいスワール比として、前記内燃機関の機関回転数が高い程または機関負荷が大きい程、低いスワール比を設定する還元剤供給時スワール比設定手段と、
前記還元剤供給手段が前記排気浄化装置に還元剤を供給する際の、前記内燃機関の気筒におけるスワール比が、前記還元剤供給時スワール比設定手段により設定されたスワール比となるようなピストンストローク量を導出する第３ストローク量導出手段と、を更に備え、
前記還元剤供給手段が前記排気浄化手段に還元剤を供給する場合、
前記ストローク量変更手段は、前記内燃機関のピストンストローク量を、前記第３ストローク量導出手段により導出されたピストンストローク量に基いて変更するようにしてもよい。
【００１７】
内燃機関の排気系に、排気中のＮＯxを吸蔵、還元するＮＯx触媒や、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタなどの排気浄化装置を備えている場合、ＮＯx触媒が飽和する前に吸蔵されたＮＯxを還元、放出させるためのＮＯx還元処理や、ＮＯx触媒に吸蔵されたＳＯxが過剰となるＳＯx被毒状態になった場合にＳＯxを還元、放出させるＳＯx再生処理、または、フィルタに捕集され、堆積した粒子状物質を燃焼除去させるＰＭ再生処理が行われることがある。
【００１８】
上記のＮＯx還元処理や、ＳＯx還元処理を行う場合、前記ＮＯx触媒に還元剤を供給することがある。同様に、ＰＭ再生処理においても、フィルタの上流側配置された触媒やフィルタに担持された触媒に還元剤を供給することがある。その際、上記のＮＯx触媒やフィルタなどの排気浄化装置に還元剤を供給する方法の一例として、内燃機関において圧縮行程上死点の近傍で行われる燃料噴射（主噴射）に加えてポスト噴射やビゴム噴射などの副噴射を実施し、この副噴射による燃料を還元剤として、上記の排気浄化装置に供給することが考えられる。
【００１９】
しかし、この場合、気筒内のスワールの状態によっては、副噴射された燃料の一部は、前記内燃機関の気筒壁面に付着することによって前記排気浄化装置まで到達しない場合がある。この気筒壁面に付着する燃料が増加すると、燃費悪化やスモークの発生、オイル希釈などを引き起こすおそれもある。また、ＮＯx還元処理、ＳＯx再生処理、ＰＭ再生処理などが充分に行なわれないおそれがある。
【００２０】
ここで、気筒内に生成されるスワールの量が多い方が、副噴射によって気筒内に供給された燃料が気筒壁面に付着しづらくなることが分かっている。すなわち、気筒内で生成さ
れるスワールの量を増やすことによって、燃料が気筒壁面に付着することを抑制できる。一方、内燃機関の運転状態が、低機関負荷、低機関回転数である場合は、筒内温度が低く、気筒壁面への燃料付着が顕著になる傾向がある。従って、気筒壁面への燃料付着抑制という観点では、内燃機関の運転状態が低機関負荷、低機関回転数である場合は、高いスワール比が要求され、高機関負荷、高機関回転数になる程、要求されるスワール比は低くなる。
【００２１】
そこで、本発明においては、前記還元剤供給手段が前記排気浄化手段に還元剤を供給する場合、前記還元剤供給時スワール比設定手段と、前記第３ストローク量導出手段とによって、前記内燃機関における各運転状態に対して、気筒壁面への燃料の付着を抑制できるスワール比という観点から、前記内燃機関のピストンストローク量を導出する。そして、前記ストローク量変更手段によって、前記内燃機関のピストンストローク量を、前記第３ストローク量導出手段により導出されたピストンストローク量に基いて変更する。
【００２２】
これによれば、前記還元剤供給手段が前記排気浄化手段に還元剤を供給する場合、前記内燃機関の気筒壁面への還元剤の付着を抑制するのに適当な量のスワールを気筒内に生成することができ、気筒壁面への還元剤の付着による燃費性能の悪化を抑制することができる。また同時に、低機関負荷、低機関回転数の運転状態におけるスモークの発生やオイル希釈をも抑制することができる。加えて、前記排気浄化手段に充分な還元剤を供給することができ、ＮＯx還元処理、ＳＯx再生処理、ＰＭ再生処理などを良好に行うことができる。
【００２３】
ここにおいて、前記還元剤供給時スワール比設定手段は、前記内燃機関の運転状態が高機関負荷、高機関回転数から、低機関負荷、低機関回転数になる程、大きいスワール比を設定するのがよい。これは、前述のように、内燃機関の運転状態が低機関負荷、低機関回転数になると、前記内燃機関における気筒の筒内温度も低下するので、前記燃料噴射弁によって噴射された燃料が気筒壁面に付着し易くなるからである。
【００２４】
また、本発明においては、前記還元剤供給手段が前記排気浄化手段に還元剤を供給する場合、前記ストローク量変更手段は、前記内燃機関のピストンストローク量を、前記第２ストローク量導出手段により導出されたピストンストローク量と、前記第３ストローク量導出手段により導出されたピストンストローク量とより算出された、還元剤供給時最適ピストンストローク量に変更するようにするとよい。
【００２５】
すなわち、前記スワール比設定手段と、前記第３ストローク量導出手段とによって、前記内燃機関の各運転状態において気筒壁面への燃料の付着を抑制できるスワール比という観点から、前記内燃機関のピストンストローク量を導出すると同時に、前記排気量設定手段と、前記第２ストローク量導出手段とによって、前記内燃機関の各運転状態において良好な燃焼効率を得る排気量という観点から、前記内燃機関のピストンストローク量を導出する。そして、前記２つの観点から導出した２つのピストンストローク量を用いて、還元剤供給時最適ピストンストローク量を算出し、この還元剤供給時最適ピストンストローク量に、内燃機関のピストンストローク量を変更する。
【００２６】
このことにより、前記還元剤供給手段が前記排気浄化手段に還元剤を供給する場合に、内燃機関のピストンストローク量を、内燃機関の各運転状態において気筒壁面への燃料の付着を抑制するスワール比と、内燃機関の各運転状態に適した排気量との２つの観点を両立させたピストンストローク量に制御することができ、より良好な燃費性能及び出力性能を得ることができる。加えて、低機関負荷、低機関回転数の運転状態においては、スモークの発生やオイル希釈を抑制することができる。また、ＮＯx還元処理、ＳＯx再生処理、ＰＭ再生処理などを良好に行うことができる。
【００２７】
ここで、上記の還元剤供給時において、前記第２ストローク量導出手段によって、前記内燃機関の各運転状態において良好な燃焼効率を得る排気量という観点から、前記内燃機関のピストンストローク量を導出する際には、さらに、還元剤供給時における排気温度を上昇させることを考慮して、ストローク量を小さくする補正を行ってもよい。こうすれば、前記排気浄化手段に充分な還元剤を供給することができるとともに、前記排気浄化手段に導入される排気温度を上昇させることができるので、前記ＮＯx触媒の活性化や、フィルタの温度上昇などを促進できる。その結果、排気浄化手段についてのＮＯx還元処理、ＳＯx再生処理、ＰＭ再生処理などをさらに良好に行うことができる。
【００２８】
なお、前記還元剤供給手段が前記排気浄化手段に還元剤を供給する場合において、前記第２ストローク量導出手段により導出されたピストンストローク量と、前記第３ストローク量導出手段により導出されたピストンストローク量とより、還元剤供給時最適ピストンストローク量を算出する方法としては、前記２つのピストンストローク量の平均値をとる方法や、重みつき平均値をとる方法を例示することができる。
【００２９】
ここにおいて、上記の還元剤供給時以外においては、前述のように、前記スワール比設定手段と、前記第１ストローク量導出手段とによって、前記内燃機関における各運転状態に対して良好な燃焼効率を得るスワール比という観点から、前記内燃機関のピストンストローク量を導出し、さらに、前記ストローク量変更手段によって、前記内燃機関のピストンストローク量を、前記第１ストローク量導出手段により導出されたピストンストローク量に基いて変更するようにしてもよい。
【００３０】
また、上記の還元剤供給時以外において、前記スワール比設定手段と、前記第１ストローク量導出手段とによって、前記内燃機関における各運転状態に対して良好な燃焼効率を得るスワール比という観点から、前記内燃機関のピストンストローク量を導出すると同時に、前記排気量設定手段と、前記第２ストローク量導出手段とによって、前記内燃機関における各運転状態に対して良好な燃焼効率を得る排気量という観点から、前記内燃機関のピストンストローク量を導出し、さらに、２つの観点から導出した２つのピストンストローク量を用いて、最適ピストンストローク量を算出し、この最適ピストンストローク量に、内燃機関のピストンストローク量を変更するようにしてもよい。
【００３１】
こうすれば、還元剤供給時以外の場合は、上記で説明したように、前記内燃機関における各運転状態に対して良好な燃焼効率を得るスワール比という観点から、あるいは、前記内燃機関における各運転状態に対して良好な燃焼効率を得るスワール比という観点及び、前記内燃機関における各運転状態に対して良好な燃焼効率を得る排気量という観点から、前記内燃機関のピストンストローク量を導出することができ、還元剤供給時には、前記内燃機関における各運転状態に対して気筒壁面への燃料の付着を抑制できるスワール比という観点から、あるいは、前記内燃機関における各運転状態に対して気筒壁面への燃料の付着を抑制できるスワール比という観点及び、前記内燃機関における各運転状態に対して良好な燃焼効率を得る排気量という観点から、前記内燃機関のピストンストローク量を導出することができる。
【００３２】
また、本発明においては、還元剤供給時以外は、前記排気量設定手段と、前記第２ストローク量導出手段とによって、前記内燃機関における各運転状態に対して良好な燃焼効率を得る排気量という観点から、前記内燃機関のピストンストローク量を導出するようにし、還元剤供給時には、前記内燃機関における各運転状態に対して気筒壁面への燃料の付着を抑制できるスワール比という観点から、あるいは、前記内燃機関における各運転状態に対して気筒壁面への燃料の付着を抑制できるスワール比という観点及び、前記内燃機関における各運転状態に対して良好な燃焼効率を得る排気量という観点から、前記内燃機関の
ピストンストローク量を導出するようにしてもよい。
【００３３】
なお、上記した本発明の課題を解決する手段については、可能なかぎり組み合わせて用いることができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明にあっては、内燃機関の運転状態に応じてピストンストローク量を変更する可変ピストンストローク型内燃機関において、その燃費性能及び、出力性能をより確実に向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。
【実施例１】
【００３６】
本発明の可変ピストンストローク型内燃機関の実施例１について、図面を参照しつつ以下に説明する。図１に、本発明の可変ピストンストローク型内燃機関とその排気系及び制御系の概略構成図を示す。なお、以下の説明において、便宜上、図１に示される上側を上方として説明する。
【００３７】
図１に示す可変ピストンストローク型内燃機関１（以下、単に内燃機関１という）は直列四気筒型ディーゼルエンジンであり、ここではそのうちの一つの気筒３のみが断面図として示されているが、他の気筒に関しても同様の構造となっている。なお、本発明は直列四気筒ディーゼルエンジンに対してだけでなく、他の気筒数の直列内燃機関や他の形式（Ｖ型や水平対向型など）のディーゼルエンジンに対しても適用可能である。
【００３８】
内燃機関１の気筒３上部には、シリンダヘッド１ａが配置されている。このシリンダヘッド１ａには、吸気ポート１５及び排気ポート１８が設けられており、吸気ポート１５及び排気ポート１８と気筒３との境界には、吸気弁１３及び排気弁１４が配置されている。シリンダヘッド１ａの、気筒３の中心上方には、気筒３内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁１６が備えられている。
【００３９】
また、排気ポート１８には図示しない排気枝管が接続され、この排気枝管は排気通路１９と接続されている。この排気通路１９には、下流にて図示しないマフラーに接続されている。そして、排気通路１９の途中には、排気通路１９を通過する排気の酸素濃度が高いときは排気中のＮＯxを吸蔵し、排気中の酸素濃度が低下し且つ還元剤が存在するときは吸蔵していたＮＯxを放出しつつ窒素に還元する吸蔵還元型ＮＯx触媒２０及び、排気中の粒子状物質（例えば、煤）を捕集するフィルタ２１が配置されている。このフィルタ２０としては、排気ガス中に含まれる微粒子を捕集する多孔質の基材からなるウォールフロー型のフィルタや、白金（Ｐｔ）に代表される酸化触媒を担持したフィルタを例示することができる。
【００４０】
内燃機関１の気筒３は、内部にピストン２を往復運動可能に収容しており、ピストン２にはコネクティングロッド４の上端が連結されている。コネクティングロッド４の下端は、クランクシャフト５に直接連結されておらず、中間アーム６の一端側に連結されている。そして、この中間アーム６の他端側がクランクシャフト５に連結されている。また、クランクシャフト５には、クランクシャフト５の回転時に、回転軸回りの重量バランスをとるためのカウンターウェイト５ａが備えられている。
【００４１】
また、この中間アーム６には、中間アーム６の動きを規制してピストン２のストローク
量を制御するためのコントロールロッド７の一端が連結されている。このコントロールロッド７の他端７ａは、後述する移動機構で移動可能に保持されている。コントロールロッド７は、他端７ａが揺動中心となって揺動する。上述した各ロッドやアームの連結部は、回転可能な連結部となっている。
【００４２】
コネクティングロッド４は、ピストン２の往復運動を効率よく受け止めるため、シリンダ３の下方方向に延設されている。コネクティングロッド４の下端及び中間アーム６の一端はピストン２の往復運動に伴って回転運動を行う。一方、中間アーム６の一端の動きはコントロールロッド７、中間アーム６自体及び、クランクシャフト５によって規制されている。その結果、中間アーム６の他端がクランクシャフト５を回転させるように運動する。このとき、中間アーム６の動きを規制しているコントロールロッド７は他端揺動中心７ａを中心にして揺動する。
【００４３】
この機構においては、コネクティングロッド４の下端（中間アーム６の一端）の回転運動を、中間アーム６の動きを規制しつつ中間アーム６の他端で回転運動として取り出すので、必然的にクランクシャフト５の回転軸はピストン２の往復振動軸に対してオフセットした位置に配置されている。また、上述したクランクシャフト５は、エンジンブロック８に対して回転可能に保持されており、エンジンブロック８の下方にはオイルパン９が取り付けられている。
【００４４】
また、本実施例の内燃機関１においては、コントロールロッド７の他端７ａの位置を移動させるための機構がエンジンブロック８に取り付けられている。この機構は、他端揺動中心７ａを回転可能に支持する支持部を一端に有し、その中央部にネジ部が設けられた支持ロッド１０と、この支持ロッド１０のネジ部に螺合され、エンジンブロック８に回動可能に取り付けられたギア１１と、このギア１１に噛み合うギア１２ａを出力軸に有するモータ１２とからなる。
【００４５】
支持ロッド１０は、その一端にコントロールロッド７の他端７ａが連結されている。また、支持ロッド１０は、その中心軸方向に進退可能な状態でエンジンブロック８内に収納されている。
【００４６】
ここで、モータ１２を駆動させることによってギア１２ａを回転させると、ギア１２ａとかみ合っているギア１１が回転する。その際、支持ロッド１０自体はコントロールロッド７と連結されているため回転できないので、支持ロッド１０はギア１１の回転に伴って進退動する。このように、モータ１２を駆動させることによって、コントロールロッド７の他端揺動中心７ａを支持ロッド１０の中心軸方向に移動させることができる。
【００４７】
また、内燃機関１には、クランクシャフト５の角度位置に対応した信号を出力するクランクポジションセンサ３６や、運転者が操作するアクセルぺダルの動きと連動するアクセル開度に対応した信号を出力するアクセルポジションセンサ３７及び、内燃機関１における冷却水の温度を検出する冷却水温センサ３８などが備えられている。
【００４８】
以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）３５が併設されている。このＥＣＵ３５は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態等を制御するユニットである。
【００４９】
ＥＣＵ３５には、上述したクランクポジションセンサ３６や、アクセルポジションセンサ３７、冷却水温センサ３８などが電気配線を介して接続されており、それらの出力信号がＥＣＵ３５に入力されるようになっている。一方、ＥＣＵ３５には、燃料噴射弁１６の
他、モータ１２などが電気配線を介して接続され、ＥＣＵ３５によって制御されるようになっている。
【００５０】
また、ＥＣＵ３５には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等が備えられており、ＲＯＭには、内燃機関１の種々の制御を行うためのプログラムや、データを格納したマップが記憶されている。ＥＣＵ３５のＲＯＭに記憶されているプログラムの例としては、内燃機関１においてモータ１２を駆動し、支持ロッド１０を直線的に移動させることにより、他端揺動中心７ａを変位させ、ピストン２のストローク量を可変制御する後述のピストンストローク変更ルーチンを挙げることができる。ここで、本発明におけるストローク量変更手段は、上述したモータ１２、ギア１２ａ、ギア１１、支持ロッド１０の他、ＥＣＵ３５を含んで構成される。
【００５１】
内燃機関１においては、上述したように、その運転状態に応じてピストンストローク量を変更する。例えば、低機関負荷の運転状態においては、ピストンストローク量を小さくして排気量を減少させて燃費の向上を図る。一方、高機関負荷の運転状態においては、ピストンストローク量を大きくして排気量を増加させ、出力向上を図る。このような制御を行うことにより、内燃機関の運転状態に応じた排気量を確保し、内燃機関の燃費性能と出力性能の向上を図る。
【００５２】
ここで、内燃機関１においては、運転状態と、その運転状態に対して望ましい排気量は略一義的な関係を有する。さらに、ピストンストローク量の設定値と排気量との関係も一義的に決定される。すなわち、内燃機関１の各運転状態に対して、排気量の観点から良好な燃費性能及び出力性能を発揮できるピストンストローク量の値（以下、「排気量の観点から望ましいピストンストローク量」という。）は略一義的に決定される。
【００５３】
この内燃機関１の運転状態と、排気量の観点から望ましいピストンストローク量との関係は予め実験的に求められ、マップ化されている。図２には、このマップの一例を示す。図２において、横軸は機関回転数、縦軸は機関負荷である。図２に示すように、望ましいピストンストローク量（図２には、ピストンストローク量とボア直径の比である「ストローク／ボア比」で示す。）は、機関負荷の増加とともに大きくなる。
【００５４】
ここで、一般に内燃機関の気筒においてはスワールを生成することにより、気筒内に噴射された燃料と空気の混合を促進することが行われているが、このスワールの量は、ピストンストローク量の影響を受ける。すなわち、ピストンストローク量が大きい程、気筒内で生成されるスワールの量は多くなり、ピストンストローク量が小さい程、気筒内で生成されるスワールの量は少なくなる。
【００５５】
さらに、気筒内で生成されるスワールの量は、内燃機関の燃焼効率に影響を及ぼすが、その影響の及ぼし方は運転状態によって異なる。すなわち、低機関回転数の運転状態においては、燃料噴射後、燃焼が起きるまでの期間は比較的長い。従って、噴射燃料は、気筒内のスワールの量が多い方が空気とより良好に混合される。一方、高機関転数の運転状態においては、燃焼噴射後、燃焼が起きるまでの期間は、低機関回転数時よりも短い。従って、気筒内のスワールによって噴射燃料と空気とが充分に混合する時間がなく、燃料の噴射圧を上昇させることにより、混合を促進する必要がある。すると、この場合には、スワールの量が多すぎると、高い噴射圧で噴射された燃料は逆に空気と混合されづらくなり、燃焼効率が低下する場合がある。
【００５６】
すなわち、内燃機関の運転状態が低機関回転数になるほど、気筒内で生成されるスワールの量は多い方が望ましく、高機関回転数になるほど、望ましいスワールの量は少なくなる。図３（ａ）には、内燃機関における運転状態と、各運転状態において望まれるスワー
ル比との関係の例を示す。さらに、前述のように、ピストンストローク量（ストローク／ボア比）と、当該ピストンストロークによって得られるスワールの量とは一義的な関係を有する。図３（ｂ）には、ピストンストローク量と、スワール比との間の関係の例を示す。これらの関係より、内燃機関における各運転状態に対して望ましい量のスワールを得るためのピストンストローク量の値を予め実験的に調査することができ、その結果をマップ化することができる。
【００５７】
このように、内燃機関１の運転状態におけるピストンストローク量を、図２に示したマップを用いて、内燃機関１の排気量の観点からのみ決定すると、各運転状態において、気筒３内で生成されるスワールの量が、望ましい値からかけ離れるおそれがあり、このような場合は、内燃機関１の燃焼効率が悪化する。結果として内燃機関１の燃費性能や、出力性能を思うように向上させることができない場合がある。
【００５８】
そこで、本実施例においては、内燃機関１の各運転状態におけるピストンストローク量を決定する際に、図２に示すマップから得られる、排気量の観点から望ましいピストンストローク量と、図３（ａ）及び図３（ｂ）から得られる、スワールの量の観点から望ましいピストンストローク量との両方を考慮した上で、最適なピストンストローク量を決定することとした。
【００５９】
図４には、本実施例におけるピストンストローク量変更ルーチンを示す。本ルーチンは、ＥＣＵ３５内のＲＯＭに記憶されたプログラムであり、内燃機関１の稼動中、所定時間間隔で、ＥＣＵ３５によって繰り返し実行されるルーチンである。
【００６０】
本ルーチンが実行されるとまず、Ｓ１０１において、内燃機関１の暖機が完了したかどうかが判定される。ここでは冷却水温センサ３８の出力信号から得られる冷却水温の値が所定値よりも高いかどうかにより暖機が完了したかどうかが判定される。ここでいう所定値とは、これ以上冷却水温が高ければ、内燃機関１の温度が充分に上昇したと判断できる閾値としての冷却水温である。そして、内燃機関１の暖機が完了していないと判定された場合には、Ｓ１０１の前に戻り、Ｓ１０１において再度内燃機関１の暖機が完了したがどうかが判定され、暖機が完了したと判定されるまでこの処理を繰り返す。なお、ここで暖機が完了したと判定されるまでの間、内燃機関１の暖機を促進するために、排気量を絞る制御を実施してもよい。具体的には、後述するＳ１０６の処理と同様、モータ１２を駆動させることにより、内燃機関１におけるピストンストローク量を、暖機促進の観点から望ましい値になるように変更させてもよい。
【００６１】
Ｓ１０１において、内燃機関１の暖機が完了したと判定された場合には、Ｓ１０２に進む。Ｓ１０２においては、内燃機関１の運転状態が取得される。すなわちクランクポジションセンサ３６の出力信号を読み込むことにより、ＥＣＵ３５において機関回転数が取得され、アクセルポジションセンサ３７の出力信号を読み込むことにより、ＥＣＵ３５において機関負荷が取得される。
【００６２】
次に、Ｓ１０３に進み、Ｓ１０２において取得された内燃機関１の運転状態に対して、排気量の観点から望ましいピストンストローク量が導出される。ここでは、図２に示したマップから、Ｓ１０２において取得された内燃機関１の運転状態に対応したピストンストローク量を読み出すことにより導出される。
【００６３】
次に、Ｓ１０４に進み、Ｓ１０２において取得された内燃機関の運転状態に対して、スワールの量の観点から望ましいピストンストローク量が導出される。具体的には、図３（ａ）に示した運転状態とスワール比との関係を示したマップと、図３（ｂ）に示した、ピストンストローク量と生成されるスワールのスワール比との関係を示したマップより、各
運転状態に対して望ましい量のスワールを発生させるピストンストローク量が導出される。
【００６４】
次に、Ｓ１０５に進み、Ｓ１０３において導出されたピストンストローク量と、Ｓ１０４において導出されたピストンストローク量から、最適ピストンストローク量が算出される。本実施例においては、最適ピストンストローク量は、Ｓ１０３において導出されたピストンストローク量と、Ｓ１０４において導出されたピストンストローク量との平均値として算出される。
【００６５】
次に、Ｓ１０６に進み、内燃機関１のピストンストロークを、Ｓ１０５において算出された最適ピストンストローク量となるように変更する。具体的には、モータ１２を駆動させ、支持ロッド１０の位置を、内燃機関１のピストンストロークが最適ピストンストローク量となる位置まで移動させる。そしてＳ１０６の処理を実施した後、本ルーチンを終了する。
【００６６】
以上、説明したように、本実施例においては、内燃機関１の各運転状態において、望ましい排気量を実現するためのピストンストローク量を導出し、さらに、内燃機関の各運転状態において、望ましい量のスワールを生成するためのピストンストローク量を導出し、その２つのピストンストローク量の平均値としての最適ピストンストローク量に、内燃機関１のピストンストローク量を変更している。このことにより、内燃機関１のピストンストローク量が、排気量及びスワールのどちらかの観点から見た場合にも、望ましいピストンストローク量からかけ離れたピストンストローク量に変更されることを抑制でき、排気量及び、スワールの２つの要因を両立させるピストンストローク量を得ることができる。
【００６７】
結果として、内燃機関１の燃費性能及び、出力性能をより確実に向上することができる。
【００６８】
なお、本実施例では、Ｓ１０６において、２つの観点から得られたピストンストローク量の平均値をとることにより最適ピストンストローク量を算出したが、この算出方法は平均値をとることに限られない。例えば、排気量とスワールの量とのどちらか一方の観点をより重視する場合には、重みつけ平均をとることにより最適ピストンストローク量を算出してもよいし、他の算出方法によってもよい。
【００６９】
最適ピストンストローク量の算出方法として重みつけ平均をとる場合は、例えば、最適ピストンストローク量を算出する際の、望ましい排気量を実現するためのピストンストローク量と、望ましい量のスワールを生成するためのピストンストローク量との重みを、内燃機関１の冷却水温によって変更するなどの処理を行うことにより、さらに内燃機関１の状態に正確に適応した最適ピストンストローク量を得ることができる。
【００７０】
なお、本実施例においては、内燃機関１の各運転状態において、望ましい排気量を実現するためのピストンストローク量を導出し、さらに、内燃機関１の各運転状態において、望ましい量のスワールを生成するためのピストンストローク量を導出し、その２つのピストンストローク量から最適ピストンストローク量を算出するというフローを実施しているが、予め、図２に示した内燃機関１の運転状態と望ましいピストンストローク量との関係を示すマップと、図３（ａ）に示した内燃機関１の運転状態と、望ましいスワール比との関係を示すマップ及び、図３（ｂ）に示したスワール比と、ピストンストローク量の間の関係を示したマップを合成することにより、内燃機関１の運転状態と、各運転状態における望ましい排気量と、望ましいスワール比とを両立させる最適ピストンストローク量との関係を示すマップを作成し、このマップから直接最適ピストンストローク量を読み出すようにしてもよい。図５には、このマップの一例を示す。
【００７１】
なお、本実施例におけるピストンストローク量変更ルーチンにおいて、Ｓ１０３の処理の実行時に、図２に示したマップからピストンストローク量を読み出す処理は、本発明において、内燃機関１の各運転状態に対して良好な燃料効率を得ることができる排気量を設定し、さらにその排気量となるようなピストンストローク量を導出することに相当する。すなわち、Ｓ１０３の処理を行うＥＣＵ３５は、本実施例における排気量設定手段と、第２ストローク量導出手段とを構成する。
【００７２】
また、本実施例におけるピストンストローク量変更ルーチンにおいて、Ｓ１０４の処理の実行時に、図３（ａ）に示したマップからスワール比を読み出す処理は、本発明において、内燃機関１の各運転状態に対して良好な燃料効率を得ることができるスワール比を設定することに相当する。さらに図３（ｂ）に示したマップからピストンストローク量を読み出す処理は、内燃機関１の各運転状態に対して良好な燃料効率を得ることができるスワール比となるようなピストンストローク量を導出することに相当する。すなわち、Ｓ１０４の処理を行うＥＣＵ３５は、本実施例におけるスワール比設定手段と、第１ストローク量導出手段とを構成する。
【実施例２】
【００７３】
次に実施例２について説明する。本実施例においては、内燃機関１のハード構成は、実施例１と同じであるので説明は省略する。
【００７４】
本実施例においては、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に対するＮＯx還元処理または、ＳＯx再生処理の際に、気筒３の壁面における燃料付着を抑制するピストンストローク量の制御について説明する。
【００７５】
本実施例において、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に対するＮＯx還元処理または、ＳＯx再生処理を実施する際には、内燃機関１において、燃料の主噴射の後の膨張行程もしくは排気工程で追加の燃料噴射を行う制御（ポスト噴射）が行われる。このことにより、未燃燃料を気筒３から排気管１９に排出させ、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に供給する。ここで、本実施例における還元剤供給手段は、内燃機関１においてポスト噴射を実行させるＥＣＵ３５及び燃料噴射弁１６を含んで構成される。
【００７６】
上記のように、ポスト噴射によって、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に還元剤としての燃料を供給する場合においては、ポスト噴射した燃料が気筒３の壁面に付着する場合がある。そうすると、ポスト噴射した燃料の一部が吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に到達しなくなる。そして、ＮＯx還元処理または、ＳＯx再生処理を充分に行なうためにポスト噴射量を増加させることによって、内燃機関１の燃費の悪化を引き起こす可能性がある。さらに、気筒３の壁面に付着した燃料は、スモークの発生の原因となり、エミッションを悪化させることにもつながる。加えて、気筒３の壁面におけるオイル希釈の原因にもなる。
【００７７】
ここで、上記の、気筒３の壁面に付着する燃料の量は、気筒３内で生成されるスワールの量の影響を受けることが分かっている。換言すると、気筒３内に適当な量のスワールを発生させることにより、気筒３の壁面への燃料の付着を抑制することができる。
【００７８】
またここで、上記の、気筒３の壁面への燃料付着を抑制するために望ましいスワールの量は、内燃機関１の運転状態によって異なる。例えば、内燃機関１の運転状態が低機関回転数、低機関負荷である場合には、筒内温度が低くなるため、ポスト噴射した燃料が気筒３の壁面に付着し易い傾向がある。この場合は、気筒３内に生成するスワールの量を多くする必要がある。一方内燃機関１の運転状態が高機関回転数、高機関負荷となるにつれて、筒内温度が高くなり、気筒３内のスワールの量もそれだけで大きくなるため、ポスト噴
射した燃料は気筒３の壁面に付着しづらくなる。その結果、気筒３内に生成されることが望ましいスワールの量は、比較的小さくなる。
【００７９】
以上のことを考慮することにより、内燃機関１の運転状態と、その運転状態において気筒３の壁面への燃料付着を抑制するために望ましいスワールの量との関係を求めることができ、これをマップ化することができる。このマップの一例を図６に示す。
【００８０】
次に、図７には、本実施例における還元剤供給時ピストンストローク変更ルーチンについてのフローチャートを示す。このルーチンは、ＥＣＵ３５内のＲＯＭに記憶されたプログラムであり、内燃機関１の稼動中に所定時間毎に繰り返し実行されるルーチンである。
【００８１】
本ルーチンが実行されると、まずＳ２０１において、ポスト噴射の実行中かどうかが判定される。そして、ポスト噴射の実行中でないと判定された場合には、Ｓ２０１の前に戻り、Ｓ２０１において再度ポスト噴射の実行中かどうかが判定される。そして、Ｓ２０１において、ポスト噴射の実行中と判定されるまでこの処理が繰り返される。Ｓ２０１においてポスト噴射の実行中と判定された場合には、Ｓ１０２及びＳ１０３の処理を実行する。
【００８２】
Ｓ１０２及び、Ｓ１０３の処理は、図４において説明した処理内容と同じであるので、ここでは説明を省略する。
【００８３】
Ｓ１０３の処理が終わると、次に、Ｓ２０２に進み、Ｓ１０２において取得された内燃機関１の運転状態に対して、内燃機関１の気筒３の壁面に、ポスト噴射された燃料が付着しづらい量のスワールを発生させるピストンストローク量が導出される。具体的には、図６に示した、運転状態と、その運転状態において内燃機関１の気筒３の壁面に燃料が付着しづらいスワール比との関係のマップから、運転状態に対応するスワール比の値を読み出す。そして、図３（ｂ）に示した、ピストンストローク量と、それによって生成されるスワールのスワール比との関係を示したマップから、各運転状態に対して、気筒３の壁面に、ポスト噴射された燃料が付着しづらい量のスワールを発生させるピストンストローク量が読み出される。
【００８４】
次に、Ｓ２０３に進み、Ｓ１０３において導出されたピストンストローク量と、Ｓ２０２において導出されたピストンストローク量の重みつき平均値としての還元剤供給時最適ピストンストローク量を算出する。例えば、気筒３の壁面への燃料付着を抑制するスワール比の観点から導出されたピストンストローク量ＳＲ２に、排気量の観点から導出されたピストンストローク量ＳＲ１の２倍の重みをつけて還元剤供給時最適ピストンストローク量ＳＲＢを算出したい場合は、
ＳＲＢ＝（２×ＳＲ２＋ＳＲ１）／３  ・・・（１）
なる演算を行うことにより、還元剤供給時最適ピストンストローク量を算出すればよい。
【００８５】
Ｓ２０３において、還元剤供給時最適ピストンストローク量が算出されると、Ｓ２０４に進み、内燃機関１のピストンストローク量を、Ｓ２０３において算出された還元剤供給時最適ピストンストローク量となるように変更する。具体的には、モータ１２を駆動させ、支持ロッド１０の位置を、内燃機関１のピストンストロークが還元剤供給時最適ピストンストローク量となる位置まで移動させる。そしてＳ２０４の処理を実施した後、本ルーチンを終了する。
【００８６】
以上、説明したように、本実施例においては、内燃機関１の各運転状態において、望ましい排気量を実現するためのピストンストローク量を導出し、さらに、内燃機関１の各運転状態において、気筒３の壁面に、ポスト噴射された燃料が付着しづらい量のスワールを
生成できるピストンストローク量を導出し、その２つのピストンストロークの重み付平均をとることにより得られた還元剤供給時最適ピストンストローク量まで、内燃機関１のピストンストローク量を変更している。このことにより、排気量及び、気筒３の壁面への燃料付着防止の２つの観点のどちらから見ても、内燃機関１のピストンストローク量が望ましいピストンストローク量とかけ離れた値となることを抑制でき、排気量及び、気筒３の壁面への燃料付着防止の２つの要因を両立させるピストンストローク量を得ることができる。
【００８７】
結果として、内燃機関におけるＮＯx還元時や、ＳＯx再生時にも、内燃機関の燃費性能及び、出力性能をより確実に安定して向上することができる。また、特に低負荷時におけるスモークの発生やオイル希釈をも抑制することができる。
【００８８】
なお、本実施例において、還元剤供給時最適ピストンストローク量の算出方法は重みつき平均値をとることに限られず、単なる平均値をとることにより算出してもよいし、他の算出方法によってもよい。
【００８９】
また、本実施例においては、内燃機関１の各運転状態において、望ましい排気量を実現するためのピストンストローク量を導出し、さらに、内燃機関１の各運転状態において、気筒３の壁面への燃料付着を抑制できる量のスワールを生成するためのピストンストローク量を導出し、その２つのピストンストローク量から還元剤供給時最適ピストンストロークを算出するというフローを実施しているが、予め、図２に示した内燃機関１の運転状態と排気量の観点から望ましいピストンストローク量との関係を示すマップと、図６に示した内燃機関１の運転状態と気筒３の壁面へ燃料が付着しづらいスワール比との関係を示すマップ及び、図３（ｂ）に示す、スワール比とピストンストローク量の間の関係を示したマップとを合成することにより、内燃機関１の運転状態と、各運転状態において望ましい排気量と、気筒３の壁面へ燃料が付着しづらい量のスワールとを両立させるピストンストローク量との関係を示すマップを作成し、このマップから直接還元剤供給時最適ピストンストローク量を読み出すようにしてもよい。
【００９０】
また、本実施例においては、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に対するＮＯx還元処理またはＳＯx再生処理のための、還元剤供給時のピストンストローク量の制御について説明したが、本発明は他の目的の還元剤供給時のピストンストローク量の制御に適用してもよい。具体的には、フィルタ２１のＰＭ再生処理のための還元剤供給時のピストンストローク量の制御などに適用してもよい。また、吸蔵還元型ＮＯx触媒の他の種類の触媒に対する還元剤供給時のピストンストローク量の制御に適用してもよい。
【００９１】
さらに、本実施例においては、還元剤供給手段が、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に対する還元剤供給の方法として、ポスト噴射を行う例について説明したが、ビゴム噴射など他の方法をとってもよいことはもちろんである。
【００９２】
また上記実施例においては、図２、図３（ａ）、図５及び図６における運転状態を、機関回転数及び、機関負荷を用いて特定したが、機関負荷の代りに、内燃機関１における燃料噴射量を用いて運転状態を特定してもよい。この場合は、機関負荷が大きくなることは燃料噴射量が多くなることに対応し、機関負荷が小さくなることは燃料噴射量が少なくなることに対応する。
【００９３】
また、上記実施例においては、本発明をディーゼルエンジンに適用した例について説明したが、これを直噴式ガソリンエンジンに適用することも可能である。また、本発明を適用する可変ピストンストローク型内燃機関において、ピストンストローク量を変更するための機構は、上記実施例における機構に限られない。
【００９４】
また、本実施例における還元剤供給時ピストンストローク量変更ルーチンにおいて、Ｓ１０３の処理の実行時に、図２に示したマップからピストンストローク量を読み出す処理は、本発明において、内燃機関１の各運転状態に対して良好な燃料効率を得ることができる排気量を設定し、さらにその排気量となるようなピストンストローク量を導出することに相当する。すなわち、Ｓ１０３の処理を行うＥＣＵ３５は、本実施例における排気量設定手段と、第２ストローク量導出手段または通常運転時ストローク量導出手段とを構成する。
【００９５】
また、本実施例における還元剤供給時ピストンストローク量変更ルーチンにおいて、Ｓ２０２の処理の実行時に、図６に示したマップからスワール比を読み出す処理は、本発明において、燃料噴射弁１６から噴射された燃料が内燃機関１の気筒３の壁面に付着しづらいスワール比を設定することに相当する。さらに図３（ｂ）に示したマップからピストンストローク量を読み出す処理は、燃料噴射弁１６から噴射された燃料が内燃機関１の気筒３の壁面に付着しづらいスワール比となるようなピストンストローク量を導出することに相当する。すなわち、Ｓ２０２の処理を行うＥＣＵ３５は、本実施例における還元剤供給時スワール比設定手段と、第３ストローク量導出手段または還元剤供給時ストローク量導出手段とを構成する。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明における可変ピストンストローク型内燃機関と、その排気系及び制御系の概略構成図である。
【図２】可変ピストンストローク型内燃機関の運転状態と、排気量の観点から望ましいピストンストローク量との関係を示すマップの一例である。
【図３】図３（ａ）は、可変ピストンストローク型内燃機関における運転状態と、各運転状態において望まれるスワール比との関係の例を示す図である。図３（ｂ）は、ピストンストローク量と、スワール比との間の関係の例を示す図である。
【図４】本発明の実施例１におけるピストンストローク量変更ルーチンを示すフローチャートである。
【図５】可変ピストンストローク型内燃機関の運転状態と、各運転状態における望ましい排気量及び望ましいスワール比の両方を両立させる最適ピストンストローク量との関係を示すマップである。
【図６】可変ピストンストローク型内燃機関の運転状態と、その運転状態において気筒の壁面への燃料付着量を抑制するために望ましいスワールの量との関係を示したマップである。
【図７】本発明の実施例２における還元剤供給時ピストンストローク量変更ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９７】
１・・・可変ピストンストローク型内燃機関
１ａ・・・シリンダヘッド
２・・・ピストン
３・・・気筒
４・・・コネクティングロッド
５・・・クランクシャフト
６・・・中間アーム
７・・・コントロールロッド
８・・・エンジンブロック
９・・・オイルパン
１０・・・支持ロッド
１１、１２ａ・・・ギア
１２・・・モータ
１３・・・吸気弁
１４・・・排気弁
１５・・・吸気ポート
１６・・・燃料噴射弁
１８・・・排気ポート
１９・・・排気管
２０・・・吸蔵還元型ＮＯx触媒
２１・・・フィルタ
３５・・・ＥＣＵ
３６・・・クランクポジションセンサ
３７・・・アクセルポジションセンサ
３８・・・冷却水温センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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