可変圧縮比変更機構を有する内燃機関の制御装置
【課題】 機関への高圧縮比運転要求に対する応答性能を出来るだけ向上しながらもエミッションを良好に維持することができる内燃機関の制御装置を提供すること。
【解決手段】 制御装置は、機械圧縮比を変更する圧縮比変更機構を備えるとともに排気通路に触媒を備えた機関に適用される。制御装置は、機関に高圧縮比運転要求が発生したと判定された場合（ステップ７１０）、触媒から排出される特定成分が過度に増加することが推定されるときには高圧縮比運転を禁止又は抑制する（ステップ７２０）。更に、制御装置は、高圧縮比運転が禁止又は抑制された時点から所定時間以内に更なる高圧縮比運転要求が発生するとき、高圧縮比運転を実行する（ステップ７３０、７４０〜７６０）。
【解決手段】 制御装置は、機械圧縮比を変更する圧縮比変更機構を備えるとともに排気通路に触媒を備えた機関に適用される。制御装置は、機関に高圧縮比運転要求が発生したと判定された場合（ステップ７１０）、触媒から排出される特定成分が過度に増加することが推定されるときには高圧縮比運転を禁止又は抑制する（ステップ７２０）。更に、制御装置は、高圧縮比運転が禁止又は抑制された時点から所定時間以内に更なる高圧縮比運転要求が発生するとき、高圧縮比運転を実行する（ステップ７３０、７４０〜７６０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気通路に触媒を有するとともに機械圧縮比を変更することができる可変圧縮比変更機構を有する内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、運転状態に応じて機械圧縮比を変更するための可変圧縮比変更機構を有する内燃機関が提案されている。このような可変圧縮比内燃機関は、例えば、以下の何れかの手法等に基づいて機械圧縮比を変更する。
（１）リンク機構を用いてピストンの移動量（ピストンが下死点位置から上死点位置にまで移動する際の移動距離）を変更させる（例えば、特許文献１を参照。）。
（２）クランクケースに対するシリンダブロックの傾斜角を変更させる。
（３）シリンダブロックをクランクケースに対してシリンダの軸線方向に移動させる（例えば、特許文献２及び特許文献３を参照。）。
（４）ピストンとクランク軸との距離を変更させる（例えば、特許文献４及び特許文献５を参照）。
【０００３】
従来の可変圧縮比内燃機関の制御装置の一つは、所定時間の経過毎に検出される運転状態パラメータ（エンジン回転数、負荷等）に基づいて目標機械圧縮比を決定し、目標機械圧縮比が決定された後、即座に目標機械圧縮比と実際の機械圧縮比とを一致させる処理を行うようになっている（特許文献５を参照。）。
【特許文献１】特開２００３−３２８７９４号公報
【特許文献２】特開２００３−２０６７７１号公報
【特許文献３】特開２００７−３０３４２３号公報
【特許文献４】特開平２−１６３４２９号公報
【特許文献５】特開２００４−２７８４１５号公報
【発明の開示】
【０００４】
ところで、機械圧縮比を一時的に増大させることにより、例えば、機関の加速性能等を向上させることが検討されている。しかしながら、発明者は、このような高圧縮比運転要求に応じて即座に機械圧縮比を変更するとエミッションが悪化する場合があることを見出した。以下、この点について述べる。
【０００５】
可変圧縮比内燃機関の排気通路には、通常の内燃機関と同様、排気浄化用の触媒装置（三元触媒、以下、単に「触媒」とも称呼する。）が配設されている。触媒は、その温度がその活性温度以上である場合、触媒に流入する排ガスを効率良く浄化することができる。換言すると、触媒の温度がその活性温度よりも低下している場合、触媒は十分な排ガス浄化性能を発揮することができない。
【０００６】
例えば、触媒の温度がその活性温度近傍であるとき、機関に対して機械圧縮比の増大が要求されたと仮定する。機械圧縮比が高い場合の排ガス温度は、機械圧縮比が低い場合の排ガス温度よりも低い。従って、触媒の温度がその活性温度近傍である場合、機関に対する要求に応じて機械圧縮比を即座に増大させると、触媒の温度がその活性温度よりも低下する。この結果、触媒が排ガスを効率良く浄化することができないという問題が生じる。
【０００７】
そこで、発明者は、機関に対して機械圧縮比の変更が要求された場合、機械圧縮比の変更によりエミッションが大幅に悪化することが予測されるときには機械圧縮比を変更させない方が、エミッションを良好にすることができるとの知見を得た。
【０００８】
一方、機関に対して機械圧縮比の変更が要求された場合に機械圧縮比を変更させないことは、ドライバビリティ低下の原因となる虞がある。そこで、発明者は、所定の条件が成立するときには機械圧縮比を一時的に増大することにより、エミッションの低下を抑えるとともにドライバビリティを良好にすることができるとの知見を得た。
【０００９】
本発明は、上記知見に基づいてなされたものである。即ち、本発明の目的は、機関に対して機械圧縮比を増大させる要求が発生した場合において、その要求にできる限り応えながらもエミッションを良好に維持することができる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【００１０】
より具体的に述べると、本発明の可変圧縮比内燃機関の制御装置は、
排気通路に配設されるとともに排ガス中の特定成分を浄化する触媒と、「ピストンが上死点位置にあるときの燃焼室容積」に対する「同ピストンが下死点位置にあるときの燃焼室容積」の比である「機械圧縮比」を指示に応じて変更し得る機械圧縮比変更機構と、を有する可変圧縮比内燃機関に適用される。
【００１１】
この制御装置は、
前記機関の運転状態を表す運転状態パラメータに基づいて基本機械圧縮比を決定する「基本機械圧縮比決定手段」と、
前記基本機械圧縮比を一時的に増大させる高圧縮比運転要求が発生しているか否かを前記運転状態パラメータに基づいて判定する「高圧縮比運転要求発生判定手段」と、
「前記高圧縮比運転要求が発生していない」と判定されているときに前記基本機械圧縮比を最終的な目標機械圧縮比として設定し、「前記高圧縮比運転要求が発生している」と判定されているときに前記基本機械圧縮比に「所定量」を加えた機械圧縮比である「増大後機械圧縮比」を最終的な目標機械圧縮比として設定する「目標機械圧縮比設定手段」と、
前記機関の実際の機械圧縮比が前記設定された最終的な目標機械圧縮比に一致するように前記機械圧縮比変更機構に指示を送出する「機械圧縮比制御手段」と、
を備える。
【００１２】
更に、前記「目標機械圧縮比設定手段」は、
前記最終的な目標機械圧縮比を前記基本機械圧縮比から前記増大後機械圧縮比に変更することにより実際の機械圧縮比を増大させた場合、前記触媒において浄化されることなく同触媒から排出される前記特定成分の増加量である「排気成分増加量」が所定の許容値よりも大きくなるか否かを推定する「排気状態推定手段」と、
前記高圧縮比運転要求が発生したと判定された場合に「前記排気成分増加量が前記許容値よりも大きくなる」と推定されるとき、前記最終的な目標機械圧縮比を「前記基本機械圧縮比又は同基本機械圧縮比と前記増大後機械圧縮比との間の機械圧縮比」に設定する「機械圧縮比増大抑制手段」と、
を備える。
【００１３】
上記構成によれば、機関に所定の高圧縮比運転要求が発生した場合、「機械圧縮比が基本機械圧縮比から増大後機械圧縮比へ変更されたときの触媒から排出される排ガス中の特定成分の増加量（即ち、排気成分増加量）が所定の許容値よりも「大きく」なる」と推定されるとき、機械圧縮比は「基本機械圧縮比」又は「基本機械圧縮比と増大後機械圧縮比との間の機械圧縮比」に設定される。即ち、この場合、機関に高圧縮比運転要求が発生したとしても機械圧縮比は増大後機械圧縮比にまでは増大させられない。換言すると、「排気成分増加量が所定の許容値「以下」になる」と推定される場合、機械圧縮比は「増大後機械圧縮比」に設定される。この結果、本発明の制御装置は、エミッションを良好に維持し、且つ、高圧縮比運転要求に出来るだけ応えることにより機関の性能を向上することができる。
【００１４】
ここで、「高圧縮比運転要求」としては、例えば、機関への加速要求、及び、フューエルカット以外においてエンジンブレーキ力を増大させるための機械圧縮比増大要求等が挙げられる。
「排ガス中の特定成分」とは、例えば、窒素酸化物（NOx）及び未燃物（HC，CO等）であって、排ガス清浄化の観点から排ガス中におけるその含有量を低減することが求められる物質である。
【００１５】
高圧縮比運転要求が発生した場合に基本機械圧縮比に加えられる「所定量」は、例えば、機関に要求される高圧縮比運転要求の大きさ等に基づいて決定することができる。また、高圧縮比運転要求の大きさは、例えば、アクセルペダル操作量の時間微分値、及び、筒内吸入空気量の時間微分値等の「機関の負荷の変化量（単位時間あたりの機関の負荷の増加量）」に基づいて決定することができる。
【００１６】
排気成分増加量の「許容値」は、例えば、機関に求められる排ガス浄化性能に基づいて決定することができる。また、「排気成分増加量が許容値よりも大きいか否か」は、高圧縮比運転要求発生時の触媒の温度に基づいて判定することができる。更に、「排気成分増加量が許容値よりも大きいか否か」は、機関の運転状態パラメータ（例えば、負荷、回転数、機械圧縮比及び触媒温度等）に基づいて排気成分の増加量を推定し、その推定された増加量に基づいて判定することができる。
【００１７】
この制御装置において、
前記高圧縮比運転要求発生判定手段は、
前記機関の発生トルクの単位時間あたりの変化量を第１所定量以上とすることを要求する「第１加速要求」が発生しているか否かを判定し、同第１加速要求が発生していると判定したとき前記高圧縮比運転要求が発生していると判定するように構成されることが好適である。
【００１８】
上述したように、機関に対する高圧縮比運転要求には、機関への加速要求、及び、エンジンブレーキ力増大のための機械圧縮比増大要求等が挙げられる。上記構成によれば、機関に対する高圧縮比運転要求の代表例である「加速要求」に対して本発明の制御装置を適用することができる。これにより、機関に加速要求が発生した場合、エミッションの悪化が予想されるときには機械圧縮比が増大されない（即ち、機械圧縮比の増大が禁止される）か又は機械圧縮比の増大量が小さくされる（即ち、機械圧縮比の増大が抑制される）。その結果、エミッションを良好に維持しながら機関の加速応答性を出来るだけ向上することができる。
【００１９】
ここで、機関の発生トルクの単位時間あたりの変化量の「第１所定量」は、機関のエミッションと機関の加速応答性能とを勘案した適値に設定することができる。
また、機関の発生トルクの単位時間あたりの変化量の大きさは、例えば、「アクセルペダル操作量の時間微分値」、及び、「筒内吸入空気量の時間微分値等の機関の負荷の変化量（単位時間あたりの機関の負荷の増加量）」に基づいて決定することができる。
【００２０】
このような制御装置において、
前記高圧縮比運転要求発生判定手段は、
「前記第１加速要求が発生した」と判定した場合において前記排気状態推定手段により「前記排気成分増加量が前記許容値よりも「大きく」なる」と推定されたとき、「同第１加速要求が消滅したと判定した時点から第１所定時間以内」において前記機関の発生トルクを増大させる要求である「第２加速要求」が発生したか否かを判定するように構成され、
前記目標機械圧縮比設定手段は、
前記「第２加速要求が発生した」と判定されたとき「前記最終的な目標機械圧縮比を前記増大後機械圧縮比に設定する」ように構成されることが好適である。
【００２１】
前述したように、「排気成分増加量が所定の許容値よりも「大きく」なる」と推定される場合、機関に加速要求が発生したとしても機械圧縮比の増大は禁止又は抑制される。しかしながら、機関に第１回目の加速要求（第１加速要求）が発生した後の所定時間以内において更に第２回目の加速要求（第２加速要求）が発生した場合、機関に対する加速要求が非常に強いと考えられる。
【００２２】
そこで、上記構成によれば、機関に加速要求（第１加速要求）が発生したときに「排気成分増加量が所定の許容値よりも大きくなる」と判定されたために機械圧縮比の増大が禁止又は抑制され、その後、加速要求が消滅したと判定された時点から所定時間（第１所定時間）以内に更なる加速要求（第２加速要求）が発生した場合、機械圧縮比は増大後機械圧縮比にまで増大させられる。この結果、機関に対する加速要求が非常に強いと考えられるときには機械圧縮比が増大させられるから、機関の出力トルクを応答性良く増大させることができる。従って、運転者の強い加速要求に適切に対応し得る内燃機関を提供することができる。
【００２３】
ここで、「第２加速要求」は、例えば、以下のように決定することができる。即ち、第１加速要求が消滅した時点でのアクセルペダル位置を基準位置とし、この基準位置に対してアクセルペダル位置が所定量だけ増加した場合、「第２加速要求」発生したと判定することができる。なお、このときの「所定量」は、機関に求められる応答性能等に応じて決定することができる。
また、「第２加速要求」は、「第１加速要求」と同様、機関の発生トルクの単位時間あたりの変化量に基づいて決定することもできる。この場合、「第２加速要求」は「第１加速要求」と同じでもよく、相違してもよい。
【００２４】
更に、このような制御装置において、
前記排気状態推定手段は、
前記触媒の温度が所定の温度よりも低いとき、前記排気成分増加量が前記許容値よりも大きくなると判定するように構成される。
【００２５】
前述したように、機械圧縮比が増大させられた場合、排気温度が低下するのに伴って触媒の温度は低下する。しかしながら、機械圧縮比が増大させられる時点での触媒温度がその活性温度に対して十分に高い場合、機械圧縮比の増大により触媒温度が低下しても触媒の排ガス浄化性能を要求される範囲内に維持することができる。
【００２６】
そこで、上記排気状態推定手段は、前記触媒の温度が所定の温度よりも低いとき前記排気成分増加量が前記許容値よりも大きくなると判定する。換言すると、「触媒の温度が所定の許容温度以上であれば排気成分増加量が許容値以下である」と判定される。これにより、触媒の温度が所定の許容温度以上であるとき、制御装置は、機関に対する高圧縮比運転要求に応じて機械圧縮比を直ちに増大させる。この結果、エミッションの悪化を招くことなく機関への高圧縮比運転要求にできる限り応えることができる。
【００２７】
ここで、触媒の「許容温度」は、触媒の活性温度よりも高い温度であり、高圧縮比運転を実行した場合にも触媒温度が活性温度以下とならないと推定できる温度に設定することが好ましい。
【００２８】
更に、このような制御装置において、
前記目標機械圧縮比設定手段は、
前記増大後機械圧縮比を前記最終的な目標機械圧縮比として設定した時点以降において、
（Ａ）同時点から第２所定時間が経過したか否か、
（Ｂ）前記機関の発生トルクの単位時間あたりの変化量を前記第１所定量よりも小さい第２所定量以下とする定常走行要求が発生したか否か、
（Ｃ）前記機関を搭載した車両の速度の単位時間あたりの変化量が所定の速度変化量閾値以下となったか否か、及び、
（Ｄ）前記機関を搭載した車両の制動装置が操作されたか否か、
からなる高圧縮比運転停止条件のうちの少なくとも一つが成立したか否かを判定する停止条件判定手段と、
前記停止条件判定手段により前記高圧縮比運転停止条件のうちの少なくとも一つが成立したと判定された場合、前記最終的な目標機械圧縮比を「前記基本機械圧縮比」又は「同基本機械圧縮比と前記増大後機械圧縮比との間の機械圧縮比」に設定する機械圧縮比復帰手段と、
を含むように構成される。
【００２９】
上述したように、高圧縮比運転が実行されている期間、触媒の温度は低下する。従って、高圧縮比運転が長時間に亘って実行された場合、触媒の温度がその許容温度以下となりエミッションが悪化する虞がある。
そこで、上記構成によれば、所定の高圧縮比運転停止条件のうちの少なくとも一つが成立したと判定された場合、最終的な機械圧縮比は増大後機械圧縮比から「基本機械圧縮比」又は「同基本機械圧縮比と前記増大後機械圧縮比との間の機械圧縮比」へと減少させられる。これにより、高圧縮比運転を必要な期間にのみ実行することができ、エミッション及び燃費を良好にすることができる。
【００３０】
ここで、「高圧縮比運転停止条件」に含まれる「第２所定時間」、「発生トルク変化量の第２所定量」及び「速度変化量閾値」は、本発明の内燃機関に求められる排ガス浄化性能等を勘案した適値に決定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明による可変圧縮比内燃機関の制御装置の各実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３２】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る制御装置（以下、「第１制御装置」とも称呼する。）が適用される可変圧縮比内燃機関１０の概略断面図である。
【００３３】
この機関１０は、多気筒（直列４気筒）・ピストン往復動型・火花点火式・ガソリン内燃機関である。また、この機関１０は機械圧縮比を変更するための機械圧縮比変更機構１５を備えている。なお、図１は特定の気筒の断面を示しているが、他の気筒も同様な構成を備えている。
【００３４】
機関１０は、クランクケース１１、オイルパン１２、シリンダブロック１３及びシリンダヘッド部１４を含んでいる。
クランクケース１１は、クランクシャフト１１ａを回転可能に支持している。オイルパン１２は、クランクケース１１の下方（下部）においてクランクケース１１に固定されている。オイルパン１２は、クランクケース１１とともに、クランクシャフト１１ａ及び潤滑油等を収容する空間を形成している。
【００３５】
シリンダブロック１３は、クランクケース１１の上方に配置されている。シリンダブロック１３は、中空円筒状のシリンダ（シリンダボア）１３ａを複数個（４気筒分）備えている。ピストン１３ｂは略円筒形であり、シリンダ１３ａに収容されている。ピストン１３ｂは、コネクティングロッド１３ｃによってクランクシャフト１１ａに連結されている。シリンダブロック１３は、後述するように、クランクケース１１に対してシリンダ１３ａの軸線ＣＣ方向（以下、「上下方向」とも称呼する。）に移動することにより、機関１０の機械圧縮比を変更するようになっている。なお、機械圧縮比は、「ピストン１３ｂが上死点（圧縮上死点）位置にあるときの燃焼室容積に対するピストン１３ｂが下死点（吸気下死点）位置にあるときの燃焼室容積の比」として定義される。
【００３６】
シリンダヘッド部１４は、シリンダブロック１３の上方に配置され、シリンダブロック１３に固定されている。シリンダヘッド部１４には、燃焼室の上面を形成するシリンダヘッド下面１４ａ、燃焼室に連通する吸気ポート１４ｂ、及び、燃焼室に連通する排気ポート１４ｃが形成されている。
【００３７】
更に、シリンダヘッド部１４は、吸気ポート１４ｂを開閉する吸気弁１４ｄ、吸気弁１４ｄを駆動するインンテークカムを備えるインテークカムシャフト１４ｅ、可変吸気タイミング装置１４ｆ、排気ポート１４ｃを開閉する排気弁１４ｇ、排気弁１４ｇを駆動するエキゾーストカムを備えるエキゾーストカムシャフト１４ｈ、点火プラグ１４ｉ及びイグニッションコイルを含むイグナイタ１４ｊ等を収容している。イグナイタ１４ｊは、後述する電気制御装置からの点火指示信号に応答して燃焼室内に露呈した点火プラグ１４ｉの火花発生部に点火用の火花を発生させるようになっている。シリンダヘッド部１４の上部には、ヘッドカバー１４ｋが固定されている。
【００３８】
可変吸気タイミング装置１４ｆは、例えば、特開２００７−３０３４２３号公報（上記特許文献３）等に記載されているように周知の装置である。可変吸気タイミング装置１４ｆは、図示しない作動油供給制御弁及び図示しない油圧ポンプを備え、これらによって作動油が給排されることにより、インテークカムシャフト１４ｅに対するインテークカムの位相を所望の量だけ進角及び遅角させることができる。
【００３９】
機関１０は機械圧縮比を変更するための機械圧縮比変更機構１５を備えている。この機械圧縮比変更機構１５は、例えば、特開２００３−２０６７７１号公報（上記特許文献２）、特開２００７−３０３４２３号公報（上記特許文献３）、特開２００７−３２１５８９号公報及び特開２００４−２１８５２２号公報等に開示された機構と同様の周知の機構である。以下、図１乃至図４を参照しながら簡単に説明する。
【００４０】
機械圧縮比変更機構１５は、ケース側軸受形成部１５ａと、ブロック側軸受形成部１５ｂと、軸状駆動部１５ｃと、を含んでいる。ケース側軸受形成部１５ａは、図２に示したように、複数の第１軸受形成部１５ａ１と複数の第２軸受形成部１５ａ２とにより構成される。第１軸受形成部１５ａ１のそれぞれは、クランクケース１１の左右の縦壁部に形成されている。第１軸受形成部１５ａ１のそれぞれは、半円形の凹部を形成している。互いに隣接する第１軸受形成部１５ａ１の間には、縦壁部を貫通する縦長孔１５ａ３が形成されている。
【００４１】
第２軸受形成部１５ａ２のそれぞれは、第１軸受形成部１５ａ１が形成する半円形の凹部と同径の半円形の凹部を備えている。第２軸受形成部１５ａ２のそれぞれは、第１軸受形成部１５ａ１の半円形の凹部と第２軸受形成部１５ａ２の半円形の凹部とが互いに対向するように、第１軸受形成部１５ａ１のそれぞれにボルトにより固定されるキャップである。
【００４２】
複数の第１軸受形成部１５ａ１及び複数第２軸受形成部１５ａ２は、図１に示した円柱状の軸受孔（カム収納孔）Ｈ１を複数形成する。複数の軸受孔Ｈ１の中心軸は一つの直線上に配列される。その軸受孔Ｈ１の軸線は、クランクケース１１の上部にシリンダブロック１３が配置された状態において、複数のシリンダ１３ａの配列方向に平行な方向に延びる。
【００４３】
ブロック側軸受形成部１５ｂのそれぞれは、図１乃至図３に示したように、略直方体であり、円柱状の軸受孔Ｈ２を備える部材である。ブロック側軸受形成部１５ｂは、クランクケース１１の上部にシリンダブロック１３が配置された状態において、クランクケース１１の縦壁部に形成された縦長孔１５ａ３内に収容される。ブロック側軸受形成部１５ｂは、シリンダブロック１３の左右の側壁部にボルト固定される。このような構成により、軸受孔Ｈ１及び軸受孔Ｈ２は、シリンダ１３ａの配列方向に沿って交互に配列される。
【００４４】
縦長孔１５ａ３のシリンダ軸線ＣＣ方向の長さは、ブロック側軸受形成部１５ｂのシリンダ軸線ＣＣ方向の長さより長く設定されている。これにより、ブロック側軸受形成部１５ｂは、シリンダブロック１３と一体的となってクランクケース１１に対してシリンダ軸線ＣＣ方向に移動可能となっている。
【００４５】
総てのブロック側軸受形成部１５ｂがシリンダブロック１３に固定されたとき、ブロック側軸受形成部１５ｂのそれぞれが備える軸受孔Ｈ２の中心軸は一つの直線上に配列される。その軸受孔Ｈ２の軸線は、複数のシリンダ１３ａの配列方向に平行な方向に延びている。シリンダブロック１３の左の側壁部に形成される軸受孔Ｈ２の軸線とシリンダブロック１３の右の側壁部に形成される軸受孔Ｈ２の軸線との距離は、クランクケース１１の左側に形成される軸受孔Ｈ１の軸線とクランクケース１１の右側に形成される軸受孔Ｈ１の軸線との距離と同一である。
【００４６】
一方、軸状駆動部１５ｃは、軸受孔Ｈ１及び軸受孔Ｈ２に挿通される。軸状駆動部１５ｃは、図２及び軸状駆動部１５ｃの断面図である図４に示したように、小径の軸部１５ｃ１と、固定円筒部１５ｃ２と、回転円筒部１５ｃ３と、を備えている。
【００４７】
固定円筒部１５ｃ２は、軸部１５ｃ１の中心軸に対して偏心した状態にて軸部１５ｃ１に固定されている。固定円筒部１５ｃ２は、軸部１５ｃ１よりも大径であって且つ軸受孔Ｈ１と同一径の正円形のカムプロフィールを備えた円筒状部材である。固定円筒部１５ｃ２は、クランクケース１１のケース側軸受形成部１５ａに設けられた軸受孔Ｈ１に収容される。固定円筒部１５ｃ２は、その中心軸回りに軸受孔Ｈ１の壁面に当接しながら回転する。
【００４８】
回転円筒部１５ｃ３は、軸部１５ｃ１の中心軸に対して偏心した状態で軸部１５ｃ１に回転可能に取り付けられている。回転円筒部１５ｃ３は、軸部１５ｃ１及び固定円筒部１５ｃ２よりも大径であって軸受孔Ｈ２と同一径の正円形のカムプロフィールを備えた円筒状部材である。回転円筒部１５ｃ３は、シリンダブロック１３に固定されたブロック側軸受形成部１５ｂに設けられた軸受孔Ｈ２に収容される。回転円筒部１５ｃ３は、軸受孔Ｈ２の壁面に当接しながら回転する。なお、左右一対の軸状駆動部１５ｃ、左右の軸受孔Ｈ１及び左右の軸受孔Ｈ２は、複数のシリンダ軸線ＣＣを通る平面に関して互いに鏡像の関係を有している。
【００４９】
更に、軸状駆動部１５ｃのそれぞれは、図２に示したように、その軸線方向中央位置近傍にギア１５ｃ４を備えている。ギア１５ｃ４は、軸部１５ｃ１の中心軸に対して偏心し、且つ、固定円筒部１５ｃ２（従って、軸受孔Ｈ１）と同軸となるように軸部１５ｃ１に固定されている。即ち、ギア１５ｃ４の回転中心軸は固定円筒部１５ｃ２の中心軸と一致している。一対のギア１５ｃ４のそれぞれには、図示しない一対のウォームギアのそれぞれが噛合している。そのウォームギアはクランクケース１１に固定された図示しない単一のモータ（図５に示したモータ１５Ｍを参照。）の出力軸に取り付けられている。一対のウォームギアは、互いに逆方向に回転する螺旋溝を有している。従って、一対の軸状駆動部１５ｃは、モータを回転させたとき、各固定円筒部１５ｃ２の中心軸周りに互いに逆方向に回転するようになっている。
【００５０】
図４は、クランクケース１１及びシリンダブロック１３の前面Ｐｆ側からみて右側に位置する軸状駆動部１５ｃの動きを概念的に示した図である。例えば、図４の（Ａ）に示したように、固定円筒部１５ｃ２の中心ｃ２、軸部１５ｃ１の中心ｃ１及び回転円筒部１５ｃ３の中心ｃ３が、この順に同一直線上に位置している場合、クランクケース１１（軸受孔Ｈ１の中心）とシリンダブロック１３（軸受孔Ｈ２の中心）との距離Ｄは距離Ｄ１となって、最大の距離となる。従って、ピストン１３ｂが上死点位置にあるときの燃焼室の容積は大きくなる。この結果、内燃機関１０の機械圧縮比は低く（小さく）なる。
【００５１】
図４の（Ａ）に示した状態からモータが駆動されることにより固定円筒部１５ｃ２及び軸部１５ｃ１が固定円筒部１５ｃ２の中心軸周りに回転すると、図４の（Ｂ）に示した状態となる。このとき、前記距離Ｄは距離Ｄ２となる。更に、図４の（Ｂ）に示した状態からモータが同一回転方向に駆動されることにより固定円筒部１５ｃ２及び軸部１５ｃ１が固定円筒部１５ｃ２の中心軸周りに回転すると、図４の（Ｃ）に示した状態となる。このとき、前記距離Ｄは距離Ｄ３となる。距離Ｄ３は距離Ｄ２よりも小さく、距離Ｄ２は距離Ｄ１よりも小さい。従って、図４の（Ｂ）に示した状態にあるときの機械圧縮比は図４の（Ａ）に示した状態にあるときの機械圧縮比よりも高く（大きく）なる。図４の（Ｃ）に示した状態にあるときの機械圧縮比は図４の（Ｂ）に示した状態にあるときの機械圧縮比よりも高く（大きく）なる。
【００５２】
このような構造を備える機械圧縮比変更機構１５は、後述する電気制御装置からの電動モータ１５Ｍ（機械圧縮比変更機構のアクチュエータ）への駆動信号に応じて、シリンダブロック１３とクランクケース１１との距離を変更し、機関１０の機械圧縮比を変更するようになっている。
【００５３】
機関１０は、図１に示したように、燃料噴射弁（インジェクタ）１６を備えている。燃料噴射弁１６は、インテークマニホールド２１の枝部に固定されている。燃料噴射弁１６は燃料噴射指示信号に応答して、その噴射指示信号に含まれる指示噴射量の燃料を吸気ポート１４ｂ内に噴射するようになっている。図５に示したように、燃料噴射弁１６は各気筒毎に設けられている。
【００５４】
機関１０は、図５に示したように、燃焼室にガソリン混合気を供給するための吸気系統２０と、燃焼室からの排ガスを外部に放出するための排気系統３０と、を含んでいる。
【００５５】
吸気系統２０は、前述したインテークマニホールド２１、吸気管（吸気ダクト）２２、エアフィルタ２３、スロットル弁２４及びスロットル弁アクチュエータ２４ａを備えている。
インテークマニホールド２１は、複数の枝部２１ａとサージタンク２１ｂとからなっている。各枝部２１ａの一端は各吸気ポート１４ｂに接続され、各枝部２１ａの他端はサージタンク２１ｂに接続されている。吸気管２２はサージタンク２１ｂに接続されている。インテークマニホールド２１及び吸気管２２は、各吸気ポート１４ｂとともに吸気通路を構成している。エアフィルタ２３は吸気管２２の端部に設けられている。スロットル弁２４は吸気管２２に回動可能に設けられ、回動することにより吸気管２２が形成する吸気通路の開口断面積を変更するようになっている。スロットル弁アクチュエータ（スロットル弁駆動手段）２４ａは、ＤＣモータからなり、電気制御装置５０からの指示信号に応答してスロットル弁２４を回転駆動するようになっている。
【００５６】
排気系統３０は、エキゾーストマニホールド３１、エキゾーストパイプ（排気管）３２及び触媒３３を備えている。
エキゾーストマニホールド３１は、各排気ポート１４ｃに接続された複数の枝部３１ａと、それらの枝部３１ａが集合した集合部３１ｂと、を備えている。エキゾーストパイプ３２は、エキゾーストマニホールド３１の集合部３１ｂに接続されている。エキゾーストマニホールド３１及びエキゾーストパイプ３２は、各排気ポート１４ｃとともに排気経路を構成している。なお、本明細書において、エキゾーストマニホールド３１の集合部３１ｂとエキゾーストパイプ３２とが形成する排ガスを通過させるための経路を、便宜上「排気通路」とも称呼する。
【００５７】
触媒３３は、ジルコニア等のセラミックからなる担持体に「触媒物質である貴金属（白金及びロジウム等）」及び「セリア（CeO2）等の酸素吸蔵物質」を担持する三元触媒である。触媒３３は、その貴金属の温度が活性温度以上である場合（即ち、触媒が活性化している場合）、機関１０から排出され且つ触媒３３に流入する未燃物（HC，CO等）と窒素酸化物（NOx）との酸化還元反応を促進する。従って、触媒３３が活性化していて且つ機関の排ガスの空燃比（即ち、触媒３３に流入するガスの空燃比）が理論空燃比であるとき、触媒３３は排ガス中の未燃物及び窒素酸化物を同時に高い浄化率にて浄化することができる。上記貴金属の活性温度は触媒３３の活性温度（許容温度）とも称呼され、例えば６００℃程度である。
【００５８】
更に、第１制御装置は、図５に示したように、熱線式エアフローメータ４１、機関回転速度センサ４２、ストロークセンサ４３、上流側空燃比センサ４４、下流側空燃比センサ４５、アクセル開度センサ４６、ブレーキスイッチ４７、水温センサ４８及び触媒温度センサ４９を備えている。また、第１制御装置は、機関１０を搭載した車両の速度ＳＰＤを表す信号を出力する車速センサ（図示省略）、及び、スロットル弁２４の開度を検知しスロットル弁開度ＴＡを表す信号を出力するスロットルポジションセンサ（図示省略）を備えている。
【００５９】
エアフローメータ４１は、吸気管２２内を流れる吸入空気の質量流量を検出し、その質量流量（機関１０の単位時間あたりの吸入空気量）Gaを表す信号を出力するようになっている。
【００６０】
機関回転速度センサ４２は、インテークカムシャフトが５°回転する毎に幅狭のパルスを有するとともにインテークカムシャフトが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なっている。機関回転速度センサ４２から出力される信号は電気制御装置５０により機関回転速度NEを表す信号に変換されるようになっている。更に、電気制御装置５０は、機関回転速度センサ４２及び図示しないカムポジションセンサからの信号に基いて、機関１０のクランク角度（絶対クランク角）を取得するようになっている。
【００６１】
ストロークセンサ４３は、クランクケース１１（例えば、クランクケース１１の上端）とシリンダブロック１３（例えば、シリンダブロック１３の下端）との距離を計測し、その距離ＳＴを表す信号を出力するようになっている。電気制御装置５０は、距離ＳＴに基づいて機関１０の実際の機械圧縮比εｍactを取得することができる。
【００６２】
上流側空燃比センサ４４は、エキゾーストマニホールド３１の集合部３１ｂと触媒３３との間の位置においてエキゾーストマニホールド３１及びエキゾーストパイプ３２の何れか（即ち、排気通路）に配設されている。上流側空燃比センサ４４は、上流側空燃比センサ４４が配設された排気通路内の部位を流れる排ガス（被検出ガス）の空燃比に応じた出力値を出力するようになっている。より具体的に述べると、上流側空燃比センサ４４は限界電流式の酸素濃度センサである。上流側空燃比センサ４４は、被検出ガスの空燃比Ａ／Ｆが大きくなる（リーンとなる）ほど増大する出力値Vabyfsを出力するようになっている。電気制御装置５０は、この出力値Vabyfsに基づいて検出空燃比abyfsを取得するようになっている。
【００６３】
下流側空燃比センサ４５は、触媒３３の下流においてエキゾーストパイプ３２（主通路部）に配設されている。より詳細には、下流側空燃比センサ４５は、触媒３３の下流におけるエキゾーストパイプ３２に配設されている。下流側空燃比センサ４５は、下流側空燃比センサ４５が配設された排気通路内の部位を流れる排ガス（即ち、触媒３３から流出した排ガスである被検出ガス）の空燃比に応じた出力値Voxsを出力するようになっている。
【００６４】
より具体的に述べると、下流側空燃比センサ４５は起電力式（濃淡電池式）の酸素濃度センサである。従って、下流側空燃比センサ４５は、酸素濃度センサとも称呼される。下流側空燃比センサ４５は、被検出ガスの空燃比が理論空燃比よりも大きくリーン側の空燃比であるときに略０．１（Ｖ）、被検出ガスの空燃比が理論空燃比よりも大きくリッチ側の空燃比であるときに略０．９（Ｖ）、空燃比が理論空燃比のときは０．５（Ｖ）（＝Vstoich）の電圧を出力するようになっている。更に、下流側空燃比センサ４５は、被検出ガスの空燃比が理論空燃比近傍の空燃比であるとき、被検出ガスの空燃比がリッチからリーンに変化するに従って急激に減少する（略０．９（Ｖ）から略０．１（Ｖ）に向けて変化する）電圧を出力するようになっている。
【００６５】
アクセル開度センサ４６は、運転者によって操作されるアクセルペダルＡｐの操作量を検出し、アクセルペダルＡｐの操作量Accpを表す信号を出力するようになっている。
ブレーキスイッチ４７は、ブレーキペダルＢｐが操作されたとき（制動操作があったとき）オン信号（Ｈｉ信号）を出力し、ブレーキペダルＢｐが操作されていないとき（制動操作がないとき）オフ信号（Ｌｏ信号）を出力するようになっている。
水温センサ４８は、機関１０の冷却水の温度を検出し、冷却水温THWを表す信号を出力するようになっている。
触媒温度センサ４９は、触媒３３の温度を検出し、触媒温度TCSを表す信号を出力するようになっている。
【００６６】
電気制御装置５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、電源が投入された状態でデータを格納するとともに格納したデータを電源が遮断されている間も保持するバックアップＲＡＭ、並びに、ＡＤコンバータを含むインターフェース等からなる周知のマイクロコンピュータである。
【００６７】
電気制御装置５０のインターフェースは、前記センサ４１〜４９と接続され、ＣＰＵにセンサ４１〜４９からの信号を供給するようになっている。更に、電気制御装置５０のインターフェースは、ＣＰＵの指示に応じて、可変吸気タイミング装置１４ｆ、各気筒のイグナイタ１４ｊ、各気筒の燃料噴射弁１６、スロットル弁アクチュエータ２４ａ及び機械圧縮比変更機構１５の電動モータ１５Ｍ等に指示信号及び／又は駆動信号等を送出するようになっている。
【００６８】
次に、上述のように構成された第１制御装置の作動について説明する。
【００６９】
（制御の概要）
第１制御装置は、機関の運転状態を表す運転状態パラメータ（例えば、後述する筒内吸入空気量Mc及び機関回転速度NE）に基づいて基本目標機械圧縮比εmtgtbを決定する。基本目標機械圧縮比εmtgtbは、単に「基本機械圧縮比」とも称呼される。通常運転時、この基本目標機械圧縮比εmtgtbが最終的な目標機械圧縮比εmtgtに設定される。第１制御装置は、実際の機械圧縮比εmactが「設定された目標機械圧縮比εmtgt」に一致するように機械圧縮比変更機構１５の電動モータ１５Ｍに指示を与える。
【００７０】
一方、第１制御装置は、機関に所定の高圧縮比運転要求が発生したとき、以下の条件１及び条件２の何れかが成立した場合、最終的な目標機械圧縮比εmtgtを「基本目標機械圧縮比εmtgtbに所定量を加えた機械圧縮比（増大後機械圧縮比）」又は「基本機械圧縮比と増大後機械圧縮比との間の機械圧縮比」に設定する。そして、第１制御装置は、実際の機械圧縮比εmactが設定された最終的な目標機械圧縮比に一致するように機械圧縮比変更機構１５の電動モータ１５Ｍに指示を与える。なお、以下では、最終的な目標機械圧縮比εmtgtが増大後機械圧縮比に設定されている状態における運転を「高圧縮比運転」と称呼する。
【００７１】
（条件１）目標機械圧縮比を増大後機械圧縮比に設定することにより実際の機械圧縮比を増大させる場合における「触媒から排出される特定成分の増加量（排気成分増加量）」が所定の許容値以下であると推定されるとき。
（条件２）上記条件１が成立しない場合、上記高圧縮比運転要求が消滅したと判定された時点から所定時間以内において所定の更なる（別の、第２の）高圧縮比運転要求が発生したとき。
【００７２】
上述したように、機械圧縮比が高い場合の排ガス温度は、機械圧縮比が低い場合の排ガス温度よりも低い。そのため、高圧縮比運転が実行されると触媒３３の温度は低下する。そこで、第１制御装置は、上記条件１が成立するか否かを判定し、条件１が成立するときに高圧縮比運転を実行する。これにより、エミッションを良好に維持することができる。
【００７３】
更に、第１制御装置は、上記条件１が成立しない場合であっても、上記条件２が成立するときには高圧縮比運転を実行する。これにより、機関に対する高圧縮比運転要求が非常に強いと考えられるときには高圧縮比運転が実行される。従って、エミッションを出来るだけ良好に維持しながらも高圧縮比運転が真に必要とされる場合に高圧縮比運転が実行されるので、機関の応答性を十分に高めることができる。
【００７４】
（実際の作動）
以下、第１制御装置の実際の作動について説明する。
第１制御装置の電気制御装置５０のＣＰＵは、図６乃至図１０にフローチャートにより示した各ルーチンを所定時間の経過毎に繰り返し実行するようになっている。
【００７５】
より具体的に述べると、ＣＰＵは所定のタイミングにて図６のステップ６００から処理を開始してステップ６１０に進み、筒内吸入空気量Mc及び機関回転速度NEに対する基本目標機械圧縮比εmtgtbの関係を予め定めた基本目標機械圧縮比テーブルMapεmtgtb（Mc，NE）に現時点における筒内吸入空気量Mcと機関回転速度NEとを適用することにより、現時点における基本目標機械圧縮比εmtgtbを決定する。
【００７６】
次いで、ＣＰＵはステップ６２０に進んで、圧縮比増大フラグＸＵＰの値が「１」であるか否かを判定する。圧縮比増大フラグＸＵＰは、その値が「０」であるとき、機関１０の運転状態が上述した高圧縮比運転を実行すべきでない状態であることを示す。一方、圧縮比増大フラグＸＵＰは、その値が「１」であるとき、機関１０の運転状態が高圧縮比運転を実行すべきである状態であることを示す。更に、圧縮比増大フラグＸＵＰの値は、図示しないイグニッション・キー・スイッチがオフからオンに変更されたときに実行されるイニシャルルーチンにおいて「０」に設定されるようになっている。
【００７７】
いま、機関１０は定常運転を行っており、機関１０に高圧縮比運転要求が発生していないと仮定する。この仮定に従えば、現時点では機関１０の運転状態は高圧縮比運転を実行すべきでない状態であるから、圧縮比増大フラグＸＵＰの値は「０」である。従って、ＣＰＵはステップ６２０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ６３０に進んでステップ６１０にて決定された基本目標機械圧縮比εmtgtbを目標機械圧縮比εmtgtに設定する。次いで、ＣＰＵはステップ６４０に進んで実際の機械圧縮比εmactが目標機械圧縮比εmtgtに一致するように機械圧縮比変更機構１５の電動モータ１５Ｍに指示信号を送出する。その後、ＣＰＵはステップ６９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【００７８】
更に、ＣＰＵは、所定のタイミングにて図７のステップ７００から処理を開始してステップ７１０に進んで、加速要求フラグＸＡＣＣの値が「１」であるか否かを判定する。加速要求フラグＸＡＣＣは、その値が「０」であるとき、機関１０にその発生トルクの単位時間あたりの変化量を所定量以上とすることを要求する加速要求（即ち、高圧縮比運転要求）が発生していないことを示す。一方、加速要求フラグＸＡＣＣは、その値が「１」であるとき、同加速要求が発生していることを示す。加速要求フラグＸＡＣＣの値は、後述する図８に示した高圧縮比要求判定ルーチンのステップ８２０のみにおいて「１」に設定される。このステップ８２０は、加速要求が発生しているときにのみ実行されるようになっている。更に、加速要求フラグＸＡＣＣの値は、上述したイニシャルルーチンにおいて「０」に設定されるようになっている。
【００７９】
上述の仮定に従えば、機関１０は定常運転を行っているから、加速要求フラグＸＡＣＣの値は「０」である。従って、ＣＰＵは、ステップ７１０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ７９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。
【００８０】
更に、ＣＰＵは、所定のタイミングにて図８のステップ８００から処理を開始してステップ８１０に進み、アクセル開度センサ４６により検出されるアクセルペダル操作量の時間微分値ΔAccpが所定のアクセルペダル操作量の時間微分閾値ΔAccpth以上であるか否かを判定する。
ここで、アクセルペダル操作量の時間微分閾値ΔAccpthは、アクセルペダル操作量の時間微分値ΔAccpがアクセルペダル操作量の時間微分閾値ΔAccpth以上となったときに機関１０に上記加速要求が発生していると判定できる値に設定されている。
【００８１】
上述の仮定に従えば、機関１０は定常運転を行っているから、アクセルペダル操作量の時間微分値ΔAccpは実質的にゼロであり、アクセルペダル操作量の時間微分閾値ΔAccpthよりも小さい。従って、ＣＰＵは、ステップ８１０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ８９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。この結果、加速要求フラグＸＡＣＣの値を「１」に設定するステップ８２０の処理は行われない。よって、加速要求フラグＸＡＣＣの値は「０」に維持される。
【００８２】
更に、ＣＰＵは、所定のタイミングにて図９のステップ９００から処理を開始してステップ９１０に進み、圧縮比増大フラグＸＵＰの値が「１」であるか否かを判定する。現時点では、上述したように、圧縮比増大フラグＸＵＰの値は「０」である。従って、ＣＰＵは、ステップ９１０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ９９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。
【００８３】
更に、ＣＰＵは、所定のタイミングにて図１０のステップ１０００から処理を開始してステップ１０１０に進み、筒内吸入空気量Mc、機関回転速度NE及び実際の機械圧縮比εmactに対する排気温度Texの関係を予め定めた排気温度テーブルMapTex（Mc，NE，εmact）に現時点における筒内吸入空気量Mc、機関回転速度NE及び実際の機械圧縮比εmactを適用することにより、現時点における排気温度Texを取得（推定）する。
【００８４】
次いで、ＣＰＵは、ステップ１０２０に進んで下記の（１）式に従って触媒温度TempCを更新・取得（推定）する。（１）式においてαは０よりも大きく１よりも小さい所定の定数、TempC（k）は更新される前の触媒温度TempC、TempC（k+1）は更新後の触媒温度TempCである。
TempC（k+1）＝α・TempC＋（1−α）・Tex ・・・（１）
ＣＰＵは、上記（１）式に従って触媒温度TempCを更新・取得（推定）した後、ステップ１０９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【００８５】
以上に説明したように、機関１０が定常運転を行っている場合、加速要求フラグＸＡＣＣの値は「０」に維持される。更に、圧縮比増大フラグＸＵＰの値も「０」に維持されるから、実際の機械圧縮比εmactが、基本目標機械圧縮比テーブルMapεmtgtb（Mc，NE）に基づいて求められる基本目標機械圧縮比εmtgtbに一致させられる。
【００８６】
この状態において、アクセルペダル操作量の時間微分値ΔAccpがアクセルペダル操作量の時間微分閾値ΔAccpth以上となる加速要求が機関１０に発生したと仮定する。このような状態は、例えば、機関１０を搭載した車両が他の車両等の追い越しを図るとき、及び、停止状態から急発進するとき等において発生する。
【００８７】
上述の仮定に従えば、ＣＰＵは図８のステップ８００からステップ８１０に進んだとき、そのステップ８１０にて「Ｙｅｓ」と判定する。そして、ＣＰＵはステップ８２０に進んで加速要求フラグＸＡＣＣの値を「１」に設定する。次いで、ＣＰＵはステップ８３０に進んで現時点でのアクセルペダル開度Accpをアクセルペダル基準開度Accp0として格納し、ステップ８４０に進んで加速要求消滅後経過時間タイマT1（以下、「タイマT1」とも称呼する。）の値を「０」に設定する。その後、ＣＰＵはステップ８９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【００８８】
上記加速要求（ΔAccp≧ΔAccpth）が継続して発生している場合、ＣＰＵは図８のルーチンを実行する毎に、ステップ８３０にてその時点でのアクセルペダル開度Accpをアクセルペダル基準開度Accp0として格納することを繰り返す。同様に、ＣＰＵは、ステップ８４０にてタイマT1をゼロに設定することを繰り返す。即ち、上記加速要求（ΔAccp≧ΔAccpth）が継続している期間、ＣＰＵは図８のルーチンを実行する毎にアクセルペダル基準開度Accp0をその時点でのアクセルペダル開度Accpに更新し、タイマT1をゼロに更新する。
【００８９】
この状態（加速要求フラグＸＡＣＣの値が「１」に設定された状態）において、ＣＰＵが図７のステップ７００から処理を開始してステップ７１０に進むと、ＣＰＵはそのステップ７１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ７２０に進む。
そして、ＣＰＵは、以下の条件１及び条件２の何れかが成立したか否かを判定し、それらの条件の何れかが成立したときに圧縮比増大フラグＸＵＰの値を「１」に設定することにより、高圧縮比運転を実施する。
【００９０】
（条件１）目標機械圧縮比を増大後機械圧縮比に設定することにより実際の機械圧縮比を増大させたと仮定した場合における触媒から排出される「特定成分の増加量（排気成分増加量）」が所定の許容値以下であると推定される場合。具体的には、図１０のルーチンにより推定される触媒温度TempCが、所定の触媒閾値温度TempCth以上である場合。
（条件２）上記高圧縮比運転要求が消滅したと判定された時点から所定時間以内において所定の更なる高圧縮比運転要求が発生したとき。具体的には、上記タイマT1が所定の加速要求消滅後経過閾値時間T1th（以下、「閾値時間T1th」とも称呼する。）よりも小さい期間において、アクセルペダル開度Accpと加速要求消滅時のアクセルペダル開度（アクセルペダル基準開度Accp0）との差（以下、「アクセルペダル踏み増し量」とも称呼する。）が所定値DAよりも大きくなったとき。
以下、ステップ７２０以降の処理について、場合を分けて説明する。
【００９１】
−条件１が成立する場合−
ＣＰＵは、図７のステップ７２０に進んだとき、そのステップ７２０にて触媒３３の温度TempCが触媒閾値温度TempCth以上であるか否かを判定する。条件１が成立する場合、このステップ７２０の判定条件は成立している。従って、ＣＰＵはそのステップ７２０にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ７３０に進んで圧縮比増大フラグＸＵＰの値を「１」に設定する。次いで、ＣＰＵはステップ７９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【００９２】
この状態（圧縮比増大フラグＸＵＰの値が「１」に設定された状態）において、ＣＰＵが図６のステップ６００から処理を開始し、ステップ６１０を経由してステップ６２０に進むと、ＣＰＵはそのステップ６２０にて「Ｙｅｓ」と判定する。その後、ＣＰＵはステップ６５０以降に進み、高圧縮比運転を実行する。具体的には、ＣＰＵは、そのステップ６５０において「ステップ６１０にて決定されている基本目標機械圧縮比εmtgtbに所定量Δεmを加えた値」を、最終的な目標機械圧縮比εmtgtとして設定する。
【００９３】
次いで、ＣＰＵはステップ６６０に進み、前記ステップ６５０にて決定された目標機械圧縮比εmtgtが最大機械圧縮比εmMax以上であるか否かを判定する。目標機械圧縮比εmtgtが最大機械圧縮比εmMaxよりも小さい場合、ＣＰＵはステップ６６０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ６４０に直接進んで実際の機械圧縮比εmactが目標機械圧縮比εmtgtに一致するように機械圧縮比変更機構１５の電動モータ１５Ｍに指示信号を送出する。その後、ＣＰＵはステップ６９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【００９４】
これに対し、ステップ６５０にて設定された目標機械圧縮比εmtgtが最大機械圧縮比εmMax以上である場合、ＣＰＵはステップ６６０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ６７０に進み、目標機械圧縮比εmtgtに最大機械圧縮比εmMaxを設定する。次いで、ＣＰＵはステップ６４０に進んで実際の機械圧縮比εmactが目標機械圧縮比εmtgtに一致するように機械圧縮比変更機構１５の電動モータ１５Ｍに指示信号を送出する。その後、ＣＰＵはステップ６９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
このように、ステップ６６０及びステップ６７０の処理により、目標機械圧縮比εmtgtは最大機械圧縮比εmMaxよりも大きくならないように制御される。
【００９５】
以上に説明したように、上記条件１が成立する場合、圧縮比増大フラグＸＵＰの値が「１」に設定され、高圧縮比運転が実行される。
【００９６】
−条件２が成立する場合−
この場合においても、条件１が成立していると、ＣＰＵは図７のステップ７２０を経由してステップ７３０に進む。従って、圧縮比増大フラグＸＵＰの値が「１」に設定されるから、上述したように高圧縮比運転が実行される。
【００９７】
一方、条件１が成立していない場合、ＣＰＵは図７のステップ７２０に進んだとき、そのステップ７２０にて「Ｎｏ」と判定してステップ７４０に進む。
【００９８】
ＣＰＵはステップ７４０にて、下記の（２）式に従ってタイマT1を更新・決定する。（２）式において、T1（k+1）はステップ７４０の今回の処理により更新されるタイマT1を表し、T1（k）はステップ７４０の今回の処理により更新される直前のタイマT1を表す。即ち、ＣＰＵは、今回の処理によりタイマT1を加速要求消滅後経過時間タイマ増分ΔT1（以下、「タイマ増分ΔT1」とも称呼する。）だけ増大する。
T1（k＋1）＝T1（k）＋ΔT1 ・・・（２）
次いで、ＣＰＵはステップ７５０に進み、タイマT1が閾値時間T1thよりも小さいか否かを判定する。
【００９９】
上述したように、上記加速要求（ΔAccp≧ΔAccpth）が継続している期間、ＣＰＵは図８のルーチンを実行する毎にタイマT1をゼロに更新している。従って、上記加速要求が継続している期間、ステップ７４０の処理が実行されたとしても、タイマT1は閾値時間T1th以上にならない。このため、ＣＰＵはステップ７５０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ７６０に進む。
【０１００】
ＣＰＵは、ステップ７６０にて、アクセルペダル踏み増し量（Accp−Accp0）が所定値DAよりも大きいか否かを判定する。上述したように、上記加速要求（ΔAccp≧ΔAccpth）が継続している期間、ＣＰＵは図８のルーチンを実行する毎にアクセルペダル基準開度Accp0をその時点でのアクセルペダル開度Accpに更新している。従って、上記加速要求が発生している期間、アクセルペダル踏み増し量（Accp−Accp0）は所定値DAよりも大きくならない。このため、ＣＰＵはステップ７６０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ７９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。この結果、後述するステップ７３０の処理が実行されないので、圧縮比増大フラグＸＵＰの値は「０」に維持される。従って、高圧縮比運転は実行されない。
【０１０１】
この状態において、上記加速要求が消滅すると（即ち、アクセルペダル操作量の時間微分値ΔAccpがアクセルペダル操作量の時間微分閾値ΔAccpthよりも小さくなると）、アクセルペダル基準開度Accp0がその加速要求消滅時でのアクセルペダル開度Accpに維持され、且つ、タイマT1はゼロに更新されなくなる。
【０１０２】
この結果、ステップ７５０の処理が繰り返し実行されることによりタイマT1の値は次第に増大する。そして、タイマT1の値が閾値時間T1thに到達する前の時点にて、運転者がアクセルペダルＡｐを踏み込むことによりアクセルペダル踏み増し量（Accp−Accp0）が所定値DAよりも大きくなると、ＣＰＵはステップ７５０及びステップ７６０の両ステップにて「Ｙｅｓ」と判定する。この場合、ＣＰＵはステップ７３０に進み、そのステップ７３０にて圧縮比増大フラグＸＵＰの値を「１」に設定する。その後、ＣＰＵはステップ７９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。このような状態は、例えば、上記加速要求に対して高圧縮比運転が実行されなかったことに起因して機関１０の出力トルクが不足し、運転者が機関１０に更なる加速を要求した場合（アクセルペダルＡｐを更に踏み込んだ場合）等において発生する。
【０１０３】
この状態（圧縮比増大フラグＸＵＰの値が「１」に設定された状態）において、ＣＰＵが図６のルーチンを実行すると、上記条件１が成立する場合と同様、図６のステップ６５０乃至ステップ６７０を経てステップ６４０の処理がなされる。この結果、高圧縮比運転が実行される。
【０１０４】
一方、タイマT1が閾値時間T1thに到達するまでの期間において、アクセルペダル踏み増し量（Accp−Accp0）が所定値DAよりも大きくならなかった場合、ＣＰＵはステップ７５０にて「Ｎｏ」と判定してステップ７７０に進む。そして、ＣＰＵは、ステップ７７０にて加速要求フラグＸＡＣＣの値を「０」に設定し、ステップ７８０に進んでタイマT1の値をゼロに設定する。その後、ＣＰＵは、ステップ７９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。この場合、圧縮比増大フラグＸＵＰの値は「０」に維持されているから、高圧縮比運転は実行されない。
【０１０５】
また、このとき、加速要求フラグＸＡＣＣの値が「０」に設定される。従って、これ以降の期間において加速要求フラグＸＡＣＣが再び「１」に設定されるまでは、ＣＰＵが図７のルーチンを実行した場合、ＣＰＵはそのステップ７００からステップ７１０に進んで「Ｎｏ」と判定し、ステップ７９５に直接進んで本ルーチンを終了するようになる。
【０１０６】
更に、上記条件１及び条件２の何れが成立する場合においても、ＣＰＵは図９のルーチンを所定の時間の経過毎に繰り返し実行する。具体的には、ＣＰＵは、所定のタイミングにて図９のステップ９００から処理を開始してステップ９１０に進んで、圧縮比増大フラグＸＵＰの値が「１」であるか否かを判定する。
【０１０７】
現時点が、条件１及び条件２の何れかが成立して圧縮比増大フラグＸＵＰの値が「０」から「１」に変化した直後であると仮定する。このとき、圧縮比増大フラグＸＵＰの値は「１」であるから、ＣＰＵはステップ９１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ９２０に進む。そして、ＣＰＵは、以下の条件Ａ乃至条件Ｄの何れかが成立するか否かを判定し、それらの条件の何れかが成立したとき、圧縮比増大フラグＸＵＰの値を「０」に設定する。この結果、高圧縮比運転が停止される。なお、以下では、後述する条件Ａ乃至条件Ｄを「高圧縮比運転停止条件」とも称呼する。
【０１０８】
（条件Ａ）機関１０に定常走行要求が発生した場合。具体的には、「アクセルペダル操作量の時間微分値ΔAccpの絶対値」が所定値δ1よりも小さくなった場合。
（条件Ｂ）機関１０を搭載した車両の速度の変化が所定値よりも小さくなった場合。具体的には、「同速度の単位時間あたりの変化量ΔSPDの絶対値」が所定値δ2よりも小さくなった場合。
（条件Ｃ）機関１０を搭載した車両の制動装置が操作された場合。具体的には、ブレーキペダルＢｐが操作されることにより、ブレーキスイッチ４７からの出力信号がオフ信号からオン信号に変化した場合。
（条件Ｄ）圧縮比増大フラグＸＵＰの値が「０」から「１」に変化した時点から所定時間が経過した場合。具体的には、下記の高圧縮比運転継続時間タイマT2（以下、「タイマT2」とも称呼する。）が所定の高圧縮比運転継続閾値時間T2th（以下、「閾値時間T2th」とも称呼する。）以上となった場合。
以下、ステップ９２０以降の処理について、場合を分けて説明する。
【０１０９】
−条件Ａ乃至条件Ｃの何れかが成立する場合−
ＣＰＵは、図９のステップ９２０に進んだとき、そのステップ９２０にて、現時点が圧縮比増大フラグＸＵＰの値が「０」から「１」に変化した直後であるか否かを判定する。上述の仮定に従えば、ＣＰＵはステップ９２０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ９３０に進み、タイマT2にゼロを設定してステップ９４０に進む。
【０１１０】
ＣＰＵは、ステップ９４０にて下記の（３）式に従ってタイマT2を更新・決定する。（３）式において、T2（k+1）はステップ９４０の今回の処理により更新されるタイマT2を表し、T2（k）はステップ９４０の今回の処理により更新される直前のタイマT2を表す。即ち、ＣＰＵは、今回の処理によりタイマT2を高圧縮比運転継続時間タイマ増分ΔT2（以下、「タイマ増分ΔT2」とも称呼する。）だけ増大する。
T2（k＋1）＝T2（k）＋ΔT2 ・・・（３）
【０１１１】
次いで、ＣＰＵはステップ９５０に進み、タイマT2が閾値時間T2th以上であるか否かを判定する。現時点はタイマT2がゼロに設定された直後であるから、タイマT2はゼロからタイマ増分ΔT2だけ増大された値となる。従って、タイマT2は閾値時間T2thよりも小さいから、ＣＰＵはステップ９５０にて「Ｎｏ」と判定してステップ９６０に進む。
【０１１２】
ＣＰＵは、そのステップ９６０にて「アクセルペダル操作量の時間微分値ΔAccpの絶対値」が所定値δ1よりも小さいか否か、「機関１０を搭載した車両の速度の単位時間あたりの変化量ΔSPDの絶対値」が所定値δ2よりも小さいか否か、及び、「ブレーキスイッチ４７からの出力信号」がオン信号であるか否かのうちの少なくとも一つが成立するか否かを判定する。上述の条件Ａ乃至条件Ｃの何れかが成立する場合、ＣＰＵは、そのステップ９６０にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ９８０に進んで圧縮比増大フラグＸＵＰの値を「０」に設定する。その後、ＣＰＵはステップ９９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１１３】
この状態（圧縮比増大フラグＸＵＰの値が「０」に設定された状態）において、ＣＰＵが図６のステップ６００から処理を開始すると、ＣＰＵはステップ６１０乃至ステップ６４０へと進む。従って、基本目標機械圧縮比εmtgtbが最終的な目標機械圧縮比εmtgtに設定され、実際の機械圧縮比εmactが最終的な目標機械圧縮比εmtgtに一致するように電動モータ１５Ｍに指示信号が送出される。
従って、上述の条件Ａ乃至条件Ｃの何れかが成立する場合、圧縮比増大フラグＸＵＰの値が「０」に設定され、高圧縮比運転が停止される。
【０１１４】
−条件Ｄが成立する場合−
一方、ステップ９６０にて上述の条件Ａ乃至条件Ｃの何れも成立しない場合、ＣＰＵはそのステップ９６０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ９９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。この場合、圧縮比増大フラグＸＵＰの値は「１」に維持されるから、高圧縮比運転は継続する。
【０１１５】
上述の条件Ａ乃至条件Ｃの何れも成立しない状態が継続すると、図９のステップ９４０の処理が繰り返し実行されるから、タイマT2はしだいに増大して閾値時間T2thに到達する（即ち、条件Ｄが成立する）。このとき、ＣＰＵが図９のステップ９５０に進むと、ＣＰＵはそのステップ９５０にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ９７０に進んでタイマT2に「０」を設定する。次いで、ＣＰＵはステップ９８０に進んで圧縮比増大フラグＸＵＰの値を「０」に設定する。その後、ＣＰＵはステップ９９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１１６】
この状態（圧縮比増大フラグＸＵＰの値が「０」に設定された状態）において、ＣＰＵが図６のルーチンを実行すると、上述の条件Ａ乃至条件Ｃが成立する場合と同様、実際の機械圧縮比εmactが目標機械圧縮比εmtgtに一致するように電動モータ１５Ｍに指示信号が送出される。
従って、上述の条件Ｄが成立する場合、圧縮比増大フラグＸＵＰの値が「０」に設定され、高圧縮比運転が停止される。
なお、第１制御装置は、上述の条件Ａ乃至条件Ｄのうちの少なくとも一つ以上の条件を「高圧縮比運転停止条件」と判定するように構成されてもよい。
【０１１７】
以上、説明したように、第１制御装置は、
機関１０の運転状態を表す運転状態パラメータ（例えば、機関回転数NE、筒内吸入空気量Mc及びアクセルペダル操作量Accp）に基づいて基本機械圧縮比εmtgtbを決定する基本機械圧縮比決定手段（図６のステップ６１０を参照。）と、
基本目標機械圧縮比εmtgtbを一時的に増大させる高圧縮比運転要求が発生しているか否かを前記運転状態パラメータに基づいて判定する高圧縮比運転要求発生判定手段（図８のステップ８１０を参照。）と、
前記高圧縮比運転要求が発生していないと判定されているときに基本目標機械圧縮比εmtgtbを最終的な目標機械圧縮比εmtgtとして設定し、前記高圧縮比運転要求が発生していると判定されているときに基本目標機械圧縮比εmtgtbに所定量Δεmを加えた機械圧縮比である増大後機械圧縮比（εmtgtb＋Δεm）を最終的な目標機械圧縮比εmtgtとして設定する目標機械圧縮比設定手段（図６のルーチンを参照。）と、
機関１０の実際の機械圧縮比が前記設定された最終的な目標機械圧縮比εmtgtに一致するように機械圧縮比変更機構１５に指示を送出する機械圧縮比制御手段（図６のステップ６４０を参照。）と、
を備える。
【０１１８】
そして、前記目標機械圧縮比設定手段は、
最終的な目標機械圧縮比εmtgtを基本目標機械圧縮比εmtgtbから増大後機械圧縮比（εmtgtb＋Δεm）に変更することにより実際の機械圧縮比を増大させた場合に触媒３３において浄化されることなく触媒３３から排出される特定成分の増加量である排気成分増加量が所定の許容値よりも大きくなるか否かを推定する排気状態推定手段（図７のステップ７２０を参照。）と、
前記高圧縮比運転要求が発生したと判定された場合（図７のステップ７１０にて「Ｙｅｓ」と判定された場合）に前記排気成分増加量が前記許容値よりも大きくなると推定されるとき（図７のステップ７２０にて「Ｎｏ」と判定されるとき）、最終的な目標機械圧縮比εmtgtを基本目標機械圧縮比εmtgtbに設定する機械圧縮比増大抑制手段（図６のルーチンを参照。）と、
を含む。
【０１１９】
更に、第１制御装置において、
前記高圧縮比運転要求発生判定手段は、
前記機関の発生トルクの単位時間あたりの変化量を第１所定量以上とすることを要求する第１加速要求が発生しているか否かを判定し、同第１加速要求が発生していると判定したとき前記高圧縮比運転要求が発生していると判定する（図８のステップ８１０にて「Ｙｅｓ」と判定する）ように構成される。
【０１２０】
また、第１制御装置は、排気成分増加量が所定の許容値よりも大きくなると推定されるとき、最終的な目標機械圧縮比εmtgtを目標機械圧縮比εmtgtに設定する。しかしながら、本発明の制御装置は、この場合、最終的な目標機械圧縮比εmtgtを「基本目標機械圧縮比εmtgtbと増大後機械圧縮比との間の機械圧縮比（即ち、εmtgtb＜εmtgt＜（εmtgtb＋Δεm）となる機械圧縮比）」に設定するように構成してもよい。
【０１２１】
従って、第１制御装置は、機関１０に高圧縮比運転要求（本実施形態においては、機関に対する高圧縮比運転要求の代表例である第１加速要求）が発生した場合であっても、排気成分増加量が過度に大きくなると推定されるとき、機械圧縮比の増大を禁止又は抑制する。これにより、エミッションを良好に維持することができる。
【０１２２】
更に、第１制御装置において、
前記高圧縮比運転要求発生判定手段は、
前記第１加速要求が発生したと判定した場合（図７のステップ７１０にて「Ｙｅｓ」と判定された場合）において、前記排気状態推定手段により前記排気成分増加量が前記許容値よりも大きくなると推定されたとき（図７のステップ７２０にて「Ｎｏ」と判定されたとき）、同第１加速要求が消滅したと判定した時点から第１所定時間T1th以内において機関１０の発生トルクを増大させる要求である第２加速要求が発生したか否かを判定するように構成され（図７のステップ７４０乃至ステップ７８０を参照。）、
前記目標機械圧縮比設定手段は、
前記第２加速要求が発生したと判定されたとき（図７のステップ７６０にて「Ｙｅｓ」と判定されたとき）増大後機械圧縮比（εmtgtb＋Δεm）を最終的な目標機械圧縮比εmtgtとして設定するように構成される（図６のルーチンを参照。）。
【０１２３】
従って、第１制御装置は、機関１０に高圧縮比運転要求（本実施形態においては、加速要求）が発生した場合において排気成分増加量が過度に大きくなると判定されたとき、その高圧縮比運転要求が発生した時点においては機械圧縮比の増大を禁止又は抑制する。しかしながら、上記高圧縮比運転が消滅したと判定された時点から所定時間（第１所定時間T1th）以内の期間において更なる高圧縮比運転要求が発生した場合、機械圧縮比は増大後機械圧縮比（εmtgtb＋Δεm）にまで増大させられる。これにより、機関１０に対する加速要求が非常に強いと考えられるときには機関１０の出力トルクを応答性良く増大させることができる。
【０１２４】
更に、第１制御装置において、
前記排気状態推定手段は、
前記触媒の温度が所定の温度以上よりも低いとき、前記排気成分増加量が前記許容値よりも大きくなると判定するように構成される（図７のステップ７２０を参照。）。
【０１２５】
前述したように、機械圧縮比が増大させられる時点での触媒温度がその活性温度に対して十分に高い場合、機械圧縮比の増大により触媒温度が低下しても触媒の排ガス浄化性能を要求される範囲内に維持することができる。従って、第１制御装置は、触媒の温度が所定の許容温度以上であるとき、機関１０に対する高圧縮比運転要求に応じて機械圧縮比を増大させる。これにより、第１制御装置は、機関１０への高圧縮比運転要求にできる限り応えながらもエミッションを良好に維持することができる。
【０１２６】
更に、第１制御装置において、
前記目標機械圧縮比設定手段は、
増大後機械圧縮比（εmtgtb＋Δεm）を最終的な目標機械圧縮比εmtgtとして設定した時点以降において、同時点から第２所定時間T2thが経過したか否か（図９のステップ９５０を参照。）、機関１０の発生トルクの単位時間あたりの変化量を前記第１所定量よりも小さい第２所定量以下とする定常走行要求が発生したか否か（図９のステップ９６０における「｜ΔAccp｜＜δ1」を参照。）、機関１０を搭載した車両の速度の単位時間あたりの変化量が所定の速度変化量閾値以下となったか否か（図９のステップ９６０における「｜ΔSPD｜＜δ2」を参照。）、及び、機関１０を搭載した車両の制動装置が操作されたか否か（図９のステップ９６０における「ブレーキスイッチ オン」を参照。）からなる高圧縮比運転停止条件のうちの少なくとも一つが成立したか否かを判定する停止条件判定手段（図９のルーチンを参照。）と、
前記停止条件判定手段により前記高圧縮比運転停止条件のうちの少なくとも一つが成立したと判定された場合（図９のステップ９５０及びステップ９６０の何れかにおいて「Ｙｅｓ」と判定された場合）に最終的な目標機械圧縮比εmtgtを「基本目標機械圧縮比εmtgtb」又は「基本目標機械圧縮比εmtgtbと増大後機械圧縮比（εmtgtb＋Δεm）との間の機械圧縮比」に設定する機械圧縮比復帰手段（図９のステップ９８０及び図６のルーチンを参照。）と、
を含むように構成される。
【０１２７】
従って、第１制御装置は、所定の高圧縮比運転停止条件のうちの少なくとも一つが成立したと判定した場合、高圧縮比運転を直ちに停止する。これにより、高圧縮比運転を必要な期間にのみ実行することができ、エミッション及び燃費を良好にすることができる。
【０１２８】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る制御装置（以下、「第２制御装置」とも称呼する。）について説明する。第２制御装置は、そのＣＰＵが図７の分岐点Ａ、分岐点Ｂ及び分岐点Ｃの間の処理に代わる図１１にフローチャートにより示した処理を実行する点においてのみ、第１制御装置と相違している。従って、以下、この相違点を中心として説明を加える。
【０１２９】
第２制御装置のＣＰＵは、「図７の分岐点Ａ、分岐点Ｂ及び分岐点Ｃの間の処理を図１１にフローチャートにより示した処理に置換して得られる圧縮比増大フラグ設定ルーチン」を所定の時間毎に繰り返し実行するようになっている。第２制御装置の具体的な作動について、以下に記載する。
【０１３０】
第２制御装置のＣＰＵは、第１制御装置と同様、図６乃至図１０の処理を所定の時間毎に繰り返し実行している。
ここで、機関１０が定常運転を行っている場合（即ち、圧縮比増大フラグＸＵＰの値が「０」である場合）に図６のルーチンが実行されたと仮定する。
この仮定に従えば、第１制御装置と同様、ＣＰＵは図６のステップ６２０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ６３０に進んでステップ６１０にて決定された基本目標機械圧縮比εmtgtbを目標機械圧縮比εmtgtに設定する。次いで、ＣＰＵはステップ６４０に進んで、実際の機械圧縮比εmactが目標機械圧縮比εmtgtに一致するように機械圧縮比変更機構１５の電動モータ１５Ｍに指示信号を送出する。その後、ＣＰＵはステップ６９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１３１】
更に、この定常運転がなされている機関１０に対してアクセルペダル操作量の時間微分値ΔAccpがアクセルペダル操作量の時間微分閾値ΔAccpth以上となる加速要求が発生し、この加速要求が所定時間継続した後に同加速要求が消滅した（即ち、アクセルペダル操作量の時間微分値ΔAccpがアクセルペダル操作量の時間微分閾値ΔAccpthよりも小さくなった）ときに図７のルーチンが実行されたと仮定する。
【０１３２】
このとき、ＣＰＵは図７のステップ７００から処理を開始してステップ７１０に進み、そのステップ７１０にて「Ｙｅｓ」と判定する。次いで、ＣＰＵは分岐点Ａを経由して図１１のステップ１１１０に進み、図６のステップ６１０にて設定された「現時点の基本目標機械圧縮比εmtgtb」を機械圧縮比εmとして格納し、ステップ１１２０に進む。ＣＰＵはそのステップ１１２０にて、筒内吸入空気量Mc、機関回転速度NE、機械圧縮比εm及び触媒温度TempCに対する排気中の窒素酸化物（NOx）の量の関係を予め定めた窒素酸化物量推定関数f（Mc，NE，εm，TempC）に現時点における筒内吸入空気量Mc、機関回転速度NE、触媒温度TempC、及び、ステップ１１１０にて格納した機械圧縮比εmを適用することにより、「現時点における排気中の窒素酸化物の量」を取得（推定）し、取得した値を第１窒素酸化物量NOxbeforeに格納する。
【０１３３】
次いで、ＣＰＵはステップ１１３０に進んで上述の基本目標機械圧縮比εmtgtbに所定量Δεmを加えた値（即ち、増大後機械圧縮比）を機械圧縮比εmとして格納し、ステップ１１４０に進む。即ち、ＣＰＵはステップ１１３０において、現時点での運転状態パラメータに基づいて決定される基本目標機械圧縮比εmtgtbに所定量Δεmを加えた値を仮想的に準備し、この値を機械圧縮比εmに設定する。ＣＰＵはそのステップ１１４０にて、上記ステップ１１２０と同様に、窒素酸化物量推定関数f（Mc，NE，εm，TempC）に現時点における筒内吸入空気量Mc、機関回転速度NE、触媒温度TempC、及び、ステップ１１３０にて格納した機械圧縮比εmを適用することにより、「機械圧縮比を所定量Δεmだけ増大させた場合の排気中の窒素酸化物の量」を取得（推定）し、取得した値を第２窒素酸化物量NOxafterに格納する。
【０１３４】
そして、ＣＰＵはステップ１１５０に進み、第２窒素酸化物量NOxafterと第１窒素酸化物量NOxbeforeとの差（即ち、排気成分増加量）が窒素酸化物増大閾値量NOxth（以下、「閾値量NOxth」とも称呼する。）以下であるか否かを判定する。この差が閾値量NOxth以下である場合、ＣＰＵはそのステップ１１５０にて「Ｙｅｓ」と判定し、分岐点Ｃを経由して図７のステップ７３０に進んで圧縮比増大フラグＸＵＰを「１」に設定する。その後、ＣＰＵは図７のステップ７９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
この状態（圧縮比増大フラグＸＵＰが「１」の状態）にて図６のルーチンが実行された場合、上述の第１制御装置と同様、高圧縮比運転が実行される。
【０１３５】
一方、図１１のステップ１１５０にて、第２窒素酸化物量NOxafterと第１窒素酸化物量NOxbeforeとの差（即ち、排気成分増加量）が閾値量NOxthよりも大きい場合、ＣＰＵはそのステップ１１５０にて「Ｎｏ」と判定し、分岐点Ｂを経由して図７のステップ７４０に進む。
その後、ＣＰＵは、第１実施形態と同様、図７のステップ７４０乃至ステップ７８０において「上記加速要求が消滅した時点から閾値時間T1th以内にアクセルペダル踏み増し量が所定値DAよりも大きくなるか否か」を判定する。
【０１３６】
具体的には、閾値時間T1th以内においてアクセルペダル踏み増し量が所定値DAよりも大きくなる場合、ＣＰＵは図７のステップ７６０にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ７３０に進んで圧縮比増大フラグＸＵＰの値を「１」に設定する。その後、ＣＰＵは、ステップ７９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
この状態（圧縮比増大フラグＸＵＰが「１」の状態）にて図６のルーチンが実行された場合、上述の第１制御装置と同様、高圧縮比運転が実行される。
【０１３７】
一方、アクセルペダル踏み増し量が所定値DA以下である場合、ＣＰＵは図７のステップ７６０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ７９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。
この場合、圧縮比増大フラグＸＵＰは「０」であるから、高圧縮比運転は実行されない。
【０１３８】
また、上記加速要求が消滅した時点から閾値時間T1thが経過するまでの期間においてアクセルペダル踏み増し量が所定値DAよりも大きくならなかった場合、ＣＰＵは図７のステップ７５０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ７７０及びステップ７８０を経由してステップ７９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。この場合においても圧縮比増大フラグＸＵＰは「０」であるから、高圧縮比運転は実行されない。
なお、第２制御装置は第１制御装置と同様の処理にて高圧縮比運転を停止する。
【０１３９】
以上に説明したように、第２制御装置は、
最終的な目標機械圧縮比εmtgtを基本目標機械圧縮比εmtgtbから増大後機械圧縮比（εmtgtb＋Δεm）に変更することにより実際の機械圧縮比を増大させた場合、触媒３３において浄化されることなく触媒３３から排出される特定成分（NOx）の増加量である排気成分増加量（NOxafter−NOxbefore）が所定の許容値ΔNOxthよりも大きくなるか否かを推定する排気状態推定手段（図１１のステップ１１１０乃至ステップ１１５０を参照。）を備える。
【０１４０】
また、第２制御装置は、第１制御装置と同様、排気成分増加量（NOxafter−NOxbefore）が所定の許容値ΔNOxthよりも大きくなると推定されるとき、最終的な目標機械圧縮比εmtgtを「基本目標機械圧縮比εmtgtbと増大後機械圧縮比との間の機械圧縮比（即ち、εmtgtb＜εmtgt＜（εmtgtb＋Δεm）となる機械圧縮比）」に設定するように構成してもよい。
【０１４１】
従って、第２制御装置は、第１制御装置と同様、機関に高圧縮比運転要求（本実施形態においては、機関に対する高圧縮比運転要求の代表例である加速要求）が発生した場合であっても、排気成分増加量が過度に大きくなると推定されるとき、機械圧縮比の増大を禁止又は抑制する。更に、第２制御装置は、この排気成分増加量をより直接的に評価することができる。これにより、第２制御装置は、エミッションを良好に維持しつつ、機関の応答性能を必要以上に低下させないように制御することができる。
【０１４２】
上述の第２制御装置は、その排気状態判定手段において、「現時点における排気中の窒素酸化物の量（NOxbefore）」と「機械圧縮比を所定量Δεmだけ増大させた場合の排気中の窒素酸化物の量（NOxafter）」との差（NOxafter−NOxbefore）を排気成分増加量（以下、便宜上、「排気成分増加量（NOx）」とも称呼する。）とし、この排気成分増加量（NOx）が所定の許容値NOxthよりも大きいか否かを判定する。
しかしながら、これに代え、排気成分増加量を「排気中の炭化水素（HC）の量」或いは「排気中の一酸化炭素（CO）の量」に基づいて評価してもよい。
【０１４３】
具体的には、第２制御装置は、筒内吸入空気量Mc、機関回転速度NE、機械圧縮比εm及び触媒温度TempCに対する「排気中の炭化水素（HC）の量」の関係を予め定めた炭化水素量推定関数g（Mc，NE，εm，TempC）に基づいて「現時点における排気中の炭化水素の量（HCbefore）」及び「機械圧縮比を所定量Δεmだけ増大させた場合の排気中の炭化水素の量（HCafter）」を取得（推定）し、これらの差（HCafter−HCbefore）が所定の許容値HCthよりも大きいか否かを判定するように構成されてもよい。なお、以下では、便宜上、上述した「炭化水素量の差」を「排気成分増加量（HC）」とも称呼する。
【０１４４】
また、第２制御装置は、筒内吸入空気量Mc、機関回転速度NE、機械圧縮比εm及び触媒温度TempCに対する「排気中の一酸化炭素（CO）の量」の関係を予め定めた一酸化炭素量推定関数h（Mc，NE，εm，TempC）に基づいて「現時点における排気中の一酸化炭素の量（CObefore）」及び「機械圧縮比を所定量Δεmだけ増大させた場合の排気中の一酸化炭素の量（COafter）」を取得（推定）し、これらの差（COafter−CObefore）が所定の許容値COthよりも大きいか否かを判定するように構成されてもよい。なお、以下では、便宜上、上述した「一酸化炭素量の差」を「排気成分増加量（CO）」とも称呼する。
【０１４５】
更に、第２制御装置は、上述した排気成分増加量（NOx）、排気成分増加量（HC）及び排気成分増加量（CO）の全て（以下、便宜上、「三種の増加量」とも称呼する。）を取得（推定）し、それらのうちの少なくとも一つが所定の許容値よりも大きいか否かを判定するように構成されてもよい。また、第２制御装置は、三種の増加量のうちの少なくとも二つが各許容値よりも大きいか否かを判定するように構成されてもよく、それらの全てが各許容値よりも大きいか否かを判定するように構成されてもよい。
【０１４６】
以上、説明したように、本発明の各実施形態によれば、機関１０に対して機械圧縮比の変更が要求された場合において、機械圧縮比変更の要求にできる限り応えながらもエミッションを良好に維持することができる。
【０１４７】
本発明は上記各実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。
例えば、上記各実施形態においては、高圧縮比運転が実行される際の機械圧縮比の増大量として「Δεm（定数）」を採用した。これに代え、機械圧縮比の増大量として、機関１０に加速要求が発生した時点での機関の運動状態パラメータ（アクセルペダル操作量、スロットル弁開度及び充填率等）に基づき決定される「変数」を採用してもよい。
【０１４８】
また、上記各実施形態においては、高圧縮比運転の停止条件を複数例示している。しかしながら、高圧縮比運転の停止条件は上述の例に限られず、機関への高圧縮比運転要求が消滅又は低下したと判断できる情報の何れを用いてもよい。
更に、上記各実施形態においては、触媒３３の温度を排気温Texに基づいて推定している（図１０を参照。）。これに代え、例えば、触媒温度センサ４９によって触媒３３の温度TempCを直接検知してもよい。
更に、上記各実施形態において、タイマ増分ΔT1及びタイマ増分ΔT2は「定数」であったが、機関の運転状態パラメータ等に基づいて決定される「変数」としてもよい。
【０１４９】
また、上記各実施形態においては、機械圧縮比変更機構として図１乃至図４に示す機構を採用している。しかしながら、機械圧縮比変更機構として、例えば、上述した特許文献１乃至特許文献５に記載されている機構を採用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１５０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る制御装置が適用される可変圧縮比内燃機関の概略断面図である。
【図２】図２に示した内燃機関の機械圧縮比変更機構を示す同機関の分解斜視図である。
【図３】図２に示した内燃機関のシリンダブロックの斜視図である。
【図４】図２に示した機械圧縮比変更機構の作動を説明するための図である。
【図５】図２に示した内燃機関の概略平面図である。
【図６】図５に示した電気制御装置のＣＰＵが実行する機械圧縮比制御ルーチンを示したフローチャートである。
【図７】図５に示した電気制御装置のＣＰＵが実行する圧縮比増大フラグ設定ルーチンを示したフローチャートである。
【図８】図５に示した電気制御装置のＣＰＵが実行する高圧縮比要求判定ルーチンを示したフローチャートである。
【図９】図５に示した電気制御装置のＣＰＵが実行する圧縮比増大フラグ解除ルーチンを示したフローチャートである。
【図１０】図５に示した電気制御装置のＣＰＵが実行する触媒温度推定ルーチンを示したフローチャートである。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る制御装置のＣＰＵが実行するルーチンの一部を示したフローチャートである。
【符号の説明】
【０１５１】
１０…可変圧縮比内燃機関、１１…クランクケース、１１ａ…クランクシャフト、１３…シリンダブロック、１３ａ…シリンダ、１３ｂ…ピストン、１４…シリンダヘッド部、１４ｃ…排気ポート、１４ｇ…排気弁、１５…機械圧縮比変更機構、１５Ｍ…アクチュエータ（電動モータ）、１６…燃料噴射弁（インジェクタ）、２０…吸気系統、３０…排気系統、３１…エキゾーストマニホールド、３２…エキゾーストパイプ、３３…触媒、５０…電気制御装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気通路に触媒を有するとともに機械圧縮比を変更することができる可変圧縮比変更機構を有する内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、運転状態に応じて機械圧縮比を変更するための可変圧縮比変更機構を有する内燃機関が提案されている。このような可変圧縮比内燃機関は、例えば、以下の何れかの手法等に基づいて機械圧縮比を変更する。
（１）リンク機構を用いてピストンの移動量（ピストンが下死点位置から上死点位置にまで移動する際の移動距離）を変更させる（例えば、特許文献１を参照。）。
（２）クランクケースに対するシリンダブロックの傾斜角を変更させる。
（３）シリンダブロックをクランクケースに対してシリンダの軸線方向に移動させる（例えば、特許文献２及び特許文献３を参照。）。
（４）ピストンとクランク軸との距離を変更させる（例えば、特許文献４及び特許文献５を参照）。
【０００３】
従来の可変圧縮比内燃機関の制御装置の一つは、所定時間の経過毎に検出される運転状態パラメータ（エンジン回転数、負荷等）に基づいて目標機械圧縮比を決定し、目標機械圧縮比が決定された後、即座に目標機械圧縮比と実際の機械圧縮比とを一致させる処理を行うようになっている（特許文献５を参照。）。
【特許文献１】特開２００３−３２８７９４号公報
【特許文献２】特開２００３−２０６７７１号公報
【特許文献３】特開２００７−３０３４２３号公報
【特許文献４】特開平２−１６３４２９号公報
【特許文献５】特開２００４−２７８４１５号公報
【発明の開示】
【０００４】
ところで、機械圧縮比を一時的に増大させることにより、例えば、機関の加速性能等を向上させることが検討されている。しかしながら、発明者は、このような高圧縮比運転要求に応じて即座に機械圧縮比を変更するとエミッションが悪化する場合があることを見出した。以下、この点について述べる。
【０００５】
可変圧縮比内燃機関の排気通路には、通常の内燃機関と同様、排気浄化用の触媒装置（三元触媒、以下、単に「触媒」とも称呼する。）が配設されている。触媒は、その温度がその活性温度以上である場合、触媒に流入する排ガスを効率良く浄化することができる。換言すると、触媒の温度がその活性温度よりも低下している場合、触媒は十分な排ガス浄化性能を発揮することができない。
【０００６】
例えば、触媒の温度がその活性温度近傍であるとき、機関に対して機械圧縮比の増大が要求されたと仮定する。機械圧縮比が高い場合の排ガス温度は、機械圧縮比が低い場合の排ガス温度よりも低い。従って、触媒の温度がその活性温度近傍である場合、機関に対する要求に応じて機械圧縮比を即座に増大させると、触媒の温度がその活性温度よりも低下する。この結果、触媒が排ガスを効率良く浄化することができないという問題が生じる。
【０００７】
そこで、発明者は、機関に対して機械圧縮比の変更が要求された場合、機械圧縮比の変更によりエミッションが大幅に悪化することが予測されるときには機械圧縮比を変更させない方が、エミッションを良好にすることができるとの知見を得た。
【０００８】
一方、機関に対して機械圧縮比の変更が要求された場合に機械圧縮比を変更させないことは、ドライバビリティ低下の原因となる虞がある。そこで、発明者は、所定の条件が成立するときには機械圧縮比を一時的に増大することにより、エミッションの低下を抑えるとともにドライバビリティを良好にすることができるとの知見を得た。
【０００９】
本発明は、上記知見に基づいてなされたものである。即ち、本発明の目的は、機関に対して機械圧縮比を増大させる要求が発生した場合において、その要求にできる限り応えながらもエミッションを良好に維持することができる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【００１０】
より具体的に述べると、本発明の可変圧縮比内燃機関の制御装置は、
排気通路に配設されるとともに排ガス中の特定成分を浄化する触媒と、「ピストンが上死点位置にあるときの燃焼室容積」に対する「同ピストンが下死点位置にあるときの燃焼室容積」の比である「機械圧縮比」を指示に応じて変更し得る機械圧縮比変更機構と、を有する可変圧縮比内燃機関に適用される。
【００１１】
この制御装置は、
前記機関の運転状態を表す運転状態パラメータに基づいて基本機械圧縮比を決定する「基本機械圧縮比決定手段」と、
前記基本機械圧縮比を一時的に増大させる高圧縮比運転要求が発生しているか否かを前記運転状態パラメータに基づいて判定する「高圧縮比運転要求発生判定手段」と、
「前記高圧縮比運転要求が発生していない」と判定されているときに前記基本機械圧縮比を最終的な目標機械圧縮比として設定し、「前記高圧縮比運転要求が発生している」と判定されているときに前記基本機械圧縮比に「所定量」を加えた機械圧縮比である「増大後機械圧縮比」を最終的な目標機械圧縮比として設定する「目標機械圧縮比設定手段」と、
前記機関の実際の機械圧縮比が前記設定された最終的な目標機械圧縮比に一致するように前記機械圧縮比変更機構に指示を送出する「機械圧縮比制御手段」と、
を備える。
【００１２】
更に、前記「目標機械圧縮比設定手段」は、
前記最終的な目標機械圧縮比を前記基本機械圧縮比から前記増大後機械圧縮比に変更することにより実際の機械圧縮比を増大させた場合、前記触媒において浄化されることなく同触媒から排出される前記特定成分の増加量である「排気成分増加量」が所定の許容値よりも大きくなるか否かを推定する「排気状態推定手段」と、
前記高圧縮比運転要求が発生したと判定された場合に「前記排気成分増加量が前記許容値よりも大きくなる」と推定されるとき、前記最終的な目標機械圧縮比を「前記基本機械圧縮比又は同基本機械圧縮比と前記増大後機械圧縮比との間の機械圧縮比」に設定する「機械圧縮比増大抑制手段」と、
を備える。
【００１３】
上記構成によれば、機関に所定の高圧縮比運転要求が発生した場合、「機械圧縮比が基本機械圧縮比から増大後機械圧縮比へ変更されたときの触媒から排出される排ガス中の特定成分の増加量（即ち、排気成分増加量）が所定の許容値よりも「大きく」なる」と推定されるとき、機械圧縮比は「基本機械圧縮比」又は「基本機械圧縮比と増大後機械圧縮比との間の機械圧縮比」に設定される。即ち、この場合、機関に高圧縮比運転要求が発生したとしても機械圧縮比は増大後機械圧縮比にまでは増大させられない。換言すると、「排気成分増加量が所定の許容値「以下」になる」と推定される場合、機械圧縮比は「増大後機械圧縮比」に設定される。この結果、本発明の制御装置は、エミッションを良好に維持し、且つ、高圧縮比運転要求に出来るだけ応えることにより機関の性能を向上することができる。
【００１４】
ここで、「高圧縮比運転要求」としては、例えば、機関への加速要求、及び、フューエルカット以外においてエンジンブレーキ力を増大させるための機械圧縮比増大要求等が挙げられる。
「排ガス中の特定成分」とは、例えば、窒素酸化物（NOx）及び未燃物（HC，CO等）であって、排ガス清浄化の観点から排ガス中におけるその含有量を低減することが求められる物質である。
【００１５】
高圧縮比運転要求が発生した場合に基本機械圧縮比に加えられる「所定量」は、例えば、機関に要求される高圧縮比運転要求の大きさ等に基づいて決定することができる。また、高圧縮比運転要求の大きさは、例えば、アクセルペダル操作量の時間微分値、及び、筒内吸入空気量の時間微分値等の「機関の負荷の変化量（単位時間あたりの機関の負荷の増加量）」に基づいて決定することができる。
【００１６】
排気成分増加量の「許容値」は、例えば、機関に求められる排ガス浄化性能に基づいて決定することができる。また、「排気成分増加量が許容値よりも大きいか否か」は、高圧縮比運転要求発生時の触媒の温度に基づいて判定することができる。更に、「排気成分増加量が許容値よりも大きいか否か」は、機関の運転状態パラメータ（例えば、負荷、回転数、機械圧縮比及び触媒温度等）に基づいて排気成分の増加量を推定し、その推定された増加量に基づいて判定することができる。
【００１７】
この制御装置において、
前記高圧縮比運転要求発生判定手段は、
前記機関の発生トルクの単位時間あたりの変化量を第１所定量以上とすることを要求する「第１加速要求」が発生しているか否かを判定し、同第１加速要求が発生していると判定したとき前記高圧縮比運転要求が発生していると判定するように構成されることが好適である。
【００１８】
上述したように、機関に対する高圧縮比運転要求には、機関への加速要求、及び、エンジンブレーキ力増大のための機械圧縮比増大要求等が挙げられる。上記構成によれば、機関に対する高圧縮比運転要求の代表例である「加速要求」に対して本発明の制御装置を適用することができる。これにより、機関に加速要求が発生した場合、エミッションの悪化が予想されるときには機械圧縮比が増大されない（即ち、機械圧縮比の増大が禁止される）か又は機械圧縮比の増大量が小さくされる（即ち、機械圧縮比の増大が抑制される）。その結果、エミッションを良好に維持しながら機関の加速応答性を出来るだけ向上することができる。
【００１９】
ここで、機関の発生トルクの単位時間あたりの変化量の「第１所定量」は、機関のエミッションと機関の加速応答性能とを勘案した適値に設定することができる。
また、機関の発生トルクの単位時間あたりの変化量の大きさは、例えば、「アクセルペダル操作量の時間微分値」、及び、「筒内吸入空気量の時間微分値等の機関の負荷の変化量（単位時間あたりの機関の負荷の増加量）」に基づいて決定することができる。
【００２０】
このような制御装置において、
前記高圧縮比運転要求発生判定手段は、
「前記第１加速要求が発生した」と判定した場合において前記排気状態推定手段により「前記排気成分増加量が前記許容値よりも「大きく」なる」と推定されたとき、「同第１加速要求が消滅したと判定した時点から第１所定時間以内」において前記機関の発生トルクを増大させる要求である「第２加速要求」が発生したか否かを判定するように構成され、
前記目標機械圧縮比設定手段は、
前記「第２加速要求が発生した」と判定されたとき「前記最終的な目標機械圧縮比を前記増大後機械圧縮比に設定する」ように構成されることが好適である。
【００２１】
前述したように、「排気成分増加量が所定の許容値よりも「大きく」なる」と推定される場合、機関に加速要求が発生したとしても機械圧縮比の増大は禁止又は抑制される。しかしながら、機関に第１回目の加速要求（第１加速要求）が発生した後の所定時間以内において更に第２回目の加速要求（第２加速要求）が発生した場合、機関に対する加速要求が非常に強いと考えられる。
【００２２】
そこで、上記構成によれば、機関に加速要求（第１加速要求）が発生したときに「排気成分増加量が所定の許容値よりも大きくなる」と判定されたために機械圧縮比の増大が禁止又は抑制され、その後、加速要求が消滅したと判定された時点から所定時間（第１所定時間）以内に更なる加速要求（第２加速要求）が発生した場合、機械圧縮比は増大後機械圧縮比にまで増大させられる。この結果、機関に対する加速要求が非常に強いと考えられるときには機械圧縮比が増大させられるから、機関の出力トルクを応答性良く増大させることができる。従って、運転者の強い加速要求に適切に対応し得る内燃機関を提供することができる。
【００２３】
ここで、「第２加速要求」は、例えば、以下のように決定することができる。即ち、第１加速要求が消滅した時点でのアクセルペダル位置を基準位置とし、この基準位置に対してアクセルペダル位置が所定量だけ増加した場合、「第２加速要求」発生したと判定することができる。なお、このときの「所定量」は、機関に求められる応答性能等に応じて決定することができる。
また、「第２加速要求」は、「第１加速要求」と同様、機関の発生トルクの単位時間あたりの変化量に基づいて決定することもできる。この場合、「第２加速要求」は「第１加速要求」と同じでもよく、相違してもよい。
【００２４】
更に、このような制御装置において、
前記排気状態推定手段は、
前記触媒の温度が所定の温度よりも低いとき、前記排気成分増加量が前記許容値よりも大きくなると判定するように構成される。
【００２５】
前述したように、機械圧縮比が増大させられた場合、排気温度が低下するのに伴って触媒の温度は低下する。しかしながら、機械圧縮比が増大させられる時点での触媒温度がその活性温度に対して十分に高い場合、機械圧縮比の増大により触媒温度が低下しても触媒の排ガス浄化性能を要求される範囲内に維持することができる。
【００２６】
そこで、上記排気状態推定手段は、前記触媒の温度が所定の温度よりも低いとき前記排気成分増加量が前記許容値よりも大きくなると判定する。換言すると、「触媒の温度が所定の許容温度以上であれば排気成分増加量が許容値以下である」と判定される。これにより、触媒の温度が所定の許容温度以上であるとき、制御装置は、機関に対する高圧縮比運転要求に応じて機械圧縮比を直ちに増大させる。この結果、エミッションの悪化を招くことなく機関への高圧縮比運転要求にできる限り応えることができる。
【００２７】
ここで、触媒の「許容温度」は、触媒の活性温度よりも高い温度であり、高圧縮比運転を実行した場合にも触媒温度が活性温度以下とならないと推定できる温度に設定することが好ましい。
【００２８】
更に、このような制御装置において、
前記目標機械圧縮比設定手段は、
前記増大後機械圧縮比を前記最終的な目標機械圧縮比として設定した時点以降において、
（Ａ）同時点から第２所定時間が経過したか否か、
（Ｂ）前記機関の発生トルクの単位時間あたりの変化量を前記第１所定量よりも小さい第２所定量以下とする定常走行要求が発生したか否か、
（Ｃ）前記機関を搭載した車両の速度の単位時間あたりの変化量が所定の速度変化量閾値以下となったか否か、及び、
（Ｄ）前記機関を搭載した車両の制動装置が操作されたか否か、
からなる高圧縮比運転停止条件のうちの少なくとも一つが成立したか否かを判定する停止条件判定手段と、
前記停止条件判定手段により前記高圧縮比運転停止条件のうちの少なくとも一つが成立したと判定された場合、前記最終的な目標機械圧縮比を「前記基本機械圧縮比」又は「同基本機械圧縮比と前記増大後機械圧縮比との間の機械圧縮比」に設定する機械圧縮比復帰手段と、
を含むように構成される。
【００２９】
上述したように、高圧縮比運転が実行されている期間、触媒の温度は低下する。従って、高圧縮比運転が長時間に亘って実行された場合、触媒の温度がその許容温度以下となりエミッションが悪化する虞がある。
そこで、上記構成によれば、所定の高圧縮比運転停止条件のうちの少なくとも一つが成立したと判定された場合、最終的な機械圧縮比は増大後機械圧縮比から「基本機械圧縮比」又は「同基本機械圧縮比と前記増大後機械圧縮比との間の機械圧縮比」へと減少させられる。これにより、高圧縮比運転を必要な期間にのみ実行することができ、エミッション及び燃費を良好にすることができる。
【００３０】
ここで、「高圧縮比運転停止条件」に含まれる「第２所定時間」、「発生トルク変化量の第２所定量」及び「速度変化量閾値」は、本発明の内燃機関に求められる排ガス浄化性能等を勘案した適値に決定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明による可変圧縮比内燃機関の制御装置の各実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３２】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る制御装置（以下、「第１制御装置」とも称呼する。）が適用される可変圧縮比内燃機関１０の概略断面図である。
【００３３】
この機関１０は、多気筒（直列４気筒）・ピストン往復動型・火花点火式・ガソリン内燃機関である。また、この機関１０は機械圧縮比を変更するための機械圧縮比変更機構１５を備えている。なお、図１は特定の気筒の断面を示しているが、他の気筒も同様な構成を備えている。
【００３４】
機関１０は、クランクケース１１、オイルパン１２、シリンダブロック１３及びシリンダヘッド部１４を含んでいる。
クランクケース１１は、クランクシャフト１１ａを回転可能に支持している。オイルパン１２は、クランクケース１１の下方（下部）においてクランクケース１１に固定されている。オイルパン１２は、クランクケース１１とともに、クランクシャフト１１ａ及び潤滑油等を収容する空間を形成している。
【００３５】
シリンダブロック１３は、クランクケース１１の上方に配置されている。シリンダブロック１３は、中空円筒状のシリンダ（シリンダボア）１３ａを複数個（４気筒分）備えている。ピストン１３ｂは略円筒形であり、シリンダ１３ａに収容されている。ピストン１３ｂは、コネクティングロッド１３ｃによってクランクシャフト１１ａに連結されている。シリンダブロック１３は、後述するように、クランクケース１１に対してシリンダ１３ａの軸線ＣＣ方向（以下、「上下方向」とも称呼する。）に移動することにより、機関１０の機械圧縮比を変更するようになっている。なお、機械圧縮比は、「ピストン１３ｂが上死点（圧縮上死点）位置にあるときの燃焼室容積に対するピストン１３ｂが下死点（吸気下死点）位置にあるときの燃焼室容積の比」として定義される。
【００３６】
シリンダヘッド部１４は、シリンダブロック１３の上方に配置され、シリンダブロック１３に固定されている。シリンダヘッド部１４には、燃焼室の上面を形成するシリンダヘッド下面１４ａ、燃焼室に連通する吸気ポート１４ｂ、及び、燃焼室に連通する排気ポート１４ｃが形成されている。
【００３７】
更に、シリンダヘッド部１４は、吸気ポート１４ｂを開閉する吸気弁１４ｄ、吸気弁１４ｄを駆動するインンテークカムを備えるインテークカムシャフト１４ｅ、可変吸気タイミング装置１４ｆ、排気ポート１４ｃを開閉する排気弁１４ｇ、排気弁１４ｇを駆動するエキゾーストカムを備えるエキゾーストカムシャフト１４ｈ、点火プラグ１４ｉ及びイグニッションコイルを含むイグナイタ１４ｊ等を収容している。イグナイタ１４ｊは、後述する電気制御装置からの点火指示信号に応答して燃焼室内に露呈した点火プラグ１４ｉの火花発生部に点火用の火花を発生させるようになっている。シリンダヘッド部１４の上部には、ヘッドカバー１４ｋが固定されている。
【００３８】
可変吸気タイミング装置１４ｆは、例えば、特開２００７−３０３４２３号公報（上記特許文献３）等に記載されているように周知の装置である。可変吸気タイミング装置１４ｆは、図示しない作動油供給制御弁及び図示しない油圧ポンプを備え、これらによって作動油が給排されることにより、インテークカムシャフト１４ｅに対するインテークカムの位相を所望の量だけ進角及び遅角させることができる。
【００３９】
機関１０は機械圧縮比を変更するための機械圧縮比変更機構１５を備えている。この機械圧縮比変更機構１５は、例えば、特開２００３−２０６７７１号公報（上記特許文献２）、特開２００７−３０３４２３号公報（上記特許文献３）、特開２００７−３２１５８９号公報及び特開２００４−２１８５２２号公報等に開示された機構と同様の周知の機構である。以下、図１乃至図４を参照しながら簡単に説明する。
【００４０】
機械圧縮比変更機構１５は、ケース側軸受形成部１５ａと、ブロック側軸受形成部１５ｂと、軸状駆動部１５ｃと、を含んでいる。ケース側軸受形成部１５ａは、図２に示したように、複数の第１軸受形成部１５ａ１と複数の第２軸受形成部１５ａ２とにより構成される。第１軸受形成部１５ａ１のそれぞれは、クランクケース１１の左右の縦壁部に形成されている。第１軸受形成部１５ａ１のそれぞれは、半円形の凹部を形成している。互いに隣接する第１軸受形成部１５ａ１の間には、縦壁部を貫通する縦長孔１５ａ３が形成されている。
【００４１】
第２軸受形成部１５ａ２のそれぞれは、第１軸受形成部１５ａ１が形成する半円形の凹部と同径の半円形の凹部を備えている。第２軸受形成部１５ａ２のそれぞれは、第１軸受形成部１５ａ１の半円形の凹部と第２軸受形成部１５ａ２の半円形の凹部とが互いに対向するように、第１軸受形成部１５ａ１のそれぞれにボルトにより固定されるキャップである。
【００４２】
複数の第１軸受形成部１５ａ１及び複数第２軸受形成部１５ａ２は、図１に示した円柱状の軸受孔（カム収納孔）Ｈ１を複数形成する。複数の軸受孔Ｈ１の中心軸は一つの直線上に配列される。その軸受孔Ｈ１の軸線は、クランクケース１１の上部にシリンダブロック１３が配置された状態において、複数のシリンダ１３ａの配列方向に平行な方向に延びる。
【００４３】
ブロック側軸受形成部１５ｂのそれぞれは、図１乃至図３に示したように、略直方体であり、円柱状の軸受孔Ｈ２を備える部材である。ブロック側軸受形成部１５ｂは、クランクケース１１の上部にシリンダブロック１３が配置された状態において、クランクケース１１の縦壁部に形成された縦長孔１５ａ３内に収容される。ブロック側軸受形成部１５ｂは、シリンダブロック１３の左右の側壁部にボルト固定される。このような構成により、軸受孔Ｈ１及び軸受孔Ｈ２は、シリンダ１３ａの配列方向に沿って交互に配列される。
【００４４】
縦長孔１５ａ３のシリンダ軸線ＣＣ方向の長さは、ブロック側軸受形成部１５ｂのシリンダ軸線ＣＣ方向の長さより長く設定されている。これにより、ブロック側軸受形成部１５ｂは、シリンダブロック１３と一体的となってクランクケース１１に対してシリンダ軸線ＣＣ方向に移動可能となっている。
【００４５】
総てのブロック側軸受形成部１５ｂがシリンダブロック１３に固定されたとき、ブロック側軸受形成部１５ｂのそれぞれが備える軸受孔Ｈ２の中心軸は一つの直線上に配列される。その軸受孔Ｈ２の軸線は、複数のシリンダ１３ａの配列方向に平行な方向に延びている。シリンダブロック１３の左の側壁部に形成される軸受孔Ｈ２の軸線とシリンダブロック１３の右の側壁部に形成される軸受孔Ｈ２の軸線との距離は、クランクケース１１の左側に形成される軸受孔Ｈ１の軸線とクランクケース１１の右側に形成される軸受孔Ｈ１の軸線との距離と同一である。
【００４６】
一方、軸状駆動部１５ｃは、軸受孔Ｈ１及び軸受孔Ｈ２に挿通される。軸状駆動部１５ｃは、図２及び軸状駆動部１５ｃの断面図である図４に示したように、小径の軸部１５ｃ１と、固定円筒部１５ｃ２と、回転円筒部１５ｃ３と、を備えている。
【００４７】
固定円筒部１５ｃ２は、軸部１５ｃ１の中心軸に対して偏心した状態にて軸部１５ｃ１に固定されている。固定円筒部１５ｃ２は、軸部１５ｃ１よりも大径であって且つ軸受孔Ｈ１と同一径の正円形のカムプロフィールを備えた円筒状部材である。固定円筒部１５ｃ２は、クランクケース１１のケース側軸受形成部１５ａに設けられた軸受孔Ｈ１に収容される。固定円筒部１５ｃ２は、その中心軸回りに軸受孔Ｈ１の壁面に当接しながら回転する。
【００４８】
回転円筒部１５ｃ３は、軸部１５ｃ１の中心軸に対して偏心した状態で軸部１５ｃ１に回転可能に取り付けられている。回転円筒部１５ｃ３は、軸部１５ｃ１及び固定円筒部１５ｃ２よりも大径であって軸受孔Ｈ２と同一径の正円形のカムプロフィールを備えた円筒状部材である。回転円筒部１５ｃ３は、シリンダブロック１３に固定されたブロック側軸受形成部１５ｂに設けられた軸受孔Ｈ２に収容される。回転円筒部１５ｃ３は、軸受孔Ｈ２の壁面に当接しながら回転する。なお、左右一対の軸状駆動部１５ｃ、左右の軸受孔Ｈ１及び左右の軸受孔Ｈ２は、複数のシリンダ軸線ＣＣを通る平面に関して互いに鏡像の関係を有している。
【００４９】
更に、軸状駆動部１５ｃのそれぞれは、図２に示したように、その軸線方向中央位置近傍にギア１５ｃ４を備えている。ギア１５ｃ４は、軸部１５ｃ１の中心軸に対して偏心し、且つ、固定円筒部１５ｃ２（従って、軸受孔Ｈ１）と同軸となるように軸部１５ｃ１に固定されている。即ち、ギア１５ｃ４の回転中心軸は固定円筒部１５ｃ２の中心軸と一致している。一対のギア１５ｃ４のそれぞれには、図示しない一対のウォームギアのそれぞれが噛合している。そのウォームギアはクランクケース１１に固定された図示しない単一のモータ（図５に示したモータ１５Ｍを参照。）の出力軸に取り付けられている。一対のウォームギアは、互いに逆方向に回転する螺旋溝を有している。従って、一対の軸状駆動部１５ｃは、モータを回転させたとき、各固定円筒部１５ｃ２の中心軸周りに互いに逆方向に回転するようになっている。
【００５０】
図４は、クランクケース１１及びシリンダブロック１３の前面Ｐｆ側からみて右側に位置する軸状駆動部１５ｃの動きを概念的に示した図である。例えば、図４の（Ａ）に示したように、固定円筒部１５ｃ２の中心ｃ２、軸部１５ｃ１の中心ｃ１及び回転円筒部１５ｃ３の中心ｃ３が、この順に同一直線上に位置している場合、クランクケース１１（軸受孔Ｈ１の中心）とシリンダブロック１３（軸受孔Ｈ２の中心）との距離Ｄは距離Ｄ１となって、最大の距離となる。従って、ピストン１３ｂが上死点位置にあるときの燃焼室の容積は大きくなる。この結果、内燃機関１０の機械圧縮比は低く（小さく）なる。
【００５１】
図４の（Ａ）に示した状態からモータが駆動されることにより固定円筒部１５ｃ２及び軸部１５ｃ１が固定円筒部１５ｃ２の中心軸周りに回転すると、図４の（Ｂ）に示した状態となる。このとき、前記距離Ｄは距離Ｄ２となる。更に、図４の（Ｂ）に示した状態からモータが同一回転方向に駆動されることにより固定円筒部１５ｃ２及び軸部１５ｃ１が固定円筒部１５ｃ２の中心軸周りに回転すると、図４の（Ｃ）に示した状態となる。このとき、前記距離Ｄは距離Ｄ３となる。距離Ｄ３は距離Ｄ２よりも小さく、距離Ｄ２は距離Ｄ１よりも小さい。従って、図４の（Ｂ）に示した状態にあるときの機械圧縮比は図４の（Ａ）に示した状態にあるときの機械圧縮比よりも高く（大きく）なる。図４の（Ｃ）に示した状態にあるときの機械圧縮比は図４の（Ｂ）に示した状態にあるときの機械圧縮比よりも高く（大きく）なる。
【００５２】
このような構造を備える機械圧縮比変更機構１５は、後述する電気制御装置からの電動モータ１５Ｍ（機械圧縮比変更機構のアクチュエータ）への駆動信号に応じて、シリンダブロック１３とクランクケース１１との距離を変更し、機関１０の機械圧縮比を変更するようになっている。
【００５３】
機関１０は、図１に示したように、燃料噴射弁（インジェクタ）１６を備えている。燃料噴射弁１６は、インテークマニホールド２１の枝部に固定されている。燃料噴射弁１６は燃料噴射指示信号に応答して、その噴射指示信号に含まれる指示噴射量の燃料を吸気ポート１４ｂ内に噴射するようになっている。図５に示したように、燃料噴射弁１６は各気筒毎に設けられている。
【００５４】
機関１０は、図５に示したように、燃焼室にガソリン混合気を供給するための吸気系統２０と、燃焼室からの排ガスを外部に放出するための排気系統３０と、を含んでいる。
【００５５】
吸気系統２０は、前述したインテークマニホールド２１、吸気管（吸気ダクト）２２、エアフィルタ２３、スロットル弁２４及びスロットル弁アクチュエータ２４ａを備えている。
インテークマニホールド２１は、複数の枝部２１ａとサージタンク２１ｂとからなっている。各枝部２１ａの一端は各吸気ポート１４ｂに接続され、各枝部２１ａの他端はサージタンク２１ｂに接続されている。吸気管２２はサージタンク２１ｂに接続されている。インテークマニホールド２１及び吸気管２２は、各吸気ポート１４ｂとともに吸気通路を構成している。エアフィルタ２３は吸気管２２の端部に設けられている。スロットル弁２４は吸気管２２に回動可能に設けられ、回動することにより吸気管２２が形成する吸気通路の開口断面積を変更するようになっている。スロットル弁アクチュエータ（スロットル弁駆動手段）２４ａは、ＤＣモータからなり、電気制御装置５０からの指示信号に応答してスロットル弁２４を回転駆動するようになっている。
【００５６】
排気系統３０は、エキゾーストマニホールド３１、エキゾーストパイプ（排気管）３２及び触媒３３を備えている。
エキゾーストマニホールド３１は、各排気ポート１４ｃに接続された複数の枝部３１ａと、それらの枝部３１ａが集合した集合部３１ｂと、を備えている。エキゾーストパイプ３２は、エキゾーストマニホールド３１の集合部３１ｂに接続されている。エキゾーストマニホールド３１及びエキゾーストパイプ３２は、各排気ポート１４ｃとともに排気経路を構成している。なお、本明細書において、エキゾーストマニホールド３１の集合部３１ｂとエキゾーストパイプ３２とが形成する排ガスを通過させるための経路を、便宜上「排気通路」とも称呼する。
【００５７】
触媒３３は、ジルコニア等のセラミックからなる担持体に「触媒物質である貴金属（白金及びロジウム等）」及び「セリア（CeO2）等の酸素吸蔵物質」を担持する三元触媒である。触媒３３は、その貴金属の温度が活性温度以上である場合（即ち、触媒が活性化している場合）、機関１０から排出され且つ触媒３３に流入する未燃物（HC，CO等）と窒素酸化物（NOx）との酸化還元反応を促進する。従って、触媒３３が活性化していて且つ機関の排ガスの空燃比（即ち、触媒３３に流入するガスの空燃比）が理論空燃比であるとき、触媒３３は排ガス中の未燃物及び窒素酸化物を同時に高い浄化率にて浄化することができる。上記貴金属の活性温度は触媒３３の活性温度（許容温度）とも称呼され、例えば６００℃程度である。
【００５８】
更に、第１制御装置は、図５に示したように、熱線式エアフローメータ４１、機関回転速度センサ４２、ストロークセンサ４３、上流側空燃比センサ４４、下流側空燃比センサ４５、アクセル開度センサ４６、ブレーキスイッチ４７、水温センサ４８及び触媒温度センサ４９を備えている。また、第１制御装置は、機関１０を搭載した車両の速度ＳＰＤを表す信号を出力する車速センサ（図示省略）、及び、スロットル弁２４の開度を検知しスロットル弁開度ＴＡを表す信号を出力するスロットルポジションセンサ（図示省略）を備えている。
【００５９】
エアフローメータ４１は、吸気管２２内を流れる吸入空気の質量流量を検出し、その質量流量（機関１０の単位時間あたりの吸入空気量）Gaを表す信号を出力するようになっている。
【００６０】
機関回転速度センサ４２は、インテークカムシャフトが５°回転する毎に幅狭のパルスを有するとともにインテークカムシャフトが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なっている。機関回転速度センサ４２から出力される信号は電気制御装置５０により機関回転速度NEを表す信号に変換されるようになっている。更に、電気制御装置５０は、機関回転速度センサ４２及び図示しないカムポジションセンサからの信号に基いて、機関１０のクランク角度（絶対クランク角）を取得するようになっている。
【００６１】
ストロークセンサ４３は、クランクケース１１（例えば、クランクケース１１の上端）とシリンダブロック１３（例えば、シリンダブロック１３の下端）との距離を計測し、その距離ＳＴを表す信号を出力するようになっている。電気制御装置５０は、距離ＳＴに基づいて機関１０の実際の機械圧縮比εｍactを取得することができる。
【００６２】
上流側空燃比センサ４４は、エキゾーストマニホールド３１の集合部３１ｂと触媒３３との間の位置においてエキゾーストマニホールド３１及びエキゾーストパイプ３２の何れか（即ち、排気通路）に配設されている。上流側空燃比センサ４４は、上流側空燃比センサ４４が配設された排気通路内の部位を流れる排ガス（被検出ガス）の空燃比に応じた出力値を出力するようになっている。より具体的に述べると、上流側空燃比センサ４４は限界電流式の酸素濃度センサである。上流側空燃比センサ４４は、被検出ガスの空燃比Ａ／Ｆが大きくなる（リーンとなる）ほど増大する出力値Vabyfsを出力するようになっている。電気制御装置５０は、この出力値Vabyfsに基づいて検出空燃比abyfsを取得するようになっている。
【００６３】
下流側空燃比センサ４５は、触媒３３の下流においてエキゾーストパイプ３２（主通路部）に配設されている。より詳細には、下流側空燃比センサ４５は、触媒３３の下流におけるエキゾーストパイプ３２に配設されている。下流側空燃比センサ４５は、下流側空燃比センサ４５が配設された排気通路内の部位を流れる排ガス（即ち、触媒３３から流出した排ガスである被検出ガス）の空燃比に応じた出力値Voxsを出力するようになっている。
【００６４】
より具体的に述べると、下流側空燃比センサ４５は起電力式（濃淡電池式）の酸素濃度センサである。従って、下流側空燃比センサ４５は、酸素濃度センサとも称呼される。下流側空燃比センサ４５は、被検出ガスの空燃比が理論空燃比よりも大きくリーン側の空燃比であるときに略０．１（Ｖ）、被検出ガスの空燃比が理論空燃比よりも大きくリッチ側の空燃比であるときに略０．９（Ｖ）、空燃比が理論空燃比のときは０．５（Ｖ）（＝Vstoich）の電圧を出力するようになっている。更に、下流側空燃比センサ４５は、被検出ガスの空燃比が理論空燃比近傍の空燃比であるとき、被検出ガスの空燃比がリッチからリーンに変化するに従って急激に減少する（略０．９（Ｖ）から略０．１（Ｖ）に向けて変化する）電圧を出力するようになっている。
【００６５】
アクセル開度センサ４６は、運転者によって操作されるアクセルペダルＡｐの操作量を検出し、アクセルペダルＡｐの操作量Accpを表す信号を出力するようになっている。
ブレーキスイッチ４７は、ブレーキペダルＢｐが操作されたとき（制動操作があったとき）オン信号（Ｈｉ信号）を出力し、ブレーキペダルＢｐが操作されていないとき（制動操作がないとき）オフ信号（Ｌｏ信号）を出力するようになっている。
水温センサ４８は、機関１０の冷却水の温度を検出し、冷却水温THWを表す信号を出力するようになっている。
触媒温度センサ４９は、触媒３３の温度を検出し、触媒温度TCSを表す信号を出力するようになっている。
【００６６】
電気制御装置５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、電源が投入された状態でデータを格納するとともに格納したデータを電源が遮断されている間も保持するバックアップＲＡＭ、並びに、ＡＤコンバータを含むインターフェース等からなる周知のマイクロコンピュータである。
【００６７】
電気制御装置５０のインターフェースは、前記センサ４１〜４９と接続され、ＣＰＵにセンサ４１〜４９からの信号を供給するようになっている。更に、電気制御装置５０のインターフェースは、ＣＰＵの指示に応じて、可変吸気タイミング装置１４ｆ、各気筒のイグナイタ１４ｊ、各気筒の燃料噴射弁１６、スロットル弁アクチュエータ２４ａ及び機械圧縮比変更機構１５の電動モータ１５Ｍ等に指示信号及び／又は駆動信号等を送出するようになっている。
【００６８】
次に、上述のように構成された第１制御装置の作動について説明する。
【００６９】
（制御の概要）
第１制御装置は、機関の運転状態を表す運転状態パラメータ（例えば、後述する筒内吸入空気量Mc及び機関回転速度NE）に基づいて基本目標機械圧縮比εmtgtbを決定する。基本目標機械圧縮比εmtgtbは、単に「基本機械圧縮比」とも称呼される。通常運転時、この基本目標機械圧縮比εmtgtbが最終的な目標機械圧縮比εmtgtに設定される。第１制御装置は、実際の機械圧縮比εmactが「設定された目標機械圧縮比εmtgt」に一致するように機械圧縮比変更機構１５の電動モータ１５Ｍに指示を与える。
【００７０】
一方、第１制御装置は、機関に所定の高圧縮比運転要求が発生したとき、以下の条件１及び条件２の何れかが成立した場合、最終的な目標機械圧縮比εmtgtを「基本目標機械圧縮比εmtgtbに所定量を加えた機械圧縮比（増大後機械圧縮比）」又は「基本機械圧縮比と増大後機械圧縮比との間の機械圧縮比」に設定する。そして、第１制御装置は、実際の機械圧縮比εmactが設定された最終的な目標機械圧縮比に一致するように機械圧縮比変更機構１５の電動モータ１５Ｍに指示を与える。なお、以下では、最終的な目標機械圧縮比εmtgtが増大後機械圧縮比に設定されている状態における運転を「高圧縮比運転」と称呼する。
【００７１】
（条件１）目標機械圧縮比を増大後機械圧縮比に設定することにより実際の機械圧縮比を増大させる場合における「触媒から排出される特定成分の増加量（排気成分増加量）」が所定の許容値以下であると推定されるとき。
（条件２）上記条件１が成立しない場合、上記高圧縮比運転要求が消滅したと判定された時点から所定時間以内において所定の更なる（別の、第２の）高圧縮比運転要求が発生したとき。
【００７２】
上述したように、機械圧縮比が高い場合の排ガス温度は、機械圧縮比が低い場合の排ガス温度よりも低い。そのため、高圧縮比運転が実行されると触媒３３の温度は低下する。そこで、第１制御装置は、上記条件１が成立するか否かを判定し、条件１が成立するときに高圧縮比運転を実行する。これにより、エミッションを良好に維持することができる。
【００７３】
更に、第１制御装置は、上記条件１が成立しない場合であっても、上記条件２が成立するときには高圧縮比運転を実行する。これにより、機関に対する高圧縮比運転要求が非常に強いと考えられるときには高圧縮比運転が実行される。従って、エミッションを出来るだけ良好に維持しながらも高圧縮比運転が真に必要とされる場合に高圧縮比運転が実行されるので、機関の応答性を十分に高めることができる。
【００７４】
（実際の作動）
以下、第１制御装置の実際の作動について説明する。
第１制御装置の電気制御装置５０のＣＰＵは、図６乃至図１０にフローチャートにより示した各ルーチンを所定時間の経過毎に繰り返し実行するようになっている。
【００７５】
より具体的に述べると、ＣＰＵは所定のタイミングにて図６のステップ６００から処理を開始してステップ６１０に進み、筒内吸入空気量Mc及び機関回転速度NEに対する基本目標機械圧縮比εmtgtbの関係を予め定めた基本目標機械圧縮比テーブルMapεmtgtb（Mc，NE）に現時点における筒内吸入空気量Mcと機関回転速度NEとを適用することにより、現時点における基本目標機械圧縮比εmtgtbを決定する。
【００７６】
次いで、ＣＰＵはステップ６２０に進んで、圧縮比増大フラグＸＵＰの値が「１」であるか否かを判定する。圧縮比増大フラグＸＵＰは、その値が「０」であるとき、機関１０の運転状態が上述した高圧縮比運転を実行すべきでない状態であることを示す。一方、圧縮比増大フラグＸＵＰは、その値が「１」であるとき、機関１０の運転状態が高圧縮比運転を実行すべきである状態であることを示す。更に、圧縮比増大フラグＸＵＰの値は、図示しないイグニッション・キー・スイッチがオフからオンに変更されたときに実行されるイニシャルルーチンにおいて「０」に設定されるようになっている。
【００７７】
いま、機関１０は定常運転を行っており、機関１０に高圧縮比運転要求が発生していないと仮定する。この仮定に従えば、現時点では機関１０の運転状態は高圧縮比運転を実行すべきでない状態であるから、圧縮比増大フラグＸＵＰの値は「０」である。従って、ＣＰＵはステップ６２０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ６３０に進んでステップ６１０にて決定された基本目標機械圧縮比εmtgtbを目標機械圧縮比εmtgtに設定する。次いで、ＣＰＵはステップ６４０に進んで実際の機械圧縮比εmactが目標機械圧縮比εmtgtに一致するように機械圧縮比変更機構１５の電動モータ１５Ｍに指示信号を送出する。その後、ＣＰＵはステップ６９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【００７８】
更に、ＣＰＵは、所定のタイミングにて図７のステップ７００から処理を開始してステップ７１０に進んで、加速要求フラグＸＡＣＣの値が「１」であるか否かを判定する。加速要求フラグＸＡＣＣは、その値が「０」であるとき、機関１０にその発生トルクの単位時間あたりの変化量を所定量以上とすることを要求する加速要求（即ち、高圧縮比運転要求）が発生していないことを示す。一方、加速要求フラグＸＡＣＣは、その値が「１」であるとき、同加速要求が発生していることを示す。加速要求フラグＸＡＣＣの値は、後述する図８に示した高圧縮比要求判定ルーチンのステップ８２０のみにおいて「１」に設定される。このステップ８２０は、加速要求が発生しているときにのみ実行されるようになっている。更に、加速要求フラグＸＡＣＣの値は、上述したイニシャルルーチンにおいて「０」に設定されるようになっている。
【００７９】
上述の仮定に従えば、機関１０は定常運転を行っているから、加速要求フラグＸＡＣＣの値は「０」である。従って、ＣＰＵは、ステップ７１０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ７９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。
【００８０】
更に、ＣＰＵは、所定のタイミングにて図８のステップ８００から処理を開始してステップ８１０に進み、アクセル開度センサ４６により検出されるアクセルペダル操作量の時間微分値ΔAccpが所定のアクセルペダル操作量の時間微分閾値ΔAccpth以上であるか否かを判定する。
ここで、アクセルペダル操作量の時間微分閾値ΔAccpthは、アクセルペダル操作量の時間微分値ΔAccpがアクセルペダル操作量の時間微分閾値ΔAccpth以上となったときに機関１０に上記加速要求が発生していると判定できる値に設定されている。
【００８１】
上述の仮定に従えば、機関１０は定常運転を行っているから、アクセルペダル操作量の時間微分値ΔAccpは実質的にゼロであり、アクセルペダル操作量の時間微分閾値ΔAccpthよりも小さい。従って、ＣＰＵは、ステップ８１０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ８９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。この結果、加速要求フラグＸＡＣＣの値を「１」に設定するステップ８２０の処理は行われない。よって、加速要求フラグＸＡＣＣの値は「０」に維持される。
【００８２】
更に、ＣＰＵは、所定のタイミングにて図９のステップ９００から処理を開始してステップ９１０に進み、圧縮比増大フラグＸＵＰの値が「１」であるか否かを判定する。現時点では、上述したように、圧縮比増大フラグＸＵＰの値は「０」である。従って、ＣＰＵは、ステップ９１０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ９９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。
【００８３】
更に、ＣＰＵは、所定のタイミングにて図１０のステップ１０００から処理を開始してステップ１０１０に進み、筒内吸入空気量Mc、機関回転速度NE及び実際の機械圧縮比εmactに対する排気温度Texの関係を予め定めた排気温度テーブルMapTex（Mc，NE，εmact）に現時点における筒内吸入空気量Mc、機関回転速度NE及び実際の機械圧縮比εmactを適用することにより、現時点における排気温度Texを取得（推定）する。
【００８４】
次いで、ＣＰＵは、ステップ１０２０に進んで下記の（１）式に従って触媒温度TempCを更新・取得（推定）する。（１）式においてαは０よりも大きく１よりも小さい所定の定数、TempC（k）は更新される前の触媒温度TempC、TempC（k+1）は更新後の触媒温度TempCである。
TempC（k+1）＝α・TempC＋（1−α）・Tex ・・・（１）
ＣＰＵは、上記（１）式に従って触媒温度TempCを更新・取得（推定）した後、ステップ１０９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【００８５】
以上に説明したように、機関１０が定常運転を行っている場合、加速要求フラグＸＡＣＣの値は「０」に維持される。更に、圧縮比増大フラグＸＵＰの値も「０」に維持されるから、実際の機械圧縮比εmactが、基本目標機械圧縮比テーブルMapεmtgtb（Mc，NE）に基づいて求められる基本目標機械圧縮比εmtgtbに一致させられる。
【００８６】
この状態において、アクセルペダル操作量の時間微分値ΔAccpがアクセルペダル操作量の時間微分閾値ΔAccpth以上となる加速要求が機関１０に発生したと仮定する。このような状態は、例えば、機関１０を搭載した車両が他の車両等の追い越しを図るとき、及び、停止状態から急発進するとき等において発生する。
【００８７】
上述の仮定に従えば、ＣＰＵは図８のステップ８００からステップ８１０に進んだとき、そのステップ８１０にて「Ｙｅｓ」と判定する。そして、ＣＰＵはステップ８２０に進んで加速要求フラグＸＡＣＣの値を「１」に設定する。次いで、ＣＰＵはステップ８３０に進んで現時点でのアクセルペダル開度Accpをアクセルペダル基準開度Accp0として格納し、ステップ８４０に進んで加速要求消滅後経過時間タイマT1（以下、「タイマT1」とも称呼する。）の値を「０」に設定する。その後、ＣＰＵはステップ８９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【００８８】
上記加速要求（ΔAccp≧ΔAccpth）が継続して発生している場合、ＣＰＵは図８のルーチンを実行する毎に、ステップ８３０にてその時点でのアクセルペダル開度Accpをアクセルペダル基準開度Accp0として格納することを繰り返す。同様に、ＣＰＵは、ステップ８４０にてタイマT1をゼロに設定することを繰り返す。即ち、上記加速要求（ΔAccp≧ΔAccpth）が継続している期間、ＣＰＵは図８のルーチンを実行する毎にアクセルペダル基準開度Accp0をその時点でのアクセルペダル開度Accpに更新し、タイマT1をゼロに更新する。
【００８９】
この状態（加速要求フラグＸＡＣＣの値が「１」に設定された状態）において、ＣＰＵが図７のステップ７００から処理を開始してステップ７１０に進むと、ＣＰＵはそのステップ７１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ７２０に進む。
そして、ＣＰＵは、以下の条件１及び条件２の何れかが成立したか否かを判定し、それらの条件の何れかが成立したときに圧縮比増大フラグＸＵＰの値を「１」に設定することにより、高圧縮比運転を実施する。
【００９０】
（条件１）目標機械圧縮比を増大後機械圧縮比に設定することにより実際の機械圧縮比を増大させたと仮定した場合における触媒から排出される「特定成分の増加量（排気成分増加量）」が所定の許容値以下であると推定される場合。具体的には、図１０のルーチンにより推定される触媒温度TempCが、所定の触媒閾値温度TempCth以上である場合。
（条件２）上記高圧縮比運転要求が消滅したと判定された時点から所定時間以内において所定の更なる高圧縮比運転要求が発生したとき。具体的には、上記タイマT1が所定の加速要求消滅後経過閾値時間T1th（以下、「閾値時間T1th」とも称呼する。）よりも小さい期間において、アクセルペダル開度Accpと加速要求消滅時のアクセルペダル開度（アクセルペダル基準開度Accp0）との差（以下、「アクセルペダル踏み増し量」とも称呼する。）が所定値DAよりも大きくなったとき。
以下、ステップ７２０以降の処理について、場合を分けて説明する。
【００９１】
−条件１が成立する場合−
ＣＰＵは、図７のステップ７２０に進んだとき、そのステップ７２０にて触媒３３の温度TempCが触媒閾値温度TempCth以上であるか否かを判定する。条件１が成立する場合、このステップ７２０の判定条件は成立している。従って、ＣＰＵはそのステップ７２０にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ７３０に進んで圧縮比増大フラグＸＵＰの値を「１」に設定する。次いで、ＣＰＵはステップ７９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【００９２】
この状態（圧縮比増大フラグＸＵＰの値が「１」に設定された状態）において、ＣＰＵが図６のステップ６００から処理を開始し、ステップ６１０を経由してステップ６２０に進むと、ＣＰＵはそのステップ６２０にて「Ｙｅｓ」と判定する。その後、ＣＰＵはステップ６５０以降に進み、高圧縮比運転を実行する。具体的には、ＣＰＵは、そのステップ６５０において「ステップ６１０にて決定されている基本目標機械圧縮比εmtgtbに所定量Δεmを加えた値」を、最終的な目標機械圧縮比εmtgtとして設定する。
【００９３】
次いで、ＣＰＵはステップ６６０に進み、前記ステップ６５０にて決定された目標機械圧縮比εmtgtが最大機械圧縮比εmMax以上であるか否かを判定する。目標機械圧縮比εmtgtが最大機械圧縮比εmMaxよりも小さい場合、ＣＰＵはステップ６６０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ６４０に直接進んで実際の機械圧縮比εmactが目標機械圧縮比εmtgtに一致するように機械圧縮比変更機構１５の電動モータ１５Ｍに指示信号を送出する。その後、ＣＰＵはステップ６９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【００９４】
これに対し、ステップ６５０にて設定された目標機械圧縮比εmtgtが最大機械圧縮比εmMax以上である場合、ＣＰＵはステップ６６０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ６７０に進み、目標機械圧縮比εmtgtに最大機械圧縮比εmMaxを設定する。次いで、ＣＰＵはステップ６４０に進んで実際の機械圧縮比εmactが目標機械圧縮比εmtgtに一致するように機械圧縮比変更機構１５の電動モータ１５Ｍに指示信号を送出する。その後、ＣＰＵはステップ６９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
このように、ステップ６６０及びステップ６７０の処理により、目標機械圧縮比εmtgtは最大機械圧縮比εmMaxよりも大きくならないように制御される。
【００９５】
以上に説明したように、上記条件１が成立する場合、圧縮比増大フラグＸＵＰの値が「１」に設定され、高圧縮比運転が実行される。
【００９６】
−条件２が成立する場合−
この場合においても、条件１が成立していると、ＣＰＵは図７のステップ７２０を経由してステップ７３０に進む。従って、圧縮比増大フラグＸＵＰの値が「１」に設定されるから、上述したように高圧縮比運転が実行される。
【００９７】
一方、条件１が成立していない場合、ＣＰＵは図７のステップ７２０に進んだとき、そのステップ７２０にて「Ｎｏ」と判定してステップ７４０に進む。
【００９８】
ＣＰＵはステップ７４０にて、下記の（２）式に従ってタイマT1を更新・決定する。（２）式において、T1（k+1）はステップ７４０の今回の処理により更新されるタイマT1を表し、T1（k）はステップ７４０の今回の処理により更新される直前のタイマT1を表す。即ち、ＣＰＵは、今回の処理によりタイマT1を加速要求消滅後経過時間タイマ増分ΔT1（以下、「タイマ増分ΔT1」とも称呼する。）だけ増大する。
T1（k＋1）＝T1（k）＋ΔT1 ・・・（２）
次いで、ＣＰＵはステップ７５０に進み、タイマT1が閾値時間T1thよりも小さいか否かを判定する。
【００９９】
上述したように、上記加速要求（ΔAccp≧ΔAccpth）が継続している期間、ＣＰＵは図８のルーチンを実行する毎にタイマT1をゼロに更新している。従って、上記加速要求が継続している期間、ステップ７４０の処理が実行されたとしても、タイマT1は閾値時間T1th以上にならない。このため、ＣＰＵはステップ７５０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ７６０に進む。
【０１００】
ＣＰＵは、ステップ７６０にて、アクセルペダル踏み増し量（Accp−Accp0）が所定値DAよりも大きいか否かを判定する。上述したように、上記加速要求（ΔAccp≧ΔAccpth）が継続している期間、ＣＰＵは図８のルーチンを実行する毎にアクセルペダル基準開度Accp0をその時点でのアクセルペダル開度Accpに更新している。従って、上記加速要求が発生している期間、アクセルペダル踏み増し量（Accp−Accp0）は所定値DAよりも大きくならない。このため、ＣＰＵはステップ７６０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ７９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。この結果、後述するステップ７３０の処理が実行されないので、圧縮比増大フラグＸＵＰの値は「０」に維持される。従って、高圧縮比運転は実行されない。
【０１０１】
この状態において、上記加速要求が消滅すると（即ち、アクセルペダル操作量の時間微分値ΔAccpがアクセルペダル操作量の時間微分閾値ΔAccpthよりも小さくなると）、アクセルペダル基準開度Accp0がその加速要求消滅時でのアクセルペダル開度Accpに維持され、且つ、タイマT1はゼロに更新されなくなる。
【０１０２】
この結果、ステップ７５０の処理が繰り返し実行されることによりタイマT1の値は次第に増大する。そして、タイマT1の値が閾値時間T1thに到達する前の時点にて、運転者がアクセルペダルＡｐを踏み込むことによりアクセルペダル踏み増し量（Accp−Accp0）が所定値DAよりも大きくなると、ＣＰＵはステップ７５０及びステップ７６０の両ステップにて「Ｙｅｓ」と判定する。この場合、ＣＰＵはステップ７３０に進み、そのステップ７３０にて圧縮比増大フラグＸＵＰの値を「１」に設定する。その後、ＣＰＵはステップ７９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。このような状態は、例えば、上記加速要求に対して高圧縮比運転が実行されなかったことに起因して機関１０の出力トルクが不足し、運転者が機関１０に更なる加速を要求した場合（アクセルペダルＡｐを更に踏み込んだ場合）等において発生する。
【０１０３】
この状態（圧縮比増大フラグＸＵＰの値が「１」に設定された状態）において、ＣＰＵが図６のルーチンを実行すると、上記条件１が成立する場合と同様、図６のステップ６５０乃至ステップ６７０を経てステップ６４０の処理がなされる。この結果、高圧縮比運転が実行される。
【０１０４】
一方、タイマT1が閾値時間T1thに到達するまでの期間において、アクセルペダル踏み増し量（Accp−Accp0）が所定値DAよりも大きくならなかった場合、ＣＰＵはステップ７５０にて「Ｎｏ」と判定してステップ７７０に進む。そして、ＣＰＵは、ステップ７７０にて加速要求フラグＸＡＣＣの値を「０」に設定し、ステップ７８０に進んでタイマT1の値をゼロに設定する。その後、ＣＰＵは、ステップ７９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。この場合、圧縮比増大フラグＸＵＰの値は「０」に維持されているから、高圧縮比運転は実行されない。
【０１０５】
また、このとき、加速要求フラグＸＡＣＣの値が「０」に設定される。従って、これ以降の期間において加速要求フラグＸＡＣＣが再び「１」に設定されるまでは、ＣＰＵが図７のルーチンを実行した場合、ＣＰＵはそのステップ７００からステップ７１０に進んで「Ｎｏ」と判定し、ステップ７９５に直接進んで本ルーチンを終了するようになる。
【０１０６】
更に、上記条件１及び条件２の何れが成立する場合においても、ＣＰＵは図９のルーチンを所定の時間の経過毎に繰り返し実行する。具体的には、ＣＰＵは、所定のタイミングにて図９のステップ９００から処理を開始してステップ９１０に進んで、圧縮比増大フラグＸＵＰの値が「１」であるか否かを判定する。
【０１０７】
現時点が、条件１及び条件２の何れかが成立して圧縮比増大フラグＸＵＰの値が「０」から「１」に変化した直後であると仮定する。このとき、圧縮比増大フラグＸＵＰの値は「１」であるから、ＣＰＵはステップ９１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ９２０に進む。そして、ＣＰＵは、以下の条件Ａ乃至条件Ｄの何れかが成立するか否かを判定し、それらの条件の何れかが成立したとき、圧縮比増大フラグＸＵＰの値を「０」に設定する。この結果、高圧縮比運転が停止される。なお、以下では、後述する条件Ａ乃至条件Ｄを「高圧縮比運転停止条件」とも称呼する。
【０１０８】
（条件Ａ）機関１０に定常走行要求が発生した場合。具体的には、「アクセルペダル操作量の時間微分値ΔAccpの絶対値」が所定値δ1よりも小さくなった場合。
（条件Ｂ）機関１０を搭載した車両の速度の変化が所定値よりも小さくなった場合。具体的には、「同速度の単位時間あたりの変化量ΔSPDの絶対値」が所定値δ2よりも小さくなった場合。
（条件Ｃ）機関１０を搭載した車両の制動装置が操作された場合。具体的には、ブレーキペダルＢｐが操作されることにより、ブレーキスイッチ４７からの出力信号がオフ信号からオン信号に変化した場合。
（条件Ｄ）圧縮比増大フラグＸＵＰの値が「０」から「１」に変化した時点から所定時間が経過した場合。具体的には、下記の高圧縮比運転継続時間タイマT2（以下、「タイマT2」とも称呼する。）が所定の高圧縮比運転継続閾値時間T2th（以下、「閾値時間T2th」とも称呼する。）以上となった場合。
以下、ステップ９２０以降の処理について、場合を分けて説明する。
【０１０９】
−条件Ａ乃至条件Ｃの何れかが成立する場合−
ＣＰＵは、図９のステップ９２０に進んだとき、そのステップ９２０にて、現時点が圧縮比増大フラグＸＵＰの値が「０」から「１」に変化した直後であるか否かを判定する。上述の仮定に従えば、ＣＰＵはステップ９２０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ９３０に進み、タイマT2にゼロを設定してステップ９４０に進む。
【０１１０】
ＣＰＵは、ステップ９４０にて下記の（３）式に従ってタイマT2を更新・決定する。（３）式において、T2（k+1）はステップ９４０の今回の処理により更新されるタイマT2を表し、T2（k）はステップ９４０の今回の処理により更新される直前のタイマT2を表す。即ち、ＣＰＵは、今回の処理によりタイマT2を高圧縮比運転継続時間タイマ増分ΔT2（以下、「タイマ増分ΔT2」とも称呼する。）だけ増大する。
T2（k＋1）＝T2（k）＋ΔT2 ・・・（３）
【０１１１】
次いで、ＣＰＵはステップ９５０に進み、タイマT2が閾値時間T2th以上であるか否かを判定する。現時点はタイマT2がゼロに設定された直後であるから、タイマT2はゼロからタイマ増分ΔT2だけ増大された値となる。従って、タイマT2は閾値時間T2thよりも小さいから、ＣＰＵはステップ９５０にて「Ｎｏ」と判定してステップ９６０に進む。
【０１１２】
ＣＰＵは、そのステップ９６０にて「アクセルペダル操作量の時間微分値ΔAccpの絶対値」が所定値δ1よりも小さいか否か、「機関１０を搭載した車両の速度の単位時間あたりの変化量ΔSPDの絶対値」が所定値δ2よりも小さいか否か、及び、「ブレーキスイッチ４７からの出力信号」がオン信号であるか否かのうちの少なくとも一つが成立するか否かを判定する。上述の条件Ａ乃至条件Ｃの何れかが成立する場合、ＣＰＵは、そのステップ９６０にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ９８０に進んで圧縮比増大フラグＸＵＰの値を「０」に設定する。その後、ＣＰＵはステップ９９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１１３】
この状態（圧縮比増大フラグＸＵＰの値が「０」に設定された状態）において、ＣＰＵが図６のステップ６００から処理を開始すると、ＣＰＵはステップ６１０乃至ステップ６４０へと進む。従って、基本目標機械圧縮比εmtgtbが最終的な目標機械圧縮比εmtgtに設定され、実際の機械圧縮比εmactが最終的な目標機械圧縮比εmtgtに一致するように電動モータ１５Ｍに指示信号が送出される。
従って、上述の条件Ａ乃至条件Ｃの何れかが成立する場合、圧縮比増大フラグＸＵＰの値が「０」に設定され、高圧縮比運転が停止される。
【０１１４】
−条件Ｄが成立する場合−
一方、ステップ９６０にて上述の条件Ａ乃至条件Ｃの何れも成立しない場合、ＣＰＵはそのステップ９６０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ９９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。この場合、圧縮比増大フラグＸＵＰの値は「１」に維持されるから、高圧縮比運転は継続する。
【０１１５】
上述の条件Ａ乃至条件Ｃの何れも成立しない状態が継続すると、図９のステップ９４０の処理が繰り返し実行されるから、タイマT2はしだいに増大して閾値時間T2thに到達する（即ち、条件Ｄが成立する）。このとき、ＣＰＵが図９のステップ９５０に進むと、ＣＰＵはそのステップ９５０にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ９７０に進んでタイマT2に「０」を設定する。次いで、ＣＰＵはステップ９８０に進んで圧縮比増大フラグＸＵＰの値を「０」に設定する。その後、ＣＰＵはステップ９９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１１６】
この状態（圧縮比増大フラグＸＵＰの値が「０」に設定された状態）において、ＣＰＵが図６のルーチンを実行すると、上述の条件Ａ乃至条件Ｃが成立する場合と同様、実際の機械圧縮比εmactが目標機械圧縮比εmtgtに一致するように電動モータ１５Ｍに指示信号が送出される。
従って、上述の条件Ｄが成立する場合、圧縮比増大フラグＸＵＰの値が「０」に設定され、高圧縮比運転が停止される。
なお、第１制御装置は、上述の条件Ａ乃至条件Ｄのうちの少なくとも一つ以上の条件を「高圧縮比運転停止条件」と判定するように構成されてもよい。
【０１１７】
以上、説明したように、第１制御装置は、
機関１０の運転状態を表す運転状態パラメータ（例えば、機関回転数NE、筒内吸入空気量Mc及びアクセルペダル操作量Accp）に基づいて基本機械圧縮比εmtgtbを決定する基本機械圧縮比決定手段（図６のステップ６１０を参照。）と、
基本目標機械圧縮比εmtgtbを一時的に増大させる高圧縮比運転要求が発生しているか否かを前記運転状態パラメータに基づいて判定する高圧縮比運転要求発生判定手段（図８のステップ８１０を参照。）と、
前記高圧縮比運転要求が発生していないと判定されているときに基本目標機械圧縮比εmtgtbを最終的な目標機械圧縮比εmtgtとして設定し、前記高圧縮比運転要求が発生していると判定されているときに基本目標機械圧縮比εmtgtbに所定量Δεmを加えた機械圧縮比である増大後機械圧縮比（εmtgtb＋Δεm）を最終的な目標機械圧縮比εmtgtとして設定する目標機械圧縮比設定手段（図６のルーチンを参照。）と、
機関１０の実際の機械圧縮比が前記設定された最終的な目標機械圧縮比εmtgtに一致するように機械圧縮比変更機構１５に指示を送出する機械圧縮比制御手段（図６のステップ６４０を参照。）と、
を備える。
【０１１８】
そして、前記目標機械圧縮比設定手段は、
最終的な目標機械圧縮比εmtgtを基本目標機械圧縮比εmtgtbから増大後機械圧縮比（εmtgtb＋Δεm）に変更することにより実際の機械圧縮比を増大させた場合に触媒３３において浄化されることなく触媒３３から排出される特定成分の増加量である排気成分増加量が所定の許容値よりも大きくなるか否かを推定する排気状態推定手段（図７のステップ７２０を参照。）と、
前記高圧縮比運転要求が発生したと判定された場合（図７のステップ７１０にて「Ｙｅｓ」と判定された場合）に前記排気成分増加量が前記許容値よりも大きくなると推定されるとき（図７のステップ７２０にて「Ｎｏ」と判定されるとき）、最終的な目標機械圧縮比εmtgtを基本目標機械圧縮比εmtgtbに設定する機械圧縮比増大抑制手段（図６のルーチンを参照。）と、
を含む。
【０１１９】
更に、第１制御装置において、
前記高圧縮比運転要求発生判定手段は、
前記機関の発生トルクの単位時間あたりの変化量を第１所定量以上とすることを要求する第１加速要求が発生しているか否かを判定し、同第１加速要求が発生していると判定したとき前記高圧縮比運転要求が発生していると判定する（図８のステップ８１０にて「Ｙｅｓ」と判定する）ように構成される。
【０１２０】
また、第１制御装置は、排気成分増加量が所定の許容値よりも大きくなると推定されるとき、最終的な目標機械圧縮比εmtgtを目標機械圧縮比εmtgtに設定する。しかしながら、本発明の制御装置は、この場合、最終的な目標機械圧縮比εmtgtを「基本目標機械圧縮比εmtgtbと増大後機械圧縮比との間の機械圧縮比（即ち、εmtgtb＜εmtgt＜（εmtgtb＋Δεm）となる機械圧縮比）」に設定するように構成してもよい。
【０１２１】
従って、第１制御装置は、機関１０に高圧縮比運転要求（本実施形態においては、機関に対する高圧縮比運転要求の代表例である第１加速要求）が発生した場合であっても、排気成分増加量が過度に大きくなると推定されるとき、機械圧縮比の増大を禁止又は抑制する。これにより、エミッションを良好に維持することができる。
【０１２２】
更に、第１制御装置において、
前記高圧縮比運転要求発生判定手段は、
前記第１加速要求が発生したと判定した場合（図７のステップ７１０にて「Ｙｅｓ」と判定された場合）において、前記排気状態推定手段により前記排気成分増加量が前記許容値よりも大きくなると推定されたとき（図７のステップ７２０にて「Ｎｏ」と判定されたとき）、同第１加速要求が消滅したと判定した時点から第１所定時間T1th以内において機関１０の発生トルクを増大させる要求である第２加速要求が発生したか否かを判定するように構成され（図７のステップ７４０乃至ステップ７８０を参照。）、
前記目標機械圧縮比設定手段は、
前記第２加速要求が発生したと判定されたとき（図７のステップ７６０にて「Ｙｅｓ」と判定されたとき）増大後機械圧縮比（εmtgtb＋Δεm）を最終的な目標機械圧縮比εmtgtとして設定するように構成される（図６のルーチンを参照。）。
【０１２３】
従って、第１制御装置は、機関１０に高圧縮比運転要求（本実施形態においては、加速要求）が発生した場合において排気成分増加量が過度に大きくなると判定されたとき、その高圧縮比運転要求が発生した時点においては機械圧縮比の増大を禁止又は抑制する。しかしながら、上記高圧縮比運転が消滅したと判定された時点から所定時間（第１所定時間T1th）以内の期間において更なる高圧縮比運転要求が発生した場合、機械圧縮比は増大後機械圧縮比（εmtgtb＋Δεm）にまで増大させられる。これにより、機関１０に対する加速要求が非常に強いと考えられるときには機関１０の出力トルクを応答性良く増大させることができる。
【０１２４】
更に、第１制御装置において、
前記排気状態推定手段は、
前記触媒の温度が所定の温度以上よりも低いとき、前記排気成分増加量が前記許容値よりも大きくなると判定するように構成される（図７のステップ７２０を参照。）。
【０１２５】
前述したように、機械圧縮比が増大させられる時点での触媒温度がその活性温度に対して十分に高い場合、機械圧縮比の増大により触媒温度が低下しても触媒の排ガス浄化性能を要求される範囲内に維持することができる。従って、第１制御装置は、触媒の温度が所定の許容温度以上であるとき、機関１０に対する高圧縮比運転要求に応じて機械圧縮比を増大させる。これにより、第１制御装置は、機関１０への高圧縮比運転要求にできる限り応えながらもエミッションを良好に維持することができる。
【０１２６】
更に、第１制御装置において、
前記目標機械圧縮比設定手段は、
増大後機械圧縮比（εmtgtb＋Δεm）を最終的な目標機械圧縮比εmtgtとして設定した時点以降において、同時点から第２所定時間T2thが経過したか否か（図９のステップ９５０を参照。）、機関１０の発生トルクの単位時間あたりの変化量を前記第１所定量よりも小さい第２所定量以下とする定常走行要求が発生したか否か（図９のステップ９６０における「｜ΔAccp｜＜δ1」を参照。）、機関１０を搭載した車両の速度の単位時間あたりの変化量が所定の速度変化量閾値以下となったか否か（図９のステップ９６０における「｜ΔSPD｜＜δ2」を参照。）、及び、機関１０を搭載した車両の制動装置が操作されたか否か（図９のステップ９６０における「ブレーキスイッチ オン」を参照。）からなる高圧縮比運転停止条件のうちの少なくとも一つが成立したか否かを判定する停止条件判定手段（図９のルーチンを参照。）と、
前記停止条件判定手段により前記高圧縮比運転停止条件のうちの少なくとも一つが成立したと判定された場合（図９のステップ９５０及びステップ９６０の何れかにおいて「Ｙｅｓ」と判定された場合）に最終的な目標機械圧縮比εmtgtを「基本目標機械圧縮比εmtgtb」又は「基本目標機械圧縮比εmtgtbと増大後機械圧縮比（εmtgtb＋Δεm）との間の機械圧縮比」に設定する機械圧縮比復帰手段（図９のステップ９８０及び図６のルーチンを参照。）と、
を含むように構成される。
【０１２７】
従って、第１制御装置は、所定の高圧縮比運転停止条件のうちの少なくとも一つが成立したと判定した場合、高圧縮比運転を直ちに停止する。これにより、高圧縮比運転を必要な期間にのみ実行することができ、エミッション及び燃費を良好にすることができる。
【０１２８】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る制御装置（以下、「第２制御装置」とも称呼する。）について説明する。第２制御装置は、そのＣＰＵが図７の分岐点Ａ、分岐点Ｂ及び分岐点Ｃの間の処理に代わる図１１にフローチャートにより示した処理を実行する点においてのみ、第１制御装置と相違している。従って、以下、この相違点を中心として説明を加える。
【０１２９】
第２制御装置のＣＰＵは、「図７の分岐点Ａ、分岐点Ｂ及び分岐点Ｃの間の処理を図１１にフローチャートにより示した処理に置換して得られる圧縮比増大フラグ設定ルーチン」を所定の時間毎に繰り返し実行するようになっている。第２制御装置の具体的な作動について、以下に記載する。
【０１３０】
第２制御装置のＣＰＵは、第１制御装置と同様、図６乃至図１０の処理を所定の時間毎に繰り返し実行している。
ここで、機関１０が定常運転を行っている場合（即ち、圧縮比増大フラグＸＵＰの値が「０」である場合）に図６のルーチンが実行されたと仮定する。
この仮定に従えば、第１制御装置と同様、ＣＰＵは図６のステップ６２０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ６３０に進んでステップ６１０にて決定された基本目標機械圧縮比εmtgtbを目標機械圧縮比εmtgtに設定する。次いで、ＣＰＵはステップ６４０に進んで、実際の機械圧縮比εmactが目標機械圧縮比εmtgtに一致するように機械圧縮比変更機構１５の電動モータ１５Ｍに指示信号を送出する。その後、ＣＰＵはステップ６９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１３１】
更に、この定常運転がなされている機関１０に対してアクセルペダル操作量の時間微分値ΔAccpがアクセルペダル操作量の時間微分閾値ΔAccpth以上となる加速要求が発生し、この加速要求が所定時間継続した後に同加速要求が消滅した（即ち、アクセルペダル操作量の時間微分値ΔAccpがアクセルペダル操作量の時間微分閾値ΔAccpthよりも小さくなった）ときに図７のルーチンが実行されたと仮定する。
【０１３２】
このとき、ＣＰＵは図７のステップ７００から処理を開始してステップ７１０に進み、そのステップ７１０にて「Ｙｅｓ」と判定する。次いで、ＣＰＵは分岐点Ａを経由して図１１のステップ１１１０に進み、図６のステップ６１０にて設定された「現時点の基本目標機械圧縮比εmtgtb」を機械圧縮比εmとして格納し、ステップ１１２０に進む。ＣＰＵはそのステップ１１２０にて、筒内吸入空気量Mc、機関回転速度NE、機械圧縮比εm及び触媒温度TempCに対する排気中の窒素酸化物（NOx）の量の関係を予め定めた窒素酸化物量推定関数f（Mc，NE，εm，TempC）に現時点における筒内吸入空気量Mc、機関回転速度NE、触媒温度TempC、及び、ステップ１１１０にて格納した機械圧縮比εmを適用することにより、「現時点における排気中の窒素酸化物の量」を取得（推定）し、取得した値を第１窒素酸化物量NOxbeforeに格納する。
【０１３３】
次いで、ＣＰＵはステップ１１３０に進んで上述の基本目標機械圧縮比εmtgtbに所定量Δεmを加えた値（即ち、増大後機械圧縮比）を機械圧縮比εmとして格納し、ステップ１１４０に進む。即ち、ＣＰＵはステップ１１３０において、現時点での運転状態パラメータに基づいて決定される基本目標機械圧縮比εmtgtbに所定量Δεmを加えた値を仮想的に準備し、この値を機械圧縮比εmに設定する。ＣＰＵはそのステップ１１４０にて、上記ステップ１１２０と同様に、窒素酸化物量推定関数f（Mc，NE，εm，TempC）に現時点における筒内吸入空気量Mc、機関回転速度NE、触媒温度TempC、及び、ステップ１１３０にて格納した機械圧縮比εmを適用することにより、「機械圧縮比を所定量Δεmだけ増大させた場合の排気中の窒素酸化物の量」を取得（推定）し、取得した値を第２窒素酸化物量NOxafterに格納する。
【０１３４】
そして、ＣＰＵはステップ１１５０に進み、第２窒素酸化物量NOxafterと第１窒素酸化物量NOxbeforeとの差（即ち、排気成分増加量）が窒素酸化物増大閾値量NOxth（以下、「閾値量NOxth」とも称呼する。）以下であるか否かを判定する。この差が閾値量NOxth以下である場合、ＣＰＵはそのステップ１１５０にて「Ｙｅｓ」と判定し、分岐点Ｃを経由して図７のステップ７３０に進んで圧縮比増大フラグＸＵＰを「１」に設定する。その後、ＣＰＵは図７のステップ７９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
この状態（圧縮比増大フラグＸＵＰが「１」の状態）にて図６のルーチンが実行された場合、上述の第１制御装置と同様、高圧縮比運転が実行される。
【０１３５】
一方、図１１のステップ１１５０にて、第２窒素酸化物量NOxafterと第１窒素酸化物量NOxbeforeとの差（即ち、排気成分増加量）が閾値量NOxthよりも大きい場合、ＣＰＵはそのステップ１１５０にて「Ｎｏ」と判定し、分岐点Ｂを経由して図７のステップ７４０に進む。
その後、ＣＰＵは、第１実施形態と同様、図７のステップ７４０乃至ステップ７８０において「上記加速要求が消滅した時点から閾値時間T1th以内にアクセルペダル踏み増し量が所定値DAよりも大きくなるか否か」を判定する。
【０１３６】
具体的には、閾値時間T1th以内においてアクセルペダル踏み増し量が所定値DAよりも大きくなる場合、ＣＰＵは図７のステップ７６０にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ７３０に進んで圧縮比増大フラグＸＵＰの値を「１」に設定する。その後、ＣＰＵは、ステップ７９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
この状態（圧縮比増大フラグＸＵＰが「１」の状態）にて図６のルーチンが実行された場合、上述の第１制御装置と同様、高圧縮比運転が実行される。
【０１３７】
一方、アクセルペダル踏み増し量が所定値DA以下である場合、ＣＰＵは図７のステップ７６０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ７９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。
この場合、圧縮比増大フラグＸＵＰは「０」であるから、高圧縮比運転は実行されない。
【０１３８】
また、上記加速要求が消滅した時点から閾値時間T1thが経過するまでの期間においてアクセルペダル踏み増し量が所定値DAよりも大きくならなかった場合、ＣＰＵは図７のステップ７５０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ７７０及びステップ７８０を経由してステップ７９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。この場合においても圧縮比増大フラグＸＵＰは「０」であるから、高圧縮比運転は実行されない。
なお、第２制御装置は第１制御装置と同様の処理にて高圧縮比運転を停止する。
【０１３９】
以上に説明したように、第２制御装置は、
最終的な目標機械圧縮比εmtgtを基本目標機械圧縮比εmtgtbから増大後機械圧縮比（εmtgtb＋Δεm）に変更することにより実際の機械圧縮比を増大させた場合、触媒３３において浄化されることなく触媒３３から排出される特定成分（NOx）の増加量である排気成分増加量（NOxafter−NOxbefore）が所定の許容値ΔNOxthよりも大きくなるか否かを推定する排気状態推定手段（図１１のステップ１１１０乃至ステップ１１５０を参照。）を備える。
【０１４０】
また、第２制御装置は、第１制御装置と同様、排気成分増加量（NOxafter−NOxbefore）が所定の許容値ΔNOxthよりも大きくなると推定されるとき、最終的な目標機械圧縮比εmtgtを「基本目標機械圧縮比εmtgtbと増大後機械圧縮比との間の機械圧縮比（即ち、εmtgtb＜εmtgt＜（εmtgtb＋Δεm）となる機械圧縮比）」に設定するように構成してもよい。
【０１４１】
従って、第２制御装置は、第１制御装置と同様、機関に高圧縮比運転要求（本実施形態においては、機関に対する高圧縮比運転要求の代表例である加速要求）が発生した場合であっても、排気成分増加量が過度に大きくなると推定されるとき、機械圧縮比の増大を禁止又は抑制する。更に、第２制御装置は、この排気成分増加量をより直接的に評価することができる。これにより、第２制御装置は、エミッションを良好に維持しつつ、機関の応答性能を必要以上に低下させないように制御することができる。
【０１４２】
上述の第２制御装置は、その排気状態判定手段において、「現時点における排気中の窒素酸化物の量（NOxbefore）」と「機械圧縮比を所定量Δεmだけ増大させた場合の排気中の窒素酸化物の量（NOxafter）」との差（NOxafter−NOxbefore）を排気成分増加量（以下、便宜上、「排気成分増加量（NOx）」とも称呼する。）とし、この排気成分増加量（NOx）が所定の許容値NOxthよりも大きいか否かを判定する。
しかしながら、これに代え、排気成分増加量を「排気中の炭化水素（HC）の量」或いは「排気中の一酸化炭素（CO）の量」に基づいて評価してもよい。
【０１４３】
具体的には、第２制御装置は、筒内吸入空気量Mc、機関回転速度NE、機械圧縮比εm及び触媒温度TempCに対する「排気中の炭化水素（HC）の量」の関係を予め定めた炭化水素量推定関数g（Mc，NE，εm，TempC）に基づいて「現時点における排気中の炭化水素の量（HCbefore）」及び「機械圧縮比を所定量Δεmだけ増大させた場合の排気中の炭化水素の量（HCafter）」を取得（推定）し、これらの差（HCafter−HCbefore）が所定の許容値HCthよりも大きいか否かを判定するように構成されてもよい。なお、以下では、便宜上、上述した「炭化水素量の差」を「排気成分増加量（HC）」とも称呼する。
【０１４４】
また、第２制御装置は、筒内吸入空気量Mc、機関回転速度NE、機械圧縮比εm及び触媒温度TempCに対する「排気中の一酸化炭素（CO）の量」の関係を予め定めた一酸化炭素量推定関数h（Mc，NE，εm，TempC）に基づいて「現時点における排気中の一酸化炭素の量（CObefore）」及び「機械圧縮比を所定量Δεmだけ増大させた場合の排気中の一酸化炭素の量（COafter）」を取得（推定）し、これらの差（COafter−CObefore）が所定の許容値COthよりも大きいか否かを判定するように構成されてもよい。なお、以下では、便宜上、上述した「一酸化炭素量の差」を「排気成分増加量（CO）」とも称呼する。
【０１４５】
更に、第２制御装置は、上述した排気成分増加量（NOx）、排気成分増加量（HC）及び排気成分増加量（CO）の全て（以下、便宜上、「三種の増加量」とも称呼する。）を取得（推定）し、それらのうちの少なくとも一つが所定の許容値よりも大きいか否かを判定するように構成されてもよい。また、第２制御装置は、三種の増加量のうちの少なくとも二つが各許容値よりも大きいか否かを判定するように構成されてもよく、それらの全てが各許容値よりも大きいか否かを判定するように構成されてもよい。
【０１４６】
以上、説明したように、本発明の各実施形態によれば、機関１０に対して機械圧縮比の変更が要求された場合において、機械圧縮比変更の要求にできる限り応えながらもエミッションを良好に維持することができる。
【０１４７】
本発明は上記各実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。
例えば、上記各実施形態においては、高圧縮比運転が実行される際の機械圧縮比の増大量として「Δεm（定数）」を採用した。これに代え、機械圧縮比の増大量として、機関１０に加速要求が発生した時点での機関の運動状態パラメータ（アクセルペダル操作量、スロットル弁開度及び充填率等）に基づき決定される「変数」を採用してもよい。
【０１４８】
また、上記各実施形態においては、高圧縮比運転の停止条件を複数例示している。しかしながら、高圧縮比運転の停止条件は上述の例に限られず、機関への高圧縮比運転要求が消滅又は低下したと判断できる情報の何れを用いてもよい。
更に、上記各実施形態においては、触媒３３の温度を排気温Texに基づいて推定している（図１０を参照。）。これに代え、例えば、触媒温度センサ４９によって触媒３３の温度TempCを直接検知してもよい。
更に、上記各実施形態において、タイマ増分ΔT1及びタイマ増分ΔT2は「定数」であったが、機関の運転状態パラメータ等に基づいて決定される「変数」としてもよい。
【０１４９】
また、上記各実施形態においては、機械圧縮比変更機構として図１乃至図４に示す機構を採用している。しかしながら、機械圧縮比変更機構として、例えば、上述した特許文献１乃至特許文献５に記載されている機構を採用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１５０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る制御装置が適用される可変圧縮比内燃機関の概略断面図である。
【図２】図２に示した内燃機関の機械圧縮比変更機構を示す同機関の分解斜視図である。
【図３】図２に示した内燃機関のシリンダブロックの斜視図である。
【図４】図２に示した機械圧縮比変更機構の作動を説明するための図である。
【図５】図２に示した内燃機関の概略平面図である。
【図６】図５に示した電気制御装置のＣＰＵが実行する機械圧縮比制御ルーチンを示したフローチャートである。
【図７】図５に示した電気制御装置のＣＰＵが実行する圧縮比増大フラグ設定ルーチンを示したフローチャートである。
【図８】図５に示した電気制御装置のＣＰＵが実行する高圧縮比要求判定ルーチンを示したフローチャートである。
【図９】図５に示した電気制御装置のＣＰＵが実行する圧縮比増大フラグ解除ルーチンを示したフローチャートである。
【図１０】図５に示した電気制御装置のＣＰＵが実行する触媒温度推定ルーチンを示したフローチャートである。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る制御装置のＣＰＵが実行するルーチンの一部を示したフローチャートである。
【符号の説明】
【０１５１】
１０…可変圧縮比内燃機関、１１…クランクケース、１１ａ…クランクシャフト、１３…シリンダブロック、１３ａ…シリンダ、１３ｂ…ピストン、１４…シリンダヘッド部、１４ｃ…排気ポート、１４ｇ…排気弁、１５…機械圧縮比変更機構、１５Ｍ…アクチュエータ（電動モータ）、１６…燃料噴射弁（インジェクタ）、２０…吸気系統、３０…排気系統、３１…エキゾーストマニホールド、３２…エキゾーストパイプ、３３…触媒、５０…電気制御装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路に配設されるとともに排ガス中の特定成分を浄化する触媒と、ピストンが上死点位置にあるときの燃焼室容積に対する同ピストンが下死点位置にあるときの燃焼室容積の比である機械圧縮比を指示に応じて変更し得る機械圧縮比変更機構と、を有する可変圧縮比内燃機関に適用され、
前記機関の運転状態を表す運転状態パラメータに基づいて基本機械圧縮比を決定する基本機械圧縮比決定手段と、
前記基本機械圧縮比を一時的に増大させる高圧縮比運転要求が発生しているか否かを前記運転状態パラメータに基づいて判定する高圧縮比運転要求発生判定手段と、
前記高圧縮比運転要求が発生していないと判定されているときに前記基本機械圧縮比を最終的な目標機械圧縮比として設定し、前記高圧縮比運転要求が発生していると判定されているときに前記基本機械圧縮比に所定量を加えた機械圧縮比である増大後機械圧縮比を最終的な目標機械圧縮比として設定する目標機械圧縮比設定手段と、
前記機関の実際の機械圧縮比が前記設定された最終的な目標機械圧縮比に一致するように前記機械圧縮比変更機構に指示を送出する機械圧縮比制御手段と、
を備えた内燃機関の制御装置において、
前記目標機械圧縮比設定手段は、
前記最終的な目標機械圧縮比を前記基本機械圧縮比から前記増大後機械圧縮比に変更することにより実際の機械圧縮比を増大させた場合、前記触媒において浄化されることなく同触媒から排出される前記特定成分の増加量である排気成分増加量が所定の許容値よりも大きくなるか否かを推定する排気状態推定手段と、
前記高圧縮比運転要求が発生したと判定された場合に前記排気成分増加量が前記許容値よりも大きくなると推定されるとき、前記最終的な目標機械圧縮比を前記基本機械圧縮比又は同基本機械圧縮比と前記増大後機械圧縮比との間の機械圧縮比に設定する機械圧縮比増大抑制手段と、
を含む制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
前記高圧縮比運転要求発生判定手段は、
前記機関の発生トルクの単位時間あたりの変化量を第１所定量以上とすることを要求する第１加速要求が発生しているか否かを判定し、同第１加速要求が発生していると判定したとき前記高圧縮比運転要求が発生していると判定するように構成された制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、
前記高圧縮比運転要求発生判定手段は、
前記第１加速要求が発生したと判定した場合に前記排気状態推定手段により前記排気成分増加量が前記許容値よりも大きくなると推定されたとき、同第１加速要求が消滅したと判定した時点から第１所定時間以内において前記機関の発生トルクを増大させる要求である第２加速要求が発生したか否かを判定するように構成され、
前記目標機械圧縮比設定手段は、
前記第２加速要求が発生したと判定されたとき前記最終的な目標機械圧縮比を前記増大後機械圧縮比に設定するように構成された制御装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の内燃機関の制御装置において、
前記排気状態推定手段は、
前記触媒の温度が所定の温度よりも低いとき前記排気成分増加量が前記許容値よりも大きくなると判定するように構成された制御装置。
【請求項５】
請求項２又は請求項３に記載の内燃機関の制御装置において、
前記目標機械圧縮比設定手段は、
前記増大後機械圧縮比を前記最終的な目標機械圧縮比として設定した時点以降において、同時点から第２所定時間が経過したか否か、前記機関の発生トルクの単位時間あたりの変化量を前記第１所定量よりも小さい第２所定量以下とする定常走行要求が発生したか否か、前記機関を搭載した車両の速度の単位時間あたりの変化量が所定の速度変化量閾値以下となったか否か、及び、前記機関を搭載した車両の制動装置が操作されたか否か、からなる高圧縮比運転停止条件のうちの少なくとも一つが成立したか否かを判定する停止条件判定手段と、
前記停止条件判定手段により前記高圧縮比運転停止条件のうちの少なくとも一つが成立したと判定された場合に前記最終的な目標機械圧縮比を前記基本機械圧縮比又は同基本機械圧縮比と前記増大後機械圧縮比との間の機械圧縮比に設定する機械圧縮比復帰手段と、
を含む制御装置。
【請求項１】
排気通路に配設されるとともに排ガス中の特定成分を浄化する触媒と、ピストンが上死点位置にあるときの燃焼室容積に対する同ピストンが下死点位置にあるときの燃焼室容積の比である機械圧縮比を指示に応じて変更し得る機械圧縮比変更機構と、を有する可変圧縮比内燃機関に適用され、
前記機関の運転状態を表す運転状態パラメータに基づいて基本機械圧縮比を決定する基本機械圧縮比決定手段と、
前記基本機械圧縮比を一時的に増大させる高圧縮比運転要求が発生しているか否かを前記運転状態パラメータに基づいて判定する高圧縮比運転要求発生判定手段と、
前記高圧縮比運転要求が発生していないと判定されているときに前記基本機械圧縮比を最終的な目標機械圧縮比として設定し、前記高圧縮比運転要求が発生していると判定されているときに前記基本機械圧縮比に所定量を加えた機械圧縮比である増大後機械圧縮比を最終的な目標機械圧縮比として設定する目標機械圧縮比設定手段と、
前記機関の実際の機械圧縮比が前記設定された最終的な目標機械圧縮比に一致するように前記機械圧縮比変更機構に指示を送出する機械圧縮比制御手段と、
を備えた内燃機関の制御装置において、
前記目標機械圧縮比設定手段は、
前記最終的な目標機械圧縮比を前記基本機械圧縮比から前記増大後機械圧縮比に変更することにより実際の機械圧縮比を増大させた場合、前記触媒において浄化されることなく同触媒から排出される前記特定成分の増加量である排気成分増加量が所定の許容値よりも大きくなるか否かを推定する排気状態推定手段と、
前記高圧縮比運転要求が発生したと判定された場合に前記排気成分増加量が前記許容値よりも大きくなると推定されるとき、前記最終的な目標機械圧縮比を前記基本機械圧縮比又は同基本機械圧縮比と前記増大後機械圧縮比との間の機械圧縮比に設定する機械圧縮比増大抑制手段と、
を含む制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
前記高圧縮比運転要求発生判定手段は、
前記機関の発生トルクの単位時間あたりの変化量を第１所定量以上とすることを要求する第１加速要求が発生しているか否かを判定し、同第１加速要求が発生していると判定したとき前記高圧縮比運転要求が発生していると判定するように構成された制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、
前記高圧縮比運転要求発生判定手段は、
前記第１加速要求が発生したと判定した場合に前記排気状態推定手段により前記排気成分増加量が前記許容値よりも大きくなると推定されたとき、同第１加速要求が消滅したと判定した時点から第１所定時間以内において前記機関の発生トルクを増大させる要求である第２加速要求が発生したか否かを判定するように構成され、
前記目標機械圧縮比設定手段は、
前記第２加速要求が発生したと判定されたとき前記最終的な目標機械圧縮比を前記増大後機械圧縮比に設定するように構成された制御装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の内燃機関の制御装置において、
前記排気状態推定手段は、
前記触媒の温度が所定の温度よりも低いとき前記排気成分増加量が前記許容値よりも大きくなると判定するように構成された制御装置。
【請求項５】
請求項２又は請求項３に記載の内燃機関の制御装置において、
前記目標機械圧縮比設定手段は、
前記増大後機械圧縮比を前記最終的な目標機械圧縮比として設定した時点以降において、同時点から第２所定時間が経過したか否か、前記機関の発生トルクの単位時間あたりの変化量を前記第１所定量よりも小さい第２所定量以下とする定常走行要求が発生したか否か、前記機関を搭載した車両の速度の単位時間あたりの変化量が所定の速度変化量閾値以下となったか否か、及び、前記機関を搭載した車両の制動装置が操作されたか否か、からなる高圧縮比運転停止条件のうちの少なくとも一つが成立したか否かを判定する停止条件判定手段と、
前記停止条件判定手段により前記高圧縮比運転停止条件のうちの少なくとも一つが成立したと判定された場合に前記最終的な目標機械圧縮比を前記基本機械圧縮比又は同基本機械圧縮比と前記増大後機械圧縮比との間の機械圧縮比に設定する機械圧縮比復帰手段と、
を含む制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−２５０１０（Ｐ２０１０−２５０１０Ａ）
【公開日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１８８４０４（Ｐ２００８−１８８４０４）
【出願日】平成２０年７月２２日（２００８．７．２２）
【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２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月２２日（２００８．７．２２）
【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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