(57)【要約】膨張比を変更可能に構成されたエンジンを備えたシステムに適用される制御装置であって、前記膨張比を取得する膨張比取得部と、前記膨張比取得部によって取得された前記膨張比に基づいて前記エンジンから排出される排気ガス又はその通路に介装された部材の温度を推定する温度推定部と、を備えたことを特徴とする。
2009060997.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮比を変更可能に構成されたエンジンと、前記エンジンから排出される排気ガスの通路に介装された触媒と、を備えたシステムに適用される制御装置であって、
前記圧縮比を取得する、圧縮比取得部と、
前記圧縮比取得部によって取得された前記圧縮比に基づいて、前記触媒の温度を推定する、温度推定部と、
を備えたことを特徴とする制御装置。
【請求項２】
請求の範囲第１項に記載の制御装置であって、
前記温度推定部は、少なくとも、前記エンジンにおける吸入空気量に関連するパラメータと、前記圧縮比取得部によって取得された前記圧縮比と、に基づいて、前記触媒の温度を推定するように構成されたことを特徴とする制御装置。
【請求項３】
請求の範囲第１項又は第２項に記載の制御装置において、
前記圧縮比を制御する、圧縮比制御部と、
前記温度推定部による前記触媒の推定温度に基づいて、前記触媒の劣化状態を判定する、劣化判定部と、
をさらに備え、
前記圧縮比制御部は、前記劣化判定部による前記触媒の劣化状態の判定の際に、前記圧縮比を一定に制御するように構成されたことを特徴とする制御装置。
【請求項４】
請求の範囲第３項に記載の制御装置であって、
前記圧縮比制御部は、前記推定温度が所定の劣化判定下限温度よりも低い場合、前記劣化判定部による前記触媒の劣化状態の判定の際に前記圧縮比を低圧縮比側で一定に制御するように構成されたことを特徴とする制御装置。
【請求項５】
請求の範囲第３項又は第４項に記載の制御装置であって、
前記圧縮比制御部は、前記推定温度が所定の劣化判定上限温度よりも高い場合、前記劣化判定部による前記触媒の劣化状態の判定の際に前記圧縮比を高圧縮比側で一定に制御するように構成されたことを特徴とする制御装置。
【請求項６】
圧縮比を変更可能に構成されたエンジンと、前記エンジンから排出される排気ガスの通路に介装されていて排気ガス中の特定成分の濃度に対応した出力を生じるように構成された排気ガスセンサと、を備えたシステムに適用される、制御装置であって、
運転状態に応じて前記エンジンの圧縮比を制御する、圧縮比制御部を備え、
前記圧縮比制御部は、前記排気ガスセンサの出力に基づく当該排気ガスセンサの異常の診断中に、圧縮比が一定になるように圧縮比を制御することを特徴とする、制御装置。
【請求項７】
圧縮比を変更可能に構成されたエンジンを備えたシステムに適用される制御装置であって、
前記圧縮比を取得する、圧縮比取得部と、
前記圧縮比取得部によって取得された前記圧縮比に基づいて、前記エンジンから排出される排気ガス又はその通路に介装された部材の温度を推定する、温度推定部と、
を備えたことを特徴とする制御装置。
【請求項８】
請求の範囲第７項に記載の制御装置において、
前記温度推定部による前記温度の推定結果に基づいて、前記部材の状態を判定する、判定部をさらに備え、
前記判定部は、前記圧縮比が一定あるいはその変化が所定範囲内である場合に、前記部材の状態を判定することを特徴とする制御装置。
【請求項９】
請求の範囲第８項に記載の制御装置において、
前記圧縮比を制御する、圧縮比制御部をさらに備え、
前記圧縮比制御部は、前記判定部による前記状態の判定の際に、前記圧縮比を一定に制御するように構成されたことを特徴とする制御装置。
【請求項１０】
膨張比を変更可能に構成されたエンジンを備えたシステムに適用される制御装置であって、
前記膨張比を取得する、膨張比取得部と、
前記膨張比取得部によって取得された前記膨張比に基づいて、前記エンジンから排出される排気ガス又はその通路に介装された部材の温度を推定する、温度推定部と、
を備えたことを特徴とする制御装置。
【請求項１１】
請求の範囲第１０項に記載の制御装置において、
前記温度推定部による前記温度の推定結果に基づいて、前記部材の状態を判定する、判定部をさらに備え、
前記判定部は、前記膨張比が一定あるいはその変化が所定範囲内である場合に、前記部材の状態を判定することを特徴とする制御装置。
【請求項１２】
請求の範囲第１１項に記載の制御装置において、
前記膨張比を制御する、膨張比制御部をさらに備え、
前記膨張比制御部は、前記判定部による前記状態の判定の際に、前記膨張比を一定に制御するように構成されたことを特徴とする制御装置。
【請求項１３】
圧縮比を変更可能に構成されたエンジンを備えたシステムに適用される制御装置であって、
前記圧縮比を取得する、圧縮比取得部と、
前記エンジンから排出される排気ガスの通路に介装された部材の状態を判定する、判定部と、
前記圧縮比取得部によって取得された前記圧縮比に基づいて、前記判定部による判定を許可する、判定許可部と、
を備えたことを特徴とする制御装置。
【請求項１４】
請求の範囲第１３項に記載の制御装置であって、
前記判定許可部は、前記圧縮比が一定あるいはその変化が所定範囲内である場合に、前記判定部による判定を許可することを特徴とする制御装置。
【請求項１５】
請求の範囲第１４項に記載の制御装置において、
前記圧縮比を制御する、圧縮比制御部をさらに備え、
前記圧縮比制御部は、前記判定部による前記状態の判定の際に、前記圧縮比を一定に制御するように構成されたことを特徴とする制御装置。
【請求項１６】
圧縮比を変更可能に構成されたエンジンを備えたシステムに適用される制御装置であって、
前記圧縮比を制御する、圧縮比制御部と、
前記エンジンから排出される排気ガスの通路に介装された部材の状態を判定する、判定部と、
を備え、
前記圧縮比制御部は、前記判定部による前記状態の判定の際に、前記圧縮比を一定に制御するように構成されたことを特徴とする制御装置。
【請求項１７】
膨張比を変更可能に構成されたエンジンを備えたシステムに適用される制御装置であって、
前記膨張比を取得する、膨張比取得部と、
前記エンジンから排出される排気ガスの通路に介装された部材の状態を判定する、判定部と、
前記膨張比取得部によって取得された前記膨張比に基づいて、前記判定部による判定を許可する、判定許可部と、
を備えたことを特徴とする制御装置。
【請求項１８】
請求の範囲第１７項に記載の制御装置であって、
前記判定許可部は、前記膨張比が一定あるいはその変化が所定範囲内である場合に、前記判定部による判定を許可することを特徴とする制御装置。
【請求項１９】
請求の範囲第１７項又は第１８項に記載の制御装置において、
前記膨張比を制御する、膨張比制御部をさらに備え、
前記膨張比制御部は、前記判定部による前記状態の判定の際に、前記膨張比を一定に制御するように構成されたことを特徴とする制御装置。
【請求項２０】
膨張比を変更可能に構成されたエンジンを備えたシステムに適用される制御装置であって、
前記膨張比を制御する、膨張比制御部と、
前記エンジンから排出される排気ガスの通路に介装された部材の状態を判定する、判定部と、
を備え、
前記膨張比制御部は、前記判定部による前記状態の判定の際に、前記膨張比を一定に制御するように構成されたことを特徴とする制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮比あるいは膨張比を変更可能に構成されたエンジンを備えたシステムに適用される制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンを用いたシステム（例えば自動車等）においては、排気系（排気ガスセンサや排気ガス浄化触媒等）の状態判定すなわち診断が、エンジン電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」と称する。）によって行われている。このような排気系のオンボード診断（ＯＢＤ：ｏｎ−ｂｏａｒｄ  ｄｉａｇｎｏｓｉｓ）には、後述するような、触媒温度推定、触媒異常診断、排気ガスセンサ異常診断、等が含まれる。
（１）例えば、この種のシステムにおいては、排気ガスを浄化するために、排気通路に触媒が介装されている。この触媒は、一般に、所定の温度範囲（例えば４００〜８００℃）内でのみ、高い浄化率を示すという特性を有している。そこで、始動後すみやかに触媒温度を上昇させるための、様々な提案が、従来なされている（例えば特開２００７−２３１８２０号公報等）。
また、この種の触媒は、燃料中の有害成分（鉛や硫黄等）や、熱により、劣化する。触媒が劣化すると、排気ガス浄化率が悪化し、排気エミッションが増大する。そこで、触媒の劣化を判定するための装置が、従来種々提案されている（例えば特開平５−１３３２６４号公報や特開２００４−２８０２９号公報等）。
ここで、この種の触媒として、いわゆる三元触媒が広く用いられている。この三元触媒は、酸素吸蔵機能、あるいは酸素貯蔵機能と称される機能を有している。この機能は、燃料混合気の空燃比がリーンである場合に、排気ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）を還元して、ＮＯｘから奪った酸素を内部に吸蔵（貯蔵）するとともに、燃料混合気の空燃比がリッチである場合に、吸蔵されている酸素を排気ガス中のＨＣ，ＣＯ等の未燃成分の酸化のために放出する、という機能である。したがって、三元触媒が吸蔵し得る酸素量（以下、「酸素吸蔵量」と称する。）の最大値（以下、「最大酸素吸蔵量」と称する。）が大きいほど、三元触媒の浄化能力は高くなる。換言すれば、三元触媒の劣化状態は、最大酸素吸蔵量によって判定され得る。
特開平５−１３３２６４号公報に開示された触媒劣化度検出装置においては、排気通路における三元触媒の上流側に、第１空燃比センサが配置されている。また、排気通路における三元触媒の下流側に、第２空燃比センサが配置されている。かかる構成による三元触媒の劣化判定（最大酸素吸蔵量算出）は、以下のように行われる。まず、エンジンのシリンダ内に供給される燃料混合気の空燃比が、所定のリーン空燃比に所定時間設定される。これにより、吸蔵能力の限界まで、三元触媒に酸素が吸蔵される。その後、燃料混合気の空燃比が、所定のリッチ空燃比に強制的に変化させられる。すると、第２空燃比センサにより検出される空燃比は、一定時間Δｔだけ理論空燃比に維持された後に、リッチ側に変化する。このときの、理論空燃比とリッチ空燃比との差Δ（Ａ／Ｆ）と、Δｔと、吸入空気量と、に基づいて、最大酸素吸蔵量が求められる。
しかしながら、最大酸素吸蔵量は、三元触媒の温度によっても変化する。具体的には、三元触媒の温度が上昇すると、最大酸素吸蔵量は大きくなる。よって、触媒温度を考慮することなく求めた最大酸素吸蔵量に基づいて触媒劣化判定をすると、判定精度が良好でないという問題がある。そこで、特開２００４−２８０２９号公報に開示された触媒劣化度検出装置は、最大酸素吸蔵量の算出期間における触媒温度に基づいて、最大酸素吸蔵量を補正するように構成されている。
上述のように、触媒温度は、触媒の暖機状態や劣化状態等のオンボード診断のための、重要なパラメータである。ここで、触媒温度は、触媒床温センサによって測定され得る（例えば特開２００５−６９２１８号公報等参照）。あるいは、触媒温度は、吸入空気流量等の他のエンジンパラメータを用いてオンボード推定され得る（例えば特開２００４−２８０２９号公報や特開２００４−１９７７１６号公報等参照）。応答性、精度、コスト、等の点では、触媒温度は、センサによって測定するよりも、オンボード推定する方が好適である。
（２）例えば、エンジンの空燃比を制御するために、通常、いわゆる空燃比フィードバック制御が行われている。この制御は、排気通路に介装された排気ガスセンサ（空燃比センサ）の出力に基づいて行われる。この排気ガスセンサは、一般的には、排気ガス中の酸素濃度に応じた出力を生じる酸素センサである。この排気ガスセンサは、排気ガスを浄化するための触媒よりも排気ガスの流動方向における上流側及び／又は下流側に設けられている。
触媒よりも下流側に設けられる排気ガスセンサは、通常、理論空燃比よりもリッチ側及びリーン側にてほぼ一定である一方で理論空燃比の前後において急変する出力特性を有する、固体電解質型の酸素センサから構成されている。触媒よりも上流側に設けられる排気ガスセンサは、通常、上述の固体電解質型、あるいは、幅広い空燃比の範囲で比較的リニアな出力特性を有する限界電流式酸素濃度センサから構成されている。
かかる排気ガスセンサに異常が発生すると、エンジンの空燃比制御が適切に行われなくなるおそれがある。そこで、この排気ガスセンサの異常診断を行う装置が従来提案されている（例えば、特開２００３−２５４１３５号公報、特開２００４−２２５６８４号公報、特開２００７−１６７１２号公報、等参照。）。
この種の装置は、燃料混合気の空燃比変化に対する排気ガスセンサの応答状態によって、当該排気ガスセンサが正常であるか否かが判定されるようになっている。例えば、特開２００４−２２５６８４号公報に開示された装置においては、所定のリッチ空燃比と所定のリーン空燃比との間で空燃比が交互に強制的に変動させられ、この空燃比変動に正しく追従したセンサ出力が生じているか否かによって、センサ異常の有無が判定される。
【発明の開示】
【０００３】
ところで、エンジンにおいて、圧縮比あるいは膨張比を変更可能に構成されたものが知られている（例えば、特開２００３−２０６７７１号公報、特開２００４−１５６５４１号公報、特開２００４−１６９６６０号公報、特開２００７−３０３４２３号公報、特開２００８−１９７９９号公報、特開２００８−１５７１２８号公報、等参照）。なお、ここでいう「圧縮比」には、「機械的圧縮比」と、「実圧縮比」とがある。
機械的圧縮比は、隙間容積（ピストン上死点における燃焼室容積）とピストン行程容積との和を隙間容積で割った値であって、公称圧縮比あるいは幾何学的圧縮比とも称される。機械的圧縮比は、例えば、クランクシャフトが回転可能に支持されたクランクケースと、シリンダヘッドが上端部に固定されたシリンダブロックとを、シリンダの中心軸に沿って相対移動させることで変更され得る。あるいは、機械的圧縮比は、コンロッド（ピストンと前記クランクシャフトとを連結する部材）が屈曲可能に構成されている場合に、このコンロッドの屈曲状態を変更することで変更され得る。
実圧縮比は、吸入空気に対する実効的な圧縮比であり、典型的には、吸入空気の圧縮開始時の燃焼室容積を圧縮終了時の燃焼室容積で割った値となる。この実圧縮比は、上述のような機械的圧縮比の変更に伴って変更され得る。また、この実圧縮比は、機械的圧縮比の変更とともに、あるいはこれに代えて、吸気バルブや排気バルブの動作タイミングを可変とすることによって変更され得る。
膨張比は、膨張行程における膨張終わりの容積と膨張始めの容積（＝隙間容積）との比である。機械的圧縮比や実圧縮比が変化すると、膨張比もまた変化し得る。すなわち、膨張比は、機械的圧縮比及び／又は排気バルブの開閉タイミングを変更することによって変化し得る。また、吸排気バルブの開閉タイミングを変更することで、機械的圧縮比と実圧縮比と膨張比とが独立に設定及び変更され得る（例えば、特開２００７−３０３４２３号公報、特開２００８−１９７９９号公報、特開２００８−１５７１２８号公報、等参照）。
この種のエンジンにおいては、圧縮比あるいは膨張比が変更されると、燃料混合気の燃焼状態や排気温度が変化する。したがって、圧縮比あるいは膨張比の変更は、排気系のオンボード診断の精度に影響を与える。
本発明の目的は、圧縮比あるいは膨張比を変更可能なエンジンを備えたシステムにおける、オンボード診断の精度を向上させることにある。
（Ａ）本発明の第一の側面における制御装置は、圧縮比あるいは膨張比を変更可能に構成されたエンジンを備えたシステムに適用されるものである。例えば、このシステムには、前記エンジンと、かかるエンジンから排出される排気ガスの通路と、かかる通路に介装された部材（触媒や排気ガスセンサ等）と、が含まれ得る。
本発明の第一の側面における特徴は、本制御装置が、圧縮比取得部又は膨張比取得部と、温度推定部と、を備えたことにある。なお、「部」は、「手段」とも称呼され得る（例えば「圧縮比取得手段」等：以下同様）。
ここで、前記圧縮比取得部は、前記圧縮比を取得するようになっている（「取得」には検出や推定が含まれる：以下同様。）。前記膨張比取得部は、前記膨張比を取得するようになっている。
前記温度推定部は、取得された前記圧縮比又は前記膨張比に基づいて、排気ガス又は前記部材の温度を推定するようになっている。
具体的には、例えば、前記温度推定部は、前記圧縮比取得部によって取得された前記圧縮比に基づいて、前記触媒の温度を推定するように構成され得る。この場合、前記温度推定部は、少なくとも、前記エンジンにおける吸入空気量に関連するパラメータと、前記圧縮比取得部によって取得された前記圧縮比と、に基づいて、前記触媒の温度を推定するように構成され得る。前記パラメータとしては、例えば、吸入空気流量、負荷率、スロットルバルブ開度、アクセル操作量、等が用いられ得る。
前記システムには、判定部がさらに備えられ得る。この判定部は、前記温度推定部による前記温度の推定結果に基づいて、前記部材の状態を判定するようになっている。例えば、前記判定部としての前記劣化判定部は、前記温度推定部による前記触媒の推定温度に基づいて、前記触媒の劣化状態を判定するようになっている。
上述のような構成を備えた本発明の制御装置においては、取得された前記圧縮比あるいは前記膨張比に基づいて、排気ガス又は前記部材の推定温度が取得される。例えば、取得された前記圧縮比と、基準となる所定圧縮比（最高圧縮比や最低圧縮比）を前提として前記パラメータに基づいて得られた算定温度と、から、前記推定温度が取得され得る。あるいは、前記パラメータに基づいて得られた算定温度を、前記圧縮比あるいは前記膨張比に応じて補正することで、前記推定温度が取得され得る。また、このようにして取得された前記推定温度を用いて、前記部材のオンボード診断が行われ得る。
したがって、本発明によれば、圧縮比あるいは膨張比を変更可能なエンジンを備えたシステムにおける、オンボード診断の精度を向上させることができる。
前記判定部は、前記圧縮比あるいは前記膨張比が一定、又はその変化が所定範囲内である場合に、前記部材の状態を判定するように構成され得る。
かかる構成においては、前記部材の状態の判定が、前記圧縮比あるいは前記膨張比が一定、又はその変化が所定範囲内である場合に行われる。これにより、前記部材の状態の判定が、より精度よく行われる。
また、前記システムには、圧縮比制御部あるいは膨張比制御部がさらに備えられ得る。前記圧縮比制御部は、（前記エンジンの運転状態に応じて）前記圧縮比を制御するようになっている。同様に、前記膨張比制御部は、（前記エンジンの運転状態に応じて）前記膨張比を制御するようになっている。この場合、前記圧縮比制御部は、前記判定部による前記状態の判定の際に、前記圧縮比あるいは前記膨張比を一定に制御するように構成され得る。
かかる構成においては、前記圧縮比制御部は、前記部材の状態の判定の際に、前記圧縮比を一定に制御する。同様に、前記膨張比制御部は、前記部材の状態の判定の際に、前記膨張比を一定に制御する。そして、前記判定部は、前記圧縮比あるいは前記膨張比が一定、又はその変化が所定範囲内である状態で、前記部材の状態を判定する。
具体的には、例えば、前記圧縮比制御部は、前記触媒の劣化状態の判定を行わない場合は前記エンジンの運転状態に応じて前記圧縮比を可変に制御する一方、前記触媒の劣化状態の判定の際には前記圧縮比の変更を禁止する。前記触媒の劣化状態の判定の際には、前記圧縮比制御部によって一定にされた前記圧縮比に基づいて、前記触媒の推定温度が取得される。この推定温度に基づいて、前記劣化判定部により、前記触媒の劣化状態が判定される。
かかる構成によれば、前記部材の状態の判定中における、当該部材の温度の変化が、可及的に抑制される。したがって、前記部材の状態の判定が、より精度よく行われる。
例えば、前記圧縮比制御部は、前記推定温度が所定の劣化判定下限温度よりも低い場合、前記劣化判定部による前記触媒の劣化状態の判定の際に、前記触媒の温度を上昇させるべく、前記圧縮比を低圧縮比側で一定に制御するように構成され得る。あるいは、前記圧縮比制御部は、前記推定温度が所定の劣化判定上限温度よりも高い場合、前記劣化判定部による前記触媒の劣化状態の判定の際に、前記触媒の温度を低下させるべく、前記圧縮比を高圧縮比側で一定に制御するように構成され得る。
かかる構成においては、前記劣化判定部による前記触媒の劣化状態の判定の際に、前記触媒の温度が、劣化判定のための適切な範囲内に、強制的に設定され得る。したがって、かかる構成によれば、前記触媒の劣化状態の判定が、より良好に行われ得る。
（Ｂ）本発明の第二の側面における制御装置は、圧縮比あるいは膨張比を変更可能に構成されたエンジンを備えたシステムに適用されるものである。例えば、このシステムには、前記エンジンと、かかるエンジンから排出される排気ガスの通路と、かかる通路に介装された部材（触媒や排気ガスセンサ等）と、が含まれ得る。
前記排気ガスセンサは、排気ガス中の特定成分の濃度（例えば酸素濃度）に対応した出力を生じるように構成されている（この排気ガスセンサは燃料混合気の空燃比に対応する出力を生じるために「空燃比センサ」とも称され得る）。この排気ガスセンサは、前記通路に介装された排気ガス浄化触媒よりも排気ガス流動方向における上流側及び／又は下流側に設けられ得る。
本制御装置は、圧縮比制御部あるいは膨張比制御部を備えている。前記圧縮比制御部は、（前記エンジンの運転状態に応じて）前記エンジンの圧縮比を制御するようになっている。同様に、前記膨張比制御部は、（前記エンジンの運転状態に応じて）前記エンジンの膨張比を制御するようになっている。
本発明の第二の側面における特徴は、前記圧縮比制御部あるいは前記膨張比制御部が、前記部材の異常の診断中に、前記圧縮比あるいは前記膨張比を一定に制御するようになっていることにある。
かかる構成を備えた本発明の制御装置においては、前記部材の異常の診断中（例えば、前記排気ガスセンサの出力に基づく、当該排気ガスセンサの異常の診断中。）に、圧縮比あるいは膨張比が一定になるように、圧縮比あるいは膨張比が制御される。これにより、前記部材の異常の診断中の、燃料混合気の燃焼状態が、可及的に一定になるように制御される。したがって、本発明によれば、前記部材の異常の診断が、精度よく行われ得る。
（Ｃ）本発明の第三の側面における制御装置は、圧縮比を変更可能に構成されたエンジンを備えたシステムに適用されるものである。
本制御装置は、圧縮比取得部と、判定部と、判定許可部と、を備えている。前記圧縮比取得部は、前記圧縮比を取得するようになっている。前記判定部は、前記エンジンから排出される排気ガスの通路に介装された部材の状態を判定するようになっている。前記判定許可部は、前記圧縮比取得部によって取得された前記圧縮比に基づいて、前記判定部による判定を許可するようになっている。
なお、前記制御装置は、圧縮比制御部をさらに備え得る。この圧縮比制御部は、前記判定部による前記状態の判定の際に、前記圧縮比を一定に制御するように構成され得る（この場合、前記圧縮比取得部及び／又は前記判定許可部は省略され得る。）。
かかる構成においては、例えば、前記圧縮比が一定あるいはその変化が所定範囲内である場合に、前記判定部による判定が行われる。これにより、前記部材の状態の判定中の、燃料混合気の燃焼状態の変動や排気温度の変動が、可及的に抑制され得る。したがって、前記部材の状態の判定（劣化判定等）が、精度よく行われ得る。
（Ｄ）本発明の第四の側面における制御装置は、膨張比を変更可能に構成されたエンジンを備えたシステムに適用されるものである。
本制御装置は、膨張比取得部と、判定部と、判定許可部と、を備えている。前記膨張比取得部は、前記膨張比を取得するようになっている。前記判定部は、前記エンジンから排出される排気ガスの通路に介装された部材の状態を判定するようになっている。前記判定許可部は、前記膨張比取得部によって取得された前記膨張比に基づいて、前記判定部による判定を許可するようになっている。
なお、前記制御装置は、膨張比制御部をさらに備え得る。この膨張比制御部は、前記判定部による前記状態の判定の際に、前記膨張比を一定に制御するように構成され得る（この場合、前記膨張比取得部及び／又は前記判定許可部は省略され得る。）。
かかる構成においては、例えば、前記膨張比が一定あるいはその変化が所定範囲内である場合に、前記判定部による判定が行われる。これにより、前記部材の状態の判定中の、燃料混合気の燃焼状態の変動や排気温度の変動が、可及的に抑制され得る。したがって、前記部材の状態の判定（劣化判定等）が、精度よく行われ得る。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
図１は、直列複数気筒のエンジンと、本発明の一実施形態である制御装置と、を含む、本発明の適用対象であるシステムＳ（車両等）の全体構成を示す概略図である。
図２Ａは、図１に示されている上流側空燃比センサの出力特性を示すグラフである。図２Ｂは、図１に示されている下流側空燃比センサの出力特性を示すグラフである。
図３は、図１に示されている本実施形態の制御装置の動作の第一の具体例における、触媒ＯＢＤ条件判定動作を示すフローチャートである。
図４は、同第一の具体例における、機械的圧縮比設定・制御動作を示すフローチャートである。
図５は、同第一の具体例における、触媒ＯＢＤ動作を示すフローチャートである。
図６は、図５に示されている触媒ＯＢＤの実行の様子を示すグラフである。
図７は、図１に示されている本実施形態の制御装置の動作の第一の具体例における、触媒推定温度取得動作を示すフローチャートである。
図８は、同第二の具体例における、センサＯＢＤ条件判定動作を示すフローチャートである。
図９は、同第二の具体例における、センサＯＢＤ動作を示すフローチャートである。
図１０は、図１に示されている本実施形態の制御装置の動作の第三の具体例における、圧縮比及び膨張比の制御動作を示すフローチャートである。
図１１は、同第三の具体例における、触媒ＯＢＤ動作を示すフローチャートである。
図１２は、図１に示されている本実施形態の制御装置の動作の第四の具体例における、触媒ＯＢＤ動作を示すフローチャートである。
図１３は、図１に示されている本実施形態の制御装置の動作の第五の具体例における、触媒ＯＢＤ動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
以下、本発明の実施形態（本願の出願時点において出願人が最良と考えている実施形態）について、図面を参照しつつ説明する。
なお、以下の実施形態に関する記載は、法令で要求されている明細書の記載要件（記述要件・実施可能要件）を満たすために、本発明の具体化の単なる一例を、可能な範囲で具体的に記述しているものにすぎない。よって、後述するように、本発明が、以下に説明する実施形態の具体的構成に何ら限定されるものではないことは、全く当然である。実施形態に対する変形例（ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ）は、実施形態の説明中に挿入されると、首尾一貫した実施形態の説明の理解が妨げられるので、末尾にまとめて記載されている。
＜システムの全体構成＞
図１は、直列複数気筒のエンジン１と、本発明の一実施形態である制御装置２と、を含む、本発明の適用対象であるシステムＳ（車両等）の全体構成を示す概略図である。なお、図１には、気筒配列方向と直交する面によるエンジン１の側断面図が示されているものとする。
本実施形態においては、エンジン１は、機械的圧縮比を所定範囲（例えば９〜２６）の間で変更可能に構成されている。また、エンジン１は、機械的圧縮比と吸排気バルブタイミングとを変更することで、機械的圧縮比と実圧縮比と膨張比とを実質的に独立に設定及び変更可能に構成されている。
本実施形態の制御装置２は、かかるエンジン１の運転を制御するとともに、システムＳの各部の状態を判定（診断）し、この判定（診断）結果を運転者に対して適宜表示し得るように構成されている。
本実施形態のエンジン１は、シリンダブロック１１と、シリンダヘッド１２と、クランクケース１３と、可変圧縮比機構１４と、を備えている。また、エンジン１には、吸気通路１５及び排気通路１６が接続されている。
＜＜シリンダブロック＞＞
シリンダブロック１１には、略円柱形状の貫通孔であるシリンダボア１１１が形成されている。上述の通り、シリンダブロック１１には、複数のシリンダボア１１１が、気筒配列方向に沿って一列に配置されている。各シリンダボア１１１の内側には、ピストン１１２が、シリンダボア１１１の中心軸線（以下、「シリンダ中心軸ＣＣＡと称する。）に沿って往復移動可能に収容されている。
＜＜シリンダヘッド＞＞
シリンダブロック１１の上端部（ピストン１１２の上死点側の、シリンダブロック１１の端部）には、シリンダヘッド１２が接合されている。シリンダヘッド１２は、シリンダブロック１１に対して相対移動しないように、シリンダブロック１１の前記上端部に対して、図示しないボルト等によって固定されている。
シリンダヘッド１２の下端部には、複数の凹部が、各シリンダボア１１１の上端部に対応する位置に設けられている。すなわち、シリンダヘッド１２がシリンダブロック１１に接合されて固定された状態における、ピストン１１２の頂面よりも上側（シリンダヘッド１２側）のシリンダボア１１１の内側の空間と、上述の凹部の内側（下側）の空間と、によって、燃焼室ＣＣが形成されている。この燃焼室ＣＣに連通するように、シリンダヘッド１２には、吸気ポート１２１及び排気ポート１２２が形成されている。
シリンダヘッド１２には、また、吸気バルブ１２３と、排気バルブ１２４と、可変吸気バルブタイミング装置１２５と、可変排気バルブタイミング装置１２６と、インジェクタ１２７と、が備えられている。
吸気バルブ１２３は、吸気ポート１２１と燃焼室ＣＣとの連通状態を制御するためのバルブである。排気バルブ１２４は、排気ポート１２２と燃焼室ＣＣとの連通状態を制御するためのバルブである。
可変吸気バルブタイミング装置１２５及び可変排気バルブタイミング装置１２６は、吸気バルブ１２３及び排気バルブ１２４の開閉タイミングを変更することで、実圧縮比及び膨張比を変更し得るように構成されている。かかる可変吸気バルブタイミング装置１２５及び可変排気バルブタイミング装置１２６の具体的な構成については周知なので、その説明を省略する。
インジェクタ１２７は、燃焼室ＣＣ内に供給するための燃料を吸気ポート１２１内に噴射し得るように構成されている。
＜＜クランクケース＞＞
クランクケース１３内には、クランクシャフト１３１が、気筒配列方向と平行に配置されつつ、回転可能に支持されている。このクランクシャフト１３１は、ピストン１１２のシリンダ中心軸ＣＣＡに沿った往復移動に基づいて回転駆動されるように、コンロッド１３２を介して、ピストン１１２と連結されている。
＜＜可変圧縮比機構＞＞
本実施形態の可変圧縮比機構１４は、シリンダブロック１１とシリンダヘッド１２との接合体を、クランクケース１３に対して、シリンダ中心軸ＣＣＡに沿って互いに相対移動させて、隙間容積を変更することで、機械的圧縮比を上述の範囲内で変更し得るように構成されている。この可変圧縮比機構１４は、特開２００３−２０６７７１号公報や特開２００７−０５６８３７号公報等に記載されているものと同様の構成を備えている。したがって、本明細書においては、この機構の詳細な説明を省略し、概要についてのみ以下に説明する。
可変圧縮比機構１４は、連結機構１４１と、駆動機構１４２と、を備えている。連結機構１４１は、シリンダブロック１１とクランクケース１３とを、シリンダ中心軸ＣＣＡに沿って互いに相対移動可能に連結するように構成されている。駆動機構１４２は、サーボモータやギヤ機構等を備えていて、シリンダブロック１１とクランクケース１３とをシリンダ中心軸ＣＣＡに沿って互いに相対移動させ得るように構成されている。
＜＜吸排気通路＞＞
吸気ポート１２１には、インテークマニホールドやサージタンク等を含む吸気通路１５が接続されている。この吸気通路１５には、スロットルバルブ１５１が介装されている。スロットルバルブ１５１は、ＤＣモータからなるスロットルバルブアクチュエータ１５２によって回転駆動されるように構成されている。
一方、排気ポート１２２には、エキゾーストマニホールドを含む排気通路１６が接続されている。排気通路１６は、排気ポート１２２を介して燃焼室ＣＣから排出される排気ガスの通路である。この排気通路１６には、触媒コンバータ１６１が介装されている。触媒コンバータ１６１は、酸素吸蔵機能を有する三元触媒をその内部に備えていて、排気ガス中のＨＣ、ＣＯ、及びＮＯｘを浄化可能に構成されている。
＜＜各種センサ＞＞
システムＳには、冷却水温センサ１７１、クランクポジションセンサ１７２、吸気カムポジションセンサ１７３、排気カムポジションセンサ１７４、エアフローメータ１７５、吸気温センサ１７６、スロットルポジションセンサ１７７、上流側空燃比センサ１７８ａ、下流側空燃比センサ１７８ｂ、アクセル開度センサ１７９、等の各種のセンサが備えられている。
冷却水温センサ１７１は、シリンダブロック１１に装着されている。この冷却水温センサ１７１は、シリンダブロック１１内の冷却水の温度（冷却水温Ｔｗ）に対応する信号を出力するように構成されている。
クランクポジションセンサ１７２は、クランクケース１３に装着されている。このクランクポジションセンサ１７２は、クランクシャフト１３１の回転角度に応じたパルスを有する波形の信号を出力するように構成されている。具体的には、クランクポジションセンサ１７２は、クランクシャフト１３１が１０°回転する毎に幅狭のパルスを有するとともに、クランクシャフト１３１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構成されている。すなわち、クランクポジションセンサ１７２は、エンジン回転数Ｎｅに対応する信号を出力するように構成されている。
吸気カムポジションセンサ１７３及び排気カムポジションセンサ１７４は、シリンダヘッド１２に装着されている。吸気カムポジションセンサ１７３は、吸気バルブ１２３を往復移動させるための図示しない吸気カムシャフト（可変吸気バルブタイミング装置１２５に含まれている）の回転角度に応じたパルスを有する波形の信号を出力するように構成されている。排気カムポジションセンサ１７４も、同様に、図示しない排気カムシャフトの回転角度に応じたパルスを有する波形の信号を出力するように構成されている。
エアフローメータ１７５、吸気温センサ１７６、及びスロットルポジションセンサ１７７は、吸気通路１５に装着されている。エアフローメータ１７５は、吸気通路１５内を流れる吸入空気の質量流量（吸入空気流量Ｇａ）に対応する信号を出力するように構成されている。吸気温センサ１７６は、吸入空気の温度に対応する信号を出力するように構成されている。スロットルポジションセンサ１７７は、スロットルバルブ１５１の回転位相（スロットルバルブ開度ＴＡ）に対応する信号を出力するように構成されている。
上流側空燃比センサ１７８ａ及び下流側空燃比センサ１７８ｂは、排気通路１６に装着されている。上流側空燃比センサ１７８ａは、触媒コンバータ１６１よりも排気ガスの流動方向における上流側に配置されている。下流側空燃比センサ１７８ｂは、触媒コンバータ１６１よりも排気ガスの流動方向における下流側に配置されている。
図２Ａは、図１に示されている上流側空燃比センサ１７８ａの出力特性を示すグラフである。図２Ｂは、図１に示されている下流側空燃比センサ１７８ｂの出力特性を示すグラフである。
上流側空燃比センサ１７８ａは、図２Ａに示されているように、幅広い空燃比の範囲で比較的リニアな出力特性を有する全領域型の空燃比センサである。具体的には、この上流側空燃比センサ１７８ａは、限界電流式酸素濃度センサから構成されている。下流側空燃比センサ１７８ｂは、図２Ｂに示されているように、理論空燃比よりもリッチ側及びリーン側にてほぼ一定である一方で理論空燃比の前後において急変する出力特性を有する空燃比センサである。具体的には、この下流側空燃比センサ１７８ｂは、固体電解質型のジルコニア酸素センサから構成されている。
再び図１を参照すると、アクセル開度センサ１７９は、運転者によって操作されるアクセルペダル１８１の操作量（アクセル操作量Ａｃｃｐ）に対応する信号を出力するように構成されている。また、運転者によって視認されやすい位置には、警告表示灯等を備えた警報装置１８２が設けられている。
＜＜制御装置＞＞
制御装置２は、ＣＰＵ２０１と、ＲＯＭ２０２と、ＲＡＭ２０３と、バックアップＲＡＭ２０４と、インターフェース２０５と、バス２０６と、を備えている。ＣＰＵ２０１、ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３、バックアップＲＡＭ２０４、及びインターフェース２０５は、バス２０６によって互いに接続されている。
ＲＯＭ２０２には、ＣＰＵ２０１が実行するルーチン（プログラム）、テーブル（ルックアップテーブル、マップ）、及びパラメータ等が予め格納されている。ＲＡＭ２０３は、ＣＰＵ２０１がルーチンを実行する際に、必要に応じてデータを一時的に格納し得るように構成されている。バックアップＲＡＭ２０４は、電源が投入された状態でＣＰＵ２０１がルーチンを実行する際にデータが格納されるとともに、この格納されたデータが電源遮断後も保持され得るように構成されている。
インターフェース２０５は、冷却水温センサ１７１、クランクポジションセンサ１７２、吸気カムポジションセンサ１７３、排気カムポジションセンサ１７４、エアフローメータ１７５、吸気温センサ１７６、スロットルポジションセンサ１７７、上流側空燃比センサ１７８ａ、下流側空燃比センサ１７８ｂ、アクセル開度センサ１７９、等の各種のセンサと電気回路的に接続されていて、これらのセンサからの信号をＣＰＵ２０１に伝達し得るように構成されている。
また、インターフェース２０５は、可変吸気バルブタイミング装置１２５、可変排気バルブタイミング装置１２６、インジェクタ１２７、駆動機構１４２、警報装置１８２、等の動作部と電気回路的に接続されていて、これらの動作部を動作させるための動作信号をＣＰＵ２０１からこれらの動作部に伝達し得るように構成されている。
さらに、インターフェース２０５は、駆動機構１４２に備えられたサーボモータに設けられたエンコーダの出力信号（これによりエンジン１における機械的圧縮比の設定状態が把握され得る）をＣＰＵ２０１に伝達するように構成されている。
すなわち、制御装置２は、インターフェース２０５を介して上述の各種のセンサからの信号を受け取るとともに、当該信号に応じたＣＰＵ２０１の演算結果に基づいて上述の動作信号を各動作部に向けて送出するように構成されている。
なお、本実施形態においては、可変圧縮比機構１４によるシリンダブロック１１及びシリンダヘッド１２とクランクケース１３との相対移動状態を設定するための駆動機構１４２、吸排気バルブタイミングを設定するための可変吸気バルブタイミング装置１２５及び可変排気バルブタイミング装置１２６、並びにこれらの状態を制御する制御装置２（ＣＰＵ２０１）と、によって、本発明の圧縮比制御部、膨張比制御部、圧縮比取得部、及び膨張比取得部が構成されている。
また、本実施形態においては、制御装置２（ＣＰＵ２０１）と、これとインターフェース２０５を介して接続された上述の各種のセンサ類と、によって、本発明の温度推定部及び判定部（劣化判定部）が構成されている。
さらに、本実施形態においては、制御装置２（ＣＰＵ２０１）によって、本発明の判定許可部が構成されている。
＜動作の概要＞
以下、本実施形態のシステムＳの動作の概要について説明する。
＜＜空燃比制御＞＞
スロットルバルブ開度ＴＡ等に基づいて、目標空燃比が設定される。この目標空燃比は、通常は理論空燃比に設定される。一方、加速時等には、必要に応じて、理論空燃比から若干リッチ側あるいはリーン側にシフトした値に目標空燃比が設定され得る。
また、所定のセンサＯＢＤ条件が成立すると、上流側空燃比センサ１７８ａや下流側空燃比センサ１７８ｂの異常診断（センサＯＢＤ）が、１トリップ（エンジン１の１回の始動からその停止までの間）あたり１回行われる。このセンサＯＢＤ中は、目標空燃比は、理論空燃比からリッチ側にシフトした値と、理論空燃比からリーン側にシフトした値と、の間で矩形波的に変化するように制御される（いわゆる空燃比アクティブ制御）。
また、定常運転中における所定の運転状態下で、触媒コンバータ１６１の劣化判定（触媒ＯＢＤ）が行われる場合も、上述の空燃比アクティブ制御が行われる。
上述のようにして設定された目標空燃比と、吸入空気流量Ｇａ等と、に基づいて、インジェクタ１２７から噴射される燃料量の基本値（基本燃料噴射量）が取得される。
エンジン１の始動直後で上流側空燃比センサ１７８ａ及び下流側空燃比センサ１７８ｂが充分に暖機されていない場合等、所定のフィードバック制御条件が成立していない場合は、基本燃料噴射量に基づくオープンループ制御が行われる（このオープンループ制御では学習補正係数に基づく学習制御が行われ得る）。
フィードバック制御条件が成立した場合は、基本燃料噴射量が、上流側空燃比センサ１７８ａ及び下流側空燃比センサ１７８ｂからの出力に基づいてフィードバック補正されることで、インジェクタ１２７からの実際の燃料噴射量（指令燃料噴射量）が取得される。また、上流側空燃比センサ１７８ａ及び下流側空燃比センサ１７８ｂからの出力に基づいて、上述のオープンループ制御の際の学習補正係数を取得するための空燃比学習が行われる。
＜＜触媒ＯＢＤ＞＞
上述の空燃比アクティブ制御により、燃料混合気の空燃比が強制的に矩形波状に変動させられる。まず、燃料混合気の空燃比が、所定のリーン空燃比に所定時間設定される。これにより、吸蔵能力の限界まで、触媒コンバータ１６１の三元触媒に酸素が吸蔵される。その後、燃料混合気の空燃比が、所定のリッチ空燃比に強制的に変化させられる。すると、下流側空燃比センサ１７８ｂにより検出される空燃比は、一定時間Δｔだけ理論空燃比に維持された後に、リッチ側に変化する。このときの、理論空燃比とリッチ空燃比との差Δ（Ａ／Ｆ）と、Δｔと、吸入空気量と、に基づいて、触媒コンバータ１６１の三元触媒における最大酸素吸蔵量が求められる。この最大酸素吸蔵量の取得値によって、触媒コンバータ１６１の劣化診断が行われる。
＜＜センサＯＢＤ＞＞
上述の空燃比アクティブ制御により、燃料混合気の空燃比が強制的に矩形波状に変動させられる。このとき、空燃比変動に正しく追従した出力波形が生じているか否かにより、上流側空燃比センサ１７８ａや下流側空燃比センサ１７８ｂの異常の有無が判定される。かかるセンサＯＢＤの具体的内容は周知であるので、本明細書ではその詳細な説明については省略されているものとする。
＜＜圧縮比及び膨張比の制御＞＞
暖機状態や負荷状態等の、エンジン１の運転状態に基づいて、機械的圧縮比、実圧縮比、及び膨張比が制御される。
具体的には、暖機運転中は、エンジン１の本体や触媒コンバータ１６１の早期暖機のために、圧縮比が低圧縮比側に設定される。暖機後にエンジン１の運転状態が常用域（市街地走行や高速路巡航時等）に達した場合、圧縮比が高圧縮比側に設定される。これにより、熱効率が高くなり、燃費が向上する。一方、高出力域（急加速や登坂走行時等）においては、圧縮比が低圧縮比側に設定される。これにより、ノッキングが抑制されつつ高出力が得られる。
実圧縮比は、実際に圧縮作用が開始されたときからピストン１１２が上死点に達するまでの実際の行程容積と、隙間容積（ピストン１１２の上死点における燃焼室ＣＣの容積）と、から定まる値である。隙間容積は、機械的圧縮比の設定状態に応じて定まる。一方、圧縮行程において、ピストン１１２が上昇を開始しても、吸気バルブ１２３が開弁している間は、実質的には圧縮作用は行われず、吸気バルブ１２３が閉弁したときから実際の圧縮作用が開始される。よって、機械的圧縮比が一定の場合、吸気バルブ１２３の閉弁時期を遅らせることで、実圧縮比が低くされる。
膨張比は、膨張行程における膨張終わりの容積と隙間容積との比である。上述のように、隙間容積は、機械的圧縮比の設定状態に応じて定まる。一方、膨張比は、排気バルブ１２４の開弁時期によって可変である。例えば、触媒コンバータ１６１を早期に暖機するために、排気バルブ１２４の開弁時期を早めることで、排気ガスの温度を高めることがある。また、排気バルブ１２４の開弁時期を可能な限り遅くすることで、機関熱効率を高めることができる。
したがって、例えば、機関低負荷運転時には、機械的圧縮比を高く設定し且つ排気バルブ１２４の開弁タイミングを可能な限り遅くすることで、膨張比を高く（例えば２６程度に）設定して機関熱効率を高める一方、吸気バルブ１２３の閉弁時期を遅らせて実圧縮比を低く（例えば１１程度に）設定することで、ノッキング等の異常燃焼を抑制することができる（いわゆる高膨張比サイクル）。
具体的には、例えば、機関負荷が低くなるにしたがって、機械的圧縮比及び膨張比が高く設定される一方、吸気バルブ１２３の閉弁時期が遅くされる。これにより、実圧縮比が、機関低負荷ないし高負荷の範囲で、ほぼ一定に設定される。
但し、ＯＢＤの実行中に機械的圧縮比及び膨張比が変化すると、ＯＢＤの精度が低下するおそれがある。具体的には、ＯＢＤの実行中に機械的圧縮比及び膨張比が変化すると、燃料混合気の燃焼状態や排気ガス温度が変化し、この変化が上流側空燃比センサ１７８ａや下流側空燃比センサ１７８ｂの出力に影響を与えるとともに、排気ガスの温度の変化が触媒コンバータ１６１の温度変化を招来して触媒コンバータ１６１の酸素吸蔵機能（酸素吸蔵・放出特性）が変化する。特に、下流側空燃比センサ１７８ｂのＯＢＤにおいては、触媒コンバータ１６１の酸素吸蔵機能が一定に保持されないと、精度よいＯＢＤが困難である。
よって、ＯＢＤ中における機械的圧縮比及び膨張比が（ほぼ）一定に保持されるように、可変圧縮比機構１４、可変吸気バルブタイミング装置１２５、及び可変排気バルブタイミング装置１２６が制御される。あるいは、機械的圧縮比及び膨張比が（ほぼ）一定に保持された状態で、ＯＢＤの実行が許可される。
＜動作の詳細＞
次に、図１に示されている本実施形態の制御装置２の動作の具体例について、フローチャートを用いて説明する。なお、以下の説明において、「ステップ」は“Ｓ”と略称されているものとする（図面でも「ステップ」は“Ｓ”と略記されている。）。
＜第一具体例＞
以下に説明する第一の具体例においては、機械的圧縮比と膨張比とがほぼ等しくなるように、機械的圧縮比及び膨張比の制御が行われるものとする。すなわち、第一の具体例においては、排気バルブ１２４の開弁時期は一定である（可変範囲のうちで最も遅く設定されている）ものとする。
また、吸気バルブ１２３の閉弁時期は、運転状態に応じて適宜設定されるものとする。すなわち、本具体例においては、いわゆる高膨張比サイクルが実現可能になっているものとする（他の具体例も同様である）。
＜＜触媒ＯＢＤ条件判定＞＞
ＣＰＵ２０１は、図３に示されている触媒ＯＢＤ条件判定ルーチン３００を、所定タイミング毎に実行する。
まず、Ｓ３１０にて、触媒ＯＢＤ条件が成立しているか否かが判定される。この触媒ＯＢＤ条件は、エンジン１の暖機後（冷却水温Ｔｗ≧Ｔｗ０）、スロットルバルブ開度ＴＡの単位時間あたりの変化量が所定量以下、車速が所定速度以上、及び吸入空気流量が所定量以下（触媒コンバータ１６１におけるいわゆる「吹き抜け」が生じない程度の吸入空気流量）、である。
触媒ＯＢＤ条件が成立している場合（Ｓ３１０＝Ｙｅｓ）、処理がＳ３２０に進行し、今回の触媒ＯＢＤ条件の成立がエンジン１の始動後の初回であるか否かが判定される。今回の触媒ＯＢＤ条件の成立がエンジン１の始動後の初回である場合（Ｓ３２０＝Ｙｅｓ）、処理がＳ３３０に進行し、触媒ＯＢＤフラグＸｃがセットされる。触媒ＯＢＤ条件が成立していない場合（Ｓ３１０＝Ｎｏ）、あるいは今回の触媒ＯＢＤ条件の成立がエンジン１の始動後の初回でない場合（Ｓ３２０＝Ｎｏ）、処理がＳ３４０に進行し、触媒ＯＢＤフラグＸｃがリセットされる。その後、本ルーチンが一旦終了する。
＜＜機械的圧縮比（膨張比）設定＞＞
ＣＰＵ２０１は、図４に示されている機械的圧縮比設定ルーチン４００を、所定タイミング毎に実行する。なお、本具体例においては、上述の通り、排気バルブ１２４の開弁時期は一定である。よって、本具体例においては、制御装置２（ＣＰＵ２０１）における本ルーチン３００の処理によって、本発明の圧縮比制御部（圧縮比制御手段）及び膨張比制御部（膨張比制御手段）が実現されている。
まず、Ｓ４１０にて、エンジン１が暖機後であるか否か（冷却水温Ｔｗ≧Ｔｗ０であるか否か）が判定される。エンジン１が暖機中である場合（Ｓ４１０＝Ｎｏ）、処理がＳ４１５に進行する。Ｓ４１５においては、排気温度を上昇させることでエンジン１や触媒コンバータ１６１の暖機を促進するために、機械的圧縮比εｍ（すなわち膨張比εｅ）が、低めの値εｍ０（すなわちεｅ０）に設定される。
エンジン１が暖機後である場合（Ｓ４１０＝Ｙｅｓ）、処理がＳ４２０に進行し、触媒ＯＢＤフラグＸｃがセットされているか否かが判定される。触媒ＯＢＤフラグＸｃがセットされていない場合（Ｓ４２０＝Ｎｏ）、現在の運転状態は、エンジン１の暖機後の通常運転である。よって、この場合、処理がＳ４２５に進行する。Ｓ４２５においては、機械的圧縮比εｍが、エンジン回転数Ｎｅや負荷率ＫＬに基づいて、マップ等を用いて取得される。なお、負荷率ＫＬは、周知の通り、吸入空気流量Ｇａ、スロットルバルブ開度ＴＡ、あるいはアクセル操作量Ａｃｃｐに基づいて取得され得る。
エンジン１が暖機後であり（Ｓ４１０＝Ｙｅｓ）、且つ触媒ＯＢＤフラグＸｃがセットされている場合（Ｓ４２０＝Ｙｅｓ）、触媒ＯＢＤが実行される。この場合、まず、処理がＳ４３０に進行し、触媒コンバータ１６１内の三元触媒の推定温度（触媒推定温度Ｔｃ）が取得される。この触媒推定温度Ｔｃの取得（触媒温度のオンボード推定）については、後に詳述する。続いて、Ｓ４４０にて、触媒推定温度Ｔｃが所定の下限温度ＴＬより低いか否かが判定される。触媒推定温度Ｔｃが下限温度ＴＬより低い場合（Ｓ４４０＝Ｙｅｓ）、処理がＳ４４５に進行して機械的圧縮比εｍが設定される。触媒推定温度Ｔｃが下限温度ＴＬ以上である場合（Ｓ４４０＝Ｎｏ）、Ｓ４４５の処理はスキップされ、処理がＳ４５０に進行する。Ｓ４５０においては、触媒推定温度Ｔｃが所定の上限温度ＴＨより高いか否かが判定される。触媒推定温度Ｔｃが上限温度ＴＨより高い場合（Ｓ４５０＝Ｙｅｓ）、処理がＳ４５５に進行して機械的圧縮比εｍが設定される。触媒推定温度Ｔｃが上限温度ＴＨ以下である場合（Ｓ４５０＝Ｎｏ）、Ｓ４５５の処理はスキップされる。
ここで、Ｓ４４５においては、排気温度を上昇させることで触媒コンバータ１６１の温度を触媒ＯＢＤに適した温度範囲（ＴＬ〜ＴＨ）まで上昇させるために、前回よりも機械的圧縮比がΔεｍだけ低くされる。一方、Ｓ４４５においては、排気温度を低下させることで触媒コンバータ１６１の温度を上述の温度範囲まで低下させるために、前回よりも機械的圧縮比がΔεｍだけ高くされる。これらに対し、触媒推定温度Ｔｃが上述の温度範囲内にある場合（Ｓ４４０＝Ｎｏ，Ｓ４５０＝Ｎｏ）、Ｓ４４５やＳ４５５の処理がスキップされることで、機械的圧縮比εｍが前回と同一とされる。すなわち、機械的圧縮比εｍが一定に維持される。
上述のような機械的圧縮比εｍ（膨張比εｅ）の設定処理が行われた後、Ｓ４６０にて、機械的圧縮比εｍの設定状態がバックアップＲＡＭ２０４に格納される。その後、本ルーチンが一旦終了する。
＜＜触媒ＯＢＤ＞＞
ＣＰＵ２０１は、図５に示されている触媒ＯＢＤルーチン３００を、所定タイミング毎に実行する。なお、本具体例においては、制御装置２（ＣＰＵ２０１）における本ルーチン３００の処理によって、本発明の判定部（判定手段）及び劣化判定部（劣化判定手段）が実現されている。
まず、Ｓ５１０にて、触媒ＯＢＤフラグＸｃがセットされているか否かが判定される。触媒ＯＢＤフラグＸｃがセットされている場合（Ｓ５１０＝Ｙｅｓ）、処理がＳ５２０以降に進行する。触媒ＯＢＤフラグＸｃがセットされていない場合（Ｓ５１０＝Ｎｏ）、Ｓ５２０以降の処理がスキップされ、本ルーチンが一旦終了する。
Ｓ５２０においては、Ｓ４３０と同様に、触媒推定温度Ｔｃが取得される。この触媒推定温度Ｔｃの取得についても、後に詳述する。続いて、Ｓ５３０にて、触媒推定温度Ｔｃが下限温度ＴＬより低いか否かが判定される。触媒推定温度Ｔｃが下限温度ＴＬ以上である場合（Ｓ５３０＝Ｎｏ）、処理がＳ５４０に進行し、触媒推定温度Ｔｃが上限温度ＴＨより高いか否かが判定される。触媒推定温度Ｔｃが上述の温度範囲内にある場合（Ｓ５３０＝Ｎｏ，Ｓ５４０＝Ｎｏ）、処理がＳ５５０に進行して触媒ＯＢＤが実行され、触媒劣化が判定されると警報装置１８２によって運転者に対して警報が発せられる。触媒ＯＢＤの実行後は、Ｓ５６０にて、触媒ＯＢＤフラグがリセットされる。
触媒推定温度Ｔｃが上述の温度範囲内にない場合（Ｓ５３０＝Ｙｅｓ又はＳ５４０＝Ｙｅｓ）、本ルーチンが一旦終了される。すなわち、触媒推定温度Ｔｃが上述の温度範囲内に達するまで、触媒ＯＢＤの実行が待機される。
ここで、図６は、触媒ＯＢＤの実行の様子を示すグラフである。図６中、（ｉ）は、触媒ＯＢＤの実行中における空燃比変化を示すグラフである。（ｉｉ）は、（ｉ）に示された空燃比変化に対応して変化する、触媒コンバータ１６１の酸素吸蔵量ＯＳＡを示すグラフである。（ｉｉｉ）は、（ｉ）に示された空燃比変化及び（ｉｉ）に示された酸素吸蔵量ＯＳＡの変化に対応する、下流側空燃比センサ１７８ｂの出力Ｖｏｘｓを示すグラフである。
まず、図６の（ｉ）に示されているように、触媒ＯＢＤ開始時刻ｔ１より、空燃比が理論空燃比（ｓｔｏｉｃｈ）よりもΔＡ／Ｆだけリーンに設定される。すると、触媒コンバータ１６１にリーンな空燃比の排気ガスが流入する。よって、図６の（ｉｉ）に示されているように、触媒コンバータ１６１の酸素吸蔵量ＯＳＡは、次第に増大し、時刻ｔ２にてピーク値Ｃｍａｘ２に達する。
触媒コンバータ１６１の酸素吸蔵量ＯＳＡがピーク値Ｃｍａｘ２に達すると、触媒コンバータ１６１にてこれ以上の酸素が吸蔵できなくなる。よって、時刻ｔ２より、触媒コンバータ１６１の下流側に、酸素を含む排気ガス（リーン空燃比の排気ガス）が流出し始める。このため、図６の（ｉｉｉ）に示されているように、下流側空燃比センサ１７８ｂの出力Ｖｏｘｓは、理論空燃比よりリーン側に大きく変位した値に変化する。
時刻ｔ２にて、下流側空燃比センサ１７８ｂの出力Ｖｏｘｓが理論空燃比よりリーン側に大きく変位した値に変化したことが判定されると、図６の（ｉ）に示されているように、空燃比が理論空燃比よりもΔＡ／Ｆだけリッチに設定される。すると、触媒コンバータ１６１にリッチな空燃比の排気ガスが流入する。このとき、触媒コンバータ１６１に吸蔵された酸素が、流入する未燃ＨＣ，ＣＯの酸化のために消費される。よって、図６の（ｉｉ）に示されているように、触媒コンバータ１６１の酸素吸蔵量ＯＳＡは、Ｃｍａｘ２から次第に減少し、時刻ｔ３にて触媒コンバータ１６１の酸素吸蔵量が「０」となる。
触媒コンバータ１６１の酸素吸蔵量ＯＳＡが０になると、触媒コンバータ１６１にてこれ以上の未燃ＨＣ，ＣＯの酸化ができなくなる。よって、時刻ｔ３より、触媒コンバータ１６１の下流側に、リッチ空燃比のガスが流出し始める。このため、図６の（ｉｉｉ）に示されているように、下流側空燃比センサ１７８ｂの出力Ｖｏｘｓは、リーンを示す値からリッチを示す値に変化する。
時刻ｔ３にて、下流側空燃比センサ１７８ｂの出力がリーンを示す値からリッチを示す値に変化したことが判定されると、図６の（ｉ）に示されているように、再度、空燃比が理論空燃比よりもΔＡ／Ｆだけリーンに設定される。これにより、図６の（ｉｉ）に示されているように、触媒コンバータ１６１の酸素吸蔵量ＯＳＡは、「０」から増大し続け、時刻ｔ４にてピーク値Ｃｍａｘ４に達する。すると、上述と同様に、時刻ｔ４にて、下流側空燃比センサ１７８ｂの出力Ｖｏｘｓは、リッチを示す値からリーンを示す値に変化する。時刻ｔ４における上述のような下流側空燃比センサ１７８ｂの出力Ｖｏｘｓの変化が判定されると、触媒ＯＢＤは終了され、空燃比制御が通常制御に戻される。
上述のような矩形波状の空燃比制御（アクティブ制御）を実行することで、触媒コンバータ１６１の最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘが、以下の式によって取得される。なお、以下の式において、値「０．２３」は、大気中に含まれる酸素の重量割合である。ｍｆｒは、所定時間（計算周期ｔｓａｍｐｌｅ）内の燃料噴射量Ｆｉの合計量である。
ΔＯ２＝０．２３・ｍｆｒ・ΔＡ／Ｆ
Ｃｍａｘ２＝ΣΔＯ２（区間ｔ＝ｔ２〜ｔ３）
Ｃｍａｘ４＝ΣΔＯ２（区間ｔ＝ｔ３〜ｔ４）
Ｃｍａｘ＝（Ｃｍａｘ２＋Ｃｍａｘ４）／２
この式に示されているように、区間ｔ＝ｔ２〜ｔ３における、所定時間ｔｓａｍｐｌｅ内の噴射量の合計量ｍｆｒに、空燃比Ａ／Ｆの理論空燃比からの偏移ΔＡ／Ｆを乗じることで、当該所定時間ｔｓａｍｐｌｅにおける空気の不足量が求められ、この空気の不足量に酸素の重量割合を乗じることで、当該所定時間ｔｓａｍｐｌｅにおける酸素吸蔵量変化量（吸蔵酸素の消費量）ΔＯ２が求められる。そして、酸素吸蔵量変化量ΔＯ２を時刻ｔ２〜ｔ３にわたって積算することで、触媒コンバータ１６１が酸素を最大限貯蔵していた状態から酸素をすべて消費した状態となるまでの酸素消費量、すなわちピーク値Ｃｍａｘ２が推定・算出される。同様に、区間ｔ＝ｔ３〜ｔ４においても、酸素吸蔵量変化量ΔＯ２を積算することで、触媒コンバータ１６１が酸素をすべて消費した状態から酸素を最大限に吸蔵した状態となるまでの酸素吸蔵量、すなわちピーク値Ｃｍａｘ４が推定・算出される。
なお、触媒ＯＢＤ実施中に筒内吸入空気量Ｍｃが一定（すなわち吸入空気流量Ｇａが一定）である場合には、上式は、以下のように簡略化され得る。
Ｃｍａｘ２＝０．２３・ｍｆｒ・ΔＡ／Ｆ・（ｔ３−ｔ２）
Ｃｍａｘ４＝０．２３・ｍｆｒ・ΔＡ／Ｆ・（ｔ４−ｔ３）
Ｃｍａｘ＝（Ｃｍａｘ２＋Ｃｍａｘ４）／２
なお、本具体例においては、制御装置２（ＣＰＵ２０１）におけるＳ４４０ないしＳ４５５及びＳ５３０ないしＳ５４０の処理によって、本発明の判定許可部（判定許可手段）が実現されている。
＜＜触媒推定温度取得＞＞
次に、触媒コンバータ１６１の推定温度Ｔｃの取得の具体例について説明する。ＣＰＵ２０１は、図７に示されている触媒推定温度取得ルーチン７００を、所定タイミング毎に実行する。
まず、Ｓ７１０にて、エンジン回転数Ｎｅ、負荷率ＫＬ、及び機械的圧縮比εｍが取得される。ここで、機械的圧縮比εｍは、制御装置２による駆動機構１４２の動作制御状態（例えばモータの回転角度）をＣＰＵ２０１が把握することで、容易かつ比較的正確に取得され得る。
次に、Ｓ７２０にて、機械的圧縮比εｍが所定値εｍ１（例えば最小値εｍ＿ｍｉｎ）である条件でエンジン回転数Ｎｅ及び負荷率ＫＬをパラメータとして作成された触媒温度マップと、Ｓ７１０にて取得されたエンジン回転数Ｎｅ及び負荷率ＫＬと、に基づいて、温度Ｔｃ（εｍ１）が取得される。同様に、Ｓ７３０にて、機械的圧縮比εｍが所定値εｍ２（＞εｍ１：例えば最大値εｍ＿ｍａｘ）である条件で作成された触媒温度マップと、Ｓ７１０にて取得されたエンジン回転数Ｎｅ及び負荷率ＫＬと、に基づいて、温度Ｔｃ（εｍ２）が取得される。
続いて、Ｓ７４０にて、Ｔｃ（εｍ１）と、Ｔｃ（εｍ２）と、Ｓ７１０にて取得された機械的圧縮比εｍと、所定のマップあるいは関数と、に基づいて、触媒推定温度Ｔｃが取得される。例えば、エンジン回転数Ｎｅ及び負荷率ＫＬが一定の場合における、機械的圧縮比εｍの変化による触媒温度の変化が直線に近似されるとすると、以下のようにして触媒推定温度Ｔｃが取得され得る。
Ｔｃ＝
Ｔｃ（εｍ１）＋（εｍ−εｍ１）・（Ｔｃ（εｍ２）−Ｔｃ（εｍ１））／（εｍ２−εｍ１）
その後、本ルーチンが一旦終了する。
なお、本具体例においては、制御装置２（ＣＰＵ２０１）におけるＳ７１０の処理によって、本発明の圧縮比取得部（圧縮比取得手段）及び膨張比取得部（膨張比取得手段）が実現されている。また、制御装置２におけるＳ７２０ないしＳ７４０の処理によって、本発明の温度推定部（温度推定手段）が実現されている。
＜＜第一具体例による作用・効果＞＞
・本具体例においては、触媒ＯＢＤ実施時の実際の圧縮比に基づいて、触媒コンバータ１６１の温度がオンボード推定される。換言すれば、触媒ＯＢＤ実施時の実際の圧縮比に応じて、触媒コンバータ１６１の温度推定値が補正される。よって、触媒コンバータ１６１の温度推定がより精度よく行われ得る。これにより、触媒ＯＢＤが、より精度よく実施され得る。
・本具体例においては、触媒ＯＢＤ実施中において、運転状態に応じた機械的圧縮比の変化が禁止されることで、機械的圧縮比が一定に保持される。よって、触媒ＯＢＤ実施中における触媒コンバータ１６１の温度変化が、可及的に抑制される。これにより、触媒ＯＢＤが、さらに精度よく実施され得る。
・本具体例においては、触媒推定温度Ｔｃが所定の劣化判定下限温度（ＴＬ）よりも低い場合、触媒コンバータ１６１の温度を上昇させるべく、機械的圧縮比が低圧縮比側の一定値に制御される。また、触媒推定温度Ｔｃが所定の劣化判定上限温度（ＴＨ）よりも高い場合、触媒コンバータ１６１の温度を低下させるべく、機械的圧縮比が高圧縮比側の一定値に制御される。よって、触媒ＯＢＤの際に、触媒コンバータ１６１の温度が、劣化判定のための適切な範囲内に、強制的に設定され得る。これにより、触媒ＯＢＤが、より良好に行われ得る。
＜第二具体例＞
以下に説明する第二の具体例においても、上述の第一の具体例と同様に、機械的圧縮比εｍと膨張比εｅとがほぼ等しくなるように、機械的圧縮比εｍ及び膨張比εｅの制御が行われるものとする。
＜＜センサＯＢＤ条件判定＞＞
ＣＰＵ２０１は、図８に示されているセンサＯＢＤ条件判定ルーチン８００を、所定タイミング毎に実行する。本ルーチンが起動されると、まず、Ｓ８１０にて、今回のトリップにおいてセンサＯＢＤの完了前であるか否かが判定される。センサＯＢＤの完了前は（Ｓ８１０＝Ｙｅｓ）、処理がＳ８２０に進行し、センサＯＢＤ条件が成立しているか否かが判定される。
このセンサＯＢＤ条件は、アクセル操作量Ａｃｃｐが所定以下であって機械的圧縮比εｍの変更の必要がないこと、及び所定の温度条件を含む。この温度条件は、（１）上流側空燃比センサ１７８ａのＯＢＤの場合は、上流側空燃比センサ１７８ａが所定の活性化温度まで暖機されたことが推定されることであり、（２）下流側空燃比センサ１７８ｂのＯＢＤの場合は、下流側空燃比センサ１７８ｂが所定の活性化温度まで暖機されたこと、及び、触媒コンバータ１６１が所定の活性化温度まで暖機されて所定の酸素吸蔵機能を奏し得る状態となったこと、である。これらの温度は、冷却水温Ｔｗ等のエンジンパラメータを用いてＣＰＵ２０１により推定され得る。
センサＯＢＤ条件が成立している場合（Ｓ８２０＝Ｙｅｓ）、処理がＳ８３０に進行し、センサＯＢＤフラグＸｄがセットされ、本ルーチンが一旦終了する。一方、センサＯＢＤ条件が未だ成立していない場合（Ｓ８２０＝Ｙｅｓ）、処理がＳ８３０に進行し、センサＯＢＤフラグＸｄはセットされずに本ルーチンが一旦終了する。なお、センサＯＢＤの完了後は（Ｓ８１０＝Ｎｏ）、処理がＳ８３０に進行し、センサＯＢＤフラグＸｄがリセットされ、本ルーチンが一旦終了する。
＜＜機械的圧縮比設定＞＞
ＣＰＵ２０１は、図９に示されている機械的圧縮比制御ルーチン９００を、所定タイミング毎に実行する。なお、本具体例においては、制御装置２（ＣＰＵ２０１）における本ルーチン９００の処理によって、本発明の圧縮比制御部（圧縮比制御手段）及び膨張比制御部（膨張比制御手段）が実現されている。
本ルーチンが起動されると、まず、Ｓ９１０にて、エンジン１が暖機後であるか否か（冷却水温Ｔｗ≧Ｔｗ０であるか否か）が判定される。
エンジン１が暖機中である場合（Ｓ９１０＝Ｎｏ）、処理がＳ９２０に進行する。Ｓ９２０においては、排気温度を上昇させることでエンジン１や触媒コンバータ１６１や上流側空燃比センサ１７８ａや下流側空燃比センサ１７８ｂの暖機を促進するために、機械的圧縮比εｍの目標値が、低めの値εｍ０に決定される。
エンジン１が暖機後である場合（Ｓ９１０＝Ｙｅｓ）、処理がＳ９３０に進行し、センサＯＢＤフラグＸｄがセットされているか否かが判定される。センサＯＢＤフラグＸｄがセットされていない場合（Ｓ９３０＝Ｎｏ）、現在の運転状態は、エンジン１の暖機後の通常運転である。よって、この場合、処理がＳ９４０に進行する。Ｓ９４０においては、機械的圧縮比εｍの目標値が、エンジン回転数Ｎｅや負荷率ＫＬに基づいて、マップ等を用いて決定される。なお、負荷率ＫＬは、周知の通り、吸入空気流量Ｇａ、スロットルバルブ開度ＴＡ、アクセル操作量Ａｃｃｐ、等のエンジンパラメータに基づいて取得され得る。
このようにして機械的圧縮比εｍの目標値が運転状態に応じて決定された後、処理がＳ９５０に進行し、かかる目標値がバックアップＲＡＭ２０４に格納される。
一方、センサＯＢＤフラグＸｄがセットされている場合（Ｓ９３０＝Ｙｅｓ）、本ルーチンの前回起動時にて格納された機械的圧縮比εｍの目標値が読み出される。すなわち、本ルーチンの前回起動時と今回起動時とで、機械的圧縮比εｍの目標値が同一とされる。これにより、センサＯＢＤ中の機械的圧縮比εｍが一定に制御される（機械的圧縮比εｍの変更が禁止される）。
上述の通りに機械的圧縮比εｍの目標値が決定された後、処理がＳ９７０に進行する。Ｓ９７０においては、機械的圧縮比εｍの設定状態が上述の目標値と一致するように、可変圧縮比機構１４に備えられた駆動機構１４２が制御され、その後、本ルーチンが一旦終了する。ここで、センサＯＢＤ中は、上述の通り、機械的圧縮比εｍの目標値が前回の本ルーチンの起動時と同一であるので、センサＯＢＤ中の機械的圧縮比εｍの設定状態が一定に保持される。
＜第三具体例＞
以下に説明する第三の具体例においては、排気バルブ１２４の開弁時期を制御することで、機械的圧縮比εｍが一定の場合でも膨張比εｅを可変とするように、機械的圧縮比εｍ及び膨張比εｅの制御が行われるものとする。
＜＜圧縮比及び膨張比制御＞＞
ＣＰＵ２０１は、図１０に示されている圧縮比及び膨張比の制御ルーチン１０００を、所定タイミング毎に実行する。なお、本具体例においては、制御装置２（ＣＰＵ２０１）における本ルーチン１０００の処理によって、本発明の圧縮比制御部（圧縮比制御手段）及び膨張比制御部（膨張比制御手段）が実現されている。
本ルーチンが起動されると、まず、Ｓ１０１０にて、エンジン回転数Ｎｅや負荷率ＫＬ等の運転状態が取得される。次に、Ｓ１０２０にて、実圧縮比εｒの目標値（目標実圧縮比εｒｔ）が、運転状態とマップ等とに基づいて取得される。続いて、Ｓ１０３０にて、膨張比εｅの目標値（目標膨張比εｅｔ）が、運転状態とマップ等とに基づいて取得される。
その後、Ｓ１０４０にて、目標膨張比εｅｔ及び目標実圧縮比εｒｔを達成するための、機械的圧縮比εｍの目標値（目標機械的圧縮比εｍｔ）、吸気バルブ閉弁時期ＩＣ、及び排気バルブ開弁時期ＥＯが取得され、これらに基づいて、可変圧縮比機構１４、可変吸気バルブタイミング装置１２５、及び可変排気バルブタイミング装置１２６の駆動が制御され（Ｓ１０５０）、本ルーチンが一旦終了する。
＜＜触媒ＯＢＤ＞＞
ＣＰＵ２０１は、図１１に示されている触媒ＯＢＤルーチン１１００を、所定タイミング毎に実行する。
本ルーチンが起動されると、まず、Ｓ１１１０にて、エンジン回転数Ｎｅや負荷率ＫＬ等の運転状態が取得される。次に、Ｓ１１２０にて、膨張比εｅが取得される。ここで、本例においては、膨張比εｅは、可変圧縮比機構１４の駆動機構１４２におけるサーボモータに備えられたエンコーダの出力信号に基づく機械的圧縮比εｍの設定状態と、排気バルブ開弁時期ＥＯと、に基づいて取得されるものとする。
続いて、Ｓ１１３０にて、膨張比εｅの変動が所定範囲内であるか否かが判定される。ここで、膨張比εｅの変動量は、Ｓ１１２０における膨張比εｅの取得値を時系列的に統計処理することによって取得され得る。もっとも簡略には、前回値と今回値との偏差が所定範囲内にあるか否かによって、Ｓ１１３０の判定が簡略に行われ得る。
膨張比εｅの変動が所定範囲内でない場合（Ｓ１１３０＝Ｎｏ）、以降の処理はスキップされ、本ルーチンが一旦終了する。膨張比εｅの変動が所定範囲内である場合（Ｓ１１３０＝Ｙｅｓ）、処理がＳ１１４０に進行し、他のＯＢＤ条件が成立しているか否かが判定される。
膨張比εｅの変動を含むすべてのＯＢＤ条件が成立している場合（Ｓ１１４０＝Ｙｅｓ）、処理がＳ１１５０に進行し、触媒推定温度Ｔｃが、膨張比εｅに基づいて取得される。この触媒推定温度Ｔｃの取得は、上述の第一の具体例で説明した触媒推定温度取得ルーチン７００（図７参照）と同様の方法で行われる（上述のルーチン７００における機械的圧縮比εｍに代えて膨張比εｅが用いられる以外は、当該ルーチン７００とほぼ同様の処理が行われる。）。すなわち、触媒推定温度Ｔｃが、膨張比εｅに応じて補正される。
その後、触媒ＯＢＤが実行され（Ｓ１１６０）、本ルーチンが一旦終了する。
このように、本具体例においては、膨張比εｅの変動幅を触媒ＯＢＤの実行条件とすることで、触媒ＯＢＤが精度良く行われ得る。また、膨張比εｅに応じて触媒推定温度Ｔｃを取得（補正）することで、触媒推定温度Ｔｃの推定精度が向上する。
なお、本具体例においては、制御装置２（ＣＰＵ２０１）における本ルーチン１１００の処理によって、本発明の判定部（判定手段）及び劣化判定部（劣化判定手段）が実現されている。また、本具体例においては、制御装置２（ＣＰＵ２０１）によるＳ１１３０の処理によって、本発明の判定許可部（判定許可手段）が実現されている。
＜第四具体例＞
以下に説明する第四の具体例においては、上述の第三の具体例と同様に、排気バルブ１２４の開弁時期を制御することで、機械的圧縮比εｍが一定の場合でも膨張比εｅを可変とするように、機械的圧縮比εｍ及び膨張比εｅの制御が行われるものとする。
＜＜触媒ＯＢＤ＞＞
ＣＰＵ２０１は、図１２に示されている触媒ＯＢＤルーチン１２００を、所定タイミング毎に実行する。
本ルーチンが起動されると、まず、Ｓ１２１０にて、エンジン回転数Ｎｅや負荷率ＫＬ等の運転状態が取得される。次に、Ｓ１２２０にて、膨張比εｅが取得される。続いて、Ｓ１２３０にて、膨張比εｅ以外のＯＢＤ条件が成立しているか否かが判定される。ＯＢＤ条件が成立していない場合（Ｓ１２３０＝Ｎｏ）、以降の処理はスキップされ、本ルーチンが一旦終了する。膨張比εｅ以外のＯＢＤ条件が成立している場合（Ｓ１２３０＝Ｙｅｓ）、処理がＳ１２４０以降に進行する。
排気ガス温度の変動幅ΔＴｅｘが、ＯＢＤ実行時に許容される所定の小さな一定値となるための、膨張比εｅの変動幅Δεｅは、ＯＢＤ実行時の膨張比εｅによって異なる（膨張比εｅの関数として表され得る）。そこで、Ｓ１２４０においては、ＯＢＤを実行可能な膨張比εｅの変動幅の目標値Δεｅｔが、膨張比εｅをパラメータとして、マップ等に基づいて取得される。
続いて、処理がＳ１２５０に進行し、実際の膨張比εｅの変動幅Δεｅが目標値Δεｅｔに制限されるように、膨張比εｅが制御される。その後、処理がＳ１２６０に進行し、触媒推定温度Ｔｃが膨張比εｅに基づいて取得される。そして、触媒ＯＢＤが実行され（Ｓ１２７０）、本ルーチンが一旦終了する。
このように、本具体例においては、触媒ＯＢＤ実行時の膨張比εｅの変動幅を制限することで、触媒ＯＢＤが精度良く行われ得る。また、膨張比εｅに応じて触媒推定温度Ｔｃを取得（補正）することで、触媒推定温度Ｔｃの推定精度が向上する。
なお、本具体例においては、制御装置２（ＣＰＵ２０１）における本ルーチン１２００の処理によって、本発明の判定部（判定手段）及び劣化判定部（劣化判定手段）が実現されている。
＜第五具体例＞
以下に説明する第五の具体例においては、上述の第三及び第四の具体例と同様に、排気バルブ１２４の開弁時期を制御することで、機械的圧縮比εｍが一定の場合でも膨張比εｅを可変とするように、機械的圧縮比εｍ及び膨張比εｅの制御が行われるものとする。
＜＜触媒ＯＢＤ＞＞
ＣＰＵ２０１は、図１３に示されている触媒ＯＢＤルーチン１３００を、所定タイミング毎に実行する。
本ルーチンが起動されると、まず、Ｓ１３１０にて、エンジン回転数Ｎｅや負荷率ＫＬ等の運転状態が取得される。次に、Ｓ１３２０にて、膨張比εｅ以外のＯＢＤ条件が成立しているか否かが判定される。ＯＢＤ条件が成立していない場合（Ｓ１３２０＝Ｎｏ）、以降の処理はスキップされ、本ルーチンが一旦終了する。膨張比εｅ以外のＯＢＤ条件が成立している場合（Ｓ１３２０＝Ｙｅｓ）、処理がＳ１３３０以降に進行する。
Ｓ１３３０においては、目標機械的圧縮比εｍｔが、ＯＢＤ時の所定値εｍｔ＿ｏｂｄに設定される。この所定値εｍｔ＿ｏｂｄは、機械的圧縮比εｍの変動（すなわち膨張比εｅの変動）に対して排気ガス温度の変動幅ΔＴｅｘがより小さくなるような値（例えば１０程度の低圧縮比側）に設定される。次に、処理がＳ１３４０に進行し、実圧縮比εｒが適正値となるような吸気バルブ閉弁時期ＩＣが、マップ等に基づいて取得される。
続いて、処理がＳ１３５０に進行し、上述の処理結果に基づいて、可変圧縮比機構１４、可変吸気バルブタイミング装置１２５、及び可変排気バルブタイミング装置１２６の駆動が制御される。このとき、要求吸入空気量が確保されるように、スロットルバルブ開度ＴＡが適宜調整され得る。その後、触媒ＯＢＤが実行され（Ｓ１３６０）、本ルーチンが一旦終了する。
このように、本具体例においては、触媒ＯＢＤ実行時の膨張比εｅの変動幅が小さく制限されることで、触媒ＯＢＤが精度良く行われ得るように、機械的圧縮比εｍが設定される。これにより、膨張比εｅに応じた触媒推定温度Ｔｃの取得（補正）を省略してＯＢＤの計算負荷を軽減しつつ、触媒推定温度Ｔｃの推定精度を向上させることができる。
なお、本具体例においては、制御装置２（ＣＰＵ２０１）における本ルーチン１３００の処理によって、本発明の判定部（判定手段）及び劣化判定部（劣化判定手段）が実現されている。また、Ｓ１３３０の処理によって、本発明の圧縮比制御部（圧縮比制御手段）及び膨張比制御部（膨張比制御手段）が実現されている。
＜変形例の例示＞
なお、上述の各実施形態は、上述した通り、出願人が本願の出願時点において最良であると考えた本発明の具体的構成例を単に例示したものにすぎないのであって、本発明はもとより上述の各実施形態によって何ら限定されるべきものではない。よって、上述の各実施形態に示された具体的構成に対して、本発明の本質的部分を変更しない範囲内において、種々の変形が施され得ることは、当然である。
以下、変形例について幾つか例示する。ここで、以下の変形例の説明において、上述の実施形態における各構成要素と同様の構成・機能を有する構成要素については、当該変形例においても同一の名称及び同一の符号が付されているものとする。そして、当該構成要素の説明については、上述の実施形態における説明が、矛盾しない範囲で適宜援用され得るものとする。
もっとも、変形例とて、下記のものに限定されるものではないことは、いうまでもない。本発明を、上述の実施形態や下記変形例の記載に基づいて限定解釈することは、（特に先願主義の下で出願を急ぐ）出願人の利益を不当に害する反面、模倣者を不当に利するものであって、許されない。
また、上述の各実施形態の構成、及び下記の各変形例に記載された構成は、技術的に矛盾しない範囲において、適宜複合して適用され得ることも、いうまでもない。
（１）本発明は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、メタノールエンジン、バイオエタノールエンジン、その他の任意のタイプの内燃機関に適用され得る。気筒数、気筒配列方式（直列、Ｖ型、水平対向）、燃料噴射方式（ポート噴射、筒内直接噴射）も、特に限定はない。
（２）可変圧縮比機構１４を含むエンジン１の構成も、上述の実施形態のものに限定されない。例えば、コンロッド１３２がマルチリンク構造を有していて、このコンロッド１３２の屈曲状態が変更されることで機械的圧縮比が変更されるように、エンジン１が構成されている場合（特開２００４−１５６５４１号公報等参照）であっても、本発明は良好に適用される。
（３）上述の第一及び第二の具体例における圧縮比制御は、主として機械的圧縮比に対するものであった。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、可変吸気バルブタイミング装置１２５や可変排気バルブタイミング装置１２６による実圧縮比制御に対しても、本発明は同様に適用され得る。また、運転状態に応じた実圧縮比の変更は、可変圧縮比機構１４による機械的圧縮比の変更と、可変吸気バルブタイミング装置１２５や可変排気バルブタイミング装置１２６によるバルブタイミングの変更と、を併用することでも行われ得る。本発明はこの場合に対しても良好に適用され得る。
すなわち、上述の第一及び第二の具体例における圧縮比制御は、膨張比制御とも称され得る。
（４）本発明は、上述の各具体例に記載された具体的な処理内容に限定されない。例えば、以下に詳述するような変容が可能である。
本発明の圧縮比取得部や膨張比取得部は、上述の実施形態にて開示されているような手段に限定されない。
具体的には、上述の実施形態においては、可変圧縮比機構１４の駆動機構１４２におけるサーボモータに備えられたエンコーダの出力に基づいて、機械的圧縮比εｍの設定状態が取得されていた。もっとも、これに代えて、例えば、シリンダブロック１１とシリンダヘッド１２との相対位置に応じた出力を生じるストロークセンサ等のリニアセンサの出力に基づいても、機械的圧縮比εｍの設定状態が取得され得る。
また、実圧縮比εｒ及び膨張比εｅは、機械的圧縮比εｍの設定状態と、吸気カムポジションセンサ１７３及び排気カムポジションセンサ１７４の出力と、に基づいても取得され得る。
上述の実施形態においては、触媒ＯＢＤが１トリップ（１回の始動から停止までの期間）あたり１回行われていた。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。
また、上述の実施形態においては、触媒温度推定値は、圧縮比制御や触媒劣化判定に利用されていた。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、触媒暖機状態の推定も、触媒温度を推定することで実施され得る。すなわち、触媒ＯＢＤには、触媒暖機状態の推定も含まれ得る。その他、本発明は、上述の実施形態においてフローチャートとともに説明された具体例に何ら限定されるものではない。例えば、触媒温度推定は、上述の実施形態のように、２つの圧縮比に対応する温度マップを用いて内挿あるいは外挿により行う他にも、様々な方法で行われ得る。例えば、いくつかの標準圧縮比に対応する温度マップを用意して、触媒ＯＢＤ実施時の実際の圧縮比に最も近い標準圧縮比のマップを選択することで、触媒温度推定が行われるようになっていてもよい。
例えば、センサＯＢＤは、空燃比アクティブ制御の際の応答性確認以外の方法でも実行され得る。
上流側空燃比センサ１７８ａ及び下流側空燃比センサ１７８ｂの双方について同時にＯＢＤが実行される場合、上述の具体例のように、単一のセンサＯＢＤフラグＸｄが設けられれば足りる。これに対し、ＯＢＤ条件が成立しやすいいずれか一方（例えば上流側空燃比センサ１７８ａ）について先にＯＢＤが実行され完了した後に、他方（例えば下流側空燃比センサ１７８ｂ）についてＯＢＤが実行される場合、センサＯＢＤ条件の成立判定のためのフラグとして、上述のセンサＯＢＤフラグＸｄとして、上流用のフラグＸｄ１と下流用のフラグＸｄ２とが区別して設けられ得る。
圧縮比制御についても、上述の具体例に限定されない。例えば、エンジン１の暖機中の低めの圧縮比εｍ０への設定は、なくてもよい。すなわち、Ｓ９１０及びＳ９２０は省略され得る。
Ｓ１１３０における所定範囲を、膨張比εｅを一定に制御しようとした場合に生じる膨張比εｅの変動量の程度まで小さくすることで、膨張比εｅに関するＯＢＤ条件を、「膨張比εｅがほぼ一定であること」とすることができる。
また、本発明は、触媒温度の推定や、触媒ＯＢＤや、センサＯＢＤ以外にも適用可能である。例えば、本発明は、排気通路１６に介装された部材のうちの、上述の各具体例にて適用されたもの（触媒コンバータ１６１、上流側空燃比センサ１７８ａ、及び下流側空燃比センサ１７８ｂ）以外のものの温度推定やＯＢＤにも適用可能である。さらには、本発明は、排気ガス温度の推定装置（特開２０００−２２７３６４号公報、特開２００６−２９１８２８号公報、等参照）にも適用可能である。
（５）その他、特段に言及されていない変形例についても、本発明の本質的部分を変更しない範囲内において、本発明の技術的範囲に含まれることは当然である。
また、本明細書にて引用した各公報の内容（明細書及び図面を含む）は、本明細書の一部を構成するものとして援用され得る。
さらに、本発明の課題を解決するための手段を構成する各要素における、作用・機能的に表現されている要素は、上述の実施形態や変形例にて開示されている具体的構造の他、当該作用・機能を実現可能ないかなる構造をも含む。
【図１】
2009060997.tif 000003
【図２Ａ】
2009060997.tif 000004
【図２Ｂ】
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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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年9月4日(2009.9.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮比を変更可能に構成されたエンジンと、前記エンジンから排出される排気ガスの通路に介装された触媒と、を備えたシステムに適用される制御装置であって、
前記圧縮比を取得する、圧縮比取得部と、
前記圧縮比取得部によって取得された前記圧縮比に基づいて、前記触媒の温度を推定する、温度推定部と、
前記圧縮比を制御する、圧縮比制御部と、
前記温度推定部による前記触媒の推定温度に基づいて、前記触媒の劣化状態を判定する、劣化判定部と、
を備え、
前記圧縮比制御部は、前記劣化判定部による前記触媒の劣化状態の判定の際に、前記圧縮比を一定に制御するように構成されたことを特徴とする制御装置。
【請求項２】
請求の範囲第１項に記載の制御装置であって、
前記温度推定部は、少なくとも、前記エンジンにおける吸入空気量に関連するパラメータと、前記圧縮比取得部によって取得された前記圧縮比と、に基づいて、前記触媒の温度を推定するように構成されたことを特徴とする制御装置。
【請求項３】
（削除）
【請求項４】
請求の範囲第１項又は第２項に記載の制御装置であって、
前記圧縮比制御部は、前記推定温度が所定の劣化判定下限温度よりも低い場合、前記劣化判定部による前記触媒の劣化状態の判定の際に前記圧縮比を低圧縮比側で一定に制御するように構成されたことを特徴とする制御装置。
【請求項５】
請求の範囲第１項、第２項、及び第４項のうちのいずれかに記載の制御装置であって、
前記圧縮比制御部は、前記推定温度が所定の劣化判定上限温度よりも高い場合、前記劣化判定部による前記触媒の劣化状態の判定の際に前記圧縮比を高圧縮比側で一定に制御するように構成されたことを特徴とする制御装置。
【請求項６】
圧縮比を変更可能に構成されたエンジンと、前記エンジンから排出される排気ガスの通路に介装されていて排気ガス中の特定成分の濃度に対応した出力を生じるように構成された排気ガスセンサと、を備えたシステムに適用される、制御装置であって、
運転状態に応じて前記エンジンの圧縮比を制御する、圧縮比制御部を備え、
前記圧縮比制御部は、前記排気ガスセンサの出力に基づく当該排気ガスセンサの異常の診断中に、圧縮比が一定になるように圧縮比を制御することを特徴とする、制御装置。
【請求項７】
（削除）
【請求項８】
圧縮比を変更可能に構成されたエンジンを備えたシステムに適用される制御装置であって、
前記圧縮比を取得する、圧縮比取得部と、
前記圧縮比取得部によって取得された前記圧縮比に基づいて、前記エンジンから排出される排気ガス又はその通路に介装された部材の温度を推定する、温度推定部と、
前記温度推定部による前記温度の推定結果に基づいて、前記部材の状態を判定する、判定部と、
を備え、
前記判定部は、前記圧縮比が一定あるいはその変化が所定範囲内である場合に、前記部材の状態を判定することを特徴とする制御装置。
【請求項９】
請求の範囲第８項に記載の制御装置において、
前記圧縮比を制御する、圧縮比制御部をさらに備え、
前記圧縮比制御部は、前記判定部による前記状態の判定の際に、前記圧縮比を一定に制御するように構成されたことを特徴とする制御装置。
【請求項１０】
（削除）
【請求項１１】
膨張比を変更可能に構成されたエンジンを備えたシステムに適用される制御装置であって、
前記膨張比を取得する、膨張比取得部と、
前記膨張比取得部によって取得された前記膨張比に基づいて、前記エンジンから排出される排気ガス又はその通路に介装された部材の温度を推定する、温度推定部と、
前記温度推定部による前記温度の推定結果に基づいて、前記部材の状態を判定する、判定部と、
を備え、
前記判定部は、前記膨張比が一定あるいはその変化が所定範囲内である場合に、前記部材の状態を判定することを特徴とする制御装置。
【請求項１２】
請求の範囲第１１項に記載の制御装置において、
前記膨張比を制御する、膨張比制御部をさらに備え、
前記膨張比制御部は、前記判定部による前記状態の判定の際に、前記膨張比を一定に制御するように構成されたことを特徴とする制御装置。
【請求項１３】
（削除）
【請求項１４】
圧縮比を変更可能に構成されたエンジンを備えたシステムに適用される制御装置であって、
前記圧縮比を取得する、圧縮比取得部と、
前記エンジンから排出される排気ガスの通路に介装された部材の状態を判定する、判定部と、
前記圧縮比取得部によって取得された前記圧縮比に基づいて、前記判定部による判定を許可する、判定許可部と、
を備え、
前記判定許可部は、前記圧縮比が一定あるいはその変化が所定範囲内である場合に、前記判定部による判定を許可することを特徴とする制御装置。
【請求項１５】
請求の範囲第１４項に記載の制御装置において、
前記圧縮比を制御する、圧縮比制御部をさらに備え、
前記圧縮比制御部は、前記判定部による前記状態の判定の際に、前記圧縮比を一定に制御するように構成されたことを特徴とする制御装置。
【請求項１６】
圧縮比を変更可能に構成されたエンジンを備えたシステムに適用される制御装置であって、
前記圧縮比を制御する、圧縮比制御部と、
前記エンジンから排出される排気ガスの通路に介装された部材の状態を判定する、判定部と、
を備え、
前記圧縮比制御部は、前記判定部による前記状態の判定の際に、前記圧縮比を一定に制御するように構成されたことを特徴とする制御装置。
【請求項１７】
膨張比を変更可能に構成されたエンジンを備えたシステムに適用される制御装置であって、
前記膨張比を取得する、膨張比取得部と、
前記エンジンから排出される排気ガスの通路に介装された部材の状態を判定する、判定部と、
前記膨張比取得部によって取得された前記膨張比に基づいて、前記判定部による判定を許可する、判定許可部と、
を備えたことを特徴とする制御装置。
【請求項１８】
請求の範囲第１７項に記載の制御装置であって、
前記判定許可部は、前記膨張比が一定あるいはその変化が所定範囲内である場合に、前記判定部による判定を許可することを特徴とする制御装置。
【請求項１９】
請求の範囲第１７項又は第１８項に記載の制御装置において、
前記膨張比を制御する、膨張比制御部をさらに備え、
前記膨張比制御部は、前記判定部による前記状態の判定の際に、前記膨張比を一定に制御するように構成されたことを特徴とする制御装置。
【請求項２０】
膨張比を変更可能に構成されたエンジンを備えたシステムに適用される制御装置であって、
前記膨張比を制御する、膨張比制御部と、
前記エンジンから排出される排気ガスの通路に介装された部材の状態を判定する、判定部と、
を備え、
前記膨張比制御部は、前記判定部による前記状態の判定の際に、前記膨張比を一定に制御するように構成されたことを特徴とする制御装置。
【国際調査報告】
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2009060997.tif 000019
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