(57)【要約】【課題】圧縮比を冷機始動時より低くして低圧縮比制御を行なう冷機始動直後における燃焼速度の低下を抑制する。【解決手段】排気通路（４１）にあって排気中の有害成分を浄化する触媒（４２）と、エンジンの圧縮比を可変に制御し得る圧縮比可変機構と、燃焼室（５２）内にエンジンの主燃料とは別に水素を供給する水素供給装置（６１）とを有し、エンジンの冷機始動時の圧縮比を低圧縮比側へと補正制御する圧縮比可変機構制御手段（３９）と、エンジンの冷機始動時に水素供給装置（６１）を作動させて燃焼室（５２）内に水素の供給を行わせる水素供給装置作動手段（３９）とを設ける。【選択図】図１
2008232011.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路にあって排気中の有害成分を浄化する触媒と、
エンジンの圧縮比を可変に制御し得る圧縮比可変機構と、
燃焼室内にエンジンの主燃料とは別に水素を供給する水素供給装置と
を有し、
エンジンの冷機始動時の圧縮比を低圧縮比側へと補正制御する圧縮比可変機構制御手段と、
エンジンの冷機始動時に前記水素供給装置を作動させて燃焼室内に水素の供給を行わせる水素供給装置作動手段と
を設けることを特徴とするエンジンの燃焼制御装置。
【請求項２】
前記水素の供給を行わせるとき点火時期を遅角することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの燃焼制御装置。
【請求項３】
前記触媒が反応温度に到達するまで、吸入行程または燃焼開始前の圧縮行程で前記水素供給装置を作動させて燃焼室内に水素の供給を行わせることを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンの燃焼制御装置。
【請求項４】
前記触媒は還元触媒を含み、この還元触媒が反応温度に到達した後、燃焼終了後の膨張行程後半または排気行程で前記水素供給装置を作動させて燃焼室内に水素の供給を行わせることを特徴とする請求項３に記載のエンジンの燃焼制御装置。
【請求項５】
燃焼室内に二次酸素を供給する二次酸素供給装置を備え、
前記触媒が反応温度に到達するまで、この二次酸素供給装置を作動させて燃焼室内に二次酸素を供給することを特徴とする請求項１から４までのいずれか一つに記載のエンジンの燃焼制御装置。
【請求項６】
前記触媒が反応温度に到達した後には、前記二次酸素供給装置を非作動として燃焼室内への二次酸素の供給を止めることを特徴とする請求項５に記載のエンジンの燃焼制御装置。
【請求項７】
電気分解装置を備え、
この電気分解装置により水を電気分解して得られる水素を前記水素供給装置に供給することを特徴とする請求項１から６までのいずれか一つに記載のエンジンの燃焼制御装置。
【請求項８】
前記電気分解装置により水を電気分解して得られる酸素を二次酸素として燃焼室に供給することを特徴とする請求項７に記載のエンジンの燃焼制御装置。
【請求項９】
前記触媒下流の排気の一部を凝縮器に導き、この凝縮器による排気の冷却により前記電気分解に用いる水を回収することを特徴とする請求項７または８に記載のエンジンの燃焼制御装置。
【請求項１０】
前記圧縮比可変機構は、
前記ピストンと第１のピンを介して連結される第１のリンクと、
第１のリンクに第２のピンを介して揺動可能に連結され、クランクピンに回転可能に装着された第２のリンクと、
第２のリンクと第３のピンを介して揺動可能に連結されシリンダブロックに設けられた支点を中心に揺動する第３のリンクとを有するリンク機構と、
駆動量に応じて第３のリンクの角位置を調整し得るアクチュエータと
を含むことを特徴とする請求項１から９までのいずれか一つに記載のエンジンの燃焼制御装置。
【請求項１１】
排気通路にあって排気中の有害成分を浄化する触媒と、
エンジンの圧縮比を可変に制御し得る圧縮比可変機構と、
燃焼室内にエンジンの主燃料とは別に水素を供給する水素供給装置と
を有し、
エンジンの冷機始動時の圧縮比を低圧縮比側へと補正制御する圧縮比可変機構制御処理手順と、
同じくエンジンの冷機始動時に前記水素供給装置を作動させて燃焼室内に水素の供給を行わせる水素供給装置作動処理手順と
を含むことを特徴とするエンジンの燃焼制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジン（内燃機関）の燃焼制御装置及びエンジンの燃焼制御方法、特に冷機始動時の燃焼改良技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮比可変機構を有するエンジンがある（特許文献１参照）。圧縮比可変機構を用いることによる可変圧縮比の効果としては、燃焼ガスを高膨張比によって最大限の仕事をさせ、熱効率を向上させるのが主なものであるが、膨張比を変えることによって、排気の持つ熱エネルギーが変化するため、特許文献１の技術では、冷機始動時に低圧縮比として膨張比を低下させ、熱効率は低下するが排気のエネルギーを増大させることにより、排気の温度を上昇させ触媒の暖機を促進するようにしている。
【特許文献１】特開昭６０−２３０５２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記特許文献１の技術には、低圧縮比にした際に燃焼速度が遅くなるため点火時期を進角側に制御することが記載されている。
【０００４】
しかしながら、低圧縮比時に点火時期の進角制御を行なうことは排気温度を低下させるトレードオフがある。むしろ、冷機始動時には燃焼安定が許す限り、点火時期を遅角側で制御し、燃焼開始を遅らせることによって膨張行程における仕事量を低下させ、その分熱効率は悪くなり、燃料、空気は余計に必要ではあるが、触媒の温度上昇を促進させる制御の効果が広く知られている。
【０００５】
従って、上記公知の技術において、燃焼悪化の伴う低圧縮比制御は、点火時期を進角させることで排気温度の上昇効果の大半を相殺してしまうという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、排気通路にあって排気中の有害成分を浄化する触媒と、エンジンの圧縮比を可変に制御し得る圧縮比可変機構と、燃焼室内にエンジンの主燃料とは別に水素を供給する水素供給装置とを有し、エンジンの冷機始動時の圧縮比を低圧縮比側へと補正制御すると共に、前記水素供給装置を作動させて燃焼室内に水素の供給を行わせるように構成する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、圧縮比を冷機始動開始時より低くして低圧縮比側への補正制御を行なう冷機始動時に、水素供給装置を作動させて燃焼室内にエンジンの主燃料とは別に水素の供給を行わせるので、この水素の燃焼により燃焼室内混合気の燃焼速度が速くなり燃焼の安定度を大幅に高めることができる。この結果、冷機始動時に低圧縮比側へと補正制御しても点火時期を進角させる必要が無くなり、これにより、低圧縮比時に点火時期を進角させることで排気温度の上昇効果の大半を相殺してしまうことを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【０００９】
図１は本発明の第１実施形態の全体システムの概略縦断面図を示している。
【００１０】
ここで、エンジンは複リンク型レシプロ式エンジンである。複リンク型レシプロ式エンジンは圧縮比可変機構、具体的にはピストン行程を変化させて圧縮比を変更する機構を備えている。圧縮比可変機構を備えるこのレシプロ式エンジンは、本出願人が先に提案したものであるが、例えば特開２００１−２２７３６７号公報等によって公知となっているので、図２を参照してその概要のみを説明する。
【００１１】
図２において、クランクシャフト２には、エンジン本体の一部を構成するシリンダブロック１内の主軸受（図示しない）に回転可能に支持されるクランクジャーナル３が各気筒毎に設けられている。各クランクジャーナル３は、その軸心Ｏがクランクシャフト２の軸心（回転中心）と一致しており、クランクシャフト２の回転軸部を構成している。
【００１２】
また、クランクシャフト２は、軸心Ｏから偏心して各気筒毎に設けられたクランクピン４と、クランクピン４をクランクジャーナル３へ連結するクランクアーム４ａと、軸心Ｏに対してクランクピン４と反対側に配置され、主としてピストン運動の回転１次振動成分を低減するカウンターウェイト４ｂとを有している。クランクアーム４ａとカウンターウェイト４ｂとは、この実施形態では一体的に形成されている。
【００１３】
そして、各気筒毎に形成されたシリンダ１０に摺動可能に嵌合するピストン９と、上記のクランクピン４とが、複数のリンク部材、すなわちアッパーリンク６（第１のリンク）とロアーリンク５（第２のリンク）とにより機械的に連携されている。アッパーリンク６の上端側は、ピストン９に固定的に設けられたピストンピン８（第１のピン）に、軸心Ｏｃ周りに相対回転可能に外嵌している。また、アッパーリンク６の下端側とロアーリンク５の、ほぼ二等分された一方の本体５ａとは、両者を挿通する連結ピン７（第２のピン）によって、軸心Ｏｄ周りに相対回転可能に連結されている。
【００１４】
ロアーリンク５は、クランクピン４を狭持するように、２つの本体５ａ、５ｂを取付けて構成されており、この狭持部分でクランクピン４と軸心Ｏｅ周りに相対回転可能に装着されている。ほぼ２等分された他方のロアーリンク本体５ｂと制御リンク１１（第３のリンク）の上端側とは、両者を挿通する連結ピン１２（第３のピン）によって軸心Ｏｆ周りに相対回転可能に連結されている。
【００１５】
この制御リンク１１の下端側は、シリンダブロック１に回動可能に支持される、偏心カム部１４を有する制御軸１３に、その軸心Ｏｂ（シリンダブロックに設けられた支点）周りに揺動可能に外嵌，支持されている。すなわち、制御軸１３の外周には偏心カム部１４が回転可能に設けられており、偏心カム部１４の軸心Ｏａは、制御軸１３の軸心Ｏｂに対して所定量偏心している。この偏心カム部１４は、ウォームギア１５を介して圧縮比制御アクチュエータ１６によって、機関の運転状態に応じて回動制御されるとともに、任意の回動位置で保持されるようになっている。
【００１６】
このような構成により、クランクシャフト２の回転に伴って、クランクピン４，ロアーリンク５，アッパーリンク６及びピストンピン８を介してピストン９がシリンダ１０内を昇降するとともに、ロアーリンク５に連結する制御リンク１１が、下端側の揺動軸心Ｏｂを支点として揺動する。
【００１７】
また、上記の圧縮比制御アクチュエータ１６により偏心カム部１４を回動制御することにより、制御リンク１１の揺動軸心となる制御軸１３の軸心Ｏｂが偏心カム部１４の軸心Ｏａ周りに回転し、つまり制御リンク１１の揺動中心位置Ｏｂが機関本体（及びクランクシャフト回転中心Ｏ）に対して移動する。これにより、ピストン９の行程が変化して、エンジンの各気筒の圧縮比が可変制御される。参考として、図３に、ピストン上死点位置における３つのリンク６、５、１１の姿勢を模式的に示すと、図３左側は高圧縮比位置での、図３右側は低圧縮比位置での各リンク姿勢である。
【００１８】
この圧縮比可変機構の最大の特長は制御軸１３の角位置制御により、ピストン９の上死点位置（燃焼室容積）を変えられる点に有り、いわゆる圧縮比可変機構としての機能を発揮する。
【００１９】
図１に戻り、エンジンの負荷と回転速度の信号が入力されるエンジンコントロールユニット３９では、その入力されるエンジンの負荷と回転速度から目標圧縮比のマップを参照することにより、そのときの負荷と回転速度に応じた目標圧縮比を算出し、その算出した目標圧縮比が得られるように、圧縮比制御アクチュエータ１６に与える制御量（圧縮比可変機構への駆動量）を制御する。なお、エンジンはガソリンエンジンであるため、エンジンコントロールユニット３９では、点火プラグ５７（図５参照）を介して所定のタイミングで燃焼室内の混合気に対して火花点火を実行する。
【００２０】
図４は目標圧縮比のマップ内容を示すものである。図４に示したように、低負荷運転になるほど燃費の向上を狙い目標圧縮比として最大で２２を設定している。ノックの発生しやすい全負荷運転領域になると、目標圧縮比として最低の１０を設定する。
【００２１】
排気通路４１には三元触媒４２を備える。三元触媒４２は、エンジンからの排気の空燃比が理論空燃比を中心とする所定の範囲（この範囲はウィンドウと呼ばれる）にあるとき、ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘの転化効率が最適になるのであるが、三元触媒４２は温度上昇して活性化してからでないと十分な転化効率が得られないので、冷機始動時には三元触媒４２の入口温度を上昇させることにより三元触媒４２が早期に暖機されるようにしている。
【００２２】
しかしながら、三元触媒４２が暖機を完了するまでは冷機始動時に発生するＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘが浄化されることなく大気へと放出されてしまうので、これを防止するため、三元触媒４２の上流にＮＯｘ吸着触媒４３を設けている。ＮＯｘ吸着触媒４３はクランキングの開始より排気中のＮＯｘを吸着するものである。従って、冷機始動時に三元触媒４２が暖機完了して排気中のＮＯｘを還元浄化可能となるまでの間、エンジンの発生するＮＯｘはとりあえずＮＯｘ吸着触媒４３によって吸着されることになる。
【００２３】
さて、上記圧縮比可変機構を用いることによる可変圧縮比の効果としては、燃焼ガスを高膨張比によって最大限の仕事をさせ、熱効率を向上させるのが主なものであるが、膨張比を変えることによって、排気の持つ熱エネルギーが変化するため、エンジンの冷機始動時には低圧縮比として膨張比を低下させ、熱効率は低下するが排気のエネルギーを増大させることにより、排気の温度を上昇させ触媒の暖機を促進するようにした技術が公知（例えば特開昭６０−２３０５２５号公報参照）である。
【００２４】
この場合、低圧縮比にした際には燃焼速度が遅くなるので、点火時期を進角側に制御することが記載されている。
【００２５】
しかしながら、低圧縮比時に点火時期の進角制御を行なうことは排気温度を低下させるトレードオフがある。むしろ、冷機始動時には燃焼安定が許す限り、点火時期を遅角側で制御し、燃焼開始を遅らせることによって膨張行程における仕事量を低下させ、その分熱効率は悪くなり、燃料、空気は余計に必要ではあるが、触媒の温度上昇を促進させる制御の効果が広く知られている。従って、上記公知の技術において、燃焼悪化の伴う低圧縮比制御は、点火時期を進角させることで排気温度の上昇効果の大半を相殺してしまい、実際には触媒の暖機完了までの時間が長引くこととなっている、という問題がある。
【００２６】
本発明の狙いはこのような冷機始動時の低圧縮比制御における本質的な問題を解決することにある。具体的には低圧縮比制御を行なう冷機始動時の所定期間において、吸入行程または燃焼開始前の圧縮行程で水素をエンジンの主燃料とは別に燃焼室内に供給し水素を燃焼させることにより、燃焼室内混合気の燃焼の安定度を大幅に高め、点火時期を進角させる必要を無くし、あるいは、水素の燃焼で燃焼が安定する分だけ点火時期を遅角制御することにより、低圧縮比制御による膨張比の低下に伴う排気エネルギーの上昇の一層の促進を図るものである。
【００２７】
さらに、三元触媒４２に含まれる還元触媒が還元反応開始温度（反応温度）に到達した後には燃焼終了後の膨張行程後半または排気行程で水素を燃焼室内に噴くことにより、水素を反応（燃焼）させることなく三元触媒４２に含まれる還元触媒へと導き、その還元触媒上で、水素の持つ抜群の還元能力を生かしてＮＯｘの還元促進を図ることをも狙いとしている。
【００２８】
図５、図６は本発明の第１実施形態のエンジンの概略縦断面図を示している。図５、図６において、５１はエンジン、９はピストン、５２は燃焼室、５３は吸気ポート、５４は吸気弁、５５は排気ポート、５６は排気弁、５７は点火プラグである。
【００２９】
図５、図６に示したように、吸気ポート５３の下方より水素噴射弁６１（水素供給装置）を燃焼室５２に臨ませて設けている。図５、図６では水素を燃焼室５２内に直接噴射するように、水素噴射弁６１が燃焼室５２に臨んで設けられているが、吸気通路、例えば吸気弁５４上流の吸気ポート５３に臨んで設けることも可能であり、吸気ポート５３に臨んで水素噴射弁を設ける場合には、後述するような使用条件で効果が得られる。なお、燃料噴射弁（燃料供給装置）については図示していないが、吸気ポート５３にあるいは燃焼室５２内に臨んで設けられており、従来装置と同様に所定のタイミングで開かれると燃料（エンジンの主燃料）が吸気ポート５３にあるいは燃焼室５２内に噴射されることとなる。
【００３０】
このうち  図５は水素噴射弁６１から燃焼促進剤としての水素を燃焼室５２内に供給する場合の水素噴射タイミングを示している。この場合には、燃焼開始時に水素が燃焼室５２内混合気の中に含まれていないといけない。このため、図５（Ａ）に示したように燃焼開始前である吸入行程で水素噴射弁６１を開いて水素を燃焼室５２内に噴射し、吸気ポート５３から燃焼室５２へと流れ込む新気及び噴射燃料との混合を行わせる（燃料噴射弁が吸気ポート５３に臨んで設けられている場合）。あるいは、吸気ポート５３から燃焼室５２へと流れ込む新気との混合を行わせる（燃料噴射弁が燃焼室５２に臨んで設けられている場合）。水素噴射弁６１の水素噴射タイミングはこれに限られるものでなく、図５（Ｂ）のように燃焼開始前の圧縮行程に入ってから水素噴射弁６１を開いて水素を燃焼室５２内に噴射し、燃焼室５２内混合気との混合を行わせるようにしても良い。ただし、圧縮行程で水素を噴射する場合、水素噴射弁６１は燃焼室５２内に臨んで設けられていて、水素を燃焼室５２内に直接噴射することができるようになっていなければならない（吸入行程で水素を噴射する場合には、水素噴射弁６１は燃焼室５２内に臨んでいる必要はない。）点火プラグ５７により燃焼室５２内混合気に対して排気温度の上昇に適するように十分遅角して設定した所定の点火時期で着火したとき、図５（Ａ）、図５（Ｂ）に示したいずれの場合も、本発明による少量の水素の追加供給によって、点火プラグ５７による着火後の混合気の燃焼速度は水素の燃焼に助けられて大幅に速くなる。このため、点火時期を遅角させ、膨張行程開始後の圧力が低下を始めている条件においても、本格的な燃焼をスタートさせられることから、エンジンの冷機始動時に圧縮比可変機構を用いて低圧縮比にしたときにはこの水素の燃焼室５２内への供給が特に威力を発揮する。すなわち、低圧縮比化による排気温度上昇効果と、点火時期遅角制御による排気温度上昇効果とが同時に得られるようになり、始動直後の急速を要する触媒活性化に極めて有効に作用する。
【００３１】
本実施形態では、後述するように水の電気分解で水素噴射弁６１に供給する水素を得るようにしている。このとき同時に酸素が得られるため、燃焼促進剤として水素を供給する場合に、この酸素（二次酸素）をも水素噴射弁６１から噴射供給すると二次酸素が燃焼を助ける分だけ燃焼速度がさらに速くなり燃焼ガス温度が上昇するので、排気温度を上昇させるためには水素と二次酸素とを共に供給することが一層効果的である。
【００３２】
水素は三元触媒４２の暖機完了後にも燃焼室５２内に供給することが効果的である。すなわち、後述するように、燃焼終了後の膨張行程後半（末期）にあるいは排気行程の初期に水素を燃焼室５２内に噴射すると、水素は反応（燃焼）することなく三元触媒４２に含まれる還元触媒へと導入され、これにより水素の有する抜群の還元能力を活かして還元触媒でのＮＯｘの還元を促進することができる。従って、電気分解で得た酸素を、三元触媒４２の暖機完了前に二次酸素として水素と共に燃焼室５２内に噴射する場合には、二次酸素を供給する分だけ、つまり二次酸素によって燃焼を助ける分だけ水素の供給を控えめにしても良い。これにより、三元触媒４２の暖機が完了するまでの水素の供給量を節約することができると共に、節約した水素を三元触媒４２の暖機完了後に用いて三元触媒４２に含まれる還元触媒の還元機能を高めることができる。ここで、電気分解で得られる酸素は、電気分解で得られる水素と予め混合してから水素噴射弁６１に供給する。もちろん、水素噴射弁６１と別個に二次酸素噴射弁を燃焼室５２に臨んで設けてもかまわない。
【００３３】
図６は、図５と同じ水素噴射弁６１から、今度はＮＯｘ還元剤としての水素を供給する場合、つまり排気中の水素濃度を高める狙いの場合の水素噴射タイミングを示している。この場合には、燃焼終了後でないと、水素が反応（燃焼）して消失してしまうため、図６（Ａ）に示したように燃焼終了後の膨張行程後半（末期）にあるいは排気行程の初期に水素噴射弁６１から燃焼室５２内に水素の噴射を行なう。すると、燃焼終了後の膨張行程の末期には図６（Ｂ）に示したように排気弁５６が開き、燃焼室５２内の既燃ガスが排気ポート５５に噴出するため、排気弁５６が開く直前に水素噴射弁６１からの水素噴射を完了していれば、排気のブローダウンの先頭に水素濃度の高い成分が含まれることになり、三元触媒４２に含まれる還元触媒に到達するまでの水素と既燃ガスとの攪拌が効果的に行われる。この水素は、三元触媒４２に含まれる還元触媒の還元機能を高めて、排気中を流れてくるＮＯｘの還元を速やかに行う。
【００３４】
水素噴射弁６１から水素を噴射させるためには水素を水素噴射弁６１に対して供給しなければならない。この場合に、水素を蓄えるガスボンベをエンジン５１に備えさせ、このガスボンベの水素を水素噴射弁６１へと供給する方法が考えられる。しかしながら、この方法によればガスボンベに対する定期的な水素の補充が必要となる。
【００３５】
そこで、本実施形態では排気から回収した水を電気分解することによって水素と酸素を生成し、その生成した水素と酸素を各タンクに貯蔵し、その各タンクに貯蔵してある水素、酸素を混合して水素噴射弁６１へと供給する。すなわち、図１に示したように、本実施形態のエンジンでは、水回収装置１３０、水回収装置１３０からの水を電気分解することによって水素、酸素を生成する電気分解装置１５１、電気分解装置１５１で生成した水素と酸素を蓄える水素タンク１５２、酸素タンク１５３、水素タンク１５２からの水素の供給通路１５４、酸素タンク１５３からの酸素の供給通路１５５、これら供給通路１５４、１５５の合流部に設けられる混合弁１５６、混合弁１５６により混合されたガスを水素噴射弁６１に供給するガス通路１５８、酸素の供給通路１５５を遮断、連通する切換弁１５７を備えている。
【００３６】
ここで、混合弁１５６は非作動状態で合流部を遮断しているが、エンジンコントロールユニット３９からの信号を受けて作動状態になると、水素タンク１５２からの水素と酸素タンク１５３からの酸素とを混合させてガス通路１５８に送り出す。また、切換弁１５７はＯＦＦ状態では酸素供給通路１５５を遮断しているが、エンジンコントロールユニット３９からの信号を受けてＯＮ状態になると酸素供給通路１５５の遮断を解除して弁前後を連通する。なお、混合弁１５６と切換弁１５７とを統合させた弁を設けてもかまわない。
【００３７】
次に、本実施形態のエンジンの冷機始動における燃焼制御方法を図７を参照して具体的に説明すると、図７はエンジンの冷機始動におけるエンジン回転速度、三元触媒４２の温度（以下単に「触媒温度」という。）、点火時期、水素噴射時期、水素噴射量、圧縮比の各変化を示すタイミングチャートである。
【００３８】
エンジンの冷機始動開始時には、理論空燃比の混合気が得られるように燃料噴射弁から燃料（エンジンの主燃料）を噴射すると共に、点火時期をＭＢＴ（最大トルクの得られる最小進角値）より少し遅角側の基本点火時期ＡＤＶ０に、かつ圧縮比を初期値（冷機始動開始時の値）ＣＲ１に保持してクランキングを行う。このクランキングによりエンジンが初爆するとその直後よりエンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴへと急上昇するので、エンジン回転速度が所定の初爆回転速度Ｎ１を超えるｔ１のタイミングでエンジンが冷機始動したと判定される。
【００３９】
ｔ１の冷機始動判定タイミング後には直ちに三元触媒４２の暖機促進処理に入る。すなわち、エンジンが完爆した後には一気に圧縮比を小さくできるためｔ１の冷機始動判定タイミングより圧縮比を初期値ＣＲ１から所定値ＣＲ２へと所定量だけ急激に低下させて膨張比を低下させ、熱効率は低下するが排気のエネルギーを増大させることにより、三元触媒４２の暖機（活性化）を促進する。すなわち、エンジンの冷機始動時の圧縮比を低圧縮比側へと補正制御している（圧縮比可変機構制御手段）。なお、圧縮比が所定値ＣＲ２に到達するのに所定時間ＴＩＭ１を要しているが、これは、圧縮比可変機構の作動に伴う応答遅れがあるためである。
【００４０】
本実施形態では冷機始動判定タイミングより直ちに各気筒とも吸入行程で水素噴射弁６１を開いて水素をエンジンの主燃料とは別に燃焼室５２内に噴射（供給）する。これにより水素が燃焼する分だけ燃焼室５２内混合気の燃焼速度が速まり混合気の燃焼が安定する。すなわち、低圧縮比制御時（低圧縮比側への補正制御時）には燃焼速度が遅くなるため従来装置では点火時期を進角させる必要があったのが、本実施形態によれば点火時期を進角させる必要が無くなる。さらに述べると、点火時期が一定の条件で低圧縮比に伴う燃焼速度の低下をとどめて高圧縮比時と同等の燃焼速度が得られるときの水素噴射量を基準とすれば、この基準を超える水素噴射量を供給することで燃焼が安定する分だけ、基準の水素噴射量を供給する場合より点火時期を遅角させることが可能となる。このため、本実施形態ではｔ１の冷機始動判定タイミングより、点火時期を基本点火時期ＡＤＶ０から所定値ＡＤＶ１へと所定量だけ急激に遅角させる。所定値ＡＤＶ１としては、燃焼安定が許す限り、遅角側の値を採用する（可能な限り遅角させる）。この点火時期の基本点火時期ＡＤＶ０からの遅角によってさらに排気の温度が上昇する。
【００４１】
また、本実施形態では吸入行程で水素噴射弁６１を開いて燃焼室５２内に水素を供給するとき、二次酸素を水素噴射弁６１から燃焼室５２内に噴射（供給）する。燃焼改善用に水素を燃焼室５２内に供給するときに二次酸素をも燃焼室５２内に供給すると、二次酸素が燃焼を助けるため燃焼ガスの温度がさらに上昇して燃焼の安定度が高まる（つまり燃焼改善の効果が高まる）。従って、同じ燃焼改善の効果を得るにしても、二次酸素の供給によって燃焼改善の効果が高まる分だけは水素の供給量を減らすことができる。燃焼改善（触媒昇温）用として供給する所定値Ａの水素噴射量、所定値Ｂの二次酸素噴射量は最終的には適合により設定する。
【００４２】
なお、ｔ１のタイミングより少し遅れて水素噴射量、二次酸素噴射量が立ち上がっているが、これはクランキングの開始と共に電気分解装置１５１を作動させたとしても、電気分解装置１５１の作動で生成される水素、酸素が各タンク１５２、１５３に溜まり、水素、酸素（二次酸素）が供給通路１５４、１５５を満たして水素噴射弁６１に供給されるまでに遅れがあることを表している。
【００４３】
初爆の後つまり冷機始動判定タイミング直後（冷機始動開始直後）は燃焼室５２の温度も低いが、各気筒でサイクル毎に燃焼を繰り返すうちに各気筒の燃焼室５２の壁温が上がってくるので、所定時間ＴＩＭ１が経過したｔ２のタイミングからはこの燃焼室壁温の上昇に合わせて圧縮比を徐々に下げ、かつ点火時期の遅角量も増やしている。すなわち、冷機始動開始直後には燃焼安定が許す限り、圧縮比を低下させると共に点火時期を遅角側で制御し、燃焼開始を遅らせることによって膨張行程における仕事量を低下させ、その分排気温度が上昇するように図っている。
【００４４】
このように、低圧縮比制御（低圧縮比側への補正制御）と水素噴射と点火時期の遅角制御とを組み合わせた、冷機始動開始直後における暖機促進処理により触媒温度は冷機始動開始時の温度（＝外気温度Ｔａｔｍ）より速やかに上昇してゆく。クランキングより所定時間が経過しｔ３のタイミングで三元触媒４２に含まれる酸化触媒が酸化反応を開始する温度Ｔ１に触媒温度が到達すれば、三元触媒４２に含まれる酸化触媒上で排気中のＨＣ、ＣＯの酸化処理を行うことができるので、ｔ３からはそのときの圧縮比を保持し、かつ三元触媒４２に含まれる還元触媒が還元反応を開始する温度Ｔ２（三元触媒４２の暖機完了温度）に到達するのも真近いので、これ以上の点火時期の遅角制御は不要であると判断しｔ３からは点火時期を緩やかに進角させる。
【００４５】
やがて、ｔ３より少し遅れたｔ４のタイミングで三元触媒４２に含まれる還元触媒が還元反応を開始する温度Ｔ２に触媒温度が到達すると、三元触媒４２を構成する酸化触媒と還元触媒のいずれもが反応を開始する温度に到達した、つまり三元触媒４２の暖機が完了するので、ｔ４の触媒暖機完了タイミングからは、アイドル時の回転速度制御への復帰処理に移行させる。すなわち、ｔ４のタイミングより低圧縮比側への補正制御を解除し圧縮比をアイドル状態での目標圧縮比ＣＲ３（高圧縮比）へと一次遅れで戻し、かつ点火時期の遅角制御を解除し点火時期をＭＢＴへと所定の速度で戻す。ｔ４より圧縮比をアイドル状態での目標圧縮比ＣＲ３へと戻すとき、一次遅れではなく比例的に戻してもかまわない。
【００４６】
なお、三元触媒４２は、ＮＯｘを還元してＮ2に変換する還元触媒と、ＨＣ、ＣＯを酸化してＨ2Ｏ、ＣＯ2に変換する酸化触媒とからなり、これら２つの触媒をバランスよく組み合わせたものである。これら２種類の触媒の性質の違いにより、酸化触媒の酸化反応開始温度Ｔ１と、還元触媒の還元反応開始温度Ｔ２との間にはＴ１＜Ｔ２なる関係があるのが一般的である。
【００４７】
一方、三元触媒４２の暖機が完了するｔ４のタイミングよりＮＯｘ還元処理に入る。すなわち、ｔ４のタイミングで水素噴射弁６１の水素噴射タイミングを切換え、燃焼終了後の膨張下死点近傍で水素噴射弁６１を開いて水素を燃焼室５２内に噴射（供給）する。ｔ４のタイミングからは切換弁１５７をＯＦＦにして全閉とし、二次酸素の水素噴射弁６１への供給は行わない。これにより水素噴射弁６１からの水素は、反応（燃焼）することなく排気とともにＮＯｘ触媒４３に含まれる還元触媒に導かれ、この還元触媒上で水素をＮＯｘ還元剤として用いて排気中のＮＯｘの還元浄化を行なわせる。三元触媒４２に含まれる還元触媒が還元反応を開始する前に水素を供給することは、還元開始までの時間を早める効果もあるが、反応しないで触媒４２下流に排出される水素も多くなるので、本実施形態では三元触媒４２に含まれる還元触媒が還元反応温度Ｔ２に到達するｔ４のタイミングを目安に、水素の噴射タイミングを切換えている。
【００４８】
ここで、ＮＯｘ還元用の所定値Ｃの水素噴射量とＮＯｘ還元用の水素を供給する所定時間ＴＩＭ２とは適合により設定する。なお、ＮＯｘ還元剤としての水素をＮＯｘ吸着触媒４３に供給したとき、この水素でＮＯｘ吸着触媒４３に堆積しているＮＯｘを還元浄化できるのであれば、クランキングの開始より三元触媒４２の暖機完了タイミングまでの期間にＮＯｘ吸着触媒４３に堆積しているＮＯｘ量の全てが還元浄化されるようにＮＯｘ還元用の所定値Ｃの水素噴射量とＮＯｘ還元用の水素を供給する所定時間ＴＩＭ２とを設定することが考えられる。
【００４９】
さて、水は砂漠地域は別として基本的にどこにでも存在し、安価で入手できるので、給水した水を溜めておく水タンクを搭載することが可能であるものの、燃料タンクとは別に水タンクを搭載するのではスペース上の制約が大きい。そこで本実施形態では、図１に示したように、三元触媒４２下流の排気の一部を水回収装置１３０に「回流」させ、凝縮によって必要な水を回収する。ここで、「回流」という言葉は「排気還流」と区別するために用いている。
【００５０】
水回収装置１３０を具体的に図８を参照して説明する。図８は、水回収装置１３０に対してさらにエンジンの冷却水との熱交換制御を加え、排気の冷却熱を冷却水に与える（つまり排気熱の冷却水への回収を可能とする）ものである。
【００５１】
先ず水回収装置１３０について説明すると、これは水冷式の熱交換器１３２、空冷凝縮装置１３３（凝縮器）、フィルタ１３６、水貯蔵タンク１３７、ポンプ１３８からなっている。排気通路に設けられる触媒１０１を出たとき３００℃程度になっている排気の一部を、触媒１０１下流から分岐する通路１３１を介して水冷熱交換器１３２に導く。この水冷熱交換器１３２により１００℃近くまで低下させた排気をさらに空冷凝縮装置１３３に導いて４０℃〜２５℃程度にまで低下させ排気中の水分を凝縮させる。水分が取り去られて低温となった排気は通路１３４を介して大気に放出する。空冷凝縮装置１３３で凝縮した水はフィルタ１３６で不純物を除去し、不純物を取り去った後の凝縮水を水貯蔵タンク１３７に蓄える。タンク１３７に蓄えた水は、ポンプ１３８により後述する電気分解装置１５１（図１参照）に供給する。
【００５２】
上記の水冷熱交換器１３２にはエンジンの冷却水を導く。すなわち、エンジンの冷却装置１４０は、シリンダ１０と燃焼室５２とを取り囲むウォータジャケット１４１、冷却水をウォータジャケット１４１内に圧送循環させるウォータポンプ１４２、ウォータジャケット１４１で温度上昇した冷却水の熱を外気に伝えて冷却するラジエータ１４３、ラジエータ１４３の通風を助けるファン１４４、始動直後に冷却水を速やかに適正温度に保つためのサーモスタット（図示しない）などから構成されるが、ここでは、ウォータポンプ１４２からウォータジャケット１４１に向かう通路１４６より分岐して水冷熱交換器１３２に向かわせた後にウォータポンプ１４２の出口に合流するバイパス路１４７が設けられ、ウォータポンプ１４２出口への合流部にエンジンコントロールユニット３９（図１参照）からの信号により制御される冷却水制御弁１４８を備えている。
【００５３】
エンジンコントロールユニット３９では、エンジンの冷機時に全停止、つまり冷却水がウォータジャケット１４１、水冷熱交換器１３２のいずれにも流れることがないようにウォータポンプ１４２の作動を停止する。エンジンの暖機完了後になると、ウォータポンプ１４２を作動させ冷却水を循環させる。この場合に、水回収装置１３０を働かせる必要がないときには冷却水のラジエータ１４３への循環のみが行われるように、冷却水制御弁１４８によりバイパス通路１４７を遮断する。このときの冷却装置の働きは従来エンジンの冷却装置と同じである。これに対して、水回収装置１３０を働かせるときには水冷熱交換器１３２への冷却水の一部循環が行なわれるように冷却水制御弁１４８によりバイパス通路１４７を開く。これにより、排気熱の冷却水への回収が可能となるので、厳冬時のヒーター熱源の不足等に対応することができる。
【００５４】
分岐通路１３１の上流側には排気制御弁１３９を備える。この排気制御弁１３９は水回収装置１３０への排気回流量（水回収装置１３０に導く排気量）をエンジンコントロールユニット３９からの信号を受けて可変に調整するものである。
【００５５】
図１に戻り、エンジンコントロールユニット３９では、この排気制御弁１３９を流れる排気量、つまり水回収装置１３０への排気回流量を目標圧縮比に応じて可変制御する。
【００５６】
また、ポンプ１３８（図８参照）により水貯蔵タンク１３７（図８参照）に蓄えている水は電気分解装置１５１に供給される。電気分解装置１５１そのものは公知である。図示しないが、電気分解装置１５１は水を入れる容器と、水の溶液（電解液）に浸した２つの電極とからなり、電源装置からの所定の電圧を両電極間に印加すると、陰極に水素（水素）が、陽極に酸素（酸素）が気体で発生するものである。このうち陰極に発生した気体の水素を溜める水素室は水素が溜まるほどこの水素室の水素圧力が上昇するため、圧送ポンプがなくても水素は水素タンク１５２へと導かれ、この水素タンク１５２に水素が加圧された状態で蓄積されることとなる。同様にして、陽極に発生した気体の酸素を溜める酸素室は酸素が溜まるほどこの酸素室の酸素圧力が上昇するため、圧送ポンプがなくても酸素は酸素タンク１５３へと導かれ、この酸素タンク１５３に酸素（二次酸素）が加圧された状態で蓄積されることとなる。
【００５７】
電気分解装置１５１、混合弁１５６、切換弁１５７の連動制御については次のようにする。すなわち、電源装置及び電気分解装置の両極を含む直列回路の途中に、エンジンコントロールユニット３９からの制御信号を受けてＯＮ、ＯＦＦされる常開スイッチを接続しておき、イグニッションスイッチのＯＮと共にこの常開スイッチをＯＮとすることにより電気分解装置１５１を作動状態とする。このとき、混合弁１５６は非作動状態とし、切換弁１５７はＯＦＦとして酸素供給通路１５５を遮断しておく。電気分解装置１５１の作動により、水素タンク１５２、酸素タンク１５３に所定圧力の水素、酸素が蓄えられ、水素タンク１５２に蓄えられた水素と二次酸素タンク１５３に蓄えられた二次酸素とは各供給通路１５４、１５５に導かれる。
【００５８】
圧力センサ９４（図９参照）により検出される水素タンク１５２内の水素圧力をエンジンコントロールユニット３９に入力しておき、エンジンコントロールユニット３９では、この圧力センサ９４により検出される水素圧力が所定の下限値ＬＯＷを超えたとき、混合弁１５６を作動状態とし、切換弁１５７をＯＮとして開く。これにより、水素と二次酸素とが混合弁１５６で混合され、水素と二次酸素の混合ガスがガス供給通路１５８を介して水素噴射弁６１に供給される。
【００５９】
水素噴射弁６１はこの供給された混合ガス圧力による力がスプリング力に抗して弁体を開弁方向に付勢することで開かれる構成であり、混合ガス圧力が低過ぎると、スプリング力に負けて弁体を開弁方向に付勢できず開くことができない。つまり、混合ガス圧力が所定値Ｐ１以上ないと水素噴射弁６１は開弁できない。上記の下限値ＬＯＷはこの所定値Ｐ１に余裕代を加算した値であり、水素噴射弁６１の作動を保証するものである。
【００６０】
図９は、エンジンコントロールユニット３９の制御対象をまとめて示したものである。図９に示したように、エンジンコントロールユニット３９の制御対象は、主には圧縮比制御アクチュエータ１６、気筒毎の点火プラグ５７、気筒毎の水素噴射弁６１、排気制御弁１３９、冷却水制御弁１４８、電気分解装置１５１、混合弁１５６、切換弁１５７の８つである。冷却水制御弁１４８及び電気分解装置１５１の制御については上述したので、次にはエンジンコントロールユニット３９で実行される次の４つの制御及び１つの設定を以下の図１０〜図１４のフローチャートを参照して詳述する。
〈１〉（１）圧縮比制御アクチュエータ１６を介しての圧縮比制御指令値（圧縮比）の制御、
〈２〉点火時期指令値（点火時期）の制御、
〈３〉混合弁１５６及び切換弁１５７の駆動制御、
〈４〉水素噴射弁６１の水素噴射時期及び水素噴射量の設定、
〈５〉排気制御弁１３９を介しての水回収制御、
図１０は圧縮比制御アクチュエータ１６に与える圧縮比制御指令値ＣＲを算出するためのもので、一定時間毎（例えば１０ｍｓｅｃ毎）に実行する。ただし、ここでは冷機始動開始時からアイドル運転を継続する場合を考えており、冷機始動開始直後に加速を行ったり補機負荷が投入されたりする事態は考えていない。
【００６１】
ステップ１ではエンジン回転速度ＮＲＰＭと完爆回転速度Ｎ１とを比較する。エンジン回転速度ＮＲＰＭが完爆回転速度Ｎ１に満たないときにはまだ冷機始動していないと判断し、ステップ２に進んで初期値（冷機始動開始時の圧縮比）ＣＲ１を圧縮比制御指令値ＣＲに移す。
【００６２】
一方、エンジン回転速度ＮＲＰＭが完爆回転速度Ｎ１以上になると冷機始動を完了したと判断し、ステップ１よりステップ３に進む。
【００６３】
ステップ３〜１２は冷機始動開始直後（冷機始動時）に圧縮比を低圧縮比側へと補正制御することによって触媒暖機促進処理を行う部分である。まず、ステップ３では触媒温度Ｔｃａｔと所定値Ｔ１を比較する。所定値Ｔ１は三元触媒４２に含まれる酸化触媒の酸化反応開始温度である。触媒温度Ｔｃａｔは図１に示したように温度センサ９３により、三元触媒４２中央部の温度を検出してもよいし、三元触媒４２の入口温度を検出してもかまわない。触媒温度Ｔｃａｔが所定値Ｔ１未満であるときにはステップ４に進んで経過フラグ（始動開始時にゼロに初期設定）をみる。ここでは経過フラグ＝０であるとしてステップ５に進み前回の圧縮比制御指令値から所定値ΔＣＲ１を差し引いた値を今回の圧縮比制御指令値とすることにより圧縮比制御指令値ＣＲを低下させる。つまり、次式により圧縮比制御指令値ＣＲを更新する。
【００６４】
ＣＲ＝ＣＲ（前回）−ΔＣＲ１                            …（１）
ただし、ＣＲ（前回）：ＣＲの前回値、
（１）式の所定値ΔＣＲ１は演算時間（１０ｍｓｅｃ）当たりの圧縮比低下量を定める値である。完爆した後には一気に圧縮比を小さくできるため、所定値ΔＣＲ１として大きめの値を予め適合しておく。
【００６５】
ステップ６ではこの圧縮比制御指令値ＣＲと所定値ＣＲ２を比較する。所定値ＣＲ２は適合値である。ステップ６に進んできた当初は圧縮比制御指令値ＣＲは所定値ＣＲ２よりも大きいので、そのまま今回の処理を終了する。次回からはステップ５での操作を繰り返すことになり、圧縮比制御指令値ＣＲは低下してゆく。やがて圧縮比制御指令値ＣＲが所定値ＣＲ２以下になると、ステップ６よりステップ７に進み、所定値ＣＲ２を圧縮比制御指令値ＣＲに入れる。ステップ８では経過フラグ＝１とする。
【００６６】
ステップ４〜８では圧縮比制御指令値ＣＲを初期値ＣＲ１から所定値ＣＲ２まで所定の速度（ΔＣＲ１）で低下させるように構成したが、初期値ＣＲ１から所定値ＣＲ２へとステップ的に切換えるように構成してもかまわない。
【００６７】
上記の経過フラグ＝１により次回からステップ４よりステップ９に進むことになり、今度は、前回の圧縮比制御指令値から所定値ΔＣＲ２を差し引いた値を今回の圧縮比制御指令値とすることにより圧縮比制御指令値ＣＲを低下させる。つまり、次式により圧縮比制御指令値ＣＲを更新する。
【００６８】
ＣＲ＝ＣＲ（前回）−ΔＣＲ２                            …（２）
ただし、ＣＲ（前回）：ＣＲの前回値、
（２）式の所定値ΔＣＲ２も演算時間当たりの圧縮比低下量を定める値であり、この値としては燃焼室壁温の上昇に合わせて小さめの値を予め適合しておく。触媒温度Ｔｃａｔが所定値Ｔ１未満であるあいだステップ９の操作を繰り返す。
【００６９】
ステップ３で触媒温度Ｔｃａｔが所定値Ｔ１以上になると、ステップ１０に進みさらに触媒温度Ｔｃａｔと所定値Ｔ２を比較する。所定値Ｔ２は三元触媒４２に含まれる還元触媒の還元反応開始温度である。触媒温度Ｔｃａｔが所定値Ｔ２未満であるときにはステップ１１に進み前回の圧縮比制御指令値をそのまま今回の圧縮比指令値とすることにより圧縮比制御指令値を維持する。触媒温度Ｔｃａｔが所定値Ｔ２未満であるあいだステップ１１の操作を繰り返す。
【００７０】
ステップ１０で触媒温度Ｔｃａｔが所定値Ｔ２以上になると、ステップ１２に進み前回は触媒温度Ｔｃａｔは所定値Ｔ２未満であったか否かをみる。前回は触媒温度Ｔｃａｔは所定値Ｔ２未満であった、つまり今回に触媒温度Ｔｃａｔが所定値Ｔ２以上になった（三元触媒４２の暖機が完了した）ときには圧縮比による触媒暖機促進処理を終了し、アイドル時の圧縮比制御への復帰処理を行う。すなわち、ステップ１３に進み、そのときのエンジン負荷と回転速度から上記図４を内容とするマップを検索することにより目標圧縮比ＣＲ３を算出し、ステップ１４で次式により圧縮比制御指令値ＣＲを算出する。
【００７１】
ＣＲ＝ＣＲ３×Ｋ＋ＣＲ（前回）×（１−Ｋ）              …（３）
ただし、Ｋ：加重平均係数、
ＣＲ（前回）：ＣＲの前回値、
ステップ１２で前回は触媒温度Ｔｃａｔは所定値Ｔ２以上であった、つまり前回、今回とも触媒温度Ｔｃａｔが所定値Ｔ２以上であるとき（三元触媒４２の暖機完了後）にはステップ１３を飛ばしてステップ１４に進みステップ１４の操作を実行する。
【００７２】
上記（３）式は目標圧縮比ＣＲ３を目標値とする加重平均の式である。アイドル状態であれば目標圧縮比ＣＲ３は高圧縮比であるので、（３）式を繰り返すことによって圧縮比制御指令値ＣＲは高圧縮比の目標値（ＣＲ３）に対して一次遅れで近づいてゆく。そして、図示していないが圧縮比制御指令値ＣＲが圧縮比の目標値（ＣＲ３）を中心とする許容範囲に収まったタイミングでアイドル時の圧縮比制御への復帰処理を終了させる。
【００７３】
図１１は点火装置に与える点火時期指令値ＡＤＶを算出するためのもので、一定時間毎（例えば１０ｍｓｅｃ毎）に実行する。ただし、ここでも図１０と同様に冷機始動開始時からアイドル運転を継続する場合を考えており、冷機始動開始直後に加速を行ったり補機負荷が投入されたりする事態は考えていない。図１１における各操作そのものは図１０における各操作と同様である。従って、図１０の処理と図１１の処理を１つにまとめるようにしてもかまわない。
【００７４】
ステップ２１ではエンジン回転速度ＮＲＰＭと完爆回転速度Ｎ１とを比較する。エンジン回転速度ＮＲＰＭが完爆回転速度Ｎ１に満たないときにはまだ冷機始動していないと判断し、ステップ２２に進んでクランキング時の点火時期ＡＤＶ０を点火時期指令値ＡＤＶに移す。冷機始動開始時には空燃比が理論空燃比となるように燃料噴射量を供給するが、このときの実際の空燃比はバラツクので、この空燃比のばらつきの幅だけ余裕を採った位置に、つまりＭＢＴより少し遅角側にクランキング時の点火時期ＡＤＶ０を設定している（図７参照）。
【００７５】
一方、エンジン回転速度ＮＲＰＭが完爆回転速度Ｎ１以上になると冷機始動を完了したと判断し、ステップ２１よりステップ２３に進む。
【００７６】
ステップ２３〜３１は冷機始動開始直後（冷機始動時）に点火時期を遅角させることによって触媒暖機促進処理を行う部分である。まず、ステップ２３では触媒温度Ｔｃａｔと所定値Ｔ１を比較する。所定値Ｔ１は三元触媒４２に含まれる酸化触媒の酸化反応開始温度である。触媒温度Ｔｃａｔが所定値Ｔ１未満であるときにはステップ２４に進み経過フラグ（始動開始時にゼロに初期設定）をみる。ここでは経過フラグ＝０であるとしてステップ２５に進み前回の点火時期指令値から所定値ΔＡＤＶ１を差し引いた値を今回の点火時期指令値とすることにより点火時期を遅角させる。つまり、次式により点火時期指令値ＡＤＶを更新する。
【００７７】
ＡＤＶ＝ＡＤＶ（前回）−ΔＡＤＶ１                      …（４）
ただし、ＡＤＶ（前回）：ＡＤＶの前回値、
（４）式の所定値ΔＡＤＶ１は演算時間当たりの遅角量を定める値であり、予め適合しておく。ここで、点火時期指令値ＡＤＶの単位は圧縮上死点より進角側に計測した値［°ＢＴＤＣ］であるので、ＡＤＶの値が小さくなると点火時期は遅角側に、この逆にＡＤＶの値が大きくなると点火時期は進角側に向かうこととなる。
【００７８】
ステップ２６では点火時期指令値ＡＤＶと所定値ＡＤＶ１を比較する。所定値ＡＤＶ１としては前述のように燃焼安定が許す限り遅角側の値を採用する（可能な限り遅角させる）ことが好ましい。具体的には適合により定める。ステップ２６に進んできた当初は点火時期指令値ＡＤＶが所定値ＡＤＶ１より大きいので、そのまま今回の処理を終了する。次回からはステップ２５での操作を繰り返すことになり、点火時期指令値ＡＤＶは減少してゆく（つまり点火時期は遅角してゆく）。やがて点火時期指令値ＡＤＶが所定値ＡＤＶ１以下になると、ステップ２６よりステップ２７に進み、所定値ＡＤＶ１を点火時期指令値ＡＤＶに入れる。ステップ２８では経過フラグ＝１とする。
【００７９】
ステップ２４〜２８では点火時期指令値ＡＤＶをクランキング時の点火時期ＡＤＶ０から所定値ＡＤＶ１まで所定の速度（ΔＡＤＶ１）で遅角させるように構成したが、クランキング時の点火時期ＡＤＶ０から所定値ＡＤＶ１へとステップ的に遅角するように構成してもかまわない。
【００８０】
上記経過フラグ＝１により次回からステップ２４よりステップ２９に進むことになり、今度は、前回の点火時期指令値から所定値ΔＡＤＶ２を差し引いた値を今回の点火時期指令値とすることにより点火時期指令値ＡＤＶを遅角させる。つまり、次式により点火時期指令値ＡＤＶを更新する。
【００８１】
ＡＤＶ＝ＡＤＶ（前回）−ΔＡＤＶ２                      …（５）
ただし、ＡＤＶ（前回）：ＡＤＶの前回値、
（５）式の所定値ΔＡＤＶ２も演算時間当たりの遅角量を定める値であり、この値としては燃焼室壁温の上昇に合わせて小さめの値を予め適合しておく。触媒温度Ｔｃａｔが所定値Ｔ１未満であるあいだステップ２９の操作を繰り返す。
【００８２】
ステップ２３で触媒温度Ｔｃａｔが所定値Ｔ１以上になると、ステップ３０に進みさらに触媒温度Ｔｃａｔと所定値Ｔ２を比較する。所定値Ｔ２は三元触媒４２に含まれる還元触媒の還元反応開始温度である。触媒温度Ｔｃａｔが所定値Ｔ２未満であるときにはステップ３１に進み前回の点火時期指令値に所定値ΔＡＤＶ３を加算した値を今回の点火時期指令値とすることにより点火時期指令値を進角させる。つまり、次式により点火時期指令値ＡＤＶを更新する。
【００８３】
ＡＤＶ＝ＡＤＶ（前回）＋ΔＡＤＶ３                      …（６）
ただし、ＡＤＶ（前回）：ＡＤＶの前回値、
（６）式の所定値ΔＡＤＶ３は演算時間当たりの進角量を定める値であり、予め適合しておく。触媒温度Ｔｃａｔが所定値Ｔ２未満であるあいだステップ３１の操作を繰り返す。
【００８４】
ステップ３０で触媒温度Ｔｃａｔが所定値Ｔ２以上（三元触媒４２の暖機が完了した）になると、点火時期による触媒暖機促進処理を終了し、アイドル時の点火時期制御への復帰処理を行う。すなわち、ステップ３２に進みそのときのエンジン負荷と回転速度から所定のマップを検索することによりＭＢＴ（最大トルクの得られる最小進角値）を算出する。ステップ３３では復帰フラグ（始動開始時にゼロに初期設定）をみる。ここでは復帰フラグ＝０であるとしてステップ３４に進み点火時期指令値ＡＤＶとステップ３２で算出しているＭＢＴを比較する。当初は点火時期指令値ＡＤＶはＭＢＴに到達していない（ＡＤＶ＜ＭＢＴ）ので、ステップ３５に進み前回の点火時期指令値に所定値ΔＡＤＶ４を加算した値を今回の点火時期指令値とすることにより点火時期指令値ＡＤＶを進角させる。つまり、次式により点火時期指令値ＡＤＶを更新する。
【００８５】
ＡＤＶ＝ＡＤＶ（前回）＋ΔＡＤＶ４                      …（７）
ただし、ＡＤＶ（前回）：ＡＤＶの前回値、
（７）式の所定値ΔＡＤＶ４は演算時間当たりの進角量を定める値であり、予め適合しておく。点火時期指令値ＡＤＶがＭＢＴに達していないあいだステップ３５の操作を繰り返す。
【００８６】
やがて点火時期指令値ＡＤＶがＭＢＴに到達するとアイドル時の点火時期制御への復帰処理を終了する。すなわち、このときにはステップ３４よりステップ３６に進み復帰フラグ＝１とし、ステップ３７でＭＢＴを点火時期指令値ＡＤＶに入れる。復帰フラグ＝１により次回からステップ３３よりステップ３７に進むことになり、これ以降ＭＢＴが点火時期指令値ＡＤＶとなる。
【００８７】
図１２は混合弁１５６、切換弁１５７を駆動するためのもので、一定時間毎（例えば１０ｍｓｅｃ毎）に実行する。
【００８８】
ステップ４１ではスタータスイッチ９７（図９参照）からの信号をみる。スタータスイッチ９７がＯＮであればクランキングが行われていると判断し、ステップ４２に進んで、圧力センサ９４（図９参照）により検出される水素タンク１５２内の水素圧力と所定の下限値ＬＯＷとを比較する。水素タンク１５２内の水素圧力が下限値ＬＯＷ未満であるときには水素噴射弁６１の作動が保証されないと判断してそのまま今回の処理を終了する。
【００８９】
水素タンク１５２内の水素圧力が下限値ＬＯＷ以上になると水素噴射弁６１の作動が保証されるので、ステップ４２よりステップ４３、４４に進み、混合弁１５６を作動状態とし、切換弁１５７をＯＮとして開く。これにより、所定圧力の水素と二次酸素との混合ガスが水素噴射弁６１に作用することになるため、これ以降、水素噴射弁６１からの水素供給が可能となる。
【００９０】
なお、イグニッションスイッチのＯＮで電気分解装置１５１を作動させ、クランキング中に水素タンク１５２内の水素圧力が下限値ＬＯＷ以上となるように電気分解装置１５１の仕様を決定しているが、前回の運転時に水素タンク１５２、酸素タンク１５３に水素、酸素を蓄えておき、今回の冷機始動時にこの蓄えてある各タンク内の水素と酸素を用いるようにしてもかまわない。
【００９１】
スタータスイッチ９７がＯＦＦ、つまり冷機始動開始後にはステップ４１よりステップ４５に進んで触媒温度Ｔｃａｔと所定値Ｔ２を比較する。所定値Ｔ２は三元触媒４２に含まれる還元触媒の還元反応開始温度である。触媒温度Ｔｃａｔが所定値Ｔ２未満であるときには水素と酸素（二次酸素）を燃焼室５２内に供給する必要があるため、ステップ４３、４４の操作を実行する。
【００９２】
冷機始動開始後に触媒温度Ｔｃａｔが所定値Ｔ２以上（三元触媒４２の暖機完了）になると、ステップ４６に進んで触媒温度Ｔｃａｔが所定値Ｔ２以上になってからの経過時間と所定時間ＴＩＭ２を比較する。ステップ４６に進んできた当初は触媒温度Ｔｃａｔが所定値Ｔ２以上になってからの経過時間が所定時間ＴＩＭ２に満たないので、ステップ４７に進んで混合弁１５６を作動状態とする。ステップ４８では切換弁１５７をＯＦＦとして、水素噴射弁６１への二次酸素の供給を停止する。これは、三元触媒４２が暖機完了した後には二次酸素の燃焼室５２への供給は不要であるためである。
【００９３】
三元触媒の暖機完了タイミングから所定時間ＴＩＭ２が経過すれば、ステップ４９、４８に進み、混合弁１５６を非作動状態とし、切換弁１５７をＯＦＦとして全閉状態とする。
【００９４】
図１３は水素噴射弁６１に与える水素噴射時期及び水素噴射量を設定するためのもので、一定時間毎（例えば１０ｍｓｅｃ毎）に実行する。
【００９５】
ステップ６１では圧力センサ９４（図９参照）により検出される水素タンク１５２内の水素圧力と所定の下限値ＬＯＷとを比較する。水素タンク１５２内の水素圧力が下限値ＬＯＷ未満であるときには水素噴射弁６１の作動が保証されないと判断してそのまま今回の処理を終了する。
【００９６】
クランキング中に水素タンク１５２内の水素圧力が下限値ＬＯＷ以上になると水素噴射弁６１の作動が保証されるので、ステップ６１よりステップ６２、６３に進み、エンジン回転速度ＮＲＰＭと完爆回転速度Ｎ１とを、また温度センサ９３により検出される触媒温度Ｔｃａｔと所定値Ｔ２とをそれぞれ比較する。エンジン回転速度ＮＲＰＭが完爆回転速度Ｎ１未満であるときにはまだ冷機始動していないと判断しそのまま今回の処理を終了する。
【００９７】
エンジン回転速度ＮＲＰＭが完爆回転速度Ｎ１以上であり（冷機始動開始後）かつ触媒温度Ｔｃａｔが所定値Ｔ２未満である（三元触媒４２の暖機完了前）ときにはステップ６２、６３よりステップ６４、６５に進み、水素噴射時期を燃焼開始前である吸入行程に設定し、水素噴射量として所定値Ａを設定する。
【００９８】
一方、エンジン回転速度ＮＲＰＭが完爆回転速度Ｎ１以上であり（冷機始動開始後）かつ触媒温度Ｔｃａｔが所定値Ｔ２以上である（三元触媒４２の暖機完了後）ときにはステップ６２、６３よりステップ６６、６７に進み、水素噴射時期を燃焼終了後の膨張下死点近傍に設定し、水素噴射量として所定値Ｃを設定する。
【００９９】
この図１３のフローによる水素噴射時期と水素噴射量の設定を受け、図示しないフローにおいて、冷機始動判定タイミング後であって三元触媒４２の暖機完了前には各気筒毎に吸入行程で所定値Ａの水素噴射量が燃焼室５２内に噴射供給される。このとき、切換弁１５７が開いているので、各気筒毎に吸入行程で所定値Ｂの二次酸素噴射量も燃焼室５２内に噴射供給される。
【０１００】
冷機始動判定タイミング後であって三元触媒４２の暖機完了後になると、各気筒毎に燃焼終了後の膨張下死点近傍で所定値Ｃの水素噴射量が燃焼室５２内に噴射供給される。
【０１０１】
図１４は排気制御弁１３９を制御するためのもので、図１０〜図１３のフローとは独立に一定時間毎（例えば１０ｍｓｅｃ毎）に実行する。
【０１０２】
ステップ７１ではエンジンの負荷と回転速度から図１５を内容とするマップを参照して排気回流量の制御目標値（水回収装置に導く排気量）を算出する。図１５に示したように、排気回流量の制御目標値は、回転速度が同じであれば負荷が低いほど大きくなり、また負荷が同じであれば回転速度が低いほど大きくなる値である。
【０１０３】
図１５に示した排気回流量の制御目標値の特性は図１６、図１７の特性に基づくものである。すなわち、図１６に示したように吸気量が一定の運転条件で圧縮比が大きくなるほど排気回流量の制御目標値を大きく設定する。膨張比が大きい（圧縮比が大きくなると膨張比も大きくなる）運転条件のとき膨張比が小さい運転条件のときより排気回流量の制御目標値を大きく設定する理由は、膨張比が大きい運転条件のときのほうが膨張比が小さい運転条件のときより排気温度が低くて排気中の水分が凝縮し易くなり、その分多くの水回収を行うことができるためである。これを逆に言えば膨張比が小さくなるほど排気温度が高くなり、排気中の水分が凝縮しにくくなる（水回収量が減る）ので、排気回流量の制御目標値を小さくする。
【０１０４】
ここで、上記の「膨張比」とは、排気弁開時期での燃焼室容積を上死点位置での燃焼室容積で除算した値のことである。また、「圧縮比」とは下死点位置での燃焼室容積を上死点位置での燃焼室容積で除算した値のことである。
【０１０５】
また、図１７に示したように膨張比が一定の運転条件で吸気量が小さいほど排気回流量の制御目標値を大きく設定する。吸気量が小さい運転条件のとき吸気量が大きい運転条件のときより排気回流量の制御目標値を大きく設定する理由は、吸気量が小さい運転条件のときのほうが吸気量が大きい運転条件のときより排気温度が低くて排気中の水分が凝縮し易くなり、その分多くの水回収できるためである。これを逆に言えば吸気量が大きくなるほど排気温度が高くなり、排気中の水分が凝縮しにくくなる（水回収量が減る）ので、排気回流量の制御目標値を小さくする。
【０１０６】
ここで、膨張比に等しい圧縮比（目標圧縮比）は図４で前述したようにエンジンの運転条件（負荷と回転速度）により定まっており、また、吸気量もエンジンの運転条件（負荷と回転速度）により定まるので、圧縮比と吸気量に代えてエンジンの運転条件（負荷と回転速度）をパラメータとすれば図１５の特性が得られることとなる。
【０１０７】
図１４に戻りステップ７２では、水貯蔵タンク１３７（図８参照）のタンク残量と第２所定値を比較する。例えば、水貯蔵タンク１３７（図８参照）に第１所定高さ以下の水位にまで減少した場合にＯＮとなる第１水位センサ９５（図９参照）と、第１所定高さより高いところに設けた第２所定高さ以下の水位にまで減少した場合にＯＮとなる第２水位センサ９６（図９参照）とを設けておき、これらの水位センサ９５、９６からの信号に基づいて水貯蔵タンク１３７のタンク残量が第１所定値以下にあるのか否か、また水貯蔵タンク１３７のタンク残量が第２所定値以下にあるのか否かを判断させる。図示しないが、第１水位センサ９５がＯＮになったときには電気分解を実行できるだけの十分な水量が水貯蔵タンク１３７にないと判断し、電気分解装置１５１、水素噴射弁６１を非駆動とする。一方、第２水位センサ９６（図９参照）がＯＮのとき、つまり水貯蔵タンク１３７のタンク残量≦第２所定値のときにはステップ７３に進んで排気回流量の制御目標値を増量補正する。これは例えば、ステップ７１で得られている排気回流量の制御目標値（マップ値）に所定値を加算してやればよい。排気回流量の制御目標値を増量補正すると、その増量補正分だけ水回収装置１３０による水回収量が増える。すなわち、第２水位センサ９６がＯＮのとき（水貯蔵タンク１３７のタンク残量≦第２所定値のとき）には二次酸素噴射の実行を継続するとやがては水貯蔵タンク１３７内の水量が不足することになると判断できるのであるから、ステップ７３での操作は水貯蔵タンク１３７内の水不足の事態が将来的に生じてこないようにするための操作である。
【０１０８】
ステップ７４ではこの増量補正後の排気回流量の制御目標値と排気回流量の限界値を比較する。排気回流量の限界値は水回収装置１３０による水回収率の点から定まる適合値である。水回収装置１３０による水回収能力は無限ではなく、排気回流量が限界値以上であるときには空冷凝縮装置１３３において排気中の水分が凝縮温度に降下する前に排気が通路１３４へと排出されることとなり、水回収装置１３０に多くの排気を導いた割には水回収量が激減し水回収の効率が悪くなってしまう。そこで、排気回流量の制御目標値が限界値以上であるときには水回収装置１３０における水回収の効率が悪いと判断し、ステップ７６に進んで排気制御弁１３９を非駆動とする。これに対して排気回流量の制御目標値が限界値未満であるときには水回収の効率が悪いことはないのでステップ７４よりステップ７５に進んで増量補正後の排気回流量の制御目標値が得られるように排気回流制御弁１３９を駆動する。
【０１０９】
一方、ステップ７２で第２水位センサ９６がＯＦＦのとき、つまり水貯蔵タンク１３７のタンク残量＞第２所定値のときには二次酸素噴射を実行するのに十分な水量が水貯蔵タンク１３７内に残存すると判断し、そのままステップ７４に進みステップ７１で得ている排気回流量の制御目標値（マップ値）と排気回流量の限界値を比較する。排気回流量の制御目標値が限界値以上であるときには空冷凝縮装置１３３において排気中の水分が凝縮温度に降下する前に排気が通路１３４へと排出されることとなり、水回収装置１３０に多くの排気を導いた割には水回収量が激減し水回収の効率が悪いと判断し、ステップ７６に進んで排気制御弁１３９を非駆動とする。排気回流量の制御目標値が限界値未満であるときには水回収の効率が悪いことはないのでステップ７４よりステップ７５に進んで排気回流量の制御目標値が得られるように排気制御弁１３９を駆動する。
【０１１０】
このように、三元触媒４２を出た後の排気中の水回収であるので、有害な腐食成分を三元触媒４２により除去でき、また前述のように圧縮比可変機構を用いて高膨張比で運転する条件では排気温度が低下するため、排気からの水の回収（冷却による凝縮）を効率よく行なうことができる。したがって、圧縮比可変機構により高膨張後の低温となった排気は、少しの冷却で露点以下に下がるため、水の回収効率が高く、凝縮器（１０９）をコンパクトにできるという効果が生じる。
【０１１１】
ここで、本実施形態の作用効果を説明する。
【０１１２】
圧縮比を冷機始動開始時より低くして低圧縮比制御（低圧縮比側への補正制御）を行なう冷機始動開始直後（冷機始動時）には、低圧縮比により排気エネルギーを増大させて触媒の暖機を促進できるものの、その一方で燃焼室内混合気の燃焼速度が遅くなって燃焼が不安定となるため、これを避けようとして点火時期を進角したのでは、低圧縮比による排気温度の上昇効果の大半を相殺してしまうことになるのであるが、本実施形態（請求項１、１１に記載の発明）によれば、低圧縮比制御を行なう冷機始動開始直後（冷機始動時）に（図１０のステップ１〜１１参照）、水素噴射弁６１（水素供給装置）を作動させて燃焼室５２内にエンジンの主燃料とは別に水素の供給を行わせるので（図１３のステップ６２、６３、６４、６５参照）、この水素の燃焼により燃焼室５２内混合気の燃焼速度が速くなり燃焼の安定度を大幅に高めることができる。この結果、冷機始動開始直後（冷機始動時）に低圧縮比側へと補正制御しても点火時期を進角させる必要が無くなり、これにより、低圧縮比時に点火時期を進角させることで排気温度の上昇効果の大半を相殺してしまうことを防止できる。
【０１１３】
点火時期が一定の条件で、燃焼室５２内混合気が燃焼を開始する前に水素噴射弁６１から水素を燃焼室５２内に供給すれば水素の燃焼により燃焼室５２内混合気の燃焼速度が速くなり燃焼の安定度が高まるので、冷機始動開始直後（冷機始動時）に低圧縮比にしても燃焼状態が不安定になることが無く、かつ一定の点火時期が維持されるように燃焼安定剤としての水素噴射量を定めることができる。このときの水素噴射量を基準の水素噴射量とすれば、この基準の水素噴射量のときより多い水素噴射量を与えてやれば、基準の水素噴射量のときより燃焼安定性がよくなるので、基準の水素噴射量のときと同等の燃焼安定性でよいとすれば、基準の水素噴射量のときより燃焼安定性がよくなる分、逆に点火時期を遅角することができる。すなわち、低圧縮比制御（低圧縮比側への補正制御）を行なう冷機始動開始直後（冷機始動時）に、基準の水素噴射量のときより多い水素噴射量を与えてやれば、点火時期を遅角しても燃焼安定度が損なわれることが無く、この点火時期の遅角で排気温度をさらに上昇させることが可能となる。本実施形態（請求項２に記載の発明）はこうした点に着目したもので、本実施形態（請求項２に記載の発明）によれば、水素の供給を行わせるとき、点火時期を冷機始動開始時の点火時期ＡＤＶ０より遅角するので（図１１のステップ２１、２３〜２９参照）、冷機始動開始直後（冷機始動時）における低圧縮比制御による膨張比の低下に伴う排気エネルギーの上昇を一層促進することができる。
【０１１４】
本実施形態（請求項４に記載の発明）によれば、三元触媒４２には還元触媒を含み、この還元触媒が還元反応開始温度Ｔ２（反応温度）に到達した後、燃焼終了後の膨張下死点近傍（燃焼終了後の膨張行程後半）で水素噴射弁６１（水素供給装置）を作動させて燃焼室５２内に水素の供給を行わせるので（図１３のステップ６２、６３、６６、６７参照）、水素噴射弁６２からの水素は反応（燃焼）することなく三元触媒４２に含まれる還元触媒に導かれ、これにより還元触媒上で水素の有する抜群の還元能力を活かして、排気中のＮＯxの還元を促進することができる。
【０１１５】
水素を燃焼促進剤として燃焼室５２内に供給するときに二次酸素をも燃焼室５２内に供給すると二次酸素が燃焼を助けるため燃焼室内混合気の燃焼速度がさらに速くなり燃焼ガスの温度がさらに上昇して燃焼の安定度が高まる。言い替えると、同じ燃焼速度を保たせるのであれば、二次酸素を供給する分だけ水素の供給量は少なくてかまわない。本実施形態（請求項５に記載の発明）はこうした点に着目したもので、本実施形態（請求項５に記載の発明）によれば、電気分解装置１５１、酸素タンク１５３、酸素供給通路１５５、切換弁１５７、混合弁１５６、水素噴射弁６１からなる二次酸素供給装置を備え、三元触媒４２に含まれる還元触媒が還元反応開始温度Ｔ２に到達するまで（触媒が反応温度に到達するまで）、この二次酸素供給装置を作動させて燃焼室５２内に二次酸素を供給するので、二次酸素を供給する分だけ水素の供給量を節約できる。
【０１１６】
水素を蓄えるガスボンベをエンジン５１に備えさせ、このガスボンベの水素を水素噴射弁６１に供給する方法が考えられる。この方法によればガスボンベに対する定期的な水素の補充をドライバや車両管理者に要求することになるのであるが、本実施形態（請求項７に記載の発明）によれば、電気分解装置１５１を備え、この電気分解装置１５１により水を電気分解して得られる水素を水素噴射弁６１（水素供給装置）が供給するので、ガスボンベに定期的に水素の補充をする必要がなく、ドライバや車両管理者に対する負担を軽減することができる。
【０１１７】
二次酸素を蓄えるガスボンベをエンジン５１に備えさせ、このガスボンベの二次酸素を水素噴射弁６１に供給する方法が考えられる。この方法によればガスボンベに対する定期的な二次酸素の補充をドライバや車両管理者に要求することになるのであるが、本実施形態（請求項８に記載の発明）によれば、電気分解装置１５１により水を電気分解して得られる酸素を二次酸素として燃焼室に供給するので、ガスボンベに定期的に二次酸素の補充をする必要がなく、ドライバや車両管理者に対する負担を軽減することができる。
【０１１８】
水タンクをエンジン５１に備えさせ、この水タンクの水を電気分解装置１５１に供給する方法が考えられる。この方法によれば水タンクに対する定期的な水の補充をドライバや車両管理者に要求することになるのであるが、本実施形態（請求項９に記載の発明）によれば、三元触媒４２（触媒）下流の排気の一部を空冷凝縮装置１３３（凝縮器）に導き、この空冷凝縮装置１３３による排気の冷却により電気分解に用いる水を回収するので、水タンクに定期的に水の補充をする必要がなく、ドライバや車両管理者に対する負担を軽減することができる。
【０１１９】
実施形態では、触媒として、三元触媒４２とＮＯｘ吸着触媒４３とを設けている場合で説明したが、これに限られるものでなく、三元触媒４２だけを設けている場合にも本発明の適用がある。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】第１実施形態の全体システムの概略構成図。
【図２】複リンク型レシプロ式エンジンの概略構成図。
【図３】高圧縮比位置、低圧縮比位置での各リンクの姿勢図。
【図４】目標圧縮比の特性図。
【図５】水素噴射弁から燃焼促進剤として水素を供給する場合の水素噴射タイミングを示すエンジンの概略縦断面図。
【図６】水素噴射弁からＮＯｘ還元剤として水素を供給する場合の水素噴射タイミングを示すエンジンの概略縦断面図。
【図７】冷間始動におけるエンジン回転速度、触媒温度、点火時期、水素噴射時期、水素噴射量、圧縮比の各変化を示すタイミングチャート。
【図８】水回収装置の概略構成図。
【図９】エンジンコントロールユニットの制御対象を説明するための制御ブロック図。
【図１０】圧縮比制御指令値の算出を説明するためのフローチャート。
【図１１】点火時期指令値の算出を説明するためのフローチャート。
【図１２】混合弁、切換弁の駆動を説明するためのフローチャート。
【図１３】水素噴射時期、水素噴射量の設定を説明するためのフローチャート。
【図１４】運転条件に対する排気回流量の制御目標値の特性図。
【図１５】膨張比（圧縮比）に対する排気回流量の制御目標値の特性図。
【図１６】吸気量に対する排気回流量の制御目標値の特性図。
【図１７】膨張比係数の特性図。
【符号の説明】
【０１２１】
３９  エンジンコントロールユニット
４２  三元触媒（触媒）
５１  エンジン
６１  水素噴射弁（水素供給装置）
１３０  水回収装置
１３３  空冷凝縮装置（凝縮器）
１５１  電気分解装置
１５２  水素タンク
１５３  酸素タンク
【図４】
2008232011.tif 000003
【図９】
2008232011.tif 000004
【図１５】
2008232011.tif 000005
【図１６】
2008232011.tif 000006
【図１７】
2008232011.tif 000007
【図１】
2008232011.tif 000008
【図２】
2008232011.tif 000009
【図３】
2008232011.tif 000010
【図５】
2008232011.tif 000011
【図６】
2008232011.tif 000012
【図７】
2008232011.tif 000013
【図８】
2008232011.tif 000014
【図１０】
2008232011.tif 000015
【図１１】
2008232011.tif 000016
【図１２】
2008232011.tif 000017
【図１３】
2008232011.tif 000018
【図１４】
2008232011.tif 000019