(57)【要約】【課題】  冷機時における、燃焼性の向上と触媒の早期暖機とが良好に両立され得る、内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】  本発明の制御装置は、機械的圧縮比設定部と、排気タイミング設定部と、を備えている。前記機械的圧縮比設定部は、触媒暖機中の機械的圧縮比が暖機後よりも高くなるように、機械的圧縮比を設定する。前記排気タイミング設定部は、触媒暖機中の前記排気バルブの開弁タイミングが、暖機後よりも進角して排気下死点から遠ざかるように、前記排気バルブの動作タイミングを設定する。【選択図】  図２
2009074513.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械的圧縮比と、燃焼室における吸気及び排気を行うための吸気バルブ及び排気バルブを含む動弁機構の動作タイミングと、を変更可能に構成された内燃機関に適用される、内燃機関の制御装置であって、
触媒暖機中の機械的圧縮比が、暖機後よりも高くなるように、機械的圧縮比を設定する、機械的圧縮比設定部と、
触媒暖機中の前記排気バルブの開弁タイミングが、暖機後よりも進角して排気下死点から遠ざかるように、前記排気バルブの動作タイミングを設定する、排気タイミング設定部と、
を備えたことを特徴とする、内燃機関の制御装置。
【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、
触媒暖機中の前記吸気バルブの閉弁タイミングが、暖機後よりも進角して吸気下死点に近づくように、前記吸気バルブの動作タイミングを設定する、吸気タイミング設定部をさらに備えたことを特徴とする、内燃機関の制御装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の、内燃機関の制御装置において、
触媒暖機の初期にて点火タイミングが暖機後よりも進角し、触媒暖機の後期にて点火タイミングが暖機後よりも遅角するように、点火タイミングを設定する、点火タイミング設定部をさらに備えたことを特徴とする、内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械的圧縮比と、動弁機構の動作タイミングと、を変更可能に構成された内燃機関に適用される、内燃機関の制御装置に関する。
【０００２】
ここで、「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、「実圧縮比」とは区別される。なお、この「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。
【０００３】
また、前記動弁機構には、燃焼室における吸気及び排気を行うための吸気バルブ及び排気バルブが含まれる。
【背景技術】
【０００４】
この種の装置として、例えば、特開２００３−３２８７９４号公報や特開２００２−２８５８９８号公報に開示されたものが知られている。これらの装置は、排気ガス浄化のための触媒の温度が低い冷機始動直後において、当該触媒による排気ガス浄化効果が大幅に制限されることに鑑み、前記触媒が早期に昇温され得るように構成されている。
【０００５】
具体的には、特開２００３−３２８７９４号公報に開示されている装置は、機関冷機時に、点火タイミングをＭＢＴ（Minimum  advance  for  Best  Torque）から遅角させるとともに、可変圧縮比機構を用いてピストン上死点位置を下げて膨張比（膨張終わりの容積と膨張始めの容積との比）を低下させることで、排気温度を上昇させるように構成されている。また、この装置は、同じく機関冷機時に、吸気バルブの閉弁タイミングを下死点寄りとして実圧縮比をなるべく高めることで、上死点付近での温度（圧縮端温度）の低下ひいては燃焼悪化を補うように構成されている。
【特許文献１】特開２００３−３２８７９４号公報
【特許文献２】特開２００２−２８５８９８号公報
【０００６】
しかしながら、冷機時、特に冷機始動直後においては、前記燃焼室の壁面温度が低いため、燃焼が不安定になりやすい。
【０００７】
この点、特開２００３−３２８７９４号公報に開示されている装置においては、膨張比の低下に伴って機械的圧縮比も低下するため、たとえ前記吸気バルブの閉弁タイミングを下死点寄りとしたとしても、燃焼の安定化は不充分である。また、点火タイミングの大幅な遅角も、燃焼の不安定化を引き起こす。
【０００８】
このように、上述したような従来のこの種の装置においては、排気温度を上昇させて触媒の暖機促進を図るために、燃料混合気の燃焼性が悪化するような処理がなされている。したがって、従来のこの種の装置においては、冷機時における、良好な燃焼性と触媒の早期暖機とが、両立されていなかった。
【発明の開示】
【０００９】
本発明は、上述した課題に対処するためになされたものである。すなわち、本発明の目的は、冷機時における、燃焼性の向上と触媒の早期暖機とが良好に両立され得る、内燃機関の制御装置（以下、単に「制御装置」と称する。）を提供することにある。
【００１０】
（１）かかる目的を達成するため、本発明の制御装置は、機械的圧縮比設定部（機械的圧縮比設定手段）と、排気タイミング設定部（排気タイミング設定手段）と、を備えている。
【００１１】
前記機械的圧縮比設定部は、触媒暖機中の機械的圧縮比が、暖機後よりも高くなるように、機械的圧縮比を設定すべく構成されている。前記排気タイミング設定部は、触媒暖機中の前記排気バルブの開弁タイミングが、暖機後よりも進角して排気下死点から遠ざかるように、前記排気バルブの動作タイミングを設定すべく構成されている。
【００１２】
かかる構成においては、前記機械的圧縮比設定部により、触媒暖機中の機械的圧縮比が暖機後よりも高く設定される。これにより、冷機時の燃焼の安定化が図られる。また、点火後の膨張・排気行程に関して、前記排気タイミング設定部により、触媒暖機中の前記排気バルブの開弁タイミングが、暖機後よりも進角して排気下死点から遠ざかるように設定される。これにより、膨張比が低下して熱エネルギーの機械的仕事への変換効率が低下することで、排気温度が上昇する。したがって、燃焼性の悪化が抑制されつつ、前記触媒の早期暖機が図られる。
【００１３】
このように、本発明によれば、冷機時における、燃焼性の向上と触媒の早期暖機とが、良好に両立され得る。
【００１４】
（２）前記制御装置は、さらに、吸気タイミング設定部（吸気タイミング設定手段）を備え得る。この吸気タイミング設定部は、触媒暖機中の前記吸気バルブの閉弁タイミングが、暖機後よりも進角して吸気下死点に近づくように、前記吸気バルブの動作タイミングを設定すべく構成されている。
【００１５】
かかる構成においては、触媒暖機中の機械的圧縮比が高められることに加えて、前記吸気タイミング設定部により、触媒暖機中の前記吸気バルブの閉弁タイミングが、暖機後よりも進角して吸気下死点に近づくように設定される。これにより、燃焼時の実圧縮比がより高められ、さらなる燃焼性の向上が図られ得る。
【００１６】
（３）前記制御装置は、さらに、点火タイミング設定部（点火タイミング設定手段）を備え得る。この点火タイミング設定部は、触媒暖機の初期にて点火タイミングが暖機後よりも進角し、触媒暖機の後期にて点火タイミングが暖機後よりも遅角するように、点火タイミングを設定すべく構成されている。
【００１７】
かかる構成においては、上述のように、触媒暖機中の機械的圧縮比が暖機後よりも高く設定される。ここで、一般に、機械的圧縮比が高い方に変更されると、消炎領域（quench  area）も増大しがちである。この点、本構成においては、前記点火タイミング設定部により、触媒暖機の初期の点火タイミングが、暖機後の点火タイミング（例えばＭＢＴ）よりも進角される。これにより、触媒暖機の初期におけるエミッション（特にＨＣ）が良好に低減される。
【００１８】
その後、前記点火タイミング設定部により、触媒暖機の後期の点火タイミングが、暖機後よりも遅角される。これにより、排気温度が上昇し、前記触媒の急速な暖機が図られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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。
【００２０】
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、当該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。
【００２１】
＜システムの全体構成＞
図１は、本発明の適用対象である直列複数気筒の内燃機関としてのエンジン１、及び本発明の一実施形態である制御装置２、を含む、システムの全体構成を示す概略構成図である。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。
【００２２】
本実施形態においては、エンジン１は、後述するように、機械的圧縮比と吸排気バルブタイミングとを変更可能に構成されている。そして、本実施形態の制御装置２は、かかるエンジン１を制御するように構成されている。
【００２３】
＜エンジンの構成＞
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。シリンダブロック１１、シリンダヘッド１２、及びクランクケース１３は、シリンダ中心軸ＣＣＡに沿って、この順に配列されている。このエンジン１は、可変圧縮比機構１４によって、シリンダブロック１１及びシリンダヘッド１２をクランクケース１３に対して相対的に移動（スライド）させることで、機械的圧縮比を変更可能に構成されている。
【００２４】
＜＜＜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。シリンダボア１１１の内側には、ピストン１１２が、シリンダ中心軸ＣＣＡに沿って往復移動可能に収容されている。
【００２５】
＜＜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。
【００２６】
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、上述の凹部と、によって、燃焼室ＣＣが形成されている。
【００２７】
シリンダヘッド１２には、燃焼室ＣＣに連通するガス通路である吸気ポート１２１及び排気ポート１２２が形成されている。また、シリンダヘッド１２には、吸気ポート１２１及び排気ポート１２２を燃焼室ＣＣに対して開閉するための、吸気バルブ１２３及び排気バルブ１２４が備えられている。
【００２８】
また、シリンダヘッド１２には、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が備えられている。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。
【００２９】
さらに、シリンダヘッド１２には、点火プラグ１２７、イグナイタ１２８、及びインジェクタ１２９が備えられている。点火プラグ１２７は、イグナイタ１２８によって高電圧が印加されることで、燃焼室ＣＣ内にて火花を発生させ得るように構成されている。インジェクタ１２９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。
【００３０】
＜＜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が回転可能に支持されている。クランクシャフト１３１は、気筒配列方向と平行に配置されている。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。
【００３１】
＜＜可変圧縮比機構＞＞
本実施形態においては、可変圧縮比機構１４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させて、隙間容積を変更することで、圧縮比を変更し得るように構成されている。
【００３２】
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、概要についてのみ説明する。
【００３３】
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、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。
【００３４】
＜＜吸排気系統＞＞
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１５１が接続されている。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１５２が接続されている。
【００３５】
排気通路１５２には、触媒コンバータ１５３が介装されている。触媒コンバータ１５３は、酸素を吸蔵及び放出する機能を有する三元触媒を備えていて、排気ガス中のＨＣ、ＣＯ、及びＮＯｘを浄化可能に構成されている。
【００３６】
＜＜各種センサ＞＞
エンジン１には、冷却水温センサ１６１、クランクポジションセンサ１６２、吸気カムポジションセンサ１６３、排気カムポジションセンサ１６４、触媒床温センサ１６５、等の各種のセンサが設けられている。
【００３７】
冷却水温センサ１６１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１６１は、シリンダブロック１１内の冷却水温に対応する信号を出力するように構成されている。
【００３８】
クランクポジションセンサ１６２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１６２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。
【００３９】
吸気カムポジションセンサ１６３及び排気カムポジションセンサ１６４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１６３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１６４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。
【００４０】
触媒床温センサ１６５は、触媒コンバータ１５３に装着されている。この触媒床温センサ１６５は、触媒床温に対応する信号を出力するように構成されている。
【００４１】
アクセル開度センサ１６６は、運転者によって操作されるアクセルペダル１７１の操作量に対応する信号を出力するように構成されている。
【００４２】
＜＜制御装置＞＞
本発明の実施形態に係る制御装置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。
【００４３】
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及びバックアップＲＡＭ２０４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。
【００４４】
インターフェース２０５は、冷却水温センサ１６１、クランクポジションセンサ１６２、吸気カムポジションセンサ１６３、排気カムポジションセンサ１６４、触媒床温センサ１６５、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。
【００４５】
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、イグナイタ１２８、インジェクタ１２９、及び駆動機構１４２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。
【００４６】
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り、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。
【００４７】
＜動作の概要＞
本実施形態においては、制御装置２によって駆動機構１４２の動作が制御されることで、触媒コンバータ１５３の暖機中（始動時：エンジン１の冷機始動直後を含む）にて、機械的圧縮比が高く設定される。この結果、冷機時における触媒コンバータ１５３の暖機中の燃焼の安定化が図られる。一方、触媒コンバータ１５３の暖機後は、ノッキングの抑制のため、機械的圧縮比が低く設定される。かかる機械的圧縮比の制御は、触媒コンバータ１５３及びエンジン１の暖機状態に応じて適宜行われる。
【００４８】
また、本実施形態においては、制御装置２によって可変吸気バルブタイミング装置１２５の動作が制御されることで、触媒コンバータ１５３の暖機中における吸気バルブ１２３の閉弁タイミングが、暖機後よりも進角して吸気下死点に近づくように設定される。この結果、燃焼時の実圧縮比がより高められ、さらなる燃焼性の向上が図られる。かかる吸気バルブ１２３の閉弁タイミングの進角量は、触媒コンバータ１５３の暖機状態に応じて適宜設定される。
【００４９】
一方、本実施形態においては、制御装置２によって可変排気バルブタイミング装置１２６の動作が制御されることで、触媒コンバータ１５３の暖機中における排気バルブ１２４の開弁タイミングが、暖機後よりも進角して排気下死点から遠ざかるように設定される。この結果、膨張比が低下して熱エネルギーの機械的仕事への変換効率が若干低下し、排気温度が上昇する。よって、燃焼性の悪化が抑制されつつ、触媒コンバータ１５３の早期暖機が図られる。かかる排気バルブ１２４の開弁タイミングの進角量は、触媒コンバータ１５３の暖機状態に応じて適宜設定される。
【００５０】
また、本実施形態においては、制御装置２によってイグナイタ１２８の点火プラグ１２７に対する電圧印加タイミングが制御されることで、触媒コンバータ１５３の暖機中にて、点火プラグ１２７による燃焼室ＣＣ内の燃料混合気の点火のタイミングが遅角される。この結果、排気温度が上昇し、触媒コンバータ１５３の早期暖機が図られる。かかる点火タイミングの遅角量は、触媒コンバータ１５３の暖機状態に応じて適宜設定される。
【００５１】
＜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、図２のフローチャートを用いて説明する。
【００５２】
ＣＰＵ２０１は、図２に示されているルーチン２００を、所定タイミング毎（例えば各気筒におけるクランク角が排気下死点に到達する毎：直列４気筒のエンジン１の場合はクランクシャフト１３１が１８０°回転する毎）に実行する。
【００５３】
まず、ステップ２１０（以下、「ステップ」を“Ｓ”と略称する。図面でも「ステップ」は“Ｓ”と略記されている。）にて、触媒暖機フラグがｏｎであるか否かが判定される。このステップ２１０の処理に応じて、機械的圧縮比ε、吸気バルブ１２３の閉弁タイミングIn_close、排気バルブ１２４の開弁タイミングEx_open、及び点火タイミングφが、マップ、テーブル、あるいは関数等（以下「マップ等」と称する。）とエンジンパラメータ（エンジン回転数Ｎｅ等）とに基づいて決定される。
【００５４】
ここで、エンジン１の始動時の触媒暖機フラグのデフォルト値は、“ｏｎ”である。すなわち、エンジン１の始動直後であって触媒コンバータ１５３の暖機前は、触媒暖機フラグがｏｎである。触媒コンバータ１５３の暖機が終了すると、後述するように、本ルーチン上の処理によって、触媒暖機フラグがｏｆｆとなる。以下、説明の便宜のため、触媒コンバータ１５３の暖機後（触媒暖機フラグがｏｆｆ）の、通常の場合の処理について先に説明する。
【００５５】
触媒暖機フラグがｏｆｆである場合（Ｓ２１０＝Ｎｏ）、処理がＳ２２０、Ｓ２２２、及びＳ２２４に進行し、機械的圧縮比ε、吸気バルブ１２３の閉弁タイミングIn_close、及び排気バルブ１２４の開弁タイミングEx_openが、エンジン回転数Ｎｅ、エンジン負荷ＫＬ、及び冷却水温Ｔｗに基づいて、マップ等を用いて決定される。
【００５６】
なお、本実施形態においては、エンジン回転数Ｎｅは、クランクポジションセンサ１６２の出力によって取得されるものとする。また、エンジン負荷ＫＬは、アクセル開度センサ１６６の出力によって取得されるものとする。さらに、冷却水温Ｔｗは、冷却水温センサ１６１の出力によって取得されるものとする。
【００５７】
続いて、処理がＳ２２８に進行し、点火タイミングφが、エンジン回転数Ｎｅ、エンジン負荷ＫＬ、冷却水温Ｔｗ、今回決定された吸気バルブ１２３の閉弁タイミングIn_close、及び今回決定された排気バルブ１２４の開弁タイミングEx_openに基づいて、マップ等を用いて決定される。具体的には、点火タイミングφが、ＭＢＴに設定される。その後、本ルーチンがいったん終了する（Ｓ２９５）。
【００５８】
次に、触媒コンバータ１５３の暖機中（触媒暖機フラグがｏｎ）の場合の処理について説明する。
【００５９】
触媒暖機フラグがｏｎである場合（Ｓ２１０＝Ｙｅｓ）、まず、Ｓ２３０にて、触媒コンバータ１５３の暖機中における排気エネルギーの積算値Ｅが算出される。
【００６０】
排気エネルギーの積算値Ｅは、前回（今回のルーチン２００の起動の直前にルーチン２００が起動された際）の積算値に、吸入空気流量Ｇａと排気温度Ｔexとの積を加算することによって算出される。ここで、排気温度Ｔexは、エンジン回転数Ｎｅ、エンジン負荷ＫＬ、前回の点火タイミングφ、前回のバルブタイミングＶＴ（吸気バルブ１２３の閉弁タイミングIn_close及び排気バルブ１２４の開弁タイミングEx_openを含む）、及び車速ＳＰＤに基づいて、マップ等によって求められる。
【００６１】
次に、処理がＳ２４０に進行し、排気エネルギー積算値Ｅが所定値Ｅ１を超えたか否かが判定される。
【００６２】
排気エネルギー積算値Ｅが所定値Ｅ１を超えた場合（Ｓ２４０＝Ｙｅｓ）、触媒コンバータ１５３が排気エネルギーによって充分に暖機されたことになる。よって、この場合、処理がＳ２５０に進行して、触媒暖機フラグがｏｆｆに設定され、処理がＳ２２０ないしＳ２２８に進行し、本ルーチンがいったん終了する（Ｓ２９５）。
【００６３】
排気エネルギー積算値Ｅが所定値Ｅ１を超えていない場合（Ｓ２４０＝Ｎｏ）、排気エネルギーによる触媒コンバータ１５３の暖機が不充分であることになる。
【００６４】
よって、この場合、処理がＳ２６０に進行し、機械的圧縮比εが、排気エネルギー積算値Ｅ、すなわち、触媒コンバータ１５３の暖機状態をも考慮して、通常時（触媒コンバータ１５３の暖機後であってエンジン回転数Ｎｅやエンジン負荷ＫＬ等が同一である時：以下同様）より高く設定される。
【００６５】
次に、処理がＳ２６２に進行し、吸気バルブ１２３の閉弁タイミングIn_closeが、触媒コンバータ１５３の暖機状態をも考慮して、通常時よりも、吸気下死点に近づくように進角される。これにより、吸気量が増大し、実圧縮比が高められる。
【００６６】
続いて、処理がＳ２６４に進行し、排気バルブ１２４の開弁タイミングEx_openが、触媒コンバータ１５３の暖機状態をも考慮して、通常時よりも、排気下死点に近づくように進角される。これにより、熱エネルギーの機械的仕事への変換効率が若干低下し、排気温度が上昇する。
【００６７】
続いて、処理がＳ２６８に進行し、点火タイミングφが、触媒コンバータ１５３の暖機状態をも考慮して、通常時（ＭＢＴ）よりも若干遅角される。これにより、排気温度のさらなる上昇効果が得られる。
【００６８】
その後、本ルーチンがいったん終了する（Ｓ２９５）。
【００６９】
なお、本実施形態においては、ＣＰＵ２０１が、本発明の機械的圧縮比設定部、排気タイミング設定部、及び吸気タイミング設定部に対応する。また、ＣＰＵ２０１がＳ２２０及びＳ２６０の処理を実行することにより、「機械的圧縮比設定手段」が実現されている。また、ＣＰＵ２０１がＳ２２４及びＳ２６４の処理を実行することにより、「排気タイミング設定手段」が実現されている。また、ＣＰＵ２０１がＳ２２２及びＳ２６２の処理を実行することにより、「吸気タイミング設定手段」が実現されている。
【００７０】
＜実施形態の構成による作用・効果＞
本実施形態においては、触媒コンバータ１５３の暖機中の機械的圧縮比が、暖機後よりも高く設定される。また、触媒コンバータ１５３の暖機中の吸気バルブ１２３の閉弁タイミングが、暖機後よりも進角して吸気下死点に近づくように設定される。これにより、触媒コンバータ１５３の暖機が必要な冷機時、特に冷機始動直後にて、実圧縮比が高められることで、燃焼が良好に安定化する。
【００７１】
また、本実施形態においては、触媒コンバータ１５３の暖機中の排気バルブ１２４の開弁タイミングが、暖機後よりも進角して排気下死点から遠ざかるように設定される。これにより、熱エネルギーの機械的仕事への変換効率が若干低下することで排気温度が上昇し、触媒コンバータ１５３の早期暖機が図られる。
【００７２】
このように、本実施形態の構成によれば、冷機時における、燃焼性の向上と触媒コンバータ１５３の早期暖機とが、良好に両立され得る。
【００７３】
＜変形例の例示列挙＞
なお、上述の実施形態は、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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
また、上述の実施形態の構成、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。
【００７７】
（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）も、特に限定はない。
【００７８】
（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が構成されていても、本発明は良好に適用される。
【００７９】
（３）図３は、図２に示されている動作の変形例を示すフローチャートである。図３に示されているルーチン３００は、上述の実施形態の場合と同様に、ＣＰＵ２０１によって所定タイミング毎に実行される。
【００８０】
ルーチン３００におけるＳ３１０ないしＳ３５０は、図２に示されているルーチン２００におけるＳ２１０ないしＳ２５０と同様であるので、これらの説明については、上述の実施形態のものを援用する。
【００８１】
排気エネルギー積算値Ｅが所定値Ｅ１を超えていない場合（Ｓ３４０＝Ｎｏ）、排気エネルギーによる触媒コンバータ１５３の暖機が不充分であることになる。
【００８２】
よって、この場合、処理がＳ３６０ないしＳ３６４に進行し、図２におけるＳ２６０ないしＳ２６４と同様の処理が行われる。すなわち、触媒コンバータ１５３の暖機状態をも考慮して、機械的圧縮比εが通常時より高く設定され（Ｓ３６０）、吸気バルブ１２３の閉弁タイミングIn_closeが通常時よりも吸気下死点に近づくように進角され（Ｓ３６２）、排気バルブ１２４の開弁タイミングEx_openが通常時よりも排気下死点に近づくように進角される（Ｓ３６４）。
【００８３】
次に、処理がＳ３６５に進行し、排気エネルギー積算値Ｅが所定値Ｅ２（Ｅ２＜Ｅ１）を超えたか否かが判定される。すなわち、触媒コンバータ１５３が或る程度活性化したと推定されるか否かが判定される。
【００８４】
触媒コンバータ１５３が或る程度活性化したと推定されない場合（Ｓ３６５＝Ｎｏ）、処理がＳ３６６に進行し、点火タイミングφが通常時（ＭＢＴ）よりも若干進角される。一方、触媒コンバータ１５３が或る程度活性化したと推定される場合（Ｓ３６５＝Ｙｅｓ）、処理がＳ３６８に進行し、図２のルーチン２００におけるＳ２６８と同様に、点火タイミングφが通常時（ＭＢＴ）よりも若干遅角される。その後、本ルーチンがいったん終了する（Ｓ２９５）。
【００８５】
触媒コンバータ１５３の暖機中に、機械的圧縮比が高くされると、消炎領域も増大しがちである。この点、本変形例においては、触媒コンバータ１５３の暖機の初期にて、点火タイミングが通常時よりも進角される。これにより、触媒コンバータ１５３の暖機の初期におけるエミッション（特にＨＣ）が良好に低減される。その後、触媒コンバータ１５３の暖機の後期にて、点火タイミングが通常時よりも遅角される。これにより、排気温度が上昇し、触媒コンバータ１５３の急速な暖機が図られる。
【００８６】
したがって、本変形例によれば、触媒コンバータ１５３の暖機が良好に促進されつつ、その初期におけるエミッションが良好に低減される。
【００８７】
なお、本変形例においては、ＣＰＵ２０１が、本発明の機械的圧縮比設定部、排気タイミング設定部、吸気タイミング設定部、及び点火タイミング設定部に対応する。機械的圧縮比設定手段、排気タイミング設定手段、及び吸気タイミング設定手段については、上述の実施形態と同様である。また、ＣＰＵ２０１がＳ３２８、Ｓ３６６、及びＳ３６８の処理を実行することにより、「点火タイミング設定手段」が実現されている。
【００８８】
（４）図２や図３に示されているフローチャートにおける各処理は、適宜変形され得る。
【００８９】
触媒コンバータ１５３の暖機は、始動時のみに限定されない。例えば、一旦触媒コンバータ１５３の暖機が終了した後、触媒床温が低下した場合に、再度触媒コンバータ１５３の暖機が行われ得る。この再度の暖機は、触媒床温センサ１６５の出力に基づいて行われ得る。
【００９０】
エンジン負荷ＫＬは、スロットルポジションセンサの出力によっても取得され得る。あるいは、エンジン負荷ＫＬは、吸入空気流量Ｇａに基づいても取得され得る。
【００９１】
排気エネルギー（積算値）の算出方法は、他のものに置換され得る。例えば、排気温度Ｔexは、排気通路１５２（特に排気マニホールドにおける排気ポート１２２の直前の部分）に設けられた排気温度センサの出力によって直接的に取得され得る。
【００９２】
あるいは、排気エネルギーは、噴射された燃料が完全燃焼したと仮定した場合の総発熱量（燃料噴射量等に基づいて取得され得る）から、機関出力として取り出された仕事量（排気バルブ１２４の開弁タイミングEx_open等に基づいて取得され得る）及び冷却損失（冷却水温Ｔｗ等に基づいて取得され得る）を控除した値に基づいて取得され得る。
【００９３】
触媒暖機フラグや排気エネルギー（積算値）に代えて、触媒床温センサ１６５の出力に基づいて取得される触媒床温Ｔｃによって、触媒コンバータ１５３の暖機状態が直接的に把握され得る。すなわち、各フローチャートにおける排気エネルギー積算値Ｅに代えて、触媒床温Ｔｃが用いられ得る。
【００９４】
点火タイミングの遅角（Ｓ２６８、Ｓ３６８）は、省略され得る。すなわち、膨張比の低下による排気温度の上昇だけでも、触媒コンバータ１５３の早期暖機が良好に行われ得る。
【００９５】
（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。
【００９６】
また、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。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の適用対象である直列複数気筒の内燃機関としてのエンジン、及び本発明の一実施形態である制御装置、を含む、システムの全体構成を示す概略構成図である。
【図２】図１に示されている本実施形態の制御装置の動作の具体例を示すフローチャートである。
【図３】図２に示されている動作の変形例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９８】
１…エンジン                            １１…シリンダブロック
１２…シリンダヘッド                    １２３…吸気バルブ
１２４…排気バルブ                      １２５…可変吸気バルブタイミング装置
１２６…可変排気バルブタイミング装置    １２８…イグナイタ
１３…クランクケース                    １４…可変圧縮比機構
１４１…連結機構                        １４２…駆動機構
１５２…排気通路                        １５３…触媒コンバータ
２…制御装置                            ２０１…ＣＰＵ
ＣＣ…燃焼室
【図１】
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【図２】
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【図３】
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