JP2009264229A - 可変圧縮比内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】触媒の活性化を早めるとともに、機関の始動後等であって触媒が活性化するまでの期間において機関から大気中に放出される炭化水素の量を低減することができる可変圧縮比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変更機構と、排気通路に配設された「上流側触媒３３及び炭化水素吸着装置３４」と、を備えた機関に適用される。制御装置は、上流側触媒の温度が所定温度より低い場合、機関からの排ガスを上流側触媒及び炭化水素吸着装置を通過させてから大気に放出する。よって、炭化水素は炭化水素吸着装置により吸着される。このとき制御装置は機械圧縮比を低下させる。従って、上流側触媒の温度は速やかに上昇する。上流側触媒の温度が所定温度に到達すると、制御装置は、機関からの排ガスを上流側触媒を通過させ且つ炭化水素吸着装置を通過させず、機械圧縮比を通常値に戻す。
【選択図】図５

Description

本発明は、炭化水素吸着装置と、触媒（三元触媒）と、機械圧縮比変更機構と、を備えた可変圧縮比内燃機関の制御装置に関する。

従来から、運転状態に応じて機械圧縮比を変更することができる可変圧縮比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を参照。）。

ところで、このような可変圧縮比内燃機関にも、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。）が配設される。一般に、触媒はセラミックからなる担持体に白金及びロジウム等の貴金属を担持している。触媒は、その貴金属の温度が活性温度（触媒の活性温度）以上である場合（即ち、触媒が活性化している場合）、機関から排出され且つ触媒に流入する「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、触媒が活性化していて且つ機関の排ガスの空燃比（即ち、触媒に流入するガスの空燃比）が理論空燃比であるとき、触媒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。なお、触媒の活性温度はある程度の幅を有する。

そこで、従来の制御装置の一つは、機関が加速状態になく且つ触媒の温度が活性温度より低いとき、機械圧縮比を低下させることにより排気温度を上昇させ、以って、触媒が活性化するまでの時間を短縮している（例えば、特許文献４を参照。）
特開２００４−２３９１４７号公報 特開２００３−２０６７７１号公報 特開２００７−３０３４２３号公報 特開平２−１６３４２９号公報

しかしながら、機械圧縮比を低下させ触媒が活性化するまでの時間を短縮したとしても、触媒が活性化するまでには時間を要するから、例えば、機関冷間始動後に比較的多量に発生する炭化水素（ＨＣ）を十分に除去することができないという問題がある。

本発明は、上記課題に対処するために為されたものである。本発明の目的の一つは、触媒の活性化を早めるとともに、機関の始動後等であって触媒が活性化するまでの期間において機関から大気中に放出される炭化水素の量を低減することができる可変圧縮比内燃機関の制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明による圧縮比可変内燃機関の制御装置は、
炭化水素を吸着する炭化水素吸着装置と、排ガス浄化用の触媒と、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「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、を備えた可変圧縮比内燃機関に適用される。

この制御装置は、第１排気通路構成部と、第２排気通路構成部と、排気通路選択手段と、機械圧縮比制御手段と、を備える。

前記第１排気通路構成部は、前記機関からの排ガスを、前記炭化水素吸着装置及び前記触媒を通過させた上で大気に放出する第１排気通路を構成する。
前記第２排気通路構成部は、前記機関からの排ガスを、前記触媒を通過させるとともに前記炭化水素吸着装置を通過させることなく大気に放出する第２排気通路を構成する。

前記排気通路選択手段は、前記触媒の状態（例えば、温度）に応じて、前記第１排気通路及び前記第２排気通路の何れか一方を「前記機関から実際に排出される排ガスが通過する排気通路」として選択する。

即ち、前記排気通路選択手段は、
（１）前記触媒の温度が第１の温度よりも低いと推定されているとき、即ち、前記触媒が炭化水素を浄化し得る状態になっていないと推定されるとき、「前記機関から実際に排出される排ガス」が「前記第１排気通路を通過する」とともに「前記第２排気通路を通過しない」ように、前記第１排気通路を前記機関の排気通路として選択する。
更に、前記排気通路選択手段は、
（２）前記触媒の温度が前記第１の温度以上であると推定されているとき、即ち、前記触媒が炭化水素を浄化し得る状態になっていると判定されているとき、「前記機関から実際に排出される排ガス」が「前記第２排気通路を通過する」とともに「前記第１排気通路を通過しない」ように、前記第２排気通路を前記機関の排気通路として選択する。
このように、前記第１の温度は、触媒が炭化水素を浄化し得る状態となっている場合の同触媒の温度である。

前記機械圧縮比制御手段は、前記触媒の温度が第２の温度以上であるか否かを推定し、前記触媒の温度が前記第２の温度よりも低いと推定されているときの機械圧縮比が、前記触媒の温度が前記第２の温度以上であると推定されているときの機械圧縮比よりも低い機械圧縮比となるように前記機械圧縮比変更機構に指示を与える。
第２の温度は、第１の温度よりも高くてもよく、第１の温度よりも低くてもよい。
また、第２の温度は第１の温度と同じ温度であってもよい。

上記構成によれば、前記触媒の温度が前記第１の温度よりも低いと推定されているとき、機関からの排ガスは第１排気通路を通過するから、機関からの排ガスは炭化水素吸着装置と触媒とを通過する。従って、機関から排出される炭化水素の多くは炭化水素吸着装置に吸着される。その結果、前記触媒の温度が前記第１の温度よりも低いが故にその触媒が炭化水素を浄化できない状態であっても、機関から大気中に放出される炭化水素の量を低減することができる。

更に、前記触媒の温度が前記第２の温度よりも低いと推定されているとき、機械圧縮比制御手段により、機械圧縮比は「前記触媒の温度が前記第２の温度以上であると推定されているときの機械圧縮比」よりも低下させられる。機械圧縮比が低い場合、機械圧縮比が高い場合に比べ燃焼効率は低下するから、エネルギーの大きい排ガスが機関（燃焼室）から排気通路へと排出される。従って、触媒はより高温の排ガスによって加熱されるので、触媒の温度はより速やかに上昇する。その結果、本制御装置によれば、例えば、機関の冷間始動後から触媒が前記第１の温度に到達するまでの時間（例えば、触媒が活性化するまでの時間）を短縮することができる。

加えて、上記構成によれば、前記触媒の温度が前記第１の温度以上であると推定されているとき、機関から実際に排出される排ガスは第２排気通路を通過する。従って、機関からの排ガスは、触媒を通過し且つ炭化水素吸着装置を通過しない。その結果、機関から排出される炭化水素の多くは触媒により浄化される。

一般に、炭化水素吸着装置に含まれる炭化水素吸着材（炭化水素吸着剤）は、温度が所定温度以上となると吸着している炭化水素を放出する（炭化水素が吸着材から脱離する）性質を備える。従って、触媒が炭化水素を浄化し得る状態になった後にも機関からの排ガスが炭化水素吸着装置を通過すると、炭化水素吸着装置の温度が所定温度以上になる。この場合、炭化水素吸着装置に吸着されている炭化水素が炭化水素吸着装置から脱離して大気中に放出される恐れがある。

上記構成によれば、触媒が炭化水素を浄化し得る状態になっている場合、機関からの排ガスは第２排気通路を通過する。従って、排ガスは炭化水素吸着装置を通過しないので、炭化水素吸着装置から脱離して大気中に放出される炭化水素の量が増大することを回避することができる。更に、排ガス内に含まれる炭化水素は「炭化水素を浄化し得る状態になっている触媒」により十分に浄化される。加えて、第２排気通路が機関の排気通路として選択された場合、機関からの排ガスが炭化水素吸着装置を通過しないので、排ガスが炭化水素吸着装置を通過する場合に比べ、機関の排気圧力（排気通路内の圧力）を低下させることができる。その結果、機関の燃料消費量を低減することができる。

加えて、前記触媒の温度が前記第２の温度以上であると推定されているとき、機械圧縮比制御手段により、機械圧縮比は「前記触媒の温度が前記第２の温度よりも低いと推定されているときの機械圧縮比」よりも上昇させられる。従って、触媒の温度が「機械圧縮比が低いために温度の高い排ガスによって過度に高くなる可能性」を低減することができる。更に、上記制御装置によれば、触媒の温度が前記第２の温度（従って、結果的に第１の温度）に到達するまでの時間が短くなるので、触媒が炭化水素を浄化し得る状態になるまでの時間が短くなる。その結果、触媒が炭化水素を浄化し得るようになるまでに「炭化水素吸着装置が吸着しなければならない炭化水素の量」を減少させることができる。従って、炭化水素吸着装置を小型化・低コスト化することができる。

本発明による制御装置は、更に、
前記炭化水素吸着装置と前記機関の吸気通路とを連通させる連通路を構成する連通路構成部と、
前記連通路の状態がガスの通流が可能な開状態とガスの通流が不能な閉状態とのいずれかの状態となるように同連通路の状態を指示に応じて設定する連通路開閉手段と、
前記触媒の温度が前記第１の温度よりも低いと推定されているとき前記連通路の状態が前記閉状態となるように前記連通路開閉手段に指示を与え、且つ、前記触媒の温度が前記第１の温度以上であると推定されているとき前記連通路の状態が前記開状態となるように前記連通路開閉手段に指示を与えることにより前記炭化水素吸着装置に吸着されている炭化水素を前記機関の燃焼室に吸入させる連通路開閉制御手段と、
を備えることが好適である。

これによれば、前記触媒の温度が前記第１の温度以上であると推定されているとき、即ち、機関の排ガスが触媒を通過するが炭化水素吸着装置を通過していないとき、前記連通路の状態が前記開状態となる。従って、炭化水素吸着装置に吸着されている炭化水素は炭化水素吸着装置の吸着材から脱離し、前記機関の燃焼室に吸入されて燃焼させられる。その結果、炭化水素吸着装置の吸着能力を回復させることができる。なお、前記連通路の状態が前記開状態となるように前記連通路開閉手段に指示を与える場合、前記触媒の温度が前記第１の温度以上であると推定されていること以外の条件（例えば、機関の運転状態が定常運転状態及び／又は減速運転状態であること等）が加えられてもよい。

（好ましい態様）
本発明の制御装置は、以下の態様にて実施され得る。
＜態様１＞
前記内燃機関は多気筒内燃機関であり、
前記第１排気通路構成部は
集合部と同集合部から分岐して前記機関の複数の排気ポートのそれぞれに接続された枝部とを有するエキゾーストマニホールドと、
前記エキゾーストマニホールドの集合部に接続される排気管であって同排気管中を流れる前記排ガスの流れ方向における上流から下流に向けて順に前記触媒と前記炭化水素吸着装置とを直列に介装した排気管と、
からなり、
前記第２排気通路構成部は
前記エキゾーストマニホールドと、
「前記エキゾーストマニホールドの集合部との接続箇所」から「前記触媒と前記炭化水素吸着装置との間の所定箇所」までの前記排気管の一部と、
前記所定箇所にて前記排気管から分岐し且つ前記炭化水素吸着装置をバイパスするように外部に（直接又は下流側触媒を通して間接的に）連通するバイパス管と、
からなる。

＜態様２＞
態様１において、
前記排気通路選択手段は、
前記所定箇所（即ち、前記排気管から前記バイパス管が分岐する位置）と前記炭化水素吸着装置との間において前記排気管を開放して（即ち、ガスの通流が可能な状態に設定して）同炭化水素吸着装置に前記触媒から流出した排ガスを流入させるようにするとともに、前記バイパス管を閉塞して（即ち、ガスの通流が不能な状態に設定して）前記触媒から流出した排ガスが同バイパス管内を通流しないようにすることにより前記第１排気通路を前記機関の排気通路として選択し、且つ、前記所定箇所と前記炭化水素吸着装置との間において前記排気管を閉塞して同炭化水素吸着装置に前記触媒から流出した排ガスが流入しないようにするとともに、前記バイパス管を開放して前記触媒から流出した排ガスを同バイパス管内を通流させることにより前記第２排気通路を前記機関の排気通路として選択する、一つ以上の弁（第１の一つの３方弁、第１の二つの切換弁）を含む。この一つ以上の弁は「第１の弁」とも総称される。この第１の弁は、圧力駆動式であっても電磁式であってもよい。

＜態様３＞
態様１又は態様２において、
前記連通路構成部は、
「前記第１の弁により前記所定箇所と前記炭化水素吸着装置との間において開放及び閉塞される前記排気管の開閉箇所」よりも下流であって「前記炭化水素吸着装置よりも上流の位置」にて前記排気管に一端が連通されるとともに、他端が「前記機関の吸気通路に備えられたスロットル弁の下流の位置」にて同吸気通路を構成する吸気管に連通された、パージ管であり、
前記連通路開閉手段は、
前記パージ管を開閉する弁（第２の弁、第２の圧力駆動式開閉弁、第２の電磁式開閉弁）である。
＜他の態様＞
前記第１の温度は、触媒が炭化水素を浄化し得る状態になるために必要な前記触媒の温度である。或いは、前記第１の温度は、触媒の貴金属の活性温度である。
前記第１の温度及び前記第２の温度は等しく、触媒が炭化水素を浄化し得る状態になるために必要な前記触媒の温度である。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。なお、本例において、吸気弁１４ｄが開弁している期間（開弁クランク角度幅）は一定である。従って、可変吸気タイミング装置１４ｆにより吸気弁開弁時期が所定角度だけ進角又は遅角させられると、吸気弁１４ｄの閉弁時期も同所定角度だけ進角又は遅角させられる。

可変吸気タイミング装置１４ｆは、電磁コイルと、吸気弁１４ｄに連結された磁性移動体と、を備えた「電磁式動弁機構」に置換されてもよい。この電磁式動弁機構を用いた可変吸気タイミング装置１４ｆは、電気制御装置からの駆動信号に応答してその移動体をその電磁コイルが発生する磁力により移動させ、以って、吸気弁１４ｄの開弁時期及び閉弁時期を任意のクランク角に設定することができる。

以下において、可変吸気タイミング装置１４ｆにより吸気弁開弁時期が最も遅角側にある場合を基準とし、その基準から実際に制御されている吸気弁開弁時期までのクランク角度を吸気弁進角角度ＶＶＴと称呼する。従って、吸気弁進角角度ＶＶＴは吸気弁閉弁時期である圧縮作用の開始時期に応じた値となる。

前述したように、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、特開２００７−３０３４２３号公報、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。

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。

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。

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。

ブロック側軸受形成部１５ｂのそれぞれは、図１、図２及び図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。

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。

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。

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。

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。

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。

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電動モータ（図５に示した電動モータ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。

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。

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より小さく、距離Ｄ２は距離Ｄ１より小さい。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。

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（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。

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。

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、燃焼室から排出される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。

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の一端は図１に示した吸気ポート１４ｂのそれぞれに接続され、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、図１に示した吸気ポート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。

排気系統３０は、エキゾーストマニホールド３１、排気管（エキゾーストパイプ）３２、上流側触媒３３、炭化水素吸着装置３４、下流側触媒３５、バイパス管３６、排気通路切換弁（第１の弁）３７、パージ管３８及びパージ管開閉弁（第２の弁）３９を備えている。

エキゾーストマニホールド３１は、図１に示した排気ポート１４ｃのそれぞれ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。
排気管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。

排気管３２には、排ガスの流れに関して上流から下流に向かう順に、上流側触媒３３、炭化水素吸着装置３４及び下流側触媒３５が直列に配設（介装）されている。即ち、上流側触媒３３は、エキゾーストマニホールド３１の集合部３１ｂよりも下流側において排気管３２に介装されている。炭化水素吸着装置３４は上流側触媒３３よりも下流側において排気管３２に介装されている。下流側触媒３５は炭化水素吸着装置３４よりも下流側において排気管３２に介装されている。

上流側触媒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。上流側触媒３３は、その貴金属の温度が活性温度以上である場合（即ち、触媒の温度が活性温度以上であって触媒が活性化している場合）、機関１０から排出され且つ上流側触媒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、上流側触媒３３が活性化していて且つ機関１０の排ガスの空燃比が理論空燃比であるとき、上流側触媒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。上流側触媒３３はスタート・キャタリティック・コンバータ（ＳＣ）とも称呼される。

炭化水素吸着装置３４は、ゼオライト等からなる炭化水素（ＨＣ）を吸着する物質（炭化水素吸着材）を担持している。その炭化水素吸着材は、その温度が所定の温度域である場合に炭化水素を吸着する。その炭化水素吸着材は、その温度が所定の温度域の上限よりも高い温度になると、吸着している炭化水素を脱離させる（放出する）。炭化水素吸着装置３４は、吸着している炭化水素の量が多くなるほど炭化水素の吸着能力（吸着率）が低下する特性を有する。

下流側触媒３５は、上流側触媒３３と同様の三元触媒である。下流側触媒３５は、機関１０が搭載された車両のフロア下方に配設されているため、アンダ・フロア・キャタリティック・コンバータ（ＵＦＣ）とも称呼される。

バイパス管３６は、上流側触媒３３と炭化水素吸着装置３４との間の所定箇所（分岐位置）にて排気管３２から分岐し、且つ、炭化水素吸着装置３４をバイパスした後、炭化水素吸着装置３４と下流側触媒３５との間の位置（合流位置）にて排気管３２と合流している。換言すると、バイパス管３６の一端は「上流側触媒３３と炭化水素吸着装置３４との間の分岐位置」にて排気管３２に連通している。バイパス管３６の他端は「炭化水素吸着装置３４と下流側触媒３５との間の合流位置」にて排気管３２に連通している。

排気通路切換弁３７は、上流側触媒３３と炭化水素吸着装置３４との間であってバイパス管３６の分岐位置において排気管３２に配設された電磁式流路切換弁である。排気通路切換弁３７は、電気制御装置５０からの指示（指示信号）に応答して、排ガスの流れを第１状態と第２状態との間で切り換えるようになっている。ここで、第１状態とは、上流側触媒３３から流出した排ガスが炭化水素吸着装置３４に流入し且つパイパス管３６には流入しない状態である。第２状態とは、上流側触媒３３から流出した排ガスがパイパス管３６に流入し且つ炭化水素吸着装置３４には流入しない状態である。

このように、エキゾーストマニホールド３１、排気管３２、上流側触媒３３、炭化水素吸着装置３４及び下流側触媒３５は、「機関１０からの排ガスを、上流側触媒３３及び炭化水素吸着装置３４を通過させた上で大気に放出する第１排気通路」を構成する。この第１排気通路を構成する部材は、本明細書において「第１排気通路構成部」とも称呼される。

また、エキゾーストマニホールド３１、排気管３２の一部（エキゾーストマニホールド３１との接続部からバイパス管３６の分岐位置までの排気管３２の一部）、上流側触媒３３、バイパス管３６、排気管３２の他の一部（バイパス管３６の合流位置よりも下流の排気管３２の一部）及び下流側触媒３５は、「機関１０からの排ガスを、上流側触媒３３を通過させるとともに炭化水素吸着装置３４を通過させることなく大気に放出する第２排気通路」を構成する。この第２排気通路を構成する部材は、本明細書において「第２排気通路構成部」とも称呼される。

従って、排気通路切換弁３７は、第１排気通路及び第２排気通路の何れか一方を択一的に選択する排気通路選択手段の一部を構成している。

パージ管３８は、排気管３２のパイパス管３６の分岐位置（即ち、排気通路切換弁３７の配設位置）よりも下流であって炭化水素吸着装置３４よりも上流の位置にて、排気管３２に一端が連通されるとともに、他端が機関１０の吸気通路（吸気管２２）に備えられたスロットル弁２４の下流の位置にて吸気管２２に連通されている。即ち、パージ管３８は、炭化水素吸着装置３４と機関１０の吸気通路とを連通させる連通路を構成する連通路構成部である。

パージ管開閉弁３９は、パージ管３８に配設（介装）された電磁式開閉弁である。パージ管開閉弁３９は、電気制御装置５０からの指示（指示信号）に応答して、パージ管３８を遮断又は開放するようになっている。即ち、パージ管開閉弁３９は、パージ管３８が構成する「炭化水素吸着装置３４の入口部と吸気通路とを連通する通路（連通路）」の状態が「ガスの通流が可能な開状態」と「ガスの通流が不能な閉状態」とのいずれかの状態となるように設定するようになっている。なお、パージ管開閉弁３９は、圧力駆動式であってもよい。

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、吸気温度センサ（大気温度センサ）４２、スロットルポジションセンサ４３、水温センサ４４、機関回転速度センサ４５、ストロークセンサ４６及びアクセル開度センサ４７を備えている。

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。
吸気温度センサ４２は、大気の温度を検出し、その温度Tairを表す信号を出力するようになっている。
スロットルポジションセンサ４３は、スロットル弁２４の開度を検出し、スロットル弁開度ＴＡを表す信号を出力するようになっている。
水温センサ４４は、機関１０の燃焼室に隣接した冷却水通路を通過する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。

機関回転速度センサ４５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４５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４５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。

ストロークセンサ４６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を取得するようになっている。
アクセル開度センサ４７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。

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、及び、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。

電気制御装置５０のインターフェースは、前記センサ４１〜４７と接続され、ＣＰＵにセンサ４１〜４７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、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、機械圧縮比変更機構１５のアクチュエータ（電動モータ）１５Ｍ、排気通路切換弁３７及びパージ管開閉弁３９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。

次に、上記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。

（制御の概要）
第１制御装置は、上流側触媒３３の温度ＴempCが第１の温度（第１閾値温度）Ｔ１以上であるか否かを推定する。第１の温度Ｔ１は、上流側触媒３３の温度ＴempCが第１の温度Ｔ１以上であるとき、上流側触媒３３が炭化水素を浄化（酸化）し得る温度（貴金属の活性温度のうちの最低温度以上の温度）に選択されている。

より具体的に述べると、第１制御装置は、機関１０の始動直後の冷却水温ＴＨＷが低側閾値温度ＴＨＷcold以下であって、且つ、機関始動後からの運転継続時間（始動後経過時間）Ｔｓｔが閾値経過時間Ｔｓｔｔｈよりも短い場合、上流側触媒３３の温度ＴempCは第１の温度Ｔ１よりも低いと推定する。更に、第１制御装置は、機関始動直後の冷却水温ＴＨＷが低側閾値温度ＴＨＷcoldよりも高い場合、又は、機関始動直後の冷却水温ＴＨＷが低側閾値温度ＴＨＷcold以下であって且つ始動後経過時間Ｔｓｔが閾値経過時間Ｔｓｔｔｈよりも長い場合、上流側触媒３３の温度ＴempCは第１の温度Ｔ１以上であると推定する。

そして、第１制御装置は、上流側触媒３３の温度ＴempCが第１の温度Ｔ１よりも低いと推定されているとき、機関１０から実際に排出される排ガスが前記第１排気通路を通過するように、前記第１排気通路を機関１０の排気通路として選択する。即ち、第１制御装置は、排ガスが、上流側触媒３３、炭化水素吸着装置３４及び下流側触媒３５を通過し且つバイパス管３６を通過しないように、排気通路切換弁３７に指示信号を送出する。

これにより、上流側触媒３３の温度ＴempCが第１の温度Ｔ１よりも低いために、上流側触媒３３が「機関１０から排出される炭化水素」を浄化できないとき、炭化水素吸着装置３４がその炭化水素を吸着する。従って、大気に放出される炭化水素の量を低減することができる。

これに対し、第１制御装置は、上流側触媒３３の温度ＴempCが第１の温度Ｔ１以上であると推定されているとき、機関１０から実際に排出される排ガスが前記第２排気通路を通過するように、前記第２排気通路を機関１０の排気通路として選択する。即ち、第１制御装置は、排ガスが、上流側触媒３３、バイパス管３６及び下流側触媒３５を通過し且つ炭化水素吸着装置３４を通過しないように、排気通路切換弁３７に指示信号を送出する。

これにより、上流側触媒３３の温度ＴempCが第１の温度Ｔ１以上であるために上流側触媒３３が炭化水素を浄化できる場合、炭化水素を上流側触媒３３により浄化させる。このとき、機関１０からの排ガスは炭化水素吸着装置３４を通過しない。従って、機関１０の排気通路内の圧力（排気圧力）を低減させることができるので、機関１０の効率を上昇させることができる。

更に、第１制御装置は、機関の運転状態を表すパラメータ（例えば、負荷ＫＬ及び機関回転速度ＮＥ）に基づいて基本目標機械圧縮比を決定する。第１制御装置は、上流側触媒３３の温度ＴempCが第２の温度Ｔ２よりも低いと推定されているとき、基本目標機械圧縮比を所定機械圧縮比だけ低下させた機械圧縮比を目標機械圧縮比として設定する。本例において、第２の温度Ｔ２は第１の温度Ｔ１と等しい。そして、第１制御装置は、実際の機械圧縮比が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に指示信号を送出する。即ち、第１制御装置は、上流側触媒３３の温度ＴempCが第２の温度Ｔ２よりも低いと推定されているときの機械圧縮比を、上流側触媒３３の温度ＴempCが第２の温度Ｔ２以上であると推定されているときの機械圧縮比よりも低く設定する。

機械圧縮比が低い場合の排ガス温度は、機械圧縮比が高い場合の排ガス温度よりも高い。従って、上流側触媒３３の温度ＴempCが第２の温度Ｔ２よりも低いとき、上流側触媒３３の温度をより高温の排ガスによって、より迅速に上昇させることができる。この結果、上流側触媒３３の温度ＴempCが第１の温度Ｔ１よりも低い期間を短くすることができるので、炭化水素吸着装置３４が吸着しなければならない炭化水素の量を低下させることができる。よって、炭化水素吸着装置３４の容量を小さくできるので、炭化水素吸着装置３４を小型化・低コスト化することができる。

一方、上流側触媒３３の温度ＴempCが第２の温度Ｔ２以上であると推定されているとき（機関１０の運転状態が通常運転状態であるとき）、基本目標機械圧縮比が最終的な目標機械圧縮比に設定される。従って、排ガスの温度が低下するから、上流側触媒３３の温度が過度に高くなることを回避することができる。更に、第１制御装置は、機関１０の運転状態に応じて機関１０を最適な機械圧縮比にて運転することができる。

（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。電気制御装置５０のＣＰＵは、図示しないイグニッション・キー・スイッチがオフ位置から始動位置へと変更された時点以降、図６にフローチャートにより示した燃料噴射制御ルーチンを各気筒のクランク角が吸気上死点前の所定クランク角度（例えば、ＢＴＤＣ９０°）に一致する毎に繰り返し実行するようになっている。以下、クランク角が吸気上死点前の前記所定クランク角度に一致した気筒を燃料噴射気筒とも称呼する。

従って、何れかの気筒のクランク角が吸気上死点前の所定クランク角度に一致すると、ＣＰＵはステップ６００から処理を開始し、以下に述べるステップ６１０乃至ステップ６４０の処理を順に行い、ステップ６９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

ステップ６１０：ＣＰＵは、水温センサ４４により取得される現時点の冷却水温ＴＨＷに基づいて目標空燃比abyfrを決定する。より具体的に述べると、ＣＰＵは、冷却水温ＴＨＷと目標空燃比abyfrとの関係を規定する目標空燃比テーブルMapabyfr（ＴＨＷ）に現時点の冷却水温ＴＨＷを適用することにより、現時点の目標空燃比abyfrを決定する。目標空燃比テーブルMapabyfr（ＴＨＷ）によれば、冷却水温ＴＨＷが閾値水温ＴＨＷｔｈ以下であるとき、目標空燃比abyfrは理論空燃比stoichよりもリッチ側の空燃比であって、冷却水温ＴＨＷが高くなるに従って理論空燃比stoichに近づくように次第に増大する。目標空燃比テーブルMapabyfrによれば、冷却水温ＴＨＷが閾値水温ＴＨＷｔｈ以上であると、目標空燃比abyfrは理論空燃比stoichに設定される。

ステップ６２０：ＣＰＵは、エアフローメータ４１により計測された吸入空気量Ｇａと、機関回転速度センサ４５からの出力信号により得られる機関回転速度ＮＥと、テーブルMapMc（Ｇａ，ＮＥ）と、に基づいて、今回吸気行程を迎える気筒（燃料噴射気筒）に吸入される吸入空気量（筒内吸入空気量）Ｍｃを取得する。なお、筒内吸入空気量Ｍｃは機関１０の吸気通路における空気の挙動をモデル化した周知の空気量推定モデル（空気モデル）を用いて求められてもよい。

ステップ６３０：ＣＰＵは、筒内吸入空気量Ｍｃを目標空燃比abyfrで除することによって、燃料噴射量Ｆｉを求める。この燃料噴射量Ｆｉは、図示しない空燃比センサの出力に基づいて算出される空燃比フィードバック補正量により補正されてもよい。

ステップ６４０：ＣＰＵは、燃料噴射量Ｆｉの燃料を噴射するための噴射指示信号を燃料噴射気筒に対して設けられている燃料噴射弁１６に対して送出する。
以上により、燃料噴射量Ｆｉの燃料が燃料噴射気筒に供給される。その結果、機関の空燃比は目標空燃比abyfrに一致するように制御される。

一方、ＣＰＵは図示しないイグニッション・キー・スイッチがオフ位置からオン位置へと変更された後、図７にフローチャートにより示した「触媒暖機用低圧縮比制御時間決定ルーチン」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。従って、所定のタイミングになると、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、現時点が機関１０の始動直後であるか否かを判定する。

いま、機関１０が冷却された状態にて始動されたと仮定する。即ち、水温センサ４４により取得されている冷却水温ＴＨＷ（始動時又は始動直後の冷却水温）が低側閾値温度ＴＨＷcold以下である状態にて、機関１０が始動されたと仮定する。

上述の仮定に従うと、現時点は機関１０の始動直後である。従って、ＣＰＵはステップ７１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ７２０に進み、水温センサ４４により取得されているその時点の冷却水温ＴＨＷ（始動時又は始動直後の冷却水温）が高いほど閾値経過時間Ｔｓｔｔｈが短くなるように、閾値経過時間Ｔｓｔｔｈを決定する。

この閾値経過時間Ｔｓｔｔｈは、後述する図９に示した「機械圧縮比制御ルーチン」において、始動後経過時間Ｔｓｔが閾値経過時間Ｔｓｔｔｈに到達した時点にて上流側触媒３３の温度ＴempCが第１の温度Ｔ１（上流側触媒３３が炭化水素を浄化（酸化）し得る温度）に到達すると判断（推定）できる時間に設定されている。その後、ＣＰＵはステップ７９５に進み本ルーチンを一旦終了する。

なお、ＣＰＵは、ステップ７１０の実行時点が、機関１０の始動直後でなければ、そのステップ７１０にて「Ｎｏ」と判定してステップ７９５に直接進み、本ルーチンを一旦終了する。

更に、ＣＰＵは図８に示した圧縮比低下フラグ設定ルーチンを所定時間の経過毎に繰り返し実行している。このルーチンにより圧縮比低下フラグＸＤの値が設定される。

圧縮比低下フラグＸＤは、その値が「１」である場合、通常運転状態に対する基本目標機械圧縮比εｍtgtbを所定機械圧縮比Ｂだけ低下させた値を「最終的な目標機械圧縮比」に設定すべきとき（即ち、機械圧縮比を通常運転状態時の機械圧縮比よりも低下させるべきとき）であることを示す。また、圧縮比低下フラグＸＤは、その値が「１」である場合、上流側触媒３３の温度ＴempCが第１温度Ｔ１よりも低いために上流側触媒３３は炭化水素を浄化できない状態であることを示す。

圧縮比低下フラグＸＤは、その値が「０」である場合、基本目標機械圧縮比εｍtgtbを最終的な目標機械圧縮比に設定すべきとき（即ち、機械圧縮比を通常運転状態に対する機械圧縮比に設定すべきとき）であることを示す。また、圧縮比低下フラグＸＤは、その値が「０」である場合、上流側触媒３３の温度ＴempCが第１温度Ｔ１以上であるために上流側触媒３３は炭化水素を浄化し得る状態であることを示す。なお、圧縮比低下フラグＸＤの値は図示しないイニシャルルーチンにおいて「０」に設定される。

所定のタイミングになると、ＣＰＵはステップ８００から処理を開始してステップ８１０に進み、現時点が機関１０の始動直後であるか否かを判定する。このとき、現時点が「機関１０が始動された直後」でなければ、ＣＰＵはステップ８１０にて「Ｎｏ」と判定しステップ８４０へと進む。

上述の仮定に従うと、現時点は「機関１０が冷却された状態にて始動された直後」である。従って、ＣＰＵはステップ８１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ８２０に進み、水温センサ４４により取得されている冷却水温ＴＨＷ（始動時又は始動直後の冷却水温）が低側閾値温度ＴＨＷcold以下であるか否かを判定する。

上述の仮定に従うと、始動時又は始動直後の冷却水温ＴＨＷは低側閾値温度ＴＨＷcold以下である。従って、ＣＰＵはステップ８２０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ８３０に進み、圧縮比低下フラグＸＤの値を「１」に設定する。なお、低側閾値温度ＴＨＷcoldは、上述した図６のステップ６１０における閾値水温ＴＨＷｔｈよりも低い温度に設定されている。従って、上述の仮定に従うと、始動時又は始動直後の冷却水温ＴＨＷは閾値水温ＴＨＷｔｈ以下であるから、目標空燃比abyfrは理論空燃比stoichよりもリッチ側の空燃比に設定される。即ち、暖機増量が実行される。

次に、ＣＰＵはステップ８４０に進み、圧縮比低下フラグＸＤの値が「１」であるか否かを判定する。この場合、圧縮比低下フラグＸＤの値は「１」である。従って、ＣＰＵはステップ８４０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ８５０に進み、機関始動後からの運転時間（始動後経過時間）Ｔｓｔが閾値経過時間Ｔｓｔｔｈよりも長いか否かを判定する。

現時点は始動直後であるから、始動後経過時間Ｔｓｔは閾値経過時間Ｔｓｔｔｈよりも短い。従って、ＣＰＵはステップ８５０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、圧縮比低下フラグＸＤの値は「１」に維持される。

ところで、ＣＰＵは図９に示した圧縮比制御ルーチンを所定時間の経過毎に繰り返し実行している。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵはステップ９００から処理を開始してステップ９０５に進み、負荷ＫＬと基本目標機械圧縮比εｍtgtbと、の関係を予め定めた基本目標機械圧縮比テーブルMapεｍtgtb（ＫＬ）に、現時点の負荷ＫＬ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。

この基本目標機械圧縮比テーブルMapεｍtgtb（ＫＬ）は機関１０が通常運転状態にある場合に対して適合されている。例えば、この基本目標機械圧縮比テーブルMapεｍtgtb（ＫＬ）によれば、負荷ＫＬが閾値負荷ＫＬｔｈよりも小さいとき（即ち、機関１０の負荷が軽中負荷であるとき）、基本目標機械圧縮比εｍtgtbは最大目標機械圧縮比εmaxに設定される。更に、この基本目標機械圧縮比テーブルMapεｍtgtb（ＫＬ）によれば、負荷ＫＬが閾値負荷ＫＬｔｈ以上であるとき（即ち、機関１０の負荷が高負荷であるとき）、基本目標機械圧縮比εｍtgtbは負荷ＫＬの増大とともに最大目標機械圧縮比εmaxから最小目標機械圧縮比εminに減少するように設定される。

なお、ＣＰＵは、図示しない負荷算出ルーチンにより、上述した機関の負荷ＫＬを、下記（１）式に従って求めている。このように求められる負荷ＫＬは、充填効率又は負荷率とも称呼される。（１）式において、ρは空気密度（単位は（ｇ／ｌ））、Ｌは機関１０の排気量（単位は（ｌ））、４は機関１０の気筒数である。排気量Ｌは、ストロークセンサ４５によって測定される距離ＳＴに基づいて修正されてもよい。但し、負荷ＫＬとしてアクセルペダル操作量Accpが用いられてもよい。
ＫＬ＝｛Ｍｃ／（ρ・Ｌ／４）｝・１００（％）…（１）

また、ＣＰＵは、機関回転速度ＮＥ及びアクセルペダル操作量Accpと、基本目標機械圧縮比εｍtgtbと、の関係を予め定めた基本目標機械圧縮比テーブルMapεｍtgtb（ＮＥ，Accp）に、現時点の機関回転速度ＮＥ及び現時点のアクセルペダル操作量Accp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を決定してもよい。

次に、ＣＰＵはステップ９１０に進み、圧縮比低下フラグＸＤの値が「１」であるか否かを判定する。上述したように、現時点において圧縮比低下フラグＸＤの値は「１」に設定されている。従って、ＣＰＵはステップ９１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ９１５に進み、ステップ９０５にて決定された基本目標機械圧縮比εｍtgtbを所定機械圧縮比Ｂだけ低下させた値を「最終的な目標機械圧縮比εｍtgt」として設定する。

次いで、ＣＰＵはステップ９２０に進み、前記ステップ９１５にて設定された目標機械圧縮比εｍtgtが最小目標機械圧縮比εmin以下であるか否かを判定する。このとき、前記ステップ９１５にて設定された目標機械圧縮比εｍtgtが最小目標機械圧縮比εmin以下であると、ＣＰＵはステップ９２０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ９２５に進み、目標機械圧縮比εｍtgtに最小目標機械圧縮比εminを設定する。その後、ＣＰＵはステップ９３０に進む。このように、ＣＰＵはステップ９２０及びステップ９２５の処理により、目標機械圧縮比εｍtgtが最小目標機械圧縮比εmin以下とならないように設定される。これに対し、目標機械圧縮比εｍtgtが最小目標機械圧縮比εminよりも大きいと、ＣＰＵはステップ９２０にて「Ｎｏ」と判定してステップ９３０に直接進む。

ＣＰＵは、ステップ９３０にて、機関１０から排出された排ガスがバイパス管３６を通過しないように、排気通路切換弁３７に指示信号を送出する。即ち、ＣＰＵは、機関１０から実際に排出される排ガスが前記第１排気通路を通過するように、前記第１排気通路を機関１０の排気通路として選択する。この結果、機関１０から排出された排ガスは、上流側触媒３３、炭化水素吸着装置３４及び下流側触媒３５を通過してから大気に放出される。

このとき、上流側触媒３３の温度ＴempCは第１の温度Ｔ１よりも低いから（温度Ｔ１よりも低いと推定されているから）、上流側触媒３３は排ガス中の炭化水素を浄化することができない。従って、排ガス中の炭化水素は炭化水素吸着装置３４により吸着される。なお、下流側触媒３５の温度ＴempCも当然に第１の温度Ｔ１よりも低いから、下流側触媒３５も炭化水素を浄化することができない。

次に、ＣＰＵはステップ９３５に進み、パージ管開閉弁３９を閉弁させる指示信号をパージ管開閉弁３９に送出する。

次いで、ＣＰＵは、ステップ９４０に進み、実際の機械圧縮比が目標機械圧縮比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。以上の処理により、実際の機械圧縮比が、基本目標機械圧縮比テーブルMapεｍtgtbに基づいて定められる「通常運転時の機械圧縮比（基本目標機械圧縮比εｍtgtb）」に比べて所定量Ｂだけ低い機械圧縮比（＝εｍtgtb−Ｂ）に一致させられる（ステップ９１５を参照。）。

その後、機関１０が継続して運転されると、始動後経過時間Ｔｓｔは次第に増大し、閾値経過時間Ｔｓｔｔｈに到達する。このとき、ＣＰＵが図８のルーチンを実行すると、ＣＰＵはステップ８１０、ステップ８４０及びステップ８５０へと進み、そのステップ８５０にて「Ｙｅｓ」と判定する。即ち、ＣＰＵは、上流側触媒３３の温度ＴempCが第１の温度Ｔ１以上となったものと推定する。そして、ＣＰＵはステップ８６０に進んで圧縮比低下フラグＸＤの値を「０」に設定し、ステップ８９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

この時点以降、ＣＰＵが図９のルーチンを実行すると、ＣＰＵはステップ９０５に続くステップ９１０にて「Ｎｏ」と判定し、以下に述べるステップ９４５乃至ステップ９５５の処理を順に行い、ステップ９４０に進む。

ステップ９４５：ＣＰＵは、最終的な目標機械圧縮比εｍtgtにステップ９０５にて決定されている基本目標機械圧縮比εｍtgtbを格納する。
ステップ９５０：ＣＰＵは、機関１０から排出された排ガスの総てがバイパス管３６を通過するように（即ち、炭化水素吸着装置３４を排ガスが通過しないように）、排気通路切換弁３７に指示信号を送出する。換言すると、ＣＰＵは、機関１０から実際に排出される排ガスが前記第２排気通路を通過するように、前記第２排気通路を機関１０の排気通路として選択する。この結果、機関１０から排出された排ガスは、上流側触媒３３、バイパス管３６及び下流側触媒３５を通過してから大気に放出される。このとき、上流側触媒３３の温度ＴempCは第１の温度Ｔ１以上であるから、排ガスに含まれる炭化水素は上流側触媒３３によって浄化される。

ステップ９５５：ＣＰＵは、パージ管開閉弁３９を開弁させる指示信号をパージ管開閉弁３９に送出する。この結果、炭化水素吸着装置３４に吸着されている炭化水素は炭化水素吸着装置３４の吸着材から脱離し、機関１０の燃焼室に吸入されて燃焼させられる。従って、炭化水素吸着装置３４の吸着能力が回復する。なお、この時点において、炭化水素吸着装置３４の温度は相当に高くなっている。従って、炭化水素吸着装置３４に吸着されている炭化水素はスロットル弁２４の下流に生じる負圧にも補助されて炭化水素吸着装置３４内の炭化水素吸着材から容易に脱離する。

その後、ＣＰＵは上述したステップ９４０に進む。この結果、実際の機械圧縮比は、ステップ９０５にて求めた基本目標機械圧縮比εｍtgtbと等しい機械圧縮比に一致せしめられる。以上が、機関１０が冷却された状態にて始動された場合の第１制御装置の作動である。

一方、機関１０が始動された時点において冷却水温ＴＨＷが低側閾値温度ＴＨＷcoldよりも高い場合（即ち、機関１０の温度が高い状態にて機関１０が始動された場合）、ＣＰＵは図８のステップ８１０に続くステップ８２０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ８７０にて圧縮比低下フラグＸＤの値を「０」に設定する。そして、ＣＰＵはステップ８４０にて「Ｎｏ」と判定してステップ８９５に直接進み、図８に示したルーチンを終了する。

この結果、圧縮比低下フラグＸＤは「０」に設定されるから、ＣＰＵは機関始動直後から図９のステップ９１０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ９４５乃至ステップ９５５、及び、ステップ９４０の処理を実行する。従って、実際の機械圧縮比は、ステップ９０５にて求めた基本目標機械圧縮比εｍtgtbと等しい機械圧縮比に一致せしめられる。更に、機関１０から排出された排ガスは、機関始動時から第２排気通路（即ち、上流側触媒３３、バイパス管３６及び下流側触媒３５）を通過する。

以上、説明したように、第１制御装置は、機関１０の始動時又は始動直後の冷却水温ＴＨＷが低側閾値温度ＴＨＷcold以下であるとき、上流側触媒３３の温度ＴempCは第１の温度Ｔ１よりも低いと推定（判定）する。そして、この場合、第１制御装置は、始動後経過時間Ｔｓｔが閾値経過時間Ｔｓｔｔｈに到達することにより「上流側触媒３３の温度ＴempCは第１の温度Ｔ１以上となった」と推定されるまで、実際の機械圧縮比を基本機械圧縮比よりも低下させるとともに、排ガス内の炭化水素を炭化水素吸着装置３４により吸着する（図１０のタイムチャートの時刻ｔ１〜ｔ２を参照。）。

更に、第１制御装置は、機関１０の始動時又は始動直後の冷却水温ＴＨＷが低側閾値温度ＴＨＷcoldよりも高い場合、及び、機関１０の始動時又は始動直後の冷却水温ＴＨＷが低側閾値温度ＴＨＷcoldよりも低いが始動後経過時間Ｔｓｔが閾値経過時間Ｔｓｔｔｈに到達した場合、上流側触媒３３の温度ＴempCは第１の温度Ｔ１以上であると推定する。そして、この場合、第１制御装置は、機械圧縮比が基本機械圧縮比に一致するように実際の機械圧縮比を制御するともに、排ガス中の炭化水素を上流側触媒３３にて浄化させ、炭化水素吸着装置３４により吸着させないようにする。（図１０のタイムチャートの時刻ｔ２以降を参照。）。更に、パージ管３８を開放して炭化水素吸着装置３４に吸着されている炭化水素をパージする。

この結果、図１１に示したように、従来の装置は上流側触媒３３の温度ＴempCの上昇が遅いので、上流側触媒３３が炭化水素を浄化できるようになる時点（図１１の時刻ｔ３を参照。）までに炭化水素吸着装置３４は多量のＨＣを吸着しなければならない（図１１の面積Ｓ１を参照。）。これに対し、第１制御装置は、機械圧縮比を低下させることにより上流側触媒３３の温度ＴempCの上昇を早めることができるので、上流側触媒３３が炭化水素を浄化できるようになる時点（図１１の時刻ｔ２を参照。）までに炭化水素吸着装置３４が吸着しなければならない炭化水素の量（図１１の面積Ｓ２を参照。）を低減することができる。従って、炭化水素吸着装置３４の容量を小さくすることができる。

また、上流側触媒３３の温度ＴempCが第１の温度Ｔ１に到達した時点以降、炭化水素吸着装置３４はパージ管３８を通して吸気通路に接続される。従って、炭化水素吸着装置３４は、その炭化水素吸着能力を回復することができる。

このように、第１制御装置は、排気通路選択手段と、機械圧縮比制御手段と、を備えている。

排気通路選択手段は、
触媒３３の温度ＴempCが第１の温度Ｔ１以上であるか否かを推定し（図７のルーチン及び図８のルーチンを参照。）、触媒３３の温度ＴempCが第１の温度Ｔ１よりも低いと推定されているとき機関１０から実際に排出される排ガスが前記第１排気通路を通過するとともに前記第２排気通路を通過しないように前記第１排気通路を機関１０の排気通路として選択し（圧縮比低下フラグＸＤ＝１のときの図９のルーチンのステップ９３０を参照。）、且つ、触媒３３の温度ＴempCが第１の温度Ｔ１以上であると推定されているとき機関１０から実際に排出される排ガスが前記第２排気通路を通過するとともに前記第１排気通路を通過しないように前記第２排気通路を機関１０の排気通路として選択する（圧縮比低下フラグＸＤ＝０のときの図９のルーチンのステップ９５０を参照。）。

機械圧縮比制御手段は、
触媒３３の温度ＴempCが第２の温度Ｔ２（本例において、第１の温度Ｔ１と等しい温度）以上であるか否かを推定し（図７のルーチン及び図８のルーチンを参照。）、触媒３３の温度ＴempCが第２の温度Ｔ２よりも低いと推定されているとき（圧縮比低下フラグＸＤ＝１のとき）の機械圧縮比が、触媒３３の温度ＴempCが第２の温度Ｔ２以上であると推定されているとき（圧縮比低下フラグＸＤ＝０のとき）の機械圧縮比よりも低い機械圧縮比となるように機械圧縮比変更機構１５に指示を与える（図９のルーチンを参照。）。

従って、第１制御装置は、炭化水素が大気に放出しないようにしながら、上流側触媒３３の温度を素早く上昇せしめることができる。
なお、上記閾値経過時間Ｔｓｔｔｈは一定時間であってもよい。

更に、第１制御装置は、
炭化水素吸着装置３４と機関１０の吸気通路とを連通させる連通路を構成する連通路構成部（パージ管３８）と、
前記連通路の状態がガスの通流が可能な開状態とガスの通流が不能な閉状態とのいずれかの状態となるように同連通路の状態を指示に応じて設定する連通路開閉手段（パージ管開閉弁３９）と、
触媒３３の温度ＴempCが第１の温度Ｔ１よりも低いと推定されているとき前記連通路の状態が前記閉状態となるように前記連通路開閉手段に指示を与え（図９のステップ９３５を参照。）、且つ、触媒３３の温度ＴempCが前記第１の温度Ｔ１以上であると推定されているとき前記連通路の状態が前記開状態となるように前記連通路開閉手段に指示を与える（図９のステップ９５５を参照。）ことにより、炭化水素吸着装置３４に吸着されている炭化水素を機関１０の燃焼室に吸入させる連通路開閉制御手段と、
を備えている。
従って、炭化水素吸着装置３４の炭化水素吸着能力を容易に回復することができる。

（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、上流側触媒３３の温度TempCを実際に推定し、その推定された上流側触媒３３の温度TempCが第１の温度Ｔ１となるまでは上記第１排気通路を機関１０の排気通路として選択して炭化水素吸着装置３４によって炭化水素を吸着する。更に、第２制御装置は、推定された上流側触媒３３の温度TempCが第１の温度Ｔ１以上となると上記第２排気通路を機関１０の排気通路として選択し、上流側触媒３３により炭化水素を浄化するとともに、排ガスが炭化水素吸着装置３４を通過しないようにする。同時に、第２制御装置は、推定された上流側触媒３３の温度TempCが第１の温度Ｔ１以上となるとパージ管開閉弁３９を開弁させてパージ管３８をガスの通流が可能な状態に設定し、パージ管３８を通して炭化水素吸着装置３４に吸着されている炭化水素をパージする。

加えて、第２制御装置は、推定された上流側触媒３３の温度TempCが第２の温度Ｔ２となるまでは機械圧縮比を通常運転状態に対する機械圧縮比よりも低下させ、上流側触媒３３の暖機を促進する。更に、第２制御装置は、推定された上流側触媒３３の温度TempCが第２の温度Ｔ２以上となると、機械圧縮比を通常運転状態に対する機械圧縮比に戻す。なお、第２制御装置においても、第２の温度Ｔ２は第１の温度Ｔ１と等しい温度（上流側触媒３３が炭化水素を浄化し得るようになったときの上流側触媒３３の温度）に設定される。

（実際の作動）
以下、第２制御装置の実際の作動について説明する。第２制御装置のＣＰＵは、図６及び図９に示したルーチンを第１制御装置のＣＰＵと同様に実行する。更に、第２制御装置のＣＰＵは、図７及び図８に代わる図１２及び図１３に示したルーチンにより「圧縮比低下フラグＸＤ」の値を設定する。図６及び図９に示したルーチンについては説明済みである。従って、以下、図１２及び図１３に示したルーチンに基づくＣＰＵの作動について説明する。

第２制御装置のＣＰＵは、図１２に示した触媒温度推定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。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵは図１２のステップ１２００から処理を開始し、ステップ１２１０に進んで現時点が機関１０の始動直後であるか否かを判定する。

そして、現時点が機関１０の始動直後であれば、ＣＰＵはステップ１２１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１２２０に進み、吸気温度センサ４２により検出された吸気温度（大気温度）Tairを上流側触媒３３の温度TempCとして設定する。その後、ＣＰＵはステップ１２３０に進む。これに対し、現時点が機関１０の始動直後でなければ、ＣＰＵはステップ１２１０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ１２３０に直接進む。なお、ＣＰＵは、始動直後の冷却水温ＴＨＷが閾値水温ＴＨＷｔｈ以上であるか否かを判定し、始動直後の冷却水温ＴＨＷが閾値水温ＴＨＷｔｈ以上である場合には上流側触媒３３の温度TempCとして第１の温度Ｔ１を設定するように構成されていてもよい。

ＣＰＵはステップ１２３０にて、負荷ＫＬ及び機関回転速度ＮＥと、排気温度Ｔexと、の関係を予め定めた排気温度テーブルMapTex（ＫＬ，ＮＥ）に、現時点の負荷ＫＬ及び現時点の機関回転速度ＮＥ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。なお、この排気温度テーブルMapTex（ＫＬ，ＮＥ）は、実際の機械圧縮比が通常運転時の基本目標機械圧縮比εｍtgtbから上記所定の機械圧縮比Ｂだけ減じられた値に設定された場合における「負荷ＫＬ及び機関回転速度ＮＥと、排気温度Ｔexと、の関係」を定めたテーブルである。排気温度テーブルMapTex（ＫＬ，ＮＥ）は、予め実験により求められたデータがルックアップテーブルの形式に整理されたテーブルであって、電気制御装置５０のＲＯＭ内に格納されている。

次いで、ＣＰＵはステップ１２４０に進み、下記の（２）式に従って上流側触媒３３の温度TempCを更新・決定する。（２）式においてγは０より大きく１より小さい所定の定数、TempC（ｋ）は更新される前の上流側触媒３３の温度TempC、TempC（ｋ＋１）は更新後の上流側触媒３３の温度TempCである。その後、ＣＰＵはステップ１２９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。以上により、上流側触媒３３の温度TempCが推定される。
TempC（ｋ＋１）＝γ・TempC（ｋ）＋（１−γ）・Ｔex …（２）

なお、ＣＰＵは現時点がフューエルカット運転中（燃料噴射停止運転中、燃料供給停止中）であるか否かを判定し、現時点がフューエルカット運転中でなければ上記（２）式、現時点がフューエルカット運転中であれば下記の（３）式に従って上流側触媒３３の温度TempCを更新・推定するように構成されてもよい。（３）式においてΔＴは所定の正の値である。
TempC（ｋ＋１）＝TempC（ｋ）−ΔＴ …（３）

更に、ＣＰＵは、図１３に示した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。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵは図１３のステップ１３００から処理を開始してステップ１３１０に進み、現時点の冷却水温ＴＨＷが上記閾値水温ＴＨＷｔｈ以下であるか否かを判定する。

いま、機関１０が暖機中であって、現時点の冷却水温ＴＨＷが上記閾値水温ＴＨＷｔｈよりも低いと仮定する。この場合、ＣＰＵはステップ１３１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１３２０に進み、図１２のルーチンのステップ１２４０にて推定されている上流側触媒３３の温度TempC（＝TempC（ｋ＋１））を読込む。次いで、ＣＰＵはステップ１３３０に進み、上流側触媒３３の温度TempCが第１の温度Ｔ１よりも低いか否かを判定する。

現時点が冷間始動の直後であるとすると、上流側触媒３３の温度TempCは第１の温度Ｔ１よりも低い。従って、ＣＰＵはステップ１３３０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１３４０に進み、圧縮比低下フラグＸＤの値を「１」に設定する。その後、ＣＰＵはステップ１３９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

この結果、ＣＰＵが図９のルーチンを実行すると、ＣＰＵはステップ９０５に続くステップ９１０にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ９１５乃至ステップ９４０の処理を実行する。従って、機関１０から排出された排ガスは、上記第１排気通路を通過する。即ち、排ガスは、上流側触媒３３、炭化水素吸着装置３４及び下流側触媒３５を通過してから大気に放出される。この場合、排ガス中の炭化水素は、上流側触媒３３及び下流側触媒３５によって浄化されないが、炭化水素吸着装置３４に吸着される。加えて、実際の機械圧縮比が、基本目標機械圧縮比テーブルMapεｍtgtbに基づいて定められる「通常運転時の機械圧縮比」に比べて所定量Ｂだけ低い機械圧縮比（＝εｍtgtb−Ｂ）に一致させられる。従って、上流側触媒３３の温度TempCは速やかに上昇して行く。

その後、機関１０の運転が継続されると、上流側触媒３３の温度TempCは第１の温度Ｔ１に到達する。このとき、ＣＰＵが図１３のルーチンを実行すると、ＣＰＵはステップ１３１０、ステップ１３２０及びステップ１３３０へと進み、そのステップ１３３０にて「Ｎｏ」と判定する。そして、ＣＰＵはステップ１３５０に進んで圧縮比低下フラグＸＤの値を「０」に設定し、ステップ１３９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。なお、上流側触媒３３の温度TempCが第１の温度Ｔ１に到達する以前の段階で、冷却水温ＴＨＷが上記閾値水温ＴＨＷｔｈより高くなった場合、ＣＰＵは上流側触媒３３の温度TempCは第１の温度Ｔ１に到達したものと推定し、ステップ１３１０からステップ１３５０に進む。そして、ＣＰＵはステップ１３５０にて圧縮比低下フラグＸＤの値を「０」に設定する。

従って、この時点以降、ＣＰＵが図９のルーチンを実行すると、ＣＰＵはステップ９０５に続くステップ９１０にて「Ｎｏ」と判定し、上述したステップ９４５乃至ステップ９５５と、ステップ９４０と、の処理を行う。

この結果、実際の機械圧縮比は、ステップ９０５にて求めた基本目標機械圧縮比εｍtgtbと等しい機械圧縮比に一致せしめられる。従って、排ガス温度が低下するから、上流側触媒３３の温度が過度に高くなることが回避される。更に、第２排気通路が機関１０の排気通路として選択されるので、機関１０から排出された排ガスは、上流側触媒３３、バイパス管３６及び下流側触媒３５を通過し且つ炭化水素吸着装置３４を通過しない。よって、排ガス中の炭化水素は上流側触媒３３により浄化される。更に、パージ管３８がガス通流可能状態となるので、炭化水素吸着装置３４に吸着されている炭化水素は炭化水素吸着装置３４の吸着材から脱離し、機関１０の燃焼室に吸入されて燃焼させられる。従って、炭化水素吸着装置３４の吸着能力が回復する。

以上、説明したように、第２制御装置は、排気通路選択手段と、機械圧縮比制御手段と、を備える。

排気通路選択手段は、
触媒３３の温度ＴempCが第１の温度Ｔ１以上であるか否かを推定し（図１２のルーチン及び図１３のルーチンを参照。）、触媒３３の温度ＴempCが第１の温度Ｔ１よりも低いと推定されているとき機関１０から実際に排出される排ガスが前記第１排気通路を通過するとともに前記第２排気通路を通過しないように前記第１排気通路を機関１０の排気通路として選択し（圧縮比低下フラグＸＤ＝１のときの図９のルーチンのステップ９３０を参照。）、且つ、触媒３３の温度ＴempCが第１の温度Ｔ１以上であると推定されているとき機関１０から実際に排出される排ガスが前記第２排気通路を通過するとともに前記第１排気通路を通過しないように前記第２排気通路を機関１０の排気通路として選択する（圧縮比低下フラグＸＤ＝０のときの図９のルーチンのステップ９５０を参照。）。

機械圧縮比制御手段は、
触媒３３の温度ＴempCが第２の温度Ｔ２以上であるか否かを推定し（図１２のルーチン及び図１３のルーチンを参照。）、触媒３３の温度ＴempCが第２の温度Ｔ２よりも低いと推定されているとき（圧縮比低下フラグＸＤ＝１のとき）の機械圧縮比が、触媒３３の温度ＴempCが第２の温度Ｔ２以上であると推定されているとき（圧縮比低下フラグＸＤ＝０のとき）の機械圧縮比よりも低い機械圧縮比となるように機械圧縮比変更機構１５に指示を与える（図９のルーチンを参照。）。

従って、第２制御装置は、炭化水素が大気に放出されないようにしながら、上流側触媒３３の温度を素早く上昇せしめることができる。更に、第２制御装置は、第１制御装置と同様、連通路構成部（パージ管３８）と、連通路開閉手段（パージ管開閉弁３９）と、連通路開閉制御手段と、を備えている。従って、炭化水素吸着装置３４の炭化水素吸着能力を容易に回復することができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係る制御装置（以下、「第３制御装置」とも称呼する。）について説明する。第３制御装置は、図１４に示したように、第１制御装置における上流側触媒３３の配設位置と炭化水素吸着装置３４の配設位置とを逆転した装置である。

即ち、第３制御装置において、排気管３２には、排ガスの流れに関して上流から下流に向かう順に、炭化水素吸着装置３４、上流側触媒３３及び下流側触媒３５が直列に配設（介装）されている。即ち、炭化水素吸着装置３４は、エキゾーストマニホールド３１の集合部３１ｂよりも下流側において排気管３２に介装されている。上流側触媒３３は炭化水素吸着装置３４よりも下流側において排気管３２に介装されている。下流側触媒３５は上流側触媒３３よりも下流側において排気管３２に介装されている。

バイパス管３６ａは、エキゾーストマニホールド３１の集合部３１ｂと炭化水素吸着装置３４との間の所定箇所（分岐位置）にて排気管３２から分岐し、且つ、炭化水素吸着装置３４をバイパスした後、炭化水素吸着装置３４と上流側触媒３３との間の位置（合流位置）にて排気管３２と合流している。換言すると、バイパス管３６ａの一端は「エキゾーストマニホールド３１の集合部３１ｂと炭化水素吸着装置３４との間の分岐位置」にて排気管３２に連通している。バイパス管３６ａの他端は「炭化水素吸着装置３４と上流側触媒３３との間の合流位置」にて排気管３２に連通している。

排気通路切換弁３７ａは、エキゾーストマニホールド３１の集合部３１ｂと炭化水素吸着装置３４との間であってバイパス管３６ａの分岐位置において排気管３２に配設されている。排気通路切換弁３７ａは、電気制御装置５０からの指示（指示信号）に応答して、排ガスの流れを第３状態と第４状態との間で切り換えるようになっている。ここで、第３状態とは、機関１０から排出された排ガスが炭化水素吸着装置３４に流入し且つパイパス管３６ａには流入しない状態である。第４状態とは、機関１０から排出された排ガスがパイパス管３６ａに流入し且つ炭化水素吸着装置３４には流入しない状態である。

このように、エキゾーストマニホールド３１、排気管３２、炭化水素吸着装置３４、上流側触媒３３及び下流側触媒３５は、「機関１０からの排ガスを、炭化水素吸着装置３４及び上流側触媒３３を通過させた上で大気に放出する第１排気通路」を構成する。この第１排気通路を構成する部材は、上記「第１排気通路構成部」を構成している。

また、エキゾーストマニホールド３１、排気管３２の一部（エキゾーストマニホールド３１との接続部からバイパス管３６ａの分岐位置までの排気管３２の一部）、バイパス管３６ａ、排気管３２の他の一部（バイパス管３６ａの合流位置よりも下流の排気管３２の一部）、上流側触媒３３及び下流側触媒３５は、「機関１０からの排ガスを、上流側触媒３３を通過させるとともに炭化水素吸着装置３４を通過させることなく大気に放出する第２排気通路」を構成する。この第２排気通路を構成する部材は、上記「第２排気通路構成部」を構成している。

従って、排気通路切換弁３７ａは、第１排気通路及び第２排気通路の何れか一方を選択する排気通路選択手段の一部を構成している。

パージ管３８ａは、排気管３２のパイパス管３６ａの分岐位置（即ち、排気通路切換弁３７ａの配設位置）よりも下流であって炭化水素吸着装置３４よりも上流の位置にて、排気管３２に一端が連通されるとともに、他端が機関１０の吸気通路（吸気管２２）に備えられたスロットル弁２４の下流の位置にて吸気管２２に連通されている。即ち、パージ管３８ａは、パージ管３８と同様、炭化水素吸着装置３４と機関１０の吸気通路とを連通させる連通路を構成する連通路構成部である。

更に、第３制御装置は、第１制御装置又は第２制御装置と同様に作動する。即ち、第３制御装置は、上流側触媒３３の温度ＴempCが第１の温度Ｔ１以上であるか否かを推定する。

そして、第３制御装置は、上流側触媒３３の温度ＴempCが第１の温度Ｔ１よりも低いと推定されているとき、機関１０から実際に排出される排ガスが前記第１排気通路を通過するように、前記第１排気通路を機関１０の排気通路として選択する。即ち、第１制御装置は、排ガスが、炭化水素吸着装置３４、上流側触媒３３及び下流側触媒３５を通過し且つバイパス管３６ａを通過しないように、排気通路切換弁３７ａに指示信号を送出する。

これにより、上流側触媒３３の温度ＴempCが第１の温度Ｔ１よりも低いために、上流側触媒３３が「機関１０から排出される炭化水素」を浄化できないとき、炭化水素吸着装置３４がその炭化水素を吸着する。従って、大気に放出される炭化水素の量を低減することができる。

これに対し、第３制御装置は、上流側触媒３３の温度ＴempCが第１の温度Ｔ１以上であると推定されているとき、機関１０から実際に排出される排ガスが前記第２排気通路を通過するように、前記第２排気通路を機関１０の排気通路として選択する。即ち、第３制御装置は、排ガスが、バイパス管３６ａ、上流側触媒３３及び下流側触媒３５を通過し且つ炭化水素吸着装置３４を通過しないように、排気通路切換弁３７ａに指示信号を送出する。

これにより、上流側触媒３３の温度ＴempCが第１の温度Ｔ１以上であるために上流側触媒３３が炭化水素を浄化できる場合、炭化水素を上流側触媒３３により浄化させる。このとき、機関１０からの排ガスは炭化水素吸着装置３４を通過しない。従って、機関１０の排気通路内の圧力（排気圧力）を低減させることができるので、機関１０の効率を上昇させることができる。

更に、第１制御装置は、上流側触媒３３の温度ＴempCが第１の温度Ｔ１と等しい第２の温度Ｔ２よりも低いと推定されているとき、基本目標機械圧縮比を所定機械圧縮比だけ低下させた機械圧縮比を目標機械圧縮比として設定する。そして、第３制御装置は、実際の機械圧縮比が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に指示信号を送出する。即ち、第３制御装置は、上流側触媒３３の温度ＴempCが第２の温度Ｔ２よりも低いと推定されているときの機械圧縮比を、上流側触媒３３の温度ＴempCが第２の温度Ｔ２以上であると推定されているときの機械圧縮比よりも低く設定する。

この結果、上流側触媒３３の温度ＴempCが第１の温度Ｔ１よりも低い期間を短くすることができるので、炭化水素吸着装置３４が吸着しなければならない炭化水素の量を低下させることができる。従って、炭化水素吸着装置３４の容量を小さくできるので、炭化水素吸着装置３４を小型化・低コスト化することができる。

一方、上流側触媒３３の温度ＴempCが第２の温度Ｔ２以上であると推定されているとき（機関１０の運転状態が通常運転状態であるとき）、基本目標機械圧縮比が最終的な目標機械圧縮比に設定される。従って、上流側触媒３３の温度が過度に高くなることを回避することができるとともに、機関１０の運転状態に応じて機関１０は最適な機械圧縮比にて運転され得る。

以上、説明したように、本発明の実施形態に係る各制御装置は、触媒（少なくとも、上流側触媒３３）の活性化を早めるとともに、機関１０の始動後等であって触媒（上流側触媒３３）が活性化するまでの期間において機関１０から大気中に放出される炭化水素の量を炭化水素吸着装置３４によって低減することができる。

なお、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以下に述べるような種々の変形例を採用することができる。

（第１変形例）
上記各実施形態において、第１の温度Ｔ１と第２の温度Ｔ２とは同一の温度（上流側触媒３３が炭化水素を浄化し得る温度域内の温度であって、例えば、その温度域の最低の温度）に設定されていた。これに対し、第１変形例においては、図１５のタイムチャートに示したように、第１の温度Ｔ１は第２の温度Ｔ２よりも高い温度に設定される。この場合、第１の温度Ｔ１は、上流側触媒３３が炭化水素を浄化し得る状態にある場合の上流側触媒３３の温度域内の温度であって、例えば、その温度域の最低の温度に設定される。

この第１の変形例によれば、機関の冷間始動後において、機械圧縮比は通常運転状態に対する基本目標機械圧縮比よりも低下させられる（図１５の時刻ｔ１０〜ｔ２０を参照。）。そして、時刻ｔ２０になると、触媒３３の温度ＴempCが第２の温度Ｔ２に到達する。この結果、圧縮比低下フラグＸＤの値は「１」から「０」へと変更され、機械圧縮比は基本目標機械圧縮比に一致するように制御される。また、触媒３３の温度ＴempCは第１の温度Ｔ１よりも低いから、前記第１排気通路が機関１０の排気通路として選択される。よって、排ガスは炭化水素吸着装置３４を通過する。従って、排ガス中の炭化水素は炭化水素吸着装置３４によって吸着される。

次いで、時刻ｔ３０になると、触媒３３の温度ＴempCが第１の温度Ｔ１に到達する。この結果、前記第２排気通路が機関１０の排気通路として選択される。従って、排ガスは炭化水素吸着装置３４をバイパスする。排ガス中の炭化水素は上流側触媒３３によって浄化される。更に、パージ管３８の状態がパージ管開閉弁３９により「ガスの通流が可能」な状態へと変更させられる。従って、炭化水素吸着装置３４に吸着されている炭化水素は機関１０の燃焼室へと吸入される。

この第１変形例によっても、触媒３３の温度ＴempCが第２の温度Ｔ２よりも低い場合に機械圧縮比が低められるから、触媒３３の温度ＴempCが第２の温度Ｔ２に到達するまでの時間が短縮される。従って、触媒３３の温度ＴempCが第１の温度Ｔ１に到達するまでの時間が結果的に短縮される。

（第２変形例）
第２変形例においては、図１６のタイムチャートに示したように、第１の温度Ｔ１は第２の温度Ｔ２よりも低い温度に設定される。この場合、第１の温度Ｔ１は上流側触媒３３が炭化水素を浄化し得る状態にある場合の上流側触媒３３の温度域内の温度であって、例えば、その温度域の最低の温度に設定される。第２の温度Ｔ２は上流側触媒３３が十分に暖機された状態であって過熱状態ではない場合の上流側触媒３３の温度に設定される。

この第２の変形例によれば、機関の冷間始動後において、機械圧縮比は基本目標機械圧縮比よりも低下させられる（図１６の時刻ｔ１０〜ｔ３０を参照。）。そして、時刻ｔ２０になるまで、触媒３３の温度ＴempCは第１の温度Ｔ１よりも低いので、前記第１排気通路が機関１０の排気通路として選択される。よって、排ガス中の炭化水素は炭化水素吸着装置３４により吸着される。

時刻ｔ２０になると、触媒３３の温度ＴempCが第１の温度Ｔ１に到達する。この結果、前記第２排気通路が機関１０の排気通路として選択される。従って、排ガスは炭化水素吸着装置３４をバイパスする。排ガス中の炭化水素は上流側触媒３３によって浄化される。更に、パージ管３８の状態がパージ管開閉弁３９により「ガスの通流が可能」な状態へと変更させられる。従って、炭化水素吸着装置３４に吸着されている炭化水素は機関１０の燃焼室へと吸入される。

次いで、時刻ｔ３０になると、触媒３３の温度ＴempCが第２の温度Ｔ２に到達する。この結果、圧縮比低下フラグＸＤの値は「１」から「０」へと変更され、機械圧縮比は基本目標機械圧縮比に一致するように制御される。

この第２変形例によっても、触媒３３の温度ＴempCが第２の温度Ｔ２よりも低い場合に機械圧縮比が低められるから、触媒３３の温度ＴempCが第２の温度Ｔ２に到達するまでの時間が短縮される。従って、触媒３３の温度ＴempCが第１の温度Ｔ１に到達するまでの時間が結果的に短縮される。

更に、本発明による制御装置は、以下に述べる変形例を採用できる。即ち、例えば、図１２のステップ１２３０とステップ１２４０との間に、最終的な機械圧縮比εｍtgtが大きいほどステップ１２３０にて推定された排気温度Ｔexを小さい値に補正するステップを設けてもよい。或いは、ステップ１２３０を、「負荷ＫＬ、機関回転速度ＮＥ及び目標機械圧縮比εｍtgt（又は実際の機械圧縮比εｍact）と、排気温度Ｔexと、の関係を予め定めた排気温度テーブルMapTex（ＫＬ，ＮＥ，εｍtgt）に、現時点の負荷ＫＬ、現時点の機関回転速度ＮＥ及び現時点の最終的な目標機械圧縮比εｍtgt（又は実際の機械圧縮比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）するステップ」に置換してもよい。更に、図１２のステップ１２３０とステップ１２４０との間に、目標空燃比abyfrが理論空燃比よりリッチ側の空燃比になるほど、ステップ１２３０にて推定された排気温度Ｔexを小さい値に補正するステップを設けてもよい。

更に、第２制御装置は、排気温度Ｔexに基づいて上流側触媒３３の温度ＴempCを推定している。これに対し、第２制御装置は、冷却水温ＴＨＷに基づいて上流側触媒３３の温度ＴempCを推定するように構成されてもよい。この場合、上流側触媒３３の温度ＴempCは、冷却水温ＴＨＷが高くなるほど高くなるように推定される。

更に、第１制御装置は、機関１０の始動直後の冷却水温ＴＨＷが低側閾値温度ＴＨＷcold以下である場合、機関１０の始動後経過時間Ｔｓｔが閾値経過時間Ｔｓｔｔｈに到達したときに上流側触媒３３の温度ＴempCが第１の温度Ｔ１に到達すると推定していた。これに対し、第１制御装置は、機関１０の始動直後の冷却水温ＴＨＷが低側閾値温度ＴＨＷcold以下である場合、機関１０の始動後における吸入空気量Ｇａの積算値ＳＧａが閾値ＳＧａｔｈに到達したときに、上流側触媒３３の温度ＴempCが第１の温度Ｔ１に到達したと推定するように構成されてもよい。この場合、閾値ＳＧａｔｈは、閾値経過時間Ｔｓｔｔｈと同様、機関始動時又は機関始動直後の冷却水温ＴＨＷが高いほど小さい値となるように設定されることが望ましい。また、閾値経過時間Ｔｓｔｔｈは一定値であってもよい。閾値ＳＧａｔｈは一定値であってもよい。下流側触媒３５は省略されてもよい。排気通路切換弁３７及び排気通路切換弁３７ａは、２つの開閉弁から構成されてもよい。この場合、一つの開閉弁が開状態にあるとき、他の開閉弁は閉状態となるように、同期して制御される。

本発明の第１実施形態に係る制御装置（第１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１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１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１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１に示した内燃機関の概略平面図である。 図５に示した電気制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。 図５に示した電気制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。 図５に示した電気制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。 図５に示した電気制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。 第１制御装置の作動を説明するためのタイムチャートである。 第１制御装置の作動を説明するためのタイムチャートである。 本発明の第２実施形態に係る制御装置（第２制御装置）のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。 第２制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。 本発明の第３実施形態に係る制御装置（第３制御装置）が適用される可変圧縮比内燃機関の概略平面図である。 本発明に係る制御装置の第１変形例の作動を説明するためのタイムチャートである。 本発明に係る制御装置の第２変形例の作動を説明するためのタイムチャートである。

符号の説明

１０…可変圧縮比内燃機関、１１…クランクケース、１３…シリンダブロック、１４…シリンダヘッド部、１５…機械圧縮比変更機構、１５Ｍ…電動モータ（アクチュエータ）、２４…スロットル弁、３０…排気系統、３１…エキゾーストマニホールド、３１ａ…枝部、３１ｂ…集合部、３２…排気管、３３…上流側触媒、３４…炭化水素吸着装置、３５…下流側触媒、３６…バイパス管、３７…排気通路切換弁、３８…パージ管、３９…パージ管開閉弁、４４…水温センサ、５０…電気制御装置。

Claims (2)

1. 炭化水素を吸着する炭化水素吸着装置と、排ガス浄化用の触媒と、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、を備えた可変圧縮比内燃機関の制御装置であって、
   前記機関からの排ガスを、前記炭化水素吸着装置及び前記触媒を通過させた上で大気に放出する第１排気通路を構成する第１排気通路構成部と、
   前記機関からの排ガスを、前記触媒を通過させるとともに前記炭化水素吸着装置を通過させることなく大気に放出する第２排気通路を構成する第２排気通路構成部と、
   前記触媒の温度が第１の温度以上であるか否かを推定し、前記触媒の温度が前記第１の温度よりも低いと推定されているとき前記機関から実際に排出される排ガスが前記第１排気通路を通過するとともに前記第２排気通路を通過しないように前記第１排気通路を前記機関の排気通路として選択し、且つ、前記触媒の温度が前記第１の温度以上であると推定されているとき前記機関から実際に排出される排ガスが前記第２排気通路を通過するとともに前記第１排気通路を通過しないように前記第２排気通路を前記機関の排気通路として選択する排気通路選択手段と、
   前記触媒の温度が第２の温度以上であるか否かを推定し、前記触媒の温度が前記第２の温度よりも低いと推定されているときの機械圧縮比が、前記触媒の温度が前記第２の温度以上であると推定されているときの機械圧縮比よりも低い機械圧縮比となるように前記機械圧縮比変更機構に指示を与える機械圧縮比制御手段と、
   を備えた制御装置。
2. 請求項１に記載の可変圧縮比内燃機関の制御装置であって、
   前記炭化水素吸着装置と前記機関の吸気通路とを連通させる連通路を構成する連通路構成部と、
   前記連通路の状態がガスの通流が可能な開状態とガスの通流が不能な閉状態とのいずれかの状態となるように同連通路の状態を指示に応じて設定する連通路開閉手段と、
   前記触媒の温度が前記第１の温度よりも低いと推定されているとき前記連通路の状態が前記閉状態となるように前記連通路開閉手段に指示を与え、且つ、前記触媒の温度が前記第１の温度以上であると推定されているとき前記連通路の状態が前記開状態となるように前記連通路開閉手段に指示を与えることにより前記炭化水素吸着装置に吸着されている炭化水素を前記機関の燃焼室に吸入させる連通路開閉制御手段と、
   を備えた制御装置。

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