JP2010031787A - 可変圧縮比内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】筒内圧センサにより検出される筒内圧が真の筒内圧と大きく相違した場合であっても、真の機械圧縮比にできるだけ近い値に基づいて機関の制御を行うことが可能な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】この制御装置は機械圧縮比変更機構を備えた内燃機関１０に適用される。制御装置は、筒内圧センサ４５により検出された筒内圧に基づいて機械圧縮比を実機械圧縮比として取得する。制御装置は、機械圧縮比変更機構のアクチュエータ１５Ｍに機械圧縮比を変更するための指示信号を送出する。制御装置は、その指示信号に基づいて機械圧縮比を予想機械圧縮比として取得する。制御装置は、「前記実機械圧縮比と前記予想機械圧縮比との差の大きさ」が所定閾値よりも大きいとき、「前記実機械圧縮比と前記予想機械圧縮比との間の所定機械圧縮比」を機関の制御に用いる機械圧縮比として採用する。
【選択図】図５

Description

本発明は、機械圧縮比を変更することができる機械圧縮比変更機構を備える内燃機関（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。）。

更に、可変圧縮比内燃機関の筒内圧（燃焼室内の圧力）を検出する筒内圧センサを備え、検出された筒内圧に基づいて実際の機械圧縮比（実機械圧縮比）εactを算出し、その実機械圧縮比εactを機関の制御に使用する装置が知られている（例えば、特許文献５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 特開２００５−４８６２１号公報

しかしながら、筒内圧センサの出力特性が変化すること等により、検出される筒内圧が真の筒内圧と大きく相違すると、算出される実機械圧縮比εactが真の機械圧縮比とは大きく相違するので、機関の制御が適正に行われない場合が生じる。

本発明の制御装置は、上記課題に対処するために為されたものであり、機械圧縮比変更機構を備えた可変圧縮比内燃機関に適用される。機械圧縮比変更機構は、機械圧縮比を指示信号に応じて変更する。機械圧縮比は、「ピストンが上死点位置にあるときの燃焼室の容積」に対する「ピストンが下死点位置にあるときの燃焼室の容積」の比である。

更に、この制御装置は、指示手段と、筒内圧センサと、実機械圧縮比取得手段と、予想機械圧縮比取得手段と、制御用機械圧縮比取得手段と、制御手段と、を備える。

前記指示手段は、前記機関の運転状態に応じて目標機械圧縮比を決定するとともに前記機関の機械圧縮比が同決定された目標機械圧縮比に一致するように前記機械圧縮比変更機構に指示信号を送出するようになっている。
前記筒内圧センサは、前記燃焼室内の圧力である筒内圧を検出するようになっている。
前記実機械圧縮比取得手段は、前記筒内圧センサにより検出された筒内圧に基づいて前記機関の機械圧縮比を実機械圧縮比として取得するようになっている。
前記予想機械圧縮比取得手段は、前記機械圧縮比変更機構に送出された指示信号及び同指示信号に基づく前記機械圧縮比変更機構の動作量に関係する量の何れか一方に基づいて前記機関の機械圧縮比を予想機械圧縮比として取得するようになっている。
前記制御用機械圧縮比取得手段は、所定の機械圧縮比を制御用機械圧縮比として取得するようになっている。
前記制御手段は、前記制御用機械圧縮比に基づいて前記機関を制御するようになっている。

これによれば、前記機関の機械圧縮比が「前記機関の運転状態に応じて変化する目標機械圧縮比」に一致するように前記機械圧縮比変更機構に指示信号が送出される。一方、筒内圧センサにより検出された筒内圧に基づいて、前記機関の機械圧縮比が「実機械圧縮比」として取得される。他方、「前記機械圧縮比変更機構に送出された指示信号」及び「前記機械圧縮比変更機構に送出された指示信号に基づく機械圧縮比変更機構の動作量に関係する量」の少なくとも何れか一方に基づいて、前記機関の機械圧縮比が「予想機械圧縮比」として取得される。「前記機械圧縮比変更機構に送出された指示信号に基づく機械圧縮比変更機構の動作量に関係する量」とは、例えば、機械圧縮比変更機構のアクチュエータが電動モータである場合、電動モータの回転量等である。なお、以下において、「前記機械圧縮比変更機構に送出された指示信号」及び「前記機械圧縮比変更機構に送出された指示信号に基づく機械圧縮比変更機構の動作量に関係する量」は、「機械圧縮比変更指示量」とも総称される。

ところで、筒内圧センサが正常であれば、前記実機械圧縮比と前記予想機械圧縮比とは略等しくなる。そこで、上記制御用機械圧縮比取得手段は、「前記実機械圧縮比と前記予想機械圧縮比との差の大きさ」が所定閾値よりも小さいとき「前記実機械圧縮比」を「制御用機械圧縮比」として取得する。

これに対し、筒内圧センサの特性が変化すること等に起因して、検出される筒内圧が真の筒内圧と大きく相違すると、算出される実機械圧縮比と真の機械圧縮比との差が大きくなる。その結果、前記実機械圧縮比と前記予想機械圧縮比との差も大きくなる。そこで、上記制御用機械圧縮比取得手段は、前記実機械圧縮比と前記予想機械圧縮比との差の大きさが前記所定閾値よりも大きいとき、「前記実機械圧縮比と前記予想機械圧縮比との間の所定機械圧縮比」を「制御用機械圧縮比」として採用する。「前記実機械圧縮比と前記予想機械圧縮比との間の所定機械圧縮比」は、一例として、前記実機械圧縮比と前記予想機械圧縮比との平均値でもよく、前記実機械圧縮比と前記予想機械圧縮比との荷重平均値であってもよく、後述するように、前記予想機械圧縮比に第一所定値（正の値）を加えた値又は前記予想機械圧縮比から第二所定値（正の値）を減じた値であってもよい。

このように取得される制御用機械圧縮比は、「前記実機械圧縮比と前記予想機械圧縮比との差の大きさが前記所定閾値よりも大きい場合において得られている前記実機械圧縮比」よりも「真の機械圧縮比」に近いと考えられる。そして、前記制御手段は、このように取得された制御用機械圧縮比に基づいて機関の制御を実行する。従って、機関の制御を適正な制御（真の機械圧縮比に対して望まれる制御）に近づけることができる。この結果、例えば、制御用機械圧縮比が真の機械圧縮比に対して過大となることに起因する過度の点火時期遅角による失火の発生、及び、制御用機械圧縮比が真の機械圧縮比に対して過小となることに起因する過度の点火時期進角によるノッキングの発生等を回避することができる。

この場合、前記制御用機械圧縮比取得手段は、
前記実機械圧縮比と前記予想機械圧縮比との差の大きさが前記所定閾値よりも大きい場合であって前記実機械圧縮比が前記予想機械圧縮比よりも大きいとき前記予想機械圧縮比に第一所定値を加えた値を前記制御用機械圧縮比として取得し、
前記実機械圧縮比と前記予想機械圧縮比との差の大きさが前記所定閾値よりも大きい場合であって前記実機械圧縮比が前記予想機械圧縮比よりも小さいとき前記予想機械圧縮比から第二所定値を減じた値を前記制御用機械圧縮比として取得するように構成され得る。

上記第一所定値と上記第二所定値は同一であっても、互いに相違していてもよい。更に、上記第一所定値及び上記第二所定値は、上記所定閾値と同一であってもよく相違していてもよい。

加えて、
前記指示手段は、前記実機械圧縮比と前記予想機械圧縮比との差の大きさが前記所定閾値よりも大きいとき前記目標圧縮比を一時的に微小量だけ変更する異常判定用目標圧縮比設定手段を含み、
更に、前記制御装置は、
前記異常判定用目標圧縮比設定手段により前記目標圧縮比が一時的に変更されたとき、前記実機械圧縮比と前記予想機械圧縮比とに基づいて前記機械圧縮比変更機構の異常の有無を判定する圧縮比変更機構異常判定手段を備えていることが好適である。

これによれば、前記実機械圧縮比と前記予想機械圧縮比との差の大きさが前記所定閾値よりも大きいとき、目標圧縮比が一時的に変更され、それに伴って、前記機械圧縮比変更機構には機械圧縮比を変更する指示信号が送出される。

このとき、機械圧縮比変更機構が故障により作動しないと、機械圧縮比は実際には変更されない。従って、実際の筒内圧は変化しない。その結果、筒内圧センサにより検出される筒内圧も変化せず、その検出された筒内圧に基づいて取得される実機械圧縮比も変化しない。これに対し、機械圧縮比変更指示量は変化するので、機械圧縮比変更指示量に基づいて取得される予想機械圧縮比は変化する。従って、前記実機械圧縮比が実質的に変化せず且つ前記予想機械圧縮比が変化したときには、機械圧縮比変更機構が機械圧縮比を変更できないという故障状態にある可能性が高い。

一方、機械圧縮比変更機構は正常であって機械圧縮比が実際に変更された場合において、筒内圧センサにより検出される筒内圧に基づいて取得された実機械圧縮比が、「指示信号の変化によって期待される予想機械圧縮比の変化の方向（例えば、増大方向）」と逆方向（例えば、減少方向）の変化を示した場合、筒内圧センサが故障している可能性が高い。

従って、上記構成のように、機械圧縮比変更機構に機械圧縮比を変更する指示信号を一時的に送出し、そのときの実機械圧縮比と予想機械圧縮比との変化の様子を評価すれば、機械圧縮比変更機構の故障であるのか筒内圧センサの故障であるのかを判定することができる。

以下、本発明による可変圧縮比内燃機関の制御装置の実施形態について図面を参照しながら説明する。

（構成）
図１は、本発明の実施形態に係る制御装置（以下、単に、「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（第１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。

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。

機関１０は機械圧縮比を変更するための機械圧縮比変更機構１５を備えている。この機械圧縮比変更機構１５は、例えば、特開２００３−２０６７７１号公報（上記特許文献２）、特開２００７−３０３４２３号公報（上記特許文献３）、特開２００７−３２１５８９号公報及び特開２００４−２１８５２２号公報等に開示された機構と同様の周知の機構である。以下、図１乃至図４を参照しながら簡単に説明する。

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乃至図３に示したように、略直方体であり、円柱状の軸受孔Ｈ２を備える部材である。ブロック側軸受形成部１５ｂは、クランクケース１１の上部にシリンダブロック１３が配置された状態において、クランクケース１１の縦壁部に形成された縦長孔１５ａ３内に収容される。ブロック側軸受形成部１５ｂは、シリンダブロック１３の左右の側壁部にボルト固定される。このような構成により、軸受孔Ｈ１及び軸受孔Ｈ２は、シリンダ１３ａの配列方向に沿って交互に配列される。

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、左右一対の軸状駆動部１５ｃ、左右の軸受孔Ｈ１及び左右の軸受孔Ｈ２は、複数のシリンダ軸線ＣＣを通る平面に関して互いに鏡像の関係を有している。

更に、軸状駆動部１５ｃのそれぞれは、図２に示したように、その軸線方向中央位置近傍にギア１５ｃ４を備えている。ギア１５ｃ４は、軸部１５ｃ１の中心軸に対して偏心し、且つ、固定円筒部１５ｃ２（従って、軸受孔Ｈ１）と同軸となるように軸部１５ｃ１に固定されている。即ち、ギア１５ｃ４の回転中心軸は固定円筒部１５ｃ２の中心軸と一致している。一対のギア１５ｃ４のそれぞれには、図示しない一対のウォームギアのそれぞれが噛合している。そのウォームギアはクランクケース１１に固定された図示しない単一のモータ（図５に示したモータ１５Ｍを参照。）の出力軸に取り付けられている。一対のウォームギアは、互いに逆方向に回転する螺旋溝を有している。従って、一対の軸状駆動部１５ｃは、モータを回転させたとき、各固定円筒部１５ｃ２の中心軸周りに互いに逆方向に回転するようになっている。

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機械圧縮比変更用アクチュエータ（例えば、ステッパモータ等の電動モータ１５Ｍ）への指示信号（駆動信号）Ｄｒ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、燃焼室からの排気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の一端は各吸気ポート１４ｂに接続され、各枝部２１ａの他端はサージタンク２１ｂに接続されている。吸気管２２はサージタンク２１ｂに接続されている。インテークマニホールド２１及び吸気管２２は、各吸気ポート１４ｂとともに吸気通路を構成している。エアフィルタ２３は吸気管２２の端部に設けられている。スロットル弁２４は吸気管２２に回動可能に設けられ、回動することにより吸気管２２が形成する吸気通路の開口断面積を変更するようになっている。スロットル弁アクチュエータ（スロットル弁駆動手段）２４ａは、ＤＣモータからなり、電気制御装置５０からの指示信号に応答してスロットル弁２４を回転駆動するようになっている。

排気系統３０は、エキゾーストマニホールド３１、エキゾーストパイプ（排気管）３２及び触媒（三元触媒）３３を備えている。

エキゾーストマニホールド３１は、各排気ポート１４ｃに接続された複数の枝部３１ａと、それらの枝部３１ａが集合した集合部３１ｂと、を備えている。エキゾーストパイプ３２は、エキゾーストマニホールド３１の集合部３１ｂに接続されている。エキゾーストマニホールド３１及びエキゾーストパイプ３２は、各排気ポート１４ｃとともに排気経路を構成している。なお、本明細書において、エキゾーストマニホールド３１の集合部３１ｂとエキゾーストパイプ３２とが形成する排ガスを通過させるための経路を、便宜上「排気通路」とも称呼する。

更に、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、スロットルポジションセンサ４２、機関回転速度センサ４３、ストロークセンサ４４、筒内圧センサ４５、上流側空燃比センサ４６、下流側空燃比センサ４７、アクセル開度センサ４８及びニュートラル・スイッチ４９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。
スロットルポジションセンサ４２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。

機関回転速度センサ４３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４３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４３及び図示しないカムポジションセンサからの信号に基いて、機関１０のクランク角度（絶対クランク角）を取得するようになっている。

ストロークセンサ４４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の機械圧縮比を推定することができる。
筒内圧センサ４５は、燃焼室内の圧力（筒内圧）を検出し、その圧力Ｐを表す信号を出力するようになっている。

上流側空燃比センサ４６は、エキゾーストマニホールド３１の集合部３１ｂと触媒３３との間の位置においてエキゾーストマニホールド３１及びエキゾーストパイプ３２の何れか（即ち、排気通路）に配設されている。
下流側空燃比センサ４７は、触媒３３の下流においてエキゾーストパイプ３２（主通路部）に配設されている。
上流側空燃比センサ４６及び下流側空燃比センサ４７は、上流側空燃比センサ４６及び下流側空燃比センサ４７がそれぞれ配設された排気通路内の部位を流れる排ガス（被検出ガス）の空燃比に応じた出力値をそれぞれ出力するようになっている。

アクセル開度センサ４８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。
ニュートラル・スイッチ４９は、機関１０が搭載された車両の変速機のシフト位置がニュートラル位置であるときにオン信号（Ｈｉ信号）を発生し、ニュートラル位置以外の位置であるときオフ信号（Ｌｏ信号）を発生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、並びに、ＡＤコンバータを含むインターフェース等からなる周知のマイクロコンピュータである。

電気制御装置５０のインターフェースは、前記センサ類４１〜４９等と接続され、ＣＰＵにセンサ類４１〜４９等からの信号を供給するようになっている。更に、電気制御装置５０のインターフェースは、ＣＰＵの指示に応じて、可変吸気タイミング装置１４ｆ、各気筒のイグナイタ１４ｊ、各気筒の燃料噴射弁１６、スロットル弁アクチュエータ２４ａ及び機械圧縮比変更機構１５のアクチュエータ１５Ｍ等に指示信号及び／又は駆動信号等を送出するようになっている。

（作動）
次に、上記のように構成された制御装置の作動について説明する。電気制御装置５０のＣＰＵは、図６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６００から処理を開始してステップ６１０に進み、判定実施フラグ（異常判定実施フラグ）ＸＣＫの値が「０」であるか否かを判定する。

この判定実施フラグＸＣＫは、その値が「１」であるとき後述する異常判定のための制御を実行すべきであることを示し、その値が「０」であるとき異常判定のための制御を実行する必要がないことを示す。なお、判定実施フラグＸＣＫの値は、機関１０が搭載された車両の図示しないイグニッション・キー・スイッチがオフからオンに変更されたときに実行されるイニシャルルーチンにおいて「０」に設定されるようになっている。

いま、機関１０が始動された直後であり、且つ、筒内圧センサ４５及び機械圧縮比変更機構１５（アクチュエータ１５Ｍ）の何れもが正常に作動していると仮定する。この場合、判定実施フラグＸＣＫの値はイニシャルルーチンにおいて「０」に設定されている。従って、ＣＰＵはステップ６１０にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ６２０に進む。ＣＰＵはステップ６２０にて「負荷ＫＬ及び機関回転速度ＮＥと、目標機械圧縮比εtgtと、の関係」を予め定めた目標機械圧縮比テーブルMapεtgt（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、現時点の目標機械圧縮比εtgtを決定する。なお、ＣＰＵは負荷ＫＬとしてアクセルペダル操作量Accpを採用する。

次に、ＣＰＵはステップ６３０に進み、現実の機械圧縮比が目標機械圧縮比εtgtに一致するように機械圧縮比変更用アクチュエータ１５Ｍに指示信号Ｄｒを送出する。より具体的に述べると、ＣＰＵは目標機械圧縮比εtgtと指示信号Ｄｒとの関係を表す関数ｇを予め記憶している。従って、ＣＰＵは目標機械圧縮比εtgtと関数ｇとに基づいて指示信号Ｄｒ（＝ｇ（εtgt））を決定し、その指示信号Ｄｒをアクチュエータ１５Ｍに送出する。その後、ＣＰＵはステップ６９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。

更に、ＣＰＵは図７に示した圧縮比計算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７００から処理を開始してステップ７１０に進み、筒内圧センサ４５によって検出された筒内圧Ｐに基づいて実機械圧縮比εactを計算する。実機械圧縮比εactは、以下に述べる原理に従って計算される。

いま、図８の（Ａ）に示したように、吸気弁１４ｄが閉弁したとき（クランク角が圧縮上死点前ＩＮＣであるとき）の筒内圧がＰｉｎｃ、圧縮上死点よりも前であって圧縮上死点前ＩＮＣよりも後の所定の時点（クランク角が圧縮上死点前ａであるとき）の筒内圧がＰａであるとする。更に、図８の（Ｂ）に示したように、吸気弁１４ｄが閉弁したときから圧縮上死点までのピストン１３ｂの行程容積（ピストン１３ｂが移動する空間の体積）がＶｉｎｃ＊、クランク角が圧縮上死点前ａであるときから圧縮上死点までのピストン１３ｂの行程容積がＶａ＊、圧縮上死点ＴＤＣにおける燃焼室容積がＶｃであるとする。なお、図８の（Ｃ）は圧縮上死点前ＩＮＣ及び圧縮上死点前ａを圧縮上死点ＴＤＣ及び吸気下死点ＢＤＣに対して模式的に表した図である。

このとき、吸気弁１４ｄが閉弁したときの燃焼室容積Ｖｉｎｃ及びクランク角が圧縮上死点前ａであるときの燃焼室容積Ｖａは、それぞれ下記の（１）式及び（２）式により求められる。

よく知られるように、吸気弁１４ｄが閉弁して燃焼室内のガスが圧縮され始めてからの圧縮行程は断熱圧縮過程であると考えることができるから、Ｐ・Ｖ^κ（Ｐは筒内圧、Ｖは燃焼室容積、κはガスの比熱比）は圧縮行程中一定である。従って、下記（３）式が成立する。

（１）式乃至（３）式から下記の（４）式が得られる。

この（４）式を変形すると（５）式が得られ、（５）式を変形すると（６）式が得られる。ＣＰＵは、この（６）式に従って、圧縮上死点における燃焼室容積Ｖｃを、筒内圧（Ｐａ、Ｐｉｎｃ）と燃焼室容積（Ｖａ＊、Ｖｉｎｃ＊）とに基づいて取得する。なお、筒内圧Ｐａ及びＰｉｎｃは筒内圧センサ４５の出力に基づいて取得される。燃焼室容積Ｖａ＊及びＶｉｎｃ＊は既知である。

一方、下記の（７）式は機械圧縮比の定義式である。（７）式においてＶｄ＊は、吸気下死点ＢＤＣから圧縮上死点ＴＤＣまでのピストン１３ｂの行程容積である。このＶｄ＊も既知である。

そこで、ＣＰＵは（６）式により求めた燃焼室容積Ｖｃと既知である行程容積Ｖｄ＊とを（７）式に代入することにより、実機械圧縮比εactを算出する。

次に、ＣＰＵは図７のステップ７２０に進み、機械圧縮比変更用アクチュエータ１５Ｍに送出されている指示信号（指令値）Ｄｒと関数ｆとに基づいて「予想機械圧縮比εest」を取得する（εest＝ｆ（Ｄｒ））。関数ｆは上記関数ｇの逆関数である。即ち、予想機械圧縮比εestは、機械圧縮比変更指示量である指示信号Ｄｒから推定される機械圧縮比である。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。

更に、ＣＰＵは図９に示した圧縮比ガード処理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、「図７のステップ７１０にて取得されている実機械圧縮比εact」から「図７のステップ７２０にて取得されている予想機械圧縮比εest」を減じた値が所定の閾値Ａｔｈよりも大きいか否かを判定する。閾値Ａｔｈは正の値である。

前述の仮定に従うと、筒内圧センサ４５及び機械圧縮比変更機構１５（アクチュエータ１５Ｍ）の何れもが正常に作動している。この場合、実機械圧縮比εactと予想機械圧縮比εestとは略一致する。即ち、実機械圧縮比εactから予想機械圧縮比εestを減じた値は閾値Ａｔｈ以下である。従って、ＣＰＵはステップ９０５にて「Ｎｏ」と判定してステップ９１０に進み、予想機械圧縮比εestから実機械圧縮比εactを減じた値が閾値Ａｔｈよりも大きいか否かを判定する。

前述の仮定に従えば、予想機械圧縮比εestから実機械圧縮比εactを減じた値も閾値Ａｔｈ以下である。従って、ＣＰＵはステップ９１０にて「Ｎｏ」と判定してステップ９１５に進み、制御用機械圧縮比εcontに実機械圧縮比εactを格納する。即ち、ＣＰＵは、実機械圧縮比εactを制御用機械圧縮比εcontとして採用する。

次に、ＣＰＵはステップ９２０に進み、仮異常フラグＸkariの値を「０」に設定する。この仮異常フラグＸkariは、その値が「１」であるとき「筒内圧センサ４５及び機械圧縮比変更機構１５のアクチュエータ１５Ｍの何れか」に何らかの異常が発生していることを示す。仮異常フラグＸkariは、その値が「０」であるとき、それらの何れにも異常が発生していないことを示す。なお、仮異常フラグＸkariの値は、前述したイニシャルルーチンにおいて「０」に設定されるようになっている。その後、ＣＰＵはステップ９９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

加えて、ＣＰＵは図１０に示した異常判定開始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１０００から処理を開始してステップ１０１０に進み、仮異常フラグＸkariの値が「１」であるか否かを判定する。現時点において仮異常フラグＸkariの値は先のステップ９２０にて「０」に設定されている。従って、ＣＰＵはステップ１０１０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ１０９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

更に、ＣＰＵは図１１に示した異常判定実行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１１００から処理を開始してステップ１１１０に進み、現時点が「判定実施フラグＸＣＫの値が「０」から「１」に変化した時点から所定時間が経過したタイミング」であるか否かを判定する。この所定時間は、目標機械圧縮比εtgtが微小量Δεだけ増大された後に現実の機械圧縮比がその増大された目標機械圧縮比εtgtに一致するのに必要な時間以上の時間に設定されている。現時点において、図１０のステップ１０６０の処理は実行されていないので、判定実施フラグＸＣＫの値は「０」に維持されている。従って、ＣＰＵはステップ１１１０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ１１９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。

更に、ＣＰＵは図１２に示した機関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１２００から処理を開始してステップ１２１０に進み、排ガス温度Tgasを推定する。具体的に述べると、ＣＰＵは、負荷ＫＬ（アクセルペダル操作量Accp）と制御用機械圧縮比εcontと排ガス温度Tgasとの関係を規定するテーブルに、実際の負荷ＫＬと現時点における制御用機械圧縮比εcontとを適用することにより、現時点の排ガス温度Tgasを推定する。このテーブルによれば、負荷ＫＬが大きいほど排ガス温度Tgasは高くなるように求められる。更に、このテーブルによれば、制御用機械圧縮比εcontが高くなるほど排ガス温度Tgasは低くなるように求められる。

次に、ＣＰＵはステップ１２２０に進み、下記（８）式に従って触媒３３の温度（触媒温、触媒床温）TempCCROを更新・決定する。（８）式においてγは０より大きく１より小さい所定の定数、TempCCRO（ｋ）は更新される前の触媒温TempCCRO、TempCCRO（ｋ＋１）は更新後の触媒温TempCCROである。

次に、ＣＰＵはステップ１２３０に進んで触媒過熱防止増量値KOTPを決定する。具体的に述べると、ＣＰＵは、触媒温TempCCROと触媒過熱防止増量値KOTPとの関係を規定するテーブルに、上記ステップ１２２０にて推定された触媒温TempCCROを適用することにより、現時点の触媒過熱防止増量値KOTPを決定する。このテーブルによれば、推定された触媒温TempCCROが閾値温度（高温限界温度）Tth以下の領域において、触媒過熱防止増量値KOTPは１．０に設定される。更に、このテーブルによれば、推定された触媒温TempCCROが閾値温度Tthより大きい領域において、触媒過熱防止増量値KOTPは推定された触媒温TempCCROが高いほど１．０より大きい値をとりながら大きくなるように設定される。

次に、ＣＰＵはステップ１２４０に進み、下記（９）式に従って燃料噴射量Ｆｉを決定する。（９）式において、Ｍｃは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）である。筒内吸入空気量Ｍｃ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４３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、に基づいて算出される。stoichは理論空燃比（例えば、１４．６）である。

この結果、機関１０に供給される混合気の空燃比は、推定された触媒温TempCCROが閾値温度Tth以下の領域において理論空燃比に一致させられる。更に、機関１０に供給される燃料の量は、推定された触媒温TempCCROが閾値温度Tthより大きい領域において触媒温TempCCROが高いほど大きくなる。換言すると、機関１０に供給される混合気の空燃比は、推定された触媒温TempCCROが閾値温度Tthより大きい領域において触媒温TempCCROが高いほど理論空燃比に対してよりリッチ側の空燃比に制御される。

次に、ＣＰＵはステップ１２５０に進み、点火時期Ａigを決定する。具体的には、ＣＰＵは、筒内吸入空気量Ｍｃ、機関回転速度ＮＥ及び制御用機械圧縮比εcontと、点火時期Ａigと、の関係を規定する点火時期テーブルMapAig（Mc, NE, εcont）に、実際の筒内吸入空気量Ｍｃ、実際の機関回転速度ＮＥ及び現時点における制御用機械圧縮比εcontを適用することにより、点火時期Ａigを決定する。その後、ＣＰＵはステップ１２９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。

そして、ＣＰＵは図示しないクランク角同期ルーチンにおいて、燃料噴射気筒のクランク角が所定クランク角に達したときに燃料噴射量Ｆｉの燃料をその燃料噴射気筒に対して備えられている燃料噴射弁１６から噴射する。更に、ＣＰＵは、燃料噴射気筒のクランク角が点火時期Ａigに一致したとき、その燃料噴射気筒の点火プラグ１４ｉから火花を発生させる。このように、ＣＰＵは制御用機械圧縮比εcontを、燃料噴射量制御及び点火時期制御等の機関の制御に使用する。

その後、何らかの理由により、「筒内圧センサ４５が検出する筒内圧Ｐに基づいて取得される実機械圧縮比εact」から「指示信号Ｄｒに基づいて取得される予想機械圧縮比εest」を減じた値（εact−εest）が、所定の閾値Ａｔｈよりも大きくなったと仮定する。

この場合においても、ＣＰＵは図７に示したルーチンを実行することにより、筒内圧センサ４５によって検出された筒内圧Ｐに基づいて実機械圧縮比εactを取得し、且つ、機械圧縮比変更指示量である指示信号Ｄｒに基づいて予想機械圧縮比εestを取得する。

更に、この場合、ＣＰＵは図９のステップ９００に続くステップ９０５に進んだとき、そのステップ９０５において「Ｙｅｓ」と判定してステップ９２５に進み、制御用機械圧縮比εcontに「予想機械圧縮比εestに第一所定値としての値Ａｔｈを加えた値（εest＋Ａｔｈ）」を格納する。即ち、ＣＰＵは、値（εest＋Ａｔｈ）を制御用機械圧縮比εcontとして採用する。この結果、図１２に示したルーチンが実行されることにより、燃料噴射量及び点火時期は制御用機械圧縮比εcontである値（εest＋Ａｔｈ）に基づいて変更される。

次に、ＣＰＵは図９のステップ９３０に進んで仮異常フラグＸkariの値を「１」に設定し、ステップ９９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

この状態において、ＣＰＵが図１０に示したルーチンの処理をステップ１０００から開始すると、ＣＰＵはステップ１０１０にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ１０２０にて車両の運転状態が「ニュートラル状態であるか否か（ニュートラル・スイッチ４９からの信号がオン信号であるか否か）」を判定する。即ち、ＣＰＵはステップ１０２０にて、現在の車両の運転状態が、機関１０の運転状態の変更が車両の走行に影響を及ぼさない運転状態であるか否かを判定する。

このとき、車両の運転状態がニュートラル状態でなければ、ＣＰＵはステップ１０２０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ１０９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。これに対し、車両の運転状態がニュートラル状態であると、ＣＰＵはステップ１０２０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１０３０に進み、判定実施フラグＸＣＫの値が「０」であるか否かを判定する。

判定実施フラグＸＣＫの値は機関１０の始動直後から「０」のままであるから、ＣＰＵはステップ１０３０にて「Ｙｅｓ」と判定し、以下に述べるステップ１０４０乃至ステップ１０６０の処理を順に行い、ステップ１０９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。なお、ステップ１０３０にて「Ｎｏ」と判定される場合、ＣＰＵはステップ１０３０からステップ１０９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。

ステップ１０４０：ＣＰＵは、現時点の実機械圧縮比εactを変更前実機械圧縮比εactoldとして格納する。
ステップ１０５０：ＣＰＵは、現時点の予想機械圧縮比εestを変更前予想機械圧縮比εestoldとして格納する。
ステップ１０６０：ＣＰＵは、判定実施フラグＸＣＫの値を「１」に設定する。

このように、筒内圧Ｐに基づいて取得される実機械圧縮比εactが「予想機械圧縮比εestに閾値Ａｔｈを加えた値」よりも大きくなると、制御用機械圧縮比εcontは「予想機械圧縮比εestに第一所定値Ａｔｈを加えた値」に設定される（図９のステップ９２５を参照。）。更に、この状態において、車両の運転状態がニュートラル状態であると、判定実施フラグＸＣＫの値が「１」に設定される（図１０のステップ１０６０を参照。）。

この状態において、ＣＰＵが図６のステップ６００から処理を開始してステップ６１０に進むと、ＣＰＵはそのステップ６１０にて「Ｎｏ」と判定する。そして、ＣＰＵはステップ６４０に進み、判定実施フラグＸＣＫの値が「０」から「１」に変更される直前の目標機械圧縮比εtgtに微小量Δεを加えた値を新たな目標機械圧縮比εtgtとして格納する。その後、ＣＰＵはステップ６３０に進み、現実の機械圧縮比が目標機械圧縮比εtgtに一致するように機械圧縮比変更用アクチュエータ１５Ｍに指示信号Ｄｒを送出する。

また、現時点は、判定実施フラグＸＣＫの値が「０」から「１」に変更された時点の直後である。従って、ＣＰＵが図１１のステップ１１１０に進んだとき、ＣＰＵはそのステップ１１１０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ１１９５に直ちに進んで本ルーチンを一旦終了する。

その後、判定実施フラグＸＣＫの値が「０」から「１」に変更されてから所定時間が経過した時点において、ＣＰＵが図１１のステップ１１００から処理を開始してステップ１１１０に進むと、ＣＰＵはそのステップ１１１０にて「Ｙｅｓ」と判定し、後述するステップ１１２０以降の異常判定処理を実施する。

ところで、指示信号Ｄｒが実際の機械圧縮比を微小量Δεだけ増大させるように変更されると、図７のステップ７２０にて求められる「現時点の予想機械圧縮比εest」と図１０のステップ１０５０にて格納された「指示信号Ｄｒ変更直前の予想機械圧縮比（変更前予想機械圧縮比）εestold」との差（εest−εestold）は、所定閾値Ｃｔｈ（Ｃｔｈ＞０）よりも大きくなる。しかしながら、機械圧縮比変更用アクチュエータ１５Ｍが故障していることにより作動しないと、現実の筒内圧のクランク角に対する変化の軌跡は変化しない。従って、図７のステップ７１０にて求められる「現時点の実機械圧縮比εact」と図１０のステップ１０４０にて格納された「指示信号Ｄｒ変更直前の実機械圧縮比（変更前実機械圧縮比）εactold」との差の絶対値｜εact−εactold｜は略０であって、所定閾値Ｄｔｈ（Ｄｔｈ＞０）よりも小さくなる。

そこで、ＣＰＵはステップ１１２０にて、差（εest−εestold）が閾値Ｃｔｈよりも大きく、且つ、差（εact−εactold）が閾値−Ｄｔｈから閾値Ｄｔｈの間にあるか否かを判定する。そして、このステップ１１２０における条件が満足されると、ＣＰＵはそのステップ１１２０にて「Ｙｅｓ」と判定し、以下に述べるステップ１１３０乃至ステップ１１５０の処理を行う。その後、ＣＰＵはステップ１１９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

ステップ１１３０：ＣＰＵは、アクチュエータ異常フラグＸＡＣＴFailの値を「１」に設定する。
ステップ１１４０：ＣＰＵは、筒内圧センサ異常フラグＸＣＰＳFailの値を「０」に設定する。
ステップ１１５０：ＣＰＵは、判定実施フラグＸＣＫの値を「０」に設定する。
なお、ＣＰＵは図示しないイニシャルルーチンにおいて、これらのフラグの値を総て「０」に設定するようになっている。

このように、ＣＰＵは、実機械圧縮比εactから予想機械圧縮比εestを減じた値が閾値Ａｔｈよりも大きくなった場合、仮異常フラグＸkariの値を「１」に設定する。そして、ＣＰＵは、仮異常フラグＸkariの値が「１」に設定されている場合であって車両の運転状態がニュートラル状態になると、目標機械圧縮比εtgt及び指示信号Ｄｒを一時的に変化（微小量Δεだけ増大）させる。ＣＰＵは、その結果として実機械圧縮比εactが変化しない場合、機械圧縮比変更用アクチュエータ１５Ｍが故障している（筒内圧センサ４５は異常でない）と判定し、その旨を示すようにアクチュエータ異常フラグＸＡＣＴFailの値を「１」に設定する。

一方、ＣＰＵがステップ１１２０の処理を実行する際、そのステップ１１２０における条件が満足されなければ、ＣＰＵはステップ１１２０にて「Ｎｏ」と判定してステップ１１６０に進み、差（εest−εestold）が閾値Ｃｔｈよりも大きく、且つ、差（εact−εactold）が閾値−Ｄｔｈ以下であるか否かを判定する。

前述したように、現時点は指示信号Ｄｒが実際の機械圧縮比を微小量Δεだけ増大させるように変化させられてから所定時間が経過した直後である。よって、差（εest−εestold）は、所定閾値Ｃｔｈよりも大きくなる。このとき、筒内圧センサ４５が正常であれば、差（εact−εactold）は正の値となるはずである。換言すると、差（εact−εactold）が閾値−Ｄｔｈ以下であるということは、筒内圧センサ４５に異常が発生していると考えることができる。

そこで、ＣＰＵはステップ１１６０の条件が満たされる場合、ステップ１１６０にて「Ｙｅｓ」と判定し、以下に述べるステップ１１７０、ステップ１１８０及びステップ１１５０の処理を行い、その後、ステップ１１９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

ステップ１１７０：ＣＰＵは、アクチュエータ異常フラグＸＡＣＴFailの値を「０」に設定する。
ステップ１１８０：ＣＰＵは、筒内圧センサ異常フラグＸＣＰＳFailの値を「１」に設定する。
ステップ１１５０：ＣＰＵは、判定実施フラグＸＣＫの値を「０」に設定する。

このように、ＣＰＵは、実機械圧縮比εactから予想機械圧縮比εestを減じた値が閾値Ａｔｈよりも大きくなった場合、仮異常フラグＸkariの値を「１」に設定する。そして、ＣＰＵは、仮異常フラグＸkariの値が「１」に設定されている場合であって車両の運転状態がニュートラル状態になると、目標機械圧縮比εtgt及び指示信号Ｄｒを一時的に変化（微小量Δεだけ増大）させる。ＣＰＵは、その結果として、実機械圧縮比εactが指示信号Ｄｒの変化によって期待される方向（この場合、増大方向）と逆方向の変化（この場合、減少方向の変化）を示した場合、筒内圧センサ４５が異常である（機械圧縮比変更用アクチュエータ１５Ｍは故障していない）と判定し、その旨を示すように筒内圧センサ異常フラグＸＣＰＳFailの値を「１」に設定する。

なお、ステップ１１６０の条件が満たされない場合、ＣＰＵはステップ１１６０にて「Ｎｏ」と判定してステップ１１９０に進み、仮異常フラグＸkariの値を「０」に設定する。その後、ＣＰＵは、ステップ１１５０にて判定実施フラグＸＣＫの値を「０」に設定した後、ステップ１１９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

次に、何らかの理由により、「指示信号Ｄｒに基づいて取得される予想機械圧縮比εest」から「筒内圧センサ４５が検出する筒内圧Ｐに基づいて取得される実機械圧縮比εact」を減じた値（εest−εact）が、所定の閾値Ａｔｈよりも大きくなった場合について説明する。

この場合においても、ＣＰＵは図７に示したルーチンを実行することにより、筒内圧センサ４５によって検出された筒内圧Ｐに基づいて実機械圧縮比εactを取得し、且つ、機械圧縮比変更指示量である指示信号Ｄｒに基づいて予想機械圧縮比εestを取得する。

更に、この場合、ＣＰＵは図９のステップ９００に続くステップ９０５に進んだとき、そのステップ９０５において「Ｎｏ」と判定し、続くステップ９１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ９３５に進む。そして、ＣＰＵはステップ９３５にて、制御用機械圧縮比εcontに「予想機械圧縮比εestから第二所定値としての値Ａｔｈを減じた値（εest−Ａｔｈ）」を格納する。即ち、ＣＰＵは、値（εest−Ａｔｈ）を制御用機械圧縮比εcontとして採用する。その後、ＣＰＵはステップ９３０に進んで仮異常フラグＸkariの値を「１」に設定し、ステップ９９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

この結果、図１２に示したルーチンが実行されることにより、燃料噴射量及び点火時期は制御用機械圧縮比εcontである値（εest−Ａｔｈ）に基づいて変更される。更に、車両の運転状態がニュートラル状態になると、図１０のステップ１０６０にて判定実施フラグＸＣＫの値が「１」に設定され、図６のステップ６４０及びステップ６３０の処理によって指示信号Ｄｒが変化させられる。そして、ＣＰＵは、指示信号Ｄｒが一時的に変更されたときに実機械圧縮比εactが変化しない場合、機械圧縮比変更用アクチュエータ１５Ｍが故障している（筒内圧センサ４５は異常でない）と判定し、その旨を示すようにアクチュエータ異常フラグＸＡＣＴFailの値を「１」に設定する（図１１のステップ１１２０乃至ステップ１１４０を参照。）。

また、ＣＰＵは、指示信号Ｄｒが一時的に変更されたときに、実機械圧縮比εactが「指示信号Ｄｒの変化によって期待される向きと逆向きの変化」を示した場合、筒内圧センサ４５が異常である（機械圧縮比変更用アクチュエータ１５Ｍは故障していない）と判定し、その旨を示すように筒内圧センサ異常フラグＸＣＰＳFailの値を「１」に設定する（図１１のステップ１１６０乃至ステップ１１８０を参照。）。

なお、ＣＰＵは図示しない筒内圧センサ断線判定ルーチンを所定時間毎に実行している。この断線判定ルーチンにおいて、ＣＰＵは「筒内圧センサ４５によって検出される筒内圧Ｐ」が所定時間以上に渡って変化しないとき、筒内圧センサ異常フラグＸＣＰＳFailの値を「１」に設定するようになっている。そして、ＣＰＵは筒内圧センサ異常フラグＸＣＰＳFailの値が「１」であるとき、図１１に示したルーチンの実行を中止するようになっている。

以上、説明したように、この制御装置は、
機関１０の運転状態に応じて目標機械圧縮比εtgtを決定するとともに機関１０の機械圧縮比が「決定された目標機械圧縮比εtgt」に一致するように機械圧縮比変更機構１５（アクチュエータ１５Ｍ）に指示信号Ｄｒを送出する指示手段（図６のステップ６２０及び６３０を参照。）と、
筒内圧センサ４５と、
筒内圧センサ４５により検出された筒内圧Ｐに基づいて機関１０の機械圧縮比を実機械圧縮比εactとして取得する実機械圧縮比取得手段（図７のステップ７１０を参照。）と、
指示信号Ｄｒに基づいて機関１０の機械圧縮比を予想機械圧縮比εestとして取得する予想機械圧縮比取得手段（図７のステップ７２０を参照。）と、
前記実機械圧縮比εactと前記予想機械圧縮比εestとの差の大きさが所定閾値Ａｔｈよりも小さいとき前記実機械圧縮比εactを制御用機械圧縮比εcontとして取得し（図９のステップ９０５乃至ステップ９１５を参照。）、前記実機械圧縮比εactと前記予想機械圧縮比εestとの差の大きさが前記所定閾値Ａｔｈよりも大きいとき「前記実機械圧縮比εactと前記予想機械圧縮比εestとの間の所定機械圧縮比」である「εest＋Ａｔｈ（εact−εest＞Ａｔｈの場合）、又は、εest−Ａｔｈ（εest−εact＞Ａｔｈの場合）」を制御用機械圧縮比εcontとして取得する制御用機械圧縮比取得手段（図９のステップ９２５及びステップ９３５を参照。）と、
前記制御用機械圧縮比εcontに基づいて機関１０を制御する制御手段（図１２のルーチンを参照。）と、
を備えている。

従って、筒内圧センサ４５の異常等に起因して実機械圧縮比εactが真の機械圧縮比と乖離した場合であっても、機関１０は「真の機械圧縮比に近い制御用機械圧縮比」に基づいて制御される。この結果、機関１０の制御を適正に行うことができる。

なお、上記予想機械圧縮比取得手段（図７のステップ７２０）は、例えば、機械圧縮比変更機構１５の電動モータ１５Ｍの回転量に基づいて予想機械圧縮比εestを取得するように構成されてもよい。即ち、上記予想機械圧縮比取得手段（図７のステップ７２０）は、「指示信号Ｄｒに基づく機械圧縮比変更機構の動作量に関係する量（例えば、電動モータの回転量）」に基づいて予想機械圧縮比εestを取得するように構成されてもよい。

更に、上記制御装置において、
前記指示手段は、前記実機械圧縮比εactと前記予想機械圧縮比εestとの差の大きさが前記所定閾値Ａｔｈよりも大きいとき「目標機械圧縮比εtgtを決定する因子である機関１０の運転状態が変化していない状態において」、目標機械圧縮比εtgtを一時的に微小量Δεだけ変更する異常判定用目標圧縮比設定手段（図９のステップ９３０、図１０のルーチン、図６のステップ６１０及びステップ６４０を参照。）を含み、
更に、
前記異常判定用目標圧縮比設定手段により前記目標圧縮比が一時的に変更されたとき（図６のステップ６４０と判定実施フラグＸＣＫの値とを参照。）、前記実機械圧縮比εactと前記予想機械圧縮比εestとに基づいて前記機械圧縮比変更機構１５の異常の有無を判定する圧縮比変更機構異常判定手段（図１１のステップ１１２０を参照。）を備える。

これによれば、筒内圧センサ４５の検出する筒内圧Ｐを用いて、機械圧縮比変更機構１５（アクチュエータ１５Ｍ）の異常を検出することができる。

次に、上記制御装置の変形例について説明する。
（第一変形例）
第一変形例は、筒内圧センサ４５によって検出される筒内圧Ｐに基づいて、機械圧縮比変更機構１５のアクチュエータ１５Ｍ以外のアクチュエータ（例えば、可変吸気タイミング装置１４ｆ及びスロットル弁アクチュエータ２４ａ等）の異常を検出する手段を備える。以下、図１３に示したルーチンを参照しながら説明する。

第一変形例のＣＰＵは、上記実施形態のＣＰＵが実行するルーチンに加え、図１３に示した「他のアクチュエータ異常判定ルーチン」を所定時間の経過毎に繰り返し実行している。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵはステップ１３００から処理を開始してステップ１３０５に進み、仮異常フラグＸkariの値が「０」であるか否かを判定する。ＣＰＵは仮異常フラグＸkariの値が「０」であればステップ１３１０に進み、「０」でなければステップ１３９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。

ＣＰＵはステップ１３１０において、判定実施フラグＸＣＫの値が「０」であるか否かを判定する。ＣＰＵは判定実施フラグＸＣＫの値が「０」であればステップ１３１５に進み、「０」でなければステップ１３９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。

ＣＰＵはステップ１３１５において、アクチュエータ異常フラグＸＡＣＴFailの値が「０」であるか否かを判定する。ＣＰＵはアクチュエータ異常フラグＸＡＣＴFailの値が「０」であればステップ１３２０に進み、「０」でなければステップ１３９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。

ＣＰＵはステップ１３２０において、筒内圧センサ異常フラグＸＣＰＳFailの値が「０」であるか否かを判定する。ＣＰＵは筒内圧センサ異常フラグＸＣＰＳFailの値が「０」であればステップ１３２５に進み、「０」でなければステップ１３９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。

ＣＰＵはステップ１３２５において、車両の運転状態が「ニュートラル状態であるか否か（ニュートラル・スイッチ４９からの信号がオン信号であるか否か）」を判定する。ＣＰＵは、車両の運転状態がニュートラル状態であればステップ１３３０に進み、ニュートラル状態でなければステップ１３９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。

このように、ＣＰＵは、仮異常フラグＸkari、判定実施フラグＸＣＫ、アクチュエータ異常フラグＸＡＣＴFail、及び、筒内圧センサ異常フラグＸＣＰＳFailの総ての値が「０」であり、且つ、車両の運転状態がニュートラル状態であるとき、ステップ１３３０以降に進んで「他のアクチュエータの異常判定」を行う。即ち、ＣＰＵは、筒内圧センサ４５及び機械圧縮比変更用アクチュエータ１５Ｍが共に正常であり、車両の運転状態が「機関１０の運転状態の変更が車両の走行に影響を及ぼさない運転状態である」場合に、以下に述べるアクチュエータＮの異常判定制御を行う。

いま、ＣＰＵがステップ１３３０に進んだと仮定する。この場合、ＣＰＵはステップ１３３０において「異常判定を行うべきアクチュエータＮ」を選択する。この「Ｎ」にはアクチュエータのそれぞれに対して固有の値が割り振られる。

本例において、異常判定を行うべきアクチュエータは、可変吸気タイミング装置１４ｆ及びスロットル弁アクチュエータ２４ａである。そこで、ＣＰＵは本ルーチンを実行する毎に、可変吸気タイミング装置１４ｆ及びスロットル弁アクチュエータ２４ａのうちの一方を「異常判定を行うべきアクチュエータＮ」として交互に選択する。

いま、「異常判定を行うべきアクチュエータＮ」として「可変吸気タイミング装置１４ｆ」が選択されたと仮定する。この場合、ＣＰＵはステップ１３３５にて「選択したアクチュエータＮである可変吸気タイミング装置１４ｆ」を微操作する。即ち、ＣＰＵは、可変吸気タイミング装置１４ｆに対して「吸気弁進角角度ＶＶＴを、現時点の吸気弁進角角度ＶＶＴ０から微小角度ΔＶＶＴだけ進角（又は遅角）させる指示信号」を送出する。

次にＣＰＵはステップ１３４０に進み、ステップ１３３５の処理（選択したアクチュエータＮの微操作開始時）から所定時間が経過したか否か監視する。この所定時間は、選択したアクチュエータＮの微操作を行う指示信号が送出されてから、選択したアクチュエータＮが「その指示信号に応じた動作」を実際に完了するまでに必要とされる時間（又はその時間に僅かな時間を加えた時間）に設定されている。

ステップ１３３５の処理から所定時間が経過すると、ＣＰＵはステップ１３４０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１３４５に進み、筒内圧センサ４５によって検出される筒内圧Ｐが「予定された変化（筒内圧Ｐの予定された変化）」と一致しているか否かを判定する。「予定された変化」とは、ステップ１３３５において「選択されたアクチュエータＮを微操作した結果」として生じる「筒内圧Ｐの変化」である。

より具体的に述べると、現時点においては、「選択したアクチュエータＮとしての可変吸気タイミング装置１４ｆ」に対して「吸気弁進角角度ＶＶＴを吸気弁進角角度ＶＶＴ０＋ΔＶＶＴに一致させる指示信号」が送出されている。従って、可変吸気タイミング装置１４ｆが正常に作動しているならば、「吸気弁進角角度ＶＶＴ０＋ΔＶＶＴ」により定まる吸気弁開弁時期にて吸気弁１４ｄが開弁する。よって、筒内圧Ｐはそのタイミングにて吸気管圧と略一致するはずである。更に、可変吸気タイミング装置１４ｆが正常に作動しているならば、「吸気弁進角角度ＶＶＴ０＋ΔＶＶＴ」により定まる吸気弁閉弁時期にて吸気弁１４ｄが閉弁し、気筒内の空気が圧縮され始める。よって、筒内圧Ｐはそのタイミングから急激に上昇を開始するはずである。これらの「吸気弁開弁時期における筒内圧Ｐの吸気管圧への一致」及び「吸気弁閉弁時期以降における筒内圧Ｐの急激な上昇」が、この場合の「筒内圧Ｐの予定された変化」である。

従って、ＣＰＵはステップ１３４５において、筒内圧センサ４５によって検出される筒内圧Ｐが、「吸気弁進角角度ＶＶＴ０＋ΔＶＶＴにより定まる吸気弁開弁時期にて吸気管圧に略一致し」且つ「吸気弁進角角度ＶＶＴ０＋ΔＶＶＴにより定まる吸気弁閉弁時期直後において筒内圧Ｐが急激に上昇を開始した」か、否かを判定する。

そして、筒内圧センサ４５によって検出される筒内圧Ｐが、そのような「筒内圧Ｐの予定された変化」を示しているとき、ＣＰＵはステップ１３４５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１３５０に進み、「選択したアクチュエータＮ」の異常有無を示すフラグＸＡＣＴfail（Ｎ）の値を「０」に設定する。このように、フラグＸＡＣＴfail（Ｎ）は、その値が「０」であるとき「アクチュエータＮは正常である旨」を示す。その後、ＣＰＵはステップ１３９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。

一方、筒内圧センサ４５によって検出される筒内圧Ｐが「筒内圧Ｐの予定された変化」を示していないとき、ＣＰＵはステップ１３４５にて「Ｎｏ」と判定してステップ１３５５に進み、フラグＸＡＣＴfail（Ｎ）の値を「１」に設定する。このように、フラグＸＡＣＴfail（Ｎ）は、その値が「１」であるとき「アクチュエータＮは異常である旨」を示す。その後、ＣＰＵはステップ１３９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。

次に、ＣＰＵが本ルーチンの処理を再開してステップ１３３０に進んだ場合、ＣＰＵは「異常判定を行うべきアクチュエータＮ」として「スロットル弁アクチュエータ２４ａ」を選択する。

そして、ＣＰＵはステップ１３３５にて「選択したアクチュエータＮであるスロットル弁アクチュエータ２４ａ」を微操作する。即ち、ＣＰＵは、スロットル弁アクチュエータ２４ａに対して「スロットル弁開度ＴＡを、現時点のスロットル弁開度ＴＡ０から微小開度ΔＴＡだけ増大させる指示信号」を送出する。

その後、ステップ１３３５の処理から所定時間が経過すると、ＣＰＵはステップ１３４０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１３４５に進み、筒内圧センサ４５によって検出される筒内圧Ｐが「予定された変化」と一致しているか否かを判定する。この場合の「予定された変化」は、スロットル弁２４の開度が微小開度ΔＴＡだけ増大されることによって吸入空気量が増大し、その結果、圧縮行程開始時点（吸気弁閉弁時期）から点火時期までの所定（任意）のクランク角における筒内圧Ｐが、ステップ１３３５の処理を実行する直前の「同所定のクランク角の筒内圧Ｐ」よりも増大することである。

そして、筒内圧センサ４５によって検出される筒内圧Ｐが「筒内圧Ｐの予定された変化」を示しているとき、ＣＰＵはステップ１３４５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１３５０に進み、「選択したアクチュエータＮであるスロットル弁アクチュエータ２４ａ」の異常有無を示すフラグＸＡＣＴfail（Ｎ）の値を「０」に設定する。また、筒内圧センサ４５によって検出される筒内圧Ｐが「筒内圧Ｐの予定された変化」を示していないとき、ＣＰＵはスロットル弁アクチュエータ２４ａが異常であると判断し（ステップ１３４５にて「Ｎｏ」と判定し）、ステップ１３５５に進んでフラグＸＡＣＴfail（Ｎ）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。

以上、説明したように、第一変形例に係る制御装置によれば、筒内圧センサ４５によって検出される筒内圧Ｐに基づいて、「機械圧縮比変更機構１５のアクチュエータ１５Ｍ」以外のアクチュエータ、即ち、可変吸気タイミング装置１４ｆ及びスロットル弁アクチュエータ２４ａの異常が容易に検出され得る。

（第二変形例）
第二変形例が適用される内燃機関は、上記機関１０と同じ構成を有するとともに、可変排気タイミング装置、弁付きＨＣ吸着装置及び弁付き排熱回収装置を更に備えている。第二変形例は、これら「可変排気タイミング装置、弁付きＨＣ吸着装置及び弁付き排熱回収装置」の異常を「筒内圧センサ４５によって検出される筒内圧Ｐ」に基づいて検出する手段を備える。

可変排気タイミング装置は、可変吸気タイミング装置１４ｆと同様の構造を備えている。即ち、可変排気タイミング装置は、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、エキゾーストカムシャフト１４ｈに対するエキゾースト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ようになっている。なお、本例において、排気弁１４ｇ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、可変排気タイミング装置により排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、排気弁１４ｇの閉弁時期も同所定角度だけ進角又は遅角させられる。

弁付きＨＣ吸着装置は、例えば特開２００７−３２７３８３号公報に記載されているように、炭化水素を吸着可能な吸着材（ＨＣ吸着材）と、電気式開閉弁と、を備える。ＨＣ吸着材は排気通路に配設される。

電気式開閉弁は、指示信号に応答して閉弁したとき、排気通路を流れる排ガスの略全部を吸着材に流入させるようになっている。電気式開閉弁は、指示信号に応答して開弁したとき、排気通路を流れる排ガスの略全部を吸着材に流入させないようになっている。

従って、電気式開閉弁が閉弁すると内燃機関の排気通路内のガスの圧力（背圧）が上昇する。その結果、「電気式開閉弁が閉弁している場合の排気弁開弁時期における筒内圧」は「電気式開閉弁が開弁している場合の排気弁開弁時期における筒内圧」よりも大きくなる。なお、弁付きＨＣ吸着装置は、弁の開閉により背圧が変化するものであればよく、例えば、特開２０００−５４８２９号公報及び特開平１０−３３１６２５号公報等に記載されているような構造を備えていてもよい。

弁付き排熱回収装置は、例えば、特開２００６−２９９８５８号公報及び特開２００６−２９１９０６号公報等に記載されているように、機関の排ガスを通過させる第１の排気通路に並列に接続された第２の排気通路に配設された排熱回収器と、電気式切換弁と、を備える。この第１の排気通路及び第２の排気通路の分岐位置は、上記弁付きＨＣ吸着装置よりも下流である。弁付き排熱回収器により回収された熱は、例えば、機関冷間時において機関の冷却水温を加熱するために使用される。

この電気式切換弁は、指示信号に応答して「前記排ガスが前記第１の排気通路及び前記第２の排気通路のうちの何れか一方」を通流するように、排気通路を切り換える。従って、排ガスが第２の排気通路を通過させられているときの背圧は、排ガスが第１の排気通路を通過させられているときの背圧よりも大きくなる。

その結果、「排ガスが第２の排気通路及び排熱回収器を通過させられている場合の排気弁開弁時期における筒内圧Ｐ」は「排ガスが第１の排気通路を通過させられている場合の排気弁開弁時期における筒内圧Ｐ」よりも大きくなる。

第二変形例のＣＰＵは、第一変形例のＣＰＵと同様、上記実施形態のＣＰＵが実行するルーチンに加え、図１３に示した「他のアクチュエータ異常判定ルーチン」を所定時間の経過毎に繰り返し実行している。第二変形例のＣＰＵは、図１３に示したルーチンを実行する毎に、可変排気タイミング装置、弁付きＨＣ吸着装置及び弁付き排熱回収装置のうちの一つを「異常判定を行うべきアクチュエータＮ」として所定の順序に従って選択する。

いま、「異常判定を行うべきアクチュエータＮ」として「可変排気タイミング装置」が選択されたと仮定する。この場合、ＣＰＵはステップ１３３５にて「選択したアクチュエータＮである可変排気タイミング装置」を微操作する。即ち、ＣＰＵは、可変排気タイミング装置に対して「排気弁進角角度を、現時点の排気弁進角角度から微小角度ΔＶＥＴだけ進角（又は遅角）させる指示信号」を送出する。なお、排気弁進角角度とは、可変排気タイミング装置により排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排気弁開弁時期までのクランク角度のことをいう。

その後、ステップ１３３５の処理から所定時間が経過すると、ＣＰＵはステップ１３４０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１３４５に進み、筒内圧センサ４５によって検出される筒内圧Ｐが「予定された変化」と一致しているか否かを判定する。この場合の「予定された変化」は、ステップ１３３５にて送出された指示信号に基づいて定まる排気弁開弁時期の直後において筒内圧Ｐが急激に減少することである。

そして、筒内圧センサ４５によって検出される筒内圧Ｐが「筒内圧Ｐの予定された変化」を示しているとき、ＣＰＵはステップ１３４５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１３５０に進み、「選択したアクチュエータＮである可変排気タイミング装置」の異常有無を示すフラグＸＡＣＴfail（Ｎ）の値を「０」に設定する。また、筒内圧センサ４５によって検出される筒内圧Ｐが「筒内圧Ｐの予定された変化」を示していないとき、ＣＰＵは可変排気タイミング装置が異常であると判断し（ステップ１３４５にて「Ｎｏ」と判定し）、ステップ１３５５に進んでフラグＸＡＣＴfail（Ｎ）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。

次に、ＣＰＵが本ルーチンの処理を再開してステップ１３３０に進んだ場合、ＣＰＵは「異常判定を行うべきアクチュエータＮ」として「弁付きＨＣ吸着装置（弁付きＨＣ吸着装置の電気式開閉弁）」を選択する。

そして、ＣＰＵはステップ１３３５にて「選択したアクチュエータＮである弁付きＨＣ吸着装置の電気式開閉弁」を微操作する。即ち、ＣＰＵは、弁付きＨＣ吸着装置の電気式開閉弁に対して「現時点において電気式開閉弁が閉弁していれば開弁させ、現時点において電気式開閉弁が開弁していれば閉弁させる指示信号」を送出する。

その後、ステップ１３３５の処理から所定時間が経過すると、ＣＰＵはステップ１３４０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１３４５に進み、筒内圧センサ４５によって検出される筒内圧Ｐが「予定された変化」と一致しているか否かを判定する。前述したように、「電気式開閉弁が閉弁している場合の排気弁開弁時期における筒内圧」は「電気式開閉弁が開弁している場合の排気弁開弁時期における筒内圧」よりも大きくなる。従って、この場合の「予定された変化」は、ステップ１３３５にて電気式開閉弁を閉弁する指示信号を送出している場合、排気弁開弁時期における筒内圧Ｐが、ステップ１３３５の処理を実行する直前の「排気弁開弁時期における筒内圧Ｐ」よりも増大することである。また、この場合の「予定された変化」は、ステップ１３３５にて電気式開閉弁を開弁する指示信号を送出している場合、排気弁開弁時期における筒内圧Ｐが、ステップ１３３５の処理を実行する直前の「排気弁開弁時期における筒内圧Ｐ」よりも減少することである。

そして、筒内圧センサ４５によって検出される筒内圧Ｐが「筒内圧Ｐの予定された変化」を示しているとき、ＣＰＵはステップ１３５０に進んで「選択したアクチュエータＮである弁付きＨＣ吸着装置の電気式開閉弁」の異常有無を示すフラグＸＡＣＴfail（Ｎ）の値を「０」に設定する。また、筒内圧センサ４５によって検出される筒内圧Ｐが「筒内圧Ｐの予定された変化」を示していないとき、ＣＰＵは「弁付きＨＣ吸着装置の電気式開閉弁」が異常であると判断し、ステップ１３５５に進んでフラグＸＡＣＴfail（Ｎ）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。

次に、ＣＰＵが本ルーチンの処理を再開してステップ１３３０に進んだ場合、ＣＰＵは「異常判定を行うべきアクチュエータＮ」として「弁付き排熱回収装置（弁付き排熱回収装置の電気式切換弁）」を選択する。

そして、ＣＰＵはステップ１３３５にて「選択したアクチュエータＮである弁付き排熱回収装置の電気式切換弁」を微操作する。即ち、ＣＰＵは、弁付き排熱回収装置の電気式切換弁に対して「現時点において排ガスが第１の排気通路を通流していれば、排ガスが第２の排気通路を通流するように切り換える指示信号」を送出する。更に、ＣＰＵは、弁付き排熱回収装置の電気式切換弁に対して「現時点において排ガスが第２の排気通路を通流していれば、排ガスが第１の排気通路を通流するように切り換える指示信号」を送出する。

その後、ステップ１３３５の処理から所定時間が経過すると、ＣＰＵはステップ１３４０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１３４５に進み、筒内圧センサ４５によって検出される筒内圧Ｐが「予定された変化」と一致しているか否かを判定する。

前述したように、「第２の排気通路を排ガスが通流している場合の排気弁開弁時期における筒内圧」は「第１の排気通路を排ガスが通流している場合の排気弁開弁時期における筒内圧」よりも大きくなる。従って、この場合の「予定された変化」は、ステップ１３３５にて「電気式切換弁に対し、排ガスの流路を第１の排気通路から第２の排気通路へと切り換える指示信号を送出している場合」、排気弁開弁時期における筒内圧Ｐが、ステップ１３３５の処理を実行する直前の「排気弁開弁時期における筒内圧Ｐ」よりも増大することである。

また、この場合の「予定された変化」は、ステップ１３３５にて「電気式切換弁に対し、排ガスの流路を第２の排気通路から第１の排気通路へと切り換える指示信号を送出している場合」、排気弁開弁時期における筒内圧Ｐが、ステップ１３３５の処理を実行する直前の「排気弁開弁時期における筒内圧Ｐ」よりも減少することである。

そして、筒内圧センサ４５によって検出される筒内圧Ｐが「筒内圧Ｐの予定された変化」を示しているとき、ＣＰＵはステップ１３５０に進んで「選択したアクチュエータＮである弁付き排熱回収装置の電気式切換弁」の異常有無を示すフラグＸＡＣＴfail（Ｎ）の値を「０」に設定する。また、筒内圧センサ４５によって検出される筒内圧Ｐが「筒内圧Ｐの予定された変化」を示していないとき、ＣＰＵは「弁付き排熱回収装置の電気式切換弁」が異常であると判断し、ステップ１３５５に進んでフラグＸＡＣＴfail（Ｎ）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。

以上、説明したように、第二変形例に係る制御装置によれば、筒内圧センサ４５によって検出される筒内圧Ｐに基づいて、機械圧縮比変更機構１５のアクチュエータ１５Ｍ」以外のアクチュエータ、即ち、「可変排気タイミング装置、弁付きＨＣ吸着装置及び弁付き排熱回収装置」の異常が容易に検出され得る。

このように、本発明による実施形態及び各変形例に係る制御装置は、真の機械圧縮比に近しい機械圧縮比に基づいて機関１０を制御することができる。更に、これらの制御装置は、機械圧縮比変更機構１５のアクチュエータ１５Ｍが故障しているか否か、更に、筒内圧センサ４５が異常になっているか否か、の判定を行うことができる。加えて、筒内圧センサ４５が出力する筒内圧に基づいて、アクチュエータ１５Ｍ以外の異常有無を容易に判定することができる。

なお、本発明は上記実施形態及び変形例に限定されることはなく、本発明の範囲内において更に別の変形例を採用することができる。例えば、上記各制御装置は、現時点の運転状態が、「目標機械圧縮比εtgtを決定する因子である機関１０の運転状態が変化していない状態」であることを確認してから、図６のステップ６４０による「目標機械圧縮比εtgtの変更」及び／又は図１３のステップ１３３５による「選択したアクチュエータＮの微操作」を実行するように構成されてもよい。この場合、「目標機械圧縮比εtgtを決定する因子である機関１０の運転状態が変化していない状態」であることは、アクセルペダル操作量Accpの単位時間あたりの変化量が第一所定閾値より小さい状態が第一所定時間以上継続し、且つ、機関回転速度ＮＥの単位時間あたりの変化量が第二所定閾値より小さい状態が第二所定時間以上継続しているか否かを判定することにより確認することができる。

また、上記実施形態及び各変形例は、異常判定を行うべきアクチュエータＮとして記載された上記複数の装置のうちの一つまたは任意の二つ以上を、実際に異常判定を行うべきアクチュエータＮとして選択してもよい。更に、異常判定を行うべきアクチュエータＮは、そのアクチュエータが動作させられることにより筒内圧が変化するものであれば、いかなるものであってもよい。更に、図６のステップ６４０における微小量Δεは負の値であってもよい。この場合、図１１のステップ１１２０及びステップ１１６０における条件は、適宜変更される。

更に、前記実機械圧縮比εactと前記予想機械圧縮比εestとの差の大きさが前記所定閾値Ａｔｈよりも大きいときに図９のステップ９２５及びステップ９３５にて採用される制御用機械圧縮比εcontは、「前記実機械圧縮比εactと前記予想機械圧縮比εestとの間の所定機械圧縮比」であればよい。即ち、「前記実機械圧縮比εactと前記予想機械圧縮比εestとの間の所定機械圧縮比」は、一例として、前記実機械圧縮比εactと前記予想機械圧縮比εestとの平均値（（εact＋εest）／２）でもよく、前記実機械圧縮比εactと前記予想機械圧縮比εestとの荷重平均値（β・εact＋（１−β）・εest、０＜β＜１）であってもよく、上記第１制御装置のように、前記予想機械圧縮比εestに第一所定値（正の値）を加えた値又は前記予想機械圧縮比εestから第二所定値（正の値）を減じた値であってもよい。

本発明の実施形態に係る制御装置が適用される可変圧縮比内燃機関の概略断面図である。 図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。 実機械圧縮比を取得する手法を説明するための図である。 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。 本発明の実施形態の変形例に係る制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。

符号の説明

１０…可変圧縮比内燃機関、１３…シリンダブロック、
１４…シリンダヘッド部、１４ｂ…吸気ポート、１４ｃ…排気ポート、１４ｄ…吸気弁、
１４ｆ…可変吸気タイミング装置、１４ｇ…排気弁、
１５…機械圧縮比変更機構、１５Ｍ…機械圧縮比変更用アクチュエータ（電動モータ）、
１５ａ…ケース側軸受形成部、１５ｂ…ブロック側軸受形成部、
１５ｃ…軸状駆動部、１５ｃ１…軸部、１５ｃ２…固定円筒部、
１５ｃ３…回転円筒部、１５ｃ４…ギア、
１６…燃料噴射弁、２０…吸気系統、３０…排気系統、
４３…機関回転速度センサ、４４…ストロークセンサ、４５…筒内圧センサ、
４８…アクセル開度センサ、４９…ニュートラル・スイッチ、５０…電気制御装置。

Claims (3)

1. ピストンが上死点位置にあるときの燃焼室の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の容積の比である機械圧縮比を指示信号に応じて変更する機械圧縮比変更機構を備えた可変圧縮比内燃機関の制御装置であって、
   前記機関の運転状態に応じて目標機械圧縮比を決定するとともに前記機関の機械圧縮比が同決定された目標機械圧縮比に一致するように前記機械圧縮比変更機構に指示信号を送出する指示手段と、
   前記燃焼室内の圧力である筒内圧を検出する筒内圧センサと、
   前記筒内圧センサにより検出された筒内圧に基づいて前記機関の機械圧縮比を実機械圧縮比として取得する実機械圧縮比取得手段と、
   前記機械圧縮比変更機構に送出された指示信号及び同指示信号に基づく前記機械圧縮比変更機構の動作量に関係する量の何れか一方に基づいて前記機関の機械圧縮比を予想機械圧縮比として取得する予想機械圧縮比取得手段と、
   前記実機械圧縮比と前記予想機械圧縮比との差の大きさが所定閾値よりも小さいとき前記実機械圧縮比を制御用機械圧縮比として取得し、前記実機械圧縮比と前記予想機械圧縮比との差の大きさが前記所定閾値よりも大きいとき前記実機械圧縮比と前記予想機械圧縮比との間の所定機械圧縮比を制御用機械圧縮比として取得する制御用機械圧縮比取得手段と、
   前記制御用機械圧縮比に基づいて前記機関を制御する制御手段と、
   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において、
   前記制御用機械圧縮比取得手段は、
   前記実機械圧縮比と前記予想機械圧縮比との差の大きさが前記所定閾値よりも大きい場合であって前記実機械圧縮比が前記予想機械圧縮比よりも大きいとき前記予想機械圧縮比に第一所定値を加えた値を前記制御用機械圧縮比として取得し、
   前記実機械圧縮比と前記予想機械圧縮比との差の大きさが前記所定閾値よりも大きい場合であって前記実機械圧縮比が前記予想機械圧縮比よりも小さいとき前記予想機械圧縮比から第二所定値を減じた値を前記制御用機械圧縮比として取得するように構成された制御装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の可変圧縮比内燃機関の制御装置であって、
   前記指示手段は、前記実機械圧縮比と前記予想機械圧縮比との差の大きさが前記所定閾値よりも大きいとき前記目標圧縮比を一時的に微小量だけ変更する異常判定用目標圧縮比設定手段を含み、
   更に、
   前記異常判定用目標圧縮比設定手段により前記目標圧縮比が一時的に変更されたとき、前記実機械圧縮比と前記予想機械圧縮比とに基づいて前記機械圧縮比変更機構の異常の有無を判定する圧縮比変更機構異常判定手段を備えた制御装置。

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