WO2010064329A1 - エンジンシステム制御装置 - Google Patents

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intake
engine
exhaust
sensor
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木村　光壱
裕 澤田
徹 木所
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トヨタ自動車株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an engine system control device applied to an engine system (a system having an engine: for example, an automobile).
  • the present invention relates to an engine system control device when the engine has a variable compression ratio mechanism capable of changing the compression ratio.
  • ECU engine electronic control unit
  • OBD on-board diagnosis
  • ECU engine electronic control unit
  • OBD on-board diagnosis
  • an exhaust gas purification catalyst is interposed in the exhaust passage of this type of system. This catalyst is deteriorated due to harmful components in the fuel (such as lead and sulfur) and overheating. When the catalyst deteriorates, the exhaust gas purification rate deteriorates and exhaust emission increases. Therefore, various apparatuses for determining the deterioration of the catalyst have been conventionally proposed (for example, JP-A-5-133264 and JP-A-2004-28029).
  • This three-way catalyst has a function called an oxygen storage function or an oxygen storage function.
  • this function reduces NOx (nitrogen oxides) in the exhaust gas and stores (stores) oxygen deprived from the NOx.
  • the function is to release the stored oxygen for oxidation of unburned components such as HC and CO in the exhaust gas. For this reason, it can be said that as the maximum value of the amount of oxygen that can be stored by the three-way catalyst (hereinafter referred to as “oxygen storage amount”) is larger, the purification ability of the three-way catalyst is higher.
  • the deterioration state of the three-way catalyst can be determined by the maximum value of the oxygen storage amount (hereinafter referred to as “maximum oxygen storage amount”).
  • maximum oxygen storage amount the maximum value of the oxygen storage amount
  • a first air-fuel ratio sensor is disposed at a position upstream of the three-way catalyst in the exhaust passage.
  • a second air-fuel ratio sensor is disposed at a position downstream of the three-way catalyst in the exhaust passage.
  • the catalyst deterioration degree detection device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-28029 is configured to correct the maximum oxygen storage amount based on the catalyst temperature in the calculation period of the maximum oxygen storage amount.
  • so-called air-fuel ratio feedback control is usually performed in order to control the air-fuel ratio of the engine. This control is performed based on the output of an exhaust gas sensor (air-fuel ratio sensor) interposed in the exhaust passage.
  • This exhaust gas sensor is generally an oxygen sensor that generates an output corresponding to the oxygen concentration in the exhaust gas.
  • This exhaust gas sensor is provided on the upstream side and / or downstream side in the flow direction of the exhaust gas with respect to the catalyst for purifying the exhaust gas.
  • an exhaust gas sensor (the second air-fuel ratio sensor described above) provided on the downstream side of the catalyst is substantially constant on the rich side and the lean side of the stoichiometric air-fuel ratio, while being around the stoichiometric air-fuel ratio.
  • a solid electrolyte type oxygen sensor having output characteristics that change suddenly is used.
  • an exhaust gas sensor (the above-mentioned first air-fuel ratio sensor) provided on the upstream side of the catalyst, the above-mentioned solid electrolyte type or a limiting current type oxygen having a relatively linear output characteristic within a wide air-fuel ratio range A density sensor is used. If an abnormality such as deterioration occurs in the exhaust gas sensor, the air-fuel ratio control of the engine may not be performed properly. Further, as described above, the exhaust gas sensor is also used for calculating the maximum oxygen storage amount for determining catalyst deterioration. Therefore, when an abnormality such as deterioration occurs in the exhaust gas sensor, the catalyst deterioration cannot be accurately determined.
  • an apparatus for diagnosing abnormality of the exhaust gas sensor has been proposed (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2003-254135, 2004-225684, 2007-16712, etc.).
  • This device determines whether or not the exhaust gas sensor is normal based on the response state of the exhaust gas sensor to the change in the air-fuel ratio of the fuel mixture.
  • the air-fuel ratio is forcibly changed alternately between a predetermined rich air-fuel ratio and a predetermined lean air-fuel ratio, and the air-fuel ratio fluctuation is correctly corrected.
  • the presence / absence of a sensor abnormality is determined based on whether or not the following sensor output is generated.
  • the changeable “compression ratio” here includes “mechanical compression ratio” and “actual compression ratio”.
  • the mechanical compression ratio is a value obtained by dividing the sum of the gap volume (combustion chamber volume at the piston top dead center) and the piston stroke volume by the gap volume, and is also referred to as a nominal compression ratio or a geometric compression ratio.
  • the mechanical compression ratio can be changed, for example, by relatively moving a crankcase in which the crankshaft is rotatably supported and a cylinder block having a cylinder head fixed to the upper end portion along the central axis of the cylinder. .
  • the mechanical compression ratio can be changed by changing the bending state of the connecting rod when the connecting rod (member connecting the piston and the crankshaft) is configured to be bent.
  • the actual compression ratio is an effective compression ratio with respect to intake air, and is typically a value obtained by dividing the combustion chamber volume at the start of compression of intake air by the combustion chamber volume at the end of compression. This actual compression ratio can be changed with the change of the mechanical compression ratio as described above.
  • the actual compression ratio can be changed by changing the operation timing of the intake valve or the exhaust valve together with or instead of changing the mechanical compression ratio.
  • the expansion ratio can also be changed by changing the mechanical compression ratio.
  • the mechanical compression ratio, the actual compression ratio, and the expansion ratio can be set and changed independently by changing the opening / closing timing of the intake / exhaust valves (for example, JP2007-303423, JP2008-19799). No., JP 2008-157128 A, etc.).
  • An object of the present invention is to improve the accuracy of on-board diagnosis of an intake / exhaust system in an engine system including an engine capable of changing a compression ratio or an expansion ratio.
  • control device The engine system control device of the present invention (hereinafter simply referred to as “control device”) is applied to an engine system including an engine having a variable compression ratio mechanism capable of changing the compression ratio.
  • This engine may include an engine whose expansion ratio can be changed. That is, this engine may include those in which the mechanical compression ratio, the actual compression ratio, and the expansion ratio can be set and changed independently by changing the mechanical compression ratio and the opening / closing timing of the intake and exhaust valves.
  • the control device includes a compression ratio acquisition unit, a compression ratio control system abnormality detection unit, an intake / exhaust system determination unit, and an intake / exhaust system determination permission unit.
  • the “part” can also be referred to as “means” (for example, “compression ratio acquisition means” and the like: the same applies hereinafter).
  • compression ratio can be replaced with “expansion ratio” (for example, “expansion ratio acquisition unit” and the like;
  • the compression ratio acquisition unit acquires a setting state of the compression ratio by the variable compression ratio mechanism (“acquisition” includes detection and estimation: the same applies hereinafter).
  • the compression ratio control system abnormality detection unit is configured to detect occurrence of an abnormality in the compression ratio control system including the variable compression ratio mechanism and the compression ratio acquisition unit.
  • the intake / exhaust system determination unit determines the state of a member interposed in the intake / exhaust system of the engine.
  • the intake / exhaust system determination unit may determine the state of the member (a catalyst, an exhaust gas sensor, or the like) interposed in an exhaust gas passage exhausted from the engine, for example.
  • the intake / exhaust system determination permission unit is configured to permit determination by the intake / exhaust system determination unit.
  • a feature of the present invention is that the intake / exhaust system determination permission unit prohibits the determination by the intake / exhaust system determination unit when the compression ratio control system abnormality detection unit detects the occurrence of the abnormality. It is in.
  • the intake / exhaust system determination permitting unit is configured to detect the intake / exhaust system when the compression ratio setting state can be acquired even when the compression ratio control system abnormality detection unit detects the occurrence of the abnormality. The determination by the determination unit may be permitted.
  • the intake / exhaust system determination permission unit is configured such that the compression ratio control system abnormality detection unit detects the occurrence of the abnormality. Even if it is detected, the determination by the intake / exhaust system determination unit may be permitted when the temperature acquisition unit can acquire the temperature.
  • the determination of the state of the member is prohibited.
  • the on-board diagnosis of the intake / exhaust system especially the on-board diagnosis affected by the state of the exhaust gas
  • the engine system including the engine capable of changing the compression ratio or the expansion ratio. Is done appropriately. Therefore, the accuracy of the diagnosis can be improved as compared with the conventional case.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a main part of an engine system (vehicle or the like) to which the present invention is applied.
  • FIG. 2A is a graph showing output characteristics of the upstream air-fuel ratio sensor shown in FIG.
  • FIG. 2B is a graph showing output characteristics of the downstream air-fuel ratio sensor shown in FIG.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a first specific example of a routine for determining whether or not to permit a certain OBD.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a second specific example of a routine for determining whether or not to permit a certain OBD.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a second specific example of a routine for determining whether or not to permit a certain OBD.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a main part of an engine system (vehicle or the like) to which the present invention is applied.
  • FIG. 2A is a graph showing output characteristics of the upstream air-fuel ratio sensor shown in FIG.
  • FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a main part in one modification of the engine system shown in FIG.
  • FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a main part in another modification of the engine system shown in FIG.
  • FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a main part in still another modification of the engine system shown in FIG.
  • the engine system S includes an engine 1 and a control device 2 that is an embodiment of the present invention.
  • 1 is a side sectional view of the engine 1 taken along a plane orthogonal to the cylinder arrangement direction.
  • the engine 1 is configured such that the mechanical compression ratio can be changed within a predetermined range.
  • the engine 1 is configured such that the mechanical compression ratio, the actual compression ratio, and the expansion ratio can be set and changed substantially independently by changing the mechanical compression ratio and the intake / exhaust valve timing.
  • the engine 1 includes a cylinder block 11, a cylinder head 12, a crankcase 13, and a variable compression ratio mechanism 14.
  • cylinder center axis CCA cylinder center axis CCA
  • a cylinder head 12 is joined to the upper end of the cylinder block 11, that is, the end of the cylinder block 11 on the top dead center side of the piston 112.
  • the cylinder head 12 is fixed to the cylinder block 11 with a bolt or the like (not shown).
  • a plurality of concave portions are provided at positions corresponding to the upper end portions of the cylinder bores 111.
  • the combustion chamber CC is formed by this space.
  • An intake port 121 and an exhaust port 122 are formed in the cylinder head 12 so as to communicate with the combustion chamber CC.
  • the cylinder head 12 is provided with an intake valve 123, an exhaust valve 124, a variable intake valve timing device 125, and a variable exhaust valve timing device 126.
  • the intake valve 123 is a valve for controlling the communication state between the intake port 121 and the combustion chamber CC.
  • the exhaust valve 124 is a valve for controlling the communication state between the exhaust port 122 and the combustion chamber CC.
  • the variable intake valve timing device 125 and the variable exhaust valve timing device 126 are configured to change the actual compression ratio and the expansion ratio by changing the opening / closing timing of the intake valve 123 and the exhaust valve 124. Since the specific configurations of the variable intake valve timing device 125 and the variable exhaust valve timing device 126 are well known, further detailed description thereof will be omitted in this specification.
  • the cylinder head 12 is provided with an injector 127.
  • the injector 127 is configured to inject fuel to be supplied into the combustion chamber CC into the intake port 121.
  • a crankshaft 131 is rotatably supported in the crankcase 13 while being arranged in parallel with the cylinder arrangement direction.
  • the crankshaft 131 is connected to the piston 112 via a connecting rod 132 so as to be rotationally driven based on reciprocal movement along the cylinder center axis CCA of the piston 112.
  • Variable compression ratio mechanism >>
  • the variable compression ratio mechanism 14 moves the joined body of the cylinder block 11 and the cylinder head 12 relative to the crankcase 13 along the cylinder center axis CCA, so that the mechanical compression ratio is increased. Can be changed within the above-mentioned range.
  • the variable compression ratio mechanism 14 has the same configuration as that described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-206761.
  • the variable compression ratio mechanism 14 includes a connection mechanism 141 and a drive mechanism 142.
  • the coupling mechanism 141 is configured to couple the cylinder block 11 and the crankcase 13 so as to be movable relative to each other along the cylinder center axis CCA.
  • the drive mechanism 142 includes a motor, a gear mechanism, and the like.
  • the drive mechanism 142 is configured to move the cylinder block 11 and the crankcase 13 relative to each other along the cylinder center axis CCA.
  • An intake passage 15 including an intake manifold, a surge tank, and the like is connected to the intake port 121.
  • a throttle valve 151 is interposed in the intake passage 15.
  • the throttle valve 151 is configured to be rotationally driven by a throttle valve actuator 152 formed of a DC motor.
  • the fuel tank 153 is connected to the injector 127 via a fuel supply path (not shown).
  • a vapor discharge port 153 a for discharging “vaporized fuel” (hereinafter referred to as “vapor”) is provided at the upper end of the fuel tank 153.
  • the vapor discharged from the fuel tank 153 through the vapor discharge port 153a is occluded by the canister 154.
  • the canister 154 is a known charcoal canister, and is configured to be able to occlude a predetermined amount of vapor.
  • the canister 154 is provided with a tank port 154a and a purge port 154b.
  • the tank port 154 a is connected to the vapor discharge port 153 a of the fuel tank 153 via the vapor collection pipe 155.
  • the purge port 154 b is connected to a position in the intake passage 15 between the throttle valve 151 and the injector 127 via a purge flow path 156.
  • a purge control valve 157 that is an electromagnetic opening / closing valve is interposed in the purge flow path 156.
  • An exhaust passage 16 including an exhaust manifold is connected to the exhaust port 122.
  • the exhaust passage 16 is a passage for exhaust gas discharged from the combustion chamber CC via the exhaust port 122.
  • An upstream side catalytic converter 161 and a downstream side catalytic converter 162 are interposed in the exhaust passage 16.
  • the upstream catalytic converter 161 and the downstream catalytic converter 162 have a three-way catalyst having an oxygen storage function therein, and are configured to purify HC, CO, and NOx in the exhaust gas.
  • the control device 2 can control the operation of the engine 1 having the above-described configuration, determine (diagnose) the state of each part of the engine system S, and appropriately display the determination (diagnosis) result to the driver. It is configured as follows. Hereinafter, a specific configuration of the control device 2 of the present embodiment will be described.
  • the control device 2 includes an ECU (electronic control unit) 200.
  • the ECU 200 includes a CPU 201, a ROM 202, a RAM 203, a backup RAM 204, an interface 205, and a bus 206.
  • the CPU 201, ROM 202, RAM 203, backup RAM 204, and interface 205 are connected to each other via a bus 206.
  • routines (programs) executed by the CPU 201, tables (lookup tables, maps), parameters, and the like are stored in advance.
  • the RAM 203 is configured to temporarily store data as necessary when the CPU 201 executes a routine.
  • the backup RAM 204 is configured so that data is stored when the CPU 201 executes a routine with the power turned on, and the stored data can be retained even after the power is shut off.
  • the interface 205 is electrically connected to various sensors to be described later, and is configured to be able to transmit signals from these sensors to the CPU 201.
  • the interface 205 is electrically connected to operation parts such as the variable intake valve timing device 125, the variable exhaust valve timing device 126, the injector 127, and the drive mechanism 142, and is used for operating these operation units.
  • An operation signal can be transmitted from the CPU 201 to these operation units. That is, the ECU 200 is configured to receive signals from various sensors via the interface 205 and to send out the above-described operation signals to each operation unit according to the calculation result of the CPU 201 based on the signals. .
  • the engine system S includes a coolant temperature sensor 211, a crank position sensor 212, an intake cam position sensor 213a, an exhaust cam position sensor 213b, an air flow meter 214, a throttle position sensor 215, an upstream air-fuel ratio sensor 216a, and a downstream air-fuel ratio sensor 216b.
  • Various sensors such as an exhaust temperature sensor 217, a stroke sensor 218, and an accelerator opening sensor 219 are provided.
  • the cooling water temperature sensor 211 is attached to the cylinder block 11.
  • the cooling water temperature sensor 211 is configured to output a signal corresponding to the temperature of the cooling water in the cylinder block 11 (cooling water temperature Tw).
  • the crank position sensor 212 is attached to the crankcase 13.
  • the crank position sensor 212 is configured to output a waveform signal having a pulse corresponding to the rotation angle of the crankshaft 131. Specifically, the crank position sensor 212 has a narrow pulse every time the crankshaft 131 rotates 10 °, and outputs a signal having a wide pulse every time the crankshaft 131 rotates 360 °. It is configured. That is, the crank position sensor 212 is configured to output a signal corresponding to the engine speed Ne.
  • the intake cam position sensor 213a and the exhaust cam position sensor 213b are attached to the cylinder head 12.
  • the intake cam position sensor 213a outputs a waveform signal having a pulse corresponding to a rotation angle of an intake camshaft (not shown) for reciprocating the intake valve 123 (included in the variable intake valve timing device 125). It is configured.
  • the exhaust cam position sensor 213b is configured to output a waveform signal having a pulse corresponding to a rotation angle of an exhaust camshaft (not shown).
  • the air flow meter 214 and the throttle position sensor 215 are mounted in the intake passage 15.
  • the air flow meter 214 is configured to output a signal corresponding to the mass flow rate of intake air (intake air flow rate Ga) flowing through the intake passage 15.
  • the throttle position sensor 215 is configured to output a signal corresponding to the rotational phase of the throttle valve 151 (throttle valve opening TA).
  • the upstream air-fuel ratio sensor 216 a and the downstream air-fuel ratio sensor 216 b are attached to the exhaust passage 16.
  • the upstream air-fuel ratio sensor 216a is disposed upstream of the upstream catalytic converter 161 in the exhaust gas flow direction.
  • the downstream air-fuel ratio sensor 216b is disposed between the upstream catalytic converter 161 and the downstream catalytic converter 162, that is, downstream of the upstream catalytic converter 161 and upstream of the downstream catalytic converter 162 in the exhaust gas flow direction. Is arranged. FIG.
  • the upstream air-fuel ratio sensor 216a is an all-region air-fuel ratio sensor having a relatively linear output characteristic in a wide air-fuel ratio range.
  • the upstream air-fuel ratio sensor 216a is composed of a limiting current type oxygen concentration sensor.
  • the downstream air-fuel ratio sensor 216b is substantially constant on the rich side and lean side of the stoichiometric air-fuel ratio, but has an output characteristic that changes abruptly before and after the stoichiometric air-fuel ratio.
  • the downstream air-fuel ratio sensor 216b is composed of a solid electrolyte type zirconia oxygen sensor.
  • the exhaust gas temperature sensor 217 is mounted on the exhaust passage 16 on the upstream side in the exhaust gas flow direction with respect to the upstream air-fuel ratio sensor 216a.
  • the exhaust temperature sensor 217 is configured to generate an output corresponding to the temperature of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 16.
  • the stroke sensor 218 is a linear sensor that generates an output corresponding to the relative position of the cylinder block 11 with respect to the crankcase 13, and is provided so as to straddle the cylinder block 11 and the crankcase 13.
  • the accelerator opening sensor 219 is configured to output a signal corresponding to the operation amount of the accelerator pedal 221 (accelerator operation amount Accp) operated by the driver.
  • an alarm device 222 having a warning indicator or the like is provided at a position that is easily visible by the driver.
  • the target air-fuel ratio can be set to a value slightly shifted from the stoichiometric air-fuel ratio to the rich side or lean side as necessary.
  • abnormality diagnosis sensor OBD
  • sensor OBD abnormality diagnosis of the upstream air-fuel ratio sensor 216a and the downstream air-fuel ratio sensor 216b is performed for one trip (from the time when the engine 1 is started once until its stop). Per session.
  • the target air-fuel ratio is controlled to change in a rectangular wave between a value shifted from the stoichiometric air-fuel ratio to the rich side and a value shifted from the stoichiometric air-fuel ratio to the lean side ( So-called air-fuel ratio active control).
  • the above-described air-fuel ratio active control is performed.
  • a basic value (basic fuel injection amount) of the fuel amount injected from the injector 127 is acquired based on the target air-fuel ratio set as described above, the intake air flow rate Ga, and the like.
  • the engine is opened based on the basic fuel injection amount.
  • Loop control is performed (in this open loop control, learning control based on a learning correction coefficient can be performed).
  • the basic fuel injection amount is feedback-corrected based on the outputs from the upstream air-fuel ratio sensor 216a and the downstream air-fuel ratio sensor 216b, whereby the actual fuel injection amount from the injector 127 is obtained. (Command fuel injection amount) is acquired.
  • the OBD of the intake / exhaust system such as the upstream side catalytic converter 161, the upstream side air / fuel ratio sensor 216a, the downstream side air / fuel ratio sensor 216b, the canister barge system (purge flow path 156, purge control valve 157, etc.), is an ECU 200 (CPU 201). Is done by.
  • the catalyst OBD is performed as follows.
  • the air-fuel ratio active control described above, the air-fuel ratio of the fuel mixture is forcibly changed to a rectangular wave shape.
  • the air-fuel ratio of the fuel mixture is set to a predetermined lean air-fuel ratio for a predetermined time.
  • oxygen is stored in the three-way catalyst of the upstream catalytic converter 161 up to the limit of the storage capacity.
  • the air-fuel ratio of the fuel mixture is forcibly changed to a predetermined rich air-fuel ratio.
  • the air-fuel ratio detected by the downstream air-fuel ratio sensor 216b changes to the rich side after being maintained at the theoretical air-fuel ratio for a certain time ⁇ t.
  • the maximum oxygen storage amount in the three-way catalyst of the upstream side catalytic converter 161 is obtained. It is done.
  • the deterioration diagnosis of the upstream catalytic converter 161 is performed based on the acquired value of the maximum oxygen storage amount. Since the specific content of such a catalyst OBD is well known, further detailed description is omitted in this specification.
  • the sensor OBD is performed as follows. By the air-fuel ratio active control described above, the air-fuel ratio of the fuel mixture is forcibly changed to a rectangular wave shape.
  • the upstream air-fuel ratio sensor 216a or the downstream air-fuel ratio sensor 216b is abnormal is determined based on whether or not an output waveform that correctly follows the air-fuel ratio fluctuation is generated. Since the specific contents of such a sensor OBD are well known, further detailed description will be omitted in this specification. Further, a failure determination of the canister barge system (canister purge system OBD) is performed based on an output change in the upstream air-fuel ratio sensor 216a when the purge control valve 157 is controlled to be opened / closed and purge is turned on / off.
  • canister barge system canister purge system OBD
  • Control of compression ratio and expansion ratio The mechanical compression ratio, the actual compression ratio, and the expansion ratio are controlled based on the operating state of the engine 1 such as a warm-up state or a load state.
  • the actual compression ratio is determined from the actual stroke volume from when the compression action is actually started until the piston 112 reaches top dead center, and the clearance volume (volume of the combustion chamber CC at the top dead center of the piston 112). It is a fixed value.
  • the gap volume is determined according to the set state of the mechanical compression ratio.
  • the compression stroke even if the piston 112 starts to rise, the compression action is not substantially performed while the intake valve 123 is open, and the actual compression starts from when the intake valve 123 is closed. The action begins.
  • the expansion ratio is a ratio between the volume at the end of expansion in the expansion stroke and the gap volume. As described above, the gap volume is determined according to the set state of the mechanical compression ratio.
  • the expansion ratio is variable depending on the opening timing of the exhaust valve 124. For example, in order to warm up the upstream catalytic converter 161 early, the temperature of the exhaust gas may be increased by advancing the valve opening timing of the exhaust valve 124. Further, the engine thermal efficiency can be improved by delaying the opening timing of the exhaust valve 124 as much as possible.
  • the expansion ratio is set high (for example, about 26) and the engine thermal efficiency is set.
  • the actual compression ratio is set to be low (for example, about 11) by delaying the closing timing of the intake valve 123, abnormal combustion such as knocking can be suppressed (so-called high expansion ratio cycle).
  • the mechanical compression ratio and the expansion ratio are set higher, while the closing timing of the intake valve 123 is delayed.
  • the actual compression ratio is set to be substantially constant in the range of engine low load or high load.
  • the OBD affected by the exhaust gas state (temperature, composition, etc.) (hereinafter referred to as “specific OBD”. This includes exhaust gas sensor OBD, catalyst OBD, canister purge system OBD, etc.). If the mechanical compression ratio and the expansion ratio change during execution, the accuracy of the OBD may decrease. Specifically, when the mechanical compression ratio and the expansion ratio change during execution of the specific OBD, the combustion state of the fuel mixture and the exhaust gas temperature change, and this change is caused by the upstream air-fuel ratio sensor 216a and the downstream air-fuel ratio.
  • variable compression ratio mechanism 14 the variable intake valve timing device 125, and the variable exhaust valve timing device 126 are controlled so that the mechanical compression ratio and the expansion ratio in the specific OBD are kept (almost) constant.
  • the execution of the specific OBD is permitted in a state where the mechanical compression ratio and the expansion ratio are kept (almost) constant.
  • ⁇ When the compression ratio and expansion ratio control system is abnormal >> When the control system for the compression ratio and expansion ratio fails, the combustion state of the fuel mixture and the exhaust gas temperature become uncontrollable, and the parameters required for the specific OBD (diagnostic target member, exhaust gas temperature, etc.) are unknown. obtain. Therefore, in this case, it may be difficult to accurately perform the specific OBD.
  • the "compression ratio and expansion ratio control system” includes the variable compression ratio mechanism 14, the variable intake valve timing device 125, the variable exhaust valve timing device 126, the intake cam position sensor 213a, the exhaust cam position sensor 213b, the stroke. Sensors 218, etc. are included.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a first specific example of a routine for determining whether or not to permit a certain OBD.
  • the CPU 201 executes the OBD condition determination routine 300 shown in FIG.
  • step 310 it is determined whether or not an execution condition (for example, a catalyst OBD condition) for one specific OBD is satisfied.
  • the catalyst OBD condition is that after the engine 1 is warmed up (cooling water temperature Tw ⁇ Tw0), the amount of change in the throttle valve opening TA per unit time is a predetermined amount or less, the vehicle speed is a predetermined speed or more, and the intake air flow rate is This is below the fixed amount (the intake air flow rate at which so-called “blow-through” does not occur in the upstream catalytic converter 161).
  • the process proceeds to step 320, and it is determined whether or not the compression ratio control system is normal.
  • This compression ratio control system is performed as follows. (1) Difference ⁇ m between the target mechanical compression ratio ⁇ m_t determined by the execution of the mechanical compression ratio control routine based on the operating state and the mechanical compression ratio acquired value ⁇ m_g acquired based on the output of the stroke sensor 218 However, when it exceeds the predetermined time ⁇ m_err, the compression ratio control system is abnormal. (2) In the case of (1) above, when the time during which the motor drive current in the drive mechanism 142 (which can be acquired by the CPU 201) is the maximum value exceeds the predetermined time ter, the variable compression ratio mechanism It is estimated that 14 mechanical failures have occurred.
  • variable intake valve timing device 125 and the variable exhaust valve timing device 126 When a discrepancy exceeding a predetermined range occurs between the acquired opening / closing timing values of the intake valve 123 and the exhaust valve 124 based on this, it is estimated that an abnormality has occurred in the variable intake valve timing device 125 and the variable exhaust valve timing device 126. Is done. By the way, the catalyst temperature does not quickly follow changes in the actual compression ratio and expansion ratio. Therefore, a mere responsive failure of the variable compression ratio mechanism 14 or the stroke sensor 218 does not cause a deterioration in the accuracy of the catalyst OBD.
  • step 320 Yes).
  • step 320 Yes
  • step 330 the OBD is permitted, and this routine is once ended.
  • step 410 as in step 310 described above, it is determined whether or not an execution condition for a specific OBD is satisfied.
  • step 410 Yes
  • step 440 the OBD condition determination subroutine 500 shown in FIG. 5 is executed.
  • step 510 the cause of failure (abnormality) of the compression ratio control system is specified. This cause identification is performed as in (1) to (4) in the first specific example described above.
  • step 520 Yes
  • step 530 the OBD is permitted, and the routines 500 and 400 are once ended.
  • step 540 the process proceeds to step 540 to determine whether or not such parameters can be specified (acquired).
  • the ECU 200 (CPU 201) and the stroke sensor 218 implement the compression ratio acquisition unit (expansion ratio acquisition unit) of the present invention. Further, the ECU 200 (CPU 201) and the stroke sensor 218 and other sensors implement the compression ratio control system abnormality detection unit of the present invention. Moreover, the temperature acquisition part of this invention is implement
  • FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a main part in one modification of the engine system S shown in FIG.
  • the downstream catalytic converter 162 may include an HC adsorbent 162a therein.
  • the HC adsorbent 162a is a mesh filter made of zeolite or the like, and is configured to adsorb HC molecules.
  • the HC adsorbent 162a is formed in an annular shape or a cylindrical shape.
  • a main catalyst 162b as a three-way catalyst is provided on the downstream side in the flow direction of the exhaust gas from the HC adsorbent 162a.
  • the inner space in the annular or cylindrical shape of the HC adsorbent 162a can pass exhaust gas flowing toward the main catalyst 162b.
  • a switching valve 162c is provided on the exhaust gas inlet side in the above-described space inside the HC adsorbent 162a. The switching valve 162c is configured and arranged so as to introduce substantially the entire amount of exhaust gas flowing into the downstream catalytic converter 162 into the HC adsorbent 162a by closing the inlet.
  • the switching valve 162c is configured and arranged to open most of the exhaust gas flowing into the downstream catalytic converter 162 into the space inside the HC adsorbent 162a by opening the inlet.
  • exhaust temperature sensors 217a and 217b are provided in the downstream catalytic converter 162.
  • the exhaust temperature sensor 217a is configured and arranged to generate an output corresponding to the temperature of the exhaust gas downstream of the HC adsorbent 162a in the flow direction of the exhaust gas.
  • the exhaust temperature sensor 217b is configured and arranged to generate an output corresponding to the temperature of the exhaust gas on the exhaust gas inflow side in the HC adsorbent 162a.
  • FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a main part in another modification of the engine system S shown in FIG. As shown in FIG. 7, the engine 1 in this modification is a diesel engine, and a cylinder head 12 is provided with an in-cylinder injector 128 connected to a common rail (not shown). .
  • the upstream catalytic converter 161 may include an NSR catalyst (NOx storage reduction catalyst: NSR is an abbreviation for NOx Storage Reduction), and the downstream catalytic converter 162 may include a DPF (diesel particulate filter).
  • the upstream catalytic converter 161 may include a DPNR catalyst (DPNR is an abbreviation for Diesel Particulate-NOx Reduction) instead of the NSR catalyst.
  • the downstream catalytic converter 162 can be omitted.
  • the upstream catalytic converter 161 is an NSR catalyst or a DPNR catalyst, as shown in FIG.
  • FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a main part in still another modification of the engine system S shown in FIG.
  • the upstream catalytic converter 161 includes an SCR catalyst (selective reduction catalyst: SCR is an abbreviation for Selective Catalytic Reduction), and the flow direction of exhaust gas from the upstream catalytic converter 161.
  • a urea water injector 163 may be provided on the upstream side in FIG.
  • the urea water injector 163 is configured and arranged so that urea water stored in the urea water tank 164 can be injected into the exhaust passage 16.
  • the upstream air-fuel ratio sensor 216a and the downstream air-fuel ratio sensor 216b are NOx sensors, and the downstream catalytic converter 162 may be provided with an oxidation catalyst.
  • the present invention can also be suitably applied to OBDs such as the upstream catalytic converter 161 and the urea water injector 163 in the engine system S. (1-4)
  • the configuration of the engine 1 including the variable compression ratio mechanism 14 is not limited to that of the above-described embodiment.
  • the connecting rod 132 has a multi-link structure and the engine 1 is configured such that the mechanical compression ratio is changed by changing the bending state of the connecting rod 132 (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-2004). No. 156541, etc.), the present invention is applied well.
  • the present invention is not limited to the specific processing contents described in the above specific examples.
  • the modifications detailed below are possible.
  • the compression ratio acquisition unit and the expansion ratio acquisition unit of the present invention are not limited to the means disclosed in the above-described embodiment.
  • the compression ratio and the expansion ratio can be acquired by using a pressure sensor (in-cylinder pressure sensor) provided in the cylinder head 12 instead of the stroke sensor 218.

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Abstract

圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構を有するエンジンを備えたエンジンシステムに適用される、エンジンシステム制御装置であって、圧縮比制御系における異常の発生を検知した場合に、エンジンの吸排気系統に介装された部材の状態の判定を禁止する。

Description

エンジンシステム制御装置
　本発明は、エンジンシステム（エンジンを備えたシステム：例えば自動車等）に適用される、エンジンシステム制御装置に関する。特に、本発明は、前記エンジンが、圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構を有する場合の、エンジンシステム制御装置に関する。
　エンジンシステムにおいては、吸排気系の状態判定すなわち異常診断が、エンジン電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」と称する。）によって行われている。このような吸排気系のオンボード診断（ＯＢＤ：ｏｎ−ｂｏａｒｄ　ｄｉａｇｎｏｓｉｓ）には、触媒異常診断、排気ガスセンサ異常診断、キャニスタパージ系異常診断、等が含まれる。
　例えば、この種のシステムの排気通路には、排気ガス浄化用の触媒が介装されている。この触媒には、燃料中の有害成分（鉛や硫黄等）や過熱を原因とする劣化が生じる。触媒が劣化すると、排気ガス浄化率が悪化し、排気エミッションが増大する。そこで、触媒の劣化を判定するための装置が、従来種々提案されている（例えば特開平５−１３３２６４号公報や特開２００４−２８０２９号公報等）。
　ところで、この種の触媒として、いわゆる三元触媒が広く用いられている。この三元触媒は、酸素吸蔵機能、あるいは酸素貯蔵機能と称される機能を有している。かかる機能は、燃料混合気の空燃比がリーンである場合には、排気ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）を還元して、ＮＯｘから奪った酸素を内部に吸蔵（貯蔵）する一方、燃料混合気の空燃比がリッチである場合には、吸蔵されている酸素を排気ガス中のＨＣ，ＣＯ等の未燃成分の酸化のために放出する、という機能である。
　このため、三元触媒が吸蔵し得る酸素量（以下、「酸素吸蔵量」と称する。）の最大値が大きいほど、三元触媒の浄化能力が高いということができる。したがって、三元触媒の劣化状態は、酸素吸蔵量の最大値（以下、「最大酸素吸蔵量」と称する。）によって判定され得る。
　特開平５−１３３２６４号公報に開示された触媒劣化度検出装置においては、排気通路における三元触媒よりも上流側の位置に、第１空燃比センサが配置されている。また、排気通路における三元触媒よりも下流側の位置に、第２空燃比センサが配置されている。
　かかる構成による三元触媒の劣化判定（最大酸素吸蔵量算出）は、以下のように行われる。まず、エンジンのシリンダ内に供給される燃料混合気の空燃比が、所定のリーン空燃比に所定時間設定される。これにより、吸蔵能力の限界まで、三元触媒に酸素が吸蔵される。その後、燃料混合気の空燃比が、所定のリッチ空燃比に強制的に変化させられる。すると、第２空燃比センサにより検出される空燃比は、一定時間Δｔだけ理論空燃比に維持された後に、リッチ側に変化する。このときの、理論空燃比とリッチ空燃比との差Δ（Ａ／Ｆ）と、Δｔと、吸入空気量と、に基づいて、最大酸素吸蔵量が求められる。
　この最大酸素吸蔵量は、三元触媒の温度によっても変化する。具体的には、三元触媒の温度が上昇すると、最大酸素吸蔵量は大きくなる。このため、触媒温度を考慮することなく算出した最大酸素吸蔵量に基づいて、触媒劣化判定を行うと、判定精度が良好でないという問題がある。そこで、特開２００４−２８０２９号公報に開示された触媒劣化度検出装置は、最大酸素吸蔵量の算出期間における触媒温度に基づいて、最大酸素吸蔵量を補正するように構成されている。
　また、エンジンの空燃比を制御するために、通常、いわゆる空燃比フィードバック制御が行われている。この制御は、排気通路に介装された排気ガスセンサ（空燃比センサ）の出力に基づいて行われる。この排気ガスセンサは、一般的には、排気ガス中の酸素濃度に応じた出力を生じる酸素センサである。この排気ガスセンサは、排気ガスを浄化するための触媒よりも排気ガスの流動方向における上流側及び／又は下流側に設けられている。
　一般的には、触媒よりも下流側に設けられる排気ガスセンサ（上述の第２空燃比センサ）としては、理論空燃比よりもリッチ側及びリーン側にてほぼ一定である一方で理論空燃比の前後において急変する出力特性を有する、固体電解質型の酸素センサが用いられている。また、触媒よりも上流側に設けられる排気ガスセンサ（上述の第１空燃比センサ）としては、上述の固体電解質型、あるいは、幅広い空燃比の範囲で比較的リニアな出力特性を有する限界電流式酸素濃度センサが用いられている。
　排気ガスセンサに劣化等の異常が発生すると、エンジンの空燃比制御が適切に行われなくなるおそれがある。また、排気ガスセンサは、上述のように、触媒劣化判定のための最大酸素吸蔵量算出にも用いられている。よって、排気ガスセンサに劣化等の異常が発生すると、触媒劣化判定も正確に行えなくなる。
　そこで、この排気ガスセンサの異常診断を行う装置が従来提案されている（例えば、特開２００３−２５４１３５号公報、特開２００４−２２５６８４号公報、特開２００７−１６７１２号公報、等参照。）。この装置は、燃料混合気の空燃比変化に対する排気ガスセンサの応答状態によって、当該排気ガスセンサが正常であるか否かを判定するようになっている。例えば、特開２００４−２２５６８４号公報に開示された装置においては、所定のリッチ空燃比と所定のリーン空燃比との間で空燃比が交互に強制的に変動させられ、この空燃比変動に正しく追従したセンサ出力が生じているか否かによって、センサ異常の有無が判定される。
　ところで、エンジンにおいて、圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構を備えたものが知られている（例えば、特開２００３−２０６７７１号公報、特開２００４−１５６５４１号公報、特開２００５−６９２０４号公報、特開２００６−１６１５８３号公報、特開２００７−２２４９２７号公報、等参照）。なお、ここでいう、変更可能な「圧縮比」には、「機械的圧縮比」と、「実圧縮比」とがある。
　機械的圧縮比は、隙間容積（ピストン上死点における燃焼室容積）とピストン行程容積との和を隙間容積で割った値であって、公称圧縮比あるいは幾何学的圧縮比とも称される。機械的圧縮比は、例えば、クランクシャフトが回転可能に支持されたクランクケースと、シリンダヘッドが上端部に固定されたシリンダブロックとを、シリンダの中心軸に沿って相対移動させることで変更され得る。あるいは、機械的圧縮比は、コンロッド（ピストンと前記クランクシャフトとを連結する部材）が屈曲可能に構成されている場合に、このコンロッドの屈曲状態を変更することで変更され得る。
　実圧縮比は、吸入空気に対する実効的な圧縮比であり、典型的には、吸入空気の圧縮開始時の燃焼室容積を圧縮終了時の燃焼室容積で割った値となる。この実圧縮比は、上述のような機械的圧縮比の変更に伴って変更され得る。また、この実圧縮比は、機械的圧縮比の変更とともに、あるいはこれに代えて、吸気バルブや排気バルブの動作タイミングを可変とすることによって変更され得る。
　なお、機械的圧縮比の変更により、膨張比もまた変更され得る。膨張比は、膨張行程における膨張終わりの容積と膨張始めの容積（＝隙間容積）との比である。なお、この膨張比は、排気バルブの開閉タイミングを変更することによっても変化し得る。
　さらに、吸排気バルブの開閉タイミングを変更することで、機械的圧縮比と実圧縮比と膨張比とが独立に設定及び変更され得る（例えば、特開２００７−３０３４２３号公報、特開２００８−１９７９９号公報、特開２００８−１５７１２８号公報、等参照）。
　このようなエンジンにおける、圧縮比や膨張比を変更するための機構やその制御装置が故障した場合、燃料混合気の燃焼状態や排気ガス温度が制御不能となって、吸排気系のオンボード診断に必要なパラメータ（診断対象部材や排気ガスの温度等）が不明となり得る。よって、この場合、オンボード診断を精度よく行うことが困難になる可能性がある。
　本発明の目的は、圧縮比あるいは膨張比を変更可能なエンジンを備えたエンジンシステムにおける、吸排気系のオンボード診断の精度を向上させることにある。
　＜構成＞
　本発明のエンジンシステム制御装置（以下、単に「制御装置」と称する。）は、圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構を有するエンジンを備えたエンジンシステムに適用されるものである。なお、このエンジンには、膨張比を変更可能なものも含まれ得る。すなわち、このエンジンには、機械的圧縮比と吸排気バルブの開閉タイミングとを変更することで、機械的圧縮比と実圧縮比と膨張比とが独立に設定及び変更され得るものも含まれ得る。
　この制御装置は、圧縮比取得部と、圧縮比制御系異常検知部と、吸排気系判定部と、吸排気系判定許可部と、を備えている。なお、「部」は、「手段」とも称呼され得る（例えば「圧縮比取得手段」等：以下同様）。また、本発明の構成においては、「圧縮比」は「膨張比」に置き換えられ得る（例えば「膨張比取得部」等：以下同様）。
　前記圧縮比取得部は、前記可変圧縮比機構による圧縮比の設定状態を取得するようになっている（「取得」には検出や推定が含まれる：以下同様。）。
　前記圧縮比制御系異常検知部は、前記可変圧縮比機構及び前記圧縮比取得部を含む圧縮比制御系における異常の発生を検知するようになっている。
　前記吸排気系判定部は、前記エンジンの吸排気系統に介装された部材の状態を判定するようになっている。この吸排気系判定部は、例えば、前記エンジンから排出される排気ガスの通路に介装された前記部材（触媒や排気ガスセンサ等）の状態を判定するようになっていてもよい。
　前記吸排気系判定許可部は、前記吸排気系判定部による判定を許可するようになっている。
　本発明の特徴は、前記吸排気系判定許可部が、前記圧縮比制御系異常検知部が前記異常の発生を検知した場合に前記吸排気系判定部による判定を禁止するようになっていることにある。
　ここで、前記吸排気系判定許可部は、前記圧縮比制御系異常検知部が前記異常の発生を検知した場合であっても、圧縮比の設定状態の取得が可能なときには、前記吸排気系判定部による判定を許可するようになっていてもよい。
　また、前記制御装置が、排気ガス又は前記部材の温度を取得する温度取得部をさらに備えている場合、前記吸排気系判定許可部は、前記圧縮比制御系異常検知部が前記異常の発生を検知した場合であっても前記温度取得部による前記温度の取得が可能なときには前記吸排気系判定部による判定を許可するようになっていてもよい。
　＜作用・効果＞
　上述のような構成を備えた本発明のエンジンシステム制御装置においては、前記圧縮比制御系が正常である場合には、所定の判定条件が成立すると、前記部材の状態の判定（例えば触媒ＯＢＤや排気ガスセンサＯＢＤ等）が行われる。一方、前記圧縮比制御系に異常が発生して、圧縮比あるいは膨張比の設定状態が不明になった場合には、前記部材の状態の判定が禁止される。
　但し、前記圧縮比制御系に異常が発生した場合であっても、圧縮比の設定状態の取得が可能なときや、前記温度の取得が可能なときには、前記部材の状態の判定が良好に行われ得る。よって、これらのときは、判定が許可され得る。
　以上のように、本発明によれば、圧縮比あるいは膨張比を変更可能な前記エンジンを備えた前記エンジンシステムにおける、吸排気系のオンボード診断（特に排気ガスの状態の影響を受けるオンボード診断）が、適切に行われる。したがって、当該診断の精度を従来よりも向上させることが可能になる。
　図１は、本発明の適用対象であるエンジンシステム（車両等）の主要部の概略構成図である。
　図２Ａは、図１に示されている上流側空燃比センサの出力特性を示すグラフである。
図２Ｂは、図１に示されている下流側空燃比センサの出力特性を示すグラフである。
　図３は、或る１つのＯＢＤを許可するか否かの判定ルーチンの第一の具体例を示すフローチャートである。
　図４は、或る１つのＯＢＤを許可するか否かの判定ルーチンの第二の具体例を示すフローチャートである。
　図５は、或る１つのＯＢＤを許可するか否かの判定ルーチンの第二の具体例を示すフローチャートである。
　図６は、図１に示されているエンジンシステムの一つの変形例における主要部の概略構成図である。
　図７は、図１に示されているエンジンシステムの他の変形例における主要部の概略構成図である。
　図８は、図１に示されているエンジンシステムのさらに他の変形例における主要部の概略構成図である。
　以下、本発明の実施形態（本願の出願時点において出願人が最良と考えている実施形態）について、図面を参照しつつ説明する。
　なお、以下の実施形態に関する記載は、法令で要求されている明細書の記載要件（記述要件・実施可能要件）を満たすために、本発明の具体化の単なる一例を、可能な範囲で具体的に記述しているものにすぎない。よって、後述するように、本発明が、以下に説明する実施形態の具体的構成に何ら限定されるものではないことは、全く当然である。実施形態に対する変形例（ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ）は、実施形態の説明中に挿入されると、首尾一貫した実施形態の説明の理解が妨げられるので、末尾にまとめて記載されている。
　＜システムの全体構成＞
　図１は、本発明の適用対象であるエンジンシステムＳ（車両等）の主要部の概略構成図である。このエンジンシステムＳは、エンジン１と、本発明の一実施形態である制御装置２と、を備えている。なお、図１には、エンジン１の、気筒配列方向と直交する面による側断面図が示されているものとする。
　本実施形態においては、エンジン１は、機械的圧縮比を所定範囲で変更可能に構成されている。また、エンジン１は、機械的圧縮比と吸排気バルブタイミングとを変更することで、機械的圧縮比と実圧縮比と膨張比とを実質的に独立に設定及び変更可能に構成されている。
　具体的には、エンジン１は、シリンダブロック１１と、シリンダヘッド１２と、クランクケース１３と、可変圧縮比機構１４と、を備えている。また、エンジン１には、吸気通路１５及び排気通路１６が接続されている。以下、これら各部の構成の詳細について説明する。
　＜エンジン本体＞
　シリンダブロック１１には、複数のシリンダボア１１１が、気筒配列方向に沿って一列に配置されている。各シリンダボア１１１の内側には、ピストン１１２が、シリンダボア１１１の中心軸に沿って往復移動可能に収容されている（この中心軸を、以下、「シリンダ中心軸ＣＣＡ」と称する。）。
　シリンダブロック１１の上端部、すなわち、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、図示しないボルト等によって固定されている。
　シリンダヘッド１２の下端部には、複数の凹部が、各シリンダボア１１１の上端部に対応する位置に設けられている。そして、シリンダヘッド１２がシリンダブロック１１に接合及び固定された状態における、ピストン１１２の頂面よりも上側（シリンダヘッド１２側）のシリンダボア１１１の内側の空間と、上述の凹部の内側（下側）の空間と、によって、燃焼室ＣＣが形成されている。
　燃焼室ＣＣに連通するように、シリンダヘッド１２には、吸気ポート１２１及び排気ポート１２２が形成されている。また、シリンダヘッド１２には、吸気バルブ１２３と、排気バルブ１２４と、可変吸気バルブタイミング装置１２５と、可変排気バルブタイミング装置１２６と、が備えられている。
　吸気バルブ１２３は、吸気ポート１２１と燃焼室ＣＣとの連通状態を制御するためのバルブである。排気バルブ１２４は、排気ポート１２２と燃焼室ＣＣとの連通状態を制御するためのバルブである。可変吸気バルブタイミング装置１２５及び可変排気バルブタイミング装置１２６は、吸気バルブ１２３及び排気バルブ１２４の開閉タイミングを変更することで、実圧縮比及び膨張比を変更し得るように構成されている。かかる可変吸気バルブタイミング装置１２５及び可変排気バルブタイミング装置１２６の具体的な構成については周知であるので、本明細書では、これ以上の詳細な説明については省略する。
　また、シリンダヘッド１２には、インジェクタ１２７が備えられている。インジェクタ１２７は、燃焼室ＣＣ内に供給するための燃料を、吸気ポート１２１内に噴射し得るように構成されている。
　クランクケース１３内には、クランクシャフト１３１が、気筒配列方向と平行に配置されつつ、回転可能に支持されている。クランクシャフト１３１は、ピストン１１２のシリンダ中心軸ＣＣＡに沿った往復移動に基づいて回転駆動されるように、コンロッド１３２を介して、ピストン１１２と連結されている。
　＜＜可変圧縮比機構＞＞
　本実施形態においては、可変圧縮比機構１４は、シリンダブロック１１とシリンダヘッド１２との接合体を、クランクケース１３に対して、シリンダ中心軸ＣＣＡに沿って相対移動させることで、機械的圧縮比を上述の範囲内で変更し得るように構成されている。この可変圧縮比機構１４は、特開２００３−２０６７７１号公報等に記載されているものと同様の構成を備えている。したがって、本明細書においては、この機構の詳細な説明を省略し、概要についてのみ以下に説明する。
　可変圧縮比機構１４は、連結機構１４１と、駆動機構１４２と、を備えている。連結機構１４１は、シリンダブロック１１とクランクケース１３とを、シリンダ中心軸ＣＣＡに沿って互いに相対移動可能に連結するように構成されている。駆動機構１４２は、モータやギヤ機構等を備えている。この駆動機構１４２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得るように構成されている。
　＜吸排気通路＞
　吸気ポート１２１には、インテークマニホールドやサージタンク等を含む吸気通路１５が接続されている。吸気通路１５には、スロットルバルブ１５１が介装されている。スロットルバルブ１５１は、ＤＣモータからなるスロットルバルブアクチュエータ１５２によって回転駆動されるように構成されている。
　燃料タンク１５３は、インジェクタ１２７と、図示しない燃料供給経路を介して接続されている。燃料タンク１５３の上端部には、「気化した燃料」（以下、「ベーパー」と称する）を排出するためのベーパー排出口１５３ａが設けられている。燃料タンク１５３からベーパー排出口１５３ａを介して排出されたベーパーは、キャニスタ１５４によって吸蔵されるようになっている。
　キャニスタ１５４は、周知のチャコールキャニスタであって、所定量のベーパーを吸蔵可能に構成されている。キャニスタ１５４には、タンクポート１５４ａと、パージポート１５４ｂと、が設けられている。タンクポート１５４ａは、燃料タンク１５３のベーパー排出口１５３ａと、ベーパー捕集管１５５を介して接続されている。パージポート１５４ｂは、吸気通路１５における、スロットルバルブ１５１とインジェクタ１２７との間の位置と、パージ流路１５６を介して接続されている。パージ流路１５６には、電磁開閉弁であるパージ制御バルブ１５７が介装されている。
　排気ポート１２２には、エキゾーストマニホールドを含む排気通路１６が接続されている。排気通路１６は、排気ポート１２２を介して燃焼室ＣＣから排出される排気ガスの通路である。
　排気通路１６には、上流側触媒コンバータ１６１及び下流側触媒コンバータ１６２が介装されている。本実施形態においては、上流側触媒コンバータ１６１及び下流側触媒コンバータ１６２は、酸素吸蔵機能を有する三元触媒をその内部に備えていて、排気ガス中のＨＣ、ＣＯ、及びＮＯｘを浄化可能に構成されている。
　＜制御装置＞
　制御装置２は、上述の構成を備えたエンジン１の運転を制御するとともに、エンジンシステムＳの各部の状態を判定（診断）し、この判定（診断）結果を運転者に対して適宜表示し得るように構成されている。以下、本実施形態の制御装置２の具体的構成について説明する。
　制御装置２は、ＥＣＵ（電子コントロールユニット）２００を備えている。ＥＣＵ２００は、ＣＰＵ２０１と、ＲＯＭ２０２と、ＲＡＭ２０３と、バックアップＲＡＭ２０４と、インターフェース２０５と、バス２０６と、を備えている。ＣＰＵ２０１、ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３、バックアップＲＡＭ２０４、及びインターフェース２０５は、バス２０６によって互いに接続されている。
　ＲＯＭ２０２には、ＣＰＵ２０１が実行するルーチン（プログラム）、テーブル（ルックアップテーブル、マップ）、及びパラメータ等が予め格納されている。ＲＡＭ２０３は、ＣＰＵ２０１がルーチンを実行する際に、必要に応じてデータを一時的に格納し得るように構成されている。バックアップＲＡＭ２０４は、電源が投入された状態でＣＰＵ２０１がルーチンを実行する際にデータが格納されるとともに、この格納されたデータが電源遮断後も保持され得るように構成されている。
　インターフェース２０５は、後述する各種のセンサと電気回路的に接続されていて、これらのセンサからの信号をＣＰＵ２０１に伝達し得るように構成されている。また、インターフェース２０５は、可変吸気バルブタイミング装置１２５、可変排気バルブタイミング装置１２６、インジェクタ１２７、駆動機構１４２、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。
　すなわち、ＥＣＵ２００は、インターフェース２０５を介して各種のセンサからの信号を受け取るとともに、当該信号に基づくＣＰＵ２０１の演算結果に応じ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。
　＜＜各種センサ＞＞
　エンジンシステムＳには、冷却水温センサ２１１、クランクポジションセンサ２１２、吸気カムポジションセンサ２１３ａ、排気カムポジションセンサ２１３ｂ、エアフローメータ２１４、スロットルポジションセンサ２１５、上流側空燃比センサ２１６ａ、下流側空燃比センサ２１６ｂ、排気温センサ２１７、ストロークセンサ２１８、アクセル開度センサ２１９、等の各種のセンサが備えられている。
　冷却水温センサ２１１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２１１は、シリンダブロック１１内の冷却水の温度（冷却水温Ｔｗ）に対応する信号を出力するように構成されている。
　クランクポジションセンサ２１２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２１２は、クランクシャフト１３１の回転角度に応じたパルスを有する波形の信号を出力するように構成されている。具体的には、クランクポジションセンサ２１２は、クランクシャフト１３１が１０°回転する毎に幅狭のパルスを有するとともに、クランクシャフト１３１が３６０°回転する毎に幅広のパルスを有する信号を出力するように構成されている。すなわち、クランクポジションセンサ２１２は、エンジン回転数Ｎｅに対応する信号を出力するように構成されている。
　吸気カムポジションセンサ２１３ａ及び排気カムポジションセンサ２１３ｂ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２１３ａ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２１３ｂも、同様に、図示しない排気カムシャフトの回転角度に応じたパルスを有する波形の信号を出力するように構成されている。
　エアフローメータ２１４及びスロットルポジションセンサ２１５は、吸気通路１５に装着されている。エアフローメータ２１４は、吸気通路１５内を流れる吸入空気の質量流量（吸入空気流量Ｇａ）に対応する信号を出力するように構成されている。スロットルポジションセンサ２１５は、スロットルバルブ１５１の回転位相（スロットルバルブ開度ＴＡ）に対応する信号を出力するように構成されている。
　上流側空燃比センサ２１６ａ及び下流側空燃比センサ２１６ｂは、排気通路１６に装着されている。上流側空燃比センサ２１６ａは、上流側触媒コンバータ１６１よりも排気ガスの流動方向における上流側に配置されている。下流側空燃比センサ２１６ｂは、上流側触媒コンバータ１６１と下流側触媒コンバータ１６２との間、すなわち、排気ガスの流動方向における上流側触媒コンバータ１６１よりも下流側且つ下流側触媒コンバータ１６２よりも上流側に配置されている。
　図２Ａは、図１に示されている上流側空燃比センサ２１６ａの出力特性を示すグラフである。図２Ｂは、図１に示されている下流側空燃比センサ２１６ｂの出力特性を示すグラフである。
　上流側空燃比センサ２１６ａは、図２Ａに示されているように、幅広い空燃比の範囲で比較的リニアな出力特性を有する全領域型の空燃比センサである。具体的には、この上流側空燃比センサ２１６ａは、限界電流式酸素濃度センサから構成されている。下流側空燃比センサ２１６ｂは、図２Ｂに示されているように、理論空燃比よりもリッチ側及びリーン側にてほぼ一定である一方で理論空燃比の前後において急変する出力特性を有する空燃比センサである。具体的には、この下流側空燃比センサ２１６ｂは、固体電解質型のジルコニア酸素センサから構成されている。
　再び図１を参照すると、排気温センサ２１７は、排気通路１６における、上流側空燃比センサ２１６ａよりも排気ガスの流動方向における上流側に装着されている。この排気温センサ２１７は、排気通路１６中を流れる排気ガスの温度に応じた出力を生じるように構成されている。
　ストロークセンサ２１８は、クランクケース１３に対するシリンダブロック１１の相対位置に応じた出力を生じるリニアセンサであって、シリンダブロック１１とクランクケース１３とに跨るように設けられている。
　アクセル開度センサ２１９は、運転者によって操作されるアクセルペダル２２１の操作量（アクセル操作量Ａｃｃｐ）に対応する信号を出力するように構成されている。また、運転者によって視認されやすい位置には、警告表示灯等を備えた警報装置２２２が設けられている。
　＜動作の概要＞
　以下、本実施形態のエンジンシステムＳの動作の概要について説明する。
　＜＜空燃比制御＞＞
　スロットルバルブ開度ＴＡ等に基づいて、目標空燃比が設定される。この目標空燃比は、通常は理論空燃比に設定される。一方、加速時等には、必要に応じて、理論空燃比から若干リッチ側あるいはリーン側にシフトした値に目標空燃比が設定され得る。
　また、所定のセンサＯＢＤ条件が成立すると、上流側空燃比センサ２１６ａや下流側空燃比センサ２１６ｂの異常診断（センサＯＢＤ）が、１トリップ（エンジン１の１回の始動からその停止までの間）あたり１回行われる。このセンサＯＢＤ中は、目標空燃比は、理論空燃比からリッチ側にシフトした値と、理論空燃比からリーン側にシフトした値と、の間で矩形波的に変化するように制御される（いわゆる空燃比アクティブ制御）。
　同様に、定常運転中における所定の運転状態下で、上流側触媒コンバータ１６１の劣化判定（触媒ＯＢＤ）が行われる場合も、上述の空燃比アクティブ制御が行われる。
　上述のようにして設定された目標空燃比と、吸入空気流量Ｇａ等と、に基づいて、インジェクタ１２７から噴射される燃料量の基本値（基本燃料噴射量）が取得される。
　エンジン１の始動直後で上流側空燃比センサ２１６ａ及び下流側空燃比センサ２１６ｂが充分に暖機されていない場合等、所定のフィードバック制御条件が成立していない場合は、基本燃料噴射量に基づくオープンループ制御が行われる（このオープンループ制御では学習補正係数に基づく学習制御が行われ得る）。
　フィードバック制御条件が成立した場合は、基本燃料噴射量が、上流側空燃比センサ２１６ａ及び下流側空燃比センサ２１６ｂからの出力に基づいてフィードバック補正されることで、インジェクタ１２７からの実際の燃料噴射量（指令燃料噴射量）が取得される。また、上流側空燃比センサ２１６ａ及び下流側空燃比センサ２１６ｂからの出力に基づいて、上述のオープンループ制御の際の学習補正係数を取得するための空燃比学習が行われる。
　かかる空燃比制御の具体的内容は周知であるので、本明細書では、これ以上の詳細な説明については省略する。
　＜＜ＯＢＤ＞＞
　上流側触媒コンバータ１６１、上流側空燃比センサ２１６ａ、下流側空燃比センサ２１６ｂ、キャニスタバージ系（パージ流路１５６やパージ制御バルブ１５７等）、等の、吸排気系のＯＢＤは、ＥＣＵ２００（ＣＰＵ２０１）によって行われる。
　例えば、触媒ＯＢＤは、以下のようにして行われる。
　上述の空燃比アクティブ制御により、燃料混合気の空燃比が強制的に矩形波状に変動させられる。
　まず、燃料混合気の空燃比が、所定のリーン空燃比に所定時間設定される。これにより、吸蔵能力の限界まで、上流側触媒コンバータ１６１の三元触媒に酸素が吸蔵される。その後、燃料混合気の空燃比が、所定のリッチ空燃比に強制的に変化させられる。すると、下流側空燃比センサ２１６ｂにより検出される空燃比は、一定時間Δｔだけ理論空燃比に維持された後に、リッチ側に変化する。
　このときの、理論空燃比とリッチ空燃比との差Δ（Ａ／Ｆ）と、Δｔと、吸入空気量と、に基づいて、上流側触媒コンバータ１６１の三元触媒における最大酸素吸蔵量が求められる。この最大酸素吸蔵量の取得値によって、上流側触媒コンバータ１６１の劣化診断が行われる。
　かかる触媒ＯＢＤの具体的内容は周知であるので、本明細書では、これ以上の詳細な説明については省略する。
　また、センサＯＢＤは、以下のようにして行われる。
　上述の空燃比アクティブ制御により、燃料混合気の空燃比が強制的に矩形波状に変動させられる。このとき、空燃比変動に正しく追従した出力波形が生じているか否かにより、上流側空燃比センサ２１６ａや下流側空燃比センサ２１６ｂの異常の有無が判定される。
　かかるセンサＯＢＤの具体的内容は周知であるので、本明細書では、これ以上の詳細な説明については省略する。
　さらに、パージ制御バルブ１５７を開閉制御してパージをオン／オフ制御したときの、上流側空燃比センサ２１６ａにおける出力変化に基づいて、キャニスタバージ系の故障判定（キャニスタパージ系ＯＢＤ）が行われる。
　＜＜圧縮比及び膨張比の制御＞＞
　暖機状態や負荷状態等の、エンジン１の運転状態に基づいて、機械的圧縮比、実圧縮比、及び膨張比が制御される。
　実圧縮比は、実際に圧縮作用が開始されたときからピストン１１２が上死点に達するまでの実際の行程容積と、隙間容積（ピストン１１２の上死点における燃焼室ＣＣの容積）と、から定まる値である。隙間容積は、機械的圧縮比の設定状態に応じて定まる。一方、圧縮行程において、ピストン１１２が上昇を開始しても、吸気バルブ１２３が開弁している間は、実質的には圧縮作用は行われず、吸気バルブ１２３が閉弁したときから実際の圧縮作用が開始される。よって、機械的圧縮比が一定の場合、吸気バルブ１２３の閉弁時期を遅らせることで、実圧縮比が低くされる。
　膨張比は、膨張行程における膨張終わりの容積と隙間容積との比である。上述のように、隙間容積は、機械的圧縮比の設定状態に応じて定まる。一方、膨張比は、排気バルブ１２４の開弁時期によって可変である。例えば、上流側触媒コンバータ１６１を早期に暖機するために、排気バルブ１２４の開弁時期を早めることで、排気ガスの温度を高めることがある。また、排気バルブ１２４の開弁時期を可能な限り遅くすることで、機関熱効率を高めることができる。
　したがって、例えば、機関低負荷運転時には、機械的圧縮比を高く設定し且つ排気バルブ１２４の開弁タイミングを可能な限り遅くすることで、膨張比を高く（例えば２６程度に）設定して機関熱効率を高める一方、吸気バルブ１２３の閉弁時期を遅らせて実圧縮比を低く（例えば１１程度に）設定することで、ノッキング等の異常燃焼を抑制することができる（いわゆる高膨張比サイクル）。
　具体的には、例えば、機関負荷が低くなるにしたがって、機械的圧縮比及び膨張比が高く設定される一方、吸気バルブ１２３の閉弁時期が遅くされる。これにより、実圧縮比が、機関低負荷ないし高負荷の範囲で、ほぼ一定に設定される。
　但し、排気ガスの状態（温度や組成等）の影響を受けるＯＢＤ（以下、「特定ＯＢＤ」と称する。これには、排気ガスセンサＯＢＤ、触媒ＯＢＤ、キャニスタパージ系ＯＢＤ、等が含まれる。）の実行中に機械的圧縮比及び膨張比が変化すると、当該ＯＢＤの精度が低下するおそれがある。
　具体的には、特定ＯＢＤの実行中に機械的圧縮比及び膨張比が変化すると、燃料混合気の燃焼状態や排気ガス温度が変化し、この変化が上流側空燃比センサ２１６ａや下流側空燃比センサ２１６ｂの出力に影響を与えるとともに、排気ガスの温度の変化が上流側触媒コンバータ１６１の温度変化を招来して上流側触媒コンバータ１６１の酸素吸蔵機能（酸素吸蔵・放出特性）が変化する。特に、下流側空燃比センサ２１６ｂのＯＢＤにおいては、上流側触媒コンバータ１６１の酸素吸蔵機能が一定に保持されないと、精度よいＯＢＤが困難である。
　よって、特定ＯＢＤ中における機械的圧縮比及び膨張比が（ほぼ）一定に保持されるように、可変圧縮比機構１４、可変吸気バルブタイミング装置１２５、及び可変排気バルブタイミング装置１２６が制御される。あるいは、機械的圧縮比及び膨張比が（ほぼ）一定に保持された状態で、特定ＯＢＤの実行が許可される。
　＜＜圧縮比及び膨張比の制御系の異常時＞＞
　圧縮比及び膨張比の制御系が故障した場合、燃料混合気の燃焼状態や排気ガス温度が制御不能となって、特定ＯＢＤに必要なパラメータ（診断対象部材や排気ガスの温度等）が不明となり得る。よって、この場合、特定ＯＢＤを精度よく行うことが困難になる可能性がある。
　なお、上述の「圧縮比及び膨張比の制御系」には、可変圧縮比機構１４、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、吸気カムポジションセンサ２１３ａ、排気カムポジションセンサ２１３ｂ、ストロークセンサ２１８、等が含まれている。以下、これを「圧縮比制御系」と称する。また、この「圧縮比制御系」は「膨張比制御系」とも称呼され得る。
　＜動作の詳細＞
　次に、図１に示されている本実施形態の制御装置２の動作の具体例について、フローチャートを用いて説明する。なお、図３以降の、フローチャートを記載した図面において、「ステップ」は“Ｓ”と略記されている。
　＜第一具体例＞
　以下に説明する第一の具体例においては、圧縮比制御系に異常が発生した場合、すべての特定ＯＢＤの実行が禁止される。図３は、或る１つのＯＢＤを許可するか否かの判定ルーチンの第一の具体例を示すフローチャートである。ＣＰＵ２０１は、図３に示されているＯＢＤ条件判定ルーチン３００を、所定タイミング毎に実行する。
　まず、ステップ３１０にて、或る１つの特定ＯＢＤの実行条件（例えば触媒ＯＢＤ条件）が成立しているか否かが判定される。例えば、触媒ＯＢＤ条件は、エンジン１の暖機後（冷却水温Ｔｗ≧Ｔｗ０）、スロットルバルブ開度ＴＡの単位時間あたりの変化量が所定量以下、車速が所定速度以上、及び吸入空気流量が所定量以下（上流側触媒コンバータ１６１におけるいわゆる「吹き抜け」が生じない程度の吸入空気流量）、である。
　ＯＢＤ条件が成立している場合（ステップ３１０＝Ｙｅｓ）、処理がステップ３２０に進行し、圧縮比制御系が正常であるか否かが判定される。この圧縮比制御系の正常判定は、以下のようにして行われる。
　（１）運転状態に基づく機械的圧縮比制御ルーチンの実行により決定された目標機械的圧縮比εｍ＿ｔと、ストロークセンサ２１８の出力に基づいて取得された機械的圧縮比取得値εｍ＿ｇと、の差Δεｍが、所定時間Δεｍ＿ｅｒｒを超えている場合、圧縮比制御系が異常である。
　（２）上記（１）の場合において、駆動機構１４２におけるモータの駆動電流（これはＣＰＵ２０１によって取得され得る）が最大値となっている時間が所定時間ｔｅｒｒを超えている場合、可変圧縮比機構１４のメカニカルな故障が発生していることが推定される。
　（３）上記（１）の場合において、目標機械的圧縮比εｍ＿ｔが変化しても機械的圧縮比取得値εｍ＿ｇが一定であって、且つ、駆動機構１４２におけるモータの駆動電流（これはＣＰＵ２０１によって取得され得る）が最大値となっている時間が所定時間ｔｅｒｒを超えていない場合、ストロークセンサ２１８の異常（断線や故障等）が発生していることが推定される。
　（４）運転状態に基づく実圧縮比制御ルーチン及び膨張比制御ルーチンの実行による、吸気バルブ１２３及び排気バルブ１２４の開閉タイミングの決定値と、吸気カムポジションセンサ２１３ａ及び排気カムポジションセンサ２１３ｂの出力に基づく吸気バルブ１２３及び排気バルブ１２４の開閉タイミングの取得値と、に所定範囲を超える不一致が生じた場合、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の異常が発生していることが推定される。
　ところで、触媒温度は、実圧縮比や膨張比の変化に迅速には追従しない。よって、可変圧縮比機構１４やストロークセンサ２１８の単なる応答性不良は、触媒ＯＢＤの精度悪化を引き起こすものではない。そこで、今回のＯＢＤ条件判定ルーチン３００の実行が、触媒ＯＢＤの条件判定に係る場合、上記（１）に該当しても同（２）や（３）に該当しなければ、圧縮比制御系の異常判定はなされない（ステップ３２０＝Ｙｅｓ）。
　これに対し、排気ガスの状態（組成等）そのものは、実圧縮比や膨張比の変化に迅速に追従する。よって、今回のＯＢＤ条件判定ルーチン３００の実行が、センサＯＢＤやキャニスタパージ系ＯＢＤに係る場合、上記（１）又は（４）に該当することで圧縮比制御系の異常判定がなされる（ステップ３２０＝Ｎｏ）。
　圧縮比制御系が正常であると判定された場合（ステップ３２０＝Ｙｅｓ）、処理がステップ３３０に進行し、当該ＯＢＤが許可され、本ルーチンが一旦終了する。他方、圧縮比制御系が異常であると判定された場合（ステップ３２０＝Ｎｏ）、処理がステップ３４０に進行し、当該ＯＢＤが禁止され、本ルーチンが一旦終了する。
　＜第二具体例＞
　以下に説明する第二の具体例においては、圧縮比制御系に異常が発生した場合であっても、圧縮比や膨張比の設定状態の取得が可能なときや、必要なパラメータ（排気ガス温度等）の取得が可能なときには、実行可能な特定ＯＢＤの実行が許可される。図４は、或る１つのＯＢＤを許可するか否かの判定ルーチンの第二の具体例を示すフローチャートである。ＣＰＵ２０１は、図４に示されているＯＢＤ条件判定ルーチン４００を、所定タイミング毎に実行する。
　まず、ステップ４１０にて、上述のステップ３１０と同様に、或る１つの特定ＯＢＤの実行条件が成立しているか否かが判定される。ＯＢＤ条件が成立している場合（ステップ４１０＝Ｙｅｓ）、処理がステップ４２０に進行し、圧縮比制御系が正常であるか否かが判定される。
　圧縮比制御系が正常であると判定された場合（ステップ４２０＝Ｙｅｓ）、処理がステップ４３０に進行し、当該ＯＢＤが許可され、本ルーチンが一旦終了する。他方、圧縮比制御系が異常であると判定された場合（ステップ４２０＝Ｎｏ）、処理がステップ４４０に進行する。このステップ４４０においては、図５に示されているＯＢＤ条件判定サブルーチン５００が実行される。
　まず、ステップ５１０においては、圧縮比制御系の故障（異常）原因が特定される。この原因特定は、上述の第一の具体例における（１）ないし（４）のようにして行われる。次に、処理がステップ５２０に進行し、圧縮比制御系のセンサ（ストロークセンサ２１８等）や排気温センサ２１７等のセンサ類が正常であるか否かが判定される。
　センサ類が正常である場合（ステップ５２０＝Ｙｅｓ）、実圧縮比や膨張比が特定可能であり、また、実圧縮比や膨張比がＯＢＤ条件に合致しているので（ステップ４１０＝Ｙｅｓ）、ＯＢＤを実行しても差し支えない。例えば、触媒推定温度を使用するＯＢＤ（触媒ＯＢＤやセンサＯＢＤ等）においては、膨張比が特定されれば、触媒推定温度が精度よく取得され得る。そこで、センサ類が正常である場合（ステップ５２０＝Ｙｅｓ）、処理がステップ５３０に進行し、当該ＯＢＤが許可され、ルーチン５００及び４００が一旦終了する。
　センサ類の中に何らかの異常がある場合であっても（ステップ５２０＝Ｎｏ）、ＯＢＤに必要なパラメータ（例えば排気ガス温度）が特定（取得）可能である場合、当該ＯＢＤを実行しても差し支えない。そこで、ステップ５２０の判定が「Ｎｏ」である場合は、処理がステップ５４０に進行し、かかるパラメータが特定（取得）可能であるか否かが判定される。例えば、排気ガス温度や触媒推定温度を用いるＯＢＤにおいては、少なくとも排気温センサ２１７が正常である場合は、パラメータが特定可能であると判定される（ステップ５４０＝Ｙｅｓ）。なお、この排気温センサ２１７の正常判定は、例えば、エンジン１の始動時からのセンサ出力の履歴等に基づいて行われ得る。
　パラメータが特定可能であると判定された場合（ステップ５４０＝Ｙｅｓ）、処理がステップ５３０に進行し、当該ＯＢＤが許可され、ルーチン５００及び４００が一旦終了する。他方、パラメータが特定不可能であると判定された場合（ステップ５４０＝Ｎｏ）、処理がステップ５５０に進行し、当該ＯＢＤが禁止され、ルーチン５００及び４００が一旦終了する。
　なお、本実施形態においては、ＥＣＵ２００（ＣＰＵ２０１）と、ストロークセンサ２１８と、によって、本発明の圧縮比取得部（膨張比取得部）が実現されている。また、ＥＣＵ２００（ＣＰＵ２０１）と、ストロークセンサ２１８その他のセンサ類と、によって、本発明の圧縮比制御系異常検知部が実現されている。また、ＥＣＵ２００（ＣＰＵ２０１）と、排気温センサ２１７その他のセンサ類と、によって、本発明の温度取得部が実現されている。また、ＥＣＵ２００（ＣＰＵ２０１）によって、本発明の吸排気系判定部及び吸排気系判定許可部が実現されている。
　＜変形例の例示＞
　なお、上述の各実施形態は、上述した通り、出願人が本願の出願時点において最良であると考えた本発明の具体的構成例を単に例示したものにすぎないのであって、本発明はもとより上述の各実施形態によって何ら限定されるべきものではない。よって、上述の各実施形態に示された具体的構成に対して、本発明の本質的部分を変更しない範囲内において、種々の変形が施され得ることは、当然である。
　以下、変形例について幾つか例示する。ここで、以下の変形例の説明において、上述の実施形態における各構成要素と同様の構成・機能を有する構成要素については、当該変形例においても同一の名称及び同一の符号が付されているものとする。そして、当該構成要素の説明については、上述の実施形態における説明が、矛盾しない範囲で適宜援用され得るものとする。
　もっとも、変形例とて、下記のものに限定されるものではないことは、いうまでもない。本発明を、上述の実施形態や下記変形例の記載に基づいて限定解釈することは、（特に先願主義の下で出願を急ぐ）出願人の利益を不当に害する反面、模倣者を不当に利するものであって、許されない。
　また、上述の各実施形態の構成、及び下記の各変形例に記載された構成は、技術的に矛盾しない範囲において、適宜複合して適用され得ることも、いうまでもない。
　（１）本発明は、上述の実施形態にて示された具体的な装置構成に何ら限定されるものではない。例えば、以下に詳述するような変容が可能である。
　本発明は、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（１以上）、複数気筒の場合の気筒配列方式（直列、Ｖ型、水平対向）、燃料噴射方式（ポート噴射、筒内直接噴射、両者併用）も、特に限定はない。
　（１−１）図６は、図１に示されているエンジンシステムＳの一つの変形例における主要部の概略構成図である。図６に示されているように、下流側触媒コンバータ１６２は、ＨＣ吸着材１６２ａを内部に備えたものであってもよい。
　ＨＣ吸着材１６２ａは、ゼオライト等からなる網目状のフィルタであって、ＨＣ分子を吸着し得るように構成されている。このＨＣ吸着材１６２ａは、環状あるいは筒状に形成されている。
　排気ガスがＨＣ吸着材１６２ａよりも排気ガスの流動方向における下流側には、三元触媒としてのメイン触媒１６２ｂが設けられている。ＨＣ吸着材１６２ａの環状あるいは筒状形状における内側の空間は、メイン触媒１６２ｂに向かって流れる排気ガスが通過し得るようになっている。
　ＨＣ吸着材１６２ａの内側の上述の空間における、排気ガスの入口側には、切替弁１６２ｃが設けられている。この切替弁１６２ｃは、上述の入口を閉塞することで、下流側触媒コンバータ１６２に流入する排気ガスのほぼ全量をＨＣ吸着材１６２ａに導入するように構成及び配置されている。また、この切替弁１６２ｃは、上述の入口を開放することで、下流側触媒コンバータ１６２に流入する排気ガスの大部分を、ＨＣ吸着材１６２ａの内側の上述の空間に導入するように構成及び配置されている。
　また、下流側触媒コンバータ１６２内には、排気温センサ２１７ａ及び２１７ｂが設けられている。排気温センサ２１７ａは、ＨＣ吸着材１６２ａよりも排気ガスの流動方向における下流側の排気ガスの温度に対応する出力を生じるように構成及び配置されている。排気温センサ２１７ｂは、ＨＣ吸着材１６２ａにおける排気ガスの流入側の排気ガスの温度に対応する出力を生じるように構成及び配置されている。
　かかる構成における、下流側触媒コンバータ１６２のＯＢＤ（ＨＣ吸着系ＯＢＤ：切替弁１６２ｃの故障診断等）は、排気温センサ２１７ａ及び２１７ｂの出力等に基づいて行われる（特開２００８−１３３８０２号公報参照）。本発明は、かかるＯＢＤに対しても好適に適用され得る。
　（１−２）図７は、図１に示されているエンジンシステムＳの他の変形例における主要部の概略構成図である。図７に示されているように、本変形例におけるエンジン１は、ディーゼルエンジンであって、そのシリンダヘッド１２には、コモンレール（図示せず）に接続された筒内インジェクタ１２８が装着されている。
　この場合、上流側触媒コンバータ１６１はＮＳＲ触媒（ＮＯｘ吸蔵還元触媒：ＮＳＲはＮＯｘ　Ｓｔｏｒａｇｅ　Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ　の略）を備えていて、下流側触媒コンバータ１６２はＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）を備えていてもよい。
　なお、上流側触媒コンバータ１６１は、ＮＳＲ触媒に代えて、ＤＰＮＲ触媒（ＤＰＮＲはＤｉｅｓｅｌ　Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ−ＮＯｘ　Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ　の略）を備えていてもよい。この場合、下流側触媒コンバータ１６２は省略され得る。
　上流側触媒コンバータ１６１がＮＳＲ触媒あるいはＤＰＮＲ触媒である場合、図７に示されているように、排気温センサ２１７ａが上流側触媒コンバータ１６１よりも排気ガスの流動方向における上流側に設けられるとともに、排気温センサ２１７ｂが上流側触媒コンバータ１６１よりも排気ガスの流動方向における下流側に設けられ得る。
　本発明は、かかるエンジンシステムＳにおける、ＮＳＲ触媒あるいはＤＰＮＲ触媒のＯＢＤに対しても好適に適用され得る。
　（１−３）図８は、図１に示されているエンジンシステムＳのさらに他の変形例における主要部の概略構成図である。図８に示されているように、上流側触媒コンバータ１６１がＳＣＲ触媒（選択還元触媒：ＳＣＲはＳｅｌｅｃｔｉｖｅ　Ｃａｔａｌｙｔｉｃ　Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ　の略）を備えているとともに、この上流側触媒コンバータ１６１よりも排気ガスの流動方向における上流側に尿素水インジェクタ１６３が設けられていてもよい。尿素水インジェクタ１６３は、尿素水タンク１６４に貯留されている尿素水を排気通路１６内にて噴射し得るように構成及び配置されている。
　この場合、上流側空燃比センサ２１６ａ及び下流側空燃比センサ２１６ｂはＮＯｘセンサであって、また、下流側触媒コンバータ１６２には、酸化触媒が備えられ得る。
　本発明は、かかるエンジンシステムＳにおける、上流側触媒コンバータ１６１や尿素水インジェクタ１６３等のＯＢＤに対しても好適に適用され得る。
　（１−４）可変圧縮比機構１４を含むエンジン１の構成も、上述の実施形態のものに限定されない。例えば、コンロッド１３２がマルチリンク構造を有していて、このコンロッド１３２の屈曲状態が変更されることで機械的圧縮比が変更されるように、エンジン１が構成されている場合（特開２００４−１５６５４１号公報等参照）であっても、本発明は良好に適用される。
　（２）本発明は、上述の各具体例に記載された具体的な処理内容に限定されない。例えば、以下に詳述するような変容が可能である。
　本発明の圧縮比取得部や膨張比取得部は、上述の実施形態にて開示されているような手段に限定されない。例えば、ストロークセンサ２１８に代えて、シリンダヘッド１２に設けられた圧力センサ（筒内圧センサ）を用いることによっても、圧縮比や膨張比が取得され得る。
　（３）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。
　さらに、本発明の課題を解決するための手段を構成する各要素における、作用・機能的に表現されている要素は、上述の実施形態や変形例にて開示されている具体的構造の他、当該作用・機能を実現可能ないかなる構造をも含む。
　なお、本明細書にて引用した各公報の内容（明細書及び図面を含む）は、本明細書の一部を構成するものとして援用され得る。

Claims (4)

  1. 圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構を有するエンジンを備えたエンジンシステムに適用される、エンジンシステム制御装置であって、
    　前記可変圧縮比機構による圧縮比の設定状態を取得する、圧縮比取得部と、
    　前記可変圧縮比機構及び前記圧縮比取得部を含む圧縮比制御系における異常の発生を検知する、圧縮比制御系異常検知部と、
    　前記エンジンの吸排気系統に介装された部材の状態を判定する、吸排気系判定部と、
    　前記吸排気系判定部による判定を許可する、吸排気系判定許可部と、
    　を備え、
    　前記吸排気系判定許可部は、前記圧縮比制御系異常検知部が前記異常の発生を検知した場合に、前記吸排気系判定部による判定を禁止することを特徴とするエンジンシステム制御装置。
  2. 請求の範囲第１項に記載のエンジンシステム制御装置であって、
    　前記吸排気系判定部は、前記エンジンから排出される排気ガスの通路に介装された前記部材の状態を判定することを特徴とするエンジンシステム制御装置。
  3. 請求の範囲第１項又は第２項に記載のエンジンシステム制御装置であって、
    　前記吸排気系判定許可部は、前記圧縮比制御系異常検知部が前記異常の発生を検知した場合であっても、圧縮比の設定状態の取得が可能なときには、前記吸排気系判定部による判定を許可することを特徴とするエンジンシステム制御装置。
  4. 請求の範囲第１項ないし第３項のうちのいずれか１項に記載のエンジンシステム制御装置において、
    　前記エンジンから排出される排気ガス又はその通路に介装された部材の温度を取得する、温度取得部をさらに備え、
    　前記吸排気系判定許可部は、前記圧縮比制御系異常検知部が前記異常の発生を検知した場合であっても、前記温度取得部による前記温度の取得が可能なときには、前記吸排気系判定部による判定を許可することを特徴とするエンジンシステム制御装置。
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