JP4858287B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ピストンの往復動に伴って変化する燃焼室の容積の最小値に対する最大値の比である機械圧縮比を変更可能な圧縮比変更装置を備える内燃機関の制御装置に関する。

内燃機関の機械圧縮比を変更可能な圧縮比変更装置を備える内燃機関の制御装置が知られている。一般に、燃焼室を形成する壁面（例えば、ボア壁面）の近傍に位置する混合ガス（エンドガス）の温度及び圧力が過度に高くなると、混合ガスの点火後にエンドガスが暴発的に燃焼することによってノッキングが発生する。ノッキングが発生すると、内燃機関の熱効率が著しく低下するとともに、燃焼室を構成する壁面（シリンダヘッド等）が溶損する虞が生じる。

ところで、内燃機関の負荷が小さくなるにつれて燃焼室に形成される混合ガス中の燃料量は少なくなる。従って、混合ガスが燃焼することにより発生する熱エネルギーも小さくなる。その結果、燃焼室を形成する壁面が混合ガスの燃焼により発生する熱エネルギーにより加熱される程度が小さくなるので、燃焼前のエンドガスがその壁面により加熱される程度が小さくなる。更に、内燃機関の負荷が小さくなるにつれて燃焼室に形成される混合ガスの量が少なくなるので、ピストンの圧縮作用による混合ガスの温度の上昇量も小さくなる。従って、内燃機関の負荷が小さくなるにつれてノッキングは発生しにくくなる。

そこで、上記従来の制御装置の一つは、内燃機関の負荷が小さくなるにつれて機械圧縮比が高くなるように圧縮比変更装置を制御する。従って、内燃機関の負荷が比較的小さい状態においては、機械圧縮比が比較的高くされるので内燃機関の熱効率が向上する。その結果、ノッキングの発生を回避しながら良好な燃費にて内燃機関を運転することができる（例えば、特許文献１を参照。）。

更に、その制御装置は、ノッキングが発生した場合、機械圧縮比が負荷に基づいて決定される機械圧縮比よりも低い機械圧縮比となるように圧縮比変更装置を制御する。これにより、エンドガスの圧力が低くなるのでノッキングの発生が抑制される。
特開２００６−１７７１７６号公報

しかしながら、上記従来の制御装置によれば、ノッキングが発生した時点以降において、機械圧縮比が負荷に基づいて決定される機械圧縮比よりも低い機械圧縮比に制御され続けるので、燃費向上が阻害されてしまうという問題があった。

本発明は上述した課題に対処するためになされたものであって、その目的は、燃費向上が阻害されることを回避しながらノッキングの発生を抑制することが可能な内燃機関の制御装置を提供することにある。

かかる目的を達成するため本発明に係る内燃機関の制御装置は、
車両に搭載されるとともに、ピストンの往復動に伴って変化する燃焼室の容積の最小値に対する最大値の比である機械圧縮比を変更可能な圧縮比変更手段を有する内燃機関に適用される。

本発明に係る内燃機関の制御装置は、
実際の機械圧縮比が前記内燃機関の負荷に基づいて決定される機械圧縮比に一致するように前記圧縮比変更手段を制御する圧縮比制御手段と、
前記燃焼室を形成する壁面の近傍に冷却媒体を供給することにより同壁面を同冷却媒体によって冷却するとともに、同供給される冷却媒体が同壁面から受け取る単位時間あたりの熱エネルギーの大きさを表す冷却効率を調整可能に構成された冷却手段と、
ノッキングの発生に関係する指標値を取得する指標値取得手段と、
ノッキングが発生したという条件及びノッキングが発生し得る状態であるという条件のうちの少なくとも一つを含むノッキング判定条件が成立しているか否かを前記取得された指標値に基づいて判定し、同ノッキング判定条件が成立していると判定した場合、前記冷却効率を高めるように前記冷却手段を制御するとともに、同ノッキング判定条件が成立していると判定された時点であるノッキング判定時点から前記冷却効率が実際に上昇し始める時点である第１時点までの期間である第１期間中、実際の機械圧縮比を前記負荷に基づいて決定される機械圧縮比よりも低い機械圧縮比に維持するように前記圧縮比変更手段を制御し、同第１時点以降の第２期間中、前記冷却効率が徐々に上昇するにつれて実際の機械圧縮比を前記負荷に基づいて決定される機械圧縮比へ向けて徐々に高くするように前記圧縮比変更手段を制御するノッキング抑制手段と、を備える。

冷却効率は、例えば、冷却媒体の流量及び冷却媒体の温度等を変更することにより調整される。従って、実際の冷却効率は、冷却効率を高めるように冷却手段が制御された時点から所定の遅延時間が経過した後に高くなる。このため、冷却手段が制御されてから所定時間が経過するまでの間は、燃焼室壁面の温度は十分に低くならない。

そこで、上記構成のように、ノッキング判定条件が成立していると判定された場合、冷却効率を高めるように冷却手段を制御するとともに、ノッキング判定時点を開始時点とするノッキング判定時点から前記冷却効率が実際に上昇し始める時点である第１時点までの期間である第１期間中、実際の機械圧縮比を前記負荷に基づいて決定される機械圧縮比よりも低い機械圧縮比に維持するように前記圧縮比変更手段を制御し、同第１時点以降の第２期間中、前記冷却効率が徐々に上昇するにつれて実際の機械圧縮比を前記負荷に基づいて決定される機械圧縮比へ向けて徐々に高くするように前記圧縮比変更手段を制御すれば、エンドガスの圧力が低下するので、ノッキングの発生を抑制することができる。以下、第１期間と第２期間とを合わせた期間を「低圧縮比制御期間」とも称呼する。

その後、低圧縮比制御期間の終了時点においては、実際の冷却効率が十分に高くなっている。これにより、燃焼室を形成する壁面（燃焼室壁面）の温度が十分に低くなっている。その結果、エンドガスの温度が過度に高くならないので、ノッキングの発生が抑制される。

そして、低圧縮比制御期間の終了時点以降において、実際の機械圧縮比は内燃機関の負荷に基づいて決定される機械圧縮比に制御される。これにより、機械圧縮比が負荷に基づいて決定される機械圧縮比よりも低い機械圧縮比に制御され続けることを回避しながらノッキングの発生を抑制することができる。即ち、燃費向上が阻害されることを回避しながらノッキングの発生を抑制することができる。

上記説明から理解されるように、第１期間中における「前記負荷に基づいて決定される機械圧縮比よりも低い機械圧縮比（以下、「第１の機械圧縮比」とも称呼する。）」よりも、第２期間中における機械圧縮比は高い。

これによれば、燃焼室壁面の温度がある程度低下するまでの間、機械圧縮比が十分に低い第１の機械圧縮比に制御されているので、ノッキングの発生をより一層確実に抑制することができる。

その後、燃焼室壁面の温度は、実際の機械圧縮比を負荷に基づいて決定される機械圧縮比に制御した場合にはノッキングが発生する可能性が比較的高い温度であって実際の機械圧縮比を第１の機械圧縮比よりも負荷に基づいて決定される機械圧縮比に近い機械圧縮比に制御してもノッキングが発生しない温度まで低下する。

従って、上記構成のように、前記第２期間中に機械圧縮比を第１の機械圧縮比よりも高い機械圧縮比（以下、「第２の機械圧縮比」とも称呼する。）に制御することにより、ノッキングの発生を抑制しながら、機械圧縮比が低圧縮比制御期間のすべてにわたり第１の機械圧縮比に制御される場合と比較して燃費を向上させることができる。

上述したように、前記ノッキング抑制手段は、前記第１期間中、実際の機械圧縮比を負荷に基づいて決定される機械圧縮比よりも低い機械圧縮比（前記第１の機械圧縮比）に維持するとともに、前記第２期間中、冷却効率が徐々に上昇するにつれて実際の機械圧縮比を負荷に基づいて決定される機械圧縮比へ向けて徐々に高くするようになっている（第２期間中の機械圧縮比が第２の機械圧縮比に相当する。）。

冷却効率を高めるように冷却手段が制御されてから、所定の遅延時間が経過するまでの間（冷却効率が上昇し始めるまでの間）、燃焼室壁面の温度は略一定となる。従って、上記構成のように、第１期間中、実際の機械圧縮比を第１の機械圧縮比に維持することにより、ノッキングの発生を確実に抑制することができる。

その後、冷却効率は時間の経過に伴って徐々に高くなる。従って、時間の経過に伴って、燃焼室壁面の温度が徐々に低下するのでノッキングが発生する可能性も低下する。従って、上記構成のように、第２期間中における実際の機械圧縮比（第２の機械圧縮比）を時間の経過に伴って徐々に高くすることにより、第２期間において、機械圧縮比が一定に維持される場合よりも、ノッキングの発生をより確実に抑制しながら燃費を向上させることができる。

この場合、前記冷却手段は、前記供給される冷却媒体の量を変更することにより、前記冷却効率を調整するように構成されることが好適である。

この場合、前記冷却媒体は、冷却水であり、
前記冷却手段は、電力により駆動されることによって前記冷却水を送り出すことにより前記壁面の近傍へ同冷却水を供給する電動式のポンプを含むことが好適である。

一方、本発明による内燃機関の制御装置の他の態様において、
前記冷却媒体は、冷却水であり、
前記冷却手段は、電力が供給されるように構成され且つ同供給された電力に応じた回転速度にて回転する回転子を有するとともに同回転子が回転することによって同回転子の回転速度が高くなるほど多くなる量の前記冷却水を送り出すことにより前記壁面の近傍へ同冷却水を供給するように構成された電動式のポンプを含み、
前記ノッキング抑制手段は、前記ポンプに供給される電力を制御することにより前記冷却手段を制御するように構成されるとともに、前記第１時点を前記回転子の回転速度が所定の閾値回転速度となった時点に設定するように構成されることが好適である。

これによれば、ポンプの回転子の回転速度が高くなるほど、燃焼室壁面の近傍に供給される冷却水の量は多くなる。即ち、回転子の回転速度は、冷却効率と強い相関関係を有する。従って、上記構成のように、第１時点を回転子の回転速度が閾値回転速度となった時点に設定すれば、冷却効率が十分に高くなってから機械圧縮比を高めることができるので、ノッキングの発生をより確実に抑制しながら燃費を向上させることができる。

また、本発明による内燃機関の制御装置の他の態様において、
前記冷却媒体は、冷却水であり、
前記冷却手段は、電力が供給されるように構成され且つ同供給された電力に応じた回転速度にて回転する回転子を有するとともに同回転子が回転することによって同回転子の回転速度が高くなるほど多くなる量の前記冷却水を送り出すことにより前記壁面の近傍へ同冷却水を供給するように構成された電動式のポンプを含み、
前記ノッキング抑制手段は、前記ポンプに供給される電力を制御することにより前記冷却手段を制御するように構成されるとともに、前記第２期間中における実際の機械圧縮比を前記回転子の回転速度が高くなるほど高くするように構成されることが好適である。

上述したように、回転子の回転速度が高くなるほど、燃焼室壁面の近傍に供給される冷却水の量が多くなるので冷却効率は高くなる。従って、上記構成のように、第２期間中における実際の機械圧縮比を回転子の回転速度が高くなるほど高くすれば、ノッキングの発生を抑制しながら可能な限り燃費を向上させることができる。

一方、前記冷却手段がポンプを含んでいる場合、
前記内燃機関は、シリンダブロック及びクランクケースのうちの一方である固定側部材が前記車両に固定されるとともに、同シリンダブロック及び同クランクケースのうちの他方である可動側部材が同固定側部材に対して相対移動可能に構成され、
前記圧縮比変更手段は、前記可動側部材を前記固定側部材に対して相対移動させることにより実際の機械圧縮比を変更するように構成され、
前記ポンプは、前記圧縮比変更手段による機械圧縮比の変更に伴って前記固定側部材に対して相対移動しない部材に固定されることが好適である。

例えば、ポンプは、圧縮比変更手段による機械圧縮比の変更に伴って固定側部材に対して相対移動しない部材としての固定側部材又は車両に固定される。
これによれば、機械圧縮比を変更する際に移動させられる可動側部材にポンプが固定された場合と比較して、機械圧縮比を変更する際に移動させる部材の重量を小さくすることができる。従って、機械圧縮比を変更するために部材を移動させることにより消費されるエネルギーを低減することができる。この結果、燃費を向上させることができる。

また、本発明による内燃機関の制御装置の他の態様において、
前記冷却手段は、前記供給される冷却媒体の温度を変更することにより、前記冷却効率を調整するように構成されることが好適である。

また、上記内燃機関の制御装置のいずれか一つにおいて、
前記指標値取得手段は、前記冷却媒体の温度、前記燃焼室に導入される空気の温度、同燃焼室内のガスの圧力、及び、前記内燃機関の振動、のうちの少なくとも１つを前記指標値として検出することにより、前記指標値を取得するように構成されることが好適である。

冷却媒体の温度が高くなるほど、冷却効率は低くなる。従って、燃焼室壁面の温度が高くなるので、ノッキングが発生しやすくなる。即ち、冷却媒体の温度は、ノッキングの発生と強い相関関係を有する。また、燃焼室に導入される空気の温度（例えば、吸気管内の空気の温度）が高くなるほど、エンドガスの温度も高くなるからノッキングが発生しやすくなる。即ち、燃焼室に導入される空気の温度も、ノッキングの発生と強い相関関係を有する。一方、燃焼室内のガスの圧力（筒内圧力）が高くなるほど、エンドガスの圧力も高くなるからノッキングが発生しやすくなる。即ち、燃焼室内のガスの圧力も、ノッキングの発生と強い相関関係を有する。

更に、ノッキングが発生した場合、内燃機関は比較的高い周波数にて振動する。従って、内燃機関の振動は、ノッキングの発生と強い相関関係を有する。加えて、ノッキングが発生した場合、燃焼室内のガスの圧力は、急激に上昇する。従って、燃焼室内のガスの圧力も、ノッキングの発生と強い相関関係を有する。

従って、上記構成のように、冷却媒体の温度、燃焼室に導入される空気の温度、燃焼室内のガスの圧力、及び、内燃機関の振動、のうちの少なくとも１つを指標値として検出することにより同指標値を取得し、取得された指標値に基づいて上記ノッキング判定条件が成立しているか否かを判定することにより、ノッキング判定条件が成立しているか否かを適切に判定することができる。

この場合、上記内燃機関の制御装置は、
前記燃焼室内に形成された混合ガスに点火する点火手段と、
前記負荷に基づいて決定される点火時期にて前記点火手段が前記混合ガスに実際に点火するように同点火手段を制御する点火時期制御手段と、
を備え、
前記ノッキング抑制手段は、前記ノッキング判定条件が成立していると判定した場合、前記ノッキング判定時点を開始時点とする所定の点火遅角制御期間において前記負荷に基づいて決定される点火時期よりも遅角側の遅角点火時期にて前記点火手段が前記混合ガスに実際に点火するように同点火手段を制御することが好適である。

上述した制御装置においては、ノッキング判定時点にて機械圧縮比が低下させられる。しかしながら、機械圧縮比を変更するためには、例えば、クランクケースに対してシリンダブロックを相対移動させなければならない。従って、実際の機械圧縮比は、所定の制御遅れを伴って変化する。即ち、ノッキング判定時点の直後の期間においては、実際の機械圧縮比は、比較的高い機械圧縮比のままである。これにより、ノッキングが発生する虞があった。

これに対し、上記構成によれば、ノッキング判定時点にて点火時期が負荷に基づいて決定される点火時期よりも遅角側の遅角点火時期に制御される。これにより、エンドガスの圧力を低下させることができるので、ノッキングの発生を抑制することができる。

この場合、前記ノッキング抑制手段は、前記点火遅角制御期間のうちの前記開始時点から前記第１時点以降の第２時点までの期間中、前記遅角点火時期を第１の遅角点火時期に設定するとともに、同点火遅角制御期間のうちの同第２時点以降の期間中、同遅角点火時期を同第１の遅角点火時期よりも進角側の第２の遅角点火時期に設定するように構成されることが好適である。

これによれば、ノッキング判定時点から上記第２時点までの期間中、実際の点火時期は十分に遅角側の第１の遅角点火時期に制御される。これにより、ノッキングが発生する可能性が低減される。従って、実際の機械圧縮比を負荷に基づいて決定される機械圧縮比に早期に近づけてもノッキングの発生を抑制することができる。即ち、ノッキングを抑制しながら実際の機械圧縮比を負荷に基づいて決定される機械圧縮比により早期に近づけることができるので、燃費を向上させることができる。

その後、第２時点以降の期間においては、冷却効率が十分に高められることにより燃焼室壁面の温度が十分に低下する。従って、上記構成のように、実際の点火時期を第１の遅角点火時期よりも進角側の第２の遅角点火時期に制御することにより、点火時期が点火遅角制御期間のすべてにわたり第１の遅角点火時期に制御される場合と比較して燃費を向上させることができる。

この場合、前記ノッキング抑制手段は、前記点火遅角制御期間の終了時点を前記低圧縮比制御期間の終了時点以降の時点に設定することが好適である。

これによれば、第２期間が終了した後（すなわち、低圧縮比制御期間が終了した後）に点火遅角制御期間が終了する。従って、実際の機械圧縮比が負荷に基づいて決定される機械圧縮比よりも低い機械圧縮比に制御されている間中、実際の点火時期は、遅角点火時期に制御されている。これにより、ノッキングが発生する可能性が低減される。

従って、実際の機械圧縮比を負荷に基づいて決定される機械圧縮比に早期に近づけてもノッキングの発生を回避することができる。即ち、ノッキングの発生を抑制しながら実際の機械圧縮比を負荷に基づいて決定される機械圧縮比により早期に近づけることができるので、燃費を向上させることができる。

この場合、前記圧縮比制御手段は、前記負荷に基づいて決定される機械圧縮比を同負荷が小さくなるほど高くなる機械圧縮比に設定するとともに、前記ピストンが上死点位置にある時点における前記燃焼室の容積である上死点燃焼室容積に対する排気弁が開弁される時点における同燃焼室の容積の比である実膨張比が同負荷が小さくなるほど高くなるように同排気弁を開弁させ、且つ、同上死点燃焼室容積に対する吸気弁が閉弁される時点における同燃焼室の容積の比である実圧縮比が同負荷にかかわらず略一定に維持されるように同吸気弁を閉弁させることが好適である。

これによれば、負荷が小さくなるほど実膨張比が高くなる。これにより、混合ガスの燃焼によって生成された燃焼ガスがピストンに対して仕事を行う期間が長くなる。従って、熱効率を高めることができる。この結果、燃費を向上させることができる。

更に、実圧縮比は、負荷にかかわらず略一定に維持される。この結果、負荷が小さくなることにより機械圧縮比が高められても、ノッキングが発生する可能性が高くなることを回避することができる。以上により、負荷が比較的小さい領域において、ノッキングの発生を抑制しながら燃費を向上させることができる。

この場合、前記内燃機関は、複数の気筒を有する多気筒内燃機関であり、
前記圧縮比変更手段は、前記複数の気筒のそれぞれの機械圧縮比を同時に一つの機械圧縮比に変更するように構成され、
前記指標値取得手段は、前記複数の気筒のそれぞれに対する前記指標値を取得するように構成され、
前記冷却手段は、前記冷却効率を前記複数の気筒のそれぞれに対して調整可能に構成され、
前記ノッキング抑制手段は、前記複数の気筒のそれぞれに対して取得された前記指標値に基づいて前記ノッキング判定条件が成立しているか否かを判定し、同複数の気筒のうちのいずれかの気筒において同ノッキング判定条件が成立していると判定した場合、同複数の気筒のうちの同ノッキング判定条件が成立している気筒に対する冷却効率を同複数の気筒のうちの他の気筒に対する冷却効率よりも大きく高めるように前記冷却手段を制御するように構成されることが好適である。

複数の気筒を有する内燃機関においては、ノッキングは、特定の気筒において繰り返して発生しやすい。従って、上記構成のように、いずれかの気筒においてノッキング判定条件が成立している場合にノッキング判定条件が成立している気筒の冷却効率を他の気筒の冷却効率よりも大きく高めれば、ノッキング判定条件が成立している気筒においてノッキングが発生することを抑制することができる。換言すると、各気筒においてノッキングが発生する可能性を略一致させることができるので、機関全体の機械圧縮比をノッキングが発生しやすい一部の気筒の存在により高められない事態を回避することができる。

＜第１実施形態＞
＜＜構成＞＞
以下、本発明に係る内燃機関の制御装置の各実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る前記制御装置を火花点火式多気筒（４気筒）内燃機関に適用したシステムの概略構成を示している。なお、図１は、特定気筒の断面のみを示しているが、他の気筒も同様な構成を備えている。

この内燃機関１０は、図示しない車両に搭載されている。内燃機関１０は、シリンダブロック部２０と、シリンダヘッド部３０と、吸排系統４０と、冷却手段の一部を構成する冷却系統５０と、を含んでいる。

シリンダブロック部２０は、可動側部材としてのシリンダブロック２１と、固定側部材としてのクランクケース２２と、ピストン２３と、コンロッド２４と、クランク軸２５と、を含んでいる。

図１及び図１に示した２−２線に沿った平面によりシリンダブロック２１を切断した断面の概略図である図２に示したように、シリンダブロック２１には、ボア中心軸線方向ＢＣに貫通した円柱状の穴であるシリンダボア２１ａが複数（本例では、４つ）形成されている。すべてのシリンダボア２１ａの中心軸線ＢＣは、同一平面（ボア中心軸線配列平面）ＢＤＰ内に位置している。

更に、シリンダブロック２１には、冷却手段の一部を構成するブロック側ウォータージャケット２１ｂが形成されている。ブロック側ウォータージャケット２１ｂは、冷却水が通過するための通路である。ブロック側ウォータージャケット２１ｂは、すべてのシリンダボア２１ａを取り囲むように配置されている。

図２に示したように、シリンダブロック２１の一つの側面であってボア中心軸線配列平面ＢＤＰと平行な側面２１ｃには、ブロック側ウォータージャケット２１ｂに連通する２つの開口部２１ｃ１，２１ｃ２が形成されている。開口部２１ｃ１，２１ｃ２は、ボア中心軸線配列平面ＢＤＰと平行であり且つボア中心軸線方向ＢＣと直交するボア中心軸線配列方向ＢＤにおける側面２１ｃの両端部のそれぞれの近傍の位置に配置されている。

クランクケース２２は、車両（車両の車体）に固定されている。クランクケース２２は、図１に示したように、ボア中心軸線方向ＢＣにおいてシリンダブロック２１と隣り合うように配置されている。クランクケース２２は、クランク軸２５を収容するとともに、クランク軸２５を回転可能に支持している。

クランクケース２２及びシリンダブロック２１は、シリンダブロック２１がクランクケース２２に対してボア中心軸線方向ＢＣにおいて相対移動可能に構成されている。以下、本明細書においては、シリンダブロック２１からクランクケース２２へ向かう方向を下方向と称呼し、クランクケース２２からシリンダブロック２１へ向かう方向を上方向と称呼する。

ピストン２３は、シリンダボア２１ａに収容されている。ピストン２３は、シリンダボア２１ａ内を往復動し、ピストン２３の往復動がコンロッド２４を介してクランク軸２５に伝達され、これによりクランク軸２５が回転するようになっている。

更に、シリンダブロック部２０は、圧縮比変更手段としての圧縮比変更装置２６と、圧縮比制御装置２７と、を備えている。この機構の詳細はよく知られていて、例えば、特開２００３−２０６７７１号公報及び特開２００７−０５６８３７号公報等に記載されている。従って、本明細書においてはこの機構の詳細な説明を省略し、概要についてのみ述べる。

圧縮比変更装置２６は、シリンダブロック２１とクランクケース２２とを連結するとともに、圧縮比制御装置２７によって駆動されることにより、シリンダブロック２１をクランクケース２２に対してボア中心軸線方向ＢＣにおいて相対移動させることによってシリンダブロック２１とクランクケース２２との間のボア中心軸線方向ＢＣにおける距離を変更するようになっている。

シリンダヘッド部３０は、シリンダブロック２１の上部に固定されている。このような構成により、シリンダボア２１ａを構成する壁面（ボア壁面）、ピストン２３のヘッド及びシリンダヘッド部３０の下面は、燃焼室ＣＣを形成している。更に、圧縮比変更装置２６により、シリンダブロック２１がクランクケース２２に対してボア中心軸線方向ＢＣにおいて相対移動させられることによって内燃機関１０の機械圧縮比が変更される。ここで、内燃機関１０の機械圧縮比は、ピストン２３の往復動に伴って変化する燃焼室ＣＣの容積の最小値に対する最大値の比である。即ち、複数の気筒のそれぞれの機械圧縮比は、同時に一つの機械圧縮比に変更される。

シリンダヘッド部３０は、燃焼室ＣＣに連通した吸気ポート３１、吸気ポート３１を開閉する吸気弁３２、吸気弁３２を駆動するインテークカムシャフトを含むとともに同インテークカムシャフトの位相角を連続的に変更する可変吸気タイミング装置３２ａ、可変吸気タイミング装置３２ａのアクチュエータ３２ｂ、燃焼室ＣＣに連通した排気ポート３３、排気ポート３３を開閉する排気弁３４、排気弁３４を駆動するエキゾーストカムシャフト３４ａ、高電圧が加えられることにより燃焼室ＣＣ内に火花を発生する点火プラグ３５、点火プラグ３５に与える高電圧を発生するイグニッションコイルを含むイグナイタ３６及び指示信号に応答して燃焼室ＣＣ内に供給するための燃料を吸気ポート３１内に噴射するインジェクタ３７を備えている。なお、点火プラグ３５及びイグナイタ３６は、燃焼室ＣＣ内に形成された混合ガスに点火する点火手段を構成している。

シリンダヘッド部３０には、冷却手段の一部を構成するヘッド側ウォータージャケット３０ａが形成されている。ヘッド側ウォータージャケット３０ａは、冷却水が通過するための通路である。ヘッド側ウォータージャケット３０ａは、すべての気筒の燃焼室ＣＣを取り囲むように配置されている。ヘッド側ウォータージャケット３０ａは、複数の位置にてブロック側ウォータージャケット２１ｂと連通している。

吸排系統４０は、インテークマニホールド４１と、エキゾーストマニホールド４２と、を含んでいる。
インテークマニホールド４１は、シリンダヘッド部３０に固定されている。インテークマニホールド４１には、各気筒の吸気ポート３１のそれぞれに連通する独立した複数の通路が形成されている。インテークマニホールド４１は、内燃機関１０の外部から取り込んだ空気をシリンダブロック部２０に導入する図示しない吸気管に接続されている。

エキゾーストマニホールド４２は、シリンダヘッド部３０に固定されている。エキゾーストマニホールド４２には、各気筒の排気ポート３３のそれぞれに連通する独立した複数の通路が形成されている。エキゾーストマニホールド４２は、シリンダブロック部２０から排出された排ガスを内燃機関１０の外部に放出するための図示しない排気管に接続されている。

冷却系統５０は、図２に示したように、循環用配水管５１と、分岐用配水管５２と、電動式のウォーターポンプ５３と、ラジエータ５４と、を備えている。

循環用配水管５１の一端は、循環用配水管５１の内部空間が開口部２１ｃ１を介してブロック側ウォータージャケット２１ｂと連通するように、シリンダブロック２１に接続されている。

循環用配水管５１の他端は、循環用配水管５１の内部空間とブロック側ウォータージャケット２１ｂとが連通するように、開口部２１ｃ３を介してシリンダブロック２１に接続されている。開口部２１ｃ３は、ボア中心軸線方向ＢＣに直交する平面によりシリンダブロック２１を切断した断面視において開口部２１ｃ１に最も近いシリンダブロック２１の角部に対して対角に位置するシリンダブロック２１の角部に設けられている。

分岐用配水管５２の一端は、分岐用配水管５２の内部空間が循環用配水管５１の内部空間と連通するように、開口部２１ｃ１の近傍において循環用配水管５１に接続されている。分岐用配水管５２の他端は、分岐用配水管５２の内部空間が開口部２１ｃ２を介してブロック側ウォータージャケット２１ｂと連通するように、シリンダブロック２１に接続されている。

ウォーターポンプ５３は、分岐用配水管５２が循環用配水管５１に接続された位置よりもシリンダブロック２１に対する上流側の位置にて循環用配水管５１に配設されている。ウォーターポンプ５３は、図示しない電源に接続されていて、その電源から電力が供給されるようになっている。

ウォーターポンプ５３は、回転軸を含むモータ５３ａ及び回転子５３ｂを含んでいる。モータ５３ａは、供給される電力が大きくなるほど、回転軸を大きなトルクにて回転させるようになっている。回転子５３ｂは、回転軸と一体的に回転するようになっている。回転子５３ｂは、複数の羽根５３ｂ１を有している。ウォーターポンプ５３は、回転子５３ｂが回転することにより、羽根５３ｂ１によって冷却水を圧縮して送り出すようになっている。このような構成により、ウォーターポンプ５３は、回転子５３ｂの回転速度が高くなるほど多くなる量の冷却水を送り出す。

ウォーターポンプ５３は、クランクケース２２と同様に、車両に固定されている。即ち、ウォーターポンプ５３は、圧縮比変更装置２６による機械圧縮比の変更に伴って固定側部材としてのクランクケース２２に対して相対移動しない部材（車両）に固定されている。なお、ウォーターポンプ５３は、クランクケース２２に固定されていてもよい。

これにより、機械圧縮比を変更する際に移動させられるシリンダブロック部２０にウォーターポンプ５３が固定された場合と比較して、機械圧縮比を変更する際に移動させる部材の重量を小さくすることができる。従って、機械圧縮比を変更するために部材を移動させることにより消費されるエネルギーを低減することができる。この結果、燃費を向上させることができる。

ラジエータ５４は、ウォーターポンプ５３よりもシリンダブロック２１に対する上流側の位置にて循環用配水管５１に配設されている。ラジエータ５４は、循環用配水管５１内の冷却水の熱を大気中に放出することにより冷却水を冷却するようになっている。

このような構成により、ブロック側ウォータージャケット２１ｂ、ヘッド側ウォータージャケット３０ａ及び冷却系統５０を冷却水が循環する。従って、ブロック側ウォータージャケット２１ｂ及びヘッド側ウォータージャケット３０ａ内の冷却水が燃焼室ＣＣを形成する壁面（燃焼室壁面、例えば、ボア壁面やシリンダヘッド部３０の下面）から熱エネルギーを受け取り燃焼室壁面が冷却水によって冷却される。

更に、冷却系統５０は、バイパス用配水管５５と、バイパス流量調整弁５５ａと、を備えている。
バイパス用配水管５５の一端は、ラジエータ５４の上流にて循環用配水管５１に接続され、他端はラジエータ５４の下流にて循環用配水管５１に接続されている。即ち、バイパス用配水管５５は、循環用配水管５１内の冷却水がラジエータ５４をバイパスする（迂回する）ための通路を形成している。

バイパス流量調整弁５５ａは、サーモスタット式の弁である。バイパス流量調整弁５５ａは、図示しないバルブ開度が変更されることにより、ラジエータ５４へ流入する冷却水量と、ラジエータ５４をバイパス（迂回）する冷却水量と、を調整するようになっている。バイパス流量調整弁５５ａは、その周囲を流れる冷却水の温度が高くなるほどバルブ開度を小さくするようになっている。このような構成により、バイパス流量調整弁５５ａは、冷却水の温度が高くなるほど多くなる量の冷却水をラジエータ５４へ流入させることにより、冷却水の温度（冷却水温度）Ｔｗを略一定に維持する。

一方、このシステムは、図１に示したように、冷却水温度センサ６１、指標値取得手段としてのノックセンサ６２、クランクポジションセンサ６３、カムポジションセンサ６４、ポンプ回転速度センサ６５、アクセル開度センサ６６及び電気制御装置７０を備えている。

冷却水温度センサ６１は、ブロック側ウォータージャケット２１ｂ内の冷却水の温度（冷却水温度）Ｔｗを検出し、冷却水温度Ｔｗを表す信号を出力するようになっている。
ノックセンサ６２は、ノッキングの発生に関係する指標値としてのシリンダブロック部２０の振動Vcを検出し、振動Vcを表す信号を出力するようになっている。

クランクポジションセンサ６３は、クランク軸２５が１０°回転する毎に生じる幅狭のパルスを有するとともに同クランク軸２５が３６０°回転する毎に生じる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。この信号は、エンジン回転速度ＮＥを表す。
カムポジションセンサ６４は、インテークカムシャフトが９０°回転する毎に（即ち、クランク軸２５が１８０°回転する毎に）生じるパルスを有する信号（Ｇ２信号）を出力するようになっている。

ポンプ回転速度センサ６５は、ウォーターポンプ５３の回転子５３ｂが３６０°回転する毎に信号を出力するようになっている。この信号は、ポンプ回転速度ＮＰａを表す。
アクセル開度センサ６６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Accpを検出し、アクセルペダルＡＰの操作量（アクセルペダル操作量）Accpを表す信号を出力するようになっている。

電気制御装置７０は、互いにバスにより接続されたＣＰＵ７１、ＣＰＵ７１が実行するプログラム、テーブル（ルックアップテーブル、マップ）、定数等を予め記憶したＲＯＭ７２、ＣＰＵ７１が必要に応じてデータを一時的に記憶するＲＡＭ７３、電源が投入された状態にてデータを記憶するとともに同記憶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ＲＡＭ７４及びＡＤコンバータを含むインターフェース７５等からなるマイクロコンピュータである。インターフェース７５は、前記センサ６１〜６６と接続され、ＣＰＵ７１にセンサ６１〜６６からの信号を供給するとともに、ＣＰＵ７１の指示に応じて圧縮比制御装置２７、可変吸気タイミング装置３２ａのアクチュエータ３２ｂ、イグナイタ３６、インジェクタ３７、及び、ウォーターポンプ５３に駆動信号（指示信号）を送出するようになっている。

＜＜作動の概要＞＞
次に、上記のように構成された内燃機関の制御装置の作動の概要について説明する。
この制御装置は、ノックセンサ６２により出力される電圧信号Vcに基づいてノッキングが発生したか否かを判定する。制御装置は、ノッキングが発生した場合、ポンプ回転速度ＮＰを高めるようにウォーターポンプ５３を制御する。更に、制御装置は、ノッキングが発生した時点を開始時点とする所定の低圧縮比制御期間において、実際の機械圧縮比を内燃機関１０の負荷に基づいて決定される機械圧縮比よりも低い機械圧縮比に制御する。これにより、エンドガスの圧力が低下する。この結果、ノッキングの発生を抑制することができる。

その後、実際のポンプ回転速度ＮＰが高くなる。これにより、ウォーターポンプ５３から送り出される冷却水の流量が増加するので、冷却水が燃焼室壁面から受け取る単位時間あたりの熱エネルギーの大きさを表す冷却効率が高められる。これにより、燃焼室壁面の温度が低下する。その結果、エンドガスの温度が低下するので、ノッキングの発生が抑制される。

そして、制御装置は、低圧縮比制御期間が終了すると、実際の機械圧縮比を内燃機関１０の負荷に基づいて決定される機械圧縮比に戻す。このように、この制御装置によれば、機械圧縮比が負荷に基づいて決定される機械圧縮比よりも低い機械圧縮比に制御され続けることを回避しながらノッキングの発生を抑制することができる。即ち、燃費向上が阻害されることを回避しながらノッキングの発生を抑制することができる。

＜＜作動の詳細＞＞
次に、電気制御装置７０の実際の作動について、図３〜図９を参照しながら説明する。

（制御量決定）
電気制御装置７０のＣＰＵ７１は、図３にフローチャートにより示した制御量決定ルーチンを各気筒の膨張行程が終了する（即ち、クランク軸２５が１８０°だけ回転する）毎に実行するようになっている。

従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵ７１は、ステップ３００から処理を開始してステップ３０５に進み、アクセル開度センサ６６により検出されたアクセルペダル操作量Accpを読み込むとともに、続くステップ３１０にてクランクポジションセンサ６３により検出されたエンジン回転速度ＮＥを読み込む。本例では、アクセルペダル操作量Accpは、内燃機関１０の負荷を表す。なお、内燃機関１０の負荷は、アクセルペダル操作量Accpとエンジン回転速度ＮＥとに基づいて決定される要求トルクであってもよい。

次いで、ＣＰＵ７１は、ステップ３１５に進んで、冷却水温度センサ６１により検出された冷却水温度Ｔｗを読み込む。そして、ＣＰＵ７１は、ステップ３２０に進んでアクセルペダル操作量Accp及びエンジン回転速度ＮＥと点火時期φとの関係を規定するテーブルMapφ、上記ステップ３０５にて読み込まれたアクセルペダル操作量Accp及び上記ステップ３１０にて読み込まれたエンジン回転速度ＮＥに基づいて点火時期φ（ここでは、φ＝φ１）を決定する。なお、ステップ３２０の処理が実行されることは、点火時期制御手段の機能の一部が達成されることに対応している。

ここで、テーブルMapφは、任意の運転状態の下でこのテーブルMapφに基づいて求められる点火時期φが任意の点火時期のうちの熱効率を最高とする点火時期となるように予め設定されている。なお、点火時期φは、ＢＴＤＣにより表される。ＢＴＤＣは、気筒毎に定義されている。ＢＴＤＣは、各気筒における圧縮上死点（ＴＤＣ）を原点としクランク軸２５の回転方向と逆方向を正にとったクランク軸２５の回転角度（クランク角度）である。

また、以下の説明において、MapX(a,b)と表記されるテーブルは、変数a及び変数bと値Xとの関係を規定するテーブルを意味することとする。また、値XをテーブルMapX(a,b)に基づいて求めるとは、値Xを現時点の変数a及び現時点の変数bと、テーブルMapX(a,b)と、に基づいて求める（決定する）ことを意味することとする。なお、変数は１つであってもよく３つ以上であってもよい。

そして、ＣＰＵ７１は、ステップ３２５に進んでテーブルMapε(Accp,NE)に基づいて機械圧縮比ε（ここでは、ε＝ε１）を決定する。ここで、テーブルMapεは、図４に示したように、このテーブルMapεに基づいて求められる機械圧縮比εが、アクセルペダル操作量Accpが大きくなるほど低くなるように、予め設定されている。なお、ステップ３２５の処理が実行されることは、圧縮比制御手段の機能の一部が達成されることに対応している。

次いで、ＣＰＵ７１は、ステップ３３０に進んでテーブルMapNP(Accp,NE,Tw)に基づいてポンプ回転速度ＮＰ（ここでは、ＮＰ＝ＮＰ１）を決定する。ここで、テーブルMapNPは、このテーブルMapNPに基づいて求められるポンプ回転速度ＮＰが冷却水温度Ｔｗが高くなるほど高くなるとともにアクセルペダル操作量Accpが大きくなるほど高くなるように予め設定されている。

その後、ＣＰＵ７１は、ステップ３３５に進んでテーブルMapτ(Accp,NE)に基づいて燃料噴射量τを決定する。ここで、テーブルMapτは、このテーブルMapτに基づいて求められる燃料噴射量τがアクセルペダル操作量Accpが大きくなるほど多くなるように予め設定されている。そして、ＣＰＵ７１はステップ３９９に進んで本ルーチンを一旦終了する。

（ノッキング判定）
更に、ＣＰＵ７１は、図５にフローチャートにより示したノッキング判定ルーチンを、制御量決定ルーチンに続いて実行するようになっている。なお、図５のルーチンの処理が実行されることは、ノッキング抑制手段の機能の一部が達成されることに対応している。

従って、制御量決定ルーチンの実行が終了すると、ＣＰＵ７１は、ステップ５００から処理を開始してステップ５０５に進み、ノックセンサ６２により検出されたシリンダブロック部２０の振動Vcに基づいてノッキング強度ＳＮを算出する。本例では、ノッキング強度ＳＮは、クランク軸２５が１８０°だけ回転する間（即ち、１つの気筒の膨張行程）におけるシリンダブロック部２０の振動Vcの振幅の最大値である。即ち、ＣＰＵ７１は、複数の気筒のそれぞれに対する上記指標値を取得していると言うことができる。

次いで、ＣＰＵ７１は、ステップ５１０に進んで上記ステップ５１０にて算出されたノッキング強度ＳＮが閾値強度ＳＮｔｈよりも大きいか否かを判定する。ここで、閾値強度ＳＮｔｈは、実際にノッキングが発生した場合のノッキング強度ＳＮよりも僅かに小さい値に予め設定されている。即ち、ステップ５１０にて判定される条件は、ノッキングが発生したという条件であると言うことができる。なお、この条件は、本明細書において、ノッキング判定条件とも称呼される。

いま、図６に示したように、何らかの理由により時点ｔ１にてノッキングが発生した場合を想定する。この場合において、先ず、時点ｔ１以前の期間Ａ内の時点から説明する。

この時点では、ノッキングが発生していないので、ノッキング強度ＳＮは、閾値強度ＳＮｔｈよりも小さい。従って、ＣＰＵ７１は、ステップ５１０にて「Ｎｏ」と判定してステップ５９９に直接進み、本ルーチンを一旦終了する。

（機械圧縮比補正量算出）
加えて、ＣＰＵ７１は、図７にフローチャートにより示した機械圧縮比補正量算出ルーチンを、ノッキング判定ルーチンに続いて実行するようになっている。なお、図７のルーチンの処理が実行されることは、ノッキング抑制手段の機能の一部が達成されることに対応している。

従って、ノッキング判定ルーチンの実行が終了すると、ＣＰＵ７１は、ステップ７００から処理を開始してステップ７０５に進み、機械圧縮比補正フラグＸεの値が「１」であるか否かを判定する。

ここで、機械圧縮比補正フラグＸεは、上記ステップ３２５にて決定される機械圧縮比εを補正するか否かを表すフラグであって、その値が「１」であれば機械圧縮比εを補正し、「０」であれば補正しないことを示す。機械圧縮比補正フラグＸεの値は、後述するように、ノッキングが発生したと判定された場合に「１」に設定され（ステップ５４５を参照。）、実際のポンプ回転速度（ポンプ回転速度センサ６５により検出されるポンプ回転速度）ＮＰａが上記ステップ３３０にて決定されるポンプ回転速度ＮＰに一致した場合に「０」に設定される（ステップ７４０を参照。）。なお、内燃機関１０の始動時に、機械圧縮比補正フラグＸεの値は「０」に設定される。

この状態においては、ノッキングが発生していないので、機械圧縮比補正フラグＸεの値は「０」のままである。従って、ＣＰＵ７１は、ステップ７０５にて「Ｎｏ」と判定してステップ７１０に進み、機械圧縮比補正量Δεの値を「０」に設定する。次いで、ＣＰＵ７１は、ステップ７９９に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。

（点火時期補正量算出）
更に、ＣＰＵ７１は、図８にフローチャートにより示した点火時期補正量算出ルーチンを、機械圧縮比補正量算出ルーチンに続いて実行するようになっている。なお、図８のルーチンの処理が実行されることは、ノッキング抑制手段の機能の一部が達成されることに対応している。

従って、機械圧縮比補正量算出ルーチンの実行が終了すると、ＣＰＵ７１は、ステップ８００から処理を開始してステップ８０５に進み、点火時期補正フラグＸφの値が「１」であるか否かを判定する。

ここで、点火時期補正フラグＸφは、上記ステップ３２０にて決定される点火時期φを補正するか否かを表すフラグであって、その値が「１」又は「２」であれば点火時期φを補正し、「０」であれば補正しないことを示す。点火時期補正フラグＸφの値は、後述するように、ノッキングが発生したと判定された場合に「１」に設定され（ステップ５４０を参照。）、タイミング制御用変数Ｋεが所定の閾値Ｋεｔｈとなった場合に「２」に設定され（ステップ８３５を参照。）、点火時期φに対する点火時期補正量Δφが「０」となった場合に「０」に設定される（ステップ８６０を参照。）。なお、内燃機関１０の始動時に、点火時期補正フラグＸφの値は「０」に設定される。

この状態においては、ノッキングが発生していないので、点火時期補正フラグＸφの値は「０」のままである。従って、ＣＰＵ７１は、ステップ８０５にて「Ｎｏ」と判定してステップ８１０に進み、点火時期補正フラグＸφの値が「２」であるか否かを判定する。そして、ＣＰＵ７１は、ステップ８１０にて「Ｎｏ」と判定してステップ８１５に進み、点火時期補正量Δφの値を「０」に設定する。次いで、ＣＰＵ７１は、ステップ８９９に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。

（制御量補正）
加えて、ＣＰＵ７１は、図９にフローチャートにより示した制御量補正ルーチンを、点火時期補正量算出ルーチンに続いて実行するようになっている。なお、図９のルーチンの処理が実行されることは、ノッキング抑制手段の機能の一部が達成されることに対応している。

従って、点火時期補正量算出ルーチンの実行が終了すると、ＣＰＵ７１は、ステップ９００から処理を開始してステップ９０５に進み、上記ステップ３２０にて決定された点火時期φ（この時点では、φ＝φ１）から図８の点火時期補正量算出ルーチンにおいて算出された点火時期補正量Δφ（この時点では、Δφ＝０）を減じた値φ−Δφに点火時期φを設定することにより点火時期φを補正する。但し、この時点では、Δφ＝０であるので、点火時期φは実質的に補正されない。

次いで、ＣＰＵ７１は、ステップ９１０に進んで上記ステップ３２５にて決定された機械圧縮比ε（この時点では、ε＝ε１）から図７の機械圧縮比補正量算出ルーチンにおいて算出された機械圧縮比補正量Δε（この時点では、Δε＝０）を減じた値ε−Δεに機械圧縮比εを設定することにより機械圧縮比εを補正する。但し、この時点では、Δε＝０であるので、機械圧縮比εは実質的に補正されない。

そして、ＣＰＵ７１は、ステップ９１５に進んでテーブルMapΔτ(Accp,NE,Δφ,Δε)に基づいて燃料噴射量補正量Δτを決定する。ここで、テーブルMapΔτは、このテーブルMapΔτに基づいて求められる燃料噴射量補正量Δτを上記ステップ３３５にて決定された燃料噴射量τに加えた量の燃料を噴射することにより内燃機関１０が出力するトルクと、点火時期補正量Δφ及び機械圧縮比補正量Δεがともに「０」である場合において上記ステップ３３５にて決定された燃料噴射量τの燃料を噴射することにより内燃機関１０が出力するトルクと、が一致するように予め設定されている。従って、この時点では、Δφ＝Δε＝０であるので、Δτ＝０である。

次いで、ＣＰＵ７１は、ステップ９２０に進んで上記ステップ３３５にて決定された燃料噴射量τに上記ステップ９１５にて決定された燃料噴射量補正量Δτ（この時点では、Δτ＝０）を加えた値τ＋Δτに燃料噴射量τを設定することにより燃料噴射量τを補正する。但し、この時点では、Δτ＝０であるので、燃料噴射量τは実質的に補正されない。そして、ＣＰＵ７１はステップ９９９に進んで本ルーチンを一旦終了する。

（ポンプ回転速度制御）
更に、ＣＰＵ７１は、図示しないポンプ回転速度制御ルーチンを、制御量補正ルーチンに続いて実行するようになっている。従って、制御量補正ルーチンの実行が終了すると、ＣＰＵ７１は、実際のポンプ回転速度ＮＰａを設定されたポンプ回転速度ＮＰ（この時点では、ＮＰ＝ＮＰ１）に一致させるための駆動指示信号をウォーターポンプ５３に送信することにより、ウォーターポンプ５３に供給される電力を制御する。なお、このポンプ回転速度制御ルーチンの処理が実行されることは、ノッキング抑制手段の機能の一部が達成されることに対応している。

（機械圧縮比制御）
加えて、ＣＰＵ７１は、図示しない機械圧縮比制御ルーチンを、ポンプ回転速度制御ルーチンに続いて実行するようになっている。従って、ポンプ回転速度制御ルーチンの実行が終了すると、ＣＰＵ７１は、実際の機械圧縮比を上記ステップ９１０にて設定された機械圧縮比ε（この時点では、ε＝ε１）に一致させるための駆動指示信号を圧縮比制御装置２７に送信する。なお、機械圧縮比制御ルーチンの処理が実行されることは、圧縮比制御手段の機能の一部及びノッキング抑制手段の機能の一部が達成されることに対応している。

（点火時期制御）
また、ＣＰＵ７１は、図示しない点火時期制御ルーチンをクランク軸２５が所定の微小な角度だけ回転する毎に気筒毎に独立に実行するようになっている。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵ７１は、第ｎ気筒（ｎは、１、２、３及び４）のクランク角度が上記ステップ９０５にて設定された点火時期φ（この時点では、φ＝φ１）であるか否かを判定し、第ｎ気筒のクランク角度がその点火時期φであると判定された場合には火花を発生させるための指示信号を第ｎ気筒のイグナイタ３６に送信する。なお、点火時期制御ルーチンの処理が実行されることは、点火時期制御手段の機能の一部及びノッキング抑制手段の機能の一部が達成されることに対応している。

（燃料噴射制御）
更に、ＣＰＵ７１は、図示しない燃料噴射制御ルーチンをクランク軸２５が所定の微小な角度だけ回転する毎に気筒毎に独立に実行するようになっている。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵ７１は、第ｎ気筒のクランク角度が所定の燃料噴射開始時期であるか否かを判定し、第ｎ気筒のクランク角度がその燃料噴射開始時期であると判定された場合には上記ステップ９２０にて補正された燃料噴射量τの燃料を噴射させるための指示信号を第ｎ気筒のインジェクタ３７に送信する。

（ノッキング判定時点）
その後、時点ｔ１になると、ノッキングが発生する。従って、ノッキング強度ＳＮは、閾値強度ＳＮｔｈよりも大きくなる。従って、この時点にてＣＰＵ７１が図５のノッキング判定ルーチンの処理を開始してステップ５１０に進んだとき、ＣＰＵ７１は、ステップ５１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ５１５に進む。なお、本明細書において、このノッキングが発生したと判定された時点（即ち、ノッキング判定条件が成立していると判定された時点）ｔ１は、ノッキング判定時点とも呼ばれる時点である。

ＣＰＵ７１は、ステップ５１５にてテーブルMapΔφ0(Accp,NE)に基づいて点火時期補正基本量Δφ０を決定する。ここで、テーブルMapΔφ0は、このテーブルMapΔφ0に基づいて求められる点火時期補正基本量Δφ０が正の値となるように予め設定されている。

次いで、ＣＰＵ７１は、ステップ５２０に進んでテーブルMapΔε0(Accp,NE)に基づいて機械圧縮比補正基本量Δε０を決定する。ここで、テーブルMapΔε0は、このテーブルMapΔε0に基づいて求められる機械圧縮比補正基本量Δε０が正の値となるように予め設定されている。

そして、ＣＰＵ７１は、ステップ５２５に進んでテーブルMapΔNP(Accp,NE,Tw)に基づいてポンプ回転速度補正量ΔＮＰを決定する。ここで、テーブルMapΔNPは、このテーブルMapΔNPに基づいて求められるポンプ回転速度補正量ΔＮＰが正の値となるように予め設定されている。

次いで、ＣＰＵ７１は、ステップ５３０に進んで上記ステップ３３０にて決定されたポンプ回転速度ＮＰに上記ステップ５２５にて決定されたポンプ回転速度補正量ΔＮＰを加えた値ＮＰ＋ΔＮＰ（＝ＮＰ２）にポンプ回転速度ＮＰを設定することによりポンプ回転速度ＮＰを補正する。

そして、ＣＰＵ７１は、ステップ５３５に進んで、上記ステップ３０５〜ステップ３１５にて読み込まれたアクセルペダル操作量Accp、エンジン回転速度ＮＥ及び冷却水温度Ｔｗと、上記テーブルMapNPと、に基づいて求められるポンプ回転速度ＮＰが、上記ステップ５３０にて算出されたポンプ回転速度ＮＰ（＝ＮＰ２）と一致するようにそのテーブルMapNPを更新する。

その後、ＣＰＵ７１は、ステップ５４０に進んで点火時期補正フラグＸφの値を「１」に設定し、続くステップ５４５にて機械圧縮比補正フラグＸεの値を「１」に設定する。次いで、ＣＰＵ７１は、ステップ５５０に進んでタイマＴの値を「０」に設定することにより現時点から経過する時間（点火時期補正フラグＸφの値及び機械圧縮比補正フラグＸεの値のそれぞれが「０」から「１」へ変更されてから経過した時間、即ち、ノッキングが発生したと判定されてから経過した時間）の計測を開始する。そして、ＣＰＵ７１は、ステップ５９９に進んで本ルーチンを一旦終了する。

この状態において、ＣＰＵ７１が図７の機械圧縮比補正量算出ルーチンの処理を開始してステップ７０５に進んだとき、ＣＰＵ７１は、ステップ７０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ７１５に進む。ＣＰＵ７１は、ステップ７１５にてポンプ回転速度センサ６５により検出されたポンプ回転速度ＮＰａを読み込む。

次いで、ＣＰＵ７１は、ステップ７２０に進んで上記ステップ５３０にて設定されたポンプ回転速度ＮＰ（この時点では、ＮＰ＝ＮＰ２）から上記ステップ７１５にて読み込まれたポンプ回転速度ＮＰａを減じた値（ＮＰ−ＮＰａ）を上記ステップ５２５にて決定されたポンプ回転速度補正量ΔＮＰにより除した値（ＮＰ−ＮＰａ）／ΔＮＰをポンプ回転速度不一致率ＲＮＰとして算出する。即ち、ポンプ回転速度不一致率ＲＮＰは、実際のポンプ回転速度ＮＰａが上記ステップ５３０にて設定されたポンプ回転速度ＮＰと相違している程度を表す値であって、その値が「０」に近づくほど両者の差が小さいことを表す。

その後、ＣＰＵ７１は、ステップ７２５に進んで上記ステップ７２０にて算出されたポンプ回転速度不一致率ＲＮＰが正の値であるか否かを判定する。この時点では、値ＮＰ−ＮＰａはポンプ回転速度補正量ΔＮＰと等しいので、ポンプ回転速度不一致率ＲＮＰは「１」である。

従って、ＣＰＵ７１は、ステップ７２５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ７３０に進み、上記ステップ５２０にて決定された機械圧縮比補正基本量Δε０に上記ステップ７２０にて算出されたポンプ回転速度不一致率ＲＮＰを乗じた値ＲＮＰ・Δε０を機械圧縮比補正量Δε（この時点では、Δε＝Δε０）として算出する。そして、ＣＰＵ７１はステップ７９９に進んで本ルーチンを一旦終了する。

加えて、ＣＰＵ７１が図８の点火時期補正量算出ルーチンの処理を開始してステップ８０５に進んだとき、ＣＰＵ７１は、ステップ８０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ８２０に進む。

ＣＰＵ７１は、ステップ８２０にて点火時期補正量Δφを上記ステップ５１５にて決定された点火時期補正基本量Δφ０に設定する。次いで、ＣＰＵ７１は、ステップ８２５に進んで図７の機械圧縮比補正量算出ルーチンにおいて算出された機械圧縮比補正量Δεを上記ステップ５２０にて決定された機械圧縮比補正基本量Δε０により除した値Δε／Δε０をタイミング制御用変数Ｋε（この時点では、Ｋε＝１）として算出する。

なお、本例では、タイミング制御用変数Ｋεはポンプ回転速度不一致率ＲＮＰと一致する（Ｋε＝Δε／Δε０＝ＲＮＰ・Δε０／Δε０＝ＲＮＰ）。従って、実際のポンプ回転速度ＮＰａが上記ステップ３３０又はステップ５３０にて設定されたポンプ回転速度ＮＰ（ここでは、ＮＰ＝ＮＰ２）に近づくにつれて、ポンプ回転速度不一致率ＲＮＰが小さくなるのでタイミング制御用変数Ｋεも小さくなる。

そして、ＣＰＵ７１は、ステップ８３０に進んで上記ステップ８２５にて算出されたタイミング制御用変数Ｋεが予め設定された閾値Ｋεｔｈ（本例では、０．４）以下であるか否かを判定する。

この時点では、機械圧縮比補正量Δεが機械圧縮比補正基本量Δε０と等しいので、タイミング制御用変数Ｋεは「１」である。従って、ＣＰＵ７１は、ステップ８３０にて「Ｎｏ」と判定してステップ８９９に直接進み本ルーチンを一旦終了する。

加えて、ＣＰＵ７１が図９の制御量補正ルーチン、機械圧縮比制御ルーチン及び点火時期制御ルーチンを実行することにより、実際の点火時期が内燃機関１０の負荷に基づいて決定される点火時期φ１よりも点火時期補正基本量Δφ０だけ遅角された点火時期φ２に制御される（ステップ５１５及びステップ８２０を参照。）。更に、実際の機械圧縮比が内燃機関１０の負荷に基づいて決定される機械圧縮比ε１よりも機械圧縮比補正基本量Δε０だけ低い機械圧縮比ε２に制御される（ステップ５２０及びステップ７２０〜ステップ７３０を参照。）。

このような状況は、タイミング制御用変数Ｋεが閾値Ｋεｔｈよりも大きい限り継続する。この状況においては、時間の経過に伴って、実際のポンプ回転速度ＮＰａは上記設定されたポンプ回転速度ＮＰ（＝ＮＰ２）へ向かって徐々に高くなる。これにより、冷却水の流量が増加する。この結果、冷却効率が高められるので、燃焼室壁面の温度が低下する。

更に、図７のステップ７２０及びステップ７３０の処理が繰り返して実行される。従って、実際のポンプ回転速度ＮＰａが上記設定されたポンプ回転速度ＮＰ（＝ＮＰ２）に近づくほど、ポンプ回転速度不一致率ＲＮＰは低下し、その結果、機械圧縮比補正量Δεも小さくなる。換言すると、実際のポンプ回転速度ＮＰａが上記設定されたポンプ回転速度ＮＰ（＝ＮＰ２）に近づくにつれて機械圧縮比εは、内燃機関１０の負荷に基づいて決定される機械圧縮比ε１に近づくように高められる。

ところで、冷却効率は実際のポンプ回転速度ＮＰａが高くなるほど高くなる。従って、実際のポンプ回転速度ＮＰａが高くなるほどノッキングが発生する可能性は低くなる。従って、このように、実際のポンプ回転速度ＮＰａが高くなるほど機械圧縮比εを高くすることにより、ノッキングの発生を抑制しながら可能な限り燃費を向上させることができる。

一方、点火時期補正量Δφは点火時期補正基本量Δφ０に維持され続ける。即ち、実際の点火時期は内燃機関１０の負荷に基づいて決定される点火時期φ１よりも点火時期補正基本量Δφ０だけ遅角された点火時期φ２に制御され続ける。

このとき、機械圧縮比εが内燃機関１０の負荷に基づいて決定された機械圧縮比ε１に近づいていくので、タイミング制御用変数Ｋεは減少する。

そして、時点ｔ２になると、タイミング制御用変数Ｋεは、閾値Ｋεｔｈに一致する。従って、この時点ｔ２にてＣＰＵ７１が図８の点火時期補正量算出ルーチンの処理を開始してステップ８３０に進んだとき、ＣＰＵ７１は、ステップ８３０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ８３５に進む。ＣＰＵ７１は、ステップ８３５にて点火時期補正フラグＸφの値を「２」に設定する。

次いで、ＣＰＵ７１は、ステップ８４０に進んで点火時期維持期間Ｔφを現時点のタイマＴの値に設定する。即ち、点火時期維持期間Ｔφは、実際の点火時期が内燃機関１０の負荷に基づいて決定された点火時期φ１を点火時期補正基本量Δφ０だけ遅角させた点火時期φ２に維持されていた時間を表す。そして、ＣＰＵ７１は、ステップ８９９に進んで本ルーチンを一旦終了する。

そして、クランク軸２５が１８０°だけ回転することによりＣＰＵ７１が再び図８の点火時期補正量算出ルーチンの処理を開始すると、ＣＰＵ７１はステップ８０５に進んだとき、ステップ８０５にて「Ｎｏ」と判定してステップ８１０に進む。

そして、ＣＰＵ７１は、点火時期補正フラグＸφの値が「２」であるか否かを判定するステップ８１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ８４５に進み、点火時期補正量Δφを下記(1)式に基づいて算出する。
Δφ＝（Ｌφ・Ｔφ＋Ｔφ−Ｔ）・Δφ０／（Ｌφ・Ｔφ） …(1)

ここで、Ｌφは所定の係数（本例では、０．９）である。係数Ｌφは、時点ｔ１から時間（Ｔφ＋Ｌφ・Ｔφ）が経過する前に実際のポンプ回転速度ＮＰａが上記設定されたポンプ回転速度ＮＰ（＝ＮＰ２）に一致する値に予め設定されている。上記(1)式に基づいて算出される点火時期補正量Δφは、図６から理解されるように、経過した時間に比例して減少する量であって、点火時期維持期間Ｔφに係数Ｌφを乗じた時間Ｌφ・Ｔφをかけて点火時期補正基本量Δφ０から「０」へ変化する量である。

次いで、ＣＰＵ７１は、ステップ８５０に進んで点火時期補正量Δφが負の値であるか否かを判定する。この時点では、点火時期補正量Δφは正の値である。従って、ＣＰＵ７１は、ステップ８５０にて「Ｎｏ」と判定してステップ８９９に直接進み本ルーチンを一旦終了する。

このように、点火時期補正量Δφを減少させる状況は、点火時期補正量Δφが「０」となるまで継続する。従って、時間の経過に伴って点火時期補正量Δφが減少するので、実際の点火時期も時間の経過に伴って内燃機関１０の負荷に基づいて決定される点火時期φ１へ徐々に進角させられる。

そして、時点ｔ３になると、実際のポンプ回転速度ＮＰａが上記ステップ３３０にて設定されたポンプ回転速度ＮＰ（＝ＮＰ２）に一致する。即ち、ポンプ回転速度不一致率ＲＮＰは「０」になる。従って、この時点ｔ３にてＣＰＵ７１が図７の機械圧縮比補正量算出ルーチンの処理を開始してステップ７２５に進んだとき、ＣＰＵ７１は、ステップ７２５にて「Ｎｏ」と判定してステップ７３５に進む。

ＣＰＵ７１は、ステップ７３５にて機械圧縮比補正量Δεの値を「０」に設定し、続くステップ７４０にて機械圧縮比補正フラグＸεの値を「０」に設定する。そして、ＣＰＵ７１はステップ７９９に進んで本ルーチンを一旦終了する。

そして、クランク軸２５が１８０°だけ回転することによりＣＰＵ７１が再び図７の機械圧縮比補正量算出ルーチンの処理を開始すると、ＣＰＵ７１はステップ７０５に進んだとき、ステップ７０５にて「Ｎｏ」と判定してステップ７１０に進む。ＣＰＵ７１は、ステップ７１０にて機械圧縮比補正量Δεの値を「０」に設定し、続くステップ７９９にて本ルーチンを一旦終了する。
このように、機械圧縮比補正量Δεが「０」に設定される状況は、再びノッキングが発生するまで継続する。

そして、時点ｔ２から時間Ｌφ・Ｔφが経過した時点ｔ４になると、点火時期補正量Δφが「０」となる。従って、この時点ｔ４にてＣＰＵ７１が図８の点火時期補正量算出ルーチンの処理を開始してステップ８５０に進んだとき、ＣＰＵ７１は、ステップ８５０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ８５５に進む。ＣＰＵ７１は、ステップ８５５にて点火時期補正量Δφの値を「０」に設定し、続くステップ８６０にて点火時期補正フラグＸφの値を「０」に設定する。そして、ＣＰＵ７１はステップ８９９に進んで本ルーチンを一旦終了する。

そして、クランク軸２５が１８０°だけ回転することによりＣＰＵ７１が再び図８の点火時期補正量算出ルーチンの処理を開始すると、ＣＰＵ７１はステップ８０５及びステップ８１０に進んだとき、いずれも「Ｎｏ」と判定してステップ８１５に進む。ＣＰＵ７１は、ステップ８１５にて点火時期補正量Δφの値を「０」に設定し、続くステップ８９９にて本ルーチンを一旦終了する。
このように、点火時期補正量Δφが「０」に設定される状況は、再びノッキングが発生するまで継続する。

このように、ノッキングが発生したと判定されると、その判定時点ｔ１にてポンプ回転速度ＮＰを高めるようにウォーターポンプ５３が制御される。更に、その判定時点ｔ１からノッキングが発生する前に設定されていたポンプ回転速度ＮＰ１よりも高いポンプ回転速度ＮＰ２に実際のポンプ回転速度ＮＰａが一致する時点ｔ３までの期間（図６における期間Ｂ及び期間Ｃ）において、実際の機械圧縮比が内燃機関１０の負荷に基づいて決定される機械圧縮比ε１よりも低い機械圧縮比に制御される。これにより、エンドガスの圧力が低下する。この結果、ノッキングの発生を抑制することができる。なお、図６における期間Ｂと期間Ｃとを合わせた期間は、低圧縮比制御期間とも呼ばれる期間である。

その後、実際のポンプ回転速度ＮＰが高くなる。これにより、ウォーターポンプ５３から送り出される冷却水の流量が増加するので、冷却効率が高められる。これにより、燃焼室ＣＣを形成する壁面（燃焼室壁面、例えば、ボア壁面やシリンダヘッド部３０の下面）の温度が低下する。その結果、エンドガスの温度が低下するので、ノッキングの発生が抑制される。

そして、時点ｔ３以降の期間（図６における期間Ｄ及び期間Ｅ）においては、実際の機械圧縮比が内燃機関１０の負荷に基づいて決定される機械圧縮比ε１に戻される。これにより、実際の機械圧縮比が負荷に基づいて決定される機械圧縮比ε１よりも低い機械圧縮比に制御され続けることを回避しながらノッキングの発生を抑制することができる。即ち、燃費向上が阻害されることを回避しながらノッキングの発生を抑制することができる。

加えて、上記判定時点ｔ１から時点ｔ４までの期間（図６における期間Ｂ、期間Ｃ及び期間Ｄ）においては、実際の点火時期が内燃機関１０の負荷に基づいて決定される点火時期φ１よりも遅角側の点火時期（遅角点火時期）に制御される。なお、図６における期間Ｂと期間Ｃと期間Ｄとを合わせた期間は、点火遅角制御期間とも呼ばれる期間である。

これにより、エンドガスの圧力を低下させることができるので、ノッキングの発生を抑制することができる。この結果、上記判定時点ｔ１の直後の期間において実際の機械圧縮比が制御遅れを伴って変化することにより予定されていた機械圧縮比よりも高い機械圧縮比にて内燃機関１０が運転されてもノッキングが発生することを抑制することができる。

より具体的には、上記判定時点ｔ１からタイミング制御用変数Ｋεが減少することにより閾値Ｋεｔｈに一致する時点ｔ２までの期間（図６における期間Ｂ）において、実際の点火時期は内燃機関１０の負荷に基づいて決定された点火時期φ１よりも点火時期補正基本量Δφ０だけ遅角された点火時期（第１の遅角点火時期）φ２にて一定に維持される。なお、タイミング制御用変数Ｋεは、ポンプ回転速度不一致率ＲＮＰが減少し始める時点ｔ１ａまで減少しない。従って、時点ｔ２は、実際の機械圧縮比が高められ始める時点ｔ１ａよりも後の時点であり、本明細書において、第２時点とも呼ばれる時点である。

これにより、実際の機械圧縮比を内燃機関１０の負荷に基づいて決定される機械圧縮比ε１に早期に近づけてもノッキングの発生を抑制することができる。即ち、ノッキングを抑制しながら実際の機械圧縮比を内燃機関１０の負荷に基づいて決定される機械圧縮比ε１により早期に近づけることができるので、燃費を向上させることができる。

その後、時点ｔ２以降の期間（図６における期間Ｃ及び期間Ｄ）においては、実際の点火時期は、点火時期φ２から点火時期φ１へ徐々に進角させられる。即ち、この期間においては、実際の点火時期は、第１の遅角点火時期φ２よりも進角側の第２の遅角点火時期に制御される。これにより、この期間においても点火時期が第１の遅角点火時期φ２に制御される場合と比較して燃費を向上させることができる。

また、閾値Ｋεｔｈが十分に小さく設定されるとともに係数Ｌφが十分に大きく設定されているので、時点ｔ２から実際のポンプ回転速度ＮＰａが設定されたポンプ回転速度ＮＰ２に一致するまでの時間（図６における期間Ｃの長さ）は、時間Ｌφ・Ｔφ（図６における期間Ｃ及び期間Ｄを合わせた期間の長さ）よりも短い。従って、低圧縮比制御期間が終了した後に点火遅角制御期間が終了する。

即ち、実際の機械圧縮比が機械圧縮比ε１よりも低い機械圧縮比に制御されている間中、実際の点火時期は、遅角点火時期に制御されている。これにより、ノッキングが発生する可能性が低減される。従って、実際の機械圧縮比を内燃機関１０の負荷に基づいて決定される機械圧縮比ε１に早期に近づけてもノッキングの発生を回避することができる。即ち、ノッキングの発生を抑制しながら実際の機械圧縮比を内燃機関１０の負荷に基づいて決定される機械圧縮比ε１により早期に近づけることができるので、燃費を向上させることができる。

以上、説明したように、本発明による内燃機関の制御装置の第１実施形態によれば、燃費向上が阻害されることを回避しながらノッキングの発生を抑制することができる。

＜第１実施形態の変形例＞
次に、本発明の第１実施形態の変形例に係る内燃機関の制御装置について説明する。この変形例に係る制御装置は、上記第１実施形態に係る制御装置に対して、ノッキングが発生した場合、ノッキングが発生した気筒に対する冷却効率を他の気筒に対する冷却効率よりも大きく高めるように構成されている点のみにおいて相違している。従って、以下、かかる相違点を中心として説明する。

この変形例に係る内燃機関１０は、図１０の（Ａ）及び（Ｂ）に示したように、冷却手段の一部を構成する分岐流量調整弁１０１を備える。分岐流量調整弁１０１は、分岐用配水管５２が循環用配水管５１に接続されている位置の近傍であってその位置よりもシリンダブロック２１に対する下流側の位置にて循環用配水管５１に配設されている。

分岐流量調整弁１０１は、図１１の（Ａ）及び（Ｂ）に示したように、弁体１０１ａと、スプリング１０１ｂと、ソレノイドコイル１０１ｃと、を備えている。
弁体１０１ａは、所定の駆動方向（図１１の（Ａ）にて符号ＤＷが付された矢印の方向（閉弁方向）、及び、図１１の（Ｂ）にて符号ＵＷが付された矢印の方向（開弁方向））において移動可能に構成されている。弁体１０１ａは、閉弁方向側に位置するほど分岐流量調整弁１０１が配設された位置における循環用配水管５１の通路断面積を小さくするようになっている。

スプリング１０１ｂは、弁体１０１ａを上記開弁方向ＵＷに所定の付勢力にて付勢するようになっている。ソレノイドコイル１０１ｃは、弁体１０１ａを上記閉弁方向ＤＷに移動させる力であって供給される電力量に応じた大きさを有する力（駆動力）を発生するようになっている。

このような構成により、ソレノイドコイル１０１ｃに供給される電力量が変更されることによって、弁体１０１ａの駆動方向における位置が変更される。即ち、ソレノイドコイル１０１ｃに供給される電力量が大きくなるほど、開口部２１ｃ２へ向けて流れる冷却水の流量が増加し、一方、開口部２１ｃ１へ向けて流れる冷却水の流量が減少する。

ここで、弁体１０１ａの位置と冷却効率との関係について説明を加える。以下、便宜上、各気筒を、開口部２１ｃ１から開口部２１ｃ２へ向かう順に、第１気筒＃１、第２気筒＃２、第３気筒＃３、及び、第４気筒＃４と呼ぶ。

先ず、弁体１０１ａが移動可能な範囲における中間の位置よりも開弁方向ＵＷ側に位置している場合から説明する。この場合、図１１の（Ａ）に示したように、分岐流量調整弁１０１が配設された位置における循環用配水管５１の通路断面積は比較的大きい。従って、図１０の（Ａ）に示したように、開口部２１ｃ１を介してシリンダブロック２１に供給される冷却水量は、分岐用配水管５２を通過することにより開口部２１ｃ２を介してシリンダブロック２１に供給される冷却水量よりも多い。なお、図１０の（Ａ）及び（Ｂ）において、白抜矢印の幅が広くなるほど冷却水量が多いことを示す。

従って、第１気筒＃１及び第２気筒＃２の周囲を通過する冷却水量が、第３気筒＃３及び第４気筒＃４の周囲を通過する冷却水量よりも多いので、第１気筒＃１及び第２気筒＃２に対する冷却効率は、第３気筒＃３及び第４気筒＃４に対する冷却効率よりも高い。

次に、弁体１０１ａが移動可能な範囲における中間の位置よりも閉弁方向ＤＷ側に位置している場合について説明する。この場合、図１１の（Ｂ）に示したように、分岐流量調整弁１０１が配設された位置における循環用配水管５１の通路断面積は比較的小さい。従って、図１０の（Ｂ）に示したように、開口部２１ｃ１を介してシリンダブロック２１に供給される冷却水量は、分岐用配水管５２を通過することにより開口部２１ｃ２を介してシリンダブロック２１に供給される冷却水量よりも少ない。

従って、第１気筒＃１及び第２気筒＃２の周囲を通過する冷却水量が、第３気筒＃３及び第４気筒＃４の周囲を通過する冷却水量よりも少ないので、第１気筒＃１及び第２気筒＃２に対する冷却効率は、第３気筒＃３及び第４気筒＃４に対する冷却効率よりも低い。

このように、ソレノイドコイル１０１ｃに供給される電力量が変更されることによって、冷却効率は、第１気筒＃１及び第２気筒＃２と、第３気筒＃３及び第４気筒＃４と、のそれぞれに対して調整される。

更に、ＣＰＵ７１は、第１実施形態に係る図５のノッキング判定ルーチンに代えて、図５のルーチンのステップ５５０とステップ５９９との間に図１２にフローチャートにより示したステップ１２０５〜ステップ１２２０の処理を追加したノッキング判定ルーチンを実行するようになっている。なお、ステップ１２０５〜ステップ１２２０の処理が実行されることは、ノッキング抑制手段の機能の一部が達成されることに対応している。

先ず、第１気筒＃１においてノッキングが発生した場合から説明する。
この場合、ＣＰＵ７１が上記ノッキング判定ルーチンの処理を開始してステップ５１０に進んだとき、ＣＰＵ７１は、ステップ５１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ５１５以降のステップに進み、点火時期補正基本量Δφ０、機械圧縮比補正基本量Δε０及びポンプ回転速度補正量ΔＮＰを決定するとともに、ポンプ回転速度ＮＰを補正する。

次いで、ＣＰＵ７１は、ステップ１２０５に進んで現時点のクランク軸２５の回転角度から、現時点において膨張行程が終了した気筒をノッキング発生気筒（ここでは、第１気筒＃１）として特定する。即ち、ノッキング発生気筒は、ノッキング判定条件が成立している気筒であると言うことができる。

そして、ＣＰＵ７１は、ステップ１２１０に進んでノッキング発生気筒が第１気筒＃１及び第２気筒＃２のうちのいずれかであるか否かを判定する。この状態においては、ノッキング発生気筒が第１気筒＃１として特定されているので、ＣＰＵ７１は、ステップ１２１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１２１５に進む。

ＣＰＵ７１は、ステップ１２１５にて分岐流量調整弁１０１の開度（分岐流量調整弁開度）を増加させる制御（増量制御）を行う。即ち、ＣＰＵ７１は、ソレノイドコイル１０１ｃに供給される電力量を減少させるための指示信号を分岐流量調整弁１０１へ送出する。そして、ＣＰＵ７１はステップ５９９に進んで本ルーチンを一旦終了する。

これにより、ソレノイドコイル１０１ｃが発生する駆動力が小さくなるので、分岐流量調整弁１０１は、開弁方向ＵＷへ移動させられる。この結果、分岐流量調整弁１０１が配設された位置における循環用配水管５１の通路断面積が大きくなる。従って、開口部２１ｃ１を介してシリンダブロック２１に供給される冷却水量は、増加する。一方、分岐用配水管５２を通過することにより開口部２１ｃ２を介してシリンダブロック２１に供給される冷却水量は減少する。

更に、上述したように、実際のポンプ回転速度ＮＰａの上昇に伴ってシリンダブロック２１へ供給される冷却水の総量が増加する。従って、ノッキングが発生する前の時点と比較して、第１気筒＃１及び第２気筒＃２の周囲を通過する冷却水量は、第３気筒＃３及び第４気筒＃４の周囲を通過する冷却水量よりもより多い量だけ増加する。これにより、第１気筒＃１及び第２気筒＃２に対する冷却効率は、第３気筒＃３及び第４気筒＃４に対する冷却効率よりも大きく高められる。

この結果、第１気筒＃１及び第２気筒＃２においてノッキングが発生することをより一層確実に抑制することができる。即ち、ノッキングが発生した第１気筒＃１においてノッキングが繰り返して発生することを抑制することができる。なお、第２気筒＃２においてノッキングが発生した場合も同様である。

次に、第４気筒＃４においてノッキングが発生した場合について説明する。
この場合、ＣＰＵ７１が上記ノッキング判定ルーチンの処理を開始してステップ１２１０に進んだとき、ＣＰＵ７１は、ステップ１２１０にて「Ｎｏ」と判定してステップ１２２０に進む。

ＣＰＵ７１は、ステップ１２２０にて分岐流量調整弁１０１の開度（分岐流量調整弁開度）を減少させる制御（減量制御）を行う。即ち、ＣＰＵ７１は、ソレノイドコイル１０１ｃに供給される電力量を増加させるための指示信号を分岐流量調整弁１０１へ送出する。そして、ＣＰＵ７１はステップ５９９に進んで本ルーチンを一旦終了する。

これにより、ソレノイドコイル１０１ｃが発生する駆動力が大きくなるので、分岐流量調整弁１０１は、閉弁方向ＤＷへ移動させられる。この結果、分岐流量調整弁１０１が配設された位置における循環用配水管５１の通路断面積が小さくなる。従って、開口部２１ｃ１を介してシリンダブロック２１に供給される冷却水量は、減少する。一方、分岐用配水管５２を通過することにより開口部２１ｃ２を介してシリンダブロック２１に供給される冷却水量は増加する。

更に、上述したように、実際のポンプ回転速度ＮＰａの上昇に伴ってシリンダブロック２１へ供給される冷却水の総量が増加する。従って、ノッキングが発生する前の時点と比較して、第３気筒＃３及び第４気筒＃４の周囲を通過する冷却水量は、第１気筒＃１及び第２気筒＃２の周囲を通過する冷却水量よりもより多い量だけ増加する。これにより、第３気筒＃３及び第４気筒＃４に対する冷却効率は、第１気筒＃１及び第２気筒＃２に対する冷却効率よりも大きく高められる。

この結果、第３気筒＃３及び第４気筒＃４においてノッキングが発生することをより一層確実に抑制することができる。即ち、ノッキングが発生した第４気筒＃４においてノッキングが繰り返して発生することを抑制することができる。なお、第３気筒＃３においてノッキングが発生した場合も同様である。

以上、説明したように、本発明による内燃機関の制御装置の第１実施形態の変形例によれば、いずれかの気筒においてノッキングが発生した場合、ノッキングが発生した気筒に対する冷却効率が他の気筒に対する冷却効率よりも大きく高められる。これにより、ノッキングが発生した気筒においてノッキングが繰り返して発生することを抑制することができる。換言すると、各気筒においてノッキングが発生する可能性を略一致させることができるので、機関全体の機械圧縮比をノッキングが発生しやすい一部の気筒の存在により高められない事態を回避することができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る内燃機関の制御装置について説明する。第２実施形態に係る制御装置は、低圧縮比制御期間において実際の機械圧縮比を実際のポンプ回転速度ＮＰａに応じた機械圧縮比εに制御する上記第１実施形態に係る制御装置に対して、低圧縮比制御期間のうちの実際のポンプ回転速度ＮＰａが所定の閾値回転速度となるまでの期間中、実際の機械圧縮比を一定に維持するとともに、その期間の経過後、時間の経過に伴って実際の機械圧縮比を徐々に高くする点のみにおいて相違している。従って、以下、かかる相違点を中心として説明する。

第２実施形態に係る制御装置は、第１実施形態に係る図７の機械圧縮比補正量算出ルーチンに代わる図１３のルーチンを実行するようになっている。
いま、図１４に示したように、何らかの理由により時点ｔ１にてノッキングが発生した場合を想定する。この場合において、先ず、時点ｔ１以前の期間Ａ内の時点から説明する。

（機械圧縮比補正量算出）
この時点にてＣＰＵ７１が図１３の機械圧縮比補正量算出ルーチンの処理を開始すると、ＣＰＵ７１は、ステップ１３０５に進んで機械圧縮比補正フラグＸεの値が「１」であるか否かを判定する。

この状態においては、ノッキングが発生していないので、機械圧縮比補正フラグＸεの値は「０」のままである。従って、ＣＰＵ７１は、ステップ１３０５にて「Ｎｏ」と判定してステップ１３１０に進み、機械圧縮比補正フラグＸεの値が「２」であるか否かを判定する。そして、ＣＰＵ７１は、ステップ１３１０にて「Ｎｏ」と判定してステップ１３１５に進み、機械圧縮比補正量Δεの値を「０」に設定する。次いで、ＣＰＵ７１は、ステップ１３９９に進んで本ルーチンを一旦終了する。

従って、この時点では、上述したように、実際の機械圧縮比は、内燃機関１０の負荷に基づいて決定される機械圧縮比ε（＝ε１）に制御される。

（ノッキング判定時点）
その後、時点ｔ１になると、ノッキングが発生する。従って、ノッキング強度ＳＮは、閾値強度ＳＮｔｈよりも大きくなる。従って、この時点にてＣＰＵ７１が図５のノッキング判定ルーチンを実行することにより、上記第１実施形態と同様に、点火時期補正基本量Δφ０、機械圧縮比補正基本量Δε０及びポンプ回転速度補正量ΔＮＰが決定される（ステップ５１５〜ステップ５２５）。更に、ポンプ回転速度ＮＰが補正されるとともにテーブルMapNPが更新される（ステップ５３０及びステップ５３５）。加えて、点火時期補正フラグＸφの値及び機械圧縮比補正フラグＸεの値がいずれも「１」に設定される（ステップ５４０及びステップ５４５）。更に、タイマＴの値が「０」に設定される（ステップ５５０）。

この時点にてＣＰＵ７１が図１３の機械圧縮比補正量算出ルーチンの処理を開始してステップ１３０５に進んだとき、ＣＰＵ７１は、ステップ１３０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１３２０に進む。ＣＰＵ７１は、ステップ１３２０にて機械圧縮比補正量Δεを上記ステップ５２０にて決定された機械圧縮比補正基本量Δε０に設定する。

次いで、ＣＰＵ７１は、ステップ１３２５に進んでポンプ回転速度センサ６５により検出されたポンプ回転速度ＮＰａを読み込む。そして、ＣＰＵ７１は、ステップ１３３０に進んで上記ステップ５３０にて設定されたポンプ回転速度ＮＰ（この時点では、ＮＰ＝ＮＰ２）から上記ステップ１３２５にて読み込まれたポンプ回転速度ＮＰａを減じた値ＮＰ−ＮＰａを上記ステップ５２５にて決定されたポンプ回転速度補正量ΔＮＰにより除した値（ＮＰ−ＮＰａ）／ΔＮＰをポンプ回転速度不一致率ＲＮＰとして算出する。

その後、ＣＰＵ７１は、ステップ１３３５に進んで上記ステップ１３３０にて算出されたポンプ回転速度不一致率ＲＮＰが所定の閾値率ＲＮＰｔｈ（本例では、０．４）よりも小さい否かを判定する。なお、本例では、ポンプ回転速度不一致率ＲＮＰが閾値率ＲＮＰｔｈに一致するまで機械圧縮比補正量Δεが機械圧縮比補正基本量Δε０に維持される。従って、タイミング制御用変数Ｋε（＝Δε／Δε０）も、「１」に維持される。即ち、ポンプ回転速度不一致率ＲＮＰが閾値率ＲＮＰｔｈに一致する時点よりも後の時点にて、タイミング制御用変数Ｋεが閾値Ｋεｔｈに一致する。

この時点では、値ＮＰ−ＮＰａはポンプ回転速度補正量ΔＮＰと等しいので、ポンプ回転速度不一致率ＲＮＰは「１」である。従って、ＣＰＵ７１は、ステップ１３３５にて「Ｎｏ」と判定してステップ１３９９に直接進み本ルーチンを一旦終了する。

従って、この時点では、実際の機械圧縮比は、内燃機関１０の負荷に基づいて決定される機械圧縮比ε（＝ε１）よりも上記ステップ５２０にて決定された機械圧縮比補正基本量Δε０だけ低い機械圧縮比ε（＝ε２）に制御される。

このような状況は、ポンプ回転速度不一致率ＲＮＰが閾値率ＲＮＰｔｈ以上である限り継続する。この状況においては、時間の経過に伴って、実際のポンプ回転速度ＮＰａは上記設定されたポンプ回転速度ＮＰ（＝ＮＰ２）へ向かって徐々に高くなる。即ち、ポンプ回転速度不一致率ＲＮＰは徐々に減少する。これにより、冷却水の流量が増加する。この結果、冷却効率が高められるので、燃焼室壁面の温度が低下する。

一方、点火時期補正量Δφは、上記第１実施形態と同様に、点火時期補正基本量Δφ０に維持され続ける。即ち、実際の点火時期は内燃機関１０の負荷に基づいて決定される点火時期φ１よりも点火時期補正基本量Δφ０だけ遅角された点火時期φ２に制御され続ける。

そして、時点ｔ２になると、ポンプ回転速度不一致率ＲＮＰは、閾値率ＲＮＰｔｈに一致する。換言すると、実際のポンプ回転速度ＮＰａは、閾値回転速度ＮＰ−ＲＮＰｔｈ・ΔＮＰに一致する。従って、この時点ｔ２にてＣＰＵ７１が図１３の機械圧縮比補正量算出ルーチンの処理を開始してステップ１３３５に進んだとき、ＣＰＵ７１は、ステップ１３３５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１３４０に進む。ＣＰＵ７１は、ステップ１３４０にて機械圧縮比補正フラグＸεの値を「２」に設定する。

次いで、ＣＰＵ７１は、ステップ１３４５に進んで機械圧縮比維持期間Ｔεを現時点のタイマＴの値に設定する。即ち、機械圧縮比維持期間Ｔεは、実際の機械圧縮比が内燃機関１０の負荷に基づいて決定された機械圧縮比ε１を機械圧縮比補正基本量Δε０だけ低くした機械圧縮比ε２に維持されていた時間を表す。そして、ＣＰＵ７１は、ステップ１３９９に進んで本ルーチンを一旦終了する。

そして、クランク軸２５が１８０°だけ回転することによりＣＰＵ７１が再び図１３の機械圧縮比補正量算出ルーチンの処理を開始すると、ＣＰＵ７１はステップ１３０５に進んだとき、ステップ１３０５にて「Ｎｏ」と判定してステップ１３１０に進む。

そして、ＣＰＵ７１は、機械圧縮比補正フラグＸεの値が「２」であるか否かを判定するステップ１３１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１３５０に進み、機械圧縮比補正量Δεを下記(2)式に基づいて算出する。
Δε＝（Ｌε・Ｔε＋Ｔε−Ｔ）・Δε０／（Ｌε・Ｔε） …(2)

ここで、Ｌεは所定の係数（本例では、０．８）である。上記(2)式に基づいて算出される機械圧縮比補正量Δεは、図１４から理解されるように、経過した時間に比例して減少する量であって、機械圧縮比維持期間Ｔεに係数Ｌεを乗じた時間Ｌε・Ｔεをかけて機械圧縮比補正基本量Δε０から「０」へ変化する量である。

次いで、ＣＰＵ７１は、ステップ１３５５に進んで機械圧縮比補正量Δεが負の値であるか否かを判定する。この時点では、機械圧縮比補正量Δεは正の値である。従って、ＣＰＵ７１は、ステップ１３５５にて「Ｎｏ」と判定してステップ１３９９に直接進み本ルーチンを一旦終了する。

このように、機械圧縮比補正量Δεを減少させる状況は、機械圧縮比補正量Δεが「０」となるまで継続する。従って、時間の経過に伴って機械圧縮比補正量Δεが減少するので、実際の機械圧縮比も時間の経過に伴って内燃機関１０の負荷に基づいて決定される機械圧縮比ε１へ徐々に高められる。

そして、時点ｔ３になると、タイミング制御用変数Ｋεは、閾値Ｋεｔｈに一致する。従って、この時点ｔ３にてＣＰＵ７１が図８の点火時期補正量算出ルーチンを実行することにより、点火時期補正フラグＸφの値が「２」に設定される（ステップ８３５）。更に、点火時期維持期間Ｔφが現時点のタイマＴの値に設定される（ステップ８４０）。

そして、クランク軸２５が１８０°だけ回転することによりＣＰＵ７１が再び図８の点火時期補正量算出ルーチンを実行することにより、点火時期補正量Δφが上記(1)式に基づいて算出される（ステップ８４５）。上述したように、上記(1)式に基づいて算出される点火時期補正量Δφは、経過した時間に比例して減少する量であって、点火時期維持期間Ｔφに係数Ｌφを乗じた時間Ｌφ・Ｔφをかけて点火時期補正基本量Δφ０から「０」へ変化する量である。本例では、係数Ｌφは、時間Ｌφ・Ｔφと時間Ｌε・Ｔεとが一致するように設定されている。

このような状況は、点火時期補正量Δφが「０」となるまで継続する。従って、時間の経過に伴って点火時期補正量Δφが減少するので、実際の点火時期も時間の経過に伴って内燃機関１０の負荷に基づいて決定される点火時期φ１へ徐々に進角させられる。

そして、時点ｔ３ａになると、実際のポンプ回転速度ＮＰａが上記ステップ３３０にて設定されたポンプ回転速度ＮＰ（＝ＮＰ２）に一致する。

そして、時点ｔ２から時間Ｌε・Ｔεが経過した時点ｔ４になると、機械圧縮比補正量Δεが「０」となる。従って、この時点ｔ４にてＣＰＵ７１が図１３の機械圧縮比補正量算出ルーチンの処理を開始してステップ１３５５に進んだとき、ＣＰＵ７１は、ステップ１３５５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１３６０に進む。ＣＰＵ７１は、ステップ１３６０にて機械圧縮比補正量Δεの値を「０」に設定し、続くステップ１３６５にて機械圧縮比補正フラグＸεの値を「０」に設定する。そして、ＣＰＵ７１はステップ１３９９に進んで本ルーチンを一旦終了する。

そして、クランク軸２５が１８０°だけ回転することによりＣＰＵ７１が再び図１３の機械圧縮比補正量算出ルーチンの処理を開始すると、ＣＰＵ７１はステップ１３０５及びステップ１３１０に進んだとき、いずれも「Ｎｏ」と判定してステップ１３１５に進む。ＣＰＵ７１は、ステップ１３１５にて機械圧縮比補正量Δεの値を「０」に設定し、続くステップ１３９９にて本ルーチンを一旦終了する。
このように、機械圧縮比補正量Δεが「０」に設定される状況は、再びノッキングが発生するまで継続する。

そして、時点ｔ３から時間Ｌφ・Ｔφが経過した時点ｔ５になると、点火時期補正量Δφが「０」となる。従って、この時点ｔ５にてＣＰＵ７１が図８の点火時期補正量算出ルーチンを実行することにより、点火時期補正量Δφの値が「０」に設定されるとともに、点火時期補正フラグＸφの値が「０」に設定される（ステップ８５５及びステップ８６０）。

そして、クランク軸２５が１８０°だけ回転することによりＣＰＵ７１が再び図８の点火時期補正量算出ルーチンを実行することにより、点火時期補正量Δφの値が「０」に設定される（ステップ８１５）。
このように、点火時期補正量Δφが「０」に設定される状況は、再びノッキングが発生するまで継続する。

このように、ノッキングが発生した（即ち、ノッキング判定条件が成立している）と判定されると、その判定時点ｔ１にてポンプ回転速度ＮＰを高めるようにウォーターポンプ５３が制御される。更に、その判定時点ｔ１から時点ｔ４までの期間（図１４における期間Ｂ、期間Ｃ及び期間Ｄ）において、実際の機械圧縮比が内燃機関１０の負荷に基づいて決定される機械圧縮比ε１よりも低い機械圧縮比に制御される。これにより、エンドガスの圧力が低下する。この結果、ノッキングの発生を抑制することができる。なお、図１４における期間Ｂと期間Ｃと期間Ｄとを合わせた期間は、低圧縮比制御期間とも呼ばれる期間である。

ポンプ回転速度ＮＰを高めるようにウォーターポンプ５３が制御されてから、所定の遅延時間が経過するまでの間、燃焼室壁面の温度は略一定となる。従って、上記判定時点ｔ１からポンプ回転速度不一致率ＲＮＰが減少することにより閾値率ＲＮＰｔｈに一致する時点ｔ２までの期間（図１４における期間Ｂ）においては、実際の機械圧縮比は内燃機関１０の負荷に基づいて決定された機械圧縮比ε１よりも機械圧縮比補正基本量Δε０だけ低くされた機械圧縮比（第１の機械圧縮比）ε２にて一定に維持される。この結果、ノッキングの発生をより一層確実に抑制することができる。なお、図１４における期間Ｂは、第１期間とも呼ばれる期間である。

そして、実際のポンプ回転速度ＮＰａは、時間の経過に伴って徐々に高くなる。従って、冷却効率が徐々に高くなるので、燃焼室壁面の温度が徐々に低下する。これにより、ノッキングが発生する可能性が低下する。

従って、時点ｔ２以降の期間（図１４における期間Ｃ及び期間Ｄ）においては、実際の機械圧縮比は、第１の機械圧縮比ε２よりも高い第２の機械圧縮比に制御される。これにより、ノッキングの発生を抑制しながら、機械圧縮比が低圧縮比制御期間のすべてにわたり第１の機械圧縮比ε２に制御される場合と比較して燃費を向上させることができる。更に、この第２の機械圧縮比は、時間の経過に伴って内燃機関１０の負荷に基づいて決定される機械圧縮比ε１へ向けて徐々に高められる。これにより、第２の機械圧縮比が一定に維持される場合よりも、ノッキングの発生をより確実に抑制しながら可能な限り燃費を向上させることができる。なお、図１４における期間Ｃと期間Ｄとを合わせた期間は、第２期間とも呼ばれる期間である。

その後、時点ｔ３ａにて、ノッキングが発生する前に設定されていたポンプ回転速度ＮＰ１よりも高いポンプ回転速度ＮＰ２に実際のポンプ回転速度ＮＰａが一致する。そして、時点ｔ４においては、燃焼室壁面の温度が十分に低下しているので、ノッキングが発生する可能性が十分に低くなっている。

従って、時点ｔ４以降の期間（図１４における期間Ｅ及び期間Ｆ）においては、実際の機械圧縮比が内燃機関１０の負荷に基づいて決定される機械圧縮比ε１に戻される。これにより、実際の機械圧縮比が負荷に基づいて決定される機械圧縮比ε１よりも低い機械圧縮比に制御され続けることを回避しながらノッキングの発生を抑制することができる。即ち、燃費向上が阻害されることを回避しながらノッキングの発生を抑制することができる。

また、上述したように、ポンプ回転速度不一致率ＲＮＰが減少することにより閾値率ＲＮＰｔｈに一致する時点ｔ２にて機械圧縮比が高められ始める。これにより、冷却効率が十分に高くなってから機械圧縮比を高めることができるので、ノッキングの発生をより確実に抑制しながら燃費を向上させることができる。なお、この時点ｔ２は、実際のポンプ回転速度ＮＰａ（即ち、回転子５３ｂの回転速度）が閾値率ＲＮＰｔｈに対応する閾値回転速度（即ち、ＮＰ−ＲＮＰｔｈ・ΔＮＰ）となった時点であると言うことができる。更に、この時点ｔ２は、本明細書において、第１時点とも呼ばれる時点である。

加えて、上記判定時点ｔ１から時点ｔ５までの期間（図１４における期間Ｂ、期間Ｃ、期間Ｄ及び期間Ｅ）においては、実際の点火時期が内燃機関１０の負荷に基づいて決定される点火時期φ１よりも遅角側の点火時期（遅角点火時期）に制御される。なお、図１４における期間Ｂと期間Ｃと期間Ｄと期間Ｅとを合わせた期間は、点火遅角制御期間とも呼ばれる期間である。

これにより、エンドガスの圧力を低下させることができるので、ノッキングの発生を抑制することができる。この結果、上記判定時点ｔ１の直後の期間において実際の機械圧縮比が制御遅れを伴って変化することにより予定されていた機械圧縮比よりも高い機械圧縮比にて内燃機関１０が運転されてもノッキングが発生することを抑制することができる。

更に、上記判定時点ｔ１からタイミング制御用変数Ｋεが減少することにより閾値Ｋεｔｈに一致する時点ｔ３までの期間（図１４における期間Ｂ及び期間Ｃ）において、実際の点火時期は内燃機関１０の負荷に基づいて決定された点火時期φ１よりも点火時期補正基本量Δφ０だけ遅角された点火時期（第１の遅角点火時期）φ２にて一定に維持される。なお、この時点ｔ３は、実際の機械圧縮比が高められ始める時点ｔ２よりも後の時点であり、本明細書において、第２時点とも呼ばれる時点である。

これにより、実際の機械圧縮比を内燃機関１０の負荷に基づいて決定される機械圧縮比ε１に早期に近づけてもノッキングの発生を抑制することができる。即ち、ノッキングを抑制しながら実際の機械圧縮比を内燃機関１０の負荷に基づいて決定される機械圧縮比ε１により早期に近づけることができるので、燃費を向上させることができる。

その後、時点ｔ３以降の期間（図１４における期間Ｄ及び期間Ｅ）においては、実際の点火時期は、点火時期φ２から点火時期φ１へ徐々に進角させられる。即ち、この期間においては、実際の点火時期は、第１の遅角点火時期φ２よりも進角側の第２の遅角点火時期に制御される。これにより、この期間においても点火時期が第１の遅角点火時期φ２に制御される場合と比較して燃費を向上させることができる。

また、上述したように、係数Ｌφは、時間Ｌφ・Ｔφと時間Ｌε・Ｔεとが一致するように設定されている。従って、低圧縮比制御期間が終了した後に点火遅角制御期間が終了する。

即ち、実際の機械圧縮比が機械圧縮比ε１よりも低い機械圧縮比に制御されている間中、実際の点火時期は、遅角点火時期に制御されている。これにより、ノッキングが発生する可能性が低減される。従って、実際の機械圧縮比を内燃機関１０の負荷に基づいて決定される機械圧縮比ε１に早期に近づけてもノッキングの発生を回避することができる。即ち、ノッキングの発生を抑制しながら実際の機械圧縮比を内燃機関１０の負荷に基づいて決定される機械圧縮比ε１により早期に近づけることができるので、燃費を向上させることができる。

以上、説明したように、本発明による内燃機関の制御装置の第２実施形態によれば、燃費向上が阻害されることを回避しながらノッキングの発生を抑制することができる。

なお、上記第２実施形態は、燃焼室ＣＣの近傍に供給される冷却水の量を変更することにより冷却効率を調整するように構成されていたが、冷却水の温度を変更することにより冷却効率を調整するように構成されていてもよい。

この場合、バイパス流量調整弁５５ａは、ＣＰＵ７１からの指示信号に応じてバルブ開度を変更可能に構成される。例えば、バイパス流量調整弁５５ａは、冷却水の温度を検出する部分を加熱可能な発熱体を備えていてもよい。また、バイパス流量調整弁５５ａは、サーモスタット式の弁に代えて、アクチュエータにより駆動される弁であってもよい。

更に、この場合、ＣＰＵ７１は、ノッキングが発生したと判定したとき、バイパス流量調整弁５５ａのバルブ開度を小さくする指示信号をバイパス流量調整弁５５ａに対して送る。これにより、ラジエータ５４へ流入する冷却水の量が増加するので冷却水温度が低下する。この結果、冷却効率が高められるので、ノッキングの発生を抑制することができる。

加えて、この場合、上記第１時点（低圧縮比制御期間において、機械圧縮比を第１の機械圧縮比から第１の機械圧縮比よりも高い第２の機械圧縮比へ切り替える時点）を冷却水温度が所定の閾値温度となった時点に設定することが好適である。また、第１時点をノッキング判定時点から所定時間が経過した時点に設定してもよい。

また、上記第２実施形態は、上記第１実施形態の変形例と同様に、いずれかの気筒においてノッキングが発生した場合、ノッキングが発生した気筒に対する冷却効率を他の気筒に対する冷却効率よりも大きく高めるように構成されていてもよい。

なお、本発明は上記各実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記各実施形態は、ノックセンサ６２により検出されるシリンダブロック部２０の振動Vcをノッキングの発生に関係する指標値として採用していたが、燃焼室ＣＣ内のガスの圧力（筒内圧力）を同指標値として採用してもよい。この場合、上記各実施形態は、筒内圧力を検出する筒内圧力センサを備えるとともに、筒内圧力センサにより検出された筒内圧力の時間変化率が所定の閾値変化率以上である場合にノッキングが発生したと判定するように構成されることが好適である。

また、上記各実施形態は、ノッキングが発生したという条件のみをノッキング判定条件として採用していたが、ノッキングが発生し得る状態であるという条件をノッキング判定条件として採用してもよい。

この場合、上記各実施形態は、冷却水温度センサ６１により検出される冷却水温度Ｔｗを上記指標値として採用するとともに、検出された冷却水温度Ｔｗが所定の閾値温度以上である場合にノッキングが発生し得る状態であると判定するように構成されることが好適である。

また、上記各実施形態は、燃焼室ＣＣに導入される空気の温度（吸気温度）を検出する吸気温度センサを備えるとともに同吸気温度センサにより検出される吸気温度を上記指標値として採用し、且つ、検出された吸気温度が所定の閾値温度以上である場合にノッキングが発生し得る状態であると判定するように構成されることが好適である。

一方、上記各実施形態は、筒内圧力を検出する筒内圧力センサを備えるとともに同筒内圧力センサにより検出される筒内圧力を上記指標値として採用し、且つ、検出された筒内圧力が所定の閾値圧力以上である場合にノッキングが発生し得る状態であると判定するように構成されることが好適である。

また、上記各実施形態は、上記指標値として、冷却水温度Ｔｗ、吸気温度、筒内圧力、及び、シリンダブロック部２０の振動Vc、のうちの２つ以上を採用してもよい。更に、上記各実施形態は、ノッキング判定条件として、ノッキングが発生したという条件及びノッキングが発生し得る状態であるという条件の両方を採用してもよい。

また、上記各実施形態は、ノッキングが発生した場合に点火時期を内燃機関１０の負荷に基づいて決定される点火時期φ１よりも遅角側の遅角点火時期に制御するように構成されていたが、ノッキングの発生の有無にかかわらず点火時期を内燃機関１０の負荷に基づいて決定される点火時期φ１に制御するように構成されていてもよい。

一方、上記各実施形態は、クランクケース２２が車両に固定されるとともにシリンダブロック２１がクランクケース２２に対して相対移動可能に構成されていたが、シリンダブロック２１が車両に固定されるとともにクランクケース２２がシリンダブロック２１に対して相対移動可能に構成されていてもよい。この場合、シリンダブロック２１は固定側部材と呼ばれ、一方、クランクケース２２は可動側部材と呼ばれる。更に、この場合、ウォーターポンプ５３は、車両又はシリンダブロック２１に固定されることが好適である。

また、上記各実施形態は、冷却媒体として冷却水が用いられるように構成されていたが、冷却媒体として空気が用いられるように構成されていてもよい。この場合、シリンダブロック部２０及びシリンダヘッド部３０の周囲を通過する空気の流量を変更することにより冷却効率が調整されるように構成されていることが好適である。

一方、上記各実施形態は、内燃機関１０の負荷が小さくなるほど実膨張比が高くなるように排気弁３４を開弁させるとともに、実圧縮比が同負荷にかかわらず略一定に維持されるように吸気弁３２を閉弁させるように構成されていることが好適である。更に、内燃機関１０の負荷が所定の閾値負荷よりも小さい軽負荷領域において、テーブルMapεに基づいて求められる機械圧縮比εが２０以上となるようにテーブルMapεが設定されることが好適である。

ここで、実膨張比は、ピストン２３が上死点位置にある時点における燃焼室ＣＣの容積である上死点燃焼室容積に対する排気弁３４が開弁される時点における燃焼室ＣＣの容積の比である。また、実圧縮比は、上死点燃焼室容積に対する吸気弁３２が閉弁される時点における燃焼室ＣＣの容積の比である。

これによれば、負荷が小さくなるほど実膨張比が高くなる。これにより、混合ガスの燃焼によって生成された燃焼ガスがピストン２３に対して仕事を行う期間が長くなる。従って、熱効率を高めることができる。この結果、燃費を向上させることができる。

更に、実圧縮比は、負荷にかかわらず略一定に維持される。この結果、負荷が小さくなることにより機械圧縮比が高められても、ノッキングが発生する可能性が高くなることを回避することができる。以上により、負荷が比較的小さい軽負荷領域において、ノッキングの発生を抑制しながら燃費を向上させることができる。

本発明の第１実施形態に係る内燃機関の制御装置を火花点火式多気筒内燃機関に適用したシステムの概略構成図である。 図１に一部のみを示した冷却系統の全体の概略構成図である。 図１に示したＣＰＵが実行するプログラムであって制御量を決定するためのプログラムを示したフローチャートである。 図１に示したＣＰＵが参照するエンジン回転速度及びアクセルペダル操作量と機械圧縮比との関係を規定したテーブルを示した図である。 図１に示したＣＰＵが実行するプログラムであってノッキングが発生したか否かを判定するためのプログラムを示したフローチャートである。 ポンプ回転速度、機械圧縮比補正フラグ、ポンプ回転速度不一致率、機械圧縮比、補正係数、点火時期補正フラグ及び点火時期の変化を示したタイムチャートである。 図１に示したＣＰＵが実行するプログラムであって機械圧縮比補正量を算出するためのプログラムを示したフローチャートである。 図１に示したＣＰＵが実行するプログラムであって点火時期補正量を算出するためのプログラムを示したフローチャートである。 図１に示したＣＰＵが実行するプログラムであって制御量を補正するためのプログラムを示したフローチャートである。 本発明の第１実施形態の変形例に係る冷却系統の部分であって分岐用配水管が循環用配水管に接続された部分の拡大断面図である。 本発明の第１実施形態の変形例に係る冷却系統における冷却水の流れを概念的に示した説明図である。 本発明の第１実施形態の変形例に係るＣＰＵが分岐流量調整弁開度を制御するために図５に示したプログラムに追加して実行する処理を示したフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係るＣＰＵが機械圧縮比補正量を算出するために図８に示したプログラムに代えて実行するプログラムを示したフローチャートである。 ポンプ回転速度、ポンプ回転速度不一致率、機械圧縮比補正フラグ、機械圧縮比、補正係数、点火時期補正フラグ及び点火時期の変化を示したタイムチャートである。

符号の説明

１０…内燃機関、２０…シリンダブロック部、２１…シリンダブロック、２１ａ…シリンダボア、２１ｂ…ブロック側ウォータージャケット、２１ｃ１，２１ｃ２…開口部、２１ｃ…側面、２２…クランクケース、２３…ピストン、２５…クランク軸、２６…圧縮比変更装置、２７…圧縮比制御装置、３０…シリンダヘッド部、３０ａ…ヘッド側ウォータージャケット、３２…吸気弁、３２ａ…可変吸気タイミング装置、３２ｂ…アクチュエータ、３４…排気弁、３５…点火プラグ、３６…イグナイタ、３７…インジェクタ、５０…冷却系統、５１…循環用配水管、５２…分岐用配水管、５３…ウォーターポンプ、５３ａ…モータ、５３ｂ…回転子、５３ｂ１…羽根、５４…ラジエータ、５５…バイパス用配水管、５５ａ…バイパス流量調整弁、６１…冷却水温度センサ、６２…ノックセンサ、６５…ポンプ回転速度センサ、ＣＰＵ…７１、１０１…分岐流量調整弁、１０１ａ…弁体、１０１ｂ…スプリング、１０１ｃ…ソレノイドコイル、ＣＣ…燃焼室。

Claims (13)

1. 車両に搭載されるとともに、ピストンの往復動に伴って変化する燃焼室の容積の最小値に対する最大値の比である機械圧縮比を変更可能な圧縮比変更手段を有する内燃機関に適用され、
   実際の機械圧縮比が前記内燃機関の負荷に基づいて決定される機械圧縮比に一致するように前記圧縮比変更手段を制御する圧縮比制御手段と、
   前記燃焼室を形成する壁面の近傍に冷却媒体を供給することにより同壁面を同冷却媒体によって冷却するとともに、同供給される冷却媒体が同壁面から受け取る単位時間あたりの熱エネルギーの大きさを表す冷却効率を調整可能に構成された冷却手段と、
   ノッキングの発生に関係する指標値を取得する指標値取得手段と、
   ノッキングが発生したという条件及びノッキングが発生し得る状態であるという条件のうちの少なくとも一つを含むノッキング判定条件が成立しているか否かを前記取得された指標値に基づいて判定し、同ノッキング判定条件が成立していると判定した場合、前記冷却効率を高めるように前記冷却手段を制御するとともに、同ノッキング判定条件が成立していると判定された時点であるノッキング判定時点から前記冷却効率が実際に上昇し始める時点である第１時点までの期間である第１期間中、実際の機械圧縮比を前記負荷に基づいて決定される機械圧縮比よりも低い機械圧縮比に維持するように前記圧縮比変更手段を制御し、同第１時点以降の第２期間中、前記冷却効率が徐々に上昇するにつれて実際の機械圧縮比を前記負荷に基づいて決定される機械圧縮比へ向けて徐々に高くするように前記圧縮比変更手段を制御するノッキング抑制手段と、
   を備える内燃機関の制御装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記冷却手段は、前記供給される冷却媒体の量を変更することにより、前記冷却効率を調整するように構成された内燃機関の制御装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記冷却媒体は、冷却水であり、
   前記冷却手段は、電力により駆動されることによって前記冷却水を送り出すことにより前記壁面の近傍へ同冷却水を供給する電動式のポンプを含む内燃機関の制御装置。
4. 請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記冷却媒体は、冷却水であり、
   前記冷却手段は、電力が供給されるように構成され且つ同供給された電力に応じた回転速度にて回転する回転子を有するとともに同回転子が回転することによって同回転子の回転速度が高くなるほど多くなる量の前記冷却水を送り出すことにより前記壁面の近傍へ同冷却水を供給するように構成された電動式のポンプを含み、
   前記ノッキング抑制手段は、前記ポンプに供給される電力を制御することにより前記冷却手段を制御するように構成されるとともに、前記第１時点を前記回転子の回転速度が所定の閾値回転速度となった時点に設定するように構成された内燃機関の制御装置。
5. 請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記冷却媒体は、冷却水であり、
   前記冷却手段は、電力が供給されるように構成され且つ同供給された電力に応じた回転速度にて回転する回転子を有するとともに同回転子が回転することによって同回転子の回転速度が高くなるほど多くなる量の前記冷却水を送り出すことにより前記壁面の近傍へ同冷却水を供給するように構成された電動式のポンプを含み、
   前記ノッキング抑制手段は、前記ポンプに供給される電力を制御することにより前記冷却手段を制御するように構成されるとともに、前記第２期間中における実際の機械圧縮比を前記回転子の回転速度が高くなるほど高くするように構成された内燃機関の制御装置。
6. 請求項３に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記内燃機関は、シリンダブロック及びクランクケースのうちの一方である固定側部材が前記車両に固定されるとともに、同シリンダブロック及び同クランクケースのうちの他方である可動側部材が同固定側部材に対して相対移動可能に構成され、
   前記圧縮比変更手段は、前記可動側部材を前記固定側部材に対して相対移動させることにより実際の機械圧縮比を変更するように構成され、
   前記ポンプは、前記圧縮比変更手段による機械圧縮比の変更に伴って前記固定側部材に対して相対移動しない部材に固定された内燃機関の制御装置。
7. 請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記冷却手段は、前記供給される冷却媒体の温度を変更することにより、前記冷却効率を調整するように構成された内燃機関の制御装置。
8. 請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記指標値取得手段は、前記冷却媒体の温度、前記燃焼室に導入される空気の温度、同燃焼室内のガスの圧力、及び、前記内燃機関の振動、のうちの少なくとも１つを前記指標値として検出することにより前記指標値を取得するように構成された内燃機関の制御装置。
9. 請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置であって、
   前記燃焼室内に形成された混合ガスに点火する点火手段と、
   前記負荷に基づいて決定される点火時期にて前記点火手段が前記混合ガスに実際に点火するように同点火手段を制御する点火時期制御手段と、
   を備え、
   前記ノッキング抑制手段は、前記ノッキング判定条件が成立していると判定した場合、前記ノッキング判定時点を開始時点とする所定の点火遅角制御期間において前記負荷に基づいて決定される点火時期よりも遅角側の遅角点火時期にて前記点火手段が前記混合ガスに実際に点火するように同点火手段を制御する内燃機関の制御装置。
10. 請求項９に記載の内燃機関の制御装置において、
    前記ノッキング抑制手段は、前記点火遅角制御期間のうちの前記開始時点から前記第１時点以降の第２時点までの期間中、前記遅角点火時期を第１の遅角点火時期に設定するとともに、同点火遅角制御期間のうちの同第２時点以降の期間中、同遅角点火時期を同第１の遅角点火時期よりも進角側の第２の遅角点火時期に設定するように構成された内燃機関の制御装置。
11. 請求項１０に記載の内燃機関の制御装置において、
    前記ノッキング抑制手段は、前記点火遅角制御期間の終了時点を前記第２期間の終了時点以降の時点に設定した内燃機関の制御装置。
12. 請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、
    前記圧縮比制御手段は、前記負荷に基づいて決定される機械圧縮比を同負荷が小さくなるほど高くなる機械圧縮比に設定するとともに、前記ピストンが上死点位置にある時点における前記燃焼室の容積である上死点燃焼室容積に対する排気弁が開弁される時点における同燃焼室の容積の比である実膨張比が同負荷が小さくなるほど高くなるように同排気弁を開弁させ、且つ、同上死点燃焼室容積に対する吸気弁が閉弁される時点における同燃焼室の容積の比である実圧縮比が同負荷にかかわらず略一定に維持されるように同吸気弁を閉弁させる内燃機関の制御装置。
13. 請求項１〜請求項１２のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置であって、
    前記内燃機関は、複数の気筒を有する多気筒内燃機関であり、
    前記圧縮比変更手段は、前記複数の気筒のそれぞれの機械圧縮比を同時に一つの機械圧縮比に変更するように構成され、
    前記指標値取得手段は、前記複数の気筒のそれぞれに対する前記指標値を取得するように構成され、
    前記冷却手段は、前記冷却効率を前記複数の気筒のそれぞれに対して調整可能に構成され、
    前記ノッキング抑制手段は、前記複数の気筒のそれぞれに対して取得された前記指標値に基づいて前記ノッキング判定条件が成立しているか否かを判定し、同複数の気筒のうちのいずれかの気筒において同ノッキング判定条件が成立していると判定した場合、同複数の気筒のうちの同ノッキング判定条件が成立している気筒に対する冷却効率を同複数の気筒のうちの他の気筒に対する冷却効率よりも大きく高めるように前記冷却手段を制御するように構成された内燃機関の制御装置。
    

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