(57)【要約】      （修正有）【課題】可変圧縮比内燃機関において、圧縮比変更動作の異常を精度よく検知すること。【解決手段】圧縮比変更機構１１２の設定に用いられる目標圧縮比に基づいて、燃焼が行われない運転サイクルの最大筒内圧の目標値を算出する目標筒内圧算出手段１６０と、ピストンが上死点位置にあるときには燃焼が行なわれない運転サイクルにおいて、気筒に設けられた筒内圧センサにより最大筒内圧の実測値を取得する筒内圧取得手段１６２と、最大筒内圧の目標値と実測値との差の絶対値が所定の閾値を超えるときに、圧縮比変更動作が異常であるものと判断する故障判断手段１６４と、を備え、目標筒内圧算出手段１６０は、燃料への点火前の筒内圧を筒内圧センサにより検知し、当該検知した筒内圧と目標圧縮比とに基づいて気筒の推定モータリング圧を算出して、当該算出した推定モータリング圧から、最大筒内圧の目標値を算出する。【選択図】図１
2020020300.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮比変更機構を備えた内燃機関の圧縮比変更動作の異常を検知する故障検知装置であって、
前記圧縮比変更機構の設定に用いられる目標圧縮比に基づいて、燃焼が行われない運転サイクルの最大筒内圧の目標値を算出する目標筒内圧算出手段と、
ピストンが上死点位置にあるときには燃焼が行なわれない運転サイクルにおいて、気筒に設けられた筒内圧センサにより最大筒内圧の実測値を取得する筒内圧取得手段と、
最大筒内圧の前記目標値と前記実測値との差の絶対値が所定の閾値を超えるときに、前記圧縮比変更動作が異常であるものと判断する故障判断手段と、
を備え、
前記目標筒内圧算出手段は、燃料への点火前の筒内圧を前記筒内圧センサにより検知し、当該検知した筒内圧と前記目標圧縮比とに基づいて前記気筒の推定モータリング圧を算出して、当該算出した推定モータリング圧から、最大筒内圧の前記目標値を算出する、
故障検知装置。
【請求項２】
圧縮比変更機構を備えた内燃機関の圧縮比変更動作の異常を検知する故障検知装置であって、
前記圧縮比変更機構の設定に用いられる目標圧縮比に基づいて、燃焼が行われない運転サイクルの最大筒内圧の目標値を算出する目標筒内圧算出手段と、
ピストンが上死点位置にあるときには燃焼が行なわれない運転サイクルにおいて、気筒に設けられた筒内圧センサにより最大筒内圧の実測値を取得する筒内圧取得手段と、
最大筒内圧の前記目標値と前記実測値との差の絶対値が所定の閾値を超えるときに、前記圧縮比変更動作が異常であるものと判断する故障判断手段と、
前記目標圧縮比、前記内燃機関の吸入空気量又はインテークマニホールド圧、及び吸気温度、についての種々の値に応じた最大筒内圧の前記目標値を示すマップが予め保存された記憶装置と、
を備え、
前記目標筒内圧算出手段は、現在の前記目標圧縮比、前記内燃機関の現在の吸入空気量又はインテークマニホールド圧、及び前記内燃機関の現在の吸気温度に基づいて前記マップを参照することにより、最大筒内圧の前記目標値を算出する、
故障検知装置。
【請求項３】
前記運転サイクルは、減速操作により気筒への燃料噴射が停止される運転サイクル、及び又は、前記内燃機関の始動後の触媒暖機期間の運転サイクルを含む、請求項１又は２に記載の故障検知装置。
【請求項４】
前記筒内圧センサは、気筒毎に設けられており、
前記筒内圧取得手段は、気筒毎の前記最大筒内圧の実測値を取得するよう構成され、
前記故障判断手段は、気筒毎に前記圧縮比変更動作の異常の有無を判断するよう構成されている、
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の故障検知装置。
【請求項５】
前記圧縮比変更機構は、クランクピンと、ピストンの燃焼室側端面と、の間の距離を変更するものであって、
前記目標筒内圧算出手段は、前記目標圧縮比から算出される前記距離に基づいて前記推定モータリング圧を算出するよう構成されている、
請求項１に記載の故障検知装置。
【請求項６】
前記圧縮比変更機構は、気筒の死容積を変更するものであって、
前記目標筒内圧算出手段は、前記目標圧縮比から算出される前記死容積に基づいて前記推定モータリング圧を算出するよう構成されている、
請求項１に記載の故障検知装置。
【請求項７】
前記筒内圧取得手段は、最大筒内圧の前記実測値を与えるクランク角である最大圧クランク角を取得するよう構成され、
前記故障判断手段は、前記最大圧クランク角と前記ピストンの上死点位置に対応するクランク角との差の絶対値が第１の所定値未満であるときに、前記圧縮比変更動作が異常か否かの判断を行うよう構成されている、
請求項１ないし６のいずれか一項に記載の故障検知装置。
【請求項８】
前記筒内圧取得手段は、最大筒内圧の前記実測値を与えるクランク角である最大圧クランク角を取得するよう構成され、
前記故障判断手段は、前記最大圧クランク角と前記ピストンの上死点位置に対応するクランク角との差の絶対値が第２の所定値以上であるときに、前記圧縮比変更動作が異常であると判断するよう構成されている、
請求項１ないし７のいずれか一項に記載の故障検知装置。
【請求項９】
前記故障判断手段が前記圧縮比変更動作は異常であると判断したときに、前記内燃機関の点火時期をリタードさせ、及び又は前記圧縮比変更機構の設定に用いる目標圧縮比を所定値に固定する故障処理手段を備える、
請求項１ないし８のいずれか一項に記載の故障検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮比変更機構を備える可変圧縮比内燃機関の故障検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の運転効率を高めるべく圧縮比を運転状態に応じて変更するための技術が実現されている。このような可変圧縮比内燃機関では、例えば、スロットルが全開になったことに応じて圧縮比を下げようとするときに圧縮比変更機構の異常等により設定した圧縮比が実現されないと、ノッキングが発生する等の燃焼異常が発生することとなる。
【０００３】
可変圧縮比内燃機関の異常検知に関する技術として、クランクピンとシリンダとをつなぐアームの長さをモータにより変化させて圧縮比を変化させる圧縮比変更機構を有する内燃機関の故障検知装置が知られている（特許文献１、２）。この故障検知装置では、センサにより上記モータの実回転角を検出して実圧縮比を推定し、当該推定した実圧縮比と目標圧縮比とが一致していない場合に、圧縮比変更機構に故障があるものと判断する。
【０００４】
しかしながら、上記従来技術では、例えばモータの出力軸と上記アームの長さを変更する長さ変更機構とを連結する部分等にガタや変形が生じている場合には、実圧縮比を正確に推定することが困難となって、故障検知に誤りが生じ得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−６９２０４号公報
【特許文献２】特開２００６−１６１５８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記背景より、可変圧縮比内燃機関において、圧縮比変更動作の異常を精度よく検知することが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一の態様は、圧縮比変更機構を備えた内燃機関の圧縮比変更動作の異常を検知する故障検知装置であって、前記圧縮比変更機構の設定に用いられる目標圧縮比に基づいて、燃焼が行われない運転サイクルの最大筒内圧の目標値を算出する目標筒内圧算出手段と、ピストンが上死点位置にあるときには燃焼が行なわれない運転サイクルにおいて、気筒に設けられた筒内圧センサにより最大筒内圧の実測値を取得する筒内圧取得手段と、最大筒内圧の前記目標値と前記実測値との差の絶対値が所定の閾値を超えるときに、前記圧縮比変更動作が異常であるものと判断する故障判断手段と、を備え、前記目標筒内圧算出手段は、燃料への点火前の筒内圧を前記筒内圧センサにより検知し、当該検知した筒内圧と前記目標圧縮比とに基づいて前記気筒の推定モータリング圧を算出して、当該算出した推定モータリング圧から、最大筒内圧の前記目標値を算出する。
本発明の他の態様は、圧縮比変更機構を備えた内燃機関の圧縮比変更動作の異常を検知する故障検知装置であって、前記圧縮比変更機構の設定に用いられる目標圧縮比に基づいて、燃焼が行われない運転サイクルの最大筒内圧の目標値を算出する目標筒内圧算出手段と、ピストンが上死点位置にあるときには燃焼が行なわれない運転サイクルにおいて、気筒に設けられた筒内圧センサにより最大筒内圧の実測値を取得する筒内圧取得手段と、最大筒内圧の前記目標値と前記実測値との差の絶対値が所定の閾値を超えるときに、前記圧縮比変更動作が異常であるものと判断する故障判断手段と、前記目標圧縮比、前記内燃機関の吸入空気量又はインテークマニホールド圧、及び吸気温度、についての種々の値に応じた最大筒内圧の前記目標値を示すマップが予め保存された記憶装置と、を備え、前記目標筒内圧算出手段は、現在の前記目標圧縮比、前記内燃機関の現在の吸入空気量又はインテークマニホールド圧、及び前記内燃機関の現在の吸気温度に基づいて前記マップを参照することにより、最大筒内圧の前記目標値を算出する。
本発明の他の態様によると、前記運転サイクルは、減速操作により気筒への燃料噴射が停止される運転サイクル、及び又は、前記内燃機関の始動後の触媒暖機期間の運転サイクルを含む。
本発明の他の態様によると、前記筒内圧センサは、気筒毎に設けられており、前記筒内圧取得手段は、気筒毎の前記最大筒内圧の実測値を取得するよう構成され、前記故障判断手段は、気筒毎に前記圧縮比変更動作の異常の有無を判断するよう構成されている。
本発明の他の態様によると、前記圧縮比変更機構は、クランクピンと、ピストンの燃焼室側端面と、の間の距離を変更するものであって、前記目標筒内圧算出手段は、前記目標圧縮比から算出される前記距離に基づいて前記推定モータリング圧を算出するよう構成されている。
本発明の他の態様によると、前記圧縮比変更機構は、気筒の死容積を変更するものであって、前記目標筒内圧算出手段は、前記目標圧縮比から算出される前記死容積に基づいて前記推定モータリング圧を算出するよう構成されている。
本発明の他の態様によると、前記筒内圧取得手段は、最大筒内圧の前記実測値を与えるクランク角である最大圧クランク角を取得するよう構成され、前記故障判断手段は、前記最大圧クランク角と前記ピストンの上死点位置に対応するクランク角との差の絶対値が第１の所定値未満であるときに、前記圧縮比変更動作が異常か否かの判断を行うよう構成されている。
本発明の他の態様によると、前記筒内圧取得手段は、最大筒内圧の前記実測値を与えるクランク角である最大圧クランク角を取得するよう構成され、前記故障判断手段は、前記最大圧クランク角と前記ピストンの上死点位置に対応するクランク角との差の絶対値が第２の所定値以上であるときに、前記圧縮比変更動作が異常であると判断するよう構成されている。
本発明の他の態様によると、前記故障判断手段が前記圧縮比変更動作は異常であると判断したときに、前記内燃機関の点火時期をリタードさせ、及び又は前記圧縮比変更機構の設定に用いる目標圧縮比を所定値に固定する故障処理手段を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、可変圧縮比内燃機関において、圧縮比変更動作の異常を精度よく検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る故障検知装置の構成を示す図である。
【図２】図１に示す故障検知装置における推定モータリング圧の算出について説明するための説明図である。
【図３】図１に示す故障検知装置における、推定モータリング圧と筒内圧実測値の例を示す図である。
【図４】図１に示す故障検知装置における故障検知処理の手順を示すフロー図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る故障検知装置の構成を示す図である。
【図６】図５に示す故障検知装置における故障検知処理の手順を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
［第１実施形態］
まず、本発明の第１の実施形態に係る故障検知装置について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る故障検知装置１００の構成を示す図である。図１には、故障検知装置１００のほか、故障検知対象である可変圧縮比内燃機関１０２（以下、単に内燃機関１０２という）、及び内燃機関１０２の動作を制御する運転制御装置１０４が示されている。
【００１１】
故障検知装置１００及び運転制御装置１０４は、例えばＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ、電子制御装置）であり、内燃機関１０２と共に車両（不図示）に搭載される。また、故障検知装置１００と運転制御装置１０４は、例えば車内ネットワークを構成するバス１０６を介して通信可能に接続されている。以下、故障検知装置１００、内燃機関１０２、及び運転制御装置１０４が搭載された車両を「自車両」ともいう。
【００１２】
内燃機関１０２は、例えば２つの気筒１１０ａ、１１０ｂと、これらの気筒１１０ａ、１１０ｂの圧縮比を同時に変更する圧縮比変更機構１１２と、を備える。また、内燃機関１０２は、気筒１１０ａ、１１０ｂの吸気量を制御するスロットルバルブ１１４、吸気量を検知するエアーフローセンサ１１６、及び吸気の温度を検知する吸気温センサ１１８を備える。また、内燃機関１０２は、気筒１１０ａ、１１０ｂを冷却する冷却水の温度を検知する水温センサ、及び気筒１１０ａ、１１０ｂのクランク角を検知するクランク角センサ１２２を備える。
【００１３】
気筒１１０ａ、１１０ｂは、それぞれ、吸気弁１３０ａ、１３０ｂと、排気弁１３２ａ、ｂと、点火プラグ１３４ａ、１３４ｂと、燃料噴射弁１３６ａ、１３６ｂと、筒内圧センサ１３８ａ、１３８ｂと、を備える。
【００１４】
筒内圧センサ１３８ａ、１３８ｂは、任意の方式の筒内圧センサとすることができる。本実施形態では、筒内圧センサ１３８ａ、１３８ｂとしてリング状筒内圧センサを用いている。このリング状筒内圧センサは、気筒１１０ａ、１１０ｂの直噴用燃料噴射弁である燃料噴射弁１３６ａ、１３６ｂの、燃料噴射孔の周囲を囲む圧力検出素子を備える。リング状筒内圧センサでは、例えば、燃料噴射孔の周囲に同軸上に設けられた金属製の内部円筒と外部円筒との間に構成される隙間空間を塞ぐように、これら円筒の先端部分にリング状ダイヤフラムが設けられる。そして、このダイヤフラムの変形による荷重を圧力検出素子により検知することで筒内圧が検知される。
【００１５】
このようなリング状筒内圧センサは、ダイヤフラム部分が燃料噴射弁の燃料噴射孔と共にシリンダヘッドに挿入されるため、気筒を冷却する冷却水により燃料噴射弁と共に冷却されつつ、０．数ＭＰａ〜数ＭＰａの範囲の筒内圧を精度よく検出することができる。このため、リング状筒内圧センサは、本実施形態のように、運転制御装置１０４の動作に必要な気筒１１０ａ、１１０ｂの燃料燃焼時の数ＭＰａの筒内圧と、故障検知装置１００の動作に必要な燃焼が行われない運転サイクルでの０．数ＭＰａの筒内圧と、を測定しなければならない用途において好適である。なお、リング状筒内圧センサの具体的構成については、例えば再公表２０１２／１１５０３６号公報に開示されている。
【００１６】
圧縮比変更機構１１２は、例えば、モータ等で構成されるアクチュエータ１４０を備え、当該アクチュエータ１４０により、気筒１１０ａ、１１０ｂのそれぞれの、クランクピンとピストンとを連結するアームの長さを変更することで、クランクピンとピストンの燃焼室側端面（以下、ピストン上面という）との間の距離Ｌ（以下、連結距離Ｌという）を変更する。これにより、圧縮比変更機構１１２は、各気筒１１０ａ、１１０ｂのシリンダ内におけるピストンの上死点（ＴＤＣ、Ｔｏｐ  Ｄｅａｄ  Ｃｅｎｔｅｒ）位置を変更し、ピストンが当該上死点にあるときの燃焼室容積（死容積、Ｄｅａｄ  Ｖｏｌｕｍｅ）を変更して、気筒１１０ａ、１１０ｂの圧縮比を変更する。このような、モータにより上記アームの長さを変更して圧縮比を変化させる圧縮比変更機構の詳細は、例えば特許文献１、２に開示されている。
【００１７】
なお、上記構成は一例であって、圧縮比変更機構１１２の構成はこれには限られない。例えば、圧縮比変更機構１１２は、シリンダに設けられた圧縮比変更用ピストンをアクチュエータ１４０により駆動することでシリンダの燃焼室の死容積Ｖｄｅａｄを変更して圧縮比を変更するものであるものとすることができる。あるいは、圧縮比変更機構１１２は、例えば、ピストンの上下運動方向に沿ってシリンダの実効的な長さをアクチュエータ１４０により変更することでシリンダの燃焼室の死容積Ｖｄｅａｄを変更して圧縮比を変更するものであるものとすることができる。これらの圧縮比変更機構の構成については、例えば特開平２−４００５６号公報、特開２０１１−１５７８５８号公報に開示されている。
【００１８】
運転制御装置１０４は、アクセルセンサ１４２及びブレーキセンサ１４４から、運転者が操作するアクセルペダル及びブレーキペダル（共に不図示）の踏み込み量をそれぞれ取得する。また、運転制御装置１０４は、これらの踏み込み量、並びに、内燃機関１０２が備えるエアーフローセンサ１１６等の各種センサのセンサ信号に基づき、気筒１１０ａ、１１０ｂの動作を制御する。具体的には、運転制御装置１０４は、気筒１１０ａ、１１０ｂの吸気弁１３０ａ、１３０ｂ、排気弁１３２ａ、１３２ｂ、点火プラグ１３４ａ、１３４ｂ、燃料噴射弁１３６ａ、１３６ｂの動作を制御して、気筒１１０ａ、１１０ｂの動作を制御する。また、運転制御装置１０４は、スロットルバルブ１１４に設定する弁開度量等に基づき、圧縮比変更機構１１２のアクチュエータ１４０に指示して気筒１１０ａ、１１０ｂの圧縮比を所望の目標圧縮比に設定する。
【００１９】
さらに、運転制御装置１０４は、圧縮比変更機構１１２により気筒１１０ａ、１１０ｂの圧縮比を目標圧縮比に設定する際に、当該目標圧縮比を、バス１０６を介して故障検知装置１００へ送信する。
【００２０】
故障検知装置１００は、処理装置１５０と、記憶装置１５２と、通信装置１５４と、を備える。記憶装置１５２は、例えば不揮発性のメモリであり、処理装置１５０における処理に必要なデータや情報を記憶する。通信装置１５４は、自車両に搭載されている運転制御装置１０４等の他の制御装置との間でバス１０６を介した通信を行う。通信装置１５４及びバス１０６は、例えばＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）通信規格に従うＣＡＮトランシーバ及びＣＡＮバスであるものとすることができる。
【００２１】
処理装置１５０は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等のプロセッサーを備えるコンピューターである。処理装置１５０は、プログラムが書き込まれたＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、データの一時記憶のためのＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等を有する構成であってもよい。そして、処理装置１５０は、機能要素（又は機能ユニット）として、目標筒内圧算出部１６０と、筒内圧取得部１６２と、故障判断部１６４と、故障処理部１６６と、を有する。また、目標筒内圧算出部１６０は、機能要素（又は機能ユニット）として、推定モータリング圧算出部１７０を備える。
【００２２】
ここで、目標筒内圧算出部１６０、筒内圧取得部１６２、故障判断部１６４、及び故障処理部１６６は、それぞれ、目標筒内圧算出手段、筒内圧取得手段、故障判断手段、及び故障処理手段に対応する。
【００２３】
処理装置１５０が備えるこれらの機能要素は、例えば、コンピューターである処理装置１５０がプログラムを実行することにより実現される。なお、上記コンピューター・プログラムは、コンピューター読み取り可能な任意の記憶媒体に記憶させておくことができる。これに代えて、処理装置１５０が備える上記機能要素の全部又は一部を、それぞれ一つ以上の電子回路部品を含むハードウェアにより構成することもできる。
【００２４】
目標筒内圧算出部１６０は、圧縮比変更機構１１２への設定（すなわち、アクチュエータ１４０の設定）に用いられる目標圧縮比を、例えば運転制御装置１０４から取得する。そして、目標筒内圧算出部１６０は、上記取得した目標圧縮比に基づき、気筒１１０ａ、１１０ｂのそれぞれについて、燃焼が行われない運転サイクルの最大筒内圧の目標値を算出する。以下、“燃焼が行われない運転サイクルの最大筒内圧の目標値”を、単に“最大筒内圧の目標値”という。
【００２５】
本実施形態では、目標筒内圧算出部１６０は、気筒１１０ａ、１１０ｂのそれぞれについての推定モータリング圧を算出する推定モータリング圧算出部１７０を備え、算出された推定モータリング圧から気筒１１０ａ、１１０ｂのそれぞれの最大筒内圧の目標値を算出する。
【００２６】
推定モータリング圧算出部１７０は、気筒１１０ａ、１１０ｂのそれぞれについて、燃料への点火前の筒内圧を筒内圧センサ１３８ａ、１３８ｂにより検知し、当該検知した筒内圧と上記目標圧縮比とに基づいて、気筒１１０ａ、１１０ｂのそれぞれの推定モータリング圧を算出する。
【００２７】
ここで、モータリング圧とは、気筒内において燃焼が行われない運転サイクルにおける、クランク角の推移に応じた当該気筒の筒内圧をいう。このモータリング圧が示す、クランク角に対する筒内圧の変化は、各気筒１１０ａ、１１０ｂにおける上記連結距離Ｌや死容積Ｖｄｅａｄが圧縮比変更機構１１２により変化した場合には変化する。
【００２８】
図２は、モータリング圧の算出について説明するための説明図であり、内燃機関の出力軸、クランクピン、及びピストン上面の関係を模式的に示した図である。図２において、黒丸２００は内燃機関の出力軸、線分２０２は当該出力軸を中心に回転するクランクアーム、黒丸２０４はクランクピン、線分２０６はピストン（具体的にはピストン上面）、及び線分２０８はクランクピンとピストン上面を連結するアーム、をそれぞれ模式的に示している。また、図示破線で示された線分２１０はピストンの上死点（ＴＤＣ）位置、線分２１２はピストンの下死点（ＢＤＣ）位置を示している。
【００２９】
図示のｒは線分２０２が模式的に示すクランクアームの長さ、Ｌは線分２０８が模式的に示すアームの長さ（クランクピンとピストン上面との間の連結距離）、θはクランク角、ｘは線分２１０が示す上死点位置から線分２０６が示すピストン上面位置までの変位距離である。このとき、変位距離ｘ、及び燃焼室の体積Ｖは、理論的には次式で与えられる。
【数１】
2020020300.tif 000003
ここで、λ＝Ｌ／ｒであり、ＶｄｅａｄはピストンがＴＤＣにあるときの燃焼室の体積（死容積）、Ａｐｓｔｎはピストン上面の面積である。
【００３０】
そして、このときの理論上のモータリング圧（理論モータリング圧）Ｐｍｏｄｅｌは、次式で与えられる。
【数２】
2020020300.tif 000004
ここで、Ｖ１は、圧縮前における燃焼室内の容積、Ｖ２は、現在のクランク位置における燃焼室内の容積、及びｋは、比熱（１．３３）である。
【００３１】
推定モータリング圧算出部１７０は、目標筒内圧算出部１６０が例えば運転制御装置１０４から取得した目標圧縮比に基づき、理論モータリング圧Ｐｍｏｄｅｌを算出する。具体的には、推定モータリング圧算出部１７０は、上記取得した目標圧縮比から、気筒１１０ａ、１１０ｂにおいて当該目標圧縮比を実現するためにアクチュエータ１４０により設定されるべき連結距離Ｌを算出し、当該算出した連結距離Ｌを用いて式（１）（２）（３）から理論モータリング圧Ｐｍｏｄｅｌを算出する。
【００３２】
なお、上記においては、圧縮比変更機構１１２による圧縮比変更動作が連結距離Ｌの変化として理論モータリング圧Ｐｍｏｄｅｌに反映されるものとしたが、これには限られない。例えば、圧縮比変更機構１１２が、気筒１１０ａ、１１０ｂのシリンダの死容積Ｖｄｅａｄを変更することにより圧縮比を変更するものである場合には、圧縮比変更動作が死容積Ｖｄｅａｄの変化として理論モータリング圧Ｐｍｏｄｅｌに反映されるものとすることができる。具体的には、推定モータリング圧算出部１７０は、上記取得された目標圧縮比から、当該目標圧縮比を実現するためにアクチュエータ１４０により設定されるべき死容積Ｖｄｅａｄを算出し、当該算出した死容積Ｖｄｅａｄを用いて理論モータリング圧Ｐｍｏｄｅｌを算出するものとすることができる。
【００３３】
一方、気筒１１０ａ、１１０ｂにおける実際のモータリング圧は、シリンダの熱膨張の程度等々により、式（３）から外れた値を示す。このため、推定モータリング圧算出部１７０は、次式を用いて、式（３）により与えられる理論モータリング圧Ｐｍｏｄｅｌを、筒内圧センサ１３８ａ、１３８ｂにより検知された筒内圧実測値にフィッティングして、推定モータリング圧Ｐｅｓｔｉｍａｔｅを算出する。
【数３】
2020020300.tif 000005
【００３４】
ここで、推定モータリング圧算出部１７０は、各気筒１１０ａ、１１０ｂについての推定モータリング圧Ｐｅｓｔｉｍａｔｅの算出に際して、筒内圧実測値として、それぞれ、各気筒１１０ａ、１１０ｂの燃料への点火前のクランク角度範囲における筒内圧センサ１３８ａ、１３８ｂによる筒内圧実測値を用いる。
【００３５】
具体的には、推定モータリング圧算出部１７０は、上述のように目標圧縮比に基づいて算出した理論モータリング圧Ｐｍｏｄｅｌを、燃料点火前の筒内圧実測値によりフィッティングして推定モータリング圧Ｐｅｓｔｉｍａｔｅを算出する。なお、推定モータリング圧Ｐｅｓｔｉｍａｔｅの算出についての詳細は、例えば特開２００６−２７４９６６号公報に開示されている。
【００３６】
目標筒内圧算出部１６０は、気筒１１０ａ、１１０ｂのそれぞれについて、推定モータリング圧算出部１７０が算出した推定モータリング圧Ｐｅｓｔｉｍａｔｅの最大値（すなわち、上死点位置に対応するクランク角における値）を、最大筒内圧の目標値として算出する。以下、目標筒内圧算出部１６０が算出した、気筒１１０ａ、１１０ｂの最大筒内圧の目標値を、それぞれ、Ｐｔ１、Ｐｔ２とする。
【００３７】
図１に戻り、筒内圧取得部１６２は、所定の故障検知可能期間において、各気筒１１０ａ、１１０ｂについての、燃焼が行われない運転サイクルの最大筒内圧の実測値を、筒内圧センサ１３８ａ、１３８ｂにより取得する。ここで、上記所定の故障検知可能期間とは、気筒１１０ａ、１１０ｂのそれぞれについて、ピストンが上死点位置にあるときには燃焼が行なわれない運転サイクルが実行される期間をいう。ここで、運転サイクルとは、気筒における一の吸気工程の開始から次の吸気工程の開始前までの一回の動作サイクルをいう。
【００３８】
また、上記運転サイクルは、例えば、運転者のアクセルペダルの踏み込みの解除等による減速操作によって気筒１１０ａ、１１０ｂへの燃料噴射が停止される運転サイクル、及び又は、内燃機関１０２の始動後の触媒暖機期間における運転サイクルを含む。なお、以下においては、“燃焼が行われない運転サイクルの最大筒内圧の実測値”を、単に“最大筒内圧の実測値”という。
【００３９】
また、触媒暖機期間とは、内燃機関１０２の排気管（不図示）に備えられた排ガス浄化のための触媒（不図示）の温度を所定の温度範囲まで上昇させるための期間をいう。触媒暖機期間では、ピストンの上死点位置から大きく遅れた（リタードした）時期に燃焼が行われるため、減速の際等の燃料噴射停止期間と同様に、最大筒内圧の実測値を筒内圧センサ１３８ａ、１３８ｂにより精度良く測定することができる。触媒暖機期間に代えて又はこれに加えて、点火時期のリタードが８〜１０°以上である運転サイクルが実行される期間を故障検知可能期間としてもよい。
【００４０】
以下、筒内圧取得部１６２が取得した、気筒１１０ａ、１１０ｂの最大筒内圧の実測値を、それぞれ、Ｐｒ１、Ｐｒ２とする。
【００４１】
故障判断部１６４は、気筒１１０ａ、１１０ｂのそれぞれについて、目標筒内圧算出部１６０が算出した最大筒内圧の目標値と、筒内圧取得部１６２が取得した最大筒内圧の実測値と、の差の絶対値が所定の閾値Ｐｔｈを超えるか否かを判断する。そして、故障判断部１６４は、上記差の絶対値が所定の閾値Ｐｔｈを超えている気筒があれば、その気筒は圧縮比変更動作に異常があるものと判断する。すなわち、故障判断部１６４は、｜Ｐｔ１−Ｐｒ１｜＞Ｐｔｈであれば気筒１１０ａについて圧縮比変更動作に異常があるものと判断し、｜Ｐｔ２−Ｐｒ２｜＞Ｐｔｈであれば気筒１１０ｂについて圧縮比変更動作に異常があるものと判断する。
【００４２】
図３は、例えば気筒１１０ａについての、目標筒内圧算出部１６０が備える推定モータリング圧算出部１７０が算出した推定モータリング圧と、燃料噴射停止期間において筒内圧センサ１３８ａにより実測される筒内圧の一例を示す図である。図３において、図示実線の曲線３００は、式（３）に従って算出された理論モータリング圧Ｐｍｏｄｅｌ、図示実施遠の曲線３０２は、式（４）によりＰｍｏｄｅｌを燃焼が行われない運転サイクルの筒内圧実測値にフィッティングした推定モータリング圧Ｐｅｓｔｉｍａｔｅである。
【００４３】
また、図示破線の曲線３１０は、圧縮比変更動作が正常である場合の、筒内圧センサ１３８ａから取得される気筒１１０ａの筒内圧実測値である。また、図示破線の曲線３１２、３１４は、それぞれ、圧縮比変更動作の異常により目標圧縮比に対して実圧縮比が高い場合及び低い場合の、筒内圧センサ１３８ａから取得される気筒１１０ａの筒内圧実測値である。
【００４４】
曲線３００、３０２、３１０、３１２、３１４は、燃焼が行われない運転サイクルの筒内圧を示すものであるので、いずれもピストン上死点位置に対応するクランク角度（図３では３６０ｄｅｇ）において最大値を持つ。そして、推定モータリング圧を示す曲線３０２のピーク値は、目標筒内圧算出部１６０により取得される最大筒内圧の目標値に対応する。また、圧縮比変更動作が正常である場合並びに圧縮比変更動作が異常であって実圧縮比が目標圧縮比より高い場合及び低い場合にそれぞれ対応する曲線３１０、３１２、３１４のピーク値は、それぞれの場合において筒内圧取得部１６２が取得する最大筒内圧の実測値に対応する。
【００４５】
図示のように、圧縮比変更動作が正常である場合の曲線３１０のピーク値は、推定モータリング圧を示す曲線３０２のピーク値とほぼ一致する。これに対し、圧縮比変更動作が異常であって実圧縮比が目標圧縮比より高い場合及び低い場合の筒内圧実測値を示す曲線３１２、３１４のピーク値は、共に、推定モータリング圧を示す曲線３０２のピーク値に対し有意な差を生じる。
【００４６】
故障判断部１６４は、最大筒内圧の目標値、すなわち曲線３０２のピーク値と、最大筒内圧の実測値、すなわち曲線３１０、３１２、又は３１４のピーク値と、の差を算出し、その差の絶対値が所定の閾値Ｐｔｈを超えるときは、対応する気筒（図３の例では気筒１１０ａ）における圧縮比変更動作に異常があるものと判断する。
【００４７】
ここで、上死点において燃焼が行われない運転サイクルでは、最大筒内圧の実測値を与えるクランク角（以下、最大圧クランク角という）は、図３に示すように、上死点位置に対応するクランク角とほぼ一致するはずであり、そうでない場合には、最大筒内圧の実測値に燃焼に伴う誤差が含まれていると考えることができる。したがって、故障判断部１６４は、気筒１１０ａ、１１０ｂのそれぞれについて、最大圧クランク角とピストン上死点位置に対応するクランク角との差の絶対値が第１の所定値Δθｔｈ１未満であることを条件として、上述した最大筒内圧の目標値と実測値との差に基づく圧縮比変更動作の異常有無判断を行うものとしてもよい。この場合、最大圧クランク角は、筒内圧取得部１６２が、最大筒内圧の実測値を取得する際に、クランク角センサ１２２から取得するものとすることができる。
【００４８】
また、故障判断部１６４は、最大筒内圧の目標値と実測値との差に基づく圧縮比変更動作の異常有無判断を行うことに加えて、気筒１１０ａ、１１０ｂのそれぞれについて、最大圧クランク角とピストン上死点位置に対応するクランク角との差の絶対値が第２の所定値Δθｔｈ２以上であるときは、対応する気筒１１０ａ及び又は１１０ｂにおいて圧縮比変更動作に異常があるものと判断してもよい。これにより、例えば圧縮比変更機構１１２が備える機械連結部に異常があること等により最大筒内圧の実測値が上死点位置からずれたピストン位置で与えられるような場合にも、圧縮比変更動作に異常があるものと判断して、当該動作の異常の有無を適切に検知することができる。
【００４９】
図１に戻り、故障処理部１６６は、故障判断部１６４が気筒１１０ａ、１１０ｂのいずれか又は双方において圧縮比変更動作に異常があると判断したときに、例えば運転制御装置１０４に指示して、気筒１１０ａ、１１０ｂの点火時期をリタードさせ、及び又は圧縮比変更機構１１２の設定に用いる圧縮比を所定値に固定する。
【００５０】
ここで、点火時期をリタードさせるのは、圧縮比変更機構１１２が高圧縮比状態で固着しているような場合に、ノッキングの発生を回避するためである。また、圧縮比を固定するのは、圧縮比変更機構１１２が少なくとも動作可能な状態であれば、内燃機関１０２を再始動容易な状態に設定すべく試行して、内燃機関１０２の停止後に再始動が正しく行われる確率を高めておくためである。
【００５１】
例えば、圧縮比が高い状態で内燃機関１０２が停止するとスタータモータの負荷が大きくなって再始動しにくくなり、圧縮比が低い状態で内燃機関１０２が停止した場合には、再始動の燃焼に必要な圧縮比が得られないこととなり得る。このため、本実施形態では、圧縮比変更動作の異常が検知された場合には、圧縮比変更機構１１２の設定に用いる圧縮比を、例えば、再始動時のスタータモータの負荷が所定値以下となり、且つ再始動に必要な圧縮比範囲が実現されるような所定の圧縮比に固定する。
【００５２】
上記の構成を有する故障検知装置１００は、筒内圧取得部１６２が、気筒１１０ａ、１１０ｂのそれぞれに設けられた筒内圧センサ１３８ａ、１３８ｂを用いて、気筒１１０ａ、１１０ｂのそれぞれについて、燃焼が行われない運転サイクルにおいてピストンが上死点にあるときの最大筒内圧の実測値を取得する。また、目標筒内圧算出部１６０が、気筒１１０ａ、１１０ｂのそれぞれについて、圧縮比変更機構１１２の設定に用いられた目標圧縮比及び筒内圧センサ１３８ａ、１３８ｂにより取得される燃焼前の筒内圧から算出される推定モータリング圧から、最大筒内圧の目標値を算出する。そして、故障判断部１６４が、気筒１１０ａ、１１０ｂのそれぞれについて、最大筒内圧の上記目標値と上記実測値との差の絶対値が所定の閾値を超えているときに、対応する気筒１１０ａ及び又は１１０ｂについての圧縮比変更動作に異常があるものと判断する。
【００５３】
このように故障検知装置１００では、筒内圧センサ１３８ａ等から得られる気筒１１０ａ等の筒内圧の実測値に基づいて、対応する気筒についての最大筒内圧の目標値が算出され、及び最大筒内圧の実測値が取得されるので、圧縮比変更動作の異常を精度よく検知することができる。加えて、本実施形態では、筒内圧センサ１３８ａ、１３８ｂとして、０．数ＭＰａから数ＭＰａまでの広いダイナミックレンジをカバーするリング状筒内圧センサを用いているので、精度の高い筒内圧測定を行うことができ、圧縮比変更動作の異常を更に精度よく検知することができる。
【００５４】
また、例えば、圧縮比変更機構１１２が、アクチュエータ１４０の発生する駆動力を各気筒に設けられた連結距離Ｌの変更機構まで伝達するように構成されている場合には、アクチュエータ１４０から各変更機構までの機械的リンクに異常な部分があれば、実圧縮比が目標圧縮に一致している気筒と一致しない気筒とが混在することとなり得る。このような場合、上述した従来技術のようにアクチュエータであるモータの実回転角から実圧縮比を一律に推定したのでは、実圧縮比が目標圧縮比に達していない気筒の存在が検知されないこととなり、不都合である。
【００５５】
これに対し、故障検知装置１００では、目標筒内圧算出部１６０は、気筒１１０ａ、１１０ｂ毎の最大筒内圧の目標値を算出するよう構成され、筒内圧取得部１６２は、気筒１１０ａ、１１０ｂ毎の最大筒内圧の実測値を取得するよう構成されている。また、故障判断部１６４も、気筒１１０ａ、１１０ｂ毎に圧縮比変更動作の異常の有無を判断するよう構成されている。このため故障検知装置１００では、気筒１１０ａ、１１０ｂのそれぞれに設けられ筒内圧センサ１３８ａ、１３８ｂを用いて、圧縮比変更動作の異常を気筒毎に精度よく検知することができる。
【００５６】
ただし、アクチュエータ１４０から各気筒１１０ａ、１１０ｂまでの上記機械的リンクが、例えば信頼性の高いものである場合には、目標筒内圧算出部１６０、筒内圧取得部１６２、及び故障判断部１６４を、気筒１１０ａ、１１０ｂのいずれか特定の気筒についてのみ、最大筒内圧の目標値、実測値を取得し、及び圧縮比変更動作の異常有無を判断するように構成するものとしてもよい。
【００５７】
次に、処理装置１５０が実行する故障検知処理の手順について、図４に示すフロー図にしたがって説明する。本処理は、故障検知装置１００の電源がオンされたときに開始し、オフされたときに終了する。
【００５８】
処理を開始すると、まず、処理装置１５０は、現在が故障検知可能期間であるか否かを判断し（Ｓ１００）、故障検知可能期間でないときは（Ｓ１００、Ｎｏ）、ステップＳ１００を繰り返して、故障検知可能期間となるのを待機する。
【００５９】
一方、ステップＳ１００において現在が故障検知可能期間であるときは（Ｓ１００、Ｙｅｓ）、目標筒内圧算出部１６０の推定モータリング圧算出部１７０は、気筒１１０ａ、１１０ｂのそれぞれについて、推定モータリング圧を算出する（Ｓ１０２）。
【００６０】
次に、目標筒内圧算出部１６０は、上記算出された気筒１１０ａ、１１０ｂについての推定モータリング圧のピーク値を、それぞれ、気筒１１０ａ、１１０ｂについての最大筒内圧の目標値Ｐｔ１、Ｐｔ２として取得する（Ｓ１０４）。また、筒内圧取得部１６２は、筒内圧センサ１３８ａ、１３８ｂにより、気筒１１０ａ、１１０ｂのそれぞれの最大筒内圧の実測値Ｐｒ１、Ｐｒ２を取得する。例えば、筒内圧取得部１６２は、筒内圧センサ１３８ａ、１３８ｂにより、所定のクランク角間隔で、気筒１１０ａ、１１０ｂの実筒内圧を繰り返し測定して、気筒１１０ａ、１１０ｂの気筒圧実測値の変化曲線を取得する。そして、筒内圧取得部１６２は、気筒１１０ａ、１１０ｂのそれぞれの上記変化曲線のピーク値を、気筒１１０ａ、１１０ｂのそれぞれについての最大筒内圧の実測値Ｐｒ１、Ｐｒ２として取得する。
【００６１】
続いて、故障判断部１６４は、最大筒内圧の目標値Ｐｔ１、Ｐｔ２と実測値Ｐｒ１、Ｐｒ２との差の絶対値をそれぞれ算出し、算出した絶対値のいずれかが所定の閾値Ｐｔｈを超えているか否かを判断する（Ｓ１０８）。そして、上記算出した絶対値のいずれかが閾値Ｐｔｈを超えているときは（Ｓ１０８、Ｙｅｓ）、故障判断部１６４は、閾値Ｐｔｈを超える上記算出した絶対値に対応する気筒１１０ａ及び又は１１０ｂについて、圧縮比変更動作に異常があったものとする（Ｓ１１０）。
【００６２】
また、故障処理部１６６は、例えば運転制御装置１０４に指示して、気筒１１０ａ、１１０ｂの点火時期をリタードさせてノッキングの発生を防止し、及び又は内燃機関１０２が動作停止してもその後の再始動が容易となるように、圧縮比変更機構１１２に対し、気筒１１０ａ、１１０ｂを所定の圧縮比とするための設定を行う（Ｓ１１２）。その後、処理装置１５０は、ステップＳ１００に戻って処理を繰り返す。
【００６３】
一方、ステップＳ１０８において、最大筒内圧の目標値Ｐｔ１、Ｐｔ２と実測値Ｐｒ１、Ｐｒ２との差の絶対値がいずれも閾値Ｐｔｈ以下であるときは（Ｓ１０８、Ｎｏ）、故障判断部１６４は、圧縮比変更動作は正常であるものとする（Ｓ１１４）。その後、処理装置１５０は、ステップＳ１００に戻って処理を繰り返す。
【００６４】
ここで、ステップＳ１１０、Ｓ１１４における具体的な処理は、例えば、記憶装置１５２に記憶されている圧縮比変更動作の異常発生を示すフラグをセット又はリセットする処理とすることができる。これにより、例えば、故障処理部１６６は、当該フラグを参照して圧縮比変更動作に異常があった旨の情報を取得して、ステップＳ１１２の処理を実行することができる。
【００６５】
なお、ステップＳ１０８における処理で用いるＰｔ１、Ｐｔ２とＰｒ１、Ｐｒ２とは、必ずしも同じ燃焼サイクルにおける筒内圧実測値に基づくものでなくてもよい。例えば、気筒１１０ａ、１１０ｂのそれぞれについて、一つ前の燃焼サイクルにおける筒内圧実測値に基づいてステップＳ１０４において算出した目標値Ｐｔ１、Ｐｔ２を記憶装置１５２に記憶しておくものとし、ステップＳ１０８では、当該記憶した一つ前の燃焼サイクルでの目標値Ｐｔ１、Ｐｔ２と、ステップＳ１０６において現在の燃焼サイクルの筒内圧実測値から取得したＰｒ１、Ｐｒ２と、を用いるものとすることができる。
【００６６】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態に係る故障検知装置について説明する。第１の実施形態に係る故障検知装置１００では目標圧縮比等に基づいて算出される推定モータリング圧から最大筒内圧の目標値Ｐｔ１、Ｐｔ２が算出されるのに対し、第２の実施形態に係る故障検知装置では、目標圧縮比と、吸入空気量等の動作パラメータと、に基づいて、最大筒内圧の目標値が算出される。
【００６７】
図５は、第２の実施形態に係る故障検知装置５００の構成を示す図である。なお、図５においては、図１に示す第１の実施形態に係る故障検知装置１００と同じ構成要素については、図１における符号を同一の符号を用いるものとし、上述した故障検知装置１００についての説明を援用するものとする。また、図５に示すように、故障検知装置５００は、一例として、図１に示したものと同じ内燃機関１０２を対象として動作し、且つ、図１に示したものと同じ運転制御装置１０４から情報を得て動作するものとする。したがって、図５に示す内燃機関１０２及び運転制御装置１０４については、第１の実施形態の説明において上述した内燃機関１０２及び運転制御装置１０４についての説明を援用するものとする。
【００６８】
図５に示す第２の実施形態に係る故障検知装置５００は、第１の実施形態に係る故障検知装置１００と同様の構成を有するが、目標筒内圧算出部１６０を備える処理装置１５０、及び記憶装置１５２に代えて、目標筒内圧算出部５６０を備える処理装置５５０、及び筒内圧目標値算出マップ５７０が保存された記憶装置５５２を有する点が異なる。
【００６９】
ここで、処理装置５５０は、処理装置１５０と同様に、例えばＣＰＵ等のプロセッサーを備えるコンピューターである。また、目標筒内圧算出部５６０は、目標筒内圧算出部１６０と同様に、例えば、コンピューターである処理装置５５０がプログラムを実行することにより実現される機能要素である。これに代えて、目標筒内圧算出部５６０を、一つ以上の電子回路部品を含むハードウェアにより構成してもよい。また、目標筒内圧算出部５６０は目標筒内圧取得手段に対応する。
【００７０】
記憶装置５５２が記憶する筒内圧目標値算出マップ５７０は、圧縮比変更機構１１２の設定に用いられる目標圧縮比、内燃機関１０２の吸入空気量、及び吸気温度についての種々の値に応じた、最大筒内圧の目標値についての情報を示す。
【００７１】
目標筒内圧算出部５６０は、気筒１１０ａ、１１０ｂのそれぞれについて、例えば運転制御装置１０４から取得される目標圧縮比、内燃機関１０２が備えるエアーフローセンサ１１６から取得される現在の吸入空気量、及び吸気温センサ１１８から取得される現在の吸気温度に基づいて、筒内圧目標値算出マップ５７０を参照することにより、気筒１１０ａ、１１０ｂの現在の最大筒内圧の目標値Ｐｔ１、Ｐｔ２を算出する。
【００７２】
上記の構成を有する故障検知装置５００は、目標圧縮比と、吸入空気量等の内燃機関１０２の動作パラメータと、に基づいて気筒１１０ａ、１１０ｂの最大筒内圧の目標値を簡易に算出するので、故障検知装置１００に比べてより少ない処理負荷で、圧縮比変更動作の異常の有無を判断することができる。
【００７３】
なお、本実施形態においては、吸入空気量に代えてインテークマニホールド圧を用いて最大筒内圧の目標値を定めるものとしてもよい。すなわち、内燃機関１０２は、エアーフローセンサ１１６に代えて又はこれに加えてインテークマニホールド圧センサを備えるものとし、筒内圧目標値算出マップ５７０は、圧縮比目標値、インテークマニホールド圧、及び吸気温度についての種々の値に応じた、最大筒内圧の目標値についての情報を示すものとすることができる。この場合、目標筒内圧算出部５６０は、現在の目標圧縮比、現在のインテークマニホールド圧、及び吸気温度に基づいて、筒内圧目標値算出マップ５７０を参照することにより、気筒１１０ａ、１１０ｂの現在の最大筒内圧の目標値Ｐｔ１、Ｐｔ２を算出するものとすることができる。
【００７４】
図６は、処理装置５５０が実行する故障検知処理の手順を示すフロー図である。本処理は、故障検知装置５００の電源がオンされたときに開始し、オフされたときに終了する。なお、図６においては、図４に示す故障検知装置１００の故障検知処理と同じ処理ステップについては、図４における符号と同じ符号を用いて示すものとし、上述した図４についての説明を援用する。
【００７５】
図６に示す処理は、図４に示す処理と同様であるが、推定モータリング圧を算出する図４におけるステップＳ１０２を含まない点、及びステップＳ１０４に代えてステップＳ６０４を有する点が、図４に示す処理と異なる。ステップＳ６０４では、ステップＳ１０４と同様に最大筒内圧の目標値が算出されるが、目標筒内圧算出部５６０により、現在の目標圧縮比、現在の吸気量、及び現在の吸気温度に基づいて、筒内圧目標値算出マップ５７０を参照することにより、気筒１１０ａ、１１０ｂの現在の最大筒内圧の目標値Ｐｔ１、Ｐｔ２を算出する点が異なる。
【００７６】
以上説明したように、本発明の故障検知装置１００は、圧縮比変更機構１１２を備えた可変圧縮比内燃機関１０２の圧縮比変更動作の異常を検知する。故障検知装置１００は、圧縮比変更機構１１２の設定に用いられる目標圧縮比に基づいて、気筒１１０ａ等についての、燃焼が行われない運転サイクルの最大筒内圧の目標値Ｐｔ１等を算出する目標筒内圧算出部１６０を備える。また、故障検知装置１００は、ピストンが上死点位置にあるときには燃焼が行なわれない運転サイクルにおいて、気筒１１０ａ等に設けられた筒内圧センサ１３８ａ等により、気筒１１０ａ等についての最大筒内圧の実測値Ｐｒ１等を取得する筒内圧取得部１６２を備える。また、故障検知装置１００は、最大筒内圧の上記目標値Ｐｔ１等と上記実測値Ｐｒ１等との差の絶対値が所定の閾値Ｐｔｈを超えるときに、対応する気筒１１０ａ等において圧縮比変更動作に異常があるものと判断する故障判断部１６４を備える。ここで、目標筒内圧算出部１６０は、推定モータリング圧算出部１７０により、燃料への点火前の筒内圧を筒内圧センサ１３８ａ等により検知し、当該検知した筒内圧と上記目標圧縮比とに基づいて気筒１１０ａ等の推定モータリング圧を算出する。そして、目標筒内圧算出部１６０は、算出した推定モータリング圧から、最大筒内圧の上記目標値を算出する。
【００７７】
この構成によれば、筒内圧の実測値から、燃焼が行われない運転サイクルの最大筒内圧の目標値及び実測値が算出及び取得されるので、圧縮比変更動作の異常の有無を精度良く判断することができる。
【００７８】
また、本発明の故障検知装置５００は、目標圧縮比、内燃機関１０２の吸入空気量又はインテークマニホールド圧、及び吸気温度、についての種々の値に応じた最大筒内圧の目標値を示す筒内圧目標値算出マップ５７０が予め保存された記憶装置５５２を備える。そして、目標筒内圧算出部５６０が、現在の目標圧縮比、内燃機関１０２の現在の吸入空気量又はインテークマニホールド圧、及び内燃機関１０２の現在の吸気温度に基づいて筒内圧目標値算出マップ５７０を参照することにより、最大筒内圧の目標値を算出する。
【００７９】
本構成によれば、故障検知装置１００と同様に、燃焼が行われない運転サイクルの最大筒内圧の実測値を用いて、圧縮比変更動作の異常の有無を精度良く判断することができると共に、故障検知装置１００に比べてより少ない処理負荷で、当該異常の有無を判断できる。
【００８０】
また、故障検知装置１００、５００では、最大筒内圧の実測値が取得される上記運転サイクルは、減速操作等により気筒１１０ａ等への燃料噴射が停止される運転サイクル、及び又は、内燃機関１０２の始動後の触媒暖機期間の運転サイクルを含む。この構成によれば、燃焼が行われない運転サイクルの最大筒内圧の実測値を確実に取得して、圧縮比変更動作の異常の有無を適切に判断することができる。
【００８１】
また、故障検知装置１００、５００では、筒内圧センサ１３８ａ等は、気筒１１０ａ等毎に設けられており、筒内圧取得部１６２は、気筒毎の最大筒内圧の実測値を取得するよう構成されている。また、故障判断部１６４は、気筒毎に圧縮比変更動作の異常の有無を判断するよう構成されている。この構成によれば、一つのアクチュエータ１４０により複数の気筒１１０ａ等の圧縮比変更動作が行われて、圧縮比変更動作に異常のない気筒と異常のある気筒とが混在する場合にも、当該異常のある気筒を的確に検知することができる。
【００８２】
また、故障検知装置１００では、圧縮比変更機構１１２は、気筒１１０ａ、１１０ｂについて、クランクピンと、ピストンの燃焼室側端面と、の間の連結距離Ｌを変更するものである。そして、目標筒内圧算出部１６０の推定モータリング圧算出部１７０は、目標圧縮比から算出される連結距離Ｌに基づいて推定モータリング圧を算出するよう構成されている。この構成によれば、連結距離Ｌが変更されることによるモータリング圧の変化曲線の形状変化を適切に反映して、最大筒内圧の目標値を精度よく算出し、圧縮比変更動作の異常有無を的確に判断することができる。
【００８３】
また、圧縮比変更機構１１２は、気筒１１０ａ、１１０ｂについて、可変圧縮比ピストンを設けることにより又はシリンダの実効長さを変更して、当該気筒の死容積Ｖｄｅａｄを変更するものであってもよい。そして、目標筒内圧算出部１６０の推定モータリング圧算出部１７０は、目標圧縮比から算出される死容積Ｖｄｅａｄに基づいて推定モータリング圧を算出するよう構成されるものとすることができる。この構成によれば、死容積Ｖｄｅａｄが変更されることによるモータリング圧の変化曲線の形状変化を適切に反映して、最大筒内圧の目標値を精度よく算出し、圧縮比変更動作の異常有無を的確に判断することができる。
【００８４】
また、故障検知装置１００、５００では、筒内圧取得部１６２は、最大筒内圧の実測値を与えるクランク角である最大圧クランク角を取得するよう構成され、故障判断部１６４は、最大圧クランク角とピストン上死点位置に対応するクランク角との差の絶対値が第１の所定値Δθｔｈ１未満であるときに、圧縮比変更動作が異常か否かの判断を行うよう構成され得る。この構成によれば、最大筒内圧の実測値に燃焼に起因する誤差等がないことを適切に判断して、圧縮比変更動作の異常有無を適切に判断することができる。
【００８５】
また、故障検知装置１００、５００では、筒内圧取得部１６２は、最大筒内圧の実測値を与えるクランク角である最大圧クランク角を取得するよう構成され、故障判断部１６４は、最大圧クランク角とピストン上死点位置に対応するクランク角との差の絶対値が第２の所定値Δθｔｈ２以上であるときに、圧縮比変更動作が異常であると判断するよう構成され得る。この構成によれば、例えば圧縮比変更機構１１２が備える機械連結部に異常があること等により最大筒内圧の実測値が上死点位置からずれたピストン位置で与えられるような場合にも、圧縮比変更動作に異常があるものと判断して、当該動作の異常の有無を適切に検知することができる。
【００８６】
また、故障検知装置１００、５００は、故障判断部１６４が圧縮比変更動作は異常であると判断したときに、内燃機関１０２の点火時期をリタードさせ、及び又は圧縮比変更機構１１２の設定に用いる目標圧縮比を所定値に固定する故障処理部１６６を備える。この構成によれば、圧縮比変更動作の異常に起因するノッキングの発生を防止し、及び又は内燃機関１０２の停止後に再始動ができなくなるような事態を回避することができる。
【符号の説明】
【００８７】
１００、５００…故障検知装置、１０２…可変圧縮比内燃機関、１０４…運転制御装置、１０６…バス、１１０ａ、１１０ｂ…気筒、１１２…圧縮比変更機構、１１４…スロットルバルブ、１１６…エアーフローセンサ、１１８…吸気温センサ、１２０…水温センサ、１２２…クランク角センサ、１３０ａ、１３０ｂ…吸気弁、１３２ａ、１３２ｂ…排気弁、１３４ａ、１３４ｂ…点火プラグ、１３６ａ、１３６ｂ…燃料噴射弁、１３８ａ、１３８ｂ…筒内圧センサ、１４０…アクチュエータ、１４２…アクセルセンサ、１４４…ブレーキセンサ、１５０、５５０…処理装置、１５２、５５２…記憶装置、１５４…通信装置、１６０、５６０…目標筒内圧算出部、１６２…筒内圧取得部、１６４…故障判断部、１６６…故障処理部、１７０…推定モータリング圧算出部、５７０…筒内圧目標値算出マップ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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