(57)【要約】【課題】圧縮比の変更中における気筒間の空燃比の差を低減する。【解決手段】複数の気筒を有する内燃機関の圧縮比を気筒毎に変更可能な可変圧縮比機構と、各気筒内に燃料を噴射する筒内噴射弁と、各気筒に対応する吸気通路内に燃料を噴射する通路内噴射弁と、を備え、全気筒の圧縮比を変更している途中には、全気筒の圧縮比が固定されているときよりも、筒内噴射弁及び通路内噴射弁から噴射する燃料の総量に対する、通路内噴射弁から噴射する燃料の量の割合を大きくする。【選択図】図８
2018021502.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒を有する内燃機関の圧縮比を気筒毎に変更可能な可変圧縮比機構と、
各気筒内に燃料を噴射する筒内噴射弁と、
各気筒に対応する吸気通路内に燃料を噴射する通路内噴射弁と、
を備えた内燃機関を制御する内燃機関の制御システムにおいて、
前記可変圧縮比機構によって全気筒の圧縮比を変更している途中には、全気筒の圧縮比が固定されているときよりも、前記筒内噴射弁及び前記通路内噴射弁から噴射する燃料の総量に対する、前記通路内噴射弁から噴射する燃料の量の割合を大きくする制御装置を備える内燃機関の制御システム。
【請求項２】
前記制御装置は、前記可変圧縮比機構によって全気筒の圧縮比を変更している途中において、前記通路内噴射弁のみから燃料を噴射させる請求項１に記載の内燃機関の制御システム。
【請求項３】
複数の気筒を有する内燃機関の圧縮比を気筒毎に変更可能な可変圧縮比機構と、
各気筒内に燃料を噴射する筒内噴射弁と、
各気筒に対応する吸気通路内に燃料を噴射する通路内噴射弁と、
を備えた内燃機関を制御する内燃機関の制御システムにおいて、
前記可変圧縮比機構によって全気筒の圧縮比を変更している途中において、空燃比が高い気筒は低い気筒よりも、前記筒内噴射弁及び前記通路内噴射弁から噴射する燃料の総量に対する、前記通路内噴射弁から噴射する燃料の量の割合を大きくする制御装置を備える内燃機関の制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
可変圧縮比機構を備えた内燃機関において、圧縮比が比較的高い状態から比較的低い状態へ変更する場合に、圧縮比を変更中の少なくとも一部の期間において、目標空燃比を理論空燃比よりも低く設定することで、燃料消費率の低下を緩和する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２６３６２６号公報
【特許文献２】特開２００４−２３２５８０号公報
【特許文献３】特開２０１６−１１８１８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、気筒毎に圧縮比を変更可能な機構を備えている内燃機関の場合、全気筒で一斉に圧縮比を変更しているときに、各気筒の可変圧縮比機構の応答遅れにばらつきがあることにより、気筒毎に圧縮比の変化速度が異なる場合がある。そうすると、圧縮比を変更している途中に、気筒間で圧縮比に差が生じる場合がある。気筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁から燃料を噴射しているときに気筒間で圧縮比に差が生じると、気筒間で吸入空気量に差が生じることがある。例えば、他の気筒よりも圧縮比が高い側にずれている気筒では、燃料噴射弁とピストン頂部との距離が他の気筒よりも短くなるために、燃料噴射弁から噴射された燃料がピストン頂部に付着し易くなる。そうすると、ピストン頂部が燃料の気化潜熱により冷却されるため、該ピストン頂部の温度が低下する。これにより、その気筒では体積効率が高くなるため、吸入空気量が増加する。したがって、燃料噴射量が各気筒で同じ場合には、他の気筒よりも圧縮比が高い側にずれている気筒では、空燃比がリーン側にずれる。また、他の気筒よりも圧縮比が高い側にずれている気筒では、ピストン頂部に付着する燃料が増加することにより、混合気に含まれる燃料量が減少する。これによっても、空燃比がリーン側にずれる。一方、他の気筒よりも圧縮比が低い側にずれている気筒では、圧縮比が高い側にずれている気筒とは逆に、空燃比がリッチ側にずれる。
【０００５】
このように、圧縮比の変更中に気筒間に圧縮比の差が生じた場合には、気筒間に空燃比の差が生じることになる。このため、回転変動が大きくなったり、エミッションが悪化したりする虞がある。
【０００６】
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、圧縮比の変更中における気筒間の空燃比の差を低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、複数の気筒を有する内燃機関の圧縮比を気筒毎に変更可能な可変圧縮比機構と、各気筒内に燃料を噴射する筒内噴射弁と、各気筒に対応する吸気通路内に燃料を噴射する通路内噴射弁と、を備えた内燃機関を制御する内燃機関の制御システムにおいて、前記可変圧縮比機構によって全気筒の圧縮比を変更している途中には、全気筒の圧縮比が固定されているときよりも、前記筒内噴射弁及び前記通路内噴射弁から噴射する燃料の総量に対する、前記通路内噴射弁から噴射する燃料の量の割合を大きくする
制御装置を備える。
【０００８】
筒内噴射弁及び通路内噴射弁から噴射する燃料の総量に対する、通路内噴射弁から噴射する燃料の量の割合を以下、通路内噴射弁の噴射割合ともいう。また、筒内噴射弁及び通路内噴射弁から噴射する燃料の総量に対する、筒内噴射弁から噴射する燃料の量の割合を以下、筒内噴射弁の噴射割合ともいう。可変圧縮比機構を備えた内燃機関では、全気筒の圧縮比を一斉に変更している途中で、気筒間の応答遅れの差などによって圧縮比に気筒間の差が生じることがある。そうすると、ピストン頂部に付着する燃料量に差が生じるため、気筒間で空燃比に差が生じる場合がある。これに対して制御装置は、全気筒で圧縮比を変更中には、全気筒で圧縮比を変更中でないとき、すなわち、全気筒で圧縮比が固定されているときよりも、通路内噴射弁の噴射割合を大きくしている。ここで、筒内噴射弁から燃料を噴射するよりも、通路内噴射弁から燃料を噴射するほうが、ピストン頂部に付着する燃料量が少なくなる。したがって、通路内噴射弁の噴射割合を大きくすることにより、筒内噴射弁の噴射割合が小さくなれば、ピストン頂部に付着する燃料量を減少させることができる。そして、圧縮比を変更している途中に全気筒の通路内噴射弁の割合を大きくすることにより、各気筒において燃料の気化潜熱によるピストンの冷却効果を低減させることができる。そうすると、例え圧縮比に気筒間のずれがあったとしても、気筒間の体積効率の差を低減できるため、気筒間の吸入空気量の差を低減できる。これにより、気筒間の空燃比の差を低減することができる。なお、本願においては、特段の言及がない場合は「圧縮比」の文言は、機械圧縮比を意味する。
【０００９】
また、前記制御装置は、前記可変圧縮比機構によって全気筒の圧縮比を変更している途中において、前記通路内噴射弁のみから燃料を噴射させることができる。
【００１０】
筒内噴射弁からの燃料噴射を停止し、通路内噴射弁のみから燃料を噴射することにより、ピストン頂部に付着する燃料量をより少なくすることができる。したがって、燃料の気化潜熱によるピストンの冷却効果をより確実に低減させることができるため、気筒間の空燃比の差をより確実に低減することができる。なお、圧縮比が固定されている場合には、通路内噴射弁及び筒内噴射弁の双方から燃料を噴射してもよく、筒内噴射弁のみから燃料を噴射してもよい。
【００１１】
また、上記課題を解決するために、複数の気筒を有する内燃機関の圧縮比を気筒毎に変更可能な可変圧縮比機構と、各気筒内に燃料を噴射する筒内噴射弁と、各気筒に対応する吸気通路内に燃料を噴射する通路内噴射弁と、を備えた内燃機関を制御する内燃機関の制御システムにおいて、前記可変圧縮比機構によって全気筒の圧縮比を変更している途中において、空燃比が高い気筒は低い気筒よりも、前記筒内噴射弁及び前記通路内噴射弁から噴射する燃料の総量に対する、前記通路内噴射弁から噴射する燃料の量の割合を大きくする制御装置を備えるようにしてもよい。
【００１２】
圧縮比を変更している途中において筒内噴射弁から燃料を噴射した場合に、圧縮比が高い気筒は低い気筒よりも、ピストン頂部に燃料が付着し易い。したがって、圧縮比が高い気筒と圧縮比が低い気筒とで筒内噴射弁及び通路内噴射弁の噴射割合を同じにすると、圧縮比が高い気筒は低い気筒よりも、多くの燃料がピストン頂部に付着してしまう。すなわち、ピストン頂部に付着する燃料量に気筒間の差が生じてしまうため、吸入空気量にも気筒間の差が生じてしまう。その結果、空燃比に気筒間の差が生じてしまう。この場合、空燃比が高い気筒は低い気筒よりも圧縮比が高いといえる。一方、空燃比が高い気筒は低い気筒よりも、通路内噴射弁の噴射割合を大きくすることにより、空燃比が高い気筒において筒内噴射弁の噴射割合が小さくなるため、ピストンに付着する燃料量を減少させることができる。このように、空燃比が高い気筒においてピストンに付着する燃料量を減少させることにより、空燃比が高い気筒において吸入空気量を減少させることができる。すなわ
ち、空燃比が高い気筒において空燃比を低下させることができる。したがって、空燃比の気筒間の差を低減することができる。また、筒内噴射弁の噴射割合の減少量は、空燃比のずれに応じた必要最小限の量で済む。したがって、筒内噴射弁から燃料を噴射することによる燃費の向上やエミッションの改善、ノック発生の低減といった効果が小さくなることを抑制できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、圧縮比の変更中における気筒間の空燃比の差を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例に係る内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。
【図２】実施例に係る内燃機関の断面模式図を示す図である。
【図３】実施例に係る可変長コンロッドの構成について示す図である。
【図４】実施例に係る第一状態の切換機構を示す図である。
【図５】実施例に係る第二状態の切換機構を示す図である。
【図６】圧縮比を変更中に筒内噴射弁の噴射割合を１００％とした場合の各気筒の圧縮比及び各気筒の空燃比の推移を示したタイムチャートである。
【図７】各気筒の圧縮比、圧縮比の変更中に筒内噴射弁の噴射割合を１００％としたときの各気筒の空燃比、圧縮比の変更中に通路内噴射弁の噴射割合を１００％としたときの各気筒の空燃比の推移を示したタイムチャートである。
【図８】実施例１に係る筒内噴射弁及び通路内噴射弁の噴射割合を制御するフローを示したフローチャートである。
【図９】クランク角度と筒内圧との関係を示した図である。
【図１０】着火遅れ相関値と空燃比との関係を示した図である。
【図１１】実施例２に係る噴射割合のフィードバック制御の概要を説明するためのブロック図である。
【図１２】圧縮比の変更中に筒内噴射弁のみから燃料噴射を実施した場合の圧縮比、気筒別の空燃比、各気筒の着火遅れ相関値と目標着火遅れ相関値との差の推移を示したタイムチャートである。
【図１３】実施例２に係る噴射割合を制御するフローを示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１６】
＜実施例１＞
以下、図面を用いて本発明の実施例について説明する。図１は、本実施例に係る内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、４つの気筒２を備えた火花点火式の内燃機関（ガソリンエンジン）である。内燃機関１の各気筒２には、各気筒２内に燃料を直接噴射する筒内噴射弁３及び混合気を着火させるための点火プラグ４が設けられている。また、内燃機関１の各気筒２には、各気筒２内の圧力を検出する筒内圧センサ１０２が設けられている。なお、本実施例においては筒内圧センサ１０２を省略することもできる。ここで、内燃機関１では、１運転サイクル（クランク角度７２０°）において、＃１気筒、＃３気筒、＃４気筒、＃２気筒の順に気筒２内での燃焼が行われる。
【００１７】
内燃機関１には、吸気管４００および排気管５００が接続されている。吸気管４００には、エアフローメータ４０１およびスロットル４０２が設けられている。エアフローメータ４０１は、吸気管４００内を流れる吸気（空気）の量（質量）に応じた電気信号を出力する。スロットル４０２は、吸気管４００におけるエアフローメータ４０１よりも下流側に配置されている。スロットル４０２は、吸気管４００内の通路断面積を変更することで、内燃機関１の吸入空気量を調整する。また、排気管５００は、図示しない触媒や消音器を経由して大気中に開放されている。
【００１８】
更に、内燃機関１の断面模式図を図２に示す。図２は、図１のＳ−Ｓ線に沿った内燃機関１の断面模式図である。図２に示すように、内燃機関１は、シリンダブロック７と、シリンダヘッド８と、を備えている。シリンダブロック７には、クランクシャフト２００が回転自在に収容されている。シリンダブロック７には、円柱状の気筒２が形成されている。該気筒２内には、ピストン５が摺動自在に収容されている。ピストン５とクランクシャフト２００とは、後述する可変長コンロッド６により連結されている。シリンダヘッド８には、吸気ポート１１と排気ポート１４とが形成されている。シリンダヘッド８は、燃焼室３００における吸気ポート１１の開口端を開閉するための吸気バルブ９と、該吸気バルブ９を開閉駆動するための吸気カムシャフト１０とを備えている。また、シリンダヘッド８は、燃焼室３００における排気ポート１４の開口端を開閉するための排気バルブ１２と、該排気バルブ１２を開閉駆動するための排気カムシャフト１３とを備えている。吸気管４００には、燃料を吸気ポート１１または各気筒２に対応する吸気管４００へ向けて噴射する通路内噴射弁４０３が取り付けられている。なお、本実施例においては、吸気ポート１１または各気筒２に対応する吸気管４００が、本発明における吸気通路に相当する。
【００１９】
ここで、可変長コンロッド６は、その小端部においてピストンピン２１によりピストン５と連結されるとともに、その大端部においてクランクシャフト２００のクランクピン２２と連結されている。可変長コンロッド６は、ピストンピン２１の軸心からクランクピン２２の軸心までの距離、すなわち有効長を変更することができる。
【００２０】
可変長コンロッド６の有効長が長くなると、クランクピン２２の軸心からピストンピン２１の軸心までの長さが長くなるため、図２中の実線で示すようにピストン５が上死点にあるときの燃焼室３００の容積が小さくなる。一方、可変長コンロッド６の有効長が短くなると、クランクピン２２の軸心からピストンピン２１の軸心までの長さが短くなるため、図２中の破線で示すようにピストン５が上死点にあるときの燃焼室３００の容積が大きくなる。なお、上記したように可変長コンロッド６の有効長が変化しても、ピストン５のストロークが変化しないため、ピストン５が上死点に位置するときの筒内容積（燃焼室容積）とピストン５が下死点に位置するときの筒内容積との比（圧縮比）が変化することになる。
【００２１】
（可変長コンロッド６の構成）
ここで、本実施例における可変長コンロッド６の構成について図３に基づいて説明する。可変長コンロッド６は、コンロッド本体３１と、コンロッド本体３１に回動可能に取り付けられた偏心部材３２と、コンロッド本体３１に設けられた第一ピストン機構３３と、コンロッド本体３１に設けられた第二ピストン機構３４と、これら両ピストン機構３３、３４への作動油の流れの切換を行う切換機構３５と、を具備する。
【００２２】
コンロッド本体３１は、その一方の端部にクランクシャフト２００のクランクピン２２を受容するクランク受容開口４１を有し、他方の端部に後述する偏心部材３２のスリーブを受容するスリーブ受容開口４２を有する。クランク受容開口４１はスリーブ受容開口４２よりも大きいことから、クランク受容開口４１が設けられている側のコンロッド本体３１の端部を大端部３１ａと称し、スリーブ受容開口４２が設けられている側のコンロッド
本体３１の端部を小端部３１ｂと称する。
【００２３】
なお、本明細書では、クランク受容開口４１の軸心（すなわち、クランク受容開口４１に受容されるクランクピン２２の軸心）と、スリーブ受容開口４２の軸心（すなわち、スリーブ受容開口４２に受容されるスリーブの軸心）とを通る仮想直線を、可変長コンロッド６の軸線Ｘと称す。また、可変長コンロッド６の軸線Ｘに対して垂直であってクランク受容開口４１の軸心に垂直な方向における可変長コンロッド６の長さを、該可変長コンロッド６の幅と称する。加えて、クランク受容開口４１の軸心に平行な方向における可変長コンロッド６の長さを、該可変長コンロッド６の厚さと称する。
【００２４】
次に、偏心部材３２は、コンロッド本体３１に形成されたスリーブ受容開口４２内に受容される円筒状のスリーブ３２ａと、スリーブ３２ａからコンロッド本体３１の幅方向において一方の方向に延びる第一アーム３２ｂと、スリーブ３２ａからコンロッド本体３１の幅方向において他方の方向（上記一方の方向とは概して反対方向）に延びる第二アーム３２ｃとを具備する。スリーブ３２ａはスリーブ受容開口４２内で回動可能であるため、偏心部材３２はコンロッド本体３１の小端部３１ｂにおいてコンロッド本体３１に対して小端部３１ｂの周方向に回動可能に取り付けられることになる。
【００２５】
また、偏心部材３２のスリーブ３２ａは、ピストンピン２１を受容するためのピストンピン受容開口３２ｄを有する。このピストンピン受容開口３２ｄは円筒状に形成されている。円筒状のピストンピン受容開口３２ｄは、その軸心がスリーブ３２ａの軸心に対して偏心するように形成される。
【００２６】
このように、本実施例では、スリーブ３２ａのピストンピン受容開口３２ｄの軸心がスリーブ３２ａの軸心から偏心しているため、偏心部材３２が回転すると、スリーブ受容開口４２内でのピストンピン受容開口３２ｄの位置が変化する。スリーブ受容開口４２内においてピストンピン受容開口３２ｄの位置が大端部３１ａ側にあるときには、可変長コンロッド６の有効長が短くなる。逆に、スリーブ受容開口４２内においてピストンピン受容開口３２ｄの位置が大端部３１ａ側とは反対側にあるときには、可変長コンロッド６の有効長が長くなる。したがって本実施形態によれば、偏心部材３２を回動させることによって、コンロッドの有効長を変更することができる。
【００２７】
次に、第一ピストン機構３３は、コンロッド本体３１に形成された第一シリンダ３３ａと、第一シリンダ３３ａ内で摺動する第一ピストン３３ｂとを有する。第一シリンダ３３ａは、そのほとんど又はその全てがコンロッドの軸線Ｘに対して第一アーム３２ｂ側に配置される。また、第一シリンダ３３ａは、小端部３１ｂに近づくほどコンロッド本体３１の幅方向に突出するように軸線Ｘに対して或る程度の角度だけ傾斜して配置される。また、第一シリンダ３３ａは、第一ピストン連通油路５１を介して切換機構３５と連通する。
【００２８】
第一ピストン３３ｂは、第一連結部材４５により偏心部材３２の第一アーム３２ｂに連結される。第一ピストン３３ｂは、ピンによって第一連結部材４５に回転可能に連結される。第一アーム３２ｂは、スリーブ３２ａに結合されている側とは反対側の端部において、ピンによって第一連結部材４５に回転可能に連結される。
【００２９】
一方、第二ピストン機構３４は、コンロッド本体３１に形成された第二シリンダ３４ａと、第二シリンダ３４ａ内で摺動する第二ピストン３４ｂとを有する。第二シリンダ３４ａは、そのほとんど又はその全てがコンロッドの軸線Ｘに対して第二アーム３２ｃ側に配置される。また、第二シリンダ３４ａは、小端部３１ｂに近づくほどコンロッド本体３１の幅方向に突出するように軸線Ｘに対して或る程度の角度だけ傾斜して配置される。また、第二シリンダ３４ａは、第二ピストン連通油路５２を介して切換機構３５と連通する。
【００３０】
第二ピストン３４ｂは、第二連結部材４６により偏心部材３２の第二アーム３２ｃに連結される。第二ピストン３４ｂは、ピンによって第二連結部材４６に回転可能に連結される。第二アーム３２ｃは、スリーブ３２ａに連結されている側とは反対側の端部において、ピンによって第二連結部材４６に回転可能に連結される。
【００３１】
次に、切換機構３５は、後述するように、第一シリンダ３３ａから第二シリンダ３４ａへの作動油の流れを遮断し、且つ第二シリンダ３４ａから第一シリンダ３３ａへの作動油の流れを許容する第一状態と、第一シリンダ３３ａから第二シリンダ３４ａへの作動油の流れを許容し且つ第二シリンダ３４ａから第一シリンダ３３ａへの作動油の流れを遮断する第二状態と、を切り換える機構である。
【００３２】
ここで、切換機構３５が前記第一状態にあるときは、第一シリンダ３３ａ内に作動油が供給され、且つ第二シリンダ３４ａから作動油が排出されることになる。このため、第一ピストン３３ｂが上昇し、それに伴って第一ピストン３３ｂに連結された偏心部材３２の第一アーム３２ｂも上昇する。一方、第二ピストン３４ｂが下降し、それに伴って第二ピストン３４ｂに連結された第二アーム３２ｃも下降する。その結果、偏心部材３２が図２中の時計回りに回動するため、ピストンピン受容開口３２ｄの位置がクランクピン２２の位置から離間する。すなわち、可変長コンロッド６の有効長が長くなる。そして、第二ピストン３４ｂが第二シリンダ３４ａの底面と当接すると、偏心部材３２の回動が規制されて、該偏心部材３２の回動位置がその位置に保持される。
【００３３】
なお、切換機構３５が第一状態にあるときには、基本的には外部から作動油を供給することなく、第一ピストン３３ｂ及び第二ピストン３４ｂが上記した位置まで移動する。これは、内燃機関１の気筒２内でピストン５が往復動してピストン５に上向きの慣性力が作用したときに第二ピストン３４ｂが押し込まれ、これによって第二シリンダ３４ａ内の作動油が第一シリンダ３３ａに移動するためである。一方、内燃機関１の気筒２内でピストン５が往復動してピストン５に下向きの慣性力が作用したときや、燃焼室３００内で混合気の燃焼が起きてピストン５に下向きの力が作用したときには、第一ピストン３３ｂを押し込む力が働くが、切換機構３５により第一シリンダ３３ａから第二シリンダ３４ａへの作動油の流れが遮断されているため、第一シリンダ３３ａ内の作動油は流出せず、よって第一ピストン３３ｂは押し込まれない。
【００３４】
次に、切換機構３５が前記第二状態にあるときは、第二シリンダ３４ａ内に作動油が供給され、且つ第一シリンダ３３ａから作動油が排出されることになる。このため、第二ピストン３４ｂが上昇し、それに伴って第二ピストン３４ｂに連結された偏心部材３２の第二アーム３２ｃも上昇する。一方、第一ピストン３３ｂが下降し、第一ピストン３３ｂに連結された第一アーム３２ｂも下降する。その結果、偏心部材３２が図３中の反時計回りに回動するため、ピストンピン受容開口３２ｄの位置がクランクピン２２の位置に接近する。すなわち、可変長コンロッド６の有効長が短くなる。そして、第一ピストン３３ｂが第一シリンダ３３ａの底面に当接すると、偏心部材３２の回動が規制されて、該偏心部材３２の回動位置がその位置に保持される。よって、切換機構３５が前記第二状態にあるときは前記第一状態にあるときに比べ、内燃機関１の圧縮比が低くなる。以下では、切換機構３５が前記第一状態にあるときの圧縮比を第一圧縮比と称し、切換機構３５が前記第二状態にあるときの圧縮比を第二圧縮比と称する。第一圧縮比は第二圧縮比よりも大きくなる。
【００３５】
なお、切換機構３５が第二状態にあるときも、基本的には外部から作動油を供給することなく、第一ピストン３３ｂ及び第二ピストン３４ｂが上記した位置まで移動する。これは、内燃機関１の気筒２内でピストン５が往復動してピストン５に下向きの慣性力が作用
したときや、燃焼室３００内で混合気の燃焼が起きてピストン５に下向きの力が作用したときに、第一ピストン３３ｂが押し込まれ、これによって第一シリンダ３３ａ内の作動油が第二シリンダ３４ａに移動するためである。一方、内燃機関１の気筒２内でピストン５が往復動してピストン５に上向きの慣性力が作用したときには、第二ピストン３４ｂを押し込む力が働くが、切換機構３５により第二シリンダ３４ａから第一シリンダ３３ａへの作動油の流れが遮断されているため、第二シリンダ３４ａ内の作動油は流出せず、よって第二ピストン３４ｂは押し込まれない。
【００３６】
（切換機構３５の構成）
次に、切換機構３５の一実施態様について、図４、図５に基づいて説明する。なお、図４は、第一状態の切換機構３５を示し、図５は、第二状態の切換機構３５を示す。なお、図４，５において、矢印はそれぞれの状態における作動油の流れを表している。切換機構３５は、二つの切換ピン６１、６２と一つの逆止弁６３とを具備する。二つの切換ピン６１、６２は、それぞれ円筒状のピン収容空間６４、６５内に摺動自在に収容される。
【００３７】
上記した二つの切換ピン６１、６２のうちの一方の切換ピン６１（第一切換ピン６１）は、その周方向に延びる二つの円周溝６１ａ、６１ｂを有する。これら円周溝６１ａ、６１ｂは、第一切換ピン６１内に形成された連通路６１ｃによって互いに連通している。また、第一切換ピン６１を収容する第一ピン収容空間６４内には、第一切換ピン６１を付勢するための第一付勢バネ６７が収容されている。
【００３８】
上記した二つの切換ピン６１、６２のうちの他方の切換ピン６２（第二切換ピン６２）も、その周方向に延びる二つの円周溝６２ａ、６２ｂを有する。これら円周溝６２ａ、６２ｂは、第二切換ピン６２内に形成された連通路６２ｃによって互いに連通している。また、第二切換ピン６２を収容する第二ピン収容空間６５内にも、第二切換ピン６２を付勢するための第二付勢バネ６８が収容されている。
【００３９】
逆止弁６３は、円筒状の逆止弁収容空間６６内に収容される。逆止弁６３は、一次側（図４中の上側）から二次側（図４中の下側）への流れを許容するとともに、二次側から一次側への流れを遮断するように構成される。
【００４０】
第一切換ピン６１を収容する第一ピン収容空間６４は、第一ピストン連通油路５１を介して第一シリンダ３３ａに連通せしめられる。第一ピン収容空間６４は、二つの空間連通油路５３、５４を介して逆止弁収容空間６６に連通せしめられる。このうち一方の第一空間連通油路５３は、第一ピン収容空間６４と逆止弁収容空間６６の二次側とを連通せしめる。他方の第二空間連通油路５４は、第一ピン収容空間６４と逆止弁収容空間６６の一次側とを連通せしめる。
【００４１】
第二切換ピン６２を収容する第二ピン収容空間６５は、第二ピストン連通油路５２を介して第二シリンダ３４ａに連通せしめられる。第二ピン収容空間６５は、二つの空間連通油路５５、５６を介して逆止弁収容空間６６に連通せしめられる。このうち一方の第三空間連通油路５５は、第二ピン収容空間６５と逆止弁収容空間６６の二次側とを連通せしめる。他方の第四空間連通油路５６は、第二ピン収容空間６５と逆止弁収容空間６６の一次側とを連通せしめる。
【００４２】
また、第一ピン収容空間６４は、コンロッド本体３１内に形成された第一制御用油路５７と連通している。その際、第一制御用油路５７は、第一付勢バネ６７が設けられた端部とは反対側の端部において第一ピン収容空間６４に連通せしめられるものとする。また、第二ピン収容空間６５は、コンロッド本体３１内に形成された第二制御用油路５８と連通している。その際、第二制御用油路５８は、第二付勢バネ６８が設けられた端部とは反対
側の端部において第二ピン収容空間６５に連通せしめられるものとする。上記した第一制御用油路５７及び第二制御用油路５８は、クランク受容開口４１に連通するように形成されるとともに、クランクピン２２内に形成された油路（図示せず）を介して外部の切換弁７５に連通される。ここでいう切換弁７５は、例えば、二つの制御用油路５７、５８と図示しないオイルポンプとの導通と遮断とを切り換える弁機構である。
【００４３】
逆止弁収容空間６６の一次側は、コンロッド本体３１内に形成された補充用油路５９を介して、オイルポンプ等の作動油供給源７６に連通せしめられる。補充用油路５９は、切換機構３５の各部から外部へ漏れた作動油を補充するための油路である。
【００４４】
（切換機構３５の動作）
上記したように構成される切換機構３５において、切換弁７５が制御用油路５７、５８と作動油供給源７６とを導通させているときは、図４に示したように、切換ピン６１、６２に作用する油圧によって付勢バネ６７、６８が縮められるため、切換ピン６１、６２が、第一切換ピン６１の連通路６１ｃを介して第一ピストン連通油路５１と第一空間連通油路５３とが連通せしめられ、且つ第二切換ピン６２の連通路６２ｃを介して第二ピストン連通油路５２と第四空間連通油路５６とが連通せしめられる位置に移動及び保持される。その場合、第一シリンダ３３ａが逆止弁６３の二次側に接続され、且つ第二シリンダ３４ａが逆止弁６３の一次側に接続されることになる。そのため、第二シリンダ３４ａ内の作動油は、第二ピストン連通油路５２、第四空間連通油路５６、第一空間連通油路５３、及び第一ピストン連通油路５１を介して第一シリンダ３３ａへ移動可能になるが、第一シリンダ３３ａ内の作動油は、第二シリンダ３４ａへ移動することができなくなる。したがって、切換弁７５が制御用油路５７、５８と作動油供給源７６とを導通させているときは、切換機構３５は、第一シリンダ３３ａから第二シリンダ３４ａへの作動油の流れを遮断し、且つ第二シリンダ３４ａから第一シリンダ３３ａへの作動油の流れを許容する状態（第一状態）になる。
【００４５】
一方、切換弁７５が制御用油路５７、５８と作動油供給源７６とを遮断させているときは、図５に示したように、付勢バネ６７、６８が伸長するため、切換ピン６１、６２が、第一切換ピン６１の連通路６１ｃを介して第一ピストン連通油路５１と第二空間連通油路５４とが連通せしめられ、且つ第二切換ピン６２の連通路６２ｃを介して第二ピストン連通油路５２と第三空間連通油路５５とが連通せしめられる位置に移動及び保持される。その場合、第一シリンダ３３ａが逆止弁６３の一次側に接続され、且つ第二シリンダ３４ａが逆止弁６３の二次側に接続されることになる。そのため、第一シリンダ３３ａ内の作動油は、第一ピストン連通油路５１、第二空間連通油路５４、第三空間連通油路５５、及び第二ピストン連通油路５２を介して第二シリンダ３４ａへ移動可能になるが、第二シリンダ３４ａ内の作動油は、第一シリンダ３３ａへ移動することができなくなる。したがって、切換弁７５が制御用油路５７、５８と作動油供給源７６とを遮断させているときは、切換機構３５は、第一シリンダ３３ａから第二シリンダ３４ａへの作動油の流れを許容し、且つ第二シリンダ３４ａから第一シリンダ３３ａへの作動油の流れを遮断する状態（第二状態）になる。
【００４６】
上記したように、切換弁７５によって第一ピン収容空間６４及び第二ピン収容空間６５に対する油圧の供給と遮断とが切り換えられると、切換機構３５を第一状態と第二状態とを切り換えることができ、それに伴って内燃機関１の圧縮比を第一圧縮比（高圧縮比）と第二圧縮比（低圧縮比）との何れか一方に切り換えることができる。
【００４７】
ここで、図１に戻り、上記したように構成される内燃機関１には電子制御ユニット（ＥＣＵ）１００が併設されている。ＥＣＵ１００は、内燃機関１の運転状態等を制御するユニットである。ＥＣＵ１００には、上記のエアフローメータ４０１、筒内圧センサ１０２
に加え、アクセルポジションセンサ２０１、およびクランクポジションセンサ２０２等の各種センサが電気的に接続されている。アクセルポジションセンサ２０１は、アクセルペダルの操作量（アクセル開度）に相関した電気信号を出力するセンサである。クランクポジションセンサ２０２は、内燃機関１の機関出力軸（クランクシャフト）の回転位置に相関する電気信号を出力するセンサである。そして、これらのセンサの出力信号がＥＣＵ１００に入力される。ＥＣＵ１００は、アクセルポジションセンサ２０１の出力信号に基づいて内燃機関１の機関負荷を導出する。また、ＥＣＵ１００は、クランクポジションセンサ２０２の出力信号に基づいて内燃機関１の回転速度を導出する。
【００４８】
また、ＥＣＵ１００には、筒内噴射弁３、通路内噴射弁４０３、点火プラグ４、スロットル４０２、および切換弁７５等の各種装置が電気的に接続されている。ＥＣＵ１００によって、これら各種装置が制御される。例えば、ＥＣＵ１００は、機関負荷に応じて切換弁７５を制御する。詳細には、ＥＣＵ１００は、機関負荷が所定の閾値未満であるときは、内燃機関１の圧縮比が上記第一圧縮比となる（切換機構３５が第一状態となる、すなわち高圧縮比状態となる）ように、切換弁７５を制御する。一方、ＥＣＵ１００は、機関負荷が前記所定の閾値以上であるときは、内燃機関１の圧縮比が上記第二圧縮比となる（切換機構３５が第二状態となる、すなわち低圧縮比状態となる）ように、切換弁７５を制御する。そして、可変長コンロッド６の有効長の変化により各気筒２内に収容されたピストン５の上死点位置が変更される本実施例に係る内燃機関１では、各気筒２の可変長コンロッド６のそれぞれについて切換弁７５が設けられることによって、気筒２のそれぞれについて圧縮比が変更され得る。なお、本実施例においては可変長コンロッド６が、本発明における可変圧縮比機構に相当する。
【００４９】
また、ＥＣＵ１００は、内燃機関１の運転状態（例えば、機関回転速度及びアクセル開度）に基づいて目標空燃比を設定する。そして、実際の空燃比が目標空燃比となるように、スロットル４０２、筒内噴射弁３、通路内噴射弁４０３を制御する。さらにＥＣＵ１００は、全燃料噴射量に占める筒内噴射弁３から噴射する燃料の量の割合（すなわち、筒内噴射弁３の噴射割合）、及び、全燃料噴射量に占める通路内噴射弁４０３から噴射する燃料の量の割合（すなわち、通路内噴射弁４０３の噴射割合）を制御する。なお、全燃料噴射量は、筒内噴射弁３及び通路内噴射弁４０３の双方から噴射される燃料の総量である。そして、ＥＣＵ１００は、圧縮比を変更している途中のときには、圧縮比を変更中でないとき、すなわち圧縮比が固定されているときよりも、通路内噴射弁４０３の噴射割合が大きくなるように、圧縮比を変更している途中のとき及び圧縮比が固定されているときの筒内噴射弁３及び通路内噴射弁４０３からの燃料噴射量を設定している。なお、圧縮比が固定されているときの筒内噴射弁３及び通路内噴射弁４０３の噴射割合は、予め実験またはシミュレーション等により求めて、ＥＣ１００に記憶される。
【００５０】
このように本実施例では、圧縮比を変更している途中には、圧縮比が固定されているときよりも、筒内噴射弁３の噴射割合を小さくし、且つ、通路内噴射弁４０３の噴射割合を大きくしている。なお、本実施例では、圧縮比を変更中に、通路内噴射弁４０３の噴射割合を１００％として、筒内噴射弁３からの燃料噴射を停止させてもよい。また、圧縮比が固定されているときには、筒内噴射弁３の噴射割合を１００％として、通路内噴射弁４０３からの燃料噴射を停止させてもよいし、筒内噴射弁３及び通路内噴射弁４０３の双方から燃料噴射を行ってもよい。
【００５１】
ところで、本実施例に係る可変圧縮比機構は、全気筒２で一斉に圧縮比を第二圧縮比から第一圧縮比に変化させた場合、または、第一圧縮比から第二圧縮比に変化させた場合であっても、各気筒２で応答遅れに差がある場合があるために、各気筒２で圧縮比の変化速度が異なる場合がある。そして、圧縮比を変更中に気筒２間に圧縮比の変化速度に差があると、以下のように圧縮比を変更中に気筒２間で吸入空気量に差が生じることがある。こ
こで、筒内噴射弁３から噴射された燃料は、ピストン５に付着し易い。この場合、筒内噴射弁３からピストン５までの距離が短いほど、ピストン５に燃料が付着し易い。そして、気筒２間に圧縮比の差があると、筒内噴射弁３からピストン５までの距離に気筒２間の差が生じる。そうすると、ピストン５に付着する燃料量に気筒２間の差が生じるため、ピストン５に付着した燃料によるピストン５の冷却効果にも差が生じる。これにより、気筒２間で体積効率に差が生じるため、気筒２間で吸入空気量に差が生じる。筒内噴射弁３からの燃料噴射量は、気筒２間で差がないため、吸入空気量に気筒２間の差が生じることにより、気筒２間で空燃比がばらつく。
【００５２】
ここで、図６は、圧縮比を変更中に筒内噴射弁３の噴射割合を１００％とした場合の各気筒２の圧縮比及び各気筒２の空燃比の推移を示したタイムチャートである。図６は、筒内噴射弁３を備え、通路内噴射弁４０３を備えていない内燃機関におけるタイムチャートとしてもよい。図６において、実線は、圧縮比の変化速度が標準速度に等しい気筒を示し、破線は、圧縮比の変化速度が標準速度よりも速い気筒を示し、一点鎖線は、圧縮比の変化速度が標準速度よりも遅い気筒を示している。標準速度は、圧縮比の変化速度が標準的な気筒２における圧縮比の変化速度であり、目標速度としてもよい。図６は、圧縮比を第二圧縮比（低圧縮比）から第一圧縮比（高圧縮比）に変化させるときの状態を示している。ＴＡにおいて圧縮比の増加が開始され、ＴＢにおいて圧縮比の変化速度が標準速度よりも速い気筒が第一圧縮比に到達し、ＴＣにおいて圧縮比の変化速度が標準速度に等しい気筒が第一圧縮比に到達し、ＴＤにおいて圧縮比の変化速度が標準速度よりも遅い気筒が第一圧縮比に到達している。
【００５３】
圧縮比の変化速度が標準速度よりも速い気筒２では、ピストン５に付着する燃料量が多いために、燃料によるピストン５の冷却効果が大きい。したがって、体積効率が大きくなることにより、吸入空気量が多くなるので、圧縮比の変化速度が標準速度に等しい気筒２よりも、空燃比がリーン側にずれる。逆に、圧縮比の変化速度が標準速度よりも遅い気筒２では、ピストン５に付着する燃料量が少ないために、燃料によるピストン５の冷却効果が小さい。したがって、体積効率が小さくなることにより、吸入空気量が少なくなるので、圧縮比の変化速度が標準速度に等しい気筒２よりも、空燃比がリッチ側にずれる。
【００５４】
次に、図７は、各気筒２の圧縮比、圧縮比の変更中に筒内噴射弁３の噴射割合を１００％としたときの各気筒２の空燃比（筒内噴射弁１００％空燃比）、圧縮比の変更中に通路内噴射弁４０３の噴射割合を１００％としたときの各気筒２の空燃比（通路内噴射弁１００％空燃比）の推移を示したタイムチャートである。図７に示した実線、破線、一点鎖線、ＴＡからＴＤは、図６に示したものと同じ意味で用いている。また、筒内噴射弁３の噴射割合を１００％とした空燃比は、図６に示したものと同じである。すなわち、筒内噴射弁１００％空燃比は、筒内噴射弁３のみから燃料噴射を行った場合の空燃比である。一方、通路内噴射弁１００％空燃比は、圧縮比が固定されているときには、筒内噴射弁３の噴射割合を１００％とし、圧縮比の変更中には、通路内噴射弁４０３の噴射割合を１００％とした場合の空燃比を示している。通路内噴射弁４０３のみから燃料を噴射させることにより、ピストン５の頂部に燃料がほとんど付着しなくなるため、体積効率が気筒２間でばらつくことを抑制できる。これにより、気筒２間で空燃比に差が生じることを抑制できる。
【００５５】
図８は、本実施例に係る筒内噴射弁３及び通路内噴射弁４０３の噴射割合を制御するフローを示したフローチャートである。本フローチャートは、ＥＣＵ１００により所定の時間毎に実行される。
【００５６】
ステップＳ１０１では、ＥＣＵ１００は、圧縮比を変更している途中であるか否か判定する。例えば、気筒２間で圧縮比の変更速度に差があったとしても、全気筒２の圧縮比を
変更するのに最大限必要な時間を予め実験またはシミュレーション等により求めておく。そして、ＥＣＵ１００は、圧縮比の変更を開始した時点からの経過時間が、この圧縮比を変更するのに最大限必要な時間より短ければ、圧縮比を変更している途中であると判定する。すなわち、実際には圧縮比の変更が完了している場合であっても、圧縮比の変更に必要であると想定される時間内の場合には、圧縮比を変更している途中であるとみなす。ステップＳ１０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０２へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０３へ進む。
【００５７】
ステップＳ１０２では、ＥＣＵ１００は、筒内噴射弁３及び通路内噴射弁４０３の噴射割合を圧縮比変更中の噴射割合に設定し、ステップＳ１０３では、ＥＣＵ１００は、筒内噴射弁３及び通路内噴射弁４０３の噴射割合を圧縮比固定時の噴射割合に設定する。圧縮比以外が同条件の場合に、ステップＳ１０２で設定される通路内噴射弁４０３の噴射割合が、ステップＳ１０３で設定される通路内噴射弁４０３の噴射割合と比較して、大きくなるように、ステップＳ１０２及びステップＳ１０３において噴射割合が設定される。ステップＳ１０２で設定される噴射割合は、ステップＳ１０３で設定される噴射割合に補正係数を乗算することにより算出してもよく、予め実験またはシミュレーション等により求めておいてもよい。ステップＳ１０２で設定される通路内噴射弁４０３の噴射割合は、第一圧縮比で固定されているときの通路内噴射弁４０３の噴射割合、及び、第二圧縮比で固定されているときの通路内噴射弁４０３の噴射割合よりも大きくなるように設定する。また、本実施例では、ステップＳ１０２において、通路内噴射弁４０３の噴射割合を１００％に設定し、ステップＳ１０３において、筒内噴射弁３の噴射割合を１００％に設定してもよい。ステップＳ１０２またはステップＳ１０３の処理が終了すると、本フローチャートを終了させる。
【００５８】
以上説明したように、本実施例によれば、内燃機関１の圧縮比を変更している途中には、圧縮比が固定されているときよりも、筒内噴射弁３及び通路内噴射弁４０３から噴射する燃料の量に対する、通路内噴射弁４０３から噴射する燃料の量の割合を大きくすることにより、圧縮比を変更している途中に気筒２間の空燃比に差が生じることを抑制できる。なお、本実施例では、図２から図５に示した構造を有する可変圧縮比機構について説明したが、これに代えて、気筒毎に圧縮比を変更可能な他の構造を有する可変圧縮比機構についても適用可能である。
【００５９】
＜実施例２＞
本実施例においては、ＥＣＵ１００が、内燃機関１の圧縮比を変更中の各気筒２の空燃比に応じて、各気筒２の筒内噴射弁３及び通路内噴射弁４０３の噴射割合を調整する。このときに、空燃比が高い気筒は低い気筒よりも、通路内噴射弁４０３の噴射割合を大きくする。その他の装置等は実施例１と同じため説明を省略する。
【００６０】
ここで、圧縮比を変更している途中に通路内噴射弁４０３の噴射割合を実施例１のように一律に増加させると、通路内噴射弁４０３の噴射割合が過度に増加する虞がある。燃費の向上やエミッションの改善、ノック発生の低減を考慮すると、筒内噴射弁３の噴射割合を大きくするほうが好ましい。したがって、圧縮比を変更している途中であっても、通路内噴射弁４０３の噴射割合を必要最小限に抑えることが好ましい。そこで本実施例では、圧縮比を変更している途中の各気筒２における筒内噴射弁３及び通路内噴射弁４０３の噴射割合を、各気筒２の空燃比に応じて調整することで、通路内噴射弁４０３の噴射割合を必要最小限に抑える。
【００６１】
なお、各気筒２の空燃比を直接検出することは困難であるため、本実施例では、各気筒２の着火遅れと相関する物理量に基づいて通路内噴射弁４０３の噴射割合を調整する。着火遅れは空燃比と相関するため、着火遅れと相関する物理量も空燃比と相関する。ここで
、ＥＣＵ１００は、筒内圧センサ１０２の検出値に基づいて各気筒２における着火遅れと相関する物理量を算出する。図９は、クランク角度と筒内圧との関係を示した図である。図９中の、ＳＡは点火プラグ４による点火時期を示しており、ＰＭＡＸは筒内圧が最大となる時期を示している。本実施例では、各気筒２において、点火プラグ４による点火時期ＳＡから筒内圧が最大となる時期ＰＭＡＸまでのクランク角度を、着火遅れと相関する物理量として算出する。なお、本実施例では、点火プラグ４による点火時期から筒内圧が最大となる時期までのクランク角度を着火遅れ相関値ＤＩと称する。すなわち、ＥＣＵ１００は、着火遅れ相関値ＤＩを以下の式によって算出する。
ＤＩ＝ＰＭＡＸ−ＳＡ
【００６２】
着火遅れ相関値ＤＩは、実際の着火遅れが長くなるほど大きな値になる。以下では、＃ｉ気筒の着火遅れ相関値をＤＩ（＃ｉ）とする。ただし、「i」は１から４までの何れか
の数であり、「＃ｉ気筒」は、＃１気筒から＃４気筒までの何れかの気筒２である。点火プラグ４による点火時期ＳＡは、ＥＣＵ１００により例えば機関回転速度及び機関負荷に応じて設定されるため、この値を用いればよい。また、筒内圧が最大となる時期ＰＭＡＸは、筒内圧センサ１０２の検出値が最大となるクランク角度をクランクポジションセンサ２０２により検出することで得る。このようにして算出された着火遅れ相関値は、以下のように空燃比と相関している。ここで、図１０は、着火遅れ相関値と空燃比との関係を示した図である。このように、着火遅れ相関値と空燃比とには相関があり、空燃比がリーンになるほど、着火遅れ相関値が大きくなる。
【００６３】
そこで本実施例では、ＥＣＵ１００が、各気筒２の着火遅れ相関値ＤＩ（＃ｉ）と、全気筒２の着火遅れ相関値ＤＩ（＃ｉ）の目標値である目標着火遅れ相関値ＤＩ＿ＴＲとを算出し、各気筒２の着火遅れ相関値ＤＩ（＃ｉ）と目標着火遅れ相関値ＤＩ＿ＴＲとの差に基づいて、通路内噴射弁４０３の噴射割合を補正する。具体的には、各気筒２の着火遅れ相関値ＤＩ（＃ｉ）と目標着火遅れ相関値ＤＩ＿ＴＲとの差が無くなるように（すなわち、０になるように）、フィードバック制御（例えば比例積分制御（ＰＩ制御））によって噴射割合を補正する。
【００６４】
図１１は、本実施例に係る噴射割合のフィードバック制御の概要を説明するためのブロック図である。このフィードバック制御により、通路内噴射弁４０３の噴射割合が気筒２毎に補正される。このフィードバック制御では、図１１に示すように、内燃機関１の運転状態（具体的には、機関回転速度および機関負荷）に応じて目標着火遅れ相関値ＤＩ＿ＴＲが設定される。着火遅れ相関値ＤＩ（＃ｉ）は、点火時期から、筒内圧が最大となるまでのクランク角として算出される値である。着火遅れ相関値ＤＩ（＃ｉ）は、各気筒２においてサイクル毎に算出される。
【００６５】
このフィードバック制御では、目標着火遅れ相関値ＤＩ＿ＴＲと各気筒２の着火遅れ相関値ＤＩ（＃ｉ）との差が無くなるように通路内噴射弁４０３の噴射割合を調整するために、一例としてＰＩ制御が用いられる。このＰＩ制御では、着火遅れ相関値ＤＩ（＃ｉ）と目標着火遅れ相関値ＤＩ＿ＴＲとの差、及び、所定のＰＩゲイン（比例項ゲインと積分項ゲイン）を用いて、対象となる気筒２の通路内噴射弁４０３の噴射割合が補正される。これにより、通路内噴射弁４０３の噴射割合がフィードバック制御によって調整される。なお、筒内噴射弁３の噴射割合は、１００％から通路内噴射弁４０３の噴射割合を減算することにより求めることができる。また、筒内噴射弁３の噴射割合が決まれば、通路内噴射弁４０３の噴射割合も決まるため、フィードバック制御で通路内噴射弁４０３の噴射割合を補正することに代えて、筒内噴射弁３の噴射割合を補正してもよい。
【００６６】
図１２は、圧縮比を変更中に筒内噴射弁３の噴射割合を１００％とした場合の各気筒２の圧縮比、各気筒２の空燃比、各気筒２の着火遅れ相関値ＤＩ（＃ｉ）と目標着火遅れ相
関値ＤＩ＿ＴＲとの差（ＲＩ（＃ｉ）＝ＤＩ（＃ｉ）−ＤＩ＿ＴＲ）の推移を示したタイムチャートである。図７に示した実線、破線、一点鎖線、ＴＡからＴＤは、図６に示したものと同じ意味で用いている。図１２は、筒内噴射弁３を備え、通路内噴射弁４０３を備えていない内燃機関におけるタイムチャートと考えてもよい。圧縮比の変化速度が標準速度に等しい気筒は、着火遅れ相関値ＤＩ（＃ｉ）が目標着火遅れ相関値ＤＩ＿ＴＲに等しい気筒であり、空燃比が目標空燃比に等しい気筒である。
【００６７】
圧縮比の変化速度が標準速度よりも速い気筒２では、ピストン５に付着する燃料量が多いために、燃料によるピストン５の冷却効果が大きい。したがって、圧縮比の変化速度が標準速度に等しい気筒２よりも、体積効率が大きくなるために吸入空気量が多くなるので、空燃比がリーン側にずれる。すなわち、空燃比が目標空燃比よりも高くなる。このため、着火遅れ相関値ＤＩ（＃ｉ）が大きくなるので、着火遅れ相関値ＤＩ（＃ｉ）と目標着火遅れ相関値ＤＩ＿ＴＲとの差ＲＩ（＃ｉ）が０よりも大きな値になる。したがって、噴射割合のフィードバック制御では、着火遅れ相関値ＤＩ（＃ｉ）が小さくなるように、すなわち、空燃比がリッチ側にずれるように通路内噴射弁４０３の噴射割合を調整する。ここで、通路内噴射弁４０３噴射割合を変化させるときに燃料噴射量の総量は変化させないため、空燃比をリッチ側にずらすには、吸入空気量を減少させればよい。そして、吸入空気量を減少させるには、ピストン５に付着する燃料量を少なくすることにより、ピストン５の冷却効果を小さくして、体積効率を小さくすればよい。すなわち、ピストン５に付着する燃料量が少なくなるように、筒内噴射弁３の噴射割合を小さくし且つ通路内噴射弁４０３の噴射割合を大きくすればよい。
【００６８】
逆に、圧縮比の変化速度が標準速度よりも遅い気筒２では、ピストン５に付着する燃料量が少ないために、燃料によるピストン５の冷却効果が小さい。したがって、圧縮比の変化速度が標準速度に等しい気筒２よりも、体積効率が小さくなるために吸入空気量が少なくなるので、空燃比がリッチ側にずれる。すなわち、空燃比が目標空燃比よりも低くなる。このため、着火遅れ相関値ＤＩ（＃ｉ）が小さくなるので、着火遅れ相関値ＤＩ（＃ｉ）と目標着火遅れ相関値ＤＩ＿ＴＲとの差ＲＩ（＃ｉ）が０よりも小さな値になる。したがって、噴射割合のフィードバック制御では、着火遅れ相関値ＤＩ（＃ｉ）が大きくなるように、すなわち、空燃比がリーン側にずれるように通路内噴射弁４０３の噴射割合を調整する。ここで、通路内噴射弁４０３噴射割合を変化させるときに燃料噴射量の総量は変化させないため、空燃比をリーン側にずらすには、吸入空気量を増加させればよい。そして、吸入空気量を増加させるには、ピストン５に付着する燃料量を多くすることにより、ピストン５の冷却効果を大きくして、体積効率を大きくすればよい。すなわち、ピストン５に付着する燃料量が多くなるように、筒内噴射弁３の噴射割合を大きくし且つ通路内噴射弁４０３の噴射割合を小さくすればよい。
【００６９】
図１３は、本実施例に係る噴射割合を制御するフローを示したフローチャートである。本フローチャートは、ＥＣＵ１００により、対象となる気筒２で少なくとも筒内圧の最大値が得られた後（例えば膨張行程後）に実行される。本フローチャートは、気筒２毎に実行される。図１３において図８に示したフローチャートと同じ処理がなされるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。本フローチャートでは、ステップＳ１０１で肯定判定がなされるとステップＳ２０１へ進む。
【００７０】
ステップＳ２０１では、ＥＣＵ１００は、目標着火遅れ相関値ＤＩ＿ＴＲを取得する。目標着火遅れ相関値ＤＩ＿ＴＲは、予め実験またはシミュレーション等により求めてマップ化してＥＣＵ１００に記憶させておく。本ステップＳ２０１では、そのデータが読み込まれる。ステップＳ２０１の処理が終了すると、ステップＳ２０２へ進む。
【００７１】
ステップＳ２０２では、ＥＣＵ１００は、対象となる気筒２の筒内圧のデータを取得す
る。ＥＣＵ１００は、各気筒２の筒内圧センサ１０２の検出値をクランク角度と関連付けて記憶している。本ステップＳ２０２では、そのデータが読み込まれる。ステップＳ２０２の処理が終了すると、ステップＳ２０３へ進む。
【００７２】
ステップＳ２０３では、ＥＣＵ１００は、対象となる気筒２の点火時期ＳＡを取得する。ＥＣＵ１００は、各気筒２の点火時期ＳＡを記憶している。本ステップＳ２０３では、そのデータが読み込まれる。ステップＳ２０３の処理が終了すると、ステップＳ２０４へ進む。
【００７３】
ステップＳ２０４では、ＥＣＵ１００は、対象となる気筒２の着火遅れ相関値ＤＩ（＃ｉ）を算出する。ＥＣＵ１００は、ステップＳ２０２で読み込まれた筒内圧データが最大値となる時期ＰＭＡＸから、ステップＳ２０３で読み込まれた点火時期ＳＡを減算することにより、対象となる気筒２の着火遅れ相関値ＤＩ（＃ｉ）を算出する。ステップＳ２０４の処理が終了すると、ステップＳ２０５へ進む。
【００７４】
ステップＳ２０５では、ＥＣＵ１００は、着火遅れ相関値ＤＩ（＃ｉ）と目標着火遅れ相関値ＤＩ＿ＴＲとの差（ＲＩ（＃ｉ）＝ＤＩ（＃ｉ）−ＤＩ＿ＴＲ）を算出する。
【００７５】
ステップＳ２０６では、ＥＣＵ１００は、ステップＳ２０５で算出された着火遅れ相関値ＤＩ（＃ｉ）と目標着火遅れ相関値ＤＩ＿ＴＲとの差ＲＩ（＃ｉ）と、所定のＰＩゲインと、に基づいて、筒内噴射弁３及び通路内噴射弁４０３の噴射割合を補正する。所定のＰＩゲインは、予め実験またはシミュレーション等により求めてＥＣＵ１００に記憶させておく。本ステップＳ２０６では、図１１で説明したように、着火遅れ相関値ＤＩ（＃ｉ）と目標着火遅れ相関値ＤＩ＿ＴＲとの差ＲＩ（＃ｉ）が無くなるように、噴射割合が補正される。ステップＳ２０６の処理が終了すると、本フローチャートを終了させる。
【００７６】
このように制御することで、圧縮比の変更中に、着火遅れ相関値ＤＩ（＃ｉ）と目標着火遅れ相関値ＤＩ＿ＴＲとの差ＲＩ（＃ｉ）が大きいほど、通路内噴射弁４０３の噴射割合を大きくすることができる。一方、圧縮比の変更中に、着火遅れ相関値ＤＩ（＃ｉ）と目標着火遅れ相関値ＤＩ＿ＴＲとの差ＲＩ（＃ｉ）が小さいほど、通路内噴射弁４０３の噴射割合を小さくすることができる。これは、全気筒２の圧縮比を変更している途中において、空燃比が高い気筒２は低い気筒２よりも、筒内噴射弁３及び通路内噴射弁４０３から噴射する燃料の総量に対する、通路内噴射弁４０３から噴射する燃料の量の割合を大きくしているといえる。
【００７７】
以上説明したように本実施例によれば、各気筒２の着火遅れ相関値ＤＩ（＃ｉ）に基づいて各気筒２の筒内噴射弁３及び通路内噴射弁４０３の噴射割合を調整することができる。これにより、気筒２間の圧縮比の変化速度の差に起因する気筒２間の空燃比の差を低減することができる。
【００７８】
なお、本実施例では、着火遅れ相関値ＤＩ（＃ｉ）を求めるときに筒内圧が最大となる時期ＰＭＡＸを用いているが、これに代えて、他の時期を用いることもできる。この時期は、着火遅れと相関関係にある時期として実験またはシミュレーション等により求めておけばよい。また、本実施例では空燃比と相関する物理量として着火遅れ相関値を用いているが、これに代えて、他の物理量を用いることもできる。また、本実施例では、図２から図５に示した構造を有する可変圧縮比機構について説明したが、これに代えて、気筒毎に圧縮比を変更可能な他の構造を有する可変圧縮比機構についても適用可能である。
【符号の説明】
【００７９】
１  内燃機関
２  気筒
３  筒内噴射弁
４  点火プラグ
５  ピストン
６  可変長コンロッド
７  シリンダブロック
８  シリンダヘッド
２１  ピストンピン
２２  クランクピン
３１  コンロッド本体
３２  偏心部材
３５  切換機構
７５  切換弁
７６  作動油供給源
１００  ＥＣＵ
１０２  筒内圧センサ
２００  クランクシャフト
２０１  アクセルポジションセンサ
２０２  クランクポジションセンサ
３００  燃焼室
４００  吸気管
４０１  エアフローメータ
４０２  スロットル
４０３  通路内噴射弁
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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