(57)【要約】【課題】本発明は、圧縮比を推定するための特段のハード構成を追加することなく、可変圧縮比機構の異常診断を実施することができる技術を提供することを目的とする。【解決手段】内燃機関に適用される可変圧縮比機構の異常診断装置において、燃料カット処理を実行しているときの所定の気筒について、圧縮上死点前又は圧縮上死点後の所定クランク角度における機関回転速度と圧縮上死点近傍における機関回転速度との回転速度差である所定回転速度差を算出する回転速度差算出部と、内燃機関の吸入空気量と制御部により供給される指令信号とに基づいて所定回転速度差の基準値を算出し、該基準値に所定のばらつきを考慮することで所定回転速度差の基準範囲を設定する設定部と、所定回転速度差が基準範囲外である場合に、可変圧縮比機構に異常が生じていると診断する診断部と、を備える。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室の容積を変化させることによって内燃機関の機械圧縮比を変更する可変圧縮比機構と、
前記内燃機関の機関回転速度を取得する機関回転速度取得手段と、
を備える内燃機関に適用される可変圧縮比機構の異常診断装置において、
前記可変圧縮比機構へ指令信号を供給することで該可変圧縮比機構による機械圧縮比の変更を制御する制御部と、
前記内燃機関の運転中に燃料噴射を停止する燃料カット処理を実行しているときの前記内燃機関の所定の気筒について、圧縮上死点前又は圧縮上死点後の所定クランク角度における機関回転速度と圧縮上死点近傍における機関回転速度との回転速度差である所定回転速度差を算出する回転速度差算出部と、
前記内燃機関の吸入空気量と、前記制御部により供給される前記指令信号と、に基づいて前記所定回転速度差の基準値を算出し、該基準値に所定のばらつきを考慮することで前記所定回転速度差の基準範囲を設定する設定部と、
前記回転速度差算出部によって算出された前記所定回転速度差が前記基準範囲外である場合に、前記可変圧縮比機構に異常が生じていると診断する診断部と、
を備える、可変圧縮比機構の異常診断装置。
【請求項２】
前記内燃機関は複数の気筒を有し、
前記可変圧縮比機構は、前記複数の気筒の夫々に設けられ、
前記制御部は、前記複数の気筒の全気筒について統一された機械圧縮比となるように、前記可変圧縮比機構による機械圧縮比の変更を制御し、
前記回転速度差算出部は、前記燃料カット処理を実行しているときの前記複数の気筒の夫々について、前記所定回転速度差を算出し、
前記診断部は、前記複数の気筒のうち、前記回転速度差算出部によって算出された前記所定回転速度差が前記基準範囲外である気筒について、該気筒に設けられた前記可変圧縮比機構に異常が生じていると診断する、
請求項１に記載の可変圧縮比機構の異常診断装置。
【請求項３】
前記複数の気筒の夫々に設けられた前記可変圧縮比機構は、該気筒の機械圧縮比を所定の低圧縮比と所定の高圧縮比の何れか一方の圧縮比に変更し、
前記診断部は、前記可変圧縮比機構によって前記複数の気筒の機械圧縮比が前記所定の高圧縮比にされるように前記制御部から該可変圧縮比機構へ前記指令信号が供給されている場合において、前記複数の気筒のうち、前記回転速度差算出部によって算出された前記所定回転速度差が前記基準範囲の下限値よりも小さい気筒について、該気筒に設けられた前記可変圧縮比機構が前記所定の低圧縮比に固着していると診断する、
請求項２に記載の可変圧縮比機構の異常診断装置。
【請求項４】
前記複数の気筒の夫々に設けられた前記可変圧縮比機構は、該気筒の機械圧縮比を所定の低圧縮比と所定の高圧縮比の何れか一方の圧縮比に変更し、
前記診断部は、前記可変圧縮比機構によって前記複数の気筒の機械圧縮比が前記所定の低圧縮比にされるように前記制御部から該可変圧縮比機構へ前記指令信号が供給されている場合において、前記複数の気筒のうち、前記回転速度差算出部によって算出された前記所定回転速度差が前記基準範囲の上限値よりも大きい気筒について、該気筒に設けられた前記可変圧縮比機構が前記所定の高圧縮比に固着していると診断する、
請求項２に記載の可変圧縮比機構の異常診断装置。
【請求項５】
燃焼室の容積を変化させることによって内燃機関の機械圧縮比を変更する可変圧縮比機構と、
前記内燃機関の機関回転速度を取得する機関回転速度取得手段と、
を備える内燃機関に適用される可変圧縮比機構の異常診断装置において、
前記可変圧縮比機構へ指令信号を供給することで該可変圧縮比機構による機械圧縮比の変更を制御する制御部と、
前記内燃機関の運転中に燃料噴射を停止する燃料カット処理を実行しているときの前記内燃機関の所定の気筒について、圧縮上死点前又は圧縮上死点後の所定クランク角度における機関回転速度と圧縮上死点近傍における機関回転速度との回転速度差である所定回転速度差を算出する回転速度差算出部と、
前記制御部により供給される前記指令信号に基づいた機械圧縮比である指令圧縮比を取得し、該指令圧縮比に所定の圧縮比ばらつきを考慮することで該指令圧縮比の基準範囲を設定する設定部と、
前記内燃機関の吸入空気量と、前記回転速度差算出部によって算出された前記所定回転速度差と、に基づいて、前記内燃機関の実際の機械圧縮比である実機械圧縮比を推定する圧縮比推定部であって、該吸入空気量が同一の場合には、該所定回転速度差が大きいときは小さいときよりも前記実機械圧縮比を高く推定する圧縮比推定部と、
前記圧縮比推定部によって推定された前記実機械圧縮比が前記指令圧縮比の基準範囲外である場合に、前記可変圧縮比機構に異常が生じていると診断する診断部と、
を備える、可変圧縮比機構の異常診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変圧縮比機構の異常診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構を備えた内燃機関が知られている。例えば、特許文献１には、コントロールシャフトの回転位置が変化することにより圧縮比を変更させる技術が開示されている。また、特許文献２、３には、有効長さが変化することにより圧縮比を変更させる可変長コンロッドに関する技術が開示されている。
【０００３】
また、内燃機関の各気筒における燃焼中の機関回転加速度に基づいて、故障状態にある気筒を判別する手法が開示されている（特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１７４７５７号公報
【特許文献２】特開２０１６−１１８１８１号公報
【特許文献３】特開２０１６−１１８１８０号公報
【特許文献４】特開昭６２−０５０６３７号公報
【特許文献５】特開２０１５−０９４３０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
可変圧縮比機構を備えた内燃機関において、仮に当該可変圧縮比機構に異常が生じ、圧縮比の変更ができない状態になってしまった場合、内燃機関の運転状態に応じた好適な圧縮比の調整が困難となる。そこで、従来技術において筒内圧センサを用いて圧縮比を算出し可変圧縮比機構の異常を検出することが知られているが、圧縮比を算出するために筒内圧センサを追加するとコストが嵩むとともに周辺部品の設計自由度に影響を及ぼす。
【０００６】
一方、筒内圧センサに依らずに圧縮比を推定する従来技術（特許文献１）は、筒内圧力に応じて変化するコントロールシャフトの保持トルクに基づいて圧縮比を推定するものである。当該技術に基づいて圧縮比を推定しようとする場合には、内燃機関は筒内圧力に応じて保持トルクが変化するコントロールシャフトを備える必要があり、内燃機関の設計自由度が低下してしまう。
【０００７】
また、従来技術（特許文献４）では、故障状態にある気筒を判別することができるものの、当該気筒の故障状態が圧縮比の異常によるものなのか、その他の要因によるものなのかを判断することはできない。
【０００８】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、圧縮比を推定するための特段のハード構成を追加することなく、可変圧縮比機構の異常診断を実施することができる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明において、上記課題を解決するために、燃料カット処理を実行しているときの圧縮上死点近傍と所定クランク角度とにおける機関回転速度の回転速度差に着目した。以下、特段の言及がない場合は、機関回転速度の回転速度差を単に「回転速度差」と称する。機関回転速度（すなわち、クランクシャフトの回転角速度）はクランクシャフトの回転へ
のトルクにより決定される傾向があり、当該トルクは内燃機関における筒内圧力により決定される傾向がある。言い換えれば、筒内圧力に応じて、クランクシャフトの回転へのトルクが変化し、更には、機関回転速度が変化する傾向がある。つまり、圧縮上死点近傍と所定クランク角度とにおける筒内圧力に応じて回転速度差が生じ得るため、当該回転速度差に着目すると筒内圧力に影響を及ぼす内燃機関の機械圧縮比について異常が生じているか否か、すなわち可変圧縮比機構の異常を診断することができる。
【００１０】
ここで、気筒内で燃焼が行われているときを仮定すると、内燃機関における筒内圧力によって生じ得る回転速度差に対しては、燃焼状態による影響が支配的となり、当該回転速度差から内燃機関の機械圧縮比に異常が生じているか否かを正確に判断することは容易ではない。これに対して、燃料カット処理を実行しているときには、燃焼状態による影響が排除されるため、圧縮・膨張行程における筒内圧力は主に吸入空気量と機械圧縮比とに基づいた圧力となる。つまり、燃料カット処理を実行しているときの圧縮上死点近傍と所定クランク角度とにおける回転速度差は、主に吸入空気量と機械圧縮比の影響を受けることになる。
【００１１】
また、燃料カット処理を実行しているときには、筒内圧力をＰ、内燃機関の気筒の容積をＶ、ポリトロープ指数をｎとすると、ＰＶｎ＝一定となる。そして、ポリトロープ指数ｎは一般的に１よりも大きな値となるため、気筒の容積Ｖの変化量に対する筒内圧力Ｐの変化量の比率は、気筒の容積Ｖが小さくなるほど大きくなる。また、圧縮行程における気筒の容積Ｖの変化速度は、上死点と下死点との略中間位置から上死点にかけて小さくなっていき、上死点において０となる。また、膨張行程における気筒の容積Ｖの変化速度は、上死点から上死点と下死点との略中間位置にかけて大きくなっていく。これら事象に鑑みると、燃料カット処理を実行しているときには、圧縮上死点前又は圧縮上死点後の所定クランク角度において、筒内圧力Ｐの変化速度が大きくなることになる。したがって、このような圧縮上死点前又は圧縮上死点後の所定クランク角度における筒内圧力と圧縮上死点近傍における筒内圧力との圧力差は比較的大きくなることになり、更に、当該圧力差は機械圧縮比が高いほど大きくなる。
【００１２】
以上より、筒内圧力に応じて回転速度差が生じ得ることと、圧縮上死点前又は圧縮上死点後の所定クランク角度における筒内圧力と圧縮上死点近傍における筒内圧力との圧力差は比較的大きくなることと、に鑑みると、圧縮上死点前又は圧縮上死点後の所定クランク角度における機関回転速度と圧縮上死点近傍における機関回転速度との回転速度差は比較的大きくなることになる。そして、このように定義された回転速度差には、機械圧縮比が高いほど回転速度差が大きくなるという回転速度差に対する機械圧縮比の影響が明確に現われ得ることになり、当該回転速度差から機械圧縮比に異常が生じているか否かを判断し得ることになる。
【００１３】
そこで、本発明は、燃料カット処理を実行しているときの圧縮上死点近傍と所定クランク角度とにおける回転速度差を算出し、当該回転速度差に基づいて可変圧縮比機構の異常診断を行う。このことにより、圧縮比を推定するための特段のハード構成を追加することなく、可変圧縮比機構の異常診断を実施することができる。
【００１４】
具体的には、本発明は、燃焼室の容積を変化させることによって内燃機関の機械圧縮比を変更する可変圧縮比機構と、前記内燃機関の機関回転速度を取得する機関回転速度取得手段と、を備える内燃機関に適用される可変圧縮比機構の異常診断装置である。そして、前記異常診断装置は、前記可変圧縮比機構へ指令信号を供給することで該可変圧縮比機構による機械圧縮比の変更を制御する制御部と、前記内燃機関の運転中に燃料噴射を停止する燃料カット処理を実行しているときの前記内燃機関の所定の気筒について、圧縮上死点前又は圧縮上死点後の所定クランク角度における機関回転速度と圧縮上死点近傍における
機関回転速度との回転速度差である所定回転速度差を算出する回転速度差算出部と、前記内燃機関の吸入空気量と、前記制御部により供給される前記指令信号と、に基づいて前記所定回転速度差の基準値を算出し、該基準値に所定のばらつきを考慮することで前記所定回転速度差の基準範囲を設定する設定部と、前記回転速度差算出部によって算出された前記所定回転速度差が前記基準範囲外である場合に、前記可変圧縮比機構に異常が生じていると診断する診断部と、を備える。
【００１５】
ここで、前記所定クランク角度は、例えば、圧縮上死点前３０°近傍のクランク角度、または、圧縮上死点後３０°近傍のクランク角度として定義してもよい。上述したように、圧縮上死点前又は圧縮上死点後の所定クランク角度とは、圧縮上死点の比較的近くで且つ筒内圧力の変化速度が比較的大きいクランク角度である。また、燃料カット処理を実行しているときのクランクシャフトの回転へのトルクに対する内燃機関における筒内圧力の影響は、内燃機関のピストン、コンロッド、およびクランクシャフトの幾何学的関係により、実用的には圧縮上死点±３０°近傍で顕著に現われる傾向がある。そして、上記のように所定クランク角度を定義して前記所定回転速度差を算出することによって、当該所定回転速度差に対する機械圧縮比の影響が明確に現われ得ることになり、当該所定回転速度差から機械圧縮比に異常が生じているか否かを判断しやすくなる。ただし、本発明では前記所定クランク角度を上記の３０°近傍のクランク角度に限定する意図はなく、前記所定クランク角度は前記所定回転速度差に対する機械圧縮比の影響が現われ得るクランク角度であればよい。
【００１６】
また、本発明に係る可変圧縮比機構は、燃焼室の容積を変化させることによって内燃機関の機械圧縮比を変更する可変圧縮比機構であって、当該可変圧縮比機構が前記指令信号によって所定の制御状態にされると燃焼室の容積が所定の容積にされるものである。また、本発明に係る可変圧縮比機構は、燃焼室の容積を所定の容積にすることで内燃機関の機械圧縮比を所定の圧縮比にし、且つ該機械圧縮比を変更可能とするものであれば、特許文献２、３に開示されている有効長が変化する可変長コンロッドのようなものであってもよいし、特許文献１に開示されている複リンク式ピストン−クランク機構のようなものであってもよい。なお、本発明において、内燃機関の機械圧縮比は、可変圧縮比機構が正常な場合には、前記制御部により供給される前記指令信号に応じた機械圧縮比にされる。一方、可変圧縮比機構に異常が生じている場合には、実際の機械圧縮比は前記制御部により供給される前記指令信号に応じた機械圧縮比に対して乖離することになる。このような場合、内燃機関の運転状態に応じた好適な圧縮比の調整が困難となる。
【００１７】
そこで、上記異常診断装置の設定部は、燃料カット処理を実行しているときの内燃機関の筒内圧力に影響を及ぼすパラメータである（すなわち、前記所定回転速度差に影響を与えるパラメータである）吸入空気量と、前記制御部により供給される前記指令信号と、に基づいて前記所定回転速度差の基準値を算出し、該基準値に所定のばらつきを考慮することで前記所定回転速度差の基準範囲を設定する。そして、上記異常診断装置の診断部は、機関回転速度取得手段によって取得された実際の機関回転速度に基づいて算出される前記所定回転速度差が前記基準範囲外である場合に、可変圧縮比機構に異常が生じていると診断する。なお、上記の所定のばらつきとは、例えば、内燃機関の構成部品の寸法公差等に起因するものである。すなわち、可変圧縮比機構が正常な場合であっても、機械圧縮比はピストン等の製造ばらつきによって或る範囲をもった値となるため、上記の所定のばらつきは、このような範囲を考慮したものである。
【００１８】
本発明に係る可変圧縮比機構の異常診断装置は、以上に述べたように可変圧縮比機構の異常診断を実施することにより、圧縮比を推定するための特段のハード構成を追加することなく、可変圧縮比機構の異常診断を実施することを可能とする。
【００１９】
また、前記内燃機関は複数の気筒を有し、前記可変圧縮比機構は、前記複数の気筒の夫々に設けられてもよい。この場合、前記制御部は、前記複数の気筒の全気筒について統一された機械圧縮比となるように、前記可変圧縮比機構による機械圧縮比の変更を制御し、前記回転速度差算出部は、前記燃料カット処理を実行しているときの前記複数の気筒の夫々について、前記所定回転速度差を算出し、前記診断部は、前記複数の気筒のうち、前記回転速度差算出部によって算出された前記所定回転速度差が前記基準範囲外である気筒について、該気筒に設けられた前記可変圧縮比機構に異常が生じていると診断することができる。
【００２０】
このような可変圧縮比機構を備える内燃機関では、該可変圧縮比機構によって、内燃機関が有する複数の気筒の夫々について、該気筒の機械圧縮比が変更され得る。なお、このときの可変圧縮比機構とは、例えば、有効長が変化する可変長コンロッドである。ここで、上記内燃機関では、その構造上においては複数の気筒の夫々について機械圧縮比が変更され得るものの、前記制御部によって内燃機関の全気筒について運転状態に応じた統一された機械圧縮比となるように制御される。このことにより、気筒間のトルク変動が抑制される。
【００２１】
一方で、上記内燃機関では、何れかの気筒における可変圧縮比機構に異常が生じ、その気筒では前記指令信号に応じた機械圧縮比に変更ができない状態になってしまった場合、当該気筒の機械圧縮比とその他の気筒の機械圧縮比とが異なった状態にされ得る。その結果、気筒間のトルク変動が顕著となり好ましくない。
【００２２】
そこで、上記異常診断装置の回転速度差算出部は、燃料カット処理を実行しているときの複数の気筒の夫々について、前記所定回転速度差を算出する。複数の気筒を有する上記内燃機関では、特定の気筒の機械圧縮比に異常が生じているか否かを判断しようとしている場合に、当該特定の気筒における筒内圧力だけでなくその他の気筒における筒内圧力も回転速度差に影響を及ぼし得るため、回転速度差を算出する時期によっては機械圧縮比に異常が生じているか否かを判断するうえで好ましくない場合がある。ここで、前記所定クランク角度は、特定の気筒の圧縮上死点の比較的近くで且つ筒内圧力の変化速度が比較的大きいクランク角度、すなわち特定の気筒における前記所定回転速度差に対して当該特定の気筒の機械圧縮比の影響が明確に現われ得るクランク角度である。したがって、前記所定回転速度差には主に当該特定の気筒の筒内圧力の影響が現われることになるため、このような回転速度差に基づいて各気筒の機械圧縮比に異常が生じているか否かを判断することは好ましいといえる。
【００２３】
そして、上記異常診断装置の診断部は、複数の気筒のうち前記所定回転速度差が前記基準範囲外である気筒について、該気筒に設けられた可変圧縮比機構に異常が生じていると診断する。このことにより、可変圧縮比機構が前記指令信号に応じた機械圧縮比に変更できない状態に陥っている気筒を特定することができる。そして、このような気筒を特定することができれば、例えば、その他の気筒に設けられた可変圧縮比機構を別の手法で制御することによって、気筒間のトルク変動が可及的に抑制され得る。
【００２４】
また、前記複数の気筒の夫々に設けられた前記可変圧縮比機構は、該気筒の機械圧縮比を所定の低圧縮比と所定の高圧縮比の何れか一方の圧縮比に変更してもよい。この場合、前記診断部は、前記可変圧縮比機構によって前記複数の気筒の機械圧縮比が前記所定の高圧縮比にされるように前記制御部から該可変圧縮比機構へ前記指令信号が供給されている場合において、前記複数の気筒のうち、前記回転速度差算出部によって算出された前記所定回転速度差が前記基準範囲の下限値よりも小さい気筒について、該気筒に設けられた前記可変圧縮比機構が前記所定の低圧縮比に固着していると診断することができる。機械圧縮比が高いときは低いときよりも前記所定回転速度差は大きくなるため、機械圧縮比が所
定の高圧縮比にされるように前記指令信号が供給されているにもかかわらず前記所定回転速度差が前記基準範囲の下限値よりも小さくなっている気筒は、当該気筒の機械圧縮比が当該所定の高圧縮比よりも低くなっている、つまり当該気筒に設けられた可変圧縮比機構が所定の低圧縮比に固着していることになる。
【００２５】
また、前記診断部は、前記可変圧縮比機構によって前記複数の気筒の機械圧縮比が前記所定の低圧縮比にされるように前記制御部から該可変圧縮比機構へ前記指令信号が供給されている場合において、前記複数の気筒のうち、前記回転速度差算出部によって算出された前記所定回転速度差が前記基準範囲の上限値よりも大きい気筒について、該気筒に設けられた前記可変圧縮比機構が前記所定の高圧縮比に固着していると診断することができる。機械圧縮比が所定の低圧縮比にされるように前記指令信号が供給されているにもかかわらず前記所定回転速度差が前記基準範囲の上限値よりも大きくなっている気筒は、当該気筒の機械圧縮比が当該所定の低圧縮比よりも高くなっている、つまり当該気筒に設けられた可変圧縮比機構が所定の高圧縮比に固着していることになる。
【００２６】
このような可変圧縮比機構の異常診断装置では、可変圧縮比機構が機械圧縮比を変更できない状態に陥っている気筒を特定することができるだけでなく、当該気筒の機械圧縮比を診断することができる。ここで、前記制御部により供給される前記指令信号に従って気筒の機械圧縮比を所定の低圧縮比と所定の高圧縮比の何れか一方の圧縮比に変更する上記可変圧縮比機構においては、該可変圧縮比機構が所定の低圧縮比または所定の高圧縮比に固着すると、該可変圧縮比機構が該指令信号に応じた機械圧縮比に変更できない状態に陥る。そして、特定の気筒の可変圧縮比機構が前記所定の低圧縮比に固着していると診断される場合には、例えば、その他の気筒に設けられた可変圧縮比機構を別の手法で前記所定の低圧縮比に制御することによって、また、特定の気筒の可変圧縮比機構が前記所定の高圧縮比に固着していると診断される場合には、例えば、その他の気筒に設けられた可変圧縮比機構を別の手法で前記所定の高圧縮比に制御することによって、気筒間のトルク変動が可及的に抑制され得る。
【００２７】
また、上記課題を解決するために、本発明は、燃焼室の容積を変化させることによって内燃機関の機械圧縮比を変更する可変圧縮比機構と、前記内燃機関の機関回転速度を取得する機関回転速度取得手段と、を備える内燃機関に適用される可変圧縮比機構の異常診断装置において、前記可変圧縮比機構へ指令信号を供給することで該可変圧縮比機構による機械圧縮比の変更を制御する制御部と、前記内燃機関の運転中に燃料噴射を停止する燃料カット処理を実行しているときの前記内燃機関の所定の気筒について、圧縮上死点前又は圧縮上死点後の所定クランク角度における機関回転速度と圧縮上死点近傍における機関回転速度との回転速度差である所定回転速度差を算出する回転速度差算出部と、前記制御部により供給される前記指令信号に基づいた機械圧縮比である指令圧縮比を取得し、該指令圧縮比に所定の圧縮比ばらつきを考慮することで該指令圧縮比の基準範囲を設定する設定部と、前記内燃機関の吸入空気量と、前記回転速度差算出部によって算出された前記所定回転速度差と、に基づいて、前記内燃機関の実際の機械圧縮比である実機械圧縮比を推定する圧縮比推定部であって、該吸入空気量が同一の場合には、該所定回転速度差が大きいときは小さいときよりも前記実機械圧縮比を高く推定する圧縮比推定部と、前記圧縮比推定部によって推定された前記実機械圧縮比が前記指令圧縮比の基準範囲外である場合に、前記可変圧縮比機構に異常が生じていると診断する診断部と、を備えてもよい。
【００２８】
前記所定回転速度差は、主に、吸入空気量と、内燃機関の実際の機械圧縮比である実機械圧縮比と、の影響を受ける。つまり、これらパラメータは相関を有するということができる。したがって、上記異常診断装置が備える圧縮比推定部は、吸入空気量と前記所定回転速度差とに基づいて、前記実機械圧縮比を推定することができる。また、上述したように、圧縮上死点近傍と所定クランク角度とにおける筒内圧力に応じて前記所定回転速度差
が生じ、圧縮上死点近傍における筒内圧力と所定クランク角度における筒内圧力との圧力差が大きくなると当該所定回転速度差は大きくなる。そして、上記圧力差は機械圧縮比が高いほど大きくなるため、吸入空気量が同一の場合には、機械圧縮比が高いときは低いときよりも前記所定回転速度差が大きくなる。したがって、前記圧縮比推定部は、吸入空気量が同一の場合には、前記所定回転速度差が大きいときは小さいときよりも前記実機械圧縮比を高く推定する。そして、このような異常診断装置では、特段の構成を追加することなく内燃機関の機械圧縮比を推定することが可能となる。
【００２９】
そして、上記異常診断装置は、推定された前記実機械圧縮比に基づいて可変圧縮比機構に異常が生じているか否かを診断することを可能とする。なお、このときには、内燃機関の構成部品の寸法公差等に起因する機械圧縮比のばらつきが考慮される。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、圧縮比を推定するための特段のハード構成を追加することなく、可変圧縮比機構の異常診断を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の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】本発明の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】本発明の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】本発明の実施例に係る第一状態の切換機構を示す図である。
【図５】本発明の実施例に係る第二状態の切換機構を示す図である。
【図６】本発明の実施例において、＃１気筒および＃４気筒がフェイル気筒となっている場合の機関回転速度の時間推移を示す図である。
【図７】燃料カット処理を実行しているときであって且つ吸入空気量が同一の場合における、機械圧縮比と筒内圧力との関係を示す図である。
【図８】本発明の実施例において、＃１気筒および＃４気筒がフェイル気筒となっている場合の機関回転速度およびクランク軸周りトルクの時間推移を示す図である。
【図９】本発明の実施例に係る、可変圧縮比機構の異常診断フローを示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施例に係る機関回転速度の時間推移において、吸入空気量が多い場合と少ない場合との比較を示す図である。
【図１１】実施例１の変形例２に係る、可変圧縮比機構の異常診断フローを示すフローチャートである。
【図１２】機械圧縮比が吸入空気量と所定回転速度差との相関に及ぼす影響について説明する図である。
【図１３】本発明の実施例２に係る、可変圧縮比機構の異常診断フローを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
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。
【００３３】
＜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を含む気筒群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には、各気筒２内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁３およ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。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。
【００３４】
内燃機関１には、インテークマニホールド４０１およびエキゾーストマニホールド５０１が接続されている。インテークマニホールド４０１には吸気通路４００が接続されている。吸気通路４００には、エアフローメータ４０３およびスロットル弁４０２が設けられている。エアフローメータ４０３は、吸気通路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。スロットル弁４０２は、吸気通路４００におけるエアフローメータ４０３よりも下流側に配置されている。スロットル弁４０２は、吸気通路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。更に、スロットル弁４０２よりも下流の吸気通路４００に接続されているインテークマニホールド４０１には、インマニ圧センサ４０４が設けられている。インマニ圧センサ４０４は、インテークマニホールド４０１内の吸気の圧力（以下、「インマニ圧」と称する場合もある。）に応じた電気信号を出力する。また、エキゾーストマニホールド５０１には排気通路５００が接続されている。排気通路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。
【００３５】
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。さらに、シリンダヘッド８は、燃焼室３００内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁３および燃焼室３００内の混合気を着火させるための点火プラグ４を備えている。
【００３６】
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。
【００３７】
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（機械圧縮比）が変化することになる。
【００３８】
（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１ピストン機構３３と、コンロッド本体３１に設けられた第２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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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１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２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。
【００４２】
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。
【００４３】
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、可変長コンロッド６の有効長を変更することができる。
【００４４】
次に、第１ピストン機構３３は、コンロッド本体３１に形成された第１シリンダ３３ａと、第１シリンダ３３ａ内で摺動する第１ピストン３３ｂとを有する。第１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１アーム３２ｂ側に配置される。また、第１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１シリンダ３３ａは、第１ピストン連通油路５１を介して切換機構３５と連通する。
【００４５】
第１ピストン３３ｂは、第１連結部材４５により偏心部材３２の第１アーム３２ｂに連結される。第１ピストン３３ｂは、ピンによって第１連結部材４５に回転可能に連結され
る。第１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１連結部材４５に回転可能に連結される。
【００４６】
一方、第２ピストン機構３４は、コンロッド本体３１に形成された第２シリンダ３４ａと、第２シリンダ３４ａ内で摺動する第２ピストン３４ｂとを有する。第２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２アーム３２ｃ側に配置される。また、第２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２シリンダ３４ａは、第２ピストン連通油路５２を介して切換機構３５と連通する。
【００４７】
第２ピストン３４ｂは、第２連結部材４６により偏心部材３２の第２アーム３２ｃに連結される。第２ピストン３４ｂは、ピンによって第２連結部材４６に回転可能に連結される。第２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２連結部材４６に回転可能に連結される。
【００４８】
次に、切換機構３５は、後述するように、第１シリンダ３３ａから第２シリンダ３４ａへの作動油の流れを遮断し、且つ第２シリンダ３４ａから第１シリンダ３３ａへの作動油の流れを許容する第一状態と、第１シリンダ３３ａから第２シリンダ３４ａへの作動油の流れを許容し且つ第２シリンダ３４ａから第１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。
【００４９】
ここで、切換機構３５が前記第一状態にあるときは、第１シリンダ３３ａ内に作動油が供給され、且つ第２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１ピストン３３ｂが上昇し、それに伴って第１ピストン３３ｂに連結された偏心部材３２の第１アーム３２ｂも上昇する。一方、第２ピストン３４ｂが下降し、それに伴って第２ピストン３４ｂに連結された第２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２ピストン３４ｂが第２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。
【００５０】
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１ピストン３３ｂ及び第２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２ピストン３４ｂが押し込まれ、これによって第２シリンダ３４ａ内の作動油が第１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１ピストン３３ｂを押し込む力が働くが、切換機構３５により第１シリンダ３３ａから第２シリンダ３４ａへの作動油の流れが遮断されているため、第１シリンダ３３ａ内の作動油は流出せず、よって第１ピストン３３ｂは押し込まれない。
【００５１】
次に、切換機構３５が前記第二状態にあるときは、第２シリンダ３４ａ内に作動油が供給され、且つ第１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２ピストン３４ｂが上昇し、それに伴って第２ピストン３４ｂに連結された偏心部材３２の第２アーム３２ｃも上昇する。一方、第１ピストン３３ｂが下降し、第１ピストン３３ｂに連結された第１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１ピストン３３ｂが第１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の機械圧縮比が低くなる。以下では、切換機構３５が前記第一状態にあるときの機械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機械圧縮比を第二圧縮比と称し、第一圧縮比は第二圧縮比よりも大きくなる。
【００５２】
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１ピストン３３ｂ及び第２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１ピストン３３ｂが押し込まれ、これによって第１シリンダ３３ａ内の作動油が第２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２ピストン３４ｂを押し込む力が働くが、切換機構３５により第２シリンダ３４ａから第１シリンダ３３ａへの作動油の流れが遮断されているため、第２シリンダ３４ａ内の作動油は流出せず、よって第２ピストン３４ｂは押し込まれない。
【００５３】
（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。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。
【００５４】
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１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１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１切換ピン６１を収容する第１ピン収容空間６４内には、第１切換ピン６１を付勢するための第１付勢バネ６７が収容されている。
【００５５】
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２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２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２切換ピン６２を収容する第２ピン収容空間６５内にも、第２切換ピン６２を付勢するための第２付勢バネ６８が収容されている。
【００５６】
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。
【００５７】
第１切換ピン６１を収容する第１ピン収容空間６４は、第１ピストン連通油路５１を介して第１シリンダ３３ａに連通せしめられる。第１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１空間連通油路５３は、第１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２空間連通油路５４は、第１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。
【００５８】
第２切換ピン６２を収容する第２ピン収容空間６５は、第２ピストン連通油路５２を介して第２シリンダ３４ａに連通せしめられる。第２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３空間連通油路５５は、第２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４空間連通油路５６は、第２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。
【００５９】
また、第１ピン収容空間６４は、コンロッド本体３１内に形成された第１制御用油路５７と連通している。その際、第１制御用油路５７は、第１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１ピン収容空間６４に連通せしめられるものとする。また、第２ピン収容空間６５は、コンロッド本体３１内に形成された第２制御用油路５８と連通している。その際、第２制御用油路５８は、第２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２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１制御用油路５７及び第２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。
【００６０】
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。
【００６１】
（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とオイルポンプ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１切換ピン６１の連通路６１ｃを介して第１ピストン連通油路５１と第１空間連通油路５３とが連通せしめられ、且つ第２切換ピン６２の連通路６２ｃを介して第２ピストン連通油路５２と第４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１シリンダ３３ａが逆止弁６３の二次側に接続され、且つ第２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２シリンダ３４ａ内の作動油は、第２ピストン連通油路５２、第４空間連通油路５６、第１空間連通油路５３、及び第１ピストン連通油路５１を介して第１シリンダ３３ａへ移動可能になるが、第１シリンダ３３ａ内の作動油は、第２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とオイルポンプとを導通させているときは、切換機構３５は、第１シリンダ３３ａから第２シリンダ３４ａへの作動油の流れを遮断し、且つ第２シリンダ３４ａから第１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。
【００６２】
一方、切換弁７５が制御用油路５７、５８とオイルポンプ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１切換ピン６１の連通路６１ｃを介して第１ピストン連通油路５１と第２空間連通油路５４とが連通せしめられ、且つ第２切換ピン６２の連通路６２ｃを介して第２ピストン連通油路５２と第３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１シリンダ３３ａが逆止弁６３の一次側に接続され、且つ第２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１シリンダ３３ａ内の作動油は、第１ピストン連通油路５１、第２空間連通油路５４、第３空間連通油路５５、及び第２ピストン連通油路５２を介して第２シリンダ３４ａへ移動可能になるが、第２シリンダ３４ａ内の作動油は、第１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とオイルポンプとを遮断させているときは、切換機構３５は、第１シリンダ３３ａから第２シリンダ３４ａへの作動油の流れを許容し、且つ第２シリンダ３４ａから第１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。
【００６３】
上記したように、切換弁７５によって第１ピン収容空間６４及び第２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の機械圧縮比を第一圧縮比と第二圧縮比との何れか一方に切り換えることができる。なお、本実施例においては、第一圧縮比が本発明における所定の高圧縮比に、第二圧縮比が本発明における所定の低圧縮比に相当する。
【００６４】
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４０３、インマニ圧センサ４０４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の機関回転速度を導出する。なお、本実施例においてはクランクポジションセンサ２０２が、本発明における機関回転速度取得手段に相当する。
【００６５】
また、ＥＣＵ１００には、燃料噴射弁３、点火プラグ４、スロットル弁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の機械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）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の機械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）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、気筒２のそれぞれについて機械圧縮比が変更され得るものの、原則として全気筒の機械圧縮比は運転状態に応じた統一された機械圧縮比にされる。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。
【００６６】
ここで、可変長コンロッド６においては、上述したとおり、ＥＣＵ１００からの指令信号に従った切換弁７５の動作により内燃機関１の各気筒２の機械圧縮比が制御される構造となっている。しかし、作動油の供給不順や第１、第２ピストン機構３３、３４の動作不良等の理由により、ＥＣＵ１００による可変長コンロッド６を用いた機械圧縮比の制御が、ＥＣＵ１００からの指令信号通りに行われない状態、すなわち可変長コンロッド６の異常状態が生じる場合がある。そして、特定の気筒に設けられた可変長コンロッド６において異常状態が生じると、当該気筒ではＥＣＵ１００からの指令信号に応じた機械圧縮比への変更が不可能となる。すなわち、その特定の気筒の機械圧縮比は、第一圧縮比または第二圧縮比に固着した状態となる。なお、本明細書では、可変長コンロッド６について異常状態が生じた上記特定の気筒をフェイル気筒と称する。また、ＥＣＵ１００が可変長コンロッド６へ指令信号を供給し機械圧縮比を制御することで、本発明に係る制御部として機能する。
【００６７】
そして、このような事態となると、内燃機関１の運転状態に応じた好適な機械圧縮比の調整が困難となる。また、フェイル気筒の機械圧縮比とその他の気筒の機械圧縮比とが異なった状態にされ得るため、気筒間のトルク変動が顕著となり好ましくない。したがって
、可変長コンロッド６の異常診断を実施することができる技術が求められている。
【００６８】
そこで、本実施例に係るＥＣＵ１００は、内燃機関１の運転中に燃料噴射弁３からの燃料噴射を停止する燃料カット処理を実行しているときの所定の気筒２について、圧縮上死点前又は圧縮上死点後の所定クランク角度における機関回転速度と圧縮上死点近傍における機関回転速度との回転速度差（以下、「所定回転速度差」と称する場合もある。）を算出する。そして、ＥＣＵ１００は、当該所定回転速度差に基づいて可変長コンロッド６の異常診断を行う。なお、ＥＣＵ１００がこのように所定回転速度差を算出することで、本発明に係る回転速度差算出部として機能する。
【００６９】
ここで、燃料カット処理を実行しているときであって且つ内燃機関１が備える気筒群のうち、＃１気筒および＃４気筒がフェイル気筒となっている場合の機関回転速度の時間推移を図６に示す。図６において、ＥＣＵ１００は、内燃機関１の各気筒２の機械圧縮比が第一圧縮比となるように可変長コンロッド６へ指令信号を供給していて、可変長コンロッド６について異常が生じていない＃２気筒および＃３気筒の機械圧縮比は第一圧縮比となっている。一方、フェイル気筒である＃１気筒および＃４気筒の機械圧縮比は、第二圧縮比に固着した状態となっている。また、図６では、実際の機関回転速度の時間推移を実線で、実際の機関回転速度を平均化した平均回転速度を破線で示している。なお、図６において、吸入空気量は変化しないものとする。
【００７０】
図６に示すように、このときには燃料カット処理を実行しているので、平均回転速度は時間とともに徐々に小さくなっていく。また、実際の機関回転速度は変動していて、例えば＃３気筒の圧縮・膨張行程における所定の期間を示す時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間に着目すると、圧縮上死点を含む当該期間において実際の機関回転速度は平均回転速度よりも小さくなっている。このような傾向は、その他の気筒２についても同様のものとなる。ここで、第一圧縮比に制御されている＃３気筒の傾向と、フェイル気筒であって第二圧縮比に固着している＃４気筒の傾向と、を比較すると、＃４気筒における実際の機関回転速度の変動は、＃３気筒における当該変動よりも小さくなっている（時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間における実際の機関回転速度の変動は、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間における当該変動よりも小さくなっている。）。このことは、各気筒２の機械圧縮比の違いが上記所定回転速度差に影響を及ぼすことを示唆している。なお、上記所定回転速度差は、上述したように圧縮上死点近傍と所定クランク角度とにおける回転速度差であるため、上記した機関回転速度の変動と関連性を有するものの同一ではない。
【００７１】
そして、燃料カット処理を実行しているときには、燃焼状態による影響が排除されるため、内燃機関１の各気筒２の機械圧縮比は当該気筒の圧縮・膨張行程における筒内圧力と強い相関を見出せる。図７には、燃料カット処理を実行しているときであって且つ吸入空気量が同一の場合における、機械圧縮比と筒内圧力との関係を示す。図７において、機械圧縮比が第一圧縮比の場合を実線で、機械圧縮比が第二圧縮比の場合を破線で示す。図７に示すように、機械圧縮比が所定の高圧縮比である第一圧縮比の場合は、所定の低圧縮比である第二圧縮比の場合よりも、圧縮・膨張行程における筒内圧力は高くなる。このことは、内燃機関１のサイクル計算からも明らかであり、例えば、圧縮端圧力Ｐ２は下記式１により算出される。
Ｐ２＝Ｐ１×εｎ  ・・・式１
Ｐ２：圧縮端圧力
Ｐ１：圧縮開始時圧力
ε：機械圧縮比
ｎ：ポリトロープ指数
ここで、上記式１におけるＰ１は吸入空気量が多くなるほど高くなる。したがって、燃料カット処理を実行しているときの圧縮・膨張行程における筒内圧力は吸入空気量とも相
関を有することになり、吸入空気量が多いときは少ないときよりも筒内圧力は高くなることになる。
【００７２】
そして、上記のように機械圧縮比と相関を有する内燃機関１の各気筒２の筒内圧力に応じて、クランクシャフト２００の回転へのトルクが変化し、更には、機関回転速度が変化する傾向がある。つまり、各気筒２の機械圧縮比の違いにより、クランクシャフト２００の回転へのトルクが変化し、その結果、上記所定回転速度差が生じ得ることになる。
【００７３】
そこで、上記所定回転速度差について詳しく説明するために、上記の図６に示した機関回転速度の時間推移について、クランクシャフト２００の回転へのトルクの推移を併せて図８に示す。ここで、図８には、上記の図６に示した時間推移のうち任意の１サイクルの時間推移を示している。なお、図８において、クランク軸周りトルクはクランクシャフト２００の回転へのトルクを示す。また、上記の図６と同様に吸入空気量は変化しないものとする。
【００７４】
図８の上段に示すように、ＥＣＵ１００から可変長コンロッド６への指令信号に従って第一圧縮比に制御されている＃３気筒の圧縮上死点前後のクランク軸周りトルクの所定のトルク差ΔＴＲ１は、フェイル気筒であって第二圧縮比に固着している＃４気筒の圧縮上死点前後のクランク軸周りトルクの所定のトルク差ΔＴＲ２よりも大きい。これは、上記の図７に示した、機械圧縮比が第一圧縮比の場合は第二圧縮比の場合よりも圧縮・膨張行程における筒内圧力が高くなることによるものである。そして、このようなトルク変動に起因して、図８の下段に示すような機関回転速度の変動が生じる。例えば、圧縮上死点を含む所定の期間Δｔに着目すると、上記トルク差ΔＴＲ１およびΔＴＲ２を生じさせるクランク軸周りトルクは、圧縮上死点において０となるとともに圧縮上死点前後で方向が逆転し、それに応じて図８の下段に示すように機関回転速度の変動が生じる。このとき、第一圧縮比に制御されている＃３気筒の圧縮上死点前３０°近傍における機関回転速度と圧縮上死点近傍における機関回転速度との回転速度差をΔＮＥ１とし、フェイル気筒であって第二圧縮比に固着している＃４気筒の圧縮上死点前３０°近傍における機関回転速度と圧縮上死点近傍における機関回転速度との回転速度差をΔＮＥ２とすると、ΔＮＥ１はΔＮＥ２よりも大きくなる。また、第一圧縮比に制御されている＃３気筒の圧縮上死点後３０°近傍における機関回転速度と圧縮上死点近傍における機関回転速度との回転速度差をΔＮＥ１´とし、フェイル気筒であって第二圧縮比に固着している＃４気筒の圧縮上死点後３０°近傍における機関回転速度と圧縮上死点近傍における機関回転速度との回転速度差をΔＮＥ２´とすると、ΔＮＥ１´はΔＮＥ２´よりも大きくなる。すなわち、機械圧縮比が所定の高圧縮比である第一圧縮比となっている気筒における上記回転速度差であるΔＮＥ１（またはΔＮＥ１´）は、機械圧縮比が所定の低圧縮比である第二圧縮比となっている気筒における上記回転速度差であるΔＮＥ２（またはΔＮＥ２´）よりも大きくなる。
【００７５】
そして、上述したように、圧縮上死点前３０°近傍（または圧縮上死点後３０°近傍）における機関回転速度と圧縮上死点近傍における機関回転速度との回転速度差に着目することによって、回転速度差に対する機械圧縮比の影響が明確に現われることになる。つまり、上記所定回転速度差を定義する圧縮上死点前又は圧縮上死点後の所定クランク角度を圧縮上死点前３０°近傍又は圧縮上死点後３０°近傍とすると、上記所定回転速度差に基づいて機械圧縮比に異常が生じているか否かを判断し得ることになる。ただし、本発明における所定クランク角度を上記のクランク角度に限定する意図はなく、本発明における所定クランク角度は回転速度差に対する機械圧縮比の影響が現われ得るクランク角度であればよい。
【００７６】
ここで、ＥＣＵ１００が実行する可変長コンロッド６の異常診断フローについて図９に
基づいて説明する。図９は、ＥＣＵ１００が実行する上記フローを示すフローチャートである。本実施例では、本フローが内燃機関１の運転中に所定の演算周期で繰り返し実行される。なお、ＥＣＵ１００が本フローを実行することで、本発明に係る可変圧縮比機構の異常診断装置として機能する。
【００７７】
本フローでは、先ず、Ｓ１０１において、燃料カット処理の実行中であるか否かが判別される。上述したように、燃料カット処理を実行しているときには、燃焼状態による影響が排除され、内燃機関１の各気筒２の機械圧縮比が所定回転速度差と相関を有することになるため、燃料カット処理の実行中であれば当該所定回転速度差に基づいて機械圧縮比に異常が生じているか否かを判断することができる。したがって、Ｓ１０１において肯定判定された場合には、ＥＣＵ１００は可変長コンロッド６の異常診断を実施するためにＳ１０２の処理へ進み、Ｓ１０１において否定判定された場合には、可変長コンロッド６の異常診断を実施できないため本フローの実行が終了される。
【００７８】
Ｓ１０１において肯定判定された場合、次に、Ｓ１０２において、機関回転速度ＮＥが取得される。Ｓ１０２では、クランク角度３０°毎にクランクポジションセンサ２０２によって機関回転速度ＮＥが検出される。また、クランクポジションセンサ２０２による機関回転速度ＮＥの検出タイミングは、各気筒２の圧縮上死点近傍のクランク角度における機関回転速度が取得され得るタイミングに設定される。
【００７９】
次に、Ｓ１０３において、１サイクル分の機関回転速度の取得が完了したか否かが判別される。そして、Ｓ１０３において肯定判定された場合、ＥＣＵ１００はＳ１０４の処理へ進む。一方、Ｓ１０３において否定判定された場合、ＥＣＵ１００はＳ１０２の処理へ戻る。
【００８０】
Ｓ１０３において肯定判定された場合、次に、Ｓ１０４において、吸入空気量Ｇａｉｒが算出される。吸入空気量Ｇａｉｒは、各気筒２の吸気行程で当該気筒内に吸入される空気量であって、言い換えれば、各気筒２における吸気バルブ９の閉弁時の筒内空気量である。Ｓ１０４では、インマニ圧センサ４０４によって取得されたインマニ圧と、ＥＣＵ１００のＲＯＭにマップまたは関数として予め記憶されているインマニ圧と吸入空気量Ｇａｉｒとの相関と、に基づいて、吸入空気量Ｇａｉｒが算出される。また、内燃機関１がインマニ圧センサ４０４を備えていない場合には、周知の技術によりインマニ圧を推定し（例えば、内燃機関１が過給機を備える場合には、過給圧からインマニ圧を推定し）、推定されたインマニ圧と上記相関とに基づいて、吸入空気量Ｇａｉｒが算出される。ここで、仮に、各気筒２内に吸入される空気量が気筒毎にばらつく虞がある場合には、Ｓ１０４では気筒毎の当該空気量を代表する吸入空気量Ｇａｉｒが算出される。例えば、このとき、気筒毎の当該空気量の平均値が吸入空気量Ｇａｉｒとして算出される。また、燃料カット処理の実行中においては、スロットル弁４０２の開度は略一定とされるため、Ｓ１０４で算出した吸入空気量Ｇａｉｒは、Ｓ１０２における機関回転速度ＮＥの各検出タイミングにおける吸入空気量Ｇａｉｒとみなすことができる。
【００８１】
次に、Ｓ１０５において、ＥＣＵ１００から可変長コンロッド６へ供給される指令圧縮比ｓｅｔεが取得される。ＥＣＵ１００は、各気筒２の機械圧縮比が第一圧縮比または第二圧縮比となるように可変長コンロッド６へ指令信号を供給する。Ｓ１０５では、ＥＣＵ１００から可変長コンロッド６へのこのような指令信号に基づいて指令圧縮比ｓｅｔεが取得される。なお、本実施例では、ＥＣＵ１００は、内燃機関１が備える気筒群の全気筒について統一された機械圧縮比となるように可変長コンロッド６へ指令信号を供給する。このことにより、気筒間のトルク変動が抑制される。
【００８２】
次に、Ｓ１０６において、所定回転速度差の基準値ΔＮＥｔｈが算出される。Ｓ１０６
では、Ｓ１０４で算出した吸入空気量ＧａｉｒとＳ１０５で取得した指令圧縮比ｓｅｔεとに基づいて、基準値ΔＮＥｔｈが算出される。上述したように、所定回転速度差は機械圧縮比と相関を有する。また、上記式１に示したように吸入空気量は筒内圧力と相関を有するため、所定回転速度差は吸入空気量とも相関を有することになる。ここで、上記の図８に示した機関回転速度の時間推移において、吸入空気量が多い場合と少ない場合との比較を図１０に示す。図１０に示すように、可変長コンロッド６について異常が生じておらず機械圧縮比がＥＣＵ１００からの指令信号に従って第一圧縮比に制御されている＃３気筒における、吸入空気量が多い場合の所定回転速度差を示すΔＮＥ１は、吸入空気量が少ない場合の所定回転速度差を示すΔＮＥ１１よりも大きくなる。このように可変長コンロッド６について異常が生じておらず機械圧縮比が同一に制御されていたとしても、吸入空気量によって所定回転速度差は変化することになる。
【００８３】
ここで、可変長コンロッド６が正常な場合には、全気筒の機械圧縮比は、ＥＣＵ１００から可変長コンロッド６への指令信号に基づく指令圧縮比ｓｅｔεに制御されることになる。そして、本実施例においては、所定回転速度差の基準値ΔＮＥｔｈを可変長コンロッド６が正常な場合の所定回転速度差として定義するため、Ｓ１０６において、基準値ΔＮＥｔｈは指令圧縮比ｓｅｔεの関数として定義される。更に、Ｓ１０６において、基準値ΔＮＥｔｈが吸入空気量Ｇａｉｒの関数としても定義されることによって、後述するＳ１１１の処理において吸入空気量の影響を排除することができる。つまり、後述するＳ１１１の処理において、所定回転速度差に対する機械圧縮比の影響を判断することが可能となる。なお、ＥＣＵ１００のＲＯＭには、基準値ΔＮＥｔｈと、吸入空気量Ｇａｉｒおよび指令圧縮比ｓｅｔεと、の相関がマップまたは関数として予め記憶されて、Ｓ１０６では、このマップまたは関数を用いて基準値ΔＮＥｔｈが算出される。
【００８４】
次に、Ｓ１０７において、基準範囲の下限値ΔＮＥｔｈｍｉｎおよび基準範囲の上限値ΔＮＥｔｈｍａｘが算出される。ここで、基準範囲とは、Ｓ１０６で算出した基準値ΔＮＥｔｈに所定のばらつきを考慮したものであって、その下限値および上限値がそれぞれΔＮＥｔｈｍｉｎおよびΔＮＥｔｈｍａｘとして定義される。そして、上記の所定のばらつきとは、例えば、内燃機関１の構成部品の寸法公差等に起因するものである。Ｓ１０７では、例えば、内燃機関１の構成部品の寸法公差等に起因して機械圧縮比が±０．５ばらつくと仮定すると、当該機械圧縮比のばらつきを所定回転速度差に換算して基準範囲の下限値ΔＮＥｔｈｍｉｎおよび基準範囲の上限値ΔＮＥｔｈｍａｘが算出される。なお、ＥＣＵ１００がＳ１０４からＳ１０７の処理を実行することで、本発明に係る設定部として機能する。
【００８５】
次に、Ｓ１０８において、内燃機関１が備える気筒群のうち可変長コンロッド６の異常診断を実行する気筒２に関するカウントｎが０に初期化され、Ｓ１０９において、現在のカウントｎに１が加算される。以下、ｎ＝１の場合は＃１気筒を表し、同様にして、ｎ＝２、３、４の場合はそれぞれ＃２気筒、＃３気筒、＃４気筒を表すものとする。そして、Ｓ１１０からＳ１１３の処理は、先ず＃１気筒に対して実行され、次に、＃２気筒、＃３気筒、＃４気筒に対して実行される。
【００８６】
次に、Ｓ１１０において、所定回転速度差ΔＮＥ（ｎ）が算出される。Ｓ１１０では、Ｓ１０２で取得した機関回転速度ＮＥに基づいて所定回転速度差ΔＮＥ（ｎ）が算出される。詳しくは、圧縮上死点前又は圧縮上死点後の所定クランク角度における機関回転速度ＮＥと圧縮上死点近傍における機関回転速度ＮＥとの回転速度差として所定回転速度差ΔＮＥ（ｎ）が算出される。ここで、所定クランク角度とは、例えば、圧縮上死点前３０°近傍又は圧縮上死点後３０°近傍である。なお、ｎ＝１の場合におけるΔＮＥ（１）は＃１気筒に対する所定回転速度差を表し、同様にして、ΔＮＥ（２）、ΔＮＥ（３）、ΔＮＥ（４）はそれぞれ＃２気筒、＃３気筒、＃４気筒に対する所定回転速度差を表す。なお
、ＥＣＵ１００がＳ１１０の処理を実行することで、本発明に係る回転速度差算出部として機能する。
【００８７】
次に、Ｓ１１１において、Ｓ１１０で算出した所定回転速度差ΔＮＥ（ｎ）が、Ｓ１０７で算出した基準範囲の下限値ΔＮＥｔｈｍｉｎ以上であって且つ基準範囲の上限値ΔＮＥｔｈｍａｘ以下であるか否かが判別される。Ｓ１１１では、上述したように、実質的に所定回転速度差ΔＮＥ（ｎ）に対する機械圧縮比の影響を判断していることになる。そして、Ｓ１１１において肯定判定された場合、この場合は所定回転速度差ΔＮＥ（ｎ）が上記の基準範囲内である場合であって、ＥＣＵ１００はＳ１１２の処理へ進む。一方、Ｓ１１１において否定判定された場合、この場合は所定回転速度差ΔＮＥ（ｎ）が上記の基準範囲外である場合であって、ＥＣＵ１００はＳ１１３の処理へ進む。
【００８８】
Ｓ１１１において肯定判定された場合、次に、Ｓ１１２において、異常判定フラグｆｌａｇ（ｎ）が０に設定される。一方、Ｓ１１１において否定判定された場合、次に、Ｓ１１３において、異常判定フラグｆｌａｇ（ｎ）が１に設定される。ここで、異常判定フラグｆｌａｇ（ｎ）は、可変長コンロッド６に異常が生じているか否かを判定するフラグであって、ｆｌａｇ（ｎ）＝１の場合に可変長コンロッド６に異常が生じていると判定される。つまり、Ｓ１１１において否定判定された場合、すなわち所定回転速度差ΔＮＥ（ｎ）が上記の基準範囲外である場合に、可変長コンロッド６に異常が生じていると判定される。例えば、ｎ＝４のときｆｌａｇ（４）＝１である場合には、＃４気筒に設けられた可変長コンロッド６に異常が生じていると判定される。
【００８９】
そして、Ｓ１１３で特定の気筒２の可変長コンロッド６について異常が生じていると判定される場合においては、更に、当該気筒２の機械圧縮比を診断することができる。詳しくは、Ｓ１０５で取得した指令圧縮比ｓｅｔεが第一圧縮比となっているにもかかわらず、Ｓ１１０で算出した所定回転速度差ΔＮＥ（ｎ）がＳ１０７で算出した基準範囲の下限値ΔＮＥｔｈｍｉｎよりも小さくなっている場合には、当該気筒２の可変長コンロッド６が第二圧縮比に固着していると診断することができる。また、Ｓ１０５で取得した指令圧縮比ｓｅｔεが第二圧縮比となっているにもかかわらず、Ｓ１１０で算出した所定回転速度差ΔＮＥ（ｎ）がＳ１０７で算出した基準範囲の上限値ΔＮＥｔｈｍａｘよりも大きくなっている場合には、当該気筒２の可変長コンロッド６が第一圧縮比に固着していると診断することができる。本実施例の可変長コンロッド６は各気筒２の機械圧縮比を第一圧縮比と第二圧縮比の何れか一方の圧縮比に変更し、また、機械圧縮比が高いときは低いときよりも所定回転速度差ΔＮＥ（ｎ）は大きくなるため、指令圧縮比ｓｅｔεが第一圧縮比となっているにもかかわらず所定回転速度差ΔＮＥ（ｎ）が基準範囲の下限値ΔＮＥｔｈｍｉｎよりも小さくなっているということは、当該気筒２の機械圧縮比が第一圧縮比よりも小さくなっている、つまり当該気筒２の可変長コンロッド６が第二圧縮比に固着していることになる。また、指令圧縮比ｓｅｔεが第二圧縮比となっているにもかかわらず所定回転速度差ΔＮＥ（ｎ）が基準範囲の上限値ΔＮＥｔｈｍａｘよりも大きくなっているということは、当該気筒２の機械圧縮比が第二圧縮比よりも大きくなっている、つまり当該気筒２の可変長コンロッド６が第一圧縮比に固着していることになる。なお、ＥＣＵ１００がＳ１１１からＳ１１３の処理を実行することで、本発明に係る診断部として機能する。
【００９０】
次に、Ｓ１１４において、ｎ＝４であるか否かが判別される。本実施例の内燃機関１は４つの気筒２を含む気筒群を備えるため、ｎ＝４である場合には、全気筒について可変長コンロッド６の異常診断が完了したことになる。そして、Ｓ１１４において肯定判定された場合には、本フローの実行が終了される。一方、Ｓ１１４において否定判定された場合には、ＥＣＵ１００はＳ１０９の処理へ戻る。
【００９１】
このような制御フローは、例えば、燃料カット処理の実行中に、ＥＣＵ１００からの指令信号に従って可変長コンロッド６によって各気筒２の機械圧縮比が第二圧縮比から第一圧縮比に変更される場合において、当該機械圧縮比の変更完了後において実行されると、各気筒２に設けられた可変長コンロッド６が第二圧縮比に固着していないか否かを診断することができる。一般的に、燃料カット処理から復帰するときの機関負荷は小さいため、当該復帰時の機械圧縮比は第一圧縮比に制御される傾向がある。そして、本実施例の可変長コンロッド６においては、機関回転速度が高いほど機械圧縮比の変更を速やかに完了することができるため、燃料カット処理の実行条件が成立したときに各気筒２の機械圧縮比が第二圧縮比に制御されている場合には、ＥＣＵ１００は燃料カット処理を実行する前または実行直後に第二圧縮比から第一圧縮比への機械圧縮比の変更を開始させる傾向がある。そして、燃料カット処理の実行中に上記した機械圧縮比の変更が完了すると、上述した制御フローが実行され、各気筒２に設けられた可変長コンロッド６が第二圧縮比に固着していないか否かが診断される。このように、可変長コンロッド６による機械圧縮比の変更が現に実行されていないときに、本実施例に係る可変長コンロッド６の異常診断が実行されると、当該異常診断が比較的精度良く実行される傾向がある。なお、上記は一例であって、可変長コンロッド６の異常診断を上記に限定する意図はなく、例えば、各気筒２の機械圧縮比が第二圧縮比となるようにＥＣＵ１００からの指令信号に従って可変長コンロッド６が制御されている場合に可変長コンロッド６の異常診断が実行されると、各気筒２に設けられた可変長コンロッド６が第一圧縮比に固着していないか否かを診断することができる。
【００９２】
本実施例に係るＥＣＵ１００が、上述した制御フローを実行することによって、機械圧縮比を推定するための特段のハード構成を追加することなく、可変長コンロッド６の異常診断を実施することが可能となる。また、上述した制御フローを実行すると、可変長コンロッド６について異常状態が生じたフェイル気筒を特定することができ、更に、フェイル気筒の機械圧縮比を診断することができる。そして、フェイル気筒の可変長コンロッド６が第二圧縮比に固着していると診断される場合には、例えば、その他の気筒２に設けられた可変長コンロッド６を別の手法で第二圧縮比に制御することによって、また、フェイル気筒の可変長コンロッド６が第一圧縮比に固着していると診断される場合には、例えば、その他の気筒２に設けられた可変長コンロッド６を別の手法で第一圧縮比に制御することによって、フェイル気筒に起因する気筒間のトルク変動が可及的に抑制され得る。
【００９３】
［変形例１］
以下、本発明の変形例について説明する。上述した実施例に係る内燃機関１は、各気筒２の機械圧縮比を第一圧縮比と第二圧縮比との何れか一方に切り換えることができる可変長コンロッド６を備えるものである。これに対して、本変形例に係る内燃機関１は、各気筒２の機械圧縮比を第一圧縮比、第二圧縮比、および第一圧縮比と第二圧縮比との間の所定圧縮比の何れかに切り換えることができる可変長コンロッド６を備えるものである。このような可変長コンロッド６の構造として、例えば、特許文献３に開示されている可変圧縮比機構が挙げられる。ただし、本変形例では、可変長コンロッド６の構造を上記に例示した可変圧縮比機構に限定する意図はなく、他の構造を有する可変圧縮比機構であってもよい。
【００９４】
本変形例においても、内燃機関１が備える気筒群のうち特定の気筒が可変長コンロッド６について異常状態が生じたフェイル気筒となると、内燃機関１の運転状態に応じた好適な機械圧縮比の調整が困難となる。また、フェイル気筒の機械圧縮比とその他の気筒の機械圧縮比とが異なった状態にされ得るため、気筒間のトルク変動が顕著となり好ましくない。そこで、本変形例に係るＥＣＵ１００は、上述した実施例と同様に、燃料カット処理を実行しているときの各気筒２について所定回転速度差を算出する。そして、ＥＣＵ１００は、当該所定回転速度差に基づいて可変長コンロッド６の異常診断を行う。なお、本変
形例において、上述した実施例と実質的に同一の構成、実質的に同一の制御処理については、その詳細な説明を省略する。
【００９５】
ここで、本変形例に係るＥＣＵ１００が実行する可変長コンロッド６の異常診断について上述した図９に基づいて説明する。本変形例に係るＥＣＵ１００は、各気筒２の機械圧縮比が第一圧縮比、または第二圧縮比、または第一圧縮比と第二圧縮比との間の所定圧縮比となるように可変長コンロッド６へ指令信号を供給する。そして、ＥＣＵ１００は、Ｓ１０４の処理の後、Ｓ１０５において、可変長コンロッド６へのこのような指令信号に基づいて指令圧縮比ｓｅｔεを取得する。そして、Ｓ１０５の処理の後、Ｓ１０６の処理へ進む。
【００９６】
また、ＥＣＵ１００は、Ｓ１１１の処理の後、Ｓ１１２において、所定回転速度差ΔＮＥ（ｎ）が基準範囲内である気筒２について異常判定フラグｆｌａｇ（ｎ）を０に設定し、当該気筒の可変長コンロッド６には異常が生じていないと判定する。一方、Ｓ１１１の処理の後、Ｓ１１３において、所定回転速度差ΔＮＥ（ｎ）が基準範囲外である気筒２について異常判定フラグｆｌａｇ（ｎ）を１に設定し、当該気筒の可変長コンロッド６に異常が生じていると判定する。そして、Ｓ１１２またはＳ１１３の処理の後、Ｓ１１４の処理へ進む。
【００９７】
本変形例に係るＥＣＵ１００が、上述した制御フローを実行することによっても、機械圧縮比を推定するための特段のハード構成を追加することなく、可変長コンロッド６の異常診断を実施することが可能となる。また、上述した制御フローを実行すると、可変長コンロッド６について異常状態が生じたフェイル気筒を特定することができる。
【００９８】
［変形例２］
以下、本発明の第２の変形例について説明する。上述した実施例および第１の変形例に係る内燃機関１は、その構造上、各気筒２について機械圧縮比を変更可能な可変長コンロッド６を備えるものである。これに対して、本変形例に係る内燃機関１が備える可変圧縮比機構は、その構造上、内燃機関１が備える気筒群の全気筒について同時に機械圧縮比を変更する可変圧縮比機構であってもよい。このような可変圧縮比機構の構造として、例えば、特許文献１に開示されている複リンク式ピストン−クランク機構が挙げられる。ただし、本変形例では、可変圧縮比機構の構造を上記に例示した可変圧縮比機構に限定する意図はなく、他の構造を有する可変圧縮比機構であってもよい。なお、本変形例において、上述した実施例と実質的に同一の構成、実質的に同一の制御処理については、その詳細な説明を省略する。
【００９９】
ここで、本変形例に係るＥＣＵ１００が実行する可変圧縮比機構の異常診断について上述した図９および図１１に基づいて説明する。図１１は、ＥＣＵ１００が実行する可変圧縮比機構の異常診断フローを示すフローチャートである。本変形例においては、実質的に異常診断の対象は内燃機関１が備える気筒群となり、図１１は上記の図９に示したＳ１０８以降をｎ＝１の場合に置き換えたものである。
【０１００】
本変形例に係るＥＣＵ１００は、Ｓ１０７の処理の後、Ｓ２０１において、所定回転速度差ΔＮＥを算出する。Ｓ２０１では、Ｓ１０２で取得した機関回転速度ＮＥに基づいて所定回転速度差ΔＮＥが算出される。詳しくは、内燃機関１が備える気筒群のうち所定の気筒２について、圧縮上死点前又は圧縮上死点後の所定クランク角度における機関回転速度ＮＥと圧縮上死点近傍における機関回転速度ＮＥとの回転速度差として所定回転速度差ΔＮＥが算出される。
【０１０１】
次に、Ｓ２０２において、Ｓ２０１で算出した所定回転速度差ΔＮＥが、Ｓ１０７で算
出した基準範囲の下限値ΔＮＥｔｈｍｉｎ以上であって且つ基準範囲の上限値ΔＮＥｔｈｍａｘ以下であるか否かが判別される。そして、Ｓ２０２において肯定判定された場合、この場合は所定回転速度差ΔＮＥが上記の基準範囲内である場合であって、ＥＣＵ１００はＳ２０３の処理へ進む。一方、Ｓ２０２において否定判定された場合、この場合は所定回転速度差ΔＮＥが上記の基準範囲外である場合であって、ＥＣＵ１００はＳ２０４の処理へ進む。
【０１０２】
Ｓ２０２において肯定判定された場合、次に、Ｓ２０３において、異常判定フラグｆｌａｇが０に設定される。一方、Ｓ２０２において否定判定された場合、次に、Ｓ２０４において、異常判定フラグｆｌａｇが１に設定される。ここで、異常判定フラグｆｌａｇは、本変形例に係る可変圧縮比機構に異常が生じているか否かを判定するフラグであって、ｆｌａｇ＝１の場合に可変圧縮比機構に異常が生じていると判定される。つまり、Ｓ２０２において否定判定された場合、すなわち所定回転速度差ΔＮＥが上記の基準範囲外である場合に、可変圧縮比機構に異常が生じていると判定される。そして、Ｓ２０３の処理の後、またはＳ２０４の処理の後、本フローの実行が終了される。
【０１０３】
本変形例に係るＥＣＵ１００が、上述した制御フローを実行することによっても、機械圧縮比を推定するための特段のハード構成を追加することなく、可変圧縮比機構の異常診断を実施することが可能となる。
【０１０４】
＜実施例２＞
次に、本発明の第２の実施例について図１２および図１３に基づいて説明する。本実施例に係る内燃機関１は、上述した第一の変形例と同様に、各気筒２の機械圧縮比を第一圧縮比、第二圧縮比、および第一圧縮比と第二圧縮比との間の所定圧縮比の何れかに切り換えることができる可変長コンロッド６を備えるものである。なお、本実施例において、上述した第１の実施例と実質的に同一の構成、実質的に同一の制御処理については、その詳細な説明を省略する。
【０１０５】
上述した第１の実施例は、燃料カット処理を実行しているときの各気筒２について所定回転速度差を算出し、当該所定回転速度差が、吸入空気量と、ＥＣＵ１００から可変長コンロッド６への指令信号と、に基づいて算出される基準値に所定のばらつきを考慮した基準範囲に属しているか否かを判断することで可変長コンロッド６の異常診断を行うものである。これに対し、本実施例では、ＥＣＵ１００が、燃料カット処理を実行しているときの吸入空気量と所定回転速度差とに基づいて、各気筒２の実際の機械圧縮比（以下、「実機械圧縮比」と称する場合もある。）を推定する。そして、推定された当該実機械圧縮比が、指令圧縮比に所定の圧縮比ばらつきを考慮した当該指令圧縮比の基準範囲に属しているか否かを判断することで可変長コンロッド６の異常診断を行うものである。
【０１０６】
ここで、本実施例においてＥＣＵ１００が行う各気筒２の実機械圧縮比の推定について、図１２に基づいて説明する。図１２は、機械圧縮比が吸入空気量と所定回転速度差との相関に及ぼす影響について説明する図である。図１２には、機械圧縮比が第一圧縮比、第二圧縮比、および第一圧縮比と第二圧縮比との間の所定圧縮比の場合の吸入空気量と所定回転速度差との相関を示す。なお、図１２は、燃料カット処理を実行しているときのこれら相関を示すものである。図１２に示すように、機械圧縮比が同一の場合には、吸入空気量が多くなるほど所定回転速度差が大きくなる。これは、上記の図１０に示した機関回転速度の時間推移において、吸入空気量が多い場合の所定回転速度差を示すΔＮＥ１は、吸入空気量が少ない場合の所定回転速度差を示すΔＮＥ１１よりも大きくなることと対応している。また、図１２に示すように、吸入空気量が同一の場合には、機械圧縮比が第一圧縮比の場合の上記相関を示す線Ｌ１における所定回転速度差は、機械圧縮比が第二圧縮比の場合の上記相関を示す線Ｌ２における所定回転速度差よりも大きくなる。これは、上記
の図８に示した機関回転速度の時間推移において、機械圧縮比が第一圧縮比となっている気筒の所定回転速度差を示すΔＮＥ１（またはΔＮＥ１´）は、機械圧縮比が第二圧縮比となっている気筒の所定回転速度差を示すΔＮＥ２（またはΔＮＥ２´）よりも大きくなることと対応している。
【０１０７】
そして、図１２に示す相関を実験等により予め定めてＥＣＵ１００のＲＯＭに記憶しておくことで、ＥＣＵ１００は各気筒２の実機械圧縮比を推定することができる。詳しくは、ＥＣＵ１００は、燃料カット処理を実行しているときの吸入空気量および所定回転速度差を算出し、これら値と上記相関とに基づいて各気筒２の実機械圧縮比を推定することができる。そして、図１２に基づくと、吸入空気量が同一の場合には、所定回転速度差が大きいときは小さいときよりも実機械圧縮比は高く推定される。なお、ＥＣＵ１００がこのように実機械圧縮比を推定することで、本発明に係る圧縮比推定部として機能する。
【０１０８】
更に、図１２において、吸入空気量がＧａｉｒで一定の場合に着目する。図１２には、各気筒２（＃１気筒−＃４気筒）について、吸入空気量がＧａｉｒの場合の所定回転速度差を表す点（点Ｐ１−点Ｐ４）を併せて示している。なお、このとき、ＥＣＵ１００は、各気筒２の機械圧縮比が図１２の線Ｌ３で示される所定圧縮比となるように可変長コンロッド６に指令信号を供給しているものとする。すなわち、このとき、指令圧縮比が線Ｌ３で示される所定圧縮比となっている。ここで、図１２におけるハッチング領域は、線Ｌ３に対して一定の範囲を設けたものであって、ＥＣＵ１００が上記指令信号を供給しているときの吸入空気量および所定回転速度差によって画定される点が当該領域に属する場合には、ＥＣＵ１００からの指令信号に従って機械圧縮比が正常に制御されているものとする。上述したように、機械圧縮比は、内燃機関１の構成部品の寸法公差等に起因してばらつき得る。そして、上記ハッチング領域は、このようなばらつきを考慮したものであるということができる。
【０１０９】
図１２に示すように、吸入空気量がＧａｉｒの場合の＃１気筒、＃２気筒、＃３気筒の所定回転速度差を表す点Ｐ１、点Ｐ２、点Ｐ３は上記ハッチング領域に属している。一方、吸入空気量がＧａｉｒの場合の＃４気筒の所定回転速度差を表す点Ｐ４は上記ハッチング領域に属していない。つまり、＃４気筒の機械圧縮比は正常に制御されていないと判断することができる。また、このとき、＃４気筒における所定回転速度差ΔＮＥ（４）は、＃１気筒、＃２気筒、＃３気筒における所定回転速度差ΔＮＥ（１）、ΔＮＥ（２）、ΔＮＥ（３）よりも小さくなっているため、＃４気筒の実機械圧縮比は＃１気筒、＃２気筒、＃３気筒の実機械圧縮比よりも小さくなっている。
【０１１０】
ここで、本実施例に係るＥＣＵ１００が実行する可変長コンロッド６の異常診断について上述した図９および図１３に基づいて説明する。図１３は、ＥＣＵ１００が実行する可変長コンロッド６の異常診断フローを示すフローチャートである。なお、ＥＣＵ１００が上述した図９および図１３に示すフローを実行することで、本発明に係る可変圧縮比機構の異常診断装置として機能する。本実施例に係るＥＣＵ１００は、各気筒２の機械圧縮比が第一圧縮比、または第二圧縮比、または第一圧縮比と第二圧縮比との間の所定圧縮比となるように可変長コンロッド６へ指令信号を供給する。そして、ＥＣＵ１００は、Ｓ１０４の処理の後、上記の図９に示したＳ１０５において、可変長コンロッド６へのこのような指令信号に基づいて指令圧縮比ｓｅｔεを取得する。
【０１１１】
また、ＥＣＵ１００は、Ｓ１０５の処理の後、Ｓ３０１において、指令圧縮比の基準範囲の下限値ｓｅｔεｍｉｎおよび指令圧縮比の基準範囲の上限値ｓｅｔεｍａｘを算出する。ここで、指令圧縮比の基準範囲とは、Ｓ１０５で取得した指令圧縮比ｓｅｔεに所定の圧縮比ばらつきを考慮したものであって、その下限値および上限値がそれぞれｓｅｔεｍｉｎおよびｓｅｔεｍａｘとして定義される。そして、上記の所定の圧縮比ばらつきと
は、例えば、内燃機関１の構成部品の寸法公差等に起因するものであって、上記の図１２に示したハッチング領域がこれに相当する。Ｓ３０１では、例えば、内燃機関１の構成部品の寸法公差等に起因して機械圧縮比が±０．５ばらつくと仮定して、指令圧縮比の基準範囲の下限値ｓｅｔεｍｉｎおよび指令圧縮比の基準範囲の上限値ｓｅｔεｍａｘが算出される。そして、Ｓ３０１の処理の後、Ｓ１０８の処理へ進む。なお、ＥＣＵ１００がＳ１０５の処理を実行して指令圧縮比ｓｅｔεを取得し、Ｓ３０１の処理を実行することで、本発明に係る設定部として機能する。
【０１１２】
また、ＥＣＵ１００は、Ｓ１１０の処理の後、Ｓ３０２において、実機械圧縮比ε（ｎ）を算出する。Ｓ３０２では、Ｓ１０４で算出した吸入空気量ＧａｉｒとＳ１１０で算出した所定回転速度差ΔＮＥ（ｎ）とに基づいて、実機械圧縮比ε（ｎ）が算出される。上述したように、機械圧縮比と、吸入空気量および所定回転速度差と、の関係を実験等により予め定めておけば、実機械圧縮比ε（ｎ）を算出することが可能となる。なお、ＥＣＵ１００がＳ３０２の処理を実行することで、本発明に係る圧縮比推定部として機能する。
【０１１３】
次に、Ｓ３０３において、Ｓ３０２で算出した実機械圧縮比ε（ｎ）が、Ｓ３０１で算出した指令圧縮比の基準範囲の下限値ｓｅｔεｍｉｎ以上であって且つ指令圧縮比の基準範囲の上限値ｓｅｔεｍａｘ以下であるか否かが判別される。そして、Ｓ３０３において肯定判定された場合、この場合は実機械圧縮比ε（ｎ）が上記の指令圧縮比の基準範囲内である場合であって、ＥＣＵ１００はＳ１１２の処理へ進む。一方、Ｓ３０３において否定判定された場合、この場合は実機械圧縮比ε（ｎ）が上記の指令圧縮比の基準範囲外である場合であって、ＥＣＵ１００はＳ１１３の処理へ進む。
【０１１４】
Ｓ３０３において肯定判定された場合、次に、Ｓ１１２において、実機械圧縮比ε（ｎ）が指令圧縮比の基準範囲内である気筒２について異常判定フラグｆｌａｇ（ｎ）を０に設定し、当該気筒の可変長コンロッド６には異常が生じていないと判定する。一方、Ｓ３０３において否定判定された場合、次に、Ｓ１１３において、実機械圧縮比ε（ｎ）が指令圧縮比の基準範囲外である気筒２について異常判定フラグｆｌａｇ（ｎ）を１に設定し、当該気筒の可変長コンロッド６に異常が生じていると判定する。そして、Ｓ１１２またはＳ１１３の処理の後、Ｓ１１４の処理へ進む。なお、ＥＣＵ１００がＳ３０３、Ｓ１１２、Ｓ１１３の処理を実行することで、本発明に係る診断部として機能する。
【０１１５】
本実施例に係るＥＣＵ１００が、上述した制御フローを実行することによって、特段の構成を追加することなく機械圧縮比を推定することができ、以て、可変長コンロッド６の異常診断を実施することが可能となる。
【符号の説明】
【０１１６】
１・・・・内燃機関
２・・・・気筒
３・・・・燃料噴射弁
４・・・・点火プラグ
５・・・・ピストン
６・・・・可変長コンロッド
３１・・・コンロッド本体
３２・・・偏心部材
３３ａ・・第１シリンダ
３３ｂ・・第１ピストン
３４ａ・・第２シリンダ
３４ｂ・・第２ピストン
３５・・・切換機構
７５・・・切換弁
１００・・ＥＣＵ
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
４０１・・インテークマニホールド
４０４・・インマニ圧センサ
【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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