(57)【要約】【課題】本発明は、可変長コンロッドを備えた内燃機関の制御装置において、圧縮比が高圧縮比から低圧縮比へ変更されるときの燃焼の悪化を抑制することを目的とする。【解決手段】可変長コンロッドを備える内燃機関を制御する内燃機関の制御装置は、圧縮比が高圧縮比から低圧縮比へ変更されるのに要する期間である変更期間を推定する変更期間推定部と、圧縮比が高圧縮比から低圧縮比へ変更されるときの、該圧縮比の変更の開始から所定の吸気状態が形成されるまでの期間である吸気状態形成期間を推定する吸気状態形成期間推定部と、圧縮比が高圧縮比から低圧縮比へ変更されるときに、変更期間が吸気状態形成期間よりも短い場合には、その変更の途中において、少なくとも一サイクル、切換ピンを第一の位置と第二の位置との間の位置に制御して第１シリンダと第２シリンダとの間の双方向の作動油の流れを遮断し続ける中間位置制御を実行する制御部と、を備える。【選択図】図１０
2018017164.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有効長さを変更することで内燃機関の圧縮比を変更させる可変長コンロッドを備える内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、
前記可変長コンロッドは、
クランクピンを受容するクランク受容開口を大端部に有するコンロッド本体と、
前記コンロッド本体の小端部に形成されたスリーブ受容開口に回動自在に収容されるスリーブであって、ピストンピンを該スリーブ受容開口の軸心から偏心した状態で支持することにより、該スリーブが回動すると前記有効長さが変化するスリーブと、
前記コンロッド本体に設けられた第１シリンダ及び該第１シリンダ内で摺動する第１ピストンを有し、該第１シリンダ内に作動油が供給されると前記スリーブを一方の方向へ回動させて前記有効長さを長くさせるように構成された第１ピストン機構と、
前記コンロッド本体に設けられた第２シリンダ及び該第２シリンダ内で摺動する第２ピストンを有し、該第２シリンダ内に作動油が供給されると前記スリーブを前記一方の方向とは反対方向へ回動させて前記有効長さを短くさせるように構成された第２ピストン機構と、
切換ピンを有する切換機構であって、該切換ピンが、第一の位置にあるときには前記第１シリンダから前記第２シリンダへの作動油の流れを遮断し且つ前記第２シリンダから前記第１シリンダへの作動油の流れを許容し、第二の位置にあるときには前記第１シリンダから前記第２シリンダへの作動油の流れを許容し且つ前記第２シリンダから前記第１シリンダへの作動油の流れを遮断する、切換機構と、を備え、
前記制御装置は、
前記可変長コンロッドによって前記内燃機関の圧縮比が高圧縮比から低圧縮比へ変更されるのに要する期間である変更期間を推定する変更期間推定部と、
前記可変長コンロッドによって前記内燃機関の圧縮比が高圧縮比から低圧縮比へ変更されるときの、該圧縮比の変更の開始から前記内燃機関の所定の吸気状態が形成されるまでの期間である吸気状態形成期間を推定する吸気状態形成期間推定部と、
前記可変長コンロッドによって前記内燃機関の圧縮比が高圧縮比から低圧縮比へ変更されるときに、前記変更期間推定部によって推定された前記変更期間が前記吸気状態形成期間推定部によって推定された前記吸気状態形成期間よりも短い場合には、その変更の途中において、少なくとも一サイクル、前記切換ピンを前記第一の位置と前記第二の位置との間の位置に制御して前記第１シリンダから前記第２シリンダへの作動油の流れ及び前記第２シリンダから前記第１シリンダへの作動油の流れを遮断し続ける中間位置制御を実行する制御部と、
を備える内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記中間位置制御は、
前記制御部が、該制御を行うサイクルの圧縮行程中に前記切換ピンの前記第二の位置から前記第一の位置と前記第二の位置との間の位置への移動を開始させ、該制御を行うサイクルの膨張行程中に前記切換ピンを前記第一の位置と前記第二の位置との間の位置に制御し、該制御を行うサイクルの排気行程中に前記第一の位置と前記第二の位置との間の位置にある前記切換ピンを前記第二の位置へ戻す制御である、
請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変長コンロッドを備えた内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮比可変機構を備えた過給機付内燃機関において、圧縮比を過給圧に応じて制御する技術が開示されている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、偏心部材の回動位置を変更することで有効長さが変化する可変長コンロッドに関する技術が開示されている（特許文献２参照）。当該技術では、偏心部材の回動位置は、流体切換機構の切換ピンを動作させることによって変更される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３４２８５９号公報
【特許文献２】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】
【０００５】
圧縮比可変機構を備えた内燃機関において、機関負荷が低中負荷から高負荷にされるのに応じて内燃機関の機械圧縮比（以下、特段の言及がない場合は単に「圧縮比」と称する。）が高圧縮比から低圧縮比へ変更されるときに、該内燃機関の吸気状態に応じて圧縮比が適切に変更されないと、燃焼が悪化する虞がある。
【０００６】
ここで、可変長コンロッドを備えた内燃機関（特許文献２）では、内燃機関の圧縮比を高圧縮比から低圧縮比へ変更させるのに要する期間は比較的短い。そのため、機関負荷の変化に応じて内燃機関の圧縮比が高圧縮比から低圧縮比へ変更されるときに、実際にはまだ内燃機関の高負荷運転に応じた吸気状態になっていないにもかかわらず圧縮比が早期に低圧縮比に変更されてしまうと、燃焼が緩慢になったり失火したりする虞がある。そして、このような可変長コンロッドを備えた内燃機関において、該内燃機関の吸気状態に応じて圧縮比を適切に制御する手法については、未だ改良の余地を残すものである。
【０００７】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、可変長コンロッドを備えた内燃機関の制御装置において、圧縮比が高圧縮比から低圧縮比へ変更されるときの燃焼の悪化を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明に係る内燃機関の制御装置は、有効長さを変更することで内燃機関の圧縮比を変更させる可変長コンロッドを備える内燃機関を制御する内燃機関の制御装置である。そして、前記可変長コンロッドは、クランクピンを受容するクランク受容開口を大端部に有するコンロッド本体と、前記コンロッド本体の小端部に形成されたスリーブ受容開口に回動自在に収容されるスリーブであって、ピストンピンを該スリーブ受容開口の軸心から偏心した状態で支持することにより、該スリーブが回動すると前記有効長さが変化するスリーブと、前記コンロッド本体に設けられた第１シリンダ及び該第１シリンダ内で摺動する第１ピストンを有し、該第１シリンダ内に作動油が供給されると前記スリーブを一方の方向へ回動させて前記有効長さを長くさせるように構成された第１ピストン機構と、前記コンロッド本体に設けられた第２シリンダ及び該第２シリンダ内で摺動する第２ピストンを有し、該第２シリンダ内に作動油が供給されると前記スリーブを
前記一方の方向とは反対方向へ回動させて前記有効長さを短くさせるように構成された第２ピストン機構と、切換ピンを有する切換機構であって、該切換ピンが、第一の位置にあるときには前記第１シリンダから前記第２シリンダへの作動油の流れを遮断し且つ前記第２シリンダから前記第１シリンダへの作動油の流れを許容し、第二の位置にあるときには前記第１シリンダから前記第２シリンダへの作動油の流れを許容し且つ前記第２シリンダから前記第１シリンダへの作動油の流れを遮断する、切換機構と、を備える。更に、前記制御装置は、前記可変長コンロッドによって前記内燃機関の圧縮比が高圧縮比から低圧縮比へ変更されるのに要する期間である変更期間を推定する変更期間推定部と、前記可変長コンロッドによって前記内燃機関の圧縮比が高圧縮比から低圧縮比へ変更されるときの、該圧縮比の変更の開始から前記内燃機関の所定の吸気状態が形成されるまでの期間である吸気状態形成期間を推定する吸気状態形成期間推定部と、前記可変長コンロッドによって前記内燃機関の圧縮比が高圧縮比から低圧縮比へ変更されるときに、前記変更期間推定部によって推定された前記変更期間が前記吸気状態形成期間推定部によって推定された前記吸気状態形成期間よりも短い場合には、その変更の途中において、少なくとも一サイクル、前記切換ピンを前記第一の位置と前記第二の位置との間の位置に制御して前記第１シリンダから前記第２シリンダへの作動油の流れ及び前記第２シリンダから前記第１シリンダへの作動油の流れを遮断し続ける中間位置制御を実行する制御部と、を備える。
【０００９】
また、前記中間位置制御は、前記制御部が、該制御を行うサイクルの圧縮行程中に前記切換ピンの前記第二の位置から前記第一の位置と前記第二の位置との間の位置への移動を開始させ、該制御を行うサイクルの膨張行程中に前記切換ピンを前記第一の位置と前記第二の位置との間の位置に制御し、該制御を行うサイクルの排気行程中に前記第一の位置と前記第二の位置との間の位置にある前記切換ピンを前記第二の位置へ戻す制御であってもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、可変長コンロッドを備えた内燃機関の制御装置において、圧縮比が高圧縮比から低圧縮比へ変更されるときの燃焼の悪化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【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】本発明の実施例に係る切換ピンの位置および内燃機関の圧縮比の時間推移を示す図である。
【図７】本発明の実施例に係る内燃機関の機関負荷が低負荷から高負荷にされ吸気が過給されるときの、アクセル開度、吸気側ＶＶＴの進角量、インマニ圧、内燃機関の背圧、切換ピンの位置、および内燃機関の圧縮比の時間推移を示す図である。
【図８】切換ピンの位置および内燃機関の圧縮比の時間推移を用いて、本発明の実施例１に係る内燃機関の制御装置が実行する制御について説明する図である。
【図９】本発明の実施例に係る第三状態の切換機構を示す図である。
【図１０】本発明の実施例に係る内燃機関の制御装置が実行する制御フローを示すフローチャートである。
【図１１】切換ピンの位置および内燃機関の圧縮比の時間推移を用いて、本発明の実施例２に係る内燃機関の制御装置が実行する制御について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
＜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。
【００１４】
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。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。また、吸気通路４００の途中には、排気のエネルギを駆動源として作動するターボチャージャ６００のコンプレッサ６０１が設けられている。そして、コンプレッサ６０１よりも上流の吸気通路４００には、エアフローメータ４０３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。また、コンプレッサ６０１よりも下流の吸気通路４００には、インタークーラ４０５が設けられている。そして、インタークーラ４０５よりも下流の吸気通路４００には、スロットル弁４０２が設けられている。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。
【００１５】
一方、排気通路５００の途中には、前記ターボチャージャ６００のタービン６０２が設けられている。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。
【００１６】
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。
【００１７】
また、吸気カムシャフト１０の端部には図示しない吸気側プーリが設けられている。吸気カムシャフト１０と吸気側プーリとの間には、吸気カムシャフト１０と吸気側プーリとの相対的な回転位相を変更可能とする図示しない可変回転位相機構（以下、「吸気側ＶＶＴ」と称する場合もある。）が設けられている。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
（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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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し、第一圧縮比は第二圧縮比よりも大きくなる。
【００３４】
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。
【００３５】
（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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
（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。そして、第一状態を形成しているときの切換ピン６１、６２の位置を、以下「第一の位置」と称する。
【００４４】
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。そして、第二状態を形成しているときの切換ピン６１、６２の位置を、以下「第二の位置」と称する。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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、機関負荷が所定負荷未満であるときは、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）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負荷以上であるときは、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）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、仮に各気筒２の可変長コンロッド６のそれぞれについて切換弁７５が設けられる場合には、気筒２のそれぞれについて圧縮比が変更され得る。
【００４８】
ここで、ＥＣＵ１００が切換弁７５を制御するときの内燃機関１の圧縮比の時間推移に
ついて、図６に示すタイムチャートを用いて詳しく説明する。図６には、ＥＣＵ１００から切換弁７５へ入力される指令信号、切換ピン６１、６２の位置、および内燃機関１の圧縮比の時間推移が示される。なお、この場合において、１つの切換弁７５が４つの気筒２のそれぞれに設けられた可変長コンロッド６の切換機構３５への油圧を制御する。図６において、指令信号が０の場合は切換弁７５が制御用油路５７、５８とオイルポンプとを遮断させ、指令信号が１の場合は切換弁７５が制御用油路５７、５８とオイルポンプとを導通させる。
【００４９】
図６に示す制御処理では、時刻ｔ０´から時刻ｔ１´にかけて指令信号は０となっていて、切換弁７５は制御用油路５７、５８とオイルポンプとを遮断させている。このとき、切換ピン６１、６２は第二の位置にあり（すなわち、切換機構３５について第二状態が形成されていて）、内燃機関１の圧縮比は第二圧縮比となっている。そして、時刻ｔ１´において指令信号が１にされると、切換弁７５は制御用油路５７、５８とオイルポンプとを導通させる。このとき、切換ピン６１、６２は第一の位置に移動し、切換機構３５について第一状態が形成される。そして、第一状態が形成されると、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に移動することになる。このような作動油の移動を繰り返すことで、可変長コンロッド６の有効長が徐々に長くなり、結果として時刻ｔ１´から期間Δｔ１´経過すると圧縮比が第一圧縮比となる。
【００５０】
また、時刻ｔ２´において指令信号が０にされると、切換弁７５は制御用油路５７、５８とオイルポンプとを遮断させる。このとき、切換ピン６１、６２は第二の位置に移動し、切換機構３５について第二状態が形成される。そして、第二状態が形成されると、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に移動することになる。このような作動油の移動を繰り返すことで、可変長コンロッド６の有効長が徐々に短くなり、結果として時刻ｔ２´から期間Δｔ２´経過すると圧縮比が第二圧縮比となる。
【００５１】
ここで、図６に示すように、内燃機関１の圧縮比が第一圧縮比から第二圧縮比に変更されるのに要する期間である期間Δｔ２´は、圧縮比が第二圧縮比から第一圧縮比に変更されるのに要する期間である期間Δｔ１´よりも短い。つまり、可変長コンロッド６を備える内燃機関１においては、圧縮比が高圧縮比（第一圧縮比）から低圧縮比（第二圧縮比）へ変更されるのに要する期間は比較的短くなる。
【００５２】
ところで、ターボチャージャ６００を備える内燃機関１の機関負荷が低中負荷から高負荷にされるときには、コンプレッサ６０１によって吸気が過給される。また、このような場合には、一般的にバルブのオーバーラップ期間が設けられ、吸気充填効率の向上が図られている。
【００５３】
ここで、内燃機関１の機関負荷が低負荷から高負荷にされコンプレッサ６０１によって吸気が過給されるときの、アクセル開度、吸気側ＶＶＴの進角量、インマニ圧、内燃機関１の背圧、切換ピン６１、６２の位置、および内燃機関１の圧縮比の時間推移を図７に示す。なお、この場合において、１つの切換弁７５が４つの気筒２のそれぞれに設けられた可変長コンロッド６の切換機構３５への油圧を制御する。
【００５４】
図７に示すように、時刻ｔ０から時刻ｔ１にかけて、アクセル開度は小さくされている。したがって、アクセルポジションセンサ２０１の出力信号に基づいて導出される内燃機
関１の機関負荷は小さい。このときには、コンプレッサ６０１によって吸気が過給されることはなくインマニ圧は低くなっていて、背圧と比較してもインマニ圧は低くなっている。また、このときには、吸気側ＶＶＴの進角量は小さくて、バルブのオーバーラップ期間は設けられていないか設けられているにしても比較的短い期間にされている。そして、時刻ｔ１においてアクセル開度が全開になるように操作されると、すなわち内燃機関１の機関負荷が低負荷から高負荷になるように操作されると、コンプレッサ６０１による吸気の過給が開始され、時刻ｔ１から期間Δｔ１経過後の時刻ｔ１１においてインマニ圧が上昇し始める。ここで、インマニ圧と背圧とを比較すると、過給遅れによって時刻ｔ２まではインマニ圧は背圧よりも低くなっている。また、時刻ｔ１１以降には、吸気側ＶＶＴの進角量が大きくされバルブのオーバーラップ期間が設けられることになり、時刻ｔ１１から時刻ｔ２にかけてバルブのオーバーラップ期間が長くされていく。つまり、時刻ｔ１１から時刻ｔ２にかけては、バルブのオーバーラップ期間が比較的長くされた状態において、インマニ圧が背圧よりも低くなる。したがって、このときには、バルブのオーバーラップ期間に排気が気筒２へ逆流することになる。そして、吸気充填効率の向上のために設けられるバルブのオーバーラップ期間において排気が気筒２へ逆流すると、却って吸気充填効率が低下してしまう。つまり、このときには、内燃機関１の高負荷運転に応じた吸気状態となっていないことになる。一方、時刻ｔ２経過後にはインマニ圧は背圧よりも高くなっているため、バルブのオーバーラップ期間において吸気充填効率の向上が図られる。
【００５５】
また、図７に示すように、内燃機関１の機関負荷が低負荷から高負荷にされるときには、内燃機関１の圧縮比が第一圧縮比から第二圧縮比へ変更される。詳しくは、インマニ圧が上昇し始める時刻ｔ１１においてＥＣＵ１００が切換弁７５を制御し、切換ピン６１、６２が第一の位置から第二の位置に移動する。このことにより、第一圧縮比から第二圧縮比への圧縮比の変更が開始されるが、上述したように、可変長コンロッド６を備える内燃機関１においては、圧縮比が第一圧縮比から第二圧縮比へ変更されるのに要する期間は比較的短く、図７に示すように時刻ｔ１２において圧縮比が第二圧縮比となる。そして、排気が気筒２へ逆流し得る期間である時刻ｔ１１から時刻ｔ２までの期間に圧縮比が第二圧縮比へ変更されると、当該圧縮比の変更が完了した時刻ｔ１２から時刻ｔ２までの期間には、当該圧縮比の変更による燃焼室３００の容積の増加に起因して気筒２における残留ガスの量が増加してしまう。その結果、実際にはまだ内燃機関１の高負荷運転に応じた吸気状態になっていないにもかかわらず圧縮比が早期に第二圧縮比に変更されてしまった時刻ｔ１２から時刻ｔ２までの期間において、燃焼が緩慢になったり失火したりする虞がある。一方で、時刻ｔ２まで圧縮比が第一圧縮比のまま維持されると、機関負荷の増加に伴ってノッキングが発生する虞がある。
【００５６】
そこで、本実施例に係るＥＣＵ１００は、可変長コンロッド６によって内燃機関１の圧縮比が高圧縮比（第一圧縮比）から低圧縮比（第二圧縮比）へ変更されるのに要する期間である変更期間（上記の図７に示した時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までの期間に相当する）を推定する。また、可変長コンロッド６によって内燃機関１の圧縮比が高圧縮比（第一圧縮比）から低圧縮比（第二圧縮比）へ変更されるときの、該圧縮比の変更の開始から内燃機関１の所定の吸気状態が形成されるまでの期間である吸気状態形成期間（上記の図７に示した時刻ｔ１１から時刻ｔ２までの期間に相当する）を推定する。そして、可変長コンロッド６によって内燃機関１の圧縮比が高圧縮比（第一圧縮比）から低圧縮比（第二圧縮比）へ変更されるときに、推定された変更期間が吸気状態形成期間よりも短い場合には、ＥＣＵ１００は、圧縮比が第一圧縮比から第二圧縮比へ吸気状態形成期間で変更されるように切換弁７５を制御する。なお、ＥＣＵ１００が変更期間を推定することで、本発明に係る変更期間推定部として機能し、ＥＣＵ１００が吸気状態形成期間を推定することで、本発明に係る吸気状態形成期間推定部として機能する。また、ＥＣＵ１００が、吸気状態形成期間で圧縮比が変更されるように切換弁７５を制御することで、本発明に係る制御部として機能する。
【００５７】
そして、ＥＣＵ１００が行う切換弁７５の制御について、図８に示すタイムチャートを用いて詳しく説明する。図８には、切換ピン６１、６２の位置、および内燃機関１の圧縮比の時間推移が示される。図８には、図７に示した時刻ｔ１１（ＥＣＵ１００が切換弁７５の制御を開始する時刻）から時刻ｔ２までのこれらの時間推移が示されている。ここで、上述したように、時刻ｔ１１から時刻ｔ２までの期間にはバルブのオーバーラップ期間に排気が気筒２へ逆流して吸気充填効率を低下させ得るのに対して、時刻ｔ２経過後にはバルブのオーバーラップ期間に吸気充填効率の向上が図られているため、時刻ｔ２において内燃機関１の高負荷運転に応じた吸気状態となっているといえる。そして、本実施例では、時刻ｔ２において前記所定の吸気状態が形成される。したがって、圧縮比の変更が開始される時刻ｔ１１から所定の吸気状態が形成される時刻ｔ２までの期間が吸気状態形成期間となる。また、図８において、本実施例に係る制御が実行される場合を実線で表し、当該制御が実行されない場合を破線で表している。また、期間Δｔは１サイクル（クランク角度７２０°）の期間を示している。なお、図８に示す制御処理では、１つの切換弁７５が４つの気筒２のそれぞれに設けられた可変長コンロッド６の切換機構３５への油圧を制御する。
【００５８】
図８に示すように、本実施例に係る制御が実行されない場合には、時刻ｔ１１において切換ピン６１、６２が第一の位置から第二の位置に制御されると、時刻ｔ１１以降のサイクル毎に内燃機関１の圧縮比が低下し時刻ｔ１２において第二圧縮比となる。一方、本実施例に係る制御では、内燃機関１の圧縮比が第一圧縮比から第二圧縮比へ変更される途中において、少なくとも一サイクル、ＥＣＵ１００が切換ピン６１、６２を第一の位置と第二の位置との間の位置に制御する。図８に示す制御処理では、時刻ｔ１１以降の２サイクル目、４サイクル目、および６サイクル目に切換ピン６１、６２が第一の位置と第二の位置との間の位置に制御される。なお、当該サイクルでは、内燃機関１が有する４つの気筒２について設けられた可変長コンロッド６のそれぞれにおいて、切換ピン６１、６２が第一の位置と第二の位置との間の位置に制御される。そして、図８に示すように、切換ピン６１、６２が第一の位置と第二の位置との間の位置に制御されるサイクルにおいては、圧縮比は低下しない。そして、切換ピン６１、６２が第二の位置に制御される時刻ｔ１１以降の１サイクル目、３サイクル目、５サイクル目、および７サイクル目において、圧縮比が低下する。その結果、時刻ｔ１１から吸気状態形成期間経過した時刻ｔ２において、圧縮比が第二圧縮比となる。
【００５９】
ここで、切換ピン６１、６２が第一の位置と第二の位置との間の位置に制御されるときには、切換機構３５は図９に示す状態となっている。以下、図９に示す状態を第三状態と称する。この第三状態では、切換ピン６１、６２に対して油圧による力と付勢バネ６７、６８による力とが均衡しているため、切換ピン６１、６２は第一の位置と第二の位置との間の位置に制御される。そして、この第三状態は、例えば、切換機構３５が第一状態にある場合に対して、ピン収容空間６４、６５に供給される油圧が５０％とされることで形成される。また、図９に示すように、切換機構３５が第三状態にあるときには、切換ピン６１が有する二つの円周溝６１ａ、６１ｂの間に第１ピストン連通油路５１が位置することになり、第１ピストン連通油路５１と、第１空間連通油路５３および第２空間連通油路５４と、の連通が遮断される。同様に、切換ピン６２が有する二つの円周溝６２ａ、６２ｂの間に第２ピストン連通油路５２が位置することになり、第２ピストン連通油路５２と、第３空間連通油路５５および第４空間連通油路５６と、の連通が遮断される。つまり、このとき、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、および第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し続ける。したがって、切換機構３５が第三状態にあるときには、第１ピストン３３ｂおよび第２ピストン３４ｂは、ピストン５に慣性力または燃焼による力が作用しても移動することはない。すなわち、切換機構３５が第三状態にあるときには、該切換機構３５を有する可変長コ
ンロッド６の有効長さは変化しないため、該可変長コンロッド６が設けられた気筒２の圧縮比は変化しないことになる。そして、或るサイクルにおいて、内燃機関１が有する４つの気筒２について設けられた可変長コンロッド６のそれぞれにおいて切換機構３５について第三状態が形成されていると、該サイクル中に内燃機関１の圧縮比は変化しないことになる。なお、ＥＣＵ１００が切換機構３５について第三状態を形成し第１シリンダ３３ａと第２シリンダ３４ａとの間の双方向の作動油の流れを遮断し続けることは、本発明に係る中間位置制御に相当する。
【００６０】
本実施例に係る内燃機関１の制御装置は、以上のように、内燃機関１の圧縮比が第一圧縮比から第二圧縮比へ変更される途中において、少なくとも一サイクル、切換ピン６１、６２を第一の位置と第二の位置との間の位置に制御する。すなわち、切換機構３５について第三状態を形成し第１シリンダ３３ａと第２シリンダ３４ａとの間の双方向の作動油の流れを遮断し続ける。このことにより、圧縮比が第一圧縮比から第二圧縮比へ変更される途中において圧縮比が早期に低圧縮比に変更されてしまうことが抑制される結果、当該圧縮比の変更の途中で燃焼が悪化することが抑制される。
【００６１】
ここで、本実施例に係る内燃機関１の制御装置が実行する制御フローについて図１０に基づいて説明する。図１０は、本実施例に係る内燃機関１の制御装置における、制御フローを示すフローチャートである。本実施例では、ＥＣＵ１００によって、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。
【００６２】
本フローでは、先ず、Ｓ１０１において、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の機関回転速度が算出され、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の機関負荷および機関負荷の変化率が算出される。
【００６３】
次に、Ｓ１０２において、第一圧縮比から第二圧縮比への変更条件が成立したか否かが判別される。Ｓ１０２では、Ｓ１０１で算出した機関負荷および機関負荷の変化率に基づいて内燃機関１の運転状態が所定負荷以上の運転領域に属するようになると予測される場合に、肯定判定される。なお、このときには、内燃機関１の圧縮比は第一圧縮比となっていて、内燃機関１の運転状態は所定負荷以上の運転領域に属していない。そして、Ｓ１０２において肯定判定された場合、ＥＣＵ１００はＳ１０３の処理へ進み、Ｓ１０２において否定判定された場合、本フローの実行が終了される。
【００６４】
Ｓ１０２において肯定判定された場合、次に、Ｓ１０３において、可変長コンロッド６によって内燃機関１の圧縮比を変更させるのに要する期間である変更期間が算出される。ＥＣＵ１００のＲＯＭには、内燃機関１の機関回転速度および機関負荷と、変更期間と、の相関がマップまたは関数として予め記憶されている。ここで、内燃機関１の圧縮比が第一圧縮比から第二圧縮比へ変更される場合には燃焼室３００における混合気の燃焼によりピストン５に下向きに作用する力の影響を強く受けるため、当該相関においては、機関負荷が高いときは低いときよりも第一圧縮比から第二圧縮比への変更に要する変更期間が短くされている。Ｓ１０３では、このマップまたは関数と、Ｓ１０１で算出した機関回転速度および機関負荷と、を用いて、第一圧縮比から第二圧縮比への変更に要する変更期間が算出される。
【００６５】
次に、Ｓ１０４において、吸気状態形成期間が算出される。吸気状態形成期間は圧縮比の変更の開始から所定の吸気状態が形成されるまでの期間であって、所定の吸気状態が形成される時期は、例えば上記の図７に示したように、吸気の過給に伴ってインマニ圧が上昇し該インマニ圧と背圧とが略等しくなる時期と定義される。そして、当該インマニ圧の上昇には過給遅れが影響し、過給遅れが大きいときは小さいときよりも該インマニ圧の上昇は遅くなる。Ｓ１０４では、インマニ圧センサ４０４の出力信号に基づいて算出された
現在のインマニ圧と、Ｓ１０１で算出した機関負荷の変化率と、これらの値と過給遅れとの相関であってＥＣＵ１００のＲＯＭに記憶されている相関と、に基づいて過給遅れが算出される。更に、ＥＣＵ１００のＲＯＭには、過給遅れと、吸気状態形成期間と、の相関がマップまたは関数として予め記憶されている。そして、当該相関においては、過給遅れが大きいときは小さいときよりも吸気状態形成期間が長くされている。Ｓ１０４では、このマップまたは関数と、上記のようにして算出した過給遅れと、を用いて吸気状態形成期間が算出される。このようにして算出した吸気状態形成期間は、上述した排気が気筒２へ逆流し得る期間と略等しくなる。また、Ｓ１０４では、インマニ圧センサ４０４の出力信号に基づいて算出された現在のインマニ圧と、Ｓ１０１で算出した機関負荷の変化率と、に基づいて、圧縮比の変更の開始から内燃機関１の運転状態が所定負荷以上の運転領域に属するときの内燃機関１の吸気状態が形成されるまでの期間を、ＥＣＵ１００のＲＯＭに記憶されているこれらの相関を用いて算出してもよい。この場合には、当該期間が吸気状態形成期間となる。
【００６６】
次に、Ｓ１０５において、Ｓ１０３で算出した第一圧縮比から第二圧縮比への変更に要する変更期間が、Ｓ１０４で算出した吸気状態形成期間よりも短いか否かが判別される。そして、Ｓ１０５において肯定判定された場合、この場合は吸気状態形成期間で第一圧縮比から第二圧縮比への変更を完了させるために当該圧縮比の変更を遅らせる必要がある場合であって、ＥＣＵ１００はＳ１０６の処理へ進む。一方、Ｓ１０５において否定判定された場合、ＥＣＵ１００はＳ１１１の処理へ進む。
【００６７】
Ｓ１０５において肯定判定された場合、次に、Ｓ１０６において、切換機構３５について第三状態を形成するサイクルを決定する。Ｓ１０１で算出した機関回転速度および機関負荷の変化率と、Ｓ１０３で算出した第一圧縮比から第二圧縮比への変更に要する変更期間と、に基づいて該変更期間に対応する運転サイクル数が算出される。また、Ｓ１０１で算出した機関回転速度および機関負荷の変化率と、Ｓ１０４で算出した吸気状態形成期間と、に基づいて該吸気状態形成期間に対応する運転サイクル数が算出される。そして、吸気状態形成期間に対応する運転サイクル数から変更期間に対応する運転サイクル数を減算することにより、切換機構３５について第三状態を形成する運転サイクル数が算出される。そして、Ｓ１０６では、このようにして算出した運転サイクル数に基づいて、切換機構３５について第三状態を形成するサイクルを決定する。
【００６８】
次に、Ｓ１０７において、現在のサイクルがＳ１０６で決定した第三状態形成サイクルであるか否かが判別される。そして、Ｓ１０７において肯定判定された場合、ＥＣＵ１００はＳ１０８の処理へ進み、Ｓ１０８において切換機構３５について第三状態を形成する。なお、Ｓ１０８では、切換機構３５について第三状態が既に形成されている場合には、第三状態の形成を継続する。そして、このように第三状態が形成されると、その間は内燃機関１の圧縮比が変化しないことになる。一方、Ｓ１０７において否定判定された場合、ＥＣＵ１００はＳ１０９の処理へ進み、Ｓ１０９において切換機構３５について第二状態を形成する。なお、Ｓ１０９では、切換機構３５について第二状態が既に形成されている場合には、第二状態の形成を継続する。そして、このように第二状態が形成されると、この間はピストン５に作用する力によって内燃機関１の圧縮比が低下することになる。
【００６９】
次に、Ｓ１１０において、Ｓ１０４で算出した吸気状態形成期間が経過したか否かが判別される。Ｓ１１０において否定判定された場合、ＥＣＵ１００はＳ１０７の処理へ戻る。そして、Ｓ１１０において肯定判定された場合、この場合は原則として第一圧縮比から第二圧縮比への圧縮比の変更が完了している場合であって、本フローの実行が終了される。なお、仮に第一圧縮比から第二圧縮比への圧縮比の変更が完了していない場合であっても、Ｓ１０６において、吸気状態形成期間における最後のサイクルが第三状態形成サイクルとならないように該第三状態形成サイクルを決定すると、吸気状態形成期間における最
後のサイクルでは切換機構３５について第二状態が形成されることになるので、本フローの実行終了後にピストン５に作用する力によって内燃機関１の圧縮比が低下し、第一圧縮比から第二圧縮比への圧縮比の変更が完了する。
【００７０】
また、Ｓ１０５において否定判定された場合、次に、Ｓ１１１において、切換機構３５について第二状態を形成する。そして、Ｓ１１１の処理の後、本フローの実行が終了される。なお、この場合には、本フローの実行終了後の或る期間において、圧縮比が第一圧縮比から第二圧縮比へ変更されることになる。
【００７１】
本実施例に係る内燃機関１の制御装置が、上述した制御フローを実行することによって、第一圧縮比から第二圧縮比への圧縮比の変更が吸気状態形成期間で完了し得ることになる。このことにより、当該圧縮比の変更の途中で燃焼が悪化することが抑制される。
【００７２】
＜実施例２＞
次に、本発明の第２の実施例について図１１に基づいて説明する。ここでは、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。
【００７３】
上述した第１の実施例は、上記の図８に示したように、切換機構３５について第三状態が形成されるサイクルにおいては、当該サイクル中に継続して切換機構３５について第三状態が維持されるものである。これに対し、本実施例は、切換機構３５について第三状態が形成されるサイクルにおいては、ピストン５に燃焼による力が作用して圧縮比が低下する行程である膨張行程で切換機構３５について第三状態が形成されるように、ＥＣＵ１００が切換弁７５を制御するものである。本実施例のような制御においても、ＥＣＵ１００は切換機構３５について第三状態を形成し第１シリンダ３３ａと第２シリンダ３４ａとの間の双方向の作動油の流れを遮断し続けるため、本実施例の制御は本発明に係る中間位置制御に該当する。
【００７４】
ここで、本実施例においてＥＣＵ１００が行う切換弁７５の制御（つまり、本実施例における中間位置制御）について、図１１に示すタイムチャートを用いて詳しく説明する。図１１には、切換ピン６１、６２の位置、および内燃機関１の圧縮比の時間推移が示される。図１１において、時刻ｔ１１から時刻ｔ２までの期間が吸気状態形成期間となる。また、期間Δｔは１サイクル（クランク角度７２０°）の期間を示している。なお、図１１に示す切換ピン６１、６２の位置は、内燃機関１が有する４つの気筒２のうち或る気筒２における切換ピン６１、６２の位置を一例として示している。また、図１１に示す制御処理では、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、該切換弁７５が各気筒２の可変長コンロッド６の切換機構３５への油圧を独立に制御する。
【００７５】
図１１に示す制御処理では、時刻ｔ１１以降の１サイクル目、３サイクル目、および５サイクル目に切換ピン６１、６２が第二の位置に制御され、２サイクル目および４サイクル目に切換ピン６１、６２が第一の位置と第二の位置との間の位置に制御される（すなわち、切換機構３５について第三状態が形成される）。ここで、上記の図８に示した制御処理とは異なり、切換機構３５について第三状態が形成されるサイクルにおいて、ＥＣＵ１００は、該サイクルの圧縮行程中に切換ピン６１、６２の第二の位置から第一の位置と第二の位置との間の位置への移動を開始させ（すなわち、第三状態の形成を開始し）、該サイクルの膨張行程中に切換ピン６１、６２を第一の位置と第二の位置との間の位置に制御し（すなわち、第三状態を形成し）、該サイクルの排気行程中に第一の位置と第二の位置との間の位置にある切換ピン６１、６２を第二の位置へ戻す（すなわち、第二状態を形成する）。なお、図１１では、或る気筒２における切換ピン６１、６２の位置が一例として示されているが、その他の気筒２についても同様にして切換ピン６１、６２の位置が制御
される。このように、ピストン５に燃焼による力が作用して圧縮比が低下し得る膨張行程中に切換機構３５について第三状態が形成されると、該サイクルでは圧縮比は低下しないことになる。そして、膨張行程中に切換機構３５について第二状態が形成される１サイクル目、３サイクル目、および５サイクル目において、圧縮比が低下する。その結果、時刻ｔ１１から吸気状態形成期間経過した時刻ｔ２において、圧縮比が第二圧縮比となる。
【００７６】
また、本実施例に係る内燃機関１の制御装置は、上記の図１０に示した制御フローを実行する。このとき、本実施例では、上記の図１０に示したＳ１０８において、膨張行程で切換機構３５について第三状態が形成されるように、ＥＣＵ１００は上述した切換弁７５の制御を行う。そして、本実施例に係る内燃機関１の制御装置が、このような制御フローを実行することによっても、第一圧縮比から第二圧縮比への圧縮比の変更が吸気状態形成期間で完了し得ることになる。このことにより、当該圧縮比の変更の途中で燃焼が悪化することが抑制される。
【符号の説明】
【００７７】
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
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
３２ａ・・スリーブ
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
６１・・・第１切換ピン
６２・・・第２切換ピン
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
４０１・・インテークマニホールド
４０４・・インマニ圧センサ
６００・・ターボチャージャ
【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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