(57)【要約】【課題】可変圧縮比機構の異常検出の精度を向上する。【解決手段】複数の気筒を有する内燃機関の気筒毎に圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構を備えた内燃機関を制御する制御装置において、各気筒に設けられ気筒内の圧力を検出する筒内圧センサと、筒内圧センサにより検出される気筒内の圧力に基づいて、各気筒の着火遅れと相関関係のある物理量を算出する着火遅れ算出部と、着火遅れ算出部により算出される物理量に基づいて可変圧縮比機構の異常を検出する検出部と、を備える。【選択図】図９
2018009524.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気筒毎に圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構を備えた内燃機関を制御する制御装置において、
各気筒に設けられ気筒内の圧力を検出する筒内圧センサと、
前記筒内圧センサにより検出される気筒内の圧力に基づいて、各気筒の着火遅れと相関関係のある物理量を算出する着火遅れ算出部と、
前記着火遅れ算出部により算出される前記物理量に基づいて前記可変圧縮比機構の異常を検出する検出部と、
を備える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、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の気筒内の圧力を検出する筒内圧センサを備え、所定クランク角度における筒内圧の全気筒平均値と、所定クランク角度における各気筒の筒内圧と、を比較して、気筒毎の圧縮比のばらつきを検出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】特開平０１−１０６９５８号公報
【特許文献２】特開２０１５−０９４３３９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、筒内圧センサは、経年変化やデポジットの付着などによって感度が変化する。すなわち、筒内圧センサによって検出される筒内圧は、感度の変化の影響を受ける。そのため、筒内圧センサの検出値がばらついた場合に、圧縮比のばらつきによるものなのか、または、筒内圧センサの感度の変化によるものなのか区別することが困難となり得る。
【０００５】
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、可変圧縮比機構の異常検出の精度を向上することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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気筒毎に圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構を備えた内燃機関を制御する制御装置において、各気筒に設けられ気筒内の圧力を検出する筒内圧センサと、前記筒内圧センサにより検出される気筒内の圧力に基づいて、各気筒の着火遅れと相関関係のある物理量を算出する着火遅れ算出部と、前記着火遅れ算出部により算出される前記物理量に基づいて前記可変圧縮比機構の異常を検出する検出部と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、可変圧縮比機構の異常検出の精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【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】クランク角度と筒内圧との関係を示した図である。
【図７】着火遅れと内部ＥＧＲガス量との関係を示した図である。
【図８】内部ＥＧＲガス量と圧縮比の関係を示した図である。
【図９】実施例１に係る可変長コンロッドの異常を検出するためのフローを示したフローチャートである。
【図１０】圧縮比の推移を示したタイムチャートである。
【図１１】実施例２に係る燃焼制御を実施しつつ可変長コンロッドの異常を検出するためのフローを示したフローチャートである。
【図１２】実施例２に係る可変圧縮比機構の異常検出の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】
【０００９】
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。
【００１０】
＜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。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、筒内圧センサ１０２は、本実施例及び後述する実施例２においては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。
【００１１】
内燃機関１には、吸気通路４００および排気通路５００が接続されている。吸気通路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４０２は、吸気通路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。また、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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
（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。
【００１６】
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。
【００１７】
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）との間で延びる仮想直線を、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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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、コンロッド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、コンロッド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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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する。第一圧縮比は第二圧縮比よりも大きくなる。
【００２９】
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。
【００３０】
（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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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（ＯＳＶ）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。
【００３７】
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。
【００３８】
（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。
【００３９】
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。
【００４０】
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の機械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。
【００４１】
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の機関回転速度を導出する。
【００４２】
また、ＥＣＵ１００には、燃料噴射弁３、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、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、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機械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。
【００４３】
また、ＥＣＵ１００は、筒内圧センサ１０２の検出値に基づいて可変長コンロッド６の異常を検出する。可変長コンロッド６の異常を検出するために、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関係にある物理量を算出する。ここで、図６は、クランク角度と筒内圧との関係を示した図である。図６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と相関関係のあ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単に着火遅れと称する。すなわち、ＥＣＵ１００は、着火遅れＤＩを以下の式によって算出している。
ＤＩ＝ＰＭＡＸ−ＳＡ
なお、本実施例では、ＥＣＵ１００が着火遅れを算出することにより、本発明における着火遅れ算出部として機能する。以下では、＃ｉ番気筒の着火遅れをＤＩ（＃ｉ）とする。＃ｉ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。着火遅れＤＩは、筒内圧センサ１０２の感度の変化に影響を受けない値といえる。すなわち、筒内圧センサ１０２の感度が変化して検出される最大圧力が変化しても、最大圧力が検出される時期は変化しないため、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は変化しない。
【００４４】
このようにして算出された着火遅れは、圧縮比と相関関係にある。ここで、図７は、着火遅れと内部ＥＧＲガス量との関係を示した図である。このように、着火遅れと内部ＥＧＲガス量とには相関関係があり、着火遅れが大きいほど内部ＥＧＲガス量が多いといえる。また、図８は、内部ＥＧＲガス量と圧縮比の関係を示した図である。内部ＥＧＲガス量と圧縮比とには相関系があり、内部ＥＧＲガス量が多いほど圧縮比が低いといえる。すなわち、圧縮比が低くなることで、ピストン５がＴＤＣに位置するときの燃焼室３００の容積が大きくなる。この燃焼室３００の容積に応じて、内部ＥＧＲガス量も多くなる。このような関係から、着火遅れが大きいほど、圧縮比が低いといえる。
【００４５】
以上より、本実施例に係るＥＣＵ１００は、各気筒２の着火遅れＤＩ（＃ｉ）を算出し、さらに全気筒２の着火遅れの平均値である平均着火遅れＤＩ＿ＡＶＥを算出し、各気筒２の着火遅れＤＩ（＃ｉ）と平均着火遅れＤＩ＿ＡＶＥとを比較して、圧縮比の異常を検出する。すなわち、各気筒２の圧縮比と相関関係のある各気筒２の着火遅れＤＩ（＃ｉ）を平均着火遅れＤＩ＿ＡＶＥと比較することにより、着火遅れが他の気筒２から大きくずれている気筒２を、可変圧縮比機構に異常がある気筒２として検出する。
【００４６】
図９は、本実施例に係る可変長コンロッド６の異常を検出するための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により例えばクランク角度で７２０度毎に実行される。すなわち、全気筒２において筒内圧データが得られる毎に実行される。
【００４７】
ステップＳ１０１では、各気筒２の筒内圧のデータが読み込まれる。ＥＣＵ１００は、気筒２毎に筒内圧センサ１０２の検出値をクランク角度と関連付けてサイクル毎に記憶している。本ステップＳ１０１では、そのデータが読み込まれる。
【００４８】
ステップＳ１０２では、各気筒２の点火時期ＳＡが読み込まれる。ＥＣＵ１００は、各気筒２の点火時期ＳＡをクランク角度と関連付けてサイクル毎に記憶している。本ステップＳ１０１では、そのデータが読み込まれる。
【００４９】
ステップＳ１０３では、各気筒２の着火遅れＤＩ（＃ｉ）が算出される。ＥＣＵ１００は、気筒２毎に、ステップＳ１０１で読み込まれた筒内圧データの最大値から、ステップＳ１０２で読み込まれた点火時期ＳＡを減算することにより、各気筒２の着火遅れＤＩ（＃ｉ）を算出する。なお、本実施例においてはＥＣＵ１００が着火遅れＤＩ（＃ｉ）を算出することで、本発明における着火遅れ算出部として機能する。
【００５０】
ステップＳ１０４では、平均着火遅れＤＩ＿ＡＶＥが算出される。ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０４で算出される各気筒２の着火遅れＤＩ（＃ｉ）の平均値を算出する。その
後、ステップＳ１０５では、＃ｉに１が代入される。
【００５１】
ステップＳ１０６では、着火遅れＤＩ（＃ｉ）から平均着火遅れＤＩ＿ＡＶＥを減算した値（ＤＩ（＃ｉ）−ＤＩ＿ＡＶＥ）が閾値Ａ１以上であるか否か判定される。閾値Ａ１は、圧縮比が正常といえる範囲よりも低い側にずれているときの（ＤＩ（＃ｉ）−ＤＩ＿ＡＶＥ）である。本ステップＳ１０６では、＃ｉ気筒の圧縮比が正常といえる範囲よりも低い側にずれているか否か判定しているといえる。閾値Ａ１は、予め実験またはシミュレーション等により求めておく。ステップＳ１０６で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０７へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０９へ進む。
【００５２】
ステップＳ１０７では、＃ｉ気筒の内部ＥＧＲガス量が正常といえる範囲よりも多いと判定される。そして、ステップＳ１０８では、＃ｉ気筒の圧縮比が正常といえる範囲よりも低い側にずれていると判定される。
【００５３】
一方、ステップＳ１０９では、着火遅れＤＩ（＃ｉ）から平均着火遅れＤＩ＿ＡＶＥを減算した値（ＤＩ（＃ｉ）−ＤＩ＿ＡＶＥ）が閾値Ｂ１以下であるか否か判定される。閾値Ｂ１は、負の値であって、圧縮比が正常といえる範囲よりも高い側にずれているときの（ＤＩ（＃ｉ）−ＤＩ＿ＡＶＥ）である。本ステップＳ１０９では、＃ｉ気筒の圧縮比が正常といえる範囲よりも高い側にずれているか否か判定しているといえる。閾値Ｂ１は、予め実験またはシミュレーション等により求めておく。ステップＳ１０９で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１１０へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１１２へ進む。ステップＳ１０９で否定判定がなされた場合には可変圧縮比機構に異常はない。
【００５４】
ステップＳ１１０では、＃ｉ気筒の内部ＥＧＲガス量が正常といえる範囲よりも少ないと判定される。そして、ステップＳ１１１では、＃ｉ気筒の圧縮比が正常といえる範囲よりも高い側にずれていると判定される。
【００５５】
ステップＳ１１２では、＃ｉに１を加えた値を新たな＃ｉとして設定する。そして、ステップＳ１１３では、＃ｉが内燃機関１の気筒２の数よりも多くなったか否か判定される。本ステップＳ１１３では、全気筒において平均着火遅れＤＩ＿ＡＶＥとの比較が終了したか否か判定されている。なお、本実施例においてはＥＣＵ１００がステップＳ１０５からステップＳ１１３を処理することにより、本発明における検出部として機能する。
【００５６】
以上説明したように本実施例によれば、筒内圧センサ１０２の感度の変化に影響を受けない各気筒２の着火遅れに基づいて各気筒２の圧縮比の異常を検出することができる。このため、可変圧縮比機構の異常検出の精度を向上させることができる。
【００５７】
なお、本実施例においては、着火遅れＤＩ（＃ｉ）を平均着火遅れＤＩ＿ＡＶＥと比較しているが、これに代えて、着火遅れＤＩ（＃ｉ）を正常値と比較してもよい。この正常値は、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介してＥＣＵ１００に記憶させておく。また、本実施例では、着火遅れ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、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。
【００５８】
＜実施例２＞
本実施例では、圧縮比の変更時に筒内圧センサ１０２を用いた燃焼制御を実施し、圧縮
比の変更終了後の所定期間経過時に可変圧縮比機構の異常検出を実施する。その他の装置等は実施例１と同じため説明を省略する。
【００５９】
ここで、圧縮比の変更中には、燃焼室３００の容積が変化するため、内部ＥＧＲガス量が変化する。各気筒２で圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構を備えている場合には、可変長コンロッド６に供給される油圧や経年変化によって、気筒２毎に圧縮比の変化速度が異なる場合がある。そうすると、圧縮比の変更中に気筒２毎に内部ＥＧＲガス量が異なる場合があり、その結果、燃焼状態にばらつきを生じることでトルク変動が増大する虞がある。この場合、筒内圧も気筒２毎にばらつくため、筒内圧に基づいて算出される着火遅れもばらついてしまう。このような着火遅れに基づいて可変圧縮比機構の異常検出を実施した場合に、誤判定の虞がある。
【００６０】
そこで、本実施例では、圧縮比の変更開始時から、変更完了後所定期間までは、筒内圧センサ１０２の検出値に基づいて燃料噴射量のフィードバック制御を実施することで、気筒２間の燃焼ばらつきを抑制する。なお、気筒２毎に圧縮比の変更速度が異なり、しかも、この圧縮比の変更速度を実際に検出するのは困難であるため、全気筒２で圧縮比が完了するまでの期間として余裕を持たせて所定期間を設定している。
【００６１】
図１０は、圧縮比の推移を示したタイムチャートである。ＴＡが圧縮比の変更開始時であり、ＴＢが圧縮比の変更完了から所定期間の経過時である。ＴＢは、圧縮比の変更速度が低下したとしても、圧縮比の変更が完了していると考えられる時点である。実線は、圧縮比が正常であって、圧縮比の変更速度が標準的な場合を示し、破線は、圧縮比が正常であって、圧縮比の変更速度が標準的な場合よりも速い場合を示し、一点鎖線は、圧縮比が正常の場合よりも低くなる異常が生じており且つ圧縮比の変更速度が標準的な場合よりも遅い場合を示している。本実施例では、ＴＡからＴＢの期間、筒内圧センサ１０２の検出値に基づいて燃料噴射量のフィードバック制御（以下、燃焼制御ともいう。）を実施している。
【００６２】
このような燃焼制御を実施することにより、トルク変動の増大を抑制している。ここで、各気筒２の着火遅れＤＩ（＃ｉ）は、内部ＥＧＲガス量と相関関係にあり、圧縮比と相関関係にある。例えば、圧縮比が低くなると、内部ＥＧＲガス量が増加するため、着火遅れＤＩ（＃ｉ）が大きくなる。このため、各気筒２の着火遅れＤＩ（＃ｉ）は、各気筒２における燃焼状態の指標として用いることができる。そこで、本実施例では、各気筒２の着火遅れＤＩ（＃ｉ）が目標着火遅れＤＩ＿ＴＲに近付くように、燃料噴射量をフィードバック制御することで、燃焼状態のばらつきを抑制してトルク変動の増大を抑制する。例えば、着火遅れＤＩが目標着火遅れＤＩ＿ＴＲよりも大きな場合には、内部ＥＧＲガス量の増加により、着火遅れＤＩが大きくなっているものと考えられる。この場合には、燃料噴射量を増加させることにより、着火遅れＤＩを小さくする。一方、着火遅れＤＩが目標着火遅れＤＩ＿ＴＲよりも小さな場合には、内部ＥＧＲガス量の減少により着火遅れが小さくなっているものと考えられる。この場合には、燃料噴射量を減少させることにより、着火遅れＤＩを大きくする。
【００６３】
また、燃焼制御を実施したときの着火遅れＤＩ（＃ｉ）と目標着火遅れＤＩ＿ＴＲとの差ＲＩ（＃ｉ）は、各気筒２の実際の内部ＥＧＲガス量と正常時の内部ＥＧＲガス量とのずれに相関するため、各気筒２の実際の圧縮比と正常時の圧縮比とのずれに相関する。このため、着火遅れＤＩ（＃ｉ）と目標着火遅れＤＩ＿ＴＲとの差ＲＩ（＃ｉ）に応じて各気筒２における可変圧縮比機構の異常を検出することができる。
【００６４】
図１１は、本実施例に係る燃焼制御を実施しつつ可変長コンロッド６の異常を検出するための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により圧
縮比の変更開始後の例えばクランク角度で７２０度毎に実行される。図９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。
【００６５】
ステップＳ２０１では、圧縮比の変更完了後から所定期間が経過したか否か判定される。ステップＳ２０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ２０５へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ２０２へ進む。ステップＳ２０１で否定判定がなされた場合には、図１０におけるＴＡからＴＢまでの期間内であり、燃焼制御が実施される。
【００６６】
ステップＳ２０２では、目標着火遅れＤＩ＿ＴＲが算出される。目標着火遅れ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。ステップＳ２０２が終了すると、ステップＳ１０１からステップＳ１０３までが処理され、その後にステップＳ２０３へ進む。
【００６７】
ステップＳ２０３では、着火遅れＤＩ（＃ｉ）と目標着火遅れＤＩ＿ＴＲとの差（ＲＩ（＃ｉ）＝ＤＩ（＃ｉ）−ＤＩ＿ＴＲ）が算出される。
【００６８】
ステップＳ２０４では、着火遅れＤＩ（＃ｉ）と目標着火遅れＤＩ＿ＴＲとの差ＲＩ（＃ｉ）に基づいて燃料噴射量が補正される。本ステップＳ２０４では、着火遅れＤＩ（＃ｉ）と目標着火遅れＤＩ＿ＴＲとの差ＲＩ（＃ｉ）がなくなるように、燃料噴射量の補正量が決定される。例えば、ＰＩ制御によって燃料噴射量を補正してもよい。
【００６９】
一方、ステップＳ２０５では、可変圧縮比機構の異常検出が実施される。ここで、図１２は、本実施例に係る可変圧縮比機構の異常検出のフローを示したフローチャートである。図１２に示したフローチャートは、ステップＳ２０５においてＥＣＵ１００により実行される。なお、図９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。
【００７０】
図１２に示したフローチャートでは、ステップＳ１０５の処理が終了すると、ステップＳ３０１へ進む。ステップＳ３０１では、着火遅れＤＩ（＃ｉ）と目標着火遅れＤＩ＿ＴＲとの差ＲＩ（＃ｉ）が閾値Ｃ１以上であるか否か判定される。閾値Ｃ１は、圧縮比が正常といえる範囲よりも低い側にずれているときの差ＲＩ（＃ｉ）である。本ステップＳ３０１では、＃ｉ気筒の圧縮比が正常といえる範囲よりも低い側にずれているか否か判定しているといえる。閾値Ｃ１は、予め実験またはシミュレーション等により求めておく。ステップＳ３０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０７へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ３０２へ進む。
【００７１】
ステップＳ３０２では、着火遅れＤＩ（＃ｉ）と目標着火遅れＤＩ＿ＴＲとの差ＲＩ（＃ｉ）が閾値Ｄ１以下であるか否か判定される。閾値Ｄ１は、負の値であって、圧縮比が正常といえる範囲よりも高い側にずれているときの差ＲＩ（＃ｉ）である。本ステップＳ３０２では、＃ｉ気筒の圧縮比が正常といえる範囲よりも高い側にずれているか否か判定しているといえる。閾値Ｄ１は、予め実験またはシミュレーション等により求めておく。ステップＳ３０２で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１１０へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１１２へ進む。
【００７２】
そして、ステップＳ１１３で肯定判定がなされると、図１１のフローチャートに戻ってステップＳ２０６へ進む。ステップＳ２０６では、本実施例に係る燃料噴射量の補正、すなわち、燃焼制御を終了させる。このステップＳ２０６が処理された後に、ＥＣＵ１００は、本フローチャートの繰り返しの実行を終了し、次回の圧縮比の変更まで本フローチャートは実行されなくなる。
【００７３】
以上説明したように本実施例によれば、圧縮比の変更時に筒内圧センサ１０２を用いた燃焼制御を実施して燃焼状態の気筒間ばらつきを抑制できる。そして、圧縮比の変更完了後所定期間経過時に、筒内圧センサ１０２の感度の変化に影響を受けない各気筒２の着火遅れに基づいて各気筒２の圧縮比の異常を検出することができる。このため、可変圧縮比機構の異常検出の精度を向上させることができる。なお、本実施例では、燃焼制御を図１０におけるＴＡからＴＢまでの期間のみ実施しているが、これに代えて、燃焼制御を常時実施してもよい。
【符号の説明】
【００７４】
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
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  吸気通路
４０１  エアフローメータ
４０２  スロットル
【図１】
2018009524.tif 000003
【図２】
2018009524.tif 000004
【図３】
2018009524.tif 000005
【図４】
2018009524.tif 000006
【図５】
2018009524.tif 000007
【図６】
2018009524.tif 000008
【図７】
2018009524.tif 000009
【図８】
2018009524.tif 000010
【図９】
2018009524.tif 000011
【図１０】
2018009524.tif 000012
【図１１】
2018009524.tif 000013
【図１２】
2018009524.tif 000014