(57)【要約】【課題】可変圧縮比機構を備えた内燃機関において、可変圧縮比機構が気筒の圧縮比を変更できない状態に陥った場合でも、気筒間のトルク変動を可及的に抑制する。【解決手段】気筒群の各気筒に設けられ、各気筒の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可変圧縮比機構を備える内燃機関の制御装置であって、所定気筒の圧縮比が固着圧縮比に固着していると判定された場合、内燃機関の運転状態が、所定気筒における固着圧縮比に対応する運転領域とは異なる運転領域に属すると、気筒群のうち所定気筒を基準としたときに燃焼順序が１つ置きの関係となる１又は複数の所定の関連気筒の圧縮比を、可変圧縮比機構を介して該所定気筒における固着圧縮比と同じ圧縮比に制御し、気筒群のうち所定気筒及び１又は複数の所定の関連気筒を除く気筒の圧縮比を、内燃機関の運転状態が属する運転領域に応じた圧縮比に制御する。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３つ以上の気筒を含む気筒群と、
前記気筒群の各気筒に設けられた可変圧縮比機構であって、燃焼室の容積を変化させることによって該気筒の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可変圧縮比機構と、
前記内燃機関の運転状態が属する運転領域に応じて、前記気筒群における各気筒の圧縮比を、各気筒に設けられた前記可変圧縮比機構を介して制御する圧縮比制御手段と、
前記気筒群のうち何れかの気筒である所定気筒において、該所定気筒に設けられた前記可変圧縮比機構が、該所定気筒の圧縮比を変更できず該所定気筒の圧縮比が前記所定の低圧縮比と前記所定の高圧縮比の何れか一方である固着圧縮比に固着した状態となっていることを判定する判定手段と、
を備える内燃機関の制御装置であって、
前記判定手段により前記所定気筒の圧縮比が前記固着圧縮比に固着していると判定された場合、前記内燃機関の運転状態が、該所定気筒における該固着圧縮比に対応する前記運転領域とは異なる運転領域に属すると、前記圧縮比制御手段は、前記気筒群のうち該所定気筒を基準としたときに燃焼順序が１つ置きの関係となる１又は複数の所定の関連気筒の圧縮比を、該１又は複数の所定の関連気筒の夫々に設けられた前記可変圧縮比機構を介して該所定気筒における該固着圧縮比と同じ圧縮比に制御し、該気筒群のうち該所定気筒及び該１又は複数の所定の関連気筒を除く気筒の圧縮比を、該内燃機関の運転状態が属する運転領域に応じた圧縮比に制御する、
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、可変圧縮比機構を備えた内燃機関の制御装置に関する。
【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。燃焼効率やエミッションの改善等を目的に、内燃機関の運転状態に応じて圧縮比が制御される。ここで、例えば、特許文献１には、内燃機関における圧縮比を電動アクチュエータによって変更する可変圧縮比機構に関する技術が開示されている。当該技術では、可変圧縮比機構に異常が生じた場合、内燃機関において高圧縮比での燃焼が禁止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１８３５２３号公報
【特許文献２】特開２０１５−２１４３３号公報
【特許文献３】特開２００７−１７７７９２号公報
【特許文献４】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】
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、すなわち、可変圧縮比機構が設けられた気筒において圧縮比が所定の圧縮比に固着してしまった場合、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。このような異常状態が生じると、内燃機関の運転状態次第では、気筒毎の圧縮比にバラツキが生じ、気筒間のトルク変動が顕著となるおそれがある。
【０００５】
また、可変圧縮比機構を備えた内燃機関では、一般に、低負荷領域では燃焼効率を改善するために圧縮比が比較的高い値に設定される。このような場合、可変圧縮比機構の異常を理由に上記の従来技術が適用されると、内燃機関の運転状態が低負荷領域に属している場合でも高圧縮比での運転が禁止されることになり、燃焼の最適化を図ることができなくなる。また、その異常により特定の気筒が比較的高い圧縮比からその圧縮比を変更できない状態となっている場合には、気筒毎の圧縮比にバラツキが生じ、気筒間のトルク変動の拡大に繋がるおそれがある。
【０００６】
本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、可変圧縮比機構を備えた内燃機関において、可変圧縮比機構が気筒の圧縮比を変更できない状態に陥った場合でも、気筒間のトルク変動を可及的に抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、３つ以上の気筒を含む気筒群と、前記気筒群の各気筒に設けられた可変圧縮比機構であって、燃焼室の容積を変化させることによって該気筒の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可変圧縮比機構と、前記内燃機関の運転状態が属する運転領域に応じて、前記気筒群における各気筒の圧縮比を、各気筒に設けられた前記可変圧縮比機構を介して制御する圧縮比制御手段と、前記気筒群のうち何れかの気筒である所定気筒において、該所定気筒に設けられた前記可変圧縮比機構が、該所定気筒の圧縮比を変更できず該所定気筒の圧縮比が前記所定の低圧縮比と前記所定の高圧縮比の何れか一方である固着圧縮比に固着した状態となっていることを判定する判定手段と、を備える内燃機関の制御装置である。そして、前記判定手段により前記所定気筒の圧
縮比が前記固着圧縮比に固着していると判定された場合、前記内燃機関の運転状態が、該所定気筒における該固着圧縮比に対応する前記運転領域とは異なる運転領域に属すると、前記圧縮比制御手段は、前記気筒群のうち該所定気筒を基準としたときに燃焼順序が１つ置きの関係となる１又は複数の所定の関連気筒の圧縮比を、該１又は複数の所定の関連気筒の夫々に設けられた前記可変圧縮比機構を介して該所定気筒における該固着圧縮比と同じ圧縮比に制御し、該気筒群のうち該所定気筒及び該１又は複数の所定の関連気筒を除く気筒の圧縮比を、該内燃機関の運転状態が属する運転領域に応じた圧縮比に制御する。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。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、可変圧縮比機構を備えた内燃機関において、可変圧縮比機構が気筒の圧縮比を変更できない状態に陥った場合でも、気筒間のトルク変動を可及的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【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圧縮比機構であ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１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２状態の切換機構を示す図である。
【図６】図１に示す内燃機関の運転状態と、可変圧縮比機構によって制御される圧縮比との相関を示す図である。
【図７】本発明の実施例に係る内燃機関の制御装置が実行する圧縮比制御のフローチャートである。
【図８】図７に示す圧縮比制御が実行されているときの、内燃機関の各気筒における発生トルクの推移を示す第１の図である。
【図９】図７に示す圧縮比制御が実行されているときの、内燃機関の各気筒における発生トルクの推移を示す第２の図である。
【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圧縮比制御の変形例を示すである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
【００１１】
＜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。
【００１２】
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およびスロットル弁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。スロットル弁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。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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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である機械圧縮比（以下、単に「圧縮比」という）が変化することになる。
【００１６】
（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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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、可変長コンロッド６の有効長を変更することができる。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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１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２状態と、を切り換える機構である。
【００２７】
ここで、切換機構３５が前記第１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。
【００２８】
なお、切換機構３５が第１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。
【００２９】
次に、切換機構３５が前記第２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２状態にあるときは前記第１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１状態にあるときの圧縮比を第１圧縮比と称し、第１圧縮比は本発明の所定の高圧縮比に相当する。また、切換機構３５が前記第２状態にあるときの圧縮比を第２圧縮比と称し、第２圧縮比は本発明の所定の低圧縮比に相当する。第１圧縮比は第２圧縮比よりも大きくなる。
【００３０】
なお、切換機構３５が第２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。
【００３１】
（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１状態の切換機構３５を示し、図５は、第２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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
（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１状態）になる。
【００４０】
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２状態）になる。
【００４１】
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１状態と第２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１圧縮比と第２圧縮比との何れか一方に切り換えることができる。
【００４２】
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。更に、ＥＣＵ１００には、各気筒に設けられた筒内圧センサ８０とも電気的に接続されている。これによりＥＣＵ１００は、各気筒内の圧力を検出することが可能となる。
【００４３】
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。また、内燃機関１においては、燃料の燃焼の最適化を図るために、内燃機関１の機関回転速度及び機関負荷で定義される運転状態が属する運転領域に応じて、各気筒に設けられている可変長コンロッド６の有効長の変化を介して各気筒の圧縮比が制御される。後述する可変長コンロッド６のフェイル時ではなく、可変長コンロッド６が正常に稼働可能な状態にある通常時では、ＥＣＵ１００は、内燃機関１の運転状態が属する運転領域に応じて切換弁７５を制御する。
【００４４】
詳細には、図６に示すように、内燃機関１の運転領域が線Ｌ１によって低負荷側の高圧縮比領域Ｒ１と高負荷側の低圧縮比領域Ｒ２に区分けされる。そして、内燃機関１の運転状態が高圧縮比領域Ｒ１に属するときには、ＥＣＵ１００は、内燃機関１の各気筒２の圧縮比が上記第１圧縮比となる（切換機構３５が第１状態となる）ように、切換弁７５を制御する。一方、内燃機関１の運転状態が低圧縮比領域Ｒ２に属するときには、ＥＣＵ１００は、内燃機関１の各気筒２の圧縮比が上記第２圧縮比となる（切換機構３５が第２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。このような可変長コンロッド６が正常な稼働状態における内燃機関１での圧縮比の処理を、通常時圧縮比処理と称する。通常時圧縮比処理では、内燃機関１の全気筒において、運転領域に応じた同一の圧縮比が設定されることになる。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。
【００４５】
ここで、可変長コンロッド６においては、上記の通り、ＥＣＵ１００からの指令に従った切換弁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、可変長コンロッド６による圧縮比の制御がＥＣＵ１００からの指令通りに行われない状態、すなわちフェイル状態が生じる場合がある。特定の気筒で、フェイル状態の発生により可変長コンロッド６による圧縮比変更が不可能となると、その特定の気筒の圧縮比は、第１圧縮比又は第２圧縮比に固着した状態となり、別の圧縮比への変更が不可能となる。ここで、本明細書では、フェイル状態が発生した上記特定の気筒をフェイル気筒と称し、そのフェイル気筒の圧縮比、すなわち固着した状態における圧縮比を固着圧縮比と称する。
【００４６】
内燃機関１の備える気筒群の何れかの気筒でフェイル状態が発生するとその気筒（フェイル気筒）では圧縮比の変更が不可能となるため、その他の気筒の圧縮比とフェイル気筒の圧縮比とが異なって設定され得る。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。そこで、フェイル状態が発生した際に、気筒間のトルク変動を可及的に抑制できるように図７に示す圧縮比制御が実行される。当該圧縮比制御は、ＥＣＵ１００において所定の制御プログラムが実行されることで繰り返し実行される制御である。先ず、Ｓ１０１では、内燃機関１が備える気筒群の何れかの気筒でフェイル状態が発生しているか否か
が判定される。具体的には、内燃機関１において上記の通常時圧縮比処理が行われているとき、すなわち内燃機関１の運転状態が属する運転領域に応じた圧縮比での運転が行われているときに、筒内圧センサ８０によって検出される、各気筒２内の圧縮上死点時の圧力が、その設定された圧縮比に対応する圧力に対してどの程度ずれているか、そのずれ量に基づいて上記判定が行われる。
【００４７】
例えば、内燃機関１の運転状態が高圧縮比領域Ｒ１に属している場合に、ある気筒２での筒内圧力が、想定される筒内圧力よりも所定量低い場合には、当該気筒２では、可変長コンロッド６によって高圧縮比の状態が形成できておらず、言い換えれば、低圧縮比である第２圧縮比に固着したフェイル状態となっていると判定できる。逆に、内燃機関１の運転状態が低圧縮比領域Ｒ２に属している場合に、ある気筒２での筒内圧力が、想定される筒内圧力よりも所定量高い場合には、当該気筒２では、高圧縮比である第１圧縮比に固着したフェイル状態となっていると判定できる。Ｓ１０１で肯定判定されるとＳ１０２へ進み、フェイル状態が発生していることを踏まえ気筒間のトルク変動を可及的に抑制するためにＳ１０２〜Ｓ１０８の処理が行われる。また、Ｓ１０１で否定判定されると、フェイル状態は発生していないことから、Ｓ１０９で上記の通常時圧縮比処理が行われる。
【００４８】
次に、Ｓ１０２では、フェイル状態が発生したフェイル気筒において、第２圧縮比に固着した状態となっているか否か、すなわちフェイル気筒の固着圧縮比が第２圧縮比であるか否かが判定される。この点については、上記の通り、フェイル気筒の筒内圧センサ８０の検出値と、その検出の際の内燃機関１の運転状態が属する運転領域に対応する筒内圧力との相関に基づいて、第２圧縮比への固着か否かの判定が可能である。Ｓ１０２で肯定判定されるとＳ１０３へ進み、否定判定されるとＳ１０６へ進む。
【００４９】
次に、Ｓ１０３では、現時点における内燃機関１の運転状態が高圧縮比領域Ｒ１に属しているか否かが判定される。すなわち、フェイル気筒での固着圧縮比が第２圧縮比となっている状態において、内燃機関１に高圧縮比である第１圧縮比での運転が要求される状態であるか否かが判定される。Ｓ１０３で肯定判定されるとＳ１０４へ進み、否定判定されるとＳ１０５へ進む。
【００５０】
Ｓ１０３での肯定判定によりＳ１０４へ進んだ場合、フェイル気筒での固着圧縮比が第２圧縮比となっている状態において、内燃機関１に第１圧縮比での運転が要求されることになる。この場合、内燃機関１が備える気筒群のうちフェイル気筒を除く気筒においては第１圧縮比での運転は可能であるが、フェイル気筒では第１圧縮比での運転は不可能な状態となっている。そのため、この状態で運転を行うと、圧縮比の相違により、気筒間のトルク変動が大きくなり得る。そこで、本実施例では、気筒間のトルク変動を可及的に抑制するために、Ｓ１０４では、フェイル時第１圧縮比処理が行われる。
【００５１】
ここで、フェイル時第１圧縮比処理について図８に基づいて説明する。図８は、内燃機関１が備える４つの気筒２に関し、燃焼順序に従い各気筒での発生トルクの推移を模式的に表している。なお、燃焼順序については、上記の通り、＃１、＃３、＃４、＃２の順で各気筒での燃焼が実行され、本実施例では＃１の気筒２がフェイル気筒とされる。また、図８の上段（ａ）は、フェイル時第１圧縮比処理が適用された場合の発生トルクの推移を表しており、下段（ｂ）は、＃１の気筒２で固着圧縮比（第２圧縮比）での運転が行われ、残りの＃３、＃４、＃２の気筒２では運転領域に従った第１圧縮比での運転が行われた場合の発生トルクの推移を表している。なお、４つの気筒２を含む気筒群のうち特定の気筒を指す場合には、その気筒番号（＃１〜＃４）を添付して表示する。例えば、上記フェイル気筒である＃１の気筒２は、フェイル気筒２＃１と表示できる。
【００５２】
フェイル時第１圧縮比処理では、内燃機関１が備える４つの気筒において、フェイル気
筒２＃１を基準としたときに燃焼順序が１つ置きの関係となる気筒２＃４が関連気筒とされ、当該関連気筒２＃４の圧縮比が、フェイル気筒２＃１の固着圧縮比である第２圧縮比と同じになるように、関連気筒２＃４の可変長コンロッド６の切換弁７５がＥＣＵ１００により制御される。その結果、図８（ａ）に示すように、内燃機関１に対して高圧縮比である第１圧縮比での運転要求がなされる状態において、４つの気筒２に関し、第１圧縮比での運転と第２圧縮比での運転が交互に行われ、換言すれば、同一での圧縮比での運転が、連続した気筒では行われない。なお、図８（ｂ）に示す場合では、フェイル気筒２＃１のみが固着圧縮比である第２圧縮比で運転され、残りの気筒については要求に応じた第１圧縮比で運転されている。ここで、図８（ｂ）に示すように、同じ圧縮比での運転が複数の気筒で連続して行われた前後に異なる圧縮比での運転がフェイル気筒で行われると、内燃機関１の回転変動が大きくなりトルクの変動が顕著となりやすい。一方で、図８（ａ）に示すように、第２圧縮比と第１圧縮比での運転が交互に行われることで、内燃機関１のトルク変動は小さく抑えられる。
【００５３】
また、トルク変動が現れる周期が、図８（ｂ）に示す場合はフェイル気筒２＃１で燃焼が実行されるタイミングに基づきΔｔ２となるが、図８（ａ）に示す場合ではフェイル気筒２＃１及び関連気筒２＃４で燃焼が実行されるタイミングに基づきΔｔ１となり、上記Δｔ２よりも周期が短くなる。これにより、内燃機関１の低回転領域においてトルク変動が検知されにくくなる。このようにＳ１０４ではフェイル時第１圧縮比処理を行うことで、フェイル状態が発生した場合でも、気筒間のトルク変動を可及的に抑制することが可能となる。
【００５４】
また、Ｓ１０３での否定判定によりＳ１０５へ進んだ場合には、フェイル気筒での固着圧縮比が第２圧縮比となっている状態において、内燃機関１に第２圧縮比での運転が要求されることになる。フェイル気筒では第１圧縮比での運転は不可能な状態ではあるが、第２圧縮比での運転は可能な状態である。したがって、この場合、内燃機関１が備える気筒群の全気筒において、第２圧縮比での運転を行うこととする。この結果、フェイル状態が発生していたとしても、通常時圧縮比処理の実行時と同じように、運転領域に応じた圧縮比での運転が実現される。
【００５５】
次に、Ｓ１０２で否定判定された後にＳ１０６へ進むと、Ｓ１０６では、現時点における内燃機関１の運転状態が低圧縮比領域Ｒ２に属しているか否かが判定される。すなわち、フェイル気筒での固着圧縮比が第１圧縮比となっている状態において、内燃機関１に低圧縮比である第２圧縮比での運転が要求される状態であるか否かが判定される。Ｓ１０６で肯定判定されるとＳ１０７へ進み、否定判定されるとＳ１０８へ進む。
【００５６】
Ｓ１０６での肯定判定によりＳ１０７へ進んだ場合、フェイル気筒での固着圧縮比が第１圧縮比となっている状態において、内燃機関１に第２圧縮比での運転が要求されることになる。この場合、内燃機関１が備える気筒群のうちフェイル気筒を除く気筒においては第２圧縮比での運転は可能であるが、フェイル気筒では第２圧縮比での運転は不可能な状態となっている。そのため、この状態で運転を行うと、圧縮比の相違により、気筒間のトルク変動が大きくなり得る。そこで、本実施例では、気筒間のトルク変動を可及的に抑制するために、Ｓ１０７では、フェイル時第２圧縮比処理が行われる。
【００５７】
ここで、フェイル時第２圧縮比処理について図９に基づいて説明する。図９は、図８と同じように、内燃機関１が備える４つの気筒２に関し、燃焼順序に従い各気筒での発生トルクの推移を模式的に表している。なお、本実施例では気筒２＃１がフェイル気筒とされる。また、図９の上段（ａ）は、フェイル時第２圧縮比処理が適用された場合の発生トルクの推移を表しており、下段（ｂ）は、気筒２＃１で固着圧縮比（第１圧縮比）での運転が行われ、残りの気筒２＃３、＃４、＃２では運転領域に従った第２圧縮比での運転が行
われた場合の発生トルクの推移を表している。
【００５８】
フェイル時第２圧縮比処理では、内燃機関１が備える４つの気筒において、フェイル気筒２＃１を基準としたときに燃焼順序が１つ置きの関係となる気筒２＃４が関連気筒とされ、当該関連気筒２＃４の圧縮比が、フェイル気筒２＃１の固着圧縮比である第１圧縮比と同じになるように、関連気筒２＃４の可変長コンロッド６の切換弁７５がＥＣＵ１００により制御される。その結果、図９（ａ）に示すように、内燃機関１に対して低圧縮比である第２圧縮比での運転要求がなされている状態において、４つの気筒２に関し、第１圧縮比での運転と第２圧縮比での運転が交互に行われ、換言すれば、同一での圧縮比での運転が、連続した気筒では行われない。この結果、図８に示すフェイル時第１圧縮比処理の場合と同じように、フェイル時第２圧縮比処理でも内燃機関１のトルク変動は可及的に小さく抑制され、またトルク変動が現れる周期を短くすることができる。
【００５９】
また、Ｓ１０６での否定判定によりＳ１０８へ進んだ場合には、フェイル気筒での固着圧縮比が第１圧縮比となっている状態において、内燃機関１に第１圧縮比での運転が要求されることになる。フェイル気筒では第２圧縮比での運転は不可能な状態ではあるが、第１圧縮比での運転は可能な状態である。したがって、この場合、内燃機関１が備える気筒群の全気筒において、第１圧縮比での運転を行うこととする。この結果、フェイル状態が発生していたとしても、通常時圧縮比処理の実行時と同じように、運転領域に応じた圧縮比での運転が実現される。
【００６０】
このように上記圧縮比制御によれば、内燃機関１が備える４つの気筒においてフェイル状態が発生した場合でも、そのトルク変動を抑制しながら内燃機関１に対して要求される圧縮比での運転を可及的に実現することができる。なお、上記の実施例では、一例として、内燃機関１が４つの気筒を有している形態での圧縮比制御に言及したが、内燃機関１が３つ以上の気筒を備える場合には上記圧縮比制御を適用することが可能である。なお、内燃機関１が備える気筒の数が奇数である場合には、上記圧縮比制御を適用したとしても、部分的に連続した気筒で同一の圧縮比で運転されることになる。しかし、圧縮比制御を適用することにより、同一の圧縮比で連続運転される気筒数は適用しない場合よりも低減されることから、トルク変動の抑制効果は十分に見出せる。
【００６１】
＜変形例＞
次に、上記圧縮比制御の変形例について、図１０に基づいて説明する。図１０は、フェイル状態の発生時に、内燃機関１の運転領域に応じて圧縮比制御によって行われる圧縮比処理と、当該運転領域とを対応付けて表した図である。なお、図６に示す運転領域に関する表示と同一の表示に関しては、同一の参照番号を付与している。ここで、内燃機関１の機関回転速度が小さいと、フェイル時第１圧縮比処理やフェイル時第２圧縮比処理のように、気筒での燃焼順序に応じて交互に圧縮比を違える運転を行っても、トルク変動が顕在化しやすくなる。そこで、内燃機関１の運転領域を機関回転速度の観点から区分けする線Ｌ２を設定し、線Ｌ２に対して高回転側の運転領域では、上述したフェイル時第１圧縮比処理及びフェイル時第２圧縮比処理が行われる。ここで、線Ｌ２に関しては、機関負荷が大きくなるに従いトルク変動が顕在化しにくくなる点が考慮される。そのため、機関負荷が大きくなるほど、フェイル時第１圧縮比処理及びフェイル時第２圧縮比処理が行われる運転領域が、低回転側に広がるように線Ｌ２が設定されている。
【００６２】
そして、線Ｌ２より低回転側の運転領域では、上記の通りトルク変動が顕著になりやすいとの理由で、フェイル時第１圧縮比処理又はフェイル時第２圧縮比処理は行われない。これらの処理の代わりに、線Ｌ２より低回転側であって、且つ、線Ｌ１より低負荷側の運転領域では、フェイル気筒で低圧縮比の第２圧縮比で固着している場合には、内燃機関１が備える４つの気筒２の全てにおいて、第２圧縮比での運転が行われる。なお、当該領域
で、フェイル気筒で高圧縮比の第１圧縮比で固着している場合には、Ｓ１０８の処理と同じように全気筒２において第１圧縮比での運転が行われる。また、線Ｌ２より低回転側であって、且つ、線Ｌ１より高負荷側の運転領域では、フェイル気筒で高圧縮比の第１圧縮比で固着している場合には、内燃機関１が備える４つの気筒２の全てにおいて、第１圧縮比での運転が行われる。なお、当該領域で、フェイル気筒で低圧縮比の第２圧縮比で固着している場合には、Ｓ１０５の処理と同じように全気筒２において第２圧縮比での運転が行われる。
【００６３】
このように、線Ｌ２より低回転側の運転領域では、フェイル状態の発生時に、内燃機関１が備える４つの気筒２の全てにおいて何れかの圧縮比に揃えることで、トルク変動が顕著になることを抑制することができる。
【符号の説明】
【００６４】
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
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
８０・・・筒内圧センサ
１００・・ＥＣＵ
３００・・燃焼室
４００・・吸気通路
【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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