(57)【要約】【課題】クランクケースに対してシリンダブロックが離れるように付勢する付勢手段の異常を診断することができる内燃機関を提供する。【解決手段】クランクケース１に対してシリンダブロック２を相対的に移動させることによって圧縮比を変更する内燃機関は、クランクケースからシリンダブロックが離れるように付勢する付勢手段２５と、付勢手段の付勢力が所定の付勢力以下であるかを検出する付勢力検出手段とを具備する。付勢力検出手段によって付勢手段の付勢力が所定の付勢力以下であることが検出されたときには付勢手段に異常が発生していると判定する。【選択図】図１０
2016061264.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクケースに対してシリンダブロックを相対的に移動させることによって圧縮比を変更する内燃機関において、
クランクケースからシリンダブロックが離れるように付勢する付勢手段と、
前記付勢手段の付勢力が所定の付勢力以下であるかを検出する付勢力検出手段とを具備し、前記付勢力検出手段によって前記付勢手段の付勢力が前記所定の付勢力以下であることが検出されたときには前記付勢手段に異常が発生していると判定する、内燃機関。
【請求項２】
前記クランクケースと前記シリンダブロックとを相対的に移動させるアクチュエータを更に具備し、前記付勢力検出手段は前記クランクケースと前記シリンダブロックの相対距離を検出する相対距離検出手段を具備し、前記アクチュエータを駆動させていないときに前記相対距離検出手段によって前記クランクケースと前記シリンダブロックとの相対距離が短くなるように変化したことが検出された場合には前記付勢手段の付勢力が前記所定の付勢力以下であると判定する、請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記シリンダブロックと前記クランクケースとの間に配置された作用軸と、該作用軸を回動させるアクチュエータとを具備し、前記作用軸を回転させることによって前記クランクケースと前記シリンダブロックとの相対距離が変化し、前記付勢力検出手段は前記作用軸に加わるトルクを検出するトルク検出手段を具備し、
前記付勢力検出手段は、前記アクチュエータを駆動させていないときに前記トルク検出手段によって検出された前記クランクケースから前記シリンダブロックが離れる方向に前記作用軸に作用するトルクが予め定められた値以下になったときに前記付勢手段の付勢力が前記所定の付勢力以下であると判定する、請求項１に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記シリンダブロックと前記クランクケースとの間に配置された作用軸と、該作用軸を回動させるアクチュエータと、該アクチュエータと前記作用軸との間に設けられた逆入力遮断クラッチとを更に具備し、前記作用軸を回転させることによって前記クランクケースと前記シリンダブロックとの相対距離が変化し、前記逆入力遮断クラッチは前記アクチュエータから前記作用軸へは動力を伝達するが、前記作用軸から前記アクチュエータへは一方向の回転について動力を伝達しないと共に前記作用軸の回転を阻止するように構成される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項５】
前記アクチュエータを駆動させていない場合であっても前記シリンダブロックと前記クランクケースとの間の距離が変化するときには、前記シリンダブロックと前記クランクケースとの間の距離が変化しないように前記アクチュエータを駆動させる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項６】
前記付勢手段に異常が発生していると判定された場合には、当該内燃機関を搭載した車両の警告灯が点灯せしめられる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項７】
前記アクチュエータを駆動させていない場合であっても前記シリンダブロックと前記クランクケースとの間の距離が変化するときには、機械圧縮比は最大機械圧縮比よりも低い上限圧縮比と最小機械圧縮比よりも高い下限圧縮比との間に設定されるのが禁止される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリンダブロックを気筒軸線に沿ってクランクケースに対して相対移動させることによって機械圧縮比を可変とする可変圧縮比機構を備える内燃機関が公知である。このような可変圧縮比機構としては、例えば、シリンダブロックとクランクケースとの間に偏心軸等の作用軸を配置し、アクチュエータにより作用軸を回動させることによって、シリンダブロックをクランクケースに対して相対移動させるものが挙げられる（例えば、特許文献１）。
【０００３】
特に、特許文献１に記載の可変圧縮比機構は、シリンダブロックをクランクケースから離間させる方向に付勢する付勢手段を具備する。加えて、当該可変圧縮比機構では、アクチュエータが駆動されると、アクチュエータの回転力が作用軸に伝達せしめられて、シリンダブロックがクランクケースに近づくように相対移動する。これにより、燃焼室の容積が減少し、機械圧縮比が高くなる。一方、アクチュエータの駆動が停止されると、付勢手段の付勢力によりシリンダブロックがクランクケースから離れるように相対移動する。これにより、燃焼室の容積が増大し、機械圧縮比が低くなる。特許文献１によれば、上述したような構成を採用することにより、簡易な構成で、内燃機関の機械圧縮比を可変にする機構を実現することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２２５１６１号公報
【特許文献２】特開２００４−３２４４６４号公報
【特許文献３】特開２００５−２１４０８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記特許文献１に記載の可変圧縮比機構のように、シリンダブロックをクランクケースから離間させる方向に付勢する付勢手段を設ける理由の一つとして、作用軸の打音や振動を低減させることや作用軸の軸受における摩耗を低減させることが挙げられる。すなわち、上述したような可変圧縮比機構では、複数の気筒のうちのいずれかの気筒で混合気の燃焼が起こると、シリンダブロックと作用軸との間又は作用軸とクランクケースとの間にはシリンダブロックとクランクケースとが互いに離れるような力が加わる。一方、上述したような付勢手段が設けられていない場合、複数の気筒のうちいずれの気筒においても混合気の燃焼が起こっていないときには、シリンダブロックの自重や燃焼室内の吸気負圧によりシリンダブロックと作用軸との間又は作用軸とクランクケースとの間にはシリンダブロックとクランクケースとが互いに近づくような力が加わる。したがって、いずれかの気筒で燃焼が生じているときと、いずれの気筒においても燃焼が生じていないときとでは、シリンダブロックと作用軸との間又は作用軸とクランクケースとの間に作用する力の方向が逆方向となる。すなわち、シリンダブロックと作用軸との間又は作用軸とクランクケースとの間には逆方向の力が交互に加わることになる。
【０００６】
一方、作用軸のカムとこのカムを受容するクランクケースに設けられたカム挿入孔との間には僅かながら隙間が生じている。同様に、作用軸のカムとこのカムを受容するシリンダブロックに設けられたカム挿入孔との間には僅かながら隙間が生じている。このため、上述したようにシリンダブロックと作用軸との間又は作用軸とクランクケースとの間に逆方向の力が交互に加わると、カム挿入孔内で作用軸のカムが上下に移動することになり、この結果、上述したように作用軸の打音や振動が大きくなると共に作用軸の軸受（すなわち、カム孔）の摩耗が大きくなる。
【０００７】
これに対して、上述したように、シリンダブロックをクランクケースから離間させる方向に付勢する付勢手段を設けた場合を考える。この場合、複数の気筒のうちいずれの気筒においても混合気の燃焼が起こっていないときでも、シリンダブロックの自重や燃焼室内の吸気負圧に基づく力よりも付勢手段の付勢力の方が大きければ、シリンダブロックと作用軸との間又は作用軸とクランクケースとの間にはシリンダブロックとクランクケースとが互いから遠ざかるような力が加わるようになる。この結果、付勢手段を設けることにより、いずれかの気筒で燃焼が生じているときと、いずれの気筒においても燃焼が生じていないときとで、シリンダブロックと作用軸との間又は作用軸とクランクケースとの間に生じる力の方向は同一方向となる。これにより、作用軸のカムがクランクケースやシリンダブロックに設けられたカム挿入孔内で移動することがなくなり、この結果、作用軸の打音や振動或いは作用軸の軸受の摩耗を低減させることができる。
【０００８】
ところが、このような付勢手段が劣化すると、すなわち例えば付勢手段たるバネにへたりや折損が生じると、十分な付勢力を発揮することができなくなる。このように十分な付勢力を発揮することができなくなると、やがて、いずれの気筒においても混合気の燃焼が起こっていないときに、シリンダブロックの自重や燃焼室内の吸気負圧に基づく力よりも付勢手段の付勢力の方が小さくなる。その結果、シリンダブロックと作用軸との間又は作用軸とクランクケースとの間には逆方向の力が交互に加わることになり、作用軸の打音や振動が大きくなったり作用軸の軸受の摩耗が大きくなったりすることになる。
【０００９】
そこで、上記課題に鑑みて、本発明の目的は、クランクケースに対してシリンダブロックが離れるように付勢する付勢手段の異常を診断することができる内燃機関を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、第１の発明では、クランクケースに対してシリンダブロックを相対的に移動させることによって圧縮比を変更する内燃機関において、クランクケースからシリンダブロックが離れるように付勢する付勢手段と、前記付勢手段の付勢力が所定の付勢力以下であるかを検出する付勢力検出手段とを具備し、前記付勢力検出手段によって前記付勢手段の付勢力が前記所定の付勢力以下であることが検出されたときには前記付勢手段に異常が発生していると判定する、内燃機関が提供される。
【００１１】
第２の発明では、第１の発明において、前記クランクケースと前記シリンダブロックとを相対的に移動させるアクチュエータを更に具備し、前記付勢力検出手段は前記クランクケースと前記シリンダブロックの相対距離を検出する相対距離検出手段を具備し、前記アクチュエータを駆動させていないときに前記相対距離検出手段によって前記クランクケースと前記シリンダブロックとの相対距離が短くなるように変化したことが検出された場合には前記付勢手段の付勢力が前記所定の付勢力以下であると判定する。
【００１２】
第３の発明では、第１の発明において、前記シリンダブロックと前記クランクケースとの間に配置された作用軸と、該作用軸を回動させるアクチュエータとを具備し、前記作用軸を回転させることによって前記クランクケースと前記シリンダブロックとの相対距離が変化し、前記付勢力検出手段は前記作用軸に加わるトルクを検出するトルク検出手段を具備し、前記付勢力検出手段は、前記アクチュエータを駆動させていないときに前記トルク検出手段によって検出された前記クランクケースから前記シリンダブロックが離れる方向に前記作用軸に作用するトルクが予め定められた値以下になったときに前記付勢手段の付勢力が前記所定の付勢力以下であると判定する。
【００１３】
第４の発明では、第１〜第３のいずれか一つの発明において、前記シリンダブロックと前記クランクケースとの間に配置された作用軸と、該作用軸を回動させるアクチュエータと、該アクチュエータと前記作用軸との間に設けられた逆入力遮断クラッチとを更に具備し、前記作用軸を回転させることによって前記クランクケースと前記シリンダブロックとの相対距離が変化し、前記逆入力遮断クラッチは前記アクチュエータから前記作用軸へは動力を伝達するが、前記作用軸から前記アクチュエータへは一方向の回転について動力を伝達しないと共に前記作用軸の回転を阻止するように構成される。
【００１４】
第５の発明では、第１〜第４のいずれか一つの発明において、前記アクチュエータを駆動させていない場合であっても前記シリンダブロックと前記クランクケースとの間の距離が変化するときには、前記シリンダブロックと前記クランクケースとの間の距離が変化しないように前記アクチュエータを駆動させる。
【００１５】
第６の発明では、第１〜第５のいずれか一つの発明において、前記付勢手段に異常が発生していると判定された場合には、当該内燃機関を搭載した車両の警告灯が点灯せしめられる。
【００１６】
第７の発明では、第１〜第６のいずれか一つの発明において、前記アクチュエータを駆動させていない場合であっても前記シリンダブロックと前記クランクケースとの間の距離が変化するときには、機械圧縮比は最大機械圧縮比よりも低い上限圧縮比と最小機械圧縮比よりも高い下限圧縮比との間に設定されるのが禁止される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、クランクケースに対してシリンダブロックが離れるように付勢する付勢手段の異常を診断することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明に係る火花点火式内燃機関を概略的に示す側面断面図である。
【図２】図２は、図１に示す可変圧縮比機構Ａの分解斜視図を示している。
【図３】図３は、図解的に表した内燃機関の側面断面図を示している。
【図４】図４は、逆入力遮断クラッチの概略断面図である。
【図５】図５は、図４におけるＸ線に沿って切断したときの逆入力遮断クラッチの概略断面図である。
【図６】図６は、機械圧縮比を低下させるときにおける逆入力遮断クラッチの概略断面図である。
【図７】図７は、機械圧縮比を低下させるときにおける逆入力遮断クラッチの概略断面図である。
【図８】図８は、機械圧縮比を上昇させるときにおける逆入力遮断クラッチの概略断面図である。
【図９】図９は、機械圧縮比を上昇させるときにおける逆入力遮断クラッチの概略断面図である。
【図１０】図１０は、第一実施形態におけるバネの劣化異常を診断する異常診断制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、トルク検出装置によって検出されたトルクに基づいて、バネの劣化異常を診断する異常診断制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、バネが劣化した場合に、カムシャフトの回転角度位置と、クランクケースとシリンダブロックとの相対距離を一定に維持するのに必要なトルクとの関係を示す図である。
【図１３】図１３は、第二実施形態におけるバネの劣化異常を診断する異常診断制御の制御ルーチン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】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。図１は、本発明の制御装置が用いられる火花点火式内燃機関の側面断面図を概略的に示す。
【００２０】
＜内燃機関の構成＞
図１を参照すると、１はクランクケース、２はシリンダブロック、３はシリンダヘッド、４はピストン、５は燃焼室、６は燃焼室５の頂面中央部に配置された点火プラグ、７は吸気弁、８は吸気ポート、９は排気弁、１０は排気ポートをそれぞれ示す。吸気ポート８は吸気枝管１１を介してサージタンク１２に連結され、各吸気枝管１１にはそれぞれ対応する吸気ポート８内に向けて燃料を噴射するための燃料噴射弁１３が配置される。なお、燃料噴射弁１３は各吸気枝管１１に取付ける代りに各燃焼室５内に配置してもよい。
【００２１】
サージタンク１２は吸気ダクト１４を介してエアクリーナ１５に連結され、吸気ダクト１４内にはアクチュエータ１６によって駆動されるスロットル弁１７と例えば熱線を用いた吸入空気量検出器（エアフロメータ）１８とが配置される。一方、排気ポート１０は排気マニホルド１９を介して例えば三元触媒を内蔵した触媒コンバータ２０に連結され、排気マニホルド１９内には空燃比センサ２１が配置される。
【００２２】
一方、図１に示した実施形態ではクランクケース１とシリンダブロック２との連結部にクランクケース１とシリンダブロック２のシリンダ軸線方向の相対距離を変化させることによりピストン４が圧縮上死点に位置するときの燃焼室５の容積を変更可能な可変圧縮比機構Ａが設けられている。また、クランクケース１とシリンダブロック２との間には、付勢部材として機能するバネ２５が配置されている。バネ２５は、クランクケース１から離れる向きにシリンダブロック２を付勢するように構成されている。さらに実際の圧縮作用の開始時期を変更するために吸気弁７の閉弁時期を制御可能な可変バルブタイミング機構Ｂが設けられている。
【００２３】
電子制御ユニット３０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス３１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３４、入力ポート３５及び出力ポート３６を具備する。吸入空気量検出器１８の出力信号及び空燃比センサ２１の出力信号はそれぞれ対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。
【００２４】
また、アクセルペダル４０にはアクセルペダル４０の踏込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ４１が接続され、負荷センサ４１の出力電圧は対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。さらに、入力ポート３５にはクランクシャフトが例えば１５°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ４２が接続される。さらに、シリンダブロック２にはシリンダブロック２とクランクケース１との相対距離を検出するための相対距離センサ（相対距離検出手段）４３が設けられており、相対距離センサ４３の出力電圧は対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。一方、出力ポート３６は対応する駆動回路３８を介して点火プラグ６、燃料噴射弁１３、スロットル弁駆動用アクチュエータ１６、可変圧縮比機構Ａ及び可変バルブタイミング機構Ｂに接続される。
【００２５】
＜可変圧縮比機構の構成＞
次に、本実施形態の可変圧縮比機構Ａの構成について図２及び図３を参照して説明する。図２は図１に示す可変圧縮比機構Ａの分解斜視図を示しており、図３は図解的に表した内燃機関の側面断面図を示している。
【００２６】
図２を参照すると、シリンダブロック２の両側壁の下方には互いに間隔を隔てた複数個のブロック側突出部５０が形成されており、各ブロック側突出部５０内にはそれぞれ断面円形のブロック側カム挿入孔５１が形成されている。これらブロック側カム挿入孔５１はシリンダの配列方向に平行になるように同一軸線上に形成される。
【００２７】
一方、クランクケース１の上壁面上には互いに間隔を隔ててそれぞれ対応するブロック側突出部５０の間に嵌合せしめられる複数個のケース側突出部５２が形成されており、これら各ケース側突出部５２内にもそれぞれ断面円形のケース側カム挿入孔５３が形成されている。これらケース側カム挿入孔５３も、ブロック側カム挿入孔５１と同様にシリンダの配列方向に平行になるように同一軸線上に形成される。
【００２８】
図２に示したように作用軸として機能する一対のカムシャフト５４、５５が設けられており、各カムシャフト５４、５５上には一つおきに各ケース側カム挿入孔５３内に回転可能に挿入されるケース側円形カム５８が固定されている。これらケース側円形カム５８は各カムシャフト５４、５５の回転軸線と共軸をなす。一方、各ケース側円形カム５８の両側には図３に示したように各カムシャフト５４、５５の回転軸線に対して偏心配置された偏心軸５７が延びており、この偏心軸５７上にブロック側円形カム５６が偏心して回転可能に取付けられている。図２に示したようにこれらブロック側円形カム５６は各ケース側円形カム５８の両側に配置されており、これらブロック側円形カム５６は対応する各ブロック側カム挿入孔５１内に回転可能に挿入されている。
【００２９】
図２に示したように各カムシャフト５４、５５をそれぞれ反対方向に回転させるために駆動モータ５９（アクチュエータ）の回転軸６０にはそれぞれ螺旋方向が逆向きの一対のウォームギア６１、６２が取付けられており、これらウォームギア６１、６２と噛合するウォームホイール６３、６４がそれぞれ各カムシャフト５４、５５の端部に固定されている。この実施形態では駆動モータ５９を駆動することによってピストン４が圧縮上死点に位置するときの燃焼室５の容積を広い範囲に亘って変更することができる。
【００３０】
＜可変圧縮比機構による機械圧縮比の変更方法＞
次に、上述した構成の可変圧縮比機構Ａにより機械圧縮比を変更する方法について図３を参照して詳述する。図３において、ａはケース側円形カム５８の中心、ｂは偏心軸５７の中心、ｃはブロック側円形カム５６の中心をそれぞれ示している。なお、本実施形態では、ブロック側円形カム５６の直径はケース側円形カム５８の直径よりも大きく、よってブロック側円形カム５６の中心ｃと偏心軸５７の中心ｂとの間の距離がケース側円形カム５８の中心ａと偏心軸５７の中心ｂとの間の距離よりも長い。また、図３（Ａ）、図３（Ｂ）、図３（Ｃ）にはそれぞれの状態におけるケース側円形カム５８の中心ａと偏心軸５７の中心ｂとブロック側円形カム５６の中心ｃとの位置関係が示されている。
【００３１】
図３（Ａ）に示したような状態から駆動モータ５９を駆動して、ケース側円形カム５８が図３（Ａ）において矢印で示したように互いに反対方向に回転させるべく各カムシャフト５４、５５を回転させると、偏心軸５７が互いに離れる方向に移動する。この偏心軸５７の移動に伴ってブロック側円形カム５６がブロック側カム挿入孔５１内においてケース側円形カム５８とは反対方向に回転する。この結果、図３（Ｂ）に示したように、偏心軸５７の位置が高い位置から中間高さ位置となる。
【００３２】
さらに駆動モータ５９を駆動して、ケース側円形カム５８が図３（Ｂ）において矢印で示したように互いに反対方向に回転させるべく各カムシャフト５４、５５を回転させると、偏心軸５７がケース側円形カム５８内で下方に移動する。この偏心軸５７の移動に伴ってブロック側円形カム５６がブロック側カム挿入孔５１内においてケース側円形カム５８と同方向に回転する。この結果、図３（Ｃ）に示したように、偏心軸５７は最も低い位置となる。
【００３３】
図３（Ａ）〜図３（Ｃ）を比較するとわかるようにクランクケース１とシリンダブロック２の相対距離はケース側円形カム５８の中心ａとブロック側円形カム５６の中心ｃとの距離によって定まり、ケース側円形カム５８の中心ａとブロック側円形カム５６の中心ｃとの距離が大きくなるほどシリンダブロック２はクランクケース１から離れる。すなわち、可変圧縮比機構Ａは回転するカムを用いたクランク機構によりクランクケース１とシリンダブロック２との間の相対距離を変化させていることになる。そして、シリンダブロック２がクランクケース１から離れるとピストン４が圧縮上死点に位置するときの燃焼室５の容積は増大する。したがって、各カムシャフト５４、５５を回転させることによってピストン４が圧縮上死点に位置するときの燃焼室５の容積（以下、「燃焼室容積」という）を変更することができる。
【００３４】
特に、図３に示した例では、図３（Ａ）に示した状態と図３（Ｂ）に示した状態との間でシリンダブロック２はクランクケース１に対してΔＤ１だけ相対移動せしめられ、図３（Ｂ）に示した状態と図３（Ｃ）に示した状態との間でシリンダブロック２はクランクケース１に対してΔＤ２だけ相対移動せしめられる。
【００３５】
このようにカムシャフト５４、５５を回転させることによってピストン４が圧縮上死点に位置するときの燃焼室５の容積を変化させたとしても、圧縮行程時のピストン４の行程容積（ピストン４が吸気下死点から圧縮上死点まで移動するときに変化する燃焼室５の容積）は変化しない。したがって、（燃焼室容積＋行程容積）／燃焼室容積で表される機械圧縮比は、上述したように燃焼室容積を変化させることで、変化する。すなわち、本実施形態の可変圧縮比機構Ａによれば、駆動モータ５９によってカムシャフト５４、５５を回転させることによって、内燃機関の圧縮比を変更することができる。
【００３６】
なお、図１〜図３に示した可変圧縮比機構Ａは一例を示すものであり、本発明では、駆動モータ等のアクチュエータにより回転軸６０等の回転体を回転させることによって機械圧縮比を変更することができれば、いかなる形式の可変圧縮比機構でも用いることができる。
【００３７】
＜機械圧縮比の制御＞
上述したように、機械圧縮比は、クランクケース１に対するシリンダブロック２の相対距離を変化させることによって制御される。また、クランクケース１とシリンダブロック２との相対距離は、駆動モータ５９によってカムシャフト５４、５５を回転させることによって変化する。
【００３８】
そこで、本実施形態では、相対距離センサ４３によってクランクケース１とシリンダブロック２との相対距離を検出する。そして、この相対距離センサ４３によって検出された相対距離が、目標機械圧縮比に対応する目標相対距離となるように、駆動モータ５９をフィードバック制御するようにしている。
【００３９】
これにより、例えば目標機械圧縮比が大きくなるように変化すると、これに伴ってクランクケース１とシリンダブロック２との間の距離が短くなるように目標相対距離が変化する。そして、相対距離センサ４３によって検出された相対距離が目標相対距離に一致するように、駆動モータ５９によってカムシャフト５４、５５が回転せしめられる。具体的には、クランクケース１とシリンダブロック２との間の距離が短くなるように駆動モータ５９によってカムシャフト５４、５５が回転せしめられ、その結果、機械圧縮比が増大されることになる。
【００４０】
一方、目標機械圧縮比が小さくなるように変化すると、これに伴ってクランクケース１とシリンダブロック２との間の距離が長くなるように目標相対距離が変化する。そして、相対距離センサ４３によって検出された相対距離が目標相対距離に一致するように、駆動モータ５９によってカムシャフト５４、５５が回転せしめられる。具体的には、クランクケース１とシリンダブロック２との間の距離が長くなるように駆動モータ５９によってカムシャフト５４、５５が回転せしめられ、その結果、機械圧縮比が減少されることになる。
【００４１】
＜逆入力遮断クラッチの構成＞
本発明の実施形態によれば、図２に示したように、駆動モータ５９と回転軸６０との間には逆入力遮断クラッチ６５が設けられる。逆入力遮断クラッチ６５の入力軸７１は駆動モータ５９の出力軸７４に連結され、逆入力遮断クラッチ６５の出力軸７４は回転軸６０に連結される。逆入力遮断クラッチ６５は、クランクケース１に対してシリンダブロック２が離れる向き及び近づく向きの両方向について入力軸７１から出力軸７４へ回転力を伝達し、クランクケース１に対してシリンダブロック２が離れる向きの出力軸７４からの回転力を遮断するように形成されている。すなわち、逆入力遮断クラッチ６５は、駆動モータ（アクチュエータ）から回転軸６０やカムシャフト５４、５５へは動力を伝達するが、カムシャフト５４、５５から駆動モータ５９へは一方の回転方向について動力を伝達しないと共に回転軸６０やカムシャフト５４、５５の回転を阻止するように構成される。換言すると、駆動モータ（アクチュエータ）５９の回転力はその回転方向に限らずにウォームギア６１、６２に伝達され、ウォームギア６１、６２の回転力は一方の回転方向における回転力は遮断されて、駆動モータ５９に伝達されない構造を有する。
【００４２】
図４及び図５を参照して、逆入力遮断クラッチ６５の構造について説明する。まず、図４は逆入力遮断クラッチ６５の概略断面図を示し、図５は、図４におけるＸ線に沿って切断したときの概略断面図を示す。
【００４３】
図４および図５を参照すると、本実施形態の逆入力遮断クラッチ（以下、単に「クラッチ」ともいう）６５は、ねじ８５によりハウジング７８に固定されている外輪７７を具備する。外輪７７は、クラッチ６５が駆動している期間中にも移動せずに固定されている。クラッチ６５は、ウォームギア６１、６２が固定されている回転軸６０に接続された出力軸７４を有する。出力軸７４は、回転軸８８を回転中心にして回転し、出力軸７４が回転する周方向に沿って複数個が形成された穴部７５を有する。本実施形態における出力軸７４は、断面形状が多角形に形成されている。図４に示した例では、出力軸７４は、断面形状が正八角形に形成されている。
【００４４】
また、クラッチ６５は、回転軸８８を回転中心にして回転する入力軸７１を具備する。入力軸７１は、駆動モータ５９の回転力を伝達する回転軸６６に接続されている。入力軸７１は、入力軸７１の回転に伴って一体的に回転する挿入部７２及び保持部７３を有する。
【００４５】
複数の挿入部７２は、出力軸７４の複数の穴部７５に対応する位置に形成され、出力軸７４の穴部７５に挿入されている。穴部７５の内径は挿入部７２の外径よりも大きくなるように形成されている。これにより、挿入部７２と穴部７５との間には隙間が形成される。一方、複数の保持部７３は、外輪７７と出力軸７４との間に配置されている。また、保持部７３はローラ８０に対向し、偏心軸５７が一方の回転方向に回転する向きに入力軸７１が回転したときにローラ８０を押圧するように形成されている。
【００４６】
出力軸７４と外輪７７との間の空間には、ローラ８０が配置される。本実施形態におけるローラ８０は円柱状に形成されている。ローラ８０は、バネ８１を介して保持部７３に連結され、バネ８１は連結されている保持部７３に対してローラ８０を離す向きに付勢する。
【００４７】
出力軸７４と外輪７７とにより、ローラ８０を係止させるための係止部８６が形成される。係止部８６は、ローラ８０が付勢されている向きに沿って、出力軸７４の端面と外輪７７の内面との間隔がくさびのように徐々に狭くなっている部分である。また、係止部８６は、ローラ８０が通過しないように狭く形成されている。
【００４８】
＜逆入力遮断クラッチの動作＞
次に、本実施形態おけるクラッチ６５の動作について説明する。本実施形態におけるクラッチ６５は、クランクケース１に対してシリンダブロック２を離す向きに移動させるように駆動モータ５９の回転力が入力されると、回転力を伝達する。すなわち、カムシャフト５４、５５を一方の回転方向に回転させる向きにて駆動モータ５９を駆動する場合には、駆動モータ５９の回転力をウォームギア６１、６２に伝達する。一方で、クラッチ６５は、カムシャフト５４、５５が一方の回転方向に回転する向きにてウォームギア６１、６２から回転力が伝達されると、この回転力を遮断する。すなわち、本実施形態のクラッチ６５は、駆動モータ５９からカムシャフト５４、５５へは動力を伝達するが、カムシャフト５４，５５から駆動モータ５９へは一方向の回転について動力を伝達しないと共にカムシャフト５４，５５の回転を阻止するように構成される。
【００４９】
本実施形態においては、バネ２５によって、シリンダブロック２がクランクケース１から離れる向きに付勢されている。内燃機関の運転期間中には、重力の影響や燃焼サイクルの吸気行程において燃焼室５が負圧になる影響により、クランクケース１に対してシリンダブロック２が近づく向きに力が作用する。しかしながら、バネ２５が配置されることにより、クランクケース１に対してシリンダブロック２が離れる向きに常に付勢され、シリンダブロック２に振動等が生じることを抑制できる。更に、燃焼室５において燃料の燃焼が行なわれごとに、クランクケース１に対してシリンダブロック２が離れる方向に力が作用する。
【００５０】
図４を参照すると、矢印１００は、クランクケース１に対してシリンダブロック２が上昇する方向に対応する方向である。すなわち、機械圧縮比が小さくなり、ピストン４が上死点に到達したときの燃焼室５が大きくなる回転方向を示している。前述の通り、シリンダブロック２には、クランクケース１に対して離れる方向に常に力が加わる。このため、出力軸７４には、矢印１００に示す向きに力が加わっている。ローラ８０は、バネ８１に押圧されて係止部８６に接触している。このために、ローラ８０に楔の効果が生じて、外輪７７に対する出力軸７４の回転が阻止され、出力軸７４がロックされる。このように、クラッチ６５は、クランクケース１に対してシリンダブロック２が離れる方向に対応する出力側からの回転力を遮断することができる。
【００５１】
すなわち、駆動モータ５９を駆動しない場合に、シリンダブロック２がクランクケース１に対して離れる向きの力は、カムシャフト５４、５５、ウォームホイール６３、６４およびウォームギア６１、６２を介してクラッチ６５に伝達される。ローラ８０は、係止部８６にロックされ、クラッチ６５は、この出力側からの回転力を遮断する。
【００５２】
図６及び図７は、機械圧縮比を低下させるときの動作を説明するクラッチ６５の概略断面図である。機械圧縮比を低下させる場合には、クランクケース１に対してシリンダブロック２を離す向きに移動させる。駆動モータ５９を駆動することにより、入力軸７１の挿入部７２は、図６に矢印１０１で示した向きに回転する。加えて、挿入部７２が穴部７５の内面に接触する前に、保持部７３がローラ８０に接触する。
【００５３】
入力軸７１を更に回転させることにより、保持部７３がローラ８０を押圧し、これによりローラ８０は係止部８６から離れる。すなわち、ローラ８０のくさび効果が消失する。このため、出力軸７４は、ロックが解除され、外輪７７に対して矢印１００に示す方向に回転可能になる。入力軸７１の挿入部７２が、矢印１０１に示す向きに回転することにより、挿入部７２が出力軸７４の穴部７５を押圧し、出力軸７４を回転させることができる。このように、入力軸７１の回転力を出力軸７４に伝達することができる。偏心軸５７は、一方の回転方向に回転し、クランクケース１に対してシリンダブロック２を離す向きに移動させることができる。
【００５４】
図８及び図９は、機械圧縮比を上昇させるときの動作を説明するクラッチ６５の概略断面図である。機械圧縮比を上昇させる場合には、クランクケース１に対してシリンダブロック２を近づける向きに移動させる。出力軸７４には、バネ２５により図８に矢印１００で示した向きに力が加わっている。駆動モータ５９を駆動することにより、入力軸７１の挿入部７２及び保持部７３が、矢印１０２に示す向きに回転せしめられ、入力軸７１の挿入部７２は出力軸７４の穴部７５に接触する。
【００５５】
挿入部７２を矢印１０２に示す向きに回転させることにより、図９に示したようにローラ８０が係止部８６から離れる向きに力が作用する。このために、ローラ８０のくさび効果が解除される。入力軸７１の挿入部７２が出力軸７４の穴部７５を押圧することにより、入力軸７１の回転力を出力軸７４に伝達することができる。出力軸７４は、矢印１０２に示す向きに回転する。ローラ８０は、出力軸７４と外輪７７との間で摺動する。保持部７３は、互いに対向するローラ８０から離れた位置に配置される。この結果、偏心軸５７が他方の回転方向に回転し、シリンダブロック２をクランクケース１に近づける向きに移動させることができる。
【００５６】
＜ばねの劣化＞
上述したように、本実施形態では、クランクケース１とシリンダブロック２との間には、これらを互いから離間させるように作用するバネ２５が設けられる。このようなバネ２５を設ける理由の一つとしては、カムシャフト５４、５５における打音や振動或いはカムシャフト５４、５５の円形カム５６、５８等の摩耗を低減させることが挙げられる。以下では、このことについて簡単に説明する。
【００５７】
ここで、本実施形態における可変圧縮比機構では、複数の気筒のうちいずれかの気筒で混合気の燃焼が起こると、シリンダブロック２に設けられたブロック側カム挿入孔５１とブロック側カム挿入孔５１内に配置されたブロック側円形カム５６との間にはクランクケース１とシリンダブロック２とが互いから離れるような方向に力が加わる。同様に、クランクケース１に設けられたケース側カム挿入孔５３と、ケース側カム挿入孔５１内に配置されたケース側円形カム５８との間にもクランクケース１とシリンダブロック２とが互いから離れるような方向に力が加わる。
【００５８】
一方、バネ２５が設けられていない場合、複数の気筒のいずれにおいても混合気の燃焼が起こっていないときには、シリンダブロック２の自重や燃焼室５内の吸気負圧等によってブロック側カム挿入孔５１とブロック側円形カム５６との間及びケース側カム挿入孔５３とケース側円形カム５８との間には、クランクケース１とシリンダブロックとが互いに近づくような力が加わる。したがって、バネ２５が設けられていない場合、いずれかの気筒で燃焼が生じているときと、いずれの気筒においても燃焼室が生じていないときとでは、ブロック側カム挿入孔５１とブロック側円形カム５６との間及びケース側カム挿入孔５３とケース側円形カム５８との間に作用する力の方向が逆向きとなる。すなわち、ブロック側カム挿入孔５１とブロック側円形カム５６との間及びケース側カム挿入孔５３とケース側円形カム５８との間には、逆方向の力らが交互に加わることになる。
【００５９】
一方、ブロック側カム挿入孔５１とブロック側円形カム５６との間及びケース側カム挿入孔５３とケース側円形カム５８との間には僅かながら隙間が生じている。このため、ブロック側カム挿入孔５１とブロック側円形カム５６との間及びケース側カム挿入孔５３とケース側円形カム５８との間に逆方向の力が交互に加わると、カム挿入孔５１、５３内で円形カム５６、５８が上下に移動することになる。この結果、カムシャフト５４、５５の打音や振動が大きくなると共に、カムシャフト５４、５５の円形カム５６、５８等の摩耗が大きくなる。
【００６０】
これに対して、本実施形態のようにシリンダブロック２をクランクケース１から離間させる方向に付勢するバネ２５を設けた場合、いずれの気筒においても混合気の燃焼が起こっていないときでも、シリンダブロック２の自重や燃焼室５内の吸気負圧に基づく付勢力よりもバネ２５の付勢力の方が大きくなる。このため、いずれの気筒においても混合気の燃焼が起こっていないときでも、ブロック側カム挿入孔５１とブロック側円形カム５６との間及びケース側カム挿入孔５３とケース側円形カム５８との間にはシリンダブロック２とクランクケース１とが互いから遠ざかるような力が加わるようになる。この結果、バネ２５を設けることにより、いずれかの気筒において燃焼が生じているかいないかに関わらず、ブロック側カム挿入孔５１とブロック側円形カム５６との間及びケース側カム挿入孔５３とケース側円形カム５８との間には常に同一方向の力が加わることになる。これにより、カム挿入孔５１、５３内で円形カム５６、５８が上下に移動することがなくなり、この結果、カムシャフト５４、５５の打音や振動を低減することができると共に円形カム５６、５８の摩耗等を低減することができる。
【００６１】
ところが、バネ２５が劣化すると、すなわちバネ２５にへたりや折損等が生じると、バネ２５はもはや十分な付勢力を発揮することができなくなる。このようにバネ２５が十分な付勢力を発揮することができなくなると、シリンダブロック２の自重や燃焼室５の吸気負圧に基づく力よりもバネ２５の付勢力の方が小さくなる。この場合、いずれの気筒においても混合気の燃焼が起こっていないときに、ブロック側カム挿入孔５１とブロック側円形カム５６との間及びケース側カム挿入孔５３とケース側円形カム５８との間にはシリンダブロック２とクランクケース１とが互いに近づくような力が加わるようになる。この結果、ブロック側カム挿入孔５１とブロック側円形カム５６との間及びケース側カム挿入孔５３とケース側円形カム５８との間には、バネ２５を設けていない場合と同様に、逆向きの力が交互に加わることになる。よって、カムシャフト５４、５５の打音や振動が大きくなると共に、カムシャフト５４、５５の円形カム５６、５８等の摩耗が大きくなる。このようにバネ２５に劣化の異常が生じると、内燃機関の運転騒音や耐久性等に影響がでることから、バネ２５に劣化の異常が生じているか否かを判定することが必要となる。
【００６２】
＜バネの異常診断＞
ところで、バネ２５が劣化してシリンダブロック２の自重や燃焼室５の吸気負圧に基づく力よりもバネ２５の付勢力の方が小さくなると、混合気の燃焼が生じていないときにシリンダブロック２の自重等によりシリンダブロック２とクランクケース１とが互いに近づくように相対移動しようとする。駆動モータ５９を駆動しない場合に、シリンダブロック２がクランクケース１に対して近づこうとする力は、カムシャフト５４、５５、ウォームホイール６３、６４およびウォームギア６１、６２を介してクラッチ６５に伝達される。この結果、混合気の燃焼が生じていないときには、出力軸７４には、図４に矢印１００に示す向きと反対向きの力が加わることになる。
【００６３】
出力軸７４に矢印１００に示した方向とは反対向きの力が加わると、出力軸７４は入力軸７１に対して矢印１００に示した向きとは反対向きに回動し、この結果、ローラ８０は保持部７３に接触する。これにより、ローラ８０のくさび効果が解除され、よってクラッチ６５は出力側からの回転力を遮断せずに入力側に伝達する。
【００６４】
このように、クラッチ６５によって回転力が遮断されることなく伝達されると、シリンダブロック２とクランクケース１との相対移動も停止されることなく行われることになる。したがって、バネ２５に劣化が生じた場合には、混合気の燃焼が生じていないときに、シリンダブロック２とクランクケース１とが互いに近づくように相対移動することになる。
【００６５】
そこで、本実施形態では、クランクケース１に対してシリンダブロック２を相対的に移動させることによって圧縮比を変更する内燃機関において、クランクケース１からシリンダブロック２が離れるように付勢するバネ２５（付勢手段）と、バネ２５の付勢力が所定の付勢力以下であるかを検出する付勢力検出手段とを具備し、付勢力検出手段によってバネ２５の付勢力が所定の付勢力以下であることが検出されたときにはバネ２５に異常が発生していると判定するようにしている。
【００６６】
特に、本実施形態では、内燃機関は、クランクケース１とシリンダブロック２とを相対的に移動させる駆動モータ（アクチュエータ）５９を更に具備し、付勢力検出手段はクランクケース１とシリンダブロック２の相対距離を検出する相対距離センサ（相対距離検出手段）４３を具備し、駆動モータ５９を駆動させていないときに相対距離センサ４３によってクランクケース１とシリンダブロック２との相対距離が短くなるように変化したことが検出された場合にはバネ２５の付勢力が所定の付勢力以下であると判定するようにしている。なお、本実施形態では、所定の付勢力とは、シリンダブロック２の自重と燃焼室５内の吸気負圧によって生じる力を合計した力に相当する力を意味する。したがって、バネ２５の付勢力が当該所定の付勢力以下になると、駆動モータ５９を駆動させていない場合にいずれの気筒においても燃焼が生じていないとクランクケース１とシリンダブロック２との相対距離が短くなるように変化することになる。本実施形態によれば、このようにしてバネ２５の劣化等の異常を診断することにより、バネ２５の劣化等の異常を適切に診断することができる。
【００６７】
加えて、本実施形態では、バネ２５に劣化等の異常が発生していると判定された場合には、内燃機関を搭載した車両に設けられた警告灯が点灯せしめられる。これにより、ユーザは、バネ２５に異常が発生していることを早期に感知することが可能になり、バネ２５の早期の交換が促されることになる。
【００６８】
さらに、本実施形態では、バネ２５に劣化等の異常が発生していると判定された場合であっても、クランクケース１とシリンダブロック２との相対距離が目標相対距離となるように駆動モータ５９のフィードバック制御が継続される。この結果、駆動モータ５９を駆動させていないにも関わらずクランクケース１とシリンダブロック２との相対距離が変化するときには、これらの相対距離が目標相対位距離なるように、すなわちクランクケース１とシリンダブロック２との相対距離が変化しないように駆動モータ５９が駆動されることになる。
【００６９】
＜フローチャート＞
図１０は、本実施形態におけるバネ２５の劣化の異常を診断する異常診断制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。図示した制御ルーチンは、一定時間間隔の割り込みによって行われる。
【００７０】
まず、ステップＳ１１では、クランクケース１とシリンダブロック２との目標相対距離が一定に維持されているか否かが判定される。すなわち、ステップＳ１１では、内燃機関の目標機械圧縮比が一定に維持されているか否かを判定していると言い換えることもできる。クランクケース１とシリンダブロック２との目標相対距離が一定に維持されていないと判定された場合、すなわち目標機械圧縮比が変動している場合には、制御ルーチンが終了せしめられる。このような場合には、駆動モータ５９によってカムシャフト５４、５５が回転せしめられ、これによりクランクケース１とシリンダブロック２との相対距離が変化せしめられる。このため、クランクケース１とシリンダブロック２との相対距離はバネ２５の劣化と無関係に変化することになるため、バネ２の劣化等の異常を診断することはできない。このため、ステップＳ１１では、目標相対距離が一定に維持されていないときにはバネ２５の異常診断を中止すべく制御ルーチンが終了せしめられている。
【００７１】
一方、ステップＳ１１において、クランクケース１とシリンダブロック２との目標相対距離が一定に維持されていると判定された場合には、ステップ１１からステップＳ１２へと進む。ステップＳ１２では、相対距離センサ４３によってクランクケース１とシリンダブロック２との相対距離が検出される。次いで、ステップＳ１３では、目標相対距離が一定に維持されている間に、すなわち駆動モータ５９による駆動が行われていない間に、ステップＳ１２によって検出された相対距離が短くなるように変化しているか否かが判定される。
【００７２】
ステップＳ１３において、クランクケース１とシリンダブロック２との相対距離が変化していないと判定された場合には、ステップＳ１４へと進む。ステップＳ１４では、バネ２５に異常は発生していない、すなわちバネ２５は正常であると判定され、制御ルーチンが終了せしめられる。
【００７３】
一方、ステップＳ１３において、駆動モータ５９による駆動が行われていない間に、クランクケース１とシリンダブロック２との間の相対距離が短くなるように変化していると判定された場合には、ステップＳ１５へと進む。ステップＳ１５では、バネ２５に異常が発生していると判定され、ステップＳ１６へと進む。ステップＳ１６では、相対距離センサ４３によって検出された相対距離が目標相対距離となるように行われるフィードバック制御が継続される。この場合、クランクケース１とシリンダブロック２との間の相対距離は目標相対距離よりも短いものとなっていることから、駆動モータ５９はクランクケース１とシリンダブロック２との間の相対距離が長くなる方向に駆動されることになる。すなわち、駆動モータ５９には、クランクケース１とシリンダブロック２との間の相対距離が長くなるように保持電流が流されるといえる。次いで、ステップＳ１７では、内燃機関を搭載した車両に設けられた警告灯が点灯され、制御ルーチンが終了せしめられる。
【００７４】
＜第一実施形態の変形例＞
上記実施形態では、バネ２５に異常が生じていると判定された場合であっても、相対距離センサ４３によって検出された相対距離が目標相対距離に一致するように駆動モータ５９のフィードバック制御が行われる。しかしながら、バネ２５に異常が生じていると判定された場合には、斯かるフィードバック制御を中止して、他の方法によりクランクケース１とシリンダブロック２との相対距離が変化しないように駆動モータ５９を駆動するようにしてもよい。
【００７５】
この場合、例えば、相対距離の変化量に基づくフィードフォワード制御を行うようにしてもよい。フィードフォワード制御を行う場合には、例えば、相対距離センサ４３によって検出された単位時間当たりの相対距離の変化量が大きくなるほど、駆動モータ５９に供給される電流が大きくなる。また、クランクケース１とシリンダブロック２との相対距離を変化させるのに必要な電流の大きさは、現在のクランクケース１とシリンダブロック２との相対距離に応じて、すなわち機械圧縮比に応じて変化する。したがって、駆動モータ５９に供給される電流は、クランクケース１とシリンダブロック２との相対距離に応じて変化するようにしてもよい。
【００７６】
また、上記実施形態では、相対距離センサ４３によってクランクケース１とシリンダブロック２との相対距離が短くなるように変化したことが検出された場合に、バネ２５の付勢力が所定の付勢力以下であると判定するようにしている。しかしながら、別の方法によりバネ２５の付勢力が所定の付勢力以下であるか否かを判定するようにしてもよい。
【００７７】
このような変形例の場合、具体的には、内燃機関は、シリンダブロック２とクランクケース１との間に配置されたカムシャフト５４、５５（作用軸）と、カムシャフト５４、５５を回動させる駆動モータ５９（アクチュエータ）とを具備し、カムシャフト５４、５５を回転させることによってクランクケース１とシリンダブロック２との相対距離が変化せしめられる。そして、本変形例では、カムシャフト５４、５５に加わるトルクを検出するトルク検出装置（トルク検出手段）が設けられる。具体的には、トルク検出装置は、例えば、クラッチ６５とウォームホイール６３、６４との間において、回転軸６０に設けられる（図示せず）。
【００７８】
そして、バネ２５の付勢力が所定の付勢力以下であるかを検出する付勢力検出手段は、上記トルク検出装置を具備すると共に、駆動モータ５９を駆動させていないときにトルク検出手段によって回転軸６０に加わるトルク、すなわちカムシャフト５４、５５に加わるトルクを検出する。このようにしてトルク検出装置によって検出された、クランクケース１からシリンダブロック２が離れる方向に作用するトルクが予め定められた値以下になったときに、バネ２５の付勢力がこの予め定められた値に相当する所定の付勢力以下であると判定する。これにより、バネ２５の付勢力が所定の付勢力以下になったか否か、すなわちバネ２５に劣化異常が生じているか否かを適切に診断することができる。
【００７９】
ここで、トルク検出装置を用いた場合には、回転軸６０に加わるトルク、すなわちカムシャフト５４、５５に加わるトルクを直接検出することができる。このため、バネ２５の劣化の程度が小さく、混合気の燃焼が生じていないときにシリンダブロック２とクランクケース１とが互いに近づくように相対移動しない場合であっても、混合気の燃焼が生じていないときにシリンダブロック２とクランクケース１とが互いから離れるような方向に加わるトルクが小さくなる。したがって、本実施形態によれば、このような場合であっても、バネ２５の劣化を検出することができる。
【００８０】
図１１は、トルク検出装置によって検出されたトルクに基づいて、バネ２５の劣化異常を診断する異常診断制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。図示した制御ルーチンは、一定時間間隔の割り込みによって行われる。なお、図１１のステップＳ２１、Ｓ２４〜Ｓ２７は、図１０のステップＳ１１、Ｓ１４〜Ｓ１７と同様であるため説明を省略する。
【００８１】
ステップＳ２２では、トルク検出装置によって、クランクケース１に対してシリンダブロック２が離れる方向において回転軸６０に加わるトルクＴＲ、すなわちカムシャフト５４、５５に加わるトルクＴＲが検出される。次いで、ステップＳ２３では、ステップＳ２２で検出されたトルクＴＲが予め定められた基準値ＴＲｒｅｆ以下であるか否かが検出される。基準値ＴＲｒｅｆは、ゼロ以上の予め定められた値とされる。
【００８２】
ステップＳ２３において、検出されたトルクＴＲが予め定められた基準値ＴＲｒｅｆよりも大きいと判定された場合には、ステップＳ２４へと進む。ステップＳ２４では、ステップＳ１４と同様に、バネ２５は正常であると判定され、制御ルーチンが終了せしめられる。一方、ステップＳ２３において、検出されたトルクＴＲが予め定められた基準値ＴＲｒｅｆ以下であると判定された場合には、ステップＳ２５へと進む。ステップＳ２５では、ステップＳ１５と同様に、バネ２５に異常が発生していると判定される。
【００８３】
＜第二実施形態＞
図１２及び図１３を参照して、本発明の第二実施形態に係る内燃機関について説明する。第二実施形態に係る内燃機関の構成及び制御は、後述する点を除いて、第一実施形態に係る内燃機関の構成及び制御と同様である。
【００８４】
上述した実施形態では、目標機械圧縮比が一定に維持され、よってクランクケース１とシリンダブロック２との目標相対距離が一定に維持されているときには駆動モータ５９が駆動されない。しかしながら、このように駆動モータ５９を駆動させていないにも関わらずバネ２５の劣化によりクランクケース１とシリンダブロック２との相対距離が短くなるように変化する場合には、駆動モータ５９を駆動させることによりクランクケース１とシリンダブロック２との相対距離を一定に維持するようにしていた。
【００８５】
しかしながら、このようにクランクケース１とシリンダブロック２との相対距離を一定に維持するように駆動モータ５９を駆動させると駆動モータ５９により電力が消費される。このとき駆動モータ５９によって消費される電力は一定ではなく、そのときの機械圧縮比、すなわち目標機械圧縮比に応じて変化する。
【００８６】
図１２は、バネ２５が劣化した場合に、カムシャフト５４、５５の回転角度位置と、クランクケース１とシリンダブロック２との相対距離を一定に維持するのに必要なトルクとの関係を示す図である。図中のカムシャフト５４、５５の回転角度位置は、クランクケース１とシリンダブロック２との相対距離に対応する。なお、図１２に示した例では、カムシャフト５４、５５の回転角度位置が小さいとき（図中の左側）には、クランクケース１とシリンダブロック２との相対距離が短く、すなわち機械圧縮比が高くなる。一方、カムシャフト５４、５５の回転角度位置が大きいとき（図中の右側）には、クランクケース１とシリンダブロック２との相対距離が長く、すなわち機械圧縮比が低くなる。
【００８７】
図１２からわかるように、クランクケース１とシリンダブロック２との相対距離を一定に維持するのに必要なトルクは、カムシャフト５４、５５の回転角度位置が最も小さいとき、すなわちクランクケース１とシリンダブロック２との相対距離が最も短いときに、最も小さな値となる。その後、カムシャフト５４、５５の回転角度位置が大きくなるにつれて、すなわちクランクケース１とシリンダブロック２との相対距離が長くなるにつれて、必要なトルクは徐々に大きくなり、或る回転角度位置においてピークに達する。その後、カムシャフト５４、５５の回転角度位置が大きくなるにつれて必要なトルクは徐々に小さくなる。そして、カムシャフト５４、５５の回転角度位置が最も大きいとき、すなわちクランクケース１とシリンダブロック２との相対距離が最も長いときには、必要なトルクは再び最も小さな値となる。
【００８８】
クランクケース１とシリンダブロック２との相対距離を一定に維持するのに必要な駆動モータ５９への供給電力は、これらの相対距離を一定に維持するのに必要なトルクに比例する。したがって、回転角度位置と、相対距離を一定に維持するのに必要な供給電力との関係も図１２に示した例と同様な傾向になる。したがって、回転角度位置が極めて小さいとき、すなわち機械圧縮比が極めて大きいときや、回転角度位置が極めて大きいとき、すなわち機械圧縮比が極めて小さいときには、必要な供給電力は小さい。これに対して、回転角度位置が中程度のとき、すなわち機械圧縮比が中程度のときには必要な電力が大きい。したがって、回転角度位置が中程度のときには、燃費が悪化する。
【００８９】
一方、一般に、目標機械圧縮比は、機関負荷や機関回転数等の機関運転状態に基づいて、燃費が最適となるように設定される。したがって、機械圧縮比が目標機械圧縮比とは異なる機械圧縮比になると、燃費が悪化する。すなわち、クランクケース１とシリンダブロック２との相対距離を目標機械圧縮比に相当する目標相対距離とは異なる相対距離にすると燃費が悪化する。
【００９０】
ここで、バネ２５に劣化異常が生じた場合に、クランクケース１とシリンダブロック２との相対距離を目標相対距離に一定に維持することによる燃費の悪化と、機械圧縮比を目標機械圧縮比ではなく最小機械圧縮比（可変圧縮比機構によって設定しうる最も小さい機械圧縮比）に低下させることによる燃費の悪化を考える。この場合、図１２中の回転角度位置がθ１よりも小さい領域内にある場合、すなわち機械圧縮比が回転角度位置θ１に対応する圧縮比よりも大きい領域内にある場合には、駆動モータ５９を駆動してクランクケース１とシリンダブロック２との相対距離を一定に維持する方が燃費の悪化を小さく抑えることができる。同様に、図１２中の回転角度位置がθ２よりも大きい領域内にある場合、すなわち機械圧縮比が回転角度位置θ２に対応する圧縮比よりも小さい領域内にある場合には、駆動モータ５９を駆動してクランクケース１とシリンダブロック２との相対距離を一定に維持する方が燃費の悪化を小さく抑えることができる。これに対して、図１２中の回転角度位置がθ１からθ２の間の領域内にある場合、すなわち機械圧縮比が回転角度位置θ１に対応する圧縮比と回転角度位置θ２に対応する圧縮比との間の領域内にある場合には、機械圧縮比を目標機械圧縮比ではなく、最小機械圧縮比に低下させる方が燃費の悪化を小さく抑えることができる。
【００９１】
そこで、本実施形態では、バネ２５に劣化の異常が生じていると判定された場合、すなわち駆動モータ５９を駆動させていないにも関わらずシリンダブロック２とクランクケース１との間の相対距離が短くなるように変化する場合には、機械圧縮比は最大機械圧縮比（可変圧縮比機構によって設定しうる最も大きい機械圧縮比）よりも低い上限圧縮比（回転角度位置θ１に対応）と最小機械圧縮比よりも高い下限圧縮比（回転角度位置θ２に対応）との間に設定されるのが禁止される。換言すると、クランクケース１とシリンダブロック２との相対距離を目標相対距離に一定に維持することによる燃費の悪化の方が、機械圧縮比を目標機械圧縮比ではなく最小機械圧縮比に低下させることによる燃費の悪化よりも大きくなるような機械圧縮比領域内に機械圧縮比を設定するのが禁止される。したがって、機関負荷や機関回転数等の機関運転状態に基づいて設定される目標機械圧縮比が上限圧縮比と下限圧縮比との間にある場合には、機械圧縮比は上限機械圧縮比よりも高い圧縮比又は下限機械圧縮比よりも低い圧縮比に設定されることになる。特に、本実施形態では、このような場合には機械圧縮比は例えば最小機械圧縮比に設定される。これにより、バネ２５に異常が発生したときの燃費の悪化を最小限に抑えることができる。
【００９２】
図１３は、本実施形態におけるバネ２５の劣化異常を診断する異常診断制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。図示した制御ルーチンは、一定時間間隔の割り込みによって行われる。なお、図１３のステップＳ３１〜Ｓ３５は、図１０のステップＳ１１〜Ｓ１５と同様であるため説明を省略する。
【００９３】
ステップＳ３５では、バネ２５に異常が発生していると判定され、ステップＳ３６へと進む。ステップＳ３６では、カムシャフト５４、５５の回転角度位置がθ１よりも大きく且つθ２よりも小さいか否かが判定される。すなわち、ステップＳ３６では、機械圧縮比が回転角度位置θ１に対応する圧縮比と回転角度位置θ２に対応する圧縮比との間の圧縮比であるか否か判定される。換言すると、ステップＳ３６では、クランクケース１とシリンダブロック２との相対距離が回転角度位置θ１に対応する相対距離と回転角度位置θ２に対応する相対距離との間の距離であるか否かが判定される。ステップＳ３６において、カムシャフト５４、５５の回転角度位置がθ１以下又はθ２以上であると判定された場合には、ステップＳ３７がスキップされる。一方、ステップＳ３６において、カムシャフト５４、５５の回転角度位置がθ１とθ２との間の回転角度位置であると判定された場合には、ステップＳ３７へと進む。ステップＳ３７では、目標機械圧縮比が、機関負荷や機関回転数等の機関運転状態に基づいて算出された圧縮比から最小機械圧縮比に変更せしめられる。次いで、ステップＳ３８では、相対距離センサ４３によって検出された相対距離が目標相対距離となるように行われるフィードバック制御が継続される。次いで、ステップＳ３９では、内燃機関を搭載した車両に設けられた警告灯が点灯され、制御ルーチンが終了せしめられる。
【符号の説明】
【００９４】
１    クランクケース
２    シリンダブロック
３    シリンダヘッド
６    点火プラグ
１３    燃料噴射弁
３０    電子制御ユニット（ＥＣＵ）
４３    相対距離センサ
５４、５５    カムシャフト
５９    駆動モータ
６０    回転軸
６５    逆入力遮断クラッチ
８６    ギャップセンサ
Ａ    可変圧縮比機構
Ｂ    可変バルブタイミング機構
【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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