(57)【要約】【課題】より精度よく可変圧縮比機構の異常を判定できる技術を提供する。【解決手段】内燃機関のフューエルカット中（Ｓ１０１）に圧縮比を変更する指令を出す（Ｓ１０３）。そして、その際のクランク軸の回転速度を検出し（Ｓ１０４）、検出された回転速度の変動量の圧縮比変更前後における変化が基準範囲に属しているか否かを判定する（Ｓ１０５）。そして回転速度の変動量の変化が基準範囲に属している場合には可変圧縮比機構は正常と判定し（Ｓ１０６）、回転速度の変動量の変化が基準範囲に属していない場合には可変圧縮比機構が異常と判定する（Ｓ１０７）。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室の容積を変更することで内燃機関の圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構と、
前記内燃機関のフューエルカット中に、前記可変圧縮比機構に圧縮比を変更すべき指令信号を出力する制御手段と、
前記制御手段によって圧縮比を変更すべき指令信号が出力された際の、クランク軸に作用するトルクの変化を検出するトルク変化検出手段と、
前記トルク変化検出手段によって検出されたトルクの変化が前記指令信号に基づく圧縮比の変化に応じた基準範囲に属していない場合に、前記可変圧縮比機構が異常と判定する異常判定手段と、
を備えることを特徴とする可変圧縮比内燃機関。
【請求項２】
前記クランク軸の回転速度を検出する回転速度検出手段をさらに備え、
前記トルク変化検出手段は、前記回転速度検出手段によって検出される前記クランク軸の回転速度の周期的な変動の量の、前記制御手段によって圧縮比を変更すべき指令信号が出力された際の変化によって、前記クランク軸に作用するトルクの変化を検出することを特徴とする請求項１に記載の可変圧縮比内燃機関。
【請求項３】
前記内燃機関の出力を補助するモータが併設され、
前記制御手段によって圧縮比を変更すべき指令信号が出力された際には、前記モータの出力軸と前記クランク軸とを連結するとともに前記モータの補助によって前記クランク軸の回転速度を所定速度に維持し、
前記トルク変化検出手段は、前記モータに作用するトルクの変化より、前記クランク軸に作用するトルクの変化を検出することを特徴とする請求項１に記載の可変圧縮比内燃機関。
【請求項４】
前記制御手段によって圧縮比を変更すべき指令信号が出力される前に、前記内燃機関への吸入空気量を増大させる空気量増大手段をさらに備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の可変圧縮比内燃機関。
【請求項５】
燃焼室の容積を変更することで内燃機関の圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構の異常判定方法であって、
前記内燃機関のフューエルカット中に前記可変圧縮比機構によって圧縮比を変更すべき指令をする圧縮比変更工程と、
前記圧縮比変更工程において、クランク軸に作用するトルクの変化を検出するトルク変化検出工程と、
前記トルク変化検出工程において検出されたトルクの変化が前記指令に基づく圧縮比の変化に応じた基準範囲に属していない場合に、前記可変圧縮比機構を異常と判定する異常判定工程と、
を有することを特徴とする可変圧縮比機構の異常判定方法。
【請求項６】
前記トルク変化検出工程においては、前記クランク軸の回転速度の周期的な変動の量の、前記圧縮比変更工程における変化によって、前記クランク軸に作用するトルクの変化を検出することを特徴とする請求項５に記載の可変圧縮比機構の異常判定方法。
【請求項７】
前記内燃機関の出力を補助するモータが併設され、
前記トルク変化検出工程においては、前記モータの出力軸と前記クランク軸とを連結するとともに前記モータの補助によって前記クランク軸の回転速度を所定速度に維持し、その際に前記モータに作用するトルクの変化より、前記クランク軸に作用するトルクの変化を検出することを特徴とする請求項５に記載の可変圧縮比機構の異常判定方法。
【請求項８】
前記圧縮比変更工程の前に実行され、前記内燃機関の吸入空気量を増大させる空気量増大工程をさらに有することを特徴とする請求項５から７のいずれか一項に記載の可変圧縮比機構の異常判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関における燃焼室の容積を変更して圧縮比を変更する可変圧縮比機構を備えた可変圧縮比内燃機関及び、可変圧縮比機構の異常判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、内燃機関の燃費性能や出力性能などを向上させることを目的とした、内燃機関の圧縮比を可変にする可変圧縮比機構を備える技術が提案されている。この種の技術としては、シリンダブロックとクランクケースとを相対移動可能に連結するとともにその連結部分にカム軸を設け、前記カム軸を回動させてシリンダブロックとクランクケースとを、気筒の軸線方向に相対移動させることで燃焼室の容積を変更し、以て内燃機関の圧縮比を変更する技術が公知である（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００３】
また、別の可変圧縮比機構としては、コンロッドを２分割し、クランクシャフトに連結された方のコンロッドに所定の揺動中心を中心に揺動可能な揺動部材を連結し、前記揺動中心がカム軸を回転させることによって移動することで燃焼室の容積及びピストンのストロークを変更し、以って内燃機関の圧縮比を変更する機構も提案されている（例えば、特許文献２を参照。）。
【０００４】
しかしながら、上記のような可変圧縮比内燃機関において、何らかの原因で可変圧縮比機構が正常に作動しなくなった場合には、圧縮比が過度に低くなり燃焼が不安定になったり、圧縮比が過度に高くなりノッキングが発生したりするなど、燃焼状態が異常となるおそれがある。従って、可変圧縮比機構が正常に作動していることを適時に確認することが必要となる。
【０００５】
これに関し、各気筒の筒内圧力を検出する筒内圧センサを備えるようにし、所定クランク角における筒内圧力の全気筒の平均値を演算し、また、各気筒の所定クランク角における筒内圧を検出し、筒内圧力の全気筒の平均値と各気筒の筒内圧の偏差とに基づいて可変圧縮比機構の故障を検出する技術が公知となっている(例えば、特許文献３を参照。)。
【０００６】
しかしながら、上記の故障検出においては機関運転中に故障検出を行っているため、筒内圧に対する燃焼圧の影響が故障検出の精度を低下させるおそれがあった。また、圧力センサやその駆動回路及び信号処理回路が特別に必要となり、コストアップや、センサを設けたことによる内燃機関の耐久性の低下などの問題を生じるおそれがあった。
【特許文献１】特開２００３−２０６７７１号公報
【特許文献２】特開２００１−３１７３８３号公報
【特許文献３】実開平１−８８０３９号公報
【特許文献４】実開平１−９５５４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、より精度よく可変圧縮比機構の異常を判定できる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明は、内燃機関のフューエルカット中に可変圧縮比機構によって圧縮比を変更する指令を出し、その際に前記内燃機関のクランク軸に作用するトルクの変化を検出し、当該トルクの変化が指令による圧縮比の変化に対して大き過ぎる場
合または小さ過ぎる場合に、可変圧縮比機構が異常であると判定することを最大の特徴とする。
【０００９】
より詳しくは、燃焼室の容積を変更することで内燃機関の圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構と、
前記内燃機関のフューエルカット中に、前記可変圧縮比機構に圧縮比を変更すべき指令信号を出力する制御手段と、
前記制御手段によって圧縮比を変更すべき指令信号が出力された際の、クランク軸に作用するトルクの変化を検出するトルク変化検出手段と、
前記トルク変化検出手段によって検出されたトルクの変化が前記指令信号に基づく圧縮比の変化に応じた基準範囲に属していない場合に、前記可変圧縮比機構が異常と判定する異常判定手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１０】
ここで、内燃機関のフューエルカット中には、各気筒における少なくとも圧縮行程及び燃焼行程に相当する行程では、クランク軸がＢＤＣからＴＤＣに向かう際には、各気筒の筒内圧に応じて、クランク軸にその回転を妨げる方向のトルクが作用する。一方、クランク軸がＴＤＣからＢＤＣに向かう際には、同様にクランク軸にその回転を促す方向のトルクが作用する。このように、フューエルカット中においても、クランク軸には周期的なトルクが作用する。
【００１１】
そして、内燃機関の圧縮比が高い場合には燃焼室の容積がより小さくなるので、少なくともＴＤＣ付近における上記トルクは相対的に大きくなる。また、内燃機関の圧縮比が低い場合には、少なくともＴＤＣ付近における上記トルクは相対的に小さくなる。
【００１２】
従って、内燃機関のフューエルカット中に圧縮比を変更し、その際に、各気筒の筒内圧に応じてクランク軸に作用するトルクが予定通り変化しているか否かを検出すれば、可変圧縮比機構が正常に作動しているか否かを判定することができる。より具体的には、トルク変化検出手段によって検出されたトルクの変化が予定される圧縮比の変化に応じた基準範囲に属していない場合には、可変圧縮比機構が異常と判定してもよい。なお、ここで基準範囲とは、圧縮比が指令どおりに変化した場合（変化前の圧縮比及び、変化後の圧縮比がともに指令どおりである場合）に生じる、クランク軸に作用するトルクの変化の適正範囲であり、予め実験などによって定められる。
【００１３】
これによれば、クランク軸に作用するトルクの変化を検出するという簡単な処理で、可変圧縮比機構の異常判定を行うことができる。また、フューエルカット中に異常判定が行われるので、各気筒における燃焼のトルクへの影響を排除することができ、より精度よく、可変圧縮比機構の異常判定を行うことが可能となる。
【００１４】
また、本発明においては、前記クランク軸の回転速度を検出する回転速度検出手段をさらに備え、
前記トルク変化検出手段は、前記回転速度検出手段によって検出される前記クランク軸の回転速度の周期的な変動の量の、前記制御手段によって圧縮比を変更すべき指令信号が出力された際の変化によって、前記クランク軸に作用するトルクの変化を検出するようにしてもよい。
【００１５】
すなわち、上述のようにクランク軸に周期的なトルクが作用した場合にはクランク軸の回転速度は周期的に変動する。そして、圧縮比が高く、ＴＤＣ付近においてクランク軸に作用するトルクが大きい程、クランク軸の回転速度の変動量は大きくなる。従って、クランク軸の回転速度の変動量の、圧縮比変更時における変化を取得することで、圧縮比変更
時においてクランク軸に作用するトルクの変化を検出することが可能である。
【００１６】
このように、クランク軸の回転速度の変動量の、圧縮比変更時における変化を取得することで、各気筒の筒内圧によってクランク軸に作用するトルクの変化を検出すれば、特別のセンサなどを設けることなく、より簡単な構成でコスト上昇を抑えつつ、可変圧縮比機構の異常判定を行うことが可能となる。
【００１７】
また、本発明においては、前記内燃機関の出力を補助するモータが併設され、
前記制御手段によって圧縮比を変更すべき指令信号が出力された際には、前記モータの出力軸と前記クランク軸とを連結するとともに前記モータの補助によって前記クランク軸の回転速度を所定速度に維持し、
前記トルク変化検出手段は、前記モータに作用するトルクの変化より、前記クランク軸に作用するトルクの変化を検出するようにしてもよい。
【００１８】
ここで、本発明に係る可変圧縮比内燃機関がハイブリッド車輌に搭載されている場合には、前記内燃機関の出力を補助するモータが併設される場合がある。この場合、当該モータは、その出力軸を前記クランク軸と連結可能となっている。
【００１９】
そうすると、フューエルカット中の各気筒の筒内圧に応じて前記クランク軸に作用するトルクが周期的に変化した場合にも、モータの補助によってクランク軸の回転速度が変動しないようにすることが可能である。すなわち、モータ側で、上記のトルクの変化に応じて出力を変化させることで、内燃機関の回転速度を一定に維持することが可能である。
【００２０】
この場合、前記モータの出力軸には、各気筒の筒内圧に応じてクランク軸に作用するトルクと同等のトルクが作用するので、前記モータの出力軸に作用するトルクの変化から、フューエルカット中にクランク軸に作用するトルクの変化を検出することができる。これによれば、特別にセンサを設けずに、各気筒の筒内圧に応じてクランク軸に作用するトルクの変化を取得することができ、より簡単な構成でコスト上昇を抑えつつ、可変圧縮比機構の異常の判定を行うことが可能となる。
【００２１】
また、本発明においては、前記制御手段によって圧縮比を変更すべき指令信号が出力される前に、前記内燃機関への吸入空気量を増大させる空気量増大手段をさらに備えるようにしてもよい。
【００２２】
ここで、フューエルカット中において、各気筒に吸入される空気量を増大することで、圧縮比を変更した場合に生じる各気筒の筒内圧の変化をより大きくすることができる。そうすると、クランク軸に作用するトルクの、圧縮比の変更に伴う変化も大きくなるため、より精度よく、可変圧縮比内燃機関の異常判定を行うことが可能となる。
【００２３】
また、本発明は、燃焼室の容積を変更することで内燃機関の圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構の異常判定方法であって、
前記内燃機関のフューエルカット中に前記可変圧縮比機構によって圧縮比を変更すべき指令をする圧縮比変更工程と、
前記圧縮比変更工程において、クランク軸に作用するトルクの変化を検出するトルク変化検出工程と、
前記トルク変化検出工程において検出されたトルクの変化が前記指令に基づく圧縮比の変化に応じた基準範囲に属していない場合に、前記可変圧縮比機構を異常と判定する異常判定工程と、
を有することを特徴とする可変圧縮比機構の異常判定方法であってもよい。
【００２４】
これによれば、フューエルカット中の各気筒の筒内圧に応じてクランク軸に作用するトルクの、圧縮比変更による変化が基準範囲に属していない場合に、可変圧縮比機構を異常と判定するので、より簡単な手法で可変圧縮比機構の異常判定を行うことができる。また、各気筒における燃焼が可変圧縮比内燃機関の異常判断へ影響を及ぼすことを回避でき、より精度よく、可変圧縮比機構の異常判定を行うことができる。
【００２５】
また、本発明では、前記トルク変化検出工程においては、前記クランク軸の回転速度の周期的な変動の量の、前記圧縮比変更工程における変化によって、前記クランク軸に作用するトルクの変化を検出するようにしてもよい。
【００２６】
これによれば、特別のセンサ等を新たに備える必要がなく、より簡単な構成でコスト上昇を抑えつつ、可変圧縮比機構の異常判定を行うことができる。
【００２７】
また、本発明においては、前記内燃機関の出力を補助するモータが併設され、
前記トルク変化検出工程においては、前記モータの出力軸と前記クランク軸とを連結するとともに前記モータの補助によって前記クランク軸の回転速度を所定速度に維持し、その際に前記モータに作用するトルクの変化より、前記クランク軸に作用するトルクの変化を検出するようにしてもよい。
【００２８】
これによれば、ハイブリッド車輌においてより簡単に可変圧縮比機構の異常判定を行うことができる。
【００２９】
また、本発明においては、前記圧縮比変更工程の前に実行され、前記内燃機関の吸入空気量を増大させる空気量増大工程をさらに有するようにしてもよい。
【００３０】
これによれば、圧縮比変更工程における各気筒の筒内圧を上昇させることができる。従って、圧縮比変更工程においてクランク軸に作用するトルクの変化も増加させることができ、より精度よく、可変圧縮比内燃機関の異常判定を行うことが可能となる。
【００３１】
なお、上記した本発明の課題を解決する手段については、可能なかぎり組み合わせて用いることができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明にあっては、フューエルカット中にクランク軸に作用するトルクの変化を検出することで、可変圧縮比機構の異常判定を行うので、各気筒における燃焼の前記トルクへの影響を排除することができ、より精度よく可変圧縮比機構の異常判定をすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。
【実施例１】
【００３４】
図１は、圧縮比を可変とする可変圧縮比内燃機関（以下、単に「内燃機関」ともいう）１の概略構成を表す図である。尚、本実施の形態においては、内燃機関１を簡潔に表示するため、一部の構成要素の表示を省略している。シリンダ２内の燃焼室には、シリンダヘッド１０に設けられた吸気ポート１８を介して吸気管１９が接続されている。シリンダ２への吸気の流入は吸気弁５によって制御される。吸気弁５の開閉は、吸気側カム７の回転駆動によって制御される。
【００３５】
また、シリンダヘッド１０に設けられた排気ポート２０を介して、排気管２１が接続されている。シリンダ２外への排気の排出は排気弁６によって制御される。排気弁６の開閉は排気側カム８の回転駆動によって制御される。更に、吸気ポート１８には燃料噴射弁１７が、吸気管１９にはスロットル弁２２が設けられている。また、シリンダ２の頂部には、点火プラグ１６が設けられている。そして、内燃機関１のクランクシャフト１３にコンロッド１４を介して連結されたピストン１５が、シリンダ２内で往復運動を行う。
【００３６】
ここで、内燃機関１においては、可変圧縮比機構９によって、シリンダブロック３をクランクケース４に対してシリンダ２の軸線方向に相対移動させることで、内燃機関１の機械圧縮比が変更される。即ち、可変圧縮比機構９が、シリンダブロック３と共にシリンダヘッド１０を、シリンダ２の軸線方向にクランクケース４に対して相対移動させることによって、シリンダブロック３、シリンダヘッド１０およびピストン１５によって構成される燃焼室の容積が変更され、その結果、内燃機関１の機械圧縮比が可変制御される。例えば、シリンダブロック３がクランクケース４から遠ざかる方向に相対移動されると、燃焼室容積が増えて機械圧縮比が低下する。
【００３７】
可変圧縮比機構９は、軸部９ａと、軸部９ａの中心軸に対して偏心された状態で軸部９ａに固定された正円形のカムプロフィールを有するカム部９ｂと、カム部９ｂと同一外形を有し軸部９ａに対して回転可能且つカム部９ｂと同じように偏心状態で取り付けられた可動軸受部９ｃと、軸部９ａと同心状に設けられたウォームホイール９ｄと、ウォームホイール９ｄと噛み合うウォーム９ｅと、ウォーム９ｅを回転駆動させるウォーム駆動モータ９ｆによって構成される。そして、カム部９ｂはシリンダブロック３に設けられた収納孔内に設置され、可動軸受部９ｃはクランクケース４に設けられた収納孔内に設置され、また、ウォーム駆動モータ９ｆは、シリンダブロック３に固定されており、シリンダブロック３と一体的に移動する。ここで、ウォーム駆動モータ９ｆからの駆動力は、ウォーム９ｅとウォームホイール９ｄとを介して軸部９ａに伝えられる。そして、偏心状態にあるカム部９ｂ、可動軸受部９ｄが駆動されることで、シリンダブロック３がクランクケース４に対してシリンダ２の軸線方向に相対移動させられる。
【００３８】
また、内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）９０が併設されている。このＥＣＵ９０は、ＣＰＵの他、後述する各種のプログラム及びマップを記憶するＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えており、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態等を制御するユニットである。このＥＣＵ９０は本実施例において制御手段に相当する。
【００３９】
ここで、アクセル開度センサ９２がＥＣＵ９０と電気的に接続されており、ＥＣＵ９０はアクセル開度に応じた信号を受け取り、それより内燃機関１に要求される機関負荷等を算出する。また、クランクポジションセンサ９１がＥＣＵ９０と電気的に接続されており、ＥＣＵ９０は内燃機関１の出力軸の回転角に応じた信号を受け取り、内燃機関１の機関回転速度や、該機関回転速度とギア比等から内燃機関１が搭載されている車両の車両速度等を算出する。また、吸気管１９におけるスロットル弁２２や、シリンダヘッド１０における点火プラグ１６及び燃料噴射弁１７もＥＣＵ９０と電気的に接続されており、ＥＣＵ９０からの指令信号に基づいて作動する。
【００４０】
更に、可変圧縮比機構９を構成するウォーム駆動モータ９ｆがＥＣＵ９０と電気的に接続されている。そして、ＥＣＵ９０からの指令によりウォーム駆動モータ９ｆが駆動されて、可変圧縮比機構９による内燃機関１の機械圧縮比の変更が行われる。この内燃機関１の機械圧縮比の変更は、暖機終了後の通常運転時は内燃機関１の運転状態に基づいて行われる。例えば、内燃機関１の運転状態を機関負荷と機関回転速度で表す場合、低機関負荷から高機関負荷になるに従い又は低機関回転速度から高機関回転速度になるに従い、シリ
ンダブロック３をクランクケース４から遠ざける方向にウォーム駆動モータ９ｆを駆動して、内燃機関１の機械圧縮比を高圧縮比から低圧縮比へと移行させる。
【００４１】
ここで、上記の可変圧縮比機構９に何らかの異常が発生した場合、例えば低機関負荷または低機関回転数の運転状態において圧縮比が過度に低圧縮比側になった場合には、燃焼が不安定になり、失火やエミッションの悪化が生じるおそれがある。一方、高機関負荷または高機関回転数の運転状態において圧縮比が過度に高圧縮比側となった場合には、ノッキングが生じるおそれがある。さらには、ピストン１５と吸気弁５または排気弁６とが衝突して内燃機関１が破損するおそれもある。
【００４２】
従って、内燃機関１においては、可変圧縮比機構９が正常に作動しているか否かを適時に判定する必要がある。可変圧縮比機構９の異常判定方法としては、各気筒２における燃焼時の燃焼圧力を検出し、当該燃焼圧力が正常値か否かで検出する方法もある。しかしながら、車輌において燃焼圧力を計測するには、圧力センサやその信号を処理する演算装置を設ける必要があり、コストや耐久性の点で最適な方法とは言えなかった。
【００４３】
これに対し、本実施例においては、内燃機関１のフューエルカット中に可変圧縮比機構９を作動させ、その際のクランク軸１３の回転速度の変動量の変化から、可変圧縮比機構９の異常を判定することとした。
【００４４】
図２に示すのは、本実施例における圧縮比異常判定ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンはＥＣＵ９０のＲＯＭに記憶されたプログラムであって、内燃機関１の稼動中は所定期間毎に実行される。
【００４５】
本ルーチンが実行されると、まずＳ１０１において減速時で且つフューエルカット中か否かが判定される。具体的には、アクセル開度センサ９２の出力信号より、減速運転中であることを検知するとともに、フューエルカット中にＯＮするフラグの値を取得するかあるいは、燃料噴射弁１７の駆動信号を検知することで判定してもよい。ここで肯定判定された場合にはＳ１０２に進む。一方、否定判定された場合には本ルーチンを一旦終了する。
【００４６】
Ｓ１０２においては、検出許可運転条件が成立しているか否かが判定される。ここで検出許可運転条件とは、まず、機関回転数が予め定められた検出許可回転数以上であることである。これは、機関回転数が過剰に低くアイドル回転数に近い場合には、それ以上回転数が低下するとフューエルカットが解除され通常運転に復帰する必要が生じる場合があるからである。次に、冷却水温または油温が検出許可温度以上であることである。すなわち、冷却水温または油温があまりに低い場合には、エンジンオイルの粘性が高く内燃機関１におけるフリクションが大きい状態であり、クランク軸１３の回転速度の変動量に対する検出精度が低下する場合があるからである。Ｓ１０２において肯定判定された場合にはＳ１０３に進む。一方、否定判定された場合には本ルーチンを一旦終了する。
【００４７】
Ｓ１０３においては、可変圧縮比機構９に（ウォーム駆動モータ９ｆ）対して圧縮比の変更指令を出力する。本実施例では、圧縮比を高圧縮比側に所定幅変更し、次に低圧縮比側に所定幅変更して圧縮比を変更指令前における圧縮比に戻す指令を出力することとする。なお、この時点の圧縮比が既に高圧縮比となっている場合には、圧縮比を低圧縮比側に所定幅変更し、次に高圧縮比側に所定幅変更して圧縮比を変更指令前における圧縮比に戻す指令を出力してもよい。Ｓ１０３の処理は本実施例において圧縮比変更工程に相当する。Ｓ１０３の処理が終了するとＳ１０４に進む。
【００４８】
Ｓ１０４においては、Ｓ１０３において出力された指令に基づくウォーム駆動モータ９
ｆの作動に併せて、内燃機関１のクランク軸１３の回転速度をクランクポジションセンサ９２の出力信号を用いて検出する。Ｓ１０４の処理が終了するとＳ１０５に進む。ここでクランクポジションセンサ９２は回転速度検出手段に相当し、Ｓ１０４の処理を実行するＥＣＵ９０は、トルク変化検出手段に相当する。また、Ｓ１０４の処理は本実施例においてトルク変化検出工程に相当する。
【００４９】
Ｓ１０５では、圧縮比の変更時におけるクランク軸の回転速度の変動量の変化が基準範囲に属するか否かが判定される。ここで、図３には、内燃機関１の圧縮比を一旦高圧縮比に変更し、低圧縮比に戻した場合のクランク軸回転速度の変動について示す。
【００５０】
ここで、圧縮比を高圧縮比側に変更する場合には、気筒２におけるピストン１５の位置が相対的に上昇し燃焼室の容積が減少する。従って、クランク軸がＢＤＣからＴＤＣに向かう際にクランク軸の回転を妨げる方向に働くトルクが増加するとともに、クランク軸がＴＤＣからＢＤＣに向かう際にクランク軸の回転を促す方向に働くトルクも増加する。その結果、図３のグラフの横軸における圧縮比の上昇範囲に示すように、クランク軸の回転速度の変動量がΔＳ１からΔＳ２まで増加する。
【００５１】
一方、圧縮比を低圧縮比側に変更する場合には、気筒２におけるピストン１５の位置が相対的に下降し燃焼室の容積が増加する。従って、クランク軸がＢＤＣからＴＤＣに向かう際にクランク軸の回転を妨げる方向に働くトルクが減少するとともに、クランク軸がＴＤＣからＢＤＣに向かう際にクランク軸の回転を促す方向に働くトルクも減少する。その結果、図３のグラフの横軸における圧縮比の降下範囲に示すように、クランク軸の回転速度の変動量がΔＳ２からΔＳ３まで減少する。
【００５２】
Ｓ１０５においては、具体的には、圧縮比上昇前後の、クランク軸の回転速度の変動量の増加量ΔＳ２−ΔＳ１及び、圧縮比下降前後の、クランク軸の回転速度の変動量の減少量ΔＳ２-ΔＳ３の両方が予め定められた基準範囲に属しているか否かが判定される。こ
こで、肯定判定された場合にはＳ１０６に進む。一方、否定判定された場合にはＳ１０７に進む。
【００５３】
Ｓ１０６では、可変圧縮比機構９は正常と判定される。また、Ｓ１０７においては、可変圧縮比機構９は異常と判定される。Ｓ１０６またはＳ１０７の処理が終了すると本ルーチンを一旦終了する。なお、本実施例においてＳ１０５−Ｓ１０７の処理を実行するＥＣＵ９０は異常判定手段に相当する。また、Ｓ１０５−Ｓ１０７の処理は異常判定工程に相当する。
【００５４】
以上、説明したとおり、本実施例においては、可変圧縮比機構９の作動の異常判定を、クランク軸１３の回転速度の変動量の、圧縮比変更前後における変化によって判定することとした。また、当該異常判定をフューエルカット中に限って行うこととした。
【００５５】
すなわち本実施例においてはクランク軸１３の回転速度を既存のクランクポジションセンサ９１で検出するだけで、新たなセンサなどを設けることなく、可変圧縮比機構９の異常判定を行うことができる。
【００５６】
また、本実施例では、上記の可変圧縮比機構９の異常判定をフューエルカット中に限って行うこととしたので、各気筒における燃焼によるトルクが異常判定に影響を及ぼすことを回避でき、より精度よく可変圧縮比機構９の異常判定を行うことができる。
【００５７】
なお、本実施例のＳ１０３においては、圧縮比を高圧縮比側に所定幅変更し、次に低圧縮比側に所定幅変更して圧縮比を変更指令前における圧縮比に戻す指令を出力したが、こ
の指令については、高圧縮比側に所定幅変更するか、低圧縮比側に所定幅変更するかの一方でも構わない。
【００５８】
また、本実施例におけるフューエルカット中の各気筒２の吸気弁５及び排気弁６の作動については、停止状態としてもよいし通常運転時と同様に作動させてもよい。いずれの作動をさせるかで、図３に示したクランク軸１３の回転速度の変動の態様は変化するがいずれの場合にも本発明を適用することは可能である。
【実施例２】
【００５９】
次に、本発明の実施例２について説明する。本実施例においては、実施例１で示したように可変圧縮比機構の異常判定を行う前に、内燃機関への吸入空気量を増加させる例について説明する。なお、本実施例における可変圧縮比内燃機関のハード構成は図１に示したものと同等である。
【００６０】
図４には、本実施例における圧縮比異常判定ルーチン２についてのフローチャートを示す。本ルーチンと、実施例１で説明した圧縮比異常判定ルーチンとの相違点は、Ｓ１０２とＳ１０３の処理の間にＳ２０１及びＳ２０２の処理が挿入された点である。ここでは、本ルーチンと圧縮比異常判定ルーチンとの相違点についてのみ説明する。
【００６１】
本ルーチンにおいては、Ｓ１０２で検出許可運転条件が満たされていると判定された場合にはＳ２０１に進む。
【００６２】
Ｓ２０１においては、スロットル弁２２の弁開度が所定開度以下か否かが判定される。ここで所定開度とはスロットル弁２２の弁開度がこれより大きい（より開弁側の）場合には、圧縮比の変更に起因する筒内圧の変化を充分に大きくすることができ、クランク軸１３の回転速度の変動量の変化を充分に大きくすることができる弁開度であり、予め実験などによって求められる。
【００６３】
Ｓ２０１において、スロットル弁２２の弁開度が所定開度以下と判定された場合には、この状態で圧縮比を変更させて、クランク軸１３の回転速度の変動量の変化を検出したとしても、充分に精度のよい判定が出来ないと判断されるのでＳ２０２に進む。一方、スロットル弁２２の弁開度が所定開度より大きい（より開弁側）と判定された場合には、この状態で圧縮比を変更させて、クランク軸１３の回転速度の変動量の変化を検出すると、充分に精度のよい判定が出来ると判断されるのでＳ２０２をスキップしてＳ１０３に進む。
【００６４】
Ｓ２０２においては、スロットル弁２２を所定開度より大きい開度まで開く。Ｓ２０２の処理が終了するとＳ１０３に進む。Ｓ１０３−Ｓ１０７の処理は実施例１で説明済みであるので、ここでは説明を省略する。
【００６５】
以上、説明したとおり、本実施例においても、フューエルカット中に、圧縮比の変更指令を出し、クランク軸１３の回転速度の変動量の、圧縮比の変更に伴う変化が基準範囲に属するか否かを検出する。そして、圧縮比を変更する前に、必ずスロットル弁２２の開度を前述の所定開度以上の状態とし、吸入空気量を充分に多い状態とする。
【００６６】
従って、クランク軸１３の回転速度の変動量の、圧縮比の変更に伴う変化を、精度よい判定に充分な量とすることができる。その結果、より精度よく可変圧縮比機構９の異常判定を行うことができる。
【００６７】
なお、本実施例におけるＳ２０１及びＳ２０２の処理を実行するＥＣＵ９０は空気量増大手段を構成する。また、Ｓ２０１及びＳ２０２の処理は空気量増大工程に相当する。
【実施例３】
【００６８】
次に、本発明における実施例３について説明する。本実施例においては、ハイブリッド車輌において、可変圧縮比機構の異常判定を行う場合には、クランク軸とモータの出力軸を連結し、モータによってクランク軸の回転速度を一定に維持しつつ、モータに作用するトルクの変化を検出することによって、内燃機関のクランク軸に作用するトルクの変化を取得する。そして、取得されたトルクの変化に基づいて可変圧縮比機構の異常判定を行う。なお、本実施例においても、可変圧縮比内燃機関のハード構成は図１に示したものと同等である。
【００６９】
図５には、本実施例における圧縮比異常判定ルーチン３のフローチャートを示す。本ルーチンと、実施例２で示した圧縮比異常判定ルーチン２との相違点は、Ｓ２０２とＳ１０３の処理の間にＳ３０１の処理が挿入されるとともに、Ｓ１０４及びＳ１０５の処理の代わりにＳ３０２及びＳ３０３の処理が実行され、さらにＳ３０４の処理が付加された点である。ここでは、本ルーチンと、実施例２で示した圧縮比異常判定ルーチン２との相違点についてのみ説明する。
【００７０】
本ルーチンのＳ２０１で否定判定された場合及び、Ｓ２０２の処理が終了した場合にはＳ３０１に進む。Ｓ３０１においては、ハイブリッドシステムにおいて内燃機関１をアシストするモータ（不図示）の出力軸と内燃機関１のクランク軸１３とを連結させ、モータのアシストによってクランク軸を一定回転数で回転させる。Ｓ３０１の処理が終了するとＳ１０３に進む。この一定回転数は予め定められた回転数でありＳ１０２の検出許可運転条件を満たす回転数である。また、この一定回転数に対応する回転速度が所定速度に相当する。
【００７１】
Ｓ１０３においては、圧縮比の変更を指示する。この処理の内容は実施例１で説明済であるのでここでは説明を省略する。Ｓ１０３の処理が終了するとＳ３０２に進む。
【００７２】
ここで、モータの出力軸は内燃機関１のクランク軸１３と連結されており、さらに一定回転数で回転している。また、本来のクランク軸１３の回転速度は、モータと切り離された場合には、図３に示したように変化する。従って、モータの出力軸には、図３に示したクランク軸１３の回転速度の変化を打ち消して一定回転数とするためのトルクが作用している。このステップにおいては、このことによりモータの出力軸に作用するトルクを検出する。より具体的には、モータに印加される電流値を取得し、取得された電流値からトルクを演算しまたはマップから導出してもよい。Ｓ３０２の処理が終了するとＳ３０３に進む。
【００７３】
Ｓ３０３においては、モータのトルクの圧縮比の変更前後における変化は基準範囲に属しているか否かが判定される。ここで基準範囲とは予め実験などによって定められた値であり、圧縮比が指令どおりに変化した場合に生じるモータのトルクの変化の適正範囲であってもよい。ここで、モータのトルクの圧縮比の変更指令前後における変化が基準範囲に属していると判定された場合には予定通り圧縮比が変化していると判断されるのでＳ１０６に進む。一方、トルクの変化が基準範囲に属していないと判定された場合には圧縮比が予定通り変化していないと判断されるのでＳ１０７に進む。
【００７４】
Ｓ１０６及びＳ１０７の処理の内容については、実施例１で説明済であるのでここでは説明を省略する。Ｓ１０６またはＳ１０７の処理が終了するとＳ３０４に進む。
【００７５】
Ｓ３０４においては、モータによる内燃機関１のアシストを終了し、モータの出力軸とクランク軸１３とを切り離す。Ｓ３０４の処理が終了すると本ルーチンを一旦終了する。
【００７６】
以上、説明したように本実施例においては、ハイブリッド車輌において内燃機関１のクランク軸１３とモータとを連結し、この状態で圧縮比を変更するとともに、その際にクランク軸１３に作用するトルクの変化をモータのトルク変化によって検知することとした。
【００７７】
これによれば、内燃機関１及びモータの回転数は一定に維持しつつ、圧縮比を変更した際の、クランク軸１３に作用するトルクの変化を検出し、当該トルクの変化が基準範囲に属しているか否かによって可変圧縮比機構９の異常判定を可能とした。
【００７８】
従って、可変圧縮比機構９の異常判定中にクランク軸１３の回転速度が低下して検出許可運転状態から外れることや、車輌の運転状態に過剰な影響が出ることを回避できるとともに、より精度よく可変圧縮比機構の異常判定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の実施例に係る内燃機関の概略構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施例１に係る圧縮比異常判定ルーチンを示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施例において、フューエルカット中に圧縮比を変更した際のクランク軸の回転速度の変動を説明するための図である。
【図４】本発明の実施例２に係る圧縮比異常判定ルーチン２を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施例３に係る圧縮比異常判定ルーチン３を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８０】
１・・・・可変圧縮比内燃機関（内燃機関）
２・・・・シリンダ
３・・・・シリンダブロック
４・・・・クランクケース
５・・・・吸気弁
６・・・・排気弁
７・・・・吸気側カム
８・・・・排気側カム
９・・・・可変圧縮比機構
１３・・・・クランク軸
１５・・・・ピストン
１６・・・・点火バルブ
１７・・・・燃料噴射弁
１８・・・・吸気ポート
１９・・・・吸気管
２０・・・・排気ポート
２１・・・・排気管
２２・・・・スロットル弁
９０・・・・ＥＣＵ
９１・・・・クランクポジションセンサ
９２・・・・アクセルポジションセンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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