JP2009293496A - 可変圧縮比内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】より簡単に、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】可変圧縮比機構によって圧縮比を変更させる指令が出された際（Ｓ１０５）の、内燃機関の燃焼室からクランクケース側に漏れ出る所謂ブローバイガスの量の変化を取得し（Ｓ１０３、Ｓ１０６）、ブローバイガスの量の変化が指令による圧縮比の変化に対して小さ過ぎる場合及び大き過ぎる場合に、可変圧縮比機構が異常であると判定する（Ｓ１０９）。
【選択図】図２

Description

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に関する。

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。）。

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。）。

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。また、圧縮比が過度に高くなった場合には、吸気弁または排気弁とピストンとが衝突する異常が生じるおそれもある。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。

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。)。

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。
特開２００３−２０６７７１号公報 特開２００１−３１７３８３号公報 実開平１−８８０３９号公報 実開平１−９５５４９号公報 特開平４−１９３１２号公報 特開２００５−６９２０４号公報

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、より簡単な構成で、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。

上記目的を達成するための本発明は、可変圧縮比機構によって圧縮比を変更させる指令が出された際の、内燃機関の燃焼室からクランクケース側に漏れ出る所謂ブローバイガスの量の変化を取得し、ブローバイガスの量の変化が指令による圧縮比の変化に対して小さ過ぎる場合及び大き過ぎる場合に、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。

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、
前記可変圧縮比機構に圧縮比を変更させるべき指令信号を出力する制御手段と、
前記内燃機関におけるブローバイガスの量を取得するブローバイガス量取得手段と、
前記制御手段によって前記可変圧縮比機構に圧縮比を変更させるべき指令信号が出力された際に、前記ブローバイガス量取得手段によって取得されたブローバイガスの量の変化が、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。

ここで、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り、ＴＤＣ付近における筒内圧は相対的に高くなる。その結果、ピストンとシリンダボアの隙間を介して燃焼室からクランクケース側に漏れ出すブローバイガスの量が増加する。一方、内燃機関の圧縮比が低い場合には、ＴＤＣ付近における筒内圧は相対的に低くなる。その結果、ピストンとシリンダボアの隙間を介して燃焼室からクランクケース側に漏れ出すブローバイガスの量が減少する。

従って、内燃機関の圧縮比を変更し、その際のブローバイガスの変化の量を検出すれば、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、ブローバイガス量取得手段によって取得されたブローバイガスの量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。ここで基準範囲とは、ブローバイガス量取得手段によって取得されたブローバイガスの量の変化がこの範囲に属する場合には、可変圧縮比機構は正常と判定できるブローバイガス量の変化量の範囲であり、予め実験などによって求められる。

これによれば、ブローバイガスの量の変化を取得するという簡単な処理で、特別なセンサなどを新たに設けることなく可変圧縮比機構の異常判定を行うことができる。また、ブローバイガスの量の変化を取得するので、ブローバイガスの絶対量のばらつきの異常判定への影響を抑制することができ、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。

また、本発明においては、前記異常判定手段は、前記制御手段からの指令信号によって圧縮比が変更された前後における、前記ブローバイガス量取得手段によって取得されたブローバイガスの量の差を、前記圧縮比が変更される前に前記ブローバイガス量取得手段によって取得されたブローバイガスの量で除した変化率が、前記基準範囲に属するか否かを判定するようにしてもよい。

これによれば、ブローバイガスの絶対量のばらつきをキャンセルすることができるので、当該ばらつきの異常判定への影響をより確実に排除することができる。その結果、可変圧縮比機構の異常判定の精度をより高精度に維持することができる。

また、本発明においては、前記ブローバイガス量取得手段によって取得されたブローバイガスの量が、該取得時における圧縮比の値に応じた上限値より多い場合には、前記制御
手段は、前記可変圧縮比機構により変更させるべき圧縮比の範囲を低圧縮比側の所定範囲に制限するようにしてもよい。

ここで、ブローバイガスの量の上限値とは、前記ブローバイガス量取得手段によってブローバイガスの量を取得した際の圧縮比に応じて定められた値である。そして、この値は、この圧縮比においてブローバイガスの量がこの値より多い場合には、圧縮比が可変範囲における（後に説明する所定範囲の）高圧縮比側に設定された際に、ブローバイガスの量が過剰に多くなり、内燃機関の燃費、エミッションまたはオイル消費の悪化が許容値を超えるおそれがあると判断されるブローバイガスの量あるいは、それに所定のマージンを見込んだ量であってもよい。

従って本発明においては、ブローバイガス量取得手段によって取得されたブローバイガスの量が、該取得時における圧縮比の値に応じた上限値より多い場合には、可変圧縮比機構によって変更可能な圧縮比の範囲を低圧縮比側の所定範囲に制限することとした。

ここで低圧縮比側の所定範囲とは、その範囲で圧縮比を可変としていれば、ブローバイガスの量が燃費、エミッションまたはオイル消費の悪化が許容値を超えない量に抑えられると判断される圧縮比の範囲であってもよい。この値は、ブローバイガスの量を取得した際の圧縮比と、取得されたブローバイガスの量との関係を予めマップ化しておき、当該マップから導出されるようにしてもよい。

これによれば、可変圧縮比機構の異常によって、あるいは、それ以外の原因によって、ブローバイガスの量が過剰に増加し、燃費、エミッションまたはオイル消費が許容値を超えて悪化することを抑制できる。ここで、ブローバイガスの量が過剰に増加する原因としては、ピストンリングの経年変化によるピストンとシリンダボアとの隙間の増大などを例示することができる。

また、本発明においては、前記ブローバイガスを前記内燃機関の吸気系に再循環するブローバイガス再循環手段と、
前記内燃機関の排気における空燃比を検出する空燃比検出手段と、をさらに備え、
前記ブローバイガス量取得手段は、前記内燃機関の排気における目標の空燃比と、前記空燃比取得手段によって取得された実際の空燃比との差から、前記ブローバイガスの量を推定して取得するようにしてもよい。

ここで、本発明においては、ブローバイガスが大気に放散されると、前述のようにエミッションが悪化してしまうので、ブローバイガス再循環手段を用いてブローバイガスを吸気系に再循環させる場合がある。このような場合、ブローバイガスは未燃の燃料を含んでいるので、通常の空燃比制御を行なった場合には排気の空燃比は目標値と比較して低くなる。

本発明では、この排気の空燃比の変化を利用してブローバイガスの量を推定することとした。すなわち、ブローバイガスの量が多いほど、排気の空燃比の値は低くなるので、排気の実際の空燃比を検出し、排気の空燃比の目標値との差からブローバイガスの量を推定する。

これによれば、ブローバイガスの量を検出するセンサをも省略することができ、従前より備えられた排気の空燃比センサによってブローバイガスの量を検出可能である。従って、さらに簡単な構成で装置のコストを抑えつつ、ブローバイガスの量をより精度よく取得することができる。その結果、より精度よく可変圧縮比機構の異常判定を行うことができる。

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。

本発明にあっては、ブローバイガスの量の変化を取得するという簡単な処理で、簡単な構成によって可変圧縮比機構の異常判定を行うことができる。また、ブローバイガスの量の変化を取得するので、ブローバイガスの絶対量のばらつきの異常判定への影響を抑制することができ、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。

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。

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。

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。吸気管１９におけるスロットル弁２２の上流側にはエアフローメータ９３が備えられている。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。

また、ピストン１５がシリンダ２内で往復運動する際には、ピストン１５とシリンダ２の間の隙間を通して、燃焼室内の未燃燃料を含んだガスがクランクケース４側に漏れ出す場合がある。このガスをブローバイガスと呼ぶが、このブローバイガスがそのまま車外に放散されるとエミッションが悪化する。そこで、本実施例においては、クランクケース４内のブローバイガスをブローバイガス再循環手段としてのブローバイガス通路２３を通じて吸気管１９に再循環することとしている。これにより、ブローバイガスを再度燃焼室に導入し未燃燃料を燃焼させ、未燃燃料がそのまま外部に放散されることを回避している。なお、ブローバイガス通路２３には、ブローバイガス量センサ２４が設置されており、ブローバイガスの量が検出可能となっている。なお、ここでブローバイガス量センサ２４はブローバイガス量取得手段を構成する。

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。

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。

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。

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、前述のエアフローメータ９３及びブローバイガス量センサ２４もＥＣＵ９０と電気的に接続されており各々の出力信号を受け取るようになっている。一方、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。

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。

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。

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。

一方、内燃機関１の圧縮比が変化すると、シリンダ２内の筒内圧が変化するためにブローバイガスの量が変化することが分かっている。本実施例においては、可変圧縮比機構９を作動させ、その際のブローバイガスの量の変化から、可変圧縮比機構９の異常を判定することとした。

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。

本ルーチンが実行されると、まずＳ１０１において可変圧縮比検出の許可条件が成立しているか否かが判定される。具体的には、他の部材、例えば燃料噴射弁１７や点火プラグ１６などが故障しているなどの事情がないか否かを、それぞれの部材の故障時にＯＮする故障フラグの値によって判定してもよい。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。

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、機関回転数及び機関負荷が予め定められた検出許可範囲内であることである。これは、機関回転数または機関負荷が過剰に高くあるいは低い場合には、圧縮比を変更した場合に、ノッキングの発生や、燃焼の不安定を招来するおそれがあるからである。次に、例えば冷却水温または油温が検出許可温度範囲内であることである。すなわち、冷却水温または油温があまりに低い場合に低圧縮比にすると燃焼が不安定になり易く、あまりに高い場合にはノッキングが生じ易くなるからである。さらに、例えば運転状態が安定していることも条件になる。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。

Ｓ１０３においては、圧縮比を基準圧縮比に固定する。ここでは、この時点における運転状態に応じた圧縮比のまま固定してこれを基準圧縮比としてもよいし、予め定められた基準圧縮比まで、圧縮比を変更して固定しても構わない。Ｓ１０３の処理が終了するとＳ１０４に進む。

Ｓ１０４においては、基準ブローバイガス量Ａを取得する。具体的には、ブローバイガス量センサ２４の出力によって取得する。Ｓ１０４の処理が終了するとＳ１０５に進む。

Ｓ１０５においては、可変圧縮比機構９に（ウォーム駆動モータ９ｆに）対して圧縮比の変更指令を出力する。本実施例では、基準圧縮比が可変範囲のうち比較的高い圧縮比である場合には、圧縮比を低圧縮比側に所定幅変更する指令を出してもよい。また、基準圧縮比が可変範囲のうち比較的低い圧縮比である場合には、圧縮比を高圧縮比側に所定幅変更する指令を出してもよい。Ｓ１０５の処理が終了するとＳ１０６に進む。

Ｓ１０６においては、変更後の圧縮比において変更後ブローバイガス量Ｂを取得する。ここでも具体的には、ブローバイガス量センサ２４の出力によって取得する。Ｓ１０６の処理が終了するとＳ１０７に進む。

Ｓ１０７においては、ブローバイガス量の変化量Ａ−Ｂが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、圧縮比の変更量Δεに対して定められるブローバイガスの変化量の正常範囲であり、予め実験などによって求められる。ここで肯定判定された場合にはＳ１０８に進む。一方、否定判定された場合にはＳ１０９に進む。

Ｓ１０８では、可変圧縮比機構９は正常と判定される。また、Ｓ１０９においては、可変圧縮比機構９は異常と判定される。Ｓ１０８またはＳ１０９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Ｓ１０７−Ｓ１０９の処理を実行するＥＣＵ９０は異常判定手段に相当する。

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、ブローバイガス量の、圧縮比変更前後における変化量によって判定することとした。従って、ブローバイガスの絶対量のばらつきが、可変圧縮比機構９の異常判定に影響を及ぼすことを抑制でき、より精度よく可変圧縮比機構９の異常判定をすることができる。

また、本実施例においては、ブローバイガス量を既存のブローバイガス量センサ２４で検出するという簡単な処理によって、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。

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際に、圧縮比の変更によるブローバイガス量の変化量を、基準圧縮比におけるブローバイガスの量で除し、この値が基準範囲に属しているか否かを判定す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。

図３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、Ｓ１０６及びＳ１０７の処理の代わりにＳ２０１及びＳ２０２の処理が実行される点である。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。

本ルーチンにおいては、Ｓ１０５で圧縮比の変更指令が出された後にＳ２０１に進む。Ｓ２０１においては、ブローバイガスの変化量ΔＢが取得される。実際には図２のＳ１０６と同様、圧縮比の変更後のブローバイガス量Ｂを取得してΔＢ＝Ａ−Ｂなる演算を行うことでΔＢが取得される。Ｓ２０１の処理が終了するとＳ２０２に進む。

Ｓ２０２においては、ΔＢをＡで除した値であるブローバイガス量変化率（ΔＢ／Ａ）が、基準範囲に属しているか否かが判定される。図４には、ブローバイガス量変化率の基準範囲の例を示す。この基準範囲は、圧縮比の変化量Δεに応じて定められ、ブローバイガス量変化率がこの範囲内に属する場合には、可変圧縮比機構９が正常に作動していると判定できる範囲である。ここで肯定判定された場合にはＳ１０８に進む。一方、否定判定された場合にはＳ１０９に進む。

以上、説明したように、本実施例においては圧縮比の変更に伴うブローバイガス量変化量ΔＢを、基準圧縮比における基準ブローバイガス量Ａで除することで、ブローバイガス量変化率（ΔＢ／Ａ）を取得し、このブローバイガス量変化率が基準範囲に属しているか否かで、可変圧縮比機構９が正常か否かが判定された。

これによれば、ブローバイガスの絶対量のばらつきをキャンセルすることができるので、さらに確実に、ブローバイガスの絶対量のばらつきが異常判定に及ぼす影響を排除することができ、さらに精度よく、可変圧縮比機構９の異常判定をすることができる。

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、基準ブローバイガスＡを取得した時点で、ブローバイガスの量が異常に多いと判定された場合には、圧
縮比の可変範囲を低圧縮比側に制限して、ブローバイガスの量が過剰に増加しないようにする例について説明する。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。

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、Ｓ１０４とＳ１０５の処理の間にＳ３０１の処理が挿入され、ここで否定判定された場合にはＳ３０２の処理が実行される点である。また、Ｓ１０９の処理の後にＳ３０３の処理が実行される点である。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。

本ルーチンのＳ１０４において基準ブローバイガス量Ａを取得した後に、Ｓ３０１に進む。Ｓ３０１においては、基準ブローバイガス量Ａが上限値より多いか否かが判定される。ここでいう上限値とは、基準圧縮比において基準ブローバイガス量Ａがこの上限値を超えている場合には、ブローバイガスの量が過剰であり、圧縮比の値によっては燃費やエミッション、オイル消費の悪化が許容値を超えると判定されるブローバイガスの量であり、予め実験などによって求められる。

基準ブローバイガス量の上限値の例について図６に示す。基準圧縮比におけるブローバイガス量（基準ブローバイガス量Ａ）が上限値以下である場合には、図中実線で示す斜線のように、圧縮比可変範囲の全ての圧縮比において、燃費、エミッション、オイル消費などが許容値を超えることはない。一方、基準ブローバイガス量Ａが上限値より多い場合には、圧縮比可変範囲の高圧縮比側において燃費、エミッション、オイル消費などが許容値を超えるおそれがある。従って、このような場合には、圧縮比可変範囲を図中の第１低圧縮比範囲に制限する必要が生じる。Ｓ３０１において否定判定された場合にはＳ１０５に進む。一方肯定判定された場合には、Ｓ３０２に進む。

Ｓ３０２においては、圧縮比可変範囲を低圧縮比側の第１低圧縮比範囲に制限する。この第１低圧縮比範囲は、図６に示すように、圧縮比をこの範囲で変更していれば、ブローバイガスの量の増加によって燃費やエミッション、オイル消費の悪化が許容値を超えることはないと判断される圧縮比の範囲である。この第１低圧縮比範囲は図中に示す範囲より更に低圧縮比側に制限された範囲であってもよい。これにより、ブローバイガスの量を上限値以下に抑える。Ｓ３０２の処理が終了すると本ルーチンを一旦終了する。なお、ここで第１低圧縮比範囲は本実施例において低圧縮比側の所定範囲に相当する。

Ｓ１０５−Ｓ１０９及び、Ｓ２０１−Ｓ２０３の処理は、圧縮比制御ルーチン２と同等であるのでここでは説明を省略する。本ルーチンにおいては、Ｓ１０９の処理で可変圧縮比機構９が異常と判定された場合には、Ｓ３０３に進む。Ｓ３０３においては、ΔＢ／Ａで得られたブローバイガス変化率の値が基準範囲より大きかったか否かが判定される。ここで肯定判定された場合には、可変圧縮比機構９の異常により、圧縮比が高めに制御されていると判断されるので、Ｓ３０４に進む。一方、否定判定された場合には、そのまま本ルーチンを一旦終了する。

Ｓ３０４の処理においては、圧縮比可変範囲を低圧縮比側の第２低圧縮比範囲に制限する。この場合は、ブローバイガスの量を抑えるためというよりは、可変圧縮比機構９が異常で、圧縮比が過剰に高くなっているので、ノッキングや吸気弁５または排気弁６とピストン１５との衝突などの重大な問題を回避するための処理である。Ｓ３０４の処理が終了すると本ルーチンを一旦終了する。

以上、説明したように、本実施例においては、まず、圧縮比を基準圧縮比に固定した際
の基準ブローバイガス量が異常に多い場合には、可変圧縮比機構９の異常判定は行わず圧縮比の可変範囲を第１低圧縮比範囲に制限する。これにより、ブローバイガスの量が過剰となって燃費、エミッションの悪化やオイル消費量の増加といった不都合が生じることを回避できる。

また、ブローバイガス量の変化率ΔＡ／Ｂが基準範囲より大きい側に外れている場合には、可変圧縮比機構９が異常であり、且つ高圧縮比側にずれていると判断し、圧縮比の可変範囲を第２圧縮比範囲に制限する。これにより、ノッキングや、吸気弁５や排気弁６がピストン１５に衝突するなどの問題を回避することが可能となる。

なお、図６に示した上限値と第１低圧縮比範囲の関係は本発明の目的を達成するための一例に過ぎない。本発明の思想の範囲内で上限値及び第１低圧縮比範囲の関係は変更可能である。

次に、本発明の実施例４について説明する。本実施例においては、ブローバイガスの量をブローバイガス量検出センサを用いて直接検出するのではなく、排気管２１に設けられた空燃比センサ９４によって検出される排気の空燃比から、ブローバイガスの量を推定す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１のハード構成を図６に示す。ブローバイガス量検出センサ２４が省略されるとともに、排気管２１には空燃比検出手段としての空燃比センサ９４が設けられている。

図７には本実施例において、排気の空燃比から燃料噴射量を決定する燃料噴射量決定ルーチンのフローチャートを示す。本ルーチンはＥＣＵ９０のＲＯＭに記憶されたプログラムであり、内燃機関１の稼動中は所定期間毎に実行される。

本ルーチンが実行されるとまず、Ｓ４０１において吸入空気量Ｇairを検出する。具体
的にはエアフローメータ９３の出力信号より検出する。Ｓ４０１の処理が終了するとＳ４０２に進む。

Ｓ４０２においては、Ｓ４０１で検出された吸入空気量Ｇairと、予め設定された排気
の目標空燃比ＡＦrefとから、以下の演算によって燃料噴射量Ｆ１を算出する。
Ｆ１＝Ｇair／ＡＦref・・・・・・・（１）
Ｓ４０２の処理が終了するとＳ４０３に進む。

Ｓ４０３においては、空燃比センサ９４で排気の実際の空燃比ＡＦrealを検出する。Ｓ４０３の処理が終了するとＳ４０４に進む。

Ｓ４０４においては、検出した実際の空燃比ＡＦrealと目標空燃比ＡＦrefとのずれか
ら、以下の演算によって燃料の補正係数Ａfuelを算出する。
Ａfuel＝ＡＦreal／ＡＦref・・・・・・（２）
Ｓ４０４の処理が終了するとＳ４０５に進む。

Ｓ４０５においては、最終的な燃料噴射量Ｆを決定する。
Ｆ＝Ｆ１×Ａfuel・・・・・・・・・（３）
Ｓ４０５の処理が終了すると本ルーチンを一旦終了する。

本実施例における内燃機関１では、上記のような燃料噴射量決定ルーチンを実行させて燃料噴射量を決定している。そして、本実施例では、燃料噴射量決定ルーチンにおける燃料の補正係数Ａfuelの値を用いて、ブローバイガスの量を推定する。すなわち、ブローバ
イガスには未燃の燃料が含まれるため、ブローバイガスの量が増加すると実際の空燃比ＡＦrealが低くなり、燃料の補正係数Ａfuelが小さくなる。従って、燃料の補正係数Ａfuelの値から、ブローバイガス量を推定することができる。

これによれば、ブローバイガス量検出センサを準備する必要がなく、簡単な構成で、装置コストを抑えつつ、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可能となる。

本発明の実施例１に係る可変圧縮比内燃機関の概略構成を示す断面図である。 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。 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。 本発明の実施例２に係る圧縮比の値に応じたブローバイガス変化量の基準範囲について説明するためのグラフである。 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。 本発明の実施例３に係る基準ブローバイガス量の上限値について説明するためのグラフである。 本発明の実施例４に係る可変圧縮比内燃機関の概略構成を示す断面図である。 本発明の実施例４に係る燃料噴射量決定ルーチンを示すフローチャートである。

符号の説明

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
９３・・・・エアフローメータ
９４・・・・空燃比センサ

Claims (4)

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、
   前記可変圧縮比機構に圧縮比を変更させるべき指令信号を出力する制御手段と、
   前記内燃機関におけるブローバイガスの量を取得するブローバイガス量取得手段と、
   前記制御手段によって前記可変圧縮比機構に圧縮比を変更させるべき指令信号が出力された際に、前記ブローバイガス量取得手段によって取得されたブローバイガスの量の変化が、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。
2. 前記異常判定手段は、前記制御手段からの指令信号によって圧縮比が変更された前後における、前記ブローバイガス量取得手段によって取得されたブローバイガスの量の差を、前記圧縮比が変更される前に前記ブローバイガス量取得手段によって取得されたブローバイガスの量で除した変化率が、前記基準範囲に属するか否かを判定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。
3. 前記ブローバイガス量取得手段によって取得されたブローバイガスの量が、該取得時における圧縮比の値に応じた上限値より多い場合には、前記制御手段は、前記可変圧縮比機構により変更させるべき圧縮比の範囲を低圧縮比側の所定範囲に制限することを特徴とする請求項１または２に記載の可変圧縮比内燃機関。
4. 前記ブローバイガスを前記内燃機関の吸気系に再循環するブローバイガス再循環手段と、
   前記内燃機関の排気における空燃比を検出する空燃比検出手段と、をさらに備え、
   前記ブローバイガス量取得手段は、前記内燃機関の排気における目標の空燃比と、前記空燃比取得手段によって取得された実際の空燃比との差から、前記ブローバイガスの量を推定して取得す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。

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