JP2018009518A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、可変長コンロッドが搭載された内燃機関において、フューエルカットからの復帰時におけるトルクショックを好適に緩和することを課題とする。【解決手段】本発明の制御装置は、内燃機関のフューエルカットが実行されているときは、可変長コンロッドの有効長が延長することを許容し、且つ可変長コンロッドが短縮することを禁止するように作動油が流れる状態（第１状態）に切換機構を制御する。また、制御装置は、内燃機関がフューエルカットから復帰するときは、可変長コンロッドの有効長が延長することを禁止し、且つ可変長コンロッドの有効長が短縮することを許容するように作動油が流れる状態（第２状態）に切換機構を制御する。【選択図】図６

Description

本発明は、可変長コンロッドを搭載する内燃機関に適用される制御装置に関する。

機械圧縮比を第１圧縮比と該第１圧縮比より低い第２圧縮比とに切り換え可能な可変圧縮比機構を備えた内燃機関において、フューエルカット実行中に予め機械圧縮比を第１圧縮比に切り換えておく方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２０１１−１０６３７０号公報 特開２００４−２３９１４７号公報 特開２００４−２３９１７５号公報 特開２０１６−１１８１８１号公報

ところで、フューエルカット実行中に機械圧縮比が高圧縮比側の圧縮比に設定されると、フューエルカットからの復帰時における内燃機関の発生トルクが急激に上昇して、トルクショックを発生させる可能性がある。

本発明は、上記したような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、可変長コンロッドを搭載した内燃機関において、フューエルカットからの復帰時におけるトルクショックを好適に緩和することにある。

本発明は、上記した課題を解決するために、以下のような手段を採用した。すなわち、本発明は、クランクピンを受容するための円柱状の開口部であるクランク受容開口が形成される大端部を備えるコンロッド本体と、前記コンロッド本体の小端部に形成された円柱状の開口部であるスリーブ受容開口と、前記スリーブ受容開口に回動自在に収容される軸受であって、且つピストンピンを前記スリーブ受容開口の軸心から偏心した状態で支持するスリーブと、前記クランクピンの軸心と前記ピストンピンの軸心とを相互に離間させる方向へ前記スリーブが回動することを許容し、且つ前記クランクピンの軸心と前記ピストンピンの軸心とを相互に接近させる方向へ前記スリーブが回動することを禁止するように作動油が流れる第１状態と、前記クランクピンの軸心と前記ピストンピンの軸心とを相互に離間させる方向へ前記スリーブが回動することを禁止し、且つ前記クランクピンの軸心と前記ピストンピンの軸心とを相互に接近させる方向へ前記スリーブが回動することを許容するように作動油が流れる第２状態と、を切り換える切換機構と、を備える可変長コンロッドが搭載された内燃機関に適用される制御装置である。そして、前記制御装置は、前記内燃機関のフューエルカットが実行されているときは、作動油の流れが前記第１状態となり、且つ前記内燃機関がフューエルカットから復帰するときは、作動油の流れが前記第２状態となるように、前記切換機構を制御する。なお、本願における「圧縮比」は、特段の言及がない限り、機械圧縮比を意味するものとする。

本発明によれば、可変長コンロッドを搭載した内燃機関において、フューエルカットからの復帰時におけるトルクショックを好適に緩和することができる。

本実施形態における内燃機関の概略構成を示す図である。 可変長コンロッドの構成を示す断面図である。 切換機構の構成を模式的に示す図である。 第２状態にあるときの切換機構を示す図である。 トルクショック緩和処理を実行する場合における、Ｆ／Ｃフラグ、燃料噴射量、切換機構、及び圧縮比の経時変化を示すタイミングチャートである。 トルクショック緩和処理が実行される際にＥＣＵによって実行される処理ルーチンを示すフローチャートである。

以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態に記載される構成部品の寸法、材質、形状、相対配置等は、特に記載がない限り発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

図１は、本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、複数の気筒を有する４ストローク・サイクルの火花点火式内燃機関である。なお、図１においては、複数の気筒のうち、１つの気筒のみが示されている。

内燃機関１は、クランクケース２と、シリンダブロック３と、シリンダヘッド４と、を備える。クランクケース２には、クランクシャフト２００が回転自在に収容される。シリンダブロック３には、円柱状の気筒３００が形成される。該気筒３００内には、ピストン５が摺動自在に収容される。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により連結される。シリンダヘッド４には、吸気ポート１１と排気ポート１４とが形成される。シリンダヘッド４は、燃焼室７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とを備える。また、シリンダヘッド４は、燃焼室７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とを備える。さらに、シリンダヘッド４は、燃焼室７内の混合気を着火させるための点火プラグ８と、吸気ポート１１へ向けて燃料を噴射する燃料噴射弁１０３とを備える。

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と連結される。この可変長コンロッド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可能に構成される。可変長コンロッド６の有効長が延長されると、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１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７の容積が小さくなる。一方、可変長コンロッド６の有効長が短縮されると、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１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７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（以下では、単に「圧縮比」と記す）が変化することになる。

（可変長コンロッド６の構成）
ここで、本実施形態における可変長コンロッド６の構成について図２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。

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。

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）とを通る仮想直線Ｘを、可変長コンロッド６の軸線と称す。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。

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。

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は円柱状に形成される。ピストンピン受容開口３２ｄは、その軸心がスリーブ受容開口４２の軸心（スリーブ３２ａの軸心）に対して偏心するように形成される。

上記したように、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内における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内における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、可変長コンロッド６の有効長が短くなる。逆に、スリーブ受容開口４２内における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、可変長コンロッド６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。

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可変長コンロッド６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。

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。

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可変長コンロッド６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。

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。

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。

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（以下、「高圧縮比位置」と称する）に保持される。以下では、切換機構３５が前記第１状態にあるとき（偏心部材３２が前記高圧縮比位置にあるとき）の圧縮比を第１圧縮比と称する。

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（第２ピストン３４ｂが第２シリンダ３４ａの底面に当接する位置）まで移動する。これは、内燃機関１の気筒３００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３００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７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内の作動油は流出しない。そのため、第１ピストン３３ｂが押し込まれないことになる。

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２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（以下、「低圧縮比位置」と称する）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２状態にあるとき（偏心部材３２が前記低圧縮比位置にあるとき）の圧縮比を第２圧縮比と称する。なお、第２圧縮比は、前述したように、第１圧縮比より低い圧縮比である。

また、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（第１ピストン３３ｂが第１シリンダ３３ａの底面に当接する位置）まで移動する。これは、内燃機関１の気筒３００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７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３００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内の作動油は流出しない。そのため、第２ピストン３４ｂが押し込まれないことになる。

（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３及び図４に基づいて説明する。なお、図３は、第１状態にあるときの切換機構３５を示し、図４は、第２の状態にあるときの切換機構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、それぞれ円柱状のピン収容空間６４、６５内に摺動自在に収容される。なお、図３、４において、矢印は各々の状態における作動油の流れを示す。

上記した二つの切換ピン６１、６２のうち、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を該第１ピン収容空間６４内の一方の端部から他方の端部（図３中の下側の端部から上側の端部）へ向けて付勢するための第１付勢バネ６７が収容される。

上記した二つの切換ピン６１、６２のうち、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を該第２ピン収容空間６５内の一方の端部から他方の端部（図３中の上側の端部から下側の端部）へ向けて付勢するための第２付勢バネ６８が収容される。

逆止弁６３は、円柱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３中の上側）から二次側（図３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。

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。

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。

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（図３中の下側の端部）とは反対側の端部（図３中の上側の端部）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（図３中の上側の端部）とは反対側の端部（図３中の下側の端部）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）を介して外部のオイルスイッチングバルブ（ＯＳＶ）７５に連通される。ここでいうＯＳＶ７５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間の導通と遮断とを切り換える弁機構である。

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。

（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、ＯＳＶ７５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３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。一方、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、ＯＳＶ７５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。

一方、ＯＳＶ７５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、付勢バネ６７、６８の付勢力のみが切換ピン６１、６２に作用するため、図４に示したように、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。一方、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、ＯＳＶ７５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。

上記したように、ＯＳＶ７５によって第１ピン収容空間６４及び第２ピン収容空間６５に対する作動油の供給と遮断とが切り換えられると、切換機構３５の第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。なお、ＯＳＶ７５は、各気筒３００の切換機構３５毎に設けられてもよく、又は全ての気筒３００の切換機構３５に対して一つのみが設けられてもよい。

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、本発明に係わる「制御装置」としてのＥＣＵ１００が併設される。ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ等から構成される電子制御ユニットである。ＥＣＵ１００は、エアフローメータ１０１、アクセルポジションセンサ１０２、及びクランクポジションセンサ２０１等の各種センサと電気的に接続され、それら各種センサの出力信号を入力可能になっている。エアフローメータ１０１は、内燃機関１の図示しない吸気通路に取り付けられて、吸入空気量に相関する電気信号を出力するセンサである。アクセルポジションセンサ１０２は、図示しないアクセルペダルの操作量（アクセル開度）に相関する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２０１は、クランクシャフト２００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。

ＥＣＵ１００は、上記した各種センサに加え、点火プラグ８、燃料噴射弁１０３、ＯＳＶ７５等の各種機器と電気的に接続される。ＥＣＵ１００は、上記した各種センサの出力信号に基づいて、上記した各種機器を制御する。例えば、ＥＣＵ１００は、クランクポジションセンサ２０１の出力信号から演算される機関回転速度と、エアフローメータ１０１の出力信号（吸入空気量）に基づいて演算される機関負荷率（全負荷時の吸入空気量に対する実際の吸入空気量の比率）とに基づいて、燃料噴射弁１０３の目標燃料噴射量や点火プラグ８の目標点火時期を演算し、それら目標燃料噴射量や目標点火時期に従って燃料噴射弁１０３や点火プラグ８を制御する。

また、ＥＣＵ１００は、機関負荷率に応じてＯＳＶ７５を制御する。詳細には、ＥＣＵ１００は、機関負荷率が所定の閾値未満であるときは、内燃機関１の圧縮比が前述の第１圧縮比となる（切換機構３５が第１状態となる）ように、ＯＳＶ７５を制御する。すなわち、ＥＣＵ１００は、制御用油路５７、５８とオイルポンプとが導通するように、ＯＳＶ７５を制御する。一方、ＥＣＵ１００は、機関負荷率が前記所定の閾値以上であるときは、内燃機関１の圧縮比が第１圧縮比より低い第２圧縮比となる（切換機構３５が第２状態となる）ように、ＯＳＶ７５を制御する。すなわち、ＥＣＵ１００は、制御用油路５７、５８とオイルポンプとが遮断されるように、ＯＳＶ７５を制御する。

ＥＣＵ１００は、上記した既知の制御に加え、内燃機関１のフューエルカットが実行されているときに前記切換機構３５が第１状態となるようにＯＳＶ７５を制御し、且つ内燃
機関１がフューエルカットから復帰するときに前記切換機構３５が第２状態となるようにＯＳＶ７５を制御するためのトルクショック緩和処理を実行する。以下、本実施形態におけるトルクショック緩和処理の実行方法について詳説する。なお、本願における「フューエルカット」は、機関負荷率が前記所定の閾値以上となる運転状態から減速運転状態（機関回転速度が所定のフューエルカット判定値以上となり、且つアクセル開度が零となる運転状態）へ移行したときに、燃料噴射弁１０３からの燃料噴射を停止させる処理である。

（トルクショック緩和処理）
ここで、フューエルカット実行中は、図示しないスロットル弁の開度が絞られるため、それに伴って機関負荷率が前記所定の閾値未満となる。そのため、フューエルカット実行中は、切換機構３５が第１状態となるようにＯＳＶ７５が制御されて、内燃機関１の圧縮比が第１圧縮比に設定される。そして、機関回転速度が前記フューエルカット判定値より高い所定の復帰判定値未満まで低下し、又はアクセル開度が零より大きくなると、燃料噴射弁１０３からの燃料噴射が再開されて、内燃機関１がフューエルカットから復帰することになる。

ところで、圧縮比が第２圧縮比より高い第１圧縮比に固定された状態で、内燃機関１がフューエルカットから復帰すると、該内燃機関１の発生トルクが急激に上昇して、トルクショックを発生させる可能性がある。これに対し、内燃機関１がフューエルカットから復帰する際の点火時期をＭＢＴ（Minimum Advance for Best Torque）より遅角側へ遅角さ
せることにより、トルクショックを緩和する方法が考えられる。しかしながら、点火時期を遅角させた状態で燃料を着火及び燃焼させるためには、吸入空気量をある程度増やす必要があるため、燃料消費率が悪化する可能性がある。

そこで、本実施形態では、フューエルカットからの復帰条件（機関回転速度が前記復帰判定値未満に低下すること、又はアクセル開度が零より大きくなること）が成立したときに、先ず切換機構３５が第１状態から第２状態へ切り換わるようにＯＳＶ７５を制御する。続いて、切換機構３５の第１状態から第２状態への切り換えが完了したときに、燃料噴射弁１０３からの燃料噴射を再開させることにより、内燃機関１をフューエルカットから復帰させるようにした。

図５は、トルクショック緩和処理を実行する場合における、Ｆ／Ｃフラグ、燃料噴射量、切換機構３５、及び圧縮比の経時変化を示すタイミングチャートである。なお、ここでいうＦ／Ｃフラグは、フューエルカット条件（機関回転速度が前記フューエルカット判定値以上であり、且つアクセル開度が零であること）が成立したときにオンにされ、且つフューエルカット復帰条件（機関回転速度が前記復帰判定未満に低下したこと、又はアクセル開度が零より大きくこと）が成立したときにオフにされるフラグである。

図５において、フューエルカット条件が成立することによって、Ｆ／Ｃフラグがオフからオンへ切り換わると（図５中のｔ１）、ＥＣＵ１００は、燃料噴射弁１０３からの燃料噴射を停止（燃料噴射量＝零）させる。さらに、ＥＣＵ１００は、制御用油路５７、５８とオイルポンプとが導通するようにＯＳＶ７５を制御することにより、切換機構３５を第２状態から第１状態へ切り換える。なお、ＯＳＶ７５の制御が開始されてから切換機構３５が第２状態から第１状態に切り換わるまでには応答遅れ（図５中のｔ１からｔ２までの期間）が生じる。そのため、ＯＳＶ７５の制御が開始された時点から前述の応答遅れ期間が経過したとき（図５中のｔ２）に、内燃機関１の圧縮比が上昇し始める。その後は、内燃機関１の気筒３００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シリンダ３４ａ内の作動油が第１シリンダ３３ａに移動することで、可変長コンロッド６の有効長が徐々に伸長する。そして、偏心部材３２が前記高圧縮比位置まで回動すると、圧縮比が第１圧縮比となる（図５中のｔ３）。

偏心部材３２が前記高圧縮比位置まで回動した後において、復帰条件が成立することによって、Ｆ／Ｃフラグがオンからオフへ切り換えられると（図５中のｔ４）、ＥＣＵ１００は、制御用油路５７、５８とオイルポンプとが遮断されるようにＯＳＶ７５を制御することにより、切換機構３５を第１状態から第２状態へ切り換える。その場合も、前述したような応答遅れ（図５中のｔ４からｔ５までの期間）が発生する。そのため、ＥＣＵ１００は、応答遅れ期間が終了したとき（図５中のｔ５）に燃料噴射弁１０３からの燃料噴射を再開させる。切換機構３５が第２状態にされた状態で、燃料噴射弁１０３からの燃料噴射が再開されると、燃料噴射弁１０３から噴射された燃料が着火及び燃焼した際に発生する燃焼圧力によって、可変長コンロッド６の有効長が短縮される（圧縮比が第１圧縮比より低くなる）。つまり、前記燃焼圧力の一部が可変長コンロッド６の有効長を短縮させるために消費されることになる。その結果、内燃機関１がフューエルカットから復帰する際のトルクショックが緩和されることになる。ところで、内燃機関１がフューエルカットから復帰した後において、切換機構３５が第２状態に維持され続けると、内燃機関１の圧縮比が第２圧縮比まで低下してしまうことになる。そのため、本実施形態では、燃料噴射弁１０３からの燃料噴射が再開されてから所定期間が経過したとき（図５中のｔ６）に、切換機構３５が第２状態から第１状態へ戻るように、ＯＳＶ７５を制御するものとする。このようにＯＳＶ７５が制御されると、該制御の開始後における応答遅れ期間が終了したとき（図５中のｔ７）に、圧縮比が再び上昇し始める。ここでいう「所定期間」は、内燃機関１の圧縮比が第２圧縮比まで低下するのに要する期間より短い期間であって、例えば１サイクルである。

上記した方法によってトルクショック緩和処理が実行されると、内燃機関１がフューエルカットから復帰するときに、点火時期の遅角や吸入空気量の増量等を図ることなく、トルクショックを緩和することができる。また、燃料噴射弁１０３からの燃料噴射が再開されてから前記所定期間が経過したときに、切換機構３５を第２状態から第１状態へ戻すことにより、圧縮比を速やかに第１圧縮比に戻すこともできる。

以下、本実施形態におけるトルクショック緩和処理の実行手順について図６に沿って説明する。図６は、トルクショック緩和処理が実行される際にＥＣＵ１００によって実行される処理ルーチンを示すフローチャートである。この処理ルーチンは、Ｆ／Ｃフラグがオフからオンへ切り換わったときに実行される処理ルーチンであり、予めＥＣＵ１００のＲＯＭに記憶されているものとする。

図６の処理ルーチンでは、ＥＣＵ１００は、先ずＳ１０１の処理においてＦ／Ｃフラグがオンであるか否かを判別する。Ｓ１０１の処理において否定判定された場合は、ＥＣＵ１００は、Ｓ１０２以降の処理を実行せずに、本処理ルーチンを終了する。一方、Ｓ１０１の処理において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１００は、Ｓ１０２の処理へ進む。

Ｓ１０２の処理では、ＥＣＵ１００は、燃料噴射弁１０３からの燃料噴射を停止させることにより、フューエルカットを実行する。続いて、ＥＣＵ１００は、Ｓ１０３の処理へ進み、切換機構３５が第２状態から第１状態へ切り換わるように、ＯＳＶ７５を制御する。詳細には、ＥＣＵ１００は、制御用油路５７、５８とオイルポンプとが導通するようにＯＳＶ７５を制御する。

Ｓ１０４の処理では、ＥＣＵ１００は、カウンタを起動させる。このカウンタは、切換機構３５を第２状態から第１状態へ切り換えるべくＯＳＶ７５の制御が開始された時点からの経過時間を計測するカウンタである。

Ｓ１０５の処理では、ＥＣＵ１００は、Ｆ／Ｃフラグがオンからオフへ切り換えられた
か否かを判別する。Ｓ１０５の処理において否定判定された場合は、ＥＣＵ１００は、該Ｓ１０５の処理を繰り返し実行する。一方、Ｓ１０５の処理において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１００は、Ｓ１０６の処理へ進む。

Ｓ１０６の処理では、ＥＣＵ１００は、前記カウンタの計測時間Ｃが所定時間Ｃｔｈｒｅ以上であるか否か判別する。ここでいう所定時間Ｃｔｈｒｅは、切換機構３５を第２状態から第１状態へ切り換えるべくＯＳＶ７５の制御が開始された時点から、可変長コンロッド６の有効長がトルクショックを好適に吸収できる程度の長さに延長されるまでに要する時間である。なお、可変長コンロッド６の有効長は、前述したように、内燃機関１の気筒３００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延長される。その際の慣性力は、機関回転速度が大きいほど大きくなる。よって、前述したＯＳＶ７５の制御が開始された時点の機関回転速度が大きいほど、前記所定時間Ｃｔｈｒｅが短く設定されるものとする。

前記Ｓ１０６の処理において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１００は、Ｓ１０７の処理へ進み、切換機構３５を第１状態から第２状態へ切り換えるべくＯＳＶ７５を制御する。詳細には、ＥＣＵ１００は、制御用油路５７、５８とオイルポンプとが遮断されるようにＯＳＶ７５を制御する。

Ｓ１０８の処理では、ＥＣＵ１００は、切換機構３５の第１状態から第２状態への切り換えが完了したか否かを判別する。具体的には、切換機構３５を第１状態から第２状態へ切り換えるべくＯＳＶ７５の制御が開始された時点から、前述の図５の説明で述べた応答遅れ期間が経過したか否かを判別する。その際、応答遅れ期間は、予め実験やシミュレーションの結果に基づいて求めておくものとする。

前記Ｓ１０８の処理において否定判定された場合は、切換機構３５の第１状態から第２状態への切り換えが完了していないため、ＥＣＵ１００は、該Ｓ１０８の処理を繰り返し実行する。一方、前記Ｓ１０８の処理において肯定判定された場合は、切換機構３５の第１状態から第２状態への切り換えが完了しているため、ＥＣＵ１００は、Ｓ１０９の処理へ進み、燃料噴射弁１０３からの燃料噴射を再開させる。その場合、燃料噴射弁１０３から噴射された燃料が着火及び燃焼した際に発生する燃焼圧力の一部は、可変長コンロッド６の有効長を短縮させるために消費される。そのため、点火時期の遅角や吸入空気量の増量等を図ることなく、内燃機関１がフューエルカットから復帰する際のトルクショックを緩和することができる。

ＥＣＵ１００は、前記Ｓ１０９の処理を実行し終えると、Ｓ１１０の処理へ進み、カウンタの計測時間Ｃを零にリセットする。続いて、ＥＣＵ１００は、Ｓ１１１の処理へ進み、燃料噴射弁１０３からの燃料噴射が再開されてから所定期間（例えば、１サイクル）が経過したか否かを判別する。Ｓ１１１の処理において否定判定された場合は、ＥＣＵ１００は、該Ｓ１１１の処理を繰り返し実行する。一方、Ｓ１１１の処理において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１００は、Ｓ１１２の処理へ進み、切換機構３５を第２状態から第１状態へ戻すべくＯＳＶ７５を制御する。

なお、前述したＳ１０６の処理において否定判定された場合は、可変長コンロッド６の有効長がトルクショックを好適に吸収できる長さまで延長していないことになるので、ＥＣＵ１００は、Ｓ１０７及びＳ１０８の処理をスキップしてＳ１０９の処理へ進む。その場合、燃料噴射弁１０３からの燃料噴射が再開された際に発生する燃焼圧力が可変長コンロッド６によって吸収されなくなるものの、圧縮比が第１圧縮比より低いため、トルクショックが小さく抑えられる。

以上述べた実施形態によれば、内燃機関１がフューエルカットから復帰する際のトルクショックを緩和させることができる。

１ 内燃機関
６ 可変長コンロッド
８ 点火プラグ
３１ コンロッド本体
３１ａ 大端部
３１ｂ 小端部
３２ 偏心部材
３２ａ スリーブ
３５ 切換機構
４１ クランク受容開口
４２ スリーブ受容開口
７５ ＯＳＶ
１００ ＥＣＵ

Claims (1)

1. クランクピンを受容するための円柱状の開口部であるクランク受容開口が形成される大端部を備えるコンロッド本体と、
   前記コンロッド本体の小端部に形成された円柱状の開口部であるスリーブ受容開口と、
   前記スリーブ受容開口に回動自在に収容される軸受であって、且つピストンピンを前記スリーブ受容開口の軸心から偏心した状態で支持するスリーブと、
   前記クランクピンの軸心と前記ピストンピンの軸心とを相互に離間させる方向へ前記スリーブが回動することを許容し、且つ前記クランクピンの軸心と前記ピストンピンの軸心とを相互に接近させる方向へ前記スリーブが回動することを禁止するように作動油が流れる第１状態と、前記クランクピンの軸心と前記ピストンピンの軸心とを相互に離間させる方向へ前記スリーブが回動することを禁止し、且つ前記クランクピンの軸心と前記ピストンピンの軸心とを相互に接近させる方向へ前記スリーブが回動することを許容するように作動油が流れる第２状態と、を切り換える切換機構と、
   を備える可変長コンロッドが搭載された内燃機関に適用される制御装置であって、
   前記制御装置は、前記内燃機関のフューエルカットが実行されているときは、作動油の流れが前記第１状態となり、且つ前記内燃機関がフューエルカットから復帰するときは、作動油の流れが前記第２状態となるように、前記切換機構を制御することを特徴とする、内燃機関の制御装置。
   

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