JP6610455B2 - 可変圧縮比機構の異常診断装置 - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関の機械圧縮比を変更するための可変圧縮比機構の異常を診断する技術に関する。
内燃機関の可変圧縮比機構として、コンロッドの有効長を変更することにより、圧縮比を変更する可変圧縮比機構が知られている。このような内燃機関において、圧縮比を検出するセンサの異常を検出したときは、圧縮比を最低圧縮比に固定し、且つ点火時期を予め設定されている目標点火時期より遅角させる技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
特公平０７−０７２５１５号公報 特開２０１５−０２１４３３号公報 実開平０１−１０５７４１号公報 特開２０１６−１１８１８１号公報
ところで、コンロッドの有効長を変更することにより、内燃機関の機械圧縮比を変更する可変圧縮比機構のように、圧縮比変更機構が気筒毎に設けられる構成においては、圧縮比変更機構の異常が気筒毎に発生する可能性がある。これに対し、圧縮比を検出するセンサを各気筒に取り付けて、圧縮比変更機構の異常を検出する方法が考えられる。しかしながら、圧縮比検出センサを各気筒に取り付ける必要があり、部品点数の増加に伴う製造コストの増加を招くという問題がある。また、圧縮比検出センサの異常と圧縮比変更機構の異常とを区別することができないという問題もある。
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、圧縮比変更機構が気筒毎に設けられる可変圧縮比機構において、圧縮比変更機構の異常を検出することにある。
本発明は、上記した課題を解決するために、内燃機関の圧縮比を少なくとも第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の異常診断装置において、内燃機関の圧縮比が第２圧縮比となるように可変圧縮比機構が制御されているときに、一つの気筒の点火時期を、ＭＢＴより進角側の点火時期であって、該気筒の実際の圧縮比が第２圧縮比であればノックが発生せず、且つ該気筒の圧縮比が第１圧縮比であればノックが発生する点火時期であるノック誘発点火時期に進角させ、その際のノック発生の有無に基づいて可変圧縮比機構の異常診断を行うようにした。なお、本願における「圧縮比」は、特段の言及がない限り、機械圧縮比を示すものとする。
詳細には、本発明に係わる第１の発明は、複数の気筒を有する内燃機関の圧縮比を、少なくとも第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機構であって、前記内燃機関の各気筒に設けられる圧縮比変更機構を具備する可変圧縮比機構と、前記内燃機関に取り付けられるノックセンサと、前記内燃機関の各気筒に取り付けられる点火プラグと、を備える火花点火式の内燃機関に適用される可変圧縮比機構の異常診断装置で
ある。そして、前記異常診断装置は、前記内燃機関の圧縮比が前記第２圧縮比となるように前記可変圧縮比機構が制御されているときに、前記内燃機関の一つの気筒の点火時期を、ＭＢＴ（Minimum Advance for Best Torque）より進角側の点火時期であって、該気筒
の実際の圧縮比が前記第２圧縮比であればノックが発生せず、且つ該気筒の実際の圧縮比が前記第１圧縮比であればノックが発生する点火時期であるノック誘発点火時期に進角させるための診断用進角処理を実行する点火制御手段と、前記診断用進角処理の実行時に前記ノックセンサがノックの発生を検知した場合は、点火時期が前記ノック誘発点火時期まで進角されている前記一つの気筒の圧縮変更機構が異常であると診断する診断手段と、を備える。
前記診断用進角処理の実行時に、点火時期をノック誘発点火時期まで進角させる気筒（以下、「対象気筒」と称する）の圧縮変更機構が正常であれば（該気筒の実際の圧縮比が第２圧縮比であれば）、ノックが発生しないことになる。一方、診断用進角処理の実行時に、対象気筒の圧縮変更機構が異常であれば（該気筒の実際の圧縮比が第１圧縮比であれば）、ノックが発生することになる。よって、本発明の可変圧縮比機構の異常診断装置によれば、圧縮比を第１圧縮比から第２圧縮比へ切り換えることができない異常が発生している場合に、既存のノックセンサを利用して、何れの気筒の圧縮比変更機構に異常が発生しているかを特定することができる。
なお、前記点火制御手段は、前記診断用進角処理の実行時に、対象気筒の点火時期を前記ノック誘発点火時期まで進角させる処理に加え、残りの気筒の点火時期をＭＢＴより遅角させる処理を実行してもよい。
また、対象気筒の点火時期をＭＢＴより進角側のノック誘発点火時期まで進角させると、たとえ該気筒の圧縮比変更機構が正常であっても、該気筒の発生トルクが他の気筒の発生トルクより低下することになる。そのため、内燃機関の気筒間においてトルク段差が発生する。これに対し、診断用進角処理の実行時に、対象気筒以外の気筒（以下、「非対象気筒」と称する）について、点火時期がＭＢＴより遅角されると、それら非対象気筒の発生トルクを低下させることができる。そのため、内燃機関の気筒間におけるトルク段差を小さく抑えることができる。また、非対象気筒の点火時期がＭＢＴより遅角されると、非対象気筒の何れかにおいて圧縮比変更機構に異常が発生していても、ノックの発生をより確実に抑制することができるため、対象気筒の圧縮比変更機構の異常診断を精度良く行うことができる。
ここで、診断用進角処理において、対象気筒の点火時期をノック誘発点火時期まで進角させる処理と、非対象気筒の点火時期をＭＢＴより遅角させる処理とが実行されると、内燃機関全体の発生トルクが診断用進角処理の非実行時より低下する可能性がある。そこで、前記異常診断装置は、前記診断用進角処理の実行時は非実行時に比して、前記内燃機関の吸入空気量及び燃料噴射量を増加させるためのトルク補償処理を実行するようにしてもよい。このような構成によれば、診断用進角処理の実行に起因して、内燃機関全体の発生トルクの低下を小さく抑えることができる。
次に、本発明に係わる第２の発明は、複数の気筒を有する内燃機関の圧縮比を、少なくとも第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機構であって、前記内燃機関の各気筒に設けられる圧縮比変更機構を具備する可変圧縮比機構と、前記内燃機関に取り付けられるノックセンサと、前記内燃機関の各気筒に取り付けられる点火プラグと、を備える火花点火式の内燃機関に適用される可変圧縮比機構の異常診断装置である。そして、前記異常診断装置は、前記内燃機関の圧縮比が前記第１圧縮比となるように前記可変圧縮比機構が制御されているときに、前記内燃機関の一つの気筒の点火時期を、ＭＢＴより進角側の点火時期であって、該気筒の実際の圧縮比が前記第１圧縮比であればノ
ックが発生し、且つ該気筒の実際の圧縮比が前記第２圧縮比であればノックが発生しない点火時期であるノック誘発点火時期に進角させるための処理である診断用進角処理を実行する点火制御手段と、前記診断用進角処理の実行時に前記ノックセンサがノックの発生を検知しない場合は、点火時期が前記ノック誘発点火時期まで進角されている前記一つの気筒の圧縮変更機構が異常であると診断する診断手段と、を備える。
このように構成される異常診断装置によれば、圧縮比を第２圧縮比から第１圧縮比へ切り換えることができない異常が発生している場合に、既存のノックセンサを利用して、何れの気筒の圧縮比変更機構に異常が発生しているかを特定することができる。
本発明によれば、圧縮比変更機構が気筒毎に設けられる可変圧縮比機構において、圧縮比変更機構の異常を検出することができる。
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。 点火時期と気筒の発生トルクとの関係を示す図である。 診断用進角処理の実行時における各気筒の点火時期と吸入空気量と内燃機関１の発生トルクとの経時変化を示すタイミングチャートである。 第１の実施形態における可変圧縮比機構の異常診断を行う際にＥＣＵが実行する処理ルーチンを示すフローチャートである。 第２の実施形態における可変圧縮比機構の異常診断を行う際にＥＣＵが実行す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。
＜実施形態１＞
先ず、本発明の第１の実施形態について図１乃至図７に基づいて説明する。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３００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３００のうち、１つ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することができる。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３２ａ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３２ａ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。円柱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。
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、矢印は第１状態と第２状態との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、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、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、各気筒３００の可変長コンロッド６とＯＳＶ７５との組合せは、本発明に係わる「可変圧縮比機構」に相当する。
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、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、ノックセンサ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。ノックセンサ１０２は、内燃機関１のシリンダブロック３に取り付けられて、内燃機関１が発生する振動の大きさに応じて変化する検知信号（例えば、電圧）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、混合気の目標空燃比を決定する。そして、ＥＣＵ１００は、前記目標空燃比とエアフローメータ１０１の出力信号（吸入空気量）とに基づいて燃料噴射弁１０３の目標燃料噴射量を演算して、その目標燃料噴射量に従って燃料噴射弁１０３を制御する。
また、ＥＣＵ１００は、機関回転速度と機関負荷率とに基づいて、点火プラグ８の目標点火時期を演算する。その際、機関回転速度と機関負荷率とから定まる機関運転状態がＭＢＴ運転領域（すなわち、ＭＢＴがノック限界点火時期より遅角側の時期となる運転領域）に属する場合は、ＥＣＵ１００は、目標点火時期をＭＢＴに設定する。一方、機関回転速度と機関負荷率とから定まる機関運転状態がＭＢＴ運転領域から外れている場合は、ＥＣＵ１００は、目標点火時期をノック限界点火時期に設定する。ここでいうノック限界点火時期は、ノックが発生しない点火時期の範囲における最進角側の点火時期である。なお、機関回転速度と機関負荷率とＭＢＴ運転領域との関係は、予め実験等を利用して求めておくものとする。
さらに、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。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。
ところで、可変圧縮比機構の油圧経路等に異常が発生すると、圧縮比を切り換えることができなくなるため、種々の不具合を発生させる可能性がある。特に、可変長コンロッド６の偏心部材３２が高圧縮比位置に固定されたり、又は切換機構３５が第１状態で固定されたりする異常が発生すると、機関負荷率が前記所定の閾値以上となるときに、圧縮比を第１圧縮比から第２圧縮比へ切り換えることができないため、混合気の異常燃焼等を招く可能性がある。
可変圧縮比機構の異常を診断する方法として、実際の圧縮比を検出するための圧縮比センサを内燃機関１に取り付けて、可変圧縮比機構の異常を診断する方法が考えられる。しかしながら、本実施形態で述べた可変圧縮比機構のように、圧縮比変更機構（可変長コンロッド６）が気筒３００毎に設けられる可変圧縮比機構においては、圧縮比センサを各気筒３００に取り付ける必要があり、部品点数の増加及び製造コストの増加を招くという問題がある。さらに、圧縮比センサの異常と圧縮比変更機構の異常とを区別することができないという問題もある。
（可変圧縮比機構の異常診断）
そこで、本実施形態では、既存のノックセンサ１０２を利用して、各気筒３００の圧縮比変更機構の異常を診断するようにした。具体的には、内燃機関１の運転状態が前記ＭＢＴ運転領域に属する場合であって、且つ機関負荷率が前記所定の閾値以上である場合（圧縮比が第２圧縮比となるようにＯＳＶ７５が制御されている場合）に、内燃機関１の一つの気筒３００（対象気筒）の点火時期のみを、ＭＢＴより進角側の点火時期であるノック誘発点火時期まで進角させる処理（診断用進角処理）を実行する。
ここでいうノック誘発点火時期は、ＭＢＴより進角側の点火時期であって、対象気筒の実際の圧縮比が第２圧縮比と同等であればノックが発生せず、且つ対象気筒の実際の圧縮比が第１圧縮比と同等であればノックが発生する点火時期である。言い換えると、ノック誘発点火時期は、圧縮比が第１圧縮比であるときのノック限界点火時期より進角側の点火時期であって、且つ圧縮比が第２圧縮比であるときのノック限界点火時期より遅角側の点火時期である。このようなノック誘発点火時期は、予め実験やシミュレーション等の結果に基づいて定められている値である。
上記した方法によって診断用進角処理が実行されているときに、対象気筒の実際の圧縮比が第２圧縮比と同等であれば、ノックが発生しないことになる。一方、診断用進角処理が実行されているときに、対象気筒の実際の圧縮比が第１圧縮比と同等であれば、ノックが発生することになる。よって、ＥＣＵ１００は、診断用進角処理の実行期間中にノックセンサ１０２がノックを検出しない場合は、対象気筒の圧縮比変更機構が正常であると診断し、診断用進角処理の実行期間中にノックセンサ１０２がノックを検出した場合は、対象気筒の圧縮比変更機構が異常であると診断すればよい。
なお、ＭＢＴ運転領域において、対象気筒の点火時期がノック誘発点火時期まで進角されると、たとえ該対象気筒の圧縮比変更機構が正常であっても、該対象気筒の発生トルクが他の気筒３００（非対象気筒）の発生トルクより小さくなるため、内燃機関１の気筒間でトルク段差が発生する。これに対し、本実施形態の診断用進角処理では、対象気筒の点火時期をノック誘発点火時期まで進角させる処理に加え、非対象気筒の点火時期をＭＢＴより遅角側の点火時期（以下、「トルク低減点火時期」と称する）まで遅角させる処理も行うようにした。
前記トルク低減点火時期は、全ての気筒３００の圧縮比変更機構が正常である場合において、非対象気筒の発生トルクが対象気筒の発生トルクと同等になる点火時期である。図５は、圧縮比変更機構が正常である気筒３００の点火時期と発生トルクとの関係を示す図である。図５に示すように、気筒３００の発生トルクは点火時期がＭＢＴに設定された場合に最大となるため、点火時期がＭＢＴより進角側のノック誘発点火時期に設定された場合はＭＢＴに設定された場合に比べ、気筒３００の発生トルクが小さくなる。また、点火時期がＭＢＴより遅角された場合は、ＭＢＴからの遅角量が大きくなるほど、気筒３００の発生トルクが小さくなる。よって、非対象気筒の点火時期を、ＭＢＴより遅角側の点火時期であって、且つノック誘発点火時期と同等のトルクを発生するトルク低減点火時期に設定すれば、対象気筒の発生トルクと非対象気筒の発生トルクとの差を小さくすることができる。その結果、診断用進角処理の実行に起因する、気筒間のトルク段差を緩和することができる。また、非対象気筒の点火時期がＭＢＴより遅角側のトルク低減点火時期に遅角されると、非対象気筒の何れかにおいて圧縮比変更機構に異常が発生していても、ノックの発生をより確実に抑制することができるため、対象気筒の圧縮比変更機構の異常診断をより精度良く行うことができる。
また、診断用進角処理の実行時に、対象気筒の点火時期がノック誘発点火時期に設定されるとともに、非対象気筒の点火時期がトルク低減点火時期に設定されると、内燃機関１全体の発生トルクが要求トルクより小さくなる。そこで、本実施形態では、診断用進角処理の実行時は非実行時に比べ、内燃機関１の吸入空気量を増加させる処理（トルク補償処理）が実行されるようにした。具体的には、ＥＣＵ１００は、図示しないスロットル弁の開度を増加させることにより、内燃機関１の吸入空気量を増加させる。ここで、内燃機関１の燃料噴射量は、前述したように、目標空燃比と吸入空気量とに応じて定められるため、吸入空気量が増加させられると、それに伴って燃料噴射量も増加させられることになる。その結果、上記したトルク補償処理が実行された場合は実行されない場合に比べ、内燃
機関１の発生トルクが増加することになる。よって、診断用進角処理の実行時に、上記したトルク補償処理が実行されると、内燃機関１全体の発生トルクの低下を緩和することができる。なお、診断用進角処理の実行時における吸入空気量の増加分は、予め実験やシミュレーションの結果に基づいて定めておくものとする。
上記した方法によって、可変圧縮比機構の異常診断が行われると、気筒間のトルク段差や内燃機関１全体のトルク低下を緩和しつつ、対象気筒の圧縮比変更機構の異常を診断することができる。なお、上記した方法による診断用進角処理は、内燃機関１の全ての気筒３００に対して順次実行されるものとする。図６は、内燃機関１の全ての気筒に対して診断用進角処理を実行する場合における、各気筒３００の点火時期と吸入空気量と内燃機関１の発生トルクとの経時変化を示すタイミングチャートである。なお、図６は、内燃機関１が４つの気筒３００を有する場合において、各気筒３００の点火順序（１番気筒、３番気筒、４番気筒、２番気筒の順序）に従って、対象気筒を変更する例を示している。
図６において、ＥＣＵ１００は、先ず１番気筒の点火時期をノック誘発点火時期に設定し、且つ他の気筒の点火時期をトルク低減点火時期に設定することにより、診断用進角処理を開始するとともに、吸入空気量を増加させるためのトルク補償処理を開始する。ＥＣＵは、１番気筒を対象気筒とする診断用進角処理を所定期間実行すると、対象気筒を１番気筒から３番気筒へ変更して診断用進角処理を実行する。続いて、ＥＣＵ１００は、３番気筒を対象気筒とする診断用進角処理が所定期間実行すると、対象気筒を３番気筒から４番気筒へ変更して診断用進角処理を実行する。そして、４番気筒を対象気筒とする診断用進角処理を所定期間実行すると、対象気筒を４番気筒から２番気筒へ変更して診断用進角処理を実行する。その後、２番気筒を対象気筒とする診断用進角処理が所定期間実行されると、ＥＣＵ１００は、全気筒の点火時期をＭＢＴに復帰させることにより、診断用進角処理を終了するとともに、吸入空気量を通常の吸入空気量に復帰させることにより、トルク補償処理を終了する。なお、ここでいう所定期間は、対象気筒の圧縮比変更機構が異常である場合に、それに起因したノックの発生を精度良く検知することができる期間であり、予め実験又はシミュレーションの結果に基づいて定められている。
図６に示したような手順によって、内燃機関１の全ての気筒３００に対する診断用進角処理とトルク補償処理とが実行されると、内燃機関１の何れかの気筒３００の圧縮比変更機構において圧縮比を第１圧縮比から第２圧縮比へ切り換えることができない異常（圧縮比が第１圧縮比に固定される異常）が発生している場合に、気筒間のトルク段差や内燃機関１全体のトルクの低下を小さく抑えつつ、圧縮比変更機構が異常である気筒３００を特定することができる。
以下、本実施形態における可変圧縮比機構の異常診断を実行する手順について図７に沿って説明する。図７は、可変圧縮比機構の異常診断を実行する際に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、予めＥＣＵ１００のＲＯＭ等に記憶されているものとする。
図７の処理ルーチンでは、ＥＣＵ１００は、先ずＳ１０１の処理において、エアフローメータ１０１の出力信号に基づいて機関負荷率ＫＬを演算し、その機関負荷率ＫＬが前述の所定の閾値ＫＬｔｈｒｅ以上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、各気筒３００の切換機構３５が前述の第１状態（圧縮比が第１圧縮比）となるように制御されている状態にあるため、ＥＣＵ１００は、診断用進角処理を実行せずに、本処理ルーチンの実行を終了する。一方、Ｓ１０１の処理において肯定判定された場合は、各気筒３００の切換機構３５が前述の第２状態（圧縮比が第２圧縮比）となるように制御されている状態にあるため、ＥＣＵ１００は、Ｓ１０２の処理へ進む。
Ｓ１０２の処理では、ＥＣＵ１００は、内燃機関１の運転状態がＭＢＴ運転領域に属しているか否かを判別する。Ｓ１０２の処理において否定判定された場合は、ＥＣＵ１００は、診断用進角処理を実行せずに、本処理ルーチンの実行を終了する。一方、Ｓ１０２の処理において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１００は、Ｓ１０３の処理へ進む。
Ｓ１０３の処理では、ＥＣＵ１００は、対象気筒の点火時期を前述のノック誘発点火時期に設定し、且つ非対象気筒の点火時期を前述のトルク低減点火時期に設定することにより、診断用進角処理を実行する。なお、ＥＣＵ１００がＳ１０３の処理を実行することにより、本発明に係わる「点火制御手段」が実現される。
Ｓ１０４の処理では、ＥＣＵ１００は、内燃機関１の吸入空気量を増加させることにより、それに伴う燃料噴射量の増加を図ることで、トルク補償処理を実行する。なお、ＥＣＵ１００がＳ１０４の処理を実行することにより、本発明に係わる「トルク制御手段」が実現される。
Ｓ１０５の処理では、ＥＣＵ１００は、ノックセンサ１０２の出力信号に基づいて、ノックが発生したか否かを判別する。Ｓ１０５の処理において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１００は、Ｓ１０６の処理へ進み、対象気筒の圧縮比変更機構が異常であると診断する。一方、Ｓ１０５の処理において否定判定された場合は、ＥＣＵ１００は、Ｓ１０７の処理へ進み、対象気筒の診断用進角処理が開始されてから所定期間が経過したか否かを判別する。そして、Ｓ１０７の処理において否定判定された場合は、ＥＣＵ１００は、Ｓ１０１の処理へ戻る。また、Ｓ１０７の処理において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１００は、Ｓ１０８の処理へ進み、対象気筒の圧縮比変更機構が正常であると判定する。なお、ＥＣＵ１００がＳ１０５からＳ１０８の処理を実行することにより、本発明に係わる「診断手段」が実現される。
ＥＣＵ１００は、前記Ｓ１０６又は前記Ｓ１０８の処理を実行し終えると、Ｓ１０９の処理へ進み、内燃機関１の全ての気筒３００に対する診断用進角処理の実行が終了したか否かを判別する。Ｓ１０９の処理において否定判定された場合は、ＥＣＵ１００は、Ｓ１１０の処理において対象気筒を変更して、Ｓ１０１の処理へ戻る。一方、Ｓ１０９の処理において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１００は、Ｓ１１１の処理へ進み、内燃機関１の全気筒３００の点火時期をＭＢＴに復帰させることにより、診断用進角処理の実行を終了する。続いて、ＥＣＵ１００は、Ｓ１１２の処理へ進み、内燃機関１の吸入空気量を通常の吸入空気量に復帰させることにより、トルク補償処理を終了する。
以上述べたようにＥＣＵ１００が図７の処理ルーチンを実行することにより、本発明に係わる「異常診断装置」が実現される。よって、内燃機関１の何れかの気筒３００の圧縮比変更機構において、圧縮比を第１圧縮比から第２圧縮比へ切り換えることができない異常が発生している場合に、気筒間のトルク段差や内燃機関１全体の発生トルクの低下を小さく抑えつつ、圧縮比変更機構が異常である気筒３００を特定することができる。また、既存のノックセンサ１０２を用いて可変圧縮比機構の異常診断を行うことができるため、部品点数の増加を招くこともない。
なお、上記した可変圧縮比機構の異常診断において、内燃機関１の何れかの気筒３００の圧縮比変更機構の異常が検出された場合は、圧縮比変更機構が異常である気筒３００の点火時期を、第１圧縮比に対応するノック限界点火時期より遅角側の点火時期に制限してもよい。その場合、圧縮比変更機構の異常が検出された後において、圧縮比変更機構の異常に起因するノックの発生を抑制しつつ、内燃機関１を搭載した車両を退避走行させることが可能となる。なお、圧縮比変更機構が異常である気筒３００の点火時期を、第１圧縮比に対応するノック限界点火時期より遅角側の点火時期に制限すると、内燃機関１全体の
発生トルクが低下するため、内燃機関１の吸入空気量を増量させるようにしてもよい。その場合、内燃機関１を搭載した車両を退避走行させる際のドライバビリティの低下を小さく抑えることができる。
＜実施形態２＞
次に、本発明の第２の実施形態について図８に基づいて説明する。ここでは、前述した第１の実施形態と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
前述した第１の実施形態では、圧縮比を第１圧縮比から第２圧縮比へ切り換えることができない異常を検出する方法について述べたが、本実施形態では、可変長コンロッド６の偏心部材３２が低圧縮比位置で固定されたり、又は切換機構３５が第２状態で固定されたりする場合のように、圧縮比を第２圧縮比から第１圧縮比へ切り換えることができない異常を検出する方法について述べる。
本実施形態の異常診断では、ＥＣＵ１００は、内燃機関１の運転状態が前記ＭＢＴ運転領域に属している場合であって、且つ機関負荷率が前記所定の閾値未満である場合（圧縮比が第１圧縮比となるようにＯＳＶ７５が制御される場合）に、内燃機関１の一つの気筒３００（対象気筒）の点火時期をＭＢＴより進角側のノック誘発点火時期まで進角させ、且つ残りの気筒３００（非対象気筒）の点火時期をＭＢＴより遅角側のトルク低減点火時期まで遅角させる方法により、診断用進角処理を実行する。
ここでいうノック誘発点火時期は、ＭＢＴより進角側の点火時期あって、対象気筒の実際の圧縮比が第１圧縮比と同等であればノックが発生し、且つ対象気筒の実際の圧縮比が第２圧縮比と同等であればノックが発生しない点火時期である。すなわち、ノック誘発点火時期は、圧縮比が第１圧縮比であるときのノック限界点火時期より進角側の点火時期であって、且つ圧縮比が第２圧縮比であるときのノック限界点火時期より遅角側の点火時期である。ここで、対象気筒の実際の圧縮比が第１圧縮比と同等である状態においてノックが発生する点火時期は、機関負荷率が前記所定の閾値未満である場合と機関負荷率が前記所定の閾値以上である場合とで異なる可能性がある。そのため、本実施形態におけるノック誘発点火時期は、前述した第１の実施形態におけるノック誘発点火時期とは別途に実験及びシミュレーションを行って求めておくものとする。
上記した方法によって診断用進角処理が実行されているときに、対象気筒の実際の圧縮比が第１圧縮比と同等であれば、ノックが発生することになる。一方、診断用進角処理が実行されているときに、対象気筒の実際の圧縮比が第２圧縮比と同等であれば、ノックが発生しないことになる。よって、ＥＣＵ１００は、診断用進角処理の実行期間中にノックセンサ１０２がノックを検出した場合は、対象気筒の圧縮比変更機構が正常であると診断し、診断用進角処理の実行期間中にノックセンサ１０２がノックを検出しない場合は、対象気筒の圧縮比変更機構が異常であると診断すればよい。
以下、本実施例における可変圧縮比機構の異常診断を実行する手順について図８に沿って説明する。図８は、可変圧縮比機構の異常診断を実行する際に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。なお、図８において、前述した図７の処理ルーチンと同様の処理には、同一の符合を付している。
前述した図７の処理ルーチンと図８の処理ルーチンとの相違点は、Ｓ１０１の処理の代わりにＳ２０１の処理が実行される点、Ｓ１０３の処理の代わりにＳ２０２の処理が実行される点、及びＳ１０５からＳ１０８の処理の代わりにＳ２０３からＳ２０６の処理が実行される点にある。
Ｓ２０１の処理では、ＥＣＵ１００は、エアフローメータ１０１の出力信号に基づいて演算される機関負荷率ＫＬが所定の閾値ＫＬｔｈｒｅ未満であるか否かを判別する。Ｓ２０１の処理において否定判定された場合は、各気筒３００の切換機構３５が前述の第２状態（圧縮比が第２圧縮比）となるように制御されている状態にあるため、ＥＣＵ１００は、診断用進角処理を実行せずに、本処理ルーチンの実行を終了する。一方、Ｓ２０１の処理において肯定判定された場合は、各気筒３００の切換機構３５が前述の第１状態（圧縮比が第１圧縮比）となるように制御されている状態にあるため、ＥＣＵ１００は、Ｓ１０２の処理へ進む。そして、Ｓ１０２の処理において肯定判定されると、ＥＣＵ１００は、Ｓ２０２の処理へ進む。
Ｓ２０２の処理では、ＥＣＵ１００は、対象気筒の点火時期をノック誘発点火時期に設定し、且つ非対象気筒の点火時期をトルク低減点火時期に設定することにより、診断用進角処理を実行する。ここでいうノック誘発点火時期は、前述したように、対象気筒の実際の圧縮比が第１圧縮比と同等であればノックが発生するが、対象気筒の実際の圧縮比が第２圧縮比と同等であればノックが発生しない点火時期である。ＥＣＵ１００は、該Ｓ２０２の処理を実行した後に、Ｓ１０４の処理へ進み、トルク補償処理を実行する。そして、ＥＣＵ１００は、Ｓ１０４の処理を実行した後に、Ｓ２０３の処理へ進む。
Ｓ２０３の処理では、ＥＣＵ１００は、ノックセンサ１０２の出力信号に基づいて、ノックが未発生であるか否かを判別する。Ｓ２０３の処理において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１００は、Ｓ２０４の処理へ進み、対象気筒の圧縮比変更機構が異常であると診断する。一方、Ｓ２０３の処理において否定判定された場合は、ＥＣＵ１００は、Ｓ２０５の処理へ進み、対象気筒の診断用進角処理が開始されてから所定期間が経過したか否かを判別する。そして、Ｓ２０５の処理において否定判定された場合は、ＥＣＵ１００は、Ｓ２０１の処理へ戻る。また、Ｓ２０５の処理において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１００は、Ｓ２０６の処理へ進み、対象気筒の圧縮比変更機構が正常であると判定する。ＥＣＵ１００は、前記Ｓ２０４又は前記Ｓ２０６の処理を実行し終えると、Ｓ１０９以降の処理を実行する。
以上述べた手順により可変圧縮比機構の異常診断が行われると、内燃機関１の何れかの気筒３００の圧縮比変更機構において圧縮比を第２圧縮比から第１圧縮比へ切り換えることができない異常（圧縮比が第２圧縮比に固定される異常）が発生している場合に、気筒間のトルク段差や内燃機関１全体の発生トルクの低下を小さく抑えつつ、圧縮比変更機構が異常である気筒３００を特定することができる。また、既存のノックセンサ１０２を用いて可変圧縮比機構の異常診断を行うことができるため、部品点数の増加を招くこともない。
なお、前述した第１の実施形態で述べた異常診断と本実施形態の異常診断とは、適宜組み合わせることができる。すなわち、内燃機関１の運転状態が前記ＭＢＴ運転領域に属する場合において、機関負荷率が所定の閾値以上であるときに、前述した第１の実施形態で述べた異常診断を実行し、且つ機関負荷率が所定の閾値未満であるときに、本実施形態の異常診断を実行すればよい。このような組合せによれば、内燃機関１の何れかの気筒３００の圧縮比変更機構において、圧縮比を第１圧縮比から第２圧縮比へ切り換えることができない異常の発生と、圧縮比を第２圧縮比から第１圧縮比へ切り換えることができない異常の発生との双方を検出することができるとともに、そのような異常が発生している圧縮比変更機構が何れの気筒３００において発生しているかを特定することも可能になる。
また、前述した第１及び第２の実施形態では、圧縮比を第１圧縮比と第２圧縮比との二段階に切り換え可能な可変圧縮比機構を例示したが、圧縮比を三段階に切り換え可能な可変圧縮比機構においても本発明の異常診断を適用してもよい。
１ 内燃機関
６ 可変長コンロッド
８ 点火プラグ
３２ 偏心部材
３５ 切換機構
７５ ＯＳＶ
１００ ＥＣＵ
１０２ ノックセンサ

Claims (4)

  1. 複数の気筒を有する内燃機関の圧縮比を、少なくとも第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機構であって、前記内燃機関の各気筒に設けられる圧縮比変更機構を具備する可変圧縮比機構と、
    前記内燃機関に取り付けられるノックセンサと、
    前記内燃機関の各気筒に取り付けられる点火プラグと、
    を備える火花点火式の内燃機関に適用される可変圧縮比機構の異常診断装置であって、
    前記異常診断装置は、
    前記内燃機関の圧縮比が前記第２圧縮比となるように前記可変圧縮比機構が制御されているときに、前記内燃機関の一つの気筒の点火時期のみを、ＭＢＴより進角側の点火時期であって、該気筒の実際の圧縮比が前記第２圧縮比であればノックが発生せず、且つ該気筒の実際の圧縮比が前記第１圧縮比であればノックが発生する点火時期であるノック誘発点火時期まで進角させるための診断用進角処理を実行するものであって、該診断用進角処理を前記内燃機関の全ての気筒に対して順次実行する点火制御手段と、
    前記診断用進角処理の実行時に前記ノックセンサがノックの発生を検知した場合は、点火時期が前記ノック誘発点火時期まで進角されている前記一つの気筒の圧縮変更機構が異常であると診断する診断手段と、
    を備える可変圧縮比機構の異常診断装置。
  2. 前記点火制御手段は、前記診断用進角処理の実行時に、前記内燃機関の一つの気筒の点火時期を前記ノック誘発点火時期まで進角させる処理に加え、残りの気筒の点火時期をＭＢＴより遅角させる処理を実行する、請求項１に記載の可変圧縮比機構の異常診断装置。
  3. 前記異常診断装置は、
    前記診断用進角処理の実行時は非実行時に比して、前記内燃機関の吸入空気量及び燃料噴射量を増加させるためのトルク補償処理を実行する、トルク制御手段を更に備える、
    請求項２に記載の可変圧縮比機構の異常診断装置。
  4. 複数の気筒を有する内燃機関の圧縮比を、少なくとも第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機構であって、前記内燃機関の各気筒に設けられる圧縮比変更機構を具備する可変圧縮比機構と、
    前記内燃機関に取り付けられるノックセンサと、
    前記内燃機関の各気筒に取り付けられる点火プラグと、
    を備える火花点火式の内燃機関に適用される可変圧縮比機構の異常診断装置であって、
    前記異常診断装置は、
    前記内燃機関の圧縮比が前記第１圧縮比となるように前記可変圧縮比機構が制御されているときに、前記内燃機関の一つの気筒の点火時期のみを、ＭＢＴより進角側の点火時期であって、該気筒の実際の圧縮比が前記第１圧縮比であればノックが発生し、且つ該気筒の実際の圧縮比が前記第２圧縮比であればノックが発生しない点火時期であるノック誘発点火時期に進角させるための診断用進角処理を実行するものであって、該診断用進角処理を前記内燃機関の全ての気筒に対して順次実行する点火制御手段と、
    前記診断用進角処理の実行時に前記ノックセンサがノックの発生を検知しない場合は、点火時期が前記ノック誘発点火時期まで進角されている前記一つの気筒の圧縮変更機構が異常であると診断する診断手段と、
    を備える可変圧縮比機構の異常診断装置。
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