CN105745421B - 内燃机 - Google Patents

Abstract

内燃机具备变更汽缸体相对于曲轴箱的相对位置的可变压缩比机构和控制可变压缩比机构的控制装置。可变压缩比机构包括使包含偏心轴的轴旋转的驱动装置，驱动装置配置于将马达的旋转力向轴传递的驱动力传递路径，且包括切断逆输入的离合器。控制装置在施加于离合器的输出轴的旋转力的振动的振幅小于预先设定的判定值时，将机械压缩比固定为预先设定的低机械压缩比。

Description

内燃机

技术领域

本发明涉及内燃机。

背景技术

在内燃机的燃烧室中，空气以及燃料的混合气在被压缩的状态下被点火。已知对混合气进行压缩时的压缩比会给内燃机的输出以及燃料消耗量带来影响。通过提高压缩比能够加大输出的转矩，能够谋求热效率的提高。然而，已知若将压缩比设为过高，则会产生爆震等异常燃烧。在现有的技术中，已知有在运转期间中变更压缩比的内燃机。

在日本特开2005-214088号公报中，公开了能够通过使往复操作件进退动作来变更活塞到达上止点时的位置的可变压缩比发动机。该可变压缩比发动机通过致动器机构来变更压缩比。致动器机构具备：滚珠丝杠；将马达的旋转向滚珠丝杠的螺母传递的旋转传递系统；以及介入于旋转传递系统中的离合器。在该公报中，公开了采用如下逆输入限制型的离合器，该离合器传递从被输入马达的驱动的输入部件向螺母的旋转，但是切断从螺母向输入部件传递旋转。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-214088号公报

发明内容

发明要解决的问题

作为变更压缩比的可变压缩比机构，可以通过采用变更活塞到达上止点时的燃烧室的容积的机构来减小压缩比。在具备这样的可变压缩比机构的内燃机中，若燃料燃烧，则燃烧室的压力、即缸内压上升。另外，对构成燃烧室的部件的、向使燃烧室的容积变大的方向进行作用的力增大，作用于可变压缩比机构的力也增大。

在上述的日本特开2005-214088号公报所公开的致动器机构的逆输入限制型的离合器中，具有将来自连接有致动器的输入侧的旋转力向输出侧传递、但切断来自输出侧的旋转力的锁止功能。这样的逆输入切断离合器具有切断因汽缸内的压力而施加于输出轴的旋转力这一特性。

在变更机械压缩比的情况下，需要解除逆输入切断离合器的锁止状态。然而，在逆输入切断离合器的输出轴施加有由缸内压带来的旋转力。缸内压随着时间而变化，有时为了解除锁止功能而必须加大向逆输入切断离合器的输入轴供给的旋转力。因而，驱动装置的马达的容量被设定为大的容量，消耗电力变大，或者内燃机的燃料的消耗量变多。而且，还存在如下问题：配置驱动装置的马达的地方变大，或者，配置马达的地方受到限制。

本发明的目的在于提供一种内燃机，该内燃机可避免如下情况，即：因可变压缩比机构的异常、构成偏心轴的部件的时效劣化等而变成难以解除离合器的锁止的状态的情况。

用于解决问题的手段

本发明的内燃机具备能够变更机械压缩比的可变压缩比机构和控制可变压缩比机构的控制装置，可变压缩比机构包括用于变更活塞到达上止点时的燃烧室的容积的偏心轴和用于使偏心轴旋转的驱动装置。驱动装置包括旋转机和配置于将旋转机的旋转力向偏心轴传递的驱动力传递路径的离合器。离合器形成为将来自输出轴的旋转力切断，该旋转力是传递到输出轴的向使机械压缩比降低的旋转方向的旋转力。内燃机还具备旋转力推定装置，该旋转力推定装置推定施加于离合器的输出轴的旋转力。控制装置在施加于离合器的输出轴的旋转力的振动的振幅小于预先设定的判定值时，将机械压缩比固定为预先设定的低机械压缩比。

在上述发明中，可以是，控制装置在施加于离合器的输出轴的旋转力的振动的振幅小于预先设定的判定值时，在将机械压缩比变更为预先设定的低机械压缩比后禁止机械压缩比的变更。

在上述发明中，可以是，控制装置，在使机械压缩比降低的情况下，控制旋转机，以在缸内压从极大点移至极小点的期间中开始离合器的输入轴的驱动。

在上述发明中，可以是，控制装置检测施加于离合器的输出轴的旋转力的振动的极大点和极小点，并基于极大点和极小点来算出振动的振幅。

在上述发明中，可以是，具备：支承构造物，其包括曲轴箱；和汽缸体，其支承于支承构造物，可变压缩比机构介于支承构造物与汽缸体之间，且包括轴和使轴旋转的驱动装置，轴包括偏心轴，所述可变压缩比机构形成为能够通过变更汽缸体相对于支承构造物的相对位置来变更机械压缩比。

发明效果

根据本发明，能够提供一种内燃机，该内燃机可避免如下情况，即因可变压缩比机构的异常、构成偏心轴的部件的时效劣化等而成为难以解除离合器的锁止的状态的情况。

附图说明

图1是实施方式的内燃机的概略整体图。

图2是实施方式的可变压缩比机构的概略分解立体图。

图3是对实施方式的机械压缩比的变更进行说明的可变压缩比机构的第1概略剖视图。

图4是对实施方式的机械压缩比的变更进行说明的可变压缩比机构的第2概略剖视图。

图5是对实施方式的机械压缩比的变更进行说明的可变压缩比机构的第3概略剖视图。

图6是实施方式的离合器的第1概略剖视图。

图7是实施方式的离合器的第2概略剖视图。

图8是使实施方式的机械压缩比降低时的离合器的第1概略剖视图。

图9是使实施方式得机械压缩比降低时的离合器的第2概略剖视图。

图10是使实施方式的机械压缩比上升时的离合器的概略剖视图。

图11是实施方式的内燃机的缸内压相对于曲轴角度的图表。

图12是用于对移位角进行说明的离合器的放大概略剖视图。

图13是实施方式的内燃机的离合器的逆输入转矩相对于曲轴角度的图表。

图14是实施方式的内燃机的运转控制的流程图。

具体实施方式

参照图1～图14，对实施方式的内燃机进行说明。在本实施方式中，例示安装于车辆的火花点火式的内燃机而进行说明。本实施方式的内燃机具备能够变更机械压缩比的可变压缩比机构。

图1是实施方式的内燃机的概略图。内燃机具备包括曲轴箱1的支承构造物。支承构造物形成为支承曲轴。内燃机具备汽缸体2和汽缸盖3。在形成于汽缸体2的内部的孔部配置有活塞4。在燃烧室5的顶面的中央部配置有火花塞6。在本发明中，在活塞4处于任意位置的情况下，均将由活塞4的冠面、汽缸体2的孔部以及汽缸盖3围成的空间称作燃烧室。另外，配置有作为检测燃烧室5的压力即缸内压的缸内压力检测器的缸内压传感器23。

在汽缸盖3，形成有进气口8和排气口10。在进气口8的端部配置有进气门7。进气门7通过进气凸轮49旋转而开闭。在排气口10的端部配置有排气门9。进气口8经由进气支管11而与缓冲罐12连结。在进气支管11配置有用于分别朝向对应的进气口8内喷射燃料的燃料喷射阀13。此外，燃料喷射阀13也可以配置成直接向各燃烧室5喷射燃料，而取代安装于进气支管11。

缓冲罐12经由进气导管14而与空气滤清器15连结。在进气导管14的内部配置有由致动器16驱动的节气门17。另外，在进气导管14的内部，配置有例如使用了热线的吸入空气量检测器18。另一方面，排气口10经由排气歧管19而与内置了例如三元催化剂的催化剂装置20连结。在排气歧管19配置有空燃比传感器21。

本实施方式的内燃机具备能够变更活塞4位于压缩上止点时的燃烧室5的容积的可变压缩比机构A。可变压缩比机构A形成为使汽缸体2相对于曲轴箱1的在汽缸轴线方向上的相对位置变化。在曲轴箱1与汽缸体2之间，配置有作为施力部件的弹簧65。弹簧65形成为向远离曲轴箱1的方向对汽缸体2进行施力。

在曲轴箱1和汽缸体2安装有用于检测汽缸体2相对于曲轴箱1的相对位置的相对位置传感器22。从相对位置传感器22输出表示曲轴箱1与汽缸体2的间隔的变化的输出信号。在节气门驱动用的致动器16安装有产生表示节气门开度的输出信号的节气门开度传感器24。

本实施方式的内燃机的控制装置包括电子控制单元30。本实施方式的电子控制单元30包括数字计算机。数字计算机包括通过双向性总线31而彼此连接的ROM(只读存储器)32、RAM(随机存取存储器)33、CPU(微处理器)34、输入端口35以及输出端口36。

吸入空气量检测器18、空燃比传感器21、相对位置传感器22、缸内压传感器23以及节气门开度传感器24的输出信号分别经由对应的AD变换器37而被输入到输入端口35。另外，在加速器踏板40连接有产生与加速器踏板40的踩踏量成比例的输出电压的负荷传感器41。负荷传感器41的输出电压经由对应的AD变换器37而输入到输入端口35。根据负荷传感器41的输出，能够检测要求负荷。而且，在输入端口35连接有在曲轴每旋转例如30°时产生输出脉冲的曲轴角传感器42。根据曲轴角传感器42的输出，能够检测曲轴角度以及内燃机转速。

另一方面，输出端口36经由对应的驱动电路38而与火花塞6、燃料喷射阀13、节气门驱动用的致动器16以及可变压缩比机构A连接。这些装置由电子控制单元30控制。

在图2中示出本实施方式的可变压缩比机构的分解立体图。图3中示出本实施方式的可变压缩比机构的第1概略剖视图。参照图2以及图3，在汽缸体2的两侧壁的下方形成有彼此隔开间隔的多个突出部50。在各突出部50形成有截面形状为圆形的凸轮插入孔51。另一方面，在曲轴箱1的上壁，形成有彼此隔开间隔并嵌合于突出部50彼此之间的多个突出部52。在这些突出部52，也形成有截面形状为圆形的凸轮插入孔53。

本实施方式的可变压缩比机构包括一对凸轮轴54、55。凸轮轴54、55介于曲轴箱1与汽缸体2之间。在各凸轮轴54、55上，配置有每隔一个地以能够旋转的方式插入于各凸轮插入孔53内的圆形凸轮58。这些圆形凸轮58与各凸轮轴54、55的旋转轴线共轴。另一方面，如图3所示，在各圆形凸轮58的两侧，延伸有相对于各凸轮轴54、55的旋转轴线而偏心配置的偏心轴57。在该偏心轴57，以能够旋转的方式且偏心地安装有其他的圆形凸轮56。如图2所示那样，圆形凸轮56配置于各圆形凸轮58的两侧。这些圆形凸轮56以能够旋转的方式插入于对应的各凸轮插入孔51。汽缸体2经由包括偏心轴57的凸轮轴54、55而支承于曲轴箱1。

在图4中示出本实施方式的可变压缩比机构的第2概略剖视图。在图5中示出本实施方式的可变压缩比机构的第3概略剖视图。图3～图5是对在通常运转中变更机械压缩比时的可变压缩比机构的功能进行说明的剖视图。若从图3所示的状态起，使配置于各凸轮轴54、55上的圆形凸轮58如箭头68所示那样彼此向相反方向旋转，则偏心轴57向彼此接近的方向移动。偏心轴57绕各自的凸轮轴54、55的旋转轴线旋转。汽缸体2如箭头99所示那样向远离曲轴箱1的方向移动。此时，圆形凸轮56在凸轮插入孔51内旋转，如图4所示那样，偏心轴57的位置从低的位置成为中间高度位置。若接着进一步使圆形凸轮58向箭头68所示的方向旋转，则汽缸体2如箭头99所示那样进一步向远离曲轴箱1的方向移动。其结果，如图5所示那样，偏心轴57成为最高的位置。

在图3～图5中，示出各个状态下的圆形凸轮58的中心a、偏心轴57的中心b以及圆形凸轮56的中心c的位置关系。通过比较图3～图5可知，曲轴箱1和汽缸体2的相对位置根据圆形凸轮58的中心a与圆形凸轮56的中心c的距离而决定。圆形凸轮58的中心a与圆形凸轮56的中心c的距离越大，则汽缸体2越远离曲轴箱1。即，可变压缩比机构A借助采用了旋转的凸轮的连杆机构，来使曲轴箱1与汽缸体2之间的相对位置变化。

若汽缸体2远离曲轴箱1，则活塞4位于压缩上止点时的燃烧室5的容积增大。若汽缸体2接近曲轴箱1，则活塞4位于压缩上止点时的燃烧室5的容积减少。因此，通过使各凸轮轴54、55旋转，能够变更在活塞4位于压缩上止点时的燃烧室5的容积。

如图2所示，在旋转轴60安装有螺旋方向为相反朝向的一对蜗杆61、62，以使凸轮轴54、55分别向相反方向旋转。与蜗杆61、62啮合的蜗轮63、64分别固定于各凸轮轴54、55的端部。在该实施例中，通过驱动马达59，能够大范围地变更在活塞4位于压缩上止点时的燃烧室5的容积。可变压缩比机构被电子控制单元30控制，使凸轮轴54、55旋转的马达59经由对应的驱动电路38而与输出端口36连接。

这样，本实施方式的可变压缩比机构形成为：通过汽缸体2相对于曲轴箱1相对移动，从而活塞到达上止点时的燃烧室5的容积可变。在本实施方式中，将仅根据从下止点到上止点为止的活塞的行程容积和活塞到达上止点时的燃烧室的容积而确定的压缩比称作机械压缩比。机械压缩比不依赖于进气门的闭阀正时等，能够以(机械压缩比)＝(活塞到达上止点时的燃烧室的容积+活塞的行程容积)/(燃烧室的容积)来表示。

在图3所示的状态下，燃烧室5的容积成为了小的容积，处于机械压缩比高的状态。在吸入空气量始终恒定的情况下，实际的压缩比变高。与此相对，在图5所示的状态下，燃烧室5的容积成为了大的容积，处于机械压缩比低的状态。在吸入空气量始终恒定的情况下，实际的压缩比变低。

本实施方式的内燃机中，通过在运转期间中变更机械压缩比，能够变更实际的压缩比。例如，能够根据内燃机的运转状态，通过可变压缩比机构来变更机械压缩比。

参照图3～图5，偏心轴57以凸轮轴54、55的旋转轴即圆形凸轮58的旋转轴为中心旋转。在使机械压缩比降低的情况下，使偏心轴57朝向箭头68所示的方向旋转。在使机械压缩比上升的情况下，使偏心轴57朝向箭头69所示的方向旋转。

在本实施方式中，将使汽缸体2向远离曲轴箱1的方向相对移动时的偏心轴57的旋转方向称作一个旋转方向。另外，将使汽缸体2向接近曲轴箱1的方向相对移动时的偏心轴57的旋转方向称作另一个旋转方向。在本实施方式中，箭头68是一个旋转方向，箭头69是另一个旋转方向。

参照图2，本实施方式的可变压缩比机构包括配置于将马达59的旋转力向凸轮轴54、55传递的驱动力传递路径的离合器70。本实施方式的离合器70的输入侧与传递马达59的旋转力的旋转轴66连接，输出侧与支承蜗杆61、62的旋转轴60连接。

本实施方式的离合器70是所谓的逆输入切断离合器。本实施方式的逆输入切断离合器形成为将来自输入轴的旋转力向输出轴传递，切断来自输出轴的旋转力。即，离合器70具有如下构造：将从马达59传递的旋转轴66的旋转力向蜗杆61、62传递，将从蜗杆61、62传递的旋转轴60的旋转力切断而不传递至马达59。

在图6中示出本实施方式的离合器70的第1概略剖视图。在图7中示出本实施方式的离合器70的第2概略剖视图。图7是图6中的沿X线切断时的概略剖视图。

参照图6以及图7，本实施方式的离合器70包括外圈77。外圈77通过螺纹件85而固定于壳体78。外圈77在离合器70驱动的期间中也被固定而不移动。离合器70具有输出轴74。输出轴74与固定有蜗杆61、62的旋转轴60连接。输出轴74以旋转中心轴88为旋转中心而旋转。在输出轴74形成有孔部75。孔部75沿输出轴74所旋转的周向形成有多个。本实施方式的输出轴74的截面形状形成为多边形。在图6所示的例子中，输出轴74的截面形状形成为正八边形。

离合器70包括输入轴71。输入轴71以旋转中心轴88为旋转中心而旋转。输入轴71与传递马达59的旋转力的旋转轴66连接。输入轴71具有插入部72和保持部73。插入部72与保持部73一体旋转。

多个插入部72形成于与输出轴74的多个孔部75对应的位置。插入部72插入于输出轴74的孔部75。孔部75的内径形成为比插入部72的外径大。在插入部72与孔部75之间形成有间隙。多个保持部73配置于外圈77与输出轴74之间。另外，保持部73与滚动件80a、80b相对，形成为在输入轴71朝向用于使偏心轴57沿一个旋转方向旋转的方向而旋转时，按压滚动件80a，在输入轴71朝向用于使偏心轴57沿另一个旋转方向旋转的方向而旋转时，按压滚动件80b。

在输出轴74与外圈77之间的空间配置有滚动件80a、80b。本实施方式的滚动件80a、80b形成为圆柱状。在滚动件80a与滚动件80b之间配置有弹簧81。弹簧81向使滚动件80a、80b彼此分离的方向施力。

由输出轴74和外圈77形成用于将滚动件80a、80b卡定的卡定部86a、86b。卡定部86a、86b是输出轴74的端面与外圈77的内表面之间的间隔沿滚动件80a、80b被施力的方向而逐渐变窄的部分。另外，卡定部86a、86b形成得窄以不使滚动件80a、80b通过。

接着，对本实施方式的离合器70的动作进行说明。本实施方式的离合器70在马达59的旋转力被输入到输入轴71时，将该旋转力传递到输出轴74。另一方面，离合器70在来自凸轮轴54、55侧的旋转力被传递到输出轴74时锁止而切断该旋转力。尤其是，在从蜗杆61、62传递来朝向与在偏心轴57沿着一个旋转方向旋转时相应的方向的旋转力时，离合器70切断该旋转力。

参照图1，在本实施方式中，利用弹簧65对汽缸体2向使其远离曲轴箱1的方向施力。在内燃机的运转期间中，因重力的影响和/或在燃烧循环的进气行程中燃烧室5成为负压的影响，向使汽缸体2接近曲轴箱1的方向施加力。然而，通过配置弹簧65，从而始终向使汽缸体2远离曲轴箱1的方向施力，能够抑制汽缸体2产生振动等。而且，每当在燃烧室5中进行燃料的燃烧时，因缸内压而向使汽缸体2远离曲轴箱1的方向施加力。

朝向使汽缸体2远离曲轴箱1的方向的旋转力经由凸轮轴54、55、蜗轮63、64以及蜗杆61、62而传递到离合器70。参照图6，箭头100是与汽缸体2相对于曲轴箱1上升的方向对应的方向。即，表示机械压缩比变小、活塞4到达上止点时的燃烧室5变大的旋转方向。对汽缸体2始终向使其远离曲轴箱1的方向施加力，朝向箭头100所示的方向对输出轴74施加力。

滚动件80a被弹簧81按压而与卡定部86a接触。因而，滚动件80a产生楔的效果，阻止输出轴74相对于外圈77的旋转，锁止输出轴74。这样，离合器70能够切断与汽缸体2远离曲轴箱1的方向对应的来自输出侧的旋转力。另外，同样，在对输出轴74施加了与箭头100相反的朝向的旋转力的情况下，滚动件80b与卡定部86b接触而锁止输出轴74。在离合器70中，在不驱动马达59的情况下，滚动件80a、80b与卡定部86a、86b卡定而锁止输出轴74。

图8是对使机械压缩比降低时的动作进行说明的离合器70的第1概略剖视图。在使机械压缩比下降的情况下，使汽缸体2向远离曲轴箱1的方向移动。通过驱动马达59，输入轴71的插入部72向箭头101所示的方向旋转。在插入部72与孔部75的内表面接触之前，保持部73与滚动件80a接触。

图9是对使机械压缩比下降时的动作进行说明的离合器70的第2概略剖视图。通过使输入轴71进一步旋转，保持部73按压滚动件80a。滚动件80a远离卡定部86a。即，滚动件80a的楔效果消失。因此，输出轴74的锁止被解除，能够相对于外圈77向箭头101所示的方向旋转。通过输入轴71的插入部72向箭头101所示的朝向旋转，插入部72按压输出轴74的孔部75，能够使输出轴74旋转。此时，输出轴74向使滚动件80b远离卡定部86b的方向旋转，所以滚动件80b对该输出轴74的锁止也被解除。

图10是对使机械压缩比上升时的动作进行说明的离合器70的概略剖视图。在使机械压缩比上升的情况下，使汽缸体2向接近曲轴箱1的方向移动。通过驱动马达59，使输入轴71的插入部72以及保持部73向箭头102所示的方向旋转。

通过使输入轴71的插入部72以及保持部73向箭头102所示的方向旋转，保持部73按压滚动件80b。滚动件80b脱离卡定部86b从而滚动件80b的楔效果消失。接着，通过输入轴71的插入部72按压输出轴74的孔部75，能够将输入轴71的旋转力向输出轴74传递。输出轴74向箭头102所示的方向旋转。此时，输出轴74向使滚动件80a远离卡定部86a的方向旋转，所以滚动件80a对该输出轴74的锁止也被解除。这样，能够将输入轴71的旋转力向输出轴74传递。

在图11中，示出对本实施方式的内燃机的曲轴角度与缸内压的关系进行说明的图表。本实施方式的内燃机具有多个汽缸。在本实施方式中，形成有4个汽缸。向各个汽缸供给燃料和空气的混合气，燃料因点火而燃烧，缸内压上升。在图11中，按照点火的顺序，记载有第1汽缸、第3汽缸、第4汽缸以及第2汽缸的缸内压。横轴的曲轴角度与时间对应。纵轴的缸内压与借助汽缸盖3而作用于汽缸体2的力对应。关于缸内压，出现了因燃料燃烧而成为极大的极大点91和缸内压成为极小的极小点92。

参照图10，通过缸内压以及弹簧65的施力，向箭头100所示的方向对输出轴74施加旋转力。即，对输出轴74施加逆输入转矩。在使机械压缩比上升的情况下，输入轴71向箭头102所示的方向旋转。在锁止逆输入转矩的卡定部86a处，输入轴71向使滚动件80a脱离卡定部86a的方向旋转。保持部73按压没有切断逆输入转矩的一侧的卡定部86b的滚动件80b，所以能够容易地使滚动件80b脱离卡定部86b。

参照图8以及图9，在使机械压缩比降低的情况下，输入轴71向箭头101所示的方向旋转。输入轴71的旋转方向与箭头100所示的施加于输出轴74的旋转力的旋转方向相同。施加于输出轴74的旋转力取决于缸内压，在缸内压变高时，施加于输出轴74的旋转力也变大。

在图12中示出本实施方式的离合器的放大概略剖视图。图12对将机械压缩比维持为恒定的情况下的离合器的工作状况进行说明。由实线示出施加于输出轴74的旋转力小时的输出轴74以及滚动件80a的外缘。另外，由虚线示出施加于输出轴74的旋转力大时的输出轴74以及滚动件80a的外缘。

因施加于输出轴74的旋转力增大，输出轴74相对于输入轴71而向箭头100所示的方向稍微变形。其后，若施加于输出轴74的旋转力减少，则输出轴74恢复原来的状态。这样，输出轴74弹性变形，进而滚动件80a咬入卡定部86a。其结果，输出轴74相对于输入轴71绕中心轴的移位角θ1变化。移位角θ1根据施加于输出轴74的旋转力的大小而弹性地变化。移位角θ1包含因滚动件80a咬入卡定部86a而旋转的移位角θ11和由输出轴74自身变形引起的移位角θ12。即，移位角θ1成为移位角θ11与移位角θ12之和。

参照图11，例如，若比较参考的曲轴角度CAa、Cab下的缸内压，则曲轴角度Cab下的缸内压比曲轴角度CAa下的缸内压高。随着从曲轴角度CAa朝向曲轴角度CAb，缸内压上升。参照图12，在缸内压上升时，移位角θ1增大。即，滚动件80a向卡定部86a的咬入量增大，而且，输出轴74自身的变形量增大。此时，即使为了使机械压缩比降低而欲通过保持部73按压滚动件80a来解除滚动件80a的锁止，也会需要大的力。

另一方面，在缸内压降低了的情况下，移位角θ1减少。滚动件80a朝向脱离卡定部86a的方向相对移动。此时，若利用保持部73来按压滚动件80a，则能够促进滚动件80a脱离卡定部86a，以小的力解除滚动件80a的卡定。

参照图11，在例如从曲轴角度CA1到曲轴角度CA2为止的期间S，缸内压减少，移位角θ1减少。为了使机械压缩比降低，在从缸内压的极大点91移至极小点92的期间S，开始滚动件80a的按压，由此能够以小的力解除滚动件80a的卡定。在本实施方式中，在缸内压的极大点91，开始使驱动装置的马达59工作。

在此，在经过期间S时，缸内压再次上升。缸内压的上升向使移位角θ1增大的方向发挥作用。因而，滚动件80a从卡定部86a的脱离优选在缸内压减少的期间S内结束。即，优选的是，在期间S的期间内滚动件80a脱离卡定部86a。本实施方式的控制装置控制马达59，以使得在缸内压从极大点91移至极小点92的期间S结束之前，滚动件80a脱离卡定部86a。

这样，通过在缸内压从极大点91移至极小点92的期间中解除离合器70的锁止状态，能够以小的驱动力解除离合器70的锁止状态。能够以小的力解除离合器70的锁止，能够减小马达59的容量。或者，能够使马达59小型化。或者，能够减小驱动可变压缩比机构的驱动装置的消耗电力量。

另外，若持续使用内燃机，则因可变压缩比机构的异常、构成偏心轴的部件的时效劣化等，有可能会产生缸内压的变动无法充分地传递到离合器70的输出轴74的情况。例如有时因偏心轴的轴承的磨损、由偏斜引起的蜗轮的动力传递效率的降低等，由缸内压引起的旋转力的变动无法充分地传递到离合器70的输出轴74。或者，有时因对偏心轴的机构进行润滑的润滑油的劣化从而缸内压的变动无法充分地传递到输出轴74。其结果，施加于离合器70的输出轴74的逆输入转矩的振动的振幅有时变小。

在图13中，示出曲轴角度与施加于离合器的输出轴的逆输入转矩的图表。在图13中，示出可变压缩比机构的使用开始时的图表和时效劣化时的图表。施加于输出轴74的逆输入转矩以与缸内压的振动的周期同样的周期振动(参照图11)。在可变压缩比机构的使用开始时，例如在新品时没有时效劣化，所以逆输入转矩的振幅大。与此相对，在时效劣化时和/或可变压缩比机构的异常时，逆输入转矩的振幅减少而变小。

输出轴74的移位角θ1的变化量与施加于输出轴74的逆输入转矩对应。逆输入转矩变得越小，则移位角θ1的变化量也变得越小。因而，在缸内压从极大点91移至极小点92的期间中实施解除离合器70的锁止状态的控制的情况下，若逆输入转矩的振动的振幅变小，则会变得难以解除离合器70的锁止状态。尤其是，在使机械压缩比降低的情况下，变得难以解除离合器70的锁止状态。

本实施方式的内燃机在施加于输出轴的逆输入转矩的振动的振幅变得比预先设定的判定值小的情况下，将机械压缩比变更为预先设定的低的机械压缩比。然后，实施禁止机械压缩比的变更的控制。即，与内燃机的运转状态无关地，进行将机械压缩比固定为预先设定的低机械压缩比的控制。

本实施方式的内燃机具备旋转力推定装置，该旋转力推定装置推定在运转期间中施加于离合器70的输出轴74的旋转力。参照图2，本实施方式的旋转力推定装置包括检测离合器70的输出轴74的逆输入转矩的转矩检测装置。转矩检测装置包括转矩检测器89。

本实施方式的转矩检测器89是检测输出轴74的扭转并且基于检测到的扭转来检测施加于输出轴74的逆输入转矩的应变计式(日文：歪みゲージ式)的检测器。作为转矩检测装置，不限于该方式，能够采用测定施加于输出轴74的转矩的任意的装置。例如作为转矩检测装置，也可以采用磁致伸缩式的转矩传感器。

参照图13，本实施方式的内燃机检测由转矩检测装置检测到的输出轴74的扭转量，基于检测到的扭转量来推定极大点93的逆输入转矩以及极小点94的逆输入转矩。然后，基于逆输入转矩的极大值以及极小值，算出逆输入转矩的振幅ATq。在振幅ATq的算出中，能够基于1个极大点93和1个极小点94来算出1个振幅ATq。或者，也可以基于多个极大点93以及多个极小点94而采用多个振幅ATq的平均值等。

接着，判别逆输入转矩的振幅ATq是否比预先设定的振幅的判定值小。在逆输入转矩的振幅ATq比预先设定的振幅的判定值小的情况下，能够判别为：为了使机械压缩比降低而解除离合器70的锁止状态时的逆输入转矩的振动的振幅不充分。

在判别为用于解除离合器70的锁止状态的逆输入转矩的振动的振幅不充分的情况下，实施将机械压缩比变更为预先设定的低的机械压缩的控制。作为此时的机械压缩比，可以采用例如10左右的低的机械压缩比。接着，与内燃机的运转状态无关地，而将机械压缩比固定为该低的机械压缩比。即，实施禁止机械压缩比的变更的控制。

通过将内燃机固定为低机械压缩比，能够避免因可变压缩比机构的异常、构成偏心轴的部件的时效劣化等而难以解除离合器的锁止。另外，通过固定为低机械压缩比，能够抑制在燃烧室出现异常燃烧。本实施方式的内燃机实施向使用者通知可变压缩比机构的异常的控制。例如实施使配置于驾驶座位前的仪表板的警告灯点亮的控制。尽管机械压缩比被固定为低的状态，但能够自行行驶到修理场而能够找人修理。

在上述的实施方式中，推定逆输入转矩的极大值和极小值并算出逆输入转矩的振幅ATq，但不限于该方式，能够实施可判别逆输入转矩的振动的振幅是否小于判定值的控制。例如，在预定的内燃机的运转状态下检测逆输入转矩的最大值(极大值)，在检测到的逆输入转矩的最大值比预先设定的最大值的判定值小的情况下，能够判别为逆输入转矩的振动的振幅小于预先设定的振幅的判定值。

在图14中，示出本实施方式的内燃机的运转控制的流程图。该运转控制例如能够每隔预先设定的时间间隔反复实施。

在步骤121中，判别是否存在机械压缩比的变更要求。机械压缩比基于内燃机的运转状态而选定，设定目标机械压缩比。机械压缩比例如以内燃机转速以及燃料喷射量等为函数而设定。在步骤121中不存在机械压缩比的变更要求的情况下，结束该控制。在步骤121中存在机械压缩比的变更要求的情况下，移至步骤122。

在步骤122中，判别目标机械压缩比是否比当前的机械压缩比小。即，判别是否使机械压缩比减少。在步骤122中，在目标机械压缩比比当前的机械压缩比大的情况下，移至步骤125。即，在使机械压缩比上升的情况下，移至步骤125。在步骤125中，将机械压缩比变更为目标机械压缩比。

另一方面，在步骤122中目标机械压缩比小于当前的机械压缩比的情况下，移至步骤123。即，在使机械压缩比降低的情况下，移至步骤123。

在步骤123中，检测通过缸内压以及弹簧65而施加于离合器70的输出轴74的旋转力的振动的振幅、即施加于离合器70的输出轴的逆输入转矩的振动的振幅。

接着，在步骤124中，判别施加于离合器70的输出轴的逆输入转矩的振动的振幅是否比预先设定的振幅的判定值大。在施加于离合器70的输出轴的逆输入转矩的振动的振幅比预先设定的振幅的判定值大的情况下，能够判别为能够进行离合器70的锁止状态的解除。在该情况下，移至步骤125，将机械压缩比变更为目标机械压缩比。

在施加于离合器70的输出轴的逆输入转矩的振动的振幅为预先设定的振幅的判定值以下的情况下，能够判别为难以进行离合器70的锁止状态的解除。在该情况下，移至步骤126。

在步骤126中，将机械压缩比变更为预先设定的低机械压缩比。然后，在步骤127中，禁止此后的机械压缩比的变更。实施将机械压缩比固定为预先设定的低机械压缩比的控制。接着，在步骤128中，点亮表示可变压缩比机构异常的警告灯，结束该控制。

本实施方式的可变压缩比机构的驱动装置采用马达59作为旋转机，但不限于该方式，能够采用使离合器70的输入轴71旋转的任意的旋转机。

本实施方式的离合器70配置于马达59与蜗杆62之间，但不限于该方式，也可以配置于将马达59的旋转力向偏心轴57传递的驱动力传递路径。例如，离合器70也可以配置于蜗轮63、64与凸轮轴54、55之间。在该情况下，对各个凸轮轴54、55配置离合器。

本实施方式的离合器形成为：将机械压缩比上升的旋转方向以及机械压缩比降低的旋转方向这两个方向的来自输入轴的旋转力传递至输出轴，将来自输出轴的两个方向的旋转力切断。作为离合器，不限于该方式，也可以形成为：将来自输入轴的两个方向的旋转力传递到输出侧，将机械压缩比降低的旋转方向的来自输出轴的旋转力切断。

在前述的内燃机中，在施加于输出轴的逆输入转矩的振动的振幅比预先设定的判定值小的情况下，将机械压缩比变更为预先设定的低的机械压缩比，而且实施禁止机械压缩比的变更的控制，但是不限于该方式，可以在施加于输出轴的逆输入转矩的振动的振幅比预先设定的判定值小的情况下，机械压缩比小时，禁止此后的机械压缩比的上升。例如，可以是，在施加于输出轴的逆输入转矩的振动的振幅比预先设定的判定值小的情况下，若机械压缩比比预先设定的判定值小，则实施禁止机械压缩比的上升的控制。或者，可以实施维持为此时的机械压缩比的控制。

在前述的内燃机中，控制使旋转机在使机械压缩比降低的情况下，在缸内压从极大点移至极小点的期间中，开始离合器的输入轴的驱动，但是不限于该方式，可以是，在使机械压缩比降低的情况下，在任意的正时开始离合器的输入轴的驱动。例如控制装置可以在缸内压低的期间中实施解除离合器的锁止状态的控制。可以是，控制装置取得缸内压，在缸内压小于预先设定的判定值的期间中实施解除离合器的锁止状态的控制。在实施该控制的情况下，也是若逆输入转矩的振动的振幅变小，则难以解除离合器的锁止状态。因此，控制装置可以在施加于离合器的输出轴的旋转力的振动的振幅小于预先设定的判定值时，实施将机械压缩比固定为预先设定的低机械压缩比的控制。

而且，前述的可变压缩比机构介于支承构造物与汽缸体之间，包括含有偏心轴的轴，形成为能够通过变更汽缸体相对于支承构造物的相对位置来变更机械压缩比，但不限于该方式，也可以将本发明应用于包括用于变更活塞到达上止点时的燃烧室的容积的偏心轴和用于使偏心轴旋转的驱动装置的可变压缩比机构。

在本实施方式中，例示了安装于车辆的内燃机进行了说明，但不限于该方式，可以将本发明应用于配置于任意装置、设备等的内燃机。

在上述的各个图中，对相同或相等的部分附上相同的附图标记。另外，在上述的各个控制中，能够在不变更功能以及作用的范围内适当变更步骤的顺序。此外，上述的实施方式是例示，不限定发明。另外，在实施方式中，包括权利要求书所示出的变更。

附图标记说明

1：曲轴箱

2：汽缸体

4：活塞

5：燃烧室

22：相对位置传感器

30：电子控制单元

42：曲轴角传感器

54，55：凸轮轴

56，58：圆形凸轮

57：偏心轴

59：马达

65：弹簧

70：离合器

71：输入轴

73：保持部

74：输出轴

80a、80b：滚动件

86a、86b：卡定部

89：转矩检测器

91：极大点

92：极小点

A：可变压缩比机构

Claims (5)

1.一种内燃机，其特征在于，具备：

可变压缩比机构，其能够变更机械压缩比；和

控制装置，其控制所述可变压缩比机构，

可变压缩比机构包括用于变更活塞到达上止点时的燃烧室的容积的偏心轴和用于使偏心轴旋转的驱动装置，

驱动装置包括旋转机和配置于将所述旋转机的旋转力向偏心轴传递的驱动力传递路径的离合器，

所述离合器形成为将来自输出轴的旋转力切断，该旋转力是传递到输出轴的向使机械压缩比降低的旋转方向的旋转力，

所述内燃机还具备对施加于所述离合器的所述输出轴的旋转力进行推定的旋转力推定装置，

所述控制装置，在施加于所述离合器的所述输出轴的旋转力的振动的振幅小于预先设定的判定值时，将所述机械压缩比固定为预先设定的低机械压缩比。

2.根据权利要求1所述的内燃机，

所述控制装置，在施加于所述离合器的所述输出轴的旋转力的振动的振幅小于预先设定的判定值时，在将所述机械压缩比变更成预先设定的低机械压缩比后禁止机械压缩比的变更。

3.根据权利要求1所述的内燃机，

所述控制装置，在使所述机械压缩比降低的情况下，控制所述旋转机，以在缸内压从极大点移至极小点的期间中开始所述离合器的输入轴的驱动。

4.根据权利要求1所述的内燃机，

所述控制装置检测施加于所述离合器的所述输出轴的旋转力的振动的极大点和极小点，并基于所述极大点和所述极小点来算出振动的振幅。

5.根据权利要求1所述的内燃机，

该内燃机具备：

支承构造物，其包括曲轴箱；和

汽缸体，其支承于所述支承构造物，

所述可变压缩比机构介于所述支承构造物与所述汽缸体之间，且包括轴和使所述轴旋转的所述驱动装置，所述轴包括偏心轴，该可变压缩比机构形成为能够通过变更所述汽缸体相对于所述支承构造物的相对位置来变更机械压缩比。