CN106662009A - 可变压缩比内燃机 - Google Patents

Abstract

具有：控制轴(13)，其可旋转地支撑于内燃机主体；可变压缩比机构(10)，其能够根据该控制轴(13)的旋转位置对内燃机压缩比进行变更；致动器(21)，其对控制轴(13)进行旋转驱动；以及减速机构(22)，其使致动器(21)的旋转动力减速并向控制轴(13)传递。该减速机构(22)具有：旋转轴(24)，其可旋转地支撑于在内燃机主体固定的壳体(26)内；以及杆(25)，其将该旋转轴(24)和控制轴(13)连结。在内燃机主体设置有第1限制部(42)，该第1限制部(42)将控制轴(13)机械地限制于向低压缩比侧或者高压缩比侧的一侧最大程度地旋转的位置。在壳体(26)设置有第2限制部(41)，该第2限制部(41)将旋转轴(24)机械地限制于向低压缩比侧或者高压缩比侧的另一侧最大程度地旋转的位置。

Description

可变压缩比内燃机

技术领域

本发明涉及一种具备能够根据控制轴的旋转位置而变更内燃机压缩比的可变压缩比机构的可变压缩比内燃机的控制装置。

背景技术

专利文献1中公开了一种具备能够根据控制轴的旋转位置而变更内燃机压缩比的可变压缩比机构的内燃机(下面，称为“可变压缩比内燃机”)。在对控制轴进行驱动的电机等致动器与控制轴之间设置有减速机构，在该减速机构设置有经由杆而与控制轴连结的旋转轴。旋转轴例如被支撑为能够在固定于内燃机主体的壳体内旋转。

专利文献1：日本特开2013-253512号公报

发明内容

在这种可变压缩比内燃机中，例如在将旋转轴保持为可旋转的壳体设置有机械地对向旋转轴的高压缩比侧以及低压缩比侧的可旋转范围进行限制的高压缩比侧限制部以及低压缩比侧限制部。而且，基于对旋转轴的旋转位置进行检测的旋转传感器的检测信号，在利用一者的限制部机械地对旋转轴的旋转位置进行了限制·定位的状态下，实施压缩比基准位置的学习动作。

然而，如果限制部和旋转传感器设置于相同的壳体，则有可能产生例如因控制轴与限制部的止动面碰撞时的振动、变形等而导致旋转传感器的检测精度降低、压缩比基准位置的学习精度降低等问题。

因此，本发明的主要目的在于提高具备可变压缩比机构的可变压缩比内燃机的压缩比基准位置的学习精度。

本发明的可变压缩比内燃机具有：控制轴，其可旋转地支撑于内燃机主体；可变压缩比机构，其能够根据上述控制轴的旋转位置而对内燃机压缩比进行变更；致动器，其对上述控制轴进行旋转驱动；以及减速机构，其使上述致动器的旋转动力减速并向控制轴传递。该减速机构具有：旋转轴，其可旋转地支撑于在上述内燃机主体固定的壳体内；以及杆，其将上述旋转轴和控制轴连结。

而且，具有：第1限制部，其设置于上述内燃机主体，将上述控制轴机械地限制于向低压缩比侧或者高压缩比侧的一侧最大程度地旋转的位置；以及第2限制部，其设置于上述壳体，将上述旋转轴机械地限制于向低压缩比侧或者高压缩比侧的另一侧最大程度地旋转的位置。

例如，上述第1限制部将上述控制轴限制于向高压缩比侧最大程度地旋转的位置，上述第2限制部将上述旋转轴限制于向低压缩比侧最大程度地旋转的位置。

优选具有：旋转传感器，其对上述控制轴和旋转轴的一者的轴的旋转位置进行检测；以及基准位置学习单元，其在利用上述第1限制部或者第2限制部机械地对上述控制轴和旋转轴的另一者的轴进行限制的状态下，基于上述旋转传感器的检测信号而实施压缩比基准位置的学习动作。

发明的效果

根据本发明，在设置控制轴的内燃机主体侧、和设置旋转轴的壳体侧分别设置有对压缩比的可旋转范围进行限制的第1、第2限制部。因此，布局的自由度得到提高，例如在使用旋转传感器的压缩比基准位置的学习动作时，形成为利用未设置旋转传感器一侧的限制部机械地对控制轴或者旋转轴进行限制的状态，由此能够抑制旋转传感器的检测精度降低而提高压缩比基准位置的学习精度。

附图说明

图1是简略地表示具备本发明的一个实施例所涉及的可变压缩比机构的可变压缩比内燃机的控制装置的结构图。

图2是同样简略地表示上述实施例的可变压缩比内燃机的控制装置的结构图。

具体实施方式

下面，参照图1～图3，对具备本发明的一个实施例所涉及的可变压缩比机构10的可变压缩比内燃机1的控制装置进行说明。

参照图1，可变压缩比内燃机1大致由作为内燃机主体的气缸体2、以及在该气缸体2上固定的气缸盖3构成，活塞5在气缸盖3的气缸4内可升降地嵌合。

可变压缩比机构10具有：下连杆11，其可旋转地安装于曲轴6的曲柄销7；上连杆12，其将上述下连杆11和活塞5连结；控制轴13，其可旋转地支撑于气缸体2；以及控制连杆14，其将上述控制轴13和下连杆11连结。上连杆12的上端和活塞5由活塞销15连结为能够相对旋转，上连杆12和下连杆11由第1连结销16连结为能够相对旋转，下连杆11和控制连杆14的上端由第2连结销17连结为能够相对旋转。下连杆11的下端部可旋转地安装于控制偏心轴部18，该控制偏心轴部18相对于成为控制轴13的旋转中心的轴颈部13A偏心地设置。

如图2所示，在作为对控制轴13进行旋转驱动的致动器的电机21的输出轴21A和控制轴13的动力传递路径，安装有使电机21的输出轴21A的旋转动力减速并向控制轴13传递的减速机构22。该减速机构22具有：波动齿轮装置等能够实现大幅减速的减速器23；旋转轴24，其与上述减速器23的输出轴一体地旋转；以及杆25，其将上述旋转轴24和控制轴13(参照图1)连结。旋转轴24收容配置于在气缸体2横置固定的壳体26内，以与控制轴13平行的姿态可旋转地支撑于壳体26。杆25以将气缸体2以及壳体26的狭缝贯通的方式延伸。

杆25的一端与从控制轴13的轴颈部13A沿径向延伸的第1臂27的前端经由第3连结销28而连结为能够相对旋转。杆25的另一端与从成为旋转轴24的旋转中心的轴颈部24A沿径向延伸的第2臂29的前端经由第4连结销30而连结为能够相对旋转。

对于这种可变压缩比机构10而言，如果利用电机21经由减速机构22对控制轴13的旋转位置进行变更，则下连杆11的姿态经由控制连杆14而变化，包含活塞上止点位置以及活塞下止点位置在内的活塞5的行程特性发生变化，内燃机压缩比连续地变化。

参照图2，作为对实际的内燃机压缩比即实际压缩比进行检测的压缩比检测部，在壳体26设置有对与实际压缩比相对应的旋转轴24的旋转位置、即压缩比基准位置进行检测的旋转传感器31。另外，在电机21设置有对电机转速进行检测的电机转速检测传感器32。

控制部33是能够存储并执行各种控制处理的电子计算机系统，基于由传感器31、32等检测出的内燃机运转状态而将控制信号输出至各种致动器，统一对其动作进行控制。具体而言，对能够变更进气阀(或者排气阀)的阀定时的可变阀定时机构34进行驱动控制而控制进气阀的打开时机以及关闭时机，对利用火花使燃烧室内的混合气体点火的火花塞35进行驱动控制而控制点火时机，对电控节流阀36进行驱动控制而控制节流阀开度，该电控节流阀36对进气通路进行开闭。

另外，控制部33根据内燃机运转状态而设定目标压缩比，对电机21的动作进行反馈控制以将上述目标压缩比与由上述旋转传感器31检测出的实际压缩比的偏差维持得尽量小。

如图1简略所示，相互联动地旋转的控制轴13和旋转轴24的可旋转范围，由作为低压缩比侧限制部的低压缩比侧止动面41和作为高压缩比侧限制部的高压缩比侧止动面42机械地限制·限定。在该实施例中，低压缩比侧止动面41设置于壳体26内，如果旋转轴24向最低压缩比侧(图1中的箭头Y1的方向)旋转，则第2臂29的侧面与低压缩比侧止动面41抵接而使得控制轴13以及旋转轴24机械地卡止·限制于低压缩比侧止动位置。另外，高压缩比侧止动面42设置于气缸体2内，如果控制轴13向最高压缩比侧(图1中的箭头Y2的方向)旋转，则第1臂27的侧面与高压缩比侧止动面42抵接而使得控制轴13以及旋转轴24机械地卡止·限制于高压缩比侧止动位置。

在实施旋转传感器31的初始化动作的规定的内燃机运转状态、例如内燃机刚启动之后(或者内燃机即将停止之前)的情况下，实施上述的初始化动作。在该初始化动作中，使旋转轴24例如与高压缩比侧止动面42抵接，在使控制轴13机械地限制·卡止于作为基准位置的高压缩比侧止动位置的状态下，将旋转传感器31的与实际压缩比相对应的检测值初始化·学习为与上述的压缩比基准位置相对应的规定的初始值。由此，能够将实际的控制轴13以及旋转轴24的旋转位置、与由旋转传感器31检测出的实际压缩比的对应关系重置为初始的正常状态。

下面，对这样的本实施例中成为特征的结构、其作用效果进行记述。

(1)具有：作为第1限制部的高压缩比侧止动面42，其设置于作为内燃机主体的气缸体2，将控制轴13机械地限制于向低压缩比侧或者高压缩比侧的一侧最大程度地旋转的位置；以及作为第2限制部的低压缩比侧止动面41，其设置于壳体26，将旋转轴24机械地设置于向低压缩比侧或者高压缩比侧的另一侧最大程度地旋转的位置。这样分为控制轴13侧和旋转轴24侧而设置高压缩比侧止动面42和低压缩比侧止动面41，能够增加布局的自由度，如后所述，在压缩比基准位置的学习动作时，能够使控制轴13和旋转轴24中的、设置旋转传感器24的轴和利用止动面41、42机械地对旋转位置进行限制一侧的轴不同。由此，能够实施学习动作而不会受到因轴相对于止动面的抵接引起的振动、变形的影响，能够提高学习动作的检测精度。

(2)另外，在本实施例中构成为，作为第1限制部的高压缩比侧止动面42将控制轴13限制于向高压缩比侧最大程度地旋转的位置，作为第2限制部的低压缩比侧止动面41将旋转轴24限制于向低压缩比侧最大程度地旋转的位置。即，在学习动作时，利用设置于内燃机主体侧的高压缩比侧止动面42机械地对控制轴13进行限制，从而与在壳体侧进行限制的情况相比，为了利用内燃机主体的油盘使与止动面的碰撞声缓和，能够抑制学习动作时的碰撞声。另外，使轴仅与止动面41、42的一者抵接而进行学习，由此能够缩短学习时间。

(3)设置对控制轴13和旋转轴24的一者的轴的旋转位置进行检测的旋转传感器31，在利用第1限制部或者第2限制部机械地对控制轴13和旋转轴24的另一者的轴进行限制的状态下，基于旋转传感器31的检测信号而实施压缩比基准位置的学习动作。这样，在压缩比基准位置的学习动作时，通过使控制轴13和旋转轴24中的、设置旋转传感器24的轴和利用止动面41、42机械地对旋转位置进行限制一侧的轴不同，能够实施学习动作而不会受到因轴相对于止动面41、42的抵接引起的振动、变形的影响，能够提高学习动作的检测精度。

(4)另外，在本实施例中，旋转传感器31对旋转轴24的旋转位置进行检测，在将控制轴13机械地限制于高压缩比侧止动面42的状态下，基于旋转传感器的检测信号而实施压缩比基准位置的学习动作。

对于高压缩比侧，控制轴13相对于旋转角度的压缩比的变化量大，因此通过在压缩比的精度要求严格的高压缩比侧实施学习动作，能够提高高压缩比侧的控制精度。由此，在高压缩比侧能够抑制爆震的产生，并且在高压缩比侧阀与活塞容易接近，因此能够抑制阀与活塞过度接近。

另外，构成为在控制轴13侧限制了旋转位置的基础上利用旋转传感器31对旋转轴24的旋转位置进行检测，由此能够将控制轴13与旋转轴24之间的动力传递路径上的连杆长度、轴孔、连结销间隙等的波动抵消·吸收而提高控制精度。

并且，在作用有最大负荷的最低压缩比时，为了降低电机21的压缩比保持扭矩，增大(优选为最大化)控制轴13与旋转轴24之间的减速比较为有效，但假设如果在控制轴13侧设定低压缩比侧止动面，则因过大的减速比而使得电机扭矩增大，过大的扭矩作用于低压缩比侧止动面，有可能产生低压缩比侧止动面的磨损、破损。在本实施例中，在旋转轴24侧设置低压缩比侧止动面41，从而减速比不会增大，在止动面41不会作用过大的扭矩，因此能够实现对低压缩比侧止动面41的保护。

(5)进行如下设定，即，在将旋转轴24机械地限制于低压缩比侧止动面41的状态时，使得旋转轴24位于包含从控制轴13经由杆25而传递至旋转轴24的绕旋转轴的扭矩最小的旋转位置在内的规定的角度范围内。在构造方面，杆25的连杆中心线25A(将第3连结销28的中心和第4连结销30的中心连结的线)与第2臂29的连杆中心线29A(将旋转轴24的轴颈部24A的中心和第4连结销30的中心连结的线)所成的角度θ越小，则从控制轴13经由杆25而传递至旋转轴24的绕旋转轴24的扭矩越小。因此，进行如下设定，即，在使控制轴13以及旋转轴24卡止于低压缩比侧止动位置的状态时，使得旋转轴24位于包含上述角度θ最小的位置(连杆中心线25A和连杆中心线29A处于同一条线上时)在内的规定的角度范围内。

由此，在作用有大的燃烧载荷的高负荷时、作用有大的惯性载荷的高旋转时，例如因某种理由而无法进行正常的压缩比的控制的情况下，在因燃烧压力而直至低压缩比侧止动位置为止实现了低压缩比化之后，能够抑制从控制轴13作用于旋转轴24侧的扭矩，能够稳定地保持为低压缩比侧止动位置的状态。另外，即使变动扭矩从控制轴13作用于旋转轴24，也能够减少旋转轴24与低压缩比侧止动面41碰撞的情况，并且能够抑制其碰撞声，抑制磨损、压痕的产生。

(6)将高压缩比侧止动面的表面精度设定为比低压缩比侧止动面的表面精度高。这样，能够确保用于学习控制的高压缩比侧止动面42的表面精度，并且通过使低压缩比侧止动面41的表面精度021缓和而例如能够省略低压缩比侧止面41的表面加工，能够通过削减制造工时而实现生产率的提高以及低成本化。

Claims (7)

1.一种可变压缩比内燃机，其具有：

控制轴，其可旋转地支撑于内燃机主体；

可变压缩比机构，其能够根据该控制轴的旋转位置而对内燃机压缩比进行变更；

致动器，其对上述控制轴进行旋转驱动；以及

减速机构，其使上述致动器的旋转动力减速并向控制轴传递，

该减速机构具有：旋转轴，其可旋转地支撑于在上述内燃机主体固定的壳体内；以及杆，其将该旋转轴和控制轴连结，其中，

所述可变压缩比内燃机具有：

第1限制部，其设置于上述内燃机主体，将上述控制轴机械地限制于向低压缩比侧或者高压缩比侧中的一侧最大程度地旋转的位置；以及

第2限制部，其设置于上述壳体，将上述旋转轴机械地限制于向低压缩比侧或者高压缩比侧中的另一侧最大程度地旋转的位置。

2.根据权利要求1所述的可变压缩比内燃机，其中，

上述第1限制部将上述控制轴限制于向高压缩比侧最大程度地旋转的位置，

上述第2限制部将上述旋转轴限制于向低压缩比侧最大程度地旋转的位置。

3.根据权利要求1或2所述的可变压缩比内燃机，其中，

具有：

旋转传感器，其对上述控制轴和旋转轴中的一者的轴的旋转位置进行检测；以及

基准位置学习单元，其在利用上述第1限制部或者第2限制部机械地对上述控制轴和旋转轴的另一者的轴进行限制的状态下，基于上述旋转传感器的检测信号而实施压缩比基准位置的学习动作。

4.根据权利要求3所述的可变压缩比内燃机，其中，

上述旋转传感器对旋转轴的旋转位置进行检测，

上述基准位置学习单元在利用第1限制部机械地对上述控制轴进行限制的状态下，基于上述旋转传感器的检测信号而实施压缩比基准位置的学习动作。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的可变压缩比内燃机，其中，

设定为在利用第2限制部机械地对上述旋转轴进行限制的状态时，使得上述旋转轴位于包含从上述控制轴经由杆传递至旋转轴的绕旋转轴的扭矩最小的旋转位置在内的规定的角度范围内。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的可变压缩比内燃机，其中，

上述第1限制部具有在使上述控制轴向高压缩比侧最大程度地旋转时与上述控制轴的一部分抵接的高压缩比侧止动面，

上述第2限制部具有在使上述旋转轴向低压缩比侧最大程度地旋转时与上述旋转轴的一部分抵接的低压缩比侧止动面，

将上述高压缩比侧止动面的表面精度设定为比上述低压缩比侧止动面的表面精度高。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的可变压缩比内燃机，其中，

上述可变压缩比机构具有：

下连杆，其可旋转地安装于曲轴的曲柄销；

上连杆，其将上述下连杆和内燃机的活塞连结；以及

控制连杆，其将上述控制轴和下连杆连结。