JP2007239592A - 可変圧縮比内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】可変圧縮比内燃機関において、圧縮比の変更に伴う可変圧縮比機構の機械的または電気的な作動を有効利用して、前記可変圧縮比内燃機関が搭載される車両の運動性能を向上できる技術を提供する。
【解決手段】シリンダブロック３とクランクケース４とを離反または接近させることにより圧縮比を変更する可変圧縮比機構を備えた内燃機関１を車両５０に固定する場合に、シリンダブロック３側を車両５０に固定する。そして、車両５０の加速度が所定値以上の場合には、圧縮比を通常制御より低く設定する。それにより、高加速時においてクランクケース４の位置をより低くし、車両５０全体としての重心の位置をより低くする。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関の圧縮比を変更する機能を有する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提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。

また、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技術も提案されている（例えば、特許文献２を参照。）。

ここで、内燃機関の圧縮比を変更する場合には、上記の技術のように、内燃機関における一部の部材を、他の部材に対して相対的に移動させることにより燃焼室の容積を変更したり、ピストンのストロークを変更したりすることが多い。しかし、前記部材の移動は圧縮比の変更だけの目的で行われており、その運動が、それ以外の目的、例えば前記内燃機関が搭載された車両の操縦性や安定性を向上させるために有効に活用されているとは言えなかった。
特開２００３−２０６７７１号公報 特開２００１−３１７３８３号公報 特開昭６０−２３０５２３号公報 特開２００５−１５５５０７号公報 特開２００５−１４７１０５号公報

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、可変圧縮比内燃機関において、圧縮比の変更に伴う可変圧縮比機構の作動を有効利用して、前記可変圧縮比内燃機関が搭載される車両の運動性能を向上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、可変圧縮比機構を備えた内燃機関において、圧縮比の変更に伴う可変圧縮比機構の作動を利用して前記内燃機関が搭載される車両の操縦性や安定性に関わる制御を行うことを最大の特徴とする。

より詳しくは、内燃機関の運転状態に応じて前記内燃機関における圧縮比の目標値を決定する圧縮比決定手段と、
前記内燃機関の燃焼室の容積および／またはピストンのストロークを変更することによって前記内燃機関における圧縮比を、前記目標値となるように制御する可変圧縮比機構と、
前記可変圧縮比機構の作動と連動して、前記可変圧縮比機構により制御される圧縮比に応じて前記内燃機関が搭載された車両の操縦性および／または安定性に関わる車両パラメ
ータを制御する圧縮比連動車両パラメータ制御手段と、
を備えることを特徴とする。

ここで、前述のように内燃機関の圧縮比を変更する場合には、可変圧縮比機構によって内燃機関の燃焼室の容積や、ピストンのストロークが変更される。この際、内燃機関の一部の部材の位置や姿勢が機械的に変更される。また、当該部材の位置や姿勢を変更するために電気信号の授受が行われる場合が多い。

一方、内燃機関あるいは内燃機関を搭載した車両をより好適に走行可能とするには、上記の圧縮比の制御以外に、車両の操縦性や安定性に関わる車両パラメータの制御を並行して行うことが望ましい場合がある。これに対し、上記の圧縮比の制御に伴う可変圧縮比機構に係る部材の位置や姿勢の変化や、そのために授受される電気信号を用いて前記の車両パラメータの制御を行えば、効率的に車両の操縦性や安定性を向上させることができる。

そこで、本発明においては、内燃機関の圧縮比を変更する可変圧縮比機構の機械的または電気的な作動を利用して、前記内燃機関が搭載される車両の操縦性や安定性に関わる車両パラメータを変更することとした。

そうすれば、圧縮比の変更の目的で設けられた可変圧縮比機構を用いて、内燃機関の燃費性能や出力性能などを向上させることに加えて、該内燃機関が搭載された車両の操縦性や安定性を向上させることができ、部品コストの低減や制御の簡便化を図ることができる。

また、本発明においては、前記内燃機関が搭載された車両の操縦性および／または安定性に関わる車両パラメータは、前記車両の重心の位置としてもよい。

ここで、可変圧縮比機構によって圧縮比を変更する際には、前述のように可変圧縮比機構を構成する部材の一部が移動する場合がある。そして、当該部材の質量をある程度大きくすることで、車両全体としての重心の移動を生じさせることができる。一方、車両の操縦性を向上させ、走行安定性を向上させるためには、車両の走行状態に応じた重心の移動が行われることが望ましい。例えば、急加速時や急カーブを高速で曲がる時などには、車両の重心の位置が低い方が望ましい。

そこで、本発明においては、可変圧縮比機構の作動において移動する部材の質量を特に大きく設定することで、この部材の移動を利用して、該可変圧縮比機構が搭載された車両の重心の位置を変更することとした。そうすれば、圧縮比の制御に伴う可変圧縮比機構における部材の変更方向や部材の質量などを適宜設定するだけで、圧縮比の制御を実施できるとともに、効率よく車両の操縦性や安定性を向上させることができる。

また、本発明においては、前記車両には、位置および／または角度によって該車両の空気力学特性が制御される空力部材が備えられ、
前記圧縮比連動車両パラメータ制御手段は、前記可変圧縮比機構の作動に伴って移動する部材と前記空力部材とを連結し、前記可変圧縮比機構の作動に連動して前記空力部材の位置および／または角度を変更して、前記車両の空気力学特性を制御するようにしてもよい。

すなわち、前記可変圧縮比機構の作動に伴って移動する部材の運動を、車両に備えられた空力部材に伝達して、該空力部材を作動させるような構成をとってもよい。そうすれば、前記可変圧縮比機構の作動を用いて車両の空気力学特性を制御することができ、部品コストの低減や制御の簡便化を図りながら、車両の操縦性や安定性を向上させることができ
る。

空力部材の例としては、フロントスポイラやリヤスポイラを挙げることができる。また、空気力学特性としては、具体的には高速走行時におけるダウンフォースの大きさを例示することができる。

また、本発明においては、前記車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、
前記走行状態検出手段によって検出された前記車両の走行状態に応じて、前記圧縮比決定手段によって決定された圧縮比の目標値を補正する圧縮比補正手段と、
をさらに備えるようにしてもよい。

ここでは、単に可変圧縮比機構の作動を利用して車両の操縦性や安定性に関わる車両パラメータを制御するのではなく、車両の走行状態を検出し、検出された車両の走行状態に応じて車両の操縦性や安定性を制御すべく、積極的に可変圧縮比機構を作動させる。

たとえば、より加速度の大きい走行状態においては、可変圧縮比機構の作動に伴って移動する部材の位置がより低くなり、車両の重心の位置が低くなるように、目標とする圧縮比の値を補正してもよい。また、より高加速の走行状態において、フロントスポイラやリヤスポイラによるダウンフォースがより大きくなるように、目標とする圧縮比の値を補正してもよい。

そうすれば、可変圧縮比機構の作動をより積極的に有効活用し、車両の操縦性や安定性を向上させることができる。ここで、目標とする圧縮比の値をどのように補正するかは、可変圧縮比機構の構成や、可変圧縮比機構の部材とフロントスポイラやリヤスポイラがどのように連結されているかで異なる。

また、上記において前記走行状態検出手段は、前記車両の速度を検出し、
前記圧縮比補正手段は、前記車両の速度が所定値以上の場合に、前記圧縮比の目標値を補正するようにしてもよい。すなわち、前記車両の速度が比較的低速の状態においては、圧縮比の補正は行わず、前記車両の速度が比較的高速になった場合に、前記圧縮比の目標値を補正する。そうすれば、車両における高速の走行状態においては、目標とする圧縮比の値を自動的に補正することができる。

この際の前記圧縮比の目標値の補正量は、予め定められた一定値としてもよいし、補正する際の車両の速度に応じて変化させてもよい。

同様に、本発明においては、前記走行状態検出手段は、前記車両の加速度を検出し、
前記圧縮比補正手段は、前記車両の加速度が所定値以上の場合に、前記圧縮比の目標値補正するようにしてもよいし、前記走行状態検出手段は、前記車両の旋回時のヨーレイトを検出し、前記圧縮比補正手段は、前記車両のヨーレイトが所定値以上の場合に、前記圧縮比の目標値を補正するようにしてもよい。

そうすれば、車両の加速度やヨーレイトなど、車両の操縦性や安定性に与える影響が大きい条件に応じて、圧縮比の目標値を補正することができる。

また、本発明においては、前記可変圧縮比機構は、
前記内燃機関におけるクランク軸が組み付けられたクランクケースと、
前記内燃機関におけるシリンダが形成されるとともに、前記クランクケースに相対移動可能に取り付けられたシリンダブロックと、
前記クランクケースと前記シリンダブロックとを、相対的に接近または離反させること
により前記内燃機関の燃焼室の容積を変更する相対移動手段と、を有し、
前記圧縮比連動車両パラメータ制御手段は、前記シリンダブロックを前記車両に固定し、前記クランクケースの移動によって、前記車両の重心の位置を変更するようにしてもよい。

すなわちこの場合、前記内燃機関の圧縮比は、シリンダブロックとクランクケースとを相対移動手段によって相対移動させることによって変更される。そして、圧縮比連動車両パラメータ制御手段は、シリンダブロック側を車両に固定し、クランクケースの移動によって、車両の重心の位置を変更することとする。そうすれば、重量の重いクランクケースの移動を利用して車両の重心の位置を変更することができるので、より大きく重心の位置を変更することができ、効率的に車両の操縦性や安定性を制御することができる。

またここで、例えば急カーブを高速走行するときには、内燃機関の運転状態は高負荷高回転数の状態となるため、前記圧縮比決定手段によって、ノッキングを抑制すべく圧縮比の目標値は低い値に設定される。そうすると、可変圧縮比機構によってシリンダブロックとクランクケースとが離反するように制御されるので、クランクケースの位置が低くなる。その際に、自動的に車両の重心の位置を低くすることができる。

そうすると、急カーブを高速走行する場合など、車両の走行状態が不安定になる場合に、自動的に車両の操縦性や安定性を向上させることができ、同時にノッキングの発生を抑制することができる。その結果、可変圧縮比内燃機関を搭載した車両の走行性能をより向上させることができる。

そしてこの場合、前記車両の走行状態である速度、加速度またはヨーレイトのうちの少なくとも一つを検出する走行状態検出手段と、
前記検出された走行状態が所定値以上の場合に、前記圧縮比決定手段によって決定された圧縮比の目標値をより低く補正する圧縮比補正手段と、
をさらに備えるようにしてもよい。

そうすれば、車両の速度、加速度、ヨーレイトなどが一定値より大きくなった場合には、圧縮比が、前記圧縮比決定手段により決定された値よりも低く補正されるので、前述のクランクケースの位置をより低くすることができる。そうすると、車両の重心の位置をより低く制御することができる。

従って、車両の走行が不安定になり易い状態において、車両の重心の位置をより低くすることができ、車両の操縦性や安定性をより確実に向上させることができる。

また、上記の制御において、前記走行状態検出手段が検出する加速度は、前記車両の走行方向を含む平面と平行な方向に係る加速度としてもよい。そうすれば、車両の上下振動などによる加速度を除外でき、前記車両の走行に影響を及ぼす方向に係る加速度に応じて、前記圧縮比の目標値を補正することができる。

あるいは、前記加速度は、前記車両の走行方向を含む平面と平行及び垂直な方向に係る加速度の両方を含む加速度としてもよい。その場合には、道路状況も含めた前記車両の走行状態に応じて、前記圧縮比の目標値を補正することができる。

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、可変圧縮比内燃機関において、圧縮比の変更に伴う可変圧縮比機構の作動を有効利用して、前記可変圧縮比内燃機関が搭載される車両の運動性能を向上させることができる。

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。

以下に説明する内燃機関１は、可変圧縮比内燃機関であり、シリンダ２を有するシリンダブロック３を、ピストンが連結されたクランクケース４に対してシリンダ２の中心軸方向に移動させることによって圧縮比を変更するものである。

先ず、図１を用いて、本実施例に係る可変圧縮比機構の構成について説明する。図1に
示されるように、シリンダブロック３の両側下部に複数の隆起部が形成されており、この各隆起部に軸受収納孔５が形成されている。軸受収納孔５は、円形をしており、シリンダ２の軸方向に対して直角に、かつ複数のシリンダ２の配列方向に平行になるようにそれぞれ形成されている。軸受収納孔５はすべて同一軸線上に位置している。そして、シリンダブロック３の両側の軸受収納孔５の一対の軸線は平行である。

クランクケース４には、上述した軸受収納孔５が形成された複数の隆起部の間に位置するように、立壁部が形成されている。各立壁部のクランクケース４外側に向けられた表面には、半円形の凹部が形成されている。また、各立壁部には、ボルト６によって取り付けられるキャップ７が用意されており、キャップ７も半円形の凹部を有している。また、各立壁部にキャップ７を取り付けると、円形のカム収納孔８が形成される。カム収納孔８の形状は、上述した軸受収納孔５と同一である。

複数のカム収納孔８は、軸受収納孔５と同様に、シリンダブロック３をクランクケース４に取り付けたときにシリンダ２の軸方向に対して直角に、且つ、複数のシリンダ２の配列方向に平行になるようにそれぞれ形成されている。これらの複数のカム収納孔８も、シリンダブロック３の両側に形成されることとなり、片側の複数のカム収納孔８はすべて同一軸線上に位置している。そして、シリンダブロック３の両側のカム収納孔８の一対の軸線は平行である。また、両側の軸受収納孔５の間の距離と、両側のカム収納孔８との間の距離は同一である。

交互に配置される二列の軸受収納孔５とカム収納孔８には、それぞれカム軸９が挿通される。カム軸９は、図1に示されるように、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に対して回転可能に取り付けられた可動軸受部９ｃとを有する。そして、カム部９ｂと可動軸受部９ｃとが交互に配置されている。一対のカム軸９は鏡像の関係を有している。また、カム軸９の端部には、後述するギア１０の取り付け部９ｄが形成されている。軸部９ａの中心軸と取り付け部９ｄの中心とは偏心しており、カム部９ｂの中心と取り付け部９ｄの中心とは一致している。

可動軸受部９ｃも、軸部９ａに対して偏心されておりその偏心量はカム部９ｂと同一である。また、各カム軸９において、複数のカム部９ｂの偏心方向は同一である。また、可動軸受部９ｃの外形は、カム部９ｂと同一直径の正円であるので、可動軸受部９ｃを回転させることで、複数のカム部９ｂの外表面と複数の可動軸受部９ｃの外側面とを一致させることができる。

各カム軸９の一端にはギア１０が取り付けられている。一対のカム軸９の端部に固定された一対のギア１０には、それぞれウォームギア１１ａ、１１ｂがかみ合っている。ウォームギア１１ａ、１１ｂは単一のモータ１２の一本の出力軸にとりつけられている。ウォームギア１１ａ、１１ｂは、互いに逆方向に回転する螺旋溝を有している。このため、モータ１２を回転させると、一対のカム軸９は、ギア１０を介して互いに逆方向に回転する。モータ１２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。

次に、上述した構成の内燃機関１において圧縮比を制御する方法について詳しく説明する。図２（ａ）から図２(ｃ)にシリンダブロック３と、クランクケース４と、これら両者の間に構築されたカム軸９との関係を示した断面図を示す。図２(ａ)から図２(ｃ)において、軸部９ａの中心軸をａ、カム部９ｂの中心をｂ、可動軸受部９ｃの中心をｃとして示す。図２（ａ）は、軸部９ａの延長線上から見て全てのカム部９ｂ及び可動軸受部９ｃの外周が一致した状態である。このとき、ここでは一対の軸部９ａは、軸受収納孔５及びカム収納孔８の中で外側に位置している。

図２(ａ)の状態から、モータ１２を駆動して軸部９ａを矢印方向に回転させると、図２(ｂ)の状態となる。このとき、軸部９ａに対して、カム部９ｂと可動軸受部９ｃの偏心方向にずれが生じるので、クランクケース４に対してシリンダブロック３を上死点側にスライドさせることができる。そして、そのスライド量は図２(ｃ)のような状態となるまでカム軸９を回転させたときが最大となり、カム部９ｂや可動軸受部９ｃの偏心量の２倍となる。カム部９ｂ及び可動軸受部９ｃは、それぞれカム収納孔８及び軸受収納孔５の内部で回転し、それぞれカム収納孔８及び軸受収納孔５の内部で軸部９ａの位置が移動するのを許容している。

上述したような機構を用いることによって、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が可能となり、圧縮比を可変制御することができる。なお、上述の機構は本実施例における可変圧縮比機構を構成する。

次に、図３を用いて上述の内燃機関１の詳細及び、内燃機関１の車両への搭載形態について説明する。図３に示すように、本実施例においては、内燃機関１におけるシリンダブロック３が、マウント２２ａ及び２２ｂを介して車両５０に固定されている。そして、内燃機関１にはクランクポジションセンサ１６が設けられており機関回転数が取得可能となっている。また、車両５０側には、車両５０の加速度を検知する加速度センサ１７と、運転者から要求される機関負荷が取得可能なアクセルポジションセンサ１５とが設けられている。

以上述べたように構成された内燃機関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（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）３５が併設されている。このＥＣＵ３５
は、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。

ＥＣＵ３５には、クランクポジションセンサ１６や、アクセルポジションセンサ１５などの内燃機関１の運転状態の制御に係るセンサ類が電気配線を介して接続され、出力信号がＥＣＵ３５に入力されるようになっている。また、加速度センサ１７など車両５０の走行状態の制御に係るセンサ類も接続されている。一方、ＥＣＵ３５には、内燃機関１内の図示しない燃料噴射弁等が電気配線を介して接続される他、モータ１２が電気配線を介して接続され、ＥＣＵ３５からの指令により内燃機関１の圧縮比が制御されるようになっている。

また、ＥＣＵ３５には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等が備えられており、ＲＯＭには、内燃機関１の種々の制御を行うためのプログラムや、データを格納したマップが記憶されている。内燃機関１の圧縮比を、運転状態に応じて、ノッキングが発生しない範囲で高圧縮比側に維持する圧縮比決定ルーチン（説明は省略）も、ＥＣＵ３５のＲＯＭに記憶されているプログラムの一つである。なお、上記の圧縮比決定ルーチンを実行するＥＣＵ３５は本実施例における圧縮比決定手段に相当する。

ここで、上記の圧縮比決定ルーチンにおいて内燃機関１の圧縮比が変更される場合には、シリンダブロック３とクランクケース４とが互いに接近または離反することにより、内燃機関１の燃焼室の容積が変更される。一方、車両５０の走行中においては、急加速をする場合や急カーブを高速で走行する場合などのように、通常走行の場合と比較してより高い、車両の操縦性および安定性が求められる場合がある。

本実施例では、そのような状況においては、車両の操縦性や安定性を向上させるために車両５０の重心の位置をより低くすることにした。しかし、車両５０の重心を移動させる機構をそのためだけに設けたのでは、部品コストや制御の容易性の観点から無駄が多い。従って本実施例においては、内燃機関１における圧縮比を変更する際のシリンダブロック３とクランクケース４との相対運動を利用して、車両５０の重心を移動させることとした。

すなわち、本実施例では、内燃機関１におけるシリンダブロック４が、マウント２２ａ、２２ｂを介して車両５０に固定されている。そして車両５０が急加速する場合のように、車両５０の実際の加速度が所定値以上に高くなった場合には、圧縮比を、前述の圧縮比決定ルーチンによって決定される圧縮比よりもさらに低下させることとした。

そうすれば、クランクケース４がシリンダブロック３から離反する運動によってクランクケース４の車両５０における相対的な位置がより低くなり、車両５０全体としての重心の位置を低くすることができる。従って、車両５０により高い操縦性や安定性が要求される走行状態において、内燃機関１の可変圧縮比機構を有効利用して、車両５０全体としての重心の位置を低くすることができる。

図４には、本実施例に係る圧縮比マップ選択ルーチンを示す。本ルーチンはＥＣＵ３５内のＲＯＭに記憶されたプログラムの一つであり、ＥＣＵ３５によって内燃機関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、車両５０の加速度が取得される。具体的には加速度センサ１７の出力信号をＥＣＵ３５に読み込むことにより取得される。

次にＳ１０２において、Ｓ１０１で取得された加速度が切換加速度Ａ０以上かどうかが判定される。ここで切換加速度Ａ０は、車両５０の加速度がこれ以上である場合には、圧縮比を通常の圧縮比制御と比較してより低圧縮比側にオフセットさせ、車両５０の重心の位置をより低くした方がよいと考えられる加速度であって、予め実験的に求められる。

そして、Ｓ１０２において車両５０の加速度がＡ０以上と判定された場合にはＳ１０３に、車両５０の加速度がＡ０より小さいと判定された場合にはＳ１０４に進む。

Ｓ１０３の処理では、前述の圧縮比決定ルーチンにおいて内燃機関１の運転状態に対して最適な圧縮比を決定する際に用いられる、内燃機関１の運転状態と圧縮比との関係を格納したマップとして高加速時用マップを選択する。一方、Ｓ１０４においては、内燃機関１の運転状態と圧縮比との関係を格納したマップとして従来マップを選択する。ここで、
高加速時用マップは、従来マップと比較して同じ運転状態に対する圧縮比がより低く設定されている。なお、図５（ａ）には従来マップのベースとなる運転状態と圧縮比の関係のグラフの例を、図５（ｂ）には高加速時用マップのベースとなる運転状態と圧縮比の関係のグラフの例を示す。Ｓ１０３またはＳ１０４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、車両５０の加速度が切換加速度Ａ０以上である場合には、圧縮比を決定するマップを高加速時用マップに切換え、内燃機関１の圧縮比が通常の圧縮比制御と比較してより低圧縮比側に補正されるようにした。そうすれば、車両５０の加速度が大きい状況下では、クランクケース４の位置を平均的により低くすることができ、車両５０の重心の位置を平均的により低くすることができる。

その結果、可変圧縮比機構を有効活用して、高加速の走行状態における車両５０の操縦性や安定性を向上させることができる。

なお、本実施例においては、加速度センサ１７によって車両５０の加速度が切換加速度Ａ０以上かどうかを判定し、加速度がＡ０以上である場合に圧縮比をより低く設定することとした。しかし、圧縮比を通常の制御より低く設定するかどうかの判断基準は加速度に限られない。例えば車両５０の速度やヨーレイトを検出し、それらが閾値以上かどうかによって圧縮比を通常の制御より低く設定するかどうか判断することにしてもよい。

また、加速度センサ１７によって検出される加速度は、車両５０の進行方向を含む平面と平行方向に係る加速度としてもよい。そうすれば、道路状況などの誤差を排除し、より正確に、車両５０に運転者から要求されている加速度を取得することができる。また、車両５０の進行方向を含む平面と平行方向と垂直方向の両方に係る加速度を含んだ加速度とした場合には、道路状況を含んだ車両５０の走行状態に基づいて、圧縮比を通常の制御より低く設定するかどうか判断することが可能になる。

上述のように、本実施例においては、車両５０の走行状態に応じて、通常の圧縮比制御より圧縮比の設定を低く補正することにより、より積極的に車両５０の重心の位置を低くすることした。ここで、車両５０の走行状態によらず、通常の圧縮比制御を継続した場合について考える。

この場合でも、従来の圧縮比決定ルーチンによって、高加速時にはノッキングの発生を抑制するために、高加速時でない場合と比較すると圧縮比は低く設定される。従って、上記の構成においてシリンダブロック３をマウント２２ａ、２２ｂを介して車両５０に固定すれば、高加速時には、自動的にクランクケース４が車両５０に対して相対的に低い位置に移動する。よって、車両５０全体の重心の位置を低くすることができる。このことによっても、ノッキングの抑制の効果に加えて、車両５０の操縦性や安定性を向上させる効果を期待することができる。

なお、本実施例において、圧縮比連動車両パラメータ制御手段は、シリンダブロック３をマウント２２ａ、２２ｂを介して車両５０に固定した構造を含んで構成される。また、走行状態検出手段は、加速度センサ１７を含んで構成される。さらに圧縮比補正手段は、圧縮比マップ選択ルーチンにおけるＳ１０２〜Ｓ１０４の処理を実行するＥＣＵ３５を含んで構成される。

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、内燃機関１の圧縮比変更時に移動する部材の運動を、車両５０の空力部材に伝達し、車両５０の走行状態に応じ
て圧縮比を変更することで、車両５０の空気力学的観点からの操縦性および／または安定性を向上させる例について説明する。なお、本実施例における内燃機関１の構成については実施例１で図１を用いて説明したものと同等であり、説明は省略する。

図６には、本実施例に係る内燃機関１とその周辺部の構成を示す。本実施例において内燃機関１は、クランクケース４側がマウント２２ｃによって車両５０に固定されている。また、シリンダブロック３には、回転軸２５ｃに軸支された第１アーム２５ａが回転可能に連結されている。また、第１アーム２５ａの先端には第２アーム２５ｂが回転可能に連結されている。さらに、第２アーム２５ｂの先端は、回転軸２７ａに軸支されたフロントスポイラ２７に回転可能に連結されている。

そして、実施例１と同様に、車両５０の加速度が切換加速度Ａ０以上になった場合には、通常の圧縮比制御と比較して低い圧縮比が設定されるようになる。ここで、内燃機関１の圧縮比がより低圧縮比側に設定された場合には、シリンダブロック３の位置が上昇する。そうすると第１アーム２５ａは回転軸２５ｃの回りに反時計周りに回転する（図６中破線の状態から実線の状態へ）。そうすると、第２アーム２５ｂが図６中下方に移動し、フロントスポイラ２７を回転軸２７ｃの回りに回転させ、スポイラ２７が車両５０の前端下部に露出する（図６中破線の状態から実線の状態へ）。

このように、本実施例においては、可変圧縮比内燃機関１のシリンダブロック３とフロントスポイラ２７とを第１アーム２５ａ及び第２アーム２５ｂで連結することにより、内燃機関１の圧縮比の変更に伴うシリンダブロック３の運動をフロントスポイラ２７に伝達し、圧縮比の変化とフロントスポイラ２７の動きとを連動させるようにした。

そうすれば、内燃機関１の可変圧縮比機構を有効に利用できるとともに、空気力学的な観点から車両５０の操縦性や安定性を向上させることができる。

なお、本実施例においては、内燃機関１のクランクケース４を車両５０に固定し、圧縮比変更の際のシリンダブロック３の運動をフロントスポイラ２７に伝達した。しかし、第燃機関１の車両５０への固定方法は実施例１と同様にしてもよい。すなわち、シリンダブロック３側を車両５０に固定し、圧縮比の変化に伴ってクランクケース４が移動するように構成し、クランクケース４とフロントスポイラ２７とをアームで連結するようにしてもよい。なお、この場合は、クランクケース４が下降した場合にフロントスポイラ２７が露出するように両者をアームで連結する。

そうすれば、車両５０の加速度が切換加速度Ａ０以上である場合に、車両５０の重心の位置を低くするとともに、フロントスポイラ２７を露出させることができ、より確実に車両５０の操縦性や安定性を向上させることができる。

また、本実施例においては、シリンダブロック３とフロントスポイラ２７とを連結し、圧縮比を低下させた場合にフロントスポイラ２７が露出するように構成したが、同様に図示しないリヤスポイラのウィングとシリンダブロック３とを連結し、圧縮比を低下させた場合にリヤスポイラのウィングの角度をよりダウンフォースが大きくなるように変化させてもよいことはもちろんである。

さらに、本実施例においては、シリンダブロック４とフロントスポイラ２７とを機械的に連結することによって、圧縮比を低下させた場合にフロントスポイラ２７が露出するように構成したが、この連結を電気的なものにしてもよい。例えば、フロントスポイラ２７は図示しない駆動モータで電気的に露出、収納されるように構成し、圧縮比変更の際のモータ１２への印加信号をフロントスポイラ２７の駆動モータにも印加するようにしてもよ
い。

なお、本実施例において、圧縮比連動車両パラメータ制御手段は、シリンダブロック３を第１アーム２５ａ及び第２アーム２５ｂを介してフロントスポイラ２７と連結した構造を含んで構成される。

なお、本実施例においては、シリンダブロック３とクランクケース４とが離反または接近することによって圧縮比が変更される可変圧縮比機構を例にとって説明した。これに対し、例えば、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する可変圧縮比機構に本発明を適用してもよい。その場合は、カム軸の回転運動をフロントスポイラなどの空力部材に伝達するようにしてもよい。

次に本発明の実施例３について簡単に説明する。本実施例における内燃機関１の構成も実施例１で図１を用いて説明したものであるとする。

本実施例においては、運転者によってフットブレーキが踏み込まれたことが検出された際には、通常の圧縮比制御と比較して圧縮比を高圧縮比側に補正する。これにより、よりエンジンブレーキ効果を高めることができ、車両５０の制動性を向上させることができる。

本発明の実施例に係る内燃機関の概略構成を示す分解斜視図である。 本発明の実施例に係る内燃機関におけるシリンダブロックがクランクケースに対して相対移動する経過を示す断面図である。 本発明の実施例１に係る内燃機関周辺部及び車両の概略構成を示す図である。 本発明の実施例１に係る圧縮比マップ選択ルーチンを示すフローチャートである。 本発明の実施例１に係る内燃機関の運転状態と圧縮比との関係を格納したマップを示す図である。図５（ａ）は従来のマップ、図５（ｂ）は高加速時のマップを示す。 本発明の実施例２に係る内燃機関周辺部及び車両の概略構成を示す図である。

符号の説明

１・・・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
９・・・カム軸
１０・・・ギア
１１ａ、１１ｂ・・・ウォームギア
１２・・・モータ
１５・・・アクセルポジションセンサ
１６・・・クランクポジションセンサ
１７・・・加速度センサ
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ・・・マウント
２５ａ・・・第１アーム
２５ｂ・・・第２アーム
２７・・・フロントスポイラ
３５・・・ＥＣＵ
５０・・・車両

Claims (11)

1. 内燃機関の運転状態に応じて前記内燃機関における圧縮比の目標値を決定する圧縮比決定手段と、
   前記内燃機関の燃焼室の容積および／またはピストンのストロークを変更することによって前記内燃機関における圧縮比を、前記目標値となるように制御する可変圧縮比機構と、
   前記可変圧縮比機構の作動と連動して、前記可変圧縮比機構により制御される圧縮比に応じて前記内燃機関が搭載された車両の操縦性および／または安定性に関わる車両パラメータを制御する圧縮比連動車両パラメータ制御手段と、
   を備えることを特徴とする可変圧縮比内燃機関。
2. 前記内燃機関が搭載された車両の操縦性および／または安定性に関わる車両パラメータは、前記車両の重心の位置であ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. 前記車両には、位置および／または角度によって該車両の空気力学特性が制御される空力部材が備えられ、
   前記圧縮比連動車両パラメータ制御手段は、前記可変圧縮比機構の作動に伴って移動する部材と前記空力部材とを連結し、前記可変圧縮比機構の作動に連動して前記空力部材の位置および／または角度を変更して、前記車両の空気力学特性を制御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。
4. 前記車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、
   前記走行状態検出手段によって検出された前記車両の走行状態に応じて、前記圧縮比決定手段によって決定された圧縮比の目標値を補正する圧縮比補正手段と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の可変圧縮比内燃機関。
5. 前記走行状態検出手段は、前記車両の速度を検出し、
   前記圧縮比補正手段は、前記車両の速度が所定値以上の場合に、前記圧縮比の目標値を補正することを特徴とする請求項４に記載の可変圧縮比内燃機関。
6. 前記走行状態検出手段は、前記車両の加速度を検出し、
   前記圧縮比補正手段は、前記車両の加速度が所定値以上の場合に、前記圧縮比の目標値を補正することを特徴とする請求項４に記載の可変圧縮比内燃機関。
7. 前記走行状態検出手段は、前記車両の旋回時のヨーレイトを検出し、
   前記圧縮比補正手段は、前記車両のヨーレイトが所定値以上の場合に、前記圧縮比の目標値を補正することを特徴とする請求項４に記載の可変圧縮比内燃機関。
8. 前記可変圧縮比機構は、
   前記内燃機関におけるクランク軸が組み付けられたクランクケースと、
   前記内燃機関におけるシリンダが形成されるとともに、前記クランクケースに相対移動可能に取り付けられたシリンダブロックと、
   前記クランクケースと前記シリンダブロックとを、相対的に接近または離反させることにより前記内燃機関の燃焼室の容積を変更する相対移動手段と、を有し、
   前記圧縮比連動車両パラメータ制御手段は、前記シリンダブロックを前記車両に固定し、前記クランクケースの移動によって、前記車両の重心の位置を変更することを特徴とする請求項２に記載の可変圧縮比内燃機関。
9. 前記車両の走行状態である速度、加速度またはヨーレイトのうちの少なくとも一つを検出する走行状態検出手段と、
   前記検出された走行状態が所定値以上の場合に、前記圧縮比決定手段によって決定された圧縮比の目標値をより低く補正する圧縮比補正手段と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項８に記載の可変圧縮比内燃機関。
10. 前記加速度は、前記車両の走行方向を含む平面と平行な方向に係る加速度であることを特徴とする請求項６または９に記載の可変圧縮比内燃機関。
11. 前記加速度は、前記車両の走行方向を含む平面と平行及び垂直な方向に係る加速度の両方を含む加速度であることを特徴とする請求項６または９に記載の可変圧縮比内燃機関。
    

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