JP2009062926A - Variable compression ratio internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、可変圧縮比内燃機関に関する。 The present invention relates to a variable compression ratio internal combustion engine.
運転状態に応じて圧縮比を変化させる可変圧縮比内燃機関においては、運転状態に応じた圧縮比に制御するための補助機構や制御装置に関して様々な提案がなされている。 In a variable compression ratio internal combustion engine that changes the compression ratio according to the operating state, various proposals have been made regarding auxiliary mechanisms and control devices for controlling the compression ratio according to the operating state.
特許文献1には、可変圧縮比内燃機関の圧縮比変更時の駆動トルクを低減し、制御の簡略化や可変圧縮比機構の小型化に寄与する補助機構が示されている。特許文献2には、可変圧縮比内燃機関の圧縮比を高圧縮比から低圧縮比に移行する際の迅速性を高め、高負荷・高圧縮比の状況が発生することを有効に回避することができる補助機構が示されている。
しかし、特許文献1及び特許文献2の可変圧縮比機構においては、圧縮比を可変に制御する駆動源が故障した場合に、故障した時点の圧縮比に保持されるため、高圧縮比で故障した場合には、高負荷・高圧縮比の状況が発生する恐れがある。
However, in the variable compression ratio mechanisms of
すなわち、特許文献1及び特許文献2の可変圧縮比機構では、圧縮比を可変にする駆動力伝達機構は、ウォームの回転をウォームホイールに伝達し、ウォームホイールの回転が、圧縮比を変更するカム軸を駆動する。ウォームは、その駆動軸の軸端に取付けられたモーターによって駆動される。ウォーム・ウォームホイール機構の噛合い特性により、ウォームホイール側からウォームを動かすことはできないため、内燃機関の運転によってウォームが動かされることはない。したがって、モーターが故障した場合には、圧縮比は、現状の圧縮比に保持される。
That is, in the variable compression ratio mechanisms of
このような特性を有するため、高圧縮比に制御された状態でモーターが故障した場合に高負荷運転を行うと、高圧縮比・高負荷の状態となり、ノッキングを発生する恐れがある。したがって、モーター故障時には低圧縮比側に移行することが好ましい。 Because of such characteristics, if a high load operation is performed when the motor fails while being controlled to a high compression ratio, a high compression ratio / high load state may occur and knocking may occur. Therefore, it is preferable to shift to the low compression ratio side when the motor fails.
一方、可変圧縮比機構が最も低い圧縮比に設定されていると、低温始動時に圧縮圧力または気筒内温度が不足して始動困難になる場合がある。特許文献3には、始動時用の目標圧縮比を算出し、始動時用の目標圧縮比となるように可変圧縮比機構を制御する始動制御装置が示されているが、モーター故障時の圧縮比の移行位置を、低温始動時にも必要な圧縮比を確保できる一定の圧縮比とするか、又は始動時用の目標圧縮比に制御することができれば、同一の効果を奏することができ、特別な始動制御装置が不要となるので有利である。
On the other hand, if the variable compression ratio mechanism is set to the lowest compression ratio, the compression pressure or the in-cylinder temperature may be insufficient at the time of low temperature start, which may make it difficult to start.
本発明は、可変圧縮比内燃機関において、可変圧縮比機構の駆動源が故障した場合に、圧縮比を安定した運転のできる圧縮比に移行させる、簡単な補助駆動源を提供することを目的としている。 It is an object of the present invention to provide a simple auxiliary drive source that shifts the compression ratio to a compression ratio that allows stable operation when the drive source of the variable compression ratio mechanism fails in a variable compression ratio internal combustion engine. Yes.
請求項1に記載の発明によれば、可変圧縮比内燃機関であって、燃焼室容積を変化させることができる可変圧縮比機構と、圧縮比を変化させるための駆動力を発生する駆動源と、駆動源の駆動力を可変圧縮比機構に伝達する駆動力伝達機構とを備え、更に、駆動源が故障した場合に、可変圧縮比機構を所定の圧縮比に移行させることができる補助駆動源を、駆動源とは別に備える、可変圧縮比内燃機関が提供される。 According to the first aspect of the present invention, there is provided a variable compression ratio internal combustion engine, a variable compression ratio mechanism capable of changing the combustion chamber volume, and a drive source for generating a drive force for changing the compression ratio. And an auxiliary drive source capable of shifting the variable compression ratio mechanism to a predetermined compression ratio when the drive source fails. Is provided separately from the drive source.
すなわち、請求項1の発明では、可変圧縮比機構を駆動する駆動源が故障した場合に、補助駆動源が作用して、圧縮比を安定した運転が可能なあらかじめ定めた圧縮比まで移行させる。 That is, according to the first aspect of the present invention, when the drive source that drives the variable compression ratio mechanism fails, the auxiliary drive source acts to shift the compression ratio to a predetermined compression ratio that enables stable operation.
請求項2に記載の発明によれば、補助駆動源が、駆動力伝達機構に取付けられたばねであり、このばねが、駆動源の駆動力によって付勢され、駆動源が故障した場合には、このばねが、駆動力伝達機構を駆動する、請求項1に記載の可変圧縮比内燃機関が提供される。
According to the second aspect of the present invention, the auxiliary drive source is a spring attached to the drive force transmission mechanism, and when this spring is biased by the drive force of the drive source and the drive source fails, The variable compression ratio internal combustion engine according to
すなわち、請求項2の発明では、可変圧縮比機構の駆動源であるモーターが故障した場合に、付勢されたばねの力が作用して、圧縮比を安定した運転が可能なあらかじめ定めた圧縮比まで移行させる。ばねは、あらかじめ定めた圧縮比で付勢力がゼロとなるように設定され、駆動源が正常に作動している場合には、駆動源が回転することによってばねに付勢力を与えるように取付けられる。
That is, in the invention of
請求項3に記載の発明によれば、補助駆動源が、駆動力伝達機構に取付けられたばね及びばねに直列に接続されたリニアソレノイドであり、このばねが、駆動源の駆動力によって付勢され、駆動源が故障した場合には、ばね及びばねに直列に接続されたリニアソレノイドが、駆動力伝達機構を駆動する、請求項1に記載の可変圧縮比内燃機関が提供される。
According to the invention described in
すなわち、請求項3の発明では、可変圧縮比機構の駆動源であるモーターが故障した場合に、付勢されたばねの力が作用して、圧縮比を安定した運転が可能なあらかじめ定めた圧縮比まで移行させる。ばねは、直線運動可動部を有するソレノイド(本明細書において「リニアソレノイド」と呼ぶ)に直列に接続され、リニアソレノイドは、クランクケースにおける固定点に固定されている。ばねは、あらかじめ定めた圧縮比で付勢力がゼロとなるように設定され、駆動源が正常に作動している場合には、駆動源が回転することによってばねに付勢力を与えるように取付けられる。また、リニアソレノイドの直線運動可動部の移動する長さ(本明細書において「リニアソレノイドの作動長さ」と呼ぶ)を伸縮することにより、リニアソレノイドの駆動力をばねの付勢力に追加することができ、駆動源が故障した場合に移行する圧縮比に範囲を持たせることができる。リニアソレノイドの作動長さの伸縮範囲は限られているので、圧縮比の制御範囲は限定的ではあるが、リニアソレノイドをECUによって制御することにより、比較的狭い範囲の最適化制御を行なうことができる。
That is, in the invention of
請求項4に記載の発明によれば、所定の圧縮比が、最も低圧縮比となる圧縮比である、請求項2又は3に記載の可変圧縮比内燃機関が提供される。 According to the fourth aspect of the present invention, there is provided the variable compression ratio internal combustion engine according to the second or third aspect, wherein the predetermined compression ratio is a compression ratio that provides the lowest compression ratio.
すなわち、請求項4の発明では、可変圧縮比機構を駆動する駆動源が故障した場合に、付勢されたばねの力が作用して、圧縮比を最も低圧縮比となる位置まで移行させるので、ノッキングの発生しない運転を行なうことができる。 That is, in the invention of claim 4, when the drive source that drives the variable compression ratio mechanism fails, the force of the biased spring acts to shift the compression ratio to the position where the compression ratio becomes the lowest. Driving without knocking can be performed.
請求項5に記載の発明によれば、所定の圧縮比が、あらかじめ定めた設定圧縮比である、請求項2又は3に記載の可変圧縮比内燃機関が提供される。 According to the fifth aspect of the present invention, there is provided the variable compression ratio internal combustion engine according to the second or third aspect, wherein the predetermined compression ratio is a preset compression ratio.
すなわち、請求項5の発明では、可変圧縮比機構を駆動する駆動源が故障した場合に、付勢されたばねの力が作用して、圧縮比をあらかじめ定めた設定圧縮比まで移行させ、安定した運転を行なうことができる。この設定圧縮比は、あらかじめ任意に決定することができ、例えば、ノッキングの発生しない圧縮比であって、低温始動時にも必要な圧縮比を確保することができる一定の圧縮比とすれば、低温始動時に圧縮圧力または気筒内温度が不足して始動困難になることを回避することができ、有利である。 That is, in the invention of claim 5, when the drive source that drives the variable compression ratio mechanism fails, the force of the biased spring acts to shift the compression ratio to a predetermined set compression ratio, thereby stabilizing You can drive. This set compression ratio can be arbitrarily determined in advance.For example, if the compression ratio is such that knocking does not occur and a certain compression ratio can be ensured even at low temperature start, It is advantageous in that it is possible to avoid a difficulty in starting due to insufficient compression pressure or in-cylinder temperature at the time of starting.
請求項6に記載の発明によれば、リニアソレノイドの作動長さを調節することによって、所定の圧縮比を、あらかじめ定めた圧縮比の範囲内で任意に変化させることができる、請求項3に記載の可変圧縮比内燃機関が提供される。 According to the sixth aspect of the present invention, the predetermined compression ratio can be arbitrarily changed within a predetermined compression ratio range by adjusting the operating length of the linear solenoid. A variable compression ratio internal combustion engine as described is provided.
すなわち、請求項6の発明では、ばねの付勢力にリニアソレノイドの駆動力を付加することにより、駆動源が故障した場合に移行する圧縮比に範囲を持たせることができる。リニアソレノイドの作動長さの伸縮範囲は限られているので、圧縮比の制御範囲は限定的ではあるが、リニアソレノイドをECUによって制御することにより、例えば始動時の内燃機関の温度に適した最適始動圧縮比とするように、比較的狭い範囲の最適化制御を行なうことができる。 That is, in the invention of claim 6, by adding the driving force of the linear solenoid to the urging force of the spring, it is possible to give a range to the compression ratio that shifts when the driving source fails. The expansion / contraction range of the operating length of the linear solenoid is limited, so the control range of the compression ratio is limited, but by controlling the linear solenoid by the ECU, for example, the optimum suitable for the temperature of the internal combustion engine at the start A relatively narrow range of optimization control can be performed so as to obtain a starting compression ratio.
請求項7に記載の発明によれば、可変バルブタイミング機構を備える可変圧縮比内燃機関であって、燃焼室容積を変化させることができる可変圧縮比機構と、圧縮比を変化させるための駆動力を発生する駆動源と、駆動源の駆動力を可変圧縮比機構に伝達する駆動力伝達機構とを備え、更に、駆動源が故障した場合に、可変圧縮比機構を所定の圧縮比に移行させることができる補助駆動源を、駆動源とは別に備え、補助駆動源が、駆動力伝達機構に取付けられたばね及びばねに直列に接続されたリニアソレノイドであり、ばねが、駆動源の駆動力によって付勢され、可変バルブタイミング機構が故障した場合には、可変圧縮比内燃機関を低圧縮比側で運転するように、リニアソレノイドの作動長さが、ばねに駆動力を付加しない位置に移動し、駆動源が故障した場合には、ばね及びばねに直列に接続されたリニアソレノイドが、駆動力伝達機構を駆動し、リニアソレノイドの作動長さを調節することによって、所定の圧縮比を、あらかじめ定めた圧縮比の範囲内で任意に変化させることができる、可変圧縮比内燃機関が提供される。 According to the seventh aspect of the present invention, there is provided a variable compression ratio internal combustion engine having a variable valve timing mechanism, wherein the variable compression ratio mechanism can change the combustion chamber volume, and the driving force for changing the compression ratio. And a driving force transmission mechanism that transmits the driving force of the driving source to the variable compression ratio mechanism. Further, when the driving source fails, the variable compression ratio mechanism is shifted to a predetermined compression ratio. An auxiliary drive source that can be provided separately from the drive source, the auxiliary drive source is a spring attached to the drive force transmission mechanism and a linear solenoid connected in series with the spring, and the spring is driven by the drive force of the drive source. When energized and the variable valve timing mechanism fails, the operating length of the linear solenoid moves to a position where no drive force is applied to the spring so that the variable compression ratio internal combustion engine is operated at the low compression ratio side. When the drive source fails, a predetermined compression ratio is determined in advance by adjusting the spring and the linear solenoid connected in series with the spring to drive the driving force transmission mechanism and adjust the operating length of the linear solenoid. A variable compression ratio internal combustion engine that can be arbitrarily changed within a range of the compression ratio is provided.
すなわち、請求項7の発明では、可変バルブタイミング(VVT)機構が故障した場合には、低圧縮比側で運転することが好ましいことから、リニアソレノイドを備えた本発明の場合には、可変圧縮比内燃機関を低圧縮比側で制御するために、リニアソレノイドの作動長さを低圧縮比運転側に移行させた上で、可変圧縮比(VCR)制御運転を行うことができ、可変圧縮比機構を駆動する駆動源が故障した場合には、付勢されたばねの力が作用して移行する圧縮比に範囲を持たせることができ、リニアソレノイドをECUによって制御することにより、例えば始動時の内燃機関の温度に適した最適始動圧縮比とするように、比較的狭い範囲の最適化制御を行なうことができる。 That is, in the invention of claim 7, when the variable valve timing (VVT) mechanism fails, it is preferable to operate on the low compression ratio side. Therefore, in the case of the present invention having the linear solenoid, the variable compression is performed. In order to control the internal combustion engine on the low compression ratio side, the variable compression ratio (VCR) control operation can be performed after the operating length of the linear solenoid is shifted to the low compression ratio operation side. When the drive source that drives the mechanism breaks down, the range of the compression ratio to which the biased spring force acts can be shifted, and the linear solenoid is controlled by the ECU, for example, at the time of starting. A relatively narrow range of optimization control can be performed so as to obtain an optimum starting compression ratio suitable for the temperature of the internal combustion engine.
各請求項に記載の発明によれば、可変圧縮比内燃機関において、可変圧縮比機構の駆動源が故障した場合に、圧縮比を安定した運転のできる圧縮比に移行させる、簡単な補助駆動源を提供するという共通の効果を奏する。 According to the invention described in each claim, in a variable compression ratio internal combustion engine, when the drive source of the variable compression ratio mechanism fails, a simple auxiliary drive source that shifts the compression ratio to a compression ratio that allows stable operation. The common effect of providing
以下、添付図面を用いて本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明を可変圧縮比内燃機関10に適用した場合の、実施形態の概略構成を説明する図であり、シリンダブロック2をクランクケース1に対して上下方向にスライドさせることにより、燃焼室容積を変化させ、圧縮比を変化させる。このための駆動力は、駆動軸15を駆動するモーター16により得られる。モーター16が発生したトルクは、ウォーム11、13からウォームホイール12、14に伝達され、偏心カムを備えるカム軸(図3の符号34、35)を回転させ、シリンダブロック2を上下方向に移動させる。駆動軸15の、モーター16に対して反対側の軸端に捩りコイルばね17が取付けられており、モーター16は、駆動軸15を駆動することにより、捩りコイルばね17を付勢しつつ、圧縮比を例えば高圧縮比とするように、シリンダブロック2を移動させる。モーターが停止した場合には、捩りコイルばね17の付勢力が、モーターの駆動回転方向とは逆方向に駆動軸15を回転駆動することにより、補助駆動源として作用し、シリンダブロック2を低圧縮比側に移動させ、捩りコイルばね17の付勢力がゼロとなる位置、すなわち、初期設定圧縮比位置で停止する。
FIG. 1 is a diagram for explaining a schematic configuration of an embodiment when the present invention is applied to a variable compression ratio
図2は、図1の矢視Aから捩りコイルばね17を見た図であり、捩りコイルばね17の一方の端部は、クランクケース1に設けた固定部18に固定され、他方の端部は、駆動軸15の軸端部の軸円周上に固定されている。図2において、駆動軸15が駆動モーターによって時計方向に回転されると、捩りコイルばね17は、時計方向に巻き込まれて行き、駆動軸15を反時計方向に駆動する付勢力が与えられる。
FIG. 2 is a view of the
図3は、本発明を適用する可変圧縮比内燃機関10の、斜視分解図である。図1で説明したように、モーター16が発生したトルクは、ウォーム11、13からウォームホイール12、14に伝達され、偏心カムを備えるカム軸34、35を回転させ、シリンダブロック2を上下方向に移動させる。
FIG. 3 is an exploded perspective view of the variable compression ratio
図4は、捩りコイルばね17の付勢力と圧縮比との関係を表すグラフであり、本図ではモーターの駆動トルクが増加すると、捩りコイルばね17に加わる付勢力が増加し、圧縮比は高圧縮比側へ移行する。当初設定時に、圧縮比が最も低圧縮比となる位置において捩りコイルばね17の付勢力がゼロになるように取付け、モーター16を駆動して高圧縮比側にシリンダブロック2を移動させると、捩りコイルばね17には、低圧縮比側への付勢力が増加し、圧縮比が最も高圧縮比となる位置において付勢力は最大となる。したがって、モーター16が故障し、電源が遮断された後は、捩りコイルばね17の付勢力が補助駆動源として作用し、駆動軸15を逆方向に回転させて、低圧縮比側にシリンダブロック2を移動させ、捩りコイルばね17の付勢力がゼロになる位置、すなわち最も低圧縮比となる位置で、シリンダブロック2の移動は停止する。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the urging force of the
図5も、捩りコイルばね17の付勢力と圧縮比との関係を表すグラフであるが、図4で説明した、捩りコイルばね17の付勢力がゼロになる取付け位置が、図5の場合は低圧縮比と高圧縮比の間にある、あらかじめ定めた特定の圧縮比となる位置(本明細書においてはこの位置を「設定圧縮比」と呼ぶ)である点が、図4とは異なっている。すなわち、モーター16が故障し、電源が遮断された後は、捩りコイルばね17の付勢力が補助駆動源として作用し、駆動軸15を逆方向に回転させて、低圧縮比側にシリンダブロック2を移動させ、捩りコイルばね17の付勢力がゼロになる位置、本図では設定圧縮比となる位置で、シリンダブロック2の移動は停止する。この設定圧縮比は、あらかじめ任意に決定することができ、例えばノッキングの発生しない圧縮比であって、低温始動時にも必要な圧縮比を確保することができる一定の圧縮比とすれば、低温始動時に圧縮圧力または気筒内温度が不足して始動困難になることを回避することができる。設定圧縮比への設定は、捩りコイルばね17の当初取付け時に、設定圧縮比位置に合わせて取付けることもできるが、調整機能付きばねを利用して、取付け後に、設定圧縮比で付勢力がゼロとなるように調整すると有利である。
FIG. 5 is also a graph showing the relationship between the urging force of the
図6は、他の補助駆動源を採用した場合の付勢力と圧縮比との関係を表すグラフで、本図は図5に類似するが、付勢力がゼロの近傍において圧縮比が設定圧縮比となるように、付勢力に不感帯を設けた場合のグラフである点が異なる。すなわち、実際の装置では、駆動される機構に摩擦力等が存在するため、ばねの付勢力による駆動は、図5のように捩りコイルばね17の付勢力がゼロとなる位置ではなく、その近傍において終了する。したがって、シリンダブロック2の移動は、正確な設定圧縮比の位置ではなく、その近傍の圧縮比で停止する。図6は、この問題を解決するための手段を示すもので、本図のように不感帯を設けることにより、ばねの付勢力がゼロとなる位置ではなく、その近傍において駆動が終了しても、圧縮比は正確な設定圧縮比の位置となる。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the urging force and the compression ratio when another auxiliary drive source is employed. This figure is similar to FIG. 5, but the compression ratio is the set compression ratio in the vicinity of the urging force being zero. As shown, the graph is different when the dead zone is provided in the urging force. That is, in an actual device, since a frictional force or the like exists in the driven mechanism, the driving by the biasing force of the spring is not at a position where the biasing force of the
図13は、図6に示す不感帯を有するばね機構の、一実施形態の概略構成を説明する図であり、本図においては、駆動軸131とナット132の組み合わせが軸方向の力を回転力に変換するように構成されており、2つの圧縮ばね135、136が、ナット132の両側に、当て金133、134を介して取付けられている。図13(a)は、ばねの付勢力がゼロとなる近傍で、不感帯となる位置にある状態を示し、取付け時には、設定圧縮比でこの状態となるように取付ける。図13(b)は、ウォームの駆動軸15’が駆動モーターによって駆動され、駆動軸15’の軸端に取付けられたばね機構の駆動軸131が回転駆動され、ナット132が駆動軸131上を移動して、ばね136を付勢している状態を示す。本図において、モーター故障時には、ばね136の付勢力によりナット132がウォームの駆動軸15’の方向に押され、駆動軸131を回転駆動し、駆動軸131の回転は、ウォームの駆動軸15’を回転させる。ばね136が伸びて当て金134がケーシング137の肩部138に当ると、ばね136は、完全に付勢力がゼロの状態ではないが、それ以上伸びることができず、ナット132が押されないため、駆動軸131の回転は停止し、圧縮比は当初設定された設定圧縮比となる。
FIG. 13 is a diagram for explaining a schematic configuration of an embodiment of the spring mechanism having the dead zone shown in FIG. 6. In this figure, the combination of the
図7は、更に他の補助駆動源を採用した場合の付勢力と圧縮比との関係を表すグラフで、付勢力がゼロの近傍において圧縮比が低圧縮比側の設定圧縮比となるように、非線形性の付勢力を採用した場合のグラフである。このような非線形性を有する補助駆動源を採用することにより、図6と略同様の効果を得ることができる。このような非線形性を有するばね機構は、例えば図13のばね機構において、コイルばね135、136及び当て金133、134を取外し、ナット132の両側にそれぞれ複数の皿ばねの積層(図示せず)を装填することにより、得ることができる。
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the urging force and the compression ratio when still another auxiliary drive source is employed, so that the compression ratio becomes the set compression ratio on the low compression ratio side when the urging force is near zero. It is a graph at the time of employ | adopting non-linear biasing force. By employing such an auxiliary drive source having non-linearity, it is possible to obtain substantially the same effect as in FIG. For example, in the spring mechanism shown in FIG. 13, the coil springs 135 and 136 and the
図8は、図1と同一の可変圧縮比内燃機関に対して、リニアソレノイド81を更に適用した場合の、実施形態の概略構成を説明する図である。図9は、図8の矢視Aにおける捩りコイルばね17、及び捩りコイルばね17に直列に接続されたリニアソレノイド81の図で、(a)はリニアソレノイド81の作動長さが最も引っ込んだ状態の図であり、(b)は、リニアソレノイド81の作動長さが最も伸びた状態の図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating a schematic configuration of the embodiment in the case where the
すなわち、本図では、捩りコイルばね17にリニアソレノイド81を更に直列に接続し、リニアソレノイド81を、クランクケース1における固定点に固定する。したがって、図4、図5、図6、図7では、可変圧縮比機構を駆動するモーター16が故障した場合に、付勢されたばねの力が作用して、圧縮比をあらかじめ定めた一定の圧縮比まで移行させるが、本図では、リニアソレノイド81の作動長さを伸縮することにより、捩りコイルばね17の付勢力の作用に加えて、更に圧縮比を変化させることができる。
That is, in this figure, a
図10は、図8のばね及びリニアソレノイドを採用した場合の、ばねの付勢力と圧縮比との関係を表すグラフで、リニアソレノイド81の作動長さを制御して、圧縮比を更に変化させることを表すグラフである。本図では、代表的に、リニアソレノイドの作動長さを最も引っ込めた場合(図9の(a))と最も伸ばした場合(図9の(b))の2本のグラフ(a)と(b)とを示すが、リニアソレノイド81の作動長さを制御することにより、グラフ(a)と(b)に挟まれた領域に、圧縮比を制御することができる。本図では、リニアソレノイドの作動長さを最も伸ばした場合(図9の(b))には、ばねの付勢力とリニアソレノイドの駆動力とが協働するため、所定の圧縮比を得るためのばねの付勢力は、リニアソレノイドの作動長さを最も引っ込めた場合(図9の(a))のグラフ(a)の付勢力よりも小さく、グラフ(b)で表される。
FIG. 10 is a graph showing the relationship between the biasing force of the spring and the compression ratio when the spring and the linear solenoid shown in FIG. 8 are used. The operation length of the
したがって、モーターが故障して、ばねの付勢力により圧縮比が所定の位置に戻る場合には、リニアソレノイドの作動長さを図9の(a)と(b)との間で制御することにより、図10の点A1と点B1で表した2つの圧縮比の間の圧縮比に制御することができる。したがって、リニアソレノイドをECUによって制御することにより、例えば始動時の内燃機関の温度に適した最適始動圧縮比とするように、比較的狭い範囲の最適化制御を行なうことができる。 Therefore, when the motor breaks down and the compression ratio returns to a predetermined position due to the biasing force of the spring, the operating length of the linear solenoid is controlled between (a) and (b) in FIG. The compression ratio between the two compression ratios represented by the points A 1 and B 1 in FIG. 10 can be controlled. Therefore, by controlling the linear solenoid by the ECU, for example, optimization control within a relatively narrow range can be performed so as to obtain an optimum starting compression ratio suitable for the temperature of the internal combustion engine at the time of starting.
一方、モーターが故障していない場合には、リニアソレノイド81の作動長さを伸縮させることにより、図10の直線(a)と直線(b)との間の範囲で、ばねの付勢力と圧縮比の関係を選定することができる。このような利用方法は、図12において説明する。 On the other hand, when the motor has not failed, the urging force and compression of the spring are reduced in a range between the straight line (a) and the straight line (b) in FIG. Ratio relationships can be selected. Such a utilization method will be described with reference to FIG.
図11は、可変圧縮比(VCR)機構の駆動用モーターが故障した場合に、リニアソレノイドによる駆動に切替える制御を示すフローチャートである。すなわち、モーターが故障して、ばねの付勢力により圧縮比が所定の位置に戻る場合、モーターが制御不能となった異常を検出してモーターの制御をオフにし、ドライブ軸がより軽く回転できるようにして、リニアソレノイドによる圧縮比制御に変更すると有利である。 FIG. 11 is a flowchart showing control for switching to driving by a linear solenoid when a drive motor of a variable compression ratio (VCR) mechanism fails. In other words, if the motor breaks down and the compression ratio returns to a predetermined position due to the biasing force of the spring, an abnormality that the motor has become uncontrollable is detected, the motor control is turned off, and the drive shaft can be rotated more lightly. Thus, it is advantageous to change to compression ratio control by a linear solenoid.
図12は、可変バルブタイミング(VVT)機構を備える可変圧縮比内燃機関において本発明を適用した場合の、リニアソレノイドの制御を示すフローチャートである。VVT機構が故障した場合には、内燃機関を低圧縮比側で運転することが好ましいことから、ばねの特性は、図10のグラフ(a)を選定して運転する。すなわち、リニアソレノイドの作動長さを図9(a)のように引っ込めた状態で運転する。また、可変圧縮比(VCR)機構の駆動用モーターが故障した場合には、VVT機構の故障いかんにかかわらず、図10に点A1と点B1で表した2つの圧縮比の間の最適な圧縮比に制御するために、図11と同様の制御を行なう。 FIG. 12 is a flowchart showing control of the linear solenoid when the present invention is applied to a variable compression ratio internal combustion engine having a variable valve timing (VVT) mechanism. When the VVT mechanism breaks down, it is preferable to operate the internal combustion engine on the low compression ratio side, so the spring characteristics are selected by selecting the graph (a) in FIG. That is, the linear solenoid is operated with the operating length retracted as shown in FIG. Also, when the drive motor of the variable compression ratio (VCR) mechanism fails, the optimum between the two compression ratios represented by the points A 1 and B 1 in FIG. 10 regardless of the failure of the VVT mechanism. In order to control the compression ratio, a control similar to that shown in FIG. 11 is performed.
以上の説明において、可変圧縮比機構の補助駆動源として、ばねによる付勢力を利用する駆動源と、ばねによる付勢力に更にリニアソレノイドによる駆動力を追加した駆動源とを説明してきた。しかし、前述した補助駆動源は、これらに限定されるものではなく、例えば、油圧を利用することもでき、更に、一般的に油圧回路に用いられるアキュムレータを利用して、内燃機関の停止時に、油圧残圧で圧縮比を所定の圧縮比へ移動させることも可能である。 In the above description, the drive source using the biasing force by the spring and the drive source in which the driving force by the linear solenoid is further added to the biasing force by the spring have been described as the auxiliary driving source of the variable compression ratio mechanism. However, the above-mentioned auxiliary drive source is not limited to these, for example, it is possible to use hydraulic pressure, and further, using an accumulator generally used in a hydraulic circuit, when the internal combustion engine is stopped, It is also possible to move the compression ratio to a predetermined compression ratio with the residual hydraulic pressure.
1 クランクケース
2 シリンダブロック
10 可変圧縮比内燃機関
11 ウォーム
12 ウォームホイール
13 ウォーム
14 ウォームホイール
15、15’ 駆動軸
16 モーター
17 捩りコイルばね
18 クランクケース側固定部
34 カム軸
35 カム軸
81 リニアソレノイド
130 不感帯を有するばね装置
131 駆動軸
132 ナット
133 当て金
134 当て金
135 コイルばね
136 コイルばね
137 ケーシング
138 肩部
139 肩部
DESCRIPTION OF
Claims (7)
燃焼室容積を変化させることができる可変圧縮比機構と、
圧縮比を変化させるための駆動力を発生する駆動源と、
前記駆動源の駆動力を前記可変圧縮比機構に伝達する駆動力伝達機構と、
を備え、
更に、前記駆動源が故障した場合に、前記可変圧縮比機構を所定の圧縮比に移行させることができる補助駆動源を、前記駆動源とは別に備える、
可変圧縮比内燃機関。 A variable compression ratio internal combustion engine,
A variable compression ratio mechanism capable of changing the combustion chamber volume;
A driving source for generating a driving force for changing the compression ratio;
A driving force transmission mechanism that transmits the driving force of the driving source to the variable compression ratio mechanism;
With
Furthermore, an auxiliary drive source capable of shifting the variable compression ratio mechanism to a predetermined compression ratio when the drive source fails is provided separately from the drive source.
Variable compression ratio internal combustion engine.
燃焼室容積を変化させることができる可変圧縮比機構と、
圧縮比を変化させるための駆動力を発生する駆動源と、
前記駆動源の駆動力を前記可変圧縮比機構に伝達する駆動力伝達機構と、
を備え、
更に、前記駆動源が故障した場合に、前記可変圧縮比機構を所定の圧縮比に移行させることができる補助駆動源を、前記駆動源とは別に備え、
前記補助駆動源が、前記駆動力伝達機構に取付けられたばね及びばねに直列に接続されたリニアソレノイドであり、前記ばねが、前記駆動源の駆動力によって付勢され、
前記可変バルブタイミング機構が故障した場合には、前記可変圧縮比内燃機関を低圧縮比側で運転するように、前記リニアソレノイドの作動長さを、前記ばねに駆動力を付加しない位置に移動し、
前記駆動源が故障した場合には、前記ばね及びばねに直列に接続されたリニアソレノイドが、前記駆動力伝達機構を駆動し、前記リニアソレノイドの作動長さを調節することによって、前記所定の圧縮比を、あらかじめ定めた圧縮比の範囲内で任意に変化させることができる、
可変圧縮比内燃機関。 A variable compression ratio internal combustion engine comprising a variable valve timing mechanism,
A variable compression ratio mechanism capable of changing the combustion chamber volume;
A driving source for generating a driving force for changing the compression ratio;
A driving force transmission mechanism that transmits the driving force of the driving source to the variable compression ratio mechanism;
With
Further, an auxiliary drive source capable of shifting the variable compression ratio mechanism to a predetermined compression ratio when the drive source fails is provided separately from the drive source,
The auxiliary drive source is a spring attached to the drive force transmission mechanism and a linear solenoid connected in series with the spring, and the spring is biased by the drive force of the drive source,
When the variable valve timing mechanism fails, the operating length of the linear solenoid is moved to a position where no driving force is applied to the spring so that the variable compression ratio internal combustion engine is operated at the low compression ratio side. ,
When the drive source fails, the spring and a linear solenoid connected in series to the spring drive the drive force transmission mechanism and adjust the operating length of the linear solenoid, thereby the predetermined compression. The ratio can be arbitrarily changed within a predetermined compression ratio range.
Variable compression ratio internal combustion engine.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010255460A (en) * | 2009-04-22 | 2010-11-11 | Toyota Motor Corp | Variable compression ratio system of internal combustion engine |
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WO2014112201A1 (en) | 2013-01-17 | 2014-07-24 | 日産自動車株式会社 | Internal-combustion-engine control device and control method |
-
2007
- 2007-09-07 JP JP2007232911A patent/JP2009062926A/en not_active Withdrawn
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