JP2013253512A - 可変圧縮比内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】第１制御軸の回転角度によって変化する機関圧縮比と減速比との関係を適正化することで、アクチュエータによる第１制御軸の回転角度の保持トルクを抑制しつつ、低圧縮比側への応答性の向上を図る。
【解決手段】最低圧縮比εｍｉｎの設定時に、アクチュエータから第１制御軸への回転動力伝達経路の減速比が最大Ｒｍａｘとなり、中間圧縮比εｍｉｄの設定時に減速比が最小Ｒｍｉｄとなり、最高圧縮比εｍａｘの設定時に、中間圧縮比の設定時よりも減速比Ｒｍｉｄが大きくなるように設定する。また、第１制御軸周りにトルクが作用したときにレバーに作用する荷重が、最高圧縮比εｍａｘの設定時に最大Ｆｍａｘとなり、最低圧縮比εｍｉｎから中間圧縮比εｍｉｄの設定範囲内で最小となるように設定する。
【選択図】図４

Description

本発明は、機関圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構を備える可変圧縮比内燃機関に関する。

従来より、複リンク式のピストン−クランク機構を利用して機関圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構を本出願人は提案している（例えば特許文献１参照）。このような可変圧縮比機構は、モータ等のアクチュエータにより第１制御軸の回転位置を変更することで、機関圧縮比を機関運転状態に応じて制御する構成となっている。

特開２００４−２５７２５４号公報

上記可変圧縮比機構のアクチュエータを、オイルや排気熱等から保護するために機関本体の外部に配置する構造の場合、例えば、アクチュエータと第１制御軸とが連結機構により連結され、機関本体の内部に配置される第１制御軸の第１アーム部と、機関本体の外部に配置される連結機構の第２制御軸の第２アーム部とが、機関本体の側壁を貫通するレバーによって連結される。第２制御軸は機関本体の側壁に取り付けられるハウジング内に収容配置され、このハウジングにモータ等のアクチュエータが取り付けられる。

このような構造の可変圧縮比内燃機関においては、第１制御軸の回転角度を変更することによって、機関圧縮比が変化するとともに、第１アーム部，第２アーム部及び両者を連結するレバーの姿勢が変化するために、アクチュエータから第１制御軸への回転動力伝達経路の減速比（総減速比）も変化することとなる。

そこで本発明は、第１制御軸の回転角度によって変化する機関圧縮比と減速比との関係を適正化し、これによって、例えば、ある機関圧縮比の設定状態では、減速比を増加させることによって、アクチュエータによる第１制御軸の回転角度の保持性、つまり機関圧縮比の保持性の向上を図るとともに、別の機関圧縮比の設定状態においては、減速比を低下させることによって、第１制御軸の回転角度の変更速度を向上し、機関圧縮比の応答性の向上を図ることが可能となる新規な可変圧縮比内燃機関を提供することを目的としている。

本発明に係る可変圧縮比内燃機関は、第１制御軸の回転位置に応じて機関圧縮比を変更する可変圧縮比機構と、上記第１制御軸の回転位置を変更及び保持するアクチュエータと、上記アクチュエータと上記第１制御軸とを連結する連結機構と、を有し、この連結機構が、上記第１制御軸と平行に配置される第２制御軸と、上記第１制御軸と第２制御軸とを連結するレバーと、を含んでいる。上記レバーの一端は上記第１制御軸の中心から径方向外方へ延在する第１アーム部の先端に連結されるとともに、上記レバーの他端は上記第２制御軸の中心から径方向外方へ延在する第２アーム部の先端に連結されている。上記第１制御軸を所定の高圧縮比方向へ回動するに伴って、機関圧縮比が高くなるように構成されている。

そして、機関圧縮比が最低となる最低圧縮比の設定時に、上記アクチュエータから上記第１制御軸への回転動力伝達経路の減速比が最大となり、所定の中間圧縮比の設定時に減速比が最小となり、機関圧縮比が最高となる最高圧縮比の設定時に、上記中間圧縮比の設定時よりも減速比が大きくなるように設定されている。

更に、上記第１制御軸周りにトルクが作用したときに上記レバーに作用する荷重が、上記最高圧縮比の設定時に最大となり、上記最低圧縮比から上記中間圧縮比の設定範囲内で最小となるように設定されている。

つまり、上記第１制御軸の回転範囲を、高圧縮比側領域と、この高圧縮比側領域よりも低圧縮比側の低圧縮比側領域と、に二等分した場合、上記高圧縮比側領域内で最小減速比となり、上記低圧縮比側領域内で、上記第１制御軸周りに作用するトルクに対して上記レバーに作用する荷重が最小となるように設定されている。

このような本発明では、高負荷側で用いられる最低圧縮比の設定時には、負荷が高いために燃焼荷重や慣性荷重が増大するものの、減速比が最大となるように構成されているために、大きな減速比でもって機関圧縮比を保持することができ、かつ、第１制御軸側からレバーへ作用する荷重が高圧縮比側に比して小さくなるように設定されているために、第１制御軸の保持性を高めて、アクチュエータによる保持トルクを抑制し、アクチュエータの小型化や消費エネルギーの低減化を図ることができる。

また、例えば最高圧縮比の設定が用いられる低負荷側からの急加速時に、仮に第１制御軸の低圧縮比方向への回転角度の変更が遅れると、過渡的にノッキングを生じたりトルクが過大となってトルクショックを生じるおそれがあるが、本発明では、中間圧縮比の設定時に減速比が最小となるように設定されているために、急減速時に最高圧縮比の設定状態から第１制御軸を低圧縮比側へ回動する際に、機関圧縮比が最高圧縮比から中間圧縮比へ低下するまで、減速比が低下していくこととなるために、第１制御軸の回転速度を高めて、その応答性を向上することができる。

以上のように本発明によれば、第１制御軸の回転角度によって変化する機関圧縮比と減速比との関係を適正化することで、アクチュエータによる第１制御軸の回転角度の保持性、つまり機関圧縮比の保持性の向上と、機関圧縮比の応答性の向上と、の両立を図ることができる。

本発明に係る可変圧縮比機構の一例を簡略的に示す構成図。 上記可変圧縮比機構の第１制御軸とモータとを連結する連結機構を示す斜視図。 上記第１制御軸と第２制御軸との連結構造を示す部分断面図。 本発明の第１実施例に係る第１制御軸の角度に対する総減速比（Ａ）とリンク荷重（Ｂ）の関係を示す説明図。 上記第１実施例に係る第１制御軸の角度に対する総減速比の変化を示す説明図。 第１アーム部と第１アーム部の突出方向が逆方向の場合（Ａ）と同方向の場合（Ｂ）を示す説明図。 上記第１実施例に係るリンク構成を示す説明図。 本発明の第２実施例に係るリンク構成を示す説明図。 本発明の第３実施例に係るリンク構成を示す説明図。 本発明の第４実施例に係るリンク構成を示す説明図。 上記第１実施例に係る第１制御軸の角度に対する第１アーム部とレバーとのなす角度の変化を示す説明図。 本発明の第５実施例に係るリンク構成を示す説明図。 上記第５実施例に係るリンク構成及び作用する荷重を示す説明図。

以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照して詳細に説明する。先ず、図１を参照して、複リンク式ピストン−クランク機構を利用した可変圧縮比機構の一例について説明する。なお、この機構は上記の特開２００４−２５７２５４号公報等にも記載のように公知であるために、簡単な説明にとどめる。

内燃機関の機関本体の一部を構成するシリンダブロック１には、各気筒のピストン３がシリンダ２内に摺動可能に嵌合しているとともに、クランクシャフト４が回転可能に支持されている。可変圧縮比機構１０は、クランクシャフト４のクランクピン５に回転可能に取り付けられるロアリンク１１と、このロアリンク１１とピストン３とを連結するアッパリンク１２と、シリンダブロック１等の機関本体側に回転可能に支持される第１制御軸１４と、この第１制御軸１４に偏心して設けられた偏心軸部１５と、この偏心軸部１５とロアリンク１１とを連結する制御リンク１３と、を有している。ピストン３とアッパリンク１２の上端とはピストンピン１６を介して相対回転可能に連結され、アッパリンク１２の下端とロアリンク１１とはアッパリンク側連結ピン１７を介して相対回転可能に連結され、制御リンク１３の上端とロアリンク１１とは制御リンク側連結ピン１８を介して相対回転可能に連結され、制御リンク１３の下端は上記の偏心軸部１５に回転可能に取り付けられている。

図１〜図３を参照して、第１制御軸１４には、減速機２１を備えた連結機構２０を介して、この可変圧縮比機構１０のアクチュエータとしてのモータ１９が連結されている。このモータ１９により第１制御軸１４の回転位置（角度）を変更することによって、ロアリンク１１の姿勢の変化を伴って、ピストン上死点位置やピストン下死点位置を含むピストンストローク特性が変化して、機関圧縮比が変化する。従って、図示せぬ制御部によりモータ１９を駆動制御することによって、機関運転状態に応じて機関圧縮比を制御することができる。なお、アクチュエータとしては、電動式のモータ１９に限らず、油圧駆動式のアクチュエータであっても良い。

第１制御軸１４は、シリンダブロック１やその下側に固定されるオイルパンアッパ６等からなる機関本体の内部に回転可能に支持されている。一方、モータ１９は機関本体の外部に配置されており、より詳しくは、機関本体の一部を構成するオイルパンアッパ６の吸気側の側壁（以下、「オイルパン側壁」と呼ぶ）７に取り付けられるハウジング２２の機関後方側に取り付けられている。

減速機２１は、モータ１９の出力軸の回転を減速して第１制御軸１４へ伝達するものであり、ここではハーモニックドライブ（登録商標）機構を利用した構造のものが用いられている。なお、この構造は、本出願人が以前に出願した特願２０１１−２５９７５２号にも記載されているものと同様であるために、ここでは説明を省略する。なお、減速機としては、このようなハーモニックドライブ機構を利用した構造に限らず、サイクロ減速機等の他の形式の減速機を用いることもできる。

連結機構２０には、減速機２１の出力軸である第２制御軸２３が設けられている。この第２制御軸２３は、オイルパン側壁７に横付けされたハウジング２２内に回転可能に収容配置されており、オイルパン側壁７に沿って機関前後方向（つまり、第１制御軸１４と平行な方向）に延在している。潤滑用のオイルが飛散する機関本体の内部に配置される第１制御軸１４と、機関本体の外部に設けられる第２制御軸２３とは、オイルパン側壁７を貫通するレバー２４によって機械的に連結されており、両者１４，２３は連動して回転する。なお、オイルパン側壁７には、レバー２４が挿通するスリット２４Ａ（図３参照）が貫通形成されており、このスリット２４Ａを塞ぐようにハウジング２２がオイルパン側壁７に横付けされている。

図１，図３等に示すように、レバー２４の一端と、第１制御軸１４の中心より径方向外方へ延在する第１アーム部２５の先端とは、第１連結ピン２６を介して相対回転可能に連結されている。レバー２４の他端と、第２制御軸２３の中心より径方向外方へ延在する第２アーム部２７の先端とは、第２連結ピン２８を介して相対回転可能に連結されている。

このようなリンク構造によって、第１制御軸１４を回転すると、機関圧縮比が変化するとともに、第１アーム部２５，第２アーム部２７及びレバー２４の姿勢が変化することから、モータ２４から第１制御軸１４への回転動力伝達経路の減速比も変化することとなる。

そこで下記の実施例では、第１制御軸１４の回転角度によって変化する機関圧縮比と減速比との関係を適正化し、機関圧縮比の設定に応じた形で、機関圧縮比の保持性の向上と、機関圧縮比の応答性の向上と、を図るものである。

［１］図４を参照して、符号Ｈ１は第１比較例の特性、符号Ｈ２は第２比較例の特性、符号Ｚ１は第１実施例の特性を表している。いずれの例Ｈ１，Ｈ２，Ｚ１においても、図６（Ａ）に示すように、第１制御軸１４の中心と第２制御軸２３の中心とを通る直線Ｌ１に対し、第１アーム部２５の突出方向と第２アーム部２７の突出方向とが互いに逆方向に設定されている。一方、レバー２４の長さ（リンク長）は、第１，第２アーム部２５，２７の双方がレバー２４と直交する仮想のリンク構成におけるレバーの長さ２４Ｂ（図６、図７等参照）に比して、第１比較例Ｈ１では短く、第２比較例Ｈ２では同じ長さに、第１実施例Ｚ１では長く設定されている。

ここで、図４（Ａ）に示すように、第１実施例Ｚ１では、機関圧縮比が最低となる最低圧縮比εｍｉｎの設定時に、駆動側のモータ１９から被駆動側の第１制御軸１４への回転動力伝達経路の減速比である総減速比が最大減速比Ｒｍａｘとなるように設定されている。また、所定の中間圧縮比εｍｉｄ、より詳しくはターボ過給機付き内燃機関における自然吸気の最大負荷時（ＮＡ−ＷＯＴ）に用いられる圧縮比εｍｉｄの設定時に、減速比が最小減速比Ｒｍｉｎとなるように設定されている。更に、機関圧縮比が最高となる最高圧縮比εｍａｘの設定時に、減速比が上記の最小減速比Ｒｍｉｎよりも大きく最大減色比Ｒｍａｘよりも小さい中間減速比Ｒｍｉｄとなるように設定されている。つまり、図４（Ａ）に示すように、中間圧縮比Ｒｍｉｄで減速比が最小減速比Ｒｍｉｎとなり、この中間圧縮比Ｒｍｉｄから高圧縮比側もしくは低圧縮比側へ向かうに従って減速比が徐々に大きくなり、低圧縮比側で最大の減速比Ｒｍａｘとなるように、リンクレイアウトが設定されている。

また、図４（Ｂ）に示すように、第１制御軸１４周りに回転方向のトルク（単位負荷トルク）が作用したときにレバー２４に作用する荷重（リンク荷重）が、最高圧縮比時εｍａｘに最大の荷重Ｆｍａｘとなり、最低圧縮比εｍｉｎから中間圧縮比εｍｉｄの設定範囲内で、最小の荷重Ｆｍｉｎとなるように設定されている。つまり、図４（Ｂ）に示すように、中間の圧縮比で第１制御軸１４側からレバー２４に作用する荷重が最小の荷重Ｆｍｉｎとなり、この中間の圧縮比から高圧縮比側もしくは低圧縮比側へ向かうに従って荷重が徐々に大きくなり、高圧縮比側で最大の荷重Ｆｍａｘとなるように、リンクレイアウトが設定されている。

このような第１実施例によれば、高負荷域で用いられる最低圧縮比εｍｉｎの設定時を含めた低圧縮比側の設定状態では、負荷が大きいために大きな燃焼荷重や慣性荷重が第１制御軸１４へ作用するものの、最低圧縮比εｍｉｎの設定時に減速比が最大Ｒｍａｘとなるように設定されているために、大きな減速比でもって第１制御軸１４の回転位置を保持することができ、かつ、図４（Ｂ）に示すように第１制御軸１４側からレバー２４に作用する荷重も十分に最小の荷重Ｆｍｉｎ付近の小さなものとなるために、モータ１９によるアクチュエータの保持トルクを低減することができる。このために、モータ１９や減速機２１の負荷トルクを低減し、小型化や耐久性の向上を図ることができるとともに、モータ１９による保持電力を抑制して、モータ１９の過熱を抑制・防止することができる。

一方、低負荷域で用いられる最高圧縮比εｍａｘを含めた高圧縮比側の設定時には、ノッキングが発生することのないように高負荷域に比して最大筒内圧力（最大燃焼荷重）が低くなることから、高負荷側で用いられる低圧縮比側の設定時に比して、第１制御軸１４側に作用するトルクも小さくなり、圧縮比の保持に必要なトルクも小さくなるので、最大の減速比Ｒｍａｘよりも低い中間の減速比εｍｉｄに設定される。

そして、自然吸気の最大負荷（ＮＡ−ＷＯＴ）時に用いられる中間の圧縮比の設定時に、最小の減速比Ｒｍｉｎとなり、つまり最高圧縮比εｍａｘのときよりも減速比が低くなるように設定されている。従って、低負荷域からの急加速時に、最高圧縮比εｍａｘの設定状態から第１制御軸１４を低圧縮比側へ回動する際に、中間圧縮比εｍｉｄでの最小の減速比Ｒｍｉｎへ向けて減速比が低下していくこととなり、低圧縮比側への第１制御軸１４の回転速度、ひいては機関圧縮比の低下速度を速めて、圧縮比の低下側への応答性を向上することができる。仮に低圧縮比側への低下速度が遅く、低圧縮比側への所期の応答性が得られない場合、点火時期のリタード量の増大や空気量の低減によってノッキングの発生を回避する必要があるために、トルクが低下するものの、本実施例では、低圧縮比側への応答性を向上することで、このようなトルク低下を抑制しつつノッキングの発生を抑制・回避することができる。

［２］このような作用効果が得られる構成として、上記の第１実施例では、図４に示すように、第１制御軸１４の可動角度範囲、つまりは機関圧縮比の作動域を、高圧縮比（ε）側領域と、この高圧縮比側領域よりも低圧縮比側の低圧縮比（ε）側領域と、に二等分した場合、高圧縮比側領域内で最小減速比Ｒｍｉｎとなり、低圧縮比側領域内で、第１制御軸１４へトルクが作用したときにレバー２４に作用する荷重が最小Ｆｍｉｎとなるように設定されている。

［３］図５を参照して、符号Ｚ１は上記第１実施例、符号Ｈ３は第３比較例の特性を表している。第３比較例Ｈ３では、図６（Ｂ）に示すように、第１制御軸１４の中心と第２制御軸２３の中心とを通る直線Ｌ１に対し、第１アーム部２５の突出方向と第２アーム部２７の突出方向とが同方向に設定されている。また、第１実施例Ｚ１及び第３比較例Ｈ３ともに、レバー２４の長さが、レバー２４と第１，第２アーム部２５，２７とが直交する仮想のレイアウトでのレバーの長さ２４Ｂよりも長く設定されている。

上記第１実施例Ｚ１では、第３比較例Ｈ３に比して、最高圧縮比εｍａｘから減速比が最大となる中間圧縮比εｍｉｄまでの設定範囲Δεで、機関圧縮比の低下に対する減速比の減少量が大きくなるように、第１アーム部２５の突出方向に対する第２アーム部２７の突出方向が設定されている。つまり、圧縮比の低下に対する減速比の低下の傾きについて見ると、第１実施例Ｚ１の傾きＫ１が第３比較例Ｈ３の傾きＫ２よりも急峻なものとなっている。具体的には、この第１実施例Ｚ１では、図６（Ａ）に示すように第１，第２アーム部２５，２７の突出方向が互いに逆方向となるように設定されている。

このように、第１，第２アーム部２５，２７の突出方向を逆方向とした第１実施例Ｚ１では、第１，第２アーム部２５，２７の突出方向を同方向とした第３比較例Ｈ３に比して、最高圧縮比εｍａｘの設定状態からの急減速時に、機関圧縮比の低下に対する減速比の減少量が大きくなり、つまり急速に減速比が低下していくために、圧縮比の低下速度が更に速くなり、低圧縮比側への応答性を更に向上することができる。また、最高圧縮比εｍａｘの設定状態での減速比が相対的に大きくなることから、この最高圧縮比εｍａｘの設定状態における圧縮比保持のための保持トルクを軽減し、モータ１９の消費電力を更に低減することができる。

また、図６（Ａ）に示す第１実施例Ｚ１のように第１，第２アーム部２５，２７の突出方向が逆方向の場合、図６（Ｂ）に示す第３比較例Ｈ３のように第１，第２アーム部２５，２７の突出方向が同方向の場合に比して、レバー２４の長さが短縮するために、レバー２４の剛性が向上し、ひいてはレバー２４の弾性変形に伴う共振の発生を抑制することができるとともに、小型・軽量化を図ることができる。

更に、第１実施例Ｚ１ではレバー２４の圧縮方向に最大燃焼荷重が作用する設定となっているために、レバー２４の長さを短縮することによって、座屈することなくレバー２４の断面積を縮小可能となり、第１，第２アーム部２５，２７とレバー２４との干渉を招くことなく両者の挟み角を縮小可能となるために、圧縮比可変幅を拡大可能となる。

［４］図７を参照して、上述した作用効果を実現し得る第１実施例Ｚ１の具体的なリンク構成について説明する。第１実施例Ｚ１では、上述したように、レバー２４の長さ（リンク長）２４Ｃが、第１，第２アーム部２５，２７とレバー２４とが直交すると仮定したときのレバーの長さ２４Ｂよりも長く設定されている。言い換えると、図７（Ａ）に示すように、第１アーム部２５又は第２アーム部２７の一方がレバー２４と直交するときに、第１アーム部２５又は第２アーム部２７の他方とレバー２４とのなす角度が鋭角となるように、レバー２４の長さ２４Ｃが設定されている。

そして、図７（Ｂ）に示すように、レバー２４と第１アーム部２５とのなす角度が、（最低圧縮比εｍｉｎの近傍の低圧縮比の設定時に鈍角θ１，最高圧縮比εｍａｘの近傍のの高圧縮比の設定時に鋭角θ２となるように設定されているとともに、第１制御軸１４の偏心軸部１５が、第１制御軸１４の中心に対して第２制御軸２３の中心に近い側に配置されている。

図８は、上述した第１実施例Ｚ１と同様の作用効果が得られる第２実施例Ｚ２のリンク構成を示している。この第２実施例Ｚ２では、第１，第２アーム部２５，２７の突出方向が同じ方向となっている点で、図７の第１実施例Ｚ１と異なっている。図８（Ａ）に示すように、レバー２４の長さ２４Ｃは、第１実施例と同様、第１，第２アーム部２５，２７とレバー２４とが直交する姿勢におけるレバー長さ２４Ｂよりも長く設定されている。言い換えると、第１アーム部２５又は第２アーム部２７の一方がレバー２４と直交するときに、第１アーム部２５又は第２アーム部２７の他方とレバー２４とのなす角度が鋭角となるように、レバー２４の長さ２４Ｃが設定されている。

更に、第１実施例と同様、レバー２４と第１アーム部２５とのなす角度は、低圧縮比時に鈍角θ３，高圧縮比時に鋭角θ４となり、かつ、第１制御軸１４の偏心軸部１５が、第１制御軸１４の中心に対して第２制御軸２３の中心に近い側に配置されている。

［５］図９は、上述した第１実施例Ｚ１と同様の作用効果が得られる第３実施例Ｚ３のリンク構成を示している。この第３実施例Ｚ３では、レバー２４の長さ２４Ｄが、第１，第２アーム部２５，２７とレバー２４とが直交する場合のレバー２４の長さ２４Ｂよりも短く設定されている点で、上記の第１実施例Ｚ１と異なっている。つまり、図９（Ａ）に示すように、第１アーム部２５又は第２アーム部２７の一方がレバー２４と直交するときに、第１アーム部２５又は第２アーム部２７の他方とレバー２４とのなす角度が鈍角となるように、レバー２４の長さ２４Ｄが設定されている。

そして、図９（Ｂ）に示すように、レバー２４と第１アーム部２５とのなす角度が、低圧縮比時に鋭角θ５，高圧縮比時に鈍角θ６となるように設定されているとともに、第１制御軸１４の偏心軸部１５が、第１制御軸１４の中心に対して第２制御軸２３の中心から遠い側に配置されている。

図１０に示す第４実施例Ｚ４では、第１，第２アーム部２５，２７の突出方向が同じ方向となっている点で第３実施例Ｚ３と異なっている。図１０（Ａ）に示すように、レバー２４の長さ２４Ｄは、第３実施例Ｚ３と同様、第１，第２アーム部２５，２７とレバー２４とが直交する場合を想定したときのレバー２４の長さ２４Ｂよりも短く設定されている。つまり、第１アーム部２５又は第２アーム部２７の一方がレバー２４と直交するときに、第１アーム部２５又は第２アーム部２７の他方とレバー２４とのなす角度が鈍角となるように、レバー２４の長さ２４Ｄが設定されている。

そして、図１０（Ｂ）に示すように、レバー２４と第１アーム部２５とのなす角度が、低圧縮比時に鋭角θ７，高圧縮比時に鈍角θ８となるように設定されているとともに、第１制御軸１４の偏心軸部１５が、第１制御軸１４の中心に対して第２制御軸２３の中心から遠い側に配置されている。

［６］図１１は、第１実施例Ｚ１と第３比較例Ｈ３についての、第１制御軸１４の角度（つまり機関圧縮比の設定）に対する第１アーム部２５とレバー２４とのなす角度を示す特性図である。上述したように、第１実施例Ｚ１では、図６（Ａ）に示すように、第１制御軸１４の中心と第２制御軸２３の中心とを通る直線Ｌ１に対し、第１アーム部２５の突出方向と第２アーム部２７の突出方向とが互いに逆向きとなるように設定されているのに対し、第３比較例Ｈ３では、図６（Ｂ）に示すように、第１制御軸１４の中心と第２制御軸２３の中心とを通る直線Ｌ１に対し、第１アーム部２５の突出方向と第２アーム部２７の突出方向とが互いに逆向きとなるように設定されている。

図１１に示すように、第１，第２アーム部２５，２７の突出方向が逆向きに設定されるる第１実施例では、第１，第２アーム部２５，２７の突出方向が同方向に設定される第３比較例Ｈ３に比して、第１アーム部２５とレバー２４とのなす角度の最小値が所定角度Δθだけ大きくなる。このために、レバー２４と第１アーム部２５との干渉を回避し易くなり、両者の干渉を招くことなくレバー２４の断面積を十分に確保して所期の強度・剛性を確保することができる。

［７］図１２は本発明の第５実施例Ｚ５に係るリンク構成を示している。第１制御軸１４の中心に対する第１アーム部２５の突出方向が、クランクシャフト４の中心から離れる方向であり、かつ、第２制御軸２３の中心に対する第２アーム部２７の突出方向が、クランクシャフト４の中心に接近する方向となるように設定されている。言い換えると、第１アーム部２５の突出方向が下向きであるのに対し、第２アーム部２７の突出方向が上向きに設定されている。

このようなリンク構成によって、図３にも示すように、オイルパン側壁７に形成されるレバー２４挿通用のスリット２４Ａの高さ位置を、第１制御軸１４の斜め上方に配置されるハウジング２２の上下方向中央部に配置することが可能となる。つまり、第１アーム部２５と第２アーム部２７の突出方向がともに下向きである場合に比して、スリット２４Ａの高さ位置を上方に配置することができる。この結果、オイルパンアッパ６の上下方向寸法の短縮によるオイルパンの軽量化を図ることができるとともに、オイルパンやハウジング２２の地上高を十分に確保することが可能となる。また、アクチュエータであるモータ１９の上下方向寸法も短縮可能となり、モータ１９の小型・軽量化を図ることができる。

更に、ハウジング２２をオイルパン側壁７へ固定するための締結ボルト３０を、スリット２４Ａの下方側にも配置することが可能となり、つまり複数の締結ボルト３０をスリット２４Ａの上下に配置し、複数の締結ボルト３０の上下方向中央部にスリット２４Ａを配置することができるために、スリット２４Ａ近傍におけるボルト締結面圧の低下を抑制でき、オイルシール性を向上することができる。

しかも、レバー２４の軌跡がハウジング２２の上下方向中央部に位置するため、ハウジング２２の下側の締結ボルト３０の雌ネジ部３０Ａと、レバー２４が挿通するスリット２４Ａと、を上下方向に離間して配置することが可能となり、両者の干渉を回避できるために、ハウジング２２をオイルパンに接近して配置可能となり、アクチュエータのオイルパンからの突出量を低減して、車両搭載性を向上することができる。

また、第１，第２アーム部２５，２７の突出方向をともに下向きとする場合に比して、スリット２４Ａを比較的上方、具体的には第１制御軸１４の中心よりも上方に配置できるため、ハウジング２２内の油面高さを、オイルパン内の油面高さとは独立して高く設定可能となる。この結果、減速機２１を含めたハウジング２２内の連結機構への油供給量（またはハウジング２２内部の油溜まり量）を適宜に増大側に調整可能となり、潤滑性が向上する。

図１３は、ハウジング２２がオイルパン側壁７の側方に配置されるレイアウトで、第２アーム部２７の突出方向を第１アーム部２５と反対の上向きとした第５実施例Ｚ５と、第１，第２アーム部２５，２７がともに下向きである参考例と、の荷重の作用を示す説明図である。なお、参考例に係る構成には参照符号の後に「Ｓ」を付記している。第１制御軸１４の主軸部分に作用する荷重Ｆ３，Ｆ３Ｓは、制御リンク１３から第１制御軸１４の偏心軸部１５に作用する荷重Ｆ１と、レバー２４から第１制御軸１４の第１アーム部２５に作用する荷重Ｆ２，Ｆ２Ｓと、の合力に相当する。同図に示すように、第５実施例Ｚ５では、参考例に比して、レバー２４のリンク中心線と荷重Ｆ１の作用方向とのなす角度が小さくなることから（θ＜θＳ）、第１制御軸１４の主軸部分に作用する荷重が小さく抑制される（Ｆ３＜Ｆ３Ｓ）。この結果、第１制御軸１４の主軸部分の摩耗を抑制するとともに、第１制御軸１４の主軸部分のフリクションを低減することができ、ひいては機関圧縮比の変更の応答性を向上することができる。

１…シリンダブロック（機関本体）
６…オイルパンアッパ（機関本体）
１０…可変圧縮比機構
１４…第１制御軸
１９…モータ（アクチュエータ）
２０…連結機構
２１…減速機
２３…第２制御軸
２４…レバー
２５…第１アーム部
２６…第１連結ピン
２７…第２アーム部
２８…第２連結ピン

Claims (7)

1. 第１制御軸の回転位置に応じて機関圧縮比を変更する可変圧縮比機構と、
   上記第１制御軸の回転位置を変更及び保持するアクチュエータと、
   上記アクチュエータと上記第１制御軸とを連結する連結機構と、を有し、
   この連結機構が、上記第１制御軸と平行に配置される第２制御軸と、上記第１制御軸と第２制御軸とを連結するレバーと、を含み、
   上記レバーの一端が上記第１制御軸の中心から径方向外方へ延在する第１アーム部の先端に連結されるとともに、上記レバーの他端が上記第２制御軸の中心から径方向外方へ延在する第２アーム部の先端に連結されており、
   上記第１制御軸を所定の高圧縮比方向へ回動するに伴って、機関圧縮比が高くなるように構成された可変圧縮比内燃機関において、
   機関圧縮比が最低となる最低圧縮比の設定時に、上記アクチュエータから上記第１制御軸への回転動力伝達経路の減速比が最大となり、
   所定の中間圧縮比の設定時に減速比が最小となり、
   機関圧縮比が最高となる最高圧縮比の設定時に、上記中間圧縮比の設定時よりも減速比が大きくなるように設定されており、
   かつ、上記第１制御軸周りにトルクが作用したときに上記レバーに作用する荷重が、上記最高圧縮比の設定時に最大となり、上記最低圧縮比から上記中間圧縮比の設定範囲内で最小となるように設定されていることを特徴とする可変圧縮比内燃機関。
2. 第１制御軸の回転位置に応じて機関圧縮比を変更する可変圧縮比機構と、
   上記第１制御軸の回転位置を変更及び保持するアクチュエータと、
   上記アクチュエータと上記第１制御軸とを連結する連結機構と、を有し、
   この連結機構が、上記第１制御軸と平行に配置される第２制御軸と、上記第１制御軸と第２制御軸とを連結するレバーと、を含み、
   上記レバーの一端が上記第１制御軸の中心から径方向外方へ延在する第１アーム部の先端に連結されるとともに、上記レバーの他端が上記第２制御軸の中心から径方向外方へ延在する第２アーム部の先端に連結されており、
   上記第１制御軸を所定の高圧縮比方向へ回動するに伴って、機関圧縮比が高くなるように構成された可変圧縮比内燃機関において、
   機関圧縮比が最低となる最低圧縮比の設定時に、上記アクチュエータから上記第１制御軸への回転動力伝達経路の減速比が最大となり、
   所定の中間圧縮比の設定時に減速比が最小となり、
   機関圧縮比が最高となる最高圧縮比の設定時に、上記中間圧縮比の設定時よりも減速比が大きくなるように設定されており、
   かつ、上記第１制御軸の回転範囲を、高圧縮比側領域と、この高圧縮比側領域よりも低圧縮比側の低圧縮比側領域と、に二等分した場合、上記高圧縮比側領域内で最小減速比となり、上記低圧縮比側領域内で、上記第１制御軸周りに作用するトルクに対して上記レバーに作用する荷重が最小となるように設定されていることを特徴とする可変圧縮比内燃機関。
3. 上記最高圧縮比から上記中間圧縮比の設定範囲内では、上記機関圧縮比の低下に対する上記減速比の減少量が大きくなる方向に、上記第２アーム部の突出方向が設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の可変圧縮比内燃機関。
4. 上記第１アーム部又は第２アーム部の一方が上記レバーと直交するときに上記第１アーム部又は第２アーム部の他方と上記レバーとのなす角度が鋭角となるように、上記レバーの長さが設定され、
   上記レバーと第１アーム部とのなす角度が低圧縮比時に鈍角，高圧縮比時に鋭角となり、
   かつ、上記可変圧縮比機構が、クランクシャフトのクランクピンに回転可能に取り付けられるロアリンクと、このロアリンクとピストンとを連結するアッパリンクと、上記ロアリンクと上記第１制御軸の偏心軸部とを連結する制御リンクと、を有し、
   この第１制御軸の偏心軸部が、上記第１制御軸の中心に対して上記第２制御軸の中心に近い側に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の可変圧縮比内燃機関。
5. 上記第１アーム部又は第２アーム部の一方が上記レバーと直交するときに上記第１アーム部又は第２アーム部の他方と上記レバーとのなす角度が鈍角となるように、上記レバーの長さが設定され、
   上記レバーと第１アーム部とのなす角度が低圧縮比時に鋭角，高圧縮比時に鈍角となり、
   かつ、上記可変圧縮比機構が、クランクシャフトのクランクピンに回転可能に取り付けられるロアリンクと、このロアリンクとピストンとを連結するアッパリンクと、上記ロアリンクと上記第１制御軸の偏心軸部とを連結する制御リンクと、を有し、
   この第１制御軸の偏心軸部が、上記第１制御軸の中心に対して上記第２制御軸の中心から遠い側に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の可変圧縮比内燃機関。
6. 上記第１制御軸の中心と第２制御軸の中心とを通る直線に対し、上記第１アーム部の突出方向と上記第２アーム部の突出方向とが互いに逆方向となるように設定されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の可変圧縮比内燃機関。
7. 上記第１制御軸の中心に対する第１アーム部の突出方向が、クランクシャフトの中心から離れる方向であり、
   かつ、上記第２制御軸の中心に対する上記第２アーム部の突出方向が、クランクシャフトの中心に接近する方向であることを特徴とする請求項６に記載の可変圧縮比内燃機関。

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