JP2014114781A - Internal combustion engine - Google Patents

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Kazuto Sakai
和人 酒井
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an internal combustion engine for reducing a mechanical compression ratio when a variable compression ratio mechanism is malfunctioned.SOLUTION: The internal combustion engine includes a crank case, a cylinder block, the variable compression ratio mechanism including a clutch arranged in a driving force transmission passage for transmitting the rotating force of a driving motor to an eccentric shaft, and an abnormality detection device for detecting the abnormality of the clutch. The clutch is formed to transmit the rotating force from the input side corresponding to one rotating direction to induce the mechanical compression ratio to be reduced and to the other rotating direction to induce the mechanical compression ratio to be increased, and to interrupt the rotating force from the output side corresponding to one rotating direction. When the abnormality of the clutch is detected in the case of rotating the eccentric shaft in one rotating direction, the variable compression ratio mechanism rotates the eccentric shaft in the other rotating direction over the moving range of the eccentric shaft in normal operation to reduce the mechanical compression ratio down to preset one.

Description

本発明は、内燃機関に関する。   The present invention relates to an internal combustion engine.

内燃機関の燃焼室では、空気および燃料の混合気が圧縮された状態で点火される。混合気を圧縮するときの圧縮比は、内燃機関の出力および燃料消費量に影響を与えることが知られている。圧縮比を高くすることにより出力されるトルクを大きくすることができて、熱効率の向上を図ることができる。ところが、圧縮比を高くしすぎると、ノッキング等の異常燃焼が生じることが知られている。   In the combustion chamber of the internal combustion engine, the air-fuel mixture is ignited in a compressed state. It is known that the compression ratio when the air-fuel mixture is compressed affects the output and fuel consumption of the internal combustion engine. By increasing the compression ratio, the output torque can be increased and the thermal efficiency can be improved. However, it is known that abnormal combustion such as knocking occurs when the compression ratio is too high.

特開2004−169660号公報には、エンジンの運転状況に応じて圧縮比を変更する圧縮比変更機構を備える可変圧縮比エンジンが開示されている。この可変圧縮比エンジンでは、高圧縮比とされている状況下で何らかの不具合が起きると、圧縮比変更機構とサーボモータとの動力伝達がクラッチで遮断される。そして、ピストンが燃焼室の燃料の燃焼圧を受け、ピストンの上死点の位置が燃焼室の天井壁から離れて、エンジンが低圧縮比の状態になることが開示されている。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-169660 discloses a variable compression ratio engine including a compression ratio changing mechanism that changes the compression ratio according to the operating state of the engine. In this variable compression ratio engine, if any trouble occurs under the condition of a high compression ratio, the power transmission between the compression ratio changing mechanism and the servo motor is cut off by the clutch. And it is disclosed that a piston receives the combustion pressure of the fuel of a combustion chamber, the position of the top dead center of a piston leaves | separates from the ceiling wall of a combustion chamber, and an engine will be in the state of a low compression ratio.

特開2007−263285号公報には、電動モータとボールねじ機構のナットとの間の回転伝達経路に、トルクダイオードクラッチを備え付けたアクチュエータが開示されている。このトルクダイオードクラッチは、電動モータからボールねじ機構に向けて入力を伝達し、かつ逆入力を遮断することが開示されている。   Japanese Patent Laid-Open No. 2007-263285 discloses an actuator provided with a torque diode clutch in a rotation transmission path between an electric motor and a nut of a ball screw mechanism. It is disclosed that this torque diode clutch transmits an input from an electric motor to a ball screw mechanism and interrupts a reverse input.

特開2010−255460号公報には、クランクケースとシリンダブロックとの間に配置された偏心軸と、偏心軸の回転位置を変更することによりシリンダブロックとクランクケースとの相対位置を変更する可変圧縮比システムが開示されている。この可変圧縮比システムは、偏心軸においてシリンダブロック側の部材に接触しつつ動作する第1部位とクランクケース側の部材に接触しつつ動作する第2部位との連結または切離しを切り替えるクラッチ機構を備えている。偏心軸やアクチュエータを含む駆動系にフェイルが発生した場合に第1部位と第2部位とを切り離すことにより、内燃機関の機械圧縮比を低下させることが開示されている。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-255460 discloses a variable compression in which an eccentric shaft disposed between a crankcase and a cylinder block and a relative position between the cylinder block and the crankcase are changed by changing a rotational position of the eccentric shaft. A ratio system is disclosed. This variable compression ratio system includes a clutch mechanism that switches connection or disconnection between a first part that operates while contacting a member on the cylinder block side and a second part that operates while contacting a member on the crankcase side in the eccentric shaft. ing. It is disclosed that the mechanical compression ratio of an internal combustion engine is reduced by separating the first part and the second part when a failure occurs in a drive system including an eccentric shaft and an actuator.

特開2004−183594号公報においては、ロアケースに対してシリンダブロックを移動させる圧縮比変更機構を備え、変速比切替ボックスを介してサーボモータの回転駆動力を伝達する可変圧縮比エンジンが開示されている。駆動力伝達に際しては、正逆のワンウェイクラッチと大小径のギヤを併用し、サーボモータを正逆回転する。この圧縮比変更機構では、高圧縮比から低圧縮比への変更では、高速でモータ回転駆動力を伝達し、低圧縮比から高圧縮比への変更では、大きなトルクでモータ回転駆動力を伝達することが開示されている。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-183594 discloses a variable compression ratio engine that includes a compression ratio changing mechanism that moves a cylinder block relative to a lower case and that transmits a rotational driving force of a servo motor via a gear ratio switching box. Yes. When transmitting the driving force, the servo motor is rotated forward and backward by using a forward / reverse one-way clutch and a large / small gear together. With this compression ratio change mechanism, the motor rotation driving force is transmitted at high speed when changing from a high compression ratio to a low compression ratio, and the motor rotation driving force is transmitted with a large torque when changing from a low compression ratio to a high compression ratio. Is disclosed.

特開2004−169660号公報JP 2004-169660 A 特開2007−263285号公報JP 2007-263285 A 特開2010−255460号公報JP 2010-255460 A 特開2004−183594号公報JP 2004-183594 A

圧縮比を変更する可変圧縮比機構としては、ピストンが上死点に到達したときの燃焼室の大きさを変更する機構を採用することにより圧縮比を変更することができる。このような可変圧縮比機構を備える内燃機関では、燃料が燃焼すると、この時の圧力により燃焼室を構成する部材に対して燃焼室の容積が大きくなる方向に力が働く。   As the variable compression ratio mechanism for changing the compression ratio, the compression ratio can be changed by adopting a mechanism for changing the size of the combustion chamber when the piston reaches top dead center. In an internal combustion engine having such a variable compression ratio mechanism, when the fuel burns, a force acts in a direction in which the volume of the combustion chamber increases with respect to the members constituting the combustion chamber by the pressure at this time.

上記の特開2004−169660号公報に開示されている内燃機関では、圧縮比を変更するモータからの動力をクラッチにて完全に切り離すことにより、燃焼室の容積が大きくなる方向に力が働いて内燃機関を低圧縮比の状態にすることができる。ところが、モータから燃焼室の容積を変更するための機構までの動力を伝達する経路の途中に、動力の伝達を完全に切断するクラッチを配置する必要がある。すなわち、クランクケースに対してシリンダブロックが自由に動く様なクラッチを配置する必要がある。このようなクラッチを配置していない内燃機関では、可変圧縮比機構が不調になった場合に、機械圧縮比を低くできないという問題がある。たとえば、可変圧縮比機構が不調になって高圧縮比の状態で維持されると、ノッキングなどの異常燃焼が発生するおそれが生じる。   In the internal combustion engine disclosed in the above Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-169660, the power from the motor that changes the compression ratio is completely separated by the clutch, so that a force acts in the direction of increasing the volume of the combustion chamber. The internal combustion engine can be brought into a low compression ratio state. However, it is necessary to dispose a clutch that completely cuts off the transmission of power in the middle of the path for transmitting power from the motor to the mechanism for changing the volume of the combustion chamber. That is, it is necessary to arrange a clutch that allows the cylinder block to move freely with respect to the crankcase. In an internal combustion engine in which such a clutch is not disposed, there is a problem that the mechanical compression ratio cannot be lowered when the variable compression ratio mechanism becomes malfunctioning. For example, if the variable compression ratio mechanism malfunctions and is maintained at a high compression ratio, abnormal combustion such as knocking may occur.

または、可変圧縮比機構が不調になって高圧縮比の状態で維持された場合に、燃焼室に吸入する空気量や燃料量を少なくすることにより、ノッキングなどの異常燃焼を抑制することができるが内燃機関の出力が制限されてしまう。このために、使用者の意図に反して出力が小さくなり、内燃機関が車両に配置されている場合には運転性(ドライバビリティ)の悪化を招くという問題がある。   Alternatively, when the variable compression ratio mechanism is malfunctioning and maintained at a high compression ratio, abnormal combustion such as knocking can be suppressed by reducing the amount of air and fuel sucked into the combustion chamber. However, the output of the internal combustion engine is limited. For this reason, there is a problem in that the output is reduced against the user's intention and the drivability is deteriorated when the internal combustion engine is arranged in the vehicle.

本発明は、可変圧縮比機構が不調になった場合に機械圧縮比を低下させる内燃機関を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide an internal combustion engine that lowers the mechanical compression ratio when the variable compression ratio mechanism malfunctions.

本発明の内燃機関は、クランクケースを含む支持構造物と、支持構造物に偏心軸を介して支持されているシリンダブロックと、偏心軸を回転させる駆動機および駆動機の回転力を偏心軸に伝達する駆動力伝達経路に配置されているクラッチを含み、支持構造物に対してシリンダブロックが相対移動するように形成されている可変圧縮比機構と、クラッチの異常を検出する異常検出装置とを備える。可変圧縮比機構は、通常運転における偏心軸の移動範囲が予め定められており、偏心軸を一方の回転方向に回転することにより、支持構造物に対してシリンダブロックを離す向きに相対移動させ、偏心軸を他方の回転方向に回転することにより、支持構造物に対してシリンダブロックを近づける向きに相対移動させるように形成されている。クラッチは、一方の回転方向および他方の回転方向に対応する入力側からの回転力を伝達し、一方の回転方向に対応する出力側からの回転力を遮断するように形成されている。駆動機が偏心軸を一方の回転方向に回転させる場合に、異常検出装置によりクラッチが異常であることが検出された時に、可変圧縮比機構は、偏心軸の移動範囲を超えて他方の回転方向に偏心軸を回転させることにより、支持構造物に対してシリンダブロックを離れる向きに相対移動させ、予め設定された機械圧縮比まで低下させる。   An internal combustion engine of the present invention includes a support structure including a crankcase, a cylinder block supported by the support structure via an eccentric shaft, a drive unit that rotates the eccentric shaft, and a rotational force of the drive unit as an eccentric shaft. A variable compression ratio mechanism including a clutch arranged in a driving force transmission path for transmission and formed so that a cylinder block moves relative to a support structure; and an abnormality detection device for detecting an abnormality of the clutch. Prepare. The variable compression ratio mechanism has a predetermined range of movement of the eccentric shaft in normal operation, and by rotating the eccentric shaft in one direction of rotation, it moves relative to the support structure in the direction of separating the cylinder block, By rotating the eccentric shaft in the other rotation direction, the eccentric block is formed to move relative to the support structure in the direction in which the cylinder block is brought closer. The clutch is configured to transmit the rotational force from the input side corresponding to one rotational direction and the other rotational direction, and to block the rotational force from the output side corresponding to the one rotational direction. When the drive machine rotates the eccentric shaft in one rotation direction, when the abnormality detection device detects that the clutch is abnormal, the variable compression ratio mechanism exceeds the movement range of the eccentric shaft and the other rotation direction. By rotating the eccentric shaft, the cylinder block is moved relative to the support structure in a direction away from the support structure, and the mechanical compression ratio is reduced to a preset value.

上記発明においては、可変圧縮比機構は、予め設定された機械圧縮比まで低下させた後に、更に偏心軸を他方の回転方向に回転させることにより機械圧縮比を上昇し、機械圧縮比を上昇させた状態から偏心軸を一方の回転方向に回転させて異常検出装置によりクラッチの異常の有無を判別することができる。   In the above invention, the variable compression ratio mechanism lowers the mechanical compression ratio to a preset mechanical compression ratio, further increases the mechanical compression ratio by rotating the eccentric shaft in the other rotational direction, and increases the mechanical compression ratio. From this state, the eccentric shaft can be rotated in one rotational direction, and the abnormality detection device can determine whether or not the clutch is abnormal.

本発明によれば、可変圧縮比機構が不調になった場合に機械圧縮比を低下させる内燃機関を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide an internal combustion engine that lowers the mechanical compression ratio when the variable compression ratio mechanism malfunctions.

実施の形態における内燃機関の概略全体図である。1 is a schematic overall view of an internal combustion engine in an embodiment. 実施の形態における可変圧縮比機構の概略分解斜視図である。It is a general | schematic exploded perspective view of the variable compression ratio mechanism in embodiment. 実施の形態における機械圧縮比の変更を説明する可変圧縮比機構の第1の概略断面図である。It is a 1st schematic sectional drawing of the variable compression ratio mechanism explaining the change of the mechanical compression ratio in embodiment. 実施の形態における機械圧縮比の変更を説明する可変圧縮比機構の第2の概略断面図である。It is a 2nd schematic sectional drawing of the variable compression ratio mechanism explaining the change of the mechanical compression ratio in embodiment. 実施の形態における機械圧縮比の変更を説明する可変圧縮比機構の第3の概略断面図である。It is a 3rd schematic sectional drawing of the variable compression ratio mechanism explaining the change of the mechanical compression ratio in embodiment. 実施の形態における通常運転時における偏心軸の移動範囲を説明する拡大概略断面図である。It is an expansion schematic sectional drawing explaining the movement range of the eccentric shaft at the time of the normal driving | operation in embodiment. 実施の形態におけるクラッチの第1の概略断面図である。It is the 1st schematic sectional view of the clutch in an embodiment. 実施の形態におけるクラッチの第2の概略断面図である。It is a 2nd schematic sectional drawing of the clutch in embodiment. 実施の形態における機械圧縮比を低下するときのクラッチの第1の概略断面図である。It is the 1st schematic sectional view of a clutch when reducing the mechanical compression ratio in an embodiment. 実施の形態における機械圧縮比を低下するときのクラッチの第2の概略断面図である。It is a 2nd schematic sectional drawing of a clutch when reducing the mechanical compression ratio in embodiment. 実施の形態における機械圧縮比を上昇するときのクラッチの第1の概略断面図である。It is a 1st schematic sectional drawing of a clutch when raising the mechanical compression ratio in embodiment. 実施の形態における機械圧縮比を上昇するときのクラッチの第2の概略断面図である。It is a 2nd schematic sectional drawing of a clutch when raising the mechanical compression ratio in embodiment. 実施の形態の第1の運転制御を行っている時のクラッチの第1の概略断面図である。It is the 1st schematic sectional view of a clutch at the time of performing the 1st operation control of an embodiment. 実施の形態の第1の運転制御を行っている時の可変圧縮比機構の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the variable compression ratio mechanism at the time of performing the 1st operation control of embodiment. 実施の形態における第1の運転制御のフローチャートである。It is a flowchart of the 1st operation control in an embodiment. 実施の形態の第1の運転制御を行っている時のクラッチの第2の概略断面図である。It is a 2nd schematic sectional drawing of the clutch at the time of performing the 1st driving | operation control of embodiment. 実施の形態における第2の制御のフローチャートである。It is a flowchart of the 2nd control in an embodiment.

図1から図17を参照して、実施の形態における内燃機関について説明する。本実施の形態においては、車両に取り付けられている火花点火式の内燃機関を例示して説明する。本実施の形態における内燃機関は、機械圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構を備える。   The internal combustion engine in the embodiment will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, a spark ignition type internal combustion engine attached to a vehicle will be described as an example. The internal combustion engine in the present embodiment includes a variable compression ratio mechanism that can change the mechanical compression ratio.

図1は、実施の形態における内燃機関の概略全体図である。内燃機関は、クランクケース1を含む支持構造物を備える。支持構造物は、クランクシャフトを支持するように形成されている。内燃機関は、シリンダブロック2、およびシリンダヘッド3を備える。シリンダブロック2の内部に形成された穴部には、ピストン4が配置されている。ピストン4の頂面とシリンダヘッド3に囲まれる燃焼室5の頂面の中央部には、点火栓6が配置されている。   FIG. 1 is a schematic overall view of an internal combustion engine according to an embodiment. The internal combustion engine includes a support structure including the crankcase 1. The support structure is formed to support the crankshaft. The internal combustion engine includes a cylinder block 2 and a cylinder head 3. A piston 4 is disposed in a hole formed in the cylinder block 2. A spark plug 6 is arranged at the center of the top surface of the combustion chamber 5 surrounded by the top surface of the piston 4 and the cylinder head 3.

シリンダヘッド3には、吸気ポート8および排気ポート10が形成されている。吸気ポート8の端部には吸気弁7が配置されている。吸気弁7は、吸気カム49が回転することにより開閉する。排気ポート10の端部には、排気弁9が配置されている。吸気ポート8は、吸気枝管11を介してサージタンク12に連結されている。吸気枝管11には夫々対応する吸気ポート8内に向けて燃料を噴射するための燃料噴射弁13が配置される。なお、燃料噴射弁13は吸気枝管11に取付ける代りに、各燃焼室5に直接的に燃料を噴射するように配置されていても構わない。   An intake port 8 and an exhaust port 10 are formed in the cylinder head 3. An intake valve 7 is disposed at the end of the intake port 8. The intake valve 7 opens and closes as the intake cam 49 rotates. An exhaust valve 9 is disposed at the end of the exhaust port 10. The intake port 8 is connected to a surge tank 12 via an intake branch pipe 11. A fuel injection valve 13 for injecting fuel into the corresponding intake port 8 is arranged in each intake branch pipe 11. The fuel injection valve 13 may be arranged so as to inject fuel directly into each combustion chamber 5 instead of being attached to the intake branch pipe 11.

サージタンク12は、吸気ダクト14を介してエアクリーナ15に連結されている。吸気ダクト14の内部にはアクチュエータ16によって駆動されるスロットル弁17が配置されている。また、吸気ダクト14の内部には、例えば熱線を用いた吸入空気量検出器18が配置される。一方、排気ポート10は、排気マニホルド19を介して例えば三元触媒を内蔵した触媒装置20に連結されている。排気マニホルド19には空燃比センサ21が配置されている。   The surge tank 12 is connected to an air cleaner 15 via an intake duct 14. A throttle valve 17 driven by an actuator 16 is disposed inside the intake duct 14. In addition, an intake air amount detector 18 using, for example, heat rays is disposed inside the intake duct 14. On the other hand, the exhaust port 10 is connected through an exhaust manifold 19 to a catalyst device 20 containing, for example, a three-way catalyst. An air-fuel ratio sensor 21 is disposed in the exhaust manifold 19.

本実施の形態における内燃機関は、ピストン4が圧縮上死点に位置するときの燃焼室5の容積を変更可能な可変圧縮比機構Aを備える。可変圧縮比機構Aは、クランクケース1に対するシリンダブロック2のシリンダ軸線方向における相対位置を変化させるように形成されている。クランクケース1とシリンダブロック2との間には、付勢部材としてのスプリング65が配置されている。スプリング65は、クランクケース1から離れる向きにシリンダブロック2を付勢するように形成されている。   The internal combustion engine in the present embodiment includes a variable compression ratio mechanism A that can change the volume of the combustion chamber 5 when the piston 4 is located at the compression top dead center. The variable compression ratio mechanism A is formed so as to change the relative position of the cylinder block 2 with respect to the crankcase 1 in the cylinder axial direction. A spring 65 as an urging member is disposed between the crankcase 1 and the cylinder block 2. The spring 65 is formed so as to bias the cylinder block 2 in a direction away from the crankcase 1.

クランクケース1とシリンダブロック2には、クランクケース1に対するシリンダブロック2の相対位置を検出するための相対位置センサ22が取付けられている。相対位置センサ22からはクランクケース1とシリンダブロック2との間隔の変化を示す出力信号が出力される。スロットル弁駆動用のアクチュエータ16にはスロットル弁開度を示す出力信号を発生するスロットル開度センサ24が取付けられている。   A relative position sensor 22 for detecting the relative position of the cylinder block 2 with respect to the crankcase 1 is attached to the crankcase 1 and the cylinder block 2. The relative position sensor 22 outputs an output signal indicating a change in the interval between the crankcase 1 and the cylinder block 2. A throttle opening sensor 24 for generating an output signal indicating the throttle valve opening is attached to the actuator 16 for driving the throttle valve.

本実施の形態における内燃機関の制御装置は、電子制御ユニット30を含む。本実施の形態における電子制御ユニット30は、デジタルコンピュータを含む。デジタルコンピュータは、双方向性バス31によって互いに接続されたROM(リードオンリメモリ)32、RAM(ランダムアクセスメモリ)33、CPU(マイクロプロセッサ)34、入力ポート35および出力ポート36を含む。   The control device for the internal combustion engine in the present embodiment includes an electronic control unit 30. Electronic control unit 30 in the present embodiment includes a digital computer. The digital computer includes a ROM (Read Only Memory) 32, a RAM (Random Access Memory) 33, a CPU (Microprocessor) 34, an input port 35 and an output port 36 connected to each other by a bidirectional bus 31.

吸入空気量検出器18、空燃比センサ21、相対位置センサ22、およびスロットル開度センサ24の出力信号は夫々対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。また、アクセルペダル40にはアクセルペダル40の踏込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ41が接続されている。負荷センサ41の出力電圧は対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。負荷センサ41の出力により要求負荷を検出することができる。更に、入力ポート35にはクランクシャフトが例えば30°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ42が接続されている。クランク角センサ42の出力により、クランク角度および機関回転数を検出することができる。   Output signals of the intake air amount detector 18, air-fuel ratio sensor 21, relative position sensor 22, and throttle opening sensor 24 are input to the input port 35 via corresponding AD converters 37. A load sensor 41 that generates an output voltage proportional to the amount of depression of the accelerator pedal 40 is connected to the accelerator pedal 40. The output voltage of the load sensor 41 is input to the input port 35 via the corresponding AD converter 37. The required load can be detected from the output of the load sensor 41. Further, the input port 35 is connected to a crank angle sensor 42 that generates an output pulse every time the crankshaft rotates, for example, 30 °. From the output of the crank angle sensor 42, the crank angle and the engine speed can be detected.

一方、出力ポート36は、対応する駆動回路38を介して点火栓6、燃料噴射弁13、スロットル弁駆動用のアクチュエータ16、および可変圧縮比機構Aに接続される。これらの装置は、電子制御ユニット30により制御されている。   On the other hand, the output port 36 is connected to the ignition plug 6, the fuel injection valve 13, the actuator 16 for driving the throttle valve, and the variable compression ratio mechanism A through a corresponding drive circuit 38. These devices are controlled by the electronic control unit 30.

図2に、本実施の形態における可変圧縮比機構の分解斜視図を示す。図3に本実施の形態における可変圧縮比機構の第1の概略断面図を示す。図2および図3を参照して、シリンダブロック2の両側壁の下方には互いに間隔を隔てた複数個の突出部50が形成されている。各突出部50には断面形状が円形のカム挿入孔51が形成されている。一方、クランクケース1の上壁には互いに間隔を隔てて、突出部50同士の間に嵌合される複数個の突出部52が形成されている。これらの突出部52にも断面形状が円形のカム挿入孔53が形成されている。   FIG. 2 is an exploded perspective view of the variable compression ratio mechanism in the present embodiment. FIG. 3 shows a first schematic cross-sectional view of the variable compression ratio mechanism in the present embodiment. Referring to FIGS. 2 and 3, a plurality of protrusions 50 spaced from each other are formed below both side walls of cylinder block 2. Each protrusion 50 is formed with a cam insertion hole 51 having a circular cross section. On the other hand, the upper wall of the crankcase 1 is formed with a plurality of protrusions 52 that are fitted between the protrusions 50 at intervals. These protrusions 52 are also formed with cam insertion holes 53 having a circular cross section.

本実施の形態における可変圧縮比機構は、一対のカムシャフト54,55を含む。各カムシャフト54,55上には、一つおきに各カム挿入孔53内に回転可能に挿入される円形カム58が配置されている。これらの円形カム58は各カムシャフト54,55の回転軸線と共軸をなす。一方、各円形カム58の両側には、図3に示すように各カムシャフト54,55の回転軸線に対して偏心して配置された偏心軸57が延びている。この偏心軸57には、別の円形カム56が偏心して回転可能に取付けられている。図2に示されるように、円形カム56は、各円形カム58の両側に配置されている。これらの円形カム56は対応する各カム挿入孔51に回転可能に挿入されている。シリンダブロック2は、クランクケース1に偏心軸57を介して支持されている。また、カムシャフト55にはカムシャフト55の回転角度を表す出力信号を発生する回転角度センサ25が取付けられている。回転角度センサ25の出力は、電子制御ユニット30に入力される。   The variable compression ratio mechanism in the present embodiment includes a pair of camshafts 54 and 55. On each of the cam shafts 54 and 55, circular cams 58 that are rotatably inserted into the respective cam insertion holes 53 are arranged. These circular cams 58 are coaxial with the rotational axes of the camshafts 54 and 55. On the other hand, on both sides of each circular cam 58, eccentric shafts 57 arranged eccentrically with respect to the rotational axes of the respective cam shafts 54, 55 extend as shown in FIG. Another circular cam 56 is eccentrically attached to the eccentric shaft 57 so as to be rotatable. As shown in FIG. 2, the circular cams 56 are disposed on both sides of each circular cam 58. These circular cams 56 are rotatably inserted into the corresponding cam insertion holes 51. The cylinder block 2 is supported on the crankcase 1 via an eccentric shaft 57. A rotation angle sensor 25 that generates an output signal representing the rotation angle of the camshaft 55 is attached to the camshaft 55. The output of the rotation angle sensor 25 is input to the electronic control unit 30.

図4に、本実施の形態における可変圧縮比機構の第2の概略断面図を示す。図5に、本実施の形態における可変圧縮比機構の第3の概略断面図を示す。図3から図5は、通常運転において機械圧縮比を変更するときの可変圧縮比機構の機能を説明する。図3に示す状態から各カムシャフト54,55上に配置された円形カム58を矢印69に示すように、互いに反対方向に回転させると偏心軸57が互いに近づく方向に移動する。偏心軸57は、それぞれのカムシャフト54,55の回転軸線の周りに回転する。このときに円形カム56は、カム挿入孔51内において円形カム58とは反対方向に回転し、図4に示されるように偏心軸57の位置が高い位置から中間高さ位置となる。次いで更に円形カム58を矢印69で示される方向に回転させると、図5に示されるように偏心軸57は最も低い位置となる。   FIG. 4 shows a second schematic cross-sectional view of the variable compression ratio mechanism in the present embodiment. FIG. 5 shows a third schematic cross-sectional view of the variable compression ratio mechanism in the present embodiment. 3 to 5 illustrate the function of the variable compression ratio mechanism when changing the mechanical compression ratio in normal operation. When the circular cams 58 arranged on the camshafts 54 and 55 are rotated in opposite directions from the state shown in FIG. 3, the eccentric shafts 57 move toward each other. The eccentric shaft 57 rotates around the rotation axis of the respective camshafts 54 and 55. At this time, the circular cam 56 rotates in the opposite direction to the circular cam 58 in the cam insertion hole 51, and the position of the eccentric shaft 57 is changed from a high position to an intermediate height position as shown in FIG. Next, when the circular cam 58 is further rotated in the direction indicated by the arrow 69, the eccentric shaft 57 is at the lowest position as shown in FIG.

図3から図5には、それぞれの状態における円形カム58の中心aと偏心軸57の中心bと円形カム56の中心cとの位置関係が示されている。図3から図5を比較するとわかるように、クランクケース1とシリンダブロック2の相対位置は円形カム58の中心aと円形カム56の中心cとの距離によって定まる。円形カム58の中心aと円形カム56の中心cとの距離が大きくなるほど、シリンダブロック2はクランクケース1から離れる。即ち、可変圧縮比機構Aは回転するカムを用いたリンク機構によりクランクケース1とシリンダブロック2との間の相対位置が変化する。シリンダブロック2がクランクケース1から離れると、ピストン4が圧縮上死点に位置するときの燃焼室5の容積は増大する。シリンダブロック2がクランクケース1に近づくと、ピストン4が圧縮上死点に位置するときの燃焼室5の容積は減少する。従って各カムシャフト54,55を回転させることによってピストン4が圧縮上死点に位置するときの燃焼室5の容積を変更することができる。   3 to 5 show the positional relationship between the center a of the circular cam 58, the center b of the eccentric shaft 57, and the center c of the circular cam 56 in each state. As can be seen by comparing FIGS. 3 to 5, the relative positions of the crankcase 1 and the cylinder block 2 are determined by the distance between the center a of the circular cam 58 and the center c of the circular cam 56. As the distance between the center a of the circular cam 58 and the center c of the circular cam 56 increases, the cylinder block 2 moves away from the crankcase 1. That is, in the variable compression ratio mechanism A, the relative position between the crankcase 1 and the cylinder block 2 is changed by a link mechanism using a rotating cam. When the cylinder block 2 is separated from the crankcase 1, the volume of the combustion chamber 5 when the piston 4 is located at the compression top dead center increases. As the cylinder block 2 approaches the crankcase 1, the volume of the combustion chamber 5 when the piston 4 is located at the compression top dead center is reduced. Therefore, the volume of the combustion chamber 5 when the piston 4 is positioned at the compression top dead center can be changed by rotating the camshafts 54 and 55.

図2に示されるように、カムシャフト54,55を夫々反対方向に回転させるように、回転軸60には螺旋方向が逆向きの一対のウォーム61,62が取付けられている。ウォーム61,62と噛合するウォームホイール63,64が夫々各カムシャフト54,55の端部に固定されている。この実施例ででは、駆動機としての駆動モータ59を駆動することによってピストン4が圧縮上死点に位置するときの燃焼室5の容積を広い範囲に亘って変更することができる。可変圧縮比機構は、電子制御ユニット30に制御されており、カムシャフト54,55を回転させる駆動モータ59は、対応する駆動回路39を介して出力ポート36に接続されている。   As shown in FIG. 2, a pair of worms 61 and 62 having a spiral direction opposite to each other are attached to the rotating shaft 60 so that the camshafts 54 and 55 are rotated in opposite directions. Worm wheels 63 and 64 that mesh with the worms 61 and 62 are fixed to the ends of the camshafts 54 and 55, respectively. In this embodiment, the volume of the combustion chamber 5 when the piston 4 is located at the compression top dead center can be changed over a wide range by driving a drive motor 59 as a drive machine. The variable compression ratio mechanism is controlled by the electronic control unit 30, and a drive motor 59 that rotates the camshafts 54 and 55 is connected to the output port 36 via a corresponding drive circuit 39.

このように、本実施の形態における可変圧縮比機構は、クランクケース1に対してシリンダブロック2が相対的に移動することにより、ピストンが上死点に到達したときの燃焼室5の容積が可変に形成されている。本実施の形態においては、下死点から上死点までのピストンの行程容積とピストンが上死点に到達したときの燃焼室の容積のみから定まる圧縮比を機械圧縮比と称する。機械圧縮比は、吸気弁の閉弁時期等に依存せずに、(機械圧縮比)=(ピストンが上死点に到達したときの燃焼室の容積+ピストンの行程容積)/(燃焼室の容積)にて示すことができる。   As described above, the variable compression ratio mechanism according to the present embodiment has a variable volume of the combustion chamber 5 when the piston reaches the top dead center by moving the cylinder block 2 relative to the crankcase 1. Is formed. In the present embodiment, the compression ratio determined only from the stroke volume of the piston from the bottom dead center to the top dead center and the volume of the combustion chamber when the piston reaches the top dead center is referred to as a mechanical compression ratio. The mechanical compression ratio does not depend on the closing timing of the intake valve, etc., (mechanical compression ratio) = (combustion chamber volume when piston reaches top dead center + piston stroke volume) / (combustion chamber volume) Volume).

図3に示す状態では、燃焼室5の容積が大きくなっており、機械圧縮比が低い状態である。吸入空気量が常時一定の場合には実際の圧縮比が低くなる。これに対して、図5に示す状態では、燃焼室5の容積が小さくなっており、機械圧縮比が高い状態である。吸入空気量が常時一定の場合には実際の圧縮比が高くなる。   In the state shown in FIG. 3, the volume of the combustion chamber 5 is large and the mechanical compression ratio is low. When the intake air amount is always constant, the actual compression ratio is low. On the other hand, in the state shown in FIG. 5, the volume of the combustion chamber 5 is small and the mechanical compression ratio is high. When the intake air amount is always constant, the actual compression ratio becomes high.

本実施の形態における内燃機関は、運転期間中に機械圧縮比を変更することにより、実際の圧縮比を変更することができる。たとえば、内燃機関の運転状態に応じて、可変圧縮比機構により機械圧縮比を変更することができる。   The internal combustion engine in the present embodiment can change the actual compression ratio by changing the mechanical compression ratio during the operation period. For example, the mechanical compression ratio can be changed by a variable compression ratio mechanism according to the operating state of the internal combustion engine.

図3から図5を参照して、偏心軸57は、カムシャフト54,55の回転軸、すなわち円形カム58の回転軸を中心に回転する。機械圧縮比を上昇させる場合には、偏心軸57を矢印69に示す向きに回転させる。機械圧縮比を下降させる場合には、偏心軸57を矢印68に示す向きに回転させる。   Referring to FIGS. 3 to 5, eccentric shaft 57 rotates around the rotation shaft of cam shafts 54, 55, that is, the rotation shaft of circular cam 58. In order to increase the mechanical compression ratio, the eccentric shaft 57 is rotated in the direction indicated by the arrow 69. When lowering the mechanical compression ratio, the eccentric shaft 57 is rotated in the direction indicated by the arrow 68.

図6に、通常運転における偏心軸57の移動範囲を説明する拡大概略断面図を示す。位置57aは、機械圧縮比が最大になったときの偏心軸57の位置である。位置57bは、機械圧縮比が最小になったときの偏心軸57の位置である。偏心軸57の移動範囲は、偏心軸57の中心bを用いて表すと矢印106に示す範囲になる。本実施の形態の偏心軸57は、円形カム58の中心aを回転中心としたときの中心bの回転角度が180°の範囲内にて移動する。偏心軸57の移動範囲は、この形態に限られず、中心bの回転角度が180°よりも小さい範囲であっても構わない。   FIG. 6 shows an enlarged schematic cross-sectional view for explaining the movement range of the eccentric shaft 57 in normal operation. The position 57a is the position of the eccentric shaft 57 when the mechanical compression ratio becomes maximum. The position 57b is a position of the eccentric shaft 57 when the mechanical compression ratio is minimized. The movement range of the eccentric shaft 57 is a range indicated by an arrow 106 when expressed using the center b of the eccentric shaft 57. The eccentric shaft 57 of the present embodiment moves within a range where the rotation angle of the center b when the center a of the circular cam 58 is the rotation center is 180 °. The movement range of the eccentric shaft 57 is not limited to this form, and may be a range where the rotation angle of the center b is smaller than 180 °.

本実施の形態においては、クランクケース1に対してシリンダブロック2を離す向きに相対移動させるときの偏心軸57の回転方向を、一方の回転方向と称する。また、クランクケース1に対してシリンダブロック2を近づける向きに相対移動させるときの偏心軸57の回転方向を他方の回転方向と称する。本実施の形態においては、矢印68が一方の回転方向であり、矢印69が他方の回転方向である。   In the present embodiment, the rotation direction of the eccentric shaft 57 when the cylinder block 2 is moved relative to the crankcase 1 in the direction of separating the cylinder block 2 is referred to as one rotation direction. Further, the rotation direction of the eccentric shaft 57 when the cylinder block 2 is relatively moved with respect to the crankcase 1 is referred to as the other rotation direction. In the present embodiment, arrow 68 is one rotation direction, and arrow 69 is the other rotation direction.

本実施の形態における内燃機関は、相対位置センサ22によりクランクケース1に対するシリンダブロック2の相対的な位置を検出することができる。相対位置センサ22の出力により、ピストン4が上死点に位置しているときのシリンダブロック2に対するピストン4の相対位置を推定することができる。シリンダブロック2に対するピストン4の相対位置に基づいて機械圧縮比を算出することができる。   In the internal combustion engine in the present embodiment, the relative position sensor 22 can detect the relative position of the cylinder block 2 with respect to the crankcase 1. Based on the output of the relative position sensor 22, the relative position of the piston 4 with respect to the cylinder block 2 when the piston 4 is located at the top dead center can be estimated. The mechanical compression ratio can be calculated based on the relative position of the piston 4 with respect to the cylinder block 2.

図2を参照して、本実施の形態における可変圧縮比機構は、駆動モータ59の回転力を偏心軸57に伝達する駆動力伝達経路に配置されているクラッチ70を含む。本実施の形態におけるクラッチ70は、入力側が駆動モータ59の回転力を伝達する回転軸66に接続され、出力側がウォーム61,62を支持する回転軸60に接続されている。   Referring to FIG. 2, the variable compression ratio mechanism in the present embodiment includes a clutch 70 arranged in a driving force transmission path for transmitting the rotational force of driving motor 59 to eccentric shaft 57. In the present embodiment, the clutch 70 has an input side connected to a rotary shaft 66 that transmits the rotational force of the drive motor 59 and an output side connected to a rotary shaft 60 that supports the worms 61 and 62.

本実施の形態におけるクラッチ70は、いわゆる逆入力遮断クラッチである。逆入力遮断クラッチは、クランクケース1に対してシリンダブロック2が離れる向きと近づく向きとの両方向の入力側からの回転力を伝達し、クランクケース1に対してシリンダブロックが離れる向きの出力側からの回転力を遮断するように形成されている。すなわち、クラッチ70は、駆動モータ59から伝達される回転力はウォーム61,62に伝達し、ウォーム61,62から伝達される偏心軸の一方の回転方向に対応する回転力は遮断して、駆動モータ59に伝達しない構造を有する。   The clutch 70 in the present embodiment is a so-called reverse input cutoff clutch. The reverse input cutoff clutch transmits the rotational force from the input side in both directions, that is, the direction in which the cylinder block 2 is separated from and the direction toward the crankcase 1, and the output from the direction in which the cylinder block is separated from the crankcase 1. It is formed so as to block the rotational force. That is, the clutch 70 transmits the rotational force transmitted from the drive motor 59 to the worms 61 and 62, and interrupts the rotational force corresponding to one rotational direction of the eccentric shaft transmitted from the worms 61 and 62 to drive the clutch 70. It has a structure that does not transmit to the motor 59.

図7に、本実施の形態におけるクラッチ70の第1の概略断面図を示す。図8に、本実施の形態におけるクラッチ70の第2の概略断面図を示す。図8は、図7におけるX線に沿って切断したときの概略断面図である。   FIG. 7 shows a first schematic cross-sectional view of clutch 70 in the present embodiment. FIG. 8 shows a second schematic cross-sectional view of clutch 70 in the present embodiment. FIG. 8 is a schematic cross-sectional view taken along the X-ray in FIG.

図7および図8を参照して、本実施の形態のクラッチ70は、外輪77を含む。外輪77は、ねじ85によりハウジング78に固定されている。外輪77は、クラッチ70が駆動している期間中にも移動せずに固定されている。クラッチ70は、出力軸74を有する。出力軸74は、ウォーム61,62が固定されている回転軸60に接続されている。出力軸74は、回転軸88を回転中心にして回転する。出力軸74は、穴部75を有する。穴部75は、出力軸74が回転する周方向に沿って複数個が形成されている。本実施の形態における出力軸74は、断面形状が多角形に形成されている。図7に示す例では、出力軸74は、断面形状が正八角形に形成されている。   With reference to FIGS. 7 and 8, clutch 70 of the present embodiment includes an outer ring 77. The outer ring 77 is fixed to the housing 78 by screws 85. The outer ring 77 is fixed without moving during the period in which the clutch 70 is driven. The clutch 70 has an output shaft 74. The output shaft 74 is connected to the rotating shaft 60 to which the worms 61 and 62 are fixed. The output shaft 74 rotates about the rotation shaft 88 as a rotation center. The output shaft 74 has a hole 75. A plurality of holes 75 are formed along the circumferential direction in which the output shaft 74 rotates. The output shaft 74 in the present embodiment has a polygonal cross section. In the example shown in FIG. 7, the output shaft 74 has a regular octagonal cross-sectional shape.

クラッチ70は、入力軸71を含む。入力軸71は、回転軸88を回転中心にして回転する。入力軸71は、駆動モータ59の回転力を伝達する回転軸66に接続されている。入力軸71は、挿入部72と保持部73とを有する。挿入部72および保持部73は、一体的に回転する。   The clutch 70 includes an input shaft 71. The input shaft 71 rotates about the rotation shaft 88 as a rotation center. The input shaft 71 is connected to a rotating shaft 66 that transmits the rotational force of the drive motor 59. The input shaft 71 has an insertion part 72 and a holding part 73. The insertion part 72 and the holding part 73 rotate integrally.

複数の挿入部72は、出力軸74の複数の穴部75に対応する位置に形成されている。挿入部72は、出力軸74の穴部75に挿入されている。穴部75の内径は挿入部72の外径よりも大きくなるように形成されている。挿入部72と穴部75との間には隙間が形成されている。複数の保持部73は、外輪77と出力軸74との間に配置されている。また、保持部73はローラ80に対向し、偏心軸57が一方の回転方向に回転する向きに入力軸71が回転したときにローラ80を押圧するように形成されている。   The plurality of insertion portions 72 are formed at positions corresponding to the plurality of hole portions 75 of the output shaft 74. The insertion portion 72 is inserted into the hole 75 of the output shaft 74. The inner diameter of the hole portion 75 is formed to be larger than the outer diameter of the insertion portion 72. A gap is formed between the insertion portion 72 and the hole 75. The plurality of holding portions 73 are disposed between the outer ring 77 and the output shaft 74. The holding portion 73 faces the roller 80 and is formed so as to press the roller 80 when the input shaft 71 rotates in the direction in which the eccentric shaft 57 rotates in one rotation direction.

出力軸74と外輪77との間の空間には、ローラ80が配置されている。本実施の形態におけるローラ80は円柱状に形成されている。ローラ80は、スプリング81を介して保持部73に接続されている。スプリング81は、接続されている保持部73に対してローラ80を離す向きに付勢する。   A roller 80 is disposed in the space between the output shaft 74 and the outer ring 77. The roller 80 in the present embodiment is formed in a cylindrical shape. The roller 80 is connected to the holding portion 73 via a spring 81. The spring 81 urges the connected holding portion 73 in a direction to release the roller 80.

出力軸74と外輪77とにより、ローラ80を係止させるための係止部86が形成される。係止部86は、ローラ80が付勢されている向きに沿って、出力軸74の端面と外輪77の内面との間隔が徐々に狭くなっている部分である。また、係止部86は、ローラ80が通過しないように狭く形成されている。   A locking portion 86 for locking the roller 80 is formed by the output shaft 74 and the outer ring 77. The locking portion 86 is a portion where the distance between the end surface of the output shaft 74 and the inner surface of the outer ring 77 is gradually reduced along the direction in which the roller 80 is urged. The locking portion 86 is formed narrow so that the roller 80 does not pass through.

次に、本実施の形態おけるクラッチ70が正常な場合における動作について説明する。本実施の形態におけるクラッチ70は、クランクケース1に対してシリンダブロック2を離す向きに移動させるように駆動モータ59の回転力が入力されると、回転力を伝達する。すなわち、偏心軸57を一方の回転方向に回転させる向きにて駆動モータ59を駆動する場合には、駆動モータ59の回転力をウォーム61,62に伝達する。一方で、クラッチ70は、偏心軸57が一方の回転方向に回転する向きにてウォーム61,62から回転力が伝達されると、この回転力を遮断する。   Next, the operation when the clutch 70 in the present embodiment is normal will be described. The clutch 70 according to the present embodiment transmits the rotational force when the rotational force of the drive motor 59 is input so as to move the cylinder block 2 away from the crankcase 1. That is, when the drive motor 59 is driven in a direction in which the eccentric shaft 57 is rotated in one rotation direction, the rotational force of the drive motor 59 is transmitted to the worms 61 and 62. On the other hand, when the rotational force is transmitted from the worms 61 and 62 in the direction in which the eccentric shaft 57 rotates in one rotational direction, the clutch 70 interrupts the rotational force.

本実施の形態においては、スプリング65によって、シリンダブロック2がクランクケース1から離れる向きに付勢されている。内燃機関の運転期間中には、重力の影響や燃焼サイクルの吸気行程において燃焼室5が負圧になる影響により、クランクケース1に対してシリンダブロック2が近づく向きに力が作用する。しかしながら、スプリング65が配置されることにより、クランクケース1に対してシリンダブロック2が離れる向きに常に付勢され、シリンダブロック2に振動等が生じることを抑制できる。更に、燃焼室5において燃料の燃焼が行なわれごとに、クランクケース1に対してシリンダブロック2が離れる方向に力が作用する。   In the present embodiment, the cylinder block 2 is biased by the spring 65 in a direction away from the crankcase 1. During the operation period of the internal combustion engine, a force acts in a direction in which the cylinder block 2 approaches the crankcase 1 due to the influence of gravity or the negative pressure of the combustion chamber 5 in the intake stroke of the combustion cycle. However, by arranging the spring 65, the cylinder block 2 is always urged in the direction away from the crankcase 1, and the occurrence of vibration or the like in the cylinder block 2 can be suppressed. Further, whenever fuel is burned in the combustion chamber 5, a force acts in a direction in which the cylinder block 2 is separated from the crankcase 1.

図7を参照して、矢印100は、クランクケース1に対してシリンダブロック2が上昇する方向に対応する方向である。すなわち、機械圧縮比が小さくなり、ピストン4が上死点に到達したときの燃焼室5が大きくなる回転方向を示している。前述の通り、シリンダブロック2は、クランクケース1に対して離れる方向に常に力が加わる。このために、出力軸74には、矢印100に示す向きに力が加わっている。ローラ80は、スプリング81に押圧されて係止部86に接触している。このために、ローラ80に楔の効果が生じて、外輪77に対する出力軸74の回転が阻止され、出力軸74がロックされる。このように、クラッチ70は、クランクケース1に対してシリンダブロック2が離れる方向に対応する出力側からの回転力を遮断することができる。   With reference to FIG. 7, an arrow 100 is a direction corresponding to a direction in which the cylinder block 2 moves up with respect to the crankcase 1. That is, the rotation direction in which the combustion chamber 5 becomes large when the mechanical compression ratio becomes small and the piston 4 reaches top dead center is shown. As described above, a force is always applied to the cylinder block 2 in a direction away from the crankcase 1. For this reason, a force is applied to the output shaft 74 in the direction indicated by the arrow 100. The roller 80 is pressed by the spring 81 and is in contact with the locking portion 86. For this reason, a wedge effect is generated in the roller 80, the rotation of the output shaft 74 with respect to the outer ring 77 is prevented, and the output shaft 74 is locked. In this manner, the clutch 70 can block the rotational force from the output side corresponding to the direction in which the cylinder block 2 is separated from the crankcase 1.

すなわち、駆動モータ59を駆動しない場合に、シリンダブロック2がクランクケース1に対して離れる向きの力は、カムシャフト54,55、ウォームホイール63,64およびウォーム61,62を介してクラッチ70に伝達される。ローラ80は、係止部86にロックされ、クラッチ70は、この出力側からの回転力を遮断する。   That is, when the drive motor 59 is not driven, the force in the direction in which the cylinder block 2 moves away from the crankcase 1 is transmitted to the clutch 70 via the camshafts 54 and 55, the worm wheels 63 and 64, and the worms 61 and 62. Is done. The roller 80 is locked to the locking portion 86, and the clutch 70 cuts off the rotational force from the output side.

図9は、機械圧縮比を低下させるときの動作を説明するクラッチ70の第1の概略断面図である。機械圧縮比を低下させる場合には、クランクケース1に対してシリンダブロック2を離す向きに移動させる。駆動モータ59を駆動することにより、入力軸71の挿入部72は、矢印101に示す向きに回転する。挿入部72が穴部75の内面に接触する前に、保持部73がローラ80に接触する。   FIG. 9 is a first schematic cross-sectional view of the clutch 70 for explaining the operation when the mechanical compression ratio is lowered. When lowering the mechanical compression ratio, the cylinder block 2 is moved away from the crankcase 1. By driving the drive motor 59, the insertion portion 72 of the input shaft 71 rotates in the direction indicated by the arrow 101. The holding portion 73 comes into contact with the roller 80 before the insertion portion 72 comes into contact with the inner surface of the hole portion 75.

図10は、機械圧縮比を低下させるときの動作を説明するクラッチ70の第2の概略断面図である。入力軸71を更に回転させることにより、保持部73がローラ80を押圧する。ローラ80は、係止部86から離れる。すなわち、ローラ80のくさび効果が消失する。このため、出力軸74は、ロックが解除され、外輪77に対して矢印100に示す方向に回転可能になる。入力軸71の挿入部72が、矢印101に示す向きに回転することにより、挿入部72が出力軸74の穴部75を押圧し、出力軸74を回転させることができる。このように、入力軸71の回転力を出力軸74に伝達することができる。または、出力軸74には矢印100に示す方向に常に力が作用しているために、出力軸74が回転する。偏心軸57は、一方の回転方向に回転し、クランクケース1に対してシリンダブロック2を離す向きに移動させることができる。   FIG. 10 is a second schematic cross-sectional view of the clutch 70 for explaining the operation when the mechanical compression ratio is lowered. By further rotating the input shaft 71, the holding unit 73 presses the roller 80. The roller 80 moves away from the locking portion 86. That is, the wedge effect of the roller 80 disappears. Therefore, the output shaft 74 is unlocked and can rotate in the direction indicated by the arrow 100 with respect to the outer ring 77. When the insertion portion 72 of the input shaft 71 rotates in the direction indicated by the arrow 101, the insertion portion 72 can press the hole 75 of the output shaft 74 and rotate the output shaft 74. Thus, the rotational force of the input shaft 71 can be transmitted to the output shaft 74. Alternatively, since force is always applied to the output shaft 74 in the direction indicated by the arrow 100, the output shaft 74 rotates. The eccentric shaft 57 rotates in one rotation direction and can be moved in a direction to separate the cylinder block 2 from the crankcase 1.

図11は、機械圧縮比を上昇させるときの動作を説明するクラッチ70の第1の概略断面図である。機械圧縮比を上昇させる場合には、クランクケース1に対してシリンダブロック2を近づける向きに移動させる。出力軸74には、矢印100に示す向きに力が加わっている。駆動モータ59を駆動することにより、入力軸71の挿入部72および保持部73を、矢印102に示す向きに回転させる。入力軸71の挿入部72は、出力軸74の穴部75に接触する。   FIG. 11 is a first schematic cross-sectional view of the clutch 70 for explaining the operation when raising the mechanical compression ratio. In order to increase the mechanical compression ratio, the cylinder block 2 is moved in a direction closer to the crankcase 1. A force is applied to the output shaft 74 in the direction indicated by the arrow 100. By driving the drive motor 59, the insertion portion 72 and the holding portion 73 of the input shaft 71 are rotated in the direction indicated by the arrow 102. The insertion portion 72 of the input shaft 71 contacts the hole portion 75 of the output shaft 74.

図12は、機械圧縮比を上昇させるときの動作を説明するクラッチ70の第2の概略断面図である。挿入部72を矢印102に示す向きに回転させることにより、ローラ80が係止部86から離れる向きに力が作用する。このために、ローラ80のくさび効果が解除される。入力軸71の挿入部72が出力軸74の穴部75を押圧することにより、入力軸71の回転力を出力軸74に伝達することができる。出力軸74は、矢印102に示す向きに回転する。ローラ80は、出力軸74と外輪77との間で摺動する。保持部73は、互いに対向するローラ80から離れた位置に配置される。この結果、偏心軸57が他方の回転方向に回転し、シリンダブロック2をクランクケース1に近づける向きに移動させることができる。   FIG. 12 is a second schematic cross-sectional view of the clutch 70 for explaining the operation when increasing the mechanical compression ratio. By rotating the insertion portion 72 in the direction indicated by the arrow 102, a force acts in a direction in which the roller 80 moves away from the locking portion 86. For this reason, the wedge effect of the roller 80 is released. When the insertion portion 72 of the input shaft 71 presses the hole 75 of the output shaft 74, the rotational force of the input shaft 71 can be transmitted to the output shaft 74. The output shaft 74 rotates in the direction indicated by the arrow 102. The roller 80 slides between the output shaft 74 and the outer ring 77. The holding portion 73 is disposed at a position away from the rollers 80 facing each other. As a result, the eccentric shaft 57 rotates in the other rotation direction, and the cylinder block 2 can be moved in a direction approaching the crankcase 1.

ところで、図9を参照して、例えば、クラッチ70の長期間の使用により、保持部73が摩耗すると、機械圧縮比を下げようとした場合に、保持部73がローラ80を十分に押圧できない場合がある。このためにローラ80のくさび効果を解除できない場合がある。または、ローラ80と外輪77との間に異物が混入した場合などには、保持部73がローラ80を押圧しても、ローラ80のくさび効果が解除できない場合がある。このような場合には、偏心軸57が一方の回転方向に回転する向きに、駆動モータ59の回転力を入力しても出力軸74に回転力を伝達できなくなる。すなわち、クラッチ70おいて、矢印101に示す入力軸71の回転力を出力軸74に伝達することができなくなる。この結果、機械圧縮比を低下させることができなくなる場合がある。   By the way, referring to FIG. 9, for example, when the holding portion 73 is worn due to long-term use of the clutch 70, the holding portion 73 cannot sufficiently press the roller 80 when trying to reduce the mechanical compression ratio. There is. For this reason, the wedge effect of the roller 80 may not be canceled. Alternatively, when foreign matter is mixed between the roller 80 and the outer ring 77, the wedge effect of the roller 80 may not be canceled even if the holding unit 73 presses the roller 80. In such a case, the rotational force cannot be transmitted to the output shaft 74 even if the rotational force of the drive motor 59 is input in the direction in which the eccentric shaft 57 rotates in one rotational direction. That is, in the clutch 70, the rotational force of the input shaft 71 indicated by the arrow 101 cannot be transmitted to the output shaft 74. As a result, the mechanical compression ratio may not be reduced.

本実施の形態の内燃機関は、このようなクラッチ70の異常を検出する異常検出装置を備える。異常検出装置は、偏心軸57を一方の回転方向に回転させる場合に、クラッチ70の回転力の伝達が異常であることを検出する。本実施の形態においては、異常検出装置がクラッチ70の異常を検出した場合に、第1の運転制御を行う。第1の運転制御では、図6の矢印106に示す偏心軸57の移動範囲を超えて他方の回転方向に偏心軸57を回転させることにより、機械圧縮比を低下させて低圧縮比にする。すなわち、通常運転時の機械圧縮比を上昇させる回転方向に駆動モータ59を駆動する。   The internal combustion engine of the present embodiment includes an abnormality detection device that detects such an abnormality of the clutch 70. The abnormality detection device detects that the transmission of the rotational force of the clutch 70 is abnormal when the eccentric shaft 57 is rotated in one rotational direction. In the present embodiment, the first operation control is performed when the abnormality detection device detects an abnormality of the clutch 70. In the first operation control, the eccentric shaft 57 is rotated in the other rotation direction beyond the moving range of the eccentric shaft 57 indicated by the arrow 106 in FIG. 6, thereby reducing the mechanical compression ratio to a low compression ratio. That is, the drive motor 59 is driven in the rotational direction that increases the mechanical compression ratio during normal operation.

図13は、本実施の形態における第1の運転制御を行なっているときのクラッチ70の第1の概略断面図である。第1の運転制御では矢印102に示す向きに入力軸71を回転させる。このときに、出力軸74の回転方向は、ローラ80のくさび効果が解消される方向であるので、出力軸74も矢印102に示す向きに回転させることができる。保持部73が摩耗した場合や、ローラ80と外輪77との間に異物が噛み込んだ場合などにおいても、矢印102に示す向きに回転させることができる。   FIG. 13 is a first schematic cross-sectional view of clutch 70 when the first operation control in the present embodiment is performed. In the first operation control, the input shaft 71 is rotated in the direction indicated by the arrow 102. At this time, since the rotation direction of the output shaft 74 is a direction in which the wedge effect of the roller 80 is eliminated, the output shaft 74 can also be rotated in the direction indicated by the arrow 102. Even when the holding portion 73 is worn or when a foreign object is caught between the roller 80 and the outer ring 77, the holding portion 73 can be rotated in the direction indicated by the arrow 102.

内燃機関が中程度の機械圧縮比の場合には、第1の運転制御を開始した直後には機械圧縮比が上昇する。駆動モータ59を駆動して偏心軸57を矢印69に示す他方の回転方向に回転させると、図5に示すように、偏心軸57が最下部に到達する。この時に燃焼室5の容積は最小になり、機械圧縮比が最大になる。第1の運転制御では、さらに、矢印69に示す向きに回転を継続する。   When the internal combustion engine has a medium mechanical compression ratio, the mechanical compression ratio increases immediately after the first operation control is started. When the drive motor 59 is driven to rotate the eccentric shaft 57 in the other rotation direction indicated by the arrow 69, the eccentric shaft 57 reaches the lowermost portion as shown in FIG. At this time, the volume of the combustion chamber 5 is minimized and the mechanical compression ratio is maximized. In the first operation control, the rotation is further continued in the direction indicated by the arrow 69.

図14に、第1の運転制御において偏心軸57を他方の回転方向に回転させているときの可変圧縮比機構の概略断面図を示す。機械圧縮比が最大になった後も、矢印69に示すように偏心軸57を他方の回転方向に回転させると、可変圧縮比機構のリンク機構が反転する。円形カム58の中心a、偏心軸57の中心b、および円形カム56の中心cのリンク状態が反転する。すなわち、図4および図14を参照すると、偏心軸57の中心bの位置がシリンダブロック2の内部に向かう位置からシリンダブロック2の外部に向かう位置に変更されている。   FIG. 14 is a schematic cross-sectional view of the variable compression ratio mechanism when the eccentric shaft 57 is rotated in the other rotation direction in the first operation control. Even after the mechanical compression ratio becomes maximum, when the eccentric shaft 57 is rotated in the other rotational direction as indicated by an arrow 69, the link mechanism of the variable compression ratio mechanism is reversed. The link state of the center a of the circular cam 58, the center b of the eccentric shaft 57, and the center c of the circular cam 56 is reversed. That is, referring to FIGS. 4 and 14, the position of the center b of the eccentric shaft 57 is changed from the position toward the inside of the cylinder block 2 to the position toward the outside of the cylinder block 2.

この状態で、矢印69に示す他方の回転方向に偏心軸57の回転を継続すると、クランクケース1に対してシリンダブロック2が離れる向きに移動する。機械圧縮比は低下する。図11および図13を参照して、通常運転時ではクラッチ70の出力軸74に対して矢印100に示す向きに力が作用していたが、第1の運転制御ではリンク機構が反転することにより、出力軸74に対して矢印104に示す向きに力が加わる。すなわち出力軸74に作用する力の向きが反転する。駆動モータ59の回転力の方向と、クランクケース1から受ける回転力の方向とが一致する。このために、機械圧縮比を速やかに低下させることができる。   In this state, if the rotation of the eccentric shaft 57 continues in the other rotation direction indicated by the arrow 69, the cylinder block 2 moves away from the crankcase 1. The mechanical compression ratio decreases. Referring to FIGS. 11 and 13, a force is acting on the output shaft 74 of the clutch 70 in the direction indicated by the arrow 100 during the normal operation, but in the first operation control, the link mechanism is reversed. A force is applied to the output shaft 74 in the direction indicated by the arrow 104. That is, the direction of the force acting on the output shaft 74 is reversed. The direction of the rotational force of the drive motor 59 coincides with the direction of the rotational force received from the crankcase 1. For this reason, the mechanical compression ratio can be quickly reduced.

本実施の形態の第1の運転制御においては、機械圧縮比が最小の状態になるまで駆動モータ59による入力軸71の回転を継続する。すなわち図3に示すように偏心軸57が最も上昇するまで偏心軸57を移動させる。この後に、第1の運転制御では、機械圧縮比が最小の状態、すなわち燃焼室5が最大になる状態で可変圧縮比機構を維持する。   In the first operation control of the present embodiment, the rotation of the input shaft 71 by the drive motor 59 is continued until the mechanical compression ratio becomes the minimum state. That is, as shown in FIG. 3, the eccentric shaft 57 is moved until the eccentric shaft 57 rises most. Thereafter, in the first operation control, the variable compression ratio mechanism is maintained in a state where the mechanical compression ratio is minimum, that is, in a state where the combustion chamber 5 is maximum.

機械圧縮比が低くなる状態に移行することにより、ノッキングなどの異常燃焼を抑制することができる。また、機械圧縮比の低い状態が維持されても、吸入空気量や燃料噴射量を大きくすることにより、内燃機関の出力も増大させることができる。このために、使用者に違和感を生じさせることなく内燃機関の運転を継続することができる。すなわち、ドライバビリティの悪化を抑制することができる。   By shifting to a state where the mechanical compression ratio becomes low, abnormal combustion such as knocking can be suppressed. Even if the state of low mechanical compression ratio is maintained, the output of the internal combustion engine can be increased by increasing the intake air amount and the fuel injection amount. For this reason, the operation of the internal combustion engine can be continued without causing the user to feel uncomfortable. That is, deterioration of drivability can be suppressed.

図15に、本実施の形態における第1の運転制御のフローチャートを示す。図15に示す制御は、例えば、通常運転を行なう通常運転モードで制御を行っている期間中に行なうことができる。ここで、通常運転モードとは内燃機関の運転状態に応じて、機械圧縮比を変化させる状態を示す。例えば、通常運転モードでは、要求負荷および機関回転数に基づいて機械圧縮比が選定され、選定された機械圧縮比に応じて可変圧縮比機構が駆動される。   FIG. 15 shows a flowchart of the first operation control in the present embodiment. The control shown in FIG. 15 can be performed, for example, during a period in which the control is performed in the normal operation mode in which the normal operation is performed. Here, the normal operation mode indicates a state in which the mechanical compression ratio is changed according to the operation state of the internal combustion engine. For example, in the normal operation mode, the mechanical compression ratio is selected based on the required load and the engine speed, and the variable compression ratio mechanism is driven according to the selected mechanical compression ratio.

ステップ111においては、機械圧縮比を低下させる指令を検出する。機械圧縮比の低下指令の検出については、例えば、電子制御ユニット30から駆動モータ59への指令値を検出することができる。または、駆動モータ59に入力される電流値などを検出することができる。   In step 111, a command for reducing the mechanical compression ratio is detected. Regarding the detection of the reduction command of the mechanical compression ratio, for example, the command value from the electronic control unit 30 to the drive motor 59 can be detected. Alternatively, the current value input to the drive motor 59 can be detected.

次に、ステップ112においては、機械圧縮比を低下させる側に駆動モータ59に対して電流を供給する。すなわち、偏心軸57が一方の回転方向に回転するように駆動モータ59の駆動を開始する。   Next, in step 112, current is supplied to the drive motor 59 to the side where the mechanical compression ratio is reduced. That is, driving of the drive motor 59 is started so that the eccentric shaft 57 rotates in one rotation direction.

次に、ステップ113において、クラッチ70が異常でないかを判別する。本実施の形態においては、相対位置センサ22および電子制御ユニット30が異常検出装置として機能する。異常検出装置は、クラッチ70のロックが解除されたか否かを判別する。クラッチ70のロックの解除の判別においては、例えば、クランクケース1に対するシリンダブロック2の相対位置を検出する。駆動モータ59に対して所定の電流を供給したにも関わらず、クランクケース1に対するシリンダブロック2の相対位置が指令された位置に到達していない場合には、クラッチ70のロックが解除されていないと判別することができる。   Next, in step 113, it is determined whether or not the clutch 70 is abnormal. In the present embodiment, the relative position sensor 22 and the electronic control unit 30 function as an abnormality detection device. The abnormality detection device determines whether or not the clutch 70 is unlocked. In determining whether the clutch 70 is unlocked, for example, the relative position of the cylinder block 2 with respect to the crankcase 1 is detected. If the relative position of the cylinder block 2 with respect to the crankcase 1 does not reach the commanded position even though a predetermined current is supplied to the drive motor 59, the clutch 70 is not unlocked. Can be determined.

または、駆動モータ59は、クランクケース1に対するシリンダブロック2の相対位置に応じて、フィードバック制御が行なわれている場合がある。駆動モータ59に対する指令値に対して相対位置の移動が遅れている場合には、所定の時間内に供給する電流量を増加する。たとえば、駆動モータ59に供給する電流のデューティ比を増大させる制御を行なうことができる。駆動モータ59に供給する電流のデューティ比が大きい場合には指令値に対して遅れがあると判別することができる。このために、デューティ比が予め定められた判定値よりも大きい場合には、クラッチのロックが解除されていないと判別することができる。ステップ113において、クラッチのロックが解除された場合には、ステップ114に移行する。   Alternatively, the drive motor 59 may be subjected to feedback control according to the relative position of the cylinder block 2 with respect to the crankcase 1. When the movement of the relative position is delayed with respect to the command value for the drive motor 59, the amount of current supplied within a predetermined time is increased. For example, control for increasing the duty ratio of the current supplied to the drive motor 59 can be performed. When the duty ratio of the current supplied to the drive motor 59 is large, it can be determined that there is a delay with respect to the command value. For this reason, when the duty ratio is larger than a predetermined determination value, it can be determined that the clutch is not unlocked. If the clutch is unlocked at step 113, the routine proceeds to step 114.

ステップ114においては、実際の機械圧縮比が目標の機械圧縮比に到達しているか否かを判別する。実際の機械圧縮比は、相対位置センサ22の出力により推定することができる。実際の機械圧縮比が目標の機械圧縮比に到達していない場合には、ステップ112に戻って、さらに機械圧縮比を低下する側に駆動モータ59を駆動する。ステップ114において、実際の機械圧縮比が目標の機械圧縮比に到達した場合には、この制御を終了する。   In step 114, it is determined whether or not the actual mechanical compression ratio has reached the target mechanical compression ratio. The actual mechanical compression ratio can be estimated from the output of the relative position sensor 22. When the actual mechanical compression ratio has not reached the target mechanical compression ratio, the process returns to step 112, and the drive motor 59 is driven to further decrease the mechanical compression ratio. In step 114, when the actual mechanical compression ratio reaches the target mechanical compression ratio, this control is terminated.

ステップ113において、クラッチ70のロックが解除されていないと判別した場合には、ステップ115に移行する。   If it is determined at step 113 that the clutch 70 is not unlocked, the routine proceeds to step 115.

ステップ115においては、機械圧縮比が上昇する側に駆動モータ59を駆動する。すなわち、ステップ112において回転させようとした回転方向と反対の回転方向に駆動モータ59を駆動させる。偏心軸57は、他方の回転方向に回転する。この制御を行なうことにより、図14に示したように、可変圧縮比機構のリンク機構を反転させ、リンク機構が反転した後に機械圧縮比を低下させることができる。   In step 115, the drive motor 59 is driven to the side where the mechanical compression ratio increases. That is, the drive motor 59 is driven in a direction opposite to the direction in which rotation was attempted in step 112. The eccentric shaft 57 rotates in the other rotation direction. By performing this control, as shown in FIG. 14, the link mechanism of the variable compression ratio mechanism can be reversed, and the mechanical compression ratio can be lowered after the link mechanism is reversed.

ステップ116において、実際の機械圧縮比が判定機械圧縮比に到達しているか否かを判別する。本実施の形態においては、機械圧縮比の最小値を判定機械圧縮比に設定している。機械圧縮比が最小になるまで可変圧縮比機構を駆動する。ステップ116において、実際の機械圧縮比が判定機械圧縮比に到達していない場合には、ステップ115に戻って駆動モータ59の駆動を継続する。ステップ116において、実際の機械圧縮比が判定機械圧縮比に到達した場合には、ステップ117に移行する。   In step 116, it is determined whether or not the actual mechanical compression ratio has reached the determined mechanical compression ratio. In the present embodiment, the minimum mechanical compression ratio is set as the determination mechanical compression ratio. The variable compression ratio mechanism is driven until the mechanical compression ratio is minimized. If the actual mechanical compression ratio has not reached the determined mechanical compression ratio in step 116, the process returns to step 115 and the drive motor 59 continues to be driven. In step 116, when the actual mechanical compression ratio reaches the determined mechanical compression ratio, the process proceeds to step 117.

ステップ117においては、機械圧縮比の変更を停止する。本実施の形態においては、クランクケース1に対してシリンダブロック2が最も離れた状態、すなわち燃焼室5の容積が最大になった状態で駆動モータ59を停止する。   In step 117, the change of the mechanical compression ratio is stopped. In the present embodiment, the drive motor 59 is stopped in a state where the cylinder block 2 is farthest from the crankcase 1, that is, in a state where the volume of the combustion chamber 5 is maximized.

次に、ステップ118においては、内燃機関の運転モードを通常運転モードから小さな機械圧縮比が維持される低機械圧縮比の運転モードに移行させる。この運転モードでの内燃機関の制御は、予め設定して電子制御ユニット30に記憶させておくことができる。例えば、低い機械圧縮比に維持されるために、低機関回転数および低負荷の場合には、通常運転モードよりも供給される吸入空気量および燃料噴射量を多くする制御を行うことができる。この制御により使用者が所望する出力を得ることができる。   Next, in step 118, the operation mode of the internal combustion engine is shifted from the normal operation mode to an operation mode with a low mechanical compression ratio that maintains a small mechanical compression ratio. The control of the internal combustion engine in this operation mode can be set in advance and stored in the electronic control unit 30. For example, in order to maintain a low mechanical compression ratio, control can be performed to increase the intake air amount and the fuel injection amount that are supplied compared to the normal operation mode when the engine speed is low and the load is low. With this control, an output desired by the user can be obtained.

さらに、低機械圧縮比の運転モードに移行する場合には、使用者に可変圧縮比機構の異常を通知することができる。例えば、運転操作パネルにおいて、可変圧縮比機構に異常が生じたことを通知する警告灯を配置することができる。この警告灯を点灯させることにより、使用者に可変圧縮比機構の異常を通知することができる。使用者は、可変圧縮比機構の異常を認知して修理を依頼することができる。   Furthermore, when shifting to the operation mode of the low mechanical compression ratio, the user can be notified of the abnormality of the variable compression ratio mechanism. For example, a warning lamp for notifying that an abnormality has occurred in the variable compression ratio mechanism can be arranged on the driving operation panel. By turning on this warning lamp, it is possible to notify the user of an abnormality in the variable compression ratio mechanism. The user can recognize the abnormality of the variable compression ratio mechanism and request repair.

この様に、本実施の形態においては、クラッチ70の異常を検出した場合に機械圧縮比が最小になるまで偏心軸57を回転させている。機械圧縮比が最小になった状態では、クランクケース1に対してシリンダブロック2は、最も離れた位置に配置される。このために、燃焼室5の内部の燃焼圧力等により、クランクケース1に対してシリンダブロック2が更に離れようとしても、この上昇力は、カムシャフト54,55で遮断される。このために、クラッチ70の出力側から回転力が伝達されることを回避できて、クラッチ70の更なる故障等を抑制できる。なお、クラッチの異常を検出した場合に移行する機械圧縮比は最小値に限られず、予め定められた低機械圧縮比まで移行させることができる。   Thus, in the present embodiment, when the abnormality of the clutch 70 is detected, the eccentric shaft 57 is rotated until the mechanical compression ratio is minimized. In a state where the mechanical compression ratio is minimized, the cylinder block 2 is disposed at a position farthest from the crankcase 1. For this reason, even if the cylinder block 2 is further separated from the crankcase 1 due to the combustion pressure inside the combustion chamber 5, this ascending force is blocked by the camshafts 54 and 55. For this reason, it can avoid that rotational force is transmitted from the output side of the clutch 70, and the further failure of the clutch 70 etc. can be suppressed. Note that the mechanical compression ratio to be shifted when a clutch abnormality is detected is not limited to the minimum value, and can be shifted to a predetermined low mechanical compression ratio.

また、前述のように第1の運転制御を開始したときに、リンク機構が反転するまでは機械圧縮比が上昇する場合がある。機械圧縮比が高くなる期間中には、異常燃焼の発生を抑制する制御を行うことができる。たとえば、点火時期を遅角することができる。または、吸気弁の閉弁時期が変更可能な可変動弁機構が配置されている場合には、吸気弁の閉弁時期を変更して吸入空気量を少なくすることができる。   Further, when the first operation control is started as described above, the mechanical compression ratio may increase until the link mechanism is reversed. During the period when the mechanical compression ratio is high, it is possible to perform control to suppress the occurrence of abnormal combustion. For example, the ignition timing can be retarded. Alternatively, when a variable valve mechanism that can change the closing timing of the intake valve is disposed, the intake air amount can be reduced by changing the closing timing of the intake valve.

次に、本実施の形態における第2の運転制御について説明する。第2の運転制御においては、第1の運転制御と同様に、予め設定された低機械圧縮比まで低下させた後に、クラッチ70が正常に戻っているか否かを判別する。低機械圧縮比に変更した後に偏心軸57を僅かに他方の回転方向に回転させ、更に一方の回転方向に回転させることにより、逆入力遮断クラッチ70の異常の有無を判別する。   Next, the second operation control in the present embodiment will be described. In the second operation control, similarly to the first operation control, it is determined whether or not the clutch 70 has returned to normal after being lowered to a preset low mechanical compression ratio. After changing to the low mechanical compression ratio, the eccentric shaft 57 is slightly rotated in the other rotation direction, and further rotated in one rotation direction, thereby determining whether or not the reverse input cutoff clutch 70 is abnormal.

図16に、本実施の形態における第1の運転制御を行なっているときのクラッチ70の第2の概略断面図を示す。第1の運転制御において、偏心軸57が他方の回転方向に回転するように駆動モータ59を駆動すると、外輪77に対して入力軸71および出力軸74が回転する。このときに、クラッチ70が正常に戻る場合がある。例えば、ローラ80と外輪77との間に噛み込まれていた異物が除去される場合がある。このような場合には、図16に示すように、係止部86におけるローラ80のくさび効果が解除される。第2の運転制御では、このようなクラッチが正常に戻ったことを検出し、運転モードを低機械圧縮比の運転モードから通常運転モードに戻す制御を行う。   FIG. 16 shows a second schematic cross-sectional view of the clutch 70 when the first operation control in the present embodiment is performed. In the first operation control, when the drive motor 59 is driven so that the eccentric shaft 57 rotates in the other rotation direction, the input shaft 71 and the output shaft 74 rotate with respect to the outer ring 77. At this time, the clutch 70 may return to normal. For example, there is a case where the foreign matter caught between the roller 80 and the outer ring 77 is removed. In such a case, as shown in FIG. 16, the wedge effect of the roller 80 in the locking portion 86 is released. In the second operation control, it is detected that such a clutch has returned to normal, and control is performed to return the operation mode from the low mechanical compression ratio operation mode to the normal operation mode.

図17に、本実施の形態における第2の運転制御のフローチャートを示す。ステップ111からステップ118は、第1の運転制御と同様である。ステップ118においては、例えば図3に示すように機械圧縮比が最小の状態にて維持されている。   FIG. 17 shows a flowchart of the second operational control in the present embodiment. Steps 111 to 118 are similar to the first operation control. In step 118, for example, as shown in FIG. 3, the mechanical compression ratio is maintained at a minimum state.

次に、ステップ119においては、機械圧縮比が上昇する側に駆動モータ59を駆動する。図3を参照して、矢印69に示す向きに偏心軸57を僅かに回転させる。この時の偏心軸57の移動量は、機械圧縮比に対する感度が低い範囲内になるように十分に小さいことが好ましい。   Next, in step 119, the drive motor 59 is driven to the side where the mechanical compression ratio increases. Referring to FIG. 3, eccentric shaft 57 is slightly rotated in the direction indicated by arrow 69. The amount of movement of the eccentric shaft 57 at this time is preferably small enough so that the sensitivity to the mechanical compression ratio is within a low range.

次に、ステップ120およびステップ121では、ステップ112およびステップ113と同様の制御を行う。ステップ120においては、機械圧縮比が低下する側に駆動モータ59を駆動させる。ステップ121においては、異常検出装置によりクラッチ70のロックが解除されているか否かを判別する。   Next, in steps 120 and 121, the same control as in steps 112 and 113 is performed. In step 120, the drive motor 59 is driven to the side where the mechanical compression ratio decreases. In step 121, it is determined whether or not the clutch 70 is unlocked by the abnormality detection device.

ステップ121において、クラッチ70のロックが解除されている場合には、ステップ122に移行する。ステップ122において内燃機関を通常運転モードに戻して、この制御を終了する。ステップ121において、クラッチ70のロックが解除されない場合には、クラッチ70の復旧が不可能であると判別することができる。この場合には、ステップ123に移行する。   If it is determined in step 121 that the clutch 70 is unlocked, the process proceeds to step 122. In step 122, the internal combustion engine is returned to the normal operation mode, and this control is finished. If the clutch 70 is not unlocked in step 121, it can be determined that the clutch 70 cannot be recovered. In this case, the process proceeds to step 123.

ステップ123においては、可変圧縮比機構に異常が生じたことを使用者に通知する。本実施の形態においては、運転操作パネルの警告灯を点灯させている。次に、ステップ124においては、現在の低機械圧縮比を維持し、低機械圧縮比の運転モードを継続する。   In step 123, the user is notified that an abnormality has occurred in the variable compression ratio mechanism. In the present embodiment, the warning light on the operation panel is turned on. Next, in step 124, the current low mechanical compression ratio is maintained and the operation mode of the low mechanical compression ratio is continued.

本実施の形態においては、機械圧縮比が最小の状態から機械圧縮比を一回のみ上昇させているが、この形態に限られず、機械圧縮比の上昇および低下の制御を複数回行なっても構わない。この後に、クラッチが解除されているか否かを判別しても構わない。   In the present embodiment, the mechanical compression ratio is increased only once from the state where the mechanical compression ratio is minimum. However, the present invention is not limited to this form, and the increase and decrease of the mechanical compression ratio may be controlled a plurality of times. Absent. Thereafter, it may be determined whether or not the clutch is released.

第2の運転制御においては、可変圧縮比機構が正常に戻ったことを検出することができる。このために、通常運転モードにて運転できるにも関わらず、低機械圧縮比にて運転して燃料消費量が増大することを抑制できる。または、第1の運転制御の期間中に可変圧縮比機構が正常に戻ったものの使用者が修理を依頼することを回避することができる。   In the second operation control, it can be detected that the variable compression ratio mechanism has returned to normal. For this reason, although it can drive | operate in normal operation mode, it can drive | operate by a low mechanical compression ratio and can suppress that a fuel consumption increases. Alternatively, it is possible to prevent the user from requesting repair although the variable compression ratio mechanism has returned to normal during the period of the first operation control.

図2を参照して、本実施の形態におけるクラッチ70は、駆動モータ59と、ウォーム62との間に配置されているが、この形態に限られず、駆動モータ59の回転力を偏心軸57に伝達する駆動力伝達経路に配置することができる。例えば、クラッチ70は、ウォームホイール63,64と、カムシャフト54,55との間に配置されていても構わない。この場合には、それぞれのカムシャフト54,55に対してクラッチが配置される。   Referring to FIG. 2, the clutch 70 in the present embodiment is disposed between the drive motor 59 and the worm 62, but is not limited to this form, and the rotational force of the drive motor 59 is applied to the eccentric shaft 57. It can arrange | position in the driving force transmission path | route which transmits. For example, the clutch 70 may be disposed between the worm wheels 63 and 64 and the cam shafts 54 and 55. In this case, a clutch is arranged for each of the camshafts 54 and 55.

本実施の形態においては、車両に取り付けられている内燃機関を例示して説明を行なったが、この形態に限られず、任意の装置や設備等に配置されている内燃機関に本発明を適用することができる。   In the present embodiment, the internal combustion engine attached to the vehicle has been described as an example. However, the present invention is not limited to this embodiment, and the present invention is applied to an internal combustion engine disposed in an arbitrary device or facility. be able to.

上述のそれぞれの図において、同一または相等する部分には同一の符号を付している。また、上述のそれぞれの制御においては、機能および作用が変更されない範囲において適宜ステップの順序を変更することができる。なお、上記の実施の形態は例示であり発明を限定するものではない。また、実施の形態においては、特許請求の範囲に示される変更が含まれている。   In the respective drawings described above, the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals. In each of the above-described controls, the order of the steps can be appropriately changed within a range where the function and the action are not changed. In addition, said embodiment is an illustration and does not limit invention. In the embodiment, the change shown in a claim is included.

1 クランクケース
2 シリンダブロック
4 ピストン
5 燃焼室
22 相対位置センサ
30 電子制御ユニット
54,55 カムシャフト
56,58 円形カム
57 偏心軸
59 駆動モータ
60 回転軸
65 スプリング
70 クラッチ
71 入力軸
74 出力軸
77 外輪
80 ローラ
81 スプリング
86 係止部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Crankcase 2 Cylinder block 4 Piston 5 Combustion chamber 22 Relative position sensor 30 Electronic control unit 54,55 Camshaft 56,58 Circular cam 57 Eccentric shaft 59 Drive motor 60 Rotating shaft 65 Spring 70 Clutch 71 Input shaft 74 Output shaft 77 Outer ring 80 Roller 81 Spring 86 Locking part

Claims (2)

クランクケースを含む支持構造物と、
支持構造物に偏心軸を介して支持されているシリンダブロックと、
偏心軸を回転させる駆動機および駆動機の回転力を偏心軸に伝達する駆動力伝達経路に配置されているクラッチを含み、支持構造物に対してシリンダブロックが相対移動するように形成されている可変圧縮比機構と、
クラッチの異常を検出する異常検出装置とを備え、
可変圧縮比機構は、通常運転における偏心軸の移動範囲が予め定められており、偏心軸を一方の回転方向に回転することにより、支持構造物に対してシリンダブロックを離す向きに相対移動させ、偏心軸を他方の回転方向に回転することにより、支持構造物に対してシリンダブロックを近づける向きに相対移動させるように形成されており、
クラッチは、一方の回転方向および他方の回転方向に対応する入力側からの回転力を伝達し、一方の回転方向に対応する出力側からの回転力を遮断するように形成されており、
駆動機が偏心軸を一方の回転方向に回転させる場合に、異常検出装置によりクラッチが異常であることが検出された時に、可変圧縮比機構は、偏心軸の移動範囲を超えて他方の回転方向に偏心軸を回転させることにより、支持構造物に対してシリンダブロックを離れる向きに相対移動させ、予め設定された機械圧縮比まで低下させることを特徴とする、内燃機関。
A support structure including a crankcase;
A cylinder block supported by the support structure via an eccentric shaft;
A drive unit that rotates the eccentric shaft and a clutch that is arranged in a drive force transmission path that transmits the rotational force of the drive unit to the eccentric shaft are formed so that the cylinder block moves relative to the support structure. A variable compression ratio mechanism;
An abnormality detection device for detecting an abnormality of the clutch,
The variable compression ratio mechanism has a predetermined range of movement of the eccentric shaft in normal operation, and by rotating the eccentric shaft in one direction of rotation, it moves relative to the support structure in the direction of separating the cylinder block, By rotating the eccentric shaft in the other rotation direction, it is formed to move relative to the support structure in the direction in which the cylinder block approaches.
The clutch is configured to transmit a rotational force from the input side corresponding to one rotational direction and the other rotational direction, and to block a rotational force from the output side corresponding to one rotational direction,
When the drive machine rotates the eccentric shaft in one rotation direction, when the abnormality detection device detects that the clutch is abnormal, the variable compression ratio mechanism exceeds the movement range of the eccentric shaft and the other rotation direction. An internal combustion engine characterized by rotating the eccentric shaft to move the cylinder block relative to the support structure in a direction away from the support structure and lowering the mechanical compression ratio to a preset value.
可変圧縮比機構は、予め設定された機械圧縮比まで低下させた後に、更に偏心軸を他方の回転方向に回転させることにより機械圧縮比を上昇し、機械圧縮比を上昇させた状態から偏心軸を一方の回転方向に回転させて異常検出装置によりクラッチの異常の有無を判別する、請求項1に記載の内燃機関。   The variable compression ratio mechanism reduces the mechanical compression ratio to a preset mechanical compression ratio, and further increases the mechanical compression ratio by rotating the eccentric shaft in the other rotational direction. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the engine is rotated in one rotational direction and the abnormality detection device determines whether or not the clutch is abnormal.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014181666A (en) * 2013-03-21 2014-09-29 Toyota Motor Corp Variable compression ratio internal combustion engine

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