JP2014173570A - Internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
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。従来の技術においては、運転期間中に圧縮比を変更する内燃機関が知られている。 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. In the prior art, an internal combustion engine that changes the compression ratio during an operation period is known.
特開2009−264258号公報においては、シリンダブロックとクランクケースとをシリンダの軸線方向に相対的にスライド移動させて、燃焼室の容積を変更することにより圧縮比を変更可能な機械圧縮比変更機構を備える内燃機関が開示されている。この内燃機関は、圧縮比を所定の目標圧縮比まで変化させる際に、シリンダブロックの相対移動に対する抵抗として機械圧縮比変更機構に作用する抵抗力の大きさが所定の基準値以下である場合に、シリンダブロックを相対移動させる駆動力を駆動源に出力させることが開示されている。 In Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-264258, a mechanical compression ratio changing mechanism capable of changing the compression ratio by changing the volume of the combustion chamber by sliding the cylinder block and the crankcase relative to each other in the axial direction of the cylinder. An internal combustion engine is disclosed. In this internal combustion engine, when the compression ratio is changed to a predetermined target compression ratio, the resistance force acting on the mechanical compression ratio changing mechanism as a resistance to the relative movement of the cylinder block is equal to or less than a predetermined reference value. Further, it is disclosed that a driving force for relatively moving a cylinder block is output to a driving source.
特開2007−239520号公報においては、シリンダ内を往復動するピストンとクランクシャフトのクランクピンとを連係するリンク列と、駆動部により回転位置が変更される制御軸と、この制御軸とリンク列とを連係する制御リンクとを有し、制御軸の回転位置に応じてピストン行程が変化する内燃機関の可変圧縮比装置が開示されている。この可変圧縮比装置には、駆動部から制御軸への動力伝達経路に、制御軸から駆動部への逆入力を遮断するクラッチを介装することが開示されている。 In Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-239520, a link train that links a piston that reciprocates in a cylinder and a crank pin of a crankshaft, a control shaft that changes a rotational position by a drive unit, and the control shaft and link train There is disclosed a variable compression ratio device for an internal combustion engine that has a control link that links the control shaft and that changes the piston stroke according to the rotational position of the control shaft. In this variable compression ratio device, it is disclosed that a clutch for interrupting reverse input from the control shaft to the drive unit is interposed in a power transmission path from the drive unit to the control shaft.
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容積を変更する機構を採用することにより圧縮比を小さくすることができる。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、燃焼室の圧力、すなわち筒内圧は上昇する。また、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働く力が増大し、可変圧縮比機構に作用する力も増大する。 As a variable compression ratio mechanism that changes the compression ratio, the compression ratio can be reduced by adopting a mechanism that changes the volume of the combustion chamber when the piston reaches top dead center. In an internal combustion engine equipped with such a variable compression ratio mechanism, when the fuel burns, the pressure in the combustion chamber, that is, the in-cylinder pressure rises. Further, the force acting in the direction in which the volume of the combustion chamber increases with respect to the members constituting the combustion chamber increases, and the force acting on the variable compression ratio mechanism also increases.
クランクケースに対してシリンダブロックを相対的に移動させる可変圧縮比機構を備える内燃機関においては、筒内圧により、クランクケースからシリンダブロックが遠ざかる向きに力が作用する。この力は、可変圧縮比機構の駆動装置にも作用する結果、駆動装置のモータに対して回転力が伝達される虞がある。このために、可変圧縮比機構の駆動装置には、モータとシリンダブロックを移動させるシャフトとの間に、筒内圧による回転力を遮断する逆入力遮断クラッチを配置することが知られている。逆入力遮断クラッチは、筒内圧により生じる回転力がモータに伝達されることを遮断するロック機能を有する。特に、逆入力遮断クラッチは、筒内圧により回転する方向、すなわち、クランクケースに対してシリンダブロックが遠ざかる向きに対応する回転方向の力を遮断することができる。 In an internal combustion engine including a variable compression ratio mechanism that moves a cylinder block relative to a crankcase, force acts in a direction in which the cylinder block moves away from the crankcase due to in-cylinder pressure. As a result of this force also acting on the drive device of the variable compression ratio mechanism, there is a possibility that the rotational force is transmitted to the motor of the drive device. For this reason, it is known that a drive unit for a variable compression ratio mechanism is provided with a reverse input blocking clutch that blocks the rotational force due to the in-cylinder pressure between the motor and the shaft that moves the cylinder block. The reverse input cut-off clutch has a lock function that cuts off the rotational force generated by the cylinder pressure from being transmitted to the motor. In particular, the reverse input cut-off clutch can cut off the force in the rotation direction corresponding to the direction of rotation by the in-cylinder pressure, that is, the direction in which the cylinder block moves away from the crankcase.
一方で、駆動装置のモータを駆動してクランクケースに対してシリンダブロックを遠ざける向きに移動させる場合には、逆入力遮断クラッチのロック機能を解除する必要がある。ところが、逆入力遮断クラッチの出力軸には、筒内圧による回転力が加わっている。筒内圧は時間とともに変化し、ロック機能を解除するためには逆入力遮断クラッチの入力軸に供給する回転力を大きくしなければならない場合があった。このために、駆動装置のモータは容量が大きく設定され、消費電力が大きくなったり、内燃機関の燃料の消費量が多くなったりしていた。更に、駆動装置のモータを配置する場所が大きくなったり、または、モータを配置する場所が制限されたりするという問題があった。 On the other hand, when the motor of the driving device is driven to move the cylinder block away from the crankcase, it is necessary to release the lock function of the reverse input cutoff clutch. However, a rotational force due to the in-cylinder pressure is applied to the output shaft of the reverse input cutoff clutch. The in-cylinder pressure changes with time, and it may be necessary to increase the rotational force supplied to the input shaft of the reverse input cutoff clutch in order to release the lock function. For this reason, the capacity of the motor of the drive device is set to be large, resulting in an increase in power consumption and an increase in fuel consumption of the internal combustion engine. Furthermore, there has been a problem that the place where the motor of the driving device is arranged becomes large or the place where the motor is arranged is limited.
本発明は、クラッチを含む可変圧縮比機構を備え、機械圧縮比を低下させる場合にクラッチの入力軸に供給する回転力を小さくでき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 includes a variable compression ratio mechanism including a clutch and that can reduce the rotational force supplied to the input shaft of the clutch when the mechanical compression ratio is lowered.
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、支持構造物に支持されているシリンダブロックと、支持構造物に対するシリンダブロックの相対位置を変更することにより機械圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構とを備える。可変圧縮比機構は、支持構造物とシリンダブロックとの間に介在し、偏心軸を含むシャフトと、シャフトを回転させる駆動装置とを含む。駆動装置は、回転機と、回転機の回転力をシャフトに伝達する駆動力伝達経路に配置されているクラッチとを含む。クラッチは、支持構造物に対してシリンダブロックが遠ざかる向きに対応する回転方向の回転力がシャフトから出力軸に加わると、入力軸への回転力の伝達を遮断するように形成されている。内燃機関は、クラッチの出力軸に加わる回転力を推定する回転力推定手段を更に備え、機械圧縮比を低下させる場合に、クラッチの出力軸に加わる回転力に基づいて、クラッチの入力軸に対する出力軸の変位角を推定し、推定した変位角に基づいてクラッチの入力軸の回転速度を設定し、設定した入力軸の回転速度になるように回転機を駆動する。 The internal combustion engine of the present invention has a variable structure capable of changing the mechanical compression ratio by changing the relative position of the cylinder block with respect to the support structure including the crankcase, the cylinder block supported by the support structure, and the support structure. A compression ratio mechanism. The variable compression ratio mechanism is interposed between the support structure and the cylinder block, and includes a shaft including an eccentric shaft and a drive device that rotates the shaft. The drive device includes a rotating machine and a clutch disposed in a driving force transmission path that transmits the rotational force of the rotating machine to the shaft. The clutch is formed to block transmission of the rotational force to the input shaft when a rotational force in the rotational direction corresponding to the direction in which the cylinder block moves away from the support structure is applied from the shaft to the output shaft. The internal combustion engine further includes a rotational force estimating means for estimating the rotational force applied to the output shaft of the clutch, and when the mechanical compression ratio is reduced, the output to the input shaft of the clutch is based on the rotational force applied to the output shaft of the clutch. The shaft displacement angle is estimated, the rotation speed of the input shaft of the clutch is set based on the estimated displacement angle, and the rotating machine is driven so that the rotation speed of the input shaft is set.
上記発明においては、機械圧縮比を低下させる場合に、筒内圧が極大点から極小点まで移行する期間中に、入力軸に対する出力軸の変位角よりも大きな回転角度にてクラッチの入力軸を回転させることが好ましい。 In the above invention, when reducing the mechanical compression ratio, the clutch input shaft is rotated at a rotation angle larger than the displacement angle of the output shaft with respect to the input shaft during the period in which the in-cylinder pressure shifts from the maximum point to the minimum point It is preferable to make it.
本発明によれば、クラッチを含む可変圧縮比機構を備え、機械圧縮比を低下させる場合にクラッチの入力軸に供給する回転力を小さくでき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 includes a variable compression ratio mechanism including a clutch and can reduce the rotational force supplied to the input shaft of the clutch when the mechanical compression ratio is lowered.
図1から図16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。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。本発明においては、任意のピストン4の位置において、ピストン4の冠面、シリンダブロック2の穴部、およびシリンダヘッド3に囲まれる空間を燃焼室と称する。また、燃焼室5の圧力、すなわち筒内圧を検出する筒内圧力検出器としての筒内圧センサ23が配置されている。
FIG. 1 is a schematic diagram of an internal combustion engine according to an embodiment. The internal combustion engine includes a support structure including the
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
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、排気マニホールド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。排気マニホールド19には空燃比センサ21が配置されている。
The
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
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
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
吸入空気量検出器18、空燃比センサ21、相対位置センサ22、筒内圧センサ23、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
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
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
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。カムシャフト54,55は、クランクケース1とシリンダブロック2との間に介在する。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、偏心軸57を含むカムシャフト54,55を介して、クランクケース1に支持されている。
The variable compression ratio mechanism in the present embodiment includes a pair of
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断面図である。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68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。シリンダブロック2は、矢印99に示すようにクランクケース1から離れる向きに移動する。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68で示される方向に回転させると、シリンダブロック2は、矢印99に示すように更にクランクケース1から離れる向きに移動する。この結果、図5に示されるように偏心軸57は最も高い位置となる。
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 are cross-sectional views illustrating the function of the variable compression ratio mechanism when changing the mechanical compression ratio in normal operation. When the
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。
3 to 5 show the positional relationship between the center a of the
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。
When the
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。この実施例では、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を回転させるモータ59は、対応する駆動回路38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
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
図3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。これに対して、図5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。
In the state shown in FIG. 3, the volume of the
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。機械圧縮比を低下させる場合には、偏心軸57を矢印68に示す向きに回転させる。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。
Referring to FIGS. 3 to 5,
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
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、モータ59の回転力をカムシャフト54,55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 disposed in a driving force transmission path for transmitting the rotational force of
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。本実施の形態における逆入力遮断クラッチは、入力軸からの回転力を出力軸に伝達し、出力軸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、モータ59から伝達される回転軸66の回転力はウォーム61,62に伝達し、ウォーム61,62から伝達される回転軸60の回転力は遮断して、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 in the present embodiment is configured to transmit the rotational force from the input shaft to the output shaft and to block the rotational force from the output shaft. That is, the clutch 70 transmits the rotational force of the
図6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7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7は、図6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。 In FIG. 6, the 1st schematic sectional drawing of the clutch 70 in this Embodiment is shown. In FIG. 7, the 2nd schematic sectional drawing of the clutch 70 in this Embodiment is shown. FIG. 7 is a schematic cross-sectional view taken along line X in FIG.
図6および図7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、回転中心軸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6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。
Referring to FIGS. 6 and 7, clutch 70 of the present embodiment includes an
クラッチ70は、入力軸71を含む。入力軸71は、回転中心軸88を回転中心にして回転する。入力軸71は、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
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80a,80b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80aを押圧し、偏心軸57が他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80bを押圧するように形成されている。
The plurality of
出力軸74と外輪77との間の空間には、ローラ80a,80bが配置されている。本実施の形態におけるローラ80a,80bは円柱状に形成されている。ローラ80aとローラ80bとの間には、スプリング81が配置されている。スプリング81は、ローラ80a,80bを互いに離す向きに付勢する。
出力軸74と外輪77とにより、ローラ80a,80bを係止させるための係止部86a,86bが形成される。係止部86a,86bは、ローラ80a,80b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86a,86bは、ローラ80a,80bが通過しないように狭く形成されている。
The
次に、本実施の形態おけるクラッチ70の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、モータ59の回転力が入力軸71に入力されると、この回転力を出力軸74に伝達する。一方で、クラッチ70は、カムシャフト54,55の側からの回転力が出力軸74に伝達されると、ロックされてこの回転力を遮断する。特に、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 of the clutch 70 in the present embodiment will be described.
図1を参照して、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、筒内圧によりクランクケース1に対してシリンダブロック2が離れる方向に力が作用する。
Referring to FIG. 1, in the present embodiment,
シリンダブロック2がクランクケース1から離れる向きの回転力は、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。図6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。シリンダブロック2にはクランクケース1に対して離れる方向に常に力が加わり、出力軸74には矢印100に示す向きに力が加わっている。
The rotational force in the direction in which the
ローラ80aは、スプリング81に押圧されて係止部86aに接触している。このために、ローラ80a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。また、同様に、矢印100と反対向きの回転力が出力軸74に加わった場合には、ローラ80bが係止部86bに接触して出力軸74がロックされる。クラッチ70は、モータ59を駆動しない場合に、ローラ80a,80bが係止部86a,86bに係止して出力軸74をロックする。
The
図8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。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80aに接触する。
FIG. 8 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
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80aを押圧する。ローラ80aは、係止部86aから離れる。すなわち、ローラ80a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101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。このときに、出力軸74は、ローラ80bが係止部86bから離れる向きに回転するためにローラ80bによるロックも解除される。
FIG. 9 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
図10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。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。
FIG. 10 is a 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
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ことにより、保持部73がローラ80bを押圧する。ローラ80bが係止部86bから脱離してローラ80bのくさび効果が消失する。次に、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。このときに、出力軸74は、ローラ80aが係止部86aから離れる向きに回転するために、ローラ80aによるロックも解除される。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。
By rotating the
図11に、本実施の形態の内燃機関におけるクランク角度と、筒内圧との関係を説明するグラフを示す。本実施の形態における内燃機関は、複数の気筒を有する。本実施の形態においては、4個の気筒が形成されている。それぞれの気筒には燃料と空気の混合気が供給されて、点火することにより燃料が燃焼し、筒内圧が上昇する。図11には、点火の順序に従って、第1気筒、第3気筒、第4気筒および第2気筒の筒内圧が記載されている。横軸のクランク角度は、時間に対応する。縦軸の筒内圧は、シリンダヘッド3を介してシリンダブロック2に作用する力に対応する。筒内圧には、燃料が燃焼することにより極大になる極大点91と、筒内圧が極小になる極小点92とが発現している。
FIG. 11 is a graph illustrating the relationship between the crank angle and the in-cylinder pressure in the internal combustion engine of the present embodiment. The internal combustion engine in the present embodiment has a plurality of cylinders. In the present embodiment, four cylinders are formed. Each cylinder is supplied with a mixture of fuel and air, and when ignited, the fuel burns and the in-cylinder pressure rises. FIG. 11 shows the in-cylinder pressures of the first cylinder, the third cylinder, the fourth cylinder, and the second cylinder in the order of ignition. The crank angle on the horizontal axis corresponds to time. The in-cylinder pressure on the vertical axis corresponds to the force acting on the
図10を参照して、筒内圧およびスプリング65の付勢力により、出力軸74には、矢印100に示す向きに回転力が加わっている。すなわち、出力軸74には逆入力トルクが加わっている。機械圧縮比を上昇させる場合には、入力軸71が矢印102に示す向きに回転する。逆入力トルクをロックしている係止部86aにおいては、ローラ80aが係止部86aから離脱する方向に入力軸71が回転する。保持部73は、逆入力トルクを遮断していない側の係止部86bのローラ80bを押圧するために、容易にローラ80bを係止部86bから離脱させることができる。
Referring to FIG. 10, a rotational force is applied to
図8および図9を参照して、機械圧縮比を低下させる場合には、入力軸71が矢印101に示す向きに回転する。入力軸71の回転方向は、矢印100に示す出力軸74に加わる回転力の回転方向と同じになる。出力軸74に加わる回転力は、筒内圧に依存し、筒内圧が高くなると、出力軸74に加わる回転力も大きくなる。
Referring to FIGS. 8 and 9, when reducing the mechanical compression ratio,
図12に、本実施の形態におけるクラッチの拡大概略断面図を示す。図12は、機械圧縮比を一定に維持している場合のクラッチの作動状況を説明している。出力軸74に加わる回転力が小さい時の出力軸74およびローラ80aの外縁を実線にて示している。また、出力軸74に加わる回転力が大きい時の出力軸74およびローラ80aの外縁を破線にて示している。
FIG. 12 shows an enlarged schematic cross-sectional view of the clutch in the present embodiment. FIG. 12 illustrates the operation state of the clutch when the mechanical compression ratio is kept constant. The outer edges of the
出力軸74に加わる回転力が増大することにより、出力軸74が入力軸71に対して、矢印100に示す向きに僅かに変形する。その後に出力軸74に加わる回転力が減少すると、出力軸74は元の状態に戻る。このように、出力軸74は、弾性的に変形し、更にローラ80aが係止部86aに食い込む。この結果、入力軸71に対する出力軸74の中心軸周りの変位角θ1が変化する。変位角θ1は、出力軸74に加わる回転力の大きさに応じて弾性的に変化する。変位角θ1は、ローラ80aが係止部86aに食い込むことにより回転する変位角θ11と、出力軸74自体が変形することによる変位角θ12とを含む。すなわち、変位角θ1は、変位角θ11と変位角θ12との和になる。
As the rotational force applied to the
図11を参照して、例えば、参考のクランク角度CAa,CAbにおける筒内圧を比較すると、クランク角度CAaにおける筒内圧よりもクランク角度CAbにおける筒内圧の方が高くなる。クランク角度CAaからクランク角度CAbに向かうにつれて、筒内圧が上昇する。図12を参照して、筒内圧が上昇するときには、変位角θ1が増大している。すなわち、ローラ80aは、係止部86aへの食い込み量が増大し、さらに、出力軸74自体の変形量が増大している。この時に、機械圧縮比を低下させるために、保持部73にてローラ80aを押圧してローラ80aのロックを解除しようとしても、大きな力が必要になる。
Referring to FIG. 11, for example, when the in-cylinder pressures at reference crank angles CAa and CAb are compared, the in-cylinder pressure at crank angle CAb is higher than the in-cylinder pressure at crank angle CAa. The in-cylinder pressure rises from the crank angle CAa toward the crank angle CAb. Referring to FIG. 12, when the in-cylinder pressure increases, the displacement angle θ1 increases. That is, the
一方で、筒内圧が低下している場合には、変位角θ1は減少している。ローラ80aは、係止部86aから離脱する向きに相対移動している。この時に、保持部73によりローラ80aを押圧すると、係止部86aからのローラ80aの離脱を促進し、小さな力にてローラ80aの係止を解除することができる。
On the other hand, when the in-cylinder pressure decreases, the displacement angle θ1 decreases. The
図11を参照して、例えばクランク角度CA1からクランク角度CA2までの期間Sにおいては、筒内圧が減少し、変位角θ1が減少している。機械圧縮比を低下させるために、筒内圧の極大点91から極小点92に移行する期間Sにおいて、ローラ80aの押圧を開始することにより、小さな力にてローラ80aの係止を解除することができる。本実施の形態においては、筒内圧の極大点91において、駆動装置のモータ59の作動を開始している。
Referring to FIG. 11, for example, in a period S from crank angle CA1 to crank angle CA2, the in-cylinder pressure decreases and the displacement angle θ1 decreases. In order to reduce the mechanical compression ratio, in the period S in which the in-cylinder pressure is shifted from the maximum point 91 to the
ところで、期間Sを経過すると筒内圧が再び上昇する。筒内圧の上昇は、変位角θ1が増大する向きに作用する。このために、ローラ80aの係止部86aからの離脱は、筒内圧が減少する期間S内に終了することが好ましい。すなわち、期間Sの期間内に係止部86aからローラ80aが離れることが好ましい。
By the way, when the period S elapses, the in-cylinder pressure rises again. The increase in the in-cylinder pressure acts in the direction in which the displacement angle θ1 increases. For this reason, it is preferable that the separation of the
本実施の形態の内燃機関は、運転期間中にクラッチ70の出力軸74に加わる回転力を推定する回転力推定手段を備える。本実施の形態においては、電子制御ユニット30が回転力推定手段として機能する。内燃機関は、機械圧縮比を低下させる場合に、回転力推定手段により推定した回転力に基づいて、クラッチ70の出力軸74の変位角θ1を推定する。推定した変位角θ1に基づいて、クラッチ70の入力軸71の回転速度を設定し、設定した入力軸71の回転速度になるようにモータ59を駆動する。本実施の形態においては、期間Sの期間中に、変位角θ1よりも大きな回転角度にて入力軸71を回転させるように制御する。
The internal combustion engine of the present embodiment includes a rotational force estimating means for estimating the rotational force applied to the
図13に、本実施の形態における内燃機関の運転制御のフローチャートを示す。なお、本実施の形態においては、予め定められた時間間隔ごとに、クランク角センサ42により機関回転数を検出し、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の相対位置を検出し、筒内圧センサ23により筒内圧を検出し、これらの検出した値を電子制御ユニット30に記憶している。
FIG. 13 shows a flowchart of the operation control of the internal combustion engine in the present embodiment. In the present embodiment, the engine speed is detected by the
ステップ121においては、機械圧縮比の変更要求があるか否かを判別する。機械圧縮比は内燃機関の運転状態に基づいて選定され、目標機械圧縮比が設定される。機械圧縮比は、例えば、機関回転数および燃料噴射量などを関数にして設定される。ステップ121において、機械圧縮比の変更要求がない場合には、この制御を終了する。ステップ121において、機械圧縮比の変更要求がある場合には、ステップ122に移行する。
In
ステップ122においては、目標機械圧縮比が現在の機械圧縮比よりも小さいか否かを判別する。すなわち、機械圧縮比を減少させるか否かを判別する。ステップ122において、目標機械圧縮比が現在の機械圧縮比よりも大きな場合には、ステップ130に移行する。
In
ステップ130においては、可変圧縮比機構の駆動装置のモータ59を作動する。機械圧縮比を上昇させる場合のモータ59の回転速度は、例えば、予め定められた値を採用することができる。
In
次に、ステップ131においては、現在の機械圧縮比が目標機械圧縮比に到達しているか否かを判別する。機械圧縮比を上昇させる場合には、現在の機械圧縮比が目標機械圧縮比以上であるか否かを判別する。ステップ131において、現在の機械圧縮比が目標機械圧縮比に到達していない場合には、ステップ130に戻り、モータ59の作動を継続する。ステップ131において、現在の機械圧縮比が目標機械圧縮比に到達した場合には、ステップ132に移行する。ステップ132においては、モータ59を停止する。
Next, in
一方で、ステップ122において、目標機械圧縮比が現在の機械圧縮比未満である場合には、ステップ123に移行する。すなわち、機械圧縮比を低下させる場合には、ステップ123に移行する。
On the other hand, when the target mechanical compression ratio is less than the current mechanical compression ratio at
ステップ123においては、筒内圧およびスプリング65によりクラッチ70の出力軸74に加わる回転力、すなわち、クラッチ70の逆入力トルクを推定する。図1、図2および図4を参照して、シリンダブロック2には、筒内圧およびスプリング65によりクランクケース1から遠ざかる向きに力が加わる。シリンダブロック2に加わる力は、カムシャフト54,55にて回転力になり、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の出力軸74に伝達される。この時に、カムシャフト54,55により伝達される回転力は、偏心軸57の位置によって変化する。
In
図4を参照して、本発明においては、円形カム58の中心aおよび円形カム56の中心cを結んだ直線と、円形カム58の中心aおよび偏心軸57の中心bを結んだ直線とのなす角度を偏心軸角度θeと称する。偏心軸57の位置は偏心軸角度θeにて表すことができる。
Referring to FIG. 4, in the present invention, a straight line connecting center a of
図14に、偏心軸角度に対する角度係数のグラフを示す。角度係数rは、クラッチ70の出力軸74に加わる回転力を算出するときに、シリンダブロック2に加わる力に乗じる係数である。角度係数rは、偏心軸角度θeに依存する。シリンダブロック2に加わる力が同一でも、角度係数rが大きくなるほど、出力軸74に伝達される回転力が大きくなる。
FIG. 14 shows a graph of the angle coefficient with respect to the eccentric shaft angle. The angle coefficient r is a coefficient by which the force applied to the
筒内圧によるシリンダブロック2に加わる力は、筒内圧センサ23により検出される筒内圧に基づいて推定することができる。図11を参照して、例えば、複数の気筒における筒内圧のうち、直前の筒内圧の極大点91を用いて、シリンダブロック2に加わる力を推定することができる。スプリング65によりシリンダブロック2に加わる力は、スプリング65の縮み量に基づいて推定することができる。スプリング65の縮み量は、たとえば、相対位置センサ22により検出されるクランクケース1に対するシリンダブロック2の相対位置に基づいて推定することができる。
The force applied to the
筒内圧による付勢力およびスプリング65による付勢力を加算することにより、シリンダブロック2に加わる力を推定することができる。シリンダブロック2に加わる付勢力に角度係数rを乗じて、更に、ウォーム61,62とウォームホイール63,64とのギヤ比等に基づいて、クラッチ70の出力軸74に加わる回転力を推定することができる。
By adding the urging force due to the in-cylinder pressure and the urging force due to the
図13を参照して、ステップ124においては、クラッチ70の出力軸74に加わる回転力に基づいて、変位角θ1を推定する。変位角θ1としては、出力軸74に加わる回転力が零の状態から筒内圧が極大点になるまでの変位角を採用することができる。または、筒内圧が極小点から極大点になるときの変位角を採用しても構わない。
Referring to FIG. 13, in
図15に、クラッチ70の逆入力トルクTと変位角θ1との関係を説明するグラフを示す。逆入力トルクTが大きくなるほど、クラッチ70の出力軸74の変位角θ1が大きくなる。たとえば、図15に示す関係を予め電子制御ユニット30に記憶させておくことができる。クラッチ70の出力軸74に加わる回転力が逆入力トルクTxである場合には、変位角θ1xを推定することができる。
FIG. 15 is a graph illustrating the relationship between the reverse input torque T of the clutch 70 and the displacement angle θ1. As the reverse input torque T increases, the displacement angle θ1 of the
図13を参照して、次に、ステップ125においては、変位角θ1に基づいて、クラッチ70の入力軸71の回転速度、すなわち回転数を設定する。図11を参照して、本実施の形態においては、継続的にそれぞれの気筒の筒内圧を検出しているために、任意の気筒における直前の極大点91から極小点92までの期間Sのクランク角度CAの幅ΔCA(ΔCA=CA2−CA1)を検出することができる。さらに、それぞれの時刻における機関回転数を検出している。クランク角度の幅ΔCAと機関回転数とに基づいて、極大点91から極小点92に至るまでの期間Sの時間長さtsを推定することができる。本実施の形態においては、筒内圧の極大点91にてモータ59の駆動を開始する。このために、時間長さtsを係止部86aからローラ80aを離脱させる要求時間として設定している。
Referring to FIG. 13, next, in
本実施の形態においては、時間長さtsの間にクラッチ70の入力軸71が変位角θ1よりも大きく回転することが好ましい。すなわち、入力軸71の回転速度ωは、変位角θ1を時間長さtsで除算した値よりも大きくなること(ω>θ1/ts)が好ましい。
In the present embodiment, it is preferable that the
図16に、機関回転数Neとクラッチ70の入力軸71に要求される回転速度との関係を説明するグラフを示す。上述の通り、極大点91から極小点92に至るまでの期間Sの時間長さtsは、機関回転数Neの関数になる。機関回転数Neが大きくなるほど時間長さtsは短くなる。このために、機関回転数Neが大きくなるほど回転速度ωを高く設定する。
FIG. 16 is a graph for explaining the relationship between the engine speed Ne and the rotational speed required for the
図13を参照して、次に、ステップ126においては、モータ59の回転速度を設定する。モータ59の回転速度は、クラッチ70の入力軸71の回転速度ωに基づいて設定することができる。
Referring to FIG. 13, next, at
次に、ステップ127においては、筒内圧が極大点91になるクランク角度を推定する。図11を参照して、本実施の形態においては、電子制御ユニット30に記憶されたクランク角度、筒内圧、および機関回転数に基づいて、今後に生じる最初の筒内圧が極大点91になるクランク角度CA1を推定することができる。
Next, in
次に、ステップ128においては、現在のクランク角度CAを検出する。ステップ129においては、筒内圧が極大点91になるクランク角度CA1に到達したか否かを判別する。現在のクランク角度CAが筒内圧が極大になるクランク角度CA1に到達していない場合には、ステップ128に戻る。ステップ129において、現在のクランク角度CAが筒内圧が極大になるクランク角度CA1に到達している場合には、ステップ130に移行する。
Next, at
ステップ130においては、可変圧縮比機構の駆動装置のモータ59を作動する。複数の気筒のうちいずれかの気筒の筒内圧が極大点91に到達したときにモータ59の作動を開始している。筒内圧が極大点91から極小点92まで下降する期間内に、係止部86aからローラ80aを離脱させることができる。更に、機械圧縮比を低下させることができる。モータ59の回転速度は、任意の方法により調整することができる。たとえば、モータ59がデューティ制御により制御されている場合には、デューティ比を変更することにより回転数を変化させることができる。
In
次に、ステップ131においては、現在の機械圧縮比が目標機械圧縮比に到達したか否かを判別する。機械圧縮比を低下させる場合には、現在の機械圧縮比が目標機械圧縮比以下であるか否かを判別する。ステップ131において、現在の機械圧縮比が目標機械圧縮比まで到達していない場合には、ステップ130に戻り、モータ59の駆動を継続する。ステップ131において、現在の機械圧縮比が目標機械圧縮比に到達した場合には、ステップ132に移行する。ステップ132においては、モータ59を停止する。
Next, in
このように、本実施の形態の内燃機関においては、機械圧縮比を低下させる場合に、クラッチ70の出力軸74に加わる回転力に基づいて、出力軸74の変位角θ1を推定し、変位角θ1に基づいてクラッチ70の入力軸71の回転速度を設定し、設定した入力軸71の回転速度になるようにモータ59を駆動している。この構成により、筒内圧の大きさに応じてモータ59の回転数を調整することができて、筒内圧が上昇している期間中にクラッチ70のロックを解除することを抑制することができる。このために、小さな力にてクラッチ70のロックを解除することができて、モータ59の容量を小さくすることができる。または、モータ59を小型にすることができる。または、可変圧縮比機構を駆動する駆動装置の消費電力量を少なくすることができる。
Thus, in the internal combustion engine of the present embodiment, when the mechanical compression ratio is reduced, the displacement angle θ1 of the
更に、本実施の形態の内燃機関は、機械圧縮比を低下させる場合に、筒内圧の極大点91から極小点92まで移行する期間Sの内部において、クラッチ70の出力軸74の変位角θ1よりも大きな回転角度でクラッチ70の入力軸71を回転させるようにモータ59を駆動している。この制御を行うことにより、筒内圧が低下している期間中に確実にクラッチ70のロックの解除を終了することができる。
Further, in the internal combustion engine of the present embodiment, when the mechanical compression ratio is lowered, the displacement angle θ1 of the
本実施の形態においては、シリンダブロック2に加わる力を算出する筒内圧として、直前の筒内圧の極大点91の値を採用している。この制御により、変位角θ1が大きくなる状態を用いてモータ59の回転速度を設定することができて、係止部86aからのローラ80aの離脱が遅れることを回避することができる。シリンダブロック2に加わる力を算出する筒内圧としては、この形態に限られず、任意の筒内圧を採用することができる。
In the present embodiment, the value of the maximum point 91 of the immediately preceding in-cylinder pressure is adopted as the in-cylinder pressure for calculating the force applied to the
本実施の形態における駆動装置は、回転機としてモータ59が採用されているが、この形態に限られず、クラッチ70の入力軸71を回転させる任意の回転機を採用することができる。
The drive device in the present embodiment employs the
本実施の形態におけるクラッチ70は、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、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。
The clutch 70 in the present embodiment is disposed between the
本実施の形態におけるクラッチは、機械圧縮比が上昇する回転方向および機械圧縮比が低下する回転方向の両方向の入力軸からの回転力を出力軸に伝達し、出力軸からの両方向の回転力を遮断するように形成されている。クラッチとしては、この形態に限られず、入力軸からの両方向の回転力を出力側に伝達し、機械圧縮比が低下する方向の出力軸からの回転力を遮断するように形成されていれば構わない。 The clutch in the present embodiment transmits the rotational force from the input shaft in both the rotational direction in which the mechanical compression ratio increases and the rotational direction in which the mechanical compression ratio decreases to the output shaft, and the rotational force in both directions from the output shaft is transmitted. It is formed to block. The clutch is not limited to this configuration, and may be configured to transmit the rotational force in both directions from the input shaft to the output side and to block the rotational force from the output shaft in the direction in which the mechanical compression ratio decreases. Absent.
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
23 筒内圧センサ
30 電子制御ユニット
42 クランク角センサ
54,55 カムシャフト
56,58 円形カム
57 偏心軸
59 モータ
65 スプリング
70 クラッチ
71 入力軸
73 保持部
74 出力軸
80a,80b ローラ
86a,86b 係止部
91 極大点
92 極小点
A 可変圧縮比機構
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記支持構造物に支持されているシリンダブロックと、
前記支持構造物に対する前記シリンダブロックの相対位置を変更することにより機械圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構とを備え、
前記可変圧縮比機構は、前記支持構造物と前記シリンダブロックとの間に介在し、偏心軸を含むシャフトと、前記シャフトを回転させる駆動装置とを含み、
前記駆動装置は、回転機と、前記回転機の回転力を前記シャフトに伝達する駆動力伝達経路に配置されているクラッチとを含み、
前記クラッチは、前記支持構造物に対して前記シリンダブロックが遠ざかる向きに対応する回転方向の回転力が前記シャフトから出力軸に加わると、入力軸への回転力の伝達を遮断するように形成されており、
前記クラッチの前記出力軸に加わる回転力を推定する回転力推定手段を更に備え、
前記機械圧縮比を低下させる場合に、前記クラッチの前記出力軸に加わる回転力に基づいて、前記クラッチの前記入力軸に対する前記出力軸の変位角を推定し、推定した前記変位角に基づいて前記クラッチの前記入力軸の回転速度を設定し、設定した前記入力軸の回転速度になるように前記回転機を駆動す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;
A variable compression ratio mechanism capable of changing the mechanical compression ratio by changing the relative position of the cylinder block with respect to the support structure;
The variable compression ratio mechanism includes a shaft that is interposed between the support structure and the cylinder block and includes an eccentric shaft, and a drive device that rotates the shaft.
The drive device includes a rotating machine, and a clutch disposed in a driving force transmission path that transmits the rotational force of the rotating machine to the shaft,
The clutch is configured to block transmission of the rotational force to the input shaft when a rotational force in a rotational direction corresponding to a direction in which the cylinder block moves away from the support structure is applied from the shaft to the output shaft. And
A rotation force estimating means for estimating a rotation force applied to the output shaft of the clutch;
When reducing the mechanical compression ratio, based on the rotational force applied to the output shaft of the clutch, the displacement angle of the output shaft with respect to the input shaft of the clutch is estimated, and based on the estimated displacement angle, the An internal combustion engine, wherein a rotational speed of the input shaft of the clutch is set, and the rotating machine is driven so as to reach the set rotational speed of the input shaft.
Priority Applications (1)
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JP2013049433A JP5960628B2 (en) | 2013-03-12 | 2013-03-12 | Internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
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