JP4293050B2 - Valve timing control system for variable compression ratio internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、圧縮比を可変とする可変圧縮比内燃機関の吸排気弁のバルブタイミングを制御するバルブタイミング制御システムに関する。 The present invention relates to a valve timing control system for controlling the valve timing of intake and exhaust valves of a variable compression ratio internal combustion engine with variable compression ratio.
近年、内燃機関の燃費性能や出力性能を向上させることを目的として、内燃機関の圧縮比を変更可能にする技術が提案されている。例えば、内燃機関の燃焼室を構成する機関要素であるシリンダブロックとクランクケースに連結されている制御軸を回転駆動して、シリンダブロックとクランクケースとを相対移動させることで、燃焼室の容積を変更して該内燃機関の圧縮比を変更する技術が公開されている(例えば、特許文献1を参照。)。 In recent years, a technique for changing the compression ratio of an internal combustion engine has been proposed for the purpose of improving the fuel efficiency performance and output performance of the internal combustion engine. For example, the volume of the combustion chamber is increased by rotating the cylinder block and the crankcase relative to each other by rotationally driving a control shaft connected to the cylinder block and the crankcase that are engine elements constituting the combustion chamber of the internal combustion engine. A technique for changing the compression ratio of the internal combustion engine by changing is disclosed (see, for example, Patent Document 1).
また、クランクシャフトをその駆動軸線に直交する方向に変位させることで圧縮比を変更する内燃機関において、圧縮比の変更時にクランクシャフトと吸排気弁を駆動する駆動軸にかかるタイミングチェーンの張力を調整することで吸排気弁の機能を調整する技術が公開されている(例えば、特許文献2を参照。)。
内燃機関の圧縮比を変更すべく、内燃機関の機関要素の一部の配置、大きさ等を変更する場合、該内燃機関のクランクシャフトの回転と燃焼サイクルにおけるピストンの位置との相対関係がずれる場合がある。ここで、吸排気弁がクランクシャフトの動力によって駆動される場合やクランクアングルに基づいて吸排気弁の開閉時期であるバルブタイミングが制御される場合には、ピストンが圧縮行程上死点等の所定位置にある時期に対して吸排気弁のバルブタイミングが本来あるべきタイミングからずれる虞がある。 In order to change the compression ratio of the internal combustion engine, when changing the arrangement, size, etc. of some of the engine elements of the internal combustion engine, the relative relationship between the rotation of the crankshaft of the internal combustion engine and the position of the piston in the combustion cycle is shifted. There is a case. Here, when the intake / exhaust valve is driven by the power of the crankshaft or when the valve timing, which is the opening / closing timing of the intake / exhaust valve, is controlled based on the crank angle, the piston has a predetermined deadline such as the top dead center of the compression stroke. There is a possibility that the valve timing of the intake / exhaust valve deviates from the timing which should be originally with respect to the time at which it is located.
そして、その結果、エミッションの悪化や機関出力の低下等が生じ得る。この圧縮比変更時の吸排気弁のバルブタイミングのずれは、可変圧縮比内燃機関の特有の問題であり、従来の技術において該バルブタイミングのずれに着目した技術は見られない。 As a result, emission may be deteriorated, engine output may be reduced, and the like. This shift in the valve timing of the intake / exhaust valve when the compression ratio is changed is a problem peculiar to the variable compression ratio internal combustion engine, and no technology focusing on the shift in the valve timing has been found in the prior art.
本発明は、上記した問題に鑑み、内燃機関の圧縮比を変更する際に生じ得る吸排気弁のバルブタイミングのずれを可及的に解消又は抑制することで、エミッションや燃費の悪化、機関出力の低下等を抑制することを目的とする。 In view of the above-described problems, the present invention eliminates or suppresses the valve timing deviation of the intake and exhaust valves that may occur when changing the compression ratio of the internal combustion engine as much as possible. It aims at suppressing the fall etc.
上記した課題を解決するために、本発明は、第一に、内燃機関の圧縮比の変更によって生じる吸排気弁のバルブタイミングのずれ量を予測することに着目した。内燃機関の圧縮比は内燃機関の運転状態等の条件によって決定されるとき、内燃機関の圧縮比を変更することで生じる吸排気弁のバルブタイミングのずれはその変更される圧縮比に基づいて予測することが可能であり、その予測したずれ量に基づいてバルブタイミングを制御することで可及的に早期のうちにバルブタイミングを適正な時期へと変更することが可能となるからである。 In order to solve the above-described problems, the present invention first focused on predicting the valve timing shift amount of the intake and exhaust valves caused by the change in the compression ratio of the internal combustion engine. When the compression ratio of the internal combustion engine is determined by conditions such as the operating state of the internal combustion engine, a deviation in the valve timing of the intake and exhaust valves caused by changing the compression ratio of the internal combustion engine is predicted based on the changed compression ratio This is because it is possible to change the valve timing to an appropriate time as early as possible by controlling the valve timing based on the predicted deviation amount.
そこで、本発明は、内燃機関の圧縮比を変更可能とする可変圧縮比機構と、前記内燃機関の運転状態に基づいて前記可変圧縮比機構によって前記内燃機関の圧縮比を制御する可変圧縮比制御手段と、を有する可変圧縮比内燃機関のバルブタイミング制御システムであ
って、前記可変圧縮比制御手段によって圧縮比が変更されるときに前記可変圧縮比内燃機関のピストンが所定位置にある所定時期に対して吸気弁若しくは排気弁のうち少なくとも何れかの駆動弁のバルブタイミングが相対的にずれる場合の、該ずれ量を予測するずれ予測手段と、前記所定時期に対する前記バルブタイミングの相対的な時期を変更可能とする可変バルブタイミング機構と、前記ずれ予測手段によって予測されたずれ量に基づいて、該ずれ量が解消すべく前記可変バルブタイミング機構によって前記所定時期に対する前記バルブタイミングの相対的な時期を制御するバルブタイミング制御手段と、を備える。
Therefore, the present invention provides a variable compression ratio mechanism that can change the compression ratio of the internal combustion engine, and a variable compression ratio control that controls the compression ratio of the internal combustion engine by the variable compression ratio mechanism based on the operating state of the internal combustion engine. And a valve timing control system for a variable compression ratio internal combustion engine, wherein when the compression ratio is changed by the variable compression ratio control means, the piston of the variable compression ratio internal combustion engine is in a predetermined position at a predetermined position. On the other hand, when the valve timing of at least one of the intake valve and the exhaust valve is relatively shifted, a deviation prediction means for predicting the deviation amount, and a relative timing of the valve timing with respect to the predetermined timing, Based on the variable valve timing mechanism that can be changed and the deviation amount predicted by the deviation prediction means, the variable amount is determined so as to eliminate the deviation amount. By Lube timing mechanism and a valve timing control means for controlling the relative timing of the valve timing with respect to the given time.
上記の可変圧縮比内燃機関(以下、単に「内燃機関」ともいう)においては、可変圧縮比機構によってピストン行程や燃焼室容積等、内燃機関の圧縮比に関与する要素を変化せしめることで、圧縮比を変更する。但し、圧縮比と内燃機関の運転状態とは密接な関係があり、圧縮比が内燃機関の運転状態に適した圧縮比から外れると、燃費やエミッション等が悪化する虞がある。そこで、上記の内燃機関においては、圧縮比の変更は、可変圧縮比制御手段によって内燃機関の運転状態に基づいて行われる。これにより、内燃機関の運転状態に応じて圧縮比を変更することで、燃費性能や出力性能の向上を図る。 In the above-described variable compression ratio internal combustion engine (hereinafter, also simply referred to as “internal combustion engine”), the variable compression ratio mechanism is used to change the elements involved in the compression ratio of the internal combustion engine, such as the piston stroke and the combustion chamber volume. Change the ratio. However, there is a close relationship between the compression ratio and the operating state of the internal combustion engine, and if the compression ratio deviates from the compression ratio suitable for the operating state of the internal combustion engine, the fuel consumption and emission may be deteriorated. Therefore, in the internal combustion engine, the compression ratio is changed based on the operating state of the internal combustion engine by the variable compression ratio control means. Thereby, the fuel consumption performance and the output performance are improved by changing the compression ratio according to the operating state of the internal combustion engine.
このように構成される内燃機関において、圧縮比の変更を行うことで、内燃機関の圧縮比に関与する要素に変化が加えられるため、一の伝達ルートを経てクランクシャフトから伝えられる駆動力によって駆動されるピストンと該一の伝達ルートとは異なる他の伝達ルートを得てクランクシャフトからの駆動力によって駆動される駆動弁のバルブタイミングがずれ、もしくは該ピストンとクランクシャフトの回転角に応じてバルブタイミングが制御される駆動弁の該バルブタイミングがずれる虞がある。換言すると、圧縮比の変更に伴い、ピストンが所定の位置にある時期、例えば圧縮上死点にある時期に対する駆動弁のバルブタイミングがずれることで、効率的な吸気の確保や排気の排出が困難となり、内燃機関の出力低下、燃費悪化、エミッション悪化等が生じ、圧縮比変更による効果を十分に享受することが困難となる虞がある。 In the internal combustion engine configured as described above, by changing the compression ratio, a change is added to the elements involved in the compression ratio of the internal combustion engine, so that the driving force transmitted from the crankshaft through one transmission route is used. The valve timing of the drive valve driven by the driving force from the crankshaft is shifted by obtaining another transmission route different from the one transmission route of the piston or the valve according to the rotation angle of the piston and the crankshaft There is a possibility that the valve timing of the drive valve whose timing is controlled is shifted. In other words, as the compression ratio is changed, the valve timing of the drive valve with respect to the timing when the piston is in a predetermined position, for example, the timing at which compression top dead center is shifted, makes it difficult to ensure efficient intake and exhaust. As a result, the output of the internal combustion engine, fuel consumption deterioration, emission deterioration, etc. may occur, and it may be difficult to fully enjoy the effect of changing the compression ratio.
そこで、上記可変圧縮比内燃機関のバルブタイミング制御システムにおいては、ずれ予測手段によって、可変圧縮比制御手段による圧縮比の変更が行われるとき、ピストンが所定位置にある所定時期に対する駆動弁のバルブタイミングのずれ(以下、単に「バルブタイミングのずれ」という)を予め予測する。ここで、所定位置とは、内燃機関の出力性能や燃費、エミッション状態に比較的大きく関与するピストン位置であり、例えば圧縮行程上死点や排気行程上死点等が例示できる。このピストンが所定位置にある所定時期に対して駆動弁のバルブタイミングが本来あるべきタイミングからずれると、燃焼室への吸気の確保や燃焼室からの排気の排出が好適に行われない虞がある。 Therefore, in the valve timing control system for the variable compression ratio internal combustion engine, when the displacement prediction means changes the compression ratio by the variable compression ratio control means, the valve timing of the drive valve with respect to a predetermined timing when the piston is in a predetermined position. Deviation (hereinafter simply referred to as “valve timing deviation”) is predicted in advance. Here, the predetermined position is a piston position that is relatively involved in the output performance, fuel consumption, and emission state of the internal combustion engine, and examples thereof include a compression stroke top dead center and an exhaust stroke top dead center. If the valve timing of the drive valve deviates from a timing that should be originally with respect to a predetermined timing when the piston is in a predetermined position, there is a risk that securing of intake air to the combustion chamber and exhaust of exhaust from the combustion chamber may not be performed suitably. .
このずれ予測手段は、可変圧縮比制御手段による圧縮比の変化量もしくは目標となる変化後の圧縮比に基づいて、バルブタイミングのずれを予測する。そして、ずれ予測手段によって該バルブタイミングのずれが発生すると予測されるときは、バルブタイミング制御手段によって可変バルブタイミング機構を制御することで、該バルブタイミングのずれの発生を可及的に早期に抑制して、圧縮比の変更に伴う内燃機関の出力低下等を回避する。 The deviation predicting means predicts the valve timing deviation based on the amount of change in the compression ratio by the variable compression ratio control means or the target compression ratio after the change. When the valve timing shift is predicted to be generated by the shift prediction unit, the valve timing control unit is controlled by the valve timing control unit to suppress the valve timing shift as early as possible. Thus, a decrease in the output of the internal combustion engine accompanying the change in the compression ratio is avoided.
尚、可変バルブタイミング機構は、上述のように所定時期に対するバルブタイミングの相対的な時期的関係を変更可能とする機能を有する。これは、換言すると、内燃機関において、クランクシャフトの回転角、ピストン位置、駆動弁の開閉動作における時期的な相対関係を変更可能とするものであって、その相対関係の変更量をずれ予測手段によって予測されたずれ量と関連づけることで、内燃機関の圧縮比の変更が行われても、駆動弁のバルブタイミングをより適正なタイミングに維持することが可能となり、以て内燃機関のエミッションや燃費の悪化、機関出力の低下等を抑制し得る。 The variable valve timing mechanism has a function that can change the relative timing relationship of the valve timing with respect to the predetermined timing as described above. In other words, in the internal combustion engine, the rotation angle of the crankshaft, the piston position, and the timing relative relationship in the opening / closing operation of the drive valve can be changed. In this way, the valve timing of the drive valve can be maintained at a more appropriate timing even when the compression ratio of the internal combustion engine is changed. It is possible to suppress the deterioration of the engine and the decrease in engine output.
ここで、上記の可変圧縮比内燃機関のバルブタイミング制御手段において、前記バルブタイミング制御手段による前記所定時期に対する前記バルブタイミングの相対的な時期に関する制御は、前記可変圧縮比制御手段による圧縮比の制御と同時期に行われるようにしてもよい。 Here, in the valve timing control means of the variable compression ratio internal combustion engine, the control relating to the relative timing of the valve timing with respect to the predetermined timing by the valve timing control means is control of the compression ratio by the variable compression ratio control means. It may be performed at the same time.
即ち、内燃機関の運転状態に基づいて行われる圧縮比の変更制御と、圧縮比の変更によって生じるバルブタイミングのずれを解消するためのバルブタイミングの変更制御を同時期に行うことで、内燃機関の運転状態においてエミッションや燃費の悪化、機関出力の低下が現れる時間を可及的に短縮することが可能となる。 In other words, the compression ratio change control performed based on the operating state of the internal combustion engine and the valve timing change control for eliminating the valve timing shift caused by the change in the compression ratio are performed at the same time. It is possible to shorten as much as possible the time during which the emission, fuel consumption, and engine output decrease appear in the driving state.
ここで、上述までの可変圧縮比内燃機関のバルブタイミング制御手段において、前記可変圧縮比機構は、前記可変圧縮比内燃機関のシリンダブロックとクランクケースとを相対移動させることで圧縮比を変更する機構であって、前記可変圧縮比内燃機関は、前記クランクケース側に設けられたクランクシャフトの動力が、タイミングベルトを介して前記シリンダブロック側に設けられた前記駆動弁を駆動する駆動軸に伝達されることで該駆動弁の開閉が行われ、更に、前記可変圧縮比機構によって圧縮比が変更されると前記所定時期における前記タイミングベルトと前記駆動軸との接触状態が変更されることで前記所定時期に対する前記バルブタイミングの相対的なずれが生じる可変圧縮比内燃機関であってもよい。 Here, in the valve timing control means for the variable compression ratio internal combustion engine described above, the variable compression ratio mechanism is a mechanism for changing the compression ratio by relatively moving the cylinder block and the crankcase of the variable compression ratio internal combustion engine. In the variable compression ratio internal combustion engine, the power of the crankshaft provided on the crankcase side is transmitted to a drive shaft that drives the drive valve provided on the cylinder block side via a timing belt. Then, the drive valve is opened and closed. Further, when the compression ratio is changed by the variable compression ratio mechanism, the contact state between the timing belt and the drive shaft at the predetermined time is changed, whereby the predetermined valve is changed. It may be a variable compression ratio internal combustion engine in which a relative deviation of the valve timing with respect to timing occurs.
このように構成される内燃機関では、シリンダブロックとクランクケースとが相対的に移動することでシリンダ内の容積が増減し、以て圧縮比が変更される。ここで、クランクシャフトはクランクケース側に設けられるとともに、駆動弁の駆動軸はシリンダブロック側に設けられている。尚、ここでいうクランクケース側、シリンダブロック側とは、内燃機関の圧縮比を変更する際において相対移動するクランクケースとシリンダブロックを含めてそれぞれとともに移動する機関要素をも含む範囲を意味する。従って、例えば、「シリンダブロック側に設けられた」状態とは、シリンダブロックを含みシリンダブロックと共に移動するシリンダヘッドにも設けられた状態を意味する。 In the internal combustion engine configured as described above, the cylinder block and the crankcase move relative to each other to increase or decrease the volume in the cylinder, thereby changing the compression ratio. Here, the crankshaft is provided on the crankcase side, and the drive shaft of the drive valve is provided on the cylinder block side. Here, the crankcase side and the cylinder block side mean ranges including engine elements that move together with the crankcase and the cylinder block that move relative to each other when changing the compression ratio of the internal combustion engine. Therefore, for example, the state of “provided on the cylinder block side” means a state of being provided also on a cylinder head including the cylinder block and moving together with the cylinder block.
シリンダブロックとクランクケースが相対的に移動して内燃機関の圧縮比が変更されるとき、ピストンはコンロッド等を介してクランクシャフトによって直接駆動されるため、ピストン位置とクランクシャフトの回転角との時期的な相対関係はずれない。しかし、駆動弁はシリンダブロック側に設けられており、且つ駆動弁にはタイミングベルトによってクランクシャフトの駆動力が駆動軸を介して伝達されるため、シリンダブロックとクランクケースとが相対的に移動すると、タイミングベルトの、駆動軸とクランクシャフトとのベルトの掛かり具合が変更されることで、タイミングベルトと駆動軸との接触状態が変更される。その結果、シリンダブロックとクランクケースとが相対的に移動することで、ピストン位置と駆動弁の開閉動作との相対的な関係にずれが生じ、以てバルブタイミングのずれが発生する。 When the compression ratio of the internal combustion engine is changed by the relative movement of the cylinder block and the crankcase, the piston is driven directly by the crankshaft via a connecting rod or the like, so the timing between the piston position and the rotation angle of the crankshaft The relative relationship cannot be changed. However, the drive valve is provided on the cylinder block side, and the driving force of the crankshaft is transmitted to the drive valve via the drive shaft by the timing belt, so that the cylinder block and the crankcase move relative to each other. The contact state between the timing belt and the drive shaft is changed by changing the degree of engagement of the timing belt with the drive shaft and the crankshaft. As a result, the relative movement between the cylinder block and the crankcase causes a shift in the relative relationship between the piston position and the opening / closing operation of the drive valve, thereby causing a shift in valve timing.
また、上述までの可変圧縮比内燃機関のバルブタイミング制御手段において、前記可変圧縮比機構は、前記可変圧縮比内燃機関のピストンとクランクシャフトとを連結するリンク機構で構成されるコンロッドの、該リンク形状を変更することで圧縮比を変更する機構であって、前記可変圧縮比内燃機関は、前記可変圧縮比機構によって圧縮比が変更されると前記所定時期に対する前記クランクシャフトの回転角が相対的に変更されることで、該所定時期に対する前記駆動弁のバルブタイミングの相対的なずれが生じる可変圧縮比内燃機関であってもよい。 Further, in the valve timing control means for the variable compression ratio internal combustion engine up to the above, the variable compression ratio mechanism includes a link of a connecting rod constituted by a link mechanism that connects a piston and a crankshaft of the variable compression ratio internal combustion engine. The variable compression ratio internal combustion engine is a mechanism for changing a compression ratio by changing a shape, and when the compression ratio is changed by the variable compression ratio mechanism, the rotation angle of the crankshaft relative to the predetermined time is relatively The variable compression ratio internal combustion engine in which a relative deviation of the valve timing of the drive valve with respect to the predetermined timing occurs due to the change to the above.
このように構成される内燃機関では、リンク機構で構成されるコンロッドのリンク形状を変化させることで、シリンダ内でのピストンの往復動作等のクランクシャフトの回転に
対するピストンの動きを変化させて、圧縮比が変更される。このような内燃機関において、内燃機関の圧縮比が変更されるときは、クランクシャフトの回転角と駆動弁の開閉動作との相対関係にはずれは生じないが、上記の通りリンク形状の変更によりクランクシャフトの回転に対するピストンの動きが変化するため、結果的にピストン位置と駆動弁の開閉動作との関係にずれが生じ、以てバルブタイミングのずれが発生する。
In the internal combustion engine configured as described above, by changing the link shape of the connecting rod configured by the link mechanism, the piston movement with respect to the rotation of the crankshaft such as the reciprocating motion of the piston in the cylinder is changed, and the compression is performed. The ratio is changed. In such an internal combustion engine, when the compression ratio of the internal combustion engine is changed, there is no deviation in the relative relationship between the rotation angle of the crankshaft and the opening / closing operation of the drive valve. Since the movement of the piston with respect to the rotation of the shaft changes, a deviation occurs in the relationship between the piston position and the opening / closing operation of the drive valve, resulting in a deviation in valve timing.
ここで上述の可変圧縮比内燃機関の駆動弁のバルブタイミングの制御を行うバルブタイミング制御システムにおいては、前記可変バルブタイミング機構は、前記駆動軸の回転位相を調整することで、前記所定時期に対する前記バルブタイミングの相対的な時期を変更可能とし、前記バルブタイミング制御手段は、前記ずれ予測手段によって予測されたずれ量が解消される方向に前記可変バルブタイミング機構によって前記駆動軸の回転位相を変更することで、前記所定時期に対する前記バルブタイミングの相対的な時期を制御するようにしてもよい。 Here, in the valve timing control system that controls the valve timing of the drive valve of the variable compression ratio internal combustion engine described above, the variable valve timing mechanism adjusts the rotational phase of the drive shaft, thereby adjusting the predetermined timing. The relative timing of the valve timing can be changed, and the valve timing control means changes the rotational phase of the drive shaft by the variable valve timing mechanism in a direction in which the deviation amount predicted by the deviation prediction means is eliminated. Thus, the relative timing of the valve timing with respect to the predetermined timing may be controlled.
これにより、駆動軸の回転位相を調整することで、駆動軸とクランクシャフトとの回転角の相対的な関係が調整される。その結果、クランクケース側に設けられたクランクシャフトに駆動されるピストン位置と、シリンダブロック側に設けられた駆動軸の回転角の相対的な関係が調整され、以て駆動弁のバルブタイミングのずれを解消することが可能となる。 Thereby, the relative relationship of the rotation angle of a drive shaft and a crankshaft is adjusted by adjusting the rotation phase of a drive shaft. As a result, the relative relationship between the position of the piston driven by the crankshaft provided on the crankcase side and the rotation angle of the drive shaft provided on the cylinder block side is adjusted. Can be eliminated.
また、上述のような可変圧縮比内燃機関の駆動弁のバルブタイミングの制御を行うバルブタイミング制御システムにおいては、前記可変バルブタイミング機構は、前記クランクシャフトの回転位相を調整することで、前記所定時期に対する前記バルブタイミングの相対的な時期を変更可能とし、前記バルブタイミング制御手段は、前記ずれ予測手段によって予測されたずれ量が解消される方向に前記可変バルブタイミング機構によって前記クランクシャフトの回転位相を変更することで、前記所定時期に対する前記バルブタイミングの相対的な時期を制御するようにしてもよい。 Further, in the valve timing control system that controls the valve timing of the drive valve of the variable compression ratio internal combustion engine as described above, the variable valve timing mechanism adjusts the rotation phase of the crankshaft so that the predetermined timing is reached. The valve timing control means can change the rotation phase of the crankshaft by the variable valve timing mechanism in a direction in which the deviation amount predicted by the deviation prediction means is eliminated. By changing, the relative timing of the valve timing with respect to the predetermined timing may be controlled.
これにより、クランクシャフトの回転位相を調整することで、駆動軸とクランクシャフトとの回転角の相対的な関係が調整される。その結果、クランクケース側に設けられたクランクシャフトの回転角と該クランクシャフトによって駆動されるピストン位置との相対的な関係が調整され、以て駆動弁のバルブタイミングのずれを解消することが可能となる。また、該クランクシャフトによって駆動される駆動軸数が複数あるときは、駆動軸毎に回転位相を調整する代わりに該クランクシャフトの回転位相のみを調整することで、同時に該複数の駆動軸の回転位相を調整することが可能となる。従って、可変バルブタイミング機構をより簡易に構成することが可能となる。 Thereby, the relative relationship of the rotation angle of a drive shaft and a crankshaft is adjusted by adjusting the rotation phase of a crankshaft. As a result, the relative relationship between the rotation angle of the crankshaft provided on the crankcase side and the position of the piston driven by the crankshaft is adjusted, so that the deviation in valve timing of the drive valve can be eliminated. It becomes. In addition, when there are a plurality of drive shafts driven by the crankshaft, the rotation of the drive shafts can be simultaneously rotated by adjusting only the rotation phase of the crankshaft instead of adjusting the rotation phase for each drive shaft. The phase can be adjusted. Therefore, the variable valve timing mechanism can be configured more simply.
また、上述したクランクケースとシリンダブロックとを相対的に移動させて圧縮比を変更する可変圧縮比内燃機関の駆動弁のバルブタイミングの制御を行うバルブタイミング制御システムにおいては、前記可変バルブタイミング機構は、前記タイミングベルトの位置を該タイミングベルトの流れに沿って動かし該タイミングベルトと前記駆動軸との接触状態を調整することで、前記所定時期に対する前記バルブタイミングの相対的な時期を変更可能とし、前記バルブタイミング制御手段は、前記ずれ予測手段によって予測されたずれ量が解消される方向に前記可変バルブタイミング機構によって前記タイミングベルトの位置を変更することで、前記所定時期に対する前記バルブタイミングの相対的な時期を制御するようにしてもよい。 In the valve timing control system that controls the valve timing of the drive valve of the variable compression ratio internal combustion engine that changes the compression ratio by relatively moving the crankcase and the cylinder block, the variable valve timing mechanism includes: The position of the timing belt is moved along the flow of the timing belt to adjust the contact state between the timing belt and the drive shaft, thereby making it possible to change the relative timing of the valve timing with respect to the predetermined timing, The valve timing control means changes the position of the timing belt by the variable valve timing mechanism in a direction in which the deviation amount predicted by the deviation prediction means is eliminated, thereby relative to the valve timing with respect to the predetermined timing. You may make it control an appropriate time.
これにより、圧縮比の変更に伴って変更されたタイミングベルトと駆動軸との接触状態が、変更される前の状態になるべく調整される。その結果、クランクケース側に設けられたクランクシャフトの回転角と該クランクシャフトによって駆動されるピストン位置との
相対的な関係が調整され、以て駆動弁のバルブタイミングのずれを解消することが可能となる。
As a result, the contact state between the timing belt and the drive shaft that is changed in accordance with the change in the compression ratio is adjusted so as to be the state before the change. As a result, the relative relationship between the rotation angle of the crankshaft provided on the crankcase side and the position of the piston driven by the crankshaft is adjusted, so that the deviation in valve timing of the drive valve can be eliminated. It becomes.
尚、上記の可変バルブタイミング機構としては、タイミングベルトに接触するプーリを複数個有し、該複数のプーリとタイミングベルトとの接触状態を変更させることで、タイミングベルトの位置をその流れに沿って動かし、タイミングベルトと駆動軸との接触状態を調整する機構が例示できる。 The variable valve timing mechanism has a plurality of pulleys that contact the timing belt. By changing the contact state between the plurality of pulleys and the timing belt, the position of the timing belt is changed along the flow. A mechanism that moves and adjusts the contact state between the timing belt and the drive shaft can be exemplified.
第二に、上記した課題を解決するために、本発明は、上記のシリンダブロックとクランクケースとを相対移動させて圧縮比を変更する可変圧縮比内燃機関において、上記の駆動弁を回転駆動する駆動軸とクランクシャフトとに設けられるプーリの半径を可変とすることに着目した。 Secondly, in order to solve the above-described problems, the present invention rotationally drives the drive valve in a variable compression ratio internal combustion engine that changes the compression ratio by relatively moving the cylinder block and the crankcase. We focused on making the radius of the pulley provided on the drive shaft and crankshaft variable.
即ち、シリンダブロックとクランクケースとを相対移動させることで内燃機関の圧縮比を変更可能とする可変圧縮比機構と、前記内燃機関の運転状態に基づいて前記可変圧縮比機構によって前記内燃機関の圧縮比を制御する可変圧縮比制御手段と、を有する可変圧縮比内燃機関のバルブタイミング制御システムであって、前記クランクケース側のクランクシャフトと前記シリンダブロック側の吸気弁若しくは排気弁のうち少なくとも何れかの駆動弁を駆動する駆動軸とのそれぞれに、プーリ径を変更可能とする可変半径プーリが設けられ、且つ該可変半径プーリにVベルトが掛けられることで該クランクシャフトの動力が該駆動軸に伝達されることで、該駆動軸の回転により該駆動弁の開閉が行われ、更に、前記可変圧縮比制御手段によって圧縮比が変更されるときに、圧縮比の変化量に基づいてそれぞれの前記可変半径プーリのプーリ径を変更することで前記クランクシャフトの回転角に対する前記駆動軸の回転角の相対関係を制御するプーリ径制御手段を備える。 Specifically, the compression ratio of the internal combustion engine can be changed by moving the cylinder block and the crankcase relative to each other, and the compression of the internal combustion engine by the variable compression ratio mechanism based on the operating state of the internal combustion engine. A valve timing control system for a variable compression ratio internal combustion engine having a variable compression ratio control means for controlling the ratio, wherein at least one of the crankcase side crankshaft and the cylinder block side intake valve or exhaust valve A variable radius pulley that can change the pulley diameter is provided on each of the drive shafts that drive the drive valve, and the V-belt is hung on the variable radius pulley so that the power of the crankshaft is applied to the drive shaft. By being transmitted, the drive valve is opened and closed by the rotation of the drive shaft, and further, by the variable compression ratio control means. When the compression ratio is changed, the relative diameter relationship between the rotation angle of the drive shaft and the rotation angle of the crankshaft is controlled by changing the pulley diameter of each variable radius pulley based on the amount of change in the compression ratio. Pulley diameter control means is provided.
上記の内燃機関において圧縮比が変更されるとき、シリンダブロックとクランクケースとの相対移動によって駆動軸とクランクシャフトとの間の軸間距離が変化するとき、プーリ径制御手段によって、圧縮比の変化量と関連する両軸間距離の変化量に基づいてプーリ径を変更することで、クランクシャフトの回転角と駆動軸の回転角との相対関係、即ちクランクシャフトによって直接駆動されるピストンのピストン位置と、駆動軸によって駆動される駆動弁のバルブタイミングとの相対的な関係を一定の状態に維持することが可能となる。これにより、内燃機関の圧縮比の変更に伴う内燃機関のエミッションや燃費の悪化、機関出力の低下等を抑制し得る。 When the compression ratio is changed in the internal combustion engine, when the inter-shaft distance between the drive shaft and the crankshaft changes due to the relative movement between the cylinder block and the crankcase, the pulley diameter control means changes the compression ratio. Relative relationship between crankshaft rotation angle and drive shaft rotation angle by changing the pulley diameter based on the amount of change in the distance between both shafts related to the amount, that is, the piston position of the piston directly driven by the crankshaft And a relative relationship between the valve timing of the drive valve driven by the drive shaft can be maintained in a constant state. As a result, it is possible to suppress emissions, deterioration of fuel consumption, reduction in engine output, and the like associated with changes in the compression ratio of the internal combustion engine.
また、上記の可変圧縮比内燃機関のバルブタイミング制御システムにおいて、前記プーリ径制御手段は、前記クランクシャフトに設けられた可変半径プーリのプーリ径と前記駆動軸に設けられた可変半径プーリのプーリ径の比を1:2に維持して、それぞれの可変半径プーリのプーリ径を変更してもよい。このようにすることで、クランクシャフトの回転角に対する駆動弁のバルブタイミングを、シリンダ内で起こる燃焼に適した状態に維持することが可能となる。 In the valve timing control system for the variable compression ratio internal combustion engine, the pulley diameter control means includes a pulley diameter of a variable radius pulley provided on the crankshaft and a pulley diameter of a variable radius pulley provided on the drive shaft. May be maintained at 1: 2 and the pulley diameter of each variable radius pulley may be changed. In this way, the valve timing of the drive valve with respect to the rotation angle of the crankshaft can be maintained in a state suitable for combustion occurring in the cylinder.
第三に、上記した課題を解決するために、本発明は、上記のシリンダブロックとクランクケースとを相対移動させて圧縮比を変更する可変圧縮比内燃機関において、クランクシャフトの動力を上記の駆動軸に伝達するタイミングベルトを支持するプーリをシリンダブロック側の機関要素とクランクケース側の機関要素にそれぞれ複数個設け、そのシリンダブロック側のプーリとクランクケース側のプーリとの間のタイミングベルトの長さの変化量に着目した。 Thirdly, in order to solve the above-described problem, the present invention is directed to driving the crankshaft power in the variable compression ratio internal combustion engine in which the compression ratio is changed by relatively moving the cylinder block and the crankcase. A plurality of pulleys for supporting the timing belt for transmission to the shaft are provided in each of the cylinder block side engine element and the crankcase side engine element, and the length of the timing belt between the cylinder block side pulley and the crankcase side pulley is provided. We focused on the amount of change.
即ち、シリンダブロックとクランクケースとを相対移動させることで内燃機関の圧縮比を変更可能とする可変圧縮比機構と、前記内燃機関の運転状態に基づいて前記可変圧縮比
機構によって前記内燃機関の圧縮比を制御する可変圧縮比制御手段と、を有する可変圧縮比内燃機関のバルブタイミング制御システムであって、前記シリンダブロック側の機関要素に固定された複数のシリンダブロック側プーリと前記クランクケース側の機関要素に固定された複数のクランクケース側プーリとを備え、前記複数のシリンダブロック側プーリと前記複数のクランクケース側プーリに掛けられたタイミングベルトによって前記クランクケース側のクランクシャフトの動力が前記シリンダブロック側の吸気弁若しくは排気弁のうち少なくとも何れかの駆動弁を駆動する駆動軸に伝達されることで、該駆動軸の回転により該駆動弁の開閉が行われ、更に、前記可変圧縮比制御手段によって圧縮比が変更されるときに、前記クランクシャフトから前記駆動軸に至るまでの前記タイミングベルト上の何れかの経路において該クランクシャフト、前記シリンダブロック側プーリ、前記クランクケース側プーリ、該駆動軸の何れか二つの間に掛かる該タイミングベルトの長さの変化量の総和が零となる。
Specifically, the compression ratio of the internal combustion engine can be changed by moving the cylinder block and the crankcase relative to each other, and the compression of the internal combustion engine by the variable compression ratio mechanism based on the operating state of the internal combustion engine. A variable compression ratio internal combustion engine valve timing control system comprising: a plurality of cylinder block side pulleys fixed to the cylinder block side engine elements; and a crankcase side pulley. A plurality of crankcase-side pulleys fixed to the engine element, and the power of the crankcase-side crankshaft is transmitted to the cylinders by timing belts hung on the plurality of cylinder block-side pulleys and the plurality of crankcase-side pulleys. Drive at least one of intake and exhaust valves on the block side The drive valve is opened and closed by rotation of the drive shaft, and when the compression ratio is changed by the variable compression ratio control means, the crankshaft removes the drive valve from the crankshaft. The length of the timing belt that extends between any two of the crankshaft, the cylinder block side pulley, the crankcase side pulley, and the drive shaft in any path on the timing belt to the drive shaft. The total amount of change is zero.
上記の内燃機関においては、シリンダブロックとクランクケースとが相対移動することで圧縮比が変更されるとき、シリンダブロック側プーリとクランクケース側プーリとの配置の相対関係が変化する。その結果、隣り合うシリンダブロック側プーリとクランクケース側プーリとの相対関係において、ある部分については両プーリ間に掛かるタイミングベルトの長さが長くなり、一方で他の部分については両プーリ間に掛かるタイミングベルトの長さが短くなる。また、各プーリの配置によっては、何れかのプーリとクランクシャフト又は駆動軸との間のタイミングベルトの長さが変化する。 In the above internal combustion engine, when the compression ratio is changed by the relative movement of the cylinder block and the crankcase, the relative relationship between the arrangement of the cylinder block side pulley and the crankcase side pulley changes. As a result, in the relative relationship between the cylinder block side pulley and the crankcase side pulley that are adjacent to each other, the length of the timing belt that extends between the two pulleys is increased in some parts, while the other part is engaged between the pulleys. The length of the timing belt is shortened. Further, depending on the arrangement of each pulley, the length of the timing belt between any pulley and the crankshaft or the drive shaft changes.
そして、クランクシャフトから駆動軸に至るまでのタイミングベルト上の何れかの経路において、上述したプーリ間のタイミングベルト等の長さの変化の総量が零となるときは、クランクシャフトの回転角と駆動軸の回転角との相対関係は一定に維持される。その結果、クランクシャフトによって直接駆動されるピストン位置と、駆動軸によって駆動される駆動弁のバルブタイミングとの相対的な関係を一定の状態に維持することが可能となり、内燃機関の圧縮比の変更に伴う内燃機関のエミッションや燃費の悪化、機関出力の低下等を抑制し得る。 When the total amount of change in the length of the timing belt between the pulleys described above becomes zero in any path on the timing belt from the crankshaft to the drive shaft, the rotation angle of the crankshaft and the drive The relative relationship with the rotation angle of the shaft is kept constant. As a result, the relative relationship between the piston position directly driven by the crankshaft and the valve timing of the drive valve driven by the drive shaft can be maintained in a constant state, and the compression ratio of the internal combustion engine can be changed. It is possible to suppress internal combustion engine emissions, fuel consumption deterioration, engine output reduction, and the like.
第四に、上記した課題を解決するために、本発明は、上記のシリンダブロックとクランクケースとを相対移動させて圧縮比を変更する可変圧縮比内燃機関において、該可変圧縮比内燃機関がいわゆるオーバーヘッドバルブ式の内燃機関であるとき、そのクランクシャフトの駆動力を上記の駆動弁に伝達するプッシュロッドの長さに着目した。 Fourthly, in order to solve the above-described problem, the present invention provides a variable compression ratio internal combustion engine in which the compression ratio is changed by relatively moving the cylinder block and the crankcase. When the engine is an overhead valve type internal combustion engine, attention is paid to the length of the push rod that transmits the driving force of the crankshaft to the driving valve.
即ち、シリンダブロックとクランクケースとを相対移動させることで内燃機関の圧縮比を変更可能とする可変圧縮比機構と、前記内燃機関の運転状態に基づいて前記可変圧縮比機構によって前記内燃機関の圧縮比を制御する可変圧縮比制御手段と、を有し、前記クランクケース側のクランクシャフトの回転で駆動されるプッシュロッドによって、該クランクシャフトの動力を前記シリンダブロック側に設けられた吸気弁若しくは排気弁のうち少なくとも何れかの駆動弁に伝達することで該駆動弁の開閉を行うオーバーヘッドバルブ式の可変圧縮比内燃機関のバルブタイミング制御システムであって、前記可変圧縮比制御手段によって圧縮比が変更されるときに、圧縮比の変化量に基づいて前記プッシュロッドの長さを変更することで前記駆動弁のバルブタイミングを制御するプッシュロッド長制御手段を備える。 Specifically, the compression ratio of the internal combustion engine can be changed by moving the cylinder block and the crankcase relative to each other, and the compression of the internal combustion engine by the variable compression ratio mechanism based on the operating state of the internal combustion engine. Variable compression ratio control means for controlling the ratio, and by means of a push rod driven by the rotation of the crankshaft on the crankcase side, the power of the crankshaft is provided by an intake valve or an exhaust provided on the cylinder block side An overhead valve type variable compression ratio internal combustion engine valve timing control system that opens and closes a drive valve by transmitting to at least one of the valves, wherein the compression ratio is changed by the variable compression ratio control means The drive by changing the length of the push rod based on the amount of change in the compression ratio. Comprising a push rod length control means for controlling the valve timing.
上記の内燃機関においては、シリンダブロックとクランクケースとを相対移動させることで圧縮比を変更させると、クランクケース側に設けられたクランクシャフトとシリンダブロック側に設けられた駆動弁との相対的な位置関係が変化する。その結果、プッシュロッドと駆動弁との相対的な位置関係も変化し、プッシュロッドによって開閉動作を制御される駆動弁の該開閉動作が変動し、該駆動弁のバルブタイミングにずれが生じる。そこで
、プッシュロッド長制御手段によって、内燃機関の圧縮比に対応したプッシュロッドと駆動弁との相対的な位置関係に基づいてプッシュロッドの長さを変更することで、クランクシャフトの回転角と駆動軸の回転角との相対関係は一定に維持される。その結果、クランクシャフトによって直接駆動されるピストン位置と、駆動軸によって駆動される駆動弁のバルブタイミングとの相対的な関係を一定の状態に維持することが可能となり、内燃機関の圧縮比の変更に伴う内燃機関のエミッションや燃費の悪化、機関出力の低下等を抑制し得る。
In the above internal combustion engine, when the compression ratio is changed by relatively moving the cylinder block and the crankcase, the crankshaft provided on the crankcase side and the drive valve provided on the cylinder block side are relatively moved. The positional relationship changes. As a result, the relative positional relationship between the push rod and the driving valve also changes, the opening / closing operation of the driving valve whose opening / closing operation is controlled by the push rod fluctuates, and a deviation occurs in the valve timing of the driving valve. Therefore, the push rod length control means changes the push rod length based on the relative positional relationship between the push rod corresponding to the compression ratio of the internal combustion engine and the drive valve, thereby driving the rotation angle of the crankshaft and the drive. The relative relationship with the rotation angle of the shaft is kept constant. As a result, the relative relationship between the piston position directly driven by the crankshaft and the valve timing of the drive valve driven by the drive shaft can be maintained in a constant state, and the compression ratio of the internal combustion engine can be changed. It is possible to suppress internal combustion engine emissions, fuel consumption deterioration, engine output reduction, and the like.
内燃機関の圧縮比を変更する際に生じ得る吸排気弁のバルブタイミングのずれを可及的に解消又は抑制することで、エミッションや燃費の悪化、機関出力の低下等を抑制することが可能となる。 By eliminating or suppressing the deviation in valve timing of the intake and exhaust valves that can occur when changing the compression ratio of the internal combustion engine as much as possible, it is possible to suppress deterioration in emissions, fuel consumption, engine output, etc. Become.
ここで、本発明に係る可変圧縮比内燃機関のバルブタイミング制御システムの実施の形態について図面に基づいて説明する。 Here, an embodiment of a valve timing control system for a variable compression ratio internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、圧縮比を可変とする可変圧縮比内燃機関(以下、単に「内燃機関」という)1の概略構成を表す図である。尚、本実施の形態においては、内燃機関1を簡潔に表示するため、一部の構成要素の表示を省略している。シリンダ2内の燃焼室には、シリンダヘッド10に設けられた吸気ポート18を介して吸気管19が接続されている。シリンダ2への吸気の流入は吸気弁5によって制御される。吸気弁5の開閉は、吸気側カム7の回転駆動によって制御される。また、シリンダヘッド10に設けられた排気ポート20を介して、排気管21が接続されている。シリンダ2外への排気の排出は排気弁6によって制御される。排気弁6の開閉は排気側カム8の回転駆動によって制御される。更に、吸気ポート18には燃料噴射弁17が、シリンダ2の頂部には、点火プラグ16が設けられている。そして、内燃機関1のクランクシャフト13にコンロッド14を介して連結されたピストン15が、シリンダ2内で往復運動を行う。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a variable compression ratio internal combustion engine (hereinafter simply referred to as “internal combustion engine”) 1 in which the compression ratio is variable. In the present embodiment, in order to display the
ここで、内燃機関1においては、可変圧縮比機構9によって、シリンダブロック3をクランクケース4に対してシリンダ2の軸線方向に相対移動させることで、内燃機関1の圧縮比が変更される。即ち、可変圧縮比機構9が、シリンダブロック3と共にシリンダヘッド10を、シリンダ2の軸線方向にクランクケース4に対して相対移動させることによって、シリンダブロック3、シリンダヘッド10およびピストン15によって構成される燃焼室の容積が変更され、その結果、内燃機関1の圧縮比が可変制御される。例えば、シリンダブロック3がクランクケース4から遠ざかる方向に相対移動されると、燃焼室容積が増えて圧縮比が低下する。
In the
可変圧縮比機構9は、軸部9aと、軸部9aの中心軸に対して偏心された状態で軸部9aに固定された正円形のカムプロフィールを有するカム部9bと、カム部9bと同一外形を有し軸部9aに対して回転可能且つカム部9bと同じように偏心状態で取り付けられた可動軸受部9cと、軸部9aと同心状に設けられたウォームホイール9dと、ウォームホイール9dと噛み合うウォーム9eと、ウォーム9eを回転駆動させるモータ9fによって構成される。そして、カム部9bはシリンダブロック3に設けられた収納孔内に設置され、可動軸受部9cはクランクケース4に設けられた収納孔内に設置され、また、モータ9fは、シリンダブロック3に固定されており、シリンダブロック3と一体的に移動する。ここで、モータ9fからの駆動力は、ウォーム9eとウォームホイール9dとを介して軸部9aに伝えられる。そして、偏心状態にあるカム部9b、可動軸受部9dが駆動されることで、シリンダブロック3がクランクケース4に対してシリンダ2の軸線方向に相対
移動させられる。
The variable
また、内燃機関1には、該内燃機関1を制御するための電子制御ユニット(以下、「ECU」という)90が併設されている。このECU90は、CPUの他、後述する各種のプログラム及びマップを記憶するROM、RAM等を備えており、内燃機関1の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関1の運転状態等を制御するユニットである。
The
ここで、アクセル開度センサ92がECU90と電気的に接続されており、ECU90はアクセル開度に応じた信号を受け取り、それより内燃機関1に要求される機関負荷等を算出する。また、クランクポジションセンサ91がECU90と電気的に接続されており、ECU90は内燃機関1の出力軸の回転角に応じた信号を受け取り、内燃機関1の機関回転速度や、該機関回転速度とギア比等から内燃機関1が搭載されている車両の車両速度等を算出する。
Here, the
更に、可変圧縮比機構9を構成するモータ9fがECU90と電気的に接続されている。そして、ECU90からの指令によりモータ9fが駆動されて、可変圧縮比機構9による内燃機関1の圧縮比の変更が行われる。この内燃機関1の圧縮比の変更は、内燃機関1の運転状態に基づいて行われる。例えば、内燃機関1の運転状態を機関負荷と機関回転速度で表す場合、低機関負荷から高機関負荷になるに従い又は低機関回転速度から高機関回転速度になるに従い、シリンダブロック3をクランクケース4から遠ざける方向にモータ9fを駆動して、内燃機関1の圧縮比を高圧縮比から低圧縮比へと移行させる。
Further, a
次に、内燃機関1における吸気弁5および排気弁6の開閉動作および該開閉動作を行う開閉機構について、図2および図3に基づいて説明する。図2、3は、主に内燃機関1のバルブタイミング制御システムの機構を示す図であり、図2(a)はシリンダブロック3がクランクケース4に近づき、内燃機関1の圧縮比が比較的高い圧縮比(以下、単に「高圧縮比」という)となっている状態を示し、図2(b)はシリンダブロック3がクランクケース4から遠ざかり、内燃機関1の圧縮比が比較的低い圧縮比(以下、単に「低圧縮比」という)となっている状態を示す。図2に示すように、シリンダブロック3がシリンダ2の軸線方向にΔh相対移動することで、内燃機関1の圧縮比が変更される。また、図3は、吸気弁5、排気弁6を中心としたシリンダブロック10の頂部近傍を概略的に表す図である。
Next, the opening / closing operation of the
内燃機関1においては、吸気弁5の開閉動作は吸気側カム7によって行われる。この吸気側カム7は吸気側カムシャフト22に取り付けられ、更に吸気側カムシャフト22の端部には吸気側プーリ24が設けられている。更に、吸気側カムシャフト22と吸気側プーリ24との相対的な回転位相を変更可能とする可変回転位相機構(以下、「吸気側VVT」という)23が設けられている。この吸気側VVT23は、ECU90からの指令に従って吸気側カムシャフト22と吸気側プーリ24との相対的な回転位相を制御する。更に、吸気側カムシャフト22の回転角を検出する吸気側カム角センサ93が設けられ、吸気側カム角センサ93とECU90が電気的に接続されている。
In the
また、排気弁6の開閉動作は排気側カム8によって行われる。この排気側カム8は排気側カムシャフト25に取り付けられ、更に排気側カムシャフト25の端部には排気側プーリ27が設けられている。更に、排気側カムシャフト25と排気側プーリ27との相対的な回転位相を変更可能とする可変回転位相機構(以下、「排気側VVT」という)26が設けられている。この排気側VVT26は、ECU90からの指令に従って排気側カムシャフト25と排気側プーリ27との相対的な回転位相を制御する。更に、排気側カムシャフト25の回転角を検出する排気側カム角センサ94が設けられ、排気側カム角センサ94とECU90が電気的に接続されている。
The opening / closing operation of the
そして、吸気側カムシャフト22と排気側カムシャフト25の回転駆動は、クランクシャフト13の駆動力によって行われる。具体的には、クランクシャフト13に設けられたクランク側プーリ32、吸気側プーリ24、排気側プーリ27にはタイミングベルト33が掛けられており、更にタイミングベルト33は、クランクケース4側に設けられた第一クランクケース側プーリ30、第二クランクケース側プーリ31およびシリンダブロック3側に設けられた第一シリンダブロック側プーリ28、第二シリンダブロック側プーリ29にも掛かっている。尚、タイミングベルト33が掛かる順序は、クランク側プーリ32を初めとして、第一クランクケース側プーリ30、第一シリンダブロック側プーリ28、吸気側プーリ24、排気側プーリ27、第二シリンダブロック側プーリ29、第二クランクケース側プーリ31の順である。このようにして、クランクシャフト13の駆動力によって吸気側カムシャフト22と排気側カムシャフト25が回転駆動されて、以て吸気側カム7、排気側カム8によって吸気弁5、排気弁6の開閉動作が行われる。
The rotation of the
ここで、可変圧縮比機構9によって内燃機関1の圧縮比が変更されるとき、例えば図2(a)に示す高圧縮比の状態から図2(b)に示す低圧縮比の状態へと変更されるとき、上述したようにシリンダブロック3がクランクケース4から遠ざかる方向に相対移動する。従って、圧縮比の変更に合わせて、シリンダブロック3に設けられた第一シリンダブロック側プーリ28、第二シリンダブロック側プーリ29も移動する。その結果、第一クランクケース側プーリ30と第一シリンダブロック側プーリ28との間に掛かるタイミングベルト33の長さL1と、第二クランクケース側プーリ31と第二シリンダブロック側プーリ29との間に掛かるタイミングベルト33の長さL2の長さは、圧縮比の変更に伴って変動する。
Here, when the compression ratio of the
本実施の形態に係る内燃機関1においては、図2(a)に示す高圧縮比の状態から図2(b)に示す低圧縮比の状態へと変更されると、タイミングベルト長L1は短くなり、タイミングベルト長L2は長くなる。その結果、クランクシャフト13が特定の回転角にあるときの、換言するとピストン15の位置が特定の位置である圧縮行程上死点等にあるときの、タイミングベルト33と吸気側プーリ24および排気側プーリ27との接触状態が、図2(a)に示す高圧縮比状態と図2(b)に示す低圧縮比状態とでは異なる。そのため、ピストン位置が圧縮行程上死点にある時期に対する吸気弁5および排気弁6の開閉タイミング(以下、「バルブタイミング」という)が、図2(a)に示す高圧縮比状態と図2(b)に示す低圧縮比状態とでは異なってしまい、圧縮比の変更に伴って、バルブタイミングが適正なタイミングからずれる虞がある。即ち、圧縮比の変更の結果、シリンダ2内で行われる燃焼に適したバルブタイミングが行われない虞がある。
In the
そこで、本実施の形態の内燃機関1のバルブタイミング制御システムにおいては、可変圧縮比機構9によって圧縮比の変更が行われるとき、吸気側VVT23によって吸気側プーリ24に対する吸気側カムシャフト22の相対的な回転位相を変更するとともに、排気側VVT26によって排気側プーリ27に対する排気側カムシャフト25の相対的な回転位相を変更する。吸気側プーリ24と排気側プーリ27はタイミングベルト33を介してクランクシャフト13と連動しているため、吸気側VVT23と排気側VVT26とによる回転位相の変更によって、クランクシャフト13の回転角に対する吸気側カムシャフト22、排気側カムシャフト25の回転角の相対関係が変更されて、ピストン15のピストン位置に対する吸気弁5、排気弁6のバルブタイミングが適正なタイミングとなる。
Therefore, in the valve timing control system for the
ここで、可変圧縮比機構9によって内燃機関1の圧縮比を変更する際に吸気弁5、排気弁6のバルブタイミングを調整するための制御(以下、「圧縮比変更制御」という)について、図4に基づいて説明する。尚、本実施例における圧縮比変更制御は、一定のサイクルで繰り返し実行されるルーチンである。
Here, the control for adjusting the valve timing of the
先ず、S101では、内燃機関1の運転状態を検出する。この運転状態は、シリンダ2内での燃焼と関連する運転状態であって、内燃機関1の圧縮比が該燃焼と適しているか否かを判定するために基礎となる項目である。本実施の形態においては、クランクポジションセンサ91からの信号に基づいて得られる機関回転速度と、アクセル開度センサ92からの信号に基づいて得られる機関負荷とによって、内燃機関1の運転状態を検出する。この他に、内燃機関1における吸入空気量や冷却水温度等によって運転状態を検出してもよい。S101の処理が終了すると、S102へ進む。
First, in S101, the operating state of the
S102では、S101で検出された内燃機関1の運転状態に基づいて、内燃機関1の圧縮比が変更されるべきか否か判定される。上述したように、内燃機関1の運転状態によってシリンダ2内で行われるべき、より適正な燃焼は変動するため、該燃焼に適した圧縮比へと変更することが好ましいと考えられる。そこで、S102で、内燃機関1の運転状態が現時点において設定されている圧縮比を変更すべき運転状態であるときはS103へ進み、一方で、内燃機関1の運転状態が現時点において設定されている圧縮比を変更する必要がない運転状態であるときは本制御を終了する。
In S102, it is determined whether or not the compression ratio of the
S103では、S101で検出された内燃機関1の運転状態に基づいて、内燃機関1で行われる燃焼に最も適した圧縮比(以下、「最適圧縮比」という)が算出される。具体的には、機関回転速度と機関負荷で決定される内燃機関1の運転状態と、各運転状態における最適圧縮比との関係を予め実験等で求めておき、該関係を制御マップの形でECU90内に格納する。そして、S103では、該制御マップに内燃機関1の運転状態をパラメータとしてアクセスすることで、最適圧縮比の算出が行われる。S103の処理が終了すると、S104へ進む。
In S103, based on the operating state of the
S104では、S103で算出された最適圧縮比に基づいて、吸気弁5および排気弁6のバルブタイミングずれ量ΔTvを予測する。このバルブタイミングずれ量ΔTvは、上述したように内燃機関1の圧縮比の変更に伴って、タイミングベルト長L1とタイミングベルト長L2の長さが変動することによって生じる。本実施の形態においては可変圧縮比機構9を構成するモータ9fが回転駆動することで、シリンダブロック3がクランクケース4に対して相対移動し、内燃機関1の圧縮比が変更されるとともに、タイミングベルト33と吸気側プーリ24、排気側プーリ27との接触状態が変更されて、バルブタイミングずれ量ΔTvが発生する。
In S104, the valve timing deviation amount ΔTv of the
ここで、図5に、内燃機関1の圧縮比と発生するバルブタイミングずれ量ΔTvの関係を示す。図5の横軸は内燃機関1の圧縮比を表し、縦軸はバルブタイミングずれ量ΔTvを表す。また、圧縮比εminは内燃機関1において達成し得る最も低い圧縮比であり、圧縮比εmaxは内燃機関1において達成し得る最も高い圧縮比である。そして、図5に示すバルブタイミングずれ量ΔTvは、圧縮比がεminであるときを基準としたときのバルブタイミングずれ量である。図5に示すように、内燃機関1においては、圧縮比の変更量が大きくなるに従い、バルブタイミングずれ量ΔTvが大きくなり、より詳細には圧縮比がεmax近傍において変更する場合のバルブタイミングずれ量ΔTvは、圧縮比がεmin近傍において変更する場合のバルブタイミングずれ量ΔTvより大きくなる。そこで、予め実験等で、内燃機関1の圧縮比と発生するバルブタイミングずれ量ΔTvとの関係を求めておき、該関係を制御マップの形でECU90内に格納する。そして、S104では、該制御マップに内燃機関1の圧縮比をパラメータとしてアクセスすることで、バルブタイミングずれ量ΔTvの予測が行われる。S104の処理が終了すると、S105へ進む。
FIG. 5 shows the relationship between the compression ratio of the
S105では、S103で算出された最適圧縮比に基づいて、可変圧縮比機構により内
燃機関1の圧縮比が最適圧縮比になるべく、シリンダブロック3とクランクケース4との相対移動が行われる。それと同時に、S104で予測されたバルブタイミングずれ量ΔTvに基づいて、吸気側VVT23と排気側VVT26によって、バルブタイミングずれ量が解消する方向に吸気側プーリ24に対する吸気側カムシャフト22の回転位相と排気側プーリ27に対する排気側カムシャフト25の回転位相とを調整する。即ち、内燃機関1の圧縮比変更において、吸排気弁5、6のバルブタイミングが進角側にずれるときは、吸気側カムシャフト22、排気側カムシャフト25の回転位相を遅角側に調整し、吸排気弁5、6のバルブタイミングが遅角側にずれるときは、吸気側カムシャフト22、排気側カムシャフト25の回転位相を進角側に調整する。S105の処理が終了すると、本制御を終了する。
In S105, relative movement between the
本制御によると、内燃機関1の圧縮比を変更する際に生じ得る吸排気弁5、6のバルブタイミングのずれを可及的に解消又は抑制することで、エミッションや燃費の悪化、機関出力の低下等を抑制することが可能となる。
According to this control, the displacement of the valve timing of the intake and
尚、本制御においては、主にS104の処理が本発明のずれ予測手段に該当し、主にS105における吸気側VVT23、排気側VVT26による吸気側カムシャフト22、排気側カムシャフト25の回転位相の調整が本発明のバルブタイミング制御手段に該当する。
In this control, the process of S104 mainly corresponds to the deviation predicting means of the present invention, and the rotational phase of the
また、内燃機関1においては、クランクポジションセンサ91と吸気側カム角センサ93、排気側カム角センサ94とからの信号に基づいて、クランク角と吸排気弁5、6のカム角との関係が適正な関係となるべく、吸気側VVT23、排気側VVT26によって、吸気側カムシャフト22と排気側カムシャフト25との回転位相がフィードバック制御される場合がある。そして、このフィードバック制御が行われる場合であっても、可変圧縮比機構9によって内燃機関1の圧縮比が変更されるときは、吸排気弁5、6のバルブタイミングが上述したようにずれることにより、エミッションや燃費の悪化、機関出力の低下が生じる虞がある。
In the
そこで、上記の吸気側VVT23、排気側VVT26による、吸気側カムシャフト22と排気側カムシャフト25との回転位相のフィードバック制御が行われている際の圧縮比変更制御(以下、「カム角FB時圧縮比変更制御」という)について、図6に基づいて説明する。尚、本実施例におけるカム角FB時圧縮比変更制御は、一定のサイクルで繰り返し実行されるルーチンである。尚、図6中「FB」とあるのは、フィードバック制御を意味する。また、カム角FB時圧縮比変更制御中の処理において、図4に示す圧縮比変更制御中の処理と同一の処理については同一の参照番号を付することで、当該処理の説明を省略する。
Therefore, the compression ratio change control (hereinafter referred to as “when the cam angle is FB”) when feedback control of the rotational phase between the
先ず、S201では、内燃機関1において上述した、吸気側VVT23、排気側VVT26による、吸気側カムシャフト22と排気側カムシャフト25との回転位相のフィードバック制御が行われているか否かが判定される。該フィードバック制御の詳細について説明する。クランクポジションセンサ91からの信号と吸気側カム角センサ93、排気側カム角センサ94との信号から、クランクシャフト13と吸気側カムシャフト22、排気側カムシャフト25の回転角の関係が予め設定された、もしくはECU90によって指令される内燃機関1の運転状態に基づいた関係となるべく、吸気側VVT23や排気側VVT26によって吸気側カムシャフト22と排気側カムシャフト25の回転位相が制御される。これにより、ピストン15が圧縮行程上死点等にある時期に対する吸排気弁5、6のバルブタイミングを内燃機関1の運転状態に適したタイミングとすることが可能となる。S201で、上記フィードバック制御が行われていると判定されるとS101へ進み、該フィードバック制御が行われていないと判定されると本制御を終了する。
First, in S201, it is determined whether or not feedback control of the rotational phase between the
そして、本制御においてはS104の処理が終了すると、S202へ進む。S202では、S103で算出された最適圧縮比に基づいて、可変圧縮比機構により内燃機関1の圧縮比が最適圧縮比になるべく、シリンダブロック3とクランクケース4との相対移動が行われる。それと同時に、S104で予測されたバルブタイミングずれ量ΔTvが、ECU90から出される上記フィードバック制御における吸気側VVT23、排気側VVT26への指令値に加算される。即ち、上記のフィードバック制御は、実際のクランクシャフト13の回転角と実際の吸気側カムシャフト22、排気側カムシャフト25の回転角との関係に基づいて行われるが、S202では、該フィードバック制御に加えて、圧縮比の変更によって生じ得るバルブタイミングずれ量ΔTvを考慮して、吸気側VVT23と排気側VVT26に可及的に早期に該バルブタイミングずれ量ΔTvを解消する指令値を与えることで、吸排気弁5、6のバルブタイミングがずれた状態にある時間を短縮し得る。S202の処理が終了すると、本制御を終了する。
In this control, when the process of S104 ends, the process proceeds to S202. In S202, the
本制御によると、内燃機関1の圧縮比を変更する際に生じ得る吸排気弁5、6のバルブタイミングのずれを可及的に解消又は抑制することで、エミッションや燃費の悪化、機関出力の低下等を抑制することが可能となる。
According to this control, the displacement of the valve timing of the intake and
尚、本制御においては、主にS104の処理が本発明のずれ予測手段に該当し、主にS202における吸気側VVT23、排気側VVT26への指令値へのバルブタイミングずれ量ΔTvの加算処理が本発明のバルブタイミング制御手段に該当する。 In this control, the process of S104 mainly corresponds to the deviation predicting means of the present invention, and the process of adding the valve timing deviation amount ΔTv to the command values to the intake side VVT23 and the exhaust side VVT26 in S202 is mainly performed. This corresponds to the valve timing control means of the invention.
本発明に係る内燃機関のバルブタイミング制御システムの第二の実施の形態について、図7に基づいて説明する。尚、本実施の形態における内燃機関1において、図1に示す内燃機関1と同一の構成要素については同一の参照番号を付して、その説明を省略する。図7は、図2と同様に、内燃機関1のバルブタイミング制御システムの機構を示す図であり、図7(a)は高圧縮比となっている状態を示し、図7(b)は低圧縮比となっている状態を示す。図7に示すように、可変圧縮比機構9によってシリンダブロック3がシリンダ2の軸線方向にΔh相対移動することで、内燃機関1の圧縮比が変更される。
A second embodiment of the valve timing control system for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to FIG. In the
ここで、図2に示す内燃機関1のバルブタイミング制御システムの機構と、図7に示す内燃機関1のバルブタイミングの制御システムの機構との違いは、吸気側VVT23、排気側VVT26に代えてクランク側VVT34が設けられている点である。クランク側VVT34は、クランクシャフト13の回転角とクランク側プーリ32の回転角との相対的な回転位相を調整する。クランク側プーリ32は、タイミングベルト33を介して吸気側プーリ24、排気側プーリ27と連動している。従って、クランク側VVT34によってクランクシャフト13の回転角がクランク側プーリ32の回転角に対して進角側又は遅角側に移行されると、クランクシャフト13の回転角に対して吸気側カムシャフト22、排気側カムシャフト25の回転角が調整される。その結果、ピストン15が圧縮行程上死点等にある時期に対する吸排気弁5、6のバルブタイミングを、クランク側VVT34によって制御することが可能となる。
Here, the difference between the mechanism of the valve timing control system of the
このように構成される内燃機関1のバルブタイミング制御システムにおいて、図4に示す圧縮比変更制御は適用可能である。その場合、圧縮比変更制御における処理S105でのカムシャフトの回転位相調整に代えて、S104で予測されたバルブタイミングずれ量ΔTvに基づいて、クランク側VVT34によってクランクシャフト13の回転角とクランク側プーリ32の回転角との相対的な回転位相を調整する。これにより、内燃機関1の圧縮比を変更する際に生じ得る吸排気弁5、6のバルブタイミングのずれを可及的に解消又は抑制することで、エミッションや燃費の悪化、機関出力の低下等を抑制することが可
能となる。
In the valve timing control system of the
また、該内燃機関1のバルブタイミング制御システムにおいて、図6に示すカム角FB制御時圧縮比変更制御は、実質的に適用可能である。その場合、本実施の形態においては吸気側VVT23、排気側VVT26によって吸気側カムシャフト22、排気側カムシャフト25の回転角をFB制御する代わりに、クランク側VVT34によってクランクシャフト13の回転角とクランク側プーリ32の回転角との相対的な回転位相を調整することで、最終的にカムシャフトの回転角のFB制御を行う。そして、カム角FB時圧縮比変更制御における処理S202での吸気側、排気側VVTへの指令値へのバルブタイミングずれ量ΔTvの加算に代えて、クランク側VVT34への指令値へのバルブタイミングずれ量ΔTvの加算を行う。これにより、内燃機関1の圧縮比を変更する際に生じ得る吸排気弁5、6のバルブタイミングのずれを可及的に解消又は抑制することで、エミッションや燃費の悪化、機関出力の低下等を抑制することが可能となる。
Further, in the valve timing control system of the
本発明に係る内燃機関のバルブタイミング制御システムの第三の実施の形態について、図8に基づいて説明する。尚、本実施の形態における内燃機関1において、図1に示す内燃機関1と同一の構成要素については同一の参照番号を付して、その説明を省略する。図8は、図2と同様に、内燃機関1のバルブタイミング制御システムの機構を示す図であり、図8(a)は高圧縮比となっている状態を示し、図8(b)は低圧縮比となっている状態を示す。図8に示すように、可変圧縮比機構9によってシリンダブロック3がシリンダ2の軸線方向にΔh相対移動することで、内燃機関1の圧縮比が変更される。
A third embodiment of the valve timing control system for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to FIG. In the
ここで、図2に示す内燃機関1のバルブタイミング制御システムの機構と、図8に示す内燃機関1のバルブタイミングの制御システムの機構との違いは、吸気側VVT23、排気側VVT26に代えてベルト調整機構35が設けられている点である。
Here, the difference between the mechanism of the valve timing control system of the
ここで、ベルト調整機構35について、図9に基づいて説明する。ベルト調整機構35は、クランクケース4側に設けられている。そして、ベルト調整機構35は、第一プーリ35aおよび第二プーリ35bを有するベースプレート35c上の突起部35eが、アクチュエータ35dの凹部35fに挿入されることで構成される。このベルト調整機構35において、アクチュエータ35dはECU90と電気的に接続され、ECU90からの指令に従って、アクチュエータ35dはベースプレート35cを、突起部35eを中心として回転させることが可能である。
Here, the
ここで、図8に戻ると、第一プーリ35aと第二プーリ35bには、図2に示す第一クランクケース側プーリ30と第二クランクケース側プーリ31に代えて、タイミングベルト33が掛けられる。そして、可変圧縮比機構9によって内燃機関1の圧縮比が変更されるとき、ベルト調整機構35によって第一プーリ35aおよび第二プーリ35bとタイミングベルト33との接触状態を調整することで、圧縮比の変更によって生じ得るタイミングベルト33と吸気側プーリ24および排気側プーリ27との接触状態の変動を解消させることが可能となる。即ち、図8(a)に示す高圧縮比の状態から図8(b)に示す低圧縮比状態へ変更させるとき、第一プーリ35aと第一シリンダブロック側プーリ28との間のタイミングベルト長L3、および第二プーリ35bと第二シリンダブロック側プーリ29との間のタイミングベルト長L4とが、その圧縮比の変動にかかわらず一定となるために第一プーリ35aと第二プーリ35bの位置を調整すべく、ECU90からアクチュエータ35dへ指令が出される。
Returning to FIG. 8, a
このように構成される内燃機関1のバルブタイミング制御システムにおいては、ピストン15が圧縮行程上死点等にある時期に対する吸排気弁5、6のバルブタイミングを、ベ
ルト調整機構35によって制御することが可能となる。
In the valve timing control system of the
また、このように構成される内燃機関1のバルブタイミング制御システムにおいて、図4に示す圧縮比変更制御は、実質的に適用可能である。その場合、圧縮比変更制御における処理S105でのカムシャフトの回転位相調整に代えて、S104で予測されたバルブタイミングずれ量ΔTvに基づいて、ベルト調整機構35によって第一プーリ35aおよび第二プーリ35bと、タイミングベルト33との接触状態を調整する。これにより、内燃機関1の圧縮比を変更する際に生じ得る吸排気弁5、6のバルブタイミングのずれを可及的に解消又は抑制することで、エミッションや燃費の悪化、機関出力の低下等を抑制することが可能となる。
Further, in the valve timing control system of the
また、該内燃機関1のバルブタイミング制御システムにおいて、図6に示すカム角FB制御時圧縮比変更制御は、実質的に適用可能である。その場合、本実施の形態においては吸気側VVT23、排気側VVT26によって吸気側カムシャフト22、排気側カムシャフト25の回転角をFB制御する代わりに、ベルト調整機構35によってタイミングベル33と各プーリとの接触状態を調整することで、最終的にカムシャフトの回転角のFB制御を行う。そして、カム角FB時圧縮比変更制御における処理S202での吸気側、排気側VVTへの指令値へのバルブタイミングずれ量ΔTvの加算に代えて、ベルト調整機構35を構成するアクチュエータ35dへの指令値へのバルブタイミングずれ量ΔTvに相当する指令値の加算を行う。これにより、内燃機関1の圧縮比を変更する際に生じ得る吸排気弁5、6のバルブタイミングのずれを可及的に解消又は抑制することで、エミッションや燃費の悪化、機関出力の低下等を抑制することが可能となる。
Further, in the valve timing control system of the
本発明に係る内燃機関のバルブタイミング制御システムの第四の実施の形態について、図10に基づいて説明する。尚、本実施の形態における内燃機関1は、図1に示す内燃機関1と同一の構成要素については同一の参照番号を付して、その説明を省略する。図10は、図2と同様に、内燃機関1のバルブタイミング制御システムの機構を示す図であり、図10(a)は高圧縮比となっている状態を示し、図10(b)は低圧縮比となっている状態を示す。図10に示すように、可変圧縮比機構9によってシリンダブロック3がシリンダ2の軸線方向にΔh相対移動することで、内燃機関1の圧縮比が変更される。
A fourth embodiment of the valve timing control system for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to FIG. In the
ここで、図10に示す内燃機関1においては、吸気側カムシャフト22および排気側カムシャフト25の回転駆動は、クランクシャフト13の駆動力をチェーン38によって伝達することで行われる。そこで、チェーン38は、クランクシャフト13に設けられたクランク側ギア36とかみ合うリダクションギア37と、吸気側カムシャフト22に設けられ上述した吸気側プーリ24と同様の働きをする吸気側ギア24aと、排気側カムシャフト25に設けられ上述した排気側プーリ27と同様の働きをする排気側ギア27aと、に掛けられることで、クランクシャフト13の駆動力によって吸排気弁5、6の開閉動作が行われる。
Here, in the
このように構成される内燃機関1においては、可変圧縮比機構9によってシリンダブロック3をクランクケース4に対して相対移動させることで、圧縮比を変更させる。ここで、チェーン38が利用されていることより、内燃機関の圧縮比の際にリダクションギア37とクランク側ギア36とのかみ合いを保持した状態で、リダクションギア37の位置を内燃機関1の圧縮比に応じた位置に変更させる。本実施の形態においては、図10(a)に示す高圧縮比の状態から、可変圧縮比機構9によってシリンダブロック3をクランクケース4からΔh遠ざけることによって、図10(b)に示す低圧縮比の状態とするが、このとき、リダクションギア37は、シリンダ2の軸線方向にΔh1移動させる。
In the
ここで、図10に示す内燃機関1のバルブタイミングの制御システムの機構は、図2に示す内燃機関1のバルブタイミング制御システムの機構と同じように、吸気側VVT23、排気側VVT26が設けられている。従って、ピストン15が圧縮行程上死点にある時期に対する吸排気弁5、6のバルブタイミングを、吸気側VVT23および排気側VVT26によって制御することが可能となる。
Here, the mechanism of the valve timing control system of the
このように構成される内燃機関1のバルブタイミング制御システムにおいて、図4に示す圧縮比変更制御は適用可能である。これにより、内燃機関1の圧縮比を変更する際に生じ得る吸排気弁5、6のバルブタイミングのずれを可及的に解消又は抑制することで、エミッションや燃費の悪化、機関出力の低下等を抑制することが可能となる。
In the valve timing control system of the
また、該内燃機関1のバルブタイミング制御システムにおいて、図6に示すカム角FB制御時圧縮比変更制御は、適用可能である。これにより、内燃機関1の圧縮比を変更する際に生じ得る吸排気弁5、6のバルブタイミングのずれを可及的に解消又は抑制することで、エミッションや燃費の悪化、機関出力の低下等を抑制することが可能となる。
In the valve timing control system of the
本発明に係る内燃機関のバルブタイミング制御システムの第五の実施の形態について、図11に基づいて説明する。尚、本実施の形態における内燃機関1は、図1、図10に示す内燃機関1と同一の構成要素については同一の参照番号を付して、その説明を省略する。図11は、図2、図10と同様に、内燃機関1のバルブタイミング制御システムの機構を示す図であり、図11(a)は高圧縮比となっている状態を示し、図11(b)は低圧縮比となっている状態を示す。図11に示すように、可変圧縮比機構9によってシリンダブロック3がシリンダ2の軸線方向にΔh相対移動することで、内燃機関1の圧縮比が変更される。
A fifth embodiment of the valve timing control system for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to FIG. In the
ここで、図10に示す内燃機関1のバルブタイミング制御システムの機構と、図11に示す内燃機関1のバルブタイミングの制御システムの機構との違いは、吸気側VVT23、排気側VVT26に代えてクランク側VVT39が設けられている点である。クランク側VVT39は、ECU90と電気的に接続され、ECU90からの指令に従って、クランクシャフト13の回転角とクランク側ギア36の回転角との相対的な回転位相を調整する。クランク側ギア36は、リダクションギア37、チェーン38を介して吸気側ギア24a、排気側ギア27aと連動している。従って、クランク側VVT39によってクランクシャフト13の回転角がクランク側ギア36の回転角に対して進角側又は遅角側に移行されると、クランクシャフト13の回転角に対して吸気側カムシャフト22、排気側カムシャフト25の回転角の位相が調整される。その結果、ピストン15が圧縮行程上死点等にある時期に対する吸排気弁5、6のバルブタイミングを、クランク側VVT39によって制御することが可能となる。
Here, the difference between the mechanism of the valve timing control system of the
このように構成される内燃機関1のバルブタイミング制御システムにおいて、図4に示す圧縮比変更制御は適用可能である。その場合、圧縮比変更制御における処理S105でのカムシャフトの回転位相調整に代えて、S104で予測されたバルブタイミングずれ量ΔTvに基づいて、クランク側VVT39によってクランクシャフト13の回転角とクランク側ギア36の回転角との相対的な回転位相を調整する。これにより、内燃機関1の圧縮比を変更する際に生じ得る吸排気弁5、6のバルブタイミングのずれを可及的に解消又は抑制することで、エミッションや燃費の悪化、機関出力の低下等を抑制することが可能となる。
In the valve timing control system of the
また、該内燃機関1のバルブタイミング制御システムにおいて、図6に示すカム角FB制御時圧縮比変更制御は、実質的に適用可能である。その場合、本実施の形態においては
吸気側VVT23、排気側VVT26によって吸気側カムシャフト22、排気側カムシャフト25の回転角をFB制御する代わりに、クランク側VVT39によってクランクシャフト13の回転角とクランク側ギア36の回転角との相対的な回転位相を調整することで、最終的にカムシャフトの回転角のFB制御を行う。そして、カム角FB時圧縮比変更制御における処理S202での吸気側、排気側VVTへの指令値へのバルブタイミングずれ量ΔTvの加算に代えて、クランク側VVT39への指令値へのバルブタイミングずれ量ΔTvの加算を行う。これにより、内燃機関1の圧縮比を変更する際に生じ得る吸排気弁5、6のバルブタイミングのずれを可及的に解消又は抑制することで、エミッションや燃費の悪化、機関出力の低下等を抑制することが可能となる。
Further, in the valve timing control system of the
本発明に係る内燃機関のバルブタイミング制御システムの第六の実施の形態について、図12に基づいて説明する。尚、本実施の形態における内燃機関1において、図1に示す内燃機関1と同一の構成要素については同一の参照番号を付して、その説明を省略する。図12に示す内燃機関1は、第一コンロッド50、第二コンロッド51、制御コンロッド52によって構成されるリンク機構のリンク形状が変更されることで、その圧縮比が変更されるいわゆる中折れ式のコンロッドを有する内燃機関である。以下に、内燃機関1の構成および圧縮比変更の詳細について説明する。
A sixth embodiment of the valve timing control system for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to FIG. In the
内燃機関1においては、クランクシャフト13に第二コンロッド51の一端が連結され、更に第二コンロッド51の他端が第一コンロッド50の一端に、第一コンロッド50の他端がピストン15に連結される。そして、各コンロッドの端部においては回転自在の状態で連結されている。また、第一コンロッド50と第二コンロッド51との連結部位の近傍に制御コンロッド52の一端が回転自在の状態で連結されている。
In the
ここで、制御コンロッド52の他端はリンク形状制御装置55と連結されている。リンク形状制御装置55は、ECU90と電気的に接続されており、ECU90からの指令に従って、制御コンロッド52の他端の位置を変更することが可能である。
Here, the other end of the
制御コンロッド52の他端の位置がリンク形状制御装置55によって変更されると、第一コンロッド50、第二コンロッド51、制御コンロッド52によって構成される、クランクシャフト13とピストン15との間を連結するリンク機構(以下、「動力伝達リンク機構」という)の形状が変更される。その結果、ピストン15の往復運動の振幅が変更され、以て内燃機関1の圧縮比が変更される。そこで、内燃機関1の運転状態に応じた圧縮比とするべく、ECU90からリンク形状制御装置55に指令が出され制御コンロッド52の他端の位置が制御される。
When the position of the other end of the
また、吸気側プーリ24、排気側プーリ27、クランク側プーリ32にタイミングベルト33が掛けられることで、クランクシャフト13の駆動力が吸気側カムシャフト22および排気側カムシャフト25に伝達されて、吸排気弁5、6の開閉動作が行われる。このとき、タイミングベルト33は、クランクケース4に設けられた第一補助プーリ53、第二補助プーリ54にも掛けられて、その軌道が保持される。
In addition, when the
この内燃機関1においてリンク形状制御装置55によって圧縮比の変更が行われるとき、動力伝達リンク機構のリンク形状が変更されるため、図13に示すようにクランクシャフト15の回転角に対するピストン位置の推移が変動する。ここで、図13はクランクシャフトの回転角であるクランクアングルに対するピストン15のピストン位置の推移を表す図である。また、図13の横軸はクランクアングルを示し、縦軸はピストン位置を示す。図13中の線L5は、リンク形状制御装置55によって圧縮比が比較的高圧縮比とされるときの推移であり、図13中の線L6は、リンク形状制御装置55によって圧縮比が比
較的低圧縮比とされるときの推移である。そして、線L5、L6の頂部はピストン15が圧縮行程上死点にあることを、底部はピストン15が排気行程下死点にあることを意味する。
In the
図13に示すように、リンク形状制御装置55によって圧縮比の変更が行われるとき、ピストン15が圧縮行程上死点にあるタイミングにΔθのずれが生じる。一方で、吸気側プーリ24、排気側プーリ27はタイミングベルト33によってクランクシャフト13と連動する。その結果、リンク形状制御装置55によって圧縮比の変更が行われると、ピストン15が圧縮行程上死点にある時期に対して吸排気弁5、6のバルブタイミングがずれ、シリンダ2内で行われる燃焼に適したバルブタイミングとならない虞がある。
As shown in FIG. 13, when the compression ratio is changed by the link
そこで、本実施の形態の内燃機関1のバルブタイミング制御システムにおいては、リンク形状制御装置55によって圧縮比の変更が行われるとき、吸気側VVT23によって吸気側プーリ24に対する吸気側カムシャフト22の相対的な回転位相を変更するとともに、排気側VVT26によって排気側プーリ27に対する排気側カムシャフト25の相対的な回転位相を変更する。吸気側プーリ24と排気側プーリ27はタイミングベルト33を介してクランクシャフト13と連動しているため、吸気側VVT23と排気側VVT26とによる回転位相の変更によって、クランクシャフト13の回転角に対する吸気側カムシャフト22、排気側カムシャフト25の回転角の相対関係が変更されて、ピストン15のピストン位置に対する吸気弁5、排気弁6のバルブタイミングが適正なタイミングとなる。
Therefore, in the valve timing control system of the
このように構成される内燃機関1のバルブタイミング制御システムにおいて、図4に示す圧縮比変更制御は、実質的に適用可能である。その場合、圧縮比変更制御における処理S104でのバルブタイミングずれ量の予測は、制御コンロッド52の他端の位置、即ちECU90からリンク形状制御装置55への指令値と、ピストン15のピストン位置が圧縮行程上死点にあるときのクランクアングルとの関係から予め制御マップを作成してECU90内に格納し、該制御マップにECU90からリンク形状制御装置55への指令値をパラメータとしてアクセスすることで、バルブタイミングずれ量ΔTvを予測する。これにより、内燃機関1の圧縮比を変更する際に生じ得る吸排気弁5、6のバルブタイミングのずれを可及的に解消又は抑制することで、エミッションや燃費の悪化、機関出力の低下等を抑制することが可能となる。
In the valve timing control system of the
また、該内燃機関1のバルブタイミング制御システムにおいて、図6に示すカム角FB制御時圧縮比変更制御は、適用可能である。これにより、内燃機関1の圧縮比を変更する際に生じ得る吸排気弁5、6のバルブタイミングのずれを可及的に解消又は抑制することで、エミッションや燃費の悪化、機関出力の低下等を抑制することが可能となる。
In the valve timing control system of the
本発明に係る内燃機関のバルブタイミング制御システムの第七の実施の形態について、図14、15に基づいて説明する。尚、本実施の形態における内燃機関1は、図1に示す内燃機関1と同一の構成要素については同一の参照番号を付して、その説明を省略する。図14は、図2と同様に、内燃機関1のバルブタイミング制御システムの機構を示す図であり、図14(a)は高圧縮比となっている状態を示し、図14(b)は低圧縮比となっている状態を示す。図14に示すように、可変圧縮比機構9によってシリンダブロック3がシリンダ2の軸線方向にΔh相対移動することで、内燃機関1の圧縮比が変更される。
A seventh embodiment of the valve timing control system for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to FIGS. In the
また、図14に示す内燃機関1は、クランクシャフト13、排気側カムシャフト25に、クランクシャフト13の駆動力を伝達するVベルト46が掛けられるプーリ半径が変更可能なクランク側可変半径プーリ47、排気側可変半径プーリ42を有する内燃機関であ
る。尚、内燃機関1には、上述した吸気側VVT23、排気側VVT26、クランク側VVT34は設けられていない。以下に、内燃機関1の構成および圧縮比変更の詳細について説明する。
Further, the
ここで、クランクシャフト13にプーリ変形が変更可能なクランク側可変半径プーリ47が設けられ、更に排気側カムシャフト25にはプーリ変形が変更可能な排気側可変半径プーリ42が設けられる。そして、クランク側可変半径プーリ47と排気側可変半径プーリ42にはVベルト46が掛けられており、更にVベルト46は途中で、シリンダブロック3側に設けられた第三補助プーリ40、第四補助プーリ41にも掛かっている。更に、排気側カムシャフト25には、排気側プーリ43が設けられ、且つ吸気側カムシャフト22には排気側プーリ43と同一半径の吸気側プーリ44が設けられている。そして、排気側プーリ43と吸気側プーリ44とには、タイミングベルト45が掛けられている。
Here, the
このように構成される内燃機関1では、クランクシャフト13の駆動力が、Vベルト46、タイミングベルト45によって吸気側カムシャフト22、排気側カムシャフト25に伝達されて、吸排気弁5、6の開閉が行われる。
In the
ここで、可変圧縮比機構9によって内燃機関1の圧縮比を変更するとき、シリンダブロック3とクランクケース4とが相対移動する。そのとき、クランクシャフト3と排気側カムシャフト25との間の軸間距離が変動しようとするため、ピストン15が圧縮行程上死点等にある時期でのVベルト46と排気側可変半径プーリ42との接触状態が変動して、吸排気弁5、6のバルブタイミングがずれる虞がある。
Here, when the compression ratio of the
そこで、図15に示すように、可変圧縮比機構9によって圧縮比が変更されるときは、クランク側可変半径プーリ47と排気側可変半径プーリ42とのプーリ半径が、ECU90によって制御される。ここで、図15(a)は、内燃機関1のバルブタイミング制御システムが図14(a)の状態にあるときのクランク側可変半径プーリ47と排気側可変半径プーリ42の状態を表し、図15(b)は、内燃機関1のバルブタイミング制御システムが図14(b)の状態にあるときのクランク側可変半径プーリ47と排気側可変半径プーリ42の状態を表す。
Therefore, as shown in FIG. 15, when the compression ratio is changed by the variable
図15に示すように、内燃機関1の圧縮比が図15(a)に示す高圧縮比の状態から図15(b)に示す低圧縮比の状態へ変更されるとき、排気側カムシャフト25とクランクシャフト13との軸間距離はΔh分だけ増加する。しかし、圧縮比の変更とともに、クランク側可変半径プーリ47と排気側可変半径プーリ42のプーリ半径が小さくされる。尚、このとき、クランク側可変半径プーリ47と排気側可変半径プーリ42のプーリ半径の比が2:1を維持した状態で、各プーリ半径が縮小される。これにより、ピストン15が圧縮行程上死点等にある時期でのVベルト46と排気側可変半径プーリ42との接触状態は一定に維持されるため、吸排気弁5、6のバルブタイミングはずれず、圧縮比の変更に伴うエミッションや燃費の悪化、機関出力の低下等を抑制することが可能となる。
As shown in FIG. 15, when the compression ratio of the
本発明に係る内燃機関のバルブタイミング制御システムの第八の実施の形態について、図16に基づいて説明する。尚、本実施の形態における内燃機関1は、図1に示す内燃機関1と同一の構成要素については同一の参照番号を付して、その説明を省略する。図16は、図2と同様に、内燃機関1のバルブタイミング制御システムの機構を示す図であり、図16(a)は高圧縮比となっている状態を示し、図16(b)は低圧縮比となっている状態を示す。図16に示すように、可変圧縮比機構9によってシリンダブロック3がシリンダ2の軸線方向にΔh相対移動することで、内燃機関1の圧縮比が変更される。
An eighth embodiment of the valve timing control system for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to FIG. In the
尚、内燃機関1には、上述した吸気側VVT23、排気側VVT26、クランク側VVT34は設けられていない。ここで、内燃機関1においては、タイミングベルト33によってクランクシャフト13の駆動力が吸気側プーリ24、排気側プーリ27へと伝達される。ここで、クランクシャフト13から吸気側プーリ24に至るまでのタイミングベルト33の経路(以下、「吸気側経路」という)においては、第三クランクケース側プーリ60、第三シリンダブロック側プーリ61、第四クランクケース側プーリ62、第四シリンダブロック側プーリ63の順にタイミングベルト33が掛かっている。第三クランクケース側プーリ60と第四クランクケース側プーリ62はクランクケース4側に設けられており、第三シリンダブロック側プーリ61、第四シリンダブロック側プーリ63はシリンダブロック3側に設けられている。
The
一方で、クランクシャフト13から排気側プーリ27に至るまでのタイミングベルト33の経路(以下、「排気側経路」という)においては、第五クランクケース側プーリ64、第五シリンダブロック側プーリ65、第六クランクケース側プーリ66、第六シリンダブロック側プーリ67の順にタイミングベルト33が掛かっている。第五クランクケース側プーリ64と第六クランクケース側プーリ66はクランクケース4側に設けられており、第五シリンダブロック側プーリ65、第六シリンダブロック側プーリ67はシリンダブロック3側に設けられている。
On the other hand, in the path of the
ここで、第三クランクケース側プーリ60と第三シリンダブロック側プーリ61間のタイミングベルトの長さをL7、第三シリンダブロック側プーリ61と第四クランクケース側プーリ62間のタイミングベルトの長さをL8、第四クランクケース側プーリ62と第四シリンダブロック側プーリ63間のタイミングベルトの長さをL9とする。また、第五クランクケース側プーリ64と第五シリンダブロック側プーリ65間のタイミングベルトの長さをL10、第五シリンダブロック側プーリ65と第六クランクケース側プーリ66間のタイミングベルトの長さをL11、第六クランクケース側プーリ66と第六シリンダブロック側プーリ67間のタイミングベルトの長さをL12とする。
Here, the length of the timing belt between the third
そして、可変圧縮比機構9によって内燃機関1の圧縮比が、図16(a)に表される高圧縮比の状態から図16(b)に表される低圧縮比の状態へ変更されるとき、シリンダブロック3がクランクケース4から遠ざかる方向に相対移動するため、第三シリンダブロック側プーリ61、第四シリンダブロック側プーリ63、第五シリンダブロック側プーリ65、第六シリンダブロック側プーリ67が、シリンダ2の軸線方向にクランクケース4から遠ざかる方向に移動する。その結果、吸気側経路においては、圧縮比の変更に伴い、タイミングベルト長さL7は延び、タイミングベルト長さL8、L9は短くなる。そして、タイミングベルト長さL7、L8、L9の変化量の総和は零となっている。また、排気側経路においては、圧縮比の変更に伴い、タイミングベルト長さL10は延び、タイミングベルト長さL11、L12は短くなる。そして、タイミングベルト長さL10、L11、L12の変化量の総和は零となっている。
When the compression ratio of the
尚、可変圧縮比機構9によって圧縮比が変更されても、第三クランクケース側プーリ60とクランクシャフト13間のタイミングベルト長さ、第五クランクケース側プーリ64とクランクシャフト13間のタイミングベルト長さ、第四シリンダブロック側プーリ63と吸気側プーリ24間のタイミングベルト長さ、第六シリンダブロック側プーリ67と排気側プーリ27間のタイミングベルト長さ、吸気側プーリ24と排気側プーリ27間のタイミングベルト長さは変化しない。
Even if the compression ratio is changed by the variable
上述のように、圧縮比の変更に伴って生じるプーリ間のタイミングベルト長さの変化量の総和が吸気側経路又は排気側経路の少なくとも何れかにおいて零となることで、ピストン15が圧縮行程上死点等にある時期でのタイミングベルト33と吸気側プーリ24およ
び排気側プーリ27との接触状態は一定に維持される。その結果、吸排気弁5、6のバルブタイミングはずれず、圧縮比の変更に伴うエミッションや燃費の悪化、機関出力の低下等を抑制することが可能となる。
As described above, the sum of the amount of change in the timing belt length between the pulleys caused by the change in the compression ratio becomes zero in at least one of the intake side path and the exhaust side path. The contact state between the
本発明に係る内燃機関のバルブタイミング制御システムの第九の実施の形態について、図17に基づいて説明する。尚、本実施の形態における内燃機関1は、図1に示す内燃機関1と同一の構成要素については同一の参照番号を付して、その説明を省略する。図17は、図2と同様に、内燃機関1のバルブタイミング制御システムの機構を示す図であり、図17(a)は高圧縮比となっている状態を示し、図17(b)は低圧縮比となっている状態を示す。図17に示すように、可変圧縮比機構9によってシリンダブロック3がシリンダ2の軸線方向にΔh相対移動することで、内燃機関1の圧縮比が変更される。
A ninth embodiment of the valve timing control system for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to FIG. In the
図17に示す内燃機関1においては、説明の簡便のためシリンダヘッド近傍の構成要素として、吸気ポート82および吸気弁81を記載し、排気弁等の表示は省略している。ここで、内燃機関1は、いわゆるオーバーヘッドバルブ式の内燃機関である。クランクシャフト13に設けられた第一タイミングギア71と噛み合う第二タイミングギア72が、クランクケース4側に設けられている。更に、第二タイミングギア72と同心状に制御カム73が設けられ、制御カム73がプッシュロッド長可変機構76にクランクシャフト13の駆動力を伝える。プッシュロッド長可変機構76の詳細については、後述する。更に、プッシュロッド長可変機構76にプッシュロッド78の一端が繋がり、プッシュロッド78の他端はロッカーアーム79に繋がる。ロッカーアーム79は支点80を中心に揺動可能で、プッシュロッド78が繋がる端部と支点80を挟んで反対側の端部において吸気弁81につながる。
In the
このように構成される内燃機関1においては、クランクシャフト13と連動した制御カム73の回転によりプッシュロッド78がシリンダ2の軸線方向に往復運動し、その結果ロッカーアーム79を介して吸気弁81の開閉動作が制御される。尚、図示していない排気弁についても同様に、その開閉が制御される。
In the
ここで、プッシュロッド長可変機構76について、図17、図18に基づいて説明する。プッシュロッド長可変機構76は、クランクシャフト13の駆動力を吸気弁81に伝達するプッシュロッド78の長さを実質的に変更可能とする機構である。図18は、プッシュロッド可変機構76の詳細な構成を示す図である。プッシュロッド長可変機構76は、アウターケース76d、スクリュー76c、スプライン76b、第一ベベルギア76aから構成される。アウターケース76dは制御カム73と直接接触するとともに、制御カム73との接触部位と反対側に開口した雌ねじ部を有し、スクリュー76cが有する雄ねじ部と噛み合う。スクリュー76cの端部であってアウターケース76dと反対側の端部にはスプライン76bが繋がる。スプライン76bは、その軸線上にスプラインを有する。更に、スプライン76bの端部であってスクリュー76cと反対側の端部において、プッシュロッド78が繋がる。そして、第一ベベルギア76aが、スプライン76bのスプラインに沿ってスライド可能な状態で配置される。
Here, the push rod
また、内燃機関1において、可変圧縮比機構9を構成する軸部9aに第二ベベルギア77が設けられており、第二ベベルギア77は第一ベベルギア76aと噛み合っている。
In the
このように構成される内燃機関1のバルブタイミング制御システムにおいては、可変圧縮比機構9によって圧縮比が図17(a)に示された高圧縮比状態から図17(b)に示された低圧縮比状態に変更されたとき、軸部9aの回転に合わせて第二ベベルギア77が回転する。そして、それに伴い第一ベベルギア76aが回転するため、スクリュー76c
がアウターケース76dから飛び出た状態となる。この状態が、図18(b)に示された状態であって、高圧縮比状態に対応する図18(a)の状態から第一ベベルギア76aの回転により距離Δh分、スクリュー76cがアウターケース76dから飛び出す。これにより、プッシュロッド78の長さが実質的にΔh延びたこととなる。
In the valve timing control system of the
Comes out of the
ここで、可変圧縮比機構9によってシリンダブロック3がクランクケース4に対してΔh遠ざかることで、図17(a)に示された高圧縮比状態から図17(b)に示された低圧縮比状態に変更されると、仮にプッシュロッド長可変機構が存在しなければ、プッシュロッド78とロッカーアーム79との相対関係が変化するため、制御カム73の回転によって達成される吸気弁81の開閉動作が変動する。しかし、実際には、上述したように、プッシュロッド長可変機構76によって、プッシュロッド78の長さが実質的にΔh延びるため、圧縮比の変更にかかわらずプッシュロッド78とロッカーアーム79との相対関係は変化しない。
Here, the variable
即ち、圧縮比が図17(b)に示された低圧縮比の状態であるときは、図18(c)に示すように、プッシュロッド78の長さがΔh分延びた状態で、制御カム73によってクランクシャフト13の駆動力が吸気弁81へと伝達される。その結果、ピストン15が圧縮行程上死点等にある時期での吸気弁81のバルブタイミングは一定に維持されるため、圧縮比の変更に伴うエミッションや燃費の悪化、機関出力の低下等を抑制することが可能となる。
That is, when the compression ratio is in the low compression ratio state shown in FIG. 17B, as shown in FIG. 18C, the length of the
1・・・・可変圧縮比内燃機関(内燃機関)
2・・・・シリンダ
3・・・・シリンダブロック
4・・・・クランクケース
5・・・・吸気弁
6・・・・排気弁
7・・・・吸気側カム
8・・・・排気側カム
9・・・・可変圧縮比機構
13・・・・クランクシャフト
15・・・・ピストン
22・・・・吸気側カムシャフト
23・・・・吸気側VVT
24・・・・吸気側プーリ
25・・・・排気側カムシャフト
26・・・・排気側VVT
27・・・・排気側プーリ
28・・・・第一シリンダブロック側プーリ
29・・・・第二シリンダブロック側プーリ
30・・・・第一クランクケース側プーリ
31・・・・第二クランクケース側プーリ
32・・・・クランク側プーリ
33・・・・タイミングベルト
34・・・・クランク側VVT
35・・・・ベルト調整機構
36・・・・クランク側ギア
37・・・・リダクションギア
38・・・・チェーン
39・・・・クランク側VVT
42・・・・排気側可変半径プーリ
46・・・・Vベルト
47・・・・クランク側可変半径プーリ
50・・・・第一コンロッド
51・・・・第二コンロッド
52・・・・制御コンロッド
55・・・・リンク形状制御装置
60・・・・第三クランクケース側プーリ
61・・・・第三シリンダブロック側プーリ
62・・・・第四クランクケース側プーリ
63・・・・第四シリンダブロック側プーリ
64・・・・第五クランクケース側プーリ
65・・・・第五シリンダブロック側プーリ
66・・・・第六クランクケース側プーリ
67・・・・第六シリンダブロック側プーリ
71・・・・第一タイミングギア
72・・・・第二タイミングギア
73・・・・制御カム
76・・・・プッシュロッド長可変機構
78・・・・プッシュロッド
81・・・・吸気弁
90・・・・ECU
91・・・・アクセル開度センサ
92・・・・クランクポジションセンサ
93・・・・吸気側カム角センサ
94・・・・排気側カム角センサ
1. Variable compression ratio internal combustion engine (internal combustion engine)
2 ....
24 ....
27...
35 ...
42 ... exhaust side
91 ...
Claims (11)
前記内燃機関の運転状態に基づいて前記可変圧縮比機構によって前記内燃機関の圧縮比を制御する可変圧縮比制御手段と、を有する可変圧縮比内燃機関において、
前記可変圧縮比制御手段によって圧縮比が変更されるときに前記可変圧縮比内燃機関のピストンが所定位置にある所定時期に対して吸気弁若しくは排気弁のうち少なくとも何れかの駆動弁のバルブタイミングが相対的にずれる場合の、該ずれ量を予測するずれ予測手段と、
前記所定時期に対する前記バルブタイミングの相対的な時期を変更可能とする可変バルブタイミング機構と、
前記ずれ予測手段によって予測されたずれ量に基づいて、該ずれ量が解消すべく前記可変バルブタイミング機構によって前記所定時期に対する前記バルブタイミングの相対的な時期を制御するバルブタイミング制御手段と、
を備えることを特徴とする可変圧縮比内燃機関のバルブタイミング制御システム。 A variable compression ratio mechanism capable of changing the compression ratio of the internal combustion engine;
A variable compression ratio internal combustion engine having variable compression ratio control means for controlling the compression ratio of the internal combustion engine by the variable compression ratio mechanism based on the operating state of the internal combustion engine;
When the compression ratio is changed by the variable compression ratio control means, the valve timing of at least one of the intake valve and the exhaust valve is a valve timing with respect to a predetermined timing when the piston of the variable compression ratio internal combustion engine is in a predetermined position. A deviation prediction means for predicting the deviation amount in the case of relative deviation;
A variable valve timing mechanism capable of changing a relative timing of the valve timing with respect to the predetermined timing;
Valve timing control means for controlling the relative timing of the valve timing with respect to the predetermined timing by the variable valve timing mechanism based on the deviation amount predicted by the deviation prediction means;
A valve timing control system for a variable compression ratio internal combustion engine.
前記可変圧縮比内燃機関において、前記クランクケース側に設けられたクランクシャフトの動力が、タイミングベルトを介して前記シリンダブロック側に設けられた前記駆動弁を駆動する駆動軸に伝達されることで、該駆動軸の回転により該駆動弁の開閉が行われ、
更に、前記可変圧縮比機構によって圧縮比が変更されると前記所定時期における前記タイミングベルトと前記駆動軸との接触状態が変更されることで前記所定時期に対する前記バルブタイミングの相対的なずれが生じることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の可変圧縮比内燃機関のバルブタイミング制御システム。 The variable compression ratio mechanism is a mechanism that changes the compression ratio by relatively moving a cylinder block and a crankcase of the variable compression ratio internal combustion engine,
In the variable compression ratio internal combustion engine, the power of the crankshaft provided on the crankcase side is transmitted to a drive shaft that drives the drive valve provided on the cylinder block side via a timing belt, The drive valve is opened and closed by rotation of the drive shaft,
Further, when the compression ratio is changed by the variable compression ratio mechanism, the contact state between the timing belt and the drive shaft at the predetermined time is changed, thereby causing a relative shift of the valve timing with respect to the predetermined time. 3. The valve timing control system for a variable compression ratio internal combustion engine according to claim 1, wherein the valve timing control system is a variable compression ratio internal combustion engine.
前記可変圧縮比機構によって圧縮比が変更されると前記所定時期に対する前記クランクシャフトの回転角が相対的に変更されることで、該所定時期に対する前記駆動弁のバルブタイミングの相対的なずれが生じることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の可変圧縮比内燃機関のバルブタイミング制御システム。 The variable compression ratio mechanism is a mechanism that changes the compression ratio by changing the link shape of a connecting rod configured by a link mechanism that connects a piston and a crankshaft of the variable compression ratio internal combustion engine,
When the compression ratio is changed by the variable compression ratio mechanism, the rotation angle of the crankshaft relative to the predetermined time is changed relatively, thereby causing a relative shift in the valve timing of the drive valve with respect to the predetermined time. 3. The valve timing control system for a variable compression ratio internal combustion engine according to claim 1, wherein the valve timing control system is a variable compression ratio internal combustion engine.
前記バルブタイミング制御手段は、前記ずれ予測手段によって予測されたずれ量が解消される方向に前記可変バルブタイミング機構によって前記駆動軸の回転位相を変更することで、前記所定時期に対する前記バルブタイミングの相対的な時期を制御することを特徴とする請求項3又は請求項4に記載の可変圧縮比内燃機関のバルブタイミング制御システム。 The variable valve timing mechanism is capable of changing a relative timing of the valve timing with respect to the predetermined timing by adjusting a rotational phase of the drive shaft.
The valve timing control means changes the rotational phase of the drive shaft by the variable valve timing mechanism in a direction in which the deviation amount predicted by the deviation prediction means is eliminated, thereby relative to the valve timing with respect to the predetermined timing. The valve timing control system for a variable compression ratio internal combustion engine according to claim 3 or 4, wherein an appropriate timing is controlled.
前記バルブタイミング制御手段は、前記ずれ予測手段によって予測されたずれ量が解消
される方向に前記可変バルブタイミング機構によって前記クランクシャフトの回転位相を変更することで、前記所定時期に対する前記バルブタイミングの相対的な時期を制御することを特徴とする請求項3又は請求項4に記載の可変圧縮比内燃機関のバルブタイミング制御システム。 The variable valve timing mechanism is capable of changing a relative timing of the valve timing with respect to the predetermined timing by adjusting a rotation phase of the crankshaft.
The valve timing control means changes the rotation phase of the crankshaft by the variable valve timing mechanism in a direction in which the deviation amount predicted by the deviation prediction means is eliminated, thereby relative to the valve timing with respect to the predetermined timing. The valve timing control system for a variable compression ratio internal combustion engine according to claim 3 or 4, wherein an appropriate timing is controlled.
前記バルブタイミング制御手段は、前記ずれ予測手段によって予測されたずれ量が解消される方向に前記可変バルブタイミング機構によって前記タイミングベルトの位置を変更することで、前記所定時期に対する前記バルブタイミングの相対的な時期を制御することを特徴とする請求項3に記載の可変圧縮比内燃機関のバルブタイミング制御システム。 The variable valve timing mechanism moves the position of the timing belt along the flow of the timing belt and adjusts the contact state between the timing belt and the drive shaft, thereby making the valve timing relative to the predetermined timing. The timing can be changed,
The valve timing control means changes the position of the timing belt by the variable valve timing mechanism in a direction in which the deviation amount predicted by the deviation prediction means is eliminated, thereby relative to the valve timing with respect to the predetermined timing. 4. The valve timing control system for a variable compression ratio internal combustion engine according to claim 3, wherein a proper timing is controlled.
前記内燃機関の運転状態に基づいて前記可変圧縮比機構によって前記内燃機関の圧縮比を制御する可変圧縮比制御手段と、を有する可変圧縮比内燃機関において、
前記クランクケース側のクランクシャフトと前記シリンダブロック側の吸気弁若しくは排気弁のうち少なくとも何れかの駆動弁を駆動する駆動軸とのそれぞれに、プーリ径を変更可能とする可変半径プーリが設けられ、且つ該可変半径プーリにVベルトが掛けられることで該クランクシャフトの動力が該駆動軸に伝達されることで、該駆動軸の回転により該駆動弁の開閉が行われ、
更に、前記可変圧縮比制御手段によって圧縮比が変更されるときに、圧縮比の変化量に基づいてそれぞれの前記可変半径プーリのプーリ径を変更することで前記クランクシャフトの回転角に対する前記駆動軸の回転角の相対関係を制御するプーリ径制御手段を備えることを特徴とする可変圧縮比内燃機関のバルブタイミング制御システム。 A variable compression ratio mechanism capable of changing the compression ratio of the internal combustion engine by relatively moving the cylinder block and the crankcase;
A variable compression ratio internal combustion engine having variable compression ratio control means for controlling the compression ratio of the internal combustion engine by the variable compression ratio mechanism based on the operating state of the internal combustion engine;
Each of the crankcase-side crankshaft and the drive shaft for driving at least one of the intake valve and the exhaust valve on the cylinder block side is provided with a variable radius pulley capable of changing the pulley diameter, In addition, the power of the crankshaft is transmitted to the drive shaft by applying a V belt to the variable radius pulley, so that the drive valve is opened and closed by rotation of the drive shaft,
Further, when the compression ratio is changed by the variable compression ratio control means, the drive shaft with respect to the rotation angle of the crankshaft is changed by changing the pulley diameter of each of the variable radius pulleys based on the change amount of the compression ratio. A valve timing control system for a variable compression ratio internal combustion engine, comprising pulley diameter control means for controlling the relative relationship between the rotation angles of the internal combustion engine.
前記内燃機関の運転状態に基づいて前記可変圧縮比機構によって前記内燃機関の圧縮比を制御する可変圧縮比制御手段と、を有する可変圧縮比内燃機関において、
前記シリンダブロック側の機関要素に固定された複数のシリンダブロック側プーリと前記クランクケース側の機関要素に固定された複数のクランクケース側プーリとを備え、
前記複数のシリンダブロック側プーリと前記複数のクランクケース側プーリに掛けられたタイミングベルトによって前記クランクケース側のクランクシャフトの動力が前記シリンダブロック側の吸気弁若しくは排気弁のうち少なくとも何れかの駆動弁を駆動する駆動軸に伝達されることで、該駆動軸の回転により該駆動弁の開閉が行われ、
更に、前記可変圧縮比制御手段によって圧縮比が変更されるときに、前記クランクシャフトから前記駆動軸に至るまでの前記タイミングベルト上の何れかの経路において該クランクシャフト、前記シリンダブロック側プーリ、前記クランクケース側プーリ、該駆動軸の何れか二つの間に掛かる該タイミングベルトの長さの変化量の総和が零となることを特徴とする可変圧縮比内燃機関のバルブタイミング制御システム。 A variable compression ratio mechanism capable of changing the compression ratio of the internal combustion engine by relatively moving the cylinder block and the crankcase;
A variable compression ratio internal combustion engine having variable compression ratio control means for controlling the compression ratio of the internal combustion engine by the variable compression ratio mechanism based on the operating state of the internal combustion engine;
A plurality of cylinder block side pulleys fixed to the cylinder block side engine element and a plurality of crankcase side pulleys fixed to the crankcase side engine element;
The power of the crankshaft on the crankcase side is driven by at least one of the intake valve or the exhaust valve on the cylinder block side by timing belts hung on the plurality of cylinder block side pulleys and the plurality of crankcase side pulleys. The drive valve is opened and closed by rotation of the drive shaft.
Furthermore, when the compression ratio is changed by the variable compression ratio control means, the crankshaft, the cylinder block side pulley, the pulley on the timing belt in any path from the crankshaft to the drive shaft A valve timing control system for a variable compression ratio internal combustion engine, characterized in that the sum of the amount of change in the length of the timing belt applied between any one of the crankcase pulley and the drive shaft is zero.
前記内燃機関の運転状態に基づいて前記可変圧縮比機構によって前記内燃機関の圧縮比を制御する可変圧縮比制御手段と、を有し、
前記クランクケース側のクランクシャフトの回転で駆動されるプッシュロッドによって、該クランクシャフトの動力を前記シリンダブロック側に設けられた吸気弁若しくは排気弁のうち少なくとも何れかの駆動弁に伝達することで該駆動弁の開閉を行うオーバーヘッドバルブ式の可変圧縮比内燃機関において、
前記可変圧縮比制御手段によって圧縮比が変更されるときに、圧縮比の変化量に基づいて前記プッシュロッドの長さを変更することで前記駆動弁のバルブタイミングを制御するプッシュロッド長制御手段を備えることを特徴とする可変圧縮比内燃機関のバルブタイミング制御システム。 A variable compression ratio mechanism capable of changing the compression ratio of the internal combustion engine by relatively moving the cylinder block and the crankcase;
Variable compression ratio control means for controlling the compression ratio of the internal combustion engine by the variable compression ratio mechanism based on the operating state of the internal combustion engine;
The push rod driven by the rotation of the crankshaft on the crankcase side transmits the power of the crankshaft to at least one of the intake valve and the exhaust valve provided on the cylinder block side, thereby In an overhead valve type variable compression ratio internal combustion engine that opens and closes a drive valve,
Push rod length control means for controlling the valve timing of the drive valve by changing the length of the push rod based on the amount of change in the compression ratio when the compression ratio is changed by the variable compression ratio control means. A valve timing control system for a variable compression ratio internal combustion engine.
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