JP5045533B2 - Control device for compression ratio changing mechanism of internal combustion engine - Google Patents

Control device for compression ratio changing mechanism of internal combustion engine Download PDF

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Description

本発明は、内燃機関の圧縮比変更機構の制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for a compression ratio changing mechanism of an internal combustion engine.

内燃機関の圧縮比を機械的に変更可能な圧縮比変更機構が種々提案されている。例えば、特許文献1には、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移動可能に構成し、モータのトルクをカム軸を介してシリンダブロックに伝達し、伝達された駆動力によってシリンダブロックをクランクケースに対してスライド移動させ、燃焼室容積を変化させることにより、内燃機関の圧縮比を機械的に変更可能とした圧縮比変更機構が記載されている。この圧縮比変更機構では、シリンダブロックとクランクケースとを近接又は離間させることによって、圧縮比を高圧縮比側又は低圧縮比側に変更することができる。   Various compression ratio changing mechanisms that can mechanically change the compression ratio of an internal combustion engine have been proposed. For example, in Patent Document 1, a cylinder block and a crankcase are configured to be relatively movable in the axial direction of a cylinder, and torque of a motor is transmitted to the cylinder block via a cam shaft, and the cylinder block is transmitted by the transmitted driving force. A compression ratio changing mechanism is described in which the compression ratio of the internal combustion engine can be mechanically changed by sliding the cylinder with respect to the crankcase and changing the combustion chamber volume. In this compression ratio changing mechanism, the compression ratio can be changed to the high compression ratio side or the low compression ratio side by bringing the cylinder block and the crankcase close to or away from each other.

圧縮比変更機構に関する技術として、特許文献2には、高圧縮比側への圧縮比変更において目標圧縮比に制限を課すことによって、搭載モータの小型化を図った技術が記載されている。
特開2003−206771号公報 特開2004−339984号公報 特開2007−56837号公報 特開2005−36944号公報
As a technique related to the compression ratio changing mechanism, Patent Document 2 describes a technique for reducing the size of the mounted motor by imposing a limit on the target compression ratio in changing the compression ratio toward the high compression ratio side.
JP 2003-206871 A JP 2004-339984 A JP 2007-56837 A JP-A-2005-36944

このような構成を有する圧縮比変更機構では、内燃機関の筒内圧は、シリンダブロックとクランクケースとを離間させる向きの力として圧縮比変更機構に作用する。従って、シリンダブロックとクランクケースとを近接させる高圧縮比側への圧縮比変更においては、モータにかかる荷重が筒内圧に応じて大きくなる。特に、高負荷運転時や圧縮比が高い状態等の筒内圧が非常に大きくなる運転条件下では、筒内圧による荷重がモータの駆動力に対して過大となり、圧縮比変更機構の動作が一時的に停止する場合がある。   In the compression ratio changing mechanism having such a configuration, the in-cylinder pressure of the internal combustion engine acts on the compression ratio changing mechanism as a force for separating the cylinder block and the crankcase. Therefore, when the compression ratio is changed to the high compression ratio side where the cylinder block and the crankcase are brought close to each other, the load applied to the motor increases according to the in-cylinder pressure. In particular, under high-load operation or operating conditions where the in-cylinder pressure becomes very high, such as when the compression ratio is high, the load due to the in-cylinder pressure becomes excessive with respect to the driving force of the motor, and the operation of the compression ratio changing mechanism temporarily May stop.

一時的に停止した圧縮比変更機構を再び動作させて所定の目標動作速度まで加速させる際には、非常に大きな荷重がモータにかかることになる。これは、静止摩擦力が動摩擦力より大きいため停止状態の圧縮比変更機構が再び動作し始めるまでに大きな駆動力を要すること、更に、動作し始めてからしばらくは圧縮比変更機構の動作速度が遅いため、カム軸等の可動部において油膜が形成されにくく、動摩擦力も大きくなることが主要因である。   When the temporarily stopped compression ratio changing mechanism is operated again and accelerated to a predetermined target operating speed, a very large load is applied to the motor. This is because the static friction force is larger than the dynamic friction force, so that a large driving force is required until the stopped compression ratio changing mechanism starts to operate again, and the operation speed of the compression ratio changing mechanism is slow for a while after starting to operate. For this reason, the main factor is that an oil film is hardly formed on a movable part such as a camshaft and the dynamic frictional force is increased.

停止状態の圧縮比変更機構を再び動作状態にする際にモータの駆動力に対して過大な荷重がかかった場合、圧縮比変更機構を適切な動作状態で動作させることができない可能性がある。これに対して、大型のモータを搭載することが解決方法として考えられるが、この場合、エネルギー消費量の増大やコストの増大等の問題が生じる。また、減速比の大きなギヤを用いることによりモータを大型化することなく大トルクを得られるようにすることも考えられるが、この場合、圧縮比変更機構の動作速度が制限されるという問題が生じる。   If an excessive load is applied to the driving force of the motor when the compression ratio changing mechanism in the stopped state is put into operation again, there is a possibility that the compression ratio changing mechanism cannot be operated in an appropriate operation state. On the other hand, mounting a large motor is considered as a solution, but in this case, problems such as an increase in energy consumption and an increase in cost occur. It is also conceivable to use a gear with a large reduction ratio so that a large torque can be obtained without increasing the size of the motor. However, in this case, the operation speed of the compression ratio changing mechanism is limited. .

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、内燃機関の圧縮比変更機構を動作させる駆動力を出力する駆動源にかかる荷重が過大になることを抑制可能な圧縮比変更
機構の制御装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such circumstances, and a compression ratio changing mechanism capable of suppressing an excessive load applied to a driving source that outputs a driving force for operating a compression ratio changing mechanism of an internal combustion engine. An object is to provide a control device.

上記目的を達成するため、本発明の内燃機関の圧縮比変更機構の制御装置は、
駆動源と、
前記駆動源から出力する駆動力により動作する少なくとも1つの可動部材を有し、前記駆動力による前記可動部材の動作により内燃機関の燃焼室容積及び/又はピストンのストロークを変更することによって前記内燃機関の圧縮比を変更可能な圧縮比変更機構と、
前記圧縮比変更機構によって前記内燃機関の圧縮比を所定の目標圧縮比に変化させる際に、前記可動部材の動作速度を、所定の禁止速度域に含まれない速度に制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a control device for a compression ratio changing mechanism of an internal combustion engine of the present invention comprises:
A driving source;
The internal combustion engine has at least one movable member that operates by a driving force output from the driving source, and changes a combustion chamber volume and / or a piston stroke by the operation of the movable member by the driving force. A compression ratio changing mechanism capable of changing the compression ratio of
Control means for controlling the operation speed of the movable member to a speed not included in a predetermined prohibition speed range when changing the compression ratio of the internal combustion engine to a predetermined target compression ratio by the compression ratio changing mechanism;
It is characterized by providing.

圧縮比変更機構によって内燃機関の圧縮比を目標圧縮比まで変化させる際には、圧縮比変更機構の動作条件(例えば、目標圧縮比、該目標圧縮比と現在の圧縮比との偏差、及び/又は内燃機関の運転条件等)に応じて可動部材の動作速度を決定し、決定された動作速度で可動部材が動作するように駆動源の駆動力の出力制御が行われる。ここで、可動部材を動作させる速度によっては、圧縮比を変更する過程で駆動源にかかる荷重が過大になる場合があることが見出された。   When the compression ratio changing mechanism changes the compression ratio of the internal combustion engine to the target compression ratio, the operating conditions of the compression ratio changing mechanism (for example, the target compression ratio, the deviation between the target compression ratio and the current compression ratio, and / or Alternatively, the operating speed of the movable member is determined according to the operating conditions of the internal combustion engine), and output control of the driving force of the driving source is performed so that the movable member operates at the determined operating speed. Here, it has been found that depending on the speed at which the movable member is operated, the load applied to the drive source may become excessive in the process of changing the compression ratio.

そこで、上記本発明では、可動部材を動作させる際に駆動源にかかる荷重が過大になるような動作速度の範囲を「禁止速度域」として定め、圧縮比変更機構によって圧縮比を変化させる際に、この禁止速度域に含まれる動作速度を可動部材の動作速度としては用いないようにした。こうすることにより、駆動源にかかる荷重が過大になることを抑制できる。従って、駆動源の性能を超える荷重がかかることによる可動部材の動作異常や、そのような動作異常を防止するための駆動源の大型化や駆動源のエネルギー消費量の増大等といった問題を回避することが可能となる。   Therefore, in the present invention, when the movable member is operated, the operating speed range in which the load applied to the driving source becomes excessive is defined as the “prohibited speed range”, and the compression ratio is changed by the compression ratio changing mechanism. The operation speed included in this prohibited speed range is not used as the operation speed of the movable member. By doing so, it is possible to suppress an excessive load applied to the drive source. Therefore, problems such as an abnormal operation of the movable member due to a load exceeding the performance of the drive source, an increase in the size of the drive source and an increase in the energy consumption of the drive source to prevent such an operation abnormality are avoided. It becomes possible.

上記「禁止速度域」は、圧縮比変更機構によって内燃機関の圧縮比を目標圧縮比まで変化させる際に駆動源にかかる荷重が所定の基準値を超えるような可動部材の動作速度の範囲として定めても良い。ここで、「所定の基準値」とは、例えば駆動源の性能(出力可能な駆動力の上限値等)や、駆動源のエネルギー消費効率等の観点から駆動源にかかる荷重として許容できる上限値に基づいて定めることができる。こうすることにより、駆動源の性能を超える荷重がかかって可動部材の動作異常が生じたり、また駆動源の性能を超えないものの駆動源の消費するエネルギー(電力など)が増大してエネルギー効率を低下したりすることを抑制できる。   The “prohibited speed range” is defined as a range of operating speed of the movable member such that the load applied to the drive source exceeds a predetermined reference value when the compression ratio changing mechanism changes the compression ratio of the internal combustion engine to the target compression ratio. May be. Here, the “predetermined reference value” is, for example, an upper limit value that can be permitted as a load applied to the drive source from the viewpoint of the performance of the drive source (upper limit value of output driving force, etc.), energy consumption efficiency of the drive source, etc. Can be determined based on By doing this, a load exceeding the performance of the drive source is applied, causing an abnormal operation of the movable member, or energy (electric power, etc.) consumed by the drive source, although not exceeding the performance of the drive source, increases energy efficiency. It can suppress that it falls.

本発明において、可動部材の動作速度として禁止速度域に含まれる速度を用いないようにする具体的な制御方法としては、制御手段は、目標圧縮比に応じて可動部材の動作速度の目標速度を決定し、その目標速度が禁止速度域に含まれる速度であった場合には、禁止速度域に含まれないように当該決定された目標速度を補正し、当該補正後の目標速度(「補正目標速度」という)を、可動部材の動作速度の最終的な制御目標値とすることができる。   In the present invention, as a specific control method for preventing the use of the speed included in the prohibited speed range as the operation speed of the movable member, the control means sets the target speed of the operation speed of the movable member according to the target compression ratio. If the target speed is a speed included in the prohibited speed range, the determined target speed is corrected so that it is not included in the prohibited speed range, and the corrected target speed (“corrected target” Speed ”) can be the final control target value of the operating speed of the movable member.

一方、目標圧縮比に応じて決定された当初の目標速度が禁止速度域に含まれない速度であった場合には、当該決定された目標速度をそのまま可動部材の動作速度の最終的な制御目標値としても良い。   On the other hand, if the initial target speed determined in accordance with the target compression ratio is a speed that is not included in the prohibited speed range, the final target control of the operating speed of the movable member is used as it is. It is good as a value.

こうすることで、禁止速度域内の動作速度で可動部材を動作させることが目標圧縮比に応じて要請された場合でも、実際の動作速度は禁止速度域外の速度になるように制御され
るので、駆動源にかかる荷重が過大になることを好適に抑制できる。
By doing this, even when the moving member is requested to operate at an operating speed within the prohibited speed range according to the target compression ratio, the actual operating speed is controlled to be a speed outside the prohibited speed range. It can suppress suitably that the load concerning a drive source becomes excessive.

上記のように、停止状態の可動部材を再び動作させる時には、駆動源に大きな荷重がかかる。これは、静止摩擦力が大きいという理由と、停止状態から動作し始めた直後の低速の動作状態では動摩擦力も大きいという理由と、に由っている。つまり、圧縮比変更機構によって圧縮比を目標圧縮比まで変化させる際に、可動部材の動作が一時的に停止状態にならないような動作速度で可動部材を動作させることによって、駆動源にかかる荷重が過大になることを抑制できる。   As described above, when the stopped movable member is operated again, a large load is applied to the drive source. This is due to the reason that the static friction force is large and the reason that the dynamic friction force is large in the low-speed operation state immediately after starting to operate from the stop state. That is, when the compression ratio is changed to the target compression ratio by the compression ratio changing mechanism, the load applied to the drive source is increased by operating the movable member at an operation speed that does not temporarily stop the operation of the movable member. It can suppress becoming excessive.

そこで、本発明において、禁止速度域の上限値は、その動作速度で可動部材を動作させた場合に、圧縮比変更機構によって圧縮比を目標圧縮比まで変化させる際に、駆動源にかかる荷重によって可動部材の動作が停止することがある、という条件を満たす動作速度の上限値に基づいて定めることができる。   Therefore, in the present invention, the upper limit value of the prohibited speed range is determined by the load applied to the drive source when the compression ratio is changed to the target compression ratio by the compression ratio changing mechanism when the movable member is operated at the operating speed. It can be determined based on the upper limit value of the operation speed that satisfies the condition that the operation of the movable member may stop.

このように定められた禁止速度域に含まれる速度より高速の動作速度で可動部材を動作させることにより、圧縮比の変更過程で可動部材が一時的に停止状態になることがなくなり、可動部材が常に動作する状態となるので、駆動源にかかる荷重が過大になることを抑制できる。   By operating the movable member at an operation speed higher than the speed included in the prohibited speed range thus determined, the movable member is not temporarily stopped in the process of changing the compression ratio. Since the operation is always performed, it is possible to suppress an excessive load applied to the drive source.

内燃機関の高負荷運転状態や圧縮比が高い状態のように筒内圧が非常に高くなり得る運転条件下においてもその筒内圧に抗して可動部材を動作させ続けるためには、駆動源には非常に大きな駆動力を出力することが要求される。このような大出力の駆動源を搭載することは装置の規模やコストの点などから現実的ではない場合が多い。従って、筒内圧が大きくなり得る運転条件下での圧縮比の変更の際には、一時的に可動部材が停止状態となることを許容し、断続的に可動部材を動作させて圧縮比を目標圧縮比まで変化させる、という圧縮比変更方法を採用する場合がある。その場合、上記のように、可動部材を停止状態から再び動作状態にさせる際に、駆動源にかかる荷重が増大することが避けられない。   In order to keep the movable member operating against the in-cylinder pressure even under operating conditions where the in-cylinder pressure can be very high, such as in a high-load operation state of an internal combustion engine or a high compression ratio, It is required to output a very large driving force. It is often not practical to mount such a high-output drive source because of the scale and cost of the apparatus. Therefore, when changing the compression ratio under operating conditions that can increase the in-cylinder pressure, the movable member is allowed to temporarily stop, and the movable member is operated intermittently to achieve the target compression ratio. There is a case where a compression ratio changing method of changing the compression ratio is adopted. In this case, as described above, when the movable member is returned from the stopped state to the operating state, it is inevitable that the load applied to the drive source increases.

ところで、停止状態の可動部材を再び動作状態にする際に駆動源にかかる荷重の大きさは、可動部材の加速度に応じて変わる。すなわち、停止状態の可動部材をより高速の動作状態まで加速する場合には、より大きな加速度で可動部材を加速させる必要があり、その加速度が大きくなるほど駆動源にかかる荷重も大きくなる傾向がある。従って、停止状態の可動部材を再び動作させる際に、可動部材の動作速度の目標速度を低速に抑えることで、駆動源にかかる荷重の増大を抑えることができる。   By the way, the magnitude of the load applied to the drive source when the movable member in the stopped state is brought into the operating state again varies depending on the acceleration of the movable member. That is, when accelerating a movable member in a stopped state to a higher speed operation state, it is necessary to accelerate the movable member with a larger acceleration, and the load applied to the drive source tends to increase as the acceleration increases. Therefore, when the movable member in the stopped state is operated again, an increase in the load applied to the drive source can be suppressed by suppressing the target speed of the movable member to the low speed.

そこで、本発明において、禁止速度域の下限値は、その動作速度で可動部材を動作させた場合に、圧縮比変更機構によって圧縮比を目標圧縮比まで変化させる際に、駆動源にかかる荷重によって可動部材の動作が停止することがあり、且つ、当該停止状態の可動部材を再びその動作速度で動作させる際に駆動源にかかる荷重が所定の基準値より大きい、という条件を満たす動作速度の下限値に基づいて定めることができる。   Therefore, in the present invention, the lower limit value of the prohibited speed range is determined by the load applied to the drive source when the compression ratio is changed to the target compression ratio by the compression ratio changing mechanism when the movable member is operated at the operating speed. The lower limit of the operation speed that satisfies the condition that the load applied to the drive source may be larger than a predetermined reference value when the operation of the movable member may stop and the movable member in the stopped state is operated again at the operation speed. Can be determined based on the value.

このように定められた禁止速度域に含まれる速度より低速の動作速度で可動部材を動作させることにより、圧縮比の変更過程で可動部材が一時的に停止状態になることがあっても、その停止状態から再び動作状態になるまで可動部材を加速する際に駆動源にかかる荷重が過大になることを抑制できる。   Even if the movable member may be temporarily stopped in the process of changing the compression ratio by operating the movable member at an operation speed lower than the speed included in the prohibited speed range determined in this way, When the movable member is accelerated from the stopped state to the operating state again, it is possible to suppress an excessive load applied to the drive source.

この「基準値」としては、駆動源の出力可能な駆動力の最大値に基づいて定めることができる。この場合、停止状態の可動部材を禁止速度域内の動作速度まで加速することは、駆動源の性能的に困難であることを意味する。また、「基準値」としては、駆動源のエネルギー消費量が許容範囲になるような荷重の最大値に基づいて定めても良い。この場合、
停止状態の可動部材を禁止速度域内の動作速度まで加速することは、駆動源の性能的には不可能ではないものの、その際に駆動源で消費されるエネルギーが許容限度を超えて大きなものとなることを意味する。この場合の「基準値」は、圧縮比変更機構に関連する装置の省エネルギー性能に対する要請に基づいて決定されることになる。
The “reference value” can be determined based on the maximum value of the driving force that can be output from the driving source. In this case, accelerating the stopped movable member to the operating speed within the prohibited speed range means that the performance of the drive source is difficult. Also, the “reference value” may be determined based on the maximum load value that allows the energy consumption of the drive source to be within an allowable range. in this case,
Although it is not impossible in terms of the performance of the drive source to accelerate the stopped movable member to the operating speed within the prohibited speed range, the energy consumed by the drive source at that time exceeds the allowable limit. It means to become. In this case, the “reference value” is determined based on a request for energy saving performance of the apparatus related to the compression ratio changing mechanism.

本発明において、駆動源の駆動力が可動部材に伝達される経路の途中に、可動部材の動作速度が減速する条件が成立する場合には、慣性モーメントが増加し、可動部材の動作速度が加速する条件が成立する場合には、慣性モーメントが減少する、可変慣性フライホイールを備えるようにしても良い。   In the present invention, the inertia moment increases and the operation speed of the movable member is accelerated when the condition that the operation speed of the movable member is decelerated is satisfied in the course of the path through which the driving force of the drive source is transmitted to the movable member. If the condition to do this is satisfied, a variable inertia flywheel that reduces the moment of inertia may be provided.

このような構成により、駆動源にかかる荷重等により可動部材の動作速度が減速させられる場合に、可動部材の動作速度が減速させられにくくなる。そのため、駆動源を大型化することなく、可動部材の一時的な動作停止が起こりにくくすることができる。このことは、禁止速度域の上限値を、より低速側の速度に設定できることを意味する。従って、禁止速度域を高速側から狭くすることができる。   With such a configuration, when the operation speed of the movable member is reduced by a load or the like applied to the drive source, it is difficult to reduce the operation speed of the movable member. Therefore, it is possible to make it difficult for the movable member to temporarily stop operating without increasing the size of the drive source. This means that the upper limit value of the prohibited speed range can be set to a lower speed. Therefore, the prohibited speed range can be narrowed from the high speed side.

また、駆動源の駆動力等により可動部材の動作速度を加速させる場合に、可動部材の動作速度を加速させ易くなる。そのため、例えば停止状態の可動部材を再び動作させるべく加速する際に、より高速側の動作速度まで、より小さい駆動力によって加速することができる。このことは、禁止速度域の下限値を、より高速側の速度に設定できることを意味する。従って、禁止速度域を低速側から狭くすることができる。   In addition, when the operation speed of the movable member is accelerated by the driving force of the drive source, the operation speed of the movable member can be easily accelerated. Therefore, for example, when accelerating the movable member in a stopped state to operate again, it is possible to accelerate to a higher operating speed with a smaller driving force. This means that the lower limit value of the prohibited speed range can be set to a higher speed. Therefore, the prohibited speed range can be narrowed from the low speed side.

このように、本発明において、上記構成を更に備えることにより、駆動源を大型化することなく禁止速度域の範囲を縮小することができ、可動部材の動作速度の制御自由度を拡げることができる。   Thus, in the present invention, by further providing the above-described configuration, the range of the prohibited speed range can be reduced without increasing the size of the drive source, and the degree of freedom in controlling the operation speed of the movable member can be expanded. .

上記構成において、可変慣性フライホイールは、可動部材の動作速度が減速する時に慣性モーメントが増加し、可動部材の動作速度が加速する時に慣性モーメントが減少するような機械的な構成を有するものであっても良い。また、慣性モーメントを外部からの制御によって変更可能な構成を有し、可動部材の動作速度が減速する時に慣性モーメントを増加させる制御を行い、可動部材の動作速度が加速する時に慣性モーメントを減少させる制御を行うものであっても良い。後者の場合のように、外部からの制御によって可変慣性フライホイールの慣性モーメントを制御可能な場合は、可動部材の動作速度に対する減速要求に対応して可動部材の動作速度を減速させる場合ではなく、駆動源に係る荷重等の外的要因によって可動部材の動作速度が減速させられる時に、慣性モーメントを増加させるようにしても良い。   In the above configuration, the variable inertia flywheel has a mechanical configuration in which the moment of inertia increases when the operation speed of the movable member decreases, and the moment of inertia decreases when the operation speed of the movable member accelerates. May be. In addition, it has a configuration that can change the moment of inertia by external control, performs control to increase the moment of inertia when the operating speed of the movable member decelerates, and decreases the moment of inertia when the operating speed of the movable member accelerates Control may be performed. When the inertia moment of the variable inertia flywheel can be controlled by control from the outside as in the latter case, it is not the case where the operation speed of the movable member is decelerated in response to the deceleration request for the operation speed of the movable member, The moment of inertia may be increased when the operation speed of the movable member is reduced by an external factor such as a load on the drive source.

本発明により、内燃機関の圧縮比変更機構を動作させる駆動力を出力する駆動源にかかる荷重が過大になることを抑制可能な圧縮比変更機構の制御装置を提供することが可能になる。   According to the present invention, it is possible to provide a control device for a compression ratio changing mechanism capable of suppressing an excessive load applied to a driving source that outputs a driving force for operating a compression ratio changing mechanism of an internal combustion engine.

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは、発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。   The best mode for carrying out the present invention will be exemplarily described in detail below with reference to the drawings. The dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in the present embodiment are not intended to limit the technical scope of the invention to those unless otherwise specified.

まず、図1〜図3を参照して、本実施例のエンジン及び圧縮比変更機構の概略構成について説明する。図1はエンジンの概略構成を示す斜視図である。図2は本実施例に係るエ
ンジン及び圧縮比変更機構の概略分解斜視図である。図3はエンジン及び圧縮比変更機構の断面図である。
First, the schematic configuration of the engine and the compression ratio changing mechanism of the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of the engine. FIG. 2 is a schematic exploded perspective view of the engine and the compression ratio changing mechanism according to the present embodiment. FIG. 3 is a sectional view of the engine and the compression ratio changing mechanism.

図1に示すエンジン100は、シリンダブロック103に4つのシリンダ102を有する4気筒エンジンである。各シリンダ102の内部にはピストン170(図3)が摺動可能に挿入され、ピストン170はコンロッド171(図3)を介してクランクシャフト115に接続されている。クランクシャフト115はクランクケース104の内部に配置されている。   An engine 100 shown in FIG. 1 is a four-cylinder engine having four cylinders 102 in a cylinder block 103. A piston 170 (FIG. 3) is slidably inserted into each cylinder 102, and the piston 170 is connected to the crankshaft 115 via a connecting rod 171 (FIG. 3). The crankshaft 115 is disposed inside the crankcase 104.

シリンダブロック103とクランクケース104とは、サーボモータ112の駆動力によって、シリンダ102の軸線方向(ピストン170のストローク方向)に相対的にスライド移動可能に構成されている。サーボモータ112から出力される駆動力(トルク)は、ウォーム111a及び111b、ウォームホイール110を含む動力伝達機構(後述)を介して、シリンダブロック103及びクランクケース104に伝達され、当該伝達された駆動力によって、シリンダブロック103とクランクケース104とが相対的にスライド移動する。サーボモータ112の駆動力の伝達機構及びシリンダブロック103及びクランクケース104のスライド移動機構について、図2を参照して説明する。   The cylinder block 103 and the crankcase 104 are configured to be relatively slidable in the axial direction of the cylinder 102 (the stroke direction of the piston 170) by the driving force of the servo motor 112. The driving force (torque) output from the servo motor 112 is transmitted to the cylinder block 103 and the crankcase 104 via a power transmission mechanism (described later) including the worms 111a and 111b and the worm wheel 110, and the transmitted drive is transmitted. The cylinder block 103 and the crankcase 104 are relatively slid by the force. The drive force transmission mechanism of the servo motor 112 and the slide movement mechanism of the cylinder block 103 and the crankcase 104 will be described with reference to FIG.

図2に示すように、シリンダブロック103は側面下部に複数の隆起部130を備え、この各隆起部130にカム収納孔105を有する。カム収納孔105は、断面円形であり、シリンダ102の軸方向に対して直角に、かつ、複数のシリンダ102の配列方向に平行になるように、同一軸線上に配列形成されている。このような構成を有する隆起部130及びカム収納孔105の配列は、シリンダブロック103の両側面下部に形成されている。両側面における隆起部130及びカム収納孔105が配列形成されている一対の軸線は平行である。   As shown in FIG. 2, the cylinder block 103 includes a plurality of raised portions 130 at the lower portion of the side surface, and each raised portion 130 has a cam housing hole 105. The cam housing holes 105 have a circular cross section, and are arranged on the same axis line so as to be perpendicular to the axial direction of the cylinders 102 and parallel to the arrangement direction of the plurality of cylinders 102. The arrangement of the raised portion 130 and the cam storage hole 105 having such a configuration is formed at the lower part of both side surfaces of the cylinder block 103. A pair of axes on which the raised portions 130 and the cam housing holes 105 are formed on both sides are parallel to each other.

クランクケース104には、上述したカム収納孔105が形成された複数の隆起部130の間に位置するように、立壁部132が形成されている。各立壁部132のクランクケース104外側に向けられた表面には、断面半円形の凹部が形成されている。また、各立壁部132には、ボルト106によって取り付けられるキャップ107が用意されており、キャップ107にあっても惰面半円形の凹部を有している。各立壁部132にキャップ107を取り付けると、両部材で断面円形の軸受収納孔108が形成される。軸受収納孔108の形状は、上述したカム収納孔105と同一である。   In the crankcase 104, a standing wall portion 132 is formed so as to be positioned between the plurality of raised portions 130 in which the cam housing holes 105 are formed. A concave portion having a semicircular cross section is formed on the surface of each standing wall portion 132 facing the outside of the crankcase 104. Each standing wall 132 is provided with a cap 107 to be attached by a bolt 106, and the cap 107 has a concave semicircular recess. When the cap 107 is attached to each standing wall 132, the bearing housing hole 108 having a circular cross section is formed by both members. The shape of the bearing accommodation hole 108 is the same as that of the cam accommodation hole 105 described above.

複数の軸受収納孔108は、カム収納孔105と同様に、シリンダブロック103をクランクケース104に取り付けたときにシリンダ102の軸方向に対して直角に、かつ、複数のシリンダ102の配列方向に平行になる。これらの複数の軸受収納孔108も、シリンダブロック103の両側に形成されることとなり、片側の複数の軸受収納孔108は全て同一軸線上に位置している。そして、シリンダブロック103の両側の軸受収納孔108の一対の軸線は平行である。また、両側のカム収納孔105の間の距離と、両側の軸受収納孔108との問の距離は同一である。   Similar to the cam housing hole 105, the plurality of bearing housing holes 108 are perpendicular to the axial direction of the cylinder 102 and parallel to the arrangement direction of the plurality of cylinders 102 when the cylinder block 103 is attached to the crankcase 104. become. The plurality of bearing housing holes 108 are also formed on both sides of the cylinder block 103, and the plurality of bearing housing holes 108 on one side are all located on the same axis. The pair of axes of the bearing housing holes 108 on both sides of the cylinder block 103 are parallel. The distance between the cam housing holes 105 on both sides and the distance between the bearing housing holes 108 on both sides are the same.

交互に配置される二列のカム収納孔105と軸受収納孔108には、それぞれカム軸109が挿通される。カム軸109は、図2に示すように、軸部109aに、カム部109bと可動軸受部109cとを有する。カム部109bは、軸部109aの中心軸に対して偏心された状態で軸部109aに固定され、正円形のカムプロフィールを有する。可動軸受部109cは、このカム部109bと同一外形を有し、軸部109aに対して回転可能に取り付けられる。本実施例では、カム部109bと可動軸受部109cとが交互に配置されている。一対のカム軸109は、シリンダ102を挟んで鏡像の関係を有している。また、カム軸109の端部には、後述するウォームホイール110の取付部109dが形
成されている。軸部109aの中心軸と取付部109dの中心とは偏心しており、全カム部109bの中心と取付部109dの中心とは一致している。
Cam shafts 109 are respectively inserted into the two rows of cam storage holes 105 and bearing storage holes 108 that are alternately arranged. As shown in FIG. 2, the cam shaft 109 has a cam portion 109b and a movable bearing portion 109c on a shaft portion 109a. The cam portion 109b is fixed to the shaft portion 109a while being eccentric with respect to the central axis of the shaft portion 109a, and has a regular circular cam profile. The movable bearing portion 109c has the same outer shape as the cam portion 109b and is rotatably attached to the shaft portion 109a. In the present embodiment, the cam portions 109b and the movable bearing portions 109c are alternately arranged. The pair of cam shafts 109 have a mirror image relationship with the cylinder 102 interposed therebetween. A mounting portion 109d of a worm wheel 110, which will be described later, is formed at the end of the cam shaft 109. The center axis of the shaft portion 109a and the center of the mounting portion 109d are eccentric, and the center of all the cam portions 109b and the center of the mounting portion 109d coincide.

可動軸受部109cも、軸部109aに対して偏心されておりその偏心量はカム部109bと同一である。実際にカム軸109を構築するには、最も端部の一つのカム部109bが予め一体的に結合された状態でカム軸109が製造され、これに可動軸受部109cと他のカム部109bとが交互に挿入される。そして、カム部109bのみが図示するようにビスなどで軸部109aに固定される。この場合、カム部固定は他の方法、例えば、圧入や溶接でも良い。軸部109a上のカム部109bの数は、シリンダブロック103片側のカム収納孔105の数と一致する。また、カム部109bの厚さも、対応する各カム収納孔105の長さと一致する。同様に、軸部109a上の可動軸受部109cの数は、クランクケース104片側に形成される軸受収納孔108の数と一致する。また、可動軸受部109cの厚さも、対応する各軸受収納孔108の長さと一致する。   The movable bearing portion 109c is also eccentric with respect to the shaft portion 109a, and the amount of eccentricity is the same as that of the cam portion 109b. In order to actually construct the camshaft 109, the camshaft 109 is manufactured in a state in which one end of the cam portion 109b is integrally connected in advance, and the movable bearing portion 109c, the other cam portion 109b, Are inserted alternately. Only the cam portion 109b is fixed to the shaft portion 109a with a screw or the like as shown. In this case, the cam portion may be fixed by other methods such as press-fitting or welding. The number of cam portions 109b on the shaft portion 109a matches the number of cam housing holes 105 on one side of the cylinder block 103. Further, the thickness of the cam portion 109b also matches the length of each corresponding cam storage hole 105. Similarly, the number of movable bearing portions 109c on the shaft portion 109a matches the number of bearing housing holes 108 formed on one side of the crankcase 104. Further, the thickness of the movable bearing portion 109c also matches the length of the corresponding bearing housing hole 108.

各カム軸109において、複数のカム部109bの偏心方向は同一である。また、可動軸受部109cの外形は、カム部109bと同一正円であるので、可動軸受部109cを回転させることで、複数のカム部109bの外表面と複数の可動軸受部109cの外側面とを一致させることができる。この状態で、シリンダブロック103とクランクケース104とを組み合わせて複数のカム収納孔105と複数の軸受収納孔108とで形成される長孔にカム軸109が挿入されて組み立てられる。なお、カム軸109をシリンダブロック103およびクランクケース104に対して配置させた後にキャップ107を取り付けても良い。   In each cam shaft 109, the eccentric directions of the plurality of cam portions 109b are the same. In addition, since the outer shape of the movable bearing portion 109c is the same circle as the cam portion 109b, the outer surface of the plurality of cam portions 109b and the outer surface of the plurality of movable bearing portions 109c are rotated by rotating the movable bearing portion 109c. Can be matched. In this state, the cylinder block 103 and the crankcase 104 are combined, and the cam shaft 109 is inserted into a long hole formed by the plurality of cam storage holes 105 and the plurality of bearing storage holes 108 and assembled. Note that the cap 107 may be attached after the camshaft 109 is disposed with respect to the cylinder block 103 and the crankcase 104.

カム収納孔105、軸受収納孔108、カム部109bおよび可動軸受部109cの形状は全て同一の正円形である。また、シリンダブロック103は、クランクケース104に対してスライド可能であるが、両者の摺動面には、シリンダ内面とピストンとの間の気密を確保するピストンリングのような部材を配置して気密性を確保する。なお、ピストンリング以外の他の手法によって、例えば、Oリングのようなゴム製ガスケット等によって、シールを行っても良い。   The cam housing hole 105, the bearing housing hole 108, the cam portion 109b, and the movable bearing portion 109c have the same exact circular shape. The cylinder block 103 is slidable with respect to the crankcase 104, and a member such as a piston ring that secures airtightness between the cylinder inner surface and the piston is arranged on the sliding surface of both the cylinder blocks 103 so as to be airtight. Ensure sex. Note that the sealing may be performed by a method other than the piston ring, for example, a rubber gasket such as an O-ring.

各カム軸109は、その軸部109a端部の取付部109dにウォームホイール110を有する。このウォームホイール110は、キーにて位置決めされた上で、取付部109dにボルト固定されている。   Each camshaft 109 has a worm wheel 110 at an attachment portion 109d at the end of the shaft portion 109a. The worm wheel 110 is positioned with a key and is bolted to the mounting portion 109d.

一対のカム軸109に対応するそれぞれのウォームホイール110には、ウォーム111a,111bが噛み合っている。ウォーム111a,111bは、正逆回転可能な単一のサーボモータ112の出力軸と連結されている。ウォーム111a,111bは、互いに逆方向に回転する蝶旋溝を有している。このため、サーボモータ112から回転駆動力が出力されると、一対のカム軸109は、ウォームホイール110の回転を受け、互いに逆方向に回転する。サーボモータ112は、シリンダブロック103などに固定されており、シリンダブロック103と一体的に移動する。   Worms 111a and 111b mesh with each worm wheel 110 corresponding to the pair of cam shafts 109. The worms 111a and 111b are connected to the output shaft of a single servo motor 112 that can rotate forward and backward. The worms 111a and 111b have a butterfly groove that rotates in opposite directions. For this reason, when a rotational driving force is output from the servo motor 112, the pair of cam shafts 109 receives the rotation of the worm wheel 110 and rotates in opposite directions. The servo motor 112 is fixed to the cylinder block 103 or the like and moves integrally with the cylinder block 103.

図3(a)〜図3(c)は、シリンダブロック103と、クランクケース104と、これら両者の間に構築されたカム軸109などからなる圧縮比変更機構とを断面示する図である。各図においては、カム軸109における軸部109aの中心軸を符号Aで、カム部109bの中心をBで、可動軸受部109cの中心をCで表す。   FIGS. 3A to 3C are cross-sectional views of the compression ratio changing mechanism including the cylinder block 103, the crankcase 104, and the cam shaft 109 and the like constructed between them. In each figure, the central axis of the shaft portion 109a in the cam shaft 109 is denoted by reference symbol A, the center of the cam portion 109b is denoted by B, and the center of the movable bearing portion 109c is denoted by C.

図3(a)は、軸部109aの延長線上から見て全てのカム部109bおよび可動軸受部109cの外周が一致した状態を示している。このとき、ここでは左右一対の軸部109aは、カム収納孔105および軸受収納孔108の外側に位置している。各軸部がこう
した位置関係にある時を、カム軸角度がゼロ度(0゜)とする。
FIG. 3A shows a state in which the outer circumferences of all the cam portions 109b and the movable bearing portions 109c coincide with each other when viewed from the extension line of the shaft portion 109a. At this time, the pair of left and right shaft portions 109a are located outside the cam housing hole 105 and the bearing housing hole 108 here. The camshaft angle is defined as zero degrees (0 °) when each shaft portion has such a positional relationship.

図3(a)の状態では、シリンダブロック103と、クランクケース104延いてはピストン上死点位置と、の相対距離が短いので、燃焼室容積が小さく、圧縮比は高い状態である。一方、図3(c)の状態では、シリンダブロック103とピストン上死点位置との距離が長くなり、燃焼室容積が大きく、圧縮比は低い状態となる。つまり、図3(a)の位置から図3(c)の位置にシリンダブロック103が移動することで、シリンダブロック103とクランクケース104との相対的な位置関係が変化し、エンジン100の圧縮比は高圧縮比から低圧縮比に変化する。   In the state of FIG. 3A, the relative distance between the cylinder block 103 and the crankcase 104 and the piston top dead center position is short, so that the combustion chamber volume is small and the compression ratio is high. On the other hand, in the state of FIG. 3C, the distance between the cylinder block 103 and the piston top dead center position becomes long, the combustion chamber volume is large, and the compression ratio is low. That is, when the cylinder block 103 moves from the position of FIG. 3A to the position of FIG. 3C, the relative positional relationship between the cylinder block 103 and the crankcase 104 changes, and the compression ratio of the engine 100 changes. Changes from a high compression ratio to a low compression ratio.

図3(a)の状態から、軸部109a(および軸部109aに固定されたカム部109b)が図中の矢印X+の方向に回転すると、図3(b)の状態となる。このとき、軸部109aに対して、カム部109bと可動軸受部109cの偏心方向にズレが生じるので、クランクケース104に対してシリンダブロック103が上死点側にスライドする。すなわちクランクケース104とシリンダブロック103とが離間するように相対移動する。そして、そのスライド量は、図3(c)の状態となるまでカム軸109を矢印X+の回転方向に回転させたときが最大となり、カム部109bや可動軸受部109cの偏心量の二倍となる。カム部109bおよび可動軸受部109cは、それぞれカム収納孔105および軸受収納孔108の内部で回転し、それぞれカム収納孔105および軸受収納孔108の内部で軸部109aの位置が移動するのを許容している。   When the shaft portion 109a (and the cam portion 109b fixed to the shaft portion 109a) rotates in the direction of the arrow X + in the drawing from the state of FIG. 3A, the state of FIG. 3B is obtained. At this time, since the cam portion 109b and the movable bearing portion 109c are displaced in the eccentric direction with respect to the shaft portion 109a, the cylinder block 103 slides toward the top dead center side with respect to the crankcase 104. That is, the crankcase 104 and the cylinder block 103 are relatively moved so as to be separated from each other. The sliding amount is maximum when the camshaft 109 is rotated in the rotation direction of the arrow X + until the state shown in FIG. 3C is reached, which is twice the eccentric amount of the cam portion 109b or the movable bearing portion 109c. Become. The cam portion 109b and the movable bearing portion 109c rotate inside the cam housing hole 105 and the bearing housing hole 108, respectively, and allow the position of the shaft portion 109a to move inside the cam housing hole 105 and the bearing housing hole 108, respectively. is doing.

このように、低圧縮比側へ圧縮比を変化させる場合のカム軸109の回転方向(図3の矢印X+方向)にカム軸109を回転させる際のサーボモータ112の回転方向を、サーボモータ112の正回転とする。また、図3(c)に示す各軸部の位置関係をカム軸角度+90゜とする。サーボモータ112から出力されるトルクは、カム軸109を介して、シリンダブロック103をクランクケース104から離間させる向きにスライド移動させる駆動力として伝達される。   Thus, the rotation direction of the servo motor 112 when rotating the cam shaft 109 in the rotation direction of the cam shaft 109 (arrow X + direction in FIG. 3) when changing the compression ratio to the low compression ratio side is the servo motor 112. Is the positive rotation. Further, the positional relationship between the shaft portions shown in FIG. 3C is assumed to be a cam shaft angle + 90 °. Torque output from the servo motor 112 is transmitted as a driving force for sliding the cylinder block 103 away from the crankcase 104 via the cam shaft 109.

図3(c)の状態から図3(a)の状態に変化させてエンジン100の圧縮比を高圧縮比側へ変化させるには、サーボモータ112を逆回転させる。こうすれば、カム軸109の軸部109aやカム部109bおよび可動軸受部109cは、図中の矢印X−の方向に逆回転駆動する。これにより、シリンダブロック103は図3(a)の状態に戻り、圧縮比は低圧縮比から高圧縮比に変化する。   To change the compression ratio of the engine 100 to the high compression ratio side from the state of FIG. 3C to the state of FIG. 3A, the servo motor 112 is rotated in the reverse direction. In this way, the shaft portion 109a, the cam portion 109b, and the movable bearing portion 109c of the cam shaft 109 are driven to rotate in the direction of the arrow X− in the drawing. Thereby, the cylinder block 103 returns to the state of FIG. 3A, and the compression ratio changes from the low compression ratio to the high compression ratio.

図3(c)の低圧縮比の状態から、図3(a)の高圧縮比の状態へ圧縮比を変化させる場合、サーボモータ112から出力されるトルクは、カム軸109を介して、シリンダブロック103をクランクケース104に近接させる向きにスライド移動させる駆動力として伝達される。   When the compression ratio is changed from the low compression ratio state of FIG. 3C to the high compression ratio state of FIG. 3A, the torque output from the servo motor 112 is transferred to the cylinder via the cam shaft 109. This is transmitted as a driving force for sliding the block 103 in a direction to bring it close to the crankcase 104.

なお、カム部109bと可動軸受部109cとが完全に一致した状態(図3(a))では、一本のカム軸109に取り付けられた複数の可動軸受部109cが、シリンダを上下にスライドさせずに空転してしまう可能性もある。このため、本実施例のエンジンの圧縮比変更機構では、図3(a)のように、カム部109bと可動軸受部109cとを完全に一致させる状態を生じさせない。例えば、図3(a)の状態のカム軸109の回転位置を基準0°とした場合(一対のカム軸109で正方向は逆回転方向)、図3(c)の状態の回転位置は矢印X+に沿った正方向の90°となるが、図3(a)に示す0゜の近辺(例えば、5゜程度)を使用しないようにして5°〜90°の範囲でカム軸回転を実現することで、上述したような問題を解消し得る。実際のシリンダブロック103のスライド量は、数mmとすることを検討しているので、5°〜90°の範囲で規定の圧縮比範囲が得られるよう、カム部109bや可動軸受部109cの偏心量を定めれば良く、実際の設計に
当たってこのことは何ら問題ない。
In a state where the cam portion 109b and the movable bearing portion 109c are completely aligned (FIG. 3A), the plurality of movable bearing portions 109c attached to one cam shaft 109 slide the cylinder up and down. There is also a possibility that it will run idle. For this reason, the engine compression ratio changing mechanism of the present embodiment does not cause a state in which the cam portion 109b and the movable bearing portion 109c are completely matched as shown in FIG. For example, when the rotation position of the cam shaft 109 in the state of FIG. 3A is set to 0 ° as a reference (the forward direction is the reverse rotation direction with the pair of cam shafts 109), the rotation position in the state of FIG. Although it is 90 ° in the positive direction along X +, camshaft rotation is realized in the range of 5 ° to 90 ° without using the vicinity of 0 ° (for example, about 5 °) shown in FIG. By doing so, the above-described problems can be solved. Since the actual slide amount of the cylinder block 103 is considered to be several mm, the eccentricity of the cam portion 109b and the movable bearing portion 109c is obtained so that a specified compression ratio range is obtained in the range of 5 ° to 90 °. It is sufficient to determine the amount, and there is no problem in actual design.

また、圧縮比変更機構の構成としては、クランクケース104に対してシリンダブロック103を下死点側にスライドさせる構成を採用することもできる。この場合のカム軸109の制御範囲は−5°〜−90°(355°〜270°)のカム軸角度とすればよい。また、クランクケース104に対してシリンダブロック103を上死点側にスライドさせて使用する場合に、カム軸109の制御範囲を90°〜175°等として使用してもよい。   Further, as a configuration of the compression ratio changing mechanism, a configuration in which the cylinder block 103 is slid toward the bottom dead center side with respect to the crankcase 104 can be adopted. In this case, the control range of the cam shaft 109 may be a cam shaft angle of −5 ° to −90 ° (355 ° to 270 °). Further, when the cylinder block 103 is slid to the top dead center side with respect to the crankcase 104, the control range of the cam shaft 109 may be set to 90 ° to 175 ° or the like.

以上説明した構成により、サーボモータ112の出力する駆動力によりシリンダブロック103とクランクケース104とをシリンダ102の軸線方向に相対的にスライド移動させ、燃焼室容積を変化させることによって、エンジン100の圧縮比を機械的に変更可能な、圧縮比変更機構が実現される。   With the above-described configuration, the cylinder block 103 and the crankcase 104 are slid relative to each other in the axial direction of the cylinder 102 by the driving force output from the servo motor 112, and the combustion chamber volume is changed. A compression ratio changing mechanism capable of changing the ratio mechanically is realized.

本実施例では、この圧縮比変更機構を駆動制御することにより、エンジン100の圧縮比を所定の目標圧縮比に変更する圧縮比可変制御を行う。   In this embodiment, the compression ratio variable control for changing the compression ratio of the engine 100 to a predetermined target compression ratio is performed by controlling the compression ratio changing mechanism.

図4は、本実施例の圧縮比可変制御を行うための制御ブロック図を示す図である。   FIG. 4 is a diagram showing a control block diagram for performing the compression ratio variable control of the present embodiment.

図4のECU160は、CPU、ROM、RAM、入出力インターフェース等の既知の構成を有するコンピュータである。ECU160には、スロットルセンサ161、アクセル開度センサ162、クランク角度センサ163、サーボモータ112の回転角度を取得するモータ回転角センサ164、エンジン100の冷却水温を取得する水温センサ165、エンジン100の燃焼室内の筒内圧を取得する筒内圧センサ166等の各種センサが接続され、これら各種センサからの出力信号がECU160に入力される。また、ECU160には、サーボモータ112等の各種機器が接続され、これら各種機器の動作がECU160から出力される制御信号により制御される。   The ECU 160 in FIG. 4 is a computer having a known configuration such as a CPU, ROM, RAM, and input / output interface. The ECU 160 includes a throttle sensor 161, an accelerator opening sensor 162, a crank angle sensor 163, a motor rotation angle sensor 164 that acquires the rotation angle of the servo motor 112, a water temperature sensor 165 that acquires the cooling water temperature of the engine 100, and the combustion of the engine 100 Various sensors such as an in-cylinder pressure sensor 166 that acquires the in-cylinder pressure in the room are connected, and output signals from these various sensors are input to the ECU 160. Various devices such as the servo motor 112 are connected to the ECU 160, and operations of these various devices are controlled by control signals output from the ECU 160.

ECU160のROMには、図5に示すような、エンジン回転数及びエンジン負荷に応じて目標圧縮比を定めた目標圧縮比マップが格納されている。目標圧縮比マップは、回転数及び負荷の他に、冷却水温、吸気温度、吸気圧等の運転条件に応じて更に細かく最適な目標圧縮比を定めた複数のマップから構成されるようにしても良い。目標圧縮比は、回転数、負荷、その他の運転条件毎に、燃費性能、耐ノック性能、エミッション、ドライバビリティ等の機関性能を最適化することが可能な圧縮比として予め適合等により定められ、マップ化されている。   The ROM of ECU 160 stores a target compression ratio map in which the target compression ratio is determined according to the engine speed and the engine load, as shown in FIG. The target compression ratio map may be composed of a plurality of maps in which the optimum target compression ratio is determined more finely according to the operating conditions such as the cooling water temperature, the intake air temperature, and the intake pressure in addition to the rotation speed and the load. good. The target compression ratio is determined in advance as a compression ratio that can optimize engine performance such as fuel efficiency, anti-knock performance, emission, drivability, etc. for each rotation speed, load, and other operating conditions, It is mapped.

ECU160は、各種センサから入力される検出信号に基づいて、エンジン100の運転条件及び現在の実際の圧縮比を取得する。現在の実際の圧縮比は、モータ回転角センサ164からのセンサ出力からサーボモータ112の回転角度位置を算出し、算出された回転角度位置に基づいてエンジン100の実際の圧縮比を算出することによって取得することができる。   ECU 160 acquires the operating conditions of engine 100 and the current actual compression ratio based on detection signals input from various sensors. The current actual compression ratio is obtained by calculating the rotation angle position of the servo motor 112 from the sensor output from the motor rotation angle sensor 164 and calculating the actual compression ratio of the engine 100 based on the calculated rotation angle position. Can be acquired.

ECU160は、上記取得したエンジン100の運転条件に応じた目標圧縮比を、上述したマップを参照して決定する。更に、現在の圧縮比と目標圧縮比との偏差に応じて、圧縮比変更機構によって圧縮比を変化させる際の目標変化速度を求め、その目標変化速度とシリンダブロック103のスライド移動速度や、カム軸109の回転速度、サーボモータ112の回転速度との関係やウォームホイール110やウォーム111における減速比に基づいて、サーボモータ112の回転速度の目標値を算出する。そして、算出された目標回転速度でサーボモータ112を動作させるべくECU160はサーボモータ112に制御信号を出力する   ECU 160 determines the target compression ratio according to the acquired operating condition of engine 100 with reference to the map described above. Further, the target change speed when changing the compression ratio by the compression ratio changing mechanism is obtained according to the deviation between the current compression ratio and the target compression ratio, the target change speed and the slide movement speed of the cylinder block 103, the cam Based on the relationship between the rotation speed of the shaft 109 and the rotation speed of the servo motor 112 and the reduction ratio of the worm wheel 110 and the worm 111, a target value of the rotation speed of the servo motor 112 is calculated. Then, ECU 160 outputs a control signal to servo motor 112 in order to operate servo motor 112 at the calculated target rotational speed.

次に、本実施例におけるサーボモータ112の回転速度制御について説明する。なお、サーボモータ112の回転速度は、カム軸109の回転速度や、シリンダブロック103のスライド移動速度と対応関係がある。従って、以下の議論は、サーボモータ112の回転速度の代わりに、カム軸109の回転速度やシリンダブロック103のスライド移動速度で考えても同様である。これらの回転速度やスライド移動速度は、「圧縮比変更機構の動作速度」として概念的・総括的に捉えることができ、これは本発明における「可動部材の動作速度」に対応する。   Next, the rotational speed control of the servo motor 112 in this embodiment will be described. The rotational speed of the servo motor 112 has a corresponding relationship with the rotational speed of the cam shaft 109 and the sliding movement speed of the cylinder block 103. Therefore, the following discussion is the same when considering the rotation speed of the cam shaft 109 and the slide movement speed of the cylinder block 103 instead of the rotation speed of the servo motor 112. These rotation speeds and slide movement speeds can be conceptually and comprehensively understood as “operation speeds of the compression ratio changing mechanism”, which correspond to “operation speeds of the movable members” in the present invention.

本実施例の圧縮比変更機構の構成では、エンジン100の筒内圧は、シリンダブロック103とクランクケース104とを離間させる向きの力として圧縮比変更機構に作用する。従って、シリンダブロック103とクランクケース104とを近接させる高圧縮比側への圧縮比変更においては、サーボモータ112にかかる荷重が筒内圧に応じて大きくなる。特に、高負荷運転時や圧縮比が高い状態等の筒内圧が非常に大きくなり得る運転条件下では、筒内圧による荷重がサーボモータ112の駆動力に対して過大となり、サーボモータ112の動作が減速し、場合によっては一時的に停止することがある。サーボモータ112の動作が停止すると、カム軸109の回転運動やシリンダブロック103のスライド移動も停止することになる。   In the configuration of the compression ratio changing mechanism of the present embodiment, the in-cylinder pressure of the engine 100 acts on the compression ratio changing mechanism as a force in a direction in which the cylinder block 103 and the crankcase 104 are separated. Therefore, when the compression ratio is changed to the high compression ratio side where the cylinder block 103 and the crankcase 104 are brought close to each other, the load applied to the servo motor 112 increases in accordance with the in-cylinder pressure. In particular, under operating conditions where the in-cylinder pressure can be very large, such as during high load operation or when the compression ratio is high, the load due to the in-cylinder pressure is excessive with respect to the driving force of the servo motor 112, and the servo motor 112 operates. It decelerates and sometimes stops temporarily. When the operation of the servo motor 112 is stopped, the rotational movement of the cam shaft 109 and the sliding movement of the cylinder block 103 are also stopped.

停止状態となったサーボモータ112を再び目標の回転速度まで加速させる際には、非常に大きな荷重がサーボモータ112にかかる。これは、カム軸109やシリンダブロック103等の可動部が静止状態から動作状態に遷移する際の静止摩擦力が大きいこと、また、これら可動部が停止状態から動作し始めた直後の動作速度の遅いときは、可動部における潤滑のための油膜が形成されにくくなるため、可動部における動摩擦力も大きくなることに因っている。   When accelerating the servo motor 112 that has been stopped to the target rotational speed again, a very large load is applied to the servo motor 112. This is because the static frictional force when the movable parts such as the camshaft 109 and the cylinder block 103 transition from the stationary state to the operating state is large, and the operation speed immediately after the movable parts start operating from the stopped state. When it is late, it is difficult to form an oil film for lubrication in the movable part, and this is because the dynamic friction force in the movable part also increases.

従って、本実施例のサーボモータ112の回転速度制御では、サーボモータ112の回転速度を、圧縮比変更機構によって圧縮比を目標圧縮比まで変化させる際に、サーボモータ112が停止状態にならないような回転速度に制御する。つまり、圧縮比を目標圧縮比まで変化させる過程で、筒内圧による荷重でサーボモータ112の回転速度が減速した場合であっても、サーボモータ112が停止状態には至らないような高速の回転速度で、サーボモータ112を動作させる。   Therefore, in the rotational speed control of the servo motor 112 of the present embodiment, the servo motor 112 is not stopped when the rotational speed of the servo motor 112 is changed to the target compression ratio by the compression ratio changing mechanism. Control the rotation speed. That is, in the process of changing the compression ratio to the target compression ratio, even when the rotation speed of the servo motor 112 is reduced by the load due to the in-cylinder pressure, the rotation speed is high enough that the servo motor 112 does not reach the stop state. Then, the servo motor 112 is operated.

このような高速の回転速度の下限値、すなわち、その回転速度でサーボモータ112を動作させた場合に、圧縮比変更機構によって圧縮比を目標圧縮比まで変化させる際に、サーボモータ112にかかる荷重によってサーボモータ112の動作が停止状態になることがない、という条件を満たす回転速度の下限値を、以下「高速側下限速度β」と称することにする。本実施例では、サーボモータ112の回転速度が高速側下限速度より遅い速度にならないように、サーボモータ112の回転速度制御を行う。   When the servo motor 112 is operated at the lower limit of such a high rotational speed, that is, at the rotational speed, the load applied to the servo motor 112 when the compression ratio is changed to the target compression ratio by the compression ratio changing mechanism. Hereinafter, the lower limit value of the rotational speed that satisfies the condition that the operation of the servo motor 112 is not stopped by the above will be referred to as “high speed side lower limit speed β”. In this embodiment, the rotational speed of the servo motor 112 is controlled so that the rotational speed of the servo motor 112 does not become slower than the lower limit speed on the high speed side.

ところで、エンジン100の高負荷運転状態や圧縮比が高い状態のように筒内圧が非常に高くなり得る運転条件下においても、その筒内圧による大きな荷重に抗してサーボモータ112を回転させ続けるためには、サーボモータ112には非常に大きな駆動力を出力することが要求される。このような大出力のサーボモータを搭載することは装置の規模やコストの点などから現実的ではない場合が多い。従って、筒内圧が大きくなり得る運転条件下での圧縮比の変更の際には、一時的にサーボモータ112の回転が停止状態となることを許容し、断続的にサーボモータ112を動作させて、断続的に圧縮比を変化させて目標圧縮比まで到達させる。このとき、上述のように、停止状態のサーボモータ112を再び動作状態にさせる際に、サーボモータ112にかかる荷重が増大することが避けられない。   By the way, even under operating conditions where the in-cylinder pressure can be very high, such as when the engine 100 is in a high-load operation state or a high compression ratio, the servo motor 112 continues to rotate against a large load due to the in-cylinder pressure. Therefore, the servo motor 112 is required to output a very large driving force. It is often not practical to mount such a high-power servomotor because of the scale and cost of the apparatus. Therefore, when changing the compression ratio under operating conditions where the in-cylinder pressure can increase, the rotation of the servo motor 112 is temporarily allowed to stop, and the servo motor 112 is operated intermittently. The compression ratio is intermittently changed to reach the target compression ratio. At this time, as described above, it is inevitable that the load applied to the servo motor 112 increases when the servo motor 112 in the stopped state is brought into the operating state again.

ここで、停止状態のサーボモータ112を再び動作状態にする際にサーボモータ112にかかる荷重の大きさは、サーボモータ112が停止状態から目標の回転速度まで加速する際の加速度に応じて変わる。すなわち、停止状態のサーボモータ112をより高速の回転速度まで加速する場合には、より大きな加速度でサーボモータ112の回転を加速させる必要があり、その加速度が大きくなるほどサーボモータ112にかかる荷重も大きくなる傾向がある。従って、停止状態のサーボモータ112を再び動作させる際のサーボモータ112の目標回転速度が過剰に高速でなければ、サーボモータ112にかかる荷重が過剰に増大することを抑制できる。   Here, the magnitude of the load applied to the servo motor 112 when the servo motor 112 in the stopped state is set to the operating state again varies depending on the acceleration when the servo motor 112 accelerates from the stopped state to the target rotational speed. That is, when accelerating the stopped servo motor 112 to a higher rotational speed, it is necessary to accelerate the rotation of the servo motor 112 with a larger acceleration. As the acceleration increases, the load applied to the servo motor 112 increases. Tend to be. Therefore, if the target rotational speed of the servo motor 112 when the stopped servo motor 112 is operated again is not excessively high, it is possible to suppress an excessive increase in the load applied to the servo motor 112.

そこで、本実施例のサーボモータ112の回転速度制御では、圧縮比変更機構によって圧縮比を目標圧縮比まで変化させる過程でサーボモータ112が停止することがあるような回転速度で、サーボモータ112を動作させる場合には、停止状態となったサーボモータ112を動作させて再びその回転速度まで加速する際にサーボモータ112にかかる荷重が、所定の基準値以下であるような低速の回転速度で、サーボモータ112を動作させる。   Therefore, in the rotational speed control of the servo motor 112 of this embodiment, the servo motor 112 is rotated at such a rotational speed that the servo motor 112 may stop in the process of changing the compression ratio to the target compression ratio by the compression ratio changing mechanism. When operating the servo motor 112 in a stopped state, the load applied to the servo motor 112 when accelerating to the rotational speed again is such that the load applied to the servo motor 112 is a predetermined reference value or less. The servo motor 112 is operated.

ここで、「基準値」は、サーボモータ112の出力可能な駆動力の最大値に基づいて定める。なお、サーボモータ112の消費電力が許容上限以下になるような荷重の最大値に基づいて定めるようにしても良い。   Here, the “reference value” is determined based on the maximum value of the driving force that the servo motor 112 can output. The servo motor 112 may be determined on the basis of the maximum load value such that the power consumption of the servo motor 112 is not more than the allowable upper limit.

このような低速の回転速度の上限値、すなわち、その回転速度でサーボモータ112を動作させた場合に、圧縮比変更機構によって圧縮比を目標圧縮比まで変化させる際に、サーボモータ112にかかる荷重によってサーボモータ112の動作が一時的に停止状態になることがあるものの、当該停止状態のサーボモータ112を再びその回転速度まで加速させる際にサーボモータ112にかかる荷重が所定の基準値以下である、という条件を満たす回転速度の上限値を、以下「低速側上限速度α」と称することにする。本実施例では、サーボモータ112の回転速度が低速側上限速度より速い速度にならないように、サーボモータ112の回転速度制御を行う。   When the servo motor 112 is operated at such an upper limit value of the low rotational speed, that is, at the rotational speed, the load applied to the servo motor 112 when the compression ratio is changed to the target compression ratio by the compression ratio changing mechanism. Although the operation of the servo motor 112 may be temporarily stopped due to the above, the load applied to the servo motor 112 when the servo motor 112 in the stopped state is accelerated to the rotational speed again is below a predetermined reference value. Hereinafter, the upper limit value of the rotational speed satisfying the condition is referred to as “low speed side upper limit speed α”. In this embodiment, the rotation speed of the servo motor 112 is controlled so that the rotation speed of the servo motor 112 does not become higher than the lower speed upper limit speed.

以上説明したように、本実施例のサーボモータ112の回転速度制御では、サーボモータ112の回転速度Nが低速側上限速度αより速く高速側下限速度βより遅い速度にならないように制御する。この低速側上限速度αより速く高速側下限速度βより遅い回転速度の範囲を「禁止速度域」と称することにする。   As described above, in the rotational speed control of the servo motor 112 of the present embodiment, control is performed so that the rotational speed N of the servo motor 112 is faster than the low speed side upper limit speed α and not slower than the high speed side lower limit speed β. The range of rotational speed that is faster than the low speed side upper limit speed α and slower than the high speed side lower limit speed β will be referred to as a “forbidden speed range”.

図6は、サーボモータ112の回転速度Nと、当該回転速度でサーボモータ112を動作させて圧縮比を目標圧縮比まで変化させる際にサーボモータ112にかかる荷重(要求トルク)の最大値Tと、の関係を概念的に示した図である。   FIG. 6 shows the rotational speed N of the servo motor 112 and the maximum value T of the load (required torque) applied to the servo motor 112 when the servo motor 112 is operated at the rotational speed to change the compression ratio to the target compression ratio. It is the figure which showed notionally the relationship.

サーボモータ112の回転速度Nが高速側下限速度βより遅い速度領域では、筒内圧による荷重が大きくなった時にサーボモータ112の動作が一時的に停止することがある。その場合、圧縮比を目標圧縮比まで変化させる際にサーボモータ112にかかる荷重の最大値Tは、停止状態のサーボモータ112を再度動作速度Nまで加速する際にサーボモータ112にかかる荷重である。   In a speed range where the rotational speed N of the servo motor 112 is slower than the high speed side lower limit speed β, the operation of the servo motor 112 may temporarily stop when the load due to the in-cylinder pressure increases. In this case, the maximum load T applied to the servo motor 112 when changing the compression ratio to the target compression ratio is the load applied to the servo motor 112 when the servo motor 112 in a stopped state is accelerated to the operating speed N again. .

この停止状態からの再加速の際にかかる荷重は、上述したように、加速度が大きいほど、従って動作速度Nが高速であるほど、大きくなる傾向がある。従って、高速側下限速度βより遅い速度領域では、回転速度Nと荷重の最大値Tとの関係は、図6の曲線T1に示すように傾きが正になる。   As described above, the load applied at the time of reacceleration from the stopped state tends to increase as the acceleration increases and accordingly the operation speed N increases. Therefore, in the speed region slower than the high speed side lower limit speed β, the relationship between the rotational speed N and the maximum load value T has a positive slope as shown by a curve T1 in FIG.

この曲線T1において、荷重の最大値Tがサーボモータ112の出力可能な駆動力の最大値Tmaxと一致する点に対応する回転速度を、低速側上限速度αと定める。この場合、低速側上限速度αより速い回転速度まで停止状態のサーボモータ112を加速させることは、サーボモータ112の性能では困難であることを意味する。   In this curve T1, the rotational speed corresponding to the point where the maximum load value T coincides with the maximum value Tmax of the driving force that can be output from the servo motor 112 is defined as the low speed side upper limit speed α. In this case, accelerating the stopped servo motor 112 to a rotational speed faster than the low speed side upper limit speed α means that the performance of the servo motor 112 is difficult.

サーボモータ112が停止状態とならない高速側下限速度β以上の速度領域では、ある程度減速されても、摩擦の増加が少ない。そのため、禁止速度域内の回転速度よりサーボモータ112の回転速度は高速であるにもかかわらず、曲線T2に示すように、サーボモータ112にかかる荷重の最大値は比較的小さい。   In the speed region above the high speed side lower limit speed β where the servo motor 112 is not stopped, the increase in friction is small even if the speed is reduced to some extent. Therefore, although the rotation speed of the servo motor 112 is higher than the rotation speed within the prohibited speed range, the maximum value of the load applied to the servo motor 112 is relatively small as indicated by the curve T2.

本実施例のサーボモータ112の回転速度制御では、上述したように目標圧縮比と現在の圧縮比との偏差に応じてサーボモータ112の回転速度の目標速度を算出し、算出された目標速度が禁止速度域に含まれる速度であった場合には、該目標速度を禁止速度域に含まれない速度に増速補正又は減速補正し、該補正後の速度をサーボモータ112の回転速度制御の最終的な制御目標値とすることとした。   In the rotational speed control of the servo motor 112 of the present embodiment, as described above, the target speed of the rotational speed of the servo motor 112 is calculated according to the deviation between the target compression ratio and the current compression ratio, and the calculated target speed is When the speed is included in the prohibited speed range, the target speed is corrected to be accelerated or decelerated to a speed not included in the prohibited speed range, and the corrected speed is used as the final rotational speed control of the servo motor 112. The control target value was determined.

この本実施例のサーボモータ112の回転速度制御の実行手順について、図7に基づいて説明する。図7は、本実施例のサーボモータ112の回転速度制御ルーチンを表すフローチャートである。このルーチンはエンジン100の稼働中ECU160によって所定間隔で繰り返し実行される。   The execution procedure of the rotational speed control of the servo motor 112 of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a flowchart showing a rotation speed control routine of the servo motor 112 of this embodiment. This routine is repeatedly executed at predetermined intervals by the ECU 160 while the engine 100 is operating.

ステップS101において、ECU160は、エンジン100の運転状態を取得する。具体的には、上述した各種センサから入力される検出信号を読み込み、スロットル開度、アクセル開度、クランク角度θ、サーボモータの回転角度、冷却水温、吸気温度、吸気圧、トランスミッションの状態、エンジン回転数、エンジン要求負荷、現在のエンジン100の圧縮比ε等の情報を算出・取得する。   In step S101, ECU 160 acquires the operating state of engine 100. Specifically, the detection signals input from the various sensors described above are read, the throttle opening, the accelerator opening, the crank angle θ, the rotation angle of the servo motor, the cooling water temperature, the intake air temperature, the intake air pressure, the transmission state, the engine Information such as the rotation speed, the engine required load, and the current compression ratio ε of the engine 100 is calculated and acquired.

ステップS102において、ECU160は、目標圧縮比εTRGを算出する。すなわち、ステップS101で取得したエンジン運転状態に応じて、上述した目標圧縮比マップから目標圧縮比εTRGを読み込む。 In step S102, ECU 160 calculates the target compression ratio epsilon TRG. That is, the target compression ratio ε TRG is read from the above-described target compression ratio map according to the engine operating state acquired in step S101.

ステップS103において、ECU160は、エンジン100の圧縮比を変更すべきか否か判定する。すなわち、ステップS102において算出した目標圧縮比εTRGとステップS101で取得した現在のエンジン100の圧縮比εとが一致しているか否かを判定する。本ステップにおいて肯定判定(圧縮比を変更すべきと判定)された場合には、ECU160はステップS104に進む。一方、本ステップにおいて否定判定(圧縮比を変更する必要なしと判定)された場合には、ECU160は本ルーチンを一旦抜ける。 In step S103, ECU 160 determines whether or not the compression ratio of engine 100 should be changed. That is, it is determined whether or not the target compression ratio ε TRG calculated in step S102 matches the current compression ratio ε of the engine 100 acquired in step S101. If an affirmative determination is made in this step (determination that the compression ratio should be changed), ECU 160 proceeds to step S104. On the other hand, if a negative determination is made in this step (determination that it is not necessary to change the compression ratio), ECU 160 once exits this routine.

ステップS104において、ECU160は、目標圧縮比εTRGと現在の圧縮比εとの偏差Δεを算出し、続くステップS105において、この偏差Δεに基づいて、サーボモータ112の回転速度の目標速度NTRGを算出する。 In step S104, the ECU 160 calculates a deviation Δε between the target compression ratio ε TRG and the current compression ratio ε, and in a subsequent step S105, the ECU 160 calculates a target speed NTRG of the rotation speed of the servo motor 112 based on the deviation Δε. calculate.

ステップS106において、ECU160は、ステップS105で算出した目標速度NTRGが禁止速度域内に含まれる速度であるか否かを判定する。本ステップにおいて、目標速度NTRGが禁止速度域に含まれていない(NTRG≦α、又は、β≦NTRG)と判定された場合、ECU160はステップS107に進み、サーボモータ112の回転速度制御の最終的な制御目標値NFINとして当該目標速度NTRGを設定する。 In step S106, ECU 160 determines whether or not the rate at which the target speed N TRG calculated in step S105 is included in the prohibited speed region. In this step, the target speed N TRG is not included in the prohibited speed range (N TRG ≦ alpha, or, β ≦ N TRG) if it is determined that, ECU 160 proceeds to step S107, the rotational speed control of the servo motor 112 The target speed NTRG is set as the final control target value N FIN .

一方、本ステップにおいて、目標速度NTRGが禁止速度域内の速度である(α<NTRG<β)と判定された場合、ECU160はステップS108に進み、サーボモータ1
12の回転速度制御の最終的な制御目標値NFINとして、低速側上限速度α又は高速側下限速度βを設定する。低速側上限速度α又は高速側下限速度βの選択は、例えば、現在のサーボモータ112の回転速度により近い方を選択する、目標速度NTRGにより近い方を選択する、偏差Δεがある基準値より大きければ高速側下限速度βを設定し、小さければ低速側上限速度αを設定する、等の方法で決定することができる。この他の選択方法であっても良い。また、高速側下限速度βより速い速度又は低速側上限速度αより遅い速度に設定することもできる。
On the other hand, in this step, when the target speed N TRG is it is determined inhibited rate is the region of the velocity and (α <N TRG <β) , ECU160 proceeds to step S108, the servo motor 1
As the final control target value N FIN for the twelve rotational speed control, the low speed side upper limit speed α or the high speed side lower limit speed β is set. Selection of the low-speed side upper limit speed α or the high-speed side lower limit speed β, for example, to select the closer to the current rotational speed of the servo motor 112, selects the closer to the target speed N TRG, than the reference value a deviation Δε It can be determined by a method such as setting the high speed side lower limit speed β if it is large, and setting the low speed side upper limit speed α if it is small. Other selection methods may be used. Also, it can be set to a speed faster than the high speed side lower limit speed β or a speed slower than the low speed side upper limit speed α.

ステップS109において、ECU160は、ステップS107又はステップS108で設定された最終制御目標値NFINに対応する制御信号をサーボモータ112に出力して、本ルーチンを一旦抜ける。 In step S109, the ECU 160 outputs a control signal corresponding to the final control target value N FIN set in step S107 or step S108 to the servo motor 112, and once exits this routine.

以上説明した本実施例のサーボモータ112の回転速度制御を実行することにより、サーボモータ112にかかる駆動力が過大になることを抑制することができるので、サーボモータ112として大型のモータを搭載する必要がなくなり、装置の小型化やコストの削減が可能になる。また、モータへの要求トルクが過剰に大きくなることを抑制できるので、電力消費を低減できる。   By executing the rotational speed control of the servo motor 112 of the present embodiment described above, it is possible to suppress an excessive driving force applied to the servo motor 112, so a large motor is mounted as the servo motor 112. This eliminates the need to reduce the size and cost of the device. Moreover, since it can suppress that the torque demanded to a motor becomes large too much, power consumption can be reduced.

なお、禁止速度域は、エンジン100の運転条件や圧縮比変更条件(圧縮比変更方向、目標圧縮比、現在の圧縮比等の条件)によって異なる速度範囲としても良い。例えば、エンジン負荷が高負荷側になるほど、高速側下限速度βをより高速側の速度とし、低速側上限速度αをより低速側の速度としても良い。また、制御をより簡単化するために、エンジン100の運転条件等によらずに、ある一定の中速回転の速度範囲を禁止速度域として設定しても良い。   The prohibited speed range may be a speed range that varies depending on the operating conditions of the engine 100 and the compression ratio change conditions (conditions such as the compression ratio change direction, the target compression ratio, the current compression ratio, etc.). For example, as the engine load becomes higher, the high speed lower limit speed β may be set to a higher speed, and the low speed upper limit speed α may be set to a lower speed. In order to further simplify the control, a certain medium speed rotation speed range may be set as the prohibited speed range regardless of the operating conditions of the engine 100 or the like.

また、どのような回転速度でサーボモータ112を動作させても、荷重によるサーボモータ112の停止が起こらないような運転条件・圧縮比変更条件においては、禁止速度域は存在しない。例えば、低圧縮比側への圧縮比変更の場合には、筒内圧に起因する力は圧縮比変更機構による圧縮比変更を補助するように作用するので、筒内圧による荷重による圧縮比変更機構の動作の停止は起こらないと考えられる。このような場合には、サーボモータ112に可能な全ての回転速度が高速側下限速度β以上の速度ということになるので、禁止速度域は存在しない。   In addition, there is no prohibited speed range under the operating condition / compression ratio changing condition in which the servo motor 112 does not stop due to a load no matter what rotational speed the servo motor 112 is operated. For example, in the case of changing the compression ratio to the low compression ratio side, the force resulting from the in-cylinder pressure acts to assist the compression ratio change by the compression ratio changing mechanism. It is considered that the operation does not stop. In such a case, since all the rotation speeds possible for the servo motor 112 are speeds equal to or higher than the high speed side lower limit speed β, there is no prohibited speed range.

また、高圧縮比側への圧縮比変更の場合であっても、低負荷運転状態等の筒内圧がそれほど大きくならない場合には、筒内圧による荷重がかかっても圧縮比変更機構の動作が停止しない場合が考えられる。このような場合にも、サーボモータ112に可能な全ての回転速度が高速側下限速度β以上の速度ということになるので、禁止速度域は存在しない。   Even if the compression ratio is changed to the high compression ratio side, if the in-cylinder pressure does not increase so much, such as in a low-load operation state, the operation of the compression ratio changing mechanism stops even if a load due to the in-cylinder pressure is applied. The case where it does not think is possible. Even in such a case, since all the rotation speeds possible for the servo motor 112 are speeds equal to or higher than the high speed side lower limit speed β, there is no prohibited speed range.

また、高圧縮比側への圧縮比変更の場合であって、且つ、筒内圧による荷重によって圧縮比変更機構の動作が停止することがある場合であっても、低負荷運転状態等の筒内圧がそれほど大きくならない場合には、停止状態の圧縮比変更機構を再び動作させる際にサーボモータ112にかかる荷重が常に上記基準値以下となる場合が存在することが考えられる。このような場合には、低速側上限速度αは高速側下限速度βと一致することになるので、禁止速度域は存在しない。   Even when the compression ratio is changed to the high compression ratio side, and the operation of the compression ratio changing mechanism may stop due to the load due to the in-cylinder pressure, the in-cylinder pressure in the low load operation state or the like Is not so large, there may be a case where the load applied to the servo motor 112 is always equal to or less than the reference value when the compression ratio changing mechanism in the stopped state is operated again. In such a case, since the low speed side upper limit speed α coincides with the high speed side lower limit speed β, there is no prohibited speed range.

このように、エンジン100の運転条件や圧縮比変更機構による圧縮比変更条件(圧縮比変更方向、目標圧縮比、現在の圧縮比等の条件)によっては、禁止速度域が存在しない場合もある。禁止速度域が存在しない場合には、目標圧縮比εTRGと現在の圧縮比εとの偏差Δεに基づいて算出されたサーボモータ112の目標回転速度NTRGをそのままサーボモータ112の回転速度制御の最終制御目標値NFINとする。 Thus, depending on the operating conditions of the engine 100 and the compression ratio changing conditions (conditions such as the compression ratio changing direction, the target compression ratio, the current compression ratio, etc.) by the compression ratio changing mechanism, the prohibited speed range may not exist. When the prohibited speed range does not exist, the target rotational speed NTRG of the servomotor 112 calculated based on the deviation Δε between the target compression ratio εTRG and the current compression ratio ε is directly used for the rotational speed control of the servomotor 112. The final control target value N FIN is used.

次に、圧縮比変更機構に対して機構的な工夫を加えることによってサーボモータ112にかかる荷重が過大になることを抑制することを図った実施例について説明する。   Next, a description will be given of an embodiment in which a mechanical device is added to the compression ratio changing mechanism to suppress an excessive load on the servo motor 112.

図8は本実施例の圧縮比変更機構の構成を示す分解斜視図である。実施例1と実質的に同一の構成要素には同一の符号及び名称を用いることにして、詳細な説明を省略する。図8に示すように、本実施例の圧縮比変更機構は、サーボモータ112とウォーム111との間に、慣性モーメントを変更可能な可変慣性フライホイール180Aを備えた構成、ウォームホイール110とカム軸109との間に、慣性モーメントを変更可能な可変慣性フライホイール180Bを備えた構成、又は、可変慣性フライホイール180A、180Bの両方を備えた構成、のいずれかの構成を有する。   FIG. 8 is an exploded perspective view showing the configuration of the compression ratio changing mechanism of the present embodiment. The same reference numerals and names are used for components that are substantially the same as those in the first embodiment, and detailed description thereof is omitted. As shown in FIG. 8, the compression ratio changing mechanism of the present embodiment includes a variable inertia flywheel 180A that can change the moment of inertia between the servo motor 112 and the worm 111, the worm wheel 110, and the camshaft. 109, a configuration including a variable inertia flywheel 180B capable of changing the moment of inertia, or a configuration including both variable inertia flywheels 180A and 180B.

この可変慣性フライホイール180A、180B(以下、両者に共通の内容を説明する場合には、単に「可変慣性フライホイール180」としてこれらを総括的に参照する)は、サーボモータ112にかかる荷重によってサーボモータ112の回転速度が減速させられる条件が成立する場合には、その慣性モーメントが増加し、サーボモータ112の駆動力によってサーボモータ112の回転速度を加速させる条件が成立する場合には、その慣性モーメントが減少するように、慣性モーメントが変化する。   These variable inertia flywheels 180A and 180B (hereinafter, when the contents common to both are described, they are simply referred to as “variable inertia flywheel 180”) are servo controlled by the load applied to the servomotor 112. When the condition for reducing the rotational speed of the motor 112 is satisfied, the moment of inertia increases. When the condition for accelerating the rotational speed of the servo motor 112 by the driving force of the servo motor 112 is satisfied, the inertia The moment of inertia changes so that the moment decreases.

サーボモータ112にかかる荷重によってサーボモータ112の回転速度が減速させられる条件としては、筒内圧が高くなる高負荷運転状態や圧縮比が高い状態において圧縮比を高圧縮比側へ変更する条件や、サーボモータ112の回転速度が低速である条件等を例示できる。このような減速条件が成立する場合に可変慣性フライホイール180の慣性モーメントが増加すると、サーボモータ112の回転速度が減速させられにくくなる。すなわち、サーボモータ112の動作が停止状態になりにくくなる。   Conditions for reducing the rotational speed of the servo motor 112 due to the load applied to the servo motor 112 include a condition for changing the compression ratio to the high compression ratio side in a high load operation state where the in-cylinder pressure is high and a state where the compression ratio is high, The condition etc. which the rotational speed of the servomotor 112 is low can be illustrated. If the inertia moment of the variable inertia flywheel 180 increases when such a deceleration condition is satisfied, the rotational speed of the servo motor 112 becomes difficult to reduce. That is, the operation of the servo motor 112 is not easily stopped.

このことは、サーボモータ112にかかる荷重によってサーボモータ112が停止状態とならない回転速度の下限値に基づいて定められるところの高速側下限速度βを、より低速側の速度に設定できることを意味する。つまり、禁止速度域を高速側から狭くすることができる。   This means that the high speed side lower limit speed β, which is determined based on the lower limit value of the rotational speed at which the servo motor 112 is not stopped by the load applied to the servo motor 112, can be set to a lower speed side. That is, the prohibited speed range can be narrowed from the high speed side.

また、サーボモータ112の回転速度をサーボモータ112の駆動力によって加速させる条件としては、停止状態のサーボモータ112を再び動作させる場合や、動作開始直後のサーボモータ112を目標の回転速度まで加速させる場合等である。このような加速条件が成立する場合に可変慣性フライホイール180の慣性モーメントが減少すると、サーボモータ112の回転速度を加速させ易くなる。すなわち、より高速側の回転速度まで、より小さい駆動力によって加速することが可能になる。   As a condition for accelerating the rotation speed of the servo motor 112 by the driving force of the servo motor 112, the servo motor 112 in a stopped state is operated again, or the servo motor 112 immediately after the operation is started is accelerated to a target rotation speed. This is the case. If the inertia moment of the variable inertia flywheel 180 decreases when such an acceleration condition is satisfied, the rotational speed of the servo motor 112 is easily accelerated. That is, it is possible to accelerate to a higher rotational speed with a smaller driving force.

このことは、停止状態のサーボモータ112をその回転速度まで加速させる際にサーボモータ112にかかる荷重が基準値を超えないような回転速度の上限値として定められるところの低速側上限速度αを、より高速側の速度に設定できることを意味する。つまり、禁止速度域を低速側から狭くすることができる。   This means that the low speed side upper limit speed α, which is determined as the upper limit value of the rotational speed so that the load applied to the servo motor 112 does not exceed the reference value when accelerating the stopped servo motor 112 to the rotational speed, This means that it can be set to a higher speed. That is, the prohibited speed range can be narrowed from the low speed side.

このように、本実施例にかかる可変慣性フライホイール180を圧縮比変更機構に備えることによって、サーボモータ112にかかる荷重が過大になることをより一層好適に抑制することが可能となるとともに、サーボモータ112を大型化することなく禁止速度域の範囲を縮小することができ、サーボモータ112の回転速度制御の自由度を拡げることが可能となる。   Thus, by providing the variable inertia flywheel 180 according to the present embodiment in the compression ratio changing mechanism, it is possible to more suitably suppress an excessive load applied to the servomotor 112, and to reduce the servo. The range of the forbidden speed range can be reduced without increasing the size of the motor 112, and the degree of freedom in controlling the rotational speed of the servo motor 112 can be expanded.

本実施例において、サーボモータ112とウォーム111との間に可変慣性フライホイール180Aを備えた場合には、サーボモータ112が出力するトルクを小さくすることができるので、サーボモータ112を小型化することができ、可変慣性フライホイールの慣性モーメントの可変幅を小さくすることができる。一方、ウォームホイール110とカム軸109との間に可変慣性フライホイール180Bを備えた場合には、カム軸109の剛性に起因するねじれの影響を小さくすることができるので、カム軸109の回転速度の制御精度を向上させることができる。   In the present embodiment, when the variable inertia flywheel 180A is provided between the servo motor 112 and the worm 111, the torque output from the servo motor 112 can be reduced, so that the servo motor 112 can be reduced in size. Thus, the variable range of the inertia moment of the variable inertia flywheel can be reduced. On the other hand, when the variable inertia flywheel 180B is provided between the worm wheel 110 and the cam shaft 109, the influence of torsion caused by the rigidity of the cam shaft 109 can be reduced. The control accuracy can be improved.

本実施例における可変慣性フライホイール180としては、種々の公知の構成を有するものを用いることができる。好ましくはサーボモータ112、カム軸109の正逆両回転方向で上記のような慣性モーメントの可変特性を有する構成が好ましいが、上述のように、本実施例の可変慣性フライホイール180は、主に高圧縮比側への圧縮比変更においてサーボモータ112を減速させられにくく且つ加速させ易くすることができれば、サーボモータ112にかかる荷重を抑制するという効果を奏することができる。よって、少なくとも圧縮比を高圧縮比側へ変化させる場合のサーボモータ112やカム軸109の回転方向について、減速時に慣性モーメントが増加し、加速時に慣性モーメントが減少するという特性を有する構成であれば本実施例の可変慣性フライホイール180として好適に用いることができる。   As the variable inertia flywheel 180 in the present embodiment, those having various known configurations can be used. Preferably, the servo motor 112 and the camshaft 109 have a variable moment of inertia characteristic as described above in both the forward and reverse rotation directions. However, as described above, the variable inertia flywheel 180 of the present embodiment is mainly used. If the servo motor 112 can be hardly decelerated and accelerated in changing the compression ratio to the high compression ratio side, an effect of suppressing the load applied to the servo motor 112 can be achieved. Therefore, at least in the rotation direction of the servo motor 112 and the camshaft 109 when the compression ratio is changed to the high compression ratio side, the inertia moment increases at the time of deceleration and the inertia moment decreases at the time of acceleration. It can be suitably used as the variable inertia flywheel 180 of the present embodiment.

例えば、図9のように、慣性モーメントが一定であるフライホイール本体41と、慣性モーメントが可変となる可変慣性モーメント部40と、から構成される可変慣性フライホイール180を例示できる。フライホイール本体41は、円盤状の形状を有し、回転中心46を中心として、高圧縮比側への圧縮比変更時に図中の矢印方向に回転し、回転中心46周りの慣性モーメントは一定である。   For example, as shown in FIG. 9, a variable inertia flywheel 180 including a flywheel main body 41 having a constant inertia moment and a variable inertia moment portion 40 having a variable inertia moment can be exemplified. The flywheel body 41 has a disk shape, rotates around the rotation center 46 in the direction of the arrow when changing the compression ratio to the high compression ratio side, and the moment of inertia around the rotation center 46 is constant. is there.

可変慣性モーメント部40は、第1の移動体43、第2の移動体44、ばね45から主に構成される。また、フライホイール本体41には溝42が設けられており、溝42内において、フライホイールの回転方向側の位置ほど、回転中心46との距離が長くなるように配置されている。そして、溝42内を、第1の移動体43及び第2の移動体44が移動可能に構成され、フライホイールの回転方向に沿って、第2の移動体44、第1の移動体43の順に溝42内に収容されている。第2の移動体44と溝42内の回転方向と反対側の一端との間には、ばね45が設けられている。   The variable moment of inertia part 40 is mainly composed of a first moving body 43, a second moving body 44, and a spring 45. Further, the flywheel main body 41 is provided with a groove 42, and in the groove 42, the flywheel main body 41 is arranged so that the distance from the rotation center 46 becomes longer as the flywheel main body 41 is in the rotational direction side. The first moving body 43 and the second moving body 44 are configured to be movable in the groove 42, and the second moving body 44 and the first moving body 43 are arranged along the rotation direction of the flywheel. It is accommodated in the groove 42 in order. A spring 45 is provided between the second moving body 44 and one end opposite to the rotational direction in the groove 42.

ここで、図9(a)は、フライホイールが一定速度で回転している状態において、ばね45に第1の移動体43及び第2の移動体44の自重と遠心力の分力がかかり釣り合っている状態を示している。ここで、フライホイールが加速を行うと、第1の移動体43及び第2の移動体44に、フライホイールの回転方向とは逆方向の慣性力が作用する。この慣性力によって、第1の移動体43及び第2の移動体44は、ばね45の付勢力に抗して溝42内をばね45が設けられた方向に移動する。その状態を図9(b)に示す。   Here, FIG. 9A shows a balance between the weight of the first moving body 43 and the second moving body 44 and the centrifugal force applied to the spring 45 in a state where the flywheel is rotating at a constant speed. It shows the state. Here, when the flywheel performs acceleration, an inertia force in a direction opposite to the rotation direction of the flywheel acts on the first moving body 43 and the second moving body 44. By this inertial force, the first moving body 43 and the second moving body 44 move in the groove 42 in the direction in which the spring 45 is provided against the urging force of the spring 45. The state is shown in FIG.

図9(b)に示すように、フライホイールの加速によって第1の移動体43及び第2の移動体44がばね45が設けられた方向に溝42内を移動すると、各移動体43、44と回転中心46との距離が、それぞれL3からL3’、L4からL4’に変化して、短くなる。そのため、回転中心46周りの各移動体43、44の慣性モーメントが減少し、結果としてフライホイールの慣性モーメントが減少する。   As shown in FIG. 9B, when the first moving body 43 and the second moving body 44 move in the groove 42 in the direction in which the spring 45 is provided by acceleration of the flywheel, the moving bodies 43 and 44 are moved. And the rotation center 46 change from L3 to L3 ′ and from L4 to L4 ′, respectively, and become shorter. Therefore, the inertia moment of each moving body 43, 44 around the rotation center 46 is reduced, and as a result, the inertia moment of the flywheel is reduced.

逆に、図9(a)の状態でフライホイールが減速されると、第1の移動体43及び第2の移動体44に、フライホイールの回転方向と同方向の慣性力が作用する。この慣性力によって、第1の移動体43及び第2の移動体44は、ばね45の付勢力に抗して溝42内をばね45が設けられた方向とは逆方向に移動する。その状態を図9(c)に示す。   Conversely, when the flywheel is decelerated in the state of FIG. 9A, inertial force in the same direction as the rotation direction of the flywheel acts on the first moving body 43 and the second moving body 44. Due to this inertial force, the first moving body 43 and the second moving body 44 move in the direction opposite to the direction in which the spring 45 is provided in the groove 42 against the biasing force of the spring 45. The state is shown in FIG.

図9(c)に示すように、フライホイールの減速によって第1の移動体43及び第2の移動体44がばね45が設けられた方向とは逆方向に溝42内を移動すると、各移動体43、44と回転中心46との距離が、それぞれL3からL3’’、L4からL4’’に変化して、長くなる。そのため、回転中心46周りの各移動体43、44の慣性モーメントが増加し、結果としてフライホイールの慣性モーメントが増加する。   As shown in FIG. 9C, when the first moving body 43 and the second moving body 44 move in the groove 42 in the direction opposite to the direction in which the spring 45 is provided by the deceleration of the flywheel, each movement The distances between the bodies 43 and 44 and the rotation center 46 change from L3 to L3 ″ and L4 to L4 ″, respectively, and become longer. Therefore, the inertia moment of each moving body 43, 44 around the rotation center 46 increases, and as a result, the inertia moment of the flywheel increases.

フライホイールの加速又は減速状態が終了して一定速度での回転状態に戻ると、再び図9(a)のようなばね45の付勢力とつりあった状態になる。   When the acceleration or deceleration state of the flywheel ends and returns to the rotation state at a constant speed, the state is again balanced with the biasing force of the spring 45 as shown in FIG.

本実施例の可変慣性フライホイール180としては、上記図9に示した構成に限られない。このような機械的な構成によって慣性モーメントの変化を起こさせるものではなく、外部からの制御信号によってその慣性モーメントを変化させるような構成を有しているものであっても良い。その場合、サーボモータ112の回転速度が荷重により減速させられる条件の成立を検知した場合に、慣性モーメントを増加させるような制御を行い、サーボモータ112の回転速度を加速させる条件の成立を検知した場合に、慣性モーメントを減少させるような制御を行うことで、本発明を実施することができる。   The variable inertia flywheel 180 of the present embodiment is not limited to the configuration shown in FIG. Such a mechanical configuration does not cause a change in the moment of inertia, but may have a configuration in which the moment of inertia is changed by an external control signal. In that case, when the establishment of the condition that the rotation speed of the servo motor 112 is decelerated by the load is detected, the control for increasing the moment of inertia is performed, and the establishment of the condition for accelerating the rotation speed of the servo motor 112 is detected. In this case, the present invention can be implemented by performing control that reduces the moment of inertia.

このような構成を有する可変慣性フライホイールとしては、フライホイールを本体及び本体と連結又は分離可能な分離部の2つの部分により構成し、通常時には本体に備えた永久磁石により分離部を本体に連結し、慣性モーメントを減少させるべき時には、分離部の周囲に配置された電磁石を励磁して永久磁石より大きな磁力を発生せしめ、分離部を電磁石に吸着させて本体から分離する構成とすることもできる。このような構成を有する可変慣性フライホイールでは、電磁石への通電の切り替えによって、外部から可変慣性フライホイールの慣性モーメントを制御できる。このような可変慣性フライホイールを本実施例に適用した場合は、例えば、サーボモータ112の回転速度が減速させられる条件の成立時に、電磁石の通電を切り、サーボモータ112の回転速度を加速させるべき条件の成立時に、電磁石を通電させる。   As a variable inertia flywheel having such a configuration, the flywheel is composed of two parts, a main body and a separation part that can be connected to or separated from the main body, and the separation part is normally connected to the main body by a permanent magnet provided in the main body. When the moment of inertia should be reduced, an electromagnet arranged around the separation portion is excited to generate a magnetic force larger than that of the permanent magnet, and the separation portion is attracted to the electromagnet and separated from the main body. . In the variable inertia flywheel having such a configuration, the inertia moment of the variable inertia flywheel can be controlled from the outside by switching energization to the electromagnet. When such a variable inertia flywheel is applied to the present embodiment, for example, when the condition for reducing the rotational speed of the servo motor 112 is satisfied, the electromagnet should be turned off to accelerate the rotational speed of the servo motor 112. When the condition is satisfied, the electromagnet is energized.

実施例に係るエンジンの概略構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows schematic structure of the engine which concerns on an Example. 実施例1に係るエンジン及び圧縮比変更機構の概略分解斜視図である。1 is a schematic exploded perspective view of an engine and a compression ratio changing mechanism according to Embodiment 1. FIG. 実施例に係るエンジン及び圧縮比変更機構の断面図である。It is sectional drawing of the engine and compression ratio change mechanism which concern on an Example. 実施例に係る圧縮比可変制御を行うための制御ブロック図である。It is a control block diagram for performing compression ratio variable control concerning an example. 実施例に係る目標圧縮比マップを示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the target compression ratio map which concerns on an Example. サーボモータの回転速度と圧縮比を目標圧縮比まで変化させる際にサーボモータにかかる荷重(要求トルク)の最大値との関係を例示した図である。It is the figure which illustrated the relationship between the rotational speed of a servomotor, and the maximum value of the load (required torque) applied to a servomotor when changing a compression ratio to a target compression ratio. 実施例に係るサーボモータの回転数制御ルーチンを表すフローチャートである。It is a flowchart showing the rotation speed control routine of the servomotor which concerns on an Example. 実施例2に係るエンジン及び圧縮比変更機構の概略分解斜視図である。6 is a schematic exploded perspective view of an engine and a compression ratio changing mechanism according to Embodiment 2. FIG. 実施例2に係る可変慣性フライホイールの概略構成を示す図である。図9(a)はフライホイールが定速運動している状態、図9(b)はフライホイールが加速している状態、図9(c)はフライホイールが減速している状態を示す。FIG. 6 is a diagram illustrating a schematic configuration of a variable inertia flywheel according to a second embodiment. 9A shows a state where the flywheel is moving at a constant speed, FIG. 9B shows a state where the flywheel is accelerating, and FIG. 9C shows a state where the flywheel is decelerating.

符号の説明Explanation of symbols

100 エンジン
102 シリンダ
103 シリンダブロック
104 クランクケース
105 カム収納孔
106 ボルト
107 キャップ
108 軸受収納孔
109 カム軸
109a 軸部
109b カム部
109c 可動軸受部
109d 取付部
110 ウォームホイール
111a、111b ウォーム
112 サーボモータ
115 クランクシャフト
130 隆起部
132 立壁部
160 ECU
161 スロットルセンサ
162 アクセル開度センサ
163 クランク角度センサ
164 モータ回転各センサ
165 水温センサ
166 筒内圧センサ
170 ピストン
171 コンロッド
180A,180B 可変慣性フライホイール
181 軸
40 可変慣性モーメント部
41 フライホイール本体
42 溝
43 第1の移動体
44 第2の移動体
45 ばね
46 回転中心
100 Engine 102 Cylinder 103 Cylinder block 104 Crankcase 105 Cam housing hole 106 Bolt 107 Cap 108 Bearing housing hole 109 Cam shaft 109a Shaft portion 109b Cam portion 109c Movable bearing portion 109d Mounting portion 110 Worm wheels 111a, 111b Worm 112 Servo motor 115 Crank Shaft 130 Bump 132 Standing wall 160 ECU
161 Throttle sensor 162 Accelerator opening sensor 163 Crank angle sensor 164 Motor rotation sensor 165 Water temperature sensor 166 In-cylinder pressure sensor 170 Piston 171 Connecting rod 180A, 180B Variable inertia flywheel 181 Shaft 40 Variable inertia moment portion 41 Flywheel main body 42 Groove 43 First 1 moving body 44 2nd moving body 45 Spring 46 Center of rotation

Claims (4)

駆動源と、
前記駆動源から出力する駆動力により動作する少なくとも1つの可動部材を有し、前記駆動力による前記可動部材の動作により内燃機関の燃焼室容積及び/又はピストンのストロークを変更することによって前記内燃機関の圧縮比を変更可能な圧縮比変更機構と、
前記圧縮比変更機構によって前記内燃機関の圧縮比を所定の目標圧縮比に変化させる際に、前記可動部材の動作速度を、所定の禁止速度域に含まれない速度に制御する制御手段と、
を備え
前記禁止速度域は、その動作速度で前記可動部材を動作させると前記圧縮比変更機構によって圧縮比を目標圧縮比まで変化させる際に前記駆動源にかかる荷重が所定の基準値を超える、という条件を満たす動作速度の範囲であり、
前記制御手段は、前記目標圧縮比に応じて前記可動部材の動作速度の目標速度を決定し、該目標速度が前記禁止速度域に含まれる速度である場合には、前記禁止速度域に含まれないように該目標速度を補正した補正目標速度を算出し、該補正目標速度を前記可動部材の動作速度の最終的な制御目標値とし、
前記禁止速度域の上限値は、その動作速度で前記可動部材を動作させた場合に、前記圧縮比変更機構によって圧縮比を目標圧縮比まで変化させる際に、前記駆動源にかかる荷重によって該可動部材の動作が停止することがある、という条件を満たす動作速度の上限値に基づいて定められることを特徴とする内燃機関の圧縮比変更機構の制御装置。
A driving source;
The internal combustion engine has at least one movable member that operates by a driving force output from the driving source, and changes a combustion chamber volume and / or a piston stroke by the operation of the movable member by the driving force. A compression ratio changing mechanism capable of changing the compression ratio of
Control means for controlling the operation speed of the movable member to a speed not included in a predetermined prohibition speed range when changing the compression ratio of the internal combustion engine to a predetermined target compression ratio by the compression ratio changing mechanism;
Equipped with a,
The prohibited speed range is a condition that when the movable member is operated at the operating speed, the load applied to the drive source exceeds a predetermined reference value when the compression ratio is changed to the target compression ratio by the compression ratio changing mechanism. A range of operating speeds that satisfy
The control means determines a target speed of the operating speed of the movable member according to the target compression ratio, and when the target speed is a speed included in the prohibited speed range, it is included in the prohibited speed range. Calculating a corrected target speed obtained by correcting the target speed so that the corrected target speed is the final control target value of the operating speed of the movable member,
The upper limit value of the prohibited speed range is determined by the load applied to the driving source when the compression ratio is changed to the target compression ratio by the compression ratio changing mechanism when the movable member is operated at the operation speed. A control device for a compression ratio changing mechanism of an internal combustion engine, wherein the control device is determined based on an upper limit value of an operating speed that satisfies a condition that operation of a member may stop.
請求項において、
前記禁止速度域の下限値は、その動作速度で前記可動部材を動作させた場合に、前記圧縮比変更機構によって圧縮比を目標圧縮比まで変化させる際に、前記駆動源にかかる荷重によって該可動部材の動作が停止することがあり、且つ、該停止した状態の前記可動部材を再びその動作速度で動作させる際に前記駆動源にかかる荷重が所定の基準値より大きい、という条件を満たす動作速度の下限値に基づいて定められることを特徴とする内燃機関の圧縮比変更機構の制御装置。
In claim 1 ,
The lower limit value of the prohibited speed range is determined by the load applied to the drive source when the compression ratio is changed to the target compression ratio by the compression ratio changing mechanism when the movable member is operated at the operation speed. An operation speed that satisfies the condition that the load applied to the drive source is larger than a predetermined reference value when the operation of the member may stop and the movable member in the stopped state is operated again at the operation speed. A control device for a compression ratio changing mechanism of an internal combustion engine, characterized in that it is determined based on a lower limit value of the internal combustion engine.
請求項において、
前記基準値は、前記駆動源の出力可能な駆動力の最大値に基づいて定められることを特徴
とする内燃機関の圧縮比変更機構の制御装置。
In claim 2 ,
The control apparatus for a compression ratio changing mechanism of an internal combustion engine, wherein the reference value is determined based on a maximum value of a driving force that can be output from the driving source.
請求項1〜のいずれか1項において、
前記駆動源の駆動力が前記可動部材に伝達される経路の途中に、
前記可動部材の動作速度が減速する条件が成立する時に、慣性モーメントが増加し、
前記可動部材の動作速度が加速する条件が成立する時に、慣性モーメントが減少する、可変慣性フライホイールを備えることを特徴とする内燃機関の圧縮比変更機構の制御装置。
In any one of claims 1 to 3
In the middle of the path through which the driving force of the driving source is transmitted to the movable member,
When the condition that the operating speed of the movable member is decelerated is satisfied, the moment of inertia increases,
A control device for a compression ratio changing mechanism of an internal combustion engine, comprising: a variable inertia flywheel that reduces a moment of inertia when a condition for accelerating an operation speed of the movable member is satisfied.
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