JP5402759B2

JP5402759B2 - 圧縮比可変ｖ型内燃機関

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Publication number: JP5402759B2
Application number: JP2010064864A
Authority: JP
Inventors: 直人久湊; 学立野; 栄一神山
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-03-19
Filing date: 2010-03-19
Publication date: 2014-01-29
Anticipated expiration: 2030-03-19
Also published as: JP2011196275A

Description

本発明は、圧縮比可変Ｖ型内燃機関に関する。

一般的に、機関負荷が低いほど熱効率が悪化するために、機関低負荷時の機械圧縮比（（上死点シリンダ容積＋行程容積）／上死点シリンダ容積）を高くして膨張比を高くすることにより熱効率を改善することが望ましい。そのために、シリンダブロックとクランクケースとを相対移動させてシリンダブロックとクランク軸との間の距離を変化させることにより機械圧縮比を可変とすることが公知である。

Ｖ型内燃機関においては、二つの気筒群のそれぞれのシリンダブロック部分を別々に、各気筒群の気筒中心線に沿ってクランクケースに対して相対移動させることが提案されているが、各シリンダブロック部分を一つのリンク機構（又はカム機構）により相対移動させることは困難であり、シリンダブロック部分毎に一対のリンク機構（又はカム機構）が必要となるために全体として二対のリンク機構が必要となってしまう。

リンク機構の数を低減するために、二つの気筒群のシリンダブロックを一体化し、こうして一体化させたシリンダブロックを一対のリンク機構によりクランクケースに対して相対移動させる圧縮比可変Ｖ型内燃機関が提案されている（特許文献１参照）。

特開２００５−１１３７４３特開２００９−１７４４８３

前述の圧縮比可変Ｖ型内燃機関において、シリンダブロックをクランクケースに対して相対移動させる際に、正面視において二つの気筒群の間のシリンダブロック中心線をクランク軸の中心を通る機関中心線に正確に一致させることができれば、一方の気筒群の機械圧縮比と他方の気筒群の機械圧縮比とを等しくすることができる。

しかしながら、シリンダブロックをクランクケースに対して相対移動させる際に、正面視においてシリンダブロック中心線を機関中心線と一致させようとしても、カム機構又はリンク機構を可動にするための隙間等によって、シリンダブロック中心線が機関中心線と正確に一致しないことがある。

こうして、シリンダブロックをクランクケースに対して相対移動させる際に、正面視においてシリンダブロック中心線が機関中心線と正確に一致しない場合には、各相対移動位置において、一方の気筒群の上死点シリンダ容積と他方の気筒群の上死点シリンダ容積とが異なって、一方の気筒群の機械圧縮比と他方の気筒群の機械圧縮比とが等しくならない。

従って、本発明の目的は、二つの気筒群のシリンダブロックを一体化させてクランクケースに対して相対移動させる圧縮比可変Ｖ型内燃機関において、各相対移動位置での二つの気筒群の機械圧縮比が等しくなるようにすることである。

本発明による請求項１に記載の圧縮比可変Ｖ型内燃機関は、二つの気筒群のシリンダブロックを一体化させてクランクケースに対して相対移動させる圧縮比可変Ｖ型内燃機関であって、前記シリンダブロックの第一気筒群側を相対移動させる第一相対移動機構と、前記シリンダブロックの第二気筒群側を相対移動させる第二相対移動機構と、前記シリンダブロックの前記第一気筒群側にもたらされるクランク軸中心を通る正面視の機関中心線方向の第一相対移動距離を検出する第一位置センサと、前記シリンダブロックの前記第二気筒群側にもたらされる前記機関中心線方向の第二相対移動距離を検出する第二位置センサとを具備し、前記第一相対移動機構と前記第二相対移動機構とは独立して制御可能とされ、所望の機械圧縮比を前記第一気筒群及び前記第二気筒群において等しく実現するために、前記第一位置センサにより前記第一気筒群を前記所望の機械圧縮比とする第一相対移動距離が検出されるように前記第一相対移動機構を制御すると共に、前記第二位置センサにより前記第二気筒群を前記所望の機械圧縮比とする第二相対移動距離が検出されるように前記第二相対移動機構を制御することを特徴とする。

本発明による請求項２に記載の圧縮比可変Ｖ型内燃機関は、請求項１に記載の圧縮比可変Ｖ型内燃機関において、前記第一位置センサは、前記第一気筒群の気筒数が奇数の場合には中央気筒の位置において、前記第一気筒群の気筒数が偶数の場合には二つの中央側気筒の間の位置において、前記第一相対移動距離を検出し、前記第二位置センサは、前記第二気筒群の気筒数が奇数の場合には中央気筒の位置において、前記第二気筒群の気筒数が偶数の場合には二つの中央側気筒の間の位置において、前記第二相対移動距離を検出することを特徴とする。

本発明による請求項３に記載の圧縮比可変Ｖ型内燃機関は、請求項２に記載の圧縮比可変Ｖ型内燃機関において、前記第一位置センサと異なる位置において前記第一相対移動距離を検出する第三位置センサが設けられ、前記第三位置センサによって第一気筒群の両側気筒の一方の気筒又は他方の気筒の膨張行程時の前記第一相対移動距離を検出し、前記第三位置センサにより検出された前記第一相対移動距離と前記第一位置センサにより検出された前記第一相対移動距離との偏差に基づき、前記両側気筒の一方の気筒又は他方の気筒の膨張行程時のシリンダブロックの傾きを推定することを特徴とする。

本発明による請求項４に記載の圧縮比可変Ｖ型内燃機関は、請求項１に記載の圧縮比可変Ｖ型内燃機関において、前記第一相対移動機構は回転軸を有するアクチュエータを具備し、前記アクチュエータの回転軸の回転回数を検出する回転回数センサが設けられ、前記第一位置センサが故障した時には、前記回転回数センサにより前記第一気筒群を前記所望の機械圧縮比とする前記回転軸の回転回数が検出されるように前記第一相対移動機構を制御することを特徴とする。

本発明による請求項５に記載の圧縮比可変Ｖ型内燃機関は、請求項１に記載の圧縮比可変Ｖ型内燃機関において、前記第一相対移動機構により前記第一相対移動距離を変化させることができない時には、前記第一位置センサにより検出される現在の第一相対移動距離に対応する前記第一気筒群の現在の機械圧縮比を前記第二気筒群においても実現するために、前記第二位置センサにより前記第二気筒群を前記第一気筒群の前記現在の機械圧縮比とする第二相対移動距離が検出されるように前記第二相対移動機構を制御することを特徴とする。

本発明による請求項１に記載の圧縮比可変Ｖ型内燃機関によれば、二つの気筒群のシリンダブロックを一体化させてクランクケースに対して相対移動させる圧縮比可変Ｖ型内燃機関であって、所望の機械圧縮比を第一気筒群及び第二気筒群において等しく実現するために、第一位置センサにより第一気筒群を所望の機械圧縮比とする第一相対移動距離が検出されるように第一相対移動機構を制御すると共に、第二位置センサにより第二気筒群を所望の機械圧縮比とする第二相対移動距離が検出されるように第二相対移動機構を制御するようになっている。それにより、各機械圧縮比を実現するための各相対移動位置において第一気筒群及び第二気筒群の機械圧縮比を等しくすることができる。

本発明による請求項２に記載の圧縮比可変Ｖ型内燃機関によれば、請求項１に記載の圧縮比可変Ｖ型内燃機関において、第一位置センサは、第一気筒群の気筒数が奇数の場合には中央気筒の位置において、第一気筒群の気筒数が偶数の場合には二つの中央側気筒の間の位置において、第一相対移動距離を検出し、第二位置センサは、第二気筒群の気筒数が奇数の場合には中央気筒の位置において、第二気筒群の気筒数が偶数の場合には二つの中央側気筒の間の位置において、第二相対移動距離を検出するようになっている。それにより、第一気筒群及び第二気筒群の各気筒の膨張行程においてシリンダブロックが傾斜するが、第一気筒群の各気筒の膨張行程においては第一位置センサの第一相対移動距離の検出位置を中心としてシリンダブロックが傾斜し、また、第二気筒群の各気筒の膨張行程においては第二位置センサの第二相対移動距離の検出位置を中心としてシリンダブロックが傾斜することとなり、第一位置センサにより検出される第一相対移動距離及び第二位置センサにより検出される第二相対移動距離は、このようなシリンダブロックの傾斜の影響を殆ど受けないようにされている。

本発明による請求項３に記載の圧縮比可変Ｖ型内燃機関によれば、請求項２に記載の圧縮比可変Ｖ型内燃機関において、第一位置センサと異なる位置において第一相対移動距離を検出する第三位置センサが設けられている。第一気筒群の両側気筒の各膨張行程において、シリンダブロックは第一位置センサの第一相対移動距離の検出位置を中心として最も傾斜し、第三位置センサによって検出された両側気筒の一方の気筒又は他方の気筒の膨張行程時の第一相対移動距離と、第一位置センサにより検出されてシリンダブロックの傾斜の影響を殆ど受けない第一相対移動距離との偏差は、シリンダブロックの傾きの大きさに対応する値となるために、この偏差に基づき両側気筒の一方の気筒又は他方の気筒の膨張行程時のシリンダブロックの傾きを推定することができ、このシリンダブロックの傾きが許容範囲内であるか否かを判断することができる。

本発明による請求項４に記載の圧縮比可変Ｖ型内燃機関によれば、請求項１に記載の圧縮比可変Ｖ型内燃機関において、第一相対移動機構は回転軸を有するアクチュエータを具備し、アクチュエータの回転軸の回転回数を検出する回転回数センサが設けられ、第一位置センサが故障した時には、回転回数センサにより第一気筒群を所望の機械圧縮比とする回転軸の回転回数が検出されるように第一相対移動機構を制御するようになっており、第一位置センサが故障した時にも第一気筒群において所望の機械圧縮比を実現することができる。

本発明による請求項５に記載の圧縮比可変Ｖ型内燃機関によれば、請求項１に記載の圧縮比可変Ｖ型内燃機関において、第一相対移動機構により第一相対移動距離を変化させることはできない時には、第一位置センサにより検出される現在の第一相対移動距離に対応する第一気筒群の現在の機械圧縮比を第二気筒群においても実現するために、第二位置センサにより第二気筒群を第一気筒群の現在の機械圧縮比とする第二相対移動距離が検出されるように第二相対移動機構を制御するようになっており、第一相対移動機構により第一相対移動距離を変化させることができなくなって第一気筒群の機械圧縮比を変化させることはできなくなっても、第一気筒群及び第二気筒群の機械圧縮比を等しくすることができる。

本発明による圧縮比可変Ｖ型内燃機関の一部を示す正面図である。第一相対移動機構及び第二相対移動機構の動作を説明する図である。第一位置センサ、第二位置センサ、第三位置センサ、及び第四位置センサの測定位置を示す本発明による圧縮比可変Ｖ型内燃機関のシリンダブロックの平面図である。本発明による圧縮比可変Ｖ型内燃機関の第一相対移動機構を制御するための第一フローチャートである。本発明による圧縮比可変Ｖ型内燃機関の第二相対移動機構を制御するための第二フローチャートである。第一気筒群の機械圧縮比と第二気筒群の機械圧縮比とを等しくするための第一相対移動距離と第二相対移動距離との関係を示すマップである。第一アクチュエータの回転回数と第二アクチュエータの回転回数とシリンダブロックの移動距離との関係を示すマップである。シリンダブロックの傾きを説明するための第一気筒群側の概略側面図であり、（Ａ）は＃１気筒の爆発行程時、（Ｂ）は＃５気筒の爆発行程時を示している。

図１は本発明による圧縮比可変Ｖ型内燃機関の一部を示す正面図であり、同図において、１０はシリンダブロック、２０はクランクケース、３０は第一気筒群側の第一相対移動機構、４０は第二気筒群側の第二相対移動機構である。シリンダブロック１０は、第一気筒群側部分１０ａと第二気筒群側部分１０ｂとが一体的に形成されており、第一気筒群側のシリンダボア１１内及び第二気筒群側のシリンダボア１１内にはそれぞれピストン１３が配置されている。各ピストン１３はコンロッド１４によりクランクシャフト１５に連結されている。

本Ｖ型内燃機関は、火花点火式であり、シリンダブロック１０の第一気筒群側部分１０ａ及び第二気筒群側部分１０ｂにはそれぞれシリンダヘッド（図示せず）が取り付けられ、各シリンダヘッドには、シリンダボア毎に点火プラグが取り付けられる。各シリンダヘッドには、吸気ポート及び排気ポートが形成され、各吸気ポートは吸気弁を介して各シリンダボア１１に連通し、各排気ポートは排気弁を介して各シリンダボア１１に連通している。シリンダヘッド毎に、吸気マニホルド及び排気マニホルドが接続され、各吸気マニホルドは互いに独立して又は合流してエアクリーナを介して大気へ開放し、各排気マニホルドも互いに独立して又は合流して触媒装置を介して大気へ開放している。また、本Ｖ型内燃機関はディーゼルエンジンでも良い。

一般的に、機関負荷が低いほど熱効率が悪化するために、機関低負荷時の機械圧縮比を高くして膨張比を高くすれば、膨張行程においてピストンの仕事期間が長くなるために熱効率を改善することができる。機械圧縮比は、上死点クランク角度におけるシリンダ容積Ｖ１に対する上死点クランク角度におけるシリンダ容積Ｖ１と行程容積Ｖ２との和（Ｖ１＋Ｖ２）／Ｖ１であり、膨張行程の膨張比と等しい。それにより、本Ｖ型内燃機関は、第一相対移動機構３０と第二相対移動機構４０とによって、シリンダブロック１０をクランクケース２０に対して相対移動させ、シリンダブロック１０とクランク軸１５との間の距離を変化させ、すなわち、第一気筒群の上死点シリンダ容積及び第二気筒群の上死点シリンダ容積を変化させることにより、第一気筒群及び第二気筒群の機械圧縮比を可変とし、例えば、機関負荷が低いほど機械圧縮比を高めるように機械圧縮比が制御される。また、機械圧縮比を高めても吸気弁の閉弁時期を遅角又は進角させることにより吸気量を減少させて実圧縮比をそれほど高めないようにすることも可能である（アトキンソンサイクル又はミラーサイクル）。

第一相対移動機構３０は、シリンダブロック１０の第一気筒群側部分１０ａの側面下部に固定された複数のシリンダブロック側サポート３１と、クランクケース２０の第一気筒群側の側面上部に固定された複数のクランクケース側サポート３２とを有し、シリンダブロック側サポート３１及びクランクケース側サポート３２はクランク軸の延在方向において交互に位置している。クランクケース側サポート３２は第一偏心軸３３を支持し、図２に示す第一偏心軸３３の偏心部３３ａがシリンダブロック側サポート３１に支持される。こうして、第一相対移動機構３０を介してシリンダブロック１０の第一気筒群側部分１０ａとクランクケース２０の第一気筒群側とが連結される。

３３ｃは第一偏心軸３３と同心の扇形状ギヤである。扇形状ギヤ３３ｃは小径ギヤ３６と噛合し、小径ギヤ３６と同心の大径ギヤ３７は、第一モータ３９のウォームギヤ３８と噛合している。こうして、第一モータ３９を作動させてウォームギヤ３８を回転させることにより、大径ギヤ３７、小径ギヤ３６及び扇形状ギヤ３３ｃを介して、第一偏心軸３３を回動させることができる。第一モータ３９の作動軸の回転回数（又は回転角度）、すなわち、ウォームギヤ３８の回転回数（又は回転角度）を検出するための第一回転回数センサ（図示せず）が設けられている。ここで、第一回転回数センサにより検出される回転回数は、例えば、シリンダブロック１０の最下位置をゼロとした時の回転回数（小数が含まれることもある）である。

一方、第二相対移動機構４０は、シリンダブロック１０の第二気筒群側部分１０ｂの側面下部に固定された複数のシリンダブロック側サポート４１と、クランクケース２０の第二気筒群側の側面上部に固定される複数のクランクケース側サポート４２とを有している。クランクケース側サポート４２は、第二偏心軸４４を支持し、図２に示す第二偏心軸４４の偏心部４４ａとシリンダブロック側サポート４１により支持された軸４５とがアーム４３により連結されている。こうして、第二相対移動機構４０を介してシリンダブロック１０の第二気筒群側部分１０ｂとクランクケース２０の第二気筒群側とが連結される。

４４ａは第二偏心軸４４と同心の扇形状ギヤである。扇形状ギヤ４４ａは小径ギヤ４６と噛合し、小径ギヤ４６と同心の大径ギヤ４７は、第二モータ４９のウォームギヤ４８と噛合している。こうして、第二モータ４９を作動させてウォームギヤ４８を回転させることにより、大径ギヤ４７、小径ギヤ４６及び扇形状ギヤ４４ａを介して、第二偏心軸４４を回動させることができる。第二モータ４９の作動軸の回転回数（又は回転角度）、すなわち、ウォームギヤ４８の回転回数（又は回転角度）を検出するための第二回転回数センサ（図示せず）が設けられている。ここで、第二回転回数センサにより検出される回転回数は、例えば、シリンダブロック１０の最下位置をゼロとした時の回転回数（小数が含まれることがある）である。

図１において、ＣＥは、正面視において、クランク軸１５の中心を通る機関中心線であり、一般的にはクランク軸中心を通る垂直線である。本実施形態では、シリンダブロック１０とクランクケース２０とが当接する図１に示すシリンダブロック１０の最下位置において、正面視において第一気筒群の気筒中心線と第二気筒群の気筒中心線との間のシリンダブロック中心線ＣＢと、機関中心線ＣＥとは一致し、また、正面視において第一気筒群の気筒中心線と第二気筒群の気筒中心線との交点である正面視交点と、クランク軸中心とが一致している。

図２に示すように、本実施形態の圧縮比可変Ｖ型内燃機関では、機械圧縮比を変更するために、第一相対移動機構３０の第一モータ３９を作動させて、クランクケース側サポート３２に支持された第一偏心軸３３を回動させ、それにより、第一相対移動機構３０は、一自由度のリンク機構として、第一偏心軸３３の偏心部３３ａを介してシリンダブロック１０の第一気筒群側をクランクケース２０に対して機関中心線ＣＥ方向に第一相対移動距離Ｌ１だけ移動させる。それと同時に、第二相対移動機構４０の第二モータ４９を作動させて、クランクケース側サポート４２に支持された第二偏心軸４４を回動させ、それにより、第二相対移動機構４０は、二自由度のリンク機構として、第二偏心軸４４の偏心部４４ａを介してアーム４３によりシリンダブロック１０の第二気筒群側をクランクケース２０に対して機関中心線ＣＥ方向に第一相対移動距離Ｌ１より小さな第二相対移動距離Ｌ２だけ移動させる。第一相対移動距離Ｌ１を検出するための第一位置センサ及び第二相対移動距離Ｌ２を検出するための第二位置センサが設けられている。第一位置センサ及び第二位置センサは、赤外線センサ又はダイヤルゲージのような一般的な移動距離を検出するためのセンサが利用可能である。

こうして、図２に示すように、一点鎖線で示す最下位置のシリンダブロック１０’は、実線で示すシリンダブロック１０のように移動し、一点鎖線で示す最下位置の第一偏心軸３３の偏心部分３３ａ’、第二偏心軸４４の偏心部４４ａ’及び軸４５’も、それぞれ実線で示す第一偏心軸３３の偏心部３３ａ、第二偏心軸４４の偏心部４４ａ及び軸４５のように移動する。

第一相対移動機構３０が簡単な一自由度のリンク機構とされているために、シリンダブロック１０はクランクケース２０に対して上方（機関中心線ＣＥ方向）へ移動させられると同時に第二気筒群側へ移動させられ、それにより、シリンダブロック１０が平行移動すると、第一気筒群の機械圧縮比及び第二気筒群の機械圧縮比を両方とも小さくすることはできるが、第二気筒群の上死点シリンダ容積は、第一気筒群の上死点シリンダ容積より大きくなり、第二気筒群の機械圧縮比は第二気筒群の機械圧縮比より小さくなってしまう。従って、第二相対移動機構４０によって、シリンダブロック１０は第一気筒群側に比較して第二気筒群側が上方へ小さく移動させられるようにし、正面視においてシリンダブロック中心線ＣＢは機関中心線ＣＥに対して傾けられる。それにより、シリンダブロック１０が第二気筒群側へＤだけ移動しても、第一気筒群の機械圧縮比と第二気筒群側の機械圧縮比とを等しく所望の機械圧縮比とすることができる。

図４に示す第一フローチャートは、第一相対移動機構３０の制御を示している。先ず、ステップ１０１において、機関運転状態（機関回転数及び機関負荷）の変化等により第一気筒群及び第二気筒群の機械圧縮比Ｅを変更することが要求されたか否かが判断される。この判断が否定される時にはそのまま終了するが、肯定される時には、ステップ１０２において、変更後の目標機械圧縮比Ｅｔが決定される。次いで、ステップ１０３において、第一気筒群において目標機械圧縮比Ｅｔを実現するための目標第一相対移動距離Ｌ１ｔが予め定められたマップ等を使用して決定される。ここで、目標第一相対移動距離Ｌ１ｔは、シリンダブロックの第一気筒群側の最下位置（＝０）からの機関中心線ＣＥ方向の移動距離である。

ステップ１０４においては、シリンダブロック１０の第一気筒群側の現在の第一相対移動距離を目標第一相対移動距離Ｌ１ｔとするために、第一相対移動機構３０の第一アクチュエータ（第一モータ３９）の回転方向が決定され、第一アクチュエータを作動させる。次いで、ステップ１０５において、第一アクチュエータが故障したか否かが判断される。例えば、第一アクチュエータへ作動信号が入力されているにも係わらずに、第一回転回数センサにより検出される第一アクチュエータの回転軸の回転回数が変化せず、また、第一位置センサにより検出される第一相対移動距離Ｌ１も変化しない時には、第一アクチュエータが故障したと判断することができる。

第一アクチュエータが故障していない時には、ステップ１０５の判断が否定されてステップ１０６へ進み、第一位置センサにより検出されるシリンダブロック１０の第一気筒群側の現在の第一相対移動距離Ｌ１が目標第一相対移動距離Ｌ１ｔとなったか否かが判断される。

この判断が否定される時には、ステップ１０７において、第一相対移動距離Ｌ１を検出するための第一位置センサが故障しているか否かが判断される。例えば、第一アクチュエータへの作動信号に対して第一回転回数センサにより検出される回転軸の回転回数は妥当であるが、第一アクチュエータへの作動信号に対して第一位置センサにより検出される第一相対移動距離が異常である時には、第一位置センサが故障していると判断することができる。

第一位置センサが故障していない時には、ステップ１０４からステップ１０７の処理が繰り返される。第一位置センサにより検出される現在の第一相対移動距離Ｌ１が目標第一相対移動距離Ｌ１ｔとなった時には、第一気筒群において目標機械圧縮比Ｅｔが実現されたこととなり、ステップ１０６の判断が肯定され、ステップ１０８において、第一回転回数センサにより検出される現在の第一アクチュエータの作動軸の回転回数Ｎ１が第一気筒群において目標機械圧縮比Ｅｔを実現するための目標回転回数Ｎ１ｔとして学習され、目標機械圧縮比と目標回転回数との対応マップ又は目標第一相対移動距離と目標回転回数との対応マップが更新される。次いで、ステップ１１１において第一アクチュエータを停止させて終了する。

一方、このような第一気筒群の機械圧縮比Ｅの変更途中において、第一位置センサが故障した時には、ステップ１０７の判断が肯定されてステップ１０９へ進み、第一気筒群において目標機械圧縮比Ｅｔを実現するための第一アクチュエータの作動軸の目標回転回数Ｎ１ｔ、すなわち、目標第一相対移動距離Ｌ１ｔを実現するための第一アクチュエータの作動軸の目標回転回数Ｎ１ｔがマップ等を使用して決定される。次いで、ステップ１１０において、第一回転回数センサにより検出される第一アクチュエータの作動軸の回転回数Ｎ１が目標回転回数Ｎ１ｔとなったか否かが判断される。この判断が否定される時には、ステップ１０４からステップ１１０（ステップ１０８は除く）の処理が繰り返される。ステップ１１０の判断が肯定される時には、第一気筒群において目標機械圧縮比Ｅｔが実現されたこととなり、ステップ１１１において第一アクチュエータを停止させて終了する。こうして、第一位置センサが故障した時にも第一気筒群において所望の機械圧縮比Ｅｔを実現することができる。

また、第一気筒群の機械圧縮比Ｅの変更途中において、第一アクチュエータが故障した時、すなわち、第一相対移動機構により第一相対移動距離を変化させることができなくなった時には、ステップ１０５の判断が肯定され、ステップ１１２において、第一位置センサにより検出される現在の第一相対移動距離に対応する第一気筒群の現在の機械圧縮比Ｅｔ’が決定される。次いで、ステップ１１３において、第二気筒群を第一気筒群の現在の機械圧縮比Ｅｔ’とするための目標第二相対移動距離Ｌ２ｔ’がマップ等を使用して決定され、ステップ１１４において、第二相対移動機構の現在の目標第二相対移動距離Ｌ２ｔを新たな目標第二相対移動機構Ｌ２ｔ’に変更する。こうして、第一相対移動機構の第一アクチュエータが故障した時には第一気筒群の機械圧縮比を変化させることはできなくなるが、第一気筒群及び第二気筒群の機械圧縮比を等しくすることができる。

図５に示す第二フローチャートは、第二相対移動機構４０の制御を示しており、第一相対移動機構３０のための第一フローチャートと対応しているために主な説明を省略する。前述の第一フローチャートのステップ１１４の処理により、第二フローチャートのステップ２０３において決定された目標第二相対移動距離Ｌ２ｔは新たな目標第二相対移動距離Ｌ２ｔ’に変更されることとなる。

第二フローチャートによれば、第二位置センサにより目標第二相対移動距離Ｌ２ｔが検出された時には、第二気筒群においても目標機械圧縮比Ｅｔが実現され、第一気筒群及び第二気筒群の機械圧縮比を等しくすることができる。また、第二位置センサが故障した時にも第二回転回数センサを使用して第二気筒群において所望の機械圧縮比Ｅｔを実現することができる。また、第二相対移動機構の第二アクチュエータが故障した時には第二気筒群の機械圧縮比を変化させることはできなくなるが、第一気筒群及び第二気筒群の機械圧縮比を等しくすることができる。

図６は、第一気筒群の機械圧縮比と第二気筒群の機械圧縮比とを等しくするための目標第一相対移動距離Ｌ１ｔと目標第二相対移動距離Ｌ２ｔとの関係を示すマップであり、第一気筒群の機械圧縮比と第二気筒群の機械圧縮比とを等しくするためには、目標第一相対移動距離Ｌ１ｔより目標第二相対移動距離Ｌ２ｔは小さくされる。図６のマップを使用して、図４の第一フローチャートのステップ１０３において決定された目標第一相対移動距離Ｌｔ１に基づき、図５の第二フローチャートのステップ２０３において、目標第二相対移動距離Ｌ２ｔを決定するようにしても良い。

図７において、マップＡは、シリンダブロックの相対移動距離Ｌ（第一相対移動距離Ｌ１）と、第一アクチュエータの作動軸の回転回数Ｎ（Ｎ１）との関係を示し、マップＢは、シリンダブロックの相対移動距離Ｌ（第二相対移動距離Ｌ２）と、第二アクチュエータの作動軸の回転回数Ｎ(Ｎ２)との関係を示している。第一相対移動距離Ｌ１と第二相対移動距離Ｌ２とを同じにするには、第二アクチュエータの回転回数Ｎ２は第一アクチュエータの回転回数Ｎ１より小さくされる。図４の第一フローチャートにおいて、図７のマップＡを使用して、ステップ１０３において決定された第一相対移動距離Ｌ１ｔに基づきステップ１０９において第一アクチュエータの目標回転回数Ｎ１ｔを決定しても良い。

また、図５の第二フローチャートにおいて、図７のマップＢを使用して、ステップ２０３において決定された第二相対移動距離Ｌ２ｔに基づきステップ２０９において第二アクチュエータの目標回転回数Ｎ２ｔを決定するようにしても良い。また、第一フローチャートのステップ１０８において学習された第一アクチュエータの目標回転回数Ｎ１ｔに基づき、図７のマップＡを更新しても良く、また、第二フローチャートのステップ２０８において学習された第二アクチュエータの目標回転回数Ｎ２ｔに基づき、図７のマップＢを更新しても良い。

前述の第一位置センサは、図３の位置Ｘ１において第一相対移動距離Ｌ１を検出するように配置され、本実施形態のように第一気筒群（＃１、＃３、及び＃５気筒）の気筒数が奇数（三気筒）の場合には中央気筒（＃３）の位置に配置される。また、第一気筒群の気筒数が偶数（例えば四気筒）の場合には二つの中央側気筒の間の位置に配置される。

第二位置センサは、図３の位置Ｘ２において第二相対移動距離Ｌ２を検出するように配置され、本実施形態のように第二気筒群（＃２、＃４、及び＃６気筒）の気筒数が奇数（三気筒）の場合には中央気筒（＃４）の位置に配置される。また、第二気筒群の気筒数が偶数（例えば四気筒）の場合には二つの中央側気筒の間の位置に配置される。

第一気筒群の各気筒の膨張行程において、シリンダブロックは、各部材間の隙間によって、＃１気筒側を上方に及び＃５気筒側を下方にして傾斜し、又は、＃１気筒側を下方に及び＃５気筒側を上方にして傾斜する。また、第二気筒群の各気筒の膨張行程においても、シリンダブロックは、＃２気筒側を上方に及び＃６気筒側を下方にして傾斜し、又は、＃２気筒側を下方に及び＃６気筒側を上方にして傾斜する。それにより、任意の位置において第一相対移動距離Ｌ１及び第二相対移動距離Ｌ２を検出すると、このようなシリンダブロックの傾斜の影響を受けて正確な値を検出することが困難となる。

しかしながら、本実施形態の第一位置センサ及び第二位置センサの配置によって、第一気筒群の各気筒の膨張行程においては第一位置センサの第一相対移動距離の検出位置を中心としてシリンダブロックが傾斜し、また、第二気筒群の各気筒の膨張行程においては第二位置センサの第二相対移動距離の検出位置を中心としてシリンダブロックが傾斜することとなり、第一位置センサにより検出される第一相対移動距離Ｌ１及び第二位置センサにより検出される第二相対移動距離Ｌ２は、このようなシリンダブロックの傾斜の影響を殆ど受けないようにされている。

また、本実施形態において、第一位置センサと異なる位置Ｘ３において第一相対移動距離を検出する第三位置センサが設けられている。前述したように、第一気筒群の両側気筒（＃１気筒及び＃５気筒）の各膨張行程において、シリンダブロックは第一位置センサの第一相対移動距離の検出位置を中心として最も傾斜する。図８（Ａ）は、＃１気筒の膨張行程を示しており、この時において、第一位置センサにより検出される第一相対移動距離Ｌ１は、シリンダブロックの傾斜の影響を受けないが、傾斜の中心以外の例えば＃５気筒の外側に配置された第三位置センサによって検出された＃１気筒の膨張行程時の第一相対移動距離Ｌ３は、シリンダブロックの傾斜の影響を受けて小さくなる。また、図８（Ｂ）は、＃５気筒の膨張行程を示しており、この時においても、第一位置センサにより検出される第一相対移動距離Ｌ１は、シリンダブロックの傾斜の影響を受けないが、傾斜の中心以外の例えば＃５気筒の外側に配置された第三位置センサによって検出された＃５気筒の膨張行程時の第一相対移動距離Ｌ３は、シリンダブロックの傾斜の影響を受けて大きくなる。

それにより、第三位置センサによって検出された第一気筒群の両側気筒（＃１気筒及び＃５気筒）の一方の気筒又は他方の気筒の膨張行程時の第一相対移動距離Ｌ３と、第一位置センサにより検出されてシリンダブロックの傾斜の影響を殆ど受けない第一相対移動距離Ｌ１との偏差は、シリンダブロックの傾きの大きさに対応する値となるために、この偏差に基づき両側気筒の一方の気筒又は他方の気筒の膨張行程時のシリンダブロックの傾きを推定することができ、このシリンダブロックの傾きが許容範囲内であるか否か、すなわち、各部材間の隙間の大きさが適当であるか否かを判断することができる。

また、本実施形態において、第二位置センサと異なる位置Ｘ４において第二相対移動距離を検出する第四位置センサが設けられており、同様に、第二気筒群の両側気筒（＃２気筒及び＃６気筒）の膨張行程時のシリンダブロックの傾斜を推定して、このシリンダブロックの傾きが許容範囲内であるか否かを判断することができる。

図５の第二フローチャートでは、第一気筒群側と同様に第二気筒群側においても、第二アクチュエータの故障時には、第一相対移動機構の目標第一相対移動距離Ｌ１ｔを変更するようにし、また、第二位置センサの故障時には、第二回転回数センサにより第二相対移動機構を制御するようにし、また、第四位置センサを設けて第二気筒群の両側気筒の膨張行程時のシリンダブロックの傾斜を推定するようにしたが、これらは、第一気筒群及び第二気筒群のいずれか一方においてのみ実施するようにしても良い。この場合において、１０ａを第二気筒群とすると共に３０を第二相対移動機構とし、１０ｂを第一気筒群とすると共に４０を第一相対移動機構としても良い。

１０シリンダブロック
２０クランクケース
３０第一相対移動機構
４０第二相対移動機構

Claims

二つの気筒群のシリンダブロックを一体化させてクランクケースに対して相対移動させる圧縮比可変Ｖ型内燃機関であって、前記シリンダブロックの第一気筒群側を相対移動させる第一相対移動機構と、前記シリンダブロックの第二気筒群側を相対移動させる第二相対移動機構と、前記シリンダブロックの前記第一気筒群側にもたらされるクランク軸中心を通る正面視の機関中心線方向の第一相対移動距離を検出する第一位置センサと、前記シリンダブロックの前記第二気筒群側にもたらされる前記機関中心線方向の第二相対移動距離を検出する第二位置センサとを具備し、前記第一相対移動機構と前記第二相対移動機構とは独立して制御可能とされ、所望の機械圧縮比を前記第一気筒群及び前記第二気筒群において等しく実現するために、前記第一位置センサにより前記第一気筒群を前記所望の機械圧縮比とする第一相対移動距離が検出されるように前記第一相対移動機構を制御すると共に、前記第二位置センサにより前記第二気筒群を前記所望の機械圧縮比とする第二相対移動距離が検出されるように前記第二相対移動機構を制御することを特徴とする圧縮比可変Ｖ型内燃機関。
前記第一位置センサは、前記第一気筒群の気筒数が奇数の場合には中央気筒の位置において、前記第一気筒群の気筒数が偶数の場合には二つの中央側気筒の間の位置において、前記第一相対移動距離を検出し、前記第二位置センサは、前記第二気筒群の気筒数が奇数の場合には中央気筒の位置において、前記第二気筒群の気筒数が偶数の場合には二つの中央側気筒の間の位置において、前記第二相対移動距離を検出することを特徴とする請求項１に記載の圧縮比可変Ｖ型内燃機関。
前記第一位置センサと異なる位置において前記第一相対移動距離を検出する第三位置センサが設けられ、前記第三位置センサによって第一気筒群の両側気筒の一方の気筒又は他方の気筒の膨張行程時の前記第一相対移動距離を検出し、前記第三位置センサにより検出された前記第一相対移動距離と前記第一位置センサにより検出された前記第一相対移動距離との偏差に基づき、前記両側気筒の一方の気筒又は他方の気筒の膨張行程時のシリンダブロックの傾きを推定することを特徴とする請求項２に記載の圧縮比可変Ｖ型内燃機関。
前記第一相対移動機構は回転軸を有するアクチュエータを具備し、前記アクチュエータの回転軸の回転回数を検出する回転回数センサが設けられ、前記第一位置センサが故障した時には、前記回転回数センサにより前記第一気筒群を前記所望の機械圧縮比とする前記回転軸の回転回数が検出されるように前記第一相対移動機構を制御することを特徴とする請求項１に記載の圧縮比可変Ｖ型内燃機関。
前記第一相対移動機構により前記第一相対移動距離を変化させることができない時には、前記第一位置センサにより検出される現在の第一相対移動距離に対応する前記第一気筒群の現在の機械圧縮比を前記第二気筒群においても実現するために、前記第二位置センサにより前記第二気筒群を前記第一気筒群の前記現在の機械圧縮比とする第二相対移動距離が検出されるように前記第二相対移動機構を制御することを特徴とする請求項１に記載の圧縮比可変Ｖ型内燃機関。