JPH0364632A - エンジンの可変圧縮比制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、エンジンの可変圧縮比制御装置に関するもの
である。

「従来の技術、発明が解決しようとする課題」従来、エ
ンジン回転数及びエンジン負荷に応じて、エンジンの燃
焼室の圧縮比を可変制御する装置があり、この種の装置
においては、エンジンの低負荷領域では、燃焼室の圧縮
比を高めて低燃費化を図り、一方、エンジンの高負荷領
域では、燃焼室の圧縮比を低下させてノッキングを防止
している。

上記のようにエンジンの負荷に応じて燃焼室の圧縮比を
切り換える装置は、トランスミッションが高速段である
場合には、問題がないが、トランスミッションが低速段
である場合には、次のような問題がある。すなわち、低
速段時において、低回転領域では、加速、減速が繰り返
され（加減速の頻度が高い）、負荷の変動が大きいので
、仮に、負荷に応じて圧縮比を切り換える構成にすると
、圧縮比の切換機構が頻繁に作動してエンジン、特に圧
縮比切換機構の信頼性が損なわれるという問題がある。

なお、従来装置として、実開昭６１−１９２５４１号公
報に示されるものがあり、この公報の装置においては、
エンジン回転数及びエンジン負荷に加え、他のエンジン
運転条件、例えば、水温、吸気温度、吸気湿度等に基づ
いて、低圧縮比領域と高圧縮比領域との境界を補正して
いる。しかしながら、エンジン運転条件として、水温、
吸気温度、吸気湿度以外に適切な開示がない。

本発明の目的は、トランスミッションの変速段に応じて
、燃焼室の圧縮比を適切に制御することにより、全運転
状態において、エンジンの信頼性、燃費の改善、ノッキ
ングの防止を図ることができるエンジンの可変圧縮比制
御装置を提供することにある。

「課題を解決するための手段」 本発明は、吸気が導入されるエンジンの４６２室と、 該燃焼室に導入された吸気の圧縮比を変更する圧縮比変
更手段と、 エンジンの負荷を検出する負荷検出手段と、エンジンの
回転数を検出する回転数検出手段と、及び、 前記負荷検出手段からの検出信号及び回転数検出手段か
らの検出信号に基づいて旬記圧縮比変更手段を制御する
制御手段と、を含むエンジンの可変圧縮比制御装置であ
って、 トランスミッションの変速段を検出する変速段検出手段
が設けられており、 前記制御手段は、該変速段検出手段からの検出信号に基
づき、燃焼室の圧縮比の切換パターンを変更し、高速段
時には、低負荷領域では、高負荷領域に比較して、燃焼
室の圧縮比を高め、一方、低速段時には、低回転領域で
は、高回転領域に比較して、燃焼室の圧縮比を低下させ
るように構成されていることを特徴とする。

「作　用」 本発明においては、トランスミッションの変速段に応じ
て、燃焼室の圧縮比の切換パターンを変更している。

まず、高速段時には、エンジンの負荷に応じて、燃焼室
の圧縮比を切り換えている。すなわち、低負荷領域では
、高負荷領域に比較して、燃焼室の圧縮比を高め、燃焼
効率を向上させて低燃費化を図り、一方、エンジンの高
負荷領域では、燃焼室の圧縮比を低下させてノッキング
を防止している。

次に、低速段時には、エンジンの回転数に応じて、燃焼
室の圧縮比を切り換えており、以下、その理由を説明す
る。

まず、低負荷時において、低回転領域では、加速、減速
が繰り返され（加減速の頻度が高い）、負荷の変動が大
きいので、仮に、負荷に応じて圧縮比を切り換える構成
にすると、圧縮比変更手段が頻繁に作動してエンジン、
特に圧縮比変更手段の信頼性が損なわれる。そこで、こ
の低回転領域では、圧縮比が切り換わらない方がよく、
圧縮比を一定にすることが望ましい。そして、圧縮比を
一定にする場合に、高負荷領域で異常燃焼にょるノッキ
ングを防止するという点から、この低回転領域では、低
圧縮比領域としている。

従って、低速段時には、エンジンの回転数に応じて、燃
焼室の圧縮比を切り換えており、すなわち、低回転領域
では、高回転領域に比較して、燃焼室の圧縮比を低下さ
せるようにしている。

以上のように、本発明においては、トランスミッション
の変速段に応じて、燃焼室の圧縮比を適切に制御するこ
とにより、全運転状態において、エンジンの信頼性、燃
費の改善、ノッキングの防止を図ることができる。

ｒ実施例」 以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例を説明する
。

第１図には、本発明の実施例によるエンジンの可変圧縮
比制御装置が示されている。

なお、実施例においては、本発明が通常のエンジンに適
用されているが、本発明は、ターボ過給機付エンジンに
適用されることもできるし、あるいは、機械式過給機付
エンジンに適用されることもできる。

第１図において、符号１０は、エンジンを示し、該エン
ジン１０は、４気筒である。すなわち、エンジン１０は
、４個の燃焼室１２．１２．１２．１２を有している。

各燃焼室１２には、吸気ボート１４、排気ポート１６が
設けられ、該吸気ボート１４、排気ボー）１６は、それ
ぞれ、吸気弁１４ａ、排気弁１６ａにより、開閉される
。前記排気ポート１６．１６．１６．１６は、排気通路
１８を介して大気に開放しており、また、前記吸気ボー
ト１４．１４．１４．１４は、吸気通路２０を介して大
気に開放しており、該吸気通路２０の途中には、スロッ
トルバルブ２２及びインタクーラ２４が配置されている
。

前記エンジン１０において、吸気弁１４ａ１１４ａ、１
４ａ、１４ａの閉時期は、閉時期変更手段により変更さ
れるように構成されており、以下、この閉時期変更手段
について、第１．２．３図を参照しながら、説明する。

符号４２は、シリンダを示し、該シリンダ４２内には、
ピストン４４が上下方向に摺動自在に配置されている。

なお、前述したように、符号１２は燃焼室、１４は吸気
ボート、１４ａは吸気弁である。一方、エンジンのクラ
ンクシャフト（図示せず）に連動するカムシャフト４６
が設けられ、該カムシャフト４６のカム４８により、前
記吸気弁１４ａが開閉することとなる。第３図において
、エンジンのクランクシャフト（図示せず〉に連動する
シャフト５０とカムシャフト４６との間は、閉時期変更
手段５２により連結されており、この閉時期変更手段５
２は、シャフト５０の端部に形成されたヘリカルギヤ部
５０ａと、カムシャフト４６の端部に形成されたヘリカ
ルギヤ部４６ａと、及び、該両ギヤ部５０ａ、４６ａに
噛合し軸方向に移動可能な環状体５４と、を含む。

そして、環状体５４が軸方向に移動することにより、シ
ャフト５０に対するカムシャフト４６の回転位相が変更
し、これにより、カム４８の位相が変更されて吸気弁１
４ａの閉時期が変更される。

次に、前記エンジン１０は、燃焼室１２．１２．１２．
１２に導入された吸気の圧縮比を変更する圧縮比変更手
段を有する。以下、この圧縮比変更手段について、第１
．２．４Ａ、４Ｂ図を参照しながら、説明する。

前述したように、符号４２は、シリンダを示し、該シリ
ンダ４２内には、ピストン４４が上下方向に摺動自在に
配置されている。ピストン４４内には、ピストンピン５
６が配置され、該ピストンピン５６には、コネクティン
グロッド５８の上端５８ａが結合され、該コネクティン
グロッド５８の下端は、クランクシャフト　（図示せず
）に軸支されている。ここで、ピストンピン５６は、完
全な円柱状ではなく、その中間部に圧縮比変更手段６０
を構成する凸部５６ａが形成されている（第４Ａ、４Ｂ
図参照）。

従って、ピストンピン５６の凸部５６ａが上方に位置し
ているとき（ｉ４Ａ図）と下方に位置しているとき（ｉ
４Ｂ）とでは、ピストン４４の位置は、距離りだけ異な
り、すなわち、燃焼室１２の容積が異なることになる。

それゆえ、ピストンビン５６の凸部５６ａが上方に位置
しているときには（第４Ａ図）、燃焼室１２の容積が大
きいので、燃焼室１２に導入された吸気の圧縮比は、小
さい。一方、ピストンピン５６の凸部５６ａが下方に位
置しているときにはく第４Ｂ図）、燃焼室１２の容積が
小さいので、燃焼室１２に導入された吸気の圧縮比は、
大きい。

なお、凸Ｒ５６ａの位置変更は、ピストン４４の作動中
に、ピストンピン５６の回転によりなされる。ここで、
ピストンピン５６はピストン４４に対して回転自在であ
る。そして、コネクティングロッド５８の孔部５８ｂに
配置されたロックビン５９が、油圧通路５８Ｃの油圧に
よりピストンピン５６の係合孔５６ｂあるいは５６ｃに
係合することにより、凸部５６ａの位置が保持される。

次に、符号６２は、前記閉時期変更手段５２及び圧縮比
変更手段６０を制御する制御手段を示す。

また、符号６４．６６．６８は、それぞれ、エンジンの
負荷を検出する負荷検出手段、エンジンの回転数を検出
する回転数検出手段、トランスミッション（図示せず）
の変速段を検出する変速段検出手段を示し、前記制御手
段６２は、該負荷検出手段６４からの検出信号、回転数
検出手段６６からの検出信号、及び、変速段検出手段６
８からの検出信号に基づいて、閉時期変更子役５２及び
圧縮比変更手段６０を制御する。

以下、制御手段６２による圧縮比変更手段６０の制御に
ついて、第５Ａ、５Ｂ図の制御マツプを参照しながら説
明する。

制御手段６２は、変速段検出手段６８からの検出信号に
基づいて、トランスミッションの変速段に応じて、燃焼
室１２の圧縮比の切換パターンを変更しており、すなわ
ち、高速段時には、第５Ｂ図に示されるように、エンジ
ンの負荷に応じて、燃焼室１２の圧縮比を切り換え、一
方、低速段時には、第５　Ａ’図に示されるように、エ
ンジンの回転数に応じて、燃焼室１２の圧縮比を切り換
える。

以下、この点について詳述する。

まず、高速段時には、第５Ｂ図に示されるように、エン
ジンの負荷に応じて、燃焼室１２の圧縮比を切り換えて
いる。すなわち、低負荷領域では、高負荷領域に比較し
て、燃焼室１２の圧縮比を高め、燃焼効率を向上させて
低燃費化を図り、一方、エンジンの高負荷領域では、燃
焼室１２の圧縮比を低下させてノッキングを防止してい
る。

次に、低速段時には、第５Ａ図に示されるように、エン
ジンの回転数に応じて、燃焼室１２の圧縮比を切り換え
ており、以下、その理由を説明する。

まず、低負荷時において、低回転領域では、加速、減速
が繰り返され（加減速の頻度が高い）、負荷の変動が大
きいので、仮に、負荷に応じて圧縮比を切り換える構成
にすると、圧縮比変更手段６０が頻繁に作動してエンジ
ン、特に圧縮比変更手段６０の信頼性が損なわれる。そ
こで、この低回転領域では、圧縮比が切り換わらない方
がよく、圧縮比を一定にすることが望ましい。そして、
圧縮比を一定にする場合に、高負荷領域で異常燃焼によ
るノッキングを防止するという点から、この低回転領域
では、低圧縮比領域としている。

従って、低速段時には、エンジンの回転数に応じて、燃
焼室１２の圧縮比を切り換えており、すなわち、低回転
領域では、高回転領域に比較して、燃焼室１２の圧縮比
を低下させるようにしている。

なお、実施例においては、制御手段６２は、圧縮比変更
手段６０を制御して燃焼室１２の圧縮比を高圧縮比ある
いは低圧縮比に切り換えているが、圧縮比変更手段６０
の制御に加えて、閉時期変更手段５２をも制御すること
ができる。

すなわち、燃焼室１２の圧縮比を高めて低燃費化を図る
ときには、閉時期変更手段５２をも制御し吸気弁１４ａ
の閉時期を遅らせて一旦導入された吸気の一部を吸気通
路２０に戻し、これにより、吸入量を減少させ、ボンピ
ングロスの低減化を図ることができる。一方、燃焼室１
２の圧縮比を低下させてノッキングを防止するときには
、閉時期変更半没５２をも制御し吸気弁Ｌ４ａの閉時期
を早くして（ここで早開じとは前記遅閉じと比較するた
めに用いられておりこれは通常の閉じの時期をいう〉吸
気量を増加させ、トルクを増加させることができる。

また、実施例においては、第５Ｂ図（高速段の制御マツ
プ）に示されるように、圧縮比切換ラインは、平坦路走
行抵抗ラインより高負荷側に設定されており、これによ
り、高圧縮比領域を拡げて燃費の向上を図っている。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明によれば、トランスミッシ
ョンの変速段に応じて、燃焼室の圧縮比を適切に制御す
ることにより、全運転状態において、エンジンの信頼性
、燃費の改善、ノッキングの防止を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例によるエンジンの可変圧縮比
制御装置の構成説明図、 第２図は、エンジンの断面図、 第３図は、閉時期変更手段の構成説明図、第４Ａ、４Ｂ
図は、圧縮比変更手段の構成説明図、及び、 第５Ａ、５Ｂｒｌ！Ｊは、本発明の実施例によるエンジ
ンの制御マツプ図である。 １０・・・・・・エンジン、 １２．１２．１２．１ １４．１４．１４．１ １４ａ、１４ａ、１４ １６．１Ｇ、１６．１ １６ａ１１６ａｓ　　１６ ■８・・・・・・排気通路、 ２０・・・・・・吸気通路、 ４２・・・・・・シリンダ、 ４４・・・・・・ピストン、 ４６・・・・・・カムシャフト、 ４８・・・・・・カム、 ５０・・・・・・シャフト、 ５２・・・・・・閉時期変更手段、 ５６・・・・・・ピストンピン、 ５８・・・・・・コネクティングロ ６０・・・・・・圧縮比変更手段、 ６２・・・・・・制御手段、 ６４・・・・・・負荷検出手段、 ２・・・・・・燃焼室、 ４・・・・・・吸気ポート、 ａ、１４ａ・・・・・・吸気弁、 ６・・・・・・排気ボート、 ａ、１６ａ・・・・・・排気弁、 ッ　　ド　、 ６６・・・・・・回転数検出手段、 ６８・・・・・・変速段検出手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 吸気が導入されるエンジンの燃焼室と、 該燃焼室に導入された吸気の圧縮比を変更する圧縮比変
   更手段と、 エンジンの負荷を検出する負荷検出手段と、エンジンの
   回転数を検出する回転数検出手段と、及び、 前記負荷検出手段からの検出信号及び回転数検出手段か
   らの検出信号に基づいて前記圧縮比変更手段を制御する
   制御手段と、を含むエンジンの可変圧縮比制御装置であ
   って、 トランスミッションの変速段を検出する変速段検出手段
   が設けられており、 前記制御手段は、該変速段検出手段からの検出信号に基
   づき、燃焼室の圧縮比の切換パターンを変更し、高速段
   時には、低負荷領域では、高負荷領域に比較して、燃焼
   室の圧縮比を高め、一方、低速段時には、低回転領域で
   は、高回転領域に比較して、燃焼室の圧縮比を低下させ
   るように構成されていることを特徴とするエンジンの可
   変圧縮比制御装置。