WO2015198462A1 - 可変圧縮比内燃機関の制御装置 - Google Patents

可変圧縮比内燃機関の制御装置 Download PDF

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日吉　亮介
翔 大津
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Definitions

  • the present invention relates to a control apparatus for a variable compression ratio internal combustion engine provided with a variable compression ratio mechanism capable of changing the engine compression ratio according to the rotational position of a control shaft.
  • Patent Document 1 discloses an internal combustion engine (hereinafter referred to as “variable compression ratio internal combustion engine”) provided with a variable compression ratio mechanism capable of changing the engine compression ratio in accordance with the rotational position of the control shaft.
  • a rotation sensor that detects the rotational position of the control shaft corresponding to the actual compression ratio is provided as a compression ratio detection unit that detects the actual compression ratio corresponding to the actual engine compression ratio.
  • the detection of the compression ratio detection unit is performed with the control shaft mechanically locked at a predetermined reference position.
  • a reference position learning operation for initializing a value to an initial value corresponding to the reference position, a so-called initialization operation is performed.
  • the compression ratio detection unit There is a possibility that the actual compression ratio to be detected is unknown or the error is large, and it is difficult to normally control the engine compression ratio. As a result, the compression ratio deviates from an appropriate target compression ratio, the combustion state is deteriorated, and the performance such as fuel consumption, output, torque, exhaust, and sound vibration may be deteriorated.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and the actual compression ratio detected by the compression ratio detection unit due to some abnormality during engine operation is lost, or the actual compression ratio and the target compression ratio are lost. Even if there is a difference greater than expected, the purpose is to quickly return the compression ratio detector to a state where the actual compression ratio can be detected normally, and to minimize deterioration in engine operating performance. It is said.
  • the present invention includes a variable compression ratio mechanism that can change the engine compression ratio in accordance with the rotational position of the control shaft, and a variable that controls the variable compression ratio mechanism toward a target compression ratio that is set in accordance with the engine operating state.
  • the present invention relates to a control device for a compression ratio internal combustion engine.
  • a compression ratio detection unit that detects an actual compression ratio corresponding to the actual engine compression ratio is provided. For example, when the engine is in a predetermined engine operating state such as immediately after engine start or immediately before engine stop, the control shaft is set to a predetermined reference position. In a mechanically locked state, a reference position learning operation for initializing the detection value of the compression ratio detection unit to an initial value corresponding to the reference position, so-called initialization operation is performed.
  • the compression ratio detection unit can be returned to the initial state in which the actual compression ratio can be normally detected.
  • the engine speed can be quickly restored to a state where the compression ratio control can be normally performed. Deterioration can be minimized.
  • variable compression ratio internal combustion engine 1 including a variable compression ratio mechanism 10 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • a variable compression ratio internal combustion engine 1 is roughly constituted by a cylinder block 2 as an engine body and a cylinder head 3 fixed on the cylinder block 2, and a cylinder 4 of the cylinder head 3.
  • the piston 5 is fitted in the inside so as to be movable up and down.
  • the variable compression ratio mechanism 10 is rotatably supported by the cylinder block 2 and a lower link 11 that is rotatably attached to the crankpin 7 of the crankshaft 6, an upper link 12 that connects the lower link 11 and the piston 5. And a control link 14 that connects the control shaft 13 and the lower link 11 to each other.
  • the upper end of the upper link 12 and the piston 5 are connected to each other by a piston pin 15 so that they can rotate relative to each other.
  • the upper link 12 and the lower link 11 are connected to each other by a first connecting pin 16 so that they can rotate relative to each other.
  • the upper ends of the two are connected by a second connecting pin 17 so as to be relatively rotatable.
  • a lower end portion of the lower link 11 is rotatably attached to a control eccentric shaft portion 18 that is eccentrically provided from a journal portion 13 ⁇ / b> A serving as a rotation center of the control shaft 13.
  • the speed reduction mechanism 22 includes a speed reducer 23 capable of obtaining a large speed reduction, such as a wave gear device, a rotary shaft 24 that rotates integrally with an output shaft of the speed reducer 23, and the rotary shaft 24 and the control shaft 13 (FIG. 1). And a lever 25 for connecting to the other.
  • the rotating shaft 24 is accommodated in a housing 26 that is fixed to the cylinder block 2 and is rotatably supported by the housing 26 in a posture parallel to the control shaft 13.
  • the lever 25 extends through the cylinder block 2 and the slit of the housing 26.
  • the one end of the lever 25 and the tip of the first arm 27 extending in the radial direction from the journal portion 13A of the control shaft 13 are connected via a third connecting pin 28 so as to be relatively rotatable.
  • the other end of the lever 25 and the tip end of the second arm 29 extending in the radial direction from the journal portion 24 ⁇ / b> A serving as the rotation center of the rotating shaft 24 are connected via a fourth connecting pin 30 so as to be relatively rotatable.
  • variable compression ratio mechanism 10 when the rotational position of the control shaft 13 is changed by the motor 21 via the speed reduction mechanism 22, the posture of the lower link 11 is changed via the control link 14, and the piston top dead center position is changed. And the stroke characteristic of the piston 5 including the piston bottom dead center position changes, and the engine compression ratio changes continuously.
  • a rotation sensor 31 that detects the rotational position of the rotary shaft 24 corresponding to the actual compression ratio is provided in the housing 26 as a compression ratio detection unit that detects an actual compression ratio that is an actual engine compression ratio. Is provided.
  • the motor 21 is provided with a motor rotation number detection sensor 32 for detecting the motor rotation number.
  • the control unit 33 is a digital computer system capable of storing and executing various control processes, and outputs control signals to various actuators based on the engine operating state detected from the sensors 31, 32, etc. Control all over.
  • the variable valve timing mechanism 34 capable of changing the valve timing of the intake valve (or the exhaust valve) is driven and controlled to control the opening timing and closing timing of the intake valve, and the air-fuel mixture in the combustion chamber is spark-ignited.
  • the ignition plug 35 is driven to control the ignition timing, and the electric throttle 36 that opens and closes the intake passage is driven to control the throttle opening.
  • control unit 33 sets a target compression ratio according to the engine operating state, and keeps the deviation between the target compression ratio and the actual compression ratio detected by the rotation sensor 31 as small as possible.
  • the operation of the motor 21 is feedback controlled.
  • the rotatable range of the control shaft 13 and the rotating shaft 24 that rotate in conjunction with each other is mechanically reduced by a low compression ratio side stopper surface 41 and a high compression ratio side stopper surface 42.
  • the low compression ratio side stopper surface 41 is provided in the housing 26, and when the rotary shaft 24 rotates to the lowest compression ratio side (in the direction of arrow Y1 in FIG. 1), the side surface of the second arm 29 is moved.
  • the control shaft 13 and the rotary shaft 24 are mechanically locked at the low compression ratio side stopper position by abutting against the low compression ratio side stopper surface 41.
  • the routine shown in FIG. 3 is stored in, for example, a storage device in the control unit 33, and is repeatedly executed every predetermined period (for example, every 10 ms).
  • step S11 it is determined whether or not the engine is in a predetermined engine operating state in which a reference position learning operation of the rotation sensor 31 or a so-called initialization operation is performed, for example, immediately after the engine is started (or just before the engine is stopped). If it is not in the predetermined engine operating state, step S12 is omitted and the process proceeds to step S13 described later.
  • step S12 If it is a predetermined engine operating state in which the reference position learning operation is to be performed, the process proceeds to step S12, and the first reference position learning operation is performed.
  • the rotary shaft 24 is abutted against the low compression ratio side stopper surface 41, for example, and the control shaft 13 and the rotary shaft 24 are mechanically engaged with the low compression ratio side stopper position which is the reference position.
  • the detection value corresponding to the actual compression ratio of the rotation sensor 31 is initialized and learned to a predetermined initial value corresponding to the reference position.
  • the correspondence between the actual rotational positions of the control shaft 13 and the rotary shaft 24 and the actual compression ratio detected by the rotation sensor 31 can be reset to the initial normal state.
  • the low compression ratio side stopper position where the rotary shaft 24 abuts the low compression ratio side stopper surface 41 is used as the reference position. It is also possible to use the high compression ratio side stopper position where the control shaft 13 is abutted against the high compression ratio side stopper surface 42 as the reference position.
  • step S13 it is determined whether or not the control unit 33 has lost the actual compression ratio detected by the rotation sensor 31 for some reason such as a communication error.
  • step S14 it is determined whether or not the difference between the actual compression ratio and the target compression ratio is an abnormal state of a predetermined value or more. If both the determinations in steps S13 and S14 are negative, that is, if the actual compression ratio is not lost and the difference between the actual compression ratio and the target compression ratio is less than a predetermined value, the normal state is described later. Steps S15 and S16 are skipped, and this routine is terminated.
  • Step S15 and Step S16 are executed.
  • step S15 a second reference position learning operation is performed.
  • the rotary shaft 24 is abutted against the low compression ratio side stopper surface 41, and the control shaft 13 and the rotary shaft 24 are set at the reference position.
  • the detection value of the rotation sensor 31 is initialized and learned to an initial value corresponding to the reference position, and the detection value of the rotation sensor 31 is The correspondence relationship between the rotational positions of the control shaft 13 and the rotating shaft 24 is returned to the initial normal state.
  • a torque fluctuation suppressing operation for absorbing and canceling the torque fluctuation caused by the fluctuation of the engine compression ratio accompanying the execution of the reference position learning operation is performed.
  • the control shaft 13 and the rotating shaft 24 are rotated to the low compression ratio side stopper position which is the reference position, the engine output ratio changes to the low compression ratio side and the engine output torque decreases.
  • control for increasing the engine output torque is performed. For example, at least one of an advance angle of the intake valve closing timing by the variable valve timing mechanism 34, an advance angle of the ignition timing by the spark plug 35, and an increase in the throttle opening of the electric throttle 36 is performed.
  • the second reference position learning operation is immediately performed to rotate the rotation.
  • the correspondence relationship between the detection value by the sensor 31 and the actual rotation position of the control shaft 13 or the rotation shaft 24 is returned to a normal state.
  • the rotation sensor 31 is quickly returned to the normal initial state, and the state in which the error in the actual compression ratio is large and the normal compression ratio control cannot be performed is eliminated within a short time. It is possible to minimize the deterioration of engine operability such as.
  • the rotation shaft 24 is preferably set to the low compression ratio as in this embodiment.
  • the reference position learning operation is performed with the control shaft 13 and the rotating shaft 24 locked to the low compression ratio side stopper position, in a state of being abutted against the side stopper surface 41.
  • the rotating shaft 24 is reliably and quickly assisted by the combustion load and inertia load at a high load where a large combustion load acts and at a high rotation where a large inertia load acts.
  • the reference position learning operation can be carried out by turning to the low compression ratio side stopper position.
  • the control shaft 13 is connected via the lever 25.
  • the rotation shaft 24 is set so as to be positioned within a predetermined angle range including a rotation position where the torque around the rotation shaft 24 transmitted to the rotation shaft 24 is minimized.
  • the moment acting on the rotating shaft 24 is sufficiently suppressed even when the reference position learning operation is performed at a high load where a large combustion load acts or at a high rotation where a large inertia load acts. Further, it is possible to suppress the collision sound when the rotating shaft 24 collides with the low compression ratio side stopper surface 41 and to suppress the generation of wear and indentation.
  • the rotation shaft 24 is set to be positioned within a predetermined angle range including As a result, as in the case of (3) above, even when the reference position learning operation is performed at a high load where a large combustion load is applied or at a high rotation where a large inertia load is applied, it acts on the rotary shaft 24. It is possible to sufficiently suppress the moment to be generated, to suppress the collision sound when the rotating shaft 24 collides with the low compression ratio stopper surface 41, and to suppress the generation of wear and indentation.
  • control shaft 13 and the rotation shaft 24 are rotated toward the low compression ratio side stopper surface 41 in the low compression ratio direction during the second reference position learning operation.
  • at least one of the advance of the ignition timing, the advance of the intake valve closing timing, and the increase of the throttle opening is performed so as to absorb and cancel the torque decrease accompanying the decrease in the engine compression ratio.
  • the present invention has been described based on specific examples. However, the present invention is not limited to the above-described examples, and includes various modifications and changes.
  • the rotation sensor 31 that detects the rotation position of the rotation shaft 24 is used in the present embodiment, but instead of this, the rotation position of the control shaft 13 may be detected.
  • the position of the piston 5 may be directly detected or estimated.
  • the low compression ratio side stopper 41 is provided on the rotary shaft 24 / housing 26 side
  • the high compression ratio side stopper surface 42 is provided on the control shaft 13 / cylinder block 2 side.
  • both stopper surfaces may be provided on the rotating shaft 24 and housing 26 side, or on the control shaft 13 and cylinder block 2 side.

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Abstract

　制御軸の回転位置に応じて機関圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構と、実圧縮比を検出する圧縮比検出部と、を備える。例えば機関始動直後のような所定の機関運転状態のとき（Ｓ１１）、制御軸を所定の基準位置に機械的に係止させた状態で、圧縮比検出部の基準位置学習動作を実施する（Ｓ１２）。機関運転中に、通信エラー等により実圧縮比を喪失した場合や（Ｓ１３）、あるいは何らかの異常により実圧縮比と目標圧縮比との差が想定以上に開いた場合にも（Ｓ１４）、直ちに基準位置学習動作を実施して（Ｓ１５）、正常な圧縮比制御を行なうことができる状態に速やかに復帰させる。

Description

可変圧縮比内燃機関の制御装置
　本発明は、制御軸の回転位置に応じて機関圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構を備えた可変圧縮比内燃機関の制御装置に関する。
　特許文献１には、制御軸の回転位置に応じて機関圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構を備えた内燃機関（以下、「可変圧縮比内燃機関」と呼ぶ）が開示されている。
特開２０１３－２５３５１２号公報
　このような可変圧縮比内燃機関では、実際の機関圧縮比に相当する実圧縮比を検出する圧縮比検出部として、例えば実圧縮比に対応する制御軸の回転位置を検出する回転センサが設けられる。また、圧縮比検出部の検出精度を確保するために、例えば機関始動直後や機関停止直前には、制御軸を所定の基準位置に機械的に係止させた状態で、圧縮比検出部の検出値を上記基準位置に対応した初期値に初期化する基準位置学習動作、いわゆるイニシャライズ動作が実施される。
　しかしながら、機関運転中に通信エラー等に起因して実圧縮比を喪失したり、あるいは何らかの異常により実圧縮比と目標圧縮比との間に差が想定以上に開いた場合、圧縮比検出部により検出される実圧縮比が不明もしくは誤差が大きい状態に陥り、機関圧縮比の正常な制御が困難となるおそれがある。この結果、圧縮比が適切な目標圧縮比から乖離して、燃焼状態が悪化し、燃費・出力・トルク・排気・音振等の性能の悪化を招くおそれがある。
　本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、機関運転中に何らかの異常により圧縮比検出部により検出される実圧縮比を喪失したり、あるいは実圧縮比と目標圧縮比との間に想定以上の差が開いた場合であっても、速やかに圧縮比検出部が実圧縮比を正常に検出できる状態に復帰させて、機関運転性能の悪化を最小限に抑制することを目的としている。
　本発明は、制御軸の回転位置に応じて機関圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構を備え、機関運転状態に応じて設定される目標圧縮比へ向けて上記可変圧縮比機構を制御する可変圧縮比内燃機関の制御装置に関するものである。また、実際の機関圧縮比に対応する実圧縮比を検出する圧縮比検出部を備え、例えば機関始動直後や機関停止直前などの所定の機関運転状態のときには、上記制御軸を所定の基準位置に機械的に係止させた状態で、上記圧縮比検出部の検出値を基準位置に対応した初期値に初期化する基準位置学習動作、いわゆるイニシャライズ動作を実施する。
　そして本発明では、機関運転中に、通信エラー等により実圧縮比を喪失した場合や、あるいは何らかの理由により実圧縮比と目標圧縮比との差が想定以上に開いた場合にも、上記基準位置学習動作を実施する。
　本発明によれば、機関運転中に、通信エラー等により実圧縮比を喪失した場合や、あるいは何らかの異常により実圧縮比と目標圧縮比との差が想定以上に開いた場合に、速やかに基準位置学習動作を実施することで、圧縮比検出部が実圧縮比を正常に検出できる初期状態に復帰させることができる。これによって、実圧縮比を喪失した場合や実圧縮比と目標圧縮比との差が所定以上となった場合にも、圧縮比制御を正常に行える状態に速やかに復帰して、機関運転性の悪化を最小限に抑制することができる。
本発明の一実施例に係る可変圧縮比機構を備えた可変圧縮比内燃機関の制御装置を簡略的に示す構成図。 同じく上記実施例の可変圧縮比内燃機関の制御装置を簡略的に示す構成図。 本実施例の制御の流れを示すフローチャート。
　以下、図１～図３を参照して、本発明の一実施例に係る可変圧縮比機構１０を備えた可変圧縮比内燃機関１の制御装置を説明する。
　図１を参照して、可変圧縮比内燃機関１は、機関本体としてのシリンダブロック２と、このシリンダブロック２の上に固定されるシリンダヘッド３と、により大略構成され、シリンダヘッド３のシリンダ４内にはピストン５が昇降可能に嵌合している。
　可変圧縮比機構１０は、クランクシャフト６のクランクピン７に回転可能に取り付けられるロアーリンク１１と、このロアーリンク１１とピストン５とを連結するアッパーリンク１２と、シリンダブロック２に回転可能に支持される制御軸１３と、この制御軸１３とロアーリンク１１とを連結する制御リンク１４と、を有している。アッパーリンク１２の上端とピストン５とはピストンピン１５により相対回転可能に連結され、アッパーリンク１２とロアーリンク１１とは第１連結ピン１６により相対回転可能に連結され、ロアーリンク１１と制御リンク１４の上端とは第２連結ピン１７により相対回転可能に連結されている。ロアーリンク１１の下端部は、制御軸１３の回転中心となるジャーナル部１３Ａから偏心して設けられた制御偏心軸部１８に回転可能に取り付けられている。
　図２に示すように、制御軸１３を回転駆動するアクチュエータとしてのモーター２１の出力軸２１Ａと、制御軸１３と、の動力伝達経路には、モーター２１の出力軸２１Ａの回転動力を減速して制御軸１３へ伝える減速機構２２が介装されている。この減速機構２２は、波動歯車装置などの大きな減速が得られる減速機２３と、この減速機２３の出力軸と一体的に回転する回転軸２４と、この回転軸２４と制御軸１３（図１参照）とを連結するレバー２５と、を有している。回転軸２４はシリンダブロック２に横付け固定されるハウジング２６内に収容配置されており、制御軸１３と平行な姿勢でハウジング２６に回転可能に支持されている。レバー２５はシリンダブロック２及びハウジング２６のスリットを貫通して延在している。
　レバー２５の一端と、制御軸１３のジャーナル部１３Ａから径方向に延びる第１アーム２７の先端とは、第３連結ピン２８を介して相対回転可能に連結されている。レバー２５の他端と、回転軸２４の回転中心となるジャーナル部２４Ａから径方向へ延びる第２アーム２９の先端とは、第４連結ピン３０を介して相対回転可能に連結されている。
　このような可変圧縮比機構１０は、モーター２１により減速機構２２を介して制御軸１３の回転位置を変更すると、制御リンク１４を介してロアーリンク１１の姿勢が変化して、ピストン上死点位置及びピストン下死点位置を含めたピストン５のストローク特性が変化して、機関圧縮比が連続的に変化する。
　図２を参照して、ハウジング２６には、実際の機関圧縮比である実圧縮比を検出する圧縮比検出部として、実圧縮比に対応した回転軸２４の回転位置を検出する回転センサ３１が設けられている。またモーター２１には、モーター回転数を検出するモーター回転数検出センサ３２が設けられている。
　制御部３３は、各種制御処理を記憶及び実行可能なデジタルコンピュータシステムであり、センサ３１，３２等から検出される機関運転状態に基づいて、各種のアクチュエータに制御信号を出力して、その動作を統括的に制御する。具体的には、吸気弁（あるいは排気弁）のバルブタイミングを変更可能な可変バルブタイミング機構３４を駆動制御して吸気弁の開時期及び閉時期を制御し、燃焼室内の混合気を火花点火する点火プラグ３５を駆動制御して点火時期を制御し、吸気通路を開閉する電制スロットル３６を駆動制御して、スロットル開度を制御する。
　また制御部３３は、機関運転状態に応じて目標圧縮比を設定し、この目標圧縮比と、上記回転センサ３１により検出される実圧縮比と、の偏差を可及的に小さく維持するように、モーター２１の動作をフィードバック制御する。
　図１に簡略的に示すように、互いに連動して回転する制御軸１３と回転軸２４の回転可能範囲は、低圧縮比側ストッパ面４１と、高圧縮比側ストッパ面４２と、により機械的に規制・制限されている。例えばこの実施例では、低圧縮比側ストッパ面４１がハウジング２６内に設けられ、回転軸２４が最も低圧縮比側（図１の矢印Ｙ１の方向）に回転すると、第２アーム２９の側面が低圧縮比側ストッパ面４１に突き当てられて、制御軸１３及び回転軸２４が低圧縮比側ストッパ位置に機械的に係止されるようになっている。また、高圧縮比側ストッパ面４２がシリンダブロック２内に設けられ、制御軸１３が最も高圧縮比側（図１の矢印Ｙ２の方向）に回転すると、第１アーム２７の側面が高圧縮比側ストッパ面４２に突き当てられて、制御軸１３及び回転軸２４が高圧縮比側ストッパ位置に機械的に係止されるようになっている。
　次に、本実施例の要部をなす制御内容について、図３のフローチャートを参照して説明する。この図３のルーチンは、例えば制御部３３内の記憶装置に記憶され、所定期間毎（例えば１０ｍｓ毎）に繰り返し実行される。
　ステップＳ１１では、回転センサ３１の基準位置学習動作、いわゆるイニシャライズ動作を実施する所定の機関運転状態であるか、例えば機関始動直後（あるいは機関停止直前）であるか否かを判定する。所定の機関運転状態でなければステップＳ１２を省略して後述するステップＳ１３へ進む。
　基準位置学習動作を実施すべき所定の機関運転状態であればステップＳ１２へ進み、第１の基準位置学習動作を実施する。この第１の基準位置学習動作では、回転軸２４を例えば低圧縮比側ストッパ面４１に突き当てて、制御軸１３及び回転軸２４を基準位置である低圧縮比側ストッパ位置に機械的に係止させた状態で、回転センサ３１の実圧縮比に対応する検出値を、上記の基準位置に対応した所定の初期値に初期化・学習する。これによって、実際の制御軸１３及び回転軸２４の回転位置と、回転センサ３１により検出される実圧縮比と、の対応関係を初期の正常な状態にリセットすることができる。
　なお、このように第１の基準位置学習動作の際に、本実施例では回転軸２４を低圧縮比側ストッパ面４１に突き当てた低圧縮比側ストッパ位置を基準位置として用いているが、制御軸１３を高圧縮比側ストッパ面４２に突き当てた高圧縮比側ストッパ位置を基準位置として用いるようにすることも可能である。
　ステップＳ１３では、通信エラー等の何らかの理由により回転センサ３１により検出される実圧縮比を制御部３３が喪失したか否かを判定する。ステップＳ１４では、実圧縮比と目標圧縮比との差が所定値以上の異常な状態であるか否かを判定する。ステップＳ１３，Ｓ１４の判定がいずれも否定される場合、つまり実圧縮比を喪失しておらず、かつ実圧縮比と目標圧縮比との差が所定値未満の正常な状態であれば、後述のステップＳ１５，Ｓ１６をスキップして本ルーチンを終了する。
　一方、ステップＳ１３，Ｓ１４の判定の少なくとも一方が肯定される場合、つまり実圧縮比を喪失したか、あるいは実圧縮比と目標圧縮比との差が所定値以上の異常な状態である場合には、ステップＳ１５及びステップＳ１６を実行する。ステップＳ１５では、第２の基準位置学習動作を実施する。この第２の基準位置学習動作では、上述した第１の基準位置学習動作と同様に、回転軸２４を低圧縮比側ストッパ面４１に突き当てて、制御軸１３及び回転軸２４を基準位置である低圧縮比側ストッパ位置に機械的に係止させた状態で、回転センサ３１の検出値を、上記の基準位置に対応した初期値に初期化・学習し、回転センサ３１の検出値と、制御軸１３及び回転軸２４の回転位置と、の対応関係を初期の正常な状態に復帰させる。
　続くステップＳ１６では、基準位置学習動作の実施に伴う機関圧縮比の変動に起因するトルク変動を吸収・相殺するトルク変動抑制動作を実施する。具体的には、制御軸１３及び回転軸２４を基準位置である低圧縮比側ストッパ位置に回転させることに伴い、機関圧縮比が低圧縮比側に変化して機関出力トルクが低下する分を補うように、機関出力トルクを増加させる制御を行なう。例えば、可変バルブタイミング機構３４による吸気弁閉時期の進角，点火プラグ３５による点火時期の進角、及び電制スロットル３６のスロットル開度の増加の少なくとも一つを実施する。
　次に、このような本実施例において特徴となる構成やその作用効果について、以下に列記する。
　（１）通信エラー等により実圧縮比を喪失したり、あるいは、何らかの異常により実圧縮比と目標圧縮比とが想定以上に乖離した場合、回転センサ３１により検出される実圧縮比に大きな誤差を生じるおそれがある。このため、例えば実圧縮比が高圧縮比側に大きくずれると、ピストン５とバルブバルブとが過剰に接近したり、ノッキングを生じたり、制御軸１３及び回転軸２４がストッパ面４１，４２へ衝突することによる異音の発生等を招くおそれがある（正常に圧縮比制御が行なわれている状態では、制御軸１３及び回転軸２４がストッパ面４１，４２と当接することのないように制御されている）。また、実圧縮比が低圧縮比側に大きくずれると、燃焼状態が悪化し、燃費・出力・トルク・排気・音振等の機関性能が悪化する。
　そこで本実施例では、実圧縮比を喪失したり、あるいは、何らかの異常により実圧縮比と目標圧縮比とが想定以上に乖離した場合に、直ちに第２の基準位置学習動作を実施して、回転センサ３１による検出値と実際の制御軸１３や回転軸２４の回転位置との対応関係を正常な状態に復帰させている。これによって、回転センサ３１を正常な初期状態に速やかに復帰させて、実圧縮比の誤差が大きく正常な圧縮比制御を行なうことができない状態を短時間のうちに解消し、燃費・出力・トルクなどの機関運転性の悪化を最小限に抑制することができる。
　（２）このように圧縮比の喪失や実圧縮比と目標圧縮比との想定以上の乖離により基準位置学習動作を実施する際、好ましくは本実施例のように、回転軸２４を低圧縮比側ストッパ面４１に突き当てた状態、つまり制御軸１３及び回転軸２４を低圧縮比側ストッパ位置に係止させた状態とした上で、基準位置学習動作を実施する。
　この理由について説明すると、回転軸２４には、低圧縮比側へ向かう回転方向（Ｙ１）に燃焼荷重や慣性荷重に起因するモーメントが作用する。従って、大きな燃焼荷重が作用する高負荷時や、大きな慣性荷重が作用する高回転時であっても、その燃焼荷重や慣性荷重にアシストされる形で、確実かつ迅速に回転軸２４を基準位置である低圧縮比側ストッパ位置に回動させて、基準位置学習動作を実施することができる。
　また、基準位置を低圧縮比側に設定することで、ノッキングの発生をより確実に抑制することができる。このため、ノッキングの発生を回避するために機関出力（負荷）を制限する必要がない。
　（３）回転軸２４を低圧縮比側ストッパ面４１に突き当てて、制御軸１３及び回転軸２４を低圧縮比側ストッパ位置に係止させた状態のとき、制御軸１３からレバー２５を介して回転軸２４に伝達される回転軸２４回りのトルクが最も小さくなる回転位置を含む所定の角度範囲内に回転軸２４が位置するように設定されている。
　これによって、大きな燃焼荷重が作用する高負荷時や、大きな慣性荷重が作用する高回転時に、基準位置学習動作を実施するような場合にも、回転軸２４に作用するモーメントを十分に抑制して、回転軸２４が低圧縮比側ストッパ面４１に衝突する際の衝突音を抑制するとともに、摩耗や圧痕の発生を抑制することができる。
　（４）構造的には、レバー２５のリンク中心線２５Ａ（第３連結ピン２８の中心と第４連結ピン３０の中心とを結ぶ線）と、第２アーム２９のリンク中心線２９Ａ（回転軸２４のジャーナル部２４Ａの中心と第４連結ピン３０の中心とを結ぶ線）と、のなす角度θが小さくなるほど、制御軸１３からレバー２５を介して回転軸２４に伝達される回転軸２４回りのトルクが小さくなる。従って、制御軸１３及び回転軸２４を低圧縮比側ストッパ位置に係止させた状態のとき、上記の角度θが最も小さくなる位置（リンク中心線２５Ａとリンク中心線２９Ａとが同一線上にあるとき）を含む所定の角度範囲内に回転軸２４が位置するように設定している。これによって、上記の（３）と同様、大きな燃焼荷重が作用する高負荷時や、大きな慣性荷重が作用する高回転時に、基準位置学習動作を実施するような場合にも、回転軸２４に作用するモーメントを十分に抑制して、回転軸２４が低圧縮比側ストッパ面４１に衝突する際の衝突音を抑制するとともに、摩耗や圧痕の発生を抑制することができる。
　（５）実圧縮比の喪失等により機関運転中に第２の基準位置学習動作を実施する際、制御軸１３及び回転軸２４を基準位置へ向けて回動することに伴って、機関圧縮比が変化する。このため、機関圧縮比の変化に伴って機関出力・トルクが変動し、搭乗者に違和感を与えるおそれがある。そこで本実施例では、このような基準位置学習動作に伴う機関圧縮比の変化に応じたトルク変動を吸収・相殺するように、バルブタイミング，点火時期，及びスロットル開度等の動作を制御している。
　（６）具体的には、上記実施例のように、第２の基準位置学習動作の際に制御軸１３及び回転軸２４を低圧縮比側ストッパ面４１へ向けて低圧縮比方向に回動させる場合には、機関圧縮比の低下に伴うトルク低下を吸収・相殺するように、点火時期の進角、吸気弁閉時期の進角、及びスロットル開度の増加の少なくとも一つを行なう。これによって、第２の基準位置学習動作の実施に伴うトルク変動を抑制して、ドライバビリティを向上することができる。
　以上のように本発明を具体的な実施例に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の変形・変更を含むものである。例えば、圧縮比検出部として、本実施例では回転軸２４の回転位置を検出する回転センサ３１を用いているが、これに代えて、制御軸１３の回転位置を検出する構成としてもよく、あるいはピストン５の位置を直接的に検出もしくは推定する構成としても良い。また、上記実施例では低圧縮比側ストッパ４１を回転軸２４・ハウジング２６の側、高圧縮比側ストッパ面４２を制御軸１３・シリンダブロック２の側に設けているが、これに限らず、例えば両方のストッパ面を回転軸２４・ハウジング２６の側、あるいは制御軸１３・シリンダブロック２の側に設けるようにしても良い。

Claims (7)

  1. 　制御軸の回転位置に応じて機関圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構を備え、機関運転状態に応じて設定される目標圧縮比へ向けて上記可変圧縮比機構を制御する可変圧縮比内燃機関の制御装置において、
    　実際の機関圧縮比に対応する実圧縮比を検出する圧縮比検出部と、
    　所定の機関運転状態のとき、上記制御軸を所定の基準位置に機械的に係止させた状態で、上記圧縮比検出部の基準位置学習動作を実施する第１の基準位置学習手段と、
    　機関運転中に、上記実圧縮比を喪失、あるいは実圧縮比と目標圧縮比との差が所定値以上となると、上記基準位置学習動作を実施する第２の基準位置学習手段と、
    を有する可変圧縮比内燃機関の制御装置。
  2. 　上記第２の基準位置学習手段は、上記制御軸を最も低圧縮比側に回転させた低圧縮比側ストッパ位置に係止させた状態とした上で、上記基準位置学習動作を実施する請求項１に記載の可変圧縮比内燃機関の制御装置。
  3. 　上記制御軸を回転駆動するアクチュエータと、このアクチュエータの回転動力を減速して上記制御軸へ伝達する減速機構と、を有し、
    　この減速機構は、上記制御軸とレバーを介して連結された回転軸を有し、
    　上記制御軸及び回転軸を低圧縮比側ストッパ位置に係止させた状態のとき、上記制御軸からレバーを介して回転軸に伝達される回転軸回りのトルクが最も小さくなる回転位置を含む所定の角度範囲内に上記回転軸が位置するように設定されている請求項２に記載の可変圧縮比内燃機関の制御装置。
  4. 　上記制御軸を回転駆動するアクチュエータと、このアクチュエータの回転動力を減速して上記制御軸へ伝達する減速機構と、を有し、
    　この減速機構は、上記制御軸とレバーを介して連結された回転軸を有し、
    　上記レバーの一端は、上記制御軸から径方向へ延びる第１アームの先端に回転可能に連結されるとともに、上記レバーの他端は、上記回転軸から径方向に延びる第２アームの先端に回転可能に連結されており、
    　上記制御軸及び回転軸を低圧縮比側ストッパ位置に係止させた状態のとき、上記レバーのリンク中心線と、上記第２アームのリンク中心線と、のなす角度が最も小さくなる位置を含む所定の角度範囲内に上記回転軸が位置するように設定されている請求項２に記載の可変圧縮比内燃機関の制御装置。
  5. 　吸気弁もしくは排気弁のバルブタイミングを変更可能な可変バルブタイミング機構と、
    　燃焼室に供給された混合気を火花点火する点火プラグと、
    　吸気通路を開閉する電制スロットルと、
    　上記第２の基準位置学習手段による基準位置学習動作に伴う機関圧縮比の変化に応じたトルク変化を吸収するように、上記バルブタイミング、上記点火プラグによる点火時期、及び上記電制スロットルのスロットル開度の少なくとも一つを制御するトルク変動抑制手段と、
    を有する請求項１～４のいずれかに記載の可変圧縮比内燃機関の制御装置。
  6. 　吸気弁もしくは排気弁のバルブタイミングを変更可能な可変バルブタイミング機構と、
    　燃焼室に供給された混合気を火花点火する点火プラグと、
    　吸気通路を開閉する電制スロットルと、
    　上記第２の基準位置学習手段による基準位置学習動作に伴う機関圧縮比の低下に応じたトルク低下を吸収するように、吸気弁閉時期の進角、上記点火プラグによる点火時期の進角、及び上記電制スロットルのスロットル開度の増加の少なくとも一つを行なうトルク変動抑制手段と、
    を有する請求項２に記載の可変圧縮比内燃機関の制御装置。
  7. 　上記可変圧縮比機構が、
    　クランクシャフトのクランクピンに回転可能に取り付けられるロアーリンクと、
    　このロアーリンクと内燃機関のピストンとを連結するアッパーリンクと、
    　上記制御軸とロアーリンクとを連結する制御リンクと、を有する請求項１～６のいずれかに記載の可変圧縮比内燃機関の制御装置。
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