WO2017017827A1 - 表示装置 - Google Patents

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一哉 松岡
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日産自動車株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a display device used for transportation equipment including a variable compression ratio mechanism capable of changing an engine compression ratio.
  • Patent Document 1 the instantaneous fuel consumption in a predetermined short time is calculated based on the moving distance of the vehicle (moving body) and the fuel consumption obtained based on the vehicle speed, and the instantaneous fuel consumption is displayed on the display.
  • Technology is disclosed.
  • the present invention has been made in view of such circumstances. That is, the present invention is a display device used for a transport device having a variable compression ratio mechanism capable of changing the engine compression ratio of an internal combustion engine, and has a display for displaying the state of the engine compression ratio.
  • the engine compression ratio is not set in detail according to the engine load and the engine speed, for example, compared to the engine required torque, the fuel injection amount, etc., so even if the engine load and the engine speed slightly change, the engine The compression ratio does not change.
  • the display of the engine compression ratio does not change, so if you are operating at an engine compression ratio with good fuel efficiency, for example, it is unnecessary even when the vehicle is accelerating. The display is not switched, and the driver can continue to recognize that the fuel consumption is in a driving state.
  • the driver can recognize the state of the engine compression ratio by displaying the state of the engine compression ratio to the driver.
  • Explanatory drawing which shows the setting map of an engine compression ratio.
  • Explanatory drawing which shows the display which shows the state of the engine compression ratio in a high compression ratio state (A) and a low compression ratio state (B).
  • a vehicular internal combustion engine 1 to which an embodiment of the present invention is applied includes a turbocharger that supercharges intake air using exhaust energy between an exhaust passage 4 and an intake passage 3.
  • a supercharger 2 is provided.
  • the output of the internal combustion engine is shifted by the automatic transmission 8 and transmitted to the drive wheels.
  • the control unit 6 has a function of storing and executing various engine controls, and based on signals input from the engine speed sensor 11 and the atmospheric pressure sensor 12 that detects the atmospheric pressure upstream of the throttle, the throttle valve 13. A control signal is output to the fuel injection valve 14 and the ignition plug 15 to control the throttle opening, fuel injection amount, fuel injection timing, ignition timing, and the like. Further, the control unit 6 adjusts the opening of the exhaust bypass valve 7 as a supercharging pressure adjusting mechanism based on the supercharging pressure detected by the supercharging pressure sensor 5, thereby setting the supercharging pressure to a desired target. Control to supercharging pressure.
  • FIG. 2 shows a variable compression ratio mechanism 20 using a multi-link type piston-crank mechanism. Since this mechanism is known as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-226133, etc., only a brief description will be given.
  • a piston 22 of each cylinder is slidably fitted in a cylinder 23 and a crankshaft 24 is rotatably supported on a cylinder block 21 constituting a part of the engine body of the internal combustion engine.
  • the variable compression ratio mechanism 20 includes a lower link 25 that is rotatably attached to a crank pin 24A of the crankshaft 24, an upper link 26 that connects the lower link 25 and the piston 22, and a cylinder block 21 and the like on the engine body side.
  • a control shaft 27 that is rotatably supported, and a control link 28 that connects the control eccentric shaft portion provided eccentric to the control shaft 27 and the lower link 25 are provided.
  • the piston 22 and the upper end of the upper link 26 are connected to each other via a piston pin 30 so as to be relatively rotatable.
  • the lower end of the upper link 26 and the lower link 25 are connected to each other via a first connecting pin 31 so as to be relatively rotatable.
  • the upper end of the link 28 and the lower link 25 are connected to each other via a second connecting pin 32 so as to be relatively rotatable, and the lower end of the control link 28 is rotatably attached to the control eccentric shaft portion of the control shaft 27.
  • a drive motor 33 as an actuator is connected to the control shaft 27, and by changing and holding the rotational position of the control shaft 27 by this drive motor 33, the piston top dead center accompanies the change in the posture of the lower link 25.
  • a control shaft sensor for detecting the rotational position of the control shaft 27 corresponding to the actual compression ratio. 34 (see FIG. 1) is provided, and the controller 6 feeds back the drive motor 33 so as to maintain the actual compression ratio in the vicinity of the target compression ratio based on the actual compression ratio detected by the control shaft sensor 34. Control.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing a setting map of the engine compression ratio (target compression ratio).
  • the engine compression ratio is set based on the engine torque, that is, the engine load and the engine speed.
  • the engine torque that is, the engine load and the engine speed.
  • the fuel efficiency is improved by improving the thermal efficiency. Therefore, while increasing the engine compression ratio, when the engine load is high or the engine speed is high, the engine compression ratio is decreased for the purpose of suppressing the occurrence of knocking or pre-ignition. That is, the higher the engine load and the engine speed, the lower the engine compression ratio.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing a display 40 constituting the display device according to the present embodiment.
  • the display 40 is disposed at a position that can be visually recognized by the driver.
  • the display 40 is disposed on an instrument panel or a dashboard in front of the driver, or is used in common with a display of a navigation system.
  • An actual compression ratio detected by the control axis sensor 34 and a supercharging pressure control signal detected by the supercharging pressure sensor 5 are input from the control unit 6 to the display 40.
  • the compression ratio display unit 41 (Comp. Ratio) has, for example, a vertically long, multiple-stage bar graph shape as shown in the figure, and the cursor 42 indicating the current engine compression ratio state moves up and down.
  • the cursor 42 moves downward as the engine compression ratio becomes higher, and moves upward as the engine compression ratio becomes lower.
  • eco-characters 43 (Eco representing energy saving) are displayed below the compression ratio display portion 41.
  • a high-output character 44 (Power) indicating high output is displayed on the upper side of the compression ratio display unit 41 so that the higher the engine compression ratio is, the higher the output is. ing.
  • the color tone of the hierarchy in the compression ratio display unit 41 is also changed so that the state of the engine compression ratio is easy to understand. For example, as it goes to the upper side (low compression ratio side) of the compression ratio display unit 41, high output is associated.
  • the color tone is changed step by step so that the color tone is close to red and the color tone is close to green, which is associated with energy saving as it goes to the lower side (high compression ratio side) of the compression ratio display unit 41.
  • the display 40 is provided with a supercharging pressure display unit 45 that displays the supercharging state in addition to the engine compression ratio state.
  • the supercharging pressure display unit 45 is a multi-stage pie chart meter, and as the supercharging pressure increases, the light emitting portion 46 extends in the circumferential direction in the clockwise direction, and the supercharging pressure decreases. The light emitting portion 46 shrinks in the circumferential direction in the counterclockwise direction.
  • scales “ ⁇ 1”, “0”, “1”, and “2” are displayed in the clockwise direction. “0” is a pressure corresponding to atmospheric pressure, “ ⁇ 1” is ⁇ 100 kPa (negative pressure), “1” is 100 kPa, and “2” is 200 kPa.
  • the supercharging pressure can be sufficiently increased up to about 200 kPa on the low compression ratio side.
  • the high output state can be emphasized and recognized.
  • FIG. 4A shows a high compression ratio and low supercharging pressure state
  • FIG. 4B shows a low compression ratio and high supercharging pressure state.
  • variable compression ratio mechanism 20 that can change the engine compression ratio of the internal combustion engine
  • the display 40 that displays the current engine compression ratio state
  • the engine compression ratio is not set too finely according to the engine load and engine speed, so the compression ratio does not change even if the engine load or engine speed changes slightly, that is, the engine compression ratio is displayed. Does not switch frequently. Therefore, if the engine is driven at an engine compression ratio with good fuel efficiency, the driver can recognize that the driving is energy saving even when the vehicle is accelerating. As a result, it is possible to suppress the driver from stepping on the accelerator pedal too much for the driver who is trying to save energy.
  • a display indicating high output is provided on the low compression ratio side of the compression ratio display unit 41.
  • a driver can be made to recognize that it is a high output driving state. Further, when such a high-power driving state is different from the driver's intention, the driver can relax the accelerator opening.
  • the supercharger 2 that supercharges intake air is provided, and the above-described display 40 displays the supercharging state in addition to the state of the engine compression ratio.
  • a pressure display unit 45 is provided.
  • the present invention has been described based on specific examples.
  • the present invention is not limited to the above-described examples, and includes various modifications and changes.
  • the display form of the compression ratio and the supercharging pressure on the display is not limited to that of the above embodiment, and may be another display form such as an analog display.
  • the current engine compression ratio state is detected by the control shaft sensor and displayed on the display.
  • the present invention is not limited to this, and the target compression ratio set based on the engine load, the engine speed, etc. is displayed. It doesn't matter.
  • the cursor is moved to display the state of the engine compression ratio.
  • the present invention is not limited to this, and it may be displayed by light emission as in the above-described supercharging pressure display section.
  • the said Example demonstrated the example applied to the vehicle as a transport apparatus, you may apply to an aircraft, a ship, etc.

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Abstract

内燃機関の機関圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構（２０）を備え、現在の機関圧縮比の状態を表示するディスプレイ（４０）を設ける。例えば燃費が良い機関圧縮比で運転していれば、車両の加速時であっても不必要に表示が切り換わらず、燃費が良い運転状態であることを運転者に認識させることができる。一方で、例えばアクセルペダルの急激な踏み込み操作により燃費が良い運転状態から燃費が悪い運転状態に切り換わると、これに伴って機関圧縮比の表示も変化する。

Description

表示装置
　本発明は、機関圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構を備えた輸送機器に用いる表示装置に関する。
　特許文献１には、車速に基づいて求められる車両（移動体）の移動距離と燃料消費量とに基づいて、所定の短い時間における瞬時の燃費を演算し、この瞬時の燃費をディスプレイに表示する技術が開示されている。
特開２０１１－２５７４２９号公報
　しかしながら、上記の瞬時の燃費は、アクセル操作や車速の変化に応じて頻繁に変動することから、実際には燃費の良い運転領域で運転しているにもかかわらず、アクセル操作に応じて機関負荷や機関回転数が燃費悪化方向にわずかに変化した場合にも燃費の変化が表示されてしまい、運転者に違和感を与えたり、運転者に燃費が悪い運転であると誤認されるおそれがある。
　本発明はこのような事情に鑑みてなされたものである。すなわち本発明は、内燃機関の機関圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構を備えた輸送機器に用いる表示装置であって、機関圧縮比の状態を表示するディスプレイを有している。
　一般的に機関圧縮比は、例えば機関要求トルクや燃料噴射量等に比して、機関負荷や機関回転数に応じてきめ細かく設定しないので、機関負荷や機関回転数がわずかに変化しても機関圧縮比は変化しない。つまり、機関負荷や機関回転数がわずかに変化しても機関圧縮比の表示は変化しないので、例えば燃費が良い機関圧縮比で運転していれば、車両の加速時であっても不必要に表示が切り換わらず、燃費が良い運転状態であることを運転者に認識させ続けることができる。
　一方で、例えばアクセルペダルの急激な踏み込みにより燃費が良い運転状態から燃費が悪い運転状態に切り換わると、これに伴って機関圧縮比が変化し、機関圧縮比の表示も変化することから、燃費が良い運転を心がけている運転者に対し、アクセルの踏み過ぎを認識させることができる。
　本発明によれば、運転者に機関圧縮比の状態を表示することで、運転者に機関圧縮比の状態を認識させることができる。
本発明の一実施例に係るターボ過給機を備えた内燃機関を簡略的に示す構成図。 上記実施例の可変圧縮比機構を簡略的に示す構成図。 機関圧縮比の設定マップを示す説明図。 高圧縮比状態（Ａ）及び低圧縮比状態（Ｂ）における機関圧縮比の状態を示すディスプレイを示す説明図。
　以下、図示実施例により本発明を説明する。図１に示すように、この発明の一実施例が適用される車両用の内燃機関１には、排気通路４と吸気通路３との間に、排気エネルギーを利用して吸気を過給するターボ過給機２が設けられている。内燃機関の出力は自動変速機８により変速されて駆動輪へ伝達される。
　制御部６は、各種機関制御を記憶及び実行する機能を有しており、機関回転数センサ１１やスロットル上流の大気圧を検出する大気圧センサ１２等から入力される信号に基づいて、スロットルバルブ１３，燃料噴射弁１４及び点火プラグ１５等へ制御信号を出力して、スロットル開度，燃料噴射量，燃料噴射時期及び点火時期等を制御する。また、制御部６は、過給圧センサ５により検出される過給圧に基づいて、過給圧調整機構としての排気バイパス弁７の開度を調整することにより、過給圧を所望の目標過給圧に制御する。
　図２は、複リンク式ピストン－クランク機構を利用した可変圧縮比機構２０を示している。なお、この機構は特開２００６－２２６１３３号公報等にも記載のように公知であるので、簡単な説明にとどめる。内燃機関の機関本体の一部を構成するシリンダブロック２１には、各気筒のピストン２２がシリンダ２３内に摺動可能に嵌合しているとともに、クランクシャフト２４が回転可能に支持されている。可変圧縮比機構２０は、クランクシャフト２４のクランクピン２４Ａに回転可能に取り付けられるロアリンク２５と、このロアリンク２５とピストン２２とを連結するアッパリンク２６と、シリンダブロック２１等の機関本体側に回転可能に支持される制御軸２７と、この制御軸２７に偏心して設けられた制御偏心軸部とロアリンク２５とを連結する制御リンク２８と、を有している。ピストン２２とアッパリンク２６の上端とはピストンピン３０を介して相対回転可能に連結され、アッパリンク２６の下端とロアリンク２５とは第１連結ピン３１を介して相対回転可能に連結され、制御リンク２８の上端とロアリンク２５とは第２連結ピン３２を介して相対回転可能に連結され、制御リンク２８の下端は制御軸２７の制御偏心軸部に回転可能に取り付けられている。
　制御軸２７にはアクチュエータとしての駆動モータ３３が連結されており、この駆動モータ３３により制御軸２７の回転位置を変更・保持することによって、ロアリンク２５の姿勢の変化を伴って、ピストン上死点位置やピストン下死点位置を含むピストンストローク特性が変化して、機関圧縮比が変化する。従って、上記の制御部６（図１参照）により駆動モータ３３を駆動制御することによって、機関運転状態に応じて機関圧縮比を制御することができる。具体的には、可変圧縮比機構２０により変更される実際の機関圧縮比に相当する実圧縮比を検出するデバイスとして、この実圧縮比に対応する制御軸２７の回転位置を検出する制御軸センサ３４（図１参照）が設けられ、制御部６は、この制御軸センサ３４により検出される実圧縮比に基づいて、実圧縮比を目標圧縮比の近傍に維持するように駆動モータ３３をフィードバック制御する。
　図３は、機関圧縮比（目標圧縮比）の設定マップを示す説明図である。同図に示すように、機関圧縮比は、機関トルクすなわち機関負荷と機関回転数とに基づいて設定され、機関負荷が低いとき、あるいは機関回転数が低いときには、熱効率の向上による燃費向上を図るために、機関圧縮比を高くする一方、機関負荷が高いとき、あるいは機関回転数が高いときには、ノッキングやプレイグニッションの発生を抑制する等の目的で、機関圧縮比を低くする。つまり、機関負荷や機関回転数が高くなるほど、機関圧縮比を低くする。
　図４は、本実施例に係る表示装置を構成するディスプレイ４０を示す説明図である。このディスプレイ４０は、運転者により視認できる位置に配置されるもので、例えば運転者前方のインストルメントパネルやダッシュボードに配置され、あるいはナビゲーションシステムのディスプレイと共用して用いられる。ディスプレイ４０には、制御軸センサ３４により検出される実圧縮比、および過給圧センサ５により検出される過給圧の制御信号が制御部６から入力される。
　圧縮比表示部４１（Ｃｏｍｐ．ｒａｔｉｏ）は、例えば図示するように縦長の複数段のバーグラフ状のものであり、現在の機関圧縮比の状態を示すカーソル４２が上下に移動する。このカーソル４２は、機関圧縮比が高圧縮比となるほど下側へ移動し、機関圧縮比が低圧縮比となるほど上側へ移動する。ここで、機関圧縮比が高圧縮比となるほど、熱効率が向上して燃費が向上し、省エネルギーであることが分るように、圧縮比表示部４１の下側に省エネルギーを表すエコ文字４３（Ｅｃｏ）が表示されるとともに、機関圧縮比が低圧縮比となるほど、高出力であることが分るように、圧縮比表示部４１の上側に高出力を表す高出力文字４４（Ｐｏｗｅｒ）が表示されている。更に、機関圧縮比の状態が分かり易いように圧縮比表示部４１内の階層の色調も変更されており、例えば、圧縮比表示部４１の上側（低圧縮比側）へ向かうに従って高出力を連想する赤色に近い色調となり、圧縮比表示部４１の下側（高圧縮比側）へ向かうに従って省エネルギーを連想する緑色に近い色調となるように、色調が段階的に変更されている。
　また、このディスプレイ４０には、機関圧縮比の状態に加えて過給状態を併せて表示する過給圧表示部４５が並設されている。この過給圧表示部４５は、複数段の円グラフ状のメータであり、過給圧が上昇するほど、発光部分４６が時計周りの方向へ周方向に延びていき、過給圧が低下するほど、発光部分４６が反時計周りの方向へ周方向に縮んでいく。メータ上には時計回り方向の順に「－１」，「０」，「１」，「２」の目盛りが表示されている。「０」は大気圧相当の圧力であり、「－１」は－１００ｋＰａ（負圧）であり、「１」は１００ｋＰａ，「２」は２００ｋＰａの圧力である。本実施例では、過給機２と可変圧縮比機構２０とを併用しているために、低圧縮比側では過給圧を２００ｋＰａ程度まで十分に高めることが可能となっており、過給圧表示部４５により過給圧をあわせて表示することで、高出力状態を強調して認識させることができる。
　なお、図４（Ａ）は高圧縮比、低過給圧の状態を示し、図４（Ｂ）は低圧縮比、高過給圧の状態を示している。
　［１］以上のように本実施例では、内燃機関の機関圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構２０を備え、現在の機関圧縮比の状態を表示するディスプレイ４０を設けている。一般的に機関圧縮比は機関負荷や機関回転数に応じて過度にきめ細かくは設定しないので、機関負荷や機関回転数がわずかに変化しても圧縮比は変化せず、すなわち機関圧縮比の表示が頻繁に切り換わることはない。従って、燃費の良い機関圧縮比で運転していれば、車両の加速時であっても省エネルギーな運転であることを運転者に認識させることができる。これによって、省エネルギーな運転を心掛けている運転者に対し、アクセルペダルの踏みすぎを抑制させることができる。
　［２］また、内燃機関の機関負荷が低いとき、あるいは機関回転数が低いときには、熱効率を向上して燃費の向上を図るために、機関圧縮比を高くしている。
　［３］そして、圧縮比表示部４１の高圧縮比側には省エネルギーを表す表示が設けてある。従って、運転者は省エネルギー（エコ）を連想させる表示から外れないように意識してアクセル操作を心掛けることで、燃費の良い運転を行うことができる。
　［４］機関負荷が高いとき、あるいは機関回転数が高いときには、ノッキングやプレイグニッションの発生を抑制するために、機関圧縮比を低くする。
　［５］そして、圧縮比表示部４１の低圧縮比側には高出力を表す表示が設けてある。これにより、高出力な運転状態であることを運転者に認識させることができる。また、このような高出力な運転状態が運転者の意思と異なる場合に、運転者にアクセル開度を緩めさせることができる。
　［６］加えて本実施例では、吸気を過給する過給機２が設けられ、かつ、上記のディスプレイ４０には、機関圧縮比の状態に加えて過給状態を併せて表示する過給圧表示部４５が設けられている。このように可変圧縮比機構２０と過給機２とを併用する場合、低圧縮比側では過給圧を２００ｋＰａ程度まで十分に高めることが可能となっており、過給圧表示部４５により過給圧をあわせて表示することで、高出力状態を運転者に強調して認識させることができる。
　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、ディスプレイ上における圧縮比や過給圧の表示形態は上記実施例のものに限らず、例えばアナログ表示器等の他の表示形態であっても良い。また、上記実施例では、現在の機関圧縮比の状態を制御軸センサで検出してディスプレイに表示したが、これに限らず、機関負荷や機関回転数などから設定した目標圧縮比を表示しても構わない。また、上記実施例では、カーソルを移動させて機関圧縮比の状態を表示したが、これに限らず、上記した過給圧表示部のように発光によって表示させても構わない。また、上記実施例では、輸送機器として車両に適用した事例を説明したが、航空機や船舶等に適用しても構わない。
１…内燃機関
２…ターボ過給機
５…排気バイパス弁
２０…可変圧縮比機構
４０…ディスプレイ
４１…圧縮比表示部
４５…過給圧表示部

Claims (6)

  1. 　内燃機関の機関圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構を備えた輸送機器に用いる表示装置であって、
    　機関圧縮比の状態を表示するディスプレイを有する表示装置。
  2. 　上記内燃機関の機関負荷が低いとき、あるいは機関回転数が低いときには、機関圧縮比を高くする制御部を有する請求項１に記載の表示装置。
  3. 　上記ディスプレイは機関圧縮比の状態に応じて表示が変化する表示部を備え、上記表示部の高圧縮比側には省エネルギーを表す表示が設けてある請求項１または２に記載の表示装置。
  4. 　上記内燃機関の機関負荷が高いとき、あるいは機関回転数が高いときには、機関圧縮比を低くする制御部を有する請求項１～３のいずれかに記載の表示装置。
  5. 　上記ディスプレイは機関圧縮比の状態に応じて表示が変化する表示部を備え、表示部の低圧縮比側には高出力を表す表示が設けてある請求項１～４のいずれかに記載の表示装置。
  6. 　吸気を過給する過給機を備え、
    　上記ディスプレイに上記機関圧縮比の状態に加えて過給状態を併せて表示する請求項１～５のいずれかに記載の表示装置。
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