(57)【要約】【課題】圧縮比を規定するコントロールシャフトの位置をコギングブレーキを利用して保持するとともに、このコギングブレーキの共振による保持不能を回避する。【解決手段】コントロールシャフトの回転位置により圧縮比が変化する複リンク式の可変圧縮比機構を備えた構成においては、コントロールシャフトを制御する電動モータに燃焼圧や慣性によるトルクが作用するので、通電によりコギングトルクを生じるコギングブレーキを電動モータと並列に設け、電動モータＯＦＦ時の保持を行う。目標保持トルクに基づいてコギングブレーキの共振周波数を求め（ステップ２）、この共振周波数がエンジン振動周波数に接近したときは、目標圧縮比を低圧縮比化する（ステップ３，７）。圧縮比の低下によりコントロールシャフト側からコギングブレーキに作用する負荷トルクが低減し、保持が可能となる。【選択図】図４
2010242690.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のピストンとクランクシャフトとが複数のリンク部材を介して連結されているとともに、これらのリンク部材の自由度を制限するコントロールリンクを有し、このコントロールリンクの基端がコントロールシャフトの偏心軸に揺動可能に連結され、このコントロールシャフトの回転位置に応じて圧縮比が変化する可変圧縮比内燃機関において、
上記コントロールシャフトを回転方向に動かすアクチュエータと、
通電によりコギングトルクを利用した回転方向の保持力を発生し、上記アクチュエータの停止中に上記コントロールシャフトの位置を保持するコギングブレーキと、
上記コントロールシャフトに上記コントロールリンクから作用する荷重とそのときの圧縮比とから上記コギングブレーキの目標保持トルクを算出する手段と、
この目標保持トルクに沿って上記コギングブレーキの通電を制御するブレーキ駆動部と、
上記目標保持トルクに基づき上記コギングブレーキの共振周波数を算出する手段と、
この共振周波数とエンジン振動周波数とが接近しているときに目標圧縮比を低圧縮比側へ補正する手段と、
を備えてなる可変圧縮比内燃機関の制御装置。
【請求項２】
上記共振周波数と上記エンジン振動周波数とが一致しているときに圧縮比補正量を最大とし、両者の乖離が大きいほど圧縮比補正量を縮小することを特徴とする請求項１に記載の可変圧縮比内燃機関の制御装置。
【請求項３】
上記コギングブレーキの温度が高いほど圧縮比補正量を大とすることを特徴とする請求項１または２に記載の可変圧縮比内燃機関の制御装置。
【請求項４】
機関の温度が高いほど圧縮比補正量を大とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の可変圧縮比内燃機関の制御装置。
【請求項５】
圧縮比が所定圧縮比まで低下したときにコギングブレーキの共振により保持が不能な場合に、コギングブレーキによる保持からアクチュエータによる保持に切り換えることを特徴とする請求項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。
【請求項６】
上記アクチュエータによるコントロールシャフトの駆動状態から上記コギングブレーキによる保持状態へ切り換える切換過渡期に、アクチュエータとコギングブレーキの双方が駆動される期間を有し、この期間には、上記コントロールシャフト側から周期的に作用する負荷トルクに同期して上記アクチュエータの発生トルクを周期的に変化させることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の可変圧縮比内燃機関の制御装置。
【請求項７】
上記コギングブレーキと上記コントロールシャフトとの間の動力伝達系における減速比が、最高圧縮比時に比べて最低圧縮比時の方が相対的に大きいことを特徴とする請求項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。
【請求項８】
上記コントロールシャフトの中心と上記偏心軸の中心とを結ぶ直線と、コントロールリンクを介して上記偏心軸に入力される最大荷重の方向と、のなす角が、最高圧縮比時に比べて最低圧縮比時の方が相対的に小さいことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の可変圧縮比内燃機関の制御装置。
【請求項９】
上記コギングブレーキと上記コントロールシャフトとの間の動力伝達系におけるフリクションが、同一の機関負荷および機関回転速度の下で、最高圧縮比時に比べて最低圧縮比時の方が相対的に大きいことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の可変圧縮比内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
上記共振周波数とエンジン振動周波数とが接近しているときに上記目標保持トルクを増大補正した場合、上記コギングブレーキの共振周波数がエンジン振動周波数に近づくときは目標圧縮比を低圧縮比側へ補正し、上記コギングブレーキの共振周波数がエンジン振動周波数から離れるときは目標保持トルクを増大補正することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の可変圧縮比内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、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内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の圧縮比を可変制御するために、特許文献１に例示されているように、複リンク式ピストン−クランク機構を利用した複リンク式可変圧縮比装置が知られている。これは、内燃機関のピストンとクランクシャフトとが複数のリンク部材を介して連結されているとともに、これらのリンク部材の自由度を制限するコントロールリンクを備え、このコントロールリンクの基端の位置（揺動支点位置）を変更することで、ピストン位置を相対的に上下に変位させ、圧縮比を変更する構成となっている。上記コントロールリンクの揺動支点位置の変更には、例えば、コントロールリンク基端が連結される偏心軸を備えたコントロールシャフトが用いられ、このコントロールシャフトの回転位置を電動モータ等からなるアクチュエータによって変化させる構成となっている。
【０００３】
このような複リンク式ピストン−クランク機構を用いた可変圧縮比機構においては、コントロールリンクに燃焼荷重やピストンの慣性荷重が作用し、コントロールリンクを支持するコントロールシャフトには、これが交番トルクとなって作用する。そのため、目標圧縮比が変化しない定常運転時においても、アクチュエータによるコントロールシャフトの保持が必要となり、アクチュエータの消費エネルギが大きい。
【０００４】
特許文献２は、コギングトルクを利用して例えばモータ等の位置を保持するコギングブレーキを開示しているが、本出願人は、このような消費電力が少ないコギングブレーキを保持機構としてモータ等のアクチュエータと併用し、圧縮比を変化させる必要がないときは、このコギングブレーキによってコントロールシャフトの位置を保持することを検討している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２１５９２号公報
【特許文献２】特開２００８−２７１７６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のようなコギングトルクを利用したコギングブレーキにあっては、その保持トルクに相関したある共振周波数を有し、従って、このコギングブレーキを保持機構として用いた場合に、機関回転速度で定まるエンジン振動周波数（つまり上記の交番トルクの周波数）がこの共振周波数に一致すると、保持が不十分となる可能性がある。このような場合、結局、アクチュエータによる保持が必要となってしまい、コギングブレーキの利用による消費電力の低減が損なわれる。また、共振の抑制のためにダンパ等を設けることは、構成が複雑化し、好ましくない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そこで、この発明は、コギングブレーキの共振が生じそうな状況のときに、圧縮比を低下させ、コントロールシャフトからコギングブレーキ側へ入力されるトルク（負荷トルク）を抑制するようにした。
【０００８】
すなわち、この発明に係る可変圧縮比内燃機関の制御装置は、内燃機関のピストンとクランクシャフトとが複数のリンク部材を介して連結されているとともに、これらのリンク部材の自由度を制限するコントロールリンクを有し、このコントロールリンクの基端がコントロールシャフトの偏心軸に揺動可能に連結され、このコントロールシャフトの回転位置に応じて圧縮比が変化する可変圧縮比内燃機関を前提とするものであって、上記コントロールシャフトを回転方向に動かすアクチュエータと、通電によりコギングトルクを利用した回転方向の保持力を発生し、上記アクチュエータの停止中に上記コントロールシャフトの位置を保持するコギングブレーキと、上記コントロールシャフトに上記コントロールリンクから作用する荷重とそのときの圧縮比とから上記コギングブレーキの目標保持トルクを算出する手段と、この目標保持トルクに沿って上記コギングブレーキの通電を制御するブレーキ駆動部と、上記目標保持トルクに基づき上記コギングブレーキの共振周波数を算出する手段と、この共振周波数とエンジン振動周波数とが接近しているときに目標圧縮比を低圧縮比側へ補正する手段と、を備えている。
【０００９】
コントロールシャフトには、燃焼圧力やピストンの慣性力等による荷重がコントロールリンクから伝達され、これによる回転方向のトルクが、リンク機構やギヤ機構等の何らかの動力伝達系を介して上記コギングブレーキに負荷トルクとして作用する。なお、圧縮比によってコントロールリンクの姿勢（コントロールシャフトに対する位置関係）が変化するため、同じ荷重であっても圧縮比によってコントロールシャフトの回転方向のトルクは異なる値となる。コギングブレーキは、上記の負荷トルクに対し、コギングトルクによって対抗し、コントロールシャフトの回転位置を保持するが、コギングブレーキにより保持可能なトルクを上記負荷トルクが上回ると、コギングブレーキは保持不能（いわゆる脱調が生じる）となり、コントロールシャフトの回転位置が本来の位置（保持位置）からずれてしまうことになる。コギングブレーキが共振している状態では、このコギングブレーキの保持可能なトルクが実質的に低下する。しかし、本発明のように、エンジン振動周波数がこの共振周波数に接近しているときに、圧縮比を低圧縮比へと補正することで、コントロールシャフトからコギングブレーキに作用する負荷トルクが小さくなり、共振により保持不能となることが回避ないし抑制される。
【００１０】
また、共振により保持不能となる現象が生じるのは、一般に、燃焼荷重が大となる機関高負荷時であり、圧縮比の制御精度が低下するとノッキングの懸念があるが、共振が生じそうなときに目標圧縮比を低圧縮比側へ補正することで、仮にコギングブレーキの共振により圧縮比の多少の変動が生じても、ノッキングが発生しにくい。
【００１１】
本発明の望ましい一つの態様では、上記共振周波数と上記エンジン振動周波数とが一致しているときに低圧縮比側への圧縮比補正量が最大となり、両者の乖離が大きいほど圧縮比補正量が小さく与えられる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、コギングブレーキを保持機構として用いることで、アクチュエータの消費電力を抑制できるとともに、コギングブレーキの共振に対し、圧縮比を低圧縮比側へ補正することで、保持不能となる現象を抑制できる。従って、コギングブレーキとして過度に大きな容量のものを用いる必要がなくなり、アクチュエータと合わせた駆動機構全体の小型化が図れる。また、保持不能となった際の圧縮比変動によるノッキング発生をより確実に回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明が適用される可変圧縮比内燃機関の一実施例の構成説明図。
【図２】アクチュエータ機構の構成例を示す説明図。
【図３】コントロールシャフトに作用する荷重の説明図。
【図４】コギングブレーキの共振に対する制御を示すフローチャート。
【図５】コギングブレーキとコントロールシャフト間の減速比の一例を示す特性図。
【図６】同じく減速比の異なる例を示す特性図。
【図７】コントロールシャフトにおける偏心軸の可動範囲の一例を示す説明図。
【図８】同じく偏心軸の可動範囲の他の例を示す説明図。
【図９】（ａ）アクチュエータ機構と（ｂ）その圧縮比に応じた姿勢変化とを対比して示した説明図。
【図１０】切換過渡期間における電動モータの制御を示すタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明の制御装置が適用される複リンク式可変圧縮比機構を備えた可変圧縮比内燃機関の基本的な構成の一例を示しており、図示するように、シリンダブロック５に形成されたシリンダ６内に、ピストン１が摺動可能に配設されており、このピストン１に、アッパリンク１１の一端がピストンピン２を介して揺動可能に連結されている。このアッパリンク１１の他端は、第１連結ピン１２を介してロアリンク１３の一端部に回転可能に連結されている。このロアリンク１３は、その中央部においてクランクシャフト３のクランクピン４に揺動可能に取り付けられている。なお、ピストン１は、その上方に画成される燃焼室から燃焼圧力を受ける。また、クランクシャフト３は、クランク軸受ブラケット７によってシリンダブロック５に回転可能に支持されている。
【００１６】
上記ロアリンク１３の他端部には、コントロールリンク１５の一端が第２連結ピン１４を介して回転可能に連結されている。このコントロールリンク１５の他端は、内燃機関本体の一部に揺動可能に支持されており、かつ、圧縮比の変更のために、その揺動支点の位置が内燃機関本体に対して変位可能となっている。具体的には、クランクシャフト３と平行に延びたコントロールシャフト１８を備え、このコントロールシャフト１８に偏心して設けられた偏心軸１９に上記コントロールリンク１５の他端が回転可能に嵌合している。上記コントロールシャフト１８は、上記のクランク軸受ブラケット７とコントロールシャフト軸受ブラケット８との間に回転可能に支持されており、電動モータ２０を用いたアクチュエータ機構によって、その回転位置が制御される。つまり、圧縮比の変更のために、上記アクチュエータ機構によりコントロールシャフト１８を回転駆動すると、コントロールリンク１５の揺動支点となる偏心軸１９の中心位置が機関本体に対して移動する。これにより、コントロールリンク１５によるロアリンク１３の運動拘束条件が変化して、クランク角に対するピストン１の行程位置が変化し、ひいては機関圧縮比が変更されることになる。
【００１７】
ここで、機関のピストン１に作用する燃焼荷重は、コントロールリンク１５を引き上げる方向に作用し、コントロールシャフト１８を回転方向の一方（偏心軸１９の配置によって定まる）に回転させようとする。また、ピストン１等の慣性荷重がコントロールシャフト１８を回転方向の他方へ向けて付勢する。従って、目標圧縮比に達した後も電動モータ２０には交番トルクが作用し、これに抗して一定圧縮比に保持するために、本実施例では、アクチュエータ機構に、コントロールシャフト１８の位置を保持するためのコギングブレーキ２１が設けられている。
【００１８】
図２は、アクチュエータ機構の構成例を示しており、電動モータ２０の回転が減速ギヤ機構３１を介してボールネジ機構３２のボールナット３３に伝達され、コントロールシャフト１８にリンク３４を介して連係するボールシャフト３５が軸方向に直線往復運動する構成となっている。またコギングブレーキ２１は、例えば特許文献２に例示されているような多数の磁極を有する固定子と回転子との間でのコギングトルクを利用する非接触の励磁式ブレーキであり、同じく減速ギヤ機構３６を介して電動モータ１９に連係している。上記コギングブレーキ２１は、例えば固定子側に設けられたコイル（図示せず）に通電することで、コントロールシャフト１８（電動モータ２０）を固定保持し、またコイルに通電しないＯＦＦ状態では、回転子が固定子に対し自由に回転するようになり、つまり、コントロールシャフト１８（電動モータ２０）を解放する。
【００１９】
図３は、図１の複リンク式ピストン−クランク機構をいわゆるスケルトン図として示したものであって、この図から容易に理解できるように、機関のピストン１に作用する燃焼荷重は、コントロールリンク１５に矢印Ｆで示すように偏心軸１９を引き上げる方向に作用する。またピストン１等の慣性荷重は、燃焼荷重Ｆとは逆に、偏心軸１９を押し下げる方向つまりコントロールリンク１５の圧縮方向に作用する。ここで、スケルトン図の実線は、最高圧縮比位置に対応し、スケルトン図の破線は、最低圧縮比位置に対応しており、図示するように、最高圧縮比位置から最低圧縮比位置の間で、コントロールシャフト１８は１８０°未満の所定角度回動する。従って、コントロールシャフト１８の中心に対する偏心軸１９の相対位置は圧縮比によって異なり、荷重Ｆがコントロールシャフト１８の回転トルクに変換される際には、その相対位置に基づくレバー比の変化の影響を受ける。
【００２０】
なお、本発明は、図１に示したような特定の形式の複リンク式可変圧縮比機構に限定されるものではなく、コントロールシャフトを用いた種々の形式の可変圧縮比機構に適用することが可能である。
【００２１】
上記のような構成において、アクチュエータとしての電動モータ２０は、図示せぬセンサにより検出されるコントロールシャフト１８の回転位置（これが実圧縮比を示す）が目標圧縮比に合致するように、ＰＩＤ制御等の適宜なフィードバック制御によって駆動される。なお、目標圧縮比は、機関の負荷と回転速度とをパラメータとした制御マップから求められるが、基本的に、低中負荷域では熱効率向上のために高圧縮比となり、高負荷域ではノッキング回避のために低圧縮比となる特性に設定されている。この電動モータ２０の駆動中は、コギングブレーキ２１はＯＦＦであり、電動モータ２０によるコントロールシャフト１８の回転に対し何ら負荷となることはない。そして、実圧縮比が目標圧縮比に収束したときに、電動モータ２０はＯＦＦとなり、コギングブレーキ２１がＯＮとなる。つまり、コギングブレーキ２１のコイルに通電され、回転子と固定子の磁極同士が互いに対向した状態を保持しようとする。従って、コントロールシャフト１８側から入力される負荷トルクに対抗してコギングトルクが生じ、電動モータ２０に比べて少ない消費電力でもってコントロールシャフト１８の位置を保持することができる。
【００２２】
ここで、上記のコギングトルクを利用するコギングブレーキ２１にあっては、一種の磁気ばねとして機能することから、磁力と可動部の慣性モーメントとから定まる特定の周波数において共振を生じ、この共振時には、保持可能な負荷トルクが低下する。そのため、本発明では、この共振に対処するために、目標圧縮比の低圧縮比化を行う。
【００２３】
図４は、このようなコギングブレーキ２１の共振に対する処理の流れを示すフローチャートであって、ステップ１で、コギングブレーキ２１の目標保持トルクを求める。具体的には、前述したようにコントロールリンク１５からコントロールシャフト１８へ作用する荷重（燃焼圧力とピストン等の慣性力との合力）と、そのときの圧縮比つまりそのときのコントロールシャフト１８の中心に対する偏心軸１９の相対位置に関連した上述のレバー比と、からコントロールシャフト１８の回転方向のトルクが算出されるので、そのサイクル中のピーク値に対応して、コギングブレーキ２１に必要な目標保持トルクが求められる。なお、コントロールシャフト１８に作用する荷重は、例えば、機関の負荷および回転速度に基づいて求めることができる。
【００２４】
次に、ステップ２において、この目標保持トルクに基づき、コギングブレーキ２１の共振周波数を算出する。そして、ステップ３において、そのときのエンジン振動周波数（機関回転速度と気筒数とから定まる）と上記共振周波数とが接近しているかどうか、例えば、両者の差が所定値以下であるか否か、を判定する。両者が十分に離れていれば、共振の懸念はないので、ステップ４へ進み、上記目標保持トルクに沿ってコギングブレーキ２１のコイルに通電し、コギングブレーキ２１による保持を行う。
【００２５】
一方、そのときのエンジン振動周波数と共振周波数とが接近している場合には、ステップ５へ進み、コギングブレーキ２１の目標保持トルクの増加が、共振を回避する方向となる否かを判定する。つまり、共振周波数は保持トルクに相関するので、目標保持トルクを僅かに増加させたときに共振周波数が変化するが、この結果、共振周波数がそのときのエンジン振動周波数から離れる場合と、逆にエンジン振動周波数に近づいてしまう場合と、がある。従って、ここでは、目標保持トルクを僅かに増加させたものとして共振周波数を再度算出し、例えばエンジン振動周波数との差の増減方向を判断する。
【００２６】
ステップ５で目標保持トルクの増加が共振を回避する方向であると判断した場合には、ステップ５からステップ６へ進み、目標保持トルクを例えば一定量ないし一定割合で増加補正する。そして、ステップ６からステップ４へ進み、コギングブレーキ２１による保持を行う。これらの各ステップの処理は繰り返し実行されるので、結局、共振周波数がエンジン振動周波数から十分に離れるまで、目標保持トルクが徐々に大きく補正される。
【００２７】
これに対し、ステップ５で、コギングブレーキ２１の目標保持トルクの増加が共振を回避する方向とならない場合は、ステップ５からステップ７へ進む。なお、コギングブレーキ２１の目標保持トルクが既に限界に達していて、それ以上の増加ができない場合も、同じくステップ５からステップ７へ進む。ステップ７では、目標圧縮比を低圧縮比側へ所定の補正量だけ補正する。この目標圧縮比の補正により、前述した電動モータ２０のフィードバック制御によって実圧縮比も低圧縮比側へ変化していく。このように圧縮比が低圧縮比となることで、コントロールシャフト１８からコギングブレーキ２１に作用する負荷トルクが小さくなり、共振により保持不能となることが回避ないし抑制される。
【００２８】
また、共振により保持不能となる現象が生じるのは、一般に、燃焼荷重が大となる機関高負荷時であるが、共振が生じそうなときに速やかに低圧縮比化することで、仮にコギングブレーキ２１の共振により圧縮比の多少の変動が生じても、ノッキングが確実に回避される。
【００２９】
このステップ７では、圧縮比補正量として一定値とすることもできるが、一つの例では、共振周波数とエンジン振動周波数との乖離の程度に応じて圧縮比補正量を設定する。つまり、両者が一致しているときに圧縮比補正量を最大とし、両者の乖離が大きいほど圧縮比補正量を小さく与える。これにより、過度の低圧縮比化をせずに共振を適切に抑制でき、過度の低圧縮比化による燃焼効率の悪化を回避できる。
【００３０】
また、好ましい一つの例では、コギングブレーキ２１の温度を監視し、その温度が高いほど、低圧縮比側への圧縮比補正量を大きく与える。コギングブレーキ２１の温度が上昇すると、そのコイルの抵抗が増大し、同じ電圧での電流が低下するため、保持トルクの低下が生じる。従って、一定の保持トルクを維持するためには、電圧を上昇する必要があるが、消費電力が増大し、またコイルが過熱してコギングブレーキ２１の温度がさらに上昇することとなる。そのため、コギングブレーキ２１の温度が高いときには、さらに大きく低圧縮比化することで、コギングブレーキ２１に入力される負荷トルクを低減することが望ましい。なお、コギングブレーキ２１の温度上昇は、例えば、高い保持トルクで保持時間が長いとき、例えば高負荷域での定常運転を長く継続した場合、などに生じるが、隣接する電動モータ２０や他の機器の熱的影響も受ける。
【００３１】
また、好ましい一つの例では、機関の温度（例えば冷却水温度や潤滑油温度）が高いほど、低圧縮比側への圧縮比補正量を大きく与える。機関の冷機時には、アクチュエータ機構の各部の摺動部やコントロールシャフト１８の軸受等における潤滑油の粘性が高く、フリクションが大となるので、コギングブレーキ２１の共振をフリクションによって減衰する作用が増大し、共振によるコントロールシャフト１８の変位が生じにくい。これに対し、機関温度が高いと、潤滑油の抵抗によるフリクションが低下し、共振を減衰する作用が相対的に小さくなる。従って、より大きな圧縮比補正量を与えることが望ましい。なお、機関温度に代えて、電動モータ２０の温度を監視するようにしてもよい。
【００３２】
次に、ステップ８では、ステップ７での補正の結果、機関の実圧縮比が所定の圧縮比に達したかを判定している。これは、過度に低圧縮比化することによる燃焼効率の悪化ひいては燃費やトルクの悪化を回避するためのものであり、目標圧縮比の補正により所定の圧縮比にまで低下したときには、ステップ９へ進み、それ以上の低圧縮比化を停止するとともに、コギングブレーキ２１をＯＦＦとして、電動モータ２０によるコントロールシャフト１８の保持に切り換える。つまり、コギングブレーキ２１の共振時に、ステップ７において設定される圧縮比補正量や補正前の圧縮比の関係で上記の所定の圧縮比よりも低圧縮比化する必要がある場合にも、所定の圧縮比よりも低圧縮比化させることなく、電動モータ２０を利用して保持を行うのである。なお、上記の所定の圧縮比としては、固定値であってもよく、あるいは機関運転条件等に応じて可変的に設定してもよい。
【００３３】
このように、上記実施例では、共振周波数がエンジン振動周波数に近く共振が生じそうなときに、圧縮比を低圧縮比化することで、コギングブレーキ２１による保持を確実なものとし、かつノッキングを回避することができる。
【００３４】
ところで、コギングブレーキ２１とコントロールシャフト１８との間には、上述したようにリンク機構や減速機構等が介在しているが、この両者間の動力伝達系における減速比の特性としては、図５あるいは図６に例示するように、最高圧縮比時に比べて最低圧縮比時の方が減速比（コギングブレーキ２１からコントロールシャフト１８への減速比）が相対的に大きいことが望ましい。
【００３５】
このように低圧縮比側で減速比が大きいことによって、コントロールシャフト１８からコギングブレーキ２１へ入力される負荷トルクが小さくなり、前述のように低圧縮比化することによる共振条件下での保持の上で一層有利となる。また最低圧縮比付近で減速比が高くなることからフリクションが増加し、例えば、急加速時の急激な低圧縮比化の際のコントロールシャフト１８位置のオーバーシュートを抑制できる。
【００３６】
また、前述したように、上記の可変圧縮比機構においては、コントロールシャフト１８は最高圧縮比位置から最低圧縮比位置の間で、１８０°未満の所定角度回動するが、コントロールシャフト１８の中心に対する偏心軸１９の相対位置は圧縮比によって異なり、コントロールリンク１５の長手方向にほぼ沿って作用する荷重がコントロールシャフト１８の回転トルクに変換される際には、その相対位置に基づくレバー比の変化の影響を受ける。ここで、望ましい一つの例では、図７あるいは図８に例示するように、コントロールシャフト１８の中心Ｏ１と偏心軸１９の中心Ｏ２（最高圧縮比時の位置を符号Ｏ２Ｈ、最低圧縮比時の位置を符号Ｏ２Ｌで示す）とを結ぶ直線Ｌ（同じく最高圧縮比時の位置を符号ＬＨ、最低圧縮比時の位置を符号ＬＬで示す）と、コントロールリンク１５を介して偏心軸１９に入力される最大荷重Ｆの方向と、のなす角が、最高圧縮比時（図の角度α）に比べて最低圧縮比時（図の角度β）の方が相対的に小さくなるように、偏心軸１９の可動範囲θが設定されている。換言すれば、角度αは、９０°に近く、角度βは、０°あるいは１８０°に近い。なお、図７，図８は、後述する図９とともに、図３に例示した構成を紙面裏側から見た図に相当し、従って、左右が反転している。
【００３７】
コギングブレーキ２１による保持性が悪化しやすい機関高負荷域では、基本的に目標圧縮比が低圧縮比であり、角度βのようにレバー比が小さくなるので、同じコントロールリンク１５からの荷重に対し、コントロールシャフト１８の回転方向のトルクは小さくなる。従って、コギングブレーキ２１に入力される負荷トルクが小さくなり、共振時の保持の上で有利となる。また、共振により仮にコントロールシャフト１８が変位したとしても、コントロールシャフト１８の単位角度の変位に対するコントロールリンク１５の長手方向の変位ひいては圧縮比の変化量が比較的小さくなり、ノッキング回避の上でも有利となる。
【００３８】
一方、高圧縮比となっている低負荷域から急加速したような場合には、圧縮比をできるだけ速く低圧縮比化することが望ましいが、上記のように角度αが大（９０°に近い）であれば、コントロールシャフト１８の単位角度の変位に対するコントロールリンク１５の長手方向の変位ひいては圧縮比の変化量が比較的大きくなり、低圧縮比化の応答性が高くなる。
【００３９】
また、本発明では、共振が生じそうな条件下で上記のように低圧縮比化するが、これに伴って、コギングブレーキ２１とコントロールシャフト１８との間の動力伝達系におけるフリクションが増加するように構成することが望ましい。つまり、好ましい一つの例では、コギングブレーキ２１とコントロールシャフト１８との間の動力伝達系におけるフリクションが、同一の機関負荷および機関回転速度の下で、最高圧縮比時に比べて最低圧縮比時の方が相対的に大きくなるように構成されている。
【００４０】
図９の（ａ），（ｂ）はこれを説明するもので、コギングブレーキ２１を含むアクチュエータ機構は、前述したように、リンク３４を介してボールシャフト３５がコントロールシャフト１８に連係しているが、ボールシャフト３５は、ガイド部４１によって軸方向に摺動可能に案内されている。また、リンク３４先端はコントロールシャフト１８に連結点（連結ピン）４２において連結され、ボールシャフト３５とリンク３４とは、連結点（連結ピン）４３において連結されている。図９の（ｂ）は、最高圧縮比時の各部の位置（各部の参照符号に添字Ｈを付して示す）と最低圧縮比時の各部の位置（各部の参照符号に添字Ｌを付して示す）とを対比して示したスケルトン図であって、前述したように、コントロールシャフト１８は、角度θの範囲で回動する。これに伴い、ボールシャフト３５が直線的に前後進するが、リンク３４の傾きが最高圧縮比時と最低圧縮比時とで異なり、最低圧縮比時の方がボールシャフト３５の中心軸線に対し大きく傾く。従って、コントロールシャフト１８側からリンク３４の長手方向に沿ってある荷重が作用したときに、ボールシャフト３５の軸方向に沿った荷重Ｆ１と軸直角方向の荷重Ｆ２とに分解してみると、軸直角方向の荷重Ｆ２は、最高圧縮比時に比べて最低圧縮比時の方が大となる。従って、ボールシャフト３５とガイド部４１との間におけるフリクションが大となり、コギングブレーキ２１の共振が抑制される。
【００４１】
ところで、上記の保持機構となるコギングブレーキ２１は、基本的に、電動モータ２０がＯＦＦとなる際に、これと入れ替わってＯＮとなるものであるが、コギングブレーキ２１のコギングトルクの立ち上がりの遅れを考慮して、電動モータ２０がＯＦＦとなる少し前にコギングブレーキ２１をＯＮとするようにしてもよい。つまり、電動モータ２０によるコントロールシャフト１８の駆動状態からコギングブレーキ２１による保持状態へ切り換える切換過渡期に、電動モータ２０とコギングブレーキ２１の双方がＯＮとなる期間を設けることができる。そして、このような場合には、双方がＯＮとなる期間の間、図１０に示すように、コントロールシャフト１８側から周期的に作用する負荷トルクに同期して、電動モータ２０の発生トルクを周期的に変化させることで、負荷トルクの少なくとも一部を相殺することができる。これにより、この過渡期間におけるコギングブレーキ２１の共振が抑制される。
【符号の説明】
【００４２】
１…ピストン
３…クランクシャフト
１１…アッパリンク
１３…ロアリンク
１５…コントロールリンク
１８…コントロールシャフト
２０…電動モータ
２１…コギングブレーキ  
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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