(57)【要約】【課題】小型の回転機にて機械圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構を備える内燃機関を提供する。【解決手段】内燃機関は、クランクケースに対するシリンダブロックの相対位置を変更することにより機械圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構を備える。可変圧縮比機構は、モータと、モータの回転力を伝達する経路に配置されている逆入力遮断クラッチと、クランクケースから離れる向きにシリンダブロックを付勢するリフトスプリングを含む。内燃機関は、機関本体の停止期間中に機械圧縮比を低下する要求が生じた場合には、クラッチのロック状態を解除するために必要な入力軸の第１のトルクが、モータにより入力軸に供給可能な第２のトルクよりも小さいか否かを判別し、小さい場合には機械圧縮比を低下させる。【選択図】図１５
2014206124.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクケースを含む支持構造物および燃焼室を有するシリンダブロックを含む機関本体と、
支持構造物に対するシリンダブロックの相対位置を変更することにより機械圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構とを備え、
可変圧縮比機構は、支持構造物とシリンダブロックとの間に介在し、偏心軸を含むシャフトと、シャフトを回転させる駆動装置と、支持構造物から離れる向きにシリンダブロックを付勢する付勢部材とを含み、
駆動装置は、回転機と、回転機の回転力をシャフトに伝達する駆動力伝達経路に配置されているクラッチとを含み、
クラッチは、支持構造物に対してシリンダブロックが離れる向きに対応する回転方向の回転力が出力軸に加わると、入力軸への回転力の伝達を遮断するように形成されており、
機関本体の停止期間中に機械圧縮比を低下する要求が生じた場合には、機械圧縮比を低下する前の状態において、クラッチの回転力の伝達の遮断を解除するために必要な入力軸の第１のトルクが回転機により入力軸に供給可能な第２のトルクよりも小さいか否かを判別し、
第１のトルクが第２のトルクよりも小さい場合には機械圧縮比を低下させ、第１のトルクが第２のトルクよりも大きい場合には機械圧縮比の低下を禁止することを特徴とする、内燃機関。
【請求項２】
機関本体の停止期間中に機械圧縮比を低下する要求が生じた場合には、１回目の機械圧縮比の低下を実施した後の状態において、更に２回目の機械圧縮比の低下を実施する場合に、クラッチの回転力の伝達の遮断を解除するために必要な入力軸の第３のトルクが回転機により入力軸に供給可能な第２のトルクよりも小さいか否かを判別し、
第３のトルクが第２のトルクよりも小さい場合には１回目の機械圧縮比の低下を実施し、第３のトルクが第２のトルクよりも大きい場合には１回目の機械圧縮比の低下を禁止する、請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
機械圧縮比を変更するときの偏心軸の位置を推定し、偏心軸の位置が予められた範囲内である場合に、クラッチの回転力の伝達の遮断を解除するために必要な入力軸のトルクが回転機により入力軸に供給可能なトルクよりも小さいと判別する、請求項１または２に記載の内燃機関。
【請求項４】
機械圧縮比の低下を禁止した場合には、機関本体の始動後に機械圧縮比を低下させる、請求項１から３のいずれか一項に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の燃焼室では、空気および燃料の混合気が圧縮された状態で点火される。混合気を圧縮するときの圧縮比は、内燃機関の出力および燃料消費量に影響を与えることが知られている。圧縮比を高くすることにより出力されるトルクを大きくすることができて、熱効率の向上を図ることができる。ところが、圧縮比を高くしすぎると、ノッキング等の異常燃焼が生じることが知られている。従来の技術においては、運転期間中に圧縮比を変更する内燃機関が知られている。運転期間中に圧縮比を変更する可変圧縮比機構としては、ピストンが上死点に到達したときの燃焼室の容積を変更する機構を採用することが知られている。
【０００３】
特開２００５−２１４０８８号公報には、往復操作子を進退動作させることによりピストンが上死点に到達したときの位置を変更することができる可変圧縮比エンジンが開示されている。この可変圧縮比エンジンは、アクチュエータ機構により圧縮比が変更される。アクチュエータ機構は、ボールねじと、モータの回転をボールねじのナットに伝達する回転伝達系と、回転伝達系に介在させたクラッチとを備える。この公報には、モータの駆動が入力される入力部材からナットへの回転を伝達するが、ナットから入力部材への回転の伝達を遮断する逆入力制限型のクラッチを採用することが開示されている。
【０００４】
また、特開２００７−２３９５２０号公報においては、シリンダ内を往復動するピストンとクランクシャフトのクランクピンとを連係するリンク列と、駆動部により回転位置が変更される制御軸と、この制御軸とリンク列とを連係する制御リンクとを有し、制御軸の回転位置に応じてピストン行程が変化する内燃機関の可変圧縮比装置が開示されている。この可変圧縮比装置には、駆動部から制御軸への動力伝達経路に、制御軸から駆動部への逆入力を遮断するクラッチを介装することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２１４０８８号公報
【特許文献２】特開２００７−２３９５２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ピストンが上死点に到達したときの燃焼室の容積を変更する可変圧縮比機構を備える内燃機関では、燃料が燃焼すると、燃焼室の圧力、すなわち筒内圧が上昇する。筒内圧が上昇すると、燃焼室を構成する部材に対して燃焼室の容積が大きくなる方向に力が作用し、可変圧縮比機構に作用する力も増大する。この力は、燃焼室の容積を変更する機構を駆動するモータに伝達される虞がある。このために、可変圧縮比機構には、筒内圧による回転力がモータに伝達されないように、筒内圧による回転力を遮断する逆入力遮断クラッチを配置することが知られている。逆入力遮断クラッチは、筒内圧により生じる回転力を遮断するロック機能を有する。機械圧縮比を変更する場合には、このロック機能を解除した上で燃焼室の容積を変更している。
【０００７】
機械圧縮比は、機関本体を駆動している期間中に変更する場合に限られず、機関本体を停止している期間中に変更する場合がある。たとえば、機関本体を停止している期間中に可変圧縮比機構の異常を検出するために機械圧縮比を変更する場合がある。または、内燃機関に加えて電動機を動力源とするハイブリッド駆動装置においては、機関本体を一時的に停止する期間がある。この期間中に偏心軸周り等に油膜を形成するために機械圧縮比を変更する場合がある。
【０００８】
ところで、可変圧縮比機構は、クランクケースに対してシリンダブロックを相対移動させることにより、ピストンが上死点に到達したときの燃焼室の容積を変更することができる。この可変圧縮比機構では、運転期間中のシリンダブロックの振動を抑制するためにクランクケースに対してシリンダブロックが常に付勢されている。このために、機関本体の停止期間中に逆入力遮断クラッチのロック状態を解除する場合に、ロック状態を解除するために必要な回転力が、運転期間中にロック状態を解除するために必要な回転力よりも大きくなる場合があった。機関本体の停止期間中に逆入力遮断クラッチのロック状態を解除できるようにするためには、可変圧縮比機構の回転機を大型にする必要があった。この結果、可変圧縮比機構の消費電力が大きくなったり、回転機を配置する領域が大きくなったりする問題があった。
【０００９】
本発明は、小型の回転機にて機械圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構を備える内燃機関を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の内燃機関は、クランクケースを含む支持構造物および燃焼室を有するシリンダブロックを含む機関本体と、支持構造物に対するシリンダブロックの相対位置を変更することにより機械圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構とを備える。可変圧縮比機構は、支持構造物とシリンダブロックとの間に介在し、偏心軸を含むシャフトと、シャフトを回転させる駆動装置と、支持構造物から離れる向きにシリンダブロックを付勢する付勢部材とを含む。駆動装置は、回転機と、回転機の回転力をシャフトに伝達する駆動力伝達経路に配置されているクラッチとを含む。クラッチは、支持構造物に対してシリンダブロックが離れる向きに対応する回転方向の回転力が出力軸に加わると、入力軸への回転力の伝達を遮断するように形成されている。内燃機関は、機関本体の停止期間中に機械圧縮比を低下する要求が生じた場合には、機械圧縮比を低下する前の状態において、クラッチの回転力の伝達の遮断を解除するために必要な入力軸の第１のトルクが回転機により入力軸に供給可能な第２のトルクよりも小さいか否かを判別し、第１のトルクが第２のトルクよりも小さい場合には機械圧縮比を低下させ、第１のトルクが第２のトルクよりも大きい場合には機械圧縮比の低下を禁止する。
【００１１】
上記発明においては、機関本体の停止期間中に機械圧縮比を低下する要求が生じた場合には、１回目の機械圧縮比の低下を実施した後の状態において、更に２回目の機械圧縮比の低下を実施する場合に、クラッチの回転力の伝達の遮断を解除するために必要な入力軸の第３のトルクが回転機により入力軸に供給可能な第２のトルクよりも小さいか否かを判別し、第３のトルクが第２のトルクよりも小さい場合には１回目の機械圧縮比の低下を実施し、第３のトルクが第２のトルクよりも大きい場合には１回目の機械圧縮比の低下を禁止することができる。
【００１２】
上記発明においては、機械圧縮比を変更するときの偏心軸の位置を推定し、偏心軸の位置が予められた範囲内である場合に、クラッチの回転力の伝達の遮断を解除するために必要な入力軸のトルクが回転機により入力軸に供給可能なトルクよりも小さいと判別することができる。
【００１３】
上記発明においては、機械圧縮比の低下を禁止した場合には、機関本体の始動後に機械圧縮比を低下させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、小型の回転機にて機械圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構を備える内燃機関を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態における内燃機関の概略全体図である。
【図２】実施の形態における可変圧縮比機構の概略分解斜視図である。
【図３】実施の形態における機械圧縮比の変更を説明する可変圧縮比機構の第１の概略断面図である。
【図４】実施の形態における機械圧縮比の変更を説明する可変圧縮比機構の第２の概略断面図である。
【図５】実施の形態における機械圧縮比の変更を説明する可変圧縮比機構の第３の概略断面図である。
【図６】実施の形態におけるクラッチの第１の概略断面図である。
【図７】実施の形態におけるクラッチの第２の概略断面図である。
【図８】実施の形態における機械圧縮比を低下するときのクラッチの第１の概略断面図である。
【図９】実施の形態における機械圧縮比を低下するときのクラッチの第２の概略断面図である。
【図１０】実施の形態における機械圧縮比を上昇するときのクラッチの概略断面図である。
【図１１】実施の形態における偏心軸角度とリフトスプリングによりシリンダブロックに加わる荷重とのグラフである。
【図１２】実施の形態における偏心軸角度に対するリンク機構が回転力を伝達するときの角度係数のグラフである。
【図１３】実施の形態のクラッチにおいて、出力軸に加わるトルクに対するロック状態を解除するために入力軸に必要なトルクのグラフである。
【図１４】実施の形態のクラッチにおいて、偏心軸角度に対するロック状態を解除するために入力軸に必要なトルクのグラフである。
【図１５】実施の形態における運転制御のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１から図１５を参照して、実施の形態における内燃機関について説明する。本実施の形態においては、車両に取り付けられている火花点火式の内燃機関を例示して説明する。本実施の形態における内燃機関は、機械圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構を備える。
【００１７】
図１は、実施の形態における内燃機関の概略図である。内燃機関は、機関本体９０を備える。機関本体９０は、クランクケース１を含む支持構造物を含む。支持構造物は、クランクシャフトを支持するように形成されている。機関本体９０は、シリンダブロック２およびシリンダヘッド３を含む。シリンダブロック２の内部に形成された穴部には、ピストン４が配置されている。燃焼室５の頂面の中央部には、点火栓６が配置されている。本発明においては、任意のピストン４の位置において、ピストン４の冠面、シリンダブロック２の穴部およびシリンダヘッド３に囲まれる空間を燃焼室と称する。
【００１８】
シリンダヘッド３には、吸気ポート８および排気ポート１０が形成されている。吸気ポート８の端部には吸気弁７が配置されている。吸気弁７は、吸気カム４９が回転することにより開閉する。排気ポート１０の端部には、排気弁９が配置されている。吸気ポート８は、吸気枝管１１を介してサージタンク１２に連結されている。吸気枝管１１には夫々対応する吸気ポート８内に向けて燃料を噴射するための燃料噴射弁１３が配置されている。なお、燃料噴射弁１３は吸気枝管１１に取付ける代りに、各燃焼室５に直接的に燃料を噴射するように配置されていても構わない。
【００１９】
サージタンク１２は、吸気ダクト１４を介してエアクリーナ１５に連結されている。吸気ダクト１４の内部にはアクチュエータ１６によって駆動されるスロットル弁１７が配置されている。また、吸気ダクト１４の内部には、例えば熱線を用いた吸入空気量検出器１８が配置されている。一方、排気ポート１０は、排気マニホールド１９を介して例えば三元触媒を内蔵した触媒装置２０に連結されている。排気マニホールド１９には空燃比センサ２１が配置されている。
【００２０】
本実施の形態における内燃機関は、ピストン４が圧縮上死点に位置するときの燃焼室５の容積を変更可能な可変圧縮比機構Ａを備える。可変圧縮比機構Ａは、クランクケース１に対するシリンダブロック２のシリンダ軸線方向における相対位置を変化させるように形成されている。クランクケース１とシリンダブロック２との間には、付勢部材としてのリフトスプリング６５が配置されている。リフトスプリング６５は、クランクケース１から離れる向きにシリンダブロック２を付勢するように形成されている。なお、付勢部材としては、この形態に限られず、クランクケース１から離れる向きにシリンダブロック２を付勢する任意の部材を採用することができる。
【００２１】
クランクケース１とシリンダブロック２には、クランクケース１に対するシリンダブロック２の相対位置を検出するための相対位置センサ２２が取付けられている。相対位置センサ２２からはクランクケース１とシリンダブロック２との間隔の変化を示す出力信号が出力される。スロットル弁駆動用のアクチュエータ１６にはスロットル弁開度を示す出力信号を発生するスロットル開度センサ２４が取付けられている。
【００２２】
本実施の形態における内燃機関の制御装置は、電子制御ユニット３０を含む。本実施の形態における電子制御ユニット３０は、デジタルコンピュータを含む。デジタルコンピュータは、双方向性バス３１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３４、入力ポート３５および出力ポート３６を含む。
【００２３】
吸入空気量検出器１８、空燃比センサ２１、相対位置センサ２２およびスロットル開度センサ２４の出力信号は夫々対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。また、アクセルペダル４０にはアクセルペダル４０の踏込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ４１が接続されている。負荷センサ４１の出力電圧は対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。負荷センサ４１の出力により要求負荷を検出することができる。更に、入力ポート３５にはクランクシャフトが例えば３０°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ４２が接続されている。クランク角センサ４２の出力により、クランク角度および機関回転数を検出することができる。
【００２４】
一方、出力ポート３６は、対応する駆動回路３８を介して点火栓６、燃料噴射弁１３、スロットル弁駆動用のアクチュエータ１６、および可変圧縮比機構Ａに接続される。これらの装置は、電子制御ユニット３０により制御されている。
【００２５】
図２に、本実施の形態における可変圧縮比機構の分解斜視図を示す。図３に本実施の形態における可変圧縮比機構の第１の概略断面図を示す。図２および図３を参照して、シリンダブロック２の両側壁の下方には互いに間隔を隔てた複数個の突出部５０が形成されている。各突出部５０には断面形状が円形のカム挿入孔５１が形成されている。一方、クランクケース１の上壁には互いに間隔を隔てて、突出部５０同士の間に嵌合される複数個の突出部５２が形成されている。これらの突出部５２にも断面形状が円形のカム挿入孔５３が形成されている。
【００２６】
本実施の形態における可変圧縮比機構は、一対のカムシャフト５４，５５を含む。カムシャフト５４，５５は、クランクケース１とシリンダブロック２との間に介在する。各カムシャフト５４，５５上には、一つおきに各カム挿入孔５３内に回転可能に挿入される円形カム５８が配置されている。これらの円形カム５８は各カムシャフト５４，５５の回転軸線と共軸をなす。一方、各円形カム５８の両側には、図３に示すように各カムシャフト５４，５５の回転軸線に対して偏心して配置された偏心軸５７が延びている。この偏心軸５７には、別の円形カム５６が偏心して回転可能に取付けられている。図２に示されるように、円形カム５６は、各円形カム５８の両側に配置されている。これらの円形カム５６は対応する各カム挿入孔５１に回転可能に挿入されている。シリンダブロック２は、偏心軸５７を含むカムシャフト５４，５５を介して、クランクケース１に支持されている。
【００２７】
図４に、本実施の形態における可変圧縮比機構の第２の概略断面図を示す。図５に、本実施の形態における可変圧縮比機構の第３の概略断面図を示す。図３から図５は、通常運転において機械圧縮比を変更するときの可変圧縮比機構の機能を説明する断面図である。図３に示す状態から各カムシャフト５４，５５上に配置された円形カム５８を矢印６８に示すように、互いに反対方向に回転させると偏心軸５７が互いに近づく方向に移動する。偏心軸５７は、それぞれのカムシャフト５４，５５の回転軸線の周りに回転する。シリンダブロック２は、矢印９９に示すようにクランクケース１から離れる向きに移動する。このときに円形カム５６は、カム挿入孔５１内において円形カム５８とは反対方向に回転し、図４に示されるように偏心軸５７が低い位置から中間高さ位置となる。次いで更に円形カム５８を矢印６８で示される方向に回転させると、シリンダブロック２は、矢印９９に示すように更にクランクケース１から離れる向きに移動する。この結果、図５に示されるように偏心軸５７は最も高い位置となる。
【００２８】
図３から図５には、それぞれの状態における円形カム５８の中心ａと偏心軸５７の中心ｂと円形カム５６の中心ｃとの位置関係が示されている。図３から図５を比較するとわかるように、クランクケース１とシリンダブロック２の相対位置は円形カム５８の中心ａと円形カム５６の中心ｃとの距離によって定まる。円形カム５８の中心ａと円形カム５６の中心ｃとの距離が大きくなるほど、シリンダブロック２はクランクケース１から離れる。即ち、可変圧縮比機構Ａは回転するカムを用いたリンク機構によりクランクケース１とシリンダブロック２との間の相対位置が変化する。
【００２９】
シリンダブロック２がクランクケース１から離れると、ピストン４が圧縮上死点に位置するときの燃焼室５の容積は増大する。シリンダブロック２がクランクケース１に近づくと、ピストン４が圧縮上死点に位置するときの燃焼室５の容積は減少する。従って各カムシャフト５４，５５を回転させることによってピストン４が圧縮上死点に位置するときの燃焼室５の容積を変更することができる。
【００３０】
本実施の形態における可変圧縮比機構は、燃焼室５の容積を変更するための偏心軸５７を回転させる駆動装置を含む。図２に示されるように、駆動装置は、回転機としてのモータ５９、クラッチ７０、ウォーム６１，６２およびウォームホイール６３，６４等を含む。回転軸６０には、カムシャフト５４，５５を夫々反対方向に回転させるように、螺旋方向が逆向きの一対のウォーム６１，６２が取付けられている。ウォーム６１，６２と噛合するウォームホイール６３，６４が夫々各カムシャフト５４，５５の端部に固定されている。なお、駆動装置の回転機としては、モータ５９に限られず、クラッチ７０の入力軸を回転させることができる任意の装置を採用することができる。
【００３１】
本実施の形態では、モータ５９を駆動することによってピストン４が圧縮上死点に位置するときの燃焼室５の容積を広い範囲に亘って変更することができる。可変圧縮比機構は、電子制御ユニット３０に制御されており、カムシャフト５４，５５を回転させるモータ５９は、対応する駆動回路３８を介して出力ポート３６に接続されている。
【００３２】
このように、本実施の形態における可変圧縮比機構は、クランクケース１に対してシリンダブロック２が相対的に移動することにより、ピストンが上死点に到達したときの燃焼室５の容積が可変に形成されている。本実施の形態においては、下死点から上死点までのピストンの行程容積とピストンが上死点に到達したときの燃焼室の容積のみから定まる圧縮比を機械圧縮比と称する。機械圧縮比は、吸気弁の閉弁時期等に依存せずに、（機械圧縮比）＝（ピストンが上死点に到達したときの燃焼室の容積＋ピストンの行程容積）／（ピストンが上死点に到達したときの燃焼室の容積）にて示すことができる。
【００３３】
図３に示す状態では、燃焼室５の容積が小さくなっており、機械圧縮比が高い状態である。吸入空気量が常時一定の場合には実際の圧縮比が高くなる。これに対して、図５に示す状態では、燃焼室５の容積が大きくなっており、機械圧縮比が低い状態である。吸入空気量が常時一定の場合には実際の圧縮比が低くなる。
【００３４】
本実施の形態における内燃機関は、運転期間中に機械圧縮比を変更することにより、実際の圧縮比を変更することができる。内燃機関の運転状態に応じて、可変圧縮比機構により機械圧縮比を変更することができる。たとえば、要求負荷が大きくなるほど、吸入空気量が多くなりノッキング等の異常燃焼が生じやすくなる。このために、予め定められた運転領域において、要求負荷が大きくなるほど機械圧縮比を低下させる制御を行うことができる。
【００３５】
図３から図５を参照して、偏心軸５７は、カムシャフト５４，５５の回転軸、すなわち円形カム５８の回転軸を中心に回転する。機械圧縮比を低下させる場合には、偏心軸５７を矢印６８に示す向きに回転させる。機械圧縮比を上昇させる場合には、偏心軸５７を矢印６９に示す向きに回転させる。
【００３６】
本実施の形態においては、クランクケース１に対してシリンダブロック２を離す向きに相対移動させるときの偏心軸５７の回転方向を、一方の回転方向と称する。また、クランクケース１に対してシリンダブロック２を近づける向きに相対移動させるときの偏心軸５７の回転方向を他方の回転方向と称する。本実施の形態においては、矢印６８が一方の回転方向であり、矢印６９が他方の回転方向である。
【００３７】
図２を参照して、本実施の形態における可変圧縮比機構は、モータ５９の回転力（トルク）をカムシャフト５４，５５に伝達する駆動力伝達経路に配置されているクラッチ７０を含む。本実施の形態におけるクラッチ７０は、入力側がモータ５９の回転力を伝達する回転軸６６に接続され、出力側がウォーム６１，６２を支持する回転軸６０に接続されている。
【００３８】
本実施の形態におけるクラッチ７０は、いわゆる逆入力遮断クラッチである。本実施の形態における逆入力遮断クラッチは、入力軸からの回転力を出力軸に伝達し、出力軸からの回転力を遮断するように形成されている。すなわち、クラッチ７０は、モータ５９から伝達される回転軸６６の回転力はウォーム６１，６２に伝達し、ウォーム６１，６２から伝達される回転軸６０の回転力は遮断して、モータ５９に伝達しない構造を有する。
【００３９】
図６に、本実施の形態におけるクラッチ７０の第１の概略断面図を示す。図７に、本実施の形態におけるクラッチ７０の第２の概略断面図を示す。図７は、図６におけるＸ線に沿って切断したときの概略断面図である。
【００４０】
図６および図７を参照して、本実施の形態のクラッチ７０は、外輪７７を含む。外輪７７は、ねじ８５によりハウジング７８に固定されている。外輪７７は、クラッチ７０が駆動している期間中にも移動せずに固定されている。クラッチ７０は、出力軸７４を有する。出力軸７４は、ウォーム６１，６２が固定されている回転軸６０に接続されている。出力軸７４は、回転中心軸８８を回転中心にして回転する。出力軸７４は、穴部７５を有する。穴部７５は、出力軸７４が回転する周方向に沿って複数個が形成されている。本実施の形態における出力軸７４は、断面形状が多角形に形成されている。図６に示す例では、出力軸７４は、断面形状が正八角形に形成されている。
【００４１】
クラッチ７０は、入力軸７１を含む。入力軸７１は、回転中心軸８８を回転中心にして回転する。入力軸７１は、モータ５９の回転力を伝達する回転軸６６に接続されている。入力軸７１は、挿入部７２と保持部７３とを有する。挿入部７２および保持部７３は、一体的に回転する。
【００４２】
複数の挿入部７２は、出力軸７４の複数の穴部７５に対応する位置に形成されている。挿入部７２は、出力軸７４の穴部７５に挿入されている。穴部７５の内径は挿入部７２の外径よりも大きくなるように形成されている。挿入部７２と穴部７５との間には隙間が形成されている。複数の保持部７３は、外輪７７と出力軸７４との間に配置されている。また、保持部７３はローラ８０ａ，８０ｂに対向し、偏心軸５７が一方の回転方向に回転する向きに入力軸７１が回転したときにローラ８０ａを押圧し、偏心軸５７が他方の回転方向に回転する向きに入力軸７１が回転したときにローラ８０ｂを押圧するように形成されている。
【００４３】
出力軸７４と外輪７７との間の空間には、ローラ８０ａ，８０ｂが配置されている。本実施の形態におけるローラ８０ａ，８０ｂは円柱状に形成されている。ローラ８０ａとローラ８０ｂとの間には、スプリング８１が配置されている。スプリング８１は、ローラ８０ａ，８０ｂを互いに離す向きに付勢する。
【００４４】
出力軸７４と外輪７７とにより、ローラ８０ａ，８０ｂを係止させるための係止部８６ａ，８６ｂが形成される。係止部８６ａ，８６ｂは、ローラ８０ａ，８０ｂが付勢されている向きに沿って、出力軸７４の端面と外輪７７の内面との間隔が徐々に狭くなっている部分である。また、係止部８６ａ，８６ｂは、ローラ８０ａ，８０ｂが通過しないように狭く形成されている。
【００４５】
図２を参照して、本実施の形態におけるクラッチ７０は、モータ５９とウォーム６２との間に配置されているが、この形態に限られず、モータ５９の回転力をカムシャフト５４，５５に伝達する駆動力伝達経路に配置することができる。例えば、クラッチ７０は、ウォームホイール６３，６４と、カムシャフト５４，５５との間に配置されていても構わない。この場合には、それぞれのカムシャフト５４，５５に対してクラッチを配置することができる。
【００４６】
次に、本実施の形態おけるクラッチ７０の動作について説明する。本実施の形態におけるクラッチ７０は、モータ５９の回転力が入力軸７１に入力されると、この回転力を出力軸７４に伝達する。一方で、クラッチ７０は、カムシャフト５４，５５の側からの回転力が出力軸７４に伝達されると、ロックされてこの回転力を遮断する。特に、クラッチ７０は、偏心軸５７が一方の回転方向に回転する向きにてウォーム６１，６２から回転力が伝達されると、この回転力を遮断する。
【００４７】
図１を参照して、本実施の形態においては、リフトスプリング６５によって、シリンダブロック２がクランクケース１から離れる向きに付勢されている。内燃機関の運転期間中には、重力の影響や燃焼サイクルの吸気行程において燃焼室５が負圧になる影響により、クランクケース１に対してシリンダブロック２が近づく向きに力が作用する。しかしながら、リフトスプリング６５が配置されることにより、クランクケース１に対してシリンダブロック２が離れる向きに常に付勢され、シリンダブロック２に振動等が生じることを抑制できる。更に、燃焼室５において燃料の燃焼が行なわれごとに、筒内圧によりクランクケース１に対してシリンダブロック２が離れる方向に力が作用する。
【００４８】
シリンダブロック２がクランクケース１から離れる向きの回転力は、カムシャフト５４，５５、ウォームホイール６３，６４およびウォーム６１，６２を介してクラッチ７０に伝達される。図６を参照して、矢印１００は、クランクケース１に対してシリンダブロック２が上昇する方向に対応する方向である。すなわち、機械圧縮比が小さくなり、ピストン４が上死点に到達したときの燃焼室５が大きくなる回転方向を示している。シリンダブロック２にはクランクケース１に対して離れる方向に常に力が加わり、出力軸７４には矢印１００に示す向きに力が加わっている。
【００４９】
ローラ８０ａは、スプリング８１に押圧されて係止部８６ａに接触している。このために、ローラ８０ａに楔の効果が生じて、外輪７７に対する出力軸７４の回転が阻止され、出力軸７４がロックされる。このように、クラッチ７０は、クランクケース１に対してシリンダブロック２が離れる方向に対応する出力側からの回転力を遮断することができる。また、同様に、矢印１００と反対向きの回転力が出力軸７４に加わった場合には、ローラ８０ｂが係止部８６ｂに接触して出力軸７４がロックされる。この様に、クラッチ７０は、モータ５９を駆動しない場合に、ローラ８０ａ，８０ｂが係止部８６ａ，８６ｂに係止して出力軸７４をロックする。
【００５０】
図８は、機械圧縮比を低下させるときの動作を説明するクラッチ７０の第１の概略断面図である。機械圧縮比を低下させる場合には、クランクケース１に対してシリンダブロック２を離す向きに移動させる。モータ５９を駆動することにより、入力軸７１の挿入部７２は、矢印１０１に示す向きに回転する。挿入部７２が穴部７５の内面に接触する前に、保持部７３がローラ８０ａに接触する。
【００５１】
図９は、機械圧縮比を低下させるときの動作を説明するクラッチ７０の第２の概略断面図である。入力軸７１を更に回転させることにより、保持部７３がローラ８０ａを押圧する。ローラ８０ａは、係止部８６ａから離れる。すなわち、ローラ８０ａのくさび効果が消失する。このため、出力軸７４は、ロック状態が解除され、外輪７７に対して矢印１０１に示す方向に回転可能になる。入力軸７１の挿入部７２が、矢印１０１に示す向きに回転することにより、挿入部７２が出力軸７４の穴部７５を押圧し、出力軸７４を回転させることができる。このときに、出力軸７４は、ローラ８０ｂが係止部８６ｂから離れる向きに回転するためにローラ８０ｂによるロック状態も解除される。
【００５２】
図１０は、機械圧縮比を上昇させるときの動作を説明するクラッチ７０の概略断面図である。機械圧縮比を上昇させる場合には、クランクケース１に対してシリンダブロック２を近づける向きに移動させる。モータ５９を駆動することにより、入力軸７１の挿入部７２および保持部７３を、矢印１０２に示す向きに回転させる。
【００５３】
入力軸７１の挿入部７２および保持部７３を矢印１０２に示す向きに回転させることにより、保持部７３がローラ８０ｂを押圧する。ローラ８０ｂが係止部８６ｂから脱離してローラ８０ｂのくさび効果が消失する。次に、入力軸７１の挿入部７２が出力軸７４の穴部７５を押圧することにより、入力軸７１の回転力を出力軸７４に伝達することができる。出力軸７４は、矢印１０２に示す向きに回転する。このときに、出力軸７４は、ローラ８０ａが係止部８６ａから離れる向きに回転するために、ローラ８０ａによるロック状態も解除される。このように、入力軸７１の回転力を出力軸７４に伝達することができる。
【００５４】
ところで、機関本体９０の運転期間中には、燃焼室５にて燃焼が生じることによる筒内圧がシリンダヘッド３に作用する。このために、機関本体９０の運転期間中には、リフトスプリング６５の付勢力に加えて筒内圧がシリンダブロックに加わる。
【００５５】
図８および図９を参照して、機械圧縮比を低下させる場合には、入力軸７１が矢印１０１に示す向きに回転する。矢印１００に示す出力軸７４に加わる回転力は、筒内圧に依存する。筒内圧が高くなると、出力軸７４に加わる回転力も大きくなり、逆入力トルクをロックしている係止部８６ａにおけるくさび効果も強くなる。ところが、筒内圧は振動するために、筒内圧が減少する期間中に保持部７３にてローラ８０ａを押圧すると、比較的に小さな力にてローラ８０ａを係止部８６ａから離脱させることができる。
【００５６】
図１０を参照して、機械圧縮比を上昇させる場合には、入力軸７１が矢印１０２に示す向きに回転する。係止部８６ａにおいては、ローラ８０ａが係止部８６ａから離脱する方向に入力軸７１が回転する。保持部７３は、逆入力トルクを遮断していない側の係止部８６ｂのローラ８０ｂを押圧するために、容易にローラ８０ｂを係止部８６ｂから離脱させることができる。
【００５７】
ところで、本実施の形態の内燃機関は、機関本体９０を停止している期間中に可変圧縮比機構を駆動する制御を行う。ここで、機関本体９０の停止とは、燃焼室５における燃料の燃焼が停止しているのみではなく、機関本体９０から出力されるトルクが零の状態を示す。すなわち、機関回転数が零である状態を示している。このような機関本体９０が停止している状態においても、例えば、可変圧縮比機構の異常の有無を確認するために機械圧縮比を変更する場合がある。
【００５８】
図１を参照して、機関本体９０を停止している期間中では、燃焼室５における燃料の燃焼を停止している。このため、筒内圧によりシリンダブロック２に加えられる荷重は零になる。ところが、クランクケース１とシリンダブロック２との間に配置されているリフトスプリング６５により、シリンダブロック２にはクランクケース１から離れる向きに荷重が加わっている。
【００５９】
図２を参照して、シリンダブロック２に作用する荷重は、カムシャフト５４，５５、ウォームホイール６３，６４、ウォーム６１，６２および回転軸６０を介して、クラッチ７０の出力軸７４に入力される。このときの出力軸７４に入力されるトルクの回転方向は、クランクケース１に対してシリンダブロック２が離れる方向に対応する。
【００６０】
図６を参照して、機関本体９０の停止期間中においても、クラッチ７０には、出力軸７４に対して矢印１００に示す回転方向のトルクが加えられている。ローラ８０ａは、係止部８６ａに係止して、出力軸７４の回転力が入力軸７１に伝達されることが遮断されている状態である。すなわち、出力軸７４は、ロック状態である。
【００６１】
機関本体９０の停止期間中に、機械圧縮比が上昇させる場合には、機関本体９０の運転期間中と同様の制御によりロック状態を解除することができる。すなわち、図１０に示すように、モータ５９により入力軸７１を矢印１０２に示す向きに回転させることにより、ローラ８０ａによるロック状態を解除して、機械圧縮比を上昇させることができる。
【００６２】
一方で、機械圧縮比を低下させる場合には、図８および図９に示すように、モータ５９により入力軸７１を矢印１０１に示す向きに回転させることにより、保持部７３にてローラ８０ａを押圧し、係止部８６ａからローラ８０ａを離脱させる。
【００６３】
ところが、機関本体９０の停止期間中には、燃焼室５における燃焼がないために、出力軸７４に加わる矢印１００に示す回転力は、ほぼ一定の状態になる。また、クラッチ７０のロック状態を解除するために筒内圧の脈動を利用することができない。このために、機械圧縮比を低下させる場合には、ロック状態を解除するために必要な入力軸７１に加えるトルクは、運転期間中よりも停止期間中の方が大きくなる。すなわち、運転期間中よりも停止期間中の方が、ローラ８０ａを係止部８６ａから離脱させるために保持部７３を回転させるトルクが大きくなる。
【００６４】
本実施の形態の内燃機関においては、機関本体９０の停止期間中に、機械圧縮比を低下させる要求が生じた場合には、可変圧縮比機構の駆動装置により、クラッチ７０のロック状態を解除できるか否かを判別する。機械圧縮比を低下する前の状態において、クラッチ７０の回転力の伝達の遮断を解除するために必要な入力軸７１の第１のトルクが、モータ５９により供給可能な第２のトルクよりも小さいか否かを判別する。すなわち、モータ５９の最大トルクによってローラ８０ａを押圧して、係止部８６ａから離脱させることが可能か否かを判別する。
【００６５】
そして、クラッチ７０のロック状態の解除のための第１のトルクが、モータ５９により供給可能な第２のトルクよりも小さい場合または第１のトルクと第２のトルクとが同じ場合には、機械圧縮比を低下させる。一方で、クラッチ７０のロック状態の解除のための第１のトルクが、モータ５９により供給可能な第２のトルクよりも大きい場合には、機械圧縮比の低下を禁止する。機械圧縮比の低下を禁止した場合には、機関本体９０の始動後に、機械圧縮比を低下させる制御を行う。
【００６６】
次に、機関本体９０の停止期間中にクラッチ７０の出力軸７４に加わるトルクと、クラッチ７０のロック状態を解除するために必要な入力軸７１のトルクとの推定方法について説明する。
【００６７】
図１１は、可変圧縮比機構のリンク機構における偏心軸角度に対するシリンダブロック２に加わる荷重のグラフである。縦軸は、リフトスプリング６５によりシリンダブロック２に印加される荷重を示している。図３から図５を参照して、本実施の形態においては、円形カム５８の中心ａと偏心軸５７の中心ｂとを結ぶ線と、シリンダブロック２の移動方向とのなす角度を偏心軸角度θと称する。機械圧縮比が最も高い図３に示す状態では、偏心軸角度が０°である。本実施の形態においては、機械圧縮比が低下するほど、偏心軸角度θが増大する。そして、図５に示すように、機械圧縮比が最小の状態では、偏心軸角度θがほぼ１８０°である。
【００６８】
図１１を参照して、本実施の形態においては、機械圧縮比が低くなるほど、クランクケース１に対してシリンダブロック２が遠ざかるためにリフトスプリング６５は長くなる。すなわち、機械圧縮比が低くなるほど、リフトスプリング６５の縮み量は減少し、シリンダブロック２に加えられる荷重は減少する。このために、偏心軸角度θが大きくなるほど、シリンダブロック２に加えられる荷重は小さくなっている。偏心軸角度が１８０°になった場合においてもリフトスプリング６５は縮んでいる状態であり、最小荷重がシリンダブロック２に加わっている。
【００６９】
このように、リフトスプリング６５からシリンダブロック２に印加される荷重は、クランクケース１に対するシリンダブロック２の相対位置により定まる。本実施の形態においては、相対位置センサ２２により相対位置を検出することにより、リフトスプリング６５による荷重を算出することができる。また、相対位置から偏心軸角度θを算出することができる。または、任意の装置により偏心軸角度を検出し、リフトスプリングによる荷重を算出しても構わない。
【００７０】
図１２に、偏心軸角度に対する角度係数のグラフを示す。縦軸の角度係数は、リンク機構によりシリンダブロック２に加わる荷重がウォームホイール６３，６４に伝達されるときの力の伝達率を示している。図３から図５に示すように、本実施の形態の可変圧縮比機構は、円形カム５６，５８の中心ａ，ｃと偏心軸５７の中心ｂとが相対移動するリンク機構を有する。シリンダブロック２に加わる荷重は、このリンク機構を介してウォームホイール６３，６４に伝達される。このときに、リンク機構の状態、すなわち、偏心軸角度に依存して、ウォームホイール６３，６４に伝達される回転力が変化する。シリンダブロックに加わる荷重が同一であっても、角度係数が大きくなるほどウォームホイール６３，６４に伝達されるトルクは大きくなる。図１１に示すシリンダブロック２に加わる荷重に対して図１２に示す角度係数を乗じることにより、ウォームホイール６３，６４に加えられるトルクを算出することができる。
【００７１】
次に、ウォームホイール６３，６４とウォーム６１，６２とのギヤ比に基づいて、クラッチ７０の出力軸７４に加わるトルクを算出することができる。なお、この出力軸７４に入力されるトルクにより、クラッチ７０のロック状態が達成されている。
【００７２】
図１３は、クラッチ７０の出力軸７４に加わるトルクに対するロック解除トルクを示すグラフである。図１３は、機械圧縮比を低下させるときのグラフを示しており、縦軸は、機械圧縮比を低下させる時にクラッチ７０のロック状態を解除するために必要なトルクである。すなわち、クラッチ７０の入力軸７１に印加されるべきトルクを示している。出力軸７４に加わるトルクが大きくなるほど、ロック状態を解除するためのトルクも大きくなっている。機関本体９０の運転期間中では、筒内圧の脈動を利用することができるために、クラッチ７０のロック状態を解除するためのトルクは、出力軸７４に加わるトルクとほぼ等しくなる。ところが、機関本体９０の停止期間中には、ロック状態を解除するためのトルクは、出力軸７４に加わるトルクよりも大きくなっている。
【００７３】
図１１および図１２の関係により算出されるクラッチ７０の出力軸７４に加わるトルクに、図１３に示す関係に基づいてクラッチ７０のロック状態を解除するために入力軸７１に必要なトルクを算出することができる。
【００７４】
図１４は、機械圧縮比を低下する時に、偏心軸角度に対するロック状態を解除するために必要なトルクを示すグラフである。本実施の形態の駆動装置のモータ５９は、クラッチ７０の入力軸７１に加えることが可能なトルクがロック状態を解除するためのトルクの最大値よりも小さくなるように形成されている。図１４には、駆動装置のモータ５９により入力軸７１に加えることが可能なトルクの上限が示されている。
【００７５】
偏心軸角度θＬ以下の範囲および偏心軸角度θＨ以上の範囲においては、ロック状態を解除するためのトルクよりも大きなトルクをモータ５９により供給することができて、ロック状態を解除することができる。ところが、偏心軸角度θＬよりも大きく偏心軸角度θＨよりも小さな範囲においては、クラッチ７０のロック状態を解除するために必要なトルクは、モータ５９により入力軸７１に供給可能なトルクよりも大きくなっている。すなわち、偏心軸角度θＬよりも大きく偏心軸角度θＨよりも小さな範囲では、機械圧縮比を低下させるためにロック状態を解除することは不可能になっている。
【００７６】
そこで、本実施の形態の内燃機関においては、現在の偏心軸角度θを検出し、現在の偏心軸角度θが偏心軸角度θＬ以下の場合または偏心軸角度θＨ以上の場合には、クラッチ７０のロック状態を解除するために必要な入力軸７１のトルクが、モータ５９により入力軸７１に供給可能なトルクよりも小さいと判別する。モータ５９によりクラッチ７０に供給できるトルクが大きく、クラッチ７０のロック状態を解除できると判別する。このために、機械圧縮比を低下させる制御を行う。
【００７７】
一方で、現在の偏心軸角度θが偏心軸角度θＬよりも大きく偏心軸角度θＨよりも小さい場合には、クラッチ７０のロック状態を解除するために必要な入力軸７１のトルクが、モータ５９により入力軸７１に供給可能なトルクよりも大きいと判別する。偏心軸角度θＬよりも大きく偏心軸角度θＨよりも小さい領域は、ロック状態の解除が不可能な領域であり、機械圧縮比の低下を禁止する制御を行う。
【００７８】
このように、モータ５９により入力軸７１に供給可能なトルクに応じて、機械圧縮比を低下させる範囲を定めることにより、全ての偏心軸角度において機械圧縮比を低下可能に形成する必要がなく、モータ５９の最大トルクを小さくすることができる。すなわち、モータ５９の容量を小さくすることができる。たとえば、図１４に示すクラッチのロック状態を解除するために必要なトルクの最大値よりも、モータにより入力軸に供給されるトルクの最大値を大きくすると、全ての偏心軸角度θにおいて機械圧縮比を低下することができる。しかしながら、この場合には、機械圧縮比を低下させる為のモータが過大になる。本実施の形態における運転制御は、機械圧縮比の低下が可能か否かを判別するために、機械圧縮比の低下が不可能な場合にモータを駆動することを回避できる。このために駆動装置のモータが出力するトルクの上限を低くすることができる。図１４を参照して、クラッチのロック状態を解除するために必要なトルクの最大値よりも、モータにより入力軸に供給するトルクの最大値を小さくすることができる。この様に、モータの容量を小さくすることができて小型化を図ることができる。
【００７９】
本実施の形態では、機械圧縮比を低下させる前の偏心軸の位置を推定し、偏心軸の位置が予め定められた範囲内である場合に、機械圧縮比の低下が可能であると判別する。偏心軸の位置を用いて判別することにより、クラッチのロック状態を解除するために必要なトルクがモータにより入力軸に供給されるトルクよりも小さいか否かを容易に判別することができる。
【００８０】
本実施の形態においては、偏心軸の位置を特定するために、偏心軸角度を用いているが、この形態に限られず、偏心軸の位置に関する任意の変数を採用することができる。例えば、偏心軸の位置は、クランクケース１に対するシリンダブロック２の相対位置に依存する。このために、偏心軸角度の代わりに、クランクケース１に対するシリンダブロック２の相対位置を採用しても構わない。
【００８１】
ところで、機関本体９０の停止期間中に機械圧縮比を低下させて一旦停止した後に、更に、機械圧縮比を低下させる場合がある。すなわち、１回目の機械圧縮比の低下の後に、２回目の機械圧縮比の低下を行う場合がある。この制御では、１回目の機械圧縮比の低下を実施する場合に、モータ５９による機械圧縮比の低下が可能であっても、２回目の機械圧縮比の低下が不可能な場合がある。すなわち、停止期間中に機関圧縮比の低下ができなくなる虞がある。たとえば、図１４において、１回目の機械圧縮比の低下により、ロック状態の解除が可能である領域からロック状態の解除が不可能な領域に移行する場合がある。
【００８２】
本実施の形態における運転制御では、１回目の機械圧縮比の低下を実施する前の状態に加えて、１回目の機械圧縮比の低下を実施した後の状態についても、２回目の機械圧縮比の低下が可能か否かを判別する。すなわち、１回目の機械圧縮比を低下した後の状態において、クラッチ７０の回転力の伝達の遮断を解除するために必要な入力軸７１の第３のトルクが、モータ５９により入力軸７１に供給可能な第２のトルクよりも小さいか否かを判別する。そして、第３のトルクが第２のトルクよりも小さい場合または等しい場合には機械圧縮比を低下させ、第３のトルクが第２のトルクよりも大きい場合には機械圧縮比の低下を禁止する制御を行う。この制御を行うことにより、機械圧縮比を低下させた後の状態から更に機械圧縮比を低下させる要求が生じた場合にも機械圧縮比を低下させることができる。
【００８３】
また、停止期間中に機械圧縮比を上昇させる場合についても同様に、機械圧縮比を上昇させることにより、機械圧縮比を低下させるためにロック状態を解除することが不可能な領域に移行する場合がある。本実施の形態においては、機械圧縮比を上昇させる場合にも、機械圧縮比を上昇した後の状態から機械圧縮比の低下が実施できるか否かを判別している。機械圧縮比を上昇した後の状態から機械圧縮比の低下が不可能な場合には、機械圧縮比の上昇を禁止する制御を行っている。そして、機関本体９０の始動後に機械圧縮比を上昇させる制御を行っている。
【００８４】
図１５に、本実施の形態における運転制御のフローチャートを示す。図１５に示す運転制御は、たとえば、予め定められた時間間隔ごとに繰り返して行うことができる。
【００８５】
ステップ１２０においては、機関本体９０が停止している状態か否かを判別する。例えば、機関回転数が零であるか否かを判別する。ステップ１２０において、機関本体９０が運転期間中である場合には、この制御を終了する。ステップ１２０において、機関本体９０が停止期間中である場合にはステップ１２１に移行する。
【００８６】
ステップ１２１においては、機械圧縮比の変更要求を検出したか否かを判別する。機械圧縮比の変更要求を検出していない場合には、この制御を終了する。機械圧縮比の変更要求を検出した場合には、ステップ１２２に移行する。
【００８７】
ステップ１２２においては、現在の機械圧縮比の状態における偏心軸角度θｉと、機械圧縮比を変更した後の状態における偏心軸角度θｊとを算出する。偏心軸角度θｉ，θｊは、現在の機械圧縮比または目標の機械圧縮比に基づいて算出することができる。
【００８８】
次に、ステップ１２３においては、機械圧縮比を低下させるか否かを判別する。ステップ１２３において、機械圧縮比を低下させる場合には、ステップ１２４に移行する。なお、機械圧縮比を上昇させる場合については後述する。
【００８９】
ステップ１２４においては、機械圧縮比を低下する前の偏心軸角度、すなわち、現在の偏心軸角度θｉが、偏心軸角度の下限判定値よりも大きく上限判定値よりも小さい範囲内か否かを判別する。すなわち、モータ５９によりロック状態の解除が不可能な領域であるか否かを判別する。これらの判定値は予め定めておくことができる。本実施の形態においては、現在の偏心軸角度θｉが図１４に示す偏心軸角度θＬよりも大きく偏心軸角度θＨよりも小さい範囲内か否かを判別する。ステップ１２４において、現在の偏心軸角度θｉが偏心軸角度θＬよりも大きく偏心軸角度θＨよりも小さい範囲内である場合には、機械圧縮比の低下を禁止し、ステップ１２５に移行する。
【００９０】
ステップ１２５においては、機関本体９０を始動したときに機械圧縮比を低下させるフラグを１に設定する。このフラグは、機関本体９０を始動した直後に読み込まれ、フラグが１である場合には、機械圧縮比を低下させる制御を行う。
【００９１】
ステップ１２４において、偏心軸角度θｉが偏心軸角度θＬ以下または偏心軸角度θＨ以上である場合には、ステップ１２６に移行する。すなわち、モータ５９によりクラッチ７０のロック状態を解除できる場合には、ステップ１２６に移行する。
【００９２】
ステップ１２６においては、機械圧縮比を低下させた後の状態において、偏心軸角度θｊが偏心軸角度の下限判定値よりも大きく上限判定値よりも小さい範囲内か否かを判別する。本実施の形態においては、図１４に示す偏心軸角度θＬよりも大きく偏心軸角度θＨよりも小さい範囲内か否かを判別する。すなわち、１回目の機械圧縮比の低下を実施した後の偏心軸角度θｊの状態において、更に２回目の機械圧縮比の低下を実施することが可能か否かを判別する。
【００９３】
ステップ１２６において、偏心軸角度θｊが偏心軸角度θＬよりも大きく偏心軸角度θＨよりも小さい範囲内である場合には、ステップ１２５に移行する。この場合には、機械圧縮比の低下を禁止する制御を行う。ステップ１２６において、偏心軸角度θｊが偏心軸角度θＬ以下である場合または偏心軸角度θＨ以上の場合には、ステップ１２７に移行する。ステップ１２７においては、目標の機械圧縮比まで低下させる制御を行う。
【００９４】
一方で、ステップ１２３において、機械圧縮比を上昇させる場合には、ステップ１２６に移行する。この後の制御は機械圧縮比を低下させる場合と同様であり、ステップ１２６においては、機械圧縮比を上昇した後の状態において、機械圧縮比を低下させることが可能か否かを判別する。機械圧縮比を上昇させた後の偏心軸角度θｊが、偏心軸角度θＬよりも大きく偏心軸角度θＨよりも小さい範囲内か否かを判別する。
【００９５】
ステップ１２６において、機械圧縮比を上昇した後の偏心軸角度θｊが偏心軸角度θＬよりも大きく偏心軸角度θＨよりも小さい場合には、ステップ１２５に移行する。この場合においても機械圧縮比の上昇を禁止する制御を行う。ステップ１２５においては、機関本体９０を始動した直後に機械圧縮比を上昇させるフラグを１に設定する。ステップ１２６において、偏心軸角度θｊが偏心軸角度θＬ以下である場合または偏心軸角度θＨ以上である場合には、ステップ１２７に移行する。ステップ１２７においては、機械圧縮比を上昇させる制御を行う。
【００９６】
このように、本実施の形態においては、小型のモータ５９を用いて機関本体９０が停止している期間中に機械圧縮比の変更制御を行うことができる。
【００９７】
本実施の形態においては、機械圧縮比を変更する前に機械圧縮比の低下が可能か否かを判別し、更に、機械圧縮比を変更した後の状態から機械圧縮比を低下できるか否かを判別しているが、この形態に限られず、機械圧縮比を変更した後の状態は判別しなくても構わない。たとえば、１回目の機械圧縮比の変更では機械圧縮比を低下し、２回目の機械圧縮比の変更では機械圧縮比を上昇させることが予め定められている場合には、１回目の機械圧縮比の変更後の状態から機械圧縮比を低下できるか否かを判別しなくても構わない。
【００９８】
本実施の形態における逆入力遮断クラッチは、機械圧縮比が上昇する回転方向および機械圧縮比が低下する回転方向の両方向の入力軸からの回転力を出力軸に伝達し、出力軸からの両方向の回転力を遮断するように形成されているが、この形態に限られず、入力軸からの両方向の回転力を出力側に伝達し、機械圧縮比が低下する方向の出力軸からの回転力を遮断するように形成されていれば構わない。
【００９９】
本実施の形態においては、車両に取り付けられている内燃機関を例示して説明を行なったが、この形態に限られず、任意の装置や設備等に配置されている内燃機関に本発明を適用することができる。
【０１００】
上述のそれぞれの制御においては、機能および作用が変更されない範囲において適宜ステップの順序を変更することができる。
【０１０１】
上述のそれぞれの図において、同一または相等する部分には同一の符号を付している。なお、上記の実施の形態は例示であり発明を限定するものではない。また、実施の形態においては、特許請求の範囲に示される変更が含まれている。
【符号の説明】
【０１０２】
１    クランクケース
２    シリンダブロック
４    ピストン
５    燃焼室
２２    相対位置センサ
３０    電子制御ユニット
５４，５５    カムシャフト
５６，５８    円形カム
５７    偏心軸
５９    モータ
６１，６２    ウォーム
６３，６４    ウォームホイール
６５    リフトスプリング
７０    クラッチ
７１    入力軸
７４    出力軸
８０ａ，８０ｂ    ローラ
８６ａ，８６ｂ    係止部
９０    機関本体
Ａ    可変圧縮比機構
【図１】
2014206124.tif 000003
【図２】
2014206124.tif 000004
【図３】
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【図４】
2014206124.tif 000006
【図５】
2014206124.tif 000007
【図６】
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【図７】
2014206124.tif 000009
【図８】
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【図９】
2014206124.tif 000011
【図１０】
2014206124.tif 000012
【図１１】
2014206124.tif 000013
【図１２】
2014206124.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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