(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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の表示装置であって、
機関圧縮比の状態に応じて表示状態が変化する表示部を有し、
この表示部は、最高圧縮比を含む最高圧縮比の近傍と、最低圧縮比を含む最低圧縮比の近傍と、の少なくとも一方で、機関圧縮比の変化に対して表示が変化しない、あるいは表示の変化が小さい不感帯部を有する表示装置。
【請求項２】
上記内燃機関は、当該内燃機関の機関出力が高くなるほど機関圧縮比が低くなる第１の運転領域と、
この第１の運転領域よりも高出力側の領域であって、上記最低圧縮比よりも機関圧縮比が高く設定される第２の運転領域と、を有し、
上記内燃機関が上記第２の運転領域にあるときは、上記表示部は上記不感帯部の表示状態となる請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
上記内燃機関は、当該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、機関圧縮比を高くし、
かつ、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。
【請求項４】
上記内燃機関は、当該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、機関圧縮比を低くし、
かつ、上記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または２に記載の表示装置。
【請求項５】
上記表示部は、機関圧縮比の変化に対して表示状態が線形に変化する請求項１〜４のいずれかに記載の表示装置。
【請求項６】
上記内燃機関の出力優先のスポーツモードと省エネルギー優先のエコモードとを切換可能な切換スイッチを設け、
上記スポーツモードでは、中立点より低圧縮比側の線形の傾きが、エコモードのときより大きくなるように設定される請求項５に記載の表示装置。
【請求項７】
上記内燃機関の出力優先のスポーツモードと省エネルギー優先のエコモードとを切換可能な切換スイッチを設け、
上記エコモードでは、中立点より高圧縮比側の線形の傾きが、スポーツモードのときより大きくなるように設定される請求項５に記載の表示装置。
【請求項８】
上記表示部は、中間の機関圧縮比よりも高圧縮比側もしくは低圧縮比側に、機関圧縮比の変化に対する表示状態の変化が大きくなるように、上記機関圧縮比に対する線形の傾きが大きくなる領域を有する請求項５〜７のいずれかに記載の表示装置。
【請求項９】
上記線形の傾きを変更する傾き変更手段を有する請求項５に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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内燃機関の表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、車速に基づいて求められる車両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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２５７４２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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り、燃費等の情報をディスプレイに表示するものとして、未だ改善の余地がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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車両等に用いる表示装置であって、機関圧縮比の状態に応じて表示状態が変化する表示部を有している。【０００６】
この表示部は、最高圧縮比を含む最高圧縮比の近傍と、最低圧縮比を含む最低圧縮比の近傍と、の少なくとも一方で、機関圧縮比の変化に対して表示が変化しない、あるいは表示の変化が小さい不感帯部を有している。
【発明の効果】
【０００７】
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。また、不感帯部を設けることで、最高圧縮比又は最低圧縮比の近傍で、機関圧縮比の表示は不用意に変化することがなく、運転者に違和感を与えることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係るターボ過給機を備えた内燃機関の一例を簡略的に示す構成図。
【図２】上記内燃機関の可変圧縮比機構を簡略的に示す構成図。
【図３】機関圧縮比の設定マップを示す説明図。
【図４】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。
【図５】本発明の第１実施例に係る機関圧縮比の表示の態様を示す説明図。
【図６】本発明の第２実施例に係る機関圧縮比の表示の態様を示し、（Ａ）がスポーツモード、（Ｂ）がエコモードにおける表示の態様を示す説明図。
【図７】上記第２実施例の制御の流れを示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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、この発明の第１及び第２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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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る。基本的に、多くの運転領域Ｒ１（第１の運転領域）では、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、多くの運転領域Ｒ１（第１の運転領域）では、矢印Ｙ１に示すように、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。
【００１４】
但し、一部の運転領域（第２の運転領域）、具体的には図３の最も左上側の最大出力近傍の最大出力領域Ｒ２では、最大限の出力を確保するために、最低圧縮比よりも高い圧縮比ε０（ε０＞εｍｉｎ）に設定されている。この結果、最大出力領域Ｒ２では、矢印Ｙ２に示すように、機関負荷や機関回転数が高くなるほど、機関圧縮比が高くなる。
【００１５】
なお、この例では最小出力付近では最高圧縮比の設定となっているが、最大出力付近と同様、最高圧縮比よりも低い圧縮比としても良い。
【００１６】
図４は、本発明の第１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。
【００１７】
表示部４１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（ｃｏｍｐ．ｒａｔｉｏ）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、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、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表示部４１内の階層の色調も変更されており、例えば、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、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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
図５は、機関出力と機関圧縮比の表示との関係を示している。表示部４１は、最高圧縮比を含む最高圧縮比の近傍と、最低圧縮比を含む最低圧縮比の近傍と、の双方で、機関圧縮比の変化に対して表示が変化しない高圧縮比側の不感帯部５１及び低圧縮比側の不感帯部５２を設けている。図５に示すマップは、アナログ表示である場合は、運転者がその変化を認識できない程度に表示の変化が極めて小さくなるような設定としてもよい。
【００２１】
特に、最低圧縮比の近傍では、最低圧縮比よりも機関圧縮比が高く設定される最大出力領域Ｒ２（図３参照）において、低圧縮比側の不感帯部５２の表示状態、つまり最高圧縮比の表示状態となるように設定されている。
【００２２】
例えば運転者がアクセルペダルを踏み続けることで、最大出力領域Ｒ２へと移行する際に、機関圧縮比が最低圧縮比から最大出力での圧縮比ε０（＞εｍｉｎ）へと増加側に遷移し、仮に圧縮比をそのまま表示すると、機関圧縮比が一時的に増加して出力が低下したような印象を与えるおそれがある。これに対して本実施例では、不感帯部５２を設けているので、最大出力領域Ｒ２へ移行しても機関圧縮比の表示が最低圧縮比εｍｉｎに維持されることとなり、運転者に誤って出力が低下していると誤解を与えることを抑制することができる。
【００２３】
また、最小出力近傍となる最高圧縮比の近傍の領域においても不感帯部５１を設けることで、最小出力の近傍の比較的幅広い領域で、最も高圧縮比、つまり省エネルギー（エコ）な表示状態となり、省エネルギーな運転状態を心がけている運転者に対し、省エネルギーな運転状態の継続を促進することができる。
【００２４】
また、表示部４１は、機関圧縮比の状態を忠実に表示するように、機関圧縮比の変化に対して表示状態が線形に変化するように設定されている。加えて、表示部４１は、最低圧縮比から最高圧縮比のほぼ中間の中立点５３における中間の圧縮比よりも低圧縮比側（高出力側）に、機関圧縮比の変化に対する表示状態の変化が大きくなるように、機関圧縮比に対する線形の傾きが大きくなる領域５４が設けられている。
【００２５】
このように低圧縮比側（高出力側）の線形の傾きを大きくすることで、加速時に機関圧縮比がより素早く低圧縮比側（高出力側）へ振れることになり、運転者に低圧縮比側（高出力側）の運転状態へ移行していることをより明確に認識させることができる。
【００２６】
図６は、本発明の第２実施例に係る機関出力と機関圧縮比の表示との関係を示している。この第２実施例では、運転者により操作されるドライブモードスイッチ５７（図１参照）によって、線形の傾きを変化させる構成としている（傾き変更手段）。
【００２７】
このドライブモードスイッチ５７は、出力優先のスポーツモードと省エネルギー優先のエコモードとを切換可能であり、スポーツモードのときには図６（Ａ）、エコモードのときには図６（Ｂ）の特性が用いられる。なお、図中の破線は図５の第１実施例と同様のスポーツモードとエコモードのいずれも選択されていない通常モードを示している。
【００２８】
図６（Ａ）に示すように、スポーツモードでは、中立点５３より低圧縮比側（高出力側）の線形の傾き５５が大きくなるように設定されており、これによって、通常モードに比して最低圧縮比の表示状態となる低圧縮比側（高出力側）の不感帯部５２が幅広く設定される。このようにスポーツモードでは、低圧縮比側（高出力側）の線形の傾き５５を大きくするとともに、低圧縮比側の不感帯部５２を幅広く設定することで、運転者に加速感を強く印象づけることができる。
【００２９】
図６（Ｂ）に示すように、エコモードでは、中立点５３より高圧縮比側（低出力側）の線形の傾き５６が大きくなるように設定されており、これによって、スポーツモードに比して最高圧縮比の表示状態となる高圧縮比側（低出力側）の不感帯部５１が幅広く設定される。このようにエコモードでは、高圧縮比側（低出力側）の線形５６の傾きを大きくするとともに、高圧縮比側の不感帯部５１を幅広く設定することで、運転者に省エネルギー（エコ）感を強く印象づけることができる。
【００３０】
図７は、このような第２実施例の制御の流れを示すフローチャートであり、本ルーチンは上記の制御部６により記憶及び実行される。ステップＳ１１では、ドライブモードスイッチ５７によるモード選択がスポーツモードであるか否かを判定する。スポーツモードであればステップＳ１２へ進み、図６（Ａ）のマップを選択して圧縮比を表示する。スポーツモードでなければステップＳ１３へ進み、ドライブモードスイッチ５７によるモード選択がエコモードであるか否かを判定する。エコモードであればステップＳ１４へ進み、図６（Ｂ）のマップを選択して圧縮比を表示する。ステップＳ１１及びステップＳ１３の判定が共に否定されれば、ステップＳ１５へ進み、図５に示す通常モードのマップを選択して圧縮比を表示する。
【００３１】
次に、その他の本実施例の特徴的な構成及び作用効果について、以下に列記する。
【００３２】
［１］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。
【００３３】
また、可変圧縮比機構を備えた車両が存在しない現状において、機関圧縮比を表示することで、機関圧縮比が実際に変化していること、つまりは可変圧縮比機構が実際に作動していることを運転者に強く認識させることができる。
【００３４】
［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。そして、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。
【００３５】
［３］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。そして、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。
【００３６】
［４］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。
【００３７】
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。
【符号の説明】
【００３８】
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
５１，５２…不感帯部
５７…ドライブモードスイッチ（傾き変更手段）
【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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