(57)【要約】【課題】本発明は、内燃機関の圧縮比を変更する際に生じ得る吸排気弁のバルブタイミングのずれを可及的に解消又は抑制することで、エミッションや燃費の悪化、機関出力の低下等を抑制する。【解決手段】可変圧縮比内燃機関において、圧縮比が変更されるときに可変圧縮比内燃機関のピストンが所定位置にある所定時期に対して吸気弁若しくは排気弁のうち少なくとも何れかの駆動弁のバルブタイミングが相対的にずれる場合の、該ずれ量を予測し（Ｓ１０４）、該予測されたずれ量に基づいて、該ずれ量が解消すべく可変バルブタイミング機構によって所定時期に対するバルブタイミングの相対的な時期を制御する（Ｓ１０５）。【選択図】  図４
2005325702.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の圧縮比を変更可能とする可変圧縮比機構と、
前記内燃機関の運転状態に基づいて前記可変圧縮比機構によって前記内燃機関の圧縮比を制御する可変圧縮比制御手段と、を有する可変圧縮比内燃機関において、
前記可変圧縮比制御手段によって圧縮比が変更されるときに前記可変圧縮比内燃機関のピストンが所定位置にある所定時期に対して吸気弁若しくは排気弁のうち少なくとも何れかの駆動弁のバルブタイミングが相対的にずれる場合の、該ずれ量を予測するずれ予測手段と、
前記所定時期に対する前記バルブタイミングの相対的な時期を変更可能とする可変バルブタイミング機構と、
前記ずれ予測手段によって予測されたずれ量に基づいて、該ずれ量が解消すべく前記可変バルブタイミング機構によって前記所定時期に対する前記バルブタイミングの相対的な時期を制御するバルブタイミング制御手段と、
を備えることを特徴とする可変圧縮比内燃機関のバルブタイミング制御システム。
【請求項２】
前記バルブタイミング制御手段による前記所定時期に対する前記バルブタイミングの相対的な時期に関する制御は、前記可変圧縮比制御手段による圧縮比の制御と同時期に行われ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バルブタイミング制御システム。
【請求項３】
前記可変圧縮比機構は、前記可変圧縮比内燃機関のシリンダブロックとクランクケースとを相対移動させることで圧縮比を変更する機構であって、
前記可変圧縮比内燃機関において、前記クランクケース側に設けられたクランクシャフトの動力が、タイミングベルトを介して前記シリンダブロック側に設けられた前記駆動弁を駆動する駆動軸に伝達されることで、該駆動軸の回転により該駆動弁の開閉が行われ、
更に、前記可変圧縮比機構によって圧縮比が変更されると前記所定時期における前記タイミングベルトと前記駆動軸との接触状態が変更されることで前記所定時期に対する前記バルブタイミングの相対的なずれが生じることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の可変圧縮比内燃機関のバルブタイミング制御システム。
【請求項４】
前記可変圧縮比機構は、前記可変圧縮比内燃機関のピストンとクランクシャフトとを連結するリンク機構で構成されるコンロッドの、該リンク形状を変更することで圧縮比を変更する機構であって、
前記可変圧縮比機構によって圧縮比が変更されると前記所定時期に対する前記クランクシャフトの回転角が相対的に変更されることで、該所定時期に対する前記駆動弁のバルブタイミングの相対的なずれが生じることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の可変圧縮比内燃機関のバルブタイミング制御システム。
【請求項５】
前記可変バルブタイミング機構は、前記駆動軸の回転位相を調整することで、前記所定時期に対する前記バルブタイミングの相対的な時期を変更可能とし、
前記バルブタイミング制御手段は、前記ずれ予測手段によって予測されたずれ量が解消される方向に前記可変バルブタイミング機構によって前記駆動軸の回転位相を変更することで、前記所定時期に対する前記バルブタイミングの相対的な時期を制御することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の可変圧縮比内燃機関のバルブタイミング制御システム。
【請求項６】
前記可変バルブタイミング機構は、前記クランクシャフトの回転位相を調整することで、前記所定時期に対する前記バルブタイミングの相対的な時期を変更可能とし、
前記バルブタイミング制御手段は、前記ずれ予測手段によって予測されたずれ量が解消
される方向に前記可変バルブタイミング機構によって前記クランクシャフトの回転位相を変更することで、前記所定時期に対する前記バルブタイミングの相対的な時期を制御することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の可変圧縮比内燃機関のバルブタイミング制御システム。
【請求項７】
前記可変バルブタイミング機構は、前記タイミングベルトの位置を該タイミングベルトの流れに沿って動かし該タイミングベルトと前記駆動軸との接触状態を調整することで、前記所定時期に対する前記バルブタイミングの相対的な時期を変更可能とし、
前記バルブタイミング制御手段は、前記ずれ予測手段によって予測されたずれ量が解消される方向に前記可変バルブタイミング機構によって前記タイミングベルトの位置を変更することで、前記所定時期に対する前記バルブタイミングの相対的な時期を制御することを特徴とする請求項３に記載の可変圧縮比内燃機関のバルブタイミング制御システム。
【請求項８】
シリンダブロックとクランクケースとを相対移動させることで内燃機関の圧縮比を変更可能とする可変圧縮比機構と、
前記内燃機関の運転状態に基づいて前記可変圧縮比機構によって前記内燃機関の圧縮比を制御する可変圧縮比制御手段と、を有する可変圧縮比内燃機関において、
前記クランクケース側のクランクシャフトと前記シリンダブロック側の吸気弁若しくは排気弁のうち少なくとも何れかの駆動弁を駆動する駆動軸とのそれぞれに、プーリ径を変更可能とする可変半径プーリが設けられ、且つ該可変半径プーリにＶベルトが掛けられることで該クランクシャフトの動力が該駆動軸に伝達されることで、該駆動軸の回転により該駆動弁の開閉が行われ、
更に、前記可変圧縮比制御手段によって圧縮比が変更されるときに、圧縮比の変化量に基づいてそれぞれの前記可変半径プーリのプーリ径を変更することで前記クランクシャフトの回転角に対する前記駆動軸の回転角の相対関係を制御するプーリ径制御手段を備えることを特徴とする可変圧縮比内燃機関のバルブタイミング制御システム。
【請求項９】
前記プーリ径制御手段は、前記クランクシャフトに設けられた可変半径プーリのプーリ径と前記駆動軸に設けられた可変半径プーリのプーリ径の比を１：２に維持して、それぞれの可変半径プーリのプーリ径を変更することを特徴とする請求８に記載の可変圧縮比内燃機関のバルブタイミング制御システム。
【請求項１０】
シリンダブロックとクランクケースとを相対移動させることで内燃機関の圧縮比を変更可能とする可変圧縮比機構と、
前記内燃機関の運転状態に基づいて前記可変圧縮比機構によって前記内燃機関の圧縮比を制御する可変圧縮比制御手段と、を有する可変圧縮比内燃機関において、
前記シリンダブロック側の機関要素に固定された複数のシリンダブロック側プーリと前記クランクケース側の機関要素に固定された複数のクランクケース側プーリとを備え、
前記複数のシリンダブロック側プーリと前記複数のクランクケース側プーリに掛けられたタイミングベルトによって前記クランクケース側のクランクシャフトの動力が前記シリンダブロック側の吸気弁若しくは排気弁のうち少なくとも何れかの駆動弁を駆動する駆動軸に伝達されることで、該駆動軸の回転により該駆動弁の開閉が行われ、
更に、前記可変圧縮比制御手段によって圧縮比が変更されるときに、前記クランクシャフトから前記駆動軸に至るまでの前記タイミングベルト上の何れかの経路において該クランクシャフト、前記シリンダブロック側プーリ、前記クランクケース側プーリ、該駆動軸の何れか二つの間に掛かる該タイミングベルトの長さの変化量の総和が零となることを特徴とする可変圧縮比内燃機関のバルブタイミング制御システム。
【請求項１１】
シリンダブロックとクランクケースとを相対移動させることで内燃機関の圧縮比を変更可能とする可変圧縮比機構と、
前記内燃機関の運転状態に基づいて前記可変圧縮比機構によって前記内燃機関の圧縮比を制御する可変圧縮比制御手段と、を有し、
前記クランクケース側のクランクシャフトの回転で駆動されるプッシュロッドによって、該クランクシャフトの動力を前記シリンダブロック側に設けられた吸気弁若しくは排気弁のうち少なくとも何れかの駆動弁に伝達することで該駆動弁の開閉を行うオーバーヘッドバルブ式の可変圧縮比内燃機関において、
前記可変圧縮比制御手段によって圧縮比が変更されるときに、圧縮比の変化量に基づいて前記プッシュロッドの長さを変更することで前記駆動弁のバルブタイミングを制御するプッシュロッド長制御手段を備えることを特徴とする可変圧縮比内燃機関のバルブタイミング制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮比を可変とする可変圧縮比内燃機関の吸排気弁のバルブタイミングを制御するバルブタイミング制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、内燃機関の燃費性能や出力性能を向上させることを目的として、内燃機関の圧縮比を変更可能にする技術が提案されている。例えば、内燃機関の燃焼室を構成する機関要素であるシリンダブロックとクランクケースに連結されている制御軸を回転駆動して、シリンダブロックとクランクケースとを相対移動させることで、燃焼室の容積を変更して該内燃機関の圧縮比を変更する技術が公開されている（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００３】
また、クランクシャフトをその駆動軸線に直交する方向に変位させることで圧縮比を変更する内燃機関において、圧縮比の変更時にクランクシャフトと吸排気弁を駆動する駆動軸にかかるタイミングチェーンの張力を調整することで吸排気弁の機能を調整する技術が公開されている（例えば、特許文献２を参照。）。
【特許文献１】特開２００３−２０６７７１号公報
【特許文献２】特開２００３−２０６７７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
内燃機関の圧縮比を変更すべく、内燃機関の機関要素の一部の配置、大きさ等を変更する場合、該内燃機関のクランクシャフトの回転と燃焼サイクルにおけるピストンの位置との相対関係がずれる場合がある。ここで、吸排気弁がクランクシャフトの動力によって駆動される場合やクランクアングルに基づいて吸排気弁の開閉時期であるバルブタイミングが制御される場合には、ピストンが圧縮行程上死点等の所定位置にある時期に対して吸排気弁のバルブタイミングが本来あるべきタイミングからずれる虞がある。
【０００５】
そして、その結果、エミッションの悪化や機関出力の低下等が生じ得る。この圧縮比変更時の吸排気弁のバルブタイミングのずれは、可変圧縮比内燃機関の特有の問題であり、従来の技術において該バルブタイミングのずれに着目した技術は見られない。
【０００６】
本発明は、上記した問題に鑑み、内燃機関の圧縮比を変更する際に生じ得る吸排気弁のバルブタイミングのずれを可及的に解消又は抑制することで、エミッションや燃費の悪化、機関出力の低下等を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した課題を解決するために、本発明は、第一に、内燃機関の圧縮比の変更によって生じる吸排気弁のバルブタイミングのずれ量を予測することに着目した。内燃機関の圧縮比は内燃機関の運転状態等の条件によって決定されるとき、内燃機関の圧縮比を変更することで生じる吸排気弁のバルブタイミングのずれはその変更される圧縮比に基づいて予測することが可能であり、その予測したずれ量に基づいてバルブタイミングを制御することで可及的に早期のうちにバルブタイミングを適正な時期へと変更することが可能となるからである。
【０００８】
そこで、本発明は、内燃機関の圧縮比を変更可能とする可変圧縮比機構と、前記内燃機関の運転状態に基づいて前記可変圧縮比機構によって前記内燃機関の圧縮比を制御する可変圧縮比制御手段と、を有する可変圧縮比内燃機関のバルブタイミング制御システムであ
って、前記可変圧縮比制御手段によって圧縮比が変更されるときに前記可変圧縮比内燃機関のピストンが所定位置にある所定時期に対して吸気弁若しくは排気弁のうち少なくとも何れかの駆動弁のバルブタイミングが相対的にずれる場合の、該ずれ量を予測するずれ予測手段と、前記所定時期に対する前記バルブタイミングの相対的な時期を変更可能とする可変バルブタイミング機構と、前記ずれ予測手段によって予測されたずれ量に基づいて、該ずれ量が解消すべく前記可変バルブタイミング機構によって前記所定時期に対する前記バルブタイミングの相対的な時期を制御するバルブタイミング制御手段と、を備える。
【０００９】
上記の可変圧縮比内燃機関（以下、単に「内燃機関」ともいう）においては、可変圧縮比機構によってピストン行程や燃焼室容積等、内燃機関の圧縮比に関与する要素を変化せしめることで、圧縮比を変更する。但し、圧縮比と内燃機関の運転状態とは密接な関係があり、圧縮比が内燃機関の運転状態に適した圧縮比から外れると、燃費やエミッション等が悪化する虞がある。そこで、上記の内燃機関においては、圧縮比の変更は、可変圧縮比制御手段によって内燃機関の運転状態に基づいて行われる。これにより、内燃機関の運転状態に応じて圧縮比を変更することで、燃費性能や出力性能の向上を図る。
【００１０】
このように構成される内燃機関において、圧縮比の変更を行うことで、内燃機関の圧縮比に関与する要素に変化が加えられるため、一の伝達ルートを経てクランクシャフトから伝えられる駆動力によって駆動されるピストンと該一の伝達ルートとは異なる他の伝達ルートを得てクランクシャフトからの駆動力によって駆動される駆動弁のバルブタイミングがずれ、もしくは該ピストンとクランクシャフトの回転角に応じてバルブタイミングが制御される駆動弁の該バルブタイミングがずれる虞がある。換言すると、圧縮比の変更に伴い、ピストンが所定の位置にある時期、例えば圧縮上死点にある時期に対する駆動弁のバルブタイミングがずれることで、効率的な吸気の確保や排気の排出が困難となり、内燃機関の出力低下、燃費悪化、エミッション悪化等が生じ、圧縮比変更による効果を十分に享受することが困難となる虞がある。
【００１１】
そこで、上記可変圧縮比内燃機関のバルブタイミング制御システムにおいては、ずれ予測手段によって、可変圧縮比制御手段による圧縮比の変更が行われるとき、ピストンが所定位置にある所定時期に対する駆動弁のバルブタイミングのずれ（以下、単に「バルブタイミングのずれ」という）を予め予測する。ここで、所定位置とは、内燃機関の出力性能や燃費、エミッション状態に比較的大きく関与するピストン位置であり、例えば圧縮行程上死点や排気行程上死点等が例示できる。このピストンが所定位置にある所定時期に対して駆動弁のバルブタイミングが本来あるべきタイミングからずれると、燃焼室への吸気の確保や燃焼室からの排気の排出が好適に行われない虞がある。
【００１２】
このずれ予測手段は、可変圧縮比制御手段による圧縮比の変化量もしくは目標となる変化後の圧縮比に基づいて、バルブタイミングのずれを予測する。そして、ずれ予測手段によって該バルブタイミングのずれが発生すると予測されるときは、バルブタイミング制御手段によって可変バルブタイミング機構を制御することで、該バルブタイミングのずれの発生を可及的に早期に抑制して、圧縮比の変更に伴う内燃機関の出力低下等を回避する。
【００１３】
尚、可変バルブタイミング機構は、上述のように所定時期に対するバルブタイミングの相対的な時期的関係を変更可能とする機能を有する。これは、換言すると、内燃機関において、クランクシャフトの回転角、ピストン位置、駆動弁の開閉動作における時期的な相対関係を変更可能とするものであって、その相対関係の変更量をずれ予測手段によって予測されたずれ量と関連づけることで、内燃機関の圧縮比の変更が行われても、駆動弁のバルブタイミングをより適正なタイミングに維持することが可能となり、以て内燃機関のエミッションや燃費の悪化、機関出力の低下等を抑制し得る。
【００１４】
ここで、上記の可変圧縮比内燃機関のバルブタイミング制御手段において、前記バルブタイミング制御手段による前記所定時期に対する前記バルブタイミングの相対的な時期に関する制御は、前記可変圧縮比制御手段による圧縮比の制御と同時期に行われるようにしてもよい。
【００１５】
即ち、内燃機関の運転状態に基づいて行われる圧縮比の変更制御と、圧縮比の変更によって生じるバルブタイミングのずれを解消するためのバルブタイミングの変更制御を同時期に行うことで、内燃機関の運転状態においてエミッションや燃費の悪化、機関出力の低下が現れる時間を可及的に短縮することが可能となる。
【００１６】
ここで、上述までの可変圧縮比内燃機関のバルブタイミング制御手段において、前記可変圧縮比機構は、前記可変圧縮比内燃機関のシリンダブロックとクランクケースとを相対移動させることで圧縮比を変更する機構であって、前記可変圧縮比内燃機関は、前記クランクケース側に設けられたクランクシャフトの動力が、タイミングベルトを介して前記シリンダブロック側に設けられた前記駆動弁を駆動する駆動軸に伝達されることで該駆動弁の開閉が行われ、更に、前記可変圧縮比機構によって圧縮比が変更されると前記所定時期における前記タイミングベルトと前記駆動軸との接触状態が変更されることで前記所定時期に対する前記バルブタイミングの相対的なずれが生じる可変圧縮比内燃機関であってもよい。
【００１７】
このように構成される内燃機関では、シリンダブロックとクランクケースとが相対的に移動することでシリンダ内の容積が増減し、以て圧縮比が変更される。ここで、クランクシャフトはクランクケース側に設けられるとともに、駆動弁の駆動軸はシリンダブロック側に設けられている。尚、ここでいうクランクケース側、シリンダブロック側とは、内燃機関の圧縮比を変更する際において相対移動するクランクケースとシリンダブロックを含めてそれぞれとともに移動する機関要素をも含む範囲を意味する。従って、例えば、「シリンダブロック側に設けられた」状態とは、シリンダブロックを含みシリンダブロックと共に移動するシリンダヘッドにも設けられた状態を意味する。
【００１８】
シリンダブロックとクランクケースが相対的に移動して内燃機関の圧縮比が変更されるとき、ピストンはコンロッド等を介してクランクシャフトによって直接駆動されるため、ピストン位置とクランクシャフトの回転角との時期的な相対関係はずれない。しかし、駆動弁はシリンダブロック側に設けられており、且つ駆動弁にはタイミングベルトによってクランクシャフトの駆動力が駆動軸を介して伝達されるため、シリンダブロックとクランクケースとが相対的に移動すると、タイミングベルトの、駆動軸とクランクシャフトとのベルトの掛かり具合が変更されることで、タイミングベルトと駆動軸との接触状態が変更される。その結果、シリンダブロックとクランクケースとが相対的に移動することで、ピストン位置と駆動弁の開閉動作との相対的な関係にずれが生じ、以てバルブタイミングのずれが発生する。
【００１９】
また、上述までの可変圧縮比内燃機関のバルブタイミング制御手段において、前記可変圧縮比機構は、前記可変圧縮比内燃機関のピストンとクランクシャフトとを連結するリンク機構で構成されるコンロッドの、該リンク形状を変更することで圧縮比を変更する機構であって、前記可変圧縮比内燃機関は、前記可変圧縮比機構によって圧縮比が変更されると前記所定時期に対する前記クランクシャフトの回転角が相対的に変更されることで、該所定時期に対する前記駆動弁のバルブタイミングの相対的なずれが生じる可変圧縮比内燃機関であってもよい。
【００２０】
このように構成される内燃機関では、リンク機構で構成されるコンロッドのリンク形状を変化させることで、シリンダ内でのピストンの往復動作等のクランクシャフトの回転に
対するピストンの動きを変化させて、圧縮比が変更される。このような内燃機関において、内燃機関の圧縮比が変更されるときは、クランクシャフトの回転角と駆動弁の開閉動作との相対関係にはずれは生じないが、上記の通りリンク形状の変更によりクランクシャフトの回転に対するピストンの動きが変化するため、結果的にピストン位置と駆動弁の開閉動作との関係にずれが生じ、以てバルブタイミングのずれが発生する。
【００２１】
ここで上述の可変圧縮比内燃機関の駆動弁のバルブタイミングの制御を行うバルブタイミング制御システムにおいては、前記可変バルブタイミング機構は、前記駆動軸の回転位相を調整することで、前記所定時期に対する前記バルブタイミングの相対的な時期を変更可能とし、前記バルブタイミング制御手段は、前記ずれ予測手段によって予測されたずれ量が解消される方向に前記可変バルブタイミング機構によって前記駆動軸の回転位相を変更することで、前記所定時期に対する前記バルブタイミングの相対的な時期を制御するようにしてもよい。
【００２２】
これにより、駆動軸の回転位相を調整することで、駆動軸とクランクシャフトとの回転角の相対的な関係が調整される。その結果、クランクケース側に設けられたクランクシャフトに駆動されるピストン位置と、シリンダブロック側に設けられた駆動軸の回転角の相対的な関係が調整され、以て駆動弁のバルブタイミングのずれを解消することが可能となる。
【００２３】
また、上述のような可変圧縮比内燃機関の駆動弁のバルブタイミングの制御を行うバルブタイミング制御システムにおいては、前記可変バルブタイミング機構は、前記クランクシャフトの回転位相を調整することで、前記所定時期に対する前記バルブタイミングの相対的な時期を変更可能とし、前記バルブタイミング制御手段は、前記ずれ予測手段によって予測されたずれ量が解消される方向に前記可変バルブタイミング機構によって前記クランクシャフトの回転位相を変更することで、前記所定時期に対する前記バルブタイミングの相対的な時期を制御するようにしてもよい。
【００２４】
これにより、クランクシャフトの回転位相を調整することで、駆動軸とクランクシャフトとの回転角の相対的な関係が調整される。その結果、クランクケース側に設けられたクランクシャフトの回転角と該クランクシャフトによって駆動されるピストン位置との相対的な関係が調整され、以て駆動弁のバルブタイミングのずれを解消することが可能となる。また、該クランクシャフトによって駆動される駆動軸数が複数あるときは、駆動軸毎に回転位相を調整する代わりに該クランクシャフトの回転位相のみを調整することで、同時に該複数の駆動軸の回転位相を調整することが可能となる。従って、可変バルブタイミング機構をより簡易に構成することが可能となる。
【００２５】
また、上述したクランクケースとシリンダブロックとを相対的に移動させて圧縮比を変更する可変圧縮比内燃機関の駆動弁のバルブタイミングの制御を行うバルブタイミング制御システムにおいては、前記可変バルブタイミング機構は、前記タイミングベルトの位置を該タイミングベルトの流れに沿って動かし該タイミングベルトと前記駆動軸との接触状態を調整することで、前記所定時期に対する前記バルブタイミングの相対的な時期を変更可能とし、前記バルブタイミング制御手段は、前記ずれ予測手段によって予測されたずれ量が解消される方向に前記可変バルブタイミング機構によって前記タイミングベルトの位置を変更することで、前記所定時期に対する前記バルブタイミングの相対的な時期を制御するようにしてもよい。
【００２６】
これにより、圧縮比の変更に伴って変更されたタイミングベルトと駆動軸との接触状態が、変更される前の状態になるべく調整される。その結果、クランクケース側に設けられたクランクシャフトの回転角と該クランクシャフトによって駆動されるピストン位置との
相対的な関係が調整され、以て駆動弁のバルブタイミングのずれを解消することが可能となる。
【００２７】
尚、上記の可変バルブタイミング機構としては、タイミングベルトに接触するプーリを複数個有し、該複数のプーリとタイミングベルトとの接触状態を変更させることで、タイミングベルトの位置をその流れに沿って動かし、タイミングベルトと駆動軸との接触状態を調整する機構が例示できる。
【００２８】
第二に、上記した課題を解決するために、本発明は、上記のシリンダブロックとクランクケースとを相対移動させて圧縮比を変更する可変圧縮比内燃機関において、上記の駆動弁を回転駆動する駆動軸とクランクシャフトとに設けられるプーリの半径を可変とすることに着目した。
【００２９】
即ち、シリンダブロックとクランクケースとを相対移動させることで内燃機関の圧縮比を変更可能とする可変圧縮比機構と、前記内燃機関の運転状態に基づいて前記可変圧縮比機構によって前記内燃機関の圧縮比を制御する可変圧縮比制御手段と、を有する可変圧縮比内燃機関のバルブタイミング制御システムであって、前記クランクケース側のクランクシャフトと前記シリンダブロック側の吸気弁若しくは排気弁のうち少なくとも何れかの駆動弁を駆動する駆動軸とのそれぞれに、プーリ径を変更可能とする可変半径プーリが設けられ、且つ該可変半径プーリにＶベルトが掛けられることで該クランクシャフトの動力が該駆動軸に伝達されることで、該駆動軸の回転により該駆動弁の開閉が行われ、更に、前記可変圧縮比制御手段によって圧縮比が変更されるときに、圧縮比の変化量に基づいてそれぞれの前記可変半径プーリのプーリ径を変更することで前記クランクシャフトの回転角に対する前記駆動軸の回転角の相対関係を制御するプーリ径制御手段を備える。
【００３０】
上記の内燃機関において圧縮比が変更されるとき、シリンダブロックとクランクケースとの相対移動によって駆動軸とクランクシャフトとの間の軸間距離が変化するとき、プーリ径制御手段によって、圧縮比の変化量と関連する両軸間距離の変化量に基づいてプーリ径を変更することで、クランクシャフトの回転角と駆動軸の回転角との相対関係、即ちクランクシャフトによって直接駆動されるピストンのピストン位置と、駆動軸によって駆動される駆動弁のバルブタイミングとの相対的な関係を一定の状態に維持することが可能となる。これにより、内燃機関の圧縮比の変更に伴う内燃機関のエミッションや燃費の悪化、機関出力の低下等を抑制し得る。
【００３１】
また、上記の可変圧縮比内燃機関のバルブタイミング制御システムにおいて、前記プーリ径制御手段は、前記クランクシャフトに設けられた可変半径プーリのプーリ径と前記駆動軸に設けられた可変半径プーリのプーリ径の比を１：２に維持して、それぞれの可変半径プーリのプーリ径を変更してもよい。このようにすることで、クランクシャフトの回転角に対する駆動弁のバルブタイミングを、シリンダ内で起こる燃焼に適した状態に維持することが可能となる。
【００３２】
第三に、上記した課題を解決するために、本発明は、上記のシリンダブロックとクランクケースとを相対移動させて圧縮比を変更する可変圧縮比内燃機関において、クランクシャフトの動力を上記の駆動軸に伝達するタイミングベルトを支持するプーリをシリンダブロック側の機関要素とクランクケース側の機関要素にそれぞれ複数個設け、そのシリンダブロック側のプーリとクランクケース側のプーリとの間のタイミングベルトの長さの変化量に着目した。
【００３３】
即ち、シリンダブロックとクランクケースとを相対移動させることで内燃機関の圧縮比を変更可能とする可変圧縮比機構と、前記内燃機関の運転状態に基づいて前記可変圧縮比
機構によって前記内燃機関の圧縮比を制御する可変圧縮比制御手段と、を有する可変圧縮比内燃機関のバルブタイミング制御システムであって、前記シリンダブロック側の機関要素に固定された複数のシリンダブロック側プーリと前記クランクケース側の機関要素に固定された複数のクランクケース側プーリとを備え、前記複数のシリンダブロック側プーリと前記複数のクランクケース側プーリに掛けられたタイミングベルトによって前記クランクケース側のクランクシャフトの動力が前記シリンダブロック側の吸気弁若しくは排気弁のうち少なくとも何れかの駆動弁を駆動する駆動軸に伝達されることで、該駆動軸の回転により該駆動弁の開閉が行われ、更に、前記可変圧縮比制御手段によって圧縮比が変更されるときに、前記クランクシャフトから前記駆動軸に至るまでの前記タイミングベルト上の何れかの経路において該クランクシャフト、前記シリンダブロック側プーリ、前記クランクケース側プーリ、該駆動軸の何れか二つの間に掛かる該タイミングベルトの長さの変化量の総和が零となる。
【００３４】
上記の内燃機関においては、シリンダブロックとクランクケースとが相対移動することで圧縮比が変更されるとき、シリンダブロック側プーリとクランクケース側プーリとの配置の相対関係が変化する。その結果、隣り合うシリンダブロック側プーリとクランクケース側プーリとの相対関係において、ある部分については両プーリ間に掛かるタイミングベルトの長さが長くなり、一方で他の部分については両プーリ間に掛かるタイミングベルトの長さが短くなる。また、各プーリの配置によっては、何れかのプーリとクランクシャフト又は駆動軸との間のタイミングベルトの長さが変化する。
【００３５】
そして、クランクシャフトから駆動軸に至るまでのタイミングベルト上の何れかの経路において、上述したプーリ間のタイミングベルト等の長さの変化の総量が零となるときは、クランクシャフトの回転角と駆動軸の回転角との相対関係は一定に維持される。その結果、クランクシャフトによって直接駆動されるピストン位置と、駆動軸によって駆動される駆動弁のバルブタイミングとの相対的な関係を一定の状態に維持することが可能となり、内燃機関の圧縮比の変更に伴う内燃機関のエミッションや燃費の悪化、機関出力の低下等を抑制し得る。
【００３６】
第四に、上記した課題を解決するために、本発明は、上記のシリンダブロックとクランクケースとを相対移動させて圧縮比を変更する可変圧縮比内燃機関において、該可変圧縮比内燃機関がいわゆるオーバーヘッドバルブ式の内燃機関であるとき、そのクランクシャフトの駆動力を上記の駆動弁に伝達するプッシュロッドの長さに着目した。
【００３７】
即ち、シリンダブロックとクランクケースとを相対移動させることで内燃機関の圧縮比を変更可能とする可変圧縮比機構と、前記内燃機関の運転状態に基づいて前記可変圧縮比機構によって前記内燃機関の圧縮比を制御する可変圧縮比制御手段と、を有し、前記クランクケース側のクランクシャフトの回転で駆動されるプッシュロッドによって、該クランクシャフトの動力を前記シリンダブロック側に設けられた吸気弁若しくは排気弁のうち少なくとも何れかの駆動弁に伝達することで該駆動弁の開閉を行うオーバーヘッドバルブ式の可変圧縮比内燃機関のバルブタイミング制御システムであって、前記可変圧縮比制御手段によって圧縮比が変更されるときに、圧縮比の変化量に基づいて前記プッシュロッドの長さを変更することで前記駆動弁のバルブタイミングを制御するプッシュロッド長制御手段を備える。
【００３８】
上記の内燃機関においては、シリンダブロックとクランクケースとを相対移動させることで圧縮比を変更させると、クランクケース側に設けられたクランクシャフトとシリンダブロック側に設けられた駆動弁との相対的な位置関係が変化する。その結果、プッシュロッドと駆動弁との相対的な位置関係も変化し、プッシュロッドによって開閉動作を制御される駆動弁の該開閉動作が変動し、該駆動弁のバルブタイミングにずれが生じる。そこで
、プッシュロッド長制御手段によって、内燃機関の圧縮比に対応したプッシュロッドと駆動弁との相対的な位置関係に基づいてプッシュロッドの長さを変更することで、クランクシャフトの回転角と駆動軸の回転角との相対関係は一定に維持される。その結果、クランクシャフトによって直接駆動されるピストン位置と、駆動軸によって駆動される駆動弁のバルブタイミングとの相対的な関係を一定の状態に維持することが可能となり、内燃機関の圧縮比の変更に伴う内燃機関のエミッションや燃費の悪化、機関出力の低下等を抑制し得る。
【発明の効果】
【００３９】
内燃機関の圧縮比を変更する際に生じ得る吸排気弁のバルブタイミングのずれを可及的に解消又は抑制することで、エミッションや燃費の悪化、機関出力の低下等を抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
ここで、本発明に係る可変圧縮比内燃機関のバルブタイミング制御システムの実施の形態について図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００４１】
図１は、圧縮比を可変とする可変圧縮比内燃機関（以下、単に「内燃機関」という）１の概略構成を表す図である。尚、本実施の形態においては、内燃機関１を簡潔に表示するため、一部の構成要素の表示を省略している。シリンダ２内の燃焼室には、シリンダヘッド１０に設けられた吸気ポート１８を介して吸気管１９が接続されている。シリンダ２への吸気の流入は吸気弁５によって制御される。吸気弁５の開閉は、吸気側カム７の回転駆動によって制御される。また、シリンダヘッド１０に設けられた排気ポート２０を介して、排気管２１が接続されている。シリンダ２外への排気の排出は排気弁６によって制御される。排気弁６の開閉は排気側カム８の回転駆動によって制御される。更に、吸気ポート１８には燃料噴射弁１７が、シリンダ２の頂部には、点火プラグ１６が設けられている。そして、内燃機関１のクランクシャフト１３にコンロッド１４を介して連結されたピストン１５が、シリンダ２内で往復運動を行う。
【００４２】
ここで、内燃機関１においては、可変圧縮比機構９によって、シリンダブロック３をクランクケース４に対してシリンダ２の軸線方向に相対移動させることで、内燃機関１の圧縮比が変更される。即ち、可変圧縮比機構９が、シリンダブロック３と共にシリンダヘッド１０を、シリンダ２の軸線方向にクランクケース４に対して相対移動させることによって、シリンダブロック３、シリンダヘッド１０およびピストン１５によって構成される燃焼室の容積が変更され、その結果、内燃機関１の圧縮比が可変制御される。例えば、シリンダブロック３がクランクケース４から遠ざかる方向に相対移動されると、燃焼室容積が増えて圧縮比が低下する。
【００４３】
可変圧縮比機構９は、軸部９ａと、軸部９ａの中心軸に対して偏心された状態で軸部９ａに固定された正円形のカムプロフィールを有するカム部９ｂと、カム部９ｂと同一外形を有し軸部９ａに対して回転可能且つカム部９ｂと同じように偏心状態で取り付けられた可動軸受部９ｃと、軸部９ａと同心状に設けられたウォームホイール９ｄと、ウォームホイール９ｄと噛み合うウォーム９ｅと、ウォーム９ｅを回転駆動させるモータ９ｆによって構成される。そして、カム部９ｂはシリンダブロック３に設けられた収納孔内に設置され、可動軸受部９ｃはクランクケース４に設けられた収納孔内に設置され、また、モータ９ｆは、シリンダブロック３に固定されており、シリンダブロック３と一体的に移動する。ここで、モータ９ｆからの駆動力は、ウォーム９ｅとウォームホイール９ｄとを介して軸部９ａに伝えられる。そして、偏心状態にあるカム部９ｂ、可動軸受部９ｄが駆動されることで、シリンダブロック３がクランクケース４に対してシリンダ２の軸線方向に相対
移動させられる。
【００４４】
また、内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）９０が併設されている。このＥＣＵ９０は、ＣＰＵの他、後述する各種のプログラム及びマップを記憶するＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えており、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態等を制御するユニットである。
【００４５】
ここで、アクセル開度センサ９２がＥＣＵ９０と電気的に接続されており、ＥＣＵ９０はアクセル開度に応じた信号を受け取り、それより内燃機関１に要求される機関負荷等を算出する。また、クランクポジションセンサ９１がＥＣＵ９０と電気的に接続されており、ＥＣＵ９０は内燃機関１の出力軸の回転角に応じた信号を受け取り、内燃機関１の機関回転速度や、該機関回転速度とギア比等から内燃機関１が搭載されている車両の車両速度等を算出する。
【００４６】
更に、可変圧縮比機構９を構成するモータ９ｆがＥＣＵ９０と電気的に接続されている。そして、ＥＣＵ９０からの指令によりモータ９ｆが駆動されて、可変圧縮比機構９による内燃機関１の圧縮比の変更が行われる。この内燃機関１の圧縮比の変更は、内燃機関１の運転状態に基づいて行われる。例えば、内燃機関１の運転状態を機関負荷と機関回転速度で表す場合、低機関負荷から高機関負荷になるに従い又は低機関回転速度から高機関回転速度になるに従い、シリンダブロック３をクランクケース４から遠ざける方向にモータ９ｆを駆動して、内燃機関１の圧縮比を高圧縮比から低圧縮比へと移行させる。
【００４７】
次に、内燃機関１における吸気弁５および排気弁６の開閉動作および該開閉動作を行う開閉機構について、図２および図３に基づいて説明する。図２、３は、主に内燃機関１のバルブタイミング制御システムの機構を示す図であり、図２（ａ）はシリンダブロック３がクランクケース４に近づき、内燃機関１の圧縮比が比較的高い圧縮比（以下、単に「高圧縮比」という）となっている状態を示し、図２（ｂ）はシリンダブロック３がクランクケース４から遠ざかり、内燃機関１の圧縮比が比較的低い圧縮比（以下、単に「低圧縮比」という）となっている状態を示す。図２に示すように、シリンダブロック３がシリンダ２の軸線方向にΔｈ相対移動することで、内燃機関１の圧縮比が変更される。また、図３は、吸気弁５、排気弁６を中心としたシリンダブロック１０の頂部近傍を概略的に表す図である。
【００４８】
内燃機関１においては、吸気弁５の開閉動作は吸気側カム７によって行われる。この吸気側カム７は吸気側カムシャフト２２に取り付けられ、更に吸気側カムシャフト２２の端部には吸気側プーリ２４が設けられている。更に、吸気側カムシャフト２２と吸気側プーリ２４との相対的な回転位相を変更可能とする可変回転位相機構（以下、「吸気側ＶＶＴ」という）２３が設けられている。この吸気側ＶＶＴ２３は、ＥＣＵ９０からの指令に従って吸気側カムシャフト２２と吸気側プーリ２４との相対的な回転位相を制御する。更に、吸気側カムシャフト２２の回転角を検出する吸気側カム角センサ９３が設けられ、吸気側カム角センサ９３とＥＣＵ９０が電気的に接続されている。
【００４９】
また、排気弁６の開閉動作は排気側カム８によって行われる。この排気側カム８は排気側カムシャフト２５に取り付けられ、更に排気側カムシャフト２５の端部には排気側プーリ２７が設けられている。更に、排気側カムシャフト２５と排気側プーリ２７との相対的な回転位相を変更可能とする可変回転位相機構（以下、「排気側ＶＶＴ」という）２６が設けられている。この排気側ＶＶＴ２６は、ＥＣＵ９０からの指令に従って排気側カムシャフト２５と排気側プーリ２７との相対的な回転位相を制御する。更に、排気側カムシャフト２５の回転角を検出する排気側カム角センサ９４が設けられ、排気側カム角センサ９４とＥＣＵ９０が電気的に接続されている。
【００５０】
そして、吸気側カムシャフト２２と排気側カムシャフト２５の回転駆動は、クランクシャフト１３の駆動力によって行われる。具体的には、クランクシャフト１３に設けられたクランク側プーリ３２、吸気側プーリ２４、排気側プーリ２７にはタイミングベルト３３が掛けられており、更にタイミングベルト３３は、クランクケース４側に設けられた第一クランクケース側プーリ３０、第二クランクケース側プーリ３１およびシリンダブロック３側に設けられた第一シリンダブロック側プーリ２８、第二シリンダブロック側プーリ２９にも掛かっている。尚、タイミングベルト３３が掛かる順序は、クランク側プーリ３２を初めとして、第一クランクケース側プーリ３０、第一シリンダブロック側プーリ２８、吸気側プーリ２４、排気側プーリ２７、第二シリンダブロック側プーリ２９、第二クランクケース側プーリ３１の順である。このようにして、クランクシャフト１３の駆動力によって吸気側カムシャフト２２と排気側カムシャフト２５が回転駆動されて、以て吸気側カム７、排気側カム８によって吸気弁５、排気弁６の開閉動作が行われる。
【００５１】
ここで、可変圧縮比機構９によって内燃機関１の圧縮比が変更されるとき、例えば図２（ａ）に示す高圧縮比の状態から図２（ｂ）に示す低圧縮比の状態へと変更されるとき、上述したようにシリンダブロック３がクランクケース４から遠ざかる方向に相対移動する。従って、圧縮比の変更に合わせて、シリンダブロック３に設けられた第一シリンダブロック側プーリ２８、第二シリンダブロック側プーリ２９も移動する。その結果、第一クランクケース側プーリ３０と第一シリンダブロック側プーリ２８との間に掛かるタイミングベルト３３の長さＬ１と、第二クランクケース側プーリ３１と第二シリンダブロック側プーリ２９との間に掛かるタイミングベルト３３の長さＬ２の長さは、圧縮比の変更に伴って変動する。
【００５２】
本実施の形態に係る内燃機関１においては、図２（ａ）に示す高圧縮比の状態から図２（ｂ）に示す低圧縮比の状態へと変更されると、タイミングベルト長Ｌ１は短くなり、タイミングベルト長Ｌ２は長くなる。その結果、クランクシャフト１３が特定の回転角にあるときの、換言するとピストン１５の位置が特定の位置である圧縮行程上死点等にあるときの、タイミングベルト３３と吸気側プーリ２４および排気側プーリ２７との接触状態が、図２（ａ）に示す高圧縮比状態と図２（ｂ）に示す低圧縮比状態とでは異なる。そのため、ピストン位置が圧縮行程上死点にある時期に対する吸気弁５および排気弁６の開閉タイミング（以下、「バルブタイミング」という）が、図２（ａ）に示す高圧縮比状態と図２（ｂ）に示す低圧縮比状態とでは異なってしまい、圧縮比の変更に伴って、バルブタイミングが適正なタイミングからずれる虞がある。即ち、圧縮比の変更の結果、シリンダ２内で行われる燃焼に適したバルブタイミングが行われない虞がある。
【００５３】
そこで、本実施の形態の内燃機関１のバルブタイミング制御システムにおいては、可変圧縮比機構９によって圧縮比の変更が行われるとき、吸気側ＶＶＴ２３によって吸気側プーリ２４に対する吸気側カムシャフト２２の相対的な回転位相を変更するとともに、排気側ＶＶＴ２６によって排気側プーリ２７に対する排気側カムシャフト２５の相対的な回転位相を変更する。吸気側プーリ２４と排気側プーリ２７はタイミングベルト３３を介してクランクシャフト１３と連動しているため、吸気側ＶＶＴ２３と排気側ＶＶＴ２６とによる回転位相の変更によって、クランクシャフト１３の回転角に対する吸気側カムシャフト２２、排気側カムシャフト２５の回転角の相対関係が変更されて、ピストン１５のピストン位置に対する吸気弁５、排気弁６のバルブタイミングが適正なタイミングとなる。
【００５４】
ここで、可変圧縮比機構９によって内燃機関１の圧縮比を変更する際に吸気弁５、排気弁６のバルブタイミングを調整するための制御（以下、「圧縮比変更制御」という）について、図４に基づいて説明する。尚、本実施例における圧縮比変更制御は、一定のサイクルで繰り返し実行されるルーチンである。
【００５５】
先ず、Ｓ１０１では、内燃機関１の運転状態を検出する。この運転状態は、シリンダ２内での燃焼と関連する運転状態であって、内燃機関１の圧縮比が該燃焼と適しているか否かを判定するために基礎となる項目である。本実施の形態においては、クランクポジションセンサ９１からの信号に基づいて得られる機関回転速度と、アクセル開度センサ９２からの信号に基づいて得られる機関負荷とによって、内燃機関１の運転状態を検出する。この他に、内燃機関１における吸入空気量や冷却水温度等によって運転状態を検出してもよい。Ｓ１０１の処理が終了すると、Ｓ１０２へ進む。
【００５６】
Ｓ１０２では、Ｓ１０１で検出された内燃機関１の運転状態に基づいて、内燃機関１の圧縮比が変更されるべきか否か判定される。上述したように、内燃機関１の運転状態によってシリンダ２内で行われるべき、より適正な燃焼は変動するため、該燃焼に適した圧縮比へと変更することが好ましいと考えられる。そこで、Ｓ１０２で、内燃機関１の運転状態が現時点において設定されている圧縮比を変更すべき運転状態であるときはＳ１０３へ進み、一方で、内燃機関１の運転状態が現時点において設定されている圧縮比を変更する必要がない運転状態であるときは本制御を終了する。
【００５７】
Ｓ１０３では、Ｓ１０１で検出された内燃機関１の運転状態に基づいて、内燃機関１で行われる燃焼に最も適した圧縮比（以下、「最適圧縮比」という）が算出される。具体的には、機関回転速度と機関負荷で決定される内燃機関１の運転状態と、各運転状態における最適圧縮比との関係を予め実験等で求めておき、該関係を制御マップの形でＥＣＵ９０内に格納する。そして、Ｓ１０３では、該制御マップに内燃機関１の運転状態をパラメータとしてアクセスすることで、最適圧縮比の算出が行われる。Ｓ１０３の処理が終了すると、Ｓ１０４へ進む。
【００５８】
Ｓ１０４では、Ｓ１０３で算出された最適圧縮比に基づいて、吸気弁５および排気弁６のバルブタイミングずれ量ΔＴｖを予測する。このバルブタイミングずれ量ΔＴｖは、上述したように内燃機関１の圧縮比の変更に伴って、タイミングベルト長Ｌ１とタイミングベルト長Ｌ２の長さが変動することによって生じる。本実施の形態においては可変圧縮比機構９を構成するモータ９ｆが回転駆動することで、シリンダブロック３がクランクケース４に対して相対移動し、内燃機関１の圧縮比が変更されるとともに、タイミングベルト３３と吸気側プーリ２４、排気側プーリ２７との接触状態が変更されて、バルブタイミングずれ量ΔＴｖが発生する。
【００５９】
ここで、図５に、内燃機関１の圧縮比と発生するバルブタイミングずれ量ΔＴｖの関係を示す。図５の横軸は内燃機関１の圧縮比を表し、縦軸はバルブタイミングずれ量ΔＴｖを表す。また、圧縮比εｍｉｎは内燃機関１において達成し得る最も低い圧縮比であり、圧縮比εｍａｘは内燃機関１において達成し得る最も高い圧縮比である。そして、図５に示すバルブタイミングずれ量ΔＴｖは、圧縮比がεｍｉｎであるときを基準としたときのバルブタイミングずれ量である。図５に示すように、内燃機関１においては、圧縮比の変更量が大きくなるに従い、バルブタイミングずれ量ΔＴｖが大きくなり、より詳細には圧縮比がεｍａｘ近傍において変更する場合のバルブタイミングずれ量ΔＴｖは、圧縮比がεｍｉｎ近傍において変更する場合のバルブタイミングずれ量ΔＴｖより大きくなる。そこで、予め実験等で、内燃機関１の圧縮比と発生するバルブタイミングずれ量ΔＴｖとの関係を求めておき、該関係を制御マップの形でＥＣＵ９０内に格納する。そして、Ｓ１０４では、該制御マップに内燃機関１の圧縮比をパラメータとしてアクセスすることで、バルブタイミングずれ量ΔＴｖの予測が行われる。Ｓ１０４の処理が終了すると、Ｓ１０５へ進む。
【００６０】
Ｓ１０５では、Ｓ１０３で算出された最適圧縮比に基づいて、可変圧縮比機構により内
燃機関１の圧縮比が最適圧縮比になるべく、シリンダブロック３とクランクケース４との相対移動が行われる。それと同時に、Ｓ１０４で予測されたバルブタイミングずれ量ΔＴｖに基づいて、吸気側ＶＶＴ２３と排気側ＶＶＴ２６によって、バルブタイミングずれ量が解消する方向に吸気側プーリ２４に対する吸気側カムシャフト２２の回転位相と排気側プーリ２７に対する排気側カムシャフト２５の回転位相とを調整する。即ち、内燃機関１の圧縮比変更において、吸排気弁５、６のバルブタイミングが進角側にずれるときは、吸気側カムシャフト２２、排気側カムシャフト２５の回転位相を遅角側に調整し、吸排気弁５、６のバルブタイミングが遅角側にずれるときは、吸気側カムシャフト２２、排気側カムシャフト２５の回転位相を進角側に調整する。Ｓ１０５の処理が終了すると、本制御を終了する。
【００６１】
本制御によると、内燃機関１の圧縮比を変更する際に生じ得る吸排気弁５、６のバルブタイミングのずれを可及的に解消又は抑制することで、エミッションや燃費の悪化、機関出力の低下等を抑制することが可能となる。
【００６２】
尚、本制御においては、主にＳ１０４の処理が本発明のずれ予測手段に該当し、主にＳ１０５における吸気側ＶＶＴ２３、排気側ＶＶＴ２６による吸気側カムシャフト２２、排気側カムシャフト２５の回転位相の調整が本発明のバルブタイミング制御手段に該当する。
【００６３】
また、内燃機関１においては、クランクポジションセンサ９１と吸気側カム角センサ９３、排気側カム角センサ９４とからの信号に基づいて、クランク角と吸排気弁５、６のカム角との関係が適正な関係となるべく、吸気側ＶＶＴ２３、排気側ＶＶＴ２６によって、吸気側カムシャフト２２と排気側カムシャフト２５との回転位相がフィードバック制御される場合がある。そして、このフィードバック制御が行われる場合であっても、可変圧縮比機構９によって内燃機関１の圧縮比が変更されるときは、吸排気弁５、６のバルブタイミングが上述したようにずれることにより、エミッションや燃費の悪化、機関出力の低下が生じる虞がある。
【００６４】
そこで、上記の吸気側ＶＶＴ２３、排気側ＶＶＴ２６による、吸気側カムシャフト２２と排気側カムシャフト２５との回転位相のフィードバック制御が行われている際の圧縮比変更制御（以下、「カム角ＦＢ時圧縮比変更制御」という）について、図６に基づいて説明する。尚、本実施例におけるカム角ＦＢ時圧縮比変更制御は、一定のサイクルで繰り返し実行されるルーチンである。尚、図６中「ＦＢ」とあるのは、フィードバック制御を意味する。また、カム角ＦＢ時圧縮比変更制御中の処理において、図４に示す圧縮比変更制御中の処理と同一の処理については同一の参照番号を付することで、当該処理の説明を省略する。
【００６５】
先ず、Ｓ２０１では、内燃機関１において上述した、吸気側ＶＶＴ２３、排気側ＶＶＴ２６による、吸気側カムシャフト２２と排気側カムシャフト２５との回転位相のフィードバック制御が行われているか否かが判定される。該フィードバック制御の詳細について説明する。クランクポジションセンサ９１からの信号と吸気側カム角センサ９３、排気側カム角センサ９４との信号から、クランクシャフト１３と吸気側カムシャフト２２、排気側カムシャフト２５の回転角の関係が予め設定された、もしくはＥＣＵ９０によって指令される内燃機関１の運転状態に基づいた関係となるべく、吸気側ＶＶＴ２３や排気側ＶＶＴ２６によって吸気側カムシャフト２２と排気側カムシャフト２５の回転位相が制御される。これにより、ピストン１５が圧縮行程上死点等にある時期に対する吸排気弁５、６のバルブタイミングを内燃機関１の運転状態に適したタイミングとすることが可能となる。Ｓ２０１で、上記フィードバック制御が行われていると判定されるとＳ１０１へ進み、該フィードバック制御が行われていないと判定されると本制御を終了する。
【００６６】
そして、本制御においてはＳ１０４の処理が終了すると、Ｓ２０２へ進む。Ｓ２０２では、Ｓ１０３で算出された最適圧縮比に基づいて、可変圧縮比機構により内燃機関１の圧縮比が最適圧縮比になるべく、シリンダブロック３とクランクケース４との相対移動が行われる。それと同時に、Ｓ１０４で予測されたバルブタイミングずれ量ΔＴｖが、ＥＣＵ９０から出される上記フィードバック制御における吸気側ＶＶＴ２３、排気側ＶＶＴ２６への指令値に加算される。即ち、上記のフィードバック制御は、実際のクランクシャフト１３の回転角と実際の吸気側カムシャフト２２、排気側カムシャフト２５の回転角との関係に基づいて行われるが、Ｓ２０２では、該フィードバック制御に加えて、圧縮比の変更によって生じ得るバルブタイミングずれ量ΔＴｖを考慮して、吸気側ＶＶＴ２３と排気側ＶＶＴ２６に可及的に早期に該バルブタイミングずれ量ΔＴｖを解消する指令値を与えることで、吸排気弁５、６のバルブタイミングがずれた状態にある時間を短縮し得る。Ｓ２０２の処理が終了すると、本制御を終了する。
【００６７】
本制御によると、内燃機関１の圧縮比を変更する際に生じ得る吸排気弁５、６のバルブタイミングのずれを可及的に解消又は抑制することで、エミッションや燃費の悪化、機関出力の低下等を抑制することが可能となる。
【００６８】
尚、本制御においては、主にＳ１０４の処理が本発明のずれ予測手段に該当し、主にＳ２０２における吸気側ＶＶＴ２３、排気側ＶＶＴ２６への指令値へのバルブタイミングずれ量ΔＴｖの加算処理が本発明のバルブタイミング制御手段に該当する。
【実施例２】
【００６９】
本発明に係る内燃機関のバルブタイミング制御システムの第二の実施の形態について、図７に基づいて説明する。尚、本実施の形態における内燃機関１において、図１に示す内燃機関１と同一の構成要素については同一の参照番号を付して、その説明を省略する。図７は、図２と同様に、内燃機関１のバルブタイミング制御システムの機構を示す図であり、図７（ａ）は高圧縮比となっている状態を示し、図７（ｂ）は低圧縮比となっている状態を示す。図７に示すように、可変圧縮比機構９によってシリンダブロック３がシリンダ２の軸線方向にΔｈ相対移動することで、内燃機関１の圧縮比が変更される。
【００７０】
ここで、図２に示す内燃機関１のバルブタイミング制御システムの機構と、図７に示す内燃機関１のバルブタイミングの制御システムの機構との違いは、吸気側ＶＶＴ２３、排気側ＶＶＴ２６に代えてクランク側ＶＶＴ３４が設けられている点である。クランク側ＶＶＴ３４は、クランクシャフト１３の回転角とクランク側プーリ３２の回転角との相対的な回転位相を調整する。クランク側プーリ３２は、タイミングベルト３３を介して吸気側プーリ２４、排気側プーリ２７と連動している。従って、クランク側ＶＶＴ３４によってクランクシャフト１３の回転角がクランク側プーリ３２の回転角に対して進角側又は遅角側に移行されると、クランクシャフト１３の回転角に対して吸気側カムシャフト２２、排気側カムシャフト２５の回転角が調整される。その結果、ピストン１５が圧縮行程上死点等にある時期に対する吸排気弁５、６のバルブタイミングを、クランク側ＶＶＴ３４によって制御することが可能となる。
【００７１】
このように構成される内燃機関１のバルブタイミング制御システムにおいて、図４に示す圧縮比変更制御は適用可能である。その場合、圧縮比変更制御における処理Ｓ１０５でのカムシャフトの回転位相調整に代えて、Ｓ１０４で予測されたバルブタイミングずれ量ΔＴｖに基づいて、クランク側ＶＶＴ３４によってクランクシャフト１３の回転角とクランク側プーリ３２の回転角との相対的な回転位相を調整する。これにより、内燃機関１の圧縮比を変更する際に生じ得る吸排気弁５、６のバルブタイミングのずれを可及的に解消又は抑制することで、エミッションや燃費の悪化、機関出力の低下等を抑制することが可
能となる。
【００７２】
また、該内燃機関１のバルブタイミング制御システムにおいて、図６に示すカム角ＦＢ制御時圧縮比変更制御は、実質的に適用可能である。その場合、本実施の形態においては吸気側ＶＶＴ２３、排気側ＶＶＴ２６によって吸気側カムシャフト２２、排気側カムシャフト２５の回転角をＦＢ制御する代わりに、クランク側ＶＶＴ３４によってクランクシャフト１３の回転角とクランク側プーリ３２の回転角との相対的な回転位相を調整することで、最終的にカムシャフトの回転角のＦＢ制御を行う。そして、カム角ＦＢ時圧縮比変更制御における処理Ｓ２０２での吸気側、排気側ＶＶＴへの指令値へのバルブタイミングずれ量ΔＴｖの加算に代えて、クランク側ＶＶＴ３４への指令値へのバルブタイミングずれ量ΔＴｖの加算を行う。これにより、内燃機関１の圧縮比を変更する際に生じ得る吸排気弁５、６のバルブタイミングのずれを可及的に解消又は抑制することで、エミッションや燃費の悪化、機関出力の低下等を抑制することが可能となる。
【実施例３】
【００７３】
本発明に係る内燃機関のバルブタイミング制御システムの第三の実施の形態について、図８に基づいて説明する。尚、本実施の形態における内燃機関１において、図１に示す内燃機関１と同一の構成要素については同一の参照番号を付して、その説明を省略する。図８は、図２と同様に、内燃機関１のバルブタイミング制御システムの機構を示す図であり、図８（ａ）は高圧縮比となっている状態を示し、図８（ｂ）は低圧縮比となっている状態を示す。図８に示すように、可変圧縮比機構９によってシリンダブロック３がシリンダ２の軸線方向にΔｈ相対移動することで、内燃機関１の圧縮比が変更される。
【００７４】
ここで、図２に示す内燃機関１のバルブタイミング制御システムの機構と、図８に示す内燃機関１のバルブタイミングの制御システムの機構との違いは、吸気側ＶＶＴ２３、排気側ＶＶＴ２６に代えてベルト調整機構３５が設けられている点である。
【００７５】
ここで、ベルト調整機構３５について、図９に基づいて説明する。ベルト調整機構３５は、クランクケース４側に設けられている。そして、ベルト調整機構３５は、第一プーリ３５ａおよび第二プーリ３５ｂを有するベースプレート３５ｃ上の突起部３５ｅが、アクチュエータ３５ｄの凹部３５ｆに挿入されることで構成される。このベルト調整機構３５において、アクチュエータ３５ｄはＥＣＵ９０と電気的に接続され、ＥＣＵ９０からの指令に従って、アクチュエータ３５ｄはベースプレート３５ｃを、突起部３５ｅを中心として回転させることが可能である。
【００７６】
ここで、図８に戻ると、第一プーリ３５ａと第二プーリ３５ｂには、図２に示す第一クランクケース側プーリ３０と第二クランクケース側プーリ３１に代えて、タイミングベルト３３が掛けられる。そして、可変圧縮比機構９によって内燃機関１の圧縮比が変更されるとき、ベルト調整機構３５によって第一プーリ３５ａおよび第二プーリ３５ｂとタイミングベルト３３との接触状態を調整することで、圧縮比の変更によって生じ得るタイミングベルト３３と吸気側プーリ２４および排気側プーリ２７との接触状態の変動を解消させることが可能となる。即ち、図８（ａ）に示す高圧縮比の状態から図８（ｂ）に示す低圧縮比状態へ変更させるとき、第一プーリ３５ａと第一シリンダブロック側プーリ２８との間のタイミングベルト長Ｌ３、および第二プーリ３５ｂと第二シリンダブロック側プーリ２９との間のタイミングベルト長Ｌ４とが、その圧縮比の変動にかかわらず一定となるために第一プーリ３５ａと第二プーリ３５ｂの位置を調整すべく、ＥＣＵ９０からアクチュエータ３５ｄへ指令が出される。
【００７７】
このように構成される内燃機関１のバルブタイミング制御システムにおいては、ピストン１５が圧縮行程上死点等にある時期に対する吸排気弁５、６のバルブタイミングを、ベ
ルト調整機構３５によって制御することが可能となる。
【００７８】
また、このように構成される内燃機関１のバルブタイミング制御システムにおいて、図４に示す圧縮比変更制御は、実質的に適用可能である。その場合、圧縮比変更制御における処理Ｓ１０５でのカムシャフトの回転位相調整に代えて、Ｓ１０４で予測されたバルブタイミングずれ量ΔＴｖに基づいて、ベルト調整機構３５によって第一プーリ３５ａおよび第二プーリ３５ｂと、タイミングベルト３３との接触状態を調整する。これにより、内燃機関１の圧縮比を変更する際に生じ得る吸排気弁５、６のバルブタイミングのずれを可及的に解消又は抑制することで、エミッションや燃費の悪化、機関出力の低下等を抑制することが可能となる。
【００７９】
また、該内燃機関１のバルブタイミング制御システムにおいて、図６に示すカム角ＦＢ制御時圧縮比変更制御は、実質的に適用可能である。その場合、本実施の形態においては吸気側ＶＶＴ２３、排気側ＶＶＴ２６によって吸気側カムシャフト２２、排気側カムシャフト２５の回転角をＦＢ制御する代わりに、ベルト調整機構３５によってタイミングベル３３と各プーリとの接触状態を調整することで、最終的にカムシャフトの回転角のＦＢ制御を行う。そして、カム角ＦＢ時圧縮比変更制御における処理Ｓ２０２での吸気側、排気側ＶＶＴへの指令値へのバルブタイミングずれ量ΔＴｖの加算に代えて、ベルト調整機構３５を構成するアクチュエータ３５ｄへの指令値へのバルブタイミングずれ量ΔＴｖに相当する指令値の加算を行う。これにより、内燃機関１の圧縮比を変更する際に生じ得る吸排気弁５、６のバルブタイミングのずれを可及的に解消又は抑制することで、エミッションや燃費の悪化、機関出力の低下等を抑制することが可能となる。
【実施例４】
【００８０】
本発明に係る内燃機関のバルブタイミング制御システムの第四の実施の形態について、図１０に基づいて説明する。尚、本実施の形態における内燃機関１は、図１に示す内燃機関１と同一の構成要素については同一の参照番号を付して、その説明を省略する。図１０は、図２と同様に、内燃機関１のバルブタイミング制御システムの機構を示す図であり、図１０（ａ）は高圧縮比となっている状態を示し、図１０（ｂ）は低圧縮比となっている状態を示す。図１０に示すように、可変圧縮比機構９によってシリンダブロック３がシリンダ２の軸線方向にΔｈ相対移動することで、内燃機関１の圧縮比が変更される。
【００８１】
ここで、図１０に示す内燃機関１においては、吸気側カムシャフト２２および排気側カムシャフト２５の回転駆動は、クランクシャフト１３の駆動力をチェーン３８によって伝達することで行われる。そこで、チェーン３８は、クランクシャフト１３に設けられたクランク側ギア３６とかみ合うリダクションギア３７と、吸気側カムシャフト２２に設けられ上述した吸気側プーリ２４と同様の働きをする吸気側ギア２４ａと、排気側カムシャフト２５に設けられ上述した排気側プーリ２７と同様の働きをする排気側ギア２７ａと、に掛けられることで、クランクシャフト１３の駆動力によって吸排気弁５、６の開閉動作が行われる。
【００８２】
このように構成される内燃機関１においては、可変圧縮比機構９によってシリンダブロック３をクランクケース４に対して相対移動させることで、圧縮比を変更させる。ここで、チェーン３８が利用されていることより、内燃機関の圧縮比の際にリダクションギア３７とクランク側ギア３６とのかみ合いを保持した状態で、リダクションギア３７の位置を内燃機関１の圧縮比に応じた位置に変更させる。本実施の形態においては、図１０（ａ）に示す高圧縮比の状態から、可変圧縮比機構９によってシリンダブロック３をクランクケース４からΔｈ遠ざけることによって、図１０（ｂ）に示す低圧縮比の状態とするが、このとき、リダクションギア３７は、シリンダ２の軸線方向にΔｈ１移動させる。
【００８３】
ここで、図１０に示す内燃機関１のバルブタイミングの制御システムの機構は、図２に示す内燃機関１のバルブタイミング制御システムの機構と同じように、吸気側ＶＶＴ２３、排気側ＶＶＴ２６が設けられている。従って、ピストン１５が圧縮行程上死点にある時期に対する吸排気弁５、６のバルブタイミングを、吸気側ＶＶＴ２３および排気側ＶＶＴ２６によって制御することが可能となる。
【００８４】
このように構成される内燃機関１のバルブタイミング制御システムにおいて、図４に示す圧縮比変更制御は適用可能である。これにより、内燃機関１の圧縮比を変更する際に生じ得る吸排気弁５、６のバルブタイミングのずれを可及的に解消又は抑制することで、エミッションや燃費の悪化、機関出力の低下等を抑制することが可能となる。
【００８５】
また、該内燃機関１のバルブタイミング制御システムにおいて、図６に示すカム角ＦＢ制御時圧縮比変更制御は、適用可能である。これにより、内燃機関１の圧縮比を変更する際に生じ得る吸排気弁５、６のバルブタイミングのずれを可及的に解消又は抑制することで、エミッションや燃費の悪化、機関出力の低下等を抑制することが可能となる。
【実施例５】
【００８６】
本発明に係る内燃機関のバルブタイミング制御システムの第五の実施の形態について、図１１に基づいて説明する。尚、本実施の形態における内燃機関１は、図１、図１０に示す内燃機関１と同一の構成要素については同一の参照番号を付して、その説明を省略する。図１１は、図２、図１０と同様に、内燃機関１のバルブタイミング制御システムの機構を示す図であり、図１１（ａ）は高圧縮比となっている状態を示し、図１１（ｂ）は低圧縮比となっている状態を示す。図１１に示すように、可変圧縮比機構９によってシリンダブロック３がシリンダ２の軸線方向にΔｈ相対移動することで、内燃機関１の圧縮比が変更される。
【００８７】
ここで、図１０に示す内燃機関１のバルブタイミング制御システムの機構と、図１１に示す内燃機関１のバルブタイミングの制御システムの機構との違いは、吸気側ＶＶＴ２３、排気側ＶＶＴ２６に代えてクランク側ＶＶＴ３９が設けられている点である。クランク側ＶＶＴ３９は、ＥＣＵ９０と電気的に接続され、ＥＣＵ９０からの指令に従って、クランクシャフト１３の回転角とクランク側ギア３６の回転角との相対的な回転位相を調整する。クランク側ギア３６は、リダクションギア３７、チェーン３８を介して吸気側ギア２４ａ、排気側ギア２７ａと連動している。従って、クランク側ＶＶＴ３９によってクランクシャフト１３の回転角がクランク側ギア３６の回転角に対して進角側又は遅角側に移行されると、クランクシャフト１３の回転角に対して吸気側カムシャフト２２、排気側カムシャフト２５の回転角の位相が調整される。その結果、ピストン１５が圧縮行程上死点等にある時期に対する吸排気弁５、６のバルブタイミングを、クランク側ＶＶＴ３９によって制御することが可能となる。
【００８８】
このように構成される内燃機関１のバルブタイミング制御システムにおいて、図４に示す圧縮比変更制御は適用可能である。その場合、圧縮比変更制御における処理Ｓ１０５でのカムシャフトの回転位相調整に代えて、Ｓ１０４で予測されたバルブタイミングずれ量ΔＴｖに基づいて、クランク側ＶＶＴ３９によってクランクシャフト１３の回転角とクランク側ギア３６の回転角との相対的な回転位相を調整する。これにより、内燃機関１の圧縮比を変更する際に生じ得る吸排気弁５、６のバルブタイミングのずれを可及的に解消又は抑制することで、エミッションや燃費の悪化、機関出力の低下等を抑制することが可能となる。
【００８９】
また、該内燃機関１のバルブタイミング制御システムにおいて、図６に示すカム角ＦＢ制御時圧縮比変更制御は、実質的に適用可能である。その場合、本実施の形態においては
吸気側ＶＶＴ２３、排気側ＶＶＴ２６によって吸気側カムシャフト２２、排気側カムシャフト２５の回転角をＦＢ制御する代わりに、クランク側ＶＶＴ３９によってクランクシャフト１３の回転角とクランク側ギア３６の回転角との相対的な回転位相を調整することで、最終的にカムシャフトの回転角のＦＢ制御を行う。そして、カム角ＦＢ時圧縮比変更制御における処理Ｓ２０２での吸気側、排気側ＶＶＴへの指令値へのバルブタイミングずれ量ΔＴｖの加算に代えて、クランク側ＶＶＴ３９への指令値へのバルブタイミングずれ量ΔＴｖの加算を行う。これにより、内燃機関１の圧縮比を変更する際に生じ得る吸排気弁５、６のバルブタイミングのずれを可及的に解消又は抑制することで、エミッションや燃費の悪化、機関出力の低下等を抑制することが可能となる。
【実施例６】
【００９０】
本発明に係る内燃機関のバルブタイミング制御システムの第六の実施の形態について、図１２に基づいて説明する。尚、本実施の形態における内燃機関１において、図１に示す内燃機関１と同一の構成要素については同一の参照番号を付して、その説明を省略する。図１２に示す内燃機関１は、第一コンロッド５０、第二コンロッド５１、制御コンロッド５２によって構成されるリンク機構のリンク形状が変更されることで、その圧縮比が変更されるいわゆる中折れ式のコンロッドを有する内燃機関である。以下に、内燃機関１の構成および圧縮比変更の詳細について説明する。
【００９１】
内燃機関１においては、クランクシャフト１３に第二コンロッド５１の一端が連結され、更に第二コンロッド５１の他端が第一コンロッド５０の一端に、第一コンロッド５０の他端がピストン１５に連結される。そして、各コンロッドの端部においては回転自在の状態で連結されている。また、第一コンロッド５０と第二コンロッド５１との連結部位の近傍に制御コンロッド５２の一端が回転自在の状態で連結されている。
【００９２】
ここで、制御コンロッド５２の他端はリンク形状制御装置５５と連結されている。リンク形状制御装置５５は、ＥＣＵ９０と電気的に接続されており、ＥＣＵ９０からの指令に従って、制御コンロッド５２の他端の位置を変更することが可能である。
【００９３】
制御コンロッド５２の他端の位置がリンク形状制御装置５５によって変更されると、第一コンロッド５０、第二コンロッド５１、制御コンロッド５２によって構成される、クランクシャフト１３とピストン１５との間を連結するリンク機構（以下、「動力伝達リンク機構」という）の形状が変更される。その結果、ピストン１５の往復運動の振幅が変更され、以て内燃機関１の圧縮比が変更される。そこで、内燃機関１の運転状態に応じた圧縮比とするべく、ＥＣＵ９０からリンク形状制御装置５５に指令が出され制御コンロッド５２の他端の位置が制御される。
【００９４】
また、吸気側プーリ２４、排気側プーリ２７、クランク側プーリ３２にタイミングベルト３３が掛けられることで、クランクシャフト１３の駆動力が吸気側カムシャフト２２および排気側カムシャフト２５に伝達されて、吸排気弁５、６の開閉動作が行われる。このとき、タイミングベルト３３は、クランクケース４に設けられた第一補助プーリ５３、第二補助プーリ５４にも掛けられて、その軌道が保持される。
【００９５】
この内燃機関１においてリンク形状制御装置５５によって圧縮比の変更が行われるとき、動力伝達リンク機構のリンク形状が変更されるため、図１３に示すようにクランクシャフト１５の回転角に対するピストン位置の推移が変動する。ここで、図１３はクランクシャフトの回転角であるクランクアングルに対するピストン１５のピストン位置の推移を表す図である。また、図１３の横軸はクランクアングルを示し、縦軸はピストン位置を示す。図１３中の線Ｌ５は、リンク形状制御装置５５によって圧縮比が比較的高圧縮比とされるときの推移であり、図１３中の線Ｌ６は、リンク形状制御装置５５によって圧縮比が比
較的低圧縮比とされるときの推移である。そして、線Ｌ５、Ｌ６の頂部はピストン１５が圧縮行程上死点にあることを、底部はピストン１５が排気行程下死点にあることを意味する。
【００９６】
図１３に示すように、リンク形状制御装置５５によって圧縮比の変更が行われるとき、ピストン１５が圧縮行程上死点にあるタイミングにΔθのずれが生じる。一方で、吸気側プーリ２４、排気側プーリ２７はタイミングベルト３３によってクランクシャフト１３と連動する。その結果、リンク形状制御装置５５によって圧縮比の変更が行われると、ピストン１５が圧縮行程上死点にある時期に対して吸排気弁５、６のバルブタイミングがずれ、シリンダ２内で行われる燃焼に適したバルブタイミングとならない虞がある。
【００９７】
そこで、本実施の形態の内燃機関１のバルブタイミング制御システムにおいては、リンク形状制御装置５５によって圧縮比の変更が行われるとき、吸気側ＶＶＴ２３によって吸気側プーリ２４に対する吸気側カムシャフト２２の相対的な回転位相を変更するとともに、排気側ＶＶＴ２６によって排気側プーリ２７に対する排気側カムシャフト２５の相対的な回転位相を変更する。吸気側プーリ２４と排気側プーリ２７はタイミングベルト３３を介してクランクシャフト１３と連動しているため、吸気側ＶＶＴ２３と排気側ＶＶＴ２６とによる回転位相の変更によって、クランクシャフト１３の回転角に対する吸気側カムシャフト２２、排気側カムシャフト２５の回転角の相対関係が変更されて、ピストン１５のピストン位置に対する吸気弁５、排気弁６のバルブタイミングが適正なタイミングとなる。
【００９８】
このように構成される内燃機関１のバルブタイミング制御システムにおいて、図４に示す圧縮比変更制御は、実質的に適用可能である。その場合、圧縮比変更制御における処理Ｓ１０４でのバルブタイミングずれ量の予測は、制御コンロッド５２の他端の位置、即ちＥＣＵ９０からリンク形状制御装置５５への指令値と、ピストン１５のピストン位置が圧縮行程上死点にあるときのクランクアングルとの関係から予め制御マップを作成してＥＣＵ９０内に格納し、該制御マップにＥＣＵ９０からリンク形状制御装置５５への指令値をパラメータとしてアクセスすることで、バルブタイミングずれ量ΔＴｖを予測する。これにより、内燃機関１の圧縮比を変更する際に生じ得る吸排気弁５、６のバルブタイミングのずれを可及的に解消又は抑制することで、エミッションや燃費の悪化、機関出力の低下等を抑制することが可能となる。
【００９９】
また、該内燃機関１のバルブタイミング制御システムにおいて、図６に示すカム角ＦＢ制御時圧縮比変更制御は、適用可能である。これにより、内燃機関１の圧縮比を変更する際に生じ得る吸排気弁５、６のバルブタイミングのずれを可及的に解消又は抑制することで、エミッションや燃費の悪化、機関出力の低下等を抑制することが可能となる。
【実施例７】
【０１００】
本発明に係る内燃機関のバルブタイミング制御システムの第七の実施の形態について、図１４、１５に基づいて説明する。尚、本実施の形態における内燃機関１は、図１に示す内燃機関１と同一の構成要素については同一の参照番号を付して、その説明を省略する。図１４は、図２と同様に、内燃機関１のバルブタイミング制御システムの機構を示す図であり、図１４（ａ）は高圧縮比となっている状態を示し、図１４（ｂ）は低圧縮比となっている状態を示す。図１４に示すように、可変圧縮比機構９によってシリンダブロック３がシリンダ２の軸線方向にΔｈ相対移動することで、内燃機関１の圧縮比が変更される。
【０１０１】
また、図１４に示す内燃機関１は、クランクシャフト１３、排気側カムシャフト２５に、クランクシャフト１３の駆動力を伝達するＶベルト４６が掛けられるプーリ半径が変更可能なクランク側可変半径プーリ４７、排気側可変半径プーリ４２を有する内燃機関であ
る。尚、内燃機関１には、上述した吸気側ＶＶＴ２３、排気側ＶＶＴ２６、クランク側ＶＶＴ３４は設けられていない。以下に、内燃機関１の構成および圧縮比変更の詳細について説明する。
【０１０２】
ここで、クランクシャフト１３にプーリ変形が変更可能なクランク側可変半径プーリ４７が設けられ、更に排気側カムシャフト２５にはプーリ変形が変更可能な排気側可変半径プーリ４２が設けられる。そして、クランク側可変半径プーリ４７と排気側可変半径プーリ４２にはＶベルト４６が掛けられており、更にＶベルト４６は途中で、シリンダブロック３側に設けられた第三補助プーリ４０、第四補助プーリ４１にも掛かっている。更に、排気側カムシャフト２５には、排気側プーリ４３が設けられ、且つ吸気側カムシャフト２２には排気側プーリ４３と同一半径の吸気側プーリ４４が設けられている。そして、排気側プーリ４３と吸気側プーリ４４とには、タイミングベルト４５が掛けられている。
【０１０３】
このように構成される内燃機関１では、クランクシャフト１３の駆動力が、Ｖベルト４６、タイミングベルト４５によって吸気側カムシャフト２２、排気側カムシャフト２５に伝達されて、吸排気弁５、６の開閉が行われる。
【０１０４】
ここで、可変圧縮比機構９によって内燃機関１の圧縮比を変更するとき、シリンダブロック３とクランクケース４とが相対移動する。そのとき、クランクシャフト３と排気側カムシャフト２５との間の軸間距離が変動しようとするため、ピストン１５が圧縮行程上死点等にある時期でのＶベルト４６と排気側可変半径プーリ４２との接触状態が変動して、吸排気弁５、６のバルブタイミングがずれる虞がある。
【０１０５】
そこで、図１５に示すように、可変圧縮比機構９によって圧縮比が変更されるときは、クランク側可変半径プーリ４７と排気側可変半径プーリ４２とのプーリ半径が、ＥＣＵ９０によって制御される。ここで、図１５（ａ）は、内燃機関１のバルブタイミング制御システムが図１４（ａ）の状態にあるときのクランク側可変半径プーリ４７と排気側可変半径プーリ４２の状態を表し、図１５（ｂ）は、内燃機関１のバルブタイミング制御システムが図１４（ｂ）の状態にあるときのクランク側可変半径プーリ４７と排気側可変半径プーリ４２の状態を表す。
【０１０６】
図１５に示すように、内燃機関１の圧縮比が図１５（ａ）に示す高圧縮比の状態から図１５（ｂ）に示す低圧縮比の状態へ変更されるとき、排気側カムシャフト２５とクランクシャフト１３との軸間距離はΔｈ分だけ増加する。しかし、圧縮比の変更とともに、クランク側可変半径プーリ４７と排気側可変半径プーリ４２のプーリ半径が小さくされる。尚、このとき、クランク側可変半径プーリ４７と排気側可変半径プーリ４２のプーリ半径の比が２：１を維持した状態で、各プーリ半径が縮小される。これにより、ピストン１５が圧縮行程上死点等にある時期でのＶベルト４６と排気側可変半径プーリ４２との接触状態は一定に維持されるため、吸排気弁５、６のバルブタイミングはずれず、圧縮比の変更に伴うエミッションや燃費の悪化、機関出力の低下等を抑制することが可能となる。
【実施例８】
【０１０７】
本発明に係る内燃機関のバルブタイミング制御システムの第八の実施の形態について、図１６に基づいて説明する。尚、本実施の形態における内燃機関１は、図１に示す内燃機関１と同一の構成要素については同一の参照番号を付して、その説明を省略する。図１６は、図２と同様に、内燃機関１のバルブタイミング制御システムの機構を示す図であり、図１６（ａ）は高圧縮比となっている状態を示し、図１６（ｂ）は低圧縮比となっている状態を示す。図１６に示すように、可変圧縮比機構９によってシリンダブロック３がシリンダ２の軸線方向にΔｈ相対移動することで、内燃機関１の圧縮比が変更される。
【０１０８】
尚、内燃機関１には、上述した吸気側ＶＶＴ２３、排気側ＶＶＴ２６、クランク側ＶＶＴ３４は設けられていない。ここで、内燃機関１においては、タイミングベルト３３によってクランクシャフト１３の駆動力が吸気側プーリ２４、排気側プーリ２７へと伝達される。ここで、クランクシャフト１３から吸気側プーリ２４に至るまでのタイミングベルト３３の経路（以下、「吸気側経路」という）においては、第三クランクケース側プーリ６０、第三シリンダブロック側プーリ６１、第四クランクケース側プーリ６２、第四シリンダブロック側プーリ６３の順にタイミングベルト３３が掛かっている。第三クランクケース側プーリ６０と第四クランクケース側プーリ６２はクランクケース４側に設けられており、第三シリンダブロック側プーリ６１、第四シリンダブロック側プーリ６３はシリンダブロック３側に設けられている。
【０１０９】
一方で、クランクシャフト１３から排気側プーリ２７に至るまでのタイミングベルト３３の経路（以下、「排気側経路」という）においては、第五クランクケース側プーリ６４、第五シリンダブロック側プーリ６５、第六クランクケース側プーリ６６、第六シリンダブロック側プーリ６７の順にタイミングベルト３３が掛かっている。第五クランクケース側プーリ６４と第六クランクケース側プーリ６６はクランクケース４側に設けられており、第五シリンダブロック側プーリ６５、第六シリンダブロック側プーリ６７はシリンダブロック３側に設けられている。
【０１１０】
ここで、第三クランクケース側プーリ６０と第三シリンダブロック側プーリ６１間のタイミングベルトの長さをＬ７、第三シリンダブロック側プーリ６１と第四クランクケース側プーリ６２間のタイミングベルトの長さをＬ８、第四クランクケース側プーリ６２と第四シリンダブロック側プーリ６３間のタイミングベルトの長さをＬ９とする。また、第五クランクケース側プーリ６４と第五シリンダブロック側プーリ６５間のタイミングベルトの長さをＬ１０、第五シリンダブロック側プーリ６５と第六クランクケース側プーリ６６間のタイミングベルトの長さをＬ１１、第六クランクケース側プーリ６６と第六シリンダブロック側プーリ６７間のタイミングベルトの長さをＬ１２とする。
【０１１１】
そして、可変圧縮比機構９によって内燃機関１の圧縮比が、図１６（ａ）に表される高圧縮比の状態から図１６（ｂ）に表される低圧縮比の状態へ変更されるとき、シリンダブロック３がクランクケース４から遠ざかる方向に相対移動するため、第三シリンダブロック側プーリ６１、第四シリンダブロック側プーリ６３、第五シリンダブロック側プーリ６５、第六シリンダブロック側プーリ６７が、シリンダ２の軸線方向にクランクケース４から遠ざかる方向に移動する。その結果、吸気側経路においては、圧縮比の変更に伴い、タイミングベルト長さＬ７は延び、タイミングベルト長さＬ８、Ｌ９は短くなる。そして、タイミングベルト長さＬ７、Ｌ８、Ｌ９の変化量の総和は零となっている。また、排気側経路においては、圧縮比の変更に伴い、タイミングベルト長さＬ１０は延び、タイミングベルト長さＬ１１、Ｌ１２は短くなる。そして、タイミングベルト長さＬ１０、Ｌ１１、Ｌ１２の変化量の総和は零となっている。
【０１１２】
尚、可変圧縮比機構９によって圧縮比が変更されても、第三クランクケース側プーリ６０とクランクシャフト１３間のタイミングベルト長さ、第五クランクケース側プーリ６４とクランクシャフト１３間のタイミングベルト長さ、第四シリンダブロック側プーリ６３と吸気側プーリ２４間のタイミングベルト長さ、第六シリンダブロック側プーリ６７と排気側プーリ２７間のタイミングベルト長さ、吸気側プーリ２４と排気側プーリ２７間のタイミングベルト長さは変化しない。
【０１１３】
上述のように、圧縮比の変更に伴って生じるプーリ間のタイミングベルト長さの変化量の総和が吸気側経路又は排気側経路の少なくとも何れかにおいて零となることで、ピストン１５が圧縮行程上死点等にある時期でのタイミングベルト３３と吸気側プーリ２４およ
び排気側プーリ２７との接触状態は一定に維持される。その結果、吸排気弁５、６のバルブタイミングはずれず、圧縮比の変更に伴うエミッションや燃費の悪化、機関出力の低下等を抑制することが可能となる。
【実施例９】
【０１１４】
本発明に係る内燃機関のバルブタイミング制御システムの第九の実施の形態について、図１７に基づいて説明する。尚、本実施の形態における内燃機関１は、図１に示す内燃機関１と同一の構成要素については同一の参照番号を付して、その説明を省略する。図１７は、図２と同様に、内燃機関１のバルブタイミング制御システムの機構を示す図であり、図１７（ａ）は高圧縮比となっている状態を示し、図１７（ｂ）は低圧縮比となっている状態を示す。図１７に示すように、可変圧縮比機構９によってシリンダブロック３がシリンダ２の軸線方向にΔｈ相対移動することで、内燃機関１の圧縮比が変更される。
【０１１５】
図１７に示す内燃機関１においては、説明の簡便のためシリンダヘッド近傍の構成要素として、吸気ポート８２および吸気弁８１を記載し、排気弁等の表示は省略している。ここで、内燃機関１は、いわゆるオーバーヘッドバルブ式の内燃機関である。クランクシャフト１３に設けられた第一タイミングギア７１と噛み合う第二タイミングギア７２が、クランクケース４側に設けられている。更に、第二タイミングギア７２と同心状に制御カム７３が設けられ、制御カム７３がプッシュロッド長可変機構７６にクランクシャフト１３の駆動力を伝える。プッシュロッド長可変機構７６の詳細については、後述する。更に、プッシュロッド長可変機構７６にプッシュロッド７８の一端が繋がり、プッシュロッド７８の他端はロッカーアーム７９に繋がる。ロッカーアーム７９は支点８０を中心に揺動可能で、プッシュロッド７８が繋がる端部と支点８０を挟んで反対側の端部において吸気弁８１につながる。
【０１１６】
このように構成される内燃機関１においては、クランクシャフト１３と連動した制御カム７３の回転によりプッシュロッド７８がシリンダ２の軸線方向に往復運動し、その結果ロッカーアーム７９を介して吸気弁８１の開閉動作が制御される。尚、図示していない排気弁についても同様に、その開閉が制御される。
【０１１７】
ここで、プッシュロッド長可変機構７６について、図１７、図１８に基づいて説明する。プッシュロッド長可変機構７６は、クランクシャフト１３の駆動力を吸気弁８１に伝達するプッシュロッド７８の長さを実質的に変更可能とする機構である。図１８は、プッシュロッド可変機構７６の詳細な構成を示す図である。プッシュロッド長可変機構７６は、アウターケース７６ｄ、スクリュー７６ｃ、スプライン７６ｂ、第一ベベルギア７６ａから構成される。アウターケース７６ｄは制御カム７３と直接接触するとともに、制御カム７３との接触部位と反対側に開口した雌ねじ部を有し、スクリュー７６ｃが有する雄ねじ部と噛み合う。スクリュー７６ｃの端部であってアウターケース７６ｄと反対側の端部にはスプライン７６ｂが繋がる。スプライン７６ｂは、その軸線上にスプラインを有する。更に、スプライン７６ｂの端部であってスクリュー７６ｃと反対側の端部において、プッシュロッド７８が繋がる。そして、第一ベベルギア７６ａが、スプライン７６ｂのスプラインに沿ってスライド可能な状態で配置される。
【０１１８】
また、内燃機関１において、可変圧縮比機構９を構成する軸部９ａに第二ベベルギア７７が設けられており、第二ベベルギア７７は第一ベベルギア７６ａと噛み合っている。
【０１１９】
このように構成される内燃機関１のバルブタイミング制御システムにおいては、可変圧縮比機構９によって圧縮比が図１７（ａ）に示された高圧縮比状態から図１７（ｂ）に示された低圧縮比状態に変更されたとき、軸部９ａの回転に合わせて第二ベベルギア７７が回転する。そして、それに伴い第一ベベルギア７６ａが回転するため、スクリュー７６ｃ
がアウターケース７６ｄから飛び出た状態となる。この状態が、図１８（ｂ）に示された状態であって、高圧縮比状態に対応する図１８（ａ）の状態から第一ベベルギア７６ａの回転により距離Δｈ分、スクリュー７６ｃがアウターケース７６ｄから飛び出す。これにより、プッシュロッド７８の長さが実質的にΔｈ延びたこととなる。
【０１２０】
ここで、可変圧縮比機構９によってシリンダブロック３がクランクケース４に対してΔｈ遠ざかることで、図１７（ａ）に示された高圧縮比状態から図１７（ｂ）に示された低圧縮比状態に変更されると、仮にプッシュロッド長可変機構が存在しなければ、プッシュロッド７８とロッカーアーム７９との相対関係が変化するため、制御カム７３の回転によって達成される吸気弁８１の開閉動作が変動する。しかし、実際には、上述したように、プッシュロッド長可変機構７６によって、プッシュロッド７８の長さが実質的にΔｈ延びるため、圧縮比の変更にかかわらずプッシュロッド７８とロッカーアーム７９との相対関係は変化しない。
【０１２１】
即ち、圧縮比が図１７（ｂ）に示された低圧縮比の状態であるときは、図１８（ｃ）に示すように、プッシュロッド７８の長さがΔｈ分延びた状態で、制御カム７３によってクランクシャフト１３の駆動力が吸気弁８１へと伝達される。その結果、ピストン１５が圧縮行程上死点等にある時期での吸気弁８１のバルブタイミングは一定に維持されるため、圧縮比の変更に伴うエミッションや燃費の悪化、機関出力の低下等を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】本発明の実施の形態に係る可変圧縮比内燃機関のバルブタイミング制御システムが適用される可変圧縮比内燃機関の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の第一の実施の形態に係る可変圧縮比内燃機関のバルブタイミング制御システムの機構を示す第一の図である。
【図３】本発明の第一の実施の形態に係る可変圧縮比内燃機関のバルブタイミング制御システムの機構を示す第二の図である。
【図４】本発明の第一の実施の形態に係る可変圧縮比内燃機関のバルブタイミング制御システムにおいて、圧縮比変更時に行われる圧縮比変更制御の制御フローを示す図である。
【図５】本発明の第一の実施の形態に係る可変圧縮比内燃機関のバルブタイミング制御システムにおいて、可変圧縮比内燃機関の圧縮比と圧縮比の変更に伴って発生するバルブタイミングずれ量との関係を示す図である。
【図６】本発明の第一の実施の形態に係る可変圧縮比内燃機関のバルブタイミング制御システムにおいて、圧縮比変更時に行われるカム角ＦＢ時圧縮比変更制御の制御フローを示す図である。
【図７】本発明の第二の実施の形態に係る可変圧縮比内燃機関のバルブタイミング制御システムの機構を示す図である。
【図８】本発明の第三の実施の形態に係る可変圧縮比内燃機関のバルブタイミング制御システムの機構を示す図である。
【図９】本発明の第三の実施の形態に係る可変圧縮比内燃機関のバルブタイミング制御システムにおいて用いられるベルト調整機構の構成を示す図である。
【図１０】本発明の第四の実施の形態に係る可変圧縮比内燃機関のバルブタイミング制御システムの機構を示す図である。
【図１１】本発明の第五の実施の形態に係る可変圧縮比内燃機関のバルブタイミング制御システムの機構を示す図である。
【図１２】本発明の第六の実施の形態に係る可変圧縮比内燃機関のバルブタイミング制御システムの機構を示す図である。
【図１３】本発明の第六の実施の形態に係る可変圧縮比内燃機関のバルブタイミング制御システムにおいて、圧縮比の変更に伴って生じるピストン位置の推移のずれを示す図である。
【図１４】本発明の第七の実施の形態に係る可変圧縮比内燃機関のバルブタイミング制御システムの機構を示す図である。
【図１５】本発明の第七の実施の形態に係る可変圧縮比内燃機関のバルブタイミング制御システムにおいて用いられる可変半径プーリの動作を概略的に示す図である。
【図１６】本発明の第八の実施の形態に係る可変圧縮比内燃機関のバルブタイミング制御システムの機構を示す図である。
【図１７】本発明の第九の実施の形態に係る可変圧縮比内燃機関のバルブタイミング制御システムの機構を示す図である。
【図１８】本発明の第九の実施の形態に係る可変圧縮比内燃機関のバルブタイミング制御システムにおいて用いられるプッシュロッド長可変機構の構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１２３】
１・・・・可変圧縮比内燃機関（内燃機関）
２・・・・シリンダ
３・・・・シリンダブロック
４・・・・クランクケース
５・・・・吸気弁
６・・・・排気弁
７・・・・吸気側カム
８・・・・排気側カム
９・・・・可変圧縮比機構
１３・・・・クランクシャフト
１５・・・・ピストン
２２・・・・吸気側カムシャフト
２３・・・・吸気側ＶＶＴ
２４・・・・吸気側プーリ
２５・・・・排気側カムシャフト
２６・・・・排気側ＶＶＴ
２７・・・・排気側プーリ
２８・・・・第一シリンダブロック側プーリ
２９・・・・第二シリンダブロック側プーリ
３０・・・・第一クランクケース側プーリ
３１・・・・第二クランクケース側プーリ
３２・・・・クランク側プーリ
３３・・・・タイミングベルト
３４・・・・クランク側ＶＶＴ
３５・・・・ベルト調整機構
３６・・・・クランク側ギア
３７・・・・リダクションギア
３８・・・・チェーン
３９・・・・クランク側ＶＶＴ
４２・・・・排気側可変半径プーリ
４６・・・・Ｖベルト
４７・・・・クランク側可変半径プーリ
５０・・・・第一コンロッド
５１・・・・第二コンロッド
５２・・・・制御コンロッド
５５・・・・リンク形状制御装置
６０・・・・第三クランクケース側プーリ
６１・・・・第三シリンダブロック側プーリ
６２・・・・第四クランクケース側プーリ
６３・・・・第四シリンダブロック側プーリ
６４・・・・第五クランクケース側プーリ
６５・・・・第五シリンダブロック側プーリ
６６・・・・第六クランクケース側プーリ
６７・・・・第六シリンダブロック側プーリ
７１・・・・第一タイミングギア
７２・・・・第二タイミングギア
７３・・・・制御カム
７６・・・・プッシュロッド長可変機構
７８・・・・プッシュロッド
８１・・・・吸気弁
９０・・・・ＥＣＵ
９１・・・・アクセル開度センサ
９２・・・・クランクポジションセンサ
９３・・・・吸気側カム角センサ
９４・・・・排気側カム角センサ
【図１】
2005325702.tif 000003
【図２】
2005325702.tif 000004
【図３】
2005325702.tif 000005
【図４】
2005325702.tif 000006
【図５】
2005325702.tif 000007
【図６】
2005325702.tif 000008
【図７】
2005325702.tif 000009
【図８】
2005325702.tif 000010
【図９】
2005325702.tif 000011
【図１０】
2005325702.tif 000012
【図１１】
2005325702.tif 000013
【図１２】
2005325702.tif 000014
【図１３】
2005325702.tif 000015
【図１４】
2005325702.tif 000016
【図１５】
2005325702.tif 000017
【図１６】
2005325702.tif 000018
【図１７】
2005325702.tif 000019
【図１８】
2005325702.tif 000020