(57)【要約】【課題】  本発明は、燃焼室の容積を変化させることによって圧縮比が変更される可変圧縮比内燃機関において、冷却損失を低減することが可能な技術を提供することを課題とする。【解決手段】  燃焼室の容積を変化させることによって圧縮比が変更される可変圧縮比内燃機関において、該可変圧縮比内燃機関を冷却する冷却手段と、圧縮比の増加に応じて前記冷却手段の冷却能力を低減させる冷却能力低減手段と、を備えることで、Ｓ／Ｖ比が大きくなるときの燃焼室からの放熱量を抑制する。【選択図】  図４
2005226572.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室の容積を変化させることによって圧縮比が変更される可変圧縮比内燃機関において、
該可変圧縮比内燃機関を冷却する冷却手段と、
圧縮比の増加に応じて前記冷却手段の冷却能力を低減させる冷却能力低減手段と、
を備えることを特徴とする可変圧縮比内燃機関。
【請求項２】
前記冷却能力低減手段は、圧縮比が規定値以上のときには、圧縮比が該規定値より低いときよりも、前記冷却手段の冷却能力を低減させることを特徴とする請求項１記載の可変圧縮比内燃機関。
【請求項３】
燃焼室の容積を変化させることによって圧縮比が変更される可変圧縮比内燃機関において、
該可変圧縮比内燃機関を冷却する冷却手段と、
前記燃焼室の容積に対する前記燃焼室の表面積の比であるＳ／Ｖ比を導出するＳ／Ｖ比導出手段と、
該Ｓ／Ｖ比導出手段によって導出されたＳ／Ｖ比の増加に応じて前記冷却手段の冷却能力を低減させる冷却能力低減手段と、
を備えることを特徴とする可変圧縮比内燃機関。
【請求項４】
前記冷却能力低減手段は、Ｓ／Ｖ比が規定値以上のときには、Ｓ／Ｖ比が該規定値より小さいときよりも、前記冷却手段の冷却能力を低減させることを特徴とする請求項３記載の可変圧縮比内燃機関。
【請求項５】
前記冷却手段は、前記可変圧縮比内燃機関を通って熱媒体が循環する熱媒体循環通路を有し、
前記冷却能力低減手段は、該熱媒体循環通路を流れる熱媒体の流量を減少させることによって前記冷却手段の冷却能力を低減させることを特徴とする１から４のいずれかに記載の可変圧縮比内燃機関。
【請求項６】
前記熱媒体循環通路に熱媒体を圧送する圧送手段をさらに備え、
前記冷却能力低減手段は、前記圧送手段による単位時間あたりの熱媒体の圧送量を減少させることによって、前記熱媒体循環通路を流れる熱媒体の流量を減少させることを特徴とする請求項５記載の可変圧縮比内燃機関。
【請求項７】
前記熱媒体循環通路に接続され、且つ、前記可変圧縮比内燃機関をバイパスするように形成されたバイパス通路と、
該バイパス通路に設けられ、該バイパス通路を流れる熱媒体の流量を変更するバイパス流量変更弁と、をさらに備え、
前記冷却能力低減手段は、前記バイパス流量変更弁によって、前記バイパス通路を流れる熱媒体の流量を増加させることで、前記熱媒体循環通路を流れる熱媒体の流量を減少させることを特徴とする請求項５記載の可変圧縮比内燃機関。
【請求項８】
前記熱媒体循環通路が、前記可変圧縮比内燃機関のシリンダヘッドを通って熱媒体が循環するように形成されており、
該熱媒体循環通路と接続され、且つ、前記可変圧縮比内燃機関のシリンダヘッドをバイパスするように形成されたバイパス通路と、
該バイパス通路に設けられ、該バイパス通路を流れる熱媒体の流量を変更するバイパス流量変更弁と、をさらに備え、
前記冷却能力低減手段は、前記バイパス流量変更弁によって、前記バイパス通路を流れる熱媒体の流量を増加させることで、前記熱媒体通路を流れる熱媒体の流量を減少させることを特徴とする請求項５記載の可変圧縮比内燃機関。
【請求項９】
前記冷却手段は、前記可変圧縮比内燃機関を通って熱媒体が循環する熱媒体循環通路を有し、
前記冷却能力低減手段は、該熱媒体循環通路を流れる熱媒体の温度を上昇させることによって前記冷却手段の冷却能力を低減させることを特徴とする１から４のいずれかに記載の可変圧縮比内燃機関。
【請求項１０】
ラジエータと、
該ラジエータと前記熱媒体循環通路とを連通する連通路と、
該連通路に設けられ、該連通路を開通または遮断する連通切換弁と、
前記熱媒体循環通路を流れる熱媒体の温度を検出する温度検出手段と、
該温度検出手段によって検出された熱媒体の温度が設定温度以上となったときに、前記連通切換弁を開弁し前記連通路を開通させることで前記可変圧縮比内燃機関と前記ラジエータとを通して熱媒体を循環させる弁開閉切換手段と、
前記設定温度を変更する設定温度変更手段と、をさらに備え、
前記冷却能力低減手段は、前記設定温度変更手段によって前記設定温度を上昇させることで、前記熱媒体通路を流れる熱媒体の温度を上昇させることを特徴とする請求項９記載の可変圧縮比内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼室の容積を変化させることによって圧縮比が変更される可変圧縮比内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、内燃機関の燃費性能や出力性能などを向上させることを目的として、燃焼室の容積を変化させることによってその圧縮比が変更される可変圧縮比内燃機関が開発されている。
【０００３】
このような可変圧縮比内燃機関としては、例えば、インナピストンとアウタピストンとによってピストンが構成され、インナピストンとアウタピストンとの間に圧油を供給することで圧縮比を変更するものがある。このような場合、低圧縮比時にインナピストンとアウタピストンとの間から圧油を排出することによってピストン冠部を冷却する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開昭６３−１８６９２６号公報
【特許文献２】特開昭６３−１９５３４０号公報
【特許文献３】特開昭６３−３０２１５０号公報
【特許文献４】特開２００３−２０６７７１号公報
【特許文献５】特開２００３−１２９８１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
内燃機関では、該内燃機関の温度が上昇し過ぎると、ノック等の問題が発生する虞がある。そのため、内燃機関には、過昇温を抑制するために、例えば、冷却水等の熱媒体が該内燃機関を通って循環する熱媒体循環通路のような、内燃機関を冷却する冷却手段が備わっている。
【０００５】
一方、可変圧縮比内燃機関では、例えば、シリンダブロックとクランクケースとを相対移動させたり、あるいは、コンロッドを折り曲げることによってピストンのストローク量を変化させたりすることで、燃焼室の容積が、低圧縮比時には増加され高圧縮比時には減少される。このとき、燃焼室の容積に対する燃焼室の表面積の比（以下、Ｓ／Ｖ比と称する。）が、高圧縮比時は低圧縮比時に比べて大きくなる。
【０００６】
ここで、Ｓ／Ｖ比が大きくなると、Ｓ／Ｖ比が小さいときに比べて燃焼室内で発生した熱が放熱され易くなる。そのため、高圧縮比時は冷却損失が増加し、その結果、高圧縮比とすることによる熱効率向上の効果が低下する虞がある。
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、燃焼室の容積を変化させることによって圧縮比が変更される可変圧縮比内燃機関において、冷却損失を低減することが可能な技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、燃焼室の容積を変化させることによって圧縮比が変更される可変圧縮比内燃機関において、高圧縮比時は、該可変圧縮比内燃機関を冷却する冷却能力を低圧縮比時よりも低減させるものである。
【０００９】
より詳しくは、第１の発明に係る可変圧縮比内燃機関は、
燃焼室の容積を変化させることによって圧縮比が変更される可変圧縮比内燃機関において、
該可変圧縮比内燃機関を冷却する冷却手段と、
圧縮比の増加に応じて前記冷却手段の冷却能力を低減させる冷却能力低減手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明においては、圧縮比が高くなると可変圧縮比内燃機関（以下、単に内燃機関と称する。）を冷却する冷却能力が低減される。即ち、Ｓ／Ｖ比が大きくなり、燃焼室内で発生した熱が放熱され易くなるにつれて、冷却手段による内燃機関の冷却が抑制され、その結果、燃焼室からの放熱量が抑制される。
【００１１】
従って、本発明によれば、圧縮比の増加に応じて内燃機関を冷却する冷却能力を低減させることで、該内燃機関の冷却損失を低減することが出来る。
【００１２】
本発明において、前記冷却能力低減手段は、圧縮比が規定値以上のときには、圧縮比が該規定値より低いときよりも、前記冷却手段の冷却能力を低減させても良い。
【００１３】
ここでの規定値とは、Ｓ／Ｖ比が過剰に大きくなり、圧縮比が該規定値より低いときと同様もしくはそれ以上に内燃機関を冷却すると、冷却損失が過剰に大きくなると判断できる圧縮比である。この規定値は、実験等によって予め定めることが出来る。
【００１４】
尚、一般に、内燃機関において、高圧縮比運転が行われるのは機関負荷が比較的低いときである。そして、低負荷時は燃焼室で発生する熱量が高負荷時に比べて少ないため、冷却損失を低減する必要性が高い。その点、本発明によれば、圧縮比がより高いときには内燃機関を冷却する冷却能力がより低減されるため、高圧縮比時の冷却損失を低減することが出来る。一方、低圧縮比運転が行われるのは機関負荷が比較的高いときである。そして、高負荷時は燃焼室で発生する熱量が多く低負荷時に比べて過昇温し易い。その点、本発明によれば、圧縮比がより低いときには内燃機関を冷却する冷却能力は低減されない、即ち冷却能力は高いため、低圧縮比時、即ち高負荷時の過昇温を抑制することが出来る。
【００１５】
また第２の発明に係る内燃機関は、
燃焼室の容積を変化させることによって圧縮比が変更される可変圧縮比内燃機関において、
該可変圧縮比内燃機関を冷却する冷却手段と、
前記燃焼室の容積に対する前記燃焼室の表面積の比であるＳ／Ｖ比を導出するＳ／Ｖ比導出手段と、
該Ｓ／Ｖ比導出手段によって導出されたＳ／Ｖ比の増加に応じて前記冷却手段の冷却能力を低減させる冷却能力低減手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１６】
上述したように、内燃機関では、Ｓ／Ｖ比が大きくなるにつれて、燃焼室内で発生した熱が放熱され易くなる。そこで、本発明では、Ｓ／Ｖ比の増加に応じて前記冷却手段による内燃機関の冷却を抑制する。その結果、内燃機関の冷却損失を低減することが出来る。
【００１７】
本発明において、前記冷却能力低減手段は、Ｓ／Ｖ比が規定値以上のときには、Ｓ／Ｖ比が該規定値より小さいときよりも、前記冷却手段の冷却能力を低減させてもよい。
【００１８】
ここでの規定値とは、Ｓ／Ｖ比が該規定値より低いときと同様もしくはそれ以上に内燃機関を冷却すると、冷却損失が過剰に大きくなると判断できるＳ／Ｖ比である。この規定値は、実験等によって予め定めることが出来る。
【００１９】
第１または第２の発明において、前記冷却手段が、内燃機関を通って熱媒体が循環する熱媒体循環通路を有している場合、前記冷却能力低減手段は、該熱媒体循環通路を流れる熱媒体の流量を減少させることによって前記冷却手段の冷却能力を低減させてもよい。
【００２０】
熱媒体循環通路を流れる熱媒体の流量が減少すると、該熱媒体による内燃機関の冷却効果が低下する。そのため、冷却手段の冷却能力を低減することが出来る。
【００２１】
ここで、内燃機関に、熱媒体循環通路に熱媒体を圧送する圧送手段がさらに備えられている場合、前記冷却能力低減手段は、該圧送手段による単位時間あたりの熱媒体の圧送量を減少させることによって、熱媒体循環通路を流れる熱媒体の流量を減少させても良い。
【００２２】
また、内燃機関に、熱媒体循環通路に接続され、且つ、該内燃機関をバイパスするように形成されたバイパス通路と、該バイパス通路に設けられ該バイパス通路を流れる熱媒体の流量を変更するバイパス流量変更弁と、がさらに備えられている場合、前記冷却能力低減手段は、バイパス流量変更弁によってバイパス通路を流れる熱媒体の流量を増加させることで、熱媒体循環通路を流れる熱媒体の流量を減少させてもよい。
【００２３】
上記のような構成では、バイパス通路と熱媒体循環通路とは互いに連通されている。そのため、バイパス通路側に流れる熱媒体の量を増加させることによって、熱媒体循環通路側に流れる熱媒体の流量を減少させることが出来る。
【００２４】
また、この場合、熱媒体循環通路を、内燃機関のシリンダヘッドを通って熱媒体が循環するように形成し、バイパス通路を、該内燃機関のシリンダヘッドをバイパスするように形成してもよい。
【００２５】
このような構成では、バイパス流量変更弁によってバイパス通路を流れる熱媒体の流量を増加させると、内燃機関のシリンダヘッドを通る熱媒体の流量が減少する。その結果、内燃機関のシリンダヘッド側の冷却が抑制される。従って、燃焼室のシリンダヘッド側からの放熱量を抑制することが出来る。
【００２６】
第１または第２の発明において、前記冷却手段が、内燃機関を通って熱媒体が循環する熱媒体循環通路を有している場合、前記冷却能力低減手段は、該熱媒体循環通路を流れる熱媒体の温度を上昇させることによって前記冷却手段の冷却能力を低減させてもよい。
【００２７】
熱媒体循環通路を流れる熱媒体の温度が上昇すると、前記と同様、該熱媒体による内燃機関の冷却効果が低下する。そのため、冷却手段の冷却能力を低減することが出来る。
【００２８】
ここで、内燃機関に、ラジエータと、該ラジエータと熱媒体循環通路とを連通する連通路と、該連通路に設けられ該連通路を開通または遮断する連通切換弁と、熱媒体循環通路を流れる熱媒体の温度を検出する温度検出手段と、該温度検出手段によって検出された熱媒体の温度が設定温度以上となったときに、前記連通切換弁を開弁し前記連通路を開通させることで前記内燃機関と前記ラジエータとを通して熱媒体を循環させる弁開閉切換手段と、前記設定温度を変更する設定温度変更手段と、がさらに備えられている場合、前記冷却能力低減手段は、設定温度変更手段によって前記設定温度を上昇させることで、熱媒体通路を流れる熱媒体の温度を上昇させてもよい。
【００２９】
前記設定温度を上昇させることによって、熱媒体がより高い温度に達してから該熱媒体がラジエータを通って循環するようになる。換言すると、熱媒体がより高い温度に達するまでは該熱媒体がラジエータを通らず、該ラジエータにおける熱媒体の冷却が開始されな
い。その結果、媒体循環通路を流れる熱媒体の温度を上昇させることが出来る。
【００３０】
尚、上記した課題を解決するための手段に記載の内容は、本発明の課題や技術的思想を逸脱しない限りにおいて、可能な限り組み合わせることができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、燃焼室の容積を変化させることによって圧縮比が変更される可変圧縮比内燃機関において、冷却損失を低減することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明に係る可変圧縮比内燃機関の具体的な実施の形態について図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００３３】
＜可変圧縮比内燃機関の概略構成＞
先ず、本発明に係る可変圧縮比内燃機関の実施例１について説明する。図１は、本実施例に係る可変圧縮比内燃機関の概略構成を示す図である。
【００３４】
可変圧縮比内燃機関１（以下、単に内燃機関１と称する）は、水冷式のガソリンエンジンである。内燃機関１は、気筒５を有するシリンダブロック２、および、シリンダブロック２の上方に設けられたシリンダヘッド４、コンロッドおよびクランクシャフトを介してピストン６が連結されたロアケース３を備えている。そして、圧縮比可変機構８によって、シリンダブロック２をロアケース３に対して気筒５の軸方向に移動させることで燃焼室７の容積を変化させて圧縮比を変更する。
【００３５】
圧縮比可変機構８は、図１における、シリンダブロック２の左右両側の下部に設けられたカム収納孔９と、ロアケース３の左右両側の上部に設けられた軸受収納孔１０とを有している。そして、左右両側それぞれのカム収納孔９と軸受収納孔１０とにはカム軸１１が挿通されている。この左右両側のカム軸１１がそれぞれモータ２４によって駆動され回転することによって、シリンダブロック２がロアケース３に対して気筒５の軸方向に移動する。このとき、シリンダヘッド４もシリンダブロック２と一体的に移動する。尚、この圧縮比可変機構８の詳細については、特開２００３−２０６７７１号公報に開示されている。
【００３６】
シリンダヘッド４には、気筒５内の燃焼室７に開口するように形成された吸気ポート１２と排気ポート１３とが設けられている。吸気ポート１２は吸気通路１４と接続されており、排気ポート１３は排気通路１５と接続されている。吸気ポート１２及び排気ポート１３の燃焼室７への開口部は、それぞれ吸気弁１６と排気弁１７とによって開閉される。
【００３７】
吸気ポート１２には燃料噴射弁２０が設置されており、燃焼室７には、該燃焼室７内にて形成される混合気に点火する点火栓２１が設置されている。また、シリンダヘッド４およびシリンダブロック２には、冷却水が流れるウォータージャケット１８が形成されている。
【００３８】
また、内燃機関１には、圧縮比可変機構８のカム軸１１の回転角に対応した電気信号を出力するカムポジションセンサ３１や、アクセル開度に対応した電気信号を出力するアクセル開度センサ３３、ロアケース３に設けられピストン６が連結されたクランクシャフトの回転角に対応した電気信号を出力するクランクポジションセンサ３４、ウォータージャケット１８内を流通する冷却水の温度に対応した電気信号を出力する水温センサ３５等の各種センサが設けられている。
【００３９】
さらに内燃機関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（ＥＣＵ）３０が併設されている。このＥＣＵ３０は、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。ＥＣＵ３０には、カムポジションセンサ３１やアクセル開度センサ３３、クランクポジションセンサ３４、水温センサ３５等の各種センサが電気配線を介して接続されており、これらの出力信号がＥＣＵ３０に入力されるようになっている。そして、ＥＣＵ３０は、アクセル開度センサ３３の検出値から内燃機関１の機関負荷を導出し、クランクポジションセンサ３４の検出値から内燃機関１の機関回転数を導出する。
【００４０】
また、ＥＣＵ３０には、燃料噴射弁２０や、点火栓２１、モータ２４等が電気的に接続されており、これらを制御することが可能となっている。そして、ＥＣＵ３０は、モータ２４によってカム軸１１の回転を制御することで燃焼室７の容積を変化させ、それによって内燃機関１の圧縮比を変更する。このとき、ＥＣＵ３０は、カムポジションセンサ３１の出力値から圧縮比を導出する。
【００４１】
本実施例では、ＥＣＵ３０は、内燃機関１の機関負荷に応じて圧縮比を変更する。即ち、機関負荷が比較的低いときは高圧縮比とし、機関負荷が比較的高いときは低圧縮比とする。
【００４２】
＜冷却水循環系の概略構成＞
次に、本実施例に係る可変圧縮比内燃機関の冷却水循環系の概略構成について図２に基づいて説明する。図２は、本実施例に係る可変圧縮比内燃機関の冷却水循環系の概略構成を示す図である。
【００４３】
内燃機関１のウォータージャケット１８の一端には、第１冷却水路４１の一端が接続されている。この第１冷却水路４１の他端は、機関関連装置４３の一端に接続されている。機関関連装置４３としては、冷却水が貯留される冷却水タンクや、車室内ヒータのヒータコア等が例示出来る。また、内燃機関１のウォータージャケット１８の他端には第２冷却水路４２の一端が接続されている。この第２冷却水路４２の他端は機関関連装置４３の他端に接続されている。
【００４４】
第１冷却水路４１の途中には、機関関連装置４３側から内燃機関１側に冷却水を圧送するウォーターポンプ４４が設けられている。このウォーターポンプ４４は、ＥＣＵ３０と電気的に接続されており、ＥＣＵ３０によって単位時間あたりの冷却水の圧送量を変更することが可能となっている。
【００４５】
このように、本実施例に係る冷却水循環系では、ウォータージャケット１８と、第１冷却水路４１、第２冷却水路４２、機関関連装置４３を通って冷却水が循環する第１冷却水循環通路４５が形成される。この第１冷却水循環通路４５を冷却水が循環することによって内燃機関１が冷却される。
【００４６】
＜圧縮比とＳ／Ｖ比との関係＞
ここで、内燃機関１での、圧縮比と燃焼室７のＳ／Ｖ比との関係について図３に示すグラフに基づいて説明する。このグラフにおいて、縦軸は燃焼室７のＳ／Ｖ比を表し、横軸は圧縮比を表す。
【００４７】
図３に示すように、内燃機関１においては、圧縮比が増加するにつれてＳ／Ｖ比が大きくなる。そして、Ｓ／Ｖ比が大きくなると燃焼室７内で発生した熱が放熱され易くなる。そのため、圧縮比が高くなると圧縮比が低いときに比べて冷却損失が増加する虞がある。
【００４８】
＜ウォーターポンプによる冷却水の圧送量制御＞
そこで、本実施例では、図４に示すように、圧縮比の増加に応じて、内燃機関１を冷却する冷却能力を低減させるべく、ウォーターポンプ４４による単位時間当たりの冷却水の圧送量（以下、単に圧送量と称する。）を減少させる。図４は、圧送量と圧縮比との関係を示すグラフであり、縦軸は圧送量を表し、横軸は圧縮比を表している。
【００４９】
圧送量が減少されると、第１冷却水循環通路４５を流れる冷却水の流量が減少する。その結果、該冷却水による内燃機関１の冷却効果が低下する。即ち、内燃機関１を冷却する冷却能力を低減させることが出来る。その結果、燃焼室７からの放熱量を抑制することが出来る。
【００５０】
従って、本実施例によれば、圧縮比の増加に応じて内燃機関１を冷却する冷却能力が低減され、それによって内燃機関１の冷却損失を低減することが出来る。
【００５１】
また、本実施例においては、低圧縮比時は、第１冷却水循環通路４５を流れる冷却水の流量は高圧縮比時よりも多い。即ち、高負荷時は、内燃機関１を冷却する冷却能力は比較的高いため、内燃機関１の過昇温を抑制することが出来る。
【００５２】
尚、本実施例においては、図４に示すような圧送量と圧縮比との関係をマップとしてＥＣＵ３０に予め記憶させておき、カムポジションセンサ３１の出力値から導出した圧縮比をこのマップに代入することで圧送量を導出し、それによって該圧送量を制御するのが好ましい。
【００５３】
＜変形例＞
ここで本実施例の変形例について説明する。
この変形例においては、図３に示すようなＳ／Ｖ比と圧縮比との関係、および、図５に示すような圧送量とＳ／Ｖ比との関係がマップとしてＥＣＵ３０に予め記憶されている。図５は、圧送量とＳ／Ｖ比との関係を示したグラフであり、縦軸は圧送量を表し、横軸はＳ／Ｖ比を表している。
【００５４】
このような場合、ＥＣＵ３０は、カムポジションセンサ３１の出力値から導出した圧縮比を、図３に示すようなＳ／Ｖ比と圧縮比との関係を示すマップに代入してＳ／Ｖ比を導出する。そして、導出されたＳ／Ｖ比を図５に示すような圧送量とＳ／Ｖ比との関係を示すマップに代入することで圧送量を導出し、それによって該圧送量を制御する。
【００５５】
上述したように、Ｓ／Ｖ比が大きくなるにつれて、燃焼室７内で発生した熱が放熱され易くなる。そこで、この変形例では、上記のような制御によって、図５に示すように、Ｓ／Ｖ比の増加に応じて、圧送量を減少させ、それによって内燃機関１を冷却する冷却能力を低減させる。その結果、内燃機関１の冷却損失を低減することが出来る。
【実施例２】
【００５６】
次に、本発明に係る可変圧縮比内燃機関の実施例２について説明する。本実施例に係る可変圧縮比内燃機関の概略構成および冷却水循環系の概略構成は上述した実施例１と同様であるため、その説明を省略する。
【００５７】
＜ウォーターポンプによる冷却水の圧送量制御＞
本実施例においては、図６に示すような圧送量の制御ルーチンによって、圧送量を制御する。図６は、本実施例に係るウォーターポンプ４４による単位時間当たりの冷却水の圧送量を制御する制御ルーチンを示すフローチャート図である。本ルーチンは、ＥＣＵ３０
に予め記憶されており、内燃機関１の運転中、規定時間毎に繰り返される。
【００５８】
本ルーチンでは、先ず、ＥＣＵ３０は、Ｓ１０１において、圧縮比が規定値Ｐ以上か否かを判別する。ここで、規定値Ｐとは、Ｓ／Ｖ比が過剰に大きくなり、圧縮比が該規定値より低いときと同様もしくはそれ以上に内燃機関１を冷却すると、冷却損失が過剰に大きくなると判断できる圧縮比である。この規定値Ｐは、実験等によって予め定められ、ＥＣＵ３０に記憶されている。
【００５９】
Ｓ１０１において、否定判定された場合、ＥＣＵ３０は本ルーチンの実行を一旦終了する。一方、Ｓ１０１において、肯定判定された場合、ＥＣＵ３０はＳ１０２に進む。
【００６０】
Ｓ１０２において、ＥＣＵ３０は、圧縮比が規定値Ｐより低いときよりも圧送量を減少させ、その後、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【００６１】
このような制御によっても、圧縮比の増加に応じて内燃機関１を冷却する冷却能力を低減させることが出来、以て内燃機関１の冷却損失を低減することが出来る。
【００６２】
また、本実施例においても、低圧縮比時は、第１冷却水循環通路４５を流れる冷却水の流量が高圧縮比時よりも多い。即ち、高負荷時は、内燃機関１を冷却する冷却能力は比較的高いため、内燃機関１の過昇温を抑制することが出来る。
【００６３】
＜変形例＞
ここで、本実施例の変形例について説明する。
この変形例においては、図３に示すようなＳ／Ｖ比と圧縮比との関係を示すマップがＥＣＵ３０に予め記憶されている。そして、この変形例においては、図７に示すような圧送量の制御ルーチンによって圧送量を制御する。図７は、上述した図６と同様、ウォーターポンプ４４による単位時間当たりの冷却水の圧送量を制御する制御ルーチンを示すフローチャート図である。本ルーチンは、ＥＣＵ３０に予め記憶されており、内燃機関１の運転中、規定時間毎に繰り返される。尚、本ルーチンにおいて、Ｓ１０２は、上述した図６に示す制御ルーチンと同様であるためその説明を省略する。
【００６４】
本ルーチンでは、先ず、ＥＣＵ３０は、Ｓ２０１において、図３に示すようなＳ／Ｖ比と圧縮比との関係を示すマップに圧縮比を代入することで、Ｓ／Ｖ比を算出する。
【００６５】
次に、ＥＣＵ３０は、Ｓ２０２に進み、Ｓ／Ｖ比が規定値Ｒ以上か否かを判別する。ここで、規定値Ｒとは、Ｓ／Ｖ比が該規定値より低いときと同様もしくはそれ以上に内燃機関１を冷却すると、冷却損失が過剰に大きくなると判断できるＳ／Ｖ比である。この規定値Ｒは、実験等によって予め定められ、ＥＣＵ３０に記憶されている。
【００６６】
Ｓ２０２において、否定判定された場合、ＥＣＵ３０は本ルーチンの実行を一旦終了する。一方、Ｓ２０２において、肯定判定された場合、ＥＣＵ３０はＳ１０２に進む。
【００６７】
このような制御によっても、Ｓ／Ｖ比の増加に応じて内燃機関１を冷却する冷却能力を低減させることが出来、以て内燃機関１の冷却損失を低減することが出来る。
【００６８】
尚、本実施例においては、上記説明した制御のように２段階だけでなく３段階以上に分けて、圧縮比またはＳ／Ｖ比の増加に応じて圧送量を減少させてもよい。
【実施例３】
【００６９】
次に、本発明に係る可変圧縮比内燃機関の実施例３について説明する。本実施例に係る
可変圧縮比内燃機関の概略構成は上述した実施例１と同様であるため、その説明を省略する。
【００７０】
＜冷却水循環系の概略構成＞
本実施例に係る可変圧縮比内燃機関の冷却水循環系の概略構成について図８に基づいて説明する。図８は、本実施例に係る可変圧縮比内燃機関の冷却水循環系の概略構成を示す図である。尚、上述した実施例１と同様の構成については同様の参照番号を付しその説明を省略する。
【００７１】
本実施例では、内燃機関１をバイパスするように形成されたバイパス通路４６が設けられている。このバイパス通路４６は、ウォーターポンプ４４と内燃機関１との間の第1冷却水路４１にその一端が接続され、第２冷却水路４２にその他端が接続されている。
【００７２】
このバイパス通路４６には、その開度が変化することで該バイパス通路４６を流れる冷却水の流量が変更されるバイパス流量変更弁４７が設置されている。このバイパス流量変更弁４７は、ＥＣＵ３０と電気的に接続されており、ＥＣＵ３０によってその開度を制御することが可能となっている。
【００７３】
＜バイパス流量変更弁の開度制御＞
次に、本実施例に係るバイパス流量変更弁４７の開度制御について説明する。本実施例では、図９に示すように、圧縮比の増加に応じて、バイパス流量変更弁４７の開度を大きくする。図９は、バイパス流量変更弁４７の開度と圧縮比との関係を示すグラフであり、縦軸はバイパス流量変更弁４７の開度を表し、横軸は圧縮比を表している。
【００７４】
バイパス流量変更弁４７の開度が大きくなると、バイパス通路４６を流れる冷却水が増加し、ウォータージャケット１８を流れる冷却水の流量が減少する。その結果、該冷却水による内燃機関１の冷却効果が低下する。即ち、内燃機関１を冷却する冷却能力を低減させることが出来る。その結果、燃焼室７からの放熱量を抑制することが出来る。
【００７５】
従って、本実施例によれば、圧縮比の増加に応じて内燃機関１を冷却する冷却能力が低減され、それによって、内燃機関１の冷却損失を低減することが出来る。
【００７６】
また、本実施例においても、低圧縮比時は、ウォータージャケット１８を流れる冷却水の流量は高圧縮比時よりも多い。即ち、高負荷時は、内燃機関１を冷却する冷却能力は比較的高いため、内燃機関１の過昇温を抑制することが出来る。
【００７７】
尚、本実施例においては、図９に示すようなバイパス流量変更弁４７の開度と圧縮比との関係をマップとしてＥＣＵ３０に予め記憶させておき、カムポジションセンサ３１の出力値から導出した圧縮比をこのマップに代入することでバイパス流量変更弁４７の開度を算出し、それによって該バイパス流量変更弁４７の開度を制御するのが好ましい。
【００７８】
また、圧縮比が前記規定値Ｐ（実施例２参照）より低いときはバイパス流量変更弁４７を閉弁し、圧縮比が前記規定値Ｐ以上となったときにバイパス流量変更弁４７を開弁するとしてもよい。
【００７９】
このような制御によっても、圧縮比の増加に応じて内燃機関１を冷却する冷却能力を低減させることが出来、以て内燃機関１の冷却損失を低減することが出来る。
【００８０】
また、このような制御においても、低圧縮比時、即ち高負荷時は、内燃機関１を冷却する冷却能力は比較的高いため、内燃機関１の過昇温を抑制することが出来る。
【００８１】
＜変形例１＞
ここで、本実施例の変形例１について説明する。
この変形例１においては、図３に示すようなＳ／Ｖ比と圧縮比との関係、および、図１０に示すようなバイパス流量変更弁４７の開度とＳ／Ｖ比との関係がマップとしてＥＣＵ３０に予め記憶されている。図１０は、バイパス流量変更弁４７の開度とＳ／Ｖ比との関係を示したグラフであり、縦軸はバイパス流量変更弁４７の開度を表し、横軸はＳ／Ｖ比を表している。
【００８２】
このような場合、実施例１の変形例と同様、カムポジションセンサ３１の出力値から導出した圧縮比を、図３に示すようなＳ／Ｖ比と圧縮比との関係を示すマップに代入してＳ／Ｖ比を導出する。そして、導出されたＳ／Ｖ比を図９に示すようなバイパス流量変更弁４７の開度とＳ／Ｖ比との関係を示すマップに代入することでバイパス流量変更弁４７の開度を導出し、それによってバイパス流量変更弁４７の開度を制御する。
【００８３】
このような制御によって、図１０に示すように、Ｓ／Ｖ比の増加に応じて、バイパス流量変更弁４７の開度を大きくし、それによって内燃機関１を冷却する冷却能力を低減させる。その結果、内燃機関１の冷却損失を低減することが出来る。
【００８４】
また、Ｓ／Ｖ比が前記規定値Ｒ（実施例２参照）より小さいときはバイパス流量変更弁４７を閉弁し、圧縮比が前記規定値Ｒ以上となったときにバイパス流量変更弁４７を開弁するとしてもよい。
【００８５】
このような制御によっても、Ｓ／Ｖ比の増加に応じて内燃機関を冷却する冷却能力を低減させることが出来、以て内燃機関１の冷却損失を低減することが出来る。
【００８６】
＜変形例２＞
次に、本実施例の変形例２について説明する。
図１１は、この変形例２に係る可変圧縮比内燃機関の冷却水循環系の概略構成を示す図である。尚、上述した図８に示す冷却水循環系と同様の構成には同様の参照番号を付し、ここでは、図８と異なる部分のみ説明する。
【００８７】
この変形例２においては、ウォータージャケット１８が、シリンダヘッド側ウォータージャケット１８ａとシリンダブロック側ウォータージャケット１８ｂとに分かれている。
【００８８】
また、第１冷却水路４１は、ウォーターポンプ４４と内燃機関１との間で分岐しており、一方は、シリンダヘッド側ウォータージャケット１８ａの一端に接続され、他方は、シリンダブロック側ウォータージャケット１８ｂの一端に接続されている。また、第２冷却水路４２もその一端が分岐しており、一方は、シリンダヘッド側ウォータージャケット１８ａの他端に接続され、他方は、シリンダブロック側ウォータージャケット１８ｂの端に接続されている。
【００８９】
バイパス通路４６の一端は、第１冷却水路４１のシリンダヘッド側ウォータージャケット１８ａ側に分岐した部分に接続されており、バイパス通路４６の他端は、第２冷却水路４１のシリンダヘッド側ウォータージャケット１８ａ側に分岐した部分に接続されている。即ち、この変形例においては、バイパス通路４６はシリンダヘッド４をバイパスするように形成されている。このバイパス通路４６には、図８に示す冷却水循環系と同様、バイパス流量変更弁４７が設置されている。
【００９０】
そして、このように構成された本実施例の変形例２においても、バイパス流量変更弁４
７の開度を前記と同様に制御する。その結果、圧縮比もしくはＳ／Ｖ比の増加に応じてシリンダヘッド４を冷却する冷却能力を低減させることが出来る。そのため、燃焼室７のシリンダヘッド４側からの放熱量を抑制することが出来、以て内燃機関１の冷却損失を低減することが出来る。
【実施例４】
【００９１】
次に、本発明に係る可変圧縮比内燃機関の実施例４について説明する。本実施例に係る可変圧縮比内燃機関の概略構成は上述した実施例１と同様であるため、その説明を省略する。
【００９２】
＜冷却水循環系の概略構成＞
ここで、本実施例に係る可変圧縮比内燃機関の冷却水循環系の概略構成について図１２に基づいて説明する。図１２は、本実施例に係る可変圧縮比内燃機関の冷却水循環系の概略構成を示す図である。尚、上述した実施例１と同様の構成については同様の参照番号を付しその説明を省略する。
【００９３】
本実施例では、内燃機関１にラジエータ４８が併設されている。そして、機関関連装置４３とウォーターポンプ４４との間の第１冷却水路４１と、ラジエータ４８の一端とは第１連通路４９によって互いに連通されている。また、第２冷却水路４２とラジエータ４８の他端とは第２連通路５０によって互いに連通されている。
【００９４】
第２冷却水路４２と第２連通路５０との接続箇所には、該第２冷却水路４２と該第２連通路５０との間を開通または遮断する連通切換弁５１が設けられている。この連通切換弁５１は、ＥＣＵ３０と電気的に接続されている。
【００９５】
そして、ＥＣＵ３０は、水温センサ３５によって検出された冷却水の温度が設定温度Ｔｃ以上となったときに、連通切換弁５１を開弁し第２冷却水路４２と第２連通路５０との間を開通させる。一方、ＥＣＵ３０は、水温センサ３５によって検出された冷却水の温度が設定温度Ｔｃより低くなったときは、連通切換弁５１を閉弁し第２冷却水路４２と第２連通路５０との間を遮断させる。ここで、設定温度Ｔｃは、ＥＣＵ３０によって変更することが可能となっている。
【００９６】
本実施例に係る冷却水循環系では、ＥＣＵ３０によって、連通切換弁５１が開弁され第２冷却水路４２と第２連通路５０との間が開通されると、ウォータージャケット１８と、ラジエータ４８、第１冷却水路４１の一部、第２冷却水路４２の一部、第１連通路４９、第２連通路５０を通って冷却水が循環する第２冷却水循環通路５２が形成される。この第２冷却水循環通路５２を冷却水が循環するとラジエータ４８にて該冷却水の温度が低下される。
【００９７】
＜連通切換弁開閉制御＞
本実施例においては、図１３に示すような制御ルーチンによって、連通切換弁５１を制御する。図１３は、本実施例に係る連通切換弁５１の開閉制御ルーチンを示すフローチャート図である。本ルーチンは、ＥＣＵ３０に予め記憶されており、内燃機関１の運転中、規定時間毎に繰り返される。尚、本ルーチンにおいて、Ｓ１０１は、上述した実施例２の図６に示す制御ルーチンと同様であるためその説明を省略し、実施例２と異なるＳ３０２についてのみ説明する。
【００９８】
本ルーチンでは、Ｓ１０１において肯定判定された場合、ＥＣＵ３０はＳ３０２に進む。そして、Ｓ３０２において、ＥＣＵ３０は、前記設定温度Ｔｃを、圧縮比が前記規定値Ｐより低いときよりも上昇させ、その後、本ルーチンを一旦終了する。
【００９９】
このような制御においては、圧縮比が規定値Ｐ以上のときは、冷却水がより高い温度に達してから第２冷却水路４２と第２連通路５０との間が開通される。即ち、冷却水の温度がより高い温度に達してから該冷却水がラジエータ４８を通って第２冷却水循環通路５２を循環するようになる。換言すると、冷却水がより高い温度に達するまでは該冷却水がラジエータ４８を通らず、該ラジエータ４８における熱媒体の冷却が開始されない。その結果、第１冷却水循環通路４５を流れる冷却水の温度を上昇させることが出来る。
【０１００】
第１冷却水循環通路４５を流れる冷却水の温度が上昇すると、該冷却水による内燃機関１の冷却効果が低下する。即ち、内燃機関１を冷却する冷却能力を低減させることが出来る。その結果、燃焼室７からの放熱量を抑制することが出来る。
【０１０１】
従って、本実施例によれば、圧縮比の増加に応じて内燃機関１を冷却する冷却能力が低減され、それによって、内燃機関１の冷却損失を低減することが出来る。
【０１０２】
また、本実施例においては、低圧縮比時は、第１冷却水循環通路４５を流れる冷却水の温度は高圧縮比時よりも低い。即ち、高負荷時は、内燃機関１を冷却する冷却能力は比較的高いため、内燃機関１の過昇温を抑制することが出来る。
【０１０３】
＜変形例＞
ここで、本実施例の変形例について説明する。
この変形例においては、図３に示すようなＳ／Ｖ比と圧縮比との関係を示すマップがＥＣＵ３０に記憶されている。そして、この変形例においては、図１４に示すような制御ルーチンによって連通切換弁５１を制御する。図１４は、上述した図１３と同様、本実施例に係る連通切換弁５１の開閉制御ルーチンを示すフローチャート図である。本ルーチンは、ＥＣＵ３０に予め記憶されており、内燃機関１の運転中、規定時間毎に繰り返される。
【０１０４】
本ルーチンにおいては、Ｓ２０１及びＳ２０２は、上述した実施例２の変形例の図７に示す制御ルーチンと同様であり、Ｓ３０２は、上述した図１３に示す制御ルーチンと同様である。即ち、本ルーチンおいては、Ｓ／Ｖ比が前記規定値Ｒ（実施例２参照）以上のときは、設定温度Ｔｃが、Ｓ／Ｖ比が前記規定値Ｒより小さいときよりも上昇される。
【０１０５】
このような制御によれば、Ｓ／Ｖ比の増加に応じて内燃機関１を冷却する冷却能力が低減され、それによって、内燃機関１の冷却損失を低減することが出来る。
【０１０６】
尚、上記実施例１および２、３、４をそれぞれ組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】実施例１に係る可変圧縮比内燃機関の概略構成を示す図。
【図２】実施例１に係る可変圧縮比内燃機関の冷却水循環系の概略構成を示す図。
【図３】圧縮比と燃焼室のＳ／Ｖ比との関係を示すグラフ。
【図４】ウォーターポンプによる単位時間当たりの冷却水の圧送量と圧縮比との関係を示すグラフ。
【図５】ウォーターポンプによる単位時間当たりの冷却水の圧送量とＳ／Ｖ比との関係を示すグラフ。
【図６】実施例２に係るウォーターポンプによる位時間当たりの冷却水の圧送量を制御する制御ルーチンを示すフローチャート図。
【図７】実施例２の変形例に係るウォーターポンプによる位時間当たりの冷却水の圧送量を制御する制御ルーチンを示すフローチャート図。
【図８】実施例３に係る可変圧縮比内燃機関の冷却水循環系の概略構成を示す図。
【図９】バイパス流量変更弁の開度と圧縮比との関係を示すグラフ。
【図１０】バイパス流量変更弁の開度とＳ／Ｖ比との関係を示すグラフ。
【図１１】実施例３の変形例２に係る可変圧縮比内燃機関の冷却水循環系の概略構成を示す図。
【図１２】実施例４に係る可変圧縮比内燃機関の冷却水循環系の概略構成を示す図。
【図１３】実施例４に係る連通切換弁の開閉制御ルーチンを示すフローチャート図。
【図１４】実施例４の変形例に係る連通切換弁の開閉制御ルーチンを示すフローチャート図。
【符号の説明】
【０１０８】
１・・・可変圧縮比内燃機関（内燃機関）
２・・・シリンダブロック
３・・・ロアケース
４・・・シリンダヘッド
５・・・気筒
６・・・ピストン
７・・・燃焼室
８・・・圧縮比可変機構
９・・・カム収納孔
１０・・軸受収納孔
１１・・カム軸
１８・・ウォータージャケット
１８ａ・・シリンダヘッド側ウォータージャケット
１８ｂ・・シリンダブロック側ウォータージャケット
２０・・燃料噴射弁
２４・・モータ
３０・・ＥＣＵ
３１・・カムポジションセンサ
３３・・アクセル開度センサ
３４・・クランクポジションセンサ
３５・・水温センサ
４１・・第１冷却水路
４２・・第２冷却水路
４３・・機関関連装置
４４・・ウォーターポンプ
４５・・第１冷却水循環通路
４６・・バイパス通路
４７・・バイパス流量変更弁
４８・・ラジエータ
４９・・第１連通路
５０・・第２連通路
５１・・連通切換弁
５２・・第２冷却水循環通路
【図１】
2005226572.tif 000003
【図２】
2005226572.tif 000004
【図３】
2005226572.tif 000005
【図４】
2005226572.tif 000006
【図５】
2005226572.tif 000007
【図６】
2005226572.tif 000008
【図７】
2005226572.tif 000009
【図８】
2005226572.tif 000010
【図９】
2005226572.tif 000011
【図１０】
2005226572.tif 000012
【図１１】
2005226572.tif 000013
【図１２】
2005226572.tif 000014
【図１３】
2005226572.tif 000015
【図１４】
2005226572.tif 000016