(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンのシリンダ内上下動をクランクシャフトの回転運動に変換するコンロッドを上記ピストンと上記クランクシャフトとの間でく字状に屈曲自在に構成し、かつ、支軸を中心に揺動自在に構成され先端部で上記コンロッドの屈曲部と係合するコントロールロッドと、上記支軸を上記コンロッド側方向とその逆方向とに駆動する駆動手段と、該駆動手段を制御して上記支軸を現位置から指令圧縮比に応じた所定位置に変位せしめる制御手段とを有する可変圧縮比エンジンにおいて、上記制御手段を、上記コントロールロッドから上記支軸が受ける作用力が、上記指令圧縮比に基づいて設定された上記支軸の変位方向と逆方向で所定の大きさ以上の時に、上記駆動手段を非作動とする構成としたことを特徴とする可変圧縮比エンジン。
【請求項２】
請求項１記載の可変圧縮比エンジンにおいて、上記制御手段を、上記コントロールロッドの長手方向の歪みを検出する歪み検出手段を具備し、検出された上記歪みに基づいて上記支軸が上記コントロールロッドから受ける作用力を求める構成とした可変圧縮比エンジン。
【請求項３】
請求項１記載の可変圧縮比エンジンにおいて、上記制御手段を、クランク角を検出するクランク角検出手段と、予め求めた上記コントロールロッドから上記支軸が受ける作用力と上記クランク角との関係に基づいて設定された上記駆動手段を非作動とするクランク角の範囲を記憶し記憶されたクランク角範囲と検出されたクランク角とを照合して上記駆動手段を非作動とするか否かを判定する判定手段とを具備する構成とした可変圧縮比エンジン。
【請求項４】
請求項１ないし３いずれか記載の可変圧縮比エンジンにおいて、上記駆動手段は、上記支軸を偏心位置にて保持する回転軸と、該回転軸と直結したウォームホイールと、ウォームホイールと噛合しモータ駆動により回転するウォームとよりなるウォームギアを具備し、かつ、該ウォームギアの進み角を、上記ウォームホイールから上記ウォームへの伝動が禁止される角度に設定してなる可変圧縮比エンジン。
【請求項５】
請求項１ないし３いずれか記載の可変圧縮比エンジンにおいて、上記駆動手段は、上記支軸部を偏心位置にて保持する回転軸と、該回転軸と直結し油圧駆動により作動するヘリカルスプラインと、該ヘリカルスプラインと制御油の供給源とを結び上記ヘリカルスプラインへの制御油の供給と制御油の回収とを行う制御油管路と、該制御油管路の途中に設けられ上記ヘリカルスプラインにおける制御油の流出入方向を切り換える切り換え弁とを具備し、上記制御油管路には、上記切り換え弁よりも上記供給源側に、制御油の逆流を禁止する逆止弁を設けてなる可変圧縮比エンジン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は可変圧縮比エンジンに関し、特に圧縮比制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の動力用等のエンジンにおいて、運転状態に応じて適正な圧縮比に制御してエンジン性能の向上を図った可変圧縮比エンジンが知られている。
【０００３】
圧縮比を調整する可変圧縮比機構として特開昭６２−３５０３３号公報記載のものがある。これは、ピストンのシリンダ内上下往復動をクランクシャフトの回転運動に変換するコンロッドがクランクシャフトとピストンとの間でく字状に屈曲可能に構成される。コンロッドの屈曲部には、支軸を中心に揺動するコントロールロッドが先端部にて係合し、コンロッド屈曲部はコントロールロッドの揺動範囲内で軌跡を描く。コントロールロッドの上記支軸を変位せしめることで、コンロッド屈曲部の軌跡を調整し、ピストンの実質的なストロークを制御し圧縮比の変更を可能としている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このように屈曲可能なコンロッドとコントロールロッドを備えた機構の場合、コンロッドからコントロールロッドにその長手方向に圧縮力もしくは引張力が作用し、この作用力により、コントロールロッドを支持する上記支軸が大きな反力を受けるおそれがあり、支軸の変位機構に大きな駆動力を出力可能な駆動装置が必要になる。
【０００５】
本発明は上記実情に鑑みなされたもので、支軸の変位時に大きな駆動力を要しない可変圧縮比エンジンを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明では、コンロッドの屈曲部の軌跡を規定するコントロールロッドを揺動自在に軸支する支軸を現位置から指令圧縮比に応じた所定位置に変位せしめる制御手段を次の構成とする。すなわち、上記コントロールロッドから上記支軸が受ける作用力が、上記指令圧縮比に基づいて設定された上記支軸の変位方向と逆方向で所定の大きさ以上の時に、上記支軸を駆動する駆動手段を非作動とする構成とする。
【０００７】
上記コントロールロッドから上記支軸が受ける作用力が、上記支軸の駆動に対してアシストする方向の時や駆動手段にとり大きな負担にならない小さな力の時にのみ駆動手段が作動するので、支軸の変位時に大きな駆動力を要しない。
【０００８】
請求項２記載の発明では、請求項１の発明の構成において、上記制御手段を、上記コントロールロッドの長手方向の歪みを検出する歪み検出手段を具備し、検出された上記歪みに基づいて上記コントロールロッドから上記支軸が受ける作用力を求める構成とする。
【０００９】
コントロールロッドにかかる荷重に応じてコントロールロッドに歪みを生じるから、この歪みからコントロールロッドにかかる荷重を正確に求めることができる。
【００１０】
請求項３記載の発明では、請求項１の発明の構成において、上記制御手段を、クランク角を検出するクランク角検出手段と、予め求めた上記コントロールロッドから上記支軸が受ける作用力と上記クランク角との関係に基づいて設定された上記駆動手段を非作動とするクランク角の範囲を記憶し記憶されたクランク角範囲と検出されたクランク角とを照合して上記駆動手段を非作動とするか否かを判定する判定手段とを具備する構成とする。
【００１１】
予め求めた上記コントロールロッドから上記支軸が受ける作用力と上記クランク角との関係に基づいて上記駆動手段を非作動とするクランク角の範囲を設定しておくので、直接にコントロールロッドにかかる荷重を求める必要がなく、構成が簡単である。
【００１２】
請求項４記載の発明では、請求項１ないし３の発明の構成において、上記駆動手段は、上記支軸を偏心位置にて保持する回転軸と、該回転軸と直結したウォームホイールと、ウォームホイールと噛合しモータ駆動により回転するウォームとよりなるウォームギアを具備し、かつ、該ウォームギアの進み角を、上記ウォームホイールから上記ウォームへの伝動が禁止される角度に設定してなる構成とする。
【００１３】
支軸の駆動中の逆転を防止することができるとともに、支軸位置の自己保持が可能となる。
【００１４】
請求項５記載の発明では、請求項１ないし３の発明の構成において、上記駆動手段は、上記支軸を偏心位置にて保持する回転軸と、該回転軸と直結し油圧駆動により作動するヘリカルスプラインと、該ヘリカルスプラインと制御油の供給源とを結び上記ヘリカルスプラインへの制御油の供給と制御油の回収とを行う制御油管路と、該制御油管路の途中に設けられ上記ヘリカルスプラインにおける制御油の流出入方向を切り換える切り換え弁とを具備し、上記制御油管路には、上記切り換え弁よりも上記供給源側に、制御油の逆流を禁止する逆止弁を設けてなる構成とする。
【００１５】
制御油の流量を増量することなく支軸の駆動中の逆転を防止することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１に本発明の第１実施形態になる可変圧縮比エンジンの構成を示す。本可変圧縮比エンジンの本体１は、基本的な構成は通常の可変圧縮比エンジンと同じもので、シリンダブロック２１の上方にシリンダヘッド２２が覆着されてなり、シリンダブロック２１に形成されたシリンダ２１ａ内にピストン６１が摺動自在に保持されている。シリンダ２１ａ内におけるピストン６１の上下往復動がクランクシャフト６２の回転運動に変換され、図略のトランスミッションへと伝達される。
【００１７】
ピストン６１の上方にシリンダブロック２１、シリンダヘッド２２を室壁として燃焼室２００が形成され、燃焼室２００内に、シリンダヘッド２２を貫通して設けられたインジェクタ３により燃料が噴射されるとともに、吸気通路２０１から空気が供給されて、これら燃料と空気との混合気の爆発力によりピストン６１を押し下げる。
【００１８】
混合気への点火はシリンダヘッド２２を貫通し燃焼室２００内に突出して設けられた点火プラグ５により行われる。また、燃焼室２００と吸気通路２０１との連通と遮断、ならびに燃焼室２００と排気通路２０２との連通と遮断との切り換えは、カム動で作動する吸気バルブ４１、排気バルブ４２により行われる。各気筒のカム４３を同軸に保持する共通のカムシャフト４４は、図中仮想線で示す、タイミングベルト、クランクシャフトプーリ等からなるカム駆動系４５によりエンジン動力を用いて駆動される。
【００１９】
ピストン６１の上下往復動からクランクシャフト６２の回転運動への変換は、コンロッド６４やコントロールロッド６６によりなされる。コンロッド６４は、第１、第２のコンロッド部材６４１，６４２を具備してなり、第１のコンロッド部材６４１のビッグエンドと第２のコンロッド部材６４２のスモールエンドとが上記クランクシャフト６２等の軸方向と平行に設けられた接続ピン６４３を介して接続され、コンロッド６４が中間部を屈曲部６４０としてく字状に屈曲自在となっている。第１のコンロッド部材６４１はスモールエンドがピストンピン６５と接続され、第２のコンロッド部材６４２はビッグエンドがクランクシャフト６２と接続される。
【００２０】
コントロールロッド６６は略水平方向に伸びる棒状部材で、コンロッド６４の側方（図中左側）にクランクシャフト６２等と平行に設けられたコンロールシャフト６８により軸支され、コンロールシャフト６８が挿通する環状基端部を中心に揺動自在としてある。コントロールロッド６６の先端部は、第１のコンロッド部材６４１のビッグエンドと、上記クランクシャフト６２等と平行に設けられた接続ピン６７を介して接続され、コントロールロッド６６がコンロッド屈曲部６４０の軌跡を規定している。
【００２１】
コントロールロッド６６の揺動中心を規定するコントロールシャフト６８は駆動手段たる駆動部７によりコンロッド６４側方向と反対方向とに変位可能である。駆動部７は、図２に示すように、サーボモータ７１とウォームギア７２とを有し、ウォームギア７２はサーボモータ７１と直結して回転するウォーム７２１とウォームホイール７２２とからなる。ウォームホイール７２２は、クランクシャフト６２等と平行に設けられたコントロールシャフトガイド７３の軸端に結合されている。コントロールシャフトガイド７３は略丸棒状の部材で、一部に断面半月形の切り欠き部７３１が形成してあり、切り欠き部７３１の軸方向両側に位置する丸棒部７３２の間を軸方向に上記コントロールシャフト６８が橋渡ししている。このようにコントロールシャフト６８はコントロールシャフトガイド７３に対して偏心位置に設けられ、コントロールシャフトガイド７３が回動すると公転運動をするようになっている。
【００２２】
しかして、サーボモータ７１によりウォーム７２１が所定数回転すると、コントロールシャフト６８がその回転数に応じた角度だけ公転運動し、コントロールシャフト６８を変位せしめるようになっている。コントロールシャフト６８の変位によりコンロッド屈曲部６４０の軌跡が変化してピストン６１の実質的なストロークが変化し、圧縮比εが変化する。図例ではコントロールシャフト６８はコントロールシャフトガイド７３の周りに略３時の方向から略６時の方向の９０°の範囲で変位し６時の方向ほど圧縮比εは高くなる（以下の説明において同じ）。
【００２３】
また、コントロールロッド６６の表面には歪み検出手段たる歪みゲージ８５が接着してあり、コントロールロッド６６の長手方向の歪み量を検出するようになっている。歪みゲージ８５の検出信号はＥＣＵ８１に入力する。コントロールロッド６６の歪みはコントロールロッド６６に長手方向にかかる荷重に起因して生じるので、歪みゲージ８５による検出歪みからコントロールロッド６６にかかる上記荷重が知られる。
【００２４】
ＥＣＵ８１はエンジンに搭載される一般的なＥＣＵと同様に、負荷検出手段であるスロットルポジションセンサ８２、回転数検出手段である回転数センサ８３、クランク角検出手段であるクランク角センサ８４等から知られる運転状態に基づいてインジェクタ３や点火プラグ５等を制御するとともに、歪みゲージ８５とともに制御手段８を構成して上記歪みゲージ８１により検出されたコントロールロッド６６の歪み量に基づいてサーボモータ７１の回転方向および回転量を算出し、その結果に基づいてサーボモータ７１を駆動する。
【００２５】
図３にＥＣＵ８１における上記サーボモータ７１すなわち圧縮比εの制御を示す。これにより圧縮比の制御手順とともに本可変圧縮比エンジンの作動を説明する。
【００２６】
ステップＳ０１では現在の圧縮比を読み込み、ステップＳ０２で、読み込まれた圧縮比（以下、検出値という）を指令圧縮比である圧縮比の目標値と比較し、検出値が目標値と一致しているか否かを判定する。ここで判定は、例えば目標値を中心とする所定範囲内に入っていれば一致していると判断する。
【００２７】
検出値が目標値と一致していなければステップＳ０２からステップＳ０３に進み、ステップＳ０３で目標値から検出値を減じ、その正負を判ずる。正であれば高圧縮比への変更を意味し、負であれば低圧縮比への変更を意味することになる。
【００２８】
ステップＳ０３で（目標値−検出値）が正のときはステップＳ０４に進み、歪みゲージ８５の検出信号に基づくコントロールロッド６６にかかる荷重を読み込む。
【００２９】
続くステップＳ０５ではサーボモータ７１の駆動許容範囲内か否かを判定する。ステップＳ０３で（目標値−検出値）は正と判定されているので、図においてウォームホイール７２２を時計周りに回転しコントロールシャフト６８位置を３時の方向から６時の方向に、すなわちコンロッド６４側と反対方向に変位する駆動が必要になる。
【００３０】
このとき、ステップＳ０４で検出された荷重が圧縮力の場合、コントロールロッド６６からコントロールシャフト６８に作用する力はコンロッド６４側からコントロールシャフト６８の方向に向いている。したがって、コントロールシャフト６８がコントロールロッド６６から受ける作用力の方向と、コントロールシャフト６８の駆動方向とは同方向であり、上記荷重はウォームホイール７２２の回転駆動をアシストするように働く。しかして、検出荷重がサーボモータ７１の駆動許容範囲と判じてステップＳ０６に進み、サーボモータ７１を駆動する。
【００３１】
また、逆に、読み込まれた検出荷重（ステップＳ０４）が引張力の場合、コントロールロッド６６からコントロールシャフト６８に作用する力はコントロールシャフト６８側からコンロッド６４の方向に向いている。したがって、コントロールシャフト６８がコントロールロッド６６から受ける作用力の方向と、コントロールシャフト６８の駆動方向とは逆方向であり、上記荷重はサーボモータ７１の回転駆動と対抗するように働く。したがって一定以上の荷重に対してはサーボモータ７１にとって大きな負荷となる。そこで検出荷重がしきい値を越えていなければ上記のごとく検出荷重がサーボモータ７１の駆動許容範囲と判じて検出荷重が圧縮力の場合と同様にステップＳ０６に進む。なお、上記しきい値は例えば１ｋＮに設定する。
【００３２】
一方、検出荷重（ステップＳ０４）が引張力の場合でその大きさが上記しきい値を越えている場合は、ステップＳ０７に進み、サーボモータ７１を静止しサーボモータ７１の駆動を禁止する。
【００３３】
一方、ステップＳ０３で（目標値−検出値）が負と判定された場合は、ステップＳ０８に進み、上記ステップＳ０４と同様に歪みゲージ８５により検出された荷重を読み込む。
【００３４】
続くステップＳ０９ではサーボモータ７１の駆動許容範囲内か否かを判定する。ステップＳ０３で（目標値−検出値）は負と判定されているので、図においてウォームホイール７２２を反時計周りに回転しコントロールシャフト６８位置を６時の方向から３時の方向に、すなわちコンロッド６４に近づくように変位する駆動が必要になる。
【００３５】
このとき、ステップＳ０８で検出された荷重が引張力の場合、コントロールシャフト６８がコントロールロッド６６から受ける作用力の方向と、コントロールシャフト６８の駆動方向とは同方向であり、上記荷重はウォームホイール７２２の回転駆動をアシストするように働く。しかして、検出荷重がサーボモータ７１の駆動許容範囲と判じてステップＳ１０に進み、サーボモータ７１を駆動する。
【００３６】
また、読み込まれた検出荷重（ステップＳ０８）が圧縮力の場合、コントロールシャフト６８がコントロールロッド６６から受ける作用力の方向と、コントロールシャフト６８の駆動方向とは逆方向であり、上記荷重はウォームホイール７２２の回転駆動と対抗するように働く。したがって一定以上の荷重に対してはサーボモータ７１にとって大きな負荷となる。そこで検出荷重がしきい値を越えていなければ上記のごとく検出荷重がサーボモータ７１の駆動許容範囲と判じて検出荷重が圧縮力の場合と同様にステップＳ１０に進む。なお、上記しきい値は例えば１ｋＮに設定する。
【００３７】
一方、検出荷重（ステップＳ０８）が圧縮力の場合でその大きさが上記しきい値を越えている場合は、ステップＳ０７に進み、サーボモータ７１を静止しサーボモータ７１の駆動を禁止する。
【００３８】
なお、上記ステップＳ０２で圧縮比εについて検出値が目標値と一致していれば上記ステップＳ０７に進み、サーボモータ７１を静止する。
【００３９】
このように、圧縮比について目標値が検出値に対して上下いずれにあるかの判別と、コントロールロッド６６にかかる荷重とに基づいて、サーボモータ７１を駆動してもコントロールロッド６６にかかる荷重が過剰な負荷とならない時に選択的にサーボモータ７１を駆動するので、駆動部７をコンパクト化、省力化できる。また、高い応答性で圧縮比を変更することができる。例えば、歯数比４０のウォームギア７２と定格回転数３０００ｒｐｍのサーボモータ７１とを組み合わせることにより、コントロールシャフト６８の９０°回転で規定される低ε−高εフルストロークで約０．５ｓｅｃの応答性が得られる。
【００４０】
なお、駆動部７はウォームギア７２を用いているので、その進み角γを小さく設定することでウォームホイール７２２からウォーム７２１への伝動係数ηを０以下としセルフロック機能を付与しサーボモータ７１駆動時の逆転を禁止するのもよい。例えば、ウォーム７２１とウォームホイール７２２との間の摩擦係数μが０．１５、ウォーム７２１の圧力角αが２０°であれば、進み角γは９°以下とすればよい。また、これによりサーボモータ７１非駆動時にはコントロールシャフト６６位置が自己保持され、ブレーキ機構が不要である。
【００４１】
（第２実施形態）
第１実施形態ではコントロールシャフトの駆動部をサーボモータとウォームギアとを具備する構成としているが、別の構成でもよく、その一例を図４に示し、これにより本発明の別の可変圧縮比エンジンについて説明する。
【００４２】
駆動部７Ａは、コントロールシャフト６８を偏心位置にて保持するコントロールシャフトガイド７３の回転駆動にヘリカルスプライン７４を用いている。ヘリカルスプライン７４の制御は後述するＥＣＵ８１Ａにより行われる。ＥＣＵ８１Ａは第１実施形態における上記ＥＣＵ８１と同様に運転状態に応じてエンジン各部を制御するとともに、歪みゲージ８５とともに制御手段８Ａを構成してコントロールシャフト６８がコントロールロッド６６から受ける作用力が、上記指令圧縮比に基づいて設定されたコントロールシャフト６８の変位方向と逆方向でしきい値１ｋＮ以上の時に駆動部７Ａを非作動とする。
【００４３】
ヘリカルスプライン７４はコントロールシャフトガイド７３と直結し、そのピストン部７４１が制御油中に浸漬している。ヘリカルスプライン７４への制御油の供給と回収とを行う制御油管路７５は、制御油の供給源であるポンプ７６およびオイルタンク７７と接続されている。なお、ポンプ７６により加圧された制御油はエンジン各部に潤滑油として送出される。
【００４４】
制御油管路７５の途中には、ヘリカルスプライン７４における制御油の流出入方向を切り換えヘリカルスプライン７４の変位方向を切り換える切り換え弁７８が設けられる。切り換え弁７８はスプール式のもので、弁室７８１内を図中左右方向に摺動するスプール７８２をＥＣＵ８１Ａにより直線駆動するようになっている。弁室７８１には、ポンプ７６に通じる１つの高圧ポート７８１１、オイルタンク７７に通じる２つの低圧ポート７８１２，７８１３を有し、スプール７８２の変位方向に低圧ポート７８１２、高圧ポート７８１１、低圧ポート７８１３の順に配列されている。また、弁室７８１には、ヘリカルスプラインピストン部７４１の図中左側に通じる第１のヘリカルスプライン側ポート７８１４、ピストン部の図中右側に通じる第２のヘリカルスプライン側ポート７８１５を有している。
【００４５】
スプール７８２は２つのスプール弁体が一体的に設けられたもので、両ヘリカルスプライン側ポート７８１４，７８１５を高圧ポート７８１１と低圧ポート７８１２，７８１３とのいずれかに選択的に連通せしめるようになっている。図の状態では第１ヘリカルスプライン側ポート７８１４が高圧ポート７８１１と連通し、第２ヘリカルスプライン側ポート７８１５が低圧ポート７８１２と連通しており、ヘリカルスプライン７４は図中白抜き矢印で示すように右側へ変位しつつ回転し、コントロールシャフト６８を変位せしめる。なお、スプール７８２が右方変位すると第１ヘリカルスプライン側ポート７８１４が低圧ポート７８１３と連通し、第２ヘリカルスプライン側ポート７８１５が高圧ポート７８１１と連通し、ヘリカルスプライン７４における制御油の流出入方向が逆転する。
【００４６】
制御油管路７５には、切り換え弁７８とポンプ７６との間にポンプ７６から切り換え弁７８に向かう方向を順方向とする逆止弁７９１が設けてあり、切り換え弁７８とオイルタンク７７との間には切り換え弁７８からオイルタンク７７に向かう方向を順方向とする逆止弁７９２が設けてある。かかる逆止弁７９１，７９２を設けることにより、コントロールシャフト６８にコントロールロッド６６から駆動方向とは逆方向の力が作用しても制御油供給量を増量することなく制御油が逆流するのが禁止され、コントロールシャフト６８の逆方向変位を防止することができる。
【００４７】
（第３実施形態）
図５に本発明の第３実施形態になる可変圧縮比エンジンの構成を示す。上記第１、第２実施形態において、歪みゲージを用いずに、コントロールシャフトが上記コントロールロッドから受ける作用力が、指令圧縮比に基づいて設定されたコントロールシャフトの変位方向と逆方向で所定の大きさ以上の時に、サーボモータ等を非作動とすることができるようにしたもので、図中、第１実施形態と同じ番号を付した部分は実質的に同じ作動をするので第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【００４８】
図６に、４気筒エンジンについて発明者らが得た、コントロールロッド６６にかかる荷重とクランク角の関係を示す。この荷重はクランクシャフト６２等の慣性力および各気筒での爆発力等に応じた方向と大きさで発生するが、クランクシャフト６２が１／２回転するごとに４気筒が順次燃焼行程に入っていくので、１８０°ＣＡ周期で同一のプロファイルを示す。このプロファイルは、図より知られるようにエンジン回転数等のエンジン運転状態により異なる。
【００４９】
ＥＣＵ８１Ｂには、かかるコントロールロッド６６にかかる荷重とクランク角の関係に基づいてサーボモータ７１の駆動を禁止するクランク角の範囲が予めメモリに記憶されており、この駆動禁止範囲とクランク角検出手段たるクランク角センサ８４により検出された角度とを照合して、コントロールシャフト６８への作用力が、指令圧縮比に基づいて設定されたコントロールシャフト６８の変位方向と逆方向で所定の大きさ以上か否かを判断するようになっている。
【００５０】
駆動禁止範囲は低圧縮比εから高圧縮比εへの変更の場合と、高圧縮比εから低圧縮比εへの変更の場合とで別々に次のように設定する。
【００５１】
（１）低圧縮比εから高圧縮比εへの変更の場合
コントロールロッド６６にかかる引張力はコントロールシャフト６８に対してコントロールシャフト６８をコンロッド６４側へ引きつける力として作用するから、コントロールシャフト６８を３時の方向から６時の方向すなわちコントロールシャフト６８をコンロッド６４側から引き離す方向にコントロールシャフトガイド７３を回動駆動する低圧縮比εから高圧縮比εへの変更ではコントロールロッド６６にかかる引張力はサーボモータ７１によるコントロールシャフト６８の変位駆動に対抗するように働く。したがって、コントロールロッド６６にかかる荷重が引張力でその大きさが所定値（例えば上記１ｋＮ）を越えるクランク角の範囲を駆動禁止区間とする。これ以外のクランク角範囲については、コントロールシャフト６８の変位駆動に対抗する力が小さいか、もしくはコントロールシャフト６８の変位駆動をアシストする方向の力が存在することとなるので、サーボモータ７１の駆動を許容する駆動許容範囲とする。
【００５２】
（２）高圧縮比εから低圧縮比εへの変更の場合
コントロールロッド６６にかかる圧縮力はコントロールシャフト６８に対してコントロールシャフト６８をコンロッド６４側から引き離す力として作用するから、コントロールシャフト６８を６時の方向から３時の方向すなわちコントロールシャフト６８をコンロッド６４側へ引きつける方向にコントロールシャフトガイド７３を回動駆動する高圧縮比εから低圧縮比εへの変更では、コントロールロッド６６にかかる圧縮力はサーボモータ７１によるコントロールシャフト６８の変位駆動に対抗するように働く。したがって、コントロールロッド６６にかかる荷重が圧縮力でその大きさが所定値（例えば上記１ｋＮ）を越えるクランク角の範囲を駆動禁止区間とする。これ以外のクランク角範囲については、コントロールシャフト６８の変位駆動に対抗する力が小さいか、もしくはコントロールシャフト６８の変位駆動をアシストする方向の力が存在することとなるので、サーボモータ７１の駆動を許容する駆動許容範囲とする。
【００５３】
このように、圧縮比を現在の圧縮比から増大するか減少するかで２種類の駆動禁止範囲等を設定する。
【００５４】
駆動許容範囲および駆動禁止範囲は、上記図６においてエンジン回転数が３０００ｒｐｍで低圧縮比εから高圧縮比εへと変更する場合を例にとると、図中、矢印で示した区間が駆動許容範囲となり、それ以外の区間が駆動禁止範囲となる。
【００５５】
なお、上記のごとく、コントロールロッド６６にかかる荷重のプロファイルはエンジン回転数により異なるので、駆動禁止範囲もしくは駆動許容範囲はエンジン回転数に応じて設定する。例えばエンジン回転数を複数のレンジに分け、各レンジに対応して駆動禁止範囲等を設定する。あるいは駆動禁止範囲を広くとるとともにエンジン回転数によらずに単一に設定するのもよく、この場合は制御負担を軽減することができる。
【００５６】
ＥＣＵ８１Ｂでは、指令圧縮比と現在の圧縮比とを比較し、クランク角センサ８４により検出されたクランク角とエンジン回転数センサ８３により検出されたエンジン回転数とを入力として駆動許容範囲か否かを判断し、駆動許容範囲においてのみサーボモータ７１の駆動を行う。
【００５７】
かかる構成でもサーボモータ７１の駆動負担を軽減することができるので、駆動部７が大型化せず、エネルギーロスも減じることができる。しかも、クランク角やエンジン回転数は通常のエンジン制御において一般的に用いられる運転情報であるから、特に新たにセンサを設ける必要がなく構成簡単である。
【００５８】
なお、図６の１周期分の荷重のデータをそのまま記憶して、検出されたクランク角やエンジン回転数等から荷重を読みだす構成とすれば、実質的に第１実施形態と同じ構成となる。この場合も歪みゲージ等は取り付ける必要がなくなる。
【００５９】
また、本実施形態の特徴部分は、第２実施形態のごとくヘリカルスプラインを用いてコントロールシャフトを駆動する構成のものにも適用できるのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の可変圧縮比エンジンの構成図である。
【図２】上記可変圧縮比エンジンのコントロールロッドを軸支するコントロールシャフトの駆動部の斜視図である。
【図３】上記可変圧縮比エンジンのＥＣＵで実行される制御を示すフローチャートである。
【図４】本発明の別の可変圧縮比エンジンのコントロールロッドを軸支するコントロールシャフトの駆動部の構成図である。
【図５】本発明のさらに別の可変圧縮比エンジンの構成図である。
【図６】上記可変圧縮比エンジンのＥＣＵで実行される制御を示すグラフである。
【符号の説明】
１  エンジン本体
６１  ピストン
６２  クランクシャフト
６４  コンロッド
６４０  屈曲部
６４１，６４２  コンロッド部材
６４３  接続ピン
６５  ピストンピン
６６  コントロールロッド
６７  接続ピン
６８  コントロールシャフト（支軸）
７，７Ａ  駆動部（駆動手段）
７１  サーボモータ
７２  ウォームギア
７２１  ウォーム
７２２  ウォームホイール
７３  コントロールシャフトガイド（回転軸）
７４  ヘリカルスプライン
７５  制御油管路
７６  ポンプ（供給源）
７７  オイルタンク（供給源）
７８  切り換え弁
８，８Ａ，８Ｂ  制御手段
８１，８１Ａ  ＥＣＵ
８１Ｂ  ＥＣＵ（判定手段）
８２  スロットルポジションセンサ（負荷検出手段）
８３  エンジン回転数センサ
８４  クランク角センサ（クランク角検出手段）
８５  歪みゲージ（歪み検出手段）
【図１】
0003808266.tif 000002
【図２】
0003808266.tif 000003
【図３】
0003808266.tif 000004
【図４】
0003808266.tif 000005
【図５】
0003808266.tif 000006
【図６】
0003808266.tif 000007