JPH0415959Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、内燃機関の圧縮比可変機関の圧縮比
切替制御装置に関する。

［従来の技術］ 内燃機関においては、圧縮比を上げるとそれだ
け燃焼効率が向上し燃費が改善されるとともに軸
トルクが向上するので、圧縮比を上げることが望
まれる。しかし、圧縮比を上げると燃焼室内で断
熱圧縮されて温度が上がつたとき着火し易くなつ
てノツキングも生じやすくなり、圧縮比の増大が
制限される。ノツキングは、燃焼室内に多量の空
気が吸引される中、高負荷時に生じやすく、吸引
空気量が小で燃焼室における実質的圧縮比度合の
小な軽負荷時には生じにくいので、圧縮比を負荷
に応じて可変とし、中、高負荷に適切となるよう
に設定しておいた圧縮比を軽負荷時に増大させる
ようにすることが望まれる。この意味で従来から
圧縮比可変機関が多々提案されている。

従来の可変圧縮比機構は、実開昭58−13782号
公報に示されており、たとえば第３図のイ，ロに
示すように構成されている。第３図のイ，ロにお
いて１はシリンダブロツク、２はピストン、３は
コネクテイングロツド、４はピストンピンを示し
ている。

コネクテイングロツド３の小端部の小端穴５と
ピストンピン４の外周との間には周方向に肉厚が
変化し、内周と外周とが互に偏心された筒状体か
らなる偏心ベアリング６が回転可能に介装されて
いる。

コネクテイングロツド３の偏心ベアリング６に
対応する位置には偏心ベアリング６の半径方向に
延びるロツクピン穴７が形成され、該穴７には、
ロツクピン８が摺動自在にかつ穴７から偏心ベア
リング６に対し出没自在に収納されている。一
方、偏心ベアリング６には、その半径方向厚みが
厚い部分に、ロツク穴８が出没できる径をもつロ
ツク穴９が形成されており、ロツク穴９にロツク
ピン８が係合するとピストン２をコネクテイング
ロツド３に対して高位置に保ち高圧縮比とし、ロ
ツクピン８の係合が解除されると偏心ベアリング
６が自在に回転し、圧縮上死点でピストン２は低
位置となり、低圧縮比状態を現出できるようにな
つている。

ロツクピン８の駆動は、ロツクピン８を偏心ベ
アリング６方向に付勢する位置に開口されたロツ
クピン用の油通路１０と、逆方向に油圧をかける
ロツクピンアンロツク用の油通路１１との油圧切
替えにより行われる。それぞれの油通路１０，１
１にはクランクシヤフト１２側から圧油が送られ
る。

従来、圧縮比は第４図に示すように、エンジン
負荷、エンジン回転数等のエンジン運転条件がそ
れぞれのセンサ１６，１７によつて検知され、そ
の信号がCPU１８に送られ、圧縮比制御機構の
弁１９に送られてロツクピンロツク用油通路１０
とロツクピンアンロツク用油通路１１への油圧の
供給を切替えることにより制御される。

［考案が解決しようとする問題点］ 通常、市街地での車両走行時においては、エン
ジンの運転条件はひんぱんに変化して、エンジン
負荷およびエンジン回転数が急激に増減するの
で、従来の装置では、圧縮比の切替回数は増加す
る。しかも、圧縮比の切替境界ライン付近では、
高圧縮比と低圧縮比との圧縮比選択の優位差がわ
ずかであるために、圧縮比の切替効果はそれほど
上がらないにもかかわらず、圧縮比が切替境界ラ
インを越えるたびに圧縮比は切替られている。と
くに、運転条件が圧縮比の切替境界ライン付近で
エンジン負荷が増減するような場合には、それほ
ど圧縮比を切替る必要がないにもかかわらず、い
たずらに圧縮比の切替回数を増加させ、圧縮比可
変機構の耐久性を低下させるという問題が生じ
る。たとえば切替時に偏心ベアリングのロツク穴
の壁に衝突して衝撃を受けるロツクピンのいたみ
や摩耗等が増加することが問題となる。

本考案は、圧縮比の切替境界ライン付近に制御
の異なる複数の運転領域を設定し、この運転領域
に応じて、圧縮比の切替効果の小さい運動領域で
は圧縮比の切替制御を一定時間待機させて、不必
要な圧縮比の切替回数を減らすことが可能な圧縮
比可変機関の制御装置を提供することを目的とす
る。

［問題点を解決するための手段］ この目的に沿う本考案の圧縮比可変機関の制御
装置は、圧縮比可変機関において、圧縮比の切替
境界ライン付近に、切替を一定時間待機してから
圧縮比を切替える運転領域を設定して他の即時切
替領域と区別し、実際の運転領域が待機運転領域
にあるとき前記一定時間圧縮比の切替を見合せる
制御装置を具備させたものから成る。

［作用］ 上記圧縮比可変機関の制御装置においては、圧
縮比の切替境界ライン付近に、異なる複数の運転
領域を設定し、運転領域が待機運転領域にあると
きは一定時間圧縮比の切替が見合せられるので、
圧縮比の切替効果が小さい運転領域での圧縮比切
替が行なわれにくくなり、全体的に圧縮比の切替
回数が減少して、圧縮比可変機関はいたみにくく
なり、耐久性が向上する。

［実施例］ 以下に、本考案に係る圧縮比可変機関の制御装
置の望ましい実施例を図面を参照して説明する。

第１図および第２図は、本考案の一実施例を示
している。図において、第３図のイ，ロおよび第
４図が準用できる部分には、第３図のイ，ロおよ
び第４図と同一の符号が付してある。コネクテイ
ングロツド３の小端穴５の内周とピストンピン４
の外周との間に、内周面と外周面とを互に偏心さ
れた筒状の偏心ベアリング６が回転可能に介装さ
れ、偏心ベアリング６に設けたロツク穴９に、コ
ネクテイングロツド３のロツクピン穴７に摺動自
在かつ出没自在に挿入したロツクピン８を係合、
離脱させて、偏心ベアリング６の回転をロツクし
たりフリーにしたりする。偏心ベアリング６には
肉厚部にロツク穴９が設けてあるので、ロツク位
置ではピストン２のコネクテイングロツド３に対
する相対位置が高く、高圧縮比にロツクされ、ロ
ツク解除では、ピストン２が圧縮比上死点で爆発
力を受けて自然にコネクテイングロツド３に対す
る相対位置を低位置に保つので、低圧縮比にロツ
クされる。ロツクピン８のロツク穴９への係合ま
たは解除は、ロツク用油圧通路１０への油圧をか
けたり、アンロツク用油圧通路１１に油圧をかけ
ることで行ない、その切替はCPU１８の信号に
よつて作動する切替弁１９によつて行なわれる。

ここまでの構造は、第３図のイ，ロおよび第４
図において述べた構造と同じかそれに準じる構造
となつている。

本実施例においては、第２図に示したように圧
縮比の切替境界ライン２０付近に、Ａ，Ｂ，Ｃ，
Ｄの４つの運転領域が設定されている。第２図に
おいては、縦軸には燃費率（ｇ／Kw・Ｈ）を、
横軸にはエンジン負荷をそれぞれとり、Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄ運転領域における高圧縮比２１および低圧
縮比２２の燃費率の変化を示している。燃費率
（ｇ／Kw・Ｈ）が大となると一定走行距離にお
ける燃料消費量は大となるので燃費は悪くなり、
燃費率（ｇ／Kw・Ｈ）が小となると一定走行距
離における燃料消費量は小となる。

ＡおよびＢ運転領域のような軽・中負荷では、
高圧縮比２１の方が燃費率が小、すなわち燃費が
良い。

ＣおよびＤ運転領域にような高負荷では、基本
的には高圧縮比２１の方が燃費が良いが、圧縮比
を上げるとノツキングが生じやすくなり、実際に
は点火時期を遅らせるので、第２図に示すように
燃費率が大となり燃費が悪くなる。このため、Ｃ
およびＤ運転領域では、低圧縮比２２の方が燃費
が良い。

ただし、ＢおよびＣ運転領域のような切替境界
ライン２０付近の運転領域においては、高圧縮比
２１と低圧縮比２２の燃費率および燃費に優位差
がほとんどない。そこで、ＡおよびＤ運転領域を
直ちに圧縮比を切替る運転領域に、ＢおよびＣ運
転領域を一定時間圧縮比の切替を見合せる運転領
域に設定する。

第１図はCPU１８内における本考案実施例の
制御を示している。まず、工程２５でクランク角
180°ごとにCPU１８に割り込みが行なわれる。工
程２６で、たとえば、エンジン運転条件検出手段
としてのエンジン負荷を検知する吸気管負圧セン
サ１６、エンジン回転数センサ１７等のエンジン
運転条件が入力され、現在の運転領域が入力さ
れ、それがＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの何れの運転領域にあ
るかが判定されて、工程２７へ進む。

工程２７で現在の圧縮比が高圧縮比か否かを判
定し、現在の圧縮比が高圧縮比である場合には、
工程２８へ進む。工程２８で現在の運転領域がＤ
か否かの判定が行なわれ現在の運転領域がＤであ
る場合には、工程２９へ進み、工程２９でウエイ
トフラツグ（待ちフラツグ）の判定が行われる。
現在の圧縮比が高圧縮比で、しかもＤ運転領域に
属している場合には、第２図からも明らかなよう
に、圧縮比は低圧縮比２２である方が燃費率が小
さく燃費が良く、しかもＤ運転領域における高圧
縮比２１と低圧縮比２２には優位差が認められる
ので、直ちに低圧縮比へ切替える方が望ましい。
そこで、工程２９でウエイトフラツグが１にセツ
トされている場合には、工程３０に進んでウエイ
トフラツグを０にするとともにタイマーをリセツ
トしウエイト状態をクリアして、工程３１に至
る。工程３１で圧縮比を低圧縮比へ切替えるとと
もに、点火時期、燃料噴射量も低圧縮比用に制御
して、工程３２で復帰する。工程２９でウエイト
フラツグが１にセツトされていない場合には、そ
のまま工程３１へ進み、低圧縮比に切替え、点火
時期、燃料噴射量も低圧縮比用に制御して、工程
３２で復帰する。

工程２８で、現在の運転領域がＤでないと判定
された場合には、工程３３へ進み、現在の運転領
域がＣか否かの判定が行われ、現在の運転領域が
Ｃである場合には、工程３４でウエイトフラツグ
の判定が行われる。現在の圧縮比が高圧縮比で、
しかもＣ運転領域に属している場合には、第２図
より、圧縮比は低圧縮比２２である方が燃費率が
小さく燃費が良いが、Ｃ運転領域における高圧縮
比２１と低圧縮比には優位差がほどんどないの
で、一定時間圧縮比の切替を見合せる方が望まし
い。そこで工程３４でウエイトフラツグが１にセ
ツされている場合には、工程３５へ進み、低圧縮
比への切替を一定時間待たすようにセツトしたタ
イマーがタイムアツプいているか否かを判定す
る。タイムアツプしていなければ、低圧縮比化へ
の切替を待ち、そのまま工程３２に進んで復帰す
る。タイムアツプしていれば切替を待機する必要
がないので工程３６に進んで圧縮比を低圧縮比へ
切替制御するとともに、点火時期、燃料噴射量も
低圧縮比用に制御して、工程３２に進んで復帰す
る。工程３４でウエイトフラツグが１にセツトさ
れていない場合、すなわち待ちの信号が出ない場
合には、工程３７へ進み、ウエイトフラツグを１
にセツトして、タイマーを０にしてスタートさせ
て、所定時間圧縮比の切替を見合せるようにした
後、工程３２に進んで復帰する。

工程２８で現在の運転領域がＤでないと判定さ
れ、しかも工程３３で運転領域がＣでないと判定
された場合には、工程３８へ進み、ウエイトフラ
ツグの判定が行われる。ウエイトフラツグが１に
セツトされていない場合、すなわち待ちの信号が
出ない場合には、そのまま工程３２へ進み復帰す
る。ウエイトフラツグが１にセツトされている場
合には、工程３９でウエイトフラツグを０にする
とともにタイマーをリセツトして、工程３２に進
んで復帰する。

工程２７で現在の圧縮比が低圧縮比であると判
定された場合には、工程２７から工程４０へ進め
られ、運転領域がＡか否かの判定が行われ、現在
の運転領域がＡである場合には、工程４１へ進
み、工程４１でウエイトフラツグの判定行われ
る。現在の圧縮比が低圧縮比で、しかもＡ運転領
域に属している場合には、第２図より、圧縮比は
高圧縮比２１である方が燃費率が小さく、燃費が
良く、しかもＡ運転領域における高圧縮比２１と
低圧縮比２２には優位差認められるので、直ちに
高圧縮比へ切替える方が望ましい。そこで、工程
４１でウエイトフラツグが１にセツトされている
場合には、工程４２に進んでウエイトフラツグを
０にするとともにタイマーをリセツトしウエイト
状態をクリアして、工程４３に至る。工程４３で
圧縮比を高圧縮比へ切替えるとともに、点火時
期、燃料噴射量も高圧縮比用に制御して、工程３
２で復帰する。工程４１でウエイトフラツグが１
にセツトされていない場合には、そのまま工程４
３へ進み、高圧縮比化し、点火時期、燃料の噴射
量も高圧縮比用に制御して、工程３２で復帰す
る。

工程４０で、現在の運転領域がＡでないと判定
された場合には、工程４４へ進み、現在の運転領
域がＢか否かの判定が行われ、現在の運転領域が
Ｂである場合には、工程４５でウエイトフラツグ
の判定が行われる。現在の圧縮比が低圧縮比で、
しかもＢ運転領域に属している場合には、第２図
より、圧縮比は高圧縮比２１である方が燃費率が
小さく燃費が良いが、Ｂ運転領域における高圧縮
比２１と低圧縮比２２には、優位差がほとんどな
いので、所定時間圧縮比を見合せる方が望まし
い。そこで工程４５でウエイトフラツグが１にセ
ツトされている場合には、工程４６へ進み、高圧
縮比への切替を一定時間待たすようにセツトした
タイマーがタイムアツプしているか否かを判定す
る。タイムアツプしていなければ、高圧縮比への
切替を待ち、そのまま工程３２で復帰する。タイ
ムアツプしていれば工程４３に進んで圧縮比を高
圧縮比へ切替制御するとともに点火時期、燃料噴
射量も高圧縮比用に制御して、工程３２に進んで
復帰する。工程４５でウエイトフラツグが１にセ
ツトされていない場合には、工程４７へ進み、ウ
エイトフラツグを１にセツトして、タイマーを０
にしてスタートさせて、所定時間圧縮比の切替を
見合せるようにした後、工程３２に進んで復帰す
る。

工程４０で現在の運転領域がＡでないと判定さ
れ、しかも工程４４で運転領域がＢでないと判定
された場合には、工程４８へ進み、ウエイトフラ
ツグの判定が行われる。ウエイトフラツグが１に
セツトされていない場合、すなわち待ちの信号が
出ない場合には、そのまま工程３２へ進み復帰す
る。ウエイトフラツグが１にセツトされている場
合には、工程４９でウエイトフラツグが１にセツ
トされている場合には、工程４９でウエイトフラ
ツグを０にするとともにタイマーをリセツトし
て、工程３２に進んで復帰する。

つぎに、上記のように構成された実施例におけ
る作用について説明する。

高圧縮比への切替時には、ロツク用油圧通路１
０に油圧がかけられ、ロツクピン８が偏心ベアリ
ング方向に付勢される。偏心ベアリング６は回転
しているので、付勢されているロツクピン８の先
端部はガイド溝１３に案内され、ロツク穴９の壁
にあたつて偏心ベアリング６の最肉厚部が最下位
にきたときにロツク穴９に入り、偏心ベアリング
６の回転をピストンのコネクテイングロツドに対
する位置が最も高い高圧縮比状態でロツクする。

低圧縮比時には、ロツクピンアンロツク用油通
路１１に圧力がかかつて、ロツクピン８がロツク
ピン穴７内にに引つ込められ、ピストンが爆発荷
重を受けたとき、圧縮比上死点付近でのコネクテ
イングロツドに対する位置が、偏心ベアリング６
の薄肉部が最下位位置にくることにより下げられ
て、低圧縮比状態が現出される。

このように、圧縮比が切替られるたびに、ロツ
クピン８がロツクピン穴７やロツク穴９に係合ま
たは離脱されて圧縮比が切替られているので、ロ
ツクピン８やロツクピン穴７等の耐久性の低下が
問題になつていた。しかし、本考案の圧縮比可変
機関の制御装置が適用される場合においては、上
記の制御ブロツクに従う制御が行なわれて、圧縮
比の切替境界ライン２０付近に運転領域Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄが設定され、圧縮比の切替効果が小さい運
転領域Ｂ，Ｃにおいては、所定時間圧縮比切替が
見合されるので、圧縮比の切替回数は減少して、
ロツクピン８やロツクピン穴７等の圧縮比切替装
置は従来の装置に比べていたみにくくなる。ただ
し、圧縮比の切替効果が大きい運転領域Ａ，Ｄに
おいては、圧縮比の切替は、直ちに行われる。

［考案の効果］ 本考案は圧縮比可変機関の制御装置によるとき
は、圧縮比の切替境界ライン付近に切替待機とそ
うでない運転領域が設定され、圧縮比の切替効果
が小さい運転領域には、圧縮比の切替を所定時間
見合せて不必要に多くの圧縮比の切替が行なわれ
ないようにしたので、圧縮比の切替回数を減少す
ることができ、切替装置の耐久性低下を防止する
ことができる。

本実施例においては、本考案を偏心ベアリング
タイプの圧縮比可変機関の制御装置に適用させて
述べてきたが、燃焼室に連通するスペースにサブ
ピストンを設け、これを移動させて圧縮比を可変
とするタイプのものに適用しても同様の効果が得
られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例に係る圧縮比可変機
関の制御装置における制御コンピユータの機能の
流れ線図、第２図は本考案の一実施例に係る圧縮
比可変機関の制御装置における運転領域と圧縮比
との関係図、第３図のイは偏心ベアリングタイプ
の圧縮比可変機関の断面図、第３図のロは第３図
のイとは直角方向の部分拡大断面図、第４図は第
３図のイおよびロの圧縮比可変機関の圧縮比変更
回路の系統図、である。 ６……圧縮比可変機関としての偏心ベアリン
グ、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ……運転領域。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 圧縮比可変機関において、圧縮比の切替境界ラ
   イン付近に、切替を一定時間待機してから圧縮比
   を切替える運転領域を設定して他の即時切替領域
   と区別し実際の運転領域が待機運転領域にあると
   き前記一定時間圧縮比の切替を見合せる制御装置
   を具備させたことを特徴とする圧縮比可変機関の
   制御装置。