JP2009115060A - Variable compression ratio internal combustion engine - Google Patents

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Eiichi Kamiyama
栄一 神山
Yukihiro Nakasaka
幸博 中坂
Daisuke Akihisa
大輔 秋久
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To make an actual compression ratio promptly reach near a target compression ratio even the target compression ratio is a value within a low compression ratio region. <P>SOLUTION: A variable compression ratio internal combustion engine includes a variable compression ratio mechanism (A) which can change a compression ratio of the internal combustion engine by rotating an actuator 59. The actuator is controlled so that a rotation angle of the actuator becomes a target rotation angle corresponding to a target compression ratio set in accordance with an engine operating state. If an actual compression ratio is required to be changed to a target compression ratio within a low compression ratio region, the actual rotation angle is allowed to exceed the target rotation speed to be overshot when changing the rotation angle of the actuator to the target rotation angle. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、可変圧縮比内燃機関に関する。   The present invention relates to a variable compression ratio internal combustion engine.

近年、内燃機関の燃費向上や出力性能の向上等を目的として、内燃機関の圧縮比を変更する技術が提案されている。このような技術としては、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可能に連結するととものその連結部分にカムシャフトを設け、このカムシャフトを回転させてシリンダブロックとクランクケースとを気筒の軸線方向に相対移動させることで燃焼室の容積を変更し、もって内燃機関の圧縮比を変更する技術が挙げられる(例えば、特許文献1及び2を参照)。   In recent years, techniques for changing the compression ratio of an internal combustion engine have been proposed for the purpose of improving the fuel efficiency and output performance of the internal combustion engine. As such a technique, for example, a cylinder block and a crankcase are connected so as to be relatively movable, and a camshaft is provided in the connecting portion, and the camshaft is rotated to connect the cylinder block and the crankcase to the cylinder axis. There is a technique in which the volume of the combustion chamber is changed by relative movement in the direction, thereby changing the compression ratio of the internal combustion engine (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

特許文献1及び2に開示された可変圧縮比内燃機関では、駆動モータによってカムシャフトを回転させている。このように駆動モータによってカムシャフトを回転させると、カムシャフトを過回転させてしまうことがあり、このようなカムシャフトの過回転によって内燃機関の圧縮比が目標圧縮比を超えてオーバーシュートしてしまうことがある。   In the variable compression ratio internal combustion engine disclosed in Patent Documents 1 and 2, the camshaft is rotated by a drive motor. If the camshaft is rotated by the drive motor in this way, the camshaft may be over-rotated, and the over-rotation of the camshaft causes the internal combustion engine compression ratio to overshoot beyond the target compression ratio. It may end up.

そこで、特許文献1に開示された可変圧縮比内燃機関では、このようなカムシャフトの過回転によるオーバーシュートを抑制すべく、内燃機関の圧縮比を目標圧縮比へと変化させる際に、実際の圧縮比が目標圧縮比近傍に到達したときに駆動モータの回転速度を低下させるようにしている。また、上記可変圧縮比内燃機関では、実際の圧縮比が可変圧縮比機構によってとり得る最大圧縮比近傍又は最小圧縮比近傍にあるときにも同様に駆動モータの回転速度を低下させるようにしている。   Therefore, in the variable compression ratio internal combustion engine disclosed in Patent Document 1, when changing the compression ratio of the internal combustion engine to the target compression ratio in order to suppress such overshoot due to over-rotation of the camshaft, the actual compression ratio is actually reduced. When the compression ratio reaches the vicinity of the target compression ratio, the rotational speed of the drive motor is reduced. In the variable compression ratio internal combustion engine, the rotational speed of the drive motor is similarly reduced when the actual compression ratio is near the maximum compression ratio or the minimum compression ratio that can be taken by the variable compression ratio mechanism. .

特開2007−56837号公報JP 2007-56837 A 特開2003−206771号公報JP 2003-206871 A

ところが、特許文献1に開示されているような可変圧縮比内燃機関では、駆動モータの回転角度と圧縮比との関係はリニアではなく、特に低圧縮比領域においては駆動モータの回転角度の変化に対する圧縮比の変化の割合が小さい。従って、例えば特許文献1に開示されているように、圧縮比が最小圧縮比近傍にあるとき、すなわち低圧縮比領域内にあるときに駆動モータの回転速度を低下させてしまうと、圧縮比が目標圧縮比に到達するのが遅れてしまう。   However, in a variable compression ratio internal combustion engine as disclosed in Patent Document 1, the relationship between the rotation angle of the drive motor and the compression ratio is not linear, and particularly in the low compression ratio region, the change in the rotation angle of the drive motor The rate of change in compression ratio is small. Therefore, for example, as disclosed in Patent Document 1, if the rotational speed of the drive motor is reduced when the compression ratio is in the vicinity of the minimum compression ratio, that is, within the low compression ratio region, the compression ratio is reduced. Reaching the target compression ratio will be delayed.

ここで、通常、圧縮比を低下させる場合は、それと同時に内燃機関の燃焼室内に供給される吸入空気量も増大せしめられる。このため、目標圧縮比が低圧縮比領域内にあって実際の圧縮比が中高圧縮比領域内から低圧縮比領域内へと移動せしめられる場合、燃焼室内に供給される吸入空気量は増大せしめられているのにも関わらず、圧縮比の変更が遅れて圧縮比は十分に低い値になっていないという状況が発生し得る。このような状況になると、圧縮端温度(ピストンが圧縮上死点にあるときの燃焼室内の混合気の温度)及び圧縮端圧力(ピストンが圧縮上死点にあるときの燃焼室内の混合気の圧力)の上昇により燃焼室内で異常燃焼が生じ、ノッキングが発生してしまうことがある。   Here, normally, when the compression ratio is lowered, the amount of intake air supplied into the combustion chamber of the internal combustion engine is also increased at the same time. For this reason, when the target compression ratio is in the low compression ratio region and the actual compression ratio is moved from the medium to high compression ratio region to the low compression ratio region, the amount of intake air supplied into the combustion chamber is increased. In spite of this, a situation may occur in which the compression ratio is not sufficiently low due to a delay in changing the compression ratio. In such a situation, the compression end temperature (temperature of the mixture in the combustion chamber when the piston is at compression top dead center) and the compression end pressure (the temperature of the mixture in the combustion chamber when the piston is at compression top dead center). Abnormal combustion may occur in the combustion chamber due to an increase in pressure, and knocking may occur.

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、目標圧縮比が低圧縮比領域内の値であったとしても、実際の圧縮比を迅速に目標圧縮比付近へ到達させることができる可変圧縮比内燃機関を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to quickly reach the actual compression ratio near the target compression ratio even if the target compression ratio is a value in the low compression ratio region. An object of the present invention is to provide a variable compression ratio internal combustion engine that can be made to operate.

上記課題を解決するために、第1の発明では、アクチュエータを回転させることによって内燃機関の圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構を具備し、上記アクチュエータの回転角度が機関運転状態に応じて設定される目標圧縮比に対応する目標回転角度となるように該アクチュエータが制御される、可変圧縮比内燃機関において、実際の圧縮比を低圧縮比領域内の目標圧縮比に変更すべき場合には、上記アクチュエータの回転角度を目標回転角度へと変化させるときに実際の回転角度が目標回転角度を超えてオーバーシュートすることが許容される。
第1の発明によれば、目標圧縮比が低圧縮比領域内にある場合には、アクチュエータの回転角度が目標回転角度を超えてオーバーシュートせしめられる。低圧縮比領域内においてはアクチュエータの回転角度の変化に対する圧縮比の変化の割合が小さく、よって低圧縮比領域内においてオーバーシュートが生じてアクチュエータの回転角度が目標回転角度からずれても圧縮比は目標圧縮比付近に維持される。このため、圧縮比を迅速に目標圧縮比付近に到達させることができる。
In order to solve the above-described problem, the first invention includes a variable compression ratio mechanism capable of changing the compression ratio of the internal combustion engine by rotating the actuator, and the rotation angle of the actuator is set according to the engine operating state. In a variable compression ratio internal combustion engine in which the actuator is controlled to have a target rotation angle corresponding to the target compression ratio, the actual compression ratio should be changed to the target compression ratio in the low compression ratio region. When the rotation angle of the actuator is changed to the target rotation angle, the actual rotation angle is allowed to overshoot beyond the target rotation angle.
According to the first invention, when the target compression ratio is in the low compression ratio region, the rotation angle of the actuator exceeds the target rotation angle and is overshot. In the low compression ratio region, the ratio of the change in the compression ratio to the change in the rotation angle of the actuator is small. Therefore, even if the overshoot occurs in the low compression ratio region and the actuator rotation angle deviates from the target rotation angle, the compression ratio is It is maintained near the target compression ratio. For this reason, the compression ratio can be quickly reached near the target compression ratio.

第2の発明では、第1の発明において、実際の圧縮比を低圧縮比領域内の目標圧縮比に変更すべき場合には、上記アクチュエータの回転角度を目標回転角度へと変化させるときに実際の回転角度が目標回転角度を超えてオーバーシュートするように上記アクチュエータが制御される。   In the second invention, in the first invention, when the actual compression ratio should be changed to the target compression ratio in the low compression ratio region, the actual rotation ratio is changed when the rotation angle of the actuator is changed to the target rotation angle. The actuator is controlled so that the rotation angle exceeds the target rotation angle and overshoots.

第3の発明では、第2の発明において、上記アクチュエータの回転角度又は圧縮比を検出可能なセンサを更に具備し、該センサの出力に基づいて上記アクチュエータの回転角度が目標回転角度になるように該アクチュエータをフィードバック制御しており、上記実際の回転角度が目標回転角度を超えてオーバーシュートするようにアクチュエータを制御することは、フィードバック制御における制御ゲインを増大させることによって行われる。   According to a third invention, in the second invention, a sensor capable of detecting a rotation angle or a compression ratio of the actuator is further provided so that the rotation angle of the actuator becomes a target rotation angle based on an output of the sensor. The actuator is feedback-controlled, and controlling the actuator so that the actual rotation angle exceeds the target rotation angle and overshoots is performed by increasing the control gain in the feedback control.

第4の発明では、第2の発明において、上記実際の回転角度が目標回転角度を超えてオーバーシュートするようにアクチュエータを制御することは、実際の回転角度が目標回転角度を超えた修正目標回転角度になるように上記アクチュエータを制御することによって行われる。   According to a fourth aspect, in the second aspect, controlling the actuator so that the actual rotation angle exceeds the target rotation angle and overshoots the corrected target rotation with the actual rotation angle exceeding the target rotation angle. This is done by controlling the actuator so as to be at an angle.

第5の発明では、第1〜第4のいずれか一つの発明において、実際の圧縮比を中圧縮比領域内の目標圧縮比に変更すべき場合には、上記アクチュエータの回転角度を目標回転角度へと変化させるときに実際の回転角度が目標回転角度を超えてオーバーシュートすることが禁止される。   In the fifth invention, in any one of the first to fourth inventions, when the actual compression ratio should be changed to the target compression ratio in the middle compression ratio region, the rotation angle of the actuator is set to the target rotation angle. It is prohibited that the actual rotation angle exceeds the target rotation angle and overshoots when changing to.

第6の発明では、第5の発明において、実際の圧縮比を中圧縮比領域内の目標圧縮比に変更すべき場合には、上記アクチュエータの回転角度を目標回転角度へと変化させるときに実際の回転角度が目標回転角度を超えてオーバーシュートしないように上記アクチュエータが制御される。   In the sixth invention, in the fifth invention, when the actual compression ratio should be changed to the target compression ratio in the intermediate compression ratio region, the actual rotation ratio is changed when the rotation angle of the actuator is changed to the target rotation angle. The actuator is controlled so that the rotation angle does not overshoot beyond the target rotation angle.

第7の発明では、第1の発明において、実際の圧縮比を低圧縮比領域内の目標圧縮比に変更すべき場合における上記アクチュエータの目標回転角度に対するオーバーシュート許容範囲は、実際の圧縮比を中圧縮比領域内の目標圧縮比に変更すべき場合における上記アクチュエータの目標回転角度に対するオーバーシュート許容範囲よりも大きい。   In the seventh invention, in the first invention, when the actual compression ratio should be changed to the target compression ratio in the low compression ratio region, the overshoot allowable range with respect to the target rotation angle of the actuator is the actual compression ratio. This is larger than the overshoot allowable range with respect to the target rotation angle of the actuator when the target compression ratio is to be changed within the intermediate compression ratio region.

第8の発明では、第1又は第7の発明において、実際の圧縮比を高圧縮比領域内の目標圧縮比に変更すべき場合における上記アクチュエータの目標回転角度に対するオーバーシュート許容範囲は、実際の圧縮比を中圧縮比領域内の目標圧縮比に変更すべき場合における上記アクチュエータの目標回転角度に対するオーバーシュート許容範囲よりも大きい。   In the eighth invention, in the first or seventh invention, when the actual compression ratio should be changed to the target compression ratio in the high compression ratio region, the overshoot allowable range with respect to the target rotation angle of the actuator is an actual When the compression ratio is to be changed to the target compression ratio in the middle compression ratio region, the overshoot allowable range for the target rotation angle of the actuator is larger.

本発明によれば、目標圧縮比が低圧縮比領域内にある場合においても、圧縮比を迅速に目標圧縮比付近へ到達させることができるようになる。   According to the present invention, even when the target compression ratio is in the low compression ratio region, the compression ratio can quickly reach the vicinity of the target compression ratio.

以下、図面を参照して本発明の第一実施形態の可変圧縮比内燃機関について詳細に説明する。図1に火花点火式内燃機関の側面断面図を示す。   Hereinafter, a variable compression ratio internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a side sectional view of a spark ignition type internal combustion engine.

図1を参照すると、1はクランクケース、2はシリンダブロック、3はシリンダヘッド、4はピストン、5は燃焼室、6は燃焼室5の頂面中央部に配置された点火プラグ、7は吸気弁、8は吸気ポート、9は排気弁、10は排気ポートをそれぞれ示す。吸気ポート8は吸気枝管11を介してサージタンク12に連結され、各吸気枝管11にはそれぞれ対応する吸気ポート8内に向けて燃料を噴射するための燃料噴射弁13が配置される。なお、燃料噴射弁13は各吸気枝管11に取付ける代りに各燃焼室5内に配置してもよい。   Referring to FIG. 1, 1 is a crankcase, 2 is a cylinder block, 3 is a cylinder head, 4 is a piston, 5 is a combustion chamber, 6 is a spark plug disposed at the center of the top surface of the combustion chamber 5, and 7 is an intake air 8 is an intake port, 9 is an exhaust valve, and 10 is an exhaust port. The intake port 8 is connected to a surge tank 12 via an intake branch pipe 11, and a fuel injection valve 13 for injecting fuel into the corresponding intake port 8 is arranged in each intake branch pipe 11. The fuel injection valve 13 may be arranged in each combustion chamber 5 instead of being attached to each intake branch pipe 11.

サージタンク12は吸気ダクト14を介してエアクリーナ15に連結され、吸気ダクト14内にはアクチュエータ16によって駆動されるスロットル弁17と例えば熱線を用いた吸入空気量検出器18とが配置される。一方、排気ポート10は排気マニホルド19を介して例えば三元触媒を内蔵した触媒コンバータ20に連結され、排気マニホルド19内には空燃比センサ21が配置される。   The surge tank 12 is connected to an air cleaner 15 via an intake duct 14, and a throttle valve 17 driven by an actuator 16 and an intake air amount detector 18 using, for example, heat rays are arranged in the intake duct 14. On the other hand, the exhaust port 10 is connected to a catalytic converter 20 containing, for example, a three-way catalyst via an exhaust manifold 19, and an air-fuel ratio sensor 21 is disposed in the exhaust manifold 19.

一方、図1に示した実施形態ではクランクケース1とシリンダブロック2との連結部にクランクケース1とシリンダブロック2のシリンダ軸線方向の相対位置を変化させることによりピストン4が圧縮上死点に位置するときの燃焼室5の容積を変更可能な可変圧縮比機構Aが設けられており、更に実際の圧縮作用の開始時期を変更するために吸気弁7の閉弁時期を制御可能な可変バルブタイミング機構Bが設けられている。   On the other hand, in the embodiment shown in FIG. 1, the piston 4 is positioned at the compression top dead center by changing the relative position of the crankcase 1 and the cylinder block 2 in the cylinder axis direction at the connecting portion between the crankcase 1 and the cylinder block 2. Is provided with a variable compression ratio mechanism A capable of changing the volume of the combustion chamber 5 when the engine is operated, and a variable valve timing capable of controlling the closing timing of the intake valve 7 in order to change the actual start timing of the compression action. A mechanism B is provided.

電子制御ユニット30はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス31によって互いに接続されたROM(リードオンリメモリ)32、RAM(ランダムアクセスメモリ)33、CPU(マイクロプロセッサ)34、入力ポート35及び出力ポート36を具備する。吸入空気量検出器18の出力信号及び空燃比センサ21の出力信号はそれぞれ対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。また、アクセルペダル40にはアクセルペダル40の踏込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ41が接続され、負荷センサ41の出力電圧は対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。更に入力ポート35にはクランクシャフトが例えば30°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ42が接続される。さらに、シリンダブロック2にはシリンダブロック2とクランクケース1との相対位置を検出するための相対位置センサ43が設けられており、相対位置センサ43の出力電圧は対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。一方、出力ポート36は対応する駆動回路38を介して点火プラグ6、燃料噴射弁13、スロットル弁駆動用アクチュエータ16、可変圧縮比機構A及び可変バルブタイミング機構Bに接続される。   The electronic control unit 30 is composed of a digital computer, and is connected to each other by a bidirectional bus 31. A ROM (Read Only Memory) 32, a RAM (Random Access Memory) 33, a CPU (Microprocessor) 34, an input port 35 and an output port 36. It comprises. The output signal of the intake air amount detector 18 and the output signal of the air-fuel ratio sensor 21 are input to the input port 35 via the corresponding AD converters 37, respectively. A load sensor 41 that generates an output voltage proportional to the amount of depression of the accelerator pedal 40 is connected to the accelerator pedal 40, and the output voltage of the load sensor 41 is input to the input port 35 via the corresponding AD converter 37. The Further, a crank angle sensor 42 that generates an output pulse every time the crankshaft rotates, for example, 30 ° is connected to the input port 35. Further, the cylinder block 2 is provided with a relative position sensor 43 for detecting the relative position between the cylinder block 2 and the crankcase 1, and the output voltage of the relative position sensor 43 is passed through a corresponding AD converter 37. Input to the input port 35. On the other hand, the output port 36 is connected to the spark plug 6, the fuel injection valve 13, the throttle valve drive actuator 16, the variable compression ratio mechanism A, and the variable valve timing mechanism B through corresponding drive circuits 38.

次に、本実施形態の可変圧縮比機構Aの構成について図2及び図3を参照して説明する。図2は図1に示す可変圧縮比機構Aの分解斜視図を示しており、図3は図解的に表した内燃機関の側面断面図を示している。   Next, the configuration of the variable compression ratio mechanism A of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2 is an exploded perspective view of the variable compression ratio mechanism A shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a side sectional view of the internal combustion engine schematically shown.

図2を参照すると、シリンダブロック2の両側壁の下方には互いに間隔を隔てた複数個のブロック側突出部50が形成されており、各ブロック側突出部50内にはそれぞれ断面円形のブロック側カム挿入孔51が形成されている。これらブロック側カム挿入孔51はシリンダの配列方向に平行になるように同一軸線上に形成される。   Referring to FIG. 2, a plurality of block-side protrusions 50 are formed below the both side walls of the cylinder block 2 so as to be spaced from each other. A cam insertion hole 51 is formed. These block side cam insertion holes 51 are formed on the same axis so as to be parallel to the arrangement direction of the cylinders.

一方、クランクケース1の上壁面上には互いに間隔を隔ててそれぞれ対応するブロック側突出部50の間に嵌合せしめられる複数個のケース側突出部52が形成されており、これら各ケース側突出部52内にもそれぞれ断面円形のケース側カム挿入孔53が形成されている。これらケース側カム挿入孔53も、ブロック側カム挿入孔51と同様にシリンダの配列方向に平行になるように同一軸線上に形成される。   On the other hand, a plurality of case-side protrusions 52 are formed on the upper wall surface of the crankcase 1 so as to be fitted between the corresponding block-side protrusions 50 spaced apart from each other. Case-side cam insertion holes 53 each having a circular cross section are also formed in the portion 52. The case side cam insertion holes 53 are also formed on the same axis so as to be parallel to the cylinder arrangement direction, similarly to the block side cam insertion holes 51.

図2に示したように一対のカムシャフト54、55が設けられており、各カムシャフト54、55上には一つおきに各ケース側カム挿入孔53内に回転可能に挿入されるケース側円形カム56が固定されている。これらケース側円形カム56は各カムシャフト54、55の回転軸線と共軸をなす。一方、各ケース側円形カム56間には図3に示したように各カムシャフト54、55の回転軸線に対して偏心配置された偏心軸57が延びており、この偏心軸57上にブロック側円形カム58が偏心して回転可能に取付けられている。図2に示したようにこれらブロック側円形カム58は各ケース側円形カム56間に配置されており、これらブロック側円形カム58は対応する各ブロック側カム挿入孔51内に回転可能に挿入されている。   As shown in FIG. 2, a pair of camshafts 54 and 55 are provided, and on the camshafts 54 and 55, every other one is rotatably inserted into each case-side cam insertion hole 53. A circular cam 56 is fixed. These case-side circular cams 56 are coaxial with the rotational axes of the camshafts 54 and 55. On the other hand, an eccentric shaft 57 arranged eccentrically with respect to the rotation axis of each camshaft 54, 55 extends between the case side circular cams 56, as shown in FIG. A circular cam 58 is eccentrically mounted for rotation. As shown in FIG. 2, these block-side circular cams 58 are arranged between the case-side circular cams 56, and these block-side circular cams 58 are rotatably inserted into the corresponding block-side cam insertion holes 51. ing.

図2に示したように各カムシャフト54、55をそれぞれ反対方向に回転させるために駆動モータ59の回転軸60にはそれぞれ螺旋方向が逆向きの一対のウォームギア61、62が取付けられており、これらウォームギア61、62と噛合する歯車63、64がそれぞれ各カムシャフト54、55の端部に固定されている。この実施形態では駆動モータ59を駆動することによってピストン4が圧縮上死点に位置するときの燃焼室の容積を広い範囲に亘って変更することができる。   As shown in FIG. 2, a pair of worm gears 61, 62 having opposite spiral directions are attached to the rotation shaft 60 of the drive motor 59 in order to rotate the camshafts 54, 55 in opposite directions, respectively. Gears 63 and 64 that mesh with the worm gears 61 and 62 are fixed to end portions of the camshafts 54 and 55, respectively. In this embodiment, by driving the drive motor 59, the volume of the combustion chamber when the piston 4 is located at the compression top dead center can be changed over a wide range.

次に、上述した構成の可変圧縮比機構Aにより圧縮比を変更する方法について図3及び図4を参照して詳述する。図4は、ケース側円形カム56、偏心軸57及びブロック側円形カム58の中心の運動をモデル化した図である。図3及び図4において、aはケース側円形カム56の中心、bは偏心軸57の中心、cはブロック側円形カム58の中心をそれぞれ示している。なお、本実施形態では、図3に示したようにブロック側円形カム58の直径はケース側円形カム56の直径よりも大きく、よって図4に示したようにブロック側円形カム58の中心cと偏心軸57の中心bとの間の距離mがケース側円形カム56の中心aと偏心軸57の中心bとの間の距離nよりも長い。   Next, a method for changing the compression ratio by the variable compression ratio mechanism A having the above-described configuration will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 4 is a diagram modeling the movement of the center of the case-side circular cam 56, the eccentric shaft 57, and the block-side circular cam 58. 3 and 4, a is the center of the case-side circular cam 56, b is the center of the eccentric shaft 57, and c is the center of the block-side circular cam 58. In this embodiment, the diameter of the block-side circular cam 58 is larger than the diameter of the case-side circular cam 56 as shown in FIG. The distance m between the center b of the eccentric shaft 57 is longer than the distance n between the center a of the case side circular cam 56 and the center b of the eccentric shaft 57.

図3(A)及び図4(A)に示したような状態から駆動モータ59を駆動して、ケース側円形カム56が図3(A)において実線の矢印で示したように互いに反対方向に回転させるべく各カムシャフト54、55を回転させると、偏心軸57がケース側円形カム56の中心a回りで上方へ向かって移動する。この偏心軸57の移動に伴ってブロック側円形カム58も図3(A)において実線の矢印で示した方向に互いに反対方向に回転せしめられる。図3(A)及び図4(A)に示したような状態からケース側円形カム56が90°回転すると図3(B)及び図4(B)に示したような状態となる。   When the drive motor 59 is driven from the state shown in FIGS. 3A and 4A, the case-side circular cams 56 are opposite to each other as indicated by solid arrows in FIG. When the camshafts 54 and 55 are rotated to rotate, the eccentric shaft 57 moves upward around the center a of the case-side circular cam 56. Along with the movement of the eccentric shaft 57, the block-side circular cam 58 is also rotated in the directions opposite to each other in the directions indicated by solid arrows in FIG. When the case-side circular cam 56 rotates 90 ° from the state shown in FIGS. 3A and 4A, the state shown in FIGS. 3B and 4B is obtained.

さらに駆動モータ59を駆動して、ケース側円形カム56が図3(B)において矢印で示したように互いに反対方向に回転させるべく各カムシャフト54、55を回転させると、偏心軸57がケース側円形カム56の中心a回りで更に上方へ向かって移動する。この偏心軸57の移動に伴ってブロック側円形カム58も図3(B)において矢印で示した方向とは反対方向に回転せしめられる。図3(B)及び図4(B)に示したような状態からケース側円形カム56が90°回転すると図3(C)及び図4(C)に示したような状態となる。   Further, when the drive motor 59 is driven to rotate the camshafts 54 and 55 so that the case-side circular cam 56 rotates in opposite directions as indicated by arrows in FIG. It moves further upward around the center a of the side circular cam 56. As the eccentric shaft 57 moves, the block-side circular cam 58 is also rotated in the direction opposite to the direction indicated by the arrow in FIG. When the case-side circular cam 56 rotates 90 ° from the state shown in FIGS. 3B and 4B, the state shown in FIGS. 3C and 4C is obtained.

ここで、ブロック側円形カム58及びケース側円形カム56はそれぞれブロック側カム挿入口51及びケース側カム挿入口53内に収容されており、シリンダの軸線と垂直な方向へは移動することができない。従って、ブロック側円形カム58又はケース側円形カム56はシリンダの軸線と平行な方向にのみ相対移動が可能であり、従ってこれらカム56、58は常にシリンダの軸線と平行な同一直線l上に位置する。従って、図3(A)に示したような状態から各カムシャフト54、55上に固定されたケース側円形カム56を図3(A)において実線の矢印で示したように互いに反対方向に回転させると、ブロック側円形カム58の中心cは上方に、ケース側円形カム56の中心aから離れるように移動せしめられる。   Here, the block-side circular cam 58 and the case-side circular cam 56 are accommodated in the block-side cam insertion port 51 and the case-side cam insertion port 53, respectively, and cannot move in a direction perpendicular to the cylinder axis. . Accordingly, the block-side circular cam 58 or the case-side circular cam 56 can be relatively moved only in a direction parallel to the cylinder axis. Therefore, the cams 56 and 58 are always positioned on the same straight line l parallel to the cylinder axis. To do. Therefore, the case-side circular cams 56 fixed on the camshafts 54 and 55 are rotated in opposite directions as shown by solid arrows in FIG. 3A from the state shown in FIG. As a result, the center c of the block-side circular cam 58 is moved upward away from the center a of the case-side circular cam 56.

図3(A)〜図3(C)を比較するとわかるようにクランクケース1とシリンダブロック2の相対位置はケース側円形カム56の中心aとブロック側円形カム58の中心cとの距離によって定まり、ケース側円形カム56の中心aとブロック側円形カム58の中心cとの距離が大きくなるほどシリンダブロック2はクランクケース1から離れる。シリンダブロック2がクランクケース1から離れるとピストン4が圧縮上死点に位置するときの燃焼室5の容積は増大する。従って、各カムシャフト54、55を回転させることによってピストン4が圧縮上死点に位置するときの燃焼室5の容積(以下、「燃焼室容積」という)を変更することができる。   3A to 3C, the relative position between the crankcase 1 and the cylinder block 2 is determined by the distance between the center a of the case-side circular cam 56 and the center c of the block-side circular cam 58. As the distance between the center a of the case-side circular cam 56 and the center c of the block-side circular cam 58 increases, the cylinder block 2 moves away from the crankcase 1. When the cylinder block 2 moves away from the crankcase 1, the volume of the combustion chamber 5 when the piston 4 is located at the compression top dead center increases. Therefore, the volume of the combustion chamber 5 when the piston 4 is located at the compression top dead center (hereinafter referred to as “combustion chamber volume”) can be changed by rotating the camshafts 54 and 55.

このようにカムシャフト54、55を回転させることによってピストン4が圧縮上死点に位置するときの燃焼室5の容積を変化させたとしても、圧縮行程時のピストン4の行程容積(ピストン4が吸気下死点から圧縮上死点まで移動するときに変化する燃焼室5の容積)は変化しない。したがって、(燃焼室容積+行程容積)/燃焼室容積で表される圧縮比は、燃焼室容積の変化に応じて変化する。すなわち、本実施形態の可変圧縮比機構Aによれば、駆動モータ59によってカムシャフト54、55を回転させることによって、内燃機関の圧縮比を変更することができる。   Even if the volume of the combustion chamber 5 when the piston 4 is located at the compression top dead center is changed by rotating the camshafts 54 and 55 in this way, the stroke volume of the piston 4 during the compression stroke (the piston 4 The volume of the combustion chamber 5 that changes when moving from the intake bottom dead center to the compression top dead center does not change. Therefore, the compression ratio represented by (combustion chamber volume + stroke volume) / combustion chamber volume changes according to the change of the combustion chamber volume. That is, according to the variable compression ratio mechanism A of the present embodiment, the compression ratio of the internal combustion engine can be changed by rotating the camshafts 54 and 55 by the drive motor 59.

なお、図1〜図4に示した可変圧縮比機構Aは一例を示すものであって、駆動モータ等のアクチュエータを駆動させることによって圧縮比を変更することができればいかなる形式の可変圧縮比機構でも用いることができる。   The variable compression ratio mechanism A shown in FIGS. 1 to 4 is an example, and any type of variable compression ratio mechanism can be used as long as the compression ratio can be changed by driving an actuator such as a drive motor. Can be used.

ところで、このように構成された可変圧縮比機構Aを有する内燃機関では、カムシャフト54、55又は駆動モータ59の回転角度と圧縮比は比例していない。以下では、この理由について簡単に説明する。なお、本明細書では、カムシャフト54、55の回転角度と圧縮比との関係を例にとって説明するが、駆動モータ59の回転角度と圧縮比との関係にも同じことが言える。   By the way, in the internal combustion engine having the variable compression ratio mechanism A configured as described above, the rotation angle of the camshafts 54 and 55 or the drive motor 59 and the compression ratio are not proportional. Below, this reason is demonstrated easily. In this specification, the relationship between the rotation angle of the camshafts 54 and 55 and the compression ratio will be described as an example, but the same applies to the relationship between the rotation angle of the drive motor 59 and the compression ratio.

図4に示したモデルを参照して説明すると、図3(A)及び図4(A)に示した状態からのカムシャフト54、55の回転角度をθとすると、クランクケース1に対するシリンダブロック3の相対距離Lは下記式(1)のように表される。

Figure 2009115060
図5はm:nを2:1とした場合における回転角度θに対する相対距離Lを示す図である。図5からわかるように、カムシャフト54、55の回転角度θに対して相対距離Lは比例しない。 Referring to the model shown in FIG. 4, when the rotation angle of the camshafts 54 and 55 from the state shown in FIGS. 3A and 4A is θ, the cylinder block 3 relative to the crankcase 1 The relative distance L is expressed as the following formula (1).
Figure 2009115060
FIG. 5 is a diagram showing the relative distance L with respect to the rotation angle θ when m: n is 2: 1. As can be seen from FIG. 5, the relative distance L is not proportional to the rotation angle θ of the camshafts 54 and 55.

また、図6(A)に示したようなモデルにおいて、圧縮比εは、相対距離Lに応じて定まる燃焼室5の高さhとピストン4のストロークsとを用いて下記式(2)のように表される。
ε=((π・(D/2)2・(h+s)/(π・(D/2)2・h)
=(h+s)/h …(2)
In the model as shown in FIG. 6A, the compression ratio ε is expressed by the following equation (2) using the height h of the combustion chamber 5 determined according to the relative distance L and the stroke s of the piston 4. It is expressed as follows.
ε = ((π · (D / 2) 2 · (h + s) / (π · (D / 2) 2 · h)
= (H + s) / h (2)

図6(B)に示すように、高圧縮比になって燃焼室5の高さhが小さくなるほど高さhの変化に対する圧縮比εの変化率が大きくなる。すなわち、圧縮比εは燃焼室5の高さに比例して変化しない。   As shown in FIG. 6B, the rate of change of the compression ratio ε with respect to the change in the height h increases as the compression ratio becomes higher and the height h of the combustion chamber 5 decreases. That is, the compression ratio ε does not change in proportion to the height of the combustion chamber 5.

このような二つの原理の相乗効果により、カムシャフト54、55の回転角度と圧縮比は比例しない。具体的には、カムシャフト54、55の回転角度θと圧縮比εとの関係は例えば図7(A)に示したようになり、カムシャフト54、55の単位回転角度当たりの圧縮比εの変化量(以下、「圧縮比変化率」という)は図7(B)に示したようになる。すなわち、カムシャフト54、55の回転角度θが小さいとき、すなわち圧縮比が低いとき及びカムシャフト54、55の回転角度θが大きいとき、すなわち圧縮比が高いときには、圧縮比変化率が小さい。逆に、カムシャフト54、55の回転角度θが90°付近であるとき、すなわち圧縮比が中程度であるときには、圧縮比変化率が大きい。なお、図7は、m:nを2:1とした場合における回転角度と圧縮比及び圧縮比変化率との関係を示しているが、m:nを他の比率にした場合にも基本的に同様な傾向となる。   Due to the synergistic effect of these two principles, the rotation angle of the camshafts 54 and 55 and the compression ratio are not proportional. Specifically, the relationship between the rotation angle θ of the camshafts 54 and 55 and the compression ratio ε is as shown in FIG. 7A, for example, and the compression ratio ε per unit rotation angle of the camshafts 54 and 55 is The amount of change (hereinafter referred to as “compression ratio change rate”) is as shown in FIG. That is, when the rotation angle θ of the camshafts 54 and 55 is small, that is, when the compression ratio is low, and when the rotation angle θ of the camshafts 54 and 55 is large, that is, when the compression ratio is high, the compression ratio change rate is small. On the contrary, when the rotation angle θ of the camshafts 54 and 55 is around 90 °, that is, when the compression ratio is medium, the compression ratio change rate is large. FIG. 7 shows the relationship between the rotation angle, the compression ratio, and the compression ratio change rate when m: n is 2: 1, but it is also fundamental when m: n is set to other ratios. A similar tendency is observed.

ところで、本実施形態の可変圧縮比機構Aでは、圧縮比が目標圧縮比となるように相対位置センサ43の出力に基づいてカムシャフト54、55の回転角度をフィードバック制御している。フィードバック制御としては、如何なる制御方法が用いられてもよい。以下では、フィードバック制御としてPID制御を用いた場合を例にとって説明する。   By the way, in the variable compression ratio mechanism A of the present embodiment, the rotation angle of the camshafts 54 and 55 is feedback-controlled based on the output of the relative position sensor 43 so that the compression ratio becomes the target compression ratio. Any control method may be used as the feedback control. Hereinafter, a case where PID control is used as feedback control will be described as an example.

図8は、駆動モータ59の回転角度制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。図示した制御ルーチンは、所定時間間隔の割り込みによって行われる。まず、ステップS11では、機関負荷等に基づいて算出された目標圧縮比に応じて後述する目標回転角度設定制御により設定された目標回転角度θtを取得する。次いで、ステップS12では、相対位置センサ43の出力に基づいてカムシャフト54、55の現在の回転角度θ(n)を算出する。なお、nは回転角度θの算出回数を表す値であり、例えばn−1は前回の制御ルーチンにおいて算出された回転角度θを意味する。   FIG. 8 is a flowchart showing a control routine for controlling the rotation angle of the drive motor 59. The illustrated control routine is performed by interruption at predetermined time intervals. First, in step S11, a target rotation angle θt set by target rotation angle setting control, which will be described later, is acquired according to the target compression ratio calculated based on the engine load and the like. Next, in step S12, the current rotation angle θ (n) of the camshafts 54 and 55 is calculated based on the output of the relative position sensor 43. Note that n is a value representing the number of times the rotation angle θ is calculated, and for example, n−1 means the rotation angle θ calculated in the previous control routine.

ステップS13では、ステップS11で算出された目標回転角度θtと、ステップS12で算出された現在の回転角度θ(n)との差分Δθ(n)が算出される(Δθ(n)=θt−θ(n))。次いで、ステップS14では、ステップS13で算出された差分Δθ(n)に基づいて下記式(3)により比例項Vpが算出される。次いで、ステップS15では、ステップS13で算出された差分Δθ(n)に基づいて下記式(4)により積分項Viが算出される。さらに、ステップS16では、ステップS13で算出された差分Δθ(n)に基づいて下記式(5)により微分項Vdが算出される。なお、式(3)〜(5)におけるKp、Ki、Kdはそれぞれ比例係数、積分係数、微分係数を示しており、本実施形態では一定の値とされる。

Figure 2009115060
In step S13, a difference Δθ (n) between the target rotation angle θt calculated in step S11 and the current rotation angle θ (n) calculated in step S12 is calculated (Δθ (n) = θt−θ. (N)). Next, in step S14, the proportional term Vp is calculated by the following equation (3) based on the difference Δθ (n) calculated in step S13. Next, in step S15, the integral term Vi is calculated by the following equation (4) based on the difference Δθ (n) calculated in step S13. Further, in step S16, the differential term Vd is calculated by the following equation (5) based on the difference Δθ (n) calculated in step S13. Note that Kp, Ki, and Kd in the equations (3) to (5) indicate a proportional coefficient, an integral coefficient, and a differential coefficient, respectively, and are constant values in this embodiment.
Figure 2009115060

ステップS17では、ステップS14で算出された比例項Vp、ステップS15で算出された積分項Vi、ステップS16で算出された微分項Vdが加算されて駆動モータ59の駆動電圧Vmが算出される。次いで、ステップS18において駆動モータ59にはステップS17で算出された駆動電圧Vmが印可され、駆動モータ59によりカムシャフト54、55が回転せしめられる。   In step S17, the proportional term Vp calculated in step S14, the integral term Vi calculated in step S15, and the differential term Vd calculated in step S16 are added to calculate the drive voltage Vm of the drive motor 59. Next, in step S 18, the drive voltage 59 calculated in step S 17 is applied to the drive motor 59, and the cam shafts 54 and 55 are rotated by the drive motor 59.

ところで、上述したように、低圧縮比領域ではカムシャフト54、55の回転角度に対する圧縮比変化率が小さい。従って、例えば、目標圧縮比がこの低圧縮比領域内にある場合、カムシャフト54、55の回転角度がその目標圧縮比に対応する目標回転角度に到達するのは遅い。このため、目標圧縮比が低圧縮比領域内にある場合には可変圧縮比機構Aの応答性が低下してしまう。   Incidentally, as described above, in the low compression ratio region, the compression ratio change rate with respect to the rotation angle of the camshafts 54 and 55 is small. Therefore, for example, when the target compression ratio is within this low compression ratio region, the rotation angle of the camshafts 54 and 55 reaches a target rotation angle corresponding to the target compression ratio slowly. For this reason, when the target compression ratio is in the low compression ratio region, the responsiveness of the variable compression ratio mechanism A is lowered.

また、圧縮比を低下させる場合には、吸入空気量を増大させることが多い。すなわち、圧縮比が高い場合(例えば14以上)、燃焼室5内へ供給される吸入空気量が多いと圧縮端温度及び圧縮端圧力が高くなり過ぎてノッキングが発生してしまう。このため、圧縮比が高い場合には、一般に、ノッキングが発生してしまうことのないようにスロットル弁17の開度を小さくしたり、可変バルブタイミング機構Bによって吸気弁7の閉弁時期を吸気下死点から離れるように移動させたりすることによって燃焼室5内へ供給される吸入空気量を減少させる。一方、圧縮比が低い場合(例えば、13以下)には、燃焼室5内へ供給される吸入空気量が多くてもノッキングが発生する可能性は低い。このため、圧縮比が低い場合には、スロットル弁17の開度を大きくしてり、可変バルブタイミング機構Bによって吸気弁7の閉弁時期を吸気下死点付近へと移動させたりすることによって燃焼室5内へ供給される吸入空気量を増大させる。   Further, when reducing the compression ratio, the intake air amount is often increased. That is, when the compression ratio is high (for example, 14 or more), if the intake air amount supplied into the combustion chamber 5 is large, the compression end temperature and the compression end pressure become too high and knocking occurs. For this reason, when the compression ratio is high, generally, the opening degree of the throttle valve 17 is reduced so that knocking does not occur, or the closing timing of the intake valve 7 is inhaled by the variable valve timing mechanism B. The amount of intake air supplied into the combustion chamber 5 is reduced by moving away from the bottom dead center. On the other hand, when the compression ratio is low (for example, 13 or less), the possibility of knocking is low even if the intake air amount supplied into the combustion chamber 5 is large. For this reason, when the compression ratio is low, the opening degree of the throttle valve 17 is increased, and the closing timing of the intake valve 7 is moved to the vicinity of the intake bottom dead center by the variable valve timing mechanism B. The amount of intake air supplied into the combustion chamber 5 is increased.

ところが、目標圧縮比が低圧縮比領域内に変更された場合には可変圧縮比機構Aの応答性が低いと、圧縮比が低下しないうちに燃焼室5内へ供給される吸入空気量のみが多くなってしまう。このため圧縮比は高いにも関わらず燃焼室5内へ供給される吸入空気量が多くなり、ノッキングが発生してしまう虞がある。   However, when the target compression ratio is changed within the low compression ratio region, if the responsiveness of the variable compression ratio mechanism A is low, only the amount of intake air supplied into the combustion chamber 5 before the compression ratio decreases is obtained. It will increase. For this reason, although the compression ratio is high, the amount of intake air supplied into the combustion chamber 5 increases, and knocking may occur.

そこで、本発明の実施形態では圧縮比を低圧縮比領域内へ変更させるときに圧縮比を迅速に目標圧縮比に到達させるべく、実際の圧縮比が目標圧縮比を超えてオーバーシュートすることを許容するようにしている。特に、本実施形態では、実際の圧縮比が目標圧縮比を超えてオーバーシュートするように、すなわちカムシャフト54、55の実際の回転角度がその目標圧縮比に対応する目標回転角度を超えてオーバーシュートするように駆動モータ59を制御している。   Therefore, in the embodiment of the present invention, when the compression ratio is changed into the low compression ratio region, the actual compression ratio exceeds the target compression ratio and overshoots in order to quickly reach the target compression ratio. I try to allow it. In particular, in the present embodiment, the actual compression ratio overshoots exceeding the target compression ratio, that is, the actual rotation angle of the camshafts 54 and 55 exceeds the target rotation angle corresponding to the target compression ratio. The drive motor 59 is controlled to shoot.

図9は、目標圧縮比が低圧縮比領域内に変更されたときのカムシャフト54、55の回転角度θと、圧縮比εの推移を表すタイムチャートである。図示した例では、時刻t0において例えばアクセルペダル40の急激な踏み込みにより目標圧縮比が最大圧縮比εmaxから最小圧縮比εminに移行した場合における推移を表している。また、図9(A)中の実線はカムシャフト54、55の実際の回転角度の推移、破線は目標回転角度の推移、一点鎖線は後述する修正目標回転角度の推移、二点鎖線は後述する本実施形態のような制御を行わずに通常の制御をした場合における実際の回転角度の推移をそれぞれ示している。同様に、図9(B)中の実線は実際の圧縮比εの推移、破線は目標圧縮比の推移、二点鎖線は上記通常の制御をした場合における実際の圧縮比の推移をそれぞれ示している。 FIG. 9 is a time chart showing changes in the rotation angle θ of the camshafts 54 and 55 and the compression ratio ε when the target compression ratio is changed within the low compression ratio region. In the illustrated example, a transition is shown when the target compression ratio shifts from the maximum compression ratio εmax to the minimum compression ratio εmin due to, for example, a sudden depression of the accelerator pedal 40 at time t 0 . Further, the solid line in FIG. 9A is the transition of the actual rotation angle of the camshafts 54 and 55, the broken line is the transition of the target rotation angle, the alternate long and short dash line is the transition of the corrected target rotation angle described later, and the two-dot chain line is later described. The transition of the actual rotation angle when normal control is performed without performing control as in this embodiment is shown. Similarly, the solid line in FIG. 9B indicates the transition of the actual compression ratio ε, the broken line indicates the transition of the target compression ratio, and the alternate long and two short dashes line indicates the transition of the actual compression ratio when the normal control is performed. Yes.

まず、時刻t0において目標圧縮比が最大圧縮比εmaxから最小圧縮比εminに変更されると、目標回転角度も最大圧縮比εmaxに対応する回転角度(図示した例では180°)から最小圧縮比εminに対応する回転角度(図示した例では0°)へと変更される。通常の制御であれば、カムシャフト54、55の回転角度θが変更後の目標回転角度である0°となるように駆動モータ59の制御が行われる。しかしながら、本実施形態では、図9に一点鎖線で示したように変更後の目標回転角度を超えてこの目標回転角度よりも小さい値となっている修正目標回転角度(図9に示した例では例えば−10°)を設定し、カムシャフト54、55の回転角度θがこの修正目標回転角度となるように駆動モータ59を制御することとしている。 First, when the target compression ratio is changed from the maximum compression ratio εmax to the minimum compression ratio εmin at time t 0 , the target rotation angle also changes from the rotation angle corresponding to the maximum compression ratio εmax (180 ° in the illustrated example) to the minimum compression ratio. The angle is changed to a rotation angle corresponding to εmin (0 ° in the illustrated example). In the case of normal control, the drive motor 59 is controlled so that the rotation angle θ of the camshafts 54 and 55 becomes 0 °, which is the target rotation angle after the change. However, in the present embodiment, as shown by the one-dot chain line in FIG. 9, the corrected target rotation angle that exceeds the changed target rotation angle and is smaller than this target rotation angle (in the example shown in FIG. 9). For example, −10 °) is set, and the drive motor 59 is controlled so that the rotation angle θ of the camshafts 54 and 55 becomes the corrected target rotation angle.

このようにカムシャフト54、55の回転角度が修正目標回転角度となるように駆動モータ59を制御することにより、カムシャフト54、55の実際の回転角度θを迅速に目標回転角度に到達させることができる。この様子は図9(A)から明らかであり、回転角度が目標回転角度となるように制御する通常の制御をしている場合(図中の二点鎖線)に比べて、回転角度が修正目標回転角度となるように制御している場合(図中の実線)の方が速く目標回転角度に到達する。これに伴って、図9(B)に示したように、回転角度が目標回転角度となるように制御する通常の制御をしている場合(図中の二点鎖線)に比べて、回転角度が修正目標回転角度となるように制御している場合(図中の実線)の方が速く目標圧縮比に到達する。   Thus, by controlling the drive motor 59 so that the rotation angle of the camshafts 54 and 55 becomes the corrected target rotation angle, the actual rotation angle θ of the camshafts 54 and 55 can be quickly reached the target rotation angle. Can do. This state is clear from FIG. 9A, and the rotation angle is the correction target as compared with the case where the normal control is performed so that the rotation angle becomes the target rotation angle (two-dot chain line in the figure). When the rotation angle is controlled to be the same (solid line in the figure), the target rotation angle is reached faster. Accordingly, as shown in FIG. 9B, the rotation angle is compared with the case where the normal control is performed so that the rotation angle becomes the target rotation angle (two-dot chain line in the figure). Is controlled so as to be the corrected target rotation angle (solid line in the figure), the target compression ratio is reached faster.

本実施形態では、回転角度が修正目標回転角度となるように制御した結果、カムシャフト54、55の実際の回転角度が目標回転角度に到達した場合、その後は回転角度が目標回転角度となるように制御する。ただし、このように実際の回転角度が目標回転角度に到達した後にカムシャフト54、55の回転角度の目標値を修正目標回転角度から目標回転角度へと変更したとしても、図9(A)に示したようにカムシャフト54、55の回転角度は目標回転角度を超えてオーバーシュートする。   In this embodiment, as a result of controlling the rotation angle to be the corrected target rotation angle, when the actual rotation angle of the camshafts 54 and 55 reaches the target rotation angle, the rotation angle thereafter becomes the target rotation angle. To control. However, even if the target value of the rotation angle of the camshafts 54 and 55 is changed from the corrected target rotation angle to the target rotation angle after the actual rotation angle reaches the target rotation angle in this way, FIG. As shown, the rotation angles of the camshafts 54 and 55 overshoot beyond the target rotation angle.

しかしながら、図7(B)を用いて説明したように、低圧縮比領域では、すなわちカムシャフト54、55の回転角度が小さい領域では、圧縮比変化率が低い。このため、カムシャフト54、55の回転角度が目標回転角度を超えてオーバーシュートしても、図9(B)に示したように実際の圧縮比は目標圧縮比から大きくは変化せず、目標圧縮比付近に維持される。そして、最終的に実際の圧縮比は目標圧縮比とされる。   However, as described with reference to FIG. 7B, the compression ratio change rate is low in the low compression ratio region, that is, in the region where the rotation angle of the camshafts 54 and 55 is small. For this reason, even if the rotation angle of the camshafts 54 and 55 exceeds the target rotation angle and overshoots, the actual compression ratio does not change greatly from the target compression ratio as shown in FIG. It is maintained near the compression ratio. Finally, the actual compression ratio is set to the target compression ratio.

このように、本実施形態の圧縮比の制御方法によれば、圧縮比を迅速に目標圧縮比付近に到達させることができると共に目標圧縮比付近に到達させた後には圧縮比を目標圧縮比付近に維持することができる。   As described above, according to the compression ratio control method of the present embodiment, the compression ratio can be quickly reached near the target compression ratio, and after reaching the vicinity of the target compression ratio, the compression ratio is set near the target compression ratio. Can be maintained.

一方、図7を用いて説明したように、中圧縮比領域ではカムシャフト54、55の回転角度に対する圧縮比変化率が大きい。従って、例えば、目標圧縮比がこの中圧縮比領域内にある場合には可変圧縮比機構Aの応答性は高い。また、中圧縮比領域ではカムシャフト54、55の回転角度に対する圧縮比変化率が大きいため、上述したようにカムシャフト54、55の実際の回転角度が目標回転角度を超えてオーバーシュートするように駆動モータ59を制御すると、圧縮比が目標回転角度を大きく超えてしまう。   On the other hand, as described with reference to FIG. 7, the compression ratio change rate with respect to the rotation angle of the camshafts 54 and 55 is large in the intermediate compression ratio region. Therefore, for example, when the target compression ratio is in the middle compression ratio region, the responsiveness of the variable compression ratio mechanism A is high. Further, since the rate of change of the compression ratio with respect to the rotation angle of the camshafts 54 and 55 is large in the medium compression ratio region, as described above, the actual rotation angle of the camshafts 54 and 55 overshoots beyond the target rotation angle. When the drive motor 59 is controlled, the compression ratio greatly exceeds the target rotation angle.

そこで、本発明の実施形態では、圧縮比を中圧縮比領域内へ変更させるときには圧縮比が目標圧縮比を大きく超えてしまうことのないように、実際の圧縮比が目標圧縮比を超えてオーバーシュートすること禁止するようにしている。特に、本実施形態では、実際の圧縮比が目標圧縮比を超えてオーバーシュートしないように、すなわちカムシャフト54、55の実際の回転角度が目標圧縮比に対応する目標回転角度を超えてオーバーシュートしないように駆動モータ59を制御している。   Therefore, in the embodiment of the present invention, when the compression ratio is changed into the middle compression ratio region, the actual compression ratio exceeds the target compression ratio so that the compression ratio does not greatly exceed the target compression ratio. It is prohibited to shoot. In particular, in the present embodiment, the actual compression ratio does not overshoot beyond the target compression ratio, that is, the actual rotation angle of the camshafts 54 and 55 exceeds the target rotation angle corresponding to the target compression ratio. The drive motor 59 is controlled so as not to occur.

図10は、上述した本実施形態の圧縮比の制御方法を実行するための目標回転角度の設定制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。以下、制御ルーチンの説明では、目標圧縮比に対応する目標回転角度を基準目標回転角度として説明する。   FIG. 10 is a flowchart showing a control routine for setting control of the target rotation angle for executing the above-described compression ratio control method of the present embodiment. Hereinafter, in the description of the control routine, the target rotation angle corresponding to the target compression ratio will be described as the reference target rotation angle.

図10を参照すると、まずステップS21では目標圧縮比が低圧縮比領域内にあって回転角度を急速に目標回転角度に変更させるための条件、すなわち急速変更条件が成立しているか否かが判定される。急速変更条件が成立する場合とは、例えば一定速度以上の速いアクセルペダル40の踏み込みがあったり、燃焼室5内のノッキングを検出するためのノックセンサ(図示せず)によりノッキングが検出されたりすることによって目標圧縮比が低圧縮比領域内の圧縮比に変更された場合が挙げられる。すなわち、本実施形態では、目標圧縮比が低圧縮比領域内の圧縮比に変更された場合であっても必ずしも急速変更条件が成立するわけではなく、それに加えて圧縮比を急速に低圧縮比領域内の目標圧縮比に変更することが必要である場合に急速変更条件が成立する。ただし、目標圧縮比が低圧縮比領域内の圧縮比に変更された場合には常に急速変更条件が成立するようにしてもよい。   Referring to FIG. 10, first, in step S21, it is determined whether a condition for rapidly changing the rotation angle to the target rotation angle when the target compression ratio is in the low compression ratio region, that is, a rapid change condition is satisfied. Is done. The rapid change condition is satisfied when, for example, the accelerator pedal 40 is depressed faster than a predetermined speed, or knocking is detected by a knock sensor (not shown) for detecting knocking in the combustion chamber 5. As a result, the target compression ratio may be changed to a compression ratio in the low compression ratio region. That is, in this embodiment, even when the target compression ratio is changed to a compression ratio in the low compression ratio region, the rapid change condition is not necessarily satisfied, and in addition to that, the compression ratio is rapidly changed to the low compression ratio. The rapid change condition is established when it is necessary to change to the target compression ratio in the region. However, when the target compression ratio is changed to a compression ratio in the low compression ratio region, the rapid change condition may always be satisfied.

ステップS21において、急速変更条件が成立していないと判定された場合にはステップS24へと進む。ステップS24では、図8のステップS11で用いられる目標回転角度θtが基準目標回転角度θtbとされる。ここで、基準目標回転角度θtbは、機関負荷等に応じて算出された目標圧縮比に対応する回転角度である。基準目標回転角度θtbは、予め実験等により図7に示したようなマップを求め、目標圧縮比に基づいてこのマップにより算出される。   If it is determined in step S21 that the rapid change condition is not satisfied, the process proceeds to step S24. In step S24, the target rotation angle θt used in step S11 of FIG. 8 is set as the reference target rotation angle θtb. Here, the reference target rotation angle θtb is a rotation angle corresponding to the target compression ratio calculated according to the engine load or the like. The reference target rotation angle θtb is calculated in advance by obtaining a map as shown in FIG. 7 through experiments or the like and based on the target compression ratio.

一方、ステップS21において、急速変更条件が成立していると判定された場合には、ステップS22へと進む。ステップS22では、図8のステップS11で用いられる目標回転角度θtが修正目標回転角度θtmとされる。ここで、修正目標回転角度θtmは、現在の回転角度から離れる方向に上述した基準目標回転角度θtbから一定回転角度ずらされた回転角度である。修正目標回転角度θtmは、上述したようにして基準目標回転角度θtbを算出し、この基準目標回転角度θtbから所定値を加算又は減算することによって算出される。   On the other hand, if it is determined in step S21 that the rapid change condition is satisfied, the process proceeds to step S22. In step S22, the target rotation angle θt used in step S11 of FIG. 8 is set as the corrected target rotation angle θtm. Here, the corrected target rotation angle θtm is a rotation angle shifted from the reference target rotation angle θtb described above in a direction away from the current rotation angle by a fixed rotation angle. The corrected target rotation angle θtm is calculated by calculating the reference target rotation angle θtb as described above and adding or subtracting a predetermined value from the reference target rotation angle θtb.

次いで、ステップS23において、カムシャフト54、55の実際の回転角度θtが基準目標回転角度θtbに到達したか否かが判定される。ステップS23において実際の回転角度θtが基準目標回転角度θtbに到達していないと判定された場合には、基準目標回転角度θtbに到達するまでステップS22が繰り返され、目標回転角度θtは修正目標回転角度θtmのまま維持される。その後、ステップS23において実際の回転角度θtが基準目標回転角度θtbに到達したと判定された場合には、ステップS24へと進み、目標回転角度θtが基準目標回転角度θtbとされる。   Next, in step S23, it is determined whether or not the actual rotation angle θt of the camshafts 54 and 55 has reached the reference target rotation angle θtb. When it is determined in step S23 that the actual rotation angle θt has not reached the reference target rotation angle θtb, step S22 is repeated until the target rotation angle θtb reaches the reference target rotation angle θtb, and the target rotation angle θt becomes the corrected target rotation. The angle θtm is maintained. Thereafter, when it is determined in step S23 that the actual rotation angle θt has reached the reference target rotation angle θtb, the process proceeds to step S24, where the target rotation angle θt is set as the reference target rotation angle θtb.

次に、本発明の第二実施形態の可変圧縮比内燃機関について説明する。本実施形態の可変圧縮比内燃機関の構成は基本的に第一実施形態の可変圧縮比内燃機関の構成と同様である。しかしながら、本実施形態の可変圧縮比内燃機関では、目標圧縮比が低圧縮比領域内の圧縮比に変更された場合に、修正目標回転角度を設定することなくカムシャフト54、55の回転角度が目標回転角度となるように可変圧縮比機構Aを制御すると共に、カムシャフト54、55の回転角度のフィードバック制御における制御ゲインを変更するようにしている。   Next, the variable compression ratio internal combustion engine of the second embodiment of the present invention will be described. The configuration of the variable compression ratio internal combustion engine of the present embodiment is basically the same as the configuration of the variable compression ratio internal combustion engine of the first embodiment. However, in the variable compression ratio internal combustion engine of the present embodiment, when the target compression ratio is changed to a compression ratio in the low compression ratio region, the rotation angle of the camshafts 54 and 55 is set without setting the corrected target rotation angle. The variable compression ratio mechanism A is controlled so as to be the target rotation angle, and the control gain in the feedback control of the rotation angle of the camshafts 54 and 55 is changed.

図11は、目標圧縮比が低圧縮比領域内に変更されたときの制御ゲイン、カムシャフト54、55の回転角度θと、圧縮比εとの推移を表す、図9と同様なタイムチャートである。図示した例では、時刻t0において例えばアクセルペダル40の急激な踏み込みにより目標圧縮比が妻帯圧縮比εmaxから最小圧縮比εminに移行した場合における推移を表している。 FIG. 11 is a time chart similar to FIG. 9 showing the transition of the control gain, the rotation angle θ of the camshafts 54 and 55, and the compression ratio ε when the target compression ratio is changed within the low compression ratio region. is there. In the illustrated example, a transition is shown when the target compression ratio shifts from the wife band compression ratio εmax to the minimum compression ratio εmin due to, for example, a sudden depression of the accelerator pedal 40 at time t 0 .

まず、時刻t0において目標圧縮比が最大圧縮比εmaxから最小圧縮比εminに変更されると、目標回転角度も最大圧縮比εmaxに対応する回転角度(図示した例では180°)から最小圧縮比εminに対応する回転角度(図示した例では0°)へと変更される。そして、カムシャフト54、55の実際の回転角度θが変更後の目標回転角度である0°となるように駆動モータ59の制御が行われる。 First, when the target compression ratio is changed from the maximum compression ratio εmax to the minimum compression ratio εmin at time t 0 , the target rotation angle also changes from the rotation angle corresponding to the maximum compression ratio εmax (180 ° in the illustrated example) to the minimum compression ratio. The angle is changed to a rotation angle corresponding to εmin (0 ° in the illustrated example). Then, the drive motor 59 is controlled so that the actual rotation angle θ of the camshafts 54 and 55 becomes 0 °, which is the changed target rotation angle.

このとき、本実施形態では、目標回転角度が低圧縮比領域に対応する回転角度に変更されたときには、目標回転角度の変更に伴って制御ゲインが増大せしめられる。ここで、制御ゲインとは制御における入力に対する出力の比を意味し、通常この制御ゲインが大きいほど同一条件下においてカムシャフト54、55の制御量(回転量)が大きくなる。図8に示したようにPID制御を行っている場合、制御ゲインを増大することは比例係数Kp、積分係数Ki、微分係数Kdの少なくともいずれか一つを大きくすることを意味する。   At this time, in this embodiment, when the target rotation angle is changed to the rotation angle corresponding to the low compression ratio region, the control gain is increased with the change of the target rotation angle. Here, the control gain means the ratio of output to input in the control. Normally, the larger the control gain, the larger the control amount (rotation amount) of the camshafts 54 and 55 under the same conditions. When PID control is performed as shown in FIG. 8, increasing the control gain means increasing at least one of the proportional coefficient Kp, the integral coefficient Ki, and the differential coefficient Kd.

このように制御ゲインを増大させることにより、図11に示したように、カムシャフト54、55の実際の回転角度θを迅速に目標回転角度に到達させることができる。これに伴って、圧縮比を迅速に目標圧縮比に到達させることができる。特に、本実施形態では、カムシャフト54、55の回転角度が目標回転角度を超えてオーバーシュートするように制御ゲインが増大せしめられる。このため、極めて迅速にカムシャフト54、55の回転角度θを目標回転角度に到達させることができる。   By increasing the control gain in this manner, the actual rotation angle θ of the camshafts 54 and 55 can be quickly reached the target rotation angle as shown in FIG. Along with this, the compression ratio can be quickly reached the target compression ratio. In particular, in this embodiment, the control gain is increased so that the rotation angle of the camshafts 54 and 55 exceeds the target rotation angle and overshoots. Therefore, the rotation angle θ of the camshafts 54 and 55 can reach the target rotation angle very quickly.

本実施形態では、カムシャフト54、55の実際の回転角度が一旦目標回転角度に到達すると、その後は制御ゲインが元の値に戻される。ここで、このように実際の回転角度が目標回転角度に到達した後に制御ゲインを元の値に戻しても、カムシャフト54、55の回転角度は目標回転角度を超えてオーバーシュートする。しかしながら、図7(B)を用いて説明したように、低圧縮比領域では圧縮比変化率が低いため、カムシャフト54、55の回転角度θが目標回転角度を超えてオーバーシュートしても実際の圧縮比は目標圧縮比付近に維持される。   In the present embodiment, once the actual rotation angle of the camshafts 54 and 55 reaches the target rotation angle, the control gain is returned to the original value thereafter. Here, even if the control gain is returned to the original value after the actual rotation angle reaches the target rotation angle, the rotation angles of the camshafts 54 and 55 overshoot beyond the target rotation angle. However, as described with reference to FIG. 7B, since the compression ratio change rate is low in the low compression ratio region, even if the rotation angle θ of the camshafts 54 and 55 exceeds the target rotation angle, it actually The compression ratio is maintained near the target compression ratio.

このように、第二実施形態の圧縮比の制御方法によっても、圧縮比を迅速に目標圧縮比付近に到達させることができると共に目標圧縮比付近に到達させた後には圧縮比を目標圧縮比付近に維持することができる。   As described above, the compression ratio control method according to the second embodiment can quickly reach the vicinity of the target compression ratio and can reach the vicinity of the target compression ratio. Can be maintained.

なお、本実施形態では、制御ゲインは、カムシャフト54、55の回転角度が目標回転角度を超えてオーバーシュートする角度(以下、「オーバーシュート許容角度偏差」という)が図12に示した値以下になるように設定される。図12からわかるように、低圧縮比領域及び高圧縮比領域におけるオーバーシュート許容角度偏差は、中圧縮比領域におけるオーバーシュート許容角度偏差よりも小さい。これは、中圧縮比領域における圧縮比変化率が低圧縮比領域及び高圧縮比領域における圧縮比変化率よりも大きいことによる。逆に言うと、圧縮比が目標圧縮比を超えてオーバーシュート可能な量は全ての圧縮比領域においてほぼ一定とされる。   In this embodiment, the control gain is such that the angle at which the rotation angle of the camshafts 54, 55 overshoots beyond the target rotation angle (hereinafter referred to as “overshoot allowable angle deviation”) is less than the value shown in FIG. Is set to be As can be seen from FIG. 12, the overshoot allowable angle deviation in the low compression ratio region and the high compression ratio region is smaller than the overshoot allowable angle deviation in the medium compression ratio region. This is because the compression ratio change rate in the medium compression ratio region is larger than the compression ratio change rate in the low compression ratio region and the high compression ratio region. In other words, the amount that can be overshot when the compression ratio exceeds the target compression ratio is substantially constant in all compression ratio regions.

図13は、上述した本実施形態の圧縮比の制御方法を実行するための制御ゲインの設定制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。図13に示したステップS31、S33は図10に示したステップS21、S23と同様であるので説明を省略する。   FIG. 13 is a flowchart showing a control routine of control gain setting control for executing the above-described compression ratio control method of the present embodiment. Steps S31 and S33 shown in FIG. 13 are the same as steps S21 and S23 shown in FIG.

ステップS31において、急速変更条件が成立していないと判定された場合にはステップS34へと進む。ステップS34では、図8のステップ14、15、16で用いられる比例係数Kp、積分係数Ki、微分係数Kdがそれぞれ基準比例係数Kpb、基準積分係数Kib、基準微分係数Kdbとされる。これら係数Kpb、Kib、Kdbは例えばカムシャフト54、55の回転角度が目標回転角度を超えてオーバーシュートすることのない範囲で最も速く目標回転角度に到達するような値に設定される。   If it is determined in step S31 that the rapid change condition is not satisfied, the process proceeds to step S34. In step S34, the proportional coefficient Kp, the integral coefficient Ki, and the differential coefficient Kd used in steps 14, 15, and 16 in FIG. 8 are set as the reference proportional coefficient Kpb, the reference integral coefficient Kib, and the reference differential coefficient Kdb, respectively. These coefficients Kpb, Kib, and Kdb are set to values that reach the target rotation angle the fastest in a range where the rotation angle of the camshafts 54 and 55 does not exceed the target rotation angle and overshoot, for example.

一方、ステップS31において、急速変更条件が成立していると判定された場合には、ステップS32へと進む。ステップS32では、図8のステップ14、15、16で用いられる比例係数Kp、積分係数Ki、微分係数Kdがそれぞれ修正比例係数Kpm、修正積分係数Kim、修正微分係数Kdmとされる。ここで、修正比例係数Kpm、修正積分係数Kim、修正微分係数Kdmはそれぞれ基準比例係数Kpb、基準積分係数Kib、基準微分係数Kdb以上の値とされる(Kpm≧Kpb、Kim≧Kib、Kdm≧Kdb)。   On the other hand, if it is determined in step S31 that the rapid change condition is satisfied, the process proceeds to step S32. In step S32, the proportionality coefficient Kp, the integral coefficient Ki, and the differential coefficient Kd used in steps 14, 15, and 16 in FIG. 8 are set as the corrected proportional coefficient Kpm, the corrected integral coefficient Kim, and the corrected differential coefficient Kdm, respectively. Here, the modified proportionality coefficient Kpm, the modified integral coefficient Kim, and the modified differential coefficient Kdm are set to values equal to or larger than the standard proportional coefficient Kpb, the standard integral coefficient Kib, and the standard differential coefficient Kdb, respectively (Kpm ≧ Kpb, Kim ≧ Kib, Kdm ≧ Kdb).

次いで、ステップS33において実際の回転角度θが目標回転角度θtに到達していないと判定された場合には目標回転角度θtに到達するまでステップS32が繰り返される。その後、実際の回転角度θが目標回転角度θtに到達したと判定された場合には、ステップS34へと進み、比例係数Kp、積分係数Ki、微分係数Kdがそれぞれ基準比例係数Kpb、基準積分係数Kib、基準微分係数Kdbとされる。   Next, if it is determined in step S33 that the actual rotation angle θ has not reached the target rotation angle θt, step S32 is repeated until the target rotation angle θt is reached. Thereafter, when it is determined that the actual rotation angle θ has reached the target rotation angle θt, the process proceeds to step S34, where the proportional coefficient Kp, the integral coefficient Ki, and the differential coefficient Kd are the reference proportional coefficient Kpb and the reference integral coefficient, respectively. Let Kib be the reference differential coefficient Kdb.

図14は、本発明の上記実施形態で用いられるウォームギア61、62と噛合する歯車63、64の一つの例を示す側面図である。歯車63、64は、図2に示したように、円形であっても良いし、図14に示したようにほぼ半円形であってもよい。   FIG. 14 is a side view showing one example of gears 63 and 64 that mesh with the worm gears 61 and 62 used in the embodiment of the present invention. The gears 63 and 64 may be circular as shown in FIG. 2, or may be substantially semicircular as shown in FIG.

ただし、上述したように上記実施形態では、例えば目標回転角度が0°であるときに、カムシャフト54、55はこの目標回転角度を超えてオーバーシュートするように制御される。このため、カムシャフト54、55の回転角度が0°以下となってもなおウォームギア61、62と噛合することができるように歯車63、64を形成しなければならない。   However, as described above, in the above embodiment, for example, when the target rotation angle is 0 °, the camshafts 54 and 55 are controlled to overshoot beyond the target rotation angle. For this reason, the gears 63 and 64 must be formed so that the camshafts 54 and 55 can mesh with the worm gears 61 and 62 even when the rotation angle of the camshafts 54 and 55 is 0 ° or less.

そこで、本発明の実施形態では、歯車63、64の噛合角度αは180°以上とされる。特に、本実施形態の歯車63、64では、最大圧縮比から最小圧縮比までに対応する噛合領域の両側に噛合余裕領域β、β’が設けられる。これにより、歯車63、64は、カムシャフト54、55の回転角度が0°以下の場合及び180°以上の場合にもウォームギア61、62と噛合するようになる。   Therefore, in the embodiment of the present invention, the meshing angle α of the gears 63 and 64 is 180 ° or more. In particular, in the gears 63 and 64 of the present embodiment, meshing margin areas β and β ′ are provided on both sides of the meshing area corresponding to the maximum compression ratio to the minimum compression ratio. As a result, the gears 63 and 64 mesh with the worm gears 61 and 62 even when the rotation angle of the camshafts 54 and 55 is 0 ° or less and 180 ° or more.

なお、上記説明では、フィードバック制御によりカムシャフト54、55の回転角度が目標回転角度となるように駆動モータ59を制御しているが、フィードバック制御のみならず、オープンループ制御等、如何なる制御により回転角度が目標回転角度になるように制御してもよい。   In the above description, the drive motor 59 is controlled so that the rotation angle of the camshafts 54 and 55 becomes the target rotation angle by feedback control. However, the rotation can be performed by any control such as open loop control as well as feedback control. You may control so that an angle may turn into a target rotation angle.

火花点火式内燃機関の全体図である。1 is an overall view of a spark ignition internal combustion engine. 可変圧縮比機構の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of a variable compression ratio mechanism. 図解的に表した内燃機関の側面断面図である。1 is a schematic side sectional view of an internal combustion engine. ブロック側円形カム、偏心軸、ケース側円形カムの中心の運動をモデル化した図である。It is the figure which modeled the motion of the center of a block side circular cam, an eccentric shaft, and a case side circular cam. 回転角度に対する相対変位量を示す図である。It is a figure which shows the relative displacement amount with respect to a rotation angle. 燃焼室の高さと圧縮比との関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the height of a combustion chamber, and a compression ratio. 回転角度と圧縮比及び圧縮比変化率との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a rotation angle, a compression ratio, and a compression ratio change rate. 駆動モータの回転角度制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control routine of rotation angle control of a drive motor. 目標圧縮比が低圧縮比領域内に変更されたときのカムシャフトの回転角度及び圧縮比εの推移を表すタイムチャートである。It is a time chart showing transition of the rotation angle of the camshaft and the compression ratio ε when the target compression ratio is changed within the low compression ratio region. 目標回転角度の設定制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control routine of the setting control of a target rotation angle. 制御ゲイン、カムシャフトの回転角度及び圧縮比の推移を表すタイムチャートである。It is a time chart showing transition of a control gain, a rotation angle of a camshaft, and a compression ratio. オーバーシュート許容角度偏差を示す図である。It is a figure which shows an overshoot allowable angle deviation. 制御ゲインの設定制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control routine of control gain setting control. ウォームギアと噛合する歯車の一つの例を示す側面図である。It is a side view which shows one example of the gearwheel meshing with a worm gear.

符号の説明Explanation of symbols

1 クランクケース
2 シリンダブロック
3 シリンダヘッド
4 ピストン
5 燃焼室
7 吸気弁
54、55 カムシャフト
56 ケース側円形カム
57 偏心軸
58 ブロック側円形カム
59 駆動モータ
63、64 歯車
A 可変圧縮比機構
B 可変バルブタイミング機構
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Crankcase 2 Cylinder block 3 Cylinder head 4 Piston 5 Combustion chamber 7 Intake valve 54, 55 Camshaft 56 Case side circular cam 57 Eccentric shaft 58 Block side circular cam 59 Drive motor 63, 64 Gear A Variable compression ratio mechanism B Variable valve Timing mechanism

Claims (8)

アクチュエータを回転させることによって内燃機関の圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構を具備し、上記アクチュエータの回転角度が機関運転状態に応じて設定される目標圧縮比に対応する目標回転角度となるように該アクチュエータが制御される、可変圧縮比内燃機関において、
実際の圧縮比を低圧縮比領域内の目標圧縮比に変更すべき場合には、上記アクチュエータの回転角度を目標回転角度へと変化させるときに実際の回転角度が目標回転角度を超えてオーバーシュートすることが許容される、可変圧縮比内燃機関。
A variable compression ratio mechanism capable of changing the compression ratio of the internal combustion engine by rotating the actuator is provided so that the rotation angle of the actuator becomes a target rotation angle corresponding to a target compression ratio set according to the engine operating state. In a variable compression ratio internal combustion engine in which the actuator is controlled
When the actual compression ratio should be changed to the target compression ratio in the low compression ratio region, when the rotation angle of the actuator is changed to the target rotation angle, the actual rotation angle exceeds the target rotation angle and overshoots. A variable compression ratio internal combustion engine that is allowed to do.
実際の圧縮比を低圧縮比領域内の目標圧縮比に変更すべき場合には、上記アクチュエータの回転角度を目標回転角度へと変化させるときに実際の回転角度が目標回転角度を超えてオーバーシュートするように上記アクチュエータが制御される、請求項1に記載の可変圧縮比内燃機関。   When the actual compression ratio should be changed to the target compression ratio in the low compression ratio region, when the rotation angle of the actuator is changed to the target rotation angle, the actual rotation angle exceeds the target rotation angle and overshoots. The variable compression ratio internal combustion engine according to claim 1, wherein the actuator is controlled to do so. 上記アクチュエータの回転角度又は圧縮比を検出可能なセンサを更に具備し、該センサの出力に基づいて上記アクチュエータの回転角度が目標回転角度になるように該アクチュエータをフィードバック制御しており、
上記実際の回転角度が目標回転角度を超えてオーバーシュートするようにアクチュエータを制御することは、フィードバック制御における制御ゲインを増大させることによって行われる、請求項2に記載の可変圧縮比内燃機関。
A sensor capable of detecting the rotation angle or compression ratio of the actuator, and feedback-controlling the actuator so that the rotation angle of the actuator becomes a target rotation angle based on the output of the sensor;
The variable compression ratio internal combustion engine according to claim 2, wherein controlling the actuator so that the actual rotation angle overshoots beyond the target rotation angle is performed by increasing a control gain in feedback control.
上記実際の回転角度が目標回転角度を超えてオーバーシュートするようにアクチュエータを制御することは、実際の回転角度が目標回転角度を超えた修正目標回転角度になるように上記アクチュエータを制御することによって行われる、請求項2に記載の可変圧縮比内燃機関。   Controlling the actuator so that the actual rotation angle overshoots beyond the target rotation angle is achieved by controlling the actuator so that the actual rotation angle becomes a corrected target rotation angle exceeding the target rotation angle. The variable compression ratio internal combustion engine according to claim 2, wherein the internal combustion engine is performed. 実際の圧縮比を中圧縮比領域内の目標圧縮比に変更すべき場合には、上記アクチュエータの回転角度を目標回転角度へと変化させるときに実際の回転角度が目標回転角度を超えてオーバーシュートすることが禁止される、請求項1〜4のいずれか1項に記載の可変圧縮比内燃機関。   When the actual compression ratio should be changed to the target compression ratio in the medium compression ratio region, the actual rotation angle exceeds the target rotation angle and overshoots when the rotation angle of the actuator is changed to the target rotation angle. The variable compression ratio internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, which is prohibited to perform. 実際の圧縮比を中圧縮比領域内の目標圧縮比に変更すべき場合には、上記アクチュエータの回転角度を目標回転角度へと変化させるときに実際の回転角度が目標回転角度を超えてオーバーシュートしないように上記アクチュエータが制御される、請求項5に記載の可変圧縮比内燃機関。   When the actual compression ratio should be changed to the target compression ratio in the medium compression ratio region, the actual rotation angle exceeds the target rotation angle and overshoots when the rotation angle of the actuator is changed to the target rotation angle. The variable compression ratio internal combustion engine according to claim 5, wherein the actuator is controlled so as not to occur. 実際の圧縮比を低圧縮比領域内の目標圧縮比に変更すべき場合における上記アクチュエータの目標回転角度に対するオーバーシュート許容範囲は、実際の圧縮比を中圧縮比領域内の目標圧縮比に変更すべき場合における上記アクチュエータの目標回転角度に対するオーバーシュート許容範囲よりも大きい、請求項1に記載の可変圧縮比内燃機関。   When the actual compression ratio should be changed to the target compression ratio in the low compression ratio region, the allowable overshoot range for the target rotation angle of the actuator is to change the actual compression ratio to the target compression ratio in the medium compression ratio region. The variable compression ratio internal combustion engine according to claim 1, wherein the variable compression ratio internal combustion engine is larger than an allowable overshoot range with respect to a target rotation angle of the actuator in a power case. 実際の圧縮比を高圧縮比領域内の目標圧縮比に変更すべき場合における上記アクチュエータの目標回転角度に対するオーバーシュート許容範囲は、実際の圧縮比を中圧縮比領域内の目標圧縮比に変更すべき場合における上記アクチュエータの目標回転角度に対するオーバーシュート許容範囲よりも大きい、請求項1又は7に記載の可変圧縮比内燃機関。   When the actual compression ratio should be changed to the target compression ratio in the high compression ratio region, the overshoot allowable range for the target rotation angle of the actuator is to change the actual compression ratio to the target compression ratio in the medium compression ratio region. The variable compression ratio internal combustion engine according to claim 1 or 7, which is larger than an allowable overshoot range with respect to a target rotation angle of the actuator in a power case.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011226388A (en) * 2010-04-20 2011-11-10 Toyota Motor Corp Spark ignition type internal combustion engine
CN114076039A (en) * 2020-08-14 2022-02-22 上海汽车集团股份有限公司 Compression ratio control method and system of automobile engine

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006083721A (en) * 2004-09-14 2006-03-30 Toyota Motor Corp Internal combustion engine with variable compression ratio mechanism
JP2007247527A (en) * 2006-03-16 2007-09-27 Nissan Motor Co Ltd Variable compression ratio device for internal combustion engine

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006083721A (en) * 2004-09-14 2006-03-30 Toyota Motor Corp Internal combustion engine with variable compression ratio mechanism
JP2007247527A (en) * 2006-03-16 2007-09-27 Nissan Motor Co Ltd Variable compression ratio device for internal combustion engine

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011226388A (en) * 2010-04-20 2011-11-10 Toyota Motor Corp Spark ignition type internal combustion engine
CN114076039A (en) * 2020-08-14 2022-02-22 上海汽车集团股份有限公司 Compression ratio control method and system of automobile engine
CN114076039B (en) * 2020-08-14 2023-11-14 上海汽车集团股份有限公司 Compression ratio control method and system for automobile engine

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