可變壓縮比內燃機的制作方法

本發明涉及一種具備能夠根據控制軸的旋轉位置而變更內燃機壓縮比的可變壓縮比機構的可變壓縮比內燃機的控制裝置。

背景技術：

專利文獻1中公開了一種具備能夠根據控制軸的旋轉位置而變更內燃機壓縮比的可變壓縮比機構的內燃機(下面，稱為“可變壓縮比內燃機”)。在對控制軸進行驅動的電機等致動器與控制軸之間設置有減速機構，在該減速機構設置有經由桿而與控制軸連結的旋轉軸。旋轉軸例如被支撐為能夠在固定于內燃機主體的殼體內旋轉。

專利文獻1：日本特開2013-253512號公報

技術實現要素：

在這種可變壓縮比內燃機中，例如在將旋轉軸保持為可旋轉的殼體設置有機械地對向旋轉軸的高壓縮比側以及低壓縮比側的可旋轉范圍進行限制的高壓縮比側限制部以及低壓縮比側限制部。而且，基于對旋轉軸的旋轉位置進行檢測的旋轉傳感器的檢測信號，在利用一者的限制部機械地對旋轉軸的旋轉位置進行了限制·定位的狀態下，實施壓縮比基準位置的學習動作。

然而，如果限制部和旋轉傳感器設置于相同的殼體，則有可能產生例如因控制軸與限制部的止動面碰撞時的振動、變形等而導致旋轉傳感器的檢測精度降低、壓縮比基準位置的學習精度降低等問題。

因此，本發明的主要目的在于提高具備可變壓縮比機構的可變壓縮比內燃機的壓縮比基準位置的學習精度。

本發明的可變壓縮比內燃機具有：控制軸，其可旋轉地支撐于內燃機主體；可變壓縮比機構，其能夠根據上述控制軸的旋轉位置而對內燃機壓縮比進行變更；致動器，其對上述控制軸進行旋轉驅動；以及減速機構，其使上述致動器的旋轉動力減速并向控制軸傳遞。該減速機構具有：旋轉軸，其可旋轉地支撐于在上述內燃機主體固定的殼體內；以及桿，其將上述旋轉軸和控制軸連結。

而且，具有：第1限制部，其設置于上述內燃機主體，將上述控制軸機械地限制于向低壓縮比側或者高壓縮比側的一側最大程度地旋轉的位置；以及第2限制部，其設置于上述殼體，將上述旋轉軸機械地限制于向低壓縮比側或者高壓縮比側的另一側最大程度地旋轉的位置。

例如，上述第1限制部將上述控制軸限制于向高壓縮比側最大程度地旋轉的位置，上述第2限制部將上述旋轉軸限制于向低壓縮比側最大程度地旋轉的位置。

優選具有：旋轉傳感器，其對上述控制軸和旋轉軸的一者的軸的旋轉位置進行檢測；以及基準位置學習單元，其在利用上述第1限制部或者第2限制部機械地對上述控制軸和旋轉軸的另一者的軸進行限制的狀態下，基于上述旋轉傳感器的檢測信號而實施壓縮比基準位置的學習動作。

發明的效果

根據本發明，在設置控制軸的內燃機主體側、和設置旋轉軸的殼體側分別設置有對壓縮比的可旋轉范圍進行限制的第1、第2限制部。因此，布局的自由度得到提高，例如在使用旋轉傳感器的壓縮比基準位置的學習動作時，形成為利用未設置旋轉傳感器一側的限制部機械地對控制軸或者旋轉軸進行限制的狀態，由此能夠抑制旋轉傳感器的檢測精度降低而提高壓縮比基準位置的學習精度。

附圖說明

圖1是簡略地表示具備本發明的一個實施例所涉及的可變壓縮比機構的可變壓縮比內燃機的控制裝置的結構圖。

圖2是同樣簡略地表示上述實施例的可變壓縮比內燃機的控制裝置的結構圖。

具體實施方式

下面，參照圖1～圖3，對具備本發明的一個實施例所涉及的可變壓縮比機構10的可變壓縮比內燃機1的控制裝置進行說明。

參照圖1，可變壓縮比內燃機1大致由作為內燃機主體的氣缸體2、以及在該氣缸體2上固定的氣缸蓋3構成，活塞5在氣缸蓋3的氣缸4內可升降地嵌合。

可變壓縮比機構10具有：下連桿11，其可旋轉地安裝于曲軸6的曲柄銷7；上連桿12，其將上述下連桿11和活塞5連結；控制軸13，其可旋轉地支撐于氣缸體2；以及控制連桿14，其將上述控制軸13和下連桿11連結。上連桿12的上端和活塞5由活塞銷15連結為能夠相對旋轉，上連桿12和下連桿11由第1連結銷16連結為能夠相對旋轉，下連桿11和控制連桿14的上端由第2連結銷17連結為能夠相對旋轉。下連桿11的下端部可旋轉地安裝于控制偏心軸部18，該控制偏心軸部18相對于成為控制軸13的旋轉中心的軸頸部13A偏心地設置。

如圖2所示，在作為對控制軸13進行旋轉驅動的致動器的電機21的輸出軸21A和控制軸13的動力傳遞路徑，安裝有使電機21的輸出軸21A的旋轉動力減速并向控制軸13傳遞的減速機構22。該減速機構22具有：波動齒輪裝置等能夠實現大幅減速的減速器23；旋轉軸24，其與上述減速器23的輸出軸一體地旋轉；以及桿25，其將上述旋轉軸24和控制軸13(參照圖1)連結。旋轉軸24收容配置于在氣缸體2橫置固定的殼體26內，以與控制軸13平行的姿態可旋轉地支撐于殼體26。桿25以將氣缸體2以及殼體26的狹縫貫通的方式延伸。

桿25的一端與從控制軸13的軸頸部13A沿徑向延伸的第1臂27的前端經由第3連結銷28而連結為能夠相對旋轉。桿25的另一端與從成為旋轉軸24的旋轉中心的軸頸部24A沿徑向延伸的第2臂29的前端經由第4連結銷30而連結為能夠相對旋轉。

對于這種可變壓縮比機構10而言，如果利用電機21經由減速機構22對控制軸13的旋轉位置進行變更，則下連桿11的姿態經由控制連桿14而變化，包含活塞上止點位置以及活塞下止點位置在內的活塞5的行程特性發生變化，內燃機壓縮比連續地變化。

參照圖2，作為對實際的內燃機壓縮比即實際壓縮比進行檢測的壓縮比檢測部，在殼體26設置有對與實際壓縮比相對應的旋轉軸24的旋轉位置、即壓縮比基準位置進行檢測的旋轉傳感器31。另外，在電機21設置有對電機轉速進行檢測的電機轉速檢測傳感器32。

控制部33是能夠存儲并執行各種控制處理的電子計算機系統，基于由傳感器31、32等檢測出的內燃機運轉狀態而將控制信號輸出至各種致動器，統一對其動作進行控制。具體而言，對能夠變更進氣閥(或者排氣閥)的閥定時的可變閥定時機構34進行驅動控制而控制進氣閥的打開時機以及關閉時機，對利用火花使燃燒室內的混合氣體點火的火花塞35進行驅動控制而控制點火時機，對電控節流閥36進行驅動控制而控制節流閥開度，該電控節流閥36對進氣通路進行開閉。

另外，控制部33根據內燃機運轉狀態而設定目標壓縮比，對電機21的動作進行反饋控制以將上述目標壓縮比與由上述旋轉傳感器31檢測出的實際壓縮比的偏差維持得盡量小。

如圖1簡略所示，相互聯動地旋轉的控制軸13和旋轉軸24的可旋轉范圍，由作為低壓縮比側限制部的低壓縮比側止動面41和作為高壓縮比側限制部的高壓縮比側止動面42機械地限制·限定。在該實施例中，低壓縮比側止動面41設置于殼體26內，如果旋轉軸24向最低壓縮比側(圖1中的箭頭Y1的方向)旋轉，則第2臂29的側面與低壓縮比側止動面41抵接而使得控制軸13以及旋轉軸24機械地卡止·限制于低壓縮比側止動位置。另外，高壓縮比側止動面42設置于氣缸體2內，如果控制軸13向最高壓縮比側(圖1中的箭頭Y2的方向)旋轉，則第1臂27的側面與高壓縮比側止動面42抵接而使得控制軸13以及旋轉軸24機械地卡止·限制于高壓縮比側止動位置。

在實施旋轉傳感器31的初始化動作的規定的內燃機運轉狀態、例如內燃機剛啟動之后(或者內燃機即將停止之前)的情況下，實施上述的初始化動作。在該初始化動作中，使旋轉軸24例如與高壓縮比側止動面42抵接，在使控制軸13機械地限制·卡止于作為基準位置的高壓縮比側止動位置的狀態下，將旋轉傳感器31的與實際壓縮比相對應的檢測值初始化·學習為與上述的壓縮比基準位置相對應的規定的初始值。由此，能夠將實際的控制軸13以及旋轉軸24的旋轉位置、與由旋轉傳感器31檢測出的實際壓縮比的對應關系重置為初始的正常狀態。

下面，對這樣的本實施例中成為特征的結構、其作用效果進行記述。

(1)具有：作為第1限制部的高壓縮比側止動面42，其設置于作為內燃機主體的氣缸體2，將控制軸13機械地限制于向低壓縮比側或者高壓縮比側的一側最大程度地旋轉的位置；以及作為第2限制部的低壓縮比側止動面41，其設置于殼體26，將旋轉軸24機械地設置于向低壓縮比側或者高壓縮比側的另一側最大程度地旋轉的位置。這樣分為控制軸13側和旋轉軸24側而設置高壓縮比側止動面42和低壓縮比側止動面41，能夠增加布局的自由度，如后所述，在壓縮比基準位置的學習動作時，能夠使控制軸13和旋轉軸24中的、設置旋轉傳感器24的軸和利用止動面41、42機械地對旋轉位置進行限制一側的軸不同。由此，能夠實施學習動作而不會受到因軸相對于止動面的抵接引起的振動、變形的影響，能夠提高學習動作的檢測精度。

(2)另外，在本實施例中構成為，作為第1限制部的高壓縮比側止動面42將控制軸13限制于向高壓縮比側最大程度地旋轉的位置，作為第2限制部的低壓縮比側止動面41將旋轉軸24限制于向低壓縮比側最大程度地旋轉的位置。即，在學習動作時，利用設置于內燃機主體側的高壓縮比側止動面42機械地對控制軸13進行限制，從而與在殼體側進行限制的情況相比，為了利用內燃機主體的油盤使與止動面的碰撞聲緩和，能夠抑制學習動作時的碰撞聲。另外，使軸僅與止動面41、42的一者抵接而進行學習，由此能夠縮短學習時間。

(3)設置對控制軸13和旋轉軸24的一者的軸的旋轉位置進行檢測的旋轉傳感器31，在利用第1限制部或者第2限制部機械地對控制軸13和旋轉軸24的另一者的軸進行限制的狀態下，基于旋轉傳感器31的檢測信號而實施壓縮比基準位置的學習動作。這樣，在壓縮比基準位置的學習動作時，通過使控制軸13和旋轉軸24中的、設置旋轉傳感器24的軸和利用止動面41、42機械地對旋轉位置進行限制一側的軸不同，能夠實施學習動作而不會受到因軸相對于止動面41、42的抵接引起的振動、變形的影響，能夠提高學習動作的檢測精度。

(4)另外，在本實施例中，旋轉傳感器31對旋轉軸24的旋轉位置進行檢測，在將控制軸13機械地限制于高壓縮比側止動面42的狀態下，基于旋轉傳感器的檢測信號而實施壓縮比基準位置的學習動作。

對于高壓縮比側，控制軸13相對于旋轉角度的壓縮比的變化量大，因此通過在壓縮比的精度要求嚴格的高壓縮比側實施學習動作，能夠提高高壓縮比側的控制精度。由此，在高壓縮比側能夠抑制爆震的產生，并且在高壓縮比側閥與活塞容易接近，因此能夠抑制閥與活塞過度接近。

另外，構成為在控制軸13側限制了旋轉位置的基礎上利用旋轉傳感器31對旋轉軸24的旋轉位置進行檢測，由此能夠將控制軸13與旋轉軸24之間的動力傳遞路徑上的連桿長度、軸孔、連結銷間隙等的波動抵消·吸收而提高控制精度。

并且，在作用有最大負荷的最低壓縮比時，為了降低電機21的壓縮比保持扭矩，增大(優選為最大化)控制軸13與旋轉軸24之間的減速比較為有效，但假設如果在控制軸13側設定低壓縮比側止動面，則因過大的減速比而使得電機扭矩增大，過大的扭矩作用于低壓縮比側止動面，有可能產生低壓縮比側止動面的磨損、破損。在本實施例中，在旋轉軸24側設置低壓縮比側止動面41，從而減速比不會增大，在止動面41不會作用過大的扭矩，因此能夠實現對低壓縮比側止動面41的保護。

(5)進行如下設定，即，在將旋轉軸24機械地限制于低壓縮比側止動面41的狀態時，使得旋轉軸24位于包含從控制軸13經由桿25而傳遞至旋轉軸24的繞旋轉軸的扭矩最小的旋轉位置在內的規定的角度范圍內。在構造方面，桿25的連桿中心線25A(將第3連結銷28的中心和第4連結銷30的中心連結的線)與第2臂29的連桿中心線29A(將旋轉軸24的軸頸部24A的中心和第4連結銷30的中心連結的線)所成的角度θ越小，則從控制軸13經由桿25而傳遞至旋轉軸24的繞旋轉軸24的扭矩越小。因此，進行如下設定，即，在使控制軸13以及旋轉軸24卡止于低壓縮比側止動位置的狀態時，使得旋轉軸24位于包含上述角度θ最小的位置(連桿中心線25A和連桿中心線29A處于同一條線上時)在內的規定的角度范圍內。

由此，在作用有大的燃燒載荷的高負荷時、作用有大的慣性載荷的高旋轉時，例如因某種理由而無法進行正常的壓縮比的控制的情況下，在因燃燒壓力而直至低壓縮比側止動位置為止實現了低壓縮比化之后，能夠抑制從控制軸13作用于旋轉軸24側的扭矩，能夠穩定地保持為低壓縮比側止動位置的狀態。另外，即使變動扭矩從控制軸13作用于旋轉軸24，也能夠減少旋轉軸24與低壓縮比側止動面41碰撞的情況，并且能夠抑制其碰撞聲，抑制磨損、壓痕的產生。

(6)將高壓縮比側止動面的表面精度設定為比低壓縮比側止動面的表面精度高。這樣，能夠確保用于學習控制的高壓縮比側止動面42的表面精度，并且通過使低壓縮比側止動面41的表面精度021緩和而例如能夠省略低壓縮比側止面41的表面加工，能夠通過削減制造工時而實現生產率的提高以及低成本化。