JP6402566B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、可変圧縮比機構を備えた内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine having a variable compression ratio mechanism.
ピストンとクランクシャフトのクランクピンとを複数のリンクにより連係し、かつこれら複数のリンクの1つとクランクシャフト下方に配置されたコントロールシャフトと、をコントロールリンクにより連結した複リンク式ピストンクランク機構が従来から広く知られている。 A multi-link type piston crank mechanism has been widely used in which a piston and a crank pin of a crankshaft are linked by a plurality of links, and one of the plurality of links and a control shaft disposed below the crankshaft are linked by a control link. Are known.
例えば、特許文献1、2には、このような複リンク式ピストンクランク機構において、コントロールリンクのシャフト側端部の下側をバッフルカップで覆い、制御シャフトの制御偏心軸部に揺動可能に取り付けられる上記コントロールリンクのシャフト側端部がオイルパン内のエンジンオイルと干渉しないようにした構成が開示されている。
For example, in
エンジンオイルの油量は、許容範囲内となるように管理されるが、許容範囲内であっても油量が多くなる場合がある。その場合、オイルパン内の油面は相対的に上昇することになり、上記コントロールリンクがエンジンオイルと干渉してフリクションが増加してしまう虞がある。 The oil amount of the engine oil is managed so as to be within an allowable range, but the oil amount may increase even within the allowable range. In that case, the oil level in the oil pan rises relatively, and the control link may interfere with the engine oil and the friction may increase.
そこで、本発明は、クランクシャフトのクランクピンに回転可能に連結されたロアリンクと、該ロアリンクとピストンとを連結するアッパリンクと、上記クランクシャフトよりも下方に配置されたコントロールシャフトと、上記コントロールシャフトの偏心軸部と上記ロアリンクとを連結するコントロールリンクと、を有し、コントロールシャフトの回転位置に応じて内燃機関の圧縮比を連続的に変化させることが可能な可変圧縮比機構を備え、上記可変圧縮比機構が、シリンダブロックと当該シリンダブロックの下面に取り付けられたオイルパンとによって画成されたクランク室内に配置された内燃機関の制御装置において、上記オイルパン内の油量を検知する油量センサを有し、上記オイルパン内の油量が所定量以上となった場合には、上記偏心軸部が上方に位置するように上記コントロールシャフトを回転させることを特徴としている。 Therefore, the present invention provides a lower link rotatably connected to a crankpin of a crankshaft, an upper link connecting the lower link and the piston, a control shaft disposed below the crankshaft, A variable compression ratio mechanism having a control link for connecting the eccentric shaft portion of the control shaft and the lower link, and capable of continuously changing the compression ratio of the internal combustion engine according to the rotational position of the control shaft. The variable compression ratio mechanism includes a cylinder block and an oil pan attached to the lower surface of the cylinder block. If you have an oil amount sensor to detect and the oil amount in the oil pan is more than a predetermined amount, Is characterized in that serial eccentric shaft rotates the control shaft so as to be positioned above.
本発明によれば、エンジンオイルの油量が多い場合であっても、コントロールリンクに対してオイルパン内のエンジンオイルが干渉しにくくなり、エンジンオイルによるコントロールリンクのフリクション増加を抑制することができる。 According to the present invention, even when the amount of engine oil is large, the engine oil in the oil pan is less likely to interfere with the control link, and an increase in control link friction due to the engine oil can be suppressed. .
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図1は、本発明に係る内燃機関の制御装置を模式的に示した説明図である。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory view schematically showing a control device for an internal combustion engine according to the present invention.
内燃機関10は、例えば、自動車等の車両に搭載されるものであって、シリンダブロック11のシリンダ12内を往復動するピストン13の上死点位置を変更することで機関圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構14を有している。
The
可変圧縮比機構14は、ピストン13とクランクシャフト15のクランクピン16とを複数のリンクで連係した複リンク式ピストンクランク機構を利用したものであって、クランクピン16に回転可能に装着されたロアリンク17と、このロアリンク17とピストン13とを連結するアッパリンク18と、偏心軸部20が設けられたコントロールシャフト19と、偏心軸部20とロアリンク17とを連結するコントロールリンク21と、を有している。
The variable
クランクシャフト15は、第1軸受ブラケット22によってシリンダブロック11に回転可能に支持されている。このクランクシャフト15は、図1に示すように、ピストン13の下方に配置されている。ここで、「ピストン13の下方」の「下方」とは、機関上下方向に沿う方向での下方を意味している。「機関上下方向」とは、直列式内燃機関ではシリンダ中心軸線L(図1を参照)に沿う方向であり、V型内燃機関ではバンク角を2等分するバンク中心線に沿う方向である。シリンダ中心軸線Lに沿う方向とは、ピストン往復運動方向である。
The
ロアリンク17は、ピストン13の下方に位置しているとともに、クランクピン軸受部17aの両側に、アッパリンク18の他端と、コントロールリンク21の他端とが、それぞれ回転可能に連結されている。すなわち、ロアリンク17は、一端側にアッパリンク18が回転可能に連結され、他端側にコントロールリンク21が回転可能に連結され、アッパリンク18との連結部分とコントロールリンク21との連結部分との間の位置にクランクピン軸受部17aが位置している。クランクピン軸受部17aには、クランクピン16が回転可能に連結されている。
The
アッパリンク18は、一端がピストンピン23に回転可能に連結され、他端が第1連結ピン24によりロアリンク17の一端側に回転可能に連結されている。
One end of the
コントロールリンク21は、ロアリンク17の運動を制限するものであって、一端がコントロールシャフト19の偏心軸部20に回転可能に連結され、他端が第2連結ピン25によりロアリンク17の他端側に回転可能に連結されている。
The
コントロールシャフト19は、クランクシャフト15の下方に位置し、クランクシャフト15と平行に配置され、かつシリンダブロック11に回転可能に支持されている。詳述すると、コントロールシャフト19は、第1軸受ブラケット22と第2軸受ブラケット26との間に回転可能に支持されている。コントロールシャフト19に設けられた偏心軸部20は、コントロールシャフト19の回転中心に対して偏心している。
そして、このコントロールシャフト19は、歯車機構27を介して電動モータからなるアクチュエータ28によって回転駆動され、その回転位置が制御されている。アクチュエータ28は、コントロールユニット29からの指令に基づき制御される。なお、コントロールシャフト19を油圧アクチュエータによって回転駆動するようにしてもよい。
And this
アクチュエータ28によりコントロールシャフト19の回転位置を変更することで、コントロールリンク21の揺動支点となる偏心軸部20の位置が変化する。これにより、コントロールリンク21によるロアリンク17の姿勢が変化し、ピストン13のピストンモーション(ストローク特性)、すなわちピストン13の上死点位置及び下死点位置の変化を伴って、圧縮比が連続的に変更される。
By changing the rotational position of the
なお、この可変圧縮比機構14は、シリンダブロック11と、シリンダブロック11下面に取り付けられたオイルパン30と、によって画成されたクランク室31に配置されている。
The variable
オイルパン30は、筒状のアッパオイルパン30aと皿形状のロアオイルパン30bからなり、シリンダブロック11下面にアッパオイルパン30aが取り付けられ、アッパオイルパン30aの下面にロアオイルパン30bが取り付けられている。なお、図1中の32は、オイルパン30内に滞留しているエンジンオイルである。また、図1中の33は、オイルパン30内の油面の高さからオイルパン30内のエンジンオイル32の油量を検知する油量センサである。オイルパン30内の油面の高さとは、例えば、オイルパン30内の所定位置における鉛直方向に沿ったオイルパン30底面から油面までの距離である。
The
コントロールユニット29は、CPU、ROM、RAM及び入出力インターフェースを備えた周知のデジタルコンピュータであり、例えば、クランクシャフト15のクランク角度と共に機関回転数を検出可能なクランク角センサ36、運転者によるアクセルペダル(図示せず)の踏み込み量を検知するアクセルペダルセンサ37、コントロールシャフト19の回転位置(回転角)を検出する角度位置センサ38、上述した油量センサ33等の各種センサ類からの信号が入力されている。
The
そして、コントロールユニット29は、これら各種センサ類等から入力される信号等に基づいて、燃料噴射弁(図示せず)、点火プラグ(図示せず)、可変圧縮比機構14のアクチュエータ28等へ制御信号を出力して、燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期、機関回転数、圧縮比等を統括的に制御する。
The
エンジンオイル32の油量は、所定の許容範囲内となるように管理されるが、所定の許容範囲内であっても油量が多くなる場合がある。エンジンオイル32の油量が多い場合、オイルパン30内の油面は相対的に上昇することになる。従って、クランクシャフト15の下方にコントロールシャフト19が配置された構成の可変圧縮比機構14では、オイルパン30内のエンジンオイル32の油量が増加すると、コントロールシャフト19に連結されたコントロールリンク21に対してエンジンオイル32が相対的に干渉しやすくなり、フリクションが増加する虞がある。
The oil amount of the
そこで、油量センサ33の検出値が予め設定された所定値以上になった場合、コントロールリンク21とオイルパン30内のエンジンオイル32との干渉を抑制するために、コントロールリンク21が連結される偏心軸部20が上方に位置するように、コントロールシャフト19を回転させる。
Therefore, when the detection value of the oil amount sensor 33 is equal to or greater than a predetermined value set in advance, the
これによって、エンジンオイル32の油量が多い場合であっても、コントロールリンク21に対してオイルパン30内のエンジンオイル32が干渉しにくくなり、エンジンオイル32によるコントロールリンク21のフリクション増加を抑制することができる。
Accordingly, even when the amount of the
また、可変圧縮比機構14は、図2に示すように、コントロールシャフト19の偏心軸部20が、上方に移動すると圧縮比が相対的に低圧縮比となるように設定されている。なお、図2は、コントロールシャフト19周辺を模式的に示した説明図であり、図2における上下方向は、図1の上下方向と一致している。
As shown in FIG. 2, the variable
そのため、コントロールリンク21とエンジンオイル32との干渉を抑制するべく偏心軸部20が上方に位置するようにコントロールシャフト19を回転させると、圧縮比が低下することになり、熱効率が相対的に低下して燃料消費量が相対的に増加することになる。
Therefore, when the
しかしながら、本願の発明者は、フリクション低減による燃費の悪化抑制と、圧縮比低下による燃費の悪化とを比較した場合、フリクション低減のために圧縮比を低下させても、結果的にフリクション低減による燃費の悪化抑制の効果が、圧縮比低下による燃費の悪化を補って余りあるという知見を得た。 However, when the inventor of the present application compares the suppression of deterioration of fuel consumption due to friction reduction and the deterioration of fuel consumption due to reduction in compression ratio, even if the compression ratio is decreased to reduce friction, the result It has been found that the effect of suppressing the deterioration is more than compensated for the deterioration of fuel consumption due to the reduction in compression ratio.
従って、オイルパン30内のエンジンオイル32の油面が高く、コントロールリンク21に対してエンジンオイル32が干渉するような場合には、偏心軸部20が上方に位置するようにコントロールシャフト19を回転させることで、総じて燃費の悪化を抑制することができる。
Therefore, when the oil level of the
図3は、エンジンオイル32の油量に応じた圧縮比制御の一例を示すフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart showing an example of compression ratio control according to the oil amount of the
S1では、エンジンオイル32の油量、機関回転数、負荷(アクセル開度)を読み込む。
In S1, the amount of
S2では、エンジンオイル32の油量が所定値以上であるか否かを判定する。すなわち、オイルパン30内のエンジンオイル32の油面の高さが所定値以上であるか否かを判定する。エンジンオイル32の油量が所定値以上であればS3へ進み、エンジンオイル32の油量が所定値以上でなければS4へ進む。
In S2, it is determined whether the amount of
S3では、エンジンオイル32の油量に応じた圧縮比の補正量である油面補正値を算出する。油面補正値は、例えば、予めコントロールユニット29内に記憶させておいた油面補正値算出マップを用いて算出される。油面補正値算出マップは、例えば、図4に示すように、エンジンオイル32の油量が多くなるほど算出される油面補正値が大きくなるように設定されている。S4では、油面補正値をゼロとする。なお、油面補正値算出マップは、エンジンオイル32の油量ではなく、オイルパン30内のエンジンオイル32の油面の高さから油面補正値を算出するようにしてもよい。
In S3, an oil level correction value that is a correction amount of the compression ratio according to the oil amount of the
S5では、運転状態によって決まる基準圧縮比から油面補正値を減じることで目標圧縮比を算出する。ここで、基準圧縮比は、例えば、予めコントロールユニット29内に記憶させておいた基準圧縮比算出マップを用いて算出される。基準圧縮比算出マップは、例えば、図5に示すように、負荷と機関回転数に応じて基準圧縮比を算出する。
In S5, the target compression ratio is calculated by subtracting the oil level correction value from the reference compression ratio determined by the operating state. Here, the reference compression ratio is calculated using, for example, a reference compression ratio calculation map stored in the
S6では、内燃機関10の圧縮比がS5で算出された目標圧縮比となるように、アクチュエータ28を回転駆動する。
In S6, the
なお、オイルパン30内のエンジンオイル32の油面が高い場合、機関回転数が高くなるほど、コントロールリンク21とエンジンオイル32との干渉によるフリクションは相対的に増加することになる。そこで、オイルパン30内のエンジンオイル32の油面が高い場合には、機関回転数が高くなるほど、偏心軸部20が上方に位置するようにコントロールシャフト19を回転させるようにしてもよい。
When the oil level of the
これによって、オイルパン30内のエンジンオイル32の油面が高く、機関回転数が高い場合に、燃費の悪化を一層抑制することができる。
Thereby, when the oil level of the
10…内燃機関
13…ピストン
14…可変圧縮比機構
15…クランクシャフト
16…クランクピン
17…ロアリンク
18…アッパリンク
19…コントロールシャフト
20…偏心軸部
21…コントロールリンク
27…歯車機構
28…アクチュエータ
29…コントロールユニット
31…クランク室
32…エンジンオイル
33…油量センサ
DESCRIPTION OF
Claims (3)
上記可変圧縮比機構が、シリンダブロックと当該シリンダブロックの下面に取り付けられたオイルパンとによって画成されたクランク室内に配置された内燃機関の制御装置において、
上記オイルパン内の油量を検知する油量センサを有し、
上記オイルパン内の油量が所定量以上となった場合には、上記偏心軸部が上方に位置するように上記コントロールシャフトを回転させることを特徴とする内燃機関の制御装置。 A lower link rotatably connected to a crankpin of the crankshaft; an upper link connecting the lower link and the piston; a control shaft disposed below the crankshaft; and an eccentric shaft portion of the control shaft And a control link for connecting the lower link, and a variable compression ratio mechanism capable of continuously changing the compression ratio of the internal combustion engine according to the rotational position of the control shaft,
In the control apparatus for an internal combustion engine, wherein the variable compression ratio mechanism is disposed in a crank chamber defined by a cylinder block and an oil pan attached to the lower surface of the cylinder block.
An oil amount sensor for detecting the amount of oil in the oil pan,
A control device for an internal combustion engine, wherein when the amount of oil in the oil pan becomes equal to or greater than a predetermined amount, the control shaft is rotated so that the eccentric shaft portion is positioned upward.
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