JP2005069181A - 可変圧縮比内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、制御軸を回転駆動して圧縮比を変更可能とする内燃機関において、制御軸やその接触部に潤滑油を適正に供給することで、制御軸や接触部における摺動部位の摩耗を抑制するとともに、潤滑油供給による内燃機関への負荷を低減する。
【解決手段】軸受部で支持され且つ内燃機関の機関要素と連結された制御軸を駆動させることにより内燃機関の圧縮比を変更する可変圧縮比内燃機関において、前記制御軸または前記軸受部に潤滑油を供給する潤滑油供給手段と、前記内燃機関の圧縮比の変更を開始する直前又は変更開始時からの所定期間において、前記潤滑油供給手段によって前記制御軸または前記軸受部へ供給される潤滑油量を、前記制御軸の停止時の該潤滑油供給量より増量する潤滑油供給制御手段と、を備える。
【選択図】 図４

Description

本発明は、燃焼室容積を変更することにより圧縮比を可変とする可変圧縮比内燃機関に関する。

近年、内燃機関の燃費性能や出力性能を向上させることを目的として、内燃機関の圧縮比を変更可能にする技術が提案されている。これらの技術においては、潤滑油の圧力、いわゆる油圧を利用することで、内燃機関の燃焼室を構成する機関要素、もしくは該機関要素に連結される要素（以下、単に「内燃機関の機関要素」という）を駆動し、該内燃機関の圧縮比を変更する。

例えば、油圧を利用して内燃機関の圧縮比を変更するときに、該機構の油圧通路のドレン通路を大気側に開放させる弁を設ける技術が公開されている（例えば、特許文献１を参照。）。更に、コンロッドとクランクピンとの間に偏心ベアリングが設けられ、該偏心ベアリングをクランクピンに対して回転させることで内燃機関の圧縮比を変更する際に、コンロッドと偏心ベアリングとの間の摩擦を制御するために油圧を利用する技術が公開されている（例えば、特許文献２を参照。）。

また、油圧を利用せずに内燃機関の圧縮比を変更する技術として、内燃機関の機関要素と連結される制御軸を電動機で回転駆動することで、それらの機関要素、例えばクランクケースとシリンダブロックとを相対移動させて内燃機関の圧縮比を変更する技術が公開されている（例えば、特許文献３を参照。）。
実開昭６３−８３４４０号公報 特開２０００−６４８６６号公報 特開２００３−２０６７７１号公報 実開昭６３−１６４５３４号公報 特開平１１−６２６４８号公報 特開平４−３０１１４８号公報

ここで、内燃機関の機関要素が、回転駆動する制御軸によって駆動されて内燃機関の圧縮比が変更される場合、該制御軸との接触部、特に該制御軸の軸受部においては、摺動部位が存在する。従って、その摺動部位に、制御軸または軸受部の摩耗を抑制するために潤滑油を供給する必要がある。

しかし、潤滑油を常時その摺動部位に供給すると、制御軸または軸受部での摩耗は抑制し得るが、潤滑油を供給するための装置、例えばポンプを駆動するために、潤滑油供給による内燃機関の負荷が大きくなる虞がある。また、潤滑油の供給が過少である場合は、制御軸とその接触要素である軸受部の間に介在する潤滑油が十分に確保されないため、これらの摺動部位において制御軸や軸受部等の摩耗が激しくなり、または焼き付きが生じるこ
とによって、内燃機関の圧縮比の変更が良好に行われない虞がある。

本発明では、上記した問題に鑑み、内燃機関の機関要素が、回転駆動する制御軸によって駆動されて圧縮比が変更される内燃機関において、制御軸やその接触部に潤滑油を適正に供給することで、制御軸やその軸受部等の接触部の摩耗を抑制するとともに、潤滑油供給による内燃機関への負荷を低減することを目的とする。

本発明は、上記した課題を解決するために、圧縮比制御手段によって内燃機関の圧縮比を変更する直前、もしくはその変更開始時における、内燃機関の機関要素を駆動する制御軸およびその接触部位である軸受部への潤滑油供給に着目した。これにより、制御軸の回転駆動開始時における静摩擦力を低減するとともに、回転駆動後においては制御軸を動圧軸受状態とすることで、制御軸および軸受部への潤滑油の供給を可及的に減量することが可能となるからである。

そこで、本発明は、圧縮比が可変とされる可変圧縮比内燃機関において、軸受部で支持され且つ内燃機関の機関要素と連結された制御軸を駆動させることにより、該内燃機関の圧縮比を変更する圧縮比制御手段と、前記制御軸または前記軸受部に潤滑油を供給する潤滑油供給手段と、前記内燃機関の圧縮比の変更を開始する直前又は変更開始時からの所定期間において、前記潤滑油供給手段によって前記制御軸または前記軸受部へ供給される潤滑油量を、前記制御軸の停止時の該潤滑油供給量より増量する潤滑油供給制御手段と、を備える。

上記可変圧縮比内燃機関においては、内燃機関の燃焼室を構成する機関要素もしくは該機関要素に連結される要素である内燃機関の機関要素を、制御軸を駆動することで、燃焼室の容積またはピストンによる行程容積を変更し、以て内燃機関の圧縮比が変更される。

例えば、軸受部で支持され且つシリンダブロックおよびクランクケースと連結された制御軸を回転駆動させることにより、該シリンダブロックと該クランクケースとを相対移動させて燃焼室の容積を変更し、以て前記内燃機関の圧縮比を変更する。また、クランクピンやピストンピンに連結され、偏心した制御軸を駆動させることにより、ピストンによる行程容積を変更し、以て内燃機関の圧縮比を変更する。

そこで、内燃機関の圧縮比の変更、例えばシリンダブロックとクランクケースの相対移動による圧縮比の変更は、制御軸が回転駆動されることで行われ、該制御軸、軸受部やその他の接触部（以下、「制御軸等」という）との間に摺動部位が存在することとなる。そのため、該摺動部位に対して、潤滑油供給手段によって潤滑油を供給することで、該摺動部位における制御軸等の摩耗の抑制が図られる。

ここで、制御軸を回転駆動させて内燃機関の圧縮比を変更する場合には、制御軸等への潤滑油供給を行うが、特に制御軸を回転駆動させる直前、もしくはその回転駆動開始時においては、制御軸等に供給される潤滑油量を、制御軸が回転駆動されないときと比べて増量する。そして、前記所定期間において潤滑油の供給量を増量することで、制御軸等へ十分な潤滑油を供給して、制御軸等における静摩擦力を低下させる。

更に、該所定期間経過後であって制御軸が回転駆動されているときは、制御軸が動圧軸受状態となるため、制御軸等において潤滑油がその接触部との間に介在し、制御軸等の摩耗がより確実に確保される。尚、潤滑油が増量されて供給される時間を前記所定期間に限定することで、潤滑油供給による内燃機関の負荷を低減することが可能となる。また、内燃機関の負荷を低減するために、制御軸が回転駆動されないとき、即ち内燃機関の圧縮比
が一定であるときは、制御軸等への潤滑油の供給量を可及的に小さくするのが好ましい。

そして、前記所定期間の経過後であって制御軸がまだ回転駆動されているとき、即ち内燃機関の圧縮比の変更が行われているときは、潤滑油供給手段によって供給される潤滑油量を減量するようにしてもよい。先述したように、前記所定期間経過後において制御軸が回転駆動されているときは、制御軸が動圧軸受状態となるため、供給される潤滑油量が減量されても、制御軸等の摩耗が顕著となる虞は少ない。一方で、潤滑油供給手段による潤滑油供給のために可変圧縮比内燃機関に係る負荷をより小さくすることが可能となる。尚、制御軸等に供給される潤滑油量は、制御軸等の摩耗が顕著とならない範囲で、制御軸の停止時における潤滑油供給量に近い量まで減量することが好ましい。尚、供給される潤滑油量の減量については、潤滑油量を徐々に減量し、または段階的に減量するようにしてもよい。

また、上述の可変圧縮比内燃機関において、前記潤滑油供給手段内の潤滑油の圧力、または該潤滑油供給手段と接続される潤滑油供給通路内の潤滑油の圧力を検出する潤滑油圧力検出手段を、更に備える。そして、前記潤滑油圧力検出手段によって検出される圧力が所定の圧力より低いときは、前記圧縮比制御手段による前記内燃機関の圧縮比の変更を禁止する。

上記部位における潤滑油の圧力、即ち油圧が低下する要因は、十分な潤滑油量が確保されていないことである。従って、制御軸等に対する十分な潤滑油の供給、特に、先述した制御軸の回転駆動の直前又は回転駆動開始からの所定期間における供給潤滑油の増量を確実に行うことが困難となる。そのような場合にまで、制御軸を回転駆動させて、内燃機関の圧縮比を変更しようとすると、制御軸等の摩耗が顕著となり、又は焼き付きが生じる虞がある。そこで、このような場合においては、制御軸を回転駆動させて、内燃機関の圧縮比を変更するのを禁止する。

ここで、内燃機関には、先述した潤滑油と供給経路の一部を同一とする潤滑油が制御軸等への供給以外の用途に使われる場合がある。しかし、潤滑油の総量には上限があるため、制御軸に潤滑油を供給する際に、十分な量の潤滑油を確保することが困難となる虞もある。そこで、先述した可変圧縮比内燃機関において、前記潤滑油供給手段によって前記制御軸または前記軸受部に供給される潤滑油と供給経路の一部を同一とする潤滑油が供給される前記内燃機関の機関要素を、更に備える場合、前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記潤滑油供給手段による前記制御軸または前記軸受部への潤滑油供給と、前記内燃機関の機関要素への潤滑油供給との何れを優先するかを決定する。

これによって、内燃機関の運転状態に基づいて、内燃機関の圧縮比の変更を優先すべきと判断される場合、例えば、圧縮比を変更することで内燃機関からのエミッション改善を早急に行う必要があると判断される場合は、先ず制御軸等への潤滑油供給が優先的に行われる。一方で、潤滑油が供給される内燃機関の機関要素であって、内燃機関の圧縮比の変更より該機関要素の動作が優先されるべきと判断されるときは、制御軸等への潤滑油の供給は行わず、該機関要素への潤滑油の供給を行う。この場合、制御軸等の摩耗を防止するために、内燃機関の圧縮比の変更は待機状態とし、該機関要素への潤滑油の供給が終了した後に、制御軸等への潤滑油の供給を開始するとともに、内燃機関の圧縮比を変更するのが好ましい。

このようにすることで、その時点における内燃機関の運転状態に、制御軸等を含む機関要素の中でより適した要素に対して潤滑油を供給することが可能となり、内燃機関の運転状態を可及的に良好な状態に保つことが可能となる。

特に、上記の内燃機関の機関要素が、供給された潤滑油によって、該内燃機関の吸気弁もしくは排気弁の少なくとも何れかの開閉特性を変更する吸排気弁制御手段である場合、即ちいわゆる可変動弁機構である場合、前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記吸排気弁制御手段への潤滑油の供給を、前記潤滑油供給手段による前記制御軸または前記軸受部への潤滑油供給より優先して行うのが好ましい。

吸排気弁制御手段によって吸気弁もしくは排気弁の開閉特性が変更されると、内燃機関における燃焼状態への影響、とりわけ燃焼の安定性に対する影響が大きい。換言すると、吸排気弁制御手段に潤滑油が供給されて該手段が作動する場合は、内燃機関の燃焼状態を目的の状態とする必要性が高いと言える。そこで、このような場合には、吸排気弁制御手段への潤滑油の供給を、制御軸等への潤滑油供給より優先して行うことで、内燃機関の燃焼の安定性をより確実に確保することが可能となる。

内燃機関の機関要素が、回転駆動する制御軸によって駆動されて圧縮比が変更される内燃機関において、制御軸やその接触部に潤滑油を適正に供給することで、制御軸やその接触部における摺動部位の摩耗を抑制するとともに、潤滑油供給による内燃機関への負荷を低減することが可能となる。

ここで、本発明に係る可変圧縮比内燃機関の実施の形態について図面に基づいて説明する。

図１は、圧縮比が変更可能である可変圧縮比内燃機関１において、圧縮比を変更可能とする機構の構成を示す図であり、図２は、可変圧縮比内燃機関１において圧縮比が変更される推移を概略的に示す図である。可変圧縮比内燃機関１は、シリンダ２を有するシリンダブロック３を、図３に図示するピストン１５が連結されたクランクケース４に対してシリンダ２の軸方向に移動させることによって圧縮比を変更する内燃機関である。

図1に示されるように、シリンダブロック３の両側下部に複数の隆起部が形成されており、この各隆起部にカム収納孔５が形成されている。カム収納孔５は、円形をしており、シリンダ２の軸方向に対して直角に、かつ複数のシリンダ２の配列方向に平行になるようにそれぞれ形成されている。片側の複数のカム収納孔５はすべて同一軸線上に位置している。そして、シリンダブロック３の両側のカム収納孔５の一対の軸線は平行である。

クランクケース4には、上述したカム収納孔５が形成された複数の隆起部の間に位置するように、立壁部が形成されている。各立壁部のクランクケース４外側に向けられた表面には、半円形の凹部が形成されている。また、各立壁部には、ボルト６によって取り付けられるキャップ７が用意されており、キャップ７も半円形の凹部を有している。また、各立壁部にキャップ７を取り付けると、円形の軸受収納孔８が形成される。軸受収納孔８の形状は、上述したカム収納孔５と同一である。

複数の軸受収納孔８は、カム収納孔５と同様に、シリンダブロック３をクランクケース４に取り付けたときにシリンダ２の軸方向に対して直角に、且つ、複数のシリンダ２の配列方向に平行になるようにそれぞれ形成されている。これらの複数の軸受収納孔８も、シリンダブロック３の両側に形成されることとなり、片側の複数の軸受収納孔８はすべて同一軸線上に位置している。そして、シリンダブロック３の両側の軸受収納孔８の一対の軸線は平行である。また、両側のカム収納孔５の間の距離と、両側の軸受収納孔８との間の距離は同一である。

交互に配置される二列のカム収納孔５と軸受収納孔８には、それぞれ制御軸９が挿通される。制御軸９は、図1に示されるように、軸部９ａと、軸部９ａの中心軸に対して偏心された状態で軸部９ａに固定された正円形のカムプロフィールを有するカム部９ｂと、カム部９ｂと同一外形を有し軸部９ａに対して回転可能に取り付けられた可動軸受部９ｃとが交互に配置されている。この可動軸受部９ｃには、軸収納孔９ｅが設けられており、その中を制御軸９の軸部９ａが挿通される構成をとることにより、可動軸受部９ｃは軸部９ａに対して回動可能となっている。そして、これら一対の制御軸９は鏡像の関係を有している。また、制御軸９の端部には、後述するウォームホイール１０の取り付け部９ｄが形成されている。軸部９ａの中心軸と取り付け部９ｄの中心とは偏心しており、カム部９ｂの中心と取り付け部９ｄの中心とは一致している。

可動軸受部９ｃも、軸部９ａに対して偏心されておりその偏心量はカム部９ｂと同一である。また、各制御軸９において、複数のカム部９ｂの偏心方向は同一である。また、可動軸受部９ｃの外形は、カム部９ｂと同一正円であるので、可動軸受部９ｃを回転させることで、複数のカム部９ｂの外表面と複数の可動軸受部９ｃの外側面とを一致させることができる。

各制御軸９の軸部９ａの一端にはウォームホイール１０が取り付けられている。一対の制御軸９の端部に固定された一対のウォームホイール１０には、それぞれをウォームギア１１ａ、１１ｂがかみ合っている。ウォームギア１１ａ、１１ｂはモータ１２の一本の出力軸にとりつけられている。ウォームギア１１ａ、１１ｂは、互いに逆方向に回転する螺旋溝を有している。このため、モータ１２を回転させると、一対の制御軸９は、ウォームホイール１０を介して逆方向に回転する。モータ１２は、シリンダブロック３に固定されており、シリンダブロック３と一体的に移動する。

次に、上述した構成の可変圧縮比内燃機関１において圧縮比を制御する方法について詳しく説明する。図２（ａ）から図２(ｃ)にシリンダブロック３と、クランクケース４と、これら両者の間に構築された制御軸９との関係を示した断面図を示す。図２(ａ)から図２(ｃ)において、軸部９ａの中心軸をａ、カム部９ｂの中心をｂ、可動軸受部９ｃの中心をｃとして示す。図２（ａ）は、軸部９ａの延長線上から見て全てのカム部９ｂ及び可動軸受部９ｃの外周が一致した状態である。このとき、ここでは一対の軸部９ａは、カム収納孔５及び軸受収納孔８の中で外側に位置している。

図２(ａ)の状態から、モータ１２を駆動して軸部９ａ矢印方向に回転させると、図２(ｂ)の状態となる。このとき、軸部９ａに対して、カム部９ｂと可動軸受部９ｃの偏心方向にずれが生じるので、クランクケース４に対してシリンダブロック３を上死点側にスライドさせることができる。そして、そのスライド量は図２(ｃ)のような状態となるまで制御軸９を回転させたときが最大となり、カム部９ｂや可動軸受部９ｃの偏心量の２倍となる。カム部９ｂ及び可動軸受部９ｃは、それぞれカム収納孔５及び軸受収納孔８の内部で回転し、それぞれカム収納孔５及び軸受収納孔８の内部で軸部９ａの位置が移動するのを許容している。

上述したような機構を用いることによって、シリンダブロック３をクランクケース４に対して、シリンダ２の軸線方向に相対移動させることが可能となり、その結果、シリンダブロック３と図３に示すシリンダヘッド１３との相対的な位置が変更され、以て圧縮比を可変制御することができる。

ここで、図３に可変圧縮比内燃機関１の、図１に示した圧縮比を変更する機構を含めた概略構成を示す。気筒２には、吸気管１８が接続され、吸気ポートを介して、気筒２内に
吸気が送られる。吸気の気筒２への流入は吸気弁１６の開閉動作によって行われる。また、可変圧縮比内燃機関１には、排気管１９が接続され、排気ポートを介して、気筒２内の排気が排出される。排気の気筒２外への排出は排気弁１７の開閉動作によって行われる。更に、吸気ポートには燃料噴射弁３８が、気筒２の頂部には、点火プラグ３７が設けられている。

また、吸気弁１６および排気弁１７の開閉特性を変更する可変動弁機構が、それぞれ吸気側可変動弁機構１４ａ、排気側可変動弁機構１４ｂとして、設けられている。各可変動弁機構は、潤滑油が供給されることで、吸気弁１６および排気弁１７の開閉特性を決定するカムの、可変圧縮比内燃機関１のクランク軸に対する位相が変更され、以て吸気弁１６および排気弁１７の開閉特性を変更する。

ここで、可変圧縮比内燃機関１における潤滑油の供給経路について説明する。クランクケース４の下部に設けられたオイルパン２０には、潤滑油２１が貯留されている。その貯留された潤滑油２１を、ポンプ２３によって可変圧縮比内燃機関１の各部位に圧送する。ポンプ２３は、可変圧縮比内燃機関１のクランク軸と連結されており、可変圧縮比内燃機関１の機関出力を動力源として潤滑油の圧送を行うポンプである。

ポンプ２３によって圧送された潤滑油は、潤滑油供給管２６を経て、先ずフィルタ２４に送られ、潤滑油に含まれる不純物を除去した後に、潤滑油供給本管３０に送られる。潤滑油供給本管３０には、オイルホール用供給枝管２７が連結されており、潤滑油供給本管３０に圧送された潤滑油の一部は、オイルホール３２に送られ、オイルホール３２からクランク軸の軸受部等の摺動部位に供給される。

また、潤滑油供給本管３０には、先述した制御軸９を構成する軸部９ａ、カム部９ｂ、可動軸受部９ｃ、およびカム部９ｂを収納するカム収納孔５と稼動軸受部９ｃを収納する軸受収納孔８（以下、「可変圧縮比機構関連部位」という）に潤滑油を供給する可変圧縮比機構用供給枝管２８が連結されており、各部位に潤滑油が供給される。また、可変圧縮比機構用供給枝管２８を介した潤滑油の供給量は流量調整弁３３の開度によって制御される。更に、流量調整弁３３に対して並列に設けられ、流量調整弁３３を迂回して潤滑油を供給するバイパス枝管３４が設けられている。従って、可変圧縮比機構関連部位へは、流量調整弁３３の開度にかかわらず、少なくともバイパス枝管３４を経た潤滑油が供給される。尚、図３においては、片側の可変圧縮比機構関連部位への潤滑油の供給経路のみを示し、残りの可変圧縮比機構関連部位（ウォームギア１１ａ側）への潤滑油の供給経路の記載は省略する。

更に、潤滑油供給本管３０には、先述した吸気側可変動弁機構１４ａおよび排気側可変動弁機構１４ｂに潤滑油を供給する可変動弁機構用供給枝管２９が連結されており、各可変動弁機構に潤滑油が供給され、吸気弁１６および排気弁１７の開閉特性の変更が実行される。尚、可変動弁機構用供給枝管２９を介した潤滑油の供給量は流量調整弁３５の開度によって制御される。

また、可変圧縮比内燃機関１には、該可変圧縮比内燃機関１を制御するための電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）３１が併設されている。このＥＣＵ３１は、ＣＰＵの他、後述する各種のプログラム及びマップを記憶するＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えており、可変圧縮比内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて可変圧縮比内燃機関１の運転状態等を制御するユニットである。

ＥＣＵ３１には、クランクポジションセンサ２２、アクセル開度センサ３６等、可変圧縮比内燃機関１の運転状態を検出する種々のセンサや、オイルホール用供給枝管２７を流
れる潤滑油による油圧を検出する油圧センサ２５が電気配線を介して接続され、それらの出力信号がＥＣＵ３１に入力されるようになっている。一方、ＥＣＵ３１には、本実施例に係るモータ１２が電気配線を介して接続され、ＥＣＵ３１からの指令によってモータ１２が回転し、可変圧縮比内燃機関１の圧縮比を変更するようになっている。また、流量調整弁３３および流量調整弁３５が電気配線を介して接続され、ＥＣＵ３１からの指令によってその開度が調整され、以て可変圧縮比機構用供給枝管２８および可変動弁機構用供給枝管２９を流れる潤滑油の油量が調整される。

このように構成される可変圧縮比内燃機関１においては、制御軸９をモータ１２によって回転駆動させて、その圧縮比を変更する際に、可変圧縮比機構関連部位においては要素同士が摺動状態に置かれるため、その要素の摩耗や焼き付けを抑制すべく制御軸９の回転駆動時における潤滑油の供給が不可欠となる。一方で、潤滑油の供給量が増加すると、ポンプ２３の仕事量が増え、その結果、可変圧縮比内燃機関１の負荷が増加することになる。そこで、可変圧縮比内燃機関１において、圧縮比を変更する際の可変圧縮比機構関連部位の摩耗や焼き付きの抑制のための適正な潤滑油の供給を図るとともに、可変圧縮比内燃機関１の機関負荷の増加を可及的に抑制するための、潤滑油供給制御について、図４に示すフローチャートに基づいて説明する。

先ず、Ｓ１０１では、可変圧縮比内燃機関１の運転状態が、その圧縮比の変更が要求される状態か否かが判断される。具体的には、クランクポジションセンサ２２からの検出信号より算出される機関回転速度や、アクセル開度センサ３６からの検出信号より算出される機関負荷の変動から、可変圧縮比内燃機関１における燃料の燃焼条件をより適正なものとするために、圧縮比の変更が必要とされるか否かが判断される。Ｓ１０１において、可変圧縮比内燃機関１の運転状態が、その圧縮比の変更が要求される状態であると判断されると、Ｓ１０２へ進む。可変圧縮比内燃機関１の運転状態が、その圧縮比の変更が要求される状態でないと判断されると、本制御を終了する。

Ｓ１０２では、吸気側可変動弁機構１４ａおよび排気側可変動弁機構１４ｂが稼動しているか否かが、即ち流量調整弁３５が開弁状態となって、それぞれの可変動弁機構へ潤滑油が供給されているか否かが判断される。両可変動弁機構が稼動していないと判断されると、Ｓ１０３へ進み、両可変動弁機構が稼動している場合は、両可変動弁機構の稼動が停止するまで、Ｓ１０２の処理が繰り返される。

Ｓ１０３では、閉弁状態に流量調整弁３３の開度を最大開度として、可変圧縮比機構関連部位に供給される潤滑油量を、制御軸９の停止時における供給潤滑油量、即ち流量調整弁３３が閉弁状態にあるときの供給潤滑油量より増量する。Ｓ１０３の処理が終了すると、Ｓ１０４へ進む。

Ｓ１０４では、タイマーＴｒを始動させる。Ｓ１０４の処理が終了すると、Ｓ１０５へ進む。Ｓ１０５では、タイマーＴｒが所定時間Ｔ０を経過したか否かが判断される。タイマーＴｒが所定時間Ｔ０を経過したと判断されると、Ｓ１０６へ進み、タイマーＴｒが所定時間Ｔ０を経過していない場合は、所定時間Ｔ０を経過するまでＳ１０５の処理が繰り返される。

Ｓ１０６では、モータ１２を駆動することによって、制御軸９を回転駆動し、可変圧縮比内燃機関１の圧縮比の変更を開始する。Ｓ１０６の処理が終了すると、Ｓ１０７へ進む。

Ｓ１０７では、Ｓ１０３において最大開度状態となっている流量調整弁３３の開度を小さくし、可変圧縮比機構関連部位に供給される潤滑油量を減量する。Ｓ１０７の処理が終
了すると、Ｓ１０８へ進む。

Ｓ１０８では、可変圧縮比内燃機関１の圧縮比を目的の圧縮比まで変更させるために、制御軸９が回転移動すべき所定位置までの、制御軸９の回転移動が完了したか否かが判断される。制御軸９の回転移動が完了したと判断されるとＳ１０９へ進み、制御軸９の回転移動が完了していないと判断されると、再びＳ１０６以降の処理が繰り返される。

Ｓ１０９では、流量調整弁３３の開度を閉弁し、本制御を終了する。従って、制御軸９の回転駆動が終了すると、可変圧縮比関連機構部位に供給される潤滑油は、バイパス枝管３４を流れる潤滑油のみとなる。

本制御によると、Ｓ１０３からＳ１０６の処理によって、可変圧縮比内燃機関１の圧縮比を変更すべく、制御軸９がモータ１２によって回転駆動される前に、期間Ｔ０の間、流量調整弁３３の開度が最大開度となり、可変圧縮比機構関連部位に供給される潤滑油量が最大量となる。そして、制御軸９が回転駆動された後は、Ｓ１０７の処理によって、可変圧縮比機構関連部位に供給される潤滑油量は減量される。

従って、制御軸９が回転駆動を開始する時点においては、可変圧縮比機構関連部位には十分な量の潤滑油が供給されているため、静摩擦力も低減され、可変圧縮比機構関連部位の摩耗が抑制される。また、制御軸９の回転駆動が開始されると、制御軸９が動圧軸受されている状態となるため、可変圧縮比機構関連部位に供給される潤滑油量は減量されても、可変圧縮比機構関連部位における摩耗は顕著になりにくい。従って、期間Ｔ０は、制御軸９の回転駆動開始時の可変圧縮比機構関連部位における静摩擦を低減させ、更に制御軸９が動圧軸受されている状態となる程度の量の潤滑油を供給し得る期間である。

その結果、可変圧縮比機構関連部位の摩耗を抑制しながらも、可変圧縮比機構関連部位に供給すべき潤滑油量を可及的に減量することになるため、ポンプ２３の仕事量を低減し、以て可変圧縮比内燃機関１の機関負荷を低減することが可能となる。尚、Ｓ１０７において行われる可変圧縮比機構関連部位への供給潤滑油量の減量の態様としては、経過時間とともに徐々に減量したり、段階的に減量したりすることで、動圧軸受状態となっている制御軸９等の摩耗が顕著とならない量まで減量する態様が挙げられる。また、動圧軸受状態となっている制御軸９等の摩耗が顕著とならない範囲において、Ｓ１０９の処理と同様に制御軸９の回転駆動後に流量調整弁３３を完全に閉弁し、供給される潤滑油を、バイパス枝管３４を流れる潤滑油のみとしてもよい。即ち、可変圧縮比機構関連部位の摩耗等を考慮して、供給潤滑油の減量の態様を決定すればよい。

また、可変圧縮比内燃機関１の圧縮比を変更する要求がある場合であっても、吸気側可変動弁機構１４ａおよび排気側可変動弁機構１４ｂが稼動している場合は、その可変動弁機構の稼動が停止するまで、制御軸９の回転駆動は行われない。即ち、可変動弁機構の稼動による吸排気弁の開閉特性の変更は、可変圧縮比内燃機関１の機関出力やエミッションに大きな影響を及ぼすため、可変動弁機構が稼動しているときは、吸排気弁の開閉特性の変更を優先し、可変圧縮比内燃機関１の圧縮比の変更は待機状態となり、可変動弁機構の稼動が停止した後に圧縮比の変更が行われる。このようにすることで、量に限りのある潤滑油を効率的に使用し、可変圧縮比内燃機関１の機関出力やエミッションの悪化を可及的に抑制するとともに、圧縮比の変更をすることが可能となる。つまり、可変圧縮比内燃機関１の運転状態に基づいて、潤滑油を優先的に供給する部位を変更することで、可変圧縮比内燃機関１の運転状態をより良好に保つことが可能となる。

尚、本制御においては、可変圧縮比機構関連部位への潤滑油の供給量の増量を期間Ｔ０行った後に、制御軸９を回転駆動させるが、該潤滑油の増量供給と同時に制御軸９の回転
駆動を行ってもよい。このようにすることで、制御軸９の回転駆動開始時における制御軸９への潤滑油の供給量が、本制御の実行時と比べては少なくなるものの、可変圧縮比内燃機関１の圧縮比の変更を可及的に早急に行うことが可能となる。

また、本制御は、制御軸９の回転駆動によりシリンダブロック３とクランクケース４とが相対移動を行うことで、圧縮比が変更される可変圧縮比内燃機関１での潤滑油供給に対応しているが、制御軸の駆動によりピストン１５と連結されるピストンピンやクランクピンを移動させてピストン１５による行程容積を変更させ、以て圧縮比が変更される内燃機関における、該制御軸への潤滑油の供給にも対応させることは可能である。

ここで、可変圧縮比内燃機関１における潤滑油の供給経路の設計は、その供給先が必要とする潤滑油の供給量によって、より適切な構造とするのが好ましい。そこで、可変圧縮比機構関連部位への潤滑油を制御する流量調整弁３３およびバイパス枝管３４の配置の態様について図５、図６および図７に基づいて説明する。図５は、可変圧縮比機構用供給枝管２８に流量調整弁３３が設けられた場合の、潤滑油の供給経路を概略的に示す図である。図６は、オイルホール用供給枝管２７に流量調整弁３３が設けられた場合の、潤滑油の供給経路を概略的に示す図である。図７は、潤滑油供給本管３０に流量調整弁３３が設けられた場合の、潤滑油の供給経路を概略的に示す図である。図５、図６、図７に示す要素は、図３に示す可変圧縮比内燃機関１の構成の一部を抜粋および変更したものであり、同一の要素を示すものについては同一の参照番号を付している。

図５（ａ）に示す潤滑油の供給経路の態様は、図３に示す可変圧縮比内燃機関１の潤滑油の供給経路の態様と同一である。即ち、流量調整弁３３およびバイパス枝管３４が可変圧縮比機構用供給枝管２８に設けられ、且つ可変圧縮比機構用供給枝管２８と潤滑油供給本管３０との連結部位が、オイルホール用供給枝管２７と潤滑油供給本管３０との連結部位の下流側に位置する。このような潤滑油の供給経路の態様においては、オイルホール３２を経て可変圧縮比内燃機関１のクランク軸等に供給される潤滑油の量をより確実に確保することが可能となる。

図５（ｂ）に示す潤滑油の供給経路の態様は、流量調整弁３３およびバイパス枝管３４が可変圧縮比機構用供給枝管２８に設けられ、且つ可変圧縮比機構用供給枝管２８と潤滑油供給本管３０との連結部位が、オイルホール用供給枝管２７と潤滑油供給本管３０との連結部位の上流側に位置する。このような潤滑油の供給経路の態様においては、可変圧縮比機構関連部位に供給される潤滑油の量をより確実に確保することが可能となる。尚、図５（ａ）および（ｂ）に示す潤滑油の供給経路の態様においては、可変圧縮比機構関連部位に供給される潤滑油量を増量する場合は、流量調整弁３３の開度をより大きくすればよい。

図６（ａ）に示す潤滑油の供給経路の態様は、流量調整弁３３およびバイパス枝管３４がオイルホール用供給枝管２７に設けられ、且つ可変圧縮比機構用供給枝管２８と潤滑油供給本管３０との連結部位が、オイルホール用供給枝管２７と潤滑油供給本管３０との連結部位の下流側に位置する。このような潤滑油の供給経路の態様においては、オイルホール３２を経て可変圧縮比内燃機関１のクランク軸等に供給される潤滑油の量をより確実に確保することが可能となる。

図６（ｂ）に示す潤滑油の供給経路の態様は、流量調整弁３３およびバイパス枝管３４がオイルホール用供給枝管２７に設けられ、且つ可変圧縮比機構用供給枝管２８と潤滑油供給本管３０との連結部位が、オイルホール用供給枝管２７と潤滑油供給本管３０との連結部位の上流側に位置する。このような潤滑油の供給経路の態様においては、可変圧縮比機構関連部位に供給される潤滑油の量をより確実に確保することが可能となる。尚、図６
（ａ）および（ｂ）に示す潤滑油の供給経路の態様においては、可変圧縮比機構関連部位に供給される潤滑油量を増量する場合は、流量調整弁３３の開度をより小さくすればよい。

図７（ａ）に示す潤滑油の供給経路の態様は、流量調整弁３３およびバイパス枝管３４が潤滑油供給本管３０に設けられ、且つ可変圧縮比機構用供給枝管２８と潤滑油供給本管３０との連結部位が、オイルホール用供給枝管２７と潤滑油供給本管３０との連結部位の下流側に位置するとともに、それぞれの連結部位が流量調整弁３３の上流側に位置する。このような潤滑油の供給経路の態様においては、オイルホール３２を経て可変圧縮比内燃機関１のクランク軸等に供給される潤滑油の量をより確実に確保することが可能となる。

図７（ｂ）に示す潤滑油の供給経路の態様は、流量調整弁３３およびバイパス枝管３４が潤滑油供給本管３０に設けられ、且つ可変圧縮比機構用供給枝管２８と潤滑油供給本管３０との連結部位が流量調整弁３３の上流側に位置するとともに、オイルホール用供給枝管２７と潤滑油供給本管３０との連結部位が流量調整弁３３の下流側に位置する。このような潤滑油の供給経路の態様においては、可変圧縮比機構関連部位に供給される潤滑油の量をより確実に確保することが可能となるとともに、オイルホール用供給枝管２７を流れる潤滑油の量が流量調整弁３３の開度によって大きく変動する。即ち、流量調整弁３３の開度が大きくなるに従い、可変動弁機構用供給枝管２８を流れる潤滑油量は減少する一方で、オイルホール用供給枝管２７を流れる潤滑油量は増量する。

図７（ｃ）に示す潤滑油の供給経路の態様は、流量調整弁３３およびバイパス枝管３４が潤滑油供給本管３０に設けられ、且つ可変圧縮比機構用供給枝管２８と潤滑油供給本管３０との連結部位が、オイルホール用供給枝管２７と潤滑油供給本管３０との連結部位の上流側に位置するとともに、それぞれの連結部位が流量調整弁３３の上流側に位置する。このような潤滑油の供給経路の態様においては、可変圧縮比機構関連部位に供給される潤滑油の量をより確実に確保することが可能となる。尚、図７（ａ）、（ｂ）および（ｃ）に示す潤滑油の供給経路の態様においては、可変圧縮比機構関連部位に供給される潤滑油量を増量する場合は、流量調整弁３３の開度をより小さくすればよい。

可変圧縮比内燃機関１において、可変圧縮比機構関連部位への潤滑油供給を行う潤滑油供給制御の第二の実施例について、図８に示すフローチャートに基づいて説明する。尚、可変圧縮比内燃機関１のハード構成は先述の通りであり、その説明は省略する。また、図８に示す潤滑油供給制御のフローチャートにおいて、図４に示す潤滑油供給制御と同一の処理については、同一の参照番号を付し、その説明を省略する。

本制御においては、Ｓ１０１において、可変圧縮比内燃機関１の運転状態が、その圧縮比の変更が要求される状態であると判断されると、Ｓ２０１へ進む。Ｓ２０１では、油圧センサ２５によって検出される、オイルホール供給枝管２７を流れる潤滑油の油圧が所定の油圧Ｐ０より大きいか否かが判定される。ここで、所定の油圧Ｐ０は、オイルホール供給枝管２７や潤滑油供給本管３０に、可変圧縮比機構関連部位に供給し得る程度に十分な量の潤滑油が確保されているか否かを判断するための閾値である。

従って、オイルホール供給枝管２７を流れる潤滑油の油圧が所定の油圧Ｐ０より大きいと判断されると、十分な量の潤滑油が確保されていることを意味し、Ｓ１０３以降の可変圧縮比機構関連部位への潤滑油の供給が行われる。一方で、オイルホール供給枝管２７を流れる潤滑油の油圧が所定の油圧Ｐ０以下であると判断されると、十分な量の潤滑油が確保されていないことを意味し、Ｓ１０３以降の可変圧縮比機構関連部位への潤滑油の供給は行わずに、本制御を終了する。従って、この場合、可変圧縮比内燃機関１の圧縮比の変
更は行われない。

本制御によると、図４に示す潤滑油供給制御と同様に、可変圧縮比機構関連部位の摩耗を抑制しながらも、可変圧縮比機構関連部位に供給すべき潤滑油量を可及的に減量することになるため、ポンプ２３の仕事量を低減し、以て可変圧縮比内燃機関１の機関負荷を低減することが可能となる。そして、更に、可変圧縮比関連部位に供給する潤滑油量が十分に確保されない場合は、可変圧縮比内燃機関１の圧縮比の変更は行われず、以て可変圧縮比関連部位における摩耗や焼き付けをより確実に抑制することが可能となる。

可変圧縮比内燃機関１において、可変圧縮比機構関連部位への潤滑油供給を行う潤滑油供給制御の第三の実施例について、図９に示すフローチャートに基づいて説明する。尚、可変圧縮比内燃機関１のハード構成は先述の通りであり、その説明は省略する。また、図９に示す潤滑油供給制御のフローチャートにおいて、図４に示す潤滑油供給制御と同一の処理については、同一の参照番号を付し、その説明を省略する。

本制御において、Ｓ１０１において、可変圧縮比内燃機関１の運転状態が、その圧縮比の変更が要求される状態であると判断されると、Ｓ３０１へ進む。Ｓ３０１では、該圧縮比の変更要求が、可変圧縮比内燃機関１の圧縮比をより低い圧縮比とする要求か否かが判断される。即ち、可変圧縮比内燃機関１の圧縮比をより低い圧縮比とすることで、可変圧縮比内燃機関１においてノッキングを回避する必要があるか否かを判断する。該圧縮比の変更要求が、可変圧縮比内燃機関１の圧縮比をより低い圧縮比とする要求である場合は、Ｓ３０２へ進む。該圧縮比の変更要求が、可変圧縮比内燃機関１の圧縮比をより低い圧縮比とする要求でない場合は、Ｓ３０４へ進む。

Ｓ３０２では、吸気側可変動弁機構１４ａおよび排気側可変動弁機構１４ｂが稼動しているか否かが、即ち流量調整弁３５が開弁状態となって、それぞれの可変動弁機構へ潤滑油が供給されているか否かが判断される。両可変動弁機構が稼動していないと判断されると、Ｓ１０３へ進み、両可変動弁機構が稼動している場合は、Ｓ３０３へ進む。Ｓ３０３では、流量調整弁３５を閉弁して両可変動弁機構への潤滑油の供給を一時停止し、両可変動弁機構の動作を一時停止させる。Ｓ３０３の処理が終了すると、Ｓ１０３へ進む。

また、Ｓ３０４では、吸気側可変動弁機構１４ａおよび排気側可変動弁機構１４ｂが稼動しているか否かが判断される。両可変動弁機構が稼動していないと判断されると、Ｓ１０３へ進み、両可変動弁機構が稼動している場合は、両可変動弁機構の稼動が停止するまで、Ｓ３０４の処理が繰り返される。

Ｓ１０３からＳ１０９までの処理については、図４に示す潤滑油供給制御のフローチャートにおける処理と同一の処理が行われる。Ｓ１０９の処理が終了すると、Ｓ３０４へ進む。Ｓ３０４では、吸気側可変動弁機構１４ａおよび排気側可変動弁機構１４ｂが一時停止状態であるか否か、即ちＳ３０３の処理によって吸気側可変動弁機構１４ａおよび排気側可変動弁機構１４ｂが一時停止されているか否かが判断される。両可変動弁機構が一時停止状態にあると判断されると、Ｓ３０５に進み、一時停止状態にある両可変動弁機構を再稼働させて、吸気弁１６および排気弁１７が目標とする開閉特性を示す状態とする。Ｓ３０５の処理が終了すると、本制御を終了する。また、Ｓ３０４において、両可変動弁機構が一時停止状態にないと判断されると、本制御を終了する。

本制御によると、図４に示す潤滑油供給制御と同様に、可変圧縮比機構関連部位の摩耗を抑制しながらも、可変圧縮比機構関連部位に供給すべき潤滑油量を可及的に減量することになるため、ポンプ２３の仕事量を低減し、以て可変圧縮比内燃機関１の機関負荷を低
減することが可能となる。

更に、可変圧縮比内燃機関１の圧縮比を変更する要求がある場合であっても、その要求が圧縮比を低くする要求である場合は、可変圧縮比内燃機関１の圧縮比の変更を吸排気弁の開閉特性の変更より優先的に行い、その要求が圧縮比を高くする要求である場合は、吸排気弁の開閉特性の変更を可変圧縮比内燃機関１の圧縮比の変更より優先的に行うことになる。

これにより、吸排気弁の開閉特性の変更より圧縮比の変更が優先されることで、可変圧縮比内燃機関１におけるノッキングがより確実に回避され得る。また、吸排気弁の開閉特性の変更が圧縮比の変更より優先されることで、量に限りのある潤滑油を効率的に使用し、可変圧縮比内燃機関１の機関出力やエミッションの悪化を可及的に抑制するとともに、圧縮比の変更をすることが可能となる。即ち、可変圧縮比内燃機関１の運転状態に基づいて、潤滑油を優先的に供給する部位を変更することで、可変圧縮比内燃機関１の運転状態をより良好に保つことが可能となる。

本発明の実施の形態に係る圧縮比が変更可能である可変圧縮比内燃機関において、圧縮比を変更可能とする機構の構成を示す図である。 本発明の実施の形態に係る可変圧縮比内燃機関において圧縮比が変更される推移を概略的に示す図である。 本発明の実施の形態に係る可変圧縮比内燃機関の概略構成を示す図である。 本発明の実施の形態に係る可変圧縮比内燃機関において、圧縮比を変更可能とする機構に潤滑油を供給する潤滑油供給制御を示す制御フローチャートである。 図５（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る可変圧縮比内燃機関における潤滑油の供給経路を概略的に示した図である。 図６（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る可変圧縮比内燃機関における潤滑油の供給経路を概略的に示した第二の図である。 図７（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、本発明の実施の形態に係る可変圧縮比内燃機関における潤滑油の供給経路を概略的に示した第三の図である。 本発明の実施の形態に係る可変圧縮比内燃機関において、圧縮比を変更可能とする機構に潤滑油を供給する潤滑油供給制御を示す第二の制御フローチャートである。 本発明の実施の形態に係る可変圧縮比内燃機関において、圧縮比を変更可能とする機構に潤滑油を供給する潤滑油供給制御を示す第三の制御フローチャートである。

符号の説明

１・・・・可変圧縮比内燃機関
２・・・・気筒
３・・・・シリンダブロック
４・・・・クランクケース
５・・・・カム収納孔
８・・・・軸受収納孔
９・・・・制御軸
９ａ・・・・軸部
９ｂ・・・・カム部
９ｃ・・・・可動軸受部
１４ａ・・・・吸気側可変動弁機構
１４ｂ・・・・排気側可変動弁機構
１６・・・・吸気弁
１７・・・・排気弁
２３・・・・ポンプ
２５・・・・油圧センサ
２７・・・・オイルホール用供給枝管
２８・・・・可変圧縮比機構用供給枝管
２９・・・・可変動弁機構用供給枝管
３０・・・・潤滑油供給本管
３１・・・・ＥＣＵ
３２・・・・オイルホール
３３・・・・流量調整弁
３４・・・・バイパス枝管
３５・・・・流量調整弁

Claims (6)

1. 軸受部で支持され且つ内燃機関の機関要素と連結された制御軸を駆動させることにより、該内燃機関の圧縮比を変更する圧縮比制御手段と、
   前記制御軸または前記軸受部に潤滑油を供給する潤滑油供給手段と、
   前記内燃機関の圧縮比の変更を開始する直前又は変更開始時からの所定期間において、前記潤滑油供給手段によって前記制御軸または前記軸受部へ供給される潤滑油量を、前記制御軸の停止時の該潤滑油供給量より増量する潤滑油供給制御手段と、を備えることを特徴とする可変圧縮比内燃機関。
2. 前記圧縮比制御手段は、軸受部で支持され且つシリンダブロックおよびクランクケースと連結された制御軸を回転駆動させることにより、該シリンダブロックと該クランクケースとを相対移動させて前記内燃機関の圧縮比を変更することを特徴とする請求項１に記載の可変圧縮比内燃機関。
3. 前記潤滑油供給制御手段は、更に、前記所定期間の経過後であって前記制御軸が回転駆動されているときに、前記潤滑油供給手段によって前記制御軸または前記軸受部へ供給される潤滑油量を減量することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の可変圧縮比内燃機関。
4. 前記潤滑油供給手段内の潤滑油の圧力、または該潤滑油供給手段と接続される潤滑油供給通路内の潤滑油の圧力を検出する潤滑油圧力検出手段を、更に備え、
   前記潤滑油圧力検出手段によって検出される圧力が所定の圧力より低いときは、前記圧縮比制御手段による前記内燃機関の圧縮比の変更を禁止することを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の可変圧縮比内燃機関。
5. 前記潤滑油供給手段によって前記制御軸または前記軸受部に供給される潤滑油と供給経路の一部を同一とする潤滑油が供給される前記内燃機関の機関要素を、更に備え、
   前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記潤滑油供給手段による前記制御軸または前記軸受部への潤滑油供給と、前記内燃機関の機関要素への潤滑油供給との何れを優先するかを決定することを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の可変圧縮比内燃機関。
6. 前記内燃機関の機関要素は、供給された潤滑油によって、該内燃機関の吸気弁もしくは排気弁の少なくとも何れかの開閉特性を変更する吸排気弁制御手段であって、
   前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記吸排気弁制御手段への潤滑油の供給を、前記潤滑油供給手段による前記制御軸または前記軸受部への潤滑油供給より優先して行うことを特徴とする請求項５に記載の可変圧縮比内燃機関。

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