JP4007350B2 - Control method of variable compression ratio mechanism - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の圧縮比を変更する可変圧縮比機構に関し、特に可変圧縮比機構の好適な制御方法に関する。 The present invention relates to a variable compression ratio mechanism that changes the compression ratio of an internal combustion engine, and more particularly to a suitable control method for the variable compression ratio mechanism.
近年、圧縮比を変更するための可変圧縮比機構を備えた内燃機関が提案されている。可変圧縮比機構としては、クランクケースに対してシリンダブロックがシリンダ軸方向にスライド自在に構成されるとともに、これらシリンダブロックとクランクケースが偏心シャフトを介して連結され、偏心シャフトの回転位置を変更することによってシリンダブロックを変位させる機構が知られている(たとえば、特許文献1を参照)。
ところで、可変圧縮比機構では、可変圧縮比機構の動作位置と内燃機関の運転状態によって可変圧縮比機構にかかる荷重が変化する。例えば、前述した従来の可変圧縮比機構では、偏心シャフトの回転位置や内燃機関の燃焼圧によって偏心シャフトの軸受けに作用する荷重が変化するため、偏心シャフトとその軸受けとの摩擦係数が変化する。 By the way, in the variable compression ratio mechanism, the load applied to the variable compression ratio mechanism varies depending on the operating position of the variable compression ratio mechanism and the operating state of the internal combustion engine. For example, in the conventional variable compression ratio mechanism described above, the load acting on the bearing of the eccentric shaft varies depending on the rotational position of the eccentric shaft and the combustion pressure of the internal combustion engine, so the friction coefficient between the eccentric shaft and the bearing varies.
偏心シャフトと軸受けとの摩擦係数が変化すると、偏心シャフトの回転に要するトルクが過剰に大きくなり、或いは偏心シャフトが回転不良に陥る等の不具合が誘発される可能性がある。 If the friction coefficient between the eccentric shaft and the bearing changes, a torque required for rotation of the eccentric shaft may be excessively increased, or a malfunction such as a failure of the eccentric shaft may be induced.
本発明は、上記したような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は可変圧縮比機構の駆動トルクを過剰に増加させることなく該可変圧縮比機構を適正に動作させることができる技術を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a technique capable of appropriately operating the variable compression ratio mechanism without excessively increasing the drive torque of the variable compression ratio mechanism. It is to provide.
本発明は上記した課題を解決するために以下のような手段を採用した。すなわち、本発明の特徴は、内燃機関の圧縮比を変更する際に回転摺動動作を伴う可変圧縮比機構の制御方法であって、可変圧縮比機構の摺動部の潤滑状態がストライベック線図における流体潤滑領域にあるときは摺動部の回転速度を低下させ、境界潤滑領域又は混合潤滑領域にあるときは摺動部の回転速度を増加させることを特徴とする。 The present invention employs the following means in order to solve the above-described problems. That is, a feature of the present invention is a method for controlling a variable compression ratio mechanism that involves a rotational sliding operation when changing the compression ratio of an internal combustion engine, wherein the lubrication state of the sliding portion of the variable compression ratio mechanism is a Stribeck line. In the fluid lubrication region in the figure, the rotational speed of the sliding portion is decreased, and when it is in the boundary lubrication region or the mixed lubrication region, the rotational speed of the sliding portion is increased.
ストライベック線図は、摺動部の摩擦係数:μと潤滑特性値(=η・V/P,η:潤滑油の粘度、V:摺動部の回転速度、P:摺動部に作用する荷重)の関係を示す特性図である。 Stribeck diagram shows friction coefficient of sliding part: μ and lubrication characteristic value (= η · V / P, η: viscosity of lubricating oil, V: rotational speed of sliding part, P: acting on sliding part It is a characteristic view showing the relationship of load.
ストライベック線図の境界潤滑領域及び混合潤滑領域では、潤滑特性値:η・V/Pが小さくなるほど摩擦係数:μが大きくなる。すなわち、境界潤滑領域及び混合潤滑領域では、動作速度:Vが高くなるほど摩擦係数:μが小さくなる。 In the boundary lubrication region and the mixed lubrication region of the Stribeck diagram, the friction coefficient: μ increases as the lubrication characteristic value: η · V / P decreases. That is, in the boundary lubrication region and the mixed lubrication region, the friction coefficient: μ decreases as the operation speed: V increases.
ストライベック線図の流体潤滑領域では、潤滑特性値:η・V/Pが小さくなるほど摩擦係数:μが小さくなる。すなわち、流体潤滑領域では、動作速度:Vが低くなるほど摩擦係数:μが小さくなる。 In the fluid lubrication region of the Stribeck diagram, the smaller the lubrication characteristic value η · V / P, the smaller the friction coefficient μ. That is, in the fluid lubrication region, the friction coefficient: μ decreases as the operating speed: V decreases.
従って、摺動部の潤滑状態がストライベック線図における境界潤滑領域又は混合潤滑領
域にあるときに摺動部の回転速度:Vが高められると摺動部の摩擦係数:μが減小し、流体潤滑領域にあるときに摺動部の回転速度:Vが低められると摺動部の摩擦係数:μが減小する。
Accordingly, when the sliding portion is in the boundary lubrication region or the mixed lubrication region in the Stribeck diagram, when the sliding portion rotational speed V is increased, the sliding portion friction coefficient μ decreases. When the rotational speed V of the sliding portion is lowered when in the fluid lubrication region, the friction coefficient μ of the sliding portion decreases.
この結果、摺動部の回転動作に要する駆動トルクが低減されるとともに、摺動部の耐久性が向上する。 As a result, the driving torque required for the rotation operation of the sliding portion is reduced, and the durability of the sliding portion is improved.
尚、摺動部の回転速度を制御する場合には、摺動部の摩擦係数:μが所定値以下となるように回転速度:Vが制御されるようにしてもよい。その際の所定値は、適当な駆動トルクが可変動機構に入力されたときに、該可変圧縮比機構が応答遅れなく動作可能な値とすることが好ましい。 When the rotational speed of the sliding portion is controlled, the rotational speed V may be controlled so that the friction coefficient μ of the sliding portion is a predetermined value or less. The predetermined value at that time is preferably a value at which the variable compression ratio mechanism can operate without a response delay when an appropriate driving torque is input to the variable movement mechanism.
このように摩擦係数:μが所定値以下となるように摺動部の回転速度:Vが制御されれば、比較的小さな駆動トルクにより可変圧縮比機構を適正に動作させることが可能となる。 Thus, if the rotational speed V of the sliding portion is controlled so that the friction coefficient μ is equal to or less than a predetermined value, the variable compression ratio mechanism can be properly operated with a relatively small driving torque.
また、ストライベック線図の流体潤滑領域では、摺動部に作用する荷重:Pが小さくなるほど摩擦係数:μが大きくなるため、荷重:Pが小さくなるほど回転速度:Vを低くするようにしてもよい。一方、ストライベック線図の境界潤滑領域及び混合潤滑領域では、摺動部に作用する荷重:Pが大きくなるほど摩擦係数:μが大きくなるため、荷重:Pが大きくなるほど回転速度:Vを高くするようにしてもよい。 Further, in the fluid lubrication region of the Stribeck diagram, the friction coefficient: μ increases as the load P acting on the sliding portion decreases, so that the rotational speed V decreases as the load P decreases. Good. On the other hand, in the boundary lubrication region and the mixed lubrication region of the Stribeck diagram, since the friction coefficient: μ increases as the load P acting on the sliding portion increases, the rotational speed V increases as the load P increases. You may do it.
本発明において、可変圧縮比機構が偏心カム軸の回転角度を変更することによってクランクケースに対するシリンダブロックの相対位置を変化させる機構である場合は、偏心カム軸の回転角度をパラメータとして該偏心カム軸の回転速度が定められるようにしてもよい。 In the present invention, when the variable compression ratio mechanism is a mechanism that changes the relative position of the cylinder block with respect to the crankcase by changing the rotation angle of the eccentric cam shaft, the eccentric cam shaft is used as a parameter for the rotation angle of the eccentric cam shaft. The rotation speed may be determined.
ストライベック線図の流体潤滑領域においては、荷重:Pが小さくなる(潤滑特性値:η・V/Pが大きくなる)ほど軸受け部の摩擦係数:μが大きくなる。これに対し、荷重:Pが小さくなるほど偏心カム軸の回転速度:Vが低くされれば、それに応じて潤滑特性値:η・V/Pも小さくなるため、軸受け部の摩擦係数:μを小さくすることが可能である。 In the fluid lubrication region of the Stribeck diagram, the friction coefficient: μ of the bearing portion increases as the load: P decreases (the lubrication characteristic value: η · V / P increases). In contrast, if the rotational speed V of the eccentric cam shaft is lowered as the load P decreases, the lubrication characteristic value η · V / P also decreases accordingly. Therefore, the friction coefficient μ of the bearing portion is reduced. Is possible.
ストライベック線図の境界潤滑領域又は混合潤滑領域においては、荷重:Pが大きくなる(潤滑特性値:η・V/Pが小さくなる)ほど軸受け部の摩擦係数:μが大きくなる。これに対し、荷重:Pが大きくなるほど偏心カム軸の回転速度:Vが高められれば、それに応じて潤滑特性値:η・V/Pも大きくなるため、軸受け部の摩擦係数:μを小さくすることが可能である。 In the boundary lubrication region or the mixed lubrication region of the Stribeck diagram, the friction coefficient: μ of the bearing portion increases as the load: P increases (the lubrication characteristic value: η · V / P decreases). On the other hand, if the rotational speed V of the eccentric cam shaft increases as the load P increases, the lubrication characteristic value η · V / P also increases accordingly, so the friction coefficient μ of the bearing portion is reduced. It is possible.
従って、軸受け部の荷重:Pが大きくなるほど偏心カム軸の回転速度:Vが高められれば、軸受け部の摩擦係数:μを小さくすることができる。 Therefore, if the rotational speed V of the eccentric cam shaft is increased as the load P of the bearing portion increases, the friction coefficient μ of the bearing portion can be reduced.
偏心カム軸の回転角度を変更することによってクランクケースに対するシリンダブロックの相対位置を変化させる可変圧縮比機構では、偏心カム軸の軸受け部に作用する荷重:Pが圧縮比に応じて変化する。例えば、圧縮比が高くなるほど荷重:Pが大きくなり、圧縮比が低くなるほど荷重:Pが小さくなる。 In the variable compression ratio mechanism that changes the relative position of the cylinder block with respect to the crankcase by changing the rotation angle of the eccentric cam shaft, the load P acting on the bearing portion of the eccentric cam shaft changes according to the compression ratio. For example, the load: P increases as the compression ratio increases, and the load: P decreases as the compression ratio decreases.
そこで、偏心カム軸の回転角度が高圧縮比を実現する角度にある時は低圧縮比を実現する角度にある時より偏心カム軸の回転速度:Vを高くなるようにすれば、軸受け部の摩擦係数:μを小さくすることが可能となる。 Therefore, when the rotation angle of the eccentric cam shaft is at an angle that achieves a high compression ratio, the rotational speed of the eccentric cam shaft: V is higher than when the rotation angle is at an angle that achieves a low compression ratio. Coefficient of friction: μ can be reduced.
尚、偏心カム軸の軸受け部に作用する荷重は、内燃機関の燃焼圧によっても変化する。例えば、軸受け部の荷重:Pは燃焼圧が高くなるほど大きくなり、燃焼圧が低くなるほど小さくなる。 Note that the load acting on the bearing portion of the eccentric cam shaft also varies depending on the combustion pressure of the internal combustion engine. For example, the load P of the bearing portion increases as the combustion pressure increases, and decreases as the combustion pressure decreases.
従って、燃焼圧が高く且つ偏心カム軸の回転角度が高圧縮比を実現する角度にあるときは、燃焼圧が低く且つ偏心カム軸の回転角度が低圧縮比を実現する角度にあるときに比して、偏心カム軸の回転速度:Vが高められれば、軸受け部の摩擦係数:μを小さくすることができる。 Therefore, when the combustion pressure is high and the rotation angle of the eccentric cam shaft is at an angle that achieves a high compression ratio, the combustion pressure is low and the rotation angle of the eccentric cam shaft is at an angle that realizes a low compression ratio. If the rotational speed V of the eccentric cam shaft is increased, the friction coefficient μ of the bearing portion can be reduced.
本発明に係る可変圧縮比機構の制御方法によれば、可変圧縮比機構の摺動部の摩擦係数を減小させることができるため、可変圧縮比機構の駆動トルクを過剰に増大させることなく可変圧縮比機構を適正に動作させることができる。更に、摩擦係数の減小により摺動部の耐久性も向上する。 According to the control method of the variable compression ratio mechanism according to the present invention, since the friction coefficient of the sliding portion of the variable compression ratio mechanism can be reduced, the variable compression ratio mechanism can be varied without excessively increasing the drive torque. The compression ratio mechanism can be operated properly. Furthermore, the durability of the sliding portion is improved by reducing the friction coefficient.
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。図1は、本発明を適用する内燃機関1の概略構成を示す図である。内燃機関1は、シリンダブロック2とクランクケース3とシリンダヘッド4を備えている。
Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine 1 to which the present invention is applied. The internal combustion engine 1 includes a
シリンダブロック2は、クランクケース3に対してシリンダ20軸方向へ変位自在に取り付けられている。シリンダブロック2とクランクケース3の接続部には、シリンダブロック2を変位させるための変位機構5と、変位機構5を駆動するためのアクチュエータ50が設けられている。変位機構5とアクチュエータ50は本発明に係る可変圧縮比機構に相当する。
The
図2は、変位機構5とアクチュエータ50の構成を示す図である。シリンダブロック2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6が形成されている。これらのカム収納孔6は、シリンダ配列方向に平行に且つ同一軸線上に形成されている。
FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of the
クランクケース3には、上述したカム収納孔6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3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。各立壁部には、半円形の凹部を有するキャップ7がボルトによって固定される。立壁部とキャップ7が固定されると、双方の凹部によって円形の軸受収納孔8が形成される。軸受収納孔8の内径はカム収納孔6と同径である。
The crankcase 3 is formed with a standing wall portion so as to be positioned between the plurality of raised portions in which the above-described
このように構成されたシリンダブロック2とクランクケース3が連結されると、シリンダブロック2及びクランクケース3の両側面にはカム収納孔6と軸受収納孔8が交互に配置された連通孔が形成される。これらの連通孔には、偏心カム軸5が各々挿通される。
When the
各偏心カム軸5は、一本の軸部5aと、複数のカム部5b及び可動軸受部5cを備えている。カム部5bは、正円形のカムプロフィールを有し、軸部5aに偏心固定される。可動軸受部5cは、カム部5bと同一形状を有し、軸部5aに対して回転自在に取り付けられる。
Each
尚、カム部5bと可動軸受部5cは、カム部5bが前記カム収納孔6に収容され且つ可動軸受部5cが前記軸受収納孔8に収容されるように交互に配置されるものとする。
The
このように構成された偏心カム軸5の一端にはアクチュエータ50が設けられている。アクチュエータ50は、各偏心カム軸5の軸部5aの一端に固定されるウォームホイール51a、51bと、各ウォームホイール51a、51bに噛み合うウォーム52a、52bと、ウォーム52a、52bを回転駆動するモータ53を備えている。
An
尚、ウォームホイール51a、51bの中心は、軸部5aの中心軸からオフセットされ、且つカム部5bの中心と一致している。また、ウォーム52a、52bの螺旋溝は互いに逆方向に形成され、モータ53の回転により2本の偏心カム軸5が互いに逆回転するようになっている。
The centers of the
ここで図1に戻り、変位機構5には、軸部5aの回転角度を検出する回転角センサ9が取り付けられている。回転角センサ9は、電子制御ユニット(ECU)100と電気的に接続されている。
Returning to FIG. 1, the
ECU11は、CPU、ROM、RAM、バックアップRAM等から構成される算術論理演算回路であり、上記した回転角センサ9の出力信号や内燃機関1の運転状態に基づいてモータ53を制御する。
The ECU 11 is an arithmetic logic operation circuit including a CPU, a ROM, a RAM, a backup RAM, and the like, and controls the
ここで、モータ53の基本的な制御方法について図3に基づいて説明する。図3において、a、b、及びcは、軸部5aの中心、カム部5bの中心、及び可動軸受部5cの中心を各々表している。
Here, a basic control method of the
図3中の(a)は、圧縮比が最も高くなる状態、言い換えればシリンダブロック2が下死点側へ最も変位した状態を示している。この場合、全てのカム部5b及び可動軸受部5cの中心b、cが同一軸線上に位置するとともに、それらカム部5b及び可動軸受部5cの外周面が軸方向において一致する。これに対応して、カム収納孔6及び軸受収納孔8の中心も互いに一致している。
(A) in FIG. 3 shows a state where the compression ratio is the highest, in other words, a state where the
ECU11は、図3(a)の状態から圧縮比を低下させる場合には、2本の偏心カム軸5が図中の矢印方向へ回転するようにモータ53を制御する。図3(b)は偏心カム軸5が図3(a)の状態から凡そ45°回転した状態を示している。この場合、カム部5bの中心bが可動軸受部5cの中心cに対して上死点側へオフセットされ、それに応じてカム部5bの外周面も可動軸受部5cの外周面に対して上死点側へオフセットされる。
When reducing the compression ratio from the state of FIG. 3A, the ECU 11 controls the
カム部5bが可動軸受部5cに対して上死点側へオフセットされると、カム収納孔6も軸受収納孔8に対して上死点側へオフセットされるため、シリンダブロック2がクランクケース3に対して上死点側へ変位する。その結果、燃焼室容積が拡大するため、内燃機関1の圧縮比が低下する。
When the
ECU11が2本の偏心カム軸5を図中の矢印方向へ更に回転させるようモータ53を制御すると、カム部5bと可動軸受部5cのオフセット量が更に増加し、それに応じて圧縮比が一層低くなる。図3(c)は、偏心カム軸5が図3(a)の状態から90°回転した状態を示している。
When the ECU 11 controls the
このとき、軸部5aの中心aとカム部5bの中心bと可動軸受部5cの中心cとがシリンダ軸方向に一列に並び、カム部5bと可動軸受部5cのオフセット量が最大となる。すなわち、偏心カム軸5が図3(a)の状態から90°回転したときに、シリンダブロック2の上死点側への変位量が最大となる。その結果、内燃機関1の圧縮比が最も低くくなる。
At this time, the center a of the
尚、図3(b)、(c)の状態から圧縮比を上昇させる場合には、ECU11はモータ53を逆回転させて2本の偏心カム軸5が図3中の矢印方向と逆方向へ回転するようにすればよい。
When the compression ratio is increased from the state of FIGS. 3B and 3C, the ECU 11 rotates the
上述したような変位機構5及びアクチュエータ50によれば、シリンダブロック2がシリンダ軸方向へ変位自在となり、それに応じて内燃機関1の圧縮比が自在に変更されることとなる。
According to the
ところで、内燃機関1の圧縮比を適正に変更するためには、偏心カム軸5を円滑に回転させる必要がある。このため、上述したような変位機構5では、偏心カム軸5の軸受けとして機能するカム収納孔6及び軸受収納孔8(以下、軸受け部と総称する)には潤滑油が供給される。
By the way, in order to appropriately change the compression ratio of the internal combustion engine 1, it is necessary to smoothly rotate the
しかしながら、偏心カム軸5の回転角度や内燃機関1の運転状態(燃焼圧)によって前記軸受け部の潤滑状態が不適切となり、モータ53の駆動電力が過剰に増加し、或いは偏心カム軸5の回転不良等が生じる可能性がある。
However, depending on the rotational angle of the
ここで、軸受け部のストライベック線図を図4に示した。図4中の縦軸は軸受け部の摩擦係数:μを表し、横軸は軸受け部の潤滑特性値を表している。 Here, the Stribeck diagram of the bearing portion is shown in FIG. The vertical axis in FIG. 4 represents the friction coefficient of the bearing part: μ, and the horizontal axis represents the lubrication characteristic value of the bearing part.
潤滑特性値は、偏心カム軸5から軸受け部へ作用する荷重:Pと潤滑油の粘度:ηと偏心カム軸5の回転速度:Vとの関数:η・V/Pで表され、潤滑油の膜厚に相当する値である。 The lubrication characteristic value is represented by a function: η · V / P: a load acting on the bearing portion from the eccentric cam shaft 5: P, a viscosity of the lubricating oil: η, and a rotational speed of the eccentric cam shaft 5: V. This is a value corresponding to the film thickness.
ストライベック線図は、潤滑特性値:η・V/Pの大きさ(潤滑油の膜厚)に応じて流体潤滑領域と混合潤滑領域と境界潤滑領域とに区画される。 The Stribeck diagram is divided into a fluid lubrication region, a mixed lubrication region, and a boundary lubrication region according to the magnitude of the lubrication characteristic value: η · V / P (film thickness of the lubricating oil).
流体潤滑領域は、潤滑特性値:η・V/Pが比較的大きくなる(潤滑油の膜厚が比較的厚くなる)領域である。この流体潤滑領域では、潤滑特性値:η・V/Pが小さくなるほど摩擦係数:μが小さくなる。言い換えれば、流体潤滑領域では、荷重:Pが大きくなるほど摩擦係数:μが小さくなる。 The fluid lubrication region is a region where the lubrication characteristic value η · V / P is relatively large (the lubricating oil film thickness is relatively thick). In this fluid lubrication region, the friction coefficient: μ decreases as the lubrication characteristic value η · V / P decreases. In other words, in the fluid lubrication region, the friction coefficient: μ decreases as the load: P increases.
混合潤滑領域は、潤滑特性値:η・V/Pが比較的小さくなる(潤滑油の膜厚が比較的薄くなる)領域である。この混合潤滑領域では、潤滑特性値:η・V/Pが小さくなるにつれて摩擦係数:μが急激に大きくなる。言い換えれば、混合潤滑領域では、荷重:Pが大きくなるにつれて摩擦係数:μが急激に増大する。 The mixed lubrication region is a region where the lubrication characteristic value η · V / P is relatively small (the lubricating oil film thickness is relatively thin). In this mixed lubrication region, the friction coefficient μ increases rapidly as the lubrication characteristic value η · V / P decreases. In other words, in the mixed lubrication region, the friction coefficient: μ increases rapidly as the load: P increases.
境界潤滑領域は、潤滑特性値:η・V/Pが非常に小さくなる(潤滑油の膜厚が殆ど零になる)領域である。この領域では、潤滑特性値:η・V/Pの大小にかかわらず摩擦係数:μが最大となる。 The boundary lubrication region is a region where the lubrication characteristic value η · V / P is very small (the film thickness of the lubricating oil is almost zero). In this region, the friction coefficient: μ is the maximum regardless of the lubrication characteristic value: η · V / P.
このようなストライベック線図によれば、潤滑特性値:η・V/Pが混合潤滑領域にあるときはモータ53の駆動トルクが過剰に大きくなる可能性がある。そして、潤滑特性値:η・V/Pが境界潤滑領域にあるときは偏心カム軸5が回転困難になる可能性がある。
According to such a Stribeck diagram, when the lubrication characteristic value η · V / P is in the mixed lubrication region, the driving torque of the
そこで、本実施の形態では、ECU100は、潤滑特性値:η・V/Pが境界潤滑領域に入らず且つ摩擦係数:μが所定値以下となるように偏心カム軸5の回転速度:V、言い換えればモータ53の回転速度を制御するようにした。
Therefore, in the present embodiment, the
以下、モータ53の回転速度を制御する具体的な方法について図5に基づいて説明する
。図5はモータ回転速度制御ルーチンを示すフローチャートである。このモータ回転速度制御ルーチンは、予めECU100のROMに記憶されているルーチンであり、ECU100が所定時間毎に繰り返し実行するルーチンである。
Hereinafter, a specific method for controlling the rotation speed of the
モータ回転速度制御ルーチンでは、ECU100は先ずS101において内燃機関1の運転状態を検出する。具体的には、ECU100は、アクセル開度、機関回転数、或いは燃料噴射量などを入力する。
In the motor rotation speed control routine, the
S102では、ECU100は、S101で検出された運転状態に基づいて目標圧縮比:εを演算する。この場合の目標圧縮比:εは偏心カム軸5の回転角度で表される。
In S102, the
S103では、ECU100は、回転角センサ9の出力信号(現時点における偏心カム軸5の回転角度):θを入力する。
In S103, the
S104では、ECU100は、前記S101で検出された内燃機関1の運転状態と前記S102で算出された目標圧縮比:εと前記S103で入力された偏心カム軸5の回転角度:θとをパラメータとして、偏心カム軸5を回転角度:θから目標圧縮比:εまで回転する際のモータ53の回転速度:Vmを決定する。
In S104, the
前述の図4の説明で述べたように、軸受け部の摩擦係数:μは荷重:Pによって変化する。軸受け部の荷重:Pは、内燃機関1の燃焼圧と偏心カム軸5の回転角度と相関がある。
As described above with reference to FIG. 4, the friction coefficient μ of the bearing portion varies depending on the load P. The load P of the bearing portion is correlated with the combustion pressure of the internal combustion engine 1 and the rotation angle of the
図6は、軸受け部に作用する荷重:Pと偏心カム軸5の回転角度:θと内燃機関1の燃焼圧との関係を示す図である。尚、偏心カム軸5の回転角度は、圧縮比が最も低いとき(すなわち、前述した図3(a)の状態のとき)の回転角度を0°とし、圧縮比が最も高いとき(すなわち、前述した図3(c)の状態のとき)の回転角度を90°としている。
FIG. 6 is a view showing the relationship between the load acting on the bearing portion: P, the rotation angle of the eccentric cam shaft 5: θ, and the combustion pressure of the internal combustion engine 1. The rotational angle of the
図6において、荷重:Pは、偏心カム軸5の回転角度:θの増加に伴い非線形で増加する。特に偏心カム軸5の回転角度:θが90°に近づくにつれて荷重:Pの増加率が大きくなっている。更に、荷重:Pは内燃機関1の燃焼圧が高くなるほど大きくなる。
In FIG. 6, the load: P increases non-linearly as the rotation angle: θ of the
そこで、ECU100は、図7に示すマップに従って、偏心カム軸5を回転角度:θから目標圧縮比:εまで回転する際のモータ53の回転速度:Vmを定める。
Therefore, the
図7のマップでは、燃焼圧が高く且つ回転角度:θが大きくなる(軸受け部の荷重:Pが大きくなる)ほどモータ53の回転速度:Vmが高くなり、燃焼圧が低く且つ回転角度:θが小さくなる(軸受け部の荷重:Pが小さくなる)ほどモータ53の回転速度:Vmを低くなっている。
In the map of FIG. 7, the higher the combustion pressure and the larger the rotation angle: θ (the larger the bearing load: P), the higher the rotation speed: Vm of the
図7のマップによれば、軸受け部の潤滑状態がストライベック線図の何れの領域にあっても、軸受け部の摩擦係数:μを小さくすることが可能となる。 According to the map of FIG. 7, it is possible to reduce the friction coefficient μ of the bearing portion, regardless of the region of the Stribeck diagram where the bearing is lubricated.
例えば、ストライベック線図の流体潤滑領域においては、荷重:Pが小さくなる(潤滑特性値:η・V/Pが大きくなる)ほど軸受け部の摩擦係数:μが大きくなるため、荷重:Pが小さくなるほど偏心カム軸5の回転速度:Vが低くされれば、それに応じて潤滑特性値:η・V/Pも小さくなり、以て軸受け部の摩擦係数:μが小さくなる。
For example, in the fluid lubrication region of the Stribeck diagram, the friction coefficient: μ of the bearing portion increases as the load: P decreases (the lubrication characteristic value: η · V / P increases). The smaller the rotational speed V of the
また、ストライベック線図の境界潤滑領域又は混合潤滑領域においては、荷重:Pが大きくなる(潤滑特性値:η・V/Pが小さくなる)ほど軸受け部の摩擦係数:μが大きく
なるため、荷重:Pが大きくなるほど偏心カム軸5の回転速度:Vが高められれば、それに応じて潤滑特性値:η・V/Pも大きくなり、以て軸受け部の摩擦係数:μが小さくなる。
Further, in the boundary lubrication region or mixed lubrication region of the Stribeck diagram, the friction coefficient: μ of the bearing portion increases as the load: P increases (the lubrication characteristic value: η · V / P decreases). If the rotational speed: V of the
尚、図7のマップに示されるモータ53の回転速度:Vmは、軸受け部の摩擦係数:μが所定値(好ましくは0.1程度)以下となり、且つ、ストライベック線図における潤滑特性値:η・V/Pが可能な限り流体潤滑領域に入るようにるように定められている。
Incidentally, the rotational speed Vm of the
ここで図5に戻り、ECU100は、S105において前記S104で定められたモータ53の回転速度:Vmに従ってモータ53を制御する。
Here, returning to FIG. 5, the
以上述べた実施の形態によれば、軸受け部の摩擦係数:μが低下するとともに潤滑油の膜厚が適正な厚さになるため、モータ53の駆動電力が過剰に増加することがなくなるとともに偏心カム軸5や軸受け部の耐久性が向上する。
According to the embodiment described above, the friction coefficient: μ of the bearing portion decreases and the film thickness of the lubricating oil becomes an appropriate thickness, so that the driving power of the
尚、上述したモータ回転制御によれば、荷重:Pが比較的小さいときにモータ53の回転速度:Vmが低くされるため、圧縮比切換の所要時間が長くなる可能性がある。そのような場合には、摩擦係数:μが所定値より十分に小さい領域においてモータ53の回転速度:Vmを高めることで所要時間の延長を抑制するようにしてもよい。
According to the motor rotation control described above, since the rotation speed Vm of the
1・・・・内燃機関
2・・・・シリンダブロック
3・・・・クランクケース
5・・・・変位機構
6・・・・カム収納孔
8・・・・軸受収納孔
50・・・アクチュエータ
500・・偏心カム軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ....
Claims (4)
前記可変圧縮比機構の摺動部の潤滑状態がストライベック線図における流体潤滑領域にあるときは前記摺動部の回転速度を低下させ、境界潤滑領域又は混合潤滑領域にあるときは前記摺動部の回転速度を増加させることを特徴とする可変圧縮比機構の制御方法。 A control method for a variable compression ratio mechanism that involves a rotational sliding operation when changing the compression ratio of an internal combustion engine,
When the lubrication state of the sliding portion of the variable compression ratio mechanism is in the fluid lubrication region in the Stribeck diagram, the rotational speed of the sliding portion is decreased, and when the sliding state is in the boundary lubrication region or the mixed lubrication region, the sliding A control method for a variable compression ratio mechanism, wherein the rotational speed of the part is increased.
前記偏心カム軸の回転角度をパラメータとして前記偏心カム軸の回転速度を増減させることを特徴とする可変圧縮比機構の制御方法。 It is a control method of the variable compression ratio mechanism that changes the relative position of the cylinder block with respect to the crankcase by changing the rotation angle of the eccentric cam shaft,
A control method for a variable compression ratio mechanism, wherein the rotational speed of the eccentric cam shaft is increased or decreased using the rotation angle of the eccentric cam shaft as a parameter.
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