JP6477278B2 - Control device for variable compression ratio internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、機関圧縮比を変更可能な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 provided with a variable compression ratio mechanism capable of changing an engine compression ratio.
従来より、制御軸の回転位置に応じて内燃機関の機関圧縮比を変化させる可変圧縮比機構を備えた可変圧縮比内燃機関が知られている。また特許文献1には、制御軸の回転位置を変更・保持する駆動モータの温度に応じて駆動モータの作動を制限したり、あるいは駆動モータの作動を停止する技術が開示されている。 Conventionally, a variable compression ratio internal combustion engine including a variable compression ratio mechanism that changes the engine compression ratio of the internal combustion engine in accordance with the rotational position of a control shaft is known. Patent Document 1 discloses a technique for restricting the operation of the drive motor or stopping the operation of the drive motor in accordance with the temperature of the drive motor that changes and holds the rotational position of the control shaft.
可変圧縮比機構では、機関運転中にエンジントルク相当の負荷が制御軸に繰り返し作用することから、制御軸を駆動する駆動モータには、高い負荷・荷重を支えるモータトルクが要求され、ひいては駆動モータに流す電流が大きくなり、モータ温度の過度な昇温や、これに伴うモータトルクの低下が懸念される。 In the variable compression ratio mechanism, a load corresponding to the engine torque repeatedly acts on the control shaft during engine operation. Therefore, the drive motor that drives the control shaft is required to have a motor torque that supports a high load and load. There is a concern that the current flowing through the motor increases, and the motor temperature is excessively increased and the motor torque is reduced accordingly.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、モータ温度が高い場合に、制御軸から駆動モータ側へ作用する負荷・荷重を軽減して、駆動モータの発熱を抑制することを目的としている。 The present invention has been made in view of such circumstances. When the motor temperature is high, the load / load acting on the drive motor side from the control shaft is reduced to suppress the heat generation of the drive motor. It is aimed.
本発明に係る可変圧縮比内燃機関の制御装置は、機関本体に回転可能に支持される制御軸の回転位置に応じて機関圧縮比を変化させる可変圧縮比機構と、上記制御軸の回転位置を変更・保持する駆動モータと、を有し、上記制御軸の回転位置に応じて、上記駆動モータから上記制御軸への回転動力伝達経路の減速比が変化するように構成されている。 A control apparatus for a variable compression ratio internal combustion engine according to the present invention includes a variable compression ratio mechanism that changes an engine compression ratio according to a rotational position of a control shaft that is rotatably supported by an engine body, and a rotational position of the control shaft. And a drive motor that is changed and held, and is configured such that the reduction ratio of the rotational power transmission path from the drive motor to the control shaft changes according to the rotational position of the control shaft.
そして、上記駆動モータのモータ温度を検出もしくは推定するモータ温度取得手段を有し、上記モータ温度が所定温度以上となると、上記回転動力伝達機構の減速比が高くなるように上記制御軸の回転位置を変更する。 And a motor temperature acquisition means for detecting or estimating the motor temperature of the drive motor, and when the motor temperature becomes equal to or higher than a predetermined temperature, the rotational position of the control shaft is increased so that the reduction ratio of the rotational power transmission mechanism is increased. To change.
本発明によれば、モータ温度が所定温度以上に高くなると、制御軸の回転位置の変更により回転動力伝達機構の減速比が高くなることで、制御軸から駆動モータ側へ作用する負荷・荷重が軽減されるために、駆動モータ側のそれ以上の発熱を抑制し、駆動モータの信頼性・耐久性を向上するとともに、駆動モータの保持トルクを確保して、制御軸の不用意な変動に伴う圧縮比の変動を抑制することができる。 According to the present invention, when the motor temperature is higher than the predetermined temperature, the reduction ratio of the rotational power transmission mechanism is increased by changing the rotational position of the control shaft, so that the load / load acting from the control shaft to the drive motor side is reduced. In order to reduce this, it is possible to suppress further heat generation on the drive motor side, improve the reliability and durability of the drive motor, and ensure the holding torque of the drive motor, resulting in inadvertent fluctuation of the control shaft The fluctuation of the compression ratio can be suppressed.
以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照して詳細に説明する。先ず、図1及び図2を参照して、本発明の一実施例に係る複リンク式ピストン−クランク機構を利用した可変圧縮比機構について説明する。なお、この機構は上記の特開2009−185629号公報等にも記載のように公知であるので、簡単な説明にとどめる。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, a variable compression ratio mechanism using a multi-link piston-crank mechanism according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Since this mechanism is known as described in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-185629, etc., only a brief description will be given.
内燃機関の機関本体の一部を構成するシリンダブロック1には、各気筒のピストン3がシリンダ2内に摺動可能に嵌合しているとともに、クランクシャフト4が回転可能に支持されている。可変圧縮比機構10は、クランクシャフト4のクランクピン5に回転可能に取り付けられるロアリンク11と、このロアリンク11とピストン3とを連結するアッパリンク12と、シリンダブロック1等の機関本体側に回転可能に支持される制御軸14と、この制御軸14に偏心して設けられた制御偏心軸部15と、この制御偏心軸部15とロアリンク11とを連結する制御リンク13と、を有している。ピストン3とアッパリンク12の上端とはピストンピン16を介して相対回転可能に連結され、アッパリンク12の下端とロアリンク11とは第1連結ピン17を介して相対回転可能に連結され、制御リンク13の上端とロアリンク11とは第2連結ピン18を介して相対回転可能に連結され、制御リンク13の下端は上記の制御偏心軸部15に回転可能に取り付けられている。
A
制御軸14には、連結機構21を介して駆動モータ20(図2等参照)が連結されており、この駆動モータ20により制御軸14の回転位置を変更・保持することによって、ロアリンク11の姿勢の変化を伴って、ピストン上死点位置やピストン下死点位置を含むピストンストローク特性が変化して、機関圧縮比が変化する。従って、制御部40により駆動モータ20を駆動制御することによって、機関運転状態に応じて機関圧縮比を制御することができる。
A drive motor 20 (see FIG. 2 and the like) is connected to the
機関本体としてシリンダブロック1の下方に固定されるオイルパンアッパ6Aの吸気側の側壁7には、連結機構21を収容するハウジング22と、駆動モータ20と、が機関前後方向に沿うように配置されている。
On the side wall 7 on the intake side of the oil pan upper 6A that is fixed below the cylinder block 1 as the engine body, a
図1,図2に示すように、機関本体内部に配置される制御軸14と、ハウジング22内に配置される連結機構21の回転軸23とは、レバー24によって連結されている。なお、この実施例では回転軸23を減速機(図示省略)の出力軸と一体的に構成しているが、回転軸23を減速機の出力軸と別体の構成とし、両者が一体的に回転する構造としても良い。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
レバー24の一端と、制御軸14の中心より径方向外方へ延びる第1アーム部25の先端とは、第3連結ピン33を介して相対回転可能に連結されており、回転軸23の中心より径方向外方へ延びる第2アーム部27の先端とレバー24の他端とが第4連結ピン35を介して相対回転可能に連結されている。なお、図2では、第4連結ピン35を省略し、この第4連結ピン35が嵌合する回転軸23のピン連結孔35Aが描かれている。オイルパンアッパ6Aの吸気側の側壁7には、上記のレバー24が挿通するスリット状の連通孔が貫通形成されている。
One end of the
連結機構21には、駆動モータ20の出力を減速して制御軸14側へ伝達する減速機が設けられている。減速機としては、大きな減速比が得られる波動歯車装置やサイクロ減速機等が用いられる。さらに、レバー24、第1アーム部25、及び第2アーム部27を含めたリンク構造による減速比は、制御軸14の回転位置に応じて変化するように構成されている。すなわち、制御軸14を回転すると機関圧縮比が変化するとともに、第1アーム部25、第2アーム部27及びレバー24の姿勢が変化することから、モータ20から制御軸14への回転動力伝達経路の減速比も変化することとなる。具体的には、図3に示すように、基本的には制御軸14が低圧縮比側に回転するとモータ20から制御軸14への回転動力伝達経路の減速比が高くなるように構成されており、かつ、最大圧縮比の近傍では、制御軸14が高圧縮比側へ回転すると減速比が高くなるように構成されている。
次に、図3のような機関圧縮比と減速比との関係が得られる具体的な構造について、図6を参照して説明する。図6(A)に示すように、レバー24の長さ24Cは、第1、第2アーム部25、27とレバー24とが直交する姿勢におけるレバー長さ24Bよりも長く設定されている。言い換えると、第1アーム部25又は第2アーム部27の一方がレバー24と直交するときに、第1アーム部25又は第2アーム部27の他方とレバー24とのなす角度が鋭角となるように、レバー24の長さ24Cが設定されている。更に図6(B)に示すように、レバー24と第1アーム部25とのなす角度は、低圧縮比時に鈍角、高圧縮比時に鋭角となり、かつ、制御軸14の制御偏心軸部15が、制御軸14に対して回転軸23に近い側に配置されている。以上に示すようなリンクレイアウトによれば、中間圧縮比付近で減速比が最小減速比となり、この中間圧縮比付近から高圧縮比側もしくは低圧縮比側へ向かうに従って減速比が徐々に大きくなり、低圧縮比側で最大の減速比となる。
The
Next, a specific structure capable of obtaining the relationship between the engine compression ratio and the reduction ratio as shown in FIG. 3 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 6A, the length 24C of the
図4は、本実施例の制御の流れを示すフローチャートであり、本ルーチンは例えば上記の制御部40により所定期間毎(例えば、10ms毎)に繰り返し実行される。ステップS11では、駆動モータ20の温度であるモータ温度が所定温度以上であるか否かを判定する。このモータ温度は、例えば内燃機関の油温を検出する油温センサ41の検出値を用いて推定される。
FIG. 4 is a flowchart showing the control flow of the present embodiment. This routine is repeatedly executed by the
モータ温度が所定温度以上でなければ、ステップS12へ進み、機関圧縮比を制限することなく本ルーチンを終了する。一方、モータ温度が所定温度以上であれば、ステップS13へ進み、モータ20から制御軸14への回転動力伝達経路の減速比が高くなるように、機関圧縮比を低圧縮比側へ変換する。これによって、例えば機関高負荷時にモータ温度が所定温度以上に高くなっても、モータ20から制御軸14への回転動力伝達経路の減速比を高くすることで、駆動モータ20にかかる負荷・荷重を抑制し、モータ発熱量を低減することで、駆動モータ20の耐久性・信頼性を向上することができる。また、モータ20から制御軸14への回転動力伝達経路の減速比が高い運転点を低圧縮比側とすることで、モータ高温時でも車両の走行性能を損ねることがない。
If the motor temperature is not equal to or higher than the predetermined temperature, the process proceeds to step S12, and this routine is terminated without limiting the engine compression ratio. On the other hand, if the motor temperature is equal to or higher than the predetermined temperature, the process proceeds to step S13, and the engine compression ratio is converted to the low compression ratio side so that the reduction ratio of the rotational power transmission path from the
更に、汎用的に用いられる油温センサ41の油温を用いてモータ温度を推定することで、モータ温度センサが不要となり、低コスト化を図ることができる。 Furthermore, by estimating the motor temperature using the oil temperature of the oil temperature sensor 41 that is used for general purposes, the motor temperature sensor becomes unnecessary, and the cost can be reduced.
但し、モータ温度を検出もしくは推定する手法はこれに限らず、例えば、油温に加えて車速センサ42により求められる車速や吸気温センサ43により求められる吸気温を併用して推定するようにしても良い。この場合、より高精度にモータ温度を推定することが可能となる。また、また、実際にモータ温度を検出するモータ温度センサを用いて直接的にモータ温度を検出するようにしても良く、あるいは運転履歴からモータ温度を推定するようにしても良い。
However, the method for detecting or estimating the motor temperature is not limited to this, and for example, the vehicle temperature obtained by the
図5は、他の実施例に係る制御の流れを示すフローチャートであり、ステップS11及びステップS12の処理は図4と同様である。可変圧縮比機構10では、ピストン側から作用する荷重により駆動モータ20を停止すると制御軸14は可及的に低圧縮比側へ回転することとなる。そこで本実施例では、モータ温度が所定温度以上である場合、ステップS11からステップS13Aへ進み、駆動モータ20の作動を停止する。この場合、駆動モータ20の作動停止に伴い、制御軸14が力学的な安定点である低圧縮比側へ移行することとなり、上記の実施例と同様に、モータ20から制御軸14への回転動力伝達経路の減速比を高くすることで、駆動モータ20にかかる負荷・荷重を抑制し、モータ発熱量を低減し、駆動モータ20の耐久性・信頼性を向上することができることに加え、駆動モータ20を停止することにより消費電力を抑制しつつ更にモータ発熱量を抑制することができる。
FIG. 5 is a flowchart showing the flow of control according to another embodiment, and the processes in steps S11 and S12 are the same as those in FIG. In the variable
以上のように本発明を具体的な実施例に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の変形・変更を含むものである。例えば、上記実施例では、図6に示すように、制御軸14の中心と回転軸23の中心とを通る直線に対し、第1アーム部25の突出方向と第2アーム部27の突出方向とが同方向に設定されているが、この突出方向を逆方向に設定しても良い。
As described above, the present invention has been described based on the specific embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications and changes. For example, in the above embodiment, as shown in FIG. 6, the protruding direction of the
10…可変圧縮比機構
14…制御軸
20…駆動モータ
21…連結機構
40…制御部
41…油温センサ
42…車速センサ
43…吸気温センサ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
上記制御軸の回転位置を変更・保持する駆動モータと、
を有し、
上記制御軸の回転位置に応じて、上記駆動モータから上記制御軸への回転動力伝達経路の減速比が変化するように構成されており、
かつ、上記駆動モータのモータ温度を検出もしくは推定するモータ温度取得手段を有し、
上記モータ温度が所定温度以上となると、上記回転動力伝達経路の減速比が高くなるように上記制御軸の回転位置を変更することを特徴とする可変圧縮比内燃機関の制御装置。 A variable compression ratio mechanism that changes the engine compression ratio according to the rotational position of a control shaft that is rotatably supported by the engine body;
A drive motor for changing / holding the rotational position of the control shaft;
Have
According to the rotational position of the control shaft, the reduction ratio of the rotational power transmission path from the drive motor to the control shaft is configured to change,
And it has a motor temperature acquisition means for detecting or estimating the motor temperature of the drive motor,
A control apparatus for a variable compression ratio internal combustion engine, wherein the rotational position of the control shaft is changed so that a reduction ratio of the rotational power transmission path is increased when the motor temperature is equal to or higher than a predetermined temperature.
上記モータ温度が上記所定温度以上となると、上記回転動力伝達経路の減速比が高くなるように上記制御軸の回転位置を変更して機関圧縮比を低圧縮比側に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の制御装置。 When the control shaft rotates to the low compression ratio side, the reduction ratio of the rotational power transmission path is configured to be high,
When the motor temperature becomes the predetermined temperature or higher, and changes the engine compression ratio by changing the rotational position of the control shaft so a reduction ratio is increased in the rotation power transmission path in the low compression ratio side The control apparatus for a variable compression ratio internal combustion engine according to claim 1.
上記モータ温度が上記所定温度以上となると、上記回転動力伝達経路の減速比が高くなるように上記駆動モータを停止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の制御装置。 When the control shaft rotates to the low compression ratio side, the reduction ratio of the rotational power transmission path is configured to be high,
When the motor temperature becomes the predetermined temperature or higher, the control device for a variable compression ratio internal combustion engine according to claim 1, characterized in that stopping the drive motor so that the speed reduction ratio of the rotation power transmission path is high.
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