JP2001132450A - 内燃機関の油温制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成により製造コストの高騰を抑制し
た上で、エンジンオイルを早期に昇温して適切な温度に
保持できる内燃機関の油温制御装置を提供する。 【解決手段】 内燃機関１の冷却水路１１に対してバイ
パス路２０を並列に接続し、そのバイパス路２０に熱交
換器２１を設けて、オイルパン２内のエンジンオイルに
対して熱交換可能とし、温度検出手段３３にて検出され
た冷却水温が第１の設定温度を越えたときに、切換弁２
２によりバイパス路２０に冷却水を通水し、その時点で
より高温に達している冷却水を利用して熱交換器２１に
よりエンジンオイルを昇温するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関のピスト
ンやジャーナル部を潤滑するためのエンジンオイルの温
度を制御する油温制御装置に関するものである。

【０００２】

【関連する背景技術】この種の内燃機関の油温制御装置
として、例えば特開平１１−２２４６１号公報に記載の
ものを挙げることができる。この油温制御装置では、内
燃機関の冷却水が流通する熱交換器をオイルパン内に配
設し、冷却水の熱を利用して車室内を暖房する暖房モー
ドにおいて、熱交換器を介してエンジンオイルにより冷
却水を昇温させることで、暖房効率の向上を図ってい
る。

【０００３】そして、暖房時には本来外気温が低い上に
冷却水に熱を奪われることから、エンジンオイルは過度
に冷却されて潤滑性が損なわれる虞がある。その対策と
して、この油温制御装置では熱交換器をオイルパン内に
複数配設して、油温の低下に伴ってエンジンオイルの粘
性が増大することを利用して、低油温時に熱交換器とオ
イルパンの内壁との間にエンジンオイルの滞留空間を形
成し、その結果、オイルパンの表面からの放熱を抑制し
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た内燃機関の油温制御装置では、エンジンオイルを滞留
させるためにオイルパンの内壁全体を熱交換器で覆う必
要がある。従って、部品点数の増加に伴って構造が複雑
化して、製造コストを高騰させる要因になっていた。

【０００５】本発明の目的は、簡単な構成により製造コ
ストの高騰を抑制した上で、エンジンオイルを早期に昇
温して適切な温度に保持することができる内燃機関の油
温制御装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明では、内燃機関の出口からラジエー
タに至る冷却水路、若しくはラジエータから該内燃機関
の入口に至る冷却水路の何れかに並列に接続されたバイ
パス路と、バイパス路に設けられると共に、オイルパン
内のエンジンオイルに対して熱交換可能に配設された熱
交換器と、冷却水路と上記バイパス路とを切換可能な切
換弁と、内燃機関の温度を検出する温度検出手段と、温
度検出手段にて検出された温度が第１の設定温度以下の
ときに、バイパス路への冷却水の通水を停止し、温度が
第１の設定温度を越えたときに、バイパス路への冷却水
の通水を許可するように上記切換弁を作動させる制御手
段とを備えた。

【０００７】従って、内燃機関の温度が第１の設定温度
以下のときにはバイパス路に冷却水が通水されず、冷却
水とエンジンオイルは内燃機関の運転に伴って個別に昇
温され、温度が第１の設定温度を越えるとバイパス路に
冷却水が通水されて、その時点でより高温に達している
冷却水を利用して熱交換器によりエンジンオイルが昇温
され、油温の上昇が促進される。そして、以上の油温制
御は、既存の冷却水路に熱交換器を備えたバイパス路を
設けただけの簡単な構成により実現可能となる。

【０００８】又、請求項２の発明では、温度検出手段
を、内燃機関の冷却水温を検出する水温センサとし、更
に、内燃機関の油温を検出する油温センサを備え、制御
手段を、冷却水温が第１の設定温度以上で、且つ、油温
が第１の設定温度より高温側の第２の設定温度以下であ
るときに、バイパス路への冷却水の通水を許可するよう
に構成した。従って、冷却水との熱交換により油温が上
昇して第２の設定温度を越えた時点で、バイパス路に冷
却水が通水されなくなって熱交換が中止されるため、冷
却水温とは関係なく、油温をフリクションの面で有利な
より高い温度領域で平衡可能となる。

【０００９】更に、請求項３の発明では、請求項２と同
様の油温センサを備え、制御手段を、油温が第２の設定
温度より高温側の第３の設定温度以上であるときに、バ
イパス路への冷却水の通水を許可するように構成した。
従って、内燃機関の発熱により油温が上昇して第３の設
定温度を越えた時点でバイパス路に冷却水が通水され、
過度の油温上昇が未然に防止される。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を筒内噴射型内燃機
関の油温制御装置に具体化した一実施形態を説明する。
図１は本実施形態の筒内噴射型内燃機関の油温制御装置
を示す全体構成図である。この図に示すように、内燃機
関１にはオイルポンプ３が設置され、オイルポンプ３の
吸込側はストレーナ４と接続され、吐出側は油圧調整用
のリリーフ弁５及びオイルフィルタ６を介して内燃機関
１内に形成された油路７と接続されている。内燃機関１
の運転時において、オイルパン２内に貯留されたエンジ
ンオイルはストレーナ４を経てオイルポンプ３に吸い上
げられ、リリーフ弁５及びオイルフィルタ６を経て油路
７に流通して内燃機関１内の図示しないピストンやジャ
ーナル部を潤滑し、その後にオイルパン２内に戻され
る。

【００１１】一方、内燃機関１内には図示しないウォー
タジャケットが形成され、ウォータジャケットの入口１
０ａと出口１０ｂとは、冷却水路を構成する上流側水路
１１、電動ファン１２にて冷却されるラジエータ１３、
及び冷却水路を構成する下流側水路１４により相互に接
続されて、環状の循環路が形作られている。ウォータジ
ャケットの入口１０ａ側にはウォータポンプ１５が設け
られ、内燃機関１の運転時において、冷却水はウォータ
ポンプ１５によりウォータジャケット内を循環して内燃
機関１を冷却し、上流側水路１１からラジエータ１３内
を流通して放熱した後に下流側水路１４を経て再びウォ
ータジャケット内に導入され、以上のサイクルを繰り返
す。

【００１２】尚、上流側水路１１と下流側水路１４との
間には、ラジエータ１３に対して並列にサーモスタット
用バイパス路１６が設けられ、その一側には冷却水温に
応じて開閉するサーモスタット１７が設けられている。
又、上流側水路１１と下流側水路１４との間には、ラジ
エータ１３に対して並列にヒータコア１８が設置され、
暖房時にはヒータコア１８内を流通する冷却水の熱を利
用して、図示しないファンからの送風を加熱して車室内
の暖房に供する。

【００１３】以上の構成は一般的な内燃機関と同様であ
り、続いて本実施形態の内燃機関１特有の構成を述べる
と、前記上流側水路１１は部分的に内燃機関１のオイル
パン２内に配管されており、そのオイルパン２内に露出
した部分には熱交換器用バイパス路２０が並列に接続さ
れている。バイパス路２０には熱交換器２１が設けら
れ、この熱交換器２１は常にエンジンオイルに浸漬され
ている。上流側水路１１と熱交換器用バイパス路２０と
の分岐箇所には切換弁２２が設けられ、この切換弁２２
は上流側水路側１１と熱交換器用バイパス路２０側とに
選択的に切換えられ、その切換に応じて内燃機関１から
の冷却水が熱交換器２１を迂回する経路と熱交換器２１
内を流通する経路との何れかに案内される。

【００１４】車室内には、図示しない入出力装置、多数
の制御プログラムを内蔵した記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡ
Ｍ、不揮発性ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タ
イマカウンタ等を備えたＥＣＵ（電子制御ユニット）３
１が設置されており、内燃機関１の燃料噴射や点火時期
等の総合的な制御を実行するようになっている。ＥＣＵ
３１の入力側には、油温Ｔoilを検出する油温センサ３
２、及び冷却水温Ｔwaterを検出する温度検出手段とし
ての水温センサ３３が接続され、ＥＣＵ３１の出力側に
は前記した切換弁２２が接続されている。そして、ＥＣ
Ｕ３１は図示しないルーチンに従って燃料噴射や点火時
期等の制御を実行して内燃機関１を運転し、例えば、比
較的低回転・低負荷の運転領域では、燃料噴射制御にお
いて圧縮工程で燃料を噴射する筒内噴射型内燃機関１に
特有の圧縮工程噴射を実行し、超リーンな空燃比を実現
して燃費節減を図る。又、ＥＣＵ３１は、以下に述べる
ように内燃機関１からの冷却水を切換弁２２により切換
制御して、内燃機関１の油温Ｔoilを常に適切な値に保
持する。

【００１５】以下、このＥＣＵ３１により実行される油
温制御の詳細を説明するが、それに先立って、油温制御
に用いられる各設定値Ｔ１，Ｔ２の設定状況を述べる。
ここで、以下のフローチャートの説明では、内燃機関１
が冷間始動されたときの油温制御の実行状況を述べてい
るが、周知のように機関の回転が不安定な冷間始動の当
初には、燃料噴射制御において燃料増量を実行すると共
に、圧縮工程でのリーン運転を禁止して通常の吸気工程
噴射を行って回転の安定化を図っている。そして、これ
らの燃料増量やリーン運転の禁止は、冷却水温Ｔwater
が上昇して暖機完了と判定された時点で中止されるので
あるが、そのときの冷却水温Ｔwaterより若干高い値
（例えば５５℃）として、昇温開始水温Ｔ１が設定され
ている。一方、高回転・高負荷の運転時には冷却水温Ｔ
waterと共に油温Ｔoilも上昇し、その油温Ｔoilの上限
に対して余裕を見込んだ若干低い値（例えば１２０℃）
として、冷却開始油温Ｔ２が設定されている。

【００１６】そして、上記のように内燃機関１が冷間始
動されると、ＥＣＵ３１は図２に示す油温制御ルーチン
を所定の制御インターバルで実行し、まず、ステップＳ
２で水温センサ３３にて検出された冷却水温Ｔwaterを
読込み、ステップＳ４で油温センサ３２にて検出された
油温Ｔoilを読込む。次いで、ステップＳ６で冷却水温
Ｔwaterが上記した昇温開始水温Ｔ１以上か否かを判定
するが、冷間始動の当初は昇温開始水温Ｔ１未満である
ことからＮＯ（否定）の判定を下し、ステップＳ８に移
行する。ステップＳ８では油温Ｔoilが上記した冷却開
始油温Ｔ２以上か否かを判定するが、当初は冷却開始油
温Ｔ２未満であることからＮＯの判定を下し、ステップ
Ｓ１０で切換弁２２を上流側水路１１側に切換えた後
に、ルーチンを終了する。

【００１７】従って、このときの内燃機関１からの冷却
水は熱交換器２１を迂回して上流側水路１１を流れるた
め、本実施形態の油温制御装置を備えない一般的な内燃
機関と同様に、冷却水とエンジンオイルは熱交換を行う
ことなく内燃機関１の暖機に伴って個別に昇温される。
尚、この時点ではサーモスタット１７の閉鎖により、冷
却水がラジエータ１３を迂回してサーモスタット用バイ
パス路１６側に案内されて、その昇温が促進される。

【００１８】冷却水温Ｔwaterが次第に上昇して昇温開
始水温Ｔ１に達すると、ステップＳ６の判定がＹＥＳ
（肯定）となることから、ＥＣＵ３１はステップＳ１２
に移行して油温Ｔoilが冷却水温Ｔwater未満か否かを判
定する。周知のように、暖機に伴う温度上昇はエンジン
オイルより冷却水の方が顕著であり、冷却水温Ｔwater
は油温Ｔoilに先行して上昇していることから、冷却水
温Ｔwaterが昇温開始水温Ｔ１に達した時点では油温Ｔo
ilは未だ低い領域にある。従って、ステップＳ１２に移
行した当初はＹＥＳの判定を下して、ステップＳ１４で
切換弁２２を熱交換器用バイパス路２０側に切換えた後
に、ルーチンを終了する。

【００１９】従って、このときの内燃機関１からの冷却
水は熱交換器２１内を流通した後に上流側水路１１へと
流されるため、高温の冷却水と低温のエンジンオイルと
の間で熱交換が行われる。この熱交換により冷却水温Ｔ
waterの上昇は若干緩慢となるが、冷却水温Ｔwaterが昇
温開始水温Ｔ１を越えているこの時点では、既に始動当
初の燃料増量やリーン運転の禁止が中止されて、燃費面
で有利なリーン空燃比での圧縮工程噴射が実行されてい
ることから、圧縮工程噴射の開始遅れによる燃費悪化の
虞は全くない。そして、冷却水との熱交換により油温Ｔ
oilの上昇が促進されて、その粘性が早期に低下するこ
とからピストンやジャーナル部等のフリクションが低減
され、その結果、燃費節減が達成される。

【００２０】暖機に伴って油温Ｔoilと冷却水温Ｔwater
は次第に上昇し、冷却水温Ｔwaterがサーモスタット１
７の設定温度に達すると、それ以降はサーモスタット１
７の開閉により冷却水が適宜ラジエータ１３内に流通さ
れて、冷却水温Ｔwaterは設定温度付近に保持される。
周知のように、上記したフリクション等の観点から油温
Ｔoilは冷却水温Ｔwaterに比較して高い領域で平衡する
ように内燃機関の仕様設定がなされているため、油温Ｔ
oilは必然的に冷却水温Ｔwaterを越えることとなり、そ
の時点でステップＳ１２の判定がＮＯとなって、ＥＣＵ
３１は前記ステップＳ８からステップＳ１０に移行して
切換弁２２を上流側水路側に切換える。従って、冷却水
とエンジンオイルとの熱交換が中止され、エンジンオイ
ルは冷却水によって逆に冷却されることなく、その時点
の内燃機関１の運転状態に応じたより高い温度領域で平
衡する。

【００２１】一方、高回転・高負荷運転により油温Ｔoi
lが更に上昇して冷却開始油温Ｔ２に達すると、ＥＣＵ
３１は前記ステップＳ８でＹＥＳの判定を下してステッ
プＳ１４に移行し、切換弁２２を熱交換器用バイパス路
２０側に切換える。従って、冷却水とエンジンオイルと
の熱交換が再開されて、高温のエンジンオイルが低温の
冷却水によって冷却され、過度の温度上昇による種々の
トラブル、例えば油膜切れによるピストンやジャーナル
部等の焼付き、或いはエンジンオイルの早期劣化等のト
ラブルが未然に防止される。

【００２２】このように本実施形態では、ステップＳ
６、ステップＳ１０，及びステップＳ１４の処理を実行
するときのＥＣＵ３１が請求項１の制御手段として機能
し、そのステップＳ６で用いられる昇温開始水温Ｔ１が
第１の設定温度を意味する。又、ステップＳ６、ステッ
プＳ１０、ステップＳ１４、及びステップＳ１２の処理
を実行するときのＥＣＵ３１が請求項２の制御手段とし
て機能し、そのステップＳ１２で用いられる冷却水温Ｔ
waterが第２の設定温度を意味する。更に、ステップＳ
８及びステップＳ１０の処理を実行するときのＥＣＵ３
１が請求項３の制御手段として機能し、そのステップＳ
８で用いられる冷却開始油温Ｔ２が第２の設定温度を意
味する。

【００２３】以上のように本実施形態の筒内噴射型内燃
機関１の油温制御装置では、冷間始動した当初のように
油温Ｔoilが未だ低いときに、より高温の冷却水との間
で熱交換を行って油温Ｔoilの上昇を促進することか
ら、その粘性を早期に低下させて内燃機関１のフリクシ
ョンを低減し、その結果、燃費節減を達成することがで
きる。又、油温Ｔoilが冷却水温Ｔwaterに達した時点で
熱交換を中止して、逆に冷却水でエンジンオイルが冷却
されるのを防止したため、油温Ｔoilをフリクションの
面で有利なより高い温度領域で平衡させることができ、
この油温制御による燃費面でのメリットを最大限に得る
ことができる。更に、油温Ｔoilが過度に上昇したとき
には熱交換を再開して冷却水でエンジンオイルを冷却す
るようにしたため、過度の温度上昇による種々のトラブ
ルを未然に防止することができる。

【００２４】一方、図１から明らかなように、以上の油
温制御による作用効果を得るために、既存の上流側水路
１１に熱交換器２１を備えたバイパス路２０を設けただ
けであり、しかも、単一の熱交換器２１によりエンジン
オイルの昇温と冷却との相反する機能を発揮させてい
る。又、図２から明らかなように、ＥＣＵ３１が実行す
る油温制御の処理内容も極めて簡単である。従って、こ
の油温制御を実施するために追加を要する部品点数は、
例えば特開平１１−２２４６１号公報に記載の油温制御
装置に比較してごく僅かであり、その構成が簡単なこと
から極めて安価なコストで製造できるという利点も有す
る。

【００２５】以上で実施形態の説明を終えるが、本発明
の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例え
ば、上記実施形態では筒内噴射型の内燃機関１に適用す
る油温制御装置に具体化したが、内燃機関の種類はこれ
に限らず、例えば通常の吸気管内に燃料噴射する形式の
内燃機関用の油温制御装置として具体化してもよい。
又、上記実施形態では、内燃機関１から冷却水が排出さ
れる上流側水路１１に熱交換器２１を設けたが、そのレ
イアウトはこれに限定されるものではなく、例えば熱交
換器２２を下流側水路１４に設けてもよい。この場合に
は、ラジエータ１３直後の低温の冷却水が熱交換器２１
に流通するため、特に油温Ｔoilが過度に上昇したとき
のエンジンオイルの冷却作用を向上できる。

【００２６】更に、上記実施形態では、切換弁２２を上
流側水路１１側と熱交換器用バイパス路２０側との間で
２位置的に切換えるように構成したが、例えば、この切
換弁２２を冷却水温Ｔwaterや油温Ｔoilの変化に応じて
無段階に制御するようにしてもよい。一方、上記実施形
態では、冷却水温Ｔwaterを第２の設定温度として取扱
い、油温Ｔoilが冷却水温Ｔwaterに達した時点で熱交換
を中止したが、この第２の設定温度は必ずしも冷却水温
Ｔwaterと一致させる必要はなく、例えば冷却水温Ｔwat
erより所定温度低い値や所定温度高い値に設定したり、
或いは冷却水温Ｔwaterのような変動する値でなく固定
値としてもよい。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明の内
燃機関の油温制御装置によれば、冷却水を利用して熱交
換器によりエンジンオイルを昇温するため、油温の上昇
を促進して内燃機関のフリクションを低減し、燃費節減
を達成することができる。しかも、既存の冷却水路に熱
交換器を備えたバイパス路を設けただけの簡単な構成で
実現可能なため、安価なコストで製造することができ
る。

【００２８】又、請求項２の発明の内燃機関の油温制御
装置によれば、油温が第２の設定温度を越えた時点で熱
交換を中止するようにしたため、冷却水温とは関係な
く、油温をフリクションの面で有利なより高い温度領域
で平衡させることができ、油温制御による燃費面でのメ
リットを最大限に得ることができる。更に、請求項３の
発明の内燃機関の油温制御装置によれば、油温が第３の
設定温度を越えた時点で熱交換をするようにしたため、
油温の過度の上昇による種々のトラブルを未然に防止す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態の筒内噴射型内燃機関の油温制御装置
を示す全体構成図である。

【図２】ＥＣＵが実行する油温制御ルーチンを示すフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

１ 内燃機関 ２ オイルパン １１ 上流側水路（冷却水路） １３ ラジエータ １４ 下流側水路（冷却水路） ２０ バイパス路 ２１ 熱交換器 ２２ 切換弁 ３１ ＥＣＵ（制御手段） ３２ 油温センサ ３３ 水温センサ（温度検出手段） Ｔwater 冷却水温（第２の設定温度） Ｔoil 油温 Ｔ１ 昇温開始水温（第１の設定温度） Ｔ２ 冷却開始水温（第３の設定温度）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の出口からラジエータに至る冷
   却水路、若しくはラジエータから該内燃機関の入口に至
   る冷却水路の何れかに並列に接続されたバイパス路と、 上記バイパス路に設けられると共に、オイルパン内のエ
   ンジンオイルに対して熱交換可能に配設された熱交換器
   と、 上記冷却水路と上記バイパス路とを切換可能な切換弁
   と、 上記内燃機関の温度を検出する温度検出手段と、 上記温度検出手段にて検出された温度が予め設定された
   第１の設定温度以下のときに、上記バイパス路への冷却
   水の通水を停止し、該温度が第１の設定温度を越えたと
   きに、上記バイパス路への冷却水の通水を許可するよう
   に上記切換弁を作動させる制御手段とを備えたことを特
   徴とする内燃機関の油温制御装置。
2. 【請求項２】 上記温度検出手段は、内燃機関の冷却水
   温を検出する水温センサであり、更に、内燃機関の油温
   を検出する油温センサを有し、上記制御手段は、冷却水
   温が上記第１の設定温度以上で、且つ、油温が上記第１
   の設定温度より高温側に設定された第２の設定温度以下
   のときに、上記バイパス路への冷却水の通水を許可する
   ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の油温制御
   装置。
3. 【請求項３】 上記制御手段は、油温が上記第２の設定
   温度より高温側に設定された第３の設定温度以上のとき
   に、上記バイパス路への冷却水の通水を許可することを
   特徴とする請求項２に記載の内燃機関の油温制御装置。