JP2004270834A

JP2004270834A - オイルポンプの制御装置

Info

Publication number: JP2004270834A
Application number: JP2003063664A
Authority: JP
Inventors: Kenji Inoue; 健司井上
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2003-03-10
Filing date: 2003-03-10
Publication date: 2004-09-30

Abstract

【課題】エンジンによって駆動されるオイルポンプとしてコスト、重量、設置スペースの増加を防止しつつ、エンジン高回転時のポンプ駆動損失や吐出油圧のバラツキを低減する。
【解決手段】オイル温度に基づいて必要ポンプ回転数ＮＲを算出し、オイルポンプの実回転数Ｎが必要ポンプ回転数ＮＲに達しているか否かを調べる。その結果、Ｎ＜ＮＲの場合には、クラッチ機構を直結状態とし、Ｎ≧ＮＲの場合、クラッチ機構をスリップ制御してオイルポンプ回転数を目標吐出圧ＰＲを与える回転数となるように制御する。これにより、エンジンによって駆動されるオイルポンプとしてコスト、重量、設置スペースの増加を防止しつつ、エンジン回転数が必要ポンプ回転数ＮＲ以上に上昇しても、吐出圧を目標吐出圧ＰＲに維持し、エンジン高回転時のポンプ駆動損失や吐出油圧のバラツキを低減する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンによって駆動されるオイルポンプの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車等の車両においては、エンジンやトランスミッションに配置されるオイルポンプは、エンジンの動力によって駆動される型式のものが一般的であり、オイルポンプの回転数の変化はエンジン回転数の変化に連動している。
【０００３】
従って、エンジンが高回転になると、オイルポンプの回転数が必要な圧力と流量を確保できる回転数を超えてしまい、無駄なオイル流量を吐出するばかりでなく、高回転時のエンジンの機械的損失（ポンプの駆動損失）の増大を招く。
【０００４】
特に、トランスミッションに配置されて各機構部の制御油圧を生成するためのライン圧を供給するオイルポンプでは、オイルポンプから吐出される油圧を調圧バルブで調圧して一定のライン圧を維持するようにしているが、高回転時には、調圧バルブの調圧範囲を超えてしまい、必要油圧よりも大きい油圧が発生してしまうばかりでなく、調圧バルブの経時劣化や製造バラツキ、オイル温度の影響（粘性の影響）を受け、各制御油圧にバラツキが生じてしまう。
【０００５】
このため、従来から、エンジン以外の動力でオイルポンプを駆動する技術が提案されており、例えば、特開昭６１−２９１７１０号公報には、エンジンオイルを供給するオイルポンプをモータで駆動するように構成し、エンジンの運転状況に応じてコンピュータでオイル供給量を決定してモータを制御する技術が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開昭６１−２９１７１０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１のように、元々備えられているエンジンの駆動力を使用せずにオイルポンプをエンジン以外のモータ等の駆動源で駆動することは、エネルギーの有効利用の面からは不利であるばかりでなく、コスト、重量、設置スペースの増加を招く。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、エンジンによって駆動されるオイルポンプとしてコスト、重量、設置スペースの増加を防止しつつ、エンジン高回転時のポンプ駆動損失や吐出油圧のバラツキを低減することのできるオイルポンプの制御装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、エンジンからの駆動力を断続するクラッチ機構を介して回転駆動されるオイルポンプと、上記クラッチ機構の締結状態を制御し、上記オイルポンプの回転数が目標吐出圧を与える回転数となるよう制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。このオイルポンプは、トランスミッションに配置されてライン圧を供給するオイルポンプ、或いは、エンジンに配置されて潤滑油を供給するオイルポンプとして適用することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１〜図４は本発明の実施の一形態に係わり、図１はオイルポンプの制御システムを示す構成図、図２はポンプ回転数制御ルーチンのフローチャート、図３は必要ポンプ回転数テーブルの説明図、図４はエンジン回転数とポンプ吐出圧との関係を示す説明図である。
【００１１】
図１において符号１は、自動車等の車両に搭載され、エンジンの動力で回転駆動されるオイルポンプであり、例えば、エンジンに配置されてエンジン各部に潤滑油を供給するためのオイルポンプとして、或いはトランスミッションに配置されて各機構部の制御圧を生成するためのライン圧を供給するためのオイルポンプとして用いられる。
【００１２】
オイルポンプ１は、例えばベーンポンプ等からなり、吸入ポート及び吐出ポートが形成されるポンプハウジング２にロータ３が収納され、このロータ３に、ロータ３と一体回転する中空のシリンダ４が連設されている。シリンダ４の後端側には、エンジンによって回転駆動される入力軸５が挿入され、シリンダ４に内蔵されるクラッチ機構６を介して入力軸５の回転がシリンダ４に伝達される。
【００１３】
シリンダ４内のクラッチ機構６は、シリンダ４内に設けられたボス部４ａから突出する入力軸５の軸端にスプライン結合されるクラッチ板７、シリンダ４内に軸方向摺動自在に内設されてクラッチ板６を押圧するためのピストン８とを主として構成される。
【００１４】
ピストン８は、一端が開口された肉厚の円筒形状に形成され、ボス部４ａ外周に摺動自在に嵌合されて底部側がクラッチ板７に対向するように配設されている。そして、ピストン８の開口端側の端面とボス部４ａの基部周囲のシリンダ壁面とにより、クラッチ機構６を作動させるためのクラッチ油圧室９が形成され、ピストン８の背面側（ロータ３側）に、ピストン８をクラッチ板７に押圧する方向に付勢するスプリング１０を収納するスプリング室１１が形成されている。
【００１５】
本形態においては、クラッチ油圧室９とスプリング室１１との双方が差圧制御弁１２に接続されており、コントローラ２０により駆動されるデューティソレノイド弁１３を介して差圧制御弁１２を制御することで、クラッチ機構６の締結状態を制御する。具体的には、オイルポンプ１から各油圧回路へ吐出される元圧ラインが分岐され、この元圧ラインからの油圧がデューティソレノイド弁１３で調圧されて差圧制御弁１２の作動が制御され、クラッチ機構６の締結状態が、直結（完全締結）、スリップ、開放の各状態に制御される。
【００１６】
すなわち、差圧制御弁１２を介してクラッチ油圧室９の油圧が開放されてスプリング室１１に油圧が供給されると、スプリング１０の付勢力とスプリング室１１の油圧による力とがピストン８に作用してクラッチ板７をシリンダ４の内壁に押圧して入力軸５とシリンダ４とが直結され、入力軸５からシリンダ４に駆動力が伝達される。このクラッチ直結状態では、ロータ３が入力軸５の回転数で回転してオイルポンプ１が通常のポンプ動作を行う。
【００１７】
また、クラッチ油圧室９とスプリング室１１との双方に油圧が供給され、スプリング１０の付勢力とスプリング室１１の油圧による力との合力がクラッチ油圧室９の油圧による力よりも若干大きい状態では、クラッチ板７がシリンダ４の内壁面にスリップ状態で押圧され、クラッチ機構６がスリップ状態となる。このクラッチスリップ状態では、入力軸５の回転数よりも低い回転数でシリンダ４が回転してオイルポンプ１のポンプ動作が行われる。
【００１８】
一方、スプリング室１１の油圧が開放されてクラッチ油圧室９に油圧が供給され、クラッチ油圧室９の油圧による力がスプリング１０の付勢力よりも大きくなると、ピストン８がスプリング１０の付勢力に抗してクラッチ板７をシリンダ４壁面から離間する方向に移動し、入力軸５が空転してクラッチ機構６が開放状態となる。これにより、入力軸５からシリンダ４への回転駆動力の伝達が遮断され、オイルポンプ１が停止状態となる。
【００１９】
デューティソレノイド弁１３を駆動制御するコントローラ２０は、例えば、エンジンやトランスミッション制御用の電子制御ユニット、或いは専用の制御ユニットとして構成することができる。コントローラ２０は、各種センサ類２１から入力されるパラメータに基づいてデューティソレノイド弁１３を駆動制御し、クラッチ機構６の締結・スリップ・開放を制御することで、入力軸５の回転数（エンジン回転数）が必要回転数以上に上昇しても、オイルポンプ回転数を一定に維持し、吐出圧が不必要に上昇することを防止する。
【００２０】
尚、本形態においては、スプリング室１１にも油圧を供給することで、この油圧による力をスプリング１０の付勢力に加え、確実に且つ応答性良くクラッチが締結されるようしている。このため、差圧制御弁１２を用いてクラッチ油圧室９及びスプリング室１１の油圧を制御するようにしているが、必ずしもこれに限定されるものはなく、スプリング室１１には油圧を供給せず、クラッチ油圧室９を直接デューティソレノイド弁１３に接続してクラッチ機構６を制御するようにしても良い。
【００２１】
次に、コントローラ２０によるオイルポンプ１の回転数制御について、図２に示すフローチャートを用いて説明する。
【００２２】
図２のポンプ回転数制御ルーチンがスタートすると、先ず、ステップＳ１で、エンジン回転数、オイルポンプ回転数、吐出油圧、オイル温度等の各種パラメータを読込み、ステップＳ２で、オイル温度Ｔｏｉｌに基づいて必要ポンプ回転数ＮＲを算出する。
【００２３】
必要ポンプ回転数ＮＲは、必要とされるオイルポンプ１の吐出圧（目標吐出圧）ＰＲを与える回転数であり、同一回転数でもオイル温度Ｔｏｉｌすなわちオイルの粘性によって吐出圧が変化することから、例えば、オイル温度Ｔｏｉｌをパラメータとして予め実験或いはシミュレーション等によって求めた適正値をテーブル化しておき、このテーブルを補間計算付きで参照して必要ポンプ回転数ＮＲを求める。図３は、必要ポンプ回転数テーブルの一例を示すものであり、オイル温度Ｔｏｉｌ＝５０°Ｃのときの必要ポンプ回転数ＮＲ＝２０００ｒｐｍを基準として、オイル温度Ｔｏｉｌが基準値より低いときには必要ポンプ回転数ＮＲも基準値より低く、オイル温度Ｔｏｉｌが基準値よりも高いときには、必要ポンプ回転数ＮＲも基準値より高くなる。
【００２４】
次に、ステップＳ２からステップＳ３へ進み、オイルポンプ１の実回転数Ｎが必要ポンプ回転数ＮＲに達しているか否かを調べる。その結果、Ｎ＜ＮＲの場合には、ステップＳ３からステップＳ４へ進んでクラッチ機構６を直結（締結）状態に制御し、ルーチンを抜ける。このクラッチ直結の制御は、エンジン始動時は、スプリング室１１のスプリング１０により入力軸５のクラッチ板７がシリンダ４壁面に押圧される直結状態になっているため、特に制御は行わず、エンジン始動後、スプリング室１１に油圧を供給して必要なクラッチ締結力を与え、確実且つ迅速にクラッチ板７をシリンダ４壁面に押圧してクラッチ直結状態とする。
【００２５】
一方、ステップＳ３において、Ｎ≧ＮＲの場合には、ステップＳ３からステップＳ５へ進み、オイルポンプ１の実回転数Ｎを所定の制御幅内に収めるべくクラッチ機構６をスリップ制御し、ルーチンを抜ける。このクラッチスリップ制御においては、オイルポンプ１の実回転数Ｎと必要ポンプ回転数ＮＲとの偏差Δが目標制御幅に入るよう、デューティソレノイド弁１３の駆動デューティ比を制御し、差圧制御弁１２を介してクラッチ油圧室９及びスプリング室１１の油圧を調整する。
【００２６】
この場合、デューティソレノイド弁１３の駆動デューティ比は、例えば、オイルポンプ１の実回転数Ｎと必要ポンプ回転数ＮＲとの偏差Δに基づいてＰＩＤ制御等により変化させ、クラッチ油圧室９及びスプリング室１１の油圧を調整してクラッチ締結力を増減することで、スリップ制御を行う。
【００２７】
すなわち、従来、図４の一点鎖線で示すように、エンジン回転数の上昇に応じて直線的にオイルポンプの吐出圧が上昇し、また、２点鎖線で示すように、調圧バルブを用いても目標吐出圧ＰＲに対して吐出圧が無駄に上昇してしまい、制御圧のバラツキを招く原因となっていたが、本発明では、クラッチ機構６の締結状態を制御してオイルポンプ１の回転数を目標吐出圧ＰＲを与える回転数となるように制御するので、図４に実線で示すように、オイルポンプ１の入力軸回転数であるエンジン回転数が必要ポンプ回転数ＮＲ以上に上昇しても、オイルポンプ１の吐出圧を目標吐出圧ＰＲに維持することができる。
【００２８】
これにより、エンジンによって駆動されるオイルポンプとしてコスト、重量、設置スペースの増加を防止しつつ、エンジン高回転時のポンプ駆動損失や吐出油圧のバラツキを低減することができ、エネルギーの利用効率を向上することができるばかりでなく、各種油圧制御における精度の向上、エンジンの燃費低減や排気エミッションの向上に貢献することができる。
【００２９】
尚、本形態においては、オイルポンプ１の実回転数Ｎを検出してクラッチ機構６の締結状態を制御する例について説明したが、オイルポンプ１の吐出圧Ｐを検出する場合には、ステップＳ２の必要ポンプ回転数ＮＲを算出する処理は不要であり、ステップＳ３で、吐出圧Ｐが目標吐出圧ＰＲに達しているか否かを判断し、Ｎ＜ＮＲの場合にはクラッチ直結とし、Ｎ≧ＮＲの場合、クラッチスリップ制御を行うようにする。また、本形態では、クラッチスリップ制御を行っているが、簡易的には、クラッチの締結と開放とのＯＮ，ＯＦＦ制御としても良い。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、エンジンによって駆動されるオイルポンプとしてコスト、重量、設置スペースの増加を防止しつつ、エンジン高回転時のポンプ駆動損失や吐出油圧のバラツキを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】オイルポンプの制御システムを示す構成図
【図２】ポンプ回転数制御ルーチンのフローチャート
【図３】必要ポンプ回転数テーブルの説明図
【図４】エンジン回転数とポンプ吐出圧との関係を示す説明図
【符号の説明】
１オイルポンプ
５入力軸
６クラッチ機構
Ｎオイルポンプの実回転数
ＮＲ必要ポンプ回転数
Ｐオイルポンプの吐出圧
ＰＲ目標吐出圧

Claims

エンジンからの駆動力を断続するクラッチ機構を介して回転駆動されるオイルポンプと、
上記クラッチ機構の締結状態を制御し、上記オイルポンプの回転数が目標吐出圧を与える回転数となるよう制御する制御手段とを備えたことを特徴とするオイルポンプの制御装置。
上記オイルポンプは、トランスミッションに配置されてライン圧を供給することを特徴とする請求項１記載のオイルポンプの制御装置。
上記オイルポンプは、エンジンに配置されて潤滑油を供給することを特徴とする請求項１記載のオイルポンプの制御装置。