JP2007032416A

JP2007032416A - エンジンのピストン冷却装置

Info

Publication number: JP2007032416A
Application number: JP2005216692A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Iseki; 淳伊勢木
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2005-07-27
Filing date: 2005-07-27
Publication date: 2007-02-08

Abstract

【課題】オイル叩きによるフリクションの低減を図って、エンジン出力を向上させる。
【解決手段】エンジンの高回転高負荷領域において、ピストンオイルジェットにオイルを供給するオイル通路に介装したソレノイドバルブを閉制御し、ピストンオイルジェットからピストンに向けたオイル噴射を停止させ、停止時間が所定時間以上になるとオイル噴射を再開させる。これにより、高回転高負荷領域においてピストン背面から落下する油滴を低減し、オイルとの衝突による抵抗を低減してエンジン出力が向上する。
【選択図】図４

Description

本発明は、ピストン冷却用のオイルジェットを備えたエンジンのピストン冷却装置に関する。

特許文献１には、ピストン冷却用のオイルジェットを備えたエンジンにおいて、前記オイルジェットによるオイルの供給と停止のみを利用して、ピストンを中間的な冷却状態とする手段が開示されている。
特開２００３−０９７２６９号公報

ところで、エンジンの高回転化にはフリクションが大きな障壁となり、フリクションとしては、クランクケース内の油滴の衝突が抵抗となるオイル叩きがある。
前記オイル叩きの要因として、ピストン冷却用のオイルジェットから噴射された後ピストン背面から落下する油滴や、オイルジェットから噴射されたオイルを含むバッフルプレート上に溜まったオイルの巻き込みがあるが、従来では、フリクションの低減を目的とした噴射制御が行われておらず、オイル叩きによるフリクションを低減できていなかった。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、ピストン冷却用のオイルジェットからのオイル噴射を制御することで、オイル叩きによるフリクションの低減を図り、これにより、エンジン出力を向上させることを目的とする。

そのため、本発明に係るエンジンのピストン冷却装置は、所定の高回転域においてピストン冷却用のオイルジェットからのオイル噴射を停止することを特徴とする。

かかる構成によると、ピストン冷却用のオイルジェットからのオイル噴射を高回転域で停止することで、高回転域でピストン背面から落下する油滴を低減できる。
従って、ピストンから落下中の油滴や、オイルパンのバッフルプレート上に溜まって巻き上げられたオイルミストの衝突による抵抗（フリクション）を低減させることができ、エンジン出力を向上させることができる。

以下に本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１及び図２は、ピストン冷却用のオイルジェットを備えてなるピストン冷却装置を含んでなるエンジンの潤滑系統を示す。
オイルパン１１内のオイルは、オイルストレーナ１２を介してオイルポンプ１３に吸い込まれ、オイルポンプ１３から吐出されたオイルは、オイルクーラー１４及びオイルフィルタ１５を通過した後、各部に供給されて冷却・潤滑を行う。

オイルフィルタ１５通過後にメインギャラリ１６に供給されたオイルは、ピストンオイルジェット１７，メインベアリング１８，シリンダヘッドオイルギャラリー１９に分配される。
前記ピストンオイルジェット１７に供給されたオイルは、ピストン２０に向けて噴射されて、オイルパン１１に戻る。

また、前記メインベアリング１８に供給されたオイルは、その後、オイル通路を通ってクランクシャフト２１，コンロッドベアリング２２，コンロッド２３の順に供給されオイルパン１１に戻る。
前記シリンダヘッドオイルギャラリー１９に供給されたオイルは、インテークカムシャフトジャーナル（No.1）２４とエキゾーストカムシャフトジャーナル（No.1）２５とに分配される。

前記インテークカムシャフトジャーナル（No.1）２４に供給されたオイルは、カムシャフトオイル通路２６を介してインテークカムシャフトジャーナル（No.3,4）２７に供給された後、オイルパン１１に戻る。
また、前記エキゾーストカムシャフトジャーナル（No.1）２５に供給されたオイルは、カムシャフトオイル通路２８を介してエキゾーストカムシャフトジャーナル（No.2,3,4）２９に供給された後、オイルパン１１に戻る。

前記オイルフィルタ１５通過後にタイミングチェーンオイルジェット３０に供給されたオイルは、タイミングチェーン３１に噴射された後、オイルパン１１に戻る。
また、前記オイルフィルタ１５通過後にチェーンテンショナー３２に供給されたオイルは、チェーンテンショナー３２の潤滑を行った後、オイルパン１１に戻る。
更に、オイルフィルタ１５通過後にチェーンケース（Ｒｒ）３３に供給されたオイルは、その後シリンダヘッドオイルギャラリー３４に供給され、該シリンダヘッドオイルギャラリー３４から、カムシャフトチェーンテンショナー３５とNo.1カムシャフトブラケット３６とに分配される。

前記No.1カムシャフトブラケット３６に供給されたオイルは、インテークカムシャフト３７，ＣＶＴＣバルブ３８，ＣＶＴＣコントローラー３９，ＣＶＴＣカバー４０，チェーンケース（Ｆｒ）４１に供給され、これらを冷却・潤滑した後、前記No.1カムシャフトブラケット３６に戻され、前記No.1カムシャフトブラケット３６を介してオイルパン１１にドレーンされる。

尚、ＣＶＴＣは、「Continuous Valve Timing Control」の略称である。
また、前記オイルポンプ１３の吐出側圧力が高くなったときに、オイルを上流側にドレーンするためのレギュレータバルブ４２が設けられている。
ここで、本実施形態では、図３に示すように、メインギャラリ１６からピストンオイルジェット１７に至るオイル通路を開閉するソレノイドバルブ５１を設けてあり、前記ソレノイドバルブ５１によってオイル通路を閉塞することで、ピストンオイルジェット１７からピストン２０に向けたオイルの噴射を停止させることができる。

前記ソレノイドバルブ５１のＯＮ・ＯＦＦは、エンジンコントロールモジュール（以下、ＥＣＭという）５２によって制御される。尚、ソレノイドバルブ５１は、ＯＮ状態でオイル通路を閉塞し、ＯＦＦ状態でオイル通路を開放する。
前記ＥＣＭ５２は、マイクロコンピュータを含んで構成され、各種センサからの検出信号を入力し、該検出信号に基づく演算処理によって、図示省略した燃料噴射弁に噴射パルス信号を出力し、図示省略したイグニションコイルの通電を制御するパワートランジスタに点火信号を出力し、更に、インテークカムシャフトの位相を連続的に制御する前記ＣＶＴＣコントローラー３９への作動油圧の供給を制御するＣＶＴＣバルブ３８に対してデューティ制御信号を出力する。

前記各種センサとしては、エンジンの吸入空気流量を検出するエアフローメータ５３、クランクシャフト２１の回転角を検出するクランク角センサ５４などが設けられている。
図４のフローチャートは、前記ＥＣＭ５２によるソレノイドバルブ５１の制御を示す。
図４のフローチャートにおいて、まず、ステップＳ１１では、エンジン運転状態の検出を行う。

具体的には、前記クランク角センサ５４の検出信号に基づいてエンジン回転速度Ｎｅを算出し、更に、エンジン負荷を検出する。
ここで、クランク角センサ５４で検出される吸入空気流量とエンジン回転速度Ｎｅとから求められるシリンダ吸入空気量Ｑcylをエンジン負荷の代表値とすることができる他、吸入負圧やスロットル開度などをエンジン負荷相当値として検出させることができる。

ステップＳ１２では、前記エンジン回転速度Ｎｅが所定速度（例えば5000rpm）以上であるか否かを判別する。
エンジン回転速度Ｎｅが所定速度未満であるときには、ステップＳ１７へ進み、前記ソレノイドバルブ５１をＯＦＦ状態（開状態）にして、ピストンオイルジェット１７からピストン２０に向けてオイルを噴射させるようにする。

一方、エンジン回転速度Ｎｅが所定速度以上であるときには、ステップＳ１３へ進み、エンジン負荷が所定値（例えば２８０Nm）以上であるか否かを判別する。
エンジン負荷が所定値未満であるときには、ステップＳ１７へ進み、前記ソレノイドバルブ５１をＯＦＦ状態（開状態）にして、ピストンオイルジェット１７からピストン２０に向けてオイルを噴射させるようにする。

エンジン負荷が所定値以上であるとき、即ち、エンジン回転速度Ｎｅが所定速度以上であって、かつ、エンジン負荷が所定値以上である、エンジンの所定高回転高負荷域であるときには、ステップＳ１４へ進む。
ステップＳ１４では、前記ソレノイドバルブ５１をＯＮ状態（閉状態）にして、ピストンオイルジェット１７からピストン２０に向けたオイルの噴射を停止させる。

次のステップＳ１５では、ピストンオイルジェット１７からのオイルの噴射を停止させている継続時間が所定時間（例えば数秒程度）以上になったか否かを判別する。
そして、噴射停止の継続時間が所定時間未満であれば、ステップＳ１６へ進んで、噴射停止状態（ソレノイドバルブ５１のＯＮ状態）をそのまま継続させる。
一方、噴射停止の継続時間が所定時間以上になると、ステップＳ１７へ進んで、ソレノイドバルブ５１をＯＦＦ状態に切り換えて、ピストンオイルジェット１７からのオイル噴射を再開させる。

尚、噴射停止の継続時間が所定時間以上になる前に、エンジン回転速度Ｎｅが所定速度未満になるか、及び／又は、エンジン負荷が所定値未満になると、ステップＳ１７へ進んで、ソレノイドバルブ５１がＯＦＦ状態に切り換えられて、ピストンオイルジェット１７からのオイル噴射が再開される。
上記のように、本実施形態によると、図５に示すように、高回転高負荷側にピストンオイルジェット１７からのオイル噴射を停止させる領域が予め設定されており、前記噴射停止領域に該当する場合には、ソレノイドバルブ５１をＯＮにしてピストンオイルジェット１７からのオイル噴射を停止させ、前記噴射停止領域以外の領域に該当する場合には、ソレノイドバルブ５１をＯＦＦにしてピストンオイルジェット１７からオイルを噴射させ、前記噴射停止領域に該当する場合であっても継続して所定時間以上継続してオイル噴射を停止させないようにしてある。

高回転高負荷域でピストンオイルジェット１７からのオイル噴射を停止することで、高回転高負荷域でピストン背面から落下する油滴を低減でき、ピストン２０から落下中の油滴や、オイルパン１１のバッフルプレート上に溜まって巻き上げられたオイルミストの衝突による抵抗（フリクション）を低減させることができ、エンジン出力を向上させることができる（図６参照）。

また、オイル噴射停止状態の継続時間を制限することで、ピストン冷却に影響が出ない範囲内でオイル噴射を停止させることができ、ピストンの過熱を回避できる。
尚、オイル噴射を停止させることでエンジン出力の増大を図れる領域よりも低回転側からオイル噴射が停止されるようにオイル噴射の停止領域を設定し、ソレノイドバルブ５１の制御に対してピストン背面から落下する油滴の減少変化に応答遅れがあっても、確実に出力向上の効果が得られるようにすると良い。

また、エンジン回転速度及び／又はエンジン負荷の変化速度に基づいて、ピストンオイルジェット１７からのオイル噴射を停止させるタイミング（エンジン回転速度・負荷の閾値）を変更しても良い。
また、オイル噴射を停止させる高回転高負荷領域に留まっている場合には、オイル噴射状態と噴射停止状態とを交互に一定周期で繰り返すようにすることで、ピストン背面から落下する油滴を低減しつつ、ピストンの過熱を回避するようにすることができる。

更に、エンジン回転速度のみからピストンオイルジェット１７によるオイル噴射を停止させる所定の高回転域であるか否かを判断させることができる。

実施形態におけるエンジンの潤滑系統を示すシリンダブロック及びシリンダヘッドの透過斜視図。同上実施形態におけるエンジンの潤滑系統を示すブロック図。同上実施形態におけるピストンオイルジェットの噴射停止システムを示す図。同上実施形態におけるピストンオイルジェットの噴射停止制御を示すフローチャート。同上実施形態におけるピストンオイルジェットの噴射停止領域を示す線図。同上実施形態におけるピストンオイルジェットの噴射停止によるエンジン出力トルクの変化を示す線図。

符号の説明

１１…オイルパン、１３…オイルポンプ、１６…メインギャラリ、１７…ピストンオイルジェット、５１…ソレノイドバルブ、５２…エンジンコントロールモジュール（ＥＣＭ）、５３…エアフローメータ、５４…クランク角センサ

Claims

ピストン冷却用のオイルジェットを備えたエンジンのピストン冷却装置であて、所定の高回転域において前記オイルジェットからのオイル噴射を停止することを特徴とするエンジンのピストン冷却装置。
所定の高回転高負荷域において前記オイルジェットからのオイル噴射を停止することを特徴とする請求項１記載のエンジンのピストン冷却装置。
前記オイルジェットからのオイル噴射を停止させた継続時間が所定時間以上になったときに、オイル噴射を再開させることを特徴とする請求項１又は２記載のエンジンのピストン冷却装置。
前記オイルジェットに至るオイル通路にソレノイドバルブを介装し、該ソレノイドバルブを閉制御することで、前記オイルジェットからのオイル噴射を停止させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のエンジンのピストン冷却装置。