JP2008286021A - エンジンの油圧制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン内部に形成されたオイル経路内の油圧を制御信号に基づいて制御する制御弁の故障判定を行うことができるエンジンの油圧制御装置を提供することを課題とする。
【解決手段】ＥＣＵ（１２）は、ＯＮ状態のＯＣＶ（１１）を瞬間的にＯＦＦ状態とし、再びＯＮ状態に復帰させる。ＥＣＵ（１２）は、このときの油圧の変化量を油圧センサ（７）からのデータに基づいて算出する。油圧の変化量が、ＥＣＵ（１２）が発したＯＣＶ（１１）への指令に対して基準油圧変化量Ｐａよりも大きければＯＣＶ（１１）は故障することなく正常に作動していると判断する。
【選択図】図３

Description

本発明は、エンジンの油圧制御装置、特に制御信号に基づいて油圧を制御する制御弁を備えたエンジンの油圧制御装置に関する。

エンジンの潤滑系では、通常、要求オイル量が大きいエンジンの高回転時に合わせて潤滑油ポンプの容量が設定され、リリーフ弁を設けることによってオイル経路の最大油圧を規定している。しかし、このようなリリーフ弁のみであると、エンジンの負荷が小さく、要求オイル量がそれ程多くないときにはポンプの駆動損失が発生する。

このような問題に対処すべく、リリーフ弁に２つのリリーフポートを設け、オイルの圧力に応動してこれらのリリーフポートを段階的に開くことにより、ポンプの損失を減じるようにしたものが提案されている。これは、要求オイル量が多くないときは、第１のリリーフポートを所定低圧にて開いて、増量分をリリーフすることで、圧力の上昇を抑え、高回転時には、そのリリーフ量以上にオイル量が増加することで、所定の圧力を保ち、要求量のオイルを送るようになっている。このような提案は特許文献１に開示されている。

このような構成をさらに改良するものとして、例えば特許文献２の提案がある。特許文献２には、内燃機関の潤滑油ポンプからの油圧を制御する装置において、油圧に応動して異なる圧力にて開く複数のリリーフ通路を形成すると共に、低圧にて開くリリーフ通路に可変オリフィスを設けたことを特徴とする内燃機関の油圧制御装置が開示されている。このような構成とすることで、潤滑油の要求量が少ないときに、ポンプの駆動損失を低減する一方で、潤滑油の要求量が多いときに、所定高圧にて潤滑油を十分に送ることができる旨、記載されている。

実開昭６０ー７２９０９号公報 特開平５−１８７２１３号公報

ところで、特許文献２で開示されたような構成を実現するために、制御信号に基づいて開閉制御され、オイル経路内の油圧を制御する制御弁が用いられる。この制御弁はＯＣＶ（Oil Control Valve）と称されることもあるが、電磁弁等によってオイル経路の流路面積変更、オイル経路の開閉を行う。この制御弁に何らかの不都合が生じ、正常な動作が実現できなくなると、例えばエンジンは常時低油圧状態となり、エンジンが高負荷状態となるとエンジンが焼き付くおそれもある。

このような懸念に対し、従来は、制御弁の故障診断について十分な対策が検討されていなかった。

そこで、本発明は、エンジン内部に形成されたオイル経路内の油圧を制御信号に基づいて制御する制御弁の故障判定を行うことができるエンジンの油圧制御装置を提供することを課題とする。

かかる課題を解決するための、本発明のエンジンンの油圧制御装置は、エンジン内部に形成されたオイル経路内の油圧を制御信号に基づいて制御する制御弁と、当該制御弁が動作することにより変動する特性値を取得するセンサと、当該センサから取得した特性値に基づいて前記制御弁の故障判定をする故障判定部と、を備えたことを特徴とする（請求項１）。このような構成とすることにより、制御弁の故障判定をすることができ、エンジン内での焼き付き等に対する何らかの措置を施すための機会を得ることができる。ここで、制御弁には、電磁弁や、従来ＯＣＶと称されている弁が含まれる。

本発明のエンジンの油圧制御装置は、制御弁が動作することによって変動する種々の値を取得し、その変動に基づいて制御弁が故障しているか否かの判定を行う。例えば、制御弁が作動指令を受けているにもかかわらず、本来制御弁の動作に基づいて変動するはずの値が変動しなかったり、その変動の幅が小さかったりするときは、制御弁に何らかの不具合が生じていると考えられる。このような値、すなわち、本発明における特性値としては、例えば、油圧値（請求項２）、エンジン回転数（請求項３）を採用することができる。制御弁が作動指令を受け、制御弁が動作するとオイル経路内の油圧値は変動するはずであるので、このような油圧値の変動が観測されない場合、又はその変動が制御弁の作動指令に依る弁の開度に対応していないときには制御弁に何らかの不具合が生じていると考えられる。同様に、オイル経路内の油圧が変化すればエンジン回転数が影響を受け、エンジン回転数が変動すると考えられるが、予測されるエンジン回転数の変動が観測されない場合は制御弁に何らかの不具合が生じていると考えられる。なお、油圧値を特性値とする場合は、油圧センサが本発明におけるセンサに相当することとなる。また、エンジン回転数を特性値とする場合は、エンジン回転数センサが本発明におけるセンサに相当することとなる。

本発明のエンジンの油圧制御装置が故障診断を行うときは、制御弁が作動する。ここで、故障診断は、仮に制御弁に故障がある場合でも潤滑各部に重大な影響を与える可能性が低いときに行うことが望ましい。また、制御弁の故障が検出され難い条件下での故障検出動作は回避することが望ましい。このような観点から、本発明のエンジンンの油圧制御装置は、エンジンの稼働状態（請求項４）や、エンジンの稼働温度（請求項５）、エンジンの油圧状態（請求項６）、エンジンの負荷状態（請求項７）、エンジンのアイドルの状態（請求項８）等に基づいて故障判定を行う時期を決定するようにすることができる。エンジンの稼働状態を参照することにより、エンジン始動後のいわゆるファーストアイドル、すなわち、エンジン始動時に一旦エンジン回転数が上昇し、アイドル状態に戻った後に故障判定を行うようにすることができる。また、エンジンの稼働温度を参照することにより、低温始動時のような極限状態における故障判定を回避することもできる。また、エンジンの暖機が進行してオイル粘度が低下することにより油圧値が設定値よりも下回るような状態のときにも故障判定を回避するように構成することができる。さらに、エンジンの油圧状態に基づいて故障判定を行う時期を決定するようにしても、例えば、エンジンの暖機が進行してオイル粘度が低下した状態での故障判定を回避することができる。また、エンジンの負荷状態に基づいて故障判定を行う時期を決定するようにすれば、高負荷と判断されるような運転領域での故障判定を回避することがきる。さらに、エンジンのアイドルの状態に基づいて故障判定を行う時期を決定するようにすれば、例えば、アイドルが安定した状態になってから故障判定を行うようにすることができ、故障判定の精度を向上させることができる。

故障判定を行う時期を決定するときは、これらの要素を単独に判断して故障判定時期を決定するようにしてもよいし、複数の要素を適宜組み合わせて故障判定時期を決定するようにしてもよい。

なお、オイル粘度については、オイルの粘度センサから情報を取得するようにしてもよい。オイル粘度センサは、従来種々のものが提案されており、これらの従来公知の手段を採用することができる。例えば、エンジンオイルの粘性による力に打ち勝つように振動子を振動させ、このときの入力電流量を測定することによってエンジンオイルの粘度を測定することができる。また、ブローバイガス中の炭化水素の濃度、クランクケース内の圧力、音速、赤外線吸収率、エンジンオイルのＰＨ値、電気抵抗、静電容量等からエンジンオイルの希釈度を測定し、この希釈度から粘度を把握するようにしてもよい。このようなオイル粘度センサによって把握したオイル粘度に基づいて故障判定を行う時期を決定するようにすることもできる。

さらに、本発明のエンジンの油圧制御装置では、前記故障判定部は、アクセルペダルの開度、ブレーキペダルが踏まれているか否か、エンジン回転数の変動の少なくとも一つに基づいて前記故障判定を行う時期を決定するようにすることもできる（請求項９）。アクセルペダルの開度やブレーキペダルが踏まれているか否かを参照するようにすればエンジンがアイドル状態にあるか否か等、エンジンの状態を推測することができ、これに基づいて故障判定を行うか否かを決定することにより、故障判定の精度を向上させることができる。

また、前記故障判定部は、エンジン停止後に故障判定を行うようにすることもできる（請求項１０）。例えば、エンジン停止後の未だオイル経路内の油圧が維持されているタイミングで故障判定を行うようにすることができる。エンジン停止後であれば車両の急加速等の要請がないことからエンジン内部の油圧不足を回避することができる。ひいては摺動部の焼き付きを回避することができる。

さらに、前記故障判定部は、前記制御弁が低油圧制御状態となっているときに前記故障判定を行うようにしてもよい（請求項１１）すなわち、制御弁がその本来の機能を果たすべく動作するときに、併せて故障判断を行うようにすることもできる。

以上説明したようなエンジンの油圧制御装置における前記故障判定手段は、エンジンの状態に応じて前記特性値の判定値を変更し、当該判定値に基づいて前記故障判定を行う構成とすることができる（請求項１２）。このような構成とすることにより、より精密な故障診断を行うことができる。

本発明によれば、エンジン内部に形成されたオイル経路内の油圧を制御信号に基づいて制御する制御弁と、当該制御弁が動作することにより変動する特性値を取得するセンサと、当該センサから取得した特性値に基づいて前記制御弁の故障判定をする故障判定部と、を備えた構成としたので、前記制御信号と前記特性値を比較することによって制御弁の故障を判定することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。

まず、本発明の油圧制御装置１の概略構成を、図１を参照しつつ説明する。エンジンの下部に装着されるオイルパン２の内側にはストレーナ３が配置されている。このストレーナ３に接続されるパイプは、メインオイル経路４を構成している。メインオイル経路４は、エンジン内部の潤滑各部へオイルを供給する。このメインオイル経路４にはオイルポンプ５、フィルター６が配設されており、フィルター６の下流側には油圧センサ７が配置されている。このようなメインオイル経路４のオイルポンプ５とフィルター６との間からは、第１リリーフオイル経路８と第２リリーフオイル経路９とが分岐している。第１リリーフオイル経路８にはメインオイル経路４内の最大油圧に達したときに開弁するリリーフ弁１０が装着されている。このリリー弁が作動することによりメインオイル経路４内の最大油圧が規制される。一方、第２リリーフオイル経路９には本発明における制御弁に相当するＯＣＶ１１が装着されている。このＯＣＶ１１は、ＥＣＵ（Electronic control unit）１２と電気的に接続されており、このＥＣＵ１２の指令に基づいて開閉動作を行う。ＥＣＵ１２は、本発明における故障判定部に相当するものであり、油圧センサ７の他、スタータ１３、イグニション１４、水温センサ１５、外気温センサ１６、アクセル開度センサ１７、ブレーキセンサ１８、エンジン回転数センサ１９が接続されている。通常、ＥＣＵ１２は、これらの各種センサから取得する値に基づき、オイルポンプ５の負荷軽減や暖機時の燃費向上のための低油圧制御を行うべく、ＯＣＶ１１に対し開閉指令を発する。また、これらのセンサから得られた値のうち、油圧値、エンジン回転数は、本発明における特性値とすることができる。

以上のような構成の油圧制御装置１における故障判定につき、図２に示したフロー図、図３に示したＯＣＶ１１の作動状態と油圧との関係を示した説明図を参照しつつ説明する。

まず、ＥＣＵ１２は、ステップＳ１においてエンジンが始動し、エンジンの稼働状態が安定した状態となっているか否かの判断を行う。具体的には、スタータ１３の状態からエンジンが始動している状態か否かを判断する。また、外気温センサ１６によって外気温を測定し、その外気温が０℃以上であるか否かを判断する。さらに、エンジン回転数センサ１９により取得したエンジン回転数が１２００ｒｐｍ未満であるか否かの判断を行う。これらの条件、すなわち、エンジンが始動した状態で、外気温が０℃以上、エンジン回転数が１２００ｒｐｍ未満という条件を満たしているときは、ステップＳ１においてエンジンが安定した状態となっていると判断される。なお、判断の基準となる外気温やエンジン回転数は、例示であり、適宜変更することができる。ステップＳ１においてＹｅｓと判断されたときは、ステップＳ２へ進む。

ステップＳ２では、ＥＣＵ１２は、水温センサ１５から取得した水温の値が０℃〜７０℃の間であるか否か、エンジン負荷が所定の範囲内であるか否か、油圧センサ７から取得した油圧が２００ｋＰａ〜４００ｋＰａの範囲内であるかを判断する。エンジン負荷は、ＥＣＵ１２がアクセル開度センサ１７から取得する値等から算出する燃料噴射量を参照することによって把握することができる。本実施例では、燃料噴射量１０ｍｍ^３／ｓｔ未満であるときにはエンジン負荷の条件が適合するものと判断するようにしている。

以上のようなステップＳ１及びステップＳ２における条件を満たし、それぞれのステップでＹｅｓと判断された場合、ＥＣＵ１２は、ＯＣＶ１１の故障判定を行うことが可能な時期であるとして、ステップＳ３へ進み故障判定を実施する。なお、ステップＳ１、ステップＳ２における判断でＮｏと判断されたときは故障判定を行うことなく、処理を終了する。

ここで、ステップＳ３で行われる故障判定の制御について説明する。まず、ＥＣＵ１２は、ＯＮ状態のＯＣＶ１１を瞬間的にＯＦＦ状態とし、再びＯＮ状態に復帰させる。ＥＣＵ１２は、このときの油圧の変化量を油圧センサ７からのデータに基づいて算出する。油圧の変化量が、ＥＣＵ１２が発したＯＣＶ１１への指令に対して基準油圧変化量Ｐａよりも大きければＯＣＶ１１は故障することなく正常に作動していると判断することができる。ここで、基準油圧変化量Ｐａの感度は図４に示したマップに基づいて変更される。すなわち、油温が高いときには、基準油圧変化量Ｐａは低めに設定される。これは、油温が高いとき、すなわち暖機が進行している状態ではオイルの粘度が低くなることを考慮したものである。なお、油温に代えて、他の相関性を有する値、例えば水温を参照して基準油圧変化量Ｐａを決定するようにすることもできる。

以上説明したような制御が行われることにより、ＯＣＶ１１の故障判定を行うことができる。ＯＣＶ１１の故障が判定されたときは、例えば、警告灯を点灯させる等の措置を採ることができる。

なお、本実施例では、ＯＣＶ１１をＯＦＦとしたときの油圧変化量が基準油圧変化量Ｐａを越えているか否かによりＯＣＶ１１の故障判定を行っているが、油圧の変化に代えて、エンジン回転数の変化にもとづいてＯＣＶ１１の故障判定を行うようにすることもできる。

次に、本発明の実施例２について図５を参照しつつ説明する。実施例２が実施例１と異なるのは、故障判定を行う時期を決定する際のＥＣＵ１２の制御である。以下、ＥＣＵ１２が行う制御について説明する。なお、油圧制御装置の構成、故障判定時の制御、動作自体は実施例１と同様であるのでその詳細な説明は省略する。

ＥＣＵ１２は、まず、ステップＳ１１において、エンジンがアイドル安定状態となっているか否かの判断を行う。具体的には、アクセル開度センサ１７から取得される信号に基づくアクセルのＯＦＦ判定、ブレーキセンサ１８から取得される信号に基づくブレーキＯＮ判定、エンジン回転数センサ１９から取得される値から算出されるエンジン回転変動が所定値ａ（ｒｐｍ／ｓｅｃ）未満であるとの判定を行う。これらの条件が満たされているときにＥＣＵ１２は、Ｙｅｓと判断し、ステップＳ１２へ進む。

ステップＳ１２では、ＥＣＵ１２は、水温センサ１５から取得した水温の値が１０℃〜８０℃の間であるか否か、油圧センサ７から取得した油圧が１５０ｋＰａ〜４００ｋＰａの範囲内であるかを判断する。

以上のようなステップＳ１１及びステップＳ１２における条件を満たし、それぞれのステップでＹｅｓと判断された場合、ＥＣＵ１２は、ＯＣＶ１１の故障判定を行うことが可能な時期であるとして、ステップＳ１３へ進み故障判定を実施する。なお、ステップＳ１１、ステップＳ１２における判断でＮｏと判断されたときは故障判定を行うことなく、処理を終了する。ステップＳ１３で行う故障判定自体は実施例１におけるステップＳ３で行った処理と同様であるのでその詳細な説明は省略する。

次に、本発明の実施例３について図６、図７を参照しつつ説明する。実施例３が実施例１と異なるのは、故障判定を行う時期を決定する際のＥＣＵ１２の制御である。以下、ＥＣＵ１２が行う制御について説明する。なお、油圧制御装置の構成、故障判定時の制御、動作自体は実施例１と同様であるのでその詳細な説明は省略する。

ＥＣＵ１２は、まず、ステップＳ２１において、エンジン停止状態となっているか否かの判断を行う。具体的には、イグニション１４のＯＦＦ判定、エンジン回転数センサ１９から取得される値、すなわちエンジン回転数が１２００ｒｐｍ未満であるか否かの判定を行う。これらの条件が満たされているときにＥＣＵ１２は、Ｙｅｓと判断し、ステップＳ２２へ進む。

ステップＳ２２では、ＥＣＵ１２は、水温センサ１５から取得した水温の値が０℃〜８０℃の間であるか否か、油圧センサ７から取得した油圧が２００ｋＰａ〜４００ｋＰａの範囲内であるかを判断する。

以上のようなステップＳ２１及びステップＳ２２における条件を満たし、それぞれのステップでＹｅｓと判断された場合、ＥＣＵ１２は、ＯＣＶ１１の故障判定を行うことが可能な時期であるとして、ステップＳ２３へ進み故障判定を実施する。ただし、図７に示すように、エンジン停止後は、徐々に油圧は低下することとなるので、ＥＣＵ１２は、油圧が０ｋＰａとなってしまう以前に故障判定のためのＯＦＦ指令を発するようにする。

なお、ステップＳ２１、ステップＳ２２における判断でＮｏと判断されたときは故障判定を行うことなく、処理を終了する。ステップＳ２３で行う故障判定自体は実施例１におけるステップＳ３で行った処理と同様であるのでその詳細な説明は省略する。

上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。例えば、オイル経路の取り回しや、ＯＣＶ、すなわち制御の形式は種々考えられるが、電磁弁等によりオイル経路内の油圧を制御する構成となっている油圧制御装置は、本発明の技術的範囲に属する。また、このような油圧制御装置が低油圧制御状態となっているときに実施例１における故障判定を行うようにすることもできる。

実施例１の油圧制御装置の概略構成を示した模式図である。 実施例１の故障判定制御の一例を示すフロー図である。 実施例１におけるＯＣＶの作動状態と油圧との関係を示した説明図である。 基準油圧変化量Ｐａを決定するマップの一例を示した説明図である。 他の故障判定制御の一例を示すフロー図である。 さらに他の故障判定制御の一例を示すフロー図である。 実施例３におけるＯＣＶの作動状態と油圧との関係を示した説明図である。

符号の説明

１ 油圧制御装置
２ オイルパン
３ ストレーナ
４ メインオイル経路
５ オイルポンプ
６ フィルター
７ 油圧センサ
８ 第１リリーフオイル経路
９ 第２リリーフオイル経路
１０ リリーフ弁
１１ 制御弁（ＯＣＶ）
１２ ＥＣＵ
１３ スタータ
１４ イグニション
１５ 水温センサ
１６ 外気温センサ
１７ アクセル開度センサ
１８ ブレーキセンサ
１９ エンジン回転数センサ

Claims (12)

1. エンジン内部に形成されたオイル経路内の油圧を制御信号に基づいて制御する制御弁と、
   当該制御弁が動作することにより変動する特性値を取得するセンサと、
   当該センサから取得した特性値に基づいて前記制御弁の故障判定をする故障判定部と、
   を備えたことを特徴とするエンジンの油圧制御装置。
2. 請求項１記載のエンジンの油圧制御装置において、
   前記故障判定部は、前記特性値を油圧値として前記制御弁の故障の判定をすることを特徴としたエンジンの油圧制御装置。
3. 請求項１記載のエンジンの油圧制御装置において、
   前記故障判定部は、前記特性値をエンジン回転数として前記制御弁の故障の判定をすることを特徴としたエンジンの油圧制御装置。
4. 請求項１記載のエンジンの油圧制御装置において、
   前記故障判定部は、エンジンの稼働状態に基づいて前記故障判定を行う時期を決定することを特徴としたエンジンの油圧制御装置。
5. 請求項１記載のエンジンの油圧制御装置において、
   前記故障判定部は、エンジンの稼働温度に基づいて前記故障判定を行う時期を決定することを特徴としたエンジンの油圧制御装置。
6. 請求項１記載のエンジンの油圧制御装置において、
   前記故障判定部は、エンジンの油圧状態に基づいて前記故障判定を行う時期を決定することを特徴としたエンジンの油圧制御装置。
7. 請求項１記載のエンジンの油圧制御装置において、
   前記故障判定部は、エンジンの負荷状態に基づいて前記故障判定を行う時期を決定することを特徴としたエンジンの油圧制御装置。
8. 請求項１記載のエンジンの油圧制御装置において、
   前記故障判定部は、エンジンのアイドルの状態に基づいて前記故障判定を行う時期を決定することを特徴としたエンジンの油圧制御装置。
9. 請求項１記載のエンジンの油圧制御装置において、
   前記故障判定部は、アクセルペダルの開度、ブレーキペダルが踏まれているか否か、エンジン回転数の変動の少なくとも一つに基づいて前記故障判定を行う時期を決定することを特徴としたエンジンの油圧制御装置。
10. 請求項１記載のエンジンの油圧制御装置において、
    前記故障判定部は、エンジン停止後に前記故障判定を行うことを特徴としたエンジンの油圧制御装置。
11. 請求項１記載のエンジンの油圧制御装置において、
    前記故障判定部は、前記制御弁が低油圧制御状態となっているときに前記故障判定を行うことを特徴としたエンジンの油圧制御装置。
12. 請求項１記載のエンジンの油圧制御装置において、
    前記故障判定手段は、エンジンの状態に応じて前記特性値の判定値を変更し、当該判定値に基づいて前記故障判定を行うことを特徴としたエンジンの油圧制御装置。

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