JP2010236411A - 内燃機関の潤滑装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】冷却部へのオイル供給停止およびオイル供給再開に伴う系統圧の変動を抑制することができる内燃機関の潤滑装置を提供する。
【解決手段】内燃機関の潤滑装置(100)は、内燃機関の摺動部(200)および冷却部(210)に向けてオイルを吐出する可変ポンプ(10)と、可変ポンプから吐出されたオイルの冷却部への供給および供給停止を行う冷却部オイル供給状態変更手段(20,30)と、内燃機関の運転状態に関する情報を取得する状態取得手段の取得結果に基づいて、可変ポンプおよび冷却部オイル供給状態変更手段をそれぞれ制御する制御手段(50)と、を備え、制御手段は、冷却部へのオイル供給停止に先立って可変ポンプの出力が低減するように可変ポンプを制御することを特徴とするものである。
【選択図】図1

Description

本発明は、内燃機関の潤滑装置に関する。
特許文献1には、内燃機関の油温および内燃機関の回転数の変化に応じて内燃機関の摺動部(カム、カムチェーン等)および冷却部(例えばピストン)へのオイル供給量を変更する供給量制御手段を備える内燃機関の潤滑装置が開示されている。
特開2006−97491号公報
特許文献1に係る技術によれば、摺動部への潤滑を行いつつ、例えば、冷却部へのオイル供給を停止することによって、冷却部の過冷却を抑制することができる。しかしながら、特許文献1に係る技術では、潤滑部位へのオイル供給時に冷却部へのオイル供給を途中で停止した場合には、オイル系統のオイル圧力(以下、系統圧と称する)が増大するおそれがある。その結果、例えば、トルク変動等が生じるおそれがある。また、冷却部へのオイル供給を再開させた場合には、系統圧が減少するおそれがある。その結果、例えば、冷却部へのオイル供給量が不足するおそれがある。
本発明は、冷却部へのオイル供給停止およびオイル供給再開に伴う系統圧の変動を抑制することができる内燃機関の潤滑装置を提供する。
本発明に係る第1の内燃機関の潤滑装置は、内燃機関の摺動部および冷却部に向けてオイルを吐出する可変ポンプと、前記可変ポンプから吐出されたオイルの前記冷却部への供給および供給停止を行う冷却部オイル供給状態変更手段と、前記内燃機関の運転状態に関する情報を取得する状態取得手段の取得結果に基づいて、前記可変ポンプおよび前記冷却部オイル供給状態変更手段をそれぞれ制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記冷却部へのオイル供給停止に先立って前記可変ポンプの出力が低減するように前記可変ポンプを制御することを特徴とするものである。
本発明に係る第1の内燃機関の潤滑装置によれば、可変ポンプの出力を低減させた上で冷却部へのオイル供給停止が行われることから、系統圧の増大を抑制することができる。
本発明に係る第2の内燃機関の潤滑装置は、内燃機関の摺動部および冷却部に向けてオイルを吐出する可変ポンプと、前記可変ポンプから吐出されたオイルの前記冷却部への供給および供給停止を行う冷却部オイル供給状態変更手段と、前記内燃機関の運転状態に関する情報を取得する状態取得手段の取得結果に基づいて、前記可変ポンプおよび前記冷却部オイル供給状態変更手段をそれぞれ制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記冷却部へのオイル供給に先立って前記可変ポンプの出力が増大するように前記可変ポンプを制御することを特徴とするものである。
本発明に係る第2の内燃機関の潤滑装置によれば、可変ポンプの出力を増大させた上で冷却部への吐出オイル供給が行われることから、系統圧の減少を抑制することができる。
上記構成において、前記制御手段は、前記状態取得手段の取得結果に基づいて前記内燃機関の運転状態が前記内燃機関から未燃ガスが白煙として放出される状態の場合には、前記冷却部へのオイル供給停止が行われるように前記冷却部オイル供給状態変更手段を制御した上で、前記可変ポンプの出力が増大するように前記可変ポンプを制御してもよい。
この構成によれば、冷却部へのオイル供給が停止されることによって、内燃機関の暖機が促進される。さらに、可変ポンプの出力が増大することによって内燃機関の負荷が増大することから、内燃機関の暖機が促進される。その結果、白煙放出を抑制することができる。
本発明によれば、冷却部へのオイル供給停止およびオイル供給再開に伴う系統圧の変動を抑制することができる内燃機関の潤滑装置を提供することができる。
図1は、実施例1に係る内燃機関の潤滑装置の構成を示す模式図である。 図2は、ECUの補正処理のフローチャートの一例を示す図である。 図3(a)は、オイル特性の算出方法を説明するための図である。図3(b)は、補正量と油圧との関係を示す図である。 図4(a)は、基準吐出値を減少させる補正を行う際の基準吐出値のマップである。図4(b)は、基準吐出値を増大させる補正を行う際の基準吐出値のマップである。 図5は、実施例1の変形例1に係るECUの白煙抑制処理のタイミングチャートの一例を示す図である。
以下、本発明を実施するための形態を説明する。
本発明の実施例1に係る内燃機関の潤滑装置100について説明する。図1は、潤滑装置100の構成を示す模式図である。潤滑装置100は、内燃機関の摺動する部位である摺動部200および冷却が必要な部位である冷却部に、オイルを供給する装置である。本実施例において、摺動部200は、例えばカム、カムチェーン等である。冷却部は、ピストン210である。潤滑装置100は、主として、可変ポンプ10と、オイルジェット20と、制御弁30と、各種センサ(油温センサ40、油圧センサ42および回転数センサ44)と、ECU50と、を備える。
可変ポンプ10は、ECU50からの指示を受けて、オイルパン220のオイルを吐出するとともに、出力を変更することができるオイルポンプである。出力とは、吐出量および吐出圧の少なくとも一方をいう。本実施例において、可変ポンプ10は、吐出量を変更可能なポンプである。可変ポンプ10のオイル取入口は、第1通路60を介してオイルパン220と連通している。可変ポンプ10のオイル吐出口は、第2通路62を介して内燃機関の摺動部200と連通している。また、可変ポンプ10の吐出口は、第3通路64を介して制御弁30およびオイルジェット20と連通している。
オイルジェット20は、ピストン210にオイルを噴射する装置である。本実施例において、オイルジェット20はピストン210の下面にオイルを噴射する。ピストン210にオイルが供給されることによって、ピストン210は冷却される。
制御弁30は、ECU50からの指示を受けてオイルジェット20に供給されるオイルの供給量を調整する。例えば、制御弁30が開に制御された場合、オイルジェット20からピストン210へのオイル供給が行われる。制御弁30が閉に制御された場合、オイルジェット20からピストン210へのオイル供給は停止される。すなわち、オイルジェット20および制御弁30は、可変ポンプ10から吐出されたオイルの冷却部(ピストン210)への供給および供給停止を行う冷却部オイル供給状態変更手段としての機能を有する。
油温センサ40は、吐出オイルの温度(以下、油温と称する)を取得し、取得結果をECU50に伝える。油圧センサ42は、吐出オイルの圧力(以下、油圧と称する)を取得し、取得結果をECU50に伝える。本実施例において、油温センサ40および油圧センサ42は第2通路62の油温および油圧を取得しているが、これに限られない。
回転数センサ44は、内燃機関の回転数を取得し、取得結果をECU50に伝える。それにより、ECU50は内燃機関の回転数を取得することができるとともに、内燃機関が始動を開始したことを知ることができる。本実施例において、油温センサ40、油圧センサ42および回転数センサ44は、内燃機関の運転状態に関する情報を取得する状態取得手段としての機能を有する。
ECU50は、CPU51、ROM52およびRAM53を有するマイクロコンピュータである。本実施例において、ECU50は、燃料噴射量のマップを有し、そのマップに基づいて内燃機関の燃料噴射量を調整している。また、ECU50は、燃料噴射量に基づいて内燃機関の運転状態に関する情報のうち負荷に関する情報を取得する。すなわち、ECU50は、内燃機関の運転状態に関する情報である負荷を取得する状態取得手段としての機能を有する。なお、ECU50は、アクセル開度に基づいて、負荷に関する情報を取得してもよい。
また、ECU50は、油温センサ40、油圧センサ42および回転数センサ44の取得結果に基づいて、可変ポンプ10および制御弁30をそれぞれ制御する制御手段として機能する。例えば、ECU50は、可変ポンプ10の出力が所定の値になるように可変ポンプ10を制御する。具体的には、ECU50は、内燃機関の回転数に対応して予め算出された吐出量のマップを記憶しておく。そして、ECU50は、回転数センサ44の取得結果に基づいて、吐出量のマップを参照して吐出量を算出し、その算出された吐出量になるように可変ポンプ10を制御する。なお、本実施例においてECU50は、制御弁30が閉の場合(すなわち、オイルジェット20によるピストン210へのオイル供給が停止された状態)において、内燃機関の回転数に対応して予め算出された吐出量(以下、基準吐出値と称する)のマップを記憶しておく。
例えば、内燃機関の始動時には、油温が低いことから、オイルの粘度が高くなる。この場合、可変ポンプ10の吐出量が少ない方が始動性は向上する。よって、本実施例において基準吐出値は、内燃機関の回転数が低い値ほど可変ポンプ10の吐出量が少なくなるように設定されている。それにより、内燃機関の始動時の可変ポンプ10の吐出量が少なくなることから、内燃機関の始動性を向上させることができる。
なお、内燃機関が暖機過程の軽負荷時も、油温が低いことから、オイルの粘度が高くなる。この場合も、可変ポンプ10の吐出量が少ない方が好ましい。可変ポンプ10の負荷が少なくなるからである。よって、内燃機関が暖機過程の軽負荷時に可変ポンプ10の吐出量が少なくなるように基準吐出値を設定しておくことによって、暖機過程の軽負荷時において可変ポンプ10の吐出量を少なくすることができる。
ECU50が可変ポンプ10の動作を開始させた場合、オイルパン220のオイルは、第1通路60および第2通路62を通過して、摺動部200に供給される。それにより、摺動部200をオイルによって潤滑することができる。また、ECU50が制御弁30を開に制御した場合には、吐出オイルは第3通路64を通過してオイルジェット20からピストン210へ供給される。なお、本実施例において、ECU50は、制御弁30を開に制御する場合には、可変ポンプ10を作動させている。
また、ECU50は、ピストン210の冷却要求の有無を判定し、ピストン210の冷却要求がある場合には、制御弁30を開にし、ピストン210の冷却要求がない場合には、制御弁30を閉にする制御を行う。具体的には、ECU50は、各種センサの取得結果に基づいて、ピストン210の冷却要求の有無を判定する。例えば、内燃機関が暖機過程の軽負荷時および低温始動時の場合には、ピストン210の過冷却が抑制されることが好ましい。よって、かかる場合、ECU50は、ピストン210の冷却要求がないと判定して、制御弁30を閉に制御する。それにより、オイルジェット20によるオイル供給が停止されることから、ピストン210の過冷却が抑制される。その結果、暖機を早期に完了させることができる。また、ECU50は、例えば暖機運転終了後には、ピストン210の冷却要求が有ると判定して、制御弁30を開に制御する。それにより、ピストン210を冷却することができる。
ここで、前述したように、例えば暖機過程の軽負荷時には可変ポンプ10の吐出量を少なくすることによって可変ポンプ10の負荷を減少させることが好ましい。しかしながら、この場合にピストン210の過冷却を抑制するために、制御弁30が閉に制御された場合、以下の問題が生じる。すなわち、制御弁30が開から閉に制御された場合、オイルジェット20のオイル供給分が無くなることから、オイル系統(第2通路62および第3通路64)のオイル圧力(以下、系統圧と称する)が上昇するおそれがある。その結果、可変ポンプ10の負荷が増大するおそれがある。また、例えば、油温が低温の場合に制御弁30が開から閉に制御された場合は、オイルの粘度が高いことから、トルク変動が生じるおそれがある。その結果、ドライバビリティの悪化、エンスト等のおそれが生じる。
また、制御弁30が閉から開に制御される場合、オイルジェット20のオイル供給分が必要となることから、系統圧が減少するおそれがある。その結果、例えばオイルジェット20のオイル供給に必要なオイル圧力が得られないおそれがある。
そこで、本実施例に係るECU50は、制御弁30を開から閉に制御する場合には、制御弁30を閉に制御することに先立って可変ポンプ10の出力(吐出量)が低減するように可変ポンプ10を制御する補正処理を実行した上で、制御弁30を閉に制御する。この場合、系統圧の増大を抑制することができる。それにより、可変ポンプ10の負荷の増大およびトルク変動の発生を抑制することができる。
また、ECU50は、制御弁30を閉から開に制御する場合には、制御弁30を開に制御することに先立って可変ポンプ10の出力が増大するように可変ポンプ10を制御する補正処理を実行した上で、制御弁30を開に制御する。この場合、系統圧の減少を抑制することができる。それにより、オイルジェット20のオイル供給に必要なオイルを確保することができる。
続いて、補正処理の一例について説明する。本実施例において、ECU50は、基準吐出値を補正することによって、補正処理を実行する。図2は、ECU50の補正処理のフローチャートの一例を示す図である。なお、ECU50は図2のフローチャートを所定時間毎に繰り返し実行する。
ここで、基準吐出値の補正は、例えば制御弁30を閉に制御する場合には系統圧の上昇が抑制され、制御弁30を開に制御する場合には系統圧の減少が抑制されるような補正であればよい。しかしながら、オイルの粘度はオイルの温度に応じて異なる値を有する(例えば、低温ほど高粘度になる)。また、オイルの温度および粘度は、オイルの種類や劣化状態等によっても異なる値を有する。よって、内燃機関の瞬時の状態情報を基に基準吐出値の補正量を算出することによって、系統圧の増大および減少をより精度よく抑制することができる。そこで、ステップS10においてECU50は、オイル情報に基づいてオイル特性を算出し、算出されたオイル特性を用いて、基準吐出値の補正量を算出する。
図3(a)は、オイル特性の算出方法を説明するための図である。縦軸は油圧を示し、横軸は油温を示している。ECU50は、例えば、回転数が一定の場合(例えば、1000rpm)において、油温センサ40および油圧センサ42の取得結果に基づいてオイル特性を算出する。具体的には、ECU50は、オイル特性の算出基準となる基準油圧曲線300を事前に記憶しておく。そして、ECU50は、例えば、油温センサ40および油圧センサ42の取得結果が基準油圧曲線300より上方にズレている場合は、基準油圧曲線300を上方にシフトする。一方、ECU50は、油温センサ40および油圧センサ42の取得結果が基準油圧曲線300より下方にズレている場合は、基準油圧曲線300を下方にシフトする。その結果、現時点におけるオイル特性を示す実油圧曲線302が得られる。
そして、ECU50は、実油圧曲線302を用いて、例えば制御弁30を閉に制御する場合には系統圧の上昇が抑制されるように、基準吐出値の補正量を算出する。その結果、制御弁30を閉に制御する場合の補正量と油圧は、図3(b)に示すような関係になる。
図2に示すステップS10の後に、ECU50は、ピストン210の冷却要求があるか否かを判定する(ステップS20)。具体的にはECU50は、油温センサ40および回転数センサ44の取得結果に基づいて、内燃機関が低温始動時であるか否かを判断する。例えばECU50は、油温センサ40が所定値以下の場合かつ回転数センサ44が所定値以下の場合に、内燃機関が低温始動時であると判断する。その結果、内燃機関が低温始動時の場合、ECU50は、ピストン210の冷却要求が無いと判定して、ステップS30を実行する。一方、内燃機関が低温始動時でない場合、ECU50は、ピストン210の冷却要求があると判定してステップS40を実行する。
ステップS30においてECU50は、基準吐出値を減少させる補正を行う。図4(a)は、基準吐出値310のマップである。縦軸は、可変ポンプ10の吐出量を示し、横軸は内燃機関の回転数を示している。ECU50は、基準吐出値310を減少させる補正を行う場合には、基準吐出値310をステップS10で算出した補正量の分だけ減少させる。その結果、補正後基準吐出値312が得られる。なお、図4(a)の斜線の範囲は、補正後基準吐出値312の取り得る値の範囲を示している。次いで、図2に示すように、ECU50はフローチャートの実行を終了する。
ステップS40においてECUは、基準吐出値を増大させる補正を行う。例えばECU50は、図4(b)に示すように、オイルジェット20のオイル供給に最低限必要な可変ポンプ10のオイル吐出量であるオイルジェット必要吐出値314が確保されるように基準吐出値を増大させる補正を行う。具体的には、ECU50は、基準吐出値310のオイルジェット必要吐出値314を下回る部分(回転数がA以下の部分)を、オイルジェット必要吐出値314にまで増大させる。その結果、補正後基準吐出値316が得られる。なお、図4(b)の斜線の範囲は、補正後基準吐出値316の取り得る値の範囲を示している。次いで、図2に示すように、ECU50はフローチャートの実行を終了する。
なお、ECU50は、補正処理を実行した後には、回転数センサ44の取得結果に基づいて、補正後基準吐出値312および補正後基準吐出値316に従って可変ポンプ10を制御する。
また、潤滑装置100は、油温センサ40の代わりに、例えば内燃機関のウォータジャケットに配置された水温センサを備えていてもよい。ECU50は、油温センサ40の取得結果の代わりに水温センサの取得結果を用いてもよい。また、ECU50は、吐出量の代わりに吐出圧を用いてもよい。
(変形例1)
ところで、従来、内燃機関が高地等の低圧環境下において、低温状態から始動した場合、内燃機関の排気管から未燃ガスが白煙として放出されることがある。そこで、本変形例に係る潤滑装置100においてECU50は、内燃機関の運転状態が内燃機関の排気管から白煙が放出される状態の場合には、白煙抑制処理を実行する。具体的にはECU50は、白煙抑制処理において、ピストン210への吐出オイル供給が停止されるように制御弁30を制御した上で、可変ポンプ10の出力が増大するように可変ポンプ10を制御する。
この場合、ピストン210への吐出オイル供給が停止されることによって、内燃機関の暖機が促進される。さらに、可変ポンプ10の出力が増大することによって内燃機関の負荷が増大する。その結果、内燃機関の発熱量が増大することから、内燃機関の暖機が促進される。その結果、白煙放出を抑制することができる。
図5は、ECU50の白煙抑制処理のタイミングチャートの一例を示す図である。図5において、横軸は時間を示している。内燃機関の始動開始前において、可変ポンプ10(O/P)の吐出量はゼロである。また、制御弁30は閉じている。それにより、オイルジェット(O/J)からピストン210へのオイル供給は停止されている。
内燃機関が始動を開始すると回転数が上昇する。その結果、油温が上昇する。ECU50は、油温センサ40および回転数センサ44の取得結果に基づいて内燃機関の運転状態が白煙放出が生じる状態であると判定した場合(例えば、油温が所定温度以下かつ回転数が所定回転数以下の場合)には、オイル吐出量が増大するように可変ポンプ10を制御する。具体的には、ECU50は、オイル吐出量が増大するように、基準吐出値を補正する補正処理を実行する。なお、内燃機関が始動を開始しても、制御弁30は閉じている。
次いで、油温が白煙放出が生じないと考えられる温度(ta)に達した場合、ECU50は、オイル吐出量が減少するように可変ポンプ10を制御する。具体的には、ECU50は、オイル吐出量が減少するように、補正後の基準吐出値を補正する補正処理を実行する。より具体的には、ECU50は、補正後の基準吐出値を補正前の基準吐出値まで戻す補正処理を実行する。
ここで、オイル吐出量が増大するように可変ポンプ10を制御する場合、内燃機関にエンストが生じるおそれがある。内燃機関の燃焼が安定していないからである。そのため、オイル吐出量は、内燃機関にエンストが生じない程度に徐々に増大されることが好ましい。
また、オイル吐出量が減少するように可変ポンプ10を制御する場合、内燃機関のドライバビリティが悪化するおそれがある。そのため、オイル吐出量は、内燃機関のドライバビリティが悪化しない程度に徐々に減少されることが好ましい。
なお、ECU50は、白煙抑制処理を実行した後は、実施例1で説明した種々の制御を行う。また、ECU50は、白煙抑制処理において、可変ポンプ10の出力の増大に応じて、内燃機関の燃焼室への燃料噴射量が増大するように、燃料噴射量を調整してもよい。燃料噴射量が増大されることによって、内燃機関の発熱量が増大することから、内燃機関の暖機を促進させることができる。それにより、白煙放出をより抑制することができる。
本変形例において、潤滑装置100は、油温センサ40の代わりに、例えば内燃機関のウォータジャケットに配置された水温センサを備えていてもよい。ECU50は、油温センサ40の取得結果の代わりに水温センサの取得結果を用いてもよい。また、ECU50は、吐出量の代わりに吐出圧を用いてもよい。
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
10 可変ポンプ
20 オイルジェット
30 制御弁
40 油温センサ
42 油圧センサ
44 回転数センサ
50 ECU
100 内燃機関の潤滑装置
200 摺動部
210 ピストン
300 基準油圧曲線
302 実油圧曲線
310 基準吐出値
312 補正後基準吐出値
314 オイルジェット必要吐出値
316 補正後基準吐出値

Claims (3)

  1. 内燃機関の摺動部および冷却部に向けてオイルを吐出する可変ポンプと、
    前記可変ポンプから吐出されたオイルの前記冷却部への供給および供給停止を行う冷却部オイル供給状態変更手段と、
    前記内燃機関の運転状態に関する情報を取得する状態取得手段の取得結果に基づいて、前記可変ポンプおよび前記冷却部オイル供給状態変更手段をそれぞれ制御する制御手段と、を備え、
    前記制御手段は、前記冷却部へのオイル供給停止に先立って前記可変ポンプの出力が低減するように前記可変ポンプを制御することを特徴とする内燃機関の潤滑装置。
  2. 内燃機関の摺動部および冷却部に向けてオイルを吐出する可変ポンプと、
    前記可変ポンプから吐出されたオイルの前記冷却部への供給および供給停止を行う冷却部オイル供給状態変更手段と、
    前記内燃機関の運転状態に関する情報を取得する状態取得手段の取得結果に基づいて、前記可変ポンプおよび前記冷却部オイル供給状態変更手段をそれぞれ制御する制御手段と、を備え、
    前記制御手段は、前記冷却部へのオイル供給に先立って前記可変ポンプの出力が増大するように前記可変ポンプを制御することを特徴とする内燃機関の潤滑装置。
  3. 前記制御手段は、前記状態取得手段の取得結果に基づいて前記内燃機関の運転状態が前記内燃機関から未燃ガスが白煙として放出される状態の場合には、前記冷却部へのオイル供給停止が行われるように前記冷却部オイル供給状態変更手段を制御した上で、前記可変ポンプの出力が増大するように前記可変ポンプを制御する請求項1または2に記載の内燃機関の潤滑装置。
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