JP2012145075A - 内燃機関の潤滑装置 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、内燃機関の潤滑装置に関し、始動時にフリクションの低減を図りつつ、内燃機関の各部の異常摩耗を防止することを目的とする。
【解決手段】クランク軸２２のトルクにより駆動され、内燃機関１０の各部を潤滑するためのオイルを圧送可能なメインオイルポンプ３２を備える。クランク軸２２のトルクにより駆動され、上記オイルを圧送可能であり、メインオイルポンプ３２よりも容量の小さいサブオイルポンプ４０を備える。クランク軸２２とメインオイルポンプ３２とが連結された連結状態と、クランク軸２２とメインオイルポンプ３２とが非連結とされた非連結状態とを切り替えるクラッチ機構５０を備える。スターター２６によるクランク軸２２のクランキング中に、非連結状態となるようにクラッチ機構５０を制御する。
【選択図】図１

Description

この発明は、内燃機関の潤滑装置に係り、特に、メインオイルポンプと当該メインオイルポンプよりも容量の小さいサブオイルポンプを備える内燃機関の潤滑装置に関する。

従来、例えば特許文献１には、内燃機関の補機駆動制御装置が開示されている。この従来の補機駆動制御装置は、エンジン始動初期のフリクションを低減するために、エンジン回転数が所定回転数に到達するまでの間、クラッチ機構を用いてクランク軸から補機（オイルポンプを含む）を切り離すようにしている。

特開２００５−３０３４８号公報 特開２００６−２３３９１９号公報 特開２００６−８３７８２号公報

上記特許文献１に記載の技術によれば、始動時には、内燃機関を潤滑するオイルの性状に関係なく、オイルポンプが常に停止されることになる。その結果、内燃機関の暖機後のようにオイルの粘度が低い場合であっても、クランキング中に、内燃機関の各部へのオイルの供給が停止されてしまう。このため、内燃機関の各部の異常摩耗が生ずることが懸念される。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、始動時にフリクションの低減を図りつつ、内燃機関の各部の異常摩耗を防止することのできる内燃機関の潤滑装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、内燃機関の潤滑装置であって、
クランク軸のトルクにより駆動され、内燃機関の各部を潤滑するためのオイルを圧送可能なメインオイルポンプと、
所定の駆動源により駆動され、前記オイルを圧送可能であり、前記メインオイルポンプよりも容量の小さいサブオイルポンプと、
前記クランク軸と前記メインオイルポンプとが連結された連結状態と、前記クランク軸と前記メインオイルポンプとが非連結とされた非連結状態とを切り替えるクラッチ機構と、
スターターによる前記クランク軸のクランキング中に、前記非連結状態となるように前記クラッチ機構を制御するクラッチ制御手段と、
を備えることを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、
前記オイルの粘度を取得するオイル粘度取得手段を更に備え、
前記クラッチ制御手段は、前記クランキング中に前記オイルの粘度が所定値以下である場合には、前記連結状態となるように前記クラッチ機構を制御する低オイル粘度時制御手段を含むことを特徴とする。

また、第３の発明は、内燃機関の潤滑装置であって、
クランク軸のトルクにより駆動され、内燃機関の各部を潤滑するためのオイルを圧送可能なメインオイルポンプと、
電動モーターにより駆動され、前記オイルを圧送可能であり、前記メインオイルポンプよりも容量の小さいサブオイルポンプと、
前記クランク軸と前記メインオイルポンプとが連結された連結状態と、前記クランク軸と前記メインオイルポンプとが非連結とされた非連結状態とを切り替えるクラッチ機構と、
前記内燃機関の始動要求を検知する始動要求検知手段と、
前記始動要求が検知された場合に、前記クランク軸を回転駆動可能なスターターの稼動開始前に前記サブオイルポンプの稼動を開始させるサブポンプ制御手段と、
を備えることを特徴とする。

また、第４の発明は、第３の発明において、
前記オイルの粘度を取得するオイル粘度取得手段と、
前記スターターによる前記クランク軸のクランキング中に、前記オイルの粘度に応じて、前記クラッチ機構の動作状態を前記非連結状態と前記連結状態との間で切り替えるクラッチ制御手段と、
を更に備えることを特徴とする。

また、第５の発明は、第４の発明において、
前記始動要求が検知された場合に、前記オイル粘度取得手段が前記オイルの粘度を取得するまで前記スターターの稼動を禁止するスターター稼動禁止手段を更に備えることを特徴とする。

また、第６の発明は、第３乃至第５の発明の何れかにおいて、
エンジン回転数を取得する回転数取得手段と、
前記スターターによる前記クランク軸のクランキング中に、エンジン回転数が所定値よりも高いか否かに応じて、前記クラッチ機構の動作状態を前記非連結状態と前記連結状態との間で切り替えるクラッチ制御手段と、
を更に備えることを特徴とする。

また、第７の発明は、第２、第４または第５の発明において、
エンジン回転数を取得する回転数取得手段と、
前記スターターによるクランキングの終了後においてエンジン回転数が所定値よりも高い場合には、前記オイルの粘度に関係なく、前記連結状態となるように前記クラッチ機構を制御するクランキング後制御手段と、
を更に備えることを特徴とする。

また、第８の発明は、第１、第２、および第４乃至第７の発明の何れかにおいて、
前記クラッチ制御手段は、
前記サブオイルポンプが発生する油圧を前記クラッチ機構に導くための油圧通路と、
前記油圧通路の途中に配置され、当該クラッチ機構に作用する油圧を制御する制御弁と、
を含むことを特徴とする。

また、第９の発明は、第８の発明において、
前記クラッチ機構は、前記油圧通路を介して前記サブオイルポンプが発生する油圧の供給を受けた場合に、前記連結状態となるように構成されており、
前記油圧通路の途中に配置され、当該油圧通路を流れる前記オイルの油量を絞る絞り部を更に備えることを特徴とする。

第１の発明によれば、クランキング中にクラッチ機構が非連結状態に制御されることにより、メインオイルポンプが稼動せずに、サブオイルポンプのみが稼動するようになる。このように、メインオイルポンプに比して容量の小さいサブオイルポンプのみを利用することにより、クランキング時のフリクションを低減することができる。また、カムノーズや軸受メタル等の摩耗が懸念される部位には、サブオイルポンプを利用してクランキング中にオイルを供給することができる。このため、内燃機関の各部の異常摩耗を防止することができる。以上のように、本発明によれば、始動時にフリクションの低減を図りつつ、内燃機関の各部の異常摩耗を防止することができる。

第２の発明によれば、オイルの粘度が上記所定値以下である場合には、クランキング中にメインオイルポンプが稼動するようになる。オイルの粘度が低い場合には、オイルポンプのフリクションが比較的小さくなるので、スターターの稼動とともにメインオイルポンプを稼動させてもスターターの回転数が大きく低下することはなく、問題なく内燃機関を始動させることができる。また、オイルの粘度が低い場合には、軸受メタル等でのオイル流れも良くなる。従って、このような場合には、クランキング中であっても、サブオイルポンプに加えてメインオイルポンプをも稼動させることにより、給油量を増量して、内燃機関の各部の潤滑性を向上させることができる。

第３の発明によれば、内燃機関の始動要求が検知された場合に、スターターの稼動開始前に電動式のサブオイルポンプの稼動が開始される。これにより、スターターによる駆動によって内燃機関が回転し始める前に、内燃機関の摩耗懸念部位にサブオイルポンプからのオイルを供給することができるので、オイル切れによる異常摩耗を防止することができる。また、本発明では、クランク軸駆動のメインオイルポンプと電動式のサブオイルポンプとを選択的に使用可能な構成を備えている。従って、必要に応じてメインオイルポンプを停止することにより、クランク軸のトルクにより駆動されるオイルポンプのみで必要な油量を確保する場合と比べて、始動時のフリクション低減を図ることができる。このように、本発明によれば、始動時にフリクションの低減を図りつつ、内燃機関の各部の異常摩耗を防止することができる。

第４の発明によれば、クランキング中に、オイル粘度が上記所定値よりも高い場合には、電動式のサブオイルポンプのみの駆動とし、クランク軸のトルクを利用するメインオイルポンプを稼動させないようにすることで、始動時のフリクション低減を図ることができる。また、オイルの粘度が上記所定値以下である場合には、クランキング中であっても、メインオイルポンプをも駆動させるようにすることで、給油量を増量して、内燃機関の各部の潤滑性を向上させることが可能となる。

第５の発明によれば、オイルの粘度の検出が完了するまでの期間を利用して、内燃機関の摩耗懸念部位にサブオイルポンプからのオイルを供給することができるので、オイル切れによる異常摩耗をより確実に防止することができる。

第６の発明によれば、クランキング中にエンジン回転数が上記所定値以下となる場合、つまり、内燃機関の負荷が大きい状況であるために完爆に必要なエンジン回転数が確保できていないものと考えられる場合には、クラッチ機構を非連結状態としてメインオイルポンプを停止させるようにすることで、内燃機関の負荷を低減させることができる。その結果、エンジン回転数が上昇し易くなるので、完爆状態に速やかに到達させられるようになる。

第７の発明によれば、エンジン回転数が高いことで内燃機関が完爆状態にあると判断できる場合に、オイルの粘度に関係なく、メインオイルポンプをも稼動させることにより、内燃機関の各部の潤滑性を良好に確保することができる。

第８の発明によれば、サブオイルポンプの発生油圧を利用して、クラッチ機構の動作状態を非連結状態と連結状態との間で切り替えることが可能となる。

第９の発明によれば、オイルの粘度が高い場合に、クラッチ機構が繋がるタイミングを遅らせることができるので、メインオイルポンプのフリクションによってエンジンストール等の不具合が発生してしまうことを防止することができる。

本発明の実施の形態１における内燃機関の潤滑装置のシステム構成を説明するための模式図である。 本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態２における内燃機関の潤滑装置のシステム構成を説明するための模式図である。 本発明の実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態３において実行されるルーチンのフローチャートである。

実施の形態１．
先ず、図１および図２を参照して、本発明の実施の形態１について説明する。
［実施の形態１のシステム構成］
図１は、本発明の実施の形態１における内燃機関１０の潤滑装置のシステム構成を説明するための模式図である。
図１に示す内燃機関１０は、シリンダヘッド１２を備えている。シリンダヘッド１２の下方には、シリンダブロック（およびクランクケース）１４が配置されている。シリンダブロック１４の下方には、内燃機関１０の各部を潤滑するためのオイルを溜めておくためのオイルパン１６が設置されている。

シリンダブロック１４の内部には、ピストン１８が配置されている。ピストン１８は、コンロッド２０を介して、クランク軸２２と連結されている。クランク軸２２の一端には、フライホイール２４が固定されている。フライホイール２４の近傍には、始動時にフライホイール２４を介してクランク軸２２を回転駆動する（クランキングする）ためのスターター（モーター）２６が設置されている。

クランク軸２２の他端側には、図示省略するカム軸にクランク軸２２のトルクを伝達するための図示省略するタイミングチェーン（もしくはタイミングベルト）を収納するチェーンケース２８が配置されている。チェーンケース２８の内部には、図１に示すように、内燃機関１０の各部にオイルを供給するための構成が備えられている。

具体的には、クランク軸２２の上記他端の近傍には、駆動プーリー３０が固定されている。また、チェーンケース２８の内部には、オイルを内燃機関１０の各部に圧送可能なメインオイルポンプ３２が設けられている。メインオイルポンプ３２に直結されたメインポンプ駆動軸３４の端部には、従動プーリー３６が固定されている。従動プーリー３６と上記駆動プーリー３０との間には、ベルト３８が巻き掛けられている。これにより、駆動プーリー３０、ベルト３８および従動プーリー３６を介して、クランク軸２２のトルクをメインポンプ駆動軸３４に伝達することができる。尚、ここでは、クランク軸２２のトルクをメインポンプ駆動軸３４に伝達するための構成として、プーリー３０、３６とベルト３８とを用いたものを例示したが、これに代え、例えば、各軸２２、３４に固定されたギヤとチェーンとを用いるものであってもよい。

クランク軸２２の上記他端には、オイルを内燃機関１０の各部に圧送可能なポンプであって、メインオイルポンプ３２よりも容量の小さいサブオイルポンプ４０が直結されている。オイルパン１６には、メインオイルストレーナー４２およびサブオイルストレーナー４４が設置されている。メインオイルストレーナー４２は、メインオイル吸入通路４６を介して、メインオイルポンプ３２の吸入口と連通しており、サブオイルストレーナー４４は、サブオイル吸入通路４８を介して、サブオイルポンプ４０の吸入口と連通している。

メインポンプ駆動軸３４の途中には、メインオイルポンプ３２側と従動プーリー３６側（クランク軸２２側）とが連結された連結状態と、この連結が解除された非連結状態とを切り替えるためのクラッチ機構５０が設けられている。クラッチ機構５０は、サブオイルポンプ４０から供給される油圧により駆動される油圧式のクラッチ機構である。より具体的には、クラッチ機構５０は、所定値以上の油圧が供給されることによって連結状態となり、一方、そのような油圧が供給されていない状態では非連結状態となるように構成されている。

サブオイルポンプ４０の吐出口には、サブオイルポンプ４０から吐出されるオイルを（後述するメインオイル通路６０を介して）内燃機関１０の各部に供給するためのサブオイル通路５２が接続されている。また、サブオイル通路５２の途中の部位から分岐し、分岐後の他端がクラッチ機構５０（の制御部）に接続される油圧通路５４が設けられている。油圧通路５４の途中には、当該油圧通路５４を開閉する制御弁として、ＶＳＶ（バキュームスイッチングバルブ）５６が設置されている。このようなＶＳＶ５６の開閉を制御することによって、クラッチ機構５０に作用する油圧を制御することで、クラッチ機構５０の動作状態を非連結状態と連結状態との間で切り替えることができる。その結果、クランク軸２２からメインオイルポンプ３２へのトルクの伝達の有無を切り替えることができる。更に、油圧通路５４の途中、より具体的には、ＶＳＶ５６とクラッチ機構５０との間の部位には、油圧通路５４を流れるオイルの油量を絞る絞り部５８が設置されている。

メインオイルポンプ３２の吐出口には、メインオイルポンプ３２から吐出されるオイルを内燃機関１０の各部に供給するためのメインオイル通路６０が接続されている。上記サブオイル通路５２の他端は、メインオイル通路６０の途中の部位に接続されている。また、メインオイル通路６０における、サブオイル通路５２の接続部位とメインオイルポンプ３２との間の部位には、メインオイルポンプ３２の吐出口からメインオイル通路６０に向かう方向のオイルの流れのみを許可するように、チェック弁６２が設置されている。このようなチェック弁６２によれば、メインオイルポンプ３２の停止時に、サブオイル通路５２からのオイルがメインオイルポンプ３２に向けて流れるのを防止することができる。

また、チェック弁６２よりも下流側のメインオイル通路６０には、当該メインオイル通路６０内の油圧を検知するための油圧センサ６４が取り付けられている。更に、本実施形態のシステムは、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）６６を備えている。ＥＣＵ６６の入力部には、油圧センサ６４に加え、エンジン回転数を検知するためのクランク角センサ６８等の内燃機関１０の運転状態を検出するための各種センサが接続されている。また、ＥＣＵ６６の出力部には、スターター２６およびＶＳＶ５６に加え、図示省略する燃料噴射弁およびスロットルバルブ等の内燃機関１０の運転状態を制御するための各種アクチュエータが接続されている。更に、ＥＣＵ６６は、内燃機関１０が搭載された車両の始動スイッチ７０の信号を検出できるように構成されている。ＥＣＵ６６は、各センサからの信号に基づき、所定のプログラムに従って各アクチュエータを作動させることにより、内燃機関１０の運転状態を制御するものである。

［実施の形態１の制御］
オイルの粘度が高いと、オイルポンプのフリクションが増大する。しかしながら、内燃機関の始動時のフリクションを低減するために、オイルの性状に関係なく、単にオイルポンプの駆動を停止するようにすると、内燃機関の暖機後のようにオイルの粘度が低い場合であっても、クランキング中に、内燃機関の各部へのオイルの供給が停止されてしまう。このため、内燃機関の各部の異常摩耗が生ずることが懸念される。

そこで、本実施形態では、スターター２６の回転中、つまり、スターター２６によるクランク軸２２のクランキング中において、オイルの粘度が所定値よりも高い場合には、サブオイルポンプ４０のみが稼動するようにした。具体的には、クランキング中にＶＳＶ５６を閉じることにより、非連結状態となるようにクラッチ機構５０を制御するようにした。一方、クランキング中に、オイルの粘度が上記所定値以下である場合には、ＶＳＶ５６を開くことにより、連結状態となるようにクラッチ機構５０を制御するようにした。

更に、本実施形態では、クランキングの終了後に、エンジン回転数が所定値ＮＥ１よりも高い場合には、オイルの粘度に関係なく、ＶＳＶ５６を開くことにより、連結状態となるようにクラッチ機構５０を制御するようにした。

図２は、上記の機能を実現するために、本実施の形態１においてＥＣＵ６６が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。尚、本ルーチンは、所定の制御周期毎に繰り返し実行されるものとする。また、本ルーチンは、始動スイッチ７０がＯＮとされた際に起動されるものとする。
図２に示すルーチンでは、先ず、内燃機関１０の始動中（始動スイッチ７０の操作に伴ってスターター２６が駆動状態とされている期間）、すなわち、クランキング中であるか否かが判定される（ステップ１００）。

その結果、上記ステップ１００の判定が成立する場合、つまり、クランキング中であると判定された場合には、オイルの粘度が検出される（ステップ１０２）。クランキングが開始されると、クランク軸２２に直結されているサブオイルポンプ４０の作動が直ちに開始され、オイル通路５２、６０上にサブオイルポンプ４０が発生する油圧が作用するようになる。オイルの粘度が高いと、油圧が高くなる。本ステップ１０２では、油圧センサ６４を用いて検知されるサブオイルポンプ４０の発生油圧と、サブオイルポンプ４０の回転数（クランク角センサ６８を利用して取得可能）との関係でオイルの粘度を規定したマップ（図示省略）に基づいて、オイルの粘度を算出するようにしている。尚、オイルの粘度の検出手法は、上記の手法に限らない。すなわち、例えば、メインオイル通路６０上にオイル粘度センサを別途備えるようにして、オイルの粘度を直接的に検出するようにしてもよい。

次に、オイルの粘度が所定値よりも高いか否かが判定される（ステップ１０４）。本ステップ１０４におけるオイル粘度の所定値は、スターターの回転数を大きく低下することなく、メインオイルポンプ３２を稼動させることができる状況であるか否かを判断するためのオイル粘度の閾値として予め設定された値である。

上記ステップ１０２において、オイルの粘度が上記所定値よりも高いと判定された場合には、制御弁（ＶＳＶ５６）が閉弁状態とされる（ステップ１０６）。一方、オイルの粘度が上記所定値以下であると判定された場合には、制御弁（ＶＳＶ５６）が開弁状態とされる（ステップ１０８）。

一方、上記ステップ１００において、クランキング中ではないと判定された場合、つまり、スターター２６によるクランキングの終了後（始動後）であると判断できる場合には、クランク角センサ６８を利用して検知されるエンジン回転数が所定値ＮＥ１よりも高いか否かが判定される（ステップ１１０）。本ステップ１１０におけるエンジン回転数の所定値ＮＥ１は、内燃機関１０が自立して回転できる状態（完爆状態）であるか否かを判断するためのエンジン回転数の閾値として予め設定された値である。本ステップ１１０の判定が成立した場合、すなわち、内燃機関１０が完爆状態にあると判断できる場合には、オイルの粘度に関係なく、制御弁（ＶＳＶ５６）が開弁状態とされる（ステップ１０８）。

以上説明した図２に示すルーチンによれば、クランキング中には、オイルの粘度に応じてＶＳＶ５６を開閉することにより、クラッチ機構５０の動作状態が非連結状態と連結状態との間で切り替えられる。具体的には、オイルの粘度が上記所定値よりも高い場合には、ＶＳＶ５６が閉弁状態とされる。これにより、クラッチ機構５０は非連結状態となるので、クランキング中に、メインオイルポンプ３２が稼動せずに、サブオイルポンプ４０のみが稼動するようになる。このように、メインオイルポンプ３２に比して容量の小さいサブオイルポンプ４０のみを利用することにより、クランキング時のフリクションを低減することができる。このため、低温始動時などのオイル粘度が高い場合（油温が低い場合）に、内燃機関１０を回転させるのに必要なトルクを小さくすることができるので、メインオイルポンプ３２のフリクションによってスターター２６の回転が遅くなって、内燃機関１０が始動不可となるのを防止することができる。また、カムノーズや軸受メタル等の摩耗が懸念される部位には、サブオイルポンプ４０を利用してクランキング中にオイルを供給することができるので、内燃機関１０の各部の異常摩耗を防止することができる（クランキング時のため、エンジン回転数が低い状況であるので、サブオイルポンプ４０からの少ない油量であっても潤滑に問題がないといえる）。以上のように、本実施形態のシステムによれば、始動時にフリクションの低減を図りつつ、内燃機関１０の各部の異常摩耗を防止することができる。

また、上記ルーチンによれば、オイルの粘度が上記所定値以下である場合には、クランキング中であっても、ＶＳＶ５６が開弁状態とされる。その結果、クラッチ機構５０にサブオイルポンプ４０の発生油圧が供給されるので、クラッチ機構５０が連結状態となり、メインオイルポンプ３２がクランク軸２２のトルクによって駆動される。オイルの粘度が低い場合には、オイルポンプ３２、４０のフリクションが比較的小さくなるので、スターター２６の稼動とともにメインオイルポンプ３２を稼動させてもスターター２６の回転数が大きく低下することはなく、問題なく内燃機関１０を始動させることができる。また、オイルの粘度が低い場合には、軸受メタル等でのオイル流れも良くなる。従って、このような場合には、クランキング中であっても、サブオイルポンプ４０に加えてメインオイルポンプ３２をも稼動させることにより、給油量を増量して、内燃機関１０の各部の潤滑性を向上させることができる。

また、上記ルーチンによれば、クランキングの終了後（始動後）にエンジン回転数が所定値ＮＥ１よりも高い場合（内燃機関１０が完爆状態にあると判断できる場合）には、オイルの粘度に関係なく、ＶＳＶ５６が開弁状態とされる。このように、クランキングの終了後であれば、オイルの粘度に関係なく、サブオイルポンプ４０とともにメインオイルポンプ３２をも稼動させることにより、内燃機関１０の各部の潤滑性を良好に確保することができる。

また、本実施形態のシステムは、図１に示すように、油圧通路５４の途中に、オイルの油量を絞る絞り部５８を備えている。このような絞り部５８を備えていることで、オイルの粘度が高い場合においてＶＳＶ５６が開かれた際に、クラッチ機構５０が繋がるタイミングを遅らせることができるようになる。オイルの粘度が高い場合には、エンジン回転数の上昇が比較的遅くなるので、オイルポンプ３２、４０のフリクションによってエンジンストール等の不具合が発生してしまうことが懸念されるが、上記絞り部５８を備えたことにより、そのような不具合の発生を防止することができる。

ところで、上述した実施の形態１においては、サブオイルポンプ４０をクランク軸２２のトルクにより駆動されるオイルポンプとして構成している。しかしながら、本発明において所定の駆動源により駆動されるサブオイルポンプは、上記構成のものに限定されるものではなく、例えば、電動モーターを駆動源とする電動式のサブオイルポンプであってもよい。

また、上述した実施の形態１においては、クランキング中においてオイルの粘度が上記所定値よりも高い場合に限って、メインオイルポンプ３２が停止するようにクラッチ機構５０を制御するようにしている。しかしながら、本発明は、このような手法に限定されるものではなく、クランキング中に、例えば、単にメインオイルポンプ３２を停止するようにし、サブオイルポンプ４０のみが稼動するようにしてもよい。

尚、上述した実施の形態１においては、内燃機関１０の筒内の爆発力を利用して駆動力を発生させるクランク軸２２が前記第１の発明における「所定の駆動源」に相当している。また、ＥＣＵ６６が上記ステップ１００および１０４の判定が成立した場合に上記ステップ１０６の処理を実行することにより前記第１の発明における「クラッチ制御手段」が実現されている。
また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ６６が、上記ステップ１０２の処理を実行することにより前記第２の発明における「オイル粘度取得手段」が、上記ステップ１０４の判定が不成立である場合に上記ステップ１０８の処理を実行することにより前記第２の発明における「低オイル粘度時制御手段」が、それぞれ実現されている。
また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ６６が、上記ステップ１１０の処理を実行することにより前記第７の発明における「回転数取得手段」が、上記ステップ１００の判定が不成立し、かつ上記ステップ１１０の判定が成立する場合に上記ステップ１０８の処理を実行することにより前記第７の発明における「クランキング後制御手段」が実現されている。

実施の形態２．
次に、図３および図４を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
［実施の形態２のシステム構成］
図３は、本発明の実施の形態２における内燃機関８０の潤滑装置のシステム構成を説明するための模式図である。尚、図３において、上記図１に示す構成要素と同一の要素については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。

図３に示す内燃機関８０のシステムでは、メインオイルポンプ３２は、クラッチ機構５０を介してクランク軸２２に直結されている。すなわち、クラッチ機構５０は、クランク軸２２の非フライホイール２４側の端部と、メインポンプ駆動軸８２との間に介在している。

また、本実施形態のサブオイルポンプ８４は、電動モーター８６により駆動される電動式のオイルポンプとして構成されている。また、サブオイルポンプ８４は、上述した実施の形態１のサブオイルポンプ４０と同様に、メインオイルポンプ３２よりも小さな容量のオイルポンプとして構成されている。サブオイルポンプ８４は、ＥＣＵ６６に接続されている。

また、メインオイルポンプ３２から吐出されるオイルを内燃機関８０の各部に供給するためのメインオイル通路８８の途中には、他端がクラッチ機構５０（の制御部）に接続される油圧通路９０の一端が接続されている。本実施形態では、ＶＳＶ５６および絞り部５８は、油圧通路９０の途中に設置されている。また、メインオイル通路８８の途中には、サブオイルポンプ８４から吐出されるオイルを（メインオイル通路８８を介して）内燃機関８０の各部に供給するためのサブオイル通路９２が接続されている。更に、本実施形態においても、実施の形態１と同様に、チェック弁６２および油圧センサ６４がメインオイル通路８８上に設置されている。このような構成によれば、ＶＳＶ５６が開かれている状態では、サブオイルポンプ８４の発生油圧が、サブオイル通路９２、メインオイル通路８８および油圧通路９０を介してクラッチ機構５０（の制御部）に作用するようになる。このため、サブオイルポンプ８４の発生油圧を利用して、クラッチ機構５０を動作させることができる。

［実施の形態２の制御］
上述した構成を備える本実施形態のシステムでは、始動スイッチ７０がＯＮとされた場合（すなわち、内燃機関８０の始動要求が検知された場合）に、スターター２６の稼動開始前に電動式のサブオイルポンプ８４の稼動を開始させるようにした。そして、オイルの粘度が検出されるまでスターター２６の稼動を禁止するようにした。

また、本実施形態では、オイルの粘度が検出された場合には、スターター２６の稼動を開始させるとともに、クランキング中にオイルの粘度の粘度に応じて、ＶＳＶ５６の開閉を制御するようにした。具体的には、オイルの粘度が所定値よりも高い場合には、ＶＳＶ５６を閉弁することにより、非連結状態となるようにクラッチ機構５０を制御するようにした。一方、オイルの粘度が上記所定値以下である場合には、ＶＳＶ５６を開弁することにより、連結状態となるようにクラッチ機構５０を制御するようにした。

更に、本実施形態においても、スターター２６によるクランキングの終了後に、エンジン回転数が所定値よりも高い場合には、オイルの粘度に関係なく、ＶＳＶ５６を開くことにより、クラッチ機構５０を連結状態に制御するようにした。

図４は、上記の機能を実現するために、本実施の形態２においてＥＣＵ６６が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。尚、本ルーチンは、所定の制御周期毎に繰り返し実行されるものとする。また、本ルーチンは、始動スイッチ７０がＯＮとされた際に起動されるものとする。

図４に示すルーチンでは、先ず、始動スイッチ７０がＯＮ状態にあるか否かが判定される（ステップ２００）。その結果、始動スイッチ７０がＯＮ状態にあると判定された場合（すなわち、内燃機関８０の始動要求が検知された場合）には、電動式のサブオイルポンプ８４の運転が開始される（ステップ２０２）。

次に、今回の始動時においてオイル粘度が検出済みであるか否かが判定される（ステップ２０４）。その結果、オイル粘度が未だ検出済みでないと判定された場合には、上記ステップ１０２と同様の手法によって、オイル粘度が検出される（ステップ２０６）。尚、オイル粘度の検出手法は、上記の手法に限らない。すなわち、電動式のサブオイルポンプ８４を用いる場合には、例えば、所定油圧を発生させるのに必要な電力値に基づいてオイルの粘度を算出するものであってもよい。この場合には、次いで、制御弁（ＶＳＶ５６）が閉弁状態とされる（ステップ２０８）。

一方、上記ステップ２０４において、オイル粘度が検出済みであると判定された場合には、スターター２６の運転が開始される（ステップ２１０）。次いで、オイル粘度が所定値（例えば、上記ステップ１０４のように設定）よりも高いか否かが判定される（ステップ２１２）。その結果、オイル粘度が上記所定値よりも高いと判定された場合には、制御弁（ＶＳＶ５６）が閉弁状態とされる（ステップ２０８）。一方、オイル粘度が上記所定値以下であると判定された場合には、制御弁（ＶＳＶ５６）が開弁状態とされる（ステップ２１４）。

一方、上記ステップ２００において、始動スイッチがＯＮ状態にないと判定された場合、つまり、スターター２６によるクランキングの終了後（始動後）であると判断できる場合には、クランク角センサ６８を利用して検知されるエンジン回転数が所定値ＮＥ１（例えば、上記ステップ１１０のように設定）よりも高いか否かが判定される（ステップ２１６）。その結果、本ステップ２１６の判定が成立した場合、すなわち、内燃機関１０が完爆状態にあると判断できる場合には、オイルの粘度に関係なく、制御弁（ＶＳＶ５６）が開弁状態とされる（ステップ２１４）。

以上説明した図４に示すルーチンによれば、始動スイッチ７０がＯＮ状態とされた場合（すなわち、内燃機関８０の始動要求が検知された場合）に、スターター２６の稼動開始前に電動式のサブオイルポンプ８４の稼動が開始される。これにより、スターター２６による駆動によって内燃機関８０が回転し始める前に、内燃機関８０の摩耗懸念部位にサブオイルポンプ８４からのオイルを供給することができるので、オイル切れによる異常摩耗を防止することができる。また、本実施形態では、クランク軸駆動のメインオイルポンプ３２と電動式のサブオイルポンプ８４とを選択的に使用可能な構成を備えている。従って、必要に応じて（本実施形態では、クランキング中のオイル粘度の高低に応じて）メインオイルポンプ３２を停止することにより、クランク軸のトルクにより駆動されるオイルポンプのみで必要な油量を確保する場合と比べて、始動時のフリクション低減を図ることができる。このように、本実施形態のシステムによっても、始動時にフリクションの低減を図りつつ、内燃機関８０の各部の異常摩耗を防止することができる。また、サブオイルポンプ８４には、メインオイルポンプ３２よりも容量の小さな小型のポンプが用いられているため、比較的小さな電力で回転駆動することができる。

また、上記ルーチンによれば、スターター２６の稼動開始後（クランキング中）には、オイルの粘度に応じて、ＶＳＶ５６を制御してクラッチ機構５０の動作状態を非連結状態と連結状態との間で切り替えることにより、メインオイルポンプ３２の稼動状態を切り替えるようにしている。具体的には、オイル粘度が上記所定値よりも高い場合には、電動式のサブオイルポンプ８４のみの駆動とし、クランク軸２２のトルクを利用するメインオイルポンプ３２を稼動させていないので、始動時のフリクション低減を図ることができる。また、オイルの粘度が上記所定値以下である場合には、スターター２６によるクランキング中であっても、ＶＳＶ５６を開弁状態とすることによりクラッチ機構５０が連結状態とされる。これにより、オイルの粘度が低い場合には、クランキング中であっても、メインオイルポンプ３２をも駆動させることにより、給油量を増量して、内燃機関８０の各部の潤滑性を向上させることができる。

また、上記ルーチンによれば、オイルの粘度が検出されるまで、スターター２６の稼動が禁止される。これにより、オイルの粘度の検出が完了するまでの期間を利用して、内燃機関８０の摩耗懸念部位にサブオイルポンプ８４からのオイルを供給することができるので、オイル切れによる異常摩耗をより確実に防止することができる。

更に、上記ルーチンにおいても、スターター２６によるクランキングの終了後に、エンジン回転数が所定値ＮＥ１よりも高い場合には、オイルの粘度に関係なく、ＶＳＶ５６を開くことにより、クラッチ機構５０が連結状態に制御される。これにより、内燃機関８０が完爆状態にあると判断できる場合に、オイルの粘度に関係なく、メインオイルポンプ３２をも稼動させることにより、内燃機関８０の各部の潤滑性を良好に確保することができる。更に、本実施形態のシステムにおいても、油圧通路９０の途中に、オイルの油量を絞る絞り部５８を備えている。これにより、オイルの粘度が高い場合に、クラッチ機構５０が繋がるタイミングを遅らせることができるので、メインオイルポンプ３２のフリクションによってエンジンストール等の不具合が発生してしまうことを防止することができる。

尚、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ６６が、上記ステップ２００の処理を実行することにより前記第３の発明における「始動要求検知手段」が、上記ステップ２００の判定が成立し、かつ上記ステップ２０４の判定が不成立となる状況下において上記ステップ２０２の処理を実行することにより前記第３の発明における「サブポンプ制御手段」が、それぞれ実現されている。
また、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ６６が、上記ステップ２０６の処理を実行することにより前記第４の発明における「オイル粘度取得手段」が、上記ステップ２１２の判定結果に応じて上記ステップ２０８または上記ステップ２１４の処理を実行することにより前記第４の発明における「クラッチ制御手段」が、それぞれ実現されている。
また、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ６６が上記ステップ２０４の判定が不成立である間は上記ステップ２１０の処理を実行しないことにより、前記第５の発明における「スターター稼動禁止手段」が実現されている。

実施の形態３．
次に、図５を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。
本実施形態のシステムは、図３に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ６６に図４に示すルーチンに代えて後述の図５に示すルーチンを実行させることにより実現することができるものである。

［実施の形態３の制御］
本実施形態においても、上述した実施の形態２と同様に、始動スイッチ７０がＯＮとされた場合（すなわち、内燃機関８０の始動要求が検知された場合）に、スターター２６の稼動開始前に電動式のサブオイルポンプ８４の稼動を開始させるようにしている。そのうえで、本実施形態では、サブオイルポンプ８４の稼動開始とともに、ＶＳＶ５６を開くようにし、クラッチ機構５０への油圧の供給を開始させるようにした。

そして、所定時間Ｔ１が経過してクラッチ機構５０が連結状態になるタイミングで、スターター２６の稼動を開始させるようにした。更に、本実施形態では、スターター２６の稼動開始後（クランキング中）に所定時間Ｔ２が経過した時に、エンジン回転数が所定値ＮＥ２よりも高いか否かに応じて、メインオイルポンプ３２の稼動を継続させるか停止させるかを決定するようにした。より具体的には、エンジン回転数が所定値ＮＥ２よりも高い場合には、ＶＳＶ５６の開弁を継続することによりクラッチ機構５０の動作状態を連結状態に維持し、メインオイルポンプ３２の稼動を継続するようにした。一方、エンジン回転数が所定値ＮＥ２以下となる場合には、ＶＳＶ５６を閉じることによりクラッチ機構５０を非連結状態とし、メインオイルポンプ３２の稼動を停止するようにした。

また、本実施形態においても、スターター２６によるクランキングの終了後に、エンジン回転数が所定値ＮＥ１よりも高い場合には、オイルの粘度に関係なく、ＶＳＶ５６を開くことにより、クラッチ機構５０を連結状態に制御するようにした。

図５は、上記の機能を実現するために、本実施の形態３においてＥＣＵ６６が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。尚、図５において、実施の形態２における図４に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
図５に示すルーチンでは、始動スイッチ７０がＯＮとされたことに伴って電動式のサブオイルポンプ８４の運転が開始された（ステップ２００、２０２）後に、所定時間Ｔ１が経過したか否かが判定される（ステップ３００）。本ステップ３００における所定時間Ｔ１は、ＶＳＶ５６の開弁に伴ってサブオイルポンプ８４の運転が開始された際に、クラッチ機構５０を連結状態に切り替えるための油圧を確保するために要する時間として予め設定された値である。

上記ステップ３００において所定時間Ｔ１が未だ経過していないと判定された場合には、制御弁（ＶＳＶ５６）が開弁状態とされる（ステップ３０２）。一方、所定時間Ｔ１が経過したと判定された場合には、スターター２６の運転が開始される（ステップ３０４）。次いで、所定時間Ｔ２が経過したか否かが判定される（ステップ３０６）。本ステップ３０６における所定時間Ｔ２は、スターター２６の稼動開始後のエンジン回転数の上昇度合いを判断するために適切な時間として予め設定された値である。

上記ステップ３０６において所定時間Ｔ２が未だ経過していないと判定された場合には、制御弁（ＶＳＶ５６）が継続的に開弁状態とされる（ステップ３０２）。一方、所定時間Ｔ２が経過したと判定された場合には、クランク角センサ６８を利用して検知されるエンジン回転数が所定値ＮＥ２よりも高いか否かが判定される（ステップ３０８）。本ステップ３０８におけるエンジン回転数の所定値ＮＥ２は、完爆に必要なエンジン回転数を確保できているか否かを判断するための値として予め設定された値である。

上記ステップ３０８において、エンジン回転数が所定値ＮＥ２よりも高いと判定された場合には、制御弁（ＶＳＶ５６）が継続的に開弁状態とされる（ステップ３１０）。一方、エンジン回転数が所定値ＮＥ２以下であると判定された場合には、制御弁（ＶＳＶ５６）が閉弁状態とされる（ステップ３１２）。

一方、上記ステップ２００において、始動スイッチ７０がＯＮ状態ではないと判定された場合には、エンジン回転数が所定値ＮＥ１よりも高いか否かが判定される（ステップ２１６）。その結果、本ステップ２１６の判定が成立した場合、すなわち、内燃機関８０が完爆状態にあると判断できる場合には、オイルの粘度に関係なく、制御弁（ＶＳＶ５６）が開弁状態とされる（ステップ２１４）。

以上説明した図５に示すルーチンによっても、始動スイッチ７０がＯＮ状態とされた場合（すなわち、内燃機関８０の始動要求が検知された場合）に、スターター２６の稼動開始前に電動式のサブオイルポンプ８４の稼動が開始される。これにより、スターター２６による駆動によって内燃機関８０が回転し始める前に、内燃機関８０の摩耗懸念部位にサブオイルポンプ８４からのオイルを供給することができるので、オイル切れによる異常摩耗を防止することができる。また、クランク軸駆動のメインオイルポンプ３２と電動式のサブオイルポンプ８４とを選択的に使用可能な構成を備えている。従って、必要に応じて（本実施形態では、クランキング中のエンジン回転数の高低に応じて）メインオイルポンプ３２を停止することにより、クランク軸のトルクにより駆動されるオイルポンプのみで必要な油量を確保する場合と比べて、始動時のフリクション低減を図ることができる。このように、本実施形態のシステムによっても、始動時にフリクションの低減を図りつつ、内燃機関８０の各部の異常摩耗を防止することができる。

また、上記ルーチンによれば、スターター２６の稼動開始後（クランキング中）に所定時間Ｔ２が経過した時に、エンジン回転数が所定値ＮＥ２よりも高いか否かに応じて、メインオイルポンプ３２の稼動を継続させるか停止させるかが決定される。より具体的には、エンジン回転数が所定値ＮＥ２以下となる場合には、内燃機関８０の負荷が大きい状況であるために完爆に必要なエンジン回転数が確保できていないものと判断され、ＶＳＶ５６が閉じられる。これにより、クラッチ機構５０に作用する油圧が低下し、クラッチ機構５０が非連結状態となってメインオイルポンプ３２が停止する。このため、内燃機関８０の負荷を低減させることができる。その結果、エンジン回転数が上昇し易くなるので、完爆状態に速やかに到達させられるようになり、始動モードを速やかに抜けることができるようになる。

また、上記ルーチンにおいても、スターター２６によるクランキングの終了後に、エンジン回転数が所定値ＮＥ１よりも高い場合には、オイルの粘度に関係なく、ＶＳＶ５６を開くことにより、クラッチ機構５０が連結状態とされる。これにより、内燃機関８０が完爆状態にあると判断できる場合に、オイルの粘度に関係なく、メインオイルポンプ３２をも稼動させることにより、内燃機関８０の各部の潤滑性を良好に確保することができる。その他、絞り部５８を備えたことによる実施の形態２と同様の効果を奏することができる。

尚、上述した実施の形態３においては、ＥＣＵ６６が、上記ステップ３０８の処理を実行することにより前記第６の発明における「回転数取得手段」が、上記ステップ３０８の判定結果に応じて上記ステップ３１０または３１２の処理を実行することにより前記第６の発明における「クラッチ制御手段」が、それぞれ実現されている。

ところで、上述した実施の形態１乃至３においては、サブオイルポンプ４０、８４の発生油圧を利用してクラッチ機構５０の動作状態を非連結状態と連結状態との間で切り替えるようにしている。しかしながら、本発明におけるクラッチ機構は、このような構成に限定されるものではなく、例えば、電磁クラッチなどであってもよい。

１０、８０ 内燃機関
１２ シリンダヘッド
１４ シリンダブロック
１６ オイルパン
２２ クランク軸
２４ フライホイール
２６ スターター
２８ チェーンケース
３０ 駆動プーリー
３２ メインオイルポンプ
３４、８２ メインポンプ駆動軸
３６ 従動プーリー
３８ ベルト
４０、８４ サブオイルポンプ
４２ メインオイルストレーナー
４４ サブオイルストレーナー
４６ メインオイル吸入通路
４８ サブオイル吸入通路
５０ クラッチ機構
５２、９２ サブオイル通路
５４、９０ 油圧通路
５６ ＶＳＶ
５８ 絞り部
６０、８８ メインオイル通路
６２ チェック弁
６４ 油圧センサ
６６ ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
６８ クランク角センサ
７０ 始動スイッチ
８６ 電動モーター

Claims (9)

1. クランク軸のトルクにより駆動され、内燃機関の各部を潤滑するためのオイルを圧送可能なメインオイルポンプと、
   所定の駆動源により駆動され、前記オイルを圧送可能であり、前記メインオイルポンプよりも容量の小さいサブオイルポンプと、
   前記クランク軸と前記メインオイルポンプとが連結された連結状態と、前記クランク軸と前記メインオイルポンプとが非連結とされた非連結状態とを切り替えるクラッチ機構と、
   スターターによる前記クランク軸のクランキング中に、前記非連結状態となるように前記クラッチ機構を制御するクラッチ制御手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の潤滑装置。
2. 前記オイルの粘度を取得するオイル粘度取得手段を更に備え、
   前記クラッチ制御手段は、前記クランキング中に前記オイルの粘度が所定値以下である場合には、前記連結状態となるように前記クラッチ機構を制御する低オイル粘度時制御手段を含むことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の潤滑装置。
3. クランク軸のトルクにより駆動され、内燃機関の各部を潤滑するためのオイルを圧送可能なメインオイルポンプと、
   電動モーターにより駆動され、前記オイルを圧送可能であり、前記メインオイルポンプよりも容量の小さいサブオイルポンプと、
   前記クランク軸と前記メインオイルポンプとが連結された連結状態と、前記クランク軸と前記メインオイルポンプとが非連結とされた非連結状態とを切り替えるクラッチ機構と、
   前記内燃機関の始動要求を検知する始動要求検知手段と、
   前記始動要求が検知された場合に、前記クランク軸を回転駆動可能なスターターの稼動開始前に前記サブオイルポンプの稼動を開始させるサブポンプ制御手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の潤滑装置。
4. 前記オイルの粘度を取得するオイル粘度取得手段と、
   前記スターターによる前記クランク軸のクランキング中に、前記オイルの粘度に応じて、前記クラッチ機構の動作状態を前記非連結状態と前記連結状態との間で切り替えるクラッチ制御手段と、
   を更に備えることを特徴とする請求項３記載の内燃機関の潤滑装置。
5. 前記始動要求が検知された場合に、前記オイル粘度取得手段が前記オイルの粘度を取得するまで前記スターターの稼動を禁止するスターター稼動禁止手段を更に備えることを特徴とする請求項４記載の内燃機関の潤滑装置。
6. エンジン回転数を取得する回転数取得手段と、
   前記スターターによる前記クランク軸のクランキング中に、エンジン回転数が所定値よりも高いか否かに応じて、前記クラッチ機構の動作状態を前記非連結状態と前記連結状態との間で切り替えるクラッチ制御手段と、
   を更に備えることを特徴とする請求項３乃至５の何れか１項記載の内燃機関の潤滑装置。
7. エンジン回転数を取得する回転数取得手段と、
   前記スターターによるクランキングの終了後においてエンジン回転数が所定値よりも高い場合には、前記オイルの粘度に関係なく、前記連結状態となるように前記クラッチ機構を制御するクランキング後制御手段と、
   を更に備えることを特徴とする請求項２、４または５記載の内燃機関の潤滑装置。
8. 前記クラッチ制御手段は、
   前記サブオイルポンプが発生する油圧を前記クラッチ機構に導くための油圧通路と、
   前記油圧通路の途中に配置され、当該クラッチ機構に作用する油圧を制御する制御弁と、
   を含むことを特徴とする請求項１、２、および４乃至７の何れか１項記載の内燃機関の潤滑装置。
9. 前記クラッチ機構は、前記油圧通路を介して前記サブオイルポンプが発生する油圧の供給を受けた場合に、前記連結状態となるように構成されており、
   前記油圧通路の途中に配置され、当該油圧通路を流れる前記オイルの油量を絞る絞り部を更に備えることを特徴とする請求項８記載の内燃機関の潤滑装置。

Images