JP2013164014A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】潤滑油貯留手段に貯留される潤滑油が不足した場合に、プランジャとシリンダとの接触部位およびリフタとリフタガイドとの接触部位に焼き付けが発生するのを抑制することができる内燃機関の制御装置を提供すること。
【解決手段】エンジンの制御装置７０は、エンジンＥＣＵ７１が、オイルポンプ６４から吐出されるオイルの吐出圧の異常を検知したことを条件として、ポペット弁３５を全開に制御して高圧燃料ポンプ４の加圧室２２内の燃料圧力をフィード圧まで低下させる。また、制御装置７０は、エンジンＥＣＵ７１から出力される異常信号に基づいて警告を行うウォーニングランプ７５を有し、エンジンＥＣＵ７１が、オイルポンプ６４から吐出されるオイルの吐出圧の異常を検知したことを条件として、ウォーニングランプ７５に異常信号を出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に、燃料貯留部に高圧燃料を供給する高圧燃料ポンプを潤滑する潤滑油供給装置を備えた内燃機関の制御装置に関する。

車両に搭載された筒内直接噴射型の内燃機関のようにインジェクタに供給する燃料に高い圧力が要求される内燃機関にあっては、燃料タンクから送られてきた燃料を高圧燃料ポンプで加圧して燃料貯留部に圧送するようになっており、燃料貯留部に圧送された燃料は、インジェクタから燃焼室に噴射されるようになっている。

この種の高圧燃料ポンプは、フィードポンプからフィード圧に加圧された燃料が供給される圧力室を有するシリンダと、シリンダ内に往復移動自在に挿入されたプランジャと、プランジャに連結され、プランジャを往復移動させるリフタと、リフタを往復自在に収容するとともにリフタの往復移動を案内するリフタガイドと、リフタを往復移動させる駆動カムと、シリンダとリフタとの間に配置され、リフタを駆動カム側に付勢する付勢部材とを備え、駆動カムの回転運動をリフタおよびプランジャの往復運動に変換することにより、圧力室内に供給された燃料圧力をフィード圧以上に昇圧して燃料貯留部に圧送可能となっている。

この高圧燃料ポンプは、加圧室が高圧となると、加圧室からプランジャに加わる反力が大きくなるため、プランジャの往復移動時にプランジャとシリンダとの接触圧およびリフタとリフタガイドとの接触圧が大きくなってしまう。
このため、プランジャとシリンダとの接触部位あるいはリフタとリフタガイドとの接触部位に焼き付けが生じ易くなる。したがって、プランジャとシリンダとの接触部位およびリフタとリフタガイドとの接触部位の焼き付けを防止する必要がある。

プランジャとシリンダとの接触部位およびリフタとリフタガイドとの接触部位の焼き付けを防止するものとしては、高圧燃料ポンプのリフタに向けてオイルパンに貯留された潤滑油を供給するようにした潤滑装置が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。

この潤滑装置にあっては、高圧燃料ポンプのリフタに向けて供給された潤滑油を、プランジャとシリンダとの接触部位およびリフタとリフタガイドとの接触部位に供給することが可能であるため、これら接触部位に油膜を形成して、これら接触部位に焼き付けが発生するのを防止することができる。

特開２００８−１９８４２号公報 特開２０１０−１５０９６５号公報

しかしながら、このような従来の潤滑装置にあっては、オイルパンに貯留される潤滑油が不足すると、オイルパン内に貯留される潤滑油レベル（油面高さ）が適正量に対して低下してしまい、オイルパンからオイルポンプに向けて潤滑油を吸い上げるためのストレーナが空気を吸い込む状態（以下、この状態をエア吸いと呼ぶ）となる。
オイルポンプがエア吸い状態になると、オイルポンプから吐出される潤滑油量が低下してしまうため、オイルポンプからリフタに充分な量の潤滑油を供給することができない。

特に、高圧燃料ポンプの加圧室が高圧となった場合には、上述したように加圧室からプランジャに加わる反力が大きくなるため、プランジャとシリンダの接触部位およびリフタとリフタガイドの接触部位に焼き付けがより一層生じ易くなる。

本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、潤滑油貯留手段に貯留される潤滑油が不足した場合に、プランジャとシリンダとの接触部位およびリフタとリフタガイドとの接触部位に焼き付けが発生するのを抑制することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係る内燃機関の制御装置は、上記目的を達成するため、（１）フィードポンプからフィード圧に加圧された燃料が供給される圧力室を有するシリンダと、前記シリンダ内に往復移動自在に挿入されたプランジャと、前記プランジャに連結され、前記プランジャを往復移動させるリフタと、前記リフタを収容するとともに前記リフタの往復移動を案内するリフタガイドと、前記リフタを往復移動させる駆動カムと、前記シリンダと前記リフタとの間に配置され、前記リフタを前記駆動カム側に付勢する付勢部材とを備え、前記駆動カムの回転運動を前記リフタおよび前記プランジャの往復運動に変換することにより、前記圧力室の燃料圧力を前記フィード圧以上に昇圧して燃料貯留部に圧送可能な高圧燃料ポンプと、潤滑油貯留手段に貯留される潤滑油をオイルポンプによって前記高圧燃料ポンプに供給する潤滑油供給装置とを含んで構成される内燃機関の制御装置であって、前記オイルポンプから吐出される潤滑油の吐出圧の異常を検知したことを条件として、前記加圧室内の燃料圧力を前記フィード圧まで低下させるポンプ制御手段を有するものから構成されている。

この内燃機関の制御装置は、ポンプ制御手段が、オイルポンプから吐出される潤滑油の吐出圧の異常を検知したことを条件として、加圧室内の燃料圧力をフィード圧まで低下させるようにしたので、潤滑油貯留手段に貯留される潤滑油が不足して高圧燃料ポンプに供給される潤滑油量が少なくなった場合に、加圧室の圧力を低くすることができる。

このため、プランジャの移動時に加圧室からプランジャに加わる反力を小さくすることができ、プランジャとシリンダとの接触部位およびリフタとリフタガイドとの接触部位の接触圧を低くすることができる。この結果、プランジャとシリンダとの接触部位およびリフタとリフタガイドとの接触部位に焼き付けが発生するのを抑制することができる。

上記（１）の内燃機関の制御装置において、（２）前記高圧燃料ポンプは、前記加圧室と前記フィードポンプとを連通する低圧燃料通路部を開閉する開閉弁を有し、前記ポンプ制御手段は、前記プランジャによって前記加圧室を加圧する過程で前記開閉弁の閉弁期間を制御することにより、前記加圧室から前記燃料貯留部に供給される燃料圧力を調整し、前記オイルポンプの吐出圧の異常を検知したことを条件として、前記開閉弁を全開に制御して前記加圧室内の燃料圧力を前記フィード圧まで低下させるものから構成されている。

この内燃機関の制御装置は、ポンプ制御手段が、オイルポンプの吐出圧の異常を検知したことを条件として、開閉弁を全開に制御して加圧室内の燃料圧力をフィード圧まで低下させるようにしたので、加圧室をフィード圧に確実に低下させることができ、プランジャの移動時に加圧室からプランジャに加わる反力を小さくすることができる。

上記（１）、（２）の内燃機関の制御装置において、（３）前記ポンプ制御手段から出力される異常信号に基づいて警告を行う警告手段を有し、前記ポンプ制御手段は、前記オイルポンプから吐出される潤滑油の吐出圧の異常を検知したことを条件として、前記警告手段に前記異常信号を出力するものから構成されている。

この内燃期間の制御装置は、ポンプ制御手段が、オイルポンプから吐出される潤滑油の吐出圧の異常を検知したことを条件として、警告手段に異常信号を出力して警告手段により警告を行うので、潤滑油貯留手段に貯留される潤滑油が不足したことを運転者に警告することができる。このため、運転者に対して、オイル貯留手段の潤滑油の点検またはオイル貯留手段に潤滑油を補充する作業を促すことができる。

上記（１）〜（３）の内燃機関の制御装置において、（４）前記ポンプ制御手段は、前記潤滑油貯留手段に貯留された潤滑油が前記オイルポンプによって前記高圧燃料ポンプに供給されてから前記潤滑油貯留手段に回収されるまでの期間を潤滑油循環期間に設定し、時間的に連続する前記潤滑油循環期間内において前記オイルポンプから吐出される潤滑油の吐出圧の圧力値が所定値以下となった時間を積算し、前記積算値が判定値以上となったことを、前記潤滑油の吐出圧の異常検知条件とするものから構成されている。

この内燃機関の制御装置は、潤滑油循環期間内にオイル吐出圧の圧力値が所定値以下となった時間の積算値が判定値以上となったことを、潤滑油の吐出圧の異常検知条件としているため、オイル吐出圧の変動周期が長くなった場合に、オイルポンプがエア吸い状態となって潤滑油貯留手段の潤滑油が不足したことを検知することができる。

本発明によれば、潤滑油貯留手段に貯留される潤滑油が不足した場合に、プランジャとシリンダとの接触部位およびリフタとリフタガイドとの接触部位に焼き付けが発生するのを抑制することができる内燃機関の制御装置を提供することができる。

本発明に係る内燃機関の制御装置の一実施の形態を示す図であり、内燃機関に設けられた燃料供給システム、潤滑油供給装置および制御装置の概略構成図である。 本発明に係る内燃機関の制御装置の一実施の形態を示す図であり、高圧燃料ポンプの断面図である。 本発明に係る内燃機関の制御装置の一実施の形態を示す図であり、燃圧マップを示す図である。 本発明に係る内燃機関の制御装置の一実施の形態を示す図であり、一定のエンジン回転数および一定のオイル温度の条件下でのオイルパンのオイルレベル毎のオイル吐出圧と時間との関係を示す図である。 本発明に係る内燃機関の制御装置の一実施の形態を示す図であり、ポンプ保護制御処理のフローチャートである。 本発明に係る内燃機関の制御装置の一実施の形態を示す図であり、図５に後続するポンプ保護制御処理のフローチャートである。

以下、本発明に係る内燃機関の制御装置の実施の形態について、図面を用いて説明する。
図１〜図６は、本発明に係る内燃機関の制御装置の一実施の形態を示す図である。
まず、構成を説明する。
本発明の制御装置は、例えば、燃料供給システムと潤滑油供給装置とを含んだ筒内直接噴射型のエンジン（内燃機関）に適用されるものである。

図１において、燃料供給システムは、燃料タンク１、フィードポンプ２、プレッシャレギュレータ３、高圧燃料ポンプ４、燃料貯留部としてのデリバリパイプ５、燃料噴射弁６、低圧燃料配管７、高圧燃料配管８、リターン配管９等を含んで構成されている。

フィードポンプ２は、燃料タンク１から燃料をフィード圧まで加圧して送り出すものである。プレッシャレギュレータ３は、低圧燃料通路部としての低圧燃料配管７内の燃料圧力が所定圧を超えたときに低圧燃料配管７内の燃料を燃料タンク１に戻すことによって、この低圧燃料配管７内の燃料圧力をフィード圧に維持する。

高圧燃料ポンプ４は、フィードポンプ２によってフィード圧に加圧されて送り出され、フィルタ１０で濾過された燃料を昇圧してデリバリパイプ５に貯留させるものである。この高圧燃料ポンプ４の構成は後述する。

デリバリパイプ５は、内部に貯留される高圧燃料を燃料噴射弁６に供給するものであり、燃料噴射弁６は、デリバリパイプ５内の高圧燃料を図示していないエンジンの各燃焼室にそれぞれ直接的に噴射するものである。この燃料噴射弁６の数は、エンジンの気筒数と同数とされる。例えば、図示しているように４個の燃料噴射弁６を用いる場合には、例えば４気筒エンジンとなる。

デリバリパイプ５には、リリーフバルブ１１を介してリターン配管９が接続されている。このリリーフバルブ１１は、デリバリパイプ５内の燃料圧力が所定圧を超えたときに開弁し、デリバリパイプ５に蓄えられた燃料の一部をリターン配管９を介して燃料タンク１に戻すことにより、デリバリパイプ５内の燃料圧力の過上昇を防止する。

低圧燃料配管７には、パルセーションダンパ１２が設けられている。このパルセーションダンパ１２は、高圧燃料ポンプ４の作動時における低圧燃料配管７内の燃料圧力の脈動を抑制する。なお、燃料圧力を、以下、燃圧という。

図２において、高圧燃料ポンプ４は、プランジャ式とされるもので、ポンプ部２０と、電磁スピル弁３０と、逆止弁４０と、ローラリフタ５０とを含んで構成されている。ポンプ部２０は、シリンダ２１と、加圧室２２と、プランジャ２３とを含んで構成されている。

シリンダ２１には、プランジャ２３のガイド孔２１ａが上下方向に沿って設けられており、プランジャ２３は、ガイド孔２１ａに沿ってシリンダ２１内を上下方向に往復移動自在となっている。

加圧室２２は、ガイド孔２１ａの上端側に位置するようにシリンダ２１の上部に設けられており、図１に示すように、低圧燃料配管７を介してフィードポンプ２に連通されているとともに、高圧燃料配管８を介してデリバリパイプ５に連通されている。プランジャ２３は、ほぼ円柱形状の部材からなり、シリンダ２１のガイド孔２１ａ内に上下摺動可能に挿入されている。

このポンプ部２０の動作としては、回転する駆動カム１８によりプランジャ２３がシリンダ２１内で上下方向に往復移動されて、加圧室２２の容積が拡大または縮小されるようになる。

なお、プランジャ２３とガイド孔２１ａとの嵌め合い隙間から漏出する燃料は、シールユニット２５の上部の燃料収容室２６に蓄積されるが、この燃料は、燃料排出配管１３を介してリターン配管９に排出されるようになっている（図１参照）。

開閉弁としての電磁スピル弁３０は、ポンプ部２０の上方に設けられており、電磁ソレノイド３１への通電を制御することにより、低圧燃料配管７と加圧室２２とを連通または遮断するものである。

この電磁スピル弁３０は、電磁ソレノイド３１と、ボビン３２と、コア３３と、アーマチャ３４と、ポペット弁３５と、シート体３６と、圧縮コイルばね３７とを含んで構成されている。

この電磁ソレノイド３１の動作としては、電磁ソレノイド３１に対する通電が停止されているときに、圧縮コイルばね３７の伸張復元力により、ポペット弁３５がシート体３６の通孔を開放して、低圧燃料配管７と加圧室２２とを連通する（開弁状態）。

一方、電磁ソレノイド３１の通電時には、圧縮コイルばね３７を圧縮させるようにアーマチャ３４がコア３３側に移動することにより、ポペット弁３５がシート体３６の通孔を閉塞して、低圧燃料配管７と加圧室２２とを遮断する（閉弁状態）。

逆止弁４０は、高圧燃料ポンプ４から吐出された燃料が逆流することを阻止するもので、バルブボディ４１、シート体４２、弁体４３、圧縮コイルばね４４を含んで構成されている。

逆止弁４０は、加圧室２２内からシリンダ２１に形成された高圧燃料通路２１ｂを介して圧送される燃料を、高圧燃料配管８を経てデリバリパイプ５に供給するのを許容し、デリバリパイプ５から加圧室２２に逆流するのを禁止するようになっている。

ローラリフタ５０は、駆動カム１８の回転運動を直線運動に変換してプランジャ２３に伝達することにより、プランジャ２３をシリンダ２１に対して上下方向に摺動させるものであり、リフタ５１と、支軸５２と、ローラ５３とを含んで構成されている。
リフタ５１は、リフタガイド５６のガイド孔５６ａ内に収納されており、ガイド孔５６ａ内でリフタ５１の中心軸線に沿って往復移動自在に収容している。

リフタガイド５６は、例えば、吸気カムシャフト（または排気カムシャフト）１４を支持するシリンダヘッドに設けられたシリンダヘッドカバー等のポンプ取付け部５７に取付けられている。また、吸気カムシャフト１４は、シリンダヘッドに設けられており、シリンダヘッドカバーは、公知のようにシリンダヘッドの上部に取付けられている。

リフタ５１は、略円筒形に形成されており、リフタ５１の上下方向の途中に上下に２分する隔壁５１ａが設けられており、この隔壁５１ａより上側を上側周壁５１ｂ、下側を下側周壁５１ｃとしている。

リフタ５１の隔壁５１ａの上面には、プランジャ２３の下端がリテーナ２７を介して当接されている。すなわち、リフタ５１は、プランジャ２３に連結されている。リフタ５１の下側周壁５１ｃには、支軸５２を介してローラ５３が回転自在に支持されている。

ローラ５３は、支軸５２の外径側に複数個のコロ５４を介して回転自在に転がり支持されており、このローラ５３の外周面に、駆動カム１８が当接されるようになっている。ローラ５３を駆動カム１８に圧接させるために、リフタ５１の隔壁５１ａとシリンダ２１との間に付勢部材としての圧縮コイルばね５５が圧縮された状態で介装されている。

すなわち、圧縮コイルばね５５は、圧縮コイルばね５５の伸張復元力によって、リフタ５１を駆動カム１８側に付勢することにより、ローラ５３を駆動カム１８に圧接するようになっている。

このため、ポペット弁３５がシート体３６の通孔を閉塞して、低圧燃料配管７と加圧室２２とが遮断され、プランジャ２３の圧縮行程中におけるポペット弁３５の閉弁期間を増減させることにより、加圧室２２の燃圧を変化させることができる。したがって、ポペット弁３５の閉弁時期を長くする程、加圧室２２の燃圧をフィード圧以上の高圧に加圧することができる。

図１に示すように、電磁スピル弁３０は、エンジンＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）７１からの信号に基づいて電磁ソレノイド３１の通電を制御することにより、ポペット弁３５がシート体３６の通孔を開放および閉塞して、低圧燃料配管７と加圧室２２とを開放または遮断するように制御される。すなわち、エンジンＥＣＵ７１は、電磁ソレノイド３１の通電時間を制御することにより、ポペット弁３５の閉弁期間を制御する。

具体的には、エンジンＥＣＵ７１のＣＰＵは、例えば、図３に示すエンジン負荷とエンジン回転数とに基づいて設定された燃圧マップに基づいて、電磁ソレノイド３１の通電時間を制御してポペット弁３５の閉弁期間を制御する。このように電磁ソレノイド３１の通電時間を制御することにより、高圧燃料ポンプ４からデリバリパイプ５に供給される燃圧が調整される。

このように構成され高圧燃料ポンプ４は、エンジン運転に伴う駆動カム１８の回転により、駆動カム１８のカムノーズ１８ａがローラリフタ５０のローラ５３を押し上げると、ポンプ部２０のプランジャ２３が上昇することになって、圧縮コイルばね５５が圧縮されて加圧室２２の容積が縮小される。

一方、カムノーズ１８ａがローラリフタ５０のローラ５３から離れて駆動カム１８のベース円が当接すると、圧縮コイルばね５５の伸張復元力によりローラリフタ５０およびプランジャ２３が下降させられて加圧室２２の容積が拡大される。

まず、駆動カム１８とローラ５３との当接位置が駆動カム１８のカムノーズ１８ａの頂点からベース円に移行する期間において、プランジャ２３が下降されることにより加圧室２２の容積が増大されることになる。

このため、プランジャ２３が下降される過程において、電磁スピル弁３０の電磁ソレノイド３１に対する通電を停止させることにより、電磁スピル弁３０を圧縮コイルばね３７の伸張復元力によってポペット弁３５を開放させて、低圧燃料配管７と加圧室２２とを連通させると、フィードポンプ２から送り出された燃料が低圧燃料配管７を経て加圧室２２内に吸入されることになる（吸入行程）。

一方、駆動カム１８とローラ５３との当接位置が駆動カム１８のベース円からカムノーズ１８ａの頂点に移行する期間、プランジャ２３が上昇されることにより加圧室２２の容積が縮小されることになる。

したがって、プランジャ２３が上昇される過程において、電磁ソレノイド３１への通電を行うことにより、電磁スピル弁３０を圧縮コイルばね３７の弾性力に抗してポペット弁３５を閉塞させて、低圧燃料配管７と加圧室２２とを遮断させると、加圧室２２内の燃料が昇圧し、高圧の燃料が高圧燃料配管８を通じてデリバリパイプ５に向けて吐出される（昇圧行程）。

一方、図１に示すように、エンジンには潤滑油供給装置としてのオイル供給装置６１が設けられている。

このオイル供給装置６１は、潤滑油貯留手段としてのオイルパン６２と、オイルストレーナ６３と、クランクシャフトの動力により駆動されるオイルポンプ６４と、メインオイルギャラリ等のオイル通路部６５と、オイル通路部６５からオイルの供給を受けてオイルを噴射する噴射ノズル６６とを含んで構成されている。

オイルパン６２は、クランクシャフトやピストンを収容するシリンダブロックの底部に設けられており、オイルパン６２には潤滑油としてのオイルＯｉが貯留される。

オイルストレーナ６３は、オイルパン６２に浸漬されており、オイルパン６２に貯留されたオイルＯｉを濾過するようになっている。
オイルパン６２に貯留されたオイルＯｉは、オイルポンプ６４によって吸い上げられてオイル通路部６５に吐出されるようになっている。

オイルポンプ６４は、例えば、トロコイドポンプやギヤポンプ等から構成されており、クランクシャフトにチェーンを介して連結されており、クランクシャフトから動力が伝達されることにより、クランクシャフトと等速駆動されるようになっている。

オイル通路部６５は、シリンダブロックに設けられたメインギャラリ等から構成されており、オイルポンプ６４から吐出されたオイルを噴射ノズル６６に供給するようになっている。

噴射ノズル６６は、リフタ５１に向けてオイルＯｉを噴射するようになっており、吸気カムシャフト１４の近傍に位置するようにシリンダブロックの上部に取付けられたシリンダヘッドに取付けられている。

リフタ５１に噴射されたオイルＯｉは、リフタ５１およびリフタガイド５６の隙間からシリンダ２１とプランジャ２３との間に供給される。
このため、リフタ５１とリフタガイド５６との摺動部位およびシリンダ２１とプランジャ２３の摺動部位に油膜が形成され、これら摺動部位の潤滑が行われる。

また、噴射ノズル６６からリフタ５１に向けて噴射されたオイルＯｉによって駆動カム１８とローラ５３との接触部位が潤滑される。
また、噴射ノズル６６から高圧燃料ポンプ４に供給されたオイルＯｉは、シリンダヘッドおよびシリンダブロックの内部を滴下して再度オイルパン６２に戻るようになっている。

すなわち、オイルパン６２内のオイルＯｉは、オイルパン６２からオイルポンプ６４によって吸い上げられて高圧燃料ポンプ４に供給された後、オイルパン６２に回収されるという動作を繰り返すことになる。

図１に示すように、エンジンの制御装置７０は、エンジンＥＣＵ７１と、油温センサ７２と、油圧センサ７３と、エンジン回転数センサ７４と、ウォーニングランプ７５とを含んで構成されている。

油温センサ７２および油圧センサ７３は、それぞれオイル通路部６５に設けられている。油温センサ７２は、例えば、温度に応じて抵抗値が変化するサーミスタによって構成されており、抵抗値の変化に応じて変化する電圧を、油温情報としてエンジンＥＣＵ７１に出力するようになっている。

油圧センサ７３は、オイル通路部６５を流れるオイルの油圧を検知して、油圧情報として油圧に応じた信号をエンジンＥＣＵ７１に出力するようになっている。
エンジン回転数センサ７４は、例えは、クランクポジションセンサから構成されており、エンジン回転数センサ７４は、クランクシャフトの回転角に基づいてエンジンの回転数（ｒｐｍ）を検知し、検知したエンジン回転数（ｒｐｍ）に応じた信号をエンジンＥＣＵ７１に出力するようになっている。

エンジンＥＣＵ７１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、入力インターフェースおよび出力インターフェース等を含んで構成されている。

エンジンＥＣＵ７１のＲＯＭは、ポンプ保護制御プログラムを含んだ各種制御プログラムや、これら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されている。
また、ＲＯＭには、制御マップとしてオイル循環期間判定マップ、図３に示す燃圧マップ等が記憶されている。

オイル循環期間判定マップは、オイルパン６２に貯留されたオイルＯｉがオイルポンプ６４によって高圧燃料ポンプ４に供給されてからオイルパン６２に回収されるまでの期間がオイル循環期間として設定されており、このオイル循環期間は、複数の油温と関連付けられて記憶されている。すなわち、オイル循環期間は、複数の油温毎に異なる長さが設定されている。

なお、このオイル循環期間は、実験によって予め求められた値がＲＯＭに格納されており、油温が低い場合には、油温の粘性が高いことからオイル循環期間は、長く設定され、油温が高い場合には、油温の粘性が低いことからオイル循環期間は、短く設定されている。

オイル循環期間判定マップには、各オイル循環期間のそれぞれに対応する判定値が記憶されている。この判定値は、オイル循環期間の長さの範囲内でオイル循環期間の長さに応じた一定の割合の長さ（時間）に設定されている。すなわち、判定値は、オイル循環期間が長い場合には、オイル循環期間が短い場合よりも長く設定されている。

エンジンＥＣＵ７１は、油温センサ７２、油圧センサ７３およびエンジン回転数センサ７４からの検知情報に基づいてポンプ保護制御を実行する。
すなわち、エンジンＥＣＵ７１は、油温センサ７２からの検知情報に基づいてオイル循環判定マップからオイルの油温に対応するオイル循環期間および判定値を読み出す。エンジンＥＣＵ７１は、エンジンの運転中にオイル循環期間を時間的に連続させ、油圧センサ７３からの検知情報に基づいてオイルポンプ６４から吐出された油圧値を取得し、それぞれのオイル循環期間内にオイルポンプ６４の油圧値が所定値以下となった時間を積算して、積算値をＲＡＭの積算カウンタに記憶する。

そして、エンジンＥＣＵ７１は、それぞれのオイル循環期間のうち、油圧値が所定値以下となった時間の積算値が判定値以上となったことを条件として、油圧の異常が発生したものと判断してウォーニングランプ７５に異常信号を送信するようになっている。

また、エンジンＥＣＵ７１は、タイマーを備えており、エンジンＥＣＵ７１は、タイマーによってオイル循環期間や圧力値が所定値以下となった時間を計時するようになっている。

ウォーニングランプ７５は、エンジンＥＣＵ７１に接続されており、ウォーニングランプ７５は、オイルポンプ６４から吐出された油圧の異常が発生してオイルパン６２内のオイルレベルが低下したこと、すなわち、オイル不足が発生したことを警告する警告灯である。

ウォーニングランプ７５は、エンジンＥＣＵ７１から異常信号が入力したときに点灯あるいは点滅して油圧の異常を警告することにより、オイルパン６２内のオイルレベルが低下したことを運転者に警告する。本実施の形態ではウォーニングランプ７５が警告手段を構成している。

また、エンジンＥＣＵ７１は、油圧の異常が発生したことを条件として、電磁ソレノイド３１の通電を停止する。電磁ソレノイド３１の通電が停止されると、圧縮コイルばね３７の伸張復元力により、ポペット弁３５がシート体３６の通孔を開放して、低圧燃料配管７と加圧室２２とを連通する開弁状態となり、加圧室２２の燃圧がフィード圧まで低下する。本実施の形態では、エンジンＥＣＵ７１がポンプ制御手段を構成している。

次に、図４〜図６を参照して、エンジンＥＣＵ７１で実行されるポンプ保護制御処理を説明する。
図４は、一定のエンジン回転数および一定の油温の条件下でのオイルパン６２のオイルレベル毎の油圧と時間との関係を示す図である。
図４に示すように、オイルパン６２のオイルレベルＬ０が適正な場合には、油圧特性Ａで示すように油圧の変動が小さく、フラットな特性となる。

また、オイルレベルが適正なオイルレベルＬ０からオイルレベルＬ１に低下すると、オイルストレーナ６３が吸い込んだエアに含まれる気泡をオイルポンプ６４が噛み込む、所謂、エア噛みを起こしてしまい、圧力変動が発生してしまう。このときには、油圧特性Ｂで示すように油圧の変動が大きくなり、油圧が短い周期で変動する特性となる。

また、オイルパン６２のオイルレベルがオイルレベルＬ１からオイルレベルＬ２に低下すると、オイルポンプ６４のエア吸いがより多くを発生して油圧特性Ｃで示すように油圧の変動がさらに大きくなり、油圧が長い周期で変動する特性となる。

ここで、図４に示すように、オイル循環期間ＣＴは、時間的に連続しており、図４の中央に位置するオイル循環期間ＣＴを見てみると、オイルパン６２のオイルレベルがオイルレベルＬ２にあるときには、油圧の変動周期がオイル循環期間ＣＴまで長くなってしまう。

このため、本実施の形態のエンジンＥＣＵ７１は、時間的に連続するそれぞれのオイル循環期間ＣＴ内に油圧値が所定値以下となった時間（例えば、図４のＴｋで示す）を積算し、積算値が判定値以上となったことを条件として、オイルパン６２内のオイルレベルが低下したものと判断する。

そして、エンジンＥＣＵ７１は、オイルパン６２内のオイルレベルが低下したものと判断したときに、加圧室２２内の圧力をフィード圧まで低下させるとともに、異常信号をウォーニングランプ７５に出力し、ウォーニングランプ７５によって警告を行うようにしている。

本実施の形態では、時間的に連続するそれぞれのオイル循環期間ＣＴ内に油圧値が所定値以下となった時間を積算し、積算値が判定値以上となったことを条件として、オイルパン６２内のオイルレベルが低下したものと判断するのは、以下の理由である。

オイルポンプ６４からオイル通路部６５に吐出されたオイルの油圧変動が一定時間内で所定回数繰り返される場合、すなわち、油圧変動回数に基づいてオイルパン６２のオイルレベルが低下したものと判断する場合には、一定時間内の圧力変動周期が長くなると、油圧が正常であるのか異常であるのかを正確に判定することができない。

例えば、圧力変動周期が、オイルパン６２に貯留されたオイルＯｉがオイルポンプ６４によって高圧燃料ポンプ４に供給されてからオイルパン６２に回収されるまでのオイル循環期間まで延びた場合には、油圧変動が一定時間内で１回だけ発生することになる。
このため、圧力変動周期が長い場合には、油圧が正常であるものと判断してしまい、オイルレベルが低下したことを正確に判定することができない。

そこで、本実施の形態では、時間的に連続するそれぞれのオイル循環期間ＣＴ内に油圧値が所定値以下となった時間の積算値が判定値以上となったことを条件として、オイル通路部６５内のオイルの圧力が異常となり、油圧がオイルパン６２内のオイルレベルが低下したものと判断するようにしている。

また、図４に示すように、適正なオイルレベルＬ０またはオイルレベルが低下したオイルレベルＬ１、Ｌ２となるようなオイル吐出の変動を検知するには、エンジン回転数および油温が一定の条件下であることが望ましい。

オイルポンプ６４は、エンジン回転数に応じて油圧（吐出量）が変化するため、車両の加減速時等のように単位時間の当たりのエンジン回転数の変化が大きい場合には、油圧の変動が大きくなる。

このため、エンジンＥＣＵ７１は、エンジン回転数の変動が大きい場合に、油圧が正常であるにもかかわらず、油圧が低下したものと誤判断するのを防止するために、計数値を積算する処理を実行しない。

以下、図５、図６に基づいてポンプ保護制御処理を説明する。図５、図６は、エンジンＥＣＵ７１によって実行されるポンプ保護制御処理のフローチャートであり、エンジンＥＣＵ７１のＣＰＵが、ＲＯＭに格納されたポンプ保護制御プログラムを実行するようになっている。なお、このフローチャートの同一のステップが実行される時間間隔は一定である。

図５において、エンジンＥＣＵ７１のＣＰＵは、エンジンが始動されると、ＲＡＭの積算カウンタをリセットする（ステップＳ１）。
次いで、エンジンＥＣＵ７１のＣＰＵは、油温センサ７２から入力される油温ＴｏをＲＡＭに記憶し、油温Ｔｏが油温Ｔｉを超えているか否かを判別する（ステップＳ２）。油温Ｔｉは、冷間始動時の低温の油温に設定されている。

エンジンＥＣＵ７１のＣＰＵは、油温Ｔｏが油温Ｔｉ以下であるものと判断した場合には、ステップＳ１に戻り、計数値を積算する処理を実行しない。すなわち、エンジンＥＣＵ７１のＣＰＵは、油圧の異常判定を行わない。

また、エンジンＥＣＵ７１のＣＰＵは、油温Ｔｏが油温Ｔｉを超えているものと判断した場合には、油温センサ７２から入力された油温Ｔｏに基づいてＲＯＭに記憶されたオイル循環期間判定マップを参照し、油温Ｔｏに関連付けられたオイル循環期間ＣＴおよび判定値ＪＴを読み出してＲＡＭの記憶領域にセットする（ステップＳ３）。

次いで、エンジンＥＣＵ７１のＣＰＵは、エンジン回転数センサ７４の検知情報に基づいてエンジン回転数Ｎを読み込んで、このエンジン回転数Ｎを初期値のエンジン回転数Ｎｅ０としてＲＡＭの記憶領域にセットした後（ステップＳ４）、油圧センサ７３の検知情報に基づいて油圧Ｐ０を読み込んで油圧Ｐ０を初期値としてＲＡＭの記憶領域にセットする（ステップＳ５）。

次いで、エンジンＥＣＵ７１のＣＰＵは、エンジン回転数センサ７４の検知情報に基づいてエンジン回転数Ｎを読み込み（ステップＳ６）、このエンジン回転数Ｎを最新のエンジン回転数Ｎｅ１としてＲＡＭの記憶領域にセットされたエンジン回転数Ｎｅ０とエンジン回転数Ｎｅ１との回転数差Ｎｅ、すなわち、エンジンの単位時間当たりの回転数差Ｎｅが、例えば、５０ｒｐｍ以上であるか否かを判別する（ステップＳ７）。なお、この回転数差５０ｒｐｍは、例示であって、これに限定されるものではない。

エンジンＥＣＵ７１のＣＰＵは、エンジン回転数Ｎｅ０とエンジン回転数Ｎｅ１との回転数差Ｎｅが５０ｒｐｍ以上であるものと判断した場合には、エンジン回転数が上昇して車両が加速したもの、またはエンジン回転数が低下して車両が減速したものと判断してステップＳ１に進んでＲＡＭの積算カウンタをリセットする。

すなわち、オイルポンプ６４は、エンジンによって駆動されるため、エンジン回転数が上昇すると油圧が上昇するとともに、エンジン回転数が低下すると油圧が低下するため、油圧の圧力変動が大きくなってしまい、結果的にオイル循環期間ＣＴ内の圧力変動時間が長くなる可能性がある。このため、エンジンＥＣＵ７１のＣＰＵは、油圧が正常であるにもかかわらず、オイルレベルが低下したものと誤判定してしまうおそれがある。

したがって、エンジン回転数Ｎｅ０とエンジン回転数Ｎｅ１との回転数差Ｎｅが大きい場合には、計数値を積算する処理を実行しない。すなわち、エンジンＥＣＵ７１のＣＰＵは、オイルレベルの異常判定を行わない。

エンジンＥＣＵ７１のＣＰＵは、エンジン回転数Ｎｅ０とエンジン回転数Ｎｅ１との回転数差Ｎｅが５０ｒｐｍ未満であるものと判断した場合には、油温センサ７２からの検知情報に基づいて最新の油圧Ｐ１を読み込む（ステップＳ８）。

次いで、エンジンＥＣＵ７１のＣＰＵは、ＲＡＭにセットされた油圧Ｐ０と最新の油圧Ｐ１との大きさを比較し、油圧Ｐ１が油圧Ｐ０よりも大きい場合には、油圧Ｐ１をオイル循環期間ＣＴ内の最大の油圧Ｐ０としてＲＡＭの記憶領域にセットし、最大の油圧Ｐ０に基づいて油圧の所定値Ｐｓを算出する（ステップＳ９）。

この所定値Ｐｓは、オイル循環期間ＣＴ内の最大の油圧Ｐ０から一定の圧力値Ｐｉを減算することにより、算出されるものであり、例えば、２０ｋＰａに設定される。すなわち、所定値Ｐｓ＝Ｐ０−Ｐｉによって求められる。

この圧力値Ｐｉは、あくまで例示であって、圧力値Ｐｉは、エンジンの種類や車両の運転条件によって異なるものであり、エンジン回転数や油圧によって可変させてもよい。
本実施の形態では、最大の油圧Ｐ０が、例えば、７０ｋＰａの場合には、所定値Ｐｓは、５０ｋＰａに設定される。

次いで、エンジンＥＣＵ７１のＣＰＵは、Ｐ０とＰ１との差が圧力値Ｐｉ以下であるか否かを判別し（ステップＳ１０）、ＰｉがＰ０よりも小さくＰ０とＰ１との差がＰｉを超えているものと判断した場合には、オイル循環期間ＣＴ内に油圧値が所定値Ｐｓ以下となったものと判断して、所定値Ｐｓ以下となった時間をＲＡＭの積算カウンタに積算する（ステップＳ１１）。

また、エンジンＥＣＵ７１のＣＰＵは、Ｐ０とＰ１との差が圧力値Ｐｉ以下であるものと判断した場合には、オイル循環期間ＣＴ内に油圧値が所定値Ｐｓを超えており、油圧変動が小さいものと判断して、ステップＳ６に処理を移す。

次いで、エンジンＥＣＵ７１のＣＰＵは、ステップＳ１１でＲＡＭの積算カウンタに積算値を加算した後、ＲＡＭの積算カウンタの積算値がステップＳ３でＲＡＭの記憶領域にセットされた判定値ＪＴ以上になったか否かを判別する（ステップＳ１２）。

エンジンＥＣＵ７１のＣＰＵは、積算カウンタの積算値が判定値ＪＴ未満であるものと判断した場合には、タイマーに基づいて現在のオイル循環期間ＣＴの開始時間からタイマーによって計測した時間が、ステップＳ３でＲＡＭの記憶領域にセットされたオイル循環期間ＣＴ以上であるか否かを判別する（ステップＳ１３）。

ここで、オイル循環期間ＣＴは、油温に応じてオイルの粘性が異なることから、油温に応じて異なる長さに設定されている。また、判定値ＪＴは、オイル循環期間ＣＴに応じて一定の割合の時間に設定されている。

エンジンＥＣＵ７１のＣＰＵは、ステップＳ１３で計測時間がオイル循環期間ＣＴ以上でないものと判断した場合には、ステップＳ６に処理を移し、オイル循環期間ＣＴ以上であるものと判断した場合には、オイルの圧力が正常であるものと判断して、ステップＳ１４に処理を移す。

ステップＳ１４では、エンジンＥＣＵ７１のＣＰＵは、ＲＯＭに格納された燃圧マップ（図３参照）に基づいて燃圧を決定した後、電磁ソレノイド３１の通電時間を制御してポペット弁３５の閉弁期間を制御することにより（ステップＳ１５）、加圧室２２の燃料を昇圧し、燃圧マップに応じた圧力の高圧燃料をデリバリパイプ５に供給する。

なお、エンジンＥＣＵ７１のＣＰＵは、図４の燃圧マップに示すエンジン負荷としては、水温センサ７２からの検知情報、図示しない吸気管の吸入空気量を検知する図示しないエアフローメータからの検知情報、アクセルペダルの開度を検知するアクセル開度センサ等からの検知情報に基づいてエンジン負荷を推定することができる。次いで、エンジンＥＣＵ７１のＣＰＵは、ステップＳ１に処理を移す。

また、エンジンＥＣＵ７１のＣＰＵは、ステップＳ１２でＲＡＭの積算カウンタの積算値がステップＳ３でＲＡＭの記憶領域にセットされた判定値ＪＴ以上になったものと判断した場合には、油圧の異常が発生してオイルパン６２内のオイルレベルが低下したものと判断して、ウォーニングランプ７５に異常信号を出力して（ステップＳ１６）、ウォーニングランプ７５を点灯または点滅させる。

次いで、エンジンＥＣＵ７１のＣＰＵは、電磁ソレノイド３１の通電を停止して（ステップＳ１７）今回の処理を終了する。電磁ソレノイド３１の通電が停止されると、圧縮コイルばね３７の伸張復元力により、ポペット弁３５がシート体３６の通孔を開放して、低圧燃料配管７と加圧室２２とを連通する開弁状態となり、加圧室２２の燃圧がフィード圧まで低下する。

このように本実施の形態の制御装置７０は、エンジンＥＣＵ７１が、オイルポンプ６４から吐出されるオイルの吐出圧の異常を検知したことを条件として、ポペット弁３５を全開に制御して高圧燃料ポンプ４の加圧室２２内の燃料圧力をフィード圧まで低下させるようにしたので、オイルパン６２内のオイルが不足して高圧燃料ポンプ４に供給されるオイル量が少なくなった場合に、加圧室２２の圧力を確実に低下させることができる。

このため、プランジャ２３の上昇時に加圧室２２からプランジャ２３に加わる反力を小さくすることができ、プランジャ２３とシリンダ２１との接触部位およびリフタ５１とリフタガイド５６との接触部位の接触圧を低くすることができる。この結果、プランジャ２３とシリンダ２１との接触部位およびリフタ５１とリフタガイド５６との接触部位に焼き付けが発生するのを抑制することができる。

また、本実施の形態の制御装置７０は、エンジンＥＣＵ７１から出力される異常信号に基づいて警告を行うウォーニングランプ７５を有し、エンジンＥＣＵ７１が、オイルポンプ６４から吐出されるオイルの吐出圧の異常を検知したことを条件として、ウォーニングランプ７５に異常信号を出力するようにしたので、オイルパン６２内のオイルが不足したことを運転者に警告することができる。このため、運転者に対して、オイルパン６２のオイルの点検またはオイルパン６２にオイルを補充する作業を促すことができる。

また、本実施の形態の制御装置７０は、エンジンＥＣＵ７１が、オイルパン６２に貯留されたオイルＯｉがオイルポンプ６４によって高圧燃料ポンプ４に供給されてからオイルパン６２に回収されるまでの期間を潤滑油循環期間に設定し、時間的に連続する潤滑油循環期間内においてオイルポンプ６４から吐出されるオイルの吐出圧の圧力値が所定値以下となった時間を積算し、この積算値が判定値以上となったことを、オイルの吐出圧の異常検知条件としている。

このため、オイル吐出圧の変動周期が長くなった場合に、オイルポンプ６４がエア吸い状態となってオイルパン６２内のオイルが不足したことを検知することができる。
なお、本実施の形態では、内燃機関の制御装置７０を車両用内燃機関に適用した例について説明したが、動力源として内燃機関を用いるものであれば適用可能であり、例えば、所謂、ハイブリッド車や自動二輪車等に搭載される内燃機関はもとより、船舶や建設機械等のように車両以外のものに搭載される内燃機関にも適用可能である。

以上のように、本発明に係る内燃機関の制御装置は、潤滑油貯留手段に貯留される潤滑油が不足した場合に、プランジャとシリンダとの接触部位およびリフタとリフタガイドとの接触部位に焼き付けが発生するのを抑制することができるという効果を有し、デリバリパイプに高圧燃料を供給する高圧燃料ポンプを潤滑する潤滑油供給装置を備えた内燃機関の制御装置等として有用である。

２ フィードポンプ
４ 高圧燃料ポンプ
５ デリバリパイプ（燃料貯留部）
７ 低圧燃料配管（低圧燃料通路部）
１８ 駆動カム
２１ シリンダ
２２ 加圧室
２３ プランジャ
３０ 電磁スピル弁（開閉弁）
５１ リフタ
５５ 圧縮コイルばね（付勢部材）
５６ リフタガイド
６１ オイル供給装置（潤滑油供給装置）
６２ オイルパン（潤滑油貯留手段）
６４ オイルポンプ
７０ 制御装置
７１ エンジンＥＣＵ（ポンプ制御手段）
７５ ウォーニングランプ（警告手段）

Claims (4)

1. フィードポンプからフィード圧に加圧された燃料が供給される圧力室を有するシリンダと、前記シリンダ内に往復移動自在に挿入されたプランジャと、前記プランジャに連結され、前記プランジャを往復移動させるリフタと、前記リフタを収容するとともに前記リフタの往復移動を案内するリフタガイドと、前記リフタを往復移動させる駆動カムと、前記シリンダと前記リフタとの間に配置され、前記リフタを前記駆動カム側に付勢する付勢部材とを備え、前記駆動カムの回転運動を前記リフタおよび前記プランジャの往復運動に変換することにより、前記圧力室の燃料圧力を前記フィード圧以上に昇圧して燃料貯留部に圧送可能な高圧燃料ポンプと、
   潤滑油貯留手段に貯留される潤滑油をオイルポンプによって前記高圧燃料ポンプに供給する潤滑油供給装置とを含んで構成される内燃機関の制御装置であって、
   前記オイルポンプから吐出される潤滑油の吐出圧の異常を検知したことを条件として、前記加圧室内の燃料圧力を前記フィード圧まで低下させるポンプ制御手段を有することを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記高圧燃料ポンプは、前記加圧室と前記フィードポンプとを連通する低圧燃料通路部を開閉する開閉弁を有し、
   前記ポンプ制御手段は、前記プランジャによって前記加圧室を加圧する過程で前記開閉弁の閉弁期間を制御することにより、前記加圧室から前記燃料貯留部に供給される燃料圧力を調整し、
   前記オイルポンプの吐出圧の異常を検知したことを条件として、前記開閉弁を全開に制御して前記加圧室内の燃料圧力を前記フィード圧まで低下させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記ポンプ制御手段から出力される異常信号に基づいて警告を行う警告手段を有し、
   前記ポンプ制御手段は、前記オイルポンプから吐出される潤滑油の吐出圧の異常を検知したことを条件として、前記警告手段に前記異常信号を出力することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記ポンプ制御手段は、前記潤滑油貯留手段に貯留された潤滑油が前記オイルポンプによって前記高圧燃料ポンプに供給されてから前記潤滑油貯留手段に回収されるまでの期間を潤滑油循環期間に設定し、
   時間的に連続する前記潤滑油循環期間内において前記オイルポンプから吐出される潤滑油の吐出圧の圧力値が所定値以下となった時間を積算し、前記積算値が判定値以上となったことを、前記潤滑油の吐出圧の異常検知条件とすることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１の請求項に記載の内燃機関の制御装置。

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