JP2013174167A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の制御装置に関し、低温時における圧縮圧開放ブレーキの作動精度を効果的に向上させる。
【解決手段】圧縮行程時において、排気弁１９を開閉動作させる圧縮圧開放ブレーキが可能な内燃機関１０の制御装置において、作動油の油圧により排気弁１９を開閉動作させて圧縮圧開放ブレーキを作動させる排気弁開閉手段３０と、作動油の油温を検出する油温検出手段２６と、排気弁開閉手段３０による圧縮圧開放ブレーキの作動を制御する制御手段８２とを備え、制御手段８２は、油温検出手段２６の検出値が所定の下限閾値未満の時は、排気弁開閉手段３０による圧縮圧開放ブレーキの作動を停止させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に、圧縮行程時に排気弁を開閉動作させる圧縮圧開放ブレーキが可能な内燃機関の制御装置に関する。

エンジンブレーキ力を高める手法として、エンジンの圧縮行程時に排気バルブを開弁させて圧縮圧力を開放し、膨張行程時にピストンを押し下げる力の発生を抑制することで、圧縮行程で得た制動力を有効に作用させるようにした圧縮圧開放ブレーキが知られている（例えば、特許文献１参照）。

一般的に、圧縮圧開放ブレーキを作動させる排気バルブの開閉動作には、作動油としてエンジンオイルが用いられている。そのため、エンジンオイルの粘性が低下して油圧が高くなる低油温時は、圧縮圧開放ブレーキ作動時に圧縮圧開放ブレーキ用バルブスプリングが油圧に負けて誤作動を起こし、圧縮行程時に上昇するピストンと開閉動作する排気バルブとが衝突する不具合を引き起こす虞がある。このような不具合を回避すべく、従来技術ではエンジンの冷却水温をモニタし、冷却水温が低い時は圧縮圧開放ブレーキの作動を停止させている。

特開２００７−８５１８７号公報

ところで、エンジンの冷却水温とエンジンオイルの油温との間には比熱に差があり、エンジンが暖機された状態で停止された場合は冷却水温の方が油温よりも早期に低下する。そのため、このような状態でエンジンを再始動すると、冷却水温をモニタする従来装置では、エンジンオイルが圧縮圧開放ブレーキを作動させるのに十分な油温を確保しているにもかかわらず、冷却水温が低いため圧縮圧開放ブレーキの作動を停止させてしまう問題があった。

本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、その目的は、低温時における圧縮圧開放ブレーキの作動精度を効果的に向上させることにある。

上記目的を達成するため、本発明の内燃機関の制御装置は、圧縮行程時において、排気弁を開閉動作させる圧縮圧開放ブレーキが可能な内燃機関の制御装置において、作動油の油圧により前記排気弁を開閉動作させて圧縮圧開放ブレーキを作動させる排気弁開閉手段と、前記作動油の油温を検出する油温検出手段と、前記排気弁開閉手段による圧縮圧開放ブレーキの作動を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記油温検出手段により検出される前記作動油の油温が所定の下限閾値未満の時は、前記排気弁開閉手段による圧縮圧開放ブレーキの作動を停止させることを特徴とする。

また、前記制御手段はさらに、前記油温検出手段により検出される前記作動油の油温が所定の上限閾値を超えた時は、前記排気弁開閉手段による圧縮圧開放ブレーキの作動を停止させてもよい。

また、前記油温検出手段は、前記排気弁開閉手段の油路に設けられてもよい。

本発明の内燃機関の制御装置によれば、低温時における圧縮圧開放ブレーキの作動精度を効果的に向上することができる。

本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置を示す模式的な部分断面図である。 本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置による制御内容を示すフローチャートである。

以下、図１，２に基づいて、本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置を説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

本実施形態の内燃機関の制御装置は、複数気筒（例えば、６気筒）のディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）１０に適用されるものである。なお、図示の関係上、図１にはエンジン１０の複数気筒のうち１気筒のみを示し、他の気筒については図示を省略している。

シリンダブロック１１に形成されたシリンダ１３内には、ピストン１４が上下方向に摺動可能に収容されている。また、シリンダブロック１１の上部にはシリンダヘッド１２が設けられ、このシリンダヘッド１２には排気ポート１５が形成されている。さらに、シリンダヘッド１２のバルブ挿通孔には、バルブスプリング１６，１７により閉弁方向（図１中の上方）に付勢された一対の排気バルブ１８，１９が摺動可能に挿通されている。

一対の排気バルブ１８，１９の上端部にはバルブブリッジ２０が架設されており、このバルブブリッジ２０の上部には、ロッカシャフト２１が設けられている。また、ロッカシャフト２１には一端部をバルブブリッジ２０の上部に当接させたロッカアーム２２が揺動可能に支持されている。

シリンダヘッド１２の上部にはカムシャフト２３が設けられており、このカムシャフト２３にはロッカアーム２２の他端部と接触する排気用カム２４が設けられている。すなわち、排気行程時においては、カムシャフト２３と回転する排気用カム２４がロッカアーム２２の他端部を押し上げて揺動させると共に、ロッカアーム２２の一端部がバルブブリッジ２０を押し下げることで、一対の排気バルブ１８，１９はバルブスプリング１６，１７の付勢力に抗して開弁される。

圧縮圧開放ブレーキ機構３０は、圧縮行程時に排気バルブ１９を開弁させる圧縮圧開放ブレーキを作動させるもので、エンジン１０の各気筒毎にそれぞれ対応して設けられている。以下、圧縮圧開放ブレーキ機構３０の詳細について説明する。

ブレーキ用カム３１は、カムシャフト２３に設けられており、ロッカシャフト２１に揺動可能に支持されたブレーキ用ロッカアーム３２の一端部とローラ３３を介して接触する。また、ブレーキ用ロッカアーム３２の他端部にはマスターシリンダ３４が当接している。このマスターシリンダ３４は、圧縮行程時にブレーキ用カム３１がブレーキ用ロッカアーム３２を揺動させることで、押圧されるように構成されている。なお、圧縮圧開放ブレーキ機構３０を説明する関係上、図１にはロッカシャフト２１とカムシャフト２３とがそれぞれ２本示されているが、これらは何れも１本のシャフトである。

ハウジング３５は、その一端部にマスターシリンダ３４を摺動可能に収容する中空部３６が形成されると共に、その他端部に油圧作動部５０が一体形成されている。また、ハウジング３５内には、中空部３６と油圧作動部５０の中空部５１とを接続する油路３７が形成されている。さらに、この油路３７は、後述するコントロールバルブ４０の中空部４１と油路３８を介して接続されている。

コントロールバルブ４０には油路６１を介してソレノイドバルブ６０が接続されており、さらにこのソレノイドバルブ６０には油路６１を介してエンジンオイル（以下、作動油という）を圧送供給するオイルポンプ（不図示）が接続されている。

コントロールバルブ４０の中空部４１内には、弁体４３が摺動可能に収容されると共に、この弁体４３を下方に向けて付勢するリターンスプリング４４が収容されている。また、中空部４１の上部にはドレン孔４５が形成されると共に、中空部４１の下部には油路６１と連通する流入口４６が形成されている。

ソレノイドバルブ６０は、ＥＣＵ８０と電気的に接続された電磁ソレノイド６２と、この電磁ソレノイド６２に電流が印可されると上方に移動する弁体６３と、弁体６３を下方に付勢する図示しないリターンスプリングとを備えている。すなわち、電磁ソレノイド６２に電流が印可されて弁体６３が上方に移動すると、コントロールバルブ４０の弁体４３はオイルポンプから圧送供給される作動油の油圧により上方に押し上げられて流入口４６を開放する。これにより、３つの油路３７，３８，６１が中空部４１を介して連通状態となり、ハウジング３５の中空部３６及び油圧作動部５０の中空部５１に作動油が供給されるように構成されている。

一方、電磁ソレノイド６２への電流の印可がオフにされると、コントロールバルブ４０の弁体４３が下方に移動して流入口４６を閉塞する。これにより、ハウジング３５の中空部３６は、油路３７，３８及び中空部４１を介してドレン孔４５と連通状態となり、ブレーキ用カム３１がブレーキ用ロッカアーム３２を揺動させてマスターシリンダ３４を押圧した際に発生する油圧は、ドレン孔４５から抜け出るように構成されている。

油圧作動部５０は、その上端側を中空部５１内に上下方向に摺動可能に収容されたスレーブピストン５２と、スレーブピストン５２を上方に付勢するスレーブスプリング５３とを有する。また、スレーブピストン５２の下端部にはバルブブリッジ２０に摺動可能に挿通されたピン部材５４が当接しており、このピン部材５４の下端部には排気バルブ１９の上端部が当接している。すなわち、圧縮圧開放ブレーキを作動させる際は、中空部５１内に供給される作動油の油圧によりスレーブピストン５２が押し下げられると共に、ピン部材５４が排気バルブ１９を下方（開弁方向）に押し下げるように構成されている。

油温センサ２６は、圧縮圧開放ブレーキ機構３０に作動油として供給されるエンジンオイルの油温を検出するもので、ソレノイドバルブ６０とオイルポンプ（不図示）との間の油路６１に設けられている。この油温センサ２６の検出値（以下、油温Ｔという）は、電気的に接続されたＥＣＵ８０に出力される。

ＥＣＵ８０は、エンジン１０の各種制御を行うもので、公知のＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、入力ポート、出力ポート等を備え構成されている。この各種制御を行うために、ＥＣＵ８０には、何れも図示しない車速センサや、アクセル開度センサ、油温センサ２６等の各種センサの出力信号が入力される。

また、ＥＣＵ８０は、作動油温判定部８１と、圧縮圧開放ブレーキ制御部８２とを一部の機能要素として有する。これら各機能要素は、本実施形態では一体のハードウェアであるＥＣＵ８０に含まれるものとして説明するが、これらのいずれか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。

作動油温判定部８１は、圧縮圧開放ブレーキ機構３０に供給される作動油の油温が、圧縮圧開放ブレーキ機構３０を作動させるのに適している温度であるか否かを判定する。より詳しくは、ＥＣＵ８０には、実験等で算出した作動油温の下限閾値Ｔ_MINと上限閾値Ｔ_MAXとが予め記憶されている。ここで、下限閾値Ｔ_MINは、作動油の粘性が低下して圧縮圧開放ブレーキ機構３０による排気バルブ１９の開閉動作が誤作動することを回避できる下限油温（例えば、３０℃）に設定されている。また、上限閾値Ｔ_MAXは、圧縮圧開放ブレーキを作動させて圧縮された空気を放出しても、エンジン１０のオーバヒートが回避される上限油温（例えば、１３０℃）に設定されている。

作動油温判定部８１は、油温センサ２６の検出値（油温Ｔ）が下限閾値Ｔ_MINから上限閾値Ｔ_MAXの範囲にある場合（Ｔ_MIN≦Ｔ≦Ｔ_MAX）は、作動油温を「作動適切温度」と判定する。一方、油温センサ２６の検出値（油温Ｔ）が下限閾値Ｔ_MINから上限閾値Ｔ_MAXの範囲にない場合（Ｔ＜Ｔ_MIN，Ｔ＞Ｔ_MAX）は、作動油温を「作動不適切温度」と判定する。

圧縮圧開放ブレーキ制御部８２は、圧縮圧開放ブレーキ機構３０を制御して圧縮圧開放ブレーキを作動させる。より詳しくは、この圧縮圧開放ブレーキ制御部８２は、作動油温判定部８１が「作動適切温度」と判定した場合において、車両の減速時など圧縮圧開放ブレーキを作動させる際は、圧縮行程時にソレノイドバルブ６０の電磁ソレノイド６２に電流を印可する制御信号を出力する。すなわち、作動油温が作動適切温度にある状態で圧縮圧開放ブレーキを作動させる際は、電磁ソレノイド６２に電流が印可されてソレノイドバルブ６０は開弁される。これにより、圧縮圧開放ブレーキ機構３０の３つの油路３７，３８，６１は連通状態となり、ブレーキ用カム３１がブレーキ用ロッカアーム３２を押し上げてマスターシリンダ３４を押圧すると共に、中空部５１内の油圧によりスレーブピストン５２が押し下げられることで、排気バルブ１９は排気行程以外の圧縮行程においても開閉動作される。

一方、圧縮圧開放ブレーキ制御部８２は、作動油温判定部８１が「作動不適切温度」と判定した場合は、圧縮圧開放ブレーキ機構３０による圧縮圧開放ブレーキの作動を停止させる。すなわち、作動油温が作動不適切温度にある時は、電磁ソレノイド６２への電流の印可がオフにされてソレノイドバルブ６０は閉弁される。これにより、ハウジング３５の中空部３６は、油路３７，３８及び中空部４１を介してドレン孔４５と連通状態となり、ブレーキ用カム３１がブレーキ用ロッカアーム３２を揺動させてマスターシリンダ３４を押圧した際に発生する油圧は、ドレン孔４５から抜け出るように構成されている。

次に、本実施形態に係る内燃機関の制御装置による制御フローを図２に基づいて説明する。なお、本制御はエンジン１０の始動（イグニッションスイッチのキースイッチＯＮ）と同時にスタートする。

ステップ（以下、ステップを単にＳと記載する）１００では、作動油温判定部８１により、油温センサ２６の検出値が「作動適切温度」の範囲内にあるか否かが確認される。油温センサ２６で検出される油温Ｔが下限閾値Ｔ_MINから上限閾値Ｔ_MAXの範囲にある場合（Ｔ_MIN≦Ｔ≦Ｔ_MAX）は、作動適切温度と判定されてＳ１１０へと進む。一方、油温センサ２６で検出される油温Ｔが下限閾値Ｔ_MINから上限閾値Ｔ_MAXの範囲にない場合（Ｔ＜Ｔ_MIN，Ｔ＞Ｔ_MAX）は、作動不適切温度と判定されてＳ１２０へと進む。

Ｓ１１０では、圧縮圧開放ブレーキ制御部８２により圧縮圧開放ブレーキの作動が通常制御される。すなわち、車両の減速時等、圧縮圧開放ブレーキを作動させる運転状態の時は、圧縮圧開放ブレーキ制御部８２からソレノイドバルブ６０の電磁ソレノイド６２に電流を印可する制御信号が出力される。

一方、Ｓ１２０に進んだ場合は、圧縮圧開放ブレーキ制御部８２により圧縮圧開放ブレーキの作動が停止される。すなわち、作動油温が作動適切温度の範囲内にない時は、電磁ソレノイド６２への電流の印可がオフにされる。これにより、車両の減速時等、圧縮圧開放ブレーキを作動させる運転状態になっても、作動油温が作動適切温度の範囲に入るまでは、圧縮圧開放ブレーキの作動は停止される。その後、Ｓ１００〜１２０の各制御フローは、エンジン１０が停止（イグニッションスイッチのキースイッチＯＦＦ）されるまで繰り返し行われる。

次に、本実施形態に係る内燃機関の制御装置による作用効果について説明する。

作動油温が低い状態（例えば３０℃未満）で圧縮圧開放ブレーキを作動させると、作動油の圧力が高いため排気バルブ１９の開閉動作がスレーブスプリング５３の付勢力に打ち勝って誤作動し、上昇するピストン１４と排気バルブ１９とが衝突する不具合を引き起こす可能性がある。

本実施形態の内燃機関の制御装置によれば、エンジン１０の始動から圧縮圧開放ブレーキ機構３０の作動油温が下限閾値Ｔ_MINに達するまで、圧縮圧開放ブレーキの作動を停止させるので、このような誤作動によるピストン１４と排気バルブ１９との衝突を確実に防止することができる。

また、冷却水温と作動油温との間には比熱に差があり、特にエンジン１０が暖機された状態で停止された場合は、冷却水温の方が作動油温よりも早期に低下する。そのため、このような状態でエンジン１０を再始動すると、冷却水温をモニタする従来装置では、作動油温が圧縮圧開放ブレーキを作動させるのに十分な油温を確保しているにもかかわらず、圧縮圧開放ブレーキの作動を停止させていた。

本実施形態の内燃機関の制御装置によれば、圧縮圧開放ブレーキの作動を作動油温に基づいて制御するので、作動油温が圧縮圧開放ブレーキを作動させるのに十分な油温を確保している場合は、冷却水温にかかわらず圧縮圧開放ブレーキを確実に作動させることが可能となり、圧縮圧開放ブレーキの作動精度を効果的に向上することができる。

また、エンジン１０の高負荷運転時等、作動油温が高くなる状態（例えば１３０℃を超えた状態）で圧縮圧開放ブレーキを作動させると、圧縮された高温状態の空気の放出によりエンジン１０がオーバヒートする可能性がある。

本実施形態の内燃機関の制御装置によれば、圧縮圧開放ブレーキ機構３０の作動油温が上限閾値Ｔ_MAXを超えると、圧縮圧開放ブレーキの作動を停止させるので、このようなエンジン１０のオーバヒートを確実に防止することができる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。例えば、本発明が適用されるエンジンは、ディーゼルエンジンに限られず、ガソリンエンジン等にも広く適用することが可能である。

また、油温センサ２６は、必ずしも圧縮圧開放ブレーキ機構３０の油路６１に設けられる必要はなく、例えばシリンダブロック１１に形成されたオイルギャラリ１１ａや図示しないオイルタンク等に設けられてもよい。

１０ エンジン（内燃機関）
１９ 排気バルブ
２６ 油温センサ（油温検出手段）
３０ 圧縮圧開放ブレーキ機構（排気弁開閉手段）
８０ ＥＣＵ
８１ 作動油温判定部（作動判定手段）
８２ 圧縮圧開放ブレーキ制御部（制御手段）

Claims (3)

1. 圧縮行程時において、排気弁を開閉動作させる圧縮圧開放ブレーキが可能な内燃機関の制御装置において、
   作動油の油圧により前記排気弁を開閉動作させて圧縮圧開放ブレーキを作動させる排気弁開閉手段と、
   前記作動油の油温を検出する油温検出手段と、
   前記排気弁開閉手段による圧縮圧開放ブレーキの作動を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記油温検出手段により検出される前記作動油の油温が所定の下限閾値未満の時は、前記排気弁開閉手段による圧縮圧開放ブレーキの作動を停止させることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記制御手段はさらに、前記油温検出手段により検出される前記作動油の油温が所定の上限閾値を超えた時は、前記排気弁開閉手段による圧縮圧開放ブレーキの作動を停止させる請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記油温検出手段は、前記排気弁開閉手段の油路に設けられている請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。

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