JP2014047702A - エンジン潤滑制御システム - Google Patents

Abstract

【目的】潤滑油を送る供給流路を備えた潤滑油供給装置において、各流路への供給油圧を調整するためのエンジン潤滑制御システムを提供すること。
【構成】エンジンと、エンジンによって駆動されるオイルポンプ９と、オイルポンプ９から下流に連なるオイル回路Ｓと、オイル回路Ｓから分岐してエンジン各部ヘオイルを供給する複数のオイル分岐供給経路Ｓｋとを有し、オイルポンプの吐出圧をエンジンの回転数に対して階段状に制御する電子制御式の第1油圧制御バルブＢをオイル回路Ｓに配置し、複数のオイル分岐供給経路Ｓｋの少なくとも1つのオイル分岐供給経路Ｓｋに油圧駆動式の第２油圧制御バルブＡを配置し、少なくとも所定のエンジン回転数の範囲に亘って第２油圧制御バルブＡの下流側の油圧を,オイル回路Ｓの第１油圧制御バルブＢの下流側の油圧よりも低くなるように制御すること。
【選択図】 図１

Description

本発明は、エンジンの潤滑油供給装置、特に、シリンダヘッドのカムジャーナルなどへ潤滑油を送るカム軸系供給流路と、シリンダブロックのクランクシャフト、コンロッドなどへ潤滑油を送るクランク軸系供給流路とを備えた潤滑油供給装置において、各流路への供給油圧を調整するためのエンジン潤滑制御システムに関する。

従来、エンジンのクランク軸、カム軸などの摺動部やカム軸系の機構部が必要とするオイルは、エンジンによって駆動されるオイルポンプによって供給されるため、オイルポンプからエンジン各部に供給されるオイルの圧力は、エンジンの回転数に追従して略比例するように変化する。そのため、エンジン回転数によっては、必要以上に吐出圧力が高くなっている場合があり、オイルポンプのフリクションが必要以上に大きくなることで無駄仕事が増加するといった課題があり、エンジン回転数に応じて適切な吐出圧力とすることを狙った試みが行なわれている。

上記目的を達成するための潤滑制御システムとしては、例えば、特許文献１に開示されたものがある。以下、特許文献１を概説する。なお、説明における符号は、特許文献１に記載されたいたものをそのまま使用する。まず、オイルが、オイルパン１０からオイルポンプ１２により汲み上げられ、第１給油経路１６ａ（下廻り）と、第２給油経路１６ｂ（上廻り）とに送られる。

第１給油経路１６ａは、主にクランク軸の軸受部１８にオイルを供給する経路であり、第２給油経路１６ｂは、例えば動弁機構２０などにオイルを供給する経路である。第１給油経路１６ａ上には、クランク軸の軸受部１８に供給するオイル量を制御するための油圧制御弁２２が配置されている。油圧制御弁２２は、その出力油圧をコントロールユニット２４によって制御されるように構成されている。

コントロールユニット２４は、エンジン回転数センサ２６、エンジン負荷センサ２８、油温センサ３０、油圧センサ３２によって制御される。油圧が所定値を超えるとオイルポンプ１２とフィルタ１４との間のオイル経路部分からオイルパン１０に過剰な油圧を逃がすリリーフバルブ３４が設けられている。以上の構成において、油圧制御弁２２の制御はコントロールユニット２４によって電子制御されるものである。

特開２００９―２６４２４１号公報

特許文献１及び同種の構成を備えた従来技術においては、カム軸系に供給される油圧はリリーフバルブによって所定のエンジン回転数以上でほぼ一定油圧になるように制御されている。ところがこのような構成の場合、リリーフバルブによる制御油圧は、エンジンが高回転且つ高負荷時にカム軸系が潤滑不足にならないよう高圧にする必要がある。

そのため、エンジンの中回転域におけるカム軸系への供給油圧は、エンジン回転数に対応する油圧となる。しかし、エンジンの中回転域のカム軸系の必要油圧は一般的にはエンジン回転数に対応する油圧よりも低いため、オイルポンプは必要以上の油圧を供給することになり、オイルポンプのフリクションの低減ができないという課題があった。

そこで、発明者は、上記課題を解決すべく、鋭意，研究を重ねた結果、請求項１の発明を、エンジンと、該エンジンによって駆動されるオイルポンプと、該オイルポンプから下流に連なるオイル回路と、該オイル回路から分岐して前記エンジン各部ヘオイルを供給する複数のオイル分岐供給経路とを有し、前記オイルポンプの吐出圧を前記エンジンの回転数に対して階段状に制御する電子制御式の第1油圧制御バルブを前記オイル回路に配置し、複数の前記オイル分岐供給経路の少なくとも1つの前記オイル分岐供給経路に油圧駆動式の第２油圧制御バルブを配置し、少なくとも所定のエンジン回転数の範囲に亘って前記第２油圧制御バルブの下流側の油圧を,前記オイル回路の前記第１油圧制御バルブの下流側の油圧よりも低くなるように制御してなるエンジン潤滑制御システムとしたことにより、上記課題を解決した。

請求項２の発明を、請求項１において、前記第２油圧制御バルブは、複数の前記オイル分岐供給経路の中のクランク軸系供給経路またはカム軸系供給経路に配置してなるエンジン潤滑制御システムとしたことにより、上記課題を解決した。請求項３の発明を、請求項１又は２において、前記所定のエンジン回転数の範囲よりも高いエンジン回転数では、前記オイル回路の前記第１油圧制御バルブの下流側の油圧と、前記第２油圧制御バルブの下流側の油圧とを、略同じとなるように制御してなるエンジン潤滑制御システムとしたことにより、上記課題を解決した。

請求項４の発明を、請求項１，２又は３のいずれか１項の記載において、前記第１油圧制御バルブが作動開始するエンジン回転数よりも、前記第２油圧制御バルブが作動開始するエンジン回転数の方が低いことを特徴とするエンジン潤滑制御システムとしたことにより、上記課題を解決した。

請求項５の発明を、請求項１，２，３又は４のいずれか１項の記載において、前記第２油圧制御バルブは、前記クランク軸系供給経路の主流路の流路断面積を変化させる流路断面積調整スプールを有し、該流路断面積調整スプールは、該流路断面積調整スプールの下流側の油圧が所定油圧値１よりも大きい場合は前記主流路の流路断面積を減少させ、前記流路断面積調整スプールよりも上流側の油圧が所定油圧値１よりも大きい所定油圧値２の場合は前記流路断面積調整スプールを復帰させて前記主流路の流路断面積を最大側となるように制御してなるエンジン潤滑制御システムとしたことにより、上記課題を解決した。

請求項1の発明によれば、所定のエンジン回転数の範囲、例えば中回転域の場合には、エンジン各部に供給される油圧は、第１油圧制御バルブにより、エンジン回転数に略比例するオイルポンプの吐出圧よりも低くなるように制御される。またエンジン各部が必要とする油圧は部位ごとに異なるが、オイル分岐供給経路に配置される第２油圧制御バルブにより、低い油圧でも機能を満足する部位の油圧をより一層低減することが出来る。

これにより、所定のエンジン回転数の範囲では、やや高めの油圧を必要とする部位には第２油圧制御バルブを配置せず、低い油圧でも機能を満足する部位には第２油圧制御バルブを配置して低油圧化することで、エンジン各部において最適な油圧配分とすることが出来る。

また、エンジン各部に必要最低限の油圧を供給することが出来るので、オイルポンプ仕事は最小となるため、効率向上にも寄与することとなる。更に正確に制御可能な電子制御式の第１油圧制御バルブの油圧変化に連動して油圧駆動式の第２油圧制御バルブを駆動させることで、油温等の外乱影響を受け易い油圧駆動式の第２油圧制御バルブについても正確な制御が可能となる。

請求項２の発明によれば、請求項１と略同等の効果を奏する。また、クランク軸やカム軸等の軸受け部は、第２油圧制御バルブの作動による油圧低減により摺動抵抗の低減が顕著であるため、燃費の向上が図れる。

請求項３の発明によれば、低油圧化していた第２油圧制御バルブの下流側の油圧を、第１油圧制御バルブの下流側の油圧と略同じとなるように引き上げることで、エンジンが高回転・高負荷であったとしても、しっかりと潤滑、冷却を行うことができる。

請求項４の発明によれば、第２油圧制御バルブをより低いエンジン回転数で作動開始させることで第２油圧制御バルブが配置されるオイル分岐供給経路の油路が絞られる。その影響で、より多くのオイルがその他のオイル分岐供給経路を流れるようになるため、その他のオイル分岐供給経路を流れるオイルの油圧は高くなる。

その他のオイル分岐供給経路に可変バルブタイミング機構やオイルジェット等の所定の油圧で作動する装置を配置すれば、装置に必要な油圧を、より低回転側から確保できるようになり、装置が作動できるエンジン回転数の範囲を拡大することができる。

請求項５の発明によれば、第２油圧制御バルブは、流路断面積調整スプールの上流側および下流側の油圧を直接利用して主流路の流路断面積の縮小、復帰(拡大)を行うため、流路断面積調整スプールの動作が正確、且つ高応答でクランク軸系の潤滑に支障を与えることなく、オイルポンプのフリクション低減が可能である。

（Ａ）は本発明のエンジン潤滑制御システムの構成図、（Ｂ）は（Ａ）の第２油圧制御バルブの構成の略示図、（Ｃ）は（Ａ）の第１油圧制御バルブ（電制２段リリーフバルブ）の構成の略示図である。 本発明におけるエンジン潤滑制御システムの低回転域のオイルの状態を示す略示図である。 本発明におけるエンジン潤滑制御システムの中回転域のオイルの状態を示す略示図である。 本発明におけるエンジン潤滑制御システムの高回転域のオイルの状態を示す略示図である。 本発明におけるエンジン潤滑制御システムの特性を示すグラフである。 （Ａ）は低回転域における第１油圧制御バルブ（電制２段リリーフバルブ）の作動状態を示す略示図、（Ｂ）は低回転域における第２油圧制御バルブの作動状態を示す略示図である。 （Ａ）は中回転域における第１油圧制御バルブ（電制２段リリーフバルブ）の作動状態を示す略示図、（Ｂ）は中回転域における第２油圧制御バルブの作動状態を示す略示図である。 （Ａ）は高回転域における第１油圧制御バルブ（電制２段リリーフバルブ）の作動状態を示す略示図、（Ｂ）は高回転域における第２油圧制御バルブの作動状態を示す略示図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本発明の制御システムにおいて、オイルが流れる回路としては、一つのオイル回路Ｓと、複数のオイル分岐供給経路Ｓｋとから構成される〔図１（Ａ），図２乃至図４参照〕。オイル回路Ｓは上流側に位置し、オイル分岐供給経路Ｓｋは下流側に位置する。オイル回路Ｓから分岐してエンジン各部ヘオイルを供給する複数のオイル分岐供給経路Ｓｋとを有している。

そして、複数のオイル分岐供給経路Ｓｋは、具体的には、オイルポンプ９の下流側でオイルを供給するカム軸系供給経路Ｓｋ1とクランク軸系供給経路Ｓｋ2とを有するものであり、その他として可変バルブタイミング機構供給経路Ｓｋ3や、エンジンのピストン下面等にオイルを吹き付けるオイルジェット供給経路Ｓｋ4等が設けられることもある。

オイル分岐供給経路Ｓｋにおいて、クランク軸系供給経路Ｓｋ2は、主にエンジンの下廻りの領域におけるクランク軸の軸受部等にオイルを送るものであり、カム軸系供給経路Ｓｋ1は、エンジンの動弁機構等にオイルを供給する経路である。

オイル回路Ｓには、第１油圧制御バルブＢが設けられる。また、複数のオイル分岐供給経路Ｓｋの少なくとも１つには第２油圧制御バルブＡが設けられている。つまり複数のオイル分岐供給経路Ｓｋの複数又は全てに第２油圧制御バルブＡが設けられることもある。

前記第２油圧制御バルブＡは、所定のエンジン回転数の範囲に亘って前記オイル分岐供給経路Ｓｋの油圧を前記第１油圧制御バルブＢの制御油圧よりも低い油圧になるように制御する。以下、オイル分岐供給経路Ｓｋのカム軸系供給経路Ｓｋ1とクランク軸系供給経路Ｓｋ2にのみ前記第２油圧制御バルブＡが設けられている構成として説明する。

本発明において、オイルポンプ９は、機械駆動式のオイルポンプ９である。なお、エンジンの図示は省略する。第２油圧制御バルブＡは、具体例として、前記オイル分岐供給経路Ｓｋにおいて前記クランク軸系供給経路Ｓｋ2と、前記カム軸系供給経路Ｓｋ1に設けられる。そして、第２油圧制御バルブＡは、オイルポンプ９の位置を基準として前記第２油圧制御バルブＢ（電制２段リリーフバルブ）よりも下流側に配置される。

第２油圧制御バルブＡは、図示しないハウジングと、流路断面積調整スプール４１，流路開閉バルブ４２，流路開閉スプール４３及びこれらのバルブを弾性的に付勢する弾性部材４５，４６，４７等とから構成される。ハウジングには、主流路１１が形成されている。該主流路１１は、前記オイル分岐供給経路Ｓｋの一部を構成する。

ハウジングには、流路断面積調整スプール室２１，流路開閉バルブ室２２及び流路開閉スプール室２３が形成される。流路断面積調整スプール室２１は、主流路１１の略中間箇所に形成され、さらに具体的には、前記主流路１１の中間箇所に直交状態で交差するように形成された部屋であり、主流路１１によって、２つの部屋に分離されている。流路断面積調整スプール室２１には、後述する流路断面積調整スプール４１が装着される。

また、前記主流路１１における流路断面積調整スプール室２１の位置よりも下流側に位置する箇所には下流側分岐流路１２が形成され、前記流路断面積調整スプール室２１よりも上流側には上流側分岐流路１３が形成される。

前記流路開閉バルブ室２２は、下流側分岐流路１２を介して主流路１１の下流側と連通している。また流路開閉スプール室２３は、上流側分岐流路１３を介して主流路１１の上流側と連通している。具体的には、下流側分岐流路１２は、流路開閉バルブ室２２の軸方向の頂部開口２２ａと連通し、上流側分岐流路１３は、流路開閉スプール室２３の軸方向の頂部に形成された頂部開口２３ａと連通している。

流路開閉バルブ室２２と流路断面積調整スプール室２１との間には連通流路３が形成され、該連通流路３によって連通されている。流路開閉スプール室２３は、前記連通流路３の中間箇所に配置されている。つまり、該連通流路３は、流路開閉スプール室２３によって２つに分離される構成となっている。

そして、連通流路３は、前記流路開閉バルブ室２２と前記流路開閉スプール室２３との間を第１連通流路３１とし、前記流路開閉スプール室２３と前記流路断面積調整スプール室２１との間を第２連通流路３２と称する。第１連通流路３１の一方側端部は、流路開閉バルブ室２２の軸方向に直交する側面部に形成された側部流出口２２ｂと連通している。

また、第１連通流路３１の他方側端部は、流路開閉スプール室２３の軸方向に直交する側面部に形成された側部流入口２３ｂと連通している。次に、第２連通流路３２の一方側端部は、流路開閉スプール室２３の軸方向に直交する側面部に形成された側部流出口２３ｃと連通している。また、第２連通流路３２の他方側端部は、流路断面積調整スプール室２１の軸方向に頂部の頂部流入口２１ａに連通している。

さらに、流路開閉スプール室２３と流路断面積調整スプール室２１との間には、前記第２連通流路３２とは軸方向に沿って異なる位置にドレン流路３３が連通するように形成されている。具体的には、流路断面積調整スプール室２１の頂部で前記頂部流入口２１ａとは異なる位置に頂部流出口２１ｂが形成され、前記流路開閉スプール室２３の軸方向に直交する側面部で前記側部流出口２３ｃよりも軸方向下方位置にドレン流入口２３ｄが形成され、前記頂部流入出口２１ｂと前記ドレン流入口２３ｄとの間に前記ドレン流路３３が形成される。

また、前記流路開閉スプール室２３には、ドレン流入口２３ｄと軸方向において同一で且つ周方向にて異なる適宜の位置にドレン排出口２３ｅが形成され、該ドレン排出口２３ｅから、ハウジングの外部に連通する排出流路３４が形成されている。

前記流路断面積調整スプール室２１には、流路断面積調整スプール４１が装着されている。流路断面積調整スプール４１は、前記流路断面積調整スプール室２１に軸方向に摺動自在で、且つ前記主流路１１を略直交状態で横切るように装着される。そして、流路断面積調整スプール４１は、軸方向に摺動して、前記主流路１１の流路断面積の絞りを行うことにより、主流路１１を流れるオイルの流量及び圧力を制御する役目をなす。

流路断面積調整スプール４１は、前記主室部２１１に挿入される第１摺動部４１１と、前記副室部２１２に挿入される第２摺動部４１２と、前記第１摺動部４１１と前記第２摺動部４１２を連結する括れ部４１ｂ及び大径鍔状部４１ｄとから構成される。前記第１摺動部４１１と前記第２摺動部４１２の外径は、前記主流路１１の内径と略等しく又は極僅かに小さく形成されている。

前記括れ部４１ｂは、第１摺動部４１１と第２摺動部４１２の外径よりも小さく形成されている。また、大径鍔状部４１ｄは、第1摺動部４１１の端部に形成され且つ該第１摺動部４１１の外径よりも大きく形成されている。前記括れ部４１ｂの周囲は空隙部４１ｃとなる。

流路断面積調整スプール４１は、弾性部材４５によって、常時は主流路１１内を括れ部４１ｂが横切り、主流路１１の流路断面積が最大となる全開状態となるように弾性付勢力がかけられている。前記弾性部材４５の実施形態としては、主にコイルスプリングが使用される。また、主流路１１の全開状態とは、主流路１１内を流路断面積調整スプール４１の括れ部４１ｂのみが横切る状態で、且つオイルは前記空隙部４１ｃを流れる状態のことである。

そして、流路断面積調整スプール室２１の頂部流入口２１ａからオイルが流入することによって、流路断面積調整スプール４１の大径鍔状部４１ｄが前記連通流路３を流れるオイルから圧力を受けて押圧され、前記弾性部材４５の弾性付勢力に抗して、流路断面積調整スプール４１が軸方向に摺動する。

これによって、主流路１１内には括れ部４１ｂの突出量が減少しつつ、第１摺動部４１１の突出量が増加し、主流路１１の流路断面積は全開状態から収縮され、主流路１１の断面積が絞られてオイルの流量及び圧力が減少する〔図７（Ｂ）参照〕。また、第１摺動部４１１は、主流路１１の流路断面積を収縮させるものであり、オイルの流れを完全に遮断するものではなく、オイルの流量及び圧力を減少させるものである。

次に、前記流路開閉バルブ室２２には、流路開閉バルブ４２が装着されている。該流路開閉バルブ４２は、下流側分岐流路１２と連通流路３を構成する第１連通流路３１とを遮断及び連通させる開閉弁としての役目をなす。そして、流路開閉バルブ４２は、弾性部材４６の弾性付勢力によって、常時、流路開閉バルブ室２２の軸方向における頂部箇所に向かって押圧され、該流路開閉バルブ室２２の頂部箇所に位置している。

この状態を流路開閉バルブ４２の初期状態とする。流路開閉バルブ４２は、流路開閉バルブ室２２の頂部箇所に位置している状態，すなわち、初期状態では、前記下流側分岐流路１２と第１連通流路３１とを遮断している。

次に、前記流路開閉スプール室２３には、流路開閉スプール４３が配置されている。該流路開閉スプール４３は、連通流路３を構成する第１連通流路３１と第２連通流路３２を連通及び遮断させる役目をなす。流路開閉スプール４３は、第１摺動部４３１と、第２摺動部４３２と、前記第１摺動部４３１と第２摺動部４３２とを連結し、第１摺動部４３１，第２摺動部４３２の外径よりも径が小さい括れ部４３ｂから構成されている。該括れ部４３ｂと流路開閉スプール室２３の内壁とで空隙部４３ｃを形成する。

流路開閉スプール４３は、弾性部材４７の弾性付勢力によって、常時、流路開閉スプール室２３の頂部箇所に向かって押圧され、該流路開閉スプール室２３の頂部箇所に位置している。この状態を流路開閉スプール４３の初期状態とする。前記弾性部材４６及び弾性部材４７は、主にコイルスプリングが使用される。

流路開閉スプール４３は、流路開閉スプール室２３の頂部箇所に位置している状態，すなわち、初期状態では、前記括れ部４３ｂが側部流入口２３ｂと側部流出口２３ｃの位置にあり、側部流入口２３ｂと側部流出口２３ｃとは空隙部４３ｃを介して開放され、第１連通流路３１と第２連通流路３２とが連通する。

そして、流路開閉スプール室２３と頂部で連通する上流側分岐流路１３にオイルが流れてオイル圧力が増加することによって、流路開閉スプール４３は、弾性部材４７の弾性付勢力に抗して摺動し、第１摺動部４３１が側部流入口２３ｂと側部流出口２３ｃとの位置に到達して閉鎖し、第１連通流路３１と第２連通流路３２とを遮断させる。

流路開閉スプール４３が上流側分岐流路１３を流れるオイルの圧力によって摺動すると、流路開閉スプール４３の第１及び第２摺動部４３１，４３２が流路開閉スプール室２３の側部流入口２３ｂと側部流出口２３ｃとを塞ぎ、第１連通流路３１と第２連通流路３２との連通状態を遮断する。そして、連通流路３から流路断面積調整スプール室２１へのオイルの流れを停止させる。

流路断面積調整スプール４１は、前記流路断面積調整スプール室２１に軸方向に摺動自在で、且つ前記主流路１１を略直交状態で横切るように装着される。流路断面積調整スプール４１の第１摺動部４１１（及び第２摺動部４１２）の直径は、主流路１１の内径と略等しく形成されている。そして、流路断面積調整スプール４１が軸方向に摺動することにより、主流路１１内には括れ部４１ｂの突出量と第１摺動部４１１が突出量とが増減し、これによって主流路１１の流路断面積は全開状態から収縮する。

流路断面積調整スプール４１は、弾性部材４５によって常時、主流路１１内を括れ部４１ｂが横切る全開状態となるように弾性付勢力がかけられている。そして、流路断面積調整スプール室２１にオイルが流入することによって、流路断面積調整スプール４１の大径鍔状部４１ｄが押圧され、前記弾性部材４５の弾性付勢力に抗して摺動する。

第２油圧制御バルブＡは、エンジンの低回転域においては、流路断面積調整スプール４１は、弾性部材４５によって、初期状態にあり、主流路１１に対して括れ部４１ｂが横切った状態で全開状態にあり、流路断面積調整スプール４１の括れ部４１ｂの周囲の空隙部４１ｃを通過して、オイルは全量が上流側から下流側に流れていく〔図６（Ｂ）参照〕。

エンジンの低回転域においては、主流路１１を流れるオイルは、下流側分岐流路１２及び上流側分岐流路１３に流れ込むことはあるが、流路開閉バルブ４２及び流路開閉スプール４３は開閉動作することはない。したがって、油圧は、特に変化せず、上廻りの油圧と下廻りの油圧は略等しい。

次に、エンジンの中回転域では、主流路１１から下流側分岐流路１２に流れるオイルの圧力が増加する〔図７（Ｂ）参照〕。そして、その圧力増加に伴って、流路開閉バルブ４２は弾性付勢する弾性部材４６の弾性付勢力に抗して押圧され、流路開閉バルブ室２２を摺動する。これによって該流路開閉バルブ室２２の頂部開口２２ａと側部流出口２２ｂとが開放され、前記下流側分岐流路１２と、連通流路３の第１連通流路３１とが連通する。

また、主流路１１を流れるオイルは上流側分岐流路１３にも流れるが、中回転域における上流側の油圧によるは、流路開閉スプール４３を弾性付勢する弾性部材４７の弾性付勢力よりも小さく、略不動に維持される。この状態では、流路開閉スプール室４３は、略初期状態が維持され、流路開閉スプール室２３の側部流入口２３ｂと側部流出口２３ｃの位置には流路開閉スプール４３の括れ部４３ｂが位置し、側部流入口２３ｂと、側部流出口２３ｃとは開放状態となる。

これによって、前記下流側分岐流路１２，第１連通流路３１，第２連通流路３２が連通し、下流側分岐流路１２及び連通流路３（第１連通流路３１，第２連通流路３２）によって、流路断面積調整スプール室２１の頂部流入口２１ａからオイルが流入する〔図７（Ｂ）参照〕。また、このとき、流路開閉スプール室２３のドレン流入口２３ｄとドレン排出口２３ｅとは流路開閉スプール４３の第２摺動部４３２によって閉鎖されている〔図７（Ｂ）参照〕。

したがって、流路断面積調整スプール室２１では、頂部流出口２１ｂからのオイルは流出することができない。これによって、流路断面積調整スプール４１は弾性部材４５の弾性付勢力に抗して摺動する。そして、流路断面積調整スプール４１は、主流路１１に対して横切る部分が括れ部４１ｂから第１摺動部４１１に変化し、主流路１１の流路断面積が減少する〔図７（Ｂ）参照〕。

つまり、流路断面積調整スプール４１が摺動することにより、第１摺動部４１１が主流路１１の流路断面積を縮小し、オリフィスとしての役目をなす。したがって、主流路１１を上流側から下流側に流れるオイルの流量及び圧力が減少する。ただし、オイルの流れは完全に停止することはなく、減少するのみであり、多少の流れは維持される。よって、主流路１１の流路断面積が減少することで、制御バルブの上流圧（上廻り油圧に等しい）よりも制御バルブの下流圧（下廻り油圧）の方が油圧が低下する。

次に、エンジンの高回転域では、主流路１１の上流側のオイルの圧力が上昇することになり、主流路１１から上流側分岐流路１３に流れるオイルの圧力も上昇する〔図８（Ｂ）参照〕。これによって、流路開閉スプール室２３の頂部開口２３ａから流れるオイルの圧力による力が、流路開閉スプール４３を弾性付勢する弾性部材４７の弾性付勢力に抗して流路開閉スプール４３を摺動させる。

そして、流路開閉スプール４３の第１摺動部４３１が流路開閉スプール室２３の側部流入口２３ｂと側部流出口２３ｃを閉鎖し、同時に括れ部４３ｂがドレン流入口２３ｄとドレン排出口２３ｅの位置に到達して、前記ドレン流入口２３ｄと前記ドレン排出口２３ｅとを開放する。

これによって、流路断面積調整スプール４１は弾性部材４５の弾性付勢力によって押圧され、流路断面積調整スプール室２１内に溜まっているオイルは、頂部流出口２１ｂからドレン流路３３を流れ、前記流路開閉スプール室２３のドレン流入口２３ｄとドレン排出口２３ｅとを流れ、排出流路３４からハウジングの外部に排出される。これによって、流路断面積調整スプール４１は、円滑に初期位置に復帰する。

次に、第２油圧制御バルブＢについて説明する。該第２油圧制御バルブＢは、電制２段リリーフバルブであり、主に、ソレノイドバルブ８、リリーフ弁７、バネ７４等とからなる。図示されないハウジングに、ソレノイドバルブ８が装着され、リリーフ弁７が収納される〔図１（Ｃ）参照〕。

また、図示されないハウジングには、弁通路５，主リリーフ流路６１，補助リリーフ流路６２等が形成されている。前記弁通路５は、リリーフ弁７が収納される部位である。弁通路５は、内径の異なる円筒形状の小径通路部５１及び大径通路部５２とが同一軸線状に形成されている。

前記小径通路部５１には、ハウジングの外部に連通する主排出流路６３が形成されている。該主排出流路６３は、主リリーフ流路６１から小径通路部５１に流れ込んだリリーフオイルをオイルポンプ９の吸入側に戻すための流路である。補助リリーフ流路６２は、ハウジング内部にて、前記主リリーフ流路６１から分岐形成されたものである。補助リリーフ流路６２には、前記主リリーフ流路６１を流れるオイルの一部が流入するようになっている〔図６（Ａ）参照〕。

補助リリーフ流路６２の上方側先端（分岐する部位の反対側）には、ソレノイドバルブ室６２３が形成されている。該ソレノイドバルブ室６２３には、後述するソレノイドバルブ８の方向制御部８１が収納される。前記補助リリーフ流路６２は、前記弁通路５の大径通路部５２にソレノイドバルブ８を介して連通している。また、補助リリーフ流路６２において、ソレノイドバルブ８と大径通路部５２との間の流路を接続流路６２１と称する。該接続流路６２１は、補助リリーフ流路６２に属するものであり、補助リリーフ流路６２を構成する一部である。

そして、補助リリーフ流路６２は、前記ソレノイドバルブ８によって、大径通路部５２と連通及び遮断のいずれか一方に切り替えられる構成となっている〔図６（Ａ），図７（Ａ）参照〕。さらに、補助リリーフ流路６２から前記ソレノイドバルブ８を介して補助排出流路６２２が形成されている。該補助排出流路６２２は、オイルをオイルポンプ９の吸入側に戻す役目をなす。前記接続流路６２１及び補助排出流路６２２の補助リリーフ流路６２内側の開口は共にソレノイドバルブ室６２３の範囲内にまとめて形成されている。

リリーフ弁７は、小径部７１と大径部７２とから構成され、共に円筒形状に形成されており、軸方向に沿って小径部７１と大径部７２とが一体形成されたものである。小径部７１と大径部７２との境目に形成される段差部が補助受圧面７２ａとなる。ソレノイドバルブ８は、方向制御部８１と電磁本体部８２とから構成されている。方向制御部８１は、補助リリーフ流路６２のソレノイドバルブ室６２３内に収納され、電磁本体部８２は、その一部がハウジングに形成された窪み状の設置部に装着される。

前記ソレノイドバルブ８は、流れ方向を制御する役目のバルブであり、方向制御部８１を有し、該方向制御部８１によって、前記補助リリーフ流路６２，接続流路６２１及び補助排出流路６２２の間における流れ方向を制御する。方向制御部８１は、接続流路６２１を常時オイルが流通可能となる基幹流路とし、該接続流路６２１と補助リリーフ流路６２との連通、又は接続流路６２１と補助排出流路６２２との連通のいずれか一方を選択切り替えするものである。

ソレノイドバルブ８の制御動作は、前記電磁本体部８２によって行われる。また、接続流路６２１と補助リリーフ流路６２との連通、又は接続流路６２１と補助排出流路６２２との連通いずれか一方が選択されているときは、他方の連通は遮断された状態であり、オイルの流通は不可能となっている。

次に、ソレノイドバルブ８の流れ方向制御作用について説明する。本発明における第１油圧制御バルブ（電制２段リリーフバルブ）は、オイルポンプ９とエンジンとのオイル回路Ｓ内に組み込まれる。オイル回路Ｓからオイルの一部がハウジングの主リリーフ流路６１に流入する。主リリーフ流路６１に流入するオイルは、弁通路５の小径通路部５１と連通しており、オイルはそのままリリーフ弁７の主受圧面７１ａを押圧する。

また、主リリーフ流路６１に流入したオイルの一部は補助リリーフ流路６２にも流入する。該補助リリーフ流路６２に流入したオイルは、ソレノイドバルブ８によって流れ方向が制御され、補助リリーフ流路６２と接続流路６２１とが連通（開）又は遮断（閉）の状態とされ、補助リリーフ流路６２と弁通路５の大径通路部５２とが連通又は遮断される。

ソレノイドバルブ８がオフ（ｏｆｆ）のとき、補助リリーフ流路６２との流入口を遮断する〔図６（Ａ）参照〕。これによって、補助リリーフ流路６２から大径通路部５２のリリーフオイルの流入を停止する。また、大径通路部５２と接続流路６２１と補助排出流路６２２とは連通している。これによって、大径通路部５２は大気と繋がっており、大径通路部５２内は油圧がかかることは無く、リリーフ弁７の移動が阻害されることは無い。

第１油圧制御バルブ（電制２段リリーフバルブ）Ｂは、エンジンが低回転域では、主排出流路６３は遮断され、補助排出流路６２２は大気開放されて溜まったオイルが若干排出される〔図６（Ａ）参照〕。エンジンが中回転域では、主排出流路６３はオイルがリリーフされ、補助排出流路６２２は遮断されてオイルは排出されない〔図７（Ａ）参照〕。

エンジンが高回転域では、主排出流路６３はオイルがリリーフされ、補助排出流路６２２は大気開放されて溜まったオイルが若干排出される〔図８（Ａ）参照〕。このように、ソレノイドバルブ８をオンにすると、リリーフ設定圧を低くでき、ソレノイドバルブ８をオフにするとリリーフ設定圧を高くできるものである。

次に、本発明のエンジン潤滑制御システムの動作を低回転域，中回転域及び高回転域について説明する。なお、エンジンの回転状態において、アイドリング（アイドル回転ともいう）も含まれる。アイドル域では、車両は停止しており、エンジンには走行時の負荷はかからないが、低回転域から高回転域では車両は走行するために、エンジンに負荷がかかるものである。また、基本動作は、前記第２油圧制御バルブＡは、所定のエンジン回転数の範囲に亘ってカム軸系供給経路Ｓｋ1及びクランク軸系供給経路Ｓｋ2の油圧を前記第１油圧制御バルブＢの制御油圧よりも低い油圧になるように制御する。

まず、エンジンの低回転域では、第１油圧制御バルブ（電制２段リリーフバルブ）Ｂ及び第２油圧制御バルブＡは共に作動することなく、オイルを全量をカム軸系供給経路Ｓｋ1及びクランク軸系供給経路Ｓｋ2に送る（図２，図６参照）。図２乃至図４において、矢印はオイルの流れを示すものであり、その矢印において線の太さの大小は、流量の大小を示すものである。

また、エンジンの低回転において、所定のエンジン回転数の範囲の最小エンジン回転数よりも、低いエンジン回転数から前記第２油圧制御バルブＡが作動する構成とすることもある。このような構成によって、クランク軸系供給経路Ｓｋ2及びカム軸系供給経路Ｓｋ1を絞ることでより多くのオイルがその他のオイル分岐供給経路Ｓｋ（可変バルブタイミング機構供給経路Ｓｋ3，オイルジェット供給経路Ｓｋ4）を流れる。

よって、可変バルブタイミング機構供給経路Ｓｋ3，オイルジェット供給経路Ｓｋ4の油圧は、いわゆるエンジン回転数に対応した油圧よりも高圧になるように制御される。そのため、可変バルブタイミング機構のような油圧駆動装置に必要な油圧を、より低回転側から確保できるようになり、油圧駆動装置が作動できるエンジン回転数の範囲を拡大することができる。

次に、エンジンの中回転域では、第２油圧制御バルブＡは、第１油圧制御バルブ（電制２段リリーフバルブ）Ｂよりも先行して（低い回転連数で）作動する（図３，図７参照）。したがって、第２油圧制御バルブＡにおける上流側から下流側へのオイルの流れにおいて、その流量が減少し、下流側の圧力は増加することなく略一定となる。そして、カム軸系供給経路Ｓｋ1及びクランク軸系供給経路Ｓｋ2には、オイルの供給は減少し、圧力の増加は抑えられる。

一方、第１油圧制御バルブ（電制２段リリーフバルブ）Ｂは、中回転域に、オイルの流量及び圧力は減少するが、第２油圧制御バルブＡが先行して作動しているので、カム軸系供給経路Ｓｋ1及びクランク軸系供給経路Ｓｋ2へのオイルの流れが少なくなるために、その他のオイル分岐供給経路Ｓｋ（可変バルブタイミング機構供給経路Ｓｋ3，オイルジェット供給経路Ｓｋ4）にはオイルが多く流れるようになる（図３，図７参照）。よって、より早く可変バルブタイミング機構を作動させるための油圧の大きさ(例えば３５０kPa)に達することができる。

エンジン潤滑制御システムにおいて第２油圧制御バルブＡは油圧が例えば１５０kPaで中回転域の動作を開始する。第１油圧制御バルブ（電制２段リリーフバルブ）Ｂは、油圧が例えば３５０kPaで中回転域の動作を開始する。これらは、少なくとも後述するＶＴＣ(バルブタイミングコントロール)が油圧で動作可能な程度の油圧の大きさとする。

また、エンジンの高回転域では、第１油圧制御バルブ（電制２段リリーフバルブ）Ｂの制御動作が加わることにより、オイルの流量が増加し（図４参照）、油圧が跳ね上がる。この第１油圧制御バルブ（電制２段リリーフバルブ）Ｂによる油圧の跳ね上りの途中の油庄の値（例えば３５０乃至６００kPaの間)で第２油圧制御バルブＡが高回転時のモードに切り替わる設定にすることで、第１油圧制御バルブ（電制２段リリーフバルブ）Ｂにてオイル分岐供給経路Ｓｋにおける上流側の油圧が跳ね上がった時に連動し、カム軸系供給経路Ｓｋ1及びクランク軸系供給経路Ｓｋ2の下流の油圧も跳ね上げることが出来る。

この状態は、図５のグラフによって示される。このように、第１油圧制御バルブ（電制２段リリーフバルブ）Ｂを制御するのみで、連動して第２油圧制御バルブＡの制御を行うことができる。

また、第２油圧制御バルブＡは、前述したように、前記主流路１１における流路断面積調整スプール４１の設置位置の上流側及び下流側において、その油圧を直接利用し、主流路１１の流路断面積の縮小及び拡大（復帰）を行い流量を制御する。そこで、主流路１１の下流及び上流を流れるオイルの圧力におおいて、圧力の範囲として、所定油圧値１及び該所定油圧値１よりも大きい所定油圧値２を設定する。

そして、主流路において、流路断面積調整スプール４１よりも上流側の油圧が所定油圧値１よりも大きい所定油圧値２となった場合は前記流路断面積調整スプール４１を復帰させて、前記主流路１１の流路断面積を最大側となるように制御する。これによって、流路断面積調整スプール４１の動作が正確、且つ高応答でクランク軸系の潤滑に支障を与えることなく、オイルポンプ９のフリクション低減が可能である。

具体的には、図５において所定油圧値１を１５０kPaとし、所定油圧値２を６００kPaとしている。この範囲にて主流路１１の流路断面積の縮小、復帰(拡大)を行うものである。

Ａ…第２油圧制御バルブ、Ｂ…第１油圧制御バルブ、Ｓ…オイル回路、
Ｓｋ…オイル分岐供給経路、Ｓｋ1…カム軸系供給経路、Ｓｋ2…クランク軸系供給経路、
Ｓｋ3…可変バルブタイミング機構供給経路、Ｓｋ4…オイルジェット供給経路、
１１…主流路、１２…下流側分岐流路、１３…上流側分岐流路、
２１…流路断面積調整スプール室、２２…流路開閉バルブ室、
２３…流路開閉スプール室、３…連通流路、３３…ドレン流路、３４…排出流路、
４１…流路断面積調整スプール、４２…流路開閉バルブ、４３…流路開閉スプール。

Claims (5)

1. エンジンと、該エンジンによって駆動されるオイルポンプと、該オイルポンプから下流に連なるオイル回路と、該オイル回路から分岐して前記エンジン各部ヘオイルを供給する複数のオイル分岐供給経路とを有し、前記オイルポンプの吐出圧を前記エンジンの回転数に対して階段状に制御する電子制御式の第1油圧制御バルブを前記オイル回路に配置し、複数の前記オイル分岐供給経路の少なくとも1つの前記オイル分岐供給経路に油圧駆動式の第２油圧制御バルブを配置し、少なくとも所定のエンジン回転数の範囲に亘って前記第２油圧制御バルブの下流側の油圧を,前記オイル回路の前記第１油圧制御バルブの下流側の油圧よりも低くなるように制御してなることを特徴とするエンジン潤滑制御システム。
2. 請求項１において、前記第２油圧制御バルブは、複数の前記オイル分岐供給経路の中のクランク軸系供給経路またはカム軸系供給経路に配置することを特徴とするエンジン潤滑制御システム。
3. 請求項１又は２において、前記所定のエンジン回転数の範囲よりも高いエンジン回転数では、前記オイル回路の前記第１油圧制御バルブの下流側の油圧と、前記第２油圧制御バルブの下流側の油圧とを、略同じとなるように制御してなることを特徴とするエンジン潤滑制御システム。
4. 請求項１，２又は３のいずれか１項の記載において、前記第１油圧制御バルブが作動開始するエンジン回転数よりも、前記第２油圧制御バルブが作動開始するエンジン回転数の方が低いことを特徴とするエンジン潤滑制御システム。
5. 請求項１，２，３又は４のいずれか１項の記載において、前記第２油圧制御バルブは、前記クランク軸系供給経路の主流路の流路断面積を変化させる流路断面積調整スプールを有し、該流路断面積調整スプールは、該流路断面積調整スプールの下流側の油圧が所定油圧値１よりも大きい場合は前記主流路の流路断面積を減少させ、前記流路断面積調整スプールよりも上流側の油圧が所定油圧値１よりも大きい所定油圧値２の場合は前記流路断面積調整スプールを復帰させて前記主流路の流路断面積を最大側となるように制御することを特徴とするエンジン潤滑制御システム。

Images