JP2018155233A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バルブの閉じ渋りを抑制することが可能な内燃機関の制御装置を提供することを課題とする。【解決手段】本発明は、内燃機関に設けられ、プランジャと、前記プランジャを摺動可能に収納し、前記プランジャの底面とともに作動油を貯留する油室を区画するボディと、を有するラッシュアジャスタと、前記油室に連通する通路に設けられた弁と、前記作動油が所定の温度より低い場合、前記弁を開く制御部と、を具備する内燃機関の制御装置である。【選択図】図３

Description

本発明は内燃機関の制御装置に関する。

内燃機関において、カムがロッカーアームを押圧すると、ロッカーアームがバルブを押し下げ、バルブが開弁する。バルブとロッカーアームとのクリアランスを調節するために、油圧式ラッシュアジャスタを用いることがある。油圧式ラッシュアジャスタは、ボディと、ボディ内で摺動するプランジャとを有する（例えば特許文献１）。

実開平５−１８０６号公報

しかし、バルブが高温になることで熱膨張し、バルブの閉じ渋りが発生することがある。特に内燃機関の急速暖気を行う際には閉じ渋りが発生しやすい。そこで、バルブの閉じ渋りを抑制することが可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

上記目的は、内燃機関に設けられ、プランジャと、前記プランジャを摺動可能に収納し、前記プランジャの底面とともに作動油を貯留する油室を区画するボディと、を有するラッシュアジャスタと、前記油室に連通する通路に設けられた弁と、前記作動油が所定の温度より低い場合、前記弁を開く制御部と、を具備する内燃機関の制御装置によって達成できる。

バルブの閉じ渋りを抑制することが可能な内燃機関の制御装置を提供できる。

図１は内燃機関の制御装置を例示する模式図である。 図２はラッシュアジャスタを例示する断面図である。 図３はＥＣＵが行う制御を例示するフローチャートである。

以下、図面を参照して本実施形態の内燃機関の制御装置１００について説明する。図１は内燃機関の制御装置１００を例示する模式図である。図１に示すように、制御装置１００は、内燃機関（エンジン９）、ＥＣＵ（Engine Control Unit、制御部）５０を備える。エンジン９は例えば自動車などの車両に搭載されるガソリンエンジンを例とするが、ディーゼルエンジンなどでもよい。エンジン９は例えば４気筒エンジンなどの多気筒エンジンとすることができる。図１には１つの気筒を図示している。また、車両はエンジン９とともに、モータを備えるハイブリッド車両でもよい。

図１に示すように、エンジン９はシリンダブロック１０およびシリンダヘッド１１を備える。シリンダヘッド１１はシリンダブロック１０の上に取り付けられ、シリンダブロック１０内にはシリンダ１０ａが形成される。シリンダ１０ａ内にはピストン１９が摺動可能に配置されている。コンロッド２０の一端はピストン１９に連結され、他端はクランクシャフト２２に連結されている。またシリンダブロック１０には、冷却水の温度を測定する水温センサ５２が設けられている。シリンダブロック１０の下側にはオイルを貯留するオイルパン５１が取り付けられている。オイルは不図示のオイルポンプにより吸い上げられ、オイルパン５１からメインギャラリーを介して、シリンダブロック１０およびシリンダヘッド１１に供給され、後述のようにラッシュアジャスタ１６にも供給される。

シリンダヘッド１１には、吸気ポート１２、吸気バルブ１３、排気ポート１４、排気バルブ１５、２つのラッシュアジャスタ１６、および点火プラグ２６が設けられている。吸気バルブ１３は吸気ポート１２を開閉する。排気バルブ１５は排気ポート１４を開閉する。

吸気ポート１２には燃料噴射弁２４が設けられ、さらに上流側には、例えば不図示のエアクリーナ、エアフローメータ、およびスロットルバルブなどを設けてもよい。排気ポート１４の下流側には、排気を浄化する触媒およびフィルタなどを設けてもよい。燃料噴射弁２４は、燃料を噴射する。吸気バルブ１３が開弁することで、燃料と空気との混合気はシリンダ１０ａ内に導入される。点火プラグ２６の先端はシリンダ１０ａ内に位置している。点火プラグ２６により、混合気は点火され燃焼する。このとき、ピストン１９はシリンダ１０ａ内で上下に往復運動し、クランクシャフト２２が回転する。

ラッシュアジャスタ１６、ロッカーアーム１７およびカム１８は、吸気バルブ１３および排気バルブ１５に対応して２つずつ設けられている。吸気バルブ１３および排気バルブ１５のそれぞれは、不図示のバルブスプリングにより閉弁方向に付勢され、ロッカーアーム１７およびカム１８により開閉される。カム１８は回転し、ロッカーアーム１７に作用する。ロッカーアーム１７は、カム１８の駆動力を受けて揺動し、吸気バルブ１３または排気バルブ１５を押圧し、開弁させる。吸気バルブ１３および排気バルブ１５（これらをバルブと総称することがある）は、バルブスプリングの弾性力により閉弁する。

ラッシュアジャスタ１６は例えば油圧式ラッシュアジャスタであり、ロッカーアーム１７を支持することで、ロッカーアーム１７と吸気バルブ１３または排気バルブ１５との間のクリアランスを調整する。後述するように、ＥＣＵ５０は、ラッシュアジャスタ１６のプランジャの高さを調整する。油温センサ５４は、例えばオイルパン５１に設けられ、オイル（作動油）の温度を測定するが、オイルの供給路の任意の場所に設けてもよい。

図２はラッシュアジャスタ１６を例示する断面図である。図２に示すように、ラッシュアジャスタ１６はボディ３０およびプランジャ３２を備える。ボディ３０およびプランジャ３２は例えばアルミダイカストなどの金属で形成された、円筒形の部材である。ボディ３０は底面を有し、上部は解放されている。プランジャ３２はボディ３０に収納され、ボディ３０に対して図の上下方向に摺動可能である。プランジャ３２の上端はドーム形状であり、ロッカーアーム１７に接触することができる。ボディ３０の上端には、プランジャ３２の抜け落ちを防止するリング状のキャップ４２が取り付けられている。

ボディ３０の内壁とプランジャ３２の外周面との間、およびキャップ４２の端部とプランジャ３２の外周面との間には、プランジャ３２を囲むリーク通路３３が形成される。後述のように、作動油は、高圧室３０ａからリーク通路３３を通じて外部に排出される。また、ラッシュアジャスタ１６には、作動油の流通する通路５６が設けられている。通路５６はボディ３０内を通り、ボディ３０の外部と高圧室３０ａとを連通する。通路５６の径Ｄ１は、リーク通路３３の幅Ｗ１よりも大きい。通路５６にはＯＣＶ５８（ＯＣＶ：Oil Control Valve、弁）が設けられている。

プランジャ３２の内部には、作動油を貯留する低圧室３２ａが設けられている。ボディ３０とプランジャ３２の底面とは、低圧室３２ａの下側に高圧室３０ａを区画する。高圧室３０ａと低圧室３２ａとは、プランジャ３２の連通路３２ｂにより連通することができる。プランジャ３２に穴３２ｃが設けられ、ボディ３０に穴３０ｂが設けられている。作動油は不図示のオイルポンプにより、オイルパン５１から穴３０ｂおよび３２ｃを通じて低圧室３２ａに供給され、さらに高圧室３０ａへと導入される。

高圧室３０ａには、スプリング３４および３６、リテーナ３８、およびチェックボール４０が設けられている。スプリング３４はボディ３０の底面に配置され、リテーナ３８を介してプランジャ３２に上向きの弾性力を加える。つまりプランジャ３２はスプリング３４により上向きに付勢される。スプリング３６はリテーナ３８の底面に配置され、チェックボール４０に上向きの弾性力を加える。チェックボール４０はプランジャ３２の連通路３２ｂに対向しており、スプリング３６により上向きに付勢される。チェックボール４０が連通路３２ｂから離間すると、高圧室３０ａと低圧室３２ａとが連通し、作動油は高圧室３０ａから低圧室３２ａへ、または低圧室３２ａから高圧室３０ａへと流れることが可能となる。一方、チェックボール４０が連通路３２ｂに接触することで、高圧室３０ａと低圧室３２ａとの連通は遮断される。

図１に示したカム１８がロッカーアーム１７を押圧するとき、押圧力がロッカーアーム１７を介して、ラッシュアジャスタ１６のプランジャ３２に伝達される。このため、プランジャ３２はボディ３０内に進入しようとする。連通路３２ｂがチェックボール４０により遮断されることで、高圧室３０ａから低圧室３２ａへの作動油の流入が抑制される。高圧室３０ａ内の油圧が上昇することにより、プランジャ３２の沈み込みが抑制され、プランジャ３２がロッカーアーム１７に押し付けられる。したがって吸気バルブ１３または排気バルブ１５とロッカーアーム１７との間にクリアランスが発生することが抑制される。このとき、高圧室３０ａ内の作動油は、ボディ３０の内壁とプランジャ３２の外周面との間のリーク通路３３を通り、わずかにラッシュアジャスタの外部に流出し、プランジャ３２はわずかにボディ３０内に進入する。こうした作動油の排出をリークダウンと呼ぶ。

カム１８が回転し、ロッカーアーム１７からの押圧力が減少すると、ロッカーアーム１７はプランジャ３２から離れようとする。このときプランジャ３２はスプリング３４の弾性力により押し上げられ、ボディ３０から突出する。このため、ロッカーアーム１７との間にクリアランスが発生することが抑制される。

温度変化などに応じて、バルブの閉じ渋りが発生することがある。吸気バルブ１３および排気バルブ１５は例えば耐熱鋼（ＳＵＨ：Steel Use Heat Resisting）などの金属で形成されている。熱膨張により吸気バルブ１３および排気バルブ１５が伸びると、バルブリフト量がゼロでも吸気ポート１２および排気ポート１４を閉じることができない、いわゆる閉じ渋りが発生する。例えば冷間始動時などには、排気ガスを浄化する触媒を早期に活性化させるため、エンジン９の急速な暖気を行うことがある。この場合、吸気バルブ１３および排気バルブ１５はシリンダ１０ａ内の熱などにより急激に加熱され、シリンダヘッド１１などに比べて大きく熱膨張する。シリンダヘッド１１はバルブに比べて、十分に加熱されていない。したがって、バルブの膨張速度がシリンダヘッド１１の膨張速度より大きくなる。この結果、閉じ渋りが発生する恐れがある。

図１に示したＥＣＵ５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及び記憶装置等を備える。ＥＣＵ１０は、ＲＯＭや記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより各種制御を行う。ＥＣＵ５０は、燃料噴射弁２４の燃料噴射量、点火プラグ２６の点火時期などを制御する。また、ＥＣＵ５０は、水温センサ５２が測定する冷却水の温度、および油温センサ５４が測定する作動油の温度（油温）Ｔを取得し、油温Ｔに基づきＯＣＶ５８の開度を制御する。またＥＣＵ５０は時間を計測することができる。

図３はＥＣＵ５０が行う制御を例示するフローチャートである。図３に示すように、イグニッションがオンになる（エンジン９の始動、ステップＳ１０）。ＥＣＵ５０は、油温センサ５４により測定された油温Ｔが所定の温度Ｔ０より低いか否かを判定する（ステップＳ１２）。エンジン９の急速暖気を行う際、シリンダヘッド１１およびラッシュアジャスタ１６は十分に温まっておらず、油温も低い。一方、前述のようにバルブは高温になる。したがってエンジン始動後の油温ＴがＴ０未満ならば、急速暖気においてバルブが加熱されていると推測される。このときバルブの膨張速度はシリンダヘッド１１の膨張速度より大きい。一方、油温ＴがＴ０以上ならば、バルブの膨張速度はシリンダヘッド１１の膨張速度以下と推測される。

ステップＳ１２において肯定判定（Ｙｅｓ）の場合、ＥＣＵ５０はＯＣＶ５８を開く（ステップＳ１４）。ＥＣＵ５０は、ＯＣＶ５８を開いてからの経過時間ｔが所定の時間ｔ０以上になったか否かを判定する（ステップＳ１６）。否定判定（Ｎｏ）の場合、ステップＳ１６が繰り返される。肯定判定の場合、ＥＣＵ５０はＯＣＶ５８を閉じる（ステップＳ１８）。また、油温ＴがＴ０以上の場合（ステップＳ１２で否定判定）も、ＥＣＵ５０はＯＣＶ５８を閉じる。以上で制御は終了する。

本実施形態によれば、Ｔ＜Ｔ０の場合、ＥＣＵ５０はＯＣＶ５８を開く。このため、高圧室３０ａ内の作動油は、リーク通路３３および通路５６を通じて外部へと流出する。これにより作動油の流出量が増大し、高圧室３０ａ内の油圧は低下し、プランジャ３２がボディ３０内に速やかに下降する。プランジャ３２が速やかに沈み込むことで、バルブの伸びをラッシュアジャスタ１６により吸収し、閉じ渋りを抑制することができる。

作動油の温度は、バルブの熱膨張量と相関している。例えばエンジン９の始動後に急速暖気が実行される場合、油温は低いが、バルブは加熱される。このため、シリンダヘッド１１に比べてバルブの膨張速度が大きくなる。このとき、閉じ渋りが発生しやすい。したがって、油温に基づくことで、ＥＣＵ５０は、閉じ渋りの恐れがある場合にＯＣＶ５８の開度を大きくすることができる。具体的にはＴ＜Ｔ０のときに、ＥＣＵ５０はＯＣＶ５８を開く（ステップＳ１４）。これにより閉じ渋り抑制することができる。このように、本実施形態によれば、急速暖気時の閉じ渋りを抑制することができる。

通路５６の径Ｄ１は、リーク通路３３の幅Ｗ１より大きい。このため通路５６からの作動油の流出量は、リーク通路３３からの流出量よりも多い。これによりプランジャ３２が速やかに沈み込むため、閉じ渋りを抑制することができる。所望の作動油の流出量が達成されるように径Ｄ１を定めることができる。なお、径Ｄ１は幅Ｗ１と同程度もよいし、幅Ｗ１より小さくてもよい。

ＥＣＵ５０はＯＣＶ５８を時間ｔにわたって開状態に維持する。このため、作動油が流出し、プランジャ３２の迅速な沈み込みが可能となる。時間ｔは、例えば通路５６の径Ｄ１などに応じて適宜定めることができる。

油温ＴがＴ０以上まで高くなれば、ＥＣＵ５０はＯＣＶ５８を閉じる。これにより通路５６からの作動油の流出は抑制される。ＯＣＶ５８以外の弁を用いてもよい。油温センサ５４は例えばオイルポンプの作動油の温度を測定してもよい。ＥＣＵ５０は、油温センサ５４から油温Ｔを取得する以外に、例えば水温センサ５２の測定する冷却水温度から油温Ｔを推測してもよい。

本実施形態は、吸気バルブ１３および排気バルブ１５のそれぞれに対応するラッシュアジャスタに適用してもよいし、これらの少なくとも一方に適用してもよい。高温の排気にさらされる排気バルブ１５は熱膨張しやすい。このため排気バルブ１５に対応するラッシュアジャスタ１６に本実施形態を適用することで、閉じ渋りを効果的に抑制することができる。

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係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。

９ エンジン
１０ シリンダブロック
１０ａ シリンダ
１１ シリンダヘッド
１２ 吸気ポート
１３ 吸気バルブ
１４ 排気ポート
１５ 排気バルブ
１６ ラッシュアジャスタ
１７ ロッカーアーム
１８ カム
１９ ピストン
２０ コンロッド
２２ クランクシャフト
２４ 燃料噴射弁
２６ 点火プラグ
３０ ボディ
３０ａ 高圧室
３０ｂ、３２ｃ 穴
３２ プランジャ
３２ａ 低圧室
３２ｂ 連通路
３３ リーク通路
３４、３６ スプリング
３８ リテーナ
４０ チェックボール
４２ キャップ
５０ ＥＣＵ
５１ オイルパン
５２ 水温センサ
５４ 油温センサ
５６ 通路
５８ ＯＣＶ
１００ 内燃機関の制御装置

Claims (1)

1. 内燃機関に設けられ、プランジャと、前記プランジャを摺動可能に収納し、前記プランジャの底面とともに作動油を貯留する油室を区画するボディと、を有するラッシュアジャスタと、
   前記油室に連通する通路に設けられた弁と、
   前記作動油が所定の温度より低い場合、前記弁を開く制御部と、を具備する内燃機関の制御装置。

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