JP2020041433A - オイル残量検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】オイルの残量を検出することが可能なオイル残量検出装置を提供することを課題とする。【解決手段】オイルを貯留する貯留部からオイルを吸引し、油圧で駆動する駆動部品に供給するストレーナと、前記駆動部品の振動を取得する振動取得部と、前記振動が所定値以上になったとき、前記貯留部内のオイルの液面が所定の高さであることを検出する液面検出部と、を具備し、前記ストレーナの端部は前記貯留部側に配置され、前記ストレーナは前記端部よりも上側に孔を有するオイル残量検出装置【選択図】図１

Description

本発明はオイル残量検出装置に関する。

内燃機関のオイルパンにはオイルが貯留されている。例えば可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ：Variable valve timing）など油圧で駆動する部品には、ポンプを用いて、オイルパンからオイルが供給される（例えば特許文献１）。

特開２０１３−１７４２０９号公報

オイルパン内のオイルが減少すると、オイルに空気が混入する。気泡を含むオイルがＶＶＴなどの部品に供給されると打音および破損などが発生する恐れがある。そこで、オイルの残量を検出することが可能なオイル残量検出装置を提供することを目的とする。

上記目的は、オイルを貯留する貯留部からオイルを吸引し、油圧で駆動する駆動部品に供給するストレーナと、前記駆動部品の振動を取得する振動取得部と、前記振動が所定値以上になったとき、前記貯留部内のオイルの液面が所定の高さであることを検出する液面検出部と、を具備し、前記ストレーナの端部は前記貯留部側に配置され、前記ストレーナは前記端部よりも上側に孔を有するオイル残量検出装置によって達成できる。

オイルの残量を検出することが可能なオイル残量検出装置を提供できる。

図１（ａ）はオイル残量検出装置を例示する模式図である。図１（ｂ）はＶＶＴを拡大した断面図である。図１（ｃ）はオイルパンおよびストレーナを拡大した図である。 図２（ａ）はＶＶＴの振動を示す図である。図２（ｂ）はオイル残量検出の処理を例示するフローチャートである。

（実施形態）
以下、図面を参照して本実施形態のオイル残量検出装置について説明する。図１（ａ）はオイル残量検出装置１００を例示する模式図である。オイル残量検出装置１００はＥＣＵ１０、オイルパン１４およびストレーナ２０を備え、内燃機関（エンジン１２）に適用される。

エンジン１２は例えば４サイクルのガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンなどであり、車両に搭載される。エンジン１２は例えば４つの気筒を有し、各気筒に吸気バルブおよび排気バルブが設けられている。図中のＺ軸方向は重力の作用する方向である。エンジン１２の＋Ｚ側（上側）には可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ）３０が配置されている。

図１（ｂ）はＶＶＴ３０を拡大した断面図である。図１（ｂ）に示すように、ＶＶＴ３０はハウジング３２およびロータ３３を有する。ロータ３３は径方向に突出する３つのベーン３４を有する。ＶＶＴ３０には不図示のカムシャフトが連結され、かつチェーンを介してエンジン１２のクランクシャフトから回転力が伝達される。

ハウジング３２の内部にロータ３３が配置される。ハウジング３２の内部にハウジング３２、ロータ３３およびベーン３４により進角側油圧室３５および遅角側油圧室３６が区画される。進角側油圧室３５および遅角側油圧室３６はそれぞれオイル通路１９に接続され、オイル通路１９からオイルが供給される。ベーン３４が進角側油圧室３５および遅角側油圧室３６内の油圧を受け、ロータ３３がハウジング３２に対して相対回転する。この結果、バルブタイミングが変化する。ベーン３４の位置は不図示のセンサで検出される。

図１（ａ）に示すように、エンジン１２の−Ｚ側（下側）にオイルパン１４が取り付けられている。オイルパン１４はオイル１６を貯留する。ストレーナ２０はオイル１６に浸漬され、ポンプ１８およびオイル通路１９に接続されている。

ポンプ１８は例えばトロコイドポンプまたはギヤポンプなどであり、エンジン１２のクランクシャフトなどに連結されている。ポンプ１８は、クランクシャフトから伝達される力により駆動する。

ポンプ１８が駆動することで、ストレーナ２０はオイルパン１４のオイル１６を吸引する。吸い上げられたオイルはストレーナ２０によって濾過され、オイル通路１９を通じてＶＶＴ３０の進角側油圧室３５および遅角側油圧室３６へとオイルが供給される。なお、ＶＶＴ３０以外にもラッシュアジャスタおよびテンショナなど油圧駆動部品１７に、オイルパン１４からオイル１６が供給される。

図１（ｃ）はオイルパン１４およびストレーナ２０を拡大した図である。図１（ｃ）に示すように、ストレーナ２０は筒状であり、内部は空洞である。ストレーナ２０の−Ｚ側の端部２２は、オイルパン１４の底面に対向し、オイル１６内に浸漬する。ストレーナ２０のうち端部２２より上側に孔２４が設けられている。孔２４はストレーナ２０の壁を貫通し、孔２４を通じてストレーナ２０の内部と外部とが連通する。

オイル１６の使用に伴い、オイルパン１４中のオイル１６の残量は減少し、液面の高さが変わる。例えばオイル１６の減少に伴い、液面１６ａ、液面１６ｂ、液面１６ｃへと液面が低下する。

オイル１６の残量が少なくなるとＶＶＴ３０および油圧駆動部品１７へのオイル供給量が減少し、油圧が低下する。これによりチェーンなどの打音が生じ、部品の破損などが発生する恐れもある。例えば液面がストレーナ２０の端部２２よりも低くなると、ストレーナ２０は端部２２から大量の空気を吸い込む。この場合、油圧が大きく低下し、異音および破損の危険性が高まる。したがって、液面が端部２２に達する前にオイル残量の減少を検知することが好ましい。

本実施形態では、端部２２よりも上側に孔２４を設ける。オイル１６の液面が液面１６ｂになると孔２４からストレーナ２０へと空気が入り込み、ＶＶＴ３０に振動が発生する。この振動を検出することで、液面１６ｂ程度までオイル１６が減少したことがわかる。

ＥＣＵ（Electric Control Unit）１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を備え、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。ＥＣＵ１０は不図示のセンサからベーン３４の位置を示す信号を受信し、当該信号に基づいてロータ３３の振動を計算する。ＥＣＵ１０は、ＶＶＴ３０の振動を取得する振動取得部、およびオイルパン１４内のオイルの残量を検出する残量検出部として機能する。

図２（ａ）はＶＶＴ３０の振動を示す図である。横軸は時間を表す。縦軸はベーン３４の位置を示す信号であり、３つの実線は３つのベーン３４それぞれに対応する。ＥＣＵ１０は信号に基づいてＶＶＴ３０の振動を計算する。例えば時間ｔ１付近では３つの信号の振幅の差が大きくなっている。このとき、他の時間に比べてＶＶＴ３０の振動が大きくなっている。

ＶＶＴ３０の振動は、進角側油圧室３５および遅角側油圧室３６に空気が混入することで発生する。オイルパン１４におけるオイル１６が図１（ｃ）に示す液面１６ｂまで減少すると、ストレーナ２０の孔２４からストレーナ２０内へと空気が吸引される。このためＶＶＴ３０には気泡を含むオイルが供給され、振動が発生する。したがって、振動を検出することで、オイル１６の残量が液面１６ｂに対応する量であることがわかる。

なお、孔２４から空気が混入しても、ＶＶＴ３０の振動は、大きな音を発生させるほど大きなものではない。また、オイル１６が液面１６ｂ程度まで減少しても、ＶＶＴ３０および油圧駆動部品１７が動作できる程度の油圧は確保される。

図２（ｂ）はオイル残量検出の処理を例示するフローチャートである。ＥＣＵ１０はベーン３４の位置を表す信号を受信し、信号に基づきＶＶＴ３０の振動を取得する（ステップＳ１０）。ＥＣＵ１０は振動が所定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。否定判定（Ｎｏ）の場合、ステップＳ１０およびＳ１２が繰り返される。肯定判定（Ｙｅｓ）の場合、ＥＣＵ１０はオイル１６の液面が液面１６ｂの高さにあることを検出する（ステップＳ１４）。以上で処理は終了する。

本実施形態によれば、ストレーナ２０は端部２２より上側に孔２４を有し、オイル１６が液面１６ｂ程度まで減少するとストレーナ２０は孔２４から空気を吸い込む。これによりＶＶＴ３０に振動が発生する。ＥＣＵ１０は振動を検知することにより、オイル１６の残量が液面１６ｂに対応する量であることを検出することができる。すなわち、異音の発生前にオイル１６の残量を検出する。このとき、ＥＣＵ１０はユーザにオイルの減少を通知してもよい。

液面を検出するオイルレベルセンサが不要となるため、低コスト化が可能である。なお、ＶＶＴ３０のロータ３３は３歯としたが、ＶＶＴ３０の構成はこれに限定されない。ＶＶＴ３０のベーン３４の数は２つ以下でもよいし、４つ以上でもよい。ＥＣＵ１０は各ベーンに対応する信号に基づいて振動を計算する。また、ＥＣＵ１０はＶＶＴ３０以外の部品から信号を受信し、図２（ｂ）の制御を行ってもよい。

エンジン１２のクランクシャフトの回転数などに応じて、ストレーナ２０のオイル吸引量が変化してもよい。例えば高回転ではストレーナ２０が吸いにくくなり、低回転ではストレーナ２０が吸いやすくなってもよい。孔２４の形状などによりオイル吸引量を調整することができる。孔２４と端部２２との距離、孔２４の大きさなどは、オイルパン１４およびストレーナ２０の大きさ、油圧駆動部品１７のオイル使用量などに応じて定めることができる。

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。

１０ ＥＣＵ
１２ エンジン
１４ オイルパン
１６ オイル
１６ａ〜１６ｃ 液面
１７ 油圧駆動部品
１９ オイル通路
２０ ストレーナ
２２ 端部
２４ 孔
３０ ＶＶＴ
３２ ハウジング
３３ ロータ
３４ ベーン
３５ 進角側油圧室
３６ 遅角側油圧室
１００ オイル残量検出装置

Claims (1)

1. オイルを貯留する貯留部からオイルを吸引し、油圧で駆動する駆動部品に供給するストレーナと、
   前記駆動部品の振動を取得する振動取得部と、
   前記振動が所定値以上になったとき、前記貯留部内のオイルの液面が所定の高さであることを検出する液面検出部と、を具備し、
   前記ストレーナの端部は前記貯留部側に配置され、
   前記ストレーナは前記端部よりも上側に孔を有するオイル残量検出装置。

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