JP2020094561A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】オイル消費量を低減させ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】内部で燃料を燃焼させることで発生した熱エネルギーによりピストンを往復移動させて回転エネルギーとして取り出す内燃機関の制御装置であって、オイル粘度検出手段によって検出された、内燃機関で使用されているオイルの粘度が、予め設定された閾値よりも低い場合には、内燃機関の回転数の上限値を、オイルの粘度が閾値以上であるときよりも低くする。【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。

特許文献１には、内燃機関の始動時のファーストアイドル時に、暖機後のアイドル時よりも目標エンジン回転数を高くする内燃機関の制御装置が開示されている。

特開２００６−００９７４６号公報

しかしながら、オイル粘度が低い場合には、エンジン回転数が高くなることによって、ピストンリングのフラッタリングによるブローバイガスの急増現象が生じ、オイル消費量が多くなってしまう。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、オイル消費量を低減させることができる内燃機関の制御装置を提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る内燃機関の制御装置は、内部で燃料を燃焼させることで発生した熱エネルギーによりピストンを往復移動させて回転エネルギーとして取り出す内燃機関の制御装置であって、オイル粘度検出手段によって検出された、前記内燃機関で使用されているオイルの粘度が、予め設定された閾値よりも低い場合には、前記内燃機関の回転数の上限値を、前記オイルの粘度が前記閾値以上であるときよりも低くすることを特徴とするものである。

本発明に係る内燃機関の制御装置は、オイル粘度が低いことで、特に内燃機関の始動時の吹け上がり時に内燃機関の回転数が異常に高くなることを抑制できるため、オイル消費量を低減させることができるという効果を奏する。

図１は、実施形態に係るエンジンの潤滑システムを示した図である。 図２は、エンジンの制御システムの構成を示すブロック図である。 図３は、ＥＣＵが実施する制御の一例を示したフローチャートである。

以下に、本発明に係る内燃機関の制御装置の一実施形態について説明する。なお、本実施形態により本発明が限定されるものではない。

図１は、実施形態に係るエンジン１の潤滑システムを示した図である。なお、この潤滑システムにおけるオイルの流れは、図中矢印で示している。車両に搭載され、内部で燃料を燃焼させることで発生した熱エネルギーによりピストン１７を往復移動させて回転エネルギーとして取り出す内燃機関であるエンジン１は、クランク軸（図示せず）によって駆動されるオイルポンプ２を備える。オイルポンプ２は、オイルパン３に貯留されているオイルを、オイルストレーナー４を通じて吸引し、オイルフィルタ５に向けて吐出する。オイルフィルタ５を出たオイルは、シリンダブロック６のクランク軸方向に延設されたメインオイルホール７に流入する。

オイルはメインオイルホール７から各潤滑部位に分配される。例えばオイルは、シリンダヘッド８とヘッドカバー９とで画成される動弁室内の最上部に配設されたオイルデリバリーパイプ１０に分配される。オイルデリバリーパイプ１０内のオイルは、吸気用カムシャフト及び排気用カムシャフト（いずれも図示せず）の長手方向の複数位置に滴下供給される。

メインオイルホール７内のオイルは、各カムシャフトを軸支する複数のカムジャーナル１１、クランク軸を軸支する複数のクランクジャーナル１２、クランクピン（図示せず）、オイルジェット１３、チェーンテンショナー１４、可変バルブタイミング機構制御用オイルコントロールバルブ１５、ラッシュアジャスター１６などの各部位にそれぞれ分配される。

また、メインオイルホール７には、エンジン始動直後の油圧の立ち上がりを検知する油圧スイッチ２０が設けられている。油圧スイッチ２０は、その設置位置における油圧が、所定値以上になるとオンとなり、それ以外はオフとなるように構成されている。

図２は、エンジン１の制御システムの構成を示すブロック図である。内燃機関（エンジン１）の制御装置としてのＥＣＵ１００は、何れも図示されないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート、及び、記憶装置などを有している。ＥＣＵ１００には、油圧スイッチ２０のほか、エンジン１のクランク角を検出するクランク角センサ３１、及び、エンジン１の冷却水温を検出する水温センサ３２などからの各信号が入力される。なお、ＥＣＵ１００は、クランク角センサ３１からのパルス信号に基づいて、エンジン回転数を算出する。

本実施形態においては、油圧スイッチ２０とＥＣＵ１００とが、エンジン１に現に使用されているエンジンオイルのオイル粘度（エンジンオイルの動粘度）Ｖを検出するオイル粘度検出手段をなしている。オイル粘度Ｖは、オイル粘度センサを設ければ、これにより直接検出することができる。しかしながら、本実施形態では部品点数の増加を避けるため、本来的に始動直後の油圧立ち上がりを検知する油圧スイッチ２０の信号を利用して、オイル粘度Ｖを推定することとしている。

以下に、オイル粘度Ｖの検出方法の一例を説明する。このオイル粘度Ｖの検出方法では、エンジン始動時から油圧スイッチ２０がオンになるまでの時間に基づいて、オイル粘度Ｖを推定して検出する。なお、エンジン始動時から油圧スイッチ２０がオンになるまでの時間は、通常０．３秒〜１秒程度である。

ＥＣＵ１００は、エンジン１のクランキング中にエンジン１が完爆状態になった時点から、油圧スイッチ２０がオンになる時点までの時間（オン時間）を検出する。そしてこの検出されたオン時間が所定時間より長ければ、予め設定された判断基準となるオイル粘度基準値である閾値Ｖ１以上のオイル粘度と判断し、オン時間が所定時間以下であれば、閾値Ｖ１よりも低いオイル粘度であると判断する。なお、閾値Ｖ１としては、エンジン１ごとの指定オイルのオイル粘度以下を基準にしても良いが、エンジンオイルの劣化を見越して閾値Ｖ１を低くしても良い。また、閾値Ｖ１には、油温を加味した補正を加えても良い。

図１に示したように、オイルポンプ２から油圧スイッチ２０の設置位置までの間には、所定長さのオイル流通経路が存在する。そして、エンジン１が完爆状態になり、オイルポンプ２が実質的に作動状態になっても、油圧スイッチ２０の設置位置における油圧が立ち上がるまでには一定時間を要する。

さらに、この油圧が立ち上がるまでの時間は、オイル粘度Ｖが高いほど長くなり、オイル粘度Ｖが低いほど短くなる傾向にある。そこで、油圧が立ち上がるまでの時間を所定時間と比較することにより、オイル粘度Ｖの高低を判別することができる。

なお、ＥＣＵ１００は、クランキング直前の油温に基づいて、前記所定時間を設定するのが好ましい。油温が低いほどオイル粘度Ｖが高いため、前記所定時間は、より大きな値に設定される。これにより、油温変化を補償し、より精度の高いオイル粘度推定が可能となる。ここで、油温は、油温センサによって直接検出してもよいが、本実施形態では、部品点数の増加を避けるために、水温センサ３２によって検出された水温の値で代用するようにしている。

ここで、近年の内燃機関の低燃費化要求に対し、エンジンオイルの低温粘度低減が進んでいる。また、オイル粘度Ｖが低下することによって、エンジン１の摩擦損失が低減することが知られている。一方、低温時にエンジン１の摩擦損失が低減することによって、エンジン１の回転数が上昇し、ピストンリングのフラッタリングが発生して、エンジンオイルの持ち去りが増加してしまう。すなわち、低温でのオイル粘度Ｖが低下すると、エンジン１のフリクションが減少する。例えば、−２５［℃］でのオイル粘度Ｖが、９０［℃］でのオイル粘度Ｖ相当まで低減すると、エンジン回転数１０００［ｒｐｍ］でトルク１０［Ｎｍ］のフリクションが低下する。燃料投入量は不変とすると、エンジン回転数は１０００［ｒｐｍ］から４０００［ｒｐｍ］以上まで吹け上がる。エンジン回転数が３５００［ｒｐｍ］以上でピストンリングのフラッタリングによるブローバイガスの急増現象が生じる。その結果、ブローバイガスに含まれるエンジンオイルが吸気管に持ち去られ、オイル消費量が増加してしまう。

そのため、本実施形態においては、オイル粘度Ｖが閾値Ｖ１よりも低い場合に、ＥＣＵ１００が、エンジン回転数の上限値をオイル粘度Ｖが閾値Ｖ１以上であるときよりも低くする。

図３は、ＥＣＵ１００が実施する制御の一例を示したフローチャートである。まず、ＥＣＵ１００は、上述したようなオイル粘度Ｖの検出方法などを用いて、エンジン始動時のオイル粘度Ｖを検出する（ステップＳ１）。次に、ＥＣＵ１００は、オイル粘度Ｖが閾値Ｖ１よりも低いかを判断する（ステップＳ２）。オイル粘度Ｖが閾値Ｖ１よりも低くないと判断した場合（ステップＳ２にてＮｏ）、ＥＣＵ１００は、一連の制御を終了する。一方、オイル粘度Ｖが閾値Ｖ１よりも低い（オイル粘度Ｖが閾値Ｖ１以上）と判断した場合（ステップＳ２にてＹｅｓ）、ＥＣＵ１００は、エンジン回転数の上限値を、オイル粘度Ｖが閾値Ｖ１以上であるときよりも低くするように、エンジン回転数を制限して（ステップＳ３）、一連の制御を終了する。

本実施形態では、オイル粘度Ｖが閾値Ｖ１よりも低い場合に、エンジン回転数の上限値を、オイル粘度Ｖが閾値Ｖ１以上であるときよりも低くするように、エンジン回転数を制限することによって、オイル粘度Ｖが低いことで、特にエンジン始動時の吹け上がり時にエンジン回転数が異常に高くなることを抑制できる。これにより、本実施形態においては、ピストンリングのフラッタリングによるブローバイガスの急増を抑えて、オイル消費量を低減させることができる。

なお、上述したようなエンジン回転数の制限を行う場合に、エンジン１の燃焼室への燃料噴射量を低下させると、エンジン１の燃焼不安定や、触媒暖機時間の長時間化などが生じ得る。そのため、エンジン回転数の制限を実施する場合には、電気負荷を増加させて、エンジン１の燃焼室への燃料噴射量を低減しないようにしてもよい。これにより、ブローバイガス増加によるオイル消費量の増加を抑制しつつ、エンジン１の燃焼や触媒暖機を悪化させないようにすることができる。電気負荷を増加させることによるエンジン回転数の制御としては、例えば、オルタネータなどの補機の負荷を上げる方法が考えられる。また、ハイブリッド車両の場合は、ハイブリッド用発電機で吸収する構成も考えられる。

また、エンジン回転数を制限するために、電気負荷の増加だけではフリクション増加分を吸収できない場合がある。そのため、ポンプロスを増加させて、エンジン負荷を増加させてもよい。これにより、電気負荷の増加だけではフリクション増加分を吸収できない場合であっても、ブローバイガス増加によるオイル消費量の増加を抑制しつつ、エンジン１の燃焼や触媒暖機を悪化させないようにすることができる。ポンプロスを増加させて、エンジン負荷を増加させる方法としては、例えば、バルブマチック搭載エンジンにおいてはバルブのリフト量を減少させる。

１ エンジン
２ オイルポンプ
１７ ピストン
２０ 油圧スイッチ
３１ クランク角センサ
３２ 水温センサ
１００ ＥＣＵ

Claims (1)

1. 内部で燃料を燃焼させることで発生した熱エネルギーによりピストンを往復移動させて回転エネルギーとして取り出す内燃機関の制御装置であって、
   オイル粘度検出手段によって検出された、前記内燃機関で使用されているオイルの粘度が、予め設定された閾値よりも低い場合には、前記内燃機関の回転数の上限値を、前記オイルの粘度が前記閾値以上であるときよりも低くすることを特徴とする内燃機関の制御装置。

Images