JP2020105924A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】オイル制御バルブの操作に依らずにオイルの吐出量が変化する事態に陥ることを抑制することができる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】この内燃機関の制御装置は、内燃機関の機関回転速度を制御する機関制御部を備えている。機関制御部は、ケーシング内で作動室から漏れ出たオイルがオイル制御バルブを介さずに制御油室に流れ込むことによって調整リングの位置が変化してしまう自己変位が発生する可能性があることを、オイルの温度に基づいて判定する判定処理(ステップS100及びステップS200)を実行する。この制御装置では、判定処理によって自己変位が発生する可能性があると判定したとき(ステップS100:YES及びステップS200:YES)には、機関制御部が、機関回転速度の上限を、自己変位が発生する機関回転速度の下限よりも低い値に設定する回転速度制限を実施する(ステップS300)。【選択図】図4
Description
この発明は可変容量型のオイルポンプを有するオイル供給装置を搭載した内燃機関に適用される内燃機関の制御装置に関するものである。
特許文献1には、可変容量型のオイルポンプを有するオイル供給装置が記載されている。このオイル供給装置に搭載されているオイルポンプでは、インナロータと、アウタロータとが調整リングに収容されている。インナロータは内燃機関のクランク軸と同期して回転するロータであり、アウタロータはインナロータに設けられた外歯と噛み合う内歯が形成されていてインナロータを収容するロータである。アウタロータに収容されたインナロータとアウタロータとの間には、インナロータの回転に伴いオイルが出入りする作動室が形成されている。そして、インナロータ及びアウタロータを収容した調整リングはケーシングの中に制御油室を区画するように収容されている。このオイルポンプでは、制御油室内のオイルの給排に伴って調整リングの位置が変化し、一回転あたりのオイルの吐出量が変化するようになっている。
なお、このオイルポンプでは制御油室の容積が大きくなる方向に調整リングを移動させるほど、オイルの吐出量が少なくなる。そのため、要求油圧が低いときには、オイル制御バルブの操作によって制御油室にオイルを供給し、一回転あたりのオイルの吐出量を少なくして、オイルポンプの駆動に伴う過剰なエネルギ消費を抑制する。
ところで、インナロータ、アウタロータ及び調整リングと、ケーシングとの隙間を通じて作動室からオイルが漏れ出して、オイル制御バルブを介さずに制御油室に入り込み、制御油室内の油圧が高くなると、調整リングが制御油室の容積を拡大させる方向に移動して吐出量が減少する。そのため、油温が高くオイルの粘度が低くなっているときに、機関回転速度が高くなり、ケーシングとの隙間を通じて漏れ出すオイルの量が多くなると、オイル制御バルブの操作に依らずに調整リングが移動して、吐出量が少なくなってしまうおそれがある。
また、上記の構成とは反対に、制御油室の容積が大きくなる方向に調整リングが移動するほど吐出量が多くなるオイルポンプを備えたオイル供給装置の場合には、ケーシングとの隙間を通じて漏れ出すオイルの量が多くなると、吐出量が多くなってしまう。
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決するための内燃機関の制御装置は、ケーシングの中に制御油室を区画するように調整リングが収容されており、同調整リングの中に、外歯を有していて内燃機関のクランク軸と同期して回転するインナロータと、前記外歯と噛み合う内歯が形成されているアウタロータと、が収容されており、同アウタロータと前記インナロータとの間に作動室が形成されていて、前記制御油室内のオイルの給排に伴って前記調整リングの位置が変化し、一回転あたりのオイルの吐出量が変化する可変容量型のオイルポンプと、前記制御油室へのオイルの給排を制御するオイル制御バルブと、を有するオイル供給装置を搭載した内燃機関に適用され、前記内燃機関の機関回転速度を制御する機関制御部を備えている。
上記課題を解決するための内燃機関の制御装置は、ケーシングの中に制御油室を区画するように調整リングが収容されており、同調整リングの中に、外歯を有していて内燃機関のクランク軸と同期して回転するインナロータと、前記外歯と噛み合う内歯が形成されているアウタロータと、が収容されており、同アウタロータと前記インナロータとの間に作動室が形成されていて、前記制御油室内のオイルの給排に伴って前記調整リングの位置が変化し、一回転あたりのオイルの吐出量が変化する可変容量型のオイルポンプと、前記制御油室へのオイルの給排を制御するオイル制御バルブと、を有するオイル供給装置を搭載した内燃機関に適用され、前記内燃機関の機関回転速度を制御する機関制御部を備えている。
この制御装置は、前記ケーシング内で前記作動室から漏れ出たオイルが前記オイル制御バルブを介さずに前記制御油室に流れ込むことによって前記調整リングの位置が変化してしまう自己変位が発生する可能性があることを、オイルの温度に基づいて判定する判定処理を実行する。そして、この制御装置では、前記判定処理によって前記自己変位が発生する可能性があると判定したときには、機関回転速度の上限を、前記自己変位が発生する機関回転速度の下限よりも低い値に設定する回転速度制限を前記機関制御部が実施する。
上記構成では、自己変位が発生する可能性があると判定した場合に、回転速度制限を実施し、機関回転速度の上限を、自己変位の発生する機関回転速度の下限よりも低い値に設定する。そのため、オイルポンプにおけるインナロータの回転速度が、自己変位の発生しない範囲に制限されるようになり、自己変位の発生が抑制される。ひいては、オイル制御バルブの操作に依らずにオイルの吐出量が変化してしまう事態に陥ることを抑制することができる。
以下、内燃機関の制御装置の一実施形態について、図1〜図5を参照して説明する。
図1に示されているように、内燃機関の制御装置である制御装置100が制御する内燃機関200には、内燃機関200の各部にオイルを循環させるオイル供給装置210が設けられている。なお、内燃機関200は車両の駆動力源として車両に搭載される車載内燃機関である。
図1に示されているように、内燃機関の制御装置である制御装置100が制御する内燃機関200には、内燃機関200の各部にオイルを循環させるオイル供給装置210が設けられている。なお、内燃機関200は車両の駆動力源として車両に搭載される車載内燃機関である。
制御装置100は、オイル供給装置210を制御するオイル制御部120と、機関制御部110とを備えている。機関制御部110は、燃料の噴射時期、噴射量、点火時期、吸気バルブ及び排気バルブの開閉タイミングであるバルブタイミング、スロットルバルブの開度であるスロットル開度などを制御する。すなわち、機関制御部110は、内燃機関200の各部の制御を通じて機関回転速度NEを制御する。なお、機関回転速度NEは内燃機関200の出力軸であるクランク軸の回転速度である。
制御装置100には、各種のセンサが接続されている。例えば、制御装置100に接続されているセンサとしては、油温センサ130、油圧センサ140、水温センサ150、車速センサ160、アクセルポジションセンサ170、クランク角センサ180などがある。油温センサ130は、オイル供給装置210によって内燃機関200の各部に供給されるオイルの温度である油温TOを検出する。油圧センサ140はオイル供給装置210によって内燃機関200の各部に供給されるオイルの圧力である油圧POを検出する。水温センサ150は、内燃機関200の冷却水の温度である冷却水温THWを検出する。車速センサ160は、内燃機関200が搭載されている車両の速度である車速SPDを検出する。アクセルポジションセンサ170は、アクセルペダルの操作量であるアクセル操作量ACCPを検出する。クランク角センサ180はクランク軸の回転角の変化に応じてパルス状の信号であるクランク角信号を出力する。制御装置100は、クランク角信号に基づいてクランク軸の回転角CA及び機関回転速度NEを算出する。
図2に示されているように、オイル供給装置210は、オイルポンプ211とオイル制御バルブ240とを備えている。オイルポンプ211は、クランク軸に連結されて、クランク軸の回転に伴って作動する機械式のオイルポンプである。
オイルポンプ211は、クランク軸と同期して回転する入力軸212と、内部に収容空間218が区画されているケーシング232とを備えている。この収容空間218には、入力軸212と一体回転するインナロータ221と、インナロータ221よりも外周側に配置されているアウタロータ223と、アウタロータ223を取り囲むリング状の調整リング225とが設けられている。すなわち、ケーシング232の中には、調整リング225と、アウタロータ223と、インナロータ221とが収容されている。
ケーシング232には、その内部にオイルを吸入する吸入ポート213と、内部のオイルをケーシング232外に吐出する吐出ポート214とが設けられている。吸入ポート213は内燃機関200のオイルパンに通じる吸入油路に連通している。そして、吐出ポート214は内燃機関200のメインギャラリに通じる吐出油路215に連通している。なお、メインギャラリは、内燃機関200に搭載された各デバイス、すなわちオイルの需要部にオイルを分配する内燃機関200内部のオイル通路である。
図2及び図3に示すように、インナロータ221の外周には複数の外歯222が設けられている。そして、アウタロータ223の内周には、インナロータ221の外歯222と噛み合う複数の内歯224が設けられている。なお、内歯224の数は外歯222の数よりも1つ多くなっている。そして、アウタロータ223は、調整リング225によって回転可能に保持されている。すなわち、調整リング225の中に、アウタロータ223とインナロータ221とが収容されており、インナロータ221はアウタロータ223の中に収容されている。
アウタロータ223の回転中心は、インナロータ221の回転中心に対して偏心している。インナロータ221の外歯222とアウタロータ223の内歯224とは、それらの一部分、具体的にはインナロータ221の図2における右側の部分が互いに噛み合った状態となっている。インナロータ221の外周とアウタロータ223の内周との間には、オイルにより満たされる作動室219が形成されている。
作動室219において、インナロータ221の外歯222とアウタロータ223の内歯224とが互いに噛み合う位置から図2に矢印で示す入力軸212の回転方向における所定位置までの部分では、インナロータ221及びアウタロータ223の回転に伴って外歯222と内歯224との間の隙間が徐々に大きくなる。そして、このように外歯222と内歯224との間の隙間が徐々に大きくなる部分が、吸入ポート213と連通している。一方、作動室219において、インナロータ221及びアウタロータ223の回転に伴って外歯222と内歯224との間の隙間が徐々に小さくなる部分は、吐出ポート214と連通している。
オイルポンプ211が作動する際には、入力軸212が回転することにより、インナロータ221及びアウタロータ223が互いに噛み合いながら回転する。そして、オイルパンに貯留されているオイルが吸入油路を介して吸入ポート213から作動室219に吸入され、吐出ポート214から吐出油路215に吐出される。
調整リング225は、アウタロータ223を保持するリング状の本体部226と、本体部226の外周からインナロータ221及びアウタロータ223の径方向に突出する突出部227とを有している。調整リング225の本体部226には、2つの長孔229が設けられている。これら長孔229には、ケーシング232に固定されている2つのガイドピン228が挿通されている。これにより、調整リング225は、ケーシング232の中で長孔229の延びている方向に変位可能となっている。
調整リング225の突出部227の先端には第1シール部材230が設けられているとともに、本体部226には第2シール部材231が設けられている。第1シール部材230及び第2シール部材231はケーシング232の側壁に当接し、側壁と調整リング225の外周との間の空間がシールされることにより、収容空間218には、調整リング225によって制御油室220が区画形成されている。すなわち、ケーシング232の中には、制御油室220を区画するように調整リング225が収容されている。
制御油室220には、制御油路250と連通する開口部216が設けられており、この制御油路250及び開口部216を通じてオイル制御バルブ240から制御油室220にオイルが供給可能となっている。また、収容空間218には、制御油室220の容積を小さくする方向への付勢力を突出部227に付与するスプリング217が収容されている。このスプリング217は、突出部227を挟んで制御油室220とは反対側に圧縮された状態で配設されている。
図2には、制御油室220内の油圧が低いため、スプリング217からの付勢力によって、制御油室220の容積が最小となる位置で調整リング225が保持されている状態が示されている。なお、ここでは、このように制御油室220の容積が最小となるときの調整リング225の位置、すなわち図2での調整リング225の位置を、「初期位置」というものとする。
調整リング225が初期位置に配置されている状態で、制御油室220にオイルが供給され、制御油室220内の油圧が高くなると、スプリング217による付勢力に抗って制御油室220の容積を大きくする方向に調整リング225が変位する。すなわち、図2に示す状態から図3に示す状態に向かう方向、図2における反時計回り方向に調整リング225が回動しながら変位する。一方、オイル制御バルブ240の作動によって制御油室220からオイルが排出されると、制御油室220内の油圧が低くなり、スプリング217による付勢力によって、制御油室220の容積を小さくする方向に調整リング225が変位する。すなわち、図3に示す状態から図2に示す状態に向かう方向、図3における時計回り方向に調整リング225が回動しながら変位する。つまり、調整リング225の位置は、制御油室220内の油圧とスプリング217による付勢力とによって決まる。
そして、調整リング225の位置の変化によって、吸入ポート213及び吐出ポート214の各々の開口に対するインナロータ221の外歯222とアウタロータ223の内歯224とが噛み合う部分の相対的な位置が変化する。このため、制御油室220内の油圧の調整による調整リング225の位置の変更を通じ、入力軸212の一回転あたりのオイルの吐出量が変更される。すなわち、オイルポンプ211は、制御油室220内のオイルの給排に伴って調整リング225の位置が変化し、一回転あたりのオイルの吐出量が変化する可変容量型のオイルポンプである。
具体的には、オイルポンプ211では、図2に示すように調整リング225の位置が初期位置にあるときに、入力軸212の一回転あたりのオイルの吐出量が最大になる。図2に示すように入力軸212の一回転あたりのオイルの吐出量が最大となる位置にある状態から制御油室220内の油圧が高くなると、油圧の上昇に伴い、調整リング225が、スプリング217による付勢力に抗して図2における反時計回り方向に回動しながら変位する。その結果、インナロータ221及びアウタロータ223の回転に伴って外歯222と内歯224との間の隙間が徐々に大きくなる部分のうち、吸入ポート213と重なる範囲が小さくなるとともに、外歯222と内歯224との間の隙間が徐々に小さくなる部分の一部が吸入ポート213と重なるようになる。その結果、入力軸212の一回転あたりのオイルの吐出量が少なくなる。
反対に、制御油室220内の油圧が低くなると、油圧の低下に伴い、調整リング225が、スプリング217による付勢力によって図3における時計回り方向に回動しながら変位し、入力軸212の一回転あたりのオイルの吐出量が多くなる。
次に、オイル制御バルブ240について説明する。
図2及び図3に示すように、オイル制御バルブ240は、スリーブ242と、スリーブ242の内側に配置されているスプール243と、スリーブ242の内側に配置されているバルブスプリング245と、電磁駆動式のアクチュエータ241とを備えている。バルブスプリング245は、スリーブ242の軸方向一方側、すなわち図2及び図3における右側への付勢力をスプール243に付与している。アクチュエータ241は、バルブスプリング245による付勢力に抗ってスプール243を上記軸方向他方側、すなわち図2及び図3における左側に変位させるための駆動力をスプール243に付与すべく駆動するようになっている。
図2及び図3に示すように、オイル制御バルブ240は、スリーブ242と、スリーブ242の内側に配置されているスプール243と、スリーブ242の内側に配置されているバルブスプリング245と、電磁駆動式のアクチュエータ241とを備えている。バルブスプリング245は、スリーブ242の軸方向一方側、すなわち図2及び図3における右側への付勢力をスプール243に付与している。アクチュエータ241は、バルブスプリング245による付勢力に抗ってスプール243を上記軸方向他方側、すなわち図2及び図3における左側に変位させるための駆動力をスプール243に付与すべく駆動するようになっている。
スリーブ242には、制御油路250が接続される制御ポート246と、オイルポンプ211の吐出油路215から分岐する供給油路260が接続される供給ポート247と、オイルをオイルパン内に排出するための排出油路270が接続される排出ポート248とが設けられている。また、スプール243の外周面には、供給ポート247と連通している環状溝249が全周にわたって形成されている。
アクチュエータ241によって駆動されていない場合、図2に示すように、スプール243の先端、すなわち図2における左側の端が制御ポート246よりも右側に位置しており、制御ポート246が排出ポート248と連通している。これにより、オイルポンプ211の制御油室220から制御ポート246に還流してきたオイルが排出ポート248を介してオイルパンに排出されるため、制御油室220内の油圧が低くなる。その結果、調整リング225が図2に示す初期位置に位置するようになり、オイルポンプ211における入力軸212の一回転あたりのオイルの吐出量は、その時点で実現できる最も多い吐出量となる。
一方で、アクチュエータ241から入力される駆動力が大きくなると、スプール243は、図2に示す位置から上記軸方向他方側、すなわち図2及び図3における左側に変位するようになる。そして、スプール243のうち、環状溝249よりも先端側、すなわち環状溝249よりも図2及び図3における左側の部位によって制御ポート246が閉塞されると、制御ポート246と排出ポート248との連通が遮断される。これにより、制御油室220内のオイルが、排出ポート248を介してオイルパンに戻されなくなる。
アクチュエータ241による駆動力がさらに大きくなると、制御ポート246と環状溝249内とが連通するようになる。環状溝249は供給ポート247と連通しているため、図3に示すように制御ポート246は供給ポート247と環状溝249を介して連通することとなる。その結果、供給ポート247を介してスリーブ242内に流入してきたオイルが制御ポート246を介して制御油室220に供給される。
環状溝249が制御ポート246と連通し始めると、アクチュエータ241による駆動力が大きくなるにつれて、制御ポート246と環状溝249とが連通する部分の流路断面積が徐々に大きくなる。したがって、アクチュエータ241による駆動力が大きいほど、制御ポート246を介して制御油室220に供給できるオイルの量が多くなる。
なお、スプール243が図2に示す位置に配置されている場合、排出ポート248と制御ポート246とが連通される一方、制御ポート246と供給ポート247との連通が遮断される。そのため、オイル制御バルブ240から制御油路250を介して制御油室220にオイルが供給されない。
一方、スプール243が図3に示す位置に配置されている場合、排出ポート248と制御ポート246との連通が遮断される一方、制御ポート246と供給ポート247とが連通される。そのため、オイル制御バルブ240から制御油路250を介して制御油室220にオイルが供給される。
制御装置100のオイル制御部120は、油圧センサ140によって検出された油圧POに基づいてオイル制御バルブ240を制御し、メインギャラリ内の油圧を要求油圧に向けてフィードバック制御する。つまり、要求油圧が低いときには、一回転あたりのオイルの吐出量を少なくして、オイルポンプ211の駆動に伴う過剰なエネルギ消費を抑制する。なお、要求油圧は、内燃機関200の運転状態や、オイルの需要部である各デバイスの稼働状況などに基づいて算出される。
ところで、インナロータ221、アウタロータ223及び調整リング225と、ケーシング232との隙間を通じて作動室219からオイルが漏れ出して、オイル制御バルブ240を介さずに制御油室220に入り込み、制御油室220内の油圧が高くなると、調整リング225が制御油室220の容積を拡大させる方向に移動して吐出量が減少する。そのため、油温TOが高くオイルの粘度が低くなっているときに、機関回転速度NEが高くなり、ケーシング232との隙間を通じて漏れ出すオイルの量が多くなると、オイル制御バルブ240の操作に依らずに調整リング225が移動して、吐出量が少なくなってしまうおそれがある。
ここでは、このようにケーシング232内で作動室219から漏れ出たオイルがオイル制御バルブ240を介さずに制御油室220に流れ込むことによって調整リング225の位置が変化してしまう現象を自己変位と称し、制御装置100はこの自己変位の発生を抑制するように内燃機関200を制御する。
具体的には、この制御装置100では、使用されているオイルの油種が、特に粘度の低い油種である場合には、油温TOが高いときに機関回転速度NEに上限を設け、回転速度制限を実施する。
なお、この制御装置100では、回転速度制限の実施が必要になる可能性のある油種としてSAE粘度表記における「0W−8」に相当する低粘度オイルを想定し、油種が「0W−8」に相当する低粘度オイルであるか否かを判定するようにしている。例えば、油種の判定は、内燃機関200の始動後に、調整リング225を初期位置に配置した状態でオイルポンプ211を動作させ、そのときの油温TOと油圧POとの関係に基づいて行うことができる。この制御装置100では、油種と、油温TOと油圧POとの関係とを紐付けた演算マップを記憶しており、この演算マップを参照することによって使用されているオイルの油種を判定する。
次に、図4及び図5を参照して、回転速度制限に関する一連の処理について説明する。図4は回転速度制限を実施するか否かを判定するためのルーチンにおける一連の処理の流れを示している。このルーチンは、油種の判定が完了したあとに、制御装置100によって繰り返し実行される。
図4に示されているように、このルーチンを開始すると、制御装置100は、まずステップS100において、判定された油種が「0W−8」に相当する油種であるか否かを判定する。ステップS100において、油種が「0W−8」に相当する油種であると判定した場合(ステップS100:YES)には、制御装置100は処理をステップS200へと進める。そして、ステップS200において、制御装置100は油温TOが規定油温TOth以上であるか否かを判定する。
この制御装置100では、これらステップS100及びステップS200の処理を通じて自己変位が発生する可能性があることを判定するようにしている。つまり、まずステップS100において油温TOが高い場合に自己変位が発生する可能性のある油種、具体的には「0W−8」に相当する油種であるか否かを判定する。そして、ステップS100において肯定判定がなされた場合(ステップS100:YES)には、ステップS200において、油温TOが、自己変位が発生する可能性のある油温に達しているか否かを判定する。そのため、ステップS200における規定油温TOthは、「0W−8」に相当する油種である場合に自己変位が発生し得る温度の下限に基づいて設定されている。
そして、制御装置100は、ステップS200において、油温TOが規定油温TOth以上であると判定した場合(ステップS200:YES)には、処理をステップS300へと進める。そしてステップS300において回転速度制限を実施する。なお、回転速度制限の処理は、制御装置100における機関制御部110が実施する。すなわち、この制御装置100では、ステップS100及びステップS200の処理が、自己変位が発生する可能性があることを油温TOに基づいて判定する判定処理に相当する。
ここで、図5を参照して、自己変位が発生し得る温度の下限と、規定油温TOthとの関係について説明する。図5には機関回転速度NE及び油温TOと自己変位が発生するか否かとの関係が示されている。油温TOが高いほどオイルの粘度は低くなるため、作動室219からオイルが漏れ出しやすくなり、自己変位が発生しやすくなる。そして、機関回転速度NEが高くなるほどオイルポンプ211の入力軸212の回転速度も高くなるため、作動室219からオイルが漏れ出すオイルの量が多くなり、自己変位が発生しやすくなる。
図5には、実線L1で油種が「0W−8」である場合に自己変位が発生する温度の下限が示されている。なお、この実線L1はあらかじめ行う実験等の結果に基づいて決定することができる。図5には、機関回転速度NEが実線L1上の値以上であるとき、そして油温TOが実線L1上の値以上であるときに自己変位が発生することが示されている。
この制御装置100では、図5において一点鎖線L2で示されているように、規定油温TOthを実線L1で示される油温TOよりも低い値に設定している。これは、自己変位の発生をより確実に抑制するための設計である。したがって、上記のステップS200の処理では、制御装置100は、現在の機関回転速度NEに基づいて、図5に一点鎖線L2で示されているように機関回転速度NEに応じて設定されている規定油温TOthを読み出し、油温TOが規定油温TOth以上であるか否かを判定している。
ここでは、ステップS200において油温TOが規定油温TOth以上であると判定した場合(ステップS200:YES)、すなわちステップS100及びステップS200の双方において肯定判定がなされた場合には、判定処理において自己変位が発生する可能性があると判定されたとする。そして、制御装置100の機関制御部110はステップS300において回転速度制限を実施する。
ステップS300では、機関制御部110が内燃機関200を制御する上での機関回転速度NEの上限を、自己変位が発生する機関回転速度の下限よりも低い値に設定する。具体的には、機関制御部110は、機関回転速度NEの上限として、図5に破線L3で示す値を設定し、機関回転速度NEがこの上限を超えることのないように内燃機関200の各部を制御する。
図5に示されているように、破線L3で示される機関回転速度NEの上限は、実線L1で示されている機関回転速度NEだけでなく、一点鎖線L2で示される機関回転速度NEよりも低い値に設定している。これは、自己変位の発生をより確実に抑制するための設計である。機関回転速度NEの上限を破線L3で示される値に設定し、機関回転速度NEがこの上限を超えることがないように、内燃機関200を制御すれば、機関回転速度NEが、自己変位が発生する範囲に到達することはないため、自己変位の発生を抑制できる。図5に破線L3で示されているように、回転速度制限における機関回転速度NEの上限は、油温が高いほど低い値に設定されている。したがって、ステップS300における回転速度制限では、機関制御部110は、油温TOに基づいて機関回転速度NEの上限を設定する。
一方で、ステップS100において油種が「0W−8」に相当する油種ではないと判定した場合(ステップS100:NO)や、ステップS200において油温TOが規定油温TOth未満であると判定した場合(ステップS200:NO)には、制御装置100は、処理をステップS400へと進め、回転速度制限を実施しない。すなわちステップS100又はステップS200において否定判定がなされた場合には、判定処理において自己変位が発生する可能性があると判定されず、制御装置100は、上記のように機関回転速度NEに上限を設ける回転速度制限は実施しない。
こうしてステップS300やステップS400の処理を実行すると、制御装置100はこの一連のルーチンを一旦終了する。
図5を参照して本実施形態の作用について説明する。
図5を参照して本実施形態の作用について説明する。
例えば、使用されているオイルの油種が「0W−8」であり、機関回転速度NE及び油温TOが点P1で示されている値n2及び値t1である場合、上記のルーチンにおけるステップS100及びステップS200の処理の双方において肯定判定がなされる(ステップS100:YES及びステップS200:YES)。そして、ステップS300において回転速度制限が実施されることにより、機関回転速度NEが破線L3で示されている上限によって制限され、図5に矢印で示されているように、機関回転速度NEが点P2で示されている値n1まで低下する。このように回転速度制限によって機関回転速度NEが実線L1で示されている自己変位が発生する機関回転速度NEの下限の値n3よりも低い値に制限される。
本実施形態の効果について説明する。
(1)判定処理を通じて自己変位が発生する可能性があると判定した場合に、回転速度制限を実施し、機関回転速度NEの上限を、自己変位の発生する機関回転速度NEの下限よりも低い値に設定する。そのため、オイルポンプ211におけるインナロータ221の回転速度が、自己変位の発生しない範囲に制限されるようになり、自己変位の発生が抑制される。ひいては、オイル制御バルブ240の操作に依らずにオイルの吐出量が変化する事態に陥ることを抑制することができる。
(1)判定処理を通じて自己変位が発生する可能性があると判定した場合に、回転速度制限を実施し、機関回転速度NEの上限を、自己変位の発生する機関回転速度NEの下限よりも低い値に設定する。そのため、オイルポンプ211におけるインナロータ221の回転速度が、自己変位の発生しない範囲に制限されるようになり、自己変位の発生が抑制される。ひいては、オイル制御バルブ240の操作に依らずにオイルの吐出量が変化する事態に陥ることを抑制することができる。
このオイル供給装置210の場合、オイル制御バルブ240の操作に依らずにオイルの吐出量が変化する自己変位が発生すると、オイルの吐出量が低下してオイルの供給が不足して、焼き付きなどが発生するおそれがある。この点、上記のように回転速度制限を実施すれば、自己変位の発生を抑制することによってオイルの供給不足による焼き付きなどを抑制できる。
(2)自己変位の発生を抑制するための他の方法としては、オイルポンプ211における調整リング225、インナロータ221及びアウタロータ223と、ケーシング232との隙間を狭くするために、各部品の寸法の公差を小さくすることが考えられる。しかし、公差を小さくしようとすると製造コストが高くなる。
また、自己変位の発生を抑制するための他の方法としては、制御油室220からオイルを排出する開口部216を大きくすることや、スプリング217を、よりばね定数の大きいものに変更することも考えられる。しかし、開口部216を大きくしたり、スプリング217のばね定数を大きくしたりすると、吐出量を小さくするために、より多くのオイルを制御油室220に導入しなければならなくなる。その結果、最低吐出量が多くなってしまい、オイル供給装置210によって実現できる油圧の制御範囲の縮小、すなわち最低油圧の上昇を招いてしまう。
上記の実施形態のように回転速度制限を実施する場合には、ハードウェアの変更を必要とせず、こうした製造コストの増大や、油圧の制御範囲の縮小を抑制しながら、自己変位の発生を抑制することができる。
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・一点鎖線L2で示される規定油温TOthが、実線L1で示される油温TOよりも低く、破線L3で示される機関回転速度NEの上限が、一点鎖線L2で示される機関回転速度NEよりも低い例を示したが、実線L1、一点鎖線L2、破線L3によって示される油温TO及び機関回転速度NEの大小関係は、上記の実施形態で例示したものに限らない。回転速度制限によって設定される機関回転速度NEの上限が、自己変位が発生する機関回転速度NEの下限よりも低ければ、回転速度制限を実施することにより自己変位の発生を抑制することができる。
・一点鎖線L2で示される規定油温TOthが、実線L1で示される油温TOよりも低く、破線L3で示される機関回転速度NEの上限が、一点鎖線L2で示される機関回転速度NEよりも低い例を示したが、実線L1、一点鎖線L2、破線L3によって示される油温TO及び機関回転速度NEの大小関係は、上記の実施形態で例示したものに限らない。回転速度制限によって設定される機関回転速度NEの上限が、自己変位が発生する機関回転速度NEの下限よりも低ければ、回転速度制限を実施することにより自己変位の発生を抑制することができる。
・機関回転速度NEによらず、一律に規定油温TOthを設定し、油温TOが規定油温TOth以上であるときに回転速度制限を実施するようにしてもよい。この場合にも、回転速度制限によって設定される機関回転速度NEの上限が、自己変位が発生する機関回転速度NEの下限よりも低ければ、回転速度制限を実施することにより自己変位の発生を抑制することができる。例えば、図5における値t1を規定油温TOthとし、油温TOが図5における値t1以上である場合に一律に回転速度制限を実施するときには、機関回転速度NEの上限をn3よりも低い値にすればよい。
・制御装置100がオイル制御部120と、機関制御部110とを備えている構成を例示したが、オイル制御部と機関制御部とが分かれていなくてもよい。機関制御部が、オイル制御部の機能を兼ね備えていて、上記の実施形態における機関制御部110の役割に加えて上記の実施形態におけるオイル制御部120の役割を担っていてもよい。
・油種を判定し、使用しているオイルの油種が「8W−0」に相当する油種であることを、自己変位が発生する可能性があると判定する要件の一つとした例を示したが、要件として判定する油種は「8W−0」に限らない。自己変位が発生し得るほど粘度の低い油種のオイルが使用されていることを判定できればよい。
・油種の判定を行うことは必ずしも必要ではない。油種の判定を省略し、油温TOが規定油温TOthより高いときに自己変位が発生する可能性があると判定する構成を採用することもできる。なお、この場合には、使用される可能性のある油種のうち最も粘度の低いオイルであっても自己変位の発生を抑制できるように、規定油温TOthを低めに設定することが好ましい。
・上記の実施形態とは反対に、制御油室の容積が大きくなる方向に調整リングが移動するほど吐出量が多くなるオイルポンプを備えたオイル供給装置の場合には、ケーシングとの隙間を通じて漏れ出すオイルの量が多くなると、オイル制御バルブの操作に依らずに調整リングが移動して、吐出量が多くなってしまう。すなわち、自己変位により吐出量が増大してしまう。上記実施形態のように自己変位が発生する可能性があると判定したときに、機関制御部110が、機関回転速度NEの上限を、自己変位が発生する機関回転速度NEの下限よりも低い値に設定する回転速度制限を実施する構成によれば、こうした自己変位による吐出量の増大を抑制することができる。すなわち、上記の実施形態とは反対に、制御油室の容積が大きくなる方向に調整リングが移動するほど吐出量が多くなるオイルポンプを備えたオイル供給装置を備える内燃機関に対しても、上記の実施形態と同様の制御装置を適用して、自己変異の発生を抑制することができる。
100…制御装置、110…機関制御部、120…オイル制御部、130…油温センサ、140…油圧センサ、150…水温センサ、160…車速センサ、170…アクセルポジションセンサ、180…クランク角センサ、200…内燃機関、210…オイル供給装置、211…オイルポンプ、212…入力軸、213…吸入ポート、214…吐出ポート、215…吐出油路、216…開口部、217…スプリング、218…収容空間、219…作動室、220…制御油室、221…インナロータ、222…外歯、223…アウタロータ、224…内歯、225…調整リング、226…本体部、227…突出部、228…ガイドピン、229…長孔、230…第1シール部材、231…第2シール部材、232…ケーシング、240…オイル制御バルブ、241…アクチュエータ、242…スリーブ、243…スプール、245…バルブスプリング、246…制御ポート、247…供給ポート、248…排出ポート、249…環状溝、250…制御油路、260…供給油路、270…排出油路。
Claims (1)
- ケーシングの中に制御油室を区画するように調整リングが収容されており、同調整リングの中に、外歯を有していて内燃機関のクランク軸と同期して回転するインナロータと、前記外歯と噛み合う内歯が形成されているアウタロータと、が収容されており、同アウタロータと前記インナロータとの間に作動室が形成されていて、前記制御油室内のオイルの給排に伴って前記調整リングの位置が変化し、一回転あたりのオイルの吐出量が変化する可変容量型のオイルポンプと、前記制御油室へのオイルの給排を制御するオイル制御バルブと、を有するオイル供給装置を搭載した内燃機関に適用され、前記内燃機関の機関回転速度を制御する機関制御部を備えた内燃機関の制御装置であり、
前記ケーシング内で前記作動室から漏れ出たオイルが前記オイル制御バルブを介さずに前記制御油室に流れ込むことによって前記調整リングの位置が変化してしまう自己変位が発生する可能性があることを、オイルの温度に基づいて判定する判定処理を実行し、
前記判定処理によって前記自己変位が発生する可能性があると判定したときには、
前記機関制御部が、機関回転速度の上限を、前記自己変位が発生する機関回転速度の下限よりも低い値に設定する回転速度制限を実施する内燃機関の制御装置。
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JP2018242337A JP2020105924A (ja) | 2018-12-26 | 2018-12-26 | 内燃機関の制御装置 |
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- 2018-12-26 JP JP2018242337A patent/JP2020105924A/ja active Pending
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