JP2021050712A - エンジンシステム及びエンジンシステムの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】オイルジェットからのオイルの噴射を停止させた場合におけるエンジンの燃費の悪化を抑制することができるエンジンシステム、及び、エンジンシステムの制御装置を提供する。【解決手段】エンジンシステム１は、エンジン１０と、オイルジェット７４と、オイルポンプ７１と、制御装置６０と、を備えるエンジンシステムにおいて、制御装置は、所定の停止条件が満たされた場合にオイルジェットからのオイルの噴射を停止させるオイル噴射停止制御を実行し（Ｓ３０）、オイル噴射停止制御の実行後に、オイルポンプに流入するオイルの温度が所定温度より低くなった場合（Ｓ４１）に、オイルジェットからのオイルの噴射を再開させる制御処理（Ｓ４２）を実行することを特徴とする。【選択図】図４

Description

本開示は、エンジンシステム及びエンジンシステムの制御装置に関する。

従来、エンジンと、エンジンのシリンダ内に配置されたピストンに向けて、オイルを噴射するオイルジェットと、エンジンの動力によって駆動されて、オイルジェット及びエンジンの被潤滑部にオイルを圧送するオイルポンプと、を備えるエンジンシステムが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、特許文献１には、このようなオイルポンプとして、オイルポンプのオイル吐出量を変更することが可能な「可変容量型のオイルポンプ」が開示されている。

特開２０１８−７１４３０号公報

上述したような、エンジンシステムにおいて、所定の停止条件が満たされた場合（例えば、ピストンの温度が基準温度以下になった場合等）に、オイルによるピストンの冷却を抑制するために、オイルジェットからのオイルの噴射を停止させることが考えられる。このようにオイルジェットからのオイルの噴射を停止させた場合、オイルポンプに流入するオイルの温度が低下して、所定温度より低くなることがある。オイルの温度とオイルの粘度とは反比例の関係を有するため、このようにオイルポンプに流入するオイルの温度が低くなった場合、オイルポンプに流入するオイルの粘度が増大する結果、オイルポンプの駆動時における摩擦損失が増大して、エンジンの燃費が悪化するおそれがある。

本開示は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、オイルジェットからのオイルの噴射を停止させた場合におけるエンジンの燃費の悪化を抑制することができるエンジンシステム、及び、エンジンシステムの制御装置を提供することである。

上記目的を達成するため、本開示に係るエンジンシステムは、エンジンと、前記エンジンのシリンダ内に配置されたピストンに向けて、オイルを噴射するオイルジェットと、前記エンジンの動力によって駆動されて、前記オイルジェット及び前記エンジンの被潤滑部にオイルを圧送するオイルポンプと、制御装置と、を備えるエンジンシステムにおいて、前記制御装置は、所定の停止条件が満たされた場合に、前記オイルジェットからのオイルの噴射を停止させるオイル噴射停止制御を実行し、前記オイル噴射停止制御の実行後に、前記オイルポンプに流入するオイルの温度が所定温度より低くなった場合に、前記オイルジェットからのオイルの噴射を再開させる制御処理を実行することを特徴とする。

また、上記目的を達成するため、本開示に係るエンジンシステムの制御装置は、エンジンと、前記エンジンのシリンダ内に配置されたピストンに向けて、オイルを噴射するオイルジェットと、前記エンジンの動力によって駆動されて、前記オイルジェット及び前記エンジンの被潤滑部にオイルを圧送するオイルポンプと、を備えるエンジンシステムの制御装置において、前記制御装置は、所定の停止条件が満たされた場合に、前記オイルジェットからのオイルの噴射を停止させるオイル噴射停止制御を実行し、前記オイル噴射停止制御の実行後に、前記オイルポンプに流入するオイルの温度が所定温度より低くなった場合に、前記オイルジェットからのオイルの噴射を再開させる制御処理を実行することを特徴とする。

本開示によれば、オイルジェットからのオイルの噴射を停止させた場合におけるエンジンの燃費の悪化を抑制することができる。

実施形態に係るエンジンシステムの全体構成を模式的に示す構成図である。 実施形態に係るオイル供給装置の構成を説明するための構成図である。 実施形態に係る制御装置によるオイル供給装置の制御を説明するためのフローチャートの一例である。 実施形態に係るオイル噴射停止後制御を説明するためのフローチャートの一例である。

以下、本開示の実施形態に係るエンジンシステム１、及び、エンジンシステム１の制御装置６０について、図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態に係るエンジンシステム１の全体構成を模式的に示す構成図である。エンジンシステム１は車両に搭載されている。この車両の具体的な種類は特に限定されるものではなく、乗用車、トラック、バス等の種々の車両を用いることができる。図１に例示されているエンジンシステム１は、エンジン１０と、吸気通路２０と、排気通路３０と、ターボチャージャ４０と、温度センサ５０と、制御装置６０と、オイル供給装置７０とを備えている。

エンジン１０の種類は特に限定されるものではないが、本実施形態では一例として、軽油を燃料とするディーゼルエンジンを用いている。なお、エンジン１０として、ガソリンを燃料とするガソリンエンジンを用いることもできる。エンジン１０は、シリンダ１１を有するシリンダブロック、シリンダブロックの上部に配置されたシリンダヘッド、シリンダ１１の内部（以下、「シリンダ内」と称する）に配置されたピストン１２（これは、後述する図２に図示されている）、ピストン１２にコンロッドを介して接続されたクランクシャフト、各々のシリンダ内に燃料を噴射する燃料噴射弁、エンジン１０の吸気ポートを開閉する吸気弁、エンジン１０の排気ポートを開閉する排気弁、吸気弁及び排気弁を駆動する動弁駆動機構（カムやカムシャフト等）等を備えている。本実施形態に係るエンジン１０は、一例として、４個のシリンダ１１を有しているが、シリンダ１１の個数は４個に限定されるものではなく、１個以上であればよい。

吸気通路２０は、エンジン１０に吸入される吸気が通過する通路であり、その下流側の端部がエンジン１０の吸気ポートに接続されている。排気通路３０は、エンジン１０から排出された排気が通過する通路であり、その上流側の端部がエンジン１０の排気ポートに接続されている。

ターボチャージャ４０は、エンジン１０から排出された排気のエネルギを受けて駆動して、エンジン１０に吸入される吸気を過給する装置である。ターボチャージャ４０は、排気通路３０に配置されたタービン４１と、吸気通路２０に配置されたコンプレッサ４２と、タービン４１及びコンプレッサ４２を連結する連結軸４３とを備えている。タービン４１が排気のエネルギを受けて回転することで、タービン４１に連結軸４３を介して接続されたコンプレッサ４２が回転する。このコンプレッサ４２の回転によって、エンジン１０に吸入される吸気が過給される。なお、このターボチャージャ４０は本実施形態に必須の構成というわけではない。エンジンシステム１は、ターボチャージャ４０を備えていない構成とすることもできる。

温度センサ５０は、後述するオイル供給装置７０のオイルポンプ７１に流入するオイルの温度を検出し、検出値を制御装置６０に伝える。なお、エンジンシステム１は、温度センサ５０以外にも、例えば、車両のアクセルペダルのアクセル開度を検出するアクセル開度センサや、車両のブレーキペダルのブレーキ開度を検出するブレーキ開度センサ、エンジン１０のクランク角度を検出するクランク角度センサ等、種々のセンサを備えている。

制御装置６０は、エンジン１０の燃料噴射弁を制御することで、エンジン１０の動作を制御する。また、制御装置６０は、後述するオイル供給装置７０のオイルジェット７４の動作や、後述するオイルポンプ７１のオイル吐出量の増減動作も制御している。このような制御装置６０は、プロセッサとしてのＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）６１と、ＣＰＵ６１の動作に用いられる各種情報やプログラム等を記憶する記憶装置６２とを有するマイクロコンピュータを備えている。なお、記憶装置６２は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶媒体によって構成されている。

図２は、オイル供給装置７０の構成を説明するための構成図である。オイル供給装置７０は、オイルポンプ７１と、第１オイル流路７２と、第２オイル流路７３と、第３オイル流路７６と、オイルジェット７４と、開閉弁７５とを備えている。

オイルポンプ７１は、エンジン１０の動力（具体的には、クランクシャフトの動力）によって駆動されて、オイルジェット７４及びエンジン１０の被潤滑部８０にオイルを圧送するオイルポンプである。また、本実施形態に係るオイルポンプ７１は、オイルポンプ７１のオイル吐出量（ｍｍ³／ｓｅｃ）を変更することが可能な「可変容量型のオイルポンプ」である。オイルポンプ７１のオイル吐出量の増減動作は、制御装置６０によって制御されている。このオイルポンプ７１のハードウエア構成は、例えば前述した特許文献１に開示されているような公知の可変容量型オイルポンプの構成と同様であるので、オイルポンプ７１のハードウエア構成の詳細な説明は省略する。

第１オイル流路７２は、オイルポンプ７１とオイルジェット７４とを連通するオイル流路である。具体的には、本実施形態に係る第１オイル流路７２は、オイルポンプ７１から出発した後に、途中で複数本に分岐して、各々のオイルジェット７４に連通している。第２オイル流路７３は、オイルポンプ７１とエンジン１０の被潤滑部８０とを連通するオイル流路である。なお、第１オイル流路７２及び第２オイル流路７３は、オイルポンプ７１から吐出されたオイルが通過する吐出用オイル流路である。

エンジン１０の被潤滑部８０としては、エンジン１０の摺動部材（互いに摺動し合う部材）が用いられている。この摺動部材は、具体的には、エンジン１０のクランクシャフトとクランクシャフトを軸支する軸受や、エンジン１０のカムシャフトとカムシャフトを軸支する軸受等である。このようなエンジン１０の摺動部材に、第２オイル流路７３を介してオイルポンプ７１からのオイルが供給されることで、摺動部材の潤滑を促進させて、摺動部材の摩耗を抑制することができる。

第３オイル流路７６は、オイルポンプ７１に流入するオイルが通過するオイル流路（すなわち、流入用オイル流路）である。本実施形態に係る第３オイル流路７６は、その下流側端部がオイルポンプ７１のオイル入口に連通し、その上流側端部がエンジン１０のオイルパンに連通している。なお、オイルパンは、エンジン１０のクランクシャフトの下方側に配置されており、ピストン１２やクランクシャフトに供給された後のオイルを一時的に貯留するオイル貯留部としての機能を有している。

本実施形態において、前述した温度センサ５０は、一例として、第３オイル流路７６の所定箇所に配置されており、この第３オイル流路７６のオイルの温度を検出している。但し、温度センサ５０の具体的な配置箇所は、オイルポンプ７１に流入するオイルを検出することができる箇所であればよく、第３オイル流路７６に限定されるものではない。他の例を挙げると、温度センサ５０は、例えば、オイルパンに配置されて、オイルパンに貯留さているオイルの温度を検出してもよく、オイルポンプ７１のオイル入口部分に配置されて、この部分のオイルの温度を検出してもよい。

オイルジェット７４は、エンジン１０のシリンダ内に配置されたピストン１２に向けてオイルを噴射する装置である。具体的には、本実施形態に係るオイルジェット７４は、各々のピストン１２に対応するように設けられており、合計で４個設けられている。また、オイルジェット７４は、エンジン１０のシリンダブロックの部分における、ピストン１２よりも下方側の箇所に配置されている。オイルジェット７４には、オイルポンプ７１から圧送されたオイルが第１オイル流路７２を介して供給される。オイルジェット７４は、ピストン１２の背面（クランクシャフトの側を向いている面）に向けて、下方側からオイルを噴射する。オイルジェット７４から噴射されたオイルによって、ピストン１２の冷却を効果的に図ることができる。なお、オイルジェット７４からピストン１２に供給された後のオイルは、前述したオイルパンによって回収された後に、第３オイル流路７６を通過してからオイルポンプ７１に戻る。

開閉弁７５は、第１オイル流路７２に配置されている。具体的には、本実施形態に係る開閉弁７５は、第１オイル流路７２における「１本に合流した箇所」に配置されている。なお、オイル供給装置７０は、第１オイル流路７２における「複数本に分岐した箇所」にそれぞれ、開閉弁７５を備えていてもよい。

開閉弁７５は、制御装置６０に制御されることで、開弁状態と閉弁状態とを切り替える。制御装置６０が開閉弁７５を開弁状態に制御した場合、オイルポンプ７１から圧送されたオイルの一部は、第１オイル流路７２を通過して各々のオイルジェット７４に供給されて、各々のオイルジェット７４から各々のピストン１２に向けて噴射される。一方、制御装置６０が開閉弁７５を閉弁状態に制御した場合、オイルポンプ７１からオイルジェット７４へのオイル供給は停止される。これにより、オイルジェット７４からピストン１２へのオイルの噴射も停止される。すなわち、本実施形態に係る制御装置６０は、開閉弁７５を制御することで、オイルジェット７４からのオイル噴射の実行とオイル噴射の停止とを切り替えている。

続いて、制御装置６０によるオイル供給装置７０の制御について説明する。図３は、制御装置６０によるオイル供給装置７０の制御を説明するためのフローチャートの一例である。図３の各ステップは、制御装置６０の具体的にはＣＰＵ６１が記憶装置６２のプログラムに基づいて実行する。また、制御装置６０は、エンジン１０の始動開始と同時に、図３のフローチャートをスタートする。すなわち、図３のフローチャートは、エンジン１０の運転中に実行されている。

ステップＳ１０において、制御装置６０は、オイルジェット７４からのオイル噴射を停止させる条件として予め設定された「所定の停止条件」が満たされたか否かを判定する。この停止条件の具体的な内容は特に限定されるものではないが、本実施形態においては、停止条件の一例として、ピストン１２の温度が予め設定された基準温度以下であるという条件を用いている。このステップＳ１０の詳細は以下のとおりである。

まず、制御装置６０は、例えばエンジン１０の運転状態に基づいて、ピストン１２の温度を推定する。具体的には、制御装置６０の記憶装置６２（例えばＲＯＭ）には、エンジン１０の運転状態とピストン１２の温度とを関連付けて規定したマップが予め記憶されている。エンジン１０の運転状態としては、例えば、エンジン１０の燃料噴射量やエンジン１０の回転数等を用いることができる。また、記憶装置６２（例えばＲＯＭ）には、ピストン１２の基準温度も予め記憶されている。この基準温度は、ピストン１２の温度がこの基準温度以下の場合には、オイルによるピストン１２の冷却を停止させた方が好ましいと考えられる温度（逆にいうと、ピストン１２の温度がこの基準温度よりも高い場合には、オイルによるピストン１２の冷却を実行することが好ましいと考えられる温度）を用いることができる。この基準温度は、予め、実験、シミュレーション等を行って、記憶装置６２に記憶させておく。

制御装置６０は、エンジン１０の運転状態に基づいて、記憶装置６２のマップからピストン１２の温度を取得する（すなわち、ピストン１２の温度を推定する）。そして、制御装置６０は、この取得されたピストン１２の温度と基準温度とを比較することで、ピストン１２の温度が基準温度以下であるか否かを判定する。以上のように、本実施形態に係るステップＳ１０は実行されている。

ステップＳ１０でＮＯと判定された場合（すなわち、ピストン１２の温度が基準温度よりも高く、この結果、停止条件が満たされない場合）、制御装置６０は、オイルジェット７４からのオイル噴射を実行させる（ステップＳ２０）。具体的には、本実施形態に係る制御装置６０は、開閉弁７５を開弁状態に制御することで、各々のオイルジェット７４からのオイル噴射を実行させる。なお、ステップＳ２０の実行前に、既に、オイルジェット７４からのオイル噴射が実行されている場合には、ステップＳ２０において制御装置６０は、このオイルジェット７４からのオイル噴射の実行を継続させる。ステップＳ２０の後に制御装置６０は、フローチャートをスタートから再度実行する（リターン）。このステップＳ２０に係るオイル噴射が実行されることで、ピストン１２の冷却を効果的に図ることができる。

一方、ステップＳ１０でＹＥＳと判定された場合（ピストン１２の温度が基準温度以下であり、この結果、停止条件が満たされた場合）、制御装置６０は、オイルジェット７４からのオイル噴射を停止させる「オイル噴射停止制御」を実行する（ステップＳ３０）。具体的には、本実施形態に係る制御装置６０は、開閉弁７５を閉弁状態に制御することで、各々のオイルジェット７４からのオイル噴射を停止させる。

ステップＳ３０に係るオイル噴射停止制御の実行後に、制御装置６０は、「オイル噴射停止後制御」を実行する（ステップＳ４０）。このステップＳ４０の具体的な内容は、後述する図４のフローチャートを用いて説明する。ステップＳ４０の後に制御装置６０は、フローチャートをスタートから再度実行する（リターン）。

図４は、オイル噴射停止後制御を説明するためのフローチャートの一例である。この図４のフローチャートは、図３のフローチャートのステップＳ４０で実行されるサブルーチンに相当するものである。制御装置６０は、図３のステップＳ３０の実行後に（すなわち、オイル噴射停止制御の実行後に）、図４のステップＳ４１を実行し、図４のフローチャートの実行終了後に図３のフローチャートのリターンに戻る。

オイル噴射停止制御の実行後に実行されるステップＳ４１において、制御装置６０は、オイルポンプ７１に流入するオイルの温度（以下、「流入温度」と称する）が所定温度（Ｔ１）より低いか否かを判定する。この所定温度（Ｔ１）の具体的な値は特に限定されるものではないが、本実施形態においては、流入温度がこの温度より低くなった場合に、オイルポンプ７１に流入するオイルの粘度が増大してオイルポンプ７１の駆動時における摩擦損失が増大してしまい、この結果、オイルポンプ７１からエンジン１０の被潤滑部８０に必要量のオイルを供給することが困難になるような温度を用いている。この所定温度（Ｔ１）は、予め、実験、シミュレーション等を行って適切な値を求めておき、記憶装置６２（例えばＲＯＭ）に記憶させておく。

制御装置６０は、温度センサ５０の検出値に基づいて流入温度を取得し、この取得された流入温度と記憶装置６２の所定温度（Ｔ１）とを比較することで、ステップＳ４１を実行している。

ステップＳ４１でＮＯと判定された場合、制御装置６０はフローチャートの実行を終了する。一方、ステップＳ４１でＹＥＳと判定された場合（すなわち、流入温度が所定温度（Ｔ１）より低くなった場合）、制御装置６０は、オイルジェット７４からのオイル噴射を再開させる制御処理を実行する（ステップＳ４２）。具体的には、制御装置６０は、開閉弁７５を開弁状態に制御することで、各々のオイルジェット７４からのオイル噴射を再開させる。このようにオイル噴射が再開することで、流入温度は徐々に上昇していく。

さらに、本実施形態に係る制御装置６０は、このステップＳ４２において、オイルポンプ７１のオイル吐出量を増大させる制御処理も実行する。具体的には、制御装置６０は、オイルポンプ７１のオイル吐出量をステップＳ４１でＹＥＳと判定された時点のオイル吐出量よりも所定量だけ上昇させる。より具体的には、制御装置６０は、オイルポンプ７１の回転数をステップＳ４１でＹＥＳと判定された時点の回転数よりも所定回転数だけ上昇させる。このように、ステップＳ４２において、オイルポンプ７１のオイル吐出量が増大することで、オイル噴射が再開した際に、エンジン１０の被潤滑部８０に供給されるオイル量が不足することを抑制することができる。

ステップＳ４２の後に、制御装置６０は、流入温度が所定温度（Ｔ２）以上になったか否かを判定する（ステップＳ４３）。この所定温度（Ｔ２）は、ステップＳ４１に係る所定温度（Ｔ１）と同じ値であってもよく、異なる値であってもよい。所定温度（Ｔ２）が所定温度（Ｔ１）と異なる場合、所定温度（Ｔ２）として、例えば、所定温度（Ｔ１）の近傍の温度（所定温度よりも数℃低い温度、又は、数℃高い温度）を用いることができる。本実施形態では、所定温度（Ｔ２）の一例として、所定温度（Ｔ１）と同じ値を用いることとする。

ステップＳ４３はＹＥＳと判定されるまで繰り返し実行される。ステップＳ４３でＹＥＳと判定された場合（すなわち、流入温度が所定温度（Ｔ２）以上になった場合）、制御装置６０は、オイルジェット７４からのオイル噴射を停止させる制御処理を実行する（ステップＳ４４）。さらに、本実施形態に係る制御装置６０は、このステップＳ４４において、オイルポンプ７１のオイル吐出量をステップＳ４２が実行される前の状態（ステップＳ４１でＹＥＳと判定された時点の状態）に戻す。ステップＳ４４の後に制御装置６０は、フローチャートの実行を終了する。

以上説明したような本実施形態によれば、オイル噴射停止制御の実行後にオイルポンプ７１に流入するオイルの温度が所定温度（Ｔ１）より低くなった場合に、オイルジェット７４からのオイル噴射を再開させる制御処理（ステップＳ４２）が実行されるので、オイルポンプ７１に流入するオイルの温度を上昇させることができる。これにより、オイルポンプ７１に流入するオイルの粘度が増大することを抑制して、オイルポンプ７１の駆動時における摩擦損失が増大することを抑制することができる。この結果、オイルジェット７４からのオイル噴射を停止させた場合におけるエンジン１０の燃費の悪化を抑制することができる。

すなわち、本実施形態によれば、オイルジェット７４からのオイル噴射を停止させた場合におけるオイルポンプ７１の摩擦損失を最小にして、エンジン１０の燃費を良好にすることができる。

また、本実施形態によれば、オイルポンプ７１として可変容量型オイルポンプを用いており、制御装置６０は、オイル噴射停止制御の実行後に流入温度が所定温度より低くなった場合に、オイルポンプ７１のオイル吐出量を増大させる制御処理（ステップＳ４２）をさらに実行しているので、ステップＳ４２においてオイル噴射が再開した際に、エンジン１０の被潤滑部８０に供給されるオイル量が不足することを抑制することができる。

以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示はかか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範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１ エンジンシステム
１０ エンジン
１１ シリンダ
１２ ピストン
５０ 温度センサ
６０ 制御装置
７１ オイルポンプ
７４ オイルジェット

Claims (3)

1. エンジンと、前記エンジンのシリンダ内に配置されたピストンに向けて、オイルを噴射するオイルジェットと、前記エンジンの動力によって駆動されて、前記オイルジェット及び前記エンジンの被潤滑部にオイルを圧送するオイルポンプと、制御装置と、を備えるエンジンシステムにおいて、
   前記制御装置は、所定の停止条件が満たされた場合に、前記オイルジェットからのオイルの噴射を停止させるオイル噴射停止制御を実行し、前記オイル噴射停止制御の実行後に、前記オイルポンプに流入するオイルの温度が所定温度より低くなった場合に、前記オイルジェットからのオイルの噴射を再開させる制御処理を実行することを特徴とするエンジンシステム。
2. 前記オイルポンプは、前記オイルポンプのオイル吐出量を変更することが可能な可変容量型のオイルポンプであり、
   前記制御装置は、前記オイル噴射停止制御の実行後に、前記オイルポンプへ流入するオイルの温度が前記所定温度より低くなった場合に、前記オイルポンプのオイル吐出量を増大させる制御処理をさらに実行する請求項１記載のエンジンシステム。
3. エンジンと、前記エンジンのシリンダ内に配置されたピストンに向けて、オイルを噴射するオイルジェットと、前記エンジンの動力によって駆動されて、前記オイルジェット及び前記エンジンの被潤滑部にオイルを圧送するオイルポンプと、を備えるエンジンシステムの制御装置において、
   前記制御装置は、所定の停止条件が満たされた場合に、前記オイルジェットからのオイルの噴射を停止させるオイル噴射停止制御を実行し、前記オイル噴射停止制御の実行後に、前記オイルポンプに流入するオイルの温度が所定温度より低くなった場合に、前記オイルジェットからのオイルの噴射を再開させる制御処理を実行することを特徴とするエンジンシステムの制御装置。

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