JP2024048910A - エンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの潤滑性を確保しつつピストンの暖機を促進することができるエンジンの制御装置を提供することを課題とする。【解決手段】潤滑油をピストンに向けて噴射するオイルジェットを備えたエンジンの駆動中に潤滑油が当該エンジンを循環するエンジンの制御装置であって、前記エンジンの始動要求がある前の前回の前記エンジンの駆動中に前記エンジンの潤滑が完了済みであるか否かを判定する潤滑完了判定部と、前記始動要求があった際に前記エンジンの潤滑性が維持されているか否かを判定する潤滑維持判定部と、前記潤滑完了判定部及び潤滑維持判定部により肯定判定がなされた場合に、前記エンジンを始動して前記エンジンに潤滑油を循環させつつ、前記オイルジェットからの潤滑油の噴射を抑制する噴射抑制処理を実行する実行部と、を備えたエンジンの制御装置。【選択図】図３

Description

本発明は、エンジンの制御装置に関する。

エンジンの始動時にエンジンを循環する潤滑油の圧力を高く制御することにより、エンジンを早期に潤滑することができる（例えば特許文献１参照）。

特開２０１０－１３８８３１号公報

ピストンに向けて潤滑油を噴射するオイルジェットを備えたエンジンがある。この場合、エンジン始動時でのオイルジェットからの潤滑油の噴射によりピストンの暖機が損なわれ、排気エミッションが悪化するおそれがある。その一方で、エンジンの潤滑性は確保する必要がある。

そこで本発明は、エンジンの潤滑性を確保しつつピストンの暖機を促進することができるエンジンの制御装置を提供することを目的とする。

上記目的は、潤滑油をピストンに向けて噴射するオイルジェットを備えたエンジンの駆動中に潤滑油が当該エンジンを循環するエンジンの制御装置であって、前記エンジンの始動要求がある前の前回の前記エンジンの駆動中に前記エンジンの潤滑が完了済みであるか否かを判定する潤滑完了判定部と、前記始動要求があった際に前記エンジンの潤滑性が維持されているか否かを判定する潤滑維持判定部と、前記潤滑完了判定部及び潤滑維持判定部により肯定判定がなされた場合に、前記エンジンを始動して前記エンジンに潤滑油を循環させつつ、前記オイルジェットからの潤滑油の噴射を抑制する噴射抑制処理を実行する実行部と、を備えたエンジンの制御装置によって達成できる。

前記潤滑完了判定部は、前記始動要求がある前の前回の前記エンジンの駆動中での前記エンジンの吸入空気量の積算値である積算吸入空気量が第１閾値以上の場合に、前記エンジンの潤滑が完了済みと判定し、前記潤滑維持判定部は、前記エンジンが停止して前記始動要求があるまでの前記エンジンの停止時間が第２閾値未満の場合に、前記エンジンの潤滑性が維持されていると判定してもよい。

前記潤滑完了判定部は、前記始動要求がある前の前回の前記エンジンの駆動中での前記エンジンの回転数の積算値である積算回転数が第１閾値以上の場合に、前記エンジンの潤滑が完了済みと判定し、前記潤滑維持判定部は、前記エンジンが停止して前記始動要求があるまでの前記エンジンの停止時間が第２閾値未満の場合に、前記エンジンの潤滑性が維持されていると判定してもよい。

前記潤滑完了判定部は、前記潤滑油の温度が高いほど前記第１閾値を小さい値に変更してもよい。

前記噴射抑制処理は、前記潤滑完了判定部及び潤滑維持判定部により肯定判定がなされた場合に、潤滑完了判定部及び潤滑維持判定部の少なくとも一方により否定判定がなされた場合よりも、潤滑油の圧力を低下させる処理であってもよい。

本発明によれば、エンジンの潤滑性を確保しつつピストンの暖機を促進することができるエンジンの制御装置を提供できる。

図１は、エンジンの概略構成図である。 図２は、潤滑油の流通経路の説明図である。 図３は、ＥＣＵが実行するピストン暖機制御の一例を示したフローチャートである。 図４は、オイルジェットからの潤滑油の噴射がある場合とない場合とでのピストンの温度変化を示したグラフである。 図５は、ピストン暖機制御の一例を示したタイミングチャートである。 図６は、第１閾値を規定したマップの一例である。

［エンジンの概略構成］
図１は、エンジン１０の概略構成図である。エンジン１０は駆動源としてエンジン車両に搭載されているが、これに限定されない。エンジン１０はガソリンエンジンであるがこれに限定されずディーゼルエンジンであってもよい。エンジン１０は、シリンダヘッド１１ａ、シリンダヘッド１１ａの下部に設けられたシリンダブロック１１ｂ、及びシリンダブロック１１ｂの下部に設けられたオイルパン１１ｃを備えている。

シリンダブロック１１ｂの各気筒１２内にはピストン１３が備えられている。ピストン１３は、エンジン１０の出力軸であるクランク軸１５にコネクティングロッド１４を介して連結されている。ピストン１３の往復運動は、コネクティングロッド１４によりクランク軸１５の回転運動に変換される。

シリンダブロック１１ｂには、オイルジェット２６が設けられている。オイルジェット２６は後述するオイルポンプ５２によってオイルパン１１ｃから汲み上げられた潤滑油の一部をピストン１３の裏面に向かって噴射する。これによりピストン１３と気筒１２のシリンダボアの内壁面との間の潤滑を促進することができる。尚、オイルジェット２６には潤滑油の圧力に応じて開閉する開閉弁が設けられている。

シリンダヘッド１１ａにはピストン１３の上方に燃焼室１６が形成されており、この燃焼室１６には、燃料及び空気の混合気に対して点火を行う点火プラグ１８が取り付けられている。この点火プラグ１８による混合気への点火タイミングは、点火プラグ１８の上方に設けられたイグナイタ１９によって調整される。オイルパン１１ｃには、潤滑用の潤滑油が貯留されている。

シリンダヘッド１１ａには、吸気通路２０と燃焼室１６とを開閉する吸気弁２４が設けられており、同様に排気通路２１と燃焼室１６とを開閉する排気弁２５が設けられている。吸気通路２０には、燃焼室１６に導入される空気量を調量するスロットル弁２３が設けられている。

吸気通路２０の一部を構成する各吸気ポート２０ａには、吸気ポート２０ａ内に燃料を噴射するポート噴射弁２２が気筒１２毎に設けられている。エンジン１０には、各燃焼室１６内に燃料をそれぞれ噴射する筒内噴射弁１７が設けられている。

排気通路２１には上流側から順に、三元触媒４１、及びＧＰＦ（Gasoline Particulate Filter）４２が設けられている。三元触媒４１は例えば、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）等の触媒金属を含み、酸素吸蔵能を有し、ＮＯｘ、ＨＣ及びＣＯを浄化する。ＧＰＦ４２は、多孔質セラミックス構造体において、多数のセルのうち隣り合うものの前端部と後端部とを交互に目封じした構造である。排気ガスは、ＧＰＦ４２の上流側の端部が開放したセルに流入し、隣のセルとの間の多孔質の壁を通過するようになっており、このときに排気ガス中のＰＭ（排気微粒子）が捕集される。

ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００は、エンジン１０に関する制御処理を行う電子制御ユニットである。ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）等の揮発性や不揮発性のメモリを含むコンピュータを中心に構成される。ＥＣＵ１００は、メモリにインストールされるプログラムをＣＰＵ上で実行することによりエンジン１０に関する各種の制御処理を実現する。ＥＣＵ１００には詳しくは後述するが、各種センサが接続されている。ＥＣＵ１００は、エンジンの制御装置の一例であり、詳しくは後述する潤滑完了判定部、潤滑維持判定部、及び実行部を機能的に実現する。

ＥＣＵ１００には、イグニッションスイッチ３１、油温センサ３２、エアフロメータ３３、及びクランク角センサ３４が接続されており、それら各種センサからの出力信号が入力される。イグニッションスイッチ３１は、イグニッションのオンオフ状態を検出する。油温センサ３２は、エンジン１０を潤滑する潤滑油の温度を検出する。エアフロメータ３３は、吸入空気量を検出する。クランク角センサ３４は、クランク軸１５の回転角を検出する。

ＥＣＵ１００は、クランク角センサ３４の検出値に基づいてエンジン回転数を算出し、エンジン回転数と吸入空気量とに基づいてエンジン負荷を算出する。ＥＣＵ１００は、アクセル開度に基づいて、目標回転数及び目標負荷を算出し、エンジン回転数及び負荷がそれぞれ目標回転数及び目標負荷になるように、燃料噴射量や吸入空気量、点火時期、ポート噴射率、筒内噴射率を制御する。

図２は、潤滑油の流通経路の説明図である。オイルパン１１ｃに貯留した潤滑油は、オイルポンプ５２の吸引力により、オイルストレーナ５０を介してオイルパン１１ｃから吸引される。吸引された潤滑油は、オイルフィルタ５６を通過したのち、エンジン１０内に形成されたメインギャラリ１１ｄを通過してシリンダヘッド１１ａ及びシリンダブロック１１ｂを流れる。シリンダブロック１１ｂを流れたエンジオイルの一部はオイルジェット２６に供給される。その後、潤滑油は再びオイルパン１１ｃに回収される。

オイルポンプ５２は、オイル吐出量を変更可能な公知の可変容量型である。オイルポンプ５２とメインギャラリ１１ｄとは、油路６０により接続されている。油路６０のオイルフィルタ５６とメインギャラリ１１ｄとの間から油路６１が分岐している。油路６１は、リニアソレノイドバルブからなるオイルコントロールバルブ（以下、ＯＣＶと称する）５４のオイル導入口に接続されている。ＯＣＶ５４のオイル排出口は、油路６２を介してオイルポンプ５２に接続されている。ＯＣＶ５４は、ＥＣＵ１００の制御により開閉する。ＯＣＶ５４の開閉によって、オイルポンプ５２の圧力室内に導入される潤滑油の流量が変更され、圧力室内の油圧が変更される。これによりオイルポンプ５２の容量が変更されて、潤滑油の吐出量が変更される。この結果、潤滑油の流通経路内での圧力（以下、油圧と称する）が調整される。

［ピストン暖機制御］
次にＥＣＵ１００が実行するピストン暖機制御について説明する。図３は、ＥＣＵ１００が実行するピストン暖機制御の一例を示したフローチャートである。このフローチャートは、イグニッションオンの状態で繰り返し実行される。ＥＣＵ１００は、エンジン１０の始動要求があるか否かを判定する（ステップＳ１）。ステップＳ１でＮｏの場合には本制御は終了する。

ステップＳ１でＹｅｓの場合には、ＥＣＵ１００は前回のエンジン１０の駆動中にエンジンの潤滑が完了済みであるか否かを判定する（ステップＳ２）。具体的には、前回のエンジン１０の駆動中での積算吸入空気量が第１閾値以上の場合には、潤滑完了済みと判定される。前回の駆動中での積算吸入空気量が大きいほど、エンジン１０の積算回転数が大きく、これによりエンジン１０の回転に連動したオイルポンプ５２の積算吐出量が多いからである。従って第１閾値は、エンジン１０の各摺動部に潤滑油が行き渡りエンジン１０の潤滑が完了したとみなすことができる下限値に設定されている。第１閾値は実験結果やシミュレーション結果に基づいて予め設定されている。尚、エンジン１０の駆動中は、ＥＣＵ１００はエアフロメータ３３の検出値に基づいて、エンジン１０に吸入された空気量の積算値である積算吸入空気量を常時算出する。ステップＳ２は、潤滑完了判定部が実行する処理の一例である。

ステップＳ２でＹｅｓの場合には、ＥＣＵ１００はエンジン１０の潤滑性が維持されているか否かを判定する（ステップＳ３）。具体的には、エンジン１０が停止して始動要求があるまでのエンジン１０の停止時間が第２閾値未満である場合には、エンジン１０の潤滑性が維持されているものと判定される。エンジン１０の停止時間が短いほど、エンジン１０の各摺動部に油膜が十分に保持されているからである。従って第２閾値は、潤滑済みのエンジン１０が停止した場合にエンジン１０の各摺動部に油膜が十分に残存し潤滑性が維持されているとみなすことができる最大値に設定されている。第２閾値は実験結果やシミュレーション結果に基づいて予め設定されている。尚、ＥＣＵ１００はソークタイマによりエンジン１０の停止時間を算出する。ステップＳ３は、潤滑維持判定部が実行する処理の一例である。

ステップＳ２又はＳ３でＮｏの場合には、ＥＣＵ１００は後述する噴射抑制処理を実行することなくエンジン１０を始動する（ステップＳ４）。エンジン１０が始動することにより、オイルポンプ５２が駆動して潤滑油がエンジン１０を循環しつつオイルジェット２６からピストン１３に向けて噴射される。

ステップＳ２及びＳ３でＹｅｓの場合、エンジン１０を始動しつつ（ステップＳ５）、オイルジェット２６からの潤滑油の噴射が抑制されるように、オイルジェット２６の開閉弁の開弁圧よりも低い油圧に制御する（ステップＳ６）。具体的には、ＥＣＵ１００はＯＣＶ５４を制御してオイルポンプ５２の容量を制御することにより、油圧をステップＳ２でＮｏの場合よりも低下させる。これにより潤滑油はオイルジェット２６からピストン１３に向けて噴射されるのが抑制されるものの、オイルポンプ５２が駆動することにより潤滑油はエンジン１０を循環する。

図４は、オイルジェット２６からの潤滑油の噴射がある場合とない場合とでのピストン１３の温度変化を示したグラフである。エンジン１０の始動時からオイルジェット２６の噴射がある場合には、ピストン１３の温度が緩やかに上昇する。これに対してオイルジェット２６からの噴射がない場合には、エンジン１０の始動からピストン１３の温度が大きく上昇し、オイルジェット２６からの噴射がある場合よりも常時高い温度となる。このようにオイルジェット２６からの潤滑油の噴射を抑制することにより、ピストン１３の暖機を促進することができる。

以上のように、エンジン１０の始動要求時に前回のエンジン１０の駆動中に潤滑が完了済みであって潤滑性が維持されている場合に、エンジン１０を始動してエンジン１０に潤滑油を循環させつつ、オイルジェット２６からの潤滑油の噴射を抑制する。これにより、エンジン１０の潤滑性を確保しつつピストン１３の暖機を促進することができる。

図５は、ピストン暖機制御の一例を示したタイミングチャートである。図５では、積算吸入空気量、ソークタイマ、及び油圧の推移を示している。エンジン１０が始動すると、油圧が高圧制御されてエンジン１０の潤滑が促進され、積算吸入空気量が増大する（時刻ｔ１）。その後に油圧が通常制御に戻され（時刻ｔ２）、積算吸入空気量が第１閾値以上となる（時刻ｔ３）。尚、通常制御での油圧では、オイルジェット２６からの潤滑油の噴射が継続される。

エンジン１０が停止すると油圧はゼロに制御され、積算吸入空気量の値が履歴として不揮発性のメモリに記憶されて、積算吸入空気量は初期値にリセットされ、ソークタイマによるエンジン１０の停止時間のカウントが開始される（時刻ｔ４）。ソークタイマが第２閾値未満の場合にエンジン１０が始動されると、ソークタイマは初期値にリセットされる。また、メモリから読みだされた前回のエンジン１０の駆動中での積算吸入空気量が第１閾値以上であることから、潤滑油がエンジン１０を循環するがオイルジェット２６からの潤滑油の噴射が抑制される油圧に制御される（時刻ｔ５）。尚、その後のエンジン１０の始動により同様に積算吸入空気量の算出が開始され、エンジン１０の停止により同様にソークタイマによる停止時間のカウントが開始される。

上記実施例では、第１閾値は固定値として示したがこれに限定されず、潤滑油の温度に応じて変動する変動値であってもよい。図６は、第１閾値を規定したマップの一例である。図６に示すように、潤滑油の温度が高いほど第１閾値は低下する。潤滑油の温度が高いほど、潤滑油の粘度が低下してエンジン１０の駆動中でのエンジン１０の潤滑に必要な時間は短くなるからである。

上記実施例では、積算吸入空気量の代わりにエンジン１０の駆動中での回転数の積算値である積算回転数を用いてもよい。オイルポンプ５２の駆動はエンジン１０の回転に連動し、エンジン１０の積算回転数が大きいほど、オイルポンプ５２からの潤滑油の積算吐出量も増大するからである。これにより、エンジン１０の潤滑が完了済みであるか否かを精度よく判定することができる。

上記実施例では車両に搭載されたエンジン１０を制御するＥＣＵ１００をエンジンの制御装置の一例として説明したが、これに限定されない。例えば、自動二輪車等に搭載されるエンジンの制御装置や、船舶や建設機械等のように車両以外のものに搭載されるエンジンの制御装置にも上記実施例の内容を適用することができる。また、このようなＥＣＵが搭載される車両は、走行動力源としてエンジンのみを備えたエンジン車両であってもよいし、走行動力源としてエンジン及びモータを備えたハイブリッド車両であってもよい。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例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 エンジン
１３ ピストン
２６ オイルジェット
５２ オイルポンプ
１００ ＥＣＵ（エンジンの制御装置、潤滑完了判定部、潤滑維持判定部、実行部）

Claims (5)

1. 潤滑油をピストンに向けて噴射するオイルジェットを備えたエンジンの駆動中に潤滑油が当該エンジンを循環するエンジンの制御装置であって、
   前記エンジンの始動要求がある前の前回の前記エンジンの駆動中に前記エンジンの潤滑が完了済みであるか否かを判定する潤滑完了判定部と、
   前記始動要求があった際に前記エンジンの潤滑性が維持されているか否かを判定する潤滑維持判定部と、
   前記潤滑完了判定部及び潤滑維持判定部により肯定判定がなされた場合に、前記エンジンを始動して前記エンジンに潤滑油を循環させつつ、前記オイルジェットからの潤滑油の噴射を抑制する噴射抑制処理を実行する実行部と、を備えたエンジンの制御装置。
2. 前記潤滑完了判定部は、前記始動要求がある前の前回の前記エンジンの駆動中での前記エンジンの吸入空気量の積算値である積算吸入空気量が第１閾値以上の場合に、前記エンジンの潤滑が完了済みと判定し、
   前記潤滑維持判定部は、前記エンジンが停止して前記始動要求があるまでの前記エンジンの停止時間が第２閾値未満の場合に、前記エンジンの潤滑性が維持されていると判定する、請求項１のエンジンの制御装置。
3. 前記潤滑完了判定部は、前記始動要求がある前の前回の前記エンジンの駆動中での前記エンジンの回転数の積算値である積算回転数が第１閾値以上の場合に、前記エンジンの潤滑が完了済みと判定し、
   前記潤滑維持判定部は、前記エンジンが停止して前記始動要求があるまでの前記エンジンの停止時間が第２閾値未満の場合に、前記エンジンの潤滑性が維持されていると判定する、請求項１のエンジンの制御装置。
4. 前記潤滑完了判定部は、前記潤滑油の温度が高いほど前記第１閾値を小さい値に変更する、請求項２又は３のエンジンの制御装置。
5. 前記噴射抑制処理は、前記潤滑完了判定部及び潤滑維持判定部により肯定判定がなされた場合に、潤滑完了判定部及び潤滑維持判定部の少なくとも一方により否定判定がなされた場合よりも、潤滑油の圧力を低下させる処理である、請求項１のエンジンの制御装置。
   

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