JP2632521B2 - エンジンの潤滑油計量装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はエンジンの潤滑油計量装置、特にエンジンに
潤滑油を供給するプランジャポンプの吐出量を電気アク
チュエータによって制御するようにした潤滑油計量装置
に関する。

（従来の技術） ロータリエンジンあるいは２サイクルエンジンなどに
あっては、燃焼室内壁とシール部材との間の摩耗を防止
するため、メタリングオイルポンプと称せられるプラン
ジャポンプを用いて燃焼室に潤滑油を供給することがあ
る。このプランジャポンプは、エンジンの運転状態によ
って潤滑油の吐出量が調整されるように構成されてお
り、このような例として、例えば実公昭60−8100号公報
に開示されたものがある。これは、第６図に示すよう
に、プランジャポンプＡと、該プランジャポンプＡにお
けるプランジャの移動量、即ち吐出量を調整するカム等
の制御部材（図示せず）に連結された調整レバーＢと、
エンジンの吸気通路内に配設されたスロットルバルブＣ
に上記調整レバーＢを連結する連結ロッドＤとによって
構成されている。そして、該プランジャポンプＡは、エ
ンジンの運転状態に対応するスロットルバルブＣの開閉
に応じて連結ロッドＤ及び調整レバーＢを介して上記制
御部材を作動させることにより、エンジンの運転状態に
応じて吐出量を調整するようになっている。なお、該ポ
ンプＡの吐出量を減少させる方向への調整レバーＢの操
作は、リターンスプリングＥの引張り力によって行われ
るようになっている。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、上記公報に開示されたプランジャポンプに
おいては、燃焼室に供給される潤滑油量はエンジンの運
転状態の一要素であるスロットルバルブの開度のみに応
じて調整され、例えば回転速度等の他の要素に対しては
調整されないので、供給量が必ずしも運転状態に応じた
要求量に合致せず、また吐出量をリンク機構とスプリン
グとで制御する構成であるため高い精度が得られない嫌
いがあり、そのため潤滑油の余分な供給による潤滑油消
費量の増大や、供給量不足による燃焼室内壁とシール部
材との摩耗、損傷などの問題が発生するおそれがある。

そこで、最近は、潤滑油の消費量の低減を図り、また
エンジンの運転状態に応じたより適切な値に潤滑油量を
調整するため、上記プランジャポンプのプランジャ移動
量を調整する制御カムを作動させるステッピングモータ
等の電気アクチュエータと、該制御部材の位置を検出す
るポジションセンサとを備え、該アクチュエータないし
制御部材をポジションセンサからの出力に基いて、エン
ジンの運転状態に応じてフィードバック制御することが
提案され或は実用化されている。

その場合に、このフィードバック制御を可能としたプ
ランジャポンプにおいては、該ポンプの吐出量を調整す
る制御カムをスプリング等の付勢手段により電気アクチ
ュエータの操作部に常時当接させ、吐出量を増加させる
方向に制御カムを操作するときは、電気アクチュエータ
の駆動力により上記付勢手段に抗して該カムを移動さ
せ、また吐出量を減少させる方向に制御カムを操作させ
るときには、上記付勢手段により該カムを電気アクチュ
エータの作動に追随させ、潤滑油粘度が高い時の、電気
アクチュエータのリターン性悪化に起因する電気アクチ
ュエータに加わる負荷を低減するように構成されるのが
通例であるが、この場合、次のような問題の発生が考え
られる。

つまり、吐出量を減少させるべくプランジャの移動量
を減少させる方向に制御カムが作動している場合におい
て、特に潤滑油の粘度が高い低温時等に、潤滑油が上記
プランジャにより容積が増減されるポンプ室に閉じ込め
られる現象が生じ、上記制御カムが吐出量減少方向にス
ムーズに作動しなくなって、該カムの電気アクチュエー
タに対する追随性が損なわれ、該アクチュエータと制御
カムとの間に間隙が生じる場合が発生する。この場合、
制御カムの位置を検出するポジションセンサからは該カ
ムの移動量が不十分であることを示す信号が出力され、
これに伴って正常に動作している電気アクチュエータに
対して必要以上の動作量を指示するフィードバック制御
信号が出力されることになり、該アクチュエータの誤動
作や過制御による損傷等の問題が生じる。

そこで、本発明は電気アクチュエータとポジションセ
ンサとを備えてプランジャポンプの吐出量をフィードバ
ック制御することにより、エンジンの運転状態に適合さ
せて精度良く潤滑油を供給するようにしたエンジンの潤
滑油計量装置において、上記の如き電気アクチュエータ
の誤動作等の問題に対処することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 上記の目的を達成するために、本発明は次のように構
成したことを特徴とする。即ち、エンジンに潤滑油を供
給するプランジャポンプの吐出量を制御する制御カムを
電気アクチュエータによって作動させるようにしたエン
ジンの潤滑油計量装置において、上記制御カムの位置を
検出するポジションセンサと、該ポジションセンサの出
力信号が示す制御カムの位置をエンジンの運転状態に応
じた目標位置と比較しながら、その偏差を解消するよう
に上記電気アクチュエータをフィードバック制御するフ
ィードバック手段とを備えると一方、上記プランジャポ
ンプの吐出量を増加させる方向に上記制御カムを作動さ
せる場合には上記フィードバック手段によって電気アク
チュエータをフィードバック制御し、吐出量を減少させ
る方向に制御カムを作動させる場合には、上記フィード
バック手段による制御カムの位置と目標位置との偏差を
見ながらのフィードバック制御を行うことなく、オープ
ン制御によって電気アクチュエータを作動させる制御手
段を備える。

（作用） 上記の構成によれば、エンジンに潤滑油を供給するプ
ランジャポンプの吐出量は電気アクチュエータによって
駆動される制御カムにより調整されることになるが、吐
出量を増加させる場合には、ポジションセンサによって
検出される制御カムの位置とエンジンの運転状態に対応
する目標位置とが比較されて、フィードバック手段によ
りその偏差を見ながらこれを解消するように、つまり制
御カムの現実の位置を上記目標位置に収束させるよう
に、上記電気アクチュエータがフィードバック制御され
ることになる。従って、この場合は、プランジャポンプ
の吐出量がエンジンの運転状態に応じた要求量に精度良
く制御されることになる。

一方、吐出量を減少させる場合は、上記の如きフィー
ドバック手段による電気アクチュエータのフィードバッ
ク制御は行われず、制御カムが目標位置まで移動し得る
ように、電気アクチュエータがオープン制御で作動され
る。従って、プランジャポンプにおけるポンプ室への潤
滑油の閉じ込め現象により制御カムが電気アクチュエー
タに正しく追随しなくなって、該制御カムの現実の位置
と目標位置との間に誤差が生じても、所定量だけ正しく
作動した電気アクチュエータに更に不必要な作動を指示
する信号が出力されることがなくなり、これにより該ア
クチュエータの誤動作もしくは過制御が防止されること
になる。尚、この場合、上記制御カムの位置の誤差によ
り吐出量の精度が悪くなるが、この誤差は吐出量減少方
向の作動が不十分であることによる誤差、つまり吐出量
がエンジンの運転状態に応じた要求量より多くなる方向
の誤差であるから、実用上の問題を生じない。

（実施例） 以下、本発明をロータリエンジンに関する実施例につ
いて説明する。

まず、本実施例に係るロータリエンジンの概略構成を
第１図によって説明すると、ケーシング１は断面トロコ
イド曲線を画く内周面2aを有するロータハウジング２
と、該ハウジング２の両側面に配設されたサイドハウジ
ング３とによって構成されている。そして、上記ケーシ
ング１内に遊星回転運動する略三角形状をしたロータ４
が収納されて該ケーシング１内が３つの作動室5a,5b,5c
に分割されていると共に、これらの作動室5a,5b,5cがロ
ータ４の回転にともなって吸気、圧縮、爆発、排気の各
行程を順次行い、その際に発生する出力が偏心軸６から
取り出されるようになっている。また、上記ケーシング
１には、吸気行程中の作動室5aに開口する吸気ポート７
と、排気工程中の作動室5cに開口する排気ポート８とが
設けられており、上記吸気ポート７、排気ポート８には
吸気通路９、排気通路10が夫々接続されている。また、
ロータハウジング２の所定位置には一対の点火プラグ11
が取付けられていると共に、吸気通路９には燃料噴射を
行うインジェクタ12が配設されている。

更に、上記吸気通路９には潤滑油を供給するポート給
油ノズル13が、またロータハウジング２における吸気行
程中の作動室5aを臨む位置にはダイレクト給油ノズル14
が夫々配設されている。ここで、上記ポート給油ノズル
13およびダイレクト給油ノズル14にはエア通路13a,14a
が夫々接続されている。そして、これらの給油ノズル1
3,14を介して潤滑油を供給するメタリングオイルポンプ
15が備えられており、該オイルポンプ15から延びる第１
潤滑油供給通路16、第２潤滑油供給通路17が夫々上記給
油ノズル13,14に接続されている。

次に、上記メタリングオイルポンプ15の具体的な構造
を第２図によって説明すると、該オイルポンプ15はポン
プハウジング16内に第１プランジャ17が回転および往復
動自在に収納され、該プランジャ17の一端部にポート給
油のための計量、吐出を行う第１計量室18と、ダイレク
ト給油のための潤滑油の計量、吐出を行う第２計量室19
とを形成する第２プランジャ20が嵌挿されている。ま
た、上記ポンプハウジング16におけるプランジャ17の他
端部側には、該プランジャ17と直交する方向に配置され
て該プランジャ17の移動量を制御する制御カム21が摺動
自在に嵌挿され、該カム21に上記プランジャ17の先端部
が当接するテーパ面21aと円筒面21bとが設けられてい
る。そして、該プランジャ17の上記第２プランジャ20が
嵌挿された端部には、該プランジャ17を上記制御カム21
に圧接させるスプリング22が配設されていると共に、該
プランジャ17の中間部にはギヤ部17aが設けられ、該ギ
ヤ部17aにエンジン回転に連動して回転するドライビン
グウォーム23が噛合されている。更に、プランジャ17に
おける上記制御カム21側の端部には一対の突起部17b,17
cが設けられ、これらの突起部17b,17cが制御カム21の２
つの面21a,21bに圧接するようになっている。そして、
プランジャ17がエンジン回転に連動するドライビングウ
ォーム23によって回転されて、上記突起部17b,17cが制
御カム21のテーパ面21aと円筒面21bとに交互に当接する
ことにより該プランジャ17が往復動され、これに伴う第
1,第２計量室18,19の容積の変化により潤滑油が吸入通
路24から第1,第２吸入ポート25,26を通って第1,第２計
量室18,19に吸入され、また両計量室18,19から第１吐出
ポート27、第２吐出ポート28を通って上記第１潤滑油供
給通路16、第２潤滑油供給通路17へ吐出されるようにな
っている。ここで、吐出量の調整は、上記制御カム21を
軸方向に移動させて上記プランジャ17の突起17b,17cと
該カム21におけるテーパ面21aとの当接位置を変化させ
ることにより行われるようになっている。

そして、この制御カム21の軸方向への駆動用としてス
テッピングモータ29が備えられており、該ステッピング
モータ29におけるプッシュロッド29aの突出により、制
御カム21をその一端に固着されたディスク部材30を介し
てプランジャ17の往復移動量、即ち吐出量を増大させる
方向ａに駆動し、また上記プッシュロッド29aが後退し
た時に、上記ディスク部材30とポンプハウジング16との
間に介装されたリターンスプリング31により制御カム21
が吐出量を減少させる方向ｂに移動されるようになって
いる。尚、上記ディスク部材30ないし制御カム21はポン
プハウジング16に立設されたピン32によって回転が阻止
されるようになっている。

更に、上記のようにして制御カム21を駆動して該オイ
ルポンプ15の吐出量を調整するステッピングモータ29の
駆動用として、上記制御カム21の位置を検出するポジシ
ョンセンサ33が制御カム21と平行に配設され、該ポジシ
ョンセンサ33の触子33aが制御カム21に固設された上記
ディスク部材30に常時当接されている。ここで、このポ
ジションセンサ33の出力（電圧:V）と制御カム21の位置
（Ik）とは、第３図に示すようにカムの位置が吐出量増
加方向（第２図のａ方向）に変化するに従ってセンサ33
の出力が増大する関係にある。

そして、このポジションセンサ33の出力に応じてステ
ッピングモータ29の作動を制御する制御ユニット34が備
えられており、この制御ユニット34の構成を第４図によ
って説明すると、該制御ユニット34は、第１演算部35と
第２演算部36と出力部37とから構成されており、第１演
算部35に、エンジン吸入空気量を検出するエアフローメ
ータ38からの出力信号S₁と、エンジン回転数を検出する
回転数センサ39からの出力信号S₂と、エンジン冷却水の
水温を測定する水温センサ40からの出力信号S₃と、大気
圧を測定する大気圧センサ41からの出力信号S₄とが入力
され、該第１演算部35によって上記各信号S₁〜S₄が示す
値に応じたオイルポンプ15の吐出量に対応する制御カム
21の目標位置が計算され、この目標位置が第２演算部36
に送られる。また、この第２演算部36は、上記制御カム
21の位置を検出するポジションセンサ33からの出力信号
S₅を入力し、上記第１演算部35から送られてきた目標位
置と制御カム21の実際の位置とを比較して、その偏差を
計算すると共に、その偏差を解消させるのに必要なステ
ッピンクモータ29のステップ数を算出し、この値を出力
部37に出力する。そして、該出力部37からステッピング
モータ29に上記ステップ数だけ作動させる制御信号S₆が
出力されることにより、該ステッピングモータ29が作動
して上記制御カム21が駆動されるのであるが、この制御
カム21の移動は上記ポジションセンサ33によって検出さ
れて再び第２演算部36に入力されることにより、ステッ
ピングモータ29ないし制御カム21がフィードバック制御
されることになる。

然してこの制御ユニット34は、上記の如きフィードバ
ック制御を常時行うのではなく、吐出量を増加させる場
合のみ行うようになっており、次にその具体的動作を第
５図に示すフローチャート図に従って説明する。

先ず、制御ユニット34は、ステップP₁において、上記
各信号S₁〜S₄に基いて吸入空気量Ｑ、エンジン回転数
Ｎ、エンジン冷却水の水温Ｗ及び大気圧Ｐを読み込み、
次いでステップP₂においてエンジン１回当りの吸入量
と、冷却水の水温および大気圧とからエンジンの運転状
態に応じた燃料噴射量Ｔが次式（Ｉ）に従って計算す
る。

Ｔ＝K₁×α_１Ｗ×α_２Ｐ×Q/N …（Ｉ） ここで、K₁，α_１，α_２は定数である。

次に、ステップP₃において上記のようにして計算した
燃料噴射量Ｔとエンジン回転数Ｎとから制御カム21の目
標位置Ikm、すなわちエンジンの運転状態に応じた潤滑
油要求量に対応する目標吐出量となるカム位置を次式
（II）に従って計算する。

Ikm＝K₂×Ｔ×N^β …（II） ここで、K₂，βは定数である。

そして、ステップP₄において制御カムの位置Ikをポジ
ションセンサ33からの出力信号S₅に基いて読み込み、上
記目標位置Ikmとの偏差を求めると共に、その偏差に対
応するステッピングモータ29の駆動ステップ数ｎを計算
し、このステップ数ｎだけステッピングモヒタ29を駆動
するように該モータ29に制御信号S₆を発信する。その後
ステップP₆において制御カム21の現実の位置Ikを検出
し、ステップP₇においてこの位置Ikと上記目標位置Ikm
とを比較し、現実の位置Ikが目標位置Ikmより大きいか
等しい場合は制御を終了し、現実の位置Ikが目標位置Ik
mより小さい場合は上記ステップP₄〜P₇を繰り返し実行
する。これにより、前者の場合、つまり吐出量を減少さ
せる場合にはステッピングモータ29に制御信号S₅を１回
出力するだけのオープン制御により吐出量が調整され、
また後者の場合は、制御信号S₅によるステッピングモー
タ29の駆動後、制御カム21の現実の位置Ikと目標位置Ik
mとの比較、その偏差に応じた制御信号S₆の出力等が上
記位置Ikを目標位置Ikmに収束させるように繰り返し行
われ、吐出量が目標吐出量にフィードバック制御により
調整されることになる。

ところで、ステッピングモータ29ないし制御カム21の
制御を常時フィードバック制御するようにした場合、該
カム21を吐出量が減少する方向（第２図のｂ方向）へ制
御している場合において、第1,第２計量室18,19内への
潤滑油の閉じ込み現象が生じて、ステッピングモータ29
におけるプッシュロッド29aの後退動作に制御カム21が
追随しなくなった時に、ステッピングモータ29は制御カ
ム21の目標位置Ikmに対応する状態まで作動したにも拘
らず、制御カム21の位置を検出するポジションセンサ33
からの信号S₅に基いて更に吐出量減少方向に駆動される
ことになり、該ステッピングモータ29の誤動作ないし過
制御が発生することになる。そこで、本案においては、
上記のように制御カム21を第２図ｂ方向（吐出量減少方
向）に移動させる場合にはステッピングモータ29のフィ
ードバック制御を停止し、リターンスプリング31によっ
て制御カム21を上記方向に移動させるようにするのであ
る。これにより、上記の如きステッピングモータ29の誤
動作や過制御が回避されることになる。尚、この場合、
吐出量が目標吐出量より一時的に多くなる状態が発生す
るが、これは実用上、問題ない。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、ロータリエンジンある
いは２サイクルエンジンなどの運転状態に応じて潤滑油
を供給するプランジャポンプが備えられたエンジンにお
いて、該ポンプにおける吐出量を調整する制御カムを電
気アクチュエータによって作動させるように構成すると
共に、この電気アクチュエータを、吐出量増加時にはフ
ィードバック制御により、吐出量減少時にはオープン制
御により作動させるようにしたから、前者の場合は潤滑
油の供給量が精度良く制御されて、潤滑油量不足による
不具合が確実に防止されると共に、後者の場合は、該プ
ランジャポンプ内で潤滑油の閉じ込み現象が発生し、こ
れに伴って上記電気アクチュエータに対する制御カムの
追随性が悪化した場合に、該アクチュエータの誤動作や
過制御が回避され、該アクチュエータの損傷やポンプと
しての作動不良などが防止されることになる。

【図面の簡単な説明】

第１〜５図は本発明の一実施例を示すもので、第１図は
本実施例に係るロータリエンジンの断面図、第２図は潤
滑油を供給するプランジャポンプの構造を示す断面図、
第３図はポジションセンサの出力と制御カムの位置の関
係を示す特性図、第４図は制御システムを示すブロック
図、第５図は制御動作を示すフローチャート図である。
また、第６図は従来例を示す概略構成図である。 15……プランジャポンプ（メタリングオイルポンプ）、
21……制御カム、29……電気アクチュエータ（ステッピ
ングモータ）、33……ポジションセンサ、34……フィー
ドバック手段、制御手段（制御ユニット）。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンに潤滑油を供給するプランジャポ
   ンプの吐出量を制御する制御カムを電気アクチュエータ
   によって作動させるようにしたエンジンの潤滑油計量装
   置であって、上記制御カムの位置を検出するポジション
   センサと、該ポジションセンサの出力信号が示す制御カ
   ムの位置を目標位置と比較しながらその偏差を解消させ
   るように上記電気アクチュエータをフィードバック制御
   するフィードバック手段とを有すると共に、上記制御カ
   ムを吐出量増加方向に作動させる場合には上記フィード
   バック手段により電気アクチュエータをフィードバック
   制御し、且つ該制御カムを吐出量減少方向に作動させる
   場合には電気アクチュエータをオープン制御で作動させ
   る制御手段が備えられていることを特徴とするエンジン
   の潤滑油計量装置。