JP4985739B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の冷却水通路における冷却水の流量を機関運転状態に基づいて可変とするとともに、機関状態量が所定の閾値以上となることをもって内燃機関のピストンに対して噴射供給されるオイルの圧力を大きくする内燃機関の制御装置に関する。

従来、内燃機関の制御装置においては、機関回転速度が所定の閾値以上となることや、燃料噴射量が所定の閾値以上となることをもって、内燃機関の各部に供給されるオイルの圧力を高圧としている。また、オイルの圧力を高圧として内燃機関のピストンに対して単位時間当たりにより多くのオイルを噴射供給することで、ピストンの過度の温度上昇を抑制するものがある。ここで、ピストンの温度が高いときほど内燃機関の冷却水通路を流通する冷却水の温度が高くなること、及びピストンの温度が高くなる状況においては早期にピストンを冷却する必要があることから、冷却水通路における冷却水の温度を検出する水温センサを設け、同水温センサにより検出される冷却水の温度が高いときには低いときに比して上記所定の閾値を小さく設定することが考えられる。尚、こうした水温センサは、通常、冷却水通路において内燃機関本体を構成するシリンダブロック及びシリンダヘッドよりも下流側に設けられている。

また、内燃機関の制御装置においては、冷却水通路における冷却水の流量を機関運転状態に基づいて可変としている。こうした内燃機関の制御装置としては、例えば特許文献１に記載されるものがある。特許文献１に記載の技術も含めて従来一般の内燃機関の制御装置においては、ウォータポンプの駆動制御を通じて冷却水通路における冷却水の流通の許容及び禁止を機関運転状態に基づき切り換えるようにしている。具体的には、冷却水の温度が所定の温度範囲内に含まれるときには、冷却水通路における冷却水の流通を禁止することで、内燃機関の暖機を促進するようにしている。また、冷却水の流通が禁止されているときに、内燃機関が高負荷運転或いは高回転運転に移行したときには、冷却水通路において冷却水を流通させることで、内燃機関の過度の温度上昇を抑制するようにしている。

特開２００８―１６９７５０号公報

ところで、上述したように、水温センサは、内燃機関の冷却水通路においてピストン近傍位置から離間した位置に設けられている。また、冷却水通路において冷却水が流通しているときには、冷却水には、ピストン近傍位置及びシリンダヘッド内部を通過する際に多くの熱が伝えられる。これらのことから、水温センサの配設位置における冷却水の温度は、ピストン近傍位置における冷却水の温度に比して高いものとなる。一方、ウォータポンプの駆動制御を通じて冷却水通路における冷却水の流通が禁止されているときには、ピストン近傍位置に留まっている冷却水に対してピストンから多くの熱が伝えられることから、水温センサの配設位置における冷却水の温度は、ピストン近傍位置における冷却水の温度に比して低いものとなる。そのため、水温センサにより検出される冷却水の温度に応じてピストンに供給されるオイルの圧力を高圧とするための上記所定の閾値を設定する構成にあっては、例えば、冷却水通路における冷却水の流通が禁止されているとき、すなわち水温センサにより検出される冷却水の温度に対してピストン近傍位置における冷却水の温度が最も高くなる状況を想定して、水温センサにより検出される冷却水の温度と上記所定の閾値との関係を規定することがピストンの過度の温度上昇を確実に抑制する上では好ましいと考えられる。しかしながらこの場合、冷却水通路における冷却水の流通が許容されている場合には、以下の問題が生じることとなる。すなわち、水温センサの配設位置における冷却水の温度が上昇し、これに伴い上記所定の閾値が小さく設定され、機関回転速度等が同所定の閾値以上となると、上述したように、オイルの圧力が高圧とされて、ピストンに対して単位時間当たりにより多くのオイルが供給されるようになるが、このとき実際には、内燃機関のピストンの温度がオイルによる冷却を必要とするほど高くなっていないといった状況が生じる。その結果、単位時間当たりにより多くのオイルをピストンに対して噴射供給すべくオイルの圧力が高圧とされている分だけ内燃機関の燃料消費量が不要に増大するといった問題が生じるおそれがある。

尚、こうした問題は、冷却水通路における冷却水の流通の許容及び禁止を切り換えるものに限られるものではなく、冷却水の流量を機関運転状態に基づいて可変とするものであれば、概ね共通して生じ得る。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関のピストンの過度の温度上昇を的確に抑制しつつ、内燃機関の燃料消費量の不要な増大を抑制することのできる内燃機関の制御装置を提供することにある。

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。
（１）請求項１に記載の発明は、内燃機関の冷却水通路においてピストン近傍位置から離間した位置に設けられて同離間位置における冷却水の温度を検出する冷却水温度検出手段と、前記冷却水通路における冷却水の流量を機関運転状態に基づいて可変とする冷却水流量可変手段と、機関状態量が所定の閾値以上となることをもって内燃機関のピストンに対して供給されるオイルの圧力を大きくするオイル圧力可変手段とを備える内燃機関に適用されて、前記冷却水温度検出手段により検出される冷却水の温度が高いときには低いときに比して前記所定の閾値を小さく設定する閾値設定手段を備える内燃機関の制御装置において、前記閾値設定手段は、前記冷却水通路における冷却水の流量が多いときには少ないときに比して、前記冷却水温度検出手段により検出される冷却水の温度に対して設定される前記所定の閾値を大きくすることをその要旨としている。

冷却水温度検出手段は、内燃機関の冷却水通路においてピストン近傍位置から離間した位置に設けられて同離間位置における冷却水の温度を検出するものであることから、冷却水温度検出手段により検出される冷却水の温度が同一であっても、冷却水通路における冷却水の流量が多いときには少ないときに比して、ピストン近傍位置における冷却水の温度は低いものとなる。

上記構成によれば、冷却水通路における冷却水の流量が多いときには少ないときに比して、すなわち、冷却水温度検出手段により検出される冷却水の温度を基準としてピストン近傍位置における冷却水の温度が相対的に低いときには高いときに比して、冷却水温度検出手段により検出される冷却水の温度に対して設定される上記所定の閾値が大きくされる。このように、上記所定の閾値を設定する際に、冷却水温度検出手段により検出される冷却水の温度だけではなく、同冷却水の温度と冷却水通路における冷却水の流量とに基づき把握されるピストン近傍位置における冷却水の温度を加味することで、実際のピストン近傍位置における冷却水の温度に即して上記所定の閾値を設定することができるようになる。これにより、オイルの圧力を、より広い機関状態量領域において低い状態に好適に維持することができるようになる。従って、内燃機関のピストンの過度の温度上昇を的確に抑制しつつ、内燃機関の燃料消費量の不要な増大を抑制することができるようになる。

（２）請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、前記冷却水流量可変手段は、前記冷却水通路における冷却水の流通の許容及び禁止を切り換えるものであって、前記閾値設定手段は、前記冷却水通路における冷却水の流通が許容されているときには禁止されているときに比して、前記冷却水温度検出手段により検出される冷却水の温度に対して設定される前記所定の閾値を大きくすることをその要旨としている。

冷却水温度検出手段は、内燃機関の冷却水通路においてピストン近傍位置から離間した位置に設けられて同離間位置における冷却水の温度を検出するものであることから、冷却水温度検出手段により検出される冷却水の温度が同一であっても、冷却水通路において冷却水が流通しているときには流通していないときに比して、ピストン近傍位置における冷却水の温度は低いものとなる。

上記構成によれば、冷却水通路における冷却水の流通が許容されているときには禁止されているときに比して、すなわち、冷却水温度検出手段により検出される冷却水の温度を基準としてピストン近傍位置における冷却水の温度が相対的に低いときには高いときに比して、冷却水温度検出手段により検出される冷却水の温度に対して設定される上記所定の閾値が大きくされる。従って、内燃機関のピストンの過度の温度上昇を的確に抑制しつつ、内燃機関の燃料消費量の不要な増大を抑制することができるようになる。

（３）冷却水温度検出手段により検出される冷却水の温度について複数の温度領域を設けるとともに、これら複数の温度領域毎に上記所定の閾値を設定する構成にあっては、請求項３に記載の発明によるように、冷却水温度検出手段により検出される冷却水の温度が含まれる前記温度領域に対して設定される所定の閾値を、冷却水通路における冷却水の流量が多いときには少ないときに比して大きくするといった態様をもって具体化することができる。この場合であっても、請求項１に記載の発明の効果及び請求項２に記載の発明の効果に準じた効果を奏することができるようになる。

（４）機関状態量として機関回転速度を含む構成にあっては、請求項４に記載の発明によるように、オイル圧力可変手段は、機関回転速度が所定値以上となることをもって内燃機関のピストンに対して噴射供給されるオイルの圧力を大きくするといった態様を持って具体化することができる。

（５）機関状態量として機関負荷を含む構成にあっては、請求項５に記載の発明によるように、オイル圧力可変手段は、機関負荷が所定値以上となることをもって内燃機関のピストンに対して噴射供給されるオイルの圧力を大きくするといった態様を持って具体化することができる。ここで、本発明をディーゼル機関の制御装置に適用する場合には、機関負荷として例えば燃料噴射量を採用することができる。また、本発明をガソリン機関の制御装置に適用する場合には、機関負荷として例えば吸入空気量を採用することができる。

（６）請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の発明は、請求項６に記載の発明によるように、前記オイル圧力可変手段は、機関駆動式のオイルポンプから吐出されて内燃機関のピストンに供給されるオイルの圧力段を低圧段と高圧段とで切り換える圧力段切替機構を備えるものであって、機関状態量が前記所定の閾値以上においてはオイルの圧力段を高圧段とする一方、前記機関状態量が前記所定の閾値未満においてはオイルの圧力段を低圧段とするといった態様をもって具体化することができる。本発明の上記課題は、オイルの圧力段を低圧段と高圧段とで切り替える圧力段切替機構を備えるものにおいても同様にして生じるものである。この点、請求項６に記載の発明に対して、請求項１〜請求項５に記載の発明を適用すれば、内燃機関のピストンの過度の温度上昇を的確に抑制しつつ、内燃機関の燃料消費量の不要な増大を抑制することができるようになる。

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、内燃機関の冷却水循環システムの概略構成を示す概略構成図。 同実施形態における内燃機関のオイル供給システムの概略構成を示す概略構成図。 （ａ）切替弁が開弁されているときのリリーフ弁の断面構造を示す断面図、（ｂ）切替弁が閉弁されているときのリリーフ弁の断面構造を示す断面図。 同実施形態におけるオイルの圧力段の切替制御について、所定の冷却水温における機関回転速度及び燃料噴射量とオイルの圧力段との関係を規定したマップ。 同実施形態におけるオイルの圧力段の切替制御について、所定の燃料噴射量における機関回転速度ＮＥとオイルの圧力Ｐとの関係の一例を示すグラフ。 同実施形態におけるウォータポンプの駆動制御について、その処理手順を示すフローチャート。 同実施形態におけるオイルの圧力段の切替制御について、その処理手順を示すフローチャート。 （ａ）〜（ｃ）同実施形態におけるオイルの圧力段の切替制御について、冷却水温の各温度領域における機関回転速度ＮＥの所定値ＮＥｔｈ及び燃料噴射量の所定値Ｑｔｈを規定したマップ。

以下、図１〜図８を参照して、本発明に係る内燃機関の制御装置を、車載ディーゼル機関（以下、内燃機関）１の制御装置として具体化した一実施形態について説明する。
図１に、本実施形態に係る制御装置の適用される内燃機関１についてその冷却水循環システムの概略構成を示す。

同図に示すように、内燃機関１は、シリンダブロック３及びシリンダヘッド４からなる内燃機関本体２を備えている。シリンダブロック３の内部には、シリンダボア３１が形成され、同シリンダボア３１には機関出力軸に駆動連結されるピストン３２が往復動可能に設けられている。

また、内燃機関１には、冷却水が循環する流路としての冷却水通路５が設けられている。冷却水通路５は、シリンダブロック３においてシリンダボア３１を取り囲むように形成されるブロック側ウォータジャケット５３、及びシリンダヘッド４に形成されるヘッド側ウォータジャケット５４を有している。尚、これらブロック側ウォータジャケット５３とヘッド側ウォータジャケット５４とは直列にて接続されている。

冷却水通路５において、ヘッド側ウォータジャケット５４の下流側端部と、ブロック側ウォータジャケット５３の上流側端部との間には、主冷却水通路５１が接続されている。また、主冷却水通路５１の途中には、冷却水を冷却するためのラジエータ５６が設けられている。また、主冷却水通路５１には、同主冷却水通路５１におけるラジエータ５６よりも上流側部分と下流側部分とを接続してラジエータ５６を迂回する副冷却水通路５２が接続されている。また、主冷却水通路５１において副冷却水通路５２の下流側端部との接続部には、副冷却水通路５２と主冷却水通路５１との連通及び遮断を切り替えるサーモスタット５７が設けられている。

冷却水通路５においてサーモスタット５７とシリンダブロック３との間には、冷却水を吸引及び吐出する機関駆動式のウォータポンプ５５が設けられている。また、ウォータポンプ５５の入力軸と機関出力軸との間には、ウォータポンプ５５の入力軸への機関出力の伝達及び遮断を切り替えるためのクラッチ５８が設けられている。クラッチ５８を通じてウォータポンプ５５の入力軸に対して機関出力が伝達されると、ウォータポンプ５５が駆動され、これにより同図中に矢印にて示すように、ブロック側ウォータジャケット５３及びヘッド側ウォータジャケット５４の順に冷却水が流通するようになっている。

車両には、クラッチ５８の作動制御、すなわちウォータポンプ５５の駆動制御を含む内燃機関１の各種制御を実行する電子制御装置９が搭載されている。電子制御装置９は、内燃機関１の始動制御や燃料噴射制御といった各種制御に係る各種演算処理を実行するＣＰＵ、各種制御に必要なプログラムやデータの記憶されるＲＯＭ、ＣＰＵの演算結果が一時記憶されるＲＡＭ、外部との間で信号を入・出力するための入出力ポート等を備えて構成されている。

電子制御装置９の入力ポートには、シリンダヘッド４の外側に設けられてヘッド側ウォータジャケット５４と主冷却水通路５１との接続位置における冷却水の温度（以下、「冷却水温」）ＴＨＷを検出する水温センサ８１、内燃機関１のイグニッションスイッチ、機関出力軸の回転速度である機関回転速度ＮＥを検出する回転速度センサ、内燃機関１の燃焼に供される吸気の圧力を検出する吸気圧センサ等の各種センサ等が接続されている。

本実施形態では、電子制御装置９を通じて、内燃機関１の暖機時において、ウォータポンプ５５の駆動制御を通じて冷却水通路５における冷却水の流通の許容及び禁止を機関運転状態に基づいて切り換えるようにしている。具体的には、水温センサ８１により検出される冷却水温ＴＨＷが所定の温度範囲（Ｔ０≦ＴＨＷ≦Ｔ４）内に含まれるときには、ウォータポンプ５５の駆動を停止して冷却水通路５における冷却水の流通を禁止することで、内燃機関１の暖機を促進するようにしている。本実施形態では、上記温度Ｔ０として「５℃」を採用している。また、上記温度Ｔ４として「８０℃」を採用している。また、上記のように冷却水の流通が禁止されているときに、高負荷運転或いは高回転運転に移行した場合には、ウォータポンプ５５を駆動させて冷却水の流通を許容することで、内燃機関１の過度の温度上昇を抑制するようにしている。尚、本実施形態におけるウォータポンプ５５及びクラッチ５８が本発明に係る冷却水流量可変手段に相当する。

図２に、本実施形態における内燃機関１のオイル供給システムの概略構成を示す。
同図に示すように、内燃機関１には、オイルパン６３の内部に貯留されているオイルを内燃機関１の各部に対して供給するための主供給通路６１が設けられている。主供給通路６１の途中には、オイルを吸引及び吐出する機関駆動式のオイルポンプ６４が設けられている。オイルポンプ６４の入力軸に対して機関出力が伝達されると、同オイルポンプ６４が駆動され、主供給通路６１を通じて内燃機関の各部へオイルが供給される。具体的には、主供給通路６１においてオイルポンプ６４の下流側には、同主供給通路６１から分岐して内燃機関１の被潤滑部へオイルを供給するための副供給通路６５が設けられている。また、主供給通路６１の下流側端部には、チェック弁６７を介して内燃機関１のピストン３２に対して同ピストン３２を冷却するためのオイルを噴射供給するオイルジェット機構６６が接続されている。チェック弁６７は、主供給通路６１側から同チェック弁６７の弁体に対して作用するオイルの圧力が所定圧未満においては閉弁状態となる一方、同オイルの圧力が同所定圧以上となると開弁状態となるものであり、オイルジェット機構６６を通じてピストン３２へオイルを噴射供給するか否かを切り替える。

主供給通路６１には、同主供給通路６１においてオイルポンプ６４の下流側部分と上流側部分とを接続するリリーフ通路６２が設けられている。リリーフ通路６２の途中には、リリーフ弁７１が設けられている。リリーフ弁７１は、リリーフ通路６２においてリリーフ弁７１よりも上流側のオイルの圧力が所定の開弁圧未満においては閉弁状態となる一方、同オイルの圧力が同所定の開弁圧以上となると開弁状態となるものであり、リリーフ通路６２を通じてオイルのリリーフを行うか否かを切り替える。

以下、リリーフ弁７１の構成について説明する。
リリーフ弁７１は、片側有底円筒状のハウジング７２、及び同ハウジング７２の内部空間である収容室７３内に収容されて同ハウジング７２の軸方向（以下、「軸方向Ａ」）に対して変位可能に設けられる円柱状の弁体７５を備えている。また、収容室７３内においてハウジング７２の内周面と弁体７５の外周面との間には、軸方向Ａに沿って変位可能な可動部材７４が設けられている。可動部材７４は、片側有底筒状をなしており、その外径はハウジング７２の内径よりも僅かに小さくされ、その内径は弁体７５の外径より僅かに大きくされている。また、ハウジング７２の端部７２Ｂには、その開口部を覆う固定部材７６が設けられている。固定部材７６は、円柱状の大径部７６Ａと、同大径部７６Ａと一体且つ同軸状に設けられて同大径部７６Ａに比して外径の小さい円柱状の小径部７６Ｂとを有している。大径部７６Ａはその上端面がハウジング７２の端部７２Ｂの下端面に当接し、小径部７６Ｂはその側面が可動部材７４の端部７４Ｂの内側面に当接した状態とされている。また、固定部材７６の小径部７６Ｂの上面と弁体７５の下面との間には、弁体７５を可動部材７４の底部７４Ａ側（図中上側）に付勢するばね７７が設けられている。

可動部材７４は、収容室７３に比して軸方向Ａにおける長さが短くされており、可動部材７４の端部７４Ｂの下面、ハウジング７２の端部７２Ｂの内側面、大径部７６Ａの上面、及び固定部材７６の小径部７６Ｂの外周面によって円環状をなす間隙７３Ｆが形成される。

ハウジング７２の底部７２Ａ及び可動部材７４の底部７４Ａの中心には、入口側貫通孔７２Ｃ及び同入口側貫通孔７２Ｃと同一の径を有する入口側連通孔７４Ｃがそれぞれ形成されており、これら貫通孔７２Ｃ及び連通孔７４Ｃはリリーフ通路６２の一部をなしている。ハウジング７２の側部には、同側部を貫通する出口側貫通孔７２Ｄが形成されている。また、可動部材７４の側部には、同側部を貫通するとともにハウジング７２の出口側貫通孔７２Ｄよりも軸方向Ａにおける長さが短い出口側連通孔７４Ｄが形成されている。ここで、収容室７３内において、可動部材７４が最も図中上側寄りに位置する状態において、出口側連通孔７４Ｄにおける図中上側端面と出口側貫通孔７２Ｄにおける上側端面とが一致する。また、収容室７３内において、可動部材７４が最も図中下側寄りに位置する状態において、出口側連通孔７４Ｄにおける図中下側端面と出口側貫通孔７２Ｄにおける下側端面とが一致する。このように、収容室７３内における可動部材７４の位置を変更することによって、収容室７３の出口部７３Ｄの開口位置が軸方向Ａにおいて変更される。

ハウジング７２の端部７２Ｂには、上記間隙７３Ｆとハウジング７２の外部とを連通する導入用貫通孔７２Ｅが形成されている。また、導入用貫通孔７２Ｅと、リリーフ通路６２においてリリーフ弁７１の上流側部分との間には導入通路７８が接続されている。また、導入通路７８の途中には、電子制御装置９によって通電制御がなされる電磁ソレノイド式の切替弁７９が設けられている。電子制御装置９を通じて、切替弁７９のソレノイドに対して通電がなされると、同切替弁７９が開弁され、リリーフ通路６２においてリリーフ弁７１の上流側におけるオイルが導入通路７８を通じて上記間隙７３Ｆに導入されるようになる。また、切替弁７９のソレノイドに対する通電が停止されると、同切替弁７９が閉弁され、上記間隙７３Ｆへオイルが導入されなくなる。尚、間隙７３Ｆには排出通路（図示略）が接続されており、上記間隙７３Ｆへオイルが導入されないときには、同間隙７３Ｆに存在するオイルは排出通路を通じて外部へ排出される。

次に、図３を併せ参照してリリーフ弁７１の作動態様について説明する。
図３（ａ）に、切替弁７９が開弁されているときのリリーフ弁７１の断面構造を示す。また、図３（ｂ）に、切替弁７９が閉弁されているときのリリーフ弁７１の断面構造を示す。

図３（ａ）に示すように、切替弁７９が開弁されているときには、オイルポンプ６４から吐出されたオイルの一部は、リリーフ通路６２、及び導入通路７８を通じて上記間隙７３Ｆに導入される。これにより、間隙７３Ｆにおけるオイルの圧力によって可動部材７４が図中上方に押し上げられることで、可動部材７４は、その底部７４Ａがハウジング７２の底部７２Ａに当接した状態に保持される。こうした状態において、機関出力が増大してオイルポンプ６４から吐出されるオイルの圧力が上昇するとともに、リリーフ通路６２を通じて弁体７５に対して作用するオイルの圧力が上昇して、弁体７５が、図３（ａ）にて示す位置まで変位すると、収容室７３の入口部７３Ｃと出口部７３Ｄとが連通状態となる。これにより、主供給通路６１におけるオイルの一部がリリーフ通路６２を通じてオイルポンプ６４の上流側へリリーフされるようになることで、内燃機関１の各部に供給されるオイルの圧力段が低圧段とされる。

図３（ｂ）に示すように、切替弁７９が閉弁されているときには、上記間隙７３Ｆに対してオイルが導入されない。これにより、可動部材７４を図中上方に押し上げる力が低下することで、可動部材７４は、その端部７４Ｂが固定部材７６の大径部７６Ａに当接した状態に保持される。こうした状態において、機関出力が増大してオイルポンプ６４から吐出されるオイルの圧力が上昇するとともに、リリーフ通路６２を通じて弁体７５に対して作用するオイルの圧力が上昇して、弁体７５が、図３（ｂ）にて示す位置まで変位すると、収容室７３の入口部７３Ｃと出口部７３Ｄとが連通状態となる。これにより、主供給通路６１におけるオイルの一部がリリーフ通路６２を通じてオイルポンプ６４の上流側へリリーフされるようになることで、内燃機関の各部に供給されるオイルの圧力段が高圧段とされる。

さて、本実施形態では、電子制御装置９を通じて、機関回転速度ＮＥ及び燃料噴射量Ｑに基づいてオイルの圧力段の切替制御を行っている。具体的には、機関回転速度ＮＥが所定値ＮＥｔｈ以上となることをもって、切替弁７９の通電制御を通じてオイルの圧力段を低圧段から高圧段に切り替えている。また、燃料噴射量Ｑｔｈが所定値Ｑｔｈ以上となることをもって、切替弁７９の通電制御を通じてオイルの圧力段を低圧段から高圧段に切り替えている。

図４に、所定の冷却水温ＴＨＷにおける機関回転速度ＮＥ及び燃料噴射量Ｑとオイルの圧力段（低圧段、高圧段）との関係を規定したマップの一例を示す。
同図に示すように、機関回転速度ＮＥが所定値ＮＥｔｈよりも低く、且つ燃料噴射量Ｑが所定値Ｑｔｈよりも低い領域においてはオイルの圧力段は低圧段とされ、機関回転速度ＮＥが上記所定値ＮＥｔｈ以上、又は燃料噴射量Ｑが上記所定値Ｑｔｈ以上の領域においてはオイルの圧力段は高圧段とされる。尚、ここでの所定値ＮＥｔｈ及び所定値Ｑｔｈが本発明に係る所定の閾値に相当する。

図５に、所定の燃料噴射量Ｑ（ただし、Ｑ＜Ｑｔｈ）における機関回転速度ＮＥと、リリーフ弁７１により調圧されて内燃機関１の各部に供給されるオイルの圧力Ｐとの関係を示すグラフの一例を示す。

機関出力の増大に伴ってオイルポンプ６４の駆動力が増大することから、同図に示すように、オイルの圧力Ｐは、機関回転速度ＮＥの上昇に伴って増大する。
ここで、切替弁７９が開弁されているときには、すなわちオイルの圧力段が低圧段とされているときには、機関回転速度ＮＥが所定値ＮＥ０となると、リリーフ弁７１が開弁して主供給通路６１のオイルがリリーフされるようになる（図中Ａ点）。これにより、機関回転速度ＮＥが所定値ＮＥ０以上の領域においては同所定値ＮＥ０未満の領域に比して、機関回転速度ＮＥの上昇量に対するオイルの圧力Ｐの上昇量が小さなものとなる。

一方、機関回転速度ＮＥが更に上昇して、先の図４にて例示した所定値ＮＥｔｈとなると（図中Ｃ点）、切替弁７９が閉弁され、すなわちオイルの圧力段が高圧段とされ、先の図３（ｂ）に示したように、可動部材７４が降下してリリーフ弁７１の開弁圧が大きくされることから、リリーフ弁７１は再び閉弁することとなる。これにより、リリーフ通路６２及びリリーフ弁７１を通じてのオイルのリリーフが行われなくなることで、オイルの圧力Ｐは急激に上昇するようになる。そして、リリーフ弁７１が再び開弁すると、主供給通路６１のオイルがリリーフされるようになる。このことにより、オイルの圧力Ｐは、機関回転速度ＮＥの上昇に伴い増大するようになるが、オイルの圧力段が低圧段とされているときに比して、機関回転速度ＮＥに対応するオイルの圧力Ｐは高いものとなる。

このようにして、オイルの圧力段を高圧段に切り替えることで、オイルの圧力が高圧となってチェック弁６７が開弁し、オイルジェット機構６６を通じて高圧のオイルがピストン３２に対して噴射供給される。また、こうしてピストン３２に対して噴射供給されるオイルの圧力が高圧とされるほど、ピストン３２に対して単位時間当たりにより多くのオイルが噴射供給されるようになり、ピストン３２の冷却効果が増大することとなる。このようにして、ピストン３２の過度の温度上昇が抑制されるようになる。尚、本実施形態におけるオイル供給システムが本発明に係るオイル圧力可変手段に相当するとともに、本実施形態におけるリリーフ通路６２、リリーフ弁７１、導入通路７８、及び切替弁７９が本発明に係る圧力段切替機構に相当する。

ここで、ピストン３２の温度が高いときほど内燃機関１の冷却水通路５を流通する冷却水の温度が高くなること、及びピストン３２の温度が高くなる状況においては早期にピストン３２を冷却する必要があることから、水温センサ８１により検出される冷却水温ＴＨＷが高いときには低いときに比して上記所定値ＮＥｔｈ、Ｑｔｈをそれぞれ小さく設定するようにしている。具体的には、水温センサ８１により検出される冷却水温ＴＨＷについて３つの温度領域（第１の温度領域（Ｔ１≦ＴＨＷ＜Ｔ２）、第２の温度領域（Ｔ２≦ＴＨＷ＜Ｔ３）、第３の温度領域（Ｔ３≦ＴＨＷ＜Ｔ５））を設けるとともに、これら３つの温度領域毎に上記所定値ＮＥｔｈ、Ｑｔｈを設定するようにしている。ちなみに、本実施形態では、上記各温度の関係が、「Ｔ０＜Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３＜Ｔ４＜Ｔ５」となっている。

ところで、上述したように、水温センサ８１は、内燃機関１の冷却水通路５においてピストン３２近傍位置から離間した位置に設けられている。また、冷却水通路５において冷却水が流通しているときには、冷却水には、ブロック側ウォータジャケット５３におけるピストン３２近傍位置及びヘッド側ウォータジャケット５４を通過する際に多くの熱が伝えられる。これらのことから、水温センサ８１の配設位置における冷却水温ＴＨＷは、ピストン３２近傍位置における冷却水温ＴＨＷに比して高いものとなる。一方、上述したウォータポンプ５５の駆動制御を通じて冷却水通路５における冷却水の流通が禁止されているときには、ピストン３２近傍位置に留まっている冷却水に対してピストン３２から多くの熱が伝えられることから、水温センサ８１の配設位置における冷却水温ＴＨＷは、ピストン３２近傍位置における冷却水の温度に比して低いものとなる。そのため、冷却水通路５における冷却水の流通が禁止されているとき、すなわち水温センサ８１により検出される冷却水温ＴＨＷに対してピストン３２近傍位置における冷却水の温度が最も高くとなる状況を想定して、水温センサ８１により検出される冷却水温ＴＨＷと上記所定値ＮＥｔｈ、Ｑｔｈとの関係を規定することがピストン３２の過度の温度上昇を確実に抑制する上では好ましいと考えられる。しかしながらこの場合、冷却水通路５における冷却水の流通が許容されている場合には、以下の問題が生じることとなる。すなわち、水温センサ８１の配設位置における冷却水温ＴＨＷが上昇し、これに伴い上記所定値ＮＥｔｈ、Ｑｔｈが小さく設定され、機関回転速度ＮＥや燃料噴射量Ｑがこれら所定値ＮＥｔｈ、Ｑｔｈ以上となると、上述したように、オイルの圧力段が高圧段とされて、ピストン３２に対してオイルが噴射供給されるようになる。しかしながら、このとき実際には、ピストン３２の温度がオイルによる冷却を必要とするほど高くなっていないといった状況が生じる。その結果、ピストン３２に対してオイルを噴射供給すべくオイルの圧力段が高圧段とされている分だけオイルポンプ６４の駆動負荷が増大して内燃機関１の燃料消費量が不要に増大するといった問題が生じるおそれがある。

そこで、本実施形態では、水温センサ８１により検出される冷却水温ＴＨＷが同一であっても、冷却水通路５における冷却水の流通が許容されているときには禁止されているときに比して、ピストン３２近傍位置における冷却水の温度は低いものとなることを考慮して、電子制御装置９を通じて、上記所定値ＮＥｔｈ、Ｑｔｈを設定するようにしている。すなわち、水温センサ８１により検出される冷却水温ＴＨＷが含まれる温度領域に対して設定される所定値ＮＥｔｈ、Ｑｔｈを、冷却水通路５における冷却水の流通が許容されているときには禁止されているときに比して大きくすることにより、ピストン３２の過度の温度上昇を的確に抑制しつつ、内燃機関１の燃料消費量の不要な増大を抑制するようにしている。尚、本実施形態の電子制御装置９が閾値設定手段に相当する。

次に、図６のフローチャートを参照して、上述したウォータポンプ５５の駆動制御について、その処理手順を説明する。尚、同図に示す一連の処理は、電子制御装置９を通じて、内燃機関１の暖機中に所定周期毎に繰り返し実行される。

同図に示すように、この一連の処理においては、まず、ステップＳ１０１の処理として、そのときの機関回転速度ＮＥ、燃料噴射量Ｑ、及び冷却水温ＴＨＷを読み込む。そして、次に、ステップＳ１０２の処理として、機関回転速度ＮＥが所定値ＮＥｈｉｇｈ以下であるか否かを判断する。すなわち、内燃機関１が低回転状態或いは中回転状態であるか否かを判断する。ここで、機関回転速度ＮＥが所定値ＮＥｈｉｇｈよりも大きい場合には（ステップＳ１０２：「ＮＯ」）、次に、ステップＳ１０６の処理に移行する。ステップＳ１０６では、内燃機関１が高回転状態であり、内燃機関１の冷却を図るべく、ウォータポンプ５５を駆動状態として、この一連の処理を一旦終了する。

一方、ステップＳ１０２において、機関回転速度ＮＥが所定値ＮＥｈｉｇｈ以下である場合には（ステップＳ１０２：「ＹＥＳ」）、次に、ステップＳ１０３の処理に移行する。ステップＳ１０３では、燃料噴射量Ｑが所定値Ｑｈｉｇｈ以下であるか否かを判断する。すなわち、内燃機関１が低負荷状態或いは中負荷状態であるか否かを判断する。ここで、燃料噴射量Ｑが所定値Ｑｈｉｇｈよりも大きい場合には（ステップＳ１０３：「ＮＯ」）、次に、ステップＳ１０６の処理に移行する。ステップＳ１０６では、内燃機関１が高負荷状態であり、内燃機関１の冷却を図るべく、ウォータポンプ５５を駆動状態として、この一連の処理を一旦終了する。

一方、ステップＳ１０３において、燃料噴射量Ｑが所定値Ｑｈｉｇｈ以下である場合には（ステップＳ１０３：「ＹＥＳ」）、次に、ステップＳ１０４の処理に移行する。ステップＳ１０４では、冷却水温ＴＨＷが所定の温度範囲（Ｔ０≦ＴＨＷ≦Ｔ４）内に含まれるか否かを判断する。ここでは、例えば内燃機関１が低温状態ではないか否か、及び内燃機関１の暖機が完了していないか否かを判断する。その結果、冷却水温ＴＨＷが所定の温度範囲内に含まれないときには（ステップＳ１０４：「ＮＯ」）、次に、ステップＳ１０６の処理に移行する。ステップＳ１０６では、冷却水温ＴＨＷが所定の温度範囲の上限値（Ｔ４）よりも高いときには、内燃機関１の冷却を図るべく、ウォータポンプ５５が駆動状態とされる。また、冷却水温ＴＨＷが所定の温度範囲の下限値（Ｔ０）よりも低いときには、内燃機関１の各部に対して冷却水を流通させてこれらの凍結を抑制すべく、ウォータポンプ５５を駆動状態とされる。

一方、ステップＳ１０４において、冷却水温ＴＨＷが所定の温度範囲内に含まれる場合には（ステップＳ１０４：「ＹＥＳ」）、次に、ステップＳ１０５の処理に移行する。ステップＳ１０５では、内燃機関１の暖機の促進を図るべく、ウォータポンプ５５を停止状態として、この一連の処理を一旦終了する。

次に、図７のフローチャートを参照して、上述したオイルの圧力段の切替制御について、その処理手順を説明する。尚、同図に示す一連の処理は、電子制御装置９を通じて、内燃機関１の暖機中に所定周期毎に繰り返し実行される。

同図に示すように、この一連の処理においては、まず、ステップＳ２０１の処理として、そのときの冷却水温ＴＨＷを読み込む。そして、次に、ステップＳ２０２の処理として、ウォータポンプ５５が停止中であるか否か、すなわち冷却水通路５における冷却水の流通が禁止されているか否かを判断する。ここで、ウォータポンプ５５が停止中である場合には（ステップＳ２０２：「ＹＥＳ」）、次に、ウォータポンプ停止中用マップを参照して、オイルの圧力段の切替制御を実行し（ステップＳ２０３）、この一連の処理を一旦終了する。

一方、ステップＳ２０２において、ウォータポンプ５５が停止中でない場合には（ステップＳ２０２：「ＮＯ」）、すなわちウォータポンプ５５が駆動されており、冷却水通路５における冷却水の流通が許容されている場合には、次に、ウォータポンプ駆動中用マップを参照して、オイルの圧力段の切替制御を実行し（ステップＳ２０４）、この一連の処理を一旦終了する。

図８に、冷却水温ＴＨＷの上記温度領域毎に、オイルの圧力段の切替制御に用いられる機関回転速度ＮＥの所定値ＮＥｔｈ及び燃料噴射量の所定値Ｑｔｈを規定したマップを示す。尚、図８（ａ）は、冷却水温ＴＨＷが第１の温度領域（Ｔ１≦ＴＨＷ＜Ｔ２）にあるときに適用されるマップであり、図８（ｂ）は、冷却水温ＴＨＷが第１の温度領域よりも高い第２の温度領域（Ｔ２≦ＴＨＷ＜Ｔ３）にあるときに適用されるマップであり、図８（ｃ）は、冷却水温ＴＨＷが第２の温度領域よりも高い第３の温度領域（Ｔ３≦ＴＨＷ＜Ｔ５）にあるときに適用されるマップである。また、各図中において、ウォータポンプ駆動中用マップを実線に示し、ウォータポンプ停止中用マップを破線にて示す。

同図に実線にて示すように、ウォータポンプ５５が駆動され、冷却水通路５において冷却水が流通している場合には、第１の温度領域、第２の温度領域、及び第３の温度領域の順に、すなわち、より高い温度領域となるほど、機関回転速度ＮＥの所定値ＮＥｔｈ及び燃料噴射量Ｑの所定値Ｑｔｈが小さくされている（ＮＥ１＞ＮＥ２＞ＮＥ３、Ｑ１＞Ｑ２＞Ｑ３）。また、ウォータポンプ５５が停止され、冷却水通路５において冷却水が流通していない場合においても同様に、第１の温度領域、第２の温度領域、及び第３の温度領域の順に、すなわち、より高い温度領域となるほど、機関回転速度ＮＥの所定値ＮＥｔｈ及び燃料噴射量Ｑの所定値Ｑｔｈが小さくされている（ＮＥ１１＞ＮＥ１２＞ＮＥ１３、Ｑ１１＞Ｑ１２＞Ｑ１３）。ただし、冷却水通路５において冷却水が流通している場合における機関回転速度ＮＥの所定値ＮＥｔｈ（ＮＥ１、ＮＥ２、ＮＥ３）は、冷却水通路５において冷却水が流通していない場合における機関回転速度ＮＥの所定値ＮＥｔｈ（ＮＥ１１、ＮＥ１２、ＮＥ１３）に比してそれぞれ大きくされている（ＮＥ１＞ＮＥ１１、ＮＥ２＞ＮＥ１２、ＮＥ３＞ＮＥ１３）。また、冷却水通路５において冷却水が流通している場合における燃料噴射量Ｑの所定値Ｑｔｈ（Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３）は、冷却水通路５において冷却水が流通していない場合における燃料噴射量Ｑの所定値Ｑｔｈ（Ｑ１１、Ｑ１２、Ｑ１３）に比して大きくされている（Ｑ１＞Ｑ１１、Ｑ２＞Ｑ１２、Ｑ３＞Ｑ１３）。

以上説明した本実施形態に係る内燃機関の制御装置によれば、以下に示す作用効果が得られるようになる。
（１）内燃機関１は、冷却水通路５においてピストン３２近傍位置から離間した位置に設けられて同離間位置における冷却水温ＴＨＷを検出する水温センサ８１と、冷却水通路５における冷却水の流通の許容及び禁止を切り換えるウォータポンプ５５及びクラッチ５８とを備えるものとした。また、機関駆動式のオイルポンプ６４から吐出されて内燃機関１のピストン３２に噴射供給されるオイルの圧力段を低圧段と高圧段とで切り換えるリリーフ通路６２、リリーフ弁７１、導入通路７８、及び切替弁７９を備え、機関回転速度ＮＥが所定値ＮＥｔｈ以上となること、又は燃料噴射量Ｑが所定値Ｑｔｈ以上となることをもってオイルの圧力段を高圧段とするものとした。また、電子制御装置９は、水温センサ８１により検出される冷却水温ＴＨＷについて３つの温度領域（Ｔ１≦ＴＨＷ＜Ｔ２、Ｔ２≦ＴＨＷ＜Ｔ３、Ｔ３≦ＴＨＷ＜Ｔ５）を設けるとともに、これら３つの温度領域毎に上記所定値ＮＥｔｈ、Ｑｔｈを設定するものとした。そして、水温センサ８１により検出される冷却水温ＴＨＷが含まれる温度領域に対して設定される所定値ＮＥｔｈ、Ｑｔｈを、冷却水通路５における冷却水の流通が許容されているときには禁止されているときに比して大きくするものとした。

水温センサ８１は、冷却水通路５においてピストン３２近傍位置から離間した位置に設けられて同離間位置における冷却水温ＴＨＷを検出するものであることから、水温センサ８１により検出される冷却水温ＴＨＷが同一であっても、冷却水通路５において冷却水が流通しているときには流通していないときに比して、ピストン３２近傍位置における冷却水の温度は低いものとなる。

これにより、冷却水通路５における冷却水の流通が許容されているときには禁止されているときに比して、すなわち、水温センサ８１により検出される冷却水温ＴＨＷを基準としてピストン３２近傍位置における冷却水の温度が相対的に低いときには高いときに比して、水温センサ８１により検出される冷却水温ＴＨＷに対して設定される上記所定値ＮＥｔｈ、Ｑｔｈが大きくされる。このように、上記所定値ＮＥｔｈ、Ｑｔｈを設定する際に、水温センサ８１により検出される冷却水温ＴＨＷだけではなく、同冷却水温ＴＨＷと冷却水通路５における冷却水の流通態様とに基づき把握されるピストン３２近傍位置における冷却水の温度を加味することで、実際のピストン３２近傍位置における冷却水の温度に即して上記所定値ＮＥｔｈ、Ｑｔｈを設定することができるようになる。これにより、オイルの圧力を、より広い機関回転速度領域及び燃料噴射領域において低い状態に好適に維持することができるようになる。従って、内燃機関１のピストン３２の過度の温度上昇を的確に抑制しつつ、内燃機関１の燃料消費量の不要な増大を抑制することができるようになる。

尚、本発明に係る内燃機関の制御装置は、上記実施形態にて例示した構成に限定されるものではなく、これを適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。
・上記実施形態では、機関駆動式のウォータポンプ５５及びクラッチ５８を備えるものについて例示したが、本発明に係る冷却水流量可変手段はこれに限られるものではなく、他に例えば、電動式ウォータポンプを採用することもできる。

・上記実施形態では、リリーフ通路６２、リリーフ弁７１、導入通路７８、及び切替弁７９を備えるものについて例示したが、本発明に係る圧力段切替機構はこれに限られるものではなく、機関駆動式のオイルポンプ６４から吐出されてピストン３２に供給されるオイルの圧力段を低圧段と高圧段とで切り換えるものであればこれを任意の構成に変更してもよい。

・上記実施形態では、機関駆動式のオイルポンプ６４を備えるものについて例示したが、オイルポンプの構成はこれに限られるものではなく、電動式のオイルポンプを採用するようにしてもよい。

・上記実施形態では、オイル供給システムにおいて、主供給通路６１とオイルジェット機構６６との間にチェック弁６７を設けるようにしているが、こうしたチェック弁６７を割愛することで、主供給通路６１及びオイルジェット機構６６を通じてピストン３２に対して常にオイルを噴射供給するようにしてもよい。この場合、オイルの圧力が高くなるほど、すなわち、単位時間当たりに噴射供給されるオイル量が多くなるほど、オイルによるピストン３２の冷却効果が大きなものとなる。

・上記実施形態では、オイルの圧力段を切り替えるために用いられる機関状態量として、機関回転速度ＮＥ及び燃料噴射量Ｑの双方を採用しているが、これを機関回転速度ＮＥのみとすることや、燃料噴射量Ｑのみとすることもできる。

・上記実施形態では、機関負荷として燃料噴射量Ｑを採用しているが、これに代えて、吸気圧等を採用することもできる。また、ガソリン機関の場合には、機関負荷として、例えば吸入空気量を採用することもできる。

・上記実施形態では、水温センサ８１をシリンダヘッド４の外側に設けるようにしているが、本発明に係る冷却水温度検出手段はこれに限られるものではない。内燃機関の冷却水通路においてピストン近傍位置から離間した位置に設けられて同離間位置における冷却水の温度を検出するものであれば、上記実施形態にておいて例示した位置よりも下流側に設けるようにしてもよい。

・上記実施形態では、水温センサ８１により検出される冷却水温ＴＨＷについて３つの温度領域を設けるとともに、これら３つの温度領域毎に所定値ＮＥｔｈ、Ｑｔｈを設定するようにしているが、これに代えて、２つの温度領域とすることや、４つ以上の温度領域としてもよい。この場合においても、冷却水通路における冷却水の流量が多いときには少ないときに比して、冷却水温度検出手段により検出される冷却水の温度に対して設定される所定の閾値を大きくするようにすればよい。

１…内燃機関、２…内燃機関本体、３…シリンダブロック、３１…シリンダボア、３２…ピストン、４…シリンダヘッド、５…冷却水通路、５１…主冷却水通路、５２…副冷却水通路、５３…ウォータジャケット、５４…ウォータジャケット、５５…ウォータポンプ、５６…ラジエータ、５７…サーモスタット、５８…クラッチ、６１…主供給通路、６２…リリーフ通路、６３…オイルパン、６４…オイルポンプ、６５…副供給通路、６６…オイルジェット機構、６７…チェック弁、７１…リリーフ弁、７２…ハウジング、７２Ａ…底部、７２Ｂ…端部、７２Ｃ…入口側貫通孔、７２Ｄ…出口側貫通孔、７２Ｅ…導入用貫通孔、７３…収容室、７３Ｃ…入口部、７３Ｄ…出口部、７３Ｅ…導入部、７３Ｆ…間隙、７４…可動部材、７４Ａ…底部、７４Ｂ…端部、７４Ｃ…入口側連通孔、７４Ｄ…出口側連通孔、７５…弁体、７６…固定部材、７６Ａ…大径部、７６Ｂ…小径部、７７…ばね、７８…導入通路、７９…切替弁、８１…水温センサ、９…電子制御装置。

Claims (6)

1. 内燃機関の冷却水通路においてピストン近傍位置から離間した位置に設けられて同離間位置における冷却水の温度を検出する冷却水温度検出手段と、
   前記冷却水通路における冷却水の流量を機関運転状態に基づいて可変とする冷却水流量可変手段と、
   機関状態量が所定の閾値以上となることをもって内燃機関のピストンに対して供給されるオイルの圧力を大きくするオイル圧力可変手段とを備える内燃機関に適用されて、
   前記冷却水温度検出手段により検出される冷却水の温度が高いときには低いときに比して前記所定の閾値を小さく設定する閾値設定手段を備える内燃機関の制御装置において、
   前記閾値設定手段は、前記冷却水通路における冷却水の流量が多いときには少ないときに比して、前記冷却水温度検出手段により検出される冷却水の温度に対して設定される前記所定の閾値を大きくする
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記冷却水流量可変手段は、前記冷却水通路における冷却水の流通の許容及び禁止を切り換えるものであって、
   前記閾値設定手段は、前記冷却水通路における冷却水の流通が許容されているときには禁止されているときに比して、前記冷却水温度検出手段により検出される冷却水の温度に対して設定される前記所定の閾値を大きくする
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記閾値設定手段は、前記冷却水温度検出手段により検出される冷却水の温度について設けられる複数の温度領域毎に前記所定の閾値を設定するものであって、前記冷却水温度検出手段により検出される冷却水の温度が含まれる前記複数の温度領域のうちの一の温度領域に対して設定される前記所定の閾値を、前記冷却水通路における冷却水の流量が多いときには少ないときに比して大きくする
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記機関状態量として機関回転速度を含むものであり、
   前記オイル圧力可変手段は、機関回転速度が所定値以上となることをもって内燃機関のピストンに対して噴射供給されるオイルの圧力を大きくする
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記機関状態量として機関負荷を含むものであり、
   前記オイル圧力可変手段は、機関負荷が所定値以上となることをもって内燃機関のピストンに対して噴射供給されるオイルの圧力を大きくする
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
6. 請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記オイル圧力可変手段は、機関駆動式のオイルポンプから吐出されて内燃機関のピストンに供給されるオイルの圧力段を低圧段と高圧段とで切り換える圧力段切替機構を備えるものであって、機関状態量が前記所定の閾値以上においてはオイルの圧力段を高圧段とする一方、前記機関状態量が前記所定の閾値未満においてはオイルの圧力段を低圧段とする
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。

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