JP6154357B2 - オイルポンプの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、可変容量型のオイルポンプの制御装置に関し、特に、アルコール含有燃料を使用するエンジンに装備されたオイルポンプの容量制御に関する。

従来より一般にエンジンには、シリンダやピストン、クランクジャーナルなどを適正に潤滑するためにオイルポンプが装備されており、このオイルポンプは、チェーンやギヤなどを介してクランクシャフトによって駆動される。そこで、このようなオイルポンプの駆動によるエンジンの動力損失（ポンプ駆動損失）を低減するために、可変容量型のオイルポンプを用いることが提案されている（例えば特許文献１などを参照）。

ところで、近年では自動車用のエンジンにおいて、ガソリンおよびアルコールを混合した、いわゆるアルコール含有燃料を使用することがある。このような燃料は、アルコールの濃度に応じて性状が変化するため、その濃度に応じて例えば空燃比などエンジンの運転条件を変更する補正制御が行われる。また、燃料中のアルコール濃度に応じてオイルポンプの制御を補正することも提案されている。

一例として特許文献２に記載のアルコールエンジンでは、ロータリピストンエンジンのトロコイド内周面に供給するオイルの量を、燃料中のアルコール濃度が高いほど増量補正するようにしている。すなわち、アルコールは比熱がガソリンの１／６であり、その濃度が高いほど燃料の供給量が多くなることから、トロコイド内周面においてオイルが燃料に洗い流されるようになり、油膜切れが発生し易くなるからである。

特開２０１２−１３２３５６号公報 特開平５−０９８９２１号公報

しかしながら前記後者の従来例では、燃料に含まれるアルコールの濃度については考慮されているものの、そのアルコールがオイルに混入して蓄積されることによる不具合については何ら考慮されていない。すなわち、アルコールはガソリンに比べて揮発性が低いので、未燃燃料によるオイルの希釈が進むに連れて、このオイル中に蓄積されるようになり、例えばショートトリップによる未暖機でのエンジンの運転が繰り返された場合、オイルに混入したアルコールの濃度が急速に高くなることがある。

本発明の発明者は、そのようにアルコールの濃度が高くなっている状態でエンジンの暖機が終了し、オイル供給系の一部においてオイルの温度がアルコールの沸点を超えると、このアルコールが一気に気化することによってオイルの実質的な流量が減少してしまい、潤滑部へのオイルの供給が不足する事態を招くことに気付いた。

かかる新規な知見に基づいて本発明の目的は、アルコール含有燃料を使用するエンジンにおいて、前記のようにオイルに混入したアルコールが一気に気化することによる潤滑部へのオイル供給不足を抑制し、エンジンの信頼性を担保することにある。

前記の目的を達成すべく本発明は、アルコール含有燃料を使用するエンジンに装備された可変容量型のオイルポンプの制御装置を対象とする。そして、エンジンのオイル中のアルコール濃度が所定濃度以上であって且つオイルの温度が所定温度以上である場合、即ち補正条件が成立した場合に、この補正条件が成立していない場合に比べて、ポンプ容量を増大補正する構成とし、前記所定温度は、アルコール含有燃料に含まれるアルコールの沸点に対応づけて設定したものである。

前記の構成により、例えば、エンジンの現在までの運転履歴（エンジンの油温や水温の他、燃料噴射量若しくは負荷率および回転数等の履歴）と、燃料に含まれるアルコールの濃度とに基づいて、オイルに混入したアルコールの濃度が推定される。また、オイルパンに配設した光学式センサなどの出力からアルコール濃度を推定（算出）することもできる。こうして推定されたオイル中のアルコール濃度が所定濃度以上である場合は、オイルの温度が所定温度以上になってアルコールが一気に気化すると、上述したように潤滑部へのオイルの供給が不足するおそれがある。

これに対し本発明では、前記のようにオイル中のアルコール濃度が所定濃度以上であって且つオイル温度が所定温度以上である場合、即ち補正条件が成立した場合には、オイルポンプの回転毎の吐出量、即ちポンプ容量を増大補正する。これによりオイルの吐出量が増大するので、このオイルに含まれるアルコールの気化によって実質的な流量が減少しても、潤滑部へのオイルの供給不足を抑制できる。よって、エンジンの信頼性を担保することができる。

ここで、前記補正条件における所定温度は、オイル中のアルコールの沸点に対応づけて設定されるものであるが、アルコールの沸点は圧力によって変化するので、エンジンのオイル供給系において相対的に圧力の低い部位（例えばオイルポンプの吸い込み側など）の圧力を考慮して設定するのが好ましい。

すなわち、例えばエンジン回転数が高いときやオイルの粘度が高いときには、オイルポンプの吸い込み側の負圧が増大（油圧は低下）し易いので、これによるアルコールの沸点の低下を考慮すれば、前記の補正条件における所定温度をエンジン回転数およびオイルの粘度の少なくとも一方に基づいて、エンジン回転数が高いほど若しくはオイルの粘度が高いほど、低温側に補正するのが好ましい。

一方、前記補正条件におけるアルコールの所定濃度については、前記のようなアルコールの気化が発生した場合に、潤滑部へのオイルの供給不足の度合いに影響を与えるものである。そこで、エンジンの負荷率や回転数などの運転条件も考慮しながら、オイルの供給がどの程度、不足した場合に潤滑部にどのようなダメージが生じるか、実験・シミュレーションによって検討する。

そして、オイルの供給不足を抑制するために、前記のようにオイルポンプの容量を増大補正すると、ポンプ駆動のためのエンジンの動力損失が増えてしまうことも考慮して、このようなポンプ駆動損失の増大を極力、招かないようにしながら潤滑部へのオイルの供給不足は抑制できるように、補正条件におけるアルコールの所定濃度を適切に設定するのが好ましい。

一例として、前記補正条件におけるアルコールの所定濃度は、エンジンの負荷率および回転数の少なくとも一方に基づいて、負荷率が高いほど若しくはエンジン回転数が高いほど、言い換えるとオイルの供給不足によって潤滑部がダメージを受け易いときほど、低濃度側に補正するようにしてもよい。

さらに、そうして補正条件が満たされ、ポンプ容量を増大補正する際の増大補正量についても、オイルに含まれるアルコールの濃度やオイルの粘度、およびエンジンの負荷率や回転数等に応じて変更するようにしてもよい。すなわち、前記したようにオイルに含まれるアルコールの濃度が高いときほど、潤滑部へのオイルの供給不足の度合いが大きくなり易く、また、オイルの粘度が高いときにもオイルの供給不足の度合いが大きくなり易い。そして、エンジンの負荷率や回転数が高いときほど、オイルの供給不足によって潤滑部にダメージを生じ易い。

これらについて考慮すれば、オイルに混入したアルコール濃度、オイルの粘度、エンジンの負荷率および回転数の少なくとも一つに基づいて、アルコール濃度が高いほど、オイルの粘度が高いほど、エンジンの負荷率が高いほど、若しくはエンジン回転数が高いほど、ポンプ容量の増大補正量を大きくすればよい。但し、エンジン回転数が高いときには、これに応じてオイルポンプの吐出量が増大するので、エンジン回転数に基づく増大補正量は相対的には少な目に設定するのが好ましい。

なお、前記のアルコール濃度、オイルの粘度、エンジンの負荷率、エンジン回転数等が高いほど、ポンプ容量の増大補正量を大きくする、というのは必ずしもアルコール濃度等が高くなるに連れて増大補正量を連続的に大きくする、という意味ではなく、アルコール濃度等の高い場合に、低い場合と比較して増大補正量が大きくなるようにすればよい。

一方、例えばコースティングのようにエンジンの負荷率がかなり低い状態では、たとえ前記のオイル供給不足が生じても潤滑部にはダメージを生じないこともあり、このような場合はポンプ駆動損失が増大しないように、ポンプ容量の増大補正を禁止する方がよい。つまり、エンジンの負荷率が所定値未満の軽負荷状態であれば、前記の補正条件が成立してもポンプ容量の補正制御は行わないようにしてもよい。

本発明によれば、アルコール含有燃料を使用するエンジンに装備された可変容量型のオイルポンプにおいて、エンジンのオイルに混入したアルコールの濃度が所定濃度以上であって、且つオイルの温度がアルコールの沸点に対応する所定温度以上である場合（補正条件が成立した場合）に、ポンプ容量を増大補正するようにしたので、オイルに混入したアルコールが一気に気化することによる潤滑部へのオイルの供給不足を抑制して、エンジンの信頼性を担保することができる。

本発明の実施の形態に係るエンジンのオイル供給系を概略的に示す構成図である。 実施の形態に係るオイルポンプの構造（ポンプ容量が最大の状態）と、制御系の概略構成とを示す図である。 制御系を省略して、ポンプ容量が最小の状態を示す図２相当図である。 ポンプ容量の基本的な制御におけるＯＣＶ電流値と、エンジン回転数と、ポンプ吐出圧との相互の関係を示すグラフ図である。 ポンプ容量の補正制御の第１の実施形態を示すフローチャート図である。 カーナビゲーションの情報を利用する変形例に係る図５相当図である。 オイル中のアルコール濃度に応じてポンプ容量の増大補正量を設定するようにした第２の実施形態に係る図５相当図である。 オイルの粘度に応じて補正量を設定する変形例に係る図５相当図である。 エンジン回転数に応じて補正量を設定する変形例に係る図５相当図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。この実施の形態では、自動車に搭載されたエンジンのオイルポンプに本発明を適用した場合について説明するが、これに限ることはない。

−オイル供給系の概略構成−
まず、図１に仮想線で外形を示すようにエンジン１は、クランクシャフト１３の長手方向（図１において左右方向）に複数のシリンダ（図示せず）が設けられた直列多気筒エンジンである。図１には一つのみ示すが、それぞれのシリンダにはピストン１２が収容され、コネクティングロッド１２ａを介してクランクシャフト１３に連結されている。クランクシャフト１３は、複数のクランクジャーナル１３ａによってエンジン１の下部（クランクケース）に回転自在に支持されている。

また、エンジン１の上部には、各シリンダ毎に吸気バルブ１２ｂおよび排気バルブ１２ｃが２つずつ配設されて、図示省略の吸気ポートおよび排気ポートをそれぞれ開閉するようになっている。なお、吸気ポートには燃料を噴射するインジェクタが配設されていて、図外の燃料配管によって燃料タンクから燃料が供給されるようになっている。詳しい説明は省略するが、本実施形態のエンジン１は燃料として、アルコールとガソリンとをそれぞれ単独で、若しくは混合して使用可能な構成とされており、燃料タンクには、いわゆるアルコール含有燃料が貯留されている。

図１に表れているようにエンジン１の動弁系は、吸気側および排気側の２本のカムシャフト１４，１５を有するＤＯＨＣタイプのもので、それらのカムシャフト１４，１５は、それぞれ複数のカムジャーナル１４ａ，１５ａによって回転自在に支持されている。そして、それらのカムシャフト１４，１５の前端部（図１の左側端部）にそれぞれカムスプロケット１４ｂ，１５ｂが取り付けられ、タイミングチェーン３によってクランクシャフト１３の回転が伝達されるようになっている。

また、クランクシャフト１３の前端部の下方にはオイルポンプ５が配設されていて、その入力軸５ａにはポンプスプロケット５ｂが取り付けられ、チェーン４によってクランクシャフト１３の回転が伝達されるようになっている。そして、クランクシャフト１３により駆動されるオイルポンプ５が動作すると、エンジン１の下部のオイルパン１６内に貯留されているエンジンオイル（以下、単にオイルともいう）が、図示省略のオイルストレーナを介して吸い上げられ、オイルポンプ５から吐出油路６ａに吐出される。

こうしてオイルポンプ５から吐出されたオイルは、吐出油路６ａからオイルフィルタ６を流通してオイル供給系２のメインギャラリ２０に至る。図１の例ではメインギャラリ２０は、エンジン１の長手方向に延びていて、複数の分岐オイル通路によってエンジン１の潤滑部（前記のピストン１２やシリンダライナ、クランクジャーナル１３ａ、カムジャーナル１４ａ，１５ａなど）にオイルを分配するようになっている。

例えば、図１においては、メインギャラリ２０から下方に延びる複数の分岐オイル通路２１によって、クランクジャーナル１３ａにオイルが供給される。また、メインギャラリ２０の両端からそれぞれ上方に延びる分岐オイル通路２２，２３によって、カムジャーナル１４ａ，１５ａなどにオイルが供給される。

−オイルポンプの構造−
以下にオイルポンプ５の構造について、図２および図３を参照して詳細に説明する。これらの各図に示すようにオイルポンプ５は内接ギヤポンプであり、入力軸５ａにより回転される外歯車のドライブロータ５１と、これに噛み合って回転される内歯車のドリブンロータ５２とを備えている。ドリブンロータ５２の外周は調整リング５３によって保持されており、この調整リング５３は、後述するようにドライブロータ５１およびドリブンロータ５２を変位させることにより、ポンプ容量を変更する容量調整部材として機能する。

図２，３に示すようにオイルポンプ５のハウジング５０には、エンジン１の内方に向かって開放する収容凹部５０ａが形成され、図示しないカバーが重ね合わされるようになっている。この収容凹部５０ａに前記のドライブロータ５１、ドリブンロータ５２、調整リング５３などが収容される。また、収容凹部５０ａの底部の中央付近を入力軸５ａが貫通し、その端部に前述したポンプスプロケット５ｂが取り付けられている。

前記ドライブロータ５１は、例えばスプライン（図示せず）によって入力軸５ａに取り付けられており、その外周にはトロコイド曲線など（例えばインボリュート、サイクロイドなど）を有する外歯５１ａが複数（図の例では１１個）、形成されている。一方、前記ドリブンロータ５２はリング状に形成され、その内周には前記ドライブロータ５１の外歯５１ａと噛み合うような複数の内歯５２ａが形成されている。この内歯５２ａの歯数は、ドライブロータ５１の外歯５１ａの歯数よりも１つ多く（図の例では１２）なっている。

また、ドリブンロータ５２の中心はドライブロータ５１の中心に対して所定量、偏心しており、その偏心している側（図２の左上側）においてドライブロータ５１の外歯５１ａとドリブンロータ５２の内歯５２ａとが噛み合っている。一方、ドリブンロータ５２の外周は、調整リング５３のリング状の本体部５３ａによって摺動可能に保持されており、こうして調整リング５３に保持されたドライブロータ５１およびドリブンロータ５２によって、本実施形態では１１葉１２節のトロコイドポンプが構成されている。

詳しくは、図２，３に表れているように２つのロータ５１，５２の間の環状の空間には円周方向に並んで複数の作動室Ｒが形成され、これらの作動室Ｒが、２つのロータ５１，５２の回転に連れて円周方向に移動しながら、その容積が徐々に増大または減少する。こうして徐々に作動室Ｒの容積が増大してゆく範囲（図の左下側の範囲）が、吸入ポート５０ｂからオイルを吸入する吸入範囲となり、反対に徐々に作動室Ｒの容積が減少してゆく範囲（図の右上側の範囲）が、オイルを加圧しながら吐出ポート５０ｃへ送り出す吐出範囲となる。

すなわち、図２，３に破線で示すように、ハウジング５０の収容凹部５０ａの底面には、前記の吸入範囲に対応して吸入ポート５０ｂが開口し、また、吐出範囲に対応して吐出ポート５０ｃが開口している。吸入ポート５０ｂは、ハウジング５０の内部に形成された油路（図示せず）を介してオイルストレーナの油路に連通されるとともに、その一部が調整リング５３の外側において、後述する低圧空間ＴＬに臨んで開口している。一方、吐出ポート５０ｃは、図２，３に破線で示すようにハウジング５０の内部に形成されて、吐出油路６ａに連通している。

このように構成されたオイルポンプ５は、クランクシャフト１３によって駆動されて、入力軸５ａの回転によりドライブロータ５１およびドリブンロータ５２が互いに噛み合いながら回転する。そして、それらドライブロータ５１およびドリブンロータ５２の間に形成される複数の作動室Ｒが、吸入範囲を移動しながら吸入ポート５０ｂからオイルを吸い込み、その後、吐出範囲を移動しながらオイルを吐出ポート５０ｃへ吐出する。

−容量可変機構−
本実施形態のオイルポンプ５は、前記のようにドライブロータ５１の１回転毎に吐出されるオイルの量、即ちポンプ容量が変更可能な容量可変機構を備えている。この容量可変機構は、ハウジング５０の収容凹部５０ａ内に形成した制御空間ＴＣの油圧によって、調整リング５３を回動（変位）させる構成である。この調整リング５３の変位によって、ドライブロータ５１およびドリブンロータ５２の吸入ポート５０ｂおよび吐出ポート５０ｃに対する相対的な位置が変化し、ポンプ容量が変更される。

前記調整リング５３は、ドリブンロータ５２を保持するリング状の本体部５３ａと、この本体部５３ａの外周から外方に張り出す張出部５３ｂと、これよりも大きく外方に延びるアーム部５３ｃと、を備えている。そして、アーム部５３ｃに作用するコイルバネ５４の押圧力によって、調整リング５３は図２の時計回りに回動するように付勢されている。また、調整リング５３の張出部５３ｂには長穴５３ｄ，５３ｅが形成され、それぞれに挿入されたガイドピン５５，５６によって、調整リング５３の回動方向が規制されている。

前記調整リング５３のアーム部５３ｃは、ハウジング５０の収容凹部５０ａ内に周方向に並んで形成される制御空間ＴＣと低圧空間ＴＬとの間を仕切っている。すなわち、アーム部５３ｃの先端に配設されたシール材５７によって、制御空間ＴＣと低圧空間ＴＬとの間のオイルの流通が制限されている。低圧空間ＴＬは、図２において収容凹部５０ａ内の左側から下側にかけて形成され、上述したように吸入ポート５０ｂの一部が開口しているので、オイルポンプ５の吸い込み側に連通して大気圧よりも低い圧力（負圧）になる。

一方、制御空間ＴＣは、図２において収容凹部５０ａ内の左上側に、シール材５７，５８によってオイルの流通が制限されて形成されており、その内部に臨むように収容凹部５０ａの底面には、制御油圧を供給するための油路６１（以下、制御油路６１という）の一端部６１ａが開口している。この制御油路６１の他端部は、オイルコントロールバルブ（Oil Control Valve：ＯＣＶ）６０の制御ポート６０ａに連通しいて、このＯＣＶ６０によって調整された制御油圧を制御空間ＴＣに供給うるようになっている。

すなわち、ＯＣＶ６０は、供給ポート６０ｂに供給されるオイルを制御ポート６０ａから制御油路６１へ送り出す状態と、反対に制御油路６１から排出されてきたオイルを制御ポート６０ａに受け入れて、ドレンポート６０ｃから排出する状態とに切り換えられる。また、リニアソレノイドバルブであるＯＣＶ６０は、ＥＣＵ１００からの指令値に応じてスプールの位置が変化し、前記のように制御ポート６０ａから送り出す制御油圧の大きさを連続的に変更することができる。

そのようなＯＣＶ６０によって制御油圧を調圧することで、制御空間ＴＣの油圧を増大または減少させて、アーム部５３ｃに作用する押圧力を調整することができる。すなわち、制御空間ＴＣの油圧によってアーム部５３ｃには、調整リング５３を図２，３の反時計回りに回動させるような押圧力が作用しており、この押圧力とコイルバネ５４の押圧力とがバランスするように、図２に示す最大ポンプ容量の状態と図３に示す最小ポンプ容量の状態との間で、調整リング５３の位置が決まることになる。

−ＥＣＵ−
前記のような容量可変機構の動作によるポンプ容量の制御は、エンジン制御用のＥＣＵ１００によって行われる。本実施形態のＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびバックアップＲＡＭなどを備えた公知のものである。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて各種の演算処理を実行する。また、ＲＡＭは、ＣＰＵでの演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶し、バックアップＲＡＭは、例えばエンジン１の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する。

ＥＣＵ１００には、図２に模式的に表しているように、エンジン１のクランクポジションセンサ１０１、エアフローセンサ１０２、スロットル開度センサ１０３、排気空燃比センサ１０４、水温センサ１０５、油温センサ１０６、油圧センサ１０７等の各種センサが接続されている。ＥＣＵ１００は、それらの各種センサから入力する信号などに基づいて、エンジン１の運転制御のための所定の制御プログラムを実行する。

また、ＥＣＵ１００は、所定のプログラムを実行することにより、燃料のアルコール濃度を学習する。すなわち、上述したように本実施形態のエンジン１はアルコール含有燃料を使用可能になっており、そのアルコールの濃度に応じてエンジン１の運転制御の補正を行う。なお、学習については種々の方法が公知であるから、詳しい説明は省略するが、例えば、燃料のアルコール濃度に応じて燃料噴射量が変化することによる実空燃比（排気空燃比センサ１０４の信号から検出されるもの）の変化に基づいて、アルコール濃度を学習することができる。

そして、ＥＣＵ１００は、エンジン１の運転条件に基づいて上述したように容量可変機構を動作させ、オイルポンプ５の容量制御を行う。これは基本的にはエンジン１の負荷率やエンジン回転数に応じてＯＣＶ６０への指令値を変更するもので、負荷率が高いときにはポンプ容量を増大させる一方、負荷率が低いときには減少させる。また、エンジン回転数、即ちオイルポンプ５の入力軸５ａの回転数が変化してもオイルの吐出圧が維持されるように、エンジン回転数に応じてポンプ容量を変化させる。

一例として図４には、ＥＣＵ１００からＯＣＶ６０への指令値（ＯＣＶ電流値）と、エンジン回転数と、オイルポンプ５の吐出圧との相互の関係を示す。この図から、ＯＣＶ電流値の制御によってポンプ容量を変更すれば、ポンプ吐出圧を調整できることが分かる。すなわち、エンジン回転数が或る程度以上、高ければ、その変化によらずポンプ吐出圧を好適に維持することができ、これにより、オイル供給系２のメインギャラリ２０の油圧を好適に維持することができる。

そのような基本的なポンプ容量の制御に加えて本実施形態では、エンジン１の運転中にアルコール含有燃料によってオイルが希釈され、このオイル中のアルコール濃度が高くなることに起因して、所定の条件下で潤滑部へのオイルの供給不足が起きることに着目した。そして、以下に説明するように所定の補正条件が成立した場合に、オイルポンプ５の容量の増大補正を行うようにしている。

−ポンプ容量の補正制御（第１の実施形態）−
次に、オイルポンプ５の容量の補正制御の第１の実施形態について説明する。まず、本実施形態のようにアルコール含有燃料を使用するエンジン１においては、アルコールの揮発性がガソリンに比べて低いことから、例えば自動車のショートトリップによる未暖機での運転が繰り返された場合などに、オイルに混入したアルコールの濃度が急速に高くなることがある。

そして、そのようにアルコールの濃度が高くなっている状態でオイルの温度が上昇し、エンジン１のオイル供給系２の一部においてアルコールの沸点を超えると、このアルコールが一気に気化してしまい、その気泡が含まれることによって、オイルの実質的な流量が減少することになる。この結果、ピストン１２やシリンダライナ、クランクジャーナル１３ａ、カムジャーナル１４ａ，１５ａといった潤滑部へのオイルの供給が不足するおそれがあった。

これに対し本実施形態では、エンジン１の運転中に、前記のようにオイルに混入したアルコールの濃度を推定し、この推定したアルコール濃度が所定濃度以上であって且つオイルの温度が所定温度以上である場合に補正条件が成立したと判定する。そして、さらにエンジン１の負荷状態も考慮した上で、オイルポンプ５の容量を増大させる補正制御を実行するようにしている。

具体的に図５には、本実施形態におけるポンプ容量の補正制御の処理の流れを示し、このルーチンは、エンジン１の運転中にＥＣＵ１００において所定のタイミングで繰り返し実行される。

まず、スタート（ＳＴＡＲＴ）後のステップＳＴ１０１では、オイルに混入したアルコールの濃度の推定が行われる。オイルへのアルコールの混入は、アルコール混合燃料によるオイルの希釈によるものなので、例えばエンジン１の現在までの運転履歴（エンジン１の油温や水温の他、燃料噴射量若しくは負荷率および回転数等の履歴）と、燃料のアルコール濃度とに基づいて算出することができる。なお、オイルパン１６に光学式センサなどを配設し、その出力からアルコール濃度を推定（算出）することもできる。

例えば、オイルの温度（またはエンジン水温）および燃料噴射量（または負荷率）と、１燃焼サイクル（または１回転）あたりのアルコール濃度の変化量との関係を予め実験・シミュレーションによって定量的に求めて、アルコール濃度推定マップを作成し、ＥＣＵ１００のメモリ（ＲＯＭ）に電子的に格納しておく。そして、エンジン１の運転中に各種センサの出力に基づいて前記アルコール濃度推定マップを参照し、燃焼サイクル（またはエンジン回転）毎に増大するアルコール濃度を積算してゆく。

すなわち、エンジン１の油温や水温が或る程度以上、高い状態であれば、燃料によるオイル希釈によって混入したアルコールはシリンダ内で気化し、燃焼されることになるので、アルコール濃度はあまり高くはならない。また、この状態では、オイルに混入している微量のアルコールが気化しても、潤滑部へ供給されるオイルが実質的に不足することはない。これに対し、例えば未暖機での運転が繰り返されたりすると、オイルに混入したアルコールが気化せずに蓄積されて、その濃度が高くなる。

こうしてアルコールの濃度が所定濃度以上に高くなった後に、オイルの温度上昇に伴い一気に気化すると、このアルコールの気泡が多く含まれることによってオイルの実質的な流量が減少することになり、潤滑部へのオイルの供給が不足するようになる。つまり、オイルに混入しているアルコールの濃度は、それが一気に気化した場合に生じる潤滑部へのオイルの供給不足の度合いを表すものである。

そこで、エンジン１の負荷率や回転数などの運転条件も考慮しながら、オイルの供給がどの程度、不足した場合に潤滑部にどの程度のダメージが生じるか予め実験・シミュレーションによって検討しておく。そして、潤滑部に実質的なダメージを生じない程度の供給不足の度合いを特定し、これに対応するアルコール濃度を、補正制御を開始するアルコールの所定濃度として設定する。一例として所定濃度は２〜６％くらいになる。

前記のステップＳＴ１０１では、そうして設定されている所定濃度と、前記のように推定されたアルコール濃度とを比較して、アルコール濃度が所定濃度未満であれば（否定判定：ＮＯ）ポンプ容量の補正制御を行う必要はないと判断し、後述のステップＳＴ１０５に進む。一方、推定したアルコール濃度が所定濃度以上であれば（肯定判定：ＹＥＳ）ステップＳＴ１０２に進む。

このステップＳＴ１０２では、オイルの現在の温度（実際の油温）を算出して、前記補正条件における所定温度と比較する。現在のオイルの温度は、油温センサ１０６からの信号によって検出すればよいが、例えば水温センサ１０５からの信号とエンジン１の負荷率や回転数などとに基づいて推定してもよい。また、所定温度は、混入しているアルコールが一気に気化するか否かを判定するためのものなので、アルコールの沸点に対応づけて設定すればよい。

但し、アルコールの沸点は圧力によって変化し、圧力の低い状態では沸点が下がることによってアルコールが気化し易くなる。そこで、オイル供給系２において相対的に圧力の低いオイルポンプ５の吸い込み側の油圧を考慮し、前記所定温度を設定するのが好ましい。例えば、まず、純正オイルの粘度と、使用される頻度の高いエンジン回転数とを基準として、ハウジング５０内の低圧空間ＴＬの圧力に対応するアルコールの沸点を基準温度とする。

その上で、エンジン回転数が高いほど、また、オイルの粘度が高いほど、前記低圧空間ＴＬの圧力が低下し、アルコールの沸点が下がることを考慮して、前記の基準温度を変更する。すなわち、エンジン回転数およびオイルの粘度とアルコールの沸点との関係を予め実験・シミュレーションによって定量的に求め、これに基づいて前記所定温度を設定する温度設定マップを作成して、ＥＣＵ１００のメモリ（ＲＯＭ）に電子的に格納しておく。

そして、エンジン１の運転中にエンジン回転数およびオイルの粘度に基づいて前記温度設定マップを参照し、ポンプ容量の増大補正を開始する所定温度を設定する。なお、オイルの粘度の推定については種々の方法が公知であるから、詳しい説明は省略するが、例えばエンジン１の冷間始動後に、エンジン水温と、ＯＣＶ電流値に対応する油圧（そのときの運転条件の目標油圧）からの実際の油圧のずれの大きさとに基づいて、オイルの粘度を推定することができる。

前記のステップＳＴ１０２では、そうして設定された所定温度と、前記のように検出または推定された現在のオイルの温度とを比較して、オイルの温度が所定温度未満であれば（否定判定：ＮＯ）ポンプ容量の補正制御を行う必要はないと判断し、後述のステップＳＴ１０５に進む。一方、現在のオイルの温度が所定温度以上であれば（肯定判定：ＹＥＳ）ステップＳＴ１０３に進んで、今度はエンジン１の負荷率や回転数などの運転条件が所定条件を満たすか否か判定する。

例えばエンジン１の負荷率が所定値以上であるか否か判定し、負荷率が所定値以上であれば肯定判定（ＹＥＳ）してステップＳＴ１０４に進み、ポンプ容量の補正制御を行って、本ルーチンの処理を終了する（ＥＮＤ）。この場合の増大補正量は一例として、或る程度の量のアルコールが一気に気化して、オイルの実質的な流量が減少した場合においても潤滑部に必要な量のオイルを供給できるようなポンプ容量とするためのものであり、予め実験・シミュレーションによって設定されている。

一方、前記ステップＳＴ１０３において負荷率が所定値未満の軽負荷状態であると否定判定すれば（ＮＯ）、ポンプ容量の補正制御を行う必要はないのでステップＳＴ１０５に進み、前述した基本的な制御によるポンプ容量を維持して、本ルーチンの処理を終了する（ＥＮＤ）。すなわち、例えばコースティングのようにエンジン１の負荷率がかなり低い状態では、たとえオイルの供給不足が生じても潤滑部はダメージを受けないと考えられるので、このような場合はポンプ駆動損失が増大しないように、ポンプ容量の増大補正を禁止するのである。

以上、説明したポンプ容量の補正制御の処理ルーチンは、ＥＣＵ１００によって所定のプログラムが実行されることによって実現される。言い換えると本実施形態のオイルポンプの制御装置は、主としてＥＣＵ１００によって構成されている。そして、この制御装置によると、上述したように、エンジン１の運転中にオイルの温度およびアルコール濃度に関する補正条件が成立した場合に、ポンプ容量の補正制御を行うようにしたので、アルコールの気化によってオイルの実質的な流量が減少しても、潤滑部への供給不足を抑制することができ、エンジン１の信頼性を担保できる。

一方で、前記の補正条件が成立していない場合は、ポンプ容量の補正制御は行わないため、エンジン１のポンプ駆動損失が増大せず、燃費の悪化を防止することができる。また、補正条件が成立していても、コースティングのように負荷率のかなり低い状態ではポンプ容量の補正制御を行わないようにしており、これにより、ポンプ駆動損失の増大による燃費の悪化を、より効果的に防止することができる。

（変形例）
図６には、カーナビゲーションシステムの情報を利用するようにした変形例に係る処理ルーチンを示す。一例として、スタート（ＳＴＡＲＴ）後のステップＳＴ１０１〜１０３ではそれぞれ、オイル中のアルコール濃度が所定濃度以上（ＹＥＳ）であり、オイルの温度が所定温度以上（ＹＥＳ）であり、エンジン１の負荷率が所定値以上（ＹＥＳ）である、と判定した場合に、その後のステップＳＴ１０３ａでは、カーナビゲーションシステムの情報から自動車の進路においてエンジン１の受ける負荷を予測する。

すなわち、例えば現在の車速に基づいて所定時間内に所定以上の下り勾配になるか否かを判定し（カーナビ情報から下り勾配を予測）、このような下り勾配にはならないと否定判定（ＮＯ）すれば、ステップＳＴ１０４に進んでポンプ容量の補正制御を行った後に、本ルーチンの処理を終了する（ＥＮＤ）。一方、ステップＳＴ１０３ａにおいて所定以上の下り勾配になると肯定判定（ＹＥＳ）すれば、ステップＳＴ１０５に進んで、補正制御は行わずに、基本的な制御によるポンプ容量を維持して本ルーチンの処理を終了する（ＥＮＤ）。

このようにカーナビゲーションシステムを利用して、将来のエンジン１の運転条件を予測し、現在の状況からはオイルポンプ５の容量の補正制御が必要であっても、すぐに必要なくなると判断した場合は補正制御を行わないようにしているので、エンジン１のポンプ駆動損失の増大をより確実に抑制し、燃費の悪化を効果的に防止することができる。

−第２の実施形態−
次に、ポンプ容量の補正制御の第２の実施形態について説明する。この第２の実施形態では、前述した第１の実施形態と同じくオイルポンプ５の容量の補正制御を行う場合に、その補正制御量をオイル中のアルコールの濃度やオイルの粘度、或いはエンジン１の運転条件などに応じて設定するようにしている。この点を除いて第２の実施形態の構成は第１の実施形態と同じなので、同じ部材には同じ符号を付し、その説明を省略するとともに、第１の実施形態と同様の制御手順についても詳しい説明は省略する。

（アルコール濃度に応じた補正制御）
最初に図７には、オイル中のアルコールの濃度に応じてポンプ容量の増大補正量を設定する処理の流れを示す。まず、スタート（ＳＴＡＲＴ）後のステップＳＴ２０１では、図５を参照して上述した第１の実施形態のステップＳＴ１０１と同じく、オイルに混入したアルコールの濃度の推定が行われる。そして、アルコール濃度が所定濃度未満であれば（否定判定：ＮＯ）、後述のステップＳＴ２０６に進む一方、アルコール濃度が所定濃度以上であれば（肯定判定：ＹＥＳ）、ステップＳＴ２０２に進む。

ステップＳＴ２０２では、推定したアルコール濃度が高いほど、ポンプ容量が大きくなるように増大補正量が設定される。すなわち、上述したようにオイル中のアルコール濃度が高いほど、このアルコールが一気に気化したときに、その気泡を含むオイルの実質的な流量の低下度合いが大きくなる。そこで、そのように実質的に流量が低下しても潤滑部には所要のオイルを供給できるようなポンプ容量の増大補正量を、予め実験・シミュレーションによって定量的に求めて、補正量のテーブルを作成する。

このテーブルにおいてポンプ容量の増大補正量は、オイルに混入したアルコール濃度に対応して、アルコール濃度が高いほど大きな補正量に設定されている。このような補正量のテーブルがＥＣＵ１００のメモリ（ＲＯＭ）に電子的に格納されており、前記のステップＳＴ２０１で算出したアルコール濃度に基づいてテーブルを参照し、ポンプ容量の増大補正量が算出される。

前記のステップＳＴ２０２に続いてステップＳＴ２０３では、第１の実施形態のステップＳＴ１０２と同じくオイルの温度についての判定が行われ、現在のオイルの温度が所定温度未満であれば（否定判定：ＮＯ）後述のステップＳＴ２０６に進む。一方、現在のオイルの温度が所定温度以上であれば（肯定判定：ＹＥＳ）ステップＳＴ２０４に進んで、第１の実施形態のステップＳＴ１０３と同じくエンジン１の運転条件についての判定が行われる。

そして、例えばエンジン１の負荷率が所定値未満で否定判定（ＮＯ）し、補正条件が成立していてもポンプ容量の増大補正は行う必要がないと判断すれば、ステップＳＴ２０６に進んで基本的な制御によるポンプ容量を維持して、本ルーチンの処理を終了する（ＥＮＤ）。一方、負荷率が所定値以上で肯定判定（ＹＥＳ）し、ポンプ容量の増大補正が必要と判断すれば、ステップＳＴ２０５に進んでポンプ容量の補正制御を行い、本ルーチンの処理を終了する（ＥＮＤ）。

したがって、この第２の実施形態のポンプ容量の補正制御においては、オイル中のアルコール濃度に応じて増大補正量が変化し、アルコール濃度が高くて、潤滑部へのオイルの供給不足の度合いが大きくなるときには、増大補正量が大きくなる。一方、アルコール濃度が低くて、オイル供給不足の度合いが小さくなるときには、増大補正量も小さくなる。つまり、ポンプ容量の増大補正量をオイル中のアルコール濃度に応じて最適化し、潤滑部には供給不足を招かないように過不足のないオイルを供給しながら、ポンプ容量の増大補正に伴うポンプ駆動損失の増大は極力、抑えることができる。よって、エンジン１の燃費の悪化をより効果的に防止することができる。

（オイルの粘度に応じた補正制御）
図８には、オイルの粘度に応じてポンプ容量の増大補正量を設定する処理の流れを示し、まず、スタート（ＳＴＡＲＴ）後のステップＳＴ３０１では現在、使用されているオイルの粘度を上述したように推定し、このオイルの粘度に応じて増大補正量を設定する。すなわち、オイルの粘度が高いほど流路におけるオイルの流通抵抗が大きくなって、潤滑部への供給不足の度合いが大きくなり易いので、オイルの粘度が高いほどポンプ容量を増大させる。

そのために、上述したようにアルコールが一気に気化したときでも潤滑部へ所要のオイルを供給できるようなポンプ容量を、予め実験・シミュレーションによってオイルの粘度に対応づけて設定しておき、このようなポンプ容量とするための増大補正量を、オイルの粘度に対応する増大補正量のテーブルとして作成して、ＥＣＵ１００のメモリ（ＲＯＭ）に電子的に格納しておく。そして、前記のように推定したオイルの粘度に基づいて前記のテーブルを参照し、ポンプ容量の増大補正量を算出する。

続いてステップＳＴ３０２では、第１の実施形態のステップＳＴ１０１と同じく、オイルに混入したアルコールの濃度の推定が行われ、このアルコール濃度が所定濃度未満であれば（否定判定：ＮＯ）、後述のステップＳＴ３０６に進む一方、アルコール濃度が所定濃度以上であれば（肯定判定：ＹＥＳ）ステップＳＴ３０３に進む。

ステップＳＴ３０３では、第１の実施形態のステップＳＴ１０２と同じくオイルの温度についての判定が行われ、現在のオイルの温度が所定温度未満であれば（否定判定：ＮＯ）後述のステップＳＴ３０６に進む一方、現在のオイルの温度が所定温度以上であれば（肯定判定：ＹＥＳ）ステップＳＴ３０４に進んで、第１の実施形態のステップＳＴ１０３と同じくエンジン１の運転条件についての判定が行われる。

そして、例えばエンジン１の負荷率が所定値未満で否定判定（ＮＯ）し、補正条件が成立していてもポンプ容量の増大補正は行う必要がないと判断すれば、ステップＳＴ３０６に進んで基本的な制御によるポンプ容量を維持して、本ルーチンの処理を終了する（ＥＮＤ）。一方、負荷率が所定値以上で肯定判定（ＹＥＳ）し、ポンプ容量の増大補正が必要と判断すれば、ステップＳＴ３０５に進んでポンプ容量の補正制御を行い、本ルーチンの処理を終了する（ＥＮＤ）。

したがって、この変形例の補正制御においては、オイルの粘度に応じて増大補正量が変化し、オイルの粘度が高くて潤滑部へのオイルの供給不足の度合いが大きくなるときには、増大補正量が大きくなる一方、粘度が低くてオイル供給不足の度合いが小さくなるときには、増大補正量も小さくなる。つまり、ポンプ容量の増大補正量をオイルの粘度に応じて最適化し、潤滑部へのオイル供給不足を抑制しながらポンプ駆動損失の増大は極力、抑えて、エンジン１の燃費の悪化をより効果的に防止することができる。

（エンジン回転数に応じた補正制御）
図９には、エンジン回転数に応じてポンプ容量の増大補正量を設定する処理の流れを示し、まず、スタート（ＳＴＡＲＴ）後のステップＳＴ４０１では、エンジン回転数に応じてポンプ容量の増大補正量を設定する。すなわち、エンジン回転数が高いほど、ピストン１２やクランクジャーナル１３ａなど、エンジン１の潤滑部における発熱量が大きくなるので、オイルの供給不足が生じた場合にダメージが大きくなり易い。そこで、エンジン回転数が高いほど、より多くのオイルを供給できるようにポンプ容量を増大させる。

具体的には、上述したようにアルコールが一気に気化したときでも潤滑部へ所要のオイルを供給できるようなポンプ容量を、予め実験・シミュレーションによってエンジン回転数に対応づけて設定しておき、このようなポンプ容量とするための増大補正量をエンジン回転数に対応する増大補正量のテーブルとして作成して、ＥＣＵ１００のメモリ（ＲＯＭ）に電子的に格納しておく。そして、現在のエンジン回転数に基づいて前記の補正量のテーブルを参照し、ポンプ容量の増大補正量を算出する。

続いてステップＳＴ４０２では、第１の実施形態のステップＳＴ１０１と同じく、オイルに混入したアルコールの濃度の推定が行われ、このアルコール濃度が所定濃度未満であれば（否定判定：ＮＯ）、後述のステップＳＴ４０６に進む一方、アルコール濃度が所定濃度以上であれば（肯定判定：ＹＥＳ）ステップＳＴ４０３に進む。

ステップＳＴ４０３では、第１の実施形態のステップＳＴ１０２と同じくオイルの温度についての判定が行われ、現在のオイルの温度が所定温度未満であれば（否定判定：ＮＯ）後述のステップＳＴ４０６に進む一方、現在のオイルの温度が所定温度以上であれば（肯定判定：ＹＥＳ）ステップＳＴ４０４に進んで、第１の実施形態のステップＳＴ１０３と同じくエンジン１の運転条件についての判定が行われる。

そして、例えばエンジン１の負荷率が所定値未満で否定判定（ＮＯ）し、補正条件が成立していてもポンプ容量の増大補正は行う必要がないと判断すれば、ステップＳＴ４０６に進んで基本的な制御によるポンプ容量を維持して、本ルーチンの処理を終了する（ＥＮＤ）。一方、負荷率が所定値以上で肯定判定（ＹＥＳ）し、ポンプ容量の増大補正が必要と判断すれば、ステップＳＴ４０５に進んでポンプ容量の補正制御を行い、本ルーチンの処理を終了する（ＥＮＤ）。

したがって、この変形例の補正制御においては、エンジン回転数に応じて増大補正量が変化し、エンジン回転数が高くて、オイル供給不足による潤滑部のダメージが大きくなり易いときには、増大補正量が大きくなる一方、エンジン回転数が低くて、潤滑部のダメージが大きくなり難いときには、増大補正量は小さくなる。つまり、ポンプ容量の増大補正量をエンジン回転数に応じて最適化し、潤滑部へのオイル供給不足を抑制しながらポンプ駆動損失の増大は極力、抑えて、エンジン１の燃費の悪化をより効果的に防止することができる。

−他の実施形態−
上述した第１、第２の実施形態およびその変形例の記載はあくまで例示に過ぎず、本発明の構成や用途などについても限定することを意図しない。例えば前記実施形態などにおいては、ポンプ容量の補正制御を行う条件（補正条件）として、オイル中のアルコール濃度およびオイルの温度を設定するとともに、エンジン１の運転条件も考慮して補正制御を行うようにしているが、エンジン１の運転条件は考慮せず、前記の補正条件が成立すれば補正制御を行うようにしてもよい。

また、前記実施形態などにおいては補正条件におけるアルコールの所定濃度を、エンジン１の潤滑部に実質的なダメージを生じない程度のものとして実験・シミュレーションにより設定しているが、潤滑部の受けるダメージはエンジン１の負荷率や回転数など運転条件によって変化するので、所定濃度をエンジン１の負荷率および回転数の少なくとも一方に基づいて、負荷率が高いほど若しくはエンジン回転数が高いほど、低濃度側に補正するようにしてもよい。

さらに、前記の所定濃度をオイルの温度の変化に応じて、例えば油温センサ１０６により検出されるオイルの温度が所定以上に急上昇している場合に、低濃度側に補正するようにしてもよい。この場合には、補正条件におけるオイルの所定温度も低温側に補正するようにしてもよい。

また、そのように様々な影響を考慮して、補正条件におけるアルコールの所定濃度やオイルの所定温度の変更を組み合わせて行うようにしてもよく、反対に所定濃度や所定温度の変更を一切、行わないようにしてもよい。

さらにまた、前記第２の実施形態およびその変形例として、ポンプ容量の増大補正量をオイル中のアルコール濃度、オイルの粘度、エンジン回転数それぞれに応じて変更するようにしているが、これらの変更を適宜、組み合わせて行うようにしてもよい。こうすれば、例えばオイル中のアルコール濃度、オイルの粘度およびエンジン回転数の影響を全て適切に反映させて、ポンプ容量の増大補正制御を最適化することが可能になる。

また、前記の実施形態などでは、本発明を直列多気筒エンジン１に適用した例について説明したが、これにも限定されず、本発明は、単気筒エンジンやＶ型エンジン、水平対向エンジンなどにも適用可能である。エンジン１において使用される燃料は、アルコールを含有するガソリンにも限定されず、例えば軽油やバイオディーゼル燃料にアルコールを混合したものであってもよい。

本発明は、アルコール含有燃料を使用するエンジンに装備されたオイルポンプの制御に関連し、エンジンオイルに混入したアルコールの気化によって生じ得る潤滑不良を抑制できることから、ＦＦＶなどの自動車用のエンジンに適用して効果が高い。

１ エンジン
５ オイルポンプ
１００ ＥＣＵ（制御装置）

Claims (9)

1. アルコール含有燃料を使用するエンジンに装備された可変容量型のオイルポンプの制御装置であって、
   エンジンのオイル中のアルコール濃度が所定濃度以上であって且つオイルの温度が所定温度以上である補正条件が成立した場合に、この補正条件が成立していない場合に比べてポンプ容量を増大補正する構成であり、
   前記所定温度が、アルコール含有燃料に含まれるアルコールの沸点に対応づけて設定されていることを特徴とするオイルポンプの制御装置。
2. 請求項１に記載のオイルポンプの制御装置において、
   前記所定温度を、エンジン回転数が高いほど低温側に補正する、オイルポンプの制御装置。
3. 請求項２に記載のオイルポンプの制御装置において、
   オイルの粘度を推定し、この推定したオイル粘度が高いほど、前記所定温度を低温側に補正する、オイルポンプの制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一つに記載のオイルポンプの制御装置において、
   前記所定濃度を、エンジンの負荷率および回転数の少なくとも一方に基づいて、負荷率が高いほど若しくはエンジン回転数が高いほど、低濃度側に補正する、オイルポンプの制御装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一つに記載のオイルポンプの制御装置において、
   前記オイル中のアルコール濃度が高いほど、ポンプ容量の増大補正量を大きくする、オイルポンプの制御装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一つに記載のオイルポンプの制御装置において、
   エンジン回転数が高いほど、ポンプ容量の増大補正量を大きくする、オイルポンプの制御装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一つに記載のオイルポンプの制御装置において、
   オイルの粘度を推定し、この推定したオイル粘度が高いほど、ポンプ容量の増大補正量を大きくする、オイルポンプの制御装置。
8. 請求項１〜７のいずれか一つに記載のオイルポンプの制御装置において、
   エンジンの負荷率が高いほど、ポンプ容量の増大補正量を大きくする、オイルポンプの制御装置。
9. 請求項１〜８のいずれか一つに記載のオイルポンプの制御装置において、
   エンジンの負荷率が所定値未満の軽負荷状態であれば、前記補正条件が成立しても前記ポンプ容量の補正制御は行わない、オイルポンプの制御装置。

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