JP6631590B2 - 内燃機関のオイル循環装置 - Google Patents

Description

本発明は内燃機関のオイル循環装置に関する。

内燃機関のいくつかの構成部材（クランクジャーナル等）には、内燃機関の運転中にオイル循環装置によってオイルが供給される。オイル循環装置は、オイルを貯留するオイルパンと、オイルが供給されるオイル被供給部との間でオイルを循環させる。

特許文献１には、オイル被供給部の機械抵抗を低下させて内燃機関の燃費を改善するために、排気ガスの熱を利用して、オイル被供給部に供給されるオイルを昇温させることが記載されている。具体的には、内燃機関の暖機運転中に、オイルの一部を排気ポート近傍の油路に流すことで、排気ポート内の高温の排気ガスによってオイルを加熱する。

特開２０１２−１３７０１６号公報 特開昭６２−１７４５１７号公報 実開平４−１１１５０５号公報

しかしながら、特許文献１に記載のオイル循環装置では、内燃機関の暖機運転中に、排気ポート近傍の油路に供給されるオイルと、排気ポート近傍の油路を通らずに各オイル被供給部に供給されるオイルとが同一のオイルパン（インナオイルパン）に戻される。このため、加熱された少量のオイルと、加熱されていない大量のオイルとがオイルパン内で混ざるため、オイル全体を効果的に昇温させることができない。

これに対して、本願の発明者は、各オイル被供給部におけるオイルの温度と機械抵抗との関係に着目し、内燃機関の燃費を改善するために必ずしも全てのオイル被供給部に高温のオイルを供給する必要はないことを見出した。この事実に基づいて、本願の発明者によって発案されたオイル循環装置では、加熱部によって加熱されたオイルを一部のオイル被供給部に供給するように構成された高温側オイル循環路と、加熱部によって加熱されないオイルを残りのオイル被供給部に供給するように構成された低温側オイル循環路とが別個に設けられる。この結果、内燃機関の暖機運転中に高温側オイル循環路内のオイルを迅速に昇温させることができ、ひいては内燃機関の燃費を改善することができる。

しかしながら、内燃機関が停止すると、高温側オイル循環路内のオイルがオイルパンに戻され、大気開放された部分から流入した空気が高温側オイル循環路の加熱部に滞留する場合がある。加熱部に残された空気は、内燃機関の再始動後に加熱部の周囲と加熱部を流れるオイルとの熱交換を妨げる。このため、加熱部に多くの空気が残されると、加熱部におけるオイルの昇温が抑制される。また、加熱部を流れるオイルは、加熱部の周りの温度を低下させる冷却媒体としても機能する。このため、加熱部に多くの空気が残されると、オイルによる加熱部の周囲の冷却も抑制される。

そこで、上記課題に鑑みて、本発明の目的は、加熱部によってオイルを昇温させるように構成された高温側オイル循環路と、加熱部が設けられない低温側オイル循環路とを備えたオイル循環装置において、高温側オイル循環路の加熱部内の空気の排出を促進することにある。

本開示の要旨は以下のとおりである。

（１）内燃機関のオイル循環装置であって、オイルを貯留する高温側オイルパンと、該高温側オイルパンからオイルを汲み上げる高温側オイルポンプと、該高温側オイルポンプによって前記高温側オイルパンから供給されたオイルを加熱する加熱部と、該加熱部によって加熱されたオイルが供給されると共に鉛直方向において該加熱部よりも低い位置に配置された高温側オイル被供給部とが設けられ、前記高温側オイルパンと前記加熱部と前記高温側オイル被供給部との間でオイルを循環させる高温側オイル循環路と、オイルを貯留する低温側オイルパンと、該低温側オイルパンからオイルを汲み上げる低温側オイルポンプと、該低温側オイルポンプによって前記低温側オイルパンからオイルが供給される低温側オイル被供給部とが設けられ、前記低温側オイルパンと前記低温側オイル被供給部との間でオイルを循環させる低温側オイル循環路と、前記高温側オイルポンプの吐出量を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は前記高温側オイルポンプの始動後に前記高温側オイルポンプの吐出量を一時的に増加させる、内燃機関のオイル循環装置。

（２）前記制御装置は、前記高温側オイルポンプが始動してから基準時間が経過するまで、該基準時間が経過した後に比べて前記高温側オイルポンプの吐出量を増加させる、上記（１）に記載の内燃機関のオイル循環装置。

（３）前記制御装置は、前記高温側オイルポンプが始動してから前記基準時間が経過するまで、前記高温側オイルポンプの吐出量を最大にする、上記（２）に記載の内燃機関のオイル循環装置。

（４）前記内燃機関の停止時間を検出するソークタイマを更に備え、前記制御装置は、前記ソークタイマによって検出された前記内燃機関の停止時間が相対的に長い場合に、該停止時間が相対的に短い場合に比べて、前記高温側オイルポンプの吐出量を増加させる時間を長くする、上記（１）又は（２）に記載の内燃機関のオイル循環装置。

（５）前記内燃機関の停止時間を検出するソークタイマを更に備え、前記制御装置は、前記ソークタイマによって検出された前記内燃機関の停止時間が相対的に長い場合に、該停止時間が相対的に短い場合に比べて、前記高温側オイルポンプの吐出量の増加量を多くする、上記（１）又は（２）に記載の内燃機関のオイル循環装置。

（６）前記加熱部は、排気ポートの周りに形成された加熱油路を含む、上記（１）から（５）のいずれか１つに記載の内燃機関のオイル循環装置。

（７）前記高温側オイル被供給部はクランクジャーナルを含む、上記（１）から（６）のいずれか１つに記載の内燃機関のオイル循環装置。

本発明によれば、加熱部によってオイルを昇温させるように構成された高温側オイル循環路と、加熱部が設けられない低温側オイル循環路とを備えたオイル循環装置において、高温側オイル循環路の加熱部内の空気の排出を促進することができる。

図１は、本発明の第一実施形態に係るオイル循環装置を備える内燃機関の概略的な側面断面図を示す。 図２は、本発明の第一実施形態に係る内燃機関のオイル循環装置の構成を概略的に示す図である。 図３は、オイル循環装置の構成の具体例を示す図である。 図４は、本発明の第一実施形態におけるオイル流量制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。 図５は、本発明の第二実施形態に係る内燃機関のオイル循環装置の構成を概略的に示す図である。 図６は、本発明の第二実施形態におけるオイル流量制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。 図７は、内燃機関の停止時間と基準時間との関係を示すマップである。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。

＜第一実施形態＞
最初に図１〜図４を参照して、本発明の第一実施形態について説明する。

＜内燃機関の構成＞
図１は、本発明の第一実施形態に係るオイル循環装置を備える内燃機関１００の概略的な側面断面図を示す。図１に示したように、内燃機関１００は、クランクケース２、シリンダブロック３、シリンダヘッド４、ピストン５、及び燃焼室６を備える。シリンダブロック３はクランクケース２上に配置される。シリンダヘッド４はシリンダブロック３上に配置される。ピストン５はシリンダブロック３内に形成されたシリンダ内で上下に往復運動する。燃焼室６はシリンダヘッド４、シリンダ及びピストン５によって画定される。

シリンダヘッド４には、燃焼室６の頂面中央部に配置されて燃焼室６内の混合気に点火する点火プラグ７と、燃焼室６内に燃料を噴射する燃料噴射弁８とが設けられる。

また、シリンダヘッド４には、吸気ガスが流通する吸気ポート１０が形成され、吸気ポート１０を開閉する吸気弁１１が設けられる。吸気弁１１の上方端部は吸気ロッカーアーム１２の一方の端部に接するように配置される。吸気ロッカーアーム１２は、その他方の端部が吸気ラッシュアジャスタ１３に接すると共に、その中央部が吸気カム１４と接するように配置される。吸気ラッシュアジャスタ１３は吸気弁１１のバルブクリアランスがゼロになるように吸気ロッカーアーム１２を付勢する。

吸気カム１４は、吸気カムシャフト１５に固定されており、吸気カムシャフト１５の回転に伴って回転する。吸気カムシャフト１５は、シリンダヘッド４に形成された軸受（図示せず）に支持され、この軸受内で回転する。本実施形態では、吸気カムシャフトを支持する軸受は滑り軸受であり、吸気カムシャフト１５に設けられた吸気カムジャーナルがこの軸受内で回転する。

吸気カムシャフト１５が回転するとこれに伴って吸気カム１４が回転し、これにより吸気ロッカーアーム１２が吸気カム１４によって押される。吸気ロッカーアーム１２は、このように吸気カム１４に押されることにより、吸気ラッシュアジャスタ１３に接した端部を支点として下方に揺動する。これにより吸気弁１１が開弁せしめられる。

また、本実施形態では、吸気カムシャフト１５の端部には吸気可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ機構）が設けられる。このＶＶＴ機構は、タイミングベルトによって駆動される吸気カムプーリと吸気カムシャフトとの相対角度を油圧により変更することによって吸気弁１１のバルブタイミングを変更する。ＶＶＴ機構は、オイルコントロールバルブ（ＯＣＶ）に接続されており、このＯＣＶによりＶＶＴ機構に供給する油圧を制御することによって吸気弁１１のバルブタイミングが制御される。

加えて、シリンダヘッド４には、排気ガスが流通する排気ポート２０が形成され、排気ポート２０を開閉する排気弁２１が設けられる。排気弁２１の上方端部は排気ロッカーアーム２２の一方の端部に接するように配置される。排気ロッカーアーム２２は、その他方の端部が排気ラッシュアジャスタ２３に接すると共に、その中央部が排気カム２４と接するように配置される。排気ラッシュアジャスタ２３は排気弁２１のバルブクリアランスがゼロになるように排気ロッカーアーム２２を付勢する。

排気カム２４は、排気カムシャフト２５に固定されており、排気カムシャフト２５の回転に伴って回転する。排気カムシャフト２５は、シリンダヘッド４に形成された軸受（図示せず）に支持され、この軸受内で回転する。本実施形態では、排気カムシャフト２５を支持する軸受は滑り軸受であり、排気カムシャフト２５に設けられた排気カムジャーナルがこの軸受内で回転する。なお、排気カムシャフトの端部にも排気可変バルブタイミング機構が設けられてもよい。

ピストン５は、コンロッド２８を介してクランクシャフト２６に連結される。コンロッド２８は、一方の端部においてピストンピン２９に連結されると共に、他方の端部においてクランクシャフト２６のクランクピン２７に連結される。コンロッド２８は、ピストン５の往復運動をクランクシャフト２６の回転運動に変換するようにピストンピン２９及びクランクピン２７に連結される。

クランクシャフト２６は、シリンダブロック３に形成された軸受（図示せず）に支持され、この軸受内で回転する。本実施形態では、クランクシャフト２６を支持する軸受は滑り軸受であり、クランクシャフト２６に設けられたクランクジャーナルがこの軸受内で回転する。なお、本実施形態では、クランクシャフト２６用の軸受は、シリンダブロック３に形成されているが、シリンダブロック３とクランクケース２の両方それぞれに半体が設けられるように形成されてもよい。

＜オイル循環装置の構成＞
図２は、本発明の第一実施形態に係る内燃機関１００のオイル循環装置１の構成を概略的に示す図である。オイル循環装置１は、内燃機関１００に設けられた一部の部品を潤滑、冷却又は作動すべく、対象部品にオイルを供給する。オイル循環装置１は、内燃機関１００の暖機運転中にオイルを迅速に昇温させるように構成された高温側オイル循環路４０と、内燃機関の暖機と共にオイルを緩やかに昇温させるように構成された低温側オイル循環路３０とを備える。高温側オイル循環路４０及び低温側オイル循環路３０は互いから独立してオイルを循環させる。

低温側オイル循環路３０には、オイルを貯留する低温側オイルパン３１と、低温側オイルパン３１からオイルを汲み上げる低温側オイルポンプ３２と、低温側オイルポンプ３２によって低温側オイルパン３１からオイルが供給される低温側オイル被供給部３３とが設けられる。低温側オイル循環路３０は低温側オイルパン３１と低温側オイル被供給部３３との間でオイルを循環させる。

図１に示されるように、低温側オイルパン３１は、クランクケース２の下方の開口全面を覆うようにクランクケース２に直接取り付けられる。低温側オイルポンプ３２は、オイル中の異物を除去する低温側オイルストレーナ（図示せず）を通して低温側オイルパン３１内のオイルを汲み上げる。低温側オイルポンプ３２は低温側オイルパン３１内のオイルを低温側オイル被供給部３３に供給する。低温側オイルポンプ３２は機械式オイルポンプ又は電動式オイルポンプである。機械式オイルポンプはクランクシャフト２６の回転によって駆動され、電動式オイルポンプはバッテリから供給される電力によって駆動される。

低温側オイルポンプ３２と低温側オイル被供給部３３との間の低温側高圧油路３５には、低温側オイルポンプ３２によって昇圧された高圧のオイルが流れる。低温側オイル被供給部３３に供給されたオイルは、大気に開放され、重力によって低温側オイルパン３１に落下する。したがって、低温側オイルパン３１から低温側オイル被供給部３３に供給されたオイルは再び低温側オイルパン３１に戻される。なお、低温側高圧油路３５に、オイル中の微小な異物を除去する低温側オイルフィルタが設けられてもよい。

高温側オイル循環路４０には、オイルを貯留する高温側オイルパン４１と、高温側オイルパン４１からオイルを汲み上げる高温側オイルポンプ４２と、高温側オイルポンプ４２によって高温側オイルパン４１から供給されたオイルを加熱する加熱部４４と、加熱部４４によって加熱されたオイルが供給される高温側オイル被供給部４３とが設けられている。高温側オイルポンプ４２及び高温側オイル被供給部４３は鉛直方向において加熱部４４よりも低い位置に配置される。高温側オイル循環路４０は高温側オイルパン４１と加熱部４４と高温側オイル被供給部４３との間でオイルを循環させる。

高温側オイルパン４１は低温側オイルパン３１の内側に配置される。言い換えれば、低温側オイルパン３１は高温側オイルパン４１を囲むように配置される。高温側オイルパン４１の容積は低温側オイルパン３１の容量よりも小さく、高温側オイルパン４１に貯留されるオイルの量は、低温側オイルパン３１に貯留されるオイルの量よりも少ない。このことによって、高温側オイル循環路４０内のオイルの昇温を促進することができる。

なお、高温側オイルパン４１及び低温側オイルパン３１の構成は上記に限定されない。例えば、高温側オイルパン４１は低温側オイルパン３１に隣接するように配置されてもよい。この場合、高温側オイルパン４１は低温側オイルパン３１の外側に配置される。また、高温側オイルパン４１の容積が低温側オイルパン３１の容量よりも大きく、高温側オイルパン４１に貯留されるオイルの量が、低温側オイルパン３１に貯留されるオイルの量よりも多くてもよい。

高温側オイルポンプ４２は、オイル中の異物を除去する高温側オイルストレーナ（図示せず）を通して高温側オイルパン４１内のオイルを汲み上げる。高温側オイルポンプ４２は高温側オイルパン４１内のオイルを加熱部４４に供給する。また、高温側オイルポンプ４２は高温側オイルパン４１内のオイルを加熱部４４を介して高温側オイル被供給部４３に供給する。高温側オイルポンプ４２は、その吐出量を変更可能な電動式又は機械式の可変容量オイルポンプである。

加熱部４４は、例えば、内燃機関１００の排気通路の周りに形成された油路である。この場合、加熱部４４を流れるオイルは、排気通路を流れる高温の排気ガスとの熱交換によって加熱される。また、排気ポート２０には、燃焼室６から排出された直後の排気ガスが流れるため、一般的に排気ポート２０内の温度は排気ポート２０よりも下流側の排気通路（排気マニホルド、排気管等）よりも高くなる。このため、排気ポート２０の周りに形成された第一加熱油路５１を加熱部として用いることで、オイルの昇温をより促進することができる。第一加熱油路５１は、例えば、図１に示されるように、各シリンダに接続された排気ポート２０の近傍を水平方向に延びるようにシリンダヘッド４に形成される。

また、加熱部４４は、各シリンダの周りに形成された第二加熱油路５２であってもよい。この場合、第二加熱油路５２を流れるオイルは、混合気の燃焼によって燃焼室６で発生する熱によって加熱される。第二加熱油路５２は、例えば、各シリンダの周方向において部分的に延びると共に、図１に示したように各シリンダの軸線方向にも延びるようにシリンダブロック３に形成される。なお、加熱部４４として第一加熱油路５１及び第二加熱油路５２が併用されてもよい。

加熱部４４によって加熱されたオイルは高温側オイル被供給部４３に供給される。高温側オイルポンプ４２と高温側オイル被供給部４３との間の高温側高圧油路４５には、高温側オイルポンプ４２によって昇圧された高圧のオイルが流れる。また、加熱部４４以外の高温側高圧油路４５は、オイルの温度が低下することを抑制すべく、樹脂等の断熱材によって周囲から断熱されていることが好ましい。

高温側オイル被供給部４３に供給されたオイルは、大気に開放され、重力によって高温側オイルパン４１に落下する。したがって、高温側オイルパン４１から高温側オイル被供給部４３に供給されたオイルは再び高温側オイルパン４１に戻される。なお、高温側高圧油路４５に、オイル中の微小な異物を除去する高温側オイルフィルタが設けられてもよい。

本実施形態では、内燃機関１００において高温側オイル循環路４０が低温側オイル循環路３０とは別個に設けられる。このため、オイル全体の量よりも少ない量のオイルが高温側オイル循環路４０内に保持されるため、加熱部４４において加熱されたオイルによって高温側オイル循環路４０内のオイルを迅速に昇温させることができる。また、低温側オイル被供給部３３に供給されたオイルが高温側オイルパン４１に戻されないため、加熱部４４を通過しないオイルによって高温側オイル循環路４０内のオイルの温度が低下することを防止することができる。この結果、高温側オイル循環路４０内のオイルの昇温が促進される。

また、本実施形態では、高温側オイル循環路４０は、高温側オイルパン４１、加熱部４４、高温側オイル被供給部４３の順にオイルが循環するように構成されている。すなわち、高温側オイル循環路４０では、加熱部４４から高温側オイル被供給部４３にオイルが直接供給される。このことによって、高温側オイル循環路４０において最も温度が高いオイルが高温側オイル被供給部４３に供給されるため、高温側オイル被供給部４３に供給されるオイルを迅速に昇温させることができる。

上述したように、各オイル循環路には、オイルの供給対象であるオイル被供給部が設けられる。オイル被供給部は、オイルによって潤滑される構成部材、オイルによって冷却される構成部材、オイルによって作動される構成部材等である。高温側オイル被供給部４３及び低温側オイル被供給部３３はオイル被供給部の中から例えば以下のように選定される。

図１に示される内燃機関１００に設けられるオイル循環装置１では、オイル被供給部は、クランクジャーナル６１、クランクピン２７、ＶＶＴ機構８１、カムジャーナル８３、ラッシュアジャスタ１３、２３及びピストン５を含む。図３は、オイル循環装置１の構成の具体例を示す図である。図３の例では、加熱部４４は、排気ポート２０の周りに形成された第一加熱油路５１である。

上述したように、クランクジャーナル６１は、シリンダブロック３に形成された軸受内に支持され、この軸受内で回転する。オイル被供給部であるクランクジャーナル６１では、クランクジャーナル６１とシリンダブロック３に形成された軸受との間にオイルが供給される。この軸受は滑り軸受であることから、供給されたオイルによりクランクジャーナル６１と軸受との間で流体潤滑が行われ、これにより摩擦抵抗が低減される。

クランクピン２７はコンロッド２８の下側端部に形成された軸受内に支持され、この軸受内で回動せしめられる。オイル被供給部であるクランクピン２７では、クランクピン２７とコンロッド２８に形成された軸受との間にオイルが供給される。この軸受も滑り軸受であることから、供給されたオイルによりクランクピン２７と軸受との間で流体潤滑が行われ、これにより摩擦抵抗が低減される。

ＶＶＴ機構８１では、作動油としてオイルが用いられる。ＶＶＴ機構８１の一方の油圧室にオイルが供給されると吸気カムシャフト１５が吸気カムプーリに対して進角側に回動し、よって吸気弁１１のバルブタイミングが進角せしめられる。一方、ＶＶＴ機構８１の他方の油圧室にオイルが供給されると吸気カムシャフト１５が吸気カムプーリに対して遅角側に回動し、よって吸気弁１１のバルブタイミングが遅角せしめられる。ＶＶＴ機構８１の各油圧室へのオイルの供給はＯＣＶ８２によって制御される。したがって、ＯＣＶ８２に供給されたオイルは、オイル被供給部であるＶＶＴ機構８１を駆動するのに用いられる。

カムジャーナル８３は、吸気カムシャフト１５に形成された吸気カムジャーナルと排気カムシャフト２５に形成された排気カムジャーナルとを含む。上述したように、カムジャーナル８３は、シリンダヘッド４に形成された軸受に支持され、この軸受内で回転する。オイル被供給部であるカムジャーナル８３では、カムジャーナル８３とシリンダヘッド４に形成された軸受との間にオイルが供給される。この軸受も滑り軸受であることから、供給されたオイルによりカムジャーナル８３と軸受との間で流体潤滑が行われ、これにより摩擦抵抗が低減される。

吸気ラッシュアジャスタ１３では、作動油としてオイルが用いられ、吸気ロッカーアーム１２と吸気カム１４との間にバルブクリアランスが生じるときには供給されたオイルにより吸気ラッシュアジャスタ１３が押し伸ばされる。同様に、排気ラッシュアジャスタ２３では、作動油としてオイルが用いられ、排気ロッカーアーム２２と排気カム２４との間にバルブクリアランスが生じるときには供給されたオイルにより排気ラッシュアジャスタ２３が押し伸ばされる。

図１に示されるように、オイルジェット８４は、各シリンダの下方においてシリンダブロック３に取り付けられ、ピストン５の内側に向かってオイルを噴射する。オイルジェット８４から噴射されたオイルはピストン５の冷却を行うと共にピストンピン２９とコンロッド２８の上側端部に形成された軸受との間に供給される。この軸受も滑り軸受であることから、供給されたオイルによりピストンピン２９と軸受との間で流体潤滑が行われ、これにより摩擦抵抗が低減される。

また、ピストン５の往復運動中には、ピストン５はピストンピン２９を中心としてシリンダ内で揺動する。この結果、ピストン５の往復運動中に、ピストン５のピストンスカート５ａとシリンダ壁面とは互いに接触した状態で摺動する。オイルジェット８４から噴射されたオイルはシリンダの壁面にも付着するため、シリンダの壁面とピストンスカート５ａとの間にオイルが供給される。したがって、供給されたオイルによりピストン５のピストンスカート５ａとシリンダの壁面との間で流体潤滑が行われ、これにより摩擦抵抗が低減される。

滑り軸受を有する構造部材のような流体潤滑が行われる構造部材では、供給されるオイルの温度が低くてオイルの粘度が高いと、機械抵抗が増加し、内燃機関１００の燃費が悪化する。このため、内燃機関１００の燃費を改善するためには、内燃機関１００が冷間始動される場合等に、流体潤滑が行われる構造部材に供給されるオイルを迅速に昇温させる必要がある。

このため、高温側オイル被供給部４３は、流体潤滑が行われる構造部材の少なくとも一部、例えば滑り軸受を有する構造部材の少なくとも一部を含む。流体潤滑が行われる構成部材は、クランクジャーナル６１、クランクピン２７、カムジャーナル８３、ピストンスカート５ａ（ピストン５）等である。また、本実施形態では、高温側オイル被供給部４３として、鉛直方向において加熱部４４よりも低い位置に配置される構成部材が選定される。

図３に示した例では、高温側オイル被供給部４３はクランクジャーナル６１及びクランクピン２７を含む。クランクジャーナル６１は、流体潤滑が行われる構成部材の中でも特に大きな荷重を受ける。このため、クランクジャーナル６１に供給されるオイルを迅速に昇温させて機械抵抗を低減することで、顕著な燃費改善効果を得ることができる。また、流体潤滑が行われる構成部材の一部のみを高温側オイル被供給部４３にすることで、高温側オイル循環路４０内のオイルの量をより少なくすることができ、高温側オイル循環路４０内のオイルの昇温を促進することができる。

低温側オイル被供給部３３は、高温側オイル被供給部４３に含まれないオイル被供給部を含む。図３に示した例では、低温側オイル被供給部３３は、ＶＶＴ機構８１、カムジャーナル８３、ラッシュアジャスタ１３、２３及びピストン５を含む。

なお、高温側オイル被供給部４３は、流体潤滑が行われるピストンスカート５ａ（ピストン５）を含んでもよい。また、バランスシャフト及びターボチャージャも、滑り軸受を有し、流体潤滑が行われるオイル被供給部である。このため、内燃機関１００にバランスシャフトが設けられている場合、高温側オイル被供給部４３はバランスシャフトを含んでもよい。同様に、内燃機関１００にターボチャージャが設けられている場合、高温側オイル被供給部４３はターボチャージャを含んでもよい。

また、内燃機関１００が停止すると、高温側オイルポンプ４２及び低温側オイルポンプ３２の作動も停止される。この結果、高温側オイル循環路４０内のオイルが高温側オイルパン４１に戻され、低温側オイル循環路３０内のオイルが低温側オイルパン３１に戻される。

本実施形態では、高温側オイルパン４１及び低温側オイルパン３１は、内燃機関１００が停止したときに高温側オイルパン４１内のオイルと低温側オイルパン３１内のオイルとが混ざるように構成される。このことによって、特定のオイルのみが高温側オイル循環路４０内で熱負荷を受けることを抑制することができ、熱負荷をオイル全体に分散させることができる。この結果、オイルの劣化を抑制することができる。例えば、高温側オイルパン４１及び低温側オイルパン３１は、内燃機関１００が停止して低温側オイルパン３１及び高温側オイルパン４１にオイルが戻されると低温側オイルパン３１及び高温側オイルパン４１内のオイルが高温側オイルパン４１の周壁を乗り越えるように構成される。

また、内燃機関１００が停止して高温側オイル循環路４０の高温側高圧油路４５からオイルが抜けると、高温側オイルポンプ４２及び高温側オイル被供給部４３の隙間から高温側高圧油路４５に空気が流入する。高温側高圧油路４５に流入した空気は、加熱部４４に向かって進み、その後、加熱部４４に滞留する。内燃機関１００が再始動されてオイルが加熱部４４に供給されると、オイルによって加熱部４４内の空気がオイルの進行方向に押し出される。しかしながら、加熱部４４を通過するオイルの流速が遅い場合には、オイルが加熱部４４全体に行き渡らないため、空気が加熱部４４から効果的に排出されない。

加熱部４４に残された空気は、加熱部４４の周囲と加熱部４４を流れるオイルとの熱交換を妨げる。このため、加熱部４４に多くの空気が残されると、加熱部４４におけるオイルの昇温が抑制される。また、加熱部４４を流れるオイルは、加熱部４４の周りの温度を低下させる冷却媒体としても機能する。このため、加熱部４４に多くの空気が残されると、オイルによる加熱部４４の周囲の冷却も抑制される。本実施形態では、加熱部４４内の空気の排出を促進すべく、以下の制御が実行される。

オイル循環装置１は、高温側オイルポンプ４２の吐出量を制御する制御装置を備える。本実施形態では、制御装置として電子制御ユニット（ＥＣＵ）９０が用いられる。ＥＣＵ９０は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）及びランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）のようなメモリ、入力ポート、出力ポート等を備えたマイクロコンピュータである。ＥＣＵ９０は各種センサの出力に基づいて内燃機関１００の各種アクチュエータを制御する。本実施形態では、一つのＥＣＵ９０が設けられているが、機能毎に複数のＥＣＵが設けられていてもよい。

ＥＣＵ９０は高温側オイルポンプ４２の始動後に高温側オイルポンプ４２の吐出量を一時的に増加させる。高温側オイルポンプ４２が機械式の可変容量オイルポンプである場合、高温側オイルポンプ４２はクランキングの開始時に始動する。また、高温側オイルポンプ４２が電動式の可変容量オイルポンプである場合、ＥＣＵ９０は所定のタイミングで高温側オイルポンプ４２を始動させる。例えば、ＥＣＵ９０は、内燃機関１００の始動が要求されたとき、クランキングの開始前に高温側オイルポンプ４２を始動させる。また、ＥＣＵ９０は、クランキングの開始時に高温側オイルポンプ４２を始動させてもよい。

高温側オイルポンプ４２の吐出量が多いほど、加熱部４４を通過するオイルの流速は早くなる。このため、高温側オイルポンプ４２の吐出量を一時的に増加させることによって、加熱部４４に滞留する空気の排出を促進することができる。なお、本明細書において、高温側オイルポンプ４２の吐出量とは、高温側オイルポンプ４２から吐出される単位時間当たりのオイルの量を意味する。

また、ＥＣＵ９０は高温側オイルポンプ４２の始動後に高温側オイルポンプ４２の吐出量を一時的に最大にしてもよい。このことによって、加熱部４４を通過するオイルの流速を最大にすることができ、加熱部４４に滞留する空気の排出をより促進することができる。

また、ＥＣＵ９０は、高温側オイルポンプ４２が始動してから基準時間が経過するまで、基準時間が経過した後に比べて高温側オイルポンプ４２の吐出量を増加させてもよい。基準時間は、予め定められ、例えば、最も多くの空気が加熱部４４に滞留したときに加熱部４４内の空気を排出するのに要する時間に設定される。この制御によって、内燃機関１００の停止中に加熱部４４に流入した空気を高温側オイルポンプ４２の始動直後に迅速に排出することができる。また、ＥＣＵ９０は、高温側オイルポンプ４２が始動してから基準時間が経過するまで、高温側オイルポンプ４２の吐出量を最大にしてもよい。

なお、本実施形態では、低温側オイルポンプ３２の吐出量は制御されない。このため、低温側オイルポンプ３２が可変容量オイルポンプである場合、低温側オイルポンプ３２の吐出量はほぼ一定に維持される。また、低温側オイルポンプ３２が、その吐出量がクランクシャフト２６の回転数に応じて変化する機械式オイルポンプである場合、低温側オイルポンプ３２の吐出量は内燃機関１００の運転中にクランクシャフト２６の回転数に応じて変化する。

＜オイル流量制御＞
以下、図４のフローチャートを参照して、高温側オイルポンプ４２の吐出量の制御について説明する。図４は、本発明の第一実施形態におけるオイル流量制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンは、高温側オイルポンプ４２の始動後、ＥＣＵ９０によって所定の時間間隔で繰り返し実行される。

最初に、ステップＳ１０１において、高温側オイルポンプ４２が始動してからの経過時間ＥＴが基準時間Ｔｒｅｆ以上であるか否かが判定される。経過時間ＥＴが基準時間Ｔｒｅｆ未満であると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ１０２に進む。

ステップＳ１０２では、高温側オイルポンプ４２の吐出量が通常時よりも増加される。具体的には、高温側オイルポンプ４２の吐出量が設定吐出量ＯＰＡｓｅｔに設定される。設定吐出量ＯＰＡｓｅｔは、予め定められ、通常時の吐出量（基準吐出量ＯＰＡｒｅｆ）よりも多い値である。例えば、設定吐出量ＯＰＡｓｅｔは高温側オイルポンプ４２の最大吐出量に設定される。

高温側オイルポンプ４２が電動式の可変容量オイルポンプである場合、高温側オイルポンプ４２の吐出量の増加は、例えばポンプを駆動するモータの回転数を上昇させることによって行われる。一方、高温側オイルポンプ４２が機械式の可変容量オイルポンプである場合、高温側オイルポンプ４２の吐出量の増加は、例えばリリーフ弁を介してポンプから排出されるオイルの量を減らすことによって行われる。ステップＳ１０２の後、本制御ルーチンは終了する。

一方、ステップＳ１０１において経過時間ＥＴが基準時間Ｔｒｅｆ以上であると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ１０３に進む。ステップＳ１０３では、高温側オイルポンプ４２の吐出量ＯＰＡが基準吐出量ＯＰＡｒｅｆに設定される。ステップＳ１０３の後、本制御ルーチンは終了する。

なお、本制御ルーチンは、高温側オイルポンプ４２が始動してから所定時間が経過した後に実行されてもよい。すなわち、ＥＣＵ９０は、高温側オイルポンプ４２が始動してから所定時間が経過した後に、高温側オイルポンプ４２の吐出量を予め定められた基準時間だけ増加させてもよい。

＜第二実施形態＞
第二実施形態に係る内燃機関のオイル循環装置は、以下に説明する点を除いて、基本的に第一実施形態に係る内燃機関のオイル循環装置の構成及び制御と同様である。このため、以下、本発明の第二実施形態について、第一実施形態と異なる部分を中心に説明する。

図５は、本発明の第二実施形態に係る内燃機関のオイル循環装置１’の構成を概略的に示す図である。オイル循環装置１’は、内燃機関１００の停止時間を検出するソークタイマ９１を更に備える。ソークタイマ９１は、内燃機関１００を搭載した車両のイグニッションスイッチがオフにされている時間を計測することで内燃機関１００の停止時間を検出する。ソークタイマ９１はＥＣＵ９０に内蔵され、ソークタイマ９１にはバッテリから電力が直接供給される。

内燃機関１００が停止して高温側高圧油路４５からオイルが抜けると、大気中の空気は徐々に加熱部４４に流入する。このため、内燃機関１００の停止時間が長いほど、加熱部４４に滞留する空気の量が多くなる。加熱部４４内の空気の量が少ない場合には、高温側オイルポンプ４２の吐出量を短時間だけ増加させることで、加熱部４４内の空気を排出することができる。一方、加熱部４４内の空気の量が多い場合には、加熱部４４内の空気を排出するためには、高温側オイルポンプ４２の吐出量を長時間増加させる必要がある。

このため、第二実施形態では、ＥＣＵ９０は、ソークタイマ９１によって検出された内燃機関１００の停止時間が相対的に長い場合に、内燃機関１００の停止時間が相対的に短い場合に比べて、高温側オイルポンプ４２の吐出量を増加させる時間を長くする。このことによって、加熱部４４内の空気の排出を促進しつつ、高温側オイルポンプ４２の仕事量を低減することができる。この結果、内燃機関１００の燃費が改善される。

また、高温側オイルポンプ４２の吐出量が多いほど、加熱部４４内の空気の排出が促進される。このため、ＥＣＵ９０は、ソークタイマ９１によって検出された内燃機関１００の停止時間が相対的に長い場合に、内燃機関１００の停止時間が相対的に短い場合に比べて、高温側オイルポンプ４２の吐出量の増加量を多くしてもよい。

＜オイル流量制御＞
以下、図６を参照して、第二実施形態における高温側オイルポンプ４２の吐出量の制御について説明する。図６は、本発明の第二実施形態におけるオイル流量制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンは、高温側オイルポンプ４２の始動後、ＥＣＵ９０によって所定の時間間隔で繰り返し実行される。

最初に、ステップＳ２０１において、内燃機関１００の停止時間が取得される。内燃機関１００の停止時間はソークタイマ９１によって検出される。

次いで、ステップＳ２０２において、内燃機関１００の停止時間に基づいて基準時間Ｔｒｅｆが設定される。例えば、図７に示したようなマップを用いて、内燃機関１００の停止時間に基づいて基準時間Ｔｒｅｆを設定する。このマップでは、基準時間Ｔｒｅｆが内燃機関１００の停止時間の関数として示される。図７に実線で示したように、基準時間Ｔｒｅｆは内燃機関１００の停止時間が長くなるにつれて線形的に長くされる。なお、基準時間Ｔｒｅｆは、図７に破線で示したように、内燃機関１００の停止時間が長くなるにつれて段階的（ステップ状）に長くされてもよい。

次いで、ステップＳ２０３において、高温側オイルポンプ４２が始動してからの経過時間ＥＴが基準時間Ｔｒｅｆ以上であるか否かが判定される。基準時間Ｔｅｒｆとして、ステップＳ２０２において設定された値が用いられる。経過時間ＥＴが基準時間Ｔｒｅｆ未満であると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ２０４に進む。

ステップＳ２０４では、図４のステップＳ１０２と同様に、高温側オイルポンプ４２の吐出量が設定吐出量ＯＰＡｓｅｔに設定される。ステップＳ２０４の後、本制御ルーチンは終了する。

一方、ステップＳ２０３において経過時間ＥＴが基準時間Ｔｒｅｆ以上であると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ２０５に進む。ステップＳ２０５では、図４のステップＳ１０３と同様に、高温側オイルポンプ４２の吐出量ＯＰＡが基準吐出量ＯＰＡｒｅｆに設定される。ステップＳ２０５の後、本制御ルーチンは終了する。

なお、ステップＳ２０２において内燃機関１００の停止時間に基づいて設定吐出量ＯＰＡｓｅｔが設定されてもよい。設定吐出量ＯＰＡｓｅｔは、内燃機関１００の停止時間が長くなるにつれて線形的又は段階的（ステップ状）に多くされる。この場合、ステップＳ２０４において、設定吐出量ＯＰＡｓｅｔとして、ステップＳ２０２において設定された値が用いられる。

以上、本発明に係る好適な実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載内で様々な修正及び変更を施すことができる。

１、１’ オイル循環装置
３０ 低温側オイル循環路
３１ 低温側オイルパン
３２ 低温側オイルポンプ
３３ 低温側オイル被供給部
４０ 高温側オイル循環路
４１ 高温側オイルパン
４２ 高温側オイルポンプ
４３ 高温側オイル被供給部
４４ 加熱部
９０ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
１００ 内燃機関

Claims (7)

1. 内燃機関のオイル循環装置であって、
   オイルを貯留する高温側オイルパンと、該高温側オイルパンからオイルを汲み上げる高温側オイルポンプと、該高温側オイルポンプによって前記高温側オイルパンから供給されたオイルを加熱する加熱部と、該加熱部によって加熱されたオイルが供給されると共に鉛直方向において該加熱部よりも低い位置に配置された高温側オイル被供給部とが設けられ、前記高温側オイルパンと前記加熱部と前記高温側オイル被供給部との間でオイルを循環させる高温側オイル循環路と、
   オイルを貯留する低温側オイルパンと、該低温側オイルパンからオイルを汲み上げる低温側オイルポンプと、該低温側オイルポンプによって前記低温側オイルパンからオイルが供給される低温側オイル被供給部とが設けられ、前記低温側オイルパンと前記低温側オイル被供給部との間でオイルを循環させる低温側オイル循環路と、
   前記高温側オイルポンプの吐出量を制御する制御装置と
   を備え、
   前記制御装置は前記高温側オイルポンプの始動後に前記高温側オイルポンプの吐出量を一時的に増加させ、
   前記低温側オイルポンプの吐出量が制御されない、内燃機関のオイル循環装置。
2. 前記制御装置は、前記高温側オイルポンプが始動してから基準時間が経過するまで、該基準時間が経過した後に比べて前記高温側オイルポンプの吐出量を増加させる、請求項１に記載の内燃機関のオイル循環装置。
3. 前記制御装置は、前記高温側オイルポンプが始動してから前記基準時間が経過するまで、前記高温側オイルポンプの吐出量を最大にする、請求項２に記載の内燃機関のオイル循環装置。
4. 前記内燃機関の停止時間を検出するソークタイマを更に備え、
   前記制御装置は、前記ソークタイマによって検出された前記内燃機関の停止時間が相対的に長い場合に、該停止時間が相対的に短い場合に比べて、前記高温側オイルポンプの吐出量を増加させる時間を長くする、請求項１又は２に記載の内燃機関のオイル循環装置。
5. 前記内燃機関の停止時間を検出するソークタイマを更に備え、
   前記制御装置は、前記ソークタイマによって検出された前記内燃機関の停止時間が相対的に長い場合に、該停止時間が相対的に短い場合に比べて、前記高温側オイルポンプの吐出量の増加量を多くする、請求項１又は２に記載の内燃機関のオイル循環装置。
6. 前記加熱部は、排気ポートの周りに形成された加熱油路を含む、請求項１から５のいずれか１項に記載の内燃機関のオイル循環装置。
7. 前記高温側オイル被供給部はクランクジャーナルを含む、請求項１から６のいずれか１項に記載の内燃機関のオイル循環装置。

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