JP6885812B2 - 油圧制御装置及び油圧制御方法 - Google Patents
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Description
ソレノイドバルブは、エンジンに連通する入力ポートと、油圧及び電磁力の合力によって連通及び遮断が切り替わる制御ポートと、を有している。
可変容量ポンプには、例えばベーンポンプが採用されている。具体的に、可変容量ポンプは、オイル供給源に連通する吸入ポートと、エンジンに連通する吐出ポート及び制御ポートと、吐出ポート及び制御ポートを通じてオイルが流入する制御室と、を有している。可変容量ポンプは、エンジンの回転に応じて駆動するとともに、制御室内の油圧に応じて吐出ポートを通じたエンジンへのオイルの吐出量が変化する。
本発明の一態様に係る油圧制御装置は、オイルの被供給部に連通する入力ポートと、前記被供給部の油圧及び電磁力の合力によって連通及び遮断が切り替わる制御ポートと、を有する電磁弁と、オイルの供給源に連通する吸入ポート、前記被供給部に連通する吐出ポート、及び前記制御ポートに連通する制御室を有し、前記被供給部の駆動に応じて回転するとともに、前記制御室内の圧力に応じて前記吐出ポートを通じた前記被供給部へのオイルの吐出量が変化する可変容量ポンプと、前記電磁弁に流す必要電流値を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記被供給部の状態を示すパラメータに基づき前記被供給部の油圧目標値を算出するとともに、前記油圧目標値と前記必要電流値との相関を示すマップに基づき、前記必要電流値を算出する。
本発明の一態様に係る油圧制御方法は、オイルの被供給部に連通する入力ポートと、前記被供給部の油圧及び電磁力の合力によって連通及び遮断が切り替わる制御ポートと、を有する電磁弁と、オイルの供給源に連通する吸入ポート、前記被供給部に連通する吐出ポート、及び前記制御ポートに連通する制御室を有し、前記被供給部の駆動に応じて回転するとともに、前記制御室内の圧力に応じて前記吐出ポートを通じた前記被供給部へのオイルの吐出量が変化する可変容量ポンプと、前記電磁弁に流す必要電流値を制御する制御部と、を備えた油圧制御装置の油圧制御方法であって、前記制御部は、前記被供給部の状態を示すパラメータに基づき前記被供給部の油圧目標値を算出する油圧目標値算出ステップと、前記油圧目標値と前記必要電流値との相関を示すマップに基づき、前記必要電流値を算出する必要電流値算出ステップと、を有している。
本態様によれば、必要電流値を増加させることで油圧目標値が減少するため、可変容量ポンプの動力となる被供給部の駆動(例えば、エンジンの回転数)に関わらず、被供給部に対して所望の油圧でオイルを供給できる。
本態様によれば、吐出圧に起因して受圧面に作用する押付荷重によって吸入ポートの開口面に押付面を押し付けることができる。これにより、制御室と吸入ポートとの間を確実にシールできる。
本態様によれば、電磁弁に流れる電流値を減少させることで、制御ポートを連通させるために必要な被供給部の油圧が増加するため、油圧目標値に関わらず、強制的に吐出量を増加させることができる。これにより、被供給部の油圧が極端に低下した状態に陥るのを抑制し、被供給部の油圧を所望の範囲に維持できる。
なお、上記制御のために圧力スイッチを設けた場合であっても、圧力スイッチは比較的安価であるため、フィードバック制御のように圧力センサを設ける場合に比べて、コスト優位性を確保できる。
本態様によれば、電磁弁に流れる電流値を増加させることで、制御ポートを連通させるために必要な被供給部の油圧が低減するため、油圧目標値に関わらず、強制的に吐出量を減少させることができる。これにより、被供給部の油圧が極端に上昇した状態に陥るのを抑制し、被供給部の油圧を所望の範囲に維持できる。
なお、上記制御のために圧力スイッチを設けた場合であっても、圧力スイッチは比較的安価であるため、フィードバック制御のように圧力センサを設ける場合に比べて、コスト優位性を確保できる。
図1は、油圧制御システム1のブロック図である。
図1に示すように、本実施形態の油圧制御システム1は、エンジン(被供給部)2と、油圧制御装置3と、を主に備えている。
エンジン2は、シリンダヘッド及びシリンダブロックにより画成されたエンジン本体11と、エンジン本体11の下部に取り付けられたオイルパン(オイル供給源)12と、を有している。
エンジン本体11内には、オイルの供給対象13である種々の潤滑部材や冷却部材、油圧デバイスが収容されている。供給対象13としては、例えばピストンやクランクシャフト、カムシャフト、VTC(Valve Timing Control SYSTEM)等が挙げられる。供給対象13には、オイルフィルタ15を通過したオイルがメインギャラリ16を通過した後、各分配流路17を経て供給される。なお、供給対象13に供給されたオイルは、供給対象13を通過した後、オイルパン12に戻される。
油圧制御装置3は、可変容量ポンプ21と、ソレノイドバルブ(電磁弁)22と、制御部に相当するECU(Engine Control Unit)23と、を備えている。
可変容量ポンプ21は、エンジン2(クランクシャフト)の回転に応じて回転するとともに、エンジン2の1回転毎に吐出されるオイルの吐出量(ポンプ容量)が変更可能に構成されている。可変容量ポンプ21には、例えばベーンポンプが用いられている。
ハウジング31は、正面視(紙面垂直方向)で矩形枠状の周壁部36と、周壁部36の両端開口部を閉塞する第1エンド部37及び第2エンド部(不図示)と、を主に有している。なお、ハウジング31は、主に周壁部36及び第1エンド部37を構成する箱型のポンプボディ41と、ポンプボディ41の開口部を閉塞するとともに、主に第2エンド部を構成するカバーと、に分割構成されている。
シャフト85は、カムリング32のスライド方向に直交する方向(紙面垂直方向)に延びる軸線O1に沿って延在している。シャフト85のうち、軸線O1に沿うポンプ軸方向の両端部は、第1エンド部37及び第2エンド部に回転可能に支持されている。シャフト85は、例えばクランクシャフトに直接又は間接で接続されている。したがって、シャフト85は、クランクシャフトの回転に連動して回転する。
図2に示すように、可変容量ポンプ21では、カムリング32の移動量に応じて各ポンプ室S4の容積が変化する。具体的に、カムリング32(制御面32a)と第4壁部74とが離間するに従い、軸線O1,O2の偏心量が縮小する。そのため、各ポンプ室S4間での容積変化が小さくなり、吐出量が減少する。なお、本実施形態の可変容量ポンプ21では、軸線O1,O2が同軸上に配置された場合(同心位置)には、各ポンプ室S4の容積変化がゼロとなり、吐出量はゼロになる。
図1に示すように、ソレノイドバルブ22は、制御圧Paを制御して、可変容量ポンプ21の吐出量(カムリング32の偏心量)を制御する。具体的に、ソレノイドバルブ22は、バルブボディ100と、栓体101と、ソレノイド102と、スプール103と、を主に備えている。なお、本実施形態において、ソレノイドバルブ22は、可変容量ポンプ21のハウジング31に一体に組み付けられている。但し、ソレノイドバルブ22は、可変容量ポンプ21と別体で設けられていても構わない。
制御ポート112は、入力ポート111に対してバルブ軸方向の第1側に位置している。制御ポート112は、制御流路77を通じて制御室S1内に連通している。なお、各ポート111,112の形状は、軸線O3回りのバルブ周方向に延びるスリット形状や丸孔等、適宜変更が可能である。
プランジャ121は、コイル120の内側に、軸線O3と同軸で配置されている。プランジャ121は、コイル120との間に作用する電磁力Waによって、バルブ軸方向に移動可能に構成されている。
軸部130は、軸線O3と同軸に配置されている。軸部130は、バルブ軸方向の第1側に向かうに従い漸次拡径するテーパ状に形成されている。軸部130におけるバルブ軸方向の第1側の端部と、栓体101と、の間には、バルブスプリング135が介在している。バルブスプリング135には、所定のバルブセット荷重W2が付与されている。すなわち、バルブスプリング135は、スプール103をバルブ軸方向の第2側に向けて常に付勢している。なお、バルブセット荷重W2は、バルブボディ100に対する栓体101の圧入量等によって無段階に調整可能である。
第2弁座部132は、軸部130におけるバルブ軸方向の第2側の端部からバルブ径方向の外側に張り出している。第2弁座部132の外周面は、スプール103の移動に伴い、周壁部110の内周面に摺動可能に構成されている。第2弁座部132は、スプール103の位置に関わらず、入力ポート111よりもバルブ軸方向の第2側に位置している。なお、第1弁座部131の外径は、第2弁座部132の外径に比べて0.数mm程度大きくなっている。
図2に示すように、本実施形態のソレノイドバルブ22は、電磁力Waと入力荷重W3との合力W4が、バルブセット荷重W2よりも大きい場合に、合力W4によってスプール103が開放位置に向けて押し込まれる。すなわち、スプール103を開放位置に移動させるための入力圧Pcを開放圧Pc1とすると、電流値Iが増加するに従い電磁力Waが増加する。そのため、開放圧Pc1(入力荷重W3)が低下してもスプール103は移動できる。
一方、図2に示すように、制御荷重W5がカムセット荷重W1よりも大きくなると、カムリング32が制御室S1を拡大させる方向にスライド移動する。これに伴い、軸線O1,O2の偏心量が縮小する方向にガイドリング83が移動することで、可変容量ポンプ21の1回転毎の吐出量が減少する。
図3は、ECU23のブロック図である。
図3に示すように、ECU23は、ENG状態決定部150、油圧目標算出部151、記憶部152、必要電流算出部153、フェール電流設定部154及び出力部155を主に有している。なお、ECU23は、CPU、RAM、ROM、インターフェース回路等を含む電子回路ユニットにより構成される。
一方、図5に示すように、無通電状態において、制御室S1には、エンジン2の回転数に応じて異なる制御圧Paが入力されている。この場合には、回転数に応じて軸線O1,O2の偏心量が変化する。具体的には、制御圧Paが増加するに従い(回転数が高くなるに従い)、軸線O1,O2の偏心量が減少することで、吐出量が減少する。すなわち、エンジン2の回転数の増加に伴い、可変容量ポンプ21の回転数が増加したとしても、制御圧Paが増加することで、エンジン2の1回転毎の吐出量が減少する。そのため、中高回転領域では、エンジン2の回転数に関わらず、無通電状態での最大吐出圧Pb2が一定に設定される。
下限スイッチ160bは、メインギャラリ圧Pdが所定の下限ギャラリ圧Pdminを下回った場合に例えばオン状態となる。
フェール電流設定部154は、下限スイッチ160bがオン状態であると判断した場合、現在の電流値Iよりも低い低減電流値Icを設定する。すなわち、下限スイッチ160bがオン状態の場合には、何らかの原因によりメインギャラリ圧Pdが低くなっていると判断する。そのため、コイル120に流す電流値Iを低減電流値Icに設定することで、カムリング32を軸線O1,O2の偏心量が拡大する方向に移動させ、吐出量を増加させる。
次に、上述した油圧制御装置3による油圧制御方法について説明する。図6は、油圧制御方法を説明するためのフローチャートである。
図6に示すステップS1では、まず油圧目標算出部151において、油圧目標値Pd1を算出する(油圧目標値算出ステップ)。油圧目標値Pd1は、上述したように記憶部152に記憶された油圧目標マップに基づき算出する。
この構成によれば、必要電流マップに基づき算出された必要電流値Iaの電流をソレノイドバルブ22に流すため、要求された油圧目標値Pd1にメインギャラリ圧Pdを速やかに近づけることができる。この場合、フィードバック制御のように、油圧目標値と油圧実測値とに基づき必要電流値を常に変化させる場合に比べて、低コスト化や制御の簡素化を図った上で、過渡特性を満足できる。その結果、エンジン2に対して所望の油圧でオイルを供給できる。
この構成によれば、必要電流値Iaを増加させることで油圧目標値Pd1が減少するため、エンジン2の回転数に関わらずエンジン2に対して所望の油圧でオイルを供給できる。特に、本実施形態では、所定の回転数領域において、エンジン2の回転数に関わらず同一のIP特性に基づいてソレノイドバルブ22を制御することで、制御の更なる簡素化を図ることができる。
この構成によれば、吐出圧Pbに起因して受圧面32cに作用する押付荷重によって第1壁部51の内面に押付面32bを押し付けることができる。これにより、制御室S1と吸入ポート52との間を確実にシールできる。
この構成によれば、コイル120に流れる電流値Iを低減電流値Icに設定することで、開放圧Pc1を増加させることができるため、油圧目標値Pd1に関わらず強制的に吐出量を増加させることができる。これにより、メインギャラリ圧Pdが極端に低下した状態に陥るのを抑制し、メインギャラリ圧Pdを所望の範囲に維持できる。
この構成によれば、コイル120に流れる電流値Iを増大電流値Ibに設定することで、開放圧Pc1を減少させることができるため、油圧目標値Pd1に関わらず強制的に吐出量を低下させることができる。これにより、メインギャラリ圧Pdが極端に上昇した状態に陥るのを抑制し、メインギャラリ圧Pdを所望の範囲に維持できる。
なお、圧力スイッチ160は、比較的安価であるため、仮に圧力スイッチ160を設けた場合であっても、フィードバック制御のように圧力センサを設ける場合に比べて、コスト優位性を確保できる。
例えば、上述した実施形態では、油圧制御装置によってオイルが供給される被供給部として、エンジンを例にした場合について説明したが、エンジン以外(例えば、トランスミッションやデファレンシャルギヤ、ブレーキ等)であっても構わない。
上述した実施形態では、可変容量ポンプにベーンポンプを用いた場合について説明したが、制御室の油圧を変化させることでオイルの吐出量及び/又は吐出圧を変更できるギヤポンプやトロコイドポンプ等を採用しても構わない。
上述した実施形態では、フェールセーフ用に圧力スイッチ160を2つ設ける構成について説明したが、この構成のみに限られない。例えば、圧力スイッチ160は、上限スイッチ160a及び下限スイッチ160bの何れか一方のみを設けてもよく、圧力スイッチ160を設けない構成であってもよい。
これにより、油圧目標値Pd1とメインギャラリ圧Pdとのずれを長期に亘って抑えることができ、例えば駆動力のロスを長期に亘って低減できる。
3…油圧制御装置
12…オイルパン(供給源)
21…可変容量ポンプ
22…ソレノイドバルブ(電磁弁)
31…ハウジング
32…カムリング
32b…押付面
32c…受圧面
52…吸入ポート
58…吐出ポート
81…ロータ
82…ベーン
111…入力ポート
112…制御ポート
S1…制御室
Claims (5)
- コイルを備えているソレノイドと、前記ソレノイドに連結される筒状のバルブボディと、前記バルブボディに開設されオイルの被供給部に連通する入力ポートと、連通閾値をさだめるバルブスプリングとともに前記バルブボディの筒部に内装され、前記被供給部の油圧及び前記コイルの電磁力の合力によって作動されるスプールと、前記バルブボディに併設され、前記スプールにより前記入力ポートへの連通及び遮断が切り替わる制御ポートと、を有する電磁弁と、
オイルの供給源に連通する吸入ポート、前記被供給部に連通する吐出ポート、及び前記制御ポートに連通する制御室を有し、前記被供給部の駆動に応じてロータが回転されるとともに、前記制御室内の圧力に応じて前記吐出ポートを通じた前記被供給部へのオイルの吐出量が変化する可変容量ポンプと、
前記コイルに流す必要電流値を制御する制御部と、を備え、
前記被供給部の油圧及び前記電磁力は、同一方向に作用し、
前記制御部は、前記被供給部の状態を示すパラメータに基づき前記被供給部の油圧目標値を算出する油圧目標算出部と、前記油圧目標値と前記必要電流値との相関を示すマップに基づき、前記必要電流値を算出する必要電流算出部と、前記被供給部の油圧が下限閾値以下の場合に前記電磁弁に流れる電流を減少させる電流設定部と、を有することを特徴とする油圧制御装置。 - コイルを備えているソレノイドと、前記ソレノイドに連結される筒状のバルブボディと、前記バルブボディに開設されオイルの被供給部に連通する入力ポートと、連通閾値をさだめるバルブスプリングとともに前記バルブボディの筒部に内装され、前記被供給部の油圧及び前記コイルの電磁力の合力によって作動されるスプールと、前記バルブボディに併設され、前記スプールにより前記入力ポートへの連通及び遮断が切り替わる制御ポートと、を有する電磁弁と、
オイルの供給源に連通する吸入ポート、前記被供給部に連通する吐出ポート、及び前記制御ポートに連通する制御室を有し、前記被供給部の駆動に応じてロータが回転されるとともに、前記制御室内の圧力に応じて前記吐出ポートを通じた前記被供給部へのオイルの吐出量が変化する可変容量ポンプと、
前記コイルに流す必要電流値を制御する制御部と、を備え、
前記被供給部の油圧及び前記電磁力は、同一方向に作用し、
前記制御部は、前記被供給部の状態を示すパラメータに基づき前記被供給部の油圧目標値を算出する油圧目標算出部と、前記油圧目標値と前記必要電流値との相関を示すマップに基づき、前記必要電流値を算出する必要電流算出部と、前記被供給部の油圧が上限閾値以上の場合に前記電磁弁に流れる電流を増加させる電流設定部と、を有することを特徴とする油圧制御装置。 - 前記マップは、前記油圧目標値が増大するに従い前記必要電流値が小さくなるように設定され、
前記電磁弁は、前記合力が前記連通閾値以上の場合に前記制御ポートを介して前記入力ポートと前記制御室とを連通させることを特徴とする請求項1または2に記載の油圧制御装置。 - 前記可変容量ポンプは、
前記吸入ポート及び前記吐出ポートを有するハウジングと、
前記吸入ポート及び前記吐出ポートに連通するとともに、前記ハウジングとの間に画成される前記制御室と前記吸入ポート及び前記吐出ポートとの間をそれぞれ仕切り、前記制御室を拡縮させる方向に移動可能なカムリングと、
前記カムリングの内側において、前記カムリングの移動方向に直交する軸線回りに回転可能に構成されたロータと、
前記カムリングの移動に伴い、前記軸線に直交する径方向に進退可能に前記ロータに支持されるとともに、前記径方向の外側端面が前記カムリングの内周面に摺動可能な複数のベーンと、を備え、
前記カムリングの外周面は、
前記吐出ポートから吐出されるオイルの吐出圧が作用する受圧面と、
前記受圧面に対向するとともに、前記吐出圧に応じて前記ハウジングの内面のうち前記吸入ポートの開口面に押し付けられる押付面と、を有していることを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の油圧制御装置。 - コイルを備えているソレノイドと、前記ソレノイドに連結される筒状のバルブボディと、前記バルブボディに開設されオイルの被供給部に連通する入力ポートと、連通閾値をさだめるバルブスプリングとともに前記バルブボディの筒部に内装され、前記被供給部に連通する入力ポートの油圧及び前記コイルの電磁力の合力によって作動されるスプールと、前記バルブボディに併設され、前記スプールにより前記入力ポートへの連通及び遮断が切り替わる制御ポートと、を有する電磁弁と、
オイルの供給源に連通する吸入ポート、前記被供給部に連通する吐出ポート、及び前記制御ポートに連通する制御室を有し、前記被供給部の駆動に応じてロータが回転するとともに、前記制御室内の圧力に応じて前記吐出ポートを通じた前記被供給部へのオイルの吐出量を変化させる可変容量ポンプと、
前記コイルに電気的に接続され、前記電磁力に要する必要電流値を制御する制御部と、を備えた油圧制御装置の油圧制御方法であって、
前記被供給部の油圧及び前記電磁力は、前記スプール上で同一方向に作用し、
前記制御部は、
前記被供給部の状態を示すパラメータに基づき前記被供給部の油圧目標値を算出する油圧目標値算出ステップと、
前記油圧目標値と前記必要電流値との相関を示すマップに基づき、前記必要電流値を算出する必要電流値算出ステップと、
前記被供給部に設けられた圧力スイッチの信号として感知される前記被供給部の油圧の状態に基づき前記必要電流値を補正する電流設定ステップと、を有していることを特徴とする油圧制御方法。
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