JPH01100307A - エンジンの潤滑油計量装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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〉 ローク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こめ
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（扁差を見
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１日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、上記ゲージン
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−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、上記吸気ボート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、１九 ４＋が夫々接続されている。そして、これらの給油ノズ
ル１３．１４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プランジヤ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
ボ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１つとを形成する第２プランジヤ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］７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プランジヤ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１．７　ａか設けられ、該ギヤ
部１−７ａにエンジン回転に連動して回転するドライビ
ングウオーム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。

１７ｃが設けられ、これらの突起部１７１）、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オーム２３によって回転され
て、上記突起部１７ｂ。

１７ｃが制御カム２］のテーパ面２１ａと円筒面２　］
、　ｂ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］、第２計量室１．８．１
９の容積の変化により潤滑油が吸入通路２４から第１．
第２吸入ボート２５．２６を通って第１．第２計量室１
８．１９に吸入され、また両計量室１８．１９がち第１
吐出ボート２７、第２吐出ボート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、１“７ｃ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２つが備えられており、該ステッピン
グモータ２９におけるブツシュロッド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、また上記ブツシュロッド
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すに
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２
つの駆動用とし、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２Ｊ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２
１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
二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く第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Ｓ、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４
０からの出力信号Ｓ、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８１〜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
なステッピングモータ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２つないし制
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Ｐｌにおいて、上
記各信号８１〜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（１）に従って計算
する。

Ｔ＝に、Ｘα、ＷＸα２ＰＸＱ／Ｎ・・・（Ｉ）ここで
、Ｋ１．α１．α２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（Ｉ［）に従って計算する。

Ｉ　ｋｍ＝＝に２　ＸＴｘＮ’　　　　　　−（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２つの駆動ステップ
数ｎを計算し、このステップ数ｎだけステッピングモー
タ２つ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
］Ｉｋと上記目標位置Ｉｋｍとを比較し、現実の位置Ｉ
ｋ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Ｉｋｍ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２つ
の駆動後、制御カム２１の現実の位置Ｉｋと目標位置Ｉ
ｋｍ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２つないし制御カム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２つにおけるブツシュロッド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２つの誤動作ないし過制御が発生することに
なる。そこで、本実においては、上記のように制御カム
２１を第２図す方向く吐出ｍ減少方向）に移動させる場
合にはステッピングモータ２つ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、２つ・・・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・・・フイ゛−ドパツク手段、制御手段（制御
ユニット）。 第６図 第２　図１ 第３　図 カム、イＬｆｔ　　（■ｋ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （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。