JPS63167018A - エンジンの潤滑油供給装置 - 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供給潤滑油供給装置に関するもので
ある。

（従来技術） ロータリーピストンエンジンあるいは２サイクル往復動
型エンジンにあっては１作動室（燃焼室）内に潤滑油が
供給される。この潤滑油量をエンジンの運転状態に応じ
て変更するため、特開昭６０−６００１号公報に示すよ
うに、プランジャを利用したタイプのものがある。この
ものは、基本的には、プランジャの往復動によって容積
変化されるポンプ室を構成し、該プランジャの往復スト
ローク量を変更することによってポンプ室の容積変化に
、すなわち潤滑油吐出量を変更するようになっている。

そして、このプランジャの往復ストローク量は、該プラ
ンジャが当接される制御力ムの変位位置をエンジン負荷
に基づいて変更することにより行ない、この制御カムの
駆動は、例えばスロットルバルブと制御カムとをワイヤ
を介して機械的に連係させることにより行なうようにな
っている。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、最近では、潤滑油の消費量低減、あるいはエ
ンジンの運転状態に応じたより適切な値に供給潤滑油量
を変更するため、前述した制御カムを電動モータによっ
て駆動する一方、該電動モータの作動をエンジンの運転
状態に応じて制御することが考えられている。

この電動モータによって制御カムを駆動する場合、電動
モータの駆動制御をいかに行うかが１つの問題となる。

この点を詳述すると、プランジャを用いて潤滑油の計量
を行うものにあっては、目標変位位置に確実駆動されな
い場合が応々にして生じ易く、その１つの原因として、
潤滑油の計祉室内での閉込め現象がある。すなわち、プ
ランジャによって画成された計量室が吸込ボート及び吐
出ボートのいずれにも連通していないタイミングで計量
室を圧縮する方向にプランジャを駆動させようとした場
合、潤滑油は非圧縮性流体であるため、このプランジャ
したがって制御カムを駆動させることが不可能になる。

したがって、このようなタイミングのときに、電動モー
タを目標変位位置とするような駆動制御を単にオープン
ループ制御により行っても、電動モータは実際には駆動
されないでいわゆる脱調を生じてしまい、制御カムの実
際の変位位置と目標変位位置とにずれを生じるだけとな
ってしまう。

とりわけ、電動モータは、その消費電力低減、耐久性向
上の観点から、極力その発生駆動力を小さくすることが
望まれており、これに加えて制御用電動モータとして一
般的なステップモータにあってはその作動速度を速くす
る程駆動力が小さくなる特性があるので、オープンルー
プ制御を行うのみでは不十分となる。

本発明は以Ｆのような事情を勘案してなされたもので、
制御の正確性すなわち制御カムの目標変位位置への確実
な駆動というものを十分に満足させ得るようにしたエン
ジンの潤滑油供給装置を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段、作用）前述の目的を達
成するため、本発明においては次のような構成としであ
る。すなわち、第９図に示すように、 エンジンに対して潤滑油を圧送するためのプランジャの
往復ストローク量を、該プランジャが当接される制御カ
ムによって調整するようにしたエンジンの潤滑油供給装
置において、 前記制御カムを駆動変位させるための電動モータと、 エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、 エンジンの運転状態に応じて前記制御カムの目標変位位
置を決定する目標変位位置決定手段と、 前記制御カムの実際の変位位置を検出する位置検出手段
と、 前記］１標変位位置と実際の変位位置とに偏差が生じた
とき、実際の変位位置が目標変位位置となるように前記
電動モータをフィードバック制御するフィードバック制
御手段と、 を備えた構成としである。

このように、本発明においては、潤滑油の閉じ込め現象
等により電動モータに脱調が生じたような場合には、位
置検出手段を利用したフィードバック制御によってこの
脱調現象を補償して制御カムを目標変位位置へと確実に
駆動することができる。

（実施例） 以下１本発明の実施例を添付した図面に基づいて説明す
る。

第１図においてロータリピストンエンジンのケーシング
１は、トロコイド状の内周面２ａを有するロータハウジ
ング２と、その両側に配置されたサイドハウジング３と
で構成されている。また、上記ケーシング１内を遊星回
転運動する略三角形のロータ４は偏心軸５に支承されて
、ケーシフグ１内に３つの作動室６を区画形成しており
。

このロータ４の回転に伴って吸気、圧縮、爆発、膨張お
よび排気の各工程が順次行われるようになっている。上
記ロータ４の各頂部には、ロータハウジング２の内周面
２ａに摺接するアペックスシール７が装着され、ロータ
４の両側面にはサイドハウジング３内面に摺接するサイ
ドシール８が装着され、さらにロータ４の各頂部両端側
にはコーナシール９が装着されている。

上記ケーシングｌには、サイドハウジング３を通って吸
気行程の作動室６に開口する吸気ボート１０と、ロータ
ハウジング２を通って排気行程の作動室６に開口する排
気ポート１１とが設けられており、上記吸気ボート１０
．排気ポートｌｌには吸気通路１２あるいは排気通路１
３が接続されている。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１４が取付られ、吸気ボート
ｌＯ近傍の吸気通路１２には燃料噴射を行うインジェク
タ１５が設置されている。

上記吸気通路１２に臨んでボート給油ノズル１６が取付
けられ、このボート給油ノズル１６からボート給油Ｆ７
１６　ａを介して吐出された潤滑油が、吸気通路１２を
通してケーシング１内にボート給油される。また、ロー
タハウジング２の内周面２ａに臨んでダイレクト給油ノ
ズル１７が取付けられ、このダイレクト給油ノズル１７
からダイレクト給油口１７ａを介して吐出された潤滑油
が、ケーシングｌ内にダイレクト給油される。前記ポー
ト給油ノズル１６には、供給潤滑油計嵯装置としてのメ
タリングオイルポンプ２０から伸びる第１潤滑油供給通
路１８が接続されており、ダイレクト給油ノズル１７に
は、メタリングオイルポンプ２０から伸びる第２潤滑油
供給通路１９が接続されている。また、上記ボートおよ
びダイレクト給油ノズル１６．１７には、エア通路１６
ｂ、１７ｂが接続されている。

なお、図のエンジンは２気筒であり、図示しない気惰に
おいてもボート給油用のボート給油ノズル１６とダイレ
クト給油用のダイレクト給油ノズル１７が配設され、そ
れぞれメタリングオイルポンプ２０から別途に潤滑油供
給通路１８．１９が接続される。

ｈ記メタリングオイルポンプ２０は、潤滑油を計量して
吐出するようになっており、その吐出量は、電動モータ
としてのステップモータ２１に対して制御ユニッ）２５
（ＥＣＵ）から制御信号を出力することにより、エンジ
ンの運転状態に応じて制御される。この制御ユニット２
５には、吸入空気量を検出するエアフロメータ２６、エ
ンジン回転数を検出する回転数センサ２７、制御カム３
６の実際の変位位置を検出する位置センサ２８およびエ
ンジンの冷却水温を検出する水温センサ２９からの各信
号が入力されている。

第２図ないし第４図は上記メタリングオイルポンプ２０
の具体的構造を示しており、ポンプハウジング３１内に
は、ボート給油のための潤滑油の計量、吐出を行なう第
１プランジヤ３２、およびダイレクト給油のための潤滑
油の計量、吐出を行う第２プランジヤ３３とが、互いに
平行にかつそれぞれ往復動自在に配設されている。両プ
ランジャ３２．３３は、それぞれ前部と後部とに分割さ
れ、後部の中心孔がそれぞれビン３４．３５（ハウジン
グ３１側に同定）に嵌挿されている。

また、ポンプハウジング３１には、上記プランジャ３２
．３３と直交する方向に伸びる輪状の制御カム３６が、
その軸方向に摺動自在として嵌挿されている。制御カム
３６は、各プランジャ３２．３３の先端部が当接する第
１および第２のカム面３６ａ、３６ｂを有し、この第１
および第２のカム面３６ａ、３６ｂはその軸方向に横断
面積が変化するテーバ状の面形状に形成されている。

」二記各プランジャ３２．３３は、前記ビン３４．３５
の外局に配設されたスプリング３７．３８により制御力
μ３６に向けて付勢されている。

さらに、上記プランジャ３２．３３は、ギア部３２ａ、
３３ａを有して、該ギア部３２ａ、３３ａに噛合される
と共にエンジン出力軸に連動するドライビングウオーム
３９によって回転駆動される、プランジャ３２．３３の
先端部は両側耳部３２ｂ、３３ｂと中心突部３２ｃ、３
３ｃとを有し、耳部３２ｂ、３３ｂが制御カム３６の基
礎円３６ｃに乗り上げる状態と中心凸部３２ｃ、３３Ｃ
がカム面３６ａ、３６ｂに当接する状態とに変位して往
復動する。このプランジャ３２．３３の回転および往復
動により、プランジャ３２．３３内部（ピン３４．３５
前方）に画成された計量室３２ｄ、３３ｄの容積が変化
されて、各吸入ポー）４０からの潤滑油の吸入と、吐出
ボート４１ａ〜４１ｄへの潤滑油の吐出とが交互に繰返
されるようになっている。

すなわち、潤滑油は、ドライビングウオーム３９のジャ
ーナル部から制御カム３６外周部に導入されここからプ
ランジャ３２．３３と平行に形成された吸入通路４２か
らプランジャ３２．３３に直交して両側に開口する前記
吸気ボート４０に導入される。一方、プランジャ３２．
３３には上記吸入ボート４０と連通可能な位置に吸入口
３２ｅ、３３ｅが開口するとともに、吐出口３２ｆ、３
３ｆが軸方向にずれて開口し、ポンプハウジング３１の
吐出ポート４１　ａ〜４１ｄは前記吸入ボート４０と直
交する両側に開口している。そして、第１プランジヤ３
２に対応した２つの第１吐出ボート４１ａ、４１ｂに対
して第１および第２気筒へのボート給油用の第１潤滑油
供給通路１８．１８が接続され、第２プランジヤ３３に
対応した２つの第２吐出ボート４１ｃ、４１ｄに対して
第１および第２気筒へのダイレクト給油用の第２潤滑油
供給通路１９．１９が接続されている。

上記制御カム３６の軸方向への移動は、ストロークタイ
プのステップモータ２１により行なわれる。このステッ
プモータ２１の軸方向に進退動されるシャフト２１ａは
、制御カム３６と同軸五に配設され、制御カム３６がリ
ターンスプリング２３によって付勢されてその一端がシ
ャツ）２１ａに圧接するように連係されている。よって
、制御カム３６の第２図下方（増量方向）への変位はス
テップモータ２１の駆動力で行なわれ、上方（減９：方
向）への変位はリターンスプリング２３の付勢力によっ
て行なわれる。勿論、ステップモータ２１は、前記制御
ユニット２５から出力されるパルス信号を受け、１パル
スの入力で１ステツプ（一定長さ）だけ制御カム３６を
摺動させるようになっている。

前記位置センサ２８は、第２図に示すように、ポンプハ
ウジング３１に螺合、固定された本体２８ａと、該本体
２８ａに進退自在に保持されて突出方向に常時付勢され
た触：ｆ２８ｂとを有し、触子２８ｂの先端が、制御カ
ムに形成されたテーパ而３６ｇに常時当接されている。

これにより、制御カム３６の変位に応じて触子２８ｂが
進退動されて、この触子２８ｂの進退位置に応じた信号
（一般には電圧）が本体２８ｂから出力される。

勿論、位置センサ２８は、ステップモータ２１のシャツ
）２１ａの変位位置を検出する等、制御カム３６の位置
を間接的に検出するものであってもよい。

上記メタリングオイルポンプ２０においては、〃制御カ
ム３６の摺動による各カム面３６ａ、３６ｂの半径変化
により、各プランジャ３２．３３（７）移動ストローク
が変えられ、エンジンの単位回転数ちりの潤滑油吐出駿
が変化する。そして、この中位回転数当たりの吐出量は
ステップモータ２１を介して制御ユニット２５により電
気的に制御することができ、かつ、その吐出量の特性は
、各カム面３６ａ、３６ｂの形状により、ボート給油と
ダイレクト給油とに対して個々に設定しうる。そこで、
予め上記カム面３６ａ、３６ｂの形状を異ならせておく
ことにより、制御カム３６の軸方向の変化によって各吐
出ポート４１ａ〜４１ｄからの吐出量と吐出比率が種々
変わるように、ステップモータ２１の制御によって上記
吐出量および吐出比率を運転状態に応じて制御され得る
。

このステップモータ２１におけるステップ数（カム位置
）と潤滑油の吐出量との設定例を、第５図に示しである
。勿論、この第５図に示すような特性は、前述したよう
に、プランジャ３２側と３３側とで個々独立して設定し
得るものである（ボート給油とダイレクト給油との比率
設定）。

上記実施例においては、潤滑油の吐出量を増量する時に
は、制御カム３６を第２図の下方に移動させて（ステッ
プ数増加方向へパルスを出力）、カム面３６ａ、３６ｂ
の半径の小さい部分にプランジャ３２．３３の先端部の
中心突部３２ｃ、３３Ｃが当接するようにし、基礎円３
６ｃとの差すなわちストローク量を大きくする。一方、
吐出量を低減する時には、ステップ数を減少する方向に
パルスを出力し、制御カム３６を第２図の上方に移動さ
せる。

さて次に、制御ユニット２５による制御内容について説
明するが、実施例では、制御ユニット２５が基本的にＣ
ＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを備えたマイクロコンピュータに
よって構成されている。また、ステップモータ２１の特
性として、パルス速度が大きくなる程その駆動力が低下
する一方（第７図参照）その作動速度が速くなる（第６
図参照）が通常の使用状態では脱調が生じ難いような駆
動力を確保し得る範囲で、極力作動速度が速くなるよう
に設定しである。

以１−のことを前提として、先ず、エンジンの運転状態
に応じて、制御カム３６の［目標変位位置すなわち１１
標潤滑油吐出量が決定される。そして、この１１標変位
位置に対応した位置となるように、ステップモータ２１
がオープンループ制御される。勿論、このオープンルー
プ制御は、目標変位位置に対応したステップ数となるよ
うにステップモータ２１にパルス信号を発することによ
りなされる（ステップモータ２１へ出力されたパルス数
を記憶しておくことによって、その現在位置を、当該記
憶されている最新のステップ数でもって把握され得る）
。

−・方、上記オープンループ制御によって、目標変位位
置と位置センサ２８によって検出された実際の変位位置
とにずれが生じた場合は、この位置センサ２８の出力を
見つつ、制御カム３６が目標変位位置となるようにステ
ップモータ２１がフィードバック制御される。

また、実施例では、エンジンスタート時に、ステップモ
ータ２１の位置のイニシャライズをするため、強制的に
原点位置（ステップ数「０」に対応した位置）へと復帰
させるようにしである。この原点復帰は、位置センサ２
８で検出され、制御カム３６の実際の位置に対して若干
のステップ数例えば「５ステツプ」だけ加算したステッ
プ数分だけ、ステップモータ２１を原点位置へ向けて駆
動することにより行われる。すなわち、位置センサ２８
を有しないものにあっては、原点復帰のためのイニシャ
ライズは、現在ステップモータ２１が最大ステップ数に
対応した位置にあるものとして、この最大ステップ数分
だけ原点位置へ向けてステップモータ２１を駆動させる
ことにより行わざるを得ないことになる。しかしながら
、この場合は、イニシャライズされる直前のステップモ
ータ２１の実際の位置が原点位置付近にあった際、原点
位置へ復帰した後に強制的に税調されるステップ数が多
くなり、ステップモータ２１の耐久性等のＬで好ましく
ないものとなってしまう。

さらに、実施例では、エンジンのならし運転が終ｒした
か否かを、ステップモータ２１の総駆動１４をみること
によって、より具体的には不揮発性メモリに記憶される
総駆動ステップ数があらかじめ定めた所定値以上となっ
たか否かをみることによって行うようにしである。すな
わち、ならし運転前は、潤滑油供給量をならし運転終了
後よりも所定分多くすることが行われており、このなら
し運転終了前後における潤滑油供給量の切換えを、従来
整備工場においてマニュアル式に行っていたものを、本
実施例では自動的に行うようにしである。

上述した制御ユニット２５による制御の詳細について、
第８図に示すフローチャーに基づいて説明する。なお、
以丁の説明でＰはステップを示す。

先ず、Ｐｌにおいて、エンジンのスタータスイッチがオ
ンされているか否か、すなわちステップモータ２１のイ
ニシャライズ（原点位置合せ）を行う時期であるか否か
が判別される。このＰ１の判別でＮＯのときは、Ｐ２に
移行して、吸入空気ｆｆ１Ｑ、エンジン回転数Ｎ、制御
カム３６の現在の変位位置を示すステップ数Ｉｋ、水温
Ｗ、ステップモータ２１の総駆動量としてのトータルス
テップ数Ｔｓが読込まれる。

次いでＰ３において、トータルステップ数Ｔｓが、あら
かじめ定めた所定値αよりも大きいか否か、すなわちエ
ンジンのならし運転終了前であるか終了後であるかが判
別される。このＰ３の判別でＹＥＳのときは、ならし運
転終了のときであり、この場合はＰ４に移行して、エン
ジン１回転当りの吸入空気量に所定の定数Ｋｌおよび水
温Ｗとその補正係数βを掛は合わせて、目標カム位置、
すなわちエンジンの運転状態に応じた目標潤滑油量を示
すステップ数Ｉｋ曹が算出される。逆にＰ３の判別でＮ
Ｏのときは、Ｐ５に移行して、Ｐ４と同様にして目標カ
ム位置Ｉ　ｋｍが算出されるが、この場合はならし運転
終了前なので、Ｉｋｍ算出に用いる定数に２としては、
Ｐ４で用いる定数に１よりも大きい値が用いられる。

Ｐ４あるいはＰ５の後は、Ｐ６において、目標カム位置
を示すステップ数Ｉ　ｋｍから現在のカム位置を示すス
テップ数１ｋを差し引くことにより、１４標力ム位置Ｉ
ｋｓとするのに必要な移動ステップ数Ｓｔが算出される
。そして、Ｐ７において、この移動ステップ数Ｓｉを実
現すべく、ステップモータ２１にパルス発信される。こ
の場合、１パルスごとに以下のＰＬＯのカム位置Ｉｋの
検出を行なってもよく、あるいは応答性を考慮して複数
のパルスごとに検出してもよい。

Ｐ７の後は、Ｐ８において、Ｐ６で算出された移動ステ
ップ数Ｓｉが、トータルステップ数Ｔｓの更新のために
絶対値化される。すなわちＳｉが正のときは潤滑油増量
方向への駆動であり、負のときが潤滑油減量方向への駆
動であるが、実施例ではステップモータ２１の総駆動量
をこの増減方向を含めて加算していくため、ヒ記Ｓｔの
絶対値化がなされる。そして、Ｐ９において、前回のト
ータルステップ数Ｔｓに、Ｐ８で絶対値化された移動ス
テップ数Ｓｔが加算されて、トータルステップ数Ｔｓが
更新される。

Ｐ９の後ハ、ＰＩＯにおいて、位置センサ２８の出力、
すなわち制御カム３６の実際の変位位置Ｉｋが読込まれ
、Ｆｉｌにおいて、目標変位位置Ｉｋｍとこの実際の変
位位ｆｉＩｋとが一致するか否かが判別される。このＦ
ｉｌの判別でＮＯのときは、Ｐ６以降の処理を再び行う
ことになる（フィードバック制′ａ）、そして、ｐＨの
判別でＹＥＳのときはＰｌで戻る。このように、Ｐ６．
Ｐ７を１回目に経るときがオープンループ制御のときで
あり、通常はこのオープンループ制御のみで目標変位位
置Ｉｋｍの実現がなされる。また、このオープンループ
制御では目標変位位ｆｉＩｋ閣を実現できなかった場合
のみ、Ｐ６、Ｐ７の処理が再び行なわれることになるが
、このときがフィードバック制御である。なお、位置セ
ンサ２８の検出精度は、ステップモータ２１の「１ステ
ツプ」分までは通常検出不能なので、Ｆｉｌでの判別は
、この検出精度を勘案して、例えば「３ステツプＪ　　
（Ｐｌ３で設定された若干のステップ数「５」よりは小
さいものとされる）分の誤差は許容範囲とされて、フィ
ードバック制御が行なわれないことになる。

一方、前記ＰＩの判別でＹＥＳのときは、ステップモー
タの原点位置合せが行われる。すなわち、Ｐｌ２におい
て位置センサ８によって制御カム３６の実際の変位位置
Ｉｋが読込まれ、次いで、Ｐｌ３において、このＩｋに
「５ステツプ」だけ加算したイ１を負値化したものが移
動ステップ数Ｓｉとして設定される。そして、Ｐｌ４に
おいて、このＳｉがパルス発信される。この場合、ステ
ップモータ２１が原点位置へ実際に復帰した後、さらに
この復帰方向に税調を生じるような強制的な駆動は最大
「５ステツプ」というように極めて小さいものとなる。

この後は、この原点位置合せに要したステップモータ２
１の駆動ステップ数Ｓｉをトータルステップ数Ｓｔに加
算するため、Ｐｌ５、Ｐｌ６の処理がなされる（Ｐ８、
Ｐ９に対応）。

以上実施例について説明したが、本発明はこれに限らず
例えば次のような場合をも含むものである。

■制御カム３６を駆動変位させるための電動モータとし
てはＤＣモータを用いることもできる。

■制御ユニット２５をコンピュータを利用して構成する
場合は、デジタル式、アナログ式のいずれであってもよ
い。

■制御カム３６としてロータリ式のものを用いてもよい
（この場合はステップモータ２１、位置センサ２８もロ
ータリ式のものを用いればよい）。

（発明の効果） 本発明は以上述べたことから明らかなように。

潤滑油の閉じ込め現象等により電動モータに脱調が生じ
たような場合には、位置検出手段を利用したフィードバ
ック制御によってこの脱調現象を補償して１、制御カム
を目標変位位置へと確実に駆動することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す全体系統図。 第２図はプランジャによって潤滑油を計がする部分の−
・例を示す断面図。 第３図は第２図ｍ−ｍ線断面図。 第４図は第２図ＩＶ−ＩＴ線断面図。 第５図は制御カムの位置と潤滑油の吐出量との関係例を
示すグラフ。 第６図はパルス速度とステップモータの作動速度との関
係を示すグラフ。 第７図はパルス速度とステップモータの駆動力との関係
を示すグラフ。 第８図は本発明の制御例を示すフローチャート。 第９図は本発明の全体構成図。 １２：吸気通路 １６：ボート給油ノズル １７：ダイレクト給油ノズル １８：第１謂滑油供給通路 １９：第２潤滑油供給通路 ２０：メタリングオイルポンプ ２１ニステツプモータ（電動モータ） ２５：制御ユニット ２６：エアフローメータ ２７：回転数センナ ２８：位置センサ ３１：ポンプハウジング ３２．３３ニブランジヤ ３２ｄ、３３ｄ：計廣室 ３６二制御カム

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンに対して潤滑油を圧送するためのプラン
   ジャの往復ストローク量を、該プランジャが当接される
   制御カムによって調整するようにしたエンジンの潤滑油
   供給装置において、 前記制御カムを駆動変位させるための電動モータと、 エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、 エンジンの運転状態に応じて前記制御カムの目標変位位
   置を決定する目標変位位置決定手段と、 前記制御カムの実際の変位位置を検出する位置検出手段
   と、 前記目標変位位置と実際の変位位置とに偏差が生じたと
   き、実際の変位位置が目標変位位置となるように前記電
   動モータをフィードバック制御するフィードバック制御
   手段と を備えていることを特徴とするエンジンの潤滑油供給装
   置。