(57)【要約】【課題】摺動部に供給される作動油の粘度がエンジンの運転状態に応じた最適な値となるように作動油の温度を調整する。【解決手段】制御装置は、摺動速度および荷重を算出するステップ（Ｓ１０２，１０４）と、目標ストライベック数を取得するステップ（Ｓ１０６）と、目標粘度、要求油膜温度および上限油膜温度を算出するステップ（Ｓ１０８，Ｓ１１０，Ｓ１１２）と、要求油膜温度が上限油膜温度以下であると（Ｓ１１４にてＮＯ）、要求油膜温度を目標油膜温度として設定するステップ（Ｓ１１８）と、ジャーナル温度を実油膜温度として取得するステップ（Ｓ１２０）と、目標油膜温度が実油膜温度よりも大きいと（Ｓ１２２にてＹＥＳ）、開閉弁を閉状態にするステップ（Ｓ１２４）と、目標油膜温度が実油膜温度以下であると（Ｓ１２２にてＮＯ）、開閉弁を開状態にするステップ（Ｓ１２６）とを含む、処理を実行する。【選択図】図４
2020007934.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒を有するシリンダブロックと、
前記気筒内を移動可能に設けられるピストンと、
前記ピストンとコネクティングロッドを介在させて連結されるクランクシャフトと、
前記ピストンおよび前記クランクシャフトのうちの少なくともいずれかの摺動部に作動油を供給するオイルポンプと、
前記摺動部の摺動面における作動油の温度を調整するように構成された温度調整装置と、
前記温度調整装置を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記摺動部における摺動速度と、前記摺動部の摺動面に作用する荷重と、前記摺動面における摩擦係数がしきい値以下となる予め定められたストライベック数とを用いて前記作動油の粘度の要求値を設定し、
前記作動油の粘度が前記要求値になるように前記温度調整装置を制御する、内燃機関。
【請求項２】
前記温度調整装置は、
前記作動油と冷却水との熱交換が可能な熱交換器と、
前記熱交換器に前記冷却水を供給するか否かを切り替える切替弁とを含み、
前記制御装置は、前記作動油の粘度が前記要求値になるように前記切替弁を制御する、請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記制御装置は、
前記作動油の粘度の要求値を用いて前記摺動面に形成される前記作動油の油膜の温度の目標値を設定し、
前記作動油の油膜の温度が前記目標値よりも大きい場合に、前記熱交換器に冷却水が供給されるように前記切替弁を制御し、
前記作動油の油膜の温度が前記目標値よりも小さい場合に、前記熱交換器への冷却水の供給が停止されるように前記切替弁を制御する、請求項２に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記シリンダブロックには、ウォータジャケットが形成され、
前記温度調整装置は、前記ウォータジャケットに冷却水を供給する電動ウォータポンプを含み、
前記制御装置は、前記作動油の粘度が前記要求値になるように前記電動ウォータポンプから供給される冷却水の流量を調整する、請求項１に記載の内燃機関。
【請求項５】
前記制御装置は、
前記作動油の粘度の要求値を用いて前記摺動面に形成される前記作動油の油膜の温度の目標値を設定し、
前記作動油の油膜の温度が前記目標値よりも大きい場合に、前記作動油の油膜の温度が前記目標値よりも小さい場合よりも前記電動ウォータポンプから供給される冷却水の流量が増加するように前記電動ウォータポンプを制御する、請求項４に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、エンジン内部においては、潤滑用の作動油がオイルポンプ等を用いてクランクシャフトと軸受部との間の摺動部やピストンとボア壁面との間の摺動部等の潤滑対象箇所に供給される。このような摺動部に供給される作動油は、その粘度が作動油の温度によって変化するという特性を有しており、摺動部における摩擦損失低減のために作動油の温度を上昇させてその粘度を小さくするという技術が公知である。
【０００３】
たとえば、特開２００１−４１０４０号（特許文献１）は、エンジンの潤滑油および冷却水間で熱交換を行なう熱交換器において、潤滑油の流量および冷却水の流量を制御して潤滑油温度を適切な値に保持する技術が開示される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−４１０４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、エンジンの運転状態の変化によって、摺動部における摺動速度や摺動部において当接する部材間に作用する荷重に変化が生じる場合には、摺動部の適切な潤滑性能を維持しつつ摩擦損失を低減することができる最適な作動油の粘度が変化するため、エンジンの運転状態の変化に合わせて最適な粘度となるように作動油の温度を調整することが求められる。
【０００６】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、摺動部に供給される作動油の粘度がエンジンの運転状態に応じた最適な値となるように作動油の温度を調整することができる内燃機関を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明のある局面に係る内燃機関は、気筒を有するシリンダブロックと、気筒内を移動可能に設けられるピストンと、ピストンとコネクティングロッドを介在させて連結されるクランクシャフトと、ピストンおよびクランクシャフトのうちの少なくともいずれかの摺動部に作動油を供給するオイルポンプと、摺動部の摺動面における作動油の温度を調整するように構成された温度調整装置と、温度調整装置を制御する制御装置とを備える。制御装置は、摺動部における摺動速度と、摺動部の摺動面に作用する荷重と、摺動面における摩擦係数がしきい値以下となる予め定められたストライベック数とを用いて作動油の粘度の要求値を設定する。制御装置は、作動油の粘度が要求値になるように温度調整装置を制御する。
【０００８】
このようにすると、摺動速度と、荷重と、摺動面における摩擦係数がしきい値以下となるストライベック数とを用いて作動油の粘度の要求値を適切に設定することができるため、エンジンの運転状態が変化して、摺動速度や荷重が変化する場合にも作動油の粘度を適切な粘度に調整することができる。そのため、エンジンの運転状態が変化した場合にも摺動部の潤滑状態を、摩擦係数がしきい値以下となる最適な状態にすることができる。その結果、摺動部の適切な潤滑性能を維持しつつ摩擦損失を低減することができる最適な作動油の粘度を維持することができるため、エンジンの耐久性の悪化を抑制することができる。
【０００９】
好ましくは、温度調整装置は、作動油と冷却水との熱交換が可能な熱交換器と、熱交換器に冷却水を供給するか否かを切り替える切替弁とを含む。制御装置は、作動油の粘度が要求値になるように切替弁を制御する。
【００１０】
このようにすると、切替弁を用いて熱交換器に冷却水を供給するか否かを切り替えることによって作動油の温度を調整して作動油の粘度を要求値にすることができる。そのため、摺動部の潤滑状態を、摩擦係数がしきい値以下となる最適な状態にすることができる。
【００１１】
さらに好ましくは、制御装置は、作動油の粘度の要求値を用いて摺動面に形成される作動油の油膜の温度の目標値を設定する。制御装置は、作動油の油膜の温度が目標値よりも大きい場合に、熱交換器に冷却水が供給されるように切替弁を制御する。作動油の油膜の温度が目標値よりも小さい場合に、熱交換器への冷却水の供給が停止されるように切替弁を制御する。
【００１２】
このようにすると、作動油の油膜の温度が目標値よりも大きい場合に熱交換器に冷却水が供給され、作動油の油膜の温度が目標値よりも小さい場合に熱交換器への冷却水の供給が停止されるので、作動油の温度が調整され、作動油の粘度を要求値にすることができる。そのため、摺動部の潤滑状態を、摩擦係数がしきい値以下となる最適な状態にすることができる。
【００１３】
さらに好ましくは、シリンダブロックには、ウォータジャケットが形成される。温度調整装置は、ウォータジャケットに冷却水を供給する電動ウォータポンプを含む。制御装置は、作動油の粘度が要求値になるように電動ウォータポンプから供給される冷却水の流量を調整する。
【００１４】
このようにすると、電動ウォータポンプから供給される冷却水の流量を調整することによって作動油の温度を調整して作動油の粘度を要求値にすることができる。そのため、摺動部の潤滑状態を、摩擦係数がしきい値以下となる最適な状態にすることができる。
【００１５】
さらに好ましくは、制御装置は、作動油の粘度の要求値を用いて摺動面に形成される作動油の油膜の温度の目標値を設定する。制御装置は、作動油の油膜の温度が目標値よりも大きい場合に、作動油の油膜の温度が目標値よりも小さい場合よりも電動ウォータポンプから供給される冷却水の流量が増加するように電動ウォータポンプを制御する。
【００１６】
このようにすると、作動油の油膜の温度が目標値よりも大きい場合には、作動油の油膜の温度が目標値よりも小さい場合よりも電動ウォータポンプから供給される冷却水の流量が増加されるので、作動油の温度が調整され、作動油の粘度を要求値にすることができる。そのため、摺動部の潤滑状態を、摩擦係数がしきい値以下となる最適な状態にすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によると、摺動部に供給される作動油の粘度がエンジンの運転状態に応じた最適な値となるように作動油の温度を調整することができる内燃機関を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１の実施の形態におけるエンジンの概略構成の一例を示す図である。
【図２】燃料消費量と摩擦損失との関係の一例を示す図である。
【図３】摺動部における摩擦係数とストライベック数との関係の一例を示す図である。
【図４】第１の実施の形態において制御装置で実行される制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図５】第１の実施の形態において筒内圧と荷重との関連を説明するための図である。
【図６】予め設定される目標ストライベック数を説明するための図である。
【図７】クランクシャフトにおける摺動部の拡大断面図である。
【図８】作動油の粘度の温度特性の一例を示す図である。
【図９】摺動面に作用する荷重と摺動面に形成される油膜厚さと粘度との関係の一例を示す図である。
【図１０】第２の実施の形態におけるエンジンの概略構成の一例を示す図である。
【図１１】ピストンの摺動時の摩擦損失の変化を説明するための図である。
【図１２】第２の実施の形態において制御装置で実行される制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図１３】第２の実施の形態において筒内圧と荷重との関連を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号が付されている。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返されない。
【００２０】
＜第１の実施の形態＞
図１は、第１の実施の形態におけるエンジン１の概略構成の一例を示す図である。エンジン１は、たとえば、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンあるいはガスエンジン等の内燃機関である。エンジン１は、たとえば、車両に搭載され、動力源として用いられるものとする。
【００２１】
図１に示すように、エンジン１は、シリンダヘッド１０と、シリンダブロック１２と、ピストン１４と、コネクティングロッド１６と、クランクシャフト２０と、オイルポンプ３０と、電動ウォータポンプ４０と、制御装置２００を備える。なお、図１において、破線矢印は、各種の信号の流れを示す。
【００２２】
シリンダヘッド１０は、シリンダブロック１２の上部に設けられる。シリンダブロック１２には、シリンダボア（ボア壁）１３によって気筒が形成される。なお、気筒は、単数であってもよいし、複数であってもよい。ピストン１４は、気筒内に収納される。また、シリンダブロック１２には、シリンダブロック１２を冷却する冷却水を流通させるためのウォータジャケット５０，５２が形成される。
【００２３】
ピストンの頂部とボア壁１３とシリンダヘッド１０とによって燃焼室（燃料が燃焼する空間）が形成されている。ピストン１４が気筒内を摺動することによって燃焼室の容積が変化される。
【００２４】
気筒の上部にはインジェクタ（図示せず）が設けられており、エンジン１の動作中においては、制御装置２００によって設定されたタイミングで、設定された量の燃料が気筒内に噴射される。
【００２５】
なお、インジェクタから噴射される燃料の噴射量およびタイミングは、たとえば、エンジン回転数、吸入空気量、アクセルペダルの踏み込み量（以下、アクセル開度と記載する）あるいは、エンジン１を搭載した車両の速度等から制御装置２００によって設定される。
【００２６】
ピストン１４は、コネクティングロッド１６を介してクランクシャフト２０に接続されている。
【００２７】
より具体的には、クランクシャフト２０は、軸中心が回転軸と一致しないクランクピン１８と、軸中心が回転軸と一致するクランクジャーナル２２とを含む。クランクピン１８には、コネクティングロッド１６の一方端が回転自在に連結される。クランクジャーナル２２は、シリンダブロック１２に設けられる軸受部２３において回転自在に支持される。
【００２８】
気筒で燃料が燃焼することによって生じる筒内圧によって、ピストン１４が摺動し、ピストン１４が往復運動することで、クランクピン１８に連結されるコネクティングロッド１６の一方端がクランクシャフト２０の回転軸を中心として回転する。このクランクピン１８の回転運動によって、クランクシャフト２０が回転する。特に図示はしないが、ピストン１４の外周にはリング溝が設けられ、このリング溝に複数個のピストンリングが嵌め合わされる。
【００２９】
オイルポンプ３０は、クランクシャフト２０の回転力によって動作する機械式オイルポンプである。オイルポンプ３０は、その動作時において、ストレーナ３２を経由してシリンダブロック１２の底部のオイルパンに貯留する作動油を吸い上げて、吸い上げた作動油を作動油配管３４に吐出する。作動油配管３４は、冷却水と作動油との間で熱交換が可能な熱交換器であるオイルクーラ４１を通過してメインオイルホール３６に接続される。オイルポンプ３０の吐出口には、たとえば、作動油配管３４と作動油をオイルパンに還流するドレイン通路とに作動油を振り分けるための電磁弁が設けられる。電磁弁は、制御装置２００からの制御信号に応じて動作し、オイルポンプ３０から吐出される作動油の量のうちの作動油配管３４とドレイン通路とに振り分ける割合を調整する。なお、オイルポンプ３０は、たとえば、制御装置２００からの制御信号に応じて動作する電動オイルポンプであってもよい。
【００３０】
メインオイルホール３６には、シリンダブロック１２内の潤滑対象に接続される複数の枝管や潤滑対象に作動油を吐出するオイルジェット等が接続される。潤滑対象としては、たとえば、クランクシャフト２０の軸受部２３、ボア壁１３およびピストン１４の下部を含む。
【００３１】
なお、オイルクーラ４１内での作動油配管３４には、オイルクーラ４１内での経路長が長くなるように屈曲した形状（たとえば、らせん形状）が形成されてもよい。
【００３２】
オイルクーラ４１には、冷却水が流入する流入口４１ａと、オイルクーラ４１内を流通した冷却水が流出する流出口４１ｂとが設けられる。
【００３３】
電動ウォータポンプ４０は、制御装置２００からの制御信号に応じてモータ等を用いて冷却水を吐出する。電動ウォータポンプ４０には、冷却水の流入口４０ａと、ウォータジャケット５０，５２に冷却水を供給する第１流出口４０ｂと、オイルクーラ４１に冷却水を供給する第２流出口４０ｃとが設けられる。
【００３４】
流入口４０ａには、ラジエータ（図示せず）からの冷却水が流入する。第１流出口４０ｂとウォータジャケット５０とは、第１冷却水配管４４によって接続される。なお、ウォータジャケット５０，５２間は、図示しない連通路によって接続され、ウォータジャケット５２から排出される冷却水は、サーモスタットの機能によって高温時にはラジエータを経由して流入口４０ａに循環され、低温時にはラジエータを経由しないで流入口４０ａに循環される。
【００３５】
第２流出口４０ｃとオイルクーラ４１の流入口４１ａとは、第２冷却水配管４６によって接続される。オイルクーラ４１の流出口４１ｂは、第３冷却水配管４８の一方端に接続される。第３冷却水配管４８の他方端は、電動ウォータポンプ４０の流入口４０ａに接続される冷却水配管（図示せず）に接続される。第２冷却水配管４６の途中には、開閉弁４２が設けられる。開閉弁４２は、制御装置２００からの制御信号に応じて開状態と閉状態とのうちのいずれかの状態に制御される。開閉弁４２は、たとえば、作動油の冷却が要求されない場合には閉状態に制御される。開閉弁４２が閉状態である場合には、第２冷却水配管４６および第３冷却水配管４８において冷却水は流通しない。そのため、電動ウォータポンプ４０の動作によって第１流出口４０ｂから吐出される冷却水は、第１冷却水配管４４からウォータジャケット５０，５２を経由して最終的に流入口４０ａに循環する。
【００３６】
一方、開閉弁４２は、たとえば、作動油の冷却が要求される場合に開状態に制御される。このとき、電動ウォータポンプ４０の第１流出口４０ｂから第１冷却水配管４４に冷却水が吐出されるとともに、第２流出口４０ｃから第２冷却水配管４６に冷却水が吐出される。第２流出口４０ｃから吐出される冷却水は、第２冷却水配管４６を流通し、オイルクーラ４１の流入口４１ａに供給される。オイルクーラ４１内において作動油配管３４内の作動油と熱交換した冷却水は流出口４１ｂから第３冷却水配管４８を経由して最終的に流入口４０ａに循環する。
【００３７】
エンジン１の動作は、制御装置２００によって制御される。制御装置２００は、各種処理を行なうＣＰＵ（Central  Processing  Unit）と、プログラムおよびデータを記憶するＲＯＭ（Read  Only  Memory）およびＣＰＵの処理結果等を記憶するＲＡＭ（Random  Access  Memory）等を含むメモリと、外部との情報のやり取りを行なうための入・出力ポート（いずれも図示せず）とを含む。入力ポートには、各種センサ類（たとえば、エンジン回転数センサ１０２、ジャーナル温度センサ１０４およびアクセル開度センサ１０６等）が接続される。出力ポートには、制御対象となる機器（たとえば、複数のインジェクタ、オイルポンプ３０の吐出口に設けられる電磁弁、電動ウォータポンプ４０、開閉弁４２等）が接続される。
【００３８】
制御装置２００は、各センサおよび機器からの信号、ならびにメモリに格納されたマップおよびプログラムに基づいて、エンジン１が所望の運転状態となるように各種機器を制御する。なお、各種制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）により処理することも可能である。また、制御装置２００には、時間の計測を行うためのタイマー回路（図示せず）が内蔵されている。
【００３９】
エンジン回転数センサ１０２は、エンジン回転数を検出する。エンジン回転数センサ１０２は、検出したエンジン回転数を示す信号を制御装置２００に送信する。
【００４０】
ジャーナル温度センサ１０４は、クランクシャフト２０の軸受部２３の温度（以下、ジャーナル温度と記載する）を検出する。ジャーナル温度センサ１０４は、検出したジャーナル温度を示す信号を制御装置２００に送信する。
【００４１】
アクセル開度センサ１０６は、アクセル開度を検出する。アクセル開度センサ１０６は、検出したアクセル開度を示す信号を制御装置２００に送信する。
【００４２】
以上のような構成を有するエンジン１の内部の摺動部（たとえば、クランクシャフト２０と軸受部２３との間の摺動部やボア壁１３とピストン１４との間の摺動部等）においては、摩擦損失と燃料消費量との間には、一定の相関関係がある。
【００４３】
図２は、燃料消費量と摩擦損失との関係の一例を示す図である。図２の縦軸は、燃料消費量を示す。図２の横軸は、摩擦損失を示す。図２に示すように、燃料消費量と摩擦損失とは、線形的に相関しており、たとえば、摩擦損失が大きいほど燃料消費量が増加し（すなわち、燃費が悪化し）、摩擦損失が小さいほど燃料消費量が減少する（燃費が改善する）関係を有する。
【００４４】
この摩擦損失を小さくするために、摺動部における摩擦係数を小さくすることが求められる。そのため、エンジン１の内部には、作動油がオイルポンプ３０を用いて摺動部等の潤滑対象箇所に供給される。このような摺動部に供給される作動油は、その粘度が作動油の温度によって変化するという特性を有しており、摺動部における摩擦損失低減のために作動油の温度を上昇させてその粘度が小さくなるように調整される。
【００４５】
しかしながら、エンジン１の運転状態の変化によって、摺動部における摺動速度や摺動部において当接する部材間に作用する荷重に変化が生じる場合には、摺動部の適切な潤滑性能を維持しつつ摩擦損失を低減することができる最適な作動油の粘度が変化する場合がある。
【００４６】
図３は、摺動部における摩擦係数とストライベック数との関係の一例を示す図である。図３の縦軸は、摩擦係数を示す。図３の横軸は、ストライベック数を示す。ストライベック数とは、作動油の粘度ηと、摺動部における摺動速度Ｖと、摺動面に作用する荷重Ｆとによって決定される値である。より具体的には、ストライベック数＝粘度η×摺動速度Ｖ／荷重Ｆの式（以下、式（１）と記載する）によってストライベック数が特定され得る。このストライベック数は、摺動部における摩擦係数と間で図３に示すような相関関係を有する。
【００４７】
より具体的には、摩擦係数が最小値μ（０）となるストライベック数Ｓ（０）を基準として、ストライベック数がＳ（０）よりも値が小さい領域においては、ストライベック数が小さくなるほど摩擦係数が増加する。一方、ストライベック数がＳ（０）よりも値が大きい領域においては、ストライベック数が大きくなるほど摩擦係数が増加する。
【００４８】
このように、粘度が一定であっても、エンジン１の運転状態の変化によって、摺動部における摺動速度Ｖと、摺動面に作用する荷重Ｆとが変化する場合がある。たとえば、ストライベック数が摩擦係数が大きくなるように変化する場合には、摩擦損失が増加し燃費向上が図れない場合がある。そのため、エンジン１の運転状態の変化に合わせて、最適な粘度になるように作動油の粘度（すなわち、作動油の温度）を調整することが求められる。
【００４９】
そこで、本実施の形態においては、制御装置２００は、摺動部における摺動速度と、摺動部の摺動面に作用する荷重と、摺動面における摩擦係数がしきい値以下となる予め定められたストライベック数とを用いて作動油の粘度の要求値を設定し、作動油の粘度が要求値になるように作動油の温度を調整するものとする。
【００５０】
このようにすると、エンジン１の運転状態が変化して、摺動速度や荷重が変化する場合にも作動油の粘度を摺動部の適切な潤滑性能を維持しつつ摩擦損失を低減することができる最適な作動油の粘度に調整することができる。
【００５１】
本実施の形態において摺動部としては、クランクジャーナル２２とシリンダブロック１２の軸受部２３との摺動部を想定する。
【００５２】
以下、図４を参照して、制御装置２００で実行される処理について説明する。図４は、第１の実施の形態において制御装置２００で実行される制御処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、所定の制御周期毎にメインルーチン（図示せず）から呼び出されて実行される。
【００５３】
ステップ（以下、ステップをＳと記載する）１００にて、制御装置２００は、アクセル開度およびエンジン回転数を取得する。制御装置２００は、たとえば、エンジン回転数センサ１０２およびアクセル開度センサ１０６とを用いてアクセル開度およびエンジン回転数を取得する。
【００５４】
Ｓ１０２にて、制御装置２００は、クランクシャフト２０の摺動速度Ｖを算出する。制御装置２００は、たとえば、エンジン回転数を用いてクランクシャフト２０の摺動速度Ｖを算出する。
【００５５】
Ｓ１０４にて、制御装置２００は、クランクシャフト２０の摺動部にかかる荷重Ｆを算出する。具体的には、制御装置２００は、クランクシャフト２０のクランクジャーナル２２と軸受部２３との摺動面に作用する荷重を荷重Ｆとして算出する。
【００５６】
制御装置２００は、たとえば、ピストン１４の上部の燃焼室内の圧力（筒内圧）を用いて荷重Ｆを算出する。図５は、第１の実施の形態において筒内圧と荷重との関連を説明するための図である。
【００５７】
図５に示すように、筒内圧によってピストン１４の上部に作用する力は、コネクティングロッド１６およびクランクピン１８を経由してクランクジャーナル２２に伝達され、荷重Ｆとして作用する。
【００５８】
制御装置２００は、たとえば、エンジン回転数と燃料噴射量等に基づいて筒内圧を推定する。制御装置２００は、たとえば、推定された筒内圧と、筒内圧と荷重との関係を示すマップとを用いて荷重Ｆを算出してもよい。筒内圧と荷重との関係を示すマップは、たとえば、実験等によって適合され、予め作成されて制御装置２００のメモリに記憶される。
【００５９】
図４に戻って、Ｓ１０６にて、制御装置２００は、クランクシャフト２０の摺動部に対応する目標ストライベック数Ｓｔを取得する。目標ストライベック数Ｓｔは、予め定められた値であって、クランクシャフト２０の摺動部において少なくとも摩擦係数が予め定められた値以下となる値である。
【００６０】
図６は、予め設定される目標ストライベック数を説明するための図である。図６の縦軸は、摩擦係数を示す。図６の横軸は、ストライベック数を示す。この摩擦係数とストライベック数との関係は、実験等によって予め導出される。Ａ点は、図６の実線上の位置であって、かつ、摩擦係数が最小値μ（０）となる位置を示す。
【００６１】
目標ストライベック数Ｓｔとしては、たとえば、摩擦係数がμ（１）以下となるストライベック数の範囲のうちのいずれかのストライベック数が設定される。本実施の形態においては、Ａ点よりも右側のＢ点に対応するストライベック数Ｓ（１）が目標ストライベック数Ｓｔとして設定される。
【００６２】
Ａ点よりも右側の領域における図６の実線の傾きがＡ点よりも左側の領域における図６の実線の傾きよりも緩やかになる。そのため、Ａ点よりも右側のＢ点に対応するストライベック数Ｓ（１）を目標ストライベック数Ｓｔとして設定されることによって、目標ストライベック数Ｓｔに対して実際のストライベック数がばらついたとしても摩擦係数が大きく上昇することが抑制される。
【００６３】
目標ストライベック数Ｓｔは、たとえば、制御装置２００のメモリの所定の記憶領域に予め記憶される。制御装置２００は、メモリの所定の記憶領域から目標ストライベック数Ｓｔを読み出すことによって目標ストライベック数Ｓｔを取得する。
【００６４】
図４に戻って、Ｓ１０８にて、制御装置２００は、クランクシャフト２０の摺動部における作動油の目標粘度ηｔを算出する。制御装置２００は、たとえば、上述の式（１）を式変形した、粘度η＝目標ストライベック数Ｓｔ×荷重Ｆ／摺動速度Ｖの式（以下、式（２）と記載する）を用いて目標粘度ηｔを算出する。
【００６５】
すなわち、制御装置２００は、Ｓ１０６にて取得された目標ストライベック数ＳｔにＳ１０４にて算出された荷重Ｆを乗算し、乗算した値をＳ１０２にて算出された摺動速度Ｖで除算して得られた値を目標粘度ηｔとする。
【００６６】
Ｓ１１０にて、制御装置２００は、クランクシャフト２０の摺動部に形成される油膜の要求温度（以下、要求油膜温度と記載する）Ｔｒを算出する。本実施の形態における油膜とは、摺動部の摺動面に形成される油膜である。図７は、クランクシャフト２０における摺動部の拡大断面図である。図７に示すように、クランクシャフト２０のクランクジャーナル２２は、シリンダブロック１２の軸受部２３によって回転自在に支持される。上述のとおり、燃焼室内の燃焼によりピストン１４に作用する力（爆発力）は、ピストン１４からコネクティングロッド１６、クランクピン１８を経由してクランクジャーナル２２に伝達され、荷重Ｆとして摺動面に作用する。このときのクランクシャフト２０の回転数（エンジン回転数）から摺動速度Ｖが算出される。
【００６７】
この場合においてクランクジャーナル２２と軸受部２３との間の作動油によって油膜が形成される。
【００６８】
制御装置２００は、目標粘度ηｔと、作動油の粘度と油膜温度との関係を示すマップとを用いて要求油膜温度Ｔｒを設定する。
【００６９】
図８は、作動油の粘度の温度特性の一例を示す図である。図８の縦軸は、粘度を示す。図８の横軸は、油膜温度を示す。図８に示す作動油の粘度の温度特性は、実験等によって適合され、制御装置２００のメモリに予め記憶される。なお、図８に示す作動油の粘度の温度特性としては、作動油の種類によって温度特性が異なるため、作動油として使用される種類に適合する特性が予め設定され、メモリに記憶される。図８に示すように、作動油の粘度と油膜温度とは、油膜温度が高くなるほど作動油の粘度が低下し、油膜温度が低くなるほど作動油の粘度が増加する関係を有する。
【００７０】
たとえば、目標粘度がη（０）の場合には、η（０）に対応する温度Ｔｏｉｌが要求油膜温度Ｔｒとして設定される。
【００７１】
図４に戻って、Ｓ１１２にて、制御装置２００は、クランクシャフト２０の摺動部に形成される油膜の温度の上限値（以下、上限油膜温度と記載する）Ｔｍａｘを算出する。具体的には、制御装置２００は、算出された荷重Ｆと、荷重Ｆと粘度の下限値との関係を示すマップとを用いて粘度の下限値を算出する。
【００７２】
図９は、摺動面に作用する荷重と摺動面に形成される油膜厚さと粘度との関係の一例を示す図である。図９の縦軸は、油膜厚さを示す。図９の横軸は、荷重を示す。
【００７３】
図９の一点鎖線は、粘度ηがη（１）である場合の、荷重と油膜厚さとの関係を示す。図９の実線は、粘度ηがη（２）（＜η（１））である場合の、荷重と油膜厚さとの関係を示す。図９の破線は、粘度ηがη（３）（＞η（２））である場合の荷重と油膜厚さとの関係を示す。図９の一点鎖線、実線および破線によって示されるように、粘度が高くなるほど一定の荷重が作用する場合でも油膜厚さが厚くなり、粘度が低くなるほど一定の荷重が作用する場合でも油膜厚さが薄くなる傾向になる。また、粘度が一定である場合には、荷重が大きくなるほど油膜厚さが薄くなる傾向になる。
【００７４】
油膜厚さのしきい値Ｔｈ（０）は、焼き付きが発生しない油膜厚さの下限値を示す。制御装置２００は、算出された荷重Ｆと、図９のマップとを用いて、油膜厚さがしきい値Ｔｈ（０）以上となる粘度ηのうちの最小値を特定する。
【００７５】
図９に示すように、たとえば、算出された荷重ＦがＦ（３）である場合には、荷重Ｆ（３）に対応し、かつ、油膜厚さがしきい値Ｔｈ（０）以上となる粘度ηのうちの最小値η（３）を特定する。同様に、算出された荷重ＦがＦ（２）である場合には、荷重Ｆ（２）に対応し、かつ、油膜厚さがしきい値Ｔｈ（０）以上となる粘度ηのうちの最小値η（２）を特定する。さらに、算出された荷重ＦがＦ（１）である場合には、荷重Ｆ（１）に対応し、かつ、油膜厚さがしきい値Ｔｈ（０）以上となる粘度ηのうちの最小値η（１）を特定する。
【００７６】
制御装置２００は、特定された最小値η（３）に対応する油膜温度を、図８に示す作動油の粘度の温度特性を用いて算出し、算出された油膜温度を上限油膜温度Ｔｍａｘとする。すなわち、上限油膜温度Ｔｍａｘは、算出された荷重Ｆが作用する場合において、焼き付きが発生しない油膜温度の上限値を意味する。
【００７７】
図４に戻って、Ｓ１１４にて、制御装置２００は、要求油膜温度Ｔｒが上限油膜温度Ｔｍａｘよりも大きいか否かを判定する。要求油膜温度Ｔｒが上限油膜温度Ｔｍａｘよりも大きいと判定される場合（Ｓ１１４にてＹＥＳ）、処理はＳ１１６に移される。
【００７８】
Ｓ１１６にて、制御装置２００は、上限油膜温度Ｔｍａｘを目標油膜温度Ｔｔａｒｇｅｔとして設定する。なお、Ｓ１１４にて、要求油膜温度Ｔｒが上限油膜温度Ｔｍａｘ以下であると判定される場合（Ｓ１１４にてＮＯ）、処理はＳ１１８に移される。
【００７９】
Ｓ１１８にて、制御装置２００は、要求油膜温度Ｔｒを目標油膜温度Ｔｔａｒｇｅｔとして設定する。Ｓ１２０にて、制御装置２００は、ジャーナル温度センサ１０４によって検出されるジャーナル温度を実油膜温度Ｔｏｏとして取得する。
【００８０】
Ｓ１２２にて、制御装置２００は、目標油膜温度Ｔｔａｒｇｅｔが実油膜温度Ｔｏｏよりも大きいか否かを判定する。目標油膜温度Ｔｔａｒｇｅｔが実油膜温度Ｔｏｏよりも大きいと判定される場合（Ｓ１２２にてＹＥＳ）、処理はＳ１２４に移される。
【００８１】
Ｓ１２４にて、制御装置２００は、閉状態になるように開閉弁４２を制御する。Ｓ１２６にて、制御装置２００は、開状態になるように開閉弁４２を制御する。
【００８２】
Ｓ１２８にて、制御装置２００は、開閉弁４２を開状態にした時点から所定時間が経過したか否かを判定する。開閉弁４２を開状態にした時点から所定時間が経過したと判定される場合（Ｓ１２８にてＹＥＳ）、処理はＳ１３０に移される。なお、所定時間が経過していないと判定される場合（Ｓ１２８にてＮＯ）、処理はＳ１２８に戻される。
【００８３】
Ｓ１３０にて、制御装置２００は、実油膜温度Ｔｏｏを取得する。Ｓ１３２にて、制御装置２００は、目標油膜温度Ｔｔａｒｇｅｔが実油膜温度Ｔｏｏよりも大きいか否かを判定する。目標油膜温度Ｔｔａｒｇｅｔが実油膜温度Ｔｏｏよりも大きいと判定される場合（Ｓ１３２にてＹＥＳ）、この処理は終了する。
【００８４】
なお、目標油膜温度Ｔｔａｒｇｅｔが実油膜温度Ｔｏｏ以下であると判定される場合（Ｓ１３２にてＮＯ）、処理はＳ１３４に移される。Ｓ１３４にて、制御装置２００は、流量が増加するように電動ウォータポンプ４０を制御する。制御装置２００は、たとえば、目標油膜温度Ｔｔａｒｇｅｔが実油膜温度Ｔｏｏよりも大きくなるような流量を設定し、設定された流量になるように電動ウォータポンプ４０を制御してもよいし、あるいは、目標油膜温度Ｔｔａｒｇｅｔが実油膜温度Ｔｏｏよりも大きくなるまで流量を時間の経過とともに段階的、線形的あるいは非線形的に増加させるようにしてもよい。
【００８５】
以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態における制御装置２００の動作について説明する。
【００８６】
たとえば、エンジン１が動作中であって、かつ、エンジン１を搭載した車両が走行中である場合を想定する。
【００８７】
アクセル開度およびエンジン回転数が取得され（Ｓ１００）、取得されたエンジン回転数を用いて摺動速度Ｖが算出される（Ｓ１０２）。そして、取得されたアクセル開度およびエンジン回転数を用いて荷重Ｆが算出される（Ｓ１０４）。さらに、制御装置２００のメモリから目標ストライベック数Ｓｔが読み出されることによって目標ストライベック数Ｓｔが取得される（Ｓ１０６）。目標ストライベック数Ｓｔに荷重Ｆを乗算した値を摺動速度Ｖで除算することによって目標粘度ηｔが算出される（Ｓ１０８）。
【００８８】
算出された目標粘度ηｔと、図８に示した作動油の粘度の温度特性を示すマップとを用いて要求油膜温度Ｔｒが算出される（Ｓ１１０）。
【００８９】
さらに、荷重Ｆと図９に示す荷重と油膜厚さと粘度との関係を示すマップとを用いて粘度の下限値が算出され、算出された粘度の下限値と、図８に示した作動油の粘度の温度特性を示すマップとを用いて上限油膜温度Ｔｍａｘが算出される（Ｓ１１２）。
【００９０】
要求油膜温度Ｔｒが上限油膜温度Ｔｍａｘよりも大きい場合には（Ｓ１１４にてＹＥＳ）、上限油膜温度Ｔｍａｘが目標油膜温度Ｔｔａｒｇｅｔとして設定される（Ｓ１１６）。なお、要求油膜温度Ｔｒが上限油膜温度Ｔｍａｘ以下の場合には（Ｓ１１４にてＮＯ）、要求油膜温度Ｔｒが目標油膜温度Ｔｔａｒｇｅｔとして設定される（Ｓ１１８）。
【００９１】
ジャーナル温度が実油膜温度Ｔｏｏとして取得されると（Ｓ１２０）、目標油膜温度Ｔｔａｒｇｅｔが実油膜温度Ｔｏｏよりも大きいか否かが判定される（Ｓ１２２）。目標油膜温度Ｔｔａｒｇｅｔが実油膜温度Ｔｏｏよりも大きい場合には（Ｓ１２２にてＹＥＳ）、開閉弁４２が閉状態にされる（Ｓ１２４）。
【００９２】
一方、目標油膜温度Ｔｔａｒｇｅｔが実油膜温度Ｔｏｏ以下の場合には（Ｓ１２２にてＮＯ）、開閉弁４２が開状態にされる（Ｓ１２６）。開閉弁４２が開状態になることによって電動ウォータポンプ４０から第２冷却水配管４６を経由してオイルクーラ４１内に冷却水が供給され、オイルクーラ４１内を供給された冷却水が流通する。そのため、オイルクーラ４１において、作動油配管３４内を流通する作動油と冷却水との間で熱交換が行なわれ、作動油の温度が低下する。その結果、実油膜温度Ｔｏｏが低下していくこととなる。実油膜温度Ｔｏｏが目標油膜温度Ｔｔａｒｇｅｔに近づくことによって、クランクシャフト２０のクランクジャーナル２２の摺動面の焼き付きを防止しつつ、作動油の粘度を摺動部の適切な潤滑性能を維持して摩擦損失を低減することができる最適な粘度に調整される。
【００９３】
なお、開閉弁４２が開状態にされた時点から所定時間が経過した場合において（Ｓ１２８にてＹＥＳ）、再び実油膜温度Ｔｏｏが取得され（Ｓ１３０）、目標油膜温度Ｔｔａｒｇｅｔが実油膜温度Ｔｏｏ以下の場合には（Ｓ１３２にてＮＯ）、電動ウォータポンプ４０の流量が増加され、冷却水の温度低下が促進されることによって、作動油の温度（すなわち、実油膜温度Ｔｏｏ）が低下される。
【００９４】
以上のようにして、本実施の形態に係る内燃機関によると、摺動速度Ｖと、荷重Ｆと、摺動面における摩擦係数がしきい値以下となる目標ストライベック数Ｓｔとを用いて作動油の目標粘度ηｔ（「粘度の要求値」に相当）を適切に設定することができる。そのため、エンジン１の運転状態が変化して、摺動速度Ｖや荷重Ｆが変化する場合にも作動油の粘度を適切な粘度に調整することができる。そのため、エンジン１の運転状態が変化した場合にも摺動部の潤滑状態を、摩擦係数がしきい値以下となる最適な状態にすることができる。その結果、摺動部の適切な潤滑性能を維持しつつ摩擦損失を低減することができる最適な粘度を維持することができるため、エンジン１の耐久性の悪化を抑制することができる。したがって、摺動部に供給される作動油の粘度がエンジンの運転状態に応じた最適な値となるように作動油の温度を調整することができる内燃機関を提供することができる。
【００９５】
さらに、開閉弁４２を用いてオイルクーラ４１に冷却水を供給するかを切り替えることによって作動油の温度を調整して作動油の粘度を目標粘度ηｔにすることができる。そのため、摺動部の潤滑状態を、摩擦係数がしきい値以下となる最適な状態にすることができる。
【００９６】
さらに、実油膜温度Ｔｏｏが目標油膜温度Ｔｔａｒｇｅｔよりも大きい場合にオイルクーラ４１に冷却水を供給し、実油膜温度Ｔｏｏが目標油膜温度Ｔｔａｒｇｅｔよりも小さい場合にオイルクーラ４１への冷却水の供給を停止することによって作動油の温度を調整して作動油の粘度を目標粘度ηｔにすることができる。そのため、摺動部の潤滑状態を、摩擦係数がしきい値以下となる最適な状態にすることができる。
【００９７】
さらに、開閉弁４２が開状態となる時点から所定時間が経過した後においても目標油膜温度Ｔｔａｒｇｅｔが実油膜温度Ｔｏｏ以下となる場合には、作動油の粘度が目標粘度ηｔになるように電動ウォータポンプ４０から供給される冷却水の流量が調整されるので、作動油の粘度を目標粘度ηｔにすることができる。そのため、摺動部の潤滑状態を、摩擦係数がしきい値以下となる最適な状態にすることができる。
【００９８】
以下、変形例について説明する。
上述の実施の形態では、ジャーナル温度を実油膜温度Ｔｏｏとして取得するものとして説明したが、たとえば、エンジン１の運転状態に基づいてジャーナル温度を補正した値を実油膜温度Ｔｏｏとして取得するようにしてもよい。
【００９９】
制御装置２００は、たとえば、エンジン１への燃料噴射量と、エンジン回転数とに基づいて補正係数を設定し、設定された補正係数とジャーナル温度とを乗算した値を実油膜温度Ｔｏｏとして取得してもよい。この場合、制御装置２００は、たとえば、燃料噴射量とエンジン回転数と補正係数との関係を示すマップを用いて補正係数を設定してもよい。燃料噴射量とエンジン回転数と補正係数との関係を示すマップは、実験等によって予め作成され、制御装置２００のメモリ等に記憶される。
【０１００】
さらに上述の実施の形態では、目標油膜温度Ｔｔａｒｇｅｔが実油膜温度Ｔｏｏよりも大きい場合に開閉弁４２を閉状態とし、目標油膜温度Ｔｔａｒｇｅｔが実油膜温度Ｔｏｏ以下の場合に開閉弁４２を開状態にするものとして説明したが、たとえば、目標油膜温度Ｔｔａｒｇｅｔが実油膜温度Ｔｏｏ以下の場合における電動ウォータポンプ４０の流量を、目標油膜温度Ｔｔａｒｇｅｔが実油膜温度Ｔｏｏよりも大きい場合よりも増量するように電動ウォータポンプ４０を制御してもよい。このようにすると、冷却水の流量が増量するので作動油の温度を低下させることができる。これにより、実油膜温度Ｔｏｏを目標油膜温度Ｔｔａｒｇｅｔに近づけることができる。その結果、クランクシャフト２０の摺動部の潤滑状態を最適な状態にすることができる。
【０１０１】
さらに上述の実施の形態では、目標油膜温度Ｔｔａｒｇｅｔが実油膜温度Ｔｏｏよりも大きい場合に開閉弁４２を閉状態とし、目標油膜温度Ｔｔａｒｇｅｔが実油膜温度Ｔｏｏ以下の場合に開閉弁４２を開状態にするものとして説明したが、たとえば、オイルポンプ３０を電動オイルポンプとし、目標油膜温度Ｔｔａｒｇｅｔが実油膜温度Ｔｏｏ以下の場合におけるオイルポンプ３０の吐出流量を、目標油膜温度Ｔｔａｒｇｅｔが実油膜温度Ｔｏｏよりも大きい場合よりも増量するようにオイルポンプ３０を制御してもよい。このようにすると、作動油の吐出流量が増量するので作動油の温度を低下させることができる。これにより、実油膜温度Ｔｏｏを目標油膜温度Ｔｔａｒｇｅｔに近づけることができる。その結果、クランクシャフト２０の摺動部の潤滑状態を最適な状態にすることができる。
【０１０２】
さらに上述の実施の形態では、目標油膜温度Ｔｔａｒｇｅｔが実油膜温度Ｔｏｏよりも大きい場合に開閉弁４２を閉状態とし、目標油膜温度Ｔｔａｒｇｅｔが実油膜温度Ｔｏｏ以下の場合に開閉弁４２を開状態にするものとして説明したが、たとえば、開閉弁４２の開度を調整可能とし、目標油膜温度Ｔｔａｒｇｅｔが実油膜温度Ｔｏｏ以下の場合における開閉弁４２の開度を、目標油膜温度Ｔｔａｒｇｅｔが実油膜温度Ｔｏｏよりも大きい場合よりも大きくするように開閉弁４２を制御してもよい。このようにすると、オイルクーラ４１への冷却水の流量が増量するので作動油の温度を低下させることができる。これにより、実油膜温度Ｔｏｏを目標油膜温度Ｔｔａｒｇｅｔに近づけることができる。その結果、クランクシャフト２０の摺動部の潤滑状態を最適な状態にすることができる。
【０１０３】
さらに上述の実施の形態では、アクセル開度とエンジン回転数とを取得するものとして説明したが、エンジン１がディーゼルエンジンである場合には、アクセル開度に代えて燃料噴射量を取得してもよい。
【０１０４】
なお、上記した変形例は、その全部または一部を組み合わせて実施してもよい。
＜第２の実施の形態＞
以下、第２の実施の形態に係る内燃機関について説明する。図１０は、第２の実施の形態におけるエンジン１の概略構成の一例を示す図である。本実施の形態に係るエンジン１は、図１に示した上述の第１の実施の形態におけるエンジン１の構成と比較して、制御装置２００の動作が異なる点と、ボア壁１３の温度を検出する壁面温度センサ１０８が設けられる点とが相違する。それ以外の構成については、図１に示した上述の第１の実施の形態におけるエンジン１の構成と同じ構成である。それらについては同じ参照符号が付してある。それらの機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰り返さない。
【０１０５】
壁面温度センサ１０８は、シリンダブロック１２のボア壁１３の近傍に設けられ、ボア壁１３の壁面温度を検出する。壁面温度センサ１０８は、検出した壁面温度を示す信号を制御装置２００に送信する。
【０１０６】
本実施の形態において摺動部は、シリンダブロック１２のボア壁１３とピストン１４との間の摺動部を想定する。
【０１０７】
ピストン１４の上下運動とクランクシャフト２０の回転運動とは連動しているが、クランクシャフト２０が一定速度で回転している場合において、ピストン１４の摺動速度はクランクシャフト２０の回転角度によって変化する。たとえば、ピストン１４が上死点付近あるいは下死点付近のときの摺動速度は、上死点と下死点との中間付近のときの摺動速度よりも遅くなる。そのため、クランクシャフト２０の回転角度によってピストン１４における摩擦損失が変化することになる。
【０１０８】
図１１は、ピストンの摺動時の摩擦損失の変化を説明するための図である。図１１の縦軸は、ピストン１４の摺動部における摩擦損失を示す。図１１の横軸は、クランクシャフト２０の回転角度を示す。たとえば、エンジン１が吸気行程、圧縮行程、膨張行程、および排気行程を経て動作する場合を想定する。この場合、クランクシャフト２０の回転角度のうちの−３６０°、ゼロ、３６０°となる回転角度がＴＤＣ（Top  Dead  Center：上死点）に対応する回転角度であって、クランクシャフト２０の回転角度のうちの−１８０°、１８０°となる回転角度がＢＤＣ（Bottom  Dead  Center：下死点）に対応する回転角度である。
【０１０９】
図１１に示すように、エンジン１の動作中において、ＴＤＣとＢＤＣとの中間位置においてピストン１４の摺動速度が最も速くなるため、摩擦損失の大きさが最も大きくなる。一方、ＴＤＣ、ＢＤＣ付近の位置においてピストン１４の摺動速度が最も遅くなるため、摩擦損失の大きさが最も小さくなる。このように、ピストン１４の摺動速度の増減に同期して摩擦損失が増減することになる。したがって、ピストン１４とボア壁１３との間の摺動部における潤滑状態を最適な潤滑状態にすることによって摩擦損失を低下させて、燃費向上を図ることができる。
【０１１０】
以下、図１２を参照して、本実施の形態における制御装置２００で実行される処理について説明する。図１２は、第２の実施の形態において制御装置２００で実行される制御処理の一例を示すフローチャートである。
【０１１１】
Ｓ２００にて、制御装置２００は、アクセル開度およびエンジン回転数を取得する。Ｓ２０２にて、制御装置２００は、ピストン１４の摺動速度Ｖ’を算出する。制御装置２００は、たとえば、エンジン回転数を用いてピストン１４の摺動速度Ｖ’を算出する。
【０１１２】
Ｓ２０４にて、制御装置２００は、ピストン１４とボア壁１３との間の摺動部に作用する荷重Ｆ’を算出する。
【０１１３】
より具体的には、制御装置２００は、たとえば、ピストン１４の上部の燃焼室内の圧力（筒内圧）を用いて荷重Ｆ’を算出する。図１３は、第２の実施の形態において筒内圧と荷重との関連を説明するための図である。
【０１１４】
図１３に示すように、筒内圧によってピストン１４に作用する下方向の力は、コネクティングロッドに伝達される力と、ボア壁１３に伝達される力とに分かれる。このボア壁１３に伝達される力が、ボア壁１３に対する荷重Ｆ’に相当する。
【０１１５】
制御装置２００は、エンジン回転数と燃料噴射量等に基づいて筒内圧を推定する。制御装置２００は、たとえば、推定された筒内圧と、筒内圧と荷重Ｆ’との関係を示すマップとを用いて荷重Ｆ’を算出する。筒内圧と荷重Ｆ’との関係を示すマップは、たとえば、実験等によって適合され、予め作成されて制御装置２００のメモリに記憶される。
【０１１６】
図１２に戻って、Ｓ２０６にて、制御装置２００は、ボア壁面の摺動部に対応する目標ストライベック数Ｓｔ’を取得する。目標ストライベック数Ｓｔ’は、予め定められた値であって、ボア壁１３とピストン１４との間の摺動部において少なくとも摩擦係数が予め定められた値以下となる値である。なお、目標ストライベック数の設定方法については、図６を用いて説明したとおりであるため、その詳細な説明は繰り返さない。
【０１１７】
Ｓ２０８にて、制御装置２００は、ボア壁１３とピストン１４との間の摺動部における目標粘度ηｔ’を算出する。制御装置２００は、たとえば、上述の式（２）を用いて目標粘度ηｔ’を算出する。
【０１１８】
より具体的には、制御装置２００は、Ｓ２０６にて取得された目標ストライベック数Ｓｔ’にＳ２０４にて算出された荷重Ｆ’を乗算し、乗算した値をＳ２０２にて算出された摺動速度Ｖ’で除算することによって算出された値を目標粘度ηｔ’として設定する。
【０１１９】
Ｓ２１０にて、制御装置２００は、ボア壁１３とピストン１４との間の摺動部に形成される油膜の要求温度（以下、要求油膜温度と記載する）Ｔｒ’を算出する。本実施の形態における油膜とは、摺動部の摺動面に形成される油膜であって、ボア壁１３とピストン１４との間に形成される。
【０１２０】
制御装置２００は、目標粘度ηｔ’と、作動油の粘度と油膜温度との関係を示すマップとを用いて要求油膜温度Ｔｒ’を設定する。なお、作動油の粘度と油膜温度との関係を示すマップは、図８に示すマップと同様に設定される。そのため、その詳細な説明は繰り返さない。
【０１２１】
Ｓ２１２にて、制御装置２００は、ボア壁１３とピストン１４との間の摺動部に形成される油膜の温度の上限値（以下、上限油膜温度と記載する）Ｔｍａｘ’を算出する。具体的には、制御装置２００は、算出された荷重Ｆ’と、荷重Ｆ’と粘度の下限値との関係を示すマップとを用いて粘度の下限値を算出する。制御装置２００は、算出された粘度の下限値から上限油膜温度Ｔｍａｘ’を算出する。なお、荷重と粘度の下限値との関係を示すマップは、図９に示すマップと同様に設定される。そのため、その詳細な説明は繰り返さない。
【０１２２】
Ｓ２１４にて、制御装置２００は、要求油膜温度Ｔｒ’が上限油膜温度Ｔｍａｘ’よりも大きいか否かを判定する。要求油膜温度Ｔｒ’が上限油膜温度Ｔｍａｘ’よりも大きいと判定される場合（Ｓ２１４にてＹＥＳ）、処理はＳ２１６に移される。
【０１２３】
Ｓ２１６にて、制御装置２００は、上限油膜温度Ｔｍａｘ’を目標油膜温度Ｔｔａｒｇｅｔ’として設定する。なお、Ｓ２１４にて、要求油膜温度Ｔｒ’が上限油膜温度Ｔｍａｘ’以下であると判定される場合（Ｓ２１４にてＹＥＳ）、処理はＳ２１８に移される。
【０１２４】
Ｓ２１８にて、制御装置２００は、要求油膜温度Ｔｒ’を目標油膜温度Ｔｔａｒｇｅｔ’として設定する。
【０１２５】
Ｓ２２０にて、制御装置２００は、壁面温度を実油膜温度Ｔｏｏ’として取得する。目標油膜温度Ｔｔａｒｇｅｔ’が実油膜温度Ｔｏｏ’よりも大きいと判定される場合（Ｓ１２２にてＹＥＳ）、処理はＳ２２４に移される。
【０１２６】
Ｓ２２４にて、制御装置２００は、流量が減るように電動ウォータポンプ４０を制御する。制御装置２００は、たとえば、直前の電動ウォータポンプ４０の流量よりも予め定められた値だけ少ない流量になるように電動ウォータポンプ４０を制御するようにしてもよいし、あるいは、予め定められた第１流量になるように電動ウォータポンプ４０を制御するようにしてもよい。
【０１２７】
Ｓ２２６にて、制御装置２００は、流量が増加するように電動ウォータポンプ４０を制御する。制御装置２００は、たとえば、直前の電動ウォータポンプ４０の流量よりも予め定められた値だけ多い流量になるように電動ウォータポンプ４０を制御するようにしてもよいし、あるいは、予め定められた第２流量（＞第１流量）になるように電動ウォータポンプ４０を制御するようにしてもよい。
【０１２８】
以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態における制御装置２００の動作について説明する。
【０１２９】
たとえば、エンジン１が動作中であって、かつ、エンジン１を搭載した車両が走行中である場合を想定する。
【０１３０】
アクセル開度およびエンジン回転数が取得され（Ｓ２００）、取得されたエンジン回転数を用いてボア壁１３とピストン１４との間の摺動部の摺動速度Ｖ’が算出される（Ｓ２０２）。そして、取得したアクセル開度およびエンジン回転数を用いて荷重Ｆ’が算出される（Ｓ２０４）。さらに、制御装置２００のメモリから目標ストライベック数Ｓｔ’が読み出されることによって目標ストライベック数Ｓｔ’が取得される（Ｓ２０６）。目標ストライベック数Ｓｔ’に荷重Ｆ’を乗算した値を摺動速度Ｖ’で除算することによって目標粘度ηｔ’が算出される（Ｓ２０８）。
【０１３１】
算出された目標粘度ηｔ’と、図８に示すマップと同様のマップとを用いて要求油膜温度Ｔｒ’が算出される（Ｓ２１０）。
【０１３２】
さらに、荷重Ｆ’と図９に示すマップと同様のマップとを用いて粘度の下限値が算出され、算出された粘度の下限値と、図８に示すマップと同様のマップとを用いて上限油膜温度Ｔｍａｘ’が算出される（Ｓ２１２）。
【０１３３】
要求油膜温度Ｔｒ’が上限油膜温度Ｔｍａｘ’よりも大きい場合には（Ｓ２１４にてＹＥＳ）、上限油膜温度Ｔｍａｘ’が目標油膜温度Ｔｔａｒｇｅｔ’として設定される（Ｓ２１６）。なお、要求油膜温度Ｔｒ’が上限油膜温度Ｔｍａｘ’以下の場合には（Ｓ２１４にてＮＯ）、要求油膜温度Ｔｒ’が目標油膜温度Ｔｔａｒｇｅｔ’として設定される（Ｓ２１８）。
【０１３４】
ボア壁１３の壁面温度が実油膜温度Ｔｏｏ’として取得されると（Ｓ２２０）、目標油膜温度Ｔｔａｒｇｅｔ’が実油膜温度Ｔｏｏ’よりも大きいか否かが判定される（Ｓ２２２）。
【０１３５】
目標油膜温度Ｔｔａｒｇｅｔ’が実油膜温度Ｔｏｏ’よりも大きい場合には（Ｓ２２２にてＹＥＳ）、電動ウォータポンプ４０の流量が減らされる（Ｓ２２４）。これにより、冷却水と作動油との間での熱交換が抑制されるため、作動油の温度が上昇する。その結果、実油膜温度Ｔｏｏ’を上昇させることができる。
【０１３６】
一方、目標油膜温度Ｔｔａｒｇｅｔ’が実油膜温度Ｔｏｏ’以下の場合には（Ｓ２２２にてＮＯ）、電動ウォータポンプ４０の流量が増やされる（Ｓ２２６）。これにより、冷却水と作動油との間での熱交換が促進されるため、作動油の温度が低下する。その結果、実油膜温度Ｔｏｏ’を低下させることができる。
【０１３７】
このように、実油膜温度Ｔｏｏ’を目標油膜温度Ｔｔａｒｇｅｔ’に近づくことによって、ボア壁１３とピストン１４との間の摺動面の焼き付きを防止しつつ、作動油の粘度を最適な粘度にすることができるため、燃費の向上が図れる。
【０１３８】
以上のようにして、本実施の形態に係る内燃機関によると、第１の実施の形態に係る内燃機関において説明した作用効果と同様の作用効果を奏するとともに、作動油の実油膜温度Ｔｏｏ’が目標油膜温度Ｔｔａｒｇｅｔ’よりも大きい場合には、実油膜温度Ｔｏｏ’が目標油膜温度Ｔｔａｒｇｅｔ’よりも小さい場合よりも電動ウォータポンプ４０から供給される冷却水の流量が増加するので、作動油の温度を調整して作動油の粘度を目標粘度ηｔ’にすることができる。そのため、ボア壁１３とピストン１４との間の摺動部の潤滑状態を、摩擦係数がしきい値以下となる最適な状態にすることができる。
【０１３９】
以下、変形例について説明する。
上述の実施の形態では、ボア壁１３の壁面温度を実油膜温度Ｔｏｏ’として取得するものとして説明したが、たとえば、エンジン１の運転状態に基づいて壁面温度を補正した値を実油膜温度Ｔｏｏ’として取得するようにしてもよい。
【０１４０】
制御装置２００は、たとえば、エンジン１への燃料噴射量と、エンジン回転数とに基づいて補正係数を設定し、設定された補正係数と壁面温度とを乗算した値を実油膜温度Ｔｏｏ’として取得してもよい。この場合、制御装置２００は、たとえば、燃料噴射量とエンジン回転数と補正係数との関係を示すマップを用いて補正係数を設定してもよい。燃料噴射量とエンジン回転数と補正係数との関係を示すマップは、実験等によって予め作成され、制御装置２００のメモリ等に記憶される。
【０１４１】
さらに上述の実施の形態では、目標油膜温度Ｔｔａｒｇｅｔ’が実油膜温度Ｔｏｏ’よりも大きい場合に電動ウォータポンプ４０による流量を減らし、目標油膜温度Ｔｔａｒｇｅｔ’が実油膜温度Ｔｏｏ’以下の場合に電動ウォータポンプ４０による流量を増やすものとして説明したが、たとえば、目標油膜温度Ｔｔａｒｇｅｔ’が実油膜温度Ｔｏｏ’よりも大きい場合に開閉弁４２を閉状態とし、目標油膜温度Ｔｔａｒｇｅｔ’が実油膜温度Ｔｏｏ’以下の場合に開閉弁４２を開状態にしてもよい。このようにすると、冷却水がオイルクーラ４１に流通することによって作動油と冷却水との熱交換が促進され、作動油の温度を低下させることができる。これにより、実油膜温度Ｔｏｏ’を目標油膜温度Ｔｔａｒｇｅｔ’に近づけることができる。その結果、ボア壁１３とピストン１４との間の摺動部の潤滑状態を最適な状態にすることができる。
【０１４２】
さらに上述の実施の形態では、目標油膜温度Ｔｔａｒｇｅｔ’が実油膜温度Ｔｏｏ’よりも大きい場合に電動ウォータポンプ４０による流量を減らし、目標油膜温度Ｔｔａｒｇｅｔ’が実油膜温度Ｔｏｏ’以下の場合に電動ウォータポンプ４０による流量を増やすものとして説明したが、たとえば、オイルポンプ３０を電動オイルポンプとし、目標油膜温度Ｔｔａｒｇｅｔ’が実油膜温度Ｔｏｏ’以下の場合におけるオイルポンプ３０の吐出流量を、目標油膜温度Ｔｔａｒｇｅｔ’が実油膜温度Ｔｏｏ’よりも大きい場合よりも増量するようにオイルポンプ３０を制御してもよい。このようにすると、作動油の吐出流量が増量するので作動油の温度を低下させることができる。これにより、実油膜温度Ｔｏｏ’を目標油膜温度Ｔｔａｒｇｅｔ’に近づけることができる。その結果、ボア壁１３とピストン１４との間の摺動部の潤滑状態を最適な状態にすることができる。
【０１４３】
さらに上述の実施の形態では、目標油膜温度Ｔｔａｒｇｅｔ’が実油膜温度Ｔｏｏ’よりも大きい場合に電動ウォータポンプ４０による流量を減らし、目標油膜温度Ｔｔａｒｇｅｔ’が実油膜温度Ｔｏｏ’以下の場合に電動ウォータポンプ４０による流量を増やすものとして説明したが、たとえば、開閉弁４２の開度を調整可能とし、目標油膜温度Ｔｔａｒｇｅｔ’が実油膜温度Ｔｏｏ’以下の場合における開閉弁４２の開度を、目標油膜温度Ｔｔａｒｇｅｔ’が実油膜温度Ｔｏｏ’よりも大きい場合よりも大きくするように開閉弁４２を制御してもよい。このようにすると、オイルクーラ４１への冷却水の流量が増量するので作動油の温度を低下させることができる。これにより、実油膜温度Ｔｏｏ’を目標油膜温度Ｔｔａｒｇｅｔ’に近づけることができる。その結果、ボア壁１３とピストン１４との間の摺動部の潤滑状態を最適な状態にすることができる。
【０１４４】
さらに上述の実施の形態では、アクセル開度とエンジン回転数とを取得するものとして説明したが、エンジン１がディーゼルエンジンである場合には、アクセル開度に代えて燃料噴射量を取得してもよい。
【０１４５】
なお、上記した変形例は、その全部または一部を組み合わせて実施してもよい。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１４６】
１  エンジン、１０  シリンダヘッド、１２  シリンダブロック、１３  ボア壁、１４  ピストン、１６  コネクティングロッド、１８  クランクピン、２０  クランクシャフト、２２  クランクジャーナル、２３  軸受部、３０  オイルポンプ、３２  ストレーナ、３４  作動油配管、３６  メインオイルホール、４０  電動ウォータポンプ、４０ａ，４１ａ  流入口、４０ｂ，４０ｃ，４１ｂ  流出口、４１  オイルクーラ、４２  開閉弁、４４，４６，４８  冷却水配管、５０，５２  ウォータジャケット、１０２  エンジン回転数センサ、１０４  ジャーナル温度センサ、１０６  アクセル開度センサ、１０８  壁面温度センサ、２００  制御装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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