(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関冷却水の一部が導入されるとともに、軸受け部分に潤滑油が供給されるターボチャージャを備える内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であり、機関冷却水を吐出するウォーターポンプの駆動量を制限し、機関冷却水による冷却能力を調整することによって機関温度を制御するとともに、潤滑油の循環量を制限する低圧制御を実行して前記内燃機関に作用するオイルポンプの駆動負荷を低減する内燃機関の制御装置であって、
前記ウォーターポンプの駆動量を制限しており、前記低圧制御を実行した場合に前記軸受け部分の温度が基準温度以上になることが予測されるときには、前記低圧制御の実行を禁止する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記軸受け部分の潤滑に供された潤滑油が前記ターボチャージャから排出されるときの同潤滑油の温度である出口油温が基準油温以上であることに基づいて前記低圧制御を実行した場合に前記軸受け部分の温度が基準温度以上になることを予測し、
前記低圧制御の実行を禁止する
請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
機関冷却水の一部が導入されるとともに、軸受け部分に潤滑油が供給されるターボチャージャを備える内燃機関を制御する制御装置であり、機関冷却水を吐出するウォーターポンプの駆動量を制限し機関冷却水による冷却能力を調整することによって前記内燃機関の温度を制御するとともに、潤滑油の循環量を制限する低圧制御を実行して前記内燃機関に作用するオイルポンプの駆動負荷を低減する内燃機関の制御装置であって、
前記ウォーターポンプの駆動量を制限しているときには、前記軸受け部分の潤滑に供された潤滑油が前記ターボチャージャから排出されるときの同潤滑油の温度である出口油温に基づいて前記低圧制御の実行可否を判定し、前記出口油温が基準油温未満のときには前記低圧制御を実行する一方、前記出口油温が基準油温以上のときには前記低圧制御を実行せずに潤滑油を供給する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項４】
その時点までの一定期間の間の機関回転速度の積算値に基づいて前記出口油温を推定する
請求項２又は請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
その時点までの一定期間の間の前記内燃機関の負荷率の積算値に基づいて前記出口油温を推定する
請求項２〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は内燃機関の制御装置に関し、特に冷却のために機関冷却水の一部が導入されるターボチャージャを備える内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、機関冷却水を循環させるためのウォーターポンプとして、内燃機関の駆動力によって駆動される機関駆動式のウォーターポンプが広く採用されてきた。
しかし、一般に機関駆動式のウォーターポンプは、内燃機関の出力軸と連結されているため、機関回転速度に応じて機関冷却水の吐出量が決定されてしまう。したがって、機関駆動式のウォーターポンプを備える内燃機関にあっては、機関回転速度が高いときには、それほど高い冷却性能を必要としていなくても機関回転速度に応じた吐出量でウォーターポンプから機関冷却水が吐出されてしまい、内燃機関が過剰に冷却されてしまうことがある。例えば、機関冷間時のように機関温度を速やかに上昇させることが望ましい状況であっても、機関回転速度に応じた吐出量で機関冷却水が吐出され、機関温度が上昇し難くなってしまう。
【０００３】
また、上記のように内燃機関が過剰に冷却されている状況下にあっては、必要以上にウォーターポンプを駆動していることとなる。そのため、この場合には、ウォーターポンプを駆動するために内燃機関の駆動力の一部が無駄に消費されていることになり、燃料を余分に消費させることになってしてしまう。
【０００４】
そこで、特許文献１に記載されているように、内燃機関との間の駆動力の伝達を遮断するクラッチを備えたウォーターポンプや、電動ウォーターポンプ等、機関回転速度に依存することなく機関冷却水の吐出量を制限することのできるウォーターポンプを採用した内燃機関が提案されている。
【０００５】
このように機関冷却水の吐出量を制限することのできるウォーターポンプを備える内燃機関では、そのときの機関温度や内燃機関の発熱量に応じて冷却性能を調整することができる。そのため、例えば、機関冷間時にウォーターポンプを停止して暖機の促進を図ったり、内燃機関の発熱量が小さいときに機関冷却水の吐出量を制限して内燃機関の過剰な冷却とウォーターポンプの余分な駆動を抑制したりすることができるようになる。
【０００６】
このように機関温度や発熱量に応じて機関冷却水の吐出量を制限し、冷却能力を調整することのできる構成を採用すれば、ウォーターポンプを駆動するための負荷や消費電力の低減を図り、ウォーターポンプやオルタネータ、ジェネレータを駆動するための内燃機関の駆動負荷を低減して燃料消費量を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８‐１６９７５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、内燃機関に設けられたターボチャージャにあっては、内燃機関が高負荷運転から低負荷運転に移行したあとも、しばらくの間、タービンが惰性で高速回転し続ける。また、内燃機関が高負荷運転から低負荷運転に移行したあとも、排気マニホルド側からの熱伝達によってターボチャージャのハウジングが徐々に加熱される。そのため、このとき、内燃機関に設けられたターボチャージャの温度、特にターボチャージャの軸受け部分の温度は、内燃機関の温度や発熱量の変化に対して遅れて変化するようになる。
【０００９】
すなわち、内燃機関に設けられたターボチャージャの温度変化と、内燃機関本体の温度変化は必ずしも一致したものとはならないことがある。
そのため、冷却のために機関冷却水の一部が導入されるターボチャージャを備える内燃機関にあっては、機関冷却水の吐出量を制限した状態で内燃機関本体の温度を適切に制御できている場合であっても、吐出量が制限された状態における冷却能力ではターボチャージャの冷却が不十分となり、軸受け部分の温度が過剰に上昇しまうおそれがある。
【００１０】
例えば、高負荷運転から低負荷運転に移行した直後のような状況にあっては、低負荷運転への移行に伴って内燃機関の発熱量が低下したことに基づいて機関冷却水の循環量が制限されたときに、ターボチャージャの冷却が不十分になって軸受け部分の温度が過剰に上昇してしまうようになるおそれがある。
【００１１】
この発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ターボチャージャの軸受け部分の温度が過剰に上昇してしまうことを抑制しつつ、機関冷却水の循環量の制限を通じた機関温度制御を行うことにより、ターボチャージャの保護と機関温度の管理、並びに燃料消費量の低減の両立を図ることのできる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、機関冷却水の一部が導入されるとともに、軸受け部分に潤滑油が供給されるターボチャージャを備える内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であり、機関冷却水を吐出するウォーターポンプの駆動量を制限し、機関冷却水による冷却能力を調整することによって機関温度を制御するとともに、潤滑油の循環量を制限する低圧制御を実行して前記内燃機関に作用するオイルポンプの駆動負荷を低減する内燃機関の制御装置であって、前記ウォーターポンプの駆動量を制限しており、前記低圧制御を実行した場合に前記軸受け部分の温度が基準温度以上になることが予測されるときには、前記低圧制御の実行を禁止することをその要旨とする。
【００１３】
内燃機関の発熱量が小さいことや機関温度が低いこと等に基づいてウォーターポンプの駆動量が制限され、機関冷却水による冷却能力が低減されているときには、ターボチャージャに導入される機関冷却水の量も少なくなり、ターボチャージャを冷却する能力も低減されてしまう。
【００１４】
そのため、このようにウォーターポンプの駆動量が制限されてターボチャージャに導入される機関冷却水の量が少なくなっているときに、タービンの軸受け部分に供給されている潤滑油の循環量までもが少なくなってしまった場合には、ターボチャージャの軸受け部分の冷却能力が不足して温度が過剰に上昇しやすくなってしまう。
【００３７】
また、ウォーターポンプの駆動力を制限することによる機関温度の制御に加え、燃料消費量を低減するために、潤滑油の循環量を制限して内燃機関に作用するオイルポンプの駆動負荷を低減する低圧制御を実行するようにしている場合には、低圧制御の実行に伴ってターボチャージャの軸受け部分に供給される潤滑油の量が減少してしまう。
【００３８】
そのため、ウォーターポンプの駆動量が制限されて軸受け部分の温度が上昇しやすい状況にあるときに、低圧制御が実行されて更に潤滑油の循環量まで低減されてしまった場合には、ターボチャージャの温度が過剰に上昇してオイルコーキングや焼き付き等が発生してしまうおそれがある。
【００３９】
これに対して上記請求項１に記載されているように、ウォーターポンプの駆動量を制限しており、低圧制御を実行した場合に軸受け部分の温度が基準温度以上になることが予測されるときに、低圧制御の実行を禁止する構成を採用すれば、ウォーターポンプの駆動量が制限されて軸受け部分の温度が上昇しやすい状況にあるときに、潤滑油の循環量が低減されてしまうことを抑制することができる。したがって、ウォーターポンプの駆動量を制限しており、軸受け部分の温度が基準温度以上になることが予測されるときに、潤滑油の循環量を確保する構成を実現することができる。これにより、ターボチャージャの軸受け部分の温度が過剰に上昇してしまうことを抑制しつつ、機関冷却水の循環量の制限を通じた内燃機関の温度制御を行うことにより、ターボチャージャの保護と機関温度の管理、並びに燃料消費量の低減の両立を図ることができるようになる。
尚、上記基準温度は、潤滑油が炭化するオイルコーキングやタービンの焼き付き等が発生する可能性が高くなる温度の水準を示す基準値として設定するものであり、例えば、予め行う実験等の結果に基づき、オイルコーキングや焼き付き等が発生する温度の最小値に基づいて設定すればよい。
【００４０】
軸受け部の潤滑に供されてターボチャージャから排出される潤滑油の温度である出口油温が高いときほど、軸受け部分の温度が高いことが推定される。そのため、低圧制御を実行した場合に軸受け部分の温度が基準温度以上になることを予測する具体的な方法としては、請求項２に記載されているように、出口油温が基準油温以上であることに基づいて軸受け部分の温度が基準温度以上になることを予測する構成を採用することができる。
【００４１】
尚、基準油温の値は、出口油温が同基準油温以上になったときに、そのことに基づいて低圧制御を実行した場合に軸受け部分の温度が基準温度以上まで上昇することを予測することができるように、予め行う実験等の結果に基づいて設定すればよい。
【００４２】
請求項３に記載の発明は、機関冷却水の一部が導入されるとともに、軸受け部分に潤滑油が供給されるターボチャージャを備える内燃機関を制御する制御装置であり、機関冷却水を吐出するウォーターポンプの駆動量を制限し機関冷却水による冷却能力を調整することによって前記内燃機関の温度を制御するとともに、潤滑油の循環量を制限する低圧制御を実行して前記内燃機関に作用するオイルポンプの駆動負荷を低減する内燃機関の制御装置であって、前記ウォーターポンプの駆動量を制限しているときには、前記軸受け部分の潤滑に供された潤滑油が前記ターボチャージャから排出されるときの同潤滑油の温度である出口油温に基づいて前記低圧制御の実行可否を判定し、前記出口油温が基準油温未満のときには前記低圧制御を実行する一方、前記出口油温が基準油温以上のときには前記低圧制御を実行せずに潤滑油を供給することをその要旨とする。
【００４３】
上述したように、内燃機関の発熱量が小さいことや機関温度が低いこと等に基づいてウォーターポンプの駆動量が制限され、機関冷却水による冷却能力が低減されているときには、ターボチャージャに導入される機関冷却水の量も少なくなり、ターボチャージャを冷却する能力も低減されてしまう。
【００４４】
そのため、このようにウォーターポンプの駆動量が制限されてターボチャージャに導入される機関冷却水の量が少なくなっているときに、低圧制御が実行されてタービンの軸受け部分に供給されている潤滑油の循環量までもが少なくなってしまった場合には、ターボチャージャの軸受け部分の冷却能力が不足して温度が過剰に上昇しやすくなってしまう。
【００４５】
これに対して上記請求項３に記載の発明にあっては、ウォーターポンプの駆動量を制限しているときには、出口油温に基づいて低圧制御の実行可否を判定し、出口油温が基準油温以上のときには低圧制御を実行しないようにしている。
【００４６】
そのため、ウォーターポンプの駆動量が制限されて軸受け部分の温度が上昇しやすい状況にあり、それに加えて出口油温が基準油温以上であり、低圧制御を実行した場合に軸受け部分の温度が高温になることが予測されるときには、低圧制御が実行されず、潤滑油の循環量が確保されるようになる。
【００４７】
したがって上記請求項１に記載の発明と同様に、機関冷却水の循環量の制限を通じた機関温度の制御を実行しながら、ターボチャージャの温度が過剰に上昇してしまうことを抑制することができる。
【００４８】
すなわち、上記請求項３に記載の発明によれば、ターボチャージャの軸受け部分の温度が過剰に上昇してしまうことを抑制しつつ、機関冷却水の循環量の制限を通じた内燃機関の温度制御を行うことにより、ターボチャージャの保護と機関温度の管理、並びに燃料消費量の低減の両立を図ることができるようになる。
【００４９】
尚、上記請求項３における基準油温は、潤滑油が炭化するオイルコーキングやタービンの焼き付き等が発生する可能性が高くなる油温の水準を示す基準値として設定するものであり、例えば、予め行う実験等の結果に基づき、オイルコーキングや焼き付き等が発生する油温の最小値に基づいて設定すればよい。
【００５０】
上述したように、内燃機関の発熱量は機関回転速度の積算値に基づいて推定することができる。そのため、機関回転速度の積算値に基づいて推定される内燃機関の発熱量に基づいて潤滑油の温度やその変化を推定することもでき、請求項４に記載されているようにその時点までの一定期間の間の機関回転速度の積算値に基づいて出口油温を推定する構成を採用することもできる。
【００５１】
また、内燃機関の発熱量は、上述したように負荷率の積算値に基づいて推定することもできる。そのため、請求項５に記載されているようにその時点までの一定期間の間の負荷率の積算値に基づいて出口油温を推定する構成を採用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】この発明の第１の実施形態にかかる電子制御装置と、その制御対象である内燃機関の関係を示す模式図。
【図２】アイドリングストップに伴うターボチャージャの軸受け部分の温度変化を示すグラフ。
【図３】第１の実施形態にかかる循環量確保ルーチンにおける処理の流れを示すフローチャート。
【図４】この発明の第２の実施形態にかかる電子制御装置と、その制御対象である内燃機関の関係を示す模式図。
【図５】同実施形態にかかる内燃機関の潤滑油供給システムの高リリーフ圧状態における動作態様を説明する模式図。
【図６】同実施形態にかかる内燃機関の潤滑油供給システムの低リリーフ圧状態における動作態様を説明する模式図。
【図７】同実施形態にかかる循環量確保ルーチンにおける処理の流れを示すフローチャート。
【図８】変更例としての循環量確保ルーチンにおける処理の流れを示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
（第１の実施形態）
以下、この発明にかかる内燃機関の制御装置を、車両に搭載される内燃機関を統括的に制御する電子制御装置として具体化した第１の実施形態について、図１〜３を参照して説明する。尚、図１は本実施形態にかかる電子制御装置１００と、その制御対象である内燃機関１０の関係を示す模式図である。
【００５４】
図１に示されるように本実施形態にかかる内燃機関１０は、ターボチャージャ１１を備えている。
図１の中央に示されるように内燃機関１０にはウォーターポンプ２０が設けられており、ウォーターポンプ２０はそのプーリ２１がベルト２２を介して内燃機関１０の出力軸１２と連結されている。これにより、機関運転に伴って出力軸１２が回転すると、それに伴ってウォーターポンプ２０が駆動され、ウォーターポンプ２０から吐出された機関冷却水が内燃機関１０の内部に形成されたウォータージャケットに供給されるようになる。
【００５５】
尚、ターボチャージャ１１にもウォータージャケットが形成されており、ウォーターポンプ２０から吐出された機関冷却水の一部はターボチャージャ１１にも供給されるようになっている。
【００５６】
内燃機関１０及びターボチャージャ１１のウォータージャケットに供給され、これらの冷却に供された機関冷却水は還流通路２５を通じて再びウォーターポンプ２０に戻される。尚、図１に示されるように還流通路２５の途中には、ラジエータ２６が設けられている。これにより、内燃機関１０及びターボチャージャ１１の冷却に供されて温度が高くなった機関冷却水は、ラジエータ２６を通過しながら放熱し、温度が低くなった状態でウォーターポンプ２０に戻されるようになっている。
【００５７】
図１の中央に示されるように還流通路２５がウォーターポンプ２０に接続する部分には、サーモスタットバルブ２４が設けられている。このサーモスタットバルブ２４には、図１の右上に示されるように還流通路２５のラジエータ２６よりも上流側の部分から分岐してラジエータ２６を迂回してサーモスタットバルブ２４に接続するバイパス通路２７が接続されている。
【００５８】
サーモスタットバルブ２４は、機関冷却水の温度に応じて還流通路２５及びバイパス通路２７のうち、いずれか一方のみを選択的に閉塞するように構成されている。具体的には、サーモスタットバルブ２４は、機関冷却水の温度が低いときには、還流通路２５を閉塞して、バイパス通路２７をウォーターポンプ２０に接続させる。これに対して機関冷却水の温度が高くなると、サーモスタットバルブ２４の内部に封入されたワックスが液化して膨張し、内部に設けられた弁体が変位してバイパス通路２７が閉塞されるようになる。そして、バイパス通路２７が閉塞されると、それに伴って還流通路２５が開放され、還流通路２５がウォーターポンプ２０に接続されるようになる。
【００５９】
図１の下方に示されるように内燃機関１０には、オイルポンプ３０が設けられている。このオイルポンプ３０は図１の右側に破線で示されるように内燃機関１０の出力軸１２に連結された機関駆動式のポンプである。そのため、機関運転に伴って内燃機関１０の出力軸１２が回転すると、それに伴ってオイルポンプ３０が駆動されるようになっている。
【００６０】
オイルポンプ３０には、オイルパン３２と、内燃機関１０及びターボチャージャ１１とを接続する供給通路３１が接続されている。そのため、オイルポンプ３０が駆動されることにより、オイルパン３２に貯留された潤滑油が内燃機関１０の各部及びターボチャージャ１１のタービンの軸受け部分に供給され、それらの潤滑に供されるようになる。
【００６１】
尚、内燃機関１０及びターボチャージャ１１の被潤滑部に供給されて潤滑に供された潤滑油は、内燃機関１０の内部やターボチャージャ１１の内部を伝い落ちて回収され、内燃機関１０の下部に取り付けられたオイルパン３２に再び貯留されるようになっている。
【００６２】
図１に示されるように供給通路３１におけるオイルポンプ３０よりも下流側の部分には、リリーフ弁３４が設けられている。このリリーフ弁３４には、供給通路３１におけるオイルポンプ３０よりも上流側の部位に接続するリリーフ通路３３が接続されている。
【００６３】
これにより、供給通路３１内の潤滑油の油圧がリリーフ圧以上になったときには、リリーフ弁３４が開弁し、供給通路３１内の潤滑油の一部が、リリーフ通路３３を通じて供給通路３１におけるオイルポンプ３０よりも上流側の部位に還流されるようになっている。
【００６４】
内燃機関１０を制御する電子制御装置１００は、内燃機関１０の制御にかかる各種演算処理を実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ）を備えている。また、電子制御装置１００は、演算処理のための演算プログラムや演算マップ、そして各種のデータが記憶された読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、演算の結果を一時的に記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）等を備えている。
【００６５】
電子制御装置１００には、出力軸１２の回転角に基づいて機関回転速度ＮＥを検出するクランク角センサ９０、内燃機関１０の内部に形成されたウォータージャケット内を循環する機関冷却水の水温ＴＨＷを検出する水温センサ９１が接続されている。また、電子制御装置１００には、車速Ｖを検出する車速センサ９２、内燃機関１０に導入される空気の温度ＴＡ及びその量である吸入空気量ＧＡを検出するエアフロメータ９３、運転者によるアクセルペダルの操作量を検出するアクセルポジションセンサ９４等も接続されている。
【００６６】
電子制御装置１００は、これら各種センサ９０〜９４から出力される信号を取り込み、取り込まれた信号に基づいて燃料噴射量Ｑや点火時期の制御等にかかる各種の演算を実行する。
【００６７】
また、電子制御装置１００は、所定のアイドリングストップ条件が成立したときに自動的に機関運転を停止させ、信号待ち等における余分なアイドリングを抑制して燃料消費量の低減を図るアイドリングストップ制御を実行する。
【００６８】
尚、ここで設定されているアイドリングストップ条件は、車両が信号待ち等で停車している状態であることを判定するための条件であり、具体的には、車速Ｖが「０」であること、アクセル操作量が「０」であること、ブレーキペダルが踏み込まれていること等の各要件が全て成立していることがその成立要件とされている。
【００６９】
これにより、アイドリングストップ条件が成立すると、信号待ち等で停車している状態であることが判定されて、アイドリングストップが実行され、機関運転が自動的に停止されるようになる。尚、アイドリングストップ制御によるアイドリングストップ中に、ブレーキペダルの踏み込みが解除される等してアイドリングストップ条件が成立しなくなると、電子制御装置１００は、それに基づいて発進に備えて自動的に内燃機関１０を始動させる。
【００７０】
ところで、ウォーターポンプ２０のような機関駆動式のウォーターポンプを備える内燃機関にあっては、ウォーターポンプが内燃機関の出力軸と連結されているため、機関回転速度ＮＥに応じて機関冷却水の吐出量が決定されてしまう。そのため、機関回転速度ＮＥが高いときには、それほど高い冷却性能を必要としていなくても機関回転速度ＮＥに応じた吐出量でウォーターポンプから機関冷却水が吐出されてしまい、内燃機関が過剰に冷却されてしまうことがある。
【００７１】
例えば、機関冷間時のように機関温度を速やかに上昇させることが望ましい状況であっても、機関回転速度ＮＥに応じた吐出量で機関冷却水が吐出され、機関温度が上昇し難くなってしまう。
【００７２】
また、このように内燃機関が過剰に冷却されている状況下にあっては、必要以上にウォーターポンプを駆動していることとなる。そのため、この場合には、ウォーターポンプを駆動するために内燃機関の駆動力の一部が無駄に消費されていることになり、燃料を余分に消費させることになってしてしまう。
【００７３】
そこで、本実施形態の内燃機関１０にあっては、ウォーターポンプ２０に、内燃機関１０の出力軸１２との間の駆動力の伝達を遮断するクラッチ２３を設けている。これにより、本実施形態の内燃機関１０にあっては、機関回転速度ＮＥに依存することなく機関冷却水の吐出量を制限することができるようになっている。
【００７４】
具体的には、本実施形態の内燃機関１０にあっては、冷間始動直後のような機関冷間時にクラッチ２３の係合を解除し、内燃機関１０の出力軸１２とウォーターポンプ２０との間の駆動力の伝達を遮断することにより、ウォーターポンプ２０の駆動を停止する水停止制御を実行する。このように機関冷間時にウォーターポンプ２０を停止することにより、機関冷却水の循環を停止する水停止制御を実行すれば、冷却能力を低減して内燃機関１０の暖機の促進を図ることができる。
【００７５】
また、内燃機関１０の発熱量が小さいときには、暖機完了後であっても、水停止制御を実行することができる。例えば、外気温が低い上に車速Ｖが速いときには、エンジンルーム内に入り込む走行風によって高い冷却作用が得られる。そのため、こうした状況下で内燃機関１０が低負荷運転されており、内燃機関１０の発熱量が極めて低い状態にある場合には、機関冷却水を循環させなくても機関温度を適切な温度に保持することができる場合がある。
【００７６】
このように機関冷却水を循環させなくても機関温度を適切な温度に保持することができる状態のときに、水停止制御を実行し、機関冷却水の循環を停止するようにすれば、内燃機関１０の過剰な冷却とウォーターポンプ２０の余分な駆動を抑制することができるようになる。
【００７７】
そして、このように機関温度や発熱量に応じて機関冷却水の吐出量を制限し、冷却能力を調整する構成を採用すれば、ウォーターポンプ２０を駆動するための内燃機関１０の駆動負荷を低減して燃料消費量を抑制することができる。
【００７８】
そこで、本実施形態の電子制御装置１００は、水温ＴＨＷや車速Ｖ、外気温や機関回転速度ＮＥ等に基づいて内燃機関１０における冷却能力と発熱量とを推定し、推定される冷却能力と発熱量のバランス、並びに現在の機関温度に応じて水停止制御を実行するか否かを決定している。
【００７９】
尚、水温ＴＨＷは、機関温度の水準を示すパラメータであるとともに、機関冷却水が単位量循環されたときの冷却能力を示すパラメータになる。すなわち、水温ＴＨＷが低いときほど冷却能力は高くなる。また、機関回転速度ＮＥはウォーターポンプ２０の駆動量と高い相関を有しているとともに、内燃機関１０において単位時間あたりに生じる燃焼の回数と高い相関を有している。そのため、機関回転速度ＮＥは、冷却能力と発熱量の双方に関連するパラメータである。すなわち機関回転速度ＮＥが高いほど、単位時間あたりの燃焼の回数が多くなるため、内燃機関１０における発熱量は大きくなる。また、その一方で、水停止制御が実行されていないときには、機関回転速度ＮＥが高いときほどウォーターポンプが高速で駆動され、機関冷却水の循環量が増大する。そのため、機関回転速度ＮＥが高いときには、内燃機関１０における冷却能力も高くなる。また、車速Ｖは、ラジエータ２６に当たる単位時間あたりの走行風の量を示すパラメータになる。すなわち車速Ｖが高いときほど、ラジエータ２６に当たる走行風の量が増えるため、ラジエータ２６における機関冷却水の放熱量が多くなり、冷却能力が増大する。尚、外気温が低いときほど、ラジエータにおける放熱量が多くなるとともに、エンジンルーム内に入り込む走行風による冷却作用が大きくなるため、内燃機関１０における冷却能力は大きくなる。
【００８０】
本実施形態の電子制御装置１００は、このように内燃機関１０における発熱量や冷却能力と相関を有する各種のパラメータを参照して必要に応じて水停止制御を実行することにより、上述したように暖機の早期完了を図ったり、ウォーターポンプ２０の駆動負荷を低減したりして燃料消費量の低減を図る。
【００８１】
ところで、内燃機関１０に設けられたターボチャージャ１１にあっては、内燃機関１０が高負荷運転から低負荷運転に移行したあとも、しばらくの間、タービンが惰性で高速回転し続ける。また、内燃機関１０が高負荷運転から低負荷運転に移行したあとも、排気マニホルド側からの熱伝達によってターボチャージャ１１のハウジングが徐々に加熱される。そのため、このとき、内燃機関１０に設けられたターボチャージャ１１の温度、特にターボチャージャ１１の軸受け部分の温度は、内燃機関１０の温度や発熱量の変化に対して遅れて変化するようになる。
【００８２】
すなわち、内燃機関１０に設けられたターボチャージャ１１の温度変化と、内燃機関１０本体の温度変化は必ずしも一致したものとはならないことがある。
そのため、上記のように内燃機関１０における発熱量や冷却能力、機関温度だけを参照して水停止制御を実行する場合には、機関冷却水の循環を停止した状態で内燃機関１０本体の温度を適切に制御できている場合であっても、機関冷却水の循環が停止された状態における冷却能力ではターボチャージャ１１の冷却が不十分となるおそれがある。
【００８３】
例えば、アイドリングストップ条件の成立に基づいて機関運転が停止されたときには、オイルポンプ３０も停止してしまい、潤滑油の循環も停止されてしまう。そのため、図２に示されるように時刻ｔ２においてアイドリングストップ条件が成立し、アイドリングストップが実行されて機関運転が停止された場合には、時刻ｔ２以降にターボチャージャ１１の軸受け部分の温度が上昇するようになる。
【００８４】
このとき、図２に一点鎖線で示されるように、時刻ｔ１から水停止制御が実行されており、機関冷却水の循環が停止されている場合には、図２に実線で示されているように機関冷却水が循環されている場合と比較して軸受け部分の温度が大幅に上昇するようになってしまう。
【００８５】
その結果、図２に一点鎖線で示されるように軸受け部分の温度が、潤滑油が炭化してしまうオイルコーキングや焼き付き等が発生するようになる水準である「Ｔｘ」以上まで上昇してしまい、オイルコーキングや焼き付きが発生してしまう場合がある。
【００８６】
尚、水停止制御が実行されていない場合には、機関運転が停止されるまでの間において機関冷却水が循環されて冷却能力が確保されているため、軸受け部分の温度は図２に実線で示されるように「Ｔｘ」以上まで上昇しにくい。
【００８７】
このように水停止制御が実行されていて軸受け部分の温度が上昇しやすい状況にあるときに、更にアイドリングストップによって潤滑油の循環まで停止されてしまった場合には、図２に一点鎖線で示されるようにターボチャージャ１１の軸受け部分の温度が過剰に上昇してオイルコーキングやタービンの焼き付きが発生してしまう。
【００８８】
そこで、本実施形態の電子制御装置１００は、潤滑油の循環量を確保してターボチャージャ１１の保護を図るべく、水停止制御を実行しているときに、図３に示される循環量確保ルーチンを実行するようにしている。
【００８９】
以下、図３を参照して循環量確保ルーチンについて説明する。尚、図３はこの第１の実施形態にかかる循環量確保ルーチンにおける処理の流れを示すフローチャートである。この循環量確保ルーチンは、水停止制御が実行されているときに電子制御装置１００において所定の制御周期で繰り返し実行される。
【００９０】
図３に示されるように、この循環量確保ルーチンが開始されると、電子制御装置１００はまずステップＳ１００において、アイドリングストップ条件が成立しているか否かを判定する。
【００９１】
そして、ステップＳ１００においてアイドリングストップ条件が成立していない旨の判定がなされた場合（ステップＳ１００：ＮＯ）には、電子制御装置１００は何もせずにこの循環量確保ルーチンを一旦終了する。
【００９２】
一方、ステップＳ１００においてアイドリングストップ条件が成立している旨の判定がなされた場合（ステップＳ１００：ＹＥＳ）には、ステップＳ１１０へと進む。
そして、電子制御装置１００はステップＳ１１０においてその時点までの一定期間における機関回転速度ＮＥの積算値及び負荷率ＫＬの積算値を算出し、算出された積算回転速度及び積算負荷率に基づいて、機関運転を停止した場合のその後のターボチャージャ１１の軸受け部分の温度変化を予測する。
【００９３】
尚、負荷率ＫＬは、単位機関回転速度あたりの吸入空気量を示す値であり、吸入空気量ＧＡを機関回転速度ＮＥで除算することにより算出される値である。
内燃機関１０の出力軸１２の単位時間あたりの回転数を示す機関回転速度ＮＥが高いほど、内燃機関１０において単位時間あたりに行われる燃焼の回数は多くなる。したがって、内燃機関１０で発生する燃焼による発熱量は機関回転速度ＮＥと高い相関を有している。また、内燃機関１０の燃料噴射量Ｑは、負荷率ＫＬに応じて変化する。具体的には負荷率ＫＬが高いときほど燃料噴射量Ｑが多くなり、負荷率ＫＬが低いときには燃料噴射量Ｑが少なくなる。そのため、内燃機関１０で発生する燃焼による発熱量は負荷率ＫＬとも高い相関を有している。
【００９４】
したがって、アイドリングストップ条件が成立したときに、その時点までの一定期間の間における機関回転速度ＮＥの積算値及び負荷率ＫＬの積算値を算出すれば、算出された積算回転速度及び積算負荷率に基づいてその一定期間の間の内燃機関１０の発熱量を推定することができる。具体的には、積算回転速度が高いときほど、また積算負荷率が大きいときほどその一定期間の間に得られた発熱量が大きいことが推定される。
【００９５】
そして、その時点までの一定期間の間における内燃機関１０の発熱量を推定すれば、惰性で回転するタービンの回転と、内燃機関１０から伝達される熱とによって暖められるターボチャージャ１１の温度変化を、その推定された発熱量に基づいて予測することができる。すなわち、推定された発熱量が大きいときほど、機関運転を停止した場合のその後の軸受け部分の温度上昇の度合いが大きくなることが予測されため、推定された発熱量に基づいてその後の軸受け部分の温度変化を予測することができる。
【００９６】
ステップＳ１１０において機関運転を停止した場合の軸受け部分の温度変化を予測すると、ステップＳ１２０へと進み、電子制御装置１００はその予測結果に基づいて、機関運転を停止した場合に軸受け部分の温度が基準温度以上になるか否かを判定する。すなわち軸受け部分の温度変化の予測結果に基づいて、軸受け部分の温度が基準温度以上になるのか、それとも基準温度以上にならないのかを予測する。
【００９７】
尚、基準温度は、オイルコーキングやタービンの焼き付き等が発生する可能性が高くなる温度の水準を示す基準値として設定するものであり、例えば、予め行う実験等の結果に基づき、オイルコーキングや焼き付き等が発生する温度の最小値に基づいて設定すればよい。
【００９８】
ステップＳ１２０において軸受け部分の温度が基準温度以上になる旨の判定がなされた場合（ステップＳ１２０：ＹＥＳ）、すなわち軸受け部分の温度が基準温度以上になることが予測される場合には、ステップＳ１３０へと進み、アイドリングストップの実行を禁止する。
【００９９】
すなわち、この場合には、アイドリングストップ条件は成立しているものの、電子制御装置１００は、機関運転の自動停止を実行しない。
一方、ステップＳ１２０において軸受け部分の温度が基準温度以上になる旨の判定がなされなかった場合（ステップＳ１２０：ＮＯ）、すなわち軸受け部分の温度が基準温度以上にならないことが予測される場合には、ステップＳ１４０へと進み、電子制御装置１００は通常どおりアイドリングストップを実行する。
【０１００】
本実施形態の内燃機関１０にあっては、水停止制御を実行しているときに、このような循環量確保ルーチンを繰り返し実行することにより、アイドリングストップ条件が成立した時点で、その後の軸受け部分の温度変化が予測されるようになる。そして、その予測結果に基づいて、軸受け部分の温度が基準温度以上になることが予測された場合には、アイドリングストップ条件が成立していても、機関運転の自動停止が禁止されるようになる。
【０１０１】
以上説明した第１の実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）上記第１の実施形態にあっては、ウォーターポンプ２０の駆動が停止されているときに、循環量確保ルーチンを実行するようにしている。そして、機関運転を停止した場合に軸受け部分の温度が基準温度以上になることが予測されるときに、機関運転の自動停止を禁止して軸受け部分に供給される潤滑油の循環量を確保する処理を実行するようにしている。そのため、ウォーターポンプ２０の駆動が停止されて軸受け部分の温度が上昇しやすい状況にあるときに、潤滑油の循環量が低減されてしまうことを抑制することができる。したがって、機関冷却水の循環量の制限を通じた機関温度の制御を実行しながら、ターボチャージャ１１の温度が過剰に上昇してしまうことを抑制することができる。
【０１０２】
すなわち、上記第１の実施形態によれば、ターボチャージャ１１の軸受け部分の温度が過剰に上昇してしまうことを抑制しつつ、機関冷却水の循環量の制限を通じた内燃機関１０の温度制御を行うことにより、ターボチャージャ１１の保護と機関温度の管理、並びに燃料消費量の低減の両立を図ることができる。
【０１０３】
（２）上記第１の実施形態では、ウォーターポンプ２０の駆動を停止しており、機関運転を停止した場合に軸受け部分の温度が基準温度以上になることが予測されるときに、機関運転の自動停止を禁止するようにしている。そのため、ウォーターポンプ２０の駆動量が制限されて軸受け部分の温度が上昇しやすい状況にあるときに、潤滑油の循環が停止されてしまうことを抑制することができる。したがって、ウォーターポンプ２０の駆動量を制限しており、軸受け部分の温度が基準温度以上になることが予測されるときに、潤滑油の循環量を確保する構成を実現することができる。これにより、ターボチャージャ１１の軸受け部分の温度が過剰に上昇してしまうことを抑制しつつ、機関冷却水の循環量の制限を通じた内燃機関１０の温度制御を行うことにより、ターボチャージャ１１の保護と機関温度の管理、並びに燃料消費量の低減の両立を図ることができる。
【０１０４】
（３）ウォーターポンプの駆動が停止されている状況下でアイドリングストップ条件が成立したときに、機関運転を停止した場合に軸受け部分の温度が基準温度以上になるか否かを予測するようにしている。そして、機関運転を停止した場合に軸受け部分の温度が基準温度以上になることが予測された場合に、当該アイドリングストップ条件の成立に基づく機関運転の自動停止を禁止するようにしている。
【０１０５】
そのため、常に軸受け部分の温度が基準温度以上になるか否かを予測する構成と比較して電子制御装置１００の演算負荷を低減することができる。
（４）ウォーターポンプ２０の駆動が停止されている状況下でアイドリングストップ条件が成立したときに、その時点までの一定期間の間における機関回転速度ＮＥの積算値を算出し、算出された積算回転速度に基づいて機関運転を停止した場合に軸受け部分の温度が基準温度以上になるか否かを予測するようにしている。
【０１０６】
内燃機関１０の出力軸１２の単位時間あたりの回転数を示す機関回転速度ＮＥが高いほど、内燃機関１０において単位時間あたりに行われる燃焼の回数は多くなる。したがって、内燃機関１０で発生する燃焼による発熱量は機関回転速度ＮＥと高い相関を有しており、その時点までの一定期間の間における機関回転速度ＮＥの積算値を算出すれば、算出された積算回転速度に基づいてその一定期間の間に行われた燃焼の回数及びその燃焼によって得られた発熱量を推定することができる。具体的には、積算回転速度が高いときほど、その一定期間の間に得られた発熱量が大きいことが推定される。
【０１０７】
そのため、積算回転速度に基づいてその時点までの一定期間の間における内燃機関１０の発熱量を推定すれば、惰性で回転し続けるタービンの回転による熱と、内燃機関１０から伝達される熱とによって暖められるターボチャージャ１１の温度変化を、その推定された発熱量に基づいて予測することができる。
【０１０８】
したがって、上記第１の実施形態のように、アイドリングストップ条件が成立したときに、その時点までの一定期間の間における機関回転速度ＮＥの積算値を算出する構成を採用すれば、積算回転速度に基づいて機関運転を停止した場合にその後に軸受け部分の温度が基準温度以上になるか否かを予測することができる。
【０１０９】
（５）また、内燃機関１０の燃料噴射量Ｑは、負荷率ＫＬに応じて変化する。具体的には負荷率ＫＬが高いときほど燃料噴射量Ｑが多くなり、負荷率ＫＬが低いときには燃料噴射量Ｑが少なくなる。そのため、内燃機関１０で発生する燃焼による発熱量は負荷率ＫＬとも高い相関を有している。したがって、その時点までの一定期間の間における負荷率ＫＬの積算値を算出すれば、算出された積算負荷率に基づいてその一定期間の間に燃焼に供された燃料の量及びその燃料の燃焼によって得られた発熱量を推定することができる。具体的には、積算負荷率が大きいときほど、その一定期間の間に得られた発熱量が大きいことが推定される。
【０１１０】
そのため、積算負荷率に基づいてその時点までの一定期間の間における内燃機関１０の発熱量を推定すれば、惰性で回転し続けるタービンの回転による熱と、内燃機関１０から伝達される熱とによって暖められるターボチャージャ１１の温度変化を、その推定された発熱量に基づいて予測することができる。
【０１１１】
したがって、上記第１の実施形態のように、アイドリングストップ条件が成立したときに、その時点までの一定期間の間における負荷率ＫＬの積算値を算出する構成を採用すれば、積算負荷率に基づいて機関運転を停止した場合にその後に軸受け部分の温度が基準温度以上になるか否かを予測することができる。
【０１１２】
（６）また、上記第１の実施形態にあっては、積算回転速度と積算負荷率の双方に基づいて、機関運転を停止した場合に軸受け部分の温度が基準温度以上になるか否かを予測するようにしているため、いずれか一方に基づいて予測する場合と比較してより高い精度で軸受け部分の温度が基準温度以上になるか否かを予測することができる。
【０１１３】
尚、上記第１の実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・上記第１の実施形態にあっては、積算回転速度と積算負荷率の双方に基づいて機関運転を停止した場合の軸受け部分の温度変化を予測し、機関運転を停止した場合に軸受け部分の温度が基準温度以上になるか否かを予測するようにしていた。これに対して、積算回転速度又は積算負荷率のいずれか一方に基づいて、軸受け部分の温度変化を予測するようにしてもよい。
【０１１４】
・また、内燃機関１０の発熱量は吸入空気量ＧＡが多いときほど大きくなる。そのため、機関回転速度ＮＥの積算値や負荷率ＫＬの積算値に換えて吸入空気量ＧＡの積算値に基づいて機関運転を停止した場合の軸受け部分の温度変化を予測するようにしてもよい。
【０１１５】
・また、機関運転を停止した場合の軸受け部分の温度変化の予測方法は、アイドリングストップ条件が成立したときに、機関運転を停止した場合にその後に軸受け部分の温度が基準温度以上になるか否かを予測することのできるものであればよいため、その具体的な構成は適宜変更することができる。
【０１１６】
・上記実施形態にあっては、アイドリングストップ条件が成立したときに、機関運転を停止した場合の軸受け部分の温度変化を予測する構成を示した。これに対して、常に軸受け部分の温度変化を予測し、機関運転を停止した場合に軸受け部分の温度が基準温度以上になることが予測されるときに機関運転の自動停止を禁止するようにしてもよい。しかし、その場合には、温度変化を予測するための演算を常に行う必要があるため、電子制御装置１００の演算負荷が増大してしまう。そこで、電子制御装置１００の演算負荷の増大を抑制するためには、上記実施形態のようにアイドリングストップ条件が成立したときに機関運転を停止した場合の温度変化を予測する構成を採用することが望ましい。
（第２の実施形態）
以下、この発明にかかる内燃機関の制御装置を、車両に搭載される内燃機関を統括的に制御する電子制御装置として具体化した第２の実施形態について、図４〜７を参照して説明する。尚、図４は第２の実施形態にかかる電子制御装置１００と、その制御対象である内燃機関１０の関係を示す模式図である。
【０１１７】
この第２の実施形態は、潤滑油供給システムの構成が第１の実施形態と異なっている。またこの第２の実施形態にかかる内燃機関１０にあっては、アイドリングストップ制御は実行されない。
【０１１８】
以下の説明では、第１の実施形態と同様の部分については同一の符号を付すのみとしてその説明を割愛し、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。
図４の下方に示されるように、この実施形態にかかる潤滑油供給システムの供給通路３１におけるオイルポンプ３０よりも下流側の部分には、リリーフ弁４０が設けられている。このリリーフ弁４０には、供給通路３１におけるオイルポンプ３０よりも上流側の部位に接続するリリーフ通路３３が接続されている。
【０１１９】
これにより、供給通路３１内の潤滑油の油圧がリリーフ圧以上になったときには、リリーフ弁４０が開弁し、供給通路３１内の潤滑油の一部が、リリーフ通路３３を通じて供給通路３１におけるオイルポンプ３０よりも上流側の部位に還流されるようになっている。
【０１２０】
リリーフ弁４０は、後述するように、油圧切替え弁５０を制御することによってリリーフ圧を２段階に変更することができるように構成されている。尚、油圧切替え弁５０は、内燃機関１０を統括的に制御する電子制御装置１００からの駆動指令に基づいて駆動される。
【０１２１】
電子制御装置１００は、内燃機関１０の制御にかかる演算処理や、油圧切替え弁５０の制御を通じた潤滑油の循環量制御にかかる演算処理等を実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ）を備えている。また、電子制御装置１００は、演算処理のための演算プログラムや演算マップ、そして各種のデータが記憶された読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、演算の結果を一時的に記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）等を備えている。
【０１２２】
電子制御装置１００は、各種センサ９０〜９４から出力される信号を取り込み、取り込まれた信号に基づいて燃料噴射量Ｑや点火時期の制御等にかかる各種の演算を実行するとともに、供給通路３１を通じて内燃機関１０及びターボチャージャ１１に供給される潤滑油の油圧及び循環量を制御するために油圧切替え弁５０を操作する。
【０１２３】
以下、本実施形態にかかる潤滑油供給システムにおけるリリーフ弁４０の構成並びに動作について図５及び図６を参照して詳しく説明する。尚、図５及び図６はこの第２の実施形態にかかる潤滑油供給システムにおけるリリーフ弁４０の構成を示す模式図であり、図５はリリーフ弁４０が高リリーフ圧状態にあるときの状態を示しており、図６はリリーフ弁４０が低リリーフ圧状態にあるときの状態を示している。
【０１２４】
上述したように供給通路３１におけるオイルポンプ３０よりも下流側の部分には、リリーフ弁４０が設けられている。図５に示されるようにリリーフ弁４０にあっては、そのハウジング内に、円筒状のスリーブ４１が軸方向に摺動可能に収容されている。そして、このスリーブ４１の径方向の側壁には、同側壁を貫通するリリーフポート４２が形成されている。また、スリーブ４１の内部には、このリリーフポート４２を開閉するようにスリーブ４１の軸方向、すなわち図５における上下方向に摺動可能に有底円筒状の弁体４５が収容されている。
【０１２５】
リリーフ弁４０のハウジングの図５における下方の底面には支持部材４７が固定されている。そして、この支持部材４７と弁体４５との間には圧縮されたスプリング４６が収容されている。これにより、弁体４５は、スプリング４６によって図５における上方、すなわちリリーフポート４２を閉塞する方向に常に付勢されている。
【０１２６】
これにより、リリーフ弁４０にあっては、供給通路３１を流れる潤滑油の油圧が増大して弁体４５に作用する油圧が増大したときに、矢印で示されるように弁体４５がスプリング４６の付勢力に抗して図５における下方に変位し、リリーフポート４２が開口するようになっている。
【０１２７】
図５の右側に示されるようにリリーフポート４２は、リリーフ通路３３内に開口するように形成されている。そのため、弁体４５が開弁位置、すなわちリリーフポート４２が開口される位置まで変位することにより、リリーフポート４２を介して供給通路３１とリリーフ通路３３とが連通されるようになる。
【０１２８】
そして、こうしてリリーフポート４２を介して供給通路３１とリリーフ通路３３とが連通されると、供給通路３１を流れる潤滑油の一部がリリーフ通路３３を通じてオイルポンプ３０の上流側に還流されるようになる。
【０１２９】
要するに、このリリーフ弁４０にあっては、スプリング４６の付勢力の大きさによってリリーフ圧が決定されている。すなわち、供給通路３１を流れる潤滑油が弁体４５を図５における下方に付勢する付勢力が、スプリング４６の付勢力よりも大きくなったときにリリーフポート４２が開口されて供給通路３１を流れる潤滑油の一部がオイルポンプ３０の上流側に還流されるようになる。
【０１３０】
図５の下方に示されるようにスリーブ４１の底面４１ａと、支持部材４７が固定されているハウジングの底面との間には背圧室４８が形成されている。この背圧室４８には、供給通路３１を流れる潤滑油の一部が分岐通路５１及び背圧通路５２を通じて導かれるようになっている。
【０１３１】
上述したようにスリーブ４１は、リリーフ弁４０のハウジング内において、その軸方向に摺動可能に支持されている。これにより、このリリーフ弁４０にあっては、スリーブ４１の底面４１ａに作用する油圧に起因して同スリーブ４１を図５における上方へ付勢する付勢力と、頂面４１ｂに作用する油圧に起因して同スリーブ４１を下方へ付勢する力との大小関係に応じて、スリーブ４１がハウジング内で上下方向に変位するようになっている。
【０１３２】
尚、スリーブ４１は、背圧室４８内の油圧が作用する底面４１ａの面積が、供給通路３１を流れる潤滑油の油圧が作用する頂面４１ｂの面積よりも大きくなるようにその形状が設計されている。そのため、背圧室４８が分岐通路５１及び背圧通路５２を通じて供給通路３１と連通され、スリーブ４１の底面４１ａ及び頂面４１ｂに等しい油圧が作用するようになったときには、底面４１ａの受圧面積が頂面４１ｂの受圧面積よりも大きい分だけスリーブ４１を上方に付勢する力が大きくなる。
【０１３３】
その結果、スリーブ４１が上方に変位し、図６に示されるようにハウジング内の上方に位置するようになる。
図５の左側に示されるように供給通路３１に接続されている分岐通路５１と、背圧室４８に接続されている背圧通路５２との間には油圧切替え弁５０が設けられている。この油圧切替え弁５０には、更にドレン通路５３が接続されており、油圧切替え弁５０は、図６に示されるように分岐通路５１と背圧通路５２とを連通する状態と、図５に示されるように背圧通路５２とドレン通路５３とを連通する状態とを切替えることができるようになっている。
【０１３４】
ドレン通路５３は供給通路３１におけるオイルポンプ３０よりも上流側の部位に接続されており、油圧切替え弁５０が背圧通路５２とドレン通路５３とを連通する状態に切替えられているときに背圧室４８内の潤滑油を供給通路３１におけるオイルポンプ３０よりも上流側の部分に還流させる。
【０１３５】
この第２の実施形態にかかる内燃機関１０の潤滑油供給システムにあっては、油圧切替え弁５０を操作することにより、背圧室４８内の油圧を制御し、ハウジング内におけるスリーブ４１の位置を変更することによってリリーフ圧を変更する。
【０１３６】
具体的には、図６に示されるように分岐通路５１と背圧通路５２とを連通するように油圧切替え弁５０を操作し、供給通路３１内の潤滑油の一部を背圧室４８に導入するようにした場合には、スリーブ４１の底面４１ａに供給通路３１内の潤滑油の油圧と等しい油圧が作用するようになる。
【０１３７】
その結果、スリーブ４１の底面４１ａに作用する油圧に起因してスリーブ４１を図６における上方に付勢する力が、スリーブ４１の頂面４１ｂに作用する油圧に起因してスリーブ４１を図６における下方に付勢する力よりも大きくなり、スリーブ４１が上方に変位して図６に示されるようにリリーフ弁４０のハウジングにおける上方に位置するようになる。
【０１３８】
一方で、図５に示されるように背圧通路５２とドレン通路５３とを連通するように油圧切替え弁５０を操作した場合には、背圧室４８内の潤滑油がドレン通路５３を通じて供給通路３１におけるオイルポンプ３０よりも上流側の部分に還流されるようになり、背圧室４８内の油圧が低下する。
【０１３９】
その結果、スリーブ４１の頂面４１ｂに作用する油圧に起因してスリーブ４１を図５における下方に付勢する力が、スリーブ４１の底面４１ａに作用する油圧に起因してスリーブ４１を図５における上方に付勢する力よりも大きくなり、スリーブ４１が下方に変位して図５に示されるようにリリーフ弁４０のハウジングにおける下方に位置するようになる。
【０１４０】
このようにスリーブ４１がハウジング内において下方に位置している場合には、スリーブ４１が図６に示されるように上方に位置している場合よりも、弁体４５を開弁位置までにさせたときのスプリング４６の圧縮量が多くなる。すなわち、このときには、スリーブ４１が上方に位置している場合と比較して弁体４５がスプリング４６から受ける付勢力が大きくなり、リリーフポート４２が開口するときの供給通路３１内の潤滑油の油圧、すなわちリリーフ圧が高くなる。
【０１４１】
一方で、図６に示されるようにスリーブ４１がハウジング内において上方に位置している場合には、スリーブ４１が下方に位置している場合よりも、弁体４５を開弁位置まで変位させたときのスプリング４６の圧縮量が少なくなる。すなわち、このときには、スリーブ４１が下方に位置している場合と比較して弁体４５がスプリング４６から受ける付勢力が小さくなり、リリーフ圧が低くなる。
【０１４２】
このようにこの第２の実施形態にかかる潤滑油供給システムによれば、油圧切替え弁５０を操作して背圧室４８内の油圧を制御し、スリーブ４１をスプリング４６の伸縮方向に変位させることにより、リリーフ圧が高くなる高リリーフ圧状態と、リリーフ圧が低くなる低リリーフ圧状態とを切替えることができる。
【０１４３】
この第２の実施形態にかかる潤滑油供給システムにあっては、機関運転中に油圧切替え弁５０を操作して低リリーフ圧状態に切替える低圧制御を実行するようにしている。
このように低リリーフ圧状態に切替えて供給通路３１内を流れる潤滑油の油圧を低下させる低圧制御を実行すれば、潤滑油の循環量を制限し、内燃機関１０に作用するオイルポンプ３０の駆動負荷を低減して内燃機関１０の燃料消費量を抑制することができるようになる。
【０１４４】
また、この第２の実施形態の内燃機関１０にあっては、第１の実施形態にかかる内燃機関１０と同様に、内燃機関１０の出力軸１２との間の駆動力の伝達を遮断するクラッチ２３をウォーターポンプ２０に設けている。これにより、内燃機関１０にあっては、機関回転速度ＮＥに依存することなく機関冷却水の吐出量を制限することができるようになっている。
【０１４５】
そして、この第２の実施形態の電子制御装置１００は、第１の実施形態にかかる電子制御装置１００と同様に、内燃機関１０における発熱量や冷却能力と相関を有する各種のパラメータを参照して必要に応じて水停止制御を実行することにより、暖機の早期完了を図ったり、ウォーターポンプ２０の駆動負荷を低減したりして燃料消費量の低減を図る。
【０１４６】
ところで、ウォーターポンプ２０の駆動を停止する水停止制御に加え、燃料消費量を低減するために、潤滑油の循環量を制限して内燃機関に作用するオイルポンプの駆動負荷を低減する低圧制御を実行するようにしている場合には、低圧制御の実行に伴ってターボチャージャ１１の軸受け部分に供給される潤滑油の量が減少してしまう。
【０１４７】
そのため、ウォーターポンプ２０の駆動が停止されて軸受け部分の温度が上昇しやすい状況にあるときに、低圧制御が実行されて更に潤滑油の循環量まで低減されてしまった場合には、ターボチャージャ１１の温度が過剰に上昇してオイルコーキングや焼き付き等が発生してしまうおそれがある。
【０１４８】
そこで、この第２の実施形態にかかる電子制御装置１００は、潤滑油の循環量を確保してターボチャージャ１１の保護を図るべく、水停止制御を実行しているときに、図７に示される循環量確保ルーチンを実行するようにしている。
【０１４９】
以下、図７を参照して循環量確保ルーチンについて説明する。尚、図７はこの第２の実施形態にかかる循環量確保ルーチンにおける処理の流れを示すフローチャートである。この循環量確保ルーチンは、水停止制御が実行されているときに電子制御装置１００において所定の制御周期で繰り返し実行される。
【０１５０】
図７に示されるように、この循環量確保ルーチンが開始されると、電子制御装置１００はまずステップＳ２００において、その時点までの一定期間における機関回転速度ＮＥの積算値及び負荷率ＫＬの積算値を算出する。そして、算出された積算回転速度及び積算負荷率に基づいてターボチャージャ１１の軸受け部分の潤滑に供された潤滑油がターボチャージャ１１から排出されるときの同潤滑油の温度である出口油温を推定する。
【０１５１】
内燃機関１０で発生する燃焼による発熱量は機関回転速度ＮＥ及び負荷率ＫＬと高い相関を有している。したがって、その時点までの一定期間の間における機関回転速度ＮＥの積算値及び負荷率ＫＬの積算値を算出すれば、算出された積算回転速度及び積算負荷率に基づいてその一定期間の間の内燃機関１０の発熱量を推定することができる。具体的には、積算回転速度が高いときほど、また積算負荷率が大きいときほどその一定期間の間に得られた発熱量が大きいことが推定される。そして、内燃機関１０の発熱量を推定することができれば、推定された発熱量に基づいて軸受け部分の温度と高い相関を有する出口油温の変化を推定することもできる。
【０１５２】
こうして出口油温を推定するとステップＳ２１０へと進み、電子制御装置１００は、出口油温が基準油温以上であるか否かを判定する。尚、基準油温の値は、出口油温が同基準油温以上になったときに、そのことに基づいて、低圧制御を実行した場合に軸受け部分の温度が基準温度以上まで上昇するようになることを予測することができるように、予め行う実験等の結果に基づいて設定されている。
【０１５３】
尚、基準温度は、上記第１の実施形態と同様にオイルコーキングやタービンの焼き付き等が発生する可能性が高くなる温度の水準を示す基準値として設定される値であり、予め行う実験等の結果に基づき、オイルコーキングや焼き付き等が発生する温度の最小値に基づいて設定されている。
【０１５４】
ステップＳ２１０において出口油温が基準油温以上である旨の判定がなされた場合（ステップＳ２１０：ＹＥＳ）には、低圧制御を実行した場合に軸受け部分の温度が基準温度以上まで上昇することが予測されるため、ステップＳ２２０へと進み、電子制御装置１００は低圧制御の実行を禁止する。
【０１５５】
一方、ステップＳ２１０において出口油温が基準油温未満である旨の判定がなされた場合（ステップＳ２１０：ＮＯ）には、低圧制御を実行しても軸受け部分の温度が基準温度以上まで上昇しないことが予測されるため、ステップＳ２３０へと進み、電子制御装置１００は低圧制御の実行を許可する。
【０１５６】
本実施形態の内燃機関１０にあっては、水停止制御を実行しているときにこのような循環量確保ルーチンを繰り返し実行することにより、出口油温に基づいて低圧制御の実行可否を決定する。そして、出口油温が基準油温以上である場合には、それに基づいて、低圧制御を実行した場合にターボチャージャ１１の軸受け部分の温度が基準温度以上なることを予測し、低圧制御の実行を禁止するようにしている。
【０１５７】
以上説明した第２の実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）上記第２の実施形態にあっては、ウォーターポンプ２０の駆動が停止されているときには、図７を参照して説明した循環量確保ルーチンを実行するようにしている。そして、低圧制御を実行した場合に軸受け部分の温度が基準温度以上になることが予測されるときに、低圧制御の実行を禁止して軸受け部分に供給される潤滑油の循環量を確保する処理を実行するようにしている。そのため、ウォーターポンプ２０の駆動が停止されて軸受け部分の温度が上昇しやすい状況にあるときに、潤滑油の循環量が低減されてしまうことを抑制することができる。したがって、機関冷却水の循環量の制限を通じた機関温度の制御を実行しながら、ターボチャージャ１１の温度が過剰に上昇してしまうことを抑制することができる。
【０１５８】
すなわち、上記第２の実施形態によれば、ターボチャージャ１１の軸受け部分の温度が過剰に上昇してしまうことを抑制しつつ、機関冷却水の循環量の制限を通じた内燃機関１０の温度制御を行うことにより、ターボチャージャ１１の保護と機関温度の管理、並びに燃料消費量の低減の両立を図ることができる。
【０１５９】
（２）ウォーターポンプ２０の駆動を停止しており、低圧制御を実行した場合に軸受け部分の温度が基準温度以上になることが予測されるときに、低圧制御の実行を禁止するようにしている。そのため、ウォーターポンプ２０の駆動量が制限されて軸受け部分の温度が上昇しやすい状況にあるときに、潤滑油の循環量が低減されてしまうことを抑制することができる。したがって、ウォーターポンプ２０の駆動量を制限しており、軸受け部分の温度が基準温度以上になることが予測されるときに、潤滑油の循環量を確保する構成を実現することができる。これにより、ターボチャージャ１１の軸受け部分の温度が過剰に上昇してしまうことを抑制しつつ、機関冷却水の循環量の制限を通じた内燃機関１０の温度制御を行うことにより、ターボチャージャ１１の保護と機関温度の管理、並びに燃料消費量の低減の両立を図ることができる。
【０１６０】
（３）軸受け部の潤滑に供されてターボチャージャ１１から排出される潤滑油の温度である出口油温が高いときほど、軸受け部分の温度が高いことが推定される。
そのため、上記第２の実施形態では、出口油温が基準油温以上であることが判定されたときに、それに基づいて、低圧制御を実行した場合に軸受け部分の温度が基準温度以上になることを予測するようにしている。したがって、出口油温に基づいて低圧制御の実行可否を判定することができる。
【０１６１】
（４）内燃機関１０の出力軸１２の単位時間あたりの回転数を示す機関回転速度ＮＥが高いほど、内燃機関１０において単位時間あたりに行われる燃焼の回数は多くなる。したがって、内燃機関１０で発生する燃焼による発熱量は機関回転速度ＮＥと高い相関を有しており、その時点までの一定期間の間における機関回転速度ＮＥの積算値を算出すれば、算出された積算回転速度に基づいてその一定期間の間に行われた燃焼の回数及びその燃焼によって得られた発熱量を推定することができる。具体的には、積算回転速度が高いときほど、その一定期間の間に得られた発熱量が大きいことが推定される。
【０１６２】
そして、内燃機関１０の発熱量を推定することができれば、推定された発熱量に基づいて軸受け部分の温度と高い相関を有する出口油温の変化を推定することもできる。
したがって、上記第２の実施形態のように、その時点までの一定期間の間における機関回転速度ＮＥの積算値を算出し、算出された積算回転速度に基づいて出口油温を推定する構成を採用すれば、推定された出口油温に基づいて低圧制御を実行した場合に軸受け部分の温度が基準温度以上になるか否かを予測することができる。
【０１６３】
（５）また、内燃機関１０の燃料噴射量Ｑは、負荷率ＫＬに応じて変化する。具体的には負荷率ＫＬが高いときほど燃料噴射量Ｑが多くなり、負荷率ＫＬが低いときには燃料噴射量Ｑが少なくなる。そのため、内燃機関１０で発生する燃焼による発熱量は負荷率ＫＬとも高い相関を有している。したがって、その時点までの一定期間の間における負荷率ＫＬの積算値を算出すれば、算出された積算負荷率に基づいてその一定期間の間に燃焼に供された燃料の量及びその燃料の燃焼によって得られた発熱量を推定することができる。具体的には、積算負荷率が大きいときほど、その一定期間の間に得られた発熱量が大きいことが推定される。
【０１６４】
そして、内燃機関１０の発熱量を推定することができれば、推定された発熱量に基づいて軸受け部分の温度と高い相関を有する出口油温の変化を推定することもできる。
したがって、上記第２の実施形態のように、その時点までの一定期間の間における負荷率ＫＬの積算値を算出し、算出された積算負荷率に基づいて出口油温を推定する構成を採用すれば、推定された出口油温に基づいて低圧制御を実行した場合に軸受け部分の温度が基準温度以上になるか否かを予測することができる。
【０１６５】
（６）また、上記第２の実施形態にあっては、積算回転速度と積算負荷率の双方に基づいて出口油温を推定し、その出口油温に基づいて軸受け部分の温度が基準温度以上になるか否かを予測するようにしている。そのため、いずれか一方に基づいて出口油温を推定する場合と比較してより高い精度で出口油温を推定することができ、軸受け部分の温度が基準温度以上になるか否かをより高い精度で予測することができる。
【０１６６】
尚、上記第２の実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・上記第２の実施形態では、内燃機関１０とターボチャージャ１１の双方に供給する潤滑油の循環量を低減させる低圧制御を実行する内燃機関１０に本発明を適用した例を示したが、ターボチャージャ１１に供給する潤滑油の循環量のみを低減させる低圧制御を実行する内燃機関にこの発明を適用することもできる。
【０１６７】
・上記第２の実施形態にあっては、積算回転速度と積算負荷率とに基づいて出口油温を推定する構成を示したが、出口油温の推定方法は適宜変更することができる。例えば、積算回転速度と積算負荷率のうち、いずれか一方に基づいて出口油温を推定する構成を採用することもできる。
【０１６８】
・機関回転速度ＮＥの積算値や負荷率ＫＬの積算値に換えて吸入空気量ＧＡの積算値に基づいて内燃機関１０の発熱量を推定することもできるため、吸入空気量ＧＡの積算値である積算吸入空気量に基づいて出口油温を推定することもできる。
【０１６９】
・また、ターボチャージャ１１のハウジングにおける潤滑油の出口近傍に温度センサを設け、この温度センサによって検出される温度に基づいて出口油温を推定する構成を採用することもできる。
【０１７０】
・上記第２の実施形態にあっては、軸受け部分の温度が基準温度以上になることが予測されるときに低圧制御の実行を禁止して潤滑油の循環量を確保する例を示したが、軸受け部分の温度に基づいて低圧制御を実行する構成を採用することもできる。具体的には、出口油温が基準油温未満のときには低圧制御を実行する一方、出口油温が基準油温以上のときには前記低圧制御を実行せずに潤滑油を供給する。
【０１７１】
こうした構成を採用した場合にも、ウォーターポンプ２０の駆動が停止されて軸受け部分の温度が上昇しやすい状況にあり、それに加えて出口油温が基準油温以上であり、低圧制御を実行した場合に軸受け部分の温度が高温になることが予測されるときには、低圧制御が実行されず、潤滑油の循環量が確保されるようになる。
【０１７２】
したがって上記第２の実施形態と同様に、機関冷却水の循環量の制限を通じた機関温度の制御を実行しながら、ターボチャージャ１１の温度が過剰に上昇してしまうことを抑制することができる。
【０１７３】
すなわち、ターボチャージャ１１の軸受け部分の温度が過剰に上昇してしまうことを抑制しつつ、機関冷却水の循環量の制限を通じた内燃機関の温度制御を行うことにより、ターボチャージャ１１の保護と機関温度の管理、並びに燃料消費量の低減の両立を図ることができるようになる。
【０１７４】
尚、上記のように出口油温に基づいて低圧制御を実行する場合における基準油温は、潤滑油が炭化するオイルコーキングやタービンの焼き付き等が発生する可能性が高くなる油温の水準を示す基準値として設定するものである。そのため、この場合の基準油温は、予め行う実験等の結果に基づき、オイルコーキングや焼き付き等が発生する油温の最小値に基づいて設定される。
【０１７５】
その他、上記各実施形態に共通して変更可能な要素としては次のようなものがある。
・第１の実施形態にあっては、アイドリングストップ制御を実行する内燃機関の制御装置として本発明を適用した例を示し、潤滑油の循環量を確保する処理として、アイドリングストップの実行を禁止する構成を示した。また、第２の実施形態にあっては、潤滑油の循環量を低減させる低圧制御を実行する内燃機関の制御装置として本発明を適用した例を示し、潤滑油の循環量を確保する処理として、低圧制御の実行を禁止する構成を示した。
【０１７６】
これに対して、アイドリングストップ制御と低圧制御の双方を実行する内燃機関に本発明を適用する場合には、各実施形態における循環量確保ルーチンを組み合わせた構成を採用することもできる。
【０１７７】
例えば、図８に示されるような循環量確保ルーチンを実行するようにすればよい。すなわち、図８に示されるようにステップＳ１００においてアイドリングストップ条件が成立していない旨の判定がなされた場合（ステップＳ１００：ＮＯ）又はステップＳ１３０においてアイドリングストップの実行が禁止された場合にステップＳ２００へと進むようにする。そして、ステップＳ２１０において出口油温が基準油温以上であることが判定されたときに低圧制御の実行を禁止するようにすればよい。
【０１７８】
こうした構成を採用すれば、アイドリングストップが禁止されている状態のときに低圧制御が実行され、それによって軸受け部分の温度が過剰に上昇してしまうことを抑制することができる。
【０１７９】
・上記各実施形態にあっては、機関駆動式のウォーターポンプ２０を備える内燃機関１０を制御する電子制御装置１００として本発明を適用した例を示したが、電動ウォーターポンプを備える内燃機関の制御装置としとこの発明を適用することもできる。尚、電動ウォーターポンプを備える内燃機関にあっては、電動ウォーターポンプの余分な駆動を抑制することにより、オルタネータやジェネレータの駆動量を低減することができる。したがって、ひいてはオルタネータやジェネレータを駆動するための内燃機関の駆動負荷を低減して燃料消費量の抑制を図ることができる。
【０１８０】
・尚、上記各実施形態にあっては、ウォーターポンプ２０の駆動量を制限する処理としてクラッチ２３による係合を解除してウォーターポンプ２０の駆動を停止する水停止制御を実行する例を示したが電動ウォーターポンプであれば、機関回転速度ＮＥに依存することなく自在に駆動量を調整することができる。そのため、電動ウォーターポンプを備える内燃機関にあっては、内燃機関の発熱量と冷却能力とのバランスに応じて最も効率的に機関温度を制御することができるようにウォーターポンプの駆動量をきめ細かく制御することができる。
【０１８１】
すなわち、内燃機関１０の発熱量に合わせて電動ウォーターポンプの駆動量を調整することにより、最も少ない駆動量で機関温度を適切な水準に保持することができる。尚、本発明は、上記各実施形態で例示したようにウォーターポンプを停止する水停止制御を実行するもののみならず、このようにウォーターポンプの駆動量をきめ細かく制御することによってその駆動量を制限し、機関温度を制御する内燃機関の制御装置に対しても適用することができる。尚、電動ウォーターポンプに限らず、機関駆動式のウォーターポンプであってもクラッチの断接を間欠的に繰り返したり、クラッチの押圧力を調整したりすることによって駆動量を調整することが可能である。
【０１８２】
・アイドリングストップ条件として信号待ちによる車両停止状態を想定した条件を例示したが、ハイブリッド車のように走行中に機関運転が自動停止される車両に搭載される内燃機関の制御装置としてこの発明を適用する場合には、そうした走行中の機関停止も考慮したアイドリングストップ条件を設定することが望ましい。
【０１８３】
そして、走行中の機関停止も含めたアイドリングストップ条件が成立したときに、機関運転を停止した場合に軸受け部分の温度が基準温度以上まで上昇するか否かを予測するようにすれば、こうしたハイブリッド車に搭載される内燃機関の制御装置として本発明を適用することができるようになる。
【符号の説明】
【０１８４】
１０…内燃機関、１１…ターボチャージャ、１２…出力軸、２０…ウォーターポンプ、２１…プーリ、２２…ベルト、２３…クラッチ、２４…サーモスタットバルブ、２５…還流通路、２６…ラジエータ、２７…バイパス通路、３０…オイルポンプ、３１…供給通路、３２…オイルパン、３３…リリーフ通路、３４…リリーフ弁、４０…リリーフ弁、４１…スリーブ、４１ａ…底面、４１ｂ…頂面、４２…リリーフポート、４５…弁体、４６…スプリング、４７…支持部材、４８…背圧室、５０…油圧切替え弁、５１…分岐通路、５２…背圧通路、５３…ドレン通路、９０…クランク角センサ、９１…水温センサ、９２…車速センサ、９３…エアフロメータ、９４…アクセルポジションセンサ、１００…電子制御装置。
【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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