(57)【要約】【課題】ポンプ吐出油圧の適正化を図ることができる可変容量型オイルポンプの制御装置を提供する。【解決手段】エンジンのオイル供給系に設けられた各デバイスを、オイルを作動油として利用する第１のデバイス群、要求油圧が吸入空気量に依存しオイルを冷却剤として利用する第２のデバイス群、要求油圧がエンジン回転数に依存しオイルを冷却剤および潤滑剤として利用する第３のデバイス群に分ける。各デバイス群それぞれのデバイスのうち最も高い要求吐出油圧を抽出し、これらのうち最も高い要求吐出油圧をオイルポンプ５の目標吐出油圧として設定する。例えば、エンジン始動初期時には、第２のデバイス群および第３のデバイス群の要求油圧は低くなっており、第１のデバイス群の要求油圧を満たす程度の比較的低いポンプ吐出圧で済むため、エンジンの燃料消費率の改善が図れる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の動力を受けて作動すると共に容量可変機構を備えた可変容量型オイルポンプの制御装置において、
前記内燃機関のオイル供給系に備えられた各デバイスのうち、オイルを作動油として利用するデバイスに要求される油圧が、燃焼室内での燃焼に伴う熱を受けて加熱されると共にオイルを冷却油として利用するデバイスに要求される油圧よりも高く、かつ、摺動による摩擦熱を生じると共にオイルを潤滑油および冷却油として利用するデバイスに要求される油圧よりも高いときには、前記オイルを作動油として利用するデバイスに要求される油圧を、オイルポンプ吐出油圧とするように前記容量可変機構を制御する構成とされていることを特徴とする可変容量型オイルポンプの制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の可変容量型オイルポンプの制御装置において、
前記オイルを作動油として利用するデバイスに要求される油圧が、オイルを冷却油として利用するデバイスに要求される油圧よりも低く、かつ、オイルを潤滑油および冷却油として利用するデバイスに要求される油圧よりも低いときには、前記オイルを潤滑油として利用するデバイスに要求される油圧、および、オイルを潤滑油および冷却油として利用するデバイスに要求される油圧のうち高い側の油圧を、オイルポンプ吐出油圧とするように前記容量可変機構を制御する構成とされていることを特徴とする可変容量型オイルポンプの制御装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の可変容量型オイルポンプの制御装置において、
前記オイルを冷却油として利用するデバイスに要求される油圧は、内燃機関の運転状態に応じて算出されるものであって、
この算出される油圧の内燃機関運転状態変化に対する追従性は、内燃機関の燃焼室内での燃焼による発熱量が多いほど高く設定される構成となっていることを特徴とする可変容量型オイルポンプの制御装置。
【請求項４】
請求項１または２記載の可変容量型オイルポンプの制御装置において、
前記オイルを潤滑油および冷却油として利用するデバイスに要求される油圧は、内燃機関の運転状態に応じて算出されるものであって、
この算出される油圧の内燃機関運転状態変化に対する追従性は、内燃機関の回転数が高いほど高く設定される構成となっていることを特徴とする可変容量型オイルポンプの制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４のうち何れか一つに記載の可変容量型オイルポンプの制御装置において、
前記オイルを作動油として利用する複数のデバイスが第１のデバイス群として規定されており、これら複数のデバイスそれぞれに要求される油圧のうち最も高い油圧が前記第１のデバイス群に要求される油圧として代表されて、前記オイルを冷却油として利用するデバイスに要求される油圧、および、オイルを潤滑油および冷却油として利用するデバイスに要求される油圧と比較される構成となっていることを特徴とする可変容量型オイルポンプの制御装置。
【請求項６】
請求項５記載の可変容量型オイルポンプの制御装置において、
前記オイルを作動油として利用する複数のデバイスは、可変バルブタイミング機構およびチェーンテンショナであることを特徴とする可変容量型オイルポンプの制御装置。
【請求項７】
請求項１〜４のうち何れか一つに記載の可変容量型オイルポンプの制御装置において、
前記オイルを冷却油として利用する複数のデバイスが第２のデバイス群として規定されており、これら複数のデバイスそれぞれに要求される油圧のうち最も高い油圧が前記第２のデバイス群に要求される油圧として代表されて、前記オイルを作動油として利用するデバイスに要求される油圧、および、オイルを潤滑油および冷却油として利用するデバイスに要求される油圧と比較される構成となっていることを特徴とする可変容量型オイルポンプの制御装置。
【請求項８】
請求項７記載の可変容量型オイルポンプの制御装置において、
前記オイルを冷却油として利用する複数のデバイスは、ターボチャージャのターボ軸およびピストン冷却用のオイルジェットであることを特徴とする可変容量型オイルポンプの制御装置。
【請求項９】
請求項１〜４のうち何れか一つに記載の可変容量型オイルポンプの制御装置において、
前記オイルを潤滑油および冷却油として利用する複数のデバイスが第３のデバイス群として規定されており、これら複数のデバイスそれぞれに要求される油圧のうち最も高い油圧が前記第３のデバイス群に要求される油圧として代表されて、前記オイルを作動油として利用するデバイスに要求される油圧、および、オイルを作動油として利用するデバイスに要求される油圧と比較される構成となっていることを特徴とする可変容量型オイルポンプの制御装置。
【請求項１０】
請求項９記載の可変容量型オイルポンプの制御装置において、
前記オイルを潤滑油および冷却油として利用するデバイスは、クランクシャフトジャーナルおよびカムシャフトジャーナルであることを特徴とする可変容量型オイルポンプの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は可変容量型オイルポンプの制御装置に係る。特に本発明は、ポンプ吐出油圧の適正化を図るための対策に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１および特許文献２に開示されているように、自動車等に搭載されるエンジンにあっては、オイル供給系に備えられたオイルポンプの動力（エンジンから受ける動力）を抑えることを目的とした制御が行われている。
【０００３】
例えば特許文献１では、可変容量型オイルポンプによって調整された吐出圧が所定圧に達した際にピストン裏面に向けてピストンジェットを行うものにおいて、エンジン回転数に応じてオイルポンプの吐出圧を調整することでオイルポンプに必要な動力を抑制するようにしている。また、特許文献２では、エンジンの冷間時に開放するサーモスタットをオイルリターン経路に設けることで、冷間時におけるオイルポンプの負担を軽減させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１６３１９４号公報
【特許文献２】特開２００７−１０７４８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前記オイル供給系には様々なデバイスが備えられている。例えばオイルを作動油として利用するデバイス（例えばＶＶＴ機構等）、オイルを冷却剤（冷却油）として利用するデバイス（例えばピストンを冷却するためのピストンジェット等）、オイルを潤滑剤（潤滑油）として利用するデバイス（例えば各シャフトのジャーナル部等）が存在している。
【０００６】
本発明の発明者らは、これらデバイスが要求するオイルポンプの吐出油圧およびその吐出油圧の要求タイミングは、各デバイス毎に異なっていることに着目した。
【０００７】
各デバイスそれぞれに応じた油圧を個別に供給する手法として、これらデバイス毎に対応して切換弁を備えさせ、これら切換弁の切り換え動作によって各デバイス毎に個別に供給油圧を得るようにすることが考えられる。しかし、これではオイル供給系の構成の複雑化および制御の煩雑化を招いてしまうため実用的ではない。
【０００８】
そこで、本発明の発明者らは、これらデバイスが要求するオイルポンプの吐出油圧および油圧供給タイミングを総合的に管理することによってオイルポンプの動力を必要最小限に抑えてエンジンの燃料消費率の改善を図ることについて考察し本発明に至った。
【０００９】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ポンプ吐出油圧の適正化を図ることができる可変容量型オイルポンプ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】
【００１０】
−発明の解決原理−
前記の目的を達成するために講じられた本発明の解決原理は、内燃機関のオイル供給系に備えられた各種デバイスを、供給油圧に高い応答性が要求されるものと、供給油圧の応答遅れが許容されるものとに分け、それぞれにおいて個別に要求油圧を求めておき、最も高い要求油圧を目標吐出油圧とするようにオイルポンプの制御を行うようにしている。これにより、全てのデバイスの要求を満たしながらも、オイルポンプの動力を必要最小限に抑えることを可能にしている。
【００１１】
−解決手段−
具体的に、本発明は、内燃機関の動力を受けて作動すると共に容量可変機構を備えた可変容量型オイルポンプの制御装置を前提とする。この可変容量型オイルポンプの制御装置に対し、前記内燃機関のオイル供給系に備えられた各デバイス（オイル供給系の部品）のうち、オイルを作動油として利用するデバイスに要求される油圧が、燃焼室内での燃焼に伴う熱を受けて加熱されると共にオイルを冷却油として利用するデバイスに要求される油圧よりも高く、かつ、摺動による摩擦熱を生じると共にオイルを潤滑油および冷却油として利用するデバイスに要求される油圧よりも高いときに、前記オイルを作動油として利用するデバイスに要求される油圧を、オイルポンプ吐出油圧とするように前記容量可変機構を制御する構成としている。
【００１２】
一般に内燃機関の冷間始動が行われた場合、この始動に伴い、まず、オイルを作動油として利用するデバイスの作動が必要となる。例えば、ＶＶＴ機構等のデバイスは内燃機関が始動されると直ちに作動要求が生じる可能性がある。これに対し、燃焼室内での燃焼に伴う熱を受けて加熱されると共にオイルを冷却油として利用するデバイス（例えばピストンジェット等）は、内燃機関の燃焼室内での発熱量が所定量に達するまでは冷却要求が生じない。また、摺動による摩擦熱を生じると共にオイルを潤滑油および冷却油として利用するデバイス（例えばクランクシャフトジャーナル等）は、内燃機関の回転数が所定値に達するまでは潤滑要求および冷却要求が生じない。つまり、これらデバイス（オイルを冷却油として利用するデバイス、および、オイルを潤滑油および冷却油として利用するデバイス）に要求される油圧は、オイルを作動油として利用するデバイスに要求される油圧に対してその要求が遅れて生じるものである。
【００１３】
このため、内燃機関の冷間始動初期時にあっては、オイルを作動油として利用するデバイスに要求される油圧が、オイルを冷却油として利用するデバイスに要求される油圧よりも高く、かつ、オイルを潤滑油および冷却油として利用するデバイスに要求される油圧よりも高い状況となる。そして、この場合、本解決手段にあっては、オイルを作動油として利用するデバイスに要求される油圧を、オイルポンプ吐出油圧とするように容量可変機構を制御することになる。つまり、オイルを作動油として利用するデバイスに要求される油圧のみが考慮されて、比較的低いオイルポンプ吐出油圧（ＶＶＴ機構等のデバイスを作動させるのに必要となる程度の油圧）に設定されることになる。このため、必要以上にオイルポンプ吐出油圧を高く設定することが無くなり、オイルポンプの動力を必要最小限に抑えることができて、内燃機関の燃料消費率の改善を図ることができる。
【００１４】
なお、前記説明では内燃機関の冷間始動初期時を例に挙げたが、その他の期間において、オイルを作動油として利用するデバイスに要求される油圧が、他のデバイスに要求される油圧よりも高い状況となった場合も同様の制御が行われる。
【００１５】
また、前記オイルを作動油として利用するデバイスに要求される油圧が、オイルを冷却油として利用するデバイスに要求される油圧よりも低く、かつ、オイルを潤滑油および冷却油として利用するデバイスに要求される油圧よりも低いときには、前記オイルを潤滑油として利用するデバイスに要求される油圧、および、オイルを潤滑油および冷却油として利用するデバイスに要求される油圧のうち高い側の油圧を、オイルポンプ吐出油圧とするように前記容量可変機構を制御する構成としている。
【００１６】
内燃機関の暖機運転が完了するなどして、内燃機関の燃焼室内での発熱量が所定量に達したり、内燃機関の回転数が所定値に達したりした場合、オイルを冷却油として利用するデバイスに要求される油圧、および、オイルを潤滑油および冷却油として利用するデバイスに要求される油圧が高くなり、オイルを作動油として利用するデバイスに要求される油圧が、これら油圧よりも低くなる。この場合、本解決手段にあっては、オイルを潤滑油として利用するデバイスに要求される油圧、および、オイルを潤滑油および冷却油として利用するデバイスに要求される油圧のうち高い側の油圧を、オイルポンプ吐出油圧とするように容量可変機構を制御することになる。このため、全てのデバイスの要求（要求される油圧）を満たしながらも、オイルポンプの動力を必要最小限に抑えることが可能になって、各デバイスの作動、潤滑、冷却の要求を満たす性能の確保と、内燃機関の燃料消費率の改善とを連立することができる。
【００１７】
前記オイルを冷却油として利用するデバイスに要求される油圧を算出するための構成として具体的には以下のものが挙げられる。つまり、前記オイルを冷却油として利用するデバイスに要求される油圧を、内燃機関の運転状態に応じて算出されるものとする。そして、この算出される油圧の内燃機関運転状態変化に対する追従性を、内燃機関の燃焼室内での燃焼による発熱量が多いほど高く設定している。
【００１８】
この構成によれば、燃焼室内での燃焼による発熱量が急速に増加した場合などにあっては、オイルを冷却油として利用するデバイスに要求される油圧が高い追従性をもって高い値として算出されることになる。このため、このデバイス（オイルを冷却油として利用するデバイス）に要求される油圧が、他のデバイスに要求される油圧よりも高くなっている状況にあっては、このデバイスを良好に冷却することができ、デバイスに対する熱害等を防止することができる。一方、燃焼室内での燃焼による発熱量が少ない場合には、オイルを冷却油として利用するデバイスに要求される油圧としては追従性が低くされる。つまり、燃焼室内での燃焼による発熱量の上昇量に対し、デバイスに要求される油圧の上昇量が比較的低くされる。このような燃焼室内での燃焼による発熱量が少ない状況から発熱量が上昇していく場合、オイルを冷却油として利用するデバイスの冷却に必要とされる冷却性能の発生時期は、このデバイスが所定温度（冷却が必要となる温度）に加熱されるまでの期間だけ遅延される。このため、このような状況において前記油圧の追従性を低くすることで、必要最小限の油圧（現在の冷却性能を満たすための必要最小限の油圧）に設定することができ、内燃機関の動力がオイルポンプによって浪費されてしまうことがなくなる。例えば、このデバイス（オイルを冷却油として利用するデバイス）に要求される油圧が、他のデバイス（例えばオイルを作動油として利用するデバイス）に要求される油圧を超えることを遅延させることができ、オイルポンプ吐出油圧を低い状態で推移させることが可能になって、内燃機関の燃料消費率の改善を図ることが可能になる。また、燃焼室内での燃焼による発熱量が一時的に増大する状況では、それに応じたオイルポンプ吐出油圧の上昇は必要ない。このような場合にも、前記油圧の追従性は低く設定される（その後の発熱量の減少によって追従性は低く設定される）ことになるため、内燃機関の動力がオイルポンプによって浪費されてしまうことがなくなる。
【００１９】
前記オイルを潤滑油および冷却油として利用するデバイスに要求される油圧を算出するための構成として具体的には以下のものが挙げられる。つまり、前記オイルを潤滑油および冷却油として利用するデバイスに要求される油圧を、内燃機関の運転状態に応じて算出されるものとする。そして、この算出される油圧の内燃機関運転状態変化に対する追従性を、内燃機関の回転数が高いほど高く設定している。
【００２０】
この構成によれば、内燃機関の回転数が急速に上昇した場合などにあっては、オイルを潤滑油および冷却油として利用するデバイスに要求される油圧が高い追従性をもって高い値として算出されることになる。このため、このデバイス（オイルを潤滑油および冷却油として利用するデバイス）に要求される油圧が、他のデバイスに要求される油圧よりも高くなっている状況にあっては、このデバイスを良好に潤滑および冷却することができる。一方、内燃機関の回転数が低い場合には、オイルを潤滑油および冷却油として利用するデバイスに要求される油圧としては追従性が低くされる。つまり、内燃機関の回転数の上昇量に対し、デバイスに要求される油圧の上昇量が比較的低くされる。このような内燃機関の回転数が低い状況から回転数が上昇していく場合、オイルを潤滑油および冷却油として利用するデバイスの潤滑に必要とされる潤滑性能および冷却に必要とされる冷却性能の発生時期は、このデバイスの摺動部分の相対速度が所定速度（潤滑や冷却が必要となる速度）に達するまでの期間だけ遅延される。このため、このような状況において前記油圧の追従性を低くすることで、必要最小限の油圧（現在の潤滑性能および冷却性能を満たすための必要最小限の油圧）に設定することができ、内燃機関の動力がオイルポンプによって浪費されてしまうことがなくなる。例えば、このデバイス（オイルを潤滑油および冷却油として利用するデバイス）に要求される油圧が、他のデバイス（例えばオイルを作動油として利用するデバイス）に要求される油圧を超えることを遅延させることができ、オイルポンプ吐出油圧を低い状態で推移させることが可能になって、内燃機関の燃料消費率の改善を図ることが可能になる。また、内燃機関の回転数が一時的に上昇する状況では、それに応じたオイルポンプ吐出油圧の上昇は必要ない。このような場合にも、前記油圧の追従性は低く設定される（その後の回転数の下降によって追従性は低く設定される）ことになるため、内燃機関の動力がオイルポンプによって浪費されてしまうことがなくなる。
【００２１】
前記各デバイスとして具体的には以下のものが挙げられる。まず、前記オイルを作動油として利用する複数のデバイスを第１のデバイス群として規定し、これら複数のデバイスそれぞれに要求される油圧のうち最も高い油圧が前記第１のデバイス群に要求される油圧として代表されて、前記オイルを冷却油として利用するデバイスに要求される油圧、および、オイルを潤滑油および冷却油として利用するデバイスに要求される油圧と比較される構成としている。
【００２２】
この場合、前記オイルを作動油として利用するデバイスとしては、可変バルブタイミング機構およびチェーンテンショナが挙げられる。
【００２３】
また、前記オイルを冷却油として利用する複数のデバイスを第２のデバイス群として規定し、これら複数のデバイスそれぞれに要求される油圧のうち最も高い油圧が前記第２のデバイス群に要求される油圧として代表されて、前記オイルを作動油として利用するデバイスに要求される油圧、および、オイルを潤滑油および冷却油として利用するデバイスに要求される油圧と比較される構成としている。
【００２４】
この場合、前記オイルを冷却油として利用するデバイスとしては、ターボチャージャのターボ軸およびピストン冷却用のオイルジェットが挙げられる。
【００２５】
さらに、前記オイルを潤滑油および冷却油として利用する複数のデバイスを第３のデバイス群として規定し、これら複数のデバイスそれぞれに要求される油圧のうち最も高い油圧が前記第３のデバイス群に要求される油圧として代表されて、前記オイルを作動油として利用するデバイスに要求される油圧、および、オイルを作動油として利用するデバイスに要求される油圧と比較される構成としている。
【００２６】
この場合、前記オイルを潤滑油および冷却油として利用するデバイスとしては、クランクシャフトジャーナルおよびカムシャフトジャーナルが挙げられる。
【００２７】
以上のように複数のデバイスをデバイス群として規定し、そのデバイス群に要求される油圧の代表値と、他のデバイスに要求される油圧と比較するようにしたことにより、この比較動作の簡素化を図ることができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明では、内燃機関のオイル供給系に備えられた各デバイスそれぞれにおいて個別に要求油圧を求めておき、最も高い要求油圧を目標吐出油圧とするようにオイルポンプの制御を行うようにしている。これにより、全てのデバイスの要求を満たしながらも、オイルポンプの動力を必要最小限に抑えることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施形態に係るエンジンのオイル供給系を示す概略構成図である。
【図２】オイルポンプの構造を示す断面図であって、ポンプ容量が最大の状態を示す図である。
【図３】オイルポンプの構造を示す断面図であって、ポンプ容量が最小の状態を示す図である。
【図４】制御系の概略構成を示すブロック図である。
【図５】オイルポンプの目標吐出油圧を決定する動作の概念図である。
【図６】ポンプ容量制御の手順を示すフローチャート図である。
【図７】図７（ａ）はエンジン回転数とＶＶＴ機構要求油圧およびチェーンテンショナ要求油圧との関係の一例を示す図、図７（ｂ）はエンジン負荷とピストン冷却要求油圧およびターボチャージャ冷却要求油圧との関係の一例を示す図、図７（ｃ）はエンジン回転数とクランクシャフトジャーナル要求油圧およびカムシャフトジャーナル要求油圧との関係の一例を示す図である。
【図８】エンジン回転数またはエンジン負荷の上昇に伴うオイルポンプの目標吐出油圧の推移の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、自動車用ガソリンエンジン（内燃機関）のオイル供給系に備えられた可変容量型オイルポンプに本発明を適用した場合について説明する。
【００３１】
−オイル供給系−
図１は、実施形態に係るエンジンのオイル供給系を示す概略構成図である。この図１に示すように、オイル供給系では、シリンダブロック下部に設けられたオイルパン１０に貯留されているオイルがオイルポンプ５によって汲み上げられて各デバイス（オイルを作動油として利用するデバイス、オイルを冷却剤（冷却油）として利用するデバイス、オイルを潤滑剤（潤滑油）として利用するデバイス）に供給された後、オイルパン１０に回収されるといった循環を行うようになっている。
【００３２】
具体的に、前記オイルパン１０に貯留されているオイルは、異物を除去するためのオイルストレーナ１１ａを経てオイルポンプ５に汲み上げられる。このオイルポンプ５はエンジンの動力（クランクシャフトの回転動力）により作動し、オイルを加圧して吐出する。また、このオイルポンプ５は可変容量型オイルポンプにより構成されている。このオイルポンプ５の具体構成については後述する。
【００３３】
このオイルポンプ５から吐出されたオイルはオイルクーラ１１ｂによって冷却された後、オイルフィルタ１１ｃによって濾過される。
【００３４】
オイルフィルタ１１ｃを通過したオイルは、シリンダブロックに形成されたメインオイルホール２０に供給される。このメインオイルホール２０はエンジン内のさまざまな部分（各デバイス）に向かって延びている。以下、具体的に説明する。なお、以下に述べる各デバイスの具体構成については周知であるので、ここでの説明は省略する。
【００３５】
メインオイルホール２０を流れたオイルの一部は、チェーンテンショナ１２に供給され、このチェーンテンショナ１２の作動油として利用される。つまり、このチェーンテンショナ１２に供給される油圧によってタイミングチェーンの張力が調整されるようになっている。
【００３６】
また、メインオイルホール２０を経たオイルの一部は、シリンダヘッド１３の内部を流れ、その一部は、このシリンダヘッド１３に設けられたカムシャフトジャーナル（カムシャフトの軸受け部分）１３ａを潤滑および冷却する。カムシャフトジャーナル１３ａを潤滑および冷却したオイルの一部はオイルパン１０に戻される。また、このカムシャフトジャーナル１３ａを潤滑および冷却したオイルの他の一部はロッカーアーム（ロッカーアームの摺動部分）１３ｂ等を潤滑した後にオイルパン１０に戻される。
【００３７】
また、シリンダヘッド１３の内部を流れたオイルの他の一部は可変バルブタイミング（ＶＶＴ；Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｖａｌｖｅ  Ｔｉｍｉｎｇ）機構１３ｃの作動油として利用される。具体的には、ＶＶＴ機構１３ｃへの作動油の供給は油圧制御弁（ＯＣＶ）１３ｄによって制御され、この供給されたオイルがＶＶＴ機構１３ｃから排出され、あるいはＶＶＴ機構１３ｃに供給すべき油量を超える余剰のオイルがＯＣＶ１３ｄからオイルパン１０に戻される。
【００３８】
また、メインオイルホール２０を経たオイルの一部は、オイルジェット１４ａに送られる。オイルジェット１４ａからのオイルがピストン１４ｂの裏面に向かって噴出されることにより、ピストン１４ｂが冷却される。ピストン１４ｂに噴出されたオイルはオイルパン１０に戻される。
【００３９】
また、メインオイルホール２０を経たオイルの一部は、クランクシャフトジャーナル（クランクシャフトの軸受け部分）１５ａおよびタイミングチェーン１５ｃに供給される。クランクシャフトジャーナル１５ａに供給されたオイルは、このクランクシャフトジャーナル１５ａを潤滑および冷却し、さらにコネクティングロッド（コネクティングロッドの摺動部分）１５ｂへ導かれる。コネクティングロッド１５ｂを潤滑および冷却したオイルはオイルパン１０に戻される。また、前記タイミングチェーン１５ｃに供給されたオイルは、このタイミングチェーン１５ｃを潤滑しオイルパン１０に戻される。
【００４０】
さらに、メインオイルホール２０を経たオイルの一部は、ターボチャージャ１６を冷却する。具体的には、排気ガスの熱を受けることによって温度上昇したターボチャージャ１６のターボ軸を冷却する。このターボチャージャ１６を経たオイルはオイルパン１０に戻される。
【００４１】
以上のオイル循環動作がオイル供給系では行われる。
【００４２】
−オイルポンプの構造−
次に、前記オイルポンプ５の構造について図２を参照して詳細に説明する。オイルポンプ５は、入力軸５ａにより回転される外歯車のドライブロータ５１と、これに噛み合って回転される内歯車のドリブンロータ５２と、そのドリブンロータ５２を外周から回転自在に保持する調整リング５３（保持部材）と、をハウジング５０（ポンプハウジング）内に収容してなる。調整リング５３は、後述するようにドライブロータ５１およびドリブンロータ５２を変位させることにより、ポンプ容量を変更する容量調整部材でもある。
【００４３】
ハウジング５０は全体としては厚肉の板状であり、図２に示すようにエンジン後方から見た場合に左右に長い楕円形状とされ、図の右上部から右側に向かって突出部５０ａが、また、図の左下部からは下方に向かって突出部５０ｂが、それぞれ形成されている。また、ハウジング５０の全体に後方、すなわちエンジンの内方（図の手前側）に向かって開放された凹部５０ｃが形成されている。
【００４４】
この凹部５０ｃは前記ドライブロータ５１、ドリブンロータ５２、調整リング５３等を収容するものであり（以下、収容凹部５０ｃという）、ハウジング５０に後方から重ね合わされるカバー（図示せず）によって閉止される。また、収容凹部５０ｃの中央よりもやや右側位置には円形断面の貫通孔（図には示さず）が形成され、ここに挿通された入力軸５ａがハウジング５０の前方に突出している。
【００４５】
そうしてハウジング５０の前方に突出する入力軸５ａの前端部には、クランクシャフトの回転動力がチェーンを介して伝達されるポンプスプロケットが取り付けられている。一方、入力軸５ａの後端部は、ドライブロータ５１の中央部を貫通し、例えばスプラインによって嵌合されている。このドライブロータ５１には、外周にトロコイド曲線またはトロコイド曲線に近似した曲線（例えばインボリュート、サイクロイドなど）を有する外歯５１ａが複数（図の例では１１個）、形成されている。
【００４６】
一方、ドリブンロータ５２は円環状に形成され、その内周には前記ドライブロータ５１の外歯５１ａと噛み合うよう、これより歯数が１歯大きい（図の例では１２個の）内歯５２ａが形成されている。ドリブンロータ５２の中心は、ドライブロータ５１の中心に対して所定量だけ偏心しており、その偏心している側（図２の左上側）でドライブロータ５１の外歯５１ａとドリブンロータ５２の内歯５２ａとが噛み合っている。
【００４７】
また、ドリブンロータ５２は、調整リング５３の円環状の本体部５３ａによって摺動自在に嵌合支持されている。この例では調整リング５３には、その本体部５３ａの外周から周方向に所定の角度範囲（図の例では約５０°）に亘って径方向外方に張り出す２つの張出部５３ｂ，５３ｃと、径方向外方に大きく延びるアーム部５３ｄと、小さな突起部５３ｅとが一体に形成されている。調整リング５３について詳しくは後述する。
【００４８】
そのようにして調整リング５３に保持されたドライブロータ５１およびドリブンロータ５２によって、本実施形態では１１葉１２節のトロコイドポンプが構成されており、２つのロータ５１，５２の間の環状の空間には、互いに噛合する歯と歯の間に円周方向に並んだ複数の作動室Ｒが形成される。これらの各作動室Ｒは２つのロータ５１，５２の回転に連れてドライブロータ５１の外周に沿うように移動しながら、その容積が増減する。
【００４９】
すなわち、２つのロータ５１，５２の歯が互いに噛み合う位置から、図に矢印で示すロータ回転方向に約１８０度に亘る範囲（図２では左下側の範囲）では、２つのロータ５１，５２の回転に連れて徐々に作動室Ｒの容積が増大してゆき、オイルを吸入する吸入範囲となる。一方、残りの約１８０度に亘る範囲（図２では右上側の範囲）では、ロータ５１，５２の回転に連れて徐々に作動室Ｒの容積が減少してゆき、オイルを加圧しながら吐出する吐出範囲となる。
【００５０】
そして、それらの吸入範囲および吐出範囲にそれぞれ対応するように、ハウジング５０およびカバーに吸入ポートおよび吐出ポートが形成されている。図２にはハウジング５０の吸入ポート５０ｄおよび吐出ポート５０ｅのみを示すが、この吸入ポート５０ｄは、ハウジング５０の収容凹部５０ｃの底面において前記の吸入領域に対応するように開口し、同じく吐出領域に対応するように吐出ポート５０ｅが開口している。
【００５１】
吸入ポート５０ｄは、図ではハウジング５０の左下側に位置して、図示しないカバーの吸入ポートと連通しており、これを介して前記オイルストレーナ１１ａの吸入管路に連通している。一方、吐出ポート５０ｅはハウジング５０の右上側に位置して、図示しないカバーの吐出ポートと連通するとともに、ハウジング５０の突出部５０ａに対応するように図の右側に向かって延びていて、前記オイルクーラ１１ｂに向かう連通路６ａに至る。
【００５２】
かかる構成によりオイルポンプ５は、ポンプスプロケットに伝達されるクランクシャフトからの力を受けて入力軸５ａが回転すると、ドライブロータ５１およびドリブンロータ５２が互いに噛み合いながら回転し、それらの間に形成される作動室Ｒに吸入ポート５０ｄからオイルが吸入され、加圧されて吐出ポート５０ｅから吐出される。
【００５３】
（容量可変機構）
本実施形態のオイルポンプ５は、ドライブロータ５１の１回転につき吐出するオイルの量、すなわちポンプ容量を変更可能な容量可変機構を備えている。本実施形態では、主に吐出ポート５０ｅから導かれた油圧（吐出圧）によって前記の調整リング５３を変位させて、ドライブロータ５１およびドリブンロータ５２の吸入ポート５０ｄおよび吐出ポート５０ｅに対する相対的な位置を変更することにより、１回転当たりに吸入および吐出するオイルの流量を変更する。
【００５４】
詳しくは図２に表れているように、調整リング５３の本体部５３ａから径方向外方に延びる前記アーム部５３ｄには、圧縮コイルスプリング５４からの押圧力が作用しており、これによって調整リング５３が図の時計回り方向に回動しながら、少し上方に変位するように付勢されている。また、このような変位の際に調整リング５３は、ガイドピン５５，５６によって案内される。
【００５５】
すなわち、調整リング５３の張出部５３ｂ，５３ｃはそれぞれ湾曲する楕円の枠状に形成されていて、ハウジング５０の収容凹部５０ｃの底面に突設されたガイドピン５５，５６を収容している。これらガイドピン５５，５６はそれぞれ枠状の張出部５３ｂ，５３ｃの内周に接触して、その長手方向に摺動するようになっており、これにより調整リング５３の変位の軌跡が規定される。
【００５６】
こうしてガイドピン５５，５６によって案内されて変位する調整リング５３が、収容凹部５０ｃ内を図の右上側の高圧空間ＴＨと、左側から下側にかけての低圧空間ＴＬとに仕切っており、高圧空間ＴＨの油圧を受けて動作される。すなわち、高圧空間ＴＨは、ハウジング５０の収容凹部５０ｃ内において、調整リング５３の張出部５３ｃの外周とハウジング５０の壁部とによって囲まれ、かつ、第１および第２のシール材５７，５８によってオイルの流れが制限される領域に形成される。
【００５７】
そして、この高圧空間ＴＨには吐出ポート５０ｅの開口の一部が臨み、オイルポンプ５の吐出圧が高圧空間ＴＨに導かれて調整リング５３の外周面に作用するようになる。これに対して、吸入ポート５０ｄが連通する低圧空間ＴＬには概ね大気圧が作用しているので、調整リング５３は、高圧空間ＴＨからの油圧によって図の反時計回り方向に回動するように付勢されることになる。
【００５８】
一方で調整リング５３は、前記したようにアーム部５３ｄに作用するコイルスプリング５４の弾発力を受けて時計回り方向に付勢されており、主にそれらの付勢力によって変位するようになる。
【００５９】
さらに、本実施形態では、図２（ポンプ容量が最大の状態）および図３（ポンプ容量が最小の状態）にそれぞれ示すように、ハウジング５０内には高圧空間ＴＨに隣接するように制御空間ＴＣ（油圧室）を設けて、ここに電子制御式の制御弁６０（Ｏｉｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｖａｌｖｅ：以下、ＯＣＶという）から制御油圧を供給し、調整リング５３の変位を補助する力を発生させる。ＯＣＶ６０により制御油圧を高精度に調圧し、調整リング５３の変位を補助する力の大きさを調整することで、ポンプ容量の制御性が高くなる。
【００６０】
具体的には、前記調整リング５３の２つの張出部５３ｂ，５３ｃのほぼ中間においてその外周には第２のシール材５８が配設され、収容凹部５０ｃを取り囲むハウジング５０の壁部の内面と摺接するようになっている。この第２シール材５８は、高圧空間ＴＨと制御空間ＴＣとの間のシール部であって、前記のような調整リング５３の変位に伴いハウジング５０の壁部の内面に沿って移動することになる。
【００６１】
同様に調整リング５３のアーム部５３ｄの先端には第３のシール材５９が配設されて、対向するハウジング５０の壁部の内面と摺接するようになっている。なお、これら第２および第３のシール材５８，５９、および、前記した第１のシール材５７は、いずれも調整リング５３の厚み（図２および図３の紙面に直交する方向の寸法）と同程度の寸法を有し、耐摩耗性に優れた金属材や樹脂材にて形成されている。
【００６２】
こうして制御空間ＴＣは、ハウジング５０の収容凹部５０ｃ内において、調整リング５３の外周（詳しくは張出部５３ｂの外周）とアーム部５３ｄと、それらに対向するハウジング５０の壁部とによって囲まれ、かつ前記第２および第３のシール材５８，５９によってオイルの流れが制限される領域に形成される。そして、この制御空間ＴＣにおいて収容凹部５０ｃの底面に開口する制御油路６１によって、ＯＣＶ６０から制御油圧が供給される。
【００６３】
すなわち、制御油路６１はその一端部が前記のように制御空間ＴＣに臨む丸孔６１ａとして開口する一方、他端部がＯＣＶ６０の制御ポート６０ａに連通している。ＯＣＶ６０は、後述するＥＣＵ１００（図４を参照）からの信号を受けてスプールの位置が変更され、供給ポート６０ｂからのオイルを制御ポート６０ａから制御油路６１へ送り出す状態と、制御油路６１から排出されてきたオイルを制御ポート６０ａに受け入れて、ドレンポート６０ｃから排出する状態とに切り換えられる。
【００６４】
また、一例としてリニアソレノイドバルブであるＯＣＶ６０は、ＥＣＵ１００からの信号（Ｄｕｔｙ信号）に応じてスプールの位置が連続的に変化し、前記のように制御ポート６０ａから制御油路６１へ送り出すオイルの圧力をリニアに増大または減少させることができる。よって、例えば前記のようにエンジン回転数の上昇に伴い調整リング５３が図２の反時計回り方向に変位する際に、制御空間ＴＣに供給する制御油圧を増大させて、調整リング５３の変位を補助することができる。
【００６５】
一方、ＯＣＶ６０の制御によって制御空間ＴＣに供給する制御油圧を低下させれば、調整リング５３の反時計回り方向の変位を抑えることができる。これによりポンプ容量の制御性が向上する。なお、図２および図３に示すように本実施形態では、オイルポンプ５の吐出ポート５０ｅからオイルクーラ１１ｂへの連通路６ａの途中に分岐路６ｂを接続して、ＯＣＶ６０にオイルを供給するようにしているが、これに限らず、例えばオイルフィルタ１１ｃによって濾過されたオイルをＯＣＶ６０に供給するようにしてもよい。
【００６６】
−制御系−
図４は、エンジンにおける制御系の概略構成を示すブロック図である。この図４に示すように、ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３およびバックアップＲＡＭ１０４などを備えている。ＲＯＭ１０２は、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されている。ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２に記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。また、ＲＡＭ１０３はＣＰＵ１０１での演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップＲＡＭ１０４はエンジンの停止時にその保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。これらＲＯＭ１０２、ＣＰＵ１０１、ＲＡＭ１０３、および、バックアップＲＡＭ１０４はバス１０７を介して互いに接続されるとともに、入力インターフェース１０５および出力インターフェース１０６と接続されている。
【００６７】
入力インターフェース１０５には、エンジンの冷却水温度を検出する水温センサ１１０、吸入空気量を計測するエアフロメータ１１１、吸入空気温度を計測する吸気温センサ１１２、排気系に備えられたＯ２センサ１１３、アクセル開度を検出するアクセルポジションセンサ１１４、スロットルバルブの開度を検出するスロットルポジションセンサ１１５、クランクシャフトの回転位置を検出するクランクポジションセンサ１１６、カムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサ１１７、前記メインオイルホール２０に配設されてメインオイルホール２０内の油圧を検出する油圧センサ１１８、および、前記メインオイルホール２０に配設されてメインオイルホール２０内の油温を検出する油温センサ１１９などの各種センサが接続されている。
【００６８】
出力インターフェース１０６には、インジェクタ７、点火プラグのイグナイタ８、スロットルバルブのスロットルモータ９、および、前記オイルポンプ５の吐出油圧を制御する前記ＯＣＶ６０などが接続されている。そして、ＥＣＵ１００は、前記した各種センサの検出信号に基づいて、インジェクタ７の燃料噴射制御、点火プラグの点火時期制御、および、スロットルバルブの開度制御などを含むエンジンの各種制御を実行する。
【００６９】
そして、ＥＣＵ１００は、エンジンの運転状態などに応じてオイルポンプ５のポンプ容量を調整し、これによってオイルポンプ５からの吐出油圧を制御する下記のポンプ容量制御を実行する。
【００７０】
−ポンプ容量制御−
以下、本実施形態において特徴とするポンプ容量制御について説明する。まず、このポンプ容量制御の概略について説明する。
【００７１】
前記ＶＶＴ機構１３ｃの作動およびチェーンテンショナ１２の作動を行うための作動油の油圧の確保、ターボチャージャ１６およびピストン１４ｂの冷却に必要とされる冷却性能の確保、および、クランクシャフトジャーナル１５ａおよびカムシャフトジャーナル１３ａの冷却および潤滑に必要とされる冷却性能および潤滑性能の確保を行いながら、エンジンの燃料消費率の改善を図るためには、前記オイルポンプ５の吐出油圧および動力（オイルポンプ５の作動に必要とされる動力）を略必要最小限に抑えることが有効である。
【００７２】
しかしながら、これまで、これら複数のデバイス（オイルを作動油として利用するデバイス、オイルを冷却剤（冷却油）として利用するデバイス、オイルを潤滑剤（潤滑油）および冷却剤として利用するデバイス）それぞれが要求するオイルポンプの吐出油圧および油圧供給タイミングを総合的に管理してオイルポンプの動力を必要最小限に抑え、これによりエンジンの燃料消費率の改善を図ることに関する提案はなされていなかった。このため、従来の技術にあっては、エンジンの動力がオイルポンプによって浪費されてしまって燃料消費率の悪化に繋がってしまう可能性があった。
【００７３】
本実施形態ではこの点に鑑み、まず、各デバイス毎に、要求されるオイルポンプ５の吐出油圧および油圧供給タイミングを求める。具体的には、前記複数のデバイスを、オイルを作動油として利用する複数のデバイスの集合である第１のデバイス群と、燃焼室内での燃焼に伴う熱を受けて加熱されると共にオイルを冷却剤（冷却油）として利用する複数のデバイスの集合である第２のデバイス群と、摺動による摩擦熱を生じると共にオイルを冷却剤および潤滑剤（潤滑油）として利用する複数のデバイスの集合である第３のデバイス群とにグループ分けする。そして、第１のデバイス群が現在要求しているオイルポンプ吐出油圧（以下、単に要求油圧という場合もある）、第２のデバイス群が現在要求しているオイルポンプ吐出油圧、および、第３のデバイス群が現在要求しているオイルポンプ吐出油圧をそれぞれ比較し、これらのうち最も高いオイルポンプ吐出油圧を、現在の目標吐出油圧として決定し、この目標吐出油圧が得られるようにオイルポンプ５のポンプ容量制御を行う。具体的には前記容量可変機構を制御してポンプ容量を調整する。
【００７４】
例えば、第１のデバイス群（オイルを作動油として利用するデバイス群）の要求油圧が、第２のデバイス群（オイルを冷却剤として利用するデバイス群）の要求油圧よりも高く、かつ、第３のデバイス群（オイルを冷却剤および潤滑剤として利用するデバイス群）の要求油圧よりも高い状況では、第１のデバイス群の要求油圧が得られるように前記容量可変機構を制御する構成とされている。つまり、第１のデバイス群に要求される油圧を、オイルポンプ５の吐出油圧とするように前記容量可変機構を制御する構成とされている。
【００７５】
また、本実施形態では、前記第２のデバイス群が要求しているオイルポンプ吐出油圧、および、第３のデバイス群が要求しているオイルポンプ吐出油圧を求めるに際し、各デバイス群毎の依存パラメータ（エンジン負荷（吸入空気量）やエンジン回転数等の物理量）に応じた時定数を用いた応答遅れ制御を行うようにしている。この応答遅れ制御については後述する。
【００７６】
図５は、このオイルポンプ５の目標吐出油圧を決定する動作の概念図である。この図５では、第１のデバイス群のデバイスとしてＶＶＴ機構１３ｃおよびチェーンテンショナ１２を挙げている。また、第２のデバイス群のデバイスとしてターボチャージャ１６およびピストン１４ｂを挙げている。さらに、第３のデバイス群のデバイスとしてクランクシャフトジャーナル１５ａおよびカムシャフトジャーナル１３ａを挙げている。
【００７７】
そして、第１のデバイス群の各デバイス１３ｃ，１２それぞれが要求しているポンプ吐出油圧を第１の比較器２０１に入力し、そのうち最も高いポンプ吐出油圧を、この第１のデバイス群の要求吐出油圧として出力する。また、第２のデバイス群の各デバイス１６，１４ｂそれぞれが要求しているポンプ吐出油圧を第２の比較器２０２に入力し、そのうち最も高いポンプ吐出油圧を、この第２のデバイス群の要求吐出油圧として出力する。さらに、第３のデバイス群の各デバイス１５ａ，１３ａそれぞれが要求しているポンプ吐出油圧を第３の比較器２０３に入力し、そのうち最も高いポンプ吐出油圧を、この第３のデバイス群の要求吐出油圧として出力する。
【００７８】
そして、これら要求吐出油圧を第４の比較器２０４に入力し、第１のデバイス群の要求吐出油圧、第２のデバイス群の要求吐出油圧（応答遅れ制御により求められた要求吐出油圧）、第３のデバイス群の要求吐出油圧（応答遅れ制御により求められた要求吐出油圧）を比較して、そのうち最も高い要求吐出油圧をオイルポンプ５の目標吐出油圧として決定する。この決定された目標吐出油圧に従って前記容量可変機構が制御され、この目標吐出油圧が得られるようにポンプ容量が調整されることになる。
【００７９】
次に、前記ポンプ容量制御について図６のフローチャートを用いて具体的に説明する。この図６に示すフローチャートは、エンジンの運転中において数ｍｓｅｃ毎に実行される。
【００８０】
まず、ステップＳＴ１において、各センサからの情報を取得する。具体的には、前記クランクポジションセンサ１１６からのクランクシャフトの回転位置情報、前記アクセルポジションセンサ１１４からのアクセル開度情報、前記エアフロメータ１１１からの吸入空気量情報等を取得する。
【００８１】
その後、ステップＳＴ２に移り、前記第１のデバイス群の要求吐出油圧を抽出する。具体的には、この第１のデバイス群の各デバイスが要求しているポンプ吐出油圧（要求油圧）を比較し、そのうち最も高いポンプ吐出油圧を抽出する。図７（ａ）はエンジン回転数の上昇に伴う第１のデバイス群の要求油圧の推移の一例を示している。図中の実線は第１のデバイス群の各デバイスのうちＶＶＴ機構１３ｃに要求されるポンプ吐出油圧（要求油圧）の変化であり、図中の破線は第１のデバイス群の各デバイスのうちチェーンテンショナ１２に要求されるポンプ吐出油圧の変化である。なお、これら要求油圧は、実験やシミュレーションによって求められた各デバイスの必要最低油圧が所定量だけ増量補正（安全率を考慮して増量補正）された値として求められている。
【００８２】
この図７（ａ）に示すものにあってはチェーンテンショナ１２に要求されるポンプ吐出油圧よりもＶＶＴ機構１３ｃに要求されるポンプ吐出油圧の方が高くなっているため、この第１のデバイス群の要求吐出油圧としては、ＶＶＴ機構１３ｃに要求されるポンプ吐出油圧が抽出されることになる。
【００８３】
なお、ＶＶＴ機構１３ｃに要求されるポンプ吐出油圧よりもチェーンテンショナ１２に要求されるポンプ吐出油圧の方が高くなっている場合には、第１のデバイス群の要求吐出油圧としては、チェーンテンショナ１２に要求されるポンプ吐出油圧が抽出されることになる。さらに、エンジン回転数の上昇に伴って、高い側のポンプ吐出油圧が、ＶＶＴ機構１３ｃに要求されるポンプ吐出油圧とチェーンテンショナ１２に要求されるポンプ吐出油圧との間で入れ替わる場合には、現時点のエンジン回転数において高い側のポンプ吐出油圧が抽出されることになる。
【００８４】
この第１のデバイス群の各デバイスは、オイルを作動油として利用するデバイスであるので、エンジンの始動と略同時に、これらデバイスを作動させるための油圧が要求されるものである。つまり、ＶＶＴ機構１３ｃによるバルブタイミングの調整動作およびチェーンテンショナ１２によるタイミングチェーンの張力調整動作は、エンジンの始動と略同時に要求されるものであり、これらデバイスへの供給油圧は、エンジンの始動に伴い即時要求されるものとなっている。つまり、この第１のデバイス群の各デバイスは、エンジン始動即時油圧要求デバイスと呼ぶことができる。
【００８５】
前記第１のデバイス群の要求吐出油圧を抽出した後、ステップＳＴ３に移り、前記第２のデバイス群の要求吐出油圧を抽出する。具体的には、この第２のデバイス群の各デバイスが要求しているポンプ吐出油圧（要求油圧）を比較し、そのうち最も高いポンプ吐出油圧を抽出する。図７（ｂ）はエンジン負荷の上昇に伴う第２のデバイス群の要求油圧の推移の一例を示している。図中の実線は第２のデバイス群の各デバイスのうちピストン１４ｂに要求される（ピストン１４ｂの冷却に要求される）ポンプ吐出油圧の変化であり、図中の破線は第２のデバイス群の各デバイスのうちターボチャージャ１６に要求される（ターボ軸の冷却に要求される）ポンプ吐出油圧の変化である。
【００８６】
このように第２のデバイス群の各デバイスに要求されるポンプ吐出油圧は、エンジン負荷（言い換えると吸入空気量）に依存するものとなっており、この第２のデバイス群の各デバイスはエンジン負荷（吸入空気量）依存油圧要求デバイスと呼ぶことができる。なお、これら要求油圧は、実験やシミュレーションによって求められた各デバイスの必要最低油圧が所定量だけ増量補正（安全率を考慮して増量補正）された値として求められている。
【００８７】
図７（ｂ）に示すものにあってはターボチャージャ１６に要求されるポンプ吐出油圧よりもピストン１４ｂに要求されるポンプ吐出油圧の方が高くなっているため、この第２のデバイス群の要求吐出油圧としては、ピストン１４ｂに要求されるポンプ吐出油圧が抽出されることになる。
【００８８】
なお、ピストン１４ｂに要求されるポンプ吐出油圧よりもターボチャージャ１６に要求されるポンプ吐出油圧の方が高くなっている場合には、第２のデバイス群の要求吐出油圧としては、ターボチャージャ１６に要求されるポンプ吐出油圧が抽出されることになる。さらに、エンジン負荷の上昇に伴って、高い側のポンプ吐出油圧が、ピストン１４ｂに要求されるポンプ吐出油圧とターボチャージャ１６に要求されるポンプ吐出油圧との間で入れ替わる場合には、現時点のエンジン負荷において高い側のポンプ吐出油圧が抽出されることになる。
【００８９】
この第２のデバイス群の各デバイスは、オイルを冷却剤として利用するデバイスであるので、エンジンの始動後、所定時間を経過するまで（デバイスが所定温度（冷却が必要となる温度）に加熱されるまでの期間だけ）要求は遅延されるものとなっている。
【００９０】
また、本実施形態では、この第２のデバイス群の要求吐出油圧を抽出するに際し、応答遅れ制御を実行するようにしている。この応答遅れ制御は、エンジン負荷が一時的に高まった場合、つまり、エンジン負荷が一時的に高まった後にエンジン負荷が再び低くなった場合に、その一時的なエンジン負荷の増大に応じたポンプ吐出油圧の上昇は必要ない（一時的なエンジン負荷の増大ではデバイスの温度の急上昇は生じないため、ポンプ吐出油圧の上昇は必要ない）ことに鑑みられたものである。つまり、エンジン負荷が高くなった状態が所定時間継続した場合に限り、そのエンジン負荷が高くなったことに応じて要求吐出油圧を上昇させるようにするための制御である。すなわち、この応答遅れ制御は、エンジン負荷が高くなった状態が所定時間継続した場合に、第２のデバイス群の要求吐出油圧を高くするように、この要求吐出油圧を算出するものである（本発明でいう「算出される油圧における内燃機関の運転状態の変化に対する追従性が、内燃機関の燃焼室内での燃焼による発熱量が多いほど高く設定される」ことに相当）。具体的には、例えば以下の式（１）における時定数を適切に設定することによって、エンジン負荷の変動に応じた要求吐出油圧の応答性を調整するようにしている。
【００９１】
要求吐出油圧＝要求吐出油圧の前回値＋
｛（要求吐出油圧マップ値−要求吐出油圧の前回値）／時定数｝  …（１）
ここで要求吐出油圧の前回値は、前回ルーチンにおいて、ステップＳＴ３で算出された要求吐出油圧に相当する。また、要求吐出油圧マップ値は、エンジン負荷に応じた要求吐出油圧を抽出するべく、前記ＲＯＭ１０２に予め記憶されたマップから読み出された要求吐出油圧値である。このマップは予め実験やシミュレーションに基づいて作成されている。
【００９２】
また、時定数は、エンジン負荷に応じて変更されるものであり、エンジン負荷が大きいほど時定数としては小さな値に設定されて、前記式（１）で求められる要求吐出油圧の変化量が大きく得られるようになっている。このため、一時的にエンジン負荷が増大した場合には、一時的に時定数は小さくなる方向に変化するが、その後のエンジン負荷の減少に伴って時定数は大きくなり、要求吐出油圧の上昇は抑えられる（要求吐出油圧が上昇する側への応答性が低くなる）。これにより、エンジン負荷が高くなった状態が継続しない限り、要求吐出油圧の増大が抑えられることになり、この要求吐出油圧の増大が遅延されることになる。この要求吐出油圧の増大の遅延によりオイルポンプ５の動力が削減されることになり、エンジンの燃料消費率の改善が図れることになる。
【００９３】
また、前記式（１）で求められる要求吐出油圧は、エンジン負荷が上昇したことで燃焼室内での燃焼による発熱量が増加した場合などにあっては、時定数が小さくなり、高い追従性をもって高い値として算出されることになる。このため、第２のデバイス群の各デバイス（前記燃焼による熱を受けて温度上昇したデバイス）を冷却するための要求吐出油圧が早期に求められることになる。
【００９４】
なお、前記第２のデバイス群の要求吐出油圧を抽出する際の応答遅れ制御としては前述したものには限定されない。例えば前記時定数を第２のデバイス群の各デバイスの熱容量に応じて補正するようにしたり、エンジン負荷が増大した後、その状態が所定時間継続されるのを待って時定数を変化（小さい側に変化）させるようにしてもよい。
【００９５】
前記第２のデバイス群の要求吐出油圧を抽出した後、ステップＳＴ４に移り、前記第３のデバイス群の要求吐出油圧を抽出する。具体的には、この第３のデバイス群の各デバイスが要求しているポンプ吐出油圧（要求油圧）を比較し、そのうち最も高いポンプ吐出油圧を抽出する。図７（ｃ）はエンジン回転数の上昇に伴う第３のデバイス群の要求油圧の推移の一例を示している。図中の実線は第３のデバイス群の各デバイスのうちクランクシャフトジャーナル１５ａに要求される（クランクシャフトジャーナル１５ａの冷却および潤滑に要求される）ポンプ吐出油圧の変化であり、図中の破線は第３のデバイス群の各デバイスのうちカムシャフトジャーナル１３ａに要求される（カムシャフトジャーナル１３ａの冷却および潤滑に要求される）ポンプ吐出油圧の変化である。
【００９６】
このように第３のデバイス群の各デバイスに要求されるポンプ吐出油圧は、エンジン回転数に依存するものとなっており、この第３のデバイス群の各デバイスはエンジン回転数依存油圧要求デバイスと呼ぶことができる。なお、これら要求油圧は、実験やシミュレーションによって求められた各デバイスの必要最低油圧が所定量だけ増量補正（安全率を考慮して増量補正）された値として求められている。
【００９７】
図７（ｃ）に示すものにあってはカムシャフトジャーナル１３ａに要求されるポンプ吐出油圧よりもクランクシャフトジャーナル１５ａに要求されるポンプ吐出油圧の方が高くなっているため、この第３のデバイス群の要求吐出油圧としては、クランクシャフトジャーナル１５ａに要求されるポンプ吐出油圧が抽出されることになる。
【００９８】
なお、クランクシャフトジャーナル１５ａに要求されるポンプ吐出油圧よりもカムシャフトジャーナル１３ａに要求されるポンプ吐出油圧の方が高くなっている場合には、第３のデバイス群の要求吐出油圧としては、カムシャフトジャーナル１３ａに要求されるポンプ吐出油圧が抽出されることになる。さらに、エンジン回転数の上昇に伴って、高い側のポンプ吐出油圧が、クランクシャフトジャーナル１５ａに要求されるポンプ吐出油圧とカムシャフトジャーナル１３ａに要求されるポンプ吐出油圧との間で入れ替わる場合には、現時点のエンジン回転数において高い側のポンプ吐出油圧が抽出されることになる。
【００９９】
この第３のデバイス群の各デバイスは、オイルを冷却剤および潤滑剤として利用するデバイスであるので、エンジンの始動後、所定時間を経過するまで（デバイスが所定温度（冷却が必要となる温度）に加熱されるまでの期間や、デバイスの摺動部分の相対速度が所定速度（潤滑が必要となる速度）に達するまでの期間だけ）要求は遅延されるものとなっている。
【０１００】
また、この第３のデバイス群の要求吐出油圧を抽出するに際しても前記と同様の応答遅れ制御が実行される。この応答遅れ制御は、エンジン回転数が一時的に高まった場合、つまり、エンジン回転数が一時的に高まった後にエンジン回転数が再び低くなった場合に、その一時的なエンジン回転数の上昇に応じたポンプ吐出油圧の上昇は必要ない（一時的なエンジン回転数の上昇ではデバイスの温度の急上昇や摺動部分でのオイル切れは生じ難いため、ポンプ吐出油圧の上昇は必要ない）ことに鑑みられたものである。つまり、エンジン回転数が高くなった状態が所定時間継続した場合に限り、そのエンジン回転数が高くなったことに応じて要求吐出油圧を上昇させるようにするための制御である。すなわち、この応答遅れ制御は、エンジン回転数が高くなった状態が所定時間継続した場合に、第３のデバイス群の要求吐出油圧を高くするように、この要求吐出油圧を算出するものである（本発明でいう「算出される油圧における内燃機関の運転状態の変化に対する追従性が、内燃機関の回転数が高いほど高く設定される」ことに相当）。具体的には、前記式（１）における時定数を適切に設定することによって、エンジン回転数の変動に応じた要求吐出油圧の応答性を調整するようにしている。この式（１）については前述したため、ここでの説明は省略する。
【０１０１】
なお、この第３のデバイス群の要求吐出油圧を算出する場合の式（１）における要求吐出油圧の前回値は、前回ルーチンにおいて、ステップＳＴ４で算出された要求吐出油圧に相当する。また、要求吐出油圧マップ値は、エンジン回転数に応じた要求吐出油圧を抽出するべく、前記ＲＯＭ１０２に予め記憶されたマップから読み出された要求吐出油圧値である。このマップは予め実験やシミュレーションに基づいて作成されている。
【０１０２】
また、時定数は、エンジン回転数に応じて変更されるものであり、エンジン回転数が高いほど時定数としては小さな値に設定されて、前記式（１）で求められる要求吐出油圧の変化量が大きく得られるようになっている。このため、一時的にエンジン回転数が上昇した場合には、一時的に時定数は小さくなる方向に変化するが、その後のエンジン回転数の下降に伴って時定数は大きくなり、要求吐出油圧の上昇は抑えられる（要求吐出油圧が上昇する側への応答性が低くなる）。これにより、エンジン回転数が高くなった状態が継続しない限り、要求吐出油圧の増大が抑えられることになり、この要求吐出油圧の増大が遅延されることになる。この要求吐出油圧の増大の遅延によりオイルポンプ５の動力が削減されることになり、エンジンの燃料消費率の改善が図れることになる。
【０１０３】
また、前記式（１）で求められる要求吐出油圧は、エンジン回転数が上昇したことでデバイスの摺動部分における発熱量が増加したりオイル切れが懸念される状況となった場合などにあっては、時定数が小さくなり、高い追従性をもって高い値として算出されることになる。このため、第３のデバイス群の各デバイスを冷却および潤滑するための要求吐出油圧が早期に求められることになる。
【０１０４】
なお、前記第３のデバイス群の要求吐出油圧を抽出する際の応答遅れ制御としても前述したものには限定されない。例えば前記時定数を第３のデバイス群の各デバイスの熱容量や材質（クランクシャフト等の材質）に応じて補正するようにしたり、エンジン回転数が上昇した後、その状態が所定時間継続されるのを待って時定数を変化（小さい側に変化）させるようにしてもよい。
【０１０５】
以上のようにして各デバイス群の要求吐出油圧が抽出された後、ステップＳＴ５に移り、各デバイス群の要求吐出油圧を比較し、これらのうち最も高い要求吐出油圧を抽出して、それをオイルポンプ５の目標吐出油圧として設定する。
【０１０６】
図８は、前記各デバイス群に要求されるポンプ吐出油圧の推移（図７（ａ）〜図７（ｃ）で示したもの）を重ね合わせて示す図である。この図８では、第１のデバイス群の要求吐出油圧を破線で、第２のデバイス群の要求吐出油圧を一点鎖線で、第３のデバイス群の要求吐出油圧を二点鎖線でそれぞれ示し、エンジン回転数毎またはエンジン負荷毎における各デバイス群の要求吐出油圧の最大値を実線Ａで繋いでいる。この実線Ａによってオイルポンプ５の目標吐出油圧が規定されることになる。
【０１０７】
つまり、エンジン回転数またはエンジン負荷の変化に応じ、第１のデバイス群の要求吐出油圧が他のデバイス群（第２および第３のデバイス群）の要求吐出油圧よりも高い期間（図８における期間Ｔ１）にあっては、この第１のデバイス群の要求吐出油圧をオイルポンプ５の目標吐出油圧として設定する。また、第２のデバイス群の要求吐出油圧が他のデバイス群（第１および第３のデバイス群）の要求吐出油圧よりも高い期間（図８における期間Ｔ２）にあっては、この第２のデバイス群の要求吐出油圧をオイルポンプ５の目標吐出油圧として設定する。さらに、第３のデバイス群の要求吐出油圧が他のデバイス群（第１および第２のデバイス群）の要求吐出油圧よりも高い期間（図８における期間Ｔ３）にあっては、この第３のデバイス群の要求吐出油圧をオイルポンプ５の目標吐出油圧として設定する。
【０１０８】
その後、ステップＳＴ６に移り、このオイルポンプ５の目標吐出油圧が得られるように前記ＯＣＶ６０が制御されることになる。つまり、ＥＣＵ１００からの信号（Ｄｕｔｙ信号）に応じてスプールの位置が連続的に変化され、前記制御ポート６０ａから制御油路６１へ送り出すオイルの圧力をリニアに増大または減少させることによって調整リング５３を変位させて目標吐出油圧が得られるようにする。また、この目標吐出油圧を得るための具体的な制御としては、例えば、前記油圧センサ１１８によって検出される油圧に基づいたフィードバック制御が行われる。
【０１０９】
以上の動作が繰り返され、エンジンの運転状況に応じて吐出油圧が調整されることになる。
【０１１０】
以上説明したように、本実施形態では、例えばエンジンの冷間始動初期時にあっては、第１のデバイス群に要求される油圧が、他のデバイス群に要求される油圧よりも高い状況となる（図８における期間Ｔ１を参照）。この場合、第１のデバイス群に要求される油圧を、オイルポンプ５の目標吐出油圧とするように容量可変機構が制御される。つまり、第１のデバイス群に要求される油圧のみが考慮されて、比較的低いオイルポンプ吐出油圧（例えばＶＶＴ機構１３ｃを作動させるのに必要となる油圧程度）に設定されることになる。このため、必要以上にオイルポンプ吐出油圧を高く設定することが無くなり、オイルポンプ５の動力を必要最小限に抑えることができて、エンジンの燃料消費率の改善を図ることができる。
【０１１１】
図８における実線Ｂは従来技術におけるポンプ吐出油圧の推移の一例を示している。このように従来技術にあっては、前記各デバイス毎の要求油圧を考慮することなく、エンジン回転数またはエンジン負荷の変化のみに応じてオイルポンプの目標吐出油圧を設定していた。これに対し、本実施形態におけるオイルポンプ５の目標吐出油圧の推移である実線Ａでは、従来技術（実線Ｂ）における目標吐出油圧に対して低く設定されることになり、オイルポンプ５の動力を低減することができる。つまり、この実線Ｂと実線Ａとの差分だけ目標吐出油圧は低く設定され、オイルポンプ５の動力が低減されて、エンジンの燃料消費率の改善に寄与されることになる。
【０１１２】
−他の実施形態−
以上説明した実施形態では、自動車用ガソリンエンジンに搭載されたオイルポンプ５に本発明を適用した場合について説明した。本発明はこれに限らず、自動車用以外のエンジンに搭載されたオイルポンプに適用することも可能である。また、ディーゼルエンジンに搭載されたオイルポンプに適用することも可能である。
【０１１３】
前記実施形態では、第１のデバイス群のデバイスとしてＶＶＴ機構１３ｃおよびチェーンテンショナ１２を、第２のデバイス群のデバイスとしてターボチャージャ１６およびピストン１４ｂを、第３のデバイス群のデバイスとしてクランクシャフトジャーナル１５ａおよびカムシャフトジャーナル１３ａをそれぞれ例示した。本発明はこれに限らず、種々のデバイスを適用することが可能である。例えば、第１のデバイス群のデバイスとしてバルブリフト可変機構を適用したり、第２のデバイス群のデバイスとしてシリンダヘッドを適用したり、第３のデバイス群のデバイスとしてコネクティングロッドを適用したりすることもできる。
【０１１４】
また、前記実施形態では、容量可変機構を備えた可変容量型オイルポンプに本発明を適用した場合について説明したが、エンジン（内燃機関）の動力を受けて作動する吐出圧力可変機構（請求項でいう容量可変機構の概念に含まれるものであって、吐出油圧を可変とする機構）を備えたオイルポンプにも本発明は適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１１５】
本発明は、自動車用エンジンに搭載された可変容量型オイルポンプの吐出油圧制御に適用可能である。
【符号の説明】
【０１１６】
１２    チェーンテンショナ
１３ａ  カムシャフトジャーナル
１３ｃ  ＶＶＴ機構
１４ａ  オイルジェット
１４ｂ  ピストン
１５ａ  クランクシャフトジャーナル
１６    ターボチャージャ
５      オイルポンプ（可変容量型オイルポンプ）
１００  ＥＣＵ
１１１  エアフロメータ
１１４  アクセルポジションセンサ
１１６  クランクポジションセンサ
【図１】
2014159757.tif 000003
【図２】
2014159757.tif 000004
【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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【手続補正書】
【提出日】平成25年12月12日(2013.12.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
請求項１記載の可変容量型オイルポンプの制御装置において、
前記オイルを作動油として利用するデバイスに要求される油圧が、オイルを冷却油として利用するデバイスに要求される油圧よりも低く、かつ、オイルを潤滑油および冷却油として利用するデバイスに要求される油圧よりも低いときには、前記オイルを冷却油として利用するデバイスに要求される油圧、および、オイルを潤滑油および冷却油として利用するデバイスに要求される油圧のうち高い側の油圧を、オイルポンプ吐出油圧とするように前記容量可変機構を制御する構成とされていることを特徴とする可変容量型オイルポンプの制御装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項９】
請求項１〜４のうち何れか一つに記載の可変容量型オイルポンプの制御装置において、
前記オイルを潤滑油および冷却油として利用する複数のデバイスが第３のデバイス群として規定されており、これら複数のデバイスそれぞれに要求される油圧のうち最も高い油圧が前記第３のデバイス群に要求される油圧として代表されて、前記オイルを作動油として利用するデバイスに要求される油圧、および、オイルを冷却油として利用するデバイスに要求される油圧と比較される構成となっていることを特徴とする可変容量型オイルポンプの制御装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
また、前記オイルを作動油として利用するデバイスに要求される油圧が、オイルを冷却油として利用するデバイスに要求される油圧よりも低く、かつ、オイルを潤滑油および冷却油として利用するデバイスに要求される油圧よりも低いときには、前記オイルを冷却油として利用するデバイスに要求される油圧、および、オイルを潤滑油および冷却油として利用するデバイスに要求される油圧のうち高い側の油圧を、オイルポンプ吐出油圧とするように前記容量可変機構を制御する構成としている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
内燃機関の暖機運転が完了するなどして、内燃機関の燃焼室内での発熱量が所定量に達したり、内燃機関の回転数が所定値に達したりした場合、オイルを冷却油として利用するデバイスに要求される油圧、および、オイルを潤滑油および冷却油として利用するデバイスに要求される油圧が高くなり、オイルを作動油として利用するデバイスに要求される油圧が、これら油圧よりも低くなる。この場合、本解決手段にあっては、オイルを冷却油として利用するデバイスに要求される油圧、および、オイルを潤滑油および冷却油として利用するデバイスに要求される油圧のうち高い側の油圧を、オイルポンプ吐出油圧とするように容量可変機構を制御することになる。このため、全てのデバイスの要求（要求される油圧）を満たしながらも、オイルポンプの動力を必要最小限に抑えることが可能になって、各デバイスの作動、潤滑、冷却の要求を満たす性能の確保と、内燃機関の燃料消費率の改善とを連立することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
さらに、前記オイルを潤滑油および冷却油として利用する複数のデバイスを第３のデバイス群として規定し、これら複数のデバイスそれぞれに要求される油圧のうち最も高い油圧が前記第３のデバイス群に要求される油圧として代表されて、前記オイルを作動油として利用するデバイスに要求される油圧、および、オイルを冷却油として利用するデバイスに要求される油圧と比較される構成としている。