(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のピストンに向けてオイルを噴射するオイルジェットと、
前記オイルジェットにオイルを供給するオイルポンプと、
前記オイルポンプから前記オイルジェットに供給されるオイルの供給圧を可変に設定するオイル供給圧可変手段と、
内燃機関の冷間運転時に、前記オイルジェットからオイルを噴射させつつ、前記オイル供給圧可変手段を駆動して前記オイルの供給圧をオイルが前記ピストンに到達しない供給圧に設定することを特徴とする内燃機関の潤滑装置。
【請求項２】
アイドル運転中に前記オイルジェットの作動状態をＯＮ−ＯＦＦ制御したときの機関回転数の変化に基いて、少なくとも前記オイルジェット、前記オイルポンプ及び前記オイル供給圧可変手段を含むオイル噴射系統の故障診断を行う故障診断手段を備えてなる請求項１に記載の内燃機関の潤滑装置。
【請求項３】
前記オイルジェットの先端温度が許容温度を超えた場合に、前記オイルジェットのオイル噴射量を増量し、当該増量状態を前記先端温度が許容温度以下となるまで継続する目詰まり抑制制御手段を備えてなる請求項１または２に記載の内燃機関の潤滑装置。
【請求項４】
前記オイルジェットの洗浄要求が生じた場合に、前記洗浄要求が生じていない場合と比較して前記オイルジェットのオイル噴射量を増加させるオイルジェット洗浄制御手段を備えてなる請求項１乃至３のうち何れか１に記載の内燃機関の潤滑装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の潤滑装置に関し、特に、ピストンの潤滑及び冷却を行うオイルジェット機構を備えた内燃機関の潤滑装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、例えば特許文献１（特開２０１２−２２１６号公報）に開示されているように、ピストンの潤滑及び冷却を行うオイルジェット機構を備えた内燃機関の潤滑装置が知られている。従来技術では、冷間始動時のように冷却水の水温が所定値以下である場合に、オイルジェットに供給する油圧を低く設定し、オイルジェットからピストンへのオイル噴射を停止する構成としている。これにより、従来技術では、冷間始動時にオイルがピストンに付着して、ピストンが冷却されるのを抑制するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２２１６号公報
【特許文献２】特開２００８−３８７０５号公報
【特許文献３】特開２０１０−２１６２６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来技術では、始動時にピストンが冷却されるのを抑制するために、オイルジェットを制御（停止）する構成としている。しかしながら、この場合には、始動後の時間経過に伴って、オイルジェットが停止した状態で噴射ノズルの温度が上昇していく。そして、噴射ノズルの温度が高くなると、噴射ノズル内でオイルがスラッジ化し、ノズルの目詰まりが生じ易くなるという問題がある。この問題は、始動時に限定されるものではなく、冷間運転時であれば生じ得るものである。
【０００５】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、冷間運転時において、オイルジェットによるピストンの冷却を抑制しつつ、オイルジェットの目詰まりを回避することが可能な内燃機関の潤滑装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、内燃機関のピストンに向けてオイルを噴射するオイルジェットと、
前記オイルジェットにオイルを供給するオイルポンプと、
前記オイルポンプから前記オイルジェットに供給されるオイルの供給圧を可変に設定するオイル供給圧可変手段と、
内燃機関の冷間運転時に、前記オイルジェットからオイルを噴射させつつ、前記オイル供給圧可変手段を駆動して前記オイルの供給圧をオイルが前記ピストンに到達しない供給圧に設定することを特徴とする。
【０００７】
第２の発明は、アイドル運転中に前記オイルジェットの作動状態をＯＮ−ＯＦＦ制御したときの機関回転数の変化に基いて、前記オイルジェットを含むオイル噴射系統の故障診断を行う故障診断手段を備える。
【０００８】
第３の発明は、前記オイルジェットの先端温度が許容温度を超えた場合に、前記オイルジェットのオイル噴射量を増量し、当該増量状態を前記先端温度が許容温度以下となるまで継続する目詰まり抑制制御手段を備える。
【０００９】
第４の発明は、前記オイルジェットの洗浄要求が生じた場合に、前記洗浄要求が生じていない場合と比較して前記オイルジェットのオイル噴射量を増加させるオイルジェット洗浄制御手段を備える。
【発明の効果】
【００１０】
第１の発明によれば、オイル噴射抑制手段は、オイルジェットからオイルを噴射させつつ、オイルがピストンに到達しない程度にオイルの供給圧（噴射圧）を抑制することができる。これにより、冷間運転時において、オイルジェットから噴射されるオイルによりピストンが冷却されるのを防止し、暖機効率を向上させることができる。また、オイルジェットの噴射ノズル内に滞留したオイルがスラッジ化するのを防止し、オイルジェットの目詰まりを抑制することができる。
【００１１】
第２の発明によれば、特別な故障検出機構やセンサ等を使用しなくても、オイルジェットの作動状態を切換えたときの機関回転数の変化に基いて、オイル噴射系統の故障を容易に診断することができる。これにより、システムの簡略化やコストダウンを促進することができる。また、始動後には、まず最初にアイドル運転中に故障診断を行うことで、高負荷運転等が行われる前にオイル噴射系統の故障を検出することができ、故障状態で負荷が増加することにより他の故障が連鎖的に発生する事態を回避することができる。
【００１２】
第３の発明によれば、目詰まり抑制制御手段は、オイルジェットの先端温度が許容温度を超えた場合に、オイル噴射量の増量状態を前記先端温度が許容温度以下となるまで継続することができる。これにより、例えば高負荷運転が頻繁に行われる場合でも、オイルジェットの耐熱性を向上させることができる。
【００１３】
第４の発明によれば、オイルジェット洗浄制御手段は、故障診断等によりオイルジェットの洗浄要求が生じた場合に、オイル噴射量を増加させることができる。これにより、ピストンの冷却要求がない場合でも、オイルジェットの内部でオイルがスラッジ化するのを抑制し、オイルジェットの目詰まりを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための全体構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１によるオイル噴射抑制制御、故障診断制御、目詰まり抑制制御及びオイルジェット洗浄制御を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
以下、図１及び図２を参照して、本発明の実施の形態１について説明する。図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための全体構成図である。本実施の形態のシステムは、内燃機関としてのエンジン１０を備えており、エンジン１０の各気筒には、ピストン１２により燃焼室１４が形成されている。ピストン１２は、燃焼室１４の拡大及び縮小に伴って往復動するもので、クランク軸１６に連結されている。また、エンジン１０は、各気筒に吸入空気を吸込む吸気通路１８と、各気筒から排気ガスが排出される排気通路２０とを備えている。吸気通路１８には、吸入空気量を調整する電子制御式のスロットルバルブ２２が設けられ、排気通路２０には、排気ガスを浄化する触媒２４が設けられている。また、各気筒には、吸気ポートに燃料を噴射する燃料噴射弁２６と、筒内の混合気に点火する点火プラグ２８と、吸気ポートを開閉する吸気バルブ３０と、排気ポートを開閉する排気バルブ３２とが設けられている。
【００１６】
また、エンジン１０は、潤滑油（オイル）が貯留されたオイルパン４０と、オイルパン４０内のオイルを用いてエンジンの各部を潤滑する潤滑系統とを備えている。潤滑系統には、ピストン１２に向けてオイルを噴射するオイルジェット４２と、オイルパン４０から吸い込んだオイルをオイルジェット４２に供給するオイルポンプ４４と、電磁弁等の流量制御弁４６と、リリーフ弁４８とが含まれている。ここで、オイルジェット４２の噴射ノズルから噴射されるオイルの噴射量は、オイルの供給圧に応じて変化する。また、オイルポンプ４４としては、例えばエンジン１０の出力を利用して駆動される機械式のポンプが用いられている。
【００１７】
流量制御弁４６は、オイルポンプ４４からオイルジェット４２に供給されるオイルの供給流量及び供給圧を可変に設定するもので、本実施の形態のオイル供給圧可変手段を構成している。なお、本発明では、オイル供給圧可変手段として、例えば可変容量型のオイルポンプ４４を採用する構成とし、流量制御弁４６を使用しなくてもよい。また、リリーフ弁４８は、オイルポンプ４４の吐出側で余剰となったオイルをポンプの吸込側に戻すものである。流量制御弁４６を全閉した場合には、オイルポンプ４４から吐出されるオイルがリリーフ弁４８を介して吸込側に戻されるようになり、オイルジェット４２によるオイルの噴射動作が停止する。なお、本発明では、例えばリリーフ弁４８またはこれと同様の機能が内蔵されたオイルポンプ４４を採用する構成とし、単体のリリーフ弁４８を使用しなくてもよい。
【００１８】
次に、システムの制御系統について説明する。本実施の形態のシステムは、車両及びエンジンの制御に必要な各種のセンサを含むセンサ系統と、エンジン１０の運転状態を制御するＥＣＵ(Electronic Control Unit)６０とを備えている。まず、センサ系統について説明すると、クランク角センサ５０は、クランク軸１６の回転に同期した信号を出力するもので、エアフローセンサ５２は、エンジンの吸入空気量を検出する。また、水温センサ５４は、エンジン冷却水の水温を検出し、油温センサ５６は、オイルパン４０内のオイルの温度を検出する。この他にも、センサ系統には、例えば排気空燃比を検出する空燃比センサ、スロットル開度を検出するスロットルセンサ、運転者のアクセル操作量を検出するアクセルセンサ等が含まれている。
【００１９】
ＥＣＵ６０は、例えばＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶回路と入出力ポートとを備えた演算処理装置により構成されている。ＥＣＵ６０の入力側には、上記センサ系統の各センサがそれぞれ接続されている。また、ＥＣＵ６０の出力側には、スロットルバルブ２２、燃料噴射弁２６、点火プラグ２８、流量制御弁４６等を含む各種のアクチュエータが接続されている。そして、ＥＣＵ６０は、センサ系統により検出したエンジンの運転情報に基いて、各アクチュエータを駆動することにより、エンジンの運転制御を行う。具体的には、クランク角センサ３８の出力に基いてエンジン回転数（機関回転数）とクランク角とを検出し、エアフローセンサ５２により検出した吸入空気量と、エンジン回転数とに基いて負荷を算出する。また、エンジン回転数、負荷、水温等に基いて燃料噴射量を算出し、クランク角に基いて燃料噴射時期及び点火時期を決定する。そして、各気筒において、燃料噴射時期が到来した時点で燃料噴射弁２６を駆動し、点火時期が到来した時点で点火プラグ２８を駆動する。これにより、各気筒の燃焼室１４内で混合気を燃焼させ、エンジンを運転することができる。
【００２０】
［実施の形態１の特徴］
本実施の形態では、図２に示すように、冷間運転時にオイル噴射抑制制御を実行し、低温なオイルによりピストン１２が冷却されるのを抑制する。また、この制御を実現可能な構成を採用すると、システムの構成及び制御がある程度複雑化するので、本実施の形態では、オイルジェット４２を含むオイル噴射系統の故障を診断する制御（故障診断制御）と、オイルジェット４２等の故障を防止する制御（目詰まり抑制制御及びオイルジェット洗浄制御）とを実行する。図２は、オイル噴射抑制制御、故障診断制御、目詰まり抑制制御及びオイルジェット洗浄制御を示すタイミングチャートである。以下、これらの制御について説明する。
【００２１】
（オイル噴射抑制制御）
エンジンの運転中には、クランク軸１６の回転によりオイルポンプ４４が駆動され、オイルポンプ４４からオイルジェット４２にオイルが供給される。これにより、オイルジェット４２は、ピストン１２の裏面側に向けてオイルを噴射し、ピストン１２及びその周囲部位を潤滑、冷却することができる。しかし、冷間始動時等にオイルジェット４２が作動すると、低温のオイルがピストン１２に噴き付けられることで暖機効率が低下する。一方、始動時にオイルジェット４２を停止させておくと、温度が上昇したときに噴射ノズル内のオイルがスラッジ化して目詰まりが発生する。
【００２２】
このため、本実施の形態では、エンジンの冷間運転時に、オイル噴射抑制制御を実行する（図２参照）。オイル噴射抑制制御では、流量制御弁４６を閉弁側に駆動することにより、オイルジェット４２からオイルを噴射させつつ、当該オイルがピストン１２に到達しない程度にオイルの供給圧（オイルの噴射圧及び噴射量）を抑制する。本制御によれば、オイルジェット４２から噴射されるオイルによりピストン１２が冷却されるのを防止し、暖機効率を向上させることができる。また、オイルジェット４２の噴射ノズル内に滞留したオイルがスラッジ化するのを防止し、オイルジェット４２の目詰まりを抑制することができる。なお、オイル噴射抑制制御は、特に冷間始動時に効果を発揮するが、アイドル運転時等も含めてピストン１２を冷却したくない冷間運転時に広く適用することができる。
【００２３】
（故障診断制御）
アイドル運転中には、オイル噴射系統の故障診断を行う故障診断制御を実行する。ここで、オイル噴射系統には、少なくともオイルジェット４２、オイルポンプ４４、流量制御弁４６及リリーフ弁４８が含まれている。故障診断制御では、図２に示すように、オイルジェット４２の作動状態をＯＮ−ＯＦＦ制御したときのエンジン回転数の変化に基いて、オイル噴射系統が故障しているか否かを診断する。詳しく述べると、例えばオイル噴射系統が正常な状態において、オイルジェット４２を作動状態（ＯＮ）から停止（ＯＦＦ）した場合には、その分だけエンジンの負荷が減少するので、エンジン回転数が上昇する。また、オイルジェット４２を停止状態から作動させた場合には、エンジンの負荷が増加してエンジン回転数が低下する。これに対し、オイル噴射系統が故障している場合には、上記ＯＮ−ＯＦＦ制御を実行しても、エンジン回転数が変化しない。
【００２４】
従って、本制御によれば、特別な故障検出機構やセンサ等を使用しなくても、オイルジェット４２の作動状態を切換えたときの回転数変化の有無に基いて、オイル噴射系統の故障を容易に診断することができる。これにより、システムの簡略化やコストダウンを促進することができる。また、故障の検出時に適切な処理を行うことができるので、例えば流量制御弁４６の故障により冷間時にオイルが噴きっ放しとなり、ピストンが冷え過ぎて排気エミッションが悪化する事態や、高負荷（高温）時にオイルが噴射されないことでピストンが冷却できなくなる事態などを回避することができる。
【００２５】
また、エンジンの始動後には、まず最初にアイドル運転中に故障診断を行うことで、高負荷運転等が行われる前にオイル噴射系統の故障を検出することができ、故障を検出した時点で適切な対応処理（例えば、後述のオイルジェット洗浄制御）を実行することができる。従って、故障状態で負荷が増加することにより他の故障が連鎖的に発生する事態を回避することができる。さらに、アイドル運転中には、上記ＯＮ−ＯＦＦ制御以外にエンジン回転数を変化させる外乱が少ないので、故障診断制御を精度よく行うことができる。なお、本実施の形態において、オイルジェット４２の作動及び停止（オイル噴射の実行及び停止）は、例えば流量制御弁４６を開弁及び閉弁（ＯＮ−ＯＦＦ制御）することにより実現される。しかし、本発明はこれに限らず、電磁駆動式のオイルポンプ等を採用し、オイルポンプをＯＮ−ＯＦＦ制御する構成としてもよい。
【００２６】
（目詰まり抑制制御）
オイルジェット４２の先端温度が所定の許容温度を超えた場合には、噴射ノズル内でオイルがスラッジ化して目詰まりが生じ易くなる。従って、この場合には、オイルジェット４２のオイル噴射量を増量し、当該増量状態を前記先端温度が許容温度以下となるまで継続する目詰まり抑制制御を実行する。なお、図２中に示す目詰まり抑制制御は、高負荷運転の開始時にオイル噴射量が増量された増量状態を、高負荷運転の終了後において前記先端温度が許容温度以下となるまで継続する場合を例示している。この場合、高負荷運転が終了し、かつ、オイルジェット４２の先端温度が許容温度以下となった場合には、目詰まり抑制制御が終了され、オイル噴射量が増量前の状態に戻される。
【００２７】
ここで、オイル噴射量は、高負荷運転の開始時に機械式オイルポンプ４４の駆動回転数が上昇することにより自動的に増量される構成としてもよいが、例えば流量制御弁４６や可変容量型オイルポンプを用いた制御により増量させてもよい。また、増量状態の維持も同様に、流量制御弁４６や可変容量型オイルポンプの制御により実現される。一方、オイルジェット４２の先端温度は、例えば油温センサ５６により検出した油温や、高負荷運転の継続時間等に基いて算出されるもので、許容温度は実験等により決定される。
【００２８】
目詰まり抑制制御によれば、高負荷運転後であっても、オイルジェット４２の先端部が高温である場合には、オイル噴射量の増量状態を維持して前記先端部を継続的に冷却することができ、先端部の温度を効率よく低下させることができる。これにより、高負荷運転が頻繁に行われる場合でも、オイルジェット４２の耐熱性を向上させることができる。なお、本発明において、目詰まり抑制制御の実行タイミングは、高負荷運転時（高負荷運転後）に限定されるものではない。即ち、目詰まり抑制制御は、オイルジェット４２の先端温度が許容温度を超えるような任意の運転状態において実行すればよい。
【００２９】
（オイルジェット洗浄制御）
オイルジェット洗浄制御は、オイルジェット４２の洗浄要求が生じた場合に、前記洗浄要求が生じていない場合と比較してオイル噴射量を増加させ、噴射ノズルの内部等を洗浄するものである。ここで、洗浄要求が生じた場合とは、例えば故障診断制御によりオイル噴射系統の故障を検出した場合などである。オイルジェット洗浄制御は、図２に示すように、例えば中間負荷運転時において、燃料噴射量の増量制御等によりエンジン回転数を高くして、オイルポンプ４４の駆動回転数を上昇させることにより実現される。また、オイルジェット洗浄制御は、例えば減速運転（エンジンブレーキの使用）によりエンジン回転数が上昇したときに流量制御弁４６の開度を大きくしたり、可変容量型オイルポンプにおいてオイルの吐出量を増加させることにより実現してもよい。
【００３０】
オイルジェット洗浄制御によれば、ピストン１２の冷却要求がない場合でも、オイルジェット４２のオイル噴射量を増加させ、噴射ノズル内でオイルがスラッジ化するのを抑制することができる。また、スラッジ化しつつあるオイル等を多量のオイル噴射により剥離させ、これを除去することができる。従って、オイルジェット４２の目詰まりを抑制し、その作動状態を良好に保持することができる。
【００３１】
なお、前記実施の形態１では、図２中のオイル噴射抑制制御が請求項１におけるオイル噴射抑制手段の具体例を示し、故障診断制御が請求項２における故障診断手段の具体例を示している。また、図２中の目詰まり抑制制御は、請求項３における目詰まり抑制制御手段の具体例を示し、オイルジェット洗浄制御は、請求項４におけるオイルジェット洗浄制御手段の具体例を示している。
【符号の説明】
【００３２】
１０  エンジン（内燃機関）
１２  ピストン
１４  燃焼室
１６  クランク軸
１８  吸気通路
２０  排気通路
２２  スロットルバルブ
２４  触媒
２６  燃料噴射弁
２８  点火プラグ
３０  吸気バルブ
３２  排気バルブ
４０  オイルパン
４２  オイルジェット
４４  オイルポンプ
４６  流量制御弁（オイル供給圧可変手段）
４８  リリーフ弁
５０  クランク角センサ
５２  エアフローセンサ
５４  水温センサ
５６  油温センサ
６０  ＥＣＵ
【図１】
0005704106.tif 000002
【図２】
0005704106.tif 000003