(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧で駆動される可変動弁機構を備えた内燃機関に適用され、
前記内燃機関にて駆動されるオイルポンプと、前記オイルポンプの吐出側に接続された供給通路と、前記供給通路から前記内燃機関に設けられた潤滑対象にオイルを導く潤滑通路と、前記供給通路から前記可変動弁機構にオイルを導く油圧通路と、前記潤滑通路を流れるオイルの流量を調整可能な流量調整弁と、前記内燃機関のクランキング時に前記可変動弁機構に導かれるオイルの圧力が所定の目標圧力以上になるように前記内燃機関の始動時に前記流量調整弁を閉方向に制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記内燃機関のクランキングを開始してから経過した時間が長くなるに従って前記流量調整弁を前記内燃機関の始動時に最初に設定した初期開度から開方向に制御するオイル供給装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記内燃機関の始動開始時の温度が低いほど前記内燃機関のクランキング時に前記潤滑対象に導かれるオイルの量が減少するように前記初期開度を変更する請求項１に記載のオイル供給装置。
【請求項３】
前記内燃機関は、前記可変動弁機構にて吸気弁の動弁特性を変更することにより圧縮比よりも膨張比が大きい高膨張比で運転可能な内燃機関である請求項１又は２に記載のオイル供給装置。
【請求項４】
前記油圧通路には、前記供給通路から前記可変動弁機構へのオイルの流れは許容し、前記可変動弁機構から前記供給通路へのオイルの流れは阻止するチェック弁が設けられている請求項１〜３のいずれか一項に記載のオイル供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧で駆動される可変動弁機構を備えた内燃機関のオイル供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧で駆動される可変動弁機構を備え、オイルポンプの吐出側通路から内燃機関に設けられた潤滑部分にオイルを導く潤滑通路と可変動弁機構の油圧調整弁にオイルを導く油圧通路とを分岐させて設けた内燃機関が知られている。また、このような内燃機関において、潤滑通路に可変絞り弁を設け、内燃機関が低回転域で運転されている場合にはこの可変絞り弁を絞って油圧通路の油圧を上昇させる装置が知られている（特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２、３が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０４−２８７８１５号公報
【特許文献２】特開平０７−１０９９０７号公報
【特許文献３】特開２００９−０４１４４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の装置では、内燃機関の回転数がアイドリング回転数を含む極低回転域内の場合に可変絞り弁を全開にする。そのため、内燃機関のクランキング時に油圧が不足して可変動弁機構が動作しないおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は、内燃機関の始動時から可変動弁機構を動作させることが可能な内燃機関のオイル供給装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のオイル供給装置は、油圧で駆動される可変動弁機構を備えた内燃機関に適用され、前記内燃機関にて駆動されるオイルポンプと、前記オイルポンプの吐出側に接続された供給通路と、前記供給通路から前記内燃機関に設けられた潤滑対象にオイルを導く潤滑通路と、前記供給通路から前記可変動弁機構にオイルを導く油圧通路と、前記潤滑通路を流れるオイルの流量を調整可能な流量調整弁と、前記内燃機関のクランキング時に前記可変動弁機構に導かれるオイルの圧力が所定の目標圧力以上になるように前記内燃機関の始動時に前記流量調整弁を閉方向に制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記内燃機関のクランキングを開始してから経過した時間が長くなるに従って前記流量調整弁を前記内燃機関の始動時に最初に設定した初期開度から開方向に制御する（請求項１）。
【０００７】
本発明のオイル供給装置によれば、内燃機関の始動時に流量調整弁を閉方向に制御し、これにより内燃機関のクランキング時に可変動弁機構に導かれるオイルの圧力を速やかに目標圧力以上にすることができる。そのため、目標圧力を適切に設定することにより、内燃機関の始動時から可変動弁機構を動作させることができる。
【０００８】
また、本発明のオイル供給装置によれば、内燃機関のクランキングを開始してから経過した時間が長くなるに従って潤滑対象に送られるオイルの量が増加する。そのため、潤滑対象に送られるオイルが不足して潤滑対象が焼き付くことを防止できる。
【０００９】
この形態において、前記制御手段は、前記内燃機関の始動開始時の温度が低いほど前記内燃機関のクランキング時に前記潤滑対象に導かれるオイルの量が減少するように前記初期開度を変更してもよい（請求項２）。この形態によれば、始動開始時の内燃機関の温度が低いほど油圧通路に導かれるオイルの量を増加させることができる。そのため、始動開始時の内燃機関の温度が低いほど可変動弁機構が動作可能になる時期を早くすることができる。この場合、クランキング開始直後から可変動弁機構を動作させて吸気弁の開閉時期等を変更できるので、内燃機関の始動性能を改善できる。
【００１０】
本発明のオイル供給装置の一形態において、前記内燃機関は、前記可変動弁機構にて吸気弁の動弁特性を変更することにより圧縮比よりも膨張比が大きい高膨張比で運転可能な内燃機関であってもよい（請求項３）。このような内燃機関では、熱効率を向上させるために通常運転時は圧縮比よりも膨張比を大きくしている。しかしながら、周知のように機械的に設計値で定まる機械圧縮比ではなく、実際の吸気量で決まる実際の圧縮比（以下、実圧縮比と略す。）が小さいほど圧縮行程時の気筒内の温度は低下するため、実圧縮比が小さいと内燃機関を始動する際の気筒内の温度の上昇が緩やかになる。本発明のオイル供給装置では、始動時から可変動弁機構を動作させることができるので、始動時に吸気弁の動弁特性を変更して実圧縮比を大きくすることができる。これにより始動時に内燃機関の温度を速やかに上昇させることができるので、内燃機関の始動性能を改善できる。
【００１１】
本発明のオイル供給装置の一形態において、前記油圧通路には、前記供給通路から前記可変動弁機構へのオイルの流れは許容し、前記可変動弁機構から前記供給通路へのオイルの流れは阻止するチェック弁が設けられていてもよい（請求項４）。このようにチェック弁を設けることにより、内燃機関の停止時に可変動弁機構から供給通路にオイルが逆流することを防止できる。そのため、オイルが油圧通路から抜けることを防止できる。なお、チェック弁を設けると油圧通路の管路抵抗が増加するが、本発明では流量調整弁の開度を調整することにより可変動弁機構に送られるオイルの流量を調整できる。そのため、チェック弁を設けたことによる管路抵抗の増加を流量調整弁の開度を調整することで補償できる。従って、可変動弁機構に送られるオイルの流量が低下することを防止できる。
【発明の効果】
【００１２】
以上に説明したように、本発明のオイル供給装置によれば、内燃機関の始動時に流量調整弁を閉方向に制御し、これにより内燃機関のクランキング時に可変動弁機構に導かれるオイルの圧力を目標圧力以上にすることができる。そのため、内燃機関の始動時から可変動弁機構を動作させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本形態の一形態に係るオイル供給装置が組み込まれた内燃機関を概略的に示す図。
【図２】ＥＣＵが実行する制御実行時間設定ルーチンを示すフローチャート。
【図３】ＥＣＵが実行する流量調整弁制御ルーチンを示すフローチャート。
【図４】始動開始時の冷却水温度と制御実行時間との関係の一例を示す図。
【図５】始動開始時の冷却水温度と基本絞り量との関係の一例を示す図。
【図６】クランキング開始後に経過した時間と補正係数との関係の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、本発明の一形態に係るオイル供給装置が組み込まれた内燃機関を概略的に示している。この内燃機関（以下、エンジンと称することがある。）１は、ハイブリッド車両に動力源として搭載されるものである。このエンジン１は、吸気弁の閉弁時期を調整することにより実質的に圧縮比よりも膨張比が大きい高膨張比で運転可能に構成されている。エンジン１は４つの気筒（不図示）を備えている。各気筒には、それぞれピストン２が往復動自在に挿入されている。各ピストン２は、それぞれコネクティングロッド３にてクランクシャフト４と連結されている。クランクシャフト４は、複数の軸受５にてエンジン１の機関本体（不図示）に支持されている。機関本体の下部には、オイルが溜められるオイルパン６が設けられている。なお、これらの部分は周知のエンジンと同じであるため、詳細な説明を省略する。また、図示は省略したがこの車両には電動機及び発電機として機能するモータ・ジェネレータが動力源として搭載されている。エンジン１のクランキングは、このモータ・ジェネレータにて行われる。
【００１５】
エンジン１は、クランクシャフト４にて駆動される吸気側カムシャフト及び排気側カムシャフト（いずれも不図示）を備えている。吸気側カムシャフトには各気筒の吸気弁を開閉駆動するための複数のカムが、排気側カムシャフトには各気筒の排気弁を開閉駆動するための複数のカムがそれぞれ設けられている。また、エンジン１は、各気筒の吸気弁の動弁特性（例えば、開閉時期、作用角など）を変更可能な可変動弁機構１０を備えている。可変動弁機構１０は、油圧を使用してクランクシャフト４に対する吸気側カムシャフトの位相を変化させるアクチュエータ１１を備えている。アクチュエータ１１には、クランクシャフト４に対する吸気側カムシャフトの位相を進角させるための進角室と、クランクシャフト４に対する吸気側カムシャフトの位相を遅角させるための遅角室とが設けられている。可変動弁機構１０は、これら進角室及び遅角室のそれぞれの油圧を制御するためのオイルコントロールバルブ（ＯＣＶ）１２を備えている。ＯＣＶ１２と進角室とは進角室側油路１４にて接続され、ＯＣＶ１２と遅角室とは遅角室側油路１３にて接続されている。この可変動弁機構１０は、ＯＣＶ１２にて進角室及び遅角室のそれぞれの油圧を調整し、これによりクランクシャフト４に対する吸気側カムシャフトの位相を進角させたり遅角させたりして吸気弁の動弁特性を変更する。なお、これら可変動弁機構１０の構造及び制御方法は、内燃機関に設けられる周知のものと同じであるため、詳細な説明を省略する。周知のように油圧で動作する機器では、所定の下限圧以上の油圧が供給された場合に動作可能となる。アクチュエータ１１にも同様に下限圧が設定されており、アクチュエータ１１は進角室又は遅角室にこの下限圧以上の油圧が供給された場合に動作する。
【００１６】
エンジン１は、オイル供給装置２０を備えている。周知のようにエンジン１には上述した軸受５等の複数の潤滑対象が設けられている。なお、複数の潤滑対象には、この他にコネクティングロッド３とクランクシャフト４との間に設けられたコンロッドベアリング、及びピストン２の裏面にオイルを噴射するピストンオイルジェット等が含まれる。オイル供給装置２０は、これら複数の潤滑対象及び可変動弁機構１０にオイルを供給する。オイル供給装置２０は、オイルパン６に溜められているオイルをオイルストレーナ２１及びオイルフィルタ２２を介して汲み上げるオイルポンプ２３を備えている。オイルポンプ２３の吐出側には、供給通路２４が接続されている。この図に示したように供給通路２４は、分岐点２４ａにおいて潤滑通路２５と油圧通路２６とに分岐している。潤滑通路２５は、供給通路２４から軸受５を含む複数の潤滑対象にオイルを導く。油圧通路２６は、供給通路２４からＯＣＶ１２にオイルを導く。潤滑通路２５には、潤滑通路２５を流れるオイルの流量を調整可能な流量調整弁２７が設けられている。油圧通路２６には、エンジン停止時にＯＣＶ１２から供給通路２４へのオイルの逆流を防止するためのチェックバルブ２８が設けられている。ＯＣＶ１２とオイルポンプ２３の吸引側とはリターン通路２９にて接続されている。アクチュエータ１１であふれたオイルは、このリターン通路２９を介してオイルポンプ２３の吸引側に戻される。
【００１７】
流量調整弁２７の動作は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）３０にて制御される。ＥＣＵ３０は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＡＭ、ＲＯＭ等の周辺機器を含んだコンピュータユニットである。ＥＣＵ３０は、所定の制御プログラムに従ってエンジン１に設けられた制御対象を制御し、これによりエンジン１を目標とする運転状態に制御する。例えば、ＥＣＵ３０は、所定の始動条件が成立した場合にエンジン１のクランキングが開始されるようにスタータ又はモータ・ジェネレータの動作を制御する。なお、始動条件は、例えばイグニッションスイッチがオンの状態に切り替えられた場合に成立したと判定される。また、エンジン１の運転中に所定の停止条件が成立するとエンジン１を停止させる、いわゆるアイドルストップ制御が適用されたエンジンでは、このアイドルストップ制御によってエンジン１を停止させているときに運転者によってアクセルペダル又はシフトギアが操作されるなど所定の再始動条件が成立した場合にも始動条件が成立したと判定してもよい。この他に車両に搭載されているバッテリの充電率が所定の判定値未満の場合に始動条件が成立したと判定してもよい。ＥＣＵ３０には、エンジン１の運転状態を判別するためにエンジン１の冷却水の温度に対応した信号を出力する水温センサ３１等が接続されている。ＥＣＵ３０には、この他にもエンジン１の回転数に対応した信号を出力する回転数センサ等の種々のセンサが接続されているが、それらの図示は省略した。
【００１８】
ＥＣＵ３０は、エンジン１の運転状態に応じて可変動弁機構１０の動作を制御し、これによりエンジン１の膨張比と実圧縮比との関係を変更する。例えば、エンジン１の運転中は膨張比が実圧縮比よりも大きい高膨張比になるように可変動弁機構１０の動作を制御する。これによりエンジン１の熱効率が向上する。ただし、周知のように実圧縮比が小さいほど圧縮行程時の気筒内の温度が低くなる。そのため、エンジン１の始動時にエンジン１の温度が低く、かつエンジン１の実圧縮比が膨張比より小さいと気筒内の温度が低くなり始動性が悪化する。そこで、このような場合には実圧縮比が膨張比に近付くように可変動弁機構１０の動作を制御する。上述したように可変動弁機構１０は油圧にて動作する。そのため、ＥＣＵ３０は、エンジン１の始動時に可変動弁機構１０を動作させる場合には流量調整弁２７の動作を制御して可変動弁機構１０に送るオイルを確保する。
【００１９】
図２及び図３は、このような制御を行うためにＥＣＵ３０が実行するルーチンを示している。図２は、図３のルーチンで使用する制御実行時間を設定するためのルーチンである。図３は、流量調整弁２７の動作を制御するためのルーチンである。これらのルーチンを実行することによりＥＣＵ３０が本発明の制御手段として機能する。まず、図２のルーチンについて説明する。ＥＣＵ３０は、図２に示した制御実行時間設定ルーチンをエンジン１の状態に拘わりなく所定の周期で繰り返し実行する。
【００２０】
図２のルーチンにおいてＥＣＵ３０は、まずステップＳ１１で設定フラグがオンの状態か否か判定する。設定フラグは、制御実行時間が既に設定済みであるか否かを示すフラグである。設定フラグの状態は、ＥＣＵ３０のＲＡＭ等に記憶されて保持される。設定フラグがオフの状態であると判定した場合にはステップＳ１２に進み、ＥＣＵ３０はエンジン１の運転状態を取得する。エンジン１の運転状態としては、例えば冷却水の温度等が取得される。続くステップＳ１３においてＥＣＵ３０は、上述した所定の始動条件が成立したか否か判定する。始動条件が不成立と判定した場合には今回のルーチンを終了する。
【００２１】
一方、始動条件が成立したと判定した場合にはステップＳ１４に進み、ＥＣＵ３０はエンジン１のクランキングが開始されてから経過した時間を計測するためのタイマＴをリセットし、続いてそのタイマＴのカウントを開始する。続くステップＳ１５においてＥＣＵ３０は、制御実行時間を設定する。この制御実行時間は、エンジン１の始動時に可変動弁機構１０に送られるオイルの圧力が所定の目標圧力以上になるように流量調整弁２７の動作を制御する時間である。周知のように始動開始時のエンジン１の温度が低いほどエンジン１の温度が運転に適した温度に上昇するまでの時間が長くなる。そこで、制御実行時間は、例えば始動開始時のエンジン１の冷却水の温度が低いほど長くなるように始動開始時の冷却水の温度に基づいて設定すればよい。具体的には、例えば図４に一例を示したマップを参照して設定すればよい。なお、この図に示した始動開始時の冷却水の温度と制御実行時間との関係は、予め実験又は数値計算等により求めてＥＣＵ３０のＲＯＭに記憶させておけばよい。この図に示した温度Ｔａは、例えばオイルの粘度が急に高くなり始める温度、モータ・ジェネレータに接続されているバッテリの温度特性上モータ・ジェネレータの出力が制限される温度、及びエンジン１の燃焼が急に悪化する温度等を考慮して設定される。このように設定された温度Ｔａは、例えば氷点付近から下の温度になる。
【００２２】
次のステップＳ１６においてＥＣＵ３０は、設定フラグを既に制御実行時間が設定済みであることを示すオンの状態に切り替える。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００２３】
ステップＳ１１において設定フラグがオンの状態であると判定した場合にはステップＳ１７に進み、ＥＣＵ３０はエンジン１が停止中か否か判定する。この判定は、例えばエンジン１の回転数に基づいて行う周知の判定方法で行えばよい。エンジン１が始動中又は運転中と判定した場合には今回の制御ルーチンを終了する。一方、エンジン１が停止中と判定した場合にはステップＳ１８に進み、ＥＣＵ３０は設定フラグをオフの状態に切り替える。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００２４】
次に図３の流量調整弁制御ルーチンについて説明する。この制御ルーチンは、エンジン１の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。なお、図３において図２と同一の処理には同一の符号を付して説明を省略する。
【００２５】
この制御ルーチンにおいてＥＣＵ３０は、まずステップＳ１２でエンジン１の運転状態を取得する。続くステップＳ２１においてＥＣＵ３０は、タイマＴの値が制御実行時間以下か否か判定する。タイマＴの値が制御実行時間より大きい場合にはステップＳ２２に進み、ＥＣＵ３０は流量調整弁２７の制御目標開度に全開を設定し、流量調整弁２７の開度をリセットする。
【００２６】
一方、タイマＴの値が制御実行時間以下の場合にはステップＳ２３に進み、ＥＣＵ３０は流量調整弁２７の制御目標開度のベースとなる基本開度を算出する。この基本開度は、エンジン１のクランキング時に可変動弁機構１０に送られるオイルの圧力が予め設定した目標圧力以上になるように設定される。目標圧力は、上述したアクチュエータ１１の下限圧に基づいて設定すればよい。例えば、下限圧よりも若干高い圧力が目標圧力に設定される。また、上述したように実圧縮比が小さいほど圧縮行程時の気筒内の温度が低くなる。そこで、始動開始時のエンジン１の温度が低いほど油圧通路２６に導かれるオイル量を増加させ、これにより可変動弁機構１０が動作可能になる時期を早くする。このような基本開度は、例えば図５に一例を示したマップに基づいて算出すればよい。なお、この図に示した始動開始時の冷却水の温度と基本開度との関係は、予め実験又は数値計算等により求めてＥＣＵ３０のＲＯＭに記憶させておけばよい。
【００２７】
次のステップＳ２４においてＥＣＵ３０は、補正係数を算出する。この補正係数は、基本開度を補正するための係数であり、クランキング開始後に経過した時間が長くなるほど小さい値が算出される。具体的には、補正係数は例えば図６に一例を示したマップに基づいて算出すればよい。この図に示したように補正係数は０〜１の間の数値が設定される。なお、この図に示したクランキング開始後に経過した時間と補正係数との関係は、予め実験又は数値計算等により求めてＥＣＵ３０のＲＯＭに記憶させておけばよい。続くステップＳ２５においてＥＣＵ３０は、基本開度に補正係数を掛けて補正後開度を算出する。
【００２８】
ステップＳ２２又はステップＳ２５で流量調整弁２７の開度を求めた後はステップＳ２６に進み、ＥＣＵ３０は求めた開度になるように流量調整弁２７の動作を制御する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００２９】
以上に説明したように本発明のオイル供給装置によれば、エンジン１の始動時にエンジン１の温度が低い場合には、流量調整弁２７を閉方向に制御して可変動弁機構１０に送られるオイルの量を増加させる。これによりエンジン１のクランキング時に可変動弁機構１０に送られるオイルの圧力が目標圧力以上に上昇するので、エンジン１の始動時から可変動弁機構１０を動作させることができる。そのため、可変動弁機構１０で吸気弁の閉弁時期を変更してエンジン１の実圧縮比を膨張比に近付けることができる。これにより始動時に気筒内の温度を迅速に上昇させることができるので、エンジン１の始動性能を改善できる。
【００３０】
また、本発明のオイル供給装置によれば、エンジン１のクランキングを開始してから経過した時間が長くなるに従って補正係数を小さくする。そのため、流量調整弁２７は、クランキングを開始してから経過した時間が長くなるに従って始動開始時に最初に設定された初期開度から開方向に制御される。このように流量調整弁２７を制御することにより、軸受５を含む複数の潤滑対象に送るオイルの量を増加させ、これら潤滑対象の焼き付きを防止できる。
【００３１】
本発明のオイル供給装置によれば、始動開始時に最初に設定される流量調整弁２７の初期開度は、始動開始時におけるエンジン１の温度が低いほど潤滑対象に導かれるオイルの量が減少するように設定される。このように初期開度を設定することにより始動開始時のエンジン１の温度が低いほど油圧通路２６に導かれるオイルの量が増加し、可変動弁機構１０が動作可能になる時期が早くなる。そのため、始動時にエンジン１の温度を迅速に上昇させることができる。従って、エンジン１の始動性能を改善できる。
【００３２】
本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本発明が適用される内燃機関は、実圧縮比よりも膨張比が大きい高膨張比で運転可能な内燃機関に限定されない。本発明は、実圧縮比と膨張比とがほぼ同じ内燃機関に適用してもよい。また、本発明が適用される内燃機関は、ハイブリッド車両用の内燃機関に限定されない。本発明は、種々の車両に搭載される内燃機関に適用してよい。
【００３３】
本発明が適用される内燃機関は、吸気側カムシャフトのみに可変動弁機構が設けられた内燃機関に限定されない。本発明は、吸気側カムシャフト及び排気側カムシャフトの少なくともいずれか一方に可変動弁機構が設けられた内燃機関に適用してよい。
【００３４】
上述した形態では、内燃機関の温度として内燃機関の冷却水の温度を参照したが、冷却水の温度の変わりにオイルの温度を参照してもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１  内燃機関
１０  可変動弁機構
２０  オイル供給装置
２３  オイルポンプ
２４  供給通路
２５  潤滑通路
２６  油圧通路
２７  流量調整弁
２８  チェックバルブ
３０  エンジンコントロールユニット（制御手段）
【図１】
0005168372.tif 000002
【図２】
0005168372.tif 000003
【図３】
0005168372.tif 000004
【図４】
0005168372.tif 000005
【図５】
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【図６】
0005168372.tif 000007