(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの油圧を制御する装置であって、
オイルタンクからオイルを吸い上げるオイルポンプと、
オイルポンプにより吸い上げられたオイルの油圧が開弁圧Ｑａに達すると開弁し、オイル噴射経路を通じてピストンへ向かってオイルを噴射するピストンジェットと、
前記オイル噴射経路とは異なるオイルリターン経路に配置され、オイルポンプにより吸い上げられたオイルの油圧が開弁圧Ｑｂに達すると開弁するリリーフ弁と、
前記オイルリターン経路に配置される切替弁と、
を備え、
前記開弁圧Ｑｂをエンジンの潤滑に必要となる必要油量を確保できる必要油圧の範囲内で前記開弁圧Ｑａよりも低い開弁圧とし、
前記切替弁は循環油量推定手段により推定される推定油量を参照して開閉動作を行うことを特徴とするエンジンの油圧制御装置。
【請求項２】
請求項１記載のエンジンの油圧制御装置において、
前記循環油量推定手段は、油圧測定手段が取得した油圧値と、油温測定手段が取得した油温値と、ポンプ回転数から推定油量を算出することを特徴とするエンジンの油圧制御装置。
【請求項３】
請求項２記載のエンジンの油圧制御装置において、
前記切替弁は、油圧値が前記油温値とポンプ回転数から推定される油圧値に達していないときは、開弁動作を停止することを特徴としたエンジンの油圧制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの油圧を適切に制御することができるエンジンの油圧制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの内部には、オイルパン内に貯留された潤滑剤としてのオイルをオイルポンプによって吸入圧送し、潤滑各部に供給するためのオイル通路が形成されている。また、オイルポンプの下流のオイル通路には、オイルポンプの送油に伴うオイル通路内の圧力（油圧）が設定圧力以上となった時に開弁するオイルリリーフ弁を備えたオイルリリーフ通路が接続され、余剰のオイルをオイルパンに戻してオイル通路内の最大油圧を規制している。
ここで、オイルポンプはオイルの粘度が高くなる低温始動時に、オイル通路からのオイルリリーフ量を増大させてオイルポンプにかかる負担を軽減して始動性の向上を図る提案がされている（特許文献１）。
具体的には、エンジンを始動する際にはスタータモータによってフライホイールを回転させ、エンジンを始動可能な最小回転数まで到達させる必要があるが、低温時にはオイルの粘度が高くなることにより、オイル通路内を流動するオイルの流動抵抗が増してオイルポンプにかかる負担が増大し、これがスタータモータ駆動力の反力として作用するために、エンジンを始動可能な最小回転数に到達させることができなくなり、始動性の悪化をきたす。
そこで、特許文献１で提案されたオイル通路構造によれば、オイルポンプ下流のオイル通路とオイルパンとを連通する第１のオイルリリーフ通路と、これに並列に第２のオイルリリーフ通路とを設け、第１のオイルリリーフ通路にはオイル通路内の油圧が設定値以上となったときに開弁するオイルリリーフ弁を、第２のオイルリリーフ通路には温度及び始動信号によって開弁するオイルリリーフ通路開閉弁が設けられている。
このような構成とすることにより、オイルの粘度が高くなる低温時にはオイルリリーフ通路開閉弁が開弁し、第２のオイルリリーフ通路を介して一部のオイルがオイルパンに戻されるため、オイルポンプ下流の油圧が小さくなってオイルポンプにかかる負担が軽減される。
【０００３】
さらに、このような特許文献１による提案を改良するものとして特許文献２の提案もある。特許文献２には温度変化に伴うオイル粘度変化があっても常時始動に必要な最低油圧を確保しつつ、オイルポンプの負荷を軽減して始動性を向上させるエンジンのオイル通路構造が開示されている。具体的には、オイルポンプ下流のオイル通路とオイルパンとを連通する第１のオイルリリーフ通路と、これと並列に第２のオイルリリーフ通路を設け、第１のオイルリリーフ通路にはオイル通路内の油圧が設定油圧以上となったときに開弁するオイルリリーフ弁を、第２のオイルリリーフ通路には始動信号によって開弁するオイルリリーフ通路開閉弁を備えたエンジンのオイル通路構造において、上記第２のオイルリリーフ通路には、オイルリリーフ通路開閉弁と直列に第２のオイルリリーフ弁が設けられ、この第２のオイルリリーフ弁の開弁圧は第１のオイルリリーフ通路に設けられたオイルリリーフ弁の開弁圧よりも低く、かつ、始動時に必要な最低油圧以上の油圧で開弁するように設定されている。
このような構成とすることにより、第２のオイルリリーフ通路に設けたオイルリリーフ通路開閉弁を開弁させ、低温始動時にオイルポンプ下流の油圧を低下させてオイルポンプにかかる負担を軽減することができるとともに、第２のリリーフ弁の開弁が始動時に必要な最低油圧以上の油圧で行われるので、オイルの粘度変化があってもオイルが過剰にオイルパンに戻されることがなく始動時に必要な油量が確保される。
【０００４】
ところで、エンジンには暖機完了後のエンジン各部を適切に冷却する種々の仕組みが組み込まれているが、その中の一つにピストンジェットがある。これは稼働しているピストンに向かってオイルを噴射し、ピストン周辺の冷却を図ろうとするものである。このピストンジェットは、オイル流路内の油圧が所定値以上になるとピストンに向けられたノズルが開弁してオイルが噴射されるようになっている。
【０００５】
【特許文献１】特開昭５５−１３５１１２号公報
【特許文献２】実公平２−３４４０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以上説明したように特許文献１で提案されたエンジンの潤滑装置や、特許文献２で提案されたエンジンのオイル通路構造では、油圧が所定値以上となったときにオイルリリーフ弁を開弁してエンジン内の油圧が最大油圧を超過しないように規制している。ここで、特許文献１や特許文献２では、ピストンジェットについて何ら言及していないが、特許文献１や特許文献２におけるオイルリリーフ弁がオイル通路の最大油圧を規制していることに鑑みれば、ピストンジェットが作動する油圧はオイルリリーフ弁の開弁圧よりも低い。
このため、冷間始動時にオイルの粘度が高いことに起因して油圧（吐出圧）が上昇すると、オイルポンプの仕事量が増大する。オイルポンプの仕事量が増大すれば燃費の悪化等を招くこととなる。
また、油圧が上昇し、ピストンジェットの開弁圧に達すればオイルがピストンに向かって噴射されることになるが、暖機完了前であるにもかかわらずオイルが噴射されることは、ピストンの過冷却を招くこととなり、早期暖機完了の妨げになる。
【０００７】
そこで、本発明は、暖機完了後はピストンジェットによりピストンの冷却を行うことができ、冷間始動時は油圧の上昇を回避してオイルポンプの負担を軽減すると共にピストンジェットの噴射を停止することのできるエンジンの油圧制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる課題を解決するための、本発明のエンジンの油圧制御装置は、エンジンの油圧を制御する装置であって、オイルタンクからオイルを吸い上げるオイルポンプと、オイルポンプにより吸い上げられたオイルの油圧が開弁圧Ｑａに達すると開弁し、オイル噴射経路を通じてピストンへ向かってオイルを噴射するピストンジェットと、前記オイル噴射経路とは異なるオイルリターン経路に配置され、オイルポンプにより吸い上げられたオイルの油圧が開弁圧Ｑｂに達すると開弁するリリーフ弁と、前記オイルリターン経路に配置される切替弁と、を備え、前記開弁圧Ｑｂをエンジンの潤滑に必要となる必要油量を確保できる必要油圧の範囲内で前記開弁圧Ｑａよりも低い開弁圧としたことを特徴とする。このような構成とすれば冷間始動時にオイル粘度が高く油圧が上昇した場合であっても、所定の油圧Ｑｂに達するとリリーフ弁が開弁してオイルが開放されてオイルポンプのフリクションの低減、負担の軽減が図られる。また、ピストンジェットからピストンに向かってオイルが噴射されることもなく早期暖機完了の妨げとなることもない。また、開弁圧Ｑｂを所定の必要油圧以上の範囲内としておくことで潤滑各部に供給される油量が不足することは回避される。なお、前記オイルタンクは、シリンダブロック下部に取り付けられるオイルパンであってもよいし、別体のタンクでもよい。
【０００９】
ここで、前記切替弁は、低温時には開放されて前記オイルリターン経路のオイルを流通可能とするサーモスタットとすることができる。サーモスタットを用いれば、オイルの粘度が高くなっている低温時には開弁し、暖機が進んで油温が上昇してきたら閉弁して油圧を上昇させることができる。油圧が上昇し開弁圧Ｑａに達すればピストンジェットからのオイルの噴射が行われ、ピストンを冷却することができる。
【００１０】
このようにサーモスタットを用いれば油温に応じて切替弁を開閉させることができるが、前記切替弁は、エンジン回転数及びエンジン負荷に応じて開閉動作をする構成とすることができる。例えばＥＣＵで制御されるソレノイド弁等を用い、エンジン回転数及びエンジン負荷に応じた開閉指令に基づいて開閉動作を行う構成とすることができる。なお、このような切替弁は、適正な時期に開閉を行うためにエンジン回転数、エンジン負荷等の種々の値を参照することができる。これらの値は単独で又は適宜組み合わせて参照し、開閉時期を決めることができる。これらの値の取得は、従来、エンジン、車両が備えている各種センサから取得する。例えば、エンジン負荷は燃料噴射量又はアクセル開度で判断することができる。
【００１１】
さらに、このような切替弁はエンジン回転数及びエンジン負荷を参照してエンジンが油量を必要とする運転状態であると判断されるときは前記切替弁を閉弁する構成とする。例えばエンジン回転数は低回転であっても、エンジン高負荷のような場合は潤滑各部にオイルが供給されるように切替弁は閉弁する。また、低回転、低負荷の場合であっても油温等が高温の状態となっているときには切替弁を閉弁し、オイルジェットからオイルを噴射するようにできる。
【００１２】
さらに、前記切替弁は循環油量推定手段により推定される推定油量を参照して開閉動作を行う構成とすることができ、この循環油量推定手段は例えばＥＣＵ等であり、油圧計等の油圧測定手段が取得した油圧値と、油温計等の油温測定手段が取得した油温値と、ポンプ回転数から推定油量を算出する構成とすることができる。このような構成とすれば、潤滑各部がオイル不足の状態となることを回避しつつ、できるだけオイルポンプに負担のかからない油圧に保つことができ、オイルポンプのフリクションの低減、負担の軽減を図ることができる。
【００１３】
また、このような構成のエンジンの油圧制御装置では、前記切替弁は、油圧値が前記油温値とポンプ回転数から推定される油圧値に達していないときは、開弁動作を停止する構成とすることができる。実測した油圧値が推定した油圧値に達していないときは、切替弁が正常に機能しておらず何らかの故障が生じていることや、オイルの劣化、希釈化等が想定されるため、潤滑各部への必要量のオイル供給が滞ることがないように切替弁を閉弁状態とし、オイルポンプによって吸い上げられたオイルがオイルリターン経路を通じて戻されてしまうことがないようにしたものである。このとき、運転者に異常を知らせるようにチェックランプを点灯させる等の警告を行うようにしてもよい。また、これと同時にエンジンを保護すべくエンジン回転数を抑制する制御を行うこともできる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、リリーフ弁の開弁圧Ｑｂをエンジンの潤滑に必要となる必要油量を確保できる必要油圧の範囲内でピストンジェットの開弁圧Ｑａよりも低い開弁圧としたので、エンジンの冷間始動時にオイルの粘度が高いことに伴って油圧が上昇した際にピストンジェットによってオイルが噴射される前にリリーフ弁が開弁し、油圧を低下させてオイルポンプのフリクション低減、負担の軽減を図ると共に低温であるにもかかわらずオイルの噴射が行われることを回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は、本発明の油圧制御装置１を組み込んだエンジン２の概略構成を示した模式図である。油圧制御装置１は、クランクシャフトの回転によりオイルタンクに相当するオイルパン３からオイルを吸い上げるオイルポンプ４と、このオイルポンプ４により吸い上げられたオイルの油圧が開弁圧Ｑａに達すると開弁し、オイル噴射経路５を通じてピストン（図示せず）へ向かってオイルを噴射するピストンジェット６と、オイル噴射経路５とは異なるオイルリターン経路７に配置され、オイルポンプ４により吸い上げられたオイルの油圧が開弁圧Ｑｂに達すると開弁するリリーフ弁８と、オイルリターン経路７に配置される切替弁９を備えている。オイルポンプ４の上流端部にはストレーナ１０が配置されている。また、オイルリターン経路７の下流端はオイルポンプ４とストレーナ１０の間に接続され、戻されたオイルが循環するようになっている。戻されたオイルを直接オイルパン３内に注ぐのではなくオイルの経路の途中に戻すことにより、オイルパン３内のオイルを泡立たせてしまうことがない。なお、オイルパン内のオイルを泡立たせないために図２に示したようにオイルリターン経路７の下流端をオイルパン３のオイル面よりも下となる位置に接続する構成とすることもできる。
【００１７】
また、図に示すように、オイルポンプ４の下流にはオイルフィルタ１１が装着されている。オイル噴射経路５とオイルリターン経路７とは、このオイルフィルタ１１の下流で分岐している。このような構成とすることにより、切替弁９に異物が流入することを防止し、異物噛み込みによる作動不良を防止している。なお、オイルフィルタ１１の上流でオイル噴射経路５とオイルリターン経路７とを分岐させ、圧損が増大する前にオイルリターン経路７にリリースすることでオイルポンプ４のフリクションの低下、燃費向上を図る構成とすることもできる。
【００１８】
このような構成の油圧制御装置１のリリーフ弁８は経路中の油圧が所定の開弁圧Ｑｂに達すると開弁する。この開弁圧Ｑｂは、エンジン２の潤滑に必要となる必要油量を確保できる必要油圧の範囲内でピストンジェット６の開弁圧Ｑａよりも低い開弁圧に設定されている。
【００１９】
また、切替弁９は、感温部で油温を検知して、低温時には開弁してオイルポンプ４によって吸い上げられたオイルをオイルリターン経路７側に流すようになっている。
【００２０】
次に、以上のように構成される油圧制御装置１の動作について説明する。冷間時にエンジン２が始動し、クランクシャフトが回転を始めるとオイルポンプ４が動作を開始しオイルパン３内のオイルを吸い上げる。このとき、オイルは油温が低いことに起因して粘度が高くなっている。このように、油温が低いときはサーモスタットである切替弁９は開放している。また、エンジン始動直後で油圧がそれ程高くなっていないときは、リリーフ弁８は閉弁状態となっている。このため、オイルはリリーフ弁８で遮断されている。
【００２１】
オイルポンプ４が継続して稼働していると徐々に油圧が上昇し、リリーフ弁８の開弁圧である開弁圧Ｑｂに達するとリリーフ弁８が開弁状態となる。これにより経路内の油圧が低下し、オイルポンプ４のフリクションも低下し、負担が軽減される。また、開弁圧Ｑｂに達した時点でリリーフ弁８が開弁するため、それ以上油圧が上昇することはなく、ピストンジェット６の開弁圧Ｑａに達することもない。このため、冷間状態であるにもかかわらずピストンに向かってオイルが噴射されることもなく、エンジン２の早期暖機の妨げとなることもない。
【００２２】
一方、暖機が完了し油温が上昇すると、切替弁９が閉弁状態となりオイルリターン経路７内のオイルの流通を遮断する。これにより経路内の油圧はリリーフ弁８の開弁圧Ｑｂを越えて上昇することがある。上昇した油圧がピストンジェットの開弁圧Ｑａに達するとピストンジェット６からピストンに向かってオイルが噴射されて、ピストン周辺の冷却が行われる。
【実施例２】
【００２３】
次に、本発明の実施例２について図３を参照しつつ説明する。図３に示した油圧制御装置２０が実施例１の油圧制御装置１と異なる点は、実施例１の油圧制御装置１では、切替弁９が油温を検知して開閉を行うサーモスタットであるのに対し、実施例２の油圧制御装置２０では、切替弁２１は、センサ群２３から取得したデータに基づいて開閉指令を行うＥＣＵ２２によって制御される電磁ソレノイドを用いている点である。他の構成は、実施例１の油圧制御装置１と異なる所がないので、共通する要素については図面中、同一の参照番号を付してその詳細な説明は省略する。
【００２４】
このような油圧制御装置２０の切替弁２１は、エンジン回転数ＮＥや、燃料噴射量Ｑｖ、アクセル開度ＡＣＣＰに基づくエンジン負荷に応じて開閉動作を行う。ＥＣＵ２２は、運転状態によって選択される複数のマップを用意しており、取得したデータを解析することにより適切なマップを選択し、切替弁２１の開閉制御を行う。切替弁２１の制御の基本的な方針は、エンジン回転数及びエンジン負荷を参照してエンジンが油量を必要とする運転状態であると判断されるときは前記切替弁を閉弁状態として、潤滑各部にオイルを供給するというものである。以下、冷間始動時と、暖機完了後の切替弁開閉制御の一例を示す。
【００２５】
図４は、冷間始動時の切替弁開閉制御を示すフローチャートである。ＥＣＵ２２は、エンジン２が始動すると、センサ群２３に含まれる油温計、水温計から油温ＯＴ、水温ＷＴを取得してエンジン２の暖機前か否かの判断を行う（ステップＳ１１）。ステップＳ１１でＹＥＳと判断されたとき、すなわち、エンジン２が暖機前であると判断されたときは、ステップＳ１２へ進む。ステップＳ１２では、ＥＣＵ２２は、エンジン回転数ＮＥがマップ上に記録された値Ｘ１に達しているか否かの判断をする。ステップＳ１２でＹＥＳと判断されたとき、すなわち、エンジン回転数ＮＥが値Ｘ１に達していないと判断されたときはステップＳ１３へ進む。ステップＳ１３では、燃料噴射量Ｑｖ、アクセル開度ＡＣＣＰから求められるエンジン負荷がマップ上に記録された値Ｙ１に達しているか否かの判断をする。ステップＳ１３でＹＥＳと判断された場合、すなわち、エンジン負荷が値Ｙ１に達していないときはステップＳ１４に進む。ステップＳ１４では、ＥＣＵ２２は、切替弁２１を開弁状態とする。これにより経路中の油圧の上昇が抑制されオイルポンプ４のフリクション、負担の軽減、ひいては燃費の向上を図ることができる。
【００２６】
一方、ステップＳ１１、ステップＳ１２、ステップＳ１３のそれぞれのステップでＮＯと判断されたときは、いずれの場合も切替弁２１を閉弁状態とする（ステップＳ１５）。ステップＳ１５における措置が採られる場合はいずれの場合も潤滑各部に油量が必要であると判断されるような運転状態であることから、切替弁２１を閉弁状態として潤滑各部にオイルを供給するようにしたものである。なお、切替弁２１は、何らの制御を行われていない状態、すなわち、電磁ソレノイドに通電されていない状態では閉弁状態となっている。これは、制御系統等に何らかの異常が発生して、切替弁２１が作動しない場合であっても潤滑各部にオイルが供給されるようにするための措置である。
【００２７】
次に、暖機完了後の切替弁開閉制御を図５に示したフローチャートに基づいて説明する。暖機が完了し、暖機完了後のマップが選択されると、ＥＣＵ２２はステップＳ２１でエンジン回転数ＮＥがマップ上に記録された値Ｘ２に達しているか否かの判断をする。ステップＳ２１でＹＥＳと判断されたとき、すなわち、エンジン回転数ＮＥが値Ｘ２に達していないと判断されたときはステップＳ２２へ進む。ステップＳ２２では、燃料噴射量Ｑｖ、アクセル開度ＡＣＣＰから求められるエンジン負荷が、マップ上に記録された値Ｙ２に達しているか否かの判断をする。ステップＳ２２でＹＥＳと判断された場合、すなわち、エンジン負荷が値Ｙ２に達していないときはステップＳ２３に進む。ステップＳ２３では、ＥＣＵ２２は、切替弁２１を開弁状態とする。これにより経路中の油圧の上昇が抑制されオイルポンプ４のフリクション、負担の軽減、ひいては燃費の向上を図ることができる。
【００２８】
一方、ステップＳ２１、ステップＳ２２のそれぞれのステップでＮＯと判断されたときは、いずれの場合も切替弁２１を閉弁状態とする（ステップＳ２４）。ステップＳ２４における措置が採られる場合はいずれの場合も潤滑各部に油量が必要であると判断されるような運転状態であることから、切替弁２１を閉弁状態として潤滑各部にオイルを供給するようにしたものである。
【００２９】
上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。
【００３０】
なお、本発明の油圧制御装置による効果をまとめると、以下の如くである。まず、冷間時にオイルポンプにより吸い上げられたオイルをリリーフ弁により開放することによりオイルポンプのフリクションの低下を図ることができ、ピストンジェットの噴射停止によるピストン、ボア温度上昇による摺動フリクションの低減を促進することにより燃費の向上を図ることができる。また、ピストンジェットによるオイル噴射を適切に行うことができるようになることからピストン、ボア温度上昇による燃焼の安定、低温時の失火抑制、エミッション（ＨＣ）の排出を抑制することができる。さらに、オイルポンプのフリクションが低下することで極低温時のエンジン始動性の向上も期待できる。また、エンジン潤滑油量を少なくすることができるため、極低温時における潤滑油量不足に対する信頼性の余裕度を増すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】実施例１の油圧制御装置を組み込んだエンジンの概略構成を示した模式図である。
【図２】オイルリターン経路の下流端をオイルパンに接続した実施例の模式図である。
【図３】実施例２の油圧制御装置を組み込んだエンジンの概略構成を示した模式図である。
【図４】実施例２の油圧制御装置における切替弁開閉制御の一例を示すフローチャートである。
【図５】他の切替弁開閉制御の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３２】
１、２０  油圧制御装置
２  エンジン
３  オイルパン
４  オイルポンプ
５  オイル噴射経路
６  ピストンジェット
７  オイルリターン経路
８  リリーフ弁
９、２１  切替弁
２２  ＥＣＵ
２３  センサ群
【図１】
0004407613.tif 000002
【図２】
0004407613.tif 000003
【図３】
0004407613.tif 000004
【図４】
0004407613.tif 000005
【図５】
0004407613.tif 000006