(57)【要約】      （修正有）【課題】エンジンの冷間始動時などに、オイルに含まれる氷塊がメインギャラリに侵入することを抑制して、潤滑不良による不具合を防止する。【解決手段】オイルパンから汲み上げたオイルを、オイルフィルタ４を通過させた後にメインギャラリに送給するオイル供給装置において、そのオイルフィルタ４とメインギャラリとの間の高圧オイル通路５０に、オイルから固形物を濾過するメッシュと、その近傍のオイルを加熱可能なヒータとを配設する。両者をメッシュヒータ６として一体化するのが好ましい。冷間始動時にオイルに含まれている水分が凍結していると判定すれば、メッシュヒータ６に通電して、捕捉した氷塊７を加熱し速やかに融かす。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のオイルパンから汲み上げたオイルを、フィルタを通過させた後にメインギャラリに送給し、このメインギャラリから各潤滑部に分配するようにした内燃機関のオイル供給装置であって、
前記フィルタとメインギャラリとの間のオイル通路には、流通するオイルから固形物を濾過するメッシュが配設されているとともに、このメッシュの近傍のオイルを加熱可能にヒータが配設されており、
前記オイルに含まれている水分が凍結していることを判定する判定手段と、
前記判定手段によって水分が凍結していると判定された場合、機関始動時に前記ヒータによってオイルを加熱させる加熱制御手段と、を備えることを特徴とする内燃機関のオイル供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の各潤滑部にオイルを供給するオイル供給装置に関し、特に、冷間始動時などにヒータによってオイルを加熱するようにしたものに係る。
【背景技術】
【０００２】
従来より一般に内燃機関の下部にはオイルパンが設けられて、潤滑のためのオイルが貯留されている。そして、機関始動時にオイルポンプが動作を開始すると、オイルパン内のオイルが汲み上げられて、フィルタを通過した後にメインギャラリに送給され、ここから各潤滑部に分配されるようになっている。このような内燃機関の冷間始動後にはオイルの温度が低いため、その粘度が高くなっていて、内燃機関のフリクション増大の一因となることは知られている。
【０００３】
これに対し例えば特許文献１に記載の車両の油温制御装置では、オイルパン内もしくはオイルパンとフィルタとの間に電気ヒータを設け、冷間始動後の車両の走行中にオイルを加熱することによって、その温度上昇を促すようにしている。しかも、電気ヒータにおいて消費される電力を賄うために、車両の減速時に運動エネルギーを回生して発電しながら、電気ヒータに電力を供給するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２７０６１８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、一般的に内燃機関の燃焼ガスには水蒸気が含まれており、例えば未暖機状態のように内燃機関の温度が低いときにはクランクケース内で凝縮水が発生して、オイルに混入することになる。このようにしてオイルに混入した水分は、寒冷地などにおいて凍結することがあり、これにより生成した氷塊がメインギャラリに侵入すると、潤滑不良を引き起こすおそれがある。
【０００６】
すなわち、内燃機関の停止後もフィルタとメインギャラリとの間のオイル通路にはオイルが残っているので、このオイルに含まれている水分が凍結すると、生成した氷塊は機関始動時にフィルタを通過することなく直接、メインギャラリに侵入することになる。こうしてメインギャラリに侵入した氷塊は、さらに下流側（オイルの流れの下流側）の比較的狭いオイル通路を閉塞させ、オイルの循環を妨げるおそれがあり、さらに例えばクランクジャーナルなどに侵入すると、摺動面にダメージを与えるおそれもある。
【０００７】
かかる問題点については、前記従来例のように車両の減速時に電気ヒータによってオイルを加熱するようにしても、それ以前の機関始動時に氷塊がメインギャラリに侵入してしまうと、前記のような潤滑不良による不具合（オイル通路の閉塞や潤滑部のダメージ）を防止することはできない。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、内燃機関の冷間始動時などにフィルタとメインギャラリとの間のオイル通路から氷塊がメインギャラリに侵入することを抑制し、もって、潤滑不良による不具合の発生を防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の目的を達成すべく本発明では、内燃機関のオイルパンから汲み上げたオイルを、フィルタを通過させた後にメインギャラリに送給し、このメインギャラリから各潤滑部に分配するようにしたオイル供給装置を対象として、前記フィルタとメインギャラリとの間のオイル通路には、流通するオイルから固形物を濾過するメッシュを配設するとともに、このメッシュの近傍のオイルを加熱可能にヒータを配設している。
【００１０】
そして、前記オイルに含まれている水分が凍結していることを判定する判定手段と、この判定手段によって水分が凍結していると判定された場合に、機関始動時に前記ヒータによってオイルを加熱させる加熱制御手段と、を備えるものとする。なお、水分の凍結については例えば、機関始動時に水温センサ、油温センサなどによって検出される温度に基づいて、オイル中で水分が凍結しているか否か判定するようにすればよい。
【００１１】
また、機関始動時にオイル中に含まれている水分の量も考慮して、ヒータによりオイルを加熱させるか否か決定するようにしてもよい。オイルに混入している水分量は、エンジンの冷間始動時に油温が所定温度（例えば内燃機関の暖機状態に対応する温度）に達するまでの燃料噴射量などの履歴に基づいて、推定することができる。
【００１２】
前記の特定事項により、例えば内燃機関の冷間始動時に判定手段よって、オイルに含まれている水分が凍結していると判定されると、加熱制御手段によってヒータが動作され、フィルタとメインギャラリとの間のオイル通路に配設されたメッシュの近傍のオイルを加熱するようになる。これにより、メッシュに捕捉されている氷塊を融かして、メインギャラリへの侵入を抑制することができ、氷塊によるオイル通路の閉塞や潤滑部のダメージなどを未然に防止することができる。
【００１３】
すなわち、例えば寒冷地などにおいて内燃機関の停止中には、潤滑系統においてフィルタとメインギャラリとの間のオイル通路に残っているオイルの内部で水分が凍結し、氷塊が生成することがあるが、この氷塊は、その後の機関始動時にメインギャラリに向かうオイルの流れから分離され、メッシュに捕捉されるようになる。そして、前記のようにヒータによってオイルが加熱されると、メッシュに捕捉されている氷塊は殆ど融けてしまい、メインギャラリへ侵入することはない。
【００１４】
好ましいのは前記メッシュを電熱線で構成し、それ自体を前記ヒータとすることであり、こうすれば、メッシュに捕捉した氷塊を効率良く融かすことができるとともに、メッシュと別体のヒータを設けるのに比べて設置スペースが小さくて済み、コストの低減も図られる。なお、メッシュと別体のヒータを設けるのであれば、捕捉されている氷塊を効率良く融かすためにヒータを、メッシュの上流側に設けるのがよい。
【００１５】
また、前記のように内燃機関の冷間始動時に、必要に応じてヒータによりオイルを加熱するとともに、オイル通路からメインギャラリにかけての油圧が所定圧以上になっているか否か判定し、所定圧未満に留まっている場合はオイル通路が閉塞していると考えられるので、氷塊が融けてしまうまで機関始動を制限することが好ましい。すなわち、例えば、燃料供給を停止するとともに、クランキングの回転速度を落とすか、或いは一時的にクランキングを停止させることによって、潤滑部へのダメージをより確実に防止することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、内燃機関の潤滑系統におけるオイルのフィルタとメインギャラリとの間にメッシュを配設するとともに、このメッシュの近傍のオイルを加熱可能なヒータを配設して、冷間始動時など必要に応じて前記ヒータによりオイルを加熱するようにしたので、オイル中の水分が凍結して氷塊となっていても、この氷塊がメインギャラリに侵入することは十分に抑制でき、潤滑不良による不具合を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態に係るエンジンのオイル供給装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】オイルフィルタおよび高圧オイル通路の断面図である。
【図３】エンジンの冷間始動時における高圧オイル通路の加熱処理の手順を示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、一例としてハイブリッド自動車に搭載される内燃機関（以下、エンジンという）に本発明を適用した実施の形態について説明する。図１には仮想線で外形を示すように、エンジン１は一例として直列４気筒エンジンであり、図には一つのみ仮想線で示すが、それぞれのシリンダ１１（気筒）にはピストン１２が収容され、コネクティングロッド１３を介してクランクシャフト１４（主軸部分を仮想線で示す）に連結されている。このクランクシャフト１４は、図の例では５つのクランクジャーナル１４ａによって回転自在に支持されており、その下方にはオイルパン２が配設されている。
【００１９】
図示はしないが、オイルパン２内にはエンジンオイル（以下、単にオイルという）が貯留されており、エンジン１には、そうしてオイルパン２内に貯留されているオイルを汲み上げて、前記のピストン１２やクランクジャーナル１４ａ等（潤滑部）に供給するためのオイル供給装置が設けられている。このオイル供給装置は、オイルポンプ３の動作によってオイルパン２から汲み上げたオイルを、オイルフィルタ４を通過させてメインギャラリ５へ送給し、ここから前記の各潤滑部に分配するようにしたものである。
【００２０】
詳しい説明は省略するがオイルポンプ３は、例えばチェーンカバーに配設された内接式ギヤポンプであって、クランクシャフト１４によって駆動されるようになっている。このオイルポンプ３の吸入側に接続されたオイル吸入通路３１は、下方に延びた後に折れ曲がってエンジン１の後方（図の左手前）に延び、オイルストレーナ３２に至る。オイルストレーナ３２は、オイルパン２内に貯留されているオイルに浸かるように配設されている。
【００２１】
一方、オイルポンプ３の吐出側に接続されたオイル吐出通路３３は、図の例ではエンジン１の後方に向かって延びていて、その後端部が下向きに折れ曲がってオイルフィルタ４に接続されている。このオイルフィルタ４は、図２を参照して後述するように、ハウジング４０内に収容したエレメント４１によってオイルから異物や不純物などを濾過するものであり、こうして濾過されたオイルがオイルフィルタ４からその上方に延びる高圧オイル通路５０に送り出される。
【００２２】
その高圧オイル通路５０の上端部が連通するメインギャラリ５は、本実施形態では４つのシリンダ１１（図には一つのみ示す）が並ぶエンジン前後方向に延びていて、前記のように高圧オイル通路５０によって送給されてくるオイルを、複数の分岐通路５１，５２に分配し、ピストン１２やクランクジャーナル１４ａ等（潤滑部）に供給するようになっている。
【００２３】
例えば、メインギャラリ５の前端部（図１の右奥の端部）から上方に延びる第１の分岐通路５１は、図示しないシリンダヘッド内に配設された動弁系にオイルを供給する。また、メインギャラリ５の長手方向に等間隔を空けて分岐し、それぞれ下方に延びる第２の分岐通路５２は、クランクジャーナル１４ａにオイルを供給する。こうしてエンジン１の各潤滑部に供給されたオイルは、図示しないオイル落とし通路を流下して、再びオイルパン２内に貯留される。
【００２４】
−オイルフィルタおよび高圧オイル通路−
次に図２を参照して、オイルフィルタ４および高圧オイル通路５０の構造を説明する。図２には断面で示すようにオイルフィルタ４のハウジング４０は、下方に開口する有底円筒状とされ、その上壁部がシリンダブロックのブラケット部１０に取り付けられている。ハウジング４０の上壁部は押さえ板４２を介してナット部材４３によりブラケット部１０に取り付けられており、そのナット部材４３には、円筒状のエレメント４１の上端部が外側から嵌め合わされている。一方、エレメント４１の下端部は、ハウジング４０に組み合わされるキャップ４４によって支持されている。
【００２５】
そして、前記ブラケット部１０には、前記オイル吐出通路３３と連通する環状のオイル流入路１０ａが形成されており、ここに流入したオイルは、ハウジング４０の上壁部に設けられた複数の孔部４０ａと、押さえ板４２を貫通する複数の孔部４２ａとを順次、経由して、ハウジング４０内に導入される。このオイルがエレメント４１を通過して濾過されつつ、当該エレメント４１の中央の貫通孔４１ａに流入し、その上端に連通するオイル流出路へと送り出される。
【００２６】
このオイル流出路は、本実施形態ではナット部材４３の内部の油路４３ａと、円筒状の連結部材４５の内部の油路４５ａとによって構成され、前記の高圧オイル通路５０に連通している。そして、本実施形態の特徴部分として高圧オイル通路５０には、電熱線で構成されたメッシュ６が配設されていて、後述するようにＥＣＵ１００によって通電されることにより、電気ヒータとしても機能するようになっている（以下、メッシュヒータ６という）。
【００２７】
また、前記メッシュヒータ６よりも上流側（図２の下側）の高圧オイル通路５０には、油温センサ１５が配設されており、この油温センサ１５からの信号は、図１に示すようにメインギャラリ５に配設された油圧センサ１６からの信号とともに、ＥＣＵ１００に入力されるようになっている。
【００２８】
−ＥＣＵ−
本実施形態のＥＣＵ１００は、一例としてエンジン１の運転制御を行う公知の電子制御ユニットからなり、図示は省略するが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびバックアップＲＡＭなどを備えている。ＥＣＵ１００には、前記した油温センサ１５、油圧センサ１６の他に、車両のイグニッションスイッチ１７（以下、ＩＧ−ＳＷ１７と略称する）やスタータモータ１８なども接続されている。
【００２９】
そして、ＥＣＵ１００は、それらのセンサやスイッチなどから入力する信号に基づいて種々の制御プログラムを実行することにより、エンジン１の各種アクチュエータ（例えば図示しないスロットルバルブ、インジェクタ、イグナイタ等）の制御を行う。特に、エンジン１の冷間始動時にＥＣＵ１００は、前記油温センサ１５などからの信号に基づいて、メッシュヒータ６に捕捉した氷塊７（図２にのみ示す）を融かすための通電制御も行うようになっている。
【００３０】
すなわち、エンジン１の燃焼ガスには水蒸気が含まれているので、例えば未暖機状態のようにエンジン１の温度が低いときにはクランクケース内で発生した凝縮水が、オイルパン２に貯留されているオイルに混入する。特に、本実施の形態のようなハイブリッド自動車のエンジン１では、その始動および停止が頻発するため、暖機途中でエンジン１の運転が停止されることも多く、オイル中に混入した水分は蒸発せずに蓄積されるようになる。
【００３１】
このようにオイル中に蓄積した水分は、例えば寒冷地などにおいて凍結することがあり、これにより生成した氷塊７がメインギャラリ５に侵入すると、その下流側の分岐通路５１，５２の閉塞や潤滑部のダメージといった不具合が起きるおそれがあった。すなわち、エンジン１の停止後も高圧オイル通路５０にはオイルが残っており、このオイルに含まれている水分が凍結すると、生成した氷塊７がエンジン１の冷間始動時にメインギャラリ５に侵入してしまうおそれがあった。
【００３２】
こうしてメインギャラリ５に侵入した氷塊７は、さらに下流側（オイルの流れの下流側）の比較的狭い分岐通路５１，５２を閉塞させたり、例えばクランクジャーナル１４ａにまで侵入したりして、摺動面にダメージを与えるおそれがある。そこで、本実施形態では、図２を参照して上述したように、高圧オイル通路５０にメッシュヒータ６を設けて、流通するオイルに含まれている氷塊７を捕捉するとともに、メッシュヒータ６に通電して氷塊７を加熱し、融かすようにしたものである。
【００３３】
以下に図３を参照して、本実施形態の制御装置においてＥＣＵ１００によって行われる冷間始動時の高圧オイル通路の加熱処理について説明する。なお、図３の処理は、ＩＧ−ＳＷ１７のオン操作などに応じて開始されるものであり、この処理を実行することによってＥＣＵ１００は、オイル中の水分が凍結していることの判定手段と、メッシュヒータ６によってオイルを加熱させる加熱制御手段と、を構成する。
【００３４】
−高圧オイル通路の加熱処理−
まず、例えばＩＧ−ＳＷ１７のオン操作などに応じてエンジンが始動されるときには、そのＩＧ−ＳＷ１７からの信号の入力に応じて図３のフローがスタートし（ＩＧオン）、ステップＳＴ１では、オイルに含まれている水分が凍結しているか否か判定する。これは例えば、前回、ＩＧ−ＳＷ１７がオフ操作されてから現在までのオイルの温度（油温）の履歴に基づいて、以下のように判定することができる。
【００３５】
すなわち、本実施の形態ではＥＣＵ１００において、ＩＧ−ＳＷ１７のオフ操作後も所定時間（例えば１０分くらい）毎に油温センサ１５からの信号を入力し、記憶しておく。そして、ＩＧ−ＳＷ１７がオン操作されれば、過去に遡って設定時間（例えば８時間くらい）の間に油温が所定温度（オイル中に含まれている水分が凍結するような温度であり、例えば０℃）以下になっており、かつ現在まで所定温度（例えば２℃）を超えていないことを判定し、この場合に水分が凍結していると判定する。
【００３６】
なお、前記のように油温センサ１５による検出値によって判定するのではなく、例えば図示しない水温センサによる検出値に基づいて判定するようにしてもよい。また、前記のように現在までの油温の履歴に基づいて判定するのではなく、より簡易には現在の油温が所定温度（例えば０℃）以下になっていることによって、オイルに含まれている水分が凍結していると判定することもできる。
【００３７】
そして、前記のステップＳＴ１において水分が凍結していないと否定判定（ＮＯ）すれば、オイルの加熱処理は行わずに後述のステップＳＴ３に進む一方、水分が凍結していると肯定判定（ＹＥＳ）すれば、ステップＳＴ２に進んでメッシュヒータ６に通電し、その近傍のオイルを加熱する。続いてステップＳＴ３では、スタータモータ１８が動作したか否か判定し（スタータ・オン？）、スタータモータ１８が動作するまでは否定判定（ＮＯ）して前記ステップＳＴ１に戻る。
【００３８】
一方、スタータモータ１８が動作してエンジン１のクランキングが開始されると、前記ステップＳＴ３で肯定判定（ＹＥＳ）してステップＳＴ４に進む。クランキングに伴い動作を開始するオイルポンプ３によって、オイルパン２からオイルが汲み上げられてメインギャラリ５に供給されるようになるので、ステップＳＴ４では、油圧センサ１６により検出されるメインギャラリ５の油圧が所定圧未満か否か判定する。
【００３９】
この判定が否定判定（ＮＯ）であれば、メインギャラリ５の油圧が所定圧以上に上昇しているので、メッシュヒータ６においてメインギャラリ５へのオイルの流通が氷塊７によって妨げられてはおらず、通常のエンジン始動が可能な状態である。そこで、ステップＳＴ５に進んでエンジン１の始動のための制御、即ちインジェクタによる燃料の噴射供給およびイグナイタによる点火プラグへの通電（点火プラグによる混合気への点火）などの制御を実行して、制御終了となる（エンド）。
【００４０】
一方、油圧センサ１６により検出されるメインギャラリ５の油圧が所定圧未満であれば、前記のステップＳＴ４において肯定判定（ＹＥＳ）してステップＳＴ６に進む。この場合は、高圧オイル通路５０のメッシュヒータ６に氷塊７が多く捕捉されていて、メインギャラリ５へのオイルの流通を妨げていると考えられるので、前記のようなエンジン１の始動制御を一時的に制限して、前記のステップＳＴ１にリターンする。
【００４１】
すなわち、例えば前記ステップＳＴ２のメッシュヒータ６への通電によって、そこに捕捉されている氷塊７が融けてしまうと考えられる所定期間、燃料の噴射供給および点火プラグへの通電を禁止する。また、一時的にクランキングの回転速度を低下させたり、或いはスタータモータ１８の動作（クランキング）も停止させたりする。これにより、潤滑部へのダメージを効果的に抑制できる。
【００４２】
そうしてエンジン１の始動制御を一時的に制限しつつ、メッシュヒータ６に通電することによって、このメッシュヒータ６に捕捉されている氷塊７を効率良く融かすことができる。氷塊７が融けてしまえば、メインギャラリ５の油圧は所定圧以上になり、ステップＳＴ４で否定判定（ＮＯ）されるので、前記ステップＳＴ５に進んでエンジン１の始動制御を実行し、制御終了となる（エンド）。
【００４３】
以上、説明したように本実施の形態に係るエンジン１のオイル供給装置によると、エンジン１の冷間始動時にオイルに氷塊７が含まれていても、この氷塊７は、オイルフィルタ４に続く高圧オイル通路５０のメッシュヒータ６によって捕捉することができる。そして、メッシュヒータ６に通電して捕捉した氷塊７を加熱し、速やかに融かしてしまうことで、メインギャラリ５への氷塊７の侵入を十分に抑制でき、その下流側の分岐通路５１，５２の閉塞や潤滑部のダメージなどの不具合を防止できる。
【００４４】
また、前記のメッシュヒータ６は、氷塊７を捕捉するメッシュを電熱線で構成し、それ自体がヒータとして機能するようにしたものであり、捕捉した氷塊７を効率良く融かすことができるとともに、メッシュとヒータとを別体として設けるのに比べて設置スペースが小さくて済み、コストの低減も図られる。
【００４５】
さらに、そうしてメッシュヒータ６に捕捉した氷塊７を融かしながら、メインギャラリ５の油圧が所定圧以上になっているか否か判定し、所定圧未満に留まっている間は一時的にエンジン１の始動を制限するようにしたので、潤滑部へのダメージをより確実に防止することができる。
【００４６】
−他の実施形態−
上述した実施の形態はあくまで例示に過ぎず、本発明の構成や用途などについても限定することを意図しない。例えば前記実施の形態においては、オイルフィルタ４からメインギャラリ５に向かう高圧オイル通路５０にメッシュヒータ６を設けているが、これに限らず、氷塊７を捕捉するメッシュとは別体のヒータを設けてもよい。この場合、捕捉されている氷塊７を効率良く融かすために、ヒータをメッシュの上流側に設けるのがよい。
【００４７】
また、前記の実施形態ではエンジン１の始動時に、オイルに含まれている水分が凍結していると判定すれば、メッシュヒータ６に通電するようにしているが、これに限ることもない。例えば、オイルに含まれている水分の量も考慮して、オイル中に所定量以上の水分が含まれており、且つそれが凍結していると判定したときに、メッシュヒータ６に通電するようにしてもよい。なお、オイルに含まれている水分の量は、例えば、エンジン１の運転中にオイルに混入した凝縮水の積算値として、例えばエンジン１の未暖機状態における運転履歴（負荷率、回転数、燃料噴射量、外気温、油温、水温など）に基づいて求めることができる。
【００４８】
また、前記実施の形態においては、油圧センサ１６によって検出されるメインギャラリ５の油圧が所定圧未満のときに、エンジン１の始動制御を制限するようにしているが、油圧センサ１６はメインギャラリ５に限らず、高圧オイル通路５０からメインギャラリ５にかけての何れかの部位の油圧を検出するように配設すればよい。
【００４９】
さらに、前記の実施形態では、本発明をハイブリッド自動車に搭載されるエンジン１に適用した例について説明したが、これにも限定されず、本発明は、ハイブリッド自動車以外の車両に搭載されたエンジン１にも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、エンジン１において寒冷地などで発生し得る潤滑不良による不具合の発生を防止できるもので、特にハイブリッド自動車用のエンジン１に適用して効果が高い。
【符号の説明】
【００５１】
１        エンジン（内燃機関）
２        オイルパン
３        オイルポンプ
４        オイルフィルタ（フィルタ）
５        メインギャラリ
５０    高圧オイル通路（フィルタとメインギャラリとの間のオイル通路）
５１、５２    分岐通路（メインギャラリよりも下流側のオイル通路）
６        メッシュヒータ（メッシュ、ヒータ）
１００    ＥＣＵ（判定手段、加熱制御手段）
【図１】
2016217258.tif 000003
【図２】
2016217258.tif 000004
【図３】
2016217258.tif 000005