(57)【要約】      （修正有）【課題】エンジンの状態に応じて油圧を制御する油圧制御装置において、オイル供給系における目詰まりの発生を防止しつつ、そのための高油圧化を必要最低限の頻度に留めることによって、燃費の低減を十分に図る。【解決手段】エンジンの未暖機状態における燃料の増量補正分を積算し、この積算値が設定値以上になっていて（ステップＳＴ２０１でＹＥＳ）、かつ、油圧が所定圧よりも低い低油圧状態が設定時間以上、継続した（ステップＳＴ２０２でＹＥＳ）場合に、油圧可変手段（例えば可変容量型オイルポンプ）によって油圧を低油圧状態から高圧側に変更する高油圧制御を行う（ステップＳＴ２０５）。エンジン回転数が所定回転数未満であれば、高油圧制御を行わないようにしてもよい（ステップＳＴ２０４でＮＯ）。【選択図】図６
2016194264.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の油圧を変更可能な油圧可変手段を備え、当該内燃機関の状態に応じて前記油圧可変手段により油圧を制御する内燃機関の油圧制御装置であって、
内燃機関の未暖機状態において燃料を増量する燃料増量手段と、
前記燃料増量手段による燃料増量分を積算する積算手段と、
油圧が所定圧よりも低い低油圧状態の継続する時間を測定する継続時間測定手段と、
前記積算手段によって積算された燃料増量分の積算値が予め設定した設定値以上になっていて、かつ、前記継続時間測定手段によって測定された低油圧状態の継続時間が予め設定した設定時間以上であることを判定する判定手段と、
前記判定手段によって、前記積算値が設定値以上でかつ前記継続時間が設定時間以上であると判定された場合に、前記油圧可変手段によって油圧を前記低油圧状態から高圧側に変更する高油圧制御を行う高油圧変更手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の油圧制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の油圧制御装置において、
前記低油圧状態の設定時間は、前記積算値が大きいほど短い時間に変更される、内燃機関の油圧制御装置。
【請求項３】
請求項１または２のいずれかに記載の内燃機関の油圧制御装置において、
前記低油圧状態の設定時間は、低油圧状態における油圧が低いほど短い時間に変更される、内燃機関の油圧制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の油圧制御装置において、
前記積算値は、機関水温が低いほど大きな値となるように補正される、内燃機関の油圧制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の油圧制御装置において、
前記高油圧変更手段は、機関回転数が所定回転数未満の低回転状態では、高油圧制御を行わない、内燃機関の油圧制御装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の内燃機関の油圧制御装置において、
前記高油圧制御は、油圧を所定以上の高油圧に維持するものであって、この高油圧に維持する時間の長さが、前記積算値および設定時間、並びに低油圧状態における油圧の少なくとも１つに基づいて設定される、内燃機関の油圧制御装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の内燃機関の油圧制御装置において、
内燃機関は、ポンプ容量を連続的に変更可能なオイルポンプを備えており、
前記油圧可変手段が前記オイルポンプの容量可変機構である、内燃機関の油圧制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の油圧制御装置に関し、特に、可変容量型オイルポンプなどのように油圧を変更可能な手段を備える場合に好適な制御の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来より一般に内燃機関（以下、エンジンともいう）には、シリンダやピストン、クランクジャーナルなどを適正に潤滑するためにオイルポンプが装備されており、このオイルポンプは、チェーンやギヤなどを介してクランクシャフトによって駆動される。そこで、このようなオイルポンプの駆動によるエンジンの動力損失（ポンプ駆動損失）を低減するために、例えば軽負荷の運転状態などにおいて油圧を低下させることが提案されている。
【０００３】
例えば特許文献１に記載の油圧制御装置では、リリーフ圧を高低２段階に切り替えることによってエンジンの油圧を、高負荷側の運転状態では高油圧に制御する一方、軽負荷側の運転状態では低油圧に制御するようにしている。また、予め設定した設定時間、継続して低油圧に制御した場合は、強制的に高油圧に変更することで、その後、突如として高負荷側の運転状態になったとしても潤滑不足が生じないようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−９７３９０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、前記従来例のように低油圧に制御する時間が継続すると、オイルに含まれているスラッジや異物などが堆積しやすくなることから、例えばオイルジェットなど、オイル供給系の末端に位置する油路の狭いところで、目詰まりを起こすおそれがある。この点につき前記従来例では、低油圧の状態が暫く継続すれば強制的に高油圧に変更するようにしており、これによりスラッジなどが除去されることも期待できる。
【０００６】
しかしながら前記従来例では、スラッジなどを除去するために油圧を高くしているわけではないので、実際には目詰まりのおそれがないにもかかわらず、低油圧が一定の時間、継続すれば高油圧にされてしまう。このため、油圧の低下による燃費の低減効果が減殺されることになる。また、反対に目詰まりのおそれがあるにもかかわらず、低油圧のままになってしまうこともある。
【０００７】
かかる点に鑑みて本発明の目的は、内燃機関のオイル供給系における目詰まりの発生を防止しつつ、そのための高油圧化を必要最低限の頻度に留めることによって、燃費の低減を十分に図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の発明者は、オイル供給系に目詰まりを生じさせる一因としてスラッジの生成に着目した。すなわち、内燃機関の未暖機状態では燃焼安定化のために増量された燃料がオイルに混入することによって、スラッジが生成しやすくなる。そこで、この燃料の増量分を積算し、スラッジの生成および堆積の進行度合いを推定して、目詰まりのおそれがあるときにのみ、油圧を高めるようにした。
【０００９】
具体的に本発明は、内燃機関の油圧を変更可能な油圧可変手段を備え、当該内燃機関の状態に応じて前記油圧可変手段により油圧を制御する内燃機関の油圧制御装置を対象とする。そして、内燃機関の未暖機状態において燃料を増量する燃料増量手段と、この燃料増量手段による燃料増量分を積算する積算手段と、油圧が所定圧よりも低い低油圧状態の継続する時間を測定する継続時間測定手段と、前記積算手段によって積算された燃料増量分の積算値が予め設定した設定値以上になっていて、かつ、前記継続時間測定手段によって測定された低油圧状態の継続時間が予め設定した設定時間以上であることを判定する判定手段と、この判定手段によって、前記積算値が設定値以上でかつ前記継続時間が設定時間以上であると判定された場合に、前記油圧可変手段によって油圧を前記低油圧状態から高圧側に変更する高油圧制御を行う高油圧変更手段と、を備えている。
【００１０】
前記の構成により、まず、内燃機関の未暖機状態においては燃料増量手段によって燃料が増量され、この燃料の増量分が積算手段によって積算される。未暖機状態は、機関の冷却水温が例えば８０℃未満のときとしてもよいし、より低く例えば４０〜６０℃の範囲において予め設定した所定温度未満のときとしてもよい。また、燃料の増量分とは、空燃比を理論空燃比よりもリッチ化させるための燃料の増分であって、燃料噴射制御のルーチンにおいて算出されるものである。
【００１１】
こうして算出される燃料の増量分の積算値が多いほど、燃料のオイルへの混入量が多くなって、スラッジが生成しやすくなっていると考えられる。そこで、積算値が設定値以上になっているときに、低油圧状態が設定時間以上、継続すれば高油圧制御を実行する。すなわち、油圧が所定圧よりも低い低油圧状態の継続する時間が継続時間測定手段によって計測され、この測定された継続時間が予め設定した設定時間以上であり、かつ、前記積算手段による積算値が予め設定した設定値以上になっていることが、判定手段によって判定されると、高油圧変更手段が油圧可変手段によって油圧を高圧側に変更する。これにより、油路に堆積したスラッジなどを押し流して除去することができる。
【００１２】
つまり、目詰まりの一因となるスラッジの生成に着目し、それが或る程度以上、堆積して目詰まりの生じるおそれがあるときに、高油圧制御を行うようにしているので、オイル供給系の目詰まりを防止しつつ、そのための高油圧制御は必要最低限の頻度に留めることが可能になって、燃費の低減が図られる。
【００１３】
ここで、前記のように算出される積算値が大きいほど、スラッジの生成が進んでいると考えられるので、より好ましいタイミングで高油圧制御を開始するために、前記積算値が大きいほど、高油圧制御を行うまでの低油圧の継続時間（即ち、前記設定時間）を短くするのがよい。こうすると、積算値が小さいときには、高油圧制御を行うまでの時間が長くなるが、低油圧状態が予め設定した上限時間、継続した場合は、積算値が零であっても高油圧制御を行うようにしてもよい。
【００１４】
また、前記低油圧状態における油圧が低いほど、オイル中に含まれているスラッジが堆積しやすいと考えられるので、より好ましいタイミングで高油圧制御を開始するためには、低油圧状態における油圧が低いほど前記設定時間を短くしてもよい。こうすると、油圧が高くなるに連れて高油圧制御を行うまでの時間は長くなり、所定圧以上になれば低油圧状態の継続時間がリセットされる。
【００１５】
さらに、前記のように未暖機状態における燃料の増量分を積算するだけでなく、この積算値を、機関水温が低いほど大きな値となるように補正することも考えられる。これは、機関水温が低いほど、燃料の増量分が多くなるだけでなく、その燃料が蒸発し難くなって、オイルへの混入量が多くなるからである。よって、その分、積算値を大きな値に補正すれば、より好ましいタイミングで高油圧制御を行うことができる。
【００１６】
ところで、一般的に内燃機関のオイルポンプの回転数は、クランクシャフトの回転数に比例して増大し、高回転の運転状態では自ずと油圧が高くなる一方、低回転であると油圧は低くなる傾向がある。このため、機関回転数が所定回転数未満の低回転状態では、油圧可変手段によっても油圧を十分に高めることができなくなる。そこで、このような低回転状態では高油圧制御は行わないようにしてもよい。
【００１７】
このように高油圧制御では、オイル供給系の油路に堆積したスラッジなどを除去できるような所定以上の高油圧にするのであるが、こうして高油圧に維持する時間の長さについては、予め実験などによって適合した一定時間とすればよい。或いは、高油圧に維持する時間を、前記の積算値および設定時間、並びに低油圧状態における油圧の少なくとも１つに基づいて設定するようにしてもよい。
【００１８】
例えば、内燃機関の運転中に高油圧制御が開始されるときには、比較的積算値が大きくて設定時間は短い場合と、比較的積算値が小さくて設定時間は長い場合とがあり得る。また、低油圧状態の油圧が比較的低くて、設定時間は短い場合と、油圧が比較的高くて設定時間は長い場合とがあり得る。そして、設定時間の短い場合には、スラッジが比較的短い時間で堆積していることから、これを除去する時間も短くて済むと考えられ、高油圧制御の時間を短くすることができる。
【００１９】
上述した油圧制御装置において好ましいのは、前記油圧可変手段として、内燃機関のオイルポンプの容量を連続的に変更可能な容量可変機構を利用することである。このような可変容量型のオイルポンプを備えた内燃機関においては、負荷率や機関回転数に応じて連続的に油圧を制御することができるので、省燃費効果が高い反面、低油圧状態になることも多いので、スラッジが堆積しやすいと考えられる。そこで、上述した高油圧制御によって目詰まりを防止できることの意義が大きい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る内燃機関の油圧制御装置によると、オイル供給系に目詰まりを生じさせる一因としてスラッジの生成に着目し、燃料の未暖機増量分の積算値が設定値以上であり、かつ低油圧状態が設定時間以上、継続した場合に、目詰まりのおそれがあると判定して高油圧制御を行うようにしたので、オイル供給系における目詰まりを防止しつつ、そのための高油圧制御は必要最低限の頻度に留め、燃費を十分に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の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】実施形態に係る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３】ポンプ容量が最小の状態を示す図２相当図である。
【図４】ＯＣＶ電流値とエンジン回転数とポンプ吐出圧との相関の一例を示すグラフ図である。
【図５】エンジンの油圧制御のメインフローを示すフローチャートである。
【図６】目標油圧の設定の手順を示すフローチャートである。
【図７】燃料の未暖機増量分の積算の手順を示すフローチャートである。
【図８】未暖機増量分の積算値や低油圧状態での油圧に応じて、設定時間を補正するマップの一例を示す説明図である。
【図９】高油圧制御による油圧の変化の一例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】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。この実施形態では、自動車に搭載された内燃機関（エンジン）の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が、これに限るものではない。
【００２３】
−オイル供給系の概略構成−
図１に仮想線で外形を示すエンジン１は一例として直列４気筒エンジンであり、図には一つのみ示すが、それぞれのシリンダ（気筒）にはピストン１２が収容されて、コネクティングロッド１２ａを介してクランクシャフト１３に連結されている。クランクシャフト１３は複数のクランクジャーナル１３ａによって支持されている。
【００２４】
また、各シリンダ毎の吸気バルブ１２ｂおよび排気バルブ１２ｃは、それぞれ動弁系のカムシャフト１４，１５に駆動されて、図示しない吸気ポートおよび排気ポートを開閉するようになっている。各カムシャフト１４，１５はそれぞれ複数のカムジャーナル１４ａ，１５ａに支持されており、前端部に配設されたカムスプロケット１４ｂ，１５ｂに、タイミングチェーン３によってクランクシャフト１３の回転が伝達される。
【００２５】
また、クランクシャフト１３の下方にはオイルポンプ５が配設され、その入力軸５ａに取り付けられたポンプスプロケット５ｂに、チェーン４によってクランクシャフト１３の回転が伝達される。すなわち、オイルポンプ５は、クランクシャフト１３によって駆動されて、オイルパン１６内に貯留されているエンジンオイル（以下、単にオイルともいう）を吸い上げる。
【００２６】
そして、オイルポンプ５から吐出油路６ａに吐出されたオイルが、オイルフィルタ６を流通してオイル供給系２のメインギャラリ２０に至り、このメインギャラリ２０から分岐する複数の油路２１〜２４によって、エンジン１の潤滑部（前記のピストン１２やシリンダライナ、クランクジャーナル１３ａ、カムジャーナル１４ａ，１５ａなど）に分配される。
【００２７】
−オイルポンプの構造−
以下にオイルポンプ５の構造について、図２および図３を参照して詳細に説明する。これらの各図に示すようにオイルポンプ５は内接ギヤポンプであり、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とを備えている。ドリブンロータ５２の外周は調整リング５３によって保持されており、この調整リング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機能を有する。
【００２８】
図２，３に示すようにオイルポンプ５のハウジング５０には、エンジン１の内方に向かって開放する収容凹部５０ａが形成され、図示しないカバーが重ね合わされるようになっている。この収容凹部５０ａに前記のドライブロータ５１、ドリブンロータ５２、調整リング５３などが収容される。また、収容凹部５０ａの底部の中央付近を入力軸５ａが貫通し、その端部に前述したポンプスプロケット５ｂが取り付けられている。
【００２９】
前記ドライブロータ５１は、例えばスプライン（図示せず）によって入力軸５ａに取り付けられており、その外周にはトロコイド曲線など（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。一方、前記ドリブンロータ５２はリング状に形成され、その内周には前記ドライブロータ５１の外歯５１ａと噛み合うような複数の内歯５２ａが形成されている。この内歯５２ａの歯数は、ドライブロータ５１の外歯５１ａの歯数よりも１つ多く（図の例では１２）なっている。
【００３０】
また、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、偏心しており、その偏心している側（図２の左上側）においてドライブロータ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。一方、ドリブンロータ５２の外周は、調整リング５３のリング状の本体部５３ａによって摺動可能に保持されており、こうして調整リング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いる。
【００３１】
詳しくは、図２，３に表れているように２つのロータ５１，５２の間の環状の空間には円周方向に並んで複数の作動室Ｒが形成され、これらの作動室Ｒが、２つのロータ５１，５２の回転に連れて円周方向に移動しながら、その容積が徐々に増大または減少する。こうして徐々に作動室Ｒの容積が増大してゆく範囲（図の左下側の範囲）が、吸入ポート５０ｂからオイルを吸入する吸入範囲となり、反対に徐々に作動室Ｒの容積が減少してゆく範囲（図の右上側の範囲）が、オイルを加圧しながら吐出ポート５０ｃへ送り出す吐出範囲となる。
【００３２】
すなわち、図２，３に破線で示すように、ハウジング５０の収容凹部５０ａの底面には、前記の吸入範囲に対応して吸入ポート５０ｂが開口し、また、吐出範囲に対応して吐出ポート５０ｃが開口している。吸入ポート５０ｂは、ハウジング５０の内部に形成された油路（図示せず）を介してオイルストレーナの油路に連通されるとともに、その一部が調整リング５３の外側において、後述する低圧空間ＴＬに臨んで開口している。一方、吐出ポート５０ｃは、図２，３に破線で示すようにハウジング５０の内部に形成されて、吐出油路６ａに連通している。
【００３３】
このように構成されたオイルポンプ５は、クランクシャフト１３によって駆動されて、入力軸５ａの回転によりドライブロータ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する。そして、それらドライブロータ５１およびドリブンロータ５２の間に形成される複数の作動室Ｒが、吸入範囲を移動しながら吸入ポート５０ｂからオイルを吸い込み、その後、吐出範囲を移動しながらオイルを吐出ポート５０ｃへ吐出する。
【００３４】
−容量可変機構−
本実施形態のオイルポンプ５は、前記のようにドライブロータ５１の１回転毎に吐出されるオイルの量、即ちポンプ容量が変更可能な容量可変機構を備えている。この容量可変機構は、ハウジング５０の収容凹部５０ａ内に形成した制御空間ＴＣの油圧によって、調整リング５３を回動（変位）させる構成である。この調整リング５３の変位によって、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５０ｂおよび吐出ポート５０ｃに対する相対的な位置が変化し、ポンプ容量が変更される。
【００３５】
前記調整リング５３は、ドリブンロータ５２を保持するリング状の本体部５３ａと、この本体部５３ａの外周から外方に張り出す張出部５３ｂと、これよりも大きく外方に延びるアーム部５３ｃと、を備えている。そして、アーム部５３ｃに作用するコイルバネ５４の押圧力によって、調整リング５３は図２の時計回りに回動するように付勢されている。また、調整リング５３の張出部５３ｂには長穴５３ｄ，５３ｅが形成され、それぞれに挿入されたガイドピン５５，５６によって、調整リング５３の回動方向が規制されている。
【００３６】
前記調整リング５３のアーム部５３ｃは、ハウジング５０の収容凹部５０ａ内に周方向に並んで形成される制御空間ＴＣと低圧空間ＴＬとの間を仕切っている。すなわち、アーム部５３ｃの先端に配設されたシール材５７によって、制御空間ＴＣと低圧空間ＴＬとの間のオイルの流通が制限されている。低圧空間ＴＬは、図２において収容凹部５０ａ内の左側から下側にかけて形成され、上述したように吸入ポート５０ｂの一部が開口しているので、オイルポンプ５の吸い込み側に連通して大気圧よりも低い圧力（負圧）になる。
【００３７】
一方、制御空間ＴＣは、図２において収容凹部５０ａ内の左上側に形成されており、その内部に臨むように収容凹部５０ａの底面には、制御油圧を供給するための油路６１（以下、制御油路６１という）の一端部６１ａが開口している。この制御油路６１の他端部は、オイルコントロールバルブ（Oil Control Valve：ＯＣＶ）６０の制御ポート６０ａに連通していて、このＯＣＶ６０によって調整された制御油圧を制御空間ＴＣに供給するようになっている。
【００３８】
すなわち、ＯＣＶ６０は、供給ポート６０ｂに供給される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、反対に制御油路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。また、リニアソレノイドバルブであるＯＣＶ６０は、ＥＣＵ１００からの指令値に応じてスプールの位置が変化し、前記のように制御ポート６０ａから送り出す制御油圧の大きさを連続的に変更することができる。
【００３９】
そのようなＯＣＶ６０によって制御油圧を調圧することで、制御空間ＴＣの油圧を増大または減少させて、アーム部５３ｃに作用する押圧力を調整することができる。すなわち、制御空間ＴＣの油圧によってアーム部５３ｃには、調整リング５３を図２，３の反時計回りに回動させるような押圧力が作用しており、この押圧力とコイルバネ５４の押圧力とがバランスするように、図２に示す最大ポンプ容量の状態と図３に示す最小ポンプ容量の状態との間で、調整リング５３の位置が決まることになる。
【００４０】
−ＥＣＵ−
前記のような容量可変機構の動作によるポンプ容量の調整は、エンジン制御用のＥＣＵ１００によって行われる。本実施形態のＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびバックアップＲＡＭなどを備えた公知のものである。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて各種の演算処理を実行する。また、ＲＡＭは、ＣＰＵ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し、バックアップＲＡＭは、例えばエンジン１の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する。
【００４１】
ＥＣＵ１００には、図２に模式的に表しているように、エンジン１のクランクポジションセンサ１０１、エアフローセンサ１０２、スロットル開度センサ１０３、排気空燃比センサ１０４、水温センサ１０５、油温センサ１０６、油圧センサ１０７等の各種センサが接続されている。ＥＣＵ１００は、それらの各種センサから入力する信号などに基づいて、エンジン１の運転制御のための種々の制御プログラムを実行する。
【００４２】
また、ＥＣＵ１００は、エンジン１の運転状態に基づいて前記の如く容量可変機構を動作させ、オイルポンプ５の容量を変更することによって、オイル供給系２の油圧を制御する。これは基本的にはエンジン１の負荷率やエンジン回転数に応じてＯＣＶ６０への指令値を変更するもので、負荷率が高いときにはポンプ容量を増大させる一方、負荷率が低いときには減少させる。また、エンジン回転数、即ちオイルポンプ５の入力軸５ａの回転数が変化してもオイルの吐出圧が維持されるように、エンジン回転数に応じてポンプ容量を変化させることもできる。
【００４３】
一例として図４には、ＥＣＵ１００からＯＣＶ６０への指令値（ＯＣＶ電流値）と、エンジン回転数と、オイルポンプ５の吐出圧との相互の関係を示す。この図から、ＯＣＶ電流値の制御によってポンプ容量を変更すれば、ポンプ吐出圧を調整できることが分かる。すなわち、エンジン回転数が或る程度以上、高ければ、その変化によらずポンプ吐出圧を維持することができ、オイル供給系２の油圧を好適に制御することができる。
【００４４】
そこで、ＥＣＵ１００は、例えばエンジン１の負荷率が低いときに、オイルポンプ５の駆動によるエンジン１の動力損失（ポンプ駆動損失）を低減し、燃費の低減を図るべく、油圧を低下させるようにしている。ところが、そのように低油圧に制御する時間が継続すると、オイルに含まれているスラッジや異物などがオイル供給系２の油路の壁面などに堆積し、目詰まりを起こすおそれがある。
【００４５】
すなわち、例えばオイルジェットなど、オイル供給系２の末端の油路は断面積が小さくなっているので、その付近にスラッジや異物などが堆積すると、目詰まりを起こすことがある。そして、一旦、目詰まりが起きると、ピストン１２やシリンダライナ、クランクジャーナル１３ａ、カムジャーナル１４ａ，１５ａといった潤滑部へのオイルの供給が不足し、耐久信頼性を損なうおそれがあった。
【００４６】
この点について本実施形態では、エンジン１の未暖機状態において増量補正された燃料がオイルに混入することによって、スラッジが生成しやすくなることに着目した。そして、その燃料の増量補正分の積算値と、所定の低油圧状態の継続時間とに基づいてスラッジの生成および堆積の進行度合いを推定し、目詰まりのおそれがあるときにオイルポンプ５の容量を増大させて、油圧を高圧側に変更するようにした（高油圧制御）。
【００４７】
−油圧制御の処理−
以下に、本実施形態のエンジン１の油圧制御について図５〜７を参照して具体的に説明する。まず、図５には、前記したようにポンプ容量を調整して、オイル供給系２の油圧を制御する処理の基本的な流れ（油圧制御のメインフロー）を示し、このルーチンは、エンジン１の運転中にＥＣＵ１００において所定のタイミングで繰り返し実行される。
【００４８】
図５のフローのスタート後のステップＳＴ１０１では、エンジン１の運転状態を表す各種情報を取得する。例えば、クランクポジションセンサ１０１からの信号によってエンジン回転数を算出し、エアフローセンサ１０２からの信号によって吸気量を算出し、これらエンジン回転数および吸気量（アクセル操作量でもよい）から、エンジン１の負荷率を算出する。また、水温センサ１０５、油温センサ１０６および油圧センサ１０７からの信号によってエンジン１の水温、油温および油圧を検出する。
【００４９】
続いてステップＳＴ１０２では、主に負荷率やエンジン回転数などに基づいて、即ち、エンジン１の運転状態に基づいて、詳しくは後述するようにオイルポンプ５の吐出圧の目標値（目標油圧）を算出する。ステップＳＴ１０３では、オイルポンプ５の実際の吐出圧が前記の目標油圧になるようにフィードバック制御演算を行う。例えば実際のポンプ吐出圧と目標油圧との偏差を算出し、この偏差に応じてＰＩＤ則などにより、ポンプ吐出圧を目標油圧に収束させるようなポンプ容量の目標値を算出する。
【００５０】
ステップＳＴ１０４では、前記ポンプ容量の目標値に応じてオイルポンプ５の制御空間ＴＣに供給する制御油圧を算出し、この制御油圧をＯＣＶ６０が出力するように、そのスプールを動作させるための指令信号、即ちＯＣＶ電流値を算出する。この指令信号がＥＣＵ１００からＯＣＶ６０へ出力されることによって、オイルポンプ５の吐出圧、ひいてはメインギャラリ２０の油圧の制御が行われる。
【００５１】
なお、前記のポンプ容量、制御油圧、ＯＣＶ電流値などのパラメータの対応関係は、予め実験・シミュレーションなどによって適合されてマップとしてＥＣＵ１００のＲＯＭに記憶されており、前記のステップＳＴ１０４では、そのようなマップを参照して、目標とするポンプ容量を実現するためのＯＣＶ電流値を算出する。また、マップの代わりにパラメータの対応関係を計算式として設定することもできる。
【００５２】
−目標油圧の設定−
次に、前記のステップＳＴ１０２における目標油圧の算出について、図６、７を参照して説明する。なお、この図６、７に示すルーチンと前記図５のメインフローとを実行することによってＥＣＵ１００は、本発明に係る油圧制御装置としての機能を実現する。
【００５３】
図６のフローのスタート後のステップＳＴ２０１では、エンジン１の未暖機状態における燃料の増量補正分の積算値が、予め設定した設定値以上か否か判定する。すなわち、ＥＣＵ１００は、エンジン１の燃料噴射制御に係る公知のプログラムを実行しており、図示は省略するが、未暖機状態においては燃焼の安定化を図るために、空燃比を理論空燃比よりもリッチ化させるようにしている。このことでＥＣＵ１００は、本発明に係る燃料増量手段を構成する。
【００５４】
また、ＥＣＵ１００は、図７のフローに示すように、エンジン１の未暖機状態でエンジン水温や油温が所定温度未満であれば（ステップＳＴ３０１でＹＥＳ）、前記燃料の増量分を積算して、ＲＡＭに記憶する処理を行う（ステップＳＴ３０２）一方、エンジン１の暖機が完了して油温が所定温度以上になれば（ステップＳＴ３０１でＮＯ）、前記積算値を零にリセットする処理を行っている（ステップＳＴ３０３）。この図７のフローを実行することでＥＣＵ１００は、本発明に係る積算手段を構成する。
【００５５】
このように積算される燃料の増量補正分は、オイルの中に含まれているスラッジの分量を推定する目安となる。これは、エンジン１の暖機後でエンジン水温や油温が或る程度以上、高い状態であれば、シリンダ内において一旦はオイルに混入した燃料も蒸発し、燃焼するようになるが、未暖機状態ではオイルに混入した燃料の多くが蒸発せずに蓄積されてゆき、これによりスラッジが生成しやすくなるからである。
【００５６】
また、未暖機状態において温度が低いほど、オイルに混入した燃料が蓄積されやすく、オイルへの混入量が多くなると考えられるので、前記のステップＳＴ３０２においては、例えばエンジン水温や油温が低いほど、前記積算値が大きな値となるように補正する処理も行う。こうすれば、前記のようにオイルに混入した燃料の量をより適切に推定でき、これに基づいてスラッジの生成しやすさをより適切に推定できる。
【００５７】
一例として、例えばエンジン水温および燃料噴射量と、１燃焼サイクルあたりの燃料の混入量との関係を予め実験・シミュレーションによって定量的に求め、オイル混入量の推定マップを作成して、ＥＣＵ１００のメモリ（ＲＯＭ）に電子的に格納しておく。そして、エンジン１の運転中に前記の推定マップを参照し、燃焼サイクル毎に増大する燃料の混入量を積算してゆくようにすればよい。
【００５８】
また、前記の設定値については、前記のようにオイル中に生成したスラッジの堆積が進行しやすくなると考えられる値であって、予め実験・シミュレーションによって適合されている。前記のステップＳＴ２０１では、そうして設定されている設定値と、前記のように補正した積算値とを比較し、積算値が設定値未満であれば（否定判定：ＮＯ）後述のステップＳＴ２０７に進む。
【００５９】
一方、積算値が設定値以上であれば（ステップＳＴ２０１で肯定判定：ＹＥＳ）ステップＳＴ２０２に進んで、今度は、所定の低油圧状態が予め設定した設定時間以上、継続したか否か判定する。この低油圧状態とは、油圧が所定圧以下でスラッジの堆積が進行しやすいと考えられる状態であり、所定圧は予め実験・シミュレーションによって適合されている。言い換えると、所定圧以上であればオイル中のスラッジや異物は押し流され、堆積し難いと考えられる。
【００６０】
また、前記設定時間も予め実験・シミュレーションによって適合されている。すなわち、前記の積算値が設定値になっていて、かつ油圧が所定圧であるときに、例えばオイルジェットの付近でスラッジの堆積がどの程度、進行するか、エンジン水温や油温の影響も考慮しながら予め実験・シミュレーションによって検討しておく。そして、実質的に目詰まりが生じる直前の堆積の進行度合いを特定し、これに対応する時間を設定する。
【００６１】
その上で、前記積算値の大きいときほどスラッジが多くなっており、また、低油圧状態における油圧が低いほど、スラッジが堆積しやすいことを考慮して、前記の設定時間を補正する。すなわち、積算値および低油圧状態における油圧と設定時間との関係を予め実験・シミュレーションによって定量的に求め、これに基づいて設定時間を長くしたり、短くしたりするためのマップを作成して、ＥＣＵ１００のメモリ（ＲＯＭ）に電子的に格納しておく。
【００６２】
そして、エンジン１の運転中に例えば図８（ａ）に示すマップを参照し、積算値が大きいときほど設定時間は短くなるように補正すればよい。また、同様に例えば図８（ｂ）に示すマップを参照して、低油圧状態における油圧が低いほど設定時間は短くなるように補正すればよい。
【００６３】
前記のステップＳＴ２０２では、そのように補正した設定時間と、実際の低油圧状態の継続時間とを比較する。なお、継続時間はＥＣＵ１００の内蔵するタイマによって測定され、このタイマが本発明に係る継続時間測定手段を構成する。そして、低油圧状態で設定時間が経過するまでは否定判定（ＮＯ）し、この場合は高油圧制御を行う必要はないので、ステップＳＴ２０３に進んで通常の目標油圧を算出する。なお、通常の目標油圧は、エンジン１の負荷率やエンジン回転数などに基づいて、図示しない公知のマップを参照して算出される。
【００６４】
これに対し、前記ステップＳＴ２０２において低油圧状態が設定時間、継続したと肯定判定（ＹＥＳ）すれば、ステップＳＴ２０４に進んで、今度は、エンジン回転数が所定回転数以上か否か判定する。これは、オイルポンプ５の回転数がエンジン回転数に比例して増大し、高回転であれば自ずと油圧が高くなる一方、低回転であると油圧は低くなる傾向があることを考慮したものである。
【００６５】
すなわち、エンジン回転数が前記所定回転数未満の低回転状態では、たとえ最大ポンプ容量にしても油圧を十分に高くすることができず、堆積しているスラッジなどを除去できないおそれがある。そこで、前記のステップＳＴ２０４においてエンジン回転数が所定回転数以上でない（ＮＯ）と否定判定すれば、前記ステップＳＴ２０３に進んで通常の目標油圧を算出する。つまり、高油圧制御は行わない。
【００６６】
一方、ステップＳＴ２０４においてエンジン回転数が所定回転数以上である（ＹＥＳ）と肯定判定すれば、ステップＳＴ２０５に進んで高油圧制御を開始する。すなわち、オイルポンプ５のポンプ容量を増大させて、油路に堆積したスラッジなどを除去できるような所定以上の高油圧にするために、目標油圧を所定の高圧値に変更する。なお、油圧が高いほどオイルポンプ５の駆動によるエンジン１の動力損失（ポンプ駆動損失）は大きくなるので、前記高圧値も予め実験・シミュレーションによって適合されている。
【００６７】
続いてステップＳＴ２０６において、そのように高油圧に維持する所定時間（例えば５〜１０秒程度）が経過したか否か判定する。この時間の長さについても予め実験・シミュレーションによって適合されており、例えば一定の時間としてもよいが、前記の積算値および設定時間、並びに低油圧状態における油圧の少なくとも１つに基づいて設定するようにしてもよい。
【００６８】
すなわち、前記のように高油圧制御が開始されるときには、比較的積算値が大きくて設定時間は短い場合と、比較的積算値が小さくて設定時間は長い場合とがあり得る。また、低油圧状態の油圧が比較的低くて、設定時間は短い場合と、油圧が比較的高くて設定時間は長い場合とがあり得る。そして、設定時間の短い場合には、スラッジが比較的短い時間で堆積していることから、これを除去する時間も短くて済むと考えられるので、高油圧制御の時間を短くすることができる。
【００６９】
前記のステップＳＴ２０６において高油圧制御の時間が経過していないと否定判定（ＮＯ）すれば、前記ステップＳＴ２０４、ステップＳＴ２０５に戻って、低回転状態でないことを条件に高油圧制御を継続する。一方、ステップＳＴ２０５において高油圧制御の時間が経過したと肯定判定（ＹＥＳ）すれば、前記ステップＳＴ２０３に進んで高油圧制御を終了し、リターンする。
【００７０】
つまり、エンジン１の運転中に、燃料の未暖機増量分の積算値が設定値以上になっていて、かつ低油圧の状態が設定時間、継続すれば、オイル供給系２の末端においてスラッジや異物が堆積し、目詰まりの発生するおそれがあると判定して、高油圧制御を実行する。これによりスラッジなどを押し流して除去することができ、目詰まりの防止が図られる。
【００７１】
これに対し、積算値が設定値未満である（ステップＳＴ１で否定判定：ＮＯ）と判定して進んだステップＳＴ２０７では、前記低油圧状態の継続時間を予め設定した上限値（上限時間）と比較する。この上限値は、前記の積算値が設定値未満であっても、オイル供給系２においてスラッジなどが堆積し、目詰まりの発生するおそれがあると考えられる比較的長い時間であって、予め実験・シミュレーションによって適合されている。
【００７２】
そして、前記低油圧状態の継続時間が上限値未満であると否定判定（ＮＯ）すれば、高油圧制御を行う必要はないので、前記したステップＳＴ２０３に進む一方、低油圧状態の継続時間が上限値以上になって肯定判定（ＹＥＳ）すれば、前記ステップＳＴ２０４〜ＳＴ２０６に進んで、高油圧制御を行う。
【００７３】
前記したフローのステップＳＴ２０１、ＳＴ２０２を実行することによってＥＣＵ１００は、燃料の増量補正分の積算値が予め設定した設定値以上になっていて、かつ、低油圧状態の継続時間が予め設定した設定時間以上であることを判定する判定手段を構成する。また、同ステップＳＴ２０５を実行することによってＥＣＵ１００は、前記判定手段によって、前記積算値が設定値以上でかつ前記継続時間が設定時間以上であると判定された場合に、油圧を高圧側に変更する（高油圧制御を行う）高油圧変更手段を構成する。
【００７４】
以上、説明したように本実施形態のエンジン１の油圧制御によると、まず、エンジン１の未暖機状態において燃料の増量補正分が積算されており、図９には一例として実線のグラフで示すように、その積算値が設定値以上になっている場合に、例えば軽負荷運転などによってオイル供給系２の油圧が所定圧未満になり（時刻ｔ１）、そのまま設定時間以上、継続すると、時刻ｔ３において高油圧制御が開始される（高油圧制御オン）。
【００７５】
すなわち、オイルポンプ５の容量可変機構が動作して最大ポンプ容量とされ、ポンプ吐出圧ひいてはメインギャラリ２０の油圧が所定時間（時刻ｔ５まで）、所定の高油圧に維持されることで、オイル供給系２の油路に堆積したスラッジなどが押し流されて、除去される。こうして、オイル供給系２においてスラッジなどが或る程度以上、堆積して目詰まりの生じるおそれがあるときに、高油圧制御を行うようにしているので、燃費の悪化を招く高油圧制御の頻度を必要最低限に留めることができる。
【００７６】
しかも、本実施形態では、前記のように高油圧制御を行うまでの低油圧状態の継続時間（設定時間）を、前記積算値の大小や低油圧状態における油圧の高低によって補正するようにしている。例えば図９に破線のグラフで示すように、積算値が多くなれば設定時間は短くなって、時刻ｔ２において高油圧制御が開始されるようになる。すなわち、積算値が大きくてスラッジが生成、堆積しやすい場合に高油圧制御が早めに開始される。
【００７７】
また、図９には仮想線のグラフで示すように、低油圧状態における油圧が比較的高いときには設定時間は長くなって、時刻ｔ４において高油圧制御が開始されるようになる。すなわち、低油圧状態における油圧が低いほどスラッジなどが堆積しやすいので、油圧が比較的高いときには、スラッジなどの堆積が遅くなる分、高油圧制御の開始が遅くなるのである。
【００７８】
つまり、高油圧制御を開始するタイミングが、燃料の未暖機増量分の積算値や低油圧状態における油圧などに応じて最適化されるので、オイル供給系２における目詰まりの発生を防止しながら、高油圧制御に伴うオイルポンプ５の駆動損失の増大は極力、抑えることができ、エンジン１の燃費の低減を十分に図ることができる。
【００７９】
−他の実施形態−
上述した実施形態の記載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。例えば前記実施形態においては、エンジン１の未暖機状態における燃料の増量補正分の積算値をエンジン水温や油温が低いほど、大きな値となるように補正しているが、これに限らず、補正はしないで設定値と比較するようにしてもよい。また、未暖機状態における燃料の増量補正分を積算するのではなく、エンジン水温がより低いときに、例えば４０〜６０℃の範囲において予め設定した所定温度未満のときに、燃料の増量補正分を積算するようにしてもよい。
【００８０】
また、前記実施形態においては前記積算値が大きいほど、また、低油圧状態の油圧が低いほど、この低油圧状態についての設定時間を短くなるように補正しているが、これにも限定されず、積算値または油圧のいずれか一方によって補正するようにしてもよいし、このような補正も行わないようにしてもよい。
【００８１】
さらに、前記実施形態では前記積算値が零であっても、低油圧状態の継続時間が上限値に達すれば高油圧制御を行うようにしているが、これにも限定されず、積算値が零であれば低油圧状態がいくら継続しても高油圧制御は行わないようにしてもよい。
【００８２】
さらにまた、前記実施形態では、エンジン１のオイル供給系２の油圧を変更する油圧可変手段として、可変容量型のオイルポンプ５の容量可変機構を利用するようにしているが、これにも限定されず、例えば油圧制御弁などを用いてオイル供給系２の油圧を変更するようにしてもよい。
【００８３】
また、前記実施形態では、本発明を直列多気筒エンジン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、単気筒エンジンやＶ型エンジン、水平対向エンジンなどにも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明は、エンジンオイルに含まれるスラッジの堆積によって生じる目詰まりを防止して、潤滑不良を抑制できるとともに、燃費の低減が図られるものなので、自動車用のエンジンに適用して効果が高い。
【符号の説明】
【００８５】
１        エンジン（内燃機関）
５        オイルポンプ
５１    ドライブロータ
５２    ドリブンロータ
５３    調整リング（容量可変機構：油圧可変手段）
５４    コイルバネ（容量可変機構：油圧可変手段）
１００    ＥＣＵ（油圧制御装置）
【図１】
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【図２】
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【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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【図９】
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