(57)【要約】【課題】ピストンのクーリングチャンネル内でのデポジットの発生を抑制することのできる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】ピストンのクーリングチャンネルに向けてオイルを噴射するオイルジェットと、オイルジェットからのオイル噴射の実行・停止を切り替える噴射制御装置と、を有する内燃機関を制御する制御装置において、制御装置は、ピストン温度が、クーリングチャンネルでのデポジットの発生量が最大となる温度を含む所定の温度範囲である場合において、ピストン温度の上昇中にはオイル噴射を停止し、ピストン温度の下降中且つ内燃機関の燃料噴射量が所定量よりも小さい場合にはオイル噴射を実行し、ピストン温度の下降中且つ燃料噴射量が所定量よりも大きい場合にはオイル噴射を停止するように噴射制御装置を制御する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンのクーリングチャンネル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からのオイル噴射の実行・停止を切り替える噴射制御装置と、を有する内燃機関を制御する制御装置において、
前記制御装置は、前記ピストンの温度が、前記クーリングチャンネルでのデポジットの発生量が最大となる温度を含む所定の温度範囲である場合において、前記ピストンの温度が上昇している場合には前記オイル噴射を停止し、前記ピストンの温度が下降している場合であって前記内燃機関の燃料噴射量が所定量よりも小さい場合には前記オイル噴射を実行し、前記ピストンの温度が下降している場合であって前記燃料噴射量が前記所定量よりも大きい場合には前記オイル噴射を停止するように前記噴射制御装置を制御することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ピストンへ直接オイルを噴射するオイルジェットを備えたエンジンの油圧制御装置において、エンジンの運転状態に基づいて、推定されるピストン温度が高いほど高圧側の値になるように目標油圧を設定することが開示されている。また、この油圧制御装置では、エンジンの運転状態の変化に対するピストンの温度変化の応答遅れを表すピストン時定数を算出し、このピストン時定数を用いて目標油圧を補正することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１５９７６０号公報
【特許文献２】特開２０１５−０７１９９９号公報
【特許文献３】特開２０１３−０６４３７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ピストンの温度には、クーリングチャンネル内においてデポジットが発生し易い温度領域（以下、デポジット発生温度領域）が存在する。このため、クーリングチャンネル内へのデポジットの堆積を抑制するためには、ピストンの温度がデポジット発生温度領域に極力属さないように、ピストンの冷却量を調整することが望まれる。この点、上記特許文献１の技術は、ピストンの温度とデポジットの発生量との関係について何ら考慮がなされていないため、ピストンの温度がデポジット発生温度領域となる運転が行なわれてしまうことも想定される。
【０００５】
本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたもので、ピストンのクーリングチャンネル内でのデポジットの発生を抑制することのできる内燃機関の制御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】
本発明は、ピストンのクーリングチャンネルに向けてオイルを噴射するオイルジェットと、オイルジェットからのオイル噴射の実行・停止を切り替える噴射制御装置と、を有する内燃機関を制御する制御装置を対象としている。この制御装置は、ピストンの温度が、クーリングチャンネルでのデポジットの発生量が最大となる温度を含む所定の温度範囲である場合に、噴射制御装置を制御してオイル噴射の実行・停止を制御する。具体的には、制御装置は、ピストンの温度が上昇している場合にはオイル噴射を停止するように制御する。また、制御装置は、ピストンの温度が下降している場合であって内燃機関の燃料噴射量が所定量よりも小さい場合にはオイル噴射を実行するように制御する。さらに、ピストンの温度が下降している場合であって燃料噴射量が所定量よりも大きい場合にはオイル噴射を停止するように制御する。
【発明の効果】
【０００７】
ピストンの温度が、クーリングチャンネルでのデポジットの発生量が最大となる温度を含む所定の温度範囲である場合には、係る温度範囲から速やかに脱することが求められる。本発明によれば、ピストンの温度が上記所定の温度範囲に属する場合において、ピストンの温度が上昇中である場合にはオイル噴射が停止される。これにより、ピストンの温度の上昇が加速されるので、デポジットの発生量が問題となる温度範囲から速やかに脱することができる。また、ピストンの温度が上記所定の温度範囲に属する場合において、ピストンの温度が下降中であり且つ内燃機関の燃料噴射量が所定量よりも小さい場合にはオイル噴射が実行される。燃料噴射量が所定量よりも小さい場合には筒内の発熱量が小さいため、ピストンの温度が冷め易い状況にある。このため、本発明によれば、ピストンの温度が冷め易い状況においてピストンの温度の低下が加速されるので、デポジットの発生量が問題となる温度範囲から速やかに脱することができる。さらに、ピストンの温度が上記所定の温度範囲に属する場合において、ピストンの温度が下降中であり且つ内燃機関の燃料噴射量が所定量よりも大きい場合にはオイル噴射が停止される。燃料噴射量が所定量よりも大きい場合には筒内の発熱量が大きいため、ピストンの温度が冷め難い状況にある。このため、本発明によれば、ピストンの温度が冷め難い状況においてピストンの温度の上昇が加速されるので、デポジットの発生量が問題となる温度範囲から速やかに脱することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１のシステムの構成を示す図である。
【図２】ピストン温度に対するクーリングチャンネル内でのデポジット発生量を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１のシステムが実行するルーチンのフローチャートである。
【図４】燃料噴射量とピストン温度Ｔｐとの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。ただし、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造やステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。
【００１０】
実施の形態１．
［システムの構成］
図１は、本発明の実施の形態１のシステムの構成を示す図である。図１に示すシステムは、内燃機関（エンジン）１０を備えている。内燃機関１０は、ディーゼルエンジンであり、車両に搭載され、その動力装置とされている。内燃機関１０の各気筒１２の内部には、スチール製のピストン１４が配置されている。
【００１１】
各気筒１２には、筒内へ燃料を噴射するための図示しない燃料噴射弁が設けられている。また、各気筒１２には、ピストン１４の裏面に設けられたクーリングチャンネル１６にオイルを噴射するためのオイルジェット１８が設けられている。オイルジェット１８は、オイル通路２０を介して電動のオイルポンプ２２の吐出口に接続されている。オイル通路２０の途中には流量調整弁２４が設けられている。流量調整弁２４は、オイルジェット１８から噴射されるオイルの流量を調整するための噴射制御装置である。流量調整弁２４を制御することにより、オイルジェット１８からのオイル噴射の実行・停止を切り替えることができる。
【００１２】
内燃機関１０には、油圧、油温、冷却水温等の運転状態に関する情報を得るためのセンサが各所に取り付けられている。また、吸気通路に取り込まれた新気の流量を計測するためのエアフローメータや、クランク軸の回転を検出するクランク角センサ、アクセルペダルの開度に応じた信号を出力するアクセル開度センサなども設けられている。
【００１３】
図１に示すシステムは、内燃機関１０を制御する制御装置３０を備える。制御装置３０はＥＣＵである。制御装置３０は、少なくとも入出力インタフェース、メモリ、ＣＰＵを有している。入出力インタフェースは、内燃機関１０又は車両に取り付けられた各種センサからセンサ信号を取り込むとともに、内燃機関１０が備えるアクチュエータに対して操作信号を出力するために設けられる。メモリには、内燃機関１０を制御するための各種の制御プログラムやマップが記憶されている。ＣＰＵは、制御プログラムをメモリから読みだして実行し、取り込んだセンサ信号に基づいて操作信号を生成する。
【００１４】
［実施の形態のシステム動作］
ピストン１４は内燃機関１０の筒内に配置されているため、冷却水によって直接冷却することができない。このため、ピストンの冷却にはオイルが用いられる。より詳しくは、オイルポンプ２２が駆動されて油圧が付与されると、オイルジェット１８からピストンの裏面のクーリングチャンネル１６に向かってオイルが噴射される。これにより、ピストンが冷却されるとともに、内燃機関本体の各部品が潤滑される。
【００１５】
ピストン１４の温度が上昇してクーリングチャンネル１６の表面温度が高温になると、オイルジェット１８から噴射されたオイル中の煤や燃料成分がクーリングチャンネル１６内で析出してデポジットが発生することがある。図２は、ピストン温度に対するクーリングチャンネル内でのデポジット発生量を示す図である。この図に示すように、クーリングチャンネル１６内で発生するデポジット量は、ピストン１４の温度によって大きく変動する。より詳しくは、デポジット発生量は、ピストン温度の上昇に伴い一旦急激に上昇して最大値に達した後、急激に下降するように変化する。このため、デポジット発生量の最大値前後に対応する温度領域（以下、「デポジット発生温度領域」と称する；図中のＴ１＜ピストン温度＜Ｔ２の温度範囲）では、クーリングチャンネル１６内に発生したデポジットが断熱層として機能してしまい、ピストン１４が冷却不足に陥るおそれがある。
【００１６】
そこで、本実施の形態のシステムでは、ピストン１４の温度がデポジット発生温度領域に属することを抑制するために、流量調整弁２４を調整してオイル噴射の実行・停止を切り替える制御が行なわれる。以下、フローチャートに沿って、当該制御について詳細に説明する。
【００１７】
図３は、本実施の形態のシステムが実行するルーチンのフローチャートである。なお、図３に示すルーチンは、エンジン１０の運転中に制御装置３０によって所定の制御周期で繰り返し実行される。
【００１８】
図３に示すルーチンでは、先ずエンジン１０の運転状態が取得される（ステップＳ２）。ここでは、具体的には、制御に必要な各種のデータとして、エンジン回転速度、燃料噴射量、吸入空気量等が取得される。また、このステップでは、現在のピストン温度Ｔｐが推定される。ここでは、具体的には、ピストン１４への入熱量と放熱量に基づいて、ピストン温度Ｔｐが推定される。ピストン１４への入熱量は、例えば、エンジン回転速度、燃料噴射量及び吸入空気量等を用いて推定することができる。また、ピストン１４の放熱量は、エンジンオイルの油量及び油温等を用いて推定することができる。入熱量から放熱量を差し引いた偏差が、ピストン１４の保有する熱量となるため、この熱量からピストン温度Ｔｐを推定することができる。
【００１９】
次に、ピストン温度Ｔｐが所定の下限温度Ｔ１よりも小さいか否かが判定される（ステップＳ４）。下限温度Ｔ１は、デポジット発生温度領域の下限側の温度である。その結果、ピストン温度Ｔｐ＜下限温度Ｔ１の成立が認められた場合には、エンジン１０の現在のピストン温度Ｔｐがデポジット発生温度領域の下限よりも低温側の温度領域に属していると判断することができる。この場合には、次のステップに移行して、ピストン温度Ｔｐ＜ピストン冷却要求温度Ｔ０の成立が判定される（ステップＳ６）。ピストン冷却要求温度Ｔ０は、ピストン１４を冷却すべき要求温度の下限値であり、予め設定された値が読み込まれる。
【００２０】
ステップＳ６の処理の結果、ピストン温度Ｔｐ＜ピストン冷却要求温度Ｔ０の成立が認められた場合には、ピストン１４の冷却要求がないと判断されて、次のステップへと移行する。次のステップでは、流量調整弁２４が調整されてオイルジェット１８からクーリングチャンネル１６へのオイル噴射が停止される（ステップＳ８）。これにより、ピストン１４は、オイルによる冷却が制限されるので、温度上昇が許容されることとなる。
【００２１】
一方、上記ステップＳ６の処理の結果、ピストン温度Ｔｐ＜ピストン冷却要求温度Ｔ０の成立が認められない場合には、ピストン１４の冷却要求があると判断されて、次のステップへと移行する。次のステップでは、流量調整弁２４が調整されてオイルジェット１８からクーリングチャンネル１６へのオイル噴射が実行される（ステップＳ１０）。これにより、ピストン１４は、オイルによる冷却が行なわれて温度上昇が抑えられる。
【００２２】
また、上記ステップＳ４の処理において、ピストン温度Ｔｐ＜下限温度Ｔ１の成立が認められない場合には、エンジン１０の現在のピストン温度Ｔｐがデポジット発生温度領域に属している可能性があると判断することができる。この場合には、次のステップに移行して、ピストン温度Ｔｐ＜所定の上限温度Ｔ２の成立が判定される（ステップＳ１２）。上限温度Ｔ２は、デポジット発生温度領域の上限側の温度である。その結果、ピストン温度Ｔｐ＜上限温度Ｔ２の成立が認められない場合には、エンジン１０の現在のピストン温度Ｔｐがデポジット発生温度領域の上限よりも高温側の温度領域に属していると判断することができる。この場合には、ピストン１４の過昇温を抑える必要があるため、次のステップに移行して、オイル噴射が実行される（ステップＳ１４）。これにより、ピストン１４は、オイルによる冷却が行なわれる。
【００２３】
一方、上記ステップＳ１２において、ピストン温度Ｔｐ＜上限温度Ｔ２の成立が認められた場合には、エンジン１０の現在のピストン温度Ｔｐがデポジット発生温度領域に属していると判断することができる。この場合には、多量のデポジットが発生するため、ピストン温度Ｔｐがデポジット発生温度領域から逸早く抜け出すように、ピストン温度Ｔｐを上昇或いは下降させることが求められる。
【００２４】
ここで、本実施の形態のシステムでは、エンジン１０にスチール（鉄）製のピストン１４を用いている。スチール製のピストンは、熱伝導率が低いため、熱引きが悪いという特性がある。このため、本実施の形態のシステムでは、オイル噴射を停止した場合のピストン温度の上昇は比較的容易に実現されるが、オイル噴射を実行した場合のピストン温度の下降は比較的困難となる傾向にある。
【００２５】
そこで、図３に示すルーチンでは、上記ステップＳ１２において、ピストン温度Ｔｐ＜上限温度Ｔ２の成立が認められた場合に、ピストン温度Ｔｐの時間変化ｄＴｐ／ｄｔが０より大きいか否かが判定される（ステップＳ１６）。その結果、ｄＴｐ／ｄｔ＞０の成立が認められた場合には、ピストン温度Ｔｐが上昇中であると判断することができる。この場合には、ピストン温度Ｔｐの上昇を加速させた方がデポジット発生温度領域を逸早く抜けることができると判断されて、次のステップに移行して、オイル噴射が停止される（ステップＳ１８）。
【００２６】
一方、上記ステップＳ１６において、ｄＴｐ／ｄｔ＞０の成立が認められない場合には、ピストン温度Ｔｐが下降中であると判断することができる。上述したとおり、スチール製のピストン１４は熱引きが悪いため、次のステップ以降の処理では、燃料噴射量に基づいて、オイル噴射の実行或いは停止を判断することが行われる。
【００２７】
図４は、燃料噴射量とピストン温度Ｔｐとの関係を示す図である。この図に示すように、燃料噴射量（エンジン負荷）が大きいほど、ピストン温度Ｔｐは大きくなる。このため、ピストン温度Ｔｐの下降中において、エンジン１０の運転状態が低負荷領域に属する場合には、オイル噴射を停止したとしても筒内の発熱量が小さいためにピストン温度Ｔｐが上昇し難い傾向となる。一方、エンジン１０の運転状態が中負荷領域に属する場合には、オイル噴射を実行したとしても、筒内の発熱量が大きく、またピストン１４の熱引きも悪いため、ピストン温度Ｔｐが下降し難い傾向となる。
【００２８】
そこで、本実施の形態のシステムにおいて実行されるルーチンでは、上記ステップＳ１６において、ｄＴｐ／ｄｔ＞０の成立が認められない場合に、燃料噴射量が所定量ａよりも小さいか否かが判定される（ステップＳ２０）。所定量ａは、現在のエンジン１０の状態がピストン温度Ｔｐが上昇し易い状態か下降し易い状態かを判断するための燃料噴射量の閾値として、予め定められた値が用いられる。その結果、燃料噴射量＜ａの成立が認められた場合には、ピストン温度Ｔｐの下降を加速させた方がデポジット発生温度領域を逸早く抜けることができると判断されて、次のステップに以降してオイル噴射が実行される（ステップＳ２２）。一方、上記ステップＳ２０において、燃料噴射量＜ａの成立が認められない場合には、逆にピストン温度Ｔｐを上昇させた方がデポジット発生温度領域を逸早く抜けることができると判断されて、次のステップに以降してオイル噴射が停止される（ステップＳ２４）。
【００２９】
このように、本実施の形態のシステムによれば、ピストン温度Ｔｐがデポジット発生温度領域に属する状態から逸早く抜けることができるので、クーリングチャンネル１６内でのデポジットの発生による冷却性能の低下を抑制することができる。
【００３０】
ところで、上述した実施の形態１のシステムでは、スチール製のピストン１４を用いた内燃機関１０を例に説明したが、アルミニウム製のピストン等、他の材質のピストンにも適用することができる。
【００３１】
また、上述した実施の形態１のシステムでは、オイルジェット１８からのオイル噴射の実行・停止を流量調整弁２４によって行う構成を例に説明したが、オイルジェット１８へ供給されるオイルの油圧を制御する装置等、他の制御装置を用いてもよい。
【符号の説明】
【００３２】
１０  内燃機関
１２  気筒
１４  ピストン
１６  クーリングチャンネル
１８  オイルジェット
２０  オイル通路
２２  オイルポンプ
２４  流量調整弁
３０  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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