(57)【要約】【課題】内燃機関の潤滑及び温度調節を行うオイルと熱交換する水冷オイルクーラ及び空冷オイルクーラへの当該オイルの供給を適切に制御するオイル供給装置を提供する。【解決手段】オイル供給装置１は、空冷オイルクーラ１１へのオイルの流通を制御する切替バルブ１２を備え、負荷が予め設定された目標負荷より低い時の第１目標油温と、目標負荷以上の時の第２目標油温とを有し、車両の走行速度が予め設定された速度より速く、かつ負荷が目標負荷以上、かつ油温が第２目標油温よりも高い時、及び、車両の走行速度が予め設定された速度より速く、かつ負荷が目標負荷より低く、かつ油温が第１目標油温よりも高い時にはオイルを空冷オイルクーラ１１に流通させるように切替バルブ１２を制御し、それ以外の条件下では水冷オイルクーラ１０を主として用いるよう切替バルブ１２を制御する制御部１４を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載される内燃機関の潤滑及び温度調節を行うオイルと冷却水との間で熱交換を行う水冷オイルクーラと、
前記オイルと外気との間で熱交換を行う空冷オイルクーラと、
前記空冷オイルクーラへの前記オイルの流通を制御する切替バルブと、
前記車両の走行速度を示す速度情報を取得する速度情報取得部と、
前記内燃機関の吸気量と前記内燃機関の回転数とから負荷を演算する負荷演算部と、
前記オイルの油温を取得する油温センサと、を備え、
前記負荷が予め設定された目標負荷より低い時の第１目標油温と、前記目標負荷以上の時の第２目標油温とを有し、前記車両の走行速度が予め設定された速度より速く、かつ前記負荷が前記目標負荷以上、かつ前記油温が前記第２目標油温よりも高い時には前記オイルを前記空冷オイルクーラに流通させるように前記切替バルブを制御し、前記車両の走行速度が予め設定された速度より速く、かつ前記負荷が前記目標負荷より低く、かつ前記油温が前記第１目標油温よりも高い時には前記オイルを前記空冷オイルクーラに流通させるように前記切替バルブを制御し、それ以外の条件下では前記水冷オイルクーラを主として用いるよう前記切替バルブを制御する制御部を有するオイル供給装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記それ以外の条件下では前記オイルを前記空冷オイルクーラに流通させないよう前記切替バルブを制御する請求項１に記載のオイル供給装置。
【請求項３】
前記負荷に応じて前記第１目標油温及び前記第２目標油温を設定する目標温度設定部を備える請求項１又は２に記載のオイル供給装置。
【請求項４】
前記目標温度設定部は、前記負荷演算部で演算された負荷を所定のフィルタで平滑化して用いる請求項３に記載のオイル供給装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記車両の速度が予め設定された速度以下であって、前記内燃機関の負荷が予め設定された負荷以上であって、前記油温が前記第２目標油温よりも高い場合には、前記冷却水をラジエータに流通させる請求項１から４のいずれか一項に記載のオイル供給装置。
【請求項６】
前記予め設定された速度は、前記車両の外気温度に応じて設定される請求項１から５のいずれか一項に記載のオイル供給装置。
【請求項７】
前記切替バルブは並列に設けられる前記水冷オイルクーラと前記空冷オイルクーラとの前記オイルの流通を制御する請求項１から６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、内燃機関の潤滑及び温度調節を行うオイルと熱交換する水冷オイルクーラ及び空冷オイルクーラへのオイルの供給を制御するオイル供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両には、内燃機関の潤滑及び温度調節を行うオイルの流通を制御する制御装置が利用されてきた。この種の技術として例えば特許文献１に記載のものがある。
【０００３】
特許文献１に記載のエンジンオイルの冷却装置は、エンジンオイルの冷却を促進する冷却促進機能を有する冷却回路の開閉を制御する制御弁を備えて構成される。この制御弁は、車載エンジンが高負荷運転状態にある時に開弁状態に維持される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−７３０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の技術は、単一の目標油温（油温に応じてエンジンの高負荷運転状態を判断している）に応じて水冷オイルクーラ及び空冷オイルクーラの使用状態を、水冷オイルクーラ及び空冷オイルクーラの併用、又はどちらのオイルクーラも使わない状態に切り替えているので、負荷に応じた複数の油温に応じて切り替えることができない。例えば高負荷時の目標油温（例えば８０℃）に応じて切り替えを行うと、低負荷時の高油温制御（８０〜１００℃）ができず、また低負荷時の目標油温（例えば１００℃）に応じて切り替えを行うと、高負荷時のオーバーヒートを招くおそれがある。
【０００６】
また、エンジンの中には、当該エンジンが低負荷時にはフリクション低減のために高い油温を維持し、エンジンが高負荷時にはノッキングの回避等の理由で空冷オイルクーラを使用してエンジンオイルの温度を低く制御したいものもある。このようなエンジンの場合には、特許文献１に記載の技術は適用することができない。
【０００７】
そこで、内燃機関の潤滑及び温度調節を行うオイルと熱交換する水冷オイルクーラ及び空冷オイルクーラへの当該オイルの供給を適切に制御するオイル供給装置が求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るオイル供給装置の特徴構成は、車両に搭載される内燃機関の潤滑及び温度調節を行うオイルと冷却水との間で熱交換を行う水冷オイルクーラと、前記オイルと外気との間で熱交換を行う空冷オイルクーラと、前記空冷オイルクーラへの前記オイルの流通を制御する切替バルブと、前記車両の走行速度を示す速度情報を取得する速度情報取得部と、前記内燃機関の吸気量と前記内燃機関の回転数とから負荷を演算する負荷演算部と、前記オイルの油温を取得する油温センサと、を備え、前記負荷が予め設定された目標負荷より低い時の第１目標油温と、前記目標負荷以上の時の第２目標油温とを有し、前記車両の走行速度が予め設定された速度より速く、かつ前記負荷が前記目標負荷以上、かつ前記油温が前記第２目標油温よりも高い時には前記オイルを前記空冷オイルクーラに流通させるように前記切替バルブを制御し、前記車両の走行速度が予め設定された速度より速く、かつ前記負荷が前記目標負荷より低く、かつ前記油温が前記第１目標油温よりも高い時には前記オイルを前記空冷オイルクーラに流通させるように前記切替バルブを制御し、それ以外の条件下では前記水冷オイルクーラを主として用いるよう前記切替バルブを制御する制御部を有する点にある。
【０００９】
このような特徴構成とすれば、内燃機関の負荷に応じて設定された第１目標油温及び当該第１目標油温よりも低い第２目標油温からなる複数の油温に応じて切替バルブを切り替えることで、低負荷時の高油温制御を実現すると共に、高負荷時のオーバーヒートを抑制することができる。
【００１０】
また、前記制御部は、前記それ以外の条件下では前記オイルを前記空冷オイルクーラに流通させないよう前記切替バルブを制御するように構成することも可能である。
【００１１】
このような構成とすれば、上述した効果を更に向上することができる。
【００１２】
また、前記負荷に応じて前記第１目標油温及び前記第２目標油温を設定する目標温度設定部を備えると好適である。
【００１３】
このような構成とすれば、内燃機関の負荷に応じてオイルの温まり方が異なる場合でも、内燃機関の負荷に応じてオイルを空冷オイルクーラに流通させるか、水冷オイルクーラに流通させるかを制御できる。したがって、要求されるオイルの温度（第１目標油温及び第２目標油温）に応じてオイルの供給を適切に制御することが可能となる。
【００１４】
また、前記目標温度設定部は、前記負荷演算部で演算された負荷を所定のフィルタで平滑化して用いると好適である。
【００１５】
このような構成とすれば、負荷としてなまらした値を用いることができるので、空冷オイルクーラと水冷オイルクーラとの間で不要な切り替わりを防止できる。更に直前までの走行状況を加味した目標油温を設定することができる。具体的には、低負荷から高負荷になった時にはなまし量を小さくし、高負荷から低負荷になった時にはなまし量を大きくすると好適である。
【００１６】
また、前記制御部は、前記車両の速度が予め設定された速度以下であって、前記内燃機関の負荷が予め設定された負荷以上であって、前記油温が前記第２目標油温よりも高い場合には、前記冷却水をラジエータに流通させると好適である。
【００１７】
このような構成とすれば、水冷式オイルクーラの冷却能力を高めることが可能となる。
【００１８】
また、前記予め設定された速度は、前記車両の外気温度に応じて設定されると好適である。
【００１９】
例えば走行風が期待できる走行速度で車両が走行している場合であっても、外気温度が高い時には空冷オイルクーラの冷却効果は低減され、走行風が期待できない走行速度で走行している場合であっても、外気温度が低い時には空冷オイルクーラの冷却効果は高くなる。そこで、このような構成とすれば、空冷オイルクーラ及び水冷オイルクーラの一方にオイルを流通させる判定基準としての「予め設定された速度」を外気温度に応じて変更することができるので、オイルの冷却効果を高めることができる。
【００２０】
また、前記切替バルブは並列に設けられる前記水冷オイルクーラと前記空冷オイルクーラとの前記オイルの流通を制御すると好適である。
【００２１】
水冷オイルクーラと空冷オイルクーラとが直列に設けられている場合にオイルを水冷オイルクーラと空冷オイルクーラとの双方に流通させる場合には、流通抵抗は水冷オイルクーラの流通抵抗と空冷オイルクーラの流通抵抗との和となる。しかしながら、本構成のように水冷オイルクーラと空冷オイルクーラとを並列に設ける場合には、オイルは水冷オイルクーラ及び空冷オイルクーラのいずれか一方のみに流通されるだけであるので、流通抵抗も水冷オイルクーラの流通抵抗及び空冷オイルクーラの流通抵抗の何れか一方となり、水冷オイルクーラと空冷オイルクーラとの双方にオイルを流通させる場合に比べて流通抵抗を減らし、効率的に熱交換させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】オイル供給装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】オイル供給装置による切替バルブの制御を模式的に示す図である。
【図３】水冷オイルクーラと空冷オイルクーラとの切り替えを示す図である。
【図４】その他の実施形態に係るオイル供給装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明に係るオイル供給装置は、車両に搭載される内燃機関の潤滑及び温度調節を行うオイルを適切に冷却するように構成される。以下、本実施形態のオイル供給装置１について説明する。
【００２４】
図１には、オイル供給装置１のブロック図が示される。図１に示されるように、オイル供給装置１は、水冷オイルクーラ１０、空冷オイルクーラ１１、切替バルブ１２、速度情報取得部１３、制御部１４、負荷演算部１５、目標温度設定部１６の各機能部を備えて構成され、特に速度情報取得部１３、制御部１４、負荷演算部１５、目標温度設定部１６、油温センサ１７は、オイルの冷却に係る処理を行うために、ＣＰＵを中核部材としてハードウェア又はソフトウェア或いはその両方で構築されている。
【００２５】
水冷オイルクーラ１０は、車両に搭載される内燃機関Ｅの潤滑及び温度調節を行うオイルと冷却水との間で熱交換を行う。内燃機関Ｅとは、車両に搭載されるガソリン等の燃料を燃焼させて動力を出力する原動機である。内燃機関Ｅが動力を出力する際、内燃機関Ｅは燃料の燃焼により熱せられるが、内燃機関Ｅはこの時の熱を放熱すべくオイルが流通される。内燃機関Ｅの冷却に応じてオイルが熱せられるが、水冷オイルクーラ１０は、例えば車両に搭載されるラジエータ２に流通される冷却水を利用してオイルの油温を制御する（すなわち、水冷オイルクーラ１０はオイルクーラとして動作するときと、オイルウォーマとして動作するときがある）。
【００２６】
空冷オイルクーラ１１は、オイルと外気との間で熱交換を行う。本実施形態では、空冷オイルクーラ１１は、水冷オイルクーラ１０と並列に設けられ、車両の走行に応じた走行風を利用して当該オイルを冷却する。
【００２７】
切替バルブ１２は、空冷オイルクーラ１１へのオイルの流通を制御する。上述したように、水冷オイルクーラ１０と空冷オイルクーラ１１とは、並列に設けられることから、切替バルブ１２は、水冷オイルクーラ１０及び空冷オイルクーラ１１の何れか一方へオイルが流通するようにオイルの流通を制御する（オイルの流通状態を切り替える）。
【００２８】
切替バルブ１２へは、ポンプＰがオイルパン９０からオイルを汲み上げ、第１油路３１を介してオイルが供給される。また、切替バルブ１２と水冷オイルクーラ１０との間には第２油路３２が設けられ、切替バルブ１２から水冷オイルクーラ１０へは当該第２油路３２を介してオイルが供給される。一方、切替バルブ１２と空冷オイルクーラ１１との間には第３油路３３が設けられ、切替バルブ１２から空冷オイルクーラ１１へは当該第３油路３３を介してオイルが供給される。
【００２９】
このような切替バルブ１２の状態は後述する制御部１４により制御される。制御部１４は、切替バルブ１２が直接、制御部１４により制御可能な構成であれば切替バルブ１２を直接制御しても良い。また、制御部１４が一旦、切替バルブ１２を制御する制御バルブ（図示せず）を制御し、この制御バルブにより切替バルブ１２を制御するように構成しても良い。このような制御バルブは、例えば公知のソレノイドバルブや電磁バルブを用いて構成することが可能である。
【００３０】
速度情報取得部１３は、車両の走行速度を示す速度情報を取得する。車両の走行速度は、車両に搭載される速度計から取得され、速度情報取得部１３により取得された速度情報は制御部１４に伝達される。
【００３１】
負荷演算部１５は、内燃機関Ｅの吸気量と当該内燃機関Ｅの回転数とから当該内燃機関Ｅの負荷を演算する。内燃機関Ｅの負荷は、内燃機関Ｅに吸入される空気量（内燃機関Ｅの吸気量）とエンジン回転数（内燃機関Ｅの回転数）と所定の関係を有することが知られている。空気量は空気量情報として図示しない空気量情報取得部により取得され、当該空気量情報が負荷演算部１５に伝達される。エンジン回転数は回転数情報として図示しない回転数検出部により取得され、当該回転数情報が負荷演算部１５に伝達される。負荷演算部１５は、空気量情報と回転数情報とに基づいて内燃機関Ｅの負荷を演算する。負荷演算部１５により演算された負荷は負荷情報として後述する目標温度設定部１６に伝達される。
【００３２】
目標温度設定部１６は、負荷演算部１５により演算された負荷に応じて第１目標油温及び第２目標油温を設定する。本実施形態では、第２目標油温は第１目標油温よりも低い値（油温）で設定される。目標温度設定部１６は、例えば、負荷と第１目標油温及び第２目標油温との関係を規定したマップを記憶しておいても良いし、所定の数式を使って求めても良い。目標温度設定部１６により設定された第１目標油温及び第２目標油温は制御部１４に伝達され、制御部１４は上述したように、これらの第１目標油温及び第２目標油温に基づいてオイルを水冷オイルクーラ１０及び空冷オイルクーラ１１の一方に流通するように切替バルブ１２を制御する。
【００３３】
ここで、内燃機関Ｅの負荷は常に一定であるとは限らない。このため、目標温度設定部１６は、負荷演算部１５で演算された負荷を所定のフィルタで平滑化して用いると好適である。これにより、目標温度設定部１６は、時々刻々と内燃機関Ｅの負荷が変化する場合でも、ある程度なまらせた負荷に基づいて第１目標油温及び第２目標油温を演算することができるので、水冷オイルクーラ１０と空冷オイルクーラ１１との間での切り替わりが頻繁に繰り返されることを防止できる。
【００３４】
油温センサ１７はオイルの温度（油温）を取得する。油温センサ１７は、水冷オイルクーラ１０や空冷オイルクーラ１１と熱交換を行った後のオイルの温度を取得する。本実施形態では、油温センサ１７は内燃機関Ｅから流出されたオイルの温度を取得するように設けられる。
【００３５】
制御部１４は、切替バルブ１２を制御する。この制御を行うにあたり、油温に対する判定閾値となる第１目標油温及び第２目標油温が設定される。第１目標油温は、負荷が予め設定された目標負荷より低い時の油温であり、第２目標油温は、当該目標負荷以上の時の油温である。
【００３６】
制御部１４は、車両の走行速度が予め設定された速度よりも速く、かつ、負荷が目標負荷以上、かつ、油温が第２目標油温よりも高い時にはオイルを空冷オイルクーラ１１に流通させるように切替バルブ１２を制御する。また、制御部１４は、車両の走行速度が予め設定された速度より速く、かつ負荷が目標負荷より低く、かつ油温が第１目標油温よりも高い時にはオイルを空冷オイルクーラ１１に流通させるように切替バルブ１２を制御する。更に、制御部１４は、これら以外の条件下では水冷オイルクーラ１０を主として用いるよう切替バルブ１２を制御する。
【００３７】
車両の走行速度は、上述した速度情報取得部１３から伝達される速度情報により示される。「予め設定された速度」とは、制御部１４が切替バルブ１２を制御する制御基準に相当する。このような「予め設定された速度」は、車両における水冷オイルクーラ１０及び空冷オイルクーラ１１の冷却能力に応じて設定される。具体的には、オイルが十分に冷却可能な走行風が得られる車両の走行速度と、水冷オイルクーラ１０及び空冷オイルクーラ１１の冷却能力や車両における搭載位置とに基づいて設定される。
【００３８】
この制御部１４による制御の一例が図２に示される。図２に示されるように、油温が所定値以下であれば車速に拘らず水冷オイルクーラ１０にオイルを流通させ、油温が所定値より大きく、かつ、車速が予め設定された速度より速い場合には空冷オイルクーラ１１にオイルを流通させると良い。この時、「予め設定された速度」は、車両の外気温度に応じて設定する（変更する）ことも可能である。このような構成とすれば、例えば外気温度が高い程、「予め設定された速度」を高く設定し、外気温度が低い程、「予め設定された速度」を低く設定することで、オイルの冷却効果を高めることができる。
【００３９】
ここで、車両の走行中、走行速度が常に一定であるとは限らない。このため、制御部１４は、速度情報で示される走行速度を所定のフィルタで平滑化して用いると好適である。これにより、制御部１４は、時々刻々と走行速度が変化する場合でも、ある程度なまらせた走行速度に基づいて制御することができるので、走行速度が判定速度近傍であっても、水冷オイルクーラ１０と空冷オイルクーラ１１との間での切り替わりが頻繁に繰り返されることを防止できる。更に、このような繰り返しを防止するために、判定速度近傍に公知のヒステリシスを設定しておくことも可能である。なお、「所定のフィルタ」とは、ローパスフィルタのような演算上のフィルタのみを意味するものではなく、過去数秒間の平均値を演算する演算器も含む。このような平均値であっても、なまらせた走行速度を取得することが可能である。
【００４０】
ここで、内燃機関Ｅには図１に示されるようにポンプ３により冷却水が循環される。このような冷却系では、循環路８を介してラジエータ２に冷却水を循環させたり、バイパス路９を介して当該ラジエータ２をバイパスしたりするのに切換弁４が設けられる。水冷オイルクーラ１０に流通される冷却水も切換弁４により制御される。制御部１４は、走行速度が予め設定された速度以下（低速）で、且つ、内燃機関Ｅの負荷が予め設定された負荷以上(高負荷)であって、油温が第２目標油温（８０℃）よりも高い場合には、冷却水をラジエータ２に流通させるように構成すると良い。これにより、水冷オイルクーラ１０を流通する冷却水がラジエータ２に流通され、水冷オイルクーラ１０の冷却能力を高めることが可能となる。更には、ラジエータファン５を作動させてラジエータ２の冷却効果を更に高めることも可能である。
【００４１】
また、オイルを暖機したい場合には、バイパス路９を介して流通している冷却水を水冷オイルクーラ１０にも流通するように制御部１４が切換弁４を制御することで、内燃機関Ｅを介して温められた冷却水によりオイルの暖機を促進できる。なお、冷却水暖機を優先したい場合には、オイルは水冷オイルクーラ１０に流通させるが、冷却水は水冷オイルクーラ１０をバイパスさせると良い。
【００４２】
このような制御の具体例が図３に示される。車両の速度が予め設定された速度以下（低速）の場合には、内燃機関Ｅの負荷及びオイルの温度に拘らず、制御部１４はオイルを水冷オイルクーラ１０に流通させるように切替バルブ１２を切り替える。この時、内燃機関Ｅの負荷が目標負荷以上（高負荷）で、かつ、油温が第２目標油温（８０℃）より高い場合には、ラジエータファン５を作動させる、ラジエータ通水量を増加させる等を行うと良い。また、車両の速度が予め設定された速度より速く（高速）、内燃機関Ｅの負荷が目標負荷より低く（低負荷）、かつ油温が第１目標油温（１００℃）以下の場合、及び車両の速度が予め設定された速度より速く（高速）、内燃機関Ｅの負荷が目標負荷以上（高負荷）で、かつ油温が第２目標油温（８０℃）以下の場合には、制御部１４はオイルを水冷オイルクーラ１０に流通させるように切替バルブ１２を切り替えると良い。一方、車両の速度が予め設定された速度より速く（高速）、内燃機関Ｅの負荷が目標負荷より低く（低負荷）、かつ油温が第１目標油温（１００℃）より高い場合、及び車両の速度が予め設定された速度より速く（高速）、内燃機関Ｅの負荷が目標負荷以上（高負荷）で、かつ油温が第１目標油温（８０℃）より高い場合には、制御部１４はオイルを空冷オイルクーラ１１に流通させるように切替バルブ１２を切り替えると良い。
【００４３】
〔その他の実施形態〕
上記実施形態では、制御部１４は、速度情報で示される走行速度を所定のフィルタで平滑化して用いるとして説明したが、制御部１４は当該フィルタで走行速度を平滑化せずに用いるように構成することも可能である。
【００４４】
上記実施形態では、目標温度設定部１６が負荷に応じて第１目標油温及び第２目標油温を設定するとして説明したが、第１目標油温及び第２目標油温は負荷に拘らず固定値としても良い。この時には、負荷演算部１５は備えなくても良い。
【００４５】
上記実施形態では、目標温度設定部１６は、負荷演算部１５で演算された負荷を所定のフィルタで平滑化して用いるとして説明したが、目標温度設定部１６は当該フィルタで負荷を平滑化せずに用いるように構成することも可能である。
【００４６】
上記実施形態では、制御部１４は、車両の速度が予め設定された速度以下であって、内燃機関Ｅの負荷が予め設定された負荷以上であって、油温が第２目標油温よりも高い場合には、冷却水をラジエータ２に流通させるように構成されるとして説明したが、制御部１４は、当該状況に拘らず、冷却水をラジエータ２に流通させる制御を行わないように構成することも可能である。
【００４７】
上記実施形態では、予め設定された速度は、車両の外気温度に応じて設定されるとして説明したが、車両の外気温度に拘らず、予め設定された速度を固定値とすることも可能である。
【００４８】
上記実施形態では、水冷オイルクーラ１０と空冷オイルクーラ１１とが並列に設けられている例を挙げて説明したが、図４に示されるように水冷オイルクーラ１０と空冷オイルクーラ１１とが直列に設けられている場合でも本発明を適用することは可能である。
【００４９】
上記実施形態において、更に油温を低下させたい時には、ポンプＰにより油圧を上昇させたり、流量を増加させたりすると良い。
【００５０】
上記実施形態では、制御部１４は、上述した所定の条件下では水冷オイルクーラ１０を主として用いるよう切替バルブ１２を制御するとして説明したが、当該所定の条件下では、制御部１４はオイルを空冷オイルクーラ１１に流通させないよう切替バルブ１２を制御するように構成しても良い。
【００５１】
本発明は、内燃機関の温度調節を行うオイルと熱交換する水冷オイルクーラ及び空冷オイルクーラへのオイルの供給を制御するオイル供給装置に用いることが可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１：オイル供給装置
２：ラジエータ
１０：水冷オイルクーラ
１１：空冷オイルクーラ
１２：切替バルブ
１３：速度情報取得部
１４：制御部
１５：負荷演算部
１６：目標温度設定部
１７：油温センサ
Ｅ：内燃機関
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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