(57)【要約】【課題】低油圧状態と通常油圧状態のいわゆる２ステージ油圧を実現することができる油圧制御装置において、エンジン始動時のできるだけ早い段階で通常油圧状態となり、即座に油路の末端にまでオイルを行き渡らせることを課題とする。【解決手段】油圧制御装置１００は、ＥＣＵ２０に動作制御されるオイルコントロールバルブ１０、エンジン内部に形成された油路中の油圧に応じて高圧リリーフ経路１２１を開閉する高圧リリーフ弁５２、オイルコントロールバルブ１０の動作によって低圧リリーフ経路１２０を開閉する低圧リリーフ弁５３を備える。低圧リリーフ弁５３は、エンジンが停止し、油路中の油圧が抜けたときに閉弁状態となって、エンジン始動時に通常油圧を実現することができる状態となっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御部に動作制御されるオイルコントロールバルブと、
エンジン内部に形成された油路中の油圧に応じて高圧リリーフ経路を開閉する高圧リリーフ弁と、
オイルコントロールバルブの動作によって低圧リリーフ経路を開閉する低圧リリーフ弁と、
を、備えたことを特徴とした油圧制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の油圧制御装置において、
前記低圧リリーフ弁は、エンジンが停止し、前記油路中の油圧が抜けたときに閉弁状態となることを特徴とする油圧制御装置。
【請求項３】
請求項１記載の油圧制御装置において、
前記低圧リリーフ弁は、前記オイルコントロールバルブを通じて供給されたオイルによって上昇し、開弁状態となることを特徴とした油圧制御装置。
【請求項４】
請求項１記載の油圧制御装置において、
前記オイルコントロールバルブは、前記低圧リリーフ弁を閉弁状態とするときに通電状態とすることを特徴とした油圧制御装置。
【請求項５】
請求項１記載の油圧制御装置において、
前記高圧リリーフ弁と前記低圧リリーフ弁とは、弾性体を介して対向配置されると共に前記低圧リリーフ弁の受圧面積を前記高圧リリーフ弁の受圧面積よりも大きくしたことを特徴とする油圧制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジンの油圧制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、オイルポンプによって送油されるオイルのエンジン内における油圧を制御する装置が提案されている。このような装置では、電磁弁を用いて油路の開閉等を行うことによって油路内の油圧が制御されている。例えば、オイルコントロールバルブを用いてリリーフ弁が低油圧で開弁する状態としたり、規定された最高油圧で開弁する状態としたりする。これにより、低油圧状態でエンジンを稼動させたり、最高油圧状態に達しない通常油圧状態でエンジンを稼動させたりすることができる。このようなシステムは、２ステージ油圧システムと称されることがある。このような２ステージ油圧システムは、低油圧状態でオイルをリリーフすることによりオイルの粘度が高いときのオイルポンプの負荷を軽減したり、冷間時におけるピストンオイルジェットからのオイル噴射を停止させたりすることができる。これにより、エンジン負荷低下や早期暖機完了による燃費向上の効果を得ることができる。
【０００３】
エンジン内における油圧をコントロールする油圧制御装置としては、例えば、特許文献１や特許文献２に開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１０７４８５号公報
【特許文献２】実開平５−２１１２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前記のような２ステージ油圧システムでは、低油圧状態とすることによりピストンオイルジェットからのオイルの噴射を停止させて早期暖機完了を図ることができることから、冷間時に低油圧状態に制御することが望ましい。
【０００６】
しかしながら、その一方で、前回エンジン停止時から長時間が経過した後にエンジンを始動させる場合には、エンジン内部に形成された油路の末端にまでオイルを行き渡らせる必要がある。油路の末端にまで即座にオイルを行き渡らせるためには油圧は通常油圧状態に制御することが望ましい。このような油路の末端へのオイルの迅速な供給を実現するためには、エンジン始動時のできるだけ早い段階で通常油圧状態となることが求められる。
【０００７】
そこで、本発明は、低油圧状態と通常油圧状態のいわゆる２ステージ油圧を実現することができる油圧制御装置において、エンジン始動時のできるだけ早い段階で通常油圧状態となり、即座に油路の末端にまでオイルを行き渡らせ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本発明の油圧制御装置は、制御部に動作制御されるオイルコントロールバルブと、エンジン内部に形成された油路中の油圧に応じて高圧リリーフ経路を開閉する高圧リリーフ弁と、オイルコントロールバルブの動作によって低圧リリーフ経路を開閉する低圧リリーフ弁と、を、備えた構成とすることができる（請求項１）。ここで、高圧リリーフ弁は、エンジン内油路の最大油圧を規制するものである。一方、低圧リリーフ弁は、エンジン内油路の油圧を低油圧状態に制御するもので、この低圧リリーフ弁が開弁状態となるとエンジン内油路の油圧は低圧に制御される。このような油圧制御装置では、低圧リリーフ弁、高圧リリーフ弁ともに閉弁状態となっているときが通常油圧状態となる。このような構成とすることにより、低油圧状態としたいときに限りオイルコントロールバルブに動作指令を発し、低油圧状態を実現することができる。すなわち、オイルコントロールバルブの低圧リリーフ弁開弁動作がない限り、通常油圧状態となる。仮に、オイルコントロールバルブを通じて供給されるオイルの油圧によって通常油圧状態を実現するための弁を移動させて通常油圧状態を実現する構成であると、オイルコントロールバルブにオイルが到達するまでに時間がかかり、即座に通常油圧状態を実現することができなくなるおそれがある。特に極低温時のようにオイルの粘度が高く、その流動性が低いような場合には、油路末端へのオイルの供給に時間がかかることが想定される。本発明の構成であれば、オイルの粘度、流動性にかかわらず即座に通常油圧状態を再現し、油路末端へオイルを供給することができる。すなわち、エンジン始動時のできるだけ早い段階で通常油圧状態とし、即座に油路の末端にまでオイルを行き渡らせることができる。
【０００９】
このような油圧制御装置では、前記低圧リリーフ弁は、エンジンが停止し、前記油路中の油圧が抜けたときに閉弁状態となる構成とすることができる（請求項２）。本発明では低圧リリーフ弁が閉弁状態となると、油路中の油圧は通常油圧状態となる。エンジンが停止すると、油路中の油圧は徐々に抜ける。このように油圧が抜けた状態で低圧リリーフ弁が閉弁状態となっていればエンジンを再び始動したときには既に通常油圧状態を実現することができる状態となっている。これにより、エンジン始動時に即座に油路の末端にまでオイルを行き渡らせることができる。具体的には、前記低圧リリーフ弁を、前記オイルコントロールバルブを通じて供給されたオイルによって上昇し、開弁状態とする構成とすることができる（請求項３）。
【００１０】
このような油圧制御装置では、前記オイルコントロールバルブは、前記低圧リリーフ弁を閉弁状態とするときに通電状態とする構成とすることができる（請求項４）。このような構成とすることにより、低圧リリーフ弁を開弁し、油路中の油圧を低下させるときの電力の消費を抑制することができる。
【００１１】
このような油圧制御装置では、前記高圧リリーフ弁と前記低圧リリーフ弁とは、弾性体を介して対向配置されると共に前記低圧リリーフ弁の受圧面積を前記高圧リリーフ弁の受圧面積よりも大きくした構成とすることができる（請求項５）。このような構成とすることにより、高圧リリーフ弁と低圧リリーフ弁を備えたオイルリリーフ装置を構成することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の油圧制御装置は、制御部に動作制御されるオイルコントロールバルブと、エンジン内部に形成された油路中の油圧に応じて高圧リリーフ経路を開閉する高圧リリーフ弁と、オイルコントロールバルブの動作によって低圧リリーフ経路を開閉する低圧リリーフ弁と、を、備えたことにより、エンジン停止の状態で通常油圧状態を実現する状態にすることができ、エンジン始動時に即座に油路末端にまでオイルを供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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】
【００１４】
図１乃至図３は、いずれも本発明の実施例である油圧制御装置１００の概略構成を示した構成図である。油圧制御装置１００は、油路中の最高油圧を規定するとともに、低油圧状態を実現するオイルリリーフ機能を備えたオイルリリーフ装置５とオイルコントロールバルブ（以下、ＯＣＶという）１０を備えている。油圧制御装置１００は、ＥＣＵ（Electronic  control  unit）２０の指令によって動作するＯＣＶ１０の状態により、オイルリリーフ装置５の状態が低油圧状態と通常油圧状態とに切り替わる。図１は、オイルリリーフ装置５が油路の通常油圧状態を実現する様子を示している。図２は、オイルリリーフ装置５が、油路中の油圧が規定された最大油圧を上回り、オイルをリリーフしている様子を示している。図３は、オイルリリーフ装置５が、油路の低油圧状態を実現する様子を示している。油圧制御装置１００はこのようにリリーフ圧を通常油圧状態と低油圧状態の２ステージに切り替えることができる。ＥＣＵ２０は、本発明における制御部の機能を担う。すなわち、ＥＣＵ２０は、各種演算を行うＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算装置）、記憶部、入力及び出力ポート、入力及び出力インターフェイス等を有している。
【００１５】
オイルパン１１内のオイルをエンジン各部へオイルを供給するオイル経路１には、オイルポンプ２が配置されている。オイル経路１はオイルポンプ２により吐出されたオイルをメインギャラリーへ供給するものであるが、オイルポンプ２の下流側で第一バイパス経路３へ分岐するとともに、第二バイパス経路４へ分岐している。第一バイパス経路３には、オイルリリーフ装置５が組み込まれている。オイルリリーフ装置５には、規定された最大油圧を越えたときに、オイルポンプ２により吐出されたオイルをオイルポンプ２の上流側にリリーフする高圧リリーフ経路１２１が接続されている。さらに、低油圧状態に制御されるときにＯＣＶ１０の動作に基づいて開閉される低圧リリーフ経路１２０が接続されている。この低圧リリーフ経路１２０もオイルポンプ２の上流側にオイルをリリーフする。
【００１６】
オイルリリーフ装置５は、図４に拡大して示すようにケース５１内に高圧リリーフ経路１２１の開閉を行う高圧リリーフ弁５２、低圧リリーフ経路１２０の開閉を行う低圧リリーフ弁５３を備える。高圧リリーフ弁５２と低圧リリーフ弁５３とは、弾性体であるスプリング５４を介して対向配置されている。ケース５１は、断面直径が小径である小径部５１１と断面直径が大径である大径部５１２とを備えている。小径部５１１から大径部５２１へ移行する段部が、低圧リリーフ弁５３の高圧リリーフ弁５２側への移動距離を規制するストッパ１７を形成している。オイルリリーフ装置５は、高圧リリーフ弁５２が上側、低圧リリーフ弁５３が下側になるように設置される。
【００１７】
このケース５１の小径部５１１の先端側が、メイン室７を形成している。メイン室７には、第一バイパス通路３を通じてオイルポンプ２の下流側のオイルが導入されるとともに、高圧リリーフ経路１２１が接続される第一リリーフ口６ａが設けられている。このメイン室７内に高圧リリーフ弁５２が配置されている。高圧リリーフ弁５２は受圧面５２１でメイン室７内の油圧を受ける。ケース５１には、高圧リリーフ弁５２と低圧リリーフ弁５３との間に入り込んだオイルをオイルポンプ２の上流側へ排出するためのオイル排出経路１２２が接続されている。
【００１８】
ケース５１の大径部５１２の先端側が、ＯＣＶ１０を介してオイルポンプ２の下流側のオイルが導入されるサブ室８を形成している。このサブ室８は、低圧リリーフ経路１２０が接続される第二リリーフ口６ｂが形成されるとともに、内部に低圧リリーフ弁５３が配置されている。サブ室８内の油圧を受ける低圧リリーフ弁５３の受圧面５３１の受圧面積は、リリーフ弁５２の受圧面５２１の受圧面積よりも大きい。各受圧面積や、スプリング５４の反発強度は、どの程度の圧力で低油圧状態としたいのか、最高油圧をどの程度とするのかにより、適宜変更することができる。
【００１９】
高圧リリーフ経路１２１は、高圧リリーフ弁５２が油路中の油圧に応じて押し下げられ、その油圧が予め規定された最大油圧を越えたときに開放される位置に設けられている。低圧リリーフ経路１２０は、ＯＣＶ１０を経由したオイルがサブ室８内に導入され、低圧リリーフ弁５３が上昇したときに開放される位置に設けられている。
【００２０】
オイルリリーフ装置５は、高圧リリーフ弁５２が上側、低圧リリーフ弁５３が下側になるように設置されている。このため、エンジンが停止し、油路中の油圧が抜けた状態では、低圧リリーフ弁５３は、降下し、ケース５１の下端に接地した状態となる。すなわち、低圧リリーフ弁５３は低圧リリーフ経路１２０を閉塞する閉弁状態となる。このような低圧リリーフ弁５３の状態は、油路を通常油圧状態とすることのできる状態である。
【００２１】
オイルリリーフ装置５は、低圧リリーフ弁５３が上昇すると低油圧状態となる。本実施例では、ＯＣＶ１０を通じてサブ室８内にオイルが導入され、このオイルによって低圧リリーフ弁５３を上昇させることによって低圧リリーフ弁５３を開弁状態とし、低圧リリーフ経路１２０を開放する。これにより、オイルリリーフ装置５は油路を低油圧状態とする。
【００２２】
ここで、油圧切替指令に応じて動作するＯＣＶ１０の構造について、図５を参照しつつ説明する。
【００２３】
ＯＣＶ１０は、第二バイパス経路４に配置され、第二バイパス経路４を通じてオイルポンプ２から供給されるオイルをオイルリリーフ装置５のサブ室８へ導入する、または、オイルパン１１へ排出する三方弁となっている。
ＯＣＶ１０は第一室１０１１、連通部１０１２、第二室１０１３を備えたケース１０１内に、ニードル１０２を備えている。ニードル１０２は、先端側にボール弁１０２１が形成され、ニードル１０２の基端側は、コイル部１０３への通電により摺動する駆動部１０２２となっている。ニードル１０２は、ボール弁１０２１が第一室１０１１内、駆動部１０２２が第二室１０１３内に位置するように配置されている。第一室１０１１内にはボール弁１０２１と当接する第一スプリング１０４が装着され、第二室１０１３内には、駆動部１０２２と当接する第二スプリング１０５が装着されている。第一室１０１１と連通部１０１２との境界部は、ボール弁１０２１が着座する第一シール部１０６を構成し、連通部１０１２と第二室１０１３との境界部は、駆動部１０２２が着座する第二シール部１０７を構成している。連通部１０１２には第一開口１０８が形成され、第二室１０１３にはオイルパン１１へオイルを排出する第二開口１０９が形成されている。
【００２４】
コイル部１０３はＥＣＵ２０と電気的に接続されている。第一室１０１１には、第二バイパス通路４が接続され、オイルポンプ２から供給されるオイルが流入する。図５（ａ）は、コイル部１０３への通電がＯＦＦで低油圧状態を実現する状態となっている。この状態では、第二スプリング１０５に付勢されたニードル１０２が上方へ押し上げられ、駆動部１０２２が第二シール部１０７に着座する。このとき、第一シール部１０６は開放されているから、連通部１０１２までオイルは流入し、第一開口１０８から流出する。このような低油圧状態とのときはコイル部１０３への通電がＯＦＦとなるので、このような状態における電力消費を抑制することができる。一方、図５（ｂ）は、コイル部１０３への通電がＯＮで通常油圧状態を実現する状態を示している。この状態では、駆動部１０２２が第二スプリング１０５のバネ力に抗して下方に引き込まれる。このとき、ボール弁１０２１は、第一シール部１０６へ着座する。これにより、第二バイパス通路４から供給されるオイルは、第一開口１０８からも、第二開口１０９からも排出されなくなる。
【００２５】
このようなＯＣＶ１０の第一開口１０８には、連通パイプ１３の一端が接続されている。この連通パイプ１３の他端はサブ室８に接続されている。すなわち、ＯＣＶ１０とサブ室８とは連通パイプ１３によって接続されている。これにより、ＯＣＶ１０が図５（ａ）に示す状態となると、サブ室８内にオイルが供給されて低圧リリーフ弁５３を上昇させ、低圧リリーフ経路を開放して油路の油圧を低油圧状態とする。一方、通常油圧状態となるのは、エンジンが停止して油圧が抜けたと状態のときと、ＯＣＶ１０の通電がＯＮ状態となっているときである。
【００２６】
油圧制御装置１００は、オイル経路１のオイルポンプ２の下流に油圧スイッチ１４を備えている。油圧スイッチ１４は、油路の油圧によってＯＮ／ＯＦＦ信号を発するもので、油圧制御装置１００の故障診断に用いることができる。すなわち、ＯＣＶ１０の駆動指令と油圧スイッチ１４のＯＮ／ＯＦＦ信号とを比較することにより、装置が正常に稼動しているか否かの診断を行うことができる。この油圧スイッチ１４の構成につき、図６、図７を参照しつつ説明する。油圧スイッチ１４は、Ｐ１ｋＰａ以上の油圧で図７に示すようにＯＦＦ状態となり、Ｐ１ｋＰａ未満の油圧では図６に示すようにＯＮ状態となるように構成されている。具体的には、導線１４１に対して絶縁材料からなるスプリング１４２を介装させてスイッチ部材１４３を組み込んだ簡易な構成となっている。スイッチ部材１４３は、受圧面１４３１を備えており、この受圧面１４３１で受けた油圧により図７に示すようにスイッチ部材１４３が持ち上げられると導通が遮断されＯＦＦ状態となる。
【００２７】
油圧スイッチ１４は、ＥＣＵ２０に電気的に接続されている。ＥＣＵ２０は、ＯＣＶ１０に対して油圧切替指令を発する。油圧切替指令は、エンジン回転数（ＮＥ）や、アクセル開度（ＡＣＣＰ）を参照して潤滑系に供給されるオイルの油圧状態を切り替える。
【００２８】
ここで、低油圧制御が許容されるエンジン稼動条件について説明する。低油圧制御が許容されるのは、まず、図８に示すように燃料噴射量がｑ１（ｍｍ３／ｓｔ）以下、かつ、エンジン回転数ＮＥがＮ１以下の領域となる。また、油圧切替基準は図９に示すように冷却水温Ｔｈｗによって規定されている。油圧切替基準は、ヒステリシスを考慮して冷却水温が低下してくる際に低油圧状態から通常油圧状態に切り替えるときの基準となるＴ１（℃）、冷却水温が上昇していく際に通常油圧状態から低油圧状態に切り替えるときの基準となるＴ２（℃）、冷却水温が低下してくる際に通常油圧状態から低油圧状態に切り替えるときの基準となるＴ３（℃）、冷却水温が上昇していくときに低油圧状態から通常油圧状態に切り替えるときの基準となるＴ４（℃）の４つの基準が規定されている。ＥＣＵ２０は、この基準に従って低油圧制御を行う。これにより、図示しないピストンオイルジェットの噴射も回避されるので、エンジンの早期暖機を図ることができる。一方、暖機も完了し、潤滑系へ十分な量のオイル供給が必要となる状況では、通常油圧状態として潤滑系における潤滑性能低下を抑制することができる。また、ピストンオイルジェットの噴射も可能となり、エンジン各部における冷却が図られる。
【００２９】
また、エンジン始動直後は、油路の末端にまでオイルが行き渡る時間として予め規定したＳ秒間は上記基準にかかわらず通常油圧制御とする。すなわち、ＥＣＵ２０は、エンジン始動直後Ｓ秒間は、ＯＣＶ１０をＯＮ状態とし、通常油圧状態を実現する状態とする。ところで、エンジンが停止し、油路の油圧が抜けた状態では、低圧リリーフ弁５３は、低圧リリーフ経路１２０を閉塞し、既に通常油圧状態を実現する状態となっているから、低圧リリーフ弁５３の動きに応答遅れは発生せず、即座に通常油圧状態でのエンジン稼動が可能となっている。
【００３０】
これにより、エンジン始動直後に、オイルを油路の末端にまで行き渡らせることができ、エンジン始動直後の潤滑性能の低下を抑制することができる。
【００３１】
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、さら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。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施例の油圧制御装置の概略構成を示した構成図であり、オイルリリーフ装置が油路の通常油圧状態を実現する様子を示す図である。
【図２】実施例の油圧制御装置の概略構成を示した構成図であり、オイルリリーフ装置が、油路中の油圧が最大油圧を上回り、オイルをリリーフしている様子を示す図である。
【図３】実施例の油圧制御装置の概略構成を示した構成図であり、オイルリリーフ装置が、油路の低油圧状態を実現する様子を示す図である。
【図４】オイルリリーフ装置を拡大して示した構成図である。
【図５】ＯＣＶの構成を示す図であり、（ａ）は低油圧状態を実現する通電ＯＦＦ時の状態を示す図、（ｂ）は通常油圧状態を実現する通電ＯＮ時の状態を示す図である。
【図６】油圧スイッチの概略構成を示す図であり、低油圧時のＯＮ状態を示す図である。
【図７】油圧スイッチの概略構成を示す図であり、通常油圧時のＯＦＦ状態を示す図である。
【図８】低油圧制御が許容される領域を示す説明図である。
【図９】油圧切替基準値を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  オイル経路
２  オイルポンプ
３  第一バイパス経路
４  第二バイパス経路
５  オイルリリーフ装置
５１  ケース
５２  高圧リリーフ弁
５３  低圧リリーフ弁
５４  スプリング
６  第一リリーフ口
７  メイン室
８  サブ室
１０  ＯＣＶ
１１  オイルパン
１２０  低圧リリーフ経路
１２１  高圧リリーフ通路
１２２  オイル排出経路
１４  油圧スイッチ
２０  ＥＣＵ
１００  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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