DE112015000171T5

DE112015000171T5 - Motorölzufuhrvorrichtung

Info

Publication number: DE112015000171T5
Application number: DE112015000171.9T
Authority: DE
Inventors: Tomohiro KOGUCHI; Kenta Honda
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2014-08-27
Filing date: 2015-08-17
Publication date: 2016-06-02
Also published as: CN106661975B; JP6187416B2; CN106661975A; US10267190B2; JP2016048034A; US20160222843A1; WO2016031606A1

Abstract

Eine Motorölzufuhrvorrichtung beinhaltet: eine Ölpumpe, deren Durchflussmenge gesteuert werden kann; einen Ölzufuhrweg, der einem hydraulischen Betriebsbereich eines Motors Öl zuführt; einen Ölkühler, der auf dem Ölzufuhrweg vorgesehen ist und das von der Ölpumpe abgegebene Öl kühlt; und eine Steuervorrichtung, die den im hydraulischen Betriebsbereich entsprechend dem Betriebszustand eines Motors benötigten Öldruck als Zielöldruck bestimmt und den Durchfluss der Ölpumpe so steuert, dass der Öldruck im Ölzufuhrweg dem Zielöldruck entspricht. Erreicht das Öl in einem Betriebszustand des Motors eine vorgeschriebene hohe Öltemperatur, regelt die Steuervorrichtung die Ölpumpe so, dass mehr Öl abgeführt wird, als für den gewünschten Öldruck des hydraulischen Betriebsbereichs entsprechend dem Betriebszustand des Motors benötigt wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Motorölzufuhrvorrichtung, welche die jeweiligen Teile eines KFZ-Motors mit Öl oder dergleichen versorgt.
Stand der Technik
Herkömmlicherweise sind Ölzufuhrvorrichtungen bekannt, welche die jeweiligen Teile eines Motors über eine Ölpumpe mit Motoröl (im Folgenden einfach als Öl bezeichnet) versorgen, beispielsweise mit Öl für die Schmierung von Lagerabschnitten und gleitenden Motoabschnitten, mit Öl für die Kühlung von Kolben oder mit Öl für Betätigungseinrichtungen, die mit Öldruck betrieben werden. Beispielsweise offenbart Patentliteratur 1 eine Ölzufuhrvorrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie den Temperaturanstieg in einem Kolben oder Zylinder unterdrückt, indem sie aus einer Strahldüse Öl auf den Kolben spritzt, wenn sich der Motor im Hochlast-Hochrotationsbetrieb befindet. Diese Ölzufuhrvorrichtung umfasst eine variable Verdrängungsölpumpe und ist so konfiguriert, dass Öl aus einer Strahldüse über ein geregeltes Schaltventil eingespritzt wird und die Ausstoßmenge der Ölpumpe entsprechend der Einspritzmenge erhöht wird, wenn sich der Motor im Hochlast-Hochrotationsbetrieb befindet. Mit anderen Worten, die Ölausstoßmenge wird während einer Öleinspritzung aus der Strahldüse erhöht, um in den Ölzufuhrwegen einen ausgeglichenen Gesamtöldruck aufrechtzuerhalten oder einen Mangel an Öl zu verhindern, der für andere Zwecke verwendet wird, beispielsweise als Schmieröl.
Es besteht eine enge Beziehung zwischen den Kenndaten eines Motors zu Öl- und Verbrauchseffizienz. Je niedriger die Viskosität des verwendeten Öls, desto mehr verbessert sich die Verbrauchseffizienz. Wie hinreichend bekannt liegt dies daran, dass Öl mit niedriger Viskosität den Gleitwiderstand an verschiedenen Teilen des Motors am besten verringert.
Allerdings haben eine Reihe von Ölen mit relativ niedriger Viskosität relativ niedrige Obergrenzen für die Betriebstemperaturen. Wird ein Motor mit einem solchen Öl mit hoher Drehzahl und mit hoher Belastung über einen längeren Zeitraum betrieben, kann eine Verschlechterung des Öls aufgrund eines Temperaturanstiegs (Überhitzung) unter Umständen zu sehr starken Oberflächenbeschädigungen (Fressen) eines Gleitabschnitts oder dergleichen führen. Normalerweise wählen Benutzer Öle entsprechend ihren Vorlieben. Es ist wünschenswert, wenn z. B. die oben beschriebenen Unannehmlichkeiten bereits im Voraus im Motor verhindert werden. Allerdings sind die oben beschriebenen herkömmlichen Ölzufuhrvorrichtungen nicht mit solchen Gegenmaßnahmen ausgestattet.
Entgegenhaltungen
Patentliteratur

Patentliteratur 1: Ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 2013-142297

Kurzfassung der Erfindung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Temperaturanstieg des Öls mit einer rationalen Konfiguration zu unterdrücken.
Die vorliegende Erfindung bietet weiterhin eine Motorölzufuhrvorrichtung mit: einer Ölpumpe, deren Durchflussmenge gesteuert werden kann; einem Ölzufuhrweg, der einem hydraulischen Betriebsbereich eines Motors das von der Ölpumpe abgegebene Öl zuführt; einem Ölkühler, der auf dem Ölzufuhrweg vorgesehen ist und das von der Ölpumpe abgegebene Öl kühlt; und einer Steuervorrichtung, die den im hydraulischen Betriebsbereich entsprechend dem Betriebszustand eines Motors benötigten Öldruck als Zielöldruck bestimmt und den Durchfluss der Ölpumpe so steuert, dass der Öldruck im Ölzufuhrweg dem Zielöldruck entspricht. Erreicht das Öl dabei in einem Betriebszustand des Motors eine vorgeschriebene hohe Öltemperatur, regelt die Steuervorrichtung die Ölpumpe so, dass mehr Öl abgeführt wird, als für den gewünschten Öldruck des hydraulischen Betriebsbereichs entsprechend dem Betriebszustand des Motors benötigt wird.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Schnittansicht und zeigt den schematischen Aufbau eines Mehrzylindermotors, bei dem eine Ölzufuhrvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird (eine erste Ausführungsform).
Die 2A, 2B und 2C sind Schnittansichten und zeigen eine Konfiguration und einen Betriebszustand eines hydraulischen Ventilspielreglers mit Ventilabsperrmechanismus. Dabei zeigt 2A den Hauptteil des Schwenkmechanismus im verriegelten Zustand, 2B zeigt den Hauptteil des Schwenkmechanismus im entriegelten Zustand und 2C zeigt den Hauptteil des Schwenkmechanismus, nachdem der Hauptteil des Schwenkmechanismus aus dem Zustand in 2C nach unten gedrückt wurde.
3A ist eine Schnittansicht und zeigt den schematischen Aufbau eines variablen Ventilsteuermechanismus und 3B ist eine grafische Darstellung der Ventilcharakteristika (Beziehungen zwischen Phase und Hubhöhe) eines Einlassventils und eines Auslassventils.
4 ist ein Schaubild und zeigt den schematischen Aufbau einer Ölzufuhrvorrichtung (die erste Ausführungsform).
5 ist ein Schaubild und zeigt Kenndaten einer variablen Verdrängungsölpumpe.
6A ist ein Schaubild und zeigt die Beziehung zwischen dem reduzierten Zylinderbetriebsbereich eines Motors und der Motorlast und der Motordrehzahl und 6B ist ein Schaubild und zeigt die Beziehung zwischen dem reduzierten Zylinderbetriebsbereich eines Motors und der Wassertemperatur.
7A und 7B sind erläuternde Schaubilder zum erforderlichen Öldruck für hydraulische Betätigungseinrichtungen, wobei 7A ein Schaubild einer Niedriglastphase und 7B ein Schaubild einer Hochlastphase ist.
8A und 8B sind erläuternde Schaubilder zum erforderlichen Öldruck für hydraulische Betätigungseinrichtungen. 8A ist ein erläuterndes Schaubild einer Niedriglastphase, bei der die Öltemperatur gleich oder höher ist als die Obergrenze eines Referenzwertes und 8B ist ein erläuterndes Schaubild einer Hochlastphase, bei der die Öltemperatur gleich oder höher ist als die Obergrenze eines Referenzwertes.
9A und 9B zeigen Öldruckregel-Maps und repräsentieren den vorläufigen Zielöldruck für einen Betriebszustand eines Motors. Dabei ist 9A eine Öldruckregel-Map während einer Kaltphase und 9B eine Öldruckregel-Map während einer Warmphase.
10A und 10B zeigen Öldruckregel-Maps und repräsentieren den vorläufigen Zielöldruck für einen Betriebszustand eines Motors. 10A ist ein erläuterndes Schaubild einer Phase, bei der die Temperatur hoch ist aber niedriger als die Obergrenze eines Referenzwertes und 10B ist ein erläuterndes Schaubild einer Phase, bei der die Temperatur hoch ist und gleich oder höher als die Obergrenze eines Referenzwertes.
11 ist ein Übersichtsplan und zeigt den Aufbau einer Abgabemengenregelung einer Ölpumpe durch eine Steuereinheit.
12 ist eine Schnittansicht und zeigt den schematischen Aufbau eines Mehrzylindermotors, bei dem eine Ölzufuhrvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird (eine zweite Ausführungsform).
13 ist ein Schaubild und zeigt den schematischen Aufbau einer Ölzufuhrvorrichtung (die zweite Ausführungsform).
14 ist eine Steuer-Map zum Steuern der Öleinspritzmenge einer Öldüse.
Beschreibung der Ausführungsformen
Im Folgenden wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert beschrieben.
<Motoraufbau>
1 zeigt einen (nachfolgend einfach als Motor 2 bezeichneten) Mehrzylindermotor 2, bei dem eine Ölzufuhrvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird. Motor 2 ist ein Reihenvierzylinder-Benzinmotor, bei dem der erste bis vierte Zylinder in einer senkrecht zur Papierebene von 1 stehenden geraden Reihe angeordnet und in einem Fahrzeug, beispielsweise einem Automobil, eingebaut ist.
Der Motor 2 umfasst einen vertikal gekoppelten Nockenwellendeckel 3, einen Zylinderkopf 4, einen Zylinderblock 5, ein (nicht dargestelltes) Kurbelgehäuse und eine Ölwanne 6 (siehe 4). Vier Zylinderbohrungen 7 sind im Zylinderblock 5 ausgebildet und ein Kolben 8 ist in jeder der Zylinderbohrungen 7 verschiebbar untergebracht. Der Kolben 8, die Zylinderbohrung 7 und der Zylinderkopf 4 bilden für jeden Zylinder eine Brennkammer 11. Darüber hinaus wird jeder Kolben 8 über eine Pleuelstange 10 mit einer Kurbelwelle 9 gekoppelt, die durch das Kurbelgehäuse drehbar gelagert ist.
Ein zur Brennkammer 11 hin geöffneter Einlass-Port 12 und Auslassstupfen 13 sind am Zylinderkopf 4 vorgesehen. Ein Einlassventil 14 und Auslassventil 15, die den Einlass-Port 12 jeweils öffnen und schließen, und ein Auslassstupfen 13 sind jeweils an den Ports 12 und 13 montiert.
Einlassventil 14 und Auslassventil 15 sind jeweils in einer Richtung vorgespannt, dass sie die jeweiligen Ports 12 und 13 (eine Aufwärtsrichtung in 1) durch die Rückstellfedern 16 und 17 schließen. Sie sind so konfiguriert, dass sie die jeweiligen Ports 12 und 13 öffnen, wenn sie durch die an den äußeren Rändern der Nockenwellen 18 und 19 angebrachten Nockenabschnitte 18a und 19a nach unten gedrückt werden. Insbesondere drücken die Nockenabschnitte 18a und 19a durch die Drehung der Nockenwellen 18 und 19 etwa im Mittelteil der Schwenkarme 20 und 21 die Nockenstößel 20a und 21a nach unten und die Schwenkarme 20 und 21 schwingen mit den Stützpunkten des Schwenkmechanismus der (die später beschriebenen) hydraulischen Ventilspielregler 24 und 25, die am Ende der Schwenkarme 20 und 21 als Hebelpunkte angebracht sind. Entsprechend den Schwingungen drücken andere Endabschnitte der Schwenkarme 20 und 21 auf das Einlassventil 14 und das Auslassventil 15 gegen die Vorspannkräfte der Rückstellfedern 16 und 17 nach unten. Demzufolge werden die jeweiligen Ports 12 und 13 geöffnet. Außerdem sind (die später beschriebenen) variablen Ventilsteuerungsmechanismen 32 und 33 in den Motor 2 eingebaut und ändern die Öffnungs- und Schließzeiten der Einlass- und Auslassventile 14 und 15 entsprechend dem Betriebszustand des Motors 2. Die variablen Ventilsteuerungsmechanismen 32 und 33 werden später beschrieben.
Unter dem ersten bis vierten Zylinder des Motors 2 sind die zentralen zweiten und dritten Zylinder mit einem hydraulischen Ventilspielregler 24 als Schwenkmechanismus ausgestattet, der als Hebelpunkt für die jeweiligen Schwenkarme 20 und 21 fungiert (siehe 4). Der (nachfolgend als HLA 24 bezeichnete) hydraulische Ventilspielregler 24 ist so ausgelegt, dass er das Ventilspiel über Öldruck automatisch auf Null stellt.
Unter dem ersten bis vierten Zylinder ist der an beiden Enden der Zylinderreihe angeordnete erste und vierte Zylinder mit einem hydraulischen Ventilspielregler mit Ventilabsperrmechanismus 25 (nachfolgend als HLA mit Ventilabsperrmechanismus 25 oder einfach als HLA 25 bezeichnet) als Schwenkmechanismus ausgestattet, der als Hebelpunkt für die jeweiligen Schwenkarme 20 und 21 dient. Zusätzlich zu der Funktion, das Ventilspiel in ähnlicher Weise wie der HLA 24 automatisch auf Null zu stellen, ist der HLA mit Ventilabsperrmechanismus 25 mit der Funktion ausgestattet, zwischen einem Zustand zu schalten, der den Betrieb des Einlassventils 14 und des Auslassventils 15 ermöglicht und stoppt. Folglich kann der Betriebszustand des Motors 2 zwischen einem Betrieb mit allen Zylindern, bei dem die Einlass- und Auslassventile 14 und 15 aller Zylinder betätigt (geöffnet und geschlossen) werden, und einem reduzierten Zylinderbetrieb umgeschaltet werden, bei dem die Einlass- und Auslassventile 14 und 15 des ersten und vierten Zylinders gestoppt werden (Öffnungs- und Schließvorgänge sind gestoppt) und nur die Einlass- und Auslassventile 14 und 15 des zweiten und dritten Zylinders betätigt werden.
Im Zylinderkopf 4 befinden sich Abschnitte auf der Einlassseite und auf der Auslassseite, die dem ersten und vierten Zylinder entsprechen. Diese sind mit Montagebohrungen 26 und 27 ausgestattet, in die das untere Ende des HLA mit Ventilabsperrmechanismus 25 eingeführt und montiert wird. Im Zylinderkopf 4 befinden sich außerdem Abschnitte auf der Einlassseite und auf der Auslassseite, die auf die gleiche Weise dem zweiten und dritten Zylinder entsprechen. Diese sind mit Montagebohrungen 26 und 27 ausgestattet, in die das untere Ende des HLA 24 eingeführt und montiert wird. Im Zylinderkopf 4 sind ferner zwei Ölzufuhrwege 63 und 64 ausgebildet, die sich in Richtung der Zylinderreihe vom ersten bis zum vierten Zylinder erstrecken und mit den entsprechenden Montagebohrungen 26 und 27 der einlassseitigen und auslassseitigen HLA 24 und 25 in Verbindung stehen. Zwei weitere Ölzufuhrwege 61 und 62 befinden sich in Richtung der Zylinderreihe an den, dem ersten und vierten Zylinder entsprechenden Stellen. Diese stehen in Verbindung mit den Montagebohrungen 26 und 27 der einlassseitigen und auslassseitigen HLA mit Ventilabsperrmechanismus 25.
Unter den Ölzufuhrwegen 61, 62, 63 und 64 sind die Ölzufuhrwege 63 und 64 vorgesehen, um Öl (Betriebsöl) an die HLA 24 und an den (später beschriebenen) Hauptteil des Schwenkmechanismus 25a des HLA mit Ventilabsperrmechanismus 25 zu liefern, die in den Montagebohrungen 26 und 27 angebracht sind. Die HLA 24 und der Hauptteil des Schwenkmechanismus 25a des HLA mit Ventilabsperrmechanismus 25 stellt das Ventilspiel über den Öldruck (Arbeitsdruck) automatisch auf Null. Auf der anderen Seite sind die Ölzufuhrwege 61 und 62 vorgesehen, um den Ventilabsperrmechanismus 25b (in den 2A bis 2C gezeigt; wird später beschrieben) des in den Montagebohrungen 26 und 27 befestigten HLA mit Ventilabsperrmechanismus 25 mit Öl zu versorgen. Darüber hinaus werden die Ölzufuhrwege 61, 62, 63 und 64 später detailliert beschrieben.
Im Zylinderblock 5 erstreckt sich ein Hauptkanal 54 in Richtung der Zylinderreihe, der sich in der auslassseitigen Seitenwand der Zylinderbohrung 7 befindet. Eine Öldüse 28 zur Kühlung der Kolben steht mit dem Hauptkanal 54 in Verbindung, befindet sich in der Nähe der Unterseite des Hauptkanals 54 und entspricht jedem Kolben 8. Die Öldüse 28 verfügt über einen Zerstäuber 28a, befindet sich auf der Unterseite von Kolben 8 und ist dafür ausgelegt, über den Zerstäuber 28a Öl (Kühlöl) auf die hintere Oberfläche von Kolben 8 einzuspritzen.
Darüber hinaus sind die Ölzufuhrabschnitte 29 und 30 über den jeweiligen Nockenwellen 18 und 19 vorgesehen. Die Ölzufuhrabschnitte 29 und 30 weisen die Düsenmundstücke 29a und 30a auf und sind so ausgelegt, dass Öl (Schmieröl) von den Düsenmundstücken 29a und 30a auf die Nockenabschnitte 18a und 19a der Nockenwellen 18 und 19 tropft und die Abschnitte zwischen den Schwenkarmen 20 und 21 und die Nockenstößel 20a und 21a unterhalb der Düsenmundstücke 29a und 30a geölt werden.
<Aufbau der HLA mit Ventilabsperrmechanismus 25>
Als nächstes wird der Ventilabsperrmechanismus 25b des HLA mit Ventilabsperrmechanismus 25 unter Bezugnahme auf die 2A bis 2C beschrieben. Durch Schalten von Einlassventil 14 und Auslassventil 15 zwischen einem Zustand, der den Betrieb derselben ermöglicht und einem Zustand, der den Betrieb derselben stoppt, schaltet der Ventilabsperrmechanismus 25b den Betriebszustand von Motor 2 wie oben beschrieben zwischen einem Betrieb mit allen Zylindern, bei dem die Einlass- und Auslassventile 14 und 15 aller Zylinder betätigt (geöffnet und geschlossen) werden, und einem reduzierten Zylinderbetrieb, bei dem die Einlass- und Auslassventile 14 und 15 des ersten und vierten Zylinders gestoppt werden (Öffnungs- und Schließvorgänge sind gestoppt) und nur die Einlass- und Auslassventile 14 und 15 des zweiten und dritten Zylinders betätigt werden. Mit anderen Worten: Wird Motor 2 mit allen Zylindern betrieben, wird der Ventilabsperrmechanismus 25b gestoppt und die Öffnungs- und Schließvorgänge der Einlass- und Auslassventile 14 und 15 aller Zylinder, einschließlich des ersten und vierten Zylinders, werden dementsprechend durchgeführt. Wird Motor 2 mit reduziertem Zylinderbetrieb gesteuert, wird der Ventilabsperrmechanismus 25b hydraulisch betätigt und die Öffnungs- und Schließvorgänge der Einlass- und Auslassventile 14 und 15 des ersten und vierten Zylinders werden dementsprechend gestoppt.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist wie zuvor beschrieben ein Ventilabsperrmechanismus 25b auf dem HLA mit Ventilabsperrmechanismus 25 vorgesehen. Mit anderen Worten enthält das HLA mit Ventilabsperrmechanismus 25 den Hauptteil des Schwenkmechanismus 25a und den Ventilabsperrmechanismus 25b. Der Hauptteil des Schwenkmechanismus 25a verfügt im Wesentlichen über den gleichen Aufbau wie das HLA 24, welches das Ventilspiel unter Verwendung von Öldruck automatisch auf Null einstellt.
Der Ventilabsperrmechanismus 25b in 2A enthält einen unteren Außenzylinder 251, in dem der Hauptteil des Schwenkmechanismus 25a verschiebbar in axialer Richtung untergebracht ist, zwei Sicherungsbolzen 252, die in zwei Durchgangsbohrungen 251a eintreten und austreten können, so dass sie sich an einer Umfangsseitenwand von Außenzylinder 251 gegenüberstehen, eine Sperrfeder 253, welche die beiden Sicherungsbolzen 252 nach außen in radialer Richtung vorspannt und eine Totgangfeder 254, die zwischen einem inneren unteren Teil des Außenzylinders 251 und einem unteren Teil des Hauptteils des Schwenkmechanismus 25a untergebracht ist und den Schwenkmechanismus 25a nach oben vorspannt. Die zwei Sicherungsbolzen 252 können in verschiedene Positionen so verschoben werden, dass die Sicherungsbolzen 252 entweder in die jeweiligen Durchgangslöcher 251a eingeführt werden und die Spitzen der Sicherungsbolzen 252 dabei aus dem Außenzylinder 251 ragen oder in eine genäherte Position, wobei die Sicherungsbolzen 252 auf der Innenseite des Außenzylinders 251 aus den Durchgangsbohrungen 251a herausgezogen. Werden die zwei Sicherungsbolzen 252 durch die Vorspannkraft der Sperrfeder 253 in die anderen Positionen gebracht, wobei der Hauptteil des Schwenkmechanismus 25a nach oben aus dem Außenzylinder 251 ragt, sind Aufwärts- und Abwärtsbewegungen des Hauptteils des Schwenkmechanismus 25a eingeschränkt (dies wird als verriegelter Zustand des Hauptteils des Schwenkmechanismus 25a bezeichnet). Werden die zwei Sicherungsbolzen 252 hingegen gegen die Federkraft der Sperrfeder 253 in die genäherte Position gebracht, weil Öldruck durch die Ölzufuhrwege 61 und 62 zugeführt wird, werden die Sicherungsbolzen 252 so angeordnet, dass sie sich im Außenzylinder 251 zusammen mit dem Hauptteil des Schwenkmechanismus 25a nach oben und unten bewegen können (dies wird als verriegelt-entriegelter Zustand des Hauptteils des Schwenkmechanismus 25a bezeichnet).
Mit anderen Worten und wie in 2A gezeigt, ist das Hauptteil des Schwenkmechanismus 25a verriegelt, ragt die Spitze des Hauptteils des Schwenkmechanismus 25a aus dem Außenzylinder 251 heraus und wird zum Hebelpunkt für die Schwingungen der Schwenkarme 20 und 21. Wenn die Nockenabschnitte 18a und 19a daher die Nockenstößel 20a und 21a aufgrund der Rotation der Nockenwellen 18 und 19 nach unten drücken, werden die Einlass- und Auslassventile 14 und 15 gegen die Vorspannkräfte der Rückstellfedern 16 und 17 nach unten gedrückt und öffnen die entsprechenden Ports 12 und 13. Wird der Hauptteil des Schwenkmechanismus 25a in Bezug auf den ersten und vierten Zylinder in den verriegelten Zustand versetzt, kann der Motor 2 mit allen Zylindern betrieben werden.
Werden auf der anderen Seite die äußeren Stirnflächen der zwei Sicherungsbolzen 252 wie in 2B gezeigt mit Öldruck beaufschlagt, nähern sich die Sicherungsbolzen 252 einander gegen die Federkraft der Sperrfeder 253 und werden auf der Innenseite des Außenzylinders 251 aus den Durchgangsbohrungen 251a herausgezogen und der Hauptteil des Schwenkmechanismus 25a wird dementsprechend über den Sicherungsbolzen 252 positioniert und kann sich in (axialer Richtung) auf und ab bewegen. Mit anderen Worten kommt der Hauptteil des Schwenkmechanismus 25a in den verriegelt-entriegelten Zustand.
Wird der Hauptteil des Schwenkmechanismus 25a auf diese Weise in den verriegelt-entriegelten Zustand versetzt, werden die Öffnungs- und Schließvorgänge der Einlass- und Auslassventile 14 und 15 gestoppt. Mit anderen Worten ist die Vorspannkraft der Totgangfeder 254 kleiner als die Vorspannkraft der Rückstellfedern 16 und 17, welche die Einlass- und Auslassventile 14 und 15 vorspannen. Werden die Nockenstößel 20a und 21a durch die Nockenabschnitte 18a und 19a nach unten gedrückt und in den verriegelt-entriegelten Zustand des Hauptteils des Schwenkmechanismus 25a gebracht, werden die Stützpunkte der Einlass- und Auslassventile 14 und 15 zu Hebelpunkten für die Schwingungen der Schwenkarme 20 und 21 und der Hauptteil des Schwenkmechanismus 25a wird, wie in 2C gezeigt, gegen die Vorspannkraft der Totgangfeder 254 nach unten gedrückt. Dementsprechend bleiben die Einlass- und Auslassventile 14 und 15 geschlossenen. Wird der Hauptteil des Schwenkmechanismus 25a in Bezug auf den ersten und vierten Zylinder in den verriegelt-entriegelten Zustand versetzt, kann der Motor 2 im reduzierten Zylinderbetrieb betrieben werden.
<Aufbau der variablen Ventilsteuerungsmechanismen 32 und 33>
In jedem Zylinder von Motor 2 ist der (im Folgenden als VVT 32 bezeichnete) variable Ventilsteuermechanismus 32, der die Ventilcharakteristika des Einlassventils 14 ändert, und der (nachstehend als VVT 33 bezeichnete) variable Ventilsteuermechanismus 33, der die Ventilcharakteristika des Auslassventils 15 ändert eingebaut.
3A ist eine Schnittansicht und zeigt den schematischen Aufbau von VVT 32 und VVT 33. Im Schaubild werden die Komponenten von VVT 33 des Auslassventils 15 durch in Klammern gesetzte Bezugszeichen bezeichnet.
3A zeigt, dass VVT 32 (33) einen etwa ringförmiges Gehäuse 321 (331) und einen im Gehäuse 321 (331) untergebrachten Rotor 322 (332) aufweist. Das Gehäuse 321 (331) ist so gekoppelt, dass es mit einer Nockentrommel 323 (333), die mit der Kurbelwelle 9 synchron dreht, vollständig drehbar ist und der Rotor 322 (332) ist so gekoppelt ist, dass er mit der Nockenwelle 18 (19), die das Einlassventil 14 (das Auslassventil 15) öffnet und schließt, vollständig drehbar ist. Eine Verzögerungsöldruckkammer 325 (335) und eine Beschleunigungsöldruckkammer 326 (336), die von der inneren Umfangsfläche des Gehäuses 321 (331) und den Blättern 324 (334) am Rotor 322 (332) definiert werden, sind im Inneren des Gehäuses 321 (331) mehrfach ausgebildet. Eine Ölpumpe 36 (die später beschrieben wird; siehe 4) liefert Öl und ist über ein erstes Richtungsschaltventil 34 (35) (siehe 4) mit der Verzögerungsöldruckkammer 325 (335) und der Beschleunigungsöldruckkammer 326 (336) verbunden. Wird aufgrund der Steuerung des ersten Richtungsschaltventils 34 (35) Öl in die Verzögerungsöldruckkammer 325 (335) eingeführt, dreht sich die Nockenwelle 18 (19) aufgrund des Öldrucks in eine zur ihrer Drehrichtung (in Richtung des Pfeils in 3A) entgegengesetzte Richtung und der Öffnungszeitpunkt des Einlassventils 14 (des Auslassventils 15) wird dementsprechend verzögert. Wird auf der anderen Seite Öl in die Beschleunigungsöldruckkammer 326 (336) eingeführt, wird der Öffnungszeitpunkt des Einlassventils 14 (des Auslassventils 15) vorgezogen, weil sich die Nockenwelle 18 (19) aufgrund des Öldrucks in die gleiche Drehrichtung dreht.
3B zeigt die Ventilöffnungszeiten des Einlassventils 14 und des Auslassventils 15. Wird durch das VVT 32 (und/oder das VVT 33) die Ventilöffnungszeit des Einlassventils 14, wie in 3B gezeigt, nach vorne verschoben (siehe den Pfeil in 3B) (und/oder die Ventilöffnungszeit des Auslassventils 15 in eine verzögernde Richtung verändert), überlappt die Ventilöffnungszeit des Auslassventils 15 mit der Ventilöffnungszeit des Einlassventils 14 (siehe Strichpunktlinie). Indem man die Ventilöffnungszeiten des Einlassventils 14 und des Auslassventils 15 in dieser Weise überlappen lässt, wird die interne AGR-Menge während der Motorverbrennung erhöht und der Pumpverlust zur Verbesserung der Kraftstoffleistung verringert. Weil man die Verbrennungstemperatur senken kann, wird darüber hinaus die Erzeugung von NOx unterdrückt und das Abgas wird gereinigt. Wird durch das VVT 32 (und/oder das VVT 33) auf der anderen Seite die Ventilöffnungszeit des Einlassventils 14 nach hinten verschoben (und/oder die Ventilöffnungszeit des Auslassventils 15 nach vorne verschoben), reduziert man die Überlappung der Ventilöffnungszeit des Einlassventils 14 mit der Ventilöffnungszeit des Auslassventils 15 (siehe durchgezogene Linie). Während einer Niedriglastphase, wenn die Motorlast gleich oder kleiner als ein vorgeschriebener Wert ist, wie beispielsweise im Leerlauf, kann man deshalb stabile Verbrennungscharakteristika sicherstellen. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Ventilöffnungszeiten des Einlassventils 14 und des Auslassventils 15 so eingestellt, dass sie sich selbst in Niedriglastphasen überlappen, um die Ventilüberlappung während einer Hochlastphase zu maximieren.
<Beschreibung der Ölzufuhrvorrichtung 1>
Als nächstes wird die Ölzufuhrvorrichtung 1 zur Versorgung der jeweiligen hydraulischen Betriebsbereiche des Motors 2 mit Öl (Betriebsöl) unter Bezug auf 4 detailliert beschrieben. In diesem Fall bezieht sich der Begriff „hydraulische Betriebsbereiche” auf Vorrichtungen (insbesondere HLA 24 und 25, VVT 32 und 33 und dergleichen), die mit Öldruck betrieben werden oder auf Ölzufuhrabschnitte (insbesondere die Öldüse 28, die Ölzufuhrabschnitte 29 und 30 und dergleichen), die mit ihrem Öldruck Öl als Schmieröl oder Kühlöl an Teile liefern.
Wie dargestellt ist, umfasst die Ölzufuhrvorrichtung 1 eine Ölpumpe 36, die durch die Rotation der Kurbelwelle 9 angetrieben wird und einen Ölzufuhrweg 50, der mit der Ölpumpe 36 verbunden ist und das von der Ölpumpe 36 unter Druck gesetzte Öl zu einem Schmierabschnitt und die jeweiligen hydraulischen Betriebsbereiche von Motor 2 leitet. Die Ölpumpe 36 ist eine durch den Motor 2 angetriebene Hilfsmaschine.
Der Ölzufuhrweg 50 wird aus Passagen im Zylinderkopf 4, im Zylinderblock 5 und dergleichen sowie aus Rohren gebildet. Die Ölzufuhrweg 50 umfasst: einen ersten Verbindungspfad 51, der sich von der Ölpumpe 36 bis zu einem Verzweigungspunkt 54a im Zylinderblock 5 erstreckt; einen Hauptkanal 54, die sich vom Verzweigungspunkt 54a in Zylinderreihenrichtung im Zylinderblock 5 erstreckt; einen zweiten Verbindungsweg 52, der sich vom Verzweigungspunkt 54b auf dem Hauptkanal 54 bis zum Zylinderkopf 4 erstreckt; einen dritten Verbindungspfad 53, der sich quer zum Motor von der Einlassseite zur Auslassseite im vorderen Teil (im hinteren Teil auf der Seite des ersten Zylinders) im Zylinderkopf 4 erstreckt; und viele (später beschriebene) Ölzufuhrwege, die sich vom dritten Verbindungspfad 53 ausgehend verzweigen.
Die Ölpumpe 36 ist eine bekannte variable Verdrängungsölpumpe. Die Ölpumpe 36 umfasst: ein Gehäuse 361, bestehend aus einem Pumpenkörper mit C-förmigen Querschnitt, der so ausgebildet ist, dass eine Seite geöffnet ist und eine Pumpengehäusekammer enthält, die durch einen säulenförmigen Raum und ein Abdeckelement gebildet wird, das die Öffnung des Pumpenkörpers schließt; eine Antriebswelle 362, die durch das Gehäuse 361 drehbar gelagert ist und einen etwa mittigen Teil der Pumpengehäusekammer durchdringt und von der Kurbelwelle 9 angetrieben wird; ein Pumpenelement, bestehend aus einem Rotor 363, der in der Pumpengehäusekammer drehbar untergebracht ist und dessen zentraler Teil mit der Antriebswelle gekoppelt ist und den Blättern 364, die in vielen radial ausgeschnittenen und im äußeren Umfangs des Rotors 363 ausgebildeten Schlitzen zurückziehbar untergebracht sind; einen Nockenring 366, der exzentrisch zum Drehzentrum des Rotors 363 an der Außenseite des Pumpenelements angebracht ist und zusammen mit dem nahe beieinander liegenden Rotor 363 und Blättern 364 die Vielzahl von Pumpenkammern 365 definiert, bei denen es sich um Betriebsölkammern handelt; eine gespannte Feder 367, die im Pumpengehäuse untergebracht ist und den Nockenring 366 ständig in einer Richtung vorspannt, in der sich das Ausmaß der Exzentrizität des Nockenrings 366 in Bezug auf das Drehzentrum des Rotors 363 erhöht; und zwei Ringelemente 368, die in beiden Seitenabschnitten an einer inneren Umfangsseite des Rotors 363 verschiebbar angeordnet sind und einen kleineren Durchmesser aufweisen als der Rotor 363. Das Gehäuse 361 umfasst einen Einlass 361a, der das Öl zur inneren Pumpenkammer 365 liefert und einen Auslass-Port 361b, der das Öl aus der Pumpenkammer 365 ausleitet. Eine Druckkammer 369, die von einer inneren Umfangsfläche des Gehäuses 361 und einer äußeren Umfangsfläche des Nockenrings 366 definiert wird, ist im Gehäuses 361 ausgebildet und das Gehäuse 361 ist mit einem Einführungsloch 369a ausgestattet, das zur Druckkammer 369 hin geöffnet ist. Mit anderen Worten ist die Ölpumpe 36 so aufgebaut, dass sich die Austragsleistung ändert, wenn Öl in die Druckkammer 369 über das Einführungsloch 369a eingeführt wird, den Nockenring 366 in Bezug auf einen Hebelpunkt 361c schwenkt und der Rotor 363 in Bezug auf den Nockenring 366 relativ exzentrisch wird.
Ein Ölsieb 39, das der Ölwanne 6 zugewandt ist, ist mit dem Einlass 361a der Ölpumpe 36 verbunden. Ein Ölfilter 37 und ein Ölkühler 38 sind von der vorgelagerten Seite ausgehend zur nachgelagerten Seite hin der Reihe nach im ersten Verbindungspfad 51 angeordnet, der mit dem Auslass-Port 361b der Ölpumpe 36 in Verbindung steht. Das Öl in der Ölwanne 6 wird von der Ölpumpe 36 durch den Ölfilter 39 gepumpt, durch den Ölfilter 37 gefiltert und durch den Ölkühler 38 abgekühlt und anschließend in den Hauptkanal 54 im Zylinderblock 5 geleitet. Zudem ist der Ölkühler 38 ein Wärmetauscher, der das Öl aufgrund eines Wärmeaustauschs zwischen Motorkühlwasser und Öl abkühlt.
Ein Ölzufuhrweg 40, der von einem Verzweigungspunkt 54c im Hauptkanal 54 abzweigt und Öl in die Druckkammer 369 der Ölpumpe 36 führt, ist mit der Ölpumpe 36 verbunden. Ein lineares Magnetventil 49 ist im Ölzufuhrweg 40 vorgesehen. Die Abgabemenge der Ölpumpe 36 ändert sich, wenn die Fördermenge des in die Druckkammer 369 zugeführten Öls durch das lineare Magnetventil 49 entsprechend dem Betriebszustand des Motors 2 angepasst wird. Zudem ist das Fließratenregelventil des Ölzufuhrweges 40 nicht auf ein lineares Magnetventil 49 beschränkt und kann alternativ dazu beispielsweise auch ein elektromagnetisches Steuerventil sein.
Der Hauptkanal 54 ist mit der Öldüse 28 verbunden, um Kühlöl auf die hinteren Oberflächen der vier Kolben 8 einzuspritzen, mit einem Ölzufuhrabschnitt 41 für ein Metalllager, das an fünf Kurbelwellenzapfen angebracht ist, welche die Kurbelwelle 9 drehbar lagern und mit einem Ölzufuhrabschnitt 42 für ein Metalllager, das vier Pleuelstangen drehbar lagert und über Kurbelstifte an der Kurbelwelle 9 angebracht ist. Dem Hauptkanal 54 wird ständig Öl zugeführt.
Ein Ölzufuhrabschnitt 43, der das Öl zu einem hydraulischen Kettenspanner und dem Ölzufuhrweg 40 liefert, ist auf dem Hauptkanal 54 mit der nachgelagerten Seite des Verzweigungspunktes 54c verbunden.
Der Ölzufuhrweg 68, der vom Verzweigungspunkt 53a des dritten Verbindungspfades 53 abzweigt, ist über ein erstes auslassseitiges Richtungsschaltventil 35 mit der Beschleunigungshydraulikdruckkammer 336 und der Verzögerungshydraulikdruckkammer 335 des auslassseitigen VVT 33 verbunden, um die Öffnungs- und Schließzeitpunkte des Auslassventils 15 zu ändern und so aufgebaut, dass Öl durch die Steuerung des ersten Richtungsschaltventils 35 zugeführt wird. Zudem ist der Ölzufuhrweg 64, der vom Verzweigungspunkt 53a abzweigt, mit dem Ölzufuhrabschnitt 45 (siehe das umrandete Dreieck Δ in 4) eines Metalllagers verbunden, das auf einem Nockenzapfen der Nockenwelle 19 angeordnet ist und dem HLA 24 (siehe schwarzes Dreieck
in 4) und dem HLA mit Ventilabsperrmechanismus 25 (siehe das umrandete Oval in 4) der Auslassseite. Dem Ölzufuhrweg 64 wird ständig Öl zugeführt. Ferner ist der Ölzufuhrweg 66, der vom Verzweigungspunkt 64a des Ölzufuhrwegs 64 abzweigt, mit dem Ölzufuhrabschnitt 30 verbunden, der Schmieröl an den auslassseitigen Schwenkarm 21 liefert. Dem Ölzufuhrweg 66 wird ebenfalls ständig Öl zugeführt.
Die Einlassseite ähnelt der Auslassseite und der Ölzufuhrweg 67, der vom Verzweigungspunkt 53c des dritten Verbindungspfades 53 abzweigt, ist über ein erstes auslassseitiges Richtungsschaltventil 34 mit der Beschleunigungshydraulikdruckkammer 326 und der Verzögerungshydraulikdruckkammer 325 des VVT 32 verbunden, um die Öffnungs- und Schließzeitpunkte des Einlassventils 14 zu ändern. Zudem ist der Ölzufuhrweg 63, der vom Verzweigungspunkt 53d abzweigt, mit dem Ölzufuhrabschnitt 44 (siehe das umrandete Dreieck Δ in 4) eines Metalllagers verbunden, das auf einem Nockenzapfen der Nockenwelle 18 angeordnet ist und dem HLA 24 (siehe schwarzes Dreieck
in 4) und dem HLA mit Ventilabsperrmechanismus 25 (siehe das umrandete Oval in 4) der Einlassseite. Ferner ist der Ölzufuhrweg 65, der vom Verzweigungspunkt 63a des Ölzufuhrwegs 63 abzweigt, mit dem Ölzufuhrabschnitt 29 verbunden, der Schmieröl an den einlassseitigen Schwenkarm 20 liefert.
Zusätzlich verfügt der Ölzufuhrweg 69, der vom Verzweigungspunkt 53c des dritten Verbindungspfades 53 abzweigt, über ein Rückschlagventil 48, das die Fließrichtung des Öls in nur einer Richtung begrenzt, nämlich von der vorgelagerten Seite zur nachgelagerten Seite hin, und über einen Öldrucksensor 70, der zwischen dem Rückschlagventil 48 und dem Verzweigungspunkt 53c angeordnet ist und den Öldruck im Ölzufuhrweg 50 (auf der dem Rückschlagventil 48 vorgelagerten Seite des Ölzufuhrwegs 69) erkennt.
Der Ölzufuhrweg 69 verzweigt sich auf der dem Rückschlagventil 48 nachgelagerten Seite am Verzweigungspunkt 69a in zwei Ölzufuhrwege 61 und 62, die mit den Montagebohrungen 26 und 27 für den HLA mit Ventilabsperrmechanismus 25 verbunden sind. Der Ölzufuhrweg 61 ist jeweils über ein einlassseitiges zweites Richtungsschaltventil 46 mit dem Ventilabsperrmechanismus 25b des einlassseitigen HLA mit Ventilabsperrmechanismus 25 verbunden und der Ölzufuhrweg 62 ist über ein auslassseitiges zweites Richtungsschaltventil 47 mit dem Ventilabsperrmechanismus 25b des auslassseitigen HLA mit Ventilabsperrmechanismus 25 verbunden. Im gewählten Aufbau wird das Öl dem jeweiligen Ventilabsperrmechanismus 25b durch eine Steuerung des zweiten Richtungsschaltventils 46 zugeführt.
Das Rückschlagventil 48 wird durch eine Feder so vorgespannt, dass es sich öffnet, wenn der Öldruck im dritten Verbindungspfad 53 gleich oder größer ist als der erforderliche Öldruck des Ventilabsperrmechanismus 25b und den Ölfluss in nur eine Richtung zulässt, nämlich von der vorgelagerten Seite zur nachgelagerten Seite hin. Zusätzlich öffnet sich das Rückschlagventil 48, wenn der Öldruck höher als der für VVT 32 und 33 erforderliche Öldruck ist. Obwohl der Öldruck im dritten Verbindungspfad 53 (wie auch der vom Öldrucksensor 70 erkannte Drucköl) möglicherweise fallen kann, wenn VVT 32 und 33 im reduzierten Zylinderbetrieb betrieben werden, bei dem der Ventilabsperrmechanismus 25b betätigt wird, weil der Ölfluss vom Ventilabsperrmechanismus 25b zum dritten Verbindungspfad 53, der auf der vorgelagerten Seite des Rückschlagventils 48 im Ölzufuhrweg 69 angeordnet ist, durch das Rückschlagventil 48 blockiert wird, ist der am Ventilabsperrmechanismus 25b erforderliche Öldruck auf der nachgelagerten Seite des Rückschlagventils 48 sichergestellt. Das Rückschlagventil 48 kann allerdings in der vorliegenden Ausführungsform weggelassen werden, weil die Ölabgabemenge der Ölpumpe 36 so gesteuert wird, dass der Öldruck im dritten Verbindungspfad 53 nicht aufgrund des vom Öldrucksensor 70 erfassten Öldrucks abfällt, selbst wenn VVT 32 und 33 im reduzierten Zylinderbetrieb betrieben werden.
Das Schmieröl und Kühlöl, das der Kurbelwelle 9, dem die Nockenwellen 18 und 19 drehbar lagernde Metalllager, den Kolben 8, den Nockenwellen 18 und 19 und dergleichen zugeführt wird, tropft über einen (nicht gezeigten) Ölablaufweg in die Ölwanne 6, nachdem die Abkühlung oder Schmierung beendet ist, und wird dann wieder an die Ölpumpe 36 zurückgeführt.
Der Betrieb des oben beschriebenen Motors 2 wird durch die Steuereinheit 100 geregelt. Von verschiedenen Sensoren über die Betriebszustände des Motors 2 erfasste Informationen werden der Steuereinheit 100 eingegeben. Beispielsweise erfasst die Steuereinheit 100 den Drehwinkel der Kurbelwelle 9 mit einem Kurbelwinkelsensor 71 und die Motordrehzahl anhand der Erfassungssignale. Zusätzlich wird die Menge der vom Motor 2 angesaugten Luft vom Luftströmungssensor 72 und die Motorlast anhand der Luftmenge erfasst. Ferner werden Öltemperatur und Öldruck im Ölzufuhrweg 50 vom Öltemperatursensor 73 und Öldrucksensor 70 erfasst. Der Öltemperatursensor 73 ist im Öldruckkanal (in der vorliegenden Ausführungsform der Hauptkanal 54) vorgesehen. Alternativ kann ein integrierter Öldruck-/Öltemperatursensor die Funktionen eines Öltemperatursensors und eines Öldrucksensors haben und im Hauptkanal 54 vorgesehen werden. Weiterhin wird ein Nockenwinkelsensor 74 in der Nähe der Nockenwellen 18 und 19 verwendet, um die Rotationsphasen der Nockenwellen 18 und 19 zu erfassen. In diesem Fall wird der Arbeitswinkel von VVT 32 und 33 anhand des Schließwinkels erfasst. Zusätzlich wird die (nachfolgend als Wassertemperatur bezeichnete) Temperatur des Kühlwassers zum Kühlen des Motors 2 durch einen Wassertemperatursensor 75 erfasst.
Die Steuereinheit 100 ist eine auf einem bekannten Mikrocomputer basierende Steuervorrichtung und enthält einen Signaleingangsbereich, in welchen die Erfassungssignale der jeweiligen Sensoren (Öldrucksensor 70, Kurbelwinkelsensor 71, Luftströmungssensor 72, Öltemperatursensor 73, Nockenwinkelsensor 74, Wassertemperatursensor 75 und dergleichen) eingegeben werden; einen arithmetischen Bereich, welcher die entsprechenden Rechenprozesse durchführt, die mit Steuerung zu tun haben; einen Signalausgabebereich, der ein Steuersignal an eine Vorrichtung sendet, die ein Steuerobjekt ist (die ersten Richtungsschaltventile 34 und 35, die zweiten Richtungsschaltventile 46 und 47, das lineare Magnetventil 49 und dergleichen); und einen Speicherbereich, in die für die Steuerung notwendige Programme und Daten (beispielsweise Öldrucksteuer-Maps und später beschriebene relative Einschaltdauer-Maps) gespeichert werden.
Die Steuereinheit 100 sendet, wie später noch beschrieben wird, ein Steuersignal einer festgelegten relativen Einschaltdauer an das lineare Magnetventil 49 und steuert den der Druckkammer 369 über die Ölpumpe 36 zugeführten Öldruck über das lineare Magnetventil 49. Die Durchflussmenge (die Abgabemenge) der Ölpumpe 36 wird über die Steuerung der Exzentrizität des Nockenrings 366 mittels dem Öldruck der Druckkammer 369 zur Regelung des Änderungsmaßes der Innenkapazität der Pumpenkammer 365 gesteuert. Mit anderen Worten wird die Kapazität der Ölpumpe 36 durch die relative Einschaltdauer gesteuert. Weil in diesem Fall die Pumpe 36, wie in 5 gezeigt, durch die Kurbelwelle 9 des Motors 2 angetrieben wird, ist die Durchflussmenge (die Abgabemenge) der Pumpe 36 proportional zur Motordrehzahl. Stellt die relative Einschaltdauer einen Anteil der Zeit in Bezug auf die Dauer eines Zyklus dar, für den das lineare Magnetventil eingeschaltet wurde, dann gilt, wie dargestellt, je länger (je größer) die relative Einschaltdauer, desto höher ist der Öldruck in der Druckkammer 369 der Pumpe 36 und entsprechend gilt, umso kleiner ist das Gefälle der Durchflussmenge der Pumpe 36 in Bezug auf die Motordrehzahl.
Wie oben beschrieben, ändert die Steuereinheit 100 die Leistung der Ölpumpe 36, um die Abgabemenge der Ölpumpe 36 zu steuern.
Als nächstes wird der reduzierte Zylinderbetrieb des Motors 2 unter Bezugnahme auf die 6A und 6B beschrieben.
Der Betrieb des Motors 2 wird zwischen einem reduzierten Zylinderbetrieb und einem Betrieb mit allen Zylindern (Vollzylinderbetrieb) entsprechend dem Betriebszustand des Motors 2 geschaltet. Insbesondere wird der reduzierte Zylinderbetrieb dann ausgeführt, wenn sich der erkannte Betriebszustand des Motors 2 anhand der Motordrehzahl, der Motorlast und der Wassertemperatur des Motors 2 im dargestellten reduzierten Zylinderbetriebsbereich befindet. Zusätzlich gibt es neben dem reduzierten Zylinderbetriebsbereich einen reduzierten Zylinderbetriebsvorbereitungsbereich. Befindet sich der Betriebszustand des Motors im reduzierten Zylinderbetriebsvorbereitungsbereich, wird der Öldruck im Voraus auf den für den Ventilabsperrmechanismus 25b erforderlichen Öldruck als Vorbereitung für den reduzierten Zylinderbetrieb erhöht. Ferner wird der Vollzylinderbetrieb ausgeführt, wenn sich der Betriebszustand des Motors 2 außerhalb des reduzierten Zylinderbetriebsbereichs und reduzierten Zylinderbetriebsvorbereitungsbereichs befindet.
Es wird Bezug auf 6A genommen. Wird unter einer vorbestimmten Motorlast (die gleich oder kleiner L0 ist) eine Beschleunigung durchgeführt und die Motordrehzahl steigt an, wird der Vollzylinderbetrieb ausgeführt, wenn die Motordrehzahl niedriger ist als eine vorgeschriebene Drehzahl V1, die Vorbereitungen für einen reduzierten Zylinderbetrieb werden gestartet, wenn die Motordrehzahl gleich oder höher ist als V1 und niedriger als V2 (> V1) ist und der reduzierte Zylinderbetrieb wird durchgeführt, wenn die Motordrehzahl gleich oder höher ist als V2. Wird beispielsweise unter einer vorbestimmten Motorlast (die gleich oder kleiner L0 ist) eine Verlangsamung durchgeführt und die Motordrehzahl nimmt ab, wird der Vollzylinderbetrieb ausgeführt, wenn die Motordrehzahl gleich oder größer als V4 ist, die Vorbereitungen für einen reduzierten Zylinderbetrieb werden gestartet, wenn die Motordrehzahl gleich oder höher ist als V3 (< V4) und kleiner als V4 ist und der reduzierte Zylinderbetrieb wird durchgeführt, wenn die Motordrehzahl gleich oder kleiner ist als V3.
Es wird zusätzlich Bezug auf 6B genommen. Fährt man mit einer vorgegebenen Motordrehzahl (die gleich oder höher als V2 und gleich oder niedriger als V3 ist) und mit einer vorgegebenen Motorlast (die gleich oder kleiner als L0 ist) und der Motor 2 ist aufgewärmt und die Wassertemperatur steigt an, wird der Vollzylinderbetrieb durchgeführt, wenn die Wassertemperatur niedriger als T0 ist, die Vorbereitungen für den reduzierten Zylinderbetrieb werden durchgeführt, wenn die Wassertemperatur gleich oder höher als T0 und kleiner als T1 ist und der reduzierte Zylinderbetrieb wird durchgeführt, wenn die Wassertemperatur gleich oder höher ist als T1.
Im Folgenden wird die Steuerung der Ölpumpe 36 und dergleichen durch die Steuereinheit 100 beschrieben.
Die Ölzufuhrvorrichtung 1 liefert mit einer Ölpumpe 36 Öl an eine Vielzahl von hydraulischen Betriebsbereichen (HLA 24 und 25, VVT 32 und 33, Öldüse 28, die Ölzufuhrabschnitte 44 und 45 der Metalllager der Zapfenlager und dergleichen der Kurbelwelle 9 und dergleichen). Der für die jeweiligen hydraulischen Betriebsbereiche erforderliche Öldruck ändert sich entsprechend dem Betriebszustand des Motors 2. Damit alle hydraulischen Betriebsbereiche in allen Betriebszuständen des Motors 2 den erforderlichen Öldruck erhalten, ist es vernünftig, für jeden Betriebszustand des Motors 2 einen Öldruck als Zielöldruck festzulegen, der gleich oder höher ist als der von einem hydraulischen Betriebsbereich in einem Betriebszustand des Motors 2 am höchsten benötigte Öldruck. Zu diesem Zweck können Zielöldrücke festgelegt werden, damit der erforderliche Öldruck vorhanden ist für die HLA mit Ventilabsperrmechanismus 25 (der Ventilabsperrmechanismus 25b), die Öldüse 28, die Ölzufuhrabschnitte 41 und 42 der Metalllager der Zapfenlager und dergleichen der Kurbelwelle 9 und der VVTs 32 und 33, deren erforderlicher Öldruck unter allen hydraulischen Betriebsbereichen relativ hoch ist. Dies liegt daran, dass auf diese Weise festgelegte Zielöldrücke selbstverständlich den erforderlichen Öldruck von anderen hydraulischen Betriebsbereichen mit relativ geringem erforderlichen Öldruck befriedigen.
Die 7A und 7B zeigen die Beziehung zwischen Motordrehzahl und erforderlichem Öldruck der hydraulischen Betriebsbereiche. Dabei zeigt 7A in erster Linie die Beziehung im Niedriglastbetrieb und 7B zeigt hauptsächlich die Beziehung im Hochlastbetrieb.
Auf 7A wird Bezug genommen. Im Niedriglastbetrieb des Motors 2 sind die hydraulischen Betriebsbereiche mit relativ hohem erforderlichen Öldruck die VVTs 32 und 33, die Ölzufuhrabschnitte 41 und 42 der Metalllager der Zapfenlager und dergleichen der Kurbelwelle 9 und der Ventilabsperrmechanismus 25b der HLA mit Ventilabsperrmechanismus 25. Der für die jeweiligen hydraulischen Betriebsbereiche erforderliche Öldruck ändert sich entsprechend dem Betriebszustand des Motors 2. Zum Beispiel ist der erforderliche Öldruck der VVTs 32 und 33 (in 7A und 7B als „erforderlicher VVT-Öldruck” bezeichnet) annähernd konstant, wenn die Motordrehzahl gleich oder höher ist als V0 (< V1). Der erforderliche Öldruck der Ölzufuhrabschnitte 41 und 42 der Metalllager (in 7A und 7B als „erforderlicher Metall-Öldruck” bezeichnet) nimmt zu, wenn die Motordrehzahl zunimmt. Der erforderliche Öldruck des Ventilabsperrmechanismus 25b (in 7A als „erforderlicher Ventilabsperröldruck” bezeichnet) ist annähernd konstant, wenn sich die Motordrehzahl innerhalb eines vorbestimmten Bereichs befindet (V2 bis V3). Weiterhin zeigt ein Vergleich des für jede Motordrehzahl erforderlichen Öldrucks, dass es nur den erforderlichen Metall-Öldruck gibt, wenn die Motordrehzahl geringer ist als V0, der höchste erforderliche Öldruck der erforderliche VVT-Öldruck ist, wenn die Motordrehzahl zwischen V0 und V1 liegt, der erforderlicher Ventilabsperröldruck der höchste erforderliche Öldruck ist, wenn die Motordrehzahl zwischen V1 und V4 liegt, der erforderlicher VVT-Öldruck der höchste erforderliche Öldruck ist, wenn die Motordrehzahl zwischen V4 und V6 liegt und der erforderlicher Metall-Öldruck der höchste erforderlich Öldruck wird, wenn die Motordrehzahl gleich oder größer ist als V6. Daher müssen die oben beschriebenen höchsten erforderlichen Öldrucke für jede Motordrehzahl als Zielöldrücke der Ölpumpe 36 festgelegt werden.
Im Hochlastbetrieb des Motors 2 sind die in 7B gezeigten hydraulischen Betriebsbereiche mit relativ hohem erforderlichen Öldruck die VVTs 32 und 33, die Ölzufuhrabschnitte 41 und 42 der Metalllager und die Öldüse 28. Der für die jeweiligen hydraulischen Betriebsbereiche erforderliche Öldruck ändert sich ähnlich wie im Niedriglastbetrieb entsprechend dem Betriebszustand des Motors 2. Zum Beispiel ist der erforderlicher VVT-Öldruck annähernd konstant, wenn die Motordrehzahl gleich oder höher ist als V0' und der erforderlicher Metall-Öldruck nimmt zu, wenn die Motordrehzahl zunimmt. Zudem ist der erforderliche Öldruck der Öldüse 0, wenn die Motordrehzahl niedriger als V1' ist und steigt entsprechend der Motordrehzahl von V1' bis zu einer bestimmten Drehzahl an und bleibt bei oder über dieser Drehzahl konstant.
Die 8A und 8B zeigen eine Beziehung zwischen der Motordrehzahl und dem erforderlichen Öldruck, wenn sich der Motor 2 in einem bestimmten Betriebszustand befindet, oder genauer gesagt, wenn die Öltemperatur im Ölzufuhrweg 50 entsprechend der Erfassung durch den Öltemperatursensor 73 gleich oder höher ist als eine im Voraus festgelegte Referenztemperatur-Obergrenze T_lim. Der in den 8A und 8B gezeigte erforderliche Öldruck unterscheidet sich vom erforderlichen Öldruck der hydraulischen Betriebsbereiche, beispielsweise der VVTs 32 und 33, und der erforderliche Öldruck wird vor allem aus Sicht der Ölkühlung benötigt. Befindet sich das Öl mit anderen Worten über eine lange Zeit in einem Hochtemperaturzustand, verändern (verschlechtern) sich die Eigenschaften des Öls und kann zu sehr starken Oberflächenbeschädigungen (Fressen) der Gleitabschnitte und dergleichen führen. Um dies im Voraus zu verhindern, muss das Öl gekühlt werden. Dies erreicht man auf einfache und rationelle Weise durch eine Erhöhung der Ölabgabemenge der Ölpumpe 36 und einer Erhöhung der Ölfördermenge, die durch den Ölkühler 38 fließt. 8A und 8B zeigen eine Beziehung zwischen einer in Bezug auf die Ölkühlung effektiven Ölfördermenge, oder mit anderen Worten, den für die Ölkühlung erforderlichen Öldruck (im Folgenden als erforderlicher Ölkühldruck bezeichnet, der gemäß der vorliegenden Erfindung dem maximalen Öldruck entspricht) und der Motordrehzahl. Darüber hinaus ist die Referenztemperatur-Obergrenze T_lim eine Öltemperatur, bei der das Risiko besteht, dass sich die Eigenschaften des Öls verändern (verschlechtern) könnten, wenn das Öl über einen langen Zeitraum kontinuierlich verwendet wird. Dies ist eine empirisch ermittelte Temperatur.
Wie in 8A gezeigt, ist im Niedriglastbetrieb des Motors 2 der erforderliche Ölkühldruck für jeden Betriebszustand des Motors 2 höher als der erforderliche VVT-Öldruck, der erforderliche Ventilabsperröldruck und der erforderliche Metall-Öldruck. Darüber hinaus steigt der erforderliche Ölkühldruck an, wenn die Motordrehzahl zunimmt und wird bei oder oberhalb einer bestimmten Motordrehzahl (einer zuvor beschriebenen Drehzahl zwischen V2 und V3) annähernd konstant.
Andererseits zeigt 8B, dass im Hochlastbetriebs des Motors 2 in den entsprechenden Betriebszuständen des Motors 2 der erforderliche Ölkühldruck höher ist als der erforderliche VVT-Öldruck, der erforderliche Metall-Öldruck und der erforderliche Öldüsen-Druck. Der erforderliche Ölkühldruck steigt gleichmäßig an, wenn die Motordrehzahl zunimmt und wird bei oder über der festgelegten Motordrehzahl etwa konstant, wenn sie höher ist als die Motordrehzahl (V2'), bei welcher der für die Öldüse 28 erforderliche Öldruck 28 konstant bleibt.
Wie oben beschrieben ist der erforderlicher Ölkühldruck höher als jeder erforderliche Öldruck der hydraulischen Betriebsbereiche. Dementsprechend kann die Durchflussmenge durch den Ölkühler 38 erhöht werden, um die Ölkühlung zu erleichtern, ohne dabei den Betrieb der hydraulischen Betriebsbereiche, beispielsweise VVT 32 und 33, zu stören.
Obwohl in der vorliegenden Ausführungsform der erforderliche Ölkühldruck im Niedriglastbetrieb des Motors 2 in einem vorgegebenen Motordrehzahlbereich (V1 bis V2) etwa dem erforderlichen Ventilabsperröldruck entspricht und der erforderliche Ölkühldruck im Hochlastbetrieb des Motors 2 in einem vorgegebenen Motordrehzahlbereich (V1' bis V2') etwas dem Öldruck der Öldüse 28 entspricht, kann der erforderliche Ölkühldruck auch höher als andere in diesen Motordrehzahlbereichen erforderlichen Öldrucke eingestellt werden.
In der vorliegenden Ausführungsform wird für jeden Betriebszustand des Motors 2 eine Öldruckregel-Map im Speicherbereich der Steuereinheit 100 gespeichert. Darin wird ein vorläufiger Zielöldruck für einen Betriebszustand anhand des höchsten erforderlichen Öldrucks festgelegt, je nachdem, ob der erforderliche Öldruck für VVT 32 und 33, die Ölzufuhrabschnitte 41 und 42 für die Metalllager, oder der erforderliche Öldruck für die Öldüse 28 höher ist. Die Steuereinheit 100 liest den vorläufigen Zielöldruck entsprechend dem Betriebszustand des Motors 2 aus der Öldruckregel-Map und legt den höheren Öldruck als Zielöldruck fest, je nachdem ob der gelesene vorläufige Zielöldruck oder der erforderliche Öldruck des Ventilabsperrmechanismus 25b höher ist. Zusätzlich speichert der Speicherabschnitt der Steuereinheit 100 eine Öldruckregel-Map, in welcher der vorläufige Sollöldruck für jeden Betriebszustand des Motors 2 anhand dem erforderlichen Ölkühldruck bei einem Betriebszustand festgelegt wird. Wenn die Öltemperatur im Ölzufuhrweg 50 entsprechend der Erfassung durch den Öltemperatursensor 73 gleich oder höher ist als eine im Voraus festgelegte Referenztemperatur-Obergrenze T_lim, liest die Steuereinheit 100 liest die vorläufige Öltemperatur entsprechend dem Betriebszustand des Motors 2 aus der Öldruckregel-Map und legt den höheren Öldruck als Zielöldruck fest, je nachdem ob der gelesene vorläufige Zielöldruck oder der erforderliche Öldruck des Ventilabsperrmechanismus 25b höher ist. Da in diesem Fall der aus der Öldruckregel-Map gelesene vorläufige Zielöldruck höher als oder gleich dem erforderlichen Öldruck für den Ventilabsperrmechanismus 25b ist, wird der aus der Öldruckregel-Map gelesene vorläufige Zielöldruck als Zielöldruck übernommen. Darüber hinaus führt die Steuereinheit 100 Öldruck-Feedbackregelungen durch, bei dem die Abgabemenge der Ölpumpe 36 so gesteuert wird, dass der vom Öldrucksensor 70 erfasste Öldruck (der tatsächliche Öldruck) dem Zielöldruck entspricht.
Als nächstes werden Öldruckregel-Maps unter Bezugnahme auf die 9A bis 10B beschrieben. Während der in den 7A bis 8B gezeigte erforderliche Öldruck die Motordrehzahl als Parameter verwendet, verwenden die in den 9A bis 10B gezeigten Öldruckregel-Maps die Motorlast und Öltemperatur als Parameter und erzeugen damit ein dreidimensionales Diagramm des vorläufigen Zielöldrucks.
Mit anderen Worten setzen die Öldruckregel-Maps in den 9A, 9B und 10A für jeden Betriebszustand des Motors 2 einen vorläufigen Zielöldruck entsprechend dem höchsten erforderlichen Öldruck unter den erforderlichen Öldrücken für VVT 32 und 33, die Ölzufuhrabschnitte 41 und 42 der Metalllager und den erforderlichen Öldruck für die Öldüse 28 und die Öldruckregel-Map in 10B setzt für jeden Betriebszustand des Motors 2 den vorläufigen Zielöldruck anhand dem erforderlichen Ölkühldruck.
In diesem Fall zeigen die 9A bzw. 9B Öldruckregel-Maps während einer Kältephase und einer Warmphase des Motors 2 (Öltemperatur) und die 10A bzw. 10B zeigen Öldruckregel-Maps während einer Hochtemperaturphase des Motors 2 (Öltemperatur), oder genauer gesagt, 10A zeigt eine Öldruckregel-Map, wenn der Motor 2 (Öltemperatur) kühler ist als die Referenztemperatur-Obergrenze T_lim und 10B zeigt eine Öldruckregel-Map, wenn der Motor 2 (Öltemperatur) gleich warm oder wärmer ist als die Referenztemperatur-Obergrenze T_lim. Die Steuereinheit 100 verwendet diese Öldruckregel-Maps in Abwägung mit der vom Öltemperatursensor 73 erfassten Öltemperatur. Wenn sich der Motor 2 insbesondere nach dem Start in einem kalten Zustand befindet, liest die Steuereinheit 100 den vorläufigen Zielöldruck entsprechend dem Betriebszustand (Motordrehzahl und/oder Motorlast) des Motors 2 anhand der in 9A gezeigten Öldruckregel-Map für Kaltphasen. Wärmt sich der Motor 2 auf und ist die Öltemperatur gleich oder höher als eine vorgeschriebene Öltemperatur (< T_lim), liest die Steuereinheit 100 den vorläufigen Zielöldruck von der in 9B gezeigten Öldruckregel-Map für Warmphasen oder der in 10A gezeigten Öldruckregel-Map für Hochtemperaturphasen. In einem Betriebszustand des Motors 2, bei dem die Temperatur hoch ist und die Öltemperatur die Referenztemperatur-Obergrenze T_lim überschreitet, liest die Steuereinheit 100 den vorläufigen Zielöldruck von der in 10B gezeigten Öldruckregel-Map.
Wurde der Zielöldruck gesetzt, rechnet die Steuereinheit 100 den Zielöldruck in eine Ölfördermenge (eine Abgabemenge) um und erhält eine Ziel-Durchflussmenge (eine Ziel-Abgabemenge). Unter Verwendung einer Relative-Einschaltdauer-Map, die den in 5 gezeigten Kenndaten der Ölpumpe 36 ähnelt, bestimmt die Steuereinheit 100 darüber hinaus die relative Einschaltdauer für das lineare Magnetventil 49. Dabei wird die erhaltene Ziel-Durchflussmenge und Motordrehzahl korrigiert und die Ziel-Durchflussmenge berechnet (dies wird unten beschrieben), ein Steuersignal über die eingestellte relative Einschaltdauer an das lineare Magnetventil 49 sendet und die Abgabemenge der Ölpumpe 36 gesteuert.
11 ist ein Übersichtsplan und zeigt den Aufbau einer Abgabemengenregelung einer Ölpumpe 39 durch eine Steuereinheit 100.
Wie in 11 gezeigt, liest die Steuereinheit 100 den vorläufigen Zielöldruck aus den oben beschriebenen Öldruckregel-Maps anhand von Motordrehzahl, Motorlast und die von verschiedenen Sensoren erfasste Öltemperatur und setzt den höchsten Öldruck als Zielöldruck, je nachdem, ob der vorläufige Zielöldruck oder der erforderliche Ventilabsperröldruck größer ist. Weil der Zielöldruck am Öldrucksensor 70 gleich dem Zielöldruck ist, wird der Zielöldruck unter Berücksichtigung einer Toleranz für eine (im Voraus zu messende) Öldruckminderung von der Ölpumpe 36 bis zum Öldrucksensor 70 korrigiert (der Zielöldruck wird um den Betrag erhöht, welcher der Toleranz für die Öldruckminderung entspricht) und der revidierte Zielöldruck berechnet. Der revidierte Zielöldruck wird in eine Ölfördermenge (eine Abgabemenge) für die Ölpumpe 36 umgerechnet und erhält so eine Ziel-Durchflussmenge (eine Ziel-Abgabemenge).
Inzwischen rechnet die Steuereinheit 100 einen (aus der Differenz zwischen einem gegenwärtigen Arbeitswinkel und einem Ziel-Arbeitswinkel und einer Motordrehzahl berechneten) vorhergesagten Betrag der einlassseitigen VVT 32 um, wenn der einlassseitige VVT 32 entsprechend einer Durchflussmenge betrieben wird, um beim Betrieb der einlassseitigen VVT 32 eine verbrauchte Durchflussmenge zu erhalten. In ähnlicher Weise wird eine vorhergesagte Betriebsgröße der auslassseitigen VVT 33 beim Betrieb der auslassseitigen VVT 33 entsprechend einer Durchflussmenge umgerechnet, um beim Betrieb der auslassseitigen VVT 33 eine verbrauchte Durchflussmenge zu erhalten. Beide verbrauchten Durchflussmengen werden zur Ziel-Durchflussmenge addiert, um die Ziel-Durchflussmenge zu korrigieren.
Darüber hinaus wandelt die Steuereinheit 100 eine vorhergesagte Betriebsgröße des Ventilabsperrmechanismus 25b um (eine vorhergesagte Betriebsgröße des Sicherungsbolzens 252), wenn der Ventilabsperrmechanismus 25b als Ventilsperrung betrieben wird, um beim Betrieb des Ventilabsperrmechanismus 25b eine verbrauchte Durchflussmenge zu erhalten. Weil die vorhergesagte Betriebsgröße des Sicherungsbolzens 252 konstant ist, ist die verbrauchte Durchflussmenge beim Betrieb des Ventilabsperrmechanismus 25b ebenfalls konstant. Die verbrauchte Durchflussmenge beim Betrieb des Ventilabsperrmechanismus 25b wird ebenfalls zur Ziel-Durchflussmenge addiert, um die Ziel-Durchflussmenge zu korrigieren.
Im stationären Betrieb des Motors 2 wird keine Korrektur der Ziel-Durchflussmenge anhand der vorhergesagten Betriebsgrößen vorgenommen, weil die vorhergesagten Betriebsgrößen für VVT 32 und 33 und den Ventilabsperrmechanismus 25b gleich 0 sind.
Im Übergangsbetrieb des Motors 2 wird eine Korrektur der Ziel-Durchflussmenge anhand der vorhergesagten Betriebsgrößen für VVT 32 und 33 und den Ventilabsperrmechanismus 25b vorgenommen. Mit anderen Worten, es wird eine Korrektursteuerung der Abgabemenge der Ölpumpe 36 durchgeführt.
Darüber hinaus wird die entsprechend den vorausgesagten Betriebsgrößen korrigierte Ziel-Durchflussmenge um einen weiteren Öldruck-Feedbackwert korrigiert. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Öldruck-Feedbackwert ein Öldruck-Feedbackwert entsprechend der Abweichung zwischen einem vorhergesagten Öldruck, der vorhersagt, wie sich der vom Öldrucksensor 70 erfasste Öldruck (tatsächlicher Öldruck) in Bezug auf einen veränderten Zielöldruck beim Übergangsbetrieb des Motors 2 ändert und dem tatsächlich erfassten Öldruck. Ist der tatsächliche Öldruck höher als der vorhergesagte Öldruck, nimmt der Öldruck-Feedbackwert einen negativen Wert an und die Ziel-Durchflussmenge wird reduziert. Ist der tatsächliche Öldruck auf der anderen Seite niedriger als der vorhergesagte Öldruck, nimmt der Öldruck-Feedbackwert einen positiven Wert an und die Ziel-Durchflussmenge wird erhöht. Ist der tatsächliche Öldruck gleich dem vorausgesagten Öldruck, ist der Öldruck-Feedbackwert gleich 0 (es wird keine Korrektur anhand dem Öldruck-Feedbackwert durchgeführt). In diesem Fall wird der vorausgesagte Öldruck unter Berücksichtigung einer Reaktionsverzögerung der Ölpumpe 36 selbst ermittelt, wenn sich der Zielöldruck stufenweise ändert, eine Reaktionsverzögerung eintritt, bis der Öldruck den Öldrucksensor 70 der Ölpumpe 36 erreicht und dergleichen.
Basierend auf der wie oben beschriebenen korrigierten Ziel-Durchflussmenge (in 11 als „korrigierte Ziel-Durchflussmenge” bezeichnet) und der Motordrehzahl bestimmt die Steuereinheit 100 eine relative Einschaltdauer mittels einer im Voraus gespeicherten (und nicht gezeigten) Relative-Einschaltdauer-Map und überträgt ein Steuersignal der eingestellten relativen Einschaltdauer an das lineare Magnetventil 49. Entsprechend wird auch die Ölabgabemenge der Ölpumpe 36 gesteuert.
<Operative Vorteile der Ölzufuhrvorrichtung 1>
Gemäß der oben beschriebenen Ölzufuhrvorrichtung 1 wird im normalen Betriebszustand des Motors 2, bei dem die Öltemperatur T_lim niedriger ist als die Referenztemperatur-Obergrenze, der höchste erforderliche Öldruck unter den erforderlichen Öldrücken für die hydraulischen Betriebsbereiche wie VVT 32 und 33, den Ventilabsperrmechanismus 25b, die Öldüse 28, die Ölzufuhrabschnitte 41 und 42 der Metalllager der Zapfenlager und dergleichen der Kurbelwelle 9 und dergleichen als Zielöldruck für jeden Betriebszustand des Motors 2 gesetzt. Außerdem wird eine Feedbackregelung für die Durchflussmenge der Ölpumpe 36 durchgeführt, damit der durch den Öldrucksensor 70 erfasste Öldruck (der tatsächliche Öldruck) dem Zielöldruck entspricht. Daher kann eine Antriebslast an der Ölpumpe 36 auf einem notwendigen Minimum gehalten und der geeignete Betriebsöldruck (der erforderliche Öldruck) der jeweiligen hydraulischen Betriebsbereiche gesichert und die Verbrauchseffizienz dementsprechend verbessert werden.
Ist in der Ölzufuhrvorrichtung 1 die Öltemperatur im Ölzufuhrweg 50 entsprechend der Messung durch den Öltemperatursensor 73 gleich oder überschreitet sie, wie oben beschrieben, die Referenztemperatur-Obergrenze T_lim, wird der erforderliche Ölkühldruck entsprechend dem höchsten erforderlichen Öldruck unter den erforderlichen Öldrücken für die hydraulischen Betriebsbereiche entsprechend dem Betriebszustand des Motors 2 als Zielöldruck bestimmt und die Abgabemenge der Ölpumpe 36 wird anhand dem erforderlichen Zielöldruck gesteuert. Mit anderen Worten wird die Ölabgabemenge der Ölpumpe 36 auf eine Abgabemenge erhöht, die über dem erforderlichen Öldruck der hydraulischen Betriebsbereiche liegt und die Erhöhung der Ölfördermenge, die durch den Ölkühler 38 fließt, erleichtert dementsprechend auch die Kühlung des Öls. Damit kann ein Temperaturanstieg des Öls effektiv unterdrückt werden und folglich kann der einer Verschlechterung des Öls zuzuschreibende Abreibungsverschleiß von Gleitabschnitten und dergleichen auf ausgeklügelte Weise mit einem einfachen und rationellen Aufbau verhindert werden, der den vorhandenen Ölkühler 38 verwendet.
Darüber hinaus kann in diesem Fall ein Temperaturanstieg des Öls unterdrückt werden, ohne den Betrieb der hydraulischen Betriebsbereiche, beispielsweise den VVTs 32 und 33, zu stören, weil der erforderliche Ölkühldruck jener Öldruck sein wird, der wie oben beschrieben den höchsten erforderlichen Öldruck unter den erforderlichen Öldrücken für die hydraulischen Betriebsbereiche entsprechend dem Betriebszustand des Motors 2 übersteigt (siehe 8A und 8B).
(Zweite Ausführungsform)
Im Folgenden wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
12 zeigt einen Motor 2' gemäß der zweiten Ausführungsform und 13 zeigt eine Ölzufuhrvorrichtung 1', die im Motor 2' verwendet ist. Weil der Motor 2' und die Ölzufuhrvorrichtung 1' gemäß der zweiten Ausführungsform darüber hinaus mit dem ersten Ausführungsbeispiel gemeinsame Konfigurationen aufweisen, werden die Unterschiede zur ersten Ausführungsform nachstehend detailliert beschrieben.
<Motoraufbau>
Der Motor 2' gemäß der in 12 gezeigten zweiten Ausführungsform umfasst keinen Ventilabsperrmechanismus 25b. Mit anderen Worten wird im Motor 2' der HLA 24 ohne Ventilabsperrmechanismus als Schwenkmechanismus der jeweiligen Schwenkarme 20 und 21 für alle Zylinder vorgesehen.
Weiterhin erstreckt sich im Zylinderblock 5 von Motor 2' ein Hauptkanal 54 in Richtung der Zylinderreihe, der sich in der einlassseitigen Seitenwand der Zylinderbohrung 7 befindet. Eine Öldüse 56 zur Schmierung der Kolben steht mit dem Hauptkanal 54 in Verbindung, befindet sich in der Nähe der Unterseite des Hauptkanals 54 und entspricht jedem Kolben 8. Die Öldüse 56 verfügt über ein Düsenmundstück 56a, befindet sich auf der Unterseite von Kolben 8 und ist dafür ausgelegt, in einem engeren Winkel als Öldüse 28 hauptsächlich auf die hintere Oberfläche eines Randabschnitts von Kolbens 8 über das Düsenmundstück 56a Öl (Schmieröl) einzuspritzen. Ein Ölführungskanal wird auf dem Randabschnitt von Kolbens 8 gebildet und das vom Düsenmundstück 56a eingespritzte Öl wird über den Kanal zur Kolbengleitfläche geführt.
Unter den VVTs 32 und 33 ist der auslassseitige VVT 33 ein hydraulischer VVT, der die Ventilcharakteristika auf ähnliche Weise, wie die erste Ausführungsform, durch einen hydraulischen Vorgang verändert. Der einlassseitige VVT 32 ist aber ein elektrischer VVT, der die Ventilcharakteristika durch einen elektrischen Vorgang verändert oder, genauer gesagt, durch den Betrieb eines Elektromotors. Unterschiedliche Betriebssysteme werden auf diese Weise zwischen der Einlassseite und der Auslassseite verwendet, weil die Kontrolle der Ventilcharakteristika auf der Einlassseite oft unmittelbar nach dem Start des Motors 2' erforderlich sind und dementsprechend ein elektrisches System vorteilhafter ist. Mit anderen Worten: Obwohl ein relativ hoher Öldruck für den Betrieb der hydraulischen VVT erforderlich ist, ist es schwierig, einen ausreichenden Betriebsöldruck unmittelbar nach dem Start des Motors zu sichern und die Ventilcharakteristika sofort in einem Betriebsbereich zu regeln, in dem die Motordrehzahl und Öltemperatur noch niedrig sind.
<Beschreibung der Ölzufuhrvorrichtung 1'>
Wie in 13 gezeigt, dient die Öldüse 56 in der Ölzufuhrvorrichtung 1' gemäß der zweiten Ausführungsform der Kolbenschmierung und ein Schaltventil 57, das die Öleinspritzung durch die Öldüse 56 ein- und ausschaltet, ist mit dem Hauptkanal 54 verbunden. Darüber hinaus ist der VVT 33 (die Beschleunigungsöldruckkammer 336 und die Verzögerungsöldruckkammer 335) mit dem zweiten Verbindungspfad 52 über das auslassseitige erste Richtungsschaltventil 35 verbunden.
Im zweiten Verbindungspfad 52 ist eine variable Öffnung 58 (entsprechend dem Öldruckregler gemäß der vorliegenden Erfindung) auf der nachgelagerten Seite einer Verbindungsposition des auslassseitigen ersten Richtungsschaltventils 35 vorgesehen. Die variable Öffnung 58 ist ein Durchflussmengen-Regelventil, welches die Ölfördermenge des zweiten Verbindungspfads 52 unter der Kontrolle der Steuereinheit 100 verändern kann. Mit anderen Worten: Weil die Ölfördermenge im zweiten Verbindungspfad 52 auf dieser Weise gesteuert wird, wird der Öldruck des dritten Verbindungspfads 52 gesteuert.
Obwohl dies nicht dargestellt ist, liefert die Kurbelwelle 9 des Motors 2' darüber hinaus Öl, das dem Metalllager des zweiten und vierten Kurbelwellenzapfens und den Kurbelstiften über einen Innendurchgang der Kurbelwelle 9 zugeführt wird. Daher verfügt die Ölzufuhrvorrichtung 1' über keinen Ölzufuhrabschnitt 42 des Metalllagers, das auf dem Kurbelstift der Kurbelwelle angeordnet ist. Stattdessen ist der Ölzufuhrabschnitt 41a des zweiten und vierten Metalllagers, der im Ölzufuhrabschnitt 41 einen hohen Öldruck für die Metalllager verlangt, auf den fünf Kurbelwellenzapfen der Kurbelwelle 9 angeordnet und mit dem Hauptkanal 54 und mit dem Ölzufuhrabschnitt 41b der Metalllager auf dem anderen Kurbelwellenzapfen verbunden, oder anders ausgedrückt, das erste, dritte und fünfte Metalllager mit relativ geringem erforderlichen Öldruck ist mit dem dritten Verbindungspfad 53 verbunden. Dementsprechend können den Metalllagern und Kurbelstiften der Kurbelwelle 9 entsprechende Mengen an Öl geliefert werden, ohne die ausschließlich für die Kurbelstifte verwendete Ölversorgung 42 zu nutzen.
Weil der Öldrucksensor 70 den Öldruck des Ölzufuhrwegs 50 erfasst, wird die Ölzufuhrvorrichtung 1' mit einem ersten Öldrucksensor 70a versehen, der den Öldruck im Hauptkanal 54 oder in einem auf der vorgeschalteten Seite angeordneten Ölzufuhrweg erfasst, in dem der Öldruck gleich oder größer ist als diejenige im Hauptkanal 54 (im vorliegenden Beispiel der zweite Verbindungspfad 52) und mit einem zweiten Öldrucksensor 70b, der den Öldruck in einem auf der nachgelagerten Seite angeordneten Ölzufuhrweg des Hauptkanals 54 erfasst (im vorliegenden Beispiel der dritte Kommunikationspfad 53). Gemäß der vorliegenden Erfindung entspricht im vorliegenden Beispiel der Hauptkanal 54 und der zweite Verbindungspfad 52 dem auf der vorgelagerten Seite liegenden Ölzufuhrweg und gemäß der vorliegenden Erfindung entspricht der dritte Verbindungspfad 53 dem auf der nachgelagerten Seite liegenden Ölzufuhrweg. Außerdem entspricht der zweite Öldrucksensor 70b dem Öldrucksensor gemäß der vorliegenden Erfindung.
Da der Motor 2' darüber hinaus nicht mit dem oben beschriebenen Ventilabsperrmechanismus ausgestattet ist, wird die in der ersten Ausführungsform beschriebene Ölzufuhrvorrichtung 1' nicht über die Ölzufuhrwege 61 und 62, das zweite Richtungsschaltventil 46 und 47, das Rückschlagventil 48 und dergleichen mit Öl versorgt.
Auch in der zweiten Ausführungsform liest die Steuereinheit 100 – im Wesentlichen auf die gleiche Weise wie in der ersten Ausführungsform – den Zielöldruck unter Verwendung der im Speicherbereich der Steuereinheit 100 gespeicherten Öldruckregel-Maps vor jedem Betriebszustand des Motors 2', der auf Motordrehzahl, Motorlast und durch verschiedene Sensoren erfasste Öltemperaturen basiert. Darüber hinaus führt die Steuereinheit 100 Feedbackregelungen über die Abgabemenge der Ölpumpe 36 durch, damit der vom ersten Öldrucksensor 70a im Ölzufuhrweg 50 erfasste Öldruck (der tatsächliche Öldruck) dem Zielöldruck entspricht.
In der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform ist der Motor 2' mit keinem Ventilabsperrmechanismus ausgestattet und der einlassseitige VVT 32 wird elektrisch angetrieben. Obwohl dies nicht dargestellt ist, wird für jeden Betriebszustand des Motors 2' eine Öldruckregel-Map im Voraus im Speicherbereich der Steuereinheit 100 gespeichert. Darin wird der Zielöldruck für einen Betriebszustand anhand des höchsten erforderlichen Öldrucks festgelegt, je nachdem, ob der erforderliche Öldruck für VVT 32, den Ölzufuhrabschnitt 41a (41) der zweiten und vierten Metalllager von Kurbelwelle 9, oder der erforderliche Öldruck für die Öldüse 28 und 56 (Öldruckregel-Map entsprechend den 9A bis 10B) höher ist. Die Steuereinheit 100 bestimmt den Zielöldruck entsprechend dem Betriebszustand des Motors 2 anhand der Öldruckregel-Map.
Darüber hinaus wird in der zweiten Ausführungsform eine Öldruckregel-Map (nachfolgend als zweite Öldruckregel-Map bezeichnet), die hauptsächlich anhand der Beziehung mit den hydraulischen Betriebsbereichen definiert und mit den auf der nachgelagerten Seite liegenden Ölzufuhrwegen 63 bis 66 (nachfolgend als Nebenkanäle bezeichnet) und mit dem dritten Verbindungspfad 53 verbunden ist, in der Steuereinheit 100 separat von der oben beschriebenen Öldruckregel-Map gespeichert (nachstehend als erste Öldruckregel-Map bezeichnet). Insbesondere wird für jeden Betriebszustand des Motors 2' eine Öldruckregel-Map (Öldruckregel-Maps entsprechend den 9 und 10) im Voraus im Speicherbereich der Steuereinheit 100 gespeichert. Darin wird der Zielöldruck für den Betriebszustand entsprechend dem unter allen erforderlichen Öldrücken höchsten Öldruck bestimmt – für HLA 24, die Ölzufuhrabschnitte 29 und 30 der Nockenabschnitte 18a und 19a der Nockenwellen 18 und 19 und dergleichen, die Ölzufuhrabschnitte 44 und 45 der Metalllager der Nockenwellen 18 und 19, der Ölzufuhrabschnitt 41b (41) der ersten, dritten und fünften Metalllager der Kurbelwelle 9 und dergleichen, die mit den Ölzufuhrwegen 63 bis 66 verbunden sind. Die Steuereinheit 100 bestimmt den Zielöldruck entsprechend dem Betriebszustand des Motors 2 anhand der zweiten Öldruckregel-Map. Darüber hinaus führt die Steuereinheit 100 Feedbackregelungen über die Öffnung der variablen Öffnung 58 durch, damit der vom zweiten Öldrucksensor 70b im Ölzufuhrweg 50 erfasste Öldruck (der tatsächliche Öldruck) dem Zielöldruck aus der zweiten Öldruckregel-Map entspricht.
Mit anderen Worten bestimmt die Steuereinheit 100 unter Verwendung der ersten Öldruckregel-Map für jeden Betriebszustand des Motors 2' einen Zielöldruck (nachfolgend als erster Zielöldruck bezeichnet) und führt Feedbackregelungen über die Abgabemenge der Ölpumpe 36 durch, damit der vom ersten Öldrucksensor 70a im Ölzufuhrweg 50 erfasste Öldruck (der tatsächliche Öldruck) anhand einer ähnlichen Konfiguration wie der in 11 gezeigten Abgabemengenregelung dem ersten Zielöldruck entspricht. Mittlerweile bestimmt die Steuereinheit 100 unter Verwendung der zweiten Öldruckregel-Map für jeden Betriebszustand des Motors 2' einen Zielöldruck (nachfolgend als zweiter Zielöldruck bezeichnet) und führt Feedbackregelungen über das Öffnen der variablen Öffnung 58 durch, damit der vom ersten Öldrucksensor 70a im Ölzufuhrweg 50 erfasste Öldruck (der tatsächliche Öldruck) dem ersten Zielöldruck entspricht.
Ist die Öltemperatur im Ölzufuhrweg 50 entsprechend der Messung durch den Öltemperatursensor 73 gleich der oder überschreitet sie die Referenztemperatur-Obergrenze T_lim, bestimmt die Steuereinheit 100 den erforderlichen Ölkühldruck entsprechend dem höchsten erforderlichen Öldruck unter den erforderlichen Öldrücken für die hydraulischen Betriebsbereiche entsprechend dem Betriebszustand des Motors 2' als ersten Zielöldruck anhand der ersten Öldruckregel-Map (eine Öldruckregel-Map entsprechend 10B) und regelt die Abgabemenge der Ölpumpe 36 anhand dem erforderlichen Zielöldruck. Außerdem speichert die Steuereinheit 100 für die Hochtemperaturphase keine dedizierte Map als zweite Öldruckregel-Map entsprechend 10B für Temperaturen, die gleich oder höher sind als die Referenztemperatur-Obergrenze T_lim. Daher bestimmt die Steuereinheit 100 während einer Hochtemperaturphase den zweiten Zielöldruck unabhängig von der Referenztemperatur-Obergrenze T_lim anhand der zweiten Öldruckregel-Map (eine Öldruckregel-Map entsprechend 10A) und führt Feedbackregelungen der Öffnung der variablen Öffnung 58 anhand dem zweiten Zielöldruck durch.
<Operative Vorteile der Ölzufuhrvorrichtung 1'>
Anhand der Ölzufuhrvorrichtung 1' wird gemäß der zweiten Ausführungsform für jeden Betriebszustand des Motors 2' der höchste erforderliche Öldruck unter den erforderlichen Öldrücken für VVT 32, den Ölzufuhrabschnitt 41a (41) der zweiten und vierten Metalllager von Kurbelwelle 9, der Öldüse 28 und 56 als erster Zielöldruck bestimmt. Darüber hinaus werden Feedbackregelungen über die Abgabemenge der Ölpumpe 36 durchgeführt, damit der vom ersten Öldrucksensor 70a im zweiten Verbindungspfad 52 erfasste Öldruck (der tatsächliche Öldruck) dem ersten Zielöldruck entspricht. Daher kann eine Antriebslast an der Ölpumpe 36 auf einem notwendigen Minimum gehalten und die Verbrauchseffizienz verbessert werden, während der geeignete Betriebsöldruck (der erforderliche Öldruck) der jeweiligen hydraulischen Betriebsbereiche gesichert wird.
Gemäß der Ölzufuhrvorrichtung 1' wird für jeden Betriebszustand des Motors 2' der für den Betriebszustand höchste erforderliche Öldruck bestimmt – für HLA 24, die Ölzufuhrabschnitte 29 und 30 der Nockenabschnitte 18a und 19a der Nockenwellen 18 und 19 und dergleichen, die Ölzufuhrabschnitte 44 und 45 der Metalllager der Nockenwellen 18 und 19, der Ölzufuhrabschnitt 41b (41) der ersten, dritten und fünften Metalllager der Kurbelwelle 9 und dergleichen – und als zweiter Zielöldruck festgelegt. Darüber hinaus werden Feedbackregelungen über die Öffnung der variablen Öffnung 58 durchgeführt, damit der vom zweiten Öldrucksensor 70b im dritten Verbindungspfad 53 erfasste Öldruck (der tatsächliche Öldruck) dem zweiten Zielöldruck entspricht. Daher werden signifikante Öldruckschwankungen in den Nebenkanälen (die Ölzufuhrwege 63 bis 66 auf der nachgelagerten Seite einschließlich dem dritten Verbindungspfad 53) unterdrückt, die durch Öldruckschwankungen im Hauptkanal 54 aufgrund des Betriebes der Öldüsen 28 und 56 hervorgerufen werden.
Als Ergebnis der Ölzufuhrvorrichtung 1' gemäß der zweiten Ausführungsform kann den mit dem Ölzufuhrweg 50 verbundenen hydraulischen Betriebsbereichen Öl in der notwendigen Menge und mit dem notwendigen Öldruck zuverlässiger und stabiler zugeführt und gleichzeitig Antriebsverluste der Ölpumpe 36 unterdrückt werden.
Ist die Öltemperatur im Ölzufuhrweg 50 entsprechend der Messung durch den Öltemperatursensor 73 gleich oder überschreitet sie die Referenztemperatur-Obergrenze T_lim, wird der erforderliche Ölkühldruck entsprechend dem höchsten erforderlichen Öldruck unter den erforderlichen Öldrücken für die hydraulischen Betriebsbereiche entsprechend dem Betriebszustand des Motors 2' als erster Zielöldruck bestimmt und die Abgabemenge der Ölpumpe 36 wird anhand dem erforderlichen ersten Zielöldruck gesteuert. Daher kann selbst in der zweiten Ausführungsform die Durchflussmenge im Ölkühlers 38 ähnlich wie in der ersten Ausführungsform erhöht werden, um einen Temperaturanstieg des Öls in einem Betriebszustand des Motors 2' zu unterdrücken, bei dem die Öltemperatur gleich oder größer ist als die Referenztemperatur-Obergrenze T_lim.
In diesem Fall weist die zweite Ausführungsform einen Vorteil dahingehend auf, dass die variable Öffnung 58 wie oben beschrieben anhand dem zweiten Zielöldruck gesteuert wird, dass die entsprechenden und mit den Nebenkanälen (die auf der nachgelagerten Seite liegenden Ölzufuhrwege 63 bis 66, einschließlich dem dritten Verbindungsweg 53) verbundenen hydraulischen Betriebsbereiche ordnungsgemäß betrieben werden können, selbst wenn die Öl-Durchflussmenge durch den Ölkühler 38 erhöht wird. Mit anderen Worten: Weil sich der Öldruck im gesamten Ölzufuhrweg 50 erhöht, wenn die Ölabgabemenge der Ölpumpe 36 erhöht wird, ist ein Betriebsfehler aufgrund eines Anstiegs des Öldrucks in hydraulischen Betriebsbereichen mit relativ geringem erforderlichen Öldruck durchaus denkbar, beispielsweise in den mit den hydraulischen Betriebsbereichen verbundenen Nebenkanälen. Weil die Öffnung der variablen Öffnung 58 gemäß der zweiten Ausführungsform – wie oben beschrieben – anhand dem Zielöldruck (dem zweiten Zielöldruck) gesteuert wird, der anhand der zweiten Öldruckregel-Map für Hochtemperaturphasen (eine Öldruckregel-Map entsprechend 10A) bestimmt wird, kann ein übermäßiger Anstieg im Öldruck der Nebenkanäle unterdrückt werden und die jeweiligen hydraulischen Betriebsbereiche können ordnungsgemäß betrieben werden.
<Andere Konfigurationen>
Die oben beschriebenen Ölzufuhrvorrichtungen 1 und 1' sind Beispiele für eine bevorzugte Ausführungsform der Motorölzufuhrvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung und spezifische Konfigurationen davon können gegebenenfalls modifiziert werden, ohne vom Kern der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Die Öldüse 28 ist beispielsweise für die Kolbenkühlung so konfiguriert, dass sie Öl einspritzt, wenn der Öldruck im Hauptkanal 54 den für die Öldüse 28 in der ersten Ausführungsform erforderlichen Öldruck erreicht hat (4). Die Öldüse 38 für die Kolbenkühlung kann aber auch konfiguriert werden, die Öleinspritzung ein- oder auszuschalten, indem sie ein Schaltventils so ähnlich steuert, wie die Öldüse 56 zur Kolbenschmierung in der zweiten Ausführungsform gesteuert wird. In diesem Fall kann eine Konfiguration gewählt werden, bei der nach der Aktivierung einer Öleinspritzmenge ein lineares Magnetventil als Schaltventil verwendet wird. Die Öleinspritzmenge aus der Öldüse wird reduziert, wenn die Öltemperatur gleich oder größer als die Referenztemperatur-Obergrenze T_lim ist und die Ölabgabemenge aus der Ölpumpe 36 wird erhöht. Anders ausgedrückt: die Ölpumpe 36 wird anhand der in 10B gezeigten Öldruckregel-Map gesteuert. Mit dieser Konfiguration wird ein Temperaturanstieg des Öls effektiver unterdrückt. Mit anderen Worten: Ist die Öltemperatur im Falle einer Konfiguration gemäß der ersten Ausführungsform (4) gleich oder größer als die Referenztemperatur-Obergrenze T_lim, nimmt die Ölabgabemenge der Ölpumpe 36 zu, der Öldruck steigt, die Ölabgabemenge aus der Öldüse 28 erhöht sich und dementsprechend erhöht sich auch die Wärmemenge, die das Öl von den Kolben empfängt. Übernimmt man allerdings eine Konfiguration, mit der die Öleinspritzmenge der Öldüse 28 wie oben beschrieben reduziert wird, kann eine entsprechende Temperaturerhöhung des Öls unterdrückt werden, weil die Wärmemenge, die das Öl vom Kolben erhält, durch eine Verringerung der Öleinspritzmenge unterdrückt werden kann. In diesem Fall kann beispielsweise eine Konfiguration übernommen werden, bei der eine in 14 gezeigte Steuer-Map verwendet wird. Genauer gesagt definiert die Steuer-Map eine Beziehung zwischen Öleinspritzmenge und Öldruck, reduziert die Öleinspritzmenge nach und nach, wenn der Öldruck einen vorgeschriebenen Öldruck P0 überschreitet. Diese Steuer-Map wird im Voraus im Speicherbereich gespeichert und die Steuereinheit 100 steuert das Magnetventil über den vom Öldrucksensor 70 erfassten Öldruck. Eine solche Konfiguration kann auch für die Öldüsen 28 und 56 gemäß der zweiten Ausführungsform angewendet werden.
Darüber hinaus erfasst die Steuereinheit 100 in der ersten Ausführungsform einen Zustand als „Betriebszustand des Motors, bei dem das Öl eine vorgegebene hohe Temperatur erreicht”. Dabei ist die vom Öltemperatursensor 73 erfasste Öltemperatur gleich oder größer als die Referenztemperatur-Obergrenze T_lim und die Steuereinheit 100 steuert die Ölpumpe 36 anhand der in 10B gezeigten Öldruckregel-Map, um die Ölabgabemenge zu erhöhen. Der „Betriebszustand des Motors, bei dem das Öl eine vorgegebene hohe Temperatur erreicht” ist nicht notwendigerweise auf Zustände beschränkt, die anhand der Referenztemperatur-Obergrenze T_lim bestimmt werden. Beispielsweise wird in der in 7B gezeigten ersten Ausführungsform die Öleinspritzung durch die Öldüse 28 gestartet, wenn die Motordrehzahl im Hochlastbetrieb des Motors gleich oder größer ist als V1'. Weil die von den Kolben aufgenommene Wärmemenge steigt und die Öltemperatur steigt, wenn die Öleinspritzung durch die Öldüse 28 in dieser Weise gestartet wird, kann eine Konfiguration angenommen werden, in dem ein Zustand für den Betrieb der Öldüse 28 bestimmt werden oder, anders ausgedrückt, ein Zustand in dem die Motordrehzahl größer oder gleich V1' ist wird als der „Betriebszustand des Motors, bei dem das Öl eine vorgegebene hohe Temperatur erreicht” bestimmt und die Ölabgabemenge der Ölpumpe 36 wird erhöht. Alternativ dazu kann eine Konfiguration angenommen werden, bei dem ein Hochlastbetriebszustand als „Betriebszustand des Motors, bei dem das Öl eine vorgegebene hohe Temperatur erreicht” bestimmt wird, wenn die Motorlast gleich oder größer ist als eine vorgeschriebene Motorlast oder wenn ein Hochrotationszustand existiert, bei dem die Motordrehzahl gleich oder höher ist als eine vorgegebene Motordrehzahl und die Motorlast gleich oder größer ist als eine vorgegebene Motorlast. Daraufhin wird die Ölabgabemenge der Ölpumpe 36 erhöht. In Bezug auf die zweite Ausführungsform kann eine ähnliche Konfiguration angenommen werden. Dabei wird ein Zustand als „Betriebszustand des Motors, bei dem das Öl eine vorgegebene hohe Temperatur erreicht” angenommen, wenn die Öldüsen 28 und 56 arbeiten. Daraufhin wird die Ölabgabemenge der Ölpumpe 36 erhöht.
Darüber hinaus werden in den oben beschriebenen Ausführungsformen die von den Motoren 2 und 2' angetriebenen Pumpen als Ölpumpe 36 verwendet. Die Ölpumpe 36 kann alternativ dazu eine von einem Elektromotor angetriebene Pumpe sein, welche die Ölabgabemenge ändert, wenn die Drehzahl der Pumpe gesteuert wird.
Obwohl die vorliegende Erfindung in den oben beschriebenen Ausführungsformen auf einen Reihenvierzylinder-Benzinmotor angewendet wird, kann die vorliegende Erfindung auch auf andere Motoren angewendet werden, beispielsweise einen Dieselmotor.
Die oben beschriebene Erfindung kann wie folgt zusammengefasst werden.
Eine Ölzufuhrvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung umfasst: einer Ölpumpe, deren Durchflussmenge gesteuert werden kann; einem Ölzufuhrweg, der einem hydraulischen Betriebsbereich eines Motors das von der Ölpumpe abgegebene Öl zuführt; einem Ölkühler, der auf dem Ölzufuhrweg vorgesehen ist und das von der Ölpumpe abgegebene Öl kühlt; und einer Steuervorrichtung, die den im hydraulischen Betriebsbereich entsprechend dem Betriebszustand eines Motors benötigten Öldruck als Zielöldruck bestimmt und den Durchfluss der Ölpumpe so steuert, dass der Öldruck im Ölzufuhrweg dem Zielöldruck entspricht. Erreicht das Öl dabei in einem Betriebszustand des Motors eine vorgeschriebene hohe Öltemperatur, regelt die Steuervorrichtung die Ölpumpe so, dass mehr Öl abgeführt wird, als für den gewünschten Öldruck des hydraulischen Betriebsbereichs entsprechend dem Betriebszustand des Motors benötigt wird.
Gemäß dieser Ölzufuhrvorrichtung kann eine Antriebslast an der Ölpumpe auf einem notwendigen Minimum gehalten und die Verbrauchseffizienz verbessert werden, während der notwendige Öldruck für die hydraulischen Betriebsbereiche gesichert wird. Weil in einem Betriebszustand des Motors, bei dem das Öl eine vorgegebene hohe Temperatur erreicht, eine im Verhältnis zum Zielöldruck größere Ölmenge abgegeben wird, durchläuft den Ölkühler in diesem Betriebszustand eine größere Ölmenge, wodurch die Kühlung des Öls entsprechend erleichtert wird. Weil im Ölzufuhrweg einer Ölzufuhrvorrichtung eines Fahrzeugs und dergleichen im allgemeinen ein Ölkühler vorgesehen ist, kann entsprechend der oben beschriebenen Konfiguration ein Temperaturanstieg (Überhitzung) des Öls mit einer vernünftigen Konfiguration, die einen vorhandenen Ölkühler verwendet, effektiv unterdrückt werden.
Die oben beschriebenen „hydraulischen Betriebsbereiche” beziehen sich nicht nur auf Vorrichtungen, die durch den Erhalt von Öldruck angetrieben werden, sondern auch auf Ölzufuhrabschnitte, die Schmieröl oder Kühlöl unter Verwendung des Öldrucks an Objekte oder Objektbereiche liefern.
In der oben beschriebenen Ölzufuhrvorrichtung bestimmt die Steuervorrichtung den maximalen Öldruck als Zielöldruck, der den erforderlichen Öldruck des hydraulischen Betriebsbereichs überschreitet und im Voraus für den Betriebszustand des Motors bestimmt wird, in dem die hohe Öltemperatur auftritt.
Gemäß dieser Konfiguration kann die Abgabemenge der Ölpumpe durch eine einfache Steuerung erhöht werden. Dazu muss der maximale Öldruck nur im Voraus als Zielöldruck bestimmt werden.
Vorzugsweise wird in der oben beschriebenen Ölzufuhrvorrichtung ein hydraulischer Betriebsbereich als erster hydraulischer Betriebsbereich definiert und wenn der Ölzufuhrweg einen vorgelagerten Ölzufuhrweg umfasst, der das von der Ölpumpe abgegebene Öl dem ersten hydraulischen Betriebsbereich zuführt und einen nachgelagerten Ölzufuhrweg umfasst, der mit dem vorgelagerten Ölzufuhrweg verbunden ist und einem zweiten hydraulischen Betriebsbereich Öl zuführt, dessen benötigter Öldruck niedriger ist als der im ersten hydraulischen Betriebsbereich benötigte Öldruck, wird der nachgelagerte Ölzufuhrweg mit einem Öldrucksensor, der den Öldruck im nachgelagerten Ölzufuhrweg erfasst, und einem Öldruckregler ausgestattet, der den Öldruck einstellen kann, und übersteigt die Fördermenge der Ölpumpe die dem Zielöldruck entsprechende Ausstoßmenge, regelt die Steuervorrichtung den Öldruckregler so, dass der Öldruck im nachgelagerten Ölzufuhrweg entsprechend dem gewünschten Öldruck im ersten hydraulischen Betriebsbereich angepasst wird.
Entsprechend dieser Konfiguration kann der Öldruck im nachgelagerten Ölzufuhrweg ungefähr aufrechterhalten werden, wenn der Motorbetriebszustand, bei dem die hohe Öltemperatur erzeugt wird, festgestellt wird und die Ölabgabemenge dadurch erhöht wird.
Die oben beschriebene Ölzufuhrvorrichtung umfasst vorzugsweise ferner einen Öltemperatursensor, der die Öltemperatur im Ölzufuhrweg erfasst, wobei die Steuervorrichtung bestimmt, dass sich der Motor in dem Betriebszustand befindet, in dem die hohe Öltemperatur erzeugt wird, wenn die durch den Öltemperatursensor erfasste Öltemperatur gleich oder höher als eine vorgeschriebene Temperatur ist.
Entsprechend dieser Konfiguration kann der Betriebszustand des Motors, in dem die hohe Öltemperatur erzeugt wird, anhand der Öltemperatur-Erfassung durch den Öltemperatursensor erkannt werden.
Vorzugsweise umfasst die oben beschriebene Ölzufuhrvorrichtung ferner einen Ölzufuhrabschnitt, der mit dem Ölzufuhrweg verbunden ist und das Öl in einen Kolben einspritzt, wenn die Motordrehzahl gleich oder höher ist als eine vorgegebene Motordrehzahl, wobei die Steuervorrichtung bestimmt, dass der Motor in einem Betriebszustand ist, in dem die hohe Öltemperatur erzeugt wird, wenn ein bestimmter Betriebszustand mindestens eine vorgeschriebene oder höhere Motordrehzahl oder eine vorgegebene oder größere Motorlast aufweist.
Entsprechend dieser Konfiguration wird der Kolben gekühlt, wenn vom Ölzufuhrabschnitt Öl auf den Kolben gespritzt wird, wenn der spezifische Betriebszustand mindestens die vorgegebene oder höhere Motordrehzahl und/oder die vorgegebene oder höhere Motorlast aufweist. Obwohl das Öl in diesem Fall Wärme vom Kolben erhält, wird ein Temperaturanstieg des Öls unterdrückt, weil die Ölabgabemenge der Ölpumpe erhöht wird.

Claims

Motorölzufuhrvorrichtung, die folgendes umfasst: eine Ölpumpe, deren Durchflussmenge geregelt werden kann; einen Ölzufuhrweg, der das von der zuführt; Ölpumpe abgeführte Öl einem hydraulischen Betriebsbereich eines Motors einen Ölkühler, der auf dem Ölzufuhrweg vorgesehen ist und das von der Ölpumpe abgegebene Öl kühlt; und eine Steuervorrichtung, die den im hydraulischen Betriebsbereich entsprechend dem Betriebszustand eines Motors benötigten Öldruck als Zielöldruck bestimmt und den Durchfluss der Ölpumpe so steuert, dass der Öldruck im Ölzufuhrweg dem Zielöldruck entspricht, wobei die Steuervorrichtung die Ölpumpe so regelt, dass eine größere Menge an Öl abgeführt wird, als für den gewünschten Öldruck des hydraulischen Betriebsbereichs entsprechend dem Betriebszustand des Motors benötigt wird, wenn das Öl in einem Betriebszustand des Motors eine vorgeschriebene hohe Öltemperatur erreicht.
Motorölzufuhrvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung bestimmt den maximalen Öldruck als Zielöldruck, der den erforderlichen Öldruck des hydraulischen Betriebsbereichs überschreitet und im Voraus für den Betriebszustand des Motors bestimmt wird, in dem die hohe Öltemperatur auftritt.
Motorölzufuhrvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der hydraulische Betriebsbereich als der erste hydraulische Betriebsbereich definiert wird, der Ölzufuhrweg einen vorgelagerten Ölzufuhrweg umfasst, der das von der Ölpumpe abgegebene Öl dem ersten hydraulischen Betriebsbereich zuführt und einen nachgelagerten Ölzufuhrweg umfasst, der mit dem vorgelagerten Ölzufuhrweg verbunden ist und einem zweiten hydraulischen Betriebsbereich Öl zuführt, dessen benötigter Öldruck niedriger ist als der im ersten hydraulischen Betriebsbereich benötigte Öldruck, der nachgelagerte Ölzufuhrweg mit einem Öldrucksensor versehen ist, der den Öldruck im nachgelagerten Ölzufuhrweg erfasst und mit einem Öldruckregler versehen ist, die den Öldruck anpassen kann, und übersteigt die Fördermenge der Ölpumpe die dem Zielöldruck entsprechende Ausstoßmenge, regelt die Steuervorrichtung den Öldruckregler so, dass der Öldruck im nachgelagerten Ölzufuhrweg entsprechend dem gewünschten Öldruck im ersten hydraulischen Betriebsbereich angepasst wird.
Motorölzufuhrvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 umfasst weiterhin einen Öltemperatursensor, der eine Öltemperatur im Ölzufuhrweg erfasst, wobei die Steuervorrichtung bestimmt, dass sich der Motor in dem Betriebszustand befindet, in dem die hohe Öltemperatur erzeugt wird, wenn die durch den Öltemperatursensor erfasste Öltemperatur gleich oder höher als eine vorgeschriebene Temperatur ist.
Motorölzufuhrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 umfasst ferner einen Ölzufuhrabschnitt, der mit dem Ölzufuhrweg verbunden ist und das Öl in einen Kolben einspritzt, wenn ein bestimmter Betriebszustand mindestens eine vorgeschriebene oder höhere Motordrehzahl oder eine vorgegebene oder größere Motorlast aufweist, wobei die Steuervorrichtung bestimmt, dass sich der Motor in dem Betriebszustand befindet, in dem die hohe Öltemperatur erzeugt wird, wenn der spezifische Betriebszustand festgestellt wird.