JP2004176662A

JP2004176662A - Warming-up control device for internal combustion engine

Info

Publication number: JP2004176662A
Application number: JP2002345882A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Nomura; 啓野村; Shinichiro Nokawa; 真一郎能川; Mutsumi Kanda; 睦美神田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-11-28
Filing date: 2002-11-28
Publication date: 2004-06-24
Anticipated expiration: 2022-11-28
Also published as: JP4250955B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a warming-up control device for an internal combustion engine capable of preventing generation of smoke, and reducing friction at each slide part of an engine by effectively utilizing high-temperature engine oil in an oil heat accumulating container. <P>SOLUTION: For this warming-up control device for an internal combustion engine, a suitable engine oil circulating device is used. The oil heat accumulating container is provided on the engine oil circulating device. A process of measuring time after starting engine starting operation, and/or a process of measuring temperature of intake into the engine are conducted. Based on result of measurement, high-temperature engine oil in the oil heat accumulating container in a low temperature state immediately after start of the engine is injected to a piston to heat the piston. High-temperature engine oil residual in the oil heat accumulating container is supplied toward each slide part in the engine. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の暖機制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンのフリクションロス、及び燃料消費量の低減、並びに排出ガスの低減を図るため、エンジンの始動後、エンジンオイルが所定の温度になるまでは保温タンク内に蓄熱されていたエンジンオイルを循環させてエンジンを暖機し、エンジンオイルが所定温度以上になったときにメインタンク内のエンジンオイルを循環させるように構成したエンジンのオイル循環装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、エンジンの始動時において、オイルジェットのジェットノズルの部分をヒータで加熱することによりエンジンオイルを加熱し、その加熱されたエンジンオイルをピストンの内面などに噴射してエンジンを暖機状態にする内燃機関のオイルジェットが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１７４１０６号公報
【特許文献２】
実開平４−５４９０９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
エンジン始動時においてエンジンの暖機が不十分な場合に生じる問題として、スモークの発生がある。これは、エンジン始動時にピストンの温度が低い状態にあると、燃料の気化が不十分となって燃焼が不完全となる結果、黒煙などの可視的な排気ガスが排出される現象である。この現象は、いわゆる筒内直噴型エンジンにおいて、成層燃焼時に比較的多量の燃料を噴射した場合に発生しやすい。このため、特に筒内直噴型エンジンにおいては、スモークの発生を抑制するために、高温のエンジンオイルをオイルジェットによりピストンのキャビティなどに噴射してピストンを加熱することは有効である。
【０００６】
その一方で、エンジン始動時にエンジン内の各摺動部に高温のオイルを循環して暖機を行い、フリクションを低減することも必要である。よって、特に筒内直噴型エンジンにおいては、保温タンク内に用意された限られた容量の高温のエンジンオイルを、ピストンキャビティ及びエンジンの各摺動部の両方に効率的に供給することが必要となる。
【０００７】
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、限られたオイル蓄熱容器内の高温のエンジンオイルの有効活用により、スモークの発生防止、及びエンジンの各摺動部のフリクションの低減を図ることを可能とする内燃機関の暖機制御装置を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の１つの観点では、ピストンを暖機するピストン暖機手段を備える内燃機関の暖機制御装置は、前記内燃機関に吸入される吸気の吸気温度を計測する手段と、前記吸気温度が所定温度値以下の場合に、前記ピストン暖機手段によるピストンの暖機を実行する制御手段と、を備える。
【０００９】
上記の内燃機関の暖機制御装置によれば、内燃機関に吸入される吸気の吸気温度を計測することができ、その吸気温度が所定温度値以下の場合に、ピストン暖機手段によってピストンに対する暖機の実行をすることができる。これにより、ピストンは加熱されるので、エンジン始動直後よりシリンダ内の燃料の気化が促進され、内燃機関から排出されるスモークの排出の防止又は抑制をすることができる。
【００１０】
上記内燃機関の暖機制御装置の一態様では、前記所定温度値は、前記内燃機関から排出される排出ガスの可視限界に対応する温度である。
【００１１】
この態様によれば、エンジン始動直後のスモークは、吸気温度が低いほど大きくなるので、その吸気温度を計測して、吸気温度が所定温度値以下、つまり内燃機関から排出される排出ガスの可視限界に対応する温度以下の場合に、ピストンに対する暖機を行うことができる。これにより、ピストンは加熱されるので、エンジン始動直後より燃料の気化が促進され、内燃機関から排出されるスモークの排出の防止又は抑制をすることができる。よって、内燃機関からスモークが排出されることによって運転者などが感じる不快感を低減させることができる。
【００１２】
本発明の他の観点では、ピストンを暖機するピストン暖機手段を備える内燃機関の暖機制御装置は、前記内燃機関の始動から所定時間経過後に、前記ピストン暖機手段によるピストンの暖機を停止する。
【００１３】
この態様によれば、内燃機関からスモークが排出される時間は通常エンジン始動開始から所定時間、およそ５乃至１０秒程度となるので、エンジン始動開始からその時間が経過したとき、ピストンへの暖機を停止する。即ち、エンジン始動開始から所定時間、例えば５乃至１０秒以内においてはピストンへの暖機を実行し、その時間が経過したときピストンへの暖機を停止するようにしているので、効率よく内燃機関からスモークが排出されるのを防止又は抑制することができる。
【００１４】
上記内燃機関の暖機制御装置の一態様では、前記内燃機関の暖機制御装置は、高温のエンジンオイルを蓄熱するためのオイル蓄熱容器を備え、前記ピストン暖機手段は、前記オイル蓄熱容器内の高温のエンジンオイルを、ピストンに噴射するオイルジェットを含む。
【００１５】
この態様によれば、内燃機関の暖機制御装置は、高温のエンジンオイルを蓄熱するためのオイル蓄熱容器を備えているので、ピストン暖機手段は、そのオイル蓄熱容器内の高温のエンジンオイルをオイルジェットを通じてピストンに噴射することができる。これにより、高温のエンジンオイルが直接ピストンに対して噴射されるため、ピストンの暖機がより促進され、より一層エンジン始動直後に排出されるスモークの発生を防止又は抑制することができる。
【００１６】
上記内燃機関の暖機制御装置の他の一態様では、前記内燃機関の暖機制御装置は、前記オイル蓄熱容器内のエンジンオイルの圧力を検出する手段と、前記オイル蓄熱容器内のエンジンオイルの圧力が所定の圧力値以下となるまで、前記オイル蓄熱容器内の高温のエンジンオイルを前記内燃機関の各摺動部へ循環させる循環手段と、を備える。
【００１７】
この態様によれば、内燃機関の暖機制御装置は、オイル蓄熱容器内のエンジンオイルの圧力を検出する手段を備えているため、その圧力を検出する手段からの出力に基づいて、当該オイル蓄熱容器内の高温のエンジンオイルの容量を推定することができる。オイル蓄熱容器内のエンジンオイルの圧力値が所定の圧力値以下となったときは、オイル蓄熱容器内の高温のエンジンオイルの容量は殆ど空に近い状態であると推定される。
【００１８】
したがって、オイル蓄熱容器内のエンジンオイルの圧力値が所定の圧力値以下となるまでは、そのオイル蓄熱容器内の高温のエンジンオイルをオイルジェットを通じてピストンに噴射すると共に、その高温のエンジンオイルを内燃機関の各摺動部に対しても循環させる。これにより、限られたオイル蓄熱容器内の高温のエンジンオイルの有効利用が図れ、尚且つ内燃機関からのスモークの排出防止及び内燃機関の各摺動部に対するフリクションの低減を図ることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る内燃機関の暖機制御装置として好適な実施形態であるエンジンオイルの循環装置１について説明する。
【００２０】
［基本原理］
まず、本発明の基本原理について概説する。前述のように、オイル蓄熱容器などに蓄えられた高温のエンジンオイルは、ピストンを加熱してスモークの発生を抑制する用途と、エンジン内の各摺動部を潤滑する用途の２つの用途がある。ここで、低温下でのエンジン始動時における排出ガスの濃度は、一般的にエンジンの始動後５〜１０秒でピークとなることから、このピークを超えるまでピストンを加熱してエンジンの暖機をすればスモークの発生を抑制することができ、ピークを超えた後は排出ガスの濃度は低下するため、それ以降もピストンを加熱する必要性は乏しい。
【００２１】
また、スモークの発生はエンジン内への吸気温度が低い場合に生じやすく、吸気温度が比較的高い場合にはスモークの発生量は少ないか、又は発生しない。よって、たとえエンジンの始動時においても、スモークが発生しない温度領域においては、ピストンを暖める必要性は乏しい。
【００２２】
そこで、本発明では、エンジン始動からの経過時間、及び／又はエンジン始動時の吸気温度に基づいて、スモークが発生しうる状況においてのみ高温のエンジンオイルでピストンの暖機を行うこととする。これにより、高温のエンジンオイルは基本的にエンジン内の各摺動部の潤滑に利用され、スモークの発生が生じる場合にのみピストンの暖機に使用されることとなり、限られた量の高温のエンジンオイルを効率的に使用することが可能となる。以下、上記の原理による実施形態を説明する。
【００２３】
［エンジンオイルの循環装置の構成］
まず、エンジンオイルの循環装置１の概略構成を図１に示す。なお、本実施形態のエンジンオイルの循環装置１は、筒内直噴型のエンジンに適用されるものである。
【００２４】
エンジンオイルの循環装置１は、主としてピストン８を早急に加熱してエンジンを暖機し、あるいはエンジンの各摺動部９、例えば、クランクシャフトなどの摺動部にエンジンオイル１５を供給して潤滑し、それらのフリクションの低減などを図る役割を果たすものである。
【００２５】
エンジンオイルの循環装置１は、図１に示すように、オイルパン２と、メカニカルオイルポンプ３と、オイル蓄熱容器４と、電動オイルポンプ４ａと、油圧センサ５と、メインギャラリ６と、サブギャラリ７と、電磁弁１０〜１３とを備え、それらの各構成要素が有機的に結合して、エンジンオイル１５をピストン８のキャビティ（内面）やエンジンの各摺動部９へ循環させる。以下、図１を参照して説明する。
【００２６】
オイルパン２は、エンジンの下方に設けられ、エンジンオイル１５を溜めるためのオイル溜めである。オイルパン２内から送り出されたエンジンオイル１５は、エンジンの各摺動部９などを潤滑する作用を果たすと共に、それらの各摺動部９などにおいて潤滑の役目を果たしたエンジンオイル１５は油滴となってエンジンの内壁等を伝わり落ち、再びオイルパン２内に還流される。エンジンの定常動作状態では、エンジン内を循環して加熱された高温のエンジンオイル１５がオイルパン２内に蓄えられる。また、オイルパン２には、オイルパン２内のエンジンオイル１５の温度を計測するための温度センサ２ａが設けられている。その温度センサ２ａが、所定の条件、及び所定の温度を検出すると、ＥＣＵ（ＥｎｇｉｎｅＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ、図示略）はメカニカルオイルポンプ３の動作信号をＯＮして、オイル蓄熱容器４内へ高温のエンジンオイル１５を供給する。
【００２７】
メカニカルオイルポンプ３は、オイルパン２内に蓄えられたエンジンオイル１５をメインギャラリ６やオイル蓄熱容器４へ供給する役割を果たすポンプである。メカニカルオイルポンプ３は、機械的な方式によりエンジンオイル１５を供給するオイルポンプであり、例えば、トロコイドポンプや内接・外接ギア式ポンプなどが挙げられる。
【００２８】
オイル蓄熱容器４は、エンジンルーム内に設けられ、その容器内には高温の所定量のエンジンオイル１５が蓄えられている。オイル蓄熱容器４は、保温性を有しており、そのオイル蓄熱容器４内のエンジンオイル１５の温度を、エンジンオイル１５の潤滑機能を最大限に発揮する温度、例えば、８０〜８５℃程度に維持することが可能である。また、オイル蓄熱容器４をエンジンルーム内に搭載することを考慮すると、オイル蓄熱容器４内のエンジンオイル１５の量は、２〜３（Ｌ）（リットル）とするのが好ましい。尚、オイル蓄熱容器４内の高温のエンジンオイル１５は、ピストン８を早急に加熱してエンジンの暖機を促進し、尚且つエンジンの各摺動部９に供給して、その各摺動部９のフリクションの低減を図ることを目的として使用されるものである。
【００２９】
電動オイルポンプ４ａは、オイル蓄熱容器４の上部に設けられ、ＥＣＵからの指令信号を受信して電動による動作・停止を行うポンプである。また、電動オイルポンプ４ａは、オイル蓄熱容器４内の高温のエンジンオイル１５を吸引して、メインギャラリ６やサブギャラリ７へ供給する役割を果たす。
【００３０】
油圧センサ５は、電動オイルポンプ４ａ近傍のオイル通路１４などに設けられ、
オイル蓄熱容器４内の圧力を計測する機器である。また、油圧センサ５は、エンジン始動中にはオイル蓄熱容器４内の圧力を常時計測することにより、オイル蓄熱容器４内のエンジンオイル１５の量が適量となるようにＥＣＵを通じて制御する役割を果たす。具体的には、油圧センサ５は、オイル蓄熱容器４内の圧力値の変化に応じ、予め設定された圧力値と比較して出力信号をＥＣＵへ出力し、その信号に基づいてＥＣＵは、メカニカルオイルポンプ３や電動オイルポンプ４ａの動作・停止の制御を行う。
【００３１】
また、油圧センサ５は、圧力値（Ｐａ）、及びオイル蓄熱容器４内のオイル容量（Ｌ）とを関連付けて設定することができるようになっている。その設定された圧力値（Ｐａ）と、オイル蓄熱容器４内のオイル容量（Ｌ）との関係を示すグラフの一例を図２に示す。図２に示すグラフでは、縦軸には圧力値（Ｐａ）が、横軸にはオイル蓄熱容器４内のオイル容量（Ｌ）が示される。具体的には、縦軸の圧力値（Ｐａ）には、下限値Ｐｍｉｎ（Ｐａ）と、上限値Ｐｍａｘ（Ｐａ）がそれぞれ設定されており、横軸のオイル蓄熱容器４内のオイル容量（Ｌ）には、下限値Ｖ_１（Ｌ）と、上限値Ｖ_２（Ｌ）がそれぞれ設定されている。即ち、この例では圧力値（Ｐａ）と、オイル蓄熱容器４内のオイル容量（Ｌ）とは比例関係を示している。
【００３２】
この場合、オイル蓄熱容器４内のオイル容量（Ｌ）として、オイル容量（Ｌ）の下限値Ｖ_１（Ｌ）は、オイル蓄熱容器４内のエンジンオイル１５の量がほとんど空に近い状態の容量に設定することができ、一方、オイル容量（Ｌ）の上限値Ｖ_２（Ｌ）は、オイル蓄熱容器４に蓄えることが可能な最大容量、例えば容器の大きさに応じて２〜３（Ｌ）に設定することができる。こうして、油圧センサ５の検出する圧力値により、オイル蓄熱容器４内のオイル量を検出することが可能となる。
【００３３】
メインギャラリ６は、エンジンルーム内に設けられ、クランクシャフトやシリンダなどのエンジンの各摺動部９に対して所定量のエンジンオイル１５を供給するために、エンジンオイル１５が通るオイル通路である。
【００３４】
サブギャラリ７は、エンジンルーム内に設けられ、ピストン８のピストンオイルギャラリ８ａに対して所定量のエンジンオイル１５を供給するためにエンジンオイル１５が通るオイル通路である。また、サブギャラリ７には、エンジンの気筒数に応じたオイルジェット７ａが設けられる。本例においては、図１に示すように、サブギャラリ７は４気筒分のオイルジェット７ａを備える。
【００３５】
オイルジェット７ａは、図１に示すように、ピストン８の底面側内部に設けられている。また、オイルジェット７ａは、ピストン８のピストンオイルギャラリ８ａに対して、高温のエンジンオイル１５を噴射する。したがって、所定気筒数分のオイルジェット７ａをサブギャラリ７の適切な位置に各々設けることにより、オイル蓄熱容器４内の高温のエンジンオイル１５を、オイルジェット７ａを通じてピストンオイルギャラリ８ａに噴射し、エンジン始動直後の低温状態にあるピストン８を早急に加熱することができる。
【００３６】
エンジンの各摺動部９は、ピストン８に連動して動作するクランクシャフト、及び連続可変バルブタイミング機構（ＶａｒｉａｂｌｅＶａｌｖｅＴｉｍｉｎｇ、以下、「ＶＶＴ」と呼ぶ。）などを含む各種の摺動部である。これらの各摺動部に対して、高温のエンジンオイル１５を供給することにより、各摺動部の潤滑作用が促進されスムーズな動作を実現でき、各摺動部のフリクションの低減を図ることができる。よって、各摺動部のフリクションの低減が促進されるので、燃費の向上をも図ることができる。
【００３７】
電磁弁１０〜１３は、ＥＣＵからの指令信号に基づいて開閉動作をする。各電磁弁１０〜１３は、それぞれ開状態においてはオイル通路１４内をエンジンオイル１５が循環可能な状態とし、それぞれ閉状態においてはオイル通路１４内をエンジンオイル１５が循環するのを遮断する状態とする。
【００３８】
電磁弁１０は、サブギャラリ７近傍のオイル通路１４上に設けられる。ＥＣＵからの指令信号により電磁弁１０が開状態になると、オイル蓄熱容器４内の高温のエンジンオイル１５はサブギャラリ７を通じてオイルジェット７ａへ流入し、ピストンオイルギャラリ８ａへ噴射される。一方、ＥＣＵからの指令信号により電磁弁１０が閉状態になると、オイル蓄熱容器４内の高温のエンジンオイル１５はサブギャラリ７へ流入しなくなる。
【００３９】
電磁弁１１は、メインギャラリ６近傍のオイル通路１４上に設けられる。ＥＣＵからの指令信号により電磁弁１１が開状態になると、オイル蓄熱容器４内の高温のエンジンオイル１５がメインギャラリ６を通じてエンジンの各摺動部９へ流入する。一方、ＥＣＵからの指令信号により電磁弁１１が閉状態になると、オイル蓄熱容器４内の高温のエンジンオイル１５はメインギャラリ６の側へ流入しなくなる。
【００４０】
電磁弁１２は、メカニカルオイルポンプ３近傍のオイル通路１４上に設けられる。ＥＣＵからの指令信号により電磁弁１２が開状態になると、オイルパン２内のエンジンオイル１５がメインギャラリ６を通じてエンジンの各摺動部９へ流入する。一方、ＥＣＵからの指令信号により電磁弁１２が閉状態になると、オイルパン２内のエンジンオイル１５はメインギャラリ６の側へ流入しなくなる。
【００４１】
電磁弁１３は、メカニカルオイルポンプ３近傍のオイル通路１４上に設けられる。ＥＣＵからの指令信号により電磁弁１３が開状態になると、オイルパン２内のエンジンオイル１５がオイル蓄熱容器４内へ流入する。一方、ＥＣＵからの指令信号により電磁弁１３が閉状態になると、オイルパン２内のエンジンオイル１５はオイル蓄熱容器４内へ流入しなくなる。
【００４２】
［スモークの特性］
前述のように、エンジン始動時にピストン８が低温であると、燃料の不完全燃焼によりスモークが発生する現象があり、これは特に筒内直噴型エンジンで生じやすい問題となる。即ち、筒内直噴型エンジンにおいては、燃料が直接に燃焼室内のピストン８の頂面部側に噴射されるため、ピストン８の頂面部が低温状態の場合には混合気は不完全燃焼を起こし易く、前述のスモークが発生しやすい傾向にある。よって、この状態のときは、車両から排出される排出ガスは高濃度の状態（黒煙状態）で排出される。
【００４３】
車両から排出されるスモーク濃度とエンジン始動開始からの経過時間との関係を図３（ａ）に示し、ピークスモーク濃度と吸気温度との関係を図３（ｂ）に示す。
【００４４】
図３（ａ）に示すグラフを説明すると、縦軸は、車両から排出されるスモーク濃度（ｐｐｍ）を示しており、横軸は、エンジン始動開始からの経過時間（ｓ）を示している。図３（ａ）のグラフに示すように、エンジン始動開始後５〜１０秒でスモーク濃度がピーク値を迎える。このスモーク濃度のピーク値においては、車両からスモークが最も排出される状態を示している。図３（ａ）においては、エンジン始動開始（時刻０）からＳ_ａ秒経過後（即ち、５〜１０秒経過後）にスモーク濃度がピーク値Ｎ_ｐｅａｋ（ｐｐｍ）となる場合を一例として示している。よって、このグラフより、エンジン始動開始からＳ_ａ秒以降は、発生するスモークの量は減少していく。
【００４５】
よって、エンジン始動開始後Ｓ_ａ秒（本例では５〜１０秒）の間は、オイル蓄熱容器４内の高温のエンジンオイル１５をオイルジェット７ａを通じてピストンオイルギャラリ８ａに噴射してやれば、エンジン始動直後の低温状態にあるピストン８を早急に加熱することができ、スモークの発生を効果的に防止することができることがわかる。一方、エンジン始動開始後Ｓ_ａ秒以降は、スモーク濃度が減少していくので、その後もピストン８を加熱し続ける必要は少ないことがわかる。
【００４６】
次に、図３（ｂ）に示すグラフを説明すると、縦軸は車両から排出されるピークスモーク濃度（ｐｐｍ）を示しており、横軸はインテークマニホールド（図示略）などを通じてシリンダ内部に吸入される吸気の吸気温度（℃）を示している。なお、一般的にインテークマニホールド内には吸気温度を計測するための温度センサ（図示略）が設けられており、吸気温度はその温度センサにより測定することができる。但し、車両の外部に設けられた温度センサなどにより測定した外気温度を横軸にとっても、図３（ｂ）に示す特性はほぼ同じである。
【００４７】
図３（ｂ）に示すグラフより、インテークマニホールドなどを通じてシリンダ内部に吸入される吸気の吸気温度のとる値によってピークスモーク濃度（ｐｐｍ）が変化することがわかる。つまり、吸気温度が低いほどピークスモーク濃度（ｐｐｍ）は高く、吸気温度が高いほどピークスモーク濃度（ｐｐｍ）は低くなる。図３（ｂ）において、ピークスモーク濃度（ｐｐｍ）の可視限界点（即ち、排出ガスがスモークとして可視状態にある限界点）における吸気温度をＴ_ａ（℃）とすると、吸気温度がＴ_ａ（℃）以下である場合のみ排出ガスがスモークとして見えることになる。よって、吸気温度がＴ_ａ（℃）以下である場合のみ高温のエンジンオイル１５でピストン８を加熱してスモークの発生を防止すればよく、吸気温度がＴ_ａ（℃）以上である場合は排出ガスは不可視（即ち、スモークは生じない）なので、高温のエンジンオイル１５でピストン８を加熱する必要はないことがわかる。
【００４８】
したがって、吸気温度がＴ_ａ（℃）以下の場合にオイル蓄熱容器４内の高温のエンジンオイル１５を、オイルジェット７ａを通じてピストンオイルギャラリ８ａに噴射してやることにより、エンジン始動直後の低温状態にあるピストン８を早急に加熱し、スモークの発生を効果的に防止することができる。
【００４９】
［エンジンオイル循環処理］
次に、エンジンオイルの循環装置１におけるエンジンオイル循環処理について説明する。エンジンオイル循環処理のフローチャートを図４及び図５に示す。
【００５０】
まず、イグニションスイッチ（図示略）をＯＮすることにより、エンジンが始動する（ステップＳ１）。そして、電動オイルポンプ４ａをＯＮしてオイル蓄熱容器４内の高温のエンジンオイル１５をサブギャラリ７やメインギャラリ６へ供給できる状態にする（ステップＳ２）。
【００５１】
次に、インテークマニホールド内に設置された温度センサにより吸気温度を計測する。インテークマニホールドなどを通じてシリンダ内に吸入される吸気温度Ｔ（℃）がＴ_ａ（℃）より低いときは、図３（ｂ）を参照して説明したように、ピークスモークの濃度（ｐｐｍ）が可視限界点を超えており、スモークが発生する。よって、高温のエンジンオイル１５でピストン８を加熱する必要がある。具体的には、吸気温度Ｔ（℃）がＴ_ａ（℃）より低いときは、ＥＣＵからの指令信号を受けて電磁弁１２及び１３を閉じ、電磁弁１０及び１１を開く（ステップＳ４）。これにより、オイル蓄熱容器４内の高温のエンジンオイル１５がサブギャラリ７及びメインギャラリ６の双方へそれぞれ供給される。
【００５２】
よって、サブギャラリ７へ供給された高温のエンジンオイル１５は、オイルジェット７ａを通じて所定気筒数のピストン８のピストンオイルギャラリ８ａへ噴射される。これにより、エンジン始動直後の低温状態にあるピストン８が早急に加熱され、エンジン始動直後に排出されるスモークの発生を効果的に防止することができる。一方、メインギャラリ６へ供給された高温のエンジンオイル１５は、クランクシャフト、又はＶＶＴなどのエンジンの各摺動部９へ供給される。これにより、それらの各摺動部９は高温のエンジンオイル１５により潤滑されるため、そのエンジンオイル１５の潤滑作用によりメカ動作がスムーズになり、各摺動部９のフリクションの低減、及び燃費向上を図ることができる。
【００５３】
なお、吸気温度Ｔ（℃）がＴ_ａ（℃）より高いときは、前述のようにピークスモークの濃度（ｐｐｍ）が可視限界点以下であるので、処理はステップＳ６へ進む。
【００５４】
次に、エンジン始動開始からの経過時間Ｓ（ｓ）を判定する。エンジン始動開始からの経過時間Ｓ（ｓ）がＳ_ａ（ｓ）より小さいとき、前述の例では５〜１０（ｓ）以下のときは、スモークが発生しうるので、引続きオイル蓄熱容器４内の高温のエンジンオイル１５がサブギャラリ７及びメインギャラリ６の双方へ供給され続けられる（ステップＳ５：ＮＯ）。そして、エンジン始動開始からの経過時間Ｓ（ｓ）がＳ_ａ（ｓ）を経過すると（ステップＳ５：ＹＥＳ）、スモークは発生しなくなるため、ＥＣＵからの指令信号を受けて電磁弁１０、１２及び１３を閉状態とし、電磁弁１１のみを開状態とする（ステップＳ６）。即ち、ピストン８側への高温のエンジンオイル１５の供給を停止し、高温のエンジンオイル１５は、メインギャラリ６のみへ供給されるように電磁弁が切り換えられる。これにより、ピストンオイルギャラリ８ａへ高温のエンジンオイル１５を不要に供給するのを防止することができ、オイル蓄熱容器４内の限られた量の高温のエンジンオイル１５の有効活用を図ることができる。
【００５５】
また、前述したステップＳ３においてインテークマニホールド内の吸気温度ＴがＴ_ａより高いときは（ステップＳ３：ＮＯ）、ピストン８は低温状態にはない、つまりエンジン始動直後においてもスモークは発生しないため、ＥＣＵは、同様に電磁弁１０、１２及び１３を閉状態、電磁弁１１を開状態とし（ステップＳ６）、エンジン始動時からオイル蓄熱容器４内の高温のエンジンオイル１５をメインギャラリ６のみへ供給する。
【００５６】
こうして、オイル蓄熱容器４内の高温のエンジンオイル１５は、メインギャラリ６を通じてエンジンの各摺動部９を潤滑するために循環され続けるが、オイル蓄熱容器４内の高温のエンジンオイル１５の量には限りがあるため、時間の経過と共にオイル蓄熱容器４内のエンジンオイル１５は空の状態に近づく。即ち、オイル蓄熱容器４内のエンジンオイル１５の量が空の状態になると、メインギャラリ６を通じてエンジンの各摺動部９へのエンジンオイル１５の供給が停止状態となり、エンジンの各摺動部９のフリクションが増大し、当該部分の磨耗、焼き付き、あるいは変形などが生じることになる。
【００５７】
また、オイル蓄熱容器４内の高温のエンジンオイル１５の量が空の状態のままでは、次回のエンジン始動時に高温のエンジンオイル１５の使用をすることは不可能となってしまう。
【００５８】
そのため、油圧センサ５からの出力信号を受けたＥＣＵは、オイル蓄熱容器４内の高温のエンジンオイル１５の量が空の状態に近づいた場合には、エンジンの各摺動部９に供給するエンジンオイル１５の供給元をオイル蓄熱容器４からオイルパン２の方へ切り換えるよう電磁弁の開閉制御を行う。また、ＥＣＵは、エンジンオイル１５が空の状態となったオイル蓄熱容器４内に対してエンジンオイル１５を補給するため、オイルパン２内の高温のエンジンオイル１５をオイル蓄熱容器４内へ供給をするための電磁弁の開閉制御も行う。
【００５９】
具体的には、高温のエンジンオイル１５がメインギャラリ６を通じてエンジンの各摺動部９へ消費され続け、オイル蓄熱容器４内のエンジンオイル１５の量が空の状態に近づくと、次第にオイル蓄熱容器４内のエンジンオイル１５の圧力値が低下してくる。油圧センサ５は、オイル蓄熱容器４内のエンジンオイル１５の圧力値Ｐ（Ｐ_ａ）が、Ｐ_ｍｉｎ（Ｐ_ａ）より大きい状態の時は、オイル蓄熱容器４内の高温のエンジンオイル１５を未だ供給できる状況にあるので、その高温のエンジンオイル１５をメインギャラリ６を通じてエンジンの各摺動部９へ供給し続ける（ステップＳ７：ＮＯ）。一方、オイル蓄熱容器４内のエンジンオイル１５の圧力値Ｐ（Ｐ_ａ）が、Ｐ_ｍｉｎ（Ｐ_ａ）以下の状態になると、油圧センサ５は、オイル蓄熱容器４内の高温のエンジンオイル１５の量が空の状態に近づいたことをＥＣＵに知らせるため、ＥＣＵに対して出力信号を送信し、ＥＣＵはその指令信号を受信して電磁弁１１を閉じ、電動オイルポンプ４ａの動作信号をＯＦＦする（ステップＳ８）。
【００６０】
さらに、ＥＣＵは電磁弁１２を開き、メカニカルオイルポンプ３をＯＮし（ステップＳ９）、オイルパン２内のエンジンオイル１５をエンジンの各摺動部９へ供給するように動作を切り換える（ステップＳ１０）。これにより、オイルパン２内のエンジンオイル１５がエンジンの各摺動部９に供給されて潤滑作用を果たすと共に、エンジンの各摺動部９の潤滑のために使用されたエンジンオイル１５は再びオイルパン２内に還流される。そして、オイルパン２内のエンジンオイル１５は、エンジンの各摺動部９を循環することにより、エンジンから発生する熱によって加熱される。
【００６１】
オイルパン２内に設けられた温度センサ２ａは常時オイルパン２内のエンジンオイル１５の温度を計測しており、その計測された温度が予め設定された温度になると出力信号をＥＣＵに送信する。エンジン始動直後の低温状態にあるピストン８を早急に加熱し、エンジンの各摺動部９のフリクションが低減するための最適な温度は、例えば、下限値として８０℃、上限値として８５℃となるように設定されており、温度センサ２ａによって計測されたオイルパン２内のエンジンオイル１５の温度が８０℃〜８５℃の範囲内となるまでは、ステップＳ１０に示したようにエンジンの各摺動部９やシリンダ内へのエンジンオイル１５の循環を行う（ステップＳ１１：ＮＯ）。
【００６２】
そして、温度センサ２ａは、オイルパン２内のエンジンオイル１５の温度を計測し、そのエンジンオイル１５の温度が８０℃〜８５℃の範囲内になると（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、ＥＣＵに出力信号を送信し、その信号を受信したＥＣＵは、電磁弁１３を開く（ステップＳ１２）。これにより、オイルパン２内の高温のエンジンオイル１５はオイル蓄熱容器４内へも供給される。そして、油圧センサ５は、オイル蓄熱容器４内のエンジンオイル１５の圧力値を計測して、その圧力値Ｐ（Ｐ_ａ）が、Ｐ_ｍａｘ（Ｐ_ａ）より小さい状態のときは、引き続きオイルパン２内の高温のエンジンオイル１５をオイル蓄熱容器４内へ補給し続ける（ステップＳ１３：ＮＯ）。
【００６３】
油圧センサ５は、オイル蓄熱容器４内のエンジンオイル１５の圧力値を計測して、その圧力値Ｐ（Ｐ_ａ）が、Ｐ_ｍａｘ（Ｐ_ａ）以上の状態になると（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、ＥＣＵに対して出力信号を送信し、その信号を受信したＥＣＵは、電磁弁１３を閉じる（ステップＳ１４）。こうして、オイル蓄熱容器４内には、適量の高温のエンジンオイル１５が蓄えられる。これにより、オイル蓄熱容器４内の高温のエンジンオイル１５を再び使用することが可能となるので、次回のエンジン始動時においても、エンジン始動直後の低温状態にあるピストン８を早急に加熱して、スモークの発生を効果的に防止することができ、尚且つエンジンの各摺動部９のフリクションの低減をも図ることができる。
【００６４】
そして、走行が終了し、イグニションスイッチをＯＦＦすることにより、エンジンが停止すると共に、エンジンオイルの循環装置１も停止状態となる（ステップＳ１５）。
【００６５】
［変形例］
上記実施形態においては、図３（ａ）及び（ｂ）に示すグラフのように、エンジン始動開始からの経過時間（ｓ）と、吸気温度（℃）とに基づいて高温のエンジンオイル１５の噴射によるピストン８への加熱を行っているが、これに限らず、それらのどちらか一方のみに基づいてピストン８への加熱を制御してもよい。
【００６６】
また、上記実施形態においては、オイル蓄熱容器４内へ高温のエンジンオイル１５を補給するために、オイルパン２内に温度センサ２ａを設置してオイルパン２内のエンジンオイル１５の温度を計測し、そのエンジンオイル１５の温度が所定温度の範囲内になったときに、そのエンジンオイル１５をオイル蓄熱容器４内へ補給するように構成している。その代わりに、オイルパン２内に温度センサ２ａを設けることなく、所定のタイミング、例えばエンジン始動中であって、尚且つエンジン始動から所定の時間が経過したときにオイルパン２内のエンジンオイル１５が十分に高温となったものと推定して、その高温のエンジンオイル１５をオイル蓄熱容器４内へ補給するような構成であってもよい。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、内燃機関の暖機制御装置として好適なエンジンオイルの循環装置に、オイル蓄熱容器を設け、エンジン始動開始からの経過時間の計測処理、及び／又はエンジン内への吸気温度の計測処理を行う。そして、その計測結果に基づいてエンジン始動直後の低温状態にあるピストンにオイル蓄熱容器内の高温のエンジンオイルを噴射して、そのピストンを加熱することにより、内燃機関からスモークが発生することを効果的に防止又は抑制することができる。
【００６８】
また、エンジン始動開始からの経過時間、及び／又はエンジン内への吸気温度に基づいて、スモークの発生を防止するために必要最小限の高温のエンジンオイルをピストンを加熱するのに使用することができる。これにより、オイル蓄熱容器内に残存するエンジンオイルは、エンジンの各摺動部の側へ供給できるため、その各摺動部のフリクションの低減、及び燃費の向上を図ることができる。よって、オイル蓄熱容器内に蓄えられた高温のエンジンオイルの有効活用を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るエンジンオイルの循環装置のシステム構成を示す図である。
【図２】図１に示すオイル蓄熱容器内のエンジンオイルの容量と圧力値との関係を示すグラフである。
【図３】スモークの濃度とエンジン始動開始からの経過時間、又は吸気温度との関係をそれぞれ示すグラフである。
【図４】図１に示すシステムによるエンジンオイル循環処理のフローチャートを示す。
【図５】図１に示すシステムによるエンジンオイル循環処理のフローチャートを示す。
【符号の説明】
１エンジンオイルの循環装置
２オイルパン
３メカニカルオイルポンプ
４オイル蓄熱容器
５油圧センサ
６メインギャラリ
７サブギャラリ
８ピストン
９エンジンの各摺動部
１０、１１、１２、１３電磁弁
１４オイル通路
１５エンジンオイル
２ａ温度センサ
４ａ電動オイルポンプ
７ａオイルジェット
８ａピストンオイルギャラリ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a warm-up control device for an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
In order to reduce engine friction loss, fuel consumption, and exhaust gas, circulate the engine oil stored in the heat retention tank until the engine oil reaches a predetermined temperature after starting the engine. 2. Description of the Related Art There is known an oil circulation device for an engine configured to warm up an engine and circulate the engine oil in a main tank when the temperature of the engine oil reaches a predetermined temperature or higher (for example, see Patent Document 1).
[0003]
Also, at the time of starting the engine, the engine oil is heated by heating the jet nozzle portion of the oil jet with a heater, and the heated engine oil is injected to the inner surface of the piston and the like to bring the engine into a warm-up state. BACKGROUND ART An oil jet for an internal combustion engine is known (for example, see Patent Document 2).
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2002-174106 A
[Patent Document 2]
JP-A-4-54909
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
As a problem that occurs when the engine is not sufficiently warmed up at the time of starting the engine, there is generation of smoke. This is a phenomenon in which, when the temperature of the piston is low at the time of starting the engine, the fuel is insufficiently vaporized and the combustion is incomplete, resulting in emission of visible exhaust gas such as black smoke. This phenomenon is likely to occur when a relatively large amount of fuel is injected during stratified combustion in a so-called direct injection type engine. Therefore, in particular, in a direct injection type in-cylinder engine, in order to suppress the generation of smoke, it is effective to inject high-temperature engine oil into a cavity of the piston by an oil jet to heat the piston.
[0006]
On the other hand, when starting the engine, it is also necessary to circulate high-temperature oil to each sliding portion in the engine to warm up and reduce friction. Therefore, in particular, in a direct injection type engine, it is necessary to efficiently supply a limited amount of high-temperature engine oil prepared in a heat retaining tank to both the piston cavity and each sliding portion of the engine. It becomes.
[0007]
The present invention has been made in view of the above points, and by effectively utilizing high-temperature engine oil in a limited oil heat storage container, it is possible to prevent generation of smoke and reduce friction of each sliding portion of the engine. An object of the present invention is to provide a warm-up control device for an internal combustion engine, which can be achieved.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
According to one aspect of the present invention, a warm-up control device for an internal combustion engine including a piston warm-up means for warming up a piston includes: a means for measuring an intake air temperature of intake air taken into the internal combustion engine; And control means for executing warm-up of the piston by the piston warm-up means when the temperature is equal to or lower than the temperature value.
[0009]
According to the internal combustion engine warm-up control device, the intake air temperature of the intake air taken into the internal combustion engine can be measured. When the intake air temperature is equal to or lower than a predetermined temperature value, the piston warm-up means warms up the piston. Machine can be run. Accordingly, the piston is heated, so that the fuel in the cylinder is vaporized immediately after the engine is started, and the discharge of smoke discharged from the internal combustion engine can be prevented or suppressed.
[0010]
In one aspect of the warm-up control device for an internal combustion engine, the predetermined temperature value is a temperature corresponding to a visible limit of exhaust gas discharged from the internal combustion engine.
[0011]
According to this aspect, the smoke immediately after the start of the engine increases as the intake air temperature decreases. Therefore, the intake air temperature is measured, and the intake air temperature is equal to or lower than a predetermined temperature value, that is, the visible limit of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine. When the temperature is equal to or lower than the temperature corresponding to the above, warm-up of the piston can be performed. Thus, the piston is heated, so that the fuel vaporization is promoted immediately after the start of the engine, and it is possible to prevent or suppress the discharge of the smoke discharged from the internal combustion engine. Therefore, it is possible to reduce discomfort felt by a driver or the like due to the discharge of smoke from the internal combustion engine.
[0012]
According to another aspect of the present invention, a warm-up control device for an internal combustion engine including a piston warm-up means for warming up a piston includes: Stop.
[0013]
According to this aspect, the time during which the smoke is discharged from the internal combustion engine is usually a predetermined time from the start of the engine, about 5 to 10 seconds, so that when the time has elapsed since the start of the engine, the warm-up of the piston is started. To stop. That is, warming-up of the piston is executed within a predetermined time, for example, within 5 to 10 seconds from the start of engine start, and after that time, warming-up of the piston is stopped. It is possible to prevent or suppress the discharge of smoke from the fuel cell.
[0014]
In one aspect of the warm-up control device for an internal combustion engine, the warm-up control device for the internal combustion engine includes an oil heat storage container for storing high-temperature engine oil, and the piston warm-up means includes an oil heat storage container inside the oil heat storage container. Including an oil jet that injects high-temperature engine oil to a piston.
[0015]
According to this aspect, since the warm-up control device for the internal combustion engine includes the oil heat storage container for storing the high-temperature engine oil, the piston warm-up means uses the high-temperature engine oil in the oil heat storage container. It can be injected into the piston through an oil jet. Accordingly, the high-temperature engine oil is directly injected into the piston, so that warm-up of the piston is further promoted, and the generation of smoke discharged immediately after the engine is started can be further prevented or suppressed.
[0016]
In another aspect of the warm-up control device for an internal combustion engine, the warm-up control device for the internal combustion engine includes: a unit configured to detect a pressure of engine oil in the oil heat storage container; Circulating means for circulating high-temperature engine oil in the oil heat storage container to each sliding portion of the internal combustion engine until the pressure becomes equal to or less than a predetermined pressure value.
[0017]
According to this aspect, since the warm-up control device of the internal combustion engine includes the means for detecting the pressure of the engine oil in the oil heat storage container, the oil heat storage device is controlled based on the output from the means for detecting the pressure. The capacity of the hot engine oil in the container can be estimated. When the pressure value of the engine oil in the oil heat storage container becomes equal to or less than the predetermined pressure value, it is estimated that the capacity of the high-temperature engine oil in the oil heat storage container is almost empty.
[0018]
Therefore, until the pressure value of the engine oil in the oil heat storage container becomes equal to or less than the predetermined pressure value, the high-temperature engine oil in the oil heat storage container is injected to the piston through the oil jet, and the high-temperature engine oil is Circulation is also performed for each sliding part of the engine. This makes it possible to effectively use the high-temperature engine oil in the limited oil heat storage container, to prevent the discharge of smoke from the internal combustion engine, and to reduce the friction on each sliding portion of the internal combustion engine.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an engine oil circulation device 1 which is a preferred embodiment as a warm-up control device for an internal combustion engine according to the present invention will be described.
[0020]
[Basic principle]
First, the basic principle of the present invention will be outlined. As described above, the high-temperature engine oil stored in the oil heat storage container has two uses: heating the piston to suppress generation of smoke, and lubricating each sliding portion in the engine. . Here, the exhaust gas concentration at the time of starting the engine at a low temperature generally peaks in 5 to 10 seconds after the start of the engine. Therefore, the piston is heated until the peak is exceeded to warm up the engine. Then, the generation of smoke can be suppressed, and after the peak is exceeded, the concentration of the exhaust gas decreases, so that it is not necessary to heat the piston thereafter.
[0021]
In addition, smoke is easily generated when the intake air temperature into the engine is low, and when the intake air temperature is relatively high, the amount of smoke generated is small or not generated. Therefore, even when the engine is started, it is not necessary to warm the piston in a temperature range where smoke does not occur.
[0022]
Therefore, in the present invention, based on the elapsed time from the start of the engine and / or the intake air temperature at the start of the engine, the piston is warmed up with high-temperature engine oil only in a situation where smoke may occur. As a result, the high-temperature engine oil is basically used for lubrication of each sliding portion in the engine, and is used for warming up the piston only when smoke occurs. The engine oil can be used efficiently. Hereinafter, embodiments according to the above principle will be described.
[0023]
[Configuration of engine oil circulation device]
First, a schematic configuration of the engine oil circulation device 1 is shown in FIG. The engine oil circulation device 1 according to the present embodiment is applied to an in-cylinder direct injection type engine.
[0024]
The engine oil circulation device 1 mainly heats the piston 8 quickly to warm up the engine, or supplies the engine oil 15 to each sliding portion 9 of the engine, for example, a sliding portion such as a crankshaft to lubricate the engine. It plays a role in reducing such friction.
[0025]
As shown in FIG. 1, the engine oil circulation device 1 includes an oil pan 2, a mechanical oil pump 3, an oil heat storage container 4, an electric oil pump 4a, a hydraulic sensor 5, a main gallery 6, a sub gallery, 7 and solenoid valves 10 to 13, and their respective components are organically coupled to circulate the engine oil 15 to the cavity (inner surface) of the piston 8 and to each sliding portion 9 of the engine. Hereinafter, description will be made with reference to FIG.
[0026]
The oil pan 2 is provided below the engine and is an oil reservoir for storing engine oil 15. The engine oil 15 sent out from the oil pan 2 serves to lubricate each of the sliding parts 9 of the engine and the like, and the engine oil 15 which plays a role of lubricating at each of the sliding parts 9 and the like becomes an oil droplet. As a result, the oil is transmitted down the inner wall of the engine and returned to the oil pan 2 again. In a steady state of operation of the engine, high-temperature engine oil 15 circulated and heated in the engine is stored in oil pan 2. Further, the oil pan 2 is provided with a temperature sensor 2a for measuring the temperature of the engine oil 15 in the oil pan 2. When the temperature sensor 2a detects a predetermined condition and a predetermined temperature, an ECU (Engine Control Unit, not shown) turns on an operation signal of the mechanical oil pump 3 and sends a high-temperature engine oil into the oil heat storage container 4. 15 is supplied.
[0027]
The mechanical oil pump 3 is a pump that serves to supply engine oil 15 stored in the oil pan 2 to the main gallery 6 and the oil heat storage container 4. The mechanical oil pump 3 is an oil pump that supplies the engine oil 15 by a mechanical method, and examples thereof include a trochoid pump and an internal / external gear pump.
[0028]
The oil heat storage container 4 is provided in an engine room, and a predetermined amount of high-temperature engine oil 15 is stored in the container. The oil heat storage container 4 has a heat retaining property, and the temperature of the engine oil 15 in the oil heat storage container 4 is set to a temperature at which the lubrication function of the engine oil 15 is maximized, for example, about 80 to 85 ° C. It is possible to maintain. In consideration of mounting the oil heat storage container 4 in the engine room, it is preferable that the amount of the engine oil 15 in the oil heat storage container 4 be 2 to 3 (L) (liter). The high-temperature engine oil 15 in the oil heat storage container 4 quickly heats the piston 8 to promote warming-up of the engine, and supplies it to the sliding parts 9 of the engine to supply the sliding parts 9 to the respective sliding parts. 9 is used for the purpose of reducing friction.
[0029]
The electric oil pump 4a is provided above the oil heat storage container 4, and is a pump that receives a command signal from the ECU and performs electric operation / stop. Further, the electric oil pump 4a plays a role of sucking high-temperature engine oil 15 in the oil heat storage container 4 and supplying it to the main gallery 6 and the sub gallery 7.
[0030]
The oil pressure sensor 5 is provided in an oil passage 14 or the like near the electric oil pump 4a,
This is a device for measuring the pressure in the oil heat storage container 4. The oil pressure sensor 5 has a function of controlling the ECU 15 so that the amount of the engine oil 15 in the oil heat storage container 4 becomes an appropriate amount by constantly measuring the pressure in the oil heat storage container 4 during engine start. . Specifically, the hydraulic pressure sensor 5 outputs an output signal to the ECU in accordance with a change in the pressure value in the oil heat storage container 4 and compares the pressure value with a preset pressure value. The operation and stop of the oil pump 3 and the electric oil pump 4a are controlled.
[0031]
The oil pressure sensor 5 can set the pressure value (Pa) in association with the oil capacity (L) in the oil heat storage container 4. FIG. 2 shows an example of a graph showing the relationship between the set pressure value (Pa) and the oil capacity (L) in the oil heat storage container 4. In the graph shown in FIG. 2, the vertical axis represents the pressure value (Pa), and the horizontal axis represents the oil capacity (L) in the oil heat storage container 4. Specifically, a lower limit value Pmin (Pa) and an upper limit value Pmax (Pa) are set for the pressure value (Pa) on the vertical axis, respectively, and the oil capacity (L) in the oil heat storage container 4 on the horizontal axis is set. ) Has a lower limit V ₁ (L) and the upper limit value V ₂ (L) are respectively set. That is, in this example, the pressure value (Pa) and the oil capacity (L) in the oil heat storage container 4 show a proportional relationship.
[0032]
In this case, the lower limit value V of the oil capacity (L) is used as the oil capacity (L) in the oil heat storage container 4. ₁ (L) can be set to a capacity where the amount of the engine oil 15 in the oil heat storage container 4 is almost empty, while the upper limit value V of the oil capacity (L) can be set. ₂ (L) can be set to a maximum capacity that can be stored in the oil heat storage container 4, for example, 2 to 3 (L) according to the size of the container. Thus, the oil amount in the oil heat storage container 4 can be detected based on the pressure value detected by the hydraulic pressure sensor 5.
[0033]
The main gallery 6 is an oil passage that is provided in the engine room and through which the engine oil 15 passes to supply a predetermined amount of the engine oil 15 to each sliding portion 9 of the engine such as a crankshaft and a cylinder.
[0034]
The sub gallery 7 is an oil passage provided in the engine room and through which the engine oil 15 passes to supply a predetermined amount of the engine oil 15 to the piston oil gallery 8 a of the piston 8. The sub gallery 7 is provided with oil jets 7a corresponding to the number of cylinders of the engine. In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the sub gallery 7 includes four cylinders of oil jets 7a.
[0035]
The oil jet 7a is provided inside the bottom surface of the piston 8, as shown in FIG. The oil jet 7a injects high-temperature engine oil 15 to the piston oil gallery 8a of the piston 8. Therefore, by providing the oil jets 7a of a predetermined number of cylinders at appropriate positions of the sub gallery 7, the high-temperature engine oil 15 in the oil heat storage container 4 is injected to the piston oil gallery 8a through the oil jets 7a, and the engine The piston 8 in a low temperature state immediately after the start can be quickly heated.
[0036]
Each sliding portion 9 of the engine is various sliding portions including a crankshaft that operates in conjunction with the piston 8, a continuously variable valve timing mechanism (Variable Valve Timing, hereinafter referred to as “VVT”), and the like. . By supplying high-temperature engine oil 15 to each of these sliding parts, the lubricating action of each sliding part can be promoted and smooth operation can be realized, and the friction of each sliding part can be reduced. it can. Therefore, the reduction of friction at each sliding portion is promoted, so that the fuel efficiency can be improved.
[0037]
The solenoid valves 10 to 13 open and close based on a command signal from the ECU. Each of the solenoid valves 10 to 13 allows the engine oil 15 to circulate in the oil passage 14 in the open state, and blocks the engine oil 15 from circulating in the oil passage 14 in the closed state. I do.
[0038]
The solenoid valve 10 is provided on the oil passage 14 near the sub gallery 7. When the solenoid valve 10 is opened according to a command signal from the ECU, the high-temperature engine oil 15 in the oil heat storage container 4 flows into the oil jet 7a through the sub gallery 7, and is injected into the piston oil gallery 8a. On the other hand, when the solenoid valve 10 is closed by a command signal from the ECU, the high-temperature engine oil 15 in the oil heat storage container 4 does not flow into the sub gallery 7.
[0039]
The solenoid valve 11 is provided on the oil passage 14 near the main gallery 6. When the solenoid valve 11 is opened according to a command signal from the ECU, the high-temperature engine oil 15 in the oil heat storage container 4 flows into each sliding portion 9 of the engine through the main gallery 6. On the other hand, when the solenoid valve 11 is closed by a command signal from the ECU, the high-temperature engine oil 15 in the oil heat storage container 4 does not flow into the main gallery 6.
[0040]
The solenoid valve 12 is provided on an oil passage 14 near the mechanical oil pump 3. When the electromagnetic valve 12 is opened according to a command signal from the ECU, the engine oil 15 in the oil pan 2 flows into each sliding portion 9 of the engine through the main gallery 6. On the other hand, when the solenoid valve 12 is closed by a command signal from the ECU, the engine oil 15 in the oil pan 2 does not flow into the main gallery 6.
[0041]
The solenoid valve 13 is provided on an oil passage 14 near the mechanical oil pump 3. When the electromagnetic valve 13 is opened according to a command signal from the ECU, the engine oil 15 in the oil pan 2 flows into the oil heat storage container 4. On the other hand, when the electromagnetic valve 13 is closed by a command signal from the ECU, the engine oil 15 in the oil pan 2 does not flow into the oil heat storage container 4.
[0042]
[Characteristics of smoke]
As described above, if the temperature of the piston 8 is low at the time of starting the engine, there is a phenomenon in which smoke is generated due to incomplete combustion of the fuel, and this is a problem that tends to occur particularly in a direct injection type engine. That is, in the in-cylinder direct injection engine, the fuel is directly injected into the top of the piston 8 in the combustion chamber, so that when the top of the piston 8 is in a low temperature state, the air-fuel mixture undergoes incomplete combustion. The above-mentioned smoke tends to occur easily. Therefore, in this state, the exhaust gas discharged from the vehicle is discharged in a high concentration state (black smoke state).
[0043]
FIG. 3A shows the relationship between the smoke concentration discharged from the vehicle and the elapsed time from the start of the engine, and FIG. 3B shows the relationship between the peak smoke concentration and the intake air temperature.
[0044]
Explaining the graph shown in FIG. 3A, the vertical axis indicates the smoke concentration (ppm) emitted from the vehicle, and the horizontal axis indicates the elapsed time (s) from the start of the engine. As shown in the graph of FIG. 3A, the smoke concentration reaches a peak value 5 to 10 seconds after the start of the engine. The peak value of the smoke concentration indicates a state in which smoke is most discharged from the vehicle. In FIG. 3 (a), S starts from the start of the engine (time 0). _a After a lapse of seconds (that is, after a lapse of 5 to 10 seconds), the smoke concentration reaches a peak value N. _peak (Ppm) is shown as an example. Therefore, according to this graph, S _a After the second, the amount of generated smoke decreases.
[0045]
Therefore, after the start of the engine, S _a During the second (5 to 10 seconds in this example), the high-temperature engine oil 15 in the oil heat storage container 4 is injected into the piston oil gallery 8a through the oil jet 7a, so that the low-temperature piston 8 immediately after the start of the engine is discharged. It can be seen that heating can be performed immediately, and generation of smoke can be effectively prevented. On the other hand, after starting the engine, S _a After the second, since the smoke concentration decreases, it is understood that it is not necessary to continue heating the piston 8 after that.
[0046]
Next, referring to the graph shown in FIG. 3B, the vertical axis indicates the peak smoke concentration (ppm) discharged from the vehicle, and the horizontal axis will be drawn into the cylinder through an intake manifold (not shown) or the like. The intake air temperature (° C.) of the intake air. Generally, a temperature sensor (not shown) for measuring the intake air temperature is provided in the intake manifold, and the intake air temperature can be measured by the temperature sensor. However, the characteristics shown in FIG. 3B are almost the same even when the horizontal axis represents the outside air temperature measured by a temperature sensor or the like provided outside the vehicle.
[0047]
From the graph shown in FIG. 3B, it can be seen that the peak smoke concentration (ppm) changes depending on the value of the intake air temperature of the intake air taken into the cylinder through the intake manifold or the like. That is, the lower the intake air temperature, the higher the peak smoke concentration (ppm), and the higher the intake air temperature, the lower the peak smoke concentration (ppm). In FIG. 3B, the intake air temperature at the visible limit of the peak smoke concentration (ppm) (that is, the limit at which the exhaust gas is visible as smoke) is represented by T. _a (° C.), the intake air temperature becomes T _a Only when the temperature is (° C.) or less, the exhaust gas will appear as smoke. Therefore, when the intake air temperature is T _a (° C.) or less, it is only necessary to heat the piston 8 with the high-temperature engine oil 15 to prevent the generation of smoke. _a If the temperature is higher than (° C.), the exhaust gas is invisible (that is, no smoke is generated), and it is understood that it is not necessary to heat the piston 8 with the high-temperature engine oil 15.
[0048]
Therefore, when the intake air temperature is T _a (° C.) or less, the high-temperature engine oil 15 in the oil heat storage container 4 is injected into the piston oil gallery 8a through the oil jet 7a to quickly heat the low-temperature piston 8 immediately after the engine is started. The generation of smoke can be effectively prevented.
[0049]
[Engine oil circulation processing]
Next, an engine oil circulation process in the engine oil circulation device 1 will be described. 4 and 5 show flowcharts of the engine oil circulation process.
[0050]
First, the engine is started by turning on an ignition switch (not shown) (step S1). Then, the electric oil pump 4a is turned on so that the high-temperature engine oil 15 in the oil heat storage container 4 can be supplied to the sub gallery 7 and the main gallery 6 (step S2).
[0051]
Next, the intake air temperature is measured by a temperature sensor installed in the intake manifold. The intake air temperature T (° C.) drawn into the cylinder through an intake manifold or the like is T _a When the temperature is lower than (° C.), as described with reference to FIG. 3B, the concentration (ppm) of the peak smoke exceeds the visible limit, and smoke occurs. Therefore, it is necessary to heat the piston 8 with the high-temperature engine oil 15. Specifically, the intake air temperature T (° C.) is T _a When the temperature is lower than (° C.), the solenoid valves 12 and 13 are closed and the solenoid valves 10 and 11 are opened in response to a command signal from the ECU (step S4). Thus, the high-temperature engine oil 15 in the oil heat storage container 4 is supplied to both the sub gallery 7 and the main gallery 6.
[0052]
Therefore, the high-temperature engine oil 15 supplied to the sub gallery 7 is injected into the piston oil gallery 8a of the pistons 8 of a predetermined number of cylinders through the oil jet 7a. Thereby, the piston 8 in a low temperature state immediately after the start of the engine is quickly heated, and the generation of smoke discharged immediately after the start of the engine can be effectively prevented. On the other hand, the high-temperature engine oil 15 supplied to the main gallery 6 is supplied to each sliding portion 9 of the engine such as a crankshaft or VVT. As a result, the sliding portions 9 are lubricated by the high-temperature engine oil 15, so that the lubricating action of the engine oil 15 makes the mechanical operation smooth, reduces friction of each sliding portion 9, and improves fuel efficiency. Can be achieved.
[0053]
Note that the intake air temperature T (° C.) is T _a When the temperature is higher than (° C.), the process proceeds to step S6 because the concentration (ppm) of the peak smoke is below the visible limit as described above.
[0054]
Next, the elapsed time S (s) since the start of the engine is determined. The elapsed time S (s) from the start of the engine is S _a When the value is smaller than (s), in the above-described example, when the value is 5 to 10 (s) or less, smoke may be generated. Therefore, the high-temperature engine oil 15 in the oil heat storage container 4 is continuously discharged from the sub gallery 7 and the main gallery 6. Supply to both is continued (step S5: NO). The elapsed time S (s) from the start of the engine is S _a When (s) has elapsed (step S5: YES), no smoke is generated, so that the solenoid valves 10, 12, and 13 are closed and only the solenoid valve 11 is opened in response to a command signal from the ECU ( Step S6). That is, the supply of the high-temperature engine oil 15 to the piston 8 is stopped, and the solenoid valve is switched so that the high-temperature engine oil 15 is supplied only to the main gallery 6. Thus, unnecessary supply of the high-temperature engine oil 15 to the piston oil gallery 8a can be prevented, and a limited amount of the high-temperature engine oil 15 in the oil heat storage container 4 can be effectively used. .
[0055]
Also, in step S3 described above, the intake air temperature T in the intake manifold becomes T _a When it is higher (step S3: NO), the ECU 8 similarly closes the solenoid valves 10, 12, and 13 because the piston 8 is not in a low temperature state, that is, smoke is not generated immediately after the engine is started. 11 is opened (step S6), and the high-temperature engine oil 15 in the oil heat storage container 4 is supplied only to the main gallery 6 from the time of starting the engine.
[0056]
Thus, the high-temperature engine oil 15 in the oil heat storage container 4 continues to be circulated through the main gallery 6 to lubricate each sliding portion 9 of the engine. Since the time is limited, the engine oil 15 in the oil heat storage container 4 approaches an empty state over time. That is, when the amount of the engine oil 15 in the oil heat storage container 4 becomes empty, the supply of the engine oil 15 to each sliding portion 9 of the engine through the main gallery 6 is stopped, and each sliding portion 9 of the engine is stopped. Increases, and the portion concerned is worn, seized or deformed.
[0057]
Further, if the amount of the high-temperature engine oil 15 in the oil heat storage container 4 is left empty, it becomes impossible to use the high-temperature engine oil 15 at the next engine start.
[0058]
Therefore, the ECU that receives the output signal from the oil pressure sensor 5 supplies the engine to each sliding portion 9 of the engine when the amount of the high-temperature engine oil 15 in the oil heat storage container 4 approaches an empty state. The opening and closing control of the electromagnetic valve is performed so that the supply source of the oil 15 is switched from the oil heat storage container 4 to the oil pan 2. Further, the ECU supplies high-temperature engine oil 15 in oil pan 2 to oil heat storage container 4 in order to supply engine oil 15 to oil heat storage container 4 in which engine oil 15 is empty. Opening / closing control of the solenoid valve to perform the control.
[0059]
More specifically, the high-temperature engine oil 15 continues to be consumed through the main gallery 6 to each sliding portion 9 of the engine, and when the amount of the engine oil 15 in the oil heat storage container 4 approaches an empty state, the oil heat storage container gradually increases. The pressure value of the engine oil 15 in 4 decreases. The oil pressure sensor 5 detects the pressure value P (P _a ) Is P _min (P _a When the state is larger, the high-temperature engine oil 15 in the oil heat storage container 4 can be still supplied, so the high-temperature engine oil 15 is continuously supplied to each sliding portion 9 of the engine through the main gallery 6. (Step S7: NO). On the other hand, the pressure value P of the engine oil 15 in the oil heat storage container 4 (P _a ) Is P _min (P _a In the following situations, the oil pressure sensor 5 sends an output signal to the ECU to notify the ECU that the amount of the high-temperature engine oil 15 in the oil heat storage container 4 is approaching an empty state. Receives the command signal, closes the electromagnetic valve 11, and turns off the operation signal of the electric oil pump 4a (step S8).
[0060]
Further, the ECU opens the electromagnetic valve 12, turns on the mechanical oil pump 3 (step S9), and switches the operation so that the engine oil 15 in the oil pan 2 is supplied to each sliding portion 9 of the engine (step S10). . As a result, the engine oil 15 in the oil pan 2 is supplied to each sliding portion 9 of the engine to perform a lubricating action, and the engine oil 15 used for lubricating each sliding portion 9 of the engine becomes oil again. It is refluxed into the pan 2. Then, the engine oil 15 in the oil pan 2 is heated by heat generated from the engine by circulating through the sliding portions 9 of the engine.
[0061]
The temperature sensor 2a provided in the oil pan 2 constantly measures the temperature of the engine oil 15 in the oil pan 2, and sends an output signal to the ECU when the measured temperature reaches a preset temperature. The optimum temperature for quickly heating the low-temperature piston 8 immediately after starting the engine and reducing the friction of each sliding portion 9 of the engine is, for example, a lower limit of 80 ° C. and an upper limit of 85 ° C. Until the temperature of the engine oil 15 in the oil pan 2 measured by the temperature sensor 2a falls within the range of 80 ° C. to 85 ° C., as shown in step S10, each sliding of the engine is performed. The engine oil 15 is circulated into the section 9 and the cylinder (step S11: NO).
[0062]
Then, temperature sensor 2a measures the temperature of engine oil 15 in oil pan 2, and when the temperature of engine oil 15 falls within the range of 80 ° C. to 85 ° C. (step S11: YES), outputs an output signal to the ECU. The ECU that has transmitted and received the signal opens the electromagnetic valve 13 (step S12). Thus, the high-temperature engine oil 15 in the oil pan 2 is also supplied into the oil heat storage container 4. Then, the hydraulic pressure sensor 5 measures the pressure value of the engine oil 15 in the oil heat storage container 4, and the pressure value P (P _a ) Is P _max (P _a If it is smaller, the high-temperature engine oil 15 in the oil pan 2 is continuously supplied into the oil heat storage container 4 (step S13: NO).
[0063]
The oil pressure sensor 5 measures the pressure value of the engine oil 15 in the oil heat storage container 4 and obtains the pressure value P (P _a ) Is P _max (P _a If the above state is reached (step S13: YES), an output signal is transmitted to the ECU, and the ECU that has received the signal closes the solenoid valve 13 (step S14). Thus, an appropriate amount of high-temperature engine oil 15 is stored in the oil heat storage container 4. As a result, the high-temperature engine oil 15 in the oil heat storage container 4 can be used again, so that even at the next engine start, the low-temperature piston 8 immediately after the engine start is quickly heated, The generation of smoke can be effectively prevented, and the friction of each sliding portion 9 of the engine can be reduced.
[0064]
Then, when the running is completed and the ignition switch is turned off, the engine is stopped, and the engine oil circulation device 1 is also stopped (step S15).
[0065]
[Modification]
In the above embodiment, as shown in the graphs of FIGS. 3A and 3B, the injection of the high-temperature engine oil 15 based on the elapsed time (s) from the start of the engine and the intake air temperature (° C.). However, the heating of the piston 8 may be controlled based on only one of them.
[0066]
Further, in the above embodiment, in order to replenish the high-temperature engine oil 15 into the oil heat storage container 4, the temperature sensor 2a is installed in the oil pan 2 and the temperature of the engine oil 15 in the oil pan 2 is measured. When the temperature of the engine oil 15 falls within a predetermined temperature range, the engine oil 15 is supplied into the oil heat storage container 4. Instead, without providing the temperature sensor 2a in the oil pan 2, the engine oil 15 in the oil pan 2 at a predetermined timing, for example, when the engine is being started and a predetermined time has elapsed since the engine startup. The engine oil 15 may be configured such that it is estimated that the temperature of the oil has become sufficiently high and the high-temperature engine oil 15 is supplied into the oil heat storage container 4.
[0067]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, an oil heat storage container is provided in an engine oil circulation device suitable as a warm-up control device for an internal combustion engine, and a process of measuring an elapsed time from the start of the engine and / or The processing of measuring the intake air temperature into the inside is performed. Then, based on the measurement result, high-temperature engine oil in the oil heat storage container is injected into the low-temperature piston immediately after the start of the engine, and the piston is heated, so that smoke is generated from the internal combustion engine. Can be prevented or suppressed.
[0068]
Also, based on the elapsed time from the start of the engine start and / or the intake air temperature into the engine, it is possible to use the minimum necessary high temperature engine oil to heat the piston to prevent the generation of smoke. it can. Thus, the engine oil remaining in the oil heat storage container can be supplied to each sliding portion of the engine, so that the friction of each sliding portion can be reduced and the fuel efficiency can be improved. Therefore, the high-temperature engine oil stored in the oil heat storage container can be effectively used.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a system configuration of an engine oil circulation device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing a relationship between a capacity and a pressure value of engine oil in an oil heat storage container shown in FIG.
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the smoke concentration and the elapsed time from the start of the engine or the intake air temperature, respectively.
FIG. 4 shows a flowchart of an engine oil circulation process by the system shown in FIG. 1;
FIG. 5 shows a flowchart of an engine oil circulation process by the system shown in FIG. 1;
[Explanation of symbols]
1 Engine oil circulation device
2 Oil pan
3 Mechanical oil pump
4 Oil heat storage container
5 Oil pressure sensor
6 Main Gallery
7 sub gallery
8 piston
9 Each sliding part of the engine
10, 11, 12, 13 Solenoid valve
14 Oil passage
15 Engine oil
2a Temperature sensor
4a Electric oil pump
7a Oil jet
8a Piston oil gallery

Claims

ピストンを暖機するピストン暖機手段を備える内燃機関の暖機制御装置において、
前記内燃機関に吸入される吸気の吸気温度を計測する手段と、
前記吸気温度が所定温度値以下の場合に、前記ピストン暖機手段によるピストンの暖機を実行する制御手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の暖機制御装置。In a warm-up control device for an internal combustion engine including a piston warm-up means for warming up a piston,
Means for measuring the intake air temperature of the intake air taken into the internal combustion engine,
A warm-up control device for an internal combustion engine, comprising: control means for performing warm-up of the piston by the piston warm-up means when the intake air temperature is equal to or lower than a predetermined temperature value.

前記所定温度値は、前記内燃機関から排出される排出ガスの可視限界に対応する温度であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の暖機制御装置。The warm-up control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the predetermined temperature value is a temperature corresponding to a visible limit of exhaust gas discharged from the internal combustion engine.

ピストンを暖機するピストン暖機手段を備える内燃機関の暖機制御装置において、
前記内燃機関の始動から所定時間経過後に、前記ピストン暖機手段によるピストンの暖機を停止することを特徴とする内燃機関の暖機制御装置。In a warm-up control device for an internal combustion engine including a piston warm-up means for warming up a piston,
A warm-up control device for an internal combustion engine, wherein the warm-up of the piston by the piston warm-up means is stopped after a lapse of a predetermined time from the start of the internal combustion engine.

高温のエンジンオイルを蓄熱するためのオイル蓄熱容器を備え、
前記ピストン暖機手段は、前記オイル蓄熱容器内の高温のエンジンオイルを、ピストンに噴射するオイルジェットを含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の内燃機関の暖機制御装置。Equipped with an oil heat storage container for storing hot engine oil,
The warm-up of an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the piston warm-up means includes an oil jet that injects high-temperature engine oil in the oil heat storage container to a piston. Control device.

前記オイル蓄熱容器内のエンジンオイルの圧力を検出する手段と、
前記オイル蓄熱容器内のエンジンオイルの圧力が所定の圧力値以下となるまで、前記オイル蓄熱容器内の高温のエンジンオイルを前記内燃機関の各摺動部へ循環させる循環手段と、を備えることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の暖機制御装置。Means for detecting the pressure of the engine oil in the oil heat storage container,
Circulating means for circulating high-temperature engine oil in the oil heat storage container to each sliding portion of the internal combustion engine until the pressure of the engine oil in the oil heat storage container becomes equal to or less than a predetermined pressure value. The warm-up control device for an internal combustion engine according to claim 4, wherein: