JP2017133386A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ピストン温度の過剰な上昇を抑えてデポジットの生成及び滞留を抑制することのできる内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】ピストンのクーリングチャンネルに向けてオイルを供給するオイルジェットと、オイルジェットへ供給されるオイルの油圧を制御する油圧制御装置と、を有する内燃機関を制御する制御装置において、制御装置は、内燃機関の負荷が所定負荷よりも大きい状態から内燃機関の減速時に燃料カットを実行する状態に移行した場合に、油圧が所定の継続時間の間最大となるように油圧制御装置を制御する。
【選択図】図3
【解決手段】ピストンのクーリングチャンネルに向けてオイルを供給するオイルジェットと、オイルジェットへ供給されるオイルの油圧を制御する油圧制御装置と、を有する内燃機関を制御する制御装置において、制御装置は、内燃機関の負荷が所定負荷よりも大きい状態から内燃機関の減速時に燃料カットを実行する状態に移行した場合に、油圧が所定の継続時間の間最大となるように油圧制御装置を制御する。
【選択図】図3
Description
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
特許文献1には、ピストンへ直接オイルを噴射するオイルジェットを備えたエンジンの油圧制御装置において、エンジンの運転状態に基づいて、推定されるピストン温度が高いほど高圧側の値になるように目標油圧を設定することが開示されている。また、この油圧制御装置では、エンジンの運転状態の変化に対するピストンの温度変化の応答遅れを表すピストン時定数を算出し、このピストン時定数を用いて目標油圧を補正することが開示されている。
上記特許文献1に記載された油圧制御装置では、ピストン温度を推定することとしているが、ハードウェアのバラつきや経年劣化等の影響によって推定されたピストン温度と実際のピストン温度との間に乖離が生じる場合がある。このような場合には、エンジンの運転状態によってはピストンの冷却に必要なオイル流量が担保されずピストンのクーリングチャンネル内のオイルが過剰に昇温してしまうおそれがある。その結果、デポジットの生成や滞留が促進されてしまい、機関性が低下するおそれがある。
本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたもので、ピストン温度の過剰な上昇を抑えてデポジットの生成及び滞留を抑制することのできる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
第1の発明は、上記の目的を達成するため、ピストンのクーリングチャンネルに向けてオイルを供給するオイルジェットと、前記オイルジェットへ供給されるオイルの油圧を制御する油圧制御装置と、を有する内燃機関を制御する制御装置において、
前記制御装置は、前記内燃機関の負荷が所定負荷よりも大きい状態から前記内燃機関の減速時に燃料カットを実行する状態に移行した場合に、前記油圧が所定の継続時間の間最大となるように前記油圧制御装置を制御するように構成されていることを特徴としている。
前記制御装置は、前記内燃機関の負荷が所定負荷よりも大きい状態から前記内燃機関の減速時に燃料カットを実行する状態に移行した場合に、前記油圧が所定の継続時間の間最大となるように前記油圧制御装置を制御するように構成されていることを特徴としている。
内燃機関の負荷が所定負荷よりも大きい状態から内燃機関の減速時に燃料カットを実行する状態に移行した場合には、クーリングチャンネルの表面温度が高温になるおそれがある。第1の発明によれば、このような場合に油圧が所定の継続時間の間最大にされるので、クーリングチャンネル内がオイルによって清浄されるとともに、高温になったオイルが効果的に置換される。これにより、完全に固着する前のデポジットの滞留が抑制されるので、デポジットの堆積を未然に抑制して信頼性を向上させることができる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。ただし、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造やステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。
実施の形態1.
[システムの構成]
図1は、本発明の実施の形態1のシステムの構成を示す図である。図1に示すシステムは、内燃機関10を備えている。内燃機関10は、ディーゼルエンジンであり、車両に搭載され、その動力装置とされている。内燃機関10のエンジン本体12には、吸気通路14および排気通路16が接続されている。なお、図1にはエンジン本体12に4つの気筒が描かれているが、これは一例であって、本発明に係る内燃機関の気筒数に限定はない。各気筒の内部にはスチール製のピストン(図示せず)が配置されている。
[システムの構成]
図1は、本発明の実施の形態1のシステムの構成を示す図である。図1に示すシステムは、内燃機関10を備えている。内燃機関10は、ディーゼルエンジンであり、車両に搭載され、その動力装置とされている。内燃機関10のエンジン本体12には、吸気通路14および排気通路16が接続されている。なお、図1にはエンジン本体12に4つの気筒が描かれているが、これは一例であって、本発明に係る内燃機関の気筒数に限定はない。各気筒の内部にはスチール製のピストン(図示せず)が配置されている。
吸気通路14の入口には、エアクリーナ18が設けられている。エアクリーナ18よりも下流側の吸気通路14には、吸入空気を過給するためのターボ過給機22のコンプレッサ22aが配置されている。ターボ過給機22は、可変ノズルを備えたタービン22bを排気通路16に備えている。コンプレッサ22aは、連結軸を介してタービン22bと一体的に連結され、タービン22bへ流れる排気によって駆動される。
コンプレッサ22aよりも下流側の吸気通路14には、コンプレッサ22aによって圧縮された空気を冷却するためのインタークーラ28が配置されている。インタークーラ28よりも下流側の吸気通路14には、吸気通路14を開閉する電子制御式のディーゼルスロットル30が配置されている。ディーゼルスロットル30は、吸入空気量を調整するアクチュエータとして機能するものである。ディーゼルスロットル30よりも下流側の吸気通路14は、吸気マニホールド14aとして構成され、吸入空気は、吸気マニホールド14aを介して各気筒に分配される。
各気筒からの排気は、排気通路16の排気マニホールド16aによって集められてタービン22bへ送られる。排気マニホールド16aはHP−EGR通路50によってディーゼルスロットル30と吸気マニホールド14aとの間の吸気通路14に接続されている。HP−EGR通路50の下流端には、HP−EGR通路50を開閉するHP−EGRバルブ54が配置されている。タービンよりも下流側の排気通路16には、NOx還元触媒24とDPF触媒26がそれぞれ設けられている。NOx還元触媒24の上流側の排気通路16には、排気通路16内に燃料を添加するための燃料添加弁27が設けられている。
エンジン本体12の各気筒には、ピストンの裏面に設けられたクーリングチャンネルにオイルを噴射するためのオイルジェット40が設けられている。オイルジェット40は、オイル通路42を介して電動オイルポンプ44の吐出口に接続されている。電動オイルポンプ44は、オイルジェット40へ供給されるオイルの油圧を制御する油圧制御装置として機能するものである。
内燃機関10には、その運転状態に関する情報を得るためのセンサが各所に取り付けられている。吸気通路14におけるエアクリーナ18の下流には、吸気通路14に取り込まれた新気の流量を計測するためのエアフローメータ60が取り付けられている。また、クランク軸の回転を検出するクランク角センサや、アクセルペダルの開度に応じた信号を出力するアクセル開度センサなども設けられている。
図1に示すシステムは、内燃機関10を制御する制御装置100を備える。制御装置100はECUである。制御装置100は、少なくとも入出力インタフェース、メモリ、CPUを有している。入出力インタフェースは、内燃機関10又は車両に取り付けられた各種センサからセンサ信号を取り込むとともに、内燃機関10が備えるアクチュエータに対して操作信号を出力するために設けられる。メモリには、内燃機関10を制御するための各種の制御プログラムやマップが記憶されている。CPUは、制御プログラムをメモリから読みだして実行し、取り込んだセンサ信号に基づいて操作信号を生成する。
[実施の形態のシステム動作]
ピストンは内燃機関10の筒内に配置されているため、冷却水によって直接冷却することができない。このため、ピストンの冷却にはオイルが用いられる。より詳しくは、電動オイルポンプ44が駆動されて油圧が付与されると、オイルジェット40からピストンの裏面のクーリングチャンネルに向かってオイルが噴射される。これにより、ピストンが冷却されるとともに、エンジン本体12の各部品が潤滑される。
ピストンは内燃機関10の筒内に配置されているため、冷却水によって直接冷却することができない。このため、ピストンの冷却にはオイルが用いられる。より詳しくは、電動オイルポンプ44が駆動されて油圧が付与されると、オイルジェット40からピストンの裏面のクーリングチャンネルに向かってオイルが噴射される。これにより、ピストンが冷却されるとともに、エンジン本体12の各部品が潤滑される。
ピストン温度が過剰に上昇してクーリングチャンネルの表面温度が高温になると、スチールピストン表面の一部が酸化して酸化スケール粉末の固形物が生成されることがある。また、オイルが高温になるとオイル中の煤や燃料成分が析出してデポジットが生成される。これらの固形物やデポジットがクーリングチャンネルに滞留し続けると、これらが断熱層として機能してしまい、その結果更なるピストンの温度上昇を誘発するおそれがある。そこで、内燃機関10は、エンジン回転速度や油温、油圧等の情報に基づいてピストン温度を推定し、推定されたピストン温度が適切な温度範囲となるように目標油圧を設定し電動オイルポンプ44の駆動デューティを制御する油圧通常制御を実行するとしている。
しかしながら、実際のピストン温度は、外気温や湿度条件、或いは噴射量のバラつき等の要因によって推定値から乖離することがある。このため、上述した油圧通常制御では、ピストンの温度を適切な温度範囲に抑えることができず、過昇温によるオイル劣化の促進やデポジットの生成が問題となるおそれがある。
特に、本実施の形態のシステムで用いられるスチール(鉄)性のピストンは、アルミニウム性のものよりも熱伝導率が小さい。このため、スチール製のピストンが用いられている内燃機関10では、高負荷から減速した後にピストン温度が遅れて上昇する。この場合、ピストン温度の推定値が実際のピストン温度よりも低温側にずれてしまい、一時的に高ピストン温度且つ低オイル流量の状態が形成されるおそれがある。その結果、デポジットの生成及び滞留が促進されてしまい、除去することが困難なデポジットに発展するおそれがある。
そこで、本実施の形態のシステムでは、内燃機関10の高負荷からの減速が行なわれた場合に、電動オイルポンプ44の目標油圧を最大に設定して油圧を最大にする油圧最大制御が行なわれる。図2は、本発明の実施の形態1のシステムの動作を説明するためのタイムチャートである。このタイムチャートでは、内燃機関10の負荷が所定負荷Aを超えた後、所定の減速によって燃料カットが行なわれて負荷が0になる時間t1から油圧最大制御が行なわれている。所定負荷Aは、低オイル流量においてクーリングチャンネルでのデポジットの生成が問題となる負荷であって、種々のバラつき要素を考慮した上で予め設定された値が使用される。また、所定の減速は、低オイル流量が問題となる高負荷からの急減速であって、例えば、アクセル開度が0(全閉)にされ且つ燃料カットが行われる減速が該当する。このような制御によれば、ピストン温度が遅れて上昇するタイミングでオイル流量を最大にすることができるので、デポジットの生成及び滞留を効果的に抑制することができる。
また、図2の示すタイムチャートでは、燃料カット中の時間t1からt2までの所定の継続時間Tの間、油圧最大制御が継続して実行されている。油圧最大制御の継続時間Tは、クーリングチャンネルの容積分のオイルがオイルジェット40から噴射されるのに要する時間を下限として設定することが好ましく、さらに負荷を考慮して設定してもよい。このような継続時間Tの設定によれば、ピストンのクーリングチャンネル内の高温のオイルをオイルジェット40から噴射された低温のオイルに置換することができるので、デポジットの生成及び滞留を効果的に抑制することができる。
なお、油圧最大制御における目標油圧は最大油圧が好ましいが、電動オイルポンプ44の耐久性等を考慮した上で実験的に得られた適正油圧を油圧最大制御における目標油圧に設定してもよい。
(実施の形態1のシステムの具体的処理)
次に、実施の形態1のシステムにおいて実行される処理の具体的処理について説明する。図3は、本実施の形態のシステムが実行するルーチンのフローチャートである。なお、図3に示すルーチンは、油圧通常制御が実行されている期間に制御装置100によって所定の制御周期で繰り返し実行される。
次に、実施の形態1のシステムにおいて実行される処理の具体的処理について説明する。図3は、本実施の形態のシステムが実行するルーチンのフローチャートである。なお、図3に示すルーチンは、油圧通常制御が実行されている期間に制御装置100によって所定の制御周期で繰り返し実行される。
図3に示すルーチンでは、負荷フラグ=1の成立が判定される(ステップS10)。負荷フラグは、エアフローメータ60やアクセル開度センサ等のセンサ信号から算出された内燃機関10の負荷が所定負荷A以上となった場合に1とされるフラグである。その結果、負荷フラグ=1の成立が認められない場合には、ステップS20に移行して、油圧通常制御が継続して実行される。一方、上記ステップS10の処理において、負荷フラグ=1の成立が認められた場合には、次のステップに移行する。
次のステップでは、減速フラグ=1の成立が判定される(ステップS12)。減速フラグは、アクセル開度が0(全閉)であり且つ燃料カットが実行されている場合に1とされるフラグである。その結果、減速フラグ=1の成立が認められない場合には、ステップS20に移行して、油圧通常制御が継続して実行される。一方、上記ステップS12の処理において、減速フラグ=1の成立が認められた場合には次のステップに移行する。
次のステップでは、油圧最大制御が実行される(ステップS14)。ここでは、具体的には、電動オイルポンプによる目標油圧が最大値に制御されて、オイルジェット40へ供給されるオイルの油圧が最大に制御される。次に、アクセル開度に基づいて、内燃機関10が再加速されたか否かが判定される(ステップS16)。その結果、内燃機関10が再加速されたと判定された場合には、ステップS20に移行して、油圧通常制御が実行される。一方、上記ステップS16において内燃機関10が再加速されていないと判定された場合には、次のステップに移行する。次のステップでは、油圧最大制御を実行している継続時間である油圧最大時間tが継続時間T以上か否かが判定される(ステップS18)。その結果、油圧最大時間t≧継続時間Tの成立が認められない場合には、再度ステップS14の処理に移行して、油圧最大制御が継続される。一方、上記ステップS18において油圧最大時間t≧継続時間Tの成立が認められた場合には、クーリングチャンネル内のオイルが全て置換されたと判断されて、次のステップに移行し、油圧通常制御が実行される(ステップS20)。
このように、実施の形態1のシステムによれば、ピストン温度が過剰に上昇してデポジットが滞留するおそれがある場合にオイル流量が最大に増量されるので、オイルの過昇温によるデポジットの生成が抑制される。また、実施の形態1のシステムによれば、クーリングチャンネル内のオイルが置換されるまで油圧最大制御が継続されるので、生成されたデポジットが滞留することによるピストン温度の更なる上昇やデポジットの堆積を抑制することができる。
ところで、上述した実施の形態1のシステムでは、スチール製のピストンを用いた内燃機関10を例に説明したが、アルミニウム製のピストン等、他の材質のピストンにも適用することができる。
また、上述した実施の形態1のシステムでは、オイルジェット40へ供給されるオイルの油圧を制御する油圧制御装置として電動オイルポンプ44を例に説明したが、オイルジェット40からピストンへのオイル供給量を調量して油圧を制御するバルブ機構等、他の油圧制御装置を用いてもよい。
10 内燃機関
12 エンジン本体
14 吸気通路
16 排気通路
40 オイルジェット
42 オイル通路
44 電動オイルポンプ
60 エアフローメータ
100 制御装置
12 エンジン本体
14 吸気通路
16 排気通路
40 オイルジェット
42 オイル通路
44 電動オイルポンプ
60 エアフローメータ
100 制御装置
Claims (1)
- ピストンのクーリングチャンネルに向けてオイルを供給するオイルジェットと、前記オイルジェットへ供給されるオイルの油圧を制御する油圧制御装置と、を有する内燃機関を制御する制御装置において、
前記制御装置は、前記内燃機関の負荷が所定負荷よりも大きい状態から前記内燃機関の減速時に燃料カットを実行する状態に移行した場合に、前記油圧が所定の継続時間の間最大となるように前記油圧制御装置を制御するように構成されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016012257A JP2017133386A (ja) | 2016-01-26 | 2016-01-26 | 内燃機関の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016012257A JP2017133386A (ja) | 2016-01-26 | 2016-01-26 | 内燃機関の制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017133386A true JP2017133386A (ja) | 2017-08-03 |
Family
ID=59504389
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016012257A Pending JP2017133386A (ja) | 2016-01-26 | 2016-01-26 | 内燃機関の制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2017133386A (ja) |
-
2016
- 2016-01-26 JP JP2016012257A patent/JP2017133386A/ja active Pending
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