JP2019019795A - Control device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine.
例えば車両用の内燃機関において、ピストンに向けて冷却用オイルを噴射するオイルジェットを備えたものが公知である。こうした内燃機関では、クランクシャフトにより回転駆動されるオイルポンプから吐出されたオイルを、オイルギャラリに貯留し、オイルギャラリからオイルジェットへのオイルの供給を、オイルジェットバルブの開閉により制御するようになっている。 For example, an internal combustion engine for a vehicle that includes an oil jet that injects cooling oil toward a piston is known. In such an internal combustion engine, oil discharged from an oil pump driven to rotate by a crankshaft is stored in an oil gallery, and oil supply from the oil gallery to the oil jet is controlled by opening and closing an oil jet valve. ing.
しかしながら、かかる内燃機関にあっては、オイルジェットからのオイル噴射を停止すべくオイルジェットバルブを閉弁すると、オイルギャラリ内の油圧が高まり、オイルポンプを駆動するのに必要なポンプ駆動力が増加する。これにより、内燃機関のポンプ駆動損失が増加し、燃費が悪化することがある。 However, in such an internal combustion engine, when the oil jet valve is closed to stop the oil injection from the oil jet, the oil pressure in the oil gallery increases, and the pump driving force required to drive the oil pump increases. To do. As a result, the pump drive loss of the internal combustion engine increases, and the fuel efficiency may deteriorate.
そこで本発明は、かかる事情に鑑みて創案され、その目的は、オイルジェットからのオイル噴射停止時におけるポンプ駆動損失の増加を抑制することができる内燃機関の制御装置を提供することにある。 Accordingly, the present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a control device for an internal combustion engine that can suppress an increase in pump drive loss when oil injection from an oil jet is stopped.
本発明の一の態様によれば、
内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関は、クランクシャフトにより回転駆動されるオイルポンプと、前記オイルポンプの吐出流量を可変にするための可変機構と、前記オイルポンプから吐出されたオイルを貯留するオイルギャラリと、ピストンに向けてオイルを噴射するオイルジェットと、前記オイルギャラリから前記オイルジェットへのオイルの供給を制御するオイルジェットバルブと、を備え、
前記制御装置は、前記可変機構および前記オイルジェットバルブを制御するように構成された制御ユニットを備え、
前記制御ユニットは、前記オイルジェットバルブの開度に応じて前記可変機構を制御し、前記オイルポンプの吐出流量を制御する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置が提供される。
According to one aspect of the invention,
A control device for an internal combustion engine,
The internal combustion engine includes an oil pump that is rotationally driven by a crankshaft, a variable mechanism that makes a discharge flow rate of the oil pump variable, an oil gallery that stores oil discharged from the oil pump, and a piston. An oil jet for injecting oil, and an oil jet valve for controlling the supply of oil from the oil gallery to the oil jet,
The control device includes a control unit configured to control the variable mechanism and the oil jet valve;
The control unit controls the variable mechanism in accordance with the opening degree of the oil jet valve to control the discharge flow rate of the oil pump. An internal combustion engine control apparatus is provided.
好ましくは、前記制御ユニットは、前記オイルジェットバルブの開度が小さいほど前記オイルポンプの吐出流量が小さくなるように前記可変機構を制御する。 Preferably, the control unit controls the variable mechanism so that the discharge flow rate of the oil pump decreases as the opening of the oil jet valve decreases.
好ましくは、前記制御装置は、前記オイルギャラリの油圧を検出するための油圧センサをさらに備え、
前記制御ユニットは、前記オイルジェットバルブの開度に基づき前記オイルポンプの基本目標流量を算出すると共に、前記油圧センサにより検出された油圧と所定の目標油圧との差に基づいてフィードバック補正項を算出し、前記基本目標流量を前記フィードバック補正項により補正して補正後目標流量を算出し、前記補正後目標流量に実際の吐出流量が等しくなるよう前記可変機構を制御する。
Preferably, the control device further includes a hydraulic pressure sensor for detecting a hydraulic pressure of the oil gallery,
The control unit calculates a basic target flow rate of the oil pump based on the opening of the oil jet valve, and calculates a feedback correction term based on a difference between a hydraulic pressure detected by the hydraulic sensor and a predetermined target hydraulic pressure. Then, the basic target flow rate is corrected by the feedback correction term to calculate a corrected target flow rate, and the variable mechanism is controlled so that the actual discharge flow rate becomes equal to the corrected target flow rate.
本発明によれば、オイルジェットからのオイル噴射停止時におけるポンプ駆動損失の増加を抑制することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the increase in the pump drive loss at the time of the oil injection stop from an oil jet can be suppressed.
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお本発明は以下の実施形態に限定されない点に留意すべきである。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the present invention is not limited to the following embodiments.
図1は、本発明の実施形態に係る内燃機関(エンジンともいう)に搭載された潤滑用オイル供給システムを示す。エンジンは車両用ディーゼルエンジンであり、車両はトラック等の大型車両である。しかしながら、車両およびエンジンの種類、形式、用途等に特に限定はなく、例えば車両は乗用車等の小型車両であってもよいし、エンジンはガソリンエンジンであってもよい。 FIG. 1 shows a lubricating oil supply system mounted on an internal combustion engine (also referred to as an engine) according to an embodiment of the present invention. The engine is a vehicle diesel engine, and the vehicle is a large vehicle such as a truck. However, there are no particular limitations on the types, types, applications, and the like of the vehicle and engine. For example, the vehicle may be a small vehicle such as a passenger car, and the engine may be a gasoline engine.
エンジン(便宜上、Eで示す)は、オイルを貯留するオイルパン1と、オイルパン1に貯留されたオイルを吸引して吐出するオイルポンプ2とを備える。オイルポンプ2は、エンジンのクランクシャフト3により回転駆動される。オイルポンプ2は周知の可変容量型オイルポンプであり、その吐出流量を可変にするための可変機構4を一体的に備える。なお可変機構4は別体で設けられてもよい。
The engine (indicated by E for convenience) includes an
オイルポンプ2の下流側には、バイパスバルブ5、入口ギャラリ6およびオイルクーラ7が設けられる。バイパスバルブ5は、三方電磁弁からなり、オイルポンプ2から供給されたオイルを所定の分配比で入口ギャラリ6およびオイルクーラ7に分配する。オイルクーラ7は水冷式であり、冷媒としてのエンジン冷却水が流される冷却水通路8を有する。オイルクーラ7を通過して冷却されたオイルは入口ギャラリ6に送られ、ここで、オイルクーラ7を通過してない未冷却のオイルと混合される。これによりオイルの温度調節が実行される。
A bypass valve 5, an
ここで、バイパスバルブ5から入口ギャラリ6に直接向かうオイルの流れをメインの流れとし、バイパスバルブ5からオイルクーラ7を経て入口ギャラリ6に向かうオイルの流れをバイパスの流れとする。また、バイパスバルブ5において、オイルポンプ2から供給されたオイルを全量入口ギャラリ6に流し、オイルクーラ7に流さないバルブ状態を全閉状態、すなわち開度=0(%)の状態とする。他方、オイルポンプ2から供給されたオイルを全量オイルクーラ7に流し、入口ギャラリ6に流さないバルブ状態を全開状態、すなわち開度=100(%)の状態とする。バイパスバルブ5の開度は、0(%)から100(%)の間で連続的に可変であり、それ故供給されたオイルを、任意の分配比で入口ギャラリ6およびオイルクーラ7に分配可能である。オイルクーラ7に分配されるオイルの流量を制御することにより、入口ギャラリ6にて合流された後のオイルの温度を適切に制御できる。
Here, the oil flow directly from the bypass valve 5 to the
入口ギャラリ6に貯留されたオイルは、オイルフィルタ9とオーバーフローバルブ10を通じて、メインのオイルギャラリ11に送られる。ここでは二つのオイルフィルタ9が並列して設置されているが、その数は任意である。オーバーフローバルブ10は、その入口側すなわち入口ギャラリ6の油圧が所定の開弁圧以上になったときに開弁するバルブであり、例えばオイルフィルタ9の閉塞時等に開弁してシステムを保護する。
The oil stored in the
オイルギャラリ11は、例えばシリンダブロックの内部に形成された比較的大容量のオイル溜めであり、ここからエンジンの各潤滑部に向けてオイルが供給される。かかる潤滑部には、例えば吸排気動弁機構Lb1、ターボチャージャLb2、EGRバルブLb3が含まれる。
The
またエンジンには、ピストン(図示せず)に向けてオイルを噴射するオイルジェット12も備えられており、オイルギャラリ11からオイルジェット12にも向かってオイルが供給される。
The engine is also provided with an
但し、オイルギャラリ11とオイルジェット12の間にはオイルジェットバルブ13が設けられ、オイルジェットバルブ13により、オイルギャラリ11からオイルジェット12へのオイルの供給、ひいてはオイルジェット12からのオイル噴射が制御されるようになっている。
However, an
オイルジェットバルブ13は二方電磁弁からなり、その開度が、0(%)から100(%)の間で連続的に可変である。従ってオイルジェット12からは任意の流量のオイルを噴射できる。オイルジェットバルブ13の開度が100(%)のとき、すなわちオイルジェットバルブ13が全開状態のとき、オイルジェット12からの噴射流量は最大となる。逆にオイルジェットバルブ13の開度が0(%)のとき、すなわちオイルジェットバルブ13が全閉状態のとき、オイルジェット12からの噴射流量は最小となる。
The
本実施形態では、オイルジェットバルブ13をバイパスして別のオイルフィルタ14が設けられ、オイルジェットバルブ13が全閉状態のときでも、極小流量のオイルがオイルギャラリ11からオイルフィルタ14を通じてオイルジェット12に流れ、オイルジェット12から常時排出されるようになっている。但しこうしたバイパスルートやオイルフィルタ14は必須ではなく、省略も可能である。
In the present embodiment, the
他方、本実施形態に係る制御装置は、制御ユニットもしくはコントローラをなす電子制御ユニット(以下「ECU」と称す)100と、後述するセンサ類とを備える。ECU100はCPU、ROM、RAM、入出力ポートおよび記憶装置等を含む。ECU100は、オイルポンプ2の可変機構4、バイパスバルブ5、およびオイルジェットバルブ13を制御するように構成され、プログラムされている。
On the other hand, the control device according to the present embodiment includes a control unit or an electronic control unit (hereinafter referred to as “ECU”) 100 serving as a controller, and sensors described later.
センサ類に関しては、オイルギャラリ11内の油圧を検出するための油圧センサ21と、オイルギャラリ11内の油温を検出するための油温センサ22とが設けられ、これらセンサの出力信号はECU100に送られる。
Regarding the sensors, a
次に、本実施形態の制御について説明する。 Next, the control of this embodiment will be described.
オイルジェット12からのオイル噴射時、ECU100は、オイルジェットバルブ13を開弁する。すると比較的高圧のオイルギャラリ11内のオイルがオイルジェット12に送られ、オイルジェット12からピストンに向かってオイルが勢いよく噴出される。このときECU100は、別途推定されるピストン温度等に応じてオイルジェットバルブ13の開度を制御し、オイルジェット12からのオイル噴射流量を制御する。例えばピストン温度が高い程、オイル噴射流量を増大する。
When oil is injected from the
他方、オイルジェット12からのオイル噴射の停止時には、ECU100は、オイルジェットバルブ13を閉弁すなわち全閉状態に制御する。これによりオイルジェット12からは、前述したように、極小流量のオイルが単に漏れ出すのみとなる。
On the other hand, when oil injection from the
ところで、オイルジェットバルブ13を全閉状態にすると、オイルギャラリ11内の油圧が高まり、ひいてはオイルポンプ2の出口側の系全体の圧力が高まる。すると、オイルポンプ2を駆動するのに必要なポンプ駆動力が増加する。これにより、エンジンEのポンプ駆動損失が増加し、燃費が悪化することがある。
By the way, when the
そこで、本実施形態のECU100は、オイルジェットバルブ13の開度に応じて可変機構4を制御し、オイルポンプ2の吐出流量を制御する。具体的には、ECU100は、オイルジェットバルブ13の開度が小さいほどオイルポンプ2の吐出流量が小さくなるように可変機構4を制御する。
Therefore, the
より詳細には、ECU100は、図2に示すルーチンを所定の演算周期τ(例えば10msec)毎に繰り返し実行することにより、オイルポンプ2の吐出流量を制御する。
More specifically, the
ステップS101において、ECU100は、オイルジェットバルブ13の開度Vを(%)取得する。なおオイルジェットバルブ13の開度VはECU100自身が制御しているので、ここではECU100からオイルジェットバルブ13に送られる指示開度が取得される。
In step S101, the
次にステップS102において、ECU100は、開度Vに対応した、オイルポンプ2の吐出流量の目標値である目標流量Qbを、図3に示すような所定のマップから算出する。図示するように、マップにおいては、開度Vが小さい程、小さくなる目標流量Qbが入力されている。そして目標流量Qbは、全開開度=100(%)のとき最大、全閉開度=0(%)のとき最小となる。
Next, in step S102, the
次にステップS103において、ECU100は、オイルポンプ2の実際の吐出流量が、算出した目標流量Qbに等しくなるよう、可変機構4を制御し、オイルポンプ2の吐出流量(ポンプ流量)を制御する。
Next, in step S103, the
この制御によれば、オイルジェットバルブ13が全閉状態のとき、目標流量Qbは最小となるため、ポンプ駆動力を効果的に低下させることができる。よって、オイルジェット12からのオイル噴射停止時におけるポンプ駆動損失の増加、ひいては燃費悪化を効果的に抑制することができる。
According to this control, when the
また、オイルジェットバルブ13の開度が0(%)と100(%)の間の中間開度のときでも、目標流量Qbを、その最大値よりは低下させることができ、ポンプ駆動力を低下させることができる。よってこのときでもポンプ駆動損失の増加および燃費悪化を効果的に抑制することができる。
Further, even when the opening degree of the
他方、オイルジェットバルブ13の開度が100(%)のときには、目標流量Qbを最大値とし、オイルジェット12から十分な流量のオイル噴射を実行することができ、ピストンを確実に冷却できる。従ってオイルジェット12の所期の性能を確実に満足することができる。
On the other hand, when the opening degree of the
このように本実施形態によれば、ECU100が、オイルジェットバルブ13の開度Vに応じて可変機構4を制御し、オイルポンプ2の吐出流量を制御するため、オイルジェット12からのオイル噴射停止時におけるポンプ駆動損失の増加を抑制することができる。
As described above, according to this embodiment, the
次に、他の実施形態を説明する。前述の基本実施形態が、図2に示したようなフィードフォワード(F/F)制御により可変機構4を制御したのに対し、この他の実施形態は、図4に示すようなフィードフォワード制御とフィードバック(F/B)制御の組み合わせにより可変機構4を制御する点で、前述の基本実施形態と異なる。 Next, another embodiment will be described. The above-described basic embodiment controls the variable mechanism 4 by feedforward (F / F) control as shown in FIG. 2, whereas this other embodiment is different from feedforward control as shown in FIG. This is different from the basic embodiment described above in that the variable mechanism 4 is controlled by a combination of feedback (F / B) control.
ステップS201において、ECU100は、オイルジェットバルブ13の開度V(%)と、油圧センサ21により検出されたオイルギャラリ11内の油圧(ギャラリ圧)Pとを取得する。
In step S <b> 201, the
次にステップS202において、ECU100は、前記ステップS102と同様、図3に示したマップから開度Vに対応した目標流量Qbを算出する。この目標流量Qbは、フィードフォワード制御の部分に対応するフィードフォワード項をなすと共に、後に算出される補正後目標流量Qb’の基礎となる基本目標流量をなす。
Next, in step S202, the
次にステップS203において、ECU100は、取得した油圧Pと所定の目標油圧Ptとの差ΔP(=Pt−P)に基づいてフィードバック(F/B)補正項ΔQを算出する。このフィードバック補正項ΔQは、フィードバック制御の部分に対応するフィードバック項をなすと共に、基本目標流量Qbを補正するための補正項をなす。フィードバック補正項ΔQは、差ΔPがゼロのときゼロであり、差ΔPが大きい程大きくなる値である。フィードバック補正項ΔQは、公知のPID制御等の手法に則り差ΔPに基づいて算出される。
Next, in step S203, the
次にステップS204において、ECU100は、目標流量Qbにフィードバック補正項ΔQを加算して補正後目標流量Qb’を算出する(Qb’=Qb+ΔQ)。
Next, in step S204, the
最後にステップS205において、ECU100は、オイルポンプ2の実際の吐出流量が、算出した補正後目標流量Qb’に等しくなるよう、可変機構4を制御し、オイルポンプ2の吐出流量(ポンプ流量)を制御する。
Finally, in step S205, the
この制御によれば、オイルギャラリ11内の油圧Pを目標油圧Ptに近づけるようフィードバック制御するので、これによってもオイルジェット12からのオイル噴射停止時におけるポンプ駆動損失の増加および燃費悪化を効果的に抑制できる。すなわち、オイル噴射停止時にオイルジェットバルブ13が全閉にされ、オイルギャラリ11内の油圧Pが目標油圧Ptから上昇した場合、その油圧Pを目標油圧Ptに下げるべく、オイルポンプ2の吐出流量を低下させることができる。従って、オイルギャラリ11内の油圧低下を一層促進してポンプ駆動損失増加を一層抑制することができる。
According to this control, feedback control is performed so that the oil pressure P in the
以上、本発明の実施形態を詳細に述べたが、本発明の実施形態は他にも様々考えられる。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described in detail, various embodiment of this invention can be considered variously.
(1)例えば、図1に示した構成は、図5に示す如く変更することも可能である。図5に示す変形例では、オイルポンプ2自体は可変容量型でない定容量型とされるが、エンジンEのクランクシャフトに対するオイルポンプ2の相対的な回転速度を変化させることにより、オイルポンプ2の吐出流量を実質的に可変としている。このため、エンジンEのクランクシャフトとオイルポンプ2の間に変速機30が設けられ、変速機30の変速比の変更により、オイルポンプ2の吐出流量が変化させられる。よって変速機30は、オイルポンプ2の吐出流量を可変にするための可変機構4をなす。変速機30はECU100により制御される。変速機30はCVT等の無段変速機であるのが好ましい。
(1) For example, the configuration shown in FIG. 1 can be modified as shown in FIG. In the modification shown in FIG. 5, the
(2)オイルジェットバルブ13は、全開か全閉にのみ制御されてもよい。すなわち、オイルジェット12からのオイル噴射時に全開、オイル噴射停止時に全閉となるよう制御されてもよい。このときにも図3のマップは使用可能である。あるいは、図3のマップを使用せず、単に全開時に大、全閉時に小となる二つの目標流量を予め定めておいてもよい。
(2) The
(3)図1および図5に示した構成は、例えばよりシンプルになるよう変更することも可能である。例えばオイルクーラ7を含む温度調節部は省略してもよい。またオイルフィルタ9は必ずしも図示の位置になくてもよく、省略してもよい。
(3) The configuration shown in FIGS. 1 and 5 can be changed to be simpler, for example. For example, the temperature adjusting unit including the
本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。 The embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes all modifications, applications, and equivalents included in the concept of the present invention defined by the claims. Therefore, the present invention should not be construed as being limited, and can be applied to any other technique belonging to the scope of the idea of the present invention.
2 オイルポンプ
3 クランクシャフト
4 可変機構
11 オイルギャラリ
12 オイルジェット
13 オイルジェットバルブ
100 電子制御ユニット(ECU)
E 内燃機関(エンジン)
2 Oil pump 3 Crankshaft 4
E Internal combustion engine
Claims (3)
前記内燃機関は、クランクシャフトにより回転駆動されるオイルポンプと、前記オイルポンプの吐出流量を可変にするための可変機構と、前記オイルポンプから吐出されたオイルを貯留するオイルギャラリと、ピストンに向けてオイルを噴射するオイルジェットと、前記オイルギャラリから前記オイルジェットへのオイルの供給を制御するオイルジェットバルブと、を備え、
前記制御装置は、前記可変機構および前記オイルジェットバルブを制御するように構成された制御ユニットを備え、
前記制御ユニットは、前記オイルジェットバルブの開度に応じて前記可変機構を制御し、前記オイルポンプの吐出流量を制御する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。 A control device for an internal combustion engine,
The internal combustion engine includes an oil pump that is rotationally driven by a crankshaft, a variable mechanism that makes a discharge flow rate of the oil pump variable, an oil gallery that stores oil discharged from the oil pump, and a piston. An oil jet for injecting oil, and an oil jet valve for controlling the supply of oil from the oil gallery to the oil jet,
The control device includes a control unit configured to control the variable mechanism and the oil jet valve;
The control unit for an internal combustion engine, wherein the control unit controls the variable mechanism according to an opening degree of the oil jet valve to control a discharge flow rate of the oil pump.
請求項1に記載の内燃機関の制御装置。 2. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the control unit controls the variable mechanism such that a discharge flow rate of the oil pump decreases as an opening degree of the oil jet valve decreases.
前記制御ユニットは、前記オイルジェットバルブの開度に基づき前記オイルポンプの基本目標流量を算出すると共に、前記油圧センサにより検出された油圧と所定の目標油圧との差に基づいてフィードバック補正項を算出し、前記基本目標流量を前記フィードバック補正項により補正して補正後目標流量を算出し、前記補正後目標流量に実際の吐出流量が等しくなるよう前記可変機構を制御する
請求項1または2に記載の内燃機関の制御装置。 The control device further includes a hydraulic pressure sensor for detecting the hydraulic pressure of the oil gallery,
The control unit calculates a basic target flow rate of the oil pump based on the opening of the oil jet valve, and calculates a feedback correction term based on a difference between a hydraulic pressure detected by the hydraulic sensor and a predetermined target hydraulic pressure. The corrected target flow rate is calculated by correcting the basic target flow rate with the feedback correction term, and the variable mechanism is controlled so that the actual discharge flow rate becomes equal to the corrected target flow rate. Control device for internal combustion engine.
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