JP2020197178A - 内燃機関の油温制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】長時間の間、内燃機関が高負荷で運転されて潤滑油の温度が高温となるような場合では、潤滑油の温度を適切に低下させることが可能であり、潤滑油の温度が過度に低い場合では、潤滑油の温度を適切に上昇させることができる、内燃機関の油温制御システムを提供する。【解決手段】内燃機関クーラントが循環される内燃機関クーラント循環経路１０Ｒと、被冷却部材２０を冷却する別系統クーラントが循環される別系統クーラント循環経路２０Ｒと、潤滑油を冷却するオイルクーラ４０と、オイルクーラへのクーラントの経路を、内燃機関クーラント循環経路から供給して内燃機関クーラント循環経路に戻す内燃機関経路４５Ａ、別系統クーラント循環経路から供給して別系統クーラント循環経路に戻す別系統経路４５Ｂ、のいずれかに切替可能な経路切替装置７１、７２と、内燃機関１０の潤滑油の温度に基づいて経路切替装置を制御する制御装置５０とを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の潤滑油の温度を制御する、内燃機関の油温制御システムに関する。

内燃機関内には潤滑油が循環されており、潤滑油は、潤滑、密封、冷却、防錆等の種々の役割を果たしている。内燃機関の潤滑油は、温度が高過ぎると粘度が低下し、潤滑個所で油膜切れを起こす可能性があるので、潤滑油の温度は高温側油温閾値以下に維持されていることが好ましい。そのため、内燃機関を搭載している一部の車両では、潤滑油の温度を高温側油温閾値以下に維持するために、オイルクーラを搭載して潤滑油の温度を適宜冷却している。

また例えば、特許文献１に記載の内燃機関の制御装置では、オイルパンに貯留している潤滑油を内燃機関に循環させてオイルパンに戻すオイル循環経路中に、内燃機関の前回運転時において、潤滑油の一部を保温状態で貯留、または、蓄熱部材に蓄熱、することができる蓄熱部を有している。そしてＥＣＵ（制御装置）が、蓄熱部を経由するオイル循環経路と、蓄熱部をバイパスするオイル循環経路と、を切り替え可能とされており、蓄熱部を経由した潤滑油は蓄熱部にて熱交換される。潤滑油温度が過度に低い場合では、蓄熱部を経由させることで潤滑油の温度を上昇させることが可能であり、潤滑油温度が過度に高い場合では、蓄熱部を経由させることで潤滑油の温度を低下させることが可能である。

特開２０１０−２０３２６３号公報

例えば内燃機関が長時間の間、高負荷で運転された場合、当該長時間の間、高温になった潤滑油がオイルパンに戻される。特許文献１に記載の、オイル循環経路に蓄熱部を有するシステムでは、蓄熱部を経由させて潤滑油を循環させることで、蓄熱部で熱交換させて高温の潤滑油の温度を低下させることができる。しかし、長時間の間、高温の潤滑油の熱を蓄熱部に蓄積していくので、蓄熱部の温度が徐々に上昇していく。蓄熱部は放熱しないので、やがて蓄熱部で熱交換ができなくなるまで温度が上昇して、循環させる潤滑油の温度を低下させることができなくなる可能性がある。

また、オイルクーラを搭載した車両では、オイルクーラの容量や効率を上げ過ぎると、潤滑油の温度が必要以上に低くなり、潤滑油の粘度が上昇して燃費の悪化を招く可能性がある。またオイルクーラには、冷却用のクーラントが循環されており、内燃機関の冷却用のクーラントをオイルクーラにも循環させている車両がある。内燃機関の冷却用のクーラントをオイルクーラにも循環させた場合、長時間の高負荷運転時では、クーラントの温度が上昇し、潤滑油の温度を適切に低下させることができなくなる可能性がある。そこでオイルクーラ用のクーラントを、オイルクーラ用循環経路（内燃機関のクーラント循環経路とは別の循環経路）で循環させている車両がある。一般的には、オイルクーラ用のクーラントの温度は、内燃機関用のクーラントの温度よりも低いので、オイルクーラ用循環経路でオイルクーラへのクーラントを循環させるシステムでは、潤滑油の温度が過度に低い場合、潤滑油の温度を適切に上昇させることができない可能性がある。

本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、長時間の間、内燃機関が高負荷で運転されて潤滑油の温度が高温となるような場合では、潤滑油の温度を適切に低下させることが可能であり、潤滑油の温度が過度に低い場合では、潤滑油の温度を適切に上昇させることができる、内燃機関の油温制御システムを提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明の第１の発明は、内燃機関の潤滑油の温度を制御する内燃機関の油温制御システムであって、前記内燃機関を冷却する内燃機関クーラントが循環される内燃機関クーラント循環経路と、前記内燃機関とは別の部材である被冷却部材を冷却する別系統クーラントが、前記内燃機関クーラント循環経路とは別の経路で循環される別系統クーラント循環経路と、前記潤滑油を冷却するオイルクーラと、前記オイルクーラへのクーラントの経路を、前記内燃機関クーラントを前記内燃機関クーラント循環経路から供給して当該内燃機関クーラント循環経路に戻す内燃機関経路、あるいは前記別系統クーラントを前記別系統クーラント循環経路から供給して当該別系統クーラント循環経路に戻す別系統経路、のいずれかに切り替え可能な経路切替装置と、前記内燃機関の前記潤滑油の温度に基づいて前記経路切替装置を制御する制御装置と、を有している、内燃機関の油温制御システムである。

次に、本発明の第２の発明は、上記第１の発明に係る内燃機関の油温制御システムであって、前記制御装置は、所定時間経過後の前記潤滑油の温度を予測する潤滑油温度予測部と、予測した前記所定時間経過後の前記潤滑油の温度が高温側閾値を超えない判定した場合に前記内燃機関経路となるように前記経路切替装置を制御する内燃機関経路切替部と、予測した前記所定時間経過後の前記潤滑油の温度が前記高温側閾値を超えると判定した場合に前記別系統経路となるように前記経路切替装置を制御する別系統経路切替部と、を有している、内燃機関の油温制御システムである。

次に、本発明の第３の発明は、上記第２の発明に係る内燃機関の油温制御システムであって、前記内燃機関は、車両に搭載されており、前記制御装置は、前記内燃機関の運転状態を検出可能であり、前記潤滑油温度予測部にて前記所定時間経過後の前記潤滑油の温度を予測する場合、前記内燃機関の負荷である内燃機関負荷と、前記内燃機関が搭載されている前記車両の速度である車速と、を含む前記運転状態に基づいて予測する、内燃機関の油温制御システムである。

次に、本発明の第４の発明は、上記第１の発明〜第３の発明のいずれか１つに係る内燃機関の油温制御システムであって、前記経路切替装置は、前記オイルクーラへのクーラントの経路を前記内燃機関経路あるいは前記別系統経路、のいずれかに切り替え可能であるとともに、経路開度を調整して切り替えた経路からのクーラントの流量を調整可能であり、前記制御装置は、前記潤滑油の温度が第１低温側閾値を下回る場合、前記内燃機関経路となるように前記経路切替装置を制御するとともに、前記潤滑油の温度に基づいて前記経路切替装置の前記経路開度を調整する内燃機関経路切替・調整部、を有している、内燃機関の油温制御システムである。

次に、本発明の第５の発明は、上記第１の発明〜第４の発明のいずれか１つに係る内燃機関の油温制御システムであって、前記内燃機関の運転時に、昇温された前記内燃機関クーラントの一部を保温した状態で貯留しておくことが可能な保温貯留部を有し、前記経路切替装置は、前記オイルクーラへのクーラントの経路を、前記内燃機関経路、前記別系統経路、前記保温貯留部内に保温及び貯留されている前記内燃機関クーラントを前記保温貯留部から供給して当該保温貯留部に戻す保温貯留経路、のいずれかに切り替え可能であり、前記制御装置は、前記潤滑油の温度が第２低温側閾値を下回る場合、前記保温貯留経路となるように前記経路切替装置を制御する保温貯留経路切替部、を有している、内燃機関の油温制御システムである。

第１の発明では、例えば、長時間の間、内燃機関が高負荷で運転されて潤滑油の温度が高温となるような場合では、内燃機関クーラントの温度よりも別系統クーラントの温度のほうが低いので、経路切替装置を用いてオイルクーラへのクーラントの経路を別系統経路に切り替える。これにより、潤滑油の温度を適切に低下させることが可能である。また、潤滑油の温度が過度に低い場合では、経路切替装置を用いてオイルクーラへのクーラントの経路を内燃機関経路に切り替えることで、潤滑油の温度を適切に上昇させることができる。

第２の発明によれば、所定時間経過後の潤滑油の温度が高温側閾値を超えると予測した場合であって実際の潤滑油の温度が高温側閾値を超えてしまう前に、オイルクーラへのクーラントの経路を別系統経路に切り替えることで、潤滑油の温度が高温側閾値を超えてしまうことを未然に防ぐことができる。

第３の発明によれば、所定時間経過後の潤滑油の温度が高温側閾値を超えるか否を、より適切に予測することができる。

第４の発明によれば、潤滑油の温度に応じてオイルクーラへのクーラントの経路に循環させるクーラントの流量を調整できる。潤滑油の温度が第１低温側閾値を下回る場合、例えば、オイルクーラに循環させる内燃機関クーラントの流量を絞ることで潤滑油の放熱量を低減させて、より短時間で潤滑油の温度を上昇させることができる。

第５の発明によれば、潤滑油の温度が第２低温側閾値を下回るほど非常に低い場合、保温貯留部にて保温されている内燃機関クーラントを用いて潤滑油の温度を適切に上昇させることができる。

内燃機関システム、及び内燃機関の油温制御システム、の全体構成を説明する図であり、クーラントが循環される各経路を説明する図である。 経路切替装置の構造の例（例１）を説明する模式図である。 図２に示す経路切替装置において、経路開度を調整する様子を説明する図である。 経路切替装置の構造の例（例２）を説明する模式図である。 図４に示す経路切替装置において、経路開度を調整する様子を説明する図である。 制御装置の処理手順の例を説明するフローチャートである。

以下に本発明を実施するための形態を図面を用いて説明する。まず図１を用いて、本発明の内燃機関の油温制御システム２を有する内燃機関システム１の全体構成について説明する。本実施の形態の説明では、内燃機関の例として、車両に搭載された内燃機関１０（例えばディーゼルエンジン）を用いて説明する。

●［内燃機関システム１、油温制御システム２、の全体構成（図１）］
図１に示すように、内燃機関システム１は、内燃機関１０、第１熱交換器１８、被冷却部材２０、第２熱交換器２８、保温貯留部３０、オイルクーラ４０、経路切替装置７１、７２、制御装置５０等を有している。

内燃機関１０には、内部を循環した内燃機関クーラントの流出口が設けられており、当該流出口には、第１往路配管１１の流入側が接続されている。また内燃機関１０には、内燃機関クーラントの流入口が設けられており、当該流入口には、第１復路配管１２の流出側が接続されている。

第１熱交換器１８は、内燃機関用ラジエターであり、第１熱交換器１８には、内部を循環して放熱した内燃機関クーラントの流出口が設けられており、当該流出口には、第１復路配管１２の流入側が接続されている。また第１熱交換器１８には、内燃機関クーラントの流入口が設けられており、当該流入口には、第１往路配管１１の流出側が接続されている。そして、第１往路配管１１、第１熱交換器１８、第１復路配管１２にて、内燃機関１０を冷却する内燃機関クーラントが循環される内燃機関クーラント循環経路１０Ｒが形成されている。

内燃機関１０には、循環ポンプ１１Ｐ、サーモスタット装置１１Ｓ、第１クーラント温度検出手段６１が設けられている。循環ポンプ１１Ｐは、機械ポンプまたは電動ポンプであり、サーモスタット装置１１Ｓから流入される内燃機関クーラントを、内燃機関１０内のクーラント循環経路へ圧送する。循環ポンプは、機械ポンプの場合では内燃機関の運転中に自動的に駆動され、電動ポンプの場合では内燃機関の運転中に制御装置５０からの制御信号で駆動される。第１クーラント温度検出手段６１は、例えば温度センサであり、内燃機関１０から圧送される（または内燃機関１０内を循環する）内燃機関クーラントの温度に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。

サーモスタット装置１１Ｓは、内燃機関１０内の循環配管１１Ｊと第１復路配管１２と循環ポンプ１１Ｐに接続されている。そしてサーモスタット装置１１Ｓは、内燃機関クーラントの温度に応じて、循環配管１１Ｊから流入される内燃機関クーラントを循環ポンプ１１Ｐに吐出するか、第１復路配管１２から流入される内燃機関クーラントを循環ポンプ１１Ｐに吐出するか、を切り替える。例えばサーモスタット装置１１Ｓは、内燃機関クーラントの温度が約８０［℃］以上の場合は、第１復路配管１２の流入口を開口して循環配管１１Ｊの流入口を閉鎖し、第１復路配管１２から流入される内燃機関クーラントを循環ポンプ１１Ｐに吐出する。また例えばサーモスタット装置１１Ｓは、内燃機関クーラントの温度が約８０［℃］未満の場合（数［℃］程度のヒステリシスを有する）、循環配管１１Ｊの流入口を開口して第１復路配管１２の流入口を閉鎖し、循環配管１１Ｊから流入される内燃機関クーラントを循環ポンプ１１Ｐに吐出する。

また第１往路配管１１のいずれかの位置には、第１分岐往路配管１１Ａの流入側が接続され、第１復路配管１２のいずれかの位置には、第１分岐復路配管１２Ａの流出側が接続されている。また第１往路配管１１のいずれかの位置には、第３分岐往路配管３１の流入側が接続され、第１復路配管１２のいずれかの位置には、第３分岐復路配管３２の流出側が接続されている。

被冷却部材２０は、例えばインタークーラであり、内燃機関システム１は、図示省略しているがターボチャージャ等の過給機を有している。被冷却部材２０には、内部を循環した別系統クーラントの流出口が設けられており、当該流出口には、第２往路配管２１の流入側が接続されている。また被冷却部材２０には、別系統クーラントの流入口が設けられており、当該流入口には、第２復路配管２２の流出側が接続されている。

第２熱交換器２８は、例えばインタークーラ用ラジエターであり、第２熱交換器２８には、内部を循環して放熱した別系統クーラントの流出口が設けられており、当該流出口には、第２復路配管２２の流入側が接続されている。また第２熱交換器２８には、別系統クーラントの流入口が設けられており、当該流入口には、第２往路配管２１の流出側が接続されている。そして、第２往路配管２１、第２熱交換器２８、第２復路配管２２にて、内燃機関１０とは別の部材である被冷却部材２０を冷却する別系統クーラントが、内燃機関クーラント循環経路１０Ｒとは別の経路で循環される別系統クーラント循環経路２０Ｒが形成されている。

被冷却部材２０には、循環ポンプ２１Ｐ、第２クーラント温度検出手段６２が設けられている。循環ポンプ２１Ｐは、例えば制御装置５０から制御される電動ポンプであり（機械ポンプでもよい）、被冷却部材２０内を循環した別系統クーラントを、被冷却部材２０から第２往路配管２１内へと圧送する。循環ポンプは、機械ポンプの場合では内燃機関の運転中に自動的に駆動され、電動ポンプの場合では内燃機関の運転中に制御装置５０からの制御信号で駆動される。第２クーラント温度検出手段６２は、例えば温度センサであり、被冷却部材２０から圧送される別系統クーラントの温度に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。

また第２往路配管２１のいずれかの位置には、第２分岐往路配管２１Ａの流入側が接続されている。また第２復路配管２２のいずれかの位置には、第２分岐復路配管２２Ａの流出側が接続されている。

保温貯留部３０は、内燃機関の運転時（例えば内燃機関１０の暖機運転後）に、昇温された内燃機関クーラントの一部を保温した状態で貯留しておくことが可能である。保温貯留部３０には、内燃機関１０からの内燃機関クーラントが流入される流入口を有しており、当該流入口には、第３分岐往路配管３１の流出側が接続されている。なお、第３分岐往路配管３１のいずれかの位置には、制御装置５０から開閉制御される制御弁３１Ｖが設けられている。また保温貯留部３０には、内部に貯留している内燃機関クーラントの流出口を有しており、当該流出口には、第３分岐復路配管３２の流入側が接続されている。

保温貯留部３０には、第３クーラント温度検出手段６３が設けられている。第３クーラント温度検出手段６３は、例えば温度センサであり、保温貯留部３０内に蓄えられているクーラント（内燃機関クーラントの一部）の温度に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。

例えば制御装置５０は、第１クーラント温度検出手段６１を用いて検出したクーラントの温度が、保温貯留部３０にて保温するべき所定温度範囲となった場合に制御弁３１Ｖを開状態にして、第１往路配管１１内の内燃機関クーラントの一部を、第３分岐往路配管３１を経由させて保温貯留部３０に蓄える。なお、保温貯留部３０の容量を超えた内燃機関クーラントは、第３分岐復路配管３２を経由して第１復路配管１２に戻される。そして制御装置５０は、第３クーラント温度検出手段６３にて検出した保温貯留部３０内のクーラントの温度が所定温度範囲となった場合、制御弁３１Ｖを閉状態にする。

また保温貯留部３０には、自身が保温及び貯留しているクーラント（内燃機関クーラントの一部）を流出させる保温流出口が設けられており、当該保温流出口には、貯留往路配管３１Ａの流入側が接続されている。また保温貯留部３０には、保温流出口から流出させたクーラント（内燃機関クーラントの一部）が戻ってくる保温流入口が設けられており、当該保温流入口には、貯留復路配管３２Ａの流出側が接続されている。また保温貯留部３０には、循環ポンプ３１Ｐが設けられている。循環ポンプ３１Ｐは、例えば制御装置５０から制御される電動ポンプであり、保温貯留部３０内に保温及び貯留されているクーラントを貯留往路配管３１Ａ内に圧送する。循環ポンプ３１Ｐは、保温貯留部３０内のクーラントをオイルクーラ４０に循環させる場合に、制御装置５０からの制御信号によって駆動される。貯留往路配管３１Ａと貯留復路配管３２Ａは、保温貯留部３０内に保温及び貯留されている内燃機関クーラントを、保温貯留部３０からオイルクーラ４０に向けて供給して当該保温貯留部３０に戻す保温貯留経路４５Ｃを形成している。

オイルクーラ４０には、内燃機関１０内に循環された潤滑油が流入される潤滑油流入口が設けられており、当該潤滑油流入口には、潤滑油往路配管４１の流出側が接続されている。またオイルクーラ４０には、潤滑油流入口から流入されて冷却された潤滑油を流出させる潤滑油流出口が設けられており、当該潤滑油流出口には、潤滑油復路配管４２の流入側が接続されている。

また、潤滑油往路配管４１の流入側は内燃機関１０に設けられた潤滑油流出口に接続され、潤滑油復路配管４２の流出側は内燃機関１０に設けられた潤滑油流入口に接続されている。また内燃機関１０には、循環ポンプ４１Ｐ、潤滑油温度検出手段６４、潤滑油圧力検出手段６５が設けられている。循環ポンプ４１Ｐは、機械ポンプまたは電動ポンプであり、内燃機関１０内を循環した潤滑油を、内燃機関１０から潤滑油往路配管４１内へと圧送する。循環ポンプは、機械ポンプの場合では内燃機関の運転中に自動的に駆動され、電動ポンプの場合では内燃機関の運転中に制御装置５０からの制御信号で駆動される。潤滑油温度検出手段６４は、例えば温度センサであり、内燃機関１０から圧送される潤滑油の温度に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。潤滑油圧力検出手段６５は、例えば圧力センサであり、内燃機関１０内で循環される潤滑油の圧力に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。

またオイルクーラ４０には、冷却用のクーラントが流入されるクーラント流入口が設けられており、当該クーラント流入口には、クーラント往路配管４１Ａの流出側が接続されている。またオイルクーラ４０には、流入されたクーラントを流出させるクーラント流出口が設けられており、当該クーラント流出口には、クーラント復路配管４２Ａの流入側が接続されている。

経路切替装置７１には、共通口７１Ｄ（図３、図５参照）が設けられており、当該共通口７１Ｄには、クーラント往路配管４１Ａの流入側が接続されている。また経路切替装置７１には、第１選択口７１Ａと第２選択口７１Ｂと第３選択口７１Ｃ（図３、図５参照）が設けられている。第１選択口７１Ａ（図３、図５参照）には、第２分岐往路配管２１Ａの流出側が接続されている。第２選択口７１Ｂ（図３、図５参照）には、第１分岐往路配管１１Ａの流出側が接続されている。第３選択口７１Ｃ（図３、図５参照）には、貯留往路配管３１Ａの流出側が接続されている。また経路切替装置７１には、切替駆動手段７１Ｍが設けられている。切替駆動手段７１Ｍは、例えば電動モータであり、制御装置５０からの制御信号にて駆動され、共通口７１Ｄ（図３、図５参照）に第１選択口７１Ａ、第２選択口７１Ｂ、第３選択口７１Ｃ（図３、図５参照）のいずれかを接続、またはいずれも接続しない、とすることが可能である。

経路切替装置７２には、共通口（７１Ｄ）（図３、図５参照）が設けられており、当該共通口（７１Ｄ）には、クーラント復路配管４２Ａの流出側が接続されている。また経路切替装置７２には、第１選択口（７１Ａ）と第２選択口（７１Ｂ）と第３選択口（７１Ｃ）（図３、図５参照）が設けられている。第１選択口（７１Ａ）（図３、図５参照）には、第２分岐復路配管２２Ａの流入側が接続されている。第２選択口（７１Ｂ）（図３、図５参照）には、第１分岐復路配管１２Ａの流入側が接続されている。第３選択口（７１Ｃ）（図３、図５参照）には、貯留復路配管３２Ａの流入側が接続されている。また経路切替装置７２には、切替駆動手段７２Ｍが設けられている。切替駆動手段７２Ｍは、例えば電動モータであり、制御装置５０からの制御信号にて駆動され、共通口（７１Ｄ）（図３、図５参照）に第１選択口（７１Ａ）、第２選択口（７１Ｂ）、第３選択口（７１Ｃ）（図３、図５参照）のいずれかを接続、またはいずれも接続しない、とすることが可能である。

第１分岐往路配管１１Ａと第１分岐復路配管１２Ａは、オイルクーラ４０へのクーラントの経路を、内燃機関クーラントを内燃機関クーラント循環経路１０Ｒから供給して当該内燃機関クーラント循環経路１０Ｒに戻す内燃機関経路４５Ａを形成している。第２分岐往路配管２１Ａと第２分岐復路配管２２Ａは、オイルクーラ４０へのクーラントの経路を、別系統クーラントを別系統クーラント循環経路２０Ｒから供給して当該別系統クーラント循環経路２０Ｒに戻す別系統経路４５Ｂを形成している。貯留往路配管３１Ａと貯留復路配管３２Ａは、オイルクーラ４０へのクーラントの経路を、保温貯留部３０内に保温及び貯留されている内燃機関クーラントを保温貯留部３０から供給して当該保温貯留部３０に戻す保温貯留経路４５Ｃを形成している。

内燃機関１０は単数または複数のシリンダを有しており、各シリンダにインジェクタ６８が設けられている。インジェクタ６８には、コモンレール（図示省略）を介して燃料が供給されており、インジェクタ６８は、制御装置５０からの制御信号によって駆動され、それぞれのシリンダ内に燃料を噴射する。

また内燃機関１０には、回転検出手段６６等が設けられている。回転検出手段６６は、例えば回転センサであり、内燃機関１０のクランクシャフトの回転数（すなわち、エンジン回転数）に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。

車速検出手段６７は、例えば車両速度検出センサであり、車両の車輪等に設けられている。車速検出手段６７は、車両の車輪の回転速度に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。

制御装置５０は、ＣＰＵや記憶手段５２等を有している。制御装置５０は、図１に示す各検出手段や各アクチュエータに限定されず、上記の検出手段を含めた各種の検出手段からの検出信号に基づいて内燃機関１０の運転状態を検出可能である。また、制御装置５０は、上記のインジェクタ６８や循環ポンプ含む各種のアクチュエータを制御する。記憶手段５２は、例えばＦｌａｓｈ−ＲＯＭ等の記憶装置であり、後述する処理を実行するためのプログラムやデータ等が記憶されている。

また制御装置５０は、潤滑油温度予測部５１Ａ、内燃機関経路切替部５１Ｂ、別系統経路切替部５１Ｃ、内燃機関経路切替・調整部５１Ｄ、保温貯留経路切替部５１Ｅ等を有しており、これらについては後述する。

●［経路切替装置７１の構造（図２〜図５）］
次に図２及び図３を用いて経路切替装置７１の構造（例１）を説明し、図４及び図５を用いて経路切替装置７１の構造（例２）について説明する。経路切替装置７１はオイルクーラ４０へのクーラントの往路の経路を切り替え、経路切替装置７２はオイルクーラ４０からのクーラントの復路の経路を切り替える。なお、経路切替装置７２の構造は経路切替装置７１の構造と同じであるので、経路切替装置７２の構造の説明については省略する。

［経路切替装置７１の構造（例１）（図２、図３）］
図２及び図３に示す経路切替装置７１（例１）は、ベース部７１Ｓ、旋回部７１Ｒ、切替駆動手段７１Ｍ等を有している。旋回部７１Ｒは、ベース部７１Ｓに対して旋回中心軸線７１Ｊ回りに旋回可能であり、切替駆動手段７１Ｍによって旋回可能とされている。切替駆動手段７１Ｍは、例えば電動のステップモータであり、制御装置５０からの制御信号に基づいて制御される。なお、エンコーダを備えた電動モータを用いて、エンコーダで回転角度をモニタしながら旋回させてもよい。

ベース部７１Ｓには、外周面の側と内周面の側とを連通する共通口７１Ｄ、第１選択口７１Ａ、第２選択口７１Ｂ、第３選択口７１Ｃが形成されている。共通口７１Ｄにはクーラント往路配管４１Ａの流入側が接続されている。第１選択口７１Ａには第２分岐往路配管２１Ａの流出側が接続され、第２選択口７１Ｂには第１分岐往路配管１１Ａの流出側が接続され、第３選択口７１Ｃには貯留往路配管３１Ａの流出側が接続されている。

旋回部７１Ｒには、案内路７１Ｅと円周延長路７１Ｆが形成されている。例えば案内路７１Ｅは、旋回部７１Ｒの直径方向に形成された貫通孔であり、円周延長路７１Ｆは、案内路７１Ｅの共通口７１Ｄの側の開口部から第１選択口７１Ａ〜第３選択口７１Ｃの側に向かって円周方向に沿って形成された溝である。円周延長路７１Ｆにおける円周方向の長さは、第１選択口７１Ａ〜第３選択口７１Ｃの円周方向の長さに対応させて設定されている。

例えば図２に示す旋回角度では、案内路７１Ｅにおける第１選択口７１Ａの側の開口部と第１選択口７１Ａが一致して、円周延長路７１Ｆが共通口７１Ｄを覆っており、第１選択口７１Ａと共通口７１Ｄとが、案内路７１Ｅと円周延長路７１Ｆによって連通されている。この図２に示す状態は、第１選択口７１Ａの経路開度が全開状態（経路開度１００［％］）とされた様子を示している。この図２に示す状態から切替駆動手段７１Ｍを用いて旋回部７１Ｒを時計回り方向に所定角度だけ旋回させた状態が図３に示す状態である。図３に示す状態は、案内路７１Ｅにおける第２選択口７１Ｂの側の開口部の約半分が第２選択口７１Ｂと重なり、円周延長路７１Ｆが共通口７１Ｄを覆っている。この図３に示す状態は、第２選択口７１Ｂの経路開度が約５０［％］とされた様子を示している。このように、旋回部７１Ｒの旋回角度を調整することで、共通口７１Ｄに対して、第１選択口７１Ａ、第２選択口７１Ｂ、第３選択口７１Ｃのいずれかを連通、またはいずれも連通させない、ことが可能であるとともに、経路開度を調整して、切り替えた経路から共通口７１Ｄへ供給されるクーラントの流量を調整可能である。

［経路切替装置７１の構造（例２）（図４、図５）］
図４及び図５に示す経路切替装置７１（例２）は、ベース部７１Ｓ、旋回部７１Ｒ、切替駆動手段７１Ｍ等を有している。旋回部７１Ｒは、ベース部７１Ｓに対して旋回中心軸線７１Ｊ回りに旋回可能であり、切替駆動手段７１Ｍによって旋回可能とされている。切替駆動手段７１Ｍは、例えば電動のステップモータであり、制御装置５０からの制御信号に基づいて制御される。なお、エンコーダを備えた電動モータを用いて、エンコーダで回転角度をモニタしながら旋回させてもよい。

ベース部７１Ｓには、外周面の側と内周面の側とを連通する第１選択口７１Ａ、第２選択口７１Ｂ、第３選択口７１Ｃが形成されている。またベース部７１Ｓ及び旋回部７１Ｒの中央部には、経路切替装置７１の外側から旋回部７１Ｒの中央部へと続く空洞である共通口７１Ｄが形成されている。共通口７１Ｄにはクーラント往路配管４１Ａの流入側が接続されている。第１選択口７１Ａには第２分岐往路配管２１Ａの流出側が接続され、第２選択口７１Ｂには第１分岐往路配管１１Ａの流出側が接続され、第３選択口７１Ｃには貯留往路配管３１Ａの流出側が接続されている。旋回部７１Ｒには、旋回部７１Ｒの共通口７１Ｄから旋回部７１Ｒの外周面に向かう案内路７１Ｅが形成されている。

図３に示す状態は、案内路７１Ｅにおける第２選択口７１Ｂの側の開口部の約半分が第２選択口７１Ｂと重なった状態を示している。この図３に示す状態は、第２選択口７１Ｂの経路開度が約５０［％］とされた様子を示している。このように、旋回部７１Ｒの旋回角度を調整することで、共通口７１Ｄに対して、第１選択口７１Ａ、第２選択口７１Ｂ、第３選択口７１Ｃのいずれかを連通、またはいずれも連通させない、ことが可能であるとともに、経路開度を調整して、切り替えた経路から共通口７１Ｄへ供給されるクーラントの流量を調整可能である。

図１に示すように、油温制御システム２は、内燃機関クーラント循環経路１０Ｒ、別系統クーラント循環経路２０Ｒ、保温貯留部３０、オイルクーラ４０、経路切替装置７１、７２、制御装置５０等を有している。そして制御装置５０は、潤滑油の温度に基づいて、経路切替装置７１、７２を制御して、オイルクーラ４０へのクーラントの経路を、内燃機関経路４５Ａ、別系統経路４５Ｂ、保温貯留経路４５Ｃのいずれかに切り替える。

●［制御装置５０の処理手順（図６）］
次に図６を用いて、経路切替装置７１、７２を制御する制御装置５０（制御装置５０のＣＰＵ）の処理手順について説明する。制御装置５０は、所定時間間隔（例えば数［ｍｓ］〜数１０［ｍｓ］間隔）にて、図６に示す処理を起動し、ステップＳ０１０に処理を進める。

ステップＳ０１０にて制御装置５０は、内燃機関１０の運転状態を検出してステップＳ０２０に処理を進める。制御装置５０が検出する運転状態は、例えば、インジェクタ６８からの燃料噴射量、回転検出手段６６を用いて検出したクランクシャフトの回転数、車速検出手段６７を用いて検出した車両の速度である車速、等がある。制御装置５０が検出する運転状態には、他にも、潤滑油温度検出手段６４を用いて検出した潤滑油の温度である油温、潤滑油圧力検出手段６５を用いて検出した潤滑油の圧力である油圧、第１クーラント温度検出手段６１を用いて検出した内燃機関クーラント温度、第２クーラント温度検出手段６２を用いて検出した別系統クーラント温度、第３クーラント温度検出手段６３を用いて検出した保温貯留部３０内の内燃機関クーラント温度、等がある。

ステップＳ０２０にて制御装置５０は、検出した内燃機関１０の運転状態に基づいて、所定時間経過後（例えば数［分］〜数１０［分］先）の潤滑油の温度を予測してステップＳ０３０に処理を進める。制御装置５０は、現在の油温、現在の燃料噴射量と回転数に基づいた内燃機関の負荷である内燃機関負荷、現在の車速、等に基づいて、数［分］から数１０［分］経過後の（所定時間経過後の）油温がどのくらいの油温になるか予測する。例えば制御装置５０は、内燃機関負荷に応じた油温の昇温量のマップや演算式、車速に応じた油温の放熱量のマップや演算式、現在の油温、現在の内燃機関クーラント温度に応じた油温の放熱量のマップや演算式、現在の別系統クーラント温度に応じた油温の放熱量のマップや演算式、数［分］から数１０［分］前の油温と現在の油温から求めた油温変動傾向、アクセルペダルの踏込量等の内燃機関の運転状態に基づいて、数［分］から数１０［分］経過後の（所定時間経過後の）油温を予測する。なお、油温の予測方法については特に限定しないが、少なくとも、内燃機関負荷と車速とを含む運転状態に基づいて予測する。

ステップＳ０２０の処理を実行している制御装置５０のＣＰＵは、潤滑油の温度（油温）を予測する潤滑油温度予測部５１Ａ（図１参照）に相当している。

ステップＳ０３０にて制御装置５０は、予測した油温（所定時間経過後の油温）が高温側閾値を超えるか否かを判定し、予測した油温が高温側閾値を超えると判定した場合（Ｙｅｓ）はステップＳ０４０に処理を進め、予測した油温が高温側閾値を超えないと判定した場合（Ｎｏ）はステップＳ０５０に処理を進める。なお高温側閾値は、例えば約１２０［℃］〜１３０［℃］程度である。また、判定には数［℃］〜２０［℃］程度のヒステリシスを用いて判定すると、より好ましい。

ステップＳ０４０に処理を進めた場合、制御装置５０は、（別系統クーラント循環経路の）別系統クーラント温度が、（内燃機関クーラント循環経路の）内燃機関クーラント温度よりも低いか否かを判定し、低い場合（Ｙｅｓ）はステップＳ０７０Ａに処理を進め、低くない場合（Ｎｏ）はステップＳ０７０Ｂに処理を進める。なお、通常の運転状態では、（内燃機関クーラント循環経路の）内燃機関クーラント温度は約８０［℃］〜９０［℃］程度であり、（別系統クーラント循環経路の）別系統クーラント温度（この場合、インタークーラ冷却用のクーラント温度）は約２５［℃］〜３０［℃］程度であるので、ステップＳ０４０とステップＳ０７０Ｂを省略して、ステップＳ０３０にて（Ｙｅｓ）と判定した場合はステップＳ０７０Ａに処理を進めるようにしてもよい。

ステップＳ０５０に処理を進めた場合、制御装置５０は、現在の油温が第２低温側閾値（第１低温側閾値よりも低い第２低温側閾値）よりも低いか否かを判定し、現在の油温が第２低温側閾値よりも低い場合（Ｙｅｓ）はステップＳ０７０Ｅに処理を進め、現在の油温が第２低温側閾値以上である場合（Ｎｏ）はステップＳ０６０に処理を進める。第２低温側閾値は、潤滑油の特性等に応じて設定されており、例えば約４０［℃］程度である。また、判定には約５［℃］程度のヒステリシスを用いて判定すると、より好ましい。

ステップＳ０６０に処理を進めた場合、制御装置５０は、現在の油温が第１低温側閾値（第２低温側閾値よりも高い第１低温側閾値、かつ、高温側閾値よりも低い第１低温側閾値）よりも低いか否かを判定し、現在の油温が第１低温側閾値よりも低い場合（Ｙｅｓ）はステップＳ０７０Ｄに処理を進め、現在の油温が第１低温側閾値以上である場合（Ｎｏ）はステップＳ０７０Ｃに処理を進める。第１低温側閾値は、潤滑油の特性等に応じて設定されており、例えば約８０［℃］程度である。また、判定には約２［℃］程度のヒステリシスを用いて判定すると、より好ましい。

ステップＳ０７０Ａに処理を進めた場合、制御装置５０は、オイルクーラ４０へのクーラントの経路が、別系統経路４５Ｂかつ全開（経路開度１００［％］）となるように経路切替装置７１、７２を制御して処理を終了する。すなわち、図２に示す経路切替装置の場合、制御装置５０は、案内路７１Ｅにおける円周延長路７１Ｆとは反対側の開口部が、第２選択口７１Ｂと１００［％］重なるように、切替駆動手段７１Ｍ、７２Ｍを制御して処理を終了する。

ステップＳ０７０Ａの処理を実行している制御装置５０のＣＰＵは、予測した所定時間経過後の潤滑油の温度（油温）が高温側閾値を超えると判定した場合に別系統経路４５Ｂ（図１参照）となるように経路切替装置を制御する別系統経路切替部５１Ｃ（図１参照）に相当している。

ステップＳ０７０Ｂに処理を進めた場合、制御装置５０は、オイルクーラ４０へのクーラントの経路が、内燃機関経路４５Ａかつ全開（経路開度１００［％］）となるように経路切替装置７１、７２を制御して処理を終了する。すなわち、図２に示す経路切替装置の場合、制御装置５０は、案内路７１Ｅにおける円周延長路７１Ｆとは反対側の開口部が、第１選択口７１Ａと１００［％］重なるように、切替駆動手段７１Ｍ、７２Ｍを制御して処理を終了する。

ステップＳ０７０Ｃに処理を進めた場合、制御装置５０は、オイルクーラ４０へのクーラントの経路が、内燃機関経路４５Ａかつ全開（経路開度１００［％］）となるように経路切替装置７１、７２を制御して処理を終了する。すなわち、図２に示す経路切替装置の場合、制御装置５０は、案内路７１Ｅにおける円周延長路７１Ｆとは反対側の開口部が、第１選択口７１Ａと１００［％］重なるように、切替駆動手段７１Ｍ、７２Ｍを制御して処理を終了する。

ステップＳ０７０Ｃの処理を実行している制御装置５０のＣＰＵは、予測した所定時間経過後の潤滑油の温度（油温）が高温側閾値を超えないと判定した場合に内燃機関経路４５Ａ（図１参照）となるように経路切替装置を制御する内燃機関経路切替部５１Ｂ（図１参照）に相当している。

ステップＳ０７０Ｄに処理を進めた場合、制御装置５０は、オイルクーラ４０へのクーラントの経路が、内燃機関経路４５Ａかつ油温に応じた経路開度となるように経路切替装置７１、７２を制御して処理を終了する。例えば制御装置５０は、現在の油温、現在の（内燃機関経路の）内燃機関クーラント温度、に基づいて経路開度（０〜１００［％］）を求める。そして、図２に示す経路切替装置の場合、制御装置５０は、案内路７１Ｅにおける円周延長路７１Ｆとは反対側の開口部が、第１選択口７１Ａと、求めた経路開度に応じた分だけ重なるように（図３参照）、切替駆動手段７１Ｍ、７２Ｍを制御して処理を終了する。

ステップＳ０７０Ｄの処理を実行している制御装置５０のＣＰＵは、潤滑油の温度（油温）が高温側閾値よりも低い第１低温側閾値を下回る場合、内燃機関経路４５Ａ（図１参照）となるように経路切替装置を制御するとともに、潤滑油の温度に基づいて経路切替装置の経路開度を調整する内燃機関経路切替・調整部５１Ｄ（図１参照）に相当している。

ステップＳ０７０Ｅに処理を進めた場合、制御装置５０は、オイルクーラ４０へのクーラントの経路が、保温貯留経路４５Ｃかつ全開（経路開度１００［％］）となるように経路切替装置７１、７２を制御し、循環ポンプ３１Ｐを駆動して（ステップＳ０７０Ａ〜Ｓ０７０Ｄでは、循環ポンプ３１Ｐの駆動を停止させる）処理を終了する。すなわち、図２に示す経路切替装置の場合、制御装置５０は、案内路７１Ｅにおける円周延長路７１Ｆとは反対側の開口部が、第３選択口７１Ｃと１００［％］重なるように、切替駆動手段７１Ｍ、７２Ｍを制御して処理を終了する。

ステップＳ０７０Ｅの処理を実行している制御装置５０のＣＰＵは、潤滑油の温度（油温）が第１低温側閾値よりも低い第２低温側閾値を下回る場合、保温貯留経路４５Ｃ（図１参照）となるように経路切替装置を制御する保温貯留経路切替部５１Ｅ（図１参照）に相当している。

以上に説明した油温制御システム２は、制御装置５０が、油温（潤滑油温度）が高温側閾値を超えると「予測した」場合、内燃機関クーラントよりも温度が低い別系統クーラントをオイルクーラ４０に循環させるので、適切に油温を低下させることができる。また、実際の油温が高温側閾値を超えてしまう前に、このままでは油温が高温側閾値を超える可能性があると「予測」した場合に別系統クーラントをオイルクーラ４０に循環させるので、油温が高温側閾値を超えることを未然に防止することができる。

また、油温が第２低温側閾値を下回るほど極低温の場合には、保温貯留部３０内の内燃機関クーラントをオイルクーラ４０に循環させるので、油温を適切に上昇させることができる。

また、油温が第２低温側閾値以上かつ第１低温側閾値を下回る場合、内燃機関経路４５Ａからの内燃機関クーラントをオイルクーラ４０に循環させるとともに、循環させるクーラントの流量を調整することで、より短時間に油温を上昇させることができる。

以上により、長時間の間、内燃機関が高負荷で運転されて潤滑油の温度が高温となるような場合では、潤滑油の温度を適切に低下させることが可能であり、潤滑油の温度が過度に低い場合では、潤滑油の温度を適切に上昇させることができる、内燃機関の油温制御システムを実現することができる。

本発明の内燃機関の油温制御システム２は、本実施の形態で説明した構成、構造、処理手順、動作等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。例えば、経路切替装置の構造や形状等は、本実施の形態にて説明したものに限定されるものではない。

本実施の形態の説明では、被冷却部材がインタークーラ、別系統クーラント循環経路がインタークーラを冷却するクーラント循環経路の例を説明したが、被冷却部材や別系統クーラント循環経路は、これらに限定されるものではない。また、本実施の形態の説明では、保温貯留部を有する例を説明したが、保温貯留部を省略してもよい。また保温貯留部は、タンク状でなくてもよく、暖機中のマフラーの熱でクーラントを加熱する配管を有している場合、当該マフラーへの配管を保温貯留部として使用してもよい。

また、本発明の内燃機関の油温制御システム２は、図１の例に示す内燃機関システム１への適用に限定されず、種々の内燃機関システムに適用することが可能である。

また、本実施の形態の説明に用いた数値は一例であり、この数値に限定されるものではない。また、以上（≧）、以下（≦）、より大きい（＞）、未満（＜）等は、等号を含んでも含まなくてもよい。

１ 内燃機関システム
２ 油温制御システム
１０ 内燃機関
１０Ｒ 内燃機関クーラント循環経路
１１ 第１往路配管
１１Ａ 第１分岐往路配管
１１Ｐ 循環ポンプ
１１Ｊ 循環配管
１１Ｓ サーモスタット装置
１２ 第１復路配管
１２Ａ 第１分岐復路配管
１８ 第１熱交換器（内燃機関用ラジエター）
２０ 被冷却部材
２０Ｒ 別系統クーラント循環経路
２１ 第２往路配管
２１Ａ 第２分岐往路配管
２１Ｐ 循環ポンプ
２２ 第２復路配管
２２Ａ 第２分岐復路配管
２８ 第２熱交換器
３０ 保温貯留部
３１ 第３分岐往路配管
３１Ａ 貯留往路配管
３１Ｐ 循環ポンプ
３１Ｖ 制御弁
３２ 第３分岐復路配管
３２Ａ 貯留復路配管
４０ オイルクーラ
４０Ｒ オイルクーラ経路
４１ 潤滑油往路配管
４１Ａ クーラント往路配管
４１Ｐ 循環ポンプ
４２ 潤滑油復路配管
４２Ａ クーラント復路配管
４５Ａ 内燃機関経路
４５Ｂ 別系統経路
４５Ｃ 保温貯留経路
５０ 制御装置
５１Ａ 潤滑油温度予測部
５１Ｂ 内燃機関経路切替部
５１Ｃ 別系統経路切替部
５１Ｄ 内燃機関経路切替・調整部
５１Ｅ 保温貯留経路切替部
５２ 記憶手段
６１ 第１クーラント温度検出手段
６２ 第２クーラント温度検出手段
６３ 第３クーラント温度検出手段
６４ 潤滑油温度検出手段
６５ 潤滑油圧力検出手段
６６ 回転検出手段
６７ 車速検出手段
６８ インジェクタ
７１ 経路切替装置
７１Ａ 第１選択口
７１Ｂ 第２選択口
７１Ｃ 第３選択口
７１Ｄ 共通口
７１Ｊ 旋回中心軸線
７１Ｅ 案内路
７１Ｆ 円周延長路
７１Ｍ 切替駆動手段
７１Ｒ 旋回部
７１Ｓ ベース部
７２ 経路切替装置
７２Ｍ 切替駆動手段

Claims (5)

1. 内燃機関の潤滑油の温度を制御する内燃機関の油温制御システムであって、
   前記内燃機関を冷却する内燃機関クーラントが循環される内燃機関クーラント循環経路と、
   前記内燃機関とは別の部材である被冷却部材を冷却する別系統クーラントが、前記内燃機関クーラント循環経路とは別の経路で循環される別系統クーラント循環経路と、
   前記潤滑油を冷却するオイルクーラと、
   前記オイルクーラへのクーラントの経路を、前記内燃機関クーラントを前記内燃機関クーラント循環経路から供給して当該内燃機関クーラント循環経路に戻す内燃機関経路、あるいは前記別系統クーラントを前記別系統クーラント循環経路から供給して当該別系統クーラント循環経路に戻す別系統経路、のいずれかに切り替え可能な経路切替装置と、
   前記内燃機関の前記潤滑油の温度に基づいて前記経路切替装置を制御する制御装置と、
   を有している、
   内燃機関の油温制御システム。
2. 請求項１に記載の内燃機関の油温制御システムであって、
   前記制御装置は、
   所定時間経過後の前記潤滑油の温度を予測する潤滑油温度予測部と、
   予測した前記所定時間経過後の前記潤滑油の温度が高温側閾値を超えない判定した場合に前記内燃機関経路となるように前記経路切替装置を制御する内燃機関経路切替部と、
   予測した前記所定時間経過後の前記潤滑油の温度が前記高温側閾値を超えると判定した場合に前記別系統経路となるように前記経路切替装置を制御する別系統経路切替部と、
   を有している、
   内燃機関の油温制御システム。
3. 請求項２に記載の内燃機関の油温制御システムであって、
   前記内燃機関は、車両に搭載されており、
   前記制御装置は、
   前記内燃機関の運転状態を検出可能であり、
   前記潤滑油温度予測部にて前記所定時間経過後の前記潤滑油の温度を予測する場合、前記内燃機関の負荷である内燃機関負荷と、前記内燃機関が搭載されている前記車両の速度である車速と、を含む前記運転状態に基づいて予測する、
   内燃機関の油温制御システム。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の油温制御システムであって、
   前記経路切替装置は、
   前記オイルクーラへのクーラントの経路を前記内燃機関経路あるいは前記別系統経路、のいずれかに切り替え可能であるとともに、経路開度を調整して切り替えた経路からのクーラントの流量を調整可能であり、
   前記制御装置は、
   前記潤滑油の温度が第１低温側閾値を下回る場合、前記内燃機関経路となるように前記経路切替装置を制御するとともに、前記潤滑油の温度に基づいて前記経路切替装置の前記経路開度を調整する内燃機関経路切替・調整部、を有している、
   内燃機関の油温制御システム。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の油温制御システムであって、
   前記内燃機関の運転時に、昇温された前記内燃機関クーラントの一部を保温した状態で貯留しておくことが可能な保温貯留部を有し、
   前記経路切替装置は、
   前記オイルクーラへのクーラントの経路を、前記内燃機関経路、前記別系統経路、前記保温貯留部内に保温及び貯留されている前記内燃機関クーラントを前記保温貯留部から供給して当該保温貯留部に戻す保温貯留経路、のいずれかに切り替え可能であり、
   前記制御装置は、
   前記潤滑油の温度が第２低温側閾値を下回る場合、前記保温貯留経路となるように前記経路切替装置を制御する保温貯留経路切替部、を有している、
   内燃機関の油温制御システム。
   
   

Images