JP5246333B2 - エンジンの油圧制御装置 - Google Patents
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Description
本発明はエンジンの油圧制御装置に関する。
エンジン内部の潤滑を必要とする各部に、潤滑用のオイルを供給する油圧制御装置が知られている。このような油圧制御装置は、オイルを圧送するオイルポンプ、オイル送出圧を調整するリリーフバルブ、オイルがエンジン内の各部へ供給されるオイルの通路とを備えている。さらに、このような油圧制御装置では、潤滑用オイルをピストンヘッドへ噴射することにより、ピストンの冷却が行われている。このような油圧制御を行うエンジンの一例が特許文献1に開示されている。
ところで、エンジンの潤滑に用いられるオイルは低温ほど粘度が高いため、高温時と比較して、低温時の油圧が高くなる。このため、ピストンヘッドへのオイルの噴射開始圧力を暖機後のオイルの油圧に設定した場合、暖機中の低温時におけるオイルの油圧が噴射開始圧を超えてしまう。このように、ピストンヘッドへのオイルの噴射開始圧力を暖機後の油圧に設定した場合、暖機中にピストンへオイルが噴射されピストンが冷却されるので、早期暖機化の妨げとなる。
例えば、エンジンの暖機中にリリーフバルブにおけるオイルのリリーフ圧を低下することにより、オイルの通路内の圧力をピストンヘッドへのオイルの噴射開始圧力以下とする場合、オイルの噴射が抑えられ、ピストンの冷却が抑制される。しかしながら、このようにリリーフ圧を低下することにより、エンジン内のオイルの供給を必要とする部位へオイルが供給されなくなり、潤滑が不足するおそれがある。また、ピストンヘッドへのオイル噴射を行う噴射弁を強制的に停止するとオイルの通路内の圧力が上昇し、オイルポンプへの負荷が増加する。
このため、エンジン内部の潤滑を必要とする部位へオイルを供給するとともに、エンジンの暖機中にピストンへのオイル噴射を抑制し、暖機を促進することが行われている。
ところが、オイルの温度が高温かつエンジン回転数が低い領域などで、オイルをピストンヘッドへ噴射したり、オイルパンへ戻すことにより、オイルの通路内のオイルの圧力が過度に低下してしまう。これにより、エンジン潤滑部へ供給するオイルが不足し、動作の不具合や過度の温度上昇が生じる場合がある。
このため、エンジン内部の潤滑を必要とする部位へオイルを供給するとともに、エンジンの暖機中にピストンへのオイル噴射を抑制し、暖機を促進することが行われている。
ところが、オイルの温度が高温かつエンジン回転数が低い領域などで、オイルをピストンヘッドへ噴射したり、オイルパンへ戻すことにより、オイルの通路内のオイルの圧力が過度に低下してしまう。これにより、エンジン潤滑部へ供給するオイルが不足し、動作の不具合や過度の温度上昇が生じる場合がある。
そこで、本発明は、オイル通路内のオイルの圧力低下を抑制することにより、エンジン潤滑部へのオイルの供給を維持し、動作不良、エンジン潤滑部における温度上昇を抑制することを課題とする。
かかる課題を解決する本発明のエンジンの油圧制御装置は、ピストンへオイルを噴射するオイルジェットと、前記オイルジェットにおいて噴射されるオイル、及び、エンジンの潤滑部へ供給されるオイルが流通するオイル通路と、前記オイル通路へオイルを圧送するオイルポンプと、前記オイル通路と前記オイルジェットとを接続するオイルジェット通路と、前記オイル通路と前記エンジンの潤滑部とを接続するオイル潤滑通路と、前記オイルジェット通路に配設されて、エンジンの運転状態に基づいて、前記オイルジェット通路を通じてオイルを前記オイルジェットへ供給し、または前記オイルポンプの上流側へ戻す切替手段と、を備え、前記切替手段は、エンジン回転数が閾値以下であり、エンジン冷却水温度が閾値以上である場合、前記オイル通路から前記オイルジェットへのオイルの通路、及び、前記オイル通路から前記オイルポンプの上流側へのオイルの通路を遮断することを特徴とする。
また、本発明のエンジンの油圧制御装置は、ピストンへオイルを噴射するオイルジェットと、前記オイルジェットにおいて噴射されるオイル、及び、エンジンの潤滑部へ供給されるオイルが流通するオイル通路と、前記オイル通路へオイルを圧送するオイルポンプと、前記オイル通路と前記オイルジェットとを接続するオイルジェット通路と、前記オイル通路と前記エンジンの潤滑部とを接続するオイル潤滑通路と、前記オイルジェット通路に配設されて、エンジンの運転状態に基づいて、前記オイルジェット通路を通じてオイルを前記オイルジェットへ供給し、または前記オイルポンプの上流側へ戻す切替手段と、を備え、前記切替手段は、エンジン回転数が前記オイルの温度における油圧確保が可能な回転数以上である場合、前記オイル通路から前記オイルジェットへのオイルの通路、及び、前記オイル通路から前記オイルポンプの上流側へのオイルの通路を遮断することを特徴とする。
本発明のエンジンの油圧制御装置は、ピストンヘッドへオイルを供給する必要のない場合に、切替手段によりオイル噴射手段へのオイルの供給を停止する。これにより、エンジンの油圧制御装置は、エンジン暖機時のピストンヘッドの冷却を抑制できる。したがって、エンジン暖機時におけるピストンヘッドの昇温を早期に実現することができる。また、オイル通路内のオイルの圧力が極端に変動しないため、被潤滑部へ安定したオイル供給が行われる。
本発明のエンジンの油圧制御装置は、オイル通路内のオイルの圧力低下を抑制することにより、エンジン潤滑部へのオイルの供給を維持し、動作不良、エンジン潤滑部における温度上昇を抑制する。
以下、本発明を実施するための形態を図面を参照しつつ説明する。
図1は、本実施例の油圧制御装置1を組み込んだエンジン100の概略構成を示した説明図である。油圧制御装置1は、オイルジェット2と、オイルギャラリ3と、オイルポンプ4とを備えている。
本実施例において、オイルは、エンジン100の潤滑部101に供給されて、潤滑部101における潤滑剤として用いられる。オイルジェット2は、このようなオイルをエンジン100のピストンヘッド102へ噴射する。ピストンヘッド102は、噴射されたオイルに熱を奪われて冷却される。オイルギャラリ3は、オイルジェット2において噴射されるオイルや、エンジン100の潤滑部101へ供給されるオイルが流通する通路であり、オイルを貯留することができる。オイルギャラリ3は本発明のオイル通路に相当する。オイルポンプ4は、オイルを貯留するオイルパン5からオイルギャラリ3へオイルを圧送する。
油圧制御装置1は、オイルジェット2とオイルギャラリ3とを接続するオイルジェット通路103と、オイルギャラリ3とエンジン潤滑部101とを接続するオイル潤滑通路104とを備えている。オイルジェット通路103には、切替弁6が配設されている。オイルジェット通路103の切替弁6よりもオイルジェット2側を第1通路7、オイルジェット通路103の切替弁6よりもオイルギャラリ3側を第2通路8とする。また、切替弁6は、第3通路9によりオイルポンプ4の上流側のオイルパン5と接続されている。
切替弁6は、第1通路7と第2通路8との接続と、第2通路8と第3通路9との接続を切り替える。オイルギャラリ3内のオイルは、第2通路8を通り、切替弁6へ供給される。切替弁6に供給されたオイルは、第1通路7、または第3通路9のいずれかへ送られる。すなわち、切替弁6は、オイルギャラリ3から供給されるオイルを、オイルジェット2、または、オイルポンプ4の上流側に配設されたオイルパン5のいずれかへ導く。また、この切替弁6は、第1通路7へ接続する経路を遮断するとともに、第3通路9へ接続する経路を遮断することもできる。すなわち、切替弁6は、オイルギャラリ3からオイルジェット2へのオイルの流路、及び、オイルポンプ4の上流側に配設されたオイルパン5へのオイルの流路を遮断する。
次に、この切替弁6の構成を詳細に説明する。図2は切替弁6の内部を示した説明図である。図2(a)は切替弁6が第1通路7と第2通路8とを接続した状態を示し、図2(b)は切替弁6が第2通路8と第3通路9とを接続した状態を示し、図2(c)は切替弁6が第1通路7への経路、及び第3通路9への経路のいずれも遮断した状態を示している。
切替弁6は、ピストン状の弁体61と、この弁体61が内部で摺動するシリンダ62を備えている。弁体61はシリンダ62と摺動する大径部611、612と大径部611、612の中間に設けられた小径部613とから構成されている。弁体61の小径部613の壁面とシリンダ62の壁面との間には隙間が形成されて、オイルの移動が可能となっている。また、シリンダ62の外周側に設けられた電磁コイル63への通電により、弁体61がシリンダ62内を摺動する構成となっている。シリンダ62の両端にはスプリング64、65が組みつけられており、弁体61の移動を調整する。また、電磁コイル63はECU(Electronic control unit)10と電気的に接続されている。
ECU10からの電磁コイル63への通電量が第1の通電量の場合、切替弁6は、図2(a)の状態となる。電磁コイル63への通電量が第2の通電量の場合、切替弁6は図2(b)の状態となる。電磁コイル63への通電量が第3の通電量の場合、切替弁6は図2(c)の状態となる。図2に示すとおり、弁体61がシリンダ62内を移動することにより、小径部613が移動する。これにより、図2(a)に示すように、弁体61がスプリング65側に移動した場合は、第1通路7と第2通路8とが接続され、図2(b)に示すように、弁体61がスプリング64側に移動した場合は、第2通路8と第3通路9とが接続される。図2(c)に示すように、弁体61の大径部611が第3通路9との接続口を塞ぎ、大径部612が第1通路7との接続口を塞ぐ場合、第1通路7への経路、及び第3通路9への経路のいずれも遮断される。以上の経路の切替は、電磁コイル63への通電量を制御するECU10により制御される。このようなECU10と切替弁6とは本発明の切替手段に相当する。
図1に示すように、第1通路7上には、チェック弁11が配設されている。チェック弁11は第1通路7の上流側、すなわち、切替弁6側のオイルの圧力が150kPaを超えた場合に開弁し、オイルジェット2側へのオイルの流通を許可する。なお、このチェック弁11は取り外すことも可能である。また、油圧制御装置1は、オイルポンプ4とオイルギャラリ3とを接続する第4通路12と、第4通路12から分岐する第5通路13を備えている。この第5通路13の他端は、オイルパン5へ接続されており、第4通路12を流通するオイルの一部をオイルパン5へ戻す。また、この第5通路13上にはリリーフ弁14が配設されている。リリーフ弁14は、第4通路12内のオイルの圧力が500kPaを超えた場合に開弁し、第5通路13内のオイルのオイルパン5への流通を許可する。このリリーフ弁14は、オイルギャラリ3内のオイルの圧力が500kPa以下となるように調整する。
また、油圧制御装置1は、オイルギャラリ3内のオイルの温度を測定する温度センサ15、オイルギャラリ3内のオイルの圧力を測定する圧力センサ16、エンジン100の冷却水の温度を測定する水温センサ17、エンジン100のエンジン回転数を測定する回転センサ18を備えている。これらのセンサ類はECU10と電気的に接続されており、測定された各情報はECU10に送られる。ECU10は、これらの各情報に基づいて、以下の制御を行う。
次に、オイルジェット噴射の切替制御について説明する。図3はオイルジェット噴射の切替制御について示したフローチャートである。オイルジェット噴射の切替制御はECU10により行われ、ECU10はイグニションがONとなることにより、オイルジェット噴射の切替制御を開始する。
ECU10はステップS11で、エンジン100を始動する。ECU10はステップS11の処理を終えるとステップS12へ進む。
ECU10はステップS12で、エンジン冷却水温度ethwが閾値ethw_OJOFF以上であるか否かを判断する。閾値ethw_OJOFFは、例えば、エンジン100の暖機完了時の温度とすることができる。ECU10はステップS12でYESと判断する場合、すなわち、エンジン冷却水温度ethwが閾値ethw_OJOFF以上である場合、ステップS13へ進む。
ECU10はステップS13で、切替弁6の電磁コイル63への通電量を第1の通電量として、切替弁6を切り替える。これにより、切替弁6は第1通路7と第2通路8とを接続し、オイルギャラリ3から供給されたオイルが第1通路7へ送られる。このとき、第1通路7内のオイルの圧力が150kPaを超えていれば、チャック弁11は開弁してオイルジェット2からピストンヘッド102へ向けてオイルが噴射される。ECU10はステップS13の処理を終えるとステップS12へ進む。
ところで、ECU10はステップS12でNOと判断する場合、すなわち、エンジン冷却水温度ethwが閾値ethw_OJOFFより低い場合、ステップS14へ進む。
ECU10はステップS14で、指令噴射量eqfincが閾値eqfinc_OJOFF以上であるか否かを判断する。ここでは、閾値eqfinc_OJOFF以上の指令噴射量となる場合、エンジンが高負荷で運転されているとする。エンジンが高負荷で運転されていることから、ピストンヘッド102は冷却を必要とする状態である。ECU10はステップS14でYESと判断する場合、すなわち、指令噴射量eqfincが閾値eqfinc_OJOFF以上である場合、ステップS13へ進む。一方、ECU10はステップS14でNOと判断する場合、すなわち、指令噴射量eqfincが閾値eqfinc_OJOFFより少ない場合、ステップS15へ進む。
ECU10はステップS15で、切替弁6の電磁コイル63への通電量を第2の通電量として、切替弁6を切り替える。これにより、切替弁6は第2通路8と第3通路9とを接続し、オイルギャラリ3から供給されたオイルが第3通路9へ送られ、オイルパン5へ戻される(ドレインありの状態)。ECU10はステップS15の処理を終えるとステップS12へ進む。
このオイルジェット噴射の切替制御において、ECU10は、エンジン冷却水の温度が暖機完了温度に達しておらず、エンジンが低負荷で運転されていると判断すると、オイルジェット2へのオイル供給を停止し、オイルをオイルパン5へ戻す。これにより、ピストンヘッド102の冷却が抑制されてピストンヘッド102の暖機が促進される。この結果、エンジン100の暖機が促進されて、燃費が向上し、排気温度が早期に昇温し、排気エミッションが低減される。また、オイルギャラリ3内のオイルはオイルパン5へ戻されるため、オイルの圧力が過度に上昇しないため、配管等の破損が抑制される。これにより、エンジン潤滑部101へのオイルの供給が安定して行われる。
次に、本発明の他の実施例について説明する。油圧制御装置1内のオイルの温度が高温かつエンジン回転数が低い領域などで、オイルをピストンヘッド102へ噴射したり、オイルパン5へ戻すことにより、オイルギャラリ3内のオイルの圧力が過度に低下してしまう。これにより、エンジン潤滑部101へ供給するオイルが不足し、動作の不具合や過度の温度上昇が生じる場合がある。ここで説明する実施例では、油圧制御装置1内のオイルの最低油圧を確保する。なお、油圧制御装置1を組み込んだエンジン100の構成は、上記の実施例の構成と同様である。
次に、オイルの最低油圧を確保する切替制御について説明する。図4はオイルの最低油圧を確保するとともに、オイルジェット噴射を行う切替制御について示したフローチャートである。このオイルジェット噴射の切替制御は、ECU10により行われ、ECU10はイグニションがONとなることにより、オイルジェット噴射の切替制御を開始する。なお、図4のフローチャート中、図3のフローチャートの処理と同様の処理については、図3のフローチャートと同様のステップ番号を付し、その詳細な説明は省略する。
ECU10はステップS12でYESと判断する場合、すなわち、エンジン冷却水温度ethwが閾値ethw_OJOFF以上である場合、ステップS21へ進む。また、ECU10はステップS14でYESと判断する場合、すなわち、指令噴射量eqfincが閾値eqfinc_OJOFF以上である場合、ステップS21へ進む。
ECU10はステップS21で最低油圧制御の実行有無を判断する。最低油圧制御は、エンジン潤滑部101へのオイルの供給が不足することのない最低油圧を維持する制御である。ここでは、エンジン回転数とオイルギャラリ3内のオイルの温度に基づいて、最低油圧制御の実行有無を判断する。具体的な処理は以下の通りである。すなわち、エンジン回転数Neとオイルギャラリ3内のオイル温度OTを測定する。測定したエンジン回転数Neが、測定したオイル温度OTにおける油圧確保が可能な回転数r以上の場合、最低油圧制御を実行すると判断する。なお、オイルの温度は第1通路7内のオイルの温度であっても良い。ECU10はステップS21でYESと判断する場合、すなわち、最低油圧制御を実行すると判断する場合、ステップS22へ進む。
ECU10はステップS22で、切替弁6の電磁コイル63への通電量を第3の通電量として、切替弁6を切り替える。これにより、切替弁6は、第1通路7への経路、及び第3通路9への経路のいずれも遮断する(ドレインなしの状態)。この結果、オイルギャラリ3内のオイルは、オイルジェット2へ供給されず、オイルパン5へも戻されないので、オイルギャラリ3内のオイルの圧力低下が抑制される。このように、オイルギャラリ3内のオイルの圧力低下が抑制されることにより、エンジン潤滑部101へ供給されるオイルが維持され、エンジン潤滑部101における動作不良や過度の温度上昇が抑制される。ECU10はステップS22の処理を終えるとステップS12へ進む。
ところで、ステップS21でNOと判断する場合、すなわち、最低油圧制御を実行しないと判断する場合、ステップS13へ進み、オイルジェット2によりピストンヘッド102へのオイル噴射を実行する。
また、ECU10はステップS14でNOと判断する場合、すなわち、指令噴射量eqfincが閾値eqfinc_OJOFFより少ない場合、ステップS23へ進む。
ECU10はステップS23で、最低油圧制御の実行有無を判断する。ステップS23における処理はステップS21の処理と同様である。ここでは、その詳細な説明は省略する。
ECU10はステップS23でYESと判断する場合、すなわち、最低油圧制御を実行すると判断する場合、ステップS22へ進む。一方、ECU10はステップS23でNOと判断する場合、すなわち、最低油圧制御を実行しないと判断する場合、ステップS15へ進む。
また、ステップS21、及びステップS23における最低油圧制御の実行有無は、オイルギャラリ3内のオイルの圧力に基づいて判断することができる。この場合、オイルギャラリ3内のオイルの圧力が150kPaより低い場合、最低油圧制御を実行すると判断し、オイルギャラリ3内のオイルの圧力が150kPa以上の場合、最低油圧制御を実行しないと判断する。オイルの圧力が所定値(本事例では150kPa)以上であれば、エンジン潤滑部101へオイルを十分に供給できるためである。
さらに、ステップS21、及びステップS23における最低油圧制御の実行有無は、エンジン回転数とエンジン冷却水温度に基づいて判断することができる。この場合、エンジン回転数Neが閾値Ne´以下であり、かつエンジン冷却水温度ethwが閾値ethw_OP以上の場合、最低油圧制御を実行すると判断する。一方、エンジン回転数Neが閾値Ne´より高い場合、またはエンジン冷却水温度ethwが閾値ethw_OPより低い場合、最低油圧制御を実行しないと判断する。このような判断基準は、エンジン回転数が低下することにより、オイルの圧力が低下することを理由とする。また、このような判断基準は、エンジン冷却水温度ethwが上昇したということは、エンジン100自体が暖機されているため、オイルの温度も上昇し、オイルの粘度が低下してオイルの圧力が低下することを理由に設定している。
以上のように、オイルの最低油圧を確保する切替制御により、オイルギャラリ3内のオイルの圧力の低下を抑制し、エンジン潤滑部101へ供給するオイルの不足を解消する。これにより、エンジン100が安定して運転される。
上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。
1 油圧制御装置
2 オイルジェット
3 オイルギャラリ
4 オイルポンプ
5 オイルパン
6 切替弁
10 ECU
100 エンジン
101 エンジン潤滑部
102 ピストンヘッド
103 オイルジェット通路
104 オイル潤滑通路
2 オイルジェット
3 オイルギャラリ
4 オイルポンプ
5 オイルパン
6 切替弁
10 ECU
100 エンジン
101 エンジン潤滑部
102 ピストンヘッド
103 オイルジェット通路
104 オイル潤滑通路
Claims (5)
- ピストンへオイルを噴射するオイルジェットと、
前記オイルジェットにおいて噴射されるオイル、及び、エンジンの潤滑部へ供給されるオイルが流通するオイル通路と、
前記オイル通路へオイルを圧送するオイルポンプと、
前記オイル通路と前記オイルジェットとを接続するオイルジェット通路と、
前記オイル通路と前記エンジンの潤滑部とを接続するオイル潤滑通路と、
前記オイルジェット通路に配設されて、エンジンの運転状態に基づいて、前記オイルジェット通路を通じてオイルを前記オイルジェットへ供給し、または前記オイルポンプの上流側へ戻す切替手段と、
を備え、
前記切替手段は、エンジン回転数が閾値以下であり、エンジン冷却水温度が閾値以上である場合、前記オイル通路から前記オイルジェットへのオイルの通路、及び、前記オイル通路から前記オイルポンプの上流側へのオイルの通路を遮断することを特徴とするエンジンの油圧制御装置。 - ピストンへオイルを噴射するオイルジェットと、
前記オイルジェットにおいて噴射されるオイル、及び、エンジンの潤滑部へ供給されるオイルが流通するオイル通路と、
前記オイル通路へオイルを圧送するオイルポンプと、
前記オイル通路と前記オイルジェットとを接続するオイルジェット通路と、
前記オイル通路と前記エンジンの潤滑部とを接続するオイル潤滑通路と、
前記オイルジェット通路に配設されて、エンジンの運転状態に基づいて、前記オイルジェット通路を通じてオイルを前記オイルジェットへ供給し、または前記オイルポンプの上流側へ戻す切替手段と、
を備え、
前記切替手段は、エンジン回転数が前記オイルの温度における油圧確保が可能な回転数以上である場合、前記オイル通路から前記オイルジェットへのオイルの通路、及び、前記オイル通路から前記オイルポンプの上流側へのオイルの通路を遮断することを特徴とするエンジンの油圧制御装置。 - 請求項1または2記載のエンジンの油圧制御装置において、
前記切替手段は、エンジン冷却水温度が閾値以下である場合、前記オイルポンプの上流側へオイルを戻すように切り替え、
エンジン冷却水温度が閾値を超える場合、前記オイルジェットに供給する側へ切り替えることを特徴としたエンジンの油圧制御装置。 - 請求項1または2記載のエンジンの油圧制御装置において、
前記切替手段は、エンジン負荷が閾値以下である場合、前記オイルポンプの上流側へオイルを戻すように切り替え、
エンジン負荷が閾値を超える場合、前記オイルジェットに供給する側へ切り替えることを特徴としたエンジンの油圧制御装置。 - 請求項1または2記載のエンジンの油圧制御装置において、
前記切替手段は、前記オイル通路から前記オイルジェットへのオイルの通路、及び前記オイル通路から前記オイルポンプの上流側へのオイルの通路を遮断することを特徴とするエンジンの油圧制御装置。
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