JP7273367B2 - エンジンの潤滑装置 - Google Patents
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Description
このようなオイルジェット機構は、オイルポンプから圧送された潤滑オイルを油圧によってピストン内面に吹き付けるため、油圧が高過ぎる場合、潤滑オイルの流速が高くなり過ぎて霧状に拡散する。また、油圧が低過ぎる場合、潤滑オイルの流速が低下し、ピストンの冷却に必要な噴射油量を吹き付けることができないため、冷却効率が低下する。
そこで、潤滑オイルの油圧を生成する吐出容量を変更可能な可変容量型オイルポンプとオイルジェット機構とを併用した技術が提案されている。
しかし、特許文献1の技術は、制御上、要求油圧をオイルジェット機構の作動圧よりも高圧側に設定したとしても、エンジンの回転数が低い場合、オイルポンプが、オイルジェット機構の作動圧以上の油圧を発生することができず、ピストンの冷却に必要な噴射油量を確保できない虞がある。
一方、破線で示すように、オイルジェット機構の性能発揮可能な作動圧は、エンジン回転数が増加する程圧力が増加するように対応付けされた所定の設定値と見做される。
即ち、オイルポンプは、エンジンの回転数が低い状況では、その機構上、限界油圧が低くなり、潤滑オイルの目標油圧を発生可能な吐出容量が設定されたとしても、オイルポンプ自体の限界油圧がオイルジェット機構の作動圧を下回ることから、ピストンを冷却するために必要な噴射油量を確保することが困難である。
以上のように、エンジン回転数や油温等エンジンの運転状況によっては、オイルジェット機構から噴射されるオイルの油圧を確保することができず、十分な冷却機能を発揮することができない。
前記制御手段は、前記油圧状態判定部がオイルジェット機構から実際に噴射されるオイルの実油圧が前記目標油圧に対して不足している油圧不足状態を判定したとき、前記自動変速機の変速段を低速側の変速段に変更するため、オイルポンプを駆動するエンジンの回転数を既存の自動変速機の変速機能を用いて上昇させることができ、オイルポンプの限界油圧を増加することができる。
この構成によれば、油圧不足状態をオイルポンプから圧送されるオイルの油圧と目標油圧との偏差を用いて直接的に判定することができる。
この構成によれば、油圧不足状態をオイルポンプから圧送されるオイルの油温をパラメータとして間接的に判定することができる。
この構成によれば、ピストンの冷却に必要な噴射油量を変速ラインの移行という簡単な構成で確保することができる。
この構成によれば、仕様の変更を最小限にしつつ、ピストンの冷却に必要な噴射油量を確保することができる。
この構成によれば、自動変速機の信頼性確保とオイルジェット機構の噴射油量確保とを両立することができる。
この構成によれば、エンジン回転数を積極的に低下させることができ、自動変速機の信頼性を一層高くすることができる。
図1に示すように、本実施例1に係るエンジンの潤滑システムS(潤滑装置)は、例えば、6気筒ディーゼルエンジンとしてのエンジン1と、自動変速機2と、潤滑システムSの統合制御を行うECU(Electronic Control Unit)3(制御手段)と、各種センサ41~47等を主な構成要素としている。
エンジン1は、シリンダヘッド、シリンダブロック、クランクケース、潤滑オイルを回収及び貯留するオイルパンが上下に連結され、シリンダブロックに形成された6つのシリンダボア内を夫々摺動可能な鉄製ピストンと、クランクケースに回転自在に軸支されたクランク軸とがコネクティングロッドによって連結されている(何れも図示略)。
エンジン1は、クランク軸の回転によって駆動され且つ可変容量機構を有する機械式オイルポンプ4と、このオイルポンプ4に連結されて昇圧されたオイルを潤滑オイルとしてエンジン1の各潤滑部位に導く給油路10を備えている。
メインギャラリ12とオイルジェット17a~17fとの間には、オイルの流れをオイルジェット17a~17fに向かう一方向に規制する逆止弁18a~18fが夫々配設されている。
図2に示すように、オイルポンプ4は、ハウジングと、駆動軸21と、ポンプ要素と、カムリング25と、スプリング26と、リング部材27等を有している。
ハウジングは、ポンプ収容室を有するポンプボディとこのポンプボディの一側開口を閉塞するカバー部材とにより構成されている。駆動軸21は、ポンプ収容室の略中心を貫通してハウジングに回転自在に支持され、クランク軸によって回転駆動されている。
カムリング25は、ポンプ要素の外周側にロータ22の回転中心に対して偏心可能に配置され、ロータ22及び隣接する1対のベーン23と協働してポンプ室24を画成している。
リング部材27は、ロータ22の内周側の両側部に摺動自在に配設され、ロータ22よりも小径の1対のリング状部材である。ハウジングの内部には、ハウジングの内周面とカムリング25の外周面とによって画成された圧力室28が形成されている。
リニアソレノイドバルブからなる圧力調整弁5は、ECU3から出力された駆動デューティ比信号によって駆動される。駆動デューティ比が小さい程、圧力室28に供給されるオイル量が低減されてオイルポンプ4の吐出量が増大され、駆動デューティ比が大きい程、圧力室28に供給されるオイル量が増大されてオイルポンプ4の吐出量が低減される。
図1に示すように、自動変速機2は、トルクコンバータ(図示略)を経由してエンジン1に連結されている。この自動変速機2は、前進走行ギヤ段(例えば、Dレンジにおける1速~6速)及び後進走行ギヤ段を形成することにより、クランクシャフト11の回転数を所望の回転数に変速して駆動輪(図示略)に伝達している。尚、前進走行ギヤ段は、複数存在すれば良く、1速~6速ギヤ段であることに限定されるものではない。
ECU3は、各種プログラムを実行する中央演算処理部、メモリ(RAM、ROM)、及び入出力バス等によって構成されている。このECU3は、回転数センサ41と、車速センサ42と、アクセル開度センサ43と、油温センサ44と、油圧センサ45と、ATF油温センサ46と、水温センサ47とに電気的に接続されている。
図1に示すように、ECU3は、燃料制御部31と、油圧状態判定部32と、変速制御部33等を主な構成要素としている。
燃料制御部31は、アクセル開度センサ43によって検出されたアクセルペダルの開度と回転数センサ41によって検出されたエンジン回転数とに基づき予め設定された目標トルクマップ(図示略)を介してエンジンの目標トルクを読み出し、この目標トルクとエンジン回転数等に基づき予め設定された目標燃料噴射量マップ(図示略)を介して目標燃料噴射量を読み出している。そして、燃料制御部31は、設定された目標燃料噴射量とコモンレール内の燃料圧力とに基づき燃料噴射弁の励磁時間を調整することにより、各気筒の燃焼室に供給する燃料噴射量を制御している。
油圧状態判定部32は、オイルジェット17a~17fから噴射されるオイルの目標油圧を演算している。尚、本実施例において、目標油圧は、ピストンの冷却に必要な噴射油量をオイルジェット17a~17fからピストンに対して噴射するに当り、噴射油量の確保に必要な流速(噴射速度)を形成するための油圧である。
油圧状態判定部32は、油圧センサ45によって検出された実油圧が演算によって求められた目標油圧以下であって、両者の偏差が閾値以上の期間が所定時間(例えば、1~2sec)継続したとき、油圧不足状態であると判定している。また、油圧状態判定部32は、油温センサ44によって検出された油温が設定温度以上のとき、油圧不足状態であると判定している。
変速制御部33は、車両の走行速度とアクセル開度とに基づき予めシフトパターンが設定された第1,第2変速マップM1,M2を保有している。
図3に示すように、第1変速マップM1は、通常走行時における1速~6速のシフトアップ(実線)を規定する変速ラインとシフトダウン(破線)を規定する変速ラインとが設定されている。図4に示すように、第2変速マップM2は、油圧不足状態における1速~6速のシフトアップ(実線)を規定する変速ラインとシフトダウン(破線)を規定する変速ラインとが設定されている。両者の相違は、第2変速マップM2の最高速段である6速へシフトアップする6速変速ラインが第1変速マップM1の6速へシフトアップする6速変速ラインよりも全体的に高車速側に移行されている点である。
また、変速制御部33は、油圧状態判定部32が油圧不足状態を判定した際、変速マップを第1変速マップM1から第2変速マップM2に変更し、この第2変速マップM2を介して切替先のギヤ段を読み出すシフトパターン変更制御を実行している。
第1変速マップM1が選択された場合、フラグFに0が代入され、第2変速マップM2が選択された場合、フラグFに1が代入されている。
シフトパターン変更制御の実行により、第1変速マップM1を用いて6速で走行している状態から第2変速マップM2を用いて5速で走行している状態に走行状態が変更され、エンジン1の回転数を上昇している。
S2にて、シミュレーションを用いてピストン温度を推定した後、推定されたピストン推定温度と目標油圧マップを用いてピストンの冷却に必要な噴射油量に対応した目標油圧を演算する(S3)。
S4の判定の結果、油圧不足状態と判定された場合、エンジン回転数を上昇してオイルポンプ4の吐出容量を増加するため、第2変速マップM2を選択する(S5)と共に、フラグFに1を代入した(S6)後、S7に移行する。6速走行状態から5速走行状態に走行状態を変更することにより、エンジン1の回転数を増加し、オイルポンプ4の限界油圧を、オイルジェット17a~17fの作動圧を上回るように増加している。
S4の判定の結果、油圧不足状態と判定されない場合、エンジン回転数を上昇してオイルポンプ4の吐出容量を増加する必要がないため、第1変速マップM1を選択する(S12)と共に、フラグFに0を代入した(S13)後、S7に移行する。
S7の判定の結果、ATF温度がATF設定温度以上の場合、自動変速機2の商品信頼性が低下する虞があるため、S8に移行する。S7の判定の結果、ATF温度がATF設定温度未満の場合、自動変速機2の商品信頼性が低下する虞がないため、トルクダウン制御を実行することなく、リターンする。
S8の判定の結果、フラグFが1の場合、第2変速マップM2が既に選択されているため、第2変速マップM2に代えて第1変速マップM1を選択し(S9)、フラグFに0を代入した(S10)後、S11に移行する。第2変速マップM2を用いたシフトパターン変更制御は、エンジン回転数の上昇に伴ってATF温度が更に上昇するため、第1変速マップM1による通常制御に復帰し、ATF温度の上昇を抑制している。
S11では、トルクダウン制御を実行し、リターンする。
トルクダウン制御では、燃料噴射量を減量補正することにより、エンジン回転数を減少させ、ATF温度を積極的に低下させている。
このエンジン1の潤滑システムSによれば、ECU3は、オイルジェット17a~17fから噴射されるオイルの油圧状態を判定可能な油圧状態判定部32を有するため、オイルジェット17a~17fから実際に噴射されるオイルの油圧状態を判定することができる。ECU3は、油圧状態判定部32がオイルジェット17a~17fから実際に噴射されるオイルの実油圧が目標油圧に対して不足している油圧不足状態を判定したとき、自動変速機2の変速段を低速側の変速段に変更するため、オイルポンプ4を駆動するエンジン1の回転数を既存の自動変速機2の変速機能を用いて上昇させることができ、オイルポンプ4の限界油圧を増加することができる。それ故、熱伝導率が低い鉄製ピストンであっても、リング溝部等の潤滑オイルの炭化を回避することができる。
これにより、油圧不足状態をオイルポンプ4から圧送されるオイルの油圧と目標油圧との偏差を用いて直接的に判定することができる。
実施例1では、通常走行において選択する第1変速マップM1と油圧不足状態において選択する第2変速マップM2は、6速へシフトアップする6速変速ラインが全体的に全く異なるパターンに形成されたが、実施例2では、第1変速マップM1と第2変速マップM3は、6速変速ラインを部分的に異なるパターンに形成されている。
1〕前記実施形態においては、Dレンジにおいて変速マップに基づき1速~6速に変速可能な自動変速機2の例を説明したが、少なくとも、変速ラインによってシフトパターンが設定されていれば良く、ギヤ段の数等変速機の仕様は任意に設定可能である。
2 自動変速機
3 ECU
4 オイルポンプ
17a~17f オイルジェット
32 油圧状態判定部
44 油温センサ
45 油圧センサ
46 ATF油温センサ
M1 第1変速マップ
M2,M3 第2変速マップ
S,SA 潤滑システム
Claims (7)
- 自動変速機と、エンジンにより駆動されるオイルポンプと、このオイルポンプから圧送されたオイルをピストンに噴射するオイルジェット機構と、このオイルジェット機構から噴射されるオイルの目標油圧をエンジンの運転状態に応じて設定可能な制御手段とを備えたエンジンの潤滑装置において、
前記制御手段は、前記オイルジェット機構から噴射されるオイルの油圧状態を判定可能な油圧状態判定部を有し、前記油圧状態判定部がオイルジェット機構から実際に噴射されるオイルの実油圧が前記目標油圧に対して不足している油圧不足状態を判定したとき、前記自動変速機の変速段を低速側の変速段に変更することを特徴とするエンジンの潤滑装置。 - 前記オイルジェット機構から噴射されるオイルの油圧を検出可能な油圧検出手段を有し、
前記油圧状態判定部は、前記油圧検出手段によって検出された実油圧と前記目標油圧との偏差が閾値以上の期間が所定時間継続したとき、油圧不足状態であると判定することを特徴とする請求項1に記載のエンジンの潤滑装置。 - 前記オイルジェット機構から噴射されるオイルの油温を検出可能な油温検出手段を有し、
前記油圧状態判定部は、前記油温検出手段によって検出された油温が設定温度以上のとき、油圧不足状態であると判定することを特徴とする請求項1又は2に記載のエンジンの潤滑装置。 - 前記自動変速機が、車速と負荷をパラメータとして規定された複数の変速ラインにより実行される変速段を設定可能な変速マップを有し、
前記制御手段は、前記油圧状態判定部が前記油圧不足状態を判定したとき、前記複数の変速ラインのうち少なくとも1つの変速ラインを高速側に移行することを特徴とする請求項1~3の何れか1項に記載のエンジンの潤滑装置。 - 前記制御手段は、前記油圧状態判定部が前記油圧不足状態を判定したとき、前記複数の変速ラインのうち最高速段の変速ラインを高速側に移行することを特徴とする請求項4に記載のエンジンの潤滑装置。
- 前記自動変速機の油温を検出可能な自動変速機油温検出手段を有し、
前記制御手段は、前記自動変速機油温検出手段によって検出された自動変速機の油温が自動変速機設定温度以上のとき、低速側に変更された変速段を元の変速段に復帰させることを特徴とする請求項1~5の何れか1項に記載のエンジンの潤滑装置。 - 前記制御手段は、前記自動変速機油温検出手段によって検出された自動変速機の油温が自動変速機設定温度以上のとき、エンジン出力を低下させることを特徴とする請求項6に記載のエンジンの潤滑装置。
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