JP2010071194A - Oil feed control device - Google Patents
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Abstract
【課題】エンジンが冷間時の運転状態のとき、簡単な制御でオイルによるエンジンの冷却を抑制して排気ガス中のPMやスモークを低減することができるオイル供給制御装置を提供すること。
【解決手段】オイルパン51と、潤滑部10に供給するポンプ機構53と、オイルの供給を制御するECU60と、オイル噴射ノズル58と、このオイル噴射ノズル58と連通するオイル通路55tから分岐しオイル通路55t内のオイルの一部をポンプ機構53に還流させるオイル還流通路56kを有するオイル還流部56と、オイル還流部56に設けられオイル還流通路56kを開閉するOSV57とを備え、ECU60が、エンジン1が冷間時の運転状態であると判定したとき、OSV57を開いて、オイル通路55t内を流通するオイルの一部をオイル還流通路56kを介してポンプ機構53に還流させることを特徴とする。
【選択図】図1To provide an oil supply control device capable of reducing PM and smoke in exhaust gas by suppressing the cooling of the engine by oil with a simple control when the engine is in a cold operating state.
An oil pan 51, a pump mechanism 53 that supplies oil to a lubrication unit 10, an ECU 60 that controls oil supply, an oil injection nozzle 58, and an oil passage 55t that communicates with the oil injection nozzle 58 branch off the oil. The ECU 60 includes an oil recirculation unit 56 having an oil recirculation passage 56k that recirculates part of the oil in the passage 55t to the pump mechanism 53, and an OSV 57 that is provided in the oil recirculation unit 56 and opens and closes the oil recirculation passage 56k. When it is determined that the operation state 1 is cold, the OSV 57 is opened, and a part of the oil flowing in the oil passage 55t is returned to the pump mechanism 53 via the oil return passage 56k. .
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、オイル供給制御装置に関し、特に、エンジンが冷間時の運転状態のとき、オイルの供給を制御することにより、エンジンから排出される排気ガス中の有害物質を低減することができるオイル供給制御装置に関する。 The present invention relates to an oil supply control device, and in particular, an oil capable of reducing harmful substances in exhaust gas discharged from an engine by controlling the supply of oil when the engine is in a cold operating state. The present invention relates to a supply control device.
自動車などの車両に設けられたエンジンにおいては、ポンプ機構によってオイルパン内に貯留されたオイルを吸入してメインオイルギャラリなどのオイル通路内に圧送し、オイル通路を介してピストン、吸・排気カムシャフトやクランクシャフトのジャーナルなどの潤滑部にオイルを供給している。また、このポンプ機構のオイルの供給をオイル供給制御装置によりコントロールして、適量のオイルによりこれら潤滑部の潤滑および冷却を行い、これらの潤滑部を円滑に動作させるとともに、焼き付けなどの損傷が発生するのを防止している。 In an engine provided in a vehicle such as an automobile, oil stored in an oil pan is sucked by a pump mechanism and pumped into an oil passage such as a main oil gallery, and a piston, intake / exhaust cams are passed through the oil passage. Oil is supplied to lubrication parts such as shaft and crankshaft journals. In addition, the oil supply of this pump mechanism is controlled by an oil supply control device, and lubrication and cooling of these lubrication parts are performed with an appropriate amount of oil, so that these lubrication parts operate smoothly and damage such as seizure occurs. Is prevented.
従来、この種のオイル供給制御装置として、エンジンのシリンダブロックにオイルを流通させるオイルギャラリを設け、シリンダブロックにオイルギャラリに連通するピストン用オイル通路を設け、このピストン用オイル通路にエンジンのピストンにオイルを噴射するピストン用ジェットノズルを設け、ピストン用オイル通路にピストン用オイルリリーフバルブを設けたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
このオイル供給制御装置においては、エンジンの運転状態を示す情報により設定された制御マップに基づき、ピストン用オイルリリーフバルブを作動させてピストン用ジェットノズルから噴射されるオイルの噴射量を制御している。
Conventionally, as this kind of oil supply control device, an oil gallery for circulating oil to an engine cylinder block has been provided, and an oil passage for a piston communicating with the oil gallery has been provided in the cylinder block, and the piston oil passage is connected to the piston oil passage. A piston jet nozzle for injecting oil and a piston oil relief valve in a piston oil passage are known (see, for example, Patent Document 1).
In this oil supply control device, the injection amount of oil injected from the piston jet nozzle is controlled by operating the piston oil relief valve based on a control map set by information indicating the operating state of the engine. .
例えば、エンジンの運転状態が高回転、高負荷でオイルの圧力が制御マップで規定する低圧領域のとき、ピストン用オイルリリーフバルブを閉じてオイルの噴射量を増加させて冷却効果を高め焼き付けを防止している。
他方、エンジンの運転状態が高回転、高負荷でオイルの圧力が制御マップで規定する極めて高い圧力領域になったとき、ピストン用オイルリリーフバルブを開いてオイルの噴射量を減少させ、オイルによる冷却を確保しつつ、必要以上に供給されたオイルをカットしてメカニカルロスの増加を抑制している。
For example, when the engine is running at a high speed and a high load, and the oil pressure is in the low pressure range specified by the control map, the oil relief valve for the piston is closed to increase the oil injection amount to increase the cooling effect and prevent seizure. is doing.
On the other hand, when the operating state of the engine is high, the load is high, and the oil pressure is in the extremely high pressure range specified by the control map, the oil relief valve for the piston is opened to reduce the oil injection amount, and cooling by oil In addition, the oil supplied more than necessary is cut to prevent mechanical loss from increasing.
また、エンジンの運転状態が低回転、低負荷でオイルの圧力が制御マップで規定する低圧領域、例えば、運転状態が冷間時の領域のとき、ピストン用オイルリリーフバルブを閉じてオイルの噴射量を増大させ、潤滑を高めてメカニカルロスを減少させている。
他方、エンジンの運転状態が低回転、低負荷でオイルの圧力が制御マップで規定する高い圧力の領域では、ピストン用オイルリリーフバルブを開いてオイルの噴射量を減少させ、オイルによる冷却を確保しつつ、必要以上に供給されたオイルをカットしてメカニカルロスの増加を抑制している。
On the other hand, in the region where the engine is running at a low speed, the load is low, and the oil pressure is high as specified by the control map, the oil relief valve for the piston is opened to reduce the oil injection amount and ensure cooling by the oil. However, the increase in mechanical loss is suppressed by cutting the oil supplied more than necessary.
しかしながら、このような従来のオイル供給制御装置にあっては、エンジンの運転状態が低回転、低負荷でオイルの圧力が制御マップで規定する低圧領域、例えば、運転状態が冷間時の領域のとき、ピストン用オイルリリーフバルブを閉じてオイルの噴射量を増大させ、潤滑を高めてメカニカルロスを減少させている。このような運転状態が冷間時の領域のとき、オイルの噴射量を増加させると、次のような弊害が発生してしまう。 However, in such a conventional oil supply control device, the operating state of the engine is low, the load is low, and the oil pressure is defined in the control map, for example, the region where the operating state is cold. When the piston oil relief valve is closed, the oil injection amount is increased, the lubrication is increased, and the mechanical loss is reduced. When such an operating state is a cold region, increasing the oil injection amount causes the following adverse effects.
オイルの噴射量が増加すると、ピストンの潤滑が高められてメカニカルロスが減少するというメリットが得られる反面、ピストンが低温のオイルにより冷却されてしまう。ピストンが冷却されると、ピストンとエンジンブロックにより囲まれた燃焼室内に供給される燃料が、ピストンの頂面に付着し、燃料の気化が促進されないので、空気と燃料との不均一な混合気となるとともに、最適な空燃比が得られず、燃焼温度が低下して混合気の燃焼が不完全になってしまう。特に、燃焼室内に直接燃料を噴射して点火する直噴エンジンの場合に、このような弊害が顕著に現れることになる。 An increase in the amount of oil injected increases the piston lubrication and reduces the mechanical loss. On the other hand, the piston is cooled by low-temperature oil. When the piston is cooled, the fuel supplied into the combustion chamber surrounded by the piston and the engine block adheres to the top surface of the piston, and fuel vaporization is not promoted. As a result, the optimum air-fuel ratio cannot be obtained, and the combustion temperature is lowered, resulting in incomplete combustion of the air-fuel mixture. In particular, in the case of a direct injection engine in which fuel is directly injected into the combustion chamber and ignited, such an adverse effect appears remarkably.
この場合、最適な状態と比較して、燃焼が促進されないので、燃料がHC(Hydro Carbon)として排出され、いわゆる燃料の燃え残り(SOF:Soluble Organic Fraction)を含むPM(Particulate Matter)やスモーク(すす)の増大といった排気性能の悪化を生じる。また、燃料消費率(g/KWh:gは燃料の重量、KWは出力、hは時間)も低下し、いわゆる燃費の悪化を生じる。 In this case, since combustion is not promoted as compared with the optimum state, fuel is discharged as HC (Hydro Carbon), and PM (Particulate Matter) or PM (Soluble Organic Fraction) or smoke (SOF) is included. Deterioration of exhaust performance such as increase in soot occurs. In addition, the fuel consumption rate (g / KWh: g is the weight of the fuel, KW is the output, and h is the time) is lowered, and so-called fuel consumption is deteriorated.
このような排気性能の悪化を抑制するため、燃料の噴射タイミングを遅角制御して燃焼室内に噴射される燃料がピストンの頂面に付着しないようにすることも考えられる。この場合、燃料の噴射タイミングを遅角させているので、燃料が噴射されるとき、燃焼室内の混合気の圧縮度合いが増大し、噴射時の燃焼室内の温度を上昇させることができる。また、燃料噴射口とピストンの頂面との間隔が大きくなりピストンの頂面に燃料が付着し難くなり、PMやスモークの発生をある程度抑制することができる。 In order to suppress such deterioration of exhaust performance, it is also conceivable to prevent the fuel injected into the combustion chamber from adhering to the top surface of the piston by retarding the fuel injection timing. In this case, since the fuel injection timing is retarded, the degree of compression of the air-fuel mixture in the combustion chamber increases when the fuel is injected, and the temperature in the combustion chamber at the time of injection can be increased. Further, the distance between the fuel injection port and the top surface of the piston becomes large, and it becomes difficult for the fuel to adhere to the top surface of the piston, and the generation of PM and smoke can be suppressed to some extent.
しかしながら、燃料の噴射タイミングが遅角制御されると、燃料の噴射タイミングの遅角に伴って燃料噴射量が最適噴射タイミングと比べて増加するので、燃料消費率が低下し、いわゆる燃費の悪化を生じる。また、燃料の噴射タイミングが遅角すると、最適噴射タイミングと比べて燃料の燃焼期間が長くなり全体の燃焼が緩慢となってエンジンの有効な出力が不安定となることがある。さらに、バルブの開閉タイミング制御と噴射タイミングの遅角制御を合わせて行う必要があり、制御の複雑化を招いてしまう。 However, when the fuel injection timing is controlled to be retarded, the fuel injection amount increases as compared with the optimum injection timing with the delay of the fuel injection timing, so that the fuel consumption rate is lowered, and so-called fuel efficiency is deteriorated. Arise. Further, if the fuel injection timing is retarded, the fuel combustion period becomes longer than the optimum injection timing, and the overall combustion becomes slow, and the effective output of the engine may become unstable. Furthermore, it is necessary to perform valve opening / closing timing control and injection timing delay control together, which complicates the control.
本発明は、前述の従来の問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。すなわち、本発明は、エンジンが冷間時の運転状態のとき、簡単な制御でオイルによるエンジンの冷却を抑制して排気ガス中のPMやスモークを低減することができるオイル供給制御装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above-described conventional problems and achieve the following objects. That is, the present invention provides an oil supply control device capable of reducing PM and smoke in exhaust gas by suppressing cooling of the engine by oil with simple control when the engine is in a cold operating state. For the purpose.
本発明に係るオイル供給制御装置は、目的を達成するため、(1)オイルを貯留するオイルパンと、前記オイルパンに貯留された前記オイルをオイル通路を介してエンジンのピストンを含む潤滑部に供給するポンプ機構と、前記オイルの供給を制御するオイル供給制御部とを備えたオイル供給制御装置において、前記オイル通路内の前記オイルを前記ピストンに向かって噴射するオイル噴射ノズルと、前記オイル噴射ノズルと連通する前記オイル通路から分岐し前記オイル通路内の前記オイルの一部を前記ポンプ機構に還流させるオイル還流通路を有するオイル還流部と、前記オイル還流部に設けられ前記オイル還流通路を開閉するオイルスイッチバルブと、前記エンジンが冷間時の運転状態であるか否かを判定する運転状態判定部と、を備え、前記運転状態判定部が、前記エンジンが冷間時の運転状態であると判定したとき、前記オイル供給制御部が、前記オイルスイッチバルブを開いて、前記オイル通路内を流通する前記オイルの一部を前記オイル還流通路を介して前記ポンプ機構に還流させるものから構成されている。 In order to achieve the object, the oil supply control device according to the present invention includes: (1) an oil pan for storing oil, and a lubricating part including an engine piston for storing the oil stored in the oil pan through an oil passage. An oil supply control device comprising a pump mechanism for supplying and an oil supply control unit for controlling the supply of oil, an oil injection nozzle for injecting the oil in the oil passage toward the piston, and the oil injection An oil recirculation section having an oil recirculation path that branches off from the oil passage communicating with the nozzle and recirculates part of the oil in the oil passage to the pump mechanism; and opens and closes the oil recirculation path provided in the oil recirculation section An oil switch valve for operating, and an operating state determining unit for determining whether or not the engine is in a cold operating state. When the operation state determination unit determines that the engine is in a cold operation state, the oil supply control unit opens the oil switch valve and supplies the oil flowing through the oil passage. The part is made to return to the pump mechanism via the oil return passage.
この構成により、エンジンが冷間時の運転状態であるとき、ポンプ機構から吐出されたオイルの一部が、オイル還流部からポンプ機構に還流されるので、ポンプ機構から吐出されたオイル通路内のオイルの圧力が低下する。このとき、オイル噴射ノズルからピストンに向けてのオイルの噴射が停止し、オイルによるピストンの冷却が停止する。この場合、ピストンの温度(℃)が、従来技術よりも上昇し、エンジンの燃焼室内に供給される燃料の気化が促進され、従来技術のような燃料がピストンの頂面に付着するという弊害が解消される。
また、ポンプ機構から吐出されたオイルの一部が、オイル還流部からポンプ機構に還流されるので、エンジン内へのオイルの供給量も減少し、温められた冷却液からの熱交換が低下する。その結果、冷却液の温度(℃)が、従来技術よりも上昇し、エンジンの冷間時の暖機運転が促進される。また、燃料の気化が促進されるので、空気と燃料との均一な混合気が得られるとともに、所期の最適な空燃比が得られ、適正な燃焼温度により混合気が完全に燃焼することになる。この場合、排気ガス中に含まれるHCや、いわゆる燃料の燃え残りを含むPMやスモークが減少し燃費が向上する。また、オイル還流部からポンプ機構に還流されるので、ポンプ機構の負荷が軽減され仕事率(w)が減少し、エンジンの負荷が軽減され燃費が向上する。
With this configuration, when the engine is in the cold operating state, a part of the oil discharged from the pump mechanism is returned to the pump mechanism from the oil return portion, so that the oil passage in the oil passage discharged from the pump mechanism Oil pressure drops. At this time, the injection of oil from the oil injection nozzle toward the piston stops, and the cooling of the piston by the oil stops. In this case, the temperature (° C.) of the piston is higher than that of the prior art, the vaporization of the fuel supplied into the combustion chamber of the engine is promoted, and the adverse effect that the fuel as in the prior art adheres to the top surface of the piston. It will be resolved.
In addition, since a part of the oil discharged from the pump mechanism is returned to the pump mechanism from the oil recirculation unit, the amount of oil supplied into the engine is also reduced, and heat exchange from the warmed coolant is reduced. . As a result, the temperature (° C.) of the coolant rises compared to the prior art, and warm-up operation when the engine is cold is promoted. In addition, since fuel vaporization is promoted, a uniform mixture of air and fuel can be obtained, the optimum air-fuel ratio can be obtained, and the mixture can be completely burned at an appropriate combustion temperature. Become. In this case, HC contained in the exhaust gas, PM and smoke containing so-called unburned fuel are reduced, and fuel efficiency is improved. Further, since the oil recirculation unit returns to the pump mechanism, the load on the pump mechanism is reduced, the work rate (w) is reduced, the load on the engine is reduced, and the fuel efficiency is improved.
本発明に係るオイル供給制御装置は、上記(1)に記載のオイル供給制御装置において、(2)前記エンジンが、冷却液により前記エンジンを冷却する冷却部を備え、前記冷却液の温度を検出する冷却液温センサを有し、前記運転状態判定部が、前記冷却液温センサにより検出された冷却液温が設定温度未満であるとき、前記エンジンが冷間時の運転状態であると判定するものから構成されている。 The oil supply control device according to the present invention is the oil supply control device according to (1), wherein (2) the engine includes a cooling unit that cools the engine with a coolant, and detects the temperature of the coolant. And when the coolant temperature detected by the coolant temperature sensor is lower than a set temperature, the operating state determination unit determines that the engine is in a cold operating state. Consists of things.
この構成により、運転状態判定部が、冷却液温センサにより検出された冷却液温が設定温度未満であるとき、エンジンが冷間時の運転状態であると判定するようにしたので、簡単な判定によりエンジンが冷間時の運転状態であると判定することができる。 With this configuration, since the operation state determination unit determines that the engine is in the cold operation state when the coolant temperature detected by the coolant temperature sensor is lower than the set temperature, simple determination is possible. Thus, it can be determined that the engine is in the cold operating state.
本発明に係るオイル供給制御装置は、上記(1)または(2)に記載のオイル供給制御装置において、(3)前記エンジンが、前記オイルの圧力により吸気バルブおよび排気バルブの少なくともいずれか一方のバルブの開閉タイミングを変更し得る可変バルブタイミング機構を備え、前記オイル通路内の前記オイルの圧力を検出するオイル圧力センサと、前記オイル圧力センサにより検出された前記オイルの検出圧力と、予め設定され前記可変バルブタイミング機構を作動させる下限の設定下限作動圧力とを比較する圧力比較部とを有し、前記オイル供給制御部が、前記圧力比較部により前記検出圧力が前記設定下限作動圧力未満であるとされたとき、前記オイルスイッチバルブを閉じるものから構成されている。 The oil supply control device according to the present invention is the oil supply control device according to the above (1) or (2), wherein (3) the engine has at least one of an intake valve and an exhaust valve depending on the pressure of the oil. A variable valve timing mechanism capable of changing the opening and closing timing of the valve; an oil pressure sensor for detecting the pressure of the oil in the oil passage; and a detected pressure of the oil detected by the oil pressure sensor. A pressure comparison unit that compares a lower limit set lower limit operating pressure for operating the variable valve timing mechanism, and the oil supply control unit detects that the detected pressure is less than the set lower limit operating pressure by the pressure comparison unit. The oil switch valve is closed.
この構成により、エンジンが、可変バルブタイミング機構を備えたものであっても、圧力比較部が、検出圧力と設定下限作動圧力とを比較し、検出圧力が設定下限作動圧力未満であるとされたとき、オイルスイッチバルブを閉じるようにして、可変バルブタイミング機構の制御をオイル供給制御に優先させることができるので、可変バルブタイミング機構におけるバルブタイミングの制御に支障を来たすことはない。 With this configuration, even if the engine has a variable valve timing mechanism, the pressure comparison unit compares the detected pressure with the set lower limit operating pressure, and the detected pressure is less than the set lower limit operating pressure. At this time, the oil switch valve is closed so that the control of the variable valve timing mechanism can be prioritized over the oil supply control, so that the valve timing control in the variable valve timing mechanism is not hindered.
本発明に係るオイル供給制御装置は、上記(3)に記載のオイル供給制御において、(4)前記エンジンが、燃料の噴射タイミングを遅角させる噴射タイミング制御部を備え、前記オイルスイッチバルブが開かれたとき、前記オイル供給制御部が、前記噴射タイミングの遅角制御を停止させるよう前記噴射タイミング制御部に前記オイルスイッチバルブが開かれたことを通知するものから構成されている。 In the oil supply control device according to the present invention, in the oil supply control described in (3) above, (4) the engine includes an injection timing control unit that retards the fuel injection timing, and the oil switch valve is opened. The oil supply control unit notifies the injection timing control unit that the oil switch valve has been opened so as to stop the retard timing control of the injection timing.
この構成により、エンジンが、オイルスイッチバルブが開かれたとき、噴射タイミング制御部により、遅角制御が停止され、噴射タイミングの最適制御が実行されるので、従来技術のような燃料の噴射タイミングの遅角に伴って燃料噴射量が増加するようなことはなく、燃料消費率が低下していわゆる燃費の悪化を生じることもない。また、燃料の噴射タイミングの遅角に伴って燃料の燃焼期間が長くなり全体の燃焼が緩慢となってエンジンの有効な出力が不安定となることもない。さらに、バルブの開閉タイミング制御と燃料の噴射タイミングの遅角制御を合わせて行う必要もなくなり、制御の複雑化が軽減される。
また、オイル供給制御部により、冷間時の運転状態から温間時の運転状態に切り替えられると同時に、燃料の噴射タイミングの遅角制御の停止が速やかに解除される。このとき、オイルスイッチバルブが閉じられるので、オイル噴射ノズルからオイルがピストンに向けて噴射され、ピストンが好適に冷却されるとともに潤滑される。
With this configuration, when the oil switch valve is opened in the engine, the retard timing control is stopped by the injection timing control unit, and optimal control of the injection timing is executed. The fuel injection amount does not increase with the retard, and the fuel consumption rate does not decrease and the so-called fuel consumption does not deteriorate. In addition, the combustion period of the fuel becomes longer as the fuel injection timing is retarded, and the entire combustion is slowed down so that the effective output of the engine does not become unstable. Furthermore, it is not necessary to perform the valve opening / closing timing control and the fuel injection timing delay control together, thereby reducing the complexity of the control.
In addition, the oil supply control unit switches from the cold operating state to the warm operating state, and at the same time, quickly stops the retard control of the fuel injection timing. At this time, since the oil switch valve is closed, oil is injected from the oil injection nozzle toward the piston, and the piston is suitably cooled and lubricated.
本発明によれば、エンジンが冷間時の運転状態のとき、オイルによるエンジンの冷却を抑制して排気ガス中のPMやスモークを低減することができるオイル供給制御装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when an engine is the driving | running state at the time of a cold, the oil supply control apparatus which can suppress engine cooling with oil and can reduce PM and smoke in exhaust gas can be provided.
以下、本発明の第1の実施の形態に係るオイル供給制御装置について、図面を参照して説明する。
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態に係るオイル供給制御装置を適用した車両のエンジンの概略斜視図であり、図2は、エンジン内部の各潤滑部とオイルの流れを示すブロック図であり、図3は、ポンプ機構の回路図であり、図4は、ピストンを収容するシリンダブロックの部分断面図である。
Hereinafter, an oil supply control device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic perspective view of a vehicle engine to which an oil supply control device according to a first embodiment of the present invention is applied, and FIG. 2 is a block diagram showing each lubrication part inside the engine and the flow of oil. FIG. 3 is a circuit diagram of the pump mechanism, and FIG. 4 is a partial cross-sectional view of a cylinder block that accommodates a piston.
まず、構成を説明する。
図1に示すように、エンジン1は、気筒内に収容されたピストン2と、可変バルブタイミング機構(VVT:Variable Valve Timing)3と、クランクシャフト4と、オイル供給制御装置5と、シリンダヘッド、シリンダブロックおよびクランクケースからなるエンジンブロック6と、エンジン1の内部を冷却する冷却部7と、気筒内に直接燃料を噴射する図示しない燃料噴射装置とを含んで構成されている。
First, the configuration will be described.
As shown in FIG. 1, an engine 1 includes a
ピストン2は、図示しない他の3個のピストンを含めて直列4気筒のエンジン1を構成している。なお、エンジン1は、直列4気筒のものに限られず、単気筒や任意に気筒配列された多気筒であってもよく、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンなど、空気と混合し得る炭化水素などの液体または気体を燃料とする公知のエンジンであってもよい。
The
可変バルブタイミング機構3は、吸気カムシャフト31に連結され、ベーン型アクチュエータ32を駆動する吸気側油圧コントローラ33と、排気カムシャフト34に連結され、ベーン型アクチュエータ35を駆動する排気側油圧コントローラ36とを含んで構成されている。吸気側油圧コントローラ33および排気側油圧コントローラ36は、チェーン37を介してクランクシャフト4と連結されており、クランクシャフト4の動力で駆動されるようになっている。
The variable
吸気側油圧コントローラ33には、吸気側オイルコントロールバルブ(OCV:Oil Control Valve)33cが接続され、吸気側油圧コントローラ33に供給される油圧が制御されるようになっている。また、排気側油圧コントローラ36にも、排気側オイルコントロールバルブ(OCV)36cが接続され、排気側油圧コントローラ36に供給される油圧が制御されるようになっている。
An intake side oil control valve (OCV: Oil Control Valve) 33c is connected to the intake side
吸気カムシャフト31には、ロッカーアーム41を介して吸気バルブ42が連結されるとともに、排気カムシャフト34には、ロッカーアーム43を介して排気バルブ44が連結されている。吸気バルブ42の開閉タイミングは、吸気側油圧コントローラ33により、排気バルブ44の開閉タイミングは、排気側油圧コントローラ36により、それぞれ遅角制御や進角制御が実行され、吸気および排気の効率を向上させるとともに、エンジン1の出力(kW)およびトルク(N・m)が調整されるようになっている。
An
例えば、吸気バルブ42を閉じるときの閉弁タイミングをピストン2の下死点(BDC:Bottom Dead Center)を超えて遅角させると、エンジン1の圧縮行程で混合気を圧縮する際、吸気バルブ42が閉じてからの燃焼室の容積比が小さくなり、圧縮比を低下させることができる。また、可変バルブタイミング機構3が、遅角させた開閉タイミングを進角すれば、低下した圧縮比を高めることができる。
For example, if the valve closing timing when closing the
クランクシャフト4は、クランクジャーナル11を介してエンジンブロック6に回転可能に支持されるとともに、コネクティングロッドを介してピストン2に連結されており、ピストン2の往復運動が伝達されて回転運動するようになっている。
The
オイル供給制御装置5は、オイルパン51と、オイルストレーナ52と、ポンプ機構53と、ポンプ機構53から吐出されたオイルをろ過するオイルフィルタ54と、オイル通路部55と、オイル還流部56と、オイルスイッチバルブ(OSV:Oil Switch Valve)57と、オイル噴射ノズル58と、ポンプ機構53を流通するオイルの流量を調節するストップバルプ59(図2参照)と、電子制御ユニット(ECU:Electronic Control Unit)60と、冷却液温センサ61、オイル圧力センサ62とを含んで構成されている。オイル供給制御装置5は、エンジン1内の各潤滑部10にオイルを供給し各潤滑部10を潤滑するとともに冷却するよう構成されている。
The oil
この潤滑部10は、エンジン1内の潤滑を必要とする構成要素で、例えば、図2に示すように、ピストン2と、クランクシャフト4を回転可能に支持するクランクジャーナル11と、コネクティングロッド12をクランクシャフト4に連結するクランクピン13と、吸気カムシャフト31と、排気カムシャフト34と、ロッカーアーム41、43、吸気カムシャフトジャーナル47と、排気カムシャフトジャーナル48とを含んで構成されている。
The
オイルパン51は、潤滑部10の各潤滑要素から還流されたオイルを貯留するケースからなり、エンジンブロック6の下部に固定されている。このオイルパン51に貯留されたオイル内には、オイルストレーナ52の吸入口が浸漬されており、この吸入口からオイルが吸入されるようになっている。
The
図3に示すように、ポンプ機構53は、ポンプ本体53hと、オイルストレーナ52から吸い込まれたオイルをポンプ本体53hに流通させる吸入パイプ53kと、ポンプ本体53hから吐出されたオイルをオイルフィルタ54に流通させる吐出パイプ53tを含んで構成されている。
As shown in FIG. 3, the
図1に示すように、ポンプ本体53hは、例えば、トロコイドポンプ、ギヤポンプなどのオイルを吸入し吐出するポンプからなり、図示しないチェーンを介してクランクシャフト4に連結されており、クランクシャフト4とは別軸でクランクシャフト4により等速駆動されるようになっている。なお、ポンプ本体53hは、チェーンによらず、クランクシャフト4に直結されクランクシャフト4により等速駆動される構造のものでもよい。
As shown in FIG. 1, the
オイル通路部55は、オイルフィルタ54で浄化されたオイルを潤滑部10の各潤滑要素に供給する複数のオイル通路55tを含んで構成されている。このオイル通路55tは、潤滑部10の潤滑要素にオイルを圧送するオイルパイプ55p内に形成されたもの、メインオイルギャラリ55mなどのエンジンブロック6の壁部内に形成されたもの、吸気カムシャフト31および排気カムシャフト34に向けてオイルを放出するオイルシャワーパイプ55s内に形成されたものを含んで構成されている。
The
また、オイル通路55tは、オイルパイプ55pから滴下されるオイルを通すよう内部空間により構成されるもの、エンジンブロック6の壁部の表面を伝わるよう壁部の表面により構成されたものなど、オイルを流通させる媒体によって構成されている。
The
オイル還流部56は、オイルフィルタ54の排出口54hとメインオイルギャラリ55mとを連通するオイル通路55tから分岐し、ポンプ機構53の吸入口と連通するオイル還流通路56kを有するオイル還流パイプ56pを含んで構成されている。このオイル還流通路56k内には、オイル還流通路56kを開閉するOSV57が設けられている。このOSV57は、エンジンブロック6に装着されており、ECU60によりその開閉が制御されるようになっている。なお、このOSV57は、エンジンブロック6以外のものに装着されていてもよく、例えば、ポンプ機構53に装着されていてもよい。
The
OSV57は、オイル還流通路56kを開閉する機能を有する開閉弁からなり、例えば、電磁力により動作するソレノイドバルブで構成されている。
The
図1および図4に示すように、オイル噴射ノズル58は、内部にオイル通路55tを有するパイプからなり、先端部がピストン2の方向に向くよう、基端部がエンジンブロック6に支持されている。この先端部にはオイル噴射口が形成されており、メインオイルギャラリ55mからオイル通路55tに供給されたオイルがオイル噴射口からピストン2の方向に噴射されるようになっている。
As shown in FIGS. 1 and 4, the
ECU60は、始動判定部と、運転状態判定部と、圧力比較部と、オイル供給制御部と、噴射タイミング制御部とを含んで構成されており、単一または複数のプログラムにより各部の動作が連続的に実行されるようになっている。
ECU60は、具体的には、CPU(Central Processing Unit)、始動判定部、運転状態判定部、圧力比較部、オイル供給制御部および噴射タイミング制御部の各部の動作を実行させるプログラムなどが記憶されたROM(Read Only Memory)、一時的にデータを記憶するRAM(Random Access Memory)、バッテリを電源として作動し書換え可能な不揮発性のメモリからなるEEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory)、A/D変換器やバッファなどの入力インターフェース回路および駆動回路などの出力インターフェース回路を含んで構成されている。
The
Specifically, the
冷却液温センサ61、オイル圧力センサ62、クランクポジションセンサ63、図示しないスロットル開度センサ、吸入空気量センサ、アクセルポジションセンサなどのセンサが、ECU60の入力インターフェース回路に、それぞれ接続されており、これらのセンサから出力される情報は、入力インターフェース回路を介してECU60に取り込まれるようになっている。
Sensors such as a
ECU60においては、クランクポジションセンサ63などのクランクシャフト4の回転数(rpm)を検知するセンサから入力された情報に基づいてエンジン回転数Ne(rpm)が求められるようになっている。また、スロットル開度センサ、吸入空気量センサ、アクセルポジションセンサおよびクランクポジションセンサ63などのエンジン1の出力に関する情報に基づいて、エンジン1に搭載された可変バルブタイミング機構3の吸気バルブ42、排気バルブ44の開閉タイミングが制御されるようになっている。
In the
冷却液温センサ61は、例えば、優れた温度特性を有するサーミスタを含んで構成されている。このサーミスタは、ECU60に接続されており、エンジン1を冷却する冷却液の温度に応じた抵抗値を検知し電圧信号をECU60の入力インターフェース回路に入力するようになっている。この冷却液温センサ61は、エンジンブロック6のシリンダ周辺を流通し昇温した冷却液の温度を検知するよう、シリンダ周辺のエンジンブロック6内に装着されている。
The
オイル圧力センサ62は、例えば、高い感度を有する半導体ピエゾ抵抗を含んで構成されている。この半導体ピエゾ抵抗は、ECU60に接続されており、オイル通路部55内の圧力に応じた抵抗値を検知し電圧信号をECU60の入力インターフェース回路に入力するようになっている。このオイル圧力センサ62は、可変バルブタイミング機構3の上流側のオイル通路55t内に設けられ、吸気側油圧コントローラ33および排気側油圧コントローラ36に供給されるオイルの圧力(kPa)を検出するようになっている。
The
クランクポジションセンサ63は、例えば、クランクシャフト4に固定されたタイミングロータと電磁ピックアップセンサとを含んで構成されており、エンジンブロック6に固定されている。このクランクポジションセンサ63は、クランク位置、クランク角速度などのクランクの回転を検出し、検出された回転の信号は、ECU60に出力されるようになっている。
The crank
ECU60の始動判定部は、エンジン1のスタータモータを作動するスタータスイッチがオンとなったことの検知情報、またはスタータスイッチがオンからオフに切り替わってから所定時間未満であることの検知情報に基づいて、エンジン1が始動されたか否かを判定するよう構成されている。なお、クランクポジションセンサ63によりエンジン回転数Ne(rpm)が所定回転数(rpm)であるか否か、エンジン1のオイル供給通路内のオイルの圧力(kPa)が所定圧力(kPa)であるか否かなどの他の手段により、エンジン1が始動されたか否かを判定してもよい。
The start determination unit of the
ECU60の運転状態判定部は、始動判定部によりエンジン1が始動されたと判定されたとき、エンジン1が冷間時の運転状態であるか否かを判定するよう構成されている。具体的には、ピストン2の周辺のオイル通路55tから冷却部7に向かって流通する冷却液の温度が、図1に示す冷却液温センサ61により検出される。この検出温度(℃)と、予め設定されECU60のROMなどのメモリに記憶された設定温度(℃)とが比較され、検出温度(℃)が、設定温度(℃)未満であったとき、エンジン1が冷間時の運転状態であると判定されるようになっている。この設定温度は、寒冷地仕様、暖地仕様などの車種や、燃料の種別、エンジン1の種別、排気量などの車両が持っている特性により異なり、取得したデータに基づいて車両の特性毎に適宜設定されたものである。本実施の形態に係る車両の場合は、例えば、設定温度は、約88℃となっている。
The operation state determination unit of the
ECU60の圧力比較部は、オイル圧力センサ62により検出されたオイル通路55t内のオイルの検出圧力(kPa)と、予め設定されECU60のROMなどのメモリに記憶された可変バルブタイミング機構3を作動させる下限の設定下限作動圧力(kPa)とを比較するよう構成されている。この設定下限作動圧力(kPa)についても、設定温度と同様に車両の特性毎に適宜設定されたものである。本実施の形態に係る車両の場合は、例えば、設定下限作動圧力は、120kPa程度のものである。
The pressure comparison unit of the
ECU60のオイル供給制御部は、運転状態判定部によりエンジン1が冷間時の運転状態であると判定されたとき、OSV57を開いて、オイル通路55t内を流通するオイルの一部をオイル還流通路56kを介してポンプ機構53に還流させるよう構成されている。
When the operation state determination unit determines that the engine 1 is in the cold operation state, the oil supply control unit of the
ECU60の噴射タイミング制御部は、エンジン1の運転状態に応じて、図示しない燃料噴射装置から噴射される燃料の噴射タイミングを制御するよう構成されている。具体的には、燃料の噴射開始時期および噴射終了時期を、クランクポジションセンサ63の検知情報から得られた所定のクランク角度に基づいて遅角または進角させ、空燃比制御性の向上や排気ガス中のエミッションの低減を促進させるとともに、エンジン1の最適なトルクおよび出力を得るようにしている。
The injection timing control unit of the
エンジンブロック6は、燃焼室6a(図4参照)を含むシリンダを画成するシリンダヘッドおよびシリンダブロックと、クランクケースとがボルトなどの締結具により締結され一体化されている。
このエンジンブロック6は、図示しない複数のエンジンマウントを介して車体にマウントされている。
In the
The
図1に示すように、冷却部7は、流入する高温の冷却液を低温の外気で冷却するラジエータ7aと、冷却された冷却液をラジエータ7aからエンジンブロック6内に流入させるアッパーパイプ7bと、エンジンブロック6からラジエータ7aに冷却液を流入させるロアパイプ7cと、エンジンブロック6内で冷却液を流通させるようエンジンブロック6に設けられた図4に示すウォータジャケット7wとを含んで構成されている。
As shown in FIG. 1, the cooling unit 7 includes a
冷却部7は、さらに、ウォーターポンプ7pと、アッパーパイプ7bとロアパイプ7cとの間に介装されたバイパスパイプ7dと、このバイパスパイプ7dとアッパーパイプ7bの分岐部分に設けられたサーモスタット7tとを含んで構成されている。
The cooling unit 7 further includes a
冷却部7内の冷却液は、ラジエータ7a内で空冷され、アッパーパイプ7bからエンジンブロック6内のウォータジャケット7wに流入し、エンジンブロック6内の冷却液通路を流通したのち、ロアパイプ7cからラジエータ7aに還流するようになっている。
The coolant in the cooling unit 7 is air-cooled in the
このサーモスタット7tは、ウォータジャケット7wに流入する冷却液の温度を検出し、この冷却液の温度が設定温度か否かで、すなわち、冷却液の温度に応じて冷却液がラジエータ7aを通る循環と、通らない循環のいずれかに切り替えるようになっている。例えば、冷却液の温度が80℃未満のとき、サーモスタット7tにより、冷却液がラジエータ7aを通らない循環に切り替わる。すなわち、アッパーパイプ7bとバイパスパイプ7dとが連通し、冷却液がロアパイプ7cからウォータジャケット7wに流入する。このとき、ECU60により、ウォーターポンプ7pが駆動し、冷却液がウォータジャケット7w、アッパーパイプ7b、バイパスパイプ7dおよびロアパイプ7c内を循環し、エンジン1の冷間時における暖気運転が促進されるようにしている。
The
他方、冷却液の温度が80℃以上のとき、サーモスタット7tにより、冷却液がラジエータ7aを通る循環に切り替わる。このとき、アッパーパイプ7bがラジエータ7a側に連通し、冷却液がバイパスパイプ7dを通らない状態、すなわち、冷却液がラジエータ7aを通る状態になり、冷却液がラジエータ7aで空冷され、アッパーパイプ7bからウォータジャケット7w内を流通し、ロアパイプ7cからラジエータ7aに還流し、エンジン1が好適に冷却されるようにしている。
On the other hand, when the temperature of the coolant is 80 ° C. or higher, the
燃料噴射装置は、気筒内に燃料噴射ノズルを露出させるようエンジンブロック6に設けられたインジェクタを含んで構成されており、燃焼室6a内に高圧の燃料を噴射し、できるだけ少ない燃料で、効率よく混合気を爆発させるようになっている。また、燃料噴射装置は、ECU60の噴射タイミング制御部の指令により、燃料の噴射タイミングを進角または遅角制御するよう構成されている。
The fuel injection device is configured to include an injector provided in the
次に、本実施の形態に係るオイル供給制御装置5のオイル供給制御の動作について説明する。
図5は、オイル供給制御装置のオイル供給制御の動作を示すフローチャートである。図6は、エンジン回転数Neに対するメインオイルギャラリのオイル圧力を示すグラフである。図7は、エンジンが冷間時の運転状態における経過時間と、OSVの開閉状態、ピストン温度、噴射タイミングとの関係を示したグラフである。
Next, the operation of oil supply control of the oil
FIG. 5 is a flowchart showing the operation of oil supply control of the oil supply control device. FIG. 6 is a graph showing the oil pressure of the main oil gallery with respect to the engine speed Ne. FIG. 7 is a graph showing the relationship between the elapsed time in the operating state when the engine is cold, the open / close state of the OSV, the piston temperature, and the injection timing.
なお、図5に示すフローチャートは、ECU60のROMに格納されたオイル供給制御プログラムの実行内容を示すもので、このオイル供給制御プログラムは、始動判定部、運転状態判定部、圧力比較部、オイル供給制御部、噴射タイミング制御部の各機能内容を実行する単一または複数のプログラムを含んで構成されている。このオイル供給制御プログラムは、ECU60のCPUによって実行される。
The flowchart shown in FIG. 5 shows the execution contents of the oil supply control program stored in the ROM of the
図5に示すように、まず、ECU60は、エンジン1のスタータモータを作動するスタータスイッチがオンとなったことを検知、またはスタータスイッチがオンからオフに切り替わってから所定時間未満であることを検知した場合には、エンジン1が始動されたものと判定する(ステップS1)。いずれも検知しない場合には、ECU60は、所定の時間間隔で、エンジン1が始動されたものと判定されるまでスタータスイッチのオンまたはオフを監視する。
As shown in FIG. 5, first, the
ステップS1でYESと判定された場合、ECU60は、図1に示す冷却液温センサ61から出力された検知温度(℃)の信号を受け(ステップS2)、この検知温度と予めROMに記憶された設定温度(℃)とを比較し、検知温度が設定温度未満であるとき、例えば、88℃未満であるとき、エンジン1が冷間時の運転状態であると判定する(ステップS3)。
When it is determined YES in step S1, the
ステップS3でYESと判定された場合、ECU60は、図1に示すオイル圧力センサ62から出力された検知圧力(kPa)の信号を受け(ステップS4)、検知圧力(kPa)と予めROMに記憶され可変バルブタイミング機構3を作動させる下限の設定下限作動圧力(kPa)とを比較する(ステップS5)。
When it is determined YES in step S3, the
検知圧力が設定下限作動圧力を超えているとき、例えば、検知圧力が、120kPaを超えているとき、OSV57を開く(ステップS6)。OSV57が開かれると、図3に示すポンプ機構53から吐出されるオイルの圧力(kPa)が低下し、例えば、図6に示すように、メインオイルギャラリ55mにおけるオイルの圧力が210kPa以下になるので、図1および図4に示すオイル噴射ノズル58からのオイルの噴射が停止する。
なお、エンジン回転数Ne(rpm)が高くなると、例えば、エンジン回転数Neが3,200rpm〜4,000rpmでは、エンジン回転数Neに比例して、ポンプ機構53から吐出されるオイルの圧力も徐々に高まり、オイルの圧力が210kPaを徐々に超えることになるが、エンジン1の冷間時の運転状態においては、ピストン2に到達する程のオイルがオイル噴射ノズル58から噴射されることはない。
When the detected pressure exceeds the set lower limit operating pressure, for example, when the detected pressure exceeds 120 kPa, the
When the engine speed Ne (rpm) increases, for example, when the engine speed Ne is 3,200 rpm to 4,000 rpm, the pressure of oil discharged from the
このように、設定下限作動圧力を超えているときにのみ、OSV57を開くので、可変バルブタイミング機構3の制御を、本実施の形態に係るオイル供給制御装置5のオイル供給制御に優先することができ、可変バルブタイミング機構3の動作に支障が生ずることはない。
OSV57が開かれると同時に、ECU60は、可変バルブタイミング機構3における噴射タイミングの遅角制御の実行を停止させる(ステップS7)。このとき、噴射タイミングの遅角制御が行われていない場合には、噴射タイミングの遅角制御が実行されないよう、可変バルブタイミング機構3にその制御状態を維持させる。
Thus, since the
Simultaneously with the opening of the
次いで、ECU60は、冷却液温センサ61から出力された検知温度(℃)の信号を受け(ステップS8)、この検知温度と予めROMに記憶された設定温度88℃とを比較し、検知温度が88℃を超えていたとき、エンジン1が冷間時から温間時の運転状態に移行したものと判定する(ステップS9)。
Next, the
ステップS9でNOと判定された場合、ECU60は、所定の時間間隔で、冷却液温センサ61の検知温度が88℃を超えたものと判定されるまでエンジン1が冷間時から温間時の運転状態に移行したか否かを監視する。
ステップS9でYESと判定された場合、およびステップS3とステップS5でNOと判定された場合は、OSV57を閉じる(ステップS10)。このとき、可変バルブタイミング機構3における噴射タイミングの遅角制御の停止を解除し(ステップS11)、元の制御に復帰させる。
When it is determined NO in step S9, the
If YES is determined in step S9, and if NO is determined in steps S3 and S5, the
すなわち、図6に示すように、ステップS3でエンジン1が冷間時の運転状態であるとECU60により判定され、ステップS9でエンジン1が温間時の運転状態であると判定されるまでの間、OSVが開かれ、オイル噴射ノズル58からのオイルの噴射が停止される。このとき、ECU60により、可変バルブタイミング機構3における噴射タイミングの遅角制御の実行が停止され、最適噴射タイミングで制御される。
That is, as shown in FIG. 6, the
次いで、ECU60は、例えば、クランクポジションセンサ63の出力信号に基づいて、エンジン1が停止したか否かを判定し、エンジン1が停止したと判定したとき、本実施の形態に係るオイル供給制御装置5のオイル供給制御を終了させる(ステップS12)。
ECU60は、ステップS12でNOと判定したときには、エンジン1の冷却液温センサ61による冷却液温の検知のステップS2に戻る。
Next, the
When the
このように、本実施の形態に係るオイル供給制御装置5は構成されているので、次のような効果を得ることができる。
Since the oil
図8は、エンジンが冷間時の運転状態における経過時間と、OSVの開閉状態、冷却液温、油温との関係を示したグラフである。図9は、エンジン1が始動してからの経過時間に対する排気ガス中のPMとスモークの濃度およびエンジン回転数Neとの関係を示すグラフである。 FIG. 8 is a graph showing the relationship between the elapsed time in the operating state when the engine is cold, the open / close state of the OSV, the coolant temperature, and the oil temperature. FIG. 9 is a graph showing the relationship between the PM in the exhaust gas, the smoke concentration, and the engine speed Ne with respect to the elapsed time since the engine 1 was started.
本実施の形態に係るオイル供給制御装置5は、オイルパン51と、オイルパン51内のオイルを潤滑部10に供給するポンプ機構53と、オイルの供給を制御するECU60と、オイル噴射ノズル58と、オイル還流通路56kを有するオイル還流部56と、OSV57とを備え、ECU60が、エンジン1が冷間時の運転状態であるか否かを判定する運転状態判定部と、オイル供給制御部とを含んで構成され、運転状態判定部が、エンジン1が冷間時の運転状態であると判定したとき、オイル供給制御部が、OSV57を開いて、オイル通路55t内を流通するオイルの一部をオイル還流通路56kを介してポンプ機構53に還流させるもので構成されている。
The oil
その結果、エンジン1が冷間時の運転状態であるとき、ポンプ機構53から吐出されたオイルの一部が、オイル還流部56からポンプ機構53に還流されるので、ポンプ機構53から吐出され、オイル通路55t、メインオイルギャラリ55m内のオイルの圧力が低下する。オイル圧力が低下すると、オイル噴射ノズル58からピストン2に向けてのオイルの噴射が停止し、オイルによるピストン2の冷却が停止する。
As a result, when the engine 1 is in the cold operating state, a part of the oil discharged from the
この場合、図7に示すように、ピストン2がオイルにより冷却されないので、エンジン1が冷間時の運転状態において、ピストン2の温度(℃)が、点線で示す従来技術よりも上昇し、ピストン2とエンジンブロック6により囲まれた燃焼室6a内に供給される燃料の気化が促進され、従来技術のような燃料がピストン2の頂面に付着するという弊害が解消される。
In this case, as shown in FIG. 7, since the
また、ポンプ機構53から吐出されたオイルの一部が、オイル還流部56からポンプ機構53に還流されるので、エンジン1内へのオイルの供給量も減少し、温められた冷却液からの熱交換が低下する。その結果、図8に示すように、エンジン1内のオイルの温度(℃)の上昇は低下するものの、オイルに奪われる熱を冷却液に回すことで、冷却液の温度(℃)が、従来技術よりも上昇し、エンジン1の冷間時の暖機運転が促進されるという効果がある。
In addition, since a part of the oil discharged from the
また、燃料の気化が促進されるので、空気と燃料との均一な混合気が得られるとともに、所期の最適な空燃比が得られ、適正な燃焼温度により混合気が完全に燃焼することになる。特に、燃焼室内に直接燃料を噴射して点火する直噴エンジンの場合に、このような効果が顕著に現れることになる。 In addition, since fuel vaporization is promoted, a uniform mixture of air and fuel can be obtained, the optimum air-fuel ratio can be obtained, and the mixture can be completely burned at an appropriate combustion temperature. Become. In particular, in the case of a direct injection engine in which fuel is directly injected into a combustion chamber and ignited, such an effect becomes remarkable.
この場合、図9に示すように、完全燃焼により、排気ガス中に含まれるHCや、いわゆる燃料の燃え残りを含むPMやスモークが減少するという効果がある。また、燃料消費率(g/KWh:gは燃料の重量、KWは出力、hは時間)も向上し、いわゆる燃費がよくなるという効果がある。 In this case, as shown in FIG. 9, there is an effect that HC contained in the exhaust gas, PM containing so-called unburned fuel, and smoke are reduced by complete combustion. In addition, the fuel consumption rate (g / KWh: g is the weight of the fuel, KW is the output, and h is the time) is improved, and so-called fuel efficiency is improved.
また、吐出量(mm3/sec)×圧力(kPa)で表されるポンプ機構53の仕事率(w)が減少する。すなわち、ポンプ機構53から吐出されたオイルの一部が、オイル還流部56からポンプ機構53に還流されるので、ポンプ機構53から吐出されるオイルの圧力(kPa)が低下してポンプ機構53の仕事率(w)が減少する。この場合、クランクシャフト4に連結されたポンプ機構53の負荷が軽減されるので、クランクシャフト4のフリクションが低減され、エンジン1の負荷が軽減され、いわゆる燃費が向上することになる。
Further, the work rate (w) of the
本実施の形態に係るオイル供給制御装置5においては、オイル通路55tから分岐したオイル還流部56を形成し、このオイル還流部56にOSV57を設けるだけの簡単な構造および簡単な制御で、冷間時の運転状態におけるエンジン1から排出される排気ガス中のPMやスモークを低減することができる。
In the oil
また、エンジン1が、冷却液によりエンジン1を冷却するラジエータ7aを備え、冷却液の温度を検出する冷却液温センサ61を有し、ECU60が、冷却液温センサ61により検出された冷却液温が設定温度である88℃未満であるとき、エンジン1が冷間時の運転状態であると判定するようにしたので、簡単な判定によりエンジン1が冷間時の運転状態であると判定することができる。
Further, the engine 1 includes a
また、エンジン1が、オイルの圧力により吸気バルブ42および排気バルブ44の少なくともいずれか一方のバルブの開閉タイミングを変更し得る可変バルブタイミング機構3を備えたものであっても、可変バルブタイミング機構3の制御に支障を来たすことはない。
すなわち、エンジン1において、ECU60がオイル通路55t内のオイルの圧力を検出するオイル圧力センサ62と、オイル圧力センサ62により検出されたオイルの検出圧力(kPa)と、予め設定され可変バルブタイミング機構を作動させる下限の設定下限作動圧力(kPa)とを比較し、ECU60により、検出圧力が設定下限作動圧力未満であるとされたとき、OSV57を閉じるようにして、可変バルブタイミング機構3の制御をオイル供給制御に優先させることができる。
Even if the engine 1 includes the variable
That is, in the engine 1, an
また、エンジン1が、OSV57が開かれたとき、ECU60により、燃料の噴射タイミングの遅角制御が停止され、噴射タイミングの最適制御が実行されるようにしている。
図7に示すように、燃料の噴射タイミングの遅角制御が停止すると、太実線で示す噴射タイミングが最適な状態で制御されるので、従来技術のような燃料の噴射タイミングの遅角に伴って燃料噴射量が増加するようなことはなく、燃料消費率が低下するので、いわゆる燃費の悪化を生じることもない。また、燃料の噴射タイミングの遅角に伴って燃料の燃焼期間が長くなり全体の燃焼が緩慢となってエンジンの有効な出力が不安定となることもない。さらに、バルブの開閉タイミング制御と燃料の噴射タイミングの遅角制御を合わせて行う必要もなくなり、制御の複雑化が軽減される。
In addition, when the
As shown in FIG. 7, when the retard control of the fuel injection timing is stopped, the injection timing indicated by the thick solid line is controlled in an optimum state, and therefore, according to the delay of the fuel injection timing as in the prior art. Since the fuel injection amount does not increase and the fuel consumption rate decreases, so-called fuel consumption is not deteriorated. In addition, the combustion period of the fuel becomes longer as the fuel injection timing is retarded, and the entire combustion is slowed down so that the effective output of the engine does not become unstable. Furthermore, it is not necessary to perform the valve opening / closing timing control and the fuel injection timing delay control together, thereby reducing the complexity of the control.
また、図6に示すように、OSV57の開状態は、ECU60により、冷間時の運転状態が終了するまで維持され、冷間時の運転状態が終了すると冷間時の運転状態から温間時の運転状態に切り替えられる。この切り替えと同時に、燃料の噴射タイミングの遅角制御の停止が速やかに解除されるとともに、OSV57が閉じられるので、オイル噴射ノズル58からオイルがピストン2に向けて噴射され、ピストン2が好適に冷却されるとともに潤滑される。
Further, as shown in FIG. 6, the open state of the
本実施の形態に係るオイル供給制御装置5のポンプ機構53をクランクシャフト4に連結させ、エンジン1の動力によりポンプ機構53を駆動させる構造のもので構成し、オイル通路55tからポンプ機構53にオイルを還流させるオイル還流通路56kを形成し、エンジン1が冷間時の運転状態のとき、オイル還流通路56kに設けたOSV57を開いて、オイル噴射ノズルからのオイルの噴射を停止する場合について説明した。
The
しかしながら、本発明に係るオイル供給制御装置のポンプ機構においては、他の構造のもので構成してもよい。例えば、ポンプ機構を可変容量型のオイルポンプで構成し、エンジン1が冷間時の運転状態のとき、ポンプ機構の容量を小さくして、オイル噴射ノズルから噴射されるオイルの噴射を停止するようにしてもよい。また、ポンプ機構を電動のオイルポンプで構成し、エンジン1が冷間時の運転状態のとき、ポンプ機構の吐出量を小さくして、オイル噴射ノズルから噴射されるオイルの噴射を停止するようにしてもよい。さらに、ポンプ機構を大容量のポンプ機構と、小容量のポンプ機構との2個のポンプ機構で構成し、エンジン1が冷間時の運転状態のとき、小容量のポンプ機構に切り替えてオイル噴射ノズルから噴射されるオイルの噴射を停止するようにしてもよい。 However, the pump mechanism of the oil supply control device according to the present invention may be configured with another structure. For example, when the pump mechanism is constituted by a variable displacement type oil pump and the engine 1 is in a cold operating state, the pump mechanism is reduced in capacity to stop the injection of oil injected from the oil injection nozzle. It may be. Further, the pump mechanism is constituted by an electric oil pump, and when the engine 1 is in a cold operating state, the discharge amount of the pump mechanism is reduced to stop the injection of oil injected from the oil injection nozzle. May be. Furthermore, the pump mechanism is composed of two pump mechanisms, a large-capacity pump mechanism and a small-capacity pump mechanism. When the engine 1 is in a cold operating state, the pump mechanism is switched to the small-capacity pump mechanism to perform oil injection. You may make it stop the injection of the oil injected from a nozzle.
また、本実施の形態に係るオイル供給制御装置5において、ECU60が、エンジン1が冷間時の運転状態であるか否かを判定する際、冷却液温センサ61により検出された検出温度(℃)と、設定温度(℃)とを比較し、検出温度(℃)が、設定温度(℃)未満であったとき、エンジン1が冷間時の運転状態であると判定される場合について説明した。
しかしながら、本発明に係るオイル供給制御装置においては、他の方法でエンジンが冷間時の運転状態であると判定してもよい。例えば、オイル温度検出センサが検出する検出温度およびエンジンのアイドル回転数(rpm)に基づいて、エンジンが冷間時の運転状態であると判定してもよい。
Further, in the oil
However, in the oil supply control device according to the present invention, it may be determined by another method that the engine is in the cold operating state. For example, it may be determined that the engine is in the cold operating state based on the detected temperature detected by the oil temperature detection sensor and the engine idle speed (rpm).
(第2の実施の形態)
図10は、本発明の第2の実施の形態に係るオイル供給制御装置を適用した車両のエンジンの概略斜視図であり、図11は、エンジンの内部の各潤滑部とオイルの流れを示すブロック図であり、図12は、オイル供給制御装置のオイル供給制御の動作を示すフローチャートである。
(Second Embodiment)
FIG. 10 is a schematic perspective view of a vehicle engine to which an oil supply control device according to a second embodiment of the present invention is applied, and FIG. 11 is a block diagram showing each lubricating portion inside the engine and the flow of oil. FIG. 12 is a flowchart showing an operation of oil supply control of the oil supply control device.
なお、第2の実施の形態に係るオイル供給制御装置105においては、第1の実施の形態に係るオイル供給制御装置5に対し、可変バルブタイミング機構3に代えて動弁機構103が設けられている点が異なっているが、他の構成は同様に構成されている。したがって、同一の構成については、図1から図9に示した第1の実施の形態と同一の符号を用いて説明し、特に相違点についてのみ詳述する。
In the oil
まず、構成について説明する。
図10に示すように、エンジン100は、第1の実施の形態に係るエンジン1と同様に構成されており、各気筒内に収容されたピストン2と、動弁機構103と、クランクシャフト4と、オイル供給制御装置105と、シリンダヘッド、シリンダブロックおよびクランクケースからなるエンジンブロック6と、エンジン1の内部を冷却する冷却部7と、気筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射装置とを含んで構成されている。
First, the configuration will be described.
As shown in FIG. 10, the
動弁機構103は、吸気カムシャフト131と、排気カムシャフト134とを含んで構成されている。吸気カムシャフト131および排気カムシャフト134は、チェーン37を介してクランクシャフト4と連結されており、クランクシャフト4の動力で駆動されるようになっている。吸気カムシャフト131には、ロッカーアーム41を介して吸気バルブ42が連結されるとともに、排気カムシャフト134には、ロッカーアーム43を介して排気バルブ44が連結されている。
The
オイル供給制御装置105は、第1の実施の形態に係るオイル供給制御装置5と同様に構成され、オイルパン51と、オイルストレーナ52と、ポンプ機構53と、ポンプ機構53から吐出されたオイルをろ過するオイルフィルタ54と、オイル通路部55と、オイル還流部56と、OSV57と、オイル噴射ノズル58と、ポンプ機構53を流通するオイルの流量を調節するストップバルプ59(図11参照)と、ECU160と、冷却液温センサ61とを含んで構成されている。オイル供給制御装置105は、エンジン100内の各潤滑部110にオイルを供給し各潤滑部110を潤滑するとともに冷却するよう構成されている。
The oil
この潤滑部110は、エンジン100内の潤滑を必要とする構成要素で、第1の実施の形態に係る潤滑部10と同様、図11に示すように、ピストン2、クランクシャフト4を回転可能に支持するクランクジャーナル11と、コネクティングロッド12をクランクシャフト4に連結するクランクピン13と、吸気カムシャフト131と、排気カムシャフト134と、ロッカーアーム41、43、吸気カムシャフトジャーナル47と、排気カムシャフトジャーナル48とを含んで構成されている。
The
ECU160は、始動判定部と、運転状態判定部と、オイル供給制御部とを含んで構成されており、単一または複数のプログラムにより各部の動作が連続的に実行されるようになっている。また、ECU160は、第1の実施の形態に係るECU60と同様、CPU、始動判定部、運転状態判定部およびオイル供給制御部の各部の動作を実行させるプログラムなどが記憶されたROM、一時的にデータを記憶するRAM、バッテリを電源として作動し書換え可能な不揮発性のメモリからなるEEPROM、A/D変換器やバッファなどの入力インターフェース回路および駆動回路などの出力インターフェース回路を含んで構成されている。
冷却液温センサ61、クランクポジションセンサ63、図示しないスロットル開度センサ、吸入空気量センサ、アクセルポジションセンサなどのセンサが、ECU160の入力インターフェース回路に、それぞれ接続されており、これらのセンサから出力される情報は、入力インターフェース回路を介してECU160に取り込まれるようになっている。ECU160においては、クランクポジションセンサなどのクランクシャフト4の回転数を検知するセンサから入力された情報に基づいてエンジン回転数Ne(rpm)が求められるようになっている。
Sensors such as a
次に、本実施の形態に係るオイル供給制御装置105のオイル供給制御の動作について説明する。
図12は、オイル供給制御装置のオイル供給制御の動作を示すフローチャートである。
Next, the operation of oil supply control of the oil
FIG. 12 is a flowchart showing the operation of oil supply control of the oil supply control device.
なお、図12に示すフローチャートは、ECU160のROMに格納されたオイル供給制御プログラムの実行内容を示すもので、第1の実施の形態に係るECU60と同様、このオイル供給制御プログラムは、始動判定部、運転状態判定部、オイル供給制御部の各機能内容を実行する単一または複数のプログラムを含んで構成されている。このオイル供給制御プログラムは、ECU160のCPUによって実行される。
Note that the flowchart shown in FIG. 12 shows the execution contents of the oil supply control program stored in the ROM of the
図12に示すように、まず、ECU160は、第1の実施の形態に係るECU60と同様、エンジン100のスタータモータを作動するスタータスイッチがオンとなったことを検知、またはスタータスイッチがオンからオフに切り替わってから所定時間未満であることを検知した場合には、エンジン100が始動されたものと判定する(ステップS101)。いずれも検知しない場合には、ECU160は、所定の時間間隔で、エンジン100が始動されたものと判定されるまでスタータスイッチのオンまたはオフを監視する。
As shown in FIG. 12, first,
ステップS101でYESと判定された場合、ECU160は、図10に示す冷却液温センサ61から出力された検知温度(℃)の信号を受け(ステップS102)、この検知温度と予めROMに記憶された設定温度(℃)とを比較し、検知温度が設定温度未満であるとき、例えば、88℃未満であるとき、エンジン100が冷間時の運転状態であると判定する(ステップS103)。
If YES is determined in step S101,
ステップS103でYESと判定された場合、ECU160は、OSV57を開く(ステップS104)。OSV57が開かれると、第1の実施の形態と同様、図3に示すポンプ機構53から吐出されるオイルの圧力(kPa)が低下し、例えば、図6に示すように、メインオイルギャラリ55mにおけるオイルの圧力が210kPa以下になるので、図1および図4に示すオイル噴射ノズル58からのオイルの噴射が停止する。なお、第1の実施の形態と同様、エンジン回転数Ne(rpm)が高くなると、例えば、エンジン回転数Neが3,200rpm〜4,000rpmでは、エンジン回転数Neに比例して、ポンプ機構53から吐出されるオイルの圧力も徐々に高まり、オイルの圧力が210kPaを徐々に超えることになるが、エンジン1の冷間時の運転状態においては、ピストン2に到達する程のオイルがオイル噴射ノズル58から噴射されることはない。
When it is determined YES in step S103,
次いで、ECU160は、冷却液温センサ61から出力された検知温度(℃)の信号を受け(ステップS105)、この検知温度と予めROMに記憶された設定温度88℃とを比較し、検知温度が88℃を超えていたとき、エンジン100が冷間時から温間時の運転状態に移行したものと判定する(ステップS106)。
Next, the
ステップS106でNOと判定された場合、ECU160は、所定の時間間隔で、冷却液温センサ61の検知温度が88℃を超えたものと判定されるまでエンジン100が冷間時から温間時の運転状態に移行したかを監視する。
ステップS106でYESと判定された場合、およびステップS103でNOと判定された場合は、OSV57を閉じる(ステップS107)。
If NO is determined in step S106,
If YES is determined in step S106 and if NO is determined in step S103, the
次いで、ECU160は、エンジン100が停止したか否かを判定し、エンジン100が停止したと判定したとき、本実施の形態に係るオイル供給制御装置105のオイル供給制御を終了させる(ステップS108)。
ECU160は、ステップS108でNOと判定したときには、エンジン100の冷却液温センサ61による冷却液温の検知のステップS102に戻る。
Next,
When
このように、本実施の形態に係るオイル供給制御装置105は構成されているので、次のような効果を得ることができる。
Since the oil
本実施の形態に係るオイル供給制御装置105は、第1の実施の形態と同様、オイルパン51と、オイルパン51内のオイルを潤滑部110に供給するポンプ機構53と、オイルの供給を制御するECU160と、オイル噴射ノズル58と、オイル還流通路56kを有するオイル還流部56と、OSV57とを備え、ECU160が、エンジン100が冷間時の運転状態であるか否かを判定する運転状態判定部と、オイル供給制御部とを含んで構成され、運転状態判定部が、エンジン100が冷間時の運転状態であると判定したとき、オイル供給制御部が、OSV57を開いて、オイル通路55t内を流通するオイルの一部をオイル還流通路56kを介してポンプ機構53に還流させるもので構成されている。
As in the first embodiment, the oil
その結果、第1の実施の形態と同様、エンジン100が冷間時の運転状態であるとき、ポンプ機構53から吐出されたオイルの一部が、オイル還流部56からポンプ機構53に還流されるので、ポンプ機構53から吐出され、オイル通路55t、メインオイルギャラリ55m内のオイルの圧力が低下する。オイル圧力が低下すると、オイル噴射ノズル58からピストン2に向けてのオイルの噴射が停止し、オイルによるピストン2の冷却が停止する。
As a result, as in the first embodiment, when the
この場合、図7に示すように、ピストン2がオイルにより冷却されないので、エンジン100が冷間時の運転状態において、ピストン2の温度(℃)が、点線で示す従来技術よりも上昇し、ピストン2とエンジンブロック6により囲まれた燃焼室内に供給される燃料の気化が促進され、従来技術のような燃料がピストン2の頂面に付着するという弊害が解消される。
In this case, as shown in FIG. 7, since the
また、ポンプ機構53から吐出されたオイルの一部が、オイル還流部56からポンプ機構53に還流されるので、エンジン100内へのオイルの供給量も減少し、温められた冷却液からの熱交換が低下する。その結果、図8に示すように、エンジン100内のオイルの温度(℃)の上昇は低下するものの、オイルに奪われる熱を冷却液に回すことで、冷却液の温度(℃)が、従来技術よりも上昇し、エンジン100の冷間時の暖機運転が促進されるという効果がある。
In addition, since a part of the oil discharged from the
また、燃料の気化が促進されるので、空気と燃料との均一な混合気が得られるとともに、所期の最適な空燃比が得られ、適正な燃焼温度により混合気が完全に燃焼することになる。特に、燃焼室内に直接燃料を噴射して点火する直噴エンジンの場合に、このような効果が顕著に現れることになる。 In addition, since fuel vaporization is promoted, a uniform mixture of air and fuel can be obtained, the optimum air-fuel ratio can be obtained, and the mixture can be completely burned at an appropriate combustion temperature. Become. In particular, in the case of a direct injection engine in which fuel is directly injected into a combustion chamber and ignited, such an effect becomes remarkable.
この場合、図9に示すように、第1の実施の形態と同様、完全燃焼により、排気ガス中に含まれるHCや、いわゆる燃料の燃え残りを含むPMやスモークが減少するという効果がある。また、燃料消費率(g/KWh:gは燃料の重量、KWは出力、hは時間)も向上し、いわゆる燃費がよくなるという効果がある。 In this case, as shown in FIG. 9, as in the first embodiment, HC contained in the exhaust gas, PM containing so-called unburned fuel, and smoke are reduced by complete combustion. In addition, the fuel consumption rate (g / KWh: g is the weight of the fuel, KW is the output, and h is the time) is improved, and so-called fuel efficiency is improved.
また、吐出量(mm3/sec)×圧力(kPa)で表されるポンプ機構53の仕事率(w)が減少する。すなわち、ポンプ機構53から吐出されたオイルの一部が、オイル還流部56からポンプ機構53に還流されるので、ポンプ機構53から吐出されるオイルの圧力(kPa)が低下してポンプ機構53の仕事率(w)が減少する。この場合、クランクシャフト4に連結されたポンプ機構53の負荷が軽減されるので、クランクシャフト4のフリクションが低減され、エンジン1の負荷が軽減され、いわゆる燃費が向上することになる。
本実施の形態に係るオイル供給制御装置105においては、オイル通路55tから分岐したオイル還流部56を形成し、このオイル還流部56にOSV57を設けるだけの簡単な構造および簡単な制御で、冷間時の運転状態におけるエンジン100から排出される排気ガス中のPMやスモークを低減することができる。
Further, the work rate (w) of the
In the oil
また、第1の実施の形態と同様、エンジン100が、冷却液によりエンジン1を冷却するラジエータ7aを備え、冷却液の温度を検出する冷却液温センサ61を有し、ECU160が、冷却液温センサ61により検出された冷却液温が設定温度である88℃未満であるとき、エンジン100が冷間時の運転状態であると判定するようにしたので、簡単な判定によりエンジン100が冷間時の運転状態であると判定することができる。
Similarly to the first embodiment, the
また、図6に示すように、OSV57の開状態は、ECU160により、冷間時の運転状態が終了するまで維持され、冷間時の運転状態が終了すると、冷間時の運転状態から温間時の運転状態に切り替えられる。この切り替えと同時に、OSV57が閉じられるので、オイル噴射ノズル58からオイルがピストン2に向けて噴射され、ピストン2が好適に冷却されるとともに潤滑される。
Further, as shown in FIG. 6, the open state of the
以上のように、本発明に係るオイル供給制御装置は、エンジンが冷間時の運転状態のとき、簡単な制御でオイルによるエンジンの冷却を抑制して排気ガス中のPMやスモークを低減することができるという効果を有し、エンジンの潤滑部にオイルを供給することにより、潤滑部の潤滑を行うことができるオイル供給制御装置に有用である。 As described above, the oil supply control device according to the present invention reduces PM and smoke in exhaust gas by suppressing cooling of the engine by oil with simple control when the engine is in a cold operating state. This is useful for an oil supply control device that can lubricate the lubrication part by supplying oil to the lubrication part of the engine.
1、100 エンジン
2 ピストン
3 可変バルブタイミング機構
4 クランクシャフト
5、105 オイル供給制御装置
6 エンジンブロック
7 冷却部
8 燃料噴射装置
10、110 潤滑部
11 クランクジャーナル
12 コネクティングロッド
13 クランクピン
31、131 吸気カムシャフト
32、35 ベーン型アクチュエータ
33 吸気側油圧コントローラ
34、134 排気カムシャフト
36 排気側油圧コントローラ
41、43 ロッカーアーム
42 吸気バルブ
44 排気バルブ
47 吸気カムシャフトジャーナル
48 排気カムシャフトジャーナル
51 オイルパン
52 オイルストレーナ
53 ポンプ機構
54 オイルフィルタ
55 オイル通路部
55t オイル通路
56 オイル還流部
56k オイル還流通路
57 OSV(オイルスイッチバルブ)
58 オイル噴射ノズル
60、160 ECU(電子制御ユニット、始動判定部、運転状態判定部、圧力比較部、オイル供給制御部、噴射タイミング制御部)
61 冷却液温センサ
62 オイル圧力センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,100
58
61
Claims (4)
前記オイル通路内の前記オイルを前記ピストンに向かって噴射するオイル噴射ノズルと、
前記オイル噴射ノズルと連通する前記オイル通路から分岐し前記オイル通路内の前記オイルの一部を前記ポンプ機構に還流させるオイル還流通路を有するオイル還流部と、
前記オイル還流部に設けられ前記オイル還流通路を開閉するオイルスイッチバルブと、
前記エンジンが冷間時の運転状態であるか否かを判定する運転状態判定部と、を備え、
前記運転状態判定部が、前記エンジンが冷間時の運転状態であると判定したとき、前記オイル供給制御部が、前記オイルスイッチバルブを開いて、前記オイル通路内を流通する前記オイルの一部を前記オイル還流通路を介して前記ポンプ機構に還流させることを特徴とするオイル供給制御装置。 An oil pan for storing oil, a pump mechanism for supplying the oil stored in the oil pan to a lubrication unit including an engine piston through an oil passage, and an oil supply control unit for controlling the supply of the oil In the oil supply control device provided,
An oil injection nozzle that injects the oil in the oil passage toward the piston;
An oil recirculation unit having an oil recirculation passage branched from the oil passage communicating with the oil injection nozzle and recirculating a part of the oil in the oil passage to the pump mechanism;
An oil switch valve provided in the oil recirculation section to open and close the oil recirculation passage;
An operating state determination unit that determines whether or not the engine is in a cold operating state,
When the operation state determination unit determines that the engine is in a cold operation state, the oil supply control unit opens the oil switch valve, and part of the oil that circulates in the oil passage Is returned to the pump mechanism through the oil return passage.
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