JP5348177B2

JP5348177B2 - エンジンの油圧判定装置

Info

Publication number: JP5348177B2
Application number: JP2011112223A
Authority: JP
Inventors: 寿史岡澤; 雅昭佐藤; 裕史大森; 伸浩藤井; 雄司脇田; 友邦楠
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2011-05-19
Filing date: 2011-05-19
Publication date: 2013-11-20
Anticipated expiration: 2031-05-19
Also published as: US20120291536A1; JP2012241612A; DE102012009120A1; US8695411B2; CN102787881B; DE102012009120B4; CN102787881A

Description

本発明は、エンジンの油圧判定装置に関する。

エンジン各部に潤滑又は冷却のためのオイルを供給するオイルポンプはエンジンによって駆動されている。そのオイルの油圧が低下すると焼付きを招くことから、オイルポンプ下流の油路に油圧スイッチを設け、油圧低下時に警告することが一般に行なわれている。この圧力スイッチは、エンジンのアイドル運転時においても油圧の低下を検出することができるように、通常は低い圧力でオン・オフが切り換わるように設定されている。

しかし、油圧スイッチの設定圧を低くすると、エンジン運転状態の変化や車両走行状態の変化に伴う油圧のバラツキ（乱れ）に油圧スイッチが影響され易くなる。すなわち、油圧に異常がないにも拘わらず、油圧スイッチがオン・オフを繰り返して警告灯が点滅する可能性があり、運転者に不安を与えることになる。この点に関し、特許文献１には、エンジンが始動されても所定時間を経過するまでは油圧スイッチがオン（油圧不足）になっても警報を出さないこと、そして、所定時間経過後は、油圧スイッチがオンになれば、その後にオフになっても警報を継続することが記載されている。

特開平４−１３５９３５号公報

上述の油圧スイッチが油圧のバラツキに影響される問題に関し、その解決のために、特許文献１のような手法によらず、油圧スイッチの設定圧を高くすることが考えられる。しかし、オイルの油圧は、オイルの粘度、つまりは油温に影響され、低温時とは違って高温時には、エンジン回転数がある程度高くならないと、油圧スイッチの設定圧まで上昇しない。従って、どのような温度でも油圧状態を判定できるようにするには、エンジン回転数が所定値（例えば２５００ｒｐｍ）以上に上昇した後の圧力スイッチの動作状態をみるということになる。そのことは、アイドル回転数以上のエンジンの実用回転域全てにおいて油圧状態を判定することができないこと、つまり、低回転側での判定を除外しなければならないことを意味する。しかし、エンジン低回転時とはいえ、循環系統の故障ともなれば、エンジンの焼付きにつながりかねない。これに対して、オイルの油圧をリニアに測定する油圧センサを設けることも考えられるが、コスト高となる。

そこで、本発明は、油圧に応じてオン・オフが切り換わる油圧スイッチという簡便な手段を利用しながら、エンジンの高回転時だけでなく、低回転時でも油圧状態を判定できるようにする。

本発明は、上記課題を解決するために、油圧スイッチに基づく油圧状態の判定に温度情報とエンジン回転数情報とを関係付けた。

すなわち、ここに提示するエンジンの油圧判定装置は、エンジンによって駆動されるオイルポンプと、該オイルポンプから吐出されるオイルをエンジン各部に供給する供給油路と、該供給油路の途中に設けられ油圧の上昇が抑制されるようにオイルをリリーフするリリーフ機構と、エンジン各部に供給されるオイルの油圧に応じてオン・オフする油圧スイッチと、該油圧スイッチのオン・オフに基いて上記油圧の状態を判定する判定手段とを備え、さらに、
エンジン冷却水又は上記オイルの温度を検出する温度センサと、エンジン回転センサとを備え、
上記油圧状態の判定に上記温度センサで検出される温度情報と上記エンジン回転センサで検出されるエンジン回転数情報とが関係付けられていて、上記判定手段は、上記油圧スイッチのオン・オフに基づく油圧状態の判定を、上記温度が低いときほどエンジン低回転側から行なうことを特徴とする。

このような油圧判定装置であれば、低温時には、エンジン回転数が低いエンジン低回転域から、油圧スイッチのオン・オフに基づく油圧状態の判定が行なわれる。すなわち、エンジンの始動後の早い段階（エンジン回転数が低い段階）で油圧状態を判定する機会を得ることができる。このように、本発明によれば、油圧状態の判定に温度情報とエンジン回転数情報とを関係付けたことにより、油圧に応じてオン・オフが一律に切り換わる簡便な油圧スイッチを利用しながら、油圧判定をエンジン高回転側だけでなく低回転側を含む広いエンジン回転域で行なうことができる。

本発明の好ましい実施形態では、上記リリーフ機構がオイルをリリーフする油圧の１／２の圧力よりも高圧側でオン・オフが切り換わる油圧スイッチが採用される。これにより、油圧スイッチは油圧バラツキなどの影響を受けにくくなり、油圧状態の判定精度が向上する。

本発明の好ましい実施形態では、上記油圧状態の判定に上記温度情報と上記エンジン回転数情報とを関係付けるために、低温側から高温側に向かって順に区切られた少なくとも３つの温度域が設定され、それら各温度域に対して、エンジン低回転側からエンジン高回転側に向かって順に区切られた各エンジン回転域が割り当てられ、各温度域では、エンジン回転数が当該割り当てられたエンジン回転域に上昇したときに上記油圧状態の判定が行なわれる。

すなわち、オイルポンプがエンジンによって駆動されたとき、油圧がどの程度のエンジン回転数で油圧スイッチの設定圧以上に上昇するかは、温度によって異なる。そこで、エンジンの運転においてエンジン冷却水又はオイルが呈する温度領域を複数の温度域に分け、各温度域に対して、油圧が油圧スイッチの設定圧を越えるようになるエンジン回転域を割り当てるものである。これにより、各温度域毎に油圧状態をタイムリーに且つ精度良く判定することができる。

本発明の好ましい実施形態では、上記リリーフ機構は、オイルをリリーフする油圧がエンジン回転数又はエンジン負荷に応じて低圧側及び高圧側の２段階に制御されるものであり、上記油圧スイッチは、低圧側のリリーフ油圧よりも低い油圧においてオン・オフが切り換わるように作動する。

すなわち、リリーフ機構によってオイルポンプの抵抗が小さくなるように油圧が低圧側に制御されている状態において、油圧異常（油圧不足）を確実に判定することができ、エンジン損傷を未然に防ぐ上で有利になる。

本発明によれば、油圧スイッチのオン・オフに基づく油圧状態の判定に、エンジン径客水又はオイルの温度情報とエンジン回転数情報とを関係付け、上記油圧スイッチに基づく油圧状態の判定を、温度が低いときほどエンジン低回転側から行なうようにしたから、油圧に応じてオン・オフが一律に切り換わる簡便な油圧スイッチを利用しながら、油圧判定をエンジン高回転側だけでなく低回転側を含む広いエンジン回転域で行なうことができる。

エンジンの給油システムを示す図である。オイルの油圧がリリーフ機構によって２段階に変化することを示すグラフ図である。油圧状態の判定を開始するエンジン回転域が温度に応じて異なることを示すグラフ図である。油圧状態の判定フローを示す図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１に示すエンジンの給油システムにおいて、１は車両のエンジンにより駆動されるオイルポンプ、２はオイルパンである。オイルパン２内のオイルは、オイルストレーナー３を介してオイルポンプ１によって汲み上げられる。そのオイルは、供給油路４によって、オイルフィルタ５及びオイルクーラー６を通して、クランク軸の軸受７やピストン冷却用のオイルジェット８、シリンダヘッド９などエンジン各部に供給される。この供給油路４には、オイルポンプ１から吐出されるオイルの油圧を所定圧に抑制するリリーフ機構１０と、リリーフ機構１０を介してエンジン各部に供給される油圧の状態を判定するための油圧スイッチ１１とが設けられている。

リリーフ機構１０は、オイルポンプ１から吐出するオイルをオイルポンプ１の吸入側に戻すリリーフ通路１２と、このリリーフ通路１２に設けられたリリーフ弁１３と、このリリーフ弁１３のリリーフ圧を切り換える切換弁１４とを備えている。この切換弁１４は、リリーフ圧を低圧にする低圧位置と高圧にする高圧位置の２位置に切り換わる電磁弁である。低圧位置では、オイルポンプ下流側の供給油路４の油圧がリリーフ弁１３の弁体の背圧室に対して開弁方向に与えられ、これにより、リリーフ圧は低圧設定値となる。高圧位置では、リリーフ弁１３の背圧室がオイルパン２側に開放され、これにより、弁体の開度が小さくなってリリーフ圧は高圧設定値になる。

上記切換弁１４は、エンジンの運転状態に応じて低圧位置と高圧位置とに切り換えられる。この切換のために、油圧制御手段を備えた制御装置２１が設けられ、その油圧制御手段にエンジン回転数を検出する回転センサ２２及びエンジン負荷を検出する負荷センサ２３の信号が与えられるようになっている。すなわち、油圧制御手段は、エンジン回転数が所定回転数よりも大きくなったとき、又はエンジン負荷が所定負荷よりも大きくなったときに、切換弁１４を低圧位置から高圧位置に切り換わるように制御する。

図２はエンジン回転数に応じてリリーフ弁１３のリリーフ圧が切り換わる例を示している。エンジン各部に供給されるオイルの油圧は、エンジン回転数の上昇に伴って上昇する。その油圧が低圧設定のリリーフ圧に達すると、リリーフ弁１３によるオイルのリリーフによって、その後の油圧の上昇が抑制される。エンジン回転数がさらに上昇し、所定回転数Ｎ_０を越えると、切換弁１４が低圧位置から高圧位置に切り換わる。これに伴って、リリーフ弁１３のリリーフ圧が高圧設定値になる。これにより、油圧が一旦上昇する。そうして、今度は高圧設定のリリーフ弁１３によるオイルのリリーフによって、その後の油圧の上昇が抑制される。

油圧スイッチ１１は、エンジン各部に供給されるオイルの油圧が所定値を越えると、オフ信号を出力するノーマルクローズタイプであり、供給油路４におけるリリーフ弁１３よりも下流側に設けられている。油圧スイッチ１１のオン・オフが切り換わる設定圧は、リリーフ弁１３の低圧設定のリリーフ圧の１／２の圧力よりも高く、該リリーフ圧よりも低い値に設定されている。

そうして、上記制御装置２１は、油圧スイッチ１１のオン・オフに基いてエンジン各部に供給されるオイルの油圧状態を判定する判定手段を備えている。この油圧状態の判定のために、制御装置２１には、上記油圧スイッチ１１及び回転センサ２２の他に、エンジン冷却水の温度を検出する温度センサ２４の信号が与えられる。油圧状態に異常があると判定されたときには、車両のインストルメントパネルに設けられた警告灯２５を点灯する信号が判定手段より出力される。

ここに、油圧に異常があるか否かは、油圧がエンジン回転数の上昇に伴って油圧スイッチ１１の設定圧を越えて上昇していると見込まれるときに、油圧スイッチ１１のオン・オフ状態をみることによって判定することができる。しかし、オイルの油圧は、オイルの粘度、つまりは油温に影響され、図３に示すように、低温時にはエンジン回転数の上昇に伴って油圧は速やかに上昇するが、高温になるほどその上昇速度は低くなる。なお、同図において、Ｔ_Ｏ１＜Ｔ_Ｏ２＜Ｔ_Ｏ３である。このため、油圧が油圧スイッチ１１の設定圧を越えるエンジン回転数は、油温によって異なり、低温時はそのエンジン回転数が低く、高温になるほどそのエンジン回転数が高くなる。

そこで、判定手段においては、油圧状態の判定に、温度センサ２４で検出される温度情報と、回転センサ２２で検出されるエンジン回転数情報とを関係付けている。本実施形態では、便宜上油温に代えてエンジン冷却水温度（以下、「水温」という。）を判定に用いている
すなわち、エンジンの全運転領域においてエンジン冷却水が呈する温度領域を、低温側から高温側に向かって順に、水温Ｔ_Ｗ１以下の低温域、水温Ｔ_Ｗ１を越え水温Ｔ_Ｗ２以下の中温域、並びに水温Ｔ_Ｗ２を越える高温域、という３つの温度域に区分している。なお、Ｔ_Ｗ１＜Ｔ_Ｗ２である。そして、各温度域に対して、図３に示すように、油圧が油圧スイッチ１１の設定圧を越えるようになるエンジン回転域を割り当てている。

具体的には、低温域には、アイドル回転数Ｎ_ＩＤ以上第１回転数Ｎ_１未満の回転域を、中温域には、第１回転数Ｎ_１以上第２回転数Ｎ_２未満の回転域を、高温域には、第２回転数Ｎ_２以上所定回転数Ｎ_０（リリーフ圧が低圧設定から高圧設定に切り換わるエンジン回転数）以下の回転域を、それぞれ割り当てている。なお、Ｎ_ＩＤ＜Ｎ_１＜Ｎ_２＜Ｎ_０である。

図３において、油温Ｔ_Ｏ１下限のラインは、油圧状態が正常であれば、油温Ｔ_Ｏ１（３０℃）では当該ラインよりも低い油圧にはならないことを示す。油温Ｔ_Ｏ２（１００℃）下限及び油温Ｔ_Ｏ３（１４４℃）下限の各ラインも同様である。ここに、水温Ｔ_Ｗ１は油温Ｔ_Ｏ１に対応し、水温がＴ_Ｗ１以下であるときは必ず油温がＴ_Ｏ１以下になる。水温Ｔ_Ｗ２は油温Ｔ_Ｏ２に対応し、水温がＴ_Ｗ２以下であるときは必ず油温がＴ_Ｏ２以下になる。

そして、油圧状態が正常であれば、油温Ｔ_Ｏ１下限のラインから明らかなように、水温がＴ_Ｗ１以下であるときは、エンジン回転数がアイドル回転数Ｎ_ＩＤ以上になると、油圧は油圧スイッチ１１の設定圧範囲を越えて上昇していると見込まれる。なお、図３では、油圧スイッチ１１の設定圧範囲は、そのスイッチの性能バラツキを考慮して定めたものである。従って、水温がＴ_Ｗ１以下であるときには、エンジン回転数がアイドル回転数Ｎ_ＩＤ以上になったときに、油圧スイッチ１１のオン・オフ状態をみれば、油圧状態が正常か否かを判定することができる。よって、エンジン回転数がアイドル回転数Ｎ_ＩＤ以上になったときに、当該判定を開始するようにしている。

同様に、油温Ｔ_Ｏ２下限のラインから明らかなように、水温がＴ_Ｗ２以下であるときは、エンジン回転数が第１回転数Ｎ_１以上になると、油圧が油圧スイッチ１１の設定圧範囲を越えて上昇していると見込まれる。よって、水温がＴ_Ｗ２以下であるときは、エンジン回転数が第１回転数Ｎ_１以上になったときに、油圧スイッチ１１のオン・オフ状態に基づく油圧状態の判定を開始するようにしている。

また、水温がＴ_Ｗ２を越えているときは、エンジン回転数が第２回転数Ｎ_２以上になったときに油圧スイッチ１１のオン・オフ状態に基づく油圧状態の判定を開始するようにしている。すなわち、油温がＴ_Ｏ３（１４４℃）という異常に高い場合であっても、エンジン回転数が第２回転数Ｎ_２以上になると、正常時には油圧が油圧スイッチ１１の設定圧範囲を越えて上昇する。そこで、水温がＴ_Ｗ２を越えているときは第２回転数Ｎ_２以上であることを判定開始条件とするものである。

図４は判定手段による油圧状態判定のフローを示す。ステップＳ１で油圧スイッチ１１のオン・オフ信号、回転センサ２２及び水温センサ２４の検出信号を読み込む。続くステップＳ２では、水温が第１水温Ｔ_Ｗ１以下であるかをみる。水温がＴ_Ｗ１以下であればステップＳ３に進んで、エンジン回転数がアイドル回転数Ｎ_ＩＤ以上になっているか否かをみる。エンジン回転数がアイドル回転数Ｎ_ＩＤ以上になっているときは、油圧が油圧スイッチ１１の設定圧を越えていると見込まれるから、続くステップＳ４で判定開始フラグをＯＮとして、油圧スイッチ１１のオン・オフに基づく油圧状態の判定を開始する。

すなわち、ステップＳ５に進んで油圧スイッチ１１のオン・オフをみる。オンである（油圧が油圧スイッチ１１の設定圧以下である）ときは、ステップＳ６に進んで仮故障判定をする。そして、続くステップＳ７で仮故障判定が所定時間ｔ１継続したか否かをみる。所定時間継続して仮故障判定がなされているときは、油圧状態に異常があるとして、ステップＳ８に進んで本故障判定をするとともに、警告灯２５を点灯しリターンする。

その後に、ステップＳ５において、油圧スイッチ１１がオフになった（油圧が油圧スイッチ１１の設定圧を越えている）ときは、ステップＳ９に進んで仮故障又は本故障の判定中である場合、ステップＳ１０に進んでそのオフ状態が所定時間ｔ２継続したか否かをみる（ｔ１＞ｔ２）。所定時間継続してオフ状態であるときは、ステップＳ１１に進んで油圧状態の正常判定をするとともに、警告灯２５を消灯状態にする。従って、仮故障が判定されている場合であっても、また、本故障が判定されている場合であっても、油圧スイッチ１１がオフである状態が所定時間続くと、仮故障判定や本故障判定はキャンセルされる。但し、本故障判定がなされたことは、エンジン点検・修理時の参考にするために油圧状態に関する履歴情報として残す。

また、油圧スイッチ１１のオン・オフに基づく油圧状態の判定にあたり、ステップＳ５において、油圧状態が正常であって油圧スイッチ１１がオフである場合は、ステップＳ９に進んで故障判定中でないため、リターンする。

ステップＳ２で水温が第１水温Ｔ_Ｗ１を越えているときは、ステップＳ１２に進んで水温が第２水温Ｔ_Ｗ２以下であるか否かをみる。水温がＴ_Ｗ２以下であるときは、ステップＳ１３に進んでエンジン回転数が第１回転数Ｎ_１以上になっているか否かをみる。エンジン回転数が第１回転数Ｎ_１以上になっているときは、ステップＳ４に進んで判定開始フラグをＯＮとし、油圧スイッチ１１のオン・オフに基づく油圧状態の判定を開始する（ステップＳ５〜Ｓ１１）。

ステップＳ１２で水温が第２水温Ｔ_Ｗ２を越えているときは、ステップＳ１４に進んでエンジン回転数が第２回転数Ｎ_２以上になっているか否かをみる。エンジン回転数が第２回転数Ｎ_２以上になっているときは、ステップＳ４に進んで判定開始フラグをＯＮとし、油圧スイッチ１１のオン・オフに基づく油圧状態の判定を開始する（ステップＳ５〜Ｓ１１）。

ステップＳ３、Ｓ１３及びＳ１４各々におけるエンジン回転数の判定がＮｏであるときは、ステップＳ１５に進んで判定開始フラグがＯＮになっているか否かをみる。そのフラグがＯＮになっているときは、ステップ５以下の油圧状態判定に進む。すなわち、一旦油圧状態の判定が開始されたときは、その後に、水温及びエンジン回転数の条件が油圧状態の判定開始条件（水温がＴ_Ｗ１以下で且つエンジン回転数がＮ_ＤＩ以上Ｎ_１未満、或いは水温がＴ_Ｗ２以下で且つエンジン回転数がＮ_１以上Ｎ_２未満、或いは水温がＴ_Ｗ２を越え且つエンジン回転数がＮ_２以上）から外れることがあっても、油圧状態の判定を継続するものである。このように、一旦油圧状態の判定が開始された後は、温度状態及びエンジン回転数の如何に拘わらず、当該判定を継続するということは、要するに、油圧状態の判定を行なうエンジン回転域を温度が低いときほど低回転側に広くなるように拡大していることを意味する。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、油圧スイッチのオン・オフに基づく油圧状態の判定に、油温情報とエンジン回転数情報とを関係づけたことにより、簡便な油圧スイッチを利用しながら、油圧判定をエンジン高回転側だけでなく低回転側を含む広いエンジン回転域で行なうことができる、すなわち、エンジン始動後の早い段階から油圧状態の判定する機会を得ることができる。

なお、上記実施形態では、油温情報をエンジン冷却水の温度から得たが、油温センサを設けて油温情報を得るようにしてもよい。

また、上記実施形態では、温度領域を３つの温度域に区分しているが、２つの温度域に区分してもよく、或いは４つ以上の温度域に区分してもよい。或いは、温度領域を区分せずに、温度が低くなるほど油圧状態の判定を開始するエンジン回転数が低くなるリニアな設定にしてもよい。

１オイルポンプ
１１油圧スイッチ
２１判定手段を有する制御装置
２２エンジン回転センサ
２３エンジン負荷センサ
２４水温センサ
２５警告灯

Claims

エンジンによって駆動されるオイルポンプと、該オイルポンプから吐出されるオイルをエンジン各部に供給する供給油路と、該供給油路の途中に設けられ油圧の上昇が抑制されるようにオイルをリリーフするリリーフ機構と、エンジン各部に供給されるオイルの油圧に応じてオン・オフする油圧スイッチと、該油圧スイッチのオン・オフに基いて上記油圧の状態を判定する判定手段とを備えているエンジンの油圧判定装置であって、
エンジン冷却水又は上記オイルの温度を検出する温度センサと、エンジン回転センサとを備え、
上記油圧状態の判定に上記温度センサで検出される温度情報と上記エンジン回転センサで検出されるエンジン回転数情報とが関係付けられていて、上記判定手段は、上記油圧スイッチのオン・オフに基づく油圧状態の判定を、上記温度が低いときほどエンジン低回転側から行なうことを特徴とするエンジンの油圧判定装置。
請求項１において、
上記油圧スイッチは、上記リリーフ機構がオイルをリリーフする油圧の１／２の圧力よりも高圧側でオン・オフが切り換わるように作動することを特徴とするエンジンの油圧判定装置。
請求項１又は請求項２において、
上記油圧状態の判定に上記温度情報と上記エンジン回転数情報とを関係付けるために、低温側から高温側に向かって順に区切られた少なくとも３つの温度域が設定され、それら各温度域に対して、エンジン低回転側からエンジン高回転側に向かって順に区切られた各エンジン回転域が割り当てられ、各温度域では、エンジン回転数が当該割り当てられたエンジン回転域に上昇したときに上記油圧状態の判定がなされることを特徴とするエンジンの油圧判定装置。
請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
上記リリーフ機構は、オイルをリリーフする油圧がエンジン回転数又はエンジン負荷に応じて低圧側及び高圧側の２段階に制御されるものであり、
上記油圧スイッチは、低圧側のリリーフ油圧よりも低い油圧においてオン・オフが切り換わるように作動することを特徴とするエンジンの油圧判定装置。