特許 5835004 内燃機関の異常判定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5835004

(24)【登録日】2015年11月13日

(45)【発行日】2015年12月24日

(54)【発明の名称】内燃機関の異常判定装置

(51)【国際特許分類】

   F01M 1/20 20060101AFI20151203BHJP

   F01M 1/22 20060101ALI20151203BHJP

【ＦＩ】

   F01M1/20 A

   F01M1/22

【請求項の数】3

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2012-40238(P2012-40238)

(22)【出願日】2012年2月27日

(65)【公開番号】特開2013-174209(P2013-174209A)

(43)【公開日】2013年9月5日

【審査請求日】2014年2月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100072604

【弁理士】

【氏名又は名称】有我 軍一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100140501

【弁理士】

【氏名又は名称】有我 栄一郎

(72)【発明者】

【氏名】中川 博之

(72)【発明者】

【氏名】川原 寿人

【審査官】 中川 康文

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−３１４２３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−２９８６１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０５４８１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１４１３５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−２９１８０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２１０４２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２４２５２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−０８２３７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０６５６０５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｍ １／００−９／１２

Ｆ０４Ｃ ２／０８−２／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

オイル貯留手段に貯留されるオイルを被供給部位に供給するオイルポンプを有する内燃機関の異常判定装置であって、
前記オイルポンプから吐出されるオイルの圧力を検知する油圧検知手段と、
前記油圧検知手段の検知情報に基づいて、前記オイルポンプから吐出されるオイルの圧力脈動の変動幅が予め定められた閾値未満であることを条件として、油圧異常と判定する異常判定手段とを備えた、
前記被供給部位が、内燃機関の出力軸に連結される第１の回転体の内部にカムシャフトに連結される第２の回転体を回動可能に収容し、前記第１の回転体および前記第２の回転体によって区画される進角側油圧室および遅角側油圧室の油圧が選択的に供給されることにより、前記カムシャフトと前記出力軸との相対回転位相を可変するバルブタイミング可変機構を含み、
前記異常判定手段は、前記オイルポンプから吐出されるオイルの圧力脈動の変動幅が予め定められた閾値未満であることを条件として、前記第２の回転体が前記第１の回転体に対して回動するのを規制する保持制御を実施し、
前記保持制御は、前記進角側油圧室に前記オイルを供給するとともに前記遅角側油圧室から前記オイルを排出することにより、前記第２の回転体を前記第１の回転体にロックすることであることを特徴とする内燃機関の異常判定装置。

【請求項2】

前記異常判定手段から出力される異常信号に基づいて警告を行う警告手段を有し、
前記異常判定手段は、前記オイルポンプから吐出されるオイルの圧力脈動の変動幅が予め定められた閾値未満であることを条件として、前記警告手段に前記異常信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の異常判定装置。

【請求項3】

前記異常判定手段は、前記オイルポンプから吐出されるオイルの圧力脈動の変動幅が予め定められた閾値未満であることを条件として、前記内燃機関の回転数が所定回転数以上にならないように前記内燃機関の回転数を制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の異常判定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内燃機関の異常判定装置に関し、特に、オイルレベルの低下に起因するオイルの圧力の異常を判定する内燃機関の異常判定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、オイルパンに貯留されたオイルをオイルポンプから吐出して被供給部位に供給する内燃機関のオイル供給装置が知られている。
通常、内燃機関の被供給部位は、油圧式可変動弁機構や動弁系の油圧式ラッシュアジャスタ等、内燃機関に搭載される油圧駆動部品や、クランクシャフトやカムシャフト等の摺動部位を含んで構成されている。

【0003】

従来、車両に搭載される内燃機関において、内燃機関の潤滑および冷却に使用するオイルを内燃機関の被供給部位に送給するオイル供給装置として、内燃機関の回転数に比例したオイル吐出量に設定されるオイルポンプが用いられている。

【0004】

ところで、オイルパンに貯留されるオイルは、オイルポンプによって被供給部位に供給された後、オイルパンに回収される。
このとき、オイルパンに貯留されるオイル量が少ないと、オイルパンに回収されるオイルの回収効率が悪化し、オイルパン内に貯留されるオイルレベル（油面高さ）が適正量に対して低下、すなわち、不足する。

【0005】

このようにオイルレベルが低下すると、オイルパンからオイルポンプに向けてオイルを吸い上げるためのストレーナは、空気を吸い込む状態（以下、この状態をエア吸いと呼ぶ）となる可能性がある。

【0006】

オイルポンプがエア吸い状態になると、オイルポンプから吐出されるオイル吐出圧が低下してしまうため、オイルポンプから被供給部位に充分なオイル吐出量およびオイル吐出圧のオイルを供給することができず、例えば、摺動部位の潤滑性が悪化したり、油圧駆動部品の異常挙動が発生してしまうおそれがある。
このため、オイル吐出圧の異常を検知し、オイルパンに貯留されるオイルレベルが低下したことを検知する必要がある。

【0007】

従来、オイル吐出圧の異常を検知するものとしては、オイルポンプの吐出圧を油圧センサで検知し、油圧センサが検知した値が圧力低下判定値を下回っている場合に、オイルポンプにエアが吸い込まれたことに起因してオイルポンプの吐出圧が低下したものと判断するようにした内燃機関の油圧制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２０１０−２４２５２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、従来の内燃機関の油圧制御装置にあっては、油圧センサが検知した値が圧力低下判定値を下回っている場合に、オイルポンプの吐出圧が低下したものと判断するようになっていたため、気泡率の増大に起因してオイルの吐出圧の低下したことを確実に検知することができない。

【0010】

すなわち、オイルポンプとして多用されるトロコイドポンプやギヤポンプは、内ロータと外ロータの中心が互いに偏心しており、内ロータの歯数が外ロータの歯数より１枚少ないので、回転によってロータ間の空間が拡大および縮小することにより、ポンプ作用を行う。

【0011】

１個のロータ間の空間は、オイルを圧縮した状態で吐出口に臨むため、吐出時に高圧オイルが吐出される。次のロータ間空間が吐出口に臨むとき再び高圧オイルが吐出される。そして、高圧オイルの吐出と次の高圧オイルの吐出との間は低圧となる。
したがって、ロータの回転に伴ってオイルの圧力が高圧および低圧に交互に繰り返されることにより、オイルの圧力変動、すなわち、圧力脈動が生じる。

【0012】

また、オイルポンプがエア吸い状態になると、オイルポンプが気泡を噛み込む、所謂、エア噛みを起こしてしまい、オイルレベルが正常なときの圧力脈動と異なる圧力脈動が発生し、オイルに含まれる気泡率が増大すると圧力脈動も気泡率に応じて変化する。

【0013】

この圧力脈動は、圧力の変動幅を有するため、この圧力の変動幅に対して従来のように一定の圧力低下判定値を設定してオイルの吐出圧の低下を検知することは、困難であり、気泡率を考慮してオイルポンプの吐出圧が低下したことを確実に検知することができない。

【0014】

したがって、オイルパンに貯留されたオイルレベルが低下したことを早期に検知することができず、摺動部位の焼き付けが発生したり、油圧駆動部品の挙動が悪化してしまうおそれがある。

【0015】

例えば、油圧駆動部品を構成する油圧式可変動弁機構は、オイルの圧力が高くてもオイルに混入される気泡率が高い場合に、挙動が不安定となることがある。したがって、オイルに混入される気泡率が増大したことを早期に検知する必要がある。

【0016】

本発明は上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、オイルポンプの吐出圧の圧力脈動に大きさから気泡率が増大したことを推定することで、オイルレベルが低下したことを早期に検知することができる内燃機関の異常判定装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0017】

本発明に係る内燃機関の異常判定装置は、上記目的を達成するため、（１）オイル貯留手段に貯留されるオイルを被供給部位に供給するオイルポンプを有する内燃機関の異常判定装置であって、前記オイルポンプから吐出されるオイルの圧力を検知する油圧検知手段と、前記油圧検知手段の検知情報に基づいて、前記オイルポンプから吐出されるオイルの圧力脈動の変動幅が予め定められた閾値未満であることを条件として、油圧異常と判定する異常判定手段とを備えた、前記被供給部位が、内燃機関の出力軸に連結される第１の回転体の内部にカムシャフトに連結される第２の回転体を回動可能に収容し、前記第１の回転体および前記第２の回転体によって区画される進角側油圧室および遅角側油圧室の油圧が選択的に供給されることにより、前記カムシャフトと前記出力軸との相対回転位相を可変するバルブタイミング可変機構を含み、前記異常判定手段は、前記オイルポンプから吐出されるオイルの圧力脈動の変動幅が予め定められた閾値未満であることを条件として、前記第２の回転体が前記第１の回転体に対して回動するのを規制する保持制御を実施し、前記保持制御は、前記進角側油圧室に前記オイルを供給するとともに前記遅角側油圧室から前記オイルを排出することにより、前記第２の回転体を前記第１の回転体にロックすることであるものから構成されている。

【0018】

この内燃機関の異常判定装置は、オイルポンプから吐出されるオイルの圧力脈動の変動幅が予め定められた閾値未満であることを条件として、油圧異常と判定する異常判定手段を有するので、オイルの圧力脈動の大きさに基づいてオイルに混入された気泡率が増大したことを推定することができる。

【0019】

すなわち、オイル貯留手段のオイルレベルが適正でオイルポンプの吐出圧が正常である場合には、オイルの圧力脈動が大きくなる。また、オイルレベルが低下して行くに従って、オイルの気泡率が増大すると、オイルポンプが気泡を噛み込むときに発生した振動が圧力脈動となり、この圧力脈動は、オイルポンプに吸い込まれるオイル量が少ない状態での気泡の噛み込みであることから、オイルレベルが正常な場合の圧力脈動よりも小さい変動幅となる。

【0020】

したがって、油圧検知手段によって圧力脈動の変動幅を検知することにより、異常判定手段は、オイルの気泡率が増大したことを推定することができ、オイル貯留手段のオイルレベルが低下したことを早期に検知することができる。この結果、被供給部位の保護を早期に実現できる。

【0021】

上記（１）の内燃機関の異常判定装置において、（２）前記異常判定手段から出力される異常信号に基づいて警告を行う警告手段を有し、前記異常判定手段は、前記オイルポンプから吐出されるオイルの圧力脈動の変動幅が予め定められた閾値未満であることを条件として、前記警告手段に前記異常信号を出力するものから構成されている。

【0022】

この内燃機関の異常判定装置は、異常判定手段が、オイルポンプから吐出されるオイルの圧力脈動の変動幅が予め定められた閾値未満であることを条件として、警告手段に異常信号を出力するので、オイル貯留手段に貯留されるオイルレベルが低下したことを運転者に警告することができる。このため、運転者に対して、オイル貯留手段のオイルの点検またはオイル貯留手段にオイルを補充する作業を促すことができる。

【0023】

上記（１）または（２）の内燃機関の異常判定装置において、（３）前記異常判定手段は、前記オイルポンプから吐出されるオイルの圧力脈動の変動幅が予め定められた閾値未満であることを条件として、前記内燃機関の回転数が所定回転数以上にならないように前記内燃機関の回転数を制御するものから構成されている。

【0024】

この内燃機関の異常判定装置は、異常判定手段が、内燃機関の高回転時にオイル貯留手段に貯留されるオイルレベルが低下して被供給部位に供給されるオイル量が少ない場合に、内燃機関の回転数を低下させることにより、被供給部位の焼き付けが発生するのを防止して内燃機関を保護することができる。

【発明の効果】

【0027】

本発明によれば、オイルポンプの吐出圧の圧力脈動に大きさから気泡率が増大したことを推定することで、オイルレベルが低下したことを早期に検知することができる内燃機関の異常判定装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】本発明に係る内燃機関の異常判定装置の一実施の形態を示す図であり、内燃機関の異常判定装置を備えた車両の概略構成である。

【図2】本発明に係る内燃機関の異常判定装置の一実施の形態を示す図であり、エンジンの概略構成図である。

【図3】本発明に係る内燃機関の異常判定装置の一実施の形態を示す図であり、エンジンの各被供給部位とオイルの流れを示すブロック図である。

【図4】本発明に係る内燃機関の異常判定装置の一実施の形態を示す図であり、ＶＶＴの概略構成およびＶＶＴにオイルを供給するオイルの供給経路を示す図である。

【図5】本発明に係る内燃機関の異常判定装置の一実施の形態を示す図であり、異常判定処理のフローチャートである。

【図6】本発明に係る内燃機関の異常判定装置の一実施の形態を示す図であり、オイルレベルが適正な場合の圧力脈動を示す図である。

【図7】本発明に係る内燃機関の異常判定装置の一実施の形態を示す図であり、オイルレベルが低下した場合の圧力脈動を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

以下、本発明に係る内燃機関の異常判定装置の実施の形態について、図面を用いて説明する。
図１〜図７は、本発明に係る内燃機関の異常判定装置の一実施の形態を示す図である。
まず構成を説明する。
図１において、車両１は、内燃機関としてのエンジン２と、オイル供給装置３と、内燃機関の異常判定装置４とを含んで構成されている。

【0030】

図２に示すように、エンジン２は、図示しない気筒内に往復移動可能に収容されたピストン５が２往復する間に、吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程からなる一連の４行程を行う、所謂４サイクルのガソリンエンジンである。

【0031】

このエンジン２は、気筒およびピストン５をそれぞれ４つずつ備える直列４気筒のエンジンである。なお、気筒数は一例を示すもので４気筒に限られるものではない。また、エンジン２は、ガソリンエンジンに限らず、ディーゼルエンジンであってもよい。

【0032】

エンジン２は、ピストン５と、バルブタイミング可変機構（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｖａｌｖｅ Ｔｉｍｉｎｇ：以下、ＶＶＴという）２２と、出力軸を構成するクランクシャフト６と、シリンダヘッドヘッド７、シリンダブロック８およびクランクケースからなるエンジンブロック９と、気筒内に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。

【0033】

クランクシャフト６は、クランクジャーナル６ａを介してエンジンブロック９に回転可能に支持されている。また、クランクシャフト６は、コネクティングロッド１０を介してピストン５に連結されており、ピストン５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。なお、コネクティングロッド１０は、クランクシャフト６のクランクピン６ｂに連結されている。

【0034】

また、カムシャフトを構成する吸気カムシャフト２０と、排気カムシャフト２１とは、カムジャーナル１９（図３参照）を介してシリンダヘッド７に回転自在に支持されている。
吸気カムシャフト２０および排気カムシャフト２１は、チェーン２５を介してクランクシャフト６に連結されており、クランクシャフト６の動力がチェーン２５を介して伝達されることにより、吸気カム２０ａおよび排気カム２１ａを介して吸気バルブ２３および排気バルブ２４の開閉を行うようになっている。

【0035】

図１、図２に示すように、オイル供給装置３は、オイルパン１１と、オイルストレーナ１２と、オイルポンプ１３と、オイルポンプ１３から吐出されたオイルを濾過するオイルフィルタ１４と、オイル通路１５ａおよびオイル還流通路１５ｂを含んだオイル供給経路１５（図３参照）とを含んで構成されている。

【0036】

オイルパン１１にはオイルストレーナ１２が浸漬されており、オイルストレーナ１２は、オイルパン１１に貯留されたオイルを濾過するようになっている。
オイルパン１１に貯留されたオイルは、オイルストレーナ１２を通してオイルポンプ１３によって吸い上げられてオイルポンプ１３からオイル通路１５ａに吐出されるようになっている。オイル通路１５ａにはオイルフィルタ１４が介装されており、オイルフィルタ１４は、オイルに混入される異物を除去するようになっている。

【0037】

オイルポンプ１３は、例えば、トロコイドポンプやギヤポンプ等で構成され、チェーンを介してクランクシャフト６に連結されており、クランクシャフト６とは別軸でクランクシャフト６により等速駆動されるようになっている。なお、オイルポンプ１３は、チェーンによらず、クランクシャフト６に直結されクランクシャフト６により等速駆動される構造のものでもよい。

【0038】

図２、図３に示すように、オイル通路１５ａの下流にはメインギャラリ１７が設けられており、メインギャラリ１７は、クランクシャフト６に沿ってシリンダブロック８の壁面内に延設されている。このメインギャラリ１７にはオイルポンプ１３により加圧されたオイルが供給されるようになっており、メインギャラリ１７に供給されたオイルは、シリンダヘッド７やシリンダブロック８に分岐して供給されるようになっている。

【0039】

シリンダヘッド７およびシリンダブロック８に分岐して供給されたオイルは、エンジン２の各被供給部位に供給される。
例えば、シリンダブロック８においては、クランクシャフト６のクランクジャーナル６ａ、クランクピン６ｂと、コネクティングロッド１０等の摺動部位の潤滑用のオイルや油圧駆動部品を構成するオイルジェット１８の作動油として、シリンダヘッド７においては、吸気カムシャフト２０および排気カムシャフト２１のカムジャーナル１９の潤滑用のオイルや油圧駆動部品を構成するＶＶＴ２２やラッシュアジャスタ２７の作動油として用いられる。

【0040】

なお、本実施の形態では、被供給部位は、クランクジャーナル６ａ、クランクピン６ｂ、コネクティングロッド１０、ピストン５等の潤滑部位と、ピストン５にオイルを供給するオイルジェット１８、ラッシュアジャスタ２７、ＶＶＴ２２等の油圧駆動部品から構成されている。

【0041】

ここで、オイルジェット１８は、エンジン２のピストン５の底面に向けてオイルを噴射することで、燃焼ガスに晒され熱負荷が高くなるピストン５を冷却し、例えば、高負荷運転時での異常燃焼を防止しノッキングの抑制を図るものである。

【0042】

各被供給部位に供給されたオイルは、その後、エンジンブロック９内を滴下し再度オイルパン１１に戻るようになっている。オイル供給装置３のオイル供給経路１５は、オイル通路１５ａ、オイル還流通路１５ｂおよびメインギャラリ１７を含んで構成されており、オイルパン１１に貯留されたオイルをエンジン２の各被供給部位に供給した後に、オイルパン１１に回収する循環経路として構成されている。

【0043】

すなわち、オイル供給経路１５は、オイルパン１１に貯留されたオイルをオイルポンプ１３によってエンジン２の各被供給部位に供給した後、オイルパン１１に回収するまでのオイルの循環経路である。

【0044】

オイルポンプ１３は、例えば、トロコイドポンプやギヤポンプ等から構成されており、チェーン２５を介してエンジン２の出力軸であるクランクシャフト６に連結され、それぞれクランクシャフト６とは別軸でクランクシャフト６により等速駆動されるようになっている。なお、オイルポンプ１３は、チェーン２５を介してクランクシャフト６と同軸で駆動されてもよい。

【0045】

また、オイルポンプ１３は、オイルを吐出したときに圧力の変動幅を有する圧力脈動が生じるようになっている。具体的には、オイルポンプ１３がトロコイドポンプからなる場合には、オイルポンプ１３は、それぞれ内ロータと外ロータの中心が互いに偏心するとともに、内ロータの歯数が外ロータの歯数より１枚少なく構成されており、内ロータの回転によって内ロータと外ロータとの間の空間が拡大および縮小することにより、ポンプ作用を行うようになっている。

【0046】

内ロータの１つの歯と外ロータの１つの歯とによって画成される空間は、オイルを圧縮した状態で吐出口に臨むため、吐出時に高圧オイルが吐出され、次の１つの内ロータの歯と外ロータの歯とによって画成される空間が吐出口に臨むとき再び高圧オイルが吐出される。そして、高圧オイルの吐出と次の高圧オイルの吐出との間は低圧となる。
このため、内ロータの回転に伴ってオイルの圧力が高圧および低圧に交互に繰り返されることにより、オイルの圧力変動、すなわち、圧力脈動が生じる。

【0047】

一方、ＶＶＴ２２は、吸気カムシャフト２０の端部に設けられており、図４に示すように、クランクシャフト６にチェーン２５を介して連結された第１の回転体としてのハウジング３１と、ハウジング３１内に配置され、吸気カムシャフト２０と一体に回転する第２の回転体としてのベーン体３２とを備えている。

【0048】

ハウジング３１の内部にはハウジング３１およびベーン体３２によって区画される進角側油圧室３３および遅角側油圧室３４が形成されており、ＶＶＴ２２は、進角側油圧室３３および遅角側油圧室３４の容積比を変化させることで、ハウジング３１に対してベーン体３２を回動させ、クランクシャフト６に対する吸気カムシャフト２０の回転位相を変化させることができ、吸気バルブ２３のバルブタイミングを変化させることができる。

【0049】

なお、進角側油圧室３３の容積が増大するとともに遅角側油圧室３４の容積が縮小するようにベーン体３２がハウジング３１に対して相対回転したときには、バルブタイミングが進角となる。

【0050】

また、遅角側油圧室３４の容積が増大するとともに進角側油圧室３３の容積が縮小するようにベーン体３２がハウジング３１に対して相対回転したときには、バルブタイミングの遅角となる。

【0051】

ＶＶＴ２２は、進角側油圧室３３と遅角側油圧室３４の何れか一方に選択的にオイル（作動油）が供給されることで、進角側油圧室３３と遅角側油圧室３４の容積比を変化させることができる。

【0052】

進角側油圧室３３にオイルを供給する場合には、供給されたオイルの分だけ進角側油圧室３３が拡大するとともに、遅角側油圧室３４からは進角側油圧室３３の拡大に伴ってオイルが押し出される。逆に、遅角側油圧室３４にオイルを供給する場合には、供給されたオイルの分だけ遅角側油圧室３４が拡大し、進角側油圧室３３は、オイルが押し出されることによって縮小する。

【0053】

また、ＶＶＴ２２には、ＶＶＴ２２の動作をロックするための保持機構が設けられている。この保持機構は、ＶＶＴ２２のベーン体３２に設けられたロックピン３５と、ハウジング３１に形成されたロック穴３６とを含んで構成される。

【0054】

ロックピン３５がロック穴３６に係合することでベーン体３２はハウジング３１に対して所定の回転角、すなわち、所定位置で固定されることになる。

【0055】

本実施の形態ではバルブタイミングを最遅角させる位置にロック穴３６が設けられており、バルブタイミングを最遅角されると、ロックピン３５がロック穴３６に嵌合されてベーン体３２がハウジング３１に対して回動することが規制される。

【0056】

すなわち、ベーン体３２がハウジング３１に固定され、ベーン体３２がハウジング３１に保持される。なお、ロックピン３５は、図示しないコイルスプリング等によってロック穴３６の方向に付勢されており、遅角側油圧室３４に供給される油圧が所定油圧以上となると、コイルスプリングの付勢力に抗してロック穴３６から抜け出るようになっている。 このとき、ベーン体３２は、ハウジング３１に対して相対回動自在となる。

【0057】

また、保持機構においてロックピン３５を駆動する駆動力は、ベーン体３２に内蔵されたスプリング（図示略）の付勢力と、ＶＶＴ２２に供給される油圧である。スプリングの付勢力はロックピン３５をロック穴３６に押し込む方向に作用し、油圧はロックピン３５をロック穴３６から押し出す方向に作用するようになっている。

【0058】

ＶＶＴ２２に供給されるオイルは、ＶＶＴ通路３７によってメインギャラリ１７から取り出されるようになっている。

【0059】

ＶＶＴ通路３７の先端部にはオイルコントロールバルブ（Ｏｉｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｖａｌｖｅ、以下、単にＯＣＶという）３８が取り付けられている。ＯＣＶ３８とＶＶＴ２２の進角側油圧室３３とは油圧通路３９によって接続され、ＯＣＶ３８とＶＶＴ２２の遅角側油圧室３４とは油圧通路４０によって接続されている。

【0060】

ＯＣＶ３８は、オイルの供給先を油圧通路３９と油圧通路４０とで切換える通路切換弁であると同時に、その開度の制御によってオイルの供給量を調整できる流量調整弁でもある。

【0061】

詳しくは、ＯＣＶ３８は、電磁駆動式のスプール弁であって、スリーブ内のスプールの位置によって油圧通路３９および油圧通路４０に対するオイルの給排を制御することができる。スプールは移動方向の一方の端部をスプリングによって支持され、他方の端部をソレノイドによって支持されている。

【0062】

スプールの位置は、ソレノイドに供給する駆動電流のデューティ比によって制御することができる。ソレノイドへの非通電時には、スプールはスプリングの付勢力によって所定の初期位置に置かれる。この初期位置では、ＶＶＴ通路３７は、油圧通路４０に接続されるようになっている。

【0063】

また、図１に示すように、オイル還流通路１５ｂは、オイルポンプ１３の吐出側のオイル通路１５ａに接続されており、このオイル還流通路１５ｂ上にはリリーフバルブ２６が設けられている。このリリーフバルブ２６は、オイルポンプ１３の吐出側の油圧（吐出圧）が所定値を越えたときに作動（開弁）してオイルをオイルパン１１またはオイルポンプ１３内にリリーフするものである。

【0064】

図１、図４に示すように、異常判定装置４は、油圧センサ４１、電子制御ユニット（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ：以下、ＥＣＵという）４４およびウォーニングランプ４５を含んで構成されている。

【0065】

油圧センサ４１は、油圧検知手段を構成しており、オイルポンプ１３の吐出側のオイル通路１５ａに設けられている。油圧センサ４１は、オイルポンプ１３からＶＶＴ２２等の油圧駆動部品やエンジン２の摺動部位に供給される油圧を検知して、油圧に応じた信号をＥＣＵ４４に出力するようになっている。なお、油圧センサ４１は、メインギャラリ１７に設けられていてもよい。

【0066】

また、エンジン２にはエンジン２に吸入空気を導入する吸気管４６が接続されており、この吸気管４６にはスロットルバルブ４２が設けられている。このスロットルバルブ４２は、吸気管４６の開度を調整することにより、エンジン２に導入される吸入空気量を調整するようになっている。

【0067】

スロットルバルブ４２は、駆動モータ４３によって駆動されるようになっており、駆動モータ４３は、ＥＣＵ４４からの駆動信号に基づいてスロットルバルブ４２の開度を調整する。

【0068】

なお、吸気管４６は、シリンダヘッド７に形成された吸気ポートを介してシリンダの燃焼室に吸入空気を導入するようになっており、吸気ポートは、吸気バルブ２３によって開閉されるようになっている。

【0069】

ＥＣＵ４４は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）と、油圧センサ４１が接続された入力インターフェースと、ＯＣＶ３８、駆動モータ４３およびウォーニングランプ４５に接続された出力インターフェースとを含んで構成されている。

【0070】

ＲＡＭは、データを一時的に記憶したり、ワークエリアとして機能する。ＲＯＭは、異常判定プログラムを含んだ各種制御プログラムや、これら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されている。

【0071】

また、ＲＯＭには、閾値が記憶されており、この閾値は、オイルポンプ１３から吐出されるオイルの圧力脈動の変動幅の大きさに対応する値に設定されている（例えば、５０ｋＰａ等）。

【0072】

ＥＣＵ４４は、油圧センサ４１の検知情報に基づいてオイルポンプ１３の吐出圧の変動幅の大きさを求め、この変動幅が予め定められた閾値未満であるものと判断した場合に、油圧異常と判定するようになっている。本実施の形態では、ＥＣＵ４４が異常判定手段を構成している。

【0073】

ＥＣＵ４４は、油圧異常と判定すると、ウォーニングランプ４５に異常信号を出力するようになっている。ウォーニングランプ４５は、油圧異常が発生してオイルパン１１内のオイルレベルが低下したことを警告する警告灯である。

【0074】

ウォーニングランプ４５は、ＥＣＵ４４から異常信号が入力したときに点灯あるいは点滅して油圧異常を警告することにより、オイルパン１１内のオイルレベルが低下したことを運転者に警告する。

【0075】

また、ＥＣＵ４４は、油圧異常と判定すると、駆動モータ４３に制御信号を送信するようになっており、駆動モータ４３は、ＥＣＵ４４から制御信号が入力されると、スロットルバルブ４２を閉じ側に制御することにより、エンジン２の回転数が所定回転数以上に上昇するのを抑制するようになっている。

【0076】

また、ＥＣＵ４４は、油圧異常と判定すると、ＯＣＶ３８を制御して進角側油圧室３３にオイルを供給するとともに遅角側油圧室３４からオイルを排出することにより、ロックピン３５がロック穴３６にロックされるようにベーン体３２をハウジング３１に対して回動させる保持制御を実施する。

【0077】

次に、図５〜図７に基づいてエンジン２の異常判定処理を説明する。
図５は、異常判定装置４のＥＣＵ４４で実行される異常判定処理について説明する。なお、図５のフローチャートは、ＲＯＭに記憶された異常判定プログラムであり、この異常判定プログラムは、ＣＰＵによって一定時間毎に実施される。

【0078】

図５において、ＥＣＵ４４のＣＰＵは、油圧センサ４１の検知情報に基づいてオイルポンプ１３から吐出されるオイルの圧力を検知し（ステップＳ１）、このオイルの変動幅ＰがＲＯＭに格納された閾値Ｐｉ未満であるか否かを判別する（ステップＳ２）。

【0079】

ＥＣＵ４４のＣＰＵは、オイルの圧力脈動の変動幅Ｐが閾値Ｐｉ以上であるものと判断した場合には、オイルパン１１のオイルレベルが適正な量であるものと判断して今回の処理を終了する。

【0080】

すなわち、図６に示すように、オイルパン１１のオイルレベルが適正な量である場合には、オイルポンプ１３のエア吸いが少ない状態となるため、オイルポンプ１３から吐出されるオイルの圧力脈動が大きくなる。

【0081】

したがって、ＥＣＵ４４のＣＰＵは、オイルの圧力脈動の変動幅Ｐが閾値Ｐｉ以上であるものと判断した場合には、オイルパン１１のオイルレベルが適正な量であるものと判断することができる。

【0082】

一方、ＥＣＵ４４のＣＰＵは、ステップＳ２でオイルの圧力脈動の変動幅Ｐが閾値Ｐｉ未満であるものと判断した場合には、オイルパン１１のオイルレベルが低下したもの、すなわち、不足したものと判断する。

【0083】

すなわち、図７に示すように、オイルパン３０内のオイルレベルが低下すると、オイルポンプ１３がエア吸い状態となり、オイルに含まれる気泡が増大してオイルポンプ１３が気泡を噛み込む、所謂、エア噛みを起こしてしまう。

【0084】

オイルポンプ１３がエア噛みを起こしてしまうと、オイルポンプ１３が気泡を噛み込むときに発生した振動が圧力脈動となる。この圧力脈動は、オイルポンプ１３に吸い込まれるオイル量が少ない状態での気泡の噛み込みであることから、オイルレベルが正常な場合の圧力脈動よりも小さい変動幅となる。

【0085】

したがって、ＥＣＵ４４のＣＰＵは、オイルの圧力脈動の変動幅Ｐが閾値Ｐｉ未満であるものと判断した場合には、オイルパン１１のオイルレベルが低下したものと判断することができる。

【0086】

ＥＣＵ４４のＣＰＵは、ステップＳ２でオイルの圧力脈動の変動幅Ｐが閾値Ｐｉ未満であるものと判断した場合には、ウォーニングランプ４５に異常信号を出力して（ステップＳ３）、ウォーニングランプ４５を点灯させる。

【0087】

ＥＣＵ４４のＣＰＵは、ウォーニングランプ４５に異常信号を出力した後、ＶＶＴ２２の保持制御を実施する（ステップＳ４）。

【0088】

具体的には、ＯＣＶ３８は、ソレノイドの非通電時にスプールがスプリングの付勢力によってＶＶＴ通路３７が油圧通路４０に接続されるようになっている。このため、ＥＣＵ４４のＣＰＵは、異常信号の出力後にソレノイドを通電する。ソレノイドが通電されると、スプールがスプリングの付勢力に抗してＶＶＴ通路３７を油圧通路３９に接続するように移動する。

【0089】

油圧通路３９は、進角側油圧室３３に連通しているため、ＶＶＴ通路３７が油圧通路３９に接続されると、オイルポンプ１３から吐出されてメインギャラリ１７を介してＶＶＴ通路３７に供給されるオイルが、油圧通路３９を介して進角側油圧室３３に供給され、遅角側油圧室３４内のオイルが遅角側油圧室３４からＯＣＶ３８に排出される。

【0090】

このため、進角側油圧室３３の容積が増大されるとともに遅角側油圧室３４の容積が縮小され、ロックピン３５がロック穴３６に嵌合されるようにベーン体３２がハウジング３１に対して回動し、ロックピン３５がロック穴３６に嵌合される。
したがって、ベーン体３２がハウジング３１に対して回動しないようにロックピン３５がハウジング３１に保持された状態となる。

【0091】

次いで、ＥＣＵ４４のＣＰＵは、駆動モータ４３に制御信号に出力することにより、駆動モータ４３によってスロットルバルブ４２を閉じ側に制御して（ステップＳ５）、今回の処理を終了する。

【0092】

なお、このスロットルバルブの閉じ側に制御するとは、図示しないアクセルペダルの踏み込みに応じて関連付けられたスロットルバルブの開度に対して閉じ側に制御されるものである。したがって、エンジン２の回転数が所定回転数以上に上昇しない。すなわち、ＥＣＵ４４のＣＰＵは、アクセルペダルの開度とスロットルバルブの開度が関連付けられたマップを参照し、スロットルバルブの正規の開度よりも閉じ側に制御して、スロットル開度を絞る。このようにすると、エンジン２に供給される吸入空気量が減少してエンジン２の回転数の上昇が抑制される。

【0093】

このように本実施の形態のＥＣＵ４４は、オイルポンプ１３から吐出されるオイルの圧力脈動の変動幅が予め定められた閾値未満であることを条件として、油圧異常と判定するようにしたので、オイルの圧力脈動の大きさに基づいてオイルに混入された気泡率が増大したことを推定することができる。
この結果、オイルパン１１内のオイルレベルが低下したことを早期に検知することができ、被供給部位の保護を早期に実現できる。

【0094】

また、ＥＣＵ４４は、被供給部位の保護として、エンジン２の回転数が所定回転数以上にならないようにエンジン２の回転数を制御しているので、クランクジャーナル２３ａ、クランクピン２３ｂ、コネクティングロッド２１ａ、ピストン５等の焼き付けが発生するのを防止してエンジン２を保護することができる。

【0095】

また、被供給部位の保護として、ＥＣＵ４４は、ＶＶＴ２２のベーン体３２がハウジング３１に対して回動するのを規制する保持制御を実施しているので、ベーン体３２がハウジング３１に対して衝突すること等を防止することができる。

【0096】

すなわち、本実施の形態のＶＶＴ２２は、オイルポンプ１３から吐出されるオイルを進角側油圧室３３および遅角側油圧室３４に選択的に供給するＯＣＶ３８を備え、ＶＶＴ２２が、ベーン体３２がハウジング３１に対して所定位置である遅角側に回動したときに、ベーン体３２をハウジング３１に保持するロックピン３５およびロック穴３６を有する。

【0097】

そして、保持制御として、ＥＣＵ４４がＯＣＶ３８を制御することにより、ベーン体３２が遅角側に回動するように進角側油圧室３３および遅角側油圧室３４に供給する油圧を調整することにより、ロックピン３５をロック穴３６に嵌合させてベーン体３２をハウジング３１に保持するようにしたので、ベーン体３２をハウジング３１に確実に保持させることができ、ベーン体３２がハウジング３１に衝突すること等を防止することができる。このため、ＶＶＴ２２の挙動が悪化するのを防止することができる。

【0098】

また、本実施の形態のＥＣＵ４４は、オイルポンプ１３から吐出されるオイルの圧力脈動の変動幅が予め定められた閾値Ｐｉ未満であることを条件として、ウォーニングランプ４５に異常信号を出力してウォーニングランプ４５を点灯または点滅させるようにした。

【0099】

このため、オイルパン１１内のオイルレベルが低下したことを運転者に警告することができる。このため、運転者に対して、オイルパン１１内のオイルの点検またはオイルパン１１にオイルを補充する作業を促すことができる。

【0100】

なお、異常判定装置４に、オイルの温度を検知する油温センサを設け、ＥＣＵ４４が油圧センサ４１と油温センサの検知情報に基づいてオイルの圧力脈動の変動幅Ｐが閾値Ｐｉ未満であるものと判断した場合に、油圧異常と判定するようにしてもよい。

【0101】

すなわち、暖機運転時等のようにオイルの温度が低い場合には、オイルの粘性が高く、オイルの温度が高い場合にはオイルの粘性が低い。このため、オイルパン１１内のオイルレベルが低下した場合に、オイルの温度が高い場合よりもオイルの温度が低い場合の方がオイルに混入される気泡が少ない。

【0102】

したがって、ＥＣＵ４４は、オイルの温度が高い場合の第１の閾値と、オイル温度が低い場合の第１の閾値よりも小さい第２の閾値とを設定し、オイルの温度に応じて閾値を変更することにより、オイルの温度に応じた閾値とオイルの圧力脈動を比較することにより、油圧異常をより正確に判定することができる。

【0103】

以上のように、本発明に係る内燃機関の異常判定装置は、オイルポンプの吐出圧の圧力脈動の大きさから気泡率が増大したことを推定することで、オイルレベルが低下したことを早期に検知することができるという効果を有し、オイルレベルの低下に起因するオイルの圧力の異常を判定する内燃機関の異常判定装置等として有用である。

【符号の説明】

【0104】

２ エンジン（内燃機関）
４ 異常判定装置
５ ピストン（被供給部位）
６ クランクシャフト（出力軸）
６ａ クランクジャーナル（被供給部位）
６ｂ クランクピン（被供給部位）
１０ コネクティングロッド（被供給部位）
１１ オイルパン（オイル貯留手段）
１３ オイルポンプ
１８ オイルジェット（被供給部位）
１９ カムジャーナル（被供給部位）
２０ 吸気カムシャフト（カムシャフト）
２２ ＶＶＴ（被供給部位）
２７ ラッシュアジャスタ（被供給部位）
３１ ハウジング（第１の回転体）
３２ ベーン体（第２の回転体）
３３ 進角側油圧室
３４ 遅角側油圧室
４１ 油圧センサ（油圧検知手段）
４４ ＥＣＵ（異常判定手段）
４５ ウォーニングランプ（警告手段）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】