特許 6013223 エンジンの油圧制御装置

(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】6013223

(24)【登録日】2016年9月30日

(45)【発行日】2016年10月25日

(54)【発明の名称】エンジンの油圧制御装置

(51)【国際特許分類】

   F01M 1/08 20060101AFI20161011BHJP

   F01M 1/16 20060101ALI20161011BHJP

   F01P 3/08 20060101ALI20161011BHJP

【ＦＩ】

   F01M1/08 B

   F01M1/16 G

   F01M1/08 E

   F01P3/08 A

【請求項の数】9

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2013-30141(P2013-30141)

(22)【出願日】2013年2月19日

(65)【公開番号】特開2014-159760(P2014-159760A)

(43)【公開日】2014年9月4日

【審査請求日】2015年11月10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

(73)【特許権者】

【識別番号】000000011

【氏名又は名称】アイシン精機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000947

【氏名又は名称】特許業務法人あーく特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】松山 泰

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 慎一郎

(72)【発明者】

【氏名】高木 登

(72)【発明者】

【氏名】西田 裕基

(72)【発明者】

【氏名】小野 壽

【審査官】 津田 健嗣

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−１７４８２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平９−２０９７３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１３８８４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２４９２６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｍ １／０８

Ｆ０１Ｍ １／１６

Ｆ０１Ｐ ３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ピストンへ直接、オイルを噴射するオイルジェットを備えたエンジンの油圧制御装置であって、
エンジンの運転状態に基づいて、前記ピストンの温度状態が高いほど高圧側の値になるように油圧の制御目標値を設定する目標油圧設定部を備え、
前記目標油圧設定部は、エンジンの運転状態の変化に対するピストンの温度変化の応答遅れを表すピストン時定数を算出し、このピストン時定数を用いて前記油圧の制御目標値を補正する、ことを特徴とするエンジンの油圧制御装置。

【請求項2】

請求項１に記載のエンジンの油圧制御装置において、
前記目標油圧設定部は、エンジンの吸気量に基づいて、吸気量が少ないほど大きな値になるようにピストン時定数を算出する、エンジンの油圧制御装置。

【請求項3】

請求項２に記載のエンジンの油圧制御装置において、
前記目標油圧設定部は、吸気量が増大しているときには減少しているときに比べて小さな値になるように、ピストン時定数を算出する、エンジンの油圧制御装置。

【請求項4】

請求項１〜３のいずれか１つに記載のエンジンの油圧制御装置において、
前記目標油圧設定部は、エンジンの運転状態として少なくとも負荷率および回転数に基づいて、推定される前記ピストンの温度状態が高いほど高圧側の値になるように油圧の制御目標値を設定する、エンジンの油圧制御装置。

【請求項5】

請求項４に記載のエンジンの油圧制御装置において、
前記目標油圧設定部は、エンジンの水温および油温の少なくとも一方を加味して、推定される前記ピストンの温度状態が高いほど高圧側の値になるように、油圧の制御目標値を設定する、エンジンの油圧制御装置。

【請求項6】

請求項４または５のいずれかに記載のエンジンの油圧制御装置において、
前記目標油圧設定部は、エンジンの燃焼室の空燃比を加味して、推定される前記ピストンの温度状態が高いほど高圧側の値になるように、油圧の制御目標値を設定する、エンジンの油圧制御装置。

【請求項7】

請求項４〜６のいずれか１つに記載のエンジンの油圧制御装置において、
前記目標油圧設定部は、エンジンの点火時期、気筒内圧、および排気温の少なくとも１つを加味して、推定される前記ピストンの温度状態が高いほど高圧側の値になるように、油圧の制御目標値を設定する、エンジンの油圧制御装置。

【請求項8】

請求項１〜７のいずれか１つに記載のエンジンの油圧制御装置において、
前記目標油圧設定部は、エンジンの油温が高いほど高圧側の値になるように油圧の制御目標値を設定する、エンジンの油圧制御装置。

【請求項9】

請求項１〜８のいずれか１つに記載のエンジンの油圧制御装置において、
エンジンには容量可変形のオイルポンプが装備され、
前記目標油圧設定部により設定された油圧の制御目標値に基づいて前記オイルポンプの容量を変更し、その吐出圧を制御するように構成されている、エンジンの油圧制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はエンジンの油圧制御装置に関し、特にピストンに直接、オイルを噴射するオイルジェットを備える場合の油圧の制御に関連する。

【背景技術】

【0002】

従来より一般にエンジンには、ピストンやクランクジャーナルなどの被潤滑部にエンジンオイルを供給するようにオイル通路が設けられており、ピストンに対して冷却のために直接、オイルを噴射するオイルジェットを備える場合もある。そして、そのようなオイル通路の油圧は、各部に必要なオイル供給を行える範囲であれば、できるだけ低くなるように制御することが好ましい。

【0003】

例えば特許文献１に記載のエンジンでは、その温度状態や負荷率などのエンジン状態を監視し、これに応じて、できるだけ低圧になるように油圧を制御している。こうすると、例えば、ピストンの受熱量が大きな高負荷高回転の運転状態では、その冷却に十分なオイル供給が可能になる一方、受熱量の小さな低負荷ないし低回転の運転状態では油圧を低下させて、オイルポンプの駆動負荷を軽減することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００７−１４６８３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、エンジンの状態がそのままピストンの状態を表しているわけではなく、特にエンジンの運転状態が変化する過渡時には、その運転状態とピストンの温度状態との間に時間的なズレが生じるので、前記従来例のようにエンジンの状態を考慮するのみでは、オイルジェットによるピストンへのオイルの噴射量が過剰になったり、反対に不足したりすることがある。

【0006】

例えば、高負荷での運転後にエンジンの回転数や負荷が低くなっても、ピストンの温度はすぐには低下せず、暫くの間はオイルジェットによってピストンへ或る程度のオイルを噴射する必要がある。このときに前記従来例のようにエンジン負荷の低下に応じて油圧を低下させてしまうと、ピストンへのオイルの噴射量が不足してしまい、一時的にピストン温度が高くなり過ぎて、ダメージを与える虞もある。

【0007】

かかる点を考慮して本発明の目的は、オイルジェットによるピストンの冷却性能を十分に担保しながら、オイルポンプの駆動負荷はできるだけ軽減して、燃費の改善を図ることにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

前記の目的を達成するために本発明は、エンジンの状態から推定されるピストンの温度状態に対応する好適な値になるように、油圧の制御目標値を設定することが特徴である。すなわち、本発明は、ピストンへ直接、オイルを噴射するオイルジェットを備えたエンジンの油圧制御装置を対象として、エンジンの運転状態に基づいて、前記ピストンの温度状態が高いほど高圧側の値になるように油圧の制御目標値を設定する目標油圧設定部を備える。

【0009】

そして、前記目標油圧設定部を、エンジンの運転状態の変化に対するピストンの温度変化の応答遅れを表すピストン時定数を算出し、このピストン時定数を用いて前記油圧の制御目標値を補正するように構成した。

【0010】

前記の発明特定事項により、エンジンの運転中には基本的にその運転状態に基づいて、ピストンの温度状態が高いほど油圧も高くなるように制御される。すなわち、ピストンの受熱量が大きな高負荷高回転の運転状態では油圧が高くなり、ピストンへその冷却に十分なオイルを噴射することができる。一方、ピストンの受熱量が小さな低負荷ないし低回転の運転状態では油圧が低くなって、オイルポンプの駆動負荷が軽減されることにより、燃費の低減が図られる。

【0011】

また、例えばエンジンの運転状態が変化する過渡時には、その運転状態の変化に対してピストン温度の変化が遅れることを考慮して、この遅れ分を補償するようにピストン時定数を用いて油圧の制御目標値が補正される。これにより、過渡時においても、ピストンの実際の温度状態に対応する適切な油圧を制御目標値として設定することができる。

【0012】

前記のピストン時定数は、ピストンの熱容量に主として依存するものなので、予め実験・シミュレーションなどによって適合した値を用いてもよいが、エンジンの運転状態によってピストンの受熱量および放熱量が変化することも、ピストン時定数の値に反映させることが好ましい。

【0013】

例えば、前記目標油圧設定部は、エンジンの吸気量に基づいて、吸気量が少ないほど大きな値になるようにピストン時定数を算出してもよい。吸気量の少ないときは、エンジンの燃焼室における発熱量も少なくなり、ピストンの温度上昇の応答遅れが比較的大きくなるからである。また、吸気量の少ないときは、燃料カットの際の吸気によるピストンの冷却作用が弱くなるので、ピストンの温度低下の応答遅れも比較的大きくなる。

【0014】

一方、吸気量の多いときには燃焼室における発熱量も多くなるので、ピストンの温度上昇の応答遅れが比較的小さくなるし、燃料カットの際の吸気によるピストンの冷却作用も強くなる。よって、この場合はピストン時定数を比較的小さな値とすればよい。

【0015】

また、前記目標油圧設定部は、吸気量が増大しているときには減少しているときに比べて小さな値になるように、ピストン時定数を算出してもよい。こうすれば、吸気量の増大に伴いピストンの受熱量も増大する加速の過渡時と、吸気量の減少に伴いピストンの受熱量が減少する減速の過渡時とで、それぞれ実際のピストン温度の変化に対応するよう好適に油圧の制御目標値を設定できる。

【0016】

すなわち、加速の過渡時には燃焼室における発熱量が急速に増大するので、これを受けるピストンの温度も比較的速く上昇し、その応答遅れが比較的小さくなる。一方、減速の過渡時にはピストンの受熱量は急速に減少するものの、その放熱量の増大は、前記加速の過渡時における受熱量の増大に比べれば緩やかなものなので、ピストンの温度は比較すれば緩やかな低下を示し、その応答遅れが比較的大きくなるからである。

【0017】

さらに、前記目標油圧設定部は、前記のように算出したピストン時定数を用いて補正する前の油圧の制御目標値を、少なくともエンジンの負荷率および回転数に基づいて推定されるピストンの温度状態が高いほど、高圧側の値になるように設定してもよい。こうすれば、受熱量の大きさに応じて実際のピストン温度に対応するよう、好適に油圧の制御目標値を設定できる。

【0018】

また、前記目標油圧設定部は、エンジンの水温および油温の少なくとも一方を加味して、推定される前記ピストンの温度状態が高いほど高圧側の値になるように、油圧の制御目標値を設定してもよい。こうすれば、放熱量の大きさに応じて実際のピストン温度に対応するよう、好適に油圧の制御目標値を設定できる。

【0019】

また、前記目標油圧設定部は、エンジンの燃焼室の空燃比を加味して、推定される前記ピストンの温度状態が高いほど高圧側の値になるように、油圧の制御目標値を設定してもよいし、エンジンの点火時期、気筒内圧、および排気温の少なくとも１つを加味して、推定される前記ピストンの温度状態が高いほど高圧側の値になるように、油圧の制御目標値を設定してもよい。

【0020】

加えて、前記目標油圧設定部は、エンジンの油温が高いときほど高圧側の値になるように、油圧の制御目標値を設定するように構成してもよい。これは、エンジンの油温が高いほど、オイルジェットによるピストンの冷却性能が低下するからである。

【0021】

ところで、前記のように目標油圧設定部により設定された制御目標値になるように、エンジンの油圧を制御するために、好ましいのは、エンジンに容量可変形のオイルポンプを装備して、その容量を前記油圧の制御目標値に基づいて変更し、オイルポンプの吐出圧を制御することである。但し、容量可変形のオイルポンプは装備せず、開度を連続的に調整可能な流量制御バルブなどを用いることもできる。

【発明の効果】

【0022】

本発明に係るエンジンの油圧制御装置によると、オイルジェットによりピストンへ直接、オイルを噴射する場合に、エンジンの運転状態に基づいて、推定されるピストンの温度状態が高いほど高圧側の値になるように、油圧の制御目標値を設定するとともに、この制御目標値をピストン時定数を用いて補正することにより、過渡時においてもピストンの実際の温度状態に対応するよう適切に油圧を制御して、ピストンの冷却性能を十分に担保しながら、オイルポンプの駆動負荷はできるだけ軽減し、燃費を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の実施の形態に係るエンジンの概略構成例を示す図である。

【図2】エンジンの燃焼室およびその周辺部の構造を示す断面図である。

【図3】エンジンのオイル供給系統の概略を示す説明図である。

【図4】エンジンのオイルポンプの構造を示す断面図であって、ポンプ容量が最大の状態を示す。

【図5】オイルポンプの容量が最小の状態を示す図４相当図である。

【図6】ＯＣＶへの電流指令値とポンプ吐出圧との関係を示すグラフ図である。

【図7】エンジンの回転数および負荷率とピストン温度との関係を示す特性図である。

【図8】加速の過渡時におけるピストン温度の上昇遅れの一例を示すグラフ図である。

【図9】(a)は、エンジンの油圧制御の全体的な制御動作を示すフローチャートであり、(b)は、目標油圧の設定について示すフローチャートである。

【図10】エンジンの吸気量に対応づけてピストン時定数を設定したマップの一例を示す図である。

【図11】他の実施形態に係る図９(b)相当図であって、(a)は油温を加味する場合を、(b)はさらに空燃比を加味する場合を、それぞれ示す。

【図12】図１１(b)のフローにさらに気筒内圧、排気温または点火時期を加味する他の実施形態に係る図９(b)相当図であって、(a)は気筒内圧を加味する場合を、(b)は排気温を加味する場合を、(c)は点火時期を加味する場合をそれぞれ示す。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では一例として自動車用のディーゼルエンジンに本発明を適用した場合について説明するが、これに限ることはない。本実施形態の記載はあくまで例示に過ぎず、本発明の構成や用途などについても限定するものではない。

【0025】

−エンジン−
まず、ディーゼルエンジン１（以下、単にエンジン１ともいう）の概略構成について説明すると、図１には模式的に示すようにエンジン１は、一例として直列４気筒エンジンであって、４つのシリンダ１２（気筒）のそれぞれに空気（吸気）を供給するための吸気通路２がシリンダヘッド１ａの一側（図の上側）に接続されている。また、シリンダヘッド１ａの反対側（図の下側）には、４つのシリンダ１２のそれぞれから既燃ガス（排気）を排出させるための排気通路３が接続されている。

【0026】

すなわち、図２を参照して後述するように、エンジン１のシリンダブロック１ｂには円筒状のシリンダ１２が４つ（同図には１つのみ示す）形成され、その内部にそれぞれピストン１３が収容されている。このピストン１３の頂面１３ａとシリンダヘッド１ａの下面との間に燃焼室１１が区画され、吸気ポート１５および排気ポート１６によってそれぞれ前記の吸気通路２および排気通路３に連通されるようになっている。

【0027】

図１に表れているように、吸気通路２の下流側（吸気流の下流側）は、各シリンダ１２に吸気を分配するインテークマニホールド２ａとされている。この吸気通路２の上流側には、空気を濾過するエアクリーナ６、後述するターボチャージャ２０のコンプレッサインペラ２４、これにより圧縮された高温の空気を冷却するインタークーラ７、吸気絞り弁（ディーゼルスロットル）８などが配設されている。

【0028】

また、排気通路３の上流側（排気流の上流側）は、各シリンダ１２からの排気の流れが合流するエキゾーストマニホールド３ａであり、その下流側にはターボチャージャ２０のタービンホイール２２、排気浄化装置９などが配設されている。排気浄化装置９は一例として、ＮＯｘ吸蔵触媒（ＮＳＲ触媒：NOx Storage Reduction触媒）９ａおよびＤＰＮＲ触媒（Diesel Particulate-NOx Reduction触媒）９ｂを備えている。

【0029】

なお、ターボチャージャ２０は、排気流の力で吸気を過給するもので、排気通路３のタービンハウジング２１に収容されたタービンホイール２２が、排気の流れを受けて回転される。一方、吸気通路２のコンプレッサハウジング２３にはコンプレッサインペラ２４が収納されて、タービンシャフト２５によりタービンホイール２２に連結されている。これによりタービンホイール２２と一体にコンプレッサインペラ２４が回転し、吸気を圧縮しながら送り出す（過給）。

【0030】

本実施形態におけるターボチャージャ２０は、可変ノズル式ターボチャージャであって、タービンホイール２２を取り囲むように配設された複数のノズルベーン２６によって排気の流速を変更可能になっている。ノズルベーン２６は、図示しないリンク機構などを介して電動のアクチュエータ２７により動作され、その角度が変更される。

【0031】

また、本実施形態では排気通路３におけるエキゾーストマニホールド３ａとの接続部付近から分岐して吸気通路２まで延び、排気の一部を吸気通路２に還流させるＥＧＲ通路１０が設けられている。このＥＧＲ通路１０には、排気の還流量を調整するためのＥＧＲバルブ１０ａと、ＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ１０ｂとが設けられている。

【0032】

ここで、エンジン１の燃焼室１１およびその周辺部の構造について、図２を参照して説明する。図示のようにシリンダ１２内には、その中心線Ｐに沿って図の上下方向に往復動するようにピストン１３が収容されている。ピストン１３は、図の下方に延びるコネクティングロッド１４によってクランクシャフト（図示省略）と連結され、その往復動とクランクシャフトの回転運動とが相互に変換されるようになっている。

【0033】

一方、ピストン１３の頂面１３ａの略中央部には、キャビティ（凹陥部）１３ｂが凹設されて、シリンダ１２内に区画される燃焼室１１の一部を構成している。また、ピストン１３の頂面１３ａの上方に対向してシリンダヘッド１ａの下面には、吸気ポート１５および排気ポート１６がそれぞれ開口しており、この各開口部がそれぞれ吸気バルブ１７および排気バルブ１８によって開閉されるようになっている。

【0034】

また、シリンダヘッド１ａには、燃焼室１１の内部へ直接、燃料を噴射するようにインジェクタ１９が配設されている。このインジェクタ１９は例えばピエゾインジェクタであって、シリンダ中心線Ｐに沿う起立姿勢で燃焼室１１の略中央上部に配設されており、図に表れているようにピストン１３が上死点付近に位置するときに、そのキャビティ１３ｂ内に向かって燃料を噴射する。

【0035】

さらに、本実施形態では前記ピストン１３に向かって直接、エンジンオイルを噴射するようにオイルジェット３０が設けられている。すなわち、図２では左側に示すシリンダブロック１ｂの排気側の側壁の下部には、シリンダ列方向（図では紙面に直交する方向）に延びるようにオイルジェットギャラリ３１が形成され、これに連通するようシリンダ１２毎にピストンジェットノズル３２（以下、単にノズル３２ともいう）が配設されている。

【0036】

図示の例ではノズル３２は、シリンダブロック１ｂの側壁からクランクケース内方に向かって略水平に延びた後に、Ｌ字状に湾曲して上方に延びていて、その上端に噴射孔が開口している。そして、後述するオイル供給系統４からオイルジェットギャラリ３１を経て供給されるエンジンオイルが、ノズル３２の先端（上端）の噴射孔から上方のピストン１３の裏側に向かって噴射される（図２の矢印Ｏを参照）。

【0037】

但し、本実施形態のノズル３２には、図示は省略するがチェック弁が内蔵されており、オイルジェットギャラリ３１から作用する油圧が所定圧未満であれば、前記のようなオイルの噴射は行われない。オイルジェットギャラリ３１からの油圧が所定圧以上になると、チェック弁が開放されて、流入したオイルが前記のようにノズル３２の上端から噴射されるようになる。

【0038】

また、図２に表れているように、４つのシリンダ１２を取り囲んでシリンダブロック１ｂの側壁にはウォータジャケットｗが形成され、吸気側（図の右側）のウォータジャケットｗに臨んで水温センサ１０５が配設されている。また、前記図１にのみ示すがエンジン１には、エンジン回転数Ｎｅを算出するためにクランクシャフトの回転角を検出するクランク角センサ１０１、吸気通路２を流れる吸気の流量（吸気量Ｇａ）を検出するエアフローメータ１０２なども配設されている。

【0039】

それらクランク角センサ１０１、エアフローメータ１０２などの各種センサ、スイッチから出力される信号は、図１に破線で示すようにＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００に入力される。詳しい説明は省略するがＥＣＵ１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびバックアップＲＡＭ等を含んだ一般的な構成のものであり、例えばディーゼルスロットル８のアクチュエータに指令信号を出力して、吸気量を制御するとともに、図１には示さないインジェクタ１９にも指令信号を出力して、燃料噴射量などを制御する。

【0040】

また、ＥＣＵ１００は、ターボチャージャ２０の電動アクチュエータ２７にも指令信号を出力するとともに、以下に説明するようにオイル供給系統４の油圧を制御するために、オイルポンプ５の制御弁（ＯＣＶ６０：図３〜５を参照）にも指令信号を出力する。

【0041】

−エンジンのオイル供給系統−
図３には、エンジン１のオイル供給系統４の概略を示す。同図には、シリンダヘッド１ａおよびシリンダブロック１ｂからなるエンジン１の本体部分の外形を仮想線で示す。図示のようにシリンダブロック１ｂの下部にはオイルパン１ｃが取り付けられて、ピストン１３やクランクジャーナル、或いは、吸気バルブ１７および排気バルブ１８を駆動する動弁系のカムジャーナルなど、エンジン１の各被潤滑部から還流されたオイルが貯留されている。

【0042】

そうして貯留されているオイルに浸かるようにしてオイルストレーナ４１が配設され、その吸入管４１ａがオイルポンプ５の吸入ポート５０ｄに接続されている。オイルポンプ５は、詳しくは後述するが、互いに噛み合う外歯車のドライブロータ５１と内歯車のドリブンロータ５２とを備えた内接式ギヤポンプであって、ドライブロータ５１の中央を貫通する入力軸５ａがクランクシャフトの回転によって駆動され、オイルストレーナ４１を介してオイルパン１ｃ内のオイルを吸い上げる。

【0043】

一方、オイルポンプ５の吐出ポート５０ｅには、シリンダブロック１ｂ内に形成された第１オイル通路４２の上流端が連通し、この第１オイル通路４２の下流端がオイルクーラ４３に接続されている。オイルクーラ４３は、エンジン冷却水との間で熱交換を行うことによりオイルを冷却する。冷却されたオイルは、シリンダブロック１ｂ内に形成された第２オイル通路４４を流通してオイルフィルタ４５に送られる。

【0044】

オイルフィルタ４５はフィルタエレメントによってオイル内の異物や不純物などを濾過し、こうして濾過されたオイルが第３オイル通路４６を流通してメインギャラリ４７に送られる。メインギャラリ４７は、シリンダブロック１ｂの内部に例えばシリンダ列方向に延びるように形成されており、前記のように送られてくるオイルを所定の圧力に維持して、ここから分岐する複数のオイル通路により前記の被潤滑部などに分配する。

【0045】

例えば、図示は省略するがメインギャラリ４７の長手方向に等間隔で分岐し、それぞれ下方に延びる分岐オイル通路によって、クランクジャーナルにオイルが供給される。また、メインギャラリ４７から上方に延びる分岐オイル通路によって、シリンダヘッド１ａの動弁系にオイルが供給される。さらに、メインギャラリ４７から概ね水平に延びる分岐オイル通路４８によって、オイルジェットギャラリ３１にオイルが供給される。

【0046】

そして、そのようにエンジン１の被潤滑部へ分配するオイルの流量や油圧を適正なものとするために、メインギャラリ４７の油圧は所定の状態に維持されている。すなわち、メインギャラリ４７には油圧センサ１０３が配設され、その出力する信号がＥＣＵ１００に入力されて、以下に説明するようにオイルポンプ５の容量が可変制御される。また、オイルパン１ｃには油温センサ１０４が配設され、その出力する信号もＥＣＵ１００に入力される。

【0047】

−オイルポンプ−
次に、オイルポンプ５の構造について図４を参照して詳細に説明する。図示の例ではオイルポンプ５は、入力軸５ａにより回転される外歯車のドライブロータ５１と、これに噛み合って回転される内歯車のドリブンロータ５２と、そのドリブンロータ５２を外周から回転自在に保持する調整リング５３と、をハウジング５０内に収容してなる。調整リング５３は、後述するようにドライブロータ５１およびドリブンロータ５２を変位させることにより、ポンプ容量を変更するものである。

【0048】

ハウジング５０は全体としては厚肉の板状であり、図４に示すようにエンジン後方から見た平面視では左右に長い楕円形状とされ、図の右上部から右側に向かって突出部５０ａが、また、図の左下部からは下方に向かって突出部５０ｂが、それぞれ形成されている。また、ハウジング５０の全体に後方、即ちエンジン１の内方（図の手前側）に向かって開放された凹部５０ｃが形成されている。

【0049】

この凹部５０ｃは前記ドライブロータ５１、ドリブンロータ５２、調整リング５３等を収容するものであり（以下、収容凹部５０ｃという）、ハウジング５０に後方から重ね合わされるカバー（図示せず）によって閉止される。また、収容凹部５０ｃの中央よりもやや右側位置には円形断面の貫通孔（図には示さず）が形成され、ここに挿通された入力軸５ａを回転自在に支持している。

【0050】

入力軸５ａは、エンジン１のクランクシャフトの前端部に一体に設けてもよいし、クランクシャフトとは別体としてチェーンなどにより駆動される構成としてもよい。この入力軸５ａがドライブロータ５１の中央部を貫通し、例えばスプラインによって嵌合されている。ドライブロータ５１には、外周にトロコイド曲線またはトロコイド曲線に近似した曲線（例えばインボリュート、サイクロイドなど）を有する外歯５１ａが複数（図示の例では１１個）、形成されている。

【0051】

一方、ドリブンロータ５２は円環状に形成され、その内周には前記ドライブロータ５１の外歯５１ａと噛み合うよう、これより歯数が１歯大きい（図示の例では１２個の）内歯５２ａが形成されている。ドリブンロータ５２の中心は、ドライブロータ５１の中心に対して所定量、偏心しており、その偏心している側（図４の左上側）でドライブロータ５１の外歯５１ａとドリブンロータ５２の内歯５２ａとが噛み合っている。

【0052】

また、ドリブンロータ５２は、調整リング５３の円環状の本体部５３ａによって摺動自在に嵌合支持されている。この例では調整リング５３には、その本体部５３ａの外周から周方向に所定の角度範囲（図示の例では約５０°）に亘って径方向外方に張り出す２つの張出部５３ｂ，５３ｃと、径方向外方に大きく延びるアーム部５３ｄと、小さな突起部５３ｅとが一体に形成されている。

【0053】

そのようにして調整リング５３に保持されたドライブロータ５１およびドリブンロータ５２によって、本実施形態では１１葉１２節のトロコイドポンプが構成されており、２つのロータ５１，５２の間の環状の空間には、互いに噛合する歯と歯の間に円周方向に並んだ複数の作動室Ｒが形成される。これらの各作動室Ｒは２つのロータ５１，５２の回転に連れてドライブロータ５１の外周に沿うように移動しながら、その容積が増減する。

【0054】

すなわち、２つのロータ５１，５２の歯が互いに噛み合う位置から、図に矢印で示すロータ回転方向に約１８０度に亘る範囲（図４では左下側の範囲）では、２つのロータ５１，５２の回転に連れて徐々に作動室Ｒの容積が増大してゆき、オイルを吸入する吸入範囲となる。一方、残りの約１８０度に亘る範囲（図４では右上側の範囲）では、ロータ５１，５２の回転に連れて徐々に作動室Ｒの容積が減少してゆき、オイルを加圧しながら吐出する吐出範囲となる。

【0055】

そして、それらの吸入範囲および吐出範囲にそれぞれ対応するように、ハウジング５０およびカバーに吸入ポートおよび吐出ポートが形成されている。図４にはハウジング５０の吸入ポート５０ｄおよび吐出ポート５０ｅのみを示すが、この吸入ポート５０ｄは、ハウジング５０の収容凹部５０ｃの底面において前記の吸入領域に対応するように開口し、同じく吐出領域に対応するように吐出ポート５０ｅが開口している。

【0056】

吸入ポート５０ｄは、図ではハウジング５０の左下側に位置して、図示しないカバーの吸入ポートと連通しており、これを介してオイルストレーナの吸入管路に連通している。一方、吐出ポート５０ｅはハウジング５０の右上側に位置して、図示しないカバーの吐出ポートと連通するとともに、ハウジング５０の突出部５０ａに対応するように図の右側に向かって延びていて、オイルフィルタ４５に向かう連通路６ａに至る。

【0057】

かかる構成によりオイルポンプ５は、その入力軸５ａの回転によってドライブロータ５１およびドリブンロータ５２が互いに噛み合いながら回転し、それらの間に形成される作動室Ｒに吸入ポート５０ｄからオイルが吸入され、加圧されて吐出ポート５０ｅから吐出される。このオイルの流量は、基本的にはオイルポンプ５の回転数（入力軸５ａの回転数）、即ちエンジン回転数Ｎｅが高くなるほど多くなる。

【0058】

−容量可変機構−
本実施形態のオイルポンプ５は、ドライブロータ５１の１回転につき吐出するオイルの量、即ちポンプ容量を変更可能な容量可変機構を備えている。本実施形態では、主に吐出ポート５０ｅから導入する油圧（吐出圧Ｐ）によって前記の調整リング５３を変位させて、ドライブロータ５１およびドリブンロータ５２の吸入ポート５０ｄおよび吐出ポート５０ｅに対する相対的な位置を変更することにより、１回転あたりに吸入および吐出するオイルの流量を変更する。

【0059】

詳しくは図４に表れているように、調整リング５３の本体部５３ａから径方向外方に延びるアーム部５３ｄには、圧縮コイルスプリング５４からの押圧力が作用しており、これによって調整リング５３が図の時計回りに回動しながら、少し上方に変位するように付勢されている。なお、このように変位する際の調整リング５３の軌跡は、その張出部５３ｂ，５３ｃと、これに係合されたガイドピン５５，５６とによって規定される。

【0060】

そうして変位する調整リング５３が、収容凹部５０ｃ内を図の右上側の高圧空間ＴＨと、左側から下側にかけての低圧空間ＴＬとに仕切っており、高圧空間ＴＨの油圧を受けて動作される。すなわち、高圧空間ＴＨは、ハウジング５０の収容凹部５０ｃ内において、調整リング５３の張出部５３ｃの外周とハウジング５０の壁部とによって囲まれ、かつ、第１および第２のシール材５７，５８によってオイルの流れが制限される領域に形成される。

【0061】

そして、この高圧空間ＴＨには吐出ポート５０ｅの開口の一部が臨み、オイルポンプ５の吐出圧Ｐが高圧空間ＴＨに導かれて調整リング５３外周面に作用するようになる。これに対して、吸入ポート５０ｄの連通する低圧空間ＴＬには概ね大気圧が作用しているので、調整リング５３は、高圧空間ＴＨからの油圧によって図の反時計回りに回動するように付勢される。

【0062】

一方で調整リング５３は、前記したようにアーム部５３ｄに作用するコイルスプリング５４の弾発力を受けて時計回りに付勢されている。このため、例えばアイドリングのようにエンジン回転数Ｎｅが低いときに調整リング５３は、コイルスプリング５４の弾発力によって図４の最大容量位置に付勢される。このとき、ドライブロータ５１およびドリブンロータ５２の１回転当たりに、吸入ポート５０ｄから吸い込んで吐出ポート５０ｅから吐出するオイルの量、即ちポンプ容量が最大になる。

【0063】

この状態からエンジン回転数Ｎｅが上昇すると、オイルの吐出量の増大によって吐出圧Ｐも増大傾向となるので、高圧空間ＴＨの油圧を受けて調整リング５３は、コイルスプリング５４の弾発力に抗して反時計回りに変位するようになる。これによりポンプ容量は減少するので、回転数が上昇しても吐出量および吐出圧Ｐの増大は抑制される。そして、図５に示すように調整リング５３が最小容量位置に位置づけられると、１回転当たりの吐出量は最小になる。

【0064】

さらに、本実施形態では、図４、５にそれぞれ示すように、ハウジング５０内において高圧空間ＴＨに隣接するように制御空間ＴＣを設けて、ここに電子制御式の制御弁６０（Oil Control Vale：以下、ＯＣＶという）からの制御油圧を供給するようにしている。制御空間ＴＣの油圧は調整リング５３を、前記のようにオイルポンプ５の容量が減少する向きに変位させるような力を発生させる。

【0065】

具体的には、前記調整リング５３の２つの張出部５３ｂ，５３ｃのほぼ中間において、その外周には第２のシール材５８が配設され、収容凹部５０ｃを取り囲むハウジング５０の壁部の内面と摺接するようになっている。この第２のシール材５８は、高圧空間ＴＨと制御空間ＴＣとの間のシール部であって、前記のような調整リング５３の変位に伴いハウジング５０の壁部の内面に沿って移動することになる。

【0066】

同様に調整リング５３のアーム部５３ｄの先端には第３のシール材５９が配設されて、対向するハウジング５０の壁部の内面と摺接するようになっている。なお、これら第２および第３のシール材５８，５９、および、前記した第１のシール材５７は、いずれも調整リング５３の厚み（図４、５の紙面に直行する方向の寸法）と同程度の寸法を有し、耐摩耗性に優れた金属材や樹脂材にて形成されている。

【0067】

こうして制御空間ＴＣは、ハウジング５０の収容凹部５０ｃ内において、調整リング５３の外周（詳しくは張出部５３ｂの外周）とアーム部５３ｄと、それらに対向するハウジング５０の壁部とによって囲まれ、かつ前記第２および第３のシール材５８，５９によってオイルの流れが制限される領域に形成される。そして、この制御空間ＴＣにおいて収容凹部５０ｃの底面に開口する制御油路６１によって、ＯＣＶ６０から制御油圧が供給される。

【0068】

制御油路６１は、その一端部が前記のように制御空間ＴＣに臨む丸穴６１ａとして開口する一方、他端部がＯＣＶ６０の制御ポート６０ａに連通している。ＯＣＶ６０は、後述するＥＣＵ１００からの信号を受けてスプールの位置が変更され、供給ポート６０ｂからのオイルを制御ポート６０ａから制御油路６１へ送り出す状態と、制御油路６１から排出されてきたオイルを制御ポート６０ａに受け入れて、ドレンポート６０ｃから排出する状態とに切り換えられる。

【0069】

また、一例としてリニアソレノイドバルブであるＯＣＶ６０は、ＥＣＵ１００からの信号に応じてスプールの位置が連続的に変化し、前記のように制御ポート６０ａから制御油路６１へ送り出すオイルの圧力（制御油圧）をリニアに増大または減少させることができる。この制御油圧の調整により、以下に述べるように調整リング５３を変位させてオイルポンプ５の容量を調整し、その吐出圧Ｐひいてはメインギャラリ４７の油圧を制御することができる。

【0070】

例えば、ＯＣＶ６０からの制御油圧を増大させることによって、制御空間ＴＣの油圧が増大すると調整リング５３が図４の反時計回りに変位して、ポンプ容量が減少するので、オイルポンプ５の吐出量が減少傾向となり、その吐出圧Ｐが低下する。反対に制御油圧を低下させると、調整リング５３は図４の時計回りに変位し、ポンプ容量が増大して、その吐出圧Ｐも増大するようになる。

【0071】

−油圧の制御−
次に、前記のようにオイルポンプ５の容量を変更し、その吐出圧Ｐを調整することで、メインギャラリ４７の油圧を好適に維持する油圧制御装置の動作について、より詳細に説明する。図６は、ＥＣＵ１００からＯＣＶ６０への指令信号、即ちＯＣＶ電流指令値（一例として制御デューティー）と、オイルポンプ５の吐出圧Ｐとの関係を示す。この図からＯＣＶ電流指令値を大きくすれば、ポンプ回転数が高くなっても吐出圧Ｐを低く保つことができる一方、ＯＣＶ電流指令値を小さくすれば吐出圧Ｐは高くなっており、オイルポンプ５の吐出圧Ｐを任意に制御できることが分かる。

【0072】

ここで、エンジン１の燃費を低減するためには、できるだけオイルポンプ５の駆動負荷を軽減することが好ましいが、一方でピストン１３やクランクジャーナルなどの被潤滑部に適正なオイル供給を行うためには、メインギャラリ４７の油圧を或る程度、高く維持しなくてはならない。すなわち、エンジン１の高回転ないし高負荷においては被潤滑部に十分な油量および油圧を供給するために、メインギャラリ４７の油圧は高めに維持する必要があり、一方、低回転ないし低負荷では油圧を低めに維持して、オイルポンプ５の駆動負荷を軽減したい。

【0073】

そこで従来より、エンジン１の運転状態（例えばエンジン回転数Ｎｅや吸気量Ｇａ、負荷率ＫＬなど）に応じて前記のようにＯＣＶ６０への電流指令値を変更し、オイルポンプ５の容量を調整して、吐出圧Ｐをできるだけ低く制御することは提案されている。また、一例を図７に示すように、エンジン１の運転状態とピストン１３の温度状態（ピストン温度Ｔｐ）との間には、エンジン回転数Ｎｅが高いほど、また、負荷率ＫＬが高いほど、ピストン温度Ｔｐも高くなるという関係がある。

【0074】

このことから、前記の提案のようにエンジン１の運転状態に応じてオイルポンプ５の吐出圧Ｐを調整すれば、自ずとピストン温度Ｔｐの高いときほど、メインギャラリ４７の油圧も高めに維持されて、オイルジェット３０へ概ね必要な油圧が供給されるようになる。よって、ピストン１３の受熱量が大きな高回転ないし高負荷において、オイルジェット３０からのオイルの噴射量が多くなる。

【0075】

一方、前記の提案のようにエンジン１の運転状態に応じてオイルポンプ５の吐出圧Ｐを調整すれば、自ずとピストン温度Ｔｐの低いときほど、メインギャラリ４７の油圧も低くなり、オイルポンプの駆動負荷を軽減することができる。

【0076】

しかしながら、エンジン１の運転状態がそのままピストン温度Ｔｐを表しているわけではなく、エンジン１の運転状態が所定以上、急に変化する過渡時においては、その運転状態とピストン温度Ｔｐとの間に時間的なズレが生じることから、前記のようにエンジン１の運転状態に応じて油圧を制御するのみでは、オイルジェット３０によるピストン１３へのオイル噴射量が一時的に過剰になったり、反対に不足したりすることがある。

【0077】

すなわち、例えば、アクセルペダルの踏み込みに応じてエンジン１の負荷率ＫＬが急上昇するときには、図８に実線や破線のグラフで示すように遅れてピストン温度Ｔｐが上昇することになる。図の例では時刻ｔ１から負荷率ＫＬがステップ状に立ち上がっており、これに応じて油圧を上昇させると、時刻ｔ２まではピストン温度Ｔｐの上昇に応答遅れがあるにもかかわらず、オイルポンプ５の駆動負荷が増大することになる。

【0078】

また、図示は省略するが、例えば高負荷での運転後にアクセルペダルが離されて、負荷率ＫＬが急に低くなっても、ピストン温度Ｔｐはすぐには低下せず、暫くの間は冷却のために或る程度の油量を必要とする。このときには、その負荷率ＫＬの低下に応じて油圧を低下させてしまうと、オイルジェット３０によるピストン１３へのオイルの噴射量が不足してしまい、一時的にピストン温度Ｔｐが上昇し過ぎることがあり、ダメージを与える虞もある。

【0079】

かかる点を考慮して本実施形態では、ＥＣＵ１００（目標油圧設定部）により、まず、エンジン１の運転状態に基づいて、推定されるピストン温度Ｔｐに対応するようにオイルポンプ５の吐出圧Ｐの目標値Ｐｔ（目標油圧）を算出し、エンジン１が定常的な運転状態にあれば、この目標油圧Ｐｔに基づいてオイルポンプ５の吐出圧Ｐを制御する。

【0080】

一方、エンジン１の運転状態が所定以上、急に変化する過渡時には、エンジン１の運転状態の変化に対するピストン温度Ｔｐの変化の応答遅れを考慮して、この応答遅れを表すピストン時定数τを用いて前記目標油圧Ｐｔを補正する。これにより、過渡時の実際のピストン温度Ｔｐに対応した好適な目標油圧Ｐｔを設定することができる。

【0081】

−具体的な制御動作−
以下、図９のフローチャートを参照して具体的に、ＥＣＵ１００によって行われるオイルポンプ５の制御（油圧制御）について説明する。なお、図示の制御ルーチンは、エンジン１の運転中に一定周期（例えば数ｍｓｅｃ〜数十ミリｓｅｃ程度）毎に実行される。

【0082】

図９(a)には油圧制御の全体的な制御動作を示し、まず、スタート後のステップＳＴ１では、エンジン１の運転状態に関する所定の情報を取得する。例えば、クランク角センサ１０１からの信号によってエンジン回転数Ｎｅを算出し、エアフローメータ１０２からの信号によって吸気量Ｇａを算出し、これらエンジン回転数Ｎｅおよび吸気量Ｇａまたはアクセル操作量などから、エンジン１の負荷率ＫＬを算出する。

【0083】

続くステップＳＴ２では、前記のエンジン回転数Ｎｅ、吸気量Ｇａ、負荷率ＫＬ等に基づいて、即ち、エンジン１の運転状態に基づいて、詳しくは後述するようにオイルポンプ５の吐出圧Ｐの目標値（目標油圧Ｐｔ）を設定する。また、ステップＳＴ３，ＳＴ４では、それぞれ油温センサ１０４および油圧センサ１０３の信号によって油温および油圧を算出する（油温、油圧の取得）。

【0084】

そして、オイルポンプ５の実際の吐出圧Ｐが前記の目標油圧Ｐｔになるようにフィードバック制御を行う。すなわち、ステップＳＴ５では、例えば前記油圧の情報から実際のポンプ吐出圧Ｐと目標油圧Ｐｔとの偏差を算出し、この偏差に応じてＰＩＤ則などにより、ポンプ吐出圧Ｐを目標油圧Ｐｔに収束させるようなポンプ容量の目標値を算出する（フィードバック制御演算）。

【0085】

また、ステップＳＴ６では、前記のポンプ容量の目標値になるようにオイルポンプ５の制御空間ＴＣに供給する制御油圧を算出して、この制御油圧をＯＣＶ６０が出力するよう、そのスプールを動作させるための指令信号、即ちＯＣＶ電流指令値（制御デューティー）を算出し、これをＯＣＶ６０へ出力してリターンする。これによりオイルポンプ５の吐出圧Ｐひいてはメインギャラリ４７の油圧が制御される。

【0086】

なお、前記のポンプ容量、制御油圧、ＯＣＶ電流指令値などのパラメータの対応関係は、予め実験・シミュレーションなどによって適合されてマップとしてＥＣＵ１００のＲＯＭに記憶されており、前記のステップＳＴ６では、そのようなマップを参照して、目標とするポンプ容量を実現するためのＯＣＶ電流指令値を算出する。また、マップの代わりにパラメータの対応関係を計算式として設定することもできる。

【0087】

−目標油圧の設定−
次に、前記のステップＳＴ２における目標油圧Ｐｔの設定について詳細に説明する。図９(b)には目標油圧Ｐｔを設定するルーチンの一例を示し、このルーチンを実行することによってＥＣＵ１００が、目標油圧設定部としての機能を実現する。

【0088】

同図におけるスタート後のステップＳＴ２１では吸気量Ｇａの情報を取得し、続くステップＳＴ２２では、水温センサ１０５からの信号によってエンジン水温を算出する（水温の取得）。なお、吸気量Ｇａの情報は、前記のようにエアフローメータ１０２からの信号に基づいて算出されて、ＥＣＵ１００のＲＡＭ若しくはバックアップＲＡＭに一時的に記憶され、所定のサイクル毎に更新されている。エンジン水温についても同様にＲＡＭ若しくはバックアップＲＡＭに一時的に記憶されているものを読み取ってもよい。

【0089】

そして、ステップＳＴ２３では、エンジン１の運転状態が所定以上、急に変化する過渡時における目標油圧Ｐｔを算出するためのピストン時定数τを算出する。すなわち、上述したように過渡時にはエンジン１の運転状態の変化に対してピストン温度Ｔｐが遅れて変化するので、この遅れ分を補償するために時定数τを用いるのである。ピストン時定数τは、ピストン１３の熱容量に主として依存するものなので、予め適合した値を用いてもよいが、エンジン１の運転状態によってピストン１３の受熱量および放熱量が変化することも、ピストン時定数τの値に反映させることが好ましい。

【0090】

一例としてピストン時定数τは、図１０に示すマップを参照して算出すればよい。ピストン温度Ｔｐの変化の応答遅れは、エンジン１の吸気量Ｇａとの相関があり、吸気量Ｇａの少ないときには、エンジン１の燃焼室１１における発熱量も少なくなり、ピストン１３の温度上昇の応答遅れが比較的大きくなる。また、吸気量Ｇａの少ないときは、燃料カットの際の吸気によるピストン１３の冷却作用が弱くなるので、その温度低下の応答遅れも比較的大きくなる。

【0091】

一方、吸気量Ｇａの多いときには燃焼室１１における発熱量も多くなるので、ピストン１３の温度上昇の応答遅れが比較的小さくなるし、燃料カットの際の吸気によるピストン１３の冷却作用も強くなる。そこで、図１０に示すマップにおいては、吸気量Ｇａの少ないときほどピストン時定数τを大きな値に設定し、反対に吸気量Ｇａの多いときほどピストン時定数τを小さな値に設定している。このようなピストン時定数τと吸気量Ｇａとの関係は、予め実験・シミュレーションなどによって適合し、前記のマップとしてＥＣＵ１００のＲＯＭに記憶させてある。

【0092】

より詳しくは、図１０のマップにおいてピストン時定数τは、吸気量Ｇａの増大する温度上昇時には温度低下時に比べて小さな値に設定されている。これは、吸気量Ｇａの増大に伴いピストン１３の受熱量も増大するエンジン１の加速過渡時と、吸気量Ｇａの減少に伴いピストン１３の受熱量も減少する減速過渡時とで、それぞれ実際のピストン温度Ｔｐの変化の応答遅れに対応するものである。

【0093】

すなわち、エンジン１の加速過渡時には燃焼室１１における発熱量が急速に増大し、これを受けてピストン温度Ｔｐも比較的速く上昇するので、その変化の応答遅れは比較的小さくなる。一方、減速過渡時にはピストン１３の受熱量は急速に減少するものの、その放熱量の増大は、前記加速過渡時における受熱量の増大に比べれば緩やかなので、ピストン温度Ｔｐは比較すれば緩やかな低下傾向を示し、その応答遅れは比較的大きくなるのである。

【0094】

そして、ステップＳＴ２４では、目標油圧Ｐｔを算出する。この目標油圧Ｐｔの算出の仕方は、エンジン１の運転状態が定常的であるか過渡的であるかによって異なっている。なお、エンジン１が定常的な運転状態にあることは、例えばエンジン回転数Ｎｅや負荷率ＫＬの時間あたりの変化量から判定することができる。まず、エンジン１が定常的な運転状態にあれば、その運転状態、例えばエンジン回転数Ｎｅおよび負荷率ＫＬに基づいて、エンジン水温も加味して目標油圧Ｐｔを算出する。この目標油圧Ｐｔは、エンジン１の定常的な運転状態におけるピストン温度Ｔｐに対して好適なものである
詳しくは目標油圧Ｐｔは、ＥＣＵ１００のＲＯＭに記憶させたマップを参照して算出する。このマップは、図示は省略するが、例えば上述した図７の関係を反映するように、エンジン１の負荷率ＫＬおよびエンジン回転数Ｎｅに対応する目標油圧Ｐｔを予め実験・シミュレーションなどによって適合し、設定したものである。言い換えると、エンジン１の負荷率ＫＬおよびエンジン回転数Ｎｅに基づいて推定されるピストン温度Ｔｐに対応する好適な目標油圧Ｐｔを設定したものである。

【0095】

図示のマップにおいては負荷率ＫＬが高いほど、また、エンジン回転数Ｎｅが高いほど、目標油圧Ｐｔが高圧側の値に設定されている。よって、燃焼室１１での発熱量が大きくピストン１３の受熱量が大きいほど、推定されるピストン温度Ｔｐが高くなるのに応じて目標油圧Ｐｔが高く設定される。また、ピストン１３の放熱量はエンジン水温によって変化するので、本実施形態では目標油圧Ｐｔをエンジン水温によって補正する。

【0096】

すなわち、図示は省略するが、予め実験・シミュレーションなどによって適合し、設定したマップや演算式に従い、目標油圧Ｐｔをエンジン水温が高いほど高圧側の値になるように補正する。言い換えると、本実施形態では目標油圧Ｐｔは、基本的にエンジン１の負荷率ＫＬおよびエンジン回転数Ｎｅに基づいて設定され、エンジン水温が高いほど、推定されるピストン温度Ｔｐが高くなるのに対応して、高圧側の値に補正される。

【0097】

ところで、そのような定常的な運転状態ではなく、例えば加速運転や減速運転などの際にエンジン１の運転状態が所定以上、大きく変化する過渡時には、その運転状態の変化に対し遅れてピストン温度Ｔｐが変化することになる。そこで、その遅れ分を補償するように、前記のように算出（および補正）した目標油圧Ｐｔを、さらにピストン時定数τを用いて補正する。

【0098】

具体的には、例えば、定常状態から過渡状態に切り替わる際のエンジン１の運転状態に基づいて、前記目標油圧Ｐｔのマップから算出しエンジン水温に依って補正した目標油圧Ｐｔを、基本値Ｐｔｂとする。そして、この基本値Ｐｔｂを目標油圧Ｐｔの初期値として以下の式（１）の計算を繰り返すことにより、エンジン１の運転状態が所定以上、急に変化する過渡時においても適切な目標油圧Ｐｔを算出することができる。

【0099】

Ｐｔ(n) ←Ｐｔ(n-1)＋（Ｐｔｂ(n)−Ｐｔ(n-1)）／τ ・・・ （１）
前記の式（１）においてＰｔ(n)は、ある制御サイクル（ｎ）における目標油圧Ｐｔ、即ち、算出する目標油圧Ｐｔの今回値であり、Ｐｔ(n-1)は、前回の制御サイクルで算出した目標油圧（前回値）である。Ｐｔｂ(n)は、今回の制御サイクルで前記目標油圧のマップから算出しエンジン水温によって補正した目標油圧Ｐｔの基本値Ｐｔｂであり、τはピストン時定数である。なお、前記したように目標油圧Ｐｔ(n)の初期値はその基本値Ｐｔｂ(n)の初期値になる。

【0100】

前記の式（１）を用いて目標油圧Ｐｔを逐次、算出することにより、運転状態が所定以上、大きく変化する加速や減速の過渡時にも、ピストン温度Ｔｐの変化の遅れ分を補償して、実際のピストン温度Ｔｐに見合うような適切な目標油圧Ｐｔを算出することができる。なお、ピストン時定数τ＝１とすれば、前記の式（１）において Ｐｔ(n) ←Ｐｔｂ(n) となる。

【0101】

したがって、本実施形態に係るエンジン１の油圧制御装置によると、まず、エンジン１の運転状態（エンジン水温などを含む）に応じて目標油圧Ｐｔを設定することによって、ピストン温度Ｔｐの高いときほどオイルポンプ５の吐出圧Ｐ、ひいてはメインギャラリ４７の油圧が高くなるように制御することができる。これによりオイルジェットギャラリ３１に十分な油量および油圧を供給し、ピストンジェットノズル３２からピストン１３に向かって、その冷却に十分なオイルを噴射することができる。

【0102】

特に、エンジン１の運転状態が所定以上、急に変化する加速または減速の過渡時において、その運転状態の変化に対するピストン温度Ｔｐの変化の遅れを補償するピストン時定数τを用いて、前記の目標油圧Ｐｔを適切に補正することにより、過渡時においても実際のピストン温度Ｔｐに対応した適切なオイルの噴供給射を実現できる。よって、エンジン１の定常的な運転状態のみならず、加速や減速の過渡時においても、ピストン１３の冷却性能を十分に担保しながら、オイルポンプ５の駆動負荷はできるだけ軽減し、燃費の改善を図ることができる。

【0103】

（他の実施形態）
以上、説明した実施形態では、自動車用の直列４気筒ディーゼルエンジン１の油圧制御装置として本発明を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、自動車以外のエンジンの油圧制御装置としても適用可能である。勿論、気筒数やエンジンの形式（Ｖ型や水平対向型等）にも限定されず、ガソリンエンジンにも適用可能である。

【0104】

また、前記の実施形態では、エンジン１の運転状態（一例として負荷率ＫＬおよび回転数Ｎｅ）に基づき、図９(b)に示すようにエンジン水温を加味して、目標油圧Ｐｔを算出しているが、さらにピストン１３の受熱量および放熱量をより正確に反映させて、目標油圧Ｐｔを算出するようにしてもよい。
例えば、図１１(a)のフローに示すように、ステップＳＴ２２でエンジン水温を取得した後に、ステップＳＴ２２１でエンジン１の油温を取得し、これも加味して目標油圧Ｐｔを算出するようにしてもよい。この場合も、予め実験・シミュレーションなどによって適合し、設定したマップや演算式に従い、目標油圧Ｐｔを油温が高いほど高圧側の値になるように補正すればよい。

【0105】

また、図１１(b)のフローに示すように、さらにステップＳＴ２２２でシリンダ１２内の空燃比（空気過剰率）の情報を取得し、これも加味して目標油圧Ｐｔを算出するようにしてもよい。なお、空燃比の情報は、負荷率ＫＬおよび燃料噴射量から算出されて、ＥＣＵ１００のＲＡＭ若しくはバックアップＲＡＭに一時的に記憶され、所定のサイクル毎に更新されている。

【0106】

前記実施形態のようにディーゼルエンジン１の場合は、空気過剰率λが量論値λ＝１に近いほど発熱量が大きくなるので、このことを加味して空気過剰率λが小さいほど、推定されるピストン温度Ｔｐが高くなることに対応して、目標油圧Ｐｔを高圧側の値に設定すればよい。同様にガソリンエンジンの場合は、空燃比が理論空燃比に近いほど、推定されるピストン温度Ｔｐが高くなることに対応して、目標油圧Ｐｔを高圧側の値に設定すればよい。すなわち、予め実験・シミュレーションなどによって適合し、設定したマップや演算式に従い、前記のように空燃比（空気過剰率）に応じて目標油圧Ｐｔを補正するのである。

【0107】

また、エンジン１に燃焼室１１の圧力を検出するシリンダ内圧力センサが配設されている場合、図１２(a)のフローに示すように、ステップＳＴ２２２で空燃比の情報を取得した後に、ステップＳＴ２２３で前記シリンダ内圧力センサの信号からシリンダ内圧を取得し、これも加味して目標温度Ｔｐを算出するようにしてもよい。この場合は、シリンダ内圧が高いほど、推定されるピストン温度Ｔｐが高くなることに対応して、目標油圧Ｐｔを高圧側の値に設定すればよい。

【0108】

また、エンジン１の排気通路３に排気温度センサが配設されている場合、図１２(b)のフローに示すように、ステップＳＴ２２２で空燃比の情報を取得した後に、ステップＳＴ２２４で前記排気温度センサの信号から排気温を取得し、これも加味して目標温度Ｔｐを算出するようにしてもよい。この場合は、排気温が低いほど、推定されるピストン温度Ｔｐは高くなるので、予め実験・シミュレーションなどによって適合し、設定したマップや演算式に従い、目標油圧Ｐｔを高圧側の値に補正すればよい。

【0109】

さらに、エンジン１がガソリンエンジンである場合、図１２(c)のフローに示すように、ステップＳＴ２２２で空燃比の情報を取得した後に、ステップＳＴ２２５で点火時期の情報を取得し、これも加味して目標温度Ｔｐを算出するようにしてもよい。この場合は、点火時期が進角側にあるほど、推定されるピストン温度Ｔｐは高くなるので、予め実験・シミュレーションなどによって適合し、設定したマップや演算式に従い、目標油圧Ｐｔを高圧側の値に補正すればよい。

【0110】

さらにまた、前記の実施形態ではオイルポンプ５の容量可変機構として、調整リング５３によってドライブロータ５１およびドリブンロータ５２を変位させ、入力軸５ａの１回転当たりの吐出量を変更する構造について説明したが、このような構造にも限定されない。オイルポンプは内接式、外接式を問わずギヤポンプにも限定されず、可変容量形のものであればよい。

【0111】

また、エンジン１の油圧を制御するために可変容量形のオイルポンプ５を装備する構造にも限定されず、例えばリニアソレノイドバルブなど、開度を無段階に調整して、油圧をリニアに調圧することのできるバルブを用いて、容量が固定のオイルポンプから吐出されるオイルの油量および油圧を調整するようにしてもよい。

【0112】

また、前記の実施形態において、さらに目標油圧Ｐｔを、エンジン１の油温が高いときほど高めの値になるように補正してもよい。これは、エンジン１の油温が高いほど、オイルジェット３０によるピストン１３の冷却性能が低下するからである。

【産業上の利用可能性】

【0113】

本発明の油圧制御によれば、エンジンのピストンの冷却性能を十分に担保しながらオイルポンプの駆動負荷をできるだけ軽減し、燃費の改善が図られるので、例えば自動車のエンジンなどに適用して有効である。

【符号の説明】

【0114】

１ エンジン
５ 可変容量形のオイルポンプ
１３ ピストン
３０ オイルジェット
３１ オイルジェットギャラリ（オイルジェット）
３２ ピストンジェットノズル（オイルジェット）
１００ ＥＣＵ（目標油圧設定部）
Ｇａ 吸気量
Ｎｅ エンジン回転数
Ｔｐ ピストン温度（ピストンの温度状態）
Ｐ オイルポンプの吐出圧
Ｐｔ 目標油圧（油圧の制御目標値）
τ ピストン時定数

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】