特許 6483554 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】6483554

(24)【登録日】2019年2月22日

(45)【発行日】2019年3月13日

(54)【発明の名称】油圧制御装置

(51)【国際特許分類】

   F01M 1/16 20060101AFI20190304BHJP

   F01M 1/02 20060101ALI20190304BHJP

【ＦＩ】

   F01M1/16 C

   F01M1/16 E

   F01M1/02 G

【請求項の数】10

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2015-137566(P2015-137566)

(22)【出願日】2015年7月9日

(65)【公開番号】特開2017-20392(P2017-20392A)

(43)【公開日】2017年1月26日

【審査請求日】2018年4月11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】伊藤 慎一郎

(72)【発明者】

【氏名】山本 道隆

(72)【発明者】

【氏名】高木 登

(72)【発明者】

【氏名】内山 慶信

(72)【発明者】

【氏名】東海 圭祐

【審査官】 齊藤 公志郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−０９７３９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１３８８４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２４２５２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２２４７２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２４２５２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２０３９５９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｍ １／００− ９／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンのオイル供給系の油圧を変更可能な油圧可変手段を備え、当該エンジンの運転状態に応じて前記油圧可変手段により油圧を制御するようにした油圧制御装置であって、
前記オイル供給系の油圧を検出する油圧検出手段と、
前記油圧検出手段による検出油圧が所定圧よりも低い低油圧状態が所定の判定時間以上継続したときに、前記油圧可変手段によって油圧を前記低油圧状態から高圧側に変更する高油圧制御を行う高油圧変更手段と、
前記油圧検出手段による検出油圧と、エンジンの運転状態に対応づけて予め設定されている標準油圧とに基づいて、油路の詰まりの度合いを推定する詰まり度合い推定手段と、
前記詰まり度合い推定手段による推定結果に応じて、油路の詰まりの度合いが相対的に大きいときには、相対的に小さいときに比べて前記判定時間を短い時間に変更する判定時間変更手段と、を備えていることを特徴とする油圧制御装置。

【請求項2】

請求項１に記載の油圧制御装置において、
前記油圧検出手段は、エンジンの始動後にオイル供給系の油路にオイルが充填されて、気泡が排出される所定時間の経過後に油圧を検出する、油圧制御装置。

【請求項3】

請求項１または２のいずれかに記載の油圧制御装置において、
前記油圧検出手段は、前記油圧可変手段の動作が停止された状態で油圧を検出する、油圧制御装置。

【請求項4】

請求項１〜３のいずれか１項に記載の油圧制御装置において、
前記油圧検出手段は、エンジンのメインギャラリに配設された油圧センサを有する、油圧制御装置。

【請求項5】

請求項１〜４のいずれか１項に記載の油圧制御装置において、
エンジンには、クランクシャフトによって駆動されるとともに、ポンプ容量を連続的に変更可能なオイルポンプが装備され、
前記油圧可変手段は前記オイルポンプの容量可変機構であり、
前記標準油圧は、エンジン回転数および油温に応じて変化するように設定されている、油圧制御装置。

【請求項6】

請求項５に記載の油圧制御装置において、
前記油圧検出手段は、前記オイルポンプの容量が最大値に固定された状態で油圧を検出する、油圧制御装置。

【請求項7】

請求項１〜６のいずれか１項に記載の油圧制御装置において、
前記詰まり度合い推定手段は、前記検出油圧の標準油圧に対する比率を、油路の詰まり度合いの指標として算出し、
前記判定時間変更手段は、前記比率の増大に応じて前記判定時間を短い時間に変更する、油圧制御装置。

【請求項8】

請求項７に記載の油圧制御装置において、
前記判定時間変更手段は、前記詰まり度合い推定手段による前記比率の算出値が、前回の算出値よりも所定以上、増大したときに前記判定時間を変更する、油圧制御装置。

【請求項9】

請求項７または８のいずれかに記載の油圧制御装置において、
前記判定時間変更手段は、前記詰まり度合い推定手段による前記比率の算出値が所定値以上になったときには、前記判定時間を所定の最短時間に変更する、油圧制御装置。

【請求項10】

請求項１〜９のいずれか１項に記載の油圧制御装置において、
前記高油圧制御を行った後に前記詰まり度合い推定手段によって推定される油路の詰まりの度合いが所定以上に大きければ、フェールセーフ処理を行うフェールセーフ手段を備える、油圧制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エンジンなどの油圧制御装置に関し、特に、可変容量型のオイルポンプなど油圧を連続的に変更可能なものを備える場合に好適な制御の技術分野に属する。

【背景技術】

【0002】

従来より一般にエンジンのオイル供給系においては、オイルパンに貯留されているオイルをオイルポンプによって汲み上げて、シリンダやクランクジャーナル、動弁系などの各潤滑部に供給するようになっている。オイルポンプは通常、チェーンやギヤなどを介してクランクシャフトにより駆動されるので、これに伴うエンジンの動力損失（ポンプ駆動損失）を低減するために、軽負荷の運転状態などにおいて油圧を低下させることが提案されている。

【0003】

一例として特許文献１に記載の油圧制御装置では、リリーフ圧を高低２段階に切り替えることによってエンジンの油圧を、高負荷側の運転状態では高油圧に制御する一方、軽負荷側の運転状態では低油圧に制御するようにしている。また、予め設定した時間、継続して低油圧に制御した場合は、強制的に高油圧に変更することで、突如として高負荷側の運転状態になったとしても、オイルの供給不足が生じないようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００９−９７３９０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、前記従来例のように低油圧に制御する時間が継続すると、オイルに含まれているスラッジや異物などが堆積しやすくなることから、例えばオイルジェットなど、オイル供給系の末端に位置する油路の狭いところで詰まりが発生し、潤滑不良を招くおそれがある。この点につき前記従来例では、低油圧の状態が暫く継続すれば強制的に高油圧に変更するようにしており、これによりスラッジなどの詰まりが解消される可能性はある。

【0006】

しかしながら前記従来例では、詰まりを解消するために油圧を高くしているわけではないので、実際には詰まりが進行しておらず、潤滑不良を招くおそれはないにもかかわらず、低油圧の状態が一定の時間、継続すれば高油圧にされることになり、低油圧に制御することによる燃費の低減効果が目減りしてしまう。また、反対に詰まりが進行しているにもかかわらず、低油圧のままになることもある。

【0007】

かかる点に鑑みて本発明の目的は、エンジンのオイル供給系において潤滑不良の起きることを防止しつつ、そのための高油圧化は必要最低限の頻度に留めることによって、燃費の低減を図ることにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の発明者は、オイル供給系の油路におけるスラッジなどの堆積が進行し、詰まりの度合いが大きくなるに連れて、油路の圧損が増大し、油圧が高くなることに着目した。そして、このように油路の詰まりの度合いが大きくなれば、早めに高油圧に変更するようにした。

【0009】

具体的に本発明は、エンジンのオイル供給系の油圧を変更可能な油圧可変手段を備え、当該エンジンの運転状態に応じて前記油圧可変手段により油圧を制御するようにした油圧制御装置を対象とする。そして、前記オイル供給系の油圧を検出する油圧検出手段と、その検出油圧が所定圧よりも低い低油圧状態が所定の判定時間以上、継続したときに、前記油圧可変手段によって油圧を前記低油圧状態から高圧側に変更する高油圧制御を行う高油圧変更手段と、を備えている。

【0010】

その上で本発明は、前記油圧検出手段による検出油圧と、エンジンの運転状態に対応づけて予め設定されている標準油圧とに基づいて、油路の詰まりの度合いを推定する詰まり度合い推定手段と、この詰まり度合い推定手段による推定結果に応じて、油路の詰まりの度合いが相対的に大きいときには、相対的に小さいときに比べて前記判定時間を短い時間に変更する判定時間変更手段と、を備えている。

【0011】

前記の構成により、まず、エンジンの運転状態に応じて油圧可変手段によりオイル供給系の油圧が制御されることで、基本的には例えば軽負荷や低回転の運転状態などにおいて油圧を低下させ、ポンプ駆動損失を低減させることができる。これにより燃費の低減が図られる。一方、そうして油圧の低い状態（低油圧状態）が所定の判定時間以上、継続すれば、油圧可変手段によって油圧を高圧側に変更し（高油圧制御）、堆積しているスラッジなどを除去することによって、油路の詰まりを解消することができる。

【0012】

また、前記油圧検出手段によって検出されるオイル供給系の油圧（検出油圧）と、エンジンの運転状態に対応づけて予め設定されている標準油圧とに基づいて、詰まり度合い推定手段により油路の詰まり度合いが推定される。すなわち、標準油圧に対して検出油圧が高いほど、油路の詰まりの度合いが大きいと考えられるので、これに応じて判定時間変更手段により、前記高油圧制御を行うまでの時間（判定時間）が短縮される。

【0013】

つまり、オイル供給系の油路における詰まりの度合いを推定し、それが相対的に大きいときには、相対的に小さいときに比べて早めに高油圧制御を行うようにしているので、油路の詰まりを解消しつつ、そのための高油圧制御は必要最低限の頻度に留めることができる。よって、低油圧化によるエンジンの燃費低減効果が十分に得られる。

【0014】

ここで、前記のようにオイル供給系の油路の詰まり度合いを推定するのは、エンジンの始動毎とするのが好ましい。すなわち、仮に前回のエンジンの運転中にスラッジなどによる油路の詰まりが進行していると、今回のエンジンの始動後、すぐに詰まり度合いが大きくなってしまい、潤滑不良が起きる可能性があるので、このような不具合を未然に防止するために、エンジンの始動毎に速やかに詰まり度合いを推定するのである。

【0015】

但し、エンジンの始動直後にはオイル供給系の油路に気泡が残存していることが多く、油圧が安定しないので、油圧検出手段による検出油圧が変動し、油路の詰まり度合いを誤って推定するおそれがある。この点を考慮すれば前記油圧検出手段は、エンジンの始動後にオイル供給系の油路にオイルが充填されて、気泡が排出される所定時間（例えば２秒くらい）の経過後に、油圧を検出するものとすればよい。

【0016】

より好ましいのは、エンジンの始動後に前記油圧可変手段の動作を停止させた状態で、オイル供給系の油圧を検出することである。こうすれば、油圧可変手段の動作による油圧の変化の影響を排除して、油路の詰まりの進行による油圧の上昇分を精度良く検出することができる。また、前記油圧検出手段として具体的には、エンジンの油圧制御のためにメインギャラリに配設された油圧センサを用いることができる。

【0017】

ここで、一般的にエンジンのオイルポンプの回転数は、エンジン回転数に比例して増大するので、高回転の運転状態では自ずと油圧が高くなる一方、低回転であると油圧は低くなる傾向がある。また、エンジン始動後には油温が低くて、オイルの粘性が高くなっていることがあり、この場合には油圧も高めになる傾向がある。このため、前記検出油圧から単純に油路の詰まりの度合いを推定することは難しい。

【0018】

この点については前記標準油圧を、少なくともエンジン回転数および油温に応じて変化するように設定しておいて、油圧の検出時におけるエンジン回転数および油温に対応する標準油圧を検出油圧と比較すればよい。また、前記オイルポンプとしてポンプ容量を連続的に変更可能なものを用いる場合には、前記油圧可変手段はオイルポンプの容量可変機構とし、この容量可変機構の動作を停止させて、ポンプ容量を固定した状態で油圧を検出するようにすればよい。

【0019】

特に好ましいのは、前記オイルポンプの容量を最大値に固定した状態で油圧を検出することであり、こうすれば、油路の詰まりによる油圧の変化が大きくなるので、詰まりの度合いの推定精度が高くなる。また、エンジン始動後はオイル供給系全体にオイルを行き渡らせるために一定期間、オイルポンプの容量を最大値に固定することがあるので、この期間を利用して油圧を検出し、油路の詰まりの度合いを推定することができる。

【0020】

なお、可変容量型のオイルポンプを備えたエンジンにおいては、負荷率やエンジン回転数に応じて連続的に油圧を制御することができるので、燃費の低減効果が高い反面、低油圧状態になることも多いので、スラッジが堆積しやすい。そこで、このような可変容量型のオイルポンプを備えたエンジンにおいて、上述した高油圧制御によって油路の詰まりを解消できることの意義が特に大きいと考えられる。

【0021】

また、前記詰まり度合い推定手段として具体的には、前記検出油圧の標準油圧に対する比率（以下、油圧比という）を、油路の詰まり度合いの指標として算出するものとすればよい。この油圧比の大きさは、油路を流れるオイルの圧力損失の大きさを表しているので、前記判定時間変更手段においては、油圧比の増大に応じて前記判定時間を短い時間に変更すればよい。

【0022】

すなわち、前記判定時間変更手段は、詰まり度合い推定手段によって算出される油圧比の増大に応じて、例えばこれに反比例するように判定時間を短縮するものとすればよい。好ましくは判定時間変更手段は、詰まり度合い推定手段による油圧比の算出値が、前回の算出値よりも所定以上、増大したときに、判定時間を変更するようにすればよく、こうすれば、エンジンやオイルポンプの個体差による油圧のばらつきの影響を軽減し、油路の詰まりの度合いに応じて適切に判定時間を変更することができる。

【0023】

また、前記判定時間変更手段は、前記詰まり度合い推定手段による前記比率の算出値が所定値以上になったときには、前記判定時間を所定の最短時間に変更するようにしてもよい。この最短時間としては、低油圧状態になると直ちに高油圧制御が開始されるような非常に短い時間とすればよく、判定時間を零としてもよい。このようにすれば、油路の詰まりが急激に大きくなって、潤滑不良が起きる可能性があるときに、速やかに高油圧制御が開始される。

【0024】

さらにまた、そうして高油圧制御を行った後に、前記詰まり度合い推定手段によって推定される油路の詰まりの度合いが所定以上に大きければ、フェールセーフ処理を行うフェールセーフ手段を備えてもよい。すなわち、高油圧制御によって油路の詰まりが十分に解消されない場合には、何らかの故障が起きている可能性があるので、この場合には、例えば乗員への報知などのフェールセーフ処理を行うのである。

【発明の効果】

【0025】

本発明に係る油圧制御装置によると、オイル供給系の油路における詰まりの度合いを推定し、これに応じて高油圧制御を行うまでの低油圧状態の継続時間を変更するようにしたので、潤滑不良の発生を防止しつつ、そのための高油圧制御は必要最低限の頻度に留め、エンジンの燃費を十分に低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本発明の実施形態に係るエンジンのオイル供給系を示す概略構成図である。

【図2】実施形態に係る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3】ポンプ容量が最小の状態を示す図２相当図である。

【図4】ＯＣＶ電流値とエンジン回転数とポンプ吐出圧との相関の一例を示すグラフ図である。

【図5】エンジンの油圧制御のメインルーチンを示すフローチャートである。

【図6】目標油圧の算出ルーチンのフローチャートである。

【図7】油圧比に基づいて判定時間を変更するルーチンのフローチャートである。

【図8】油圧比を算出するための標準油圧のマップのイメージ図である。

【図9】高油圧制御による油圧の変化の一例を示すタイミングチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。この実施形態では、自動車に搭載された内燃機関（エンジン）のオイルポンプ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。

【0028】

−オイル供給系の概略−
図１には仮想線で外形のみを示すが、エンジン１は一例として直列４気筒エンジンであり、それぞれのシリンダ１１（図には１つのみ示す）に収容されたピストン１２が、コネクティングロッド１３を介し、クランクシャフト１４に連結されている。クランクシャフト１４は、図の例では５つのクランクジャーナル１４ａによって回転自在に支持されており、その下方に配設されたオイルパン１５にエンジンオイル（以下、単にオイルという）が貯留されている。

【0029】

エンジン１には、オイルパン１５からオイルを汲み上げて前記のピストン１２やクランクジャーナル１４ａ等（潤滑部）に供給するオイル供給系２が設けられている。すなわち、クランクシャフト１４によって駆動されるオイルポンプ３がストレーナ１６を介してオイルパン１５内のオイルを汲み上げ、オイルフィルタ１７を通過させてメインギャラリ２０へ送給する。そして、メインギャラリ２０の後端部（図１の右奥の端部）から上方に延びる分岐油路２１によって、シリンダヘッドに配設された動弁系にオイルが供給される。

【0030】

また、メインギャラリ２０の前端部（図１の左手前の端部）から上方に延びる分岐油路２２によって、前記動弁系の可変機構やチェーンテンショナなどにオイルが供給される。さらに、メインギャラリ２０の長手方向に等間隔を空けて分岐し、それぞれ下方に延びる分岐油路２３によって、クランクジャーナル１４ａにオイルが供給される。こうしてエンジン１の各潤滑部に供給されたオイルは、図示しないオイル落とし通路を流下して、再びオイルパン１５内に貯留されるようになる。

【0031】

−オイルポンプ−
図２および図３にそれぞれ示すようにオイルポンプ３は内接ギヤポンプであって、そのハウジング３０には外歯車のドライブロータ３１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３２とが収容されている。ドリブンロータ３２の外周は調整リング３３によって保持されており、後述するように、この調整リング３３の動作によってドライブロータ３１およびドリブンロータ３２が変位されると、ポンプ容量が変更されるようになっている。

【0032】

前記ドライブロータ３１はクランクシャフト１４の端部に、一体となって回転するように取り付けられており、このドライブロータ３１の中心に対してドリブンロータ３２の中心は所定量、偏心している。そして、その偏心している側（図２の右上側）においてドライブロータ３１の外歯３１ａとドリブンロータ３２の内歯３２ａとが噛み合わされていて、これら２つのロータ３１，３２の間の三日月状の空間に、円周方向に並んで複数の作動室Ｒが形成されている。

【0033】

これらの作動室Ｒは、２つのロータ３１，３２の回転に連れて円周方向に移動しながら、その容積が徐々に増大または減少するようになっており、容積が徐々に増大してゆく範囲（図２の右側に示す吸入範囲）において、ハウジング３０に形成された吸入ポート３０ａからオイルを吸入する一方、容積が徐々に減少してゆく範囲（図２の左側に示す吐出範囲）において、ハウジング３０に形成された吐出ポート３０ｂへオイルを加圧しながら送り出す。

【0034】

前記吸入ポート３０ａは、吸入パイプ１６ａを介してストレーナ１６に接続されており、一方、吐出ポート３０ｂは、吐出油路１７ａを介してオイルフィルタ１７に接続されている。そして、クランクシャフト１４の回転によりドライブロータ３１およびドリブンロータ３２が互いに噛み合いながら回転すると、前記のように吸入範囲を移動する作動室Ｒにはストレーナ１６、吸入パイプ１６ａ、吸入ポート３０ａを介してオイルが吸い込まれ、吐出範囲を移動する作動室Ｒからは吐出ポート３０ｂを介して吐出油路１７ａへオイルが吐出される。

【0035】

−容量可変機構−
また、オイルポンプ３には、前記のようにしてクランクシャフト１４の１回転毎に吐出されるオイルの量、即ちポンプ容量を変更可能な容量可変機構が備わっている。この容量可変機構は、ハウジング３０内に形成した制御空間ＴＣの油圧によって、調整リング３３を回動（変位）させ、ドライブロータ３１およびドリブンロータ３２の吸入ポート３０ａおよび吐出ポート３０ｂに対する相対的な位置を変化させるものである。

【0036】

すなわち、調整リング３３には、ドリブンロータ３２を保持するリング状の本体部から外方に向かって延びるアーム部３３ａが形成され、このアーム部３３ａに作用するコイルバネ３４の押圧力によって、図２の時計回りに回動するように付勢されている。なお、調整リング３３の回動する方向は、長穴３３ｂ，３３ｃに挿入されたガイドピン３５，３６によって規制されている。

【0037】

一方、前記のアーム部３３ａには、ハウジング３０内に形成された制御空間ＴＣの油圧が作用しており、この油圧（以下、制御油圧という）によって調整リング３３には、図２の反時計回りに回動させるような押圧力が作用する。制御油圧の大きさは、制御空間ＴＣに臨んで開口する油路４０（以下、制御油路４０という）を介して、オイルコントロールバルブ（Oil Control Valve：ＯＣＶ）４によって制御される。

【0038】

一例としてＯＣＶ４は、リニアソレノイド４１によってスプール４２を動作させる電磁比例弁であり、その供給ポート４ａには、吐出油路１７ａから分岐する油路１７ｂによってオイルが供給される。ＯＣＶ４は、そうして供給ポート４ａに供給されるオイルを制御ポート４ｂから制御油路４０へ送り出す状態（図３に示す）と、反対に制御油路４０からのオイルを制御ポート４ｂに受け入れて、ドレンポート４ｃから排出する状態（図２に示す）とに切り換えられる。

【0039】

前記のＯＣＶ４によって制御油圧を調圧し、制御空間ＴＣの油圧を増大または減少させて、アーム部３３ａに作用する押圧力を調整することで、この押圧力とコイルバネ３４の押圧力とがバランスするようにアーム部３３ａの位置が決まるようになる。これにより、図２に示す最大ポンプ容量の状態と図３に示す最小ポンプ容量の状態との間で、調整リング３３の位置を変化させることができる。

【0040】

−ＥＣＵ−
前記のような容量可変機構の動作によるポンプ容量の調整は、エンジン制御用のＥＣＵ１００によって行われる。本実施形態のＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびバックアップＲＡＭなどを備えた公知のものである。図２に模式的に示すようにＥＣＵ１００には、エンジン１のクランク角センサ１０１、エアフローセンサ１０２、スロットル開度センサ１０３、水温センサ１０４、油温センサ１０５、油圧センサ１０６（油圧検出手段）等の各種センサが接続されている。

【0041】

ＥＣＵ１００は、それらの各種センサ１０１〜１０６から入力する信号などに基づいて、エンジン１の運転に関わる種々の制御プログラムを実行するとともに、前記した容量可変機構を動作させてオイルポンプ３の容量を変更し、オイル供給系２の油圧を制御する。すなわち、基本的にはエンジン１の負荷率やエンジン回転数に応じてＯＣＶ４への指令値を変更し、負荷率が高いときにはポンプ容量を増大させる一方、負荷率が低いときには減少させる。オイルポンプ３の回転数はエンジン回転数と同じなので、エンジン回転数が高くなれば、自ずとオイルの吐出量は増大する。

【0042】

一例として図４には、ＥＣＵ１００からＯＣＶ４への指令値（ＯＣＶ電流値）と、エンジン回転数と、オイルポンプ３の吐出圧との相互の関係を示す。この図から、ＯＣＶ電流値の制御によってポンプ容量を変更すれば、ポンプ吐出圧を調整できることが分かる。すなわち、エンジン回転数が或る程度以上、高ければ、その変化によらずポンプ吐出圧を維持することができ、オイル供給系２のメインギャラリ２０の油圧を好適に制御することができる。

【0043】

そこで、ＥＣＵ１００は、例えばエンジン１の負荷率および回転数に応じて目標油圧を決定し、負荷率や回転数が低いときには油圧を低下させることにより、オイルポンプ３の駆動によるエンジン１の動力損失（ポンプ駆動損失）を低減するようにしている。具体的に油圧の基本制御としては、油圧センサ１０６の信号をフィードバックし、検出油圧の目標油圧からの偏差に応じてポンプ容量を変更することによって、メインギャラリ２０の油圧を目標油圧に収束させる。

【0044】

−高油圧制御−
前記のようにポンプ駆動損失を低減するために、低油圧に制御する時間が継続すると、オイルに含まれているスラッジや異物などがオイル供給系２の油路の壁面などに堆積し、油路の詰まりによって潤滑不良を起こすおそれがある。すなわち、オイル供給系２の末端の油路は断面積が小さくなっているので、その付近にスラッジや異物などが堆積すると、詰まりが発生して潤滑部へのオイルの供給不足を引き起こすのである。

【0045】

この点について本実施形態では、エンジン１の運転中にメインギャラリ２０の油圧が所定圧よりも低い低油圧状態が所定の判定時間以上、継続したときには、オイルポンプ３の容量を増大させ、油圧を強制的に高圧側に変更することによって、堆積しているスラッジなどを押し流すようにしている。そして、このような高油圧制御を開始するまでの時間をスラッジなどの堆積の進行度合い、即ち油路の詰まりの度合いに応じて変更し、詰まりの度合いが大きいときには、早めに高油圧制御を開始するようにしている。

【0046】

また、本実施形態では油路の詰まりの度合いを表す指標として、メインギャラリ２０の油圧（検出油圧）の標準油圧に対する比率（以下、油圧比という）を用いている。これは、スラッジなどの堆積が進行し、詰まりの度合いが大きくなるに連れて、油路の圧損が増大し、油圧が高くなるからであるが、メインギャラリ２０の油圧は、上述したようにオイルポンプ３の容量および回転数（エンジン回転数）によって変化し、また、油温によっても変化するので、単純に油圧そのものが油路の詰まりの度合いを表すわけではない。

【0047】

この点を考慮して本実施形態では、まず、オイルポンプ３の容量を最大値に固定した状態で、油温およびエンジン回転数を種々、変化させたときの油圧の値を、油温およびエンジン回転数に対応する標準油圧としてマップ（図８を参照）に設定しておく。そして、エンジン１の始動後にポンプ容量を最大値に固定した状態でメインギャラリ２０の油圧を検出し、この検出油圧を、検出時の油温およびエンジン回転数に対応する標準油圧で除算して、油圧比を算出するようにしている。

【0048】

こうして算出した油圧比は、ポンプ容量、ポンプ回転数および油温の影響を排除して、オイル供給系２の油路を流れるオイルの圧力損失の大きさを表すものなので、油路の詰まりの度合いを表す指標として好適である。よって、この油圧比の増大に応じて高油圧制御を開始するまでの時間（低油圧状態が継続する時間）を短縮するようにすれば、必要に応じて高油圧制御を実行し、堆積しているスラッジなどを押し流すことができる。

【0049】

−油圧制御の処理−
以下に、本実施形態のエンジン１の油圧制御に係る処理について図５〜７を参照して具体的に説明する。まず、図５には、前記したようにポンプ容量を調整して、オイル供給系２の油圧を制御する処理の基本的な流れ（油圧制御のメインルーチン）を示し、このルーチンは、エンジン１の運転中にＥＣＵ１００において所定のタイミングで繰り返し実行される。このルーチンは、エンジン１の運転状態に応じて油圧を制御する基本制御に相当する。

【0050】

図５のフローのスタート後のステップＳＴ１０１では、エンジン１の運転状態を表す各種情報を取得する。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を算出し、エアフローセンサ１０２からの信号によって吸気量を算出し、これらエンジン回転数および吸気量（アクセル操作量でもよい）から、エンジン１の負荷率を算出する。また、水温センサ１０４、油温センサ１０５および油圧センサ１０６からの信号によってエンジン１の水温、油温および油圧を検出する。

【0051】

続いてステップＳＴ１０２では、主に負荷率やエンジン回転数などに基づいて、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メインギャラリ２０の油圧の目標値（目標油圧）を算出する。ステップＳＴ１０３では、油圧センサ１０６による検出油圧が前記の目標油圧になるように、フィードバック制御演算を行う。すなわち、検出油圧と目標油圧との偏差を算出し、この偏差に応じてＰＩＤ則などにより、検出油圧が目標油圧に収束するようなポンプ容量の目標値を算出する。

【0052】

ステップＳＴ１０４では、前記ポンプ容量の目標値に基づいて、オイルポンプ３の制御空間ＴＣに供給する制御油圧を算出し、この制御油圧をＯＣＶ４が出力するように、そのスプール４２を動作させるための指令信号、即ちＯＣＶ電流値を算出する。この指令信号がＥＣＵ１００からＯＣＶ４へ出力されることによって、オイルポンプ３の容量が好適に制御され、メインギャラリ２０の油圧は徐々に目標油圧に収束するようになる。

【0053】

なお、前記のポンプ容量、制御油圧、ＯＣＶ電流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ＳＴ１０４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。

【0054】

−目標油圧の算出−
次に、前記のステップＳＴ１０２における目標油圧の算出について、図６のフローチャートを参照して説明すると、まず、スタート後のステップＳＴ２０１では、油圧センサ１０６からの信号による検出油圧が所定圧よりも低いか否か、即ち低油圧状態か否か判定する。この所定圧未満ではオイル中のスラッジなどが堆積しやすい一方、所定圧以上であれば、スラッジなどは押し流され、堆積し難いと考えられる。所定圧は予め実験・シミュレーションによって適合されている。

【0055】

そして、検出油圧が所定圧以上で否定判定（ＮＯ）すれば後述のステップＳＴ２０５に進む一方、所定圧未満で肯定判定（ＹＥＳ）すればステップＳＴ２０２に進んで、今度は前記の低油圧状態が予め設定した判定時間以上、継続したか否か判定する。この判定時間は、前記の低油圧状態においてオイル中のスラッジなどが堆積し、油路の詰まりによって潤滑不良が起きる少し手前の時間として、予め実験・シミュレーションによって適合されている。

【0056】

例えば、メインギャラリ２０の油圧が前記所定圧であるときに、オイル供給系２の油路の末端でスラッジの堆積がどの程度、進行するか、エンジン水温や油温の影響も考慮しながら予め実験・シミュレーションによって検討しておく。そして、潤滑不良が生じる少し手前の詰まりの進行度合いを特定し、これに対応する時間を設定すればよい。その上で、図７を参照して後述するように本実施形態では、油路の詰まりの度合いに応じて判定時間を変更する。

【0057】

前記のステップＳＴ２０２では、そのような判定時間と実際の低油圧状態の継続時間とを比較する。なお、継続時間はＥＣＵ１００の内蔵するタイマによって測定される。そして、低油圧状態の継続時間が判定時間に達するまでは否定判定（ＮＯ）し、ステップＳＴ２０３に進んで通常の目標油圧を算出する。なお、通常の目標油圧は、エンジン１の負荷率やエンジン回転数などに基づいて、図示しない公知のマップを参照して算出される。

【0058】

一方、前記ステップＳＴ２０２において低油圧状態が判定時間、継続したと肯定判定（ＹＥＳ）すれば、ステップＳＴ２０４に進んで、高油圧制御を開始する。すなわち、オイルポンプ３の容量を増大させて、油路に堆積したスラッジなどを除去できるような所定以上の高油圧になるように、目標油圧を所定の高圧値に変更し、リターンする。なお、油圧が高いほどオイルポンプ３の駆動によるエンジン１の動力損失（ポンプ駆動損失）が大きくなるので、前記高圧値は例えば前記所定圧とするのが好ましい。

【0059】

こうして、エンジン１の運転中に低油圧状態が判定時間、継続すれば、オイル供給系２の油路においてスラッジなどが堆積し、詰まりの度合いが大きくなって潤滑不良の発生するおそれがあると判定して、高油圧制御を実行する。これによりスラッジなどを押し流して除去し、詰まりの解消が図られる（このように高油圧制御によって油路の詰まりを解消することを以下、パージともいう）。

【0060】

これに対し、前記のステップ２０１において、検出油圧が所定圧以上であると否定判定（ＮＯ）してステップＳＴ２０５に進んだ場合は、前記の高油圧制御の実行中か否かを判定する。これは、前記ステップＳＴ２０４において高油圧制御を開始するときにオンされるフラグによって判定すればよく、このフラグがオフで否定判定（ＮＯ）であれば、通常の目標油圧が所定圧以上になっていて、高油圧制御を実行する必要はないので、前記ステップＳＴ２０３に進み、リターンする。

【0061】

一方、高油圧制御の実行中で肯定判定（ＹＥＳ）であればステップＳＴ２０６に進み、ここでは高油圧に維持する所定時間（例えば３〜１０秒程度）が経過したか否か判定する。この時間の長さについても予め実験・シミュレーションによって適合されており、例えば一定の時間としてもよいが、高油圧制御を始めるまでの低油圧状態の継続時間（即ち判定時間）の長さやその低油圧状態における油圧などに応じて変更するようにしてもよい。

【0062】

前記のステップＳＴ２０６において所定時間が経過していないと否定判定（ＮＯ）すれば、未だパージは終了していないので、前記ステップＳＴ２０４に進んで高油圧制御を継続する一方、ステップＳＴ２０６において所定時間が経過したと肯定判定（ＹＥＳ）すれば、ステップＳＴ２０７に進んで、高油圧制御による詰まりの解消（パージ）が終了したことを示すパージフラグをオンした後に、前記のステップＳＴ２０３に進んで通常の目標油圧を算出し、リターンする。

【0063】

前記図６のフローのステップＳＴ２０２、ＳＴ２０４を実行することによってＥＣＵ１００は、検出油圧が所定圧よりも低い低油圧状態が所定の判定時間以上、継続したときに、高油圧制御を行う高油圧変更手段を構成する。本実施形態の高油圧変更手段は、オイルポンプ３の容量を増大させて、メインギャラリ２０油圧を強制的に低油圧状態から高圧側に変更するものである。

【0064】

−油圧比に基づく判定時間の変更−
次に、前記のステップＳＴ２０２で用いる判定時間の設定の手順について、図７のフローチャートを参照して説明する。このフローに示すルーチンは、エンジン１の始動毎にＥＣＵ１００において所定のタイミングで実行される。

【0065】

具体的に図７のフローは、例えばエンジン１の始動時にエンジン回転数が所定の始動判定回転数を超えた後にスタートし、ステップＳＴ３０１では、今回のエンジン始動後に既に油圧比を算出しているか否か判定する。これは、後述するステップＳＴ３０３において油圧比を算出したときにオンされるフラグによって判定し、このフラグがオンで否定判定（ＮＯ）であれば、既に油圧比は算出しているので、処理を終了する（エンド）。

【0066】

一方、フラグがオフで肯定判定（ＹＥＳ）であればステップＳＴ３０２に進み、オイルポンプ３の容量を最大値に固定する。すなわち、図５を参照して上述した油圧制御のメインルーチンにおけるステップＳＴ１０２で、目標油圧を予め設定した最高値に設定するとともに、続くステップＳＴ１０３のフィードバック制御演算を禁止する。これにより、ＥＣＵ１００からの指令信号を受けてＯＣＶ４が動作し、オイルポンプ３の容量が最大値に固定される。

【0067】

つまり、エンジン１の始動直後にオイル供給系２全体にオイルを行き渡らせるために、オイルポンプ３の容量を最大値に固定し、できるだけオイルの吐出量が多くなるようにするのである。そして、所定時間（例えば２〜３秒くらい）が経過し、オイル供給系２の油路にオイルが充填され、気泡が排出されて油圧が安定した後に、油圧センサ１０６によりメインギャラリ２０の油圧を検出する。なお、油圧センサ１０６の信号は一次遅れフィルタを通過させることによって平滑化されている。

【0068】

続いてステップＳＴ３０３において、前記のように検出したメインギャラリ２０の油圧（検出油圧）を、検出時の油温およびエンジン回転数に対応する標準油圧で除算して、油圧比を算出する。上述したように標準油圧は、ポンプ容量を最大値に固定した状態で油温およびエンジン回転数を種々、変化させたときの油圧の値を、図８に模式的に示すようなマップに設定しておく。このマップにおいて標準油圧は、油温が低いほど、また、エンジン回転数が高いほど高い値になっている。

【0069】

そして、前記のようにメインギャラリ２０の油圧を検出したときの油温およびエンジン回転数に基づき、前記マップを参照して標準油圧を算出する。こうして算出される標準油圧によって前記の検出油圧を除算し、算出される油圧比からは、油温やエンジン回転数の変化による油圧の変化の影響が排除されている。また、油圧を検出するときには、前記のように油圧のフィードバック制御を禁止し、ポンプ容量を最大値に固定しているので、油圧比からはポンプ容量の変化による油圧の変化の影響も排除されている。

【0070】

つまり、前記のステップＳＴ３０３において算出される油圧比は、ポンプ容量、ポンプ回転数および油温の影響を排除して、油路の詰まりの度合いに応じた油圧の上昇分を反映するものとなっており、この油圧比によって油路の詰まりの度合いを精度良く推定することができる。しかも、ポンプ容量が最大値であると、オイルポンプ３の吐出量は多くなるので、油路の詰まりによる油圧の変化も大きくなり、このことによっても詰まりの度合いの推定精度が高くなる。

【0071】

前記のステップＳＴ３０３に続いてステップＳＴ３０４では、パージフラグのオンオフについて判定する。すなわち、図６のフローのステップＳＴ２０７でパージフラグがオンされているときには、前回の停止前のエンジン１の運転中に高油圧制御が行われているから、ステップＳＴ３０４においてパージフラグがオンで否定判定（ＮＯ）すれば、高油圧制御によって油路の詰まりが解消されているはずなので、後述のステップＳＴ３０７に進む。

【0072】

一方、パージフラグがオフであって、ステップＳＴ３０４において肯定判定（ＹＥＳ）したときにはステップＳＴ３０５に進み、前記ステップＳＴ３０３で算出した油圧比（今回の算出値）が、前回の算出値（前回のエンジン１の始動後に算出した値）よりも所定以上、大きいか否か判定する。油圧比は油路の詰まりの度合いを表しているので、それが予め設定した所定値以上、前回の算出時よりも大きければ肯定判定（ＹＥＳ）する。

【0073】

そして、ステップＳＴ３０６に進み、判定時間を短縮してＥＣＵ１００のＲＡＭに記憶させ、処理を終了する（エンド）。すなわち、ＥＣＵ１００のＲＡＭには前回のエンジン１の始動後に記憶された判定時間が記憶されており、この判定時間に補正係数を乗算して短い時間に変更する。なお、補正係数の値は、前記油圧比の変化量についての所定値に対応づけて、望ましい判定時間の変更量を予め実験・シミュレーションによって設定すればよく、例えば０．９くらいとすればよい。

【0074】

こうして油圧比の前回の算出値との比較によって、油路の詰まりの度合いの変化を判定することで、エンジン１のオイル供給系２やオイルポンプ３の個体差による油圧のばらつきの影響が概ね排除される。すなわち、標準油圧は、標準的なオイル供給系およびオイルポンプを念頭に設定されており、実際のエンジン１では個体差によって油圧がばらつくことになるが、本実施形態のように油圧比の今回の算出値を前回の算出値と比較すれば、ばらつきの影響は概ね排除することができ、油路の詰まりの度合いの変化をより正確に判定することができる。

【0075】

つまり、油路の詰まりの度合いを正確に表す油圧比が、前回の算出値よりも所定以上、大きくなれば、これに応じて判定時間が短くなるように変更し、高油圧制御が早めに開示されるようにしている。一方、油圧比の前回の算出値からの増分が所定値未満であれば、前記ステップＳＴ３０５では否定判定（ＮＯ）して、判定時間は変更せずに処理を終了する（エンド）。

【0076】

また、前記のステップＳＴ３０４においてパージフラグがオフでないと否定判定（ＮＯ）してステップＳＴ３０７に進んだ場合は、前回の停止前のエンジン１の運転中に高油圧制御が行われているはずなので、今回、算出した油圧比を所定値と比較する。この所定値は、前回の停止前のエンジン１の運転中に高油圧制御が行われ、オイル供給系２の油路の詰まりが解消されている場合に相当する油圧比であり、予め実験・シミュレーションによって設定されている。

【0077】

そして、油圧比が前記の所定値未満になっていれば（肯定判定：ＹＥＳ）、油路の詰まりは解消されているので、パージフラグをオフにして（ステップＳＴ３０８）処理を終了する（エンド）。一方、油圧比が所定値未満になっておらず、ステップＳＴ３０７で否定判定（ＮＯ）すれば、高油圧制御によっても油路の詰まりが十分に解消されておらず、何らかの故障が起きている可能性があるので、この場合にはステップＳＴ３０９に進んで、例えば乗員への報知などのフェールセーフ処理を行って、処理を終了する（エンド）。

【0078】

前記図７のフローのステップＳＴ３０２、ＳＴ３０３を実行することによってＥＣＵ１００は、メインギャラリ２０の油圧の検出値（検出油圧）と標準油圧とに基づいて、油路の詰まりの度合いを推定する詰まり度合い推定手段を構成する。本実施形態の詰まり度合い推定手段は、油路の詰まりの度合いを表す指標として、検出油圧の標準油圧に対する比率である油圧比を算出する。

【0079】

また、ステップＳＴ３０５、ＳＴ３０６を実行することによってＥＣＵ１００は、前記詰まり度合い推定手段による推定結果に応じて、油路の詰まりの度合いが相対的に大きいときには、相対的に小さいときに比べて判定時間を短い時間に変更する判定時間変更手段を構成する。本実施形態の判定時間変更手段は、油路の詰まりの度合いを表す油圧比が前回の算出値よりも所定以上、大きいときに判定時間を短縮する。

【0080】

さらに、前記ステップＳＴ３０７、ＳＴ３０９を実行することによってＥＣＵ１００は、高油圧制御を行った後に算出した油圧比（油路の詰まりの度合い）が所定以上に大きければ、フェールセーフ処理を行うフェールセーフ手段を構成する。

【0081】

以上、説明したように本実施形態のエンジン１の油圧制御によると、まず、エンジン１の始動後にメインギャラリ２０の油圧を検出し、標準油圧によって除算して油圧比を算出する。そして、この油圧比に応じて、高油圧制御を行うまでの低油圧状態の継続時間（判定時間）を変更する。これにより、図９には一例として実線のグラフで示すように、例えば軽負荷運転などによってオイル供給系２の油圧が所定圧未満になり（時刻ｔ１）、この状態が判定時間以上、継続すると、時刻ｔ３において高油圧制御が開始される（高油圧制御オン）。

【0082】

すなわち、オイルポンプ３の容量が増大されて、ポンプ吐出圧ひいてはメインギャラリ２０の油圧が所定時間（時刻ｔ４まで）、高油圧に維持されることで、オイル供給系２の油路に堆積したスラッジなどが押し流されて、詰まりが解消される。また、そのように高油圧制御を行うまでの低油圧状態の継続時間（判定時間）は、前記の油圧比に応じて変更される。例えば図９に破線のグラフで示すように油圧比の大きなときには判定時間が短くなって、高油圧制御が早めに（図の例では時刻ｔ２）開始されるようになる。

【0083】

つまり、高油圧制御を開始するタイミングが油圧比、即ちオイル供給系２の油路の詰まり度合いに応じて最適化されるので、その詰まりによる潤滑不良は防止しながら、高油圧制御の頻度は必要最低限に留めることができ、この高油圧制御に伴うオイルポンプ３の駆動損失を極力、抑えて、エンジン１の燃費を低減することができる。

【0084】

特に本実施形態では、エンジン１の始動毎に油圧を検出し、油圧比を算出するようにしているので、前回、停止する前のエンジン１の運転中にスラッジなどによる油路の詰まりが進行していても、今回のエンジン１の始動後、速やかに詰まり度合いが大きくなっていることを判定でき、これに応じて判定時間を好適に短縮することができる。このことで、油路の詰まりによって潤滑不良が起きることをより確実に防止できる。

【0085】

−他の実施形態−
上述した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ことを意図しない。例えば前記実施形態においては、エンジン１の油圧比が前回の算出値よりも所定以上、増大したときに、判定時間を変更するようにしているが、これに限らず、例えば算出した油圧比に反比例するように判定時間を設定してもよいし、算出した油圧比が所定の閾値以上のときに、判定時間を短縮するようにしてもよい。

【0086】

また、算出した油圧比が閾値値以上のときには、判定時間を所定の最短時間に変更するようにしてもよい。この場合の閾値は、油路の詰まりが大きくて、すぐにでも潤滑不良が起きると考えられる値であり、予め実験・シミュレーションによって設定すればよい。また、判定時間の最短時間は、低油圧状態になると直ちに高油圧制御が開始されるような非常に短い時間とすればよく、零としてもよい。

【0087】

また、前記実施形態においては、エンジン１の始動後にオイルポンプ３の容量を最大値に固定して、メインギャラリ２０の油圧を検出するようにしているが、これにも限定されず、油圧の検出時にオイルポンプ３の容量を固定できれば、最大値でなくても（例えば最小値でも）よい。また、油圧センサ１０６をメインギャラリ２０に設ける必要もなく、例えば、吐出油路１７ａに設けてもよいし、オイルフィルタ１７からメインギャラリ２０までの油路に設けてもよい。

【0088】

さらに、オイルポンプ３の容量可変機構を用いて油圧を変更する構成にも限定されず、例えば、容量の固定されたオイルポンプから吐出されるオイルの圧力を変更可能な油圧制御回路（油圧制御弁などを有する回路）を用いて、メインギャラリ２０の油圧を変更するようにしたオイル供給系にも、本発明は適用可能である。

【0089】

また、前記実施形態においては油路の詰まり度合いの指標として、検出油圧の標準油圧に対する比率（油圧比）を用いているが、これにも限定されず、例えば、検出油圧の標準油圧からの偏差を、油路の詰まり度合いの指標としてもよい。

【0090】

さらにまた、前記実施形態では、本発明を直列多気筒エンジン１に適用した例について説明したが、これにも限定されず、本発明は、単気筒エンジンやＶ型エンジン、水平対向エンジンなどにも適用可能である。

【産業上の利用可能性】

【0091】

本発明は、エンジンのオイル供給系における油路の詰まりの度合いに応じて高油圧制御を行い、潤滑不良を防止しながら、燃費の低減が図られるものなので、自動車用のエンジンに適用して効果が高い。

【符号の説明】

【0092】

１ エンジン
１４ クランクシャフト
２ オイル供給系
２０ メインギャラリ（油路）
２１〜２３ 分岐油路（油路）
３ オイルポンプ
３３ 調整リング（容量可変機構：油圧可変手段）
３４ コイルバネ（容量可変機構：油圧可変手段）
４ ＯＣＶ
１００ ＥＣＵ（高油圧変更手段、詰まり度合い推定手段、判定時間変更手段、フェールセーフ手段）
１０６ 油圧センサ（油圧検出手段）
ＴＣ 制御空間（容量可変機構：油圧可変手段）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】