JP5293295B2 - 内燃機関の潤滑システム - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の潤滑システムに関する。

従来、内燃機関の潤滑システムとして、暖機時にオイルジェットによるピストンへのオイル供給を停止する潤滑システムが知られている。例えば、特許文献１には、触媒活性までの間（すなわち暖機中）、オイルジェットによるオイル供給を停止する技術が開示されている。

特開平６−４２３４６号公報

暖機時にオイルジェットによるオイル供給を停止させることによって、ピストンを早期に昇温させることができる。しかしながら、暖機時にオイルジェットによるオイル供給が停止された場合、オイルの受熱が抑制されることから、オイルを早期に昇温させることが困難になる。

本発明は、ピストンおよびオイルを早期に昇温させることができる内燃機関の潤滑システムを提供する。

本発明に係る内燃機関の潤滑システムは、内燃機関の運転状態に関する情報を取得する運転情報取得手段と、前記内燃機関のピストンにオイルを供給するオイルジェット手段と、前記オイルジェット手段に供給されるオイルを前記内燃機関の排気で加熱する加熱手段と、前記運転情報取得手段の取得結果に基づいて、前記オイルジェット手段の動作を制御するとともに、前記加熱手段の動作を制御する制御手段と、を備え、前記運転情報取得手段は、前記内燃機関の運転状態に関する情報のうち前記ピストンの温度を判断するための情報を取得するピストン温度情報取得手段と、前記内燃機関の運転状態に関する情報のうち前記オイルジェット手段に供給されるオイルの温度を判断するための情報を取得するオイル温度情報取得手段と、含み、前記制御手段は、前記ピストン温度情報取得手段の取得結果に基づいて前記オイルジェット手段の動作を制御し、前記オイル温度情報取得手段の取得結果に基づいて前記加熱手段の動作を制御することを特徴とするものである。

本発明に係る内燃機関の潤滑システムによれば、オイルジェット手段によるオイル供給を停止させることによって、ピストンを早期に昇温させることができる。また、加熱手段による加熱の実行を行うことによって、オイルを早期に昇温させることができる。また、この構成によれば、ピストン温度情報取得手段の取得結果に基づいてオイルジェットのオイル供給を停止させることによって、ピストンを昇温させることができる。また、オイル温度情報取得手段の取得結果に基づいて加熱手段によるオイルの加熱を実行することによって、オイルを昇温させることができる。その結果、ピストンの昇温およびオイルの昇温を適切に行うことができる。

上記構成は、前記内燃機関の排気の一部を吸気に戻す排気再循環経路を備え、前記加熱手段は、前記排気再循環経路の排気と前記オイルジェット手段に供給されるオイルとの間で熱交換を行うＥＧＲクーラを有していてもよい。

この構成によれば、排気の一部を吸気に戻すことができることから、ＥＧＲ効果を得ることができる。

上記構成において、前記制御手段は、前記ピストン温度情報取得手段の取得結果である前記ピストンの温度が所定値以下の場合に、前記ピストンへのオイルの供給が停止されるように前記オイルジェット手段を制御し、前記オイル温度情報取得手段の取得結果である前記内燃機関の冷媒の温度または前記オイルジェット手段に供給されるオイルの温度が所定値以下の場合に、前記オイルジェット手段に供給されるオイルが前記内燃機関の排気で加熱されるように前記加熱手段を制御してもよい。

この構成によれば、ピストンの昇温およびオイルの昇温を適切に行うことができる。

本発明によれば、ピストンおよびオイルを早期に昇温させることができる内燃機関の潤滑システムを提供することができる。

図１は、実施例１に係る内燃機関の潤滑システムの構成を示す模式図である。 図２は、実施例２に係る内燃機関の潤滑システムの構成を示す模式図である。

以下、本発明を実施するための形態を説明する。

本発明の実施例１に係る内燃機関の潤滑システム１００について説明する。図１は、潤滑システム１００の構成を示す模式図である。潤滑システム１００は、主として、内燃機関（エンジン）１０と、各種経路（吸気経路２０、排気経路２１、排気再循環経路２２、オイル経路２３および冷媒経路２４）と、温度センサ３０と、オイルジェット装置４０（Ｏ／Ｊ）と、第１ＥＧＲクーラ５０と、第２ＥＧＲクーラ５１と、ＥＧＲバルブ６０と、三方弁６１と、ＥＣＵ７０と、を備える。

吸気経路２０は、吸気を内燃機関１０の吸気ポートに導くための経路である。排気経路２１は、内燃機関１０の排気ポートから排出された排気を潤滑システム１００の外部へ排出するための経路である。排気再循環経路２２は、排気経路２１の経路途中と吸気経路２０の経路途中とに接続され、排気経路２１を流動する排気の一部を吸気経路２０に導くための経路である。吸気経路２０に戻される排気の一部（すなわち、排気再循環経路２２の排気）をＥＧＲガスと称する。

オイル経路２３は、オイルジェット装置４０と第２ＥＧＲクーラ５１との間を循環するオイルが流動するための経路である。冷媒経路２４は、内燃機関１０と第１ＥＧＲクーラ５０との間を循環する冷媒（例えば水）が流動するための経路である。

温度センサ３０は、内燃機関１０と第１ＥＧＲクーラ５０との間を循環する冷媒の温度を取得して、取得結果をＥＣＵ７０に伝える。冷媒の温度は、内燃機関１０の運転状態に応じて変化する。温度センサ３０は、内燃機関１０の運転状態に関する情報を取得する運転情報取得手段として機能する。また、冷媒の温度は、オイルの温度と相関関係を有する。よって、温度センサ３０は、オイルの温度を判断するための情報を取得するオイル温度情報取得手段として機能する。なお、オイルの温度を判断できる情報を取得する手段であれば、温度センサ３０に限られない。例えば、冷媒の温度を取得する温度センサ３０の代わりに、オイルの温度を直接取得する温度センサ等を用いてもよい。

オイルジェット装置４０は、ＥＣＵ７０からの指示を受けて、内燃機関１０のピストンにオイル経路２３のオイルを供給する装置である。すなわち、オイルジェット装置４０は、内燃機関１０のピストンにオイルを供給するオイルジェット手段として機能する。オイルジェット装置４０からオイルが供給されることによって、ピストンは冷却される。オイルジェット装置４０のピストンへのオイル供給箇所は、オイルが供給されることによってピストンが冷却され得る箇所であれば特に限定されない。本実施例において、オイルジェット装置４０は、ピストンの下面側（クランク側）に向けてオイルを噴射する。

第１ＥＧＲクーラ５０は、排気再循環経路２２の排気（すなわち、ＥＧＲガス）と冷媒経路２４の冷媒との間で熱交換を行う装置である。第１ＥＧＲクーラ５０において、ＥＧＲガスは冷媒によって冷却される。

第２ＥＧＲクーラ５１は、ＥＧＲガスとオイル経路２３のオイルとの間で熱交換を行う装置である。第２ＥＧＲクーラ５１において、オイル経路２３のオイルはＥＧＲガスによって加熱される。

ＥＧＲバルブ６０は、排気再循環経路２２の第１ＥＧＲクーラ５０および第２ＥＧＲクーラ５１より下流側に配置されている。ＥＧＲバルブ６０は、ＥＣＵ７０からの指示を受けて、開閉する弁である。ＥＧＲバルブ６０が開の場合、第１ＥＧＲクーラ５０および第２ＥＧＲクーラ５１と吸気経路２０とは連通する。

三方弁６１は、排気再循環経路２２の第１ＥＧＲクーラ５０および第２ＥＧＲクーラ５１より上流側に配置されている。三方弁６１はＥＣＵ７０からの指示を受けて、ＥＧＲガスを、第１ＥＧＲクーラ５０と第２ＥＧＲクーラ５１のいずれか一方へ流入させる。三方弁６１がＥＧＲガスを第２ＥＧＲクーラ５１に流入させ、かつＥＧＲバルブ６０が開の場合、第２ＥＧＲクーラ５１において、オイル経路２３のオイルとＥＧＲガスとの間で熱交換が行われる。すなわち、第２ＥＧＲクーラ５１、ＥＧＲバルブ６０および三方弁６１は、オイルジェット装置４０に供給されるオイルを内燃機関１０の排気で加熱する加熱手段として機能する。一方、三方弁６１がＥＧＲガスを第１ＥＧＲクーラ５０に流入させ、かつＥＧＲバルブ６０が開の場合、第１ＥＧＲクーラ５０において、冷媒経路２４の冷媒とＥＧＲガスとの間で熱交換が行われる。

ＥＣＵ７０は、ＣＰＵ７１、ＲＯＭ７２およびＲＡＭ７３を有するマイクロコンピュータである。ＥＣＵ７０は、燃料噴射量のマップを有している。ＥＣＵ７０は、燃料噴射量に基づいてピストンの温度を推定演算する。すなわち、ＥＣＵ７０は、ピストンの温度を判断するための情報を取得するピストン温度情報取得手段として機能する。なお、ＥＣＵ７０は、例えばアクセル開度センサの取得するアクセル開度に基づいて、ピストンの温度を判断してもよい。この場合、アクセル開度センサが、ピストン温度情報取得手段に相当する。

また、ＥＣＵ７０は、燃料噴射量に基づいて推定演算されたピストンの温度と、温度センサ３０の取得結果と、に基づいて、オイルジェット装置４０の動作および加熱手段の動作を制御する制御手段として機能する。具体的には、ＥＣＵ７０は、推定演算されたピストンの温度に基づいて、オイルジェット装置４０によるオイル供給が実行または停止されるように、オイルジェット装置４０を制御する。より具体的には、ＥＣＵ７０は、推定演算されたピストンの温度が所定値以下の場合には、ピストンへのオイル供給が停止されるようにオイルジェット装置４０を制御する。この場合、ピストンのオイルによる冷却が停止されることから、ピストンを早期に昇温させることができる。一方、ＥＣＵ７０は、推定演算されたピストンの温度が所定値以下でない場合には、オイル供給が実行されるようにオイルジェット装置４０を制御する。この場合、ピストンは、オイルによって冷却される。

また、ＥＣＵ７０は、温度センサ３０の取得結果に基づいて、三方弁６１およびＥＧＲバルブ６０を制御する。より具体的には、ＥＣＵ７０は、温度センサ３０の取得結果が例えば暖機が必要な所定温度（例えば、８０度程度）以下の場合、第２ＥＧＲクーラ５１にＥＧＲガスが流入するように三方弁６１を制御するとともにＥＧＲバルブ６０を開に制御する。この場合、第２ＥＧＲクーラ５１において、オイルはＥＧＲガスによって加熱される。それにより、オイルを早期に昇温させることができる。第２ＥＧＲクーラ５１を通過したＥＧＲガスは、吸気経路２０に流入する。それにより、ＥＧＲ効果を得ることができる。

一方、ＥＣＵ７０は、温度センサ３０の取得結果が所定温度以下でない場合には、暖機が必要でないことから、第１ＥＧＲクーラ５０にＥＧＲガスが流入するように三方弁６１を制御する。この場合、第２ＥＧＲクーラ５１におけるオイル加熱は停止される。なお、第１ＥＧＲクーラ５０にＥＧＲガスが流入した場合に、さらにＥＧＲバルブ６０が開に制御された場合には、第１ＥＧＲクーラ５０によって冷却されたＥＧＲガスは、吸気経路２０に流入する。それにより、ＥＧＲ効果が得られる。

なお、ＥＣＵ７０は、ピストンの温度と温度センサ３０の取得結果のいずれか一方に基づいてオイルジェット装置４０、三方弁６１およびＥＧＲバルブ６０を制御してもよい。例えば、ＥＣＵ７０は、温度センサ３０の取得結果が所定温度以下の場合、オイル供給が停止されるようにオイルジェット装置４０を制御しかつ第２ＥＧＲクーラ５１におけるオイル加熱が実行されるように三方弁６１およびＥＧＲバルブ６０を制御してもよい。この場合においても、内燃機関１０の運転状態に応じて、オイルジェット装置４０によるオイル供給の実行および停止、並びにＥＧＲガスによるオイル加熱の実行および停止を行うことができる。それにより、ピストンおよびオイルを早期に昇温させることができる。しかしながら、本実施例のようにＥＣＵ７０がピストンの温度に基づいてオイルジェット装置４０を制御し、温度センサ３０の取得結果に基づいて三方弁６１およびＥＧＲバルブ６０を制御する方が、ピストンの昇温およびオイルの昇温をより適切に行うことができる点で好ましい。

続いて、本発明の実施例２に係る内燃機関の潤滑システム１００ａについて説明する。図２は、潤滑システム１００ａの構成を示す模式図である。潤滑システム１００ａは、ＥＧＲ機構（第１ＥＧＲクーラ５０、第２ＥＧＲクーラ５１、冷媒経路２４、排気再循環経路２２、ＥＧＲバルブ６０および三方弁６１）を備えていない点において、図１の潤滑システム１００と異なる。また、潤滑システム１００ａは、熱交換器用排気経路２５と、熱交換器５２と、開閉弁６２および開閉弁６３と、を備える点において、図１の潤滑システム１００と異なる。

熱交換器用排気経路２５は、排気経路２１の排気を、熱交換器５２と排気経路２１との間で循環させるための経路である。

熱交換器５２は、オイル経路２３のオイルと熱交換器用排気経路２５の排気との間で熱交換を行う装置である。

開閉弁６２は、オイル経路２３に配置されている。開閉弁６２は、ＥＣＵ７０の指示を受けて、熱交換器５２へのオイルの流入の停止および開始を行う。開閉弁６２が閉の場合、熱交換器５２へのオイル流入は停止され、開閉弁６２が開の場合、熱交換器５２へのオイル流入は開始される。開閉弁６３は、熱交換器用排気経路２５に配置されている。開閉弁６３は、ＥＣＵ７０の指示を受けて、熱交換器５２への排気の流入の停止および開始を行う。開閉弁６３が閉の場合、熱交換器５２への排気流入は停止され、開閉弁６３が開の場合、熱交換器５２への排気流入は開始される。すなわち、熱交換器５２、開閉弁６２および開閉弁６３は、オイル経路２３のオイルを内燃機関の排気で加熱する加熱手段としての機能を有する。なお、潤滑システム１００ａは、開閉弁６２および開閉弁６３のいずれか一方のみを備えていてもよい。

ＥＣＵ７０は、燃料噴射量に基づいて推定演算されたピストンの温度に基づいて、オイルジェット装置４０の動作を制御する。この制御の詳細な説明は、実施例１と同様のため、省略する。

また、ＥＣＵ７０は、温度センサ３０の取得結果に基づいて開閉弁６２および開閉弁６３の動作を制御する。具体的には、ＥＣＵ７０は、温度センサ３０の取得結果が例えば暖機が必要な所定温度（例えば、８０度程度）以下の場合、熱交換器５２における熱交換が実行されるように開閉弁６２および開閉弁６３を開にする。この場合、熱交換器５２において、オイルは排気によって加熱される。それにより、オイルを早期に昇温させることができる。一方、ＥＣＵ７０は、温度センサ３０の取得結果が所定温度以下でない場合には、暖機が必要でないことから、熱交換器５２における熱交換が停止されるように開閉弁６２および開閉弁６３を制御する。この場合、熱交換器５２におけるオイル加熱は停止される。

本実施例に係る潤滑システム１００ａにおいても、ピストンおよびオイルを早期に昇温させることができる。

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０ 内燃機関
２２ 排気再循環経路
３０ 温度センサ
４０ オイルジェット装置
５０ 第１ＥＧＲクーラ
５１ 第２ＥＧＲクーラ
５２ 熱交換器
６０ ＥＧＲバルブ
６１ 三方弁
６２ 開閉弁
６３ 開閉弁
７０ ＥＣＵ
１００ 内燃機関の潤滑システム

Claims (3)

1. 内燃機関の運転状態に関する情報を取得する運転情報取得手段と、
   前記内燃機関のピストンにオイルを供給するオイルジェット手段と、
   前記オイルジェット手段に供給されるオイルを前記内燃機関の排気で加熱する加熱手段と、
   前記運転情報取得手段の取得結果に基づいて、前記オイルジェット手段の動作を制御するとともに、前記加熱手段の動作を制御する制御手段と、を備え、
   前記運転情報取得手段は、前記内燃機関の運転状態に関する情報のうち前記ピストンの温度を判断するための情報を取得するピストン温度情報取得手段と、前記内燃機関の運転状態に関する情報のうち前記オイルジェット手段に供給されるオイルの温度を判断するための情報を取得するオイル温度情報取得手段と、含み、
   前記制御手段は、前記ピストン温度情報取得手段の取得結果に基づいて前記オイルジェット手段の動作を制御し、前記オイル温度情報取得手段の取得結果に基づいて前記加熱手段の動作を制御することを特徴とする内燃機関の潤滑システム。
2. 前記内燃機関の排気の一部を吸気に戻す排気再循環経路を備え、
   前記加熱手段は、前記排気再循環経路の排気と前記オイルジェット手段に供給されるオイルとの間で熱交換を行うＥＧＲクーラを有する請求項１記載の内燃機関の潤滑システム。
3. 前記制御手段は、前記ピストン温度情報取得手段の取得結果である前記ピストンの温度が所定値以下の場合に、前記ピストンへのオイルの供給が停止されるように前記オイルジェット手段を制御し、前記オイル温度情報取得手段の取得結果である前記内燃機関の冷媒の温度または前記オイルジェット手段に供給されるオイルの温度が所定値以下の場合に、前記オイルジェット手段に供給されるオイルが前記内燃機関の排気で加熱されるように前記加熱手段を制御する請求項１または２に記載の内燃機関の潤滑システム。

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