JP7722328B2 - エンジンの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの制御装置に関する。

エンジンオイルをオイル用ヒータにより加熱することにより、エンジンオイル中の燃料や水分を揮発させてエンジンオイルの希釈を解消する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。

特許第４９６２６２５号

上記技術ではオイル用ヒータを設置する必要があるため、コストが増大するおそれがある。

そこで本発明は、コストの増大を抑制しつつエンジンオイルの希釈を解消することができるエンジンの制御装置を提供することを目的とする。

上記目的は、エンジンの潤滑に用いられるエンジンオイルの希釈度合が閾値よりも大きいか否かを判定する判定部と、前記判定部により肯定判定がなされた場合に、前記希釈度合を低下させるための対策処理を実行する実行部と、を備え、前記対策処理は、前記エンジンのアイドル回転数を前記判定部により否定判定がなされた場合よりも増大させる回転数処理、前記エンジンの吸入空気量を前記判定部により否定判定がなされた場合よりも増大させる空気量処理、前記エンジンオイルの吐出量を制御する可変容量オイルポンプの吐出量を前記判定部により否定判定がなされた場合よりも増大させる吐出量処理、及び前記エンジンの冷却水の空調用ヒータへの流通を開始する開閉弁の開弁タイミングを前記判定部により否定判定がなされた場合よりも遅らせる開弁処理、のうち少なくとも一つを含む、エンジンの制御装置によって達成できる。

前記対策処理は、前記回転数処理、前記空気量処理、前記吐出量処理、及び前記開弁処理のうち少なくとも２つを含んでもよい。

前記吐出量処理では、前記可変容量オイルポンプの吐出量は最大に制御されてもよい。

前記対策処理は、前記エンジンのポート噴射率を前記判定部により否定判定がなされた場合よりも増大させる噴射率処理を含んでもよい。

前記噴射率処理では、前記ポート噴射率は最大に制御されてもよい。

本発明によれば、コストの増大を抑制しつつエンジンオイルの希釈を解消することができるエンジンの制御装置を提供できる。

図１は、エンジンの概略構成図である。 図２は、エンジンオイルの流通経路の説明図である。 図３は、冷却水の流通経路の説明図である。 図４は、ＥＣＵが実行する対策処理の一例を示したフローチャートである。 図５は、開弁処理を説明するためのタイミングチャートである。

［エンジンの概略構成］
図１は、エンジン１０の概略構成図である。エンジン１０は駆動源としてエンジン車両に搭載されているが、これに限定されず、駆動源としてエンジン及びモータが搭載されたハイブリッド車両に適用されたものであってもよい。エンジン１０はガソリンエンジンであるが、これに限定されずディーゼルエンジンであってもよい。エンジン１０は、シリンダヘッド１１ａ、シリンダヘッド１１ａの下部に設けられたシリンダブロック１１ｂ、及びシリンダブロック１１ｂの下部に設けられたオイルパン１１ｃを備えている。

シリンダブロック１１ｂの各気筒１２内にはピストン１３が備えられている。ピストン１３は、エンジン１０の出力軸であるクランク軸１５にコネクティングロッド１４を介して連結されている。ピストン１３の往復運動は、コネクティングロッド１４によりクランク軸１５の回転運動に変換される。

シリンダブロック１１ｂには、オイルジェット２６が設けられている。オイルジェット２６は後述する可変容量オイルポンプ５２によってオイルパン１１ｃから汲み上げられたエンジンオイルの一部をピストン１３の裏面に向かって噴射する。これによりピストン１３を冷却することができる。尚、オイルジェット２６にはエンジンオイルの噴射、停止を切り替える制御弁が設けられている。

シリンダヘッド１１ａにはピストン１３の上方に燃焼室１６が形成されており、この燃焼室１６には、燃料及び空気の混合気に対して点火を行う点火プラグ１８が取り付けられている。この点火プラグ１８による混合気への点火タイミングは、点火プラグ１８の上方に設けられたイグナイタ１９によって調整される。オイルパン１１ｃには、潤滑用のエンジンオイルが貯留されている。

シリンダヘッド１１ａには、吸気通路２０と燃焼室１６とを開閉する吸気弁２４が設けられており、同様に排気通路２１と燃焼室１６とを開閉する排気弁２５が設けられている。吸気通路２０には、燃焼室１６に導入される空気量を調量するスロットル弁２３が設けられている。

吸気通路２０の一部を構成する各吸気ポート２０ａには、吸気ポート２０ａ内に燃料を噴射するポート噴射弁２２が気筒１２毎に設けられている。エンジン１０には、各燃焼室１６内に燃料をそれぞれ噴射する筒内噴射弁１７が設けられている。尚、総燃料噴射量に対する筒内噴射弁１７及びポート噴射弁２２からのそれぞれの燃料噴射量の割合は、それぞれ筒内噴射率及びポート噴射率に基づいて制御される。筒内噴射率及びポート噴射率の合計は、常に１００％として算出される。

排気通路２１には上流側から順に、空燃比センサ３５、三元触媒４１、及びＧＰＦ（Gasoline Particulate Filter）４２が設けられている。三元触媒４１は例えば、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）等の触媒金属を含み、酸素吸蔵能を有し、ＮＯｘ、ＨＣ及びＣＯを浄化する。ＧＰＦ４２は、多孔質セラミックス構造体において、多数のセルのうち隣り合うものの前端部と後端部とを交互に目封じした構造である。排気ガスは、ＧＰＦ４２の上流側の端部が開放したセルに流入し、隣のセルとの間の多孔質の壁を通過するようになっており、このときに排気ガス中のＰＭ（排気微粒子）が捕集される。

ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００は、エンジン１０に関する制御処理を行う電子制御ユニットである。ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）等の揮発性や不揮発性のメモリを含むコンピュータを中心に構成される。ＥＣＵ１００は、メモリにインストールされるプログラムをＣＰＵ上で実行することによりエンジン１０に関する各種の制御処理を実現する。ＥＣＵ１００には詳しくは後述するが、各種センサが接続されている。ＥＣＵ１００は、エンジンの制御装置の一例であり、詳しくは後述する判定部及び実行部を機能的に実現する。

ＥＣＵ１００には、イグニッションスイッチ３１、水温センサ３２、エアフロメータ３３、クランク角センサ３４、及び空燃比センサ３５が接続されており、それら各種センサからの出力信号が入力される。イグニッションスイッチ３１は、イグニッションのオンオフ状態を検出する。水温センサ３２は、エンジン１０を冷却する冷却水の温度を検出する。エアフロメータ３３は、吸入空気量を検出する。クランク角センサ３４は、クランク軸１５の回転角を検出する。空燃比センサ３５は、三元触媒４１よりも上流の排気通路２１に設けられ、三元触媒４１に流入する排気の空燃比を検出する。

ＥＣＵ１００は、クランク角センサ３４の検出値に基づいてエンジン回転数を算出し、エンジン回転数と吸入空気量とに基づいてエンジン負荷を算出する。ＥＣＵ１００は、アクセル開度に基づいて、目標回転数及び目標負荷を算出し、エンジン回転数及び負荷がそれぞれ目標回転数及び目標負荷になるように、燃料噴射量や吸入空気量、点火時期、ポート噴射率、筒内噴射率を制御する。

図２は、エンジンオイルの流通経路の説明図である。オイルパン１１ｃに貯留したエンジンオイルは、可変容量オイルポンプ５２の吸引力により、オイルストレーナ５０を介してオイルパン１１ｃから吸引される。吸引されたエンジンオイルは、オイルフィルタ５６を通過したのち、エンジン１０内に形成されたメインギャラリ１１ｄを通過してシリンダヘッド１１ａ及びシリンダブロック１１ｂを流れる。シリンダブロック１１ｂを流れたエンジオイルの一部はオイルジェット２６に供給される。その後、エンジンオイルは再びオイルパン１１ｃに回収される。

可変容量オイルポンプ５２は、オイル吐出量を変更可能な公知の可変容量型である。可変容量オイルポンプ５２とメインギャラリ１１ｄとは、油路６０により接続されている。油路６０のオイルフィルタ５６とメインギャラリ１１ｄとの間から油路６１が分岐している。油路６１は、リニアソレノイドバルブからなるオイルコントロールバルブ（以下、ＯＣＶと称する）５４のオイル導入口に接続されている。ＯＣＶ５４のオイル排出口は、油路６２を介して可変容量オイルポンプ５２に接続されている。ＯＣＶ５４は、ＥＣＵ１００の制御により開閉する。ＯＣＶ５４の開閉によって、可変容量オイルポンプ５２の圧力室内に導入されるエンジンオイルの流量が変更され、圧力室内の油圧が変更される。これにより可変容量オイルポンプ５２の容量が変更されて、エンジンオイルの吐出量が変更される。

図３は、冷却水の流通経路の説明図である。冷却水は、電動式のウォータポンプ７０により所定の経路を循環する。エンジン１０に流入した冷却水は、エンジン１０から空調用ヒータ７２に流れる経路と、エンジン１０からＥＧＲクーラ７５に流れる経路と、ラジエータ７４に流れる経路とに分岐する。エンジン１０と空調用ヒータ７２との間の経路には、開閉弁７１が設けられている。ＥＧＲクーラ７５に流入した冷却水は、サーモスタット７３に流れる経路と、ＥＧＲ弁７６及びスロットル弁２３に流れる経路とに分岐する。ＥＧＲクーラ７５とサーモスタット７３との間の経路に、空調用ヒータ７２からの経路が合流し、更にスロットル弁２３からの経路が合流している。

サーモスタット７３は、ＥＧＲクーラ７５からの経路に連通した第１入口と、ラジエータ７４からの経路に連通した第２入口とを有している。サーモスタット７３からの経路は、ウォータポンプ７０に連通している。サーモスタット７３は、冷却水の温度が所定温度未満の場合には第１入口を開き第２入口を閉じ、冷却水の温度が所定温度以上になると第１及び第２入口の双方を開く。図３は、サーモスタット７３の第２入口が閉じられた状態を示している。空調用ヒータ７２は、車室内の空調用の熱交換器であり、エンジン１０から排出された高温の冷却水を熱源として車室内を暖房する。ウォータポンプ７０の駆動と開閉弁７１との駆動は、ＥＣＵ１００により制御される。

以上のように構成されたエンジン１０を制御するＥＣＵ１００は、燃料や水分によるエンジンオイルの希釈度合に基づいて、希釈度合を低下させるための対策処理を実行する。

［対策処理］
次にＥＣＵ１００が実行する対策処理について説明する。図４は、ＥＣＵ１００が実行する対策処理の一例を示したフローチャートである。このフローチャートは、イグニッションオンの状態で繰り返し実行される。

最初にＥＣＵ１００は、エンジンオイルの希釈度合を算出する（ステップＳ１）。希釈度合は、例えばエンジン回転数と冷却水温とに基づいて単位時間当たりの希釈度合が算出され、これを積算することにより算出される。

単位時間当たりの希釈度合は、エンジン回転数が低いほど増大し、冷却水温が低いほど増大する。エンジン回転数が低いほどエンジン１０の発熱量は低下して、エンジンオイルの温度も低下し、エンジンオイル中の燃料や水分の揮発が抑制されるからである。同様に、冷却水温が低いほどエンジンオイルの温度も低下すると考えられるからである。また、冷却水温が所定温度以上で、単位時間当たりの希釈度合は負の値となり、希釈度合は時間経過とともに低下する。冷却水温が所定温度以上にまで高温になると、エンジンオイル中の燃料や水分の揮発が促進されるからである。希釈度合は最低値を０として算出される。尚、希釈度合の算出方法はこれに限定されず、その他の公知の方法により実行してもよいし、エンジンオイルの濃度を検出するセンサ値に基づいて推定してもよい。

次にＥＣＵ１００は、希釈度合が閾値αよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２）。閾値αは、エンジン１０の駆動に支障がない希釈度合の許容範囲の上限値に設定されている。ステップＳ２は、判定部が実行する処理の一例である。ステップＳ２でＮｏの場合には、対策処理は不要であるものとみなして本制御は終了する。

ステップＳ２でＹｅｓの場合には、ＥＣＵ１００は対策処理を実行する（ステップＳ３）。対策処理は、詳しくは後述する回転数処理、空気量処理、吐出量処理、噴射率処理、及び開弁処理の全てを実行することにより行われる。本実施例での対策処理では、エンジンオイルを加熱するオイル用ヒータは不要である。このため、オイル用ヒータを設けることによるエンジンの製造コストの増大を抑制できる。また、オイル用ヒータの搭載スペースを確保する必要もない。

次にＥＣＵ１００は、再度希釈度合を算出する（ステップＳ４）。ここでの希釈度合の算出は、上述したステップＳ１の方法により算出した単位時間当たりの希釈度合に、対策処理の実行による単位時間当たりの希釈度合の低下量を減算することにより行う。対策処理の実行による単位時間当たりの希釈度合の低下量は、実験結果やシミュレーション結果等に基づいて予め定められている。これにより、対策制御の実行中での希釈度合を算出することができる。

次にＥＣＵ１００は、希釈度合が閾値β以下にまで低下したか否かを判定する（ステップＳ５）。閾値βは、閾値αよりも小さい値である。閾値βは、例えば燃料や水分によるエンジンオイルの希釈が全く生じていない０に設定される。但し閾値βは０に限定されず、閾値α未満であって０以上であってもよい。

ステップＳ５でＮｏの場合には、希釈度合はまだ十分に低下していないものとしてＥＣＵ１００は対策処理を継続する（ステップＳ３）。ステップＳ５でＹｅｓの場合には、希釈度合は十分に低下したものとしてＥＣＵ１００は対策処理を停止する（ステップＳ６）。このように、対策制御を実行するための閾値αと停止するための閾値βとの間に、マージンを設けることにより、対策制御の実行と停止とが頻繁に繰り返されることを防止できる。

［回転数処理］
回転数処理は、エンジン１０のアイドル回転数をステップＳ２でＮｏの場合よりも増大させる処理である。アイドル回転数とは、アイドル運転時でのエンジン回転数である。アイドル回転数を増大させることにより、エンジン１０の発熱量を増大させてエンジンオイル中の燃料や水分の揮発を促進することができる。ここで、負荷運転時のエンジン回転数を増大させると、ドライバビリティに影響を与えるおそれがある。このため、負荷運転時でのエンジン回転数ではなくアイドル回転数を増大させることにより、エンジンオイルの希釈を抑制しつつドライバビリティへの影響を抑制できる。

［空気量処理］
空気量処理は、エンジン１０の吸入空気量をステップＳ２でＮｏの場合よりも増大させる処理である。具体的には、スロットル弁２３の目標開度を、ステップＳ２でＮｏと判定された場合よりも増大させる。吸入空気量が増大することにより、エンジン１０の発熱量を増大させてエンジンオイル中の燃料や水分の揮発を促進することができる。

［噴射率処理］
噴射率処理は、ポート噴射率をステップＳ２でＮｏの場合よりも増大させる処理である。これにより筒内噴射率が低下して、筒内噴射弁１７からの燃料噴射量が低下する。これにより気筒１２のボア内壁面への燃料の付着量を減少でき、エンジンオイルの希釈を抑制できる。具体的には本実施例では、ポート噴射率は最大の１００％に設定され筒内噴射率を０％に設定するが、これに限定されない。例えば、ステップＳ２でＮｏの場合でのポート噴射率に所定の値を加算した噴射率を、噴射率処理の実行中でのポート噴射率に設定してもよい。

［吐出量処理］
吐出量処理は、エンジンオイルの吐出量を制御する可変容量オイルポンプ５２の吐出量を、ステップＳ２でＮｏの場合よりも増大させる処理である。本実施例では、ＥＣＵ１００は可変容量オイルポンプ５２の吐出量が最大となるようにＯＣＶ５４を制御する。これにより、シリンダヘッド１１ａやシリンダブロック１１ｂを流れるエンジンオイルの量が増大し、更にオイルジェット２６からピストン１３に向けて噴射されるエンジンオイルの量も増大する。このようにして、エンジン１０の熱を利用してエンジンオイルからの燃料や水分の揮発を促進することができる。

［開弁処理］
開弁処理は、エンジン１０の冷却水の空調用ヒータ７２へ流通を開始する開閉弁７１の開弁タイミングを、ステップＳ２でＮｏの場合よりも遅らせる処理である。図５は、開弁処理を説明するためのタイミングチャートである。図５では、エンジン１０に流入する冷却水の温度と流量との推移を示している。また、図５では開弁処理が実行されない場合を実線で示し、開弁処理が実行されている場合を点線で示す。

最初に開弁処理が実行されない場合について説明する。イグニッションがオンにされると（時刻ｔ１）、冷却水の流量が微量となるようにウォータポンプ７０の駆動が制御される。これにより、エンジン１０からの熱により冷却水の温度が高い上昇率で上昇する。冷却水の温度が空調用ヒータ７２を暖機するのに十分な温度Ｔ１にまで上昇すると、開閉弁７１が開弁して冷却水の流量が増大するようにウォータポンプ７０が制御され、冷却水が空調用ヒータ７２を流れる（時刻ｔ２）。冷却水の温度がサーモスタット７３の開弁温度Ｔ３にまで上昇すると、サーモスタット７３の第２入口が開き、冷却水の流量が更に増大するようにウォータポンプ７０が制御され、ラジエータ７４に冷却水が流れる（時刻ｔ３）。サーモスタット７３の開弁後での冷却水の流量は、エンジン１０の運転状態に応じてウォータポンプ７０により制御される。

開弁処理が実行されると、開閉弁７１が開弁する冷却水の温度Ｔ１から更に高い温度Ｔ２に切り替えられ、開閉弁７１の開弁タイミングを遅らすことができる。これにより、上述した時刻ｔ２よりも後の時刻ｔ２ａで冷却水の温度が温度Ｔ２となる。この結果、上述した時刻ｔ３よりも前の時刻ｔ３ａで、冷却水の温度が開弁温度Ｔ３となりサーモスタット７３が開弁する。このように、冷却水の昇温が促進され、エンジン１０の暖機を促進することができる。この結果、エンジンオイルの昇温が促進され、エンジンオイルからの燃料や水分の揮発を促進することができる。

このように対策処理として複数の処理を実行することにより、エンジンオイルを加熱するオイル用ヒータを設けない場合であっても、エンジンオイルの希釈を早期に解消することができる。尚、対策処理として、回転数処理、空気量処理、吐出量処理、噴射率処理、及び開弁処理のうち少なくとも１つを実行すればよい。これにより、コストの増大を抑制しつつエンジンオイルの希釈を解消することができるからである。

上記実施例では、筒内噴射弁１７及びポート噴射弁２２の双方を備えたエンジン１０を例に説明したが、これに限定されない。例えば、筒内噴射弁１７及びポート噴射弁２２の何れか一方のみを備えたエンジンであってもよい。この場合、対策処理として上述の噴射率処理は実施しない。

上記実施例では車両に搭載されたエンジン１０を制御するＥＣＵ１００をエンジンの制御装置の一例として説明したが、これに限定されない。例えば、自動二輪車等に搭載されるエンジンの制御装置や、船舶や建設機械等のように車両以外のものに搭載されるエンジンの制御装置にも上記実施例の内容を適用することができる。また、このようなＥＣＵが搭載される車両は、走行動力源としてエンジンのみを備えたエンジン車両であってもよいし、走行動力源としてエンジン及びモータを備えたハイブリッド車両であってもよい。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例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 エンジン
２２ ポート噴射弁
５２ 可変容量オイルポンプ
７１ 開閉弁
７２ 空調用ヒータ
１００ ＥＣＵ（エンジンの制御装置、判定部、実行部）

Claims (1)

1. 筒内噴射弁及びポート噴射弁を有したエンジンの潤滑に用いられるエンジンオイルの希釈度合が閾値よりも大きいか否かを判定する判定部と、
   前記判定部により肯定判定がなされた場合に、前記希釈度合を低下させるための対策処理を実行する実行部と、を備え、
   前記希釈度合は、前記エンジンの回転数と前記エンジンの冷却水の温度とに基づいて算出された単位時間当たりの前記エンジンオイルの希釈度合を積算することにより算出され、前記単位時間当たりの前記エンジンオイルの希釈度合は、前記エンジンの回転数が低いほど増大し、前記エンジンの冷却水の温度が低いほど増大するように算出され、
   前記対策処理は、前記エンジンのアイドル回転数を前記判定部により否定判定がなされた場合よりも増大させる回転数処理、前記エンジンの吸入空気量を前記判定部により否定判定がなされた場合よりも増大させる空気量処理、前記エンジンオイルの吐出量を制御する可変容量オイルポンプの吐出量を前記判定部により否定判定がなされた場合よりも増大させる吐出量処理、前記エンジンの冷却水のヒータへの流通を開始する開閉弁の開弁タイミングを前記判定部により否定判定がなされた場合よりも遅らせる開弁処理、及び前記エンジンの前記ポート噴射弁からの燃料噴射率であるポート噴射率を前記判定部により否定判定がなされた場合よりも増大させる噴射率処理、の全てを含み、
   前記吐出量処理では、前記可変容量オイルポンプの吐出量は最大に制御され、
   前記噴射率処理では、前記ポート噴射率は最大に制御される、エンジンの制御装置。