エンジン潤滑システム
【課題】蓄熱タンクの蓄熱を有効に利用するとともに、効果的な暖機を行うことができるエンジン潤滑システムを提供することを課題とする。
【解決手段】エンジン潤滑システム２は、特にエンジン暖機時に、油面高さが予め定めた上値まで上昇したと判断したときに、油面高さが予め定めた下値となるまでオイルパン２９から蓄熱タンク４０にオイルを排出する。暖機が進行し、持ち去り油量が減少すると、油面高さは徐々に高くなる。そして、再び予め定めた上値まで上昇したと判断したとき、油面高さが下値となるまでオイルをオイルパン２９から蓄熱タンク４０へ排出する。これにより、熱容量を減少させて暖機効果の向上を図る。
【解決手段】エンジン潤滑システム２は、特にエンジン暖機時に、油面高さが予め定めた上値まで上昇したと判断したときに、油面高さが予め定めた下値となるまでオイルパン２９から蓄熱タンク４０にオイルを排出する。暖機が進行し、持ち去り油量が減少すると、油面高さは徐々に高くなる。そして、再び予め定めた上値まで上昇したと判断したとき、油面高さが下値となるまでオイルをオイルパン２９から蓄熱タンク４０へ排出する。これにより、熱容量を減少させて暖機効果の向上を図る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン潤滑システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、油面検出器を用いたオイルパンの油面検出結果に基づいてオイルパンの油面を高位レベルと低位レベルとの間に保持する技術が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２８０３２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、エンジン停止時に、蓄熱タンク内へ高温のオイルを貯留しておき、これをエンジン再始動時にオイルパンに戻せば、エンジンのプレヒートの効果が期待される。これにより、エンジンの暖機の効果も期待される。このようなプレヒートを行うエンジンでは、オイルパン内の油量を調節することにより、暖機効果のさらなる向上が期待できる。オイルパン内の油量の調節には、特許文献１に開示された技術を応用することが可能であると考えられる。
しかしながら、特許文献１開示の技術は、蓄熱タンクからオイルパンへオイルを供給し、蓄熱タンクの蓄熱をエンジンの暖機に利用することについては格別の考慮はなされていない。
【０００５】
そこで、本発明は、蓄熱タンクの蓄熱を有効に利用するとともに、効果的な暖機を行うことができるエンジン潤滑システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる課題を解決するために、本明細書開示のエンジン潤滑システムは、エンジン内部に供給されるオイルを貯留するオイルパンと、当該オイルパン内の油面高さの検出手段と、前記オイルを保温して貯留する蓄熱タンクと、前記オイルパンと前記蓄熱タンクとの間でオイルを移送するオイル移送手段と、前記検出手段により検出した油面高さが予め定めた上値まで上昇したと判断したときに、前記検出手段により検出する油面高さが予め定めた下値となるまで前記オイルパンから前記蓄熱タンクにオイルを排出するように前記オイル移送手段にオイル排出動作をさせる制御部と、を、備えたことを特徴とする。
【０００７】
エンジンが始動すると、その燃焼熱によってエンジンの暖機は進行する。これに伴ってオイルの昇温も進行する。エンジンの暖機時、エンジン内部を循環するオイルの量はできるだけ少ない方が熱容量を減らすことができ都合がよい。その一方、オイルポンプのエアの吸い込みは回避しなければならない。
【０００８】
エンジンが稼動しているとき、オイルパン内のオイルは、その一部がエンジン内部に供給された状態となる。すなわち、エンジン内へのオイルの持ち去りが起こっている。このエンジン内へ持ち去られている油量を持ち去り油量と称する。オイルパン内に貯留しておくべき必要最小油量は、この持ち去り油量を考慮し、オイルポンプのエアの吸い込みが起こらないように規定される。
【０００９】
ところが、この持ち去り油量は、油温の上昇に伴って減少する。これは、油温が上昇してオイルの粘性が低下すると、エンジン内部からオイルパンへのオイルの戻りがスムーズになることに起因する。
油温が上昇して持ち去り油量が減少すると、オイルパン内の油面高さが上昇する。この結果、エア吸い込みに対する余裕が生じる。すなわち、油温が上昇すると、必要最小油量は、低下することになる。
【００１０】
そこで、本明細書開示のエンジン潤滑システムでは、特にエンジン暖機時に、油面高さが予め定めた上値まで上昇したと判断したときに、油面高さが予め定めた下値となるまで前記オイルパンから前記蓄熱タンクにオイルを排出する。油温が低い状態では、持ち去り油量が多いため、オイルパン内の油面高さは低くなる。しかし、暖機が進行し、持ち去り油量が減少すると、油面高さは徐々に高くなる。そして、制御部は、予め定めた上値まで上昇したと判断したとき、油面高さが一旦下値となるまでオイルをオイルパンから蓄熱タンクへ排出する。これにより、熱容量を減少させて暖機効果の向上を図る。蓄熱タンクへ戻されたオイルは蓄熱タンク内で保温されることとなり、熱の廃棄を極力抑えることができる。
【００１１】
暖機が進行し、油温がさらに上昇することにより、持ち去り油量はさらに減少する。これにより、一旦、下値まで低下した油面高さは再び上昇に転じる。そして、再び上値まで上昇したときはオイルパンから蓄熱タンクへオイルを排出する。本明細書開示のエンジン潤滑システムは、この動作を繰り返す。
【００１２】
本明細書開示のエンジン潤滑システムは、前回エンジン始動時に高温となったオイルを蓄熱タンクへ貯留する。そして、この蓄熱をエンジン始動時の暖機に利用することができる。このように、本発明開示のエンジン潤滑システムは、エンジン始動当初から温度の高いオイルを利用することができる。このため、フリクションの低減を図ることができる。この結果、例えば、フリクションの大小に基づいて燃料噴射量を制御するエンジンでは、フリクションの減少により燃費の向上が期待される。
【００１３】
なお、オイルパン内にはストレーナが配置される。上値は、このストレーナを通じてエンジン内部に供給されるオイルの油圧低下を生じさせることがない値を採用することができる。下値は、ストレーナのエア吸い込みが発生する手前の値を採用することができる。上値、下値については、エンジン特性等を考慮して適宜設定することができる。
また、油面高さの検出手段は、オイルパン内の油面を検出できるものであればどの様なものであってもよい。例えば、フロートを用い、その位置によって油面高さを把握するオイルレベルセンサを用いることができる。また、オイルの比誘電率と空気の比誘電率との違いにより、液面高さに応じた測定容量が変化することを利用し、油面高さの変化を連続的に検出することができるオイルレベルセンサを用いることができる。
【００１４】
本発明開示のエンジン潤滑システムにおいて、前記制御部は、前記オイルパン内に貯留されるオイルの油温に基づいて、前記オイルパンから前記蓄熱タンクにオイルを排出するように前記オイル移送手段にオイル排出動作をさせる構成とすることができる。
【００１５】
前記のようにオイルパン内に貯留しておくべき必要最小油量は、油温に応じて変化する。このため、油温に基づいてオイルパンからのオイルの排出量を決定することもできる。油温に基づいてオイル排出動作をさせる制御と、油面高さの検出手段を利用してオイル排出動作をさせる制御とを並行して行うこともできる。このような並行した制御は、例えば、油面高さの検出手段が故障した場合に有効である。すなわち、油面高さの検出手段が故障し、油面高さが下値に到達したことを検出できない場合、オイル排出が継続されてしまう。オイル排出が継続されれば、エア吸い込みを引き起こす。並行した制御を行うことにより、このような事態に対応し、オイル排出を停止することができる。
【００１６】
本発明開示のエンジン潤滑システムにおいて、前記制御部は、前記検出手段により検出した油面高さが予め定めた下値まで低下したときに、前記蓄熱タンクから前記オイルパンにオイルを供給するように前記オイル移送手段にオイル供給動作をさせることができる。
【００１７】
オイル排出により、オイルパン内の油面高さが一旦下値まで低下しても、通常であれば、油温のさらなる上昇に伴って持ち去り油量が減少し、油面高さは再び上昇する。しかしながら、油面高さが下値付近の状態でのエンジンの稼動が続くと、急激なエンジン回転数上昇に対応できないことが考えられる。すなわち、エンジン回転数が上昇すると、持ち去り油量が増加して、オイルパン内の油面が低下し、この結果、エア吸い込みの危険が生じ得る。そこで、油面高さを一旦下値まで低下させ、その後、蓄熱タンクからオイルパン内へオイルを供給する制御を行うことができる。
【００１８】
本発明開示のエンジン潤滑システムにおいて、前記制御部は、前記オイルパン内の油面の傾きに基づいて、前記蓄熱タンクから前記オイルパンにオイルを供給するように前記オイル移送手段にオイル供給動作をさせることができる。
【００１９】
エンジンが搭載された車両が登坂状態や旋回状態、加速状態にあると、オイルパン内の油面はオイルパンに対して傾く。これにより、ストレーナがオイルから露出するおそれがある。そこで、オイルパン内の油面の傾きに基づいて、オイルパン内の油量を増量する制御を行うことができる。これにより、ストレーナの露出を回避し、油圧低下を抑制することができる。
【００２０】
本発明開示のエンジン潤滑システムにおいて、前記制御部は、エンジン始動後にエンジン内部における油温の上昇が観測された後に前記油面高さ検出手段により検出する油面高さが予め定めた下値となるまで前記オイルパンから前記蓄熱タンクにオイルを排出するように前記オイル移送手段にオイル排出動作をさせることができる。
【００２１】
本発明開示のエンジン潤滑システムは、前記のようにオイルパン内のオイル排出を繰り返す。その１回目のオイル排出の開始条件として、エンジン始動後のエンジン内部における油温の上昇の観測を挙げることができる。本発明開示のエンジン潤滑システムは、エンジン始動前に蓄熱タンク内の保温されたオイルをオイルパンに供給することができる。これにより、蓄熱が暖機に利用される。暖機に利用されたオイルの油温は低下する。そして、エンジンが始動し、燃焼熱が付与されるようになると油温も上昇する。すなわち、油温が低下し続けている間は、蓄熱が暖機に供されている期間であると考えることができる。この期間の終了は、油温の上昇によって把握することができる。本発明開示のエンジン潤滑システムは、油温の上昇を観測したことを条件にオイルパンからのオイルの排出を行う。これにより、蓄熱を最大限利用することが可能となる。また、熱容量の低減を図り、燃焼熱による暖機の促進を図ることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本明細書開示のエンジンの潤滑装置によれば、エンジン始動時に蓄熱タンクからオイルパンに供給されたオイルを、油温の上昇に伴って変化する必要最小油量に追随するように排出する。これにより、蓄熱タンクの蓄熱を有効に利用するとともに、極力少量のオイルを循環させて効果的な暖機を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。
【実施例】
【００２４】
図１は、本発明のエンジン潤滑システム２を組み込んだエンジン１の概略構成を模式的に示す説明図である。エンジン１はディーゼルエンジンである。
エンジン１は、シリンダブロック本体２１、オイルパン２９等を含むシリンダブロック部２０と、このシリンダブロック部２０の上側に固定されるシリンダヘッド部３０を含んでいる。
【００２５】
シリンダブロック部２０は、シリンダ２１ａが形成されたシリンダブロック本体２１、ピストン２２、コンロッド２３、及びクランク軸２４を含む。ピストン２２はシリンダ２１ａ内を往復動し、ピストン２２の往復動がコンロッド２３を介してクランク軸２４に伝達される。これによりクランク軸２４が回転する。シリンダ２１ａとピストン２２のヘッド部分は、シリンダヘッド部３０と共に燃焼室２５を形成している。シリンダブロック本体２１にはウォータージャケット２１ｂが形成されている。
【００２６】
また、シリンダブロック本体２１の下端にはオイルパン２９が装着されている。オイルパン２９は、エンジン１内部に供給されるオイルを貯留する。オイルパン２９の内側には、オイルストレーナ２６が配置されている。ストレーナ２６は、第１オイルポンプ２７に接続されている。第１オイルポンプ２７には、エンジン１内部に設けられたオイルギャラリに通じるオイルフィードパイプ２８が接続されている。第１オイルポンプ２７は、クランク軸２４の回転によって駆動される。
【００２７】
シリンダヘッド部３０は、シリンダヘッド本体３１に、燃焼室２５に連通した吸気ポート３９、この吸気ポート３９を開閉する吸気弁３２、吸気弁３２を駆動するインテークカムシャフト３３、を備えている。また、燃焼室２５に連通した排気ポート３４、排気ポート３４を開閉する排気弁３５、排気弁３５を駆動するエキゾーストカムシャフト３６、燃料噴射弁３７を備えている。また、シリンダヘッド本体３１には、ウォータージャケット３１ａが形成されている。
【００２８】
エンジン１に組み込まれるエンジン潤滑システム２は、オイルパン２９を含んでいる。また、エンジン停止時にオイルを保温して貯留する蓄熱タンク４０を備えている。蓄熱タンク４０は周囲に保温部材４１を備えている。蓄熱タンク４０の底部には、第１オイル移送パイプ４２が接続されている。第１オイル移送パイプ４２の他端は、第２オイルポンプ４５に接続されている。この第２オイルポンプ４５は電動式で正逆回転が可能となっており、後述するＥＣＵ（Electronic control unit）５０に電気的に接続されている。第２オイルポンプ４５には、さらに第２オイル移送パイプ４３が接続されている。第２オイル移送パイプ４３の他端は、オイルパン２９の底部に接続されている。第２オイル移送パイプ４３には、開閉弁４９が設置されている。開閉弁４９は、後述するＥＣＵ５０に接続されており、第２オイルポンプ４５が稼動するときに開状態とされる。
本発明におけるオイル移送手段は、第１オイル移送パイプ４２、第２オイルポンプ４５、第２オイル移送パイプ４３を有している。
なお、第２オイル移送パイプ４３からは、第３オイル移送パイプ４４が分岐している。第３オイル移送パイプ４４の他端は、オイルフィードパイプ２８に接続されている。第３オイル移送パイプ４４には、逆止弁４７が設けられている。逆止弁４７は、第１オイルポンプ２７が稼動しているときに第３オイル移送パイプ４４内をオイルが逆流することを防止する。また、オイルパン２９と蓄熱タンク４０とはエアパイプ４８で接続されている。エアパイプ４８は、オイルパン２９と蓄熱タンク４０との間でオイルの移送が行われるときに、オイルパン２９内部と蓄熱タンク４０内部の圧力を調整し、スムーズなオイルの移送に寄与する。
【００２９】
エンジン潤滑システム２は、オイルパン２９内に本発明における油面高さの検出手段に相当するオイルレベルセンサ３８を備えている。また、オイルパン２９の底部には、油温センサ４６が装着されている。図２は、オイルレベルセンサ３８の斜視図である。オイルレベルセンサ３８は、シャフト部材３８ａの上端に上部材３８ｂを備え、シャフト部材３８ａの下端に下部材３８ｃを備えている。また、シャフト部材３８ａには、環状のフロート部材３８ｄが上下動可能に装着されている。図３（ａ）はフロート部材が下値を示す低位に位置し、図３（ｂ）はフロート部材が中位に位置し、図３（ｃ）はフロート部材が上値を示す高位に位置した状態のオイルレベルセンサの断面図である。すなわち、図３（ａ）〜（ｃ）は、フロート部材３８ｄがそれぞれ異なる位置に移動した状態を示している。フロート部材３８ｄは、その内周面に第１電極３８ｄ１が設けられている。また、その上面に第２電極３８ｄ２が設けられている。シャフト部材３８ａの表面にはフロート部材３８ｄに設けた第１電極３８ｄ１と接触することによって通電状態となる第１電極３８ａ１が設けられている。第１電極３８ａ１の下端と下部材３８ｃとの間は、少なくともフロート部材３８ｄの厚み分の距離を有している。従って、フロート部材３８ｄが下がり、下部材３８ｃに着座するようになると第１電極３８ａ１と第１電極３８ｄ１との通電は遮断されてＯＦＦ状態となる。また、上部材３８ｂの下面にはフロート部材３８ｄに設けた第２電極３８ｄ２と接触することによって通電状態となる第２電極３８ｂ１が設けられている。油面の上昇に伴ってフロート部材３８ｄが上昇し、その上面に設けられた第２電極３８ｄ２が、上部材３８ｂの下面に設けた第２電極３８ｂ１と接触する。
オイルレベルセンサ３８は、油面高さが予め定めた上値に到達したときに第２電極が通電状態となるように設置されている。また、油面高さが予め定めた下値に到達したときに第１電極、第２電極ともに通電が切断され、ＯＦＦ状態となるように設置されている。上値は、ストレーナ２６を通じてエンジン内部に供給されるオイルの油圧低下を生じさせることがない値が採用されている。また、下値は、ストレーナのエア吸い込みが発生する手前の値が採用されている。
【００３０】
エンジン潤滑システム２は、本発明における制御手段の一例であるＥＣＵ５０を備えている。ＥＣＵ５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等からなる算術論理回路である。ＥＣＵ５０は、タイマーを内蔵している。このＥＣＵ５０には、オイルレベルセンサ３８が電気的に接続されている。また、ＥＣＵ５０には、エンジン１が搭載される車両の傾きを検出するＧセンサ５１が接続されている。車両の傾きを検出することにより、オイルパン内の油面のオイルパンに対する傾きを検出する。また、ＥＣＵ５０には、イグニション５２が接続されており、そのＯＮ状態、ＯＦＦ状態が把握できるようになっている。さらに、ＥＣＵ５０には、オイルパン２９内の油温を測定する油温センサ４６が接続されている。
【００３１】
ＥＣＵ５０は、エンジン始動前のタイミングで、蓄熱タンク４０内のオイルの全量をオイルパン２９へ移送してプレヒートを行う制御を行う。また、オイルレベルセンサ３８により検出した油面高さが予め定めた上値まで上昇したと判断したときに、油面高さが予め定めた下値となるまでオイルパン２９から蓄熱タンク４０にオイルを排出するように第２オイルポンプ４５を稼動させる。また、ＥＣＵ５０は、これに付随する各種制御を行う。ＥＣＵ５０は、これらの制御を行うためのプログラムを格納している。
【００３２】
以下、ＥＣＵ５０が行う制御の一例を図４、図５に示したフロー図を参照しつつ説明する。なお、図４は、制御の前半部分を示し、図５は、制御の後半部分を示している。また、図１０は、ＥＣＵ５０の制御によるオイルパン２９内の油面高さの推移を模式的に示した説明図である。図１０では、破線によって油面高さを表している。
【００３３】
まず、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１において、エンジン始動予測があったか否かを判断する。エンジン始動予測は、イグニション５２のＯＮ／ＯＦＦ状態によって判断される。イグニション５２のＯＮを確認したときは、エンジン始動予測がされたとしてステップＳ２へ進む。イグニション５２のＯＮが確認されないときは、ステップＳ１の処理を繰り返す。ステップＳ２では、蓄熱タンク４０内のオイルを全量、オイルパン２９へ移送するように、第２オイルポンプ４５へＯＮ指令を発する。移送量は第２オイルポンプ４５の駆動時間によって管理されている。図１０における（Ｉ）は、オイルパン２９内に全量のオイルを移送した状態を示している。エンジン潤滑システム２は、エンジン停止時にオイルの全量を蓄熱タンク４０に回収する。これにより、温まったオイルを蓄熱タンク４０で保温することができる。このように保温されていたオイルをエンジン始動前にオイルパン２９に戻すことによりエンジン始動直後から温度の高いオイルをエンジン１内に循環させることができる。これにより、早期暖機を図ることができる。
【００３４】
ステップＳ２の処理を行った後は、ステップＳ３において、エンジン１が始動したか否かの判断を行う。エンジン１が始動したことを確認でき、ステップＳ３でＹＥＳと判断したときは、ステップＳ４へ進み、オイルパン２９内のオイルの温度（オイルパン内油温）を確認する。そして、ステップＳ５においてｔ秒をカウントした後、ステップＳ６において、再びオイルパン内油温を確認する。また、ステップＳ７において、第２オイルポンプ４５を駆動する時間Ｓ秒を決定しておく。ステップＳ４〜ステップＳ６の処理は、オイルパン内油温の変化を確認するために行う処理である。図６は、エンジン始動後のオイルパン内油温の変化を示したものであり、図６（ｂ）は、図６（ａ）において破線で囲んだ部分を拡大して示したものである。オイルパン内油温は、エンジン始動直後は蓄熱タンク４０内で保温されていたことから高めの温度を示す。この状態から蓄熱が暖機に利用されると、オイルパン内油温は低下する。そして、エンジンが始動し、燃焼熱が付与されるようになるとオイルパン内油温も上昇する。そこで、ｔ秒間にＴ℃の油温上昇が観測されたら蓄熱を使い果たしたと判断する。これ以後は、エンジン１の燃焼熱により暖機が進行することとなる。燃焼熱による暖機が行われる期間はできるだけオイルの量を低減し、熱容量を低減することが望ましい。そこで、ステップＳ７に引き続いて行うステップＳ８において、油温が上昇しているか否かを判断する。この判断は、ステップＳ４で確認したオイルパン内油温とステップＳ６で確認したオイルパン内油温とを比較することによって行う。
【００３５】
ステップＳ７で行う処理は、図７に示したマップを参照することによって行う。図７は、オイルパン内油温に基づいて第２オイルポンプ４５の駆動時間を決定するためのマップである。オイルは、その温度によって粘性が異なり、いわゆる持ち去り油量が異なる。油温が高くなれば粘性は低くなり、持ち去り油量は低下する。このため、オイルパン２９内に貯留するオイルの量は、油温が高いほど少なくてよい。このため、図７に示したマップでは、オイルパン内油温が高くなるほど第２オイルポンプ４５の駆動時間は長くなっている。なお、図７に示したマップを参照するときのオイルパン内油温は、ステップＳ６で取得した値に基づいている。また、このステップＳ７の処理は、ステップＳ８の後に行うようにしてもよい。
【００３６】
ステップＳ８でＮＯと判断したときは、ステップＳ８でＹＥＳと判断するまでステップＳ４〜ステップＳ７の処理を繰り返す。
ステップＳ８でＹＥＳと判断したときは、ステップＳ９へ進む。ステップＳ９では、第２オイルポンプ４５に対し駆動指令を発し、駆動時間のカウントを開始する。すなわち、ＥＣＵ５０は、第２オイルポンプ４５にオイル排出動作をさせる。なお、このときの駆動指令は、オイルパン２９から蓄熱タンク４０側へオイルを移送する向きの駆動指令である。
【００３７】
ステップＳ９の処理を終えた後は、ステップＳ１０へ進む。ステップＳ１０では、オイルレベルセンサ３８がＯＦＦとなったか否かを確認する。オイルレベルセンサ３８がＯＦＦの状態とは、図３（ａ）に示すように第１電極、第２電極共に切断された状態である。すなわち、油面高さが下値となった状態である。図１０では、（ＩＩ）に示した状態である。このステップＳ１０でＹＥＳと判断されたときは、ステップＳ１１へ進み、第２オイルポンプ４５を停止する。このようにオイルパン２９内のオイル量を低下させることにより、小油量でのオイル循環を行うことができる。オイルを少量とすることにより、熱容量が低減されるので、燃焼熱によるエンジン１の暖機が促進される。
【００３８】
一方、ステップＳ１０でＮＯと判断したときはステップＳ１２へ進む。ステップＳ１２では、Ｓ秒が経過したか否かの判断を行う。このステップＳ１２でＮＯと判断したときは、再び、ステップＳ１０の処理を行う。一方、ステップＳ１２でＹＥＳと判断したときは、ステップＳ１１へ進み、第２オイルポンプ４５を停止する。このように、オイルレベルセンサ３８の検出値に基づく制御と並行してオイルパン内油温に基づいて第２オイルポンプ４５の駆動時間を変更する制御を行うことにより、オイルレベルセンサ３８の故障に対応することができる。すなわち、オイルレベルセンサ３８が故障し、ＯＦＦ状態を示すことができない場合であってもオイルパン２９からのオイル排出を停止することができる。
【００３９】
このように１回目のオイル排出を行うと、図１０（ＩＩ）に示すように小油量の状態となる。これにより暖機が促進され、油温は上昇し易くなる。油温が上昇すると持ち去り油量が減少することから図１０（ＩＩＩ）に示すように再びオイルパン２９内の油量は増加し始める。オイルパン２９内の油量が増加し始めると、まず、第１電極３８ｄ１が通電し、ＯＮ状態となる。ステップＳ１３では、第１電極３８ｄ１がＯＮ状態であるか否かの判断を行う。ステップＳ１３でＮＯと判断したときはステップＳ１４へ進む。ステップＳ１４〜ステップＳ１７の処理は、エア吸い込みの防止を図るための処理である。図８は、必要最小油量とオイルパン内油温及びエンジン回転数との関係を示したものである。図８に示すように、エンジン回転数が上昇すると、必要最小油量も上昇する。すなわち、必要最小油量は、油温の影響を受けるだけでなく、エンジン回転数の影響も受ける。このため、下値もエア吸い込みを考慮した値ではあるものの、油面高さが下値である状態が継続すると、エンジン回転数が上昇したときにエア吸い込みに対する余裕が減少する。そこで、油面高さを下値より多少高い状態としておくことにより、エア吸い込みに対し、さらに余裕を持たせることができる。すなわち、下値はオイルパン２９内からオイルを排出するときの目安となるものであって、一旦下値までオイルを排出した後は、再び、エア吸い込みに対して余裕を持った油面高さを維持する。前記のように油温が上昇し、持ち去り油量が減少すれば、油面高さは上昇するが、即座に油面高さが上昇しないときは、蓄熱タンク４０からオイルパン２９へオイルを供給する。
【００４０】
蓄熱タンク４０からオイルパン２９へオイルを戻すとき、ＥＣＵ５０は、油面のオイルパン２９に対する傾きを考慮する。ステップＳ１３でＮＯと判断したとき、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１４において、油面の傾きを確認する。この油面の傾きは、Ｇセンサ５１の検出値に基づいて判断する。油面の傾きは、ストレーナ２６が露出する方向の傾きを評価する。ステップＳ１４に引き続き行われるステップＳ１５の処理は、図９に示したマップを参照することによって行う。図９は、油面傾きに基づいて第２オイルポンプ４５の駆動時間を決定するためのマップである。このマップは、油面の傾きが全く無い場合であっても、第２オイルポンプ４５を駆動するものとなっている。すなわち、油面の傾きがなくてもオイルパン２９へのオイルの供給を行う。これにより、油面高さに余裕を持たせ、エンジン回転数の上昇に対応している。油面の傾きが大きくなり、ストレーナ２６の露出の危険性が増大すると、第２オイルポンプ４５の駆動時間を長くとり、オイルパン２９へ供給するオイルの量を増加させる。
【００４１】
ステップＳ１５の処理に引き続き行われるステップＳ１６では、第２オイルポンプ４５に対し駆動指令を発し、駆動時間のカウントを開始する。すなわち、ＥＣＵ５０は、第２オイルポンプ４５にオイル供給動作をさせる。なお、このときの駆動指令は、蓄熱タンク４０からオイルパン２９側へオイルを移送する向きの駆動指令である。
【００４２】
ステップＳ１６の処理を終えた後は、ステップＳ１７へ進む、ステップＳ１７では、ステップＳ１５で決定したＳ秒が経過したか否かを判断する。ステップＳ１７でＹＥＳと判断したときは、ステップＳ１８へ進む。ステップＳ１８では、第２電極３８ｄ２が通電したか否か、すなわち、ＯＮ状態となったか否かを判断する。第２電極３８ｄ２がＯＮである状態は油面高さが上値に到達した状態である。すなわち、図１０（ＩＶ）に示す状態となったか否かを判断する。第２電極３８ｄ２がＯＮ状態となったことを確認したら、再びオイルパン２９からオイルを排出する措置を採る。２回目の排出である。１回目の排出は、ステップＳ８におけるＹＥＳの判断を条件にオイルパン２９からのオイルの排出を行ったが、２回目以降は油面高さが上値に到達したことを条件にオイルパン２９からのオイルの排出を行う。
【００４３】
ステップＳ１８でＹＥＳと判断したときは、ステップＳ１９へ進む。ステップＳ１９では、オイルパン内油温を確認する。ステップＳ１９に引き続き行われるステップＳ２０では、ステップＳ７と同様の処理を行う。すなわち、ステップＳ２０で行う処理は、図７に示したマップを参照することによって行う。ステップＳ２０でステップＳ７と同様の要領で第２オイルポンプ４５の駆動時間を決定した後は、ステップＳ２１に進む。ステップＳ２１では、ステップＳ２１では、ステップＳ９における処理と同様に第２オイルポンプ４５に対し駆動指令を発し、駆動時間のカウントを開始する。なお、このときの駆動指令は、オイルパン２９から蓄熱タンク４０側へオイルを移送する向きの駆動指令である。
【００４４】
ステップＳ２１の処理を終えた後は、ステップＳ２２へ進む。ステップＳ２２では、ステップＳ１０における処理と同様にオイルレベルセンサ３８がＯＦＦとなったか否かを確認する。すなわち、油面高さが下値となったか否かを判断する。図１０では、（Ｖ）に示した状態である。このステップＳ２２でＹＥＳと判断されたときは、ステップＳ２３へ進み、第２オイルポンプ４５を停止する。このようにオイルパン２９内のオイル量を低下させることにより、小油量でのオイル循環を行うことができる。オイルを少量とすることにより、熱容量が低減されるので、燃焼熱によるエンジン１の暖機が促進される。
【００４５】
一方、ステップＳ２２でＮＯと判断したときはステップＳ２４へ進む。ステップＳ２４では、Ｓ秒が経過したか否かの判断を行う。このステップＳ２４でＮＯと判断したときは、再び、ステップＳ２２の処理を行う。一方、ステップＳ２４でＹＥＳと判断したときは、ステップＳ２３へ進み、第２オイルポンプ４５を停止する。このように、オイルレベルセンサ３８の検出値に基づく制御と並行してオイルパン内油温に基づいて第２オイルポンプ４５の駆動時間を変更する制御を行うことにより、オイルレベルセンサ３８の故障に対応することができる。すなわち、オイルレベルセンサ３８が故障し、ＯＦＦ状態を示すことができない場合であってもオイルパン２９からのオイル排出を停止することができる。
【００４６】
ステップＳ２３の処理を終えた後は、ステップＳ２５へ進む。
ステップＳ２５では、オイルパン内油温を確認し、引き続き行われるステップＳ２６において、オイルパン内油温に基づいて暖機が完了したか否かを判断する。このステップＳ２６においてＮＯと判断したときはステップＳ１３へ進む。そして、再び、オイルパン２９内の油面高さの制御を行う。その後、ステップＳ２６においてＹＥＳと判断されるまで、Ｎ回の排出を繰り返す。
【００４７】
一方、ステップＳ２６でＹＥＳと判断したときは、ステップＳ２７へ進む。ステップＳ２７では、蓄熱タンク４０内のオイルを全量オイルパン２９へ移送して一連の処理を終了する（エンド）。
【００４８】
以上説明したように、本実施例のエンジン潤滑システム２によれば、エンジン始動時に蓄熱タンク４０からオイルパン２９に供給されたオイルを、油温の上昇に伴って変化する必要最小油量に追随するように繰り返し排出するようにしたので、蓄熱タンクの蓄熱を有効に利用するとともに、極力少量のオイルを循環させて効果的な暖機を行うことができる。
【００４９】
上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。例えば、上記実施例では、ステップＳ１３でＮＯと判断したときに、油面の傾きを考慮してオイルパン２９内のオイルの量を増加させるようにしているが、油面の傾きに基づく制御を別個の制御することもできる。例えば、オイルの比誘電率と空気の比誘電率との違いにより、液面高さに応じた測定容量が変化することを利用したオイルレベルセンサを用いれば、油面高さの変化を連続的に検出することができる。この連続的に変化する油面高さと、油面の傾きからオイルパン２９内に貯留すべきオイルの量を決定し、これに基づいて第２オイルポンプ４５を駆動するようにしてもよい。また、Ｇセンサに代えて、ステアリングの舵角と、その時点でのステアリングの操舵トルクとに基づいて車両の旋回力を求め、これから油面の傾きを推定するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】エンジン潤滑システムを組み込んだエンジンの概略構成を模式的に示す説明図である。
【図２】オイルレベルセンサの斜視図である。
【図３】（ａ）はフロート部材が低位に位置し、（ｂ）はフロート部材が中位に位置し、（ｃ）はフロート部材が高位に位置した状態のオイルレベルセンサの断面図である。
【図４】ＥＣＵが行う制御の一例の前半部分を示したフロー図である。
【図５】ＥＣＵが行う制御の一例の後半部分を示したフロー図である。
【図６】エンジン始動後のオイルパン内油温の変化を示したものであり、図６（ｂ）は、図６（ａ）において破線で囲んだ部分を拡大して示した図である。
【図７】オイルパン内油温に基づく第2オイルポンプ駆動時間決定マップの一例を示す図である。
【図８】必要最小油量とオイルパン内油温及びエンジン回転数との関係を示す図である。
【図９】油面傾きに基づく第2オイルポンプ駆動時間決定マップの一例を示す図である。
【図１０】ＥＣＵの制御によるオイルパン内の油面高さの推移を模式的に示した説明図である。
【符号の説明】
【００５１】
１…エンジン ２…エンジン潤滑システム
２０…シリンダブロック部 ２１…シリンダブロック本体
２１ａ…シリンダ ２１ｂ…ウォータージャケット
２７…第１オイルポンプ ２９…オイルパン
３０…シリンダヘッド部 ３１…シリンダヘッド本体
３１ａ…ウォータージャケット ４６…油温センサ
３８…オイルレベルセンサ ４０…蓄熱タンク
４２…第１オイル移送パイプ ４３…第２オイル移送パイプ
４４…第３オイル移送パイプ ４５…第２オイルポンプ
５０…ＥＣＵ ５１…Ｇセンサ
５２…イグニション
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン潤滑システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、油面検出器を用いたオイルパンの油面検出結果に基づいてオイルパンの油面を高位レベルと低位レベルとの間に保持する技術が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２８０３２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、エンジン停止時に、蓄熱タンク内へ高温のオイルを貯留しておき、これをエンジン再始動時にオイルパンに戻せば、エンジンのプレヒートの効果が期待される。これにより、エンジンの暖機の効果も期待される。このようなプレヒートを行うエンジンでは、オイルパン内の油量を調節することにより、暖機効果のさらなる向上が期待できる。オイルパン内の油量の調節には、特許文献１に開示された技術を応用することが可能であると考えられる。
しかしながら、特許文献１開示の技術は、蓄熱タンクからオイルパンへオイルを供給し、蓄熱タンクの蓄熱をエンジンの暖機に利用することについては格別の考慮はなされていない。
【０００５】
そこで、本発明は、蓄熱タンクの蓄熱を有効に利用するとともに、効果的な暖機を行うことができるエンジン潤滑システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる課題を解決するために、本明細書開示のエンジン潤滑システムは、エンジン内部に供給されるオイルを貯留するオイルパンと、当該オイルパン内の油面高さの検出手段と、前記オイルを保温して貯留する蓄熱タンクと、前記オイルパンと前記蓄熱タンクとの間でオイルを移送するオイル移送手段と、前記検出手段により検出した油面高さが予め定めた上値まで上昇したと判断したときに、前記検出手段により検出する油面高さが予め定めた下値となるまで前記オイルパンから前記蓄熱タンクにオイルを排出するように前記オイル移送手段にオイル排出動作をさせる制御部と、を、備えたことを特徴とする。
【０００７】
エンジンが始動すると、その燃焼熱によってエンジンの暖機は進行する。これに伴ってオイルの昇温も進行する。エンジンの暖機時、エンジン内部を循環するオイルの量はできるだけ少ない方が熱容量を減らすことができ都合がよい。その一方、オイルポンプのエアの吸い込みは回避しなければならない。
【０００８】
エンジンが稼動しているとき、オイルパン内のオイルは、その一部がエンジン内部に供給された状態となる。すなわち、エンジン内へのオイルの持ち去りが起こっている。このエンジン内へ持ち去られている油量を持ち去り油量と称する。オイルパン内に貯留しておくべき必要最小油量は、この持ち去り油量を考慮し、オイルポンプのエアの吸い込みが起こらないように規定される。
【０００９】
ところが、この持ち去り油量は、油温の上昇に伴って減少する。これは、油温が上昇してオイルの粘性が低下すると、エンジン内部からオイルパンへのオイルの戻りがスムーズになることに起因する。
油温が上昇して持ち去り油量が減少すると、オイルパン内の油面高さが上昇する。この結果、エア吸い込みに対する余裕が生じる。すなわち、油温が上昇すると、必要最小油量は、低下することになる。
【００１０】
そこで、本明細書開示のエンジン潤滑システムでは、特にエンジン暖機時に、油面高さが予め定めた上値まで上昇したと判断したときに、油面高さが予め定めた下値となるまで前記オイルパンから前記蓄熱タンクにオイルを排出する。油温が低い状態では、持ち去り油量が多いため、オイルパン内の油面高さは低くなる。しかし、暖機が進行し、持ち去り油量が減少すると、油面高さは徐々に高くなる。そして、制御部は、予め定めた上値まで上昇したと判断したとき、油面高さが一旦下値となるまでオイルをオイルパンから蓄熱タンクへ排出する。これにより、熱容量を減少させて暖機効果の向上を図る。蓄熱タンクへ戻されたオイルは蓄熱タンク内で保温されることとなり、熱の廃棄を極力抑えることができる。
【００１１】
暖機が進行し、油温がさらに上昇することにより、持ち去り油量はさらに減少する。これにより、一旦、下値まで低下した油面高さは再び上昇に転じる。そして、再び上値まで上昇したときはオイルパンから蓄熱タンクへオイルを排出する。本明細書開示のエンジン潤滑システムは、この動作を繰り返す。
【００１２】
本明細書開示のエンジン潤滑システムは、前回エンジン始動時に高温となったオイルを蓄熱タンクへ貯留する。そして、この蓄熱をエンジン始動時の暖機に利用することができる。このように、本発明開示のエンジン潤滑システムは、エンジン始動当初から温度の高いオイルを利用することができる。このため、フリクションの低減を図ることができる。この結果、例えば、フリクションの大小に基づいて燃料噴射量を制御するエンジンでは、フリクションの減少により燃費の向上が期待される。
【００１３】
なお、オイルパン内にはストレーナが配置される。上値は、このストレーナを通じてエンジン内部に供給されるオイルの油圧低下を生じさせることがない値を採用することができる。下値は、ストレーナのエア吸い込みが発生する手前の値を採用することができる。上値、下値については、エンジン特性等を考慮して適宜設定することができる。
また、油面高さの検出手段は、オイルパン内の油面を検出できるものであればどの様なものであってもよい。例えば、フロートを用い、その位置によって油面高さを把握するオイルレベルセンサを用いることができる。また、オイルの比誘電率と空気の比誘電率との違いにより、液面高さに応じた測定容量が変化することを利用し、油面高さの変化を連続的に検出することができるオイルレベルセンサを用いることができる。
【００１４】
本発明開示のエンジン潤滑システムにおいて、前記制御部は、前記オイルパン内に貯留されるオイルの油温に基づいて、前記オイルパンから前記蓄熱タンクにオイルを排出するように前記オイル移送手段にオイル排出動作をさせる構成とすることができる。
【００１５】
前記のようにオイルパン内に貯留しておくべき必要最小油量は、油温に応じて変化する。このため、油温に基づいてオイルパンからのオイルの排出量を決定することもできる。油温に基づいてオイル排出動作をさせる制御と、油面高さの検出手段を利用してオイル排出動作をさせる制御とを並行して行うこともできる。このような並行した制御は、例えば、油面高さの検出手段が故障した場合に有効である。すなわち、油面高さの検出手段が故障し、油面高さが下値に到達したことを検出できない場合、オイル排出が継続されてしまう。オイル排出が継続されれば、エア吸い込みを引き起こす。並行した制御を行うことにより、このような事態に対応し、オイル排出を停止することができる。
【００１６】
本発明開示のエンジン潤滑システムにおいて、前記制御部は、前記検出手段により検出した油面高さが予め定めた下値まで低下したときに、前記蓄熱タンクから前記オイルパンにオイルを供給するように前記オイル移送手段にオイル供給動作をさせることができる。
【００１７】
オイル排出により、オイルパン内の油面高さが一旦下値まで低下しても、通常であれば、油温のさらなる上昇に伴って持ち去り油量が減少し、油面高さは再び上昇する。しかしながら、油面高さが下値付近の状態でのエンジンの稼動が続くと、急激なエンジン回転数上昇に対応できないことが考えられる。すなわち、エンジン回転数が上昇すると、持ち去り油量が増加して、オイルパン内の油面が低下し、この結果、エア吸い込みの危険が生じ得る。そこで、油面高さを一旦下値まで低下させ、その後、蓄熱タンクからオイルパン内へオイルを供給する制御を行うことができる。
【００１８】
本発明開示のエンジン潤滑システムにおいて、前記制御部は、前記オイルパン内の油面の傾きに基づいて、前記蓄熱タンクから前記オイルパンにオイルを供給するように前記オイル移送手段にオイル供給動作をさせることができる。
【００１９】
エンジンが搭載された車両が登坂状態や旋回状態、加速状態にあると、オイルパン内の油面はオイルパンに対して傾く。これにより、ストレーナがオイルから露出するおそれがある。そこで、オイルパン内の油面の傾きに基づいて、オイルパン内の油量を増量する制御を行うことができる。これにより、ストレーナの露出を回避し、油圧低下を抑制することができる。
【００２０】
本発明開示のエンジン潤滑システムにおいて、前記制御部は、エンジン始動後にエンジン内部における油温の上昇が観測された後に前記油面高さ検出手段により検出する油面高さが予め定めた下値となるまで前記オイルパンから前記蓄熱タンクにオイルを排出するように前記オイル移送手段にオイル排出動作をさせることができる。
【００２１】
本発明開示のエンジン潤滑システムは、前記のようにオイルパン内のオイル排出を繰り返す。その１回目のオイル排出の開始条件として、エンジン始動後のエンジン内部における油温の上昇の観測を挙げることができる。本発明開示のエンジン潤滑システムは、エンジン始動前に蓄熱タンク内の保温されたオイルをオイルパンに供給することができる。これにより、蓄熱が暖機に利用される。暖機に利用されたオイルの油温は低下する。そして、エンジンが始動し、燃焼熱が付与されるようになると油温も上昇する。すなわち、油温が低下し続けている間は、蓄熱が暖機に供されている期間であると考えることができる。この期間の終了は、油温の上昇によって把握することができる。本発明開示のエンジン潤滑システムは、油温の上昇を観測したことを条件にオイルパンからのオイルの排出を行う。これにより、蓄熱を最大限利用することが可能となる。また、熱容量の低減を図り、燃焼熱による暖機の促進を図ることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本明細書開示のエンジンの潤滑装置によれば、エンジン始動時に蓄熱タンクからオイルパンに供給されたオイルを、油温の上昇に伴って変化する必要最小油量に追随するように排出する。これにより、蓄熱タンクの蓄熱を有効に利用するとともに、極力少量のオイルを循環させて効果的な暖機を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。
【実施例】
【００２４】
図１は、本発明のエンジン潤滑システム２を組み込んだエンジン１の概略構成を模式的に示す説明図である。エンジン１はディーゼルエンジンである。
エンジン１は、シリンダブロック本体２１、オイルパン２９等を含むシリンダブロック部２０と、このシリンダブロック部２０の上側に固定されるシリンダヘッド部３０を含んでいる。
【００２５】
シリンダブロック部２０は、シリンダ２１ａが形成されたシリンダブロック本体２１、ピストン２２、コンロッド２３、及びクランク軸２４を含む。ピストン２２はシリンダ２１ａ内を往復動し、ピストン２２の往復動がコンロッド２３を介してクランク軸２４に伝達される。これによりクランク軸２４が回転する。シリンダ２１ａとピストン２２のヘッド部分は、シリンダヘッド部３０と共に燃焼室２５を形成している。シリンダブロック本体２１にはウォータージャケット２１ｂが形成されている。
【００２６】
また、シリンダブロック本体２１の下端にはオイルパン２９が装着されている。オイルパン２９は、エンジン１内部に供給されるオイルを貯留する。オイルパン２９の内側には、オイルストレーナ２６が配置されている。ストレーナ２６は、第１オイルポンプ２７に接続されている。第１オイルポンプ２７には、エンジン１内部に設けられたオイルギャラリに通じるオイルフィードパイプ２８が接続されている。第１オイルポンプ２７は、クランク軸２４の回転によって駆動される。
【００２７】
シリンダヘッド部３０は、シリンダヘッド本体３１に、燃焼室２５に連通した吸気ポート３９、この吸気ポート３９を開閉する吸気弁３２、吸気弁３２を駆動するインテークカムシャフト３３、を備えている。また、燃焼室２５に連通した排気ポート３４、排気ポート３４を開閉する排気弁３５、排気弁３５を駆動するエキゾーストカムシャフト３６、燃料噴射弁３７を備えている。また、シリンダヘッド本体３１には、ウォータージャケット３１ａが形成されている。
【００２８】
エンジン１に組み込まれるエンジン潤滑システム２は、オイルパン２９を含んでいる。また、エンジン停止時にオイルを保温して貯留する蓄熱タンク４０を備えている。蓄熱タンク４０は周囲に保温部材４１を備えている。蓄熱タンク４０の底部には、第１オイル移送パイプ４２が接続されている。第１オイル移送パイプ４２の他端は、第２オイルポンプ４５に接続されている。この第２オイルポンプ４５は電動式で正逆回転が可能となっており、後述するＥＣＵ（Electronic control unit）５０に電気的に接続されている。第２オイルポンプ４５には、さらに第２オイル移送パイプ４３が接続されている。第２オイル移送パイプ４３の他端は、オイルパン２９の底部に接続されている。第２オイル移送パイプ４３には、開閉弁４９が設置されている。開閉弁４９は、後述するＥＣＵ５０に接続されており、第２オイルポンプ４５が稼動するときに開状態とされる。
本発明におけるオイル移送手段は、第１オイル移送パイプ４２、第２オイルポンプ４５、第２オイル移送パイプ４３を有している。
なお、第２オイル移送パイプ４３からは、第３オイル移送パイプ４４が分岐している。第３オイル移送パイプ４４の他端は、オイルフィードパイプ２８に接続されている。第３オイル移送パイプ４４には、逆止弁４７が設けられている。逆止弁４７は、第１オイルポンプ２７が稼動しているときに第３オイル移送パイプ４４内をオイルが逆流することを防止する。また、オイルパン２９と蓄熱タンク４０とはエアパイプ４８で接続されている。エアパイプ４８は、オイルパン２９と蓄熱タンク４０との間でオイルの移送が行われるときに、オイルパン２９内部と蓄熱タンク４０内部の圧力を調整し、スムーズなオイルの移送に寄与する。
【００２９】
エンジン潤滑システム２は、オイルパン２９内に本発明における油面高さの検出手段に相当するオイルレベルセンサ３８を備えている。また、オイルパン２９の底部には、油温センサ４６が装着されている。図２は、オイルレベルセンサ３８の斜視図である。オイルレベルセンサ３８は、シャフト部材３８ａの上端に上部材３８ｂを備え、シャフト部材３８ａの下端に下部材３８ｃを備えている。また、シャフト部材３８ａには、環状のフロート部材３８ｄが上下動可能に装着されている。図３（ａ）はフロート部材が下値を示す低位に位置し、図３（ｂ）はフロート部材が中位に位置し、図３（ｃ）はフロート部材が上値を示す高位に位置した状態のオイルレベルセンサの断面図である。すなわち、図３（ａ）〜（ｃ）は、フロート部材３８ｄがそれぞれ異なる位置に移動した状態を示している。フロート部材３８ｄは、その内周面に第１電極３８ｄ１が設けられている。また、その上面に第２電極３８ｄ２が設けられている。シャフト部材３８ａの表面にはフロート部材３８ｄに設けた第１電極３８ｄ１と接触することによって通電状態となる第１電極３８ａ１が設けられている。第１電極３８ａ１の下端と下部材３８ｃとの間は、少なくともフロート部材３８ｄの厚み分の距離を有している。従って、フロート部材３８ｄが下がり、下部材３８ｃに着座するようになると第１電極３８ａ１と第１電極３８ｄ１との通電は遮断されてＯＦＦ状態となる。また、上部材３８ｂの下面にはフロート部材３８ｄに設けた第２電極３８ｄ２と接触することによって通電状態となる第２電極３８ｂ１が設けられている。油面の上昇に伴ってフロート部材３８ｄが上昇し、その上面に設けられた第２電極３８ｄ２が、上部材３８ｂの下面に設けた第２電極３８ｂ１と接触する。
オイルレベルセンサ３８は、油面高さが予め定めた上値に到達したときに第２電極が通電状態となるように設置されている。また、油面高さが予め定めた下値に到達したときに第１電極、第２電極ともに通電が切断され、ＯＦＦ状態となるように設置されている。上値は、ストレーナ２６を通じてエンジン内部に供給されるオイルの油圧低下を生じさせることがない値が採用されている。また、下値は、ストレーナのエア吸い込みが発生する手前の値が採用されている。
【００３０】
エンジン潤滑システム２は、本発明における制御手段の一例であるＥＣＵ５０を備えている。ＥＣＵ５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等からなる算術論理回路である。ＥＣＵ５０は、タイマーを内蔵している。このＥＣＵ５０には、オイルレベルセンサ３８が電気的に接続されている。また、ＥＣＵ５０には、エンジン１が搭載される車両の傾きを検出するＧセンサ５１が接続されている。車両の傾きを検出することにより、オイルパン内の油面のオイルパンに対する傾きを検出する。また、ＥＣＵ５０には、イグニション５２が接続されており、そのＯＮ状態、ＯＦＦ状態が把握できるようになっている。さらに、ＥＣＵ５０には、オイルパン２９内の油温を測定する油温センサ４６が接続されている。
【００３１】
ＥＣＵ５０は、エンジン始動前のタイミングで、蓄熱タンク４０内のオイルの全量をオイルパン２９へ移送してプレヒートを行う制御を行う。また、オイルレベルセンサ３８により検出した油面高さが予め定めた上値まで上昇したと判断したときに、油面高さが予め定めた下値となるまでオイルパン２９から蓄熱タンク４０にオイルを排出するように第２オイルポンプ４５を稼動させる。また、ＥＣＵ５０は、これに付随する各種制御を行う。ＥＣＵ５０は、これらの制御を行うためのプログラムを格納している。
【００３２】
以下、ＥＣＵ５０が行う制御の一例を図４、図５に示したフロー図を参照しつつ説明する。なお、図４は、制御の前半部分を示し、図５は、制御の後半部分を示している。また、図１０は、ＥＣＵ５０の制御によるオイルパン２９内の油面高さの推移を模式的に示した説明図である。図１０では、破線によって油面高さを表している。
【００３３】
まず、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１において、エンジン始動予測があったか否かを判断する。エンジン始動予測は、イグニション５２のＯＮ／ＯＦＦ状態によって判断される。イグニション５２のＯＮを確認したときは、エンジン始動予測がされたとしてステップＳ２へ進む。イグニション５２のＯＮが確認されないときは、ステップＳ１の処理を繰り返す。ステップＳ２では、蓄熱タンク４０内のオイルを全量、オイルパン２９へ移送するように、第２オイルポンプ４５へＯＮ指令を発する。移送量は第２オイルポンプ４５の駆動時間によって管理されている。図１０における（Ｉ）は、オイルパン２９内に全量のオイルを移送した状態を示している。エンジン潤滑システム２は、エンジン停止時にオイルの全量を蓄熱タンク４０に回収する。これにより、温まったオイルを蓄熱タンク４０で保温することができる。このように保温されていたオイルをエンジン始動前にオイルパン２９に戻すことによりエンジン始動直後から温度の高いオイルをエンジン１内に循環させることができる。これにより、早期暖機を図ることができる。
【００３４】
ステップＳ２の処理を行った後は、ステップＳ３において、エンジン１が始動したか否かの判断を行う。エンジン１が始動したことを確認でき、ステップＳ３でＹＥＳと判断したときは、ステップＳ４へ進み、オイルパン２９内のオイルの温度（オイルパン内油温）を確認する。そして、ステップＳ５においてｔ秒をカウントした後、ステップＳ６において、再びオイルパン内油温を確認する。また、ステップＳ７において、第２オイルポンプ４５を駆動する時間Ｓ秒を決定しておく。ステップＳ４〜ステップＳ６の処理は、オイルパン内油温の変化を確認するために行う処理である。図６は、エンジン始動後のオイルパン内油温の変化を示したものであり、図６（ｂ）は、図６（ａ）において破線で囲んだ部分を拡大して示したものである。オイルパン内油温は、エンジン始動直後は蓄熱タンク４０内で保温されていたことから高めの温度を示す。この状態から蓄熱が暖機に利用されると、オイルパン内油温は低下する。そして、エンジンが始動し、燃焼熱が付与されるようになるとオイルパン内油温も上昇する。そこで、ｔ秒間にＴ℃の油温上昇が観測されたら蓄熱を使い果たしたと判断する。これ以後は、エンジン１の燃焼熱により暖機が進行することとなる。燃焼熱による暖機が行われる期間はできるだけオイルの量を低減し、熱容量を低減することが望ましい。そこで、ステップＳ７に引き続いて行うステップＳ８において、油温が上昇しているか否かを判断する。この判断は、ステップＳ４で確認したオイルパン内油温とステップＳ６で確認したオイルパン内油温とを比較することによって行う。
【００３５】
ステップＳ７で行う処理は、図７に示したマップを参照することによって行う。図７は、オイルパン内油温に基づいて第２オイルポンプ４５の駆動時間を決定するためのマップである。オイルは、その温度によって粘性が異なり、いわゆる持ち去り油量が異なる。油温が高くなれば粘性は低くなり、持ち去り油量は低下する。このため、オイルパン２９内に貯留するオイルの量は、油温が高いほど少なくてよい。このため、図７に示したマップでは、オイルパン内油温が高くなるほど第２オイルポンプ４５の駆動時間は長くなっている。なお、図７に示したマップを参照するときのオイルパン内油温は、ステップＳ６で取得した値に基づいている。また、このステップＳ７の処理は、ステップＳ８の後に行うようにしてもよい。
【００３６】
ステップＳ８でＮＯと判断したときは、ステップＳ８でＹＥＳと判断するまでステップＳ４〜ステップＳ７の処理を繰り返す。
ステップＳ８でＹＥＳと判断したときは、ステップＳ９へ進む。ステップＳ９では、第２オイルポンプ４５に対し駆動指令を発し、駆動時間のカウントを開始する。すなわち、ＥＣＵ５０は、第２オイルポンプ４５にオイル排出動作をさせる。なお、このときの駆動指令は、オイルパン２９から蓄熱タンク４０側へオイルを移送する向きの駆動指令である。
【００３７】
ステップＳ９の処理を終えた後は、ステップＳ１０へ進む。ステップＳ１０では、オイルレベルセンサ３８がＯＦＦとなったか否かを確認する。オイルレベルセンサ３８がＯＦＦの状態とは、図３（ａ）に示すように第１電極、第２電極共に切断された状態である。すなわち、油面高さが下値となった状態である。図１０では、（ＩＩ）に示した状態である。このステップＳ１０でＹＥＳと判断されたときは、ステップＳ１１へ進み、第２オイルポンプ４５を停止する。このようにオイルパン２９内のオイル量を低下させることにより、小油量でのオイル循環を行うことができる。オイルを少量とすることにより、熱容量が低減されるので、燃焼熱によるエンジン１の暖機が促進される。
【００３８】
一方、ステップＳ１０でＮＯと判断したときはステップＳ１２へ進む。ステップＳ１２では、Ｓ秒が経過したか否かの判断を行う。このステップＳ１２でＮＯと判断したときは、再び、ステップＳ１０の処理を行う。一方、ステップＳ１２でＹＥＳと判断したときは、ステップＳ１１へ進み、第２オイルポンプ４５を停止する。このように、オイルレベルセンサ３８の検出値に基づく制御と並行してオイルパン内油温に基づいて第２オイルポンプ４５の駆動時間を変更する制御を行うことにより、オイルレベルセンサ３８の故障に対応することができる。すなわち、オイルレベルセンサ３８が故障し、ＯＦＦ状態を示すことができない場合であってもオイルパン２９からのオイル排出を停止することができる。
【００３９】
このように１回目のオイル排出を行うと、図１０（ＩＩ）に示すように小油量の状態となる。これにより暖機が促進され、油温は上昇し易くなる。油温が上昇すると持ち去り油量が減少することから図１０（ＩＩＩ）に示すように再びオイルパン２９内の油量は増加し始める。オイルパン２９内の油量が増加し始めると、まず、第１電極３８ｄ１が通電し、ＯＮ状態となる。ステップＳ１３では、第１電極３８ｄ１がＯＮ状態であるか否かの判断を行う。ステップＳ１３でＮＯと判断したときはステップＳ１４へ進む。ステップＳ１４〜ステップＳ１７の処理は、エア吸い込みの防止を図るための処理である。図８は、必要最小油量とオイルパン内油温及びエンジン回転数との関係を示したものである。図８に示すように、エンジン回転数が上昇すると、必要最小油量も上昇する。すなわち、必要最小油量は、油温の影響を受けるだけでなく、エンジン回転数の影響も受ける。このため、下値もエア吸い込みを考慮した値ではあるものの、油面高さが下値である状態が継続すると、エンジン回転数が上昇したときにエア吸い込みに対する余裕が減少する。そこで、油面高さを下値より多少高い状態としておくことにより、エア吸い込みに対し、さらに余裕を持たせることができる。すなわち、下値はオイルパン２９内からオイルを排出するときの目安となるものであって、一旦下値までオイルを排出した後は、再び、エア吸い込みに対して余裕を持った油面高さを維持する。前記のように油温が上昇し、持ち去り油量が減少すれば、油面高さは上昇するが、即座に油面高さが上昇しないときは、蓄熱タンク４０からオイルパン２９へオイルを供給する。
【００４０】
蓄熱タンク４０からオイルパン２９へオイルを戻すとき、ＥＣＵ５０は、油面のオイルパン２９に対する傾きを考慮する。ステップＳ１３でＮＯと判断したとき、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１４において、油面の傾きを確認する。この油面の傾きは、Ｇセンサ５１の検出値に基づいて判断する。油面の傾きは、ストレーナ２６が露出する方向の傾きを評価する。ステップＳ１４に引き続き行われるステップＳ１５の処理は、図９に示したマップを参照することによって行う。図９は、油面傾きに基づいて第２オイルポンプ４５の駆動時間を決定するためのマップである。このマップは、油面の傾きが全く無い場合であっても、第２オイルポンプ４５を駆動するものとなっている。すなわち、油面の傾きがなくてもオイルパン２９へのオイルの供給を行う。これにより、油面高さに余裕を持たせ、エンジン回転数の上昇に対応している。油面の傾きが大きくなり、ストレーナ２６の露出の危険性が増大すると、第２オイルポンプ４５の駆動時間を長くとり、オイルパン２９へ供給するオイルの量を増加させる。
【００４１】
ステップＳ１５の処理に引き続き行われるステップＳ１６では、第２オイルポンプ４５に対し駆動指令を発し、駆動時間のカウントを開始する。すなわち、ＥＣＵ５０は、第２オイルポンプ４５にオイル供給動作をさせる。なお、このときの駆動指令は、蓄熱タンク４０からオイルパン２９側へオイルを移送する向きの駆動指令である。
【００４２】
ステップＳ１６の処理を終えた後は、ステップＳ１７へ進む、ステップＳ１７では、ステップＳ１５で決定したＳ秒が経過したか否かを判断する。ステップＳ１７でＹＥＳと判断したときは、ステップＳ１８へ進む。ステップＳ１８では、第２電極３８ｄ２が通電したか否か、すなわち、ＯＮ状態となったか否かを判断する。第２電極３８ｄ２がＯＮである状態は油面高さが上値に到達した状態である。すなわち、図１０（ＩＶ）に示す状態となったか否かを判断する。第２電極３８ｄ２がＯＮ状態となったことを確認したら、再びオイルパン２９からオイルを排出する措置を採る。２回目の排出である。１回目の排出は、ステップＳ８におけるＹＥＳの判断を条件にオイルパン２９からのオイルの排出を行ったが、２回目以降は油面高さが上値に到達したことを条件にオイルパン２９からのオイルの排出を行う。
【００４３】
ステップＳ１８でＹＥＳと判断したときは、ステップＳ１９へ進む。ステップＳ１９では、オイルパン内油温を確認する。ステップＳ１９に引き続き行われるステップＳ２０では、ステップＳ７と同様の処理を行う。すなわち、ステップＳ２０で行う処理は、図７に示したマップを参照することによって行う。ステップＳ２０でステップＳ７と同様の要領で第２オイルポンプ４５の駆動時間を決定した後は、ステップＳ２１に進む。ステップＳ２１では、ステップＳ２１では、ステップＳ９における処理と同様に第２オイルポンプ４５に対し駆動指令を発し、駆動時間のカウントを開始する。なお、このときの駆動指令は、オイルパン２９から蓄熱タンク４０側へオイルを移送する向きの駆動指令である。
【００４４】
ステップＳ２１の処理を終えた後は、ステップＳ２２へ進む。ステップＳ２２では、ステップＳ１０における処理と同様にオイルレベルセンサ３８がＯＦＦとなったか否かを確認する。すなわち、油面高さが下値となったか否かを判断する。図１０では、（Ｖ）に示した状態である。このステップＳ２２でＹＥＳと判断されたときは、ステップＳ２３へ進み、第２オイルポンプ４５を停止する。このようにオイルパン２９内のオイル量を低下させることにより、小油量でのオイル循環を行うことができる。オイルを少量とすることにより、熱容量が低減されるので、燃焼熱によるエンジン１の暖機が促進される。
【００４５】
一方、ステップＳ２２でＮＯと判断したときはステップＳ２４へ進む。ステップＳ２４では、Ｓ秒が経過したか否かの判断を行う。このステップＳ２４でＮＯと判断したときは、再び、ステップＳ２２の処理を行う。一方、ステップＳ２４でＹＥＳと判断したときは、ステップＳ２３へ進み、第２オイルポンプ４５を停止する。このように、オイルレベルセンサ３８の検出値に基づく制御と並行してオイルパン内油温に基づいて第２オイルポンプ４５の駆動時間を変更する制御を行うことにより、オイルレベルセンサ３８の故障に対応することができる。すなわち、オイルレベルセンサ３８が故障し、ＯＦＦ状態を示すことができない場合であってもオイルパン２９からのオイル排出を停止することができる。
【００４６】
ステップＳ２３の処理を終えた後は、ステップＳ２５へ進む。
ステップＳ２５では、オイルパン内油温を確認し、引き続き行われるステップＳ２６において、オイルパン内油温に基づいて暖機が完了したか否かを判断する。このステップＳ２６においてＮＯと判断したときはステップＳ１３へ進む。そして、再び、オイルパン２９内の油面高さの制御を行う。その後、ステップＳ２６においてＹＥＳと判断されるまで、Ｎ回の排出を繰り返す。
【００４７】
一方、ステップＳ２６でＹＥＳと判断したときは、ステップＳ２７へ進む。ステップＳ２７では、蓄熱タンク４０内のオイルを全量オイルパン２９へ移送して一連の処理を終了する（エンド）。
【００４８】
以上説明したように、本実施例のエンジン潤滑システム２によれば、エンジン始動時に蓄熱タンク４０からオイルパン２９に供給されたオイルを、油温の上昇に伴って変化する必要最小油量に追随するように繰り返し排出するようにしたので、蓄熱タンクの蓄熱を有効に利用するとともに、極力少量のオイルを循環させて効果的な暖機を行うことができる。
【００４９】
上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。例えば、上記実施例では、ステップＳ１３でＮＯと判断したときに、油面の傾きを考慮してオイルパン２９内のオイルの量を増加させるようにしているが、油面の傾きに基づく制御を別個の制御することもできる。例えば、オイルの比誘電率と空気の比誘電率との違いにより、液面高さに応じた測定容量が変化することを利用したオイルレベルセンサを用いれば、油面高さの変化を連続的に検出することができる。この連続的に変化する油面高さと、油面の傾きからオイルパン２９内に貯留すべきオイルの量を決定し、これに基づいて第２オイルポンプ４５を駆動するようにしてもよい。また、Ｇセンサに代えて、ステアリングの舵角と、その時点でのステアリングの操舵トルクとに基づいて車両の旋回力を求め、これから油面の傾きを推定するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】エンジン潤滑システムを組み込んだエンジンの概略構成を模式的に示す説明図である。
【図２】オイルレベルセンサの斜視図である。
【図３】（ａ）はフロート部材が低位に位置し、（ｂ）はフロート部材が中位に位置し、（ｃ）はフロート部材が高位に位置した状態のオイルレベルセンサの断面図である。
【図４】ＥＣＵが行う制御の一例の前半部分を示したフロー図である。
【図５】ＥＣＵが行う制御の一例の後半部分を示したフロー図である。
【図６】エンジン始動後のオイルパン内油温の変化を示したものであり、図６（ｂ）は、図６（ａ）において破線で囲んだ部分を拡大して示した図である。
【図７】オイルパン内油温に基づく第2オイルポンプ駆動時間決定マップの一例を示す図である。
【図８】必要最小油量とオイルパン内油温及びエンジン回転数との関係を示す図である。
【図９】油面傾きに基づく第2オイルポンプ駆動時間決定マップの一例を示す図である。
【図１０】ＥＣＵの制御によるオイルパン内の油面高さの推移を模式的に示した説明図である。
【符号の説明】
【００５１】
１…エンジン ２…エンジン潤滑システム
２０…シリンダブロック部 ２１…シリンダブロック本体
２１ａ…シリンダ ２１ｂ…ウォータージャケット
２７…第１オイルポンプ ２９…オイルパン
３０…シリンダヘッド部 ３１…シリンダヘッド本体
３１ａ…ウォータージャケット ４６…油温センサ
３８…オイルレベルセンサ ４０…蓄熱タンク
４２…第１オイル移送パイプ ４３…第２オイル移送パイプ
４４…第３オイル移送パイプ ４５…第２オイルポンプ
５０…ＥＣＵ ５１…Ｇセンサ
５２…イグニション
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン内部に供給されるオイルを貯留するオイルパンと、
当該オイルパン内の油面高さの検出手段と、
前記オイルを保温して貯留する蓄熱タンクと、
前記オイルパンと前記蓄熱タンクとの間でオイルを移送するオイル移送手段と、
前記検出手段により検出した油面高さが予め定めた上値まで上昇したと判断したときに、前記検出手段により検出する油面高さが予め定めた下値となるまで前記オイルパンから前記蓄熱タンクにオイルを排出するように前記オイル移送手段にオイル排出動作をさせる制御部と、
を、備えたことを特徴とするエンジン潤滑システム。
【請求項２】
請求項１記載のエンジン潤滑システムにおいて、
前記制御部は、前記オイルパン内に貯留されるオイルの油温に基づいて、前記オイルパンから前記蓄熱タンクにオイルを排出するように前記オイル移送手段にオイル排出動作をさせることを特徴としたエンジン潤滑システム。
【請求項３】
請求項１又は２記載のエンジン潤滑システムにおいて、
前記制御部は、前記検出手段により検出した油面高さが予め定めた下値まで低下したときに、前記蓄熱タンクから前記オイルパンにオイルを供給するように前記オイル移送手段にオイル供給動作をさせることを特徴としたエンジン潤滑システム。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項記載のエンジン潤滑システムにおいて、
前記制御部は、前記オイルパン内の油面の傾きに基づいて、前記蓄熱タンクから前記オイルパンにオイルを供給するように前記オイル移送手段にオイル供給動作をさせることを特徴としたエンジン潤滑システム。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項記載のエンジン潤滑システムにおいて、
前記制御部は、エンジン始動後にエンジン内部における油温の上昇が観測された後に前記油面高さ検出手段により検出する油面高さが予め定めた下値となるまで前記オイルパンから前記蓄熱タンクにオイルを排出するように前記オイル移送手段にオイル排出動作をさせることを特徴としたエンジン潤滑システム。
【請求項１】
エンジン内部に供給されるオイルを貯留するオイルパンと、
当該オイルパン内の油面高さの検出手段と、
前記オイルを保温して貯留する蓄熱タンクと、
前記オイルパンと前記蓄熱タンクとの間でオイルを移送するオイル移送手段と、
前記検出手段により検出した油面高さが予め定めた上値まで上昇したと判断したときに、前記検出手段により検出する油面高さが予め定めた下値となるまで前記オイルパンから前記蓄熱タンクにオイルを排出するように前記オイル移送手段にオイル排出動作をさせる制御部と、
を、備えたことを特徴とするエンジン潤滑システム。
【請求項２】
請求項１記載のエンジン潤滑システムにおいて、
前記制御部は、前記オイルパン内に貯留されるオイルの油温に基づいて、前記オイルパンから前記蓄熱タンクにオイルを排出するように前記オイル移送手段にオイル排出動作をさせることを特徴としたエンジン潤滑システム。
【請求項３】
請求項１又は２記載のエンジン潤滑システムにおいて、
前記制御部は、前記検出手段により検出した油面高さが予め定めた下値まで低下したときに、前記蓄熱タンクから前記オイルパンにオイルを供給するように前記オイル移送手段にオイル供給動作をさせることを特徴としたエンジン潤滑システム。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項記載のエンジン潤滑システムにおいて、
前記制御部は、前記オイルパン内の油面の傾きに基づいて、前記蓄熱タンクから前記オイルパンにオイルを供給するように前記オイル移送手段にオイル供給動作をさせることを特徴としたエンジン潤滑システム。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項記載のエンジン潤滑システムにおいて、
前記制御部は、エンジン始動後にエンジン内部における油温の上昇が観測された後に前記油面高さ検出手段により検出する油面高さが予め定めた下値となるまで前記オイルパンから前記蓄熱タンクにオイルを排出するように前記オイル移送手段にオイル排出動作をさせることを特徴としたエンジン潤滑システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−２７０５３４（Ｐ２００９−２７０５３４Ａ）
【公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１２３４９８（Ｐ２００８−１２３４９８）
【出願日】平成２０年５月９日（２００８．５．９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月９日（２００８．５．９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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