JP7308103B2

JP7308103B2 - エンジン

Info

Publication number: JP7308103B2
Application number: JP2019157962A
Authority: JP
Inventors: 健太木本; 暁山口; 真亮加藤; 拓海村田; 暁大吉野; 雄史津田; 大輔宮下
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2019-08-30
Filing date: 2019-08-30
Publication date: 2023-07-13
Anticipated expiration: 2039-08-30
Also published as: JP2021036143A

Description

本発明は、シリンダ内で往復するピストンを備えるエンジンに関する。

シリンダ内で往復するピストンを冷却するため、ピストンに向けてオイルを噴射させるようにしたエンジンが提案されている（特許文献１～３参照）。

特開２０１２－１４５０２１号公報特開２０１４－７０５２７号公報特開２０１７－２１８９１２号公報

ところで、エンジン回転数が上昇していた場合には、ピストンが下死点から上死点に移動する過程において、噴射されたオイルがピストンに到達していない虞がある。このように、噴射されたオイルがピストンに到達していない場合には、ピストンを適切に冷却することが困難となっていた。このため、エンジン回転数が上昇した場合であっても、ピストンに到達するようにオイルを噴射させ、ピストンを適切に冷却することが求められている。

本発明の目的は、ピストンを適切に冷却することにある。

本発明のエンジンは、シリンダ内で往復するピストンを備えるエンジンであって、前記シリンダに設けられ、前記ピストンにオイルを噴射する噴射ノズルと、前記噴射ノズルにオイル流路を介して接続され、前記噴射ノズルにオイルを供給するオイルポンプと、前記噴射ノズルと前記オイルポンプとの間の前記オイル流路に設けられ、前記噴射ノズルに供給されるオイルの圧力を調整するレギュレータと、エンジン回転数が上昇するにつれて前記レギュレータの目標圧力を高く設定し、前記目標圧力に基づいて前記レギュレータを制御するレギュレータ制御部と、前記噴射ノズルと前記レギュレータとの間の前記オイル流路に設けられ、前記オイル流路を連通させる連通状態と前記オイル流路を遮断する遮断状態とに制御される噴射制御弁と、エンジン回転数およびエンジン負荷に基づいて、前記噴射制御弁を連通状態または遮断状態に制御する噴射弁制御部と、を有し、前記レギュレータ制御部は、前記目標圧力に基づいて前記レギュレータを制御することにより、前記噴射ノズルから噴射されるオイルを下死点から上死点に向かう前記ピストンに到達させ、前記噴射弁制御部は、エンジン回転数が上昇するにつれて増加する第１閾値をエンジン負荷が上回る場合、またはエンジン回転数が上昇するにつれて減少する第２閾値をエンジン負荷が上回る場合に、前記噴射制御弁を連通状態に制御する。

本発明によれば、噴射ノズルに供給されるオイルの圧力を調整するレギュレータは、エンジン回転数が上昇するにつれて目標圧力を高く設定する。これにより、ピストンを適切に冷却することができる。

本発明の一実施の形態であるエンジンを示す概略図である。エンジンに設けられるピストン冷却系の構成を簡単に示した図である。噴射オイルによるピストン冷却状況を示す図である。噴射オイルによるピストン冷却状況を示す図である。噴射オイルによるピストン冷却状況を示す図である。ピストンと噴射オイルとの位置関係を示す図である。ピストン冷却制御の実行手順の一例を示すフローチャートである。ピストン冷却制御の実行手順の一例を示すフローチャートである。ピストン冷却制御の実行手順の一例を示すフローチャートである。オイル噴射領域の一例を示す図である。エンジン回転数に基づき設定されるレギュレータの目標圧力の一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

［エンジン全体構造］
図１は本発明の一実施の形態であるエンジン１０を示す概略図である。なお、図１に示されるエンジン１０は、自動車等の車両に搭載される水平対向型のエンジンであるが、本発明が適用されるエンジンとしては、図示するエンジン１０に限られることはなく、シリンダ配列やシリンダ数を変更した他の形式のエンジンであっても良い。

図１に示すように、エンジン１０は、一方のシリンダバンクを構成するシリンダブロック１１と、他方のシリンダバンクを構成するシリンダブロック１２と、一対のシリンダブロック１１，１２に支持されるクランク軸１３と、を有している。各シリンダブロック１１，１２には、動弁機構１４、吸気ポート１５および排気ポート１６等を備えたシリンダヘッド１７，１８が取り付けられている。また、シリンダブロック１１，１２の下部には、オイルを貯留するオイルパン１９が取り付けられている。

各シリンダブロック１１，１２にはシリンダボア２０が形成されており、各シリンダボア２０にはピストン２１が収容されている。ピストン２１にはピストンピン２２が組み付けられており、ピストンピン２２にはコネクティングロッド２３の小端部２４が連結されている。また、クランク軸１３にはクランクジャーナル２５に対して偏心するクランクピン２６が設けられており、クランクピン２６にはコネクティングロッド２３の大端部２７が連結されている。このように、クランク軸１３とピストン２１とは、コネクティングロッド２３を介して互いに連結されている。

［ピストン冷却系］
図２はエンジン１０に設けられるピストン冷却系３０の構成を簡単に示した図である。まず、図１に示すように、各シリンダブロック（シリンダ）１１，１２には、ピストン２１が往復動自在に収容されている。また、各シリンダブロック１１，１２には、ピストン２１に向けてオイルを噴射する噴射ノズル３１が設けられている。図２に示すように、ピストン冷却系３０は、噴射ノズル３１、オイル噴射弁（噴射制御弁，流量調整弁）３２、アキュムレータ（蓄圧器）３３、レギュレータ３４および電動オイルポンプ（オイルポンプ）３５を有している。ピストン冷却系３０を構成するオイル噴射弁３２やレギュレータ３４等の各機器３１～３５は、複数の流路４１～４４からなるオイル流路４０によって直列に接続されている。

また、噴射ノズル３１とオイル噴射弁３２とは流路４１を介して接続されており、オイル噴射弁３２とアキュムレータ３３とは流路４２を介して接続されている。また、アキュムレータ３３とレギュレータ３４とは流路４３を介して接続されており、レギュレータ３４と電動オイルポンプ３５とは流路４４を介して接続されている。さらに、オイルパン１９にはストレーナ４５が収容されており、このストレーナ４５には電動オイルポンプ３５が接続されている。なお、図示する例では、流路４１を分岐させることにより、１つのオイル噴射弁３２に複数の噴射ノズル３１を接続しているが、これに限られることはない。例えば、噴射ノズル３１毎にオイル噴射弁３２を設けても良い。

ピストン冷却系３０を用いてピストン２１を冷却する際には、まず電動オイルポンプ３５が駆動される。これにより、オイルパン１９内のオイルＯＩＬはストレーナ４５から電動オイルポンプ３５の吸入ポート３５ｉに吸い込まれ、吸い込まれたオイルは電動オイルポンプ３５の吐出ポート３５ｏから流路４４に圧送される。続いて、電動オイルポンプ３５から圧送されたオイルはレギュレータ３４によって所定の目標圧力まで減圧され、減圧されたオイルはアキュムレータ３３を経てオイル噴射弁３２に供給される。ここで、オイル噴射を制御するオイル噴射弁３２は、オイル流路４０を連通させる連通状態と遮断する遮断状態とに制御される。

オイル噴射弁３２を連通状態に制御することにより、アキュムレータ３３からオイル噴射弁３２を経て噴射ノズル３１にオイルが供給されるため、噴射ノズル３１からピストン２１に向けてオイルが噴射される。一方、オイル噴射弁３２を遮断状態に制御することにより、噴射ノズル３１に対するオイル供給が遮断されるため、ピストン２１に対する噴射ノズル３１からのオイル噴射は停止される。なお、レギュレータ３４とオイル噴射弁３２との間にはアキュムレータ３３が設けられるため、レギュレータ３４によって調圧されたオイルをアキュムレータ３３に蓄えることができる。これにより、噴射ノズル３１からオイルを噴射する場合であっても、急な油圧低下を回避してオイル噴射を安定させることができる。

また、所定の目標圧力に油圧を調整するレギュレータ３４には、後述するコントローラ５０によって電磁駆動される図示しないポペット弁等が組み込まれている。このようなレギュレータ３４は、入力ポート３４ｉに入力されたオイルを目標圧力まで減圧し、減圧されたオイルを出力ポート３４ｏから出力する。また、オイル流路４０を連通または遮断するオイル噴射弁３２には、後述するコントローラ５０によって電磁駆動される図示しないスプール弁等が組み込まれている。このようなオイル噴射弁３２は、入力ポート３２ｉと出力ポート３２ｏとを連通させる連通状態と、入力ポート３２ｉと出力ポート３２ｏとを遮断する遮断状態と、に作動する。さらに、オイル噴射弁３２は、図示しないスプール弁軸を任意の位置で停止させることにより、入力ポート３２ｉと出力ポート３２ｏとの間の流路面積を調整することができ、入力ポート３２ｉから出力ポート３２ｏに流れるオイルの流量を調整することができる。すなわち、入力ポート３２ｉと出力ポート３２ｏとの連通量（以下、オイル噴射弁３２の開度と記載する。）を調整することができ、入力ポート３２ｉから出力ポート３２ｏに流れるオイルの流量を調整することができる。

図２に示すように、ピストン冷却系３０には、オイル噴射弁３２やレギュレータ３４等を制御するため、電子制御ユニットであるコントローラ５０が設けられている。マイコン等からなるコントローラ５０は、電動オイルポンプ３５を制御するオイルポンプ制御部５１、レギュレータ３４を制御するレギュレータ制御部５２、オイル噴射弁３２を制御する噴射弁制御部５３、およびエンジン負荷を推定する負荷推定部５４を有している。また、コントローラ５０は、インジェクタ等からなる燃料噴射装置５７を制御する燃料制御部５５、およびイグナイタ等からなる点火装置５８を制御する点火制御部５６を有している。

また、コントローラ５０に接続される各種センサとして、エンジン１０の冷却水の温度（以下、冷却水温と記載する。）を検出する冷却水温センサ６０、クランク軸１３の回転速度であるエンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ６１、エンジン１０の異常燃焼であるノッキングを検出するノックセンサ６２、エンジン１０の空燃比を検出する空燃比センサ６３が設けられている。さらに、コントローラ５０に接続される各種センサとして、アクセルペダルの操作状況を検出するアクセルセンサ６４、スロットルバルブの開度を検出するスロットル開度センサ６５、吸気マニホールドを流れる吸入空気量を検出するエアフローメータ６６等が設けられている。なお、コントローラ５０の負荷推定部５４は、スロットル開度、吸入空気量および燃料噴射量等に基づいて、エンジン１０に作用する負荷であるエンジン負荷を推定する。例えば、吸入空気量や燃料噴射量が多い場合には、負荷推定部５４によってエンジン負荷が大きく推定される一方、吸入空気量や燃料噴射量が少ない場合には、負荷推定部５４によってエンジン負荷が小さく推定される。

［噴射オイルによるピストン冷却状況］
続いて、噴射ノズル３１から噴射されたオイル（以下、噴射オイルと記載する。）によるピストン冷却状況について説明する。図３～図５は噴射オイルによるピストン冷却状況を示す図である。なお、図３～図５には、エンジン回転数を一定に保持したままオイル噴射速度を変えたときのピストン冷却状況が示されている。図３にはオイル噴射速度がＳ１（低速）であるときのピストン冷却状況が示されており、図４にはオイル噴射速度がＳ２（中速）であるときのピストン冷却状況が示されており、図５にはオイル噴射速度がＳ３（高速）であるときのピストン冷却状況が示されている。

これらの図３～図５においては、クランク軸１３が４５°回転する間に噴射されたオイルを、一塊の噴射オイルＯＪ１～ＯＪ３として示している。また、図３～図５に示される噴射オイルＯＪ１～ＯＪ３の先端位置は、ピストン２１が下死点（クランク角度＝０°）のときに噴射されたオイルの先端位置である。つまり、図３～図５において、噴射オイルＯＪ１～ＯＪ３の先端がピストン２１の裏面から離れている状況とは、噴射オイルがピストン２１の裏面に届いていない状況を意味しており、噴射オイルＯＪ１～ＯＪ３の先端がピストン２１の裏面を過ぎている状況とは、噴射オイルがピストン２１の裏面に届いている状況を意味している。

また、図６はピストン２１と噴射オイルとの位置関係を示す図である。なお、図６に示す実線Ｘは、シリンダボア２０内を往復するピストン２１の軌跡を示す線である。また、図６に示す一点鎖線Ｌ１は、図３に示した噴射オイルＯＪ１の先端位置の推移を示す線であり、図６に示す破線Ｌ２は、図４に示した噴射オイルＯＪ２の先端位置の推移を示す線である。

図３に示すように、オイル噴射速度が低速のＳ１である場合には、下死点から上死点に向かうクランク角度の大部分において、オイル噴射速度Ｓ１がピストン２１の移動速度（以下、ピストン速度と記載する。）を下回るため、クランク角度が２２５°付近に達したときに噴射オイルＯＪ１がピストン２１に到達する。つまり、図６に一点鎖線Ｌ１で示すように、オイル噴射速度が低速のＳ１である場合には、上死点（ＴＤＣ）を含む所定期間Ｐ１において、噴射オイルＯＪ１がピストン２１に届いておらず、ピストン２１を適切に冷却することが困難となっている。

また、図４に示すように、オイル噴射速度がＳ１よりも高い中速のＳ２である場合には、下死点から上死点に向かう特定のクランク角度（９０°付近）において、オイル噴射速度Ｓ２がピストン速度を下回るため、クランク角度が９０°付近に達したときに噴射オイルＯＪ２がピストン２１から離れ、クランク角度が１８０°付近に達したときに噴射オイルＯＪ２がピストン２１に到達する。つまり、図６に破線Ｌ２で示すように、オイル噴射速度が中速のＳ２である場合には、下死点（ＢＤＣ）と上死点（ＴＤＣ）との間の所定期間Ｐ２において、噴射オイルＯＪ２がピストン２１に届いておらず、ピストン２１を適切に冷却することが困難となっている。

さらに、図５に示すように、オイル噴射速度がＳ２よりも高い高速のＳ３である場合には、下死点から上死点に向かう全てのクランク角度において、オイル噴射速度Ｓ３がピストン速度を上回るため、全クランク角度において噴射オイルＯＪ３がピストン２１に到達する。このように、オイル噴射速度が高速のＳ３である場合には、全クランク角度において噴射オイルＯＪ３がピストン２１に届くことから、ピストン２１を適切に冷却することが可能となっている。

すなわち、オイル噴射速度が低下するほどに、噴射オイルがピストン２１に届き難くなる一方、オイル噴射速度が上昇するほどに、噴射オイルがピストン２１に届き易くなる。また、換言すれば、エンジン回転数が上昇するほど、つまりピストン速度が上昇するほどに、噴射オイルがピストン２１に届き難くなる一方、エンジン回転数が低下するほど、つまりピストン速度が低下するほどに、噴射オイルがピストン２１に届き易くなる。

このように、オイル噴射速度が低下する場合やエンジン回転数が上昇する場合には、ピストン２１が下死点から上死点に向かう過程において、噴射オイルがピストン２１に届き難くなっている。このため、ピストン２１に対してオイルを適切に吹き付けるためには、エンジン回転数つまりピストン速度に応じて、オイル噴射速度を設定することが必要となっている。つまり、エンジン回転数が上昇してピストン速度が上昇する場合には、オイル噴射速度を高めることが必要となっている。

［ピストン冷却制御］
続いて、コントローラ５０によって実行されるピストン冷却制御について説明する。図７～図９はピストン冷却制御の実行手順の一例を示すフローチャートである。なお、図７～図９のフローチャートにおいては、符号Ａ～Ｃの箇所で互いに接続されている。また、図１０はオイル噴射領域の一例を示す図であり、図１１はエンジン回転数に基づき設定されるレギュレータ３４の目標圧力の一例を示す図である。

図７に示すように、ステップＳ１０では、エンジン１０の冷却水温が所定温度Ｔ１を上回るか否かが判定される。ステップＳ１０において、冷却水温が所定温度Ｔ１以下であると判定された場合には、噴射オイルによるピストン冷却が不要であることから、ステップＳ１１に進み、噴射ノズル３１からピストン２１に対するオイル噴射が停止される。なお、ステップＳ１１において、オイル噴射を停止する場合には、オイル噴射弁３２が遮断状態に制御され、電動オイルポンプ３５が停止される。

一方、ステップＳ１０において、冷却水温が所定温度Ｔ１を上回ると判定された場合には、ステップＳ１２に進み、エンジン１０の運転領域がオイル噴射領域であるか否かが判定される。ここで、図１０に示すように、エンジン１０の運転領域がオイル噴射領域であるか否かについては、エンジン回転数およびエンジン負荷に基づき判定される。つまり、図１０に示すように、エンジン負荷が、所定の特性線Ｌｉ１を上回る領域、または所定の特性線Ｌｉ２を上回る領域、つまり領域Ａ１，Ａ２，Ａ３である場合には、エンジン１０の運転領域がオイル噴射領域であると判定される。一方、エンジン負荷が、双方の特性線Ｌｉ１，Ｌｉ２を下回る領域、つまり領域Ａ４である場合には、エンジン１０の運転領域がオイル噴射領域ではないと判定される。

図１０に示した特性線Ｌｉ１は、ピストン冷却を行うことでノッキングを抑える観点から設定される特性線である。この特性線Ｌｉ１は、エンジン回転数が上昇するにつれて増加する第１閾値をプロットした線である。つまりエンジン負荷が特性線Ｌｉ１を上回る状況とは、エンジン回転数が上昇するにつれて増加する第１閾値をエンジン負荷が上回る状況である。また、図１０に示した特性線Ｌｉ２は、ピストン冷却を行うことでエンジン１０の過度な発熱を抑える観点から設定される特性線である。この特性線Ｌｉ２は、エンジン回転数が上昇するにつれて減少する第２閾値をプロットした線である。つまりエンジン負荷が特性線Ｌｉ２を上回る状況とは、エンジン回転数が上昇するにつれて減少する第２閾値をエンジン負荷が上回る状況である。

図７に示すように、ステップＳ１２において、エンジン１０の運転領域がオイル噴射領域ではないと判定された場合には、ピストン冷却が不要な運転領域であることから、ステップＳ１３に進み、噴射ノズル３１からピストン２１に対するオイル噴射が停止される。続くステップＳ１４では、エンジン１０にノッキングが発生しているか否かが判定される。ステップＳ１４において、ノッキングが発生していないと判定された場合には、オイル噴射を停止させたままルーチンを抜ける。一方、ステップＳ１４において、ノッキングが発生していると判定された場合には、ステップＳ１２に戻り、改めてエンジン１０の運転領域がオイル噴射領域であるか否かが判定される。

ステップＳ１２において、エンジン１０の運転領域がオイル噴射領域であると判定された場合には、ピストン冷却が必要な運転領域であることから、ステップＳ１５に進み、噴射ノズル３１からピストン２１に対するオイル噴射が実行される。なお、ステップＳ１５において、オイル噴射を実行する場合には、オイル噴射弁３２が連通状態に制御され、電動オイルポンプ３５が駆動される。続くステップＳ１６では、エンジン１０にノッキングが発生しているか否かが判定される。ステップＳ１６において、ノッキングが発生していると判定された場合、つまりオイル噴射によるピストン冷却中にノッキングが発生していると判定された場合には、図８に示したステップＳ１７に進み、オイル噴射速度が不足しているか否かが判定される。ここで、オイル噴射速度が不足している状況とは、図６に一点鎖線Ｌ１や破線Ｌ２で示したように、下死点から上死点に向かう過程において、噴射オイルがピストン２１に届いていない状況である。

ステップＳ１７において、オイル噴射速度が不足していると判定された場合には、ステップＳ１８に進み、図１１に示すマップを参照することにより、エンジン回転数に基づきレギュレータ３４の目標圧力が引き上げられる。例えば、図１１に示すように、エンジン１０およびレギュレータ３４の作動状況が符号Ｃ１で示した状況であり、ステップＳ１７において、オイル噴射速度が不足していると判定された場合には、続くステップＳ１８において、図１１に符号Ｃ２で示すように、エンジン回転数Ｎｅ１に基づきレギュレータ３４の目標圧力がＰｒ１からＰｒ２に引き上げられる。このように、目標圧力を上げることでオイル噴射速度を引き上げることにより、噴射オイルがピストン２１に到達するクランク角度の範囲が拡大され、ピストン２１に対するオイルの吹き付け時間が延ばされるため、オイル噴射によるピストン冷却能力を高めることができる。このように、オイル噴射速度を引き上げてピストン冷却能力が高められると、図７に示したステップＳ１２に戻り、改めてオイル噴射領域判定やノッキング判定等が行われる。

一方、ステップＳ１７において、オイル噴射速度が不足していないと判定された場合、つまりピストン２１に対して常に噴射オイルが届いていると判定された場合には、ステップＳ１９に進み、噴射ノズル３１に供給するオイル流量（以下、オイル噴射量と記載する。）を増やすことが可能であるか否かが判定される。ステップＳ１９において、オイル噴射量を増やすことが可能であると判定された場合、つまり連通状態であるオイル噴射弁３２の開度が所定の上限値に達していないと判定された場合には、ステップＳ２０に進み、オイル噴射弁３２の開度を所定値だけ開くことによってオイル噴射量が増やされる。このように、オイル噴射量を増やしてピストン冷却能力が高められると、図７に示したステップＳ１２に戻り、改めてオイル噴射領域判定やノッキング判定等が行われる。一方、ステップＳ１９において、オイル噴射弁３２の開度が所定の上限値に達しており、オイル噴射量を増やせないと判定された場合には、ステップＳ２１に進み、インジェクタからの燃料噴射量を増加させる燃料増量制御が実行される。このように、エンジン１０の燃焼室に供給する燃料を増加させることにより、燃焼室温度を下げることができるため、ノッキングの発生を抑制することができる。

これまで説明したように、ピストン冷却制御においては、エンジン回転数に基づきレギュレータ３４の目標圧力が設定されている。つまり、エンジン回転数が上昇するにつれてレギュレータ３４の目標圧力を高く設定することにより、全てのクランク角度においてピストン２１に噴射オイルが到達するようにオイル噴射速度が上げられている。これにより、ピストン２１に対して噴射オイルを当て続けることができるため、ピストン２１を適切に冷却することが可能となる。さらに、全クランク角度において噴射オイルがピストン２１に到達するようにオイル噴射速度を上昇させたにも拘らず、エンジン１０にノッキングが発生していた場合には、オイル噴射速度を維持したままオイル噴射弁３２を制御することによってオイル噴射量が増やされている。これにより、ピストン２１に対して多くの噴射オイルを当てることができるため、ピストン２１をより積極的に冷却することが可能となる。

続いて、図７に示すように、ステップＳ１６において、ノッキングが発生していないと判定された場合、つまりピストン２１に向けてオイルが噴射された状態のもとでノッキングが発生していないと判定された場合には、図９に示したステップＳ２２に進み、燃料増量制御が実行されているか否かが判定される。ステップＳ２２において、燃料増量制御が実行されていると判定された場合には、ステップＳ２３に進み、インジェクタからの燃料噴射量を所定量だけ減少させた後に、ステップＳ２４に進み、エンジン１０にノッキングが発生しているか否かが判定される。ステップＳ２４において、ノッキングが発生していないと判定された場合には、ステップＳ２３に戻り、再び燃料噴射量を所定量だけ減少させる。一方、ステップＳ２４において、ノッキングが発生していると判定された場合には、ステップＳ２５に進み、燃料噴射量を所定量だけ増加させることにより、ノッキングを発生させない燃料噴射量に戻した上で、ルーチンを抜ける。このように、ノッキングが発生していない場合には、燃料噴射量を積極的に減少させることにより、エンジン１０の燃料消費量を抑制することができる。

また、ステップＳ２２において、燃料増量制御が実行されていないと判定された場合には、ステップＳ２６に進み、オイル噴射量を減らすことが可能であるか否かが判定される。ステップＳ２６において、オイル噴射量を減らすことが可能であると判定された場合、つまりオイル噴射弁３２の開度が所定の下限値に達していないと判定された場合には、ステップＳ２７に進み、オイル噴射弁３２の開度を所定値だけ閉じることでオイル噴射量が減らされた後に、ステップＳ２８に進み、エンジン１０にノッキングが発生しているか否かが判定される。ステップＳ２８において、ノッキングが発生していないと判定された場合には、ステップＳ２６，Ｓ２７に戻り、オイル噴射量を減らすことが可能である場合には再びオイル噴射量が所定量だけ減らされる。一方、ステップＳ２８において、ノッキングが発生していると判定された場合には、ステップＳ２９に進み、オイル噴射量を所定量だけ増加させることにより、ノッキングを発生させないオイル噴射量に戻した上で、ルーチンを抜ける。このように、ノッキングが発生していない場合には、オイル噴射量を積極的に減少させることにより、車両のエネルギー効率を高めることができる。

また、ステップＳ２６において、オイル噴射量を減らすことが不可能であると判定された場合、つまりオイル噴射弁３２の開度が所定の下限値に達していると判定された場合には、ステップＳ３０に進み、オイル噴射速度を低下させることが可能であるか否かが判定される。ステップＳ３０において、オイル噴射速度を低下させることが可能であると判定された場合、つまりレギュレータ３４の目標圧力が所定の下限値に達していないと判定された場合には、ステップＳ３１に進み、レギュレータ３４の目標圧力を所定値だけ下げることでオイル噴射速度が下げられた後に、ステップＳ３２に進み、エンジン１０にノッキングが発生しているか否かが判定される。ステップＳ３２において、ノッキングが発生していないと判定された場合には、ステップＳ３０，Ｓ３１に戻り、オイル噴射速度を下げることが可能である場合には再びレギュレータ３４の目標圧力が所定値だけ下げられる。一方、ステップＳ３２において、ノッキングが発生していると判定された場合には、ステップＳ３３に進み、レギュレータ３４の目標圧力を所定値だけ増加させることにより、ノッキングを発生させないオイル噴射速度に戻した上で、ルーチンを抜ける。このように、ノッキングが発生していない場合には、オイル噴射速度を積極的に下げることにより、車両のエネルギー効率を高めることができる。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。前述の説明では、ピストン冷却系３０にオイル噴射弁３２を設けているが、これに限られることはなく、ピストン冷却系３０からオイル噴射弁３２を省いても良い。この場合には、電動オイルポンプ３５を駆動することにより、噴射ノズル３１からオイルを噴射させることができ、電動オイルポンプ３５を停止させることにより、噴射ノズル３１からのオイル噴射を停止させることができる。また、ピストン冷却系３０の冷却性能を高める観点から、ピストン冷却系３０に放熱器であるオイルクーラを設けても良い。このオイルクーラを設けることにより、ピストン２１に向けて噴射するオイルの温度を低下させることができ、ピストン２１を効果的に冷却することができる。なお、ピストン冷却系３０にオイルクーラを設ける場合には、例えば、図２に一点鎖線で示すように、電動オイルポンプ３５とレギュレータ３４との間にオイルクーラ７０を設けることができる。また、前述の説明では、ピストン冷却系３０のオイルポンプとして、電力によって駆動される電動オイルポンプ３５を用いているが、これに限られることはない。例えば、クランク軸１３によって駆動されるオイルポンプを用いても良い。

図示するフローチャートでは、ステップＳ１７において、オイル噴射速度が不足していると判定された後に、ステップＳ１８に進み、エンジン回転数に基づいてレギュレータ３４の目標圧力を設定しているが、これに限られることはない。例えば、ステップＳ１２において、オイル噴射領域であると判定され、続くステップＳ１３において、オイル噴射を実行する際に、エンジン回転数に基づきレギュレータ３４の目標圧力を設定しても良い。つまり、ステップＳ１３において、エンジン回転数が上昇するにつれてレギュレータ３４の目標圧力を高く設定しても良い。なお、ステップＳ１３において、レギュレータ３４の目標圧力を所定の初期圧力に設定し、ノッキングの発生状況に応じて、エンジン回転数に基づきレギュレータ３４の目標圧力を引き上げても良いことはいうまでもない。

図１１に示した例では、エンジン回転数が上昇するにつれて、レギュレータ３４の目標圧力を連続的に高く設定しているが、これに限られることはない。例えば、エンジン回転数が上昇するにつれて、レギュレータ３４の目標圧力を段階的に高く設定しても良い。また、図１１に示した例では、エンジン回転数が上昇するにつれて、レギュレータ３４の目標圧力を直線的に高く設定しているが、これに限られることはない。例えば、エンジン回転数が上昇するにつれて、レギュレータ３４の目標圧力を曲線的に高く設定しても良い。また、図示するフローチャートでは、ステップＳ２１において、燃料増量制御を実行しているが、これに限られることはない。例えば、ノッキングの発生を抑制するため、点火時期を遅らせる点火リタード制御を実行しても良い。なお、ノッキングの発生状況に応じて、燃料増量制御または点火リタード制御を実行しても良く、燃料増量制御と点火リタード制御との双方を実行しても良い。

１０エンジン
１１シリンダブロック（シリンダ）
１２シリンダブロック（シリンダ）
２１ピストン
３１噴射ノズル
３２オイル噴射弁（噴射制御弁，流量調整弁）
３３アキュムレータ（蓄圧器）
３４レギュレータ
３５電動オイルポンプ（オイルポンプ）
４０オイル流路
５２レギュレータ制御部
５３噴射弁制御部
Ｌｉ１特性線（第１閾値）
Ｌｉ２特性線（第２閾値）

Claims

シリンダ内で往復するピストンを備えるエンジンであって、
前記シリンダに設けられ、前記ピストンにオイルを噴射する噴射ノズルと、
前記噴射ノズルにオイル流路を介して接続され、前記噴射ノズルにオイルを供給するオイルポンプと、
前記噴射ノズルと前記オイルポンプとの間の前記オイル流路に設けられ、前記噴射ノズルに供給されるオイルの圧力を調整するレギュレータと、
エンジン回転数が上昇するにつれて前記レギュレータの目標圧力を高く設定し、前記目標圧力に基づいて前記レギュレータを制御するレギュレータ制御部と、
前記噴射ノズルと前記レギュレータとの間の前記オイル流路に設けられ、前記オイル流路を連通させる連通状態と前記オイル流路を遮断する遮断状態とに制御される噴射制御弁と、
エンジン回転数およびエンジン負荷に基づいて、前記噴射制御弁を連通状態または遮断状態に制御する噴射弁制御部と、
を有し、
前記レギュレータ制御部は、前記目標圧力に基づいて前記レギュレータを制御することにより、前記噴射ノズルから噴射されるオイルを下死点から上死点に向かう前記ピストンに到達させ、
前記噴射弁制御部は、エンジン回転数が上昇するにつれて増加する第１閾値をエンジン負荷が上回る場合、またはエンジン回転数が上昇するにつれて減少する第２閾値をエンジン負荷が上回る場合に、前記噴射制御弁を連通状態に制御する、
エンジン。
請求項１に記載のエンジンにおいて、
前記噴射制御弁と前記レギュレータとの間の前記オイル流路に設けられる蓄圧器を有する、
エンジン。
請求項１または２に記載のエンジンにおいて、
前記噴射制御弁は、前記噴射ノズルに供給されるオイルの流量を調整する流量調整弁である、
エンジン。
請求項１～３の何れか１項に記載のエンジンにおいて、
前記オイルポンプは、電動オイルポンプである、
エンジン。