JPH08232709A

JPH08232709A - 内燃機関の制御装置

Info

Publication number: JPH08232709A
Application number: JP7034037A
Authority: JP
Inventors: Kanji Sakaguchi; 寛治坂口
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1995-02-22
Filing date: 1995-02-22
Publication date: 1996-09-10

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は内燃機関の出力を駆動源とするオイ
ルポンプを用いてエンジンオイルの循環を図る内燃機関
を制御する制御装置に関し、必要最小限のアイドルアッ
プによりオイルポンプの吐出能力を確保することを目的
とする。【構成】内燃機関の出力の一部を駆動源として作動す
るオイルポンプを用いてエンジンオイルの循環を図る機
構を設ける。内燃機関の始動を検出する機構を設ける。
エンジン油圧を検出する機構を設ける。内燃機関の始動
後、エンジン油圧が、潤滑油を適正に循環させるために
最低限必要な油圧Ｐ₀に達するまでの間は、アイドルア
ップをオンとし、機関回転数を、通常のアイドル回転数
Ｎｉより高いＮ_Fに維持する。エンジン油圧がＰ₀に達
したら、以後、機関回転数を通常のアイドル回転数Ｎｉ
に維持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の制御装置に
係り、特に、内燃機関の出力の一部を駆動源として動作
するオイルポンプを用いてエンジンオイルの循環を図る
内燃機関の制御装置として好適な、内燃機関の制御装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、特開平４−２２８８４０号公
報に開示される如く、ディーゼル機関の始動後、機関回
転数が予め設定された所定回転数に到達するまでの間、
通常時に比して燃料噴射量を増量すると共に、始動時の
ディーゼル機関の温度が高いほど、所定回転数を低く設
定する装置が知られている。

【０００３】すなわち、内燃機関（ディーゼル機関、及
びガソリン機関の双方を含む、以下に同じ）の始動性
は、常用領域では燃料噴射量が多いほど良好である一
方、燃料噴射量が過度に多量となると、良好な排気エミ
ッションの確保が困難となる。特に、ディーゼル機関に
おいては、燃料噴射量が多量であるほどスモーク排出量
も多量となり、始動時のスモーク排出量を低減させるた
めには、始動時燃料噴射量は少量であることが望まし
い。

【０００４】これに対して、上記公報に開示される装置
の如く、機関回転数が、始動時のディーゼル機関の温度
に応じて設定した所定回転数に到達するまでの期間に限
り、多量の燃料噴射を行うこととすれば、過不足なく、
真にディーゼル機関の運転状態が不安定となる領域にお
いてのみ、多量の燃料噴射を行うことができる。このた
め、上記公報記載の装置によれば、始動時のスモーク低
減と、始動性の向上とが両立できることになる。

【０００５】ところで、内燃機関の内部には種々の摺動
部が形成されており、内燃機関には、それらの摺動部に
対して潤滑油たるエンジンオイルを供給する潤滑油供給
機構が形成されている。かかる潤滑油供給機構は、一般
に、オイルパン内に貯留されたエンジンオイルをくみ上
げて圧送するオイルポンプ、エンジンオイルを濾過する
オイルフィルタ、及び摺動部にエンジンオイルを供給す
るオイルジェット等により構成される。

【０００６】ここで、オイルポンプは、その機構上、内
部に形成されるポンプ室にエンジンオイルが充填されて
いる場合には正規の吐出能力を発揮するが、ポンプ室に
空気が混入している場合には、正規の吐出能力を発揮す
ることができない。これに対して、オイルポンプは、通
常オイルパンの上部に配設されるため、内燃機関の停止
に伴ってオイルポンプが停止すると、オイルポンプの吸
入口とオイルパンとを結ぶ吸入管内からは、その後即座
にエンジンオイルが抜け落ちる。従って、内燃機関を再
始動した直後は、常に吸入管からオイルポンプに向けて
空気が吸入され、オイルポンプにおいて正規の吐出能力
が確保できない事態を生ずる。

【０００７】この際、上記公報記載の装置の如く、内燃
機関の始動後、機関回転数が所定回転数に到達するまで
の期間に限り、通常時に比して多量の燃料を噴射するこ
ととすれば、内燃機関の出力の一部を駆動源として作動
するオイルポンプに、一時的に大きな駆動力を付与し
て、吸入空気の排出を図ることができる。従って、機関
回転数が所定回転数に到達する前に、吸入管内の全ての
空気を排出することができれば、以後、燃料噴射量が減
量されて機関回転数が低下した後も、オイルポンプを正
規の吐出能力の下に作動させることができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、オイル
ポンプが吸入管から空気を排出する能力は、付与される
駆動力に対して一義的なものではなく、例えばオイルパ
ン内に貯留されるエンジンオイルの粘度等によっても変
動する。従って、上記従来の構成においては、エンジン
オイルが低粘度となる常温時には、機関回転数が所定回
転数に到達する前に十分に空気の排出を完了し得るもの
の、エンジンオイルが高粘度となる極寒時には、機関回
転数が所定回転数に到達するまでに、全ての空気を吸入
管から排出しきれない事態が生じ得る。

【０００９】そして、そのように、内燃機関の始動時に
吸入管内の空気を排出し切れないとすれば、以後、機関
回転数が上昇して、吸入管内の全ての空気が排出されな
い限り、オイルポンプにおいて正規の吐出能力が得られ
ないことになる。この意味で、上記従来の装置は、極寒
時等の特殊な環境下では、オイルポンプに正規の吐出能
力を付与し得ない場合があるという問題を有していた。

【００１０】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
であり、内燃機関の始動後、エンジン油圧が適当に昇圧
するまでの間、機関回転数を通常のアイドル回転数に比
して高く維持することにより、上記の課題を解決する内
燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、内燃機関
の出力の一部を駆動源として作動するオイルポンプを用
いてエンジンオイルの循環を図る内燃機関を制御する装
置であって、内燃機関の始動を検出する始動検出手段
と、エンジン油圧を検出するエンジン油圧検出手段と、
内燃機関の始動後、エンジン油圧が所定値に達するまで
の間、機関回転数を、通常のアイドル回転数に比して高
く維持する機関回転数上昇手段と、を備える内燃機関の
制御装置により達成される。

【００１２】

【作用】本発明において、始動検出手段によって内燃機
関の始動が検出されると、その後、エンジン油圧検出手
段によって所定値以上のエンジン油圧が検出されるま
で、機関回転数上昇手段によって、内燃機関の回転数が
通常のアイドル回転数に比して高く維持される。

【００１３】この場合、内燃機関の出力の一部を駆動源
として作動するオイルポンプには、エンジン油圧が現実
に立ち上がるまで大きな駆動力が付与されることにな
る。また、エンジン油圧が所定値に到達した後は、機関
回転数が通常のアイドル回転数に制御されるため、無駄
に高回転が維持されることがない。

【００１４】

【実施例】図１は、本発明の一実施例である内燃機関の
制御装置の構成概念図を示す。以下、同図を参照して、
本実施例の制御装置の構成について説明する。尚、本実
施例の制御装置は、ディーゼル機関用の制御装置であ
る。

【００１５】図１において、オイルパン１０は、内燃機
関のクランクケース（図示せず）の下部に配設される部
材であり、その内部には内燃機関の内部を循環するエン
ジンオイル１２が貯留されている。オイルパン１０の上
部には、端部にオイルストレーナ１４を備える吸入管１
６が配設されている。ここで、オイルストレーナ１４の
配設位置は、常にエンジンオイル１２の油面より下方と
なるように設定されている。

【００１６】吸入管１６の上端は、内燃機関内部に収納
されるオイルポンプ１８の吸入口１８ａに連通してい
る。また、オイルポンプ１８の吐出口１８ｂは、オイル
フィルタ２０のオイル流入口２０ａに連通している。そ
して、オイルフィルタ２０のオイル流出口２０ｂは、メ
インギャラリ２２に連通している。ここで、オイルポン
プ１８は、内燃機関の出力の一部を駆動源として作動す
るポンプであり、内燃機関の運転状態に応じた吐出圧で
エンジンオイル１２を吐出口１８ｂから吐出する。尚、
オイルポンプ１８の構成については後に詳説する。

【００１７】従って、内燃機関の停止中は、メインギャ
ラリ２２に向けてエンジンオイル１２が吐出されること
はなく、その場合、メインギャラリ２２内の圧力は大気
圧となる。一方、内燃機関が始動し、オイルポンプ１８
が適切に作動すると、オイルパン１０内のエンジンオイ
ル１２は、吸入管１６を介してオイルポンプ１８に吸入
される。そして、吸入されたエンジンオイル１２は、オ
イルポンプ１８の吐出口１８ｂから吐出され、オイルフ
ィルタ２０で濾過された後、メインギャラリ２２内に供
給される。この場合、メインギャラリ２２内の圧力は、
大気圧に比して高圧となる。

【００１８】メインギャラリ２２には、内燃機関が有す
る種々の摺動部にエンジンオイルを供給するための潤滑
油経路、すなわち、クランクシャフトやコンロッドに関
する摺動部にエンジンオイル１２を導く潤滑油供給経路
２４ａ、動弁系に関する摺動部にエンジンオイル１２を
導く潤滑油供給経路２４ｂ、及びピストンとシリンダと
の摺動面にエンジンオイル１２を噴射するオイルジェッ
ト２４ｃ等が連通している。

【００１９】従って、上記の如く、内燃機関の始動に伴
ってオイルポンプ１８が適切に作動してメインギャラリ
２２内にエンジンオイル１２が供給されると、供給され
たエンジンオイル１２は、その後、潤滑油供給経路２４
ａ，２４ｂ、及びオイルジェット２４ｃ等に分配され、
内燃機関の各部に形成される種々の摺動部に供給される
ことになる。そして、各摺動部に供給されたエンジンオ
イル１２は、潤滑油として機能した後、オイルパン１０
内に集油される。

【００２０】上述したメインギャラリ２２には、その内
部に導かれるエンジン油圧を検出する油圧センサ２６が
配設されている。また、油圧センサ２６のセンサ出力
は、インスツルメントパネル（以下、インパネと称す）
内に組み込まれた油圧ウォーニングランプ２８が供給さ
れている。近年の車両においては、内燃機関の始動後、
潤滑油が適当に循環されない場合に、その状況を運転者
に知らせるための警報を発する油圧ウォーニングランプ
２８をインパネに組み込むことが一般化しており、油圧
センサ２６は、かかる機能を実現するためのセンサであ
る。

【００２１】尚、油圧センサ２６には、適当に潤滑油を
循環させるために必要な最低の油圧Ｐ₀がメインギャラ
リ２２内に発生した際に油圧センサ２６に作用する応力
２０〜３０ kN/m²(0.2〜0.3 kg/cm²）をしきい値ＴＨと
し、作用する応力がＴＨに満たない場合には出力をオン
とし、作用する応力がＴＨ以上である場合には出力をオ
フとする特性を付与している。

【００２２】ところで、油圧センサ２６のセンサ出力
は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）３０にも供給されてい
る。ここでＥＣＵ３０は、油圧センサ２６のセンサ出
力、及びイグニッションスイッチ（ＩＧスイッチ）３２
の状態に基づいて、内燃機関の始動直後における機関回
転数を制御する本実施例の要部である。

【００２３】尚、ディーゼル機関の機関回転数の制御
は、燃料噴射量の制御によって行うため、本実施例にお
いては、ＥＣＵ３０によって燃料噴射ポンプ３４を制御
することで、各気筒の燃料噴射弁３６から内燃機関内に
噴射される燃料の量を制御することとしている。

【００２４】次に、図２を参照して、オイルポンプ１８
の構成について説明する。図２は、オイルポンプ１８の
構成図を示す。同図に示すように、オイルポンプ１８
は、クランクシャフト４０を回転軸とする歯車状のロー
タ１８ｃと、ロータ１８ｃの歯と嵌合する複数の凹部を
有するドリブンロータ１８ｄとを備えている。これらロ
ータ１８ｃとドリブンロータ１８ｄとは、図２に示す如
く互いに偏心した状態を維持したまま回転することがで
きる。また、ドリブンロータ１８ｄには、ロータ１８ｃ
の歯数より１つ多く凹部が設けられている。従って、ド
リブンロータ１８ｄの凹部に嵌合するロータ１８ａの歯
は、１回転に一歯づつ変更される。

【００２５】このため、図２に示すロータ１８ｃ、及び
ドリブンロータ１８ｄが、反時計方向に回転した場合、
図２中左下側に設けられた吸入口１８ａの付近では、常
にロータ１８ｃとドリブンロータ１８ｄとの間の空間が
増加し、図２中右上側に設けられた吐出口１８ｂの付近
では、常にロータ１８ｃとドリブンロータ１８ｄとの間
の空間が減少する。従って、吸入口１８ａにエンジンオ
イル１２を供給してオイルポンプ１８を作動させれば、
吐出口１８ｂからエンジンオイル１２が吐出されること
になる。

【００２６】ところで、オイルポンプ１８は、ロータ１
８ｃの側面及びドリブンロータ１８ｄの側面をカバーで
覆った状態で使用されるが、それらの側面とカバーとの
間に完全なシール性を確保することは困難である。この
ため、オイルポンプ１８の停止後は、オイルポンプ１８
内に吸入されていたエンジンオイル１２、及び吸入管１
６内に吸入されていたエンジンオイル１２が自重でオイ
ルパン１０内へ逆流する事態が生じ得る。そして、その
場合、内燃機関の再始動は、オイルポンプ１８の吸入口
１８ａにエンジンオイル１２が導かれていない状況下で
行われることになる。

【００２７】かかる状況から、オイルポンプ１８を適正
に作動させるためには、先ず吸入管１６内等に流入した
空気をオイルポンプ１８のポンプ作用で排出する必要が
あるが、液体に比して気体は圧送し難いため、空気の排
出が完了するまでは、オイルポンプ１８に対して大きな
駆動力を付与する必要がある。

【００２８】従って、図３（Ａ）に示す如く、通常のア
イドル回転数Ｎｉを目標回転数として内燃機関を始動し
た場合、吸入管１６内に流入した空気が排出できるだけ
の駆動力が確保できず、図３（Ｂ）に示す如く、エンジ
ン油圧が一向に立ち上がらない事態が生ずる可能性があ
る。

【００２９】これに対して、図４（Ａ）に示す如く、内
燃機関の始動を、通常のアイドル回転数Ｎｉより高いＮ
_Fを目標回転数として行うこととすれば、内燃機関の始
動直後に、オイルポンプ１８に対して吸入管１６内の空
気を排出するに十分な駆動力を付与することができ、図
４（Ｂ）に示す如くエンジン油圧を立ち上げることがで
きる。

【００３０】そして、一旦、吸入管１６内の空気が排出
され、オイルポンプ１８がエンジンオイル１２の吐出を
開始したら、その後は、オイルポンプ１８に付与する駆
動力を弱めても、エンジンオイル１２の吐出が停止され
ることはない。このため、例えば図４（Ａ），（Ｂ）に
示す如く、エンジン油圧が、エンジンオイル１２を適正
に循環させるために必要な最低の油圧Ｐ₀に達した時点
で、機関回転数を通常のアイドル回転数Ｎｉに低下させ
ることとすれば、エンジンオイル１２による潤滑作用を
何ら損なうことなく通常の運転状態に復帰することがで
きる。

【００３１】つまり、内燃機関の停止中に、吸入管１６
内に空気が流入し、吸入口１８ａにエンジンオイル１２
が導かれていない状況下でオイルポンプ１８の作動を開
始する場合であっても、エンジン油圧に基づいて、図４
（Ａ）に示す如く機関回転数を制御すれば、常に安定し
た潤滑性能が得られることになる。

【００３２】本実施例の制御装置においては、ＥＣＵ３
０が、図５に示す制御ルーチンを実行することにより、
上記の機能が実現される。以下、図５を参照して、その
処理の具体的内容について説明する。図５に示すルーチ
ンが起動すると、先ずステップ１００において、ＩＧス
イッチ３２がオンであるかを判別する。その結果、オン
でない場合には、以後、何らの処理を行うことなく今回
のルーチンを終了する。本ルーチンは、内燃機関の始動
後における機関回転数を制御するためのルーチンであ
り、ＩＧスイッチ３２がオンでない場合、すなわち、内
燃機関の停止中には何ら処理を進める必要がないからで
ある。

【００３３】上記ステップ１００においてＩＧスイッチ
３２がオンであると判別された場合は、次にステップ１
０２へ進み、エンジン油圧ＰがＰ₀以上であるか否かの
判別を行う。具体的には、油圧センサ２６から、エンジ
ン油圧ＰがＰ₀以上となったことを表す出力、すなわ
ち、オフ出力が発せられているか否かを判別する。

【００３４】そして、Ｐ≧Ｐ₀が成立していると判断で
きる場合には、ステップ１０４でアイドルアップをオフ
とする処理、すなわち通常のアイドル回転数Ｎｉを目標
とした回転数制御処理を行った後、今回のルーチンを終
了する。一方、Ｐ≧Ｐ₀が不成立であると判断できる場
合には、ステップ１０６でアイドルアップをオンとする
処理、すなわち通常のアイドル回転数Ｎｉより高い回転
数Ｎ_Fを目標とした回転数制御処理を行った後、今回の
ルーチンを終了する。

【００３５】このように、ＥＣＵ３４が上記の処理を実
行した場合、メインギャラリ２２内に必要最低限の圧力
Ｐ₀が発生するまでは、確実にアイドルアップがなさ
れ、オイルポンプ１８に比較的大きな駆動力が付与され
る。このため、本実施例の制御装置によれば、内燃機関
の始動後、確実にオイルポンプ１８に適正な吐出能力を
発揮させることができる。

【００３６】ところで、内燃機関の始動後に、所定期間
だけアイドルアップを行う制御としては、機関回転数
が所定値に達するまでアイドルアップを行う制御、内
燃機関の始動後一定の時間、又は暖機が終了するまでの
期間アイドルアップを行う制御、等が従来公知である。
しかしながら、これらの制御は、オイルポンプ１８の吐
出能力に着目した制御ではない。このため、かかる制御
によれば、オイルポンプ１８の吐出能力が適正に復帰し
た後の更に、アイドルアップが続行される事態を生じ得
る。

【００３７】これに対して、内燃機関におけるアイドル
アップは燃費悪化の要因である。特に、ディーゼル機関
においては、冷間時でも通常のアイドル回転数Ｎｉさえ
確保できれば安定した燃焼性が得られるため、本来、始
動後のアイドルアップは不要であると共に、アイドルア
ップを行えば、スモーク排出量の増加、振動・騒音の増
加等の弊害が生ずる。従って、何らの利益も生じない不
要なアイドルアップは、可能な限り行わないことが望ま
しい。

【００３８】この点、本実施例の制御装置によれば、オ
イルポンプ１８に適正な吐出能力が復帰すれば、その
後、即座にアイドルアップがオフとされ、不要にアイド
ルアップ処理が続行されることがない。この意味で、本
実施例の制御装置は、上記、に示す制御を行う装置
に比して、燃費向上、スモーク排出量の低減、振動・騒
音等の減等の観点から、優れた効果を有していることに
なる。

【００３９】また、本実施例の制御装置は、上述の如
く、エンジン油圧Ｐに基づいてアイドルアップをオン・
オフする処理を行うが、近年では、ほとんどの車両に、
エアコンディショナ（以下、エアコンと称す）等と共
に、アイドルアップの機構が組み込まれている。このた
め、本実施例の制御装置を実現するにあたり、油圧ウォ
ーニングランプ２８用の油圧センサ２６と、かかるアイ
ドルアップ機構とを流用することとすれば、既存の構成
を有効に利用して、安価かつ容易に、所望の構成が実現
できるという利益も、併せて得ることができる。

【００４０】尚、本実施例においては、ＥＣＵ３０が、
上記ステップ１００の処理を実行することにより前記し
た始動検出手段が、上記ステップ１０２の処理を実行す
ることにより前記したエンジン油圧検出手段が、上記ス
テップ１０６の処理を実行することにより前記した機関
回転数上昇手段が、それぞれ実現される。

【００４１】

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、内燃機関
の始動時に、現実にエンジン油圧が立ち上がるまでオイ
ルポンプに大きな駆動力を付与することができる。ま
た、エンジンオイルが現実に立ち上がった後は、通常の
アイドル回転数を維持することができる。この場合、オ
イルパン内に貯留されるエンジンオイルの粘度等に因ら
ず、常に、オイルポンプが正規の吐出能力を発揮し得る
状態となるまでに要する必要最小限の期間に限り、機関
回転数の上昇が図られることになる。従って、本発明に
係る内燃機関の制御装置によれば、内燃機関の燃費特
性、及び静粛性等を損なうことなく、内燃機関の有する
各摺動部において所望の潤滑性能を実現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である内燃機関の制御装置の
全体構成図である。

【図２】本実施例の制御装置に用いるオイルポンプの構
成図である。

【図３】アイドルアップを行わずに内燃機関を始動した
場合のエンジン油圧の状態を表す図である。

【図４】アイドルアップを伴って内燃機関を始動した場
合のエンジン油圧の状態を表す図である。

【図５】本実施例の制御装置において実行される制御ル
ーチンの一例のフローチャートである。

【符号の説明】

１０オイルパン１２エンジンオイル１６吸入管１８オイルポンプ２２メインギャラリ２６油圧センサ３０電子制御ユニット（ＥＣＵ）３２イグニッションスイッチ（ＩＧスイッチ）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の出力の一部を駆動源として作
動するオイルポンプを用いてエンジンオイルの循環を図
る内燃機関を制御する装置であって、内燃機関の始動を検出する始動検出手段と、エンジン油圧を検出するエンジン油圧検出手段と、内燃機関の始動後、エンジン油圧が所定値に達するまで
の間、機関回転数を、通常のアイドル回転数に比して高
く維持する機関回転数上昇手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。