JP3966039B2

JP3966039B2 - Engine lubrication equipment

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Publication number: JP3966039B2
Application number: JP2002072240A
Authority: JP
Inventors: 孝男鈴木
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-03-15
Filing date: 2002-03-15
Publication date: 2007-08-29
Anticipated expiration: 2022-03-15
Also published as: JP2003269163A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンのピストンに向けてオイルジェット機構から潤滑油を噴射するエンジンの潤滑装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンにおけるピストンの冷却を目的としてオイルジェット機構を設け、ピストンを挟んで燃焼室とは反対側から、そのピストンに向けて前記オイルジェット機構に潤滑油を噴射させる技術が知られている。例えば、特開平３−２４２４３４号公報では、潤滑油をエンジン各部に供給するメインオイルポンプとは別に、エンジンにより駆動されるオイルジェット機構専用の機械式オイルポンプを設け、同オイルポンプから吐出される潤滑油をオイルジェット機構に供給するようにしている。この技術によると、機械式オイルポンプからオイルジェット機構に供給された潤滑油の圧力が所定の開弁設定圧を越えるとオイルジェット機構が開弁し、潤滑油がピストンに向けて噴射される。さらに、上記公報では、機械式オイルポンプの駆動損失抑制を目的として、同オイルポンプの吐出圧が所定値を越えると、２位置切替え電磁弁を作動させて、同オイルポンプから吐出された潤滑油をオイルパンに戻すことが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前述した機械式オイルポンプの吐出圧は、一般にエンジン回転速度が低いときに低く、エンジン回転速度の上昇に応じて高くなる。この吐出圧の特性、すなわち油圧特性はオイルポンプ毎に一義的に決まっている。このため、オイルジェット機構の開弁設定圧によっては、潤滑油が噴射されないエンジン回転速度域が存在する。すなわち、特定のエンジン回転速度域（低回転速度域等）では潤滑油が噴射されない。このように、オイルジェット機構における潤滑油圧特性が機械式オイルポンプの油圧特性で決まってしまい、ピストンへの潤滑油の噴射を適切に制御することが困難であるという問題がある。
【０００４】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、ピストンへの潤滑油の噴射を適切に制御することのできるエンジンの潤滑装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明では、ピストンを挟んで燃焼室とは反対側から同ピストンに向けて潤滑油を噴射するオイルジェット機構を備え、エンジンにより駆動される機械式オイルポンプから吐出される潤滑油を前記オイルジェット機構に供給するようにしたエンジンの潤滑装置において、前記オイルジェット機構よりも開弁設定圧が低く設定され、かつ前記ピストンを挟んで前記燃焼室とは反対側から同ピストンに向けて潤滑油を噴射するサブオイルジェット機構と、前記サブオイルジェット機構に潤滑油を供給する電動式オイルポンプとをさらに備えるものとする。
【０００６】
上記の構成によれば、エンジンの運転にともない機械式オイルポンプが駆動され、同オイルポンプから吐出される潤滑油がオイルジェット機構に供給される。供給された潤滑油の圧力がオイルジェット機構の開弁設定圧を越えると、同オイルジェット機構が開弁する。この開弁により、ピストンを挟んで燃焼室とは反対側から、同ピストンに向けてオイルジェット機構から潤滑油が噴射される。この噴射された潤滑油によりピストンが冷却される。
【０００７】
また、エンジンの運転状態に左右されることなく電動式オイルポンプが駆動され、同オイルポンプから吐出された潤滑油がサブオイルジェット機構に供給される。供給された潤滑油の圧力がサブオイルジェット機構の開弁設定圧を越えると、同サブオイルジェット機構が開弁する。この開弁により、ピストンを挟んで燃焼室とは反対側から、同ピストンに向けてサブオイルジェット機構から潤滑油が噴射される。このように、ピストンに対しては、オイルジェット機構及びサブオイルジェット機構から潤滑油が噴射される。
【０００８】
ここで、機械式オイルポンプの油圧特性、例えばエンジンの回転速度等のエンジン運転状態に対する吐出圧の関係は一義的に決まっていて、この油圧特性を任意に変更することはできない。このため、機械式オイルポンプの吐出圧がオイルジェット機構の開弁圧よりも低いエンジン運転領域（エンジンの回転速度域等）では、同オイルジェット機構からピストンに潤滑油を噴射させることができない。
【０００９】
これに対し、電動式オイルポンプの油圧特性は、同オイルポンプの駆動制御を通じて適宜変更可能である。従って、前述した機械式オイルポンプでは潤滑油を噴射することのできない、例えば、エンジン始動時や低速回転時等であっても、電動式オイルポンプを駆動制御することにより、開弁設定圧を越える圧力の潤滑油をサブオイルジェット機構に供給して噴射させることが可能となる。このように、電動式オイルポンプの駆動制御を通じてサブオイルジェット機構から潤滑油を補助的に噴射させることができ、ピストンへの潤滑油の噴射を適切に制御することが可能となる。
【００１０】
また、サブオイルジェット機構から潤滑油の不要な場合、例えばオイルジェット機構から潤滑油が噴射されている場合には、電動式オイルポンプの駆動を停止することが可能である。このように駆動を停止すれば、電動式オイルポンプの無駄な仕事が抑制される。さらに、サブオイルジェット機構の開弁設定圧がオイルジェット機構の開弁設定圧よりも低く設定されていることから、電動式オイルポンプに要求される吐出圧は、機械式オイルポンプに要求される吐出圧よりも低くてすむ。従って、電動式オイルポンプの駆動損失を抑えることができ、前述した無駄な仕事の抑制と相まって、電動式オイルポンプの駆動による燃費悪化を抑制することが可能となる。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記電動式オイルポンプは、前記エンジンの始動時及び低速回転時の少なくとも一方に前記サブオイルジェット機構から潤滑油が噴射されるよう駆動制御されるものとする。
【００１２】
上記の構成によれば、電動式オイルポンプが駆動制御されることにより、エンジンの始動時及び低速回転時の少なくとも一方に、サブオイルジェット機構の開弁設定圧を越える圧力の潤滑油が供給される。この供給により、サブオイルジェット機構が開弁し、ピストンに向けて潤滑油が噴射される。
【００１３】
エンジン始動時にサブオイルジェット機構から潤滑油が噴射されると、エンジンの始動性や吹き上がり性が向上する。すなわち、エンジンが長時間停止されると、ピストンとシリンダボアとの間の潤滑油が流下し、両者の間に介在する潤滑油が少なくなる。これに対し、エンジンの始動時に、前記のようにしてサブオイルジェット機構からピストンに潤滑油が噴射されると、ピストンとシリンダボアとの間に油膜が形成される。その結果、ピストンとシリンダボア間のフリクションが減少し、始動性や吹き上がり性が良好となる。
【００１４】
また、エンジンの低速回転時には燃焼変動にともなってトルク変動が大きくなり、ピストンの揺動が増える傾向にある。そのため、ピストン摺動部の面圧が高くなって、ピストンとシリンダボアとの間の潤滑油による油膜が減少しやすい。これに対し、サブオイルジェット機構から潤滑油が噴射されると、その潤滑油によりピストンとシリンダボアとの間に油膜が形成され、フリクションが減少する。
【００１５】
請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載の発明において、前記電動式オイルポンプは、前記エンジンの運転状態がノック発生領域にあるときに前記サブオイルジェット機構から潤滑油が噴射されるよう駆動制御されるものとする。
【００１６】
ここで、一般にピストンの温度が高くなると燃焼温度が上昇し、燃焼速度が速くなってノッキングが発生しやすくなる。これに対しては、例えば点火時期を遅らす（遅角する）ことによりノッキングを抑制することが行われる。反面、点火時期の遅角にともないエンジンの出力が低下したり、燃費が悪化する。
【００１７】
これに対し、請求項３に記載の発明では、エンジンの運転状態がノック発生領域にあるとき、電動式オイルポンプが駆動制御されることにより、サブオイルジェット機構の開弁設定圧を越える圧力の潤滑油が供給される。この供給により、サブオイルジェット機構が開弁し、ピストンに向けて潤滑油が噴射される。その結果、噴射された潤滑油によってピストンの温度が下がり、ノッキングが抑制される。また、ノッキング抑制のために点火時期を遅角しなくてすみ、その遅角にともなう出力の低下が抑えられるため、潤滑油を噴射しない場合に比較してエンジンの出力特性が良好となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した第１実施形態について図１及び図２に従って説明する。エンジン１１はシリンダヘッド１２と、複数のシリンダボア１３を有するシリンダブロック１４とを備えている。各シリンダボア１３内には、ピストン１５が往復動可能に収容されている。各ピストン１５は、コネクティングロッド１６を介し、エンジン１１の出力軸であるクランク軸１７に連結されている。各ピストン１５の往復運動は、コネクティングロッド１６によって回転運動に変換された後、クランク軸１７に伝達される。
【００１９】
ピストン１５の頂面、シリンダボア１３の壁面及びシリンダヘッド１２の下面によって、燃焼室１９が区画形成されている。そして、燃焼室１９において、空気及び燃料の混合気が点火プラグ（図示略）の電気火花によって着火され、爆発・燃焼する。このときに生じた高温高圧の燃焼ガスによりピストン１５が往復動され、クランク軸１７が回転されて、エンジン１１の駆動力（出力トルク）が得られる。
【００２０】
エンジン１１には、ピストン１５の冷却を主な目的として、そのピストン１５に下方から潤滑油を噴射するオイルジェット機構２１が組込まれている。オイルジェット機構２１は、シリンダボア１３毎にノズル２２を備えている。各ノズル２２は、シリンダブロック１４において燃焼室１９とは反対側（図１の下側）に配置されており、その先端がピストン１５等に向けられている。各ノズル２２は、エンジン１１により駆動される機械式オイルポンプ２３に対し、シリンダブロック１４に開けられたオイルホール２４等を介して接続されており、機械式オイルポンプ２３から吐出された潤滑油がオイルホール２４等を通じて各ノズル２２に分配供給される。
【００２１】
機械式オイルポンプ２３から各ノズル２２までの潤滑油の供給経路の途中には、弁体と、その弁体を閉弁方向へ付勢するばねとを備えたチェックバルブ（図示略）が配置されている。そして、このばねの強さ等によって決定される開弁設定圧Ｐ１（図２参照）を越える圧力の潤滑油が機械式オイルポンプ２３から吐出されると、チェックバルブが開弁し、ノズル２２から潤滑油がピストン１５等に向けて噴射される。
【００２２】
機械式オイルポンプ２３は、図２において二点鎖線で示す油圧特性を有している。機械式オイルポンプ２３の吐出圧Ｐとエンジン回転速度ＮＥとの間には一定の関係が見られる。すなわち、ＮＥ＜ＮＥ２の回転速度域では、吐出圧Ｐはエンジン回転速度ＮＥに略比例する。ＮＥ２≦ＮＥの回転速度域では、吐出圧Ｐが開弁設定圧Ｐ１を越える。さらに、ＮＥ３≦ＮＥの回転速度域では、リリーフバルブ（図示略）によって潤滑油が逃がされ、吐出圧Ｐが開弁設定圧Ｐ１よりも高い値に保持される。なお、この機械式オイルポンプ２３の油圧特性は同オイルポンプ（リリーフバルブを含む）固有の値であり、変更することはできない。
【００２３】
図１に示すように、前記オイルジェット機構２１に加え、エンジン１１にはピストン１５に下方から潤滑油を噴射するサブオイルジェット機構２５が組込まれている。サブオイルジェット機構２５は、ピストン１５の摺動部、すなわちピストン１５とシリンダボア１３の壁面との間に潤滑油を供給することを主な目的とするものであり、シリンダボア１３毎にノズル２６を備えている。各ノズル２６は、シリンダブロック１４において燃焼室１９とは反対側（図１の下側）に配置されており、その先端がピストン１５等に向けられている。なお、図１では、各ノズル２６はコネクティングロッド１６を間に挟んで前記オイルジェット機構２１のノズル２２と対向する箇所に配置されているが、これとは異なる箇所に配置されてもよい。各ノズル２６は、電動式オイルポンプ２７に対し、シリンダブロック１４に開けられたオイルホール２８等を介して接続されており、電動式オイルポンプ２７から吐出された潤滑油がオイルホール２８等を通じて各ノズル２６に分配供給される。
【００２４】
電動式オイルポンプ２７からノズル２６までの潤滑油の供給経路の途中には、弁体と、その弁体を閉弁方向へ付勢するばねとを備えたチェックバルブ（図示略）が配置されている。ばねの強さ等によって決定される開弁設定圧Ｐ２は、図２において一点鎖線で示すように、オイルジェット機構２１の開弁設定圧Ｐ１よりも低く設定されている。そして、この開弁設定圧Ｐ２を越える圧力の潤滑油が電動式オイルポンプ２７から吐出されると、チェックバルブが開弁し、ノズル２６から潤滑油がピストン１５等に向けて噴射される。
【００２５】
電動式オイルポンプ２７の油圧特性、すなわちエンジン回転速度ＮＥと吐出圧Ｐとの関係は、前述した機械式オイルポンプ２３とは異なり、適宜に設定及び変更可能である。本実施形態では、この油圧特性が図２において実線で示すように設定されている。この油圧特性は、エンジン回転速度ＮＥについて大きく２つに分けられる。電動式オイルポンプ２７が駆動される低回転速度域（ＮＥ＜ＮＥ１）と、電動式オイルポンプ２７が停止される回転速度域（ＮＥ１≦ＮＥ）である。そして、前者の回転速度域（ＮＥ＜ＮＥ１）の大部分では、吐出圧Ｐが開弁設定圧Ｐ２を越える。
【００２６】
後者の回転速度域（ＮＥ１≦ＮＥ）では、吐出圧Ｐはエンジン回転速度ＮＥにかかわらず０となる。このように電動式オイルポンプ２７を停止するのは、１つには、高回転速度域ではオイルジェット機構２１から潤滑油が噴射されることから、サブオイルジェット機構２５からの潤滑油の噴射が不要となるためである。そのほかにも、エンジン１１の中回転速度域では、ピストン１５の温度がさほど高くならず、またピストン１５及びシリンダボア１３間に油膜が十分に形成されることから、潤滑油の噴射が不要と考えられるためである。
【００２７】
図１に示すように、エンジン１１には、その運転状態を検出するための各種センサ３１が設けられている。各種センサ３１としては、例えば、エンジン回転速度ＮＥを検出する回転速度センサ、潤滑油の温度を検出する油温センサ、冷却水の温度を検出する水温センサ等が用いられている。これらのセンサの検出値に基づいて電動式オイルポンプ２７を駆動制御するために、エンジン１１には電子制御装置（ＥＣＵ）３２が設けられている。ＥＣＵ３２はマイクロコンピュータを中心として構成されており、中央処理装置（ＣＰＵ）が、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）に記憶されている制御プログラム、初期データ、制御マップ等に従って演算処理を行い、その演算結果に基づいて各種制御を実行する。ＣＰＵによる演算結果は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）において一時的に記憶される。
【００２８】
ＥＣＵ３２は、例えば、回転速度センサによって検出されたエンジン回転速度ＮＥに基づき電動式オイルポンプ２７を駆動制御する。すなわち、エンジン回転速度ＮＥが低回転速度域（ＮＥ＜ＮＥ１）に属しているとき電動式オイルポンプ２７を作動させる。この低回転速度域での作動により電動式オイルポンプ２７から開弁設定圧Ｐ２を越える圧力の潤滑油が吐出されると、サブオイルジェット機構２５のノズル２６からピストン１５等に向けて潤滑油が噴射される。また、ＥＣＵ３２はエンジン回転速度ＮＥが前記低回転速度域よりも高い回転速度域（ＮＥ１≦ＮＥ）に属しているとき、電動式オイルポンプ２７を停止させる。
【００２９】
上記のように構成された本実施形態の潤滑装置３３によると、エンジン１１の運転にともない機械式オイルポンプ２３が駆動され、同オイルポンプ２３から吐出される潤滑油がオイルジェット機構２１に供給される。ＮＥ＜ＮＥ２の回転速度域では、機械式オイルポンプ２３の吐出圧Ｐが開弁設定圧Ｐ１よりも低く、チェックバルブが閉弁するため、オイルジェット機構２１から潤滑油は噴射されない。ＮＥ２≦ＮＥの高回転速度域では、機械式オイルポンプ２３の吐出圧Ｐが開弁設定圧Ｐ１以上となり、チェックバルブが開弁し、オイルジェット機構２１のノズル２２からピストン１５等に向けて潤滑油が噴射される。従って、高回転速度域ではピストン１５が高速で往復動して熱を多く発生するが、前記のようにオイルジェット機構２１から噴射された潤滑油によってピストン１５等を冷却し、信頼性を向上することができる。なお、高回転速度域以外の回転速度域では、ピストン１５が耐熱性を損なうほど高温にならない。このため、潤滑油によってピストン１５を冷却しなくても特に問題となることはない。
【００３０】
また、オイルジェット機構２１から潤滑油が噴射されない回転速度域のうち低回転速度域では電動式オイルポンプ２７が駆動され、同オイルポンプ２７から吐出された潤滑油がサブオイルジェット機構２５に供給される。供給された潤滑油の圧力がサブオイルジェット機構２５の開弁設定圧Ｐ２を越えると、チェックバルブが開弁する。この開弁により、ピストン１５を挟んで燃焼室１９とは反対側から、同ピストン１５等に向けてサブオイルジェット機構２５から潤滑油が噴射される。このように、ピストン１５に対しては、サブオイルジェット機構２５からも補助的に潤滑油が噴射される。
【００３１】
以上詳述した第１実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１）機械式オイルポンプ２３の油圧特性（エンジン回転速度ＮＥと吐出圧Ｐの関係）は同オイルポンプ２３毎に一義的に決まっていて、この油圧特性を任意に変更することはできない。このため、機械式オイルポンプ２３の吐出圧Ｐが開弁設定圧Ｐ１よりも低い回転速度域では、オイルジェット機構２１からピストン１５に潤滑油を噴射させることができない。
【００３２】
これに対し、電動式オイルポンプ２７の油圧特性は、同オイルポンプ２７の駆動制御を通じて適宜変更可能である。従って、前述した機械式オイルポンプ２３では潤滑油を噴射することのできない低回転速度域であっても、電動式オイルポンプ２７を駆動制御することにより、開弁設定圧Ｐ２を越える吐出圧Ｐの潤滑油をサブオイルジェット機構２５に供給して噴射させることができる。このように、ピストン１５への潤滑油の噴射を適切に制御することが可能となる。その結果、電動式オイルポンプ２７の駆動制御を通じてサブオイルジェット機構２５から潤滑油を補助的に噴射させることで、潤滑油を噴射できる回転速度域が拡大する。
【００３３】
（２）サブオイルジェット機構２５から潤滑油の噴射が不要と考えられる領域、すなわち、低回転速度域以外の回転速度域では、電動式オイルポンプ２７の駆動を停止するようにしている。この駆動停止により、電動式オイルポンプ２７の無駄な仕事が抑制される。また、サブオイルジェット機構２５の開弁設定圧Ｐ２がオイルジェット機構２１の開弁設定圧Ｐ１よりも低く設定されていることから、潤滑油噴射のために電動式オイルポンプ２７に要求される吐出圧Ｐは、機械式オイルポンプ２３に要求される吐出圧Ｐよりも低くてすむ。従って、電動式オイルポンプ２７の駆動にともなう電気負荷を小さくして、その駆動のために消費されるエネルギを少なくする（駆動損失を抑える）ことができ、前述した無駄な仕事の抑制と相まって、電動式オイルポンプ２７の駆動にともなう燃費悪化を抑制することができる。
【００３４】
（３）エンジン１１が低回転速度域で運転されているときには燃焼変動にともなってトルク変動が大きくなり、ピストン１５の揺動が増える傾向にある。そのため、シリンダボア１３に対するピストン１５の摺動部の面圧が高くなって、ピストン１５とシリンダボア１３との間の潤滑油による油膜が減少しやすい。これに対し、第１実施形態では、電動式オイルポンプ２７の駆動制御により、低回転速度域でのエンジン運転時に、サブオイルジェット機構２５の開弁設定圧Ｐ２を越える圧力の潤滑油を供給している。この供給により、サブオイルジェット機構２５が開弁し、ピストン１５に向けて潤滑油が噴射される。このように、噴射により潤滑油を補うことで、ピストン１５とシリンダボア１３との間に油膜を形成し、両者１５，１３間のフリクションを減少することができる。
【００３５】
（４）上記（３）に関連するが、ピストン摺動部でのフリクションロスが小さくなることから、エンジン運転に際し要求される燃料量が少なくてすみ、これにともない排気ガス量も減少する。
【００３６】
（５）オイルジェット機構２１の開弁設定圧Ｐ１を高くすることにより、ピストン１５の冷却の必要な高回転速度域でのみオイルジェット機構２１から潤滑油を噴射させるようにしている。従って、機械式オイルポンプ２３は、高回転速度域でのみ開弁設定圧Ｐ１を越える圧力で潤滑油を吐出すればよくなる。結果として、ピストン温度があまり高くならない領域（高回転速度域以外の回転速度域）では開弁設定圧Ｐ１を越える圧力で潤滑油を吐出させなくてもすみ、その分機械式オイルポンプ２３の容量を小さくすることが可能となる。
【００３７】
（６）上記（５）に関連するが、高回転速度域以外の回転速度域において、オイルジェット機構２１からの噴射が不要となった潤滑油を、潤滑、作動等のために潤滑油を必要とする他の部位、例えば摺動部位に供給することが可能となる。他の摺動部位に潤滑油を供給することにより、同摺動部位での潤滑を促進し、耐摩耗性、耐焼付き性等を向上させることができる。
【００３８】
（７）オイルジェット機構２１では、サブオイルジェット機構２５よりも高い開弁設定圧Ｐ１とするために、チェックバルブにばね力の大きなばねが用いられている。一般に、ばね力の大きいばねは、繰返し伸縮されると、ばね力の小さなものよりも折損しやすい。しかし、第１実施形態では、チェックバルブが高回転速度域でのみ開弁することから、ばねの作動（伸縮）回数が少ない。従って、作動回数が多い場合に比べてばねの耐久期間が長くなる。
【００３９】
（第２実施形態）
次に、本発明を具体化した第２実施形態について、図３を参照して説明する。第２実施形態は、ＥＣＵ３２による電動式オイルポンプ２７の制御内容が第１実施形態と若干異なっている。すなわち、ＥＣＵ３２は、前述した低回転速度域での電動式オイルポンプ２７の駆動に加え、エンジン１１の運転状態がノック発生領域にあるときにもサブオイルジェット機構２５から潤滑油が噴射されるように電動式オイルポンプ２７を駆動制御している。
【００４０】
ここで、運転状態がノック発生領域にあるときとしては、「実際にノッキングが発生しているとき」と、「ノッキングの発生が予測される領域にあるとき」とが挙げられる。例えば、ノックセンサの検出値に基づき点火時期を制御するノッキング制御においてノッキング発生と判定された場合が、前者の「実際にノッキングが発生しているとき」に該当する。ここで、ノッキングは、エンジン１１において燃焼室１９内での異常燃焼が原因で、燃焼圧が最大となった後に所定の周波数帯域で発生する圧力振動であり、点火プラグの電極やピストン１５の過熱・溶損等の原因となり得る。ノッキング制御は、この不具合に対処する技術である。ノッキング制御では、燃焼圧が最大となった後の所定期間内に発生する振動をノックセンサによって検出し、その検出値が所定のノック判定レベルよりも大きい場合にはノッキング発生と判定し、点火時期を遅らせ（遅角させ）、ノッキングの発生を抑制する。また、検出値がノック判定レベル以下の場合にノッキングが発生していないと判定し、点火時期を進め（進角させ）、エンジン１１の出力や燃費の向上を図るようにしている。
【００４１】
従って、ＥＣＵ３２は、前記ノッキング制御におけるノック判定結果に基づきノッキング発生の有無を判定し、発生していると判定した場合には、電動式オイルポンプ２７から開弁設定圧Ｐ２以上の吐出圧Ｐで潤滑油を吐出させ、サブオイルジェット機構２５から潤滑油を噴射させる。
【００４２】
また、例えば、低回転速度域かつ高エンジン負荷域でノッキングの発生が多く見られることから、エンジン回転速度ＮＥ及びエンジン負荷がこの領域にあるときが、後者の「ノッキングの発生が予測される領域にあるとき」に該当する。エンジン負荷としては、例えば、１燃焼サイクル当りの燃料噴射量、吸入空気量、吸気圧、スロットル開度等を用いることができる。従って、ＥＣＵ３２はエンジン回転速度ＮＥ及びエンジン負荷に基づきノック発生領域に属しているか否かを判定し、属していると判定した場合には電動式オイルポンプ２７から開弁設定圧Ｐ２以上の吐出圧Ｐで潤滑油を吐出させ、サブオイルジェット機構２５から潤滑油を噴射させる。
【００４３】
なお、図３中、Ｂで示される領域は、オイルジェット機構２１から潤滑油が噴射される領域、すなわち、ピストン１５が潤滑油によって冷却される領域である。
【００４４】
上記第２実施形態によれば、前述した（１）〜（７）以外にも次の効果が得られる。
（８）一般にピストン１５の温度が高くなると燃焼室１９での燃焼温度が上昇し、燃焼速度が速くなってノッキングが発生しやすくなる。この現象は、図３において領域Ａで示すように、エンジン回転速度ＮＥが低く、かつエンジン負荷が大きい領域で起こりやすい。これに対しては、前記ノッキング制御において、例えば点火時期を遅らす（遅角する）ことによりノッキングを抑制することが行われる。反面、点火時期の遅角にともない、図３において二点鎖線で示すようにエンジン１１の出力トルクが低下したり、燃費が悪化する。
【００４５】
これに対し、第２実施形態では、エンジン１１の運転状態がノック発生領域にあるとき、電動式オイルポンプ２７を駆動制御することにより、サブオイルジェット機構２５の開弁設定圧Ｐ２を越える圧力の潤滑油を供給するようにしている。この供給により、サブオイルジェット機構２５が開弁し、ピストン１５等に向けて潤滑油が噴射される。その結果、噴射された潤滑油によってピストン１５の温度が下がり、ノッキングが抑制される。また、ノッキング抑制のために点火時期を遅角しなくてすみ、その遅角にともなう出力トルクの低下が抑えられる。このため、図３において実線で示すように、潤滑油を噴射しない場合（二点鎖線参照）に比較してエンジン１１の出力特性が良好となる。
【００４６】
（９）ノッキングの発生が予測される領域にある場合にサブオイルジェット機構２５から潤滑油を噴射すると、予測していない領域でノッキングが発生した場合、対処できないおそれがある。これに対し、ノッキングが発生していることを検出した場合にサブオイルジェット機構２５から潤滑油を噴射すると、どのような運転領域でノッキングが発生しても、潤滑油を噴射してピストン１５を冷却し、ノッキングを抑制することができる。
【００４７】
なお、本発明は次に示す別の実施形態に具体化することができる。
・各実施形態において、エンジン１１が低回転速度域で運転されているときに代えて又は加えて、エンジン１１の始動時に、特に冷間始動時に、電動式オイルポンプ２７の駆動制御により、サブオイルジェット機構２５の開弁設定圧Ｐ２を越える圧力の潤滑油を供給するようにしてもよい。この供給により、サブオイルジェット機構２５のチェックバルブが開弁し、ピストン１５等に向けて潤滑油が噴射されるため、エンジン１１の始動性や吹き上がり性が向上する。すなわち、エンジン１１が長時間停止されると、ピストン１５とシリンダボア１３との間の潤滑油が流下し、両者１５，１３の間に介在する潤滑油が少なくなる。これに対し、エンジン１１の始動時に、前記のようにしてサブオイルジェット機構２５からピストン１５に潤滑油が噴射されると、ピストン１５とシリンダボア１３との間に油膜が形成される。その結果、ピストン１５とシリンダボア１３間のフリクションが減少し、始動性や吹き上がり性が良好となる。なお、この場合、電動式オイルポンプ２７の無駄な仕事を少なくする観点からは、エンジン１１が十分暖機された時点で電動式オイルポンプ２７を停止することが望ましい。
【００４８】
また、前記のようにエンジン１１の始動性が向上することから、エンジン始動時のファーストアイドル制御において、混合気の空燃比をリッチにする時間が短くてすむようになる。また、エンジン１１の吹き上がり性向上により、エンジン回転速度ＮＥの上昇度合が大となる。そのため、少ない燃料量であっても所望のエンジン回転速度ＮＥに到達するようになり、それにともない排気ガス量が減少する。
【００４９】
・図１に示すように、電動式オイルポンプ２７とサブオイルジェット機構２５のノズル２６との間に切替え弁３４を設ける。そして、サブオイルジェット機構２５からの潤滑油の噴射が不要な場合には、電動式オイルポンプ２７の停止に代えて、切替え弁３４の切替えにより、電動式オイルポンプ２７からサブオイルジェット機構２５への潤滑油の供給を停止してもよい。このようにしても前記実施形態と同様の効果が得られる。この場合、電動式オイルポンプ２７から吐出された潤滑油をオイルパンに戻してもよいが、潤滑油を必要とする他の部位に供給するようにしてもよい。
【００５０】
・第２実施形態において、エンジン１１の運転状態がノック発生領域にあるかどうかの判定として、「実際にノッキングが発生しているとき」と「ノッキングの発生が予測される領域にあるとき」とがあることについては前述した。どちらを採用するかについては、例えば、サブオイルジェット機構２５からの潤滑油の噴射量に基づき決定してもよい。すなわち、噴射量が多い場合には、ノッキング抑制に必要な量の潤滑油を短時間で噴射できることから、実際にノッキングが発生していることを検出したときに潤滑油を噴射させる。また、噴射量が少ない場合には、ノッキング抑制に必要な量の潤滑油を噴射するのに時間がかかるため、ノッキングが発生すると予測された場合に、すなわちノッキング発生前から潤滑油を噴射することが望ましい。
【００５１】
・エンジン回転速度ＮＥ、エンジン負荷以外のパラメータ、例えば油温、水温等を考慮して電動式オイルポンプ２７を駆動制御してもよい。例えば、油温、水温等が高いとき、すなわちエンジン１１が十分に暖機されているときには、ピストン１５やシリンダボア１３に潤滑油が付着していると考えられる。この状況では潤滑油の噴射は不要と考えられるため、電動式オイルポンプ２７を停止してもよい。
【００５２】
その他、前記各実施形態から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに記載する。
（Ａ）請求項３に記載のエンジンの潤滑装置において、前記電動式オイルポンプは、ノッキングの発生が検出されたとき、前記サブオイルジェット機構から潤滑油が噴射されるよう駆動制御される。
【００５３】
（Ｂ）請求項３に記載のエンジンの潤滑装置において、前記電動式オイルポンプは、前記エンジンの回転速度が低回転速度域にあり、かつエンジン負荷が高負荷領域にあるとき、前記サブオイルジェット機構から潤滑油が噴射されるよう駆動制御される。
【００５４】
上記（Ａ）又は（Ｂ）の構成によれば、エンジンの運転状態がノック発生領域にあることを確実に把握し、サブオイルジェット機構からピストンに向けて潤滑油を噴射させることができる。
【００５５】
（Ｃ）請求項１に記載のエンジンの潤滑装置において、前記エンジンの回転速度が低回転速度域とは異なる回転速度域にあるとき、前記電動式オイルポンプは停止される。
【００５６】
上記の構成によれば、サブオイルジェット機構からの潤滑油の噴射が不要と考えられる領域（低回転速度域以外の回転速度域）で電動式オイルポンプを停止するため、そのオイルポンプの無駄な仕事を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態において、エンジンの潤滑装置の構成を示す略図。
【図２】機械式オイルポンプ及び電動式オイルポンプの各々について、エンジン回転速度と吐出圧との関係を示す特性図。
【図３】第２実施形態において、エンジン回転速度及びエンジン負荷に対するエンジンの出力トルクを示す特性図。
【符号の説明】
１１…エンジン、１５…ピストン、１９…燃焼室、２１…オイルジェット機構、２３…機械式オイルポンプ、２５…サブオイルジェット機構、２７…電動式オイルポンプ、３３…潤滑装置、Ｐ１，Ｐ２…開弁設定圧。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an engine lubrication device that injects lubricating oil from an oil jet mechanism toward an engine piston.
[0002]
[Prior art]
A technique is known in which an oil jet mechanism is provided for the purpose of cooling a piston in an engine, and lubricating oil is injected into the oil jet mechanism toward the piston from the side opposite to the combustion chamber with the piston interposed therebetween. For example, in JP-A-3-242434, a mechanical oil pump dedicated to an oil jet mechanism driven by an engine is provided separately from a main oil pump that supplies lubricating oil to each part of the engine, and discharged from the oil pump. Lubricating oil is supplied to the oil jet mechanism. According to this technique, when the pressure of the lubricating oil supplied from the mechanical oil pump to the oil jet mechanism exceeds a predetermined valve opening set pressure, the oil jet mechanism opens and the lubricating oil is injected toward the piston. Further, in the above publication, for the purpose of suppressing the drive loss of the mechanical oil pump, when the discharge pressure of the oil pump exceeds a predetermined value, the two-position switching solenoid valve is operated and the lubricating oil discharged from the oil pump is discharged. It has been proposed to return to the oil pan.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the discharge pressure of the mechanical oil pump described above is generally low when the engine speed is low and increases as the engine speed increases. The discharge pressure characteristic, that is, the hydraulic characteristic is uniquely determined for each oil pump. For this reason, depending on the valve opening set pressure of the oil jet mechanism, there exists an engine rotation speed region in which lubricating oil is not injected. That is, lubricating oil is not injected in a specific engine speed range (such as a low speed range). As described above, the lubricating oil pressure characteristic in the oil jet mechanism is determined by the oil pressure characteristic of the mechanical oil pump, and it is difficult to appropriately control the injection of the lubricating oil to the piston.
[0004]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an engine lubrication device capable of appropriately controlling the injection of lubricating oil onto a piston.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In the following, means for achieving the above object and its effects are described.
According to the first aspect of the present invention, there is provided an oil jet mechanism that injects lubricating oil toward the piston from the side opposite to the combustion chamber across the piston, and lubrication discharged from a mechanical oil pump driven by the engine. In the engine lubrication apparatus configured to supply oil to the oil jet mechanism, the valve opening set pressure is set lower than that of the oil jet mechanism, and the piston is inserted into the piston from the side opposite to the combustion chamber with the piston interposed therebetween. It is further provided with a sub oil jet mechanism that injects the lubricating oil toward the head and an electric oil pump that supplies the sub oil jet mechanism with the lubricating oil.
[0006]
According to the above configuration, the mechanical oil pump is driven as the engine is operated, and the lubricating oil discharged from the oil pump is supplied to the oil jet mechanism. When the pressure of the supplied lubricating oil exceeds the valve opening set pressure of the oil jet mechanism, the oil jet mechanism opens. By opening the valve, lubricating oil is injected from the oil jet mechanism toward the piston from the side opposite to the combustion chamber across the piston. The piston is cooled by the injected lubricating oil.
[0007]
Further, the electric oil pump is driven without being influenced by the operating state of the engine, and the lubricating oil discharged from the oil pump is supplied to the sub oil jet mechanism. When the pressure of the supplied lubricating oil exceeds the valve opening set pressure of the sub oil jet mechanism, the sub oil jet mechanism opens. By opening the valve, lubricating oil is injected from the sub oil jet mechanism toward the piston from the side opposite to the combustion chamber with the piston interposed therebetween. Thus, the lubricating oil is injected from the oil jet mechanism and the sub oil jet mechanism to the piston.
[0008]
Here, the hydraulic pressure characteristic of the mechanical oil pump, for example, the relationship of the discharge pressure with respect to the engine operating state such as the engine rotation speed is uniquely determined, and this hydraulic pressure characteristic cannot be arbitrarily changed. For this reason, lubricating oil cannot be injected from the oil jet mechanism to the piston in an engine operating region (engine rotational speed region or the like) where the discharge pressure of the mechanical oil pump is lower than the valve opening pressure of the oil jet mechanism.
[0009]
On the other hand, the hydraulic characteristics of the electric oil pump can be changed as appropriate through drive control of the oil pump. Therefore, the above-described mechanical oil pump cannot inject lubricating oil. For example, even when the engine is started or at a low speed, the valve opening set pressure is exceeded by driving the electric oil pump. It becomes possible to supply the lubricating oil of pressure to the sub oil jet mechanism and to inject it. As described above, the lubricating oil can be auxiliary injected from the sub oil jet mechanism through the drive control of the electric oil pump, and the injection of the lubricating oil to the piston can be appropriately controlled.
[0010]
Further, when lubricating oil is not required from the sub oil jet mechanism, for example, when lubricating oil is being injected from the oil jet mechanism, it is possible to stop driving the electric oil pump. If driving is stopped in this way, useless work of the electric oil pump is suppressed. Further, since the valve opening set pressure of the sub oil jet mechanism is set lower than the valve opening set pressure of the oil jet mechanism, the discharge pressure required for the electric oil pump is required for the mechanical oil pump. It can be lower than the discharge pressure. Therefore, it is possible to suppress the drive loss of the electric oil pump, and it is possible to suppress the deterioration of fuel consumption due to the driving of the electric oil pump, coupled with the suppression of useless work described above.
[0011]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the electric oil pump injects lubricating oil from the sub oil jet mechanism at least one of when the engine starts and when the engine rotates at a low speed. It is assumed that drive control is performed.
[0012]
According to the above configuration, when the electric oil pump is driven and controlled, lubricating oil having a pressure exceeding the valve opening set pressure of the sub oil jet mechanism is supplied at least one of when the engine starts and when the engine rotates at a low speed. The With this supply, the sub oil jet mechanism is opened, and lubricating oil is injected toward the piston.
[0013]
When the lubricating oil is injected from the sub oil jet mechanism at the time of starting the engine, the startability and blow-up performance of the engine are improved. That is, when the engine is stopped for a long time, the lubricating oil between the piston and the cylinder bore flows down, and the lubricating oil interposed between the two is reduced. On the other hand, when the lubricating oil is injected from the sub oil jet mechanism to the piston at the time of starting the engine, an oil film is formed between the piston and the cylinder bore. As a result, the friction between the piston and the cylinder bore is reduced, and the startability and blowing performance are improved.
[0014]
Further, when the engine rotates at a low speed, the torque fluctuation increases with the combustion fluctuation, and the piston swing tends to increase. For this reason, the surface pressure of the piston sliding portion increases, and the oil film due to the lubricating oil between the piston and the cylinder bore tends to decrease. On the other hand, when lubricating oil is injected from the sub oil jet mechanism, an oil film is formed between the piston and the cylinder bore by the lubricating oil, and friction is reduced.
[0015]
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the invention, the electric oil pump injects lubricating oil from the sub oil jet mechanism when the operating state of the engine is in a knock generation region. It is assumed that the drive is controlled as described above.
[0016]
Here, generally, when the temperature of the piston increases, the combustion temperature rises, the combustion speed increases, and knocking is likely to occur. For this, for example, knocking is suppressed by delaying (retarding) the ignition timing. On the other hand, as the ignition timing is retarded, the engine output decreases and the fuel consumption deteriorates.
[0017]
On the other hand, in the invention according to claim 3, when the engine operating state is in the knock generation region, the electric oil pump is driven and controlled so that the pressure exceeding the valve opening set pressure of the sub oil jet mechanism is exceeded. Lubricating oil is supplied. With this supply, the sub oil jet mechanism is opened, and lubricating oil is injected toward the piston. As a result, the temperature of the piston is lowered by the injected lubricating oil, and knocking is suppressed. Further, since it is not necessary to retard the ignition timing in order to suppress knocking, and a decrease in output due to the retard is suppressed, the engine output characteristics are better than when no lubricating oil is injected.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. The engine 11 includes a cylinder head 12 and a cylinder block 14 having a plurality of cylinder bores 13. A piston 15 is accommodated in each cylinder bore 13 so as to be able to reciprocate. Each piston 15 is connected to a crankshaft 17 that is an output shaft of the engine 11 via a connecting rod 16. The reciprocating motion of each piston 15 is converted into a rotational motion by the connecting rod 16 and then transmitted to the crankshaft 17.
[0019]
A combustion chamber 19 is defined by the top surface of the piston 15, the wall surface of the cylinder bore 13, and the lower surface of the cylinder head 12. In the combustion chamber 19, the air / fuel mixture is ignited by an electric spark of a spark plug (not shown), and explodes and burns. The piston 15 is reciprocated by the high-temperature and high-pressure combustion gas generated at this time, the crankshaft 17 is rotated, and the driving force (output torque) of the engine 11 is obtained.
[0020]
The engine 11 incorporates an oil jet mechanism 21 for injecting lubricating oil from below into the piston 15 mainly for cooling the piston 15. The oil jet mechanism 21 includes a nozzle 22 for each cylinder bore 13. Each nozzle 22 is arranged on the cylinder block 14 on the side opposite to the combustion chamber 19 (the lower side in FIG. 1), and the tip thereof is directed to the piston 15 and the like. Each nozzle 22 is connected to a mechanical oil pump 23 driven by the engine 11 via an oil hole 24 or the like opened in the cylinder block 14, and the lubricating oil discharged from the mechanical oil pump 23 is supplied to the nozzle 22. The oil is distributed and supplied to each nozzle 22 through an oil hole 24 and the like.
[0021]
A check valve (not shown) provided with a valve body and a spring that biases the valve body in the valve closing direction is disposed in the middle of the lubricating oil supply path from the mechanical oil pump 23 to each nozzle 22. ing. When lubricating oil having a pressure exceeding the valve opening set pressure P1 (see FIG. 2) determined by the strength of the spring is discharged from the mechanical oil pump 23, the check valve is opened and the nozzle 22 Lubricating oil is injected toward the piston 15 and the like.
[0022]
The mechanical oil pump 23 has a hydraulic characteristic indicated by a two-dot chain line in FIG. There is a certain relationship between the discharge pressure P of the mechanical oil pump 23 and the engine speed NE. That is, in the rotational speed range of NE <NE2, the discharge pressure P is substantially proportional to the engine rotational speed NE. In the rotational speed range of NE2 ≦ NE, the discharge pressure P exceeds the valve opening set pressure P1. Further, in the rotational speed range of NE3 ≦ NE, the lubricating oil is released by a relief valve (not shown), and the discharge pressure P is maintained at a value higher than the valve opening set pressure P1. The hydraulic characteristic of the mechanical oil pump 23 is a value unique to the oil pump (including the relief valve) and cannot be changed.
[0023]
As shown in FIG. 1, in addition to the oil jet mechanism 21, a sub oil jet mechanism 25 that injects lubricating oil onto the piston 15 from below is incorporated in the engine 11. The sub-oil jet mechanism 25 is mainly intended to supply lubricating oil between the sliding portions of the piston 15, that is, between the piston 15 and the wall surface of the cylinder bore 13, and includes a nozzle 26 for each cylinder bore 13. ing. Each nozzle 26 is disposed on the opposite side of the cylinder block 14 from the combustion chamber 19 (the lower side in FIG. 1), and its tip is directed to the piston 15 and the like. In FIG. 1, each nozzle 26 is disposed at a location facing the nozzle 22 of the oil jet mechanism 21 with the connecting rod 16 interposed therebetween, but may be disposed at a location different from this. Each nozzle 26 is connected to an electric oil pump 27 through an oil hole 28 or the like opened in the cylinder block 14, and lubricating oil discharged from the electric oil pump 27 passes through the oil hole 28 or the like. The nozzle 26 is distributed and supplied.
[0024]
A check valve (not shown) including a valve body and a spring that biases the valve body in the valve closing direction is arranged in the middle of the lubricating oil supply path from the electric oil pump 27 to the nozzle 26. Yes. The valve opening set pressure P2 determined by the strength of the spring or the like is set lower than the valve opening set pressure P1 of the oil jet mechanism 21 as shown by a one-dot chain line in FIG. When lubricating oil having a pressure exceeding the valve opening set pressure P2 is discharged from the electric oil pump 27, the check valve is opened, and the lubricating oil is injected from the nozzle 26 toward the piston 15 or the like.
[0025]
Unlike the mechanical oil pump 23 described above, the hydraulic characteristics of the electric oil pump 27, that is, the relationship between the engine rotational speed NE and the discharge pressure P can be set and changed as appropriate. In the present embodiment, this hydraulic characteristic is set as indicated by a solid line in FIG. This hydraulic characteristic is roughly divided into two with respect to the engine rotational speed NE. A low rotational speed range (NE <NE1) where the electric oil pump 27 is driven and a rotational speed range (NE1 ≦ NE) where the electric oil pump 27 is stopped. In most of the former rotational speed range (NE <NE1), the discharge pressure P exceeds the valve opening set pressure P2.
[0026]
In the latter rotational speed range (NE1 ≦ NE), the discharge pressure P is 0 regardless of the engine rotational speed NE. One reason for stopping the electric oil pump 27 in this way is that the lubricating oil is injected from the oil jet mechanism 21 in the high rotational speed region, and therefore the lubricating oil is injected from the sub oil jet mechanism 25. This is because it becomes unnecessary. In addition, in the middle rotation speed region of the engine 11, the temperature of the piston 15 is not so high, and an oil film is sufficiently formed between the piston 15 and the cylinder bore 13, so that it is considered unnecessary to inject lubricating oil. Because.
[0027]
As shown in FIG. 1, the engine 11 is provided with various sensors 31 for detecting the operating state. As the various sensors 31, for example, a rotation speed sensor that detects the engine rotation speed NE, an oil temperature sensor that detects the temperature of the lubricating oil, a water temperature sensor that detects the temperature of the cooling water, and the like are used. An engine 11 is provided with an electronic control unit (ECU) 32 to drive and control the electric oil pump 27 based on the detection values of these sensors. The ECU 32 is configured mainly with a microcomputer, and a central processing unit (CPU) performs arithmetic processing according to a control program, initial data, control map, etc. stored in a read-only memory (ROM), Various controls are executed based on this. The calculation result by the CPU is temporarily stored in a random access memory (RAM).
[0028]
For example, the ECU 32 controls the drive of the electric oil pump 27 based on the engine rotational speed NE detected by the rotational speed sensor. That is, the electric oil pump 27 is operated when the engine rotational speed NE belongs to the low rotational speed range (NE <NE1). When lubricating oil having a pressure exceeding the valve opening set pressure P2 is discharged from the electric oil pump 27 by the operation in the low rotational speed region, the lubricating oil is directed from the nozzle 26 of the sub oil jet mechanism 25 toward the piston 15 and the like. Be injected. Further, the ECU 32 stops the electric oil pump 27 when the engine rotational speed NE belongs to a rotational speed range higher than the low rotational speed range (NE1 ≦ NE).
[0029]
According to the lubricating device 33 of the present embodiment configured as described above, the mechanical oil pump 23 is driven as the engine 11 is operated, and the lubricating oil discharged from the oil pump 23 is supplied to the oil jet mechanism 21. The In the rotational speed range of NE <NE2, the discharge pressure P of the mechanical oil pump 23 is lower than the valve opening set pressure P1 and the check valve is closed, so that no lubricating oil is injected from the oil jet mechanism 21. In a high rotational speed range of NE2 ≦ NE, the discharge pressure P of the mechanical oil pump 23 is equal to or higher than the valve opening set pressure P1, the check valve is opened, and lubrication is performed from the nozzle 22 of the oil jet mechanism 21 toward the piston 15 and the like. Oil is injected. Therefore, in the high rotation speed range, the piston 15 reciprocates at a high speed to generate a lot of heat. However, as described above, the piston 15 and the like are cooled by the lubricating oil injected from the oil jet mechanism 21 to improve reliability. be able to. Note that, in a rotational speed region other than the high rotational speed region, the piston 15 does not reach a high temperature so as to impair the heat resistance. For this reason, even if it does not cool piston 15 with lubricating oil, it does not become a problem in particular.
[0030]
In addition, the electric oil pump 27 is driven in a low rotational speed region in the rotational speed region where the lubricating oil is not injected from the oil jet mechanism 21, and the lubricating oil discharged from the oil pump 27 is supplied to the sub oil jet mechanism 25. The When the pressure of the supplied lubricating oil exceeds the valve opening set pressure P2 of the sub oil jet mechanism 25, the check valve is opened. By opening the valve, lubricating oil is injected from the sub oil jet mechanism 25 toward the piston 15 and the like from the side opposite to the combustion chamber 19 with the piston 15 in between. In this manner, the lubricating oil is supplementarily injected from the sub oil jet mechanism 25 onto the piston 15.
[0031]
According to the first embodiment described in detail above, the following effects can be obtained.
(1) The hydraulic characteristics of the mechanical oil pump 23 (the relationship between the engine rotational speed NE and the discharge pressure P) are uniquely determined for each oil pump 23, and the hydraulic characteristics cannot be arbitrarily changed. For this reason, in the rotational speed region where the discharge pressure P of the mechanical oil pump 23 is lower than the valve opening set pressure P1, the lubricant cannot be injected from the oil jet mechanism 21 to the piston 15.
[0032]
On the other hand, the hydraulic characteristics of the electric oil pump 27 can be changed as appropriate through drive control of the oil pump 27. Therefore, even when the mechanical oil pump 23 described above is in a low rotational speed range where the lubricating oil cannot be injected, the electric oil pump 27 is driven to control the discharge pressure P exceeding the valve opening set pressure P2. Lubricating oil can be supplied to the sub oil jet mechanism 25 and injected. In this way, it is possible to appropriately control the injection of the lubricating oil to the piston 15. As a result, the rotational speed range in which the lubricating oil can be injected is expanded by supplementarily injecting the lubricating oil from the sub oil jet mechanism 25 through the drive control of the electric oil pump 27.
[0033]
(2) The drive of the electric oil pump 27 is stopped in a region where the injection of lubricating oil from the sub oil jet mechanism 25 is considered unnecessary, that is, in a rotational speed region other than the low rotational speed region. By stopping the driving, useless work of the electric oil pump 27 is suppressed. Further, since the valve opening set pressure P2 of the sub oil jet mechanism 25 is set lower than the valve opening set pressure P1 of the oil jet mechanism 21, the discharge required for the electric oil pump 27 for lubricating oil injection is required. The pressure P may be lower than the discharge pressure P required for the mechanical oil pump 23. Therefore, it is possible to reduce the electric load accompanying the drive of the electric oil pump 27 and reduce the energy consumed for the drive (suppress drive loss), coupled with the suppression of the useless work described above, It is possible to suppress deterioration in fuel consumption caused by driving the electric oil pump 27.
[0034]
(3) When the engine 11 is operated in the low rotation speed range, the torque fluctuation increases with the combustion fluctuation, and the swing of the piston 15 tends to increase. Therefore, the surface pressure of the sliding portion of the piston 15 with respect to the cylinder bore 13 increases, and the oil film due to the lubricating oil between the piston 15 and the cylinder bore 13 tends to decrease. On the other hand, in the first embodiment, the drive control of the electric oil pump 27 supplies lubricating oil having a pressure exceeding the valve opening set pressure P2 of the sub oil jet mechanism 25 during engine operation in the low rotation speed range. ing. By this supply, the sub oil jet mechanism 25 is opened, and lubricating oil is injected toward the piston 15. Thus, by supplementing the lubricating oil by injection, an oil film can be formed between the piston 15 and the cylinder bore 13, and the friction between the both 15 and 13 can be reduced.
[0035]
(4) Although related to (3) above, since the friction loss at the piston sliding portion is reduced, the amount of fuel required for engine operation can be reduced, and the amount of exhaust gas is also reduced accordingly.
[0036]
(5) By increasing the valve opening set pressure P1 of the oil jet mechanism 21, the lubricating oil is injected from the oil jet mechanism 21 only in a high rotational speed range where the piston 15 needs to be cooled. Therefore, the mechanical oil pump 23 only has to discharge the lubricating oil at a pressure exceeding the valve opening set pressure P1 only in the high rotation speed range. As a result, in a region where the piston temperature does not become too high (a rotational speed region other than the high rotational speed region), it is not necessary to discharge the lubricating oil at a pressure exceeding the valve opening set pressure P1, and the capacity of the mechanical oil pump 23 is correspondingly reduced. Can be reduced.
[0037]
(6) Although related to (5) above, the lubricating oil that is no longer required to be injected from the oil jet mechanism 21 in the rotational speed region other than the high rotational speed region is required for lubrication, operation, etc. It is possible to supply to other parts such as a sliding part. By supplying lubricating oil to other sliding parts, lubrication at the sliding parts can be promoted, and wear resistance, seizure resistance, etc. can be improved.
[0038]
(7) In the oil jet mechanism 21, a spring having a large spring force is used for the check valve in order to set the valve opening set pressure P1 higher than that of the sub oil jet mechanism 25. Generally, a spring having a large spring force is more likely to break when repeatedly expanded and contracted than a spring having a small spring force. However, in the first embodiment, since the check valve is opened only in the high rotation speed region, the number of actuation (extension / contraction) of the spring is small. Therefore, the durability period of the spring is longer than when the number of operations is large.
[0039]
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment embodying the present invention will be described with reference to FIG. The second embodiment is slightly different from the first embodiment in the control content of the electric oil pump 27 by the ECU 32. That is, the ECU 32 causes the sub oil jet mechanism 25 to inject the lubricating oil when the operating state of the engine 11 is in the knock generation region in addition to the driving of the electric oil pump 27 in the low rotation speed region described above. The electric oil pump 27 is driven and controlled.
[0040]
Here, examples of when the driving state is in the knock generation region include “when knocking actually occurs” and “when knocking is predicted to occur”. For example, the case where it is determined that knocking has occurred in the knocking control for controlling the ignition timing based on the detection value of the knock sensor corresponds to the former “when knocking actually occurs”. Here, knocking is a pressure vibration generated in a predetermined frequency band after the combustion pressure becomes maximum due to abnormal combustion in the combustion chamber 19 in the engine 11, and overheating of the spark plug electrode and the piston 15 is performed.・ It may cause melting damage. Knocking control is a technique for dealing with this problem. In the knocking control, vibration generated within a predetermined period after the combustion pressure becomes maximum is detected by a knock sensor, and when the detected value is larger than a predetermined knock determination level, it is determined that knocking has occurred, and the ignition timing Is delayed (retarded) to suppress the occurrence of knocking. Further, when the detected value is equal to or lower than the knock determination level, it is determined that knocking has not occurred, and the ignition timing is advanced (advanced) to improve the output of the engine 11 and fuel consumption.
[0041]
Accordingly, the ECU 32 determines whether or not knocking has occurred based on the knock determination result in the knocking control. If it is determined that the knocking has occurred, the ECU 32 uses the discharge pressure P equal to or higher than the valve opening set pressure P2 from the electric oil pump 27. The lubricating oil is discharged, and the lubricating oil is jetted from the sub oil jet mechanism 25.
[0042]
Further, for example, since many occurrences of knocking are observed in a low rotational speed range and a high engine load range, when the engine rotational speed NE and the engine load are in this region, the latter “region where knocking is predicted to occur” Corresponds to “when is in”. As the engine load, for example, a fuel injection amount per combustion cycle, an intake air amount, an intake pressure, a throttle opening degree, or the like can be used. Therefore, the ECU 32 determines whether or not it belongs to the knock generation region based on the engine rotational speed NE and the engine load, and when it is determined that it belongs, the discharge pressure equal to or higher than the valve opening set pressure P2 from the electric oil pump 27. Lubricating oil is discharged by P, and lubricating oil is injected from the sub oil jet mechanism 25.
[0043]
In FIG. 3, a region indicated by B is a region where the lubricating oil is injected from the oil jet mechanism 21, that is, a region where the piston 15 is cooled by the lubricating oil.
[0044]
According to the said 2nd Embodiment, the following effect is acquired other than (1)-(7) mentioned above.
(8) Generally, when the temperature of the piston 15 is increased, the combustion temperature in the combustion chamber 19 is increased, the combustion speed is increased, and knocking is likely to occur. This phenomenon is likely to occur in a region where the engine speed NE is low and the engine load is large, as indicated by region A in FIG. In response to this, in the knocking control, for example, knocking is suppressed by delaying (retarding) the ignition timing. On the other hand, as the ignition timing is retarded, the output torque of the engine 11 decreases or the fuel consumption deteriorates as shown by a two-dot chain line in FIG.
[0045]
On the other hand, in the second embodiment, when the operating state of the engine 11 is in the knock generation region, the electric oil pump 27 is driven to control the pressure exceeding the valve opening set pressure P2 of the sub oil jet mechanism 25. Lubricating oil is supplied. With this supply, the sub oil jet mechanism 25 is opened, and lubricating oil is injected toward the piston 15 and the like. As a result, the temperature of the piston 15 is lowered by the injected lubricating oil, and knocking is suppressed. Further, it is not necessary to retard the ignition timing in order to suppress knocking, and a decrease in output torque due to the retard is suppressed. For this reason, as shown by the solid line in FIG. 3, the output characteristics of the engine 11 are better than when the lubricating oil is not injected (see the two-dot chain line).
[0046]
(9) If the lubricating oil is injected from the sub oil jet mechanism 25 in a region where knocking is predicted to occur, it may not be possible to cope with the occurrence of knocking in an unpredictable region. On the other hand, if the lubricating oil is injected from the sub oil jet mechanism 25 when it is detected that knocking has occurred, the lubricating oil is injected to cause the piston 15 to move regardless of the operating region. Cooling and knocking can be suppressed.
[0047]
Note that the present invention can be embodied in another embodiment described below.
In each embodiment, instead of or in addition to when the engine 11 is operated in the low rotational speed range, the sub oil is controlled by the drive control of the electric oil pump 27 when the engine 11 is started, particularly during cold start. Lubricating oil having a pressure exceeding the valve opening set pressure P2 of the jet mechanism 25 may be supplied. By this supply, the check valve of the sub oil jet mechanism 25 is opened and the lubricating oil is injected toward the piston 15 and the like, so that the startability and the blow-up performance of the engine 11 are improved. That is, when the engine 11 is stopped for a long time, the lubricating oil between the piston 15 and the cylinder bore 13 flows down, and the lubricating oil interposed between the both 15 and 13 decreases. On the other hand, when the lubricating oil is injected from the sub oil jet mechanism 25 to the piston 15 at the time of starting the engine 11, an oil film is formed between the piston 15 and the cylinder bore 13. As a result, the friction between the piston 15 and the cylinder bore 13 is reduced, and the starting performance and the blowing performance are improved. In this case, from the viewpoint of reducing wasteful work of the electric oil pump 27, it is desirable to stop the electric oil pump 27 when the engine 11 is sufficiently warmed up.
[0048]
In addition, since the startability of the engine 11 is improved as described above, it is possible to shorten the time for enriching the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the first idle control at the time of engine start. In addition, the degree of increase in the engine rotation speed NE increases due to the improvement in the engine 11 blowing performance. Therefore, the desired engine speed NE is reached even with a small amount of fuel, and the amount of exhaust gas decreases accordingly.
[0049]
As shown in FIG. 1, a switching valve 34 is provided between the electric oil pump 27 and the nozzle 26 of the sub oil jet mechanism 25. When the injection of lubricating oil from the sub oil jet mechanism 25 is unnecessary, the electric oil pump 27 is switched to the sub oil jet mechanism 25 by switching the switching valve 34 instead of stopping the electric oil pump 27. The supply of the lubricating oil may be stopped. Even if it does in this way, the effect similar to the said embodiment is acquired. In this case, the lubricating oil discharged from the electric oil pump 27 may be returned to the oil pan, but may be supplied to other parts that require the lubricating oil.
[0050]
-In 2nd Embodiment, as determination of whether the driving | running state of the engine 11 exists in a knock generation | occurrence | production area | region, "When knocking actually occurs" and "When it exists in the area | region where generation | occurrence | production of knocking is estimated" It was mentioned above that there is. Which one is adopted may be determined based on, for example, the amount of lubricating oil injected from the sub oil jet mechanism 25. That is, when the injection amount is large, the amount of lubricating oil necessary for suppressing knocking can be injected in a short time, and therefore the lubricating oil is injected when it is detected that knocking has actually occurred. In addition, when the injection amount is small, it takes time to inject the amount of lubricating oil necessary for suppressing knocking. Therefore, when the knocking is predicted to occur, that is, before the occurrence of knocking, the lubricating oil should be injected. Is desirable.
[0051]
The electric oil pump 27 may be driven and controlled in consideration of parameters other than the engine rotational speed NE and engine load, such as oil temperature and water temperature. For example, when the oil temperature, the water temperature, etc. are high, that is, when the engine 11 is sufficiently warmed up, it is considered that the lubricating oil is attached to the piston 15 and the cylinder bore 13. In this situation, the lubricating oil injection is considered unnecessary, so the electric oil pump 27 may be stopped.
[0052]
In addition, the technical ideas that can be grasped from the respective embodiments will be described together with their effects.
(A) In the engine lubrication apparatus according to claim 3, when the occurrence of knocking is detected, the electric oil pump is driven and controlled so that lubricating oil is injected from the sub oil jet mechanism.
[0053]
(B) In the engine lubrication device according to claim 3, the electric oil pump may be configured such that the sub oil jet is in a state where the rotational speed of the engine is in a low rotational speed region and the engine load is in a high load region. The drive is controlled so that lubricating oil is injected from the mechanism.
[0054]
According to the configuration of (A) or (B), it is possible to reliably grasp that the operating state of the engine is in the knock generation region, and to inject the lubricating oil from the sub oil jet mechanism toward the piston.
[0055]
(C) In the engine lubrication device according to claim 1, when the rotational speed of the engine is in a rotational speed range different from the low rotational speed range, the electric oil pump is stopped.
[0056]
According to the above configuration, since the electric oil pump is stopped in a region (a rotational speed region other than the low rotational speed region) where injection of lubricating oil from the sub oil jet mechanism is considered unnecessary, the oil pump is wasted. Work can be suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an engine lubrication device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a characteristic diagram showing the relationship between engine rotation speed and discharge pressure for each of a mechanical oil pump and an electric oil pump.
FIG. 3 is a characteristic diagram showing engine output torque with respect to engine rotation speed and engine load in the second embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Engine, 15 ... Piston, 19 ... Combustion chamber, 21 ... Oil jet mechanism, 23 ... Mechanical oil pump, 25 ... Sub oil jet mechanism, 27 ... Electric oil pump, 33 ... Lubricator, P1, P2 ... Open Valve set pressure.

Claims

An oil jet mechanism that injects lubricating oil toward the piston from the opposite side of the combustion chamber across the piston is supplied to the oil jet mechanism with lubricating oil discharged from a mechanical oil pump driven by the engine In the engine lubrication device,
A sub oil jet mechanism in which the valve opening set pressure is set lower than that of the oil jet mechanism, and the lubricant is injected from the opposite side of the combustion chamber to the piston across the piston;
An engine lubrication device further comprising: an electric oil pump that supplies lubricating oil to the sub oil jet mechanism.

2. The engine lubrication device according to claim 1, wherein the electric oil pump is driven and controlled so that lubricating oil is injected from the sub oil jet mechanism at least one of when the engine starts and when the engine rotates at a low speed.

3. The engine lubrication device according to claim 1, wherein the electric oil pump is drive-controlled so that lubricating oil is injected from the sub-oil jet mechanism when the engine operating state is in a knock generation region.