JP2004143972A

JP2004143972A - エンジンオイル供給装置

Info

Publication number: JP2004143972A
Application number: JP2002307563A
Authority: JP
Inventors: Koichiro Horiuchi; 堀内　幸一郎; Shigemitsu Suzuki; 鈴木　重光; Naoto Inama; 稲摩　直人
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2002-10-22
Filing date: 2002-10-22
Publication date: 2004-05-20
Anticipated expiration: 2022-10-22
Also published as: JP4211352B2

Abstract

【課題】エンジンのオイル供給装置において、低出力で低エネルギー消費とする。
【解決手段】機械式オイルポンプと電動オイルポンプを直列に接続し、電動オイルポンプの吸入口をエンジン各部に潤滑油を供給する潤滑経路に接続し、機械式オイルポンプの吐出口の圧力を第１の設定圧以下に制限するリリーフ弁を設け、電動オイルポンプの吐出口と可変バルブタイミング装置、または、オイルジェット装置との連通を選択的に切り替えるスイッチングバルブを設け、電動オイルポンプの吸入口から可変バルブタイミング装置への油の流れのみを許容する逆止弁を設け、スイッチングバルブは第１の設定圧以下の所定の第２の設定圧で作動し、第２の設定圧以下では電動オイルポンプの吐出口と可変バルブタイミング装置を連通し、第２の設定圧以上では電動オイルポンプの吐出口と前記オイルジェット装置との連通する。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの潤滑系に使われるオイル供給装置に関し、特に、エンジンの潤滑と、可変バルブタイミング装置とオイルジェット装置を備えたエンジンに適用できる。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンはその潤滑のために、オイルポンプによりオイルパンからオイルをくみ上げ、部品の潤滑、冷却を行っている。また、オイルジェット装置により、エンジンオイルをピストンに噴射し、ピストンの冷却を行っている（特許文献１参照）。ここでは、エンジンの出力軸に直結した機械式オイルポンプによりオイルパンからオイルをくみ上げて油圧を発生させ、エンジンの各部品にオイルを供給すると共に、制御弁を介してオイルジェットにオイルを供給している。
【０００３】
また、オイルジェット装置に供給するオイルを独立したオイルポンプを使ってくみ上げる技術（特許文献２参照）もある。
【０００４】
一方、エンジンのバルブの開閉タイミングをずらすことで給排気の効率を向上させるための可変バルブタイミング装置がある。機械式オイルポンプの吐出圧はエンジンの回転数に依存する。エンジンの回転が低い時には低圧となる。ここで、可変バルブタイミング装置はエンジン回転が低いときから高いときまで常に作動させる必要があることから、電動オイルポンプが用いられる。電動オイルポンプが用いられる技術として、出力を制御可能な電動オイルポンプを用いてオイルパンからオイルをくみ出して油圧を発生させ、可変バルブタイミング装置を作動させる技術（特許文献３参照）がある。尚、この技術では、エンジンの潤滑油も同じ電動オイルポンプで供給している。また、メインオイルポンプとサブオイルポンプの並列の２台のオイルポンプを用意し、メインオイルポンプの吐出圧をサブオイルポンプでアシストする技術（特許文献４参照）がある。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−１００６１９号公報（図１、図２、図６）
【０００６】
【特許文献２】
実用新案登録第２５９０４５号公報（図１、図４）
【０００７】
【特許文献３】
特開２０００−３４５８７２号公報（図６）
【０００８】
【特許文献４】
実開平４−１３２４１４号公報（図１）
【０００９】
【本発明が解決しようとする課題】
機械式オイルポンプと電動オイルポンプを並列に接続した場合、次のような問題点がある。
【００１０】
（１）エンジンの高回転時において、オイルジェット装置に必要な圧力が、可変バルブタイミング装置に必要な圧力よりも高い条件下においても、電動オイルポンプはオイルジェット装置と可変バルブタイミング装置の両負荷に同じ圧力を供給する必要があり、過剰な供給電力及び出力を必要とする。
【００１１】
（２）このとき、機械式オイルポンプから両負荷へのオイルが本来負荷が必要としている量よりも過剰に流れてしまい、他の負荷への潤滑に悪影響を及ぼすおそれがある。
【００１２】
（３）オイルジェット装置に設置されているリリーフ弁は、電動オイルポンプに必要な出力を増大させている。オイルジェット装置自体の機能上は不要である。
【００１３】
そこで、本発明は、エンジンのオイル供給装置において、低出力で高信頼性を有し、かつ低コストとすることを課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明は、請求項１に記載したように、エンジン回転により駆動される機械式オイルポンプと、電力を受け制御装置により制御される電動オイルポンプと、油圧により作動しエンジンのバルブの開閉時期を調整する可変バルブタイミング装置と、エンジンのピストンに向けてオイルを噴出するオイルジェット装置とを備えるエンジンのオイル供給装置において、機械式オイルポンプの吐出口と電動オイルポンプの吸入口をオイルフィルターを介してつなぐことにより機械式オイルポンプと電動オイルポンプを直列に接続し、電動オイルポンプの吸入口をエンジン各部に潤滑油を供給する潤滑経路に接続し、機械式オイルポンプの吐出口の圧力が第１の設定圧以上になると開いて機械式オイルポンプの吐出口の圧力を第１の設定圧以下に制限するリリーフ弁を設け、電動オイルポンプの吐出口、電動オイルポンプの吸入口、可変バルブタイミング装置、及びオイルジェット装置に接続され、電動オイルポンプの吸入口の圧力に応じて動作し、電動オイルポンプの吐出口と可変バルブタイミング装置、または、電動オイルポンプの吐出口とオイルジェット装置との連通を選択的に切り替えるスイッチングバルブを設け、電動オイルポンプの吸入口から可変バルブタイミング装置への油の流れのみを許容する逆止弁を設け、スイッチングバルブは第１の設定圧以下の所定の第２の設定圧で作動し、第２の設定圧以下では電動オイルポンプの吐出口と可変バルブタイミング装置を連通し、第２の設定圧以上では電動オイルポンプの吐出口とオイルジェット装置との連通する。
【００１５】
これによれば、エンジンの回転に対応して機械式オイルポンプが作動する。このオイルは潤滑経路を介してエンジンの各部品の潤滑に使われる。機械式オイルポンプの吐出圧はリリーフ弁の作用により第１の設定圧以下に制限される。エンジン回転数がある程度高まってくると、機械式オイルポンプの吐出圧が高まり、機械式オイルポンプの吐出圧は第１の設定圧となる。エンジン回転数が低いときは、機械式オイルポンプの吐出圧が低くなるが、この場合、スイッチングバルブは電動オイルポンプと可変バルブタイミング装置の間を接続している。ここで電動オイルポンプを駆動すると、電動オイルポンプの吐出口の圧力は、機械式オイルポンプの吐出圧よりも高い圧となる。よって、機械式オイルポンプの吐出圧が低いときでも、可変バルブタイミング装置には高い圧を供給可能となり、可変バルブタイミング装置を動作させることができる。機械式オイルポンプの吐出圧が第２の設定値以上になると、スイッチングバルブが作動し、オイルジェット装置にオイルが供給可能になる。尚、オイルジェット装置はピストンの冷却を目的とするためエンジンが高回転の時に必要となる。ここで、電動オイルポンプを駆動すると、第１の設定圧に電動オイルポンプの吐出圧を加えた高い油圧をオイルジェット装置に供給できるようになる。
【００１６】
即ち、エンジン回転数が低いときは、電動オイルポンプを作動させることにより、可変バルブタイミング装置を作動させうる。エンジン回転数が高いときは、電動オイルポンプを停止させることができる。また、エンジン回転数が高いときに電動オイルポンプを駆動することでオイルジェット装置を駆動することができる。このとき、電動オイルポンプの必要出力圧力は、可変バルブタイミング装置の必要油圧と、オイルジェット装置の必要油圧から第１の設定圧を引いた圧力の内のいずれか高いほうに設定すればよい。電動オイルポンプの必要流量は、可変バルブタイミング装置に必要な流量と、オイルジェット装置に必要な流量のいずれか高いほうに設定すればよい。よって、低出力、及び低流量の電動オイルポンプを使うことができる。
【００１７】
また、上記の課題を解決するため、本発明は、請求項２に記載したように、請求項１において、電動オイルポンプの吸入口から可変バルブタイミング装置への油の流れのみを許容する逆止弁を設けた。
【００１８】
これによれば、スイッチングバルブが電動オイルポンプとオイルジェット装置を接続している間でも、逆止弁を介して電動オイルポンプの吸入口から可変バルブタイミング装置へオイルを供給可能になる。この場合、電動オイルポンプの吸入口の圧力は第２の設定圧以上になっており、この圧を可変バルブタイミング装置の動作に必要な圧力以上に設定しておくことで、エンジン回転数が高いときでも可変バルブタイミング装置を作動可能になる。
【００１９】
また、上記の課題を解決するため、本発明は、請求項３に記載したように、請求項１において、電動オイルポンプの吸入口と可変バルブタイミング装置の間にオリフィスを設けた。
【００２０】
これによれば、電動オイルポンプの吐出したオイルのうち、可変バルブタイミング装置で使われない分は、このオリフィスを介して戻される。これにより、ポンプの過負荷による無駄なエネルギー消費と発熱を抑える。
【００２１】
また、上記の課題を解決するため、本発明は、請求項４に記載したように、請求項１において、前記制御装置は、前記可変バルブタイミング装置に必要な油圧が前記機械式オイルポンプから得られないほどエンジン回転の低いとき、及び、前記オイルジェット装置が作動を必要とするエンジン回転の高いときのみ、電動オイルポンプを駆動した。
【００２２】
これによれば、エンジンには第１の設定圧以下の油圧で潤滑油が送られ、エンジンが低回転のときには、電動オイルポンプが作動し可変バルブタミング装置を動作させ、また、エンジンが高回転のときには、電動オイルポンプが作動し、オイルジェット装置が高圧で作動する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２４】
図１にエンジンのオイル供給装置を示す。図１において、エンジン３の出力軸は機械式オイルポンプ１に接続されており、エンジン回転により機械式オイルポンプ１が駆動される。機械式オイルポンプ１はオイルパン２３から吸入口１４を介してオイルをくみ上げ吐出口１５にオイルを供給する。吐出口１５はオイルフィルタ２２を介して油路１６に接続されている。油路１６はリリーフ弁４を介してオイルパン２３につながる油路１７に接続されている。リリーフ弁４は、油路１６の圧力（すなわち、機械式オイルポンプ１の吐出圧）が、第１の設定圧以上になると開いて油路１６の圧力を第１の設定圧以下に制限する。したがって、油路１６の圧力はエンジン回転の上昇と共に上昇するが、第１の設定圧以上には上がらない。油路１６はエンジン３の潤滑経路につながっており。エンジン３のメインギャラリーやチェーンジェットなどの各部１１を潤滑したのち、排出油路２１を介してオイルパン２３に戻される。
【００２５】
電動オイルポンプ２は、電力を受け制御装置１０により制御される。電動オイルポンプ２の吸入口は油路１６に接続されており、即ち、オイルフィルタ２２を介して機械式オイルポンプ１の吐出口につながれている。機械式オイルポンプ１と電動オイルポンプ２は直列に接続される。電動オイルポンプ２の吐出口はスイッチングバルブ７に接続されている。スイッチングバルブ７は、油路１９を介して可変バルブタイミング装置１３に、また、油路１８を介してオイルジェット装置１２に接続されている。可変バルブタイミング装置１３は油路１９の油圧により作動しエンジンのバルブの開閉時期を調整する。オイルジェット装置１２は油路１８からの油圧によりエンジンのピストンに向けてオイルを噴出する。可変バルブタイミング装置１３及びオイルジェット装置１２を通ったオイルは排出油路２１を介してオイルパン２３に戻される。
【００２６】
スイッチングバルブ７は内部にバネ９により付勢されたバルブ８を備える。バルブ８の一端には、油路１６の油圧が加えられ、他端は油路２０を介して排出油路２１につながれている。油路１６の油圧が高まると、バルブ８がバネ９の付勢力に抗して移動する。バルブ８は、油路１６の油圧の油圧が低いとき電動オイルポンプ２の吐出口と油路１９を、油路１６の油圧の油圧が高いとき電動オイルポンプ２の吐出口と油路１８を、それぞれ選択的に接続する。両者が切り替わる圧力は、第１の設定圧よりも低い第２の設定圧としておく。
【００２７】
油路１９と油路１６の間には、油路１６から油路１９への油の流れを許容する逆止弁５と、オリフィス６が設けられている。電動オイルポンプ２が稼動していないときには、逆止弁５と油路１９を通して可変バルブタイミング装置１３にオイルが供給される。また、可変バルブタイミング装置１３に必要な油量よりもオイルの供給量が多い時には、オリフィス６を介してオイルが油路１６に戻される。
【００２８】
以上のように、エンジンには第１の設定圧以下の油圧で潤滑油が送られ、エンジンが低回転で機械式オイルポンプの吐出圧が第２の設定圧より低いときには、電動オイルポンプ２を作動させることで可変バルブタイミング装置１３を動作可能であり、また、エンジンが高回転で機械式オイルポンプの吐出圧が第２の設定圧より高いときには、電動オイルポンプ２のオン／オフ作動に応じてオイルジェット装置１２がオン／オフ動作する。
【００２９】
例えば、可変バルブタイミング装置１３の駆動時には、電動オイルポンプ２の出力は、電動オイルポンプの入出力での圧力差１００ｋＰａ、４Ｌ／ｍｉｎ（６．５Ｗ）、角度固定時には１０ｋＰａ、０．５Ｌ／ｍｉｎ（０．８Ｗ）でよい。また、オイルジェット装置１２の作動時では、３０ｋＰａ、３Ｌ／ｍｉｎ（１．５Ｗ）でよい。従来技術では、電動オイルポンプは、オイルジェット時に最大１００ｋＰａ、７Ｌ／ｍｉｎ（１１．４Ｗ）を要してしまうため、この出力を出すのに必要な電動オイルポンプが必要になる。しかし、本実施態様では、約半分の低出力化が可能になる。また、これに伴い、制御装置１０の出力電力も低減でき、コスト削減ができる。
【００３０】
電動オイルポンプ２の制御装置１０は図２のフローチャートに沿って動作する。ここでは、エンジン回転数が１０００ｒｐｍ以下のとき又は４０００ｒｐｍ以上のとき電動モータを回転させ電動オイルポンプ２を駆動する。また、これ以外の条件のとき、電動モータを停止させ電動オイルポンプ２を停止する。尚、具体的な回転数の条件はエンジンの種類、大きさ等を考慮して定めると良い。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、電動オイルポンプを低出力、低流量の安価なポンプとすることができる。またこれともない、電動オイルポンプの制御装置も低コスト化できる。
【００３２】
また、オイルジェット装置は電動オイルポンプのオン／オフに応じて動作するので、別途制御バルブ等の制御部品を置く必要がない。
【００３３】
また、可変バルブタイミング装置はエンジン回転が低いときでも動作可能である。
【００３４】
また、電動オイルポンプは必要なときのみ通電させるので、通常の使用領域ではオフとなり、消費電力が少ない。
【００３５】
また、エンジン潤滑系への油量の低下がない。
【００３６】
また、電動オイルポンプの初期磨耗紛が油圧回路に与える影響が少ない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態におけるエンジンのオイル供給装置の油圧回路図である。
【図２】図１における制御装置のフローチャートである。
【符号の説明】
１　機械式オイルポンプ
２　電動オイルポンプ
３　エンジン
４　リリーフ弁
５　逆止弁
６　オリフィス
７　スイッチングバルブ
８　バルブ
９　バネ
１０　制御装置
１１　各部
１２　オイルジェット装置
１３　可変バルブタイミング装置
１４　吸入口
１５　吐出口
１６，１７，１８，１９，２０　油路
２１　排出油路
２２　オイルフィルタ
２３　オイルパン

Claims

エンジン回転により駆動される機械式オイルポンプと、電力を受け制御装置により制御される電動オイルポンプと、油圧により作動しエンジンのバルブの開閉時期を調整する可変バルブタイミング装置と、エンジンのピストンに向けてオイルを噴出するオイルジェット装置とを備えるエンジンのオイル供給装置において、前記機械式オイルポンプの吐出口と電動オイルポンプの吸入口をオイルフィルターを介してつなぐことにより前記機械式オイルポンプと電動オイルポンプを直列に接続し、前記電動オイルポンプの吸入口をエンジン各部に潤滑油を供給する潤滑経路に接続し、前記機械式オイルポンプの吐出口の圧力が第１の設定圧以上になると開いて前記機械式オイルポンプの吐出口の圧力を第１の設定圧以下に制限するリリーフ弁を設け、前記電動オイルポンプの吐出口、前記電動オイルポンプの吸入口、前記可変バルブタイミング装置、及び前記オイルジェット装置に接続され、前記電動オイルポンプの吸入口の圧力に応じて動作し、前記電動オイルポンプの吐出口と前記可変バルブタイミング装置、または、前記電動オイルポンプの吐出口と前記オイルジェット装置との連通を選択的に切り替えるスイッチングバルブを設け、前記電動オイルポンプの吸入口から前記可変バルブタイミング装置への油の流れのみを許容する逆止弁を設け、前記スイッチングバルブは前記第１の設定圧以下の所定の第２の設定圧で作動し、第２の設定圧以下では前記電動オイルポンプの吐出口と前記可変バルブタイミング装置を連通し、第２の設定圧以上では前記電動オイルポンプの吐出口と前記オイルジェット装置との連通することを特徴とするエンジンのオイル供給装置。
請求項１において、前記電動オイルポンプの吸入口から前記可変バルブタイミング装置への油の流れのみを許容する逆止弁を設けたことを特徴とするエンジンのオイル供給装置。
請求項１において、前記電動オイルポンプの吸入口と前記可変バルブタイミング装置の間にオリフィスを設けたことを特徴とするエンジンのオイル供給装置。
請求項１において、前記制御装置は、前記可変バルブタイミング装置に必要な油圧が前記機械式オイルポンプから得られないほどエンジン回転の低いとき、及び、前記オイルジェット装置が作動を必要とするエンジン回転の高いときのみ、電動オイルポンプを駆動することを特徴とするエンジンのオイル供給装置。