JP2004225641A - 内燃機関の潤滑装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】オイルパン20と保温容器30とを連通する潤滑油路40に電動ポンプ42と制御バルブ44とを設ける。さらに、保温容器30の上部と機関10の内部とを連通する空気路50を設け、機関停止時に電動ポンプ42を作動させてオイルパン20内の潤滑油を保温容器30内に回収すると共に制御バルブ24を閉弁させる。また、機関の再始動に際し、制御バルブ44を開弁させると共に電動ポンプ42を作動させて保温容器30内の潤滑油をオイルパン20に供給し、さらに、供給完了後に電動ポンプ42を停止させると共に制御バルブ24を閉弁させる。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の潤滑装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、内燃機関に用いられる潤滑油は低温時にはその粘度が高く抵抗となることから、冷機時においては機関の始動性あるいは燃費が悪化する。そこで、かかる機関の始動性あるいは燃費を向上させる目的で種々の提案がなされている。
【0003】
従来、このような内燃機関の潤滑装置の一つとして、例えば、特許文献1に記載の内燃機関の潤滑装置が知られている。この特許文献1に記載の内燃機関の潤滑装置では、機関の潤滑油出口と潤滑油入口とを連結する機関外部の循環管路中に、潤滑油を収容して保温する蓄熱容器を設けている。且つ、この蓄熱容器内に収容された潤滑油を前記循環管路と潤滑油入口とを介して機関各部に圧送するポンプを備えている。そして、機関の回転停止が検出されると該ポンプの作動が停止されて、蓄熱容器内に収容されている潤滑油が保温され、機関の再回転が検出されると該ポンプが作動されて、蓄熱容器内の保温された潤滑油が機関各部に圧送されるようにされている。
【0004】
【特許文献1】
特開平4−31611号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
かかる従来の内燃機関の潤滑装置にあっては、オイルパンを廃止または小型化できることから機関重心を低くでき、また、機関の再始動時にはポンプが保温された潤滑油を機関各部に供給することから、機関の始動性を向上することができる。
【0006】
しかしながら、かかる従来の内燃機関の潤滑装置では、機関の運転中においても蓄熱容器内に大量の潤滑油が存在しているので、車両走行中の振動に耐え得るだけの強度の蓄熱容器およびその車両取付部の強度確保が必要である。この結果、強度確保のために容器の厚肉化や車両取付部の剛性強化を図ると重量が増大し、これを避けようとすると保温性能が犠牲になるという問題がある。
【0007】
そこで、本発明の目的は、保温容器およびその車両取付部の補強を然程必要とすることなく潤滑油の保温性能を確保し、機関の暖機性および燃費性能を向上させることのできる内燃機関の潤滑装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の内燃機関の潤滑装置の一形態は、機関オイルパン内の潤滑油を回収可能な保温容器を機関外部に設けた内燃機関において、前記オイルパンと保温容器とを連通する潤滑油路に電動ポンプと制御バルブとを設けると共に、前記保温容器の上部と前記機関の内部とを連通する空気路を設け、機関停止時に前記電動ポンプを作動させて前記オイルパン内の潤滑油を前記保温容器内に回収すると共に前記制御バルブを閉弁させ、機関の再始動に際し、前記制御バルブを開弁させると共に前記電動ポンプを作動させて前記保温容器内の潤滑油を前記オイルパンに供給し、さらに、供給完了後に前記電動ポンプを停止させると共に前記制御バルブを閉弁させるよう構成したことを特徴とする。
【0009】
かかる構成によれば、機関停止時には電動ポンプおよび制御バルブの作動によりオイルパン内の潤滑油が保温容器内に回収されて保持される。また、機関の再始動の際には、電動ポンプおよび制御バルブの作動により保温容器内の潤滑油がオイルパンに供給される。従って、車両走行中は保温容器はほぼ空になるので、保温容器やその車両取付部の強度確保も然程必要とされない。この結果、強度確保のために容器の厚肉化を図ることも回避され、保温性能が犠牲になることもない。
【0010】
ここで、前記保温容器は、保温容器内に潤滑油が回収されたとき、その潤滑油の油面が少なくともオイルパン内の潤滑油の油面よりも高くなるように、その車両搭載位置が設定されていることが好ましい。
【0011】
このようにすると、万一、電動ポンプや制御バルブが故障したとしても、保温容器内の潤滑油を重力でもってオイルパンに供給できる。
【0012】
また、前記潤滑油路は前記保温容器の底部に開口されていると共に、前記空気路は前記保温容器内部に延在し前記保温容器上部に開口する空気管に連通されていることが好ましい。
【0013】
このようにすると、潤滑油内への空気の混入を防止することができる。
【0014】
また、前記オイルパン内のオイルストレーナは、オイルパン内の潤滑油の油面に追従可能に設けられていることが好ましい。
【0015】
このようにすると、オイルパンへの潤滑油供給開始直後の油面が低いときにも、オイルストレーナから空気が吸い込まれることが防止される。
【0016】
さらに、前記オイルパンは、オイルストレーナ有りの主室とオイルストレーナが無く該主室と連通孔で連通された副室とに区画されており、前記潤滑油路は該主室に連通されていてもよい。
【0017】
この構成によれば、保温容器には主室内および副室内の高温の潤滑油の一部が回収されて保持され得、機関冷機時の再始動の際には、保温容器内の高温の潤滑油がオイルパンのオイルストレーナ有りの主室に供給され得る。機関冷機時には潤滑油の粘度が低く主室と副室との間に連通孔を介した流動がないので、保温容器内の高温の潤滑油の全量が主室内の低温の潤滑油の加熱に供される。従って、混合により温度が上昇した潤滑油のみがオイルストレーナに吸入され機関に供給されるので暖機性あるいは燃費が良好となる。さらに、潤滑油の一部を回収するのみで、区画されていないオイルパン内の潤滑油全量を回収するのとほぼ同等の効果を奏するように作用するので、保温容器の容量を少なくすることができ、保温容器の小型化が可能である。
【0018】
【発明の実施の形態】
(第1の実施の形態)
以下に、本発明にかかる内燃機関の潤滑装置の第1の実施形態について、その構成を図1を参照して説明する。なおここでは、同システムを車載用ガソリンエンジン10に適用した例について示している。
【0019】
ここで、図1において、エンジン10の下部には潤滑油を貯留するオイルパン20が取付けられており、エンジン10の外部にはこの潤滑油を回収可能な保温容器30が設けられている。オイルパン20と保温容器30とは潤滑油路40によって連通されている。なお、この潤滑油路40は一端がオイルパン20の底部に開口され、その他端が保温容器30の底部に開口されている。そして、この潤滑油路40にはオイルパン20寄りに電動ポンプ42が設けられ、電動ポンプ42と保温容器30との間には制御バルブ44が設けられている。また、保温容器30の上部とエンジン10の内部、例えば、オイルパン20の上部とを連通する空気路50が設けられている。なお、空気路50は、保温容器30内部にほぼ鉛直に延在し保温容器上部の空間に開口する空気管52に連通されている。
【0020】
ここで、電動ポンプ42と制御バルブ44とはエンジン10の制御のために用いられるマイクロコンピュータ等を有して構成される電子制御装置(ECU)60に接続されており、後述する条件で制御されるように構成されている。さらに、保温容器30は、後述のように保温容器30内に潤滑油が回収されたとき、その潤滑油の油面が少なくともオイルパン20内の潤滑油の油面よりも高くなるように、その車両搭載位置が設定されている。より好ましくは、保温容器30全体がオイルパン20よりも高い位置で車両に搭載されている。このようにすると、仮に、電動ポンプ42や制御バルブ44を含む制御系に故障があった場合にも、オイルパン20内に潤滑油を保持できるからである。この観点から、制御バルブ44は常開の電磁バルブを用いることが好ましい。
【0021】
かかる第1の実施形態における制御ルーチンの一例を図2および図3に示すフローチャートを参照しつつ説明する。なお、以下の説明では潤滑油を単にオイルと称することもある。
【0022】
そこで、所定周期毎に実行される回収時制御ルーチンでは、図2のフローチャートにおけるステップS201において、エンジン10が停止か否かが判断され、停止が判断されるまで待機する。なお、このエンジン10が停止か否かの判断は、ECU60におけるエンジン10の制御において、例えば、点火信号が発生されているか否かを検知することにより行うことができる。ステップS201においてエンジンの停止と判断されると、ステップS202に進み、オイル回収完了フラグがONか否かが判断される。YESの場合には、後述のようにオイル回収動作は完了しているので、この回収時制御ルーチンは終了されることになる。ステップS202での判断でオイル回収完了フラグがOFFの場合にはステップS203に進み、回収カウンタの時間計測が所定時間(例えば、10秒)経過したか否かが判断される。NOの場合にはステップS204に進み、制御バルブ44を開弁させると共に電動ポンプ42を、例えば、正転作動させる。すると、オイルパン20内の潤滑油の潤滑油路40を介する保温容器30内への回収が開始されることになる。この後ステップS205において回収カウンタをスタートさせ、且つ、ステップS206においてECU60の電源OFF許可フラグをOFFにし、一周期目の制御を終了する。これは、エンジン停止後もECU60に所定の制御を行わせるためである。
【0023】
さらに、進行した周期におけるステップS203において、上述のステップS205においてスタートされた回収カウンタの時間計測が所定時間を経過したときにはステップS207に進み、電動ポンプ42を停止させると共に制御バルブ24を閉弁させる。このときは、オイルパン20内の潤滑油は潤滑油路40を介して保温容器30内へほぼ全量が回収され、そこに保温されて保持されることになる。この後ステップS208においてオイル回収完了フラグをONとし、ステップS209において回収カウンタを停止させると共にリセットし、ステップS210においてオイル供給完了フラグをOFFにし、さらに、ステップS211においてECU60の電源OFF許可フラグをONにして制御を終了する。この後に、ECU60の電源がOFFされることになる。
【0024】
次に、所定周期毎に実行される供給時制御ルーチンでは、図3のフローチャートにおけるステップS301において、エンジン10が始動か否かが判断され、始動が判断されるまで待機する。なお、このエンジン10の始動か否かの判断は、ECU60におけるエンジン10の制御において、例えば、車両のアクセサリスイッチがONされたか否か、または、ハイブリッド車両の場合にはエンジンスタート要求信号が発生されたか否かを検知することにより行うことができる。ステップS301においてエンジンの始動と判断されると、ステップS302に進み、オイル供給完了フラグがONか否かが判断される。YESの場合には、後述のようにオイル供給動作は完了しているので、この供給時制御ルーチンは終了されることになる。
【0025】
ステップS302での判断でオイル供給完了フラグがOFFの場合にはステップS303に進み、供給カウンタの時間計測が所定時間(例えば、10秒)経過したか否かが判断される。NOの場合にはステップS304に進み、制御バルブ44を開弁させると共に電動ポンプ42を逆転作動させる。すると、保温容器30内に保持されていた潤滑油の潤滑油路40を介するオイルパン20内への供給が開始されることになる。この後ステップS305において供給カウンタをスタートさせ、一周期目の制御を終了する。
【0026】
さらに、進行した周期におけるステップS303において、上述のステップS305においてスタートされた供給カウンタの時間計測が所定時間を経過したときにはステップS306に進み、電動ポンプ42を停止させると共に制御バルブ24を閉弁させる。このときは、保温容器30内の潤滑油は潤滑油路40を介してオイルパン20内へほぼ全量が供給されたことになる。この後ステップS307においてオイル供給完了フラグをONとし、ステップS308において供給カウンタを停止させると共にリセットし、さらに、ステップS309においてオイル回収完了フラグをOFFにして制御を終了する。この後に、エンジン10は始動されることになる。
【0027】
(第2の実施の形態)
次に、本発明の第2の実施形態を図4を参照して説明する。この第2の実施形態が上述の第1の実施形態と異なる点は、エンジン10のオイルパン20内に配置されているオイルストレーナ70をオイルパン20内の潤滑油の油面に追従可能に設けた点である。その他の構成は第1の実施形態と同じであるから、同一機能部位には同一符号を付し重複説明を避ける。
【0028】
そのために、この第2の実施形態にあっては、オイルストレーナ70の吸油管72の末端部にフロート74が取付けられると共に、吸油管72の基端部が支持ピン76を介して揺動可能にエンジン10に取付けられている。そして、このようにして、吸油管72の先端部に開口する吸油口78が常に潤滑油(エンジンオイル)の油面下に存するようにされている。
【0029】
この第2の実施形態によれば、オイルパン20への潤滑油供給開始直後の油面が低いときにも、オイルストレーナ70から空気が吸い込まれることが防止される。
【0030】
(第3の実施の形態)
さらに、本発明の第3の実施形態を図5を参照して説明する。この第3の実施形態が上述の第1および第2の実施形態と主に異なる点は、オイルパン20を、オイルストレーナ70有りの主室とオイルストレーナ70が無く該主室と連通孔で連通された副室とに区画して、潤滑油路40を主室に連通するようにした点である。その他の構成は上述の第1の実施形態と同じであるから、同一機能部位には同一符号を付し重複説明を避け、その相違点につき重点的に説明する。
【0031】
すなわち、第3の実施形態によるオイルパン20は、その内部が樹脂製または金属製のオイルパンセパレータ21によって、ステー71で支持されたオイルストレーナ70有りの主室22とその外周側でオイルストレーナ70の無い副室23とに区画されている。そして、主室22および副室23は、オイルパンセパレータ21の側壁上部位置に開口された数個の相対的に大径(例えば、8mm)の第1連通孔24、およびオイルパンセパレータ21の側壁下部位置に開口された数十個の相対的に小径(例えば、2mm)の第2連通孔25によって連通されている。この第1連通孔24は主室22内のオイル油面が上昇したときに副室23にオーバフローさせるためのものであり、第2連通孔25は副室23内のオイル温度が上昇し粘度が低下したときに主室22および副室23間でのオイルの流動を許容するためのものである。なお、オイルパンセパレータ21の底壁には、オイル交換時に主室22内のオイルを排出するための小径のドレン孔26が開口されている。さらに、潤滑油路40が第2連通孔25よりも下方位置で主室22に連通されると共に、空気路50が副室23の上部空間に連通されている。
【0032】
この第3の実施形態によれば、上述した回収時制御ルーチンに従い、エンジン10が停止すると電動ポンプ42の正転作動により、オイルパン20の主室22から潤滑油路40を介しての保温容器30内へのオイルの回収が開始されることになる。エンジン10の停止時の通常高温状態にあるオイルはその粘度が低い状態にあり、小径の第2連通孔25を介して主室22および副室23との間で自由な流動が可能な状態にある。従って、この高温状態では、オイルパン20の主室22から潤滑油路40を介して回収したとしても、保温容器30には主室22内および副室23内の高温のオイルの一部がそれぞれ回収されて保持される。例えば、オイルパン20内の全オイル量の半分を保温容器30に回収する場合には、主室22内および副室23内のオイルが共に半分づつ保温容器30に回収される。
【0033】
次に、再始動の際には、保温容器30内の高温のオイルはその全量がオイルパン20のオイルストレーナ70有りの主室22に供給される。機関冷機時にはオイルの粘度が低く主室22と副室23との間に第2連通孔25を介した流動がないので、保温容器30内の高温のオイルの全量が主室22内の低温のオイルの加熱に供される。従って、高温のオイルとの混合により温度が上昇した主室22内のオイルが、まずオイルストレーナ70に吸入され機関に供給されるので暖機性が良好となる。
【0034】
より具体的に説明すると、例えば、オイルパン20内の主室22に2リットル、副室23にも同量の2リットル、全量で4リットル貯留されている状態から、その半分の2リットルが保温容器30に回収されるとすると、主室22に1リットル、副室23に1リットルのオイルが残る。そして、再始動の際には、この主室22の1リットルのオイルに対し高温のオイル2リットルが保温容器30から供給されて混ざることになる。これは、単に保温容器の小型化の目的で、区画されていない全量4リットルのオイルパンから2リットルのみを保温容器に回収し、残量2リットルのオイルに対し2リットルの高温オイルを供給するのに比べ、格段に暖機性および燃費性能を向上させ得ることを意味する。何故ならば、被加熱オイルと加熱オイルとの割合が、前者の場合には1:2であるのに対し、後者の場合には1:1であるからである。なお、上述した第2連通孔25の位置を図示の位置よりも高くすれば、その分主室22からのオイル回収量が副室23からの量よりも増える(換言すると、主室22内残量が減る)ので、再始動の際における加熱量が増え、上述の被加熱オイルと加熱オイルとの割合がさらに大きくなり混合による温度上昇度が大になる。
【0035】
勿論、この第3の実施の形態の変形態様として、オイルパン20内に貯留されるオイルのほぼ全量を保温容器に回収するようにしてもよい。いずれにしても、エンジンの運転中には保温容器30内のオイルはほぼ全量オイルパン20に戻されるので、走行中の振動等に対処するための保温容器および車両取付部の補強は必要でない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態を示すブロック図である。
【図2】本発明の第1の実施形態の制御の一例を示すフローチャートであり、回収時制御を説明している。
【図3】本発明の第1の実施形態の制御の一例を示すフローチャートであり、供給時制御を説明している。
【図4】本発明の第2の実施形態を示すブロック図である。
【図5】本発明の第3の実施形態を示す一部断面ブロック図である。
【符号の説明】
10 エンジン
20 オイルパン
22 主室
23 副室
24 第1連通孔
25 第2連通孔
30 保温容器
40 潤滑油路
42 電動ポンプ
44 制御バルブ
50 空気路
60 ECU
70 オイルストレーナ
Claims (5)
- 機関オイルパン内の潤滑油を回収可能な保温容器を機関外部に設けた内燃機関において、
前記オイルパンと保温容器とを連通する潤滑油路に電動ポンプと制御バルブとを設けると共に、前記保温容器の上部と前記機関の内部とを連通する空気路を設け、
機関停止時に前記電動ポンプを作動させて前記オイルパン内の潤滑油を前記保温容器内に回収すると共に前記制御バルブを閉弁させ、機関の再始動に際し、前記制御バルブを開弁させると共に前記電動ポンプを作動させて前記保温容器内の潤滑油を前記オイルパンに供給し、さらに、供給完了後に前記電動ポンプを停止させると共に前記制御バルブを閉弁させるよう構成したことを特徴とする内燃機関の潤滑装置。 - 前記保温容器は、保温容器内に潤滑油が回収されたとき、その潤滑油の油面が少なくともオイルパン内の潤滑油の油面よりも高くなるように、その車両搭載位置が設定されていることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の潤滑装置。
- 前記潤滑油路は前記保温容器の底部に開口されていると共に、前記空気路は前記保温容器内部に延在し前記保温容器上部に開口する空気管に連通されていることを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関の潤滑装置。
- 前記オイルパン内のオイルストレーナは、オイルパン内の潤滑油の油面に追従可能に設けられていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の内燃機関の潤滑装置。
- 前記オイルパンは、オイルストレーナ有りの主室とオイルストレーナが無く該主室と連通孔で連通された副室とに区画されており、前記潤滑油路は該主室に連通されていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の内燃機関の潤滑装置。
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- 2003-01-24 JP JP2003015622A patent/JP2004225641A/ja active Pending
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