JP2005090491A - カムフェーザの油圧を上昇させる油圧調整器を有するエンジンオイルシステム - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン効率を上昇させるためにエンジンを通るオイルの流れを最適化する圧力調整器を有する内燃機関の潤滑システム。
【解決手段】潤滑システムは、エンジンに駆動され、主要オイル供給装置を通して主要軸受けギャラリ、カムギャラリおよびカムフェーザまたは切り換え弁リフタなどの油圧作動装置へと加圧オイルを供給するため接続されたオイルポンプを含む。主要オイル供給装置とギャラリの間に接続された圧力調整器は、ギャラリへのオイルの流れを選択的に制限し、油圧作動装置へ供給される油圧を上昇させる。カムフェーザへの油圧が上昇すると、エンジンは、比較的小さいオイルポンプを使用し、それによってエンジンの全速度範囲にわたってカムフェーザを作動しながら、エンジン効率を上昇させることができる。切り換えリフタへの油圧が上昇すると、エンジンはエンジンの全速度範囲にわたってバルブリフトを減少させるか、シリンダを使用不能にする。
【選択図】図１

Description

本発明はエンジンオイルシステムに、特に様々な潤滑および作動機能のためにオイルの流れおよび圧力を最適化する圧力調整器を含むシステムに関する。

内燃機関は、例えば可動部品の潤滑、カムフェーザの作動、およびシリンダを停止させるためのバルブリフタの制御など、多くの目的に潤滑油を使用することができる。カムフェーザおよびシリンダ停止装置は概ね、エンジンの動作中に作動するには、エンジンの可動部品が適切な潤滑のために必要とするより高い油圧を必要とする。

エンジンの効率を最高にするための一つの方法は、エンジンの摩耗を防止するために必要な油圧の量を最小限しか提供しないよう、使用するオイルポンプを小型化することである。しかし、オイルポンプを小型化すると、エンジンの低速およびアイドリング速度でカムフェーザを作動するのに十分な油圧を提供しなくなる。したがって、カムフェーザは、高いエンジン速度でしか操作することができない。

別の方法は、低いエンジン速度でカムフェーザを操作するために十分な油圧を提供するよう、使用するオイルポンプを大型化することである。この方法により、より低いエンジン速度で整相して、バルブタイミングを変更し、エンジン効率を向上させることができる。しかし、効率の利得は必ず費用がかかる。オイルポンプの大型化による生成圧力の上昇は、過剰な流れを供給し、これはエンジンの可動部品を過剰に潤滑して、ポンプの駆動に追加のエネルギを必要とし、エンジン効率を低下させる寄生的損失を生じてしまう。

関連する主題に属する共願出願が、２００３年＿＿＿に米国特許出願第＿＿＿号（ＧＰ−３０３０４３）、米国特許出願第＿＿＿号（ＧＰ−３０３０４４）、および米国特許出願第＿＿＿号（ＧＰ−３０３０４６）として本出願と同時に出願された。
米国特許出願第＿＿＿号（ＧＰ−３０３０４３） 米国特許出願第＿＿＿号（ＧＰ−３０３０４４） 米国特許出願第＿＿＿号（ＧＰ−３０３０４６）（＿＿＿部分は、出願時に不明である。）

エンジン全体で油圧を選択的に調整し、エンジン効率を上昇させながら、オイルポンプの出力を大幅に上昇させる必要なく、低いエンジン速度でエンジンがカムフェーザまたはシリンダ停止装置を走査できるようにする方法が望ましい。

本発明は、エンジン内の油圧を最適化しながら、過剰潤滑から生じる寄生的損失を最小限にすることによりエンジン効率を向上させるため、圧力調整器を有する内燃機関のオイルシステムを提供する。

例示的実施形体では、オイルシステムは、入口および出口を有するオイルポンプを含む。入口と接続したオイルピックアップは、エンジン油溜め内へと延在し、オイルをオイルシステムに引き込む。オイルポンプの出口は主要給油装置に接続し、これは主要軸受けギャラリ、およびカムフェーザまたは切り換えリフタなどの油圧作動装置にオイルを供給する。カムフェーザに送られたオイルは、カムフェーザの作動に使用され、主要軸受けギャラリに配向されたオイルは、主に潤滑目的に使用される。切り換えリフタが存在する場合、カムフェーザに配向されたオイルの一部は制御装置に送出され、これは切り換えリフタに油圧を供給して、バルブのステッピングおよびシリンダの停止を可能にする。また、主要軸受けギャラリ内へと給送されたオイルの一部は、バルブトレーンを潤滑するため、カムギャラリ供給装置を通して、エンジンの上部分にあるカムギャラリに送られる。

主要オイル供給装置と主要軸受けギャラリの間に接続された圧力調整器は、主要軸受けおよびカムギャラリへのオイルの流れを選択的に制限する。調整器は、低油圧状態でギャラリへのオイルの流れを制限するオリフィスと、高油圧状態でギャラリへのオイルの流れを増加させるバイパスバルブ開口とを含む。

調整器によって生成された主要ギャラリへのオイルの流れを制限すると、背圧が形成され、これは主要供給装置内の油圧を上昇させる。次に、主要供給装置内の上昇した油圧は、油圧作動装置に導かれる。その結果、油圧作動装置への油圧の量は上昇する一方、オイルシステムの残りの部分はより低い油圧で作動する。これにより、オイルポンプの圧力が、カムフェーザまたは切り換えリフタの作動には常時低すぎる場合、エンジンのアイドリングまたは他の状態でカムの整相またはシリンダの停止が可能になる。油圧作動装置に供給される追加の油圧により、フェーザは、オイルポンプのサイズを大きく増加させることなく、全エンジン速度でバルブタイミングを変更することができる。使用するオイルポンプを小型化すると、エンジン効率を上昇させるために寄生的損失が減少する。

本発明の以上およびその他の特徴および利点は、本発明の特定の実施形体それぞれの説明を添付図面とともに考察すると、さらに十分に理解される。

次に図面の図１を詳細に参照すると、数字１０は内燃機関の全体を示す。エンジンは、クランクシャフト１８に接続されたピストン１６を含むシリンダ１４のバンクを有するシリンダブロック１２を含む。シリンダヘッド２０は、カムシャフト２４、２６によって作動される吸気および排気弁２１、２２を担持する。カムフェーザ２８は、排気カムシャフト２６上に装着され、排気弁のタイミングを変化させる。ブロックの下にあるオイルパン３０が、エンジンの油溜めを形成する。

図２は、オーバヘッドカムピストンタイプのエンジンで使用するエンジンバルブトレーン３２の排気部分を示す。バルブトレーン３２は排気カムシャフト２６を含み、これはチェーン３６によってエンジンクランクシャフト１８に接続されたドライブスプロケット３４を通して駆動される。カムフェーザ２８は、ピストンの動作およびエンジンの他の運転機能に対して、およびエンジンの他のカムシャフトに対してカムシャフトのタイミングを変更するため、スプロケット３４とカムシャフト２６の間に接続される。

排気弁２２は、カムシャフト２６のカム４０と係合する切り換え弁リフタ３８を通して作動される。切り換え弁リフタ３８は油圧に反応して、関連する排気弁２２を停止するか、それに提供されたバルブリフトの量を選択的に変化させる。制御装置４２は油圧を受け、切り換えリフタ３８への制御圧力を分配するか遮断し、バルブトレーン３２を作動する。制御装置４２は、切り換えリフタ３８に油圧を供給して、バルブリフトを減少させるか、バルブリフトを使用不能にし、シリンダを停止することができる。

図３は、エンジン１０内のオイルシステム４３を示す。オイルシステムは、エンジンに駆動され、入口４６および出口４８を有するオイルポンプ４４を含む。ポンプ４４に接続されたオイルピックアップ５０は、オイルパン３０の油溜め内に延在する。ポンプ４４は、オイルフィルタ５２を通して主要オイル供給装置５４に接続する。主要オイル供給装置５４は、カムフェーザ供給装置５６および主要軸受けギャラリ５８にオイルを分配する。主要軸受けギャラリ５８は、図示されていないクランクシャフト主要軸受けと連接棒軸受けにオイルを供給する。主要軸受けギャラリ５８はカムギャラリ供給装置６０に接続し、これはエンジン１０のシリンダヘッド２０内にあるカムシャフト軸受けおよびバルブギア６４を潤滑するため、カムギャラリ６２にオイルを搬送する。

本発明によると、図４で示すような圧力調整器６６は、主要オイル供給装置５４と主要軸受けギャラリ５８の間に接続される。圧力調整器６６は、滑動可能な流量制御ピストン７０を囲む管状ハウジング６８を有する。ピストン７０は、オリフィス７２の内側を画定する。ピストンとハウジング６８の出口端７６との間にあるバイアス付与ばね７４が、ピストン７０をハウジングの入口端７８の方向に押しやり、ハウジング６８の大きい入口開口８０を閉鎖する。複数のバイパス開口８２が、入口端７８に隣接するハウジング６８の管状壁を通して延在する。

エンジンの動作中、オイルポンプ３４は、オイルピックアップ５０を通してオイルパン３０からオイルを引き出す。次に、オイルはポンプ出口４８およびオイルフィルタ５２を通して主要オイル供給装置５４へと給送される。

低油圧状態で、バイアス付与ばね７４は流量制御ピストン７０をハウジング６８の入口端７８に当てて保持し、入口開口８０およびバイパス開口８２を閉鎖する。したがって、主要軸受けギャラリ５８およびカムギャラリ６２へのオイルの流れは、ピストンオリフィス７２のみを通過する。

ハウジング６８の入口端７８で油圧が上昇するにつれ、ピストン７０が出口端７６に向かって滑動を開始し、バイアス付与ばね７４を圧縮する。ピストン７０が出口端７６に向かって移動するにつれ、バイアス開口８２は開き始め、オイルがハウジング６８の大きい入口開口８０からバイパス開口８２を通って流れられるようにする。このオイルは、ピストンオリフィス７２を迂回し、圧力調整器６６を通るオイルの流れを増加させる。ハウジング６８の入口端７８の油圧が低下するにつれ、バイアス付与ばね７４はピストン７０を入口端７８へと押し戻し、バイパス開口８２を閉鎖して、圧力調整器６６を通るオイルの流れを減少させる。

オイルポンプの出力が最低である間にエンジン速度を低下させると、主要軸受けギャラリへの流れが圧力調整器６６のオリフィス７２を通過する。オリフィスは、ポンプ出口４８におけるカムフェーザ２８への油圧を上昇させる絞り機構として作用する。これによって、アイドリングおよび低回転速度状態でカムフェーザ２８を作動することができる。また、制御装置４２は、切り換えリフタ３８に油圧を供給して、バルブトレーンがバルブリフトを低下させるか、シリンダを停止できるようにする。

エンジン速度が上昇するにつれ、オイルポンプ３４からの出力が増大し、システム４３内の全体的油圧が上昇する。入口端７８で油圧が上昇するにつれ、ピストン７０はバイアス付与ばね７４に抗して出口端７６に向かって滑動する。ピストン７０の動作でバイパス開口８２が開く。これにより、圧力調整器６６を通る流れへの絞りが減少し、それによってポンプ出口でのカムフェーザ２８への圧力上昇を、全エンジン速度におけるフェーザ動作に適切な圧力へと制限する。

本発明を特定の好ましい実施形体に関して説明してきたが、記載された本発明の概念の精神および範囲内で、多くの変更を実行できることを理解されたい。したがって、本発明は開示された実施形体に制限されず、請求の範囲の言葉によって可能な範囲全体を有するよう意図される。

本発明によるカムフェーザを有するオイルシステムを含む内燃機関の図解である。 構成要素の内部形体を示すために一部を離脱させた切り換えリフタを有する直動バルブトレーンの一部の図解である。 図１のエンジンの例示的オイルシステムの図解である。 オイルシステムの圧力調整器の図解である。

符号の説明

１０ 内燃機関
１２ シリンダブロック
１４ シリンダ
１６ ピストン
１８ クランクシャフト
２０ シリンダヘッド
２１ 吸気弁
２２ 排気弁
２４、２６ カムシャフト
２８ カムフェーザ
３０ オイルパン
３２ エンジンバルブトレーン
３４ ドライブスプロケット
３６ チェーン
３８ 切り換え弁リフタ
４０ カム
４２ 制御装置
４３ オイルシステム
４４ オイルポンプ
４６ 入口
４８ 出口
５０ オイルピックアップ
５２ オイルフィルタ
５４ 主要オイル供給装置
５６ カムフェーザ供給装置
５８ 主要軸受けギャラリ
６０ カムギャラリ供給装置
６２ カムギャラリ
６４ バルブギア
６６ 圧力調整器
６８ ハウジング
７０ ピストン
７２ オリフィス
７４ バイアス付与ばね
７６ 出口端
７８ 入口端
８０ 入口開口
８２ バイアス開口

Claims (9)

1. 内燃機関のオイルシステムであって、
   エンジンによって駆動され、主要オイル供給装置を通して主要軸受けギャラリ、カムギャラリおよび油圧作動装置へと加圧オイルを供給するオイルポンプと、
   主要オイル供給装置と主要軸受けおよびカムギャラリの間に接続され、ギャラリへのオイルの流れを選択的に制限して、それにより油圧作動装置へ供給される油圧を、ギャラリに供給される油圧より高い所望の運転レベルまで上昇させるよう動作可能な圧力調整器とを備えるシステム。
2. 油圧作動装置がカムフェーザである、請求項１に記載のシステム。
3. 油圧作動装置が一連の切り換えリフタである、請求項１に記載のシステム。
4. 油圧作動装置がステッピングバルブトレーンである、請求項１に記載のシステム。
5. 圧力調整器の弁が、ギャラリへのオイルの流れを制限して、より低いエンジン速度でカムフェーザへの所望の最低油圧を維持する開放オリフィスと、より高いエンジン速度で開放し、流れの絞りを減少させ、それによってカムフェーザが動作するために供給される油圧の上昇を制御するバイパス弁とを含む、請求項２に記載のシステム。
6. カムギャラリが主要軸受けギャラリからオイルを受け取る、請求項１に記載のシステム。
7. ポンプの入口に接続されて、エンジンのオイルパンからオイルを抜き取るオイルピックアップを含む、請求項１に記載のシステム。
8. オイルポンプと主要オイル供給装置との間に接続されたオイルフィルタを含む、請求項１に記載のシステム。
9. 内燃機関のオイルシステムであって、
   オイルピックアップに接続して、そこからオイルを抜き取る入口と、主要エンジンオイル供給装置に接続する出口とを有するオイルポンプと、
   カムフェーザと、カムギャラリ供給装置を通してカムギャラリに接続された主要軸受けギャラリとにオイルを分配する主要オイル供給装置と、
   主要軸受けギャラリ内のオイルの流れを制御可能な状態で制限し、それによって主要軸受けギャラリへより低い油圧を提供し、カムフェーザへは比較的高い油圧を提供してこれを作動する圧力調整器とを備えるシステム。

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