JP2005188323A - エンジンの暖機装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷間始動時においても排気熱により速やかに潤滑油を加温して冷間時の摩擦損失を軽減し還流排気により潤滑油を加温することで、ポンプの小型化および低摩擦化を図ったエンジンの暖機装置の提供。
【解決手段】排気還流装置を備えたエンジン１において、オイルパン２の潤滑油貯溜部に設けた熱交換部８に排気還流通路５の排気を導入し、還流排気との熱交換により加温した潤滑油をオイルポンプ７に吸い込ませてエンジン各部に循環させる。冷間始動時においても排気熱により速やかに潤滑油を加温して冷間時の摩擦損失を軽減することができると共に、還流排気により加温した潤滑油を吸い込ませる構成としたことによりオイルポンプの負担を軽減でき、その小型化および低摩擦化を図ることができる。
【選択図】図１−１

Description

本発明はエンジンの暖機装置に関し、より詳しくは排気熱により冷間始動後の暖機を促進する手段を有するエンジンに関する。

排気ガスの熱を利用してエンジンの油温を上昇させる技術として特許文献１に示したようなものが知られている。これは排気還流用のガスを冷却するＥＧＲクーラにて熱交換により潤滑油の温度を上昇させ、粘度を下げたうえでバランサに供給することにより、バランサでの摩擦損失を軽減して燃費を改善するというものである。
特開平11-311114号公報

前記従来の技術では、熱交換器として機能するＥＧＲクーラよりも上流側にオイルポンプを設けており、オイルポンプ部分での潤滑油の輸送抵抗が大であるので、それだけオイルポンプ自体の容量を大きくする必要が生じることと相まって摩擦が大きくなり、燃費低減効果が損なわれるという問題があった。

本発明では、排気還流装置を備えたエンジンにおいて、オイルパンの潤滑油貯溜部に設けた熱交換部に還流排気を導入し、還流排気との熱交換により加温した潤滑油をオイルポンプに吸い込ませてエンジン各部に循環させる。

本発明によれば、冷間始動時においても排気熱により速やかに潤滑油を加温して冷間時の摩擦損失を軽減することができる。また、還流排気により加温した潤滑油を吸い込ませる構成としたことによりオイルポンプの負担を軽減でき、その小型化および低摩擦化を図ることができる。

以下、本発明のいくつかの実施形態を図面に基づいて説明する。各実施形態について共通する部分には同一の符号を付して示すこととする。

図１−１〜図１−３において、１はエンジンの本体、２はそのオイルパン、３は吸気通路、４は排気通路、５は排気通路と吸気通路とを連通する排気還流通路（ＥＧＲ通路）、６は排気還流量を調節するＥＧＲバルブ、７はエンジン駆動のオイルポンプである。

排気還流通路５は、図１−２または図１−３にも示したようにその一部がオイルパン２の潤滑油貯溜部を貫通するように形成してあり、該貫通部を潤滑油との間の熱交換部８としている。前記熱交換部８を形成する配管とその前後の排気還流通路部分とは図示しない管継手により結合する。

オイルパン２には、図に破線で示した油面より下方に浸るようにオイルストレーナ９を設け、オイルポンプ７は前記オイルストレーナ９に接続する吸い込み口から吸い込んだ潤滑油をオイルギャラリ１０を介してエンジン各部、例えば主軸受、シリンダ壁面、動弁装置などに供給する。エンジン各部を潤滑した潤滑油はシリンダブロックに設けられたオイル戻り通路１１を介してオイルパン２に戻される。

前記構成において、オイルパン２に貯溜された潤滑油は排気還流通路５の熱交換部８に流れる排気とのあいだでの熱交換により速やかに加温され温度上昇する。オイルポンプ７はこの温度上昇して粘度が低下した潤滑油を吸い込んでエンジン各部に供給するので、小型のものであっても必要な吐出量を確保できるとともに摩擦損失を低減することができる。

この実施形態では図１−１に示したように潤滑油の取入口にあたるオイルストレーナ９を熱交換部８の上方に位置するように設けてあるので、熱交換部９にて加熱され対流により上昇した潤滑油を効率よくオイルポンプ７に供給することができる。また、熱交換部８は排気還流通路５と同一管径の管材により構成してあるので加工・組み立てが容易であり低コストで製造することができる。

図２−１〜図２−３は本発明の第２の実施形態である。これは、図示したように熱交換部８を排気還流通路５の管径に比較して水平方向に幅を拡大した扁平形状としてある。また、図３−１〜図３−３は本発明の第３の実施形態である。これは熱交換部８を、排気入口側の分配通路部８ａと出口側の集合通路部８ｂとの間を複数の細管８ｃで連通した構成としてある。これらの実施形態によれば、熱交換部８とオイルパン２内の潤滑油との間の接触面積を大きくして潤滑油をより効率よく加熱できると共に、熱交換部８での通路抵抗を軽減することができる。また、熱交換部８がバッフルとして機能し、運転中のオイルパン２内の潤滑油の偏りを防止する。さらに、熱交換部８の上下方向の寸法を抑えられるので、オイルパン２が浅い場合においても必要な潤滑油容量を確保しやすい。

図４−１と図４−２は本発明の第４の実施形態である。これは熱交換部８を構成する通路部分の一部をオイルパン２の壁面（この場合、底面）の一部を利用してオイルパン２と一体的に形成したものである。この実施形態によれば熱交換部８を設けるにあたっての生産性およびコストを改善することができる。本実施形態もオイルパン２が浅い場合の潤滑油容量確保に有利である。

図５は本発明の第５の実施形態である。この実施形態では、排気還流通路５を、熱交換部８を経由して吸気通路３に連通する第１通路部５ａと、熱交換部８を経由せずに吸気通路３に連通する第２通路部５ｂとを備える。前記第１通路部５ａと第２通路部５ｂを切り換える三方電磁弁からなる切換弁１２を設け、コントローラ１３により前記切換弁１２をエンジン温度に応じて切換作動させる。１４は前記温度検出手段としての水温センサであり、コントローラ１３はこの検出水温が所定の基準値よりも低いときには還流排気が第１通路部５ａに、検出水温が基準値以上のときには還流排気が第２通路部５ｂに、それぞれ流れるように前記切換弁１２を制御する。

この実施形態によれば、エンジン冷却水温度が基準値に満たない冷間時のみ第１通路部５ａを介して熱交換部８に還流排気が導入され、冷却水温度が基準値以上の暖機完了後には熱交換部８を迂回する第２通路部５ｂへと還流排気が導入される。したがって、エンジンが冷えている冷間始動から暖機過程にある必要時のみ潤滑油を加温できると共に、暖機終了後は熱交換部８による潤滑油の加温を停止して、過熱による潤滑油の劣化を防止することができる。

図６と図７はそれぞれ本発明の第６、第７の実施形態であり、これらは何れも前記第５の実施形態において還流排気を冷却するＥＧＲクーラ１５を設けたものである。図６のものでは、熱交換部８よりも下流の排気還流通路５にＥＧＲクーラ１５を介装し、図７のものでは第１通路部５ｂの途中にＥＧＲクーラ１５を介装してある。このＥＧＲクーラ１５は水冷であり、エンジン冷却水との熱交換により還流排気を冷却するために冷却水通路１６を介して冷却水が循環する構成となっている。１７と１８はそれぞれ冷却水通路１６の途中に設けられたサーモスタット、ラジエータである。ＥＧＲクーラ１５を設けたことにより高温の排気を冷却してＥＧＲ量を増大することができる。

図８は本発明の第８の実施形態である。この実施形態では、オイルパン２が、エンジン１のオイル戻し通路１１から戻る潤滑油が流入する浅底部２ａと、該浅底部２ａから潤滑油が流入する深底部２ｂとを備えた形状である場合に、前記浅底部２ａと深底部２ｂとのあいだの段差部に熱交換部８を形成してある。

この実施形態によれば、オイルパン２の浅底部２ａに流入した潤滑油が深底部２ｂへと流れる過程で熱交換部８により還流排気との熱交換を行わせることができるので、ほぼ静止状態にある潤滑油を加温する場合に比較して効率よく潤滑油の加温を行うことができる。

本発明の第１の実施形態の構成概念図。 本発明の第１の実施形態の主要部正面図。 本発明の第１の実施形態の主要部側面図。 本発明の第２の実施形態の主要部正面図。 本発明の第２の実施形態の主要部側面図。 本発明の第３の実施形態の熱交換部の平面図。 本発明の第３の実施形態の主要部正面図。 本発明の第３の実施形態の主要部側面図。 本発明の第３の実施形態の熱交換部の平面図。 本発明の第４の実施形態の主要部正面図。 本発明の第４の実施形態の主要部側面図。 本発明の第５の実施形態の構成概念図。 本発明の第６の実施形態の構成概念図。 本発明の第７の実施形態の構成概念図。 本発明の第８の実施形態の主要部側面図。

符号の説明

１ エンジン本体
２ オイルパン
２ａ 浅底部
２ｂ 深底部
３ 吸気通路
４ 排気通路
５ 排気還流通路
５ａ 第１通路部
５ｂ 第２通路部
６ ＥＧＲバルブ
７ オイルポンプ
８ 熱交換部
９ オイルストレーナ
１１ オイル戻り通路
１２ 切換弁
１３ コントローラ
１４ 水温センサ（温度検出手段）
１５ ＥＧＲクーラ

Claims (11)

1. エンジンの排気を吸気通路に導入する排気還流通路と、オイルパンに貯溜した潤滑油を吸入してエンジン各部に循環させるオイルポンプとを備えたエンジンにおいて、
   前記オイルパンに、前記排気還流通路と接続する熱交換部を設けたことを特徴とするエンジンの暖機装置。
2. 前記排気還流通路は、前記熱交換部を経由して吸気通路に連通する第１通路部と、前記熱交換部を経由せずに吸気通路に連通する第２通路部とを備える共に、前記第１通路部と第２通路部とを切り換える切換弁を有する請求項１に記載のエンジンの暖機装置。
3. 機関温度を検出する温度検出手段と、該検出温度に基づいて前記切換弁を切換作動させるコントローラとを備え、前記コントローラは、エンジン温度が基準温度よりも低いときは排気が前記第１通路部を、基準温度以上のときは排気が前記第２通路部を流れるように前記切換弁を制御する請求項２に記載のエンジンの暖機装置。
4. 前記熱交換部よりも下流の排気還流通路にＥＧＲクーラを介装した請求項１に記載のエンジンの暖機装置。
5. 前記第２通路部の途中にＥＧＲクーラを介装した請求項２に記載のエンジンの暖機装置。
6. 前記熱交換部は、前記排気還流通路の一部をオイルパンの潤滑油貯溜部分を貫通して設けた請求項１に記載のエンジンの暖機装置。
7. 前記熱交換部は、前記排気還流通路のオイルパン貫通部分を拡張した形状を有する請求項６に記載のエンジンの暖機装置。
8. 前記熱交換部は、オイルパンの潤滑油貯溜部分に形成した複数の通路からなる請求項１に記載のエンジンの暖機装置。
9. 前記熱交換部は、オイルパンの壁面を排気還流通路の一部として一体的に形成した請求項１に記載のエンジンの暖機装置。
10. 前記熱交換部は、前記オイルポンプの吸込口に接続するオイルストレーナの下方に位置するように設けた請求項１に記載のエンジンの暖機装置。
11. 前記オイルパンはエンジンから戻る潤滑油が流入する浅底部と、該浅底部から潤滑油が流入する深底部とを備えると共に、前記浅底部と深底部との段差部に前記熱交換部を備えた請求項１に記載のエンジンの暖機装置。

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