JP2006144688A - エンジンオイル循環装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】エンジンオイルに対する要求の異なるシリンダヘッドとシリンダブロックに対し、それぞれ適切なエンジンオイルを供給できるエンジンオイル循環装置を提供する。
【解決手段】エンジンオイル循環装置は、内部に第一室13と第二室14が形成されたオイルパン10、11、第一室13内のエンジンオイルをシリンダブロック2内へ供給する第一オイル通路16、この第一オイル通路16とは別個の通路であって第二室14内のエンジンオイルをシリンダヘッド6から供給する第二オイル通路22を有している。このような構成とすることにより、シリンダブロック2とシリンダヘッド6のフリクション低減のための温度に対する異なる要求を同時に満たすことができ、エンジン全体についてフリクション低減を達成できる。
【選択図】図2
【解決手段】エンジンオイル循環装置は、内部に第一室13と第二室14が形成されたオイルパン10、11、第一室13内のエンジンオイルをシリンダブロック2内へ供給する第一オイル通路16、この第一オイル通路16とは別個の通路であって第二室14内のエンジンオイルをシリンダヘッド6から供給する第二オイル通路22を有している。このような構成とすることにより、シリンダブロック2とシリンダヘッド6のフリクション低減のための温度に対する異なる要求を同時に満たすことができ、エンジン全体についてフリクション低減を達成できる。
【選択図】図2
Description
本発明は、シリンダブロックの下側に設けたオイルパン内のエンジンオイルをエンジン各部に潤滑させるエンジンオイル循環装置に関する。
従来から、エンジンの潤滑・冷却にはエンジンオイルが用いられている。このエンジンオイルは、エンジンの下部に設けられたオイルパンに貯留され、オイルポンプによってエンジン各部に循環される。エンジン各部を循環したエンジンオイルは、下方のオイルパン内に滴下する。そして、オイルパン内に滴下したエンジンオイルは、再度オイルポンプによってエンジン各部に循環される。この間、エンジンオイルはエンジン各部から熱を受け取って各部を冷却する。また、エンジンオイルは、エンジン各部で油膜を形成して各部品間の潤滑を促進すると共に、部品の酸化を防止するなどの役目もある。
ここで、エンジンの冷間始動直後は、オイルパン内部に貯留されたエンジンオイルは冷えており、粘度も高く、エンジン各部を循環して各部を潤滑させるのに適した状態ではない。そこで、一般的に冷間始動直後は、できるだけ早くエンジンオイルを昇温させて適切な粘度を有する状態にさせたい。このために、オイルパンを保温タンクとメインタンクに分割し、エンジンオイルが所定温度になるまでは保温タンク内に蓄熱されていたオイルを循環させ、所定温度以上ではメインタンク内のエンジンオイルを循環させるようにようにしたエンジンのオイル循環装置の提案がされている(特許文献1)。このようなオイル循環装置であれば、エンジンの始動とほとんど同時に暖機を開始し、エンジンの早期の暖機を実現できる。このようにエンジンオイルを貯留するオイルパンやタンクを分割して暖機状態に応じてできるだけ適切な状態のエンジンオイルを供給しようとする試みは、特許文献1に開示された以外にも多数行われている。ただし、これらのエンジンのオイル循環装置はいずれも一系統の潤滑系しか有していない。
しかしながら、エンジンオイルの供給によりフリクションの低減が図られているエンジン各部のエンジンオイルに対する要求は、エンジン内のすべての箇所で共通しているという訳ではなく、例えば、シリンダブロックとシリンダヘッドとでは、エンジンオイルに対する要求が異なっている。
すなわち、カムシャフト等を備え、境界潤滑状態の傾向が強い動弁系の摺動部の占める割合が多いシリンダヘッドでは、供給されるエンジンオイルの温度はさほど高温になることは要求されず、エンジンオイルの温度は比較的低温である方が都合がよい。一方、ピストンの往復運動等が行われるシリンダブロック周辺の摺動部は、シリンダヘッドにおける動弁系と比較して遥かに流体潤滑状態の傾向が強く、信頼性を確保できる範囲内でできるだけエンジンオイルの温度を高温とするほうがフリクションを低下することができ、都合がよい。
このように、シリンダヘッドとシリンダブロックとは、ともにエンジンオイルの供給を受けてフリクションの低減を図っているものであるが、フリクション低減のためのベストの油温は異なっている。
このため、前記従来のエンジンオイルの循環装置のように、潤滑系を一系統しか有していない場合、温度が高く低粘度のエンジンオイルをエンジン全体に供給すると、シリンダブロックにおけるフリクション低減には有効であるが、その一方でシリンダヘッドにおけるフリクションに対しては十分なフリクション低減効果を得ることができない。これとは逆に、温度がそれほど高くなく高粘度のエンジンオイルをエンジン全体に供給すると、シリンダヘッドにおけるフリクション低減には有効であるが、その一方でシリンダブロックにおけるフリクションに対しては十分なフリクション低減効果を得ることができない。
また、従来のように循環系が一系統であると、エンジンの耐久信頼性の面でも以下のような問題があった。すなわち、複雑な形状を有する多数の部品を備えるシリンダヘッドの方がシリンダブロックと比較して熱変形によるき裂の発生等しやすく、耐久信頼性が低く、先に限界に達してしまう。この点からもシリンダヘッドにあまりに高温のエンジンオイルを供給することは適切でない。
そこで、本発明は、エンジンオイルに対する要求の異なるシリンダヘッドとシリンダブロックに対し、それぞれ適切なエンジンオイルを供給することのできるエンジンオイル循環装置を提供することを目的とする。
かかる目的を達成するための本発明のエンジンオイル循環装置は、内部に第一室と第二室が形成されたオイルパンと、前記第一室内のエンジンオイルをシリンダブロック内へ供給する第一オイル通路と、当該第一オイル通路とは別個の通路であって前記第二室内のエンジンオイルをシリンダヘッドへ供給する第二オイル通路とを有することを特徴とする。
このようなエンジンオイル循環装置では、前記第一オイル通路は、第一ストレーナの吸込口及び第一オイル排出口を前記第一室内に有し、前記第二オイル通路は、第二ストレーナの吸込口及び第二オイル排出口を前記第二室内に有する構成とすることが望ましい。このような構成とすれば、シリンダブロック周辺の熱により第一室内のエンジンオイルを早期に昇温できる。また、このように早期に昇温するエンジンオイルをフリクション低減のために高温のエンジンオイルを供給することが望ましいシリンダブロックに供給することができる。一方、第二室内のエンジンオイルは第一室内のエンジンオイルと比較して低温であり、このような低温のエンジンオイルをシリンダヘッドに供給することによってシリンダヘッド周りのフリクション低減を図ることができる。すなわち、以上のような構成とすることにより、シリンダブロックと、シリンダヘッドの温度に対する異なる要求を満たすことができる。
また、このようなシリンダブロックと、シリンダヘッドの温度に対する異なる要求を満たすべく、冷却水通路を分割するとの観点から、前記のようなエンジンオイル循環装置において、前記シリンダブロック周辺を循環する第一冷却水通路と、前記シリンダヘッド周辺を循環する第二冷却水通路とを備えた構成とすることができる。
さらに、暖機時にシリンダブロック周辺の温度をできるだけ早期のうちに上昇させるべく、シリンダブロック周辺を循環する前記第一冷却水通路に蓄熱タンクを備えた構成とすることができる。一方、シリンダヘッドに供給されるエンジンオイルはフリクション低減の観点から温度の過上昇を防止すべく、前記第二オイル通路にオイルクーラを備えた構成とすることが望ましい。
以上のように構成されるエンジンオイル循環装置では、前記第一室は、連通孔付きオイルパンセパレータを前記オイルパンの内部に設置してシリンダブロック内部と連通するように形成し、前記第二室は前記オイルパンと前記オイルパンセパレータとによって前記第一室を覆うように形成された構成とすることができる。オイルパンをこのように構成すれば、第二室によって覆われた第一室内のエンジンオイルの保温効果を得ることができ、また、第二室内のエンジンオイルは、走行風による冷却効果を得ることができる。
本発明によれば、内部に第一室と第二室が形成されたオイルパンと、前記第一室内のエンジンオイルをシリンダブロック内へ供給する第一オイル通路と、当該第一オイル通路とは別個の通路であって前記第二室内のエンジンオイルをシリンダヘッドから供給する第二オイル通路とを有するエンジンオイル循環装置としたので、シリンダブロックとシリンダヘッドのフリクション低減のための温度に対する異なる要求を同時に満たすことができる。これにより、エンジン全体についてフリクション低減を達成できる。
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。
まず、本発明のエンジンオイル循環装置を組み込んだエンジン1の概略構成について図1に描いた模式図を用いて説明する。シリンダブロック2の内部2aにはコンロッド3を介してクランクシャフト4と連結したピストン5が内装されている。また、シリンダブロック2の上部にはシリンダヘッド6が組み付けられている。シリンダヘッド6にはカムシャフト7、吸気、排気を行うバルブ8が取り付けられ、上部にヘッドカバー9が取り付けられている。
また、シリンダブロック2の下部には第一オイルパン10を介して第二オイルパン11が取り付けられている。この第一オイルパン10と第二オイルパンを組み合わせたものが本発明における「オイルパン」に相当するものである。この第二オイルパン10は、連通孔12aを備えたオイルパンセパレータ12を内部に設置しており、このオイルパンセパレータ12により第二オイルパン11の内部は二つに仕切られ、第一室13と第二室14とが形成されている。第一室13は図1に示すように第一室13がシリンダブロック2の内部2aと連通し、第二室14は、第二オイルパン11とオイルパンセパレータ12とによって第一室13を覆うように形成されている。このように第一室13と第二室14とを仕切るオイルパンセパレータ12には感温部27aを第一室13内に配置したオイルパンサーモスタット27が取り付けられており、第一室13内のエンジンオイルの温度に応じて第一室13と第二室14とが連通するようになっている。
以上のように形成される第一室13の内部には第一ストレーナ15の吸込口15aが配置されている。この第一ストレーナ15は、第一室13内のエンジンオイルをシリンダブロック2内へ供給する第一オイル通路16の一部を形成する。この第一オイル通路16は、第一ストレーナ15の吸込口15aから第一室13内のエンジンオイルを吸い上げる第一オイルポンプ17、その下流側に第一オイルフィルタ18、さらにその下流側に第一オイルクーラ19を備えており、その下流に第一オイル排出口20を備えている。このように第一オイル排出口20をシリンダブロック2の内部2aに備えることで、第一室13内のエンジンオイルをシリンダブロック2内へ供給するとともに、その供給したエンジンオイルをシリンダブロック2の内部2aと連通する第一室13内へ回収する。
一方、第二室14の内部には第二ストレーナ21の吸込口21aが配置されている。この第二ストレーナ21は、第二室14内のエンジンオイルをカムシャフト7やバルブ8が取り付けられたシリンダヘッド6に供給する第二オイル通路22の一部を形成する。この第二オイル通路22は、第二ストレーナ21の吸込口21aから第二室内14のエンジンオイルを吸い上げる第二オイルポンプ23、その下流側に第二オイルフィルタ24、さらにその下流側に第二オイルクーラ25、シリンダヘッド6内に形成されシリンダヘッド6内に供給されたエンジンオイルを一旦貯留するオイル溜り6a、このオイル溜り6aと連通しシリンダブロック2の壁内、第一オイルパン10の壁内に形成された流路2b、これらを接続するパイプ等によって構成されている。このような第二オイル通路22は、第二オイル排出口26を第二室14内に備えている。このように第二オイル排出口26を第二室14内に備えることにより、シリンダヘッド6内に供給したエンジンオイルを再び第二室14へ回収する。
なお、エンジン1にはシリンダブロック2内にブローバイ通路28が形成され、シリンダブロック2内の未燃の燃料をシリンダヘッド6側に戻すようにしているが、このブローバイ通路28の開口28aは、シリンダヘッド6内における第二オイル通路22よりも上側に配置し、開口28aから第二室14から吸い上げられたエンジンオイルが流れ込んでシリンダブロック2内で循環する第一室13内のエンジンオイルと混合されないように配慮されている。
なお、エンジン1にはシリンダブロック2内にブローバイ通路28が形成され、シリンダブロック2内の未燃の燃料をシリンダヘッド6側に戻すようにしているが、このブローバイ通路28の開口28aは、シリンダヘッド6内における第二オイル通路22よりも上側に配置し、開口28aから第二室14から吸い上げられたエンジンオイルが流れ込んでシリンダブロック2内で循環する第一室13内のエンジンオイルと混合されないように配慮されている。
また、エンジン1は、シリンダブロック2にシリンダブロックウォータジャケット29、シリンダヘッド6にシリンダヘッドウォータジャケット30が形成されている。これらのシリンダブロックウォータジャケット29、シリンダヘッドウォータジャケット30には図示しないラジエータから冷却水が供給される。
以上のように構成されるエンジンオイル循環装置を組み込んだエンジン1の動作につき冷間状態からの暖機時、暖機完了後までの様子について順を追って説明する。
[暖機時]
エンジンオイル及びエンジン1が温まっていない冷間の状態からエンジン1を始動させると、第一オイルポンプ17、第二オイルポンプ23がそれぞれ始動する。このときオイルパンサーモスタット27は閉弁状態となっている。第一オイルポンプ17が始動することにより、第一室13内のエンジンオイルは第一オイル通路16を通じてシリンダブロック2の内部2aに供給される。すなわち、第一室13内のエンジンオイルは第一ストレーナ15の吸込口15aから吸い上げられ、第一オイルフィルタ18、第一オイルクーラ19を通じて第一排出口20からシリンダブロック2の内部2aに供給される。このようにしてシリンダブロック2の内部2aに供給されたエンジンオイルはシリンダブロック2内のシリンダボアとピストン5との摺動部、クランクシャフト4回りの摺動部等を潤滑させる。ここで、シリンダブロック2は、燃焼による熱により高温となり、第一室13内のエンジンオイルを昇温させるが、第一オイル通路16は少量の第一室13内のエンジンオイルのみを循環させるので早期の昇温が可能である。これにより、フリクション低減の為に高温のエンジンオイルを供給することが望ましいシリンダブロック2の要求を満たすことができる。
[暖機時]
エンジンオイル及びエンジン1が温まっていない冷間の状態からエンジン1を始動させると、第一オイルポンプ17、第二オイルポンプ23がそれぞれ始動する。このときオイルパンサーモスタット27は閉弁状態となっている。第一オイルポンプ17が始動することにより、第一室13内のエンジンオイルは第一オイル通路16を通じてシリンダブロック2の内部2aに供給される。すなわち、第一室13内のエンジンオイルは第一ストレーナ15の吸込口15aから吸い上げられ、第一オイルフィルタ18、第一オイルクーラ19を通じて第一排出口20からシリンダブロック2の内部2aに供給される。このようにしてシリンダブロック2の内部2aに供給されたエンジンオイルはシリンダブロック2内のシリンダボアとピストン5との摺動部、クランクシャフト4回りの摺動部等を潤滑させる。ここで、シリンダブロック2は、燃焼による熱により高温となり、第一室13内のエンジンオイルを昇温させるが、第一オイル通路16は少量の第一室13内のエンジンオイルのみを循環させるので早期の昇温が可能である。これにより、フリクション低減の為に高温のエンジンオイルを供給することが望ましいシリンダブロック2の要求を満たすことができる。
一方、第二オイルポンプ23が始動することにより、第二室14内のエンジンオイルは第二オイル通路22を通じてシリンダヘッド6へ供給される。すなわち、第二ストレーナ21の吸込口21aをから吸い上げられ、第二オイルフィルタ24、第二オイルクーラ25を通じてシリンダヘッド6内へ供給される。シリンダヘッド6内へ供給されたエンジンオイルは、一旦オイル溜り6a内に貯留された後、シリンダブロック2の壁内、第一オイルパン10の壁内に形成された流路2bを通じて第二オイル排出口26から第二室14内へ戻される。このようにして循環する第二室14内のエンジンオイルは、第一室13内のエンジンオイルと比較して相対的に温度が低く、シリンダヘッド6のエンジンオイルに対する要求に適している。また、第二室14は、第一室13を覆うように外側に位置しているため、エンジン1を搭載した車両が走行したときに走行風による冷却効果を得ることができ、この点でもシリンダヘッド6内へ供給するエンジンオイルとして適している。
[暖機完了後]
第一室13内のエンジンオイルが十分温まり、暖機が完了するころになると、オイルパンサーモスタット27が開弁し、第一室13と第二室14とが連通する。このようにオイルパンサーモスタット27が開弁状態となると、オイルパンセパレータ12に設けた連通孔12a、開弁したオイルパンサーモスタット27を通過して第一室13と第二室14との間で行き来するエンジンオイルの流れが形成される。これにより、エンジンオイルの温度の過上昇を防止することができる。このように第一室13と第二室14との間でエンジンオイルが行き来するようになっても、相対的には第一室13内のエンジンオイルのほうが高温で、第二室14内のエンジンオイルの方が低温となっており、エンジン1全体で見たときに各部のフリクション低減を達成できている。また、第二オイルクーラ25も第二室14内のエンジンオイルの過上昇防止に貢献している。
第一室13内のエンジンオイルが十分温まり、暖機が完了するころになると、オイルパンサーモスタット27が開弁し、第一室13と第二室14とが連通する。このようにオイルパンサーモスタット27が開弁状態となると、オイルパンセパレータ12に設けた連通孔12a、開弁したオイルパンサーモスタット27を通過して第一室13と第二室14との間で行き来するエンジンオイルの流れが形成される。これにより、エンジンオイルの温度の過上昇を防止することができる。このように第一室13と第二室14との間でエンジンオイルが行き来するようになっても、相対的には第一室13内のエンジンオイルのほうが高温で、第二室14内のエンジンオイルの方が低温となっており、エンジン1全体で見たときに各部のフリクション低減を達成できている。また、第二オイルクーラ25も第二室14内のエンジンオイルの過上昇防止に貢献している。
次に本発明の実施例2について図2乃至図7を参照しつつ説明する。実施例2のエンジン35は、2系統の冷却系統を備えている。すなわち、ラジエータ31からシリンダブロック2内に設けたシリンダブロックウォータジャケット29に冷却水を供給し、シリンダブロック2の周辺を循環する第一冷却水通路32と、ラジエータ31からシリンダヘッド6内に設けたシリンダヘッドウォータジャケット30に冷却水を供給しシリンダヘッド6の周辺を循環する第二冷却水通路33を備えている。このような第一冷却水通路32と第二冷却水通路33とはその通路の一部を共用している。すなわち、第一冷却水通路32は冷却水が一旦シリンダヘッドウォータジャケット30を経由した後にシリンダブロックウォータジャケット29に流れるようになっている。
このような第一冷却水通路32と第二冷却水通路33はエンジン35の暖機の状態に応じて経路が切り替わるように冷却系サーモスタット34を備えている。冷却系サーモスタット34は、図4、図7に示すようにラジエータ31からの冷却水が流入するA点、第二冷却水通路33からの冷却水が流入するB点、ラジエータ31用のウォータポンプ36側へ流出するC点の3点のうち2点を通過するように弁の開閉を行う。すなわち、冷却系サーモスタット34は三方弁の役割をなしている。ここで、冷却系サーモスタット34の感温部は、第二冷却水通路33から冷却水が流入するB点に配置されているので、冷却系サーモスタット34の開閉状態は第二冷却水通路33を流れる冷却水の温度によって変化することとなる。
なお、他の構成は実施例1のエンジン1と同様であるので、共通の構成要素については図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。
以上のように構成されるエンジンオイル循環装置を組み込んだエンジン35の動作につき冷間状態からの暖機時、暖機完了後までの様子について冷却水の流れを中心に順を追って説明する。
[暖機時]
まず、暖機時は、第二冷却水通路33内に存在する冷却水も低温状態であることから、冷却系サーモスタット34は、図4に示したようにA点側を閉塞し、B点とC点とを開放状態としている。このため、エンジン35の始動によりウォータポンプ36が稼動しても、ラジエータ31からは冷却水が流れ込まず、図2、図3に示したように冷却水はウォータポンプ36、シリンダヘッド6(シリンダヘッドウォータジャケット30)、冷却系サーモスタット34、再びウォータポンプ36というように循環する。したがって、シリンダブロック2(シリンダブロックウォータジャケット29)内の冷却水は循環せず、いわば、よどんだ状態となっている。このように冷却水がよどんだ状態である場合、冷却水の冷却効果は減少する。すなわち、シリンダブロック2の周辺の温度は上昇しやすい状態となる。暖機時は、このように第一冷却水通路32内の冷却水を循環させず、シリンダブロックウォータジャケット29内の冷却水をよどませることにより早期の暖機が可能となる。これにより、エンジンオイルの粘度を早期に低下させ、シリンダブロック周辺でのフリクション低減を図ることができる。
一方、第二冷却水通路33内では冷却水は循環しているので、シリンダヘッド6の冷却効果は得ることができる。これによりエンジンオイルの粘度を必要以上に低下させることがなく、シリンダヘッド6の周辺でのフリクション低減を図ることができる。
まず、暖機時は、第二冷却水通路33内に存在する冷却水も低温状態であることから、冷却系サーモスタット34は、図4に示したようにA点側を閉塞し、B点とC点とを開放状態としている。このため、エンジン35の始動によりウォータポンプ36が稼動しても、ラジエータ31からは冷却水が流れ込まず、図2、図3に示したように冷却水はウォータポンプ36、シリンダヘッド6(シリンダヘッドウォータジャケット30)、冷却系サーモスタット34、再びウォータポンプ36というように循環する。したがって、シリンダブロック2(シリンダブロックウォータジャケット29)内の冷却水は循環せず、いわば、よどんだ状態となっている。このように冷却水がよどんだ状態である場合、冷却水の冷却効果は減少する。すなわち、シリンダブロック2の周辺の温度は上昇しやすい状態となる。暖機時は、このように第一冷却水通路32内の冷却水を循環させず、シリンダブロックウォータジャケット29内の冷却水をよどませることにより早期の暖機が可能となる。これにより、エンジンオイルの粘度を早期に低下させ、シリンダブロック周辺でのフリクション低減を図ることができる。
一方、第二冷却水通路33内では冷却水は循環しているので、シリンダヘッド6の冷却効果は得ることができる。これによりエンジンオイルの粘度を必要以上に低下させることがなく、シリンダヘッド6の周辺でのフリクション低減を図ることができる。
なお、図2において冷却水が循環している部分を実線で示し、冷却水が循環していない部分を破線で示している。また、図3においても実際に冷却水が循環している部分を実線で示し、冷却水が循環していない部分を破線で示している。以下の図面においても同様に示すこととする。
[暖機完了後]
第二冷却水通路33内の冷却水が昇温し、エンジン35の暖機が進むと、冷却系サーモスタット34の感温部が第二冷却水通路33内の冷却水の温度上昇を感知して、図7に示すようにB点側を閉塞し、A点とC点とを開放状態とする。このため、ウォータポンプ36が作動することにより、ラジエータ31から十分に冷却された冷却水がシリンダヘッド6に流れ込み、図5、図6に示したように冷却水はウォータポンプ36、シリンダヘッド6、シリンダブロック2、ラジエータ31、冷却系サーモスタット34、再びウォータポンプ36というように循環する。このようにシリンダヘッド6にラジエータ31から冷却水が流れ込むことによりシリンダヘッド6の周辺の冷却を強化し、シリンダヘッド6におけるフリクション低減を図ることができる。また、シリンダブロック2の周辺はある程度の冷却が必要であるが、シリンダブロック2の過冷却は、エンジンオイルを冷却させ、フリクションを増大させることにもなりかねない。ところが、本実施例においてシリンダブロック2の周辺を循環する第一冷却水通路32内を流れる冷却水はシリンダヘッド6内を流れ、適度に昇温されているので、シリンダブロック2を過冷却させることにはならず、フリクション増加を招くことはない。
第二冷却水通路33内の冷却水が昇温し、エンジン35の暖機が進むと、冷却系サーモスタット34の感温部が第二冷却水通路33内の冷却水の温度上昇を感知して、図7に示すようにB点側を閉塞し、A点とC点とを開放状態とする。このため、ウォータポンプ36が作動することにより、ラジエータ31から十分に冷却された冷却水がシリンダヘッド6に流れ込み、図5、図6に示したように冷却水はウォータポンプ36、シリンダヘッド6、シリンダブロック2、ラジエータ31、冷却系サーモスタット34、再びウォータポンプ36というように循環する。このようにシリンダヘッド6にラジエータ31から冷却水が流れ込むことによりシリンダヘッド6の周辺の冷却を強化し、シリンダヘッド6におけるフリクション低減を図ることができる。また、シリンダブロック2の周辺はある程度の冷却が必要であるが、シリンダブロック2の過冷却は、エンジンオイルを冷却させ、フリクションを増大させることにもなりかねない。ところが、本実施例においてシリンダブロック2の周辺を循環する第一冷却水通路32内を流れる冷却水はシリンダヘッド6内を流れ、適度に昇温されているので、シリンダブロック2を過冷却させることにはならず、フリクション増加を招くことはない。
次に本発明の実施例3について、図8乃至図16を参照しつつ説明する。実施例3のエンジン40は、実施例2のエンジン35が備えている2系統の冷却系統すなわち、第一冷却水通路32、第二冷却水通路33に加え、第一冷却水通路32に接続された冷却水の蓄熱タンク41を備えている。この蓄熱タンク41は、図に示すように周囲を真空の部屋で覆われたビン体を、口部を下側にして設置し、内部に通じる短尺パイプ41a、長尺パイプ41bを取り付けて構成している。この短尺パイプ41a、長尺パイプ41bはそれぞれシリンダブロックウォータジャケット29に接続されており短尺パイプ41bを接続したライン上には蓄熱タンク41用の電動のウォータポンプ42が設置されている。
なお、他の構成は実施例1のエンジン1と同様であるので、共通の構成要素については図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。
以上のように構成されるエンジンオイル循環装置を組み込んだエンジン40の動作につきエンジン始動時、冷間状態からの暖機時、暖機完了後までの様子について冷却水の流れを中心に順を追って説明する。
[エンジン始動時]
ここで、エンジン始動時とは、未だエンジン40自体は始動していないが、エンジン40を始動させることが予測される状態のときを指す。本実施例では、イグニッションをオンにした状態を指すものとする。イグニッションをオンにすると電動のウォータポンプ42が稼動し、シリンダブロックウォータジャケット29内の冷えた状態の冷却水を、短尺パイプ41aを通じて蓄熱タンク41内へ供給する。これにより蓄熱タンク41内の保温された冷却水は長尺パイプ41bを通じてシリンダブロックウォータジャケット29側へ押し出され、第一冷却水通路32内へ供給される。すなわち、シリンダブロックウォータジャケット29内の冷えた状態の冷却水が蓄熱タンク41内の保温された冷却水と入れ替わる。これによりエンジン始動時に蓄熱タンク41内で保温されていた冷却水によりシリンダブロック2の周辺を温めることができ、エンジン始動後の第一室13内から供給されるエンジンオイルの早期昇温の効果を一段と高めることができる。この結果、シリンダブロック2の周辺のさらなるフリクション軽減を達成することができる。
ここで、エンジン始動時とは、未だエンジン40自体は始動していないが、エンジン40を始動させることが予測される状態のときを指す。本実施例では、イグニッションをオンにした状態を指すものとする。イグニッションをオンにすると電動のウォータポンプ42が稼動し、シリンダブロックウォータジャケット29内の冷えた状態の冷却水を、短尺パイプ41aを通じて蓄熱タンク41内へ供給する。これにより蓄熱タンク41内の保温された冷却水は長尺パイプ41bを通じてシリンダブロックウォータジャケット29側へ押し出され、第一冷却水通路32内へ供給される。すなわち、シリンダブロックウォータジャケット29内の冷えた状態の冷却水が蓄熱タンク41内の保温された冷却水と入れ替わる。これによりエンジン始動時に蓄熱タンク41内で保温されていた冷却水によりシリンダブロック2の周辺を温めることができ、エンジン始動後の第一室13内から供給されるエンジンオイルの早期昇温の効果を一段と高めることができる。この結果、シリンダブロック2の周辺のさらなるフリクション軽減を達成することができる。
このようにエンジン始動時は、図8、図9に示したようにシリンダブロックウォータジャケット29と、蓄熱タンク41との間の冷却水の入れ替えのみが行われ、他の部分で冷却水の循環は行われない。すなわち、第二冷却水通路33内の冷却水は冷えたままであるから、冷却系サーモスタット34は図10に示すようにラジエータ31からの流れを遮断するようにA点を閉塞し、B点とC点との間を開放状態としているが、エンジン40が始動しておらず、ウォータポンプ36が稼動していないので冷却水の循環は行われていない。
[暖機時]
エンジン40が始動した後は、エンジンオイル循環装置の各部は実施例2の暖機時以後と同様の動作をする。すなわち暖機時は、冷却系サーモスタット34は、図13に示したようにA点側を閉塞し、B点とC点とを開放状態としており、図11、図12に示したように冷却水はウォータポンプ36、シリンダヘッド6、冷却系サーモスタット34、再びウォータポンプ36というように循環する。したがって、シリンダブロック2内の冷却水は循環せず、いわば、よどんだ状態となる。ここで、このよどんだ状態の冷却水は、蓄熱タンク41内で保温されていたものであるから実施例2のエンジン35と比較しても早期の暖機が可能である。これにより、エンジンオイルの粘度を早期に低下させ、シリンダブロック周辺でのフリクション低減を図ることができる。
一方、第二冷却水通路33内では実施例2の場合と同様に冷却水は循環しているので、シリンダヘッド6の冷却効果は得ることができる。これによりエンジンオイルの粘度を必要以上に低下させることがなく、シリンダヘッド6の周辺でのフリクション低減を図ることができる。
エンジン40が始動した後は、エンジンオイル循環装置の各部は実施例2の暖機時以後と同様の動作をする。すなわち暖機時は、冷却系サーモスタット34は、図13に示したようにA点側を閉塞し、B点とC点とを開放状態としており、図11、図12に示したように冷却水はウォータポンプ36、シリンダヘッド6、冷却系サーモスタット34、再びウォータポンプ36というように循環する。したがって、シリンダブロック2内の冷却水は循環せず、いわば、よどんだ状態となる。ここで、このよどんだ状態の冷却水は、蓄熱タンク41内で保温されていたものであるから実施例2のエンジン35と比較しても早期の暖機が可能である。これにより、エンジンオイルの粘度を早期に低下させ、シリンダブロック周辺でのフリクション低減を図ることができる。
一方、第二冷却水通路33内では実施例2の場合と同様に冷却水は循環しているので、シリンダヘッド6の冷却効果は得ることができる。これによりエンジンオイルの粘度を必要以上に低下させることがなく、シリンダヘッド6の周辺でのフリクション低減を図ることができる。
[暖機完了後]
暖機完了後も、エンジンオイル循環装置の各部は実施例2の場合とほぼ同様の動作をする。すなわち、第二冷却水通路33内の冷却水が昇温し、エンジン40の暖機が進むと、冷却系サーモスタット34の感温部が第二冷却水通路33内の冷却水の温度上昇を感知して、図16に示すようにB点側を閉塞し、A点とC点とを開放状態とする。このため、ウォータポンプ36が作動することにより、ラジエータ31から十分に冷却された冷却水がシリンダヘッド6に流れ込み、図14、図15に示したように冷却水はウォータポンプ36、シリンダヘッド6、シリンダブロック2、ラジエータ31、冷却系サーモスタット34、再びウォータポンプ36というように循環する。このように実施例2の場合と同様にシリンダヘッド6の冷却促進と、シリンダブロック2の過冷却防止を図ることができる。
暖機完了後も、エンジンオイル循環装置の各部は実施例2の場合とほぼ同様の動作をする。すなわち、第二冷却水通路33内の冷却水が昇温し、エンジン40の暖機が進むと、冷却系サーモスタット34の感温部が第二冷却水通路33内の冷却水の温度上昇を感知して、図16に示すようにB点側を閉塞し、A点とC点とを開放状態とする。このため、ウォータポンプ36が作動することにより、ラジエータ31から十分に冷却された冷却水がシリンダヘッド6に流れ込み、図14、図15に示したように冷却水はウォータポンプ36、シリンダヘッド6、シリンダブロック2、ラジエータ31、冷却系サーモスタット34、再びウォータポンプ36というように循環する。このように実施例2の場合と同様にシリンダヘッド6の冷却促進と、シリンダブロック2の過冷却防止を図ることができる。
なお、実施例3のエンジン40では、例えば、エンジン停止直後等に電動のウォータポンプ42を稼動させ、シリンダブロックウォータジャケット29内の暖められた冷却水を蓄熱タンク41内に導入して保温し、次回のエンジン始動に備える構成となっている。
次に本発明の実施例4について図17乃至図24を参照しつつ説明する。実施例4のエンジン45は、実施例2のエンジン35と同様に2系統の冷却系等を有しているが、以下の点で相違している。すなわち、実施例2のエンジン35では、ひとつずつの冷却系サーモスタット34、ウォータポンプ36を第一冷却水通路32と第二冷却水通路33で共用していたが、実施例4のエンジン45では、第一冷却水通路47にシリンダブロック2用のサーモスタット50とシリンダブロック2用のウォータポンプ53を備え、第二冷却水通路48にシリンダヘッド6用のサーモスタット51とシリンダヘッド6用のウォータポンプ52を備えている。
ここで、第一冷却水通路47が備えるサーモスタット50は、図19、図24に示すようにラジエータ31からの冷却水が流入するA点、シリンダブロックウォータジャケット29からの冷却水が流入するB点、ウォータポンプ53側へ流出するC点の3点のうち2点を通過するように弁の開閉を行う。すなわち、サーモスタット50は三方弁の役割をなしている。ここで、サーモスタット50の感温部はシリンダブロックウォータジャケット29からの冷却水が流入するB点に配置されているので、サーモスタット51の開閉状態はシリンダブロックウォータジャケット29を流れる冷却水の温度によって変化することとなる。
一方、第二冷却水通路48が備えるサーモスタット51は、図20、図23に示すようにラジエータ31からの冷却水が流入するA点、シリンダヘッドウォータジャケット30からの冷却水が流入するB点、ウォータポンプ52側へ流出するC点の3点のうち2点を通過するように弁の開閉を行う。すなわち、サーモスタット50は三方弁の役割をなしている。ここで、サーモスタット51の感温部はシリンダヘッドウォータジャケット30からの冷却水が流入するB点に配置されているので、サーモスタット51の開閉状態はシリンダヘッドウォータジャケット29を流れる冷却水の温度によって変化することとなる。
なお、他の構成は実施例2のエンジン35と同様であるので、共通の構成要素については図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。
以上のように構成されるエンジンオイル循環装置を組み込んだエンジン45の動作につき冷間状態からの暖機時、暖機完了後までの様子について冷却水の流れを中心に順を追って説明する。
[暖機時]
まず、暖機時は、第一冷却水通路47内に存在する冷却水は、低温状態であるからサーモスタット50は、図19に示したようにA点側を閉塞し、B点とC点とを開放状態としている。このため、エンジン45が始動し、ウォータポンプ53が稼動しても、ラジエータ31からは冷却水が流れ込まず、図17、図18に示したように冷却水はウォータポンプ53、シリンダブロック2(シリンダブロックウォータジャケット29)、サーモスタット50、再びウォータポンプ53というように循環する。すなわち、ラジエータ31との間で冷却水のやり取りがないため、シリンダブロック周辺を暖機することができる。
まず、暖機時は、第一冷却水通路47内に存在する冷却水は、低温状態であるからサーモスタット50は、図19に示したようにA点側を閉塞し、B点とC点とを開放状態としている。このため、エンジン45が始動し、ウォータポンプ53が稼動しても、ラジエータ31からは冷却水が流れ込まず、図17、図18に示したように冷却水はウォータポンプ53、シリンダブロック2(シリンダブロックウォータジャケット29)、サーモスタット50、再びウォータポンプ53というように循環する。すなわち、ラジエータ31との間で冷却水のやり取りがないため、シリンダブロック周辺を暖機することができる。
一方、第二冷却水通路48内に存在する冷却水も、低温状態であるからサーモスタット51は、図20に示したようにA点側を閉塞し、B点とC点とを開放状態としている。このため、エンジン45が始動し、ウォータポンプ52が稼動しても、ラジエータ31からは冷却水が流れ込まず、図17、図18に示したように冷却水はウォータポンプ52、シリンダヘッド6(シリンダヘッドウォータジャケット30)、サーモスタット51、再びウォータポンプ52というように循環する。このようにラジエータ31との間で冷却水のやり取りがない状態で冷却水を循環させることにより、シリンダヘッド6周辺を所望の温度まで早期に暖機することができる。
[暖機完了後]
第一冷却水通路47内の冷却水が昇温し、エンジン45の暖機が進むと、サーモスタット50の感温部がシリンダブロックウォータジャケット29内の冷却水の温度上昇を感知して、図24に示すようにB点側を閉塞し、A点側とC点側とを開放状態とする。シリンダブロック2の周辺は、フリクション低減のためにある程度の高温となることが好ましいが、このようにサーモスタット50が作動し、ラジエータ31から十分に冷却された冷却水が流れ込むことによって必要以上の温度上昇は回避される。すなわち、図21、図22に示すように冷却水はウォータポンプ53、シリンダブロック2、ラジエータ31、サーモスタット51、再びウォータポンプ53というように循環する。
第一冷却水通路47内の冷却水が昇温し、エンジン45の暖機が進むと、サーモスタット50の感温部がシリンダブロックウォータジャケット29内の冷却水の温度上昇を感知して、図24に示すようにB点側を閉塞し、A点側とC点側とを開放状態とする。シリンダブロック2の周辺は、フリクション低減のためにある程度の高温となることが好ましいが、このようにサーモスタット50が作動し、ラジエータ31から十分に冷却された冷却水が流れ込むことによって必要以上の温度上昇は回避される。すなわち、図21、図22に示すように冷却水はウォータポンプ53、シリンダブロック2、ラジエータ31、サーモスタット51、再びウォータポンプ53というように循環する。
一方、第二冷却水通路48内の冷却水が昇温し、エンジン45の暖機が進むと、サーモスタット51の感温部がシリンダヘッドウォータジャケット30内の冷却水の温度上昇を感知して、図23に示すようにB点側を閉塞し、A点側とC点側とを開放状態とする。シリンダヘッド6の周辺は、フリクション低減のためにあまりに高温となることは好ましくないが、このようにサーモスタット51が作動し、ラジエータ31から十分に冷却された冷却水が流れ込むことによってシリンダヘッド6の周辺は冷却される。すなわち、図21、図22に示すように冷却水はウォータポンプ52、シリンダヘッド6、ラジエータ31、サーモスタット50、再びウォータポンプ52というように循環する。
ここで、本実施例のエンジン45では、サーモスタット50、51の感温部に充填されたサーモワックスの温度特性を変えることによって冷却水通路毎に冷却水の所望の温度を得ることができる。特に第一冷却水通路47がサーモスタット50を備え、第二冷却水通路48がサーモスタット51を備えているので、サーモスタット50とサーモスタット51の温度特性を変えることにより、シリンダブロック2の周辺と、シリンダヘッド6の周辺とで、異なる温度の冷却水を流通させることができ、シリンダブロック2の周辺とシリンダヘッド6の周辺で異なる温度に対する要求を満たすことができる。
具体的には、第一冷却水通路47に設置したサーモスタット50の感温部の反応温度を高温側としておけば、シリンダブロック2の周辺が十分に暖まるまでラジエータ31からの冷却水が流れ込まないようにすれば、シリンダブロック2の周辺でのフリクション低減を図ることができる。
一方、第二冷却水通路48に設置したサーモスタット51の感温部の反応温度を低温側としておけば、シリンダヘッド6の周辺が過熱されないうちにラジエータ31からの冷却水を供給することができ、シリンダヘッド6の周辺のフリクション低減を図ることができる。
上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。
1、35、40、45 エンジン
2 シリンダブロック
3 コンロッド
4 クランクシャフト
5 ピストン
6 シリンダヘッド
7 カムシャフト
8 バルブ
10 第一オイルパン
11 第二オイルパン
12 オイルパンセパレータ
13 第一室
14 第二室
15 第一ストレーナ
16 第一オイル通路
19 第一オイルクーラ
21 第二ストレーナ
22 第二オイル通路
25 第二オイルクーラ
32、47 第一冷却水通路
33、48 第二冷却水通路
2 シリンダブロック
3 コンロッド
4 クランクシャフト
5 ピストン
6 シリンダヘッド
7 カムシャフト
8 バルブ
10 第一オイルパン
11 第二オイルパン
12 オイルパンセパレータ
13 第一室
14 第二室
15 第一ストレーナ
16 第一オイル通路
19 第一オイルクーラ
21 第二ストレーナ
22 第二オイル通路
25 第二オイルクーラ
32、47 第一冷却水通路
33、48 第二冷却水通路
Claims (6)
- 内部に第一室と第二室が形成されたオイルパンと、
前記第一室内のエンジンオイルをシリンダブロック内へ供給する第一オイル通路と、当該第一オイル通路とは別個の通路であって前記第二室内のエンジンオイルをシリンダヘッドへ供給する第二オイル通路と
を有することを特徴とするエンジンオイル循環装置。 - 前記第一オイル通路は、第一ストレーナの吸込口及び第一オイル排出口を前記第一室内に有し、前記第二オイル通路は、第二ストレーナの吸込口及び第二オイル排出口を前記第二室内に有することを特徴とする請求項1に記載のエンジンオイル循環装置。
- 請求項1又は2記載のエンジンオイル循環装置において、
前記シリンダブロック周辺を循環する第一冷却水通路と、前記シリンダヘッド周辺を循環する第二冷却水通路とを備えたことを特徴とするエンジンオイル循環装置。 - 請求項3記載のエンジンオイル循環装置において、
前記第一冷却水通路に蓄熱タンクを備えたことを特徴とするエンジンオイル循環装置。 - 前記第二オイル通路にオイルクーラを備えたことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項記載のエンジンオイル循環装置。
- 前記第一室は、連通孔付きオイルパンセパレータを前記オイルパンの内部に設置してシリンダブロック内部と連通するように形成し、前記第二室は前記オイルパンと前記オイルパンセパレータとによって前記第一室を覆うように形成されたことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項記載のエンジンオイル循環装置。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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-
2004
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