JP2007224760A - シリンダ潤滑装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、エンジン、特に、燃料と潤滑油を兼用するディーゼルエンジンのシリンダにおける良好な潤滑性能を得ることができるシリンダ潤滑装置を提供することを課題とする。
【解決手段】シリンダ潤滑装置（２０）は、エンジン１のシリンダライナ（２２）に穿設され、注油路（２５）を通じてシリンダ内に潤滑油を吐出する注油口（２３）を備えている。この注油口（２３）の位置は、ピストン（２４）が下死点近傍に位置するときに、このピストン（２４）、より具体的には、トップランド（２４ａ）とオーバーラップする位置となっている。また、注油口（２３）から潤滑油が吐出されるタイミングを、ピストン（２４）が下死点近傍に位置するタイミングとしている。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンのシリンダライナへ潤滑油を供給するシリンダ潤滑装置に関する。

従来、大型船舶ディーゼル機関のシリンダライナ摺動面へシリンダ油を注入するシリンダ注油装置が提案されている（特許文献１）。特許文献１には、燃料噴射ポンプから吐出される燃料油により駆動されるプランジャピストンを設け、このプランジャピストンの往復動により、シリンダ油を燃料噴射時期と略同期のピストン上死点近傍で注油口に送給し、ピストン上死点近傍において充分な量のシリンダ油をシリンダライナの摺動面に供給する構成が開示されている。注油口からのシリンダ油の噴射は、機関のクランク軸に連動する燃料カムでプランジャが駆動されることによって行われる。

また、燃料である軽油を潤滑油として利用する軽油潤滑式ディーゼルエンジンが開示されている（特許文献２）。このような軽油潤滑式ディーゼルエンジンでは、燃料となる軽油がエンジン各部の潤滑油としても用いられ、エンジン各部を循環する。このため、潤滑専用のオイルは不要であり、オイル交換の手間も省くことができる。

特開平７−４２５２２号公報 実開昭６０−１９４１１２号公報

特許文献１に開示されたシリンダ注油装置は、ピストンの上死点近傍において充分な量のシリンダ油をシリンダライナの摺動面に供給することを目的としている。このため、注油口は、下死点におけるピストン位置よりも上方に穿設されている。しかし、このように下死点におけるピストン位置よりも上方に注油口を設けた構成とすると、燃焼ガスの圧力により燃焼ガス、シリンダ油が注油口から注油管へ逆流するおそれがある。このため、特許文献１記載のシリンダ注油装置では、吐出逆止弁を必須とする構成となっている。

一方、特許文献２に開示されたような、燃料と潤滑油を兼用するディーゼルエンジンでは、以下のような問題が生じるおそれがある。このようなディーゼルエンジンでは燃料として一般的に軽油を用い、軽油が潤滑系に供給されて各部の潤滑に寄与する。しかし、軽油は、一般的なエンジンオイルよりも蒸発し易いことから、エンジンの高負荷高回転運転時など、エンジンにとって厳しい条件下では、ドライ状態となり、異常摩耗、ピストンの焼き付き等、エンジンにダメージを与えるおそれがある。

また、特許文献１に記載されたシリンダ注油装置を特許文献２に記載したディーゼルエンジンに装着した場合、シリンダ内に飛散した燃料、すなわち、軽油等が期待しない燃焼を生じたり、炭化水素（ＨＣ）の増大を招いたりするおそれがある。

そこで、本発明は、エンジン、特に、燃料と潤滑油を兼用するディーゼルエンジンのシリンダにおける良好な潤滑性能を得ることができるシリンダ潤滑装置を提供することを課題とする。

かかる課題を解決するための、本発明のシリンダ潤滑装置は、エンジンのシリンダライナに穿設され、注油路を通じてシリンダ内に潤滑油を吐出する注油口を備え、前記注油口の位置を、ピストンが下死点近傍に位置するときに、当該ピストンとオーバーラップする位置としたことを特徴とする（請求項１）。好ましくは、前記注油口の位置を、ピストンが下死点近傍に位置するときに、当該ピストンのトップランドとオーバーラップする位置とした構成とすることができる（請求項２）。このような構成とすることにより、注油口から吐出された潤滑油をシリンダライナに付着させ易くなる。すなわち、吐出された潤滑油は、ピストンに付着してピストンに装着されたピストンリングによって掻き揚げられることから潤滑油をシリンダライナに付着させ易くなる。

また、このようなシリンダ潤滑装置では、前記注油口から前記潤滑油を吐出するタイミングを、前記ピストンが下死点近傍に位置するタイミングとする（請求項３）。ピストンが下死点近傍に位置する状態では、燃焼室内の圧力は、大気圧とそれ程変わらない値となっている。このようなタイミングで潤滑油を吐出すれば、吐出された潤滑油、燃焼ガスが注油口へ逆流することを防止することができる。

以上説明したようなシリンダ潤滑装置では、前記潤滑油は、エンジン運転のための燃料とすることができる（請求項４）。すなわち、燃料である、例えば軽油を潤滑油として利用するディーゼルエンジンのシリンダ潤滑装置とすることができる。軽油は、潤滑油として一般的に用いられるエンジンオイルと比較して蒸発し易い。このため、エンジンの運転状況によっては、シリンダライナとピストンリングとが焼き付き易い状態となる。そこで、本発明のシリンダ潤滑装置をこのようなディーゼルエンジンに装着すべく、燃料となる軽油等を潤滑油として注油口から吐出する構成とすることができる。

このように燃料と潤滑油を兼用する形式のエンジンでは、燃料タンクと、当該燃料タンクから送油された燃料を貯留し、噴射系及びエンジン潤滑系へ燃料を供給するオイルタンクと、を備えた構成のものがある。このようなエンジンでは、前記注油口へは、前記燃料タンク内の燃料を供給する構成とすることが望ましい。オイルタンクは、一般的なエンジンに装着されるオイルパンと同等又は類似の機能を果たすものである。燃料タンクは、このようなオイルタンクと比較して、一般的には容量が大きく、内部の燃料の温度も低い。そこで、できるだけ温度の低い燃料を潤滑油として注油口から吐出すべく、燃料タンク内の燃料を吐出する構成とすれば、潤滑油の蒸発を極力回避することができる。

本発明のシリンダ潤滑装置では、注油口の位置と、潤滑油を吐出するタイミングとを前記のように調節していることから、注油口への潤滑油や燃焼ガスの逆流を回避できる構成となっている。ここで、より慎重を期し、潤滑油や燃焼ガスの逆流を防止すべく、前記注油路に逆止弁を装着した構成とすることができる（請求項６）。

本発明のシリンダ潤滑装置では、前記のように注油口から潤滑油を吐出するタイミングを制御している。そこで、本発明のシリンダ潤滑装置は、このような潤滑油の吐出のタイミングを制御する装置である分配器を備えた構成とすることができる（請求項７）。本発明のシリンダ注油装置では、ピストンが下死点近傍に位置するタイミングで潤滑油を注油口から吐出する。このため、潤滑油の供給源と、注油口とを所定のタイミングで連通させるような分配器を装着することができる。分配器の構成は、エンジンの気筒数に応じて適宜変更することができる。

前記のように、燃料を潤滑油として用いるエンジンは、燃料タンクと、当該燃料タンクから送油された燃料を貯留し、噴射系及びエンジン潤滑系へ燃料を供給するオイルタンクと、を備えた構成とすることができる。このようなエンジンに前記のような分配器を装着する場合には、前記噴射系へ燃料を供給する低圧燃料ポンプの下流に配置する構成とすることができる（請求項８）。噴射系は、コモンレール及びインジェクタ等が含まれる。コモンレールには燃料ポンプにより高圧の燃料が供給される。燃料ポンプは、低圧燃料ポンプと高圧燃料ポンプとを組み合わせたものがあるが、本発明の分配器は、このような燃料ポンプを構成する低圧燃料ポンプの下流へ配置する構成とすることができる。仮に、高圧燃料ポンプの下流に配置した構成とすると、吐出圧が高すぎるため、本発明の構成とすれば、このような事態を回避することができる。

また、本発明のシリンダ潤滑装置では、前記エンジン潤滑系へ燃料を供給する潤滑ポンプの下流に前記注油口へ潤滑油を分配する分配器を備えた構成とすることもできる（請求項９）。

本発明のシリンダ潤滑装置では、前記注油路に電磁弁を備えた構成として、潤滑油の吐出のタイミングを制御するようにしてもよい（請求項１０）。

本発明によれば、シリンダライナに穿設した注油口の位置を、ピストンが下死点近傍に位置するときに、当該ピストンとオーバーラップする位置としたので、潤滑油のシリンダブロックへの付着が良好であり、また、注油口への潤滑油、燃焼ガスの逆流を防止することができる。

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。

図１は、本発明のシリンダ潤滑装置２０の概略構成を示す模式図である。本実施例では、直列に配置された４気筒を有するエンジン１に搭載した例について説明する。エンジン１は、燃料である軽油を潤滑油として用いるディーゼルエンジンである。図２は、エンジン１の主として燃料供給部分の概略構成を示した説明図である。まず、このようなエンジン１の概略構成について説明する。エンジン１は、燃料タンク２、オイルパン３を備えている。燃料タンク２とオイルパン３とは燃料供給経路４によって連通している。この燃料供給経路４にはセジメンタ５、電動供給ポンプ６が配設されており、この電動供給ポンプ６により燃料タンク２からオイルパン３へ燃料が供給されるようになっている。ここで、オイルパン３は、シリンダブロックの下部に一体的に設けられたものを指すが、別置きのオイルタンクであってもよい。

エンジン１は、潤滑油の供給を必要とするエンジン潤滑系７へ潤滑油としての燃料を供給する潤滑系燃料供給経路８を有している。この潤滑系燃料供給経路８にはフィルタ９、５０〜４００ｋＰａ程度の圧力で燃料を圧送可能な潤滑ポンプ１０が配設されており、潤滑ポンプ１０を駆動することにより燃料をオイルパン３から吸い上げてエンジン潤滑系７へ供給している。ここで、エンジン潤滑系７はエンジン１のシリンダヘッド周りやクランク軸周りなど、一般的なエンジンにおいてエンジンオイルの供給を受ける箇所を指す。

また、エンジン１は、潤滑系燃料供給経路８を通じてエンジン潤滑系７へ供給された燃料をオイルパン３へ戻す潤滑系燃料リターン経路１１を有している。

さらに、エンジン１は、筒内へ燃料を噴射する噴射系１２へ燃料を供給する噴射系燃料供給経路１３を有している。この噴射系燃料供給経路１３には、フィルタ１４、１０ＭＰａ以上の高圧で燃料を圧送可能な噴射ポンプ１５が配設されており、噴射ポンプ１５を駆動することにより燃料をオイルパン３から吸い上げて噴射系１２へ供給している。ここで、噴射ポンプ１５は低圧燃料ポンプ１５ａと、高圧燃料ポンプ１５ｂとを備えている。

また、エンジン１は噴射系燃料供給経路１３を通じて噴射系１２へ供給された後の噴射系リターン燃料を燃料タンク２へ戻す噴射系燃料リターン経路１６を有している。なお、噴射系リターン燃料とは、インジェクタ１９や図示しないコモンレール等の各々から戻されるリターン燃料を指す。

また、電動供給ポンプ６は図示しないＥＣＵが接続されている。このＥＣＵには、オイルレベルセンサやエンジンの各所のセンサが接続されており、このＥＣＵにより処理されたエンジン１のエンジン運転条件に基づく指令に基づいて電動供給ポンプ６の吐出量の制御がされている。

すなわち、エンジン１における潤滑油は、エンジン運転のための燃料を用いており、このため、各種配管がされている。このようなエンジン１の♯１気筒２１に設けられたシリンダライナ２２には、図１に示すように注油口２３が穿設されている。この注油口２３はシリンダライナ２２の円周方向に沿って等間隔に隔てて複数個穿設されている。また、シリンダライナ２２における軸方向の位置は、ピストン２４が下死点近傍に位置するときに、このピストン２４とオーバーラップする位置とされている。図１におけるピストン２４の位置は、下死点に位置しているが、図に示したように注油口２３は、ピストン２４のトップランド２４ａとオーバーラップする位置に穿設されている。♯２気筒から♯４気筒まで同様の注油口２３が穿設されている。

このように気筒毎に設けられた注油口２３は、図１に示すように逆止弁２６を備えた注油路２５に接続されている。注油路２５の上流側には分配器２７が配置されている。分配器２７は、ピストン２４が下死点近傍に来たときに、当該気筒に穿設された注油口２３から燃料を潤滑油として吐出するように燃料を分配するものである。なお、図１中、参照番号１９は燃焼用のインジェクタである。

次に、この分配器２７の構成につき、図３を参照しつつ説明する。分配器２７は、ケース２８に回転子２９が組み込まれて形成されている。ケース２８は、中央部に回転子２９を収容する収容部３０が形成されている。また、この収容部３０から外部へ連通する通路３１が形成されている。この通路３１は、注油路２５に接続されるものであり、４気筒であるエンジン１に装着する本実施例の分配器２７では、４本の通路３１がそれぞれ９０°ずつ方向を変えて形成されている。通路３１は、それぞれ♯１気筒〜♯４気筒に対応しているが、♯１気筒に対応する通路３１と♯４気筒に対応する通路３１とが対向する位置に配置されている。また、♯２気筒に対応する通路３１と♯３気筒に対応する通路３１とが対向する位置に配置されている。このような配置としているのは、直列４気筒エンジンでは♯１気筒と♯４気筒とが同じタイミングで下死点に位置し、♯２気筒と♯３気筒とが同じタイミングで下死点に位置することを考慮したものである。

回転子２９は、中央部に給油部３２が形成されている。この給油部３２には、給油パイプ３３が接続されている。また、給油部３２と連通する通路３４が形成されている。この通路３４は、２本形成されており、給油部３２を挟んで１８０°隔てた位置に設けられている。このような回転子２９は、ケース２８の収容部３０に回転可能に収容される。回転子２９を回転させる動力は、クランクシャフトから得るように構成されている。回転子２９の回転速度はエンジンの回転数の１／２となるように設定されている。また、通路３４と通路３１とが連通するタイミングはピストン２４が下死点に位置するタイミングに設定されている。給油パイプ３３によって給油部３２に給油された燃料は、回転子２９が回転し、通路３４がケース２８の通路３１と連通するとその通路３１に対応した気筒の注油口２３から燃料を吐出する。

ここで、回転子２９は１８０°隔てた２本の通路３４を有し、ケース２８は９０°ずつ隔てた４本の通路を有し、さらに、前記のように通路３４と通路３１とが連通するタイミングを調節しているので、各気筒は、吸入行程時の下死点、圧縮行程時の下死点となるタイミングでシリンダライナ２２に潤滑油としての燃料が吐出される。

このような分配器２７は、図２に示したように潤滑ポンプ１０の下流に配置されている。すなわち、潤滑ポンプ１０の下流の配管へ分配器２７の給油パイプ３３が接続されている。これにより、分配器２７には潤滑ポンプ１０で加圧された燃料が供給され、さらには、注油口２３からの燃料の吐出が可能となる。

シリンダ潤滑装置２０は、以上のような構成を有することによりピストン２４が下死点近傍に位置するときにシリンダライナ２２に潤滑油としての燃料が吐出、供給されるので、良好な潤滑特性を得ることができる。この結果、シリンダにおける摩擦の低減、焼き付きの防止が図られる。

また、ピストン２４が下死点となっているときには、シリンダ内の圧力はそれ程高くなっていないので、注油口２３から燃料や燃焼ガスが逆流するおそれは低い。また、万が一、注油口２３に燃料や燃焼ガスが流入しても、逆止弁２６が作動することにより、燃焼ガスの分配器２７への流入は防止することができる。

次に、本発明の実施例２について、図４を参照しつつ説明する。実施例２が実施例１と異なる点は、実施例１では、潤滑ポンプ１０の下流に分配器２７を設置しているのに対し、実施例２では、低圧燃料ポンプ１５ａの下流に設置している点である。また、燃料供給経路４と噴射系燃料供給経路１３とを接続するバイパス経路４０を備えている点も異なる。このバイパス経路４０と噴射系燃料給経路１３との接続箇所には三方弁４１が装着されている。

このような構成としても、実施例１の場合と同様の効果を得ることができる。ただし、エンジン１の運転状況に応じて図示しないＥＣＵの指令に基づいて三方弁４１を切り替えることにより、燃料タンク２からの燃料を注油口２３から吐出させることができる。

燃料タンク２は、オイルタンク３よりも容量が大きいこともあり、燃料タンク２内の燃料はオイルタンク３内の燃料よりも温度が低いと考えられる。温度が低く、蒸発しにくい状態の燃料を注油口２３から吐出すればより良好な潤滑特性を維持することができる。

なお、他の構成要素については実施例１と同一であるので、同一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。

次に、本発明の実施例３について、図５を参照しつつ説明する。実施例３が実施例１と異なる点は、実施例１の回転子２９は２本の通路３４を有していたが、実施例３の回転子４５では、１本の通路４６のみが形成されている。また、回転子４５の回転速度は、実施例１では回転子２９の回転速度はエンジンの回転数の１／２であったのに対し、エンジンの回転数と同等の速度とされている。このような構成とした場合、吸気行程の下死点又は圧縮行程の下死点のいずれかのタイミングで注油口２３からの潤滑油の吐出が行われる。このような構成としても、実施例１と同様の効果を得ることができる。なお、他の構成要素については実施例１と同一であるので、同一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。

次に、本発明の実施例４につき、図６を参照しつつ説明する。実施例４が実施例１と異なる点は、実施例１で装着されていた分配器２７に代えて、各注油路２５にＥＣＵ５０に接続された電磁弁５１を備えている点である。電磁弁５１は、各気筒が下死点となるタイミングでＥＣＵ５０から開弁指令を受ける。電磁弁５１が開弁すると、注油口２３から燃料が吐出され、シリンダライナ２２における良好な潤滑特性を確保することができる。

このような構成としても、実施例１の場合と同様の効果を得ることができる。なお、他の構成要素については実施例１と同一であるので、同一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。

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。

実施例１のシリンダ潤滑装置の概略構成を示す模式図である。 実施例１のエンジンの主として燃料供給部分の概略構成を示した説明図である。 分配器の構成を説明する模式図である。 実施例２のエンジンの主として燃料供給部分の概略構成を示した説明図である。 実施例３のシリンダ潤滑装置の概略構成を示す模式図である。 実施例４のシリンダ潤滑装置の概略構成を示す模式図である。

符号の説明

１ エンジン
７ エンジン潤滑系
１０ 潤滑ポンプ
１２ 噴射系
１５ 噴射ポンプ
１５ａ 低圧燃料ポンプ
１５ｂ 高圧燃料ポンプ
２０ シリンダ潤滑装置
２１ ♯１気筒
２２ シリンダライナ
２３ 注油口
２４ ピストン
２５ 注油路
２６ 逆止弁
２７ 分配器
５０ ＥＣＵ
５１ 電磁弁

Claims (10)

1. エンジンのシリンダライナに穿設され、注油路を通じてシリンダ内に潤滑油を吐出する注油口を備え、
   前記注油口の位置を、ピストンが下死点近傍に位置するときに、当該ピストンとオーバーラップする位置としたことを特徴とするシリンダ潤滑装置。
2. 請求項１記載のシリンダ潤滑装置において、
   前記注油口の位置を、ピストンが下死点近傍に位置するときに、当該ピストンのトップランドとオーバーラップする位置としたことを特徴とするシリンダ潤滑装置。
3. 請求項１又は２記載のシリンダ潤滑装置において、
   前記注油口から前記潤滑油を吐出するタイミングを、前記ピストンが下死点近傍に位置するタイミングとしたことを特徴とするシリンダ潤滑装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項記載のシリンダ潤滑装置において、
   前記潤滑油は、エンジン運転のための燃料としたことを特徴とするシリンダ潤滑装置。
5. 請求項１乃至３のいずれか一項記載のシリンダ潤滑装置において、
   前記エンジンは、燃料タンクと、
   当該燃料タンクから送油された燃料を貯留し、噴射系及びエンジン潤滑系へ燃料を供給するオイルタンクと、を備え、
   前記注油口へは、前記燃料タンク内の燃料を供給することを特徴としたシリンダ潤滑装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項記載のシリンダ潤滑装置において、
   前記注油路に逆止弁を装着したことを特徴とするシリンダ潤滑装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項記載のシリンダ潤滑装置において、
   前記注油口へ潤滑油を分配する分配器を備えたことを特徴とするシリンダ潤滑装置。
8. 請求項１乃至３のいずれか一項記載のシリンダ潤滑装置において、
   前記エンジンは、燃料タンクと、
   当該燃料タンクから送油された燃料を貯留し、噴射系及びエンジン潤滑系へ燃料を供給するオイルタンクと、を備え、
   前記噴射系へ燃料を供給する低圧燃料ポンプの下流に前記注油口へ潤滑油を分配する分配器を備えたことを特徴とするシリンダ潤滑装置
9. 請求項１乃至３のいずれか一項記載のシリンダ潤滑装置において、
   前記エンジンは、燃料タンクと、
   当該燃料タンクから送油された燃料を貯留し、噴射系及びエンジン潤滑系へ燃料を供給するオイルタンクと、を備え、
   前記エンジン潤滑系へ燃料を供給する潤滑ポンプの下流に前記注油口へ潤滑油を分配する分配器を備えたことを特徴とするシリンダ潤滑装置
10. 請求項１記載のシリンダ潤滑装置において、
    前記注油路に電磁弁を備えたことを特徴とするシリンダ潤滑装置。
    

Images