JP2008088936A - Oil heating device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関のオイルを加熱する内燃機関のオイル加熱装置に関する。 The present invention relates to an oil heating apparatus for an internal combustion engine that heats oil for the internal combustion engine.
内燃機関に用いるオイル(潤滑油)が温度低下により粘度が高くなり、内燃機関の能力低下などが生じる場合がある。これを防止するために、従来から、低温時などにオイルを加熱する技術が行われている。例えば、特許文献1には、オイルの温度に比例した電圧を発生させる感熱素子を利用して、発熱体に供給する電力を制御することによって、オイルの温度を一定に保つ技術が記載されている。 Oil (lubricating oil) used for an internal combustion engine may increase in viscosity due to a decrease in temperature, resulting in a decrease in capacity of the internal combustion engine. In order to prevent this, conventionally, a technique of heating oil at a low temperature or the like has been performed. For example, Patent Document 1 describes a technique for keeping the oil temperature constant by controlling the power supplied to the heating element using a thermal element that generates a voltage proportional to the oil temperature. .
ところで、過給機を有する内燃機関などにおいては、オイルの送油量が多くなるため、オイルポンプの能力を大きくすることが好ましい。しかしながら、オイルポンプの能力を大きくすると、低温時などにおいてオイルの粘度が高い場合に、オイルのリリーフ圧が高くなる傾向にあった。また、オイルの粘度を減少させるためにヒーターなどによってオイルを加熱することが考えられるが、この場合には、外部電源が必要となると共に、バッテリ容量やオルタネータの能力を向上させる必要があった。そのため、コストが増加してしまったり、フリクションの増加によって燃費が悪化してしまったりする場合があった。 Incidentally, in an internal combustion engine or the like having a supercharger, it is preferable to increase the capacity of the oil pump because the amount of oil fed increases. However, when the capacity of the oil pump is increased, the oil relief pressure tends to increase when the viscosity of the oil is high at low temperatures. In order to reduce the viscosity of the oil, it is conceivable to heat the oil with a heater or the like. In this case, an external power source is required, and the battery capacity and the alternator capacity must be improved. For this reason, the cost may increase or the fuel consumption may deteriorate due to an increase in friction.
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、コストやフリクションなどを増加させることなく、オイルを効率的に加熱することが可能な内燃機関のオイル加熱装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides an oil heating apparatus for an internal combustion engine capable of efficiently heating oil without increasing cost, friction, or the like. For the purpose.
本発明の1つの観点では、内燃機関のオイルを加熱する内燃機関のオイル加熱装置は、前記オイルのリリーフ圧を利用して発電する発電手段と、前記発電手段が発電した電力が供給されることにより発熱することで、前記オイルを加熱するオイル加熱手段と、を備えることを特徴とする。 In one aspect of the present invention, an oil heating apparatus for an internal combustion engine that heats oil of an internal combustion engine is supplied with power generation means that generates electric power using the relief pressure of the oil, and electric power generated by the power generation means. And an oil heating means for heating the oil by generating heat.
上記の内燃機関のオイル加熱装置は、内燃機関の潤滑に用いるオイルを加熱するために好適に利用される。発電手段は、オイルパンに戻されるオイルのリリーフ圧を利用して発電する。そして、オイル加熱手段は、発電手段が発電した電力が供給されることにより発熱し、この熱によってオイルを加熱する。上記の内燃機関のオイル加熱装置によれば、オイルのリリーフ圧を利用してオイルを加熱するため、オルタネータを大型化させたり、高回転時のフリクションを増大させたりすることなく、早期に暖機することが可能となる。 The oil heating device for the internal combustion engine is suitably used for heating oil used for lubricating the internal combustion engine. The power generation means generates power using the relief pressure of oil returned to the oil pan. The oil heating means generates heat when the electric power generated by the power generation means is supplied, and heats the oil by this heat. According to the above oil heating apparatus for an internal combustion engine, the oil is heated by utilizing the relief pressure of the oil, so that the warm-up can be quickly performed without increasing the size of the alternator or increasing the friction at the time of high rotation. It becomes possible to do.
上記の内燃機関のオイル加熱装置の一態様では、前記発電手段は、前記リリーフ圧によって回転する回転部と、前記回転部の回転によって発電する発電機と、を有する。 In one aspect of the oil heating apparatus for an internal combustion engine, the power generation means includes a rotating part that rotates by the relief pressure and a generator that generates electric power by the rotation of the rotating part.
この態様では、発電手段は、オイルのリリーフ圧を回転運動に変化して電力を得ることができる。 In this aspect, the power generation means can obtain electric power by changing the relief pressure of the oil into a rotational motion.
上記の内燃機関のオイル加熱装置の他の一態様では、前記発電手段は、前記リリーフ圧を蓄圧する蓄圧部と、前記蓄圧部に蓄圧された圧力によって発電する圧電素子と、を有する。 In another aspect of the oil heating apparatus for an internal combustion engine, the power generation means includes a pressure accumulating unit that accumulates the relief pressure and a piezoelectric element that generates electric power using the pressure accumulated in the pressure accumulating unit.
この態様では、発電手段は、リリーフされたオイルの圧力を蓄圧し、蓄圧された圧力から直接的に電力を得ることができる。これにより、装置内の駆動部を減らすことができるので、装置構成を簡便にすることができると共に、装置の信頼性を向上させることができる。 In this aspect, the power generation means can accumulate the pressure of the relieved oil, and can obtain electric power directly from the accumulated pressure. Thereby, since the drive part in an apparatus can be reduced, while being able to simplify an apparatus structure, the reliability of an apparatus can be improved.
上記の内燃機関のオイル加熱装置において好適には、前記蓄圧部は、前記オイルの出口部分にチェックバルブが設けられていると共に、前記オイル加熱手段が内部に設けられている。この場合、チェックバルブは蓄圧部内の圧力を制御し、オイル加熱手段は蓄圧部内のオイルを加熱する。 Preferably, in the oil heating apparatus for an internal combustion engine, the pressure accumulating portion is provided with a check valve at the oil outlet portion, and the oil heating means is provided inside. In this case, the check valve controls the pressure in the pressure accumulating portion, and the oil heating means heats the oil in the pressure accumulating portion.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[第1実施形態]
まず、本発明の第1実施形態に係る内燃機関のオイル加熱装置について説明する。
[First Embodiment]
First, an oil heating apparatus for an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention will be described.
図1は、第1実施形態に係る内燃機関のオイル加熱装置が適用された潤滑システム21の概略構成図である。なお、図1では、実線矢印がオイルの流れの一例を示している。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a
潤滑システム21は、オイルパン1と、オイルストレーナ2と、オイルポンプ3と、油路3aと、リリーフバルブ4と、リリーフ油路5と、羽根車6と、発電機7と、リード線8と、発熱素子9と、を備える。潤滑システム21は、オイルパン1に貯蔵されたオイル(潤滑油)を内燃機関の各部に供給することによって潤滑を行うシステムである。
The
オイルパン1には、内燃機関の各部に送油するためのオイルが貯蔵されている。オイルストレーナ2は、一端がオイルパン1の内部に位置しており(即ちオイルに浸っている)、他端がオイルポンプ3に接続されている。オイルポンプ3は、駆動することによって、オイルストレーナ2を介してオイルパン1に貯蔵されたオイルを吸引する。そして、オイルポンプ3は、このように吸引したオイルを油路3aを介して内燃機関各部に送油する。
The oil pan 1 stores oil for sending oil to each part of the internal combustion engine. The oil strainer 2 has one end located inside the oil pan 1 (that is, immersed in oil) and the other end connected to the oil pump 3. The oil pump 3 is driven to suck oil stored in the oil pan 1 through the oil strainer 2. And the oil pump 3 sends the oil suck | inhaled in this way to each part of an internal combustion engine via the
油路3a上には、リリーフバルブ4が設けられている。リリーフバルブ4は、油路3aにおけるオイルの圧力が設定圧力(予めリリーフバルブ4に設定された圧力)未満である場合には閉弁しており、油路3aにおけるオイルの圧力が設定圧力以上となった場合に開弁する。このようにリリーフバルブ4が開弁した場合、油路3aとリリーフ油路5とが導通される。これにより、オイルはリリーフ油路5に流れていき、オイルパン1に戻されることとなる。即ち、リリーフバルブ4は、比較的高圧となったオイルの圧力を逃がす機能を有している。例えば低温時などにおいてはオイルが高圧となるため(即ちオイルが高粘度となるため)、リリーフバルブ4が開弁し、リリーフ油路5にオイルが流れていく。
A relief valve 4 is provided on the
リリーフ油路5には、羽根車6が設けられている。羽根車6は、リリーフ油路5を通過するオイルの流れによって回転する羽根部(不図示)を有している。即ち、羽根部は、リリーフ圧によって回転される回転部として機能する。また、羽根部の回転軸(不図示)は、発電機7に接続されている。発電機7は、小型に構成されたモータであり、内部の回転軸が回転されることによって電力を発生させる。具体的には、発電機7の回転軸は、前述した羽根車6の回転軸に連結されている。したがって、リリーフ圧によって羽根車6の羽根部が回転し、その回転が発電機7の回転軸に伝達されることによって、発電機7が電力を発生することとなる。つまり、第1実施形態に係る内燃機関のオイル加熱装置は、リリーフ油路5を通過するオイルの流れを回転運動に変換することによって電力を得る。このように、羽根車6及び発電機7は、本発明における発電手段として機能する。なお、オイルの圧力が低い場合(具体的にはオイルの圧力がリリーフバルブ4の設定圧力未満である場合)にはリリーフバルブ4が閉弁しているため、羽根車6は駆動されず、発電機7は発電しない。つまり、リリーフバルブ4の動作に応じて、発電機7における発電の制御が行われることとなる。
An impeller 6 is provided in the
発電機7が発生した電力は、リード線8(図1中の破線で示す)を介して発熱素子9に供給される。発熱素子9は、羽根車6の下流側のリリーフ油路5上に設けられており、通電されることによって発熱する。つまり、発熱素子9は、発電機7が発生した電力が供給されることによって発熱する。発熱素子9がこのように発熱することによって、発熱素子9を通過するオイルが加熱されることとなる。以上のように、発熱素子9は、本発明におけるオイル加熱手段に相当する。そして、羽根車6、発電機7、及び発熱素子9は、本発明における内燃機関のオイル加熱装置として機能する。なお、リード線8上にオン/オフが切り替わるスイッチを設けても良い。このスイッチのオン/オフを切り替えることにより、発熱素子9への電力の供給を制御することができる。例えば、オイルを加熱すべき状況においてのみ、スイッチをオンにすることによって、発熱素子9へ電力を供給して発熱させる制御を行うことができる。
The electric power generated by the generator 7 is supplied to the heating element 9 via a lead wire 8 (indicated by a broken line in FIG. 1). The heating element 9 is provided on the
ここで、上記した第1実施形態に係る内燃機関のオイル加熱装置が、低温時においてオイルを加熱する手順について説明する。低温時においてはオイルが高圧(高粘度)であるため、リリーフバルブ4が開弁することによって、オイルがリリーフ油路5に流れていく。このようにリリーフ油路5にオイルが流れていった場合、リリーフ油路5におけるオイルの流れによって羽根車6の羽根部が回転される。そして、このような羽根車6の回転が発電機7に伝達されることにより、発電機7は発電を行う。次に、発電機7が発電した電力が発熱素子9に供給されることによって、発熱素子9は発熱する。これにより、発熱素子9を通過するオイルが加熱されることとなる。そして、発熱素子9で加熱されたオイルはオイルパン1に戻される。このようなオイルのリリーフ圧を利用した発電、及び発電された電力を用いたオイルの加熱を繰り返すことにより、オイルパン1内のオイルを全体的に暖めることができる。これにより、オイルの圧力(粘度)を減少させることができ、低温時などにおいて、内燃機関にかかる負荷を効率的に低減することができる。
Here, the procedure in which the oil heating apparatus for an internal combustion engine according to the first embodiment described above heats oil at a low temperature will be described. Since the oil is at a high pressure (high viscosity) at a low temperature, the oil flows into the
このように、第1実施形態に係る内燃機関のオイル加熱装置によれば、オイルのリリーフ圧を利用してオイルを加熱するため、オルタネータを大型化させたり、高回転時のフリクションを増大させたりすることなく、早期に暖機することが可能となる。 As described above, according to the oil heating apparatus for an internal combustion engine according to the first embodiment, the oil is heated using the relief pressure of the oil, so that the alternator can be enlarged or the friction at the time of high rotation can be increased. This makes it possible to warm up early.
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態に係る内燃機関のオイル加熱装置について説明する。第2実施形態では、リリーフ油路5を通過するオイルの流れを回転運動に変換して電力を得る代わりに、リリーフ油路5におけるオイルの圧力を蓄圧し、蓄圧された圧力から直接的に電力を得る点で、前述した第1実施形態とは異なる。
[Second Embodiment]
Next, an oil heating apparatus for an internal combustion engine according to a second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment, instead of obtaining the electric power by converting the oil flow passing through the
図2は、第2実施形態に係る内燃機関のオイル加熱装置が適用された潤滑システム22の概略構成図である。なお、図2では、実線矢印がオイルの流れの一例を示している。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a
潤滑システム22は、潤滑システム21における羽根車6、発電機7、リード線8、及び発熱素子9の代わりに(図1参照)、蓄圧室10と、圧電素子11と、チェックバルブ12と、発熱素子13と、リード線14と、を備える。なお、図1に示した潤滑システム21の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。ここでは、主に、蓄圧室10と、圧電素子11と、チェックバルブ12と、発熱素子13と、リード線14と、を詳細に説明する。
The
リリーフ油路5には、圧力を蓄圧する蓄圧室10が設けられている。蓄圧室10は、リリーフバルブ4が開弁している際にリリーフ油路5を介してオイルが供給され、供給されたオイルを貯蔵する。即ち、蓄圧室10は、リリーフされたオイルの圧力を蓄圧する蓄圧部として機能する。また、蓄圧室10におけるオイルの出口(蓄圧室10とリリーフ油路5との接続箇所)には、チェックバルブ12が設けられている。チェックバルブ12は、蓄圧室10内の圧力が設定圧力(予めチェックバルブ12に設定された圧力)未満である場合には閉弁しており、蓄圧室10内の圧力が設定圧力以上となった場合に開弁する。このようにチェックバルブ12が開弁した場合、蓄圧室10内のオイルが蓄圧室10から排出される。即ち、チェックバルブ12は、蓄圧室10内の圧力を設定圧力未満に維持する機能を有する。なお、チェックバルブ12の設定圧力は、リリーフバルブ4が開弁する際のオイルの圧力(予めリリーフバルブ4に設定された設定圧力)よりも低く設定されている。
The
更に、蓄圧室10内には、圧力を加えられると発電する圧電素子11が設けられている。具体的には、圧電素子11は、蓄圧室10に蓄圧されたオイルの圧力によって電力を発電する。そして、圧電素子11が発生した電力は、リード線14(図2中の破線で示す)を介して発熱素子13に供給される。発熱素子13は、蓄圧室10内に設けられており、通電されることによって発熱する。つまり、発熱素子13は、圧電素子11が発生した電力が供給されることによって発熱する。発熱素子13がこのように発熱することによって、蓄圧室10内のオイルが加熱されることとなる。以上のように、発熱素子13は、本発明におけるオイル加熱手段として機能する。そして、蓄圧室10、圧電素子11、チェックバルブ12、及び発熱素子13は、本発明における内燃機関のオイル加熱装置として機能する。なお、リード線14上にオン/オフが切り替わるスイッチを設けても良い。このスイッチのオン/オフを切り替えることにより、発熱素子13への電力の供給を制御することができる。例えば、オイルを加熱すべき状況においてのみ、スイッチをオンにすることによって、発熱素子13へ電力を供給して発熱させる制御を行うことができる。
Furthermore, a piezoelectric element 11 that generates electric power when pressure is applied is provided in the
なお、圧電素子11及び発熱素子13は、図2で示した蓄圧室10内の位置に設けることに限定はされない。圧電素子11は、蓄圧室10内の圧力を効果的に受けることが可能な位置に設けることが好ましく、発熱素子13は、蓄圧室10内のオイルを効果的に加熱することが可能な位置に設けることが好ましい。
Note that the piezoelectric element 11 and the heating element 13 are not limited to being provided at the positions in the
ここで、上記した第2実施形態に係る内燃機関のオイル加熱装置が、低温時においてオイルを加熱する手順について説明する。低温時においてはオイルが高圧(高粘度)であるため、リリーフバルブ4が開弁することによって、オイルがリリーフ油路5に流れていく。リリーフ油路5へ流れたオイルは、蓄圧室10に流入して貯蔵される。この後、蓄圧室10にオイルが充満し、蓄圧室10内の圧電素子11にオイルの圧力が加えられると、圧電素子11は発電する。次に、圧電素子11が発電した電力が発熱素子13に供給されることによって、発熱素子13は発熱する。これにより、蓄圧室10内のオイルが加熱されることとなる。そして、チェックバルブ12が開弁した際に、蓄圧室10内で加熱されたオイルがオイルパン1に戻される。このような蓄圧室10に蓄圧された圧力を利用した発電、及び発電された電力を用いたオイルの加熱を繰り返すことにより、オイルパン1内のオイルを全体的に暖めることができる。これにより、オイルの圧力(粘度)を減少させることができ、低温時などにおいて、内燃機関にかかる負荷を効率的に低減することができる。
Here, the procedure for heating the oil at the low temperature by the oil heating apparatus for an internal combustion engine according to the second embodiment will be described. Since the oil has a high pressure (high viscosity) at low temperatures, the oil flows into the
このように、第2実施形態に係る内燃機関のオイル加熱装置によっても、オイルのリリーフ圧を利用してオイルを加熱するため、オルタネータを大型化させたり、高回転時のフリクションを増大させたりすることなく、早期に暖機することが可能となる。また、第2実施形態に係る内燃機関のオイル加熱装置によれば、第1実施形態に係る内燃機関のオイル加熱装置と比較して、駆動部(羽根車6など)を有しないため、装置構成を簡便にすることができると共に、装置の信頼性を向上させることができる。 As described above, even with the oil heating apparatus for an internal combustion engine according to the second embodiment, the oil is heated using the relief pressure of the oil, so that the alternator is increased in size or the friction at the time of high rotation is increased. Therefore, it is possible to warm up early. In addition, according to the oil heating device for an internal combustion engine according to the second embodiment, since there is no drive unit (such as the impeller 6) as compared with the oil heating device for the internal combustion engine according to the first embodiment, the device configuration Can be simplified, and the reliability of the apparatus can be improved.
1 オイルパン
3 オイルポンプ
3a 油路
4 リリーフバルブ
5 リリーフ油路
6 羽根車
7 発電機
8、14 リード線
9、13 発熱素子
10 蓄圧室
11 圧電素子
12 チェックバルブ
21、22 潤滑システム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Oil pan 3 Oil pump 3a Oil path 4
Claims (4)
前記オイルのリリーフ圧を利用して発電する発電手段と、
前記発電手段が発電した電力が供給されることにより発熱することで、前記オイルを加熱するオイル加熱手段と、を備えることを特徴とする内燃機関のオイル加熱装置。 In the internal combustion engine oil heating apparatus for heating the oil of the internal combustion engine,
Power generation means for generating power using the relief pressure of the oil;
An oil heating device for an internal combustion engine, comprising: an oil heating unit that heats the oil by generating heat when electric power generated by the power generation unit is supplied.
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JP2006273015A JP2008088936A (en) | 2006-10-04 | 2006-10-04 | Oil heating device for internal combustion engine |
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Publication Number | Publication Date |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011058648A1 (en) * | 2009-11-13 | 2011-05-19 | トヨタ自動車株式会社 | Lubrication system of internal combustion engine |
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2006
- 2006-10-04 JP JP2006273015A patent/JP2008088936A/en active Pending
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