JP2009041440A

JP2009041440A - エンジンの潤滑装置

Info

Publication number: JP2009041440A
Application number: JP2007206966A
Authority: JP
Inventors: Naoto Koyamaishi; 直人小山石
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-08-08
Filing date: 2007-08-08
Publication date: 2009-02-26

Abstract

【課題】エンジンの全回転速度領域において、オイル中の燃料成分の速やかな揮発と気泡率の低減とが図れるエンジンの潤滑装置を提供する。
【解決手段】エンジン１００のシリンダヘッド１２０からシリンダブロック１１０下部に設けられたオイルパン１４０へのオイル戻し通路１５０が、切替え弁（１６０，１７０）を介して、オイルパン１４０内の油中に開口する第１の戻し通路１５１と、油面より上に開口する第２の戻し通路１５２とに切替え可能に構成されている。エンジンの回転速度を検出する回転速度センサ２０２及びオイル温度を検出する温度センサ２０４を備え、その検出結果に応じて、オイルパン１４０内の油中に開口する第１の戻し通路１５１と、油面より上に開口する第２の戻し通路１５２とに切替える切替え弁１７０を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、エンジンの潤滑装置に関する。

一般に、自動車などに用いられるエンジンでは、オイルポンプによりオイルパンに貯留されたエンジンオイル（以下、単に「オイル」と称す）を吸い上げ、各部に圧送して摺動部や転動部などの潤滑や冷却を行っている。また、同時に各種油圧作動機器を作動させるようにしている。かかる油圧作動機器として、特に、可変バルブタイミング機構やバルブラッシュアジャスタなどを備えるエンジンにおいては、カム周辺部材の潤滑や冷却と共に、これら油圧作動機器へのオイルの供給のために大量のオイルがシリンダヘッドへ供給されている。

このようにシリンダヘッドへ供給されたオイルは、シリンダブロックなどに形成されたオイル戻し通路を介して、オイルパンに自然落下により戻り、再度、オイルポンプにより吸引されて各部に圧送されることになる。例えば、特許文献１には、シリンダヘッドのオイルを円滑にオイルパンに落下させるように、シリンダブロックの下端面からシリンダヘッドの上面まで貫通して形成されたオイル戻し通路が開示されている。

特開平９−５３４３２号公報

ところで、一般にエンジンにおいては、ピストンリング周辺から未燃の燃料を含む混合気がブローバイガスとしてクランク室内に洩れることが知られている。かかるブローバイガスはオイルパンに貯留されているオイルに接触し、燃料成分がオイル中に溶け込み、オイルを希釈する。このように、燃料成分によりオイルが希釈されると、オイルの早期劣化が進むおそれがあることから、オイル中の燃料成分は速やかに揮発させることが望ましい。

一方、シリンダヘッドからオイルをオイルパンに落下させる場合、大量のオイルが上方から勢いよくオイルパンに落下するとオイル中に気泡が生じ、オイルの気泡率が上昇する。オイルの気泡率が上昇すると、潤滑や冷却に使用する際のオイルの量が意図した量よりも少なくなってしまう場合がある他、油圧の低下による油圧作動機器の作動性や応答性が損なわれるおそれがあることから、かかる気泡率を低くすることが望ましい。

そこで、本発明の課題は、かかる事情に鑑み、エンジンの全回転速度領域において、オイル中の燃料成分の速やかな揮発と気泡率の低減とが図れるエンジンの潤滑装置を提供することにある。

上記課題を解決する本発明に係るエンジンの潤滑装置の一形態は、エンジンのシリンダヘッドからシリンダブロック下部に設けられたオイルパンへのオイル戻し通路が、切替え弁を介して、オイルパン内の油中に開口する第１の戻し通路と、油面より上に開口する第２の戻し通路とに切替え可能に構成されていることを特徴とする。

ここで、前記切替え弁は、オイルの温度に応じて切り替わるサーモスタットであり、オイルの高温時に第１の戻し通路に切り替えてもよい。

また、前記切替え弁は、オイルの温度及びエンジンの回転速度に応じて切り替えられ、オイルの高温時には第１の戻し通路、オイルの低温時であってエンジンの低回転速度時には第２の戻し通路、及びオイルの低温時であってエンジンの高回転速度時には第１の戻し通路に、それぞれ、切り替えられてもよい。

上記一形態によれば、エンジンのシリンダヘッドからシリンダブロック下部に設けられたオイルパンへのオイル戻し通路が、切替え弁によって、オイルパン内の油中に開口する第１の戻し通路、又は、油面より上に開口する第２の戻し通路に切替えられ得る。したがって、油面より上からの落下によるオイルの攪拌の促進を図るか、油中への静かな戻しによるオイルの攪拌の抑制かのオイルの挙動を変更することができるので、必要に応じてオイル中の燃料成分の速やかな揮発と気泡率の低減とが図れる。

また、前記切替え弁が、オイルの温度に応じて切り替わるサーモスタットであり、オイルの高温時に第１の戻し通路に切り替える形態によれば、廉価な装置でもってオイルの低温時には第２の戻し通路に切り替えられるので、燃料の揮発性の劣るオイルの低温時には油面より上からの落下によるオイルの攪拌により揮発が促進される。一方、燃料の揮発性が高いオイルの高温時には第１の戻し通路に切り替えられるので、油中への静かな戻しによって必要以上の気泡率の増加が抑制される。

さらに、前記切替え弁が、オイルの温度及びエンジンの回転速度に応じて切り替えられ、オイルの高温時には第１の戻し通路、オイルの低温時であってエンジンの低回転速度時には第２の戻し通路、及びオイルの低温時であってエンジンの高回転速度時には第１の戻し通路に、それぞれ、切り替えられる形態によれば、燃料の揮発性が高いオイルの高温時には第１の戻し通路に切り替えられるので、油中への静かな戻しによって必要以上の気泡率の増加が抑制される。そして、燃料の揮発性の劣るオイルの低温時であってエンジンの低回転速度時には、油面より上からの落下によりオイルの攪拌が促進されると共に、燃料の揮発性の劣るオイルの低温時であってもエンジンの高回転速度時には油中へ戻されて、オイル循環量の多いエンジンの高回転速度時における過剰な攪拌が抑制される。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明に係るエンジンの潤滑装置の第１の実施形態を示す模式図である。

本実施の形態におけるエンジン本体１００は、クランクケースが一体に形成されたシリンダブロック１１０の上部に、シリンダヘッド１２０及びヘッドカバー１３０が順次結合されて構成されている。そして、シリンダブロック１１０のクランクケース下端部にはオイルパン１４０が不図示のボルトなどで取り付けられている。なお、クランクケース内部には、周知のように、不図示のクランクシャフトやバランサシャフトなどの回転体が収容されている。

また、シリンダブロック１１０内のボアにはピストンが往復移動可能に収容され、コネクティングロッドによってピストンの往復運動が不図示のクランクシャフトの回転運動に変換される。また、シリンダヘッド１２０には、図示しない燃焼室が形成され、この燃焼室の吸気ポート及び排気ポートには吸気マニホルド及び排気マニホルド（ともに図示せず）がそれぞれ接続されている。吸気ポート及び排気ポートは、吸気バルブ及び排気バルブによってそれぞれ開閉され、これらの吸・排気バルブ及びバルブ駆動機構が、上記シリンダヘッド１２０及びヘッドカバー１３０内に配置されている。

さらに、本実施形態におけるエンジン本体１００では、オイルパン１４０に貯留されたオイル（以下、その油面をＯＬと称す）をエンジン本体１００内の被潤滑部位や作動部位に供給する不図示のオイルポンプが配設されている。なお、オイルポンプはいずれも適宜な伝動機構を介してクランクシャフトによりエンジン回転速度に同期して駆動される。

また、本実施形態におけるエンジン本体１００では、シリンダブロック１１０に、シリンダヘッド１２０からシリンダブロック１１０下部に設けられたオイルパン１４０へオイルを戻すためのオイル戻し通路１５０が設けられている。そして、このオイル戻し通路１５０の途中にはサーモスタットからなる切替え弁１６０が配置されており、オイル戻し通路１５０が切替え弁１６０を介して、オイルパン１４０内の油中に開口する第１の戻し通路１５１と、油面ＯＬより上に開口する第２の戻し通路１５２とに切替え可能に構成されている。

次に、上記のように構成された実施形態の作用を説明する。エンジン１００の作動中においては、一般に、オイルポンプによりオイルパン１４０内のオイルが不図示のオイルストレーナを介して吸い上げられ、不図示のオイルフィルタを経て、シリンダブロック１１０に形成された供給通路に供給される。そして、被潤滑部ないしは油圧作動部に供給されたオイルはその後、重力に従ってオイル戻し通路１５０を通りオイルパン１４０に回収される。さらに、オイルパン１４０に回収されたオイルは、再度、オイルポンプにより圧送され、エンジン本体内で循環される。

ここで、オイル戻し通路１５０を通るオイルの温度が低いときには、オイルの温度に応じて切り替わるサーモスタットからなる切替え弁１６０が、第２の戻し通路１５２に流路を切り替える。したがって、シリンダヘッド１２０からオイルパン１４０へ重力により戻るオイルは、油面ＯＬより上からオイルパン１４０へ勢いよく落下し、オイルパン１４０内のオイルを攪拌することになる。この結果、燃料の揮発性の劣るオイルの低温時であっても、このオイルの攪拌により揮発が促進される。一方、燃料の揮発性が高いオイルの高温時には、サーモスタットからなる切替え弁１６０が第１の戻し通路１５１に流路を切り替えるので、シリンダヘッド１２０からオイルパン１４０へ重力により戻るオイルはオイルパン１４０の油中へ静かに戻り、燃料の揮発が行なわれつつ必要以上の気泡率の増加が抑制される。

次に、本発明に係るエンジンの潤滑装置の第２の実施形態につき、同じく模式図である図２を参照して説明する。この第２の実施形態は、第１の実施形態が機械式のサーモスタットからなる切替え弁１６０を用いたのに対し、電子制御式の切替え弁１７０を用いエンジンの作動状態に応じて、より細やかに制御するようにしたものである。

そこで、このために図２に示す実施形態では、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）を有し、入力ポート、出カポートを相互に双方向性バスで接続した公知の構成のマイクロコンピュータから構成される電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと称す）２００を備え、さらに、本実施の形態では、エンジンの回転速度を検出する手段として、クランクシャフトが所定角度回転する毎に出カパルスを発生するクランク角センサ（エンジン回転速度センサ）２０２及びオイルの温度を検出するオイル温度センサ２０４が入力ポートに接続されている。そして、不図示の燃料噴射弁、点火プラグおよび電制スロットル弁等がＥＣＵ２００の出カポートに接続され、その作動が制御される。本実施の形態では、上述の電子制御式の切替え弁１７０がさらに出カポートに接続されている。なお、ＥＣＵ２００のＲＯＭには、切替え弁１７０の切替えの要否を判定するために、エンジンの回転速度及びオイル温度の判定閾値が保管されている。

そこで、この切替え弁１７０の切替え制御手順の一例について、図３のフローチャートを参照して説明する。なお、この制御はエンジン１００の作動中、所定の周期で実行される。

制御がスタートすると、ステップＳ３０１において、オイル温度センサ２０４からの検出信号に基づくオイル温度Ｔ（℃）が所定の閾値Ｔref以上であるか否かが判定される。オイル温度Ｔが所定の閾値Tｒｅｆよりも高い、換言すると、高温側（Ｙｅｓ）であるときはステップＳ３０４に進み、第１の戻し通路１５１に流路を切り替えるべく切替え弁１７０が切替え作動される。

一方、オイル温度Ｔが所定の閾値Tｒｅｆよりも低い、換言すると、低温側（Ｎｏ）であるときはステップＳ３０２に進み、エンジン回転速度センサ２０２からの信号に基づくエンジン回転速度Ｎeが、所定の閾値Ｘ以上であるか否かが判定される。エンジン回転速度Ｎeが閾値Ｘより低い、換言すると、低回転側であるときはステップＳ３０３に進み、オイル戻し通路１５０の流路が第２の戻し通路１５２になるように、切替え弁１７０が切替え作動される。また、エンジン回転速度Ｎeが閾値Ｘより高い、換言すると、高回転側であるときは、オイル温度Ｔが所定の閾値Tｒｅｆよりも高いときと同じように、ステップＳ３０４に進み、第１の戻し通路１５１に流路を切り替えるべく切替え弁１７０が切替え作動される。

このように、第２の実施形態においては、燃料の揮発性が高いオイルの高温時（Ｔ≧Ｔｒｅｆ）には第１の戻し通路１５１に切替え弁１７０により切り替えられるので、オイルパン１４０のオイル（油）中への静かな戻しによって必要以上の気泡率の増加が抑制される。そして、燃料の揮発性の劣るオイルの低温時（Ｔ＜Ｔｒｅｆ）であって、エンジンの低回転速度時には、油面より上からの落下によりオイルの攪拌が促進される。また、燃料の揮発性の劣るオイルの低温時であってもエンジンの高回転速度時には油中へ戻されて、オイル循環量の多いエンジンの高回転速度時における過剰な攪拌が抑制されるのである。したがって、エンジンの全回転速度領域において、オイル中の燃料成分の速やかな揮発と気泡率の低減とが図れる。

本発明に係るエンジンの潤滑装置の第１の実施形態を示す模式図である。本発明に係るエンジンの潤滑装置の第２の実施形態を示す模式図である。本発明に係るエンジンの潤滑装置の第２の実施形態の切替え制御手順の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１００エンジン本体
１１０シリンダブロック
１２０シリンダヘッド
１４０オイルパン
１５０オイル戻し通路
１５１第１の戻し通路
１５２第１の戻し通路
１６０切替え弁（サーモスタット）
１７０切替え弁（電子制御式）
２００電子制御ユニット（ＥＣＵ）
２０２エンジン回転速度センサ
２０４オイル温度センサ

Claims

エンジンのシリンダヘッドからシリンダブロック下部に設けられたオイルパンへのオイル戻し通路が、切替え弁を介して、オイルパン内の油中に開口する第１の戻し通路と、油面より上に開口する第２の戻し通路とに切替え可能に構成されていることを特徴とするエンジンの潤滑装置。
前記切替え弁は、オイルの温度に応じて切り替わるサーモスタットであり、オイルの高温時に第１の戻し通路に切り替えることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの潤滑装置。
前記切替え弁は、オイルの温度及びエンジンの回転速度に応じて切り替えられ、オイルの高温時には第１の戻し通路、オイルの低温時であってエンジンの低回転速度時には第２の戻し通路、及びオイルの低温時であってエンジンの高回転速度時には第１の戻し通路に、それぞれ、切り替えられることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの潤滑装置。