JP2009062826A - 内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】オイルパンに貯留される潤滑油の油量を検出するアッパーレベルセンサの内、フロート式のものでは、フロートの位置が高くなると、内燃機関の稼働部品、例えばオイルパンの上に位置するクランク軸に干渉する場合があり、その取付位置の設定が難しく、またオイルパンを小型にすることも難しかった。
【解決手段】潤滑油を貯留するオイルパンを備えてなる内燃機関において、潤滑油に浮くフロートを備えオイルパン内に設けられて潤滑油の油量を検出するフロート式油量検出器と、フロート式油量検出手段から出力される信号に基づいて機関稼働中に潤滑油の油量を検出する検出手段とを備えてなり、フロート式油量検出器は、機関稼働中における潤滑油の上限油量位置を検出する位置に設けられ、フロートが上限油量位置よりも浮き上がることを規制する停止部材を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、クランクケースの下側にオイルパンを有する内燃機関に関するものである。

従来、シリンダヘッド、シリンダブロック、クランクケース、オイルパンを備え、シリンダブロック内をピストンが往復動することにより、クランクケース内のクランク軸が回転する内燃機関においては、オイルパンに潤滑油（エンジンオイル）が貯留してあり、機関稼働中は潤滑油がピストンやクランク軸などに供給されるようになっている。このよううな内燃機関の内、燃料をシリンダ内に直接噴射するものでは、シリンダの内壁に燃料が付着することがある。付着した燃料は、ピストンが降下する際に削り取られ、潤滑油に混入する。潤滑油に混入した燃料は、潤滑油の油量を増加させるとともに潤滑油を希釈するものである。このため、潤滑油の希釈の状態を潤滑油の油量の増減に基づいて検出するように、オイルパンの内部に油量センサを設け、その油量センサが出力する信号により、潤滑油の希釈の程度を検出している。

例えば特許文献１に開示されたもののように、排気ガスに含まれる粒子状物質（以下、ＰＭと称す）を捕集するＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）の目詰まりを解消するために噴射されるポスト噴射による燃料により、上述したような潤滑油の希釈が生じる場合に、オイルパン内の潤滑油の液面レベルが所定の上限レベルを超えたときにＯＮとなるアッパーレベルセンサを備えるものが知られている。この特許文献１のものでは、アッパーレベルセンサがＯＮした場合に、内燃機関の出力を下げる側に制御するように構成されているものである。
特開２００６−２８３７０９号公報

ところが、このような構成のものであると、アッパーレベルセンサは、潤滑油が上限レベルを超える量になった場合に作動するので、フロート式のものでは、フロートの位置が高くなり、内燃機関の稼働部品、例えばオイルパンの上に位置するクランク軸に干渉する場合がある。このような不具合を解消するためには、オイルパンを大きなものにする必要があるが、潤滑油の容量が増加し、経済的ではなかった。一方、オイルパンを小型にして、上述のような干渉を防止しようとすると、オイルパン内に貯留する潤滑油の容量を減少させて、液面を低下させる必要がある。

ところで、オイルパン内における潤滑油の液面は、内燃機関の稼働時と停止時とにおいて変化するものである。前述のようなアッパーレベルセンサで、内燃機関の停止時の潤滑油の潤滑油が希釈された場合を検出しようとすると、取り付ける位置によってはコネクティングロッドの下端の回転軌跡に接触することとなった。

そこで本発明は、このような不具合を解消することを目的としている。

すなわち、本発明の内燃機関は、潤滑油を貯留するオイルパンを備えてなる内燃機関において、潤滑油に浮くフロートを備えオイルパン内に設けられて潤滑油の油量を検出するフロート式油量検出器と、フロート式油量検出手段から出力される信号に基づいて機関稼働中に潤滑油の油量を検出する検出手段とを備えてなり、フロート式油量検出器は、機関稼働中における潤滑油の上限油量位置を検出する位置に設けられ、フロートが上限油量位置よりも浮き上がることを規制する停止部材を有することを特徴とする。

このような構成によれば、内燃機関を停止すると、機関内部を潤滑していた潤滑油がオイルパンに戻り、オイルパン内の潤滑油の油量が機関稼働時における上限油量位置より増加しフロートを押し上げるが、押し上げられたフロートは停止部材によりそれ以上上に行くことがない。この結果、フロートが機関内部の可動部分と干渉することを回避し得るものである。これにより、オイルパンを小型化しても潤滑油の油量を確保することが可能になり、機関全体を小型化することに寄与するものとなる。

本発明の内燃機関としては、シリンダと、シリンダ内を往復作動するピストンを備えてなり、ピストンが上死点よりも下側にある場合にシリンダ内に直接燃料を噴射する型式のものが好ましく、このような型式のものに対しては、フロート式油量検出器は、少なくとも潤滑油の油量の上限を検出する型式のものが好ましい。このような燃料を直接シリンダ内に噴射する型式のものでは、燃料とシリンダ内壁に付着することで潤滑油が希釈されやすいので、機関稼働中に潤滑油の全体の油量が増加し潤滑油の油面が上昇しやすいが、このような油面の上昇を的確に検出し、潤滑油の希釈を検出することに適用させることが可能になる。

このようなフロート式油量検出器としては、フロートが上限位置に達した際に信号を出力するものであり、規定量の潤滑油を貯留している場合に機関停止状態においてフロートが上限位置に位置するものが好適である。このような構成のフロート式油量検出器であれば、機関停止時に、信号を確認することによりフロート式油量検出器自体の故障又は油量の不足を検出することが可能になる。

本発明は、以上説明したような構成であり、内燃機関を停止すると、機関内部を潤滑していた潤滑油がオイルパンに戻り、オイルパン内の潤滑油の油量が機関稼働時における上限油量位置より増加しフロートを押し上げるが、押し上げられたフロートは停止部材によりそれ以上上に行くことがない。この結果、フロートが機関内部の可動部分と干渉することを回避し得るものである。したがって、オイルパンを小型化しても潤滑油の油量を確保することができ、機関全体を小型化することができる。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。

この実施形態の内燃機関は、排気経路に設けられる排気ガス浄化装置へ燃料成分の供給を行うために、ピストンが上死点よりも下側にある場合に、言い換えると排気行程や膨張行程において、シリンダ内に直接燃料を噴射する四気筒のディーゼルエンジン１で、フロート式油量検出器たる油量センサ（以下、上限センサと称する）２及びその取付位置以外は、この分野で公知のものである。すなわち、シリンダヘッドカバー（図示しない）、シリンダヘッド（図示しない）、シリンダブロック３、オイルパン４を備え、さらにシリンダブロック３内に往復動可能に配置されるピストン５、クランクケース部分に回転可能に支持されるクランク軸６、ピストン５の往復動をクランク軸６に伝達するコネクティングロッド７などを基本的に備えるものである。

オイルパン４は、シリンダブロック３のクランクケース部分の下側に設けられるもので、潤滑油が貯留される。そして、オイルパン４には、貯留されている潤滑油の上限を検出する上限センサ２と潤滑油の下限を検出する下限センサ８とが取り付けてある。

上限センサ２は、磁性材料を含んで潤滑油に浮くフロート９と、フロート９を案内するガイド体１０と、ガイド体１０の内部に配置されフロート９の接近により信号を出力する近接スイッチ（リードスイッチ）と、ガイド体１０の上端に配置されてフロート９の上昇を規制する停止部材１１とを備えている。この上限センサ２は、機関稼働中における潤滑油の上限油量位置Ｐ１を検出する位置に設けられる。

すなわち、上限油量位置Ｐ１とは、潤滑油が燃料により希釈された場合に、その希釈の許容上限の潤滑油の油量により形成される油面の位置に基づくものである。この上限油量位置Ｐ１となる潤滑油の油量は、機関停止により潤滑油がオイルパン４に戻った際に、潤滑油の油面が上昇し、その油面がコネクティングロッド７の下端の回転軌跡に達する潤滑油の油量に基づいて設定してある。この場合、コネクティングロッド７の下端が、希釈により増えた潤滑油による油面（以下、希釈上限油面と称する）Ｐ２に部分的に浸漬するものであってよい。なお、上限油量位置Ｐ１は、潤滑油が全く希釈されていない場合の、機関停止時の潤滑油の油面にほぼ匹敵するものである。

近接スイッチは、フロート９が近接スイッチの設けてある配設位置に対応する位置に移動した場合に作動するものである。この近接スイッチは、常時、つまり上記配設位置に対応する位置に移動していない場合は開成しており、フロート９がその位置まで移動した場合に閉成する構成である。なお、近接スイッチは、この逆の構成、つまり常時閉成しており、フロート９がその位置まで移動した場合に開成するものであってもよい。したがって、近接スイッチは、作動することにより、作動する前と異なる接点信号を出力するものである。

停止部材１１は、フロート９の上昇を規制するものであれば、特にその形状や材質は限定されるものではなく、ガイド体１０と一体に形成されるものであってもよい。停止部材１１は、フロート９が上述した上限油量位置Ｐ１に少なくとも停止するように配置されておればよく、上限油量位置Ｐ１より下がることなくその上側の近傍の位置に配置されるものであってもよい。

下限センサ８は、潤滑油の油量の下限量を検出するもので、構造的には上述の上限センサ２と同じものである。潤滑油の下限量は、オイルストレーナの下端が常時浸漬するようにして設定してある。この下限センサ８は、機関稼働時に潤滑油の油面が低下した場合に、例えば閉成状態から開成状態に切り替わることにより、潤滑油の油量が下限量を下回ったことを検出する信号を出力するものである。

上述した上限センサ２及び下限センサ８は、ディーゼルエンジン１の稼働状態を制御する電子制御装置に電気的に接続されている。電子制御装置は、上限センサ２及び下限センサ８それぞれから出力される信号に基づいて潤滑油の油量を検出あるいは判定するものである。したがって、電子制御装置が、それぞれのセンサから出力される信号に基づいて機関稼働中に潤滑油の油量を検出する検出手段を構成するものである。なお、電子制御装置には、ディーゼルエンジン１の稼働状態を制御するために、エンジン回転数を検出する回転数センサ、冷却水温を検出する温度センサ、アクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサ等が電気的に接続されるものである。

このような構成において、ディーゼルエンジン１の稼働中の潤滑油の油量検出は、例えばエンジン回転数と水温とが所定の範囲にある場合に実施するものである。なお、冷却水温に代えて、潤滑油の油温を採用するものであってもよい。ディーゼルエンジン１が稼働している場合に、上限センサ２が作動しておらず、かつ下限センサ８が作動している場合は、潤滑油は希釈されていないと判定する。これに対して、下限センサ８が作動しており、かつ上限センサ２が作動している場合は、潤滑油が上限（最大限）まで希釈されていると判定する。すなわち、ディーゼルエンジン１の稼働中にあっては、停止している場合に比較して、潤滑油が各部に循環される油量分だけ、オイルパン４に残留する油量が減少する。したがって、規定量の潤滑油つまり希釈されていない潤滑油の油量であれば、その油面つまり無希釈油面Ｐ３は上限油量位置Ｐ１と下限油面Ｐ４との間となり、上限センサ２は作動しない。一方、潤滑油の希釈が進行すると油量が増え、上限センサ２が作動するものである。このような潤滑油の油量に設定しておくことで、燃料が潤滑油に混入することを抑制することができるものである。

これに対して、ディーゼルエンジン１が停止している場合は潤滑油が、オイルパン４に戻ってくるので潤滑油の油面が上昇する。潤滑油の油面が上昇することにより、上限センサ２のフロート９は稼働時に比較して持ち上げられる。この場合に、潤滑油が希釈されていなければ、上述したように潤滑油の油面は上限油量位置Ｐ１にほぼ等しいので、上限センサ２は作動して信号を出力する。また、潤滑油が希釈されている場合にあっても、燃料が混合して潤滑油の油量が増加しているので、油面が希釈上限油面Ｐ２まで上昇して、上限センサ２は潤滑油に浸漬した状態で作動する。そしてこのようにディーゼルエンジン１が停止している場合、潤滑油の油面が希釈上限油面Ｐ２のコネクティングロッド７の下端あるいはその近傍に達していても、上限センサ２は停止部材１１を備えているので、フロート９は上限油量位置Ｐ１において静止するものである。

これに対して、上限センサ２が信号を出力しない場合は、潤滑油の不足又は上限センサ２の故障を判断する。この場合に、ディーゼルエンジン１を始動し、下限センサ８が作動しなければ、上限センサ２の故障と判断するものである。すなわち、ディーゼルエンジン１が稼働することにより、オイルパン４に貯留されていた潤滑油が各部に循環されるので、オイルパン４に残留する潤滑油の油量は減少する。この時、下限センサ８が作動している場合は、潤滑油の油量不足を判定する。一方、稼働中に下限センサ８が作動していない場合は、上限センサ２の故障と判定するものである。

このように、上限センサ２は、停止部材１１を備えて、機関稼働中における潤滑油の上限油量位置Ｐ１を検出する位置に設けられるので、ガイド体１０の上端がコネクティングロッド７やクランク軸６などに干渉することがない。したがって、潤滑油の油量を十分に確保することができて小容量のオイルパン４にすることができる。このようにオイルパン４を小型化することにより、ディーゼルエンジン１自体を小型化することができる。

なお、上述の実施形態においては、内燃機関としてディーゼルエンジンを説明したが、火花点火式、つまりガソリンを燃料とするレシプロエンジンで、燃料をピストンが上死点よりも下側にある場合にシリンダ内に直接燃料を噴射する型式のものであってもよい。

その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

本発明の実施形態を示す部分省略断面図。

符号の説明

１…ディーゼルエンジン
２…油量センサ
４…オイルパン
Ｐ１…上限油量位置

Claims (3)

1. 潤滑油を貯留するオイルパンを備えてなる内燃機関において、
   潤滑油に浮くフロートを備えオイルパン内に設けられて潤滑油の油量を検出するフロート式油量検出器と、
   フロート式油量検出手段から出力される信号に基づいて機関稼働中に潤滑油の油量を検出する検出手段とを備えてなり、
   フロート式油量検出器は、機関稼働中における潤滑油の上限油量位置を検出する位置に設けられ、フロートが上限油量位置よりも浮き上がることを規制する停止部材を有する内燃機関。
2. シリンダと、シリンダ内を往復作動するピストンを備えてなり、ピストンが上死点よりも下側にある場合にシリンダ内に直接燃料を噴射する型式であり、
   フロート式油量検出器は、少なくとも潤滑油の油量の上限を検出する型式のものである請求項１記載の内燃機関。
3. フロート式油量検出器は、フロートが上限位置に達した際に信号を出力するものであり、規定量の潤滑油を貯留している場合に機関停止状態においてフロートが上限位置に位置する請求項２記載の内燃機関。

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