JP2010071221A

JP2010071221A - エンジン構造

Info

Publication number: JP2010071221A
Application number: JP2008240711A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Yamashita; 健一山下
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2008-09-19
Filing date: 2008-09-19
Publication date: 2010-04-02

Abstract

【課題】エンジンの動弁系及びピストン・クランク系にそれぞれ適した粘度の潤滑油を供給して、自動車用エンジンにおけるエンジン機関摩擦損失を低減し、エンジンの燃費を低減し得るエンジン構造を提供する。
【解決手段】シリンダブロック１２に設けられ、第一潤滑油を貯留する第一油溜２４と、第一油溜２４からピストン・クランク系２３に上記第一潤滑油を供給する第一潤滑油供給通路２５と、シリンダヘッド１１に設けられ、粘度が上記第一潤滑油の粘度よりも高い第二潤滑油を貯留する第二油溜２６と、第二油溜２６から動弁系２２に上記第二潤滑油を供給する第二潤滑油供給通路２７とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジン構造に関し、詳しくはエンジンの各部品に潤滑油を供給するエンジン構造に関する。

エンジンの内部において潤滑油により潤滑及び冷却しなければならない部品としては、図２に示すように、ロッカーアームａ、カム軸ｂ、ピストンｃ、ピストンピンｄ、クランクピンｅ、クランクシャフトメインベアリングｆ等がある。潤滑油には潤滑と冷却の働きがあるが、ピストンｃを除けば潤滑の役目の方が大きい。一般的なエンジンにおいては、潤滑油はエンジンの底部に設けられるオイルパンに貯留され、クランク軸の回転により駆動される油ポンプによって潤滑油が各部品に供給されるようになっており、エンジンの潤滑油経路は一系統でエンジンの内部を潤滑油が循環している（特許文献１等参照）。

特開２００８−１０６７０１号公報

エンジンの内部に潤滑油経路を一系統しか持たないことから、当然のことながらエンジンの内部には一種類の潤滑油を循環させることしかできない。ところが、油潤滑の状態はいろいろ変化するために各部品が一種類の潤滑油で最適に潤滑されることはない。

近年、エンジンに対する燃費低減の要求は増すばかりであり、低フリクション化のために潤滑油の低粘度化の必要性が大きくなってきた。ところが、動弁系の部品である口ッカーアームａ及びカム軸ｂの潤滑では接触面圧が他の部品と比べて著しく高いことから、潤滑油の低粘度化を行うと動弁系の部品間に油膜が形成されにくくなり磨耗が進むことになってしまう。このことから、エンジンの潤滑油の低粘度化が進まないのが現状である。

そこで、本発明の目的は、エンジンの動弁系及びピストン・クランク系にそれぞれ適した粘度の潤滑油を供給して、自動車用エンジンにおけるエンジン機関摩擦損失を低減し、エンジンの燃費を低減し得るエンジン構造を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、エンジンのシリンダブロックに設けられ、第一潤滑油を貯留する第一油溜と、該第一油溜から上記エンジンのピストン・クランク系に上記第一潤滑油を供給する第一潤滑油供給通路と、上記エンジンのシリンダヘッドに設けられ、粘度が上記第一潤滑油の粘度よりも高い第二潤滑油を貯留する第二油溜と、該第二油溜から上記エンジンの動弁系に上記第二潤滑油を供給する第二潤滑油供給通路とを備えたものである。

上記第一潤滑油供給通路に設けられ、上記エンジンのピストン・クランク系側に上記第一潤滑油を圧送する第一油ポンプと、上記第二潤滑油供給通路に設けられ、上記エンジンの動弁系側に上記第二潤滑油を圧送する第二油ポンプとを備えても良い。

本発明によれば、エンジンの動弁系及びピストン・クランク系にそれぞれ適した粘度の潤滑油を供給して、自動車用エンジンにおけるエンジン機関摩擦損失を低減し、エンジンの燃費を低減し得るという優れた効果を奏する。

以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

図１は、本発明の一実施形態に係るエンジン構造の概略図である。

図１中、１１はエンジン（例えば、ディーゼルエンジン）のシリンダヘッド、１２はエンジンのシリンダブロック、１３はロッカーアーム軸（ロッカーアームシャフト）、１４はロッカーアーム、１５はカム軸（カムシャフト）、１６はカム、１７はピストン、１８はピストンピン、１９はコンロッド（コネクティングロッド）、２０はクランク軸（クランクシャフト）、２１はクランクピンである。

ロッカーアーム軸１３、ロッカーアーム１４、カム軸１５及びカム１６等が動弁系２２を構成し、ピストン１７、ピストンピン１８、コンロッド１９、クランク軸２０及びクランクピン２１等がピストン・クランク系２３を構成する。動弁系２２は、エンジンの吸気弁及び排気弁を駆動するものであり、ピストン・クランク系２３は、ピストン１７の往復運動をクランク軸２０の回転運動へと変換する機構である。

図１に示すように、本実施形態に係るエンジン構造１０では、潤滑油経路を、ピストン・クランク系２３の潤滑のための第一潤滑油経路２３ａと、動弁系２２の潤滑のための第二潤滑油経路２２ａとの二系統設けている。第一潤滑油経路２３ａは、シリンダブロック１２に設けられ、第一潤滑油を貯留する第一油溜２４と、第一油溜２４からピストン・クランク系２３に上記第一潤滑油を供給する第一潤滑油供給通路２５とを有する。第二潤滑油経路２２ａは、シリンダヘッド１１に設けられ、粘度が上記第一潤滑油の粘度よりも高い第二潤滑油を貯留する第二油溜２６と、第二油溜２６から動弁系２２に上記第二潤滑油を供給する第二潤滑油供給通路２７とを有する。

第一潤滑油供給通路２５には、第一油溜２４側から、第一潤滑油に混入した異物（金属粉等）を取り除く油こし（ストレーナ）２８、ピストン・クランク系２３側に第一潤滑油を圧送する第一油ポンプ（オイルポンプ）２９、第一潤滑油の汚れを取り除く油フィルタ（オイルフィルタ）３０、第一潤滑油を冷却するオイルクーラ３１、シリンダブロック１２に長手方向に沿って設けられた給油管（メインギャラリー）３２が順次配設されている。第一油ポンプ２９は、クランク軸２０の後端部に歯車等を介して接続されており、クランク軸２０の回転により駆動されるようになっている。

第一潤滑油供給通路２５には、第一潤滑油供給通路２５から分岐し、油フィルタ３０及びオイルクーラ３１をバイパスするバイパス通路３３が接続されており、バイパス通路３３には、バイパス弁３４が設けられている。バイパス弁３４は、第一潤滑油供給通路２５を流れる第一潤滑油の温度が所定温度以下で開とされ、第一油ポンプ２９を通過した第一潤滑油の一部をバイパス通路３３を介して油フィルタ３０及びオイルクーラ３１下流の第一潤滑油供給通路２５に流すようになっている。

また、第一油ポンプ２９と油フィルタ３０との間の第一潤滑油供給通路２５には、リリーフ通路３５が接続されており、リリーフ通路３５には、油圧調整弁（リリーフ弁）３６が設けられている。油圧調整弁（リリーフ弁）３６は、第一油ポンプ２９を通過した第一潤滑油の圧力が所定圧力以上で開となり、第一油ポンプ２９を通過した第一潤滑油の一部をリリーフ通路３５を介して第一油溜２４へと戻すようになっている。

本実施形態では、第一油溜２４は、シリンダブロック１２の下部に取り付けられた油受け３７から構成されている。

第一潤滑油供給通路２５を介してピストン・クランク系２３（ピストン１７、ピストンピン１８、コンロッド１９、クランク軸２０及びクランクピン２１等）に供給される第一潤滑油は、比較的低粘度のものが用いられる。ピストン・クランク系２３の潤滑においては、低フリクション化のためにピストン１７とシリンダボア（図示せず）との間等に形成される油膜は比較的薄いことが望ましく、潤滑油（第一潤滑油）の粘度が比較的低いことが好ましいからである。

第二潤滑油供給通路２７には、動弁系２２側に第二潤滑油を圧送する第二油ポンプ（オイルポンプ）３８が配設されている。第二油ポンプ３８は、カム軸１５の後端部に接続されており、カム軸１５の回転により駆動されるようになっている。

本実施形態では、第二油溜２６は、第二油ポンプ３８の直下のシリンダヘッド１１に凹設された凹部３９から構成されている。また、第二油溜２６（凹部３９）の底部には、磁石（永久磁石）４０が配設されており、部品の摩耗により第二潤滑油に混入した若干の金属粉が磁石４０で収集される。動弁系２２の潤滑では潤滑油の汚れの進みが比較的遅いことから、油フィルタを必ずしも第二潤滑油供給通路２７に設ける必要はなく、油フィルタは省略できる。

第二潤滑油供給通路２７を介して動弁系２２（ロッカーアーム軸１３、ロッカーアーム１４、カム軸１５及びカム１６等）に供給される第二潤滑油は、比較的高粘度のものが用いられる。動弁系２２の潤滑においては、摩耗防止のためにロッカーアーム１４とカム１６との間等に形成される油膜は比較的厚いことが望ましく、潤滑油（第二潤滑油）の粘度が比較的高いことが好ましいからである。

本実施形態の作用を説明する。

まず、第一油溜２４に貯留された第一潤滑油は、第一油ポンプ２９により第一潤滑油供給通路２５を介して給油管３２に圧送される。給油管３２まで圧送された第一潤滑油はクランク軸２０に供給される。第一潤滑油は、クランク軸２０に設けられた油通路（油穴）４１を通じて、コンロッド１９及びクランクピン２１等に供給される。また、第一潤滑油は、クランク軸２０やコンロッド１９等の回転によって飛散されることで、ピストン１７及びピストンピン１８等に供給される。

ピストン・クランク系２３（ピストン１７、ピストンピン１８、コンロッド１９、クランク軸２０及びピストンピン２１等）の潤滑及び冷却を行った第一潤滑油は、クランク軸２０の下方の第一油溜２４（油受け３７）に回収されるようになっている。

他方、第二油溜２６に貯留された第二潤滑油は、第二油ポンプ３８により第二潤滑油供給通路２７を介してロッカーアーム軸１３の内部に設けられた油通路（油穴）（図示せず）に圧送される。ロッカーアーム軸１３の内部に長手方向に沿って設けられた油通路（油穴）まで圧送された第二潤滑油はカム軸１５に供給される。また、第二潤滑油は、カム軸１５等の回転によって飛散されることで、ロッカーアーム軸１３、ロッカーアーム１４及びカム１６等に供給される。

動弁系２２（ロッカーアーム軸１３、ロッカーアーム１４、カム軸１５及びカム１６等）の潤滑を行った第二潤滑油は、第二油ポンプ３８の直下の第二油溜２６（凹部３９）に回収されるようになっている。

本実施形態では、シリンダブロック１２に設けられ、第一潤滑油を貯留する第一油溜２４と、第一油溜２４からピストン・クランク系２３に上記第一潤滑油を供給する第一潤滑油供給通路２５と、シリンダヘッド１１に設けられ、粘度が上記第一潤滑油の粘度よりも高い第二潤滑油を貯留する第二油溜２６と、第二油溜２６から動弁系２２に上記第二潤滑油を供給する第二潤滑油供給通路２７とを備えるため、動弁系２２及びピストン・クランク系２３にそれぞれ適した粘度の潤滑油を供給することができる。動弁系２２及びピストン・クランク系２３にそれぞれ適した粘度の潤滑油を供給することによって、自動車用エンジンにおけるエンジン機関摩擦損失を低減し、エンジンの燃費を低減し得る。

特に、本実施形態によれば、ピストン・クランク系２３の潤滑に比較的低粘度の第一潤滑油を用いることにより、エンジンの燃費を大幅に向上させると共に、エンジンの低温始動性を改善することが可能となり、動弁系２２の潤滑に比較的高粘度の第二潤滑油を用いることにより、ロッカーアーム１４やカム軸１５等の摩耗を低減させることが可能となる。

また、本実施形態では、第一潤滑油供給通路２５に設けられ、ピストン・クランク系２３側に上記第一潤滑油を圧送する第一油ポンプ２９と、第二潤滑油供給通路２７に設けられ、動弁系２２側に上記第二潤滑油を圧送する第二油ポンプ３８とを備えるため、動弁系２２及びピストン・クランク系２３にそれぞれ所望の量の潤滑油を供給することができる。

また、本実施形態では、第二潤滑油を貯留する第二油溜２６（凹部３９）は既存のシリンダヘッド１１粗材構造で構成したため、新たにオイルパン等を設ける必要がない。また、第二潤滑油を貯留する第二油溜２６（凹部３９）をシリンダヘッド１１に設けたため、シリンダヘッド１１からシリンダブロック１２に潤滑油を落とすための経路（シリンダブロック１２内の油落しの穴）を省略することができる。

また、第二潤滑油は油の劣化の進行が遅いことから、交換の頻度を大幅に減らすことができる。

また、第一潤滑油は既存のエンジンに比べ油量が少ないことから、交換経費を大幅に低減できる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず他の様々な実施形態を採ることが可能である。

例えば、動弁系２２はカム１６がロッカーアーム１４を介して吸気弁或いは排気弁を押すロッカーアーム式のものには限定はされず、カム１６が直接吸気弁或いは排気弁を押す直動式のものであっても良い。

図１は、本発明の一実施形態に係るエンジン構造の概略図である。図２は、エンジン内部の油潤滑部品を示す図である。

符号の説明

１０エンジン構造
１１シリンダヘッド
１２シリンダブロック
２２動弁系
２３ピストン・クランク系
２４第一油溜
２５第一潤滑油供給通路
２６第二油溜
２７第二潤滑油供給通路
２９第一油ポンプ
３８第二油ポンプ

Claims

エンジンのシリンダブロックに設けられ、第一潤滑油を貯留する第一油溜と、該第一油溜から上記エンジンのピストン・クランク系に上記第一潤滑油を供給する第一潤滑油供給通路と、上記エンジンのシリンダヘッドに設けられ、粘度が上記第一潤滑油の粘度よりも高い第二潤滑油を貯留する第二油溜と、該第二油溜から上記エンジンの動弁系に上記第二潤滑油を供給する第二潤滑油供給通路とを備えたことを特徴とするエンジン構造。
上記第一潤滑油供給通路に設けられ、上記エンジンのピストン・クランク系側に上記第一潤滑油を圧送する第一油ポンプと、上記第二潤滑油供給通路に設けられ、上記エンジンの動弁系側に上記第二潤滑油を圧送する第二油ポンプとを備えたエンジン構造。