JP2010209690A - 内燃機関の潤滑装置 - Google Patents

Abstract

【課題】オイル配管の出口から排出されるオイルにオイル劣化抑制効果を与える。
【解決手段】本発明によれば、長手方向の所定位置にオイルを排出するための出口６が設けられたオイル配管２と、出口６を覆い且つアルカリ性物質を含む多孔性のフィルム７とを備える内燃機関の潤滑装置が提供される。オイル配管２の出口６からオイルが排出される際、オイルがフィルム７を透過するので、オイル中の酸性物質を、フィルムに含まれるアルカリ性物質により中和することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関の潤滑装置に係り、特に、新規なフィルムを用いてオイルの劣化を抑制する装置に関する。

自動車用等の内燃機関において、潤滑油たるオイルの劣化を抑制し、オイルのライフを長期化すると共にオイル交換の頻度を少なくする要請が常に存在する。オイルは使用につれスラッジが徐々に混入し、このスラッジが混入したオイルは粘度増加や添加剤消費により、潤滑剤として十分に機能しにくくなる。このため、オイル中へのスラッジ混入を可能な限り抑制する必要がある。

スラッジは、燃料中に含まれるオレフィンやアロマなどと、ブローバイガス若しくは燃焼ガスに含まれるＮＯｘやＳＯｘと、水とを主成分とし、これら主成分が熱や酸の力で反応し、スラッジプリカーサやスラッジバインダといった前駆物質を経て生成される。スラッジは視覚的には泥或いはヘドロ状の物質である。

特に、内燃機関内部で結露等によって生じる水と、ブローバイガス中に含まれるＮＯｘやＳＯｘとの反応によってできる酸性物質が、スラッジを生成する際の触媒となる。かかる酸性物質のオイルへの混入は、スラッジの生成を促進し、オイルの劣化を加速すると共に、潤滑油の各機能を低下させる。

従来、この酸性物質への対策として、特許文献１においては、アルカリ性物質を含むスラッジ抑制層を、液体としてのオイルが常時行き渡らず且つ気体としてのオイルミストが接触される部位の表面に形成している。これによると、前記酸性物質をアルカリ性物質により中和させることができ、これを以て当該部位の表面にスラッジが生成又は付着されるのを抑制することができる。

特開２００８−１２１４７４号公報

ところで、内燃機関においては、オイルを各部に供給するためのオイル配管が設置され、オイル配管の長手方向の所定位置にオイルを排出するための出口が設けられる場合がある。この場合、オイル配管の出口から排出されるオイルは、オイル劣化抑制について何等無対策のまま排出されてしまう。

そこで本発明は、上述の課題に鑑みて創案され、その目的は、オイル配管の出口から排出されるオイルにオイル劣化抑制効果を与え得る内燃機関の潤滑装置を提供することにある。

本発明の一の形態によれば、長手方向の所定位置にオイルを排出するための出口が設けられたオイル配管と、前記出口を覆い且つアルカリ性物質を含む多孔性のフィルムとを備えることを特徴とする内燃機関の潤滑装置が提供される。

これによれば、オイル配管の出口からオイルが排出される際、オイルがフィルムを透過する。よってオイル中の酸性物質を、フィルムに含まれるアルカリ性物質と反応させて中和、除去することができる。これにより酸性物質を実質的に含まないオイルを排出させることができ、オイルの劣化を抑制することができる。

好ましくは、前記出口に設けられたメッシュ部材を更に備え、前記フィルムが、前記メッシュ部材の内周面を覆う。

フィルムは薄膜状であり、それ自体強度の低いものである。この好ましい形態によれば、メッシュ部材によりフィルムの強度不足を補うことができる。すなわち、出口からのオイル排出時に半径方向外側に押されるフィルムを、メッシュ部材により半径方向外側から支持することができる。よって、フィルムの破れ等を防止して耐久性を向上できる。

好ましくは、前記出口が、前記オイル配管の全周に亘って延在される。これによりオイルはフィルムを透過しつつ全周から放射状に排出される。

好ましくは、前記オイル配管が、カムシャフトにその上方からオイルを供給するシャワーパイプをなす。

好ましくは、前記フィルムが、可撓性を有する。このことによって設置対象面の形状にフィルムが容易に追従できるようになり、設置場所の自由度が高まる。

好ましくは、前記フィルムが、樹脂をさらに含む。このことによってフィルムの自己形状保持性を容易に確保可能となる。

本発明によれば、オイル配管の出口から排出されるオイルにオイル劣化抑制効果を与えることができるという、優れた効果が発揮される。

本発明の実施形態に係る潤滑装置の概略図である。 平らな薄膜状フィルムの斜視図である。 図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。 走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によるフィルムの拡大表面図である。 走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によるフィルムの拡大断面図であり、図４より高倍率のものである。 変形例を示す図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。

以下、本発明の好適実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

図１に、本実施形態に係る内燃機関の潤滑装置を示す。図示するように、本実施形態の潤滑装置は、カムシャフト１にその上方からオイルを給油するオイル配管としてのシャワーパイプ２を備えている。シャワーパイプ２は、ヘッドカバー３内に配置され、カムシャフト１の上方で且つヘッドカバー３の下方にそれぞれ離間して設けられ、カムシャフト１の長手方向に延びるとともに、ヘッドカバー３に図示しない支持部材を介して支持されている。

カムシャフト１は、吸気用または排気用であると共に１気筒当たりに対をなす二つずつのカムロブ４を備え（図示例は３気筒分）、これらカムロブ４が図示しないロッカーアームを押動して吸気弁または排気弁を開閉駆動する。

シャワーパイプ２の一端（図中左端）にはジョイント５が接続され、シャワーパイプ２の他端（図中右端）は閉塞されている。そしてシャワーパイプ２の長手方向の所定位置、すなわち各カムロブ４に対応する長手方向の位置には、それぞれオイルを排出するための出口６が設けられている。出口６は、シャワーパイプ２に設けられた孔からなり、カムロブ４に向かってオイルを排出するよう下向きとされている。なお出口６から排出されるオイルを破線矢印で示す。特に、出口６は比較的小径とされ、オイルを噴射供給するようになっている。これによりカムロブ４の摺動部の他、カムロブ周辺の摺動部、例えば油圧式ラッシュアジャスターの摺動部等も潤滑可能となる。

ジョイント５には図示しないオイル配管を通じて下方からオイルが供給される。この供給されたオイルは、ジョイント５からシャワーパイプ２内に流入し、シャワーパイプ２内を一端側から他端側に向かって長手方向に流れる。なおこの長手方向の流れも図中破線矢印で示す。このシャワーパイプ２内を流れる過程で、オイルは各出口６からカムロブ４側に噴射供給される。噴射されたオイルはその慣性力と重力により落下してカムロブ周辺に降り注ぎ、各摺動部を潤滑する。

ところで、本実施形態は、各出口６にフィルムが設けられている点が特徴である。これについて以下詳しく説明する。

図２に、出口６の中心位置におけるシャワーパイプ２の断面を示す。図示するように、シャワーパイプ２の内周面にフィルム７が、出口６を覆うように設置されている。フィルム７は、詳しくは後述するが、多孔性でオイルを透過可能であり、またアルカリ性物質を含み、オイルを透過するときにオイル中の酸性物質を中和するようになっている。また出口６には、これを塞ぐようにメッシュ部材８が設けられている。メッシュ部材８は金属又は樹脂性の網からなり、フィルム７を透過したオイルを網の隙間から外部に排出する。なお排出されたオイルを破線矢印で示す。メッシュ部材８は、半径方向外側からフィルム７を支える役割をも果たし、フィルム７の強度不足を補っている。フィルム７はメッシュ部材８の内周面をも覆っている。

図３に、平らな薄膜状の形状を有するフィルム７を示す。フィルム７の厚さは例えば０．１〜１ｍｍ程度とされるが、調節可能である。フィルム７は図４および図５に示される如く多孔性であり、可撓性ないし柔軟性を有する。フィルム７は少なくともアルカリ性物質を含み、アルカリ性物質は例えば炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、酸化カルシウム、水酸化カリウム、水酸化バリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムが例示できるが、他の物質も使用可能である。またフィルム７は、アルカリ性物質同士を結合したりフィルム自体の強度を増すなどの目的で、樹脂が含まれている。樹脂は、熱硬化性樹脂および熱可塑性樹脂のいずれであってもよく、例えばポリウレタン、シリコン、変性シリコン、アクリル、フッ素樹脂、ポリ塩化ビニル、エポキシ、ポリエチレン、ポリプロピレンが例示できるが、他の樹脂も使用可能である。樹脂とアルカリ性物質とは分子間力により物理的に付着しており、化学的な結合はしていない。

このフィルム７は、可撓性ないし柔軟性を有するため比較的自由に曲げることができ、また自由な大きさ、形状に切断可能である。よってフィルム７を図２に示した如くシャワーパイプ２の内周面全体に設置する場合、フィルム７を予め小さめに丸めておいてシャワーパイプ２に差し込むことが可能である。フィルム７はシャワーパイプ２の内周面に接着剤により固定することが可能である。接着剤は耐油性、耐高温性及び耐振動性といった特性を備えるものが好ましく、具体的にはシリコーン樹脂系接着剤であるのが好ましい。

ここでフィルムの製造方法を説明すると、まずポリウレタン等の樹脂を、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等の水溶性有機溶剤で希釈する。このとき、フィルムの細孔の大きさを調整するため、界面活性剤を加えても良い。次に、この希釈された樹脂に、炭酸カルシウム等のアルカリ性物質を混ぜて混合物を生成し、当該混合物をよく攪拌する。

次に、こうしてできた混合物を型の表面に塗布し、塗膜を形成する。図３に示したような平板状フィルムを作製する場合、型は単なる平板、例えば平らなガラス板とすればよい。塗膜の厚さは調節可能である。

本実施形態のように、シャワーパイプ２の内周面全体にフィルム７を設置する場合には、シャワーパイプ２自体を型として用いてもよい。即ち、シャワーパイプ２の内部に混合物を流し込み、その後シャワーパイプ２から混合物を排出し、シャワーパイプ２の内周面全体に混合物を付着させて塗膜を形成する。

次いで、塗膜を水洗して、塗膜から有機溶剤を除去する。具体的には、先ず塗膜を型ごと水中に浸漬し、塗膜から有機溶剤を脱離させる。この脱離の際、有機溶剤が通る通り道が発泡形状となるので、当該発泡部分が最終製品における細孔となる。なお有機溶剤は水溶性なので容易に脱離可能である。加熱は不要である。図３に示したような平板状フィルムの場合には、この後、塗膜を型から外して再度湯又は水で洗い流し、型に接していた面の有機溶剤をも完全に除去するのが好ましい。そして次に、塗膜を乾燥させる。これにより最終製品としてのフィルムが完成する。

かかる製造方法から明らかなように、型の形状を変えることで、任意の形状を有するフィルムが作製可能である。

最終製品としてのフィルムにおけるアルカリ性物質の濃度が高いほど、高い中和作用が得られる。しかし、アルカリ性物質の濃度が高過ぎると、フィルムが自己形状を保持できなくなるほど脆くなり、崩壊することすらある。この中和作用と形状保持性のバランスについて、本発明者らの試験によれば、炭酸カルシウムとポリウレタンの組み合わせの場合、約７０ｗｔ％以下の炭酸カルシウム濃度であれば形状保持性を確保できることが判明している。よって、フィルムにおけるアルカリ性物質の濃度は約７０ｗｔ％以下であるのが好ましい。さらに、中和作用と形状保持性の最良バランスを得るためには、フィルムにおけるアルカリ性物質の濃度は約７０ｗｔ％であるのが好ましい。

図２に示すように、本実施形態の場合、シャワーパイプ２の内周面全体にフィルム７が貼付され、フィルム７が出口６を内側から覆っている。またメッシュ部材８は、出口６内に圧入または嵌合され、その周縁部が必要に応じて溶接や接着剤等で出口６の内壁に固定されている。前述したようにフィルム７は薄膜状で比較的柔らかいものであり、強度不足が懸念されるため、これを補うためにメッシュ部材８が設けられている。フィルム７はメッシュ部材８の内周面に密着され、接着剤で接着されるのが好ましい。こうして、出口６からのオイル排出時に半径方向外側に押されるフィルム７を、メッシュ部材８により半径方向外側から支持することが可能となり、フィルム７の破れ等を防止して耐久性を向上できる。

次に、本実施形態の作用効果を説明する。

エンジンの内部においては、ブローバイガス中に含まれるＮＯｘ及びＳＯｘと、結露等によって発生したりブローバイガス中に含まれたりする水との反応によって、硝酸ＨＮＯ_３及び硫酸Ｈ_２ＳＯ_４といった酸性物質が発生し、この酸性物質がスラッジを誘発すると共に、オイルを酸化させて劣化させる。そしてこの酸性物質はオイル中にも溶け込んで存在している。

しかしながら、本実施形態によれば、シャワーパイプ２内のオイルを出口６から排出する際、オイルがフィルム７の内部を透過ないし通過するので、オイル中の酸性物質を、フィルム７に含まれるアルカリ性物質と反応させて中和、除去することができる。これにより酸性物質を実質的に含まないオイルを排出させることができ、スラッジの生成及びオイルの劣化を大幅に抑制できる。

特に、フィルム７が多孔質であり内部に多数の細孔を有すること、及び内部の細孔が繋がっていることから、フィルム７の厚み方向にも反応を進ませられ、フィルム７の露出表面のみならず、その内部でも酸性物質とアルカリ性物質との接触及び反応を生じさせることができる。よって、フィルムの単位面積当たり或いは単位設置面積当たりの接触面積及び反応面積を増加することができ、中和反応を大幅に促進することが可能となる。

さらに本実施形態によれば、シャワーパイプ２内をオイルが流れるときにもオイル中の酸性物質を中和可能である。

なお、フィルムに含まれるアルカリ性物質は時間の経過と共に酸性物質との反応で徐々に消費され、消失していくが、前述したように樹脂とアルカリ性物質とが物理的に付着しており、化学的な結合をしていないことから、アルカリ性物質の消費時及び消費後に樹脂に影響を及ぼすことがない。よって、アルカリ性物質の消費後においても、フィルムの剛性を十分に確保することが可能である。

また、フィルム７を予め作製しておいてシャワーパイプ２内に設置する方法、およびシャワーパイプ２を型として直接フィルム７を作製する方法のいずれにおいても、塗布するときのようなマスキングが不要であり、製造コストを抑制できる。しかも、フィルム７は可撓性を有するので設置対象面の制限を受け難く、パイプ内周面のような湾曲面でも容易に設置可能である。

さらに、本実施形態のシャワーパイプ２は通常のフィルムのないシャワーパイプに比べて圧力損失が高いため、供給油量が少なくなり、例えば転がり軸受のように必要な油量が少なくて済む場合に、過度のオイル供給を防止することができる。

次に、変形例を説明する。図６に示すように、この変形例では、出口６が、シャワーパイプ２の全周に亘って延在されている。つまり出口６は、前記実施形態と同一のパイプ長手方向の位置で所定の幅を持つリング状に形成されている。そしてこの出口６を塞ぐように、メッシュ部材８が、出口６に嵌合固定されて設けられている。前記実施形態同様、フィルム７は、シャワーパイプ２の内周面全体に貼付され、フィルム７が出口６およびメッシュ部材８を内側から覆っている。フィルム７はメッシュ部材８の内周面に密着され、接着剤で固定されるのが好ましい。

この変形例の場合、シャワーパイプ２内のオイルは破線矢印の如く全周に亘る出口６から放射状に排出される。

なお、このような全周に亘る出口６を設ける場合には、シャワーパイプ２を分割し、メッシュ部材８を挟んで分割パイプを連結する構造が考えられる。シャワーパイプ２を分割することでフィルム７の設置も一段と容易にできる。

以上、本発明の好適実施形態を述べたが、本発明は上記以外の実施形態を採ることも可能である。例えば、オイル配管はシャワーパイプに限らず、任意のオイル配管とすることができる。フィルムは必ずしも配管の内周面全体を覆う必要は無く、少なくとも出口を覆っていればよい。配管の内周面側からだけでなく、外周面側から覆ってもよい。同様にメッシュ部材も、必ずしも出口に嵌合されている必要はない。配管の内周面側から出口を覆う構造としてもよく、この場合、メッシュ部材の内周面にフィルムを貼付してもよい。

フィルムは、樹脂の濃度を増やすことでその強度を上げることができる。よって樹脂濃度を増やして可撓性の無い或いは少ないフィルムとすることもできる。フィルムの強度を増すため、金属線又は繊維等からなる補強剤をフィルムに埋め込んでもよい。この場合、当該フィルムで管を形成しておけば、オイル配管への挿入が一層容易となる。オイル配管を予め分割して連結する構造とすれば、可撓性のあるフィルムでも無いフィルムでも、フィルムの設置が容易となることは既に述べたとおりである。

本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。

１ カムシャフト
２ シャワーパイプ
６ 出口
７ フィルム
８ メッシュ部材

Claims (6)

1. 長手方向の所定位置にオイルを排出するための出口が設けられたオイル配管と、前記出口を覆い且つアルカリ性物質を含む多孔性のフィルムとを備えることを特徴とする内燃機関の潤滑装置。
2. 前記出口に設けられたメッシュ部材を更に備え、前記フィルムが、前記メッシュ部材の内周面を覆うことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の潤滑装置。
3. 前記出口が、前記オイル配管の全周に亘って延在されることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の潤滑装置。
4. 前記オイル配管が、カムシャフトにその上方からオイルを供給するシャワーパイプをなすことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の潤滑装置。
5. 前記フィルムが、可撓性を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の潤滑装置。
6. 前記フィルムが、樹脂をさらに含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関の潤滑装置。