JP2010285884A - エンジンの潤滑装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スカベンジポンプが油没しても、このスカベンジポンプよりも低い位置にあるターボ過給機側へのオイルの逆流を防止することができるようにする。
【解決手段】エンジン本体１の下部に配設されているターボ過給機７を潤滑した後のオイルＯＬは、排気カム軸５の回転により駆動するスカベンジポンプ１８で吸い上げられてエンジン本体１側へ戻される。スカベンジポンプ１８の駆動軸２０と、これを支持する軸孔２１ｄとの間がオイルシール２５でシールされ、更にオイル吐出口２１ｆが吐出口パイプ２６を介してシリンダブロック２に形成されているブロックリターン油路２ｂ側へ延出されているため、エンジン本体１が傾斜された状態で停止されて、スカベンジポンプ１８が油没した場合であっても、スカベンジポンプ１８内にオイルＯＬが侵入して逆流することはない。
【選択図】図２

Description

本発明は、過給機を潤滑した後のオイルをスカベンジポンプを介してエンジン本体側へ強制的に戻すようにしたエンジンの潤滑装置に関する。

過給機の一例であるターボ過給機が併設されているエンジンにおいて、当該ターボ過給機に設けられているタービン軸は、高速で回転するばかりでなく、高温化するため、このタービン軸を支持する軸受を充分に潤滑し、且つ冷却する必要がある。ターボ過給機を潤滑し、且つ冷却するために供給するオイルは、オイルポンプから吐出されたオイルの一部が流用されており、このターボ過給機を潤滑及び冷却したオイルは、オイルパンへ順次戻される。

このような過給機をエンジンに取付ける場合、車体重心位置を低くして、走行安定性を確保するため、エンジン本体の下部にレイアウトする場合がある。ターボ過給機がエンジン本体の下部に配設されている場合、このターボ過給機がオイルパンと同じ高さか、それよりも低い位置に配設されることとなるため、ターボ過給機を潤滑及び冷却したオイルは、オイルキャッチタンクに回収し、これをスカベンジポンプにて吸い上げてエンジン本体側へ戻すようにしている。

ところで、この種のエンジンにあっては、スカベンジポンプの取付け位置が比較的低いために、車両を左右に傾斜する路面等に駐車した場合、エンジンの傾きにより、スカベンジポンプが油没してしまう場合がある。エンジン停止時にスカベンジポンプが油没すると、それよりも低位置にあるターボ過給機等の被潤滑部に、スカベンジポンプ、オイルキャッチタンクを経てオイルが逆流してしまう可能性がある。

例えばターボ過給機にオイルが逆流すると、タービン軸を収容するタービンハウジング内がオイルで溢れ、それが回転抵抗となり、過給機動作に支障が生じたり、吸気系側へのオイル漏洩が生じたりする可能性がある。

この対策として、例えば特許文献１（特開２００５−９４３４号公報）には、スカベンジポンプとオイルキャッチタンクとを連通するオイル通路に逆止弁を介装し、エンジン停止時にスカベンジポンプからオイルキャッチタンク側へのオイルの逆流を防止する技術が開示されている。

しかし、上述した文献に開示されている技術によれば、オイル通路に逆止弁が介装されている分だけ、部品点数が多くなり、構造が複雑化してしまう不都合がある。又、逆止弁は可動機構を備えているため、この可動機構が経年劣化等により動作不良を起こした場合、オイルの逆流を未然に防止することができなくなる。

本発明は、上記事情に鑑み、可動機構を有さず、簡単な構造で、スカベンジポンプが油没しても、このスカベンジポンプよりも低い位置にあるターボ過給機等の被潤滑部側へのオイルの逆流を未然に防止することのできるエンジンの潤滑装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明は、エンジン本体の下部に配設されて該エンジン本体側から供給されるオイルにて潤滑される被潤滑部と、前記被潤滑部内を潤滑した後のオイルを回収するオイルキャッチタンクと、前記オイルキャッチタンクに貯留されているオイルを吸引して前記エンジン本体側へ戻すスカベンジポンプとを備えるエンジンの潤滑装置において、前記スカベンジポンプに設けられている駆動軸が前記エンジン本体に設けられているカム軸に連結され、前記駆動軸と該駆動軸を支持するポンプハウジングの軸孔との間がオイルシールでシールされ、前記エンジン本体が傾斜した際に前記スカベンジポンプのオイル吐出口が、吐出口パイプを介して前記エンジン本体のオイルパン方向へオイル油面から露呈するよう延出されていることを特徴とする。

本発明によれば、スカベンジポンプの駆動軸とこれを支持する軸孔との間をオイルシールでシールすると共に、オイル吐出口を吐出口パイプを介してオイルパンの方向へ延出させたので、スカベンジポンプが油没しても、このスカベンジポンプよりも低い位置にあるターボ過給機等の被潤滑部側へのオイルの逆流を未然に防止することができる。又、オイルの逆流防止を、可動機構を有さずに実現しので、コストの低減を図ることができる。更に、構造が簡単であるため、故障が少なく高い信頼性を得ることができる。

ターボ過給機が装備された水平対向エンジンの概略正面図 車両を左右に傾斜した状態で停車したときの水平対向エンジンの概略正面図 図２のIII-III断面図

以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。図１の符号１は水平対向エンジンのエンジン本体、２はエンジン本体１のシリンダブロックであり、このシリンダブロック２が左右両バンク２Ｌ，２Ｒに分割され、各バンク２Ｌ，２Ｒのブロック合せ面２ａにシリンダヘッド３Ｌ，３Ｒが各々固設されている。この水平対向エンジン１はＤＯＨＣ(Double OverHead Camshaft)エンジンであり、両シリンダヘッド３Ｌ，３Ｒには、動弁機構を収容する動弁室３ａ（図３参照）が形成されており、この動弁室３ａが形成されており、この動弁室３ａに動弁機構の構成要素である吸気カム軸４と排気カム軸５とが上下に並んだ状態で並設されている。

又、エンジン本体１の底面にオイルパン６が配設され、更に、このエンジン本体１の直下に、過給機の一例であるターボ過給機７が配設されている。尚、図においては便宜的にターボ過給機７がエンジン本体１から離れた状態で記載されているが、実際のターボ過給機７はシリンダヘッド３Ｒ（或いは３Ｌ）の下側であって、オイルパン６の側面付近に配設されている。

又、シリンダブロック２の中央であって左右両バンク２Ｌ，２Ｒ間が接合されている面に、クランク軸８が横設され、このクランク軸８の軸端にオイルポンプ９が連設されている。このオイルポンプ９の流入口に吸入油路１０を介してオイルストレーナ１１が連通されている。このオイルストレーナ１１はオイルパン６内の底部に、オイルパン６に貯留されているオイルＯＬに浸漬された状態で配設されている。

このオイルポンプ９によって吸引されたオイルは、左右両バンク２Ｌ，２Ｒに形成されているオイルギャラリ（図示せず）を介して、シリンダヘッド３Ｌ，３Ｒ内の動弁機構等の要潤滑部に供給される。又、このオイルギャラリに過給機潤滑油路１２が分岐接続されており、この過給機潤滑油路１２に、ターボ過給機７のオイル流入口が連通されている。更に、このターボ過給機７のオイル流出口にドレーン油路１５が連通され、このドレーン油路１５がターボ過給機７の下部に配設されているオイルキャッチタンク１６に連通されている。ターボ過給機７内にオイル流入口から流入されたオイルは、タービン軸を支持する軸受等の要潤滑部を潤滑及び冷却し、潤滑及び冷却した後のオイルはドレーン油路１５を経てオイルキャッチタンク１６に回収される。

又、このオイルキャッチタンク１６に吸引油路１７を介して、スカベンジポンプ１８の流入口が連通されている。このスカベンジポンプ１８は、シリンダヘッド３Ｌ，３Ｒの一方に固設されて、排気カム軸５の軸端に連結されている。尚、以下においては、スカベンジポンプ１８を左側シリンダヘッド３Ｌに固設した態様で説明する。

図３に示すように、スカベンジポンプ１８は、トロコイドポンプ等を代表とする周知の内接形歯車ポンプであり、インナロータ１９ａとアウタロータ１９ｂとを有している。このインナロータ１９ａの軸中心に植設されている駆動軸２０が、排気カム軸５の軸端に直結されている。

このインナロータ１９ａとアウタロータ１９ｂとが、ポンプハウジング２１のロータ収容部２１ｃに収容されている。又、このポンプハウジング２１の両ロータ１９ａ，１９ｂの露呈している面がポンプカバ２２で閉塞され、このポンプカバ２２とポンプハウジング２１との間の接合面であって、両ロータ１９ａ，１９ｂを囲む外周がシール部材２３でシールされている。又、ポンプハウジング２１は、左側シリンダヘッド３Ｌの前面に当接する当接面２１ａを有すると共に、左側シリンダヘッド３Ｌに穿設されているカム軸孔２４に嵌入する突部２１ｂが形成されている。駆動軸２０は、突部２１ｂの中心に穿設されている軸孔２１ｄから突出されており、この軸孔２１ｄの内周と駆動軸２０の外周との間が、軸孔２１ｄの内周に装着されているオイルシール２５にてシールされている。

又、ポンプカバ２２には、上述した吸引油路１７に連通する流入路２２ａが形成されており、この流入路２２ａが、両ロータ１９ａ，１９ｂ間に形成される吸引口に開口されている。又、ポンプハウジング２１の突部２１ｂには、両ロータ１９ａ，１９ｂ間に形成される吐出口に開口する吐出油路２１ｅが形成され、この吐出油路２１ｅのオイル吐出口２１ｆが突部２１ｂのカム軸孔２４側に対峙する面に開口されている。

この吐出油路２１ｅのオイル吐出口２１ｆに、金属製の吐出口パイプ２６の一端が油密状態で嵌着されている。この吐出口パイプ２６の他端は、左側シリンダヘッド３Ｌに形成されているカム軸孔２４を通り、動弁室３ａを経て、この動弁室３ａに一端が開口されているヘッドリターン油路３ｂ（図２参照）に挿通されて、オイルパン６の方向へ延出されている。

又、シリンダブロック２の左側バンク２Ｌにブロックリターン油路２ｂが形成されている。このブロックリターン油路２ｂの一端がブロック合せ面２ａに開口され、他端がクランク室に露呈されている。シリンダヘッド３Ｌに形成されているヘッドリターン油路３ｂは、このブロックリターン油路２ｂに、ブロック合せ面２ａで連通されている。

又、吐出口パイプ２６の他端にノズル部２６ａが形成されており、このノズル部２６ａが左側バンク２Ｌに形成されているブロックリターン油路２ｂの、左側シリンダヘッド３Ｌとの合せ面２ａ付近に挿通されている。

ところで、水平対向エンジンは、シリンダブロック２がほぼ水平であり、しかも、動弁室３ａとオイルパン６との高低差が小さいため、この種のエンジンを搭載した車両が高速で旋回走行した場合、横方向に作用する加速度（横加速度）により、右旋回では左側シリンダヘッド３Ｌ、左旋回では右側シリンダヘッド３Ｒの動弁室３ａにオイルＯＬが偏在し易くなる。

旋回走行時において動弁室３ａに偏在するオイルＯＬの量が多くなると、相対的に、他の部位へ供給する潤滑油量が不足気味になるため、油量設定を多くする必要がある。しかし、油量設定を多くするとエンジン本体１内部で多くのオイルＯＬが攪拌されやすくなり、その際の抵抗により燃費が悪化してしまう。更に、油量の増加によりエンジン全体が大型化し、重量増となる。

ところで、旋回走行時におけるオイルＯＬの偏在量、換言すれば、動弁室３ａに滞留するオイルＯＬの戻り難さは、左右両シリンダヘッド３Ｌ，３Ｒで同一ではなく、気筒の配列や点火順序、エンジン内の潤滑油路の形成の相違等によって差がある。スカベンジポンプ１８は、左右のシリンダヘッド３Ｌ，３Ｒの内で、旋回走行時にオイルがより偏在し易い、換言すれば、オイルＯＬが戻り難い側のシリンダヘッド（本実施形態では、左側シリンダヘッド３Ｌ）に取付けられている。

次に、スカベンジポンプ１８の作動によるオイルＯＬの循環動作について説明する。エンジン１が稼働すると、クランク軸８に軸着されているオイルポンプ９、及び左側バンク２Ｌのシリンダヘッド３Ｌに配設されている排気カム軸５に連結されているスカベンジポンプ１８が回転駆動する。

オイルポンプ９の回転駆動によりオイルパン６に貯留されているオイルＯＬが、オイルストレーナ１１から吸入油路１０を介して吸引され、エンジン本体１に形成されているオイルギャラリを経て、クランク室や動弁室３ａに送油されて各潤滑部分を潤滑及び冷却する。そして、潤滑及び冷却後のオイルＯＬは、クランク室を経てオイルパン６に還流される。

オイルギャラリには、過給機潤滑油路１２が分岐接続されており、オイルポンプ９からオイルギャラリに送油されたオイルＯＬの一部が、過給機潤滑油路１２を通り、ターボ過給機７内に流入されて、タービン軸を支持する軸受等の要潤滑部を潤滑及び冷却する。そして、軸受等の要潤滑部を潤滑及び冷却した後のオイルＯＬは、ドレーン油路１５を経てオイルキャッチタンク１６に回収される。

このオイルキャッチタンク１６に回収されたオイルＯＬは、スカベンジポンプ１８の駆動により吸引油路１７を経て吸い上げられる。図３に示すように、スカベンジポンプ１８はインナロータ１９ａとアウタロータ１９ｂとを有する内接型歯車ポンプであり、排気カム軸５の回転により、この排気カム軸５に係合されている駆動軸２０を介してインナロータ１９ａが回転し、吸引油路１７に連通すると共にポンプカバ２２に形成されている流入路２２ａから吸い込まれ、ポンプハウジング２１に形成されている吐出油路２１ｅに吐出される。この吐出油路２１ｅに吐出されたオイルＯＬは、ポンプハウジング２１に形成されているオイル吐出口２１ｆから、このオイル吐出口２１ｆに接合されている吐出口パイプ２６側へ排出される。

この吐出口パイプ２６は、左側シリンダヘッド３Ｌに形成されているカム軸孔２４を通り、動弁室３ａを経て、この動弁室３ａとシリンダブロック２の左側バンク２Ｌに形成されているブロックリターン油路２ｂとを連通するヘッドリターン油路３ｂに挿通されている。更に、この吐出口パイプ２６の先端に形成されているノズル部２６ａが、ブロックリターン油路２ｂの左側シリンダヘッド３Ｌとの合せ面２ａ付近に臨まされている。

従って、スカベンジポンプ１８で吸い上げられたオイルＯＬは、吐出口パイプ２６を通り、ノズル部２６ａからブロックリターン油路２ｂへ勢いよく噴出されて排出される。そして、このブロックリターン油路２ｂに排出されたオイルＯＬは、クランク室からオイルパン６に戻される。

又、上述したように、吐出口パイプ２６が挿通されているヘッドリターン油路３ｂの開口面積が比較的狭いため、ノズル部２６ａから勢いよく噴出されるオイルＯＬにてジェットポンプ効果が発生する。そして、このジェットポンプ効果により、動弁室３ａからヘッドリターン油路３ｂに流入したオイルＯＬが吐出されるため、左側シリンダヘッド３Ｌの動弁室３ａに滞留するオイルＯＬのオイルパン６への戻りが促進される。

従って、スカベンジポンプ１８を、旋回走行時にオイルＯＬが偏りやすい側のシリンダヘッド（本実施形態では、左側シリンダヘッド３Ｌ）に取付けることで、エンジン１内でのオイルＯＬの循環効率が良くなり、油量設定を低減することができる。その結果、オイルＯＬのエンジン１内部での摺動抵抗が低減され、燃費向上を実現することができると共に、軽量化を実現することができる。

その後、エンジン１が停止すると、オイルポンプ９及びスカベンジポンプ１８の回転駆動が停止し、スカベンジポンプ１８とオイルキャッチタンク１６を連通する吸引油路１７に滞留しているオイルＯＬは、その高低差により、一部がオイルキャッチタンク１６へ逆流する。しかし、吸引油路１７に滞留する油量は些少であるため、オイルキャッチタンク１６が満杯になることはない。又、停車時の路面が車体の左右方向に傾斜されて、図２に示すように、左側バンク２Ｌが下方向へ傾斜されている場合、左側バンク２Ｌのブロックリターン油路２ｂに滞留しているオイルＯＬはクランク室側へ流れずに合せ面２ａ方向に滞留する。又、左側シリンダヘッド３Ｌの動弁室３ａに滞留するオイルＯＬもオイルパン６に戻ることなく滞留する。

このときの左側シリンダヘッド３Ｌのヘッドリターン油路３ｂと動弁室３ａとに滞留しているオイルＯＬの油面H.Lが、ヘッドリターン油路３ｂ及びスカベンジポンプ１８を油没させるレベルにあっても、図３に示すように、スカベンジポンプ１８の駆動軸２０とこれを支持する軸孔２１ｄとの間がオイルシール２５でシールされているため、ここからオイルＯＬが、スカベンジポンプ１８内に侵入して、オイルキャッチタンク１６側へ逆流することは無い。従って、停車時にスカベンジポンプ１８が油没しても、このスカベンジポンプ１８からオイルキャッチタンク１６に多量のオイルＯＬが逆流し、更にスカベンジポンプ１８よりも低い位置にあるターボ過給機７内に、オイルキャッチタンク１６を介してオイルＯＬが逆流してしまうこともない。

更に、図２に示すように、エンジン本体１が傾斜した際に、ノズル部２６ａが油面H.Lから露呈することで、このノズル部２６ａから、スカベンジポンプ１８側へオイルＯＬが逆流することもない。

このように、本実施形態では、スカベンジポンプ１８の駆動軸２０とこれを支持する軸孔２１ｄとの間をオイルシール２５でシールし、更に、ポンプハウジング２１に形成されているオイル吐出口２１ｆに対して油密状態で嵌着した吐出口パイプ２６をヘッドリターン油路３ｂ側へ延出させることで、スカベンジポンプ１８を通ってオイルキャッチタンク１６側へのオイルＯＬの逆流を防止するようにしたので、従来の可動機構を用いてオイルＯＬの逆流を防止するものに比し、構造が簡単で、故障が少なく、高い信頼性を得ることができるばかりでなく、コストの低減を図ることができる。

尚、本発明は、上述した実施形態に限るものではなく、例えばスカベンジポンプ１８を吸気カム軸４で駆動させるようにしても良い。又、ＳＯＨＣエンジンのカム軸で駆動させるようにしても良い。更に、適用するエンジンは水平対向エンジンに限らず、複数のバンクを備えたエンジンとして、Ｖ型エンジン等にも適用可能である。更に、複数のバンクを備えたエンジンに限らず、オイルパン６と動弁室３ａとの高低差が比較的小さい、傾斜型エンジンに適用することも可能である。

１…エンジン本体、
２…シリンダブロック、
２ａ…合せ面、
２Ｌ…左側バンク、
３ａ…動弁室、
３ｂ…ヘッドリターン油路、
３Ｌ…左側シリンダヘッド、
５…排気カム軸、
６…オイルパン、
７…ターボ過給機、
１２…過給機潤滑油路、
１５…ドレーン油路、
１６…オイルキャッチタンク、
１７…吸引油路、
１８…スカベンジポンプ、
２０…駆動軸、
２１…ポンプハウジング、
２１ｄ…軸孔、
２１ｆ…オイル吐出口、
２５…オイルシール、
２６…吐出口パイプ、
２６ａ…ノズル部

特開２００５−９４３４号公報

Claims (4)

1. エンジン本体の下部に配設されて該エンジン本体側から供給されるオイルにて潤滑される被潤滑部と、
   前記被潤滑部内を潤滑した後のオイルを回収するオイルキャッチタンクと、
   前記オイルキャッチタンクに貯留されているオイルを吸引して前記エンジン本体側へ戻すスカベンジポンプと
   を備えるエンジンの潤滑装置において、
   前記スカベンジポンプに設けられている駆動軸が前記エンジン本体に設けられているカム軸に連結され、
   前記駆動軸と該駆動軸を支持するポンプハウジングの軸孔との間がオイルシールでシールされ、
   前記エンジン本体が傾斜した際に前記スカベンジポンプのオイル吐出口が、吐出口パイプを介して前記エンジン本体のオイルパン方向へオイル油面から露呈するよう延出されている
   ことを特徴とするエンジンの潤滑装置。
2. 前記エンジン本体は水平型或いは傾斜型のＯＨＣエンジンであり、前記スカベンジポンプはシリンダヘッドに固設されていると共に、該スカベンジポンプの前記駆動軸がシリンダヘッド内に形成されている動弁室に設けられた前記カム軸に直結されている
   ことを特徴とする請求項１記載のエンジンの潤滑装置。
3. 前記吐出口パイプの先端にノズル部が設けられ、
   前記ノズル部が前記シリンダヘッドに形成されているヘッドリターン油路に挿通されている
   ことを特徴とする請求項２記載のエンジンの潤滑装置。
4. 前記被潤滑部は過給機である
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のエンジンの潤滑装置。

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