JP2012132377A

JP2012132377A - 潤滑油の油温制御装置

Info

Publication number: JP2012132377A
Application number: JP2010285784A
Authority: JP
Inventors: Akira Iijima; 章飯島
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2010-12-22
Filing date: 2010-12-22
Publication date: 2012-07-12
Anticipated expiration: 2030-12-22
Also published as: JP5786329B2

Abstract

【課題】潤滑油の油温制御装置に関し、暖機中における潤滑油温の上昇を早めることで、燃費を向上させる。
【解決手段】潤滑油を貯留する潤滑油貯留部１２と、潤滑油を流通させる潤滑油流路１３と、潤滑油を汲み上げて圧送する潤滑油供給手段１４と、冷却水と潤滑油との熱交換を行う熱交換部１５と、潤滑油供給手段１４と熱交換部１５との間の潤滑油流路１３から分岐するバイパス流路１６と、潤滑油流路１３とバイパス流路１６との分岐部に設けられ、潤滑油の油温が所定の閾値以下の場合は潤滑油をバイパス流路１６に流通させるとともに、潤滑油の油温が所定の閾値よりも高い場合は潤滑油を熱交換部１５に流通させる流路切替手段１７とを備え、流路切替手段１７は、潤滑油の油温が所定の閾値以下であっても、内燃機関の暖気中は潤滑油を熱交換部１５に流通させるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、潤滑油の油温制御装置に関する。

内燃機関（以下、エンジンという）の内部には、エンジン内の各摺動部における摩擦を低減するために潤滑油を循環させている。この潤滑油は所定の高温状態になると、粘度の低下により潤滑作用が損なわれてしまう。そのため、潤滑油流路にはエンジン冷却水との熱交換により潤滑油温を低下させる熱交換器（オイルクーラ等）が設けられている。

例えば、特許文献１には、潤滑油流路にオイルクーラを備えたバイパス流路を設け、潤滑油温が目標温度よりも低いか等しい場合は、オイルクーラを経由せずに送油し、潤滑油温が目標温度よりも高い場合は、オイルクーラを経由するバイパス流路に送油することで高温状態の潤滑油を冷却する装置が開示されている。

特開平５−２３１１１９号公報

ところで、特許文献１に記載の装置によれば、エンジンの暖機時など潤滑油温が低い時はオイルクーラに潤滑油を送油しない。そのため、暖機時における潤滑油温の昇温が遅れ、低油温に起因したエンジンの各摺動部における摩擦抵抗が大きくなることで、暖機中の燃費を悪化させてしまう可能性がある。

本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、その目的は、暖機中における潤滑油温の上昇を早めることで、燃費を向上させることにある。

上記目的を達成するため、本発明の潤滑油の油温制御装置は、内燃機関の摺動部を潤滑する潤滑油を貯留する潤滑油貯留部と、前記内燃機関に設けられ、前記潤滑油を流通させる潤滑油流路と、前記潤滑油貯留部から潤滑油を汲み上げて前記潤滑油流路に圧送供給する潤滑油供給手段と、前記潤滑油供給手段よりも下流側の潤滑油流路に設けられ、前記内燃機関の冷却水と潤滑油との熱交換を行う熱交換部と、前記潤滑油供給手段と前記熱交換部との間の潤滑油流路から分岐して、前記熱交換部よりも下流側の潤滑油流路と合流するバイパス流路と、前記潤滑油流路と前記バイパス流路との分岐部に設けられ、前記潤滑油の油温が所定の閾値以下の場合は前記潤滑油を前記バイパス流路に流通させるとともに、前記潤滑油の油温が所定の閾値よりも高い場合は前記潤滑油を前記熱交換部に流通させる流路切替手段とを備え、前記流路切替手段は、前記潤滑油の油温が所定の閾値以下であっても、前記内燃機関の暖気中は前記潤滑油を前記熱交換部に流通させることを特徴とする。

また、前記流路切替手段は、前記内燃機関の暖気中において、電熱ヒータが通電されて加熱されると該電熱ヒータを内蔵するワックスペレットの膨張により前記バイパス流路を閉鎖する弁体を備えるものであってもよい。

本発明の潤滑油の油温制御装置によれば、暖機中における潤滑油温の上昇を早めることで、燃費を向上することができる。

本発明の一実施形態に係る潤滑油の油温制御装置を示す模式的な全体構成図である。本発明の一実施形態に係る潤滑油の油温制御装置における切替バルブを示す模式的な部分断面図である。本発明の一実施形態に係る潤滑油の油温制御装置による制御内容を示すフローチャートである。他の実施形態に係る潤滑油の油温制御装置を示す模式的な全体構成図である。

以下、図１〜３に基づいて、本発明の一実施形態に係る潤滑油の油温制御装置について説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

図１に示すように、本発明の一実施形態に係る潤滑油の油温制御装置１は、オイルパン１２と、潤滑油流路１３と、オイルポンプ１４と、オイルクーラ１５と、バイパス流路１６と、切替バルブ１７と、冷却水温センサ１８と、ＥＣＵ（電子制御ユニット）３０とを備える。なお、本実施形態において、オイルパン１２は本発明の潤滑油貯留部に相当し、オイルポンプ１４は本発明の潤滑油供給手段に相当する。また、オイルクーラ１５は本発明の熱交換部に相当し、切替バルブ１７とＥＣＵ３０とは、本発明の流路切替手段を構成する。

オイルパン１２には、エンジン１０のシリンダヘッド１０ａ内及びシリンダブロック１０ｂ内における各摺動部（不図示）を潤滑又は冷却する潤滑油が貯留されている。このオイルパン１２に貯留されている潤滑油は、オイルポンプ１４により汲み上げられて潤滑油流路１３に圧送供給され、オイルクーラ１５、オイルフィルタ１９及び、各摺動部を流通した後に、再びオイルパン１２に戻される。なお、シリンダヘッド１０ａ内及びシリンダブロック１０ｂ内の各摺動部としては、例えば、ロッカーアーム、カムシャフト、ピストン、ピストンピン、クランクシャフトベアリング等がある。

潤滑油流路１３は、図１に示すようにエンジン１０内に設けられている。また、潤滑油流路１３には、上流側から順に、オイルポンプ１４、オイルクーラ１５及び、潤滑油を濾過するオイルフィルタ１９が介装されている。

オイルポンプ１４は、エンジン１０により駆動され、オイルパン１２に貯留された潤滑油を汲み上げて潤滑油流路１３へと圧送供給する。なお、本実施形態において、このオイルポンプ１４は、エンジン１０の動力で駆動する機械式のポンプであるが、例えば、図示しないバッテリの電力で駆動する電動式のポンプを適用することもできる。

オイルクーラ１５は、潤滑油流路１３を流通する潤滑油とエンジン１０の冷却水との熱交換を行うもので、図１に示すように、冷却水循環路４０が接続されている。さらに、この冷却水循環路４０には、図示しないサーモスタットが設けられている。そして、エンジン１０の暖機時など冷却水温が低い時は、サーモスタットが閉じられることで、図示しないウォータポンプにより圧送供給される冷却水は、エンジン１０内のウォータジャケット（不図示）を通過した後にラジエータ（不図示）を迂回して循環する。すなわち、エンジン１０の暖機時には、ラジエータを迂回して早期に昇温される冷却水がオイルクーラ１５内を流通するように構成されている。

一方、エンジン１０の暖機後など冷却水温が高いときは、サーモスタットが開かれることで、ウォータポンプにより圧送供給される冷却水は、ウォータジャケットを通過した後にラジエータを経由して循環する。すなわち、エンジン１０の暖機後には、ラジエータを経由して外気との熱交換により冷却された冷却水がオイルクーラ１５内を流通するように構成されている。

バイパス流路１６は、潤滑油をオイルクーラ１５から迂回させるもので、図１に示すように、オイルポンプ１４とオイルクーラ１５との間の潤滑油流路１３から分岐して、オイルクーラ１５とオイルフィルタ１９との間の潤滑油流路１３に合流する。このバイパス流路１６と潤滑油流路１３との分岐部には、切替バルブ１７が設けられている。

切替バルブ１７は、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、有底筒状に形成されるとともに、筒側部にオイルクーラ１５側の第一開口部２１とバイパス流路１６側の第二開口部２４とを有する本体２０と、本体２０の筒内に摺動可能に挿入された筒状の弁体２２と、一端を本体２０の底部に取り付けられるとともに、他端を弁体２２に取り付けられたスプリング２５と、一端を弁体２２に固定されたバルブピストン２６と、低温時に凝固して体積が縮小するとともに高温時に溶融して体積が膨張する感温部材としてのワックスペレット２７と、ワックスペレット２７に内蔵された電熱ヒータ２８とを有する。さらに、この電熱ヒータ２８の通電ＯＮ・ＯＦＦはＥＣＵ３０によって制御されている。

ワックスペレット２７は、設定温度を例えば８０〜９０℃（所定の閾値）に設定されている。すなわち、オイルポンプ１４によって潤滑油流路１３に圧送供給される潤滑油の油温が設定温度８０〜９０℃を上回ると、ワックスペレット２７の体積は溶融により膨張する。そして、ワックスペレット２７の体積膨張により、弁体２２がスプリング２５の付勢力に抗して移動され、第二開口部２４を閉鎖するとともに第一開口部２１を開放することで、切替バルブ１７は開状態に維持される（図２（ａ）参照）。このように、切替バルブ１７が開状態に維持されると、オイルポンプ１４により汲み上げられて圧送供給される潤滑油は、オイルクーラ１５に流入する。

一方、オイルポンプ１４によって潤滑油流路１３に圧送供給される潤滑油の油温が設定温度８０〜９０℃を下回ると、ワックスペレット２７の体積は凝固により縮小する。そして、ワックスペレット２７の体積縮小により、弁体２２がスプリング２５の付勢力により移動され、第二開口部２４を開放するとともに第一開口部２１を閉鎖することで、切替バルブ１７は閉状態に維持される（図２（ｂ）参照）。このように、切替バルブ１７が閉状態に維持されると、オイルポンプ１４により汲み上げられ圧送供給される潤滑油は、バイパス流路１６に流入し、その後、オイルクーラ１５よりも下流側の潤滑油流路１３に戻されるように構成されている。

さらに、ワックスペレット２７の体積は、電熱ヒータ２８の通電がＯＮに制御されると溶融により膨張する。すなわち、切替バルブ１７は、潤滑油温が設定温度８０〜９０℃を下回る場合であっても電熱ヒータ２８の通電がＯＮに制御されると、ワックスペレット２７の体積膨張により開状態に維持されるように構成されている（図２（ｃ）参照）。

冷却水温センサ１８は、冷却水循環路４０内を流通する冷却水の温度を検出するもので、図１に示すように電気配線を介してＥＣＵ３０に接続されている。

ＥＣＵ３０は、エンジン１０の運転状態に応じて燃料噴射期間や燃料噴射量等の各種制御を行うもので、公知のＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、入力ポート、出力ポート等を備え構成されている。この各種制御を行うために、ＥＣＵ３０には、エンジン回転センサ（不図示）、アクセル開度センサ（不図示）、冷却水温センサ１８等の各種センサの出力信号がＡ／Ｄ変換された後に入力される。

また、ＥＣＵ３０は、エンジン１０の暖機時に切替バルブ１７を冷却水温センサ１８の検出値に基づいて制御する。具体的には、このＥＣＵ３０は、エンジン１０の始動時から冷却水温センサ１８の検出値が例えば４０℃に達するまでに間は、切替バルブ１７に電熱ヒータ２８の通電をＯＮにする制御信号を出力する。

すなわち、切替バルブ１７が開状態に維持されることで、オイルポンプ１４により汲み上げられ圧送供給される潤滑油はオイルクーラ１５に供給される。これにより、暖気時に低温状態の潤滑油は、オイルクーラ１５で冷却水と熱交換されることで、昇温が促進されるように構成されている。

本発明の一実施形態に係る潤滑油の油温制御装置１は、以上のように構成されているので、例えば図３に示すフローに従って以下のような制御が行われる。

ステップ（以下、ステップを単にＳと記載する）１００では、図示しないイグニッションスイッチの操作によりキースイッチがＯＮになる。すなわち、エンジン１０が始動する。

Ｓ１１０では、ＥＣＵ３０から切替バルブ１７に電熱ヒータ２８の通電をＯＮにする制御信号が出力される。すなわち、切替バルブ１７は開状態に制御され、オイルポンプ１４により汲み上げられて圧送供給される潤滑油がオイルクーラ１５に流入する。

Ｓ１２０では、冷却水温センサ１８の検出値に基づいて、冷却水温が４０℃に達したか否かが確認される。冷却水温が４０℃に達している場合は、Ｓ１３０へと進む。一方で、冷却水温が４０℃に達していない場合は、Ｓ１１０へと戻される。すなわち、エンジン１０の始動後から冷却水温が４０℃まで達するまでの間は、切替バルブ１７が開状態に維持される。

Ｓ１３０では、電熱ヒータ２８の通電がＯＦＦに制御され、本制御はリターンされる。すなわち、その後の切替バルブ１７の開閉状態は、ワックスペレット２７の体積が潤滑油温に応じて膨張・縮小することで制御されるように構成されている。

以上のような構成により、本発明の一実施形態に係る潤滑油の油温制御装置１によれば以下のような作用効果を奏する。

エンジン１０の暖気時に低温状態の潤滑油は、エンジン１０の始動後から冷却水温が４０℃に達するまでの間、切替バルブ１７を開状態に制御することで、オイルクーラ１５に供給される。そして、オイルクーラ１５で、早期に水温が上昇する冷却水と熱交換されることで、低温状態の潤滑油は効率よく昇温される。

したがって、暖気中における潤滑油の昇温が促進されるとともに、低油温に起因したエンジン１０の各摺動部における摩擦抵抗を効果的に抑制することができる。

また、暖気中におけるエンジン１０の各摺動部の摩擦抵抗が抑制されることで、暖機中のエンジン１０の燃費を効果的に向上することが可能となる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。

例えば、上述の実施形態において、オイルクーラ１５は潤滑油流路１３に設けられるものとして説明したが、図４に示すように、このオイルクーラ１５をバイパス流路１６に設けてもよい。この場合も上述の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

また、暖機時における切替バルブ１７の開閉状態を、冷却水温センサ１８の検出値ではなく、オイルパン１２等に設けられた潤滑油温センサ５０の検出値に基づいて制御してもよい。

また、切替バルブ１７に、電磁作動型の三方弁など公知の制御弁を用いてもよい。

１潤滑油の油温制御装置
１０エンジン（内燃機関）
１２オイルパン（潤滑油貯留部）
１３潤滑油流路
１４オイルポンプ（潤滑油供給手段）
１５オイルクーラ（熱交換部）
１６バイパス流路
１７切替バルブ（流路切替手段）
２２弁体
２７ワックスペレット
２８電熱ヒータ
３０ＥＣＵ（流路切替手段）

Claims

内燃機関の摺動部を潤滑する潤滑油を貯留する潤滑油貯留部と、
前記内燃機関に設けられ、前記潤滑油を流通させる潤滑油流路と、
前記潤滑油貯留部から潤滑油を汲み上げて前記潤滑油流路に圧送供給する潤滑油供給手段と、
前記潤滑油供給手段よりも下流側の潤滑油流路に設けられ、前記内燃機関の冷却水と潤滑油との熱交換を行う熱交換部と、
前記潤滑油供給手段と前記熱交換部との間の潤滑油流路から分岐して、前記熱交換部よりも下流側の潤滑油流路と合流するバイパス流路と、
前記潤滑油流路と前記バイパス流路との分岐部に設けられ、前記潤滑油の油温が所定の閾値以下の場合は前記潤滑油を前記バイパス流路に流通させるとともに、前記潤滑油の油温が所定の閾値よりも高い場合は前記潤滑油を前記熱交換部に流通させる流路切替手段と、を備え、
前記流路切替手段は、前記潤滑油の油温が所定の閾値以下であっても、前記内燃機関の暖気中は前記潤滑油を前記熱交換部に流通させる
ことを特徴とする潤滑油の油温制御装置。
前記流路切替手段は、
前記内燃機関の暖気中において、電熱ヒータが通電されて加熱されると該電熱ヒータを内蔵するワックスペレットの膨張により前記バイパス流路を閉鎖する弁体を備える
ことを特徴とする請求項１記載の潤滑油の油温制御装置。