JP2013044306A - Turbocharger oil supply structure - Google Patents

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Yasumasa Onishi
康正 大西
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Daihatsu Motor Co Ltd
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Daihatsu Motor Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a turbocharger oil supply structure for eliminating such drawbacks that oil supplied to a bearing of a turbocharger has high viscosity at the time of cold starting and is insufficient on quick acceleration and that methods for mounting a heater to heat oil or increasing an oil supply amount are expensive and increase a load on an oil pump.SOLUTION: An oil supply structure to a turbocharger of an engine includes: an oil pump 22 pumping lubricating oil from an oil pan 20 to deliver; an oil feed pipe 25 communicating with an exit of the oil pump 22 via an oil filter 23; a first oil path 26 connected to the oil feed pipe 25 to deliver the lubricating oil to a turbocharger 10; a second oil path 28 branched from the oil feed pipe 25 and communicating with the first oil path 26 via a flow control valve 27; an oil return path 29 returning the lubricating oil from the turbocharger 10 to the oil pan 20; a temperature sensor 42 measuring or estimating the temperature of the engine; and a control device 40 controlling opening and closing of the flow control valve 27 on the basis of the temperature sensor 42.

Description

本発明は、一部のエンジンに搭載されるターボチャージャーに潤滑油を供給する給油構造に関するものである。   The present invention relates to an oil supply structure that supplies lubricating oil to a turbocharger mounted on some engines.

ターボチャージャーは、吸気の空気をシリンダに強制的に詰め込む技術で、少ない燃料であっても、馬力を稼ぐことができる。そのため、低燃費で高出力のエンジンを開発できる可能性があり、注目されている。よく知られているように、ターボチャージャーは、同じ回転軸の両端に形成されたタービンとコンプレッサを有し、排気ガスでタービンを回転させることで、吸気のコンプレッサを駆動する。   A turbocharger is a technology that forcibly stuffs intake air into a cylinder, and can generate horsepower even with a small amount of fuel. Therefore, there is a possibility of developing a low-fuel-consumption and high-power engine, which is attracting attention. As is well known, a turbocharger has a turbine and a compressor formed at both ends of the same rotating shaft, and drives an intake compressor by rotating the turbine with exhaust gas.

ここで、タービン(およびコンプレッサ)の軸は、極めて高速に回転するため、軸受けは高速回転用の特別なベアリング若しくはフルフロートベアリングを用い、常にオイルで潤滑を行う必要がある。しかし、冷間始動時のオイル粘度が高い間には、タービン軸に十分な潤滑油を供給できないおそれがあった。   Here, since the shaft of the turbine (and the compressor) rotates at a very high speed, it is necessary to use a special bearing or a full float bearing for high-speed rotation for the bearing and always lubricate with oil. However, there is a possibility that sufficient lubricating oil cannot be supplied to the turbine shaft while the oil viscosity at the cold start is high.

この問題に対して、特許文献1では、オイルポンプからターボチャージャーまでの油路にタイムスイッチ付のヒータを設ける技術が開示されている。つまり冷間始動時には、ターボチャージャーに供給する潤滑油は温めて粘度を下げたものを供給する。   With respect to this problem, Patent Document 1 discloses a technique in which a heater with a time switch is provided in an oil passage from an oil pump to a turbocharger. That is, at the time of cold start, the lubricating oil supplied to the turbocharger is supplied with warmed and lowered viscosity.

また、特許文献2では、タービン軸受けを通過したオイルは急速に高温になってオイルパンに帰還する点に着目し、冷間時にはターボチャージャーから帰還したオイルをオイルパンのストレーナーの入り口付近に戻すルートを確保する技術が開示されている。   Patent Document 2 focuses on the point that the oil that has passed through the turbine bearing rapidly becomes hot and returns to the oil pan. In the cold state, the oil returned from the turbocharger returns to the vicinity of the oil pan strainer entrance. A technique for ensuring the above is disclosed.

実開昭59−084224号公報Japanese Utility Model Publication No.59-084224 実開昭58−158126号公報Japanese Utility Model Publication No. 58-158126

特許文献1は、直接的な解決方法であるが、オイルヒータを搭載しなければならない。また、そもそも、オイルパンから吸い上げるオイル自体の温度が冷えており、オイルヒータに到達するまでのオイルがスムースに流動しない。つまり、冷間始動直後の急加速といった運転に対しては、オイル不足となってしまう。   Patent Document 1 is a direct solution, but an oil heater must be mounted. In the first place, the temperature of the oil itself sucked from the oil pan is cold, and the oil does not flow smoothly until it reaches the oil heater. That is, oil shortage occurs for an operation such as rapid acceleration immediately after cold start.

特許文献2は、エンジン全体の暖機を早めるために、ターボチャージャーからの帰還油をエンジン全体に配送する内容であり、やはり冷間始動直後の急加速といった運転に対しては、ターボチャージャーへのオイルの供給は間に合わない。   Patent Document 2 is to deliver the return oil from the turbocharger to the entire engine in order to accelerate the warm-up of the entire engine. For operation such as sudden acceleration immediately after cold start, Oil supply is not in time.

冷間始動時のターボチャージャーのオイル不足に関しては、例えばオイルの供給量を多くするという手段は、考えられる。この方法は冷間始動直後であっても、十分なオイルをターボチャージャーに供給できる可能性がある。しかしながら、オイルの供給量を多くするのは、オイルポンプへの負担が大きくなり、結局エンジン負荷が高くなり、燃費の悪化につながる。   Regarding the shortage of oil in the turbocharger at the cold start, for example, a means of increasing the amount of oil supply can be considered. This method may supply sufficient oil to the turbocharger even immediately after cold start. However, increasing the amount of oil supplied increases the burden on the oil pump and eventually increases the engine load, leading to deterioration in fuel consumption.

本発明は上記の課題に鑑み想到された発明であり、冷間始動時には、ターボチャージャーへのオイルの供給量を多くし、暖機が完了したら供給するオイルの量を減らすようなターボチャージャー給油構造を提供する。   The present invention has been conceived in view of the above-described problems, and is a turbocharger oil supply structure that increases the amount of oil supplied to the turbocharger during cold start and reduces the amount of oil supplied when warm-up is completed. I will provide a.

より具体的には、本発明のターボチャージャー給油構造は、
エンジンのターボチャージャーへの給油構造であって、
オイルパンから潤滑油をくみ上げ送油するオイルポンプと、
前記オイルポンプの出口にオイルフィルタを介して連通された送油パイプと、
前記送油パイプと連結され、前記ターボチャージャーに前記潤滑油を送る第1の油路と、
前記送油パイプから分岐し、流量調整弁を介して前記第1の油路と連通する第2の油路と、
前記ターボチャージャーから前記オイルパンに前記潤滑油を戻す返油路と、
前記エンジンの温度を計測若しくは推定する温度取得手段センサと、
前記温度取得手段センサに基づいて前記流量調整弁の開閉を制御する制御装置と、
を有することを特徴とする。
More specifically, the turbocharger fueling structure of the present invention is
An oil supply structure for an engine turbocharger,
An oil pump that pumps and feeds lubricating oil from an oil pan;
An oil feeding pipe communicated with an outlet of the oil pump through an oil filter;
A first oil passage connected to the oil feeding pipe and sending the lubricating oil to the turbocharger;
A second oil passage that branches off from the oil feeding pipe and communicates with the first oil passage via a flow rate adjustment valve;
An oil return path for returning the lubricating oil from the turbocharger to the oil pan;
A temperature acquisition means sensor for measuring or estimating the temperature of the engine;
A control device for controlling opening and closing of the flow rate adjustment valve based on the temperature acquisition means sensor;
It is characterized by having.

本発明のターボチャージャー給油構造は、流量調整可能な第2の油路を設けたので、冷間始動時に多くのオイルをターボチャージャーに供給できる。したがって、暖機完了前であってもターボチャージャーは十分な潤滑油が供給される。そのため、冷間始動直後の急加速であっても、ターボチャージャーのオイル不足を回避することができる。   Since the turbocharger oil supply structure of the present invention is provided with the second oil passage capable of adjusting the flow rate, a large amount of oil can be supplied to the turbocharger during cold start. Therefore, even before the warm-up is completed, the turbocharger is supplied with sufficient lubricating oil. Therefore, it is possible to avoid a shortage of oil in the turbocharger even in the case of rapid acceleration immediately after the cold start.

また、暖機時には多量のオイルがターボチャージャーを通過するので、エンジンオイルの油温を急速に上昇させることができる。そのため、エンジンのフリクションや、メカロスが低減し、燃費の向上につながる。   In addition, since a large amount of oil passes through the turbocharger during warm-up, the oil temperature of the engine oil can be rapidly increased. This reduces engine friction and mechanical loss, leading to improved fuel efficiency.

また、暖機完了後は、オイルの供給量が絞られるため、オイルポンプへの過度の負担がない。この点からも低燃費を期待できる。   In addition, after the warm-up is completed, the oil supply amount is reduced, so there is no excessive burden on the oil pump. From this point, low fuel consumption can be expected.

また、流量調整弁の動作にヒステリシスや有限の可動速度を持たせることで、油路の切り替えをスムースに行い、オイルポンプへの負担を低減することができる。   Further, by providing hysteresis or a finite movable speed to the operation of the flow rate adjusting valve, the oil path can be switched smoothly, and the burden on the oil pump can be reduced.

また、流量調整弁を設けた油路をエキマニの近傍に配置することで、ヒータ等を設ける必要なく、供給するオイルの温度を上げることができ、コストの廉価化を図ることができる。   Further, by arranging the oil passage provided with the flow rate adjusting valve in the vicinity of the exhaust manifold, it is possible to raise the temperature of the supplied oil without providing a heater or the like, and to reduce the cost.

本発明のターボチャージャー給油構造の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the turbocharger oil supply structure of this invention. 流量調整弁の開度とオイル温度の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the opening degree of a flow regulating valve, and oil temperature.

以下に図面を用いて本発明のターボチャージャーの給油構造について説明する。なお、以下の説明は本発明の一実施形態を例示するものであり、本発明の趣旨から外れない範囲内で、下記の実施形態を変更しても、本発明の技術的範囲に含まれるのは言うまでもない。   The turbocharger oil supply structure of the present invention will be described below with reference to the drawings. The following description exemplifies an embodiment of the present invention, and changes within the scope of the present invention are included in the technical scope of the present invention without departing from the spirit of the present invention. Needless to say.

図1は本発明のターボチャージャー給油構造1を模式的に示す構成図である。ターボチャージャー10は、吸気をエンジンに送るコンプレッサーホイール11と、排気ガスを受けて回転するタービンホイール12と、それぞれのホイールをつなぐ回転軸13で表した。なお、回転軸13の軸受け部14は二点鎖線の四角で表した。潤滑オイルはここに供給される。   FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing a turbocharger oil supply structure 1 of the present invention. The turbocharger 10 is represented by a compressor wheel 11 that sends intake air to the engine, a turbine wheel 12 that rotates by receiving exhaust gas, and a rotary shaft 13 that connects the wheels. In addition, the bearing part 14 of the rotating shaft 13 was represented with the square of the dashed-two dotted line. Lubricating oil is supplied here.

一方、オイル系統は、オイルパン20とストレーナー21と、オイルポンプ22とオイルフィルタ23を含み構成されている。また、オイルフィルタ23からターボチャージャー10まで連結されるインレットパイプ25と、ターボチャージャー10の軸受け部14にオイルを供給する第1の油路26と、第1の油路26と並設され流量調整弁27を介してターボチャージャー10の軸受け部14にオイルを供給する第2の油路28と、ターボチャージャー10の軸受け部14からオイルパン20にオイルを戻す返油路29を含む。   On the other hand, the oil system includes an oil pan 20, a strainer 21, an oil pump 22 and an oil filter 23. In addition, an inlet pipe 25 connected from the oil filter 23 to the turbocharger 10, a first oil passage 26 for supplying oil to the bearing portion 14 of the turbocharger 10, and a first oil passage 26 are juxtaposed with the first oil passage 26 to adjust the flow rate. A second oil passage 28 for supplying oil to the bearing portion 14 of the turbocharger 10 through the valve 27 and an oil return passage 29 for returning the oil from the bearing portion 14 of the turbocharger 10 to the oil pan 20 are included.

ターボチャージャー10は、排気ポート(図示せず)に接続されたエキゾーストマニホールド(図示せず)と吸気ポート(図示せず)に接続されたインテークマニホールド(図示せず)に接続される必要があるので、一般的には、エンジンの外側に設けられる。一方、オイルポンプ22はエンジン内に設けられるため、エンジンの外壁30からターボチャージャー10までオイルを送油するパイプが必要となる。なお、図1中符号11aはコンプレッサーホイール11で圧縮され吸気ポートに送られる吸気を表し、符号12aは排気ポートから排出されタービンホイール12を駆動する排気ガスを表す。   The turbocharger 10 needs to be connected to an exhaust manifold (not shown) connected to an exhaust port (not shown) and an intake manifold (not shown) connected to an intake port (not shown). Generally, it is provided outside the engine. On the other hand, since the oil pump 22 is provided in the engine, a pipe for feeding oil from the outer wall 30 of the engine to the turbocharger 10 is required. In FIG. 1, reference numeral 11 a represents intake air that is compressed by the compressor wheel 11 and sent to the intake port, and reference numeral 12 a represents exhaust gas that is discharged from the exhaust port and drives the turbine wheel 12.

ユニオンボルトは、ボルト中に貫通孔が施されたボルトである。ユニオンボルトは、エンジン外壁30に形成された貫通孔に取付けられ、その貫通孔から潤滑油をエンジン外に送油する。ユニオンボルトにはインレットパイプ25が連結され、ターボチャージャー10まで配設される。また、ターボチャージャー10側では、同様にインレットパイプ25からユニオンボルトを介して潤滑オイルを取り込む。本発明の給油構造では、2系統の油路を用意するため、ターボチャージャー10側のユニオンボルトも2本設けられる。   A union bolt is a bolt having a through hole in the bolt. The union bolt is attached to a through hole formed in the engine outer wall 30 and feeds lubricating oil out of the engine through the through hole. An inlet pipe 25 is connected to the union bolt and disposed up to the turbocharger 10. Similarly, on the turbocharger 10 side, lubricating oil is taken from the inlet pipe 25 through a union bolt. In the oil supply structure of the present invention, two union bolts on the turbocharger 10 side are also provided in order to prepare two oil passages.

なお、第1の油路26を構成するユニオンボルトを第1のユニオンボルト31、第2の油路28を構成するユニオンボルトを第2のユニオンボルト32とする。また、オイルフィルタ23直後のユニオンボルトは、送り側ユニオンボルト33とする。送り側ユニオンボルト33は、エンジン外壁30の貫通孔に取り付けられている。また、送り側ユニオンボルト33と第1のユニオンボルト31および第2のユニオンボルト32を連結するインレットパイプ25は、送油パイプとも呼ぶ。   A union bolt constituting the first oil passage 26 is referred to as a first union bolt 31, and a union bolt constituting the second oil passage 28 is referred to as a second union bolt 32. The union bolt immediately after the oil filter 23 is a feed-side union bolt 33. The feed-side union bolt 33 is attached to the through hole of the engine outer wall 30. Moreover, the inlet pipe 25 that connects the feed-side union bolt 33, the first union bolt 31, and the second union bolt 32 is also referred to as an oil feed pipe.

インレットパイプ25は、エキゾーストマニホールド(図示せず)に隣接させて配置させるのが望ましい。エキゾーストマニホールドは、冷間始動直後であっても急速に高温になるため、ターボチャージャー10の給油系統がこの近傍に配置されていると、オイル温度のすばやい上昇が期待できるからである。なお、図1では、エキゾーストマニホールド自体は図示していないが、ターボチャージャー10のタービンホイール12を通過した排気の流れを符号17で示した。   The inlet pipe 25 is preferably disposed adjacent to an exhaust manifold (not shown). This is because the exhaust manifold quickly becomes hot even immediately after the cold start, and if the oil supply system of the turbocharger 10 is disposed in the vicinity thereof, a quick increase in the oil temperature can be expected. In FIG. 1, the exhaust manifold itself is not shown, but the flow of exhaust gas that has passed through the turbine wheel 12 of the turbocharger 10 is indicated by reference numeral 17.

つまり、インレットパイプ25の符号25aが、エキゾーストマニホールドの近傍に配置された部分を示す。また、ここで「近傍」とは、エキゾーストマニホールドから容易に熱を受けることができる範囲をいい、より具体的には一部が接触している場合を含み、数十mm程度の範囲内の空間に配置されていることをいう。   That is, the code | symbol 25a of the inlet pipe 25 shows the part arrange | positioned in the vicinity of an exhaust manifold. In addition, the “near” here means a range in which heat can be easily received from the exhaust manifold, and more specifically, a space within a range of about several tens of millimeters, including a case where a part is in contact. It means that it is arranged.

また、送り側ユニオンボルト33は、オイルフィルタ23直後のオイルが供給されるように構成される。ターボチャージャー10は、高速回転する回転軸13と、それを液密で受ける軸受け部14とのクリアランスが、高い精度で組み立てられているので、潤滑オイル中に残留する僅かなゴミであっても、回転軸13の回転を阻害するおそれがあるからである。   The feed-side union bolt 33 is configured to be supplied with oil immediately after the oil filter 23. The turbocharger 10 is assembled with a high accuracy in the clearance between the rotating shaft 13 that rotates at a high speed and the bearing portion 14 that receives it in a liquid-tight manner, so even if it is a small amount of dust remaining in the lubricating oil, This is because the rotation of the rotating shaft 13 may be hindered.

ターボチャージャー10内では、ユニオンボルト31、32からの2系統の油路26、28が回転軸13の軸受け部14に供給される。ここで、第2の油路28では、軸受け部14までの間に流量調整弁27が設けられる。流量調整弁27は、例えば電磁的なアクチュエータによって開閉を制御できる電磁弁である。開閉だけの制御でよいが、開口度を段階的に制御できてもよい。流量調整弁27は制御装置40と電気的に接続されており、制御装置40からの指示信号に基づいて弁の開度を変化させる。   In the turbocharger 10, two systems of oil passages 26 and 28 from the union bolts 31 and 32 are supplied to the bearing portion 14 of the rotating shaft 13. Here, in the second oil passage 28, a flow rate adjustment valve 27 is provided up to the bearing portion 14. The flow rate adjusting valve 27 is an electromagnetic valve whose opening and closing can be controlled by an electromagnetic actuator, for example. Although it is sufficient to control only opening and closing, the degree of opening may be controlled in stages. The flow rate adjustment valve 27 is electrically connected to the control device 40 and changes the opening of the valve based on an instruction signal from the control device 40.

ユニオンボルト31ないし33に設けられている貫通孔は直径が規定されている。本発明のターボチャージャー給油構造1は、所定の時期には第1および第2の油路26、28を用いて回転軸13の軸受け部14に多くの潤滑オイルを供給する。したがって、送り側ユニオンボルト33の貫通孔の直径は、少なくとも第1のユニオンボルト31の貫通孔の直径と、第2のユニオンボルト32の貫通孔の直径の和より大きいことが望ましい。第1および第2の油路26、28に十分な量のオイルを流すためである。   The diameters of the through holes provided in the union bolts 31 to 33 are defined. The turbocharger oil supply structure 1 of the present invention supplies a large amount of lubricating oil to the bearing portion 14 of the rotary shaft 13 using the first and second oil passages 26 and 28 at a predetermined time. Therefore, it is desirable that the diameter of the through hole of the feed-side union bolt 33 is larger than the sum of at least the diameter of the through hole of the first union bolt 31 and the diameter of the through hole of the second union bolt 32. This is because a sufficient amount of oil flows through the first and second oil passages 26 and 28.

第1および第2のユニオンボルト31、32の貫通孔の直径は、設計によって適宜決めることができる。通常は第2のユニオンボルト32の貫通孔の直径を第1のユニオンボルト31の直径と同じ、若しくは若干小さめに設定する。   The diameters of the through holes of the first and second union bolts 31 and 32 can be appropriately determined depending on the design. Usually, the diameter of the through hole of the second union bolt 32 is set to be the same as or slightly smaller than the diameter of the first union bolt 31.

制御装置40は、エンジン外に設けられ、通常はMPU(Micro Processer Unit)とメモリによって構成される。制御装置40は、流量調整弁27と電気的に連結されており、連結線を通じて、流量調整弁27に対して開閉の指示信号Cc、Coを送信することができる。また、開閉だけでなく、開閉の仕方まで指示をするようにしてもよい。ここで開閉の仕方とは、開から閉、若しくは閉から開の状態に移行する際にどの程度の時間で移行するか、またその移行時の弁体の動きの加速度などである。   The control device 40 is provided outside the engine, and is usually configured by an MPU (Micro Processor Unit) and a memory. The control device 40 is electrically connected to the flow rate adjusting valve 27, and can transmit opening / closing instruction signals Cc and Co to the flow rate adjusting valve 27 through a connecting line. Further, not only opening and closing but also instructions on how to open and close may be given. Here, how to open and close is how long it takes to move from open to closed, or from closed to open, and the acceleration of the movement of the valve body during the transition.

また、制御装置40は、エンジン内の温度を計測する温度センサ42とも連結されている。温度センサ42は、オイルパン20中の潤滑油の温度を計測してもよいし、エンジン(例えばシリンダヘッド)の温度を計測してもよい。また、エキゾーストマニホールドの温度であってもよい。さらに、これらの温度やエンジンの回転数、冷却水温等の他の検出値に基づいてエンジン内の温度を算定もしくは、推定してもよい。具体的には、オイルパン20内の潤滑油の温度を測定し、軸受け部14に供給される潤滑油の温度を制御装置40が推定する等である。   The control device 40 is also connected to a temperature sensor 42 that measures the temperature inside the engine. The temperature sensor 42 may measure the temperature of the lubricating oil in the oil pan 20 or may measure the temperature of an engine (for example, a cylinder head). Further, it may be the temperature of the exhaust manifold. Furthermore, the temperature in the engine may be calculated or estimated based on these temperatures, other detected values such as the engine speed and the coolant temperature. Specifically, the temperature of the lubricating oil in the oil pan 20 is measured, and the controller 40 estimates the temperature of the lubricating oil supplied to the bearing unit 14.

直接エンジンの何れかの部分の温度を判断の基準とする場合およびその温度に基づいて制御装置40が推定したエンジン内の温度を判断の基準とする場合を含め、温度取得手段と呼ぶ。ここでは、オイルパン20中の潤滑油の温度をモニタし、その値を判断の基準とするものとして説明を続ける。すなわち、以下の説明では温度センサ42が温度取得手段である。   Including the case where the temperature of any part of the engine is directly used as a criterion for determination and the case where the temperature in the engine estimated by the control device 40 based on the temperature is used as a criterion for determination, this is called temperature acquisition means. Here, the description will be continued assuming that the temperature of the lubricating oil in the oil pan 20 is monitored and that value is used as a criterion for determination. That is, in the following description, the temperature sensor 42 is a temperature acquisition unit.

制御装置40は、温度取得手段(温度センサ42)からの温度に基づいて、流量調整弁27の開閉を制御する。その制御に際して、制御装置40は、少なくとも所定の温度となる第1の閾値T1と、第1の閾値より温度が低い第2の閾値T2の複数の閾値を有する。   The control device 40 controls the opening and closing of the flow rate adjustment valve 27 based on the temperature from the temperature acquisition means (temperature sensor 42). In the control, the control device 40 has a plurality of threshold values of a first threshold value T1 that is at least a predetermined temperature and a second threshold value T2 that is lower in temperature than the first threshold value.

次に本発明のターボチャージャー給油構造1の動作について説明する。冷間始動時には、オイルパン20のオイルは冷えており、その粘度は比較的高い。制御装置40は温度取得手段(温度センサ42)によってオイルパン20の温度が低いことを検出する。すると制御装置40は、流量調整弁27に開状態になる指示Coを送る。これによって、第2の油路28は開き、オイルフィルタ23を出たオイルはインレットパイプ25を通過し、第1の油路26および第2の油路28を通って、軸受け部14に供給される。この際、オイルの温度はまだ低いが、供給される量が多いので、オイル不足になることはない。軸受け部14を通過して昇温された潤滑オイルは、返油路29を通ってオイルパン20に戻る。   Next, operation | movement of the turbocharger oil supply structure 1 of this invention is demonstrated. At the cold start, the oil in the oil pan 20 is cooled and its viscosity is relatively high. The control device 40 detects that the temperature of the oil pan 20 is low by the temperature acquisition means (temperature sensor 42). Then, the control device 40 sends an instruction Co for opening the flow rate adjustment valve 27. As a result, the second oil passage 28 is opened, and the oil exiting the oil filter 23 passes through the inlet pipe 25 and is supplied to the bearing portion 14 through the first oil passage 26 and the second oil passage 28. The At this time, the temperature of the oil is still low, but since the amount supplied is large, there is no shortage of oil. The lubricating oil that has been heated through the bearing portion 14 returns to the oil pan 20 through the oil return passage 29.

オイルパン20中の潤滑オイルの油温は暖機運転が進むにつれ上昇する。そして、油温が第1の閾値T1を超えたら、制御装置40は、流量調整弁27に閉じる信号Ccを送信する。この時、流量調整弁27は、ゆっくり閉じる。第2の油路28が瞬間的に閉じると、軸受け部14内を流れるオイルの流れに乱流が生じ、部分的なオイルの欠乏部分が発生し瞬間的なオイル不足状態となり、回転軸13の回転を妨げるおそれがあるからである。したがって、ここでいう「ゆっくり閉じる」は、軸受け部14内のオイルの流れに乱流や、気泡が生じない程度の時間をいい、およそ1秒から数秒程度の時間となる。   The oil temperature of the lubricating oil in the oil pan 20 increases as the warm-up operation proceeds. And if oil temperature exceeds 1st threshold value T1, the control apparatus 40 will transmit the signal Cc which closes to the flow regulating valve 27. FIG. At this time, the flow rate adjustment valve 27 closes slowly. When the second oil passage 28 is momentarily closed, a turbulent flow is generated in the oil flow flowing in the bearing portion 14, a partial oil deficiency occurs, and an instantaneous oil shortage occurs. This is because the rotation may be hindered. Therefore, the term “slowly close” as used herein refers to a time period in which turbulent flow or bubbles do not occur in the oil flow in the bearing portion 14, and is approximately 1 second to several seconds.

第2の油路28が閉じると、軸受け部14へのオイルの供給は第1の油路26からだけとなり、オイルポンプ22に余分な負担をかけることがない。しかもこの時には、オイル温度が高くなっているので、オイルの粘度は十分低く、供給量が少なくても回転軸13と軸受け部14の間の潤滑を行うことができる。   When the second oil passage 28 is closed, the oil is supplied to the bearing portion 14 only from the first oil passage 26, and no extra load is applied to the oil pump 22. In addition, at this time, since the oil temperature is high, the viscosity of the oil is sufficiently low, and the lubrication between the rotating shaft 13 and the bearing portion 14 can be performed even if the supply amount is small.

また、潤滑オイルの油温が、一度第1の閾値T1を超えたら、第1の閾値より低い第2の閾値T2を下回るまで、流量調整弁27は閉じたまま(開かない)にする。第1の閾値T1はオイルパン20中のオイルが十分高くなる温度に設定されるが、オイルの冷却や運転状態によって、オイルの温度はわずかに第1の閾値T1より上がったり、下がったりする場合がある。その際に、流量調整弁27がその変化に伴って開閉を行う、いわゆるチャタリング動作をするのは好ましくないからである。   Further, once the temperature of the lubricating oil exceeds the first threshold value T1, the flow rate adjustment valve 27 remains closed (does not open) until it falls below a second threshold value T2 lower than the first threshold value. The first threshold value T1 is set to a temperature at which the oil in the oil pan 20 becomes sufficiently high, but the oil temperature may slightly rise or fall from the first threshold value T1 depending on the cooling of the oil or the operating state. is there. This is because it is not preferable to perform a so-called chattering operation in which the flow rate adjusting valve 27 opens and closes with the change.

一方、外気温が下がるといった運転状態の変化若しくは一時停止等によって潤滑オイルの温度が第2の閾値T2より下がったら、制御装置40は指示信号Coを再び流量調整弁27に送り、第2の油路28を開く。この際は、オイルの温度が第2の閾値T2を挟んで上下に変化したとしても、流量調整弁27は開いたままである。上記同様、第2の閾値T2を挟んでオイル温度が上下しても、流量調整弁27の動作にチャタリングが生じないようにするためである。   On the other hand, when the temperature of the lubricating oil falls below the second threshold value T2 due to a change in the operating state such as a decrease in the outside air temperature or a temporary stop, the control device 40 sends the instruction signal Co to the flow rate adjustment valve 27 again, and the second oil Open path 28. At this time, even if the oil temperature changes up and down across the second threshold T2, the flow rate adjustment valve 27 remains open. Similarly to the above, even if the oil temperature rises or falls across the second threshold value T2, chattering does not occur in the operation of the flow rate adjustment valve 27.

図2(a)には、上記の制御による温度と流量調整弁27の開度の関係のグラフ化したものを示す。横軸は温度取得手段(温度センサ42)の温度である。縦軸は流量調整弁27の開度を示す。また、第1の閾値は符号T1で示し、第2の閾値は符号T2で示した。冷間始動時の状態は符号50の状態である。この時は、流量調整弁27は全開となっている。エンジンが始動し、オイル温度が上昇し、第2の閾値T2に達しても(符号51)、流量調整弁27は、全開のままである。   FIG. 2A shows a graph of the relationship between the temperature by the above control and the opening degree of the flow rate adjustment valve 27. The horizontal axis represents the temperature of the temperature acquisition means (temperature sensor 42). The vertical axis indicates the opening degree of the flow rate adjustment valve 27. Further, the first threshold is indicated by a symbol T1, and the second threshold is indicated by a symbol T2. The state at the time of cold start is the state of 50. At this time, the flow rate adjustment valve 27 is fully open. Even if the engine is started and the oil temperature rises and reaches the second threshold value T2 (reference numeral 51), the flow rate adjustment valve 27 remains fully open.

さらに温度が上昇し、第1の閾値T1に達すると(符号52)、流量調整弁27は全閉となる(符号53)。そして流量調整弁27が全閉となると、仮に温度が第1の閾値T1以下になったとしても(符号54)、流量調整弁27は全閉の状態を維持する。つまり、流量調整弁27のチャタリングは生じない。   When the temperature further rises and reaches the first threshold value T1 (reference numeral 52), the flow regulating valve 27 is fully closed (reference numeral 53). When the flow rate adjustment valve 27 is fully closed, even if the temperature becomes equal to or lower than the first threshold T1 (reference numeral 54), the flow rate adjustment valve 27 maintains the fully closed state. That is, chattering of the flow rate adjusting valve 27 does not occur.

その後、オイル温度が下がり、第2の閾値T2になると(符号55)再び、流量調整弁27は全開となる(符号56)。そして流量調整弁27が全開となると、仮に温度が第2の閾値T2以上になったとしても(符号57)、流量調整弁27は全開の状態を維持する。すなわち、流量調整弁27のチャタリングは生じない。   Thereafter, when the oil temperature falls and reaches the second threshold value T2 (reference numeral 55), the flow regulating valve 27 is fully opened again (reference numeral 56). When the flow rate adjustment valve 27 is fully opened, the flow rate adjustment valve 27 maintains the fully open state even if the temperature becomes equal to or higher than the second threshold value T2 (reference numeral 57). That is, chattering of the flow rate adjusting valve 27 does not occur.

なお、これはエンジン内の温度によって開閉する流量調整弁27は、2つの閾値を有し、その動作はヒステリシス特性を有することを意味する。このような流量調整弁27の動作は、制御装置40が制御してもよいし、シュミットトリガ素子や、フリップフロップを用いた論理回路によって実現してもよい。   This means that the flow rate adjusting valve 27 that opens and closes depending on the temperature in the engine has two threshold values, and its operation has a hysteresis characteristic. Such an operation of the flow regulating valve 27 may be controlled by the control device 40 or may be realized by a logic circuit using a Schmitt trigger element or a flip-flop.

また、流量調整弁27が閉じるときは、完全に第2の油路28を閉じず、わずかに油路を開き、わずかずつでも潤滑オイルが流れるように構成するのが望ましい。第2の油路28の流量調整弁27が完全に閉じてしまい、第2の油路28に潤滑油が流れないと、流量調整弁27より上流側のオイルは流れがとまり滞留する。すると、その部分のオイルの温度は低下する。すると、運転状態の関係で油温が下がり、再び第2の油路28を開く際に、冷えた潤滑オイルが軸受け部14に供給される。さらにそのオイルはオイルパン20にも還流するためオイルパン20の潤滑オイルの油温をも下げてしまうことになるからである。   Further, when the flow rate adjustment valve 27 is closed, it is desirable that the second oil passage 28 is not completely closed, the oil passage is slightly opened, and the lubricating oil flows even in small increments. If the flow rate adjustment valve 27 of the second oil passage 28 is completely closed and the lubricating oil does not flow into the second oil passage 28, the oil upstream of the flow rate adjustment valve 27 stops and stays. Then, the temperature of the oil of that part falls. Then, the oil temperature decreases due to the operating condition, and when the second oil passage 28 is opened again, the cooled lubricating oil is supplied to the bearing portion 14. Furthermore, since the oil also returns to the oil pan 20, the temperature of the lubricating oil in the oil pan 20 is also lowered.

一方、流量調整弁27が閉じた場合でも、わずかに潤滑オイルが流れれば、潤滑オイルが滞留することがないので、常にオイルパン20の温かい潤滑オイルを流量調整弁27の上流側に用意しておくことができる。   On the other hand, even when the flow rate adjusting valve 27 is closed, if the lubricating oil slightly flows, the lubricating oil will not stay. Therefore, always keep the warm lubricating oil of the oil pan 20 upstream of the flow rate adjusting valve 27. I can keep it.

図2(b)にはこのような制御をした際の、流量調整弁27の開度とオイル温度の関係を示す。流量調整弁27を閉じるように制御した際も、わずかに隙間60が設けられることとなる。   FIG. 2B shows the relationship between the opening degree of the flow rate adjustment valve 27 and the oil temperature when such control is performed. Even when the flow control valve 27 is controlled to be closed, the gap 60 is slightly provided.

なお、ここでは、流量調整弁27の閾値が2つある場合について示したが、流量調整弁27の開度を複数段階制御できるようにし、冷間始動時および、暖機完了後であって比較的低温の場合とそれより高温の場合のように、暖機完了後の閾値を複数個用意してもよい。また、本実施の形態では、油路が2つの場合を示したが、3つ以上の油路があってもよい。   Here, although the case where there are two threshold values of the flow rate adjusting valve 27 is shown, the opening degree of the flow rate adjusting valve 27 can be controlled in a plurality of stages, and the comparison is made at the time of cold start and after the warm-up is completed. A plurality of thresholds after completion of warm-up may be prepared as in the case of a low temperature and a higher temperature. In the present embodiment, the case where there are two oil passages has been described, but there may be three or more oil passages.

また、温度取得手段をセンサによって得られた温度に基づいて推定した温度を使用する場合は、図2の横軸が推定した温度となる。   Moreover, when using the temperature which the temperature acquisition means estimated based on the temperature obtained by the sensor, the horizontal axis in FIG. 2 is the estimated temperature.

本発明のターボチャージャー給油構造は、ターボチャージャーを搭載したエンジンに好適に利用することができる。   The turbocharger oil supply structure of the present invention can be suitably used for an engine equipped with a turbocharger.

1 ターボチャージャー給油構造
10 ターボチャージャー
11 コンプレッサーホイール
11a 吸気
12 タービンホイール
12a 排気ガス
13 回転軸
14 軸受け部
17 排気の流れ
20 オイルパン
21 ストレーナー
22 オイルポンプ
23 オイルフィルタ
25 インレットパイプ(送油パイプ)
25a エキゾーストマニホールドの近傍
26 第1の油路
27 流量調整弁
28 第2の油路
29 返油路
30 エンジン外壁
31 第1のユニオンボルト
32 第2のユニオンボルト
33 送り側ユニオンボルト
40 制御装置
42 温度センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Turbocharger oil supply structure 10 Turbocharger 11 Compressor wheel 11a Intake 12 Turbine wheel 12a Exhaust gas 13 Rotating shaft 14 Bearing part 17 Exhaust flow 20 Oil pan 21 Strainer 22 Oil pump 23 Oil filter 25 Inlet pipe (oil supply pipe)
25a In the vicinity of the exhaust manifold 26 First oil passage 27 Flow rate adjustment valve 28 Second oil passage 29 Oil return passage 30 Engine outer wall 31 First union bolt 32 Second union bolt 33 Feeding union bolt 40 Controller 42 Temperature Sensor

より具体的には、本発明のターボチャージャー給油構造は、
エンジンのターボチャージャーへの給油構造であって、
オイルパンから潤滑油をくみ上げ送油するオイルポンプと、
前記オイルポンプの出口にオイルフィルタを介して連通された送油パイプと、
前記送油パイプと連結され、前記ターボチャージャーに前記潤滑油を送る第1の油路と、
前記送油パイプから分岐し、流量調整弁を介して前記第1の油路と連通する第2の油路と、
前記ターボチャージャーから前記オイルパンに前記潤滑油を戻す返油路と、
前記エンジンの温度を計測若しくは推定する温度取得手段と
前記温度取得手段に基づいて前記流量調整弁の開閉を制御する制御装置と、
を有することを特徴とする。
More specifically, the turbocharger fueling structure of the present invention is
An oil supply structure for an engine turbocharger,
An oil pump that pumps and feeds lubricating oil from an oil pan;
An oil feeding pipe communicated with an outlet of the oil pump through an oil filter;
A first oil passage connected to the oil feeding pipe and sending the lubricating oil to the turbocharger;
A second oil passage that branches off from the oil feeding pipe and communicates with the first oil passage via a flow rate adjustment valve;
An oil return path for returning the lubricating oil from the turbocharger to the oil pan;
A temperature acquisition means to measure or estimate the temperature of the engine,
A control device for controlling the opening and closing of the flow regulating valve based on the temperature acquired hand stage,
It is characterized by having.

Claims (1)

エンジンのターボチャージャーへの給油構造であって、
オイルパンから潤滑油をくみ上げ送油するオイルポンプと、
前記オイルポンプの出口にオイルフィルタを介して連通された送油パイプと、
前記送油パイプと連結され、前記ターボチャージャーに前記潤滑油を送る第1の油路と、
前記送油パイプから分岐し、流量調整弁を介して前記第1の油路と連通する第2の油路と、
前記ターボチャージャーから前記オイルパンに前記潤滑油を戻す返油路と、
前記エンジンの温度を計測若しくは推定する温度取得手段センサと、
前記温度取得手段センサに基づいて前記流量調整弁の開閉を制御する制御装置と、
を有するターボチャージャー給油構造。
An oil supply structure for an engine turbocharger,
An oil pump that pumps and feeds lubricating oil from an oil pan;
An oil feeding pipe communicated with an outlet of the oil pump through an oil filter;
A first oil passage connected to the oil feeding pipe and sending the lubricating oil to the turbocharger;
A second oil passage that branches off from the oil feeding pipe and communicates with the first oil passage via a flow rate adjustment valve;
An oil return path for returning the lubricating oil from the turbocharger to the oil pan;
A temperature acquisition means sensor for measuring or estimating the temperature of the engine;
A control device for controlling opening and closing of the flow rate adjustment valve based on the temperature acquisition means sensor;
Turbocharger refueling structure.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015038331A (en) * 2013-08-19 2015-02-26 大豊工業株式会社 Lubrication oil supply system of turbocharger
JP2015110907A (en) * 2013-12-06 2015-06-18 大豊工業株式会社 Lubrication oil supply mechanism for turbocharger

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