JP2013148013A - 内燃機関用オイル供給圧調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の運転状況に応じてオイルの供給圧を可変調整することができると共に、電磁式のリリーフバルブに開固着の異常が発生しても必要なオイル供給圧を確保することができるようにする。
【解決手段】オイルギャラリ２４とオイルポンプの吸入口の側とを接続するリリーフ通路２８の実効通路断面積を増減することにより内燃機関内へ供給されるオイルの圧力を調整する内燃機関用オイル供給圧調整装置１０であって、リリーフ通路に直列に設けられた第一及び第二のリリーフバルブ３０、３２を有し、第一のリリーフバルブ３０は、オイルの圧力により開弁方向へ押圧されるバルブ要素３４と、バルブ要素３４を閉弁方向へ付勢するスプリング４２とを有する機械式のバルブであり、第二のリリーフバルブ３２は、バルブ要素４４と、バルブ要素４４を駆動することにより開弁量を増減する電磁アクチュエータ５２とを有する電磁式のバルブである。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関に係り、更に詳細には内燃機関用のオイル供給圧調整装置に係る。

自動車等の車両に搭載される内燃機関は他の内燃機関と同様に機関内部の可動部がオイルにて潤滑される。オイルパンに貯留されたオイルが内燃機関によって駆動されるオイルポンプにより内燃機関の内部へ循環供給され、潤滑後のオイルはオイルパンへ戻される。オイル供給圧調整装置はオイルポンプと内燃機関との間に設けられ、オイルの一部をオイルパンへ戻すことにより内燃機関の内部へ供給されるオイルの圧力を調整する。

オイル供給圧調整装置としてオイルの温度等の内燃機関の運転状況に応じてオイルの供給圧を可変調整することができるよう構成されたものが知られており、例えば下記の特許文献１に記載されている。

特開２０００−３３７１２１号公報

〔発明が解決しようとする課題〕
上記公開公報に記載されたオイル供給圧調整装置は、機械式の第一のリリーフバルブと電磁式の第二のリリーフバルブとを有し、第一及び第二のリリーフバルブは互いに他に対し並列の関係をなすよう設けられている。即ち第一のリリーフバルブはオイルギャラリに連通する第一のリリーフ通路の実効通路断面積を増減し、第二のリリーフバルブは第一のリリーフ通路よりも下流側にてオイルギャラリに連通する第二のリリーフ通路の実効通路断面積を増減する。この構成によれば、第二のリリーフバルブに閉固着の異常が発生しても、第一のリリーフバルブによりオイルギャラリ内のオイルをリリーフすることができるので、オイルギャラリ内のオイルの圧力が過剰に高くなることを防止することができる。

しかし第二のリリーフバルブに開固着の異常が発生すると、オイルギャラリ内のオイルが第二のリリーフバルブを経て常時リリーフされてしまう。そのためオイルギャラリ内のオイルの圧力を必要なオイル供給圧に上昇させることができず、良好な潤滑が阻害される虞れがある。

本発明は、機械式の第一のリリーフバルブと電磁式の第二のリリーフバルブとを有する従来のオイル供給圧調整装置に於ける上述の如き問題に鑑みてなされたものである。そして本発明の主要な課題は、内燃機関の運転状況に応じてオイルの供給圧を可変調整することができると共に、電磁式のリリーフバルブに開固着の異常が発生しても必要なオイル供給圧を確保することができるようオイル供給圧調整装置を改良することである。
〔課題を解決するための手段及び発明の効果〕

上述の主要な課題は、本発明によれば、オイルポンプの吐出口より内燃機関内へオイルを導くオイルギャラリと前記オイルポンプの吸入口の側とを接続するリリーフ通路の実効通路断面積を増減することにより前記内燃機関内へ供給されるオイルの圧力を調整する内燃機関用オイル供給圧調整装置に於いて、前記リリーフ通路に互いに他に対し直列に設けられた第一及び第二のリリーフバルブを有し、前記第一のリリーフバルブは、前記オイルギャラリの側のオイルの圧力により開弁方向へ押圧される第一のバルブ要素と、前記第一のバルブ要素を閉弁方向へ付勢する付勢手段とを有する機械式のバルブであり、前記第二のリリーフバルブは、第二のバルブ要素と、前記第二のバルブ要素を駆動することにより開弁量を増減する電磁アクチュエータとを有する電磁式のバルブであることを特徴とする内燃機関用オイル供給圧調整装置によって達成される。

上記の構成によれば、機械式の第一のリリーフバルブ及び電磁式の第二のリリーフバルブは互いに他に対し直列に設けられている。従って第二のリリーフバルブの開弁量を制御することにより、内燃機関の運転状況に応じてオイルの供給圧を可変調整することができる。また第二のリリーフバルブに開固着の異常が発生しても、第一のリリーフバルブによりオイルギャラリの側のオイルの圧力に応じてリリーフ通路の実効通路断面積が制御されるので、必要最低限のオイル供給圧を確保することができる。

また本発明によれば、上記の構成に於いて、前記第二のリリーフバルブは前記リリーフ通路の連通を遮断しないよう構成される（請求項２の構成）。

上記請求項２の構成によれば、第二のリリーフバルブは前記リリーフ通路の連通を遮断しないので、第二のリリーフバルブは閉固着しない。よって第二のリリーフバルブの閉固着に起因してオイルギャラリ内のオイルをリリーフすることができなくなること及びこれに起因してオイルの供給圧が過剰に高くなることを確実に防止することができる。
〔課題解決手段の好ましい態様〕

本発明の一つの好ましい態様によれば、第一のリリーフバルブは第二のリリーフバルブに対しオイルギャラリの側に設けられているよう構成される（好ましい態様１）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、リリーフ通路の実効通路断面積は、内燃機関の回転数が低い領域に於いては第一のリリーフバルブの開弁量により決定され、内燃機関の回転数が高い領域に於いては第二のリリーフバルブの開弁量により決定されるよう構成される（好ましい態様２）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、内燃機関の回転数が低い領域と高い領域との境界は、オイルの温度が低いほど高い回転数の側の値になるよう、少なくともオイルの温度に応じて可変設定されるよう構成される（好ましい態様３）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、第一及び第二のリリーフバルブはスプールバルブであるよう構成される（好ましい態様４）。

本発明による内燃機関用オイル供給圧調整装置の一つの実施形態を示す概略構成図である。 オイル供給圧調整装置の拡大断面図である。 実施形態に於ける内燃機関１２の回転数Ｎとオイルの供給圧Ｐgとの関係を示すグラフである。 本発明による内燃機関用オイル供給圧調整装置の修正例を示す拡大断面図である。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を好ましい実施形態について詳細に説明する。

図１は本発明による内燃機関用オイル供給圧調整装置の一つの実施形態を示す概略構成図、図２はオイル供給圧調整装置の拡大断面図である。

図１に於いて、１０はオイル供給圧調整装置を示しており、１２は内燃機関を示しており、１４はオイルポンプを示している。オイルポンプ１４は内燃機関１２により駆動され、オイルパン１８に貯留されたオイルをオイルストレーナ２０及び吸入導管２２を経て吸入する。またオイルポンプ１４はオイルギャラリ２４を経て内燃機関１２の潤滑を要する領域へ圧送する。内燃機関１２の潤滑を要する領域を潤滑したオイルは滴下により又は復帰導管２６等を経てオイルパン１８へ戻される。

オイル供給圧調整装置１０はオイルギャラリ２４よりオイルパン１８へオイルを戻すリリーフ通路２８に互いに他に対し直列に設けられた第一のリリーフバルブ３０及び第二のリリーフバルブ３２を有している。第一のリリーフバルブ３０は第二のリリーフバルブ３２に対しオイルギャラリ２４の側に位置している。オイル供給圧調整装置１０は二つのバルブによってリリーフ通路２８の実効通路断面積を増減することによりオイルパン１８へ戻されるオイルの量を増減し、これによりオイルギャラリ２４内のオイルの圧力、即ちオイルの供給圧Ｐgを調整する。

図２に示されている如く、第一のリリーフバルブ３０はバルブ要素３４を有し、バルブ要素３４はバルブハウジング３６により郭定されたバルブボア３８に軸線４０に沿って往復動可能に嵌合している。バルブ要素３４は一端にてオイルギャラリ２４の側のオイルの圧力を受けることにより開弁方向へ押圧され、他端にてリリーフスプリング４２のばね力を受けることにより全閉位置へ付勢されている。かくして第一のリリーフバルブ３０は、オイルギャラリ２４の側のオイルの圧力が高いほどリリーフスプリング４２のばね力に抗してバルブ要素３４が全開位置へ向けて移動される機械式のスプールバルブである。

また第二のリリーフバルブ３２はバルブ要素４４を有し、バルブ要素４４はバルブハウジング３６により郭定されたバルブボア４６に軸線４８に沿って往復動可能に嵌合している。バルブ要素４４はステム５０により電磁アクチュエータ５２に接続されており、電磁アクチュエータ５２によって軸線４８に沿う位置が制御されることにより開弁量が増減制御される。かくして第二のリリーフバルブ３２は第一のリリーフバルブ３０の側のリリーフ通路２８内のオイルの圧力に関係なく開弁量が制御される電磁式のスプールバルブである。

なお、第二のリリーフバルブ３２の開弁量は電磁アクチュエータ５２が電子制御装置５４によって制御される。またバルブ要素４４は電磁アクチュエータ５２が作動されていないときには、図には示されていないばねにより第二のリリーフバルブ３２の全開位置に位置決めされるようになっている。

電子制御装置５４は内燃機関１２の運転を制御する内燃機関用制御装置であってよく、温度センサ５６より例えばオイルギャラリ２４内のオイルの温度Ｔoilを示す信号が入力される。なお、電子制御装置５４は内燃機関用制御装置とは別の電子制御装置であってもよい。

図３に示されている如く、第一のリリーフバルブ３０は内燃機関１２の回転数Ｎ（rpm）が第一の基準値Ｎ1以下であるときには、全開位置を維持する。また第一のリリーフバルブ３０は内燃機関１２の回転数Ｎが第一の基準値Ｎ1（正の定数）を越えると開弁し、内燃機関１２の回転数Ｎの増大に伴うオイルギャラリ２４内の圧力Ｐgの上昇に応じて開弁量を増大する。よって第二のリリーフバルブ３２の全開位置に位置決めされていれば、オイルギャラリ２４内の圧力Ｐgは内燃機関１２の回転数Ｎに対し図３に於いて太い破線にて示されている如く変化する。

第二のリリーフバルブ３２は内燃機関１２の回転数Ｎが第一の基準値Ｎ1よりも大きい第二の基準値Ｎ2を越えると、開弁量が小さい値になるよう制御される。そして第二のリリーフバルブ３２は内燃機関１２の回転数Ｎが第二の基準値Ｎ2よりも大きい第三の基準値Ｎ3を越えると、回転数Ｎの増大につれて比較的穏やかに開弁量が増大される。

なお、第二の基準値Ｎ2及び第三の基準値Ｎ3は正の定数であってもよいが、オイルの温度Ｔoilが低いほど大きい値になるよう、オイルの温度Ｔoilに応じて可変設定される。よってオイルの供給圧Ｐgの低下領域はオイルの温度Ｔoilが低いほど回転数Ｎが高い側へ拡大する。

リリーフ通路２８の実効通路断面積は、回転数Ｎが第二の基準値Ｎ2以下の範囲に於いては第一のリリーフバルブ３０の開弁量により決定されるが、回転数Ｎが第二の基準値Ｎ2を越える範囲に於いては第二のリリーフバルブ３２の開弁量により決定される。従ってオイルの供給圧Ｐgは、内燃機関１２の回転数Ｎが第二の基準値Ｎ2を越える範囲に於いては、回転数Ｎに対し図３に於いて実線にて示されている如く変化する。

第二のリリーフバルブ３２が設けられていない場合やその開弁量が低減されない場合には、内燃機関１２の回転数Ｎが第二の基準値Ｎ2を越える範囲に於いても、リリーフ通路２８の実効通路断面積は第一のリリーフバルブ３０の開弁量により決定される。そのため回転数Ｎが第二の基準値Ｎ2を越える範囲に於いてはオイルの供給圧Ｐgは回転数Ｎに対し図３に於いて細い破線にて示されている如く変化し、内燃機関１２の回転数Ｎが高い領域に於いてオイルの供給圧Ｐgが不十分になりやすい。

また内燃機関１２の回転数Ｎが高い領域に於いてオイルの供給圧Ｐgが十分な値になるよう、例えば第一のリリーフバルブ３０のリリーフスプリング４２のばね定数を高く設定することが考えられる。しかしその場合には回転数Ｎが第二の基準値Ｎ3以下の範囲に於いて回転数Ｎに対し図３に於いて二点鎖線にて示されている如く変化する。そのため内燃機関１２の回転数Ｎが比較的低い領域に於いてオイルポンプ１４に対する要求吐出圧が高くなり、回転数Ｎが比較的低い領域に於ける内燃機関１２の負荷が高くなることが避けられない。

これに対し図示の実施形態によれば、内燃機関１２の回転数Ｎが比較的低い領域に於いては、図３に於いて太い破線にて示された特性を達成して回転数Ｎが比較的低い領域に於ける内燃機関１２の負荷を低減し、燃費を向上させることができる。また内燃機関１２の回転数Ｎが高い領域に於いては、図３に於いて実線にて示された特性を達成して回転数Ｎが高い領域に於いてオイルの供給圧Ｐgが不十分になり潤滑が不十分になることを防止することができる。

また図示の実施形態によれば、第一のリリーフバルブ３０及び第二のリリーフバルブ３２は互いに他に対し直列に設けられている。よって第二のリリーフバルブ３２のバルブ要素４４が開固着しても、第一のリリーフバルブ３０によりリリーフ通路２８の実効通路断面積が制御される。従って特許文献１に記載された従来の構造の場合の如く、リリーフされるオイルの流量が過大になってオイルの供給圧Ｐgが過剰に低下することを防止することができる。

特に図示の実施形態によれば、第一のリリーフバルブ３０は第二のリリーフバルブ３２に対しオイルギャラリ２４の側に設けられている。よって第一のリリーフバルブ３０が第二のリリーフバルブ３２に対しオイルギャラリ２４とは反対の側に設けられている場合に比して、オイルギャラリ２４内のオイルの圧力に対するバルブ要素３４の応答性を高くすることができる。従って内燃機関１２の回転数Ｎの変動に対する第一のリリーフバルブ３０の応答性を高くすることができる。

また図示の実施形態によれば、バルブ要素４４は電磁アクチュエータ５２が作動されていないときには、第二のリリーフバルブ３２の全開位置に位置決めされるようになっている。従ってバルブ要素４４が閉固着しリリーフ通路２８が遮断されることを効果的に回避することができる。

また図示の実施形態によれば、第二の基準値Ｎ2及び第三の基準値Ｎ3はオイルの温度Ｔoilが低いほど大きい値になるよう、オイルの温度Ｔoilに応じて可変設定され、これによりオイルの供給圧Ｐgの低下領域はオイルの温度Ｔoilが低いほど回転数Ｎが高い側へ拡大される。従ってオイルの温度Ｔoilが低いことによりオイルの粘性が高くオイルポンプ１４の負荷が高いほどオイルの供給圧Ｐgの低下領域を拡大して内燃機関１２の負荷を低減することができる。

また図示の実施形態によれば、第一のリリーフバルブ３０及び第二のリリーフバルブ３２の何れもスプールバルブであるので、例えばリーフバルブ等の他のバルブに比して、バルブの開弁特性を容易に設定することができる。

以上に於いては本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかであろう。

例えば上述の実施形態に於いては、第一のリリーフバルブ３０は第二のリリーフバルブ３２に対しオイルギャラリ２４の側に設けられているが、第二のリリーフバルブ３２が第一のリリーフバルブ３０に対しオイルギャラリ２４の側に設けられていてもよい。

また上述の実施形態に於いては、第二のリリーフバルブ３２もリリーフ通路２８を遮断する全閉位置を取り得るようになっている。しかし図４に修正例として図示されている如く、バルブハウジング３６にバルブ要素４４に対するストッパ３６Ａが設けられ、第二のリリーフバルブ３２は全閉位置を取らないよう修正されてもよい。この修正例によれば、バルブ要素４４が閉弁固着することに起因してオイルギャラリ２４内のオイルがリリーフ通路２８を経てリークされなくなることを確実に防止することができる。

また上述の実施形態に於いては、第一のリリーフバルブ３０及び第二のリリーフバルブ３２は何れもスプールバルブであるが、少なくとも何れか一方のバルブがリーフバルブやポペットバルブの如き他の形式のバルブに変更されてもよい。

また上述の実施形態に於いては、第一のリリーフバルブ３０及び第二のリリーフバルブ３２の軸線４０及び４８は互いに整合しているが、第一のリリーフバルブ３０及び第二のリリーフバルブ３２がリリーフ通路２８に直列に設けられている限り、軸線４０及び４８は互いに整合していなくてもよい。

また上述の実施形態に於いては、リリーフ通路２８はオイルギャラリ２４よりオイルパン１８へオイルを戻すようになっている。しかしリリーフ通路２８はオイルポンプ１４の吐出口よりも内燃機関１２の側からオイルポンプ１４の吸入口よりもオイルパン１８の側へオイルを戻すようになっている限り、オイルパン１８以外の部材に接続されていてもよい。

１０…オイル供給圧調整装置、１２…内燃機関、１４…オイルポンプ、２４…オイルギャラリ、２８…リリーフ通路、３０…第一のリリーフバルブ、３２…第二のリリーフバルブ、３４…バルブ要素、４２…リリーフスプリング、４４…バルブ要素、５２…電磁アクチュエータ、５４…電子制御装置、５６…温度センサ

Claims (2)

1. オイルポンプの吐出口より内燃機関内へオイルを導くオイルギャラリと前記オイルポンプの吸入口の側とを接続するリリーフ通路の実効通路断面積を増減することにより前記内燃機関内へ供給されるオイルの圧力を調整する内燃機関用オイル供給圧調整装置に於いて、前記リリーフ通路に互いに他に対し直列に設けられた第一及び第二のリリーフバルブを有し、前記第一のリリーフバルブは、前記オイルギャラリの側のオイルの圧力により開弁方向へ押圧される第一のバルブ要素と、前記第一のバルブ要素を閉弁方向へ付勢する付勢手段とを有する機械式のバルブであり、前記第二のリリーフバルブは、第二のバルブ要素と、前記第二のバルブ要素を駆動することにより開弁量を増減する電磁アクチュエータとを有する電磁式のバルブであることを特徴とする内燃機関用オイル供給圧調整装置。
2. 前記第二のリリーフバルブは前記リリーフ通路の連通を遮断しないことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用オイル供給圧調整装置。

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