JP2016156359A - オイルストレーナ - Google Patents

Abstract

【課題】オイルＯに混入した水分の凍結によって生成した氷塊が、エンジンの潤滑系におけるオイルの循環を妨げないようにする。【解決手段】エンジンのオイルパン２内に配設されたオイルストレーナ３において、一端部がオイルポンプ１０に接続される吸入パイプ３０が途中で二つに分岐して、第１および第２の分岐パイプ３１，３２が設けられ、それぞれの他端部にはオイルＯの吸い込み部３３，３６が設けられている。第１の分岐パイプ３１には、オイルＯの吸い込み負圧が所定値未満では閉じられる一方、所定値以上では開かれるように開閉弁３５が配設され、第２の分岐パイプ３２には、流通するオイルＯから異物を分離するフィルタ（例えばメッシュ３７）が配設されている。【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンのオイルパンに貯留されているオイルを吸い込むように、当該オイルパン内に配設されたオイルストレーナに関する。

従来より一般的に自動車のエンジンにおいては、オイルパン内に貯留されているオイルをオイルポンプにより吸い込んで、エンジンの各潤滑部に供給するようにしている（例えば特許文献１を参照）。このためにオイルパン内にはオイルストレーナが配設されて、その吸い込み部はオイルに浸かっている。この吸い込み部にはメッシュなどのフィルタが設けられていて、オイルが流通する際にゴミなどの異物を分離するようになっている。

特開２０１３−１３６９７６号公報

ところで、一般的にエンジンの燃焼ガスには水蒸気が含まれており、例えば未暖機状態のようにエンジンの温度が低いときにはクランクケース内で凝縮水が発生して、オイルパンに貯留されているオイルに混入することになる。そして、ハイブリッド自動車のようにエンジンの起動および停止が頻発するものでは、暖機の途中でエンジンの運転が停止されることも多いので、オイル中に混入した水分が蒸発せずに蓄積されるようになる。

このようにしてオイルに混入した水分は、例えば寒冷地などにおいては凍結することがあり、これにより生成した氷塊が前記したオイルストレーナのメッシュに目詰まりを生じさせるおそれがある。こうなると、エンジンの潤滑系におけるオイルの循環が妨げられてしまい、潤滑不良を引き起こすとともに、オイルの供給を受ける油圧デバイスの作動不良が起きるおそれもある。

このような問題点を考慮して本発明の目的は、前記のようにオイルに混入した水分の凍結によって生成した氷塊が、エンジンの潤滑系におけるオイルの循環を妨げないようにすることである。

前記目的を達成すべく本発明は、エンジンのオイルパンに貯留されているオイルを吸い込むように、当該オイルパン内に配設されたオイルストレーナを対象として、一端部がオイルポンプに接続される吸入パイプを途中で二つに分岐させ、第１および第２の分岐パイプを設けるとともに、これらの各分岐パイプのそれぞれの他端部にオイルの吸い込み部を開口させる。そして、前記第１の分岐パイプには、オイルの吸い込み負圧が所定値未満では閉じられる一方、所定値以上では開かれるように開閉弁を配設し、また、前記第２の分岐パイプには、流通するオイルから異物を分離するフィルタを配設したものである。

前記のように構成されたオイルストレーナにおいては、例えばエンジンの始動に伴ってオイルポンプが動作を開始すると、これにより発生するオイルの吸い込み負圧が所定値未満の間は、第１の分岐パイプの開閉弁が閉じられているため、第２の分岐パイプを介してオイルが吸い込まれるようになる。

そうして吸い込まれるオイルに氷塊が含まれている場合、この氷塊は第２の分岐パイプに配設されているフィルタに捕捉されて、徐々に目詰まりさせてゆくので、オイルの吸い込み負圧が徐々に大きくなってゆく。そして、その吸い込み負圧が所定値以上になると、第１の分岐パイプの開閉弁が開かれ、この第１の分岐パイプを介してオイルが吸い込まれるようになる。

よって、寒冷地などにおいてオイルに混入した水分が凍結し、オイルパンの内部において氷塊が生成していても、この氷塊を第２の分岐パイプに吸い込んで捕捉することにより、その後、第１の分岐パイプを介して比較的氷塊の少ないオイルが吸い込まれるようになる。これにより、第１の分岐パイプの目詰まりを抑制し、エンジンの潤滑不良を防止することができる。

好ましくは、第２の分岐パイプ内に多くの氷塊を捕捉するために、この第２の分岐パイプにおける吸い込み部からフィルタからまでの間隔を大きくして、所定以上の容積を確保すればよい。また、第１の分岐パイプの吸い込み部には通常通りメッシュを設ければよいが、この通常のメッシュに比べて第２の分岐パイプのフィルタは、より目の細かなものとするのが好ましい。

また、そうして第２の分岐パイプに氷塊を捕捉すると、この第２の分岐パイプを介してオイルを吸い込むことは難しくなるので、この状態で第１の分岐パイプを介して十分な量のオイルを吸い込めるように、第１の分岐パイプを第２の分岐パイプよりも大径のものとし、オイルの流路断面積を十分に大きくするのが好ましい。

さらに、前記のように第１の分岐パイプに配設する開閉弁は、エンジン始動時に通常、発生するようなオイルの吸い込み負圧で開いてしまわないように、その通常の吸い込み負圧よりも大きな吸い込み負圧（所定値）で開かれるようにするのが好ましい。第１の分岐パイプが上下方向に延びている場合、開閉弁はその自重で閉じるようにすれば、構造の簡略化が図られる。

本発明によれば、エンジンの始動時などにオイルポンプによって、まず、第２の分岐パイプを介してオイルパンからオイルを吸い込むようにしたので、寒冷地などにおいてオイルパンの内部に氷塊が生成していても、この氷塊を第２の分岐パイプに捕捉することができる。よって、その後は比較的氷塊の少ないオイルが第１の分岐パイプを介して吸い込まれるようになって、エンジンの潤滑不良などの不具合の発生を防止できる。

本発明の実施の形態に係るオイルストレーナがオイルパンに配設されている様子を概略的に示す断面図である。 エンジン始動時にオイルストレーナにおいて、吸い込まれるオイルの流路が切り替わることを説明するフローチャート図である。 オイルストレーナを拡大して、第２の分岐パイプを介してのオイルの吸い込みを示す説明図である。 第１および第２の分岐パイプを介してのオイルの吸い込みを示す図３相当図である。 第１の分岐パイプを介してのオイルの吸い込みを示す図３相当図である。 第２の分岐パイプの吸い込み部を高い位置にした他の実施形態に係る図１相当図である。

以下、一例としてハイブリッド自動車に搭載されるエンジンに本発明を適用した実施の形態について説明する。図１には模式的に示すように、本実施の形態に係るエンジンにおいてシリンダブロック１の下部にはオイルパン２が配設されており、このオイルパン２の内部にはエンジンオイルＯ（以下、単にオイルＯという）が貯留されている。

このオイルＯは、エンジンの運転に伴い機械的に駆動されるオイルポンプ１０によって、オイルストレーナ３を介して吸い込まれ、そのオイルポンプ１０の吐出口から吐出されてオイルフィルタ１１を通過した後に、オイルギャラリ１２に供給される。そして、このオイルギャラリ１２を含むエンジンの潤滑系を循環し、例えばクランクジャーナル、シリンダボア、動弁系等、エンジンの各潤滑部に供給された後に、オイルＯは下方のオイルパン２内に落下して再び貯留されるようになる。

図１に示す例ではオイルパン２は、エンジンの後端（図１の左端）寄りの所定範囲２ａが比較的浅く、反対の前端寄りの所定範囲２ｂが比較的深くなっていて、この深底部２ｂにオイルストレーナ３が配設されている。本実施の形態のオイルストレーナ３は、吸入パイプ３０の上端部（一端部）がオイルポンプ１０に接続され、この吸入パイプ３０の下半部が二つに分岐して、第１および第２の分岐パイプ３１，３２となっている。

詳しくは、第１の分岐パイプ３１は吸入パイプ３０と略同径で、その吸入パイプ３０の下端部から下方に向かって直線的に延びており、その下端部（他端部）には、下方に向かって拡径する傘状の吸い込み部３３が設けられている。この吸い込み部３３は例えば鉄板を深絞り成形したものであり、下方に開口する断面円形状の吸い込み口３３ａの近傍には、オイルＯを吸い込む際に異物を除去するためのメッシュ３４が取り付けられている。

また、第１の分岐パイプ３１の上端部近傍、即ち第２の分岐パイプ３２との分岐部の近傍には、開閉弁３５が配設されている。この開閉弁３５は一例として、第１の分岐パイプ３１の内周面に設けられた突起（図示せず）に係止され、上方の吸入パイプ３０を介して作用するオイルＯの吸い込み負圧が所定値未満のときには、自重によって閉じられている。一方、オイルＯの吸い込み負圧が前記所定値以上になると、開閉弁３５は開かれる。

こうして開閉弁３５を自重で閉じるようにすることで、構造の簡略化が図られている。なお、前記吸い込み負圧の所定値は、エンジンの始動時にオイルポンプ１０の動作によって通常、発生し得る負圧よりも大きな値であって、後述するように第２の分岐パイプ３２が目詰まりしたときに発生するような値であり、予め実験、シミュレーションなどによって設定されている。

一方、前記第２の分岐パイプ３２は、第１の分岐パイプ３１に比べると小径であり、図１の例では、吸入パイプ３０の下端部近傍、即ち第１の分岐パイプ３１との分岐部の近傍から概ね水平に延びた後に、下方に向かって湾曲して吸い込み部３６まで直線的に延びている。すなわち、第２の分岐パイプ３２の下端部（他端部）には、前記した第１の分岐パイプ３１と同様の傘状の吸い込み部３６が設けられていて、図１に表れているように第１の分岐パイプ３１の吸い込み部３３と概ね同じ高さに位置している。

つまり、本実施の形態では、第１および第２の分岐パイプ３１，３２の下端部にそれぞれ設けられた吸い込み部３３，３６が、概ね同じ高さ位置に並んでいて、それらの下方の吸い込み口３３ａ，３６ａは、オイルパン２の深底部２ｂの底面に対向して開口している。

そして、第２の分岐パイプ３２の吸い込み口３６ａの近傍には、第１の分岐パイプ３１のようなメッシュ３４は取り付けられておらず、その代わりに分岐部の近傍にメッシュ３７（フィルタ）が配設されている。このメッシュ３７は、後述するようにエンジン始動時に吸い込むオイルＯに含まれている氷塊Ｉ（図３などを参照）を捕捉するためのもので、小さな氷塊Ｉも捕捉できるように、メッシュ３４よりも目の細かなものとされている。

こうして捕捉される氷塊Ｉは、第２の分岐パイプ３２において吸い込み口３６ａからメッシュ３７までの間に保持される（即ち第２の分岐パイプ３２内に捕捉される）ことになる。本実施の形態では、或る程度以上の量の氷塊Ｉを捕捉すべく、吸い込み口３６ａからメッシュ３７までの間の第２の分岐パイプ３２の容積を、一例としてオイルパン２のオイルＯの貯留量の１０％くらいに設定している。

このように、まず、第２の分岐パイプ３２を介してオイルＯを吸い込んで、所定量以上の氷塊Ｉを捕捉するようにしたのは、エンジンの潤滑不良などの不具合を防止するためである。すなわち、エンジンの燃焼ガスには水蒸気が含まれているので、例えば未暖機状態のようにエンジンの温度が低いときにはクランクケース内で発生した凝縮水が、オイルパン２に貯留されているオイルＯに混入するようになる。

特にハイブリッド自動車のエンジンでは、その始動および停止が頻発するため、暖機途中でエンジンの運転が停止されることも多く、オイルＯ中に混入した水分は蒸発せずに蓄積される。こうして蓄積された水分が寒冷地などにおいて凍結すると、オイルＯには氷塊Ｉが含まれることになり、この氷塊Ｉがエンジンの始動時に潤滑系において目詰まりを生じさせ、潤滑不良を引き起こすおそれがあった。

これに対し本実施形態では、上述したようにエンジンの始動時に、まず、オイルストレーナ３の第２の分岐パイプ３２にオイルＯを吸い込んで、その内部に含まれている氷塊Ｉを捕捉するようにしており、こうすれば、その後、第１の分岐パイプ３１を介してオイルＯを吸い込むときに、メッシュ３４などを氷塊Ｉが目詰まりさせることを抑制できる。

−エンジン始動時のオイルの吸い込み動作−
以下に、エンジン始動時のオイルストレーナ３におけるオイルＯの吸い込み動作、即ち、オイルパン２から吸い込まれるオイルＯの流路が切り替わる様子について、図３〜５を参照しつつ図２のフローチャートに沿って説明する。

まず、図２のフローのステップＳＴ１においてエンジンが始動されると（スタータ・オン）、これに伴いオイルストレーナ３の吸入パイプ３０から第２の分岐パイプ３２にかけてオイルＯの吸い込み負圧が発生し（ステップＳＴ２）、オイルパン２内のオイルＯは第２の分岐パイプ３２を介してオイルポンプ１０に吸い込まれるようになる（ステップＳＴ３）。

このとき、寒冷地などにおける冷間のエンジン始動でなければ、オイルパン２に貯留されているオイルＯに混入した水分は氷結していないので（ステップＳＴ４でＮＯ）、第２の分岐パイプ３２のメッシュ３７に目詰まりが発生することはない。よって、吸い込み負圧が所定値以上にはならず、第１の分岐パイプ３１の開閉弁３５が閉じたまま、オイルＯは第２の分岐パイプ３２を介して吸い込まれるようになって（ステップＳＴ５）、エンジンは正常に始動する（ステップＳＴ６）。

これに対し、寒冷地などにおける冷間のエンジン始動であり、オイルパン２内のオイルＯに氷塊Ｉが含まれているときには（ステップＳＴ４でＹＥＳ）、このオイルＯが第２の分岐パイプ３２を介してオイルポンプ１０に吸い込まれるときに、オイルＯ中に含まれている氷塊Ｉが、図３に示すように第２の分岐パイプ３２のメッシュ３７に捕捉され、徐々に目詰まりさせてゆく（ステップＳＴ７）。

これによってオイルＯの吸い込み負圧が所定値以上になると、開閉弁３５が開かれて、第１の分岐パイプ３１を介してオイルＯが吸い込まれるようになるが、開閉弁３５が開かれることによって吸い込み負圧は減少するので、開閉弁３５は閉じようとする。

このため、オイルＯ中の氷塊Ｉの量が少なければ（ステップＳＴ８でＹＥＳ）、第２の分岐パイプ３２のメッシュ３７における目詰まりの度合いがあまりきつくなくて、開閉弁３５は結局、閉じてしまうこともある（ステップＳＴ９でＮＯ）。この場合、オイルＯは第２の分岐パイプ３２を介して吸い込まれ（ステップＳＴ５）、エンジンは正常に始動する（ステップＳＴ６）。

一方、オイルＯ中の氷塊Ｉの量が少なくても、第２の分岐パイプ３２のメッシュ３７における目詰まりの度合いが或る程度、きつくなれば、開閉弁３５は部分的に開かれることもある（ステップＳＴ９でＹＥＳ）。この場合は図４に示すように、第１および第２の両方の分岐パイプ３１，３２を介してオイルＯが吸い込まれるようになって（ステップＳＴ１０）、エンジンは正常に始動する（ステップＳＴ６）。

また、オイルＯに含まれている氷塊Ｉの量が多いときには（ステップＳＴ８でＹＥＳ）、第２の分岐パイプ３２のメッシュ３７における目詰まりの度合いがきつくなるので、オイルＯの吸い込み負圧は一気に所定値を超えてしまい、図５に示すように開閉弁３５が全開される（ステップＳＴ１１）。これによりオイルＯは、第１の分岐パイプ３１を介してオイルポンプ１０に吸い込まれるようになって（ステップＳＴ１２）、エンジンは正常に始動する（ステップＳＴ６）。

したがって、本実施の形態に係るオイルストレーナ３によると、エンジンの始動時におけるオイルポンプ１０の動作に伴い、まず、第２の分岐パイプ３２を介してオイルＯが吸い込まれ、寒冷地などにおいてオイルＯに氷塊Ｉが含まれている場合、この氷塊Ｉを第２の分岐パイプ３２に捕捉することができる。こうして捕捉される氷塊Ｉの量は、オイルＯの貯留量の１０％くらいであり、こうして十分に多くの氷塊Ｉを捕捉することで、オイルパン２に残っているオイルＯ中の氷塊Ｉの量が少なくなる。

よって、その後、開閉弁３５が開かれて、第１の分岐パイプ３１を介してオイルＯが吸い込まれるときには、このオイルＯに含まれている氷塊Ｉがメッシュ３４を目詰まりさせる心配はない。第１の分岐パイプ３１は第２の分岐パイプ３２よりも大径で、オイルＯの流路断面積が十分に大きいので、第２の分岐パイプ３２が塞がった状態でも十分な量のオイルＯが吸い込まれる。これにより、エンジンの潤滑不良などの不具合を防止して、正常に始動させることができる。

なお、前記のように第１の分岐パイプ３１を開閉する開閉弁３５は、エンジンの始動時に通常、生じ得るオイルＯの吸い込み負圧で開いてしまうことはないので、第２の分岐パイプ３２に氷塊Ｉを捕捉する前にオイルＯを吸い込もうとして、メッシュ３４が氷塊Ｉによって目詰まりする心配はない。

−他の実施形態−
上述した実施の形態はあくまで例示に過ぎず、本発明の構成や用途などについても限定することを意図しない。例えば前記実施の形態においてはオイルストレーナ３の第２の分岐パイプ３２において吸い込み口３６ａからメッシュ３７までの容積を、オイルＯの貯留量の１０％くらいに設定しているが、これに限ることはない。

また、前記実施の形態においては第１の分岐パイプ３１の吸い込み部３３に設けるメッシュ３４に比べて、第２の分岐パイプ３２に設けるメッシュ３７を、より目の細かなものとしているが、これにも限定されない。前記実施の形態のように第１の分岐パイプ３１を第２の分岐パイプ３２よりも大径のものとする必要もない。

さらに、前記実施の形態においては第１の分岐パイプ３１を上下方向に延びるように配置して、開閉弁３５を自重で閉じるようにしているが、これにも限定されず、例えば開閉弁３５をばねで閉じ側に付勢してもよい。第１の分岐パイプ３１を上下以外の方向に延びるように配置してもよい。第１、第２の分岐パイプ３１，３２を湾曲形状や屈曲形状のものとしてもよい。

また、前記実施の形態においては、第１および第２の分岐パイプ３１，３２の下端部の吸い込み部３３，３６が概ね同じ高さ位置に並ぶようにしているが、これにも限定されず、一例を図６に示すように第２の分岐パイプ３２の吸い込み部３６を第１の分岐パイプ３１の吸い込み部３３よりも高く位置付けてもよい。こうすれば、油面付近を浮遊する氷塊Ｉを吸い込んで捕捉する上で、有利になる。

さらにまた、前記の実施形態では、本発明をハイブリッド自動車に搭載されるエンジンに適用した例について説明したが、これにも限定されず、本発明は、ハイブリッド自動車以外の車両に搭載されたエンジンにも適用可能である。

本発明は、エンジンにおいて寒冷地などで発生し得る潤滑不良などの不具合の発生を予防できるもので、特にハイブリッド自動車用のエンジンに適用して効果が高い。

２ エンジンのオイルパン
３ オイルストレーナ
３０ 吸入パイプ
３１ 第１の分岐パイプ
３２ 第２の分岐パイプ
３３，３６ オイルの吸い込み部
３４ メッシュ
３５ 開閉弁
３７ メッシュ（フィルタ）
Ｏ エンジンオイル（オイル）
Ｉ 氷塊

Claims (1)

1. エンジンのオイルパンに貯留されているオイルを吸い込むように、当該オイルパン内に配設されたオイルストレーナであって、
   一端部がオイルポンプに接続される吸入パイプが途中で二つに分岐して、第１および第２の分岐パイプが設けられているとともに、これらの各分岐パイプのそれぞれの他端部にオイルの吸い込み部が設けられており、
   前記第１の分岐パイプには、オイルの吸い込み負圧が所定値未満では閉じられる一方、所定値以上では開かれるように開閉弁が配設され、
   前記第２の分岐パイプには、流通するオイルから異物を分離するフィルタが配設されている、ことを特徴とするオイルストレーナ。

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