JP2017198090A

JP2017198090A - 潤滑油供給装置

Info

Publication number: JP2017198090A
Application number: JP2016087206A
Authority: JP
Inventors: 英樹長田; Hideki Osada
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2016-04-25
Filing date: 2016-04-25
Publication date: 2017-11-02

Abstract

【課題】エンジン始動時に潤滑油を各摺動要素に効果的に供給する。
【解決手段】オイルパン１１からオイルポンプ１３によって汲み上げられた潤滑油を、オイルポンプ１３の吐出口に接続された潤滑油配管２１を介してエンジン１の内部に供給する潤滑油供給装置１０であって、エンジン１の始動時に潤滑油配管２１に圧縮空気を供給して、潤滑油配管２１内の潤滑油をエンジン１の内部に導入させる圧縮空気供給装置１００を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、潤滑油供給装置に関し、特に、エンジン始動時の潤滑油の供給に関する。

一般的に、エンジンの潤滑油供給装置は、オイルパンに貯留された潤滑油をオイルポンプにより汲み上げてオイルギャラリに圧送し、オイルギャラリに導入された潤滑油を動弁機構、オイルジェット、クランクシャフトのジャーナル部、ターボチャージャの回転軸等の各摺動要素に供給するように構成されている（例えば、特許文献１，２参照）。

特開２０１４−０８８８２０号公報特開２００８−１０１５６８号公報

ところで、潤滑油の粘度が高くなる低温始動時等は、エンジンの各摺動要素に潤滑油が供給され難くなり、給油応答性に遅れを生じる課題がある。また、長期間停車された車両においても、エンジン内部の潤滑油が各摺動要素から落ち切ってしまうため、再始動時に潤滑油の供給が不十分となり、各摺動要素の摩耗や破損等を招く可能性がある。

本開示の技術は、エンジン始動時に潤滑油を各摺動要素に効果的に供給することを目的とする。

本開示の技術は、オイルパンからオイルポンプによって汲み上げられた潤滑油を、当該オイルポンプの吐出口に接続された潤滑油配管を介してエンジンの内部に供給する潤滑油供給装置であって、前記エンジンの始動時に前記潤滑油配管に圧縮空気を供給して、当該潤滑油配管内の潤滑油を前記エンジンの内部に導入させる圧縮空気供給装置を備えることを特徴とする。

前記圧縮空気供給装置は、圧縮空気が充填されたタンクと、前記タンクと前記潤滑油配管とを接続する圧縮空気供給配管と、前記圧縮空気供給配管を開閉可能なバルブと、を備え、前記エンジンの始動時に前記バルブを開弁することで、前記タンクから前記潤滑油配管に前記圧縮吸気が供給されてもよい。

前記潤滑油配管にオイルフィルタが介装され、前記圧縮空気供給配管が前記潤滑油配管の前記オイルフィルタよりも下流側に接続されてもよい。

前記潤滑油配管の前記オイルポンプと前記オイルフィルタとの間に、潤滑油を前記オイルフィルタ側にのみ流通させる逆止弁が設けられ、前記圧縮空気供給配管が前記潤滑油配管の前記逆止弁と前記オイルフィルタとの間に接続されてもよい。

前記圧縮空気供給装置は、前記エンジンの低温始動時に、前記圧縮空気を前記潤滑油配管に供給してもよい。

本開示の技術によれば、エンジン始動時に潤滑油を各摺動要素に効果的に供給することができる。

本発明の一実施形態に係る圧縮空気供給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供給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供給補助制御を示す説明するフローチャート図である。本発明の他の実施形態に係る潤滑油供給補助制御を示す説明するフローチャート図である。本発明の他の実施形態に係る潤滑油供給補助制御を示す説明するフローチャート図である。

以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係る潤滑油供給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。

まず、図１に基づいて、本実施形態の潤滑油供給装置１０に圧縮空気を供給する圧縮空気供給装置１００の詳細から説明する。圧縮空気供給装置１００は、エアコンプレッサ１１０と、エアドライヤ１２０と、エアタンク１３０と、エアガバナ１４０とを備えている。

エアコンプレッサ１１０は、エンジン１（図２に示す）から伝達される動力で駆動する。より詳しくは、エアコンプレッサ１１０は、エンジン１のクランクシャフト３３（何れも図３に示す）にプーリ等を介して接続された回転軸１１１と、回転軸１１１にコンロッド１１２を介して連結されて、シリンダ１１３内を往復移動可能なピストン１１４と、開閉動作によりシリンダ１１３内に外気を取り入れる吸入弁１１５と、開閉動作によりシリンダ１１３内から圧縮空気を吐出させる吐出弁１１６と、吸入弁１１５を強制的に開弁可能なアンロード弁１１７とを備えている。

エアコンプレッサ１１０は、ピストン１１４が降下する吸気行程時には、吸入弁１１５が開弁し、且つ、吐出弁１１６が閉弁することで、シリンダ１１３内に第１エア配管１５０を介して外気が取り込まれるようになっている。一方、ピストン１１４が上昇する圧縮行程時には、吸入弁１１５が閉弁し、且つ、吐出弁１１６が開弁することで、圧縮空気がシリンダ１１３内から第２エア配管１５１内に吐出されるようになっている。

エアドライヤ１２０は、第２エア配管１５１を介してエアコンプレッサ１１０に接続されており、エアコンプレッサ１１０から供給される圧縮空気に含まれる水分を除去する。また、エアドライヤ１２０は、第３エア配管１５２を介してエアタンク１３０に接続されている。

エアタンク１３０には、エアドライヤ１２０によって水分を除去された圧縮空気が充填される。エアタンク１３０内の圧縮空気は、エアタンク１３０に接続された圧縮空気供給配管１６０を介して、後述する潤滑油装置１０（図２に示す）に供給可能に構成されている。また、エアタンク１３０は、第４エア配管１５３を介してエアガバナ１４０に接続されている。

エアガバナ１４０は、エアタンク１３０内の空気圧力に応じて、エアコンプレッサ１１０を負荷運転状態と無負荷運転状態とに切り替える。より詳しくは、エアタンク１３０内の空気圧力が所定の閾値圧力に達すると、エアタンク１３０から第４供給配管１５３を介して入口ポート１４２に供給される圧縮空気の圧力がガバナスプリング１４５の付勢力よりも大きくなり、ガバナピストン１４４は各ポート１４２，１４３を連通させる方向（図中上方）に移動する。各ポート１４２，１４３が連通して、エアガバナ１４０が開放されると、圧縮空気は第５供給配管１５４を介してアンロード弁１１７に供給され、弁体１１７Ａが降下移動することで、エアコンプレッサ１１０の吸入弁１１５を強制的に開弁するようになっている。

このように、吸入弁１１５が強制的に開弁されると、エアコンプレッサ１１０のピストン１１４が上下動しても、シリンダ１１３内に吸入あるいは吐出される空気は、吸入弁１１５及び吐出弁１１６を比較的少ない抵抗で流れるのみとなり、エアコンプレッサ１１０が無負荷運転状態（アンロード運転状態）に切り替えられるようになっている。

次に、図２に基づいて、本実施形態の潤滑油供給装置１０の詳細構成について説明する。

図２に示すように、潤滑油供給装置１０は、エンジン１内の各摺動要素に潤滑油を供給するもので、オイルパン１１と、オイルストレーナ１２と、オイルポンプ１３と、リリーフバルブ１４と、オイルフィルタ１５と、オイルギャラリ３０と、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵ）４０とを備えている。

オイルパン１１は、潤滑油を貯留するもので、エンジン１の図示しないシリンダブロックの下部に取り付けられている。オイルストレーナ１２は、潤滑油に含まれる異物を除去する濾過器であって、オイルパン１１内の潤滑油に浸漬されている。オイルストレーナ１２は、潤滑油吸入配管２０を介してオイルポンプ１３の吸入口に接続されている。

オイルポンプ１３は、オイルパン１１内の潤滑油を汲み上げて圧送するもので、図示しないシリンダブロック等の側部に取り付けられている。オイルポンプ１３は、クランクシャフト３３に図示しないギヤ等を介して接続されており、エンジン１の動力によって駆動される。オイルポンプ１３の吐出口には、第１潤滑油供給配管２１が接続されている。

リリーフバルブ１４は、第１潤滑油供給配管２１と潤滑油吸入配管２０とを接続してオイルポンプ１３を迂回するリリーフ配管１４Ａに介装されている。リリーフバルブ１４は、オイルギャラリ３０内の油圧が過剰に上昇しないように、オイルポンプ１３の圧送量が増加するエンジン１の中高速回転時に開弁して潤滑油を環流させる。

第１潤滑油供給配管２１の下流端には、オイルフィルタ１５の入口ポート１５Ａが接続されている。この第１潤滑油供給配管２１には、リリーフ配管１４Ａとの分岐部よりも下流側に潤滑油の逆流を防止する第１逆止弁２２が設けられ、さらに第１逆止弁２２よりも下流側に詳細を後述する圧縮空気供給配管１６０が接続されている。

オイルフィルタ１５は、オイルポンプ１３から圧送される潤滑油に含まれる異物を除去するもので、そのハウジング１５Ｂ内には、濾材として機能するフィルタエレメント１５Ｃが収容されている。オイルフィルタ１５の出口ポート１５Ｄには、第２潤滑油供給配管２３が接続されている。

第２潤滑油供給配管２３の下流端には、オイルギャラリ３０が接続されている。オイルギャラ３０に導入された潤滑油は、動弁機構３１、オイルジェット３２、クランクシャフト３３のジャーナル部、ターボチャージャ３４の回転軸等の各摺動要素に供給されて、これら摺動要素３１〜３４を潤滑したのちに、オイルパン１１に戻されるようになっている。

圧縮空気供給配管１６０は、圧縮空気供給装置１００のエアタンク１３０（図１参照）と第１潤滑油供給配管２１とを接続して、エアタンク１３０内に充填された圧縮空気を第１潤滑油供給配管２１内に供給する。また、圧縮空気供給配管１６０には、第１潤滑油供給配管２１の流路を開閉可能な開閉バルブ１６１と、潤滑油の流れ込みを防止する第２逆止弁１６２が設けられている。開閉バルブ１６１の開閉作動は、ＥＣＵ４０から入力される指示信号に応じて制御される。

本実施形態において、圧縮空気供給配管１６０は、第１潤滑油供給配管２１内に圧縮空気が供給された際に、オイルフィルタ１５内の潤滑油が第２潤滑油供給配管２３側に押し出されるように、第１逆止弁２２よりも下流側の第１潤滑油供給配管２１、あるいは、オイルフィルタ１５の入口ポート１５Ａに直接的に接続されている。

ＥＣＵ４０は、エンジン１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て構成されている。これら各種制御を行うため、ＥＣＵ４０には、冷却水温センサ５０、外気温センサ５１、アクセル開度センサ５２等の各種センサ類のセンサ値が入力される。

また、ＥＣＵ４０は、エンジン１の始動時に各摺動要素３１〜３４への潤滑油の供給をアシストする潤滑油供給補助制御を実施する。より詳しくは、ＥＣＵ４０は、エンジン１の図示しないイグニッションキーがＯＮ操作された際に、冷却水温センサ５０又は外気温度センサ５１のセンサ値に基づいて、エンジン１が所定の低温始動状態（例えば、０℃以下）にあるか否かを判定する。エンジン１が低温始動状態にあれば、ＥＣＵ４０は開閉バルブ１６１に開弁指示信号を出力する。

このように、開閉バルブ１６１が開弁されると、エアタンク１３０から圧縮空気供給配管１６０を介して第１潤滑油供給配管２１に圧縮空気が供給される。圧縮空気によって第１潤滑油供給配管２１内の圧力が上昇すると、オイルフィルタ１５内や各潤滑油供給配管２１，２３内の潤滑油が強制的に押し出されてオイルギャラリ３０に導入され、各摺動要素３１〜３４に潤滑油が瞬時に供給される。開閉バルブ１６１の開弁指示信号は、イグニッションキーのＯＮ操作から所定の数秒間（例えば、オイルフィルタ１５内の潤滑油を完全に出し切るのに必要な時間）維持される。

以下、図３に基づいて、本実施形態の潤滑油供給補助制御のフローを説明する。本制御は、イグニッションキーのＯＮ操作と同時にスタートする。

ステップＳ１００では、冷却水温センサ５０又は外気温度センサ５１のセンサ値に基づいて、エンジン１が所定の低温始動状態にあるか否かが判定される。肯定の場合はステップＳ１１０に進み、否定の場合は潤滑油供給補助制御を行うことなく終了される。

ステップＳ１１０では、開閉バルブ１６１に開弁指示信号が出力され、エアタンク１３０から圧縮空気供給配管１６０を介して第１潤滑油供給配管２１に圧縮空気が供給される。すなわち、圧縮空気によって第１潤滑油供給配管２１内の圧力が上昇し、オイルフィルタ１５内や各潤滑油供給配管２１，２３内の潤滑油が強制的に押し出されてオイルギャラリ３０に導入され、各摺動要素３１〜３４に潤滑油が瞬時に供給される。

ステップＳ１２０では、圧縮空気の供給開始（開閉バルブ１６１の開弁）から所定時間（例えば、数秒間）が経過したか否かが判定される。肯定の場合は、ステップＳ１３０に進み、開閉バルブ１６１に閉弁指示信号を出力して圧縮空気の供給を停止し、本制御は終了される。

以上詳述したように、本実施形態によれば、エンジン１の低温始動時に、エアタンク１３０から圧縮空気供給配管１６０を介して第１潤滑油供給配管２１に圧縮空気を供給し、オイルフィルタ１５内や各潤滑油供給配管２１，２３内の潤滑油を強制的に押し出してオイルギャラリ３０に導入することで、各摺動要素３１〜３４に潤滑油が瞬時に供給されるようになっている。すなわち、潤滑油の粘度が高くなる低温始動時に、圧縮空気を用いてオイルフィルタ１５内や各潤滑油供給配管２１，２３内の潤滑油を強制的に各摺動要素３１〜３４に供給することで、始動時の給油応答性が確実に向上されるようになり、潤滑油不足により引き起こされる各摺動要素３１〜３４等の摩耗や破損を効果的に防止することができる。

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、上記潤滑油供給補助制御は、エンジン１の低温始動時に実施されるものとして説明したが、長期間停車された車両のエンジン再始動時に適用することもできる。この場合は、図４に示すように、ステップＳ２００にて、前回のイグニッションキーＯＦＦ操作からＥＣＵ４０のタイマによって計時した車両停車時間が所定の閾値時間（例えば、エンジン１内部の潤滑油が落ち切るのに要する時間）に達しているか否かを判定し、肯定の場合は、ステップＳ２１０〜Ｓ２３０に進んで潤滑油供給補助制御を実施するように構成すればよい。このように、長期間停車した車両のエンジン再始動時に潤滑油供給補助制御を実施することで、上記実施形態と同様に各摺動要素３１〜３４等の摩耗や破損を効果的に防止することがきる。

また、エンジン１がアイドルストップ機能により長時間停止した場合も同様に、上記滑油供給補助制御を実施してもよい。この場合は、図５に示すように、ステップＳ３００にてアイドルストップ時間が所定の閾値時間に達しているか否かを判定し、肯定の場合はステップＳ３１０にてアクセルペダルがＯＮ操作（車両発進操作）されたら、ステップＳ３２０〜Ｓ３４０に進んで潤滑油供給補助制御を実施するように構成すればよい。

また、上記実施形態において、圧縮空気供給配管１６０の接続先は、第１潤滑油供給配管２１に限定されず、第２潤滑油供給配管２３等、潤滑油供給装置１０のオイルポンプ１３や第１逆止弁２２よりも下流側の他の部位に接続することもできる。

１エンジン
１０潤滑油供給装置
１１オイルパン
１２オイルストレーナ
１３オイルポンプ
１４リリーフバルブ
１５オイルフィルタ
２０潤滑油吸入配管
２１第１潤滑油供給配管
２２第１逆止弁
２３第２潤滑油供給配管
３０オイルギャラリ
３１動弁機構
３２オイルジェット
３３クランクシャフト
３４ターボチャージャ
４０ＥＣＵ
５０冷却水温センサ
５１外気温センサ
５２アクセル開度センサ
１００圧縮空気供給装置
１３０エアタンク
１６０圧縮空気供給配管
１６１開閉バルブ
１６２第２逆止弁

Claims

オイルパンからオイルポンプによって汲み上げられた潤滑油を、当該オイルポンプの吐出口に接続された潤滑油配管を介してエンジンの内部に供給する潤滑油供給装置であって、前記エンジンの始動時に前記潤滑油配管に圧縮空気を供給して、当該潤滑油配管内の潤滑油を前記エンジンの内部に導入させる圧縮空気供給装置を備える
ことを特徴とする潤滑油供給装置。
前記圧縮空気供給装置は、圧縮空気が充填されたタンクと、前記タンクと前記潤滑油配管とを接続する圧縮空気供給配管と、前記圧縮空気供給配管を開閉可能なバルブと、を備え、前記エンジンの始動時に前記バルブを開弁することで、前記タンクから前記潤滑油配管に前記圧縮吸気が供給される
請求項１に記載の潤滑油供給装置。
前記潤滑油配管にオイルフィルタが介装され、前記圧縮空気供給配管が前記潤滑油配管の前記オイルフィルタよりも下流側に接続された
請求項２に記載の潤滑油供給装置。
前記潤滑油配管の前記オイルポンプと前記オイルフィルタとの間に、潤滑油を前記オイルフィルタ側にのみ流通させる逆止弁が設けられ、前記圧縮空気供給配管が前記潤滑油配管の前記逆止弁と前記オイルフィルタとの間に接続された
請求項３に記載の潤滑油供給装置。
前記圧縮空気供給装置は、前記エンジンの低温始動時に、前記圧縮空気を前記潤滑油配管に供給する
請求項１〜４の何れか一項に記載の潤滑油供給装置。