JP2018025162A - エンジンの潤滑油供給機構 - Google Patents

Abstract

【課題】動弁機構へ過剰な潤滑油が供給されるのを防止することが可能なエンジンの潤滑油供給機構を提供する。
【解決手段】潤滑油を圧送するオイルポンプ４と、オイルポンプ４からの潤滑油が供給される動弁機構４０と、潤滑油の流通経路における動弁機構４０の上流側に配置され、潤滑油の流通を制限する流量制御弁５０と、を具備した。
【選択図】図１

Description

本発明は、潤滑油をエンジンの各部へと供給するエンジンの潤滑油供給機構の技術に関する。

従来、潤滑油をエンジンの各部へと供給するエンジンの潤滑油供給機構の技術は公知となっている。例えば、特許文献１に記載の如くである。

特許文献１には、オイルパンに貯溜された潤滑油をオイルポンプで圧送し、エンジンの各部（例えば、ラッシュアジャスタ等）へと供給するエンジンの潤滑油供給機構が記載されている。

また、特許文献１に記載の技術では、ラッシュアジャスタの上流側にリリーフ路（油路）が接続され、当該リリーフ路に圧力調整弁（リリーフ弁）が設けられている。ラッシュアジャスタへと供給される潤滑油が高圧になった場合には圧力調整弁が開き、当該潤滑油がリリーフ路を介してオイルパンへと戻される。これによってラッシュアジャスタに供給される潤滑油の流量を制限（すなわち、当該潤滑油の圧力上昇を制限）し、ポンプアップ現象の発生を抑制することができる。またこれと同時に、ラッシュアジャスタへ過剰な潤滑油が供給されるのを防止することができる。

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、ラッシュアジャスタに供給される潤滑油の流量を制限することはできても、動弁機構（カムジャーナル）に供給される潤滑油の流量を制限することはできない。このため、動弁機構へ過剰な潤滑油が供給されるのを防止することができない点で不利であった。

特開２０１２−２１９７２５号公報

本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、動弁機構へ過剰な潤滑油が供給されるのを防止することが可能なエンジンの潤滑油供給機構を提供することである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、潤滑油を圧送するオイルポンプと、前記オイルポンプからの潤滑油が供給される動弁機構と、潤滑油の流通経路における前記動弁機構の上流側に配置され、潤滑油の流通を制限する流量制御弁と、を具備したものである。

請求項２においては、前記流量制御弁は、当該流量制御弁の下流側の油圧の上昇に伴って潤滑油の流通を制限するものである。

請求項３においては、前記流通経路における前記流量制御弁の上流側に配置され、前記オイルポンプからの潤滑油が供給されるクランクシャフトをさらに具備するものである。

請求項４においては、前記動弁機構は、前記オイルポンプからの潤滑油によって作動するエンジンリターダをさらに具備するものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、動弁機構へ過剰な潤滑油が供給されるのを防止することができる。

請求項２においては、動弁機構へ過剰な潤滑油が供給されるのを効果的に防止することができる。

請求項３においては、クランクシャフトへ供給される潤滑油の量を増加させることができる。

請求項４においては、エンジンリターダへ過剰な潤滑油が供給されるのを防止することができる。

本発明の一実施形態に係る潤滑油供給機構の構成を示した模式図。 流量制御弁の構成を示した断面図。 （ａ）流量制御弁によって下流側の油圧が制限される様子を示した図。（ｂ）流量制御弁によって上流側の油圧が上昇する様子を示した図。 変形例に係る潤滑油供給機構の構成を示した模式図。

以下の説明では、図中の矢印Ｌ及び矢印Ｒで示した方向を、それぞれ左方向及び右方向と定義して説明を行う。

以下では、図１を用いて、本発明の一実施形態に係るエンジンの潤滑油供給機構１（当該潤滑油供給機構１の構成及び潤滑油の流通経路）について説明する。潤滑油供給機構１は、オイルパン２に貯溜された潤滑油をエンジンの各部へと供給するものである。

オイルパン２に貯溜された潤滑油は、オイルポンプ４によって吸入される。オイルポンプ４は、前記エンジンによって駆動されると共に、当該エンジンの回転数に応じた回転数で駆動される。

オイルポンプ４に吸入された潤滑油は、当該オイルポンプ４によって圧送され、オイルクーラ６及びオイルフィルタ８を介してターボチャージャ１０及びメインオイルホール１２へと供給される。

メインオイルホール１２へと供給された潤滑油は、さらにクランクシャフト２０、ピストンを冷却するピストンクーリングジェット３２、エアコンプレッサ３４（より詳細には、エアコンプレッサ３４へと前記エンジンの動力を伝達するアイドルギア）、カムシャフトへと前記エンジンの動力を伝達するアイドルギア３６及び動弁機構４０へとそれぞれ分岐して供給される。

クランクシャフト２０は、主としてクランクジャーナルに設けられるメインメタル２１及びクランクピンに設けられるコンロッドメタル２２を具備する。クランクシャフト２０へと供給された潤滑油は、当該メインメタル２１及びコンロッドメタル２２へと順に供給される。

メインオイルホール１２から動弁機構４０へと潤滑油を供給するための油路の中途部には、流量制御弁５０が設けられる。当該流量制御弁５０の構成については後述する。

動弁機構４０は、主としてロッカアームシャフト４１、カムジャーナル４２、エンジンリターダ４３、ロッカアーム４４、ローラ４５及びクロスヘッド４６を具備する。動弁機構４０へと供給された潤滑油は、ロッカアームシャフト４１に供給される。ロッカアームシャフト４１へと供給された潤滑油は、さらにカムジャーナル４２、エンジンリターダ４３及びロッカアーム４４へとそれぞれ分岐して供給される。

ここで、エンジンリターダ４３は、圧縮圧開放型のエンジンブレーキである。エンジンリターダ４３は、供給される潤滑油の圧力（油圧）を用いてロッカアーム４４を適宜のタイミングで押圧することができる。より具体的には、エンジンリターダ４３は、エンジンの圧縮工程においてロッカアーム４４を押圧して排気バルブを開くことで、シリンダ内の空気を逃がし、制動力を得ることができる。エンジンリターダ４３の作動に必要な油圧は一定である。すなわち、一定値以上の油圧の供給を受けることでによって、エンジンリターダ４３は作動することができる。

またロッカアーム４４へと供給された潤滑油は、さらにローラ４５及びクロスヘッド４６へとそれぞれ分岐して供給される。

ここで、ローラ４５は、ロッカアーム４４に回転可能に設けられ、カムと当接されることにより、当該カムの駆動力をロッカアーム４４に伝達するものである。また、クロスヘッド４６は、給排気バルブの端部に固定され、ロッカアーム４４と当接されることにより、当該ロッカアーム４４の駆動力を当該給排気バルブへと伝達するものである。

このように構成された潤滑油供給機構１において、オイルポンプ４によって圧送された潤滑油は、前記エンジンの各部（例えば、上述のクランクシャフト２０や動弁機構４０等）を適宜潤滑した後、再度オイルパン２へと戻される。

以下では、図２を用いて、流量制御弁５０の構成について説明する。

流量制御弁５０は、主として弁本体５１、スプール５２、スプリング５３及び調圧スクリュ５４を具備する。

弁本体５１は、略円筒状の部材である。弁本体５１には、摺動部５１ａ、第一ポート５１ｂ、第二ポート５１ｃ、連通油路５１ｄ及びめねじ部５１ｅが形成される。

摺動部５１ａは、弁本体５１の内部を長手方向に貫通するように形成される孔である。摺動部５１ａは円形断面を有するように形成される。摺動部５１ａの一端部（右端部）は、適宜閉塞部材によって閉塞される。

第一ポート５１ｂは、摺動部５１ａと弁本体５１の外部とを連通するように形成される孔である。第一ポート５１ｂは、流量制御弁５０の上流側の油路と対向する位置に形成され、当該上流側の油路に連通される。

第二ポート５１ｃは、摺動部５１ａと弁本体５１の外部とを連通するように形成される孔である。第二ポート５１ｃは、流量制御弁５０の下流側の油路と対向する位置に形成され、当該下流側の油路に連通される。

連通油路５１ｄは、摺動部５１ａの右端部近傍と流量制御弁５０の下流側の油路とを連通するように形成される。

めねじ部５１ｅは、弁本体５１の他端部（左端部）近傍に形成される。めねじ部５１ｅは、摺動部５１ａと同一軸線上の孔の内側にねじを切ることで形成される。

スプール５２は、流量制御弁５０を流通する潤滑油の流路を適宜に絞るためのものである。スプール５２は略円柱状の部材である。スプール５２は、弁本体５１の摺動部５１ａの内部に配置される。より詳細には、スプール５２は、弁本体５１の摺動部５１ａの右端部近傍から左端部近傍に亘って配置される。スプール５２には、第一拡径部５２ａ及び第二拡径部５２ｂが形成される。

第一拡径部５２ａは、その径が他の部分よりも大きくなるように形成される部分である。第一拡径部５２ａは、スプール５２の左端部近傍に形成される。第一拡径部５２ａの径（外径）は、弁本体５１の摺動部５１ａの径（内径）と略同一となるように形成される。

第二拡径部５２ｂは、その径が他の部分よりも大きくなるように形成される部分である。第二拡径部５２ｂは、スプール５２の右端部近傍に、第一拡径部５２ａと所定距離だけ離間して形成される。第二拡径部５２ｂの径（外径）は、弁本体５１の摺動部５１ａの径（内径）と略同一となるように形成される。

また、第二拡径部５２ｂは、弁本体５１の第一ポート５１ｂの一部と対向する位置に形成される。すなわち、第一ポート５１ｂは、第二拡径部５２ｂによってその一部が閉塞された（絞られた）状態になる。

このように構成されたスプール５２の第一拡径部５２ａ及び第二拡径部５２ｂが弁本体５１の摺動部５１ａに対して左右方向に摺動可能に接することにより、当該スプール５２が弁本体５１の摺動部５１ａの内部において左右方向に摺動可能となるように配置される。また、スプール５２が左右方向に摺動することによって、弁本体５１の第一ポート５１ｂの第二拡径部５２ｂによる閉塞具合（絞り具合）が変化する。すなわち、当該第一ポート５１ｂの開口面積が変更される。

スプリング５３は、スプール５２の左方（スプール５２と後述する調圧スクリュ５４との間）に配置され、当該スプール５２を所定の力で右方に向かって付勢するものである。

調圧スクリュ５４は、スプリング５３を左方から支持し、当該スプリング５３によってスプール５２に加えられる付勢力を調整するためのものである。調圧スクリュ５４は、弁本体５１のめねじ部５１ｅに固定される。

このように構成された流量制御弁５０において、スプール５２の第一拡径部５２ａ、第二拡径部５２ｂ及び弁本体５１の摺動部５１ａによって囲まれた部分に、潤滑油が満たされる第一油室Ｒ１が形成される。また、スプール５２の第二拡径部５２ｂ及び弁本体５１の摺動部５１ａによって囲まれた部分に、潤滑油が満たされる第二油室Ｒ２が形成される。

第一油室Ｒ１と第二油室Ｒ２とは、スプール５２の第二拡径部５２ｂによって区画されると共に、連通油路５１ｄ及び第二ポート５１ｃによって接続されることになる。

以下では、図２及び図３（ａ）を用いて、流量制御弁５０によって当該流量制御弁５０を流通する潤滑油の流量が調整される様子について説明する。

流量制御弁５０（流量制御弁５０の第二ポート５１ｃ）を流通する潤滑油の流量は、第二拡径部５２ｂによって第一ポート５１ｂが絞られた部分（絞り）の後と油圧機器（図２においては、当該油圧機器による配管抵抗を記号Ｅで示している）の後（大気圧）との圧力の差（差圧）、すなわち、流量制御弁５０の下流側と大気圧との差圧に応じて変化する。流量制御弁５０は、当該流量制御弁５０の下流側の油圧が所定の圧力に達すると、当該差圧が略一定となるように絞りを調節する。以下、具体的に説明する。

前記エンジンが始動し、その回転数（エンジン回転数）が上昇すると、オイルポンプ４の回転数が上昇し、流量制御弁５０へと供給される潤滑油の量も増加する。エンジン回転数が低い場合には、スプリング５３によってスプール５２が右方へと押され、第一ポート５１ｂの開口面積は広く確保されている。このため、エンジン回転数の増加に伴って流量制御弁５０の下流側の油圧も上昇する。

ここで、流量制御弁５０の下流側の油圧は、連通油路５１ｄを介して第二油室Ｒ２にも付与されている。したがって、さらにエンジン回転数が増加して流量制御弁５０の下流側の油圧（すなわち、第二油室Ｒ２内の油圧）が高くなると、スプリング５３の付勢力に抗してスプール５２が左方へと摺動されることになる。これによって、第一ポート５１ｂの開口面積が小さく絞られる。

このように、エンジン回転数が所定の値（図３（ａ）におけるＮ１）まで増加して、流量制御弁５０の下流側の油圧が所定の値（図３（ａ）におけるＰ１）に達した後は、当該流量制御弁５０を流通する潤滑油の流量が制限されるため、当該流量制御弁５０の下流側の油圧の増加量が著しく低下する（ごく少量になる）ことになる。これによって、流量制御弁５０の下流側へと供給される潤滑油の流量を調整（制限）することができる。

このように潤滑油の流量が制限されることになる下流側の油圧の値（所定の値Ｐ１）は、調圧スクリュ５４の位置を変更したり、スプリング５３を特性の異なるものに変更したりすることで任意に設定することができる。

なお、図３（ａ）には、上述のような流量制御弁５０による潤滑油の流量の制限が行われなかったと想定した場合の、当該流量制御弁５０の下流側の油圧を破線で示している。当該破線で示したように、前記エンジンの回転数が上昇し、オイルポンプ４の吐出圧が所定値以上になると、当該オイルポンプ４に設けられたリリーフバルブが作動する。これによって、前記エンジンの高回転時には、オイルポンプ４の吐出圧は略一定となる。

以下では、図３を用いて、流量制御弁５０の下流側の油圧と上流側の油圧の関係について説明する。なお、図３（ｂ）には、図３（ａ）と同様に、流量制御弁５０による潤滑油の流量の制限が行われなかったと想定した場合の、当該流量制御弁５０の上流側の油圧を破線で示している。

前述の如く、エンジン回転数が所定の値（Ｎ１）まで増加して流量制御弁５０の下流側の油圧が所定の値（Ｐ１）に達した後は、当該流量制御弁５０によって潤滑油の流量が制限される。このため、エンジン回転数が所定の値（Ｎ１）以上になっても、流量制御弁５０の下流側の油圧はほとんど上昇せず、略一定となる（図３（ａ）参照）。

これに対し、図３（ｂ）に示すように、流量制御弁５０の上流側の油圧は、流量制御弁５０の下流側への潤滑油の流量が制限されることにより上昇する。すなわち、エンジン回転数が所定の値（Ｎ１）以上になると、流量制御弁５０の上流側の油圧は、流量制御弁５０を使用しない（流量制御弁５０による流量の制限を行わない）場合に比べて大きく上昇する。

このように、流量制御弁５０を用いることで、当該流量制御弁５０の下流側の油圧の上昇を抑制する（下流側へと供給される潤滑油の流量を制限する）と共に、当該流量制御弁５０の上流側の油圧を大きく上昇させることができる。

そこで、本実施形態においては、流量制御弁５０の下流側に高い油圧を必要としない（潤滑油があまり必要のない）機器を配置すると共に、流量制御弁５０の上流側に高い油圧を必要とする（多くの潤滑油を必要とする）機器を配置している。

具体的には、流量制御弁５０の下流側には動弁機構４０が配置されている。動弁機構４０のロッカアーム４４等には、潤滑に最低限必要な量の潤滑油が供給されればよく、それ以上の過剰な潤滑油は必要ない。また、動弁機構４０のエンジンリターダ４３は、一定値以上の油圧により作動することができるため、それ以上の油圧は必要ない。

当該動弁機構４０へと供給される潤滑油は、エンジンの高回転時（エンジン回転数が所定の値Ｎ１以上である場合）に流量制御弁５０によって制限される。このため、動弁機構４０へと過剰な潤滑油が供給されるのを防止することができ、また当該動弁機構４０からの無駄な油の漏れを抑制することができる。

なお、前述の如く、エンジンリターダ４３は一定値以上の油圧により作動することができるため、流量制御弁５０は下流側の油圧が当該一定値以上になるように調整される。具体的には、図３（ａ）における所定の圧力Ｐ１が、エンジンリターダ４３が必要とする油圧（前記一定値）未満になるように設定される。

また、流量制御弁５０の上流側にはクランクシャフト２０が配置されている。クランクシャフト２０のメインメタル２１等（いわゆる、クランク周り）には、多量の潤滑油を供給する必要がある。特に、近年の燃費改善の要請に伴って前記エンジンの気筒内の圧力（過給圧）を高める場合等には、クランクシャフト２０の軸受部分（すなわち、メインメタル２１等）に加わる負荷も増加する。このような場合には、特にクランクシャフト２０に多くの潤滑油を供給する必要がある。

当該クランクシャフト２０へと供給される潤滑油は、エンジンの高回転時（エンジン回転数が所定の値Ｎ１以上である場合）に流量制御弁５０によって増量される。このため、クランクシャフト２０（メインメタル２１、コンロッドメタル２２等）を効果的に潤滑することができ、当該クランクシャフト２０の耐久性（信頼性）を向上させることができる。

以上の如く、本実施形態に係るエンジンの潤滑油供給機構１は、
潤滑油を圧送するオイルポンプ４と、
オイルポンプ４からの潤滑油が供給される動弁機構４０と、
潤滑油の流通経路における動弁機構４０の上流側に配置され、潤滑油の流通を制限する流量制御弁５０と、
を具備するものである。
このように構成することにより、動弁機構４０へ過剰な潤滑油が供給されるのを防止することができる。

また、流量制御弁５０は、
当該流量制御弁５０の下流側の油圧の上昇に伴って潤滑油の流通を制限するものである。
このように構成することにより、動弁機構４０へ過剰な潤滑油が供給されるのを効果的に防止することができる。すなわち、流量制御弁５０の下流側の油圧に応じて潤滑油の流通を制限するため、当該下流側の油圧の上昇（下流側への過剰な潤滑油の供給）を効果的に抑制することができる。

また、潤滑油供給機構１は、
前記流通経路における流量制御弁５０の上流側に配置され、オイルポンプ４からの潤滑油が供給されるクランクシャフト２０をさらに具備するものである。
このように構成することにより、クランクシャフト２０へ供給される潤滑油の量を増加させることができる。特に本実施形態においては、流量制御弁５０の下流側に動弁機構４０を配置すると共に上流側にクランクシャフト２０を配置することで、１つの流量制御弁５０で動弁機構４０及びクランクシャフト２０へ供給される潤滑油の量を調整することができる。

また、動弁機構４０は、
オイルポンプ４からの潤滑油によって作動するエンジンリターダ４３をさらに具備するものである。
このように構成することにより、エンジンリターダ４３へ過剰な潤滑油が供給されるのを防止することができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能である。

例えば、本実施形態において説明した潤滑油供給機構１の構成（エンジンの各部へと供給される潤滑油の流通経路や、潤滑油が供給される機器等）は一例であり、本発明はこれに限るものではない。すなわち、潤滑油が供給される機器や、当該各機器の潤滑油の流通経路における配置等は任意に変更することが可能である。

また、本実施形態においては、動弁機構４０がエンジンリターダ４３を備えている例を示したが、本発明はこれに限るものではなく、動弁機構４０はエンジンリターダ４３を備えていなくてもよい。

さらに、本実施形態においては、エンジンリターダ４３はロッカアーム４４等と同様に流量制御弁５０の下流側に配置される例を示したが、本発明はこれに限るものではない。例えば、図４の変形例に示すように、エンジンリターダ４３を流量制御弁５０の上流側（図４の変形例においては、メインオイルホール１２と流量制御弁５０との間）に配置することも可能である。

この場合であっても、エンジンリターダ４３を除く動弁機構４０の各部への潤滑油の供給を制限すると共に、クランクシャフト２０へと供給される潤滑油を増量することができる。なお、この場合、エンジンリターダ４３への潤滑油の供給が流量制御弁５０によって制限されることはない。当該変形例のように、エンジンリターダ４３が他の動弁機構４０と異なり、流量制御弁５０の上流側に配置される場合、本発明に係る動弁機構（流量制御弁の下流側に配置される動弁機構）にエンジンリターダは含まれない。

１ 潤滑油供給機構
４ オイルポンプ
２０ クランクシャフト
２１ メインメタル
２２ コンロッドメタル
４０ 動弁機構
４３ エンジンリターダ
５０ 流量制御弁

Claims (4)

1. 潤滑油を圧送するオイルポンプと、
   前記オイルポンプからの潤滑油が供給される動弁機構と、
   潤滑油の流通経路における前記動弁機構の上流側に配置され、潤滑油の流通を制限する流量制御弁と、
   を具備する、
   エンジンの潤滑油供給機構。
2. 前記流量制御弁は、
   当該流量制御弁の下流側の油圧の上昇に伴って潤滑油の流通を制限する、
   請求項１に記載のエンジンの潤滑油供給機構。
3. 前記流通経路における前記流量制御弁の上流側に配置され、前記オイルポンプからの潤滑油が供給されるクランクシャフトをさらに具備する、
   請求項１又は請求項２に記載のエンジンの潤滑油供給機構。
4. 前記動弁機構は、
   前記オイルポンプからの潤滑油によって作動するエンジンリターダをさらに具備する、
   請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のエンジンの潤滑油供給機構。

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