JP2020109268A

JP2020109268A - 過給機付きエンジン

Info

Publication number: JP2020109268A
Application number: JP2018248834A
Authority: JP
Inventors: 小山　秀行; Hideyuki Koyama; 秀行小山; 良憲田中; Yoshinori Tanaka; 新吾松延; Shingo Matsunobe; 莉菜金子; Rina Kaneko; 洋樹尾曽; Hiroki Oso
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2018-12-31
Filing date: 2018-12-31
Publication date: 2020-07-16

Abstract

【課題】過給機１の軸受１ａが焼き付かない過給機付きエンジンを提供する。【解決手段】過給機１と、過給機１の軸受１ａにエンジンオイル２を供給するオイル供給通路３と、過給機１の軸受１ａからエンジンオイル２を排出するオイル排出通路４を備え、オイル供給通路３は、オイル残留保持部３ａを有する供給側オイルクーラ３ｂを備え、オイル残留保持部３ａには、エンジン停止後に、所定量のエンジンオイル２が残留するように構成されている。供給側オイルクーラ３ｂは、傾斜した或いは水平な螺旋中心軸線３ｃを有する螺旋パイプ３ｄを備え、螺旋パイプ３ｄの内部がオイル残留保持部３ａとされていることが望ましい。【選択図】図１

Description

本発明は、過給機付きエンジンに関し、詳しくは、過給機の軸受が焼き付かない過給機付きエンジンに関する。

従来、過給機と、エンジン運転中に過給機の軸受にエンジンオイルを供給するオイル供給通路を備えた過給機付きエンジンがある(例えば、特許文献１参照)。

特開平９−１５１７１８号公報(図１，図２参照)

《問題点》過給機の軸受が焼き付くおそれがある。
特許文献１のものでは、エンジン運転中に過給機の軸受に供給されるエンジンオイルが高温となり、エンジンオイルによる軸受の冷却が不足し、過熱により過給機の軸受が焼き付くおそれがある。

本発明の課題は、過給機の軸受が焼き付かない過給機付きエンジンを提供することにある。

図１例示の過給機(１)と、過給機(１)の軸受(１ａ)にエンジンオイル(２)を供給するオイル供給通路(３)と、過給機(１)の軸受(１ａ)からエンジンオイル(２)を排出するオイル排出通路(４)を備え、
図１例示のオイル供給通路(３)は、オイル残留保持部(３ａ)を有する供給側オイルクーラ(３ｂ)を備え、
図２(Ｂ)例示のオイル残留保持部(３ａ)には、エンジン停止後に、所定量のエンジンオイル(２)が残留するように構成されている、ことを特徴とする過給機付きエンジン。

《効果》エンジン運転中に過給機(１)の軸受(１ａ)が焼き付かない。
図１例示のエンジン運転中は、供給側オイルクーラ(３ｂ)で冷却されたエンジンオイル(２)が過給機(１)の軸受(１ａ)に供給され、エンジンオイル(２)による軸受(１ａ)の冷却でその過熱が防止されるため、過給機(１)の軸受(１ａ)が焼き付かない。
《効果》エンジン始動時に過給機(１)の軸受(１ａ)が焼き付かない。
図２(Ｂ)例示のエンジン停止中にオイル残留保持部(３ａ)に残留しているエンジンオイル(２)の分だけ、供給側オイルクーラ(３ｂ)にエンジンオイル(２)が充満する時間が短縮されるため、エンジン始動時には早期にエンジンオイル(２)が過給機(１)の軸受(１ａ)に供給され、エンジン始動時に過給機(１)の軸受(１ａ)が焼き付かない。

本発明の実施形態に係るエンジンの模式図である。図１のエンジンで用いるオイルクーラを説明する図で、図１(Ａ)はエンジン運転中の排出側オイルクーラの立断面図、図２(Ｂ)はエンジン停止中の供給側オイルクーラの立断面図である。

図１及び図２は本発明の実施形態に係る過給機付きエンジンを説明する図で、この実施形態では、過給機付きの立形水冷直列多気筒ディーゼルエンジンについて説明する。

図１のエンジンの概要は、次の通りである。
このエンジンは、シリンダブロック(１３)と、シリンダブロック(１３)の上部に組み付けられたシリンダヘッド(１４)と、シリンダヘッド(１４)の上部に組み付けられたシリンダヘッドカバー(１５)と、シリンダブロック(１３)の前部に設けられたエンジン冷却ファン(６)と、シリンダブロック(１３)の後部に配置されたフライホイール(１７)と、シリンダブロック(１３)の下部に組み付けられたオイルパン(１８)を備えている。
シリンダヘッド(１４)の幅方向を横方向として、シリンダヘッド(１４)の横一側に吸気マニホルド(図示せず)が組み付けられ、シリンダヘッド(１４)の横他側に排気マニホルド(１９)が組み付けられている。

図１のエンジンは、燃料供給装置(１２)と、エンジン始動装置(２０)と、水冷装置(２１)と、エンジン潤滑装置(２２)と、過給機(１)と、過給機潤滑装置(１０)を備えている。

図１の燃料供給装置(１２)は、コモンレール式燃料噴射装置であり、これは燃焼室(図示せず)に差し込まれた燃料インジェクタ(２４)と、燃料インジェクタ(２４)に供給する燃料(１２ａ)を蓄圧するコモンレール(２５)と、コモンレール(２５)に燃料(１２ａ)を供給する燃料サプライポンプ(２７)と、燃料サプライポンプ(２７)に供給する燃料(１２ａ)を貯留する燃料タンク(２８)を備えている。
燃料インジェクタ(２４)の電磁弁(２４ａ)の開閉と、コモンレール(２５)の内圧と、燃料サプライポンプ(２７)の回転数は、電子制御装置(１１)で制御され、エンジン回転数や負荷に応じ、燃料インジェクタ(２４)の電磁弁(２４ａ)の開弁タイミングと開弁時間が設定され、燃料インジェクタ(２４)から所定タイミングで所定量の燃料(１２ａ)が噴射される。
電子制御装置(１１)はエンジンＥＣＵである。ＥＣＵは電子制御ユニットの略称であり、マイコンである。

図１のエンジン始動装置(２０)は、スタータモータ(２３)と、スタータモータ(２３)のピニオンギヤ(図示せず)とかみ合うリングギヤ(３０)と、キースイッチ(３１)と、バッテリ(３２)を備えている。
バッテリ(３２)は、キースイッチ(３１)と電子制御装置(１１)を介してスタータモータ(２３)に電気的に接続されている。
キースイッチ(３１)は、ＯＦＦ位置と、ＯＮ位置と、ＳＴＡＲＴ位置を備え、ＯＦＦ位置からＯＮ位置に切り替えると、電子制御装置(１１)を介してバッテリ(３２)から燃料供給装置(１２)やその他の電気系統に給電がなされ、ＯＮ位置からＳＴＡＲＴ位置に切り替えると、バッテリ(３２)からスタータモータ(２３)に給電がなされ、モータリングによりエンジンが始動され、ＯＮ位置からＯＦＦ位置に切り替えると、燃料供給装置(１２)やその他の電気系統への給電が停止され、電子制御装置(１１)は、運転データの記憶等の所定の処理を行った後、処理を終了する。

図１の水冷装置(２１)は、エンジン冷却水(５)のシリンダブロック(１３)内の水路となるシリンダジャケット(１３ａ)と、シリンダヘッド(１４)内の水路となるシリンダヘッドジャケット(１４ａ)と、サーモスタット弁(３４)が収容されたウォーターフランジ(３５)と、ラジエータ(３６)と、水ポンプ(３７)を備え、水ポンプ(３７)の圧送力で、エンジン冷却水(５)は、シリンダジャケット(１３ａ)、シリンダヘッドジャケット(１４ａ)、ウォーターフランジ(３５)、ラジエータ(３６)、水ポンプ(３７)の順に循環し、エンジンを水冷する。また、エンジン冷却水(５)の一部は、ラジエータ(３６)を迂回し、シリンダジャケット(１３ａ)、シリンダヘッドジャケット(１４ａ)、水ポンプ(３７)の順に循環する。
エンジン冷却水(５)の水温が低い場合には、サーモスタット弁(３４)が閉じ、エンジン冷却水(５)は、ラジエータ(３６)を迂回する循環のみとなり、エンジン冷却水(５)の昇温を早める暖機運転がなされる。

図１のエンジン潤滑装置(２２)は、オイルパン(１８)と、オイルポンプ(３８)と、オイルストレーナ(３９)と、オイルフィルタ(４０)と、ギャラリ側オイルクーラ(４１)と、オイルギャラリ(４２)を備え、オイルパン(１８)に貯留されているエンジンオイル(２)が、オイルポンプ(３８)の圧送力で、オイルストレーナ(３９)、オイルフィルタ(４０)、ギャラリ側オイルクーラ(４１)、オイルギャラリ(４２)の順に通過し、クランク軸の軸受部等の摺動部(４７)に供給される。

図１の過給機(１)は、排気マニホルド(１９)の上部に組み付けられ、排気タービン(１ｂ)と、エアコンプレッサ(１ｃ)と、排気タービン(１ｂ)とエアコンプレッサ(１ｃ)の間に設けられたタービン軸の軸受(１ａ)を備えている。過給機(１)は、排気マニホルド(１９)から排気タービン(１ｂ)に流入した排気(８)でエアコンプレッサ(１ｃ)を駆動し、エアクリーナ(図示せず)からの吸気(９)をエアコンプレッサ(１ｃ)から過給パイプ(３３)を介して吸気マニホルドに過給する。

図１の過給機潤滑装置(１０)は、オイルギャラリ(４２)の途中から分岐したオイル供給通路(３)と、過給機(１)の軸受(１ａ)から導出されたオイル排出通路(４)を備え、オイル供給通路(３)の終端は過給機(１)の軸受(１ａ)に連通され、オイル排出通路(４)の始端は過給機(１)の軸受(１ａ)に連通され、終端はオイルパン(１８)の上方で開口されている。
この過給機潤滑装置(１０)では、ギャラリ側オイルクーラ(４１)で冷却され、オイルギャラリ(４２)からオイル供給通路(３)に分流したエンジンオイル(２)は、過給機(１)の軸受(１ａ)を冷却した後、オイル排出通路(４)からオイルパン(１８)に戻る。

このエンジンは、上記のように、図１の過給機(１)と、過給機(１)の軸受(１ａ)にエンジンオイル(２)を供給するオイル供給通路(３)と、過給機(１)の軸受(１ａ)からエンジンオイル(２)を排出するオイル排出通路(４)を備えている。
オイル排出通路(４)は、オイル貯留部(４ａ)を有する排出側オイルクーラ(４ｂ)を備えている。
図２(Ａ)のオイル貯留部(４ａ)には、エンジン運転中に、所定量のエンジンオイル(２)が溜まり、オイル貯留部(４ａ)から溢れたエンジンオイル(２)が排出側オイルクーラ(４ｂ)から流れ落ちるように構成されている。

このエンジンでは、図１の過給機(１)の軸受(１ａ)から排出された直後の高温のエンジンオイル(２)が排出側オイルクーラ(４ｂ)で冷却され、図２(Ａ)のエンジンオイル(２)と冷媒(この実施形態ではエンジン冷却水(５))の温度差が大きく、かつ、オイル貯留部(４ａ)に溜まったエンジンオイル(２)の熱が冷媒にゆっくりと放熱されるため、エンジンオイル(２)の冷却効率が高く、エンジンオイル(２)が熱劣化し難い。

図１の排出側オイルクーラ(４ｂ)は、傾斜した(或いは水平でもよい)螺旋中心軸線(４ｃ)を有する螺旋パイプ(４ｄ)を備え、図２(Ａ)の螺旋パイプ(４ｄ)の内部がオイル貯留部(４ａ)とされている。
このエンジンでは、図１のエンジンオイル(２)の通過距離が長い螺旋パイプ(４ｄ)でエンジンオイル(２)が冷却されるため、エンジンオイル(２)の冷却効率が高い。
また、このエンジンでは、図２(Ａ)の螺旋パイプ(４ｄ)を傾斜させ或いは水平にするだけで、螺旋パイプ(４ｄ)の内部にオイル貯留部(４ａ)を形成することができるため、オイル貯留部(４ａ)の形成が容易である。

図１の排出側オイルクーラ(４ｂ)は、エンジン冷却水(５)を冷媒とする水冷式とされている。
このエンジンでは、図１の排出側オイルクーラ(４ｂ)は、空冷式比べて外気温度変化の影響を受け難い水冷式とされているため、エンジンオイル(２)の温度が安定化する。
また、このエンジンでは、図１の排出側オイルクーラ(４ｂ)を通過するエンジンオイル(２)がエンジン冷却水(５)で水冷されるため、排出側オイルクーラ(４ｂ)専用の新たな冷媒供給源を必要としない。
エンジン冷却水(５)は、水ポンプ(３７)の吸込み力で、シリンダジャケット(１３ａ)から排出側オイルクーラ(４ｂ)に供給される。

図２(Ａ)の排出側オイルクーラ(４ｂ)を通過するエンジン冷却水(５)は、排出側オイルクーラ(４ｂ)を通過するエンジンオイル(２)の通過方向をオイル通過方向として、オイル通過方向の下流側で排出側オイルクーラ(４ｂ)に供給され、オイル通過方向の上流側で排出側オイルクーラ(４ｂ)から排出されるように構成されている。
このため、図２(Ａ)の排出側オイルクーラ(４ｂ)を通過するエンジンオイル(２)とエンジン冷却水(５)の流れが向流になり、並流の場合よりもこれらの対数平均温度差が大きく、これらの熱交換量が大きいため、エンジンオイル(２)の冷却効率が高い。

図１の排出側オイルクーラ(４ｂ)の外筒(４ｅ)が金属製で、その外周面が、エンジン冷却ファン(６)で起こされるエンジン冷却風(６ａ)の風路(６ｂ)内で、エンジン冷却風(６ａ)に晒されている。
このため、図１の水冷式の排出側オイルクーラ(４ｂ)の熱がエンジン冷却風(６ａ)に放熱され、排出側オイルクーラ(４ｂ)からエンジン本体(７)に戻るエンジン冷却水(５)の温度上昇が抑制され、エンジンの冷却不足が抑制される。
また、図１の排出側オイルクーラ(４ｂ)がエンジン冷却風(６ａ)で空冷されるため、排出側オイルクーラ(４ｂ)専用の新たな冷媒供給源を必要としない。
エンジン本体(７)とは、排出側オイルクーラ(４ｂ)等のエンジン補機類を除くエンジンの本体部分で、シリンダブロック(１３)やシリンダヘッド(１４)等を含む部分をいう。

図１のオイル供給通路(３)は、オイル残留保持部(３ａ)を有する供給側オイルクーラ(３ｂ)を備えている。
図２(Ｂ)のオイル残留保持部(３ａ)には、エンジン停止後に、所定量のエンジンオイル(２)が残留するように構成されている。
このエンジンでは、図１のエンジン運転中は、供給側オイルクーラ(３ｂ)で冷却されたエンジンオイル(２)が過給機(１)の軸受(１ａ)に供給され、エンジンオイル(２)による軸受(１ａ)の冷却でその過熱が防止されるため、過給機(１)の軸受(１ａ)が焼き付かない。
また、図２(Ｂ)のエンジン停止中にオイル残留保持部(３ａ)に残留しているエンジンオイル(２)の分だけ、供給側オイルクーラ(３ｂ)にエンジンオイル(２)が充満する時間が短縮されるため、エンジン始動時またはエンジン始動後には早期にエンジンオイル(２)が過給機(１)の軸受(１ａ)に供給され、エンジン始動時またはエンジン始動後に過給機(１)の軸受(１ａ)が焼き付かない。

図１の供給側オイルクーラ(３ｂ)は、傾斜した(或いは水平でもよい)螺旋中心軸線(３ｃ)を有する螺旋パイプ(３ｄ)を備え、図２(Ｂ)の螺旋パイプ(３ｄ)の内部がオイル残留保持部(３ａ)とされている。
このエンジンでは、図１のエンジンオイル(２)の通過距離が長い螺旋パイプ(３ｄ)でエンジンオイル(２)が冷却されるため、エンジンオイル(２)の冷却効率が高い。
また、螺旋パイプ(３ｄ)を傾斜させ或いは水平にするだけで、螺旋パイプ(３ｄ)内部にオイル残留保持部(３ａ)を簡単に形成することができるため、オイル残留保持部(３ａ)の形成が容易である。

図１の供給側オイルクーラ(３ｂ)は、エンジン冷却ファン(６)で起こされるエンジン冷却風(６ａ)の風路(６ｂ)内で空冷されている。
このエンジンでは、図１の供給側オイルクーラ(３ｂ)を通過するエンジンオイル(２)は、エンジン冷却風(６ａ)で空冷されるため、排出側オイルクーラ(４ｂ)専用の新たな冷媒供給源を必要としない。

(１)…過給機、(１ａ)…軸受、(２)…エンジンオイル、(３)…オイル供給通路、(３ａ)…オイル残留保持部、(３ｂ)…供給側オイルクーラ、(３ｃ)…螺旋中心軸線、(３ｄ)…螺旋パイプ、(４)…オイル排出通路、(６)…エンジン冷却ファン、(６ａ)…エンジン冷却風、(６ｂ)…風路。

Claims

過給機(１)と、過給機(１)の軸受(１ａ)にエンジンオイル(２)を供給するオイル供給通路(３)と、過給機(１)の軸受(１ａ)からエンジンオイル(２)を排出するオイル排出通路(４)を備え、
オイル供給通路(３)は、オイル残留保持部(３ａ)を有する供給側オイルクーラ(３ｂ)を備え、
オイル残留保持部(３ａ)には、エンジン停止後に、所定量のエンジンオイル(２)が残留するように構成されている、ことを特徴とする過給機付きエンジン。
請求項１に記載された過給機付きエンジンにおいて、
供給側オイルクーラ(３ｂ)は、傾斜した或いは水平な螺旋中心軸線(３ｃ)を有する螺旋パイプ(３ｄ)を備え、螺旋パイプ(３ｄ)の内部がオイル残留保持部(３ａ)とされている、ことを特徴とする過給機付きエンジン。
請求項１または請求項２に記載された過給機付きエンジンにおいて、
供給側オイルクーラ(３ｂ)は、エンジン冷却ファン(６)で起こされるエンジン冷却風(６ａ)の風路(６ｂ)内で空冷されている、ことを特徴とする過給機付きエンジン。