JP2021134772A - 内燃機関のオイル噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の低回転時における下流側部位へのオイル供給とピストンの冷却とを両立する。【解決手段】内燃機関のオイル噴射装置は、オイルポンプ１から供給されたオイルを貯留する第１オイルギャラリ２と、第１オイルギャラリから供給されたオイルを貯留する第２オイルギャラリ３と、各気筒に設けられ、ピストンに向かってオイルを噴射する噴射部材４と、各気筒に設けられ、噴射部材と第２オイルギャラリを接続する噴射油路５と、第１オイルギャラリと第２オイルギャラリを接続する複数の供給油路６Ａ，６Ｂと、複数の供給油路のうちの少なくとも一つに設けられたチェックバルブ７とを備える。【選択図】図１

Description

本開示は内燃機関のオイル噴射装置に関する。

例えば車両用の内燃機関において、ピストンに向けて冷却用オイルを噴射する噴射部材（例えばオイルジェット）を備えたオイル噴射装置が公知である。こうしたオイル噴射装置において、各気筒に設けられた噴射部材が油路を介してオイルギャラリに接続され、噴射部材からオイルが常時噴射されるものがある。

しかし、噴射部材からオイルが常時噴射されると、内燃機関の低回転時においても噴射部材からオイルが噴射されるため、内燃機関の低回転時に、噴射部材の下流側の部位までオイルが十分供給されなくなる虞がある。

よってこの対策のため、噴射部材とオイルギャラリとを接続する各気筒の油路にチェックバルブを設け、内燃機関の低回転時に噴射部材へのオイルの供給を停止することが考えられる。

実開昭６０−１２８９３２号公報

しかし、こうするとエンジンの低回転時にオイルが噴射されなくなってしまう。そのため、本来必要なピストンの冷却ができなくなる虞がある。

そこで本開示は、かかる事情に鑑みて創案され、その目的は、内燃機関の低回転時における下流側部位へのオイル供給とピストンの冷却とを両立することができる内燃機関のオイル噴射装置を提供することにある。

本開示の一の態様によれば、
オイルポンプから供給されたオイルを貯留する第１オイルギャラリと、
前記第１オイルギャラリから供給されたオイルを貯留する第２オイルギャラリと、
各気筒に設けられ、ピストンに向かってオイルを噴射する噴射部材と、
各気筒に設けられ、前記噴射部材と前記第２オイルギャラリを接続する噴射油路と、
前記第１オイルギャラリと前記第２オイルギャラリを接続する複数の供給油路と、
前記複数の供給油路のうちの少なくとも一つに設けられたチェックバルブと、
を備えたことを特徴とする内燃機関のオイル噴射装置が提供される。

好ましくは、前記複数の供給油路は、前記チェックバルブが設けられていない供給油路を含む。

好ましくは、前記オイル噴射装置は、前記複数の供給油路のうちの少なくとも二つにそれぞれ設けられた少なくとも二つのチェックバルブを備え、
前記少なくとも二つのチェックバルブの開弁圧がそれぞれ異なる。

本開示によれば、内燃機関の低回転時における下流側潤滑部位へのオイル供給とピストンの冷却とを両立することができる。

本実施形態のオイル噴射装置を示す概略図である。 第１比較例のオイル噴射流量特性を示すグラフである。 第２比較例のオイル噴射流量特性を示すグラフである。 本実施形態のオイル噴射流量特性を示すグラフである。 変形例のオイル噴射装置の要部を示す概略図である。 変形例のオイル噴射流量特性を示すグラフである。

以下、添付図面を参照して本開示の実施形態を説明する。なお本開示は以下の実施形態に限定されない点に留意すべきである。

図１は、本実施形態に係る内燃機関（エンジンともいう）のオイル噴射装置を示す。エンジンは車両用ディーゼルエンジンであり、車両はトラック等の大型車両である。しかしながら、エンジンの種類、形式、用途等に特に限定はない。本実施形態のエンジンは６気筒エンジンであり、＃１〜＃６気筒を含む。

下方から順に示される境界線Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３は、オイルパン、クランクケース、シリンダブロックおよびシリンダヘッドの間の各境界を示す線である。境界線Ｈ１より下側がオイルパン、境界線Ｈ１より上側かつ境界線Ｈ２より下側がクランクケース、境界線Ｈ２より上側かつ境界線Ｈ３より下側がシリンダブロック、境界線Ｈ３より上側がシリンダヘッドである。

オイル噴射装置は、オイルポンプ１から供給されたオイルを貯留する第１オイルギャラリとしてのメインギャラリ２と、メインギャラリ２から供給されたオイルを貯留する第２オイルギャラリとしてのサブギャラリ３と、各気筒に設けられ、ピストン（図示せず）に向かってオイルを噴射する噴射部材としてのオイルジェット４と、各気筒に設けられ、オイルジェット４とサブギャラリ３を接続する噴射油路５とを備える。

またオイル噴射装置は、メインギャラリ２とサブギャラリ３を接続する複数の供給油路６Ａ，６Ｂ（総称して供給油路６とする）と、複数の供給油路６のうちの少なくとも一つに設けられたチェックバルブ７とを備える。

オイルポンプ１は、クランクシャフト（図示せず）により駆動される機械式のものである。オイルポンプ１とメインギャラリ２がメイン油路８で接続される。オイルポンプ１は、オイルパン内から吸引したオイルをメイン油路８に吐出する。メイン油路８には上流側から順に、オイルサーモバルブ９と、オイルクーラコア１０と、メインオイルフィルタ１１とが直列に設けられる。

オイルサーモバルブ９は、その入口側の油温が所定のしきい値以上のとき開弁し、オイルをオイルクーラコア１０に送る。これによってオイルはオイルクーラコア１０を通じて冷却されてからメインオイルフィルタ１１に送られる。他方、オイルサーモバルブ９は、その入口側の油温がしきい値未満のとき閉弁し、バイパス通路１２を通じてオイルをメインオイルフィルタ１１に直接送る。

メインオイルフィルタ１１は、オイル中の鉄粉等の異物を除去する。除去後のオイルはメインギャラリ２に送られる。またメインオイルフィルタ１１からは、ターボチャージャ１３およびエアコンプレッサ１４に直接繋がる油路１５も延びている。

オイルポンプ１とオイルサーモバルブ９の間から分岐した油路１６にバイパスオイルフィルタ１７が設けられる。バイパスオイルフィルタ１７は、オイル中に含まれる煤を除去した後にオイルをオイルパンに排出する。

メインギャラリ２には、前述の供給油路６Ａ，６Ｂと、複数のクランクジャーナル１８に接続される油路１９と、クランクシャフトの駆動力をカムシャフトに伝達する動力伝達機構のアイドルギア軸受部２０に接続される油路２１と、シリンダヘッドまで上昇する上昇油路２２とが接続されている。上昇油路２２には動力伝達機構の別のアイドルギア軸受部２３に接続される油路２４が接続されている。

サブギャラリ３には、前述の噴射油路５と供給油路６Ａ，６Ｂの他、動力伝達機構の別のアイドルギア軸受部２５も接続されている。

本実施形態では二つの供給油路６Ａ，６Ｂが設けられ、そのうちの一つの供給油路６Ｂにチェックバルブ７が設けられている。チェックバルブ７は、メインギャラリ２からサブギャラリ３に向かう方向のオイルの流れを許容し、逆方向のオイルの流れを禁止する。チェックバルブ７は、その入口側（メインギャラリ２側）の油圧Ｐ２と、その出口側（サブギャラリ３側）の油圧Ｐ３との差ΔＰ＝Ｐ２−Ｐ３が所定の開弁圧ΔＰｓ以上になると開弁し、開弁圧ΔＰｓ未満では閉弁する。

便宜上、チェックバルブ７が設けられている供給油路（６Ｂ）をバルブ有り油路、チェックバルブ７が設けられていない供給油路（６Ａ）をバルブ無し油路という。

次に、本実施形態の利点を比較例と比較しつつ説明する。

まず、第１比較例として、二つの供給油路６Ａ，６Ｂのいずれにもチェックバルブが設けられていない例を想定する。この場合、メインギャラリ２から二つの供給油路６Ａ，６Ｂを通じてサブギャラリ３にオイルが供給されると共に、サブギャラリ３から噴射油路５を通じてオイルジェット４に常時オイルが供給される。従って各気筒のオイルジェット４からは常時オイルが噴射される。

図２に、第１比較例の場合のエンジン回転数Ｎｅと、各気筒のオイルジェット４からのオイル噴射流量Ｑとの関係を示す。噴射流量Ｑはエンジン回転数Ｎｅの上昇につれ増大する傾向にある。

第１比較例の場合、図中円ａで示すようなエンジンの低回転時（Ｎｅｉはアイドル回転数）、オイルジェット４からオイルが噴射される。よってピストンが冷却不足になることを回避できる。しかしその一方で、オイルジェット４の下流側にある部位、例えばシリンダヘッド内にあるカムシャフト軸受部等の潤滑部位に、オイルが十分供給されなくなる虞がある。これを避けるためにはオイルポンプ１の容量を増加する必要がある。しかしそうするとエンジンの高回転時にオイルポンプ１の吐出量が過剰になる虞がある。

よってこの対策のため、次の第２比較例が考えられる。すなわち、二つの供給油路６Ａ，６Ｂのいずれにもチェックバルブを設けず、かつ、オイルジェット４とサブギャラリ３とを接続する各気筒の噴射油路５にチェックバルブを設けた第２比較例が考えられる。

これだと、図３に示すように、エンジンの低回転時にオイルジェット４からのオイル噴射を停止できる。よってオイルジェット４の下流側にある潤滑部位に、オイルを十分供給することができる。また、チェックバルブの入口側の油圧が開弁圧となる回転数すなわち開弁回転数Ｎｅｓ以上では、オイル噴射を実行できる。よって開弁回転数Ｎｅｓ以上の回転域ではピストンの冷却不足を回避できる。

しかしその一方で、開弁回転数Ｎｅｓ未満の回転域ではオイルが噴射されない。従って、チェックバルブの開弁圧が製品バラツキ等によりずれたとき、本来必要なピストンの冷却ができなくなる虞がある。すなわち、チェックバルブの開弁圧が増大方向にずれてしまうと、本来の開弁回転数でオイル噴射が実行できなくなり、ピストン冷却不足に陥る可能性がある。

また、オイル噴射はピストンピン周りの潤滑の目的もあるため、低回転時（特にアイドル回転時）であっても、ある程度の量のオイル噴射を行うのが好ましい。

本実施形態では、こうした第１比較例および第２比較例の問題を解決可能である。すなわち図４に示すように、本実施形態の場合だと、チェックバルブ７が閉じている開弁回転数Ｎｅｓ未満の低回転域であっても、バルブ無し油路６Ａを通じてサブギャラリ３にオイルを供給し、さらにオイルを、各気筒の噴射油路５を通じてオイルジェット４に供給し、オイルジェット４から噴射させることができる。よって、低回転時のピストン冷却不足を回避できる。

一方このとき、サブギャラリ３にはバルブ無し油路６Ａのみを通じてオイルが供給される。従って二つの供給油路６Ａ，６Ｂを通じてオイルを供給する場合に比べ、供給油量を低下することができる。よってオイル噴射を実行しつつも、その噴射流量を減らし、オイルジェット下流側の潤滑部位に、オイルを十分供給することができる。それ故、エンジンの低回転時における下流側潤滑部位へのオイル供給とピストンの冷却とを両立することができる。

他方、エンジン回転数Ｎｅが上昇して開弁回転数Ｎｅｓ以上となれば、チェックバルブ７が開弁し、バルブ無し油路６Ａとバルブ有り油路６Ｂの両方を通じてサブギャラリ３にオイルが供給される。従ってオイル噴射流量を増加することができる。またこのときにはオイルポンプ１自身のオイル吐出流量も増加するので、下流側潤滑部位に十分な量のオイルを供給できる。

次に、変形例を説明する。なお前記基本実施形態と同様の部分には図中同一符号を付して説明を割愛し、以下、基本実施形態との相違点を主に説明する。

図５は、変形例のオイル噴射装置の要部を示す。本変形例は、メインギャラリ２とサブギャラリ３を接続する三つの供給油路６Ａ，６Ｂ，６Ｃと、これらのうち二つの供給油路６Ｂ，６Ｃにそれぞれ設けられた二つのチェックバルブ７Ｂ，７Ｃ（総称してチェックバルブ７とする）とを備える。チェックバルブ７Ｂ，７Ｃの開弁圧は異なり、本変形例では、チェックバルブ７Ｃの開弁圧がチェックバルブ７Ｂの開弁圧より高くなっている。

本変形例の噴射流量特性は図６に示す通りである。チェックバルブ７Ｂの入口側の油圧が開弁圧となる開弁回転数Ｎｅｓｂ未満の低回転域では、バルブ無し油路６Ａのみを通じてサブギャラリ３にオイルが供給される。よって比較的小流量のオイル噴射を実行し、ピストン冷却不足を回避すると共に、下流側潤滑部位に十分な量のオイルを供給できる。

他方、エンジン回転数Ｎｅが上昇して開弁回転数Ｎｅｓｂ以上となると、チェックバルブ７Ｂが開弁し、バルブ無し油路６Ａとバルブ有り油路６Ｂの両方を通じてサブギャラリ３にオイルが供給される。従ってオイル噴射流量を増加することができる。またオイルポンプ１のオイル吐出流量も増加するので、下流側潤滑部位に十分な量のオイルを供給できる。

さらにエンジン回転数Ｎｅが上昇して、チェックバルブ７Ｃの入口側の油圧が開弁圧となる開弁回転数Ｎｅｓｃ以上となると、チェックバルブ７Ｃも開弁し、バルブ無し油路６Ａと二つのバルブ有り油路６Ｂ，６Ｃとによりサブギャラリ３にオイルが供給される。従ってオイル噴射流量をさらに増加することができる。また下流側潤滑部位へのオイル供給量もさらに増加できる。

このように本変形例によれば、二つのバルブ有り油路６Ｂ，６Ｃに開弁圧の異なる二つのチェックバルブ７Ｂ，７Ｃをそれぞれ設けたため、低回転時におけるオイル噴射を確保しつつ、エンジン回転数の上昇に応じてオイル噴射流量を二段階で増加させることができ、エンジン回転数に合わせた効率的なオイル供給を実行することが可能になる。

なお同様に、三つ以上のバルブ有り油路に開弁圧の異なる三つ以上のチェックバルブをそれぞれ設ければ、オイル噴射流量を、エンジン回転数の上昇に応じてより多段階で増加させることができ、一層効率的なオイル供給を実行することが可能になる。

以上、本開示の実施形態を詳細に述べたが、本開示の実施形態および変形例は他にも様々考えられる。

（１）例えば、バルブ無し油路は複数設けてもよい。

（２）バルブ有り油路は三つ以上でもよく、これらに対し三つ以上のチェックバルブをそれぞれ設けてもよい。すなわち、少なくとも二つのバルブ有り油路に少なくとも二つのチェックバルブをそれぞれ設けてもよい。

（３）少なくとも二つのチェックバルブを設けた場合、そのうちの少なくとも二つのチェックバルブの開弁圧を等しくしてもよい。例えば、二つのチェックバルブを設けてそれらの開弁圧を等しくしてもよい。あるいは、三つのチェックバルブを設けてそのうち二つの開弁圧を等しくしてもよい。

（４）可能であれば、バルブ無し油路を省略して複数の供給油路を全てバルブ有り油路としてもよい。この場合、アイドル回転数より僅かに高い回転数で少なくとも一つのチェックバルブが開くよう、開弁圧の最小値を小さく設定するのが好ましい。

本開示の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本開示の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本開示に含まれる。従って本開示は、限定的に解釈されるべきではなく、本開示の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。

１ オイルポンプ
２ メインギャラリ
３ サブギャラリ
４ オイルジェット
５ 噴射油路
６，６Ａ，６Ｂ，６Ｃ 供給油路
７，７Ｂ，７Ｃ チェックバルブ

Claims (3)

1. オイルポンプから供給されたオイルを貯留する第１オイルギャラリと、
   前記第１オイルギャラリから供給されたオイルを貯留する第２オイルギャラリと、
   各気筒に設けられ、ピストンに向かってオイルを噴射する噴射部材と、
   各気筒に設けられ、前記噴射部材と前記第２オイルギャラリを接続する噴射油路と、
   前記第１オイルギャラリと前記第２オイルギャラリを接続する複数の供給油路と、
   前記複数の供給油路のうちの少なくとも一つに設けられたチェックバルブと、
   を備えたことを特徴とする内燃機関のオイル噴射装置。
2. 前記複数の供給油路は、前記チェックバルブが設けられていない供給油路を含む
   請求項１に記載の内燃機関のオイル噴射装置。
3. 前記複数の供給油路のうちの少なくとも二つにそれぞれ設けられた少なくとも二つのチェックバルブを備え、
   前記少なくとも二つのチェックバルブの開弁圧がそれぞれ異なる
   請求項１または２に記載の内燃機関のオイル噴射装置。

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