JP2022025500A - 内燃機関の潤滑装置 - Google Patents

Abstract

【課題】オイル通路の上流端のフィルタが目詰まりしたときの潤滑不良を抑制する。【解決手段】内燃機関１の潤滑装置は、上流端８がオイルパン３内に位置され、下流端９がオイルポンプ２の入口７に接続されるオイル通路４と、オイル通路の上流端に設けられたフィルタ５と、オイル通路に接続され、オイル通路内の負圧が所定値以上に増大したときに開弁してオイルパン内のオイルを吸引するバイパス弁２０とを備える。【選択図】図１

Description

本開示は内燃機関の潤滑装置に関する。

一般に内燃機関には、その内部をオイルで潤滑するため潤滑装置が設けられている。潤滑装置は、オイルポンプと、オイルポンプの入口に下流端が接続されたオイル通路とを備える。オイル通路の上流端はオイルパン内に位置される。これにより、オイルパン内のオイルをオイルポンプで吸引し、各潤滑部に向けて供給することができる。

特開平５－１４９３０８号公報

ところで、オイル通路の上流端には、比較的大きな異物を捕捉するためフィルタが設けられている。しかし、例えばオイル中のスラッジが多くなったときに、このスラッジによってフィルタが目詰まりし、オイルの吸引が十分に行えなくなることがある。こうなると、オイルポンプから各潤滑部へのオイル供給量が不足し、潤滑不良に陥る可能性がある。

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、オイル通路の上流端のフィルタが目詰まりしたときの潤滑不良を抑制できる内燃機関の潤滑装置を提供することにある。

本開示の一の態様によれば、
上流端がオイルパン内に位置され、下流端がオイルポンプの入口に接続されるオイル通路と、
前記オイル通路の上流端に設けられたフィルタと、
前記オイル通路に接続され、前記オイル通路内の負圧が所定値以上に増大したときに開弁して前記オイルパン内のオイルを吸引するバイパス弁と、
を備えることを特徴とする内燃機関の潤滑装置が提供される。

好ましくは、前記バイパス弁の入口は、前記オイルパン内の油面の下方に位置される。

好ましくは、前記オイル通路の一部または全部は、前記オイルパン内に配置されたオイルストレーナによって画成され、
前記バイパス弁は、前記オイルストレーナに設けられる。

好ましくは、前記内燃機関は、前傾状態または後傾状態で車両に搭載され、
前記内燃機関が前傾状態で前記車両に搭載されたとき、前記バイパス弁は前記オイルストレーナの前面部に設けられ、
前記内燃機関が後傾状態で前記車両に搭載されたとき、前記バイパス弁は前記オイルストレーナの後面部に設けられる。

好ましくは、前記バイパス弁の入口に別のフィルタが設けられる。

本開示によれば、オイル通路の上流端のフィルタが目詰まりしたときの潤滑不良を抑制できる。

本実施形態に係る内燃機関の潤滑装置を示す概略側面図である。 バイパス弁を示す縦断側面図である。 バイパス弁を示す後面図である。 バイパス弁の開弁時の様子を示す概略側面図である。 開弁時のバイパス弁を示す縦断側面図である。 他の実施形態のバイパス弁を示す縦断側面図である。 他の実施形態のバイパス弁を示す後面図である。

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されたい。

図１は、本実施形態に係る内燃機関の潤滑装置を示す概略側面図である。内燃機関（エンジン）１は、車両（図示せず）に搭載された多気筒エンジンであり、具体的には直列４気筒ディーゼルエンジンである。車両はトラック等の大型車両である。但し車両および内燃機関の種類、形式、用途等に特に限定はなく、例えば車両は乗用車等の小型車両であってもよいし、エンジンはガソリンエンジンであってもよい。

エンジン１は縦置きかつ後傾（後下がり）の状態で車両に搭載されている。車両の前後左右上下の各方向を図中に示す。またクランクシャフト（図示せず）の中心（クランク軸心という）を符号Ｃで示す。クランク軸心Ｃは、後方に向かうにつれ下方に向かうよう傾斜されている。

潤滑装置は、オイルポンプ２と、オイルパン３と、オイル通路４と、フィルタ５とを備える。オイルポンプ２は、エンジンブロック（具体的にはクランクケース６）の後端部に固定されたギアポンプにより構成され、クランクシャフトによって回転駆動される。オイルポンプ２は、オイルを吸入する入口７と、オイルを各潤滑部に向けて排出する出口（図示せず）とを有する。

オイルパン３は、クランクケース６の底面部に取り付けられ、クランクケース６の底部開口を塞ぐと共に、その内部に潤滑用オイルを貯留する。符号Ａは、車両が水平な平坦路で停止したときのオイルの油面を示す。油面Ａは当然に水平である。

オイル通路４は、上流端８と下流端９を有する。上流端８はオイルパン３内に位置され、下流端９はオイルポンプ２の入口７に接続される。オイル通路４の一部すなわち上流側部分は、オイルパン３内に配置されたオイルストレーナ１０によって画成され、オイル通路４の残部すなわち下流側部分は、クランクケース６の内部に形成されたオイル穴１１によって画成される。これらオイルストレーナ１０とオイル穴１１とは互いに接続される。

オイル通路４の上流端８、すなわちオイルストレーナ１０の吸い込み口にフィルタ５が設けられる。フィルタ５は、オイルパン３内のオイルに含まれる比較的大きな異物を捕捉し、異物の吸引を抑制する。本実施形態のフィルタ５は、金網で作られたメッシュフィルタである。しかしながらフィルタ５の形態は任意であり、例えばパンチメタルにより作られた多孔フィルタであってもよい。フィルタ５は、オイルパン３の底面３Ａに向かって凸の略ドーム状に形成される。

オイルストレーナ１０の吸い込み口は、オイルパン３の底面３Ａ付近で底面３Ａに向けられ、フィルタ５もまた底面３Ａに近接して配置される。これにより、車両の加減速Ｇまたは横Ｇにより油面Ａが傾いても、吸い込み口から空気が吸い込まれるのを防止できる。

オイルストレーナ１０は、主に金属管（例えば鋼管）により作られた管状の部材であり、本実施形態ではクランク状に形成されている。しかし、オイルストレーナ１０の形態は任意であり、例えば樹脂製とされたり、他の形状とされてもよい。オイルストレーナ１０の先端の吸い込み口に、フィルタ５が一体的に設けられている。オイルストレーナ１０は図示しないブラケットによりオイルパン３内の定位置に保持される。オイルストレーナ１０は、上流側から順に、クランク軸心Ｃに垂直な第１部分１０Ａと、クランク軸心Ｃに平行な第２部分１０Ｂと、クランク軸心Ｃに垂直な第３部分１０Ｃとを有する。

特に本実施形態の潤滑装置は、オイル通路４に接続されたバイパス弁２０を備える。バイパス弁２０は、オイル通路４内の負圧が所定値以上に増大したときに開弁してオイルパン３内のオイルを吸引するように構成されている。

バイパス弁２０は、オイルストレーナ１０、特にその後面部に設けられる。より具体的には、バイパス弁２０は、オイルストレーナ１０のうち、オイルパン３の底面３Ａに近い第１部分１０Ａの後面部に一体的に設けられる。符号Ｃ１はバイパス弁２０の中心（バルブ中心という）を示し、このバルブ中心Ｃ１はクランク軸心Ｃに平行である。図１に示すような車載状態では、バイパス弁２０は、オイルストレーナ１０の第１部分１０Ａの後面部から後方斜め下に向かって延びている。

図２および図３を参照して、バイパス弁２０を詳細に説明する。便宜上、これら図ではバルブ中心Ｃ１を水平に位置させており、以下、バルブ中心Ｃ１の方向の前側を前、後側を後として説明を進める。特に断らない限り、バルブ中心Ｃ１を基準とした軸方向、半径方向および周方向を単に軸方向、半径方向および周方向というものとする。なお図３はバイパス弁２０を後方から見たときの図である。

バイパス弁２０は、第１部分１０Ａの後面部に垂直に取り付けられた円筒状のバルブケース２１と、バルブケース２１内に同軸かつ摺動可能に配置された円盤状の弁体２２と、弁体２２を閉弁方向に付勢する付勢部材２３とを備える。

バルブケース２１は軸方向に延びた円筒状とされ、その前端は第１部分１０Ａに接続されると共にオイル通路４内に開放されている。バルブケース２１の後端は後端板２４によって閉止される。後端板２４には、バイパス弁２０の入口をなす複数（本実施形態では４つ）の入口穴２５が周方向等間隔で設けられている。また後端板２４の中心部には軸受２６が設けられている。軸受２６はすべり軸受によって形成される。

弁体２２は、ピストンもしくはスプール状の弁体であり、図２に示すような通常の閉弁状態において、バルブケース２１内の最も前側の位置に、オイル通路４内にはみ出さないよう位置されている。弁体２２の中心部には後方に向かって延びるガイドロッド２７が接続され、このガイドロッド２７は軸受２６に摺動可能に挿通される。これにより、弁体２２の軸方向移動が、バルブケース２１の内周面のみならず、ガイドロッド２７および軸受２６によっても正確に案内される。

付勢部材２３は、コイルスプリングにより形成され、バルブケース２１内の弁体２２と後端板２４の間の位置に、軸方向伸縮可能に配置される。付勢部材２３の前端は弁体２２に固定され、付勢部材２３の後端は後端板２４に固定される。閉弁時の付勢部材２３は自然長である。これにより付勢部材２３は、閉弁時に弁体２２を図２に示すような定位置に保持する。

なお、弁体２２の後端部には、付勢部材２３を嵌合させて同軸に位置決めする円柱部２８が形成される。また、ガイドロッド２７の後端部には、バイパス弁２０の開弁時（図５参照）にガイドロッド２７が軸受２６から抜けるのを防止するストップリング２９が取り付けられる。

図１に示すように、全ての入口穴２５は、オイルパン３内の油面Ａの下方に位置される。具体的には、バイパス弁２０の全体が、油面Ａの下方でオイル中に浸漬される。これによりバイパス弁２０の開弁時に、入口穴２５からオイルのみを吸引することができ、空気を吸引するのを防止できる。

特に、後傾されたオイルストレーナ１０の向きに合わせて、バイパス弁２０がオイルストレーナ１０（第１部分１０Ａ）の後面部に取り付けられ、入口穴２５が、その取付位置から斜め下後方に離間して位置される。これにより、入口穴２５の位置を益々下げることができ、入口穴２５からの空気吸引をより一層防止できる。

図１に示すように、通常のバイパス弁２０の閉弁時、オイルパン３内のオイルは、破線矢印Ｏで示すように、フィルタ５を通過してオイルストレーナ１０の吸い込み口からオイルストレーナ１０内に吸引され、オイルストレーナ１０およびオイル穴１１を順次通過した後、オイルポンプ２にその入口７から吸引される。

さて、かかる構成においては、オイルストレーナ１０の吸い込み口に設けられたフィルタ５が目詰まりすることがある。例えば、オイル中のスラッジが多くなったとき、このスラッジによってフィルタ５が目詰まりことがある。

あるいは、図４に示すように、オイルパン３の底面３Ａ部分が変形してフィルタ５を目詰まりまたは閉塞させることがある。図示例は、車両走行中にオイルパン３の底面３Ａ部分が飛び石や障害物等からの外力Ｆで持ち上がるように変形し、底面３Ａ部分がフィルタ５を押し潰してフィルタ５に密着した例である。

こうなると、オイルストレーナ１０の吸い込み口からオイルを適切に吸引できなくなる可能性がある。そして、オイルポンプ２から各潤滑部へのオイル供給量と油圧が不足し、潤滑不良に陥る可能性がある。

そこで本実施形態では、こうした事態を回避するためにバイパス弁２０を設けている。

図４に示すように、フィルタ５が目詰まりした場合、オイルポンプ２の入口側に位置するオイル通路４内の負圧、具体的にはオイルストレーナ１０内の負圧が、目詰まりしてない正常時よりも増大する。そしてこの負圧が所定値すなわち所定の開弁圧以上に増大すると、バイパス弁２０が開弁してオイルパン３内のオイルを吸引する。

詳細には図５に示すように、オイルストレーナ１０内の負圧が増大すると、弁体２２が付勢部材２３の引っ張り力に逆らって、オイルストレーナ１０内に向かって吸引される。そして負圧が開弁圧以上に増大すると、弁体２２がバルブケース２１から引き抜かれ、開弁状態となる。

オイルパン３内のオイルは、破線矢印Ｏで示すように、全ての入口穴２５からバルブケース２１内に浸入した後、バルブケース２１内を通過してオイルストレーナ１０内に供給される。これによりフィルタ５が目詰まりした場合でも、フィルタ５をバイパスするバイパス流を生成し、オイルパン３内のオイルを支障なく適切に吸引できる。

そのため、オイルポンプ２から各潤滑部へのオイル供給量および油圧不足を解消し、潤滑不良を確実に抑制することができる。

バイパス弁２０の開弁圧の値は、目詰まりしてない正常時にオイル通路４内に発生する負圧の値より大きく、好ましくは正常時の負圧の１．４倍以上、２倍以下の値である。正常時、エンジン運転状態に応じてオイル通路４内の負圧が変化するが、開弁圧の値を１．４倍以上とすることで、こうした正常時の負圧変動によりバイパス弁２０が意図せず開弁してしまうことを抑制できる。また、フィルタ５の目詰まりが発生した異常時には、バイパス弁２０を確実に開弁することが望ましいが、開弁圧の値を２倍以下とすることで、こうした要請を満足できる。なお、正常時の負圧の１．４倍は開弁圧の下限値、２倍は開弁圧の上限値である。

本実施形態によれば、入口穴２５をオイルパン３内の油面Ａより下方に位置させたので、バイパス弁２０の開弁時に、入口穴２５から空気を吸引するのを防止でき、空気吸引によるオイル供給量および油圧不足、ひいては潤滑不良を確実に抑制することができる。

なお、車両が坂道にあるときには、水平な平坦路にあるときに比べ油面Ａが傾く。このような油面Ａの傾きがある場合でも全ての入口穴２５が常に油面Ａより下方に位置するよう、入口穴２５の高さ位置が設定されている。

本実施形態によれば、エンジン１が後傾状態で車両に搭載され、バイパス弁２０がオイルストレーナ１０の後面部に設けられる。こうすると、バイパス弁２０の開弁時に車両の加減速Ｇによって油面Ａが傾いた場合でも、入口穴２５を油面Ａの下方に常に位置付け、入口穴２５から空気が吸引されるのを抑制できる。これにより、空気吸引による潤滑不良をより確実に抑制することができる。

次に、他の実施形態を説明する。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６および図７に示すように、他の実施形態においては、バイパス弁２０の入口穴２５に別のフィルタすなわちバイパス穴フィルタ３０が設けられる。バイパス穴フィルタ３０は、前記フィルタ５と同様、オイルパン３内のオイルに含まれる比較的大きな異物を捕捉する。本実施形態のバイパス穴フィルタ３０は、金網で作られたメッシュフィルタである。しかしながらバイパス穴フィルタ３０の形態は任意であり、例えばパンチメタルにより作られた多孔フィルタであってもよい。バイパス穴フィルタ３０は、円形板状に形成され、後端板２４の後面部に取り付けられて入口穴２５を覆う。バイパス穴フィルタ３０は各入口穴２５にそれぞれ設けられる。

こうすると、バイパス弁２０の開弁時にも異物の吸引を抑制でき、異物に起因する潤滑不良を抑制することができる。

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、エンジン１が前傾状態で車両に搭載された場合、バイパス弁２０をオイルストレーナ１０の前面部に設けてもよい。こうすると前記実施形態と同様、車両の加減速Ｇによって油面Ａが傾いた場合に入口穴２５から空気が吸引されるのを抑制できる。

（２）バイパス弁の構造は任意に変形可能である。上記実施形態ではピストンもしくはスプール状の弁体を用いたが、ポペット状またはシャッター状の弁体を用いてもよい。

（３）バイパス弁は、クランクケース６のオイル穴１１に接続してもよい。但しこの場合にも、バイパス弁の入口は油面Ａの下方に位置させるのが好ましい。

（４）バイパス弁をオイル通路から離間して設け、バイパス弁の出口を出口側配管を介してオイル通路に接続する一方、バイパス弁の入口に入口側配管を接続し、入口側配管の入口を油面Ａの下方に位置させてもよい。

（５）オイル通路の全部がオイルストレーナによって画成されてもよい。この場合、オイルストレーナの出口がオイルポンプの入口に直接接続される。

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 内燃機関（エンジン）
２ オイルポンプ
３ オイルパン
４ オイル通路
５ フィルタ
７ 入口
８ 上流端
９ 下流端
１０ オイルストレーナ
２０ バイパス弁
２５ 入口穴
３０ バイパス穴フィルタ
Ａ 油面

Claims (5)

1. 上流端がオイルパン内に位置され、下流端がオイルポンプの入口に接続されるオイル通路と、
   前記オイル通路の上流端に設けられたフィルタと、
   前記オイル通路に接続され、前記オイル通路内の負圧が所定値以上に増大したときに開弁して前記オイルパン内のオイルを吸引するバイパス弁と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の潤滑装置。
2. 前記バイパス弁の入口は、前記オイルパン内の油面の下方に位置される
   請求項１に記載の内燃機関の潤滑装置。
3. 前記オイル通路の一部または全部は、前記オイルパン内に配置されたオイルストレーナによって画成され、
   前記バイパス弁は、前記オイルストレーナに設けられる
   請求項１または２に記載の内燃機関の潤滑装置。
4. 前記内燃機関は、前傾状態または後傾状態で車両に搭載され、
   前記内燃機関が前傾状態で前記車両に搭載されたとき、前記バイパス弁は前記オイルストレーナの前面部に設けられ、
   前記内燃機関が後傾状態で前記車両に搭載されたとき、前記バイパス弁は前記オイルストレーナの後面部に設けられる
   請求項３に記載の内燃機関の潤滑装置。
5. 前記バイパス弁の入口に別のフィルタが設けられる
   請求項１～４のいずれか一項に記載の内燃機関の潤滑装置。

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