JP3230355B2 - 内燃機関のオイル供給装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関のオイル供給
装置に係り、特に内燃機関の摩擦摺動部における円滑な
摺動を確保して、運転に伴う摺動損失の低減を図る内燃
機関のオイル供給装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関においては、回転軸受け部、シ
リンダ・ピストン間等におけるの摺動抵抗を低下させ
て、摩擦摺動部における耐摩耗性の向上、及び内燃機関
の摺動抵抗の低減を図るべく、それら摩擦摺動部に潤滑
油たるエンジンオイルを供給するオイル供給装置を備え
るのが通常である。

【０００３】また、オイル供給装置は、例えば内燃機関
によってベルト駆動されてオイルを汲み上げるオイルポ
ンプを備えるのが一般的であり、その特性としては、内
燃機関に対して大きな駆動損失を強いることなく、かつ
優れた潤滑性が確保できるようにオイルを供給できるこ
とが要求される。

【０００４】ところで、内燃機関において十分な潤滑性
を確保するために必要なオイル量は、機関回転数によっ
て異なり、摩擦摺動部が激しく摺動する高回転時におい
ては中・低回転時に比べて多量のオイルを必要とする。

【０００５】しかしながら、高回転領域においてはオイ
ルの温度上昇に伴ってその粘度が低下し、比較的少量の
オイルで優れた潤滑性が得られること等種々の理由によ
り、機関回転数と潤滑に必要なオイル量との関係は、必
ずしも比例関係とはならない。

【０００６】従って、オイル供給装置を構成するオイル
ポンプを、内燃機関によりベルト駆動し、単純に機関回
転数に比例した量のオイルを吐出させる構成とすれば、
高回転領域においてオイルが過剰供給されることにな
り、不当な駆動損失を発生させることになる。

【０００７】これに対して、特開昭６０−３０４１２号
公報は、オイルポンプの吐出側に開放圧可変のリリーフ
バルブを設け、機関回転数に応じてその開放圧を変更す
ることにより、オイルポンプから過剰なオイルだけが供
給されるのを防止する装置を開示している。

【０００８】この場合、オイルポンプの駆動に必要な仕
事量は、機関回転数に関わらず必要最小限のものとな
り、内燃機関に対して不当な駆動損失を生ぜしめること
がなく、内燃機関の燃費特性の向上を図ることができ
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の装
置は、機関回転数に応じて開放圧を可変とする開弁機構
を必要とし、その構成が複雑であることから大幅なコス
ト上昇を引き起こし、実用上は得られる利益に対して不
利益が大きいという問題を有していた。

【００１０】このため従来の一般的な内燃機関において
は、一定の圧力を越える領域においてオイルポンプの吐
出圧力を開放する単純なリリーフバルブを用いてオイル
ポンプによる不当な駆動損失の抑制が図られているに過
ぎず、必ずしも理想的な損失低減は図られていないのが
実情であった。

【００１１】更に、上述の如くオイルの温度が高温とな
ってその粘度が低下すると、摩擦摺動部において優れた
潤滑性を得ることができるのに対して、上記従来の装置
は、中・低回転時において、比較的低温で粘度が高いま
まのオイルで潤滑を行っているに過ぎず、この意味でも
改善の余地を残したものであった。

【００１２】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
であり、内燃機関が中・低回転領域で運転している場合
に限り、オイル内に適量のエアを混入させることによ
り、中・低回転領域におけるオイルの温度の上昇を図
り、更にはオイルポンプの下流でエアを供給することに
より中・低回転領域におけるオイルポンプの駆動損失の
低減を図ることにより上記の課題を解決する内燃機関の
オイル供給装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、内燃機関
の摩擦摺動部にオイルを供給する内燃機関のオイル供給
装置において、機関回転数が所定の回転数以下の場合
に、供給するオイルにエアを混入させるエア混入手段を
有する内燃機関のオイル供給装置により達成される。

【００１４】また、内燃機関のオイル溜まり部からオイ
ルポンプによりオイルを汲み上げて摩擦摺動部に供給す
る内燃機関のオイル供給装置において、機関回転数が所
定回転数以下の場合に、前記オイル溜まり部と前記オイ
ルポンプとを連通する連通通路に、所定量のエアを供給
するエア供給手段を有する内燃機関のオイル供給装置も
有効である。

【００１５】

【作用】本発明に係る内燃機関のオイル供給装置におい
て、前記エア混入手段は、内燃機関の摩擦摺動部におけ
るオイルの温度が比較的低温である中・低回転領域にお
いてオイルにエアを混入させる。このため、中・低回転
領域においては、オイルの粘度が高い間は摩擦摺動部で
金属接触が起こる機会が増加し、その結果摩擦摺動部の
温度が上昇する。

【００１６】このため、本来オイルの温度が比較的低温
である中・低回転領域においても、オイル温度が高温と
なり、従ってオイルの粘度が低下して摩擦摺動部におい
て優れた潤滑性が確保される。

【００１７】尚、前記エア混入手段は、元来オイルの温
度が比較的高温となる高回転領域においてはオイル内に
エアを混入させないため、かかる状況において摩擦摺動
部に焼き付が生じることがない。

【００１８】また、前記エア供給手段が、前記オイル溜
まり部と前記オイルポンプとを連通する前記連通通路内
に適量のエアを供給する構成においては、前記オイルポ
ンプのオイル吐出量が、供給されたエアの量だけ低減さ
れる。

【００１９】従って、内燃機関が中・低回転領域で運転
している場合に前記エア供給手段がエアの供給を行う場
合、上記の如く中・低回転時におけるオイルの温度が上
昇して摩擦摺動部の摺動損失が低減されると共に、前記
オイルポンプの駆動損失が低減して更に内燃機関の出力
損失が低減されることになる。

【００２０】

【実施例】図１は、本発明の一実施例である内燃機関の
オイル供給装置の全体構成図（同図（Ａ））及び要部拡
大図（同図（Ｂ））を示す。

【００２１】同図（Ａ）において内燃機関１０は、本実
施例のオイル供給装置を内蔵して備えている。内燃機関
１０は、図示しないシリンダ、ピストン、クランクシャ
フト等を備え、例えばシリンダとピストンとの間、クラ
ンクシャフトの回転軸受け部等を摩擦摺動させながら運
転する。

【００２２】油液供給路１２は、これら内燃機関１０内
部に存在する摩擦摺動部に潤滑油としてオイルを供給す
べく配設された通路であり、前記したオイルポンプに相
当するロータリポンプ１４のオイル吐出口１６に連通さ
れている。

【００２３】また、ロータリポンプ１４のオイル吸入口
１８は、内燃機関１０の底部に設けられたオイル溜まり
部２０内に、オイルストレーナ２２を介して開口する連
通通路２４に連通している。

【００２４】尚、ロータリポンプ１４は、内燃機関１０
が発生する出力トルクを駆動源として作動するポンプで
あり、本実施例においては、かかる駆動方式として一般
的であるクランクシャフトによるベルト駆動方式を、そ
の駆動方式として採用している。

【００２５】オイル溜まり部２０の上部には、内燃機関
１０の各所から流れ落ちてきたオイルをオイル溜まり部
へ還流させる通路を備えた仕切り板２６が配設されてい
る。そして、この仕切り板２６と、オイル溜まり部２０
内に集油されたオイル２８との間にはエア室３０が形成
されている。

【００２６】また、ロータリポンプ１４のオイル吐出口
１６には、油液供給路１２の他、ロータリポンプ１４で
発生した過剰な油圧を還流させる還流通路３２が連通し
ている。この還流通路３２は、本実施例の要部であるリ
リーフバルブ４０、及びリリーフバルブ４０に連通する
リリーフ通路３４を介して連通通路２４に連通してい
る。

【００２７】リリーフバルブ４０は、図１（Ｂ）に示す
ように、ボア４２と、ボア４２内を摺動する弁体４４
と、弁体４４を付勢するスプリング４６と、ボア４２の
内部空間とリリーフ通路３４とを連通するエア通路４８
とで構成されている。

【００２８】ボア４２は、還流通路３２の端部、リリー
フ通路３４の端部に開口し、更にエア導入口５０を介し
て仕切り板２６の下部に形成されたエア室３０と導通し
ている。また、ボア４２は、その長手方向に延在する還
流通路３２に比べて大径に設けられており、その段付部
５２が弁体４４の弁座として機能するように構成されて
いる。

【００２９】弁体４４は、ボア４２内を摺動するピスト
ン式の弁体であり、スプリング４６によりその段付部５
２に向けて付勢されている。還流通路３２の内圧が所定
の圧力に達するまでは、図１（Ｂ）に示すように弁体４
４が段付部５２に当接した状態となり、還流通路３２が
遮断された状態となる。尚、弁体４４は、この際にエア
通路４８の開口部を閉塞しないように構成されている。

【００３０】以下、本実施例のオイル供給装置の動作に
ついて説明する。

【００３１】内燃機関１０において十分な潤滑を得るた
めに必要な要求油量は、図２中にハッチングで示すよう
に、内燃機関の特性により機関回転数の関数として把握
することができる。一方、クランクシャフトによりベル
ト駆動されるロータリポンプ１４の吐出能力も、図２中
に一点鎖線で示すように機関回転数の関数として把握す
ることができる。

【００３２】この際、ロータリポンプ１４の吐出能力
は、機関回転数に対してほぼ比例関係となるのに対し
て、要求油量については必ずしも比例関係とならないこ
とは前記した通りであるが、このためロータリポンプ１
４の吐出特性を決めるにあたっては、一般に低回転領域
において十分な油量が得られることを念頭に行われる。

【００３３】ところで、一般にポンプを駆動するために
必要な仕事量Ｗは、吐出圧力をＰｄ、吐出流量をＱ、ポ
ンプの効率をηとすると、Ｗ＝（Ｐｄ・Ｑ）／（ｃ・
η）として表すことができる（但しｃは定数である）。
定数ｃ、効率ηについては、ポンプの特性として決まる
値であるから、仕事量Ｗは実質的に吐出圧力Ｐｄ及び吐
出量Ｑの関数として把握することができる。

【００３４】従って、内燃機関１０においてロータリポ
ンプ１４を作動させるために必要な仕事量Ｗは、ロータ
リポンプ１４から多量のオイルが吐出されるほど大きな
ものとなり、駆動損失を低減する観点からすれば、可能
な限りロータリポンプ１４から吐出される過剰オイルを
抑制する必要がある。

【００３５】これに対して、図２に示すようにロータリ
ポンプ１４の吐出能力と内燃機関１０の要求油量との差
は、機関回転数が高くなるにつれて大きくなる傾向にあ
る。従って、何ら手だてを講じない場合には、特に高回
転領域において大きな駆動損失が生じることになる。

【００３６】この場合、ロータリポンプ１４のオイル吐
出口１６に、定圧開放のリリーフバルブを設けて高回転
領域においては、吐出されたオイルをオイル吸入口１８
側へ還流させることとすれば、図２中に破線で示すよう
に高回転領域における吐出量と要求油量との差を縮める
ことができ、構造も簡単であることから従来はこの手法
が一般に採用されていた。

【００３７】しかし、定圧開放のリリーフバルブを用い
て過剰な吐出量の抑制を図る構成においては、要求油量
が最も多量となる上限付近の回転数に対して十分な油量
が確保できるようにリリーフバルブの開放圧を設定する
必要があり、内燃機関の常用回転領域である中・低回転
領域においては、要求油量に対して多量のオイルを吐出
せざるを得なかった。

【００３８】本実施例のオイル供給装置は、リリーフバ
ルブ４０内に定圧開放弁として機能する弁体４４を設け
ると共に、弁体４４の変位に伴って、すなわち還流通路
３２に供給される油圧の上昇に伴って遮断されるエア通
路４８を設けることにより、より理想的な吐出特性を確
保する点に特徴を有するものである。

【００３９】すなわち、内燃機関１０が運転を開始する
と、図示しないクランクシャフトの回転に伴ってロータ
リポンプ１４の動作が開始する。これによりオイル溜ま
り部２０内に貯蔵されていたオイル２８がストレーナ２
２、連通通路２４を介してロータリポンプ１４に吸入さ
れ、適当な圧力に昇圧されて油液供給路１２に向けて吐
出される。

【００４０】この際、還流通路３２内の圧力が比較的低
圧である場合は、リリーフバルブ４０により還流通路３
２は遮断された状態となるため、ロータリポンプ１４か
ら吐出されたオイルは、全て油液供給路１２を介して内
燃機関１０内の摩擦摺動部に供給されることになる。

【００４１】ここで、本実施例のオイル供給装置におい
ては、上記の如くリリーフ通路３４に対してエア通路４
８が開口しており、弁体４４が還流通路３２を遮断する
状況下では、ロータリポンプ１４のオイル流入口１８に
エアが導かれる構成であるが、内燃機関１０がアイドリ
ング状態である場合にロータリポンプ１４のオイル吸入
口１８に生じる負圧はさほど大きくなく、エア通路４
８、エア導入口５０を通って吸入されるエア量は極少量
である。

【００４２】このため、かかる状況下では、ロータリポ
ンプ１４のオイル流入高１８がエア室３０に開放されて
いることは、その吐出特性に大きな影響を与えることは
ない。尚、本実施例においては、かかる状況下で吸入さ
れるエア量を適正な量とするため、エア通路４８，エア
導入口５０を、例えばφ１〜φ３mm程度に設定してい
る。

【００４３】ところが、内燃機関１０がアイドリング状
態を脱して低・中回転領域となると、ロータリポンプ１
４のオイル流入高１８にも比較的大きな負圧が生じ、ロ
ータリポンプ１４に吸引されるエアの量が増量する。こ
の結果、ロータリポンプ１４から吐出される油量は、図
２中に実線で示すようにロータリポンプ１４の吐出能力
に比べて少量となり、従ってロータリポンプ１４の駆動
損失が低減することになる。

【００４４】また、このようにしてロータリポンプ１４
が吸引するオイル内にエアが供給される場合には、油液
供給路１２に圧送されるオイル内にもエアが混入するこ
とになり、内燃機関の摩擦摺動部にも、エアの混入した
オイルが供給されることになる。

【００４５】摩擦摺動部に供給されるオイル内にエアが
混入していると、エアの部分で金属接触が生じやすくな
り、機関回転数はさほど高くないにも関わらず、摩擦摺
動面の温度が上昇し、その結果オイルの温度も上昇す
る。

【００４６】ここで、オイルの特性は、最も粘度が低下
する状況下で、すなわち内燃機関が高回転領域で運転さ
れる状況下でも優れた油膜を保持できるように設定され
ていることから、摺動抵抗を低減するためには低い粘度
で優れた油膜保持性を維持できる温度に、オイルが昇温
されていることが望ましい。

【００４７】本実施例のオイル供給装置によれば、上記
の如く機関回転数が比較的低い中・低回転領域において
も、オイルを高温とすることができ、ロータリポンプ１
４の駆動損失を低減できると共に、内燃機関の摩擦摺動
部における摺動損失をも低下して、その出力特性を著し
く改善することができる。

【００４８】ところで、内燃機関の機関回転数が更に上
昇し、それによりロータリポンプ１４の吐出圧力が更に
上昇すると、遂には弁体４４が段付部５２から離座して
還流通路３２とリリーフ通路３４とを導通状態とし、更
にエア通路４８とボア４２の内部空間とを遮断するに至
る。

【００４９】この場合、もはやロータリポンプ１４のオ
イル流入口１８にエアが供給されることはなく、以後そ
のロータリ室にはオイルのみが供給され、従って、油液
供給路１２にも、すなわち内燃機関１０の摩擦摺動部に
もエアの混入していないオイルが供給されることになり
高回転運転時における焼きつきが防止される。

【００５０】また、定圧開放のリリーフ弁として機能す
る弁体４４が開弁し、還流通路３２とリリーフ通路３４
とが導通状態となるため、ロータリポンプ１４のオイル
吐出口１６における吐出圧は、図２中に実線で示すよう
に高回転領域においては弁体４４の開弁圧付近に保持さ
れる。これにより高回転領域における適切なオイル吐出
量が実現され、ロータリポンプ１４における不当な駆動
損失の発生が防止されることになる。

【００５１】このように、本実施例によれば、単に定圧
開放弁として機能するリリーフバルブを用いてロータリ
ポンプの駆動損失の低減を図る装置に比べて、更に中・
低回転領域における駆動損失を低減させることができ、
また、中・低回転領域における内燃機関の摺動損失をも
低下させることができるオイル供給装置を、簡単な構成
で安価に実現することができる。

【００５２】図３は、本発明に係る内燃機関のオイル供
給装置の実現に適したリリーフバルブの他の例の構成図
を示す。尚、同図において上記図１に示すリリーフバル
ブ４０と同一の部分については、同一の符号を付してそ
の説明を省略する。

【００５３】すなわち、同図に示すリリーフバルブ６０
は、ボア４２内を摺動する弁体６２の側面に、リリーフ
通路６４に開口するエア通路６４を設けた点に特徴を有
しており、他は上記リリーフバルブ４０と同様である。

【００５４】図３に示すリリーフバルブは、弁体６２が
スプリング４６に付勢されて段付部５２に当接している
際にはエア通路６４がリリーフ弁３４に開口し、弁体６
２がスプリング４６の付勢力に抗って変位を続けると、
遂にはエア通路６４がボア４２の側壁により閉塞される
構成である。

【００５５】この場合、上記図１に示すリリーフバルブ
４０と同様、還流通路３２の内圧が比較的定圧である場
合にはエア通路３４を介してリリーフ通路３４にエアを
供給し、また、還流通路３２の内圧が高圧になると、リ
リーフ通路３４へのエアの供給を停止することができ
る。

【００５６】このように、図３に示すリリーフバルブ６
０は、上記図１に示すリリーフバルブ４０と同様に機能
することから、リリーフバルブ４０に代えて本実施例の
オイル供給装置を実現することができる。尚、上記図１
に示すリリーフバルブ４０がエア通路４８を外付けして
設けているのに対して、図３に示すリリーフバルブ６０
は弁体６２に貫通口を設けるだけエア通路６４を実現し
ており、この意味で、加工が容易であるという特長を有
している。

【００５７】

【発明の効果】上述の如く、請求項１記載の発明によれ
ば、内燃機関が高回転領域で運転している場合のみなら
ず、中・低速回転領域で運転している場合においても、
摩擦摺動部に供給されたオイルを高温としてその粘度を
低下させることができる。このため、内燃機関の前運転
領域においてオイルの潤滑性を十分に引き出すことがで
き、従来の装置に比べて内燃機関の摺動損失を低減する
ことができる。

【００５８】また、請求項２記載の発明によれば、オイ
ルポンプに通じる連通通路にエアを供給することにより
中・低回転領域におけるオイルポンプのオイル吐出量を
適正化することができ、それにより中・低回転領域にお
けるオイルポンプの不当な駆動損失を抑制することがで
きる。

【００５９】この場合、上記請求項１記載の発明と同様
に中・低回転領域における摺動損失の低減が図れること
に加えて、かかる領域におけるオイルポンプの駆動損失
の低減をも図ることができ、従来の装置に比べて著しく
内燃機関の出力損失を低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である内燃機関のオイル供給
装置の構成図である。

【図２】本実施例装置の動作を説明するための図であ
る。

【図３】本実施例装置に適したリリーフバルブの他の構
成例を示す図である。

【符号の説明】

１０ 内燃機関 １２ 油液供給路 １４ ロータリポンプ ２０ オイル溜まり部 ２２ オイルストレーナ ２４ 連通通路 ３２ 還流通路 ３４ リリーフ通路 ４０，６０ リリーフバルブ ４２ ボア ４４，６２ 弁体 ４６ スプリング ４８，６４ エア通路 ５０ エア導入口

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の摩擦摺動部にオイルを供給す
   る内燃機関のオイル供給装置において、 機関回転数が所定の回転数以下の場合に、供給するオイ
   ルにエアを混入させるエア混入手段を有することを特徴
   とする内燃機関のオイル供給装置。
2. 【請求項２】 内燃機関のオイル溜まり部からオイルポ
   ンプによりオイルを汲み上げて摩擦摺動部に供給する内
   燃機関のオイル供給装置において、 機関回転数が所定回転数以下の場合に、前記オイル溜ま
   り部と前記オイルポンプとを連通する連通通路に、所定
   量のエアを供給するエア供給手段を有することを特徴と
   する内燃機関のオイル供給装置。