JP3842843B2 - Internal combustion engine and gas heat pump device using the internal combustion engine - Google Patents

Internal combustion engine and gas heat pump device using the internal combustion engine Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サブオイルパンを有する内燃機関およびその内燃機関を用いたガスヒートポンプ装置に係り、詳しくはメインオイルパンとサブオイルパンとの間でエンジンオイルを強制循環させる技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、パッケージエアコン等に用いられる業務用冷凍機では、内燃機関であるガスエンジン(以下、単にエンジンと記す)をコンプレッサの駆動源とした、ガスヒートポンプが採用されることが多くなっている。
【0003】
ガスヒートポンプ型空気調和機では、エンジンにより冷凍機のコンプレッサを駆動し、四方弁を切換えて冷暖房を行う他、エンジンの冷却水や排気ガスの熱エネルギーを捕集して暖房に利用する。そのため、エンジンの冷却水回路には、冷却水から冷媒に熱エネルギーを伝達させる室外熱交換器や冷媒熱交換器と、排気ガスから冷却水に熱エネルギーを伝達させる排気熱交換器とが設けられている。ガスヒートポンプ型空気調和機では、冷却水や排気ガスから冷媒に熱エネルギーが伝達するため、外気温が零度以下になるような厳冬期等にも十分な暖房を行うことができる。
【0004】
ところで、ガスヒートポンプ用のエンジンは、その稼働率が高く且つ長時間に亘って連続運転されることが多いため、自動車用エンジン等に比べてエンジンオイルが短期間で劣化する。また、エンジン本体が筐体の中に収納されているため、オイル交換時のアクセスも一般には良好でない。そこで、オイル交換のインターバルを長くするべく、エンジン本体に付設されたメインオイルパンの他に、比較的大容量のサブオイルパンを併設することにより総油量を増大させたものが出現している。
【0005】
通常、サブオイルパンとメインオイルパンとは連通管および均圧管により連通されており、重力の作用により、エンジンオイルが両オイルパン間を移動する。例えば、エンジンが運転されると、メインオイルパン内のエンジンオイルがエンジン本体の動弁系や各部の軸受等に圧送され、メインオイルパン内の油面が低下する。これにより、両オイルパンの油面間には高低差が生じ、サブオイルパン内のエンジンオイルがメインオイルパンに流入する。また、エンジンの停止直後には、エンジン各部からメインオイルパンにエンジンオイルが落下・環流し、メインオイルパンの油面が上昇する。これにより、やはり両オイルパンの油面間には高低差が生じることになり、メインオイルパン内のエンジンオイルがサブオイルパンに流入する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した内燃機関では、エンジンオイルの循環を重力にのみ頼っているため、循環頻度や循環量を十分に確保することが難しく、サブオイルパンを設置した効果が十分に発揮されないという問題があった。
【0007】
例えば、エンジンオイルの循環はエンジンの起動停止時にしか行われないため、エンジンが長時間に亘って連続運転される場合には、循環頻度がごく少なくなる。そこで、従来装置では、所定時間(例えば、24時間毎)にエンジンを一時停止させ、循環頻度を高める等の手段が採られていた。しかし、この方法ではエンジンの停止が空調側の運転要求と無関係に行われるため、所期の空調性能を阻害することになり、好ましくなかった。
【0008】
また、サブオイルパン内では、主として連通油管近傍のエンジンオイルがメインオイルパンとの間を移動する。そのため、サブオイルパンの容量を徒に大きくしても、実際に循環に供されるエンジンオイルの量は総油量より遙かに少なくなり、エンジンオイルの交換インターバルを大幅に長くすることは難しかった。
【0009】
本発明は上記状況に鑑みなされたもので、メインオイルパンとサブオイルパンとの間でエンジンオイルを強制的に循環させ、もってエンジンオイルの交換インターバルを大幅に長くすること等を実現した内燃機関およびその内燃機関を用いたガスヒートポンプ装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1記載の発明では、エンジン本体に付設されたメインオイルパンと、このメインオイルパンに第1連通油路と第1均圧路とを介して連通されたサブオイルパンとを有する内燃機関において、前記メインオイルパンと前記サブオイルパンとを連通する第2連通油路と、当該第2連通油路に介装された循環用オイルパンと、当該第2連通油路の前記サブオイルパンと前記循環用オイルパンとの間に介装され、当該サブオイルパンから当該循環用オイルパンへのみエンジンオイルを流通させる第1逆止弁と、当該第2連通油路の前記循環用オイルパンと前記メインオイルパンとの間に介装され、当該循環用オイルパンから当該メインオイルパンへのみエンジンオイルを流通させる第2逆止弁と、前記循環用オイルパンと前記第1均圧路とを連通する第2均圧路と、この第2均圧路に介装され、当該第2均圧路を連通させる第1弁位置と、当該第2均圧路を遮断すると同時に前記循環用オイルパンを大気開放させる第2弁位置との間で切換えられる遮断弁と、この遮断弁を駆動制御する駆動制御手段とを備えた内燃機関を提案する。
【0017】
この発明によれば、例えば、エンジンの運転に伴ってメインオイルパン内が負圧になると、第1および第2均圧路を介してサブオイルパンや循環用オイルパン内も負圧になる。この状態で、遮断弁が駆動制御手段により第1弁位置から第2弁位置に切り換えられると、大気圧と負圧との差圧により循環用オイルパン内のエンジンオイルがメインオイルパンに流入する。この際には、第1逆止弁の作用により、循環用オイルパンからサブオイルパンへのエンジンオイルの流入が防止される。そして、メインオイルパンの油面が上昇すると、油面間に高低差が生じ、メインオイルパンからサブオイルパンにエンジンオイルが環流する。また、遮断弁が第2弁位置から第1弁位置に切り換えられると、各オイルパン間の圧力差がなくなり、サブオイルパンから循環用オイルパンにエンジンオイルが流入する。この際には、第2逆止弁の作用により、メインオイルパンから循環用オイルパンへのエンジンオイルの流入が防止される。
【0018】
また、請求項2の発明では、エンジン本体に付設されたメインオイルパンと、このメインオイルパンに第1連通油路と第1均圧路とを介して連通されたサブオイルパンとを有する内燃機関において、前記メインオイルパンと前記サブオイルパンとを連通する第2連通油路と、当該第2連通油路に介装された循環用オイルパンと、当該第2連通油路の前記メインオイルパンと前記循環用オイルパンとの間に介装され、当該メインオイルパンから当該循環用オイルパンへのみエンジンオイルを流通させる第1逆止弁と、当該第2連通油路の前記循環用オイルパンと前記サブオイルパンとの間に介装され、当該循環用オイルパンから当該サブオイルパンへのみエンジンオイルを流通させる第2逆止弁と、前記循環用オイルパンと前記第1均圧路とを連通する第2均圧路と、この第2均圧路に介装され、当該第2均圧路を連通させる第1弁位置と、当該第2均圧路を遮断すると同時に前記循環用オイルパンを大気開放させる第2弁位置との間で切換えられる遮断弁と、この遮断弁を駆動制御する駆動制御手段とを備えた内燃機関を提案する。
【0019】
この発明によれば、例えば、エンジンの運転に伴ってメインオイルパン内が負圧になると、第1および第2均圧路を介してサブオイルパンや循環用オイルパン内も負圧になる。この状態で、遮断弁が駆動制御手段により第1弁位置から第2弁位置に切り換えられると、大気圧と負圧との差圧により循環用オイルパン内のエンジンオイルがサブオイルパンに流入する。この際には、第1逆止弁の作用により、循環用オイルパンからメインオイルパンへのエンジンオイルの流入が防止される。そして、サブオイルパンの油面が上昇すると、油面間に高低差が生じ、サブオイルパンからメインオイルパンにエンジンオイルが環流する。また、遮断弁が第2弁位置から第1弁位置に切り換えられると、各オイルパン間の圧力差がなくなり、メインオイルパンから循環用オイルパンにエンジンオイルが流入する。この際には、第2逆止弁の作用により、サブオイルパンから循環用オイルパンへのエンジンオイルの流入が防止される。
【0020】
また、請求項3の発明では、エンジン本体に付設されたメインオイルパンと、このメインオイルパンに第1連通油路と第1均圧路とを介して連通されたサブオイルパンとを有する内燃機関において、前記メインオイルパンと前記サブオイルパンとを連通する第2連通油路と、当該第2連通油路に介装された循環用オイルパンと、当該第2連通油路の前記サブオイルパンと前記循環用オイルパンとの間に介装され、当該サブオイルパンから当該循環用オイルパンへのみエンジンオイルを流通させる第1逆止弁と、当該第2連通油路の前記循環用オイルパンと前記メインオイルパンとの間に介装され、当該
循環用オイルパンから当該メインオイルパンへのみエンジンオイルを流通させる第2逆止弁と、前記循環用オイルパンと前記第1均圧路とを連通する第2均圧路と、この第2均圧路に介装され、当該第2均圧路を連通させる第1弁位置と、当該第2均圧路を遮断すると同時に前記循環用オイルパンを大気開放させる第2弁位置との間で切換えられる遮断弁と、この遮断弁を駆動制御する駆動制御手段とを備え、当該駆動制御手段が第1所定時間毎に前記遮断弁を第1弁位置から第2弁位置に第2所定時間に亘って切り換える内燃機関を提案する。
【0021】
この発明によれば、例えば、エンジンの運転に伴ってメインオイルパン内が負圧になると、第1および第2均圧路を介してサブオイルパンや循環用オイルパン内も負圧になる。この状態で、第1所定時間(例えば、24時間)毎に、遮断弁が駆動制御手段により第1弁位置から第2弁位置に切り換えられると、大気圧と負圧との差圧により循環用オイルパン内のエンジンオイルがメインオイルパンに流入する。この際には、第1逆止弁の作用により、循環用オイルパンからサブオイルパンへのエンジンオイルの流入が防止される。そして、メインオイルパンの油面が上昇すると、油面間に高低差が生じ、メインオイルパンからサブオイルパンにエンジンオイルが環流する。また、第2所定時間(例えば、10分間)経過後に、遮断弁が第2弁位置から第1弁位置に切り換えられると、各オイルパン間の圧力差がなくなり、サブオイルパンから循環用オイルパンにエンジンオイルが流入する。この際には、第2逆止弁の作用により、メインオイルパンから循環用オイルパンへのエンジンオイルの流入が防止される。
【0022】
また、請求項4の発明では、エンジン本体に付設されたメインオイルパンと、このメインオイルパンに第1連通油路と第1均圧路とを介して連通されたサブオイルパンとを有する内燃機関において、前記メインオイルパンと前記サブオイルパンとを連通する第2連通油路と、当該第2連通油路に介装された循環用オイルパンと、当該第2連通油路の前記メインオイルパンと前記循環用オイルパンとの間に介装され、当該メインオイルパンから当該循環用オイルパンへのみエンジンオイルを流通させる第1逆止弁と、当該第2連通油路の前記循環用オイルパンと前記サブオイルパンとの間に介装され、当該循環用オイルパンから当該サブオイルパンへのみエンジンオイルを流通させる第2逆止弁と、前記循環用オイルパンと前記第1均圧路とを連通する第2均圧路と、この第2均圧路に介装され、当該第2均圧路を連通させる第1弁位置と、当該第2均圧路を遮断すると同時に前記循環用オイルパンを大気開放させる第2弁位置との間で切換えられる遮断弁と、この遮断弁を駆動制御する駆動制御手段とを備え、当該駆動制御手段が第1所定時間毎に前記遮断弁を第1弁位置から第2弁位置に第2所定時間に亘って切り換える内燃機関を提案する。
【0023】
この発明によれば、例えば、エンジンの運転に伴ってメインオイルパン内が負圧になると、第1および第2均圧路を介してサブオイルパンや循環用オイルパン内も負圧になる。この状態で、第1所定時間(例えば、24時間)毎に、遮断弁が駆動制御手段により第1弁位置から第2弁位置に切り換えられると、大気圧と負圧との差圧により循環用オイルパン内のエンジンオイルがサブオイルパンに流入する。この際には、第1逆止弁の作用により、循環用オイルパンからメインオイルパンへのエンジンオイルの流入が防止される。そして、サブオイルパンの油面が上昇すると、油面間に高低差が生じ、サブオイルパンからメインオイルパンにエンジンオイルが環流する。また、第2所定時間(例えば、10分間)経過後に、遮断弁が第2弁位置から第1弁位置に切り換えられると、各オイルパン間の圧力差がなくなり、メインオイルパンから循環用オイルパンにエンジンオイルが流入する。この際には、第2逆止弁の作用により、サブオイルパンから循環用オイルパンへのエンジンオイルの流入が防止される。
【0024】
また、請求項5の発明では、請求項1〜4に記載の内燃機関を圧縮機の駆動源としたガスヒートポンプ装置を提案する。
【0025】
この発明によれば、全オイルパンに貯留されたエンジンオイルの総量をエンジンの潤滑や冷却等に供することができるようになるため、エンジンオイルの劣化等が長期間に亘って防止され、ガスヒートポンプ装置の保守インターバルを確実に延長することが可能となる。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の二つの実施形態を図面に基づき詳細に説明する。
【0027】
図1はガスヒートポンプ型空気調和機の概略構成図であり、同図中には、太い一点鎖線で冷媒回路を示し、太い実線で冷却水回路を示してある。空気調和機は、室内ユニット1と室外ユニット3とから構成されており、室内ユニット1側には分流器5が付設された室内熱交換器7やファン9等が設置されている。また、室外ユニット3側には、冷媒回路の要素部品として、圧縮機11、電磁式の四方弁13、冷媒熱交換器15、分流器17が付設された室外熱交換器19、ファン21等が設置され、冷却水回路の要素部品として、エンジン31、排気熱交換器33、サーモスタット35、電動式の三方弁37、電動式の冷却水ポンプ39等が設置されている。図中、43は排気熱交換器33内に接続された排気管、47はファン21を駆動するファンモータ、49はエンジン31と圧縮機11とを連結するフレキシブルカップリングである。
【0028】
室外ユニット3の内部には、四方弁13、電動三方弁37、ファンモータ47等を駆動制御するコントロールユニット61が設置されている。コントロールユニット61は、CPUを始め、入出力インタフェースやROM,RAM,タイマカウンタ等から構成されており、その入力インタフェースには、エンジン31とサーモスタット35との間の冷却水配管87に設けられた水温センサ63、室外熱交換器19に取り付けられた熱交温度センサ65、排気管43に設けられた排気温センサ67、外壁面に取り付けられた外気温度センサ69等が接続している。また、コントロールユニット61は、室内ユニット1側の図示しないコントロールユニットと接続されており、相互に信号の授受を行う。
【0029】
次に、暖房運転時における冷媒および冷却水の流れを説明する。
【0030】
冷媒配管71から室外ユニット3側に流入した液冷媒は、分流器17、室外熱交換器19、冷媒配管75、四方弁13、冷媒配管77を経由して冷媒熱交換器15に流入し、両熱交換器19,15を通過する間に加熱される。尚、冷媒熱交換器15では冷媒配管の周囲を冷却水が通過する二重管型式が採られており、室外熱交換器19では冷媒配管と冷却水配管とがプレートフィンを介して接続されたプレートフィン型式が採られている。両熱交換器19,15で加熱されたガス冷媒は、冷媒配管78を経由して圧縮機11に流入し、ここで圧縮されることにより更に加熱される。圧縮機11から吐出された高温のガス冷媒は、冷媒配管79、四方弁13、冷媒配管81を経由して室内ユニット1側の室内熱交換器7に流入し、ファン9により送風された室内気に熱エネルギーを放出して暖房を行った後、液冷媒となって冷媒配管71から再び室外ユニット3側に流入する。
【0031】
一方、冷却水ポンプ39から吐出された冷却水は、冷却水配管85を経由して排気熱交換器33内に流入し、排気ガスにより加熱された後にエンジン31に流入する。エンジン31の冷却を行って高温となった冷却水は、冷却水配管87、サーモスタット35、冷却水配管89を経由して室外熱交換器19に流入して、熱エネルギーを放出する。室外熱交換器19で熱エネルギーを放出した冷却水は、冷却水配管91、電動三方弁37、冷却水配管93を経由して再び冷却水ポンプ39に環流する。
【0032】
この際、コントロールユニット61により電動三方弁37が切換えられていた場合、冷却水は、冷却水配管95を経由して冷媒熱交換器15に流入し、ここで熱エネルギーを放出した後に冷却水配管97、冷却水配管93を経由して冷却水ポンプ39に環流する。また、エンジン31出口の冷却水温が下限設定値(実施形態では、60℃)に至るまでは、冷却水は、室外熱交換器19側に流れず、全量がサーモスタット35からバイパス配管99を経由して冷却水ポンプ39に環流する。そして、冷却水温が下限設定値と上限設定値(実施形態では、70℃)との間では、冷却水はサーモスタット35からバイパス配管99と冷却水配管89との双方に流れ、冷却水温が上限設定値を超えた時点で全量が冷却水配管89に流れる。
【0033】
図2には、第1実施形態に係るエンジン周りの概略構成を示してある。本実施形態のエンジン31は、乗用車用ガソリンエンジンの燃料系統等を天然ガス用に改造したものであり、シリンダブロック101の上部には図示しない動弁機構を収納したシリンダヘッド103が載置され、シリンダブロック101の底部にはオイルパン(以下、メインオイルパンと記す)105が取り付けられている。メインオイルパン105は、乗用車用のものがそのまま用いられており、比較的小容量(本実施形態では、3.9リットル)となっている。図中、107はオイルストレーナであり、シリンダブロック101内の図示しないオイルポンプに接続されている。
【0034】
シリンダヘッド103には、サージタンクが一体となった吸気マニホールド113が装着されている。エアクリーナ115から導入された外気は、電動式のスロットルバルブ117により流量を制御され、吸気マニホールド113を介して各気筒の図示しない燃焼室に負圧吸引される。カムカバー121の上部には、オイルセパレータ123が配設されており、エンジン31内で発生したブローバイガス中のオイルミストを捕捉し、エンジンオイルとしてメインオイルパン105またはサブオイルパン131に環流させる。オイルセパレータ123はブローバイホース125を介してスロットルバルブ117の上流に連通されており、オイルミストが除去されたブローバイガスが外気と共に吸気マニホールド113側に負圧吸引される。
【0035】
エンジン31には、サブオイルパン131と循環用オイルパン133とが付設されている。サブオイルパン131は、下部がメインオイルパン105の下部に第1連通オイルパイプ135を介して連通し、上部空間が第1均圧パイプ137とシリンダブロック101とを介してメインオイルパン105の上部空間に連通している。尚、サブオイルパン131は、比較的大容量(本実施形態では、211.1リットル)に設定されている。
【0036】
一方、循環用オイルパン133の下部は、2本の第2連通オイルパイプ141,143を介して、メインオイルパン105とサブオイルパン131とに連通している。第2連通オイルパイプ141の管路には、サブオイルパン131側から循環用オイルパン133側へのみエンジンオイルを流通させる第1逆止弁145が介装されている。第2連通オイルパイプ143の管路には、循環用オイルパン133側からメインオイルパン105側へのみエンジンオイルを流通させる第2逆止弁147が介装されている。尚、本実施形態では、第1連通オイルパイプ135と第2連通オイルパイプ141,143とは、相互に離間した部位でメインオイルパン105とサブオイルパン131とに接続されている。また、循環用オイルパン135は比較的小容量(3リットル)に設定されている。
【0037】
循環用オイルパン133の上部空間は、第2均圧パイプ151を介して第1均圧パイプ137に連通されると共に、第2均圧パイプ151の管路に介装された三方電磁弁153により大気にも開放されるようになっている。尚、三方電磁弁153は公知のもので、消磁された状態で循環用オイルパン133の上部空間を第1均圧パイプ137に連通させ、励磁された状態で循環用オイルパン133の上部空間を大気に開放させる構成となっている。
【0038】
室外ユニット3内にはCPUや入出力インタフェース,ROM,RAM,タイマ等からなる電子制御ユニット(ECU)161が設置されており、制御プログラムやセンサ類からの情報に基づき、スロットルバルブ117や三方電磁弁153を始めとして室外ユニット3内の各機器を集中制御する。
【0039】
以下、第1実施形態の作用を述べる。
【0040】
空気調和機の運転が開始されると、ECU161の指令によりエンジン31が始動し、フレキシブルカップリング49を介して圧縮機11が駆動される。これにより、冷媒回路内を冷媒が循環し、上述した手順で暖房運転が行われたり、四方弁13の切換えにより冷房運転が行われる。この際、エンジン31内では、メインオイルパン105内のエンジンオイル121が各部に圧送され、動弁機構や各摺動部位の潤滑や冷却に供される。そして、冷却水ポンプ39から吐出された冷却水が、シリンダブロック101からシリンダヘッド103を経由し、冷却水回路を循環する。
【0041】
一方、エンジン31が始動すると、メインオイルパン105内のエンジンオイル121がオイルストレーナ107を介してオイルポンプに吸い込まれ、メインオイルパン105内の油面が低下する。そのため、メインオイルパン105とサブオイルパン131との間には一時的に油面の高低差が生じる。ところが、両オイルパン105,131の上部空間が第1均圧パイプ137により連通されているため、サブオイルパン131からメインオイルパン105にエンジンオイルが流入し、油面の高低差が徐々に解消される。また、通常運転時においては、第2均圧パイプ151が第1均圧パイプ137に連通されているため、循環用オイルパン133の油面も両オイルパン105,131の油面と等しくなる。
【0042】
また、エンジン回転数の上昇に伴って吸気負圧が大きくなると、ブローバイホース125およびオイルセパレータ123等を介して、メインオイルパン105内が徐々に真空引きされる。そして、本実施形態では上部空間が第1および第2均圧パイプ137,151を介して相互に連通されているため、各オイルパン105,131,133内が次第に負圧(エンジン回転数が2,200rpmで、約−80mmHg)となる。
【0043】
さて、ECU161は、エンジン1を始動した後、内蔵するタイマの出力信号に基づき、第1所定時間(本実施形態では、24時間)毎に三方電磁弁153の励磁を開始する。すると、前述したように循環用オイルパン133の上部空間が大気に開放されるため、循環用オイルパン133内の圧力(大気圧)がメインオイルパン105内の圧力(負圧)よりも大きくなる。
【0044】
その結果、図2中に実線の矢印で示したように、循環用オイルパン133内のエンジンオイルが第2連通オイルパイプ143を介してメインオイルパン105に流入する。この際には、第1逆止弁145の作用により、循環用オイルパン133からサブオイルパン131へのエンジンオイルの流入は起こらない。また、これにより生じた油面の高低差を解消するべく、メインオイルパン105からサブオイルパン131にエンジンオイルが流入する。尚、本実施形態では、循環用オイルパン135の容量が比較的小さく設定されているため、循環用オイルパン133からメインオイルパン105にエンジンオイルが流入した直後にも、メインオイルパン105内でのオーバフローは発生しない。
【0045】
ECU161は、励磁後に第2所定時間(本実施形態では、10分間)が経過すると、今度は三方電磁弁153を消磁する。すると、前述したように循環用オイルパン133の上部空間が第1均圧パイプ137に連通されるため、各オイルパン105,131,133間の圧力差がなくなる。
【0046】
その結果、エンジンオイルの流出により油面が低下した循環用オイルパン133には、図2中に破線の矢印で示したように、サブオイルパン131からエンジンオイルが流入する。この際には、第2逆止弁147の作用により、メインオイルパン105から循環用オイルパン133へのエンジンオイルの流入は起こらない。
【0047】
以上述べたように、本発明の第1実施形態では、エンジンオイルが循環用オイルパン133→メインオイルパン105→サブオイルパン131を経て循環用オイルパン133に環流するため、サブオイルパン131とメインオイルパン105との間でエンジンオイルが滞りなく循環することになる。また、第1連通オイルパイプ135と第2連通オイルパイプ141,143とが、相互に離間した部位でメインオイルパン105とサブオイルパン131とに接続されているため、両オイルパン105,131内でのエンジンオイルの撹拌も良好となる。
【0048】
図3には、第2実施形態に係るエンジン周りの概略構成を示してある。本実施形態の構成は、上述した第1実施形態と略同様であるが、以下の点で相違している。すなわち、第2連通オイルパイプ143の管路には第1逆止弁145が介装されており、第1実施例とは逆に、メインオイルパン105側から循環用オイルパン133側へのみエンジンオイルを流通させる。また、第2連通オイルパイプ141の管路には第2逆止弁147が介装されており、こちらも第1実施例とは逆に、循環用オイルパン133側からサブオイルパン131側へのみエンジンオイルを流通させる。
【0049】
以下、第2実施形態の作用を述べる。
【0050】
本実施形態においても、ECU161は、第1所定時間(本実施形態では、24時間)毎に三方電磁弁153の励磁を開始する。すると、循環用オイルパン133の上部空間が大気に開放され、循環用オイルパン133内の圧力(大気圧)がサブオイルパン131内の圧力(負圧)よりも大きくなる。
【0051】
その結果、図3中に実線の矢印で示したように、循環用オイルパン133内のエンジンオイルが第2連通オイルパイプ141を介してサブオイルパン131に流入する。この際には、第1逆止弁145の作用により、循環用オイルパン133からメインオイルパン105へのエンジンオイルの流入は起こらない。また、これにより生じた油面の高低差を解消するべく、サブオイルパン131からメインオイルパン105にエンジンオイルが流入する。
【0052】
ECU161は、励磁後に第2所定時間(本実施形態では、10分間)が経過すると、今度は三方電磁弁153を消磁する。すると、前述したように循環用オイルパン133の上部空間が第1均圧パイプ137に連通されるため、各オイルパン105,131,133間の圧力差がなくなる。
【0053】
その結果、エンジンオイルの流出により油面が低下した循環用オイルパン133には、図2中に破線の矢印で示したように、メインオイルパン105からエンジンオイルが流入する。この際には、第2逆止弁147の作用により、サブオイルパン131から循環用オイルパン133へのエンジンオイルの流入は起こらない。
【0054】
以上述べたように、本発明の第2実施形態では、第1実施形態とは逆に、エンジンオイルが循環用オイルパン133→サブオイルパン131→メインオイルパン105を経て循環用オイルパン133に環流し、サブオイルパン131とメインオイルパン105との間でエンジンオイルが滞りなく循環することになる。また、第1連通オイルパイプ135と第2連通オイルパイプ141,143とが、相互に離間した部位でメインオイルパン105とサブオイルパン131とに接続されているため、第1実施形態と同様に、両オイルパン105,131内でのエンジンオイルの撹拌も良好となる。
【0055】
以上述べたように、上記両本実施形態では、三方電磁弁151を駆動制御することだけで、負圧と大気圧とを利用して、メインオイルパン105とサブオイルパン131との間でエンジンオイルを循環させることができるようになった。これにより、高価な循環ポンプ等を用いることなく、エンジンオイルの全量をエンジン31の潤滑や冷却に供することができるようになり、エンジンオイルの劣化防止や交換インターバルの長期化等を図ることができるようになった。
【0056】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、循環用オイルパンや逆止弁に代えて、電動オイルポンプ等を第2循環油路に介装し、これを間欠的あるいは連続的に駆動するようにしてもよい。また、その他の部分の具体的構成についても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。更に、上記実施形態は空気調和機用の内燃機関に関するものであるが、サブオイルパンを有する発電用等の内燃機関等にも好適である。
【0057】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の内燃機関によれば、メインオイルパンとサブオイルパンとの間で強制的にエンジンオイルを循環させるようにしたため、エンジンオイルの全量をエンジンの潤滑や冷却に供することができるようになり、エンジンオイルの劣化防止や交換インターバルの長期化等を図ることができるようになった。また、循環用オイルパンと逆止弁とを第2循環油路に介装し、循環用オイルパンに大気を導入することによりエンジンオイルを循環させるものでは、装置コストやランニングコストを低減させることが可能となる。また、この内燃機関を用いたガスヒートポンプ装置によれば、保守インターバルを確実に延長することが可能となる
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る空気調和機の概略構成図である。
【図2】第1実施形態に係るエンジン周りの概略構成図である。
【図3】第2実施形態に係るエンジン周りの概略構成図である。
【符号の説明】
1 室外ユニット
3 室内ユニット
31 エンジン
105 メインオイルパン
131 サブオイルパン
133 循環用オイルパン
135 第1連通オイルパイプ
137 第1均圧パイプ
141,143 第2連通オイルパイプ
145 第1逆止弁
147 第2逆止弁
151 第2均圧パイプ
153 三方電磁弁
161 電子制御ユニット
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an internal combustion engine having a sub oil pan and a gas heat pump device using the internal combustion engine, and more particularly to a technique for forcibly circulating engine oil between a main oil pan and a sub oil pan.
[0002]
[Prior art]
In recent years, commercial refrigerators used in packaged air conditioners and the like have increasingly adopted gas heat pumps using a gas engine (hereinafter simply referred to as an engine) as an internal combustion engine as a drive source of a compressor.
[0003]
In a gas heat pump type air conditioner, a compressor of a refrigerator is driven by an engine, and air conditioning is performed by switching a four-way valve, and heat energy of engine cooling water and exhaust gas is collected and used for heating. Therefore, the engine cooling water circuit is provided with an outdoor heat exchanger or refrigerant heat exchanger that transfers thermal energy from the cooling water to the refrigerant, and an exhaust heat exchanger that transfers thermal energy from the exhaust gas to the cooling water. ing. In the gas heat pump type air conditioner, heat energy is transferred from the cooling water or the exhaust gas to the refrigerant, so that sufficient heating can be performed even in a severe winter period when the outside air temperature becomes zero degrees or less.
[0004]
By the way, an engine for a gas heat pump has a high operation rate and is often continuously operated for a long time, so that engine oil deteriorates in a short period of time as compared with an engine for an automobile or the like. Further, since the engine body is housed in the casing, access during oil change is generally not good. Therefore, in order to lengthen the interval between oil changes, in addition to the main oil pan attached to the engine body, there has been a product that increases the total oil amount by adding a relatively large capacity sub oil pan. .
[0005]
Usually, the sub oil pan and the main oil pan are communicated with each other by a communication pipe and a pressure equalizing pipe, and the engine oil moves between the two oil pans by the action of gravity. For example, when the engine is operated, the engine oil in the main oil pan is pumped to the valve system of the engine body, the bearings of each part, etc., and the oil level in the main oil pan is lowered. As a result, there is a difference in level between the oil levels of both oil pans, and the engine oil in the sub oil pan flows into the main oil pan. Immediately after the engine is stopped, engine oil drops and circulates from each part of the engine to the main oil pan, and the oil level of the main oil pan rises. As a result, there is a difference in height between the oil levels of both oil pans, and the engine oil in the main oil pan flows into the sub oil pan.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the internal combustion engine described above, the circulation of the engine oil relies only on the gravity, so that it is difficult to sufficiently secure the circulation frequency and the circulation amount, and the effect of installing the sub oil pan is not sufficiently exhibited. there were.
[0007]
For example, since the engine oil is circulated only when the engine is started and stopped, when the engine is continuously operated for a long time, the circulation frequency is very low. In view of this, the conventional apparatus employs means such as temporarily stopping the engine at a predetermined time (for example, every 24 hours) to increase the circulation frequency. However, this method is not preferable because the engine is stopped regardless of the operation request on the air conditioning side, which hinders the intended air conditioning performance.
[0008]
In the sub oil pan, engine oil in the vicinity of the communication oil pipe mainly moves between the main oil pan. For this reason, even if the capacity of the sub oil pan is increased, the amount of engine oil that is actually circulated is much less than the total oil amount, and it is difficult to greatly increase the engine oil change interval. It was.
[0009]
The present invention has been made in view of the above situation, and has realized an internal combustion engine that forcibly circulates engine oil between a main oil pan and a sub oil pan, thereby significantly increasing an engine oil replacement interval. And it aims at providing the gas heat pump apparatus using the internal combustion engine.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, in the invention according to claim 1, the main oil pan attached to the engine body and the main oil pan communicated with each other via the first communication oil passage and the first pressure equalization passage. In the internal combustion engine having a sub oil pan, a second communication oil passage communicating the main oil pan and the sub oil pan, a circulation oil pan interposed in the second communication oil passage, and the second A first check valve interposed between the sub oil pan and the circulation oil pan in the communication oil passage, and allowing the engine oil to flow only from the sub oil pan to the circulation oil pan; and the second communication A second check valve that is interposed between the circulation oil pan and the main oil pan in an oil passage and distributes engine oil only from the circulation oil pan to the main oil pan; and the circulation oil A second pressure equalizing path communicating with the first pressure equalizing path, a first valve position interposed in the second pressure equalizing path and communicating with the second pressure equalizing path, and the second pressure equalizing path. An internal combustion engine is proposed that includes a shut-off valve that can be switched between a second valve position that opens the circulation oil pan to the atmosphere at the same time as the passage is shut off, and drive control means that drives and controls the shut-off valve.
[0017]
According to the present invention, for example, when the pressure in the main oil pan becomes negative with the operation of the engine, the pressure in the sub oil pan and the circulating oil pan also becomes negative via the first and second pressure equalization paths. In this state, when the shut-off valve is switched from the first valve position to the second valve position by the drive control means, the engine oil in the circulating oil pan flows into the main oil pan due to the differential pressure between the atmospheric pressure and the negative pressure. . At this time, the operation of the first check valve prevents the engine oil from flowing from the circulation oil pan to the sub oil pan. When the oil level of the main oil pan rises, there is a difference in level between the oil levels, and engine oil circulates from the main oil pan to the sub oil pan. When the shutoff valve is switched from the second valve position to the first valve position, there is no pressure difference between the oil pans, and engine oil flows from the sub oil pan to the circulation oil pan. At this time, the operation of the second check valve prevents the engine oil from flowing from the main oil pan to the circulating oil pan.
[0018]
According to a second aspect of the present invention, there is provided an internal combustion engine having a main oil pan attached to the engine body, and a sub oil pan connected to the main oil pan through a first communication oil passage and a first pressure equalization passage. In the engine, a second communication oil passage communicating the main oil pan and the sub oil pan, a circulation oil pan interposed in the second communication oil passage, and the main oil of the second communication oil passage A first check valve that is interposed between the pan and the circulation oil pan and distributes engine oil only from the main oil pan to the circulation oil pan; and the circulation oil in the second communication oil passage A second check valve which is interposed between the pan and the sub oil pan and allows the engine oil to flow only from the circulation oil pan to the sub oil pan; the circulation oil pan and the first pressure equalizing path And A second pressure equalizing path that is passed through, a first valve position that is interposed in the second pressure equalizing path, and that communicates with the second pressure equalizing path; An internal combustion engine including a shut-off valve that can be switched between a second valve position that opens the air to the atmosphere and a drive control means that drives and controls the shut-off valve is proposed.
[0019]
According to the present invention, for example, when the pressure in the main oil pan becomes negative with the operation of the engine, the pressure in the sub oil pan and the circulating oil pan also becomes negative via the first and second pressure equalization paths. In this state, when the shut-off valve is switched from the first valve position to the second valve position by the drive control means, the engine oil in the circulating oil pan flows into the sub oil pan due to the differential pressure between the atmospheric pressure and the negative pressure. . At this time, the flow of engine oil from the circulating oil pan to the main oil pan is prevented by the action of the first check valve. When the oil level of the sub oil pan rises, a difference in level occurs between the oil levels, and the engine oil circulates from the sub oil pan to the main oil pan. When the shut-off valve is switched from the second valve position to the first valve position, there is no pressure difference between the oil pans, and engine oil flows from the main oil pan to the circulating oil pan. At this time, the operation of the second check valve prevents the engine oil from flowing from the sub oil pan to the circulating oil pan.
[0020]
According to a third aspect of the present invention, there is provided an internal combustion engine having a main oil pan attached to the engine body, and a sub oil pan connected to the main oil pan through a first communication oil passage and a first pressure equalization passage. In the engine, a second communication oil passage communicating the main oil pan and the sub oil pan, a circulation oil pan interposed in the second communication oil passage, and the sub oil in the second communication oil passage A first check valve that is interposed between the pan and the circulation oil pan and distributes engine oil only from the sub oil pan to the circulation oil pan; and the circulation oil in the second communication oil passage Interposed between the pan and the main oil pan,
A second check valve that allows engine oil to flow only from the circulation oil pan to the main oil pan; a second pressure equalization path that communicates the circulation oil pan and the first pressure equalization path; Switching between a first valve position, which is interposed in the pressure path and communicates with the second pressure equalization path, and a second valve position which blocks the second pressure equalization path and simultaneously opens the circulating oil pan to the atmosphere. And a drive control means for driving and controlling the shut-off valve. The drive control means moves the shut-off valve from the first valve position to the second valve position for a second predetermined time every first predetermined time. An internal combustion engine to be switched is proposed.
[0021]
According to the present invention, for example, when the pressure in the main oil pan becomes negative with the operation of the engine, the pressure in the sub oil pan and the circulating oil pan also becomes negative via the first and second pressure equalization paths. In this state, when the shutoff valve is switched from the first valve position to the second valve position by the drive control means every first predetermined time (for example, 24 hours), the pressure for circulation is determined by the differential pressure between the atmospheric pressure and the negative pressure. Engine oil in the oil pan flows into the main oil pan. At this time, the operation of the first check valve prevents the engine oil from flowing from the circulation oil pan to the sub oil pan. When the oil level of the main oil pan rises, there is a difference in level between the oil levels, and engine oil circulates from the main oil pan to the sub oil pan. Further, when the shut-off valve is switched from the second valve position to the first valve position after the elapse of the second predetermined time (for example, 10 minutes), the pressure difference between the oil pans disappears, and the circulation oil pan is changed from the sub oil pan. Engine oil flows into the. At this time, the operation of the second check valve prevents the engine oil from flowing from the main oil pan to the circulating oil pan.
[0022]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an internal combustion engine having a main oil pan attached to the engine body and a sub oil pan communicated with the main oil pan through a first communication oil passage and a first pressure equalization passage. In the engine, a second communication oil passage communicating the main oil pan and the sub oil pan, a circulation oil pan interposed in the second communication oil passage, and the main oil of the second communication oil passage A first check valve that is interposed between the pan and the circulation oil pan and distributes engine oil only from the main oil pan to the circulation oil pan; and the circulation oil in the second communication oil passage A second check valve which is interposed between the pan and the sub oil pan and allows the engine oil to flow only from the circulation oil pan to the sub oil pan; the circulation oil pan and the first pressure equalizing path And A second pressure equalizing path that is passed through, a first valve position that is interposed in the second pressure equalizing path, and that communicates with the second pressure equalizing path; And a drive control means for driving and controlling the shut-off valve, and the drive control means sets the shut-off valve to the first valve every first predetermined time. An internal combustion engine for switching from a position to a second valve position over a second predetermined time is proposed.
[0023]
According to the present invention, for example, when the pressure in the main oil pan becomes negative with the operation of the engine, the pressure in the sub oil pan and the circulating oil pan also becomes negative via the first and second pressure equalization paths. In this state, when the shutoff valve is switched from the first valve position to the second valve position by the drive control means every first predetermined time (for example, 24 hours), the pressure for circulation is determined by the differential pressure between the atmospheric pressure and the negative pressure. Engine oil in the oil pan flows into the sub oil pan. At this time, the flow of engine oil from the circulating oil pan to the main oil pan is prevented by the action of the first check valve. When the oil level of the sub oil pan rises, a difference in level occurs between the oil levels, and the engine oil circulates from the sub oil pan to the main oil pan. Further, when the shut-off valve is switched from the second valve position to the first valve position after the second predetermined time (for example, 10 minutes) has elapsed, there is no pressure difference between the oil pans, and the main oil pan and the circulating oil pan are removed. Engine oil flows into the. At this time, the operation of the second check valve prevents the engine oil from flowing from the sub oil pan to the circulating oil pan.
[0024]
The invention of claim 5 proposes a gas heat pump device using the internal combustion engine of claims 1 to 4 as a drive source of a compressor.
[0025]
According to the present invention, since the total amount of engine oil stored in all the oil pans can be used for engine lubrication, cooling, and the like, deterioration of the engine oil is prevented over a long period of time, and the gas heat pump It is possible to reliably extend the maintenance interval of the apparatus.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, two embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0027]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a gas heat pump type air conditioner, in which a refrigerant circuit is indicated by a thick dashed line and a cooling water circuit is indicated by a thick solid line. The air conditioner is composed of an indoor unit 1 and an outdoor unit 3, and an indoor heat exchanger 7 provided with a flow divider 5 and a fan 9 are installed on the indoor unit 1 side. Further, on the outdoor unit 3 side, as an element part of the refrigerant circuit, there are a compressor 11, an electromagnetic four-way valve 13, a refrigerant heat exchanger 15, an outdoor heat exchanger 19 provided with a flow divider 17, a fan 21, and the like. The engine 31, the exhaust heat exchanger 33, the thermostat 35, the electric three-way valve 37, the electric cooling water pump 39 and the like are installed as component parts of the cooling water circuit. In the figure, 43 is an exhaust pipe connected to the exhaust heat exchanger 33, 47 is a fan motor for driving the fan 21, and 49 is a flexible coupling for connecting the engine 31 and the compressor 11.
[0028]
Inside the outdoor unit 3, a control unit 61 that drives and controls the four-way valve 13, the electric three-way valve 37, the fan motor 47, and the like is installed. The control unit 61 includes a CPU, an input / output interface, a ROM, a RAM, a timer counter, and the like. The input interface includes a water temperature provided in a cooling water pipe 87 between the engine 31 and the thermostat 35. A sensor 63, a heat exchange temperature sensor 65 attached to the outdoor heat exchanger 19, an exhaust temperature sensor 67 provided in the exhaust pipe 43, an outdoor temperature sensor 69 attached to the outer wall surface, and the like are connected. The control unit 61 is connected to a control unit (not shown) on the indoor unit 1 side, and exchanges signals with each other.
[0029]
Next, the flow of refrigerant and cooling water during heating operation will be described.
[0030]
The liquid refrigerant that flows into the outdoor unit 3 from the refrigerant pipe 71 flows into the refrigerant heat exchanger 15 via the flow divider 17, the outdoor heat exchanger 19, the refrigerant pipe 75, the four-way valve 13, and the refrigerant pipe 77. Heat is passed while passing through the heat exchangers 19 and 15. The refrigerant heat exchanger 15 employs a double pipe type in which cooling water passes around the refrigerant pipe. In the outdoor heat exchanger 19, the refrigerant pipe and the cooling water pipe are connected via plate fins. Plate fin type is adopted. The gas refrigerant heated by the heat exchangers 19 and 15 flows into the compressor 11 via the refrigerant pipe 78 and is further heated by being compressed here. The high-temperature gas refrigerant discharged from the compressor 11 flows into the indoor heat exchanger 7 on the indoor unit 1 side via the refrigerant pipe 79, the four-way valve 13, and the refrigerant pipe 81 and is blown by the fan 9. After the heat energy is released and heated, it becomes liquid refrigerant and flows again from the refrigerant pipe 71 to the outdoor unit 3 side.
[0031]
On the other hand, the cooling water discharged from the cooling water pump 39 flows into the exhaust heat exchanger 33 via the cooling water pipe 85, is heated by the exhaust gas, and then flows into the engine 31. Cooling water that has become hot due to cooling of the engine 31 flows into the outdoor heat exchanger 19 via the cooling water pipe 87, the thermostat 35, and the cooling water pipe 89, and releases thermal energy. The cooling water that has released the heat energy in the outdoor heat exchanger 19 is circulated again to the cooling water pump 39 via the cooling water pipe 91, the electric three-way valve 37, and the cooling water pipe 93.
[0032]
At this time, when the electric three-way valve 37 is switched by the control unit 61, the cooling water flows into the refrigerant heat exchanger 15 via the cooling water pipe 95, where the cooling water pipe is discharged after releasing the heat energy. 97 circulates to the cooling water pump 39 via the cooling water pipe 93. Further, until the cooling water temperature at the outlet of the engine 31 reaches the lower limit set value (60 ° C. in the embodiment), the cooling water does not flow to the outdoor heat exchanger 19 side, and the whole amount passes from the thermostat 35 via the bypass pipe 99. And recirculates to the cooling water pump 39. When the cooling water temperature is between the lower limit setting value and the upper limit setting value (70 ° C. in the embodiment), the cooling water flows from the thermostat 35 to both the bypass pipe 99 and the cooling water pipe 89, and the cooling water temperature is set to the upper limit. When the value is exceeded, the entire amount flows into the cooling water pipe 89.
[0033]
FIG. 2 shows a schematic configuration around the engine according to the first embodiment. The engine 31 of the present embodiment is obtained by modifying a fuel system of a gasoline engine for a passenger car for natural gas. A cylinder head 103 containing a valve mechanism (not shown) is placed on the cylinder block 101. An oil pan (hereinafter referred to as a main oil pan) 105 is attached to the bottom of the cylinder block 101. The main oil pan 105 for passenger cars is used as it is, and has a relatively small capacity (3.9 liters in this embodiment). In the figure, reference numeral 107 denotes an oil strainer, which is connected to an oil pump (not shown) in the cylinder block 101.
[0034]
An intake manifold 113 in which a surge tank is integrated is attached to the cylinder head 103. The flow rate of the outside air introduced from the air cleaner 115 is controlled by an electric throttle valve 117 and is sucked into a combustion chamber (not shown) of each cylinder through the intake manifold 113 under a negative pressure. An oil separator 123 is disposed on the upper portion of the cam cover 121, and captures oil mist in blow-by gas generated in the engine 31 and circulates it to the main oil pan 105 or the sub oil pan 131 as engine oil. The oil separator 123 communicates with the upstream of the throttle valve 117 via the blow-by hose 125, and the blow-by gas from which the oil mist has been removed is sucked into the intake manifold 113 side together with the outside air.
[0035]
The engine 31 is provided with a sub oil pan 131 and a circulation oil pan 133. The sub oil pan 131 communicates with the lower part of the main oil pan 105 via the first communication oil pipe 135 at the lower part, and the upper space is located above the main oil pan 105 via the first pressure equalizing pipe 137 and the cylinder block 101. It communicates with space. The sub oil pan 131 is set to have a relatively large capacity (211.1 liters in this embodiment).
[0036]
On the other hand, the lower part of the circulation oil pan 133 communicates with the main oil pan 105 and the sub oil pan 131 via two second communication oil pipes 141 and 143. A first check valve 145 that allows engine oil to flow only from the sub oil pan 131 side to the circulation oil pan 133 side is interposed in the pipe line of the second communication oil pipe 141. A second check valve 147 that allows engine oil to flow only from the circulation oil pan 133 side to the main oil pan 105 side is interposed in the conduit of the second communication oil pipe 143. In the present embodiment, the first communication oil pipe 135 and the second communication oil pipes 141 and 143 are connected to the main oil pan 105 and the sub oil pan 131 at portions separated from each other. The circulation oil pan 135 is set to a relatively small capacity (3 liters).
[0037]
The upper space of the circulation oil pan 133 is communicated with the first pressure equalizing pipe 137 via the second pressure equalizing pipe 151 and is also provided by a three-way electromagnetic valve 153 interposed in the conduit of the second pressure equalizing pipe 151. It is also open to the atmosphere. The three-way solenoid valve 153 is a known one, and the upper space of the circulation oil pan 133 is communicated with the first pressure equalizing pipe 137 in a demagnetized state, and the upper space of the circulation oil pan 133 is excited in the excited state. It is configured to open to the atmosphere.
[0038]
In the outdoor unit 3, an electronic control unit (ECU) 161 including a CPU, an input / output interface, a ROM, a RAM, a timer, and the like is installed. Based on information from a control program and sensors, a throttle valve 117 and a three-way electromagnetic Centralized control of each device in the outdoor unit 3 including the valve 153 is performed.
[0039]
The operation of the first embodiment will be described below.
[0040]
When the operation of the air conditioner is started, the engine 31 is started by a command from the ECU 161, and the compressor 11 is driven via the flexible coupling 49. Thereby, the refrigerant circulates in the refrigerant circuit, and the heating operation is performed according to the procedure described above, or the cooling operation is performed by switching the four-way valve 13. At this time, in the engine 31, the engine oil 121 in the main oil pan 105 is pumped to each part, and is used for lubrication and cooling of the valve operating mechanism and each sliding part. Then, the cooling water discharged from the cooling water pump 39 circulates through the cooling water circuit from the cylinder block 101 via the cylinder head 103.
[0041]
On the other hand, when the engine 31 is started, the engine oil 121 in the main oil pan 105 is sucked into the oil pump through the oil strainer 107, and the oil level in the main oil pan 105 is lowered. Therefore, an oil level difference temporarily occurs between the main oil pan 105 and the sub oil pan 131. However, since the upper space of both the oil pans 105 and 131 is communicated by the first pressure equalizing pipe 137, the engine oil flows from the sub oil pan 131 into the main oil pan 105, and the oil level difference is gradually eliminated. Is done. Further, during normal operation, since the second pressure equalizing pipe 151 communicates with the first pressure equalizing pipe 137, the oil level of the circulating oil pan 133 is also equal to the oil level of both the oil pans 105 and 131.
[0042]
Further, when the intake negative pressure increases as the engine speed increases, the inside of the main oil pan 105 is gradually evacuated through the blow-by hose 125, the oil separator 123, and the like. In this embodiment, since the upper space communicates with each other via the first and second pressure equalizing pipes 137 and 151, the inside of each oil pan 105, 131, 133 gradually becomes negative pressure (the engine speed is 2,200). rpm, about -80 mmHg).
[0043]
Now, after starting the engine 1, the ECU 161 starts exciting the three-way solenoid valve 153 every first predetermined time (24 hours in this embodiment) based on the output signal of the built-in timer. Then, as described above, since the upper space of the circulation oil pan 133 is opened to the atmosphere, the pressure (atmospheric pressure) in the circulation oil pan 133 becomes larger than the pressure (negative pressure) in the main oil pan 105. .
[0044]
As a result, the engine oil in the circulation oil pan 133 flows into the main oil pan 105 via the second communication oil pipe 143 as shown by the solid line arrow in FIG. At this time, the engine oil does not flow from the circulation oil pan 133 to the sub oil pan 131 by the action of the first check valve 145. In addition, engine oil flows from the main oil pan 105 into the sub oil pan 131 in order to eliminate the difference in oil level caused by this. In this embodiment, since the capacity of the circulation oil pan 135 is set to be relatively small, immediately after the engine oil flows into the main oil pan 105 from the circulation oil pan 133, Overflow does not occur.
[0045]
The ECU 161 demagnetizes the three-way solenoid valve 153 when a second predetermined time (10 minutes in the present embodiment) elapses after excitation. Then, as described above, since the upper space of the circulation oil pan 133 is communicated with the first pressure equalizing pipe 137, there is no pressure difference between the oil pans 105, 131, and 133.
[0046]
As a result, the engine oil flows from the sub oil pan 131 into the circulating oil pan 133 whose oil level has been lowered by the outflow of the engine oil, as indicated by the dashed arrows in FIG. At this time, the operation of the second check valve 147 does not cause the engine oil to flow from the main oil pan 105 to the circulating oil pan 133.
[0047]
As described above, in the first embodiment of the present invention, the engine oil flows back to the circulation oil pan 133 via the circulation oil pan 133 → the main oil pan 105 → the sub oil pan 131. Engine oil circulates between the main oil pans 105 without any stagnation. In addition, since the first communication oil pipe 135 and the second communication oil pipes 141 and 143 are connected to the main oil pan 105 and the sub oil pan 131 at portions separated from each other, The engine oil is well stirred in
[0048]
FIG. 3 shows a schematic configuration around the engine according to the second embodiment. The configuration of this embodiment is substantially the same as that of the first embodiment described above, but differs in the following points. In other words, the first check valve 145 is interposed in the pipe line of the second communication oil pipe 143, and, contrary to the first embodiment, only the engine from the main oil pan 105 side to the circulation oil pan 133 side is engine. Distribute the oil. Further, a second check valve 147 is interposed in the pipe line of the second communication oil pipe 141, which is also opposite to the first embodiment, from the circulation oil pan 133 side to the sub oil pan 131 side. Only distribute engine oil.
[0049]
Hereinafter, the operation of the second embodiment will be described.
[0050]
Also in the present embodiment, the ECU 161 starts exciting the three-way solenoid valve 153 every first predetermined time (24 hours in the present embodiment). Then, the upper space of the circulation oil pan 133 is opened to the atmosphere, and the pressure (atmospheric pressure) in the circulation oil pan 133 becomes larger than the pressure (negative pressure) in the sub oil pan 131.
[0051]
As a result, the engine oil in the circulation oil pan 133 flows into the sub oil pan 131 via the second communication oil pipe 141 as indicated by the solid arrow in FIG. At this time, the engine oil does not flow from the circulation oil pan 133 to the main oil pan 105 due to the action of the first check valve 145. Further, engine oil flows from the sub oil pan 131 into the main oil pan 105 in order to eliminate the oil level difference caused by this.
[0052]
The ECU 161 demagnetizes the three-way solenoid valve 153 when a second predetermined time (10 minutes in the present embodiment) elapses after excitation. Then, as described above, since the upper space of the circulation oil pan 133 is communicated with the first pressure equalizing pipe 137, there is no pressure difference between the oil pans 105, 131, and 133.
[0053]
As a result, the engine oil flows from the main oil pan 105 into the circulating oil pan 133 whose oil level has been lowered by the outflow of the engine oil, as indicated by the dashed arrows in FIG. At this time, due to the action of the second check valve 147, engine oil does not flow from the sub oil pan 131 to the circulation oil pan 133.
[0054]
As described above, in the second embodiment of the present invention, contrary to the first embodiment, the engine oil passes through the circulation oil pan 133 → the sub oil pan 131 → the main oil pan 105 to the circulation oil pan 133. The engine oil circulates between the sub oil pan 131 and the main oil pan 105 without any stagnation. In addition, since the first communication oil pipe 135 and the second communication oil pipes 141 and 143 are connected to the main oil pan 105 and the sub oil pan 131 at portions separated from each other, similarly to the first embodiment. Further, the stirring of the engine oil in both oil pans 105 and 131 is also good.
[0055]
As described above, in both the above-described embodiments, the engine is interposed between the main oil pan 105 and the sub oil pan 131 using only the negative pressure and the atmospheric pressure by driving and controlling the three-way solenoid valve 151. Oil can be circulated. As a result, the entire amount of engine oil can be used for lubrication and cooling of the engine 31 without using an expensive circulation pump or the like, and it is possible to prevent deterioration of the engine oil, lengthen the replacement interval, or the like. It became so.
[0056]
The description of the specific embodiment is finished above, but the present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, instead of the circulation oil pan or the check valve, an electric oil pump or the like may be interposed in the second circulation oil passage and may be driven intermittently or continuously. In addition, the specific configuration of other parts can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention. Furthermore, although the said embodiment is related with the internal combustion engine for air conditioners, it is suitable also for an internal combustion engine for power generation etc. which has a sub oil pan.
[0057]
【The invention's effect】
As described above, according to the internal combustion engine of the present invention, the engine oil is forcibly circulated between the main oil pan and the sub oil pan. Therefore, the entire amount of engine oil is used for engine lubrication and cooling. As a result, the engine oil can be prevented from deteriorating and the replacement interval can be extended. In addition, if the engine oil is circulated by inserting a circulation oil pan and a check valve in the second circulation oil passage and introducing air into the circulation oil pan, the equipment cost and running cost can be reduced. Is possible. Further, according to the gas heat pump device using this internal combustion engine, it is possible to reliably extend the maintenance interval.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an air conditioner according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram around an engine according to the first embodiment.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram around an engine according to a second embodiment.
[Explanation of symbols]
1 Outdoor unit
3 Indoor units
31 engine
105 Main oil pan
131 Sub oil pan
133 Oil pan for circulation
135 1st communication oil pipe
137 First pressure equalizing pipe
141,143 Second communication oil pipe
145 First check valve
147 Second check valve
151 2nd pressure equalizing pipe
153 Three-way solenoid valve
161 Electronic control unit

Claims (5)

エンジン本体に付設されたメインオイルパンと、このメインオイルパンに第1連通油路と第1均圧路とを介して連通されたサブオイルパンとを有する内燃機関において、前記メインオイルパンと前記サブオイルパンとを連通する第2連通油路と、当該第2連通油路に介装された循環用オイルパンと、当該第2連通油路の前記サブオイルパンと前記循環用オイルパンとの間に介装され、当該サブオイルパンから当該循環用オイルパンへのみエンジンオイルを流通させる第1逆止弁と、当該第2連通油路の前記循環用オイルパンと前記メインオイルパンとの間に介装され、当該循環用オイルパンから当該メインオイルパンへのみエンジンオイルを流通させる第2逆止弁と、前記循環用オイルパンと前記第1均圧路とを連通する第2均圧路と、この第2均圧路に介装され、当該第2均圧路を連通させる第1弁位置と、当該第2均圧路を遮断すると同時に前記循環用オイルパンを大気開放させる第2弁位置との間で切換えられる遮断弁と、この遮断弁を駆動制御する駆動制御手段とを備えたことを特徴とする内燃機関。An internal combustion engine having a main oil pan attached to an engine body and a sub oil pan connected to the main oil pan through a first communication oil passage and a first pressure equalization passage, the main oil pan, A second communication oil passage communicating with the sub oil pan, a circulation oil pan interposed in the second communication oil passage, and the sub oil pan and the circulation oil pan in the second communication oil passage. Interposed between the first check valve for circulating engine oil only from the sub oil pan to the circulation oil pan, and between the circulation oil pan and the main oil pan in the second communication oil passage. And a second check valve that allows the engine oil to flow only from the circulation oil pan to the main oil pan, and a second pressure equalization path that communicates the circulation oil pan and the first pressure equalization path. And this Between a first valve position that is interposed in the two pressure equalization paths and communicates with the second pressure equalization path, and a second valve position that blocks the second pressure equalization path and simultaneously opens the circulating oil pan to the atmosphere. An internal combustion engine comprising: a shut-off valve that can be switched in step 1; and drive control means for driving and controlling the shut-off valve. エンジン本体に付設されたメインオイルパンと、このメインオイルパンに第1連通油路と第1均圧路とを介して連通されたサブオイルパンとを有する内燃機関において、前記メインオイルパンと前記サブオイルパンとを連通する第2連通油路と、当該第2連通油路に介装された循環用オイルパンと、当該第2連通油路の前記メインオイルパンと前記循環用オイルパンとの間に介装され、当該メインオイルパンから当該循環用オイルパンへのみエンジンオイルを流通させる第1逆止弁と、当該第2連通油路の前記循環用オイルパンと前記サブオイルパンとの間に介装され、当該循環用オイルパンから当該サブオイルパンへのみエンジンオイルを流通させる第2逆止弁と、前記循環用オイルパンと前記第1均圧路とを連通する第2均圧路と、この第2均圧路に介装され、当該第2均圧路を連通させる第1弁位置と、当該第2均圧路を遮断すると同時に前記循環用オイルパンを大気開放させる第2弁位置との間で切換えられる遮断弁と、この遮断弁を駆動制御する駆動制御手段とを備えたことを特徴とする内燃機関。 An internal combustion engine having a main oil pan attached to an engine body and a sub oil pan connected to the main oil pan through a first communication oil passage and a first pressure equalization passage, the main oil pan, A second communication oil passage communicating with the sub oil pan; a circulation oil pan interposed in the second communication oil passage; and the main oil pan and the circulation oil pan in the second communication oil passage. A first check valve interposed between the main oil pan and the circulation oil pan, and between the circulation oil pan and the sub oil pan in the second communication oil passage. And a second check valve that allows the engine oil to flow only from the circulation oil pan to the sub oil pan, and a second pressure equalization path that communicates the circulation oil pan and the first pressure equalization path. And this Between a first valve position that is interposed in the two pressure equalization paths and communicates with the second pressure equalization path, and a second valve position that blocks the second pressure equalization path and simultaneously opens the circulating oil pan to the atmosphere. An internal combustion engine comprising: a shut-off valve that can be switched in step 1; and drive control means that drives and controls the shut-off valve. エンジン本体に付設されたメインオイルパンと、このメインオイルパンに第1連通油路と第1均圧路とを介して連通されたサブオイルパンとを有する内燃機関において、前記メインオイルパンと前記サブオイルパンとを連通する第2連通油路と、当該第2連通油路に介装された循環用オイルパンと、当該第2連通油路の前記サブオイルパンと前記循環用オイルパンとの間に介装され、当該サブオイルパンから当該循環用オイルパンへのみエンジンオイルを流通させる第1逆止弁と、当該第2連通油路の前記循環用オイルパンと前記メインオイルパンとの間に介装され、当該循環用オイルパンから当該メインオイルパンへのみエンジンオイルを流通させる第2逆止弁と、前記循環用オイルパンと前記第1均圧路とを連通する第2均圧路と、この第2均圧路に介装され、当該第2均圧路を連通させる第1弁位置と、当該第2均圧路を遮断すると同時に前記循環用オイルパンを大気開放させる第2弁位置との間で切換えられる遮断弁と、この遮断弁を駆動制御する駆動制御手段とを備え、当該駆動制御手段が第1所定時間毎に前記遮断弁を第1弁位置から第2弁位置に第2所定時間に亘って切り換えることを特徴とする内燃機関。An internal combustion engine having a main oil pan attached to an engine body and a sub oil pan connected to the main oil pan through a first communication oil passage and a first pressure equalization passage, the main oil pan, A second communication oil passage communicating with the sub oil pan, a circulation oil pan interposed in the second communication oil passage, and the sub oil pan and the circulation oil pan in the second communication oil passage. Interposed between the first check valve for circulating engine oil only from the sub oil pan to the circulation oil pan, and between the circulation oil pan and the main oil pan in the second communication oil passage. And a second check valve that allows the engine oil to flow only from the circulation oil pan to the main oil pan, and a second pressure equalization path that communicates the circulation oil pan and the first pressure equalization path. And this Between a first valve position that is interposed in the two pressure equalization paths and communicates with the second pressure equalization path, and a second valve position that blocks the second pressure equalization path and simultaneously opens the circulating oil pan to the atmosphere. And a drive control means for driving and controlling the shut-off valve. The drive control means moves the shut-off valve from the first valve position to the second valve position for a second predetermined time every first predetermined time. An internal combustion engine characterized by switching over the range. エンジン本体に付設されたメインオイルパンと、このメインオイルパンに第1連通油路と第1均圧路とを介して連通されたサブオイルパンとを有する内燃機関において、前記メインオイルパンと前記サブオイルパンとを連通する第2連通油路と、当該第2連通油路に介装された循環用オイルパンと、当該第2連通油路の前記メインオイルパンと前記循環用オイルパンとの間に介装され、当該メインオイルパンから当該循環用オイルパンへのみエンジンオイルを流通させる第1逆止弁と、当該第2連通油路の前記循環用オイルパンと前記サブオイルパンとの間に介装され、当該循環用オイルパンから当該サブオイルパンへのみエンジンオイルを流通させる第2逆止弁と、前記循環用オイルパンと前記第1均圧路とを連通する第2均圧路と、この第2均圧路に介装され、当該第2均圧路を連通させる第1弁位置と、当該第2均圧路を遮断すると同時に前記循環用オイルパンを大気開放させる第2弁位置との間で切換えられる遮断弁と、この遮断弁を駆動制御する駆動制御手段とを備え、当該駆動制御手段が第1所定時間毎に前記遮断弁を第1弁位置から第2弁位置に第2所定時間に亘って切り換えることを特徴とする内燃機関。An internal combustion engine having a main oil pan attached to an engine body and a sub oil pan connected to the main oil pan through a first communication oil passage and a first pressure equalization passage, the main oil pan, A second communication oil passage communicating with the sub oil pan; a circulation oil pan interposed in the second communication oil passage; and the main oil pan and the circulation oil pan in the second communication oil passage. A first check valve interposed between the main oil pan and the circulation oil pan, and between the circulation oil pan and the sub oil pan in the second communication oil passage. And a second check valve that allows the engine oil to flow only from the circulation oil pan to the sub oil pan, and a second pressure equalization path that communicates the circulation oil pan and the first pressure equalization path. And this Between a first valve position that is interposed in the two pressure equalization paths and communicates with the second pressure equalization path, and a second valve position that blocks the second pressure equalization path and simultaneously opens the circulating oil pan to the atmosphere. And a drive control means for driving and controlling the shut-off valve. The drive control means moves the shut-off valve from the first valve position to the second valve position for a second predetermined time every first predetermined time. An internal combustion engine characterized by switching over the range. 請求項1〜に記載の内燃機関を圧縮機の駆動源としたことを特徴とするガスヒートポンプ装置。Gas heat pump device being characterized in that the drive source of the compressor internal combustion engine according to claim 1-4.
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