JP3891233B2 - 内燃機関用油温制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の潤滑系の各部位に供給する潤滑油の温度を制御する内燃機関用油温制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関の潤滑系に供給される潤滑油の油温と内燃機関を冷却する冷却水の冷却水温とには、図３（ａ）及び図３（ｂ）の特性図に『従来』として表すように、内燃機関の冷間始動時からの時間経過に伴う昇温挙動や高出力（高負荷；燃料供給量が多い）時における昇温挙動に相違があることが知られている。即ち、内燃機関の冷間始動時からの潤滑油の油温の上昇は鈍いのに対して冷却水の冷却水温の上昇は素早く、また、高出力時では、油温はかなり高温（例えば、１５０℃程度）まで昇温されることとなるが冷却水温は沸点１００℃（実際には、凍結防止液が混入されているため１０５℃程度）までであり潤滑油ほど昇温されることはない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、内燃機関の冷間始動時で油温が低いときには、潤滑油は粘性が高くオイルポンプや潤滑系の各部位における摩擦力が大きいため燃費の悪化を招き、逆に、内燃機関の高出力時に潤滑油の油温が高くなり過ぎると、回転摺動部位の冷却不足や油膜保持能力の低下による焼付の要因、更には潤滑油の寿命をも短くするという不具合があった。
【０００４】
そこで、この発明はかかる不具合を解決するためになされたもので、内燃機関の冷間始動時で潤滑油の油温が低いときにはなるべく早く適切な粘性の得られる温度まで昇温させ燃費を向上し、高出力時には潤滑油の油温が高くなり過ぎないようにして潤滑油本来の性能を発揮させ潤滑信頼性の向上と共に、潤滑油の長寿命化を達成することができる内燃機関用油温制御装置の提供を課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の内燃機関用油温制御装置によれば、内燃機関のオイルパン内に貯留された潤滑油が内燃機関の冷却水によって熱交換される。このため、内燃機関の冷間始動時では、潤滑油が冷却水にて暖められることで潤滑油の吸込側の流路抵抗が低減され燃費が向上される。また、内燃機関の高出力時または高負荷時では、潤滑油が冷却水にて冷却されることで、潤滑油の油温の上昇が抑制され潤滑系の各部位の信頼性が向上されると共に、潤滑油の長寿命化を達成することができる。そして、内燃機関の高出力時または高負荷時で外部冷却系の能力が不足するときには、温感式流量制御弁の作動によって熱交換手段に対する冷却水の流量が制限される。これにより、冷却水を内燃機関の冷却のためだけに使用でき、冷却水の沸騰が防止される。
【０００６】
請求項２の内燃機関用油温制御装置では、内燃機関のオイルパン内の潤滑油の貯留領域に配設されたオイルストレーナ内に設けられた熱交換手段を介して冷却水が循環され潤滑油と冷却水との間で熱交換される。これにより、内燃機関の冷間始動時では、潤滑油が冷却水にて暖められることで潤滑油の吸込側の流路抵抗の大部分が低減され燃費が向上される。また、内燃機関の高出力時または高負荷時では、潤滑油が冷却水にて冷却されることで、潤滑油の油温の上昇が抑制され潤滑系の各部位の信頼性が向上されると共に、潤滑油の長寿命化を達成することができる。
【０００７】
請求項３の内燃機関用油温制御装置では、内燃機関のオイルパン内の潤滑油の貯留領域内に配設された熱交換手段としての熱交換器を介して冷却水が循環され潤滑油と冷却水との間で熱交換される。これにより、内燃機関の冷間始動時では、潤滑油が冷却水にて暖められることで潤滑油の吸込側の流路抵抗の大部分が低減され燃費が向上される。また、内燃機関の高出力時または高負荷時では、潤滑油が冷却水にて冷却されることで、潤滑油の油温の上昇が抑制され潤滑系の各部位の信頼性が向上されると共に、潤滑油の長寿命化を達成することができる。
【０００８】
請求項４の内燃機関用油温制御装置では、二重構造とされた熱交換手段としてのオイルパンの外周囲側を冷却水が循環されオイルパン内の潤滑油との間で熱交換される。これにより、内燃機関の冷間始動時では、潤滑油が冷却水にて暖められることで潤滑油の吸込側の流路抵抗の大部分が低減され燃費が向上される。また、内燃機関の高出力時または高負荷時では、潤滑油が冷却水にて冷却されることで、潤滑油の油温の上昇が抑制され潤滑系の各部位の信頼性が向上されると共に、潤滑油の長寿命化を達成することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
【００１１】
〈実施例１〉
図１は本発明の実施の形態の第１実施例にかかる内燃機関用油温制御装置の冷間始動時における動作を示す概略構成図である。また、図２は本発明の実施の形態の第１実施例にかかる内燃機関用油温制御装置の高出力時における動作を示す概略構成図である。なお、以下の図中における白抜矢印は熱の流れ方向を示す。
【００１２】
図１及び図２において、まず、内燃機関１０を冷却する破線矢印で流れ方向を示す冷却水の流路について述べる。
【００１３】
内燃機関１０のシリンダブロック１１のシリンダ周囲には冷却水の流路としてのウォータジャケット１２が形成され、また、内燃機関１０と分離され冷却水の外部冷却系としてのラジエータ２０が配設されている。これら内燃機関１０のシリンダブロック１１とラジエータ２０との間は配管２１，２２にて接続され、この配管２２途中にはバイパス管２３を通るバイパス流路を設定するサーモスタット２４、内燃機関１０にて駆動され冷却水を強制的に循環させるウォータポンプ２５が配設されている。
【００１４】
ここで、ラジエータ２０側からシリンダブロック１１側への冷却水の流れ方向の配管２２でウォータポンプ２５の下流側には後述のオイルストレーナ１６内に配設された熱交換管２７に冷却水を導くための導入管２６が接続され、シリンダブロック１１側からラジエータ２０側への冷却水の流れ方向の配管２１には熱交換管２７からの冷却水を戻すための導出管２８が接続されている。
【００１５】
次に、図１及び図２において、内燃機関１０の潤滑系の各部位に供給するための実線矢印で流れ方向を示す潤滑油の流路について述べる。
【００１６】
内燃機関１０にて駆動されるオイルポンプ１７は、内燃機関１０のシリンダブロック１１と一体化されたオイルパン１５内の潤滑油の貯留領域内に配設されたオイルストレーナ１６を介して濾過された潤滑油をシリンダブロック１１内の潤滑系の各部位に流路としてのメインホール１９を通して送出し強制的に循環させる。ここで、内燃機関１０のシリンダブロック１１にはオイルクーラ機能を有するオイルフィルタ１８が配設されており、オイルポンプ１７からの潤滑油はオイルフィルタ１８にて濾過されると同時に、シリンダブロック１１のウォータジャケット１２を循環される冷却水を利用して冷却されたのちメインホール１９側に送出される。
【００１７】
次に、その動作及び作用について、図１、図２及び図３を参照して説明する。ここで、図３は本実施例の内燃機関用油温制御装置における油温と冷却水温との昇温挙動を従来と比較して表す特性図である。
【００１８】
内燃機関１０からの発熱の大部分を冷却水が受取ることで、図３（ａ）に表すように、冷間始動時には冷却水温＞油温となる。図１に示すように、冷間始動時にはサーモスタット２４の働きによってバイパス管２３側が開、ラジエータ２０側が閉とされることでバイパス管２３を通る冷却水の流路（破線矢印）が形成される。また、内燃機関１０のオイルパン１５内の潤滑油の貯留領域内に配設されたオイルストレーナ１６内の熱交換管２７を通る冷却水の流路（破線矢印）が形成されている。
【００１９】
このため、内燃機関１０からの冷却水は配管２１、バイパス管２３、配管２２を通りラジエータ２０を介すことなくシリンダブロック１１のウォータジャケット１２に戻される。即ち、冷間始動時における冷却水はシリンダブロック１１のウォータジャケット１２内をほぼ循環されるだけであり、図３（ａ）に『本発明』として表すように『従来』とほぼ同様に素早く昇温される。同時に、冷却水は導入管２６、オイルストレーナ１６内の熱交換管２７、導出管２８を通って循環される。このように、オイルストレーナ１６内の熱交換管２７を冷却水が通ることでオイルポンプ１７によって汲上げられる際の潤滑油の昇温が促進され、図３（ａ）に『本発明』として表すように、内燃機関１０の早期暖機が可能となる。
【００２０】
本実施例では、オイルポンプ１７における吸込側の流路抵抗の大部分を占めるオイルストレーナ１６内の潤滑油が暖められるため、冷間始動時の負担を効率良く軽減することができる。なお、潤滑油量に対し冷却水量は十分多いため、上述の熱交換の影響で冷却水温の昇温が鈍るというような懸念はない（図３（ａ）参照）。
【００２１】
内燃機関１０の暖機後であって高出力時には、図３（ｂ）に表すように、潤滑油の冷却が十分でないことも手伝って油温＞冷却水温となる。図２に示すように、このような高出力時にはサーモスタット２４の働きによってラジエータ２０側が開、バイパス管２３側が閉とされることでラジエータ２０を通る冷却水の流路（破線矢印）が形成される。また、冷間始動時と同様に、内燃機関１０のオイルパン１５内の潤滑油の貯留領域内に配設されたオイルストレーナ１６内の熱交換管２７を通る冷却水の流路（破線矢印）が形成されている。
【００２２】
このため、内燃機関１０からの冷却水は配管２１、ラジエータ２０、配管２２を通りシリンダブロック１１のウォータジャケット１２に戻される。即ち、高出力時における内燃機関１０のシリンダブロック１１側からの冷却水はラジエータ２０で冷却されシリンダブロック１１のウォータジャケット１２側に戻され、冷却水温は図３（ｂ）に『本発明』として表すように『従来』とほぼ同様な昇温挙動となる。同時に、ラジエータ２０で冷却された冷却水は導入管２６、オイルストレーナ１６内の熱交換管２７、導出管２８を通って循環される。このように、オイルストレーナ１６内の熱交換管２７を冷却水が通ることでオイルポンプ１７によって汲上げられる際の潤滑油が冷却され、図３（ｂ）に『本発明』として表すように『従来』として表すのに比べて、内燃機関１０の潤滑系の各部へ供給する潤滑油の極端な高温化が防止される。なお、潤滑油量に対し冷却水量は十分多いため、上述の熱交換の影響で冷却水温の冷却が鈍るというような懸念はない（図３（ｂ）参照）。
【００２３】
このように、本実施例の内燃機関用油温制御装置は、内燃機関１０のオイルパン１１内に貯留された潤滑油を汲上げて潤滑系の各部位へ供給するオイルストレーナ１６、オイルポンプ１７、オイルフィルタ１８、メインホール１９等にて達成される潤滑手段と、外部冷却系としてのラジエータ２０との間で冷却水を循環させ熱交換によって内燃機関１０を冷却するラジエータ２０、ウォータポンプ２５、配管２１，２２等にて達成される冷却手段と、オイルパン１５内に貯留された潤滑油と冷却水との間で熱交換する熱交換手段とを具備するものであり、この熱交換手段として、本実施例では具体的に、オイルパン１５内に貯留された潤滑油の汲上げ先端のオイルストレーナ１６内に冷却水を循環させる熱交換管２７を設けたものである。つまり、内燃機関１０のオイルパン１５内の潤滑油の貯留領域に配設されたオイルストレーナ１６内に設けられた熱交換管２７を介してラジエータ２０からの冷却水が循環され潤滑油と冷却水との間で熱交換される。
【００２４】
このため、内燃機関１０の冷間始動時では、オイルストレーナ１６を通してオイルポンプ１７にて汲上げられる際の潤滑油が熱交換管２７を介して冷却水にて暖められることで、潤滑油の吸込側の流路抵抗の大部分が低減され燃費が向上される。また、内燃機関１０の高出力時では、オイルストレーナ１６を通してオイルポンプ１７にて汲上げられる際の潤滑油が熱交換管２７を介して冷却水にて冷却されることで、潤滑油の油温の上昇が抑制され潤滑系の各部位の信頼性が向上されると共に、潤滑油の長寿命化を達成することができる。
【００２５】
次に、図４は上述の内燃機関用油温制御装置の変形例を示す概略構成図である。この変形例は、上述の実施例で使用されているサーモスタット２４に加えて、導出管２８が接続されている配管２１部分にサーモスタット３１を設けて２サーモスタット方式としたものである。図５は図４のサーモスタット２４，３１の冷却水温に対応する動作を示す動作図であり、図６は図４のサーモスタット２４，３１の冷却水温〔℃〕に対応する動作に基づく潤滑油との熱交換に使用される冷却水の割合〔％〕を表す説明図である。なお、図中、上述の実施例と同様の構成または相当部分からなるものについては同一符号及び同一記号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００２６】
内燃機関１０の冷間始動時では、サーモスタット２４，３１は図４に示す動作状態にあり、冷却水は破線矢印で示すようにラジエータ２０側へ流れずバイパス管２３を流れることとなる。このときのサーモスタット２４，３１の具体的な動作を図５（ａ）に示す。つまり、潤滑油との熱交換に使用される冷却水の割合は、図６に示すように、潤滑油をできるだけ素早く昇温するため３０％程度とされる。
【００２７】
冷却水の冷却水温が約８２℃となり内燃機関１０が暖機状態となると、図５（ｂ）に示すように、サーモスタット２４にてバイパス管２３側が閉鎖状態とされるため、冷却水は破線矢印で示すように、バイパス管２３へ流れなくなりラジエータ２０を介して循環されることとなる。
【００２８】
そして、内燃機関１０の高出力時には冷却水の循環量が多くなるが、この際、内燃機関１０の冷却には冷却水量も多く必要となる。このため、冷却水の冷却水温が９５℃以上の高温となると、図５（ｃ）に示すように、サーモスタット３１にて熱交換管２８側が閉鎖状態とされ、内燃機関１０を冷却するためだけに冷却水を使用し冷却水温のこれ以上の上昇を防ぐようにされる。つまり、図６に示すように、冷却水温９５℃以上では潤滑油との熱交換に使用される冷却水の割合が０％と制限される。これにより、潤滑油の油温は当然のことながら上昇ぎみとなるが、潤滑油の使用温度には冷却水の使用温度に比べて余裕があり、内燃機関１０の高出力時に対処することができる。
【００２９】
このように、本実施例の内燃機関用油温制御装置は、更に、熱交換手段としての熱交換管２７に対して冷却水の冷却水温に感応して流量を制御する温感式流量制御弁としてのサーモスタット３１を具備し、内燃機関１０の高出力時または高負荷時で外部冷却系としてのラジエータ２０の能力が不足するときには、サーモスタット３１を作動することで潤滑油との熱交換に用いる冷却水の流量を制限するものである。
【００３０】
したがって、内燃機関１０の高出力時または高負荷時でラジエータ２０の能力が不足するときには、サーモスタット３１の作動によって熱交換管２７を流れる冷却水の流量が制限される。このため、冷却水を内燃機関１０の冷却のためだけに使用でき、冷却水の沸騰が防止される。
【００３１】
また、図７は上述の内燃機関用油温制御装置の他の変形例を示す概略構成図である。この変形例は上述の変形例で使用されているサーモスタット２４，３１に替えて、一体化されたサーモスタット４１を用いたものである。図８は図７のサーモスタット４１の冷却水温に対応する動作を示す動作図である。なお、図７のサーモスタット４１の冷却水温〔℃〕に対応する動作に基づく潤滑油との熱交換に使用される冷却水の割合〔％〕は図６と同様である。また、図中、上述の実施例と同様の構成または相当部分からなるものについては同一符号及び同一記号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００３２】
内燃機関１０の冷間始動時では、サーモスタット４１は図７に示す動作状態にあり、冷却水は破線矢印で示すようにラジエータ２０側へ流れずバイパス管２３を流れることとなる。このときのサーモスタット４１の具体的な動作を図８（ａ）に示し、潤滑油との熱交換に使用される冷却水の割合は、図６に示すように、潤滑油をできるだけ素早く昇温するため３０％程度とされる。
【００３３】
冷却水の冷却水温が約８２℃となり内燃機関１０が暖機状態となると、図８（ｂ）に示すように、サーモスタット４１にてバイパス管２３側が閉鎖状態とされるため、冷却水は破線矢印で示すように、ラジエータ２０を介して循環されることとなる。
【００３４】
そして、内燃機関１０の高出力時には冷却水の循環量が多くなるが、この際、内燃機関１０の冷却には冷却水量も多く必要となる。このため、冷却水の冷却水温が９５℃以上の高温となると、図８（ｃ）に示すように、サーモスタット４１にて熱交換管２８側が閉鎖状態とされ、内燃機関１０を冷却するためだけに冷却水を使用し冷却水温のこれ以上の上昇を防ぐようにされる。つまり、図６に示すように、冷却水温９５℃以上では潤滑油との熱交換に使用される冷却水の割合が０％と制限される。これにより、潤滑油の油温は当然のことながら上昇ぎみとなるが、潤滑油の使用温度には冷却水の使用温度に比べて余裕があり、内燃機関１０の高出力時に対処することができる。
【００３５】
図９及び図１０は上述の実施例におけるオイルストレーナ１６の詳細な構造を示す分解斜視図である。ここで、オイルストレーナ１６内の熱交換管２７は、上述の実施例における形状の他、図９に示すような渦巻型や図１０に示すような冷却羽根付格子型を採用することもできる。
【００３６】
〈実施例２〉
図１１は本発明の実施の形態の第２実施例にかかる内燃機関用油温制御装置の冷間始動時における動作を示す概略構成図である。また、図１２は本発明の実施の形態の第２実施例にかかる内燃機関用油温制御装置の高出力時における動作を示す概略構成図である。なお、図中、上述の実施例と同様の構成または相当部分からなるものについては同一符号及び同一記号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００３７】
上述の実施例では内燃機関１０のオイルパン１５内に配設されたオイルストレーナ１６内に熱交換管２７が設けられ、冷却水の一部が熱交換管２７内に循環され潤滑油と冷却水との間で熱交換されているが、本実施例では、図１１及び図１２に示すように、オイルストレーナ１６とは別にオイルパン１５内の潤滑油の貯留領域内に熱交換器５０が配設され、この熱交換器５０内に冷却水の一部が循環され潤滑油との間で熱交換する点が相違している。本実施例では、オイルパン１５内の潤滑油の貯留領域内でオイルストレーナ１６の周囲のスペースを利用して大型の熱交換器５０を設置し、導入管２６と導出管２８とにより配管２１，２２と接続するものである。
【００３８】
次に、その動作及び作用について、図１１及び図１２を参照して説明する。
【００３９】
図１１に示すように、内燃機関１０の冷間始動時にはサーモスタット２４の働きによってバイパス管２３側が開、ラジエータ２０側が閉とされることでバイパス管２３を通る冷却水の流路（破線矢印）が形成される。また、内燃機関１０のオイルパン１５内の潤滑油の貯留領域内に配設された熱交換器５０を通る冷却水の流路（破線矢印）が形成されている。
【００４０】
このため、内燃機関１０からの冷却水は配管２１、バイパス管２３、配管２２を通りラジエータ２０を介すことなくシリンダブロック１１のウォータジャケット１２に戻される。即ち、冷間始動時における冷却水はシリンダブロック１１のウォータジャケット１２内をほぼ循環されるだけであり素早く昇温される。同時に、冷却水は導入管２６、熱交換器５０、導出管２８を通って循環される。このように、熱交換器５０を冷却水が通ることでオイルポンプ１７によって汲上げられる潤滑油の昇温が促進され、内燃機関１０の早期暖機が可能となる。
【００４１】
本実施例では、オイルストレーナ１６から吸込まれるオイルパン１５内の潤滑油が暖められるため、冷間始動時の負担を軽減することができる。なお、潤滑油量に対し冷却水量は十分多いため、上述の熱交換の影響で冷却水温の昇温が鈍るというような懸念はない。
【００４２】
図１２に示すように、内燃機関１０の暖機後であって高出力時には、サーモスタット２４の働きによってラジエータ２０側が開、バイパス管２３側が閉とされることでラジエータ２０を通る冷却水の流路（破線矢印）が形成される。また、冷間始動時と同様に、内燃機関１０のオイルパン１５内の潤滑油の貯留領域内に配設された熱交換器５０を通る冷却水の流路（破線矢印）が形成されている。
【００４３】
このため、内燃機関１０からの冷却水は配管２１、ラジエータ２０、配管２２を通りシリンダブロック１１のウォータジャケット１２に戻される。即ち、高出力時における内燃機関１０のシリンダブロック１１側からの冷却水はラジエータ２０で冷却されシリンダブロック１１のウォータジャケット１２側に戻される。同時に、ラジエータ２０で冷却された冷却水は導入管２６、熱交換器５０、導出管２８を通って循環される。このように、熱交換器５０を冷却水が通ることでオイルポンプ１７によって汲上げられる潤滑油が冷却され、内燃機関１０の潤滑系の各部へ供給する潤滑油の極端な高温化が防止される。なお、潤滑油量に対し冷却水量は十分多いため、上述の熱交換の影響で冷却水温の冷却が鈍るというような懸念はない。
【００４４】
このように、本実施例の内燃機関用油温制御装置は、オイルパン１５内の潤滑油の貯留領域内に配設された熱交換手段としての熱交換器５０であって、熱交換器５０内に冷却水を循環させるものである。したがって、内燃機関１０のオイルパン１５内の潤滑油の貯留領域内に配設された熱交換器５０を介して冷却水が循環され潤滑油と冷却水との間で熱交換される。これにより、内燃機関１０の冷間始動時では、潤滑油が冷却水にて暖められることで潤滑油の吸込側の流路抵抗が低減され燃費が向上される。また、内燃機関１０の高出力時または高負荷時では、潤滑油が冷却水にて冷却されることで、潤滑油の油温の上昇が抑制され潤滑系の各部位の信頼性が向上されると共に、潤滑油の長寿命化を達成することができる。
【００４５】
〈実施例３〉
図１３は本発明の実施の形態の第３実施例にかかる内燃機関用油温制御装置の冷間始動時における動作を示す概略構成図である。また、図１４は本発明の実施の形態の第３実施例にかかる内燃機関用油温制御装置の高出力時における動作を示す概略構成図である。なお、図中、上述の実施例と同様の構成または相当部分からなるものについては同一符号及び同一記号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００４６】
上述の実施例では内燃機関１０のオイルパン１５内に配設されたオイルストレーナ１６内の熱交換管２７やオイルストレーナ１６とは別にオイルパン１５内に熱交換器５０が設けられ、冷却水の一部が熱交換管２７内や熱交換器５０内に循環され潤滑油と冷却水との間で熱交換されているが、本実施例では、図１３及び図１４に示すように、二重構造のオイルパン５５を形成し、内側を従来と同様の潤滑油の貯留領域とし、外周囲側に冷却水の一部が循環され潤滑油との間で熱交換する点が相違している。本実施例では、オイルパン５５に潤滑油の貯留に加えて、潤滑油と冷却水との熱交換機能を兼用させ、導入管２６と導出管２８とにより配管２１，２２と接続するものである。
【００４７】
次に、その動作及び作用について、図１３及び図１４を参照して説明する。
【００４８】
図１３に示すように、内燃機関１０の冷間始動時にはサーモスタット２４の働きによってバイパス管２３側が開、ラジエータ２０側が閉とされることでバイパス管２３を通る冷却水の流路（破線矢印）が形成される。また、内燃機関１０のオイルパン５５の外周囲側を通る冷却水の流路（破線矢印）が形成されている。このため、内燃機関１０からの冷却水は配管２１、バイパス管２３、配管２２を通りラジエータ２０を介すことなくシリンダブロック１１のウォータジャケット１２に戻される。即ち、冷間始動時における冷却水はシリンダブロック１１のウォータジャケット１２内をほぼ循環されるだけであり素早く昇温される。同時に、冷却水は導入管２６、オイルパン５５の外周囲側、導出管２８を通って循環される。このように、オイルパン５５の外周囲側を冷却水が通ることでオイルポンプ１７によって汲上げられる潤滑油の昇温が促進され、内燃機関１０の早期暖機が可能となる。
【００４９】
本実施例では、オイルストレーナ１６から吸込まれるオイルパン５５内の潤滑油がその外周囲側から暖められるため、冷間始動時の負担を軽減することができる。なお、潤滑油量に対し冷却水量は十分多いため、上述の熱交換の影響で冷却水温の昇温が鈍るというような懸念はない。
【００５０】
図１４に示すように、内燃機関１０の暖機後であって高出力時には、サーモスタット２４の働きによってラジエータ２０側が開、バイパス管２３側が閉とされることでラジエータ２０を通る冷却水の流路（破線矢印）が形成される。また、冷間始動時と同様に、内燃機関１０のオイルパン５５の外周囲側を通る冷却水の流路（破線矢印）が形成されている。
【００５１】
このため、内燃機関１０からの冷却水は配管２１、ラジエータ２０、配管２２を通りシリンダブロック１１のウォータジャケット１２に戻される。即ち、高出力時における内燃機関１０のシリンダブロック１１側からの冷却水はラジエータ２０で冷却されシリンダブロック１１のウォータジャケット１２側に戻される。同時に、ラジエータ２０で冷却された冷却水は導入管２６、オイルパン５５の外周囲側、導出管２８を通って循環される。このように、オイルパン５５の外周囲側を冷却水が通ることでオイルポンプ１７によって汲上げられる潤滑油が冷却され、内燃機関１０の潤滑系の各部へ供給する潤滑油の極端な高温化が防止される。なお、潤滑油量に対し冷却水量は十分多いため、上述の熱交換の影響で冷却水温の冷却が鈍るというような懸念はない。
【００５２】
このように、本実施例の内燃機関用油温制御装置は、二重構造としたオイルパン５５であって、オイルパン５５外周囲側に冷却水を循環させるものである。したがって、オイルパン５５を介してオイルパン内の潤滑油と外周囲側の冷却水との間で熱交換される。このため、内燃機関の冷間始動時では、潤滑油が冷却水にて暖められることで潤滑油の吸込側の流路抵抗が低減され燃費が向上される。また、内燃機関の高出力時または高負荷時では、潤滑油が冷却水にて冷却されることで、潤滑油の油温の上昇が抑制され潤滑系の各部位の信頼性が向上されると共に、潤滑油の長寿命化を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は本発明の実施の形態の第１実施例にかかる内燃機関用油温制御装置の冷間始動時における動作を示す概略構成図である。
【図２】 図２は本発明の実施の形態の第１実施例にかかる内燃機関用油温制御装置の高出力時における動作を示す概略構成図である。
【図３】 図３は本発明の実施の形態の第１実施例にかかる内燃機関用油温制御装置における油温と冷却水温との昇温挙動を従来と比較して表す特性図である。
【図４】 図４は本発明の実施の形態の第１実施例にかかる内燃機関用油温制御装置の変形例の冷間始動時における動作を示す概略構成図である。
【図５】 図５は図４の変形例におけるサーモスタットの冷却水温に対応する動作を示す動作図である。
【図６】 図６は図４のサーモスタットの冷却水温に対応する動作に基づく潤滑油との熱交換に使用される冷却水の割合を表す説明図である。
【図７】 図７は本発明の実施の形態の第１実施例にかかる内燃機関用油温制御装置の他の変形例の冷間始動時における動作を示す概略構成図である。
【図８】 図８は図７の変形例におけるサーモスタットの冷却水温に対応する動作を示す動作図である。
【図９】 図９は本発明の実施の形態の第１実施例にかかる内燃機関用油温制御装置のオイルストレーナ内の熱交換管の変形例を示す斜視図である。
【図１０】 図１０は本発明の実施の形態の第１実施例にかかる内燃機関用油温制御装置のオイルストレーナ内の熱交換管の他の変形例を示す斜視図である。
【図１１】 図１１は本発明の実施の形態の第２実施例にかかる内燃機関用油温制御装置の冷間始動時における動作を示す概略構成図である。
【図１２】 図１２は本発明の実施の形態の第２実施例にかかる内燃機関用油温制御装置の高出力時における動作を示す概略構成図である。
【図１３】 図１３は本発明の実施の形態の第３実施例にかかる内燃機関用油温制御装置の冷間始動時における動作を示す概略構成図である。
【図１４】 図１４は本発明の実施の形態の第３実施例にかかる内燃機関用油温制御装置の高出力時における動作を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１０ 内燃機関
１５ オイルパン
１６ オイルストレーナ
１７ オイルポンプ
１８ オイルフィルタ
２０ ラジエータ
２４ サーモスタット
２５ ウォータポンプ
２７ 熱交換管
５０ 熱交換器
５１ オイルパン
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の潤滑系の各部位に供給する潤滑油の温度を制御する内燃機関用油温制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関の潤滑系に供給される潤滑油の油温と内燃機関を冷却する冷却水の冷却水温とには、図３（ａ）及び図３（ｂ）の特性図に『従来』として表すように、内燃機関の冷間始動時からの時間経過に伴う昇温挙動や高出力（高負荷；燃料供給量が多い）時における昇温挙動に相違があることが知られている。即ち、内燃機関の冷間始動時からの潤滑油の油温の上昇は鈍いのに対して冷却水の冷却水温の上昇は素早く、また、高出力時では、油温はかなり高温（例えば、１５０℃程度）まで昇温されることとなるが冷却水温は沸点１００℃（実際には、凍結防止液が混入されているため１０５℃程度）までであり潤滑油ほど昇温されることはない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、内燃機関の冷間始動時で油温が低いときには、潤滑油は粘性が高くオイルポンプや潤滑系の各部位における摩擦力が大きいため燃費の悪化を招き、逆に、内燃機関の高出力時に潤滑油の油温が高くなり過ぎると、回転摺動部位の冷却不足や油膜保持能力の低下による焼付の要因、更には潤滑油の寿命をも短くするという不具合があった。
【０００４】
そこで、この発明はかかる不具合を解決するためになされたもので、内燃機関の冷間始動時で潤滑油の油温が低いときにはなるべく早く適切な粘性の得られる温度まで昇温させ燃費を向上し、高出力時には潤滑油の油温が高くなり過ぎないようにして潤滑油本来の性能を発揮させ潤滑信頼性の向上と共に、潤滑油の長寿命化を達成することができる内燃機関用油温制御装置の提供を課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の内燃機関用油温制御装置によれば、内燃機関のオイルパン内に貯留された潤滑油が内燃機関の冷却水によって熱交換される。このため、内燃機関の冷間始動時では、潤滑油が冷却水にて暖められることで潤滑油の吸込側の流路抵抗が低減され燃費が向上される。また、内燃機関の高出力時または高負荷時では、潤滑油が冷却水にて冷却されることで、潤滑油の油温の上昇が抑制され潤滑系の各部位の信頼性が向上されると共に、潤滑油の長寿命化を達成することができる。そして、内燃機関の高出力時または高負荷時で外部冷却系の能力が不足するときには、温感式流量制御弁の作動によって熱交換手段に対する冷却水の流量が制限される。これにより、冷却水を内燃機関の冷却のためだけに使用でき、冷却水の沸騰が防止される。
【０００６】
請求項２の内燃機関用油温制御装置では、内燃機関のオイルパン内の潤滑油の貯留領域に配設されたオイルストレーナ内に設けられた熱交換手段を介して冷却水が循環され潤滑油と冷却水との間で熱交換される。これにより、内燃機関の冷間始動時では、潤滑油が冷却水にて暖められることで潤滑油の吸込側の流路抵抗の大部分が低減され燃費が向上される。また、内燃機関の高出力時または高負荷時では、潤滑油が冷却水にて冷却されることで、潤滑油の油温の上昇が抑制され潤滑系の各部位の信頼性が向上されると共に、潤滑油の長寿命化を達成することができる。
【０００７】
請求項３の内燃機関用油温制御装置では、内燃機関のオイルパン内の潤滑油の貯留領域内に配設された熱交換手段としての熱交換器を介して冷却水が循環され潤滑油と冷却水との間で熱交換される。これにより、内燃機関の冷間始動時では、潤滑油が冷却水にて暖められることで潤滑油の吸込側の流路抵抗の大部分が低減され燃費が向上される。また、内燃機関の高出力時または高負荷時では、潤滑油が冷却水にて冷却されることで、潤滑油の油温の上昇が抑制され潤滑系の各部位の信頼性が向上されると共に、潤滑油の長寿命化を達成することができる。
【０００８】
請求項４の内燃機関用油温制御装置では、二重構造とされた熱交換手段としてのオイルパンの外周囲側を冷却水が循環されオイルパン内の潤滑油との間で熱交換される。これにより、内燃機関の冷間始動時では、潤滑油が冷却水にて暖められることで潤滑油の吸込側の流路抵抗の大部分が低減され燃費が向上される。また、内燃機関の高出力時または高負荷時では、潤滑油が冷却水にて冷却されることで、潤滑油の油温の上昇が抑制され潤滑系の各部位の信頼性が向上されると共に、潤滑油の長寿命化を達成することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
【００１１】
〈実施例１〉
図１は本発明の実施の形態の第１実施例にかかる内燃機関用油温制御装置の冷間始動時における動作を示す概略構成図である。また、図２は本発明の実施の形態の第１実施例にかかる内燃機関用油温制御装置の高出力時における動作を示す概略構成図である。なお、以下の図中における白抜矢印は熱の流れ方向を示す。
【００１２】
図１及び図２において、まず、内燃機関１０を冷却する破線矢印で流れ方向を示す冷却水の流路について述べる。
【００１３】
内燃機関１０のシリンダブロック１１のシリンダ周囲には冷却水の流路としてのウォータジャケット１２が形成され、また、内燃機関１０と分離され冷却水の外部冷却系としてのラジエータ２０が配設されている。これら内燃機関１０のシリンダブロック１１とラジエータ２０との間は配管２１，２２にて接続され、この配管２２途中にはバイパス管２３を通るバイパス流路を設定するサーモスタット２４、内燃機関１０にて駆動され冷却水を強制的に循環させるウォータポンプ２５が配設されている。
【００１４】
ここで、ラジエータ２０側からシリンダブロック１１側への冷却水の流れ方向の配管２２でウォータポンプ２５の下流側には後述のオイルストレーナ１６内に配設された熱交換管２７に冷却水を導くための導入管２６が接続され、シリンダブロック１１側からラジエータ２０側への冷却水の流れ方向の配管２１には熱交換管２７からの冷却水を戻すための導出管２８が接続されている。
【００１５】
次に、図１及び図２において、内燃機関１０の潤滑系の各部位に供給するための実線矢印で流れ方向を示す潤滑油の流路について述べる。
【００１６】
内燃機関１０にて駆動されるオイルポンプ１７は、内燃機関１０のシリンダブロック１１と一体化されたオイルパン１５内の潤滑油の貯留領域内に配設されたオイルストレーナ１６を介して濾過された潤滑油をシリンダブロック１１内の潤滑系の各部位に流路としてのメインホール１９を通して送出し強制的に循環させる。ここで、内燃機関１０のシリンダブロック１１にはオイルクーラ機能を有するオイルフィルタ１８が配設されており、オイルポンプ１７からの潤滑油はオイルフィルタ１８にて濾過されると同時に、シリンダブロック１１のウォータジャケット１２を循環される冷却水を利用して冷却されたのちメインホール１９側に送出される。
【００１７】
次に、その動作及び作用について、図１、図２及び図３を参照して説明する。ここで、図３は本実施例の内燃機関用油温制御装置における油温と冷却水温との昇温挙動を従来と比較して表す特性図である。
【００１８】
内燃機関１０からの発熱の大部分を冷却水が受取ることで、図３（ａ）に表すように、冷間始動時には冷却水温＞油温となる。図１に示すように、冷間始動時にはサーモスタット２４の働きによってバイパス管２３側が開、ラジエータ２０側が閉とされることでバイパス管２３を通る冷却水の流路（破線矢印）が形成される。また、内燃機関１０のオイルパン１５内の潤滑油の貯留領域内に配設されたオイルストレーナ１６内の熱交換管２７を通る冷却水の流路（破線矢印）が形成されている。
【００１９】
このため、内燃機関１０からの冷却水は配管２１、バイパス管２３、配管２２を通りラジエータ２０を介すことなくシリンダブロック１１のウォータジャケット１２に戻される。即ち、冷間始動時における冷却水はシリンダブロック１１のウォータジャケット１２内をほぼ循環されるだけであり、図３（ａ）に『本発明』として表すように『従来』とほぼ同様に素早く昇温される。同時に、冷却水は導入管２６、オイルストレーナ１６内の熱交換管２７、導出管２８を通って循環される。このように、オイルストレーナ１６内の熱交換管２７を冷却水が通ることでオイルポンプ１７によって汲上げられる際の潤滑油の昇温が促進され、図３（ａ）に『本発明』として表すように、内燃機関１０の早期暖機が可能となる。
【００２０】
本実施例では、オイルポンプ１７における吸込側の流路抵抗の大部分を占めるオイルストレーナ１６内の潤滑油が暖められるため、冷間始動時の負担を効率良く軽減することができる。なお、潤滑油量に対し冷却水量は十分多いため、上述の熱交換の影響で冷却水温の昇温が鈍るというような懸念はない（図３（ａ）参照）。
【００２１】
内燃機関１０の暖機後であって高出力時には、図３（ｂ）に表すように、潤滑油の冷却が十分でないことも手伝って油温＞冷却水温となる。図２に示すように、このような高出力時にはサーモスタット２４の働きによってラジエータ２０側が開、バイパス管２３側が閉とされることでラジエータ２０を通る冷却水の流路（破線矢印）が形成される。また、冷間始動時と同様に、内燃機関１０のオイルパン１５内の潤滑油の貯留領域内に配設されたオイルストレーナ１６内の熱交換管２７を通る冷却水の流路（破線矢印）が形成されている。
【００２２】
このため、内燃機関１０からの冷却水は配管２１、ラジエータ２０、配管２２を通りシリンダブロック１１のウォータジャケット１２に戻される。即ち、高出力時における内燃機関１０のシリンダブロック１１側からの冷却水はラジエータ２０で冷却されシリンダブロック１１のウォータジャケット１２側に戻され、冷却水温は図３（ｂ）に『本発明』として表すように『従来』とほぼ同様な昇温挙動となる。同時に、ラジエータ２０で冷却された冷却水は導入管２６、オイルストレーナ１６内の熱交換管２７、導出管２８を通って循環される。このように、オイルストレーナ１６内の熱交換管２７を冷却水が通ることでオイルポンプ１７によって汲上げられる際の潤滑油が冷却され、図３（ｂ）に『本発明』として表すように『従来』として表すのに比べて、内燃機関１０の潤滑系の各部へ供給する潤滑油の極端な高温化が防止される。なお、潤滑油量に対し冷却水量は十分多いため、上述の熱交換の影響で冷却水温の冷却が鈍るというような懸念はない（図３（ｂ）参照）。
【００２３】
このように、本実施例の内燃機関用油温制御装置は、内燃機関１０のオイルパン１１内に貯留された潤滑油を汲上げて潤滑系の各部位へ供給するオイルストレーナ１６、オイルポンプ１７、オイルフィルタ１８、メインホール１９等にて達成される潤滑手段と、外部冷却系としてのラジエータ２０との間で冷却水を循環させ熱交換によって内燃機関１０を冷却するラジエータ２０、ウォータポンプ２５、配管２１，２２等にて達成される冷却手段と、オイルパン１５内に貯留された潤滑油と冷却水との間で熱交換する熱交換手段とを具備するものであり、この熱交換手段として、本実施例では具体的に、オイルパン１５内に貯留された潤滑油の汲上げ先端のオイルストレーナ１６内に冷却水を循環させる熱交換管２７を設けたものである。つまり、内燃機関１０のオイルパン１５内の潤滑油の貯留領域に配設されたオイルストレーナ１６内に設けられた熱交換管２７を介してラジエータ２０からの冷却水が循環され潤滑油と冷却水との間で熱交換される。
【００２４】
このため、内燃機関１０の冷間始動時では、オイルストレーナ１６を通してオイルポンプ１７にて汲上げられる際の潤滑油が熱交換管２７を介して冷却水にて暖められることで、潤滑油の吸込側の流路抵抗の大部分が低減され燃費が向上される。また、内燃機関１０の高出力時では、オイルストレーナ１６を通してオイルポンプ１７にて汲上げられる際の潤滑油が熱交換管２７を介して冷却水にて冷却されることで、潤滑油の油温の上昇が抑制され潤滑系の各部位の信頼性が向上されると共に、潤滑油の長寿命化を達成することができる。
【００２５】
次に、図４は上述の内燃機関用油温制御装置の変形例を示す概略構成図である。この変形例は、上述の実施例で使用されているサーモスタット２４に加えて、導出管２８が接続されている配管２１部分にサーモスタット３１を設けて２サーモスタット方式としたものである。図５は図４のサーモスタット２４，３１の冷却水温に対応する動作を示す動作図であり、図６は図４のサーモスタット２４，３１の冷却水温〔℃〕に対応する動作に基づく潤滑油との熱交換に使用される冷却水の割合〔％〕を表す説明図である。なお、図中、上述の実施例と同様の構成または相当部分からなるものについては同一符号及び同一記号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００２６】
内燃機関１０の冷間始動時では、サーモスタット２４，３１は図４に示す動作状態にあり、冷却水は破線矢印で示すようにラジエータ２０側へ流れずバイパス管２３を流れることとなる。このときのサーモスタット２４，３１の具体的な動作を図５（ａ）に示す。つまり、潤滑油との熱交換に使用される冷却水の割合は、図６に示すように、潤滑油をできるだけ素早く昇温するため３０％程度とされる。
【００２７】
冷却水の冷却水温が約８２℃となり内燃機関１０が暖機状態となると、図５（ｂ）に示すように、サーモスタット２４にてバイパス管２３側が閉鎖状態とされるため、冷却水は破線矢印で示すように、バイパス管２３へ流れなくなりラジエータ２０を介して循環されることとなる。
【００２８】
そして、内燃機関１０の高出力時には冷却水の循環量が多くなるが、この際、内燃機関１０の冷却には冷却水量も多く必要となる。このため、冷却水の冷却水温が９５℃以上の高温となると、図５（ｃ）に示すように、サーモスタット３１にて熱交換管２８側が閉鎖状態とされ、内燃機関１０を冷却するためだけに冷却水を使用し冷却水温のこれ以上の上昇を防ぐようにされる。つまり、図６に示すように、冷却水温９５℃以上では潤滑油との熱交換に使用される冷却水の割合が０％と制限される。これにより、潤滑油の油温は当然のことながら上昇ぎみとなるが、潤滑油の使用温度には冷却水の使用温度に比べて余裕があり、内燃機関１０の高出力時に対処することができる。
【００２９】
このように、本実施例の内燃機関用油温制御装置は、更に、熱交換手段としての熱交換管２７に対して冷却水の冷却水温に感応して流量を制御する温感式流量制御弁としてのサーモスタット３１を具備し、内燃機関１０の高出力時または高負荷時で外部冷却系としてのラジエータ２０の能力が不足するときには、サーモスタット３１を作動することで潤滑油との熱交換に用いる冷却水の流量を制限するものである。
【００３０】
したがって、内燃機関１０の高出力時または高負荷時でラジエータ２０の能力が不足するときには、サーモスタット３１の作動によって熱交換管２７を流れる冷却水の流量が制限される。このため、冷却水を内燃機関１０の冷却のためだけに使用でき、冷却水の沸騰が防止される。
【００３１】
また、図７は上述の内燃機関用油温制御装置の他の変形例を示す概略構成図である。この変形例は上述の変形例で使用されているサーモスタット２４，３１に替えて、一体化されたサーモスタット４１を用いたものである。図８は図７のサーモスタット４１の冷却水温に対応する動作を示す動作図である。なお、図７のサーモスタット４１の冷却水温〔℃〕に対応する動作に基づく潤滑油との熱交換に使用される冷却水の割合〔％〕は図６と同様である。また、図中、上述の実施例と同様の構成または相当部分からなるものについては同一符号及び同一記号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００３２】
内燃機関１０の冷間始動時では、サーモスタット４１は図７に示す動作状態にあり、冷却水は破線矢印で示すようにラジエータ２０側へ流れずバイパス管２３を流れることとなる。このときのサーモスタット４１の具体的な動作を図８（ａ）に示し、潤滑油との熱交換に使用される冷却水の割合は、図６に示すように、潤滑油をできるだけ素早く昇温するため３０％程度とされる。
【００３３】
冷却水の冷却水温が約８２℃となり内燃機関１０が暖機状態となると、図８（ｂ）に示すように、サーモスタット４１にてバイパス管２３側が閉鎖状態とされるため、冷却水は破線矢印で示すように、ラジエータ２０を介して循環されることとなる。
【００３４】
そして、内燃機関１０の高出力時には冷却水の循環量が多くなるが、この際、内燃機関１０の冷却には冷却水量も多く必要となる。このため、冷却水の冷却水温が９５℃以上の高温となると、図８（ｃ）に示すように、サーモスタット４１にて熱交換管２８側が閉鎖状態とされ、内燃機関１０を冷却するためだけに冷却水を使用し冷却水温のこれ以上の上昇を防ぐようにされる。つまり、図６に示すように、冷却水温９５℃以上では潤滑油との熱交換に使用される冷却水の割合が０％と制限される。これにより、潤滑油の油温は当然のことながら上昇ぎみとなるが、潤滑油の使用温度には冷却水の使用温度に比べて余裕があり、内燃機関１０の高出力時に対処することができる。
【００３５】
図９及び図１０は上述の実施例におけるオイルストレーナ１６の詳細な構造を示す分解斜視図である。ここで、オイルストレーナ１６内の熱交換管２７は、上述の実施例における形状の他、図９に示すような渦巻型や図１０に示すような冷却羽根付格子型を採用することもできる。
【００３６】
〈実施例２〉
図１１は本発明の実施の形態の第２実施例にかかる内燃機関用油温制御装置の冷間始動時における動作を示す概略構成図である。また、図１２は本発明の実施の形態の第２実施例にかかる内燃機関用油温制御装置の高出力時における動作を示す概略構成図である。なお、図中、上述の実施例と同様の構成または相当部分からなるものについては同一符号及び同一記号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００３７】
上述の実施例では内燃機関１０のオイルパン１５内に配設されたオイルストレーナ１６内に熱交換管２７が設けられ、冷却水の一部が熱交換管２７内に循環され潤滑油と冷却水との間で熱交換されているが、本実施例では、図１１及び図１２に示すように、オイルストレーナ１６とは別にオイルパン１５内の潤滑油の貯留領域内に熱交換器５０が配設され、この熱交換器５０内に冷却水の一部が循環され潤滑油との間で熱交換する点が相違している。本実施例では、オイルパン１５内の潤滑油の貯留領域内でオイルストレーナ１６の周囲のスペースを利用して大型の熱交換器５０を設置し、導入管２６と導出管２８とにより配管２１，２２と接続するものである。
【００３８】
次に、その動作及び作用について、図１１及び図１２を参照して説明する。
【００３９】
図１１に示すように、内燃機関１０の冷間始動時にはサーモスタット２４の働きによってバイパス管２３側が開、ラジエータ２０側が閉とされることでバイパス管２３を通る冷却水の流路（破線矢印）が形成される。また、内燃機関１０のオイルパン１５内の潤滑油の貯留領域内に配設された熱交換器５０を通る冷却水の流路（破線矢印）が形成されている。
【００４０】
このため、内燃機関１０からの冷却水は配管２１、バイパス管２３、配管２２を通りラジエータ２０を介すことなくシリンダブロック１１のウォータジャケット１２に戻される。即ち、冷間始動時における冷却水はシリンダブロック１１のウォータジャケット１２内をほぼ循環されるだけであり素早く昇温される。同時に、冷却水は導入管２６、熱交換器５０、導出管２８を通って循環される。このように、熱交換器５０を冷却水が通ることでオイルポンプ１７によって汲上げられる潤滑油の昇温が促進され、内燃機関１０の早期暖機が可能となる。
【００４１】
本実施例では、オイルストレーナ１６から吸込まれるオイルパン１５内の潤滑油が暖められるため、冷間始動時の負担を軽減することができる。なお、潤滑油量に対し冷却水量は十分多いため、上述の熱交換の影響で冷却水温の昇温が鈍るというような懸念はない。
【００４２】
図１２に示すように、内燃機関１０の暖機後であって高出力時には、サーモスタット２４の働きによってラジエータ２０側が開、バイパス管２３側が閉とされることでラジエータ２０を通る冷却水の流路（破線矢印）が形成される。また、冷間始動時と同様に、内燃機関１０のオイルパン１５内の潤滑油の貯留領域内に配設された熱交換器５０を通る冷却水の流路（破線矢印）が形成されている。
【００４３】
このため、内燃機関１０からの冷却水は配管２１、ラジエータ２０、配管２２を通りシリンダブロック１１のウォータジャケット１２に戻される。即ち、高出力時における内燃機関１０のシリンダブロック１１側からの冷却水はラジエータ２０で冷却されシリンダブロック１１のウォータジャケット１２側に戻される。同時に、ラジエータ２０で冷却された冷却水は導入管２６、熱交換器５０、導出管２８を通って循環される。このように、熱交換器５０を冷却水が通ることでオイルポンプ１７によって汲上げられる潤滑油が冷却され、内燃機関１０の潤滑系の各部へ供給する潤滑油の極端な高温化が防止される。なお、潤滑油量に対し冷却水量は十分多いため、上述の熱交換の影響で冷却水温の冷却が鈍るというような懸念はない。
【００４４】
このように、本実施例の内燃機関用油温制御装置は、オイルパン１５内の潤滑油の貯留領域内に配設された熱交換手段としての熱交換器５０であって、熱交換器５０内に冷却水を循環させるものである。したがって、内燃機関１０のオイルパン１５内の潤滑油の貯留領域内に配設された熱交換器５０を介して冷却水が循環され潤滑油と冷却水との間で熱交換される。これにより、内燃機関１０の冷間始動時では、潤滑油が冷却水にて暖められることで潤滑油の吸込側の流路抵抗が低減され燃費が向上される。また、内燃機関１０の高出力時または高負荷時では、潤滑油が冷却水にて冷却されることで、潤滑油の油温の上昇が抑制され潤滑系の各部位の信頼性が向上されると共に、潤滑油の長寿命化を達成することができる。
【００４５】
〈実施例３〉
図１３は本発明の実施の形態の第３実施例にかかる内燃機関用油温制御装置の冷間始動時における動作を示す概略構成図である。また、図１４は本発明の実施の形態の第３実施例にかかる内燃機関用油温制御装置の高出力時における動作を示す概略構成図である。なお、図中、上述の実施例と同様の構成または相当部分からなるものについては同一符号及び同一記号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００４６】
上述の実施例では内燃機関１０のオイルパン１５内に配設されたオイルストレーナ１６内の熱交換管２７やオイルストレーナ１６とは別にオイルパン１５内に熱交換器５０が設けられ、冷却水の一部が熱交換管２７内や熱交換器５０内に循環され潤滑油と冷却水との間で熱交換されているが、本実施例では、図１３及び図１４に示すように、二重構造のオイルパン５５を形成し、内側を従来と同様の潤滑油の貯留領域とし、外周囲側に冷却水の一部が循環され潤滑油との間で熱交換する点が相違している。本実施例では、オイルパン５５に潤滑油の貯留に加えて、潤滑油と冷却水との熱交換機能を兼用させ、導入管２６と導出管２８とにより配管２１，２２と接続するものである。
【００４７】
次に、その動作及び作用について、図１３及び図１４を参照して説明する。
【００４８】
図１３に示すように、内燃機関１０の冷間始動時にはサーモスタット２４の働きによってバイパス管２３側が開、ラジエータ２０側が閉とされることでバイパス管２３を通る冷却水の流路（破線矢印）が形成される。また、内燃機関１０のオイルパン５５の外周囲側を通る冷却水の流路（破線矢印）が形成されている。このため、内燃機関１０からの冷却水は配管２１、バイパス管２３、配管２２を通りラジエータ２０を介すことなくシリンダブロック１１のウォータジャケット１２に戻される。即ち、冷間始動時における冷却水はシリンダブロック１１のウォータジャケット１２内をほぼ循環されるだけであり素早く昇温される。同時に、冷却水は導入管２６、オイルパン５５の外周囲側、導出管２８を通って循環される。このように、オイルパン５５の外周囲側を冷却水が通ることでオイルポンプ１７によって汲上げられる潤滑油の昇温が促進され、内燃機関１０の早期暖機が可能となる。
【００４９】
本実施例では、オイルストレーナ１６から吸込まれるオイルパン５５内の潤滑油がその外周囲側から暖められるため、冷間始動時の負担を軽減することができる。なお、潤滑油量に対し冷却水量は十分多いため、上述の熱交換の影響で冷却水温の昇温が鈍るというような懸念はない。
【００５０】
図１４に示すように、内燃機関１０の暖機後であって高出力時には、サーモスタット２４の働きによってラジエータ２０側が開、バイパス管２３側が閉とされることでラジエータ２０を通る冷却水の流路（破線矢印）が形成される。また、冷間始動時と同様に、内燃機関１０のオイルパン５５の外周囲側を通る冷却水の流路（破線矢印）が形成されている。
【００５１】
このため、内燃機関１０からの冷却水は配管２１、ラジエータ２０、配管２２を通りシリンダブロック１１のウォータジャケット１２に戻される。即ち、高出力時における内燃機関１０のシリンダブロック１１側からの冷却水はラジエータ２０で冷却されシリンダブロック１１のウォータジャケット１２側に戻される。同時に、ラジエータ２０で冷却された冷却水は導入管２６、オイルパン５５の外周囲側、導出管２８を通って循環される。このように、オイルパン５５の外周囲側を冷却水が通ることでオイルポンプ１７によって汲上げられる潤滑油が冷却され、内燃機関１０の潤滑系の各部へ供給する潤滑油の極端な高温化が防止される。なお、潤滑油量に対し冷却水量は十分多いため、上述の熱交換の影響で冷却水温の冷却が鈍るというような懸念はない。
【００５２】
このように、本実施例の内燃機関用油温制御装置は、二重構造としたオイルパン５５であって、オイルパン５５外周囲側に冷却水を循環させるものである。したがって、オイルパン５５を介してオイルパン内の潤滑油と外周囲側の冷却水との間で熱交換される。このため、内燃機関の冷間始動時では、潤滑油が冷却水にて暖められることで潤滑油の吸込側の流路抵抗が低減され燃費が向上される。また、内燃機関の高出力時または高負荷時では、潤滑油が冷却水にて冷却されることで、潤滑油の油温の上昇が抑制され潤滑系の各部位の信頼性が向上されると共に、潤滑油の長寿命化を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は本発明の実施の形態の第１実施例にかかる内燃機関用油温制御装置の冷間始動時における動作を示す概略構成図である。
【図２】 図２は本発明の実施の形態の第１実施例にかかる内燃機関用油温制御装置の高出力時における動作を示す概略構成図である。
【図３】 図３は本発明の実施の形態の第１実施例にかかる内燃機関用油温制御装置における油温と冷却水温との昇温挙動を従来と比較して表す特性図である。
【図４】 図４は本発明の実施の形態の第１実施例にかかる内燃機関用油温制御装置の変形例の冷間始動時における動作を示す概略構成図である。
【図５】 図５は図４の変形例におけるサーモスタットの冷却水温に対応する動作を示す動作図である。
【図６】 図６は図４のサーモスタットの冷却水温に対応する動作に基づく潤滑油との熱交換に使用される冷却水の割合を表す説明図である。
【図７】 図７は本発明の実施の形態の第１実施例にかかる内燃機関用油温制御装置の他の変形例の冷間始動時における動作を示す概略構成図である。
【図８】 図８は図７の変形例におけるサーモスタットの冷却水温に対応する動作を示す動作図である。
【図９】 図９は本発明の実施の形態の第１実施例にかかる内燃機関用油温制御装置のオイルストレーナ内の熱交換管の変形例を示す斜視図である。
【図１０】 図１０は本発明の実施の形態の第１実施例にかかる内燃機関用油温制御装置のオイルストレーナ内の熱交換管の他の変形例を示す斜視図である。
【図１１】 図１１は本発明の実施の形態の第２実施例にかかる内燃機関用油温制御装置の冷間始動時における動作を示す概略構成図である。
【図１２】 図１２は本発明の実施の形態の第２実施例にかかる内燃機関用油温制御装置の高出力時における動作を示す概略構成図である。
【図１３】 図１３は本発明の実施の形態の第３実施例にかかる内燃機関用油温制御装置の冷間始動時における動作を示す概略構成図である。
【図１４】 図１４は本発明の実施の形態の第３実施例にかかる内燃機関用油温制御装置の高出力時における動作を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１０ 内燃機関
１５ オイルパン
１６ オイルストレーナ
１７ オイルポンプ
１８ オイルフィルタ
２０ ラジエータ
２４ サーモスタット
２５ ウォータポンプ
２７ 熱交換管
５０ 熱交換器
５１ オイルパン
Claims (4)
- 内燃機関のオイルパン内に貯留された潤滑油を汲上げて潤滑系の各部位へ供給する潤滑手段と、
外部冷却系との間で冷却水を循環させ熱交換によって前記内燃機関を冷却する冷却手段と、
前記オイルパン内に貯留された前記潤滑油と前記冷却水との間で熱交換する熱交換手段と 前記熱交換手段に対して前記冷却水の冷却水温に感応して流量を制御する温感式流量制御弁とを具備し、
前記内燃機関の高出力時または高負荷時で前記外部冷却系の能力が不足するときには、前記温感式流量制御弁を作動することで前記潤滑油との熱交換に用いる前記冷却水の流量を制限することを特徴とする内燃機関用油温制御装置。 - 前記熱交換手段は、前記オイルパン内に貯留された前記潤滑油の汲上げ先端のオイルストレーナ内に配設され、前記オイルストレーナ内で前記冷却水を循環させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用油温制御装置。
- 前記熱交換手段は、前記オイルパン内の前記潤滑油の貯留領域内に配設された熱交換器であって、前記熱交換器内に前記冷却水を循環させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用油温制御装置。
- 前記熱交換手段は、二重構造とした前記オイルパンであって、前記オイルパンの外周囲側に前記冷却水を循環させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用油温制御装置。
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