JP4100115B2

JP4100115B2 - エンジンオイル供給装置

Info

Publication number: JP4100115B2
Application number: JP2002282030A
Authority: JP
Inventors: 重光鈴木
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2002-09-26
Filing date: 2002-09-26
Publication date: 2008-06-11
Anticipated expiration: 2022-09-26
Also published as: JP2004116430A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの潤滑系に使われるオイル供給装置に関し、特に、エンジンの潤滑と、可変バルブタイミング装置とオイルジェット装置を備えたエンジンに適用できる。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンはその潤滑のために、オイルポンプによりオイルパンからオイルをくみ上げ、部品の潤滑、冷却を行っている。また、オイルジェット装置により、エンジンオイルをピストンに噴射し、ピストンの冷却を行っている（特許文献１参照）。ここでは、エンジンの出力軸に直結した機械式オイルポンプによりオイルパンからオイルをくみ上げて油圧を発生させ、エンジンの各部品にオイルを供給すると共に、制御弁を介してオイルジェットにオイルを供給している。
【０００３】
また、オイルジェット装置に供給するオイルを独立したオイルポンプを使ってくみ上げる技術（特許文献２参照）もある。
【０００４】
一方、エンジンのバルブの開閉タイミングをずらすことで給排気の効率を向上させるための可変バルブタイミング装置がある。機械式オイルポンプの吐出圧はエンジンの回転数に依存する。エンジンの回転が低い時には低圧となる。ここで、可変バルブタイミング装置はエンジン回転が低いときから高いときまで常に作動させる必要があることから、電動オイルポンプが用いられる。電動オイルポンプが用いられる技術として、出力を制御可能な電動オイルポンプを用いてオイルパンからオイルをくみ出して油圧を発生させ、可変バルブタイミング装置を作動させる技術（特許文献３参照）がある。尚、この技術では、エンジンの潤滑油も同じ電動オイルポンプで供給している。また、メインオイルポンプとサブオイルポンプの並列の２台のオイルポンプを用意し、メインオイルポンプの吐出圧をサブオイルポンプでアシストする技術（特許文献４参照）がある。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−１００６１９号公報（図１、図２、図６）
【０００６】
【特許文献２】
実用新案登録第２５９０４５号公報（図１、図４）
【０００７】
【特許文献３】
特開２０００−３４５８７２号公報（図６）
【０００８】
【特許文献４】
実開平４−１３２４１４号公報（図１）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
可変バルブタイミング装置にオイルを供給する電動オイルポンプは、一定の油圧、供給量を確保する必要があることから、ある程度、高い出力のポンプが必要になる。このため、高価になる。
【００１０】
そこで、本発明は、エンジンのオイル供給装置において、低出力で低エネルギー消費を課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明は、請求項１に記載したように、機械式オイルポンプの吐出口と電動オイルポンプの吸入口をつないで機械式オイルポンプと電動オイルポンプを直列に接続し、機械式オイルポンプの吐出口の圧力が第１の設定圧以上になると開いて機械式オイルポンプの吐出口の圧力を第１の設定圧以下に制限する第１のリリーフ弁を設け、電動オイルポンプの両端に吸入口から吐出口への油の流れを許容する逆止弁を設け、電動オイルポンプの吐出口とオイルジェット装置との間に、第２の設定圧以上になると開いて電動オイルポンプの吐出口からオイルジェット装置へ油を流す第２のリリーフ弁を設け、機械式オイルポンプの吐出口をエンジン各部に潤滑油を供給する潤滑経路に接続し、電動オイルポンプの吐出口を可変バルブタイミング装置に接続すると共に、第２の設定圧を第１の設定圧以上の値とした。
【００１２】
これによれば、エンジンの回転に対応して機械式オイルポンプが作動する。このオイルは潤滑経路を介してエンジンの各部品の潤滑に使われる。機械式オイルポンプの吐出圧は第１のリリーフ弁の作用により第１の設定圧以下に制限される。エンジン回転数がある程度高まってくると、機械式オイルポンプの吐出圧が高まり、機械式オイルポンプの吐出圧は第１の設定圧となる。ここで電動オイルポンプを停止していると、逆止弁を通してオイルが可変バルブタイミング装置に供給される。エンジン回転数が低いときは、機械式オイルポンプの吐出圧が低くなるが、ここで電動オイルポンプを駆動すると、電動オイルポンプの吐出口の圧力は、機械式オイルポンプの吐出圧よりも高い圧となる。よって、可変バルブタイミング装置には機械式オイルポンプの吐出圧よりも高い圧を供給可能となる。エンジン回転数が低く、機械式オイルポンプの吐出圧が低いときでも、電動オイルポンプを駆動させてやれば可変バルブタイミング装置を動作させることができる。一方、機械式オイルポンプの吐出口にオイルジェット装置をつなぐと、オイルジェット装置がほとんど常時動いてしまう。この場合フリクションが増大するため、これを抑えるにはオイルジェット装置用の制御バルブが必要になる。しかし、これでは高価になってしまうので、オイルジェット装置用の制御バルブを無くすために、オイルジェット装置を電動オイルポンプの吐出口に接続する。ここで、オイルジェット装置に所定の油圧を供給すると共に、可変バルブタイミング装置に供給するオイルの量や圧力を減らさないために電動オイルポンプの吐出口とオイルジェット装置の間に第２のリリーフ弁を設けている。電動オイルポンプの吐出圧が第２の設定圧以上になると第２のリリーフ弁が開き、オイルジェット装置にオイルが供給されるので、オイルジェット装置が作動する。尚、オイルジェット装置はピストンの冷却を目的とするためエンジンが高回転の時に必要となる。
【００１３】
即ち、エンジン回転数が低いときは、電動オイルポンプを作動させることにより、可変バルブタイミング装置を作動させうる。エンジン回転数が高いときは、電動オイルポンプを停止させることができる。また、エンジン回転数が高いときに電動オイルポンプを駆動することでオイルジェット装置を駆動することができる。このとき、電動オイルポンプの必要出力圧力は、可変バルブタイミング装置の必要油圧と、オイルジェット装置の必要油圧から第１の設定圧を引いた圧力の内のいずれか高いほうに設定すればよい。電動オイルポンプの必要流量は、可変バルブタイミング装置に必要な流量と、オイルジェット装置に必要な流量のいずれか高いほうに設定すればよい。よって、低出力、及び低流量の電動オイルポンプを使うことができる。
【００１４】
また、上記の課題を解決するため、本発明は、請求項２に記載したように、請求項１において、制御装置は、可変バルブタイミング装置に必要な油圧が機械式オイルポンプから得られないほどエンジン回転の低いとき、及び、オイルジェット装置が作動を必要とするエンジン回転の高いときのみ、電動オイルポンプを駆動する。
【００１５】
これによれば、エンジンには第１の設定圧以下の油圧で潤滑油が送られ、エンジンが低回転のときには、電動オイルポンプが作動し可変バルブタミング装置を動作させ、また、エンジンが高回転のときには、電動オイルポンプが作動し、オイルジェット装置１０が作動する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１７】
図１にエンジンのオイル供給装置を示す。図１において、エンジン３の出力軸は機械式オイルポンプ１に接続されており、エンジン回転により機械式オイルポンプ１が駆動される。機械式オイルポンプ１はオイルパン１８から吸入口１１を介してオイルをくみ上げ吐出口１２にオイルを供給する。吐出口１２はオイルフィルタ１９を介して油路１３に接続されている。油路１３は第1のリリーフ弁４を介してオイルパン１８につながる油路１４に接続されている。第1のリリーフバルブ４は、油路１２の圧力（すなわち、機械式オイルポンプ１の吐出圧）が、第１の設定圧以上になると開いて機械式オイルポンプの吐出口の圧力を第１の設定圧以下に制限する。したがって、油路１３の圧力はエンジン回転の上昇と共に上昇するが、第１の設定圧以上には上がらない。油路１３はエンジン３の潤滑経路につながっており。エンジン３の各部８を潤滑したのち、排出油路１７を介してオイルパン１８に戻される。
【００１８】
電動オイルポンプ２は、電力を受け制御装置６により制御される。電動オイルポンプ２の吸入口は油路１３に接続されており、即ち、オイルフィルタ１９を介して機械式オイルポンプ１の吐出口につながれている。機械式オイルポンプと電動オイルポンプは直列に接続される。電動オイルポンプ２の吐出口は油路１５に接続されている。油路１５は可変バルブタイミング装置１０に接続されている。可変バルブタイミング装置１０は油路１５の油圧により作動しエンジンのバルブの開閉時期を調整する。電動オイルポンプ２の両端には、吸入口から吐出口への油の流れを許容する逆止弁５が設けられている。電動オイルポンプ２が稼動していないときには、逆止弁５と油路１５を通して可変バルブタイミング装置１０にオイルが供給される。可変バルブタイミング装置１０を通ったオイルは排出油路１７を介してオイルパン１８に戻される。
【００１９】
油路１５は第２のリリーフ弁７を介して油路１６につながれている。リリーフ弁７は、電動オイルポンプの吐出口と油路１６との間の油圧が第２の設定圧以上になると開いて、電動オイルポンプの吐出口から油路１６へ油を流す。油路１６はオイルジェット装置１０に接続されている。オイルジェット装置１０は油路１６からの油圧によりエンジンのピストンに向けてオイルを噴出する。オイルジェット装置１０を通ったオイルは排出油路１７を介してオイルパン１８に戻される。第２の設定圧は第１の設定圧以上の値に設定されている。
【００２０】
以上のように、エンジンには第１の設定圧以下の油圧で潤滑油が送られ、エンジンが低回転のときには、電動オイルポンプ２を作動させることで可変バルブタイミング装置１０を動作可能であり、また、エンジンが高回転のときには、電動オイルポンプ２のオン／オフ作動に応じてオイルジェット装置１０がオン／オフ動作する。
【００２１】
エンジンの大きさ、種類にもよるが、自動車のエンジンの場合、可変バルブタイミング装置１０には１５０ｋＰａ程度の油圧が必要である。また、駆動時の圧力変動が１００ｋＰａあるとすると、第１の設定圧を２５０ｋＰａ以上に設定する。オイルジェット装置１０においてピストンの冷却に必要な油量を５Ｌ／ｍｉｎとし、そのときの圧力損失が１００ｋＰａとする。ここで、第１の設定圧を４００ｋＰａ、第２の設定圧を４５０ｋＰａとする。オイルジェット装置１０はエンジン回転が高回転のときに必要であるので、エンジンの低回転時に電動オイルポンプを駆動したとき、可変バルブタイミング装置１０を動かすために電動オイルポンプは１５０ｋＰａの出力を出せればよい。エンジン回転が上昇すると、機械式オイルポンプの出力が上がり、やがて機械式オイルポンプの吐出圧は４００ｋＰａに達する。これ以上の出力があるとリリーフ弁４を介してオイルが戻されるため、油路１３の圧力は４００ｋＰａとなる。このとき、電動オイルポンプ２を停止させると油路１３のオイルが逆止弁５を介して油路１５へ流れるため、可変バルブタイミング装置１０には４００ｋＰａの油圧が与えられ、十分稼動できる。この状態で、油路１５の圧力は第２の設定圧より低いので、オイルジェット装置１０は作動しない。ここで、電動オイルポンプ２を作動させると、油路１５の油圧は５５０ｋＰａ（第１の設定圧＋電動オイルポンプの出力圧）に上がり、第２の設定圧を超えるため、オイルジェット装置１０が作動する。この条件の場合、電動オイルポンプ２の性能は、出力１５０ｋＰａ、流量５Ｌ／ｍｉｎの低出力、低流量の安価なポンプとすることができる。
【００２２】
電動オイルポンプ２の制御装置６は図２のフローチャートに沿って動作する。ここでは、エンジン回転数が１０００ｒｐｍ以下のとき又は４０００ｒｐｍ以上のとき電動モータを回転させ電動オイルポンプ２を駆動する。また、これ以外の条件のとき、電動モータを停止させ電動オイルポンプ２を停止する。尚、具体的な回転数の条件はエンジンの種類、大きさ等を考慮して定めると良い。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、電動オイルポンプを低出力、低流量の安価なポンプとすることができる。
【００２４】
また、オイルジェット装置は電動オイルポンプのオン／オフに応じて動作するので、別途制御バルブ等の制御部品を置く必要がない。
【００２５】
また、可変バルブタイミング装置はエンジン回転が低いときでも動作可能である。
【００２６】
更に、電動オイルポンプはエンジン回転が低いとき及び高いときのみ通電させるので、通常の使用領域ではオフとなり、消費電力が少ない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態におけるエンジンのオイル供給装置の油圧回路図である。
【図２】図１における制御装置のフローチャートである。
【符号の説明】
１機械式オイルポンプ
２電動オイルポンプ
３エンジン
４第1のリリーフ弁
５逆止弁
６制御装置
７第２のリリーフ弁
８各部
１０オイルジェット装置
１０可変バルブタイミング装置
１１吸入口
１２吐出口
１３，１４，１５，１６油路
１７排出油路
１８オイルパン
１９オイルフィルタ

Claims

エンジン回転により駆動される機械式オイルポンプと、電力を受け制御装置により制御される電動オイルポンプと、油圧により作動しエンジンのバルブの開閉時期を調整する可変バルブタイミング装置と、エンジンのピストンに向けてオイルを噴出するオイルジェット装置とを備えるエンジンのオイル供給装置において、前記機械式オイルポンプの吐出口と電動オイルポンプの吸入口をつないで前記機械式オイルポンプと電動オイルポンプを直列に接続し、前記機械式オイルポンプの吐出口の圧力が第１の設定圧以上になると開いて前記機械式オイルポンプの吐出口の圧力を第１の設定圧以下に制限する第１のリリーフ弁を設け、前記電動オイルポンプの両端に吸入口から吐出口への油の流れを許容する逆止弁を設け、前記電動オイルポンプの吐出口と前記オイルジェット装置との間に、第２の設定圧以上になると開いて前記電動オイルポンプの吐出口から前記オイルジェット装置へ油を流す第２のリリーフ弁を設け、前記機械式オイルポンプの吐出口をエンジン各部に潤滑油を供給する潤滑経路に接続し、前記電動オイルポンプの吐出口を前記可変バルブタイミング装置に接続すると共に、前記第２の設定圧を前記第１の設定圧以上の値としたことを特徴とするエンジンのオイル供給装置。
請求項１において、前記制御装置は、前記可変バルブタイミング装置に必要な油圧が前記機械式オイルポンプから得られないほどエンジン回転の低いとき、及び、前記オイルジェット装置が作動を必要とするエンジン回転の高いときのみ、電動オイルポンプを駆動することを特徴とするエンジンのオイル供給装置。