JP4570568B2

JP4570568B2 - 定置式エンジン

Info

Publication number: JP4570568B2
Application number: JP2006005028A
Authority: JP
Inventors: 博光日高
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2006-01-12
Filing date: 2006-01-12
Publication date: 2010-10-27
Anticipated expiration: 2026-01-12
Also published as: JP2007187054A

Description

本発明は、定置式エンジンに関し、特にエンジンと別体に備えた潤滑油タンクからエンジンに潤滑油を供給する構成に関する。

従来、ガスエンジンヒートポンプなどに用いられる定置式エンジンにおいては、たとえば潤滑油はエンジン底部付近に設けられたオイルパンに貯溜されているが、エンジンの運転時間の経過にともなって劣化し消耗されるため、エンジンとは別に潤滑油を貯溜する潤滑油タンクが備えられて、該潤滑油タンクからオイルパンに潤滑油が適宜補給されるようにエンジンと配管で連通されていた。このようなエンジンの潤滑油供給装置では、エンジンのオイルパンと潤滑油タンクとを連通する配管に浮遊弁や電磁弁などからなる開閉弁が設けられ、該開閉弁の開閉作動により潤滑油タンクからオイルパンへの潤滑油の供給または供給停止が可能とされていた（例えば、特許文献１参照。）。
特開平１１−２８１１９９号公報

ところが、従来のような定置式エンジンでは、低温下でエンジンが始動される場合には、エンジンの潤滑油の油温、さらにはエンジン冷却用の冷却水の水温も低下するため、エンジン自体の温度も低くなり、良好な始動性を得ることができなかった。また、定置式エンジンは潤滑油の油温を昇温させるための潤滑油加熱手段としてヒータなどを設けて構成されることもあるが、ヒータはエンジン本体の一側に取り付けられているため、高い熱効率を得ることができず、またエンジン内の潤滑油温に偏りが生じやすく、低温始動時に潤滑油を所定温度まで昇温させるには、ヒータへの通電時間を長く取る必要があり、ヒータの寿命が短くなる可能性があった。さらに、潤滑油タンクからエンジンに供給される潤滑油はエンジン運転時には冷却されず循環され、エンジン内で所定油温を超えた状態で維持されるため、劣化しやすく耐久性が低くなっていた。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、定置式エンジンにおいて、前記エンジンに供給する潤滑油を貯留する別体の潤滑油タンクと、該エンジンと潤滑油タンクとを連通する一対の配管と、該一方の配管の途中に設ける開閉弁と、他方の配管の途中に設ける三方弁および潤滑油ポンプと、該三方弁の残りのポートと潤滑油タンクとを連通する配管の途中に配設する潤滑油加熱手段とを備え、前記開閉弁と三方弁とを電磁バルブで構成して制御手段と接続し、潤滑油の油温を検知する検知手段と前記潤滑油加熱手段とを制御手段と接続し、エンジン始動時に潤滑油温が設定油温値以上であれば、開閉弁を開き、三方弁を潤滑油タンクからエンジンに潤滑油を潤滑油ポンプで送るように切り替えて、エンジンと潤滑油タンクとの間で潤滑油を循環させ、潤滑油の油温が設定油温値未満であれば、開閉弁を閉じ、潤滑油加熱手段を作動させて、三方弁を潤滑油タンクから送られる潤滑油を潤滑油加熱手段を経由して当該潤滑油タンクに戻すように切り替えて、潤滑油タンクと潤滑油加熱手段との間で潤滑油を循環させるものである。

請求項２においては、前記潤滑油タンク外周に冷却水通路を形成し、潤滑油タンク内の潤滑油と冷却水通路を流れる冷却水とで熱交換可能に構成したものである。

請求項３においては、前記潤滑油加熱手段を三方弁と潤滑油タンクとを連通する配管の途中に設けたものである。

請求項４においては、前記潤滑油加熱手段を潤滑油タンクに付設したものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、低温下でのエンジン始動時に潤滑油を潤滑油加熱手段により加熱して潤滑油温を上昇させて、潤滑油の粘性抵抗を低減し、クランキングを容易とすることが可能なり、エンジンの始動性を高めることができる。潤滑油の加熱は、単独のループに構成して可能となるため、加熱時間を短縮でき、潤滑油加熱手段の寿命を長くすることができる。

請求項２においては、エンジンの低温始動時など、潤滑油タンク内での潤滑油温が冷却水通路での冷却水温よりも高くなるときには、潤滑油により冷却水通路での冷却水温を上昇させて、この冷却水でエンジン自体の温度を高め、エンジンの始動性の向上を図ることができる。また、通常運転時など、潤滑油温が所定油温以上となるときには、冷却水により潤滑油タンク内での潤滑油温を低下させて、潤滑油の劣化を防止し、その耐久性の向上を図ることができる。

請求項３においては、潤滑油タンクに合わせた潤滑油加熱手段とすることができる。また、潤滑油加熱手段のメンテナンスや交換を容易に行うことができる。

請求項４においては、前記潤滑油加熱手段と潤滑油タンクとを一体的に構成することが可能となり、コストの低減化を図ることができる。また、潤滑油加熱手段と潤滑油タンクとを別体で構成する場合に比べて、全体的にコンパクトに構成することができる。

次に、発明の実施の形態を説明する。

図１は本発明の一実施例に係るエンジンの潤滑油供給装置の構成と、エンジンの低温始動時における潤滑油の流れとを示す図である

図２は本発明の一実施例に係るエンジンの潤滑油供給装置の構成と、エンジンの通常運転時における潤滑油の流れとを示す図である

図３はエンジンの潤滑油供給装置の制御機構を示すブロック図、図４はエンジンの潤滑油供給装置における潤滑油の供給制御の流れを示す図である。

本発明の定置式エンジンは、ガスヒートポンプなどに用いられるものであり、図１および図２に示すように、エンジン本体と別体の潤滑油タンク２が備えられている。潤滑油タンク２は、エンジン１に供給する潤滑油を貯溜するものであり、エンジン１と一対の配管３Ａ・３Ｂで相互に連通されている。配管３Ａ・３Ｂは、一方の排出側配管３Ａでエンジン１から潤滑油タンク２に潤滑油を排出可能とし、他方の供給側配管３Ｂで潤滑油タンク２からエンジン１に潤滑油を供給可能として、エンジン１と潤滑油タンク２との間で潤滑油を循環させることができるように構成されている。

前記排出側配管３Ａの途中には、電磁弁から構成される開閉弁４が設けられ、該開閉弁４によりエンジン１から潤滑油タンク２への潤滑油の排出が遮断可能とされている。前記供給側配管３Ｂの途中には、電磁弁から構成される三方弁５が設けられるとともに、該三方弁５と潤滑油タンク２の間に位置するように潤滑油ポンプ６が設けられ、該三方弁５を介して潤滑油タンク２からエンジン１に潤滑油が潤滑油ポンプ６により送られて供給可能とされている。つまり、潤滑油ポンプ６により排出側配管３Ａと供給側配管３Ｂとを通じて潤滑油がエンジン１と潤滑油タンク２との間で強制循環可能とされている。

前記三方弁５の残りのポートは潤滑油タンク２と配管３Ｃで連通され、該配管３Ｃを通じて潤滑油タンク２から潤滑油ポンプ６にて送られる潤滑油を供給側配管３Ｂでエンジン１に供給される前に三方弁５を介して潤滑油タンク２に戻すことが可能とされている。つまり、三方弁５は潤滑油ポンプ６からエンジン１側と潤滑油タンク２側への送油を切替可能に構成されている。そして、該配管３Ｃの途中に、電気ヒータなどからなる潤滑油加熱手段７が設けられ、該潤滑油加熱手段７により潤滑油が配管３Ｃを流れる際に加熱可能とされている。なお、潤滑油加熱手段７は、前記供給側配管３Ｂの途中に、三方弁５と潤滑油タンク２の間に位置するように設けられたり、潤滑油タンク２に付設されたりすることもある。

また、前記エンジン１内および潤滑油タンク２内における潤滑油の油温を検知する潤滑油音検知手段が備えられている。該潤滑油温検知手段は第一潤滑油温検知手段８Ａと第二潤滑油温検知手段８Ｂとから構成され、第一潤滑油温検知手段８Ａでエンジン１内での潤滑油温が検知可能とされ、第二潤滑油温検知手段８Ｂで潤滑油タンク２内での潤滑油温が検知可能とされている。本実施例では、第一潤滑油温検知手段８Ａはエンジン１のオイルパンなどに配置され、と第二潤滑油温検知手段８Ｂは前記供給側配管３Ｂの途中に配置されている。

前記第一潤滑油温検知手段８Ａと第二潤滑油温検知手段８Ｂとは、図３に示すように、制御手段１０に接続されている。制御手段１０には前記排出側配管３Ａに設けられたの開閉弁４や供給側配管３Ｂに設けられた三方弁５、潤滑油ポンプ６、配管３Ｃに設けられた潤滑油加熱手段７、設定手段９などともなども接続されている。そして、該制御手段１０で第一潤滑油温検知手段８Ａおよび第二潤滑油温検知手段８Ｂからの検知信号と、該制御手段１０のメモリに予め記憶されているプログラムなどとに基づいて開閉弁４や三方弁５、潤滑油ポンプ６、潤滑油加熱手段７それぞれへの制御信号が生成され、該制御信号により各装置の作動制御が可能とされている。

このような構成において、エンジン始動時には次のような流れで制御手段１０によりエンジン１と潤滑油タンク２との間で潤滑油の供給制御が行われる。エンジン１の始動時において、キースイッチがＯＮされると、制御手段１０が作動状態となる。そして、エンジン１をクランキング（スタータＯＮ）するためのスイッチがＯＮされると、図４に示すように、スタータ信号が制御手段１０に入力され（ステップＳ１０）、これに伴ってセルモータが回転されて、クランキングが開始される。

同時に、このときのエンジン１内における潤滑油温が第一潤滑油温検知手段８Ａで検知され、この検知信号が制御手段１０に入力されて、始動時におけるエンジン１内の潤滑油温Ｔｌｏ１が制御手段１０に読み込まれる（ステップＳ１１）。制御手段１０では、始動時におけるエンジン１内での潤滑油温Ｔｌｏ１が当該制御手段１０に予め設定手段９で設定された設定油温Ｔｌｏ０よりも低いか否かが判定される（ステップＳ１２）。

ここで、前記エンジン１内における潤滑油温Ｔｌｏ１が設定油温Ｔｌｏ０よりも高いと判断された場合には、制御手段１０にて配管３Ｃに設けられた潤滑油加熱手段７が作動停止状態とされ（ステップＳ１３）たうえで、排出側配管３Ａに設けられた開閉弁４が開かれるとともに、供給側配管３Ｂに設けられた三方弁５が潤滑油を潤滑油タンク２から潤滑油ポンプ６でエンジン１に送るように切り替えられる（ステップＳ１４）。

この状態で潤滑油ポンプ６の作動に伴って、前記開閉弁４の開作動によりエンジン１内の潤滑油が潤滑油タンク２に排出され、前記三方弁５のエンジン１方向への切替作動により潤滑油タンク２内の潤滑油が潤滑油ポンプ６によりエンジン１に供給されるように、潤滑油が排出側配管３Ａと供給側配管３Ｂとを通じて図２における黒塗矢印の方向に送られて、エンジン１と潤滑油タンク２との間で循環される。このように潤滑油の供給制御が、エンジン始動時に潤滑油温が設定油温以上であれば、潤滑油の供給制御が行われて、行われて、エンジン１が始動される。

一方、前記エンジン１内における潤滑油温Ｔｌｏ１が設定油温Ｔｌｏ０よりも低いと判断された場合には、制御手段１０にて排出側配管３Ａに設けられた開閉弁４が閉じられるとともに、供給側配管３Ｂに設けられた三方弁５が潤滑油タンク２から送られる潤滑油を潤滑油タンク２に配管３Ｃを通じて戻すように切り替えられる（ステップＳ１５）。つづいて配管３Ｃに設けられた潤滑油加熱手段７が作動状態とされる（ステップＳ１６）。

この状態で潤滑油ポンプ６の作動に伴って、前記開閉弁４の閉作動によりエンジン１から潤滑油タンク２への潤滑油の排出が遮断され、三方弁５の潤滑油タンク２方向への切替作動により潤滑油タンク２からエンジン１への潤滑油の供給が遮断され、これにより潤滑油タンク２内から潤滑油ポンプ６にて送りだされる潤滑油は、供給側配管３Ｂの途中から三方弁５で配管３Ｃを通じて図１における黒塗矢印の方向に送られ、再び潤滑油タンク２内に戻される。このとき、潤滑油は配管３Ｃで潤滑油加熱手段７により加熱される。

そして、このように三方弁５を介して供給側配管３Ｂの一部と配管３Ｃとで潤滑油タンク２、潤滑油ポンプ６、潤滑油加熱手段７を含み形成される潤滑油タンク２と潤滑油加熱手段７との間のループで、潤滑油が潤滑油加熱手段７で加熱されながら循環される際に、潤滑油タンク２内での潤滑油温が第二潤滑油温検知手段８Ｂにより定期的に検知され、この検知信号が制御手段１０に入力されて、潤滑油タンク２内の潤滑油温Ｔｌｏ２が制御手段１０に読み込まれる（ステップＳ１７）。制御手段１０では、潤滑油タンク２内の潤滑油温Ｔｌｏ２が設定油温Ｔｌｏ０よりも低いか否かが判定される（ステップＳ１８）。

ここで、前記潤滑油タンク２内の潤滑油温Ｔｌｏ２が設定油温Ｔｌｏ０よりも低い場合には、制御手段１０にて排出側配管３Ａに設けられた開閉弁４は閉じられ、供給側配管３Ｂに設けられた三方弁５は潤滑油タンク２から送られる潤滑油を潤滑油タンク２に配管３Ｃを通じて戻すように切り替えられた状態に維持され、また配管３Ｃに設けられた潤滑油加熱手段７は作動状態に維持される。こうして、前記ループで循環させながら潤滑油の潤滑油加熱手段７による加熱が継続されて、潤滑油温のさらなる昇温が図られ、この過程でステップＳ１７・Ｓ１８の制御が繰り返し行われる。

一方、前記潤滑油タンク２内の潤滑油温Ｔｌｏ２が設定油温Ｔｌｏ０よりも高い場合には、制御手段１０にて配管３Ｃに設けられた潤滑油加熱手段７が作動停止状態とされ（ステップＳ１９）、排出側配管３Ａに設けられた開閉弁４が開かれるとともに、供給側配管３Ｂに設けられた三方弁５が潤滑油を潤滑油タンク２から潤滑油ポンプ６でエンジン１に送るように切り替えられる（ステップＳ１４）。

これによって、前記開閉弁４の開作動によりエンジン１内の潤滑油が潤滑油タンク２に排出され、前記三方弁５のエンジン１方向への切替作動により潤滑油タンク２内の潤滑油が潤滑油ポンプ６によりエンジン１に供給されるように、潤滑油が排出側配管３Ａと供給側配管３Ｂとを通じて図２における黒塗矢印の方向に送られて、エンジン１と潤滑油タンク２との間で潤滑油の循環が開始される。このように潤滑油の供給制御が、エンジン始動時に潤滑油温が設定油温未満であれば行われて、エンジン１が始動される。

以上のようにして、本発命の定置式エンジン１は、エンジン１に供給する潤滑油を貯留する別体の潤滑油タンク２と、該エンジン１と潤滑油タンク２とを連通する一対の配管３Ａ・３Ｂと、該一方の配管３Ａの途中に設ける開閉弁４と、他方の配管３Ｂの途中に設ける三方弁５および潤滑油ポンプ６と、該三方弁５の残りのポートと潤滑油タンク２とを連通する配管３Ｃの途中に配設する潤滑油加熱手段７とを備えて構成される。

そして、前記エンジン１において、開閉弁４と三方弁５とを電磁バルブで構成して制御手段１０と接続し、潤滑油の油温を検知する検知手段８Ａ・８Ｂと前記潤滑油加熱手段７とを制御手段１０と接続し、エンジン始動時に潤滑油温が設定油温値以上であれば開閉弁４を開き、三方弁５を潤滑油タンク２からエンジン１に潤滑油を潤滑油ポンプ６で送るように切り替えて、エンジン１と潤滑油タンク２との間で潤滑油を循環させ、潤滑油温が設定油温値未満であれば、開閉弁４を閉じ、潤滑油加熱手段７を作動させて、三方弁５を潤滑油タンク２から送られる潤滑油を潤滑油加熱手段７を経由して当該潤滑油タンク２に戻すように切り替えて、潤滑油タンク２と潤滑油加熱手段７との間で潤滑油を循環させるように、前記エンジン１への潤滑油の供給制御が行われる。

したがって、低温下でのエンジン始動時に潤滑油を潤滑油加熱手段７により加熱して潤滑油温を上昇させて、潤滑油の粘性抵抗を低減し、クランキングを容易とすることが可能なり、エンジン１の始動性を高めることができる。潤滑油の加熱は、単独のループに構成して可能となるため、加熱時間を短縮でき、潤滑油加熱手段７の寿命を長くすることができる。

また、前記定置式エンジン１においては、潤滑油加熱手段７を三方弁５と潤滑油タンク２とを連通する配管３Ｃの途中に設けることから、潤滑油タンクに合わせた潤滑油加熱手段とすることができる。また、潤滑油加熱手段７のメンテナンスや交換を容易に行うことができる。なお、本実施例では、潤滑油加熱手段７は配管３Ｃの途中に設けているが、供給側配管３Ｂの途中に設けてもよい。

さらに、潤滑油加熱手段７を潤滑油タンク２に付設する場合には、該潤滑油加熱手段７と潤滑油タンク２とを一体的に構成することが可能となり、コストの低減化を図ることができる。また、潤滑油加熱手段７と潤滑油タンク２とを別体で構成する場合に比べて、全体的にコンパクトに構成することができる。

また、前記定置式エンジン１においては、潤滑油タンク２の外周にエンジン１の冷却に用いられる冷却水を冷却水ポンプからエンジン１まで送るための冷却水通路１１が形成され、潤滑油タンク２内の潤滑油と冷却水通路１１を図１、図２において白抜矢印方向に流れる冷却水とで熱交換が行われるように構成されている。そのため、通常運転時など、潤滑油温が所定油温以上となるときには、冷却水により潤滑油タンク２内での潤滑油温を低下させて、潤滑油の劣化を防止し、その耐久性の向上を図ることができる。

さらに、前述のようなエンジンの低温始動時など、潤滑油タンク２内での潤滑油温が冷却水通路１１での冷却水温よりも高くなるときには、潤滑油により冷却水通路１１での冷却水温を上昇させて、この冷却水でエンジン１自体の温度を高め、エンジン１の始動性の向上を図ることができる。このとき、冷却水温の昇温は潤滑油加熱手段７で加熱された潤滑油タンク２内の潤滑油により図ることができるため、潤滑油加熱手段７を電気ヒータとした場合には、従来のようなエンジンに取り付けて潤滑油温及び冷却水温の昇温を図る電気ヒータに比べて、容量を低減させることも可能となる。

なお、前記実施例の定置式エンジン１は、エンジン始動時に潤滑油温検知手段８Ａ・８Ｂで検知される潤滑油温を利用して、排出側配管３Ａの開閉弁４や供給側配管３Ｂの三方弁５、配管３Ｃの潤滑油加熱手段７の作動状態を制御手段１０にて変更し、潤滑油温が設定油温未満であればその昇温を潤滑油加熱手段７で図りながら、エンジン１と潤滑油タンク２との間で制御潤滑油の供給制御を行う構成とされているが、潤滑油温とともにエンジン冷却用の冷却水の水温や外気温を利用して潤滑油の供給制御を行う構成とすることも可能であり、この場合も低温始動時におけるエンジンの始動性の向上を図ることができる。

本発明の一実施例に係るエンジンの潤滑油供給装置の構成と、エンジンの低温始動時における潤滑油の流れとを示す図。本発明の一実施例に係るエンジンの潤滑油供給装置の構成と、エンジンの通常運転時における潤滑油の流れとを示す図。エンジンの潤滑油供給装置の制御機構を示すブロック図。エンジンの潤滑油供給装置における潤滑油の供給制御の流れを示す図。

１エンジン
２潤滑油タンク
３Ａ配管
３Ｂ配管
４開閉弁
５三方弁
６潤滑油ポンプ６
７潤滑油加熱手段
８Ａ・８Ｂ潤滑油温検知手段
１０制御手段
１１冷却水通路

Claims

定置式エンジンにおいて、前記エンジンに供給する潤滑油を貯留する別体の潤滑油タンクと、該エンジンと潤滑油タンクとを連通する一対の配管と、該一方の配管の途中に設ける開閉弁と、他方の配管の途中に設ける三方弁および潤滑油ポンプと、該三方弁の残りのポートと潤滑油タンクとを連通する配管の途中に配設する潤滑油加熱手段とを備え、前記開閉弁と三方弁とを電磁バルブで構成して制御手段と接続し、潤滑油の油温を検知する検知手段と前記潤滑油加熱手段とを制御手段と接続し、エンジン始動時に潤滑油温が設定油温値以上であれば、開閉弁を開き、三方弁を潤滑油タンクからエンジンに潤滑油を潤滑油ポンプで送るように切り替えて、エンジンと潤滑油タンクとの間で潤滑油を循環させ、潤滑油の油温が設定油温値未満であれば、開閉弁を閉じ、潤滑油加熱手段を作動させて、三方弁を潤滑油タンクから送られる潤滑油を潤滑油加熱手段を経由して当該潤滑油タンクに戻すように切り替えて、潤滑油タンクと潤滑油加熱手段との間で潤滑油を循環させることを特徴とする定置式エンジン。
前記潤滑油タンク外周に冷却水通路を形成し、潤滑油タンク内の潤滑油と冷却水通路を流れる冷却水とで熱交換可能に構成したことを特徴とする請求項１記載の定置式エンジン。
前記潤滑油加熱手段を三方弁と潤滑油タンクとを連通する配管の途中に設けたことを特徴とする請求項１記載の定置式エンジン。
前記潤滑油加熱手段を潤滑油タンクに付設したことを特徴とする請求項１記載の定置式エンジン。