JP4628995B2 - エンジン試験用オイル温度調整装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の自走車のエンジンを試験する際に用いるエンジン試験用オイル温度調整装置に関し、より詳しくは、供試体たるエンジンのオイルパン内のオイル量の増減を補正できるようにしたエンジン試験用オイル温度調整装置に関する。

従来、自動車用エンジンは、自動車用の環境試験装置によって車両に搭載した状態でのエンジン試験やエンジンベンチ試験装置によってエンジン単体での性能試験がおこなわれており、（例えば、特許文献１および特許文献２参照）のものがあって、この性能試験の中で、オイル温度調整装置によってオイルパン内のオイルの温度を調整（高温、低温）しておこなう試験エンジンの性能試験の際、図４に示すように、断熱材１２ａで囲まれた試験室１２内に設置された供試体たるエンジン１３のオイルパン１３ａ内におけるオイル１４の温度調整をおこなう温度調整装置１７に加えて、前記オイルパン１３ａ内におけるオイル１４の液面１４ａを一定に保つ液面制御装置１８を付加して行っている。

この液面制御装置１８を付加する理由としては、温度調整装置１７の使用によって、エンジン１３のオイル１４量が、このエンジン１３のオイルパン１３ａ内のオイル１４量に加え、エンジン１３のオイルパン１３ａに接続している温度調整装置１７を経由する温度調整管１５内のオイル（図示は省略）量が加わることによって大量となり、そしてこの大量のオイルがポンプ１６によって温度調整管１５に循環されて、温度調整装置１７で温度調整（高温、低温）されることによってオイル１４が膨張または収縮し、この膨張または収縮の影響が、空間の有るエンジン１３のオイルパン１３ａ内におけるオイル１４の液面１４ａの上下変化として現れ、したがってこのオイル１４の液面１４ａの変化によってオイルパン１３ａ内のオイル１４量が過剰になったりあるいは不足し、エンジン１３が破損する恐れがあるからである。

そして、エンジン性能試験の際、温度調整装置１７を経由する温度調整管１５内のオイル（図示は省略）とエンジン１３のオイルパン１３ａ内のオイル１４とを合わせた大量のオイルが温度調整装置１７によって温度調整され、エンジン１３のオイルパン１３ａ内のオイル１４の液面１４ａに上下変化が現れたことを検出した場合、例えばオイル１４が温度調整装置１７またはエンジン１３の発熱によって加熱されて、この加熱による膨張でエンジン１３のオイルパン１３ａ内のオイル１４の液面１４ａが上昇したことを検出した場合は、このオイルパン１３ａ内のオイル１４を、液面制御装置１８に備えるポンプ２０によって排出管１９を通過させてオイル調整タンク２３に抜き取り、オイルパン１３ａ内のオイル１４の液面１４ａを適正位置まで下降させている。

また、オイルが温度調整装置１７によって冷却されて、この冷却による収縮でオイルパン１３ａ内のオイル１４の液面１４ａが下降したことを検出した場合は、オイル調整タンク２３に貯留するオイル１４を、液面制御装置１８に備える供給ポンプ２２によって供給管２１を通過させてエンジン１３のオイルパン１３ａ内に供給し、オイルパン１３内のオイル１４の液面１４ａを適正位置まで上昇させている。
また、オイルパン１３ａ内のオイル１４の液面１４ａの上下変化の検出は、オイルパン１３ａに設けた耐油性の液面検出センサ（図示は省略）によって検知している。
特開平９−１５１０２号公報（第１〜６頁、第１図） 実開平７−２３２５９号公報（第１〜２頁、第１図）

しかしながら、図４で示すように、エンジン１３のオイルパン１３ａ内におけるオイル１４の温度調整（高温、低温）をおこなう温度調整装置１７と、エンジ１３のオイルパン１３ａ内におけるオイル１４の液面１４ａを一定に保つための液面制御装置１８は独立した装置であるため、これらの温度調整装置１７と液面制御装置１８を用いておこなうエンジン１３の性能試験の際、エンジン１３のオイルパン１３ａの流出口１３ｂに温度調整装置１７の温度調整管１５の流入口側（図示は省略）を接続し、また温度調整管１５の流出口側（図示は省略）を前記オイルパン１３の流入口１３ｃに接続し、さらに、液面制御装置１８の排出管２０をエンジン１３のオイルパン１３ａの排出口１３ｄに接続し、また供給管２１を前記オイルパン１３ａの供給口１３ｅに接続しなければならならなかった。特に、本試験はエンジンの保護に重要なオイルを扱う試験であるため、各導管（４本）の接続にはより慎重な作業が求められ、また、接続後の確認も慎重におこなわれるので、本試験の開始にあたり各導管のセットは手間の掛かるものであった。

また、図４のように、温度調整装置１７には、エンジン１３のオイルパン１３ａのオイル１４を循環させるための循環用のポンプ１６が設けられ、また、液面制御装置１８には、エンジン１３のオイルパン１３ａ内におけるオイル１４の液面１４ａを調整するため、排出用のポンプ２０と供給用のポンプ２２が設けられているので、エンジン試験の際には、これらのポンプに対し運転、停止の制御が各々おこなわれることから、ポンプ１６、ポンプ２０、ポンプ２２の電力消費量が多かった。

本発明は、エンジン試験の開始にあたり導管のセットに掛かる手間を低減でき、また、試験中のオイル送油におけるオイル送油用のポンプの電力消費量を低減できるエンジン試験用オイル温度調整装置を提供できるようにした。

本発明に係るエンジン試験用オイル温度調整装置は、供試体たるエンジンのオイルパンに一端が接続された温度調整管の他端を、第１および第２の三方分岐制御手段とこの第１および第２の三方分岐制御手段の間に配設したポンプと温度調整器を介して前記オイルパンに接続し、また前記第１の三方分岐制御手段は前記ポンプの吸入口側にかつ第１ポートと第２ポートを温度調整管に接続して配設されるとともに、同第１の三方分岐制御手段の第３ポートには一端をオイル調整タンクに接続した供給管の他端が接続され、また前記第２の三方分岐制御手段は前記ポンプの吐出口側にかつ第１ポートと第２ポートを温度調整管に接続して配設されるとともに、同第２の三方分岐制御手段の第３ポートには一端をオイル調整タンクに接続した排出管の他端が接続され、また前記オイルパン内におけるオイル量の増減変化を任意の検知手段によって検知し、同検知手段が前記オイル量の増加を検知した場合は、前記第２の三方分岐制御手段の第３ポートを開放せしめて前記温度調整管を流れるオイルの一部を前記排出管に分流させて前記オイル調整タンクに排出し、また、前記検知手段が前記オイル量の減少を検知した場合は、前記第１の三方分岐制御手段の第３ポートを開放せしめて前記オイル調整タンクに貯留するオイルを前記供給菅からオイル調整タンクの下流に位置する前記温度調整管に流下させて供給することにより、前記オイルパン内におけるオイル量の増減に対する補正をおこなうように構成したものとしてある。

また前記第１および第２の三方分岐制御手段が、温度調整管に第１分岐口および第２分岐口を接続した三方分岐管と、この三方分岐管の第３分岐口に配設した流量調整手段とから構成したものとしてある。

また前記流量調整手段が、流路開閉用の開閉弁と流量調整用の制御弁とから構成したものとしてある。

また前記第１および第２の三方分岐制御手段が、第１ポートと第２ポートを温度調整管に接続し、また第３ポートを供給管に接続した三方制御弁から構成したものとしてある。

また前記検知手段が、前記オイルパンに配設した液面検知センサによって検知するものとしてある。

また前記検知手段が、前記温度調整管を流れるオイル温度を基に算出した結果から検知するものとしてある。

本発明のエンジン試験用オイル温度調整装置によれば、従来、別々に構成されていたオイル温度調整装置とオイル液面制御装置を一体化したことによって、試験エンジンのエンジン試験に際し、エンジンのオイルパンに接続する導管数が従来４本であったものを２本に半減でき、したがってエンジンのオイルパンからオイル温度を調整するオイル温度調整装置を経由してオイルパンへ戻る温度調整管の流出口と流入口をオイルパンに接続することによって導管のセットを完了することができる。

このことから、エンジンを保護する重要なオイルを扱う試験であるがため、特に慎重な作業が求められる導管の接続数が従来の半数にできることは、単に導管の接続数が４本から２本に半減されることに留まるものではなく、導管の接続作業における作業ミスの発生率とともに、接続作業後の確認作業における確認ミスの発生率を低減でき、したがって導管の接続作業に起因するエンジン破損事故の発生率を大きく低減することができる。またエンジン破損により発生する恐れがある二次的な人身事故の発生率も大きく低減することができる。

またオイル送油用のポンプを、従来、試験エンジンのオイルパンにおけるオイル温度を調整する温度調整装置に１基と、試験エンジンのオイルパン内におけるオイル液面を調整するオイル液面制御装置に２基の合計３基設けられていたオイル送油用のポンプを、本エンジン試験用オイル温度調整装置では、試験エンジンのオイルパンからオイル温度を調整する温度調整装置を経由して前記オイルパンに戻る温度調整管に１基配設し、この１基のポンプで、試験エンジンのオイルパン内のオイルを、温度調整装置を経由する温度調整管に循環させ、また、この循環するオイルが温度調整によって膨張または収縮した際、エンジンのオイルパン内のオイル液面補正のため、温度調整管に流れるオイルのオイル調整タンクへの排出、またオイル調整タンクから温度調整管へのオイルの供給ができるので、ポンプが消費する電力量を大きく低減することができる。

以下、本発明のエンジン試験用オイル温度調整装置を添付図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係るエンジン試験用オイル温度調整装置を示す構成図であり、その構成は、断熱材１ａに囲まれた試験室１に設置された供試体たるエンジン２のオイルパン２ａの接続口２ｂに温度調整管４の一端が接続され、そしてこの温度調整管４の他端が、第１の三方分岐制御手段７とポンプ５と第２の三方分岐制御手９と温度調整器６を経由して試験エンジン２のオイルパン２ａの接続口２ｃに接続されている。

また第１の三方分岐制御手段７はポンプ５の吸入口５ａ側に配設されており、この第１の三方分岐制御手段７の第１ポート７ａと第２ポート７ｂが温度調整管４に接続され、第３ポート７ｃにはオイル調整タンク１１に貯留するオイル３を温度調整管４に供給する供給管８が接続されている。

また第２の三方分岐制御手段９はポンプ５の吐出口５ｂ側に配設されており、この第２の三方分岐制御手段９の第１ポート９ａと第２ポート９ｂが温度調整管４に接続され、第３ポート９ｃには温度調整管４に流れるオイル３をオイル調整タンク１１に排出する排出管１０が接続されている。

そして、エンジン２のオイルパン２ａ内におけるオイル３の温度を調整（高温、低温）しておこなうエンジン試験が開始されると、先ず、エンジン２のオイルパン２ａ内のオイル３が、温度調整管４に配設されたポンプ５によってオイルパン２ａの接続口２ｂから第１の三方分岐制御手段７（第１ポート７ａと第２ポート７ｂが開放）とポンプ５と第２の三方分岐制御手段９（第１ポート９ａと第２ポート９ｂが開放）と温度調整器６を通過してオイルパン２ａの接続口２ｃに戻る経路で循環され、かつ温度調整器６によってオイル３の温度が調整される。

また、以下の説明の中に記載されるエンジン２のオイルパン２ａ内におけるオイル３の液面３ａの上昇、下降を検知する際に用いる液面センサは、液面変化の検知手段としては一般に広く用いられている技術であるため、本明細書においては前記オイルパン２ａに設置される液面センサの図示を省略している。

そして、オイル３の温度調整（高温、低温）により、例えばオイル３が温度調整器６による加熱あるいはエンジン２の発熱によって高温となったことによって温度調整管４内を循環するオイル３が膨張して、エンジン２のオイルパン２ａ内のオイル３の液面３ａが上昇（オイル３量の増加）したことをオイルパン２ａに配設した液面センサ（図示は省略）が検知した場合は、第２の三方分岐制御手段９の第３ポート９ｃを開放して温度調整管４を流れるオイル３の一部を排出管１０に分流させてオイル調整タンク１１に排出する。
また、このオイル３の排出は、エンジン２のオイルパン２ａ内のオイル３の液面３ａが初期位置に戻る（下降）まで続けられ、オイル３の液面３ａが初期位置に戻ったことを検知すると第２の三方分岐制御手段９の第３ポート９ｃが閉止され、温度調整管４からのオイル３流入が停止する。そして、オイル３が温度調整管４から排出管１０へ分流される際、ポンプ５の吐出圧が作用してオイル３が温度調整管４から排出管１０へ押し出される。

また、オイル３が温度調整器６で冷却されたことによって温度調整管４内を循環するオイル３が収縮して、エンジン２のオイルパン２ａ内のオイル３の液面３ａが下降（オイル３量の減少）したことをオイルパン２ａに配設した液面センサ（図示は省略）が検知した場合は、第１の三方分岐制御手段７の第３ポート７ｃを開放してオイル調整タンク１１に貯留するオイル３を供給管８からオイル調整タンク１１の下流に位置する温度調整管４に流下させて供給する。
また、このオイル３の供給は、エンジン２のオイルパン２ａ内のオイル３の液面３ａが初期位置に戻る（上昇）まで続けられ、オイル３の液面３ａが初期位置に戻ったことを検知すると第１の三方分岐制御手段７の第３ポート７ｃが閉止され、オイル調整タンク１１からのオイル３の流下が停止されて温度調整管４へのオイル３流入が停止する。そして、オイル３が温度調整管４へ供給される際、ポンプ５の吸入圧、またはオイル調整タンクのヘッド差が作用してオイル３が供給管８から温度調整管４に吸い出される。

そして、前述の第１および第２の三方分岐制御手段７、９の具体例としては、図２のように、第１および第２の三方分岐管７ｄ、９ｄと、この三方分岐管７ｄ、９ｄの第３分岐口に配設した第１および第２の開閉弁７ｅ、９ｅと第１および第２の制御弁７ｆ、９ｆとから構成してもよい。また第１および第２の三方分岐管７ｄ、９ｄの第１および第２分岐口は、それぞれ温度調整管４に接続される。

上述の第１および第２の三方分岐管７ｄ、９ｄと開閉弁７ｅ、９ｅおよび制御弁７ｆ、９ｆによる動作において、温度調整管４内を循環するオイル３が温度調整器６による加熱あるいはエンジン２の発熱によって高温となったことによって膨張して、エンジン２のオイルパン２ａ内におけるオイル３の液面３ａの上昇（オイル３量の増加）を液面センサ（図示は省略）が検知した場合は、開閉弁９ｅが開放するとともに制御弁９ｆが適宜の開度で開き、温度調整管４を流れるオイル３の一部を第２の三方分岐管９ｄを介して排出管１０に分流させてオイル調整タンク１１に排出する。また制御弁９ｆの開度によって排出管１０に分流されるオイル３の量が調整される。
また、このオイル３の排出は、エンジン２のオイルパン２ａ内のオイル３の液面３ａが初期位置に戻る（下降）まで続けられ、オイル３の液面３ａが初期位置に戻ったことを検知すると開閉弁９ｅと制御弁９ｆが閉止され、温度調整管４からのオイル３流入が停止する。

また、温度調整管４内を循環するオイル３が温度調整器６で冷却されたことによって収縮して、エンジン２のオイルパン２ａ内におけるオイル３の液面３ａの下降（オイル３量の減少）を液面センサ（図示は省略）が検知した場合は、開閉弁７ｅが開放するとともに制御弁７ｆが適宜の開度で開き、オイル調整タンク１１に貯留するオイル３を第１の三方分岐管７ｄを介して供給管８からオイル調整タンク１１の下流に位置する温度調整管４に流下させて供給する。また制御弁７ｆの開度によって供給管８に流れるオイル３の量が調整される。
また、このオイル３の供給は、エンジン２のオイルパン２ａ内のオイル３の液面３ａが初期位置に戻る（上昇）まで続けられ、オイル３の液面３ａが初期位置に戻ったことを検知すると開閉弁７ｅと制御弁７ｆが閉止され、オイル調整タンク１１からのオイル３の流下が停止されて温度調整管４へのオイル３流入が停止する。

そして、前述の第１および第２の三方分岐制御手段７、９の他の具体例としては、図３のように、第１および第２の三方制御弁７ｇ、９ｇから構成してもよい。
また、三方制御弁７ｇ、９ｇの第１ポート７ｈ、９ｈと第２ポート７ｉ、９ｉは、オイル３が温度調整管４内を循環している時は開放（連通）している。

上述の第１および第２の三方制御弁７ｇ、９ｇによる動作において、温度調整管４内を循環するオイル３が温度調整器６による加熱あるいはエンジン２の発熱によって高温となったことによって膨張して、エンジン２のオイルパン２ａ内におけるオイル３の液面３ａの上昇（オイル３量の増加）を液面センサ（図示は省略）が検知した場合は、三方制御弁９ｇの第３ポート９ｊが適宜の開度で開き、温度調整管４を流れるオイル３の一部を排出管１０に分流させてオイル調整タンク１１に排出する。また第３ポート９ｊの開度によって排出管１０に分流されるオイル３の量が調整される。
また、このオイル３の排出は、エンジン２のオイルパン２ａ内のオイル３の液面３ａが初期位置に戻る（下降）まで続けられ、オイル３の液面３ａが初期位置に戻ったことを検知すると第３ポート９ｊが閉止され、温度調整管４からのオイル３流入が停止する。

また、温度調整管４内を循環するオイル３が温度調整器６で冷却されたことによって収縮して、エンジン２のオイルパン２ａ内におけるオイル３の液面３ａの下降（オイル３量の減少）を液面センサ（図示は省略）が検知した場合は、三方制御弁７ｇの第３ポート７ｊが適宜の開度で開き、オイル調整タンク１１に貯留するオイル３を供給管８からオイル調整タンク１１の下流に位置する温度調整管４に流下させて供給する。また第３ポート７ｊの開度によって供給管８に流れるオイル３の量が調整される。
また、このオイル３の供給は、エンジン２のオイルパン２ａ内のオイル３の液面３ａが初期位置に戻る（上昇）まで続けられ、オイル３の液面３ａが初期位置に戻ったことを検知すると第３ポート７ｊが閉止され、オイル調整タンク１１からのオイル３の流下が停止されて温度調整管４へのオイル３流入が停止する。

そして、前述したエンジン２のオイルパン２ａ内におけるオイル３の液面３ａの上昇、下降を検知する他の検知手段としては、温度調整管４を循環するオイル３の温度を基にして前記オイルパン２ａ内におけるオイル３の液面３ａの上昇、下降、すなわちオイル３の増加量または減少量の予想量を算出し、この予想した量のオイル３を温度調整管４からオイル調整タンク１１に排出したり、また、オイル調整タンク１１から温度調整管４に供給するようにしてもよい。

本発明に係るエンジン試験用オイル温度調整装置を示す構成図。 三方分岐制御手段の一構成例を示す構成図。 三方分岐制御手段の他の構成例を示す構成図。 従来のエンジン試験におけるオイル温度試験設備を示す構成図。

符号の説明

１ 試験室
１ａ 断熱材
２ エンジン
２ａ オイルパン
２ｂ 接続口
２ｃ 接続口
３ オイル
３ａ 液面
４ 温度調整管
５ ポンプ
５ａ 吸入口
５ｂ 吐出口
６ 温度調整器
７ 第１の三方分岐制御手段
７ａ 第１ポート
７ｂ 第２ポート
７ｃ 第３ポート
７ｄ 第１の三方分岐管
７ｅ 第１の開閉弁
７ｆ 第１の制御弁
７ｇ 第１の三方制御弁
７ｈ 第１ポート
７ｉ 第２ポート
７ｊ 第３ポート
８ 供給管
９ 第２の三方分岐制御手段
９ａ 第１ポート
９ｂ 第２ポート
９ｃ 第３ポート
９ｄ 第２の三方分岐管
９ｅ 第２の開閉弁
９ｆ 第２の制御弁
９ｇ 第２の三方制御弁
９ｈ 第１ポート
９ｉ 第２ポート
９ｊ 第３ポート
１０ 排出管
１１ オイル調整タンク

Claims (6)

1. 供試体たるエンジンのオイルパンに一端が接続された温度調整管の他端を、第１および第２の三方分岐制御手段とこの第１および第２の三方分岐制御手段の間に配設したポンプと温度調整器を介して前記オイルパンに接続し、また前記第１の三方分岐制御手段は前記ポンプの吸入口側にかつ第１ポートと第２ポートを温度調整管に接続して配設されるとともに、同第１の三方分岐制御手段の第３ポートには一端をオイル調整タンクに接続した供給管の他端が接続され、また前記第２の三方分岐制御手段は前記ポンプの吐出口側にかつ第１ポートと第２ポートを温度調整管に接続して配設されるとともに、同第２の三方分岐制御手段の第３ポートには一端をオイル調整タンクに接続した排出管の他端が接続され、また前記オイルパン内におけるオイル量の増減変化を任意の検知手段によって検知し、同検知手段が前記オイル量の増加を検知した場合は、前記第２の三方分岐制御手段の第３ポートを開放せしめて前記温度調整管を流れるオイルの一部を前記排出管に分流させて前記オイル調整タンクに排出し、また、前記検知手段が前記オイル量の減少を検知した場合は、前記第１の三方分岐制御手段の第３ポートを開放せしめて前記オイル調整タンクに貯留するオイルを前記供給菅からオイル調整タンクの下流に位置する前記温度調整管に流下させて供給することにより、前記オイルパン内におけるオイル量の増減に対する補正をおこなうように構成してなるエンジン試験用オイル温度調整装置。
2. 前記第１および第２の三方分岐制御手段が、温度調整管に第１分岐口および第２分岐口を接続した三方分岐管と、この三方分岐管の第３分岐口に配設した流量調整手段とから構成してなる請求項１に記載のエンジン試験用オイル温度調整装置。
3. 前記流量調整手段が、流路開閉用の開閉弁と流量調整用の制御弁とから構成してなる請求項２に記載のエンジン試験用オイル温度調整装置。
4. 前記第１および第２の三方分岐制御手段が、第１ポートと第２ポートを温度調整管に接続し、また第３ポートを供給管に接続した三方制御弁から構成してなる請求項１に記載のエンジン試験用オイル温度調整装置。
5. 前記検知手段が、前記オイルパンに配設した液面検知センサによって検知してなる請求項１に記載のエンジン試験用オイル温度調整装置。
6. 前記検知手段が、前記温度調整管を流れるオイル温度を基に算出した結果から検知してなる請求項１に記載のエンジン試験用オイル温度調整装置。

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