JP4720783B2 - 過給器の潤滑装置 - Google Patents

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Description

本発明は、過給器の潤滑装置に関するものである。
従来、内燃機関に備えられるターボチャージャー等の回転軸を備えた過給器において、例えばターボチャージャーの場合、コンプレッサとタービンとを接続する回転軸の潤滑のための潤滑油を吸引し、オイルパンに排出する吸引手段を備えた潤滑装置がある（特許文献１参照のこと）。
この潤滑装置について説明すると、ターボチャージャーの回転軸に供給された潤滑油をオイルパンに戻す油路を設け、この油路に接続する吸入手段としてのバキュームポンプを備えており、バキュームポンプにより生じる負圧の作用により回転軸の潤滑油を油路からオイルパンに回収することものである。
特開平８−１５８８７６号公報
しかしながら、従来の潤滑装置の構成では、バキュームポンプの運転状態を制御することで潤滑油の吸引状態を最適に維持することが難しいという課題がある。すなわち、バキュームポンプの吸引力が最適条件より小さい場合には過給器に余剰の潤滑油が蓄えられ、コンプレッサ及びタービン側に漏洩するおそれが生じ、対して吸引力が大きい場合には過給器内の潤滑油が不足するおそれが生じることになる。
したがって、本発明の目的は、過給器の潤滑油の状態を最適に維持する過給器の潤滑装置を提供することである。
本発明は、エンジン内の潤滑油の一部が過給器に供給されて、重力の作用により前記過給器からオイルパン内に流出する油路を備えた過給器の潤滑装置において、前記過給器下流の前記油路に、前記過給器下流の前記油路内の圧力を低下させて前記過給機の潤滑油を前記オイルパンに排出するポンプと、このポンプ上流の前記油路に空気を導入するパージ路とを備えたことを特徴とする過給器の潤滑装置である。
本発明では、油路内にパージ路を通じて空気を導入することにより油路内の負圧を調整し、回転軸の潤滑油の状態を最適に維持することができる。
図１は、本発明の過給器の循環装置をＶ型エンジンに適用した一例を示す。
図１において、１はシリンダブロックであり、２はエンジンの潤滑に用いられる潤滑油を貯留するオイルパンである。シリンダブロック１の各バンクにはエンジンから排出される排気ガスが流通する排気管３がそれぞれ連結される。
各排気管３の途中に過給器としてのターボチャージャ４が配置される。ターボチャージャ４は、排気ガスのエネルギにより回転するタービン６と、タービン６に回転軸５を介して一体的に連結するコンプレッサ７とからなり、コンプレッサ７はタービン６とともに回転し、この回転により吸気を吸気管８に導入する。
次に、ターボチャージャ４の回転軸５に潤滑油を供給、排出する構成を以下に説明するが、その構成については、各バンクとも共通の構成を有するため、一方のバンクの構成を代表して説明する。
ターボチャージャ４の回転軸５は、不図示のハウジングに回転自在に支持され、回転軸５とハウジングとの間には潤滑油からなる潤滑膜が形成されて、ターボチャージャ４の回転をスムースに維持する。潤滑油は、いわゆるエンジンオイルと同じ成分を有する油であり、不図示の駆動源の作用によりシリンダブロック１内を流通する潤滑油の油路に接続する上流側の供給パイプ９を通じて回転軸５に供給される。回転軸５に供給された潤滑油は、回転軸５とハウジングとの間に設けられた不図示のシールにより、タービン６側及びコンプレッサ７側に漏洩しないように構成される。潤滑に供せられる潤滑油のうち回転軸５から排出される余剰の潤滑油は、潤滑油に作用する重力により下流側の回収パイプ（油路）１０を通じてオイルパン２へと回収される。したがって、回転軸５へ供給される潤滑油は、シリンダブロック１内を流れる潤滑油の一部が供給され、回転軸５に潤滑のために供せられる潤滑油の回転軸５からの排出は、重力の作用によりオイルパン２へ回収されるように構成される。
このように構成されて、各ターボチャージャ４の回転軸５から排出された潤滑油が流れ出る各回収パイプ１０は合流して、潤滑油がオイルパン２内に回収される。そして、各回収パイプ１０の合流部にポンプ１１が設置される。したがって、この実施形態では、ポンプ１１は各バンクの各回収パイプ１０に繋がる２つの吸込口を備えており、１つの排出口からオイルパン２へ潤滑油を排出する構成となる。ポンプ１１は、その稼動により回収パイプ１０内の圧力を低下させて、その負圧により回転軸５の潤滑油をオイルパン２へ効率的に回収する。ポンプ１１は、オイルパン２内のタイミングチェーン側に配置され、その回転軸に固定されたスプロケットがエンジンのクランク軸とチェーンにより連結され、エンジンの回転により回転駆動する。
回収パイプ１０のポンプ１１上流側に、回収パイプ１０内にクランクケース内の空気を導入するパージパイプ（パージ路）１２が接続する。パージパイプ１２は上流側の導入パイプ１３と下流側の分岐パイプ１４に分けられ、導入パイプ１３は、上流端にクランクケース内に開口して空気を吸い込む開口部１３ａを備え、導入パイプ１３の下流端で分岐して分岐パイプ１４が形成される。各分岐パイプ１４は、各ターボチャージャ４の回転軸５に繋がる回収パイプ１０にそれぞれ接続し、各回収パイプ１０に空気を導入する。
ここで、本発明の過給器の潤滑装置は、前述したように回転軸５から排出される潤滑油が重力の作用とポンプ１１の作用とによりオイルパン２内に回収されるように形成されている。パージパイプ１２を通じて空気が回収パイプ１０に導入されると、回収パイプ１０内の負圧が低下するものの、負圧状態が維持されるように回収パイプ１０内に導入される空気を調整する。このため、導入パイプ１３にはオリフィス１５が設置され、回収パイプ１０内に供給する空気の流量（圧力）を調整する。なお、オリフィス１５に代えて回収パイプ１０内に供給する空気の圧力を可変式に調整できるような弁を用いてもよい。
次に導入パイプ１３に設けられた開口部１３ａの設置位置について図１、図２を用いて説明する。ここで、図２はオイルパン２の断面図であり、（ａ）が正面図、（ｂ）が側面図である。
まず図１を用いて開口部１３ａとターボチャージャ４との上下関係を説明すると、開口部１３ａは車両が停止した場合において、ターボチャージャ４の回転軸５より低い位置に配置される。このため、ポンプ１１停止時にターボチャージャ４の回転軸５から流下した潤滑油が回収パイプ１０からパージパイプ１２内に入り込み、開口部１３ａからオイルパン２内に排出することができる。
一方、図２は、開口部１３ａとオイルパン２内の潤滑油の油面との関係を示しており、一点鎖線が油面を示す。この図において、油面は車両走行時に生じる油面変化の代表的な状態を示しており、例えば、Ａ線で示す油面は制動時に生じる最大傾斜時の油面を示しており、Ｂ線は加速時、Ｃ、Ｄ線は左右旋回時の油面を示している。そして開口部１３ａは、車両の走行状態によらず常に油面から突出する高い位置に配置される。このため、車両の運転状態によらず、常時開口部１３ａから回収パイプ１０内に空気を送り込み、回収パイプ１０内を適正な負圧に維持することができる。
次に作用を説明する。
供給パイプ９からターボチャージャ４の回転軸５に潤滑油が供給され、高回転で回転するターボチャージャ４の回転状態が良好に維持される。回転軸５を潤滑する潤滑油の余剰分は回収パイプ１０に重力の作用とともにポンプ１１の作用により排出され、ポンプ１１を介してオイルパン２に戻される。
ここでポンプ１１が稼動すると、回収パイプ１０内に負圧が発生し、この負圧により回転軸５内の潤滑油が効率よくポンプ１１に吸い込まれ、オイルパン２に排出される。
本発明では、回収パイプ１０にクランクケース内の空気を導入するパージパイプ１２を備え、パージパイプ１２をポンプ１１上流の回収パイプ１０に接続して空気を回収パイプ１０に導入する。ここで、空気の導入により回収パイプ１０内の圧力は、ポンプ１１により生じる負圧より低下するものの（大気圧に近くなるものの）、圧力制御手段としてのオリフィス１５を備えたので、負圧が残る程度の所定圧に調整する。このように、回収パイプ１０内の負圧を調整することで、回転軸５から排出される潤滑油の量を調整して、回転軸５の潤滑を適正に維持することが容易にできる。
パージパイプ１２の開口部１３ａは、車両の走行状態によらず油面から高い位置に配置されており、潤滑油内に埋没することがない。このため、常時回収パイプ１０に空気を導入できるため、回収パイプ１０内の負圧状態を調整し、回転軸５から余剰の潤滑油をオイルパン２内に適正に排出してターボチャージャ４の回転状態を良好に維持することができる。
また、パージパイプ１２の開口部１３ａは車両停止時において、ターボチャージャ４の回転軸５より低い位置となるように配置される。このため、車両停止に伴ってポンプ１１が停止した後に潤滑油が重力により回収パイプ１０を流下する場合でも、潤滑油がパージパイプ１２の開口部１３ａから排出され、回収パイプ１０に設置されたポンプ１１が邪魔して潤滑油が流下することができずタービン６やコンプレッサ７側へと漏洩することを防止することができる。
図３は、第２の実施形態としての過給器の潤滑装置の構成を示し、第１の実施形態に比してパージパイプの構成が相違する。具体的には、各ターボチャージャ４に接続する回収パイプ１０それぞれに独立してパージパイプ１６を設けたことを特徴とする。そして各パージパイプ１６にオリフィス１７を設置するとともに、各パージパイプ１６の上流側端部の開口部は、車両の走行状態によらず潤滑油に埋没しない位置に設置される。このような構成によっても第１の実施形態と同様の効果を奏することが可能である。
このように本発明は、エンジン内の潤滑油の一部がターボチャージャ４に供給されて、重力によりターボチャージャ４からオイルパン２内に流出する油路１０を備えた過給器の潤滑装置において、ターボチャージャ下流の油路に、潤滑油をオイルパン２に排出するポンプ１１と、このポンプ１１上流の油路に空気を油路内に導入するパージパイプ１２を備えた過給器の潤滑装置である。このような構成により、潤滑油をオイルパン２へ導く回収パイプ１０内の負圧をパージパイプ１２からの空気の圧力により調整し、ターボチャージャ４の回転軸５を潤滑する潤滑油のオイルパンへの回収を安定して実施できる。
以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明と均等であることは明白である。
本発明を適用する過給器の潤滑装置の構成図である。 パージパイプの開口部の配置を説明する図である。 第２の実施形態の過給器の潤滑装置の構成図である。
符号の説明
１：シリンダブロック
２：オイルパン
３：排気管
４：ターボチャージャ
５：回転軸
６：タービン
７：コンプレッサ
８：吸気管
９：供給パイプ
１０：回収パイプ
１１：ポンプ
１２：パージパイプ
１３：導入パイプ
１３ａ：開口部
１４：分岐パイプ
１５：オリフィス
１６：パージパイプ
１７：オリフィス

Claims (6)

  1. エンジン内の潤滑油の一部が過給器に供給されて、重力の作用により前記過給器からオイルパン内に流出する油路を備えた過給器の潤滑装置において、
    前記過給器下流の前記油路に、
    前記過給器下流の前記油路内の圧力を低下させて前記過給機の潤滑油を前記オイルパンに排出するポンプと、
    このポンプ上流の前記油路に空気を導入するパージ路とを備えたことを特徴とする過給器の潤滑装置。
  2. 前記油路内に導入する空気の圧力を制御する圧力制御手段を前記パージ路に備えたことを特徴とする請求項１に記載の過給器の潤滑装置。
  3. 前記圧力制御手段は、オリフィスであることを特徴とする請求項２に記載の過給器の潤滑装置。
  4. 前記パージ路は、前記エンジンのクランクケース内の空気を前記油路に導入することを特徴とする請求項１に記載の過給器の潤滑装置。
  5. 前記ポンプは、前記オイルパン内に設置され、
    前記パージ路の開口部は、前記エンジンが搭載された車両の走行状態によらず潤滑油の油面より高い位置に配置されることを特徴とする請求項１に記載の過給器の潤滑装置。
  6. 前記パージ路の開口部は、車両停止時において、前記過給器の回転軸より低い位置に配置されることを特徴とする請求項１または５に記載の過給器の潤滑装置。
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