JP6485371B2 - エンジンのオイル供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの冷却又は潤滑用オイルの供給装置に関する。

下記特許文献１には、エンジンのピストンとシリンダライナとに冷却及び潤滑用オイルを供給する機構が示されている。このオイル供給装置では、オイルの噴射ノズルがシリンダの下方にあり、ピストンが下死点付近にあるとき、ピストンの冷却通路に冷却用オイルを供給する。また、ピストンが上死点付近にあるとき、シリンダライナに潤滑及び冷却用オイルを供給する。そのため、オイル供給装置では、ピストンの下死点付近と上死点付近のタイミングに合わせて間欠的に、噴射ノズルからオイルを噴射する構成とされている。

特開２００８−２３２０３３号公報

ここで、エンジン温度が低い場合やエンジン負荷が低い場合などにおいては、エンジン温度が高い場合やエンジン負荷が高い場合などのように、オイルをピストンやシリンダライナに多量に供給する必要はなく、要求される冷却性能や潤滑性能に応じた量のオイルを供給すればよい。また、場合によってはオイルの供給を一時的に停止してもよい。しかしながら、特許文献１の構成では、ピストンの往復動に連動して動作するロータに一定幅の冷却用出口もしくは潤滑用出口の溝が形成されているため、オイルの噴射期間を可変とすることはできなかった。従って、例えば、オイルの噴射期間を、エンジン温度が高い場合やエンジン負荷が高い場合に必要なオイルが供給されるような期間に設定すると、エンジンの温度が低い場合やエンジン負荷が低い場合に必要以上のオイルが供給されることとなり、オイルを供給するためのポンプが無駄に動作して、結果的にエンジンの燃費を悪化させてしまうという虞があった。

このような問題に鑑み本発明の課題は、エンジンの動きに合わせて間欠的にエンジンにオイルを供給する装置において、エンジンの要求に応じて必要な量のオイル供給を行うことができるエンジンのオイル供給装置を提供することにある。

第１発明は、エンジンの所定部位にオイルを供給する噴射ノズルと、前記噴射ノズルにオイル通路を介してオイルを供給するオイルポンプと、前記オイル通路に介挿され、エンジン作動に同期して開閉される同期開閉弁とを備えるエンジンのオイル供給装置である。前記同期開閉弁は、エンジン作動に同期して回転する回転軸と、前記回転軸を回転自在に支持する軸受と、前記回転軸に形成され、前記オイルの通路を成す回転軸側通路と、前記軸受に形成され、前記オイルの通路を成す軸受側通路と、エンジンの運転状態に基づいて、前記所定部位の前記オイルによる冷却又は潤滑の必要性を判定し、冷却又は潤滑の必要性に応じて前記回転軸を軸方向に移動させるアクチュエータとを備える。前記回転軸側通路及び前記軸受側通路は、前記回転軸の全回転角度範囲の一部である第１角度範囲において互いに連通して前記オイル通路の一部を成し、前記回転軸の全回転角度範囲の第１角度範囲を除く第２角度範囲においては連通されず、前記回転軸側通路又は前記軸受側通路は、前記回転軸の前記アクチュエータによる軸方向への移動に応じて前記第１角度範囲及び前記第２角度範囲間の比率を変更するように形成されている。

第１発明において、エンジンの所定部位は、冷却又は潤滑の必要な各種部位である。例えば、ピストン、シリンダライナ、カムシャフト、タイミングチェーン等である。なお、噴射ノズルによる所定部位へのオイルの供給形態は、所定部位に応じて適宜設定される。回転軸は、ピストンの往復動と同期して回転するように、クランクシャフトと同一回転数で回転させることができる。回転軸側通路は、軸受側通路に対して相対回転するが、内部に相対回転しない固定部分を含む構成とされてもよい。アクチュエータは、回転軸を移動させるものであればよく、各種のものを採用できる。例えば、ステップモータ、サーボモータ、油圧モータ、空気圧モータ、電磁ソレノイド等である。また、アクチュエータは、連続的に移動するものでも、階段状に移動するものでもよい。回転軸がアクチュエータにより移動された際の第１角度範囲及び第２角度範囲間の比率の変更は、冷却又は潤滑の必要性が高まるのに応じて第２角度範囲に対する第１角度範囲の比率が大きくされ、冷却又は潤滑の必要性が低くなるのに応じて第２角度範囲に対する第１角度範囲の比率が小さくされる。第１角度範囲及び第２角度範囲間の比率の変更は、連続的に行われるものでも、階段状に行われるものでもよい。更に、アクチュエータにおいて所定部位の冷却又は潤滑の必要性を判定する際の基になるエンジンの運転状態としては、エンジン負荷を採用することができる。その他、所定部位の冷却又は潤滑の必要性に影響するエンジンパラメータであれば、エンジン回転数、燃料噴射量等の各種のものを、所定部位の冷却又は潤滑の必要性を判定するために採用することができる。

第１発明によれば、回転軸が軸方向の所定位置にあるとき、回転軸の第１角度範囲において、噴射ノズルからオイルが噴射され、第２角度範囲において噴射が停止される。従って、オイルはエンジンの作動に同期して間欠的に噴射される。一方、アクチュエータの作動により回転軸の軸方向の位置が変化すると、回転軸の回転軸側通路の軸受側通路に対する位置が変化して噴射ノズルにオイルを供給する第１角度範囲の比率が変更される。そのため、噴射ノズルからのオイルを受ける所定部位は、冷却又は潤滑の必要性に応じてオイルを供給される。このように、所定部位は必要なオイルを供給されるが、必要以上にオイルを供給されることはなく、オイルポンプも必要なだけ作動される。従って、第１発明によれば、エンジンの所定部位に必要な冷却又は潤滑を行いつつ、無駄なエネルギの消費を排除することができる。

第２発明は、上記第１発明において、前記アクチュエータが作動される前の初期状態においては、前記回転軸の回転に係わらず、前記回転軸側通路と前記軸受側通路とが連通されない状態とされ、前記アクチュエータが作動されて前記回転軸が軸方向における連通開始位置に移動されると、前記回転軸の前記第１角度範囲において、前記回転軸側通路と前記軸受側通路とが連通可能な状態とされ、前記回転軸の前記連通開始位置からの軸方向への移動量が増加するのに応じて、前記回転軸側通路と前記軸受側通路との連通期間が長くなるように前記第２角度範囲に対する前記第１角度範囲の比率が大きくされる。

第２発明によれば、アクチュエータによる回転軸の移動により、回転軸側通路と軸受側通路との連通状態を、両者が連通されない状態から両者が連通され、且つ連通期間が回転軸の移動に応じて増加する状態を実現することができる。

第３発明は、上記第１又は第２発明において、前記回転軸側通路は、前記回転軸の外周面の一部を窪ませて形成された溝である回転軸側溝を備える。そして、該回転軸側溝は、前記回転軸の周方向及び軸方向に広がりを持って形成され、且つ前記回転軸側溝は、前記軸方向の両端部における周方向寸法が互いに異なる大きさとされ、しかも前記回転軸側溝の周方向寸法が前記両端部の一方側から他方側に向けて漸次大きくされている。一方、前記軸受側通路は、前記軸受の内周面で前記回転軸外周面の前記回転軸側溝に対向して開口する一対の通路を備える。そして、前記一対の通路の開口は、オイルを噴射する際の最低噴射期間に対応する回転角度だけ互いに離間して配置されている。また、前記一対の通路の一方は、前記オイルポンプに連通され、他方は、前記噴射ノズルに連通されている。

第３発明によれば、回転軸側通路を成す回転軸側溝の形状と軸受側通路を成す一対の通路の開口位置の設定により、回転軸側通路と軸受側通路との連通状態を、両者が連通されない状態から両者が連通され、且つ連通期間が回転軸の移動に応じて増加する状態までを、簡単な構成で実現することができる。

第４発明は、上記第１又は第２発明において、前記回転軸側通路は、前記回転軸の外周面上の２箇所間で貫通し、その２箇所は前記回転軸の回転方向で互いにずれた位置とされた貫通孔を備える。一方、前記軸受側通路は、前記軸受の内周面で前記回転軸外周面における前記貫通孔に対向して開口する一対の通路と、前記一対の通路に対応する位置で、互いに独立して、前記軸受の内周面の一部を窪ませて形成された溝である一対の軸受側溝とを備える。そして、前記各軸受側溝は、前記回転軸の周方向及び軸方向に広がりを持って形成され、且つ前記各軸受側溝は、前記軸方向の両端部における周方向寸法が互いに異なる大きさとされ、しかも前記軸受側溝の周方向寸法が前記両端部の一方側から他方側に向けて漸次大きくされている。また、前記一対の通路の一方は、前記オイルポンプに連通され、他方は、前記噴射ノズルに連通されている。

第４発明において、回転軸側通路を成す貫通孔は、回転軸の軸芯に交差して配置され、軸芯を通り、回転軸を貫通する貫通孔により構成することができる。但し、貫通孔は、回転軸の軸芯を通らずに回転軸の内部を延びるものとされてもよい。また、貫通孔は、直線状に形成されても、湾曲、又は屈曲形成されてもよい。

第４発明によれば、軸受側通路に形成される軸受側溝を一対の通路に対応して一対備え、各軸受側溝に対向する位置で、回転軸に形成された貫通孔が回転されるため、噴射ノズルからオイルを間欠的に噴射する期間を、回転軸の１回転当り２回とすることができる。また、回転軸側通路は回転軸を貫通する貫通孔によって形成されているため、回転軸側通路が回転軸の外周面に形成されるものに比べて回転軸の強度低下を抑制することができる。なぜなら、回転軸にかかる曲げ応力は、回転軸外周面に溝が形成されていると、そこに集中することが考えられる。第４発明では、軸受側溝は軸受側通路に形成され、回転軸の外周面には形成されないため、係る応力集中は回避することができる。

第５発明は、上記第１又は第２発明において、前記回転軸は、その軸芯に沿って設けられ、軸方向には前記アクチュエータによって移動可能とされ、周方向には前記軸受と共に非回転とされた固定軸と、該固定軸の外周上で、軸方向には前記アクチュエータによって移動されず、周方向には前記軸受及び前記固定軸に対して回転自在とされた環状部とを備える。前記回転軸側通路は、前記環状部の回転中心に交差して配置され、回転中心側から外周側に向けて複数方向に延びて前記環状部を貫通する複数の貫通孔と、前記固定軸の外周面で前記複数の貫通孔に対向して形成され、前記固定軸の外周面を窪ませて形成された溝である第１溝とを備える。前記第１溝は、前記固定軸の周方向及び軸方向に広がりを持って形成され、且つ前記第１溝は、前記軸方向の両端部における周方向寸法が互いに異なる大きさとされ、しかも前記第１溝の周方向寸法が前記両端部の一方側から他方側に向けて漸次大きくされている。一方、前記軸受側通路は、前記軸受の内周面で前記環状部外周面の前記複数の貫通孔に対向して開口する一対の通路と、前記一対の通路に対応する位置で、互いに独立して、前記軸受の内周面の一部を窪ませて形成された溝である一対の第２溝とを備える。前記各貫通孔の周方向での配置、及び前記各第２溝の周方向の長さは、前記環状部の回転角度の前記第１角度範囲において、前記貫通孔を介して前記第１溝と前記第２溝とを連通させるように設定されている。また、前記一対の通路の一方は、前記オイルポンプに連通され、他方は、前記噴射ノズルに連通されている。

第５発明において、複数の貫通孔は、２つでも、３つでも、それ以上でもよい。また、複数の貫通孔は、環状部上で周方向に互いに均等配置されていても均等配置されてなくてもよい。

第５発明によれば、所定部位の冷却又は潤滑を、その必要性に応じて行うため、アクチュエータにより回転軸を軸方向に移動させるが、この移動を回転軸の軸芯に沿って備えられた固定軸に対して行うことができる。そのため、アクチュエータと固定軸との結合構造は相対回転可能にする必要がなく、構成を簡略化することができる。また、回転軸として軸芯周りに回転される環状部は、アクチュエータによって軸方向には移動されないため、エンジン作動に同期して回転する回転部材と兼ねることができる。例えば、回転軸をエンジンのバランスシャフトとして兼用することができる。

第６発明は、上記第１ないし第５発明のいずれかにおいて、前記アクチュエータは、エンジン負荷とエンジン回転数とに基づいてピストンの冷却の必要性を判定し、エンジン負荷が大きく、且つエンジン回転数が高いほど冷却の必要性は高くされ、エンジン負荷が小さく、且つエンジン回転数が低いほど冷却の必要性は低くされる。また、前記噴射ノズルは、ピストンの冷却用通路に向けてオイルを噴射するものである。

エンジン負荷が小さく、エンジン回転数が低い間は、ピストンの冷却の必要性は小さい。一方、エンジン負荷が大きく、エンジン回転数が高くなると、ピストンの冷却の必要性は大きくなる。第６発明によれば、エンジン負荷とエンジン回転数とに基づいて冷却の必要性を判定してアクチュエータを作動する。従って、エンジン負荷が小さく、エンジン回転数が低い間は、オイルの噴射は行われないか、少なくされる。一方、エンジン負荷が大きく、エンジン回転数が高くなると、オイルの噴射量は多くされる。そのため、ピストンの冷却が必要性に応じて行われつつ、無駄なエネルギの消費は排除することができる。

本発明の第１実施形態の概略構成図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線断面矢視図である。 図２と同様の図であり、アクチュエータが回転軸を移動させた状態を示す。 上記第１実施形態におけるアクチュエータと回転軸との結合部の断面拡大図である。 上記第１実施形態における回転軸の部分拡大斜視図である。 図２のＶＩ−ＶＩ線断面矢視拡大図である。 図６と同様の断面図であり、図６の変形例を示す。 上記第１実施形態における作動回路の詳細内容を示すフローチャートである。 上記第１実施形態における冷却用オイルの量を求めるマップの内容を示す図である。 上記第１実施形態における同期開閉弁の作動を説明するマトリックス図である。 本発明の第２実施形態における回転軸側通路及び軸受側通路の概略構成を示すと同時に、同期開閉弁の作動を説明するマトリックス図である。 本発明の第３実施形態における回転軸側通路及び軸受側通路の概略構成を示すと同時に、同期開閉弁の作動を説明するマトリックス図である。

図１は、本発明の第１実施形態を示す。第１実施形態は、ディーゼルエンジンのピストン冷却装置に本発明を適用した例を示す。

図１のように、ディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）１は、シリンダ１１内でピストン１２が往復運動され、そのピストン１２の往復運動をコンロッド１２５を介してクランク機構１４に伝達し、クランク機構１４によりクランクシャフト１３の回転運動に変換している。ピストン１２には、その頂面にキャビティ１２１が形成され、そのキャビティ１２１の周りを冷却するように環状冷却路（本発明における冷却用通路に相当）１２２がキャビティ１２１を取り囲んで形成されている。環状冷却路１２２には、下方に向けてオイル流入路１２３とオイル流出路１２４が形成され、オイル流入路１２３とオイル流出路１２４は、環状冷却路１２２に繋がる位置で、互いに離間して配置されている。

シリンダ１１の下方で、オイル流入路１２３に対向する位置には、オイルを噴射する噴射ノズル３が設けられている。噴射ノズル３は、オイル流入路１２３に向けてオイルを噴射するように構成され、噴射ノズル３から噴射されたオイルは、オイル流入路１２３から環状冷却路１２２内に供給され、オイル流出路１２４から流出される。その間に、オイルは、ピストン１２のキャビティ１２１周りを冷却する。なお、環状冷却路１２２は、本発明における所定部位に相当する。

噴射ノズル３は、オイル通路３１を介してオイルポンプ２に接続され、オイル通路３１には、エンジン作動、即ち、ピストンの上下動に同期して間欠的に開閉される同期開閉弁４が介挿されている。従って、噴射ノズル３は、同期開閉弁４の開閉に応じて間欠的にオイルポンプ２からのオイルをオイル流入路１２３に向けて噴射する。

同期開閉弁４は、アクチュエータ４３によって作動されて、間欠的にオイルを供給するか供給を停止するように切り換えられている。しかも、間欠的にオイルを供給する期間の長さもアクチュエータ４３の作動により変更可能とされている。アクチュエータ４３は、ステップモータ４３０及び作動回路４３５を備えて成り、作動回路４３５からの指令に基づいてステップモータ４３０は作動される。作動回路４３５は、エンジン制御回路１５中に設けられている。作動回路４３５の構成及び作動については後述する。

図２は、同期開閉弁４の構成を示している。同期開閉弁４は、エンジン１のクランクシャフト１３によって同一回転数で回転される回転軸４１と、回転軸４１を回転自在に支持する軸受４２とを備えて構成されている。軸受４２は、エンジン１の各気筒に対応して、シリンダブロック（図示省略）に固定して設けられ、ここでは、エンジン１が４気筒であるため、軸受４２も４個とされている。回転軸４１は、軸受４２に対して軸方向にも移動自在に構成されており、アクチュエータ４３のステップモータ４３０により移動可能とされている。そのため、回転軸４１の端部にはステップモータ４３０の出力ロッド４３１が結合されており、ステップモータ４３０により出力ロッド４３１が回転軸４１の軸方向に移動されると、出力ロッド４３１により回転軸４１が軸方向に移動される。図３は、出力ロッド４３１により回転軸４１が矢印で示すように図にて左方向に移動された様子を示している。

図４は、出力ロッド４３１と回転軸４１との結合構造を示す。出力ロッド４３１の回転軸４１側端部には、先端が拡径されたフランジ部４３２が形成されており、回転軸４１の出力ロッド４３１側端部には、フランジ部４３２を受け入れる空洞４１３が形成されている。回転軸４１の空洞４１３内に出力ロッド４３１のフランジ部４３２を嵌合させて、両者間にベアリング４３３、４３４を介挿して、出力ロッド４３１と回転軸４１とは結合されている。ベアリング４３３は、フランジ部４３２の先端側面と空洞４１３の奥側面との間に介挿され、ベアリング４３４は、フランジ部４３２のステップモータ４３０側面と空洞４１３の端部側面との間に介挿されている。それにより、回転軸４１は、その回転を阻害されることなく、出力ロッド４３１により軸方向に移動可能とされている。

図５は、回転軸４１の各軸受４２に対応する位置の外周面に形成された回転軸側通路４１０を示している。回転軸側通路４１０は、回転軸４１の外周面の一部を窪ませて形成された溝である回転軸側溝４１１を備える。回転軸側溝４１１は、回転軸４１の周方向及び軸方向に広がりを持って形成されている。即ち、回転軸側溝４１１は、軸方向の両端部４１１ａ、４１１ｂにおける周方向寸法が互いに異なる大きさとされており、周方向寸法が両端部の一方側４１１ａから他方側４１１ｂに向けて漸次大きくされている。そのため、回転軸側溝４１１は、回転軸４１の外周面上に概ね台形形状に形成されている。ここで、回転軸側溝４１１は、図６のように、その輪郭部を外周面から回転軸芯に向けて直角に彫り込んだ形状とされている。しかし、図７のように、回転軸側溝４１１を、回転軸４１の軸芯に対して中心をオフセットした円弧形状によって形成し、回転軸側溝４１１の輪郭部を外周面に対して傾斜面によって形成してもよい。回転軸側溝４１１の形状を、図７のようにした場合は、図６のようにした場合に比べて、回転軸側溝４１１の機械加工を容易にすることができる。

一方、図１に示すように、各軸受４２の内周面には、回転軸４１の回転軸側溝４１１に対向して軸受側通路４２０が形成されている。軸受側通路４２０は、一対の通路４２１、４２２により構成され、各通路４２１、４２２は、各軸受４２の内周面上に開口しており、回転軸４１が回転するとき回転軸側溝４１１と連通するように構成されている。各通路４２１、４２２の各軸受４２内周面上の開口は、噴射ノズル３からオイルを噴射する際の最低噴射期間に対応する回転角度だけ、互いに離間して配置されている。そして、一対の通路の一方４２１は、オイル通路３１を介してオイルポンプ２に連通され、一対の通路の他方４２２は、オイル通路３１を介して噴射ノズル３に連通されている。

図８は、作動回路４３５の具体例を示している。この場合、作動回路４３５は、エンジン制御回路１５内のマイクロコンピュータ（図示省略）のプログラムを実行することにより、その機能を実現するように構成されている。なお、マイクロコンピュータは、そのプログラムの実行によりエンジン１の燃料噴射等の制御を行うものとされている。

作動回路４３５を成すオイル噴射量決定ルーチンが実行されると、ステップＳ１において、エンジン回転数が取り込まれる。また、ステップＳ２では、エンジン１の燃料噴射量に相当するエンジン負荷が算出される。更に、次のステップＳ３では、噴射ノズル３から噴射するための冷却用オイルの量が算出（本発明における冷却の必要性を判定することに相当）される。係る算出は、図９に示すマップに基づいて行われる。即ち、ステップＳ１にて取り込まれたエンジン回転数とステップＳ２にて算出されたエンジン負荷とからオイル量が求められる。オイル量は、エンジン回転数が高く、エンジン負荷が大きいほど多くなるように設定されている。図９では、オイル量が「多」、「中」、「少」の３つの特性を代表的に示したが、更に細分化して多数の特性データをマップとして設定してもよい。なお、オイル量を求めるためのマップとしては、この他のパラメータを用いたものとすることもできる。また、演算式により求めることもできる。この場合のエンジン回転数及びエンジン負荷が、本発明におけるエンジンの運転状態を表している。

このようにステップＳ３において冷却用オイル量が算出されると、ステップＳ４では、アクチュエータ４３の位置を指令する。即ち、算出されたオイル量に応じてアクチュエータ４３におけるステップモータ４３０の駆動ステップ数を指令する。従って、ステップモータ４３０は、駆動ステップ数に応じて回転され、回転軸４１の軸方向位置が定められる。即ち、ステップＳ３において算出されたオイル量が少ない場合は、アクチュエータ４３による回転軸４１の移動量は少なく、噴射ノズル３から噴射されるオイル量は少なくされる。一方、ステップＳ３において算出されたオイル量が多い場合は、アクチュエータ４３による回転軸４１の移動量は多くされ、噴射ノズル３から噴射されるオイル量は多くされる。

図１０は、同期開閉弁４における回転軸４１の回転角度と、噴射ノズル３によるオイル噴射状態とによるマトリックス図で、各状態における同期開閉弁４の開閉の様子を示している。ここで、「オイル噴射停止」の状態は、アクチュエータ４３が作動されず、回転軸４１の回転軸側溝４１１の周方向長さが最も短い位置に軸受側通路４２０を構成する一対の通路４２１、４２２の開口が対向した初期状態を示している。そのため、回転軸４１の回転中、回転軸側溝４１１を通じて一対の通路４２１、４２２が連通されることはなく、回転軸４１の回転角が０度でも１８０度でも噴射ノズル３からオイルは噴射されない。

一方、図１０の「オイル間欠噴射」の状態は、図３のようにアクチュエータ４３の作動により回転軸４１が軸方向に所定量移動されて、噴射ノズル３からオイルが間欠的に噴射されるように切り換わった状態を示している。このとき、回転軸４１の回転軸側溝４１１の周方向長さが長い位置に一対の通路４２１、４２２の開口が対向している。そのため、回転軸４１の回転中、回転軸側溝４１１を通じて一対の通路４２１、４２２が連通され、回転軸４１の回転角が０度付近を通過する際に噴射ノズル３からオイルが噴射される。しかし、回転軸４１の回転角が０度付近以外では、「回転角１８０度」で示すように回転軸側溝４１１を通じて一対の通路４２１、４２２が連通されず、噴射ノズル３からオイルは噴射されない。従って、噴射ノズル３からオイルは間欠的に噴射されることになる。そして、アクチュエータ４３による回転軸４１の移動量に応じて、回転軸側溝４１１により一対の通路４２１、４２２が連通される期間が変更されるため、オイル噴射期間が変更される。

換言すれば、アクチュエータ４３により回転軸４１が移動され始めて、その移動量が増大すると、次第に一対の通路４２１、４２２が回転軸側溝４１１の周方向長さの長い領域に対向するようになる。そして、回転軸側溝４１１が一対の通路４２１、４２２の各回転軸側開口部に同時に対向する状態になると、一対の通路４２１、４２２が回転軸側溝４１１により連通される。その結果、回転軸４１の回転角が０度付近を通過する毎に間欠的に噴射ノズル３からオイルが噴射される。アクチュエータ４３による回転軸４１の移動開始後、初めて噴射ノズル３からオイルが噴射される回転軸４１の軸方向位置が連通開始位置である。この連通開始位置では、回転軸側溝４１１による一対の通路４２１、４２２の連通期間が最短期間となる。その後、アクチュエータ４３による回転軸４１の移動が継続して、一対の通路４２１、４２２の各回転軸側開口部に同時に対向する回転軸側溝４１１の周方向長さが長くなることで連通期間が長くなる。アクチュエータ４３により回転軸４１が最大限引き寄せられて移動されたとき、一対の通路４２１、４２２は回転軸側溝４１１の端部の他方側４１１bに最も接近した位置となり、オイルの噴射期間は最大とされる。ここで、回転軸側溝４１１により一対の通路４２１、４２２が連通される期間は、本発明における第１角度範囲に相当し、回転軸側溝４１１により一対の通路４２１、４２２が連通されない期間は、本発明における第２角度範囲に相当する。即ち、第１角度範囲は、アクチュエータ４３による回転軸４１の移動量に応じて変更される。

従って、図９のマップに示すように、エンジン回転数とエンジン負荷との関係に基づいて決まるピストン１２の冷却の必要性に応じて噴射ノズル３から間欠的にオイルの噴射が行われる。また、オイル噴射の必要性がないときには、オイル噴射は停止される。従って、オイルは必要量だけ噴射され、必要以上には噴射されず、オイルの無駄な消費が防止される。

また、オイルの噴射の制御は、同期開閉弁４のみで行うことができ、オイル噴射において通常用いられるチェック弁、電磁弁などを不要とすることができる。しかも、同期開閉弁４の作動は、一本の回転軸４１と一つのアクチュエータ４３によって行うことができ、構成を簡素化することができる。

図１１は、本発明の第２実施形態を示す。第２実施形態が第１実施形態に対して特徴とする点は、回転軸４１が１回転する間に噴射ノズル３からのオイル噴射回数を１回から２回に増やした点である。また、噴射ノズル３からのオイルの供給先をピストン１２ではなく、カムシャフト（図示省略）とした点である。その他の点は両者同一であり、再度の説明は省略する。

図１１は、図１０と同様に、同期開閉弁４における回転軸４１の回転角度と、噴射ノズル３によるオイル噴射状態とによるマトリックス図で、各状態における同期開閉弁４の開閉の様子を示す図である。また、同時に、同期開閉弁４の回転軸側通路４１０及び軸受側通路４２０の構造も示している。

回転軸側通路４１０は貫通孔４１２によって構成され、この貫通孔４１２は、回転軸４１の軸芯に交差して配置され、且つ、軸芯を通り、回転軸４１を貫通して構成されている。また、軸受側通路４２０は、一対の通路４２３、４２４と一対の溝である軸受側溝４２５、４２６とを備えて構成されている。一対の通路４２３、４２４は、軸受４２の内周面で回転軸４１外周面における貫通孔４１２に対向して開口されている。また、一対の軸受側溝４２５、４２６は、一対の通路４２３、４２４に対応する位置で、軸受４２の内周面の一部を窪ませて形成されている。各軸受側溝４２５、４２６は、第１実施形態における回転軸４１の回転軸側溝４１１と同様、回転軸４１の周方向及び軸方向に沿って広がりを持って、互いに独立して形成されている。即ち、各軸受側溝４２５、４２６は、軸受４２の内周面上に概ね台形形状に形成されている。また、各軸受側溝４２５、４２６は、それらの間に貫通孔４１２が位置したとき、共に貫通孔４１２から離間した位置となるように配置されている。そして、一対の通路の一方４２３は、オイル通路３１を介してオイルポンプ２に連通され、一対の通路の他方４２４は、オイル通路３１を介して噴射ノズル３に連通されている。なお、貫通孔４１２は、回転軸４１の軸芯を通らずに回転軸４１の内部を延びるものとされてもよい。また、貫通孔４１２は、直線状に形成されず、湾曲、又は屈曲形成されてもよい。

図１１において、「オイル噴射停止」の状態は、アクチュエータ４３が作動されず、回転軸４１の貫通孔４１２の開口位置に、一対の軸受側溝４２５、４２６の周方向長さが最も短い位置が対向した初期状態を示している。そのため、回転軸４１の回転中、貫通孔４１２を通じて一対の軸受側溝４２５、４２６が連通されることはなく、回転軸４１の回転角が０度、４５度、２２５度のいずれでも噴射ノズル３からオイルは噴射されない。

一方、図１１の「オイル間欠噴射」の状態は、図３のようにアクチュエータ４３の作動により回転軸４１が軸方向に所定量移動されて、噴射ノズル３からオイルが間欠的に噴射されるように切り換わった状態を示している。このとき、回転軸４１の貫通孔４１２の開口位置に、一対の軸受側溝４２５、４２６の周方向長さが長い位置に対向している。そのため、回転軸４１の回転中、貫通孔４１２を通じて一対の軸受側溝４２５、４２６が連通され、回転軸４１の回転角が０度付近など、４５度及び２２５度付近を除く位置において、噴射ノズル３からオイルが噴射される。なお、回転軸４１の回転角が９０度及び２７０度付近でも、貫通孔４１２の位置が破線で示す位置となってオイルは噴射される。しかし、回転軸４１の回転角が４５度及び２２５度付近では、「回転角４５度、２２５度」で示すように貫通孔４１２を通じて一対の軸受側溝４２５、４２６が連通されず、噴射ノズル３からオイルは噴射されない。従って、噴射ノズル３からのオイルは、回転軸４１の回転角が４５度及び２２５度付近を除く各位置を通過する際に１回ずつ、回転軸４１の１回転当り２回間欠的に噴射されることになる。そして、アクチュエータ４３による回転軸４１の移動量に応じて、貫通孔４１２を通じて一対の軸受側溝４２５、４２６が連通される期間が変更されるため、オイル噴射期間が変更される。なお、アクチュエータ４３により回転軸４１が移動され始めてから、貫通孔４１２を通じて一対の軸受側溝４２５、４２６が連通開始される連通開始位置は、次の位置である。即ち、貫通孔４１２が図１１にて仮想線で示すように左右方向に向く位置（回転軸４１の回転角が１３５度及び３１５度の位置）で、貫通孔４１２が軸受側溝４２５に対して連通終了直前となり、貫通孔４１２が軸受側溝４２６に対して連通開始直後となるように、一対の軸受側溝４２５、４２６の周方向長さが設定される位置である。ここで、貫通孔４１２を通じて一対の軸受側溝４２５、４２６が連通される期間は、本発明における第１角度範囲に相当し、貫通孔４１２を通じて一対の軸受側溝４２５、４２６が連通されない期間は、本発明における第２角度範囲に相当する。第２実施形態の場合、第１角度範囲及び第２角度範囲は、回転軸４１の全回転角度範囲内に２箇所ずつある。

第２実施形態によれば、噴射ノズル３からオイルを間欠的に噴射する期間を、回転軸４１の１回転当り２回として、クランクシャフトの潤滑及び冷却を効果的に行うことができる。また、第１実施形態のように、回転軸側通路４１０が回転軸４１の外周面に形成されるものに比べて回転軸４１の強度低下を抑制することができる。なぜなら、回転軸側通路４１０を、回転軸４１の外周面に形成される溝ではなく、回転軸４１を貫通する貫通孔４１２としたため、回転軸４１にかかる曲げ応力が回転軸４１の溝部分に集中する現象を回避することができる。

図１２は、本発明の第３実施形態を示す。第３実施形態が第２実施形態に対して特徴とする点は、回転軸４１を二重構造として、回転軸４１の外周側のみを周方向に回転させ、回転軸４１の軸芯部分のみを軸方向に移動させるようにした点である。また、回転軸４１が１回転する間に噴射ノズル３からのオイル噴射回数を２回から３回に増やした点である。その他の点は両者同一であり、再度の説明は省略する。

図１２は、図１０と同様に、同期開閉弁４における回転軸４１の回転角度と、噴射ノズル３によるオイル噴射状態とによるマトリックス図で、各状態における同期開閉弁４の開閉の様子を示す図である。また、同時に、同期開閉弁４の回転軸側通路４１０及び軸受側通路４２０の構造も示している。

ここでは、回転軸４１が二重構造とされており、回転軸４１の軸芯側は固定軸４１４とされ、回転軸４１の外周側は環状部４１５とされている。固定軸４１４は、軸方向にはアクチュエータ４３によって移動可能とされ、周方向には軸受４２と共に非回転とされている。また、環状部４１５は、固定軸４１４の外周上で、軸方向にはアクチュエータ４３によって移動されず、周方向には軸受４２及び固定軸４１４に対して回転自在とされている。そして、回転軸側通路４１０は、環状部４１５を貫通して形成された３つの貫通孔４１６と、固定軸４１４の外周面に形成された第１溝４１７とを備えている。３つの貫通孔４１６は、環状部４１５の回転中心に交差して、回転中心側から外周側に向けて３方向に均等間隔で放射状に延びて形成されている。また、第１溝４１７は、固定軸４１４の外周面で３つの貫通孔４１６に対向して、固定軸４１４の外周面を窪ませて形成されている。第１溝４１７は、第１実施形態における回転軸４１の回転軸側溝４１１と同様、固定軸４１４の周方向及び軸方向に広がりを持って形成されている。即ち、第１溝４１７は、固定軸４１４の外周面上に概ね台形形状に形成されている。

また、軸受側通路４２０は、一対の通路４２３、４２４と、軸受４２の内周面に形成された一対の第２溝４２７、４２８とを備えている。一対の通路４２３、４２４は、軸受４２の内周面で環状部４１５外周面の３つの貫通孔４１６に対向して開口している。また、一対の第２溝４２７、４２８は、一対の通路４２３、４２４に対応する位置で、互いに独立して、軸受４２の内周面の一部を窪ませて形成されている。各第２溝４２７、４２８は、環状部４１５の回転中、３つの貫通孔４１６のうちの１つと必ず連通されるように周方向の寸法が設定されている。また、一対の通路の一方４２３は、オイルポンプ２に連通され、他方４２４は、噴射ノズル３に連通されている。

図１２において、「オイル噴射停止」の状態は、アクチュエータ４３が作動されず、環状部４１５の貫通孔４１６の開口が、固定軸４１４の第１溝４１７の周方向長さが最も短い位置に対向した初期状態を示している。そのため、環状部４１５の回転中、貫通孔４１６を通じて第１溝４１７が一対の第２溝４２７、４２８に連通されることはなく、回転軸４１の回転角に係わらず噴射ノズル３からオイルは噴射されない。

一方、図１２の「オイル間欠噴射」の状態は、図３のようにアクチュエータ４３の作動により固定軸４１４が軸方向に所定量移動されて、噴射ノズル３からオイルが間欠的に噴射されるように切り換わった状態を示している。このとき、環状部４１５の貫通孔４１６の開口は、固定軸４１４の第１溝４１７の周方向長さが長い位置に対向している。そのため、環状部４１５の回転中、「回転角３０度、１５０度、２７０度」で示すように貫通孔４１６を通じて第１溝４１７が一対の第２溝４２７、４２８に連通され、回転軸４１の回転角が０度、１２０度及び２４０度付近を除く位置を通過する際に噴射ノズル３からオイルが噴射される。しかし、「回転角０度、１２０度、２４０度」で示すように回転軸４１の回転角が０度、１２０度及び２４０度付近では、貫通孔４１６を通じて第１溝４１７が一対の第２溝４２７、４２８に連通されず、噴射ノズル３からオイルは噴射されない。従って、噴射ノズル３からのオイルは、回転軸４１の回転角が０度、１２０度及び２４０度付近を除く各位置を通過する際に１回ずつ、回転軸４１の１回転当り３回間欠的に噴射されることになる。そして、アクチュエータ４３による回転軸４１の移動量に応じて、貫通孔４１６を通じて第１溝４１７と一対の第２溝４２７、４２８とが連通される期間が変更されるため、オイル噴射期間が変更される。なお、アクチュエータ４３により固定軸４１４が移動され始めてから、貫通孔４１６を介して第１溝４１７と各第２溝４２７、４２８とが連通開始される連通開始位置は、貫通孔４１６が対向する第１溝４１７の周方向長さが各貫通孔４１６間の周方向距離と等しくなる位置である。ここで、貫通孔４１６を通じて第１溝４１７と一対の第２溝４２７、４２８とが連通される期間は、本発明における第１角度範囲に相当し、貫通孔４１６を通じて第１溝４１７と一対の第２溝４２７、４２８が連通されない期間は、本発明における第２角度範囲に相当する。第３実施形態の場合、第１角度範囲及び第２角度範囲は、回転軸４１の全回転角度範囲内に３箇所ずつある。

第３実施形態によれば、アクチュエータ４３による回転軸４１の軸方向への移動は、回転軸４１の軸芯に沿って備えられた固定軸４１４に対して行うことができる。そのため、アクチュエータ４３の出力ロッド４３１と固定軸４１４との結合構造は、第１、２実施形態の回転軸４１の場合のように、相対回転可能にする必要がなく、構成を簡略化することができる。また、回転軸４１として軸芯周りに回転される環状部４１５は、軸方向には移動されないため、エンジン作動に同期して回転する回転部材と兼ねることができる。例えば、回転軸４１をエンジンのバランスシャフトとして兼用することができる。

第３実施形態では、環状部４１５の貫通孔４１６を３つとして噴射ノズル３からのオイル噴射回数を回転軸４１の１回転当り３回としたが、貫通孔４１６を２つとしてオイル噴射回数を回転軸４１の１回転当り２回とすることもできる。その場合、各貫通孔４１６の周方向での配置、及び各第２溝４２７、４２８の周方向の長さは、希望する角度範囲において、貫通孔４１６を介して第１溝４１７と各第２溝４２７、４２８とを連通させるように設定される。

以上、特定の実施形態について説明したが、本発明は、それらの外観、構成に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。例えば、上記実施形態では、ディーゼルエンジンに本発明を適用したが、ガソリンエンジン等にも適用可能である。また、上記実施形態では、エンジンは４気筒とされたが、気筒数は限定されない。更に、上記実施形態では、回転軸４１は、クランクシャフトと同一回転数で回転されるものとしたが、同一回転数に限定されない。

１ エンジン（ディーゼルエンジン）
１１ シリンダ
１２ ピストン
１２１ キャビティ
１２２ 環状冷却路（冷却用通路）
１２３ オイル流入路
１２４ オイル流出路
１２５ コンロッド
１３ クランクシャフト
１４ クランク機構
１５ エンジン制御回路
２ オイルポンプ
３ 噴射ノズル
３１ オイル通路
４ 同期開閉弁
４１ 回転軸
４１０ 回転軸側通路
４１１ 回転軸側溝
４１１ａ 一方側
４１１ｂ 他方側
４１２ 貫通孔
４１３ 空洞
４１４ 固定軸
４１５ 環状部
４１６ 貫通孔
４１７ 第１溝
４２ 軸受
４２０ 軸受側通路
４２１、４２２、４２３、４２４ 一対の通路
４２５、４２６ 一対の軸受側溝
４２７、４２８ 一対の第２溝
４３ アクチュエータ
４３０ ステップモータ
４３１ 出力ロッド
４３２ フランジ部
４３３、４３４ ベアリング
４３５ 作動回路

Claims (6)

1. エンジンの所定部位にオイルを供給する噴射ノズルと、
   前記噴射ノズルにオイル通路を介してオイルを供給するオイルポンプと、
   前記オイル通路に介挿され、エンジン作動に同期して開閉される同期開閉弁とを備えるエンジンのオイル供給装置であって、
   前記同期開閉弁は、
   エンジン作動に同期して回転する回転軸と、
   前記回転軸を回転自在に支持する軸受と、
   前記回転軸に形成され、前記オイルの通路を成す回転軸側通路と、
   前記軸受に形成され、前記オイルの通路を成す軸受側通路と、
   エンジンの運転状態に基づいて、前記所定部位の前記オイルによる冷却又は潤滑の必要性を判定し、冷却又は潤滑の必要性に応じて前記回転軸を軸方向に移動させるアクチュエータとを備え、
   前記回転軸側通路及び前記軸受側通路は、前記回転軸の全回転角度範囲の一部である第１角度範囲において互いに連通して前記オイル通路の一部を成し、前記回転軸の全回転角度範囲の第１角度範囲を除く第２角度範囲においては連通されず、
   前記回転軸側通路又は前記軸受側通路は、前記回転軸の前記アクチュエータによる軸方向への移動に応じて前記第１角度範囲及び前記第２角度範囲間の比率を変更するように形成されているエンジンのオイル供給装置。
2. 請求項１において、
   前記アクチュエータが作動される前の初期状態においては、前記回転軸の回転に係わらず、前記回転軸側通路と前記軸受側通路とが連通されない状態とされ、前記アクチュエータが作動されて前記回転軸が軸方向における連通開始位置に移動されると、前記回転軸の前記第１角度範囲において、前記回転軸側通路と前記軸受側通路とが連通可能な状態とされ、前記回転軸の前記連通開始位置からの軸方向への移動量が増加するのに応じて、前記回転軸側通路と前記軸受側通路との連通期間が長くなるように前記第２角度範囲に対する前記第１角度範囲の比率が大きくされるエンジンのオイル供給装置。
3. 請求項１又は２において、
   前記回転軸側通路は、前記回転軸の外周面の一部を窪ませて形成された溝である回転軸側溝を備え、
   該回転軸側溝は、前記回転軸の周方向及び軸方向に広がりを持って形成され、
   且つ前記回転軸側溝は、前記軸方向の両端部における周方向寸法が互いに異なる大きさとされ、しかも前記回転軸側溝の周方向寸法が前記両端部の一方側から他方側に向けて漸次大きくされており、
   前記軸受側通路は、前記軸受の内周面で前記回転軸外周面の前記回転軸側溝に対向して開口する一対の通路を備え、
   前記一対の通路の開口は、オイルを噴射する際の最低噴射期間に対応する回転角度だけ互いに離間して配置されており、
   前記一対の通路の一方は、前記オイルポンプに連通され、他方は、前記噴射ノズルに連通されているエンジンのオイル供給装置。
4. 請求項１又は２において、
   前記回転軸側通路は、前記回転軸の外周面上の２箇所間で貫通し、その２箇所は前記回転軸の回転方向で互いにずれた位置とされた貫通孔を備え、
   前記軸受側通路は、前記軸受の内周面で前記回転軸外周面における前記貫通孔に対向して開口する一対の通路と、
   前記一対の通路に対応する位置で、互いに独立して、前記軸受の内周面の一部を窪ませて形成された溝である一対の軸受側溝とを備え、
   前記各軸受側溝は、前記回転軸の周方向及び軸方向に広がりを持って形成され、
   且つ前記各軸受側溝は、前記軸方向の両端部における周方向寸法が互いに異なる大きさとされ、しかも前記軸受側溝の周方向寸法が前記両端部の一方側から他方側に向けて漸次大きくされており、
   前記一対の通路の一方は、前記オイルポンプに連通され、他方は、前記噴射ノズルに連通されているエンジンのオイル供給装置。
5. 請求項１又は２において、
   前記回転軸は、
   その軸芯に沿って設けられ、軸方向には前記アクチュエータによって移動可能とされ、周方向には前記軸受と共に非回転とされた固定軸と、
   該固定軸の外周上で、軸方向には前記アクチュエータによって移動されず、周方向には前記軸受及び前記固定軸に対して回転自在とされた環状部とを備え、
   前記回転軸側通路は、
   前記環状部の回転中心に交差して配置され、回転中心側から外周側に向けて複数方向に延びて前記環状部を貫通する複数の貫通孔と、
   前記固定軸の外周面で前記複数の貫通孔に対向して形成され、前記固定軸の外周面を窪ませて形成された溝である第１溝とを備え、
   前記第１溝は、前記固定軸の周方向及び軸方向に広がりを持って形成され、
   且つ前記第１溝は、前記軸方向の両端部における周方向寸法が互いに異なる大きさとされ、しかも前記第１溝の周方向寸法が前記両端部の一方側から他方側に向けて漸次大きくされており、
   前記軸受側通路は、
   前記軸受の内周面で前記環状部外周面の前記複数の貫通孔に対向して開口する一対の通路と、
   前記一対の通路に対応する位置で、互いに独立して、前記軸受の内周面の一部を窪ませて形成された溝である一対の第２溝とを備え、
   前記各貫通孔の周方向での配置、及び前記各第２溝の周方向の長さは、前記環状部の回転角度の前記第１角度範囲において、前記貫通孔を介して前記第１溝と前記各第２溝とを連通させるように設定されており、
   前記一対の通路の一方は、前記オイルポンプに連通され、他方は、前記噴射ノズルに連通されているエンジンのオイル供給装置。
6. 請求項１〜５のいずれかにおいて、
   前記アクチュエータは、エンジン負荷とエンジン回転数とに基づいてピストンの冷却の必要性を判定し、エンジン負荷が大きく、且つエンジン回転数が高いほど冷却の必要性が高いと判定し、エンジン負荷が小さく、且つエンジン回転数が低いほど冷却の必要性が低いと判定し、
   前記噴射ノズルは、ピストンの冷却用通路に向けてオイルを噴射するものであるエンジンのオイル供給装置。
   

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