JP6798191B2 - 潤滑油供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、過給機に潤滑油を供給する潤滑油供給装置に関する。

従来、車両のエンジン（駆動源の一例）に搭載される過給機（ターボチャージャ）の軸受部に対して、エンジンのオイルポンプにより圧送されるエンジンオイル（潤滑油）を供給する技術が知られている。

例えば特許文献１には、オイルポンプと過給機の軸受部とを結ぶ給油配管の途中に、エンジンの停止時にエンジンオイルを貯留する油溜りを設け、エンジンの始動時に、予め貯留されたエンジンオイルを軸受部に供給する構成が開示されている。この構成により、給油応答性を向上させることができ、過給機の軸受部の摩耗や焼付き（破損）等を防止できるとしている。

実開平６−２２５３６号公報

しかしながら、特許文献１の構成では、油溜りと軸受部との間に給油配管が設けられているため、油溜りから軸受部へのエンジンオイルの供給に時間がかかる。よって、特許文献１の構成は、給油応答性を向上させる構成として不十分であった。

本発明の目的は、駆動源の始動時における給油応答性をさらに向上できる潤滑油供給装置を提供することである。

本発明の潤滑油供給装置は、潤滑油ポンプにより圧送される潤滑油を、車両の駆動源に搭載された過給機の軸受部へ供給する潤滑油供給装置であって、前記潤滑油ポンプにより圧送される潤滑油が流れる給油配管と接続されるアイジョイントと、軸芯方向に貫通する流路が形成され、前記アイジョイントを挿通して前記軸受部に固定されるアイボルトと、前記流路に接続される開口部を有し、前記駆動源の駆動時に前記流路を流れる潤滑油の一部を前記開口部から取り込み、前記駆動源の停止時に前記開口部を閉塞して前記開口部から取り込んだ潤滑油を貯留する潤滑油貯留部と、前記駆動源の始動時に、閉塞された前記開口部を開放する制御を行う制御部と、を備え、前記潤滑油貯留部は、前記開口部が開放されたときに、前記潤滑油貯留部に貯留されている潤滑油が自重により前記開口部から流出し、前記流路を介して前記軸受部に流入するように、前記アイボルトの上部に配置される。

本発明によれば、駆動源の始動時における給油応答性をさらに向上できる。

本発明の実施の形態に係るエンジンの構成例を示す図 本発明の実施の形態に係る潤滑油供給装置の構成例を示す断面図 本発明の実施の形態に係る潤滑油供給装置の第１の動作例を示すフローチャート 貯留部にエンジンオイルが流入する際の状態を示す図 本発明の実施の形態に係る潤滑油供給装置の第２の動作例を示すフローチャート 貯留部からエンジンオイルが流出する際の状態を示す図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

＜エンジンの構成＞
まず、本発明の実施の形態に係るエンジン１の構成について、図１を用いて説明する。図１は、本実施の形態に係るエンジン１の構成例を示す図である。

エンジン１（駆動源の一例）は、例えば車両に搭載されるディーゼルエンジンである。図１に示すように、エンジン１は、排気管２、吸気管３、過給機（ターボチャージャ）４、オイルポンプ８、メインオイルギャラリ９、給油配管１０、潤滑油供給装置１００を備える。

過給機４は、排気ガスタービン５、コンプレッサ６、ベアリングハウジング７を備える。

排気ガスタービン５は、排気管２から供給されるエンジン１の排気ガスを作動媒体として作動する。

コンプレッサ６は、排気ガスタービン５によって駆動され、吸気を圧縮して吸気管３に供給する。圧縮された空気は、吸気管３からエンジン１のシリンダ（図示略）に供給される。

排気ガスタービン５のタービンロータ（図示略）とコンプレッサ６のホイール（図示略）とは、共通のロータ軸（図示略）の両端部に装着され、ロータ軸は、ベアリングハウジング（ターボセンターハウジングともいう）７内の軸受部（図示略）によって回転自在に支持されている。なお、以下では、ベアリングハウジング７内の軸受部を、適宜「過給機４の軸受部」ともいう。また、ベアリングハウジング７と軸受部とを合わせて「過給機４の軸受部」と呼んでもよい。

ベアリングハウジング７内の軸受部には、オイルポンプ８により圧送されたエンジンオイルの一部が供給される。例えば、エンジン１の駆動時において、エンジンオイルは、オイルポンプ８（例えば、エンジン駆動式のポンプ）により、エンジンオイルを貯留しているオイルパン（図示略）から汲み上げられる。そして、汲み上げられたエンジンオイルは、メインオイルギャラリ９、給油配管１０、および潤滑油供給装置１００を介して、ベアリングハウジング７内の軸受部に供給される。

潤滑油供給装置１００は、過給機４の上方に配置され、アイジョイント２０、アイボルト３０、オイル貯留部４０、ＥＣＵ（電子制御ユニット）５０を備える。

以上、エンジン１の構成について説明した。

＜潤滑油供給装置の構成＞
次に、本実施の形態に係る潤滑油供給装置１００の構成について、図２を用いて説明する。図２は、潤滑油供給装置１００の構成例を示す断面図である。

アイジョイント２０は、略円筒形状のアイジョイント本体２１と、アイジョイント本体２１の側面から突出して設けられた枝管２２と、を備える。枝管２２には、給油配管１０が接続されている。

アイジョイント本体２１の内部には、環状の凹溝部２３が形成されている。また、アイジョイント本体２１の上面および下面のそれぞれには、アイボルト３０が挿通される挿通孔２４、２５が形成されている。

アイジョイント本体２１は、その下面がベアリングハウジング７の壁面に接するように配置されている。この状態において、アイボルト３０は、挿通孔２４、２５を挿通し、ベアリングハウジング７の壁面に固定される。

アイボルト３０には、軸芯方向（図中の矢印ａ、ｂが示す方向）に貫通する流路３１が形成されており、軸芯方向に垂直な方向に貫通する流路３２が形成されている。流路３１と流路３２は、直交している。なお、以下では、矢印ａが示す方向を「上方向」といい、矢印ｂが示す方向を「下方向」という。

オイル貯留部４０は、例えば外形が直方体状の部材であり、アイボルト３０の上面に接して配置されている。オイル貯留部４０は、アイボルト３０と一体的に形成されてもよいし、アイボルト３０に対して着脱可能であってもよい。

オイル貯留部４０の内部には、流路４１および空間部４２が形成されている。

流路４１の両端には、開口部４１ａ、４１ｂが形成されている。図示は省略するが、開口部４１ａ、４１ｂは、真上から見たときに正円形状であるとする。開口部４１ａは、アイボルト３０の流路３１と接続されている。一方、開口部４１ｂは、空間部４２と接続されている。すなわち、流路４１は、流路３１と空間部４２とを連結している。また、流路４１（または、開口部４１ｂ）は、流路３１と、重力方向に沿う一直線上で接続されている。

また、流路４１は、開口部４１ｂから開口部４１ａへ向かうにつれ径が小さくなるように形成されている。なお、流路４１の長さ（開口部４１ａと開口部４１ｂとの間の長さ）は、例えば、数十ｍｍ程度である。

また、流路４１には、金属製の球体である弁体４３が配置されている。弁体４３の直径は、開口部４１ａの直径より大きく、開口部４１ｂの直径より小さい。

弁体４３は、上下方向に移動可能である。図２では例として、弁体４３が、流路４１の開口部４１ａを閉塞している状態を示している。

また、流路４１の開口部４１ｂには、その円周に沿って、弁体４３の上下方向の動きを制限するための制限部４５が設けられている。これにより、弁体４３が斜め上の方向に移動し、電磁石４４と開口部４１ｂとの間から空間部４２に入り込んでしまうことを防止できる。

空間部４２には、エンジン１の駆動時に過給機４の軸受部に供給されるエンジンオイルの一部が流入し、貯留される。なお、空間部４２の容量は、例えば、数十ｃｃ程度である。

また、空間部４２には、電磁石４４が設けられている。電磁石４４の一端は、開口部４１ｂに対向しており、もう一端はオイル貯留部４０の内壁（空間部４２を形成している壁面）に固定されている。電磁石４４は、ＥＣＵ５０と電気的に接続されており、ＥＣＵ５０により電流が印加された際、磁力を発生する。

ＥＣＵ５０は、公知のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入力ポート、出力ポート（いずれも図示略）等を備え、エンジン１および車両の各種制御を行う。これら各種制御を行うため、ＥＣＵ５０には、各種センサ類（図示略）のセンサ値が入力される。

また、ＥＣＵ５０は、エンジンキー（エンジン１のキー装置。図示略）が操作された際、その位置を判定する。エンジンキーの位置は、例えば、オフ位置、アクセサリオン位置、または、イグニッションオン位置である。

また、上述したとおり、ＥＣＵ５０は、電磁石４４に対して電流の印加を行う。

以上、潤滑油供給装置１００の構成について説明した。

＜潤滑油供給装置の動作＞
以下、本発明の実施の形態に係る潤滑油供給装置の動作について説明する。

まず、図３を用いて、エンジン１が始動してから停止するまでの動作例（以下、第１の動作例という）について説明する。図３は、第１の動作例を示すフローチャートである。

まず、ＥＣＵ５０は、エンジンキーがオフ位置からイグニッションオン位置に操作されたか否かを判定する（ステップＳ１０１）。

エンジンキーがイグニッションオン位置に操作されていない場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）、フローはステップＳ１０１へ戻る。

一方、エンジンキーがイグニッションオン位置に操作された場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ５０は、電磁石４４に電流を印加しない（ステップＳ１０２）。よって、電磁石４４は磁力を発生しないため、弁体４３が電磁石４４に引き寄せられることはない。そのため、弁体４３は、自重により下方向へ移動し、図２に示すように、開口部４１ａを閉塞する。

また、エンジンキーがイグニッションオン位置に操作されたことにより、エンジン１が始動し、オイルポンプ８がエンジン１の動力で駆動を開始する（ステップＳ１０３）。

これにより、エンジンオイルは、オイルポンプ８に汲み上げられ、メインオイルギャラリ９を経て、給油配管１０からアイジョイント２０の枝管２２へ流入する（図２の矢印ｃ参照）。その後、エンジンオイルは、凹溝部２３からアイボルト３０の流路３２へ流入し（図２の矢印ｄ、ｅ参照）、流路３１へ流入する（図２の矢印ａ、ｂ参照）。

流路３１を下方向（矢印ｂが示す方向）へ流れるエンジンオイルは、ベアリングハウジング７内の軸受部に供給される。

一方、流路３１を上方向（矢印ａが示す方向）へ流れるエンジンオイルは、開口部４１ａを塞いでいる弁体４３を押し上げる。押し上げられた弁体４３は、図４に示すように、上方向へ移動し（ステップＳ１０４）、開口部４１ａが開放される。これにより、流路３１からのエンジンオイルは、開口部４１ａから流路４１を介して空間部４２へ流入する。

ＥＣＵ５０は、エンジンキーがイグニッションオン位置からイグニッションオフ位置に操作されたか否かを判定する（ステップＳ１０５）。イグニッションオフ位置は、例えば、オフ位置、または、アクセサリオン位置である。

エンジンキーがイグニッションオフ位置に操作されていない場合（ステップＳ１０５：ＮＯ）、フローはステップＳ１０５へ戻る。

一方、エンジンキーがイグニッションオフ位置に操作された場合（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、エンジン１が停止し、オイルポンプ８が駆動を停止する（ステップＳ１０６）。これにより、オイルポンプ８から潤滑油供給装置１００へのエンジンオイルの供給が停止される。

これにより、弁体４３は、図２に示すように、自重により下方向へ移動し（ステップＳ１０７）、開口部４１ａを閉塞する。そして、流路４１および空間部４２には、エンジンオイルが貯留される。

以上、第１の動作例について説明した。

次に、図５を用いて、上述した動作例１の後にエンジン１が再始動されるときの動作例（以下、第２の動作例という）について説明する。図５は、第２の動作例を示すフローチャートである。

ＥＣＵ５０は、エンジンキーがオフ位置からアクセサリオン位置に操作されたか否かを判定する（ステップＳ２０１）。

エンジンキーがアクセサリオン位置に操作されていない場合（ステップＳ２０１：ＮＯ）、フローはステップＳ２０１へ戻る。

一方、エンジンキーがアクセサリオン位置に操作された場合（ステップＳ２０１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ５０は、電磁石４４に電流を印加する（ステップＳ２０２）。

これにより、開口部４１ａを塞いでいた弁体４３は、図６に示すように、磁力を発生している電磁石４４に引き寄せられて上方向へ移動し（ステップＳ２０３）、開口部４１ａが開放される。なお、図６では、電磁石４４に引き寄せられた弁体４３が電磁石４４に接触した状態を示しているが、弁体４３は、必ずしも電磁石４４に接触する必要はない。

そして、流路４１および空間部４２に貯留されていたエンジンオイルは、自重により流路３１へ流出し（図６の矢印ｆ参照）、流路３１を下方向に流れ（図６の矢印ｂ参照）、ベアリングハウジング７内の軸受部に供給される。ここで供給されるエンジンオイルの量は、例えば数ｃｃである。

ＥＣＵ５０は、エンジンキーがアクセサリオン位置からイグニッションオン位置に操作されたか否かを判定する（ステップＳ２０４）。

エンジンキーがイグニッションオン位置に操作された場合（ステップＳ２０４：ＹＥＳ）、ＥＣＵ５０は、電磁石４４に対する電流の印加を停止する（ステップＳ２０５）。

これにより、弁体４３は、自重により下方向へ移動し（ステップＳ２０６）、図２に示すように、開口部４１ａを閉塞する。

また、エンジンキーがイグニッションオン位置に操作されたことにより、エンジン１が始動し、オイルポンプ８がエンジン１の動力で駆動を開始する。このとき、ベアリングハウジング７内の軸受部は、エンジンオイルが充填された状態で駆動を開始することになる。

一方、エンジンキーがアクセサリオン位置からイグニッションオン位置に操作されていない場合（ステップＳ２０４：ＮＯ）、ＥＣＵ５０は、エンジンキーがアクセサリオン位置に操作されてから所定時間（閾値と言い換えてもよい。例えば、数秒）が経過したか否かを判定する（ステップＳ２０７）。

所定時間が経過していない場合（ステップＳ２０７：ＮＯ）、フローはステップＳ２０２へ戻る。一方、所定時間が経過した場合（ステップＳ２０７：ＹＥＳ）、フローはステップＳ２０５へ進む。これにより、オイル貯留部４０に貯留されたエンジンオイルを確実に過給機４の軸受部に供給できるとともに、エンジンオイルの供給過剰を防ぐことができる。

以上、第２の動作例について説明した。

＜本実施の形態の効果＞
本実施の形態の潤滑油供給装置１００によれば、エンジン１の駆動時に過給機４の軸受部へ圧送されるエンジンオイルの一部を開口部４１ａから取り込み、エンジン１の停止時に開口部４１ａを閉塞してエンジンオイルを貯留するオイル貯留部４０を備える。このオイル貯留部４０は、エンジンオイルが、エンジン１の始動時に開放された開口部４１ａから自重により流出し、アイボルト３０の流路３１を介して過給機４の軸受部に供給されるように、アイボルト３０の上部に配置される。

これにより、オイル貯留部４０から過給機４の軸受部へエンジンオイルが速やかに供給されるため、エンジン１の始動時における給油応答性をさらに向上できる。その結果、過給機４の軸受部の摩耗や焼付き（破損）等を効果的に抑制することができる。

また、本実施の形態の潤滑油供給装置１００によれば、オイル貯留部４０に貯留されたエンジンオイルは、自重により流出して過給機４の軸受部に供給されるため、オイル貯留部４０に貯留されたエンジンオイルを圧送するための電気的手段（例えば、モータ等）を必要としないため、コストを抑制できる。

また、本実施の形態の潤滑油供給装置１００によれば、オイル貯留部４０の流路４１（開口部４１ａ）とアイボルト３０の流路３１とが重力方向に沿う一直線上で連結されているため、オイル貯留部４０に貯留されたエンジンオイルは、スムーズに流路３１を流れ、速やかに過給機４の軸受部へ供給される。よって、エンジン１の始動時における給油応答性を確実に向上できる。

＜本実施の形態の変形例＞
なお、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。以下、各変形例について説明する。

（変形例１）
上述した動作例２では、エンジンキーがアクセサリオン位置からイグニッションオン位置に操作された場合に（図５のステップＳ２０４：ＹＥＳ）、ＥＣＵ５０が電磁石４４に対する電流の印加を停止する（ステップＳ２０５）例について説明したが、これに限定されない。

例えば、ステップＳ２０４の判定処理の代わりに、ステップＳ２０７の判定処理を行ってもよい。すなわち、ステップＳ２０３の後、ＥＣＵ５０は、エンジンキーがアクセサリオン位置に操作されてから所定時間（例えば、数秒間）が経過したか否かを判定し、所定時間が経過した場合に、電磁石４４に対する電流の印加を停止してもよい。この場合も、上記実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。

（変形例２）
図２等に示した弁体４３は、球体に限定されず、開口部４１ａを閉塞できる形状であれば、球体以外の形状であってもよい。

（変形例３）
図１に示したオイルポンプ８は、ギヤ式ポンプに限定されず、例えばトロコイド式ポンプまたは可変容量型ポンプなどの、他のポンプであってもよい。

（変形例４）
図１に示したエンジン１は、ディーゼルエンジンに限定されず、ガソリンエンジン等の他のエンジンにも広く適用することが可能である。また、車両の駆動源は、エンジンに限定されず、例えばバッテリ駆動のモータであってもよい。

＜本開示のまとめ＞
本発明の潤滑油供給装置は、潤滑油ポンプにより圧送される潤滑油を、車両の駆動源に搭載された過給機の軸受部へ供給する潤滑油供給装置であって、前記潤滑油ポンプにより圧送される潤滑油が流れる給油配管と接続されるアイジョイントと、軸芯方向に貫通する流路が形成され、前記アイジョイントを挿通して前記軸受部に固定されるアイボルトと、前記流路に接続される開口部を有し、前記駆動源の駆動時に前記流路を流れる潤滑油の一部を前記開口部から取り込み、前記駆動源の停止時に前記開口部を閉塞して前記開口部から取り込んだ潤滑油を貯留する潤滑油貯留部と、前記駆動源の始動時に、閉塞された前記開口部を開放する制御を行う制御部と、を備え、前記潤滑油貯留部は、前記開口部が開放されたときに、前記潤滑油貯留部に貯留されている潤滑油が自重により前記開口部から流出し、前記流路を介して前記軸受部に流入するように、前記アイボルトの上部に配置される。

なお、上記潤滑油供給装置において、前記開口部は、前記流路と、重力方向に沿う一直線上で連結されていてもよい。

また、上記潤滑油供給装置において、前記潤滑油貯留部は、前記開口部を閉塞可能な金属製の弁体を備え、前記駆動源の駆動時、前記開口部を閉塞する前記弁体が前記潤滑油ポンプにより圧送される潤滑油の一部に押されて、前記開口部から遠ざかる第１方向へ移動することで、前記開口部が開放され、前記開口部から前記潤滑油の一部が前記潤滑油貯留部に流入し、前記駆動源の停止時、前記第１方向へ移動した前記弁体が自重により前記開口部に近付く第２方向へ移動することで、前記開口部が閉塞され、前記潤滑油貯留部に流入した前記潤滑油の一部が貯留されてもよい。

また、上記潤滑油供給装置において、前記潤滑油貯留部は、電磁石を備え、前記制御部は、前記駆動源の始動時に、前記電磁石に電流を印加し、前記弁体を前記第１方向へ移動させてもよい。

また、上記潤滑油供給装置において、前記制御部は、前記駆動源のキー装置がアクセサリオン位置に操作された場合、前記電磁石に電流を印加してもよい。

また、上記潤滑油供給装置において、前記制御部は、前記キー装置が前記アクセサリオン位置からイグニッションオン位置に操作された場合、前記電磁石に対する電流の印加を停止してもよい。

また、上記潤滑油供給装置において、前記制御部は、前記キー装置が前記アクセサリオン位置に操作されてから所定時間が経過した場合、前記電磁石に対する電流の印加を停止してもよい。

また、上記潤滑油供給装置において、前記弁体は、球体であり、前記潤滑油貯留部は、前記球体の前記第１方向への移動を制限するための制限部をさらに備えてもよい。

本発明は、過給機の軸受部に潤滑油を供給する潤滑油供給装置に適用できる。

１ エンジン
２ 排気管
３ 吸気管
４ 過給機
５ 排気ガスタービン
６ コンプレッサ
７ ベアリングハウジング
８ オイルポンプ
９ メインオイルギャラリ
１０ 給油配管
２０ アイジョイント
２１ アイジョイント本体
２２ 枝管
２３ 凹溝部
２４、２５ 挿通孔
３０ アイボルト
３１、３２、４１ 流路
４０ オイル貯留部
４１ａ、４１ｂ 開口部
４２ 空間部
４３ 弁体
４４ 電磁石
４５ 制限部
５０ ＥＣＵ
１００ 潤滑油供給装置

Claims (8)

1. 潤滑油ポンプにより圧送される潤滑油を、車両の駆動源に搭載された過給機の軸受部へ供給する潤滑油供給装置であって、
   前記潤滑油ポンプにより圧送される潤滑油が流れる給油配管と接続されるアイジョイントと、
   軸芯方向に貫通する流路が形成され、前記アイジョイントを挿通して前記軸受部に固定されるアイボルトと、
   前記流路に接続される開口部を有し、前記駆動源の駆動時に前記流路を流れる潤滑油の一部を前記開口部から取り込み、前記駆動源の停止時に前記開口部を閉塞して前記開口部から取り込んだ潤滑油を貯留する潤滑油貯留部と、
   前記駆動源の始動時に、閉塞された前記開口部を開放する制御を行う制御部と、を備え、
   前記潤滑油貯留部は、
   前記開口部が開放されたときに、前記潤滑油貯留部に貯留されている潤滑油が自重により前記開口部から流出し、前記流路を介して前記軸受部に流入するように、前記アイボルトの上部に配置される、
   潤滑油供給装置。
2. 前記開口部は、前記流路と、重力方向に沿う一直線上で連結されている、
   請求項１に記載の潤滑油供給装置。
3. 前記潤滑油貯留部は、前記開口部を閉塞可能な金属製の弁体を備え、
   前記駆動源の駆動時、前記開口部を閉塞する前記弁体が前記潤滑油ポンプにより圧送される潤滑油の一部に押されて、前記開口部から遠ざかる第１方向へ移動することで、前記開口部が開放され、前記開口部から前記潤滑油の一部が前記潤滑油貯留部に流入し、
   前記駆動源の停止時、前記第１方向へ移動した前記弁体が自重により前記開口部に近付く第２方向へ移動することで、前記開口部が閉塞され、前記潤滑油貯留部に流入した前記潤滑油の一部が貯留される、
   請求項１または２に記載の潤滑油供給装置。
4. 前記潤滑油貯留部は、電磁石を備え、
   前記制御部は、
   前記駆動源の始動時に、前記電磁石に電流を印加し、前記弁体を前記第１方向へ移動させる、
   請求項３に記載の潤滑油供給装置。
5. 前記制御部は、
   前記駆動源のキー装置がアクセサリオン位置に操作された場合、前記電磁石に電流を印加する、
   請求項４に記載の潤滑油供給装置。
6. 前記制御部は、
   前記キー装置が前記アクセサリオン位置からイグニッションオン位置に操作された場合、前記電磁石に対する電流の印加を停止する、
   請求項５に記載の潤滑油供給装置。
7. 前記制御部は、
   前記キー装置が前記アクセサリオン位置に操作されてから所定時間が経過した場合、前記電磁石に対する電流の印加を停止する、
   請求項５に記載の潤滑油供給装置。
8. 前記弁体は、球体であり、
   前記潤滑油貯留部は、前記球体の前記第１方向への移動を制限するための制限部をさらに備える、
   請求項３から７のいずれか１項に記載の潤滑油供給装置。

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