JPH04500108A - エンジン潤滑装置 - Google Patents

エンジン潤滑装置

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JPH04500108A
JPH04500108A JP1508836A JP50883689A JPH04500108A JP H04500108 A JPH04500108 A JP H04500108A JP 1508836 A JP1508836 A JP 1508836A JP 50883689 A JP50883689 A JP 50883689A JP H04500108 A JPH04500108 A JP H04500108A
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モーリス レスリー シー
リーディガー クレイグ ダブリュー
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キャタピラー インコーポレーテッド
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 エンジン潤滑装置 肢血豆団 本発明は、エンジン潤滑装置、より詳細には予潤滑ポンプと、エンジンを運転し てないときに潤滑液が高位置の一定のエンジン部品に達するのを防止する手段と を備えたエンジン潤滑装置に関するものである。
青景且歪 米国特許第4,270,562号(1981年6月2日発行)は、比較的大型エ ンジンのための潤滑装置を開示している。大型エンジンにおいては、エンジンを 予潤滑すること、すなわちクランク軸、連接棒、カム軸の各軸受など、一定の部 品を適切に潤滑するため始動に先立ってエンジンを強制潤滑することが望ましい 。もしエンジンが最初に回転するとき軸受が十分に潤滑されていなければ、軸受 が損傷することもありうる。通常は、予潤滑が終わるまで、予め設定した時間遅 れが、始動回路の作動を抑止する。たとえば、大型エンジンの大きさのために、 さまざまなエンジン内部の回廊や通路を通して潤滑液を軸受へ供給するのに数分 間もかかることがある。
非常用予備発電機、等を駆動するため使用されるエンジンは非常時に対応できる ように数秒以内に始動させなければならない。
これらのエンジンの予潤滑は、クランク軸、カム軸、ロッカーアームの各軸受に 潤滑液を連続的に供給することにより行われる。
これにより、エンジンを遅滞なく始動させることができる。
従来の典型的な予潤滑装置は、主エンジンポンプとは別に、エンジンが運転され ていないときに潤滑液をエンジンへ供給する電気または空気駆動ポンプを備えて いる。もしポンプを駆動する動力の欠如、あるいはポンプ自身の問題により予潤 滑ポンプが故障しているエンジンを始動させれば、エンジンの有効寿命を象、速 に縮める結果になろう。
かなり長い期間エンジンを運転しなかった場合に、長時間連続して予潤滑する間 に、ポンプでロッカーアーム領域に吸い上げられた潤滑液が弁機構の上にしたた り落ち、弁案内がら、開いた弁を通って1個またはそれ以上のエンジン燃焼室の 中に入る可能性がある。クランクを回してエンジンを始動させるとき燃焼室の中 に非圧縮性液体が溜まっていると、高価なエンジン部品が損傷する可能性があり 、その修理にはかなりの時間を要する。
以上のことから、エンジンを運転していないとき、潤滑液が燃焼室の中に入り込 む可能性があるロッカーアーム領域など、高位置の一定のエンジン部分に潤滑液 が流入するのを防止するように構成された潤滑装置が要望されている。潤滑装置 は、エンジンオイルの温度や粘度、あるいは予潤滑ポンプの広く変動する吐出量 および吐出圧力によって影響を受けてはならない。さらに、エンジンを運転して いるとき弁操作機構を潤滑するため、潤滑装置は潤滑液がロンカーアーム領域へ 迅速に達するようにしなければならない。また、エンジンの重要領域に潤滑液が 十分に存在していることを感知したときだけエンジン始動機構を作動させ、もし 潤滑液が不十分であれば始動機構の作動を抑止する装置が要望されている。
本発明の目的は、上に述べた1つまたはそれ以上の問題を解決することにある。
主所生笠丞 本発明のエンジン潤滑装置は、第1の特徴として、エンジンを運転していないと きに潤滑液を加圧する第1加圧源、エンジンを運転しているときに潤滑液を加圧 する第2加圧源、エンジンを運転していないとき潤滑液がロッカーアーム領域に 達するのを防止する第1手段、およびエンジンを運転しているとき前記第1手段 を無能にして、潤滑液がロッカーアームに達するのを許す第2手段を備えている 。
本発明のエンジン潤滑装置は、第2の特徴として、エンジンを運転していないと きに潤滑液を加圧する加圧源、エンジンを運転していないとき加圧源からエンジ ン内に蓄積した潤滑液の所定の最大標高を設定する装置、およびエンジンを運転 しているとき前記設定装置を有効に遮断して無能化する手段を備えている。
本発明のエンジン潤滑装置は、第3の特徴として、油受皿の正常上限より上の所 定のレベルに予潤滑加圧源からの潤滑液が存在していることを感知したら始動機 構の作動を許し、もしそのレベルに潤滑液が存在していなければ始動機構の作動 を抑止する検出装置を備えている。
皿I傅呈至星に里 第1図は、本発明の潤滑装置を使用したエンジンを示す線図である。
第2図は、エンジンの構造を詳しく示すため一部を切除し、エンジン内部の潤滑 液回廊と通路を点線で示したエンジンの略正面図である。
lを るための−良塵形見 第1図および第2図に示した潤滑装置10は、非常用予備発電機、ポンプ、等を 駆動するため使用される形式の比較的大型の内燃機関エンジン12のための潤滑 装置である。
エンジン12は、ヘッド取付は用上面16を存するエンジンブロック14と、上 面16に取外し可能に固定される複数のシリンダヘソド18と、オイルなどのエ ンジン潤滑液を保有し、内部潤滑液の正常上限を有する油受皿20と、複数のシ リンダ22(1個のみを示す)を有する。実施例の場合、油受皿20はエンジン 12と一体構造であるが、油受皿20を遠隔に設けてもよいことを理解されたい 。各シリンダ22内に、通常のやり方でクランク軸26を駆動するピストン24 が滑動可能に配置されている。クランク軸26は複数の軸受28(1個のみを示 す)でエンジン内に支持されている。
代表して示しであるが、各シリンダ22は、シリンダヘッド18、シリンダ22 、およびピストン24によって形成された燃焼室34に開放している円筒形案内 32の中に滑動可能に配置された少なくとも1個の弁30を有する。揺動ロッカ ーアーム36は、軸受40(1個のみを示す)でエンジン12内に支持されたカ ム軸38の回転に応動して、弁30に作用する。弁30は、エンジンの運転中、 シリンダ22に出入りする吸気と排気の流れを通常のやり方で制御する。複数の カバー42は、各シリンダヘッド18に取外し可能に固定され、各シリンダヘッ ド18より上に間隔をおいて上部ロッカーアーム領域44を形成している。
潤滑装置10は、第1加圧源46、第2加圧源48、潤滑液温度レギュレータ5 0、潤滑液冷却器52、複数の潤滑液フィルタ54、一定条件のもとで潤滑液が ロッカーアーム領域44に達するのを防止する第1手段すなわち液レベル制御装 置56、および圧力操作3位1優先弁64を備えている。
エンジン12は、さらに、エンジンブロック14と一体構造の主液回廊66と補 助液回1868を有する。優先弁64は補助液回86Bと油受皿20に通してい る。複数の通路70(1個のみを示す)は、潤滑液を主液回s66から下方にク ランク軸26の軸受28へ送る。また、複数の通路72(1個のみを示す)は、 潤滑液を主液回廊66から上方にカム軸380軸受40へ送る。潤滑液は、軸受 40からブロック14およびヘッド18内の複数の通路によってロッカーアーム 領域44へ送られる。また、ピストン24を冷却するため、潤滑液が補助液回廊 6日から複数のジェン)76 (1個のみを示す)へ送られる。
第1加圧源46は、管8oを介して油受皿20に通している予潤滑ポンプ78を 備えており、エンジン12を運転していないときだけ使用される。予潤滑ポンプ 78は、吐出量が比較的少なく吐出圧力が低いポンプである。ここで言う「少な い吐出量」とは約23リツトル/分(6gpm)程度を意味し、「低い吐出圧力 」とは約137.8 kPa (20psi)程度を意味する。この実施例の場 合、予潤滑ポンプ78は交流電源(220V ) 84から電力が供給される交 流モーター82で駆動される。予潤滑ポンプ78は直流モーターまたは空気モー ターで駆動してもよいことは理解されるであろう。
潤滑液は管86を介して入口管88へ吐出される。入口管88は優先弁64およ び主液回866に接続されている。管86に、レギュレータハウジング50、冷 却器52、フィルタ54、および液レベル制御装置56が配置されている。管8 6に、一方向逆止弁89が配置されている。また、潤滑液は分岐管90を介して 優先弁64へ供給される。管88に接続されたリリーフ弁92のリリーフ設定値 は約1000 kPa (145psi )である。優先弁64は、管98を介 して補助液回廊6日に、管100を介して油受皿20に接続されている。
優先弁64はばね104で下向きに(第1図において)第1位置106へ押され ている。第1位置106では、入口管88内の圧力が上に述べたようにバネの変 位力に打ち勝つ値に達するまで、入口−88から補助液回s68へ向かう潤滑液 が遮断され、かつ油受皿20に接続された管100が遮断される。優先弁64は 、さらに、第2位置と第3位置を有する。第2位置では、潤滑液か補助液回廊6 8へ加減して向けられ、かつ管100は遮断されたままである。第3位置では、 潤滑液が補助液回廊68へ加減して向けられ、かつ潤滑液が管90から管100 を通して油受皿20へ向けられる。いずれにせよ、主液回廊66へ向かう流れは 妨げられないことに留意されたい。
入口管88の途中に配置された液レベル制御装置56は、予潤滑ポンプ78から エンジン12内に蓄積した潤滑液の所定の最大標高を設定する。液レベル制御装 置56は逃し路118を備えており、逃し路118は戻り管120を介してエン ジン12の油受皿20に接続されている。逃し路118の標高Sは、油受皿20 内の潤滑液の正常上限より上に、シリンダブロック14の上面16の近く、すな わち上面16より少し下にあることが好ましい。
逃し路118は、すべての実施例において、カム軸の軸受40より上で、上部ロ ッカーアーム領域44より下にあるべきである。
この実施例の場合、液レベル制御装置56を遮断する第2手段すなわち無能化装 置121は、戻り管120の途中に配置されたパイロット操作2位1弁122を 備えている。弁122は、ばね126で左へ(第1図において)第1(ノーマル ープン)位置124へ押されている。この位置124では、弁122と管90の 間に接続されたパイロット管路130内のパイロット圧力が、ばねの力に打ち勝 って、弁を第2位置128へ移動させるまで、液は妨げられずに戻り管120を 通って油受皿20へ流れることができる。第2位置128では、油受皿20への 流れが遮断されて、装置56が無能化される。この2位置弁122は空気圧操作 式でも、電気操作式でもよいことは理解されるであろう。
始動スイッチ134の一端は、電線140を介してバッテリ138などの電源1 36に接続されている。この電線140の途中に、エンジン速度検出スイッチ1 42を挿置することができる。
始動スイッチ】34の他端は、エンジン12のクランクを通常のやり方で回すた めに使用される空気圧始動モーター(図示せず)を作動させるソレノイド弁14 4に接続されている。ソレノイド弁144の他端は、電線148を介して液レベ ル検出装置150および接地146に接続されている。検出装置150を通る電 気回路が形成されると、信号灯152が点灯する。
液レベル検出装置t150はシリンダブロック14に取り付けられており、潤滑 液の有無を検出するプローブ154が通路74の1つに伸びていることが好まし い。また、油受皿20内の潤滑液の正常上限より上にあるプローブ154の標高 Pは、ブロック14の上面16の近く、すなわちそれより少し下であることが好 ましい。すべての実施例において、プローブ154は、カム軸の軸受40より上 、逃げ路118のレベルまたはそれより下に配置される。検出装置150は型式 624としてRobertshaw ControlsCompany (米国 )から販売されているものである。
電気エネルギーは、電線156を介してソレノイドスイッチ158へ送られる。
ソレノイドスイッチ158はいつ電気エネルギーをモーター82へ送るかを制御 する。この実施例の場合、第2加圧fi4日はエンジン12で駆動される主ヘリ カル歯車ポンプ160を備えている。エンジン12でなく、空気圧モーターまた は電気モーターでポンプ160を駆動してもよいことは理解されるであろう。
ポンプ160は管8oを介して油受皿2oに、そして管162を介して入口管8 8に接続されている。ポンプ160はエンジン12を運転しているときだけ作動 可能であり、その吐出量は比較的大きく、潤滑装置1oを介して適切な圧力レヘ ルで、カム軸の軸受40、クランク軸の軸受28および上部ロッカーアーム領域 44を含む、潤滑の必要なすべてのエンジン領域へ潤滑液を供給することができ る。ここで言う「比較的大きな吐出量」とは、約1000〜1800 ’J ン トル/分(260〜468ガロン/分)程度を意味し、「適度な圧力レベル」と は、約1000 kPa (145spi ) 程度ヲ意味する。
の1 ロ エンジンが待機モードのとき、クランク軸の軸受28とカム軸の軸受40を潤滑 するため、予潤滑ポンプ78によって潤滑液が比較低い圧力で、油受皿20から 玉液回@66と通路70.72゜74へ汲み上げられる。予潤滑ポンプ78は1 afi84がら電力が供給される電気モーター82で駆動される。エンジン12 の重要領域の予潤滑により、エンジンを損傷させずに、おおよそ数秒でエンジン を始動させることが可能である。
潤滑液は、管88からレギュレータ5o、フィルタ54、液レベル制御装置56 および優先弁64を介して主液回866へ送られる。補助液回868への潤滑液 は、優先弁64で遮断される。
油受皿20内の潤滑液の正常上限より上の液レベル制御装置56の逃げ路58で 決まる所定の標高Sに達するまで、潤滑液は通路70.72.74を満たす。エ ンジン12内に蓄積した過剰の潤滑液は戻り管120を経由して妨げられずに油 受皿2oへ戻る。
この潤滑装置は、エンジンオイルの温度や粘度、あるいは予潤滑ポンプ78の広 く変動する吐出量や圧力の影響を受けないという利点を有する。エンジン12が 停止しているとき、弁122は、ばね126でノーマルオープン位置へ押されて いる。液レベル制御袋156は一定の高位置にあるエンジン部分たとえば上部口 。
カーアーム44へ潤滑液が達するのを防止する。この実施例の場合、エンジン1 2内の液レベルは、プロ、り14の上面16より少し下、カム軸の軸受40より 上に保たれる。エンジン内の特定の液レベルを、液レベル制御装置56の所定の 標高Sに制御することが可能なことは容易に理解されるであろう。
検出袋W150のプローブ154は、油受皿20内の潤滑液正常上限より上、逃 げ路118の標高Sの近く、すなわちそれより少し下の標高Pの所で、通路74 の1つの中に伸びている。潤滑液がプローブ154の周囲の空気を動かすと、プ ローブ154のキャパシタンスに変化が生しる。このキャパシタンスの変化は検 出装置内で変換されて、オンオフ固体スイッチが閉しられ、プローブ154の周 囲の液の有無が指示される。この検出装置150を使用して、通路74内に存在 する潤滑液がプローブ154の標高Pにあるか否かが判断される。もし潤滑液が 存在すれば、ソレノイド弁144と接地146の間に電気回路が形成される。検 出装置150を通る回路が形成されると、信号灯152が点灯する。
始動スイッチ134を閉じると、始動モーターのソレノイド弁144が作動し、 エンジン12を始動させることができる。しかし、通路74内に潤滑液が存在し ない場合は、検出装置150がソレノイド弁144と接地146間の回路を形成 しないので、エンジン12を始動させることができない。通路74内の潤滑液が プローブ154のレベルにないことは、軸受28および40が予潤滑されておら ず、もしエンジン12を始動させれば、おそらく高価なエンジン部品が損傷する ことを示している。
ソレノイドスイッチ158へ電力が供給されると、スイッチ158が閉し、電源 84からモーター82へ電力が供給される。
エンジン12が始動されると、エンジンによって駆動されるポンプ160が潤滑 装置10の高圧潤滑液源になる。潤滑装置10内、の圧力はエンジン12の回転 速度によって決まる。管88およびパイロット管130内の圧力が、弁122の ばね126の予荷重で決まるレベルを越える点まで上昇すると、弁122は第2 位置へ変位し、液レベル制御装置56から管120を通って油受皿20への潤滑 液の流れを遮断し、装置56を無能化する。この結果、ポンプ160から吐出さ れる潤滑液はすべて主液回廊66へ向けられる。
エンジン12が所定の回転速度(たとえば、25ORPM )で運転していると き、その速度を検出した速度検出スイッチ142がバッテリ138からソレノイ ドスイッチ158への電気エネルギーを遮断する。これにより、ソレノイドスイ ッチ158が開き、電源84からモーター82に対する電気エネルギーが遮断さ れる。
予潤滑ポンプ78が停止すると、逆止弁89が、ポンプ160がら吐出された比 較的高圧の潤滑液が管86を通って予潤滑ポンプ78に入るのを阻止する。ヘリ カル歯車ポンプ160の精密な内部噛合い公差のために、比較的少ない吐出量お よび低い圧力の予潤滑ポンプが作動しているとき潤滑液がポンプ160を通って 油受皿20へ逆流することはない。
ポンプ160が、たとえば140 kPa (20psi)以上の圧力で潤滑液 を吐出するような回転速度で、エンジン12が運転しているときは、入口管88 内の圧力が、ばね104の予荷重で決まるレベル以上になり、優先弁64は第2 位置10日へ動かされる。第2位置108では、潤滑液は入口管88から補助液 回s68を通ってピストン24を冷却する冷却ジェット76へ向けられる。
ポンプ160が、たとえば430 kPa (63psi)以上の圧力で潤滑液 を吐出するようなかなり高い回転速度で、エンジン12が運転しているときは、 入口管88内の圧力が、ばね104の予荷重で決まるレベル以上になり、優先弁 64は第3位置110へ動かされる。第3位置110では、潤滑液が入口管88 から補助液回廊68へ向けられると同時に、潤滑液が管90から管100を介し て油受皿20へ向けられる。優先弁64の第3位置110は、ポンプ160から 吐出された潤滑液の一部を油受皿20ヘバイパスするので、より小型の冷却器6 0およびフィルタ62を使用できる。これは、フィルタ内で生じることがあるど んな小さい圧力損失も、主液回866および副液回868における作動圧力の調 整に影響を及ぼさないことを保証している。優先弁64の作用のこれ以上の詳細 は、前に引用した米国特許第4,270,562号を参照されたい。
要約すると、エンジン12を運転していなく、エンジンを予潤滑しているときは 、エンジン12内の潤滑液の所定の最大標高を設定する液レベル制御装置56が 、過剰の潤滑液を油受皿20へ戻して、上部ロッカーアーム領域44など、高位 置にある一定のエンジン部分へ潤滑液が達するのを防止する。エンジン12を運 転しているときは、油受皿20へ戻される潤滑液が遮断されて、液レベル制御装 置56が不能化されるので、潤滑液はロッカーアーム領域44に達し、弁操作機 構を潤滑することができる。液検出装置150は、所定の標高に通路74内の潤 滑液が存在するか否かを検出する。エンジンの重要領域に十分な潤滑液が存在す ることが検出されたら、エンジン始動機構が作動する。エンジン12内の潤滑液 は比較的高いレベルに維持されるから、エンジンを始動させたとき、潤滑液が迅 速にロッカーアーム領域44に達する。
直列形エンジン12に関して説明したが、本装置は■形エンジンについても同様 に使用できる。
本発明のその他の特徴、目的および利点については、図面の簡単な説明、請求の 範囲を読まれれば明らかになるであろう。
国際調査報告

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.エンジン(12)を運転していないときにエンジン(12)へ潤滑液を供給 する第1加圧源(46)と、エンジン(12)を運転しているときにエンジン( 12)へ潤滑液を供給する第2加圧源(48)を備えた、上部ロッカーアーム領 域(44)をもつエンジン(12)のための潤滑装置(10)であって、 エンジン(12)を運転していないとき第1加圧源(46)からの潤滑液が上部 ロッカーアーム領域(44)に達するのを防止する第1手段(56)と、 エンジン(12)を運転しているとき第1手段(56)を無能にして、第2加圧 源(48)からロッカーアーム領域(44)へ潤滑液が達するのを許す第2手段 (121)、 を備えていることを特徴とする潤滑装置(10)。 2.前記第2加圧源(48)は主ポンプ(160)を有し、前記第1加圧源(4 6)は主ポンプ(160)よりかなり少ない吐出量および吐出圧力の予潤滑ポン プ(78)を備えていることを特徴とする請求の範囲1に記載の潤滑装置(10 )。 3.さらに、前記予潤滑ポンプ(78)を駆動するためのモーター(82)と、 エンジン(12)が所定の速度に達したとき、それに応じてモーター(82)を 電気的に切り離すための速度検出スイッチ(142)を備えていることを特徴と する請求の範囲2に記載の潤滑装置(10)。 4.さらに、エンジン(12)に通じた入口管(88)を備えており、エンジン (12)は内部潤滑液の正常上限を有する油受皿(20)を備えており、前記第 1手段(56)と第2手段(121)は前記油受皿(20)と入口管(88)に 通じていることを特徴とする請求の範囲1に記載の潤滑装置(10)。 5.前記第1手段(56)は入口管(88)と戻り管(120)の間に接続され た逃げ路(118)を備えており、前記戻り管(120)は油受皿(20)に接 続されていることを特徴とする請求の範囲4に記載の潤滑装置(10)。 6.前記第2手段(121)は入口管(88)内の所定の圧力レベルに応じて戻 り管(120)を遮断する弁(122)を備えていることを特徴とする請求の範 囲5に記載の潤滑装置(10)。 7.前記弁(122)はパイロット操作2位置ばねバイアス弁(122)である ことを特徴とする請求の範囲6に記載の潤滑装置(10)。 8.前記逃げ路(118)は所定の標高Sに配置されており、エンジン(12) は、さらに、入口管(88)に接続された複数の通路(70,72,74)と、 前記通路(70,72,74)の1つに接続されていて、もし潤滑液がエンジン (12)内の前記標高Sの所に存在していなければ、エンジン(12)の始動を 抑止する検出装置(150)を備えていることを特徴とする請求の範囲6に記載 の潤滑装置(10)。 9.内部潤滑液の正常上限を有する油受皿(20)と、エンジン(12)を運転 していないときに油受皿(20)から入口管(88)へ潤滑液を供給する加圧源 (78)を備えたエンジン(12)のための潤滑装置(10)であって、 入口管(88)に接続されていて、前記油受皿(20)内の正常上限より上に、 加圧源(78)からエンジン(12)の中に蓄積する潤滑液の所定の最大標高を 設定する装置(56)と、エンジン(12)の運転に応じて、前記装置(56) を遮断して、無能にする装置(121)、 を備えていることを特徴とする潤滑装置(10)。 10.前記装置(56)は入口管(88)に接続された逃げ路(118)と油受 皿(20)に接続された戻り管(120)を備えており、前記逃げ路(118) は、逃げ路(118)より上に、エンジン(12)内に蓄積した過剰な潤滑液を 戻し管(120)に逃がすようになっていることを特徴とする請求の範囲9に記 載の潤滑装置(10)。 11.前記無能化装置(121)は入口管(88)内の所定の圧力レベルに応じ て戻り管(120)を遮断する弁(122)を備えていることを特徴とする請求 の範囲10に記載の潤滑装置(10)。 12.前記弁(122)はパイロット操作2位置ばねバイアス弁(122)であ ることを特徴とする請求の範囲11に記載の潤滑装置(10)。 13.前記逃げ路(118)は所定の標高Sに配置されており、エンジン(12 )は、入口管(88)に接続された複数の通路(70,72,74)と、前記通 路(70,72,74)の1つに接続されていて、もし潤滑液がエンジン(12 )内の前記標高Sの所に存在していなければ、エンジン(12)の始動を抑止す る検出装置(150)を備えていることを特徴とする請求の範囲10に記載の潤 滑装置(10)。 14.エンジン(12)は複数の軸受(40)を有するカム軸(38)と上部ロ ッカーアーム領域(44)を有しており、前記所定の標高Sは軸受(40)より 上で、ロッカーアーム領域(44)より下にあることを特徴とする請求の範囲1 3に記載の潤滑装置(10)。
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