JPH0451649B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、内燃機関の運動各部に潤滑オイルを
供給するオイル供給装置に関する。

＜従来の技術＞ 例えば1974年養賢堂発行内燃機関講義第３次改
著上巻第445頁に開示されているように、従来の
内燃機関のオイル供給装置は、オイルパン内の潤
滑オイルをクランクシヤフト駆動のオイルポンプ
により吸い上げ、このオイルを動弁系とクランク
シヤフト系に分岐させた油路を通じてカムシヤフ
トにおけるカム摺動部と軸受、ロツカーアーム、
バルブステム等の動弁系とクランクシヤフトジヤ
ーナル部、クランクピン部等のクランクシヤフト
系の機関運動各部へ供給して潤滑している。

従つて、機関運動各部へ供給されるオイルは、
大略同一温度、同一粘度となつていた。

＜発明が解決しようとする課題＞ ところで、内燃機関にあつては、燃焼室内のガ
ス圧力を用いて機関各部を運動させるわけである
が、機関各部の摩擦損失は機関出力、燃費に重大
な影響を与える。特にピストン摺動部、カムシヤ
フトにおけるカム摺動部、クランクシヤフト系に
おける摩擦損失の影響は大きい。

そこで、前記カムシヤフトにおけるカム摺動部
についてみると、例えばオーバーヘツドカムオー
バーヘツドバルブタイプのカムノーズとロツカー
アームフオロアとの接触面面圧Ｐはクランクピン
摺動面の接触面の面圧に比べ約200倍以上と高く、
接触２物体間の相対速度Ｖを勘案すると潤滑条件
の困難性を示すパラメーターＰ／Ｖは約500倍と
大きい上に接触面相互の形状は前者が凸と凸、後
者が凹と凸でオイル保持性も不利となつている。

この潤滑条件Ｖ／Ｐにオイル粘度ηを乗じた値
η（Ｖ／Ｐ）を第１図によつてみるとＸ点より厳
しい（小さな）領域では急激に摩擦係数が増大
し、いわゆる焼付等発生の原因となり境界潤滑領
域となり、Ｘより緩やかな（大きい）領域では摩
擦係数は緩やかに増大することがわかる。

従つて、潤滑条件Ｖ／Ｐの小さな動弁系にあつ
てはオイル粘度を減少して略Ｘ点の領域にη
（Ｖ／Ｐ）を持ち来すようにすることが望まれる。

これは第２図及び第３図からみても明らかで、
オイル温度が低下しオイル粘度が増大する程カム
シヤフトにおけるカム摺動部の損失トルクが減少
し、逆クランクシヤフト系の損失トルクはオイル
温度が上昇してオイル粘度が減少する程度失トル
クが減少している。

カムシヤフトにおけるカム摺動部の損失トルク
は特に機関負荷によらず機関回転速度によつて決
まる摩擦力によるため、市街地走行などの比較的
低負荷域で全体出力に占める摩擦力の割合が大き
く、低負荷域でのエンジン正味熱効率の向上の阻
害要因となつている。

上記観点からカムシヤフトにおけるカム摺動部
の潤滑を良好にするため、そのオイル粘度をカム
シヤフトにおけるカム摺動部の潤滑にマツチング
して選定すると、クランクシヤフト系にとつては
粘度が大きすぎ、クランクシヤフト系にマツチン
グさせればカムシヤフトにおけるカム摺動部の潤
滑不良を招くことは明らかであつて、これはひと
えに従来装置のものが同一温度同一性状のオイル
を機関運動各部にまんべんなく供給するようにし
ているからであつた。

ところで、上述のカムシヤフトの軸受は回転摺
動面の面圧が低く、かつ回転速度が大であつて、
摺動面相互は凸と凹の構成であるから、クランク
シヤフト系の潤滑におけると同様に、オイル粘度
が小さい方が好ましい。

しかし、従来装置にあつては、カムシヤフトに
おけるカム摺動部と軸受には、同一の油路からの
同一温度同一性状のオイルが供給されるため、カ
ムシヤフトにおけるカム摺動部にとつては有利な
オイル粘度とした場合、カムシヤフトにおける軸
受にとつては不利なオイル粘度となり、該カムシ
ヤフトにおける軸受の潤滑性が劣るという問題点
がある。

本発明はこのような従来の問題点に鑑みなされ
たもので、カムシヤフトのカム摺動部に導かれる
潤滑オイルを冷却する構成とすることにより、該
カムシヤフトにおけるカム摺動部並びにクランク
シヤフト系に対して良好な潤滑性を得ると共に、
カムシヤフトにおける軸受には、冷却された潤滑
オイルを供給しないようにし、クランクシヤフト
系に導かれる潤滑オイルと同一温度同一性状の潤
滑オイルを供給する構成とすることにより、カム
シヤフトにおける軸受の良好な潤滑性をも得るこ
とを目的とする。

＜課題を解決するための手段＞ このため、本発明は、潤滑オイルをカムシヤフ
トのカム摺動部に導く油路と、該カムシヤフトの
軸受に導く油路と、クランクシヤフト系に導く油
路とを設け、前記カム摺動部に導く潤滑オイルの
温度を前記軸受及びクランクシヤフト系に導く潤
滑オイルの温度よりも低温とする潤滑オイル冷却
手段を、潤滑オイルを前記カム摺動部に導く油路
に設けた構成とする。

＜作用＞ 例えば、潤滑オイルとしてクランクシヤフト系
の潤滑な最適な粘度のものを選ぶと、クランクシ
ヤフト系各運動部分は良好になされ得る。しかし
このままではカムシヤフトにおけるカム摺動部に
とつて粘度が小さすぎるから、冷却手段によつて
カムシヤフトにおけるカム摺動部に供給するオイ
ルを冷却し、その温度を低下させて粘度を大にす
る。その結果、面圧及び相互接触する２物体の相
対速度が遅いため、第潤滑条件が厳しい場合であ
つても、オイル粘度を増大させて各運動部分の良
好な潤滑特性を得ることができる。

又、カムシヤフトの軸受は、回転摺動面の面圧
が低く、かつ回転速度が大であつて、摺動面相互
は凸と凹の構成であるから、オイル粘度が小さい
方が好ましく、冷却されて粘度が大きくなつた潤
滑オイルを供給すると、トルク損失の増大を来す
が、本発明においては、カムシヤフトにおける軸
受には、冷却された潤滑オイルが供給されず、ク
ランクシヤフト系に導かれる潤滑オイルと同一温
度同一性状の潤滑オイルが供給されることになる
ため、カムシヤフトにおける軸受の良好な潤滑性
をも得ることができる。

以上により、機関全体の摩擦トルクを低減する
ことができ、その結果正味熱効率を向上させて出
力の向上、燃費の改善を図ることができる。

＜実施例＞ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。

第４図に示す一実施例において、機関のクラン
クシヤフト１によつて駆動されるオイルポンプ２
はオイルパン３からオイル４を吸い上げ、オイル
フイルタ５を介してクランクシヤフト系ギヤラリ
６に油路６ａを通じて圧送すると共に、該油路６
ａから分岐した油路７ａを介してギヤラリ７に圧
送する。カムシヤフトにおけるカム摺動部の油路
７ａにはオイル冷却器１０を介装する。該オイル
冷却器１０は水冷或いは空冷のどちらでも良い。

クランクシヤフト系ギヤラリ６に導かれたオイ
ルはクランクシヤフト軸受部１１、油路１ａを通
じたクランクピン１２外周に供給されると共に該
クランクピン１２に軸結されたコネクテイングロ
ツド１３のオイルスプラツシユ孔１３ａからピス
トン１４とシリンダ１５との摺動面に噴出供給さ
れ、これらを潤滑する。

一方、カムシヤフト７の軸受１８に潤滑オイル
を供給する油路として、クランクシヤフト系ギヤ
ラリ６から分岐する油路３１を設け、この油路３
１をカムシヤフト１７内の油路７ｂに接続する。

一方、ギヤラリ７に導かれたオイイルはシリン
ダヘツド２１に圧送され、該シリンダ２１に圧送
されたオイルの一部はロツカーアームシヤフト２
２（第５図参照）内の油路７ｃ及びロツカーアー
ム２３内の油路７ｄ，７ｅを通り、ロツカーアー
ム２３のフオロア部２３ａ，２３ｂ並びにバルブ
ステム２４の頂面などに圧送され、これらの圧接
摺動部を潤滑すると共に、カムシヤフト１７にお
けるカム摺動部としてのカムノーズ１７ａとロツ
カーアームフオロア２３ａとの摺接部に吹きつけ
られる。

オイルはこのようにしてクランクシヤフト系、
カムシヤフト１７におけるカム摺動部、カムシヤ
フト１７における軸受１８等の運動各部を潤滑し
た後、再びオイルパン３内へシリンダブロツク２
５を通つて戻される。

尚、２６はオイルフイルタ５のバイパス弁、２
７はオイルポンプのオイルリリーフ弁である。

かかる構成において、オイルパン３内のオイル
４はクランクシヤフト系の潤滑に最適な粘度のも
のを選んでおり、従つて、クランクシヤフト系各
運動部分の潤滑はオイルを加温または冷却しなく
とも良好になされ得る。しかしこのままではカム
シヤフト１７におけるカム摺動部にとつて粘度が
小さすぎるから、オイルが油路７ａを通過する際
にオイル冷却器１０によつてオイルを冷却し、そ
の温度を低下させて粘度を大にする。その結果、
面圧及び相互接触する２物体の相対速度が遅いた
め、第１図に示す潤滑条件Ｖ／Ｐが厳しい場合で
あつても、オイル粘度を増大させて各運動部分の
潤滑を第１図の境界潤滑からＸ点付近にまで移行
させることができ、良好な潤滑特性を得ることが
できる。

ところで、カムシヤフト１７の軸受１８は先に
も述べたように回転摺動面の面圧が低く、かつ回
転速度が大であつて、摺動面相互は凸と凹の構成
であるから、オイル粘度が小さい方が好ましく、
冷却されて粘度が大きくなつた潤滑オイルを供給
すると、トルク損失の増大を来す。

そこで、上記構成においては、カムシヤフト１
７における軸受１８には、冷却された潤滑オイル
を供給しないようにし、クランクシヤフト系に導
かれる潤滑オイルと同一温度同一性状の潤滑オイ
ルを供給するようにしたため、カムシヤフト１７
における軸受１８の良好な潤滑性を得ることがで
き、軸受１８の損失トルクを減少させることがで
きる。

以上により、機関全体の摩擦トルクを低減する
ことができ、その結果正味熱効率を向上させて出
力の向上、燃費の改善を図ることができる。

尚、油路３１から２点鎖線で示す油路７a′を分
岐させ、この油路７a′から導いたオイルをオイル
冷却器１０によつて冷却して油路７ｃに至らせる
ようにしても良い。

又、上記実施例においてシリンダブロツク２５
内の油路のレイアウトによつては、ギヤラリ７を
油路６ａから分岐して導くかわりに、第４図に２
点鎖線で示すように、クランクシヤフト系ギヤラ
リ６からギヤラリ７′を分岐して導くようにして
も良い。この場合にはギヤラリ７′にオイル冷却
器１０′を介装する。

更に、クランクシヤフト系ギヤラリ６に至る油
路６ａに加熱器（図示せず）を介装し、クランク
シヤフト系並びにカムシヤフト１７における軸受
１８に導く潤滑オイルを加熱し、該潤滑オイルの
温度を上昇させてオイルの粘度を低下させるよう
にしても良い。

第６図〜第８図には、夫々第４図において油路
３から油路７a′を分岐させ、この油路７a′から導
いたオイルをオイル冷却器１０によつて冷却して
油路７ｃに至らせるようにした構成における冷却
器１０の具体例を示したものである。

即ち、第６図は第１の実施例のオイル冷却器１
０Ａの構成を示しており、シリンダブロツク２５
には、オイルポンプ２により圧送されたオイルが
オイルフイルタ５を介して導かれるギヤラリ６
と、該ギヤラリ６から分岐した油路３１とが形成
される。この油路３１は、シリンダヘツド２１に
延長して形成され、該シリンダヘツド２１に形成
されてカムシヤフト１７（第５図参照）内に通じ
る油路７ｂに接続される。一方、シリンダヘツド
２１側の油路３１からは油路７a′が分岐して設け
られ、該油路７a′は機関本体から外部に取り出さ
れる。この油路７a′は、気化器３２の絞り弁３３
下流の吸気通路３４を貫通して外部に取り出さ
れ、シリンダヘツド２１内を通つて、該シリンダ
ヘツド２１に形成されてロツカーアームシヤフト
２２（第５図参照）内に通じる油路７ｃに接続さ
れる。尚、吸気通路３４内における油路７a′外周
面には多数のフイン３５が配設される。

かかる構成によると、エアクリーナエレメント
３６を通過した吸入空気は気化器３２で燃料と混
合し、機関の各気筒に混合気として供給される。

このとき、吸気通路３４内においては燃料の気
化時にその周囲の空気から気化潜熱を奪い、混合
気温度が低下している。又、これに加え、例え
ば、機関低速回転低負荷時は、絞り弁３３が略全
閉状態にあり、絞り弁３３直後で混合気が断熱膨
張するため混合気がより一層冷却される。このよ
うにして冷却された混合気によつて、油路７a′を
流通するオイルがフイン３５を介して冷却され、
その粘度が増大されて、油路７ｃに供給される。

一方、混合気側からみればオイルによつて加熱
され、燃料の気化特性が向上し、低速低負荷運転
領域の燃焼が安定化することになる。

上記の構成において、油路３１からの油路７
a′の分岐点はシリンダヘツド２１内の比較的高い
位置にあるようにし、機関停止時に油路７a′に残
留するオイル量を多くして、機関再始動時に速や
かに動弁系全体にオイルが供給されるようにす
る。

以上のような構成によると、冷却フアン等のオ
イル冷却装置を別置する必要がないため、構成部
品が極めて単純化されるという利点がある。

尚、第６図に２点鎖線で示すように油路７a′が
気化器３２の絞り弁３３上流側吸気通路を通過す
るようにしたオイル冷却器１０Ｂを構成しても良
いのは勿論である。この場合、油路７a′とシリン
ダヘツド２１のロツカールーム３７とを接続する
通路３８は、空気導入通路として機能し、オリフ
イス３９より空気をロツカールーム３７内に逃が
しながら油路７a′内のオイル圧力を適当な値に保
持する。

第７図及び第８図は第２の実施例のオイル冷却
器１０Ｃを示しており、第６図の実施例と同様
に、シリンダブロツク２５とシリンダヘツド２１
には、オイルポンプ２により圧送されたオイルが
オイルフイルタ５を介して導かれるギヤラリ６か
ら分岐し、カムシヤフト１７（第５図参照）内に
通じる油路７ｂに接続される油路３１が設けられ
ている。

シリンダヘツド２１側の油路３１からは油路７
a′が分岐して設けられ、該油路７a′はロツカーカ
バー４１内を通つてエアクリーナ４２の吸入ダク
ト４３内に挿入され、更に、ロツカーカバー４１
内を通つて、シリンダヘツド２１に至り、ロツカ
ーアームシヤフト２２（第５図参照）内に通じる
油路７ｃに接続される。前記吸入ダクト４３内に
おける油路７a′外周面には多数のフイン４４が配
設される。

尚、上記吸入ダクト４３はエアクリーナ４２と
は別体構成として、ロツカーカバー４１壁の一部
を構成し、これをブーツ４５によつてエアクリー
ナ４に接続している。

又、この実施例においても、ロツカールーム３
７とを接続する通路３８は、空気導入通路として
機能し、オリフイス３９より空気をロツカールー
ム３７内に逃がしながら油路７a′内のオイル圧力
を適当な値に保持する。

かかる実施例においては、吸入ダクト４３を通
過する吸入空気によつて、油路７a′を流通するオ
イルがフイン３５を介して冷却され、その粘度が
増大されて、油路７ｃに供給される。

以上の構成によれば、機関外部の配管系統がな
くなつて生産コストの低減を図ることができる。

又、冷却する他の方法として動弁系の油路を自
動車のクーラーの冷媒通路内を通過させて冷却す
ることも夏期には可能である。

＜発明の効果＞ 以上述べたように、本発明は、潤滑オイルをカ
ムシヤフトのカム摺動部に導く油路と、該カムシ
ヤフトの軸受に導く油路と、クランクシヤフト系
に導く油路とを設け、前記カム摺動部に導く潤滑
オイルの温度を前記軸受及びクランクシヤフト系
に導く潤滑オイルの温度よりも低温とする潤滑オ
イル冷却手段を、潤滑オイルを前記カム摺動部に
導く油路に設けたので、潤滑条件がカムシヤフト
のカム摺動部とクランクシヤフト系とで異なつて
もこれら夫々の要求潤滑特性に適合した粘度を有
する潤滑オイルを夫々に供給することができる。

又、カムシヤフトにおける軸受には、冷却され
た潤滑オイルが供給されず、クランクシヤフト系
に導かれる潤滑オイルと同一温度同一性状の潤滑
オイルを供給されることになるため、カムシヤフ
トにおける軸受の良好な潤滑性をも得ることがで
きる。

以上により、機関運動各部は良好に潤滑され、
摩擦損失を低下させ、機関出力及び燃費を向上す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は潤滑条件Ｖ／Ｐ及びオイル粘度と摩擦
係数との一般的関係を示すグラフ、第２図は動弁
系のオイル温度に応じた損失トルクを示すグラ
フ、第３図はクランクシヤフト系のオイル温度に
応じた損失トルクを示すグラフ、第４図は本発明
の一実施例を示す潤滑オイルの系統図、第５図は
動弁系の潤滑経路を示す縦断面図、第６図はオイ
ル冷却器の一実施例を示す縦断面図、第７図は同
上のオイル冷却器の変形態様を示す縦断面図、第
８図は同上のオイル冷却器の要部の斜視図であ
る。 １……クランクシヤフト、２……オイルポン
プ、６……クランクシヤフト系ギヤラリ、７，
７′……ギヤラリ、７ａ，７a′，７ｂ，７c′……
油路、１０，１０′，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ…
…オイル冷却器、１７……カムシヤフト、１７ａ
……カムノーズ、１８……軸受。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 潤滑オイルをカムシヤフトのカム摺動部に導
   く油路と、該カムシヤフトの軸受に導く油路と、
   クランクシヤフト系に導く油路とを設け、前記カ
   ム摺動部に導く潤滑オイルの温度を前記軸受及び
   クランクシヤフト系に導く潤滑オイルの温度より
   も低温とする潤滑オイル冷却手段を、潤滑オイル
   を前記カム摺動部に導く油路に設けたことを特徴
   とする内燃機関のオイル供給装置。 ２ カムシヤフトのカム摺動部用の油路とクラン
   クシヤフト系用の油路とは、潤滑オイル供給源か
   ら導かれる油路のオイルフイルタ下流側から分岐
   してなる特許請求の範囲第１項記載の内燃機関の
   オイル供給装置。 ３ カムシヤフトのカム摺動部用の油路はクラン
   クシヤフト用の油路から分岐してなる特許請求の
   範囲第１項記載の内燃機関のオイル供給装置。