JPH0648087Y2 - エンジンにおける潤滑油冷却構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の目的〕 （産業上の利用分野） 本考案は，エンジンに係り，特にエンジンの各摺動部に
給油される潤滑油を冷却するための構造に関する。

（従来の技術） 自動車のごとき車両のエンジンにおいては，シリンダブ
ロック側のクランク・ピストン系およびシリンダヘッド
側の動弁系に，常に所定量の潤滑油が循環給油されるよ
うになっている。すなわち，上記シリンダブロックの下
端部に一体に設けられるオイルパンから潤滑油がオイル
ポンプでくみ上げられ，シリンダブロックに一体に形成
されるメインギャラリに導かれる。ここから，その一部
の潤滑油がクランク軸受やクランクピンなどのクランク
系の潤滑に当てられ，他の一部はピストンとシリンダボ
アとの間等のピストン系の潤滑に当てられる。さらに他
の一部は，シリンダヘッド側に上げられ，動弁系の潤滑
に当てられる。そして，上記クランク系やピストン系の
潤滑を終えた潤滑油は直接オイルパンに戻され，上記動
弁系の潤滑を終えた潤滑油はシリンダヘッド側からシリ
ンダブロック側に落とされ，再びオイルパンに溜められ
る。このような潤滑油の循環路がエンジンに設けられ
る。

上記潤滑油は，エンジンの回転部分を含む各摺動部にた
えず補給循環して，摩擦抵抗を低減し円滑な動作を保障
するばかりでなく，給油部分の冷却および腐蝕防止や，
あるいは燃焼室の気密保持などの役目を果たしている。

このように潤滑油は，より効果的な摺動，すなわち，摺
動面に極く微少なあらさが存在しても，なおかつ摺動面
同志の固体摩擦が生じないように，摺動面間に適度な厚
さの油膜を形成させなければならない。それには，適切
な特性の潤滑油を選択する必要があり，粘度，摩耗防止
特性，熱，酸化安定性などの条件が考慮範囲となる。

（考案が解決しようとする課題） ところで，どのような特性が選択された潤滑油であって
も，全て共通して言えるのは，潤滑油は油温を許容使用
温度を越えない範囲内で，しかも可能な限り高い温度に
して使用することである。すなわち，極く低温の環境下
でエンジン駆動をなした場合には，潤滑油の油温が上昇
し難く，したがって潤滑油の粘度が高いままでフリクシ
ョン（摩擦損失）が大となる。その反面，極めて高温下
でエンジン駆動をなし，潤滑油の油温が許容使用温度を
越えて上昇すると，その潤滑油は急激に劣化をきたし，
潤滑作用がなくなる。したがって，潤滑油の許容使用温
度を越えない範囲内で，しかもその許容使用温度もしく
はできるだけ許容使用温度に近い高い温度の油温にすれ
ば，潤滑油の粘度が下がりフリクション低減化を得る。
なお一般的に，潤滑油の許容使用温度は約120℃であ
り，急激に劣化が生じる温度は約140〜150℃である。

たとえ常温下であっても，高回転数で長時間エンジンを
駆動すれば，潤滑油の油温が上昇することは避けられな
い。エンジンによっては，潤滑油の冷却機能を全く備え
ていないもの，あるいは水冷オイルクーラを備えたもの
に大別される。第３図は，エンジン回転数に対するエン
ジン冷却水および潤滑油の温度特性を示す。図中，破線
変化Ａは，エンジン冷却水の温度特性であり，ラジエタ
で放熱するところから温度上昇変化が比較的小さい。一
点鎖線変化Ｂは，油循環路に水冷オイルクーラを備えた
エンジンに用いられる潤滑油特性であり，エンジン回転
数が約6000rpmを越えてもなお，潤滑油の許容使用温度
とされる120℃まで上昇することはない。この許容使用
温度に到達するのは，エンジン回転数がいわゆるレッド
ゾーンまで上昇したときであり，したがって潤滑油の劣
化はない。しかしながらこの場合には，許容使用温度を
越えない範囲内においても，常に一様に潤滑油を冷却す
ることとなり，油温を下げてしまって最適な使用範囲か
ら外れることが多く，理想的とは言い難い。二点鎖線変
化Ｃは，油循環路にオイルクーラを備えていないエンジ
ンに用いられる潤滑油の温度特性である。潤滑油は循環
途中で自然的な放熱をなすところから，油温の上昇は略
直線的となる。そして，エンジン回転数が約6000rpmに
なったとき，油温は許容使用温度である120℃を突破
し，そのまま上昇する。したがって，このようなオイル
クーラを備えていないエンジンに用いられる潤滑油は，
早急に劣化することとなる。

本考案は，上記事情に着目してなされたものであり，潤
滑油の油温を，常時，許容使用温度もしくはそれに近い
高い油温に保持して各摺動部等に給油をなし，潤滑油の
油温制御を可能にして，潤滑特性の高水準化を図れるエ
ンジンにおける潤滑油冷却構造を提供することを目的と
する。

〔考案の構成〕

（課題を解決するための手段および作用） すなわち本考案は，シリンダブロックの下部に潤滑油を
集溜するオイルパンを，かつ上部にシリンダを備え，こ
のシリンダブロックの上記シリンダ外周部に沿ってウオ
ータジャケットを設け，上記オイルパン内の潤滑油を吸
い上げて各摺動部等に給油するとともに順次オイルパン
内に戻す油循環路を設け，油冷却路の一端部を油循環路
に，かつ他端部を上記オイルジャケットにそれぞれ連通
し，その中途部に潤滑油の油温が所定温度以上になった
ときのみ開放するサーモバルブおよび油圧が所定圧力以
上になったときのみ開放するオイルプレッシャレギレー
タとを直列に接続し，ヒートパイプの一端部を上記オイ
ルジャケットに，かつ他端部を上記ウオータジャケット
にそれぞれ挿嵌して，オイルジャケット内の潤滑油の熱
をウオータジャケットに導いて潤滑油を冷却し，油温を
常に略所定温度に保持することを特徴とするエンジンに
おける潤滑油冷却構造である。

（実施例） 以下，本考案の一実施例を図面にもとづいて説明する。
第１図に示す,1はシリンダブロックであり，この上端部
には図示しないシリンダヘッドが載設され，エンジン本
体が構成される。シリンダブロック１の上部はシリンダ
２となっていて，このシリンダボア2a内にはピストン３
が摺動自在に挿入される。また，シリンダ２の下部はス
カート４が一体に連設され，この下部にクランクカバー
５が一体に組立られる。これらスカート4,クランクカバ
ー５内にはクランク軸６を回転自在に枢支するための軸
受部材7a,7bが一体成形されている。また，上記クラン
クカバー５の下部にはオイルパン８が取付られていて，
潤滑油が集溜する溜め部９が形成される。この溜め部９
の潤滑油内にはオイルポンプ10が浸漬していて，上記ク
ランクカバー５の外側部に取着されるオイルストレーナ
11と高圧油パイプ12を介して連通される。さらに上記オ
イルストレーナ11は，高圧油通路13を介して，シリンダ
２の下端外周部に設けられるメインギャラリ14に連通す
る。すなわち，上記オイルポンプ10が駆動することによ
り，オイルパン８内の潤滑油が高圧油パイプ12を介して
オイルストレーナ11に導かれ，ここで濾過されてから高
圧油通路13を介してメインギャラリ14に圧送されるよう
になっている。そして，このメインギャラリ14と上記シ
リンダヘッドとは図示しない上部油循環系を介して連通
していて，シリンダヘッドに設けられる動弁系のカム軸
等に給油できるようになっている。そしてまた，上記メ
インギャラリ14からクランク軸６とその軸受部材7a,7b
との摺動部等であるクランク系，ピストン３とシリンダ
ボア2aとの摺動部およびピストン３とコンロッド15との
摺動部等のピストン系に給油するとともに，一部の潤滑
油はピストン３等の冷却をなすこととなる。潤滑油が給
油されて各摺動部の潤滑を行ない，あるいは冷却に供さ
れた後は，全ての潤滑油は再び上記オイルパン８に戻っ
て集溜するようになっていて，このようにして油循環路
16が構成される。

一方，上記シリンダ２の外周面上部にはウオータジャケ
ット17が一体的に設けられ，かつその下部にはオイルジ
ャケット18が一体に設けられる。上記ウオータジャケッ
ト17は上記シリンダヘッドに設けられるウオータジャケ
ットと連通するよう，その上端面が開口する。上記ウオ
ータジャケット17およびオイルジャケット18の相対向す
る周面部位には，それぞれ取着用口体17a,18aが一体に
突設されていて，これらの開口面は，後述するヒートパ
イプ19に取着されるフランジ20a,20bにより密に閉塞さ
れる。換言すれば，上記ヒートパイプ19の一端部はオイ
ルジャケット18内の潤滑油中に，かつ他端部はウオータ
ジャケット17の冷却水中にそれぞれ浸漬することとな
る。一方，上記油循環路16の中途部とオイルジャケット
18とは，油冷却路21を介して連通される。すなわち，油
供給パイプ22の一端部が上記メインギャラリ14に挿嵌
し，他端部は上記ヒートパイプ19に一体に設けられるオ
イルジャケット18側のフランジ20bに嵌挿し，それぞれ
開口する。上記油供給パイプ22の中端部には，サーモバ
ルブ23とオイルプレッシャレギレータ24が直列に接続さ
れる。上記サーモバルブ23は，メインギャラリ14から油
供給パイプ22を圧送される潤滑油の油温が所定温度以上
になったときのみ開放し，所定温度以下では閉成するも
のであり，普通，約120℃を感知したとき開放するよう
に設定される。上記オイルプレッシャレギレータ24は，
油供給パイプ22を圧送される潤滑油の油圧を感知し，所
定油圧以上になったときに開放して，上記オイルジャケ
ット18に潤滑油を供給するものである。なお説明すれ
ば，エンジン回転数が上昇するにともなって，上記オイ
ルポンプ10から圧送される潤滑油の油圧が上昇する。と
ころが，上記動弁系をはじめ各摺動部に給油される潤滑
油の油量は変らないので，メインギャラリ14から油供給
パイプ22に導かれる潤滑油の油圧がエンジン回転数の上
昇にともなって上昇する。このオイルプレッシャレギレ
ータ24は，普通，エンジン回転数が約6000rpmのときに
圧送される潤滑油の油圧で開放し，それ以下の回転数の
油圧では閉成するように設定される。さらに，上記スカ
ート４の上端部とオイルジャケット18とをオーバーフロ
ーパイプ25が連通する。このオーバーフローパイプ25
は，オイルジャケット18内に導かれる潤滑油が所定量に
なったとき，これをオーバーフローしてスカート４内に
導くものである。戻された潤滑油は，最終的には上記オ
イルパン８の溜め部９に集溜されるようになっている。

上記ヒートパイプ19は，既に知られているヒートパイプ
である。すなわち，媒体の蒸発および凝縮の相変化にと
もなう潜熱と毛管現象を利用した熱伝達装置であり，小
さな温度差で固体材料の数百倍以上の熱輸送を行なう能
力をもっている。なお説明すれば，密封された筒体の内
壁にはウイックと呼ばれる多孔質部材が装着され，さら
に，動作温度に対して適当な蒸気圧をもつ作動液体が熱
輸送媒体として封入される。その一端部を蒸発部，他端
部を凝縮部となし，上記蒸発部周囲が高温化することに
より，作動液体が蒸発して他端凝縮部に導かれ，冷却さ
れて凝縮し，上記ウイックの毛管作用で再び蒸発部に戻
る。そして再び蒸発するのであるが，ここで蒸発潜熱を
奪って蒸発部周囲の冷却をなすようになっている。

第２図に，実際に用いられる上記ヒートパイプ19の外観
形状を示す。ある程度の厚みを有する略コ字状に形成さ
れる密封された筒体であり，この内壁にはウイックと呼
ばれる多孔質部材が装着され，さらに，動作温度に対し
て適当な蒸気圧をもつ作動液体が熱輸送媒体として封入
されることは上述した通りである。また，この上片部と
下片部とには，それぞれ上記ウオータジャケット17とオ
イルジャケット18の取着用口体17a,18a開口面を閉塞す
るためのフランジ20a,20bが一体に取着されていること
も，上述した通りである。

しかして，エンジン駆動にともなって各摺動部に給油が
なされ，潤滑油の油温が上昇する。第４図に示すよう
に，油温変化Ｄはエンジン回転数が約6000rpmに到達す
るまでは，比例的に上昇する。すなわち，再び第１図に
示すように，メインギャラリ14から圧送される潤滑油が
所定温度に到達しないので，上記サーモバルブ23は閉成
する。したがって，油冷却路21を介して上記オイルジャ
ケット18に潤滑油の供給がなく，油温が上昇しないとこ
ろから，ヒートパイプ19は何等の熱伝導作用もなさな
い。このようにして潤滑油に対する冷却作用がなく，油
循環路16を循環する潤滑油は，先に第３図で説明した二
点鎖線変化Ｃと全く同様の温度上昇となる。

さらにエンジン回転数が高速化して，約6000rpmに到達
すると，高負荷であるところから油温が設定温度以上に
なり，これを感知してサーモバルブ23が開放する。そし
てまた，このときは当然，油圧が設定圧以上になるとこ
ろから，オイルプレッシャレギレータ24が開放してオイ
ルジャケット18に潤滑油が導かれる。上記ヒートパイプ
19は熱伝達作用をなし，潤滑油の熱がウオータジャケッ
ト17の冷却水に奪われて低下する。再び第４図に示すよ
うに，潤滑油の油温は約120℃に保持され，たとえこれ
よりエンジン回転数が高速化しても油温の変化がない。
したがって常時，潤滑油は，許容使用温度もしくはそれ
に近い高い温度に冷却保持される。オーバフローパイプ
25を介して再びオイルパン８に戻されてから各摺動部に
給油される状態では，粘度が下がってフリクション低減
をなす，極めて効率のよい潤滑作用を得ることとなる。

なお上記実施例においては，油冷却路21の下流側にサー
モバルブ23,上流側にオイルプレッシャレギレータ24を
設けたが，これに限定されるものではなく，この逆の配
置であっても支障がない。

また，シリンダブロック１やヒートパイプ19の形状構造
は，上記実施例に限定されるものではなく，本考案の要
旨を越えない範囲内で種々変形実施可能なことは勿論で
ある。

〔考案の効果〕

以上説明したように本考案によれば，サーモバルブとオ
イルプレッシャレギレータを備えた油冷却路およびヒー
トパイプを用いることにより，潤滑油の油温を，常時，
許容使用温度もしくはそれに近い高い油温に保持した状
態で各摺動部に対す 給油を可能となす。すなわち，潤
滑油の油温制御を行なって，この潤滑特性の高水準化を
図れるいう効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示すエンジン要部の概略縦
断面図，第２図はヒートパイプの斜視図，第３図はエン
ジン冷却水と水冷オイルクーラ付きエンジンに用いられ
る潤滑油およびオイルクーラなしエンジンに用いられる
潤滑油のエンジン回転数に対する温度特性図，第４図は
本考案のヒートパイプ付きエンジンに用いられる潤滑油
のエンジン回転数に対する温度特性図である。 ８……オイルパン,2……シリンダ,1……シリンダブロッ
ク,17……ウオータジャケット,18……オイルジャケッ
ト,16……油循環路,23……サーモバルブ,24……オイル
プレッシャレギレータ,21……油冷却路,19……ヒートパ
イプ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】その下部に潤滑油を集溜するオイルパンを
   有するとともに上部にシリンダを備えたシリンダブロッ
   クと，このシリンダブロックの上記シリンダ外周部に沿
   って設けられるウオータジャケットおよびオイルジャケ
   ットと，上記オイルパン内の潤滑油を吸い上げてエンジ
   ンの各摺動部等に給油するとともに順次オイルパン内に
   戻す油循環路と，この油循環路に一端部が，かつ上記オ
   イルジャケットに他端部がそれぞれ連通されその中途部
   に潤滑油の油温が所定温度以上になったときのみ開放す
   るサーモバルブおよび油圧が所定圧力以上になったとき
   のみ開放するオイルプレッシャレギレータとを直列に接
   続してなる油冷却路と，その一端部が上記オイルジャケ
   ットに，かつ他端部が上記ウオータジャケットにそれぞ
   れ挿嵌されオイルジャケット内の潤滑油の熱をウオータ
   ジャケットに導き潤滑油を冷却して油温を常に略所定温
   度に保持するヒートパイプとを具備したことを特徴とす
   るエンジンにおける潤滑油冷却構造。