JPH0718326B2 - エンジンの供給潤滑油計量装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ロータリピストンエンジンもしは２サイクル
エンジン等のエンジンに対して潤滑油を計量して圧送す
る供給潤滑油計量装置に関するものである。

（従来の技術） 従来より、２サイクルエンジン等の燃焼室に潤滑油を供
給してガスシール部分を潤滑するについて、エンジンに
供給する潤滑油を運転状態に応じて変化させるメタリン
グオイルポンプを備えたものは公知である。（実開昭60
-8100号公報参照） また、上記メタリングオイルポンプは、一般に、エンジ
ン回転に連係して回転するプランジャを往復動可能に設
け、このプランジャの往復動によって潤滑油を圧送する
について、その往復ストローク量をプランジャの一端が
当接するカム軸を移動することによって調整し、供給潤
滑油を変更するようにしている。そして、上記カム軸は
プランジャの一端が当接する部分に、基礎円に対して小
寸法に形成されたカム面を設け、プランジャの移動に伴
って該プランジャの先端部が基礎円とカム面に当接して
両者の半径の差に対応してプランジャを往復動させると
ともに、カム軸の移動によってカム面の接触半径を変え
てストローク量を変更して潤滑油の吐出量を調整するも
のである。

（発明が解決しようとする問題点） しかして、上記のようにプランジャのストローク量を調
整するためのカム軸を移動する場合に、プランジャの回
転角度によってはポンプハウジングに形成された吸入ポ
ートおよび吐出ポートのいずれとも連通してない閉塞期
間に、カム軸を介してプランジャを無理に移動するよう
にし、液体圧縮による大きな駆動力が駆動機構に作用
し、駆動機構に出力した制御信号と実際の移動量との相
関関係がずれて吐出量の制御精度の確保が困難となる問
題を有している。

そこで、本発明は上記事情に鑑み、カム軸の移動におけ
るプランジャの閉塞期間との関係において液体圧縮の発
生を回避するようにしたエンジンの供給潤滑油計量装置
を提供することを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明の供給潤滑油計量装置は、カム面を形成したカム
軸を移動させることでこのカム軸に当接するプランジャ
のストローク量が変化し、上記プランジャが回転するこ
とでポンプハウジングに形成された吸入ポートおよび吐
出ポートに順次連通し、運転状態に応じた潤滑油量を吐
出するについて、前記プランジャが吸入ポートおよび吐
出ポートの双方と非連通状態にある閉塞期間は、上記カ
ム軸の移動を阻止する規制手段を設けたことを特徴とす
るものである。

（作用） 上記のような計量装置においては、カム軸を移動させる
ことでプランジャのストローク量を変化させて運転状態
に応じた潤滑油量を吐出するために、前記カム軸を移動
する際に、プランジャが吸入ポートおよび吐出ポートの
双方と非連通状態にある閉塞期間は、規制手段によって
上記カム軸の移動を阻止して液体圧縮の発生を防止し、
このカム軸駆動系の信頼性を向上するようにしている。

（実施例） 以下、図面に沿って本発明の実施例を説明する。

第１図は本発明の一実施例の計量装置を備えたロータリ
ピストンエンジンの概略構成を示す。

ロータリピストンエンジンのケーシング１は、トロコイ
ド状の内周面2aを有するロータハウジング２と、その両
側に配置されたサイドハウジング３とで構成されてい
る。また、上記ケーシング１内を遊星回転運動する略三
角形のロータ４は偏心軸５に支承されて、ケーシング１
内に３つの作動室６を区画形成しており、このロータ４
の回転に伴って吸気、圧縮、爆発、膨張および排気の各
行程が順次行われるようになっている。上記ロータ４の
各頂部にはロータハウジング２の内周面2aに摺接するア
ペックスシール７が装着され、ロータ４の両側面にはサ
イドハウジング３内面に摺接するサイドシール８が装着
され、さらにロータ４の各頂部両側端にはコーナシール
９が装着されている。

上記ケーシング１には、サイドハウジング３を通って吸
気行程の作動室６に開口する吸気ポート10と、ロータハ
ウジング２を通って排気行程の作動室６に開口する排気
ポート11とが設けられており、上記吸気ポート10および
排気ポート11に吸気通路12および排気通路13がそれぞれ
接続されている。また、ロータハウジング２の所定位置
には一対の点火プラグ14が取付けられ、吸気ポート10近
傍の吸気通路12には燃料噴射を行うインジェクタ15が設
置されている。

また、上記吸気通路12に臨んでポート給油ノズル16が取
付けられ、このポート給油ノズル16からポート給油口16
aを介して吐出された潤滑油が吸気通路12を通してケー
シング１内にポート給油されるとともに、ロータハウジ
ング２の内周面2aに臨んでダイレクト給油ノズル17が取
付けられ、このダイレクト給油ノズル17からダイレクト
給油口17aを介して吐出された潤滑油がケーシング１内
にダイレクト給油される。前記ポート給油ノズル16には
供給潤滑油計量装置としてのメタリングオイルポンプ20
から第１潤滑油供給通路18が接続されており、ダイレク
ト給油ノズル17にはメタリングオイルポンプ20から第２
潤滑油供給通路19が接続されている。また、上記ポート
およびダイレクト給油ノズル16,17には、エア通路16b,1
7bが接続されている。

なお、図のエンジンは２気筒であり、図示しない気筒に
おいてもポート給油用のポート給油ノズル16とダイレク
ト給油用のダイレクト給油ノズル17が配設され、それぞ
れメタリングオイルポンプ20から別途に潤滑油供給通路
18,19が接続される。

上記メタリングオイルポンプ20は、潤滑油を計量して吐
出するようになっており、その吐出量はステップモータ
21に対して制御ユニット25（ECU）から制御信号が出力
されて運転状態に対応して制御される。上記制御ユニッ
ト25には、吸入空気量を検出するエアフローメータ26、
エンジン回転数を検出する回転数センサ27、冷却水の温
度（エンジン温度）を検出する水温センサ28、エンジン
の加速状態を検出する加速スイッチ29からの各信号が入
力されている。また、前記メタリングオイルポンプ20に
は後述のカム軸36の回転角を検出するポジションセンサ
ー22およびプランジャ32の位相を検出する角度センサ23
が設けられ、その検出信号が制御ユニット25に出力され
る。

そして、前記制御ユニット25は、上記各種センサーから
の検出信号に基づくエンジンの運転状態に対応してステ
ップモータ21に駆動パルス信号を出力してこのステップ
モータを所定のステップ数に制御する吐出量制御手段を
有するとともに、角度センサ22の信号（ポート開口信
号）から閉塞期間を判定する手段を有し、さらに、閉塞
期間においてはステップモータ21へのパルス信号の出力
を停止してステップモータ21の駆動を阻止する規制手段
とを包含しているものである。

第２図ないし第６図は上記メタリングオイルポンプ20の
具体的構造を示しており、ポンプハウジング31内に、ポ
ート給油のための潤滑油の計量、吐出を行う第１プラン
ジャ32およびダイレクト給油のための潤滑油の計量、吐
出を行う第２プランジャ33とが平行に往復動自在に配設
されている（第４図参照）。両プランジャ32,33はそれ
ぞれ前部と後部とに分割され、後部の中心孔がそれぞれ
ピン34,35（ハウジング側に固定）に嵌挿されている。

また、ポンプハウジング31にカム軸36が上記プランジャ
32,33と直交する方向に嵌挿され、このカム軸36には各
プランジャ32,33の先端部が当接する第１および第２の
カム面36a,36bが形成されている。上記各プランジャ32,
33は、前記ピン34,35の外周に配設されたスプリング37,
38によりカム軸36に向けて付勢されている。さらに、上
記プランジャ32,33はギヤ部32a,33aがエンジンの出力軸
に連動するドライビングウォーム39に噛合して駆動され
て回転される。プランジャ32,33の先端部は両側耳部32
b,33bと中心突部32c,33cとを有し、耳部32b,33bがカム
軸36の基礎円36cに乗り上げる状態と、中心突部32c,33c
がカム面36a,36bに当接する状態とに変位して往復動す
る。このプランジャ32,33の回転および往復動により、
プランジャ32,33内部のピン34,35前方の容積が変化する
計量室32d,33dに、各吸入ポート40からの潤滑油の吸入
と吐出ポート41a〜41dへの潤滑油の吐出とが交互に繰返
されるようになっている。

すなわち、潤滑油はドライビングウォーム39のジャーナ
ル部からカム軸36外周部に導入され、ここからプランジ
ャ32,33と平行に形成された吸入通路42からプランジャ3
2,33に直交して両側に開口する前記吸入ポート40に連通
している。一方、プランジャ32,33には上記吸入ポート4
0と連通可能な位置に吸入口32e,33eが開口するととも
に、吐出口32f,33fが軸方向にずれて開口し、ポンプハ
ウジング31の吐出ポート41a〜41dは前記吸入ポート40と
直交する両側に開口している。第１プランジャ32に対応
した２つの第１吐出ポート41a,41bには第１および第２
気筒へのポート給油用の第１潤滑油供給通路18,18が接
続され、第２プランジャ33に対応した２つの第２吐出ポ
ート41c,41dには第１および第２気筒へのダイレクト給
油用の第２潤滑油供給通路19,19が接続されている。

上記第１プランジャ32の端部外周には所定間隔で金属板
によるロータシグナル24が設けられ（第７図参照）、こ
のロータシグナル24に対応するポンプハウジング31に、
ロータシグナル24のセンシングから該プランジャ32のポ
ート開口信号を出力する角度センサ23が設置されてい
る。上記プランジャ32の回転において、このプランジャ
32の吸入口32eおよび吐出口32fがポンプハウジング31の
吸入ポート40,40および凹部41a,41bと連通状態にあるポ
ート開口期間に対し、非連通状態にあってこのプランジ
ャ32内部のオイル通路が閉じられ、プランジャ32が後退
作動されると内部の潤滑油を液体圧縮する期間が閉塞期
間である。前記角度センサ23はポート開口期間にON信号
を、閉塞期間にOFF信号を出力するものである。なお、
第２プランジャ33についても同様に閉塞期間があるが、
第１プランジャ32と第２プランジャ33とは、ウォーム39
によって同期回転することから第１プランジャ32の閉塞
期間の検出で両者の検出ができる。

上記カム軸36はステップモータ21により回転駆動され
る。このステップモータ21は前記カム軸36と平行に配設
され、そのシャフト21aには駆動ギヤ44が固着され、該
駆動ギヤ44がカム軸36の端部に固着された扇形の従動ギ
ヤ45に噛合し、ステップモータ21の駆動によってカム軸
36の回転角度を操作するように構成されている。また、
このカム軸36には従動ギヤ45の内方に、その回転角度を
検出するポジションセンサ22が配設されている。上記ス
テップモータ21は、制御ユニット25から出力されるパル
ス信号を受け、１パルスの入力で１ステップ（一定角
度）だけカム軸36を回動させるようになっている。

上記メタリングオイルポンプ20においては、カム軸36の
回動による各カム面36a,36bの半径変化により、各プラ
ンジャ32,33の移動ストロークが変えられ、エンジンの
単位回転数当りの潤滑油吐出量が変化する。そして、こ
の単位回転数当りの吐出量はステップモータ21を介して
制御ユニット25により電気的に制御することができ、か
つ、その吐出量変化の特性は、各カム面36a,36bの形状
により、ポート給油とダイレクト給油とに対して個々に
設定しうる。

そこで、予め上記各カム面36a,36bの形状を異ならせて
おくことにより、カム軸36の軸方向位置の変化によって
各吐出ポート41a〜41dからの吐出量と吐出比率が種々変
るようにし、ステップモータ21の制御によって上記吐出
量および吐出比率を運転状態に応じて制御するものであ
る。

例えば、ステップモータ21のステップ数に応じた単位回
転数当りの吐出量の変化の特性を第８図に示す。ポート
給油については第１カム面36aによって破線X₁〜X₄のよ
うに、また、ダイレクト給油については第２カム面36b
によって実線Y₁〜Y₄のように設定している。すなわち、
ステップモータ21のステップ数Ｎが０から設定値ａまで
の範囲のＡゾーンでは、ダイレクト給油用の吐出量を上
限値ｆに保つ（Y₁）と共に、ポート給油用の吐出量を上
記ステップ数Ｎの増加につれて所定値ｇから下限値ｅま
で直線的に変化させ（X₁）、上記ステップ数Ｎが設定値
ａから設定値ｂまでの範囲のＢゾーンではポート給油用
の吐出量を下限値ｅに保つ（X₂）とともに、ダイレクト
給油用の吐出量を上記ステップ数Ｎの増加につれて上限
値ｆから下限値ｅまで直線的に変化させる（Y₂）のよう
に設定している。さらに、上記ステップ数Ｎが設定値ｂ
から設定値ｃまでのＣゾーンでは、ダイレクト給油用の
吐出量を下限値ｅに保つ（Y₃）とともに、ポート給油用
の吐出量をステップ数Ｎの増加につれて下限値ｅから上
限値ｈまで直線的に変化させ（X₃）、ステップ数Ｎが設
定値ｃから設定値ｄまでのＤゾーンでは、ポート給油用
の吐出量を上限値ｈに保つ（X₄）とともに、ダイレクト
給油用の吐出量をステップ数Ｎの増加につれて下限値ｅ
から上限値ｆまで直線的に変化させる（Y₄）ように設定
している。ただし、本発明において後述する制御で必要
とするのは上記ＡゾーンおよびＢゾーンであって、Ｃゾ
ーンおよびＤゾーンは必ずしも必要としないが、水温等
に応じてポート給油とダイレクト給油との給油比率を変
える場合に利用してもよい。なお、ダイレクト給油用の
吐出量の上限値ｆは点火プラグ14への潤滑油の付着によ
る着火不良を生じない程度に設定する。

第９図は上記制御ユニット25による制御のフローチャー
トを示す。このフローチャートにおいては、まずステッ
プS1で吸入空気量Qa、エンジン回転数Neおよび水温Twの
各検出値と、加速スイッチ29からの加速信号（ONまたは
OFF）、燃料増量率If、非同期燃料噴射信号（ONまたはO
FF）、角度センサ23からのポート開口信号（ONまたはOF
F）とを読み込む。次にステップS2で、エンジン１回転
当りの吸入空気量に応じて単位回転当りの潤滑油の基本
吐出量Ql₀を［Ql₀＝Ｋ×Qa/Ne］と演算する（Ｋは定
数）。さらに、エンジン回転数に応じたシール部分の摺
動速度の変化、水温（油温）の変化、燃料増量率の変化
によっても潤滑油要求量が変るため、ステップS3で回転
数補正係数α₁、水温補正係数α₂、混合比補正係数α₃
をそれぞれ演算する（K₁,K₂,K₃は定数）。

続いてステップS4で、加速信号がONかOFFかにより加速
時であるか否かを判定するとともに、ステップS5で非同
期燃料噴射信号がONかOFFかにより非同期燃料噴射時で
あるか否かを判定する。ステップS4およびS5での判定が
NOとなる加速時以外の同期燃料噴射時には、ステップS6
で基本吐出量Ql₀に各補正係数α₁，α₂，α₃を乗算する
ことにより、最終的な吐出量Qlを求める。そして、この
吐出量に応じ、ステップS7〜S11で、第８図中のゾーン
を選定するとともに吐出量をステップモータ21のステッ
プ数Ｎに変換して、ポート開口信号に基づいてプランジ
ャ32,33の回転に対してポート開口時期に、演算された
ステップ数Ｎに相当するパルス信号をステップモータ21
に出力する処理を行う。

この実施例では、ステップS7〜S9によって定常運転時等
にも基本的には第８図中のＢゾーンを利用して給油効率
のよいダイレクト給油を主に行い、ダイレクト給油用の
吐出量が上限値ｆに達しても吐出量が不足するときはＡ
ゾーンを利用して不足分をポート給油で補うようにして
いる。すなわち、ステップS7では上記吐出量Qlに対応す
るステップ数Ｎが上記Ｂゾーンにあると仮定し、このＢ
ゾーンの線X₂と線Y₂とによる吐出特性から、上記吐出量
Qlに応じたステップ数Ｎを演算し、ステップS8で上記ス
テップ数Ｎが設定値ａ以上か否かを判定することによ
り、ステップS7で求めたステップ数Ｎが実際にＢゾーン
にあるか否かを調べる。そして、このステップS8の判定
がNOの時には、ステップS9でＡゾーンでの吐出量Qlに応
じたステップ数Ｎを、線X₁と線Y₁とによる吐出特性から
演算し直すものである。

ステップS10は、角度センサ23からON信号が出力されて
いるポート開口期間に判定がYESとなってパルス信号の
発信を許容する一方、角度センサ23からOFF信号が出力
されている閉塞期間にはNOの判定によりパルス信号の発
信を阻止して、ステップモータ21の作動を停止するもの
である。

一方、前記ステップS5の判定がYESで非同期燃料噴射時
にある場合には、ステップS12でさらに非同期燃料増量
補正係数α₄を含む各補正係数α₁〜α₄に基づいて非同
期噴射時用に増量した吐出量Qlを求める。さらに、ステ
ップS4の判定がYESで加速時には、ステップS13で加速補
正係数α₅＝K₅×Neを演算する（K₅は定数）。続いて、
ステップS14で前記ステップS5と同様に、非同期燃料噴
射時期か否かを判定し、この判定がNOで加速時における
同期噴射時にはステップS15でこの状態の吐出量Qlを各
補正係数α₁〜α₃，α₅に基づいて求める。一方、ステ
ップS14の判定がYESで加速時における非同期噴射時に
は、ステップS16でこの状態における吐出量Qlを各補正
係数α₁〜α₅に基づいて求め、前記ステップS7〜S11に
よって吐出量Qlに対応したパルス信号をステップモータ
21に出力するものである。

上記のような制御ユニット25の処理に基づきメタリング
オイルポンプ20のステップモータ21に運転状態に応じた
パルス信号が出力されて、このステップモータ21はこの
パルス信号に対応してカム軸36を正転もしくは逆転作動
して所定のステップ数（回転角度）に操作する。吐出量
を増大する場合には、カム面36a,36bに対するプランジ
ャ32,33の先端中心突部32c,33cの接触半径を小さくする
一方、吐出量を低減する場合には接触半径が大きくなる
ように回転操作するものである。なお、上記実施例にお
いては、カム軸36のカム面36a,36bの接触半径が大きく
なる減量方向への液体圧縮を伴う場合のある回動操作に
加えて、カム面36a,36bの接触半径が小さくなる増量方
向への回動操作についても閉塞期間においては、ステッ
プモータ21の駆動を阻止するようにしているが、減量方
向についてのみ駆動を阻止するようにしてもよい。

第10図は本発明計量装置における他の例のメタリングオ
イルポンプ50を示すものであり、カム軸51のカム面51a,
51bの形状をその軸方向に横断面積が変化するテーパ状
の面形状に形成し、このカム軸51をステップモータ52に
よって軸方向に移動させて吐出量の変更調整を行うもの
である。

すなわち、ポンプハウジング53に対して前例と同様に、
２本のプランジャ32,33が並設され、このプランジャ32,
33の先端部と当接可能にカム軸51が直交方向に移動する
ように嵌挿されている。そして、上記プランジャ32,33
の先端部と当接するカム軸51の部位に軸方向に横断面積
が変化する同心状のカム面51a,51bが形成されている。

上記カム軸51の軸方向への移動は、ストロークタイプの
ステップモータ52によって駆動され、このステップモー
タ52のシャフト52aは軸方向に出没作動し、カム軸51と
同軸上に配設されカム軸51はリターンスプリング54によ
って付勢されてその一端がシャフト52aに圧接されるよ
うに連係されている。このステップモータ52は、制御ユ
ニット25から出力されるパルス信号を受け、１パルスの
入力で１ステップ（一定長さ）だけカム軸51を摺動させ
るようになっている。その他は前例と同様であり、同一
構造には同一符号を付している。

そして、前例と同様にプランジャ32,33の回転における
閉塞期間においてはカム軸51の移動を阻止するように、
ポート開口信号に対応してステップモータ52に駆動パル
ス信号を出力するものである。

（発明の効果） 上記のような本発明によれば、プランジャのストローク
量を変化させて運転状態に応じた潤滑油量を吐出するた
めにカム軸を移動する際に、プランジャが吸入ポートお
よび吐出ポートの双方と非連通状態にある閉塞期間はカ
ム軸の移動を阻止するようにしたことにより、液体圧縮
の発生を防止しこのカム軸駆動系の信頼性を向上するこ
とができものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における潤滑供給量計量装置
を備えたロータリピストンエンジンの全体構成図、 第２図はメタリングオイルポンプをカバーを一部除去し
て示す正面図、 第３図は一部断面にして示す側面図、 第４図は第２図のIV-IV線に沿う縦断面図、 第５図は第４図のV-V線に沿う断面図、 第６図は同VI-VI線に沿う断面図、 第７図はプランジャの回転に伴う閉塞期間の検出を示す
説明図、 第８図はメタリングオイルポンプの吐出特性を示す特性
図、 第９図は制御ユニットによる処理を説明するためのフロ
ーチャート図、 第10図は本発明の他の実施例におけるメタリングオイル
ポンプの縦断面図である。 16,17……給油ノズル 18,19……潤滑油供給通路 20,50……メタリングオイルポンプ 21,52……ステップモータ 22……ポジジョンセンサ 23……角度センサ、25……制御ユニット 32,33……プランジャ 36,51……カム軸

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】カム面を形成したカム軸を移動させること
   でこのカム軸に当接するプランジャのストローク量が変
   化し、上記プランジャが回転することでポンプハウジン
   グに形成された吸入ポートおよび吐出ポートに順次連通
   し、運転状態に応じた潤滑油量を吐出するエンジンの供
   給潤滑油計量装置において、前記プランジャが吸入ポー
   トおよび吐出ポートの双方と非連通状態にある閉塞期間
   は、上記カム軸の移動を阻止する規制手段を設けたこと
   を特徴とするエンジンの供給潤滑油計量装置。