JPH0988533A - エンジン潤滑油供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジンの高回転時であってもオイルポンプ
を駆動させるための駆動トルクを不必要に増加させるこ
とのないエンジン潤滑油供給装置を得る。 【解決手段】 エンジンへの潤滑油の供給を行うための
歯車ポンプ２０を当該エンジンと連動させて駆動させ、
エンジンの回転数を回転数検出手段３１によって検出す
るとともに、歯車ポンプ２０からの吐出油圧を油圧検出
手段３２によって検出し、油圧検出手段３２によって検
出された油圧が、回転数検出手段３１によって検出され
た回転数に応じて予め定められた設定油圧を超えたとき
にコントローラ３０からリリーフ信号の送信を行わせ
る。リリーフ信号を受信した油量調整弁１０は、ソレノ
イド１７の励磁によりピストン１２を右動させ、オイル
パンに繋がるドレン油路１４を開放させて歯車ポンプ２
０からエンジンへ供給される潤滑油の一部をドレンさせ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジン潤滑用の潤滑
油を供給するエンジン潤滑油供給装置に関し、さらには
エンジン負荷を低減させるようにしたエンジン潤滑油供
給装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンの潤滑は、エンジンの低速回転
時にも確保されなければならないため、エンジンに潤滑
油（エンジンオイル）を供給するオイルポンプ（歯車ポ
ンプ）の仕様は、エンジンの最低回転数つまりアイドリ
ングにおける回転数を基準として吐出圧力および吐出油
量が定められる。

【０００３】一方、エンジン潤滑用の歯車ポンプは、エ
ンジン回転数に比例して回転し、かつ歯車ポンプからの
潤滑油の吐出量は、当該歯車ポンプの回転数に比例す
る。しかしながら、エンジンの回転が高くなったときに
必要な油量は、歯車ポンプの回転数に比例して増加しな
いため、エンジンの高回転時における潤滑仕事時にエン
ジン潤滑用の歯車ポンプに余剰な吐出量が生じ、エンジ
ンの負荷を高めている。また、歯車ポンプの吐出量をエ
ンジンの高回転時に必要な潤滑油の量に合わせると、ア
イドリングにおける潤滑油の量が不足してしまう。

【０００４】そこで、本出願人は余分な潤滑仕事をさせ
なくしてエンジン負荷を軽減させる調量回路を有する歯
車ポンプを考案した。この歯車ポンプは、実開平１−７
８２８２号公報に開示するように、一のケーシング内に
列状に配置した三個の歯車による二組の歯車ポンプを形
成し、一の歯車ポンプの吐出回路にバイパス回路を設
け、当該バイパス回路に、潤滑油温度の上昇と潤滑油圧
力の上昇で開閉する調量弁を設け、一の歯車ポンプの吐
出量を潤滑油温度と圧力とに基づいて連続的にバイパス
（リリーフ）させることによりエンジン負荷を軽減させ
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに構成された歯車ポンプにおいては、潤滑油が所定温
度および所定圧力以上に達したとき、一の歯車ポンプか
ら吐出される潤滑油が全量バイパスされる。このため、
他の歯車ポンプから吐出される潤滑油のみによってエン
ジンの潤滑がなされるわけであるが、エンジンが高回転
になると他のポンプのみによる供給であってもエンジン
に必要な油量以上の潤滑油が供給されることとなる。

【０００６】すなわち、図３に示すように、エンジンの
アイドル回転時に必要な油量に対応する吐出油圧Ａを満
足する油圧ａを有するようにポンプの仕様を設定した場
合、エンジンの回転数Ｎ（ポンプの回転数）が増加する
につれて一の歯車ポンプから吐出される潤滑油のバイパ
ス量が多くなり、全量バイパスされる点ｄからは、破線
で示すように回転数Ｎの増加に対する吐出油圧の増加量
が大きくなる。

【０００７】このため、エンジンの定格回転時に必要な
油量に対応する吐出油圧Ｂを満足する油圧以上の吐出油
圧が発生する。ここで、ポンプ駆動トルクをＴ、油量を
Ｑ、油圧をＰ、ポンプ効率をηとすると、Ｔ＝ＱＰ／２
πηという関係が成り立つ。すなわち、油圧Ｐが大きく
なればポンプの駆動に必要なトルクＴが大きくなり、そ
の分エンジン出力のロスが多くなるという問題がある。
さらに、三個の歯車により二組の歯車ポンプを形成して
いるためオイルポンプの構成が複雑になるという問題も
あった。

【０００８】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであり、エンジンの高回転時であってもエンジン
潤滑用のオイルポンプを駆動させるための駆動トルクを
不必要に増加させることのないエンジン潤滑油供給装置
を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段および作用】上記の目的を
達成するために、本発明のエンジン潤滑油供給装置は、
エンジンへの潤滑油の供給を行うオイルポンプを当該エ
ンジンと連動させて駆動させる。そして、エンジンの回
転数を回転数検出手段によって検出するとともに、オイ
ルポンプからの吐出油圧を油圧検出手段によって検出
し、油圧検出手段によって検出された油圧が、回転数検
出手段によって検出された回転数に対応する設定油圧を
超えたときにコントローラからリリーフ信号の送信を行
わせる。リリーフ信号を受信した油量調整弁は、オイル
ポンプからエンジンへ供給される潤滑油の一部をドレン
させる。

【００１０】このようなエンジン潤滑油供給装置によれ
ば、エンジンの回転数が高くなるほどオイルポンプから
吐出される作動油の吐出油量が増加し、一般的にこの吐
出油量の増加に伴って吐出油圧も増加する。ここで、エ
ンジン回転数に対応して必要な潤滑油量は予め定められ
ており、その油量に対応する吐出油圧も決められてい
る。

【００１１】本装置では、吐出油圧が必要潤滑油量に対
応する設定油圧を超えたときに、コントローラからのリ
リーフ信号により油量調整弁から潤滑油の一部がドレン
され、吐出油圧を設定油圧に維持させる制御が行われ
る。これにより、エンジンへの潤滑油量として常に必要
油量を確保するとともに、ポンプ吐出圧は可能な限り低
くでき、オイルポンプの駆動力を低減させることができ
る。

【００１２】なお、このように構成されたエンジン潤滑
油供給装置においては、潤滑油の温度が低下すると潤滑
油の粘度が高くなることによって油圧が上昇するため、
潤滑油の温度が低いときに潤滑油の温度が高いときと同
一の設定油圧で上述の制御を行うと、潤滑油の油量が不
足することとなる。そこで、潤滑油の温度を検出する油
温検出手段を設け、この油温検出手段により検出された
検出値が予め定められた設定油温以下であるときに、設
定油圧増加手段により設定油圧を所定量増加させ、潤滑
に必要な油量を確保するように構成することが望まし
い。

【００１３】これにより、油温が低いときは、コントロ
ーラからリリーフ信号の送信を行う油圧の設定値が高く
なるため、エンジンへ供給される潤滑油の量が不足する
ことなくなる。

【００１４】また、上記のエンジン潤滑油供給装置にお
ける油量調整弁は、開閉弁と制御弁とから構成すること
が望ましい。開閉弁は、潤滑油のドレンを行わせるドレ
ン油路の開閉を行うピストン弁と、このピストン弁をド
レン油路を開放させる開放位置の方に付勢する付勢手段
を有して構成し、このピストン弁は前面に潤滑油の油圧
を受けると開放側に押圧される。また、このピストン弁
には前面側と背面側とを連通させるオリフィスが形成さ
れている。さらに、このオリフィスを介して背面側に流
入する潤滑油のドレン量は制御弁によって制御される。

【００１５】このような油量調整弁によれば、制御弁の
作動制御により潤滑油のドレンがなされると、オリフィ
スを通過する潤滑油の流れに応じて発生するピストン弁
部材の前面側と背面側との圧力差と付勢手段の付勢力と
のバランスにより開閉弁の開度の調整を行うことができ
るため、簡単な構成で適切なドレン量の調整を行うこと
ができる。

【００１６】なお、油量調整弁における制御弁は、デュ
ーティ比制御を行う電磁弁によって構成することが好ま
しい。このような構成とすることにより、開閉弁の開度
を正確に細かく制御することができるため、オリフィス
を通過する潤滑油の流量の制御を正確に細かく行うこと
ができ、開閉弁の開度の調整を正確に細かく行うことが
できる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の好ましい実施例について図面
を参照しながら説明する。図１および図２には、本発明
に係るエンジン潤滑油供給装置１を示している。このエ
ンジン潤滑油供給装置１は、油量調整弁１０と、歯車ポ
ンプ２０と、コントローラ（ＥＣＵ）３０とから構成さ
れている。

【００１８】まず、歯車ポンプ２０について説明する。
歯車ポンプ２０は、ケーシング２１と、このケーシング
内に外接噛合して配設された二個の歯車２２，２２と、
ケーシング２１から延びて図示しないオイルパン（オイ
ルタンク）に繋がる吸入孔２３と、ケーシング２１から
延びて図示しないエンジンに繋がる吐出孔２４とから構
成されている。歯車２２，２２のうちの一方の回転軸は
エンジンの出力軸に繋がれており、エンジンが回転する
ことにより矢印方向に回転するようになっている。

【００１９】このように構成された歯車ポンプ２０によ
れば、エンジンを駆動することにより歯車２２，２２が
回転し、オイルパンＴ内の潤滑油を吸入孔２３から矢印
Ｏで示すように吸い込む。吸い込まれた潤滑油Ｏは、吐
出孔２４を通ってエンジンに送られる。吐出孔２４の側
面にはリリーフ孔２５が形成されており、このリリーフ
孔２５には油量調整弁１０が繋がれている。

【００２０】油量調整弁１０は、リリーフ孔２５に繋が
る開閉弁１１と、この開閉弁１１に繋がる制御弁（ソレ
ノイドバルブ）１６とから構成されている。開閉弁１１
には、リリーフ孔２５に近接する方向と遠ざかる方向と
に（図１および図２においては左右方向に）移動自在に
構成され、スプリング１３の付勢力により前面１２ａが
常時リリーフ孔２５（左端部）側である閉位置側に付勢
されるピストン１２が配設されている。

【００２１】開閉弁１１の側面には、オイルパンＴに繋
がるドレン油路１４が形成されている。ドレン油路１４
は、閉位置にあるピストン１２の外周面によって閉塞状
態におかれる。

【００２２】ピストン１２の前面１２ａにはオリフィス
１２ｂが形成されている。このオリフィス１２ｂにより
リリーフ孔（ピストン前面空間）２５と開閉弁１１の背
面空間１１ａとは常時連通している。また、油量調整弁
１０における右端部には、詳細を後述する制御弁１６に
繋がる連結油路１５が形成されている。なお連結油路１
５は、制御弁１６の作用によって通常閉塞されている。

【００２３】このように構成された油量調整弁１０にお
いては、エンジンの回転数Ｎが高くなると歯車ポンプ２
０の回転数も高くなるため、エンジンへ供給される潤滑
油の流量が増加し、吐出油圧Ｐも増加する。このため、
油圧Ｐを検出することにより対応する油量をほぼ検出こ
とができる。

【００２４】ここで、エンジンの潤滑に必要な潤滑油Ｏ
の流量はエンジンの回転数Ｎ（歯車ポンプ２０の回転
数）に対して必ずしも比例していない。具体的に潤滑に
必要な潤滑油Ｏの流量に対応する油圧Ｐは、図３におい
て点Ａで示すようにエンジンの回転数Ｎが約４５０ｒｐ
ｍ（アイドル回転時）である場合約０．３０ＭＰａであ
り、点Ｂで示すように回転数Ｎが約２２００ｒｐｍ（定
格回転時）である場合は、約０．７０ＭＰａであり、点
Ｃで示すように回転数Ｎが約２７００ｒｐｍ（最高回転
時）である場合は、約０．７５ＭＰａである。

【００２５】例えば、エンジンがアイドル状態のときに
油圧Ｐが０．３０ＭＰａとなる歯車ポンプ２０を用いた
場合、エンジンを定格回転させて潤滑油を全量エンジン
に供給させるとすると、図３において鎖線で示すよう
に、油圧Ｐは１．５５ＭＰａ程度まで上昇する。

【００２６】しかしながら、エンジンの定格回転時に実
際に必要な油圧Ｐは上述のように０．７０ＭＰａであ
り、その差分の油圧を発生させるのに必要な歯車ポンプ
２０の駆動トルクがエンジン出力のロスとなる。

【００２７】このため、油量調整弁１０においては、エ
ンジンの回転数Ｎおよび油圧Ｐを検出し、コントローラ
３０にエンジンの回転数Ｎに対応する適正な油圧（設定
油圧）を記憶させておき、当該エンジン回転数における
油圧の検出値が設定油圧以上である場合には、歯車ポン
プ２０から供給される潤滑油Ｏの一部をドレン油路１４
を介してオイルパンＴへリリーフさせ、エンジンの高回
転時における吐出油圧Ｐを設定油圧まで低下させる。

【００２８】潤滑油Ｏのリリーフは、制御弁１６の作動
に基づいてなされる。制御弁１６には、ハウジング１６
ａ内に配設されたソレノイド１７が励磁した時に吸引さ
れて右動するボール１８が配設されている。このボール
１８は非励磁状態においては、連結油路１５に繋がって
ハウジング１６ａに形成された貫通孔１６ｂを閉塞して
いる。

【００２９】このように貫通孔１６ｂが閉塞された状態
においては、歯車ポンプ２０から吐出された潤滑油Ｏが
オリフィス１２ｂを通って背面空間１１ａ内に流入し、
背面空間１１ａ内の油圧とリリーフ孔２５内の油圧（ピ
ストン１２の前面側と背面側との油圧）が同一圧とな
る。したがって、スプリング１３の付勢力によりピスト
ン１２は左端部の閉位置に位置し、リリーフ孔２５とド
レン油路１４との連通を遮蔽するため、歯車ポンプ２０
から吐出される潤滑油Ｏは全てエンジンへ供給される。

【００３０】この状態でエンジンの回転を上げる（歯車
ポンプ２０の回転を上げる）と、潤滑油Ｏの油圧Ｐが高
くなってエンジン出力のロスが生じるため、潤滑油の一
部をドレンさせて油圧Ｐを下げる。例えば、エンジンの
回転数が２２００ｒｐｍ（定格回転）であるときに、油
圧が０．７２ＭＰａを超えたことがエンジン回転数検出
器３１および油圧検出器３２によって検出されたとき
は、コントローラ３０がソレノイド１７を励磁させ、ボ
ール１８を右動させることにより貫通孔１６ｂを開孔さ
せて、背面空間１１ａ内の潤滑油Ｏをハウジング１６ａ
内の空間１６ｃ内に流入させる。流入した潤滑油は、ハ
ウジング１６ａを貫通して形成されたピストン作動用ド
レン油路１６ｄからオイルパンＴにリリーフされる。

【００３１】このとき、ソレノイド１７の励磁作動（ボ
ール１８の作動による貫通孔１６ｂの開孔作動）は、コ
ントローラ３０からの制御信号によってデュティー比制
御される。すなわち、ソレノイド１７を励磁させて貫通
孔１６ｂを開孔させておく時間を制御することにより、
貫通孔１６ｂを流す潤滑油の流量を制御することがで
き、ひいては、オリフィス１２ｂを通過する潤滑油の流
量を制御することができる。

【００３２】潤滑油がオリフィス１２ｂを通過すると、
ピストン１２の前面側と背面側とに圧力差が生じる。す
なわち、リリーフ孔２５内の圧力（前面側の圧力）より
背面空間１１ａ内の圧力（背面側の圧力）の方が低くな
るため、スプリング１３の付勢力に抗してピストン１２
が右方に押される。

【００３３】ここで、ピストン１２の右動量、すなわち
ドレン油路１４の開口面積は、ピストン１２におけるリ
リーフ孔２５側と背面空間１１ａ側の圧力差が大きいほ
ど大きくなる。そして、この圧力差によって開口したド
レン油路１４からは歯車ポンプ２０から吐出される潤滑
油Ｏの一部がリリーフされる。

【００３４】このように潤滑油Ｏのリリーフがなされる
と、油圧Ｐが低下する。そして、油圧Ｐがエンジンの回
転数Ｎに対応する設定油圧まで下がったときには、コン
トローラ３０によりソレノイド１７を非励磁状態とさせ
る。これにより、ボール１８が左動して貫通孔１６ｂを
閉塞し、再度ピストン１２の左右における油圧が同一圧
となり、スプリング１３の付勢力によりピストン１２は
左端部の閉位置に位置し、ドレン油路１４の遮蔽を行
う。

【００３５】すなわち、コントローラ３０からのデュテ
ィー比制御によるボール１８の開閉作動（制御弁の作動
制御）により、オリフィス１２ｂを通過させる流量を正
確に細かく制御することができるため、ピストン１２の
前面側と背面側との圧力差の制御も正確に細かく行うこ
とができ、ドレン油路１４の開口面積を所望の開口面積
にさせることができる。

【００３６】このような制御を行い、エンジンの回転数
Ｎと吐出油圧Ｐとの関係が図３に実線で示すような関係
となるようにすることにより、例えば、エンジンの定格
回転時には油圧Ｐを０．７２ＭＰａとすることができ、
実際にエンジンの潤滑に必要な潤滑油の流量Ｑに対応し
た油圧に近似した油圧とすることができる。

【００３７】また、図３にＢおよびＣで示すように、エ
ンジンの定格回転から最高回転にかけては、エンジンの
回転数の増加に対する油量の増加が少なくてよいため、
点ｂで示すエンジンの定格回転付近から最高回転にかけ
ての油圧Ｐの増加する割合が、点ａで示すアイドリング
回転付近から点ｂにかけての油圧Ｐの増加する割合より
も少なくなるように、リリーフさせる油量を増加させ
る。

【００３８】さらに、油量調整弁１０においては、制御
弁１６を作動制御させるタイミングを、歯車ポンプ２０
の回転数Ｎおよび吐出油圧Ｐに基づいて行うのみなら
ず、油温検出器３３によって検出した潤滑油Ｏの油温も
参酌することとしている。すなわち、潤滑油Ｏの温度が
低いと粘度が高くなるため、油圧Ｐが同一である場合に
おける油量が減少することとなる。

【００３９】そこで、コントローラ３０に設けられた設
定油圧増加手段（図示せず）により、油温の低下に応じ
て制御弁１６を作動させる油圧Ｐの設定値を高くする。
これにより、油温が低いときであっても、エンジンに必
要な流量の潤滑油Ｏを供給させる。

【００４０】したがって、エンジンの定格回転時におい
ては、潤滑油のリリーフを行わないオイルポンプに比べ
てＳ′＋Ｓ分だけ吐出圧Ｐを低減させることができ、さ
らには、従来の二組の歯車ポンプを有したオイルポンプ
に比べてもＳ分だけ吐出圧Ｐを低減させることができる
ため、エンジン負荷を軽減させることができる。

【００４１】なお、上記の実施例においては、油量調整
弁１０の作動制御を行うに際し油温も参酌することとし
ているが、本発明においては必ずしも油温にも基づく制
御を行う必要はない。

【００４２】また、油量調整弁の構成も上記のような構
成に限られるものではなく、回転数や油圧に応じてドレ
ン油路の開閉量の調整を行う電動開閉弁等、他の構成の
油量調整弁であってもよい。さらに、油量調整弁におけ
る制御弁は必ずしもデューティ比制御を行う電磁弁によ
って構成する必要はなく、他の構成の電動弁でもよい。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように本発明のエンジン潤
滑油供給装置は、エンジンの回転数に比例して回転する
オイルポンプからエンジンに供給される潤滑油の圧力、
温度およびオイルポンプの回転数に基づいて、オイルポ
ンプからエンジンに供給される潤滑油のうちからリリー
フさせる潤滑油の量を変えることができる。これによ
り、エンジンの回転数に応じた必要量の潤滑油を適切に
供給させることができ、オイルポンプの吐出圧は可能な
限り低くすることができるため、オイルポンプを駆動さ
せるためのトルクを不必要に増加させることがなく、エ
ンジン出力を効率よく利用することにより、エンジンの
省エネルギー化を図ることができる。

【００４４】さらに、潤滑油のリリーフを行うタイミン
グは、コントローラによって複数の条件を設定すること
ができるため、通常のリリーフバルブのように、設定し
たスプリング荷重一点でしか作動できないようなことが
なく、エンジンの条件にマッチした油量を効率よく供給
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るエンジン潤滑油供給装置の模式図
である。

【図２】上記エンジン潤滑油供給装置の作動状態を表す
模式図である。

【図３】各エンジン潤滑油供給装置におけるエンジン回
転数と油圧の関係を表すグラフである。

【符号の説明】

１ エンジン潤滑油供給装置 １０ 油量調整弁 １１ 開閉弁 １２ ピストン １３ スプリング １６ 制御弁 ２０ 歯車ポンプ

フロントページの続き (72)発明者 片山 博照 神奈川県大和市つきみ野１丁目６番地の１ 東京部品工業株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンと連動して駆動され、前記エン
   ジンへの潤滑油の供給を行うオイルポンプと、 前記エンジンの回転数を検出する回転数検出手段と、 前記オイルポンプの吐出油圧を検出する油圧検出手段
   と、 この油圧検出手段によって検出された油圧が、前記回転
   数検出手段によって検出された回転数に対応する設定油
   圧を超えたときにリリーフ信号の送信を行うコントロー
   ラと、 このコントローラからのリリーフ信号に基づいて前記オ
   イルポンプから前記エンジンへ供給される潤滑油の一部
   をドレンさせる油量調整弁とからなるエンジン潤滑油供
   給装置。
2. 【請求項２】 潤滑油の油温を検出する油温検出手段
   と、 この油温検出手段により検出された検出値が予め定めら
   れた設定油温以下であるときに、前記設定油圧を所定量
   増加させる設定油圧増加手段とを有することを特徴とす
   る請求項１に記載のエンジン潤滑油供給装置。
3. 【請求項３】 前記油量調整弁が、 前記潤滑油のドレンを行わせるドレン油路の開閉を行う
   ピストン弁およびこのピストン弁を前記ドレン油路を開
   放させる開放位置の方に付勢する付勢手段からなり、前
   記ピストン弁は前面に前記潤滑油の油圧を受けて開放側
   に押圧され、前記ピストン弁には前面側と背面側とを連
   通させるオリフィスが形成されてなる開閉弁と、 前記オリフィスを介して前記背面側に流入する潤滑油の
   ドレン量を制御する制御弁とからなり、 前記制御弁の作動制御により、前記オリフィスを通過す
   る潤滑油の流れに応じて発生する前記ピストン弁部材の
   前面側と背面側との圧力差と、前記付勢手段の付勢力と
   のバランスに基づいて前記開閉弁の開度の調整を行うこ
   とを特徴とする請求項１もしくは請求項２に記載のエン
   ジン潤滑油供給装置。
4. 【請求項４】 前記制御弁がデューティ比制御を行う電
   磁弁であることを特徴とする請求項３に記載のエンジン
   潤滑油供給装置。