JPH11182222A - 内燃機関の潤滑装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内燃機関１の始動時の潤滑不良を防止する。 【解決手段】 内燃機関１のクランク軸によって機械的
に駆動されるオイルポンプ１１を有し、オイルパン１２
内から吸い上げた潤滑油を機関各部へ供給している。潤
滑油を蓄えるとともに蓄圧するアキュムレータ１７を備
えており、入口通路１８および出口通路１９によってオ
イルギャラリ１３に接続されている。入口通路１８に
は、アキュムレータ１７への流入のみを許容する逆止弁
２０が介装され、機関の運転中にオイルポンプ１１から
吐出された潤滑油の一部が、アキュムレータ１７内に蓄
圧される。出口通路１９には、第１開閉弁２１が介装さ
れており、コントロールユニット２２からの制御信号に
よって、始動時に開かれる。蓄圧されていた潤滑油が放
出され、各部が直ちに潤滑される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、機関出力によっ
て機械的に駆動されるオイルポンプを用いた内燃機関の
潤滑装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用内燃機関に代表される多くの内
燃機関では、機関各部の強制潤滑のために、機関のクラ
ンクシャフトやカムシャフト等によって機械的に駆動さ
れるオイルポンプが用いられており、一般に、実開平２
−７３０８号公報等に記載されているように、シリンダ
ブロック下面のオイルパン内から潤滑油を吸い上げ、か
つシリンダブロック内のオイルギャラリを通して各部へ
圧送する構成となっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな機械駆動式のオイルポンプを用いた従来の潤滑装置
においては、機関始動時には、機関の回転数がある程度
の回転数とならないとオイルギャラリの圧力が上昇し始
めないため、各部への潤滑油供給が不十分となりやす
く、摩耗やエアの混入等の不具合が発生する虞れがあ
る。

【０００４】特に、車両の駆動源として内燃機関ととも
に電動モータを具備し、車両運転条件に基づいて内燃機
関の停止および再始動が自動的に行われるハイブリッド
型自動車においては、内燃機関の停止および再始動が頻
繁に繰り返されるので、それだけ始動の際の潤滑不良が
大きな問題となる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで、この発明は、内
燃機関の出力によって機械的に駆動されるオイルポンプ
を有し、このオイルポンプによってオイルギャラリを介
して機関各部に潤滑油を供給する内燃機関の潤滑装置に
おいて、上記オイルギャラリに逆止弁を介して接続さ
れ、機関の運転中にオイルポンプから吐出された潤滑油
を蓄えるとともに蓄圧するアキュムレータと、このアキ
ュムレータと上記オイルギャラリとを接続するオイル出
口通路に介装された開閉弁と、を備え、機関の始動時に
上記開閉弁を介して上記アキュムレータからオイルギャ
ラリへ潤滑油を放出するようにしたことを特徴としてい
る。

【０００６】すなわち、機関の通常の運転中には、オイ
ルポンプによって十分に高い油圧が発生しており、機関
各部に十分に潤滑油が供給されるとともに、その一部が
アキュムレータに導かれ、所定圧力の加圧状態を保った
まま蓄えられる。そして、機関の停止後、再始動する際
には、開閉弁が開かれ、アキュムレータから所定圧力の
潤滑油がオイルギャラリへと放出される。これによっ
て、機関各部に始動初期の段階から確実に潤滑油が供給
される。なお、アキュムレータとしては、スプリング等
の加圧手段を有するもののほか、水頭差によって蓄圧す
るように構成することも可能である。

【０００７】また請求項２に係る発明は、さらに上記ア
キュムレータからオイルパンへ連通するリリーフ通路を
有し、所定圧力で開くリリーフ弁がこのリリーフ通路に
介装されている。

【０００８】上記リリーフ弁の設定圧は、オイルポンプ
から供給される潤滑油圧の最高値よりもある程度低い必
要がある。この構成では、機関の運転中に、オイルポン
プによってアキュムレータへ送り込まれる潤滑油の圧力
がリリーフ弁の設定圧以上となったときに、該リリーフ
弁が開き、オイルパンへと一部の潤滑油が戻る。従っ
て、アキュムレータ内を潤滑油が循環する形となり、潤
滑油の長時間の滞留が生じない。

【０００９】そして、この請求項２の発明をさらに具体
化した請求項３の発明では、アキュムレータ内の潤滑油
が熱を受けるようにアキュムレータを車両のエンジンル
ーム内の高温部に配置してあり、また、請求項４の発明
では、アキュムレータ内の潤滑油が冷却作用を受けるよ
うにアキュムレータを外気や冷却水等の低温冷却媒体と
熱交換可能な位置に配置してある。すなわち、アキュム
レータ内を潤滑油が常時循環することを利用して、請求
項３では、始動後の潤滑油温を早期に昇温させるための
一種のオイルヒータとなり、請求項４では、潤滑油を冷
却するための一種のオイルクーラとなる。

【００１０】また請求項５に係る発明は、アキュムレー
タのアキュムレータ室の少なくとも一部を、内燃機関の
シリンダを囲むようにシリンダブロック内部に形成した
ことを特徴としている。

【００１１】従って、この構成では、シリンダの少なく
とも一部がアキュムレータ室内の潤滑油によって冷却さ
れる。

【００１２】さらに、この請求項５に従属する請求項６
の発明は、上記逆止弁と直列に第２の開閉弁を介装し、
機関の低温時にこの第２の開閉弁を閉じるようにしたこ
とを特徴としている。従って、機関の始動後、十分に温
度が上昇するまでの間は、第２の開閉弁が閉状態にある
から、アキュムレータ室、特にシリンダブロック内部の
アキュムレータ室へ新たに低温潤滑油が流入することが
ない。これにより、シリンダ壁が早期に温度上昇する。

【００１３】

【発明の効果】この発明に係る内燃機関の潤滑装置によ
れば、アキュムレータに蓄えた高圧潤滑油を始動時に機
関各部に速やかに供給することができ、始動時の潤滑不
良や潤滑油中へのエア混入を回避することができる。

【００１４】また請求項２の発明によれば、アキュムレ
ータに潤滑油が滞留せず、常に循環するので、潤滑油の
滞留による劣化を回避できる。

【００１５】そして、請求項３のようにアキュムレータ
をエンジンルーム内の高温部に配置すれば、アキュムレ
ータ内を潤滑油が循環することによって潤滑油を暖める
ことができ、機関の早期暖機が可能となる。また請求項
４のようにアキュムレータを外気や冷却水によって冷却
される位置に配置すれば、アキュムレータ内を流れる潤
滑油を冷却することができ、一種のオイルクーラとして
利用することが可能となる。

【００１６】さらに、請求項５のようにアキュムレータ
室をシリンダブロック内部に形成すれば、アキュムレー
タが機関外部にある場合に比較して装置全体を小型化で
きるとともに、油冷シリンダブロックとなるため、機関
全体での冷却水量を削減でき、ラジエータ等の小型化が
可能である。

【００１７】そして、請求項６の発明によれば、機関の
低温時にはシリンダブロック内のアキュムレータ室に低
温潤滑油が流入することがなく、シリンダ壁の温度が速
やかに上昇するため、フリクションロスを低減できると
ともに、排気性能が向上する。。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、この発明の好ましい実施の
形態を図面に基づいて詳細に説明する。

【００１９】図１は、この発明に係る潤滑装置を備えた
内燃機関１が用いられるハイブリッド型自動車の駆動系
の構成を示したもので、内燃機関１のクランク軸が無段
変速機２を介して車軸５を駆動しているとともに、上記
無段変速機２に電動機３が接続されており、この電動機
３の駆動力が同じく車軸５に入力されている。上記電動
機３は、いわゆるモータ・ジェネレータであって、被動
時に発電する発電機能を有している。この実施例のハイ
ブリッド型自動車においては、図２に示すように、車速
ｈが所定の車速Ｈより高く（ステップ１）かつアクセル
開度ａが所定開度Ａ以上（ステップ２）である場合にの
み内燃機関１が駆動されて該内燃機関１と電動機３の双
方で車両が駆動され（ステップ３）、低車速域および低
負荷域では、電動機３のみによって車両が駆動（ステッ
プ４）されるようになっている。従って、車速や負荷の
変動に伴って、内燃機関１の停止および始動が繰り返さ
れるようになっている。この内燃機関１の停止、始動お
よび電動機３の駆動は、図示せぬハイブリッドコントロ
ールユニットによって制御される。

【００２０】図３は、上記内燃機関１の潤滑装置の構成
を示している。

【００２１】この潤滑装置は、内燃機関１のクランク軸
によって機械的に駆動されるオイルポンプ１１を有し、
このオイルポンプ１１によってオイルパン１２内から潤
滑油を吸い上げるとともに、オイルギャラリ１３を介し
て、シリンダヘッド側のカムジャーナル軸受１４やシリ
ンダブロック側のクランクジャーナル軸受１５、クラン
クピン軸受１６、等機関各部に供給するようになってい
る。そして、シリンダブロック側部等の適宜位置に、潤
滑油を蓄えるとともに蓄圧するアキュムレータ１７を備
えている。このアキュムレータ１７は、入口通路１８お
よび出口通路１９によって上記オイルギャラリ１３に接
続されている。上記入口通路１８には、オイルギャラリ
１３側からアキュムレータ１７への流入のみを許容する
逆止弁２０が介装されている。従って、機関の運転中に
オイルポンプ１１から吐出された潤滑油の一部は、この
入口通路１８を通してアキュムレータ１７内に押し込め
られ、該アキュムレータ１７内に蓄圧される。また上記
出口通路１９には、該出口通路１９を開閉する電磁弁か
らなる第１開閉弁２１が介装されている。

【００２２】上記開閉弁２１は、コントロールユニット
２２からの制御信号によって切換制御されるものであっ
て、機関の始動状況を検出するためにコントロールユニ
ット２２には、クランク角センサ２３からの回転数信
号、キースイッチ２４からのイグニッションスイッチ信
号、ハイブリッドコントロールユニット２５からの始動
信号、等が入力されている。

【００２３】図４は、上記コントロールユニット２２に
よって実行される第１開閉弁２１の制御の内容を示すフ
ローチャートであって、まず、ステップ１１でイグニッ
ションスイッチ信号がＯＮであるか判定し、これがＯＦ
Ｆである場合には、第１開閉弁２１を閉状態に保持する
（ステップ１２）。これにより、機関停止中の蓄圧状態
が保持される。イグニッションスイッチ信号がＯＮとな
ったら、ステップ１３に進んで始動信号が出力されたか
判定し、これがＯＮとなった時点で第１開閉弁２１を開
く（ステップ１４）。これにより、アキュムレータ１７
に蓄圧されていた潤滑油がオイルギャラリ１３を介して
機関各部に供給され、各部を潤滑する。そして、ステッ
プ１５で機関回転数ｎが所定回転数Ｎに達したか判定
し、所定回転数Ｎに達した時点で第１開閉弁２１を閉じ
る（ステップ１６）。

【００２４】また図５は、上記コントロールユニット２
２によって実行される第１開閉弁２１の制御の他の例を
示すフローチャートであって、上記と同様に、ステップ
１１でイグニッションスイッチ信号がＯＮであるか判定
し、これがＯＦＦである場合には、第１開閉弁２１を閉
状態に保持する（ステップ１２）。これにより、機関停
止中の蓄圧状態が保持される。イグニッションスイッチ
信号がＯＮとなったら、ステップ１３に進んで始動信号
が出力されたか判定し、これがＯＮとなった時点で第１
開閉弁２１を開く（ステップ１４）。これにより、アキ
ュムレータ１７に蓄圧されていた潤滑油がオイルギャラ
リ１３を介して機関各部に供給され、各部を潤滑する。
そして、この実施例では、ステップ１７で、第１開閉弁
２１を開いた時点からの経過時間ｓが所定時間Ｓに達し
たか判定しており、所定時間Ｓに達した時点で第１開閉
弁２１を閉じるようにしている（ステップ１６）。

【００２５】次に、図６は、この発明に係る潤滑装置の
異なる実施例を示している。この実施例においては、ア
キュムレータ１７からオイルパン１２へ至るリリーフ通
路３１が設けられており、このリリーフ通路３１に、ア
キュムレータ１７内の圧力が所定圧力となったときに開
くリリーフ弁３２が介装されている。このリリーフ弁３
２の設定圧力は、上記オイルポンプ１１から供給される
潤滑油圧の最高値よりもある程度低い値に設定されてい
る。

【００２６】この実施例の構成では、機関の運転中に、
オイルポンプ１１によってアキュムレータ１７へ送り込
まれる潤滑油の圧力は、基本的にリリーフ弁３２の設定
圧以上となるので、リリーフ弁３２を介してリリーフ通
路３１からオイルパン１２へと潤滑油が常に循環する。
また、リリーフ弁３２の設定圧力を逆止弁２０よりも小
さく設定することで、リリーフ通路３１からオイルパン
１２への潤滑油の循環量を多く確保することができる。
従って、アキュムレータ１７内で潤滑油が長時間滞留す
ることがなく、アキュムレータ１７内での潤滑油の早期
劣化が生じない。

【００２７】また、図示は省略するが、このように潤滑
油が循環するアキュムレータ１７を、エンジンルーム内
の高温部に配置すれば、エンジンルーム内の熱によって
潤滑油を加熱することができ、内燃機関１の早期暖機が
可能である。また逆に、ファンによる冷却風や走行風が
当たる位置に配置すれば、一種のオイルクーラとして潤
滑油を冷却することが可能である。さらに、冷却水を周
囲に通流させ、この冷却水によって強制冷却するように
してもよい。

【００２８】次に、図７は、この発明のさらに異なる実
施例を示している。この実施例においては、アキュムレ
ータ１７を構成するアキュムレータ室１７ａが、シリン
ダブロック４１内部に形成されており、特にシリンダ４
２の周囲を囲むウォータジャケット状に形成されてい
る。このアキュムレータ室１７ａには、蓄圧されている
潤滑油の圧力を検出する圧力センサ４３が配設され、さ
らに該アキュムレータ室１７ａを貫通してシリンダ４２
の壁温を検出するシリンダ壁温センサ４４が配設されて
いる。これらのセンサ４３，４４の検出信号は、いずれ
もコントロールユニット２２に入力されている。

【００２９】上記アキュムレータ室１７ａは、図８に示
すように、内燃機関１の複数のシリンダ４２（図示例は
４気筒である）に亙って連続しており、シリンダブロッ
ク４１のロアデッキ部分に設けられたオイルギャラリ１
３と接続するための入口通路１８および出口通路１９
が、気筒間位置に上下方向に沿って形成されている。従
って、シリンダブロック４１側は、油冷式の構成とな
り、潤滑油によって冷却される。なお、図示せぬシリン
ダヘッド側は一般的な水冷式冷却装置によって冷却され
る。

【００３０】また、この実施例では、アキュムレータ１
７とオイルギャラリ１３との間の入口通路１８に、逆止
弁２０と直列に電磁弁からなる第２開閉弁４５が介装さ
れており、オイルギャラリ１３からアキュムレータ１７
への潤滑油の流入を制御できる構成となっている。さら
に、機械駆動式のオイルポンプ１１と並列に電動オイル
ポンプ４６が設けられており、その吐出側がオイルギャ
ラリ１３に接続されている。この電動オイルポンプ４６
は、第１，第２開閉弁２１，４５とともにコントロール
ユニット２２によって制御される。

【００３１】図９は、この実施例における制御の流れを
示すフローチャートであって、まず、ステップ２１でイ
グニッションスイッチ信号がＯＮであるか判定し、これ
がＯＦＦである場合には、第１開閉弁２１を閉状態に保
持する（ステップ２２）。これにより、機関停止中の蓄
圧状態が保持される。イグニッションスイッチ信号がＯ
Ｎとなったら、ステップ２３でアキュムレータ室１７ａ
内の油圧つまり蓄圧力ｐが所定圧力Ｐに達しているか判
定する。圧力Ｐまで達している場合には、電動オイルポ
ンプ４６は駆動せず、停止状態に保持する（ステップ２
５）。また、アキュムレータ１７の圧力ｐが不十分な場
合には、ステップ２４へ進み、電動オイルポンプ４６の
駆動を開始する。次にステップ２６でシリンダ４２の壁
温ｔが所定温度Ｔ以上であるか否かを判定し、所定温度
Ｔ以上であれば第２開閉弁４５を開き（ステップ２
７）、所定温度Ｔより低ければ第２開閉弁４５を閉じる
（ステップ２８）。そして、ステップ２９に進んで始動
信号が出力されたか判定し、これがＯＮとなった時点で
第１開閉弁２１を開く（ステップ３０）。これにより、
アキュムレータ１７に蓄圧されていた潤滑油がオイルギ
ャラリ１３を介して機関各部に供給され、各部を潤滑す
る。また、アキュムレータ１７の蓄圧が十分でない場合
には、電動オイルポンプ４６によって各部に潤滑油が送
られる。そして、ステップ３１で機関回転数ｎが所定回
転数Ｎに達したか判定し、所定回転数Ｎに達した時点で
第１開閉弁２１を閉じるとともに電動オイルポンプ４６
を停止する（ステップ３２）。さらにステップ３３でシ
リンダ４２の壁温ｔが所定温度Ｔ以上であるか否かを再
度判定し、所定温度Ｔに達した段階で第２開閉弁４５を
開く（ステップ３４）。

【００３２】すなわち、この実施例においては、機関の
冷間始動時には、アキュムレータ１７（アキュムレータ
室１７ａ）から高圧潤滑油が放出されても、第２開閉弁
４５が閉となっていることから、新たな潤滑油つまりオ
イルパン１２側の低温潤滑油はアキュムレータ室１７ａ
には流入しない。従って、シリンダ４２の壁温が速やか
に上昇し、フリクションロスが低減するとともに、排気
性能が向上する。なお、アキュムレータ室１７ａから潤
滑油が放出された際に該アキュムレータ室１７ａへ空気
が流入するように構成すれば、シリンダ４２の暖機を一
層促進することができる。そして、暖機完了後に内燃機
関１を停止したとすると、高温の潤滑油がシリンダ４２
周囲のアキュムレータ室１７ａに蓄えられるため、シリ
ンダ４２が長期間保温される。ところで、上記のよう
に、未暖機状態では内燃機関１の始動後もアキュムレー
タ１７へ蓄圧されないため、頻繁に停止，始動を繰り返
すと、始動時にアキュムレータ１７に十分に蓄圧されて
いないことが考えられるが、その場合には、上記のよう
に電動オイルポンプ４６によって潤滑油が圧送され、確
実に潤滑を行うことができる。

【００３３】また、この実施例の構成によれば、冷却水
によって冷却される部位がシリンダヘッド側のみとなる
ため、冷却水量を低減でき、ラジエータ等の小型化が可
能となる。またアキュムレータ１７に対する入口通路１
８や出口通路１９をオイルギャラリ１３とともにシリン
ダブロック４１内部に形成できるため、潤滑装置全体と
しても小型化できる。

【００３４】次に、図１０および図１１は、シリンダブ
ロック４１に形成されるアキュムレータ室１７ａを変更
した実施例を示している。この実施例では、アキュムレ
ータ室１７ａは、シリンダ４２の下部を囲むように形成
されており、シリンダブロック４１の上部には、冷却水
が通流するウォータジャケット５１が形成されている。
従って、熱負荷が高いシリンダ４２上端部は冷却水によ
って確実に冷却され、シリンダ４２の冷却不良を生じる
ことがないとともに、アキュムレータ１２に蓄えられる
潤滑油の過度の温度上昇を回避できる。

【００３５】次に、図１２〜図１４は、シリンダブロッ
ク４１に形成されるアキュムレータ室１７ａをさらに変
更した実施例を示している。この実施例は、各気筒のシ
リンダライナが気筒列方向に一体に連接されたサイアミ
ーズ型ライナのシリンダブロック４１を前提とするもの
であって、アキュムレータ室１７ａは、隣接する２つの
シリンダ４２とヘッドボルトボス部５２との間に形成さ
れている。つまり、４気筒機関の場合には、３カ所の気
筒間位置にそれぞれアキュムレータ室１７ａが形成され
ており、かつそれぞれのアキュムレータ室１７ａが、下
方の連通路部分によって互いに連通している。

【００３６】シリンダブロック４１側の冷却を考えた場
合、特に冷却が必要となるのは、シリンダライナの連接
部４１ａ（図１４参照）付近である。この実施例では、
この熱負荷の高い部分にのみアキュムレータ室１７ａを
形成することにより、限られたアキュムレータ１７の容
量でもって一層良好な冷却を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る内燃機関と電動機とを用いたハ
イブリッド型の車両駆動装置を示す構成説明図。

【図２】この車両駆動装置における内燃機関と電動機と
の切換を示すフローチャート。

【図３】この発明に係る内燃機関の潤滑装置の一実施例
を示す構成説明図。

【図４】この実施例の制御の流れを示すフローチャー
ト。

【図５】制御の異なる実施例を示すフローチャート。

【図６】この発明に係る内燃機関の潤滑装置の異なる実
施例を示す構成説明図。

【図７】この発明に係る内燃機関の潤滑装置のさらに異
なる実施例を示す構成説明図。

【図８】シリンダブロック内部のアキュムレータ室の構
成を示す断面図。

【図９】この実施例の制御の流れを示すフローチャー
ト。

【図１０】シリンダブロック内部のアキュムレータ室の
異なる実施例を示す断面図。

【図１１】図１０のＡ−Ａ線に沿った断面図。

【図１２】シリンダブロック内部のアキュムレータ室の
さらに異なる実施例を示す断面図。

【図１３】図１２のＢ−Ｂ線に沿った断面図。

【図１４】図１２のシリンダブロックの要部の平面図。

【符号の説明】 １１…オイルポンプ １２…オイルパン １３…オイルギャラリ １７…アキュムレータ １８…入口通路１８ １９…出口通路 ２０…逆止弁 ２１…第１開閉弁 ２２…コントロールユニット

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の出力によって機械的に駆動さ
   れるオイルポンプを有し、このオイルポンプによってオ
   イルギャラリを介して機関各部に潤滑油を供給する内燃
   機関の潤滑装置において、上記オイルギャラリに逆止弁
   を介して接続され、機関の運転中にオイルポンプから吐
   出された潤滑油を蓄えるとともに蓄圧するアキュムレー
   タと、このアキュムレータと上記オイルギャラリとを接
   続するオイル出口通路に介装された開閉弁と、を備え、
   機関の始動時に上記開閉弁を介して上記アキュムレータ
   からオイルギャラリへ潤滑油を放出するようにしたこと
   を特徴とする内燃機関の潤滑装置。
2. 【請求項２】 上記アキュムレータからオイルパンへ連
   通するリリーフ通路を有し、所定圧力で開くリリーフ弁
   がこのリリーフ通路に介装されていることを特徴とする
   請求項１記載の内燃機関の潤滑装置。
3. 【請求項３】 アキュムレータ内の潤滑油が熱を受ける
   ようにアキュムレータを車両のエンジンルーム内の高温
   部に配置したことを特徴とする請求項２記載の内燃機関
   の潤滑装置。
4. 【請求項４】 アキュムレータ内の潤滑油が冷却作用を
   受けるようにアキュムレータを低温冷却媒体と熱交換可
   能な位置に配置したことを特徴とする請求項２記載の内
   燃機関の潤滑装置。
5. 【請求項５】 アキュムレータのアキュムレータ室の少
   なくとも一部を、内燃機関のシリンダを囲むようにシリ
   ンダブロック内部に形成したことを特徴とする請求項１
   または２に記載の内燃機関の潤滑装置。
6. 【請求項６】 上記逆止弁と直列に第２の開閉弁を介装
   し、機関の低温時にこの第２の開閉弁を閉じるようにし
   たことを特徴とする請求項５記載の内燃機関の潤滑装
   置。