JPS58135312A - 内燃機関のオイル供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 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。

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
ンクシャフト駆動のオイルポンプにより吸い上げ、この
オイルな動弁系とクランクシャフト系に分岐させた油路
を通じてカムシャフト、ロッカーアーム、パルプステム
等の動弁系とクランクシャフトジャーナル部、クランク
ビン部等のクランクシャフト系の機関連動各部へ供給し
潤滑している。従って機関連動各部へ供給されるオイル
は、大略同一温度、同一粘度となっていた。

ところで内燃機関にあっては、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、動弁部、クランクシャフト部における摩
擦損失の影響は大きい。

そこで動弁部についてみると、例えばオーバーヘッドカ
ムオーバーヘッドバルブタイプのカムノーズとロッカー
アームフォロアとの接触面面圧ｌ）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
も不利となっている。

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図によってみるとＸ点より厳しい（小
さな）領域では急激に摩擦係数が増大１−１いわゆる焼
付等発生の原因となり易い境界潤滑領域となり、Ｘより
緩やかな（大きな）領域では摩擦係数は緩やかに増大す
ることがわかる。

従って潤滑条件Ｖ／Ｐの小さな動弁糸にあってはオイル
粘度ηを増大し逆にクランクシャフト系にあってはオイ
ル粘度を減小して略Ｘ点の領域にη（ｖ／Ｐ）を持ち来
た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、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損失トル
クが減少している。

動弁系の損失トルクは特に機関負荷によらず機関回転速
度によっ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
害要因となっている。

上記観点から動弁系の潤滑を良好にするため、そのオイ
ル粘度な動弁系潤滑にマツチングして選定すると、クラ
ンクシャフト系にとっては粘度が大き過ぎ、クランクシ
ャフト系にマツチングさせれば動弁系の潤滑不良を招く
ことは明らかであって、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連動各部にまんべん
なく供給するようにしているからであった。

本発明は上記に鑑み、オイルを供給する油路を動弁系と
クランクシャフト系に分岐させると共に動弁系を流れる
オイル粘度をクランクシャフト系を流れるオイル粘度よ
りも大となるようにオイル温度の制御手段をオイル供給
系に介装して従来の不都合を解消するものである。

以下に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、機関のクランクシャフ
ト１によっ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、オイルフィルタ５を介してク
ランクシャフト系ギヤラリ６に油路６ａを通じて圧送す
ると共に、核油路６ａから分岐した油路７ａを介して動
弁系ギヤラリ７に圧送する。動弁系の油路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よい。

クランクシャフト系ギヤラリ６に導かれたオイルはクラ
ンクシャフト軸受部１１、油路１１Ｌ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ビン１２に
軸結されたコネクティングロッド１３のオイルスプラッ
シュ孔１３＆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、動弁系ギヤラリ７に導かれたオイルはカムシャフ
ト１７内の油路７ｂを通ってカムシャフトの各軸受１８
へ送られるとともに、シリンダヘッド２１に圧送された
オイルの一部はロッカーシャフト２２（第６図参照）内
の油路７Ｃ及びロッカーアーム２３内の油％　７　ｄ　
、　７　ｅを通り、ロッカーアーム２３のフォロア部２
３ｍ　、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。

オイルはこのようにしてクランクシャフト系、動弁系等
の運動各部を潤滑した後、再びオイルパン３内へシリン
ダブロック２５を通って戻される。

尚、２６はオイルフィルタ５のバイパス弁、２７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
ンクシャフト系の潤滑に最適な粘度のものを選んでおり
、従ってクランクシャフト来会運動部分の潤滑は加温ま
たは冷却せずども良好になされ得る。しかしこのままで
は動弁系にとって粘度が小さすぎるから、オイルが油路
７＆を通過する際にオイル冷却器１０によってオイルを
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が厳しい場合であっても
、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Ｉｉｂ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。

このように動弁系のオイル温度をクランクシャフト系の
オイル温度よりも低温とするオイル冷却器１０を設けた
ことにより、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−ヒさせて出力の向上、燃
費の改善を図ることができる。

尚、上記実施例においてシリンダブロック２５内の油路
のレイアウトによっては、動弁系ギヤラリ７を油路６ａ
から分岐して導（がわりに、第４図に２点鎖線で示すよ
うに、クランクシャフト系ギヤラリ６から動弁系ギヤラ
リパフ′を分岐して取り出してもよい。この場合にギヤ
ラリ７′にオイル冷却器１０’を介装すればよい。

又、カムシャフト１７の軸受１８は回転摺動面の面圧が
低く、かつ回転速度が大であって、摺動面相互は凸と凹
の構成であるからクランクシャ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。従って第４
図に示す如く動弁糸の燃料をカムシャフトの軸受１８に
導（ことは好ましくない場合がある。このような場合に
は第５図に示す如くカムシャフト１７の軸受１８にはク
ランクシャフト系ギヤラリ６から油路３１を分岐してカ
ムシャフト１７内の油路７ｂに接続するようにしてもよ
い。尚この場合、カムシャフト１Ｔのカムノーズ１７ｍ
とロッカーアームフォロア２３ａとの摺接部には動弁系
の高粘度のオイルを良好に吹きつける構成とする。

又、オイル粘度特性をバルブステム２４、ロッカーアー
ム２３、カムノーズ１７ａ等を潤滑する動弁系オイルに
最適なものを選択した場合、クランクシャフト系オイル
は、これでは粘度が大きすぎるため第４図に二点鎖線で
示すようにクランクシャフト系ギヤラリ６に至る油路６
ａに加熱器３０を介装し、クランクシャフト系オイルの
温度な上昇させて粘度を低下させるようにしてもよい。

これらは相対的なものであるからである。もちろんこの
加熱器３０と動弁糸のオイル冷却器１０との両方を配設
してもよいことは言うまでもない。

第７図〜第９図には上記実施例で示したオイル冷却器１
０の具体例を開示する。

第７図に示す実施例は第５図においてクランクシャフト
系の油路３１から油路７　ａ／を介して動弁系のオイル
を分岐導入し、これをオイル冷却器１０によって冷却す
る構成における冷却器１０の具体例を示したものであっ
て、油路７ａを機関本体から外部に取り出し、これを気
化器３２の絞り弁３３下流の吸気通路３４を貫通するよ
うにし、該貫通部の油路７ｍにフィン３５を多数配設し
たものである。

これ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（９）　　　　　　　　　　　　
　−・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がほぼ全閉状態にあり、絞り仲直
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って、油路
７ａを流通するオイルがフィン３５を介して冷却され、
その粘度を増大する。

一方、混合気側からみればオイルによって加熱され、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。

尚、油路３１からの油路７亀の分岐点はシリンダヘッド
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７ｍに残溜するオイル蓋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。

尚、このように構成によると冷却ファン等のオイル冷却
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。

尚、第７図に二点鎖線で示すように油路７ｍが気化器３
２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を構成してもよ（１０） いのは勿論である。ここにおいて油路７ａとシリンダヘ
ッド２１のロッカールーム３７とを接続する通路３８は
、空気導入通路として機能し、オリフィス３９より空気
をロッカールーム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８図及び第９図は冷却器の第２の実施例で、オイル冷
却器１０Ｂは油路Ｔ＆をロッカーカバー４１内を通して
エアクリーナ４２の吸入ダクト４３内を通過させ、核油
路７＆の外周に多数のフィン４４を配設したものである
。このとき、エアクリーナの吸入ダクト４３はエアクリ
ーナ４２とは別体構成としてロッカーカバー４Ｆ壁の一
部を構成しこれをブーツ４５によってエアクリーナ４２
に接続している。

かかる構成によると、機関外部の配管系統がなくなって
生産コストの低減を図ることができる。

また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炭期に
は可能である。

（１１） 以上述べたように本発明は動弁系のオイル温度をクラン
クシャフト系のオイル温度よりも低温とする、例えばオ
イル冷却器、加熱器等の温度制御手段を設けたので、潤
滑条件が動弁系とクランクシャフト系とが異なってもこ
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。これによって機関
連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」−することができる。

【図面の簡単な説明】

紀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
ャ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図は同上の変形態様を示す潤滑オイル系統図、第
６図は動弁糸の潤滑系路を示す縦断面図、第７図はオイ
ル冷却器の一実施例を示す縦断面図、第８図は同上の変
形態様を示す縦断面図、第９図は同上の要部（１２） の斜視図である。 １・・・クランクシャフト　　２・・・オイルポンプ６
・・・クランクシャフト系ギヤラリ　　７，７′・・・
動弁系ギヤラリ　　７ｍ、７ｂ、７ｅ・・・油路　　１
０゜１０’、　Ｉ　ＯＡ、　１０Ｂ・・・オイル冷却器
　　１１・・・クランクシャフト軸受部　　１２・・・
クランクピン１３・・・コネクティングロッド　　１３
＆・・・オイルスプラッシュ孔　　１４・・・ピストン
　　１５・・・シリンダ　　１７・・・カムシャフト　
　１７ｍ・・・カム／−ズ　　１Ｂ・・・軸受　　２２
・・・ロッカーシャツ）　　　２３・・・ロッカーアー
ム　　２４・・・パルプステム　　３２・・・気化器　
　４３・・・吸入ダクト特許　出　願人　日産自動車株
式会社 代理人　弁理士　笹　島　富二雄 第１　図 溌支・・・　　　　　　　　　　、７　（Ｖ／ｐ　）　
　　　　　　　　　　　　　　櫨を力゛第４図 第５図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）潤滑オイルを供給する油路を動弁系とクランクシ
   ャフト系に分岐させると共に動弁系を流れるオイル温度
   をクランクシャフト系を流れるオイル温度よりも低温と
   する温度制御手段を設けたことを特徴とする内燃機関の
   オイル供耐装置。
2. （２）動弁系の油路とクランクシャフト系の油路とは、
   潤滑オイルを供給する油路のオイルフィルタ下流側から
   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. （３）動弁系の油路はクランクシャフト系メインギヤラ
   リ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。