JPS6065218A - エンジンの潤滑油加熱装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、エンジンの潤滑油を加熱する潤滑油加熱装置
に関し、特に、潤滑油供給通路内にある潤滑油を加熱す
るｊ：うにしたものに関する。

（従来技術） 一般に、エンジンにおいて使用される潤滑油の粘度は、
温度の変化に応じて変化し、温度が低くなる稈増大する
という特性を有する。そのため、冬期の早朝等外気温が
大きく低下しているどきにはエンジンの始動の際の摩擦
損失が増大してクランキング回転数が抑えられ、その結
果、エンジンの始動（／ｌ　ｈ＜低下するという問題が
ある。

また、エンジンの始動後もしばらくの間は潤滑油の温度
低下によりその粘度が増大したままに保たれているため
、暖機時間が長くかかるとともに、摩糟損失の増大によ
り燃費が悪化でるという問題もある。

そこで、上記の諸問題を解決寸べく、従来、例えば特開
昭５５−４３２４．．４号公報に開示されているにうに
、エンジンのつＡ−タジャケット内を流れ−る冷却水に
より、エンジンの各摺動部に送給される潤滑油通路内の
潤滑油を加熱して昇温させるようにした潤滑油加熱装置
が提案されている。

しかし、この提案のものでは、エンジン始動後の冷却水
温度の上昇速度が遅いので、エンジンの始動直後から早
期に潤滑油を加熱して適温に上昇させることが困難であ
った。

また、実開昭５６−１６３７０９号公報に開示されてい
るように、エンジンの潤滑油供給通路に環状の電気ヒー
タを嵌挿して、該電気ヒータにより潤滑油供給通路内を
流れる潤滑油を加熱昇温させるようにした電気ヒータ方
式のものも提案されている。しかし、この電気ヒータ方
式のものでは、電気ヒータに通電するバッテリの電気容
量に自ずと限度があり、しかも低温時には上記バッテリ
の能力が低下していることも考慮すると、潤滑油を所定
温度まで十分に−かつ迅速に加熱することは困難であっ
た。さりとて、バッテリの電気容量を増すことは必然的
にその大型化を１６りことになる。

（発明の目的） 本発明の目的は、水素の吸蔵により発熱する特性を有す
る金属水素化物を利用することにより、オイルパンから
エンジンの摺動部分に供給される潤滑油供給通路内の潤
滑油の温度を迅速に高め得るようにすることを目的とす
るものである。

（発明の構成） 上記目的の達成のために、本発明の構成は、上記の如く
、水素の吸蔵により発熱するとともに外部からの加熱に
Ｊ：り吸蔵した水素を放出する金属水素化物を内蔵し、
該金属水素化物の発熱によりエンジンの潤滑油供給通路
内の潤滑油を加熱する潤滑油加熱器を設け、該潤滑油加
熱器に連通路を介して連通され、水素を貯蔵する水素貯
蔵器を設け、上記連通路を開閉して水素の移動を制御す
る制御弁を設【ノることにより、水素貯蔵器内の水素を
潤滑油加熱器内に移動させてその金属水素化物に吸蔵せ
しめ、この金属水素化物の水素吸蔵による発熱によって
潤滑油供給通路内の潤滑油を加熱するようにしたもので
ある。

（発明の効果） したがって、本発明によれば、潤滑油加熱器に内蔵され
た金属水素化物が水素吸蔵によって太きな発熱量でもっ
て発熱し、この発熱によってエンジンの潤滑油供給通路
内の潤滑油が加熱されるので、エンジンの潤滑油を効率
良く加熱してその温度を迅速に高めることによりエンジ
ンの摩擦損失を低減することができ、よってエンジンの
始動性の向上、暖機の促進および始動時の燃費の低減を
併せ図ることができるものである。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第１図は本発明の第１実施例の全体構成を示し、１はた
とえばディーゼルエンジン等のエンジン、２は該エンジ
ン１の下部を構成する潤滑油貯留用のオイルパンであっ
て、該オイルパン２の内部にはその潤滑油内に浸漬され
るように配置されたオイルストレーナ３が設けられ、該
オイルストレーナ３は潤滑油供給通路４を介してエンジ
ン１の動弁系、クランク系等の摺動部分に接続されてい
る。

また、上記潤滑油供給通路４にはオイルフィルタ５と該
オイルフィルタ５より上流側（オイルストレーナ３側）
にオイルポンプ６とが介設されており、オイルポンプ６
の作動によりオイルパン２内の潤滑油をオイルストレー
ナ３から吸い込んでオイルフィルタ５にて濾過しながら
エンジン１の各摺動部分に送給するようにしている。

上記オイルフィルタ５より下流側（エンジン１の摺動部
側）の潤滑油供給通路４には熱交換部４ａが形成され、
該熱交換部４ａの周りには密閉缶状の潤滑油加熱器７が
熱交換部４ａ内の潤滑油と熱交換可能に取り付【プられ
、該潤滑油加熱器７は、水素の吸蔵により発熱するとと
もに外部からの加熱により」−記吸蔵した水素を放出す
る特性を持つ第１の金属水素化物ＭＨＩを内蔵しており
、該第１の金属水素化１ｊ　Ｍ　＋−１’　１の水素吸
蔵による発熱により潤滑油供給通路４の熱交換部４ａ内
の潤滑油を加熱ηるものである。

一方、上記エンジン１の外方には水素を貯蔵する密閉缶
状の水素貯蔵器８が配設されている。該水素貯蔵器８は
、上記第１の金属水素化物ＭＨＩと同じ特性すなわち水
素の吸蔵により発熱するとともに外部からの加熱により
上記吸蔵した水素を放出する特性を持ち、かつ水素平衡
分解圧が第１の金属水素化物ＭＨＩより高い第２の金属
水素化物ＭＨ２を内蔵しており、該第２の金属水素化物
Ｍ　Ｉ−１２への水素の吸蔵により水素を貯蔵するもの
である。

そして、上記潤滑油加熱器７と水素貯蔵器８とは第１お
よび第２の２つの連通路９’、１０を介して連通され、
上記第１の連通路９には該連通路９を開閉して水素の移
動を制御する常時閉の第１の水素制御弁１１が、第２の
連通路１０には同じく該連通路１０を開閉して水素の移
動を制御する常時閉の第２の水素制御弁１２がそれぞれ
配設されている。

さらに、１３は上記オイルパン２内の潤滑油の温度を検
出する油温センサ、１４は該油温センサ１３からの出力
信号を受けて上記両水素制御井１１．１２を作動制御す
るコントロールユニットであって、該コントロールユニ
ット１４により、エンジン１の始動時にオイルパン２内
の潤滑油温度が所定温度（例えばＯ’　Ｃ）よりも低い
ときには第１の水素制御弁１１を開いて水素貯蔵器８内
の水素を潤滑油加熱器７内に移動させ、一方、エンジン
１の始動後にオイルパン２内から潤滑油供給通路４の熱
交換部４ａを通ってエンジン１の摺動部分に送給される
潤滑油の湿度が上昇して潤滑油加熱器７が加熱され、そ
の内部の第２の金属水素化物Ｍ　ｌ−１２が水素を放出
すると、第２の水素制御弁１２を開いて上記第１の金属
水素化物Ｍ’Ｈ１から放出された水素を水素貯蔵器８内
に移動させるようにしている。よって、エンジン１の始
動時に第１の水素制御弁１１の開動作により水素貯蔵器
８内の水素を潤滑油加熱器７内に移動させて該潤滑油加
熱器７の第１の金属水素化物ＭＨＩに吸蔵させることに
より、潤滑油供給通路４内の潤滑油を加熱するＪ：うに
構成されている。

次に、上記実施例の作動について説明するに、エンジン
１の始動前の状態では水素貯蔵器８内に水素が潤滑油加
熱器７内の水素圧よりも高い水素圧でもって貯蔵されて
いる。この状態からエンジン１を始動する場合には、先
ず、油温センサ１３によってオイルパン２内の潤滑油の
温度が検出され、該潤滑油の温度が所定温度よりも低い
ときには潤滑油供給通路４内の潤滑油を加熱する加熱行
程が行われる。すなわち、この加熱行程では、油温セン
サ１３からの出力信号を受けたコントロールユニット１
４の作動により第１の水素制御弁１１が開かれ、この第
１の水素制御弁１１の開動作により水素貯蔵器８内の水
素が第１の連通路９を通って潤滑油加熱器７に流れ込ん
でその内部の第１の金属水素化物Ｍ　ＨＩに吸蔵され、
このことににり該第１の金属水素化物ＭＨ１が大きな発
熱量でもって発熱して潤滑油供給通路４の熱交換部４ａ
周辺を＠速に温度上昇させる。そして、上記水素貯蔵器
８内の水素圧と潤滑油加熱器７内の水素圧とが平衡にな
って水素の移動が停止すると上記第１の水素制御弁が１
１が閉じられ、以上によって加熱行程が終了する。

この加熱行程の後、エンジン１がクランキングにより完
爆して始動される。

その際、上記潤滑油供給通路４の熱交換部４８周辺が潤
滑油加熱器７の発熱により昇温しているため、エンジン
１のクランキングに伴うオイルポンプ６の圧送を受【プ
て潤滑油供給通路４を流れる潤滑油はその熱交換部４ｉ
を通過する間に潤滑油加熱器７から効率にり加熱されて
Ｒ温し、その粘度が低くなる。その結果、クランキング
時の潤滑油による摩擦損失が低減されてクランキング回
転数を」−昇させることができ、よってエンジン１を容
易に始動させることができる。

また、このにうに潤滑油供給通路４の熱交換部４ａを通
る潤滑油の温度が上昇してその粘度が低くなるので、エ
ンジン１の暖機運転時においてもその初期から上記昇温
した低粘度の潤滑油がスムーズにエンジン１の各摺動部
分に送り込まれ、よってエンジン１の暖機運転を早期に
完了させることができる。しかも、このような低粘度の
潤滑油の供給にＪ：リエンジン１の摺動部分の潤滑油に
よる＊ｍ損失が小さくなり、よってエンジン１の暖機運
転における燃費を低減させることができる。

このＪ：うなエンジン１の始動後は上記潤滑油加熱器７
を再生する再生行程が行われる。すなわち、該再生行程
では、エンジン１の放出熱によりオイルパン２内の潤滑
油が調度上昇すると、この潤滑油の潤滑油供給通路４の
熱交換部４ａへの流通にＪ：り潤滑油加熱器７内の第１
の金属水素化物ＭＨ１が加熱されて１記加熱行程で吸蔵
した水素を放出し、この水素の放出により上記潤滑油加
熱器７内の水素圧が上昇する。そして、上記潤滑油の温
度が所定温度（例えば８０°Ｃ）以上に上昇して、潤滑
油加熱器７内の水素圧が上記加熱行程終了時における水
素貯蔵器８内の水素圧よりも高くなった。時点でコント
ロールユニット１４の作動により第２の水素制御弁１２
が開かれ、この第２の水素制御弁１２の開動作により上
記潤滑油加熱器７内の高圧の水素が第２の連通路１０を
通って水素貯蔵器８に流れ込ｌυでその内部の第２の金
属水素化物ＭＨ２に吸蔵される。そして、上記水素貯蔵
器８内の水素圧が当初の圧力にまで上昇すると上記第２
の水素制御弁１２が閉じられ、上記水素貯蔵器８内の金
属水素化物ＭＨ２に吸蔵された状態にある水素は該水素
貯蔵器８内に密閉貯蔵され、以上によって再生行程が完
了し、次のエンジン始動に備える。

第２図は第２実施例を示しく尚、第１図と同じ部分につ
いては同じ符号を付してその詳細な説明を省略Ｊる）、
潤滑油加熱器４の取付位貿を変えたものである。

すなわち、本実施例では、オイルポンプ６の」ニ流側（
オイルストレーナ３側）の潤滑油供給通路４に熱交換部
４ａが形成され、該熱交換部４ａの周りに第１の金属水
素化物Ｍｌ−（１が充填されてなる潤滑油加熱器７が取
り付けられている。

したがって、本実施例では、上記第１実施例と同様の作
用効果を秦Ｊ−ることができることに加えて、エンジン
始動時、オイルポンプ６に吸（込まれる潤滑油が優先的
に加熱されて低粘度になるので、オイルポンプ６を駆動
するための駆動力を低減できる利点がある。

尚、上記各実施例では、水素貯蔵器８として、所定温度
領域で潤滑油加熱器７内の第１の金属水素化物Ｍ　ＨＩ
よりも水素平衡分解圧の高い第２の金属水素化物Ｍ　Ｈ
２を内蔵したものを使用したが、水素を圧縮充填した水
素ボンベを使用してもよい。

また、上記各実施例では、潤滑油加熱器７と水素貯蔵器
８とを連通ずる第１および第２の連通路９．１０をそれ
ぞれ水素送給用および水素還流用に専用化したが、潤滑
油加熱器７と水素貯蔵器８との間の水素移動を１つの連
通路で行うようにしてもにい。また、上記各実施例にお
ける第２の水素制御弁１２を潤滑油加熱装置７から水素
貯蔵器８への水素の移動のみを許容する逆止弁に変更し
てちにい。

ここで、エンジンにおける潤滑油の温度、その粘度およ
びエンジン摺動部分の摩擦損失トルクの相互の関係を試
験データによって例示すると、潤滑油の温度とその粘度
との関係は第３図に示すようになり、潤滑油（粘度グレ
ード１０Ｗ−３０）は油温が低下する程粘度が増大する
μいう特性を示寸、、イた　ＷＥ　Ａ　Ｆｉｌ　Ｌ：ｔ
　Ａ　Ｇ　ｔＮ　９　（’１ｎｎ　ｐｐ（ｒ＞　−Ｈ％
／　ＩＩンエンジンにおいてその回転数が３００　Ｏｒ
ｐｍであるときの各摺動部分の摩擦損失トルクと潤滑油
の温度との関係を示したものであるが、この第４図によ
れば油温がｏ′ｃ以下にあるときにはエンジンの暦動部
のどの系についても摩擦損失トルクが著しく高くなるこ
とが推定される。それ故、潤滑油の温度を上げれば粘度
は下がり、粘性抵抗が低下して摩擦損失を低減できるこ
とが解る。

さらに、第５図は１０Ｗ−３０の粘度グレードを持つ潤
滑油の粘度と４気筒２０００ｃｃガソリンエンジンの磨
動部の摩擦損失トルクとの関係を示し、この第５図から
考察するに、潤滑油の温度が一２０°Ｃ〜Ｏ°Ｃにある
条件下でのエンジンの低温始動時に、潤滑油を加熱して
その温頂を２゜°Ｃに」−昇ｉ＼せた状態でエンジンを
始動した場合には、エンジン全体の摩擦損失１ヘルクを
図で斜線部にて示１範囲から矢印で示す」；うに下げて
低速回転域で２５〜５０％、中速回転域で２０〜４０％
それぞれ低減することが可能となる。

したがって、本弁明のト兄ｒ＋客宇飾伺１の上らＩｊエ
ンジンの始動時に潤滑油の温度を上昇させてエンジンの
摺動品摩擦損失を低減させたときには、エンジン始動時
の燃費を約４０％以上低減できるものとなる。

最後に、具体例について説明するに、５ｐの潤滑油を有
するディーゼルエンジンの潤滑油供給通路内に、第１の
金属水素化物としてのＴｔ　ｏ　、　２Ｖｏ、８を／Ｉ
ｋｔ内蔵した潤滑油加熱器を、またエンジン外に、第２
の金属水素化物としてのＭｍＮｉ５を４１内蔵した水素
貯蔵器をそれぞれ配設して本発明に係るエンジンの潤滑
油加熱装置を製作した。この場合、ｌｌｏ、２Ｖｏ、８
およびＭ　ｍＮｉ５におりる水素分解圧と温度との関係
は第６図に示すようになる。すなわち、潤滑油温度が例
えば−２５°Ｃであるときには潤滑油加熱器内の水素圧
は水素貯蔵器内の水素圧よりも大幅に低くなっている。

この条件のもとて加熱行程を行うと、水素貯蔵器内の水
素が潤滑油加熱器内に流入開始した複核潤滑油加熱器内
の水素圧が約３．０気圧になった時点で潤滑油加熱器内
および水素貯蔵器内の各水素圧が平衡状態になり、これ
に伴い潤滑油加熱器は一２５°Ｃから約８０°Ｃにまで
昇温して、潤滑油を一２５°Ｃから約２５°Ｃまで約５
０６Ｃ間昇温ざぜることができる。一方、エンジンの９
ｆｉ　１ＦＩｌ　ｉｆｆの再生行程では、エンジンから
の放出熱にＪ：り潤滑油加熱器が８０〜１００’Ｃに加
熱されるので、そのときの潤滑油加熱器内の水素圧は１
記加熱行程終了時における水素貯蔵器内の水素圧よりも
高くなり、この水素圧の差により潤滑油加熱器の水素を
水素貯蔵器内に戻して貯蔵することかできる。

また、上記の具体例において、水素貯蔵器として、金属
水素化物を内蔵したものに代えて約７気圧の水素１丁を
有りる水素ボンベを使用Ｌノだ場合には、第７図に示す
にうに、加熱行程で潤滑油加熱器内の水素圧おＪ：び水
素ボンベ内の水素圧が共に約３．０気圧になったときに
平衡状態になり、そのとき潤滑油加熱器は一２５°Ｃか
ら約８０’Ｃに昇温する。一方、再生行程では潤滑油加
熱器の８０〜１００’Ｃへの昇温により該潤滑油加熱器
内の水素圧は水素放出後の水素ボンベの水素圧にりも高
くなるので、潤滑油加熱器内の水素を水素ボンベ内に還
流させて貯蔵することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１実施例を示す全体構成図、第２図は第２実
施例を示す全体構成図、第３図は潤滑油の温度と粘度ど
の関係の一例を示す説明図、第４図は潤滑油温度とエン
・ジンの摺動品摩擦損失トルクとの関係の一例を示す説
明図、第５図は潤滑油の粘度とエンジンの摺動品摩擦損
失トルクとの関係の一例を示す説明図、第６図は潤滑油
加熱器と水素貯蔵器との間の水素移動時の関係を示すサ
イクル線図、第７図は水素貯蔵器を変更した場合での第
６図相当図である。 １・・・エンジン、２・・・Ａイルパン、４・・・潤滑
油供給通路、４ａ・・・熱交換部、７・・・潤滑油加熱
器、８・・・水素貯蔵器、９・・・第１の連通路、１０
・・・第２の連通路、１１・・・第１の水素制御弁、１
２・・・第２の水素制御弁、１３・・・油温センサ、１
４・・・コントロールユニット。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　水素の吸蔵により発熱するとともに外部からの
   加熱により吸蔵した水素を放出する金属水素化物を内蔵
   し、該金属水素化物の発熱によりエンジンの潤滑油供給
   通路内の潤滑油を加熱する潤滑油加熱器と、上記エンジ
   ン外に配設され、かつ上記潤滑油加熱器に連通路を介し
   て連通され、水素を貯蔵する水素貯蔵器と、−上記連通
   路に配設され、連通路を開閉して水素の移動を制御１１
   する制御弁とを備えてなり、水素貯蔵器内の水素を潤滑
   油加熱器内に移動させて該潤滑油加熱器の金属水素化物
   に吸蔵させることにより、潤滑油供給通路内の潤滑油を
   加熱するにうにしたことを特徴とするエンジンの潤滑油
   加熱装置。