JPS6138126A - タ−ボチヤ−ジヤの焼付き防止装置 - 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】 本発明はエンジン潤滑系から潤滑油を導入するようにし
たターボチャージャにおける焼付き防止装置に関する。

ターボチャージャは、エンジン運転中、タービンは排気
で加熱され、コンプレツサは外気によつて、軸受は潤滑
油によつて冷却され、温度分布はタービン側が高く、コ
ンプレツサ側が低くなる。

エンジンが止まると加熱も冷却もされない状態になり、
全体の温度が一様になる方向に熱が流れ、軸受部の温度
がエンジン運転中より上昇する。いわゆるヒートソーク
と呼ばれる現象である。エンジンが止まるとオイルポン
プも止まるため、軸受が焼き付く恐れがある。この傾向
はエンジン高出力運転からの停止のときほど著しい。こ
れが従来のターボチャージャの最大の弱点である。

従つて、従来はエンジン停止前に所定時間アイドリング
してから停止しなければならなかつた。

これは一般使用者にとつては非常にわずらわしいもので
ある。

本発明は上記のような問題を解消すべくなされたもので
あり、合理性を有するターボチャージャの焼付き防止装
置を得ることを目的とする。

本発明実施例を図面にもとづいて説明すれば次の通りで
ある。

第１図において、１はエンジンでおり、一般的なダブル
オーバヘツドカム軸形レシブロエンジンであるため構造
に関する詳細な説明は省略する。

２は該エンジンによつて駆動されるオイルポンプであり
、エンジン運転時にオイルパン３内の潤滑油を吸い上げ
圧送するものである。

この圧送された潤滑油はオイルクーラ４により冷却され
た後、オイルフイルタ５によりろ過され、エンジン１の
各潤滑部に送られ、一部はエンジン潤滑系から分岐した
潤滑油通路４８を介して、エンジン１から排気を排気管
６を介して排気タービン７に導入し、排気エネルギによ
つて排気タービンロータ８を回転させ、該排気タービン
ロータにシヤフト９により同軸に直結されているコンプ
レツサ１０のコンプレツサブロア１１を回転駆動し吸気
を圧縮するいわゆるターボチャージャ１２に潤滑・冷却
を行うために導入される。

エンジン潤滑系の油圧は、リリーフ弁１３と、シリンダ
１４内のピストン１５をバネ１６により該シリンダのシ
リンダヘツド１７方向に押圧する構造の蓄圧タンク１８
の前記ピストン１５に設けられたリリーフ弁１９とが直
列二段に配置されて制御される。

従つて、リリーフ弁１３によつてリリーフされた潤滑油
はリリーフ通路４９を介して蓄圧タンク１８の圧力チヤ
ンバ２１に導入され、圧力チヤンパ２１からリリーフ弁
１９によりリリーフされた潤滑油はシリンダ底部２２に
設けられた排出口２３からリリーフ通路５０を介してオ
イルパン３に戻される。

尚、上記したエンジン潤滑系とは、エンジン１各部を潤
滑、必要によつては冷却するために適正な油圧に制御さ
れた潤滑油をエンジン１各部に送り込むための系路であ
る。

潤滑油通路４８は蓄圧タンク１８の導入口２０に近接し
てリリーフ通路４９から分岐したターボチャージャ１２
への潤滑油通路５１に合流しており、該合流部より上流
の潤滑油通路５１，４８にはそれぞれ逆止め弁２４，２
５が設けられており、２４は圧力チヤンバ２１側からの
み流れることのできる逆止め弁であり、２５はエンジン
潤滑系側からのみ流れることのできる逆止め弁である。

従つて、エンジン運転中の、エンジン潤滑系の油圧の方
が圧力チヤンバ２１内の油圧よりも高いときには、逆止
め弁２４は閉じ、逆止め弁２５は開いているのでエンジ
ン潤滑系からターボチャージャ１２に潤滑油が導入され
、図中の実線の矢印のように潤滑油は流れる。

一方、エンジンを停止したときのようなエンジン潤滑系
の油圧よりも圧力チヤンバ２１内の油圧の方が高いとき
には、リリーフ弁１３により逆流は阻止きれ、逆止め弁
２４は開き、逆止め弁２５は閉じるため、圧力チヤンバ
２１から潤滑油は図中の破線の矢印のように流れターボ
チャージャ１２に送出される。

ターボチャージャ１２から排出される潤滑油はリリーフ
通路５０に合流する排出通路５２を介してオイルバン３
に戻される。

逆止め弁２４，２５は一例をあげればセラミツクスなど
の比重の小さな材料でできた球弁体がそれに作用する重
力のみによつて弁座に押し付けられているようなクラツ
キング圧力の小さなものがよい。

２６は圧力チヤンバ２１からターボチャージャ１２への
潤滑油をろ過するためのオイルフイルタである。この実
施例ではオイルフイルタを５，２６と二つ設けたが、オ
イルポンプ２からの流路がリリーフ弁１３とオイルフイ
ルタ５方向に分岐する位置よりも上流にオイルポンプ２
からの全量をろ過することのできる許容流量の大きいオ
イルフイルタをひとつだけ設けるようにしてもよい。

また、ピストン１５はシールリツプ部とスカート部とク
ラウン部をフツ素樹脂などの耐摩耗性，耐油性，耐熱性
，耐疲労性などにおいて優れている合成樹脂によつて一
体に成形したものがよい。

リリーフ弁１９は第３図に示すようなきのこ弁２７をバ
ネ２８により閉じ方向に付勢しておき、シリンダ底部２
２にきのこ弁２７の端部が当接することによつて開弁す
るものにしてもよい。これによれば開弁圧力はバネ１６
により設定されるので、構造が簡素化されるとともにピ
ストン１５が下死点位置に達する圧力とリリーフ弁１９
が開弁する圧力とが同じになるので、蓄圧タンク１８を
より低耐圧構造にできる利点がある。

第４図は蓄圧タンク１８の他の実施例を示すもので、ピ
ストン１５を押圧するためのバネがインナバネ１６ａと
アウタバネ１６ｂの二本からなつており、インナバネ１
６ａの上端とアウタバネ１６ｂの下端とが継具２９によ
り接続されている。

こうすることによつて、ピストン１５上死点と下死点に
おける押圧力が一本のバネによるときと同じ場合、一本
のバネによるときよりも長いピストンストロークが得ら
れる。ピストンストロークが同じ場合には、上死点にお
ける押圧力低下を少なくすることができる。

第２図はリリーフ弁１３の一実施例を示すものであり、
ボデー３０の一方にオイルポンプ２からの潤滑油導入通
路３１が設けられており、ボデー３０内にはプランジヤ
３２が軸方向しゆう動自在に挿入されており、ボデー３
０内周面に切られたねじ部３３に締付け固定されたボル
ト３４により一端の位置を規制されるバネ３５が底部に
連通孔４７を有するリテーナ３６を介して該プランジヤ
背面を押圧し、プランジヤ３２を弁座３７に押し付けて
いる。該プランジヤ３２にはオリフイス３８を有する連
通孔３９が設けられ、該連通孔には球弁体４０ガリテー
ナ３６に装着されたバネ４１により押し付けられ、逆止
め弁４２を構成している。４３，４３は潤滑油導入通路
３１からプランジヤ３２表面に作用する油圧とプランジ
ヤ３２背面に作用する油圧の差圧が設定値に達するとバ
ネ３５の押圧力に打ち勝つてプランジヤ３２を押し込み
、そのときに開口して潤滑油を排出する排出口である。

ボルト３４にはプランジヤ３２背面にリリーフ弁１３下
流の油圧を作用させるための連通孔４４が設けられてお
り、これは連通孔３９からの潤滑油の排出孔でもある。

そして、排出口４３，４３，連通孔４４からの潤滑油は
まとめてリリーフ通路４９を介して圧力チヤンバ２１に
導入される。

次に、各部の圧力設定であるが、従来のターボチャージ
ャ付エンジンにおいて、エンジン高出力運転からアイド
リング回転にしてもターボチャージャが焼き付かないこ
とと、エンジンを停止すると排気タービンの加熱も停止
してしまうことから、エンジンが停止したときに多量の
潤滑油をターボチャージャ１２に送出するために下死点
位置からピストン１５がストロークするように、エンジ
ンアイドリング時にピストン１５が下死点位置にあるよ
うにバネ１６を選定すればよい。つまり、アイドリング
時のエンジン潤滑系の油圧より若干低い油圧でピストン
１５が下死点に到達するようにすればよい。こうするこ
とによつて第１図に示した蓄圧タンク１８の如くリリー
フ弁１９が独自に作動する形式のものでは、リリーフ弁
１９の開弁圧力をピストン１５が下死点に到達したとき
の圧力より高目に設定しておけば、エンジン運転時には
ピストン１５が下死点位置に固定されてしゆう動しない
ために耐久性が向上する。

リリーフ弁１３はリリーフ弁１９から潤滑油がリリーフ
されているときにエンジン潤滑系の油圧を設定値に規制
するようにバネ３５を選定する。

逆止め弁４２はアイドリング時のピストン１５が下死点
に到達するまでの少なくとも下死点に近い側に位置して
いるときの差圧まで低下しても開いていることができる
ようなクラツキング圧力の低いものにする。

もし仮に、プランジヤ３２に連通孔３９がない場合を考
えると、エンジン１を始動してプランジヤ３２が開くま
での間は蓄圧タンク１８のピストン１５は上死点位置に
あり、エンジンを急加速するとリリーフ弁１３からのリ
リーフが早まり、エンジン潤滑系の油圧の立ち上がりに
遅れが生ずる。

連通孔３９を設けることによつて、アイドリング時にピ
ストン１５を下死点側に位置させ圧力チヤンパ２１内の
油圧を高めておくことができるのでリリーフ弁１３から
のリリーフを早めないことができる。さらには、リリー
フ弁１９の密着不良、ピストン１５のシールリツプ部の
漏れなどがある場合にも同じことがいえ、その対策にも
なる。

連通孔３９から流出する分オイルポンプ２の吐出し流量
能力を大きくしなければならないが、これを最小限に抑
えるためにオリフイス３８を設けてある。

連通孔３９の逆止め弁４２は、エンジン潤滑系の油圧が
圧力チヤンバ２１内の油圧よりも下がつた場合に逆流を
止め、圧力チヤンバ２１からの潤滑油が全量ターボチャ
ージャ１２に流れるようにするためのものである。

潤滑油中には細かい気泡が混入していることが考えられ
るが、これが圧力チヤンバ２１内でシリンダヘツド１７
側に浮上して集まり、融合してシリンダヘツド１７側に
空隙を作り、これが次第に拡大してしまう。

この対策として蓄圧タンク１８を天地逆きにすることも
考えられるが、その場合ピストン１５裏側の潤滑油の排
出が問題になる。

そこで、第５図のようにシリンダヘツド１７にピストン
１５が下死点に到達する圧力より高く、リリーフ弁１９
の開弁圧力よりも低い圧力で開くリリーフ弁４５を設け
、これからリリーフされる潤滑油をリリーフ通路５０に
合流するリリーフ通路５３を介してオイルパン３に戻す
ようにし、該リリーフ弁４５入口にリリーフ弁１３のプ
ランジヤ３２に設けたオリフイス３８よりはるかに小径
のオリフイス４６を設ける。該オリフイスを設けること
により、空気は粘性抵抗が小さいため素早く抜くことが
できるとともに、潤滑油は粘性抵抗が大きいので流量が
小さく規制され、潤滑油はほとんどがリリーフ弁１９か
ら排出される。

導入口２０からの潤滑油は冷えて下方に沈んでいるもの
からリリーフ弁１９によりオイルパン３に戻される。従
つて、圧力チヤンバ２１内の潤滑油は効率よく入れ替わ
り、潤滑系のローテーシヨンに加わるため、蓄圧タンク
１８内に貯えられる分エンジン１に注入する潤滑油量を
増す必要がない。

また、第６図に示すようにリリーフ弁１９をシリンダヘ
ツド１７側に設け、該リリーフ弁からの潤滑油をリリー
フ通路５０に合流するリリーフ通路５４を介してオイル
パン３へ戻すようにすれば空気がシリンダヘツド１７側
にたまることはない。

この場合、導入口２０からの進入速度がある程度大きい
ときには、図中の矢印のように圧力チヤンパ２１内の潤
滑油は循環し、冷えて下方に沈むことはなく、潤滑油を
効果的に入れ替えることができる。この方法では蓄圧タ
ンク１８を傾けて設置したり、リリーフ弁１９，導入口
２０の位置を適正にしたりすることによつてさらに効果
を上げることができる。

尚、ターボチャージャの焼付きには二通りが考えられ、
オイルポンプ２が停止することによつて、一つは油膜切
れによつて軸受がシヤフト９と溶着するもの、もう一つ
はヒートソークによつて潤滑油が灰化し、シヤフト９と
軸受がこう着してしまうものである。

第１図の実施例においては、ターボチャージャ１２内の
すべての潤滑油系路に蓄圧タンク１８からの潤滑油が導
入されるものを示したが、近年、軸受材の進歩により、
潤滑油の供給が停止しても軸受が溶着しにくくなつてい
ることも考えられ、その場合にはヒートソークによる潤
滑油の炭化だけであるからヒートソークを抑えればよい
。そのためには、ターボチャージャ１２内の潤滑油系路
を排気タービン７側軸受部へとその他の部分への二系統
に分割し、蓄圧タンク１８からの潤滑油を排気タービン
７側軸受部のみに送出するようにすればよい。または、
シヤフト９の排気タービン側軸受より排気タービン側の
部分に向けて潤滑油を噴出する噴出孔を設け、蓄圧タン
ク１８からの潤滑油をこの噴出孔のみに送出するように
してもよい。

これらのようにすれば蓄圧タンク１８を小容量のものに
することができる。

尚、各部の圧力設定は前記したものに限らず、必要に応
じて変更してもよい。

以上に説明したような本発明によれば、エンジンを停止
してもターボチャージャへの潤滑油の供給停止が遅延す
るので、ターボチャージャの焼付きを防止することがで
き、エンジン停止時のわずらわしさから解放される効果
を有するとともに、蓄圧タンクにはエンジン潤滑系の油
圧が直接かからないため低耐圧構造にすることができ、
構造・材料などの設計の自由度が増し軽量のものにする
ことができる効果を有する。加えて、蓄圧タンクの圧力
チヤンバ内の潤滑油が効率良く入れ替わるようにすれば
、エンジンに注入する潤滑油量を蓄圧タンクに貯えられ
る分増量しないですむために経済的になり、また、これ
によつても重量増加を抑えることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の系統図、第２図はリリーフ弁１
３の一実施例の縦断面詳細図、第３図はリリーフ弁１９
の他の実施例の縦断面概略図、第４図は蓄圧タンクの他
の実施例の縦断面概略図、第５図・第６図は空気抜き対
策蓄圧タンク実施例の縦断面概略図である。 １…エンジン、２…オイルポンプ、１２…ターボチャー
ジャ、１３…リリーフ弁（上流）、１４…シリンダ、１
５…ピストン、１６…バネ、１８…蓄圧タンク、１９…
リリーフ弁（下流）、２４，２５…逆止め弁、

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．エンジン潤滑系からターボチャージャ潤滑油を導入
   するようにしたターボチャージャ付エンジンにおいて、
   リリーフ弁を少なくとも直列二段に配置してエンジン潤
   滑系の油圧を制御するようにし、該直列に配置したリリ
   ーフ弁の間にておいて蓄圧タンクに潤滑油を貯え、エン
   ジン潤滑系の油圧より蓄圧タンク内油圧の方が高いとき
   に該蓄圧タンクからターボチャージャに潤滑油を送出す
   べく構成されていること特徴とするターボチャージャの 焼付き防止装置。