WO2020067034A1 - 内燃機関のオイル供給装置 - Google Patents

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小松　明
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P3/00—Liquid cooling
    • F01P3/06—Arrangements for cooling pistons
    • F01P3/08—Cooling of piston exterior only, e.g. by jets

Definitions

  • the present disclosure relates to an oil supply device for an internal combustion engine.
  • Patent Document 1 discloses an internal combustion engine in which an oil jet switching valve is provided in an oil jet device for cooling a piston of an internal combustion engine, and the opening and closing of the oil jet switching valve is controlled by an electromagnetic solenoid or the like, whereby the oil jet injection can be stopped. An engine oil supply is described.
  • Patent Literature 1 has a problem in that when the oil jet injection is stopped, the load on the oil pump increases, and the fuel efficiency deteriorates.
  • An object of the present disclosure is to provide an oil supply device for an internal combustion engine that can improve fuel efficiency.
  • An oil supply device for an internal combustion engine includes an oil pump that is driven by the internal combustion engine and sends out oil to a main oil passage, a relief valve that controls a pressure of the oil in the main oil passage, and the main oil passage.
  • An oil check valve for changing the supply amount of the oil from the second oil passage downstream of the oil jet to the oil jet, and a control unit for controlling the operations of the relief valve and the oil check valve.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view showing an oil supply device for an internal combustion engine according to the embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic sectional view showing the oil check valve according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic sectional view showing the oil check valve according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic sectional view showing an oil check valve according to a modification.
  • the oil supply device 1 includes an oil pump 10, an oil cooler 20, an oil filter 30, an oil jet control valve 60, an oil check valve 70, and an ECU (Engine Control Unit) 80.
  • the oil pump 10 sucks up the oil stored in the oil pan 2 and sends it to the main oil passage 3 under pressure.
  • the oil pump 10 is a mechanical oil pump driven in conjunction with rotation of a crankshaft 11 of an engine.
  • the oil pump 10 has a relief valve 50.
  • the relief valve 50 is incorporated in the oil pump 10.
  • the oil pump 10 is a hydraulic relief oil pump in which the relief valve 50 is incorporated.
  • the relief pressure of the relief valve 50 is appropriately determined by the ECU 80 by the ECU 80 based on a basic control map that is set in advance by a test and indicates a relationship with the operating state of the engine and sensor information such as each temperature and pressure during engine operation. Controlled.
  • the relief valve 50 is connected to the main oil passage 3 immediately after the oil pump 10 or the pilot oil passage 4 (an example of a “first oil passage”) 4 branched from the main oil passage 3 separately from the oil pump 10. It is also possible to arrange.
  • the principle of operation is as follows.
  • a pump determined to be the same as the engine rotation becomes higher in hydraulic pressure as the rotation increases, and a light load causes an unnecessary hydraulic load. Therefore, under light load, the effect of reducing fuel consumption is obtained by optimizing the amount of oil.
  • This control flow is located and controlled at the upper stage of the present electromagnetic oil jet control.
  • the relief valve 50 opens when the main oil pressure P 0, which is the oil pressure of the main oil passage 3, reaches the relief pressure, and discharges oil to the oil pan 2. That is, the relief valve 50 may control the main pressure P 0, the predetermined hydraulic pressure. As described above, such a predetermined oil pressure is determined according to the rotation speed of the crankshaft 11, the engine load, and information from each sensor.
  • the oil jet control valve 60 is provided in the pilot oil passage 4.
  • the oil jet control valve 60 is controlled by the ECU 80 so as to connect or disconnect the pilot oil passage 4. That is, the oil jet control valve 60 controls the communication state of the pilot oil passage 4.
  • the downstream of the pilot oil passage 4 is connected to an oil check valve 70.
  • the main oil passage 3 is connected to the oil cooler 20.
  • the oil flowing into the oil cooler 20 from the main oil passage 3 passes through the oil cooler 20, the oil filter 30, and the like, and flows into the main gallery 5 (an example of a “second oil passage”).
  • the downstream of the main gallery 5 is connected to an oil check valve 70. From the main gallery 5, an oil passage for lubricating various parts of the engine is branched.
  • the main gallery 5 is connected to the main oil passage 3 via the oil cooler 20 and the oil filter 30. Therefore, the pressure P 1 of the oil flowing through the main gallery 5 (hereinafter, sometimes referred to as “oil pressure P 1 ”) is lower than the main oil pressure P 0 due to the pressure loss of the oil cooler 20 and the oil filter 30.
  • the oil check valve 70 is connected to the oil jet oil passage 6 to the oil jet for cooling the piston of the internal combustion engine.
  • the oil check valve 70 has a spool 72 disposed in an internal space provided inside the casing 71 so as to be able to reciprocate in the axial direction (the left-right direction in FIG. 2).
  • a first port 75 to which the downstream of the pilot oil passage 4 is connected is provided at one axial end (left end in FIG. 2) of the casing 71.
  • a second port 76 to which the downstream of the main gallery 5 is connected is provided at the other axial end of the casing 71 (the right end in FIG. 2).
  • a third port 77 is provided so as to open at an axially intermediate portion of the casing 71, and the upstream of the oil jet oil passage 6 is connected to the third port 77. Note that the downstream of the oil jet oil passage 6 is connected to an oil jet.
  • FIG. 2 shows a closed state in which the oil jet control valve 60 does not operate without a control signal from the ECU 80.
  • the spool 72 moves to the left end, the first port 75 closes, and the third port 77 opens.
  • one end surface 73 of the spool 72 abuts on one end side shoulder 78 in the internal space of the casing 71, and the first port 75 is surface-sealed.
  • the second port 76 is open, the hydraulic oil from the main gallery 5 flows into the cylinder 71, passes through the third port 77, oil is discharged from the oil jet, and the engine piston is cooled. State.
  • FIG. 3 shows a state in which the oil jet control valve 60 is operated by a control signal from the ECU 80.
  • the spool 72 moves to the right end, the second port 76 is closed, and the third port 77 is also closed.
  • the other end surface 74 of the spool 72 contacts the other end side shoulder 79 in the internal space of the casing 71, and the second port 76 is surface-sealed.
  • the main hydraulic P 0 is increased, although the load of the oil pump 10 exacerbates engine fuel efficiency increases, in this proposal, as described above, the main oil pressure P 0 Is controlled by the ECU 80 and the relief valve 50 to the oil pressure before the operation described above, so that pump drive loss can be prevented.
  • the oil pump 10 that is driven by the engine and sends out oil to the main oil passage 3 and the relief that controls the oil pressure (main oil pressure P 0 ) in the main oil passage 3
  • a valve 50 an oil check valve 70 for changing the amount of oil supplied from the main gallery 5 downstream of the main oil passage 3 to the oil jet
  • an ECU 80 for controlling the operations of the relief valve 50 and the oil check valve 70.
  • the oil jet control valve 60 is controlled to supply a small amount of lubricating oil from the main gallery 5 to the oil jet oil passage 6 via the second port 76 and the third port 77. Also in this case, the main oil pressure P 0 is controlled to an appropriate oil pressure by the relief valve 50.
  • the oil jet control valve 60 is formed of, for example, a duty solenoid valve, and the opening degree of the third port 77 is controlled by repeatedly switching between a state in which the pilot oil path 4 is communicated and a state in which the pilot oil path 4 is shut off. A small amount of lubricating oil is supplied from the second port 76 to the third port 77.
  • the oil jet control valve 60 may be constituted by a linear solenoid valve, and the opening of the third port 77 may be controlled.
  • a small amount of lubricating oil may be supplied from the second port 76 to the third port 77 by adjusting the time ratio between the state in which the pilot oil path 4 is communicated and the state in which the pilot oil path 4 is shut off by the oil jet control valve 60. Good.

Abstract

燃費を向上させることができる内燃機関のオイル供給装置を提供すること。内燃機関のオイル供給装置は、燃機関により駆動され、メイン油路にオイルを送出するオイルポンプと、前記メイン油路における前記オイルの圧力を制御するリリーフバルブと、前記メイン油路の下流側の第２油路からオイルジェットへの前記オイルの供給量を変更するオイルチェックバルブと、前記リリーフバルブおよび前記オイルチェックバルブの動作を制御する制御部と、を備える。

Description

内燃機関のオイル供給装置
　本開示は、内燃機関のオイル供給装置に関する。
　特許文献１には、内燃機関のピストン冷却用のオイルジェット装置にオイルジェット切り換えバルブを設け、オイルジェット切り換えバルブの開閉を電磁ソレノイドなどにより制御することで、オイルジェット噴射を停止させることができる内燃機関のオイル供給装置が記載されている。
　特許文献１に記載される内燃機関のオイル供給装置によれば、オイルジェット噴射量を制限することで、オイルジェット噴射量が過剰になることを回避し、オイル飛散量を少なくしてクランクシャフトによるオイル撹拌抵抗を低減させることができる。
日本国特開２０１４－９８３４５号公報
　しかしながら、特許文献１に記載のものは、オイルジェット噴射を停止させた場合に、オイルポンプの負荷が増大するため、燃費が悪化するという問題があった。本開示の目的は、燃費を向上させることができる内燃機関のオイル供給装置を提供することである。
　本開示に係る内燃機関のオイル供給装置は、内燃機関により駆動され、メイン油路にオイルを送出するオイルポンプと、前記メイン油路における前記オイルの圧力を制御するリリーフバルブと、前記メイン油路の下流側の第２油路からオイルジェットへの前記オイルの供給量を変更するオイルチェックバルブと、前記リリーフバルブおよび前記オイルチェックバルブの動作を制御する制御部と、を備える。
　本開示に係る内燃機関のオイル供給装置によれば、燃費を向上させることができる。
図１は、実施形態に係る内燃機関のオイル供給装置を示す模式的な断面図である。 図２は、実施形態に係るオイルチェックバルブを示す模式的な断面図である。 図３は、実施形態に係るオイルチェックバルブを示す模式的な断面図である。 図４は、変形例に係るオイルチェックバルブを示す模式的な断面図である。
　以下、本開示の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は一例であり、本開示はこの実施形態により限定されるものではない。
　まず、図１を参照して、実施形態に係る内燃機関のオイル供給装置１の全体構成について説明する。オイル供給装置１は、オイルポンプ１０、オイルクーラー２０、オイルフィルタ３０、オイルジェット制御バルブ６０、オイルチェックバルブ７０およびＥＣＵ（Engine Control Unit）８０を備える。
　オイルポンプ１０は、オイルパン２に貯留されたオイルを吸い上げてメイン油路３へ圧送する。オイルポンプ１０は、エンジンのクランクシャフト１１の回転に連動して駆動する機械式のオイルポンプである。オイルポンプ１０は、リリーフバルブ５０を有する。
　リリーフバルブ５０は、オイルポンプ１０内に組み込まれている。換言すると、オイルポンプ１０は、リリーフバルブ５０が内部に組み込まれた油圧リリーフオイルポンプである。リリーフバルブ５０のリリーフ圧は、事前に試験によって設定された、エンジンの運転状態との関係を示す基本制御マップと、エンジン運転中の各温度、圧力などのセンサ情報に基づいて、ＥＣＵ８０により適切に制御される。
　なお、リリーフバルブ５０は、オイルポンプ１０とは別に、オイルポンプ１０の直後のメイン油路３、またはメイン油路３から分岐したパイロット油路４（「第１の油路」の一例）４に配置することも可能である。
　また、この作動原理としては、エンジン回転と同一で決定されるポンプは回転の増加とともに高油圧となり、軽負荷では必要以上の油圧負荷が発生する。そのため軽負荷ではその油量を最適化することで低燃費化の効果を得ている。なお、この制御フローは本電磁オイルジェット制御の上段に位置し制御されている。
　リリーフバルブ５０は、メイン油路３の油圧であるメイン油圧Ｐ０がリリーフ圧に達すると開弁し、オイルをオイルパン２に排出する。すなわち、リリーフバルブ５０は、メイン油圧Ｐ０を、所定の油圧に制御することができる。なお、このような所定の油圧は、上述のとおり、クランクシャフト１１の回転数やエンジン負荷、更には各センサからの情報に応じて決定される。
　オイルジェット制御バルブ６０は、パイロット油路４に設けられている。オイルジェット制御バルブ６０は、ＥＣＵ８０により、パイロット油路４を連通または遮断するように制御される。すなわち、オイルジェット制御バルブ６０は、パイロット油路４の連通状態を制御する。パイロット油路４の下流は、オイルチェックバルブ７０と接続されている。
　メイン油路３は、オイルクーラー２０と接続されている。メイン油路３からオイルクーラー２０に流入したオイルは、オイルクーラー２０、オイルフィルタ３０などを通過してメインギャラリ５（「第２油路」の一例）に流入する。メインギャラリ５の下流は、オイルチェックバルブ７０と接続されている。メインギャラリ５からは、エンジンの各部を潤滑するための油路が分岐している。
　上述のとおり、メインギャラリ５は、オイルクーラー２０およびオイルフィルタ３０を介してメイン油路３と接続されている。そのため、オイルクーラー２０およびオイルフィルタ３０の圧力損失により、メインギャラリ５を流通するオイルの圧力Ｐ１（以下、「油圧Ｐ１」ということがある。）は、メイン油圧Ｐ０より低い。
　オイルチェックバルブ７０には、内燃機関のピストン冷却を行うためのオイルジェットへのオイルジェット油路６が接続されている。
　次に、図２を参照して、オイルチェックバルブ７０の構造について詳細に説明する。オイルチェックバルブ７０は、ケーシング７１の内部に設けられた内部空間に、軸方向（図２における左右方向）に往復移動可能に配設されたスプール７２を有する。
　ケーシング７１の軸方向一端（図２における左端）には、パイロット油路４の下流が接続される第１ポート７５が設けられている。また、ケーシング７１の軸方向他端（図２における右端）には、メインギャラリ５の下流が接続される第２ポート７６が設けられている。
　さらに、ケーシング７１の軸方向中間部に開口するように、第３ポート７７が設けられており、この第３ポート７７にはオイルジェット油路６の上流が接続される。なお、オイルジェット油路６の下流は、オイルジェットに接続されている。
　図２は、ＥＣＵ８０からの制御信号が無い状態で、オイルジェット制御バルブ６０が作動しない閉状態を示している。この状態では、スプール７２は左端部へ移動し、第１ポート７５が閉じ、第３ポート７７が開く。このとき、スプール７２の一端面７３は、ケーシング７１の内部空間における一端側肩部７８と当接し、第１ポート７５が面シールされている。
　この状態では、第２ポート７６は開放されており、メインギャラリ５からの作動油はシリンダ７１内に流れ、第３ポート７７を通過し、オイルジェットからオイルが排出され、エンジンのピストンが冷却される状態となる。
　一方、図３は、ＥＣＵ８０からの制御信号により、オイルジェット制御バルブ６０が作動している状態を示している。この状態では、スプール７２は右端部へ移動し、第２ポート７６が閉じ、第３ポート７７も閉じる。このとき、スプール７２の他端面７４は、ケーシング７１の内部空間における他端側肩部７９と当接し、第２ポート７６が面シールされている。
　したがって、この状態では、第３ポート７７からオイルは供給されず、オイルジェットからピストンへの冷却オイルが遮断される。
　上記作動により、オイルジェットからのオイル排出を停止すると、メイン油圧Ｐ０が上昇し、オイルポンプ１０の負荷が増加してエンジン燃費を悪化させるが、本提案では、上述のとおり、メイン油圧Ｐ０はＥＣＵ８０とリリーフバルブ５０によって、上記作動する前の油圧にコントロールされるので、ポンプ駆動損失を防止することができる。
　また、変形例として、図４に示すように、スリーブ７２にスリット７２ａを設けることで、第１ポート７５からのオイルを第３ポート７７から若干量排出することも可能である。これはオイルジェットからの油で潤滑を兼ねている仕様の場合などに有効で、燃費効果としては変化せずに潤滑効果を有することができる。
　以上説明したように、本実施形態によれば、エンジンにより駆動され、メイン油路３にオイルを送出するオイルポンプ１０と、メイン油路３におけるオイルの圧力（メイン油圧Ｐ０）を制御するリリーフバルブ５０と、メイン油路３の下流側のメインギャラリ５からオイルジェットへのオイルの供給量を変更するオイルチェックバルブ７０と、リリーフバルブ５０およびオイルチェックバルブ７０の動作を制御するＥＣＵ８０と、を備える。
　これにより、オイルジェットへ供給されるオイルの流量を減少させた場合にも、メイン油圧Ｐ０が過度に上昇することを防止することができる。そのため、燃費を向上させることができる。
（他の実施形態）
　図４で示した例では、第２ポート７６が閉じた状態で、第１ポート７５からオイルジェット油路６へオイルが供給される構成としたが、これに限定されない。以下、他の実施形態について説明する。
　この実施形態では、オイルジェット制御バルブ６０を制御して、メインギャラリ５から第２ポート７６および第３ポート７７を介してオイルジェット油路６に少量の潤滑オイルを供給する。この場合にも、メイン油圧Ｐ０はリリーフバルブ５０によって適切な油圧に制御されている。
　具体的には、オイルジェット制御バルブ６０を例えばデューティソレノイドバルブにより構成し、パイロット油路４を連通する状態と遮断する状態とを繰り返し切り換えることにより、第３ポート７７の開度を制御して、第２ポート７６から第３ポート７７に少量の潤滑オイルを供給する。
　このようにしても、少量の潤滑オイルをオイルジェットに供給することができる。なお、オイルジェット制御バルブ６０をリニアソレノイドバルブにより構成し、第３ポート７７の開度を制御するようにしてもよい。
　また、オイルジェット制御バルブ６０によってパイロット油路４を連通する状態と遮断する状態との時間比率を調節して、第２ポート７６から第３ポート７７に少量の潤滑オイルを供給するようにしてもよい。
　本開示の内燃機関のオイル供給装置によれば、燃費を向上させることができ、産業上の利用可能性は多大である。
　本出願は、２０１８年９月２５日付けで出願された日本国特許出願（特願２０１８－１７８３５２）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
　１　オイル供給装置
　２　オイルパン
　３　メイン油路
　４　パイロット油路
　５　メインギャラリ
　６　オイルジェット油路
　１０　オイルポンプ
　１１　クランクシャフト
　２０　オイルクーラー
　３０　オイルフィルタ
　５０　リリーフバルブ
　６０　オイルジェット制御バルブ
　７０　オイルチェックバルブ
　７１　ケーシング
　７２　スプール
　７３　一端面
　７４　他端面
　７５　第１ポート
　７６　第２ポート
　７７　第３ポート
　７８　一端側肩部
　７９　他端側肩部
　８０　ＥＣＵ 

Claims (4)

  1. 　内燃機関により駆動され、メイン油路にオイルを送出するオイルポンプと、
    　前記メイン油路における前記オイルの圧力を制御するリリーフバルブと、
    　前記メイン油路の下流側の第２油路からオイルジェットへの前記オイルの供給量を変更するオイルチェックバルブと、
    　前記リリーフバルブおよび前記オイルチェックバルブの動作を制御する制御部と、を備える、
    　内燃機関のオイル供給装置。
  2. 　前記オイルチェックバルブは、弁体と、前記弁体の一方側に設けられ、前記第２油路と接続される第１ポートと、前記弁体の他方側に設けられ、前記第１油路から分岐したパイロット油路と接続される第２ポートと、前記オイルジェットと接続される第３ポートと、を有し、
    　前記制御部は、前記パイロット油路の連通状態を切り替えて、前記弁体の動作を制御する、
    　請求項１に記載の内燃機関のオイル供給装置。
  3. 　前記制御部は、前記パイロット油路を遮断して前記第１ポートと前記第３ポートとを連通させることで、前記第２油路から前記オイルジェットへの前記オイルの供給を行わせ、前記パイロット油路を連通させて前記第１ポートと前記第３ポートとを遮断することで、前記第２油路から前記オイルジェットへの前記オイルの供給を停止させる、
    　請求項２に記載の内燃機関のオイル供給装置。
  4. 　前記第２油路から前記オイルジェットへの前記オイルの供給を停止した状態で、前記パイロット油路から前記オイルジェットへの前記オイルの供給が行われる、
    　請求項３に記載の内燃機関のオイル供給装置。
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