(57)【要約】【課題】内燃機関の暖機運転時に少量のオイルを循環させて早期の暖機完了を図り、オイルレベルの低下時にエアの吸い込みを抑制することができる内燃機関の潤滑装置の提供。【解決手段】潤滑装置１は、オイルレベルセンサ１４を備えた第１のオイル槽５、第２のオイル槽６、また、オイルポンプ８によって第１のオイル槽５内から吸い上げられたオイルが流通する第１のオイル流路７、第２のオイル槽６内から吸い上げられたオイルが流通する第２のオイル流路９を有する。さらに、第１のオイル流路７と第２のオイル流路９のオイル流通状態を切り換える三方弁１１、ＥＣＵ１３を備える。ＥＣＵ１３は、オイルレベルセンサ１４がオイルレベル正常を示すときに第２のオイル流路９を通じたオイルの吸い上げを遮断し、オイルレベルセンサ１４がオイルレベル低下を示すときに第２のオイル流路９を通じたオイルの吸い上げを許容する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
オイルレベルセンサを備えた第１のオイル槽と、
第２のオイル槽と、
オイルポンプによって前記第１のオイル槽内から吸い上げられたオイルが流通する第１のオイル流路と、
オイルポンプによって前記第２のオイル槽内から吸い上げられたオイルが流通する第２のオイル流路と、
前記第１のオイル流路と前記第２のオイル流路のオイル流通状態を切り換えるオイル流通状態切替手段と、
を備え、
当該オイル流通状態切替手段は、前記オイルレベルセンサがオイルレベル正常を示すときに前記第２のオイル流路を通じたオイルの吸い上げを遮断し、
前記オイルレベルセンサがオイルレベル低下を示すときに前記第２のオイル流路を通じたオイルの吸い上げを許容することを特徴とした内燃機関の潤滑装置。
【請求項２】
前記オイルポンプの下流側から前記第２のオイル槽内へオイルを流通させる第３のオイル流路と、内燃機関の暖機状態を判定する暖機判定部をさらに有し、
前記オイル流通状態切替手段は、前記暖機判定部による前記内燃機関の暖機運転状態の判定に基づいて、前記第３のオイル流路を通じて、前記オイルポンプによって吐出されたオイルを前記第２のオイル槽へ流入させるオイル流通状態とすることを特徴とした請求項１記載の内燃機関の潤滑装置。
【請求項３】
前記オイルポンプは前記第１のオイル流路上に配置され、
前記第２のオイル流路の他端部は前記オイルポンプの上流側の前記第１のオイル流路に接続され、
前記第３のオイル流路の一端部は、前記オイルポンプの下流側の前記第１のオイル流路に接続され、該第３のオイル流路の他端部は前記第２のオイル流路に接続されたことを特徴とした請求項２記載の内燃機関の潤滑装置。
【請求項４】
前記第１のオイル槽の最大オイル貯留量は、前記第２のオイル槽の最大オイル貯留量よりも少ないことを特徴とした請求項１乃至３のいずれか一項記載の内燃機関の潤滑装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の潤滑装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、内燃機関であるエンジンの潤滑、冷却にはエンジンオイルが用いられている。このエンジンオイルは、エンジンの下部に設けられたオイルパンに貯留され、オイルポンプによってエンジン各部に循環される。エンジン各部を循環したエンジンオイルは、下方のオイルパン内に滴下する。そして、オイルパン内に滴下したエンジンオイルは、再度オイルポンプによって吸い上げられ、エンジン各部に供給される。この間、エンジンオイルはエンジン各部から熱を受け取って各部を冷却する。また、エンジンオイルは、エンジン各部で油膜を形成して各部品間の潤滑を促進すると共に、部品の酸化を防止するなどの役目もある。
【０００３】
ここで、エンジンの冷間始動直後は、オイルパン内部に貯留されたエンジンオイルは冷えており、粘度も高く、エンジン各部を循環して各部を潤滑させるのに適した状態ではない。そこで、冷間始動直後は、できるだけ早くエンジンオイルを昇温させて適切な粘度を有する状態にさせたい。このために、オイルパンを複数の区画に分け、冷間始動直後は一方の区画内のエンジンオイルが循環されやすい状況を作り、この区画内のエンジンオイルをより早期に昇温させ、その一方、暖機完了後は、エンジンオイルの過熱を回避してエンジンオイルを好ましい状態とすることが既に検討されている。例えば、主オイルパンと、この主オイルパンの容量よりも小さい副オイルパンと備えた内燃機関の潤滑装置が知られている。このような内燃機関の潤滑装置では、主オイルパンからオイルポンプへオイルを導く主オイル導入流路と副オイルパンからオイルポンプへオイルを導く副オイル導入流路との切り替えをオイルの温度に応じて行っている（特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１３９３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記のような内燃機関の潤滑装置は、車両が旋回したときや、登坂路に差しかかったときなど、急激にオイルレベルの低下が起こったときの格別の対策がなされていない。オイルレベルの低下が起こると、ストレーナが油面から露出し、エア吸い込みのおそれが生じる。
【０００６】
そこで、本明細書開示の内燃機関の潤滑装置は、内燃機関の暖機運転時に少量のオイルを循環させて早期の暖機完了を図るとともに、オイルレベルの低下時にエアの吸い込みを抑制することができる内燃機関の潤滑装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる課題を解決するための、本明細書開示の内燃機関の潤滑装置は、オイルレベルセンサを備えた第１のオイル槽と、第２のオイル槽と、を備える。さらに、オイルポンプによって前記第１のオイル槽内から吸い上げられたオイルが流通する第１のオイル流路と、オイルポンプによって前記第２のオイル槽内から吸い上げられたオイルが流通する第２のオイル流路と、前記第１のオイル流路と前記第２のオイル流路のオイル流通状態を切り換えるオイル流通状態切替手段と、を備える。
【０００８】
そして、当該オイル流通切替手段は、前記オイルレベルセンサがオイルレベル正常を示すときに前記第２のオイル流路を通じたオイルの吸い上げを遮断し、前記オイルレベルセンサがオイルレベル低下を示すときに前記第２のオイル流路を通じたオイルの吸い上げを許容する。すなわち、内燃機関は第１のオイル槽におけるオイルレベルが正常範囲内であるときには、第１のオイル槽からオイルを吸い上げ、第２のオイル槽からのオイルの吸い上げは停止する。これにより、第１のオイル槽内の少量のオイルをオイル供給部に供給することができる。これにより、内燃機関の暖機運転時には、早期の暖機完了を図ることができる。
一方、第１のオイル槽内のオイルが不足するような場合には、第２のオイル槽からオイル供給部へのオイルの供給を可能としている。この結果、エアの吸い込みを抑制することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本明細書開示の内燃機関の潤滑装置によれば、内燃機関の暖機運転時に少量のオイルを循環させて早期の暖機完了を図るとともに、オイルレベルの低下時のエア吸い込みを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。
【実施例】
【００１１】
図１は、内燃機関としてのエンジン１００の概略構成を模式的に示した説明図である。エンジン１００には、本実施例の内燃機関の潤滑装置（以下、「潤滑装置」という）１が組み込まれている。
エンジン１００は、シリンダブロックとシリンダヘッドとが組み合わされて形成されるエンジン本体３を有する。このエンジン本体３の下側にはオイルパン２が装着されている。エンジン本体３内部にはオイル供給部１７が形成されている。このオイル供給部１７には、図示しないピストン、クランクシャフト、カムシャフト、吸気バルブ、排気バルブ、ピストン等、潤滑や冷却の目的でオイルの供給を受ける部分が含まれる。
【００１２】
オイルパン２は、潤滑装置１に含まれる。オイルパン２の内部には、内部を二つの領域に区分けする隔壁４が設けられている。隔壁４は、オイルパン２の内部に第１のオイル槽５と第２のオイル槽６とを形成している。隔壁４の設定位置は、第１のオイル槽５の最大オイル貯留量が、第２のオイル槽６の最大オイル貯留量よりも少なくなるように設定されている。
【００１３】
第１のオイル槽５内には、オイルレベルセンサ１４が配置されている。オイルレベルセンサ１４は、シャフト１４ａに摺動可能に装着されたフロート１４ｂを有している。オイルレベルセンサ１４は、シャフト１４ａの下端に接点部１４ｃを有しており、下降したフロート１４ｂが接点部１４ｃに接触することによりオイルレベルの低下を判定することができる。このようなオイルレベルセンサ１４は、後述するＥＣＵ１３に電気的に接続されている。オイルレベルセンサ１４がオイルレベル低下と判定するオイルレベルは、後述するストレーナ７ａが実際にエア吸い込みを起こすレベルから所定のマージンを見積もって設定されている。
なお、オイルレベルセンサ１４は、第１のオイル槽５内のオイルレベルの低下を検出できるものであれば、どのような構成のものであってもよい。例えば、オイルレベルの変化をリニアに測定できるものであってもよい。
【００１４】
潤滑装置１は、オイルポンプ８によって第１のオイル槽５内から吸い上げられたオイルが流通する第１のオイル流路７を有している。また、オイルポンプ８によって第２のオイル槽６内から吸い上げられたオイルが流通する第２のオイル流路９を有している。
【００１５】
オイルポンプ８は、第１のオイル流路７上に配置されている。第１のオイル流路７の先端部は、第１のオイル槽５内に位置している。第１のオイル流路７の他端部は、オイル供給部１７へ連なっている。第１のオイル流路７の先端部にはストレーナ７ａが設けられている。
オイルポンプ８の上流側と下流側は、オイル流路の最大油圧を規制するチェックバルブ１８ａが配設されたオイル流路１８によって接続されている。
【００１６】
第２のオイル流路９の先端部は、第２のオイル槽６内に位置している。第２のオイル流路９の他端部はオイルポンプ８の上流側の第１のオイル流路７に接続されている。第２のオイル流路９の先端部にはストレーナ９ａが設けられている。
【００１７】
潤滑装置１は、オイルポンプ８の下流側から第２のオイル槽６内へオイルを流通させる第３のオイル流路１０を有している。この第３のオイル流路１０の一端部は、オイルポンプ８の下流側の第１のオイル流路７に接続され、第３のオイル流路１０の他端部は第２のオイル流路９に接続されている。
【００１８】
第３のオイル流路１０が第２のオイル流路９に接続されている接続部には、三方弁１１が設けられている。この三方弁１１は、第３のオイル流路１０が接続される第１接続口１１ａ、第２のオイル流路９の第１のオイル流路７に近い側が接続される第２接続口１１ｂ、第２のオイル流路９の第２のオイル槽６に近い側が接続される第３接続口１１ｃを備えている。この三方弁１１は、ＥＣＵ（Electronic control unit）１３に電気的に接続されている。
【００１９】
第３のオイル流路１０上には開閉弁１２が配置されている。開閉弁１２は、第３のオイル流路１０のオイルの流通を許容又は遮断することができる。開閉弁１２は、ＥＣＵ１３に電気的に接続されている。
【００２０】
ＥＣＵ１３は、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、中央演算装置（ＣＰＵ）、入出力ポート、デジタルアナログコンバータ（ＤＡコンバータ）、アナログデジタルコンバータ（ＡＤコンバータ）等を双方向バスで接続した公知の構成のマイクロコンピュータとして構成されている。
【００２１】
ＥＣＵ１３は、三方弁１１、開閉弁１２と組み合わされて本発明におけるオイル流通状態切替手段を形成している。
ＥＣＵ１３は、タイマー１５を内装している。また、ＥＣＵ１３には、水温センサ１６が電気的に接続されている。ＥＣＵ１３は、水温センサ１６によって取得されたデータに基づいてエンジン１０の暖機状態を判定することができる。すなわち、ＥＣＵ１３は、水温センサ１６と組み合わされて、本発明における暖機判定部を形成している。
【００２２】
ＥＣＵ１３は、オイルレベルセンサ１４がオイルレベル正常を示すときに第２のオイル流路９を通じたオイルの吸い上げを遮断するように三方弁１１を制御する。これにより、オイルレベルセンサ１４がオイルレベルの正常を示している限り第１のオイル槽５内のオイルがオイル供給部１７へ供給される。
その一方で、ＥＣＵ１３は、オイルレベルセンサ１４がオイルレベル低下を示すときは、第２のオイル流路９を通じたオイルの吸い上げを許容するように三方弁１１を制御する。これにより、第１のオイル槽５におけるオイルレベルが低下したときは、第２のオイル槽６からのオイル供給を可能としてエア吸い込みを抑制する。
【００２３】
ＥＣＵ１３は、水温センサ１６によって取得されたデータに基づいてエンジン１００の暖機が完了していないと判定したときは、第３のオイル流路１２を通じてオイルポンプ８によって吐出されたオイルを第２のオイル槽６へ流入させるように三方弁１１を制御する。これにより、暖機進行中において、第１のオイル槽５内のオイルを第２のオイル槽６内への移送することができる。この結果、第１のオイル槽５内のオイル量を低減することができ、より少量のオイルを循環させることができ、エンジン１の早期の暖機完了を図ることができる。
なお、第１のオイル槽５と第２オイル槽６とは隔壁４の上端４ａを介して通じており、第２のオイル槽６内のオイルがオーバーフロー状態となったときは、オーバーフローしたオイルは第１のオイル槽５内へ戻される。また、オイルパン２は、その上縁に第２のオイル槽６を覆うプレート１９を有しており、エンジン本体３を循環したオイルは第１のオイル槽５内へ戻される。
【００２４】
以上のように構成される潤滑装置１の動作の一例を図２に示したフロー図を参照しつつ説明する。潤滑装置１における一連の制御は、ＥＣＵ１３によって行われる。
【００２５】
まず、ＥＣＵ１３は、ステップＳ１においてオイルレベルセンサ１４によって取得されたデータに基づき、第１のオイル槽５におけるオイルレベルが正常範囲であるか否かの判断を行う。このステップＳ１においてＹｅｓと判断したとき、すなわち、オイルレベルセンサ１４がオイルレベル正常を示すときは、はステップＳ２へ進む。
【００２６】
ステップＳ２では、水温センサ１６によって取得されたデータに基づき、エンジン１００の暖機が完了しているか否かの判断を行う。すなわち、水温センサ１６により取得された測定値Ｔｗ℃が暖機完了判定の閾値として予め定められた温度Ｔ０℃よりも高いか否かの判断を行う。なお、エンジン１００の暖機判定は、水温センサ１６に代えて油温センサを用いて油温に基づいて行ったり、その他のパラメータを参酌して行ったりすることができる。すなわち、エンジン１００の暖機状態を判定できる手段であれば、どのような手段も採用することができる。
【００２７】
このステップＳ２において、Ｎｏと判断したとき、すなわち、未だ暖機が完了していないと判断したときはステップＳ３へ進む。ステップＳ３では、ＥＣＵ１３は、図３に示すように開閉弁１２を開放するとともに三方弁１１の第２接続口１１ｂを閉鎖する制御を行う。これにより、オイルポンプ８により第１のオイル槽５内から吸い上げられたオイルが、第１のオイル流路７、第３のオイル流路１０を通じ、第２のオイル槽６内へ流入可能な状態となる。なお、第２オイル槽６へオイルが流入する際、三方弁１１より先では第２のオイル流路９を通じてオイルが流入することになる。
【００２８】
ＥＣＵ１３は、ステップＳ３の処理を行うと、ステップＳ４の処理を行う。ステップＳ４では、ＥＣＵ１３は、内蔵したタイマー１５を用いてｔ秒のカウントを行う。図３に示すような三方弁１１、開閉弁１２の開弁状態をｔ秒間維持することにより、オイルポンプ８によるｔ秒間分のオイル吐出量の一部がオイルポンプ８の下流で分岐して第１のオイル槽５から第２のオイル槽６へ移送される。この結果、第１のオイル槽５内のオイル量が減少する。第１のオイル槽５内のオイル量が減少するとより少量のオイルを循環させることになるので、早期にエンジン１００の暖機を完了させることができる。
オイルレベルセンサ１４がオイルレベル低下と判定するオイルレベルは上記のようにストレーナ７ａが実際にエア吸い込みを起こすレベルから所定のマージンを見積もって設定されている。
ステップＳ４の処理を行い、第１のオイル槽５内のオイルレベルをオイルレベルが正常であると判断することができる範囲内でできるだけ低減させることができる。これにより、できるだけ少量のオイルを循環させる少油量循環を実現し、早期の暖機完了を図ることができる。
【００２９】
ＥＣＵ１３は、ステップＳ５の処理を終えた後は、ステップＳ５へ進む。ステップＳ５では、ＥＣＵ１３は、図４に示すように開閉弁１２を開放し、三方弁１１の第３接続口１１ｃを閉鎖する制御を行う。これにより、オイルポンプ８によって第１のオイル槽５から吸い上げられたオイルは、再びオイルポンプ８の上流に戻されて循環することになる。このようにオイルを循環させることにより、オイルポンプ８の仕事を低減することができるように油圧を低下させることができる。特に、エンジン１００の暖機完了前は、オイルの温度が低く、オイルの粘度が高いため、油圧が高くなりやすい。そこで、このようにオイルポンプ８の上流と下流で循環させることにより油圧の上昇を抑制し、オイルポンプ８の仕事量を低減することができる。オイルポンプ８の仕事量の低減は、燃費の向上に資する。
ステップＳ５の処理を終えると、制御はリターンとなる。
【００３０】
一方、ステップＳ２でＹｅｓと判断したとき、ＥＣＵ１３は、ステップＳ６へ進む。ステップＳ６では、ＥＣＵ１３は、図５に示すように開閉弁１２を閉鎖し、三方弁１１の第２接続口１１ｂを閉鎖する制御を行う。これにより、オイルポンプ８が第１のオイル槽５から吸い上げたオイルの全量をオイル供給部１７に供給することが可能となる。
オイル供給部１７に供給され、オイル供給部１７で潤滑、冷却に供されたオイルは再びオイルパン２内へ戻される。このとき、オイルはプレート１９上を流下して第１のオイル槽５内に流入する。
【００３１】
以上説明したように潤滑装置１は、第１のオイル槽５内のオイルレベルが正常範囲である場合、オイルは第１のオイル槽５からオイル供給部１７へ供給される。一方、第１のオイル槽５におけるオイルレベルが低下し、オイルレベルセンサ１４がオイルレベルの低下を示したとき、すなわち、ステップＳ１でＮｏと判断したときは、ステップＳ７へ進む。ステップＳ７では、ＥＣＵ１３は、図６に示すように開閉弁１２を開放し、三方弁１１の第１接続口１１ａを閉鎖する制御を行う。これにより、オイルポンプ８は第２のオイル槽６からのオイルの吸い上げが許容される。この結果、エア吸い込みを抑制することができる。ステップＳ７の処理を終了すると、制御はリターンとなり、再びステップＳ１でＮｏと判定されれば、第２のオイル槽６からのオイルの吸い上げが継続される。
なお、本実施例ではステップＳ７において開閉弁１２を開放しているが、第２のオイル流路９と第３のオイル流路１０との遮断は、三方弁１１の第１接続口１１ａを閉鎖することによって達成されているので、開閉弁１２の開閉状態はオイルの流通経路に影響を及ぼすことはない。
【００３２】
第１のオイル槽５におけるオイルレベルの低下の原因としては、車両が旋回したときや、登坂路に差しかかったときが想定される。また、ステップＳ３，Ｓ４の処理によって第１のオイル槽５内のオイルを第２のオイル槽６へ移送しすぎてしまった場合にも第２のオイル槽６からのオイルの供給が可能であり、エア吸い込みは抑制される。さらに、エンジン１００が高負荷状態にあるとき等、エンジン本体３側のオイル持ち去り量が増加し、第１のオイル槽５内のオイル残量が減少する状況にも対応することができる。
【００３３】
以上説明したように、本実施例の潤滑装置１は、エンジンの暖機完了まで第１のオイル槽５内のオイルの減少を継続し、少量のオイルを循環させることによって早期の暖機完了を図ることができる。
また、第１のオイル槽５のオイルレベルが過度に低下したときは、第２のオイル槽６からのオイルの吸い上げを可能とし、エアの吸い込みを抑制することができる。
【００３４】
上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。
例えば、上記実施例では、第１のオイル槽５と第２のオイル槽６を備えた構成となっているが、さらに多くのオイル槽を備えた構成とすることもできる。この場合も、主としてオイルが吸い上げられる第１のオイル槽を設定し、この第１のオイル槽のオイルレベルが低下したときに他のオイル槽からオイルを吸い上げるように構成することができる。
【００３５】
また、図７に示すように開閉弁１２を廃止し、三方弁１１の開閉制御によってステップＳ６の処理を行うこともできる。すなわち、三方弁１１として第１接続口１１ａ、第２接続口１１ｂ、第３接続口１１ｃの全てを同時期に閉鎖することができる弁を用い、オイルポンプ８が第１のオイル槽５から吸い上げたオイルの全量をオイル供給部１７に供給するようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は、内燃機関としてのエンジンの概略構成を模式的に示した説明図である。
【図２】図２は、潤滑装置が行う制御の一例を示すフロー図である。
【図３】図３は、開閉弁を開放し、三方弁の第２接続口を閉鎖した状態の潤滑装置を示す説明図である。
【図４】図４は、開閉弁を開放し、三方弁の第３接続口を閉鎖した状態の潤滑装置を示す説明図である。
【図５】図５は、開閉弁を閉鎖し、三方弁の第２接続口１１ｂを閉鎖した状態の潤滑装置を示す説明図である。
【図６】図６は、開閉弁を開放し、三方弁の第１接続口を閉鎖した状態の潤滑装置を示す説明図である。
【図７】図７は、他の実施例のエンジンの概略構成を示した説明図である。
【符号の説明】
【００３７】
１…潤滑装置            ２…オイルパン
３…エンジン本体        ４…隔壁
５…第１のオイル槽      ６…第２のオイル槽
７…第１のオイル流路    ８…オイルポンプ
９…第２のオイル流路    １０…第３のオイル流路
１１…三方弁            １２…開閉弁
１３…ＥＣＵ            １４…オイルレベルセンサ
１５…タイマー          １６…水温センサ
１７…オイル供給部      １９…プレート
１００…エンジン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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