(57)【要約】【課題】機関始動時に潤滑油中にマイクロバブルを混入させてフリクションを低減するに際し、マイクロバブルを速やかに発生させ、しかもマイクロバブル発生に必要な追加エネルギーを少なくする。【解決手段】内燃機関１の運転時に、当該運転時に発生する高圧気体（燃料噴射停止中の排気、又は、過給空気など）を、その高圧気体発生部位５から導いて、高圧気体貯留タンク７に貯留する。内燃機関１の始動時に、前記高圧気体貯留タンク７に貯留されている高圧気体を気体噴射弁９によりオイルパン２又はオイルストレーナ３内の潤滑油中にマイクロバブルとして噴射し、潤滑油中に混入させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の潤滑部に潤滑油を供給する内燃機関の潤滑装置であって、
内燃機関の運転時に発生する高圧気体を次回始動時まで貯留する高圧気体貯留装置と、
内燃機関の始動時に前記高圧気体貯留装置に貯留されている高圧気体を用いてマイクロバブルを発生させ、潤滑油中に混入させるマイクロバブル発生装置と、
を含んで構成される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し、特に機関始動時に潤滑油中にマイクロバブルを混入させてフリクション低減を図るようにした潤滑装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術としては、特許文献１に記載されているものがある。これは、内燃機関の潤滑油の循環経路に、マイクロバブル発生装置を設置し、機関始動時などの低温時に、マイクロバブルを発生させて潤滑油中に混入させることにより、フリクション低減等を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−０２４０１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の従来技術では、マイクロバブル発生装置にて、マイクロバブル生成用の高圧気体を得るために、内部に高圧気体が貯留されている気体タンクを用いるとしているが、この気体タンク内に高圧気体を貯留するために専用のポンプ等が必要となる。このため、マイクロバブル発生に追加エネルギーが必要となり、燃費等が悪化する。また、機関始動時のクランキングトルク低減のためにマイクロバブルを用いる場合、高圧気体を準備しておかないと、機関始動時にマイクロバブルを速やかに発生させることができない。
【０００５】
本発明は、このような実状に鑑み、機関始動時にマイクロバブルを速やかに発生させ、しかもマイクロバブル発生に必要な追加エネルギーを少なくすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明は、内燃機関の運転時に発生する高圧気体を次回始動時まで貯留する高圧気体貯留装置と、内燃機関の始動時に前記高圧気体貯留装置に貯留されている高圧気体を用いてマイクロバブルを発生させ、潤滑油中に混入させるマイクロバブル発生装置とを設ける構成とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、内燃機関の運転時に発生する高圧気体を貯留して、次回始動時のマイクロバブルの生成に利用するため、追加エネルギー小で、かつクランキング時から利用でき、クランキングトルク低減において極めて有効となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態を示す内燃機関の潤滑装置の構成図
【図２】高圧気体発生部位の具体例１を示す図
【図３】高圧気体発生部位の具体例２を示す図
【図４】気体噴射弁の具体例を示す断面図
【図５】クランキングトルク低減効果の説明図
【図６】気体噴射弁の他の配置例１を示す図
【図７】気体噴射弁の他の配置例２を示す図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【００１０】
図１を参照し、内燃機関１のシリンダブロック下方にオイルパン２が備えられ、オイルパン２内には、内燃機関１の潤滑部を潤滑するための潤滑油（エンジンオイル）が貯留される。
【００１１】
そして、オイルパン２内に貯留された潤滑油をオイルストレーナ３を介して吸入し、内燃機関１の潤滑部に圧送するオイルポンプ４が設けられる。内燃機関１の潤滑部を潤滑した潤滑油は、再びオイルパン２に戻されて循環するようになっている。
【００１２】
かかる潤滑装置において、特に機関始動時のフリクション低減（クランキングトルク低減）のために、内燃機関１の運転時に発生する高圧気体を次回始動時まで貯留する高圧気体貯留装置と、内燃機関１の始動時に前記高圧気体貯留装置に貯留されている高圧気体を用いてマイクロバブルを発生させ、潤滑油中に混入させるマイクロバブル発生装置と、が設けられる。
【００１３】
前記高圧気体貯留装置は、本実施形態では、内燃機関１の運転中に高圧気体を発生する高圧気体発生部位５に電磁弁６を介して接続されて高圧気体を貯留（貯蔵）する高圧気体貯留タンク７により構成される。
【００１４】
前記マイクロバブル発生装置は、本実施形態では、前記高圧気体貯留タンク７から配管８を介して供給される高圧気体を内燃機関１のオイルパン２内又はオイルストレーナ３内の潤滑油中に噴射するための気体噴射弁９と、この気体噴射弁９を制御する制御装置（電子制御ユニット；ＥＣＵ）１０とから構成される。
【００１５】
高圧気体発生部位５については、具体例を、図２及び図３により説明する。
【００１６】
図２の例は、内燃機関１の排気通路１１を利用するもので、内燃機関１が慣性力で作動しているとき（燃料噴射を停止している機関の減速運転時や停止直前など）に、排気通路１１から、切換弁１２を介して、排気（高圧空気）を導き、高圧気体貯留タンク７に貯留する。
【００１７】
図３の例は、内燃機関１の過給機１３を利用するもので、排気通路１１の排気タービン１４により駆動される吸気通路１５の吸気コンプレッサ１６下流から、切換弁１７を介して、過給空気を導き、高圧気体貯留タンク７に貯留する。
【００１８】
高圧気体発生部位５と高圧気体貯留タンク７との間に設けられる電磁弁６は、内燃機関１の運転中（始動後）に開き、内燃機関１の停止中に閉じるようになっている。従って、高圧気体貯留タンク７は、内燃機関１の運転中に高圧気体が導かれており、機関停止と同時に入口側の電磁弁６が閉弁することで、次回始動時まで、高圧気体を貯留することができる。
【００１９】
気体噴射弁９は、高圧気体貯留タンク７の出口側の配管８から導かれる高圧気体を噴射するもので、オイルパン２の底部を貫通させてオイルパン２内に臨ませると共に、オイルストレーナ３の下向きの吸込み部に対向させて配置し、オイルパン２内の潤滑油中で、かつオイルストレーナ３の吸込み部に向けて、高圧気体を噴射するようにしてある。
【００２０】
気体噴射弁９の詳細構造については、図４により説明する。
【００２１】
バルブボディ１０１の先端の中央部には開口部１０２が設けられる。そして、バルブボディ１０１の先端に開口部１０２を塞ぐようにプレート１０３が取付けられ、このプレート１０３に複数の気体噴射孔（小孔）１０４が形成される。気体噴射孔１０４の直径はφ０．２ｍｍ程度か、それ以下が望ましい。
【００２２】
バルブボディ１０１の内部には、開口部１０２に連ねてテーパ状のシート面１０５が設けられ、シート面１０５の後方に気体溜まり１０６が形成される。
【００２３】
また、バルブボディ１０１の内部には、シート面１０５に対向するニードルバルブ１０７と、このニードルバルブ１０７の後端に固定したアーマチュア１０８とが収納される。
【００２４】
また、バルブボディ１０１の内部には、アーマチュア１０８の後端面に対向させて筒状のインナーコア１０９が固定配置される。このインナーコア１０９の後端部が高圧気体貯留タンク７からの配管８が接続される高圧気体導入口１１０となる。
【００２５】
インナーコア１０９の内部に圧入固定される筒状のストッパ１１１の先端面とアーマチュア１０８の後端面との間にはスプリング１１２が介装され、このスプリング１１２により、アーマチュア１０８は図で下方に付勢され、これによりニードルバルブ１０７はシート面１０５に着座するように付勢される。
【００２６】
その一方、電磁力によりインナーコア１０９側にアーマチュア１０８を吸引してニードルバルブ１０７をシート面１０５から離間させることができるように、インナーコア１０９を囲んでバルブボディ１０１の外周側にアウターコア１１３とコイル１１４とが配置される。尚、バルブボディ１０１、アーマチュア１０８、インナーコア１０９、アウターコア１１３、及び、コイル１１４により、磁気回路が構成される。
【００２７】
従って、コイル１１４への通電により、電磁力が発生すると、インナーコア１０９がアーマチュア１０８を吸引して、ニードルバルブ１０７がシート面１０５から離れ、開弁する。高圧気体貯留タンク７内の高圧気体は、インナーコア１０９後端の高圧気体導入口１１０から、インナーコア１０９及びストッパ１１１内の通路を通り、更にアーマチュア１０８及びニードルバルブ１０７内の通路を通って、気体溜まり１０６に導かれているので、開弁により、気体溜まり１０６内の高圧気体が、シート面１０５とニードルバルブ１０７との隙間を通って、プレート１０３の気体噴射孔１０４から、マイクロバブルとして噴射される。
【００２８】
コイル１１４への通電を終了すると、スプリング１１２の付勢力でアーマチュア１０８が移動してニードルバルブ１０７がシート面１０５に着座することにより、閉弁し、噴射が終了する。
【００２９】
制御装置（ＥＣＵ）１０は、機関始動指令信号を受け、クランキング中、気体噴射弁９のコイル１１４に通電することにより、気体噴射弁９から高圧気体を噴射させる。尚、気体噴射弁９には、ガソリン用燃料噴射弁などを流用してもよい。
【００３０】
次に作用を説明する。
【００３１】
内燃機関１の運転停止中、高圧気体貯留タンク７には、前回の運転時に、内燃機関１の高圧気体発生部位５から供給された高圧気体が貯留されており、電磁弁６、気体噴射弁９は閉弁している。
【００３２】
内燃機関１の始動要求が発生すると、機関始動指令信号が制御装置１０に入力される。制御装置１０に機関始動指令信号が入力されると、制御装置１０からの指令により気体噴射弁９が開弁し、高圧気体貯留タンク７内に貯留されていた高圧気体が気体噴射弁９から噴射される。
【００３３】
すなわち、気体噴射弁９から内燃機関１のオイルパン２又はオイルストレーナ３内の潤滑油に高圧気体が噴射され、マイクロバブルが混入される。
【００３４】
これと同時に、内燃機関１は始動を開始し、オイルポンプ４はマイクロバブルが混入した潤滑油を吸入し、内燃機関１の潤滑部に向けて吐出する。
【００３５】
潤滑油中にマイクロバブルが混入していることで潤滑油の見かけの密度が低下すること、及び、潤滑油流路や潤滑部で乱流の発生が抑制されることにより、内燃機関１を始動させるためのクランキングトルクを低減することができる。これにより内燃機関１を始動させるためのスタータなどのモータ及びバッテリの小型化が可能となる。
【００３６】
より詳しく説明すると、内燃機関１の潤滑部（内燃機関の静止部品と運動部品との間、及び、運動部品と運動部品との間）に供給された潤滑油に混入されているマイクロバブルは、潤滑部において発生する潤滑部と潤滑油との境界層の乱れを抑制することができると考えられる。また、内燃機関１の潤滑部に供給された潤滑油にマイクロバブルが混入されていることで、潤滑油の密度が低下し、潤滑油のマイクロバブルを除く液体部分と潤滑部との接触面積が低下すると考えられる。これらにより、マイクロバブルが混入された潤滑油により内燃機関１の潤滑部の潤滑を行うことで、潤滑油のみによる液体潤滑を行う場合よりも、潤滑部の摩擦抵抗を低減でき、内燃機関１から出力される駆動力に対する摩擦による損失を低減することができる。
【００３７】
また、潤滑油に混入されたマイクロバブルは、潤滑油に溶け込みながら消滅し、気泡同士が合体や吸収し難いため、マイクロバブルが集まって大きな気泡となることを抑制することができる。従って、マイクロバブルが混入した潤滑油を内燃機関１に循環させるために、この潤滑油を吸入・吐出するオイルポンプ４を用いても、このオイルポンプ４の吐出能力の低下を抑制することができる。
【００３８】
気体噴射弁９は、制御装置１０からの指令で、クランキング終了と同時に閉弁し、高圧気体の噴射、すなわちマイクロバブルの混入を停止する。
【００３９】
図５は、機関始動時に、気体噴射弁９を開弁させてマイクロバブルを混入させることによる、本実施形態の効果、すなわち始動時のクランキングトルク低減効果を、従来技術との比較で、示している。
【００４０】
尚、本明細書でいうマイクロバブルとは、視認が容易な大きさの気泡ではなく、視認が困難なほどの極微細な気泡であり、その大きさが直径５０μｍ、好ましくは２０〜３０μｍの気泡をいう。かかるマイクロバブルは、バブル同士が合体や吸収し難く、液体中に長時間浮遊することができ、液体である潤滑油に溶け込みながら消滅するものである、
次に、本発明の他の実施形態として、気体噴射弁９の他の配置例について、図６及び図７により説明する。
【００４１】
図１の実施形態では、気体噴射弁９は、オイルパン２の底部を貫通させてオイルパン２内に臨ませると共に、オイルストレーナ３の下向きの吸込み部に対向させて配置し、オイルパン２内の潤滑油中で、かつオイルストレーナ３の吸込み部に向けて、高圧気体を噴射するようにしてある。
【００４２】
このように配置することで、オイルストレーナ３内に吸込まれてオイルポンプ４により内燃機関１の各部へ供給される潤滑油に速やかにマイクロバブルを混入させることができる。また、高圧気体の噴射方向がオイルポンプ４駆動時の潤滑油の流れ方向とおおよそ一致し、高圧気体の噴射により潤滑油に流れが発生するため、オイルポンプ４の仕事を低減可能となる。
【００４３】
これに対し、図６の実施形態では、気体噴射弁９は、オイルパン２の側部を貫通させてオイルパン２内に臨ませると共に、オイルストレーナ３の吸込み部に側方から吸込まれる潤滑油の流れ方向に配置し、オイルパン２内の潤滑油中で、かつオイルストレーナ３の吸込み部に向かう流れに沿って、高圧気体を噴射するようにしてある。
【００４４】
このように配置しても、オイルストレーナ３内に吸込まれてオイルポンプ４により内燃機関１の各部へ供給される潤滑油に速やかにマイクロバブルを混入させることができ、また、高圧気体の噴射方向がオイルポンプ４駆動時の潤滑油の流れ方向とおおよそ一致し、高圧気体の噴射により潤滑油に流れが発生するため、オイルポンプ４の仕事を低減可能となる。
【００４５】
また、図７の実施形態では、気体噴射弁９は、オイルパン２内に配置して、オイルストレーナ３内に臨ませると共に、オイルストレーナ３内の潤滑油の流れ方向に配置し、オイルストレーナ３内の潤滑油中で、かつオイルストレーナ３内の潤滑油の流れに沿って、高圧気体を噴射するようにしてある。
【００４６】
このように配置しても、オイルストレーナ３内に吸込まれてオイルポンプ４により内燃機関１の各部へ供給される潤滑油に速やかにマイクロバブルを混入させることができ、また、高圧気体の噴射方向がオイルポンプ４駆動時の潤滑油の流れ方向とおおよそ一致し、高圧気体の噴射により潤滑油に流れが発生するため、オイルポンプ４の仕事を低減可能となる。
【００４７】
尚、以上の実施形態では、内燃機関１の高圧気体発生部位５と高圧気体貯留タンク７との間に電磁弁６を設けたが、この電磁弁６に代え、高圧気体発生部位５から高圧気体貯留タンク７へ向かう流れのみを許容する一方向弁（逆止弁）を設けるようにしてもよい。
【００４８】
また、以上の実施形態では、機関始動時にのみマイクロバルブを発生させて潤滑油中に混入させるようにしたが、機関始動時の他、これに続く機関始動後の暖機運転中などにおいてもマイクロバルブを発生させて潤滑油中に混入させるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１  内燃機関
２  オイルパン
３  オイルストレーナ
４  オイルポンプ
５  高圧気体発生部位
６  電磁弁
７  高圧気体貯留タンク
８  配管
９  気体噴射弁
１０  制御装置（ＥＣＵ）
１１  排気通路
１２  切換弁
１３  過給機
１４  排気タービン
１５  吸気通路
１６  吸気コンプレッサ
１７  切換弁
１０１  バルブボディ
１０２  開口部
１０３  プレート
１０４  気体噴射孔
１０５  シート面
１０６  気体溜まり
１０７  ニードルバルブ
１０８  アーマチュア
１０９  インナーコア
１１０  高圧気体導入口
１１１  ストッパ
１１２  スプリング
１１３  アウターコア
１１４  コイル
【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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