(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
オイルポンプから間欠的に吐出される潤滑オイルを電磁弁によってエンジンへ供給する車両用エンジンの潤滑装置において、
前記電磁弁の開弁期間を、前記オイルポンプの不吐出期間以上で吐出周期未満に制御する制御手段を具備したことを特徴とする車両用エンジンの潤滑装置。
【請求項２】
前記制御手段は、エンジン回転数の上昇にしたがって潤滑オイルの供給量が増えるように、前記電磁弁の開弁周期および開弁比率をエンジン回転数に応じて制御することを特徴とする請求項１に記載の車両用エンジンの潤滑装置。
【請求項３】
前記制御手段は、エンジン回転数の上昇にしたがって前記電磁弁の開弁期間を短く、かつ開弁比率を高くすることを特徴とする請求項２に記載の車両用エンジンの潤滑装置。
【請求項４】
前記制御手段は、エンジン回転数の上昇にしたがって前記電磁弁の開弁周期を高くすることを特徴とする請求項２または３に記載の車両用エンジンの潤滑装置。
【請求項５】
前記オイルポンプは、エンジン回転数に同期した周期で潤滑オイルを間欠的に吐出することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の車両用エンジンの潤滑装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オイルポンプによって間欠的に吐出される潤滑オイルを電磁弁によってエンジンへ供給する車両用エンジンの潤滑装置に係り、特に、エンジン回転数に応じて潤滑オイルの供給量を高精度に制御できるようにした車両用エンジンの潤滑装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用エンジンには、オイルタンク内の潤滑オイルをオイルポンプを用いて電磁弁に導き、電磁弁から吸気管内へ供給することにより、エンジン内のピストンやクランクシャフト等の摺接部を潤滑する潤滑装置が付加されている。
【０００３】
図１６は、従来の潤滑装置の主要部の構成を模式的に示した図であり、オイルポンプ３３は、吸入管３２を介してオイルタンク８と連結されると共に、吐出管３４を介して電磁弁３５の油入口３５ａと連結されている。電磁弁３５の油戻り口３５ｃはリターン管３６を介して前記オイルタンク８と連結され、油出口３５ｂはエンジン１０の吸気管（図示せず）に連結されている。
【０００４】
前記オイルポンプ３３はエンジン１０のクランクシャフト（図示せず）に連結され、クランクシャフトの回転に同期して、オイルタンク８内の潤滑オイルを電磁弁３５へ間欠的に吐出する。すなわち、オイルポンプ３３のオイル吐出周期はエンジン回転数に同期する。電磁弁３５はオイルポンプ３３から吐出された潤滑オイルを、制御部４０から出力されるオン信号に応答してエンジン１０へ供給し、オフ信号に応答してオイルタンク８へ戻す。
【０００５】
上記した構成の潤滑装置では、オイルポンプ３３による潤滑オイルの吐出タイミングと電磁弁３５の開弁タイミングとが一致したときに潤滑オイルがエンジン１０へ供給されるため、両者の吐出および開弁タイミングがずれると、エンジン１０への潤滑オイルの供給量を適切に制御することができない。そこで、例えば特開平４−２９２５１２号公報では、オイルポンプ３３および電磁弁３５の制御に関して２つの作動パターンが提案されている。
【０００６】
図９、１０は、それぞれ上記した従来の第１および第２の作動パターンを示したタイミングチャートであり、それぞれ(a) はオイルポンプの吐出／不吐出タイミング、(b) は電磁弁の開閉タイミング、(c) は潤滑オイルの供給タイミングを表している。
【０００７】
図９に示した第１の作動パターンでは、電磁弁の開弁期間ｔ1 をオイルポンプの吐出周期Ｔ2 以上に制御することで、電磁弁の開弁期間ｔ1 がオイル吐出期間ｔ2 と必ず重なるようにしている。また、図１０に示した第２の作動パターンでは、電磁弁の開弁周期Ｔ1 をオイルポンプの吐出時間ｔ2 以下に制御することで、電磁弁の開弁期間ｔ1 がオイル吐出期間ｔ2 と必ず重なるようにしている。
【０００８】
さらに、潤滑オイルの供給量はエンジン回転数の上昇と共に増やす必要があるが、上記した従来技術では、第１および第２の作動パターンのいずれにおいても、エンジン回転数の上昇と共に電磁弁の開弁比率を増す、すなわち開弁デューティー比をエンジン回転数の上昇と共に高めることにより、潤滑オイルの供給量を増加させていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来技術の第１の作動パターンでは、電磁弁の開弁期間ｔ1 をオイルポンプのオイル吐出周期Ｔ2 以上に制御する必要があるため、電磁弁の開弁周期が必然的に長くなってしまう。このため、比較的長い期間での総供給量は制御できるものの、エンジン回転数の変動に対する電磁弁の開弁時間の追従性が悪化し、特に吐出量が少ない場合には、吐出間隔が長くなったり、各吐出タイミングにおける吐出量の差が大きくなってしまうので、オイル吐出量の制御レスポンスが低下してしまうという問題があった。
【００１０】
また、上記した第２の作動パターンでは、電磁弁の開弁周期Ｔ1 を前記オイルポンプのオイル吐出時間ｔ2 以下に制御する必要があるので、電磁弁を高速動作させる必要がある。しかしながら、電磁弁の動作速度には電気的および機械的制約に基づく限界があるため、特にエンジン回転数が上昇してオイルポンプの吐出期間ｔ2 が短くなると、これに追従できるように電磁弁を高速動作させることは実質的に不可能であるし、仮に可能であったとしてもオイルの吐出動作は極めて困難であり、その制御は不可能であった。
【００１１】
さらに、上記した第１および第２の作動パターンに関する問題点は、エンジン回転数の上昇と共に電磁弁の開弁デューティー比が高められると、更に深刻なものとなっていた。
【００１２】
本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を解決し、エンジン回転数に応じて潤滑オイルの供給量を高精度に制御できる車両用エンジンの潤滑装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明は、オイルポンプから間欠的に吐出される潤滑オイルを電磁弁によってエンジンへ供給する車両用エンジンの潤滑装置において、電磁弁の開弁期間をオイルポンプの不吐出期間以上で吐出周期未満に制御するようにしたことを特徴とする。
【００１４】
上記した構成によれば、電磁弁の開弁期間ｔ1 をオイルポンプのオイル吐出周期Ｔ2 以上に長くすることなく、かつ電磁弁の開弁周期Ｔ1 をオイルポンプのオイル吐出時間ｔ2 以下に短くすることなく、電磁弁の開弁期間がオイル吐出期間と必ず重なるようになる。したがって、供給精度の向上とレスポンスの向上とを両立させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明を詳細に説明する。なお、「前」、「後」、「左」、「右」、「上」、「下」の表現は運転者から見た方向に従い、Ｆｒは前側、Ｒｒは後側、Ｌは左側、Ｒは右側を示すものとする。また、図面は符号の向きに見るものとする。
【００１６】
図１は、本発明に係る自動二輪車の左側面図である。自動二輪車１は、クレードル型車体フレーム２と、車体フレーム２のヘッドパイプ３に取付けられたフロントフォーク４と、フロントフォーク４に取付けられた前輪５と、フロントフォーク４に連結されたハンドル６と、車体フレーム２の前部上部を跨ぐように取付けられた燃料タンク７と、燃料タンク７の左下方で車体フレーム２に取付けられたオイルタンク８と、車体フレーム２の後部上部に取付けられたシート９と、車体フレーム２のクレードルスペース内に配置された水冷式２サイクルエンジン１０と、エンジン１０の吸気口に直列接続されたエアクリーナ１１、気化器１２ならびに吸気管１３と、吸気菅１３から分岐した吸気チャンバ１４と、エンジン１０の排気口に接続された排気管１５ならびにサイレンサ１６と、エンジン１０の前方に配置されたラジエタ１７と、車体フレーム２の後部に取付けられたスイングアーム１８と、スイングアーム１８の後端部を車体フレーム２に懸架するリヤサスペンション１９と、スイングアーム１７に取付けられた後輪２０とによって構成されている。
【００１７】
また、自動二輪車１は、エンジン１０のクランクケース１０ａの左右両側方に一対の乗員用ステップ２３（この図では、左側の１つだけを示す）を配置し、エンジン１０に潤滑オイルを供給する潤滑油供給装置３０をエンジン１０の近傍に配置している。さらに、自動二輪車１は、チェンジペダル２４、駆動用チェーン２５、フロントフェンダ２６、サイドカウル２７およびリヤフェンダ２８を備えている。
【００１８】
図２は、本発明に係るエンジンの吸気系統および潤滑油供給装置の潤滑油系統を示した系統図である。
【００１９】
エンジン１０の吸気系統は、その吸気口１０ｂにリード弁２９、吸気管１３、気化器１２およびエアクリーナ１１を当該順序で接続して構成される。吸気チャンバ１４は、吸気管１３を通る混合気が出入り可能なチャンバであり、リード弁２９の開閉に伴う吸気管１３内の圧力変動を利用して吸気管１３から混合気を導入し、または吸気管１３へ混合気を吐出する役割を果たす。吸気チャンバ１４の作用により、吸気口１０ｂの吸気流速にムラがなくなって吸気効率が高まる。
【００２０】
潤滑油供給装置３０は、オイルタンク８内の潤滑オイルを、エンジン１０のクランクシャフト１０ｃで駆動されるオイルポンプ３３により、電磁弁によって構成された潤滑油流量制御装置３５（以下、単に電磁弁と表現する）を介して吸気管１３へ供給する。具体的に言えば、潤滑油供給装置３０は、潤滑オイルをオイルタンク８→オイルストレーナ３１→吸入管３２→オイルポンプ３３→吐出管３４→電磁弁３５→吸気管１３の経路でエンジン１０に供給する潤滑油系統からなる。この潤滑油系統は必要に応じて、さらに電磁弁３５からオイルタンク８へ潤滑オイルを戻すリターン管３６を有する。
【００２１】
なお、クランクシャフト１０ｃは、オイルポンプ３３を直接的または間接的に駆動するものであり、例えばギヤ駆動、ベルト駆動、チェーン駆動する構成である。吸入管３２、吐出管３４およびリターン管３６は、例えばゴム製ホースによって構成される。前記電磁弁３５の開弁時間および開弁周期は、後に詳述するように、制御部１００によって制御される。
【００２２】
図３は、前記電磁弁３５の断面図である。電磁弁３５は、反復開閉することにより、潤滑オイルの流量をエンジン１０の作動状態に見合うように制御するソレノイド式三方弁である。このソレノイド式三方弁は、有底のハウジング４１と、ハウジング４１の上部開口に被せたリッド４２と、ハウジング４１に内蔵された筒状のコイルボビン４３と、コイルボビン４３に巻回された電磁コイル４４と、コイルボビン４３の中心からハウジング４１の底を貫通した芯部４５と、コイルボビン４３の筒内を軸方向に移動して油路を切換える弁体４６と、弁体４６を弾発する圧縮ばね４７とによって構成される。
【００２３】
電磁弁３５において、油入口３５ａはリッド４２から側方へ延び、油出口３５ｂは芯部４５から下方へ延び、油戻り口３５ｃはリッド４２から上方へ延びている。油入口３５ａは吐出管３４に接続され、油出口３５ｂは吸気管１３に接続され、油戻り口３５ｃはリターン管３６に接続されている。このような電磁弁３５では、電磁コイル４４が非励磁状態であれば弁体４６が上昇し、弁体の油路４６ａを介して油入口３５ａと油出口３５ｂとが連通される。また、電磁コイル４４が励磁状態であれば、弁体４６が下降して油入口３５ａと油戻り口３５ｃとが連通される。
【００２４】
図４は、本発明に係るエンジンの左側面図であり、エンジン１０の吸気系統における吸気管１３には電磁弁３５が取付けられ、エンジン１０のシリンダ部分はシリンダ用カバー５１で覆われている。
【００２５】
図５は、本発明に係るエンジンの吸気口および吸気管まわりの左側面図である。吸気管１３はゴムホース等の可撓性管であり、この可撓性管は２つのソケット（第１ソケット１３ａおよび第２ソケット１３ｂ）を一体に形成したものである。第１ソケット１３ａには吸気チャンバ１４が差し込まれ、第２ソケット１３ｂには、電磁弁３５の油出口３５ｂが差し込まれている。電磁弁３５は吸気管１３に直接取付けられるので、サポート等の取付け部材が不要で取付け構造が簡単になる。
【００２６】
吸気チャンバ１４は、ステー５２を介してエンジン１０の吸気口１０ｂに取り付けられている。詳しくは、吸気口１０ｂのフランジ１０ｄと、リード弁２９のフランジ２９ａと、吸気管１３のフランジ１３ｃと、ステー５２の一端とがボルト５３により共締めされている。
【００２７】
図６は、本発明に係るエンジンの右側面図であり、上記図４に関して説明したエンジン１０を裏側から見た姿を示し、シリンダ用カバー５１のうち右上の一部は省略している。
【００２８】
エンジン１０のクランクケース１０ａには、右側面における前部にウォータポンプ５４が取り付けられ、ウォータポンプ５４の上方にはオイルポンプ３３が取り付けられている。オイルポンプ３３からはオイルポンプ制御コード３３ａが延びている。クランクケース１０ａは、右側面のみを想像線にて示したサイドカバー５５で覆われており、これに伴い、オイルポンプ３３およびウォータポンプ５４もサイドカバー５５によって覆われる。
【００２９】
図７は、本発明に係るエンジンまわりの平面図であり、オイルタンク８は車体中心Ｃから一方の側（左または右側）に配置され、電磁弁３５は車体中心Ｃから一方の側へ寄せて（距離Ｓだけ偏心して）配置され、オイルポンプ３３は車体中心Ｃから他方の側（右又は左側）へ配置されている。
【００３０】
図５に示したように、電磁弁３５は吸気管１３に直接取り付けられることにより、吸気管１３の近傍に配置することができる。このため、電磁弁３５から吸気管１３までのオイル通路（油出口３５ｂと第２ソケット１３ｂとの間の通路）を短くすることができる。従って、オイル通路による外乱の影響を小さくすることができ、電磁弁３５から吸気管１３へ供給する潤滑オイルの流量を精度良く制御することができる。
【００３１】
図７において、オイルタンク８内の潤滑オイルは、エンジン１０の後方を通る吸入管３２を介してオイルポンプ３３に流れる。オイルポンプ３３から吐出された潤滑オイルは、エンジン１０の右側方を通る吐出管３４を介して電磁弁３５の油入口３５ａに流れる。電磁弁３５の油戻り口３５ｃから戻った潤滑オイルは、エンジン１０の左側方を通るリターン管３６を介してオイルタンク８の戻り口に流れる。
【００３２】
オイルポンプ３３から電磁弁３５に至る吐出管（オイル通路）３４が長いため、この吐出管３４を流れる潤滑オイルはエンジン１０の放熱で大いに加熱されて粘度が低下する。
【００３３】
一方、電磁弁３５は、制御した流路を通じて所定量の潤滑オイル（流体）を流すものであり、その精度は粘度に大きく依存することになる。高粘度の潤滑オイルでは、温度変化に応じて大きく粘度が変化するため、潤滑オイルの流量が不安定になりやすい。この点、低粘度の潤滑オイルでは、温度変化を受けても粘度の変化が小さく、潤滑オイルの流量は安定する。本発明の実施形態では、潤滑オイルの粘度が小さいので、電磁弁３５から吸気管１３へ供給する潤滑オイルの流量制御は容易であり、制御精度を向上させることができる。
【００３４】
次いで、図８のタイミングチャートを参照して、前記図２に関して説明した制御部１００による電磁弁３５の制御方法を詳細に説明する。同図(a) は、オイルポンプ３３の吐出／不吐出タイミング、(b) は、制御部１００によって制御される電磁弁３５の基本的な動作タイミング、(c) は潤滑オイルの供給タイミングを表している。
【００３５】
なお、電磁弁３５の開弁状態とは、油入口３５ａと油出口３５ｂとが連通している状態を意味し、閉弁状態とは、油入口３５ａと油戻り口３５ｃとが連通している状態を意味するものとする。
【００３６】
本実施形態では、エンジン回転数Ｎｅに基づいてオイルポンプ８の吐出周期Ｔ2 を演算し、各周期における電磁弁３５の開弁期間ｔ1 を、エンジン回転数すなわちオイルポンプ８の吐出周期Ｔ2 にかかわらず、常にオイルポンプ８の不吐出期間ｔ3 よりも長く、かつ吐出周期Ｔ2 よりも短くした点に特徴がある。
【００３７】
このようなタイミングで電磁弁３５を制御すれば、電磁弁３５の開弁期間ｔ1 をオイルポンプ３３のオイル吐出周期Ｔ2 以上に長くすることなく、かつ電磁弁３５の開弁周期Ｔ1 をオイルポンプのオイル吐出期間ｔ2 以下に短くすることなく、電磁弁３５の開弁期間ｔ1 がオイル吐出期間ｔ2 と必ず重なるようにすることができる。
【００３８】
次いで、上記した条件を満足したまま、エンジン回転数の上昇と共に潤滑オイルの供給量を増やすための制御方法について説明する。
【００３９】
図１１〜１３は、エンジン回転数の変化に同期してオイルポンプの吐出周期Ｔ2 が変化した場合における電磁弁３５の開閉タイミングの変化を示したタイミングチャートである。なお、図１１はエンジンが低回転時におけるタイミングチャートであり、図１２は中回転時におけるタイミングチャートであり、図１３は高回転時におけるタイミングチャートである。
【００４０】
本実施形態では、エンジン回転数の変化に同期してオイルポンプの吐出周期Ｔ2 および吐出期間ｔ2 が変化しても、電磁弁３５の開弁期間ｔ1 をオイルポンプの不吐出期間ｔ3 以上で吐出周期Ｔ2 未満に保ったまま、エンジン回転数の上昇に伴って潤滑オイルの供給量が増えるように、電磁弁３５の開弁周期Ｔ1 および開弁比率（デューティー比）をエンジン回転数に応じて制御する。
【００４１】
すなわち、図１１の低回転時と図１２の中回転時とを比較すると、オイルポンプでは、エンジン回転数の上昇に同期して吐出周期Ｔ2 がＴ2aからＴ2bへと短くなり、これに伴って吐出期間ｔ2 もｔ2aからｔ2bへと短くなる。これに対して、電磁弁の開弁期間ｔ1 も、オイルポンプの不吐出期間ｔ3 以上で吐出周期Ｔ2 未満となるようにｔ1aからｔ1bへと短縮される一方、その開弁周期Ｔ1 は、Ｔ1aからＴ1bへと短縮されている。
【００４２】
同様に、図１２の中回転時と図１３の高回転時とを比較すると、オイルポンプでは、エンジン回転数の上昇に同期して吐出周期Ｔ2 がＴ2bからＴ2cへと更に短くなり、これに伴って吐出期間ｔ2 もｔ2bからｔ2cへと更に短くなる。これに対して、電磁弁の開弁期間ｔ1 は、オイルポンプの不吐出期間ｔ3 以上で吐出周期Ｔ2 未満となるようにｔ1bからｔ1cへと更に短縮される一方、その開弁周期Ｔ1 は、Ｔ1bからＴ1cへと更に短縮されている。
【００４３】
このように、本実施形態では、エンジン回転数の上昇に同期してオイルポンプの吐出周期Ｔ2 および吐出期間ｔ2 が短くなると、電磁弁３５の開弁期間ｔ1 を、オイルポンプの不吐出期間ｔ3 以上で吐出周期Ｔ2 未満に保たれるように短縮する一方、その開弁周期Ｔ1 を短縮して開弁期間ｔ1 の出現頻度を増すことで、オイルポンプの吐出期間ｔ2 と電磁弁の開弁期間ｔ1 との重なり回数を増やし、結果的にオイル供給量を増加させている。
【００４４】
換言すれば、本実施形態では、電磁弁の開弁比率（デューティー比）を、開弁期間がオイルポンプの不吐出期間ｔ3 以上で吐出周期Ｔ2 未満となる範囲で、エンジン回転数の上昇にしたがって高くするようにした点に特徴がある。
【００４５】
図１４は、本実施形態における電磁弁のデューティー比の制御パターンの一例を示した図であり、エンジン回転数の上昇と共にデューティー比が段階的に高められるようにしている。また、図１５は、本実施形態におけるエンジン回転数とオイル供給量および前記電磁弁のデューティー比との関係を示した図であり、実線で示した本実施形態におけるオイル供給量は、破線で示した目標供給量にほぼ合致していることがわかる。
【００４６】
上記したように、本実施形態によれば、電磁弁の開弁期間ｔ1 をオイルポンプのオイル吐出周期Ｔ2 以上に長くすることなく、かつ電磁弁の開弁周期Ｔ1 をオイルポンプのオイル吐出期間ｔ2 以下に短くすることなく、エンジン回転数の上昇と共にオイル供給量を増加させることができるので、エンジン回転数にかかわらず、オイル供給量を常に適性に制御できるようになる。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、以下のような効果が達成される。
(1) 電磁弁の開弁期間ｔ1 を、オイルポンプの吐出周期Ｔ2 にかかわらず、常にオイルポンプの不吐出期間ｔ3 よりも長く、かつ吐出周期Ｔ2 よりも短くしたので、電磁弁の開弁期間ｔ1 を極端に長くすることなく、かつ開弁周期Ｔ1 を極端に短くすることなく、電磁弁の開弁期間ｔ1 をオイル吐出期間ｔ2 と必ず重ねることができ、オイル供給量を高精度に制御できるようになる。
(2) 電磁弁の開弁期間ｔ1 を、オイルポンプの不吐出期間ｔ3 よりも長く、かつ吐出周期Ｔ2 よりも短くしたまま、電磁弁の開弁デューティー比をエンジン回転数の上昇にしたがって高めるようにしたので、エンジン回転数にかかわらず、オイル供給量を常に高精度に制御できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される自動二輪車の左側面図である。
【図２】本発明が適用されるエンジンの吸気系統および潤滑油系統の系統図である。
【図３】電磁弁の断面図である。
【図４】本発明が適用されるエンジンの左側面図である。
【図５】本発明が適用されるエンジンの吸気口および吸気管周囲の左側面図である。
【図６】本発明が適用されるエンジンの右側面図である。
【図７】本発明が適用されるエンジンまわりの平面図である。
【図８】本発明の基本動作を示したタイミングチャートである。
【図９】従来技術の第１の作動パターンを示したタイミングチャートである。
【図１０】従来技術の第２の作動パターンを示したタイミングチャートである。
【図１１】本発明の動作（エンジン低回転時）を示したタイミングチャートである。
【図１２】本発明の動作（エンジン中回転時）を示したタイミングチャートである。
【図１３】本発明の動作（エンジン高回転時）を示したタイミングチャートである。
【図１４】エンジン回転数と電磁弁の開弁デューティー比との関係を示した図である。
【図１５】エンジン回転数とオイル供給量および電磁弁の開弁デューティー比との関係を示した図である。
【図１６】従来の潤滑装置の主要部の構成を模式的に示した図である。
【符号の説明】
８…オイルタンク、１０…エンジン、１３…吸気管、３０…潤滑油供給装置、３２…吸入管、３３…オイルポンプ、３４…吐出管、３５…電磁弁（潤滑油流量制御装置）、３６…リターン管
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
0003709957.tif 000013
【図１３】
0003709957.tif 000014
【図１４】
0003709957.tif 000015
【図１５】
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【図１６】
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