(57)【要約】【課題】シリンダヘッド等の潤滑不足を防止し、かつクランクシャフトのフリクションロスを低減する。【解決手段】カウンターウェイト１１付きのクランクシャフト９を備えるエンジンにおいて、シリンダブロック２下面に設けられたオイルパン１９と、オイルパン１９に開口するストレーナ１０から吸い上げたオイルを、シリンダブロック２内に設けた供給通路を介してシリンダヘッド１へ供給するオイルポンプ２０と、シリンダヘッド１とオイルパン１９とを連通し、かつ少なくともその一部がシリンダヘッド１およびシリンダブロック２で構成されるエンジン本体の外側を通るオイル戻し通路６と、オイル戻し通路６に設けられた流量調節手段５と、オイルパン１９内のオイル量またはシリンダヘッド１内のオイル量を検出するオイル量検出手段と、前記オイル量検出手段の検出値に基づいて流量調節手段５を制御するオイル戻り量制御手段１４と、を備える。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カウンターウェイト付きのクランクシャフトを備えるエンジンにおいて、
シリンダブロック下面に設けられたオイルパンと、
前記オイルパンに開口するストレーナから吸い上げたオイルを、シリンダブロック内に設けた供給通路を介してシリンダヘッドへ供給するオイルポンプと、
シリンダヘッドと前記オイルパンとを連通し、かつ少なくともその一部がシリンダヘッドおよびシリンダブロックで構成されるエンジン本体の外側を通るオイル戻し通路と、
前記オイル戻し通路に設けられた流量調節手段と、
前記オイルパン内のオイル量または前記シリンダヘッド内のオイル量を検出するオイル量検出手段と、
前記オイル量検出手段の検出値に基づいて前記流量調節手段を制御するオイル戻り量制御手段と、を備えることを特徴とするエンジンの潤滑装置。
【請求項２】
車両の傾きを検出する傾き検出手段と、
エンジンの回転速度を検出する回転速度検出手段と、を備え、
前記オイル量検出手段は、
前記傾き検出手段の検出値に基づいて算出する第１の傾き推定値に基づいて算出するオイルパン内の油面の傾きの推定値と、前記オイルポンプの容量と回転速度検出手段の検出値とから算出するオイル吸入量とに基づいて前記オイルパン内のオイル量または前記シリンダヘッド内のオイル量を検出する請求項１に記載のエンジンの潤滑装置。
【請求項３】
車両の加速度を検出する加速度検出手段と、
エンジンの回転速度を検出する回転速度検出手段と、を備え、
前記オイル量検出手段は、
前記加速度検出手段の検出値に基づいて算出する第２の傾き推定値に基づいて算出するオイルパン内の油面の傾きの推定値と、前記オイルポンプの容量と回転速度検出手段の検出値とから算出するオイル吸入量とに基づいて前記オイルパン内のオイル量または前記シリンダヘッド内のオイル量を検出する請求項１または２に記載のエンジンの潤滑装置。
【請求項４】
前記オイル戻し通路の前記流量調節手段よりもシリンダヘッド側の部分に、流路断面を拡大した容積部を設ける請求項１〜３のいずれか一つに記載のエンジンの潤滑装置。
【請求項５】
前記容積部をオイルクーラーと一体構造とした請求項４に記載のエンジンの潤滑装置。
【請求項６】
オイルパン内の油温を検出する油温検出手段を設け、
前記オイル戻り量制御手段は前記油温検出手段の検出値に応じて前記流量調節手段を制御する請求項１〜５のいずれか一つに記載のエンジンの潤滑装置。
【請求項７】
前記オイル戻り量制御手段は、前記油温検出手段の検出値が所定値よりも高い場合にはオイル戻り量が多くなるように前記流量調節手段を制御する請求項６に記載のエンジンの潤滑装置。
【請求項８】
前記オイル戻り量制御手段は、前記油温検出手段の検出値が所定値よりも低い場合にはオイル戻り量が少なくなるように前記流量調節手段を制御する請求項６または７に記載のエンジンの潤滑装置。
【請求項９】
前記オイル戻し通路の少なくとも一部をエンジンの一方の端部に設けるフロントカバー内に収める請求項１〜８のいずれか一つに記載のエンジンの潤滑装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンのオイルの循環量調節に関し、特に、シリンダヘッドからオイルパンに戻るオイル量の調節に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリンダブロックの下面開口部を塞ぐようにオイルパンを設け、このオイルパンに溜まっているオイルを、オイルポンプを用いてストレーナから吸い上げてシリンダヘッドやシリンダブロックに圧送してカムシャフトやクランクシャフト等を潤滑させ、再びオイルパンに戻すという潤滑装置が知られている。
【０００３】
ところで、カムシャフトやクランクシャフト等の部品に供給するオイル量が適量より多い場合にはフリクションとなって出力低下の原因となる。
【０００４】
特許文献１には、シリンダヘッドからの戻り配管のオイルパン側開口部をストレーナの吸込口付近に設け、オイルポンプの吸引力によりストレーナの吸込口付近に生じている負圧を利用してシリンダヘッドからのオイルを速やかにオイルパンに戻すことによって、シリンダヘッドに多量のオイルが滞留することを防止してフリクションを低減する技術手段が開示されている。
【特許文献１】実開平０５−５２２０６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、特許文献１に記載されている装置はシリンダヘッドからオイルを速やかに吸い出すことを目的としており、また、吸い出す力はエンジンの運転状態により変化するオイルポンプの吸引力に依存しているので、シリンダヘッド内やオイルパン内のオイル量を正確に制御することはできない。このため、シリンダヘッドからの吸出し量が過多になりシリンダヘッド内が油量不足になるという問題や、オイルパン内の油量が過多になって油面が高くなり、クランクシャフトが油面を叩くことにより出力を損失する（フリクションロス）という問題がある。
【０００６】
そこで、本発明ではオイルパンに戻るオイル量を制御することによってフリクションロスの低減とシリンダヘッドへの適量のオイル供給を両立することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のエンジンの潤滑装置は、カウンターウェイト付きのクランクシャフトを備えるエンジンにおいて、シリンダブロック下面に設けられたオイルパンと、前記オイルパンに開口するストレーナから吸い上げたオイルを、シリンダブロック内に設けた供給通路を介してシリンダヘッドへ供給するオイルポンプと、シリンダヘッドと前記オイルパンとを連通し、かつ少なくともその一部がシリンダヘッドおよびシリンダブロックで構成されるエンジン本体の外側を通るオイル戻し通路と、前記オイル戻し通路に設けられた流量調節手段と、前記オイルパン内のオイル量または前記シリンダヘッド内のオイル量を検出するオイル量検出手段と、前記オイル量検出手段の検出値に基づいて前記流量調節手段を制御するオイル戻り量制御手段と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、オイルパン内またはシリンダヘッド内のオイル量を検出し、この検出値に基づいてオイルパンに戻るオイル量を調節するので、オイルパン内のオイル量を精度良く調節することが可能となり、例えばオイルパン内の油面高さがクランクシャフトのカウンターウェイトに干渉せず、かつストレーナが空吸いすることがない高さとなるようにオイルパン内のオイル量を制御することによって、クランクシャフトのフリクションロスを低減とシリンダヘッド等への適量のオイル供給を両立することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
図１は本実施形態のシステムの概略図である。
【００１１】
１はシリンダヘッド、２はシリンダブロック、３はシリンダブロックの下面に取り付けられた上側オイルパン、４は上側オイルパンの下面を塞ぐように設けられオイル溜まり部を有する下側オイルパン（以下、上側オイルパン３と下側オイルパン４を合わせたものを「オイルパン１９」という）、７はエンジンの前面に設けられるタイミングベルトやプーリー等を保護するためのフロントカバー、６はシリンダヘッド１からオイル溜まり部４にオイルを戻すオイル戻し通路、５はオイル戻し通路６の流量を制御する流量調節手段としてのコントロールバルブ、８はシリンダヘッド１に回転可能に支持されて図示しない吸排気弁を駆動するカムシャフト、９はシリンダブロック２に回転可能に支持されてピストン１２を駆動するクランクシャフト、１１はクランクシャフト９の回転振動低減のために設けられたカウンターウェイトである。
【００１２】
オイルパン１９のオイル溜まり部４にはオイルを吸い上げるためのストレーナ１０が開口しており、ストレーナ１０に接続されたオイルポンプ２０によってオイルパン１９に溜まっているオイルを吸い上げる。
【００１３】
ストレーナ１０から吸い上げられたオイルは、シリンダブロック２およびシリンダヘッド１内部に設けられたオイル通路（図示せず）を通ってカムシャフト８やクランクシャフト９等の摺動部に供給され、潤滑や冷却等に供される。
【００１４】
なお、クランクシャフト９等の摺動部に供給されるオイルは従来と同様にシリンダヘッド１およびシリンダブロック２を貫通してオイルパン１９に連通するオイル落とし穴（図示せず）を通って、またはクランクシャフト９の摺動部から直接滴下してオイルパン１９に戻るが、シリンダヘッド１に供給されたオイルは全量がオイル戻し通路６を通ってオイルパン１９に戻る。
【００１５】
コントロールバルブ５の制御について図２、３を参照して説明する。
【００１６】
図３はコントロールバルブ５の制御システムの構成を表す図である。
【００１７】
１３はオイルパン１９の側壁面に取り付けられた油面高さセンサであり、この検出値はオイル量検出手段およびオイル戻り量制御手段としての演算装置１４に読込まれる。演算装置１４にはこの他に回転速度検出手段としてのエンジン回転速度センサ１５、加速度検出手段としての車両加速度センサ１６、傾き検出手段としての車両傾斜角センサ１７の検出値が読込まれる。
【００１８】
演算装置１４はこれらの検出値に基づいて後述するフローチャートにしたがってコントロールバルブ５の開度を設定する。
【００１９】
図２はオイルパン１９に戻るオイルの量を制御するために演算装置１４が実行するコントロールバルブ５の開度設定用のフローチャートであり、オイルパン１９の油面高さはカウンターウェイト１１が油面を叩くことがない高さとなるように、そしてシリンダヘッド１内がオイル不足とならないように設定する。
【００２０】
以下、各ステップにしたがって説明する。
【００２１】
ステップＳ１では、使用するオイルポンプ２０の容量に応じて予め作成したオイル吸入量マップをエンジン回転速度センサ１５の検出値で検索することによってオイル吸入量を推定する。
【００２２】
オイル吸入量マップは図４に示すようにオイル吸入量をエンジン回転速度に割付けたものであり、エンジン回転速度に比例してオイル吸入量が増大している。
【００２３】
ステップＳ２では車両のいずれかの部位に設けた車両傾斜角センサ１７の検出値に基づいて車両の傾きによるオイルパン１９の油面の傾き（第１の傾き推定値）を推定する。
【００２４】
ステップＳ３では、予め実験などにより作成した油面傾きマップを車両加速度センサ１６の検出値で検索することによって、車両の加速度によるオイル溜まり部４の油面の傾き（第２の傾き推定値）を推定する。
【００２５】
油面傾きマップは図５に示すように、油面の傾きを車両の加速度に割り付けたものである。
【００２６】
ステップＳ４では、ステップＳ２で推定した車両の傾きによるオイルパン１９の油面の傾きと、ステップＳ３で推定した車両の加速度によるオイルパン１９の油面の傾きを加算することによって現在のオイルパン１９の油面の傾きを推定する。
【００２７】
ステップＳ５では、必要オイル量を必要オイル量マップを用いて算出する。必要オイル量とはシリンダヘッド１内の潤滑に必要なオイル量を供給するためにオイルパン１９に溜めておくべきオイル量、具体的にはストレーナ１０が空吸いすることのないオイル量である。
【００２８】
必要オイル量マップは図６に示すように、オイル吸入量ごとに必要オイル量をオイルパン１９の油面の傾きに割り付けたものであり、油面の傾きに比例して必要オイル量も多くなっている。
【００２９】
上記のステップＳ１からステップＳ５まではオイルパン１９に溜めておくべきオイル量を求めるステップであり、これと平行して後述するステップＳ６、Ｓ７で現在のオイルパン１９のオイル量を求める。
【００３０】
ステップＳ６では、油面高さセンサ１３の検出値からオイルパン１９内の油面高さを推定する。
【００３１】
具体的には、油面高さセンサ１３の検出値をそのまま読み込まずに時間平均したものを油面高さ推定値とする。
【００３２】
これは、オイルパン１９の油面高さは路面からの入力や加減速により図７に示すように常に振動するものであり、また、ここで推定する油面高さは後述するようにオイルパン１９内にあるオイル量を推定するために用いるものであり、本来は車両静止状態での油面高さを用いるべきなので、車両走行状態で検出した油面高さを時間平均することによって算出したものを、車両静止状態での油面高さの推定値とする。
【００３３】
ステップＳ７では、ステップＳ４で算出したオイルパン１９の油面の傾きとステップＳ６で推定した現在の油面高さとから図８に示す油量マップを検索して現在のオイルパン１９の油量を推定する。図８は油面の傾きごとにオイルパン１９内のオイル量を油面高さに割り付けたマップである。
【００３４】
ステップＳ８では、ステップＳ５で推定した必要オイル量がステップＳ７で推定した現在のオイルパン１９内のオイル量より多いか否かを判定する。
【００３５】
必要オイル量の方が多い場合、つまりこのまま吸い出し続けるとシリンダヘッド１内がオイル不足となる場合はステップＳ９に進み、コントロールバルブ５の開度を大きくする。
【００３６】
必要オイル量の方が少ない場合、つまりオイル戻し通路６からの戻り量によって油面が上昇する場合にはコントロールバルブ５の開度を小さくする。
【００３７】
上記のように、ステップＳ２〜Ｓ５でオイルパン１９に溜めておくべきオイル量、つまり今後シリンダヘッド１内がオイル不足にならないようにするために必要なオイル量を推定し、ステップＳ６〜７で現在のオイルパン１９の油面高さを推定し、これらを比較することによって、オイル戻し通路６からの戻り量を増加させるのか減少させるのかを決定している。
【００３８】
以上により本実施形態では、以下のような効果が得られる。
【００３９】
カウンターウェイト付きのクランクシャフトを備えるエンジンにおいて、シリンダブロック２下面に設けられたオイルパン１９と、オイルパン１９に開口するストレーナ１０から吸い上げたオイルを、シリンダブロック２内に設けた供給通路を介してシリンダヘッド１へ供給するオイルポンプ２０と、シリンダヘッド１とオイルパン１９とを連通し、かつ少なくともその一部がシリンダヘッド１およびシリンダブロック２で構成されるエンジン本体の外側を通るオイル戻し通路６と、オイル戻し通路６に設けられたコントロールバルブ５と、オイルパン１９内のオイル量またはシリンダヘッド１内のオイル量を検出する演算装置１４と、検出したオイル量に基づいてコントロールバルブ５の開度を制御する演算装置１４とを備えるので、オイルパン１９内のオイル量の調節が可能になる。
【００４０】
車両傾斜角センサ１７と、車両加速度センサ１６と、エンジン回転速度センサ１５とを備え、演算装置１４は車両傾斜角センサ１７および車両加速度センサ１６の検出値と、オイルパン１９内の油面の傾きの推定値と、オイルポンプ２０の容量とエンジン回転速度センサ１５の検出値とからオイル吸入量を推定し、この推定値に基づいてコントロールバルブ５の開度を制御するので、カウンターウェイト１１に干渉せず、かつストレーナ１０が空吸いすることのない高さにオイルパン１９内の油面高さを調節することが可能となり、これによりフリクションロスを低減し、かつシリンダヘッド等の潤滑不足の防止を図ることができる。
【００４１】
なお、オイルパン１９内の油面の傾きは車両傾斜角センサ１７または車両加速度センサ１６のいずれか一方のみでも推定することは可能である。
【００４２】
また、オイル戻し通路６は図９に示すようにフロントカバー７の内側に収めてもよい。これにより、システムを小型化することができる。
【００４３】
第２実施形態について説明する。
【００４４】
本実施形態のシステムの構成は図２に示すように、基本的に第１実施形態予同様であるが、オイル戻し通路６のコントロールバルブ５よりもシリンダヘッド側の部分に容積部としてのタンク１８が設けられている。
【００４５】
コントールバルブ５の制御は第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００４６】
タンク１８を設けることによって、タンク１８の容量の分だけはコントロールバルブ５の開度とは関係なくシリンダヘッド１内の潤滑に不要となったオイルをシリンダヘッド１から排出することができる。
【００４７】
つまり、コントロールバルブ５の開度が小さくオイルパン１９に戻るオイル量が少ない場合でも、シリンダヘッド１から排出されたオイルをタンク１８に溜めておくことができるので、シリンダヘッド１内のオイル量が過多になり動弁機構のフリクションが増大することを防止できる。
【００４８】
以上により本実施形態では、第１実施形態と同様の効果に加え、さらに、オイル戻し通路６のコントロールバルブ５よりもシリンダヘッド側にタンク１８を設けたので、コントロールバルブ５の開度とは関係なくシリンダヘッド１から潤滑に不要となったオイルを排出することができ、シリンダヘッド１内のフリクション増加を防止することができる。
【００４９】
なお、図１１に示すようにオイル戻し通路６およびタンク１８をフロントカバー７の内側に収めてもよい。これにより第１実施形態と同様にシステムを小型化することができる。
【００５０】
第３実施形態について説明する。
【００５１】
図１２は本実施形態のシステムの構成を表す図である。基本的には第２実施形態のシステムと同様の構造であり、オイルパン１９内の油温を検出する油温検出手段としての油温センサ２１を設ける点とタンク１８がオイルクーラー２１と一体構造となっている点が異なる。
【００５２】
油温センサ２１の検出値は演算装置１４に読込まれる。
【００５３】
オイルクーラー２１はタンク１８の周囲に設けた冷却水配管を流れる冷却水によってタンク１８内のオイルを冷却する、いわゆる水冷式のオイルクーラーである。
【００５４】
次に本実施形態のコントロールバルブ５の制御について図１３を参照して説明する。
【００５５】
図１３は本実施形態の制御フローチャートであり、ステップＳ２１〜Ｓ２８は図２に示した第１、第２実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００５６】
ステップＳ２８でオイルパン１９内のオイル量が必要オイル量より少ない場合にはステップＳ２９に進みオイルパン１９に戻るオイル量を増加させるためにコントロールバルブ５の開度を大きくする。
【００５７】
オイルパン１９内のオイル量が必要オイル量より多い場合にはステップＳ３０に進み、油温センサ２１で検出したオイルパン１９内の油温が、予め設定しておいた最適油温より低いか否かを判定する。
【００５８】
最適油温より低い場合には、オイルパン１９の油面高さを低く抑えるためにステップＳ３１に進みコントロールバルブ５の開度を小さくする。
【００５９】
最適油温より高い場合には、オイルの循環速度を高めることによって油温を下げるためにステップＳ２９に進みコントロールバルブ５の開度を大きくする。
【００６０】
以上により本実施形態では、第２実施形態と同様の効果に加え、さらにタンク１８をオイルクーラー２１と一体構造としたことにより、オイルパン１９に戻るオイルを冷却することができる。
【００６１】
また、コントロールバルブ５の開度をオイルパン１９内の油温に応じて、油温が最適油温より低い場合にはオイルパン１９内の油面高さを低く抑えるためにコントロールバルブ５の開度を小さくし、最適油温より高い場合には循環速度を高めるためにコントロールバルブ５の開度を大きく制御することによって油温を適正な温度に調節することが可能となり、フリクションの低減や油膜切れによる潤滑不良を回避することができる。
【００６２】
なお、オイルクーラー２１として、タンク１８の周囲に放熱フィンを設け、前記放熱フィンを通過する走行風等と熱交換する空冷式のオイルクーラーを用いることもできる。
【００６３】
また、水冷式オイルクーラーであれば、フロントカバー７の内側に収めてシステムの小型化を図ることもできる。
【００６４】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、エンジン下部にオイルパンを備え、オイルがオイルパンとエンジン内を循環するエンジンの潤滑装置に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】第１実施形態のシステムの概略図である。
【図２】第１実施形態の制御フローチャートである。
【図３】演算システムの構成を表す図である。
【図４】オイル吸入量マップである。
【図５】車両の傾きによる油面の傾きを推定するためのマップである。
【図６】必要オイル量マップである。
【図７】油面高さの算出方法を説明するための図である。
【図８】現在のオイルパン内の油量を推定するためのマップである。
【図９】第１実施形態においてオイル戻し通路をフロントカバー内に収めた場合の概略図である。
【図１０】第２実施形態のシステムの概略図である。
【図１１】第２実施形態においてオイル戻し通路をフロントカバー内に収めた場合の概略図である。
【図１２】第３実施形態のシステムの概略図である。
【図１３】第３実施形態の制御フローチャートである。
【図１４】第３実施形態においてオイル戻し通路をフロントカバー内に収めた場合の概略図である。
【符号の説明】
【００６７】
１    シリンダヘッド
２    シリンダブロック
３    上側オイルパン
４    下側オイルパン
５    コントロールバルブ
６    オイル戻し通路
７    フロントカバー
８    カムシャフト
９    クランクシャフト
１０  ストレーナ
１１  カウンターウェイト
１２  ピストン
１３  油面高さセンサ
１４  演算装置
１５  エンジン回転速度センサ
１６  車両加速度センサ
１７  車両傾斜角センサ
１８  タンク
１９  オイルパン
２０  オイルポンプ
２１  オイルクーラー
【図１】
2006077704.tif 000003
【図２】
2006077704.tif 000004
【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】
2006077704.tif 000011
【図１０】
2006077704.tif 000012
【図１１】
2006077704.tif 000013
【図１２】
2006077704.tif 000014
【図１３】
2006077704.tif 000015
【図１４】
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