(57)【要約】【課題】  カムとカムにて駆動される被駆動対象との接触部への余分な潤滑油の供給を制限して潤滑の効率を高めることが可能な内燃機関の潤滑装置を提供する。【解決手段】  本発明の潤滑装置は、内燃機関１のカム６とロッカーアーム５との接触部Ｃに潤滑油を供給する内燃機関の潤滑装置であって、潤滑油を圧送するオイルポンプ９と、接触部に潤滑油を供給するカムシャワー部１２と、オイルポンプ９とカムシャワー部１２とを結ぶ潤滑油供給通路１３と、潤滑油供給通路１３に設けられ、接触部Ｃへの潤滑油の供給及びその停止を切り替える遮断弁１５と、内燃機関１の始動に合わせて接触部Ｃへの潤滑油の供給が開始され、その後、内燃機関１の運転中に接触部Ｃへの潤滑油の供給が停止されるように、遮断弁１５の動作を制御する潤滑油供給制御手段１８と、を具備する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のカムと前記カムにて駆動される被駆動対象との接触部に潤滑油を供給する内燃機関の潤滑装置であって、
潤滑油を圧送するオイルポンプと、前記接触部に潤滑油を供給する潤滑油供給部と、前記オイルポンプと前記潤滑油供給部とを結ぶ潤滑油供給通路と、前記潤滑油供給通路に設けられ、前記接触部への潤滑油の供給及びその停止を切り替える切替手段と、前記内燃機関の始動に合わせて前記接触部への潤滑油の供給が開始され、その後、前記内燃機関の運転中に前記接触部への潤滑油の供給が停止されるように、前記切替手段の動作を制御する潤滑油供給制御手段と、を具備することを特徴とする内燃機関の潤滑装置。
【請求項２】
前記内燃機関の始動の成否を判定する始動判定手段を更に具備し、
前記潤滑油供給制御手段は、前記始動判定手段にて前記内燃機関の始動の成功が判定されるまで前記接触部への潤滑油の供給が継続され、前記始動判定手段にて前記内燃機関の始動の成功が判定された場合には、前記接触部への潤滑油の供給が停止されるように、前記切替手段の動作を制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の潤滑装置。
【請求項３】
前記オイルポンプと前記切替手段との間の前記潤滑油供給通路に設けられ、潤滑油を蓄えるとともに蓄えられた潤滑油の温度を保持する蓄熱タンクを更に具備し、
前記潤滑油供給制御手段は、前記内燃機関の運転中に前記蓄熱タンクへ潤滑油が蓄えられ、前記蓄熱タンクに蓄えられた潤滑油が前記接触部に供給されるように、前記切替手段の動作を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の潤滑装置。
【請求項４】
前記蓄熱タンクは真空層が形成された壁を備えていることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の潤滑装置。
【請求項５】
前記潤滑油供給制御手段は、前記内燃機関の運転中に、前記蓄積タンクに蓄えられた潤滑油が入れ替えられるように前記切替手段の動作を制御するとともに、前記蓄熱タンクに蓄えられた潤滑油が入れ替えられた後に、前記内燃機関の機関回転数が潤滑油の入れ替え時の機関回転数以上になった場合には、前記蓄熱タンク内の潤滑油が再度入れ替えられるように前記切替手段の動作を制御することを特徴とする請求項３又は４に記載の内燃機関の潤滑装置。
【請求項６】
前記切替手段として、前記供給通路を開閉する遮断弁が設けられ、
前記潤滑油供給制御手段は、前記接触部への潤滑油の供給時には、前記潤滑油供給部への潤滑油の流入が許容されるように前記遮断弁を開弁し、前記接触部への潤滑油の供給の停止時には前記潤滑油供給部への潤滑油の流入が遮断されるように前記遮断弁を閉弁することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の潤滑装置。
【請求項７】
前記切替手段として、前記供給通路を開閉する遮断弁が設けられ、
前記供給通路を開閉し、前記オイルポンプと前記蓄熱タンクとの間の前記供給通路に設けられた開閉弁を更に具備し、
前記潤滑油供給制御手段は、前記蓄熱タンク内の潤滑油の入れ替え時には、前記蓄熱タンク内の潤滑油が排出されるように前記遮断弁及び前記開閉弁をそれぞれ開弁し、その後前記遮断弁、前記開閉弁の順序でこれらを閉弁することを特徴とする請求項５に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、内燃機関のカムとカムにて駆動される被駆動対象との接触部へ潤滑油を供給する内燃機関の潤滑装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の潤滑装置として、カムシャワーと呼ばれる潤滑方式を採用したものが知られている。例えば、カムシャフトの上方に給油管を配置し、給油管に形成された給油孔から潤滑油を噴出させてカムとロッカーアームの接触部に対して潤滑油を供給するもの（特許文献１）や、潤滑油の給油系にカムシャワー部を設けたものがある（特許文献２）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献３が存在する。
【０００３】
【特許文献１】特許第３１９５４９６号公報
【特許文献２】特許第３０２３８０３号公報
【特許文献３】特開２００３−１４８１２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
カムシャワーを行う理由は、カムによって駆動されるロッカーアームやバルブリフター等の被駆動対象とカムとの接触部に油膜を形成して摩擦を低減することにある。そして、上記接触部に対して積極的に潤滑油を供給すべき時期は、上記接触部の油膜が切れる又は不足する内燃機関の始動時に限られる。上記の潤滑装置では、内燃機関によってオイルポンプが作動している間はカムシャワーが中止されない。つまり、内燃機関の運転中にはカムシャワーの実行が常時継続される。ところが、内燃機関の運転中にはカムシャフトの軸受部に供給された潤滑油が飛散して上記接触部に供給されて油膜が形成される。このため、上記の潤滑装置のように、内燃機関の運転中にカムシャワーを常時実行することは潤滑油の余分な供給を招き潤滑の効率が悪化する。
【０００５】
そこで、本発明はカムとカムにて駆動される被駆動対象との接触部への余分な潤滑油の供給を制限して潤滑の効率を高めることが可能な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】
【０００６】
本発明の内燃機関の潤滑装置は、内燃機関のカムと前記カムにて駆動される被駆動対象との接触部に潤滑油を供給する内燃機関の潤滑装置であって、潤滑油を圧送するオイルポンプと、前記接触部に潤滑油を供給する潤滑油供給部と、前記オイルポンプと前記潤滑油供給部とを結ぶ潤滑油供給通路と、前記潤滑油供給通路に設けられ、前記接触部への潤滑油の供給及びその停止を切り替える切替手段と、前記内燃機関の始動に合わせて前記接触部への潤滑油の供給が開始され、その後、前記内燃機関の運転中に前記接触部への潤滑油の供給が停止されるように、前記切替手段の動作を制御する潤滑油供給制御手段と、を具備することにより、上述した課題を解決する（請求項１）。
【０００７】
この潤滑装置によれば、内燃機関の始動に合わせてカムと被駆動対象との接触部へ潤滑油が供給されるので、内燃機関の始動における当該接触部の油膜切れ又は油膜不足を回避できる。しかも、内燃機関の運転中には潤滑油の供給が停止されるので、余分な潤滑油の供給が制限され潤滑の効率を向上できる。内燃機関の運転中にカムシャワーを常時実行する形態では、運転中にカムシャワーで使用される潤滑油の量を考慮してオイルポンプの吐出量を決定し、内燃機関の潤滑各部に十分な潤滑油が供給されるように配慮しなければならない。このため、オイルポンプの吐出量を増加させる必要があり、結果としてオイルポンプの駆動損失が大きくなってしまう。本発明によれば、内燃機関の運転中にカムシャワーを常時実行する形態と比較してオイルポンプの吐出量を抑えることができるので、オイルポンプの駆動損失を低減できる。
【０００８】
本発明の内燃機関の潤滑装置においては、潤滑油の供給停止時期が内燃機関の始動の成否に特に制限されないが、本発明の一形態として、前記内燃機関の始動の成否を判定する始動判定手段を更に具備し、前記潤滑油供給制御手段は、前記始動判定手段にて前記内燃機関の始動の成功が判定されるまで前記接触部への潤滑油の供給が継続され、前記始動判定手段にて前記内燃機関の始動の成功が判定された場合には、前記接触部への潤滑油の供給が停止されるように、前記切替手段の動作を制御してもよい（請求項２）。この場合、始動が成功するまで潤滑油の供給が継続されるので、より的確な潤滑油の供給が実現される。
【０００９】
本発明の内燃機関の潤滑装置において、前記オイルポンプと前記切替手段との間の前記潤滑油供給通路に設けられ、潤滑油を蓄えるとともに蓄えられた潤滑油の温度を保持する蓄熱タンクを更に具備し、前記潤滑油供給制御手段は、前記内燃機関の運転中に前記蓄熱タンクへ潤滑油が蓄えられ、前記蓄熱タンクに蓄えられた潤滑油が前記接触部に供給されるように、前記切替手段の動作を制御してもよい（請求項３）。この形態によれば、内燃機関の運転中に蓄熱タンク内に蓄えられて保温された潤滑油が、次回の内燃機関の始動に合わせてカムと被駆動対象との接触部に供給されるので、例えば冷間時等における始動性が向上する。この蓄熱タンクは、真空層が形成された壁を備えていてもよい（請求項４）。この場合は、蓄熱タンクの断熱性が向上するので、タンクに蓄えられた潤滑油の蓄熱性がより高まる。
【００１０】
本発明の内燃機関の潤滑装置において、前記潤滑油供給制御手段は、前記内燃機関の運転中に、前記蓄積タンクに蓄えられた潤滑油が入れ替えられるように前記切替手段の動作を制御するとともに、前記蓄熱タンクに蓄えられた潤滑油が入れ替えられた後に、前記内燃機関の機関回転数が潤滑油の入れ替え時の機関回転数以上になった場合には、前記蓄熱タンク内の潤滑油が再度入れ替えられるように前記切替手段の動作を制御してもよい（請求項５）。この形態によれば、蓄熱タンク内の潤滑油の温度を前回の入れ替え時以上の温度に保持しておくことができる。
【００１１】
本発明の内燃機関の潤滑装置においては、切替手段の構成及び潤滑油供給制御手段による切替手段の操作を適宜に具体化してよいが、例えば、前記切替手段として、前記供給通路を開閉する遮断弁が設けられ、前記潤滑油供給制御手段は、前記接触部への潤滑油の供給時には、前記潤滑油供給部への潤滑油の流入が許容されるように前記遮断弁を開弁し、前記接触部への潤滑油の供給の停止時には前記潤滑油供給部への潤滑油の流入が遮断されるように前記遮断弁を閉弁してもよい（請求項６）。
【００１２】
また、蓄熱タンク内の潤滑油の入れ替え操作においては、例えば、前記切替手段として、前記供給通路を開閉する遮断弁が設けられ、前記供給通路を開閉し、前記オイルポンプと前記蓄熱タンクとの間の前記供給通路に設けられた開閉弁を更に具備し、前記潤滑油供給制御手段は、前記蓄熱タンク内の潤滑油の入れ替え時には、前記蓄熱タンク内の潤滑油が排出されるように前記遮断弁及び前記開閉弁をそれぞれ開弁し、その後前記遮断弁、前記開閉弁の順序でこれらを閉弁するしてもよい（請求項７）。この場合は、蓄熱タンク内の潤滑油の入れ替えをより的確なものにできる。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明によれば、カムとカムにて駆動される被駆動対象との接触部へ内燃機関の始動に合わせて潤滑油が供給され、その後、内燃機関の運転中にその供給が停止されるので、上記接触部への余分な潤滑油の供給が制限されて潤滑の効率が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は本発明の一実施形態に係る潤滑装置を適用した内燃機関の要部を示した斜視図であり、本発明の要旨と直接関係しない構造に関しては図示が適宜に省略されている。内燃機関１は４バルブ直列４気筒の内燃機関である（図１では一の気筒に関してのみ図示した）。内燃機関１は、４つの気筒２のそれぞれに配置された吸気弁３，３及び排気弁４，４と、これらの弁と連結されたロッカーアーム５と、ロッカーアーム５を駆動するカム６が形成された一対のカムシャフト７，７と、を備えている。図２に示したように、カムシャフト７が駆動されることにより、ロッカーアーム５とカム６とが接触つつロッカーアーム５が駆動され、所定のタイミングで吸気弁３，３及び排気弁４，４が開閉動作する。ロッカーアーム５は本発明の被駆動対象に相当する。本実施形態のロッカーアーム５はニードルローラベアリング（不図示）を内蔵し、これによりローラーを支持するいわゆるローラーロッカーアームである。
【００１５】
図１に示したように、内燃機関１には、内燃機関１にて駆動されてオイルパン１０内の潤滑油をオイルストレーナ１１を介して汲み上げて圧送するオイルポンプ９と、カムシャフト７の上方に配置され、カム６とロッカーアーム５との接触部へ潤滑油を供給するカムシャワー部（潤滑油供給部）１２と、オイルポンプ９とカムシャワー部１２とを結ぶ潤滑油供給通路１３と、が設けられている。潤滑油供給通路１３は、メインギャラリー１３ａと、カムシャフト７，７のジャーナル部（不図示）へオイルを導くカムジャーナル用供給路１３ｂと、カムシャワー部１２に潤滑油を導くカムシャワー用供給路１３ｃと、を有している。カムシャワー部１２は、カムシャワー用供給路１３ｃとの接続部１２ａからカムシャフト７，７に沿うようにして吸気弁３，３側及び排気弁４，４側のそれぞれに延びる一対のシャワーパイプ１４，１４を備えている。シャワーパイプ１４には、適宜数（本実施形態では一のシャワーパイプ１４について８個）の噴口１４ａ（図２及び図３参照）が形成され、シャワーパイプ１４の先端部１４ｂは閉塞されている。
【００１６】
接続部１２ａの上流側、即ちオイルポンプ９側のカムシャワー用供給路１３ｃには、カムシャワー用供給路１３ｃを開閉する遮断弁（切替手段）１５と開閉弁１６とがそれぞれ設けられ、遮断弁１５と開閉弁１６との間には、潤滑油を蓄えかつ蓄えた潤滑油の温度を保持する蓄熱タンク１７が設けられている。遮断弁１５及び開閉弁１６は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１８の指令に応じてそれぞれ動作制御される電磁制御弁であり、後述する制御ルーチンに基づいて開閉制御される。
【００１７】
内燃機関１の運転中にはオイルポンプ９が駆動されるので、遮断弁１５が閉じられた状態で開閉弁１６が開かれることにより、オイルポンプ９にて圧送された潤滑油が蓄熱タンク１７内に蓄えられる。蓄熱タンク１７内に潤滑油が蓄えられた後に開閉弁１６を閉じることにより、蓄熱タンク１７内の潤滑油が高温高圧状態で保持される。内燃機関１の停止中には、遮断弁１５及び開閉弁１６の両者は閉弁状態に保持される。そして、内燃機関１の始動に合わせて蓄熱タンク１７に潤滑油が蓄えられた状態で遮断弁１５が開かれると、図３に示したように、蓄熱タンク１７に蓄えられた潤滑油がシャワーパイプ１４に導かれ、シャワーパイプ１４に導かれた潤滑油が噴口１４ａから噴出してカム６に吹きつけられる。カム６に吹きつけられた潤滑油は、図２に示したように、カム６とロッカーアーム５との接触部Ｃまで回り込み、接触部Ｃに油膜が形成される。蓄熱タンク１７は、図示を省略したが、外壁と内壁とを備えた二重構造の壁で構成されており、外壁と内壁間に真空層が形成されて蓄熱性が高められている。潤滑油供給通路１３には、以上の他に潤滑油内の異物を除去するオイルフィルター１９と油圧を調整する調整弁２０とが設けられている。調整弁２０はオイルポンプ９に内蔵されている。なお、内燃機関１は、吸気弁３，３及び排気弁４，４の開閉タイミングを可変制御するための可変バルブタイミング機構３０を有しており、符号３１は、可変バルブタイミング機構３０の動作に必要な油圧を調整する調整弁である。
【００１８】
図１に示したＥＣＵ１８は、各種センサ等からの入力情報に基づいて内燃機関１の運転状態を目標の状態に適正制御するコンピュータであり、マイクロプロセッサ及びその周辺機器としてのＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えている。ＥＣＵ１８に接続されるセンサ等は多数に及ぶが、本実施形態に関連するものとして、図１では内燃機関１の機関回転数（回転速度）を検知する回転数センサ２１、イグニッションスイッチ（ＩＧ）２２の図示に留めた。
【００１９】
次に、本実施形態に係る潤滑装置の動作を説明する。図４は本実施形態に係る制御ルーチンの手順を示すフローチャートである。この制御ルーチンは、ＥＣＵ１８を本発明の潤滑油供給制御手段及び始動判定手段としてそれぞれ機能させるものであり、例えばＥＣＵ１８の電源投入と同時に実行される。まず、ステップＳ１においてＥＣＵ１８はイグニッションスイッチ２２（図１）がＯＮされたか否かを判定し、これにより内燃機関１の始動要求の有無を判断する。イグニッションスイッチ２２がＯＮされた場合には、ＥＣＵ１８は続くステップＳ２に処理を進め、蓄熱タンク１７内に蓄えられた潤滑油のカムシャワー部１２への流入が許容されるように遮断弁１５の開弁操作を行う。なお、遮断弁１５の開弁操作時には、蓄熱タンク１７には前回の運転により潤滑油が蓄えられており、開閉弁１６は閉弁状態に保持されるように制御されている（詳しくは後述する）。以上により、カム６とロッカーアーム５との接触部Ｃ（図２）に対する潤滑油の供給が内燃機関１の始動に合わせて開始される。
【００２０】
次に、ステップＳ３において、ＥＣＵ１８は、内燃機関１の完爆の成否、即ち始動の成否を、機関回転数が完爆判定回転数ｎ１以上であるか否かにより判定する。この処理によって、ＥＣＵ１８を内燃機関１の始動の成否を判定する本発明の始動判定手段として機能させることができる。完爆判定回転数ｎ１は予め設定された値である。機関回転数は回転数センサ２１（図１）から取得される。内燃機関１が完爆していない場合には、ＥＣＵ１８は処理をステップＳ２に戻し、潤滑油の供給が継続されるように遮断弁１５を開弁状態に保持する。一方、内燃機関１の完爆を判定した場合には、ＥＣＵ１８は処理をステップＳ４に進め、カムシャワー部１２への潤滑油の流入が遮断され接触部Ｃへの潤滑油の供給が停止されるように遮断弁１５の閉弁操作を行う。続いて、ステップＳ５において、ＥＣＵ１８は機関回転数が所定回転数ｎ２以上であるかを判定し、所定回転数ｎ２以上であると判定したときは処理をステップＳ６に進め、一方、所定回転数ｎ２未満であると判定したときは処理をステップＳ４に戻し、遮断弁１５の閉弁操作を維持する。なお、本実施形態では所定回転数ｎ２をアイドル回転数に設定した。
【００２１】
ステップＳ６においては、ＥＣＵ１８は遮断弁１５及び開閉弁１６がそれぞれ開弁されるように開弁操作を行い、蓄熱タンク１７に潤滑油を供給する。これと同時にステップＳ７において、上記開弁操作を行った時の機関回転数を所定回転数Ｎ１としてＥＣＵ１８のＲＡＭに記憶する。なお、蓄熱タンク１７内に潤滑油が存在する場合には、上記の開弁操作によって蓄熱タンク１７内の潤滑油は排出される。次いで、ＥＣＵ１８は、蓄熱タンク１７内に潤滑油が蓄えられるように遮断弁１５及び開閉弁１６の順序で閉弁操作を行う（ステップＳ８、ステップＳ９）。遮断弁１５を閉弁してから開閉弁１６を閉弁するまでの時間は、蓄熱タンク１７の容量に応じて適宜に設定しておけばよい。次に、ステップＳ１０において、ＥＣＵ１８は機関回転数がステップＳ７で記憶した所定回転数Ｎ１以上か否かを判定する。機関回転数が所定回転数Ｎ１以上であると判定したときには、ＥＣＵ１８は処理をステップＳ６に戻し、ステップＳ１０で所定回転数Ｎ１以上になるたびに蓄熱タンク１７内の潤滑油の入れ替え操作、即ちステップＳ６〜ステップＳ９を繰り返し実行する。所定回転数Ｎ１は蓄熱タンク１７への潤滑油の入れ替え操作のたびにステップＳ７で当該入れ替え時の機関回転数に更新される。従って、蓄熱タンク１７内の潤滑油を少なくとも前回の入れ替え時よりも高温・高圧状態に保持しておくことができる。一方、ステップ１０にて機関回転数が所定回転数Ｎ１未満と判定したときは、遮断弁１５及び開閉弁１６はともに閉弁状態に維持される。
【００２２】
本発明は以上の実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の形態で実施してよい。例えば、本発明の潤滑装置は、カムによってバルブリフターを駆動して吸排気弁を開閉動作させる直動式の動弁機構を備えた内燃機関にも適用できる。
【００２３】
また、接触部Ｃへの潤滑油の供給停止については、始動の成否に関わらず供給開始から所定時間経過後に供給停止されるように遮断弁１５を制御してもよい。更に、開閉弁１６を省略し、遮断弁１５を開閉制御することにより、接触部Ｃへの潤滑油の供給及びその停止を制御してもよい。更にまた、開閉弁１６に代えて、オイルポンプ９側から蓄熱タンク１７への潤滑油の流入のみ許容する逆止弁等の弁手段を設けてもよい。これによれば、開閉弁１６の制御が不要になり、遮断弁１５の開閉制御によって接触部Ｃへの潤滑油の供給及びその停止が実現できるので構成を簡素化できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に係る潤滑装置を適用した内燃機関の要部を示した斜視図。
【図２】図１の内燃機関のカムとロッカーアームの周辺を示した拡大断面図。
【図３】図２のＡ部を示した拡大図。
【図４】本発明の一実施形態に係る潤滑装置の制御ルーチンの手順を示したフローチャート。
【符号の説明】
【００２５】
１  内燃機関
５  ロッカーアーム（被駆動対象）
６  カム
９  オイルポンプ
１２  カムシャワー部（潤滑油供給部）
１３  潤滑油供給通路
１５  遮断弁（切替手段）
１６  開閉弁
１７  蓄熱タンク
１８  ＥＣＵ（潤滑油供給制御手段、始動判定手段）
Ｃ  接触部
【図１】
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【図２】
2006105023.tif 000004
【図３】
2006105023.tif 000005
【図４】
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