(57)【要約】【課題】発電機から発生する熱を効率よく利用してエンジンの早期暖機を図る。【解決手段】エンジンの動力により発電する発電機を備え、発電機をエンジンオイルで冷却し、該発電機を冷却した後のエンジンオイルでエンジンを潤滑する。たとえば発電機を、エンジンの下部にてエンジンオイルを貯留するオイルパン内に配置する。また、発電機の回転軸に該回転軸の中心軸に対して偏心するバランスウェイトを設け、発電機がエンジンのバランスシャフトを兼ねることもできる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの動力により発電する発電機を備え、
前記発電機をエンジンオイルで冷却し、該発電機を冷却した後のエンジンオイルで前記エンジンを潤滑することを特徴とするエンジンの潤滑装置。
【請求項２】
前記発電機は、前記エンジンの下部にてエンジンオイルを貯留するオイルパン内に配置することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの潤滑装置。
【請求項３】
前記発電機は、前記エンジンのクランクシャフトに連結される回転軸を備えて構成され、
前記回転軸には、該回転軸の中心軸に対して偏心するウェイトが設けられ、前記発電機が前記エンジンのバランスシャフトを兼ねることを特徴とする請求項１または２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、エンジンの潤滑装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの冷間時において該エンジンを早期に暖機するため、モータで発生する熱を冷却水で回収し、この冷却水をエンジンに循環させる技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
しかし、冷却水はエンジンオイルと比べて一般的に量が多く、しかも温度が上昇し難い。さらに、エンジンを直接加熱することができず、また、エンジンフリクションが高くなる原因となるエンジンオイルを直接加熱することができないため、熱エネルギを利用するにあたり無駄が多くなり、適切とはいえない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０５−１３１８４８号公報
【特許文献２】特開２００３−０６１３２５号公報
【特許文献３】特開２００３−０６１３０９号公報
【特許文献４】特開２００５−０１６４６６号公報
【特許文献５】特開平０６−３２３１５４号公報
【特許文献６】特開平０５−２８０４５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、発電機から発生する熱を効率よく利用してエンジンの早期暖機を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を達成するために本発明によるエンジンの潤滑装置は、以下の手段を採用した。すなわち、本発明によるエンジンの潤滑装置は、
エンジンの動力により発電する発電機を備え、
前記発電機をエンジンオイルで冷却し、該発電機を冷却した後のエンジンオイルで前記エンジンを潤滑することを特徴とする。
【０００７】
発電機は、発電するときに電気負荷がコイルにかかることにより熱を発生する。そして、発電機をエンジンオイルで冷却することにより、発電機で発生した熱をエンジンオイルが受け取る。つまり、エンジンオイルの温度が上昇する。このエンジンオイルをエンジンに循環させることにより、該エンジンの温度が上昇して早期暖気を図ることができる。そして、温度の高いオイルでエンジンを潤滑することにより、エンジンフリクションを低減させることができる。また、発電機でエンジンオイルを直接加熱するため、発生した熱を効率良く利用することができる。そして、従来は発電機で発生する熱は捨てられていたので、これを利用しても燃費を悪化させることはない。
【０００８】
また、本発明においては、前記発電機は、前記エンジンの下部にてエンジンオイルを貯留するオイルパン内に配置することができる。
【０００９】
オイルパン内に発電機を配置することで、該発電機の周りには常にエンジンオイルが流
通することになるため、発電機で発生した熱を効率良くエンジンオイルに移動させることができる。また、発電機をエンジン外部に設け、該発電機を空気で冷却するよりも、オイルパン内のエンジンオイルで冷却するほうが発電機の冷却能力が高くなるので、発電機の過熱を抑制できる。さらに、オイルパン内に発電機を配置することで、エンジンが必要とするスペースを縮小することができる。
【００１０】
また、本発明においては、前記発電機は、前記エンジンのクランクシャフトに連結される回転軸を備えて構成され、
前記回転軸には、該回転軸の中心軸に対して偏心するウェイトが設けられ、前記発電機が前記エンジンのバランスシャフトを兼ねることができる。
【００１１】
つまり、発電機の回転軸が回転することにより、エンジンの振動を抑制することができる。これにより、エンジンの部品点数を減少させることができるため軽量化を図ることができると共に、エンジンのコンパクト化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、発電機から発生する熱を効率よく利用してエンジンの早期暖機を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例に係るエンジンの概略構成を示す図である。
【図２】オイルの温度に基づいて発電機を制御したときのオイルの温度の推移を示したタイムチャートである。
【図３】オイルの温度と、バッテリの残量と、発電機による発電の有無と、の関係を示した図である。
【図４】オイルの温度と、エンジンのフリクションと、発電機により発電する際のフリクションと、の関係を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係るエンジンの潤滑装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は、本実施例に係るエンジン１の概略構成を示す図である。エンジン１は、シリンダブロック２及び、該シリンダブロック２の下部に接続されるオイルパン３を備えて構成されている。
【００１６】
シリンダブロック２には、クランクシャフト４が備わる。また、オイルパン３の内側には、発電機５が設置されている。なお、発電機５は、シリンダブロック２に固定されていても良いが、該発電機５がオイルパン３内に貯留されているオイルの中に浸るように設置する。また、発電機５をオイルの中に浸す代わりに、オイルを発電機５に向けて噴射しても良く、オイルがオイルパン３に滴下している途中に発電機５に当たるように該発電機５を設置しても良い。そして、クランクシャフト４の軸方向と、発電機５の軸方向とが平行となるように、発電機５が設置される。
【００１７】
この発電機５は、クランクシャフト４の回転トルクを駆動源として作動するように、該発電機５の回転軸５１に取り付けられたプーリ５２がクランクシャフト４に取り付けられたプーリ４１と伝達部材６を介して連結されている。伝達部材６には、例えばベルトやチェーンなどを挙げることができる。なお、歯車を用いても良い。そして、クランクシャフト４の回転トルクが発電機５に伝達されて該発電機５の回転軸５１が回転し、発電が行な
われる。
【００１８】
発電機５は、例えば三相交流発電機であり、発電機５の回転軸５１が回転することにより交流電流で発電された交流電力を直流電力に変換して、電線を介してバッテリ７に供給する。
【００１９】
また、発電機５およびバッテリ７は、ＥＣＵ８に接続されており、該発電機５による発電は該ＥＣＵ８により制御される。ＥＣＵ８は、暖機が完了した後はバッテリ７が満充電の状態を維持できるように発電機５を制御している。
【００２０】
また、シリンダブロック２には、オイルポンプ９が設けられている。オイルポンプ９は、クランクシャフト４と歯車を介して連結されおり、クランクシャフト４が回転することによりオイルポンプ９が作動する。オイルポンプ９は、オイルパン３に貯留されているオイルを汲み上げると共に、オイル通路１０を介してエンジン１の内部にオイルを循環させる。このオイルは、摺動部などに供給されて該摺動部を潤滑する。
【００２１】
このように構成されたエンジン１では、発電機５が発電状態となっているときに、該発電機５で発生する熱をオイルが受け取る。すなわち、オイルパンに貯留されているオイルの温度が上昇する。このオイルがオイルポンプ９によってエンジン１の内部を循環し、該エンジン１を潤滑する。
【００２２】
ここで、近年ではＣＯ２の排出量を低減するために燃料の供給量が低減されている。そうすると、燃料による発熱量が低減するので、暖機完了までに時間がかかる。さらに、ＣＯ２の排出量を低減するためや燃費を向上させるためにエンジン内部のフリクション（摺動部で発生するフリクション及びオイルポンプの仕事を含むことができる。）が低減されている。そうすると、フリクションによる発熱量が低減するので、オイルの温度上昇が緩慢となり、暖機完了までに時間がかかる。これらのことから、エンジン１の冷間時は、暖機完了後と比較すると、燃費が悪化する傾向にある。
【００２３】
これに対し本実施例では、オイルパン３内に発電機５を設けている。従来では、発電機５をエンジン１の外部に取り付けており、該発電機５を空気で冷却していた。すなわち、発電機５で発生した熱は、そのまま捨てられていた。この熱を利用してオイルの温度を上昇させることにより、今まで捨てられていた熱を利用することができるため、燃料の消費量を増加させることなく、早期に暖機を完了させることができる。これにより、エンジンフリクションを低減することができる。また、ＣＯ２の排出量を低減することもできる。さらに、オイルと冷却水とで熱交換を行なうオイルクーラを備えている場合には、オイルの温度が早期に上昇することにより、冷却水の温度が早期に上昇するので、エンジン１の全体としての温度を早期に高めることができる。
【００２４】
なお、エンジン１の低フリクション化や軽量化が進むと、該エンジン１で発生する振動が小さくなる。そのため、バランスシャフトを廃止することができる。また、本実施例によれば、オイルの温度を速やかに上昇させることができるため、エンジン１の低フリクション化が可能となるため、これによってもバランスシャフトを廃止することができる。そして、バランスシャフトを廃止すればエンジン１の内部にスペースができるので、この位置に発電機５を取り付けることができる。これにより、エンジン１のコンパクト化を図ることができる。
【００２５】
また、バランスシャフトを廃止することで、エンジン１の運転領域によっては振動が発生する虞がある。これに対して本実施例では、発電機５の回転軸５１にウェイト５３を取り付けることにより、該発電機５がエンジン１のバランスシャフトを兼ねるようにする。
ウェイト５３は、回転軸５１の中心軸に対して偏心させて取り付ける。なお、エンジン１に複数のバランスシャフトが必要な場合には、その中の１つのバランスシャフトに代えて発電機５を設けることができる。また、複数の発電機５を設けることにより、複数のバランスシャフトに代えることもできる。発電機５の回転軸５１に取り付けるウェイト５３の質量や取付位置は、バランスシャフトの場合と同様に考えて決定することができる。また、例えば、クランクシャフト４の回転数の２倍の回転数で発電機５の回転軸５１が回転するように、プーリ５２の形状を調節しても良い。
【００２６】
このようにして、バランスシャフトを廃止することができるため、エンジン１の全体として軽量化やコンパクト化が可能となる。
【００２７】
なお、オイルの温度またはバッテリ７の残量に基づいて発電機５を制御することもできる。バッテリ７の残量とは、バッテリ７の満充電のときに対する充電量の比を示しており、このバッテリ７の残量は満充電のときが１００％である。
【００２８】
図２は、オイルの温度に基づいて発電機５を制御したときのオイルの温度の推移を示したタイムチャートである。図２に示した例では、オイルの温度がＡ℃未満の場合には、オイルの温度を上昇させるために発電機５による発電が行なわれる（発電あり）。また、オイルの温度がＡ℃以上の場合には、オイルの過熱を抑制するために発電機５による発電が停止される（発電なし）。すなわち、オイルの温度がＡ℃未満の場合には、オイルの温度がＡ℃以上の場合よりも、温度の上昇率が高くなるため、オイルの温度を速やかにＡ℃まで上昇させることができる。なお、Ａは、暖機が完了するときの温度とすることができる。
【００２９】
また、図３は、オイルの温度と、バッテリ７の残量と、発電機５による発電の有無と、の関係を示した図である。オイルの温度であるＡは、図２の場合と同じ値である。
【００３０】
ここで、オイルの温度だけを考えるとＡ℃以上のときに発電を停止し、Ａ℃未満のときに発電を行なうのが良いが、図３に示した関係では、さらにバッテリ７の残量も考慮して発電を行なうか否か判定している。そして、発電機５による発電を行なうのは、バッテリ７の残量がＢ％未満の場合に限っている。これにより、バッテリ７の残量を一定値以上に保つと共に不必要な発電が行なわれるのを抑制することができる。したがって、オイルの温度がＡ℃未満であっても、バッテリ７の残量がＢ％以上の場合には、発電機５による発電は停止される。ただし、バッテリ７の残量がＣ％未満となった場合には、該バッテリ７の電極を保護するために、オイルの温度に関わらず発電機５による発電が行なわれる。なお、ＣはＢよりも小さな値である。また、Ｂは、十分な電力を供給することができるバッテリ７の残量であり、バッテリ７の容量や消費され得る電力などを考慮して決定される。
【００３１】
たとえば、オイルの温度がＡ℃未満で且つバッテリ７の残量がＢ％未満の場合には、オイルの温度を上昇させる要求及びバッテリ７の残量を上昇させる要求があるため、発電が行なわれる。これにより、オイルの温度を上昇させると共に、バッテリ７の残量を上昇させることができる。
【００３２】
また、オイルの温度がＡ℃未満で且つバッテリ７の残量がＢ％以上の場合には、オイルの温度を上昇させる要求はあるが、バッテリ７の残量を上昇させる要求はない。この場合にバッテリ７の残量を上昇させると、不必要な充電が行なわれることになり、燃費が悪化する。そこで、このような場合には、発電を停止させる。これにより、燃費の悪化を抑制できる。但し、オイルの温度が以下に説明するＥ℃未満となったときには、バッテリの残量に関わらず発電機５による発電を行なってもよい。
【００３３】
図４は、オイルの温度と、エンジン１のフリクションと、発電機５により発電する際のフリクションと、の関係を示した図である。実線はエンジン１のフリクションを示し、一点鎖線は発電機５により発電する際のフリクションを示している。エンジン１のフリクションには、エンジン１の摺動部のフリクションや、オイルポンプの仕事などオイルの温度応じて変化する損失分を含んでいる。エンジン１の摺動部はオイルで潤滑されているため、該エンジン１の摺動部のフリクションはオイルの粘度の影響を受ける。すなわち、オイルの温度が高くなるほどエンジン１の摺動部のフリクションは小さくなる。一方、発電機５により発電する際のフリクションは、発電することによる損失分であり、発電機５による発電量が一定であれば、フリクションも一定となる。そして、図４ではこの一定のフリクションをＤで示している。
【００３４】
ここで、オイルの温度がＥ℃以上の場合には、発電機５により発電する際のフリクションのほうがエンジン１のフリクションよりも大きくなる。このときに発電機５による発電を行なって、エンジン１の摺動部などのフリクションを小さくしても、発電機５により発電する際のフリクションのほうが大きいため、燃費が悪化してしまう。一方、オイル温度がＥ℃未満の場合には、エンジン１のフリクションが、発電機５により発電する際のフリクションよりも大きくなる。このような場合には、発電機５による発電を行なうことでオイルの温度を上昇させて、エンジン１のフリクションを低減させる。これにより、燃費の悪化を抑制することができる。すなわち、オイルの温度がＡ℃未満の場合であっても、バッテリ７の残量がＢ％以上の場合には、通常は図３に示したように、発電機５による発電を停止させるが、オイルの温度が図４に示すＥ℃未満となったときにはバッテリの残量に関わらず発電機５による発電を行なう。
【００３５】
また、オイルの温度がＡ℃以上で且つバッテリ７の残量がＢ％未満の場合には、オイルの温度を上昇させる要求はないが、バッテリ７の残量を上昇させる要求はある。この場合にオイルの温度を上昇させると、該温度の温度が高くなりすぎて潤滑能力が低下する虞がある。そこで、このような場合には、発電を停止させる。これにより、オイルの過熱を抑制できる。また、バッテリ７の残量がＣ％未満となった場合には該バッテリ７の電極保護のため、オイルの温度に関わらず発電機５による発電を行なう。
【００３６】
また、オイルの温度がＡ℃以上で且つバッテリ７の残量がＢ以上の場合には、オイルの温度を上昇させる要求及びバッテリ７の残量を上昇させる要求はないため、発電を停止させる。これにより、オイル温度の過熱や燃費の悪化を抑制できる。
【００３７】
以上説明したように本実施例によれば、オイルパン３内に発電機５を設けているため、発電機５で発生する熱によりオイルの温度を速やかに上昇させることができる。これにより、早期に暖機を完了させることができ、燃費を向上させることができる。また、ＣＯ２の排出量を低減することができる。また、エンジン１のバランスシャフトを発電機５が兼ねることにより、エンジン１のコンパクト化が可能となる。
【符号の説明】
【００３８】
１     エンジン
２     シリンダブロック
３     オイルパン
４     クランクシャフト
５     発電機
６     伝達部材
７     バッテリ
８     ＥＣＵ
９     オイルポンプ
１０   オイル通路
４１   プーリ
５１   回転軸
５２   プーリ
５３   ウェイト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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