(57)【要約】【課題】コストやフリクションなどを増加させることなく、オイルを効率的に加熱することが可能な内燃機関のオイル加熱装置を提供する。【解決手段】内燃機関のオイル加熱装置は、内燃機関の潤滑に用いるオイルを加熱するために好適に利用される。発電手段は、オイルパンに戻されるオイルのリリーフ圧を利用して発電する。そして、オイル加熱手段は、発電手段が発電した電力が供給されることにより発熱し、この熱によってオイルを加熱する。上記の内燃機関のオイル加熱装置によれば、オイルのリリーフ圧を利用してオイルを加熱するため、オルタネータを大型化させたり、高回転時のフリクションを増大させたりすることなく、早期に暖機することが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のオイルを加熱する内燃機関のオイル加熱装置において、
前記オイルのリリーフ圧を利用して発電する発電手段と、
前記発電手段が発電した電力が供給されることにより発熱することで、前記オイルを加熱するオイル加熱手段と、を備えることを特徴とする内燃機関のオイル加熱装置。
【請求項２】
前記発電手段は、前記リリーフ圧によって回転する回転部と、前記回転部の回転によって発電する発電機と、を有することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のオイル加熱装置。
【請求項３】
前記発電手段は、前記リリーフ圧を蓄圧する蓄圧部と、前記蓄圧部に蓄圧された圧力によって発電する圧電素子と、を有することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のオイル加熱装置。
【請求項４】
前記蓄圧部は、前記オイルの出口部分にチェックバルブが設けられていると共に、前記オイル加熱手段が内部に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関のオイル加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のオイルを加熱する内燃機関のオイル加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関に用いるオイル（潤滑油）が温度低下により粘度が高くなり、内燃機関の能力低下などが生じる場合がある。これを防止するために、従来から、低温時などにオイルを加熱する技術が行われている。例えば、特許文献１には、オイルの温度に比例した電圧を発生させる感熱素子を利用して、発熱体に供給する電力を制御することによって、オイルの温度を一定に保つ技術が記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−３０３１２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、過給機を有する内燃機関などにおいては、オイルの送油量が多くなるため、オイルポンプの能力を大きくすることが好ましい。しかしながら、オイルポンプの能力を大きくすると、低温時などにおいてオイルの粘度が高い場合に、オイルのリリーフ圧が高くなる傾向にあった。また、オイルの粘度を減少させるためにヒーターなどによってオイルを加熱することが考えられるが、この場合には、外部電源が必要となると共に、バッテリ容量やオルタネータの能力を向上させる必要があった。そのため、コストが増加してしまったり、フリクションの増加によって燃費が悪化してしまったりする場合があった。
【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、コストやフリクションなどを増加させることなく、オイルを効率的に加熱することが可能な内燃機関のオイル加熱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１つの観点では、内燃機関のオイルを加熱する内燃機関のオイル加熱装置は、前記オイルのリリーフ圧を利用して発電する発電手段と、前記発電手段が発電した電力が供給されることにより発熱することで、前記オイルを加熱するオイル加熱手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
上記の内燃機関のオイル加熱装置は、内燃機関の潤滑に用いるオイルを加熱するために好適に利用される。発電手段は、オイルパンに戻されるオイルのリリーフ圧を利用して発電する。そして、オイル加熱手段は、発電手段が発電した電力が供給されることにより発熱し、この熱によってオイルを加熱する。上記の内燃機関のオイル加熱装置によれば、オイルのリリーフ圧を利用してオイルを加熱するため、オルタネータを大型化させたり、高回転時のフリクションを増大させたりすることなく、早期に暖機することが可能となる。
【０００８】
上記の内燃機関のオイル加熱装置の一態様では、前記発電手段は、前記リリーフ圧によって回転する回転部と、前記回転部の回転によって発電する発電機と、を有する。
【０００９】
この態様では、発電手段は、オイルのリリーフ圧を回転運動に変化して電力を得ることができる。
【００１０】
上記の内燃機関のオイル加熱装置の他の一態様では、前記発電手段は、前記リリーフ圧を蓄圧する蓄圧部と、前記蓄圧部に蓄圧された圧力によって発電する圧電素子と、を有する。
【００１１】
この態様では、発電手段は、リリーフされたオイルの圧力を蓄圧し、蓄圧された圧力から直接的に電力を得ることができる。これにより、装置内の駆動部を減らすことができるので、装置構成を簡便にすることができると共に、装置の信頼性を向上させることができる。
【００１２】
上記の内燃機関のオイル加熱装置において好適には、前記蓄圧部は、前記オイルの出口部分にチェックバルブが設けられていると共に、前記オイル加熱手段が内部に設けられている。この場合、チェックバルブは蓄圧部内の圧力を制御し、オイル加熱手段は蓄圧部内のオイルを加熱する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００１４】
［第１実施形態］
まず、本発明の第１実施形態に係る内燃機関のオイル加熱装置について説明する。
【００１５】
図１は、第１実施形態に係る内燃機関のオイル加熱装置が適用された潤滑システム２１の概略構成図である。なお、図１では、実線矢印がオイルの流れの一例を示している。
【００１６】
潤滑システム２１は、オイルパン１と、オイルストレーナ２と、オイルポンプ３と、油路３ａと、リリーフバルブ４と、リリーフ油路５と、羽根車６と、発電機７と、リード線８と、発熱素子９と、を備える。潤滑システム２１は、オイルパン１に貯蔵されたオイル（潤滑油）を内燃機関の各部に供給することによって潤滑を行うシステムである。
【００１７】
オイルパン１には、内燃機関の各部に送油するためのオイルが貯蔵されている。オイルストレーナ２は、一端がオイルパン１の内部に位置しており（即ちオイルに浸っている）、他端がオイルポンプ３に接続されている。オイルポンプ３は、駆動することによって、オイルストレーナ２を介してオイルパン１に貯蔵されたオイルを吸引する。そして、オイルポンプ３は、このように吸引したオイルを油路３ａを介して内燃機関各部に送油する。
【００１８】
油路３ａ上には、リリーフバルブ４が設けられている。リリーフバルブ４は、油路３ａにおけるオイルの圧力が設定圧力（予めリリーフバルブ４に設定された圧力）未満である場合には閉弁しており、油路３ａにおけるオイルの圧力が設定圧力以上となった場合に開弁する。このようにリリーフバルブ４が開弁した場合、油路３ａとリリーフ油路５とが導通される。これにより、オイルはリリーフ油路５に流れていき、オイルパン１に戻されることとなる。即ち、リリーフバルブ４は、比較的高圧となったオイルの圧力を逃がす機能を有している。例えば低温時などにおいてはオイルが高圧となるため（即ちオイルが高粘度となるため）、リリーフバルブ４が開弁し、リリーフ油路５にオイルが流れていく。
【００１９】
リリーフ油路５には、羽根車６が設けられている。羽根車６は、リリーフ油路５を通過するオイルの流れによって回転する羽根部（不図示）を有している。即ち、羽根部は、リリーフ圧によって回転される回転部として機能する。また、羽根部の回転軸（不図示）は、発電機７に接続されている。発電機７は、小型に構成されたモータであり、内部の回転軸が回転されることによって電力を発生させる。具体的には、発電機７の回転軸は、前述した羽根車６の回転軸に連結されている。したがって、リリーフ圧によって羽根車６の羽根部が回転し、その回転が発電機７の回転軸に伝達されることによって、発電機７が電力を発生することとなる。つまり、第１実施形態に係る内燃機関のオイル加熱装置は、リリーフ油路５を通過するオイルの流れを回転運動に変換することによって電力を得る。このように、羽根車６及び発電機７は、本発明における発電手段として機能する。なお、オイルの圧力が低い場合（具体的にはオイルの圧力がリリーフバルブ４の設定圧力未満である場合）にはリリーフバルブ４が閉弁しているため、羽根車６は駆動されず、発電機７は発電しない。つまり、リリーフバルブ４の動作に応じて、発電機７における発電の制御が行われることとなる。
【００２０】
発電機７が発生した電力は、リード線８（図１中の破線で示す）を介して発熱素子９に供給される。発熱素子９は、羽根車６の下流側のリリーフ油路５上に設けられており、通電されることによって発熱する。つまり、発熱素子９は、発電機７が発生した電力が供給されることによって発熱する。発熱素子９がこのように発熱することによって、発熱素子９を通過するオイルが加熱されることとなる。以上のように、発熱素子９は、本発明におけるオイル加熱手段に相当する。そして、羽根車６、発電機７、及び発熱素子９は、本発明における内燃機関のオイル加熱装置として機能する。なお、リード線８上にオン／オフが切り替わるスイッチを設けても良い。このスイッチのオン／オフを切り替えることにより、発熱素子９への電力の供給を制御することができる。例えば、オイルを加熱すべき状況においてのみ、スイッチをオンにすることによって、発熱素子９へ電力を供給して発熱させる制御を行うことができる。
【００２１】
ここで、上記した第１実施形態に係る内燃機関のオイル加熱装置が、低温時においてオイルを加熱する手順について説明する。低温時においてはオイルが高圧（高粘度）であるため、リリーフバルブ４が開弁することによって、オイルがリリーフ油路５に流れていく。このようにリリーフ油路５にオイルが流れていった場合、リリーフ油路５におけるオイルの流れによって羽根車６の羽根部が回転される。そして、このような羽根車６の回転が発電機７に伝達されることにより、発電機７は発電を行う。次に、発電機７が発電した電力が発熱素子９に供給されることによって、発熱素子９は発熱する。これにより、発熱素子９を通過するオイルが加熱されることとなる。そして、発熱素子９で加熱されたオイルはオイルパン１に戻される。このようなオイルのリリーフ圧を利用した発電、及び発電された電力を用いたオイルの加熱を繰り返すことにより、オイルパン１内のオイルを全体的に暖めることができる。これにより、オイルの圧力（粘度）を減少させることができ、低温時などにおいて、内燃機関にかかる負荷を効率的に低減することができる。
【００２２】
このように、第１実施形態に係る内燃機関のオイル加熱装置によれば、オイルのリリーフ圧を利用してオイルを加熱するため、オルタネータを大型化させたり、高回転時のフリクションを増大させたりすることなく、早期に暖機することが可能となる。
【００２３】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る内燃機関のオイル加熱装置について説明する。第２実施形態では、リリーフ油路５を通過するオイルの流れを回転運動に変換して電力を得る代わりに、リリーフ油路５におけるオイルの圧力を蓄圧し、蓄圧された圧力から直接的に電力を得る点で、前述した第１実施形態とは異なる。
【００２４】
図２は、第２実施形態に係る内燃機関のオイル加熱装置が適用された潤滑システム２２の概略構成図である。なお、図２では、実線矢印がオイルの流れの一例を示している。
【００２５】
潤滑システム２２は、潤滑システム２１における羽根車６、発電機７、リード線８、及び発熱素子９の代わりに（図１参照）、蓄圧室１０と、圧電素子１１と、チェックバルブ１２と、発熱素子１３と、リード線１４と、を備える。なお、図１に示した潤滑システム２１の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。ここでは、主に、蓄圧室１０と、圧電素子１１と、チェックバルブ１２と、発熱素子１３と、リード線１４と、を詳細に説明する。
【００２６】
リリーフ油路５には、圧力を蓄圧する蓄圧室１０が設けられている。蓄圧室１０は、リリーフバルブ４が開弁している際にリリーフ油路５を介してオイルが供給され、供給されたオイルを貯蔵する。即ち、蓄圧室１０は、リリーフされたオイルの圧力を蓄圧する蓄圧部として機能する。また、蓄圧室１０におけるオイルの出口（蓄圧室１０とリリーフ油路５との接続箇所）には、チェックバルブ１２が設けられている。チェックバルブ１２は、蓄圧室１０内の圧力が設定圧力（予めチェックバルブ１２に設定された圧力）未満である場合には閉弁しており、蓄圧室１０内の圧力が設定圧力以上となった場合に開弁する。このようにチェックバルブ１２が開弁した場合、蓄圧室１０内のオイルが蓄圧室１０から排出される。即ち、チェックバルブ１２は、蓄圧室１０内の圧力を設定圧力未満に維持する機能を有する。なお、チェックバルブ１２の設定圧力は、リリーフバルブ４が開弁する際のオイルの圧力（予めリリーフバルブ４に設定された設定圧力）よりも低く設定されている。
【００２７】
更に、蓄圧室１０内には、圧力を加えられると発電する圧電素子１１が設けられている。具体的には、圧電素子１１は、蓄圧室１０に蓄圧されたオイルの圧力によって電力を発電する。そして、圧電素子１１が発生した電力は、リード線１４（図２中の破線で示す）を介して発熱素子１３に供給される。発熱素子１３は、蓄圧室１０内に設けられており、通電されることによって発熱する。つまり、発熱素子１３は、圧電素子１１が発生した電力が供給されることによって発熱する。発熱素子１３がこのように発熱することによって、蓄圧室１０内のオイルが加熱されることとなる。以上のように、発熱素子１３は、本発明におけるオイル加熱手段として機能する。そして、蓄圧室１０、圧電素子１１、チェックバルブ１２、及び発熱素子１３は、本発明における内燃機関のオイル加熱装置として機能する。なお、リード線１４上にオン／オフが切り替わるスイッチを設けても良い。このスイッチのオン／オフを切り替えることにより、発熱素子１３への電力の供給を制御することができる。例えば、オイルを加熱すべき状況においてのみ、スイッチをオンにすることによって、発熱素子１３へ電力を供給して発熱させる制御を行うことができる。
【００２８】
なお、圧電素子１１及び発熱素子１３は、図２で示した蓄圧室１０内の位置に設けることに限定はされない。圧電素子１１は、蓄圧室１０内の圧力を効果的に受けることが可能な位置に設けることが好ましく、発熱素子１３は、蓄圧室１０内のオイルを効果的に加熱することが可能な位置に設けることが好ましい。
【００２９】
ここで、上記した第２実施形態に係る内燃機関のオイル加熱装置が、低温時においてオイルを加熱する手順について説明する。低温時においてはオイルが高圧（高粘度）であるため、リリーフバルブ４が開弁することによって、オイルがリリーフ油路５に流れていく。リリーフ油路５へ流れたオイルは、蓄圧室１０に流入して貯蔵される。この後、蓄圧室１０にオイルが充満し、蓄圧室１０内の圧電素子１１にオイルの圧力が加えられると、圧電素子１１は発電する。次に、圧電素子１１が発電した電力が発熱素子１３に供給されることによって、発熱素子１３は発熱する。これにより、蓄圧室１０内のオイルが加熱されることとなる。そして、チェックバルブ１２が開弁した際に、蓄圧室１０内で加熱されたオイルがオイルパン１に戻される。このような蓄圧室１０に蓄圧された圧力を利用した発電、及び発電された電力を用いたオイルの加熱を繰り返すことにより、オイルパン１内のオイルを全体的に暖めることができる。これにより、オイルの圧力（粘度）を減少させることができ、低温時などにおいて、内燃機関にかかる負荷を効率的に低減することができる。
【００３０】
このように、第２実施形態に係る内燃機関のオイル加熱装置によっても、オイルのリリーフ圧を利用してオイルを加熱するため、オルタネータを大型化させたり、高回転時のフリクションを増大させたりすることなく、早期に暖機することが可能となる。また、第２実施形態に係る内燃機関のオイル加熱装置によれば、第１実施形態に係る内燃機関のオイル加熱装置と比較して、駆動部（羽根車６など）を有しないため、装置構成を簡便にすることができると共に、装置の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】第１実施形態に係る内燃機関のオイル加熱装置が適用された潤滑システムの概略構成図を示す。
【図２】第２実施形態に係る内燃機関のオイル加熱装置が適用された潤滑システムの概略構成図を示す。
【符号の説明】
【００３２】
１  オイルパン
３  オイルポンプ
３ａ  油路
４  リリーフバルブ
５  リリーフ油路
６  羽根車
７  発電機
８、１４  リード線
９、１３  発熱素子
１０  蓄圧室
１１  圧電素子
１２  チェックバルブ
２１、２２  潤滑システム
【図１】
2008088936.tif 000003
【図２】
2008088936.tif 000004