(57)【要約】【課題】オイルへの空気の巻き込みを抑制してオイル中の気泡混入率を低減できるオイル戻し装置を提供する。【解決手段】オイル戻し装置１０Ａは、内燃機関１のオイルパン５からシリンダヘッド３へ汲み上げられたオイルをオイルパン５へ戻すための戻し通路１１と、戻し通路１１の下部に設けられた電磁制御弁１２とを有し、戻し通路１１内に確保されたオイルの油面ＳＦ２がシリンダヘッド３内に保持されるように電磁制御弁１２の開度を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高低差を有するように配置され、内燃機関のオイルパンからシリンダヘッドへ汲み上げられたオイルを前記オイルパンへ戻すための戻し通路と、前記戻し通路内に所定量のオイルが確保されるように前記オイルパンへ戻されるオイルの量を調整するオイル量調整手段と、を備えることを特徴とするオイル戻し装置。
【請求項２】
前記オイル量調整手段として、前記戻し通路の下部に設けられて前記オイルパンへ戻されるオイル量を調整可能な弁手段と、前記戻し通路内に所定量のオイルが確保されるように前記弁手段を制御する弁制御手段とが設けられていることを特徴とする請求項１に記載のオイル戻し装置。
【請求項３】
前記オイルパンへ戻されるべきオイルの油面の位置を検出する液位検出手段を更に備え、
前記弁制御手段は、前記戻し通路内に所定量のオイルが確保されるように前記液位検出手段の検出結果に基づいて前記弁手段を制御することを特徴とする請求項２に記載のオイル戻し装置。
【請求項４】
前記シリンダヘッドへ汲み上げられたオイルの量を前記内燃機関の運転状態に基づいて取得するオイル量取得手段を更に備え、
前記弁制御手段は、前記戻し通路内に所定量のオイルが確保されるように前記オイル量取得手段の取得結果を考慮して前記弁手段を制御することを特徴とする請求項２に記載のオイル戻し装置。
【請求項５】
前記オイル量調整手段として、前記戻し通路の下部に設けられ、かつ前記戻し通路に所定量のオイルが確保されるように、前記戻し通路に確保されたオイルの重量に応じて前記戻し通路を開閉する開閉機構が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のオイル戻し装置。
【請求項６】
前記オイルパンへ戻されるべきオイルの油面が前記シリンダヘッド内に位置するように前記所定量が設定されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のオイル戻し装置。
【請求項７】
前記戻し通路は、前記シリンダヘッドの下部に設けられたオイル溜めを備えていることを特徴とする請求項６に記載のオイル戻し装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のオイルパンからシリンダヘッドへ汲み上げられたオイルをオイルパンへ戻すオイル戻し装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
オイルポンプによってオイルパンから汲み上げられたオイルの一部はシリンダヘッドに導かれ、シリンダヘッドに搭載される動弁機構等の要潤滑部へ供給される。要潤滑部の潤滑を終えたオイルはシリンダヘッドから所定の戻し通路を落下してオイルパンへ戻される。このような潤滑装置では、シリンダヘッドからオイルパンへオイルを戻す過程で空気を巻き込むことによりオイル内に気泡が混入することがある。この気泡の混入率を低下させるため、戻し通路の出口をオイルパンのオイル中に配置することにより、オイルの泡立ちを抑制するオイル戻し装置が知られている（特許文献１）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２及び特許文献３が存在する。
【０００３】
【特許文献１】実開昭５８−１３２１１３号公報
【特許文献２】特開平１０−１４８１５６号公報
【特許文献３】登録実用新案第２５６９３３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のように、戻し通路の出口をオイル中に配置しても、戻し通路内にある程度のオイルが確保されていない場合には、油面とシリンダヘッドとの距離がそれだけ離れる。このため、シリンダヘッドから落下するオイルの速度が速くなり、勢いよく油面と干渉することになるので空気を巻き込み易くなる。その結果、オイル中の気泡混入率を十分に低減できないおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は、オイルへの空気の巻き込みを抑制してオイル中の気泡混入率を低減できるオイル戻し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】
本発明のオイル戻し装置は、高低差を有するように配置され、内燃機関のオイルパンからシリンダヘッドへ汲み上げられたオイルを前記オイルパンへ戻すための戻し通路と、前記戻し通路内に所定量のオイルが確保されるように前記オイルパンへ戻されるオイルの量を調整するオイル量調整手段と、を備えることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。
【０００７】
このオイル戻し装置によれば、オイル量調整手段がオイルパンへ戻されるオイルの量を調整することにより戻し通路内にオイルが確保される。戻し通路内に確保するオイル量は適宜に設定すればよいが、所定量のオイルが確保されることにより油面が高くなり、その油面とシリンダヘッドとの距離が短くなる。これにより、オイルをオイルパンへ戻す過程で、オイルの速度を抑えられるので油面と干渉する際の勢いを弱めることができる。従って、シリンダヘッドのオイルをオイルパンへ戻す際に空気の巻き込みを抑制できるので、オイル中の気泡混入率を低減することができる。
【０００８】
また、本発明のオイル戻し装置の一態様においては、前記オイル量調整手段として、前記戻し通路の下部に設けられて前記オイルパンへ戻されるオイル量を調整可能な弁手段と、前記戻し通路内に所定量のオイルが確保されるように前記弁手段を制御する弁制御手段とが設けられていてもよい（請求項２）。前記オイル量調整手段として、前記戻し通路の下部に設けられ、かつ前記戻し通路に所定量のオイルが確保されるように、前記戻し通路に確保されたオイルの重量に応じて前記戻し通路を開閉する開閉機構が設けられていてもよい（請求項５）。これらの態様においても、戻し通路内に所定量のオイルを確保することができる。特に後者の場合には、戻し通路を開閉する開閉機構が戻し通路に確保されたオイルの重量に応じて動作するので、開閉機構を駆動するために電気的な駆動源を用意する必要がないという利点がある。
【０００９】
オイル量調整手段として、弁手段と弁制御手段とを設けた態様においては、前記オイルパンへ戻されるべきオイルの油面の位置を検出する液位検出手段を更に備え、前記弁制御手段は、前記戻し通路内に所定量のオイルが確保されるように前記液位検出手段の検出結果に基づいて前記弁手段を制御してもよい（請求項３）。この場合、液位検出手段によってオイルの油面の位置を的確に把握できるので、戻し通路内に確保するオイルの量を正確に制御することができる。また、前記シリンダヘッドへ汲み上げられたオイルの量を前記内燃機関の運転状態に基づいて取得するオイル量取得手段を更に備え、前記弁制御手段は、前記戻し通路内に所定量のオイルが確保されるように前記オイル量取得手段の取得結果を考慮して前記弁手段を制御してもよい（請求項４）。この場合は、液位検出手段を設けることなく制御可能であるので、コスト削減に貢献できる。
【００１０】
また、本発明のオイル戻し装置の一態様としては、前記オイルパンへ戻されるべきオイルの油面が前記シリンダヘッド内に位置するように前記所定量が設定されていてもよい（請求項６）。この場合、シリンダヘッド内にオイルが停留することになるが、シリンダヘッドと液面との落差をより小さくできるので、空気の巻き込みを抑制する効果が向上する。この態様においては、前記戻し通路は前記シリンダヘッドの下部に設けられたオイル溜めを備えてもよい（請求項７）。この場合、オイルパンへ戻されるべきオイルをオイル溜めに溜めておくことができる。従って、無秩序にシリンダヘッド内にオイルを停留させることによる弊害、例えばバルブステムなどからのオイルの吸込み量が増加して排気ガス中の炭化水素成分が増加する原因となったり、オイル消費が増加するといった弊害を回避できる。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、本発明によれば、シリンダヘッドからオイルパンへ戻されるオイルの量をオイル量調整手段が調整することにより戻し通路内に所定量のオイルが確保されて油面が高くなる。これにより、オイルが油面と干渉する際の勢いを弱めることができるので、シリンダヘッドのオイルをオイルパンへ戻す過程で空気の巻き込みを抑制でき、オイル中の気泡混入率を低減することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（第１の形態）
図１は、本発明の一形態に係るオイル戻し装置が適用された内燃機関の要部を模式的に示している。内燃機関１は図１の姿勢で車両の走行用動力源として搭載される。内燃機関１は不図示の気筒が形成されたシリンダブロック２と、シリンダブロック２の上部に取り付けられて気筒の開口部を塞ぐシリンダヘッド３と、シリンダブロック２の下部に取り付けられて不図示のクランク軸を収容するクランクケース４と、クランクケース４の下部に取り付けられてオイルを貯留するオイルパン５とを備えている。オイルパン５内に貯留されたオイルは、内燃機関１にて駆動される不図示のオイルポンプにて汲み上げられて内燃機関１の要潤滑部等に供給される。
【００１３】
オイルポンプにて汲み上げられたオイルの一部はシリンダヘッド３に供給され、シリンダヘッド３内に設けられた動弁機構等の潤滑等に使用される。使用済みのオイルは、オイル戻し装置１０Ａによりオイルパン５に戻されて再利用される。オイル戻し装置１０Ａは、シリンダヘッド３の各部を潤滑し終えたオイルを導くことができるようにシリンダヘッド３とオイルパン５とを連通する戻し通路１１と、この戻し通路１１の下部に設けられてオイルパン５へ戻されるオイルの量を調整可能な弁手段としての電磁制御弁１２とを有している。戻し通路１１は高低差を有するように図１の上下方向に延びており、その上部にはシリンダヘッド３の各部を潤滑し終えたオイルを溜めることができるオイル溜め１１ａを有している。そのオイル溜め１１ａはシリンダヘッド３の横方向（図１の左右方向）に広がるようにシリンダヘッド３の下部に設けられている。電磁制御弁１２の位置はオイルパン５内のオイルの油面（オイルパン側油面）ＳＦ１よりも下方に設定されるとともに、戻し通路１１とオイルパン５との接続位置もオイルパン側油面ＳＦ１よりも下方に設定される。つまり、戻し通路１１を通じてオイルパン５へオイルが戻される際には、そのオイルはオイルパン５に溜められたオイル内に戻されるようになっている。オイル溜め１１ａには、シリンダヘッド３で使用されたオイル、言い換えればオイルパン５へ戻されるべきオイルの油面（通路側油面）ＳＦ２の位置を検出する液位検出手段としてのオイルレベルセンサ１３が設けられている。オイルレベルセンサ１３の出力信号は、内燃機関１の運転状態を主に制御するコンピュータとして設けられたエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１４に入力され、ＥＣＵ１４はその入力信号に基づいて電磁制御弁１２の動作を制御する。
【００１４】
ＥＣＵ１４が行う基本的な制御は、通路側油面ＳＦ２がシリンダヘッド３内に位置するように、換言すれば通路側油面ＳＦ２の位置がオイル溜め１１ａ内に保持されるように電磁制御弁１２を制御することである。これによって、戻し通路１１に所定量のオイルを確保することができる。但し、後述するように、内燃機関１が停止する場合には、戻し通路１１内が空になるように電磁制御弁１２の開度が全開に制御される。そのため、停止した内燃機関１が再始動する際には、通路側油面ＳＦ２がオイル溜め１１ａ内に位置するまでの間に上記と異なる制御が行われる。以下、図２及び図３を参照して、ＥＣＵ１４が行う制御について説明する。
【００１５】
図２は、内燃機関１が停止し、その後内燃機関１が再始動してからヘッド側油面ＳＦ２の位置をオイル溜め１１ａ内に到達させるために行われる初期油面制御のルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、内燃機関１の不図示のイグニッションスイッチがオンされる等の運転者の始動意思が反映される始動操作を検出することを条件として開始され、その後所定間隔で繰り返し実行される。ＥＣＵ１４は、まずステップＳ１において内燃機関１の始動が完了したか否かを判定する。機関始動の完了は例えば内燃機関１が完爆したこと等を基準に判定できる。始動が完了したと判定したときは、ステップＳ２に進み電磁制御弁１２の開度を全閉にする。即ち、戻し通路１１の下部が完全に閉じられてオイルパン５へのオイルの流入が遮断される。次に、ステップＳ３において、通路側油面ＳＦ２が所定位置、この形態の場合にはオイル溜め１１ａ内の所定位置に到達したか否かをオイルレベルセンサ１３の出力信号に基づいて判定する。その結果、通路側油面ＳＦ２が所定位置に到達していない場合にはステップＳ４に進んで、戻し通路１１内に所定量のオイルが確保されたか否かを管理する管理フラグをクリアする。そして、ステップＳ２に戻って電磁制御弁１２が全閉状態に維持される。なお、管理フラグはＥＣＵ１４のＲＡＭの所定領域に割り当てられた変数であり、セットされた場合には１が、クリアされた場合には０がそれぞれ代入される。ステップＳ３で、通路側油面ＳＦ２が所定位置に到達したと判定した場合には、ステップＳ５に進んで、管理フラグをセットして今回のルーチンを終える。
【００１６】
図３は、通路側油面ＳＦ２が所定位置まで上昇した後にその位置を維持する油面保持制御のルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンのプログラムは図２のルーチンと並行して実行される。まず、ステップＳ１１で、上述した管理フラグがセットされているか否か、即ち通路側油面ＳＦ２が所定位置まで到達したか否かを判定する。管理フラグがセットされていない場合は、以後の処理をスキップして今回のルーチンを終了する。一方、管理フラグがセットされている場合にはステップＳ１２に進み、ＥＣＵ１４は通路側油面ＳＦ２が所定位置に維持されるように、オイルレベルセンサ１３の出力に基づいて電磁制御弁１２の開度を制御する。この開度制御は内燃機関１が停止するまで続行される（ステップＳ１３）。ステップＳ１３において、内燃機関１の停止を判定したときはステップＳ１４に進み、電磁制御弁１２の開度を全開に制御して今回のルーチンを終える。これにより、内燃機関１が停止した後には戻し通路１１が空に、厳密に言えば電磁制御弁１２よりも上流側が空になる。
【００１７】
以上のオイル戻し装置１０Ａによれば、内燃機関１の運転中に通路側油面ＳＦ２の位置が戻し通路１１のオイル溜め１１ａに維持されるので、シリンダヘッド３と通路側油面ＳＦ２との落差が小さくなるので、この落差が大きい場合と比べて油面ＳＦとの衝突の勢いが弱くなる。従って、空気の巻き込みが少なくなりオイル中の気泡混入率が低減する。また、戻し通路１１とオイルパン５との接続位置がオイルパン側油面ＳＦ１よりも下方に設定されているので、オイルはオイルパン５のオイル中に戻される。これにより、空気の巻き込むおそれがないので、気泡の混入率が更に低減する。以上の形態において、ＥＣＵ１４は図３の制御ルーチンを実行することにより、本発明に係る弁制御手段として機能し、ＥＣＵ１４と電磁制御弁１２とが組合わされることにより、本発明に係るオイル量調整手段が構成される。
【００１８】
（第２の形態）
次に、本発明の第２の形態を図４〜図６を参照して説明する。図４は、第２の形態に係るオイル戻し装置が適用された内燃機関１の要部を模式的に示している。以下の説明においては、第１の形態と共通する構成には図４に同一の参照符号を付して説明を省略する。図４に示すように、この形態のオイル戻し装置１０Ｂは、第１の形態のオイルレベルセンサ１３を備えていないが、オイル溜め１１ａの側部の所定高さに接続されて、その所定高さに達したオイルをオイルパン５に戻すことができる補助戻し通路１６を備えている。補助戻し通路１６のオイルパン５側の一端はオイルパン５のオイル中に開口するように配置されている。補助戻し通路１６は通路側油面ＳＦ２の高さが限界を超えることを回避するために設けられている。
【００１９】
図５はＥＣＵ１４が実行する初期油面制御の制御ルーチンの一例を示している。この図から明らかなように、図５の制御ルーチンはステップＳ２０３を除き図２と同一内容となっている。図２と同一の処理には図５に同一の符号を付して説明を省略する。ステップＳ２０３では、ＥＣＵ１４はステップＳ２で電磁制御弁１２が全閉にされてから所定時間経過したか否かを判定する。所定時間は、内燃機関１の始動が完了してから通路側油面ＳＦ２がオイル溜め１１ａの所定位置に到達するまでに十分な時間が設定される。この時間は予め実験的に測定することにより決定可能である。図５のルーチンによれば、所定時間経過するまで電磁制御弁１２が全閉に維持される。仮に、通路側油面ＳＦ２がオイル溜め１１ａの所定位置に到達するまでの実際の時間よりも所定時間が長く設定されていた場合でも、オイル戻し装置１０Ｂは図４の補助戻し通路１６を備えているので、オイルがシリンダヘッド３に充満するような不都合は完全に回避できる。
【００２０】
通路側油面ＳＦ２が所定位置まで上昇した後には、その位置が維持されるように図６に示す油面保持制御が行われる。図６から明らかなように、第２の形態に係る油面保持制御の基本的な構成は図３と同一である。従って、図３と共通の処理には図６に同一の符号を付して説明を省略する。図６に示すように、ＥＣＵ１４は、ステップＳ１２１において、内燃機関１の運転状態として機関回転速度（回転数）Ｎｅを不図示のクランク角センサから取得する。次に、ステップＳ１２２において、シリンダヘッド３へのオイルの供給量を推定により取得する。オイルポンプの吐出量は機関回転速度と相関し、その吐出量に対するシリンダヘッド３に送られるオイル量の割合は予め知ることができる。そこで、ステップＳ１２２では機関回転速度Ｎｅからオイルポンプの吐出量を推定するとともに、その推定量に上記の割合を乗じることで、シリンダヘッド３へのオイル供給量を推定できる。この供給量はＥＣＵ１４の処理実行周期を考慮した所定時間当たりの供給量として推定する。なお、シリンダヘッド３への供給量は、上記のように推定により取得する代りに、流量計等の検出手段から直接的に取得することもできる。次に、ステップＳ１２３では、ステップＳ１２２で取得した供給量に基づいて、電磁制御弁１２の開度を算出し、続くステップＳ１２４において算出された開度が得られるように電磁制御弁１２を制御する。ステップＳ１２３で算出する開度はシリンダヘッド３への供給量と同量のオイルをオイルパン５へ戻すことができる開度である。これにより、シリンダヘッド３へ供給されたオイル量と同量のオイルがオイルパン５に戻されるので、通路側油面ＳＦ２を所定位置に保持することができる。
【００２１】
以上のオイル戻し装置１０Ｂによれば、第１の形態と同様の効果を奏し、更にオイルレベルセンサを設ける必要がないためコストを低減できる利点がある。なお、図４に示した補助戻し通路１６は不可欠なものではない。従って、補助戻し通路１６がない形態でも本発明の効果を得ることは可能である。なお、第２の形態において、ＥＣＵ１４は図６の制御を実行することにより、本発明に係る弁制御手段として機能し、図６のステップ１２２の処理を実行することにより、本発明に係るオイル量取得手段として機能する。但し、シリンダヘッド３への供給量は、上記のように推定により取得する代りに、流量計等の検出手段から直接的に取得することもできる。この場合には、この検出手段とＥＣＵ１４とによってオイル量取得手段が構成される。
【００２２】
（第３の形態）
次に、本発明の第３の形態を図７を参照して説明する。図７は第３の形態に係るオイル戻し装置が適用された内燃機関の要部を模式的に示している。なお、上記の形態と同一の構成については図７に同一の参照符号を付して説明を省略する。この図に示すように、オイル戻し装置１０Ｃは、戻し通路１１の下部に設けられてオイルの重量に応じて戻し通路１１を開閉する開閉機構１７が設けられている。開閉機構１７は、戻し通路１１に対して固定された弁軸１８と、弁軸１８回りに回転自在に取り付けられた弁体１９と、弁体１９の回転動作を規制するストッパ２０と、弁体１９に取り付けられたスプリング２１とを備えている。スプリング２１は、通路側油面ＳＦ２が図示の位置にあるときに弁体１９に作用するオイルの重量と、スプリング２１の弾性力により弁体１９をストッパ２０に押し付ける力とがバランスするように、引き伸ばされた状態で弁体１９に取り付けられている。
【００２３】
これにより、通路側油面ＳＦ２が図示の位置に到達するまでは、スプリング２１の弾性力によって弁体１９がストッパ２０に押し付けられて戻し通路１１は閉じられる。そして、通路側油面ＳＦ２が図示の位置を超えると上述したバランスが崩れるので、弁体１９は破線で示すように回転して戻し通路１１が開かれる。よって、通路側油面ＳＦ２の位置は一定に保持される。開閉機構１７のスプリング２１のばね定数や自然長等の諸条件を適宜設定することにより、弁体１９の動作特性を自由に設定できる。スプリング２１に予め与える引き伸ばし量を変えることで、維持すべき通路側油面ＳＦ２の位置を自由に設定することができる。
【００２４】
以上のオイル戻し装置１０Ｃによれば、電動モータ等の電気的な駆動源やそれを制御するコンピュータ等を必要とせずに、上記の各形態と同等の効果を奏することができる。そのため、オイル戻し装置１０Ｃは低コストかつ低消費エネルギーで実現できるという利点がある。第３の形態では開閉機構１７によって本発明のオイル量調整手段が構成される。
【００２５】
本発明は、上記各形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施することができる。本発明の効果を達成するためには、戻し通路１１内にオイルが確保されていれば十分である。従って、維持すべき通路側油面ＳＦの位置をシリンダヘッド３内に設定しなくても構わない。また、戻し通路の形態は上述の形態に制限されず、高低差を有していれば、水平面に対して斜めに設けられてもよい。また、戻し通路が直線的に延びていることは必須ではなく、曲がっていてもよい。また、戻し通路はオイル溜めを省略して直接シリンダヘッド内に開口するように構成してもよい。
【００２６】
第１及び第２の各形態では、内燃機関１の停止時に電磁制御弁１２を全開にして、停止中に戻し通路１１内を空にしているが、そのような制御を行わずに、内燃機関１の停止中に戻し通路１１内にオイルが存在していても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１の形態に係るオイル戻し装置を適用した内燃機関の要部を模式的に示した模式図。
【図２】第１の形態に係る初期油面制御の制御ルーチンの一例を示したフローチャート。
【図３】第１の形態に係る油面保持制御の制御ルーチンの一例を示したフローチャート。
【図４】第２の形態に係るオイル戻し装置を適用した内燃機関の要部を模式的に示した模式図。
【図５】第２の形態に係る初期油面制御の制御ルーチンの一例を示したフローチャート。
【図６】第２の形態に係る油面保持制御の制御ルーチンの一例を示したフローチャート。
【図７】第３の形態に係るオイル戻し装置を適用した内燃機関の要部を模式的に示した模式図。
【符号の説明】
【００２８】
１  内燃機関
３  シリンダヘッド
５  オイルパン
１０Ａ〜１０Ｃ  オイル戻し装置
１１  戻し通路
１１ａ  オイル溜め
１２  電磁制御弁（弁手段）
１３  オイルレベルセンサ（液位検出手段）
１４  ＥＣＵ（弁制御手段、オイル量取得手段）
１７  開閉機構
ＳＦ１、ＳＦ２  油面
【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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