(57)【要約】【課題】本発明では、内燃機関の動作に必要な最低量のオイルをオイルパンに残しながら、効率的にオイル温度を上昇し燃費を向上するとともに、オイル量の制御に吸気管の負圧を用いず内燃機関のアイドル回転数を安定させる、内燃機関のオイル制御構造を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の内燃機関のオイル制御構造は、内燃機関のオイルパンと連通路を介して連通する副貯留室を有し、前記内燃機関の温度に応じて前記副貯留室の容積を増減させる制御手段を備えた内燃機関のオイル制御構造であって、前記連通路の前記オイルパン側の開口端部を、前記オイルパン内のＬｏｗレベルの油面位置より上側に設けたことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のオイルパンと連通路を介して連通する副貯留室を有し、前記内燃機関の温度に応じて前記副貯留室の容積を増減させる制御手段を備えた内燃機関のオイル制御構造であって、
前記連通路の前記オイルパン側の開口端部を、前記オイルパン内のＬｏｗレベルの油面位置より上側に設けた
ことを特徴とする内燃機関のオイル制御構造。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関のオイル構造であって、
前記制御手段において、
サーモエレメントが、前記内燃機関とラジエータとを連通する流体路に設けられ、
前記副貯留室は、シリンダと前記シリンダに対して摺動するピストンとを備え、
前記ピストンは、前記サーモエレメントに接続され前記流体路中の流体温度に応じて前記オイルパンのオイルを前記副貯留室へ出入させる
ことを特徴とする内燃機関のオイル制御構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のオイル制御構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、内燃機関始動時に、吸気管の負圧を利用してオイルパンに貯留されているオイルの量を低減し、オイルの温度上昇を迅速に行うオイル制御装置が知られている。
【０００３】
例えば、図５を参照して、特許文献１のオイル制御装置は、内燃機関のオイルパン１０４に連通路１４１を介して接続するシリンダ１４２にピストン１４３を内嵌し、このピストン１４３をオイル排出側に付勢するバネ１４４と、内燃機関の吸気管１１８の負圧をピストン１４３に作用させてオイル貯留部Ａのオイル吸排空間Ｓを拡大する圧力伝達経路１４５とを備え、油温センサ１３３での計測に基づいて圧力伝達経路１４５に備えた圧力設定弁１４６と、圧力調整弁１４８を制御してオイルパン１０４の油面を制御するＥＣＵ１３０を備える。
【０００４】
ＥＣＵ１３０は、まず、油温の目標値Ｔと、加速度の基準値Ｇとをセットする。圧力設定弁１４６を負圧作用位置に設定するイニシャライズの後に、油温センサ１３３での計測値から取得した油温Ｔｘ、又は、水温センサ１３２の計測値に基づいて推定した油温Ｔｘと目標値Ｔとを比較する。
【０００５】
内燃機関の始動直後には、圧力伝達経路１４５を介して吸気管１１８からの負圧がシリンダ１４２の操作空間Ｃに作用してピストン１４３が作動する。これにより、オイル吸排空間Ｓの容積が拡大する。オイルパン１０４のオイルＬはオイル貯留部Ａに吸引され、オイルパン１０４のオイルが減少し、油面も低下する。アイドリング状態を維持するだけで、少量になったオイルパン１０４のオイル温度を短時間のうちに上昇できる。
【０００６】
内燃機関の暖機が終了（つまりＴｘ＞Ｔ）すると、圧力設定弁１４６を負圧開放位置に設定すると同時に、圧力調整弁１４８を通気位置に設定する。操作空間Ｃに対して外気が供給される。ピストン１４３は圧縮コイルバネ１４４の付勢力により作動端まで移動し、オイル吸排空間Ｓの全てのオイルＬがオイルパン１０４に戻され、油面が規定レベルＬｓとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−５２４４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の従来例では、オイルパンに貯留したオイル温度を計測し、計測値に基づいてオイルパンからオイルを吸出する。つまり、オイルが消費され、オイルパンのオイルが不足している場合でも、オイルパンに貯留したオイル温度が所定温度より低ければ一律にオイルを吸出するので、車両旋回時などにオイルポンプの吸引口付近にオイルがなく、エア吸いが発生するおそれがあった。
【０００９】
また、オイル制御装置の動作に内燃機関の吸気管負圧を利用するので、吸気量が変動して内燃機関のアイドル回転数が不安定になる。一方、これを回避するには、別途複雑な制御系を必要とし、構成の複雑化及び製造工程数の増加という問題があった。
【００１０】
本発明では、内燃機関の動作に必要な最低量のオイルをオイルパンに残しながら、効率的にオイル温度を上昇し燃費を向上するとともに、オイル量の制御に吸気管負圧を用いず内燃機関のアイドル回転数に影響を与えない、内燃機関のオイル制御構造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】
【００１１】
具体的には、請求項１に記載の内燃機関のオイル制御構造は、内燃機関のオイルパンと連通路を介して連通する副貯留室を有し、前記内燃機関の温度に応じて前記副貯留室の容積を増減させる制御手段を備えた内燃機関のオイル制御構造であって、前記連通路の前記オイルパン側の開口端部を、前記オイルパン内のＬｏｗレベルの油面位置より上側に設けたことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項２に記載の内燃機関のオイル制御構造は、請求項１に記載の内燃機関のオイル制御構造であって、前記制御手段において、サーモエレメントが、前記内燃機関とラジエーターとを連通する流体路に設けられ、前記副貯留室は、シリンダと前記シリンダに対して摺動するピストンとを備え、前記ピストンは、前記サーモエレメントに接続され前記流体路中の流体温度に応じて前記オイルパンのオイルを前記副貯留室へ出入させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の内燃機関のオイル制御構造によれば、内燃機関の運転に必要な最低量のオイルをオイルパンに残し潤滑するので、内燃機関の損傷を防ぎつつ、効率的にオイル温度を上昇させ燃費を向上することができる。
【００１４】
また、内燃機関の暖機状態を正確に反映する内燃機関とラジエーターとを連通する流体路中の流体温度に応じて、サーモエレメントが動作してオイルパンのオイルを副貯留室へ出入させるので、簡易な構成で正確なオイル制御が可能であるとともに、部品点数、及び製造工程数を削減することができる。
【００１５】
さらに、副貯留室の体積は、内燃機関とラジエーターとの間のラジエーターホース内の流体温度に応じて変動するので、副貯留室に貯留したオイルの全量がオイルパンに戻るのは、内燃機関の暖機終了後である。したがって、内燃機関の運転状況に応じてオイルパンに貯留する油量を制御できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の内燃機関のオイル制御構造の全体図である。
【図２】同別の実施例の内燃機関のオイル制御構造である。
【図３】同更に別の実施例の内燃機関のオイル制御構造である。
【図４】同他の実施例の内燃機関のオイル制御構造である。
【図５】従来例の内燃機関のオイル制御構造である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の内燃機関のオイル制御構造を図１を用いて説明する。本発明の内燃機関のオイル制御構造は、通常の内燃機関に設けることができ、ガソリン車、ターボ車、ディーゼル車とその種類を限定されることはない。以下では、通常のガソリン車を例として説明を行う。
【００１８】
まず、本発明のオイル制御構造が設けられる内燃機関について簡単に説明する。内燃機関は、シリンダヘッドカバーを含むシリンダヘッド１、シリンダブロック２、クランクケース３、オイルパン４を備える。シリンダヘッド１、シリンダブロック２、オイルパン４は順次連結され組み合わされて、内燃機関の外枠部分を構成している。オイルパン４には、内燃機関各部へ供給されるオイルが貯留されている。シリンダブロック２とオイルパン４によってクランクケース３が形成される。
【００１９】
ここで、本発明において、オイルパン４における、内燃機関の運転に必要な最低量のオイルの油面高さを「Ｌｏｗレベル」と言うことにする。Ｌｏｗレベルは、メーカが一般ユーザーに対して推薦するエンジンオイルの最低残存量によって決められていてもよいし、また、エンジン設計の観点から、最低必要なオイル量のレベルとして決められていてもよい。しかし、後述するように、本発明の内燃機関のオイル制御構造が設けられると、Ｌｏｗレベルのオイル量で暖機運転が行われる。したがって、Ｌｏｗレベルは、暖機運転ができる程度のオイル残存量以上のオイル残存量から決まる油面高さである。
【００２０】
なお、組み上げた内燃機関を水平面に置いた状態において、シリンダヘッド１側を「上側」と、オイルパン４側を「下側」と、言うことにする。
【００２１】
シリンダヘッド１は、吸気バルブ１０、排気バルブ１１、点火プラグ１２、カムシャフト１３、及び燃料噴射ノズル１９を備えている。もちろん、キャブレタによって混合気を得る場合は、燃料噴射ノズル１９はなくてもよい。また、シリンダヘッド１は、吸気管１８、及び排気管２１に連結されている。シリンダヘッド１の、吸気バルブ１０と排気バルブ１１との間の位置には、点火プラグ１２が設置されている。
【００２２】
吸気バルブ１０、及び排気バルブ１１は、カムシャフト１３により開閉自在に動作される。混合気は、吸気管１８からシリンダブロック２内に送り込まれ、燃焼される。燃焼後のガスは、排気管２１から排出される。
【００２３】
シリンダブロック２は、シリンダブロック２の内壁面にピストン５を備える。シリンダブロック２には冷却水を循環させる空間（ウォータジャケット）が形成される。該空間は、ラジエーターホース５１を介してラジエーター５０と連通されている。
【００２４】
クランクケース３は、オイルパン４、クランクシャフト６、コネクティングロッド７、オイルストレーナ２５、オイルポンプ２６、オイルフィルタ２７、及びオイル供給管２８を備える。クランクシャフト６は、コネクティングロッド７を介してピストン５と連結されている。クランクケース３側面に設けられたオイルフィルタ２７は、クランクケース３内部に設けられたオイルポンプ２６、オイルストレーナ２５、及びオイル供給管２８に連結されている。ピストン５の上下方向への往復摺動により、コネクティングロッド７を介して、クランクシャフト６に回転力が与えられる。クランクシャフト６の回転力によってオイルポンプ２６が駆動し、オイルパン４に貯留されているオイルは、オイルストレーナ２５から吸上げられオイルフィルタ２７を通り、内燃機関各部へ供給される。
【００２５】
次に、本発明の内燃機関のオイル制御構造について説明する。本発明の内燃機関のオイル制御構造は、オイルパン４からオイルを抜き取り、別途貯留しておく副貯留室３１と、副貯留室３１の容積を変化させる制御手段を有する。制御手段は、少なくとも、サーモエレメント３４を備える。
【００２６】
副貯留室３１は、シリンダ３２、及びピストン３３を備える。シリンダ３２は一端が縮径になっており（以下、先端部分と言う）、他端が開口する形状をしている。連通路３０はクランクケース３を貫通して、クランクケース３の内側と外側を連通させ、連通路３０の一端は、シリンダ３２の先端部分に連結される。
【００２７】
クランクケース３の内側の連通路３０の他端は、開口端のままオイルパン４内の所定位置に配設されている。ピストン３３は、シリンダ３２の内壁に摺動自在に内嵌されている。シリンダ３２の開口端側は、後述するサーモエレメント３４の移動部材３８に連結されている。
【００２８】
クランクケース３の内側に設けられる連通路３０の開口端は、好適にはＬｏｗレベルの油面位置より上側に配置され、最適にはＬｏｗレベルの油面高さに配置される。それにより、副貯留室３１にオイルが移動しても、内燃機関の運転に必要な最低量のオイルをオイルパン４に残すことができるので、内燃機関の損傷を防ぐことができる。また、副貯留室３１にオイルを移動させれば、オイルパン４内のオイル量は少なくなるので、効率的にオイル温度を上昇させ燃費を向上することができる。
【００２９】
制御部を構成するサーモエレメント３４は、ケース３５、ラバーピストン３６、ワックス３７、及び移動部材３８を備える。ケース３５は、内殻４０と外殻４１を有する。
【００３０】
内殻４０は、一端が縮径に形成された容器であり、縮径部分の内壁にはラバーピストン３６が液密で摺動自在に内嵌されている。ラバーピストン３６には移動部材３８が接続されており、移動部材３８を介して、ラバーピストン３６とピストン３３とは連結されている。言い換えれば、サーモエレメント３４と副貯留室３１とが、移動部材３８を介して連結されている。
【００３１】
外殻４１は、内殻４０を液密に密封する。ただし、内殻４０の縮径部分は、外殻４１の内側から外側に貫設される。また、外殻４１の外面には、アウトレット４８からラジエーター５０に向かうラジエーターホース５１と連通する分岐路５２が連結される入口４２と、ラジエータホース５１と連通する分岐路５３が連結される出口４３が設けられる。なお、ラジエーター５０とエンジンのインレット４９は、ラジエーターホース５１によって連結されている。
【００３２】
内殻４０には、ワックス３７が封入されている。ワックス３７として使用される物質は、通常のサーモスタット等で使用される熱膨張体であれば良く、具体的には、水銀、トルエンなどを好適に用いることができる。以上の構成によりサーモエレメント３４は、ラジエーターホース５１からの液体の温度が上がると、ワックス３７が膨張し、ラバーピストン３６を内殻４０から縮径の出口に向かって押圧をかける。結果、ピストン３３は押し込まれ、副貯留室３１の体積は減少する。また、ラジエーターホース５１からの液体の温度が下がると、ラバーピストン３６を内殻４０の内側に引っ張る。すると、ピストン３３は引き出され、副貯留室３１の体積は増大する。
【００３３】
次に本発明の内燃機関のオイル制御構造の動作について説明する。暖機運転前（つまり車の始動前で、エンジンが冷えている時）は、副貯留室３１に、オイルが移動しており、オイルパン４の油面（オイルレベル）はＬｏｗレベルの位置にある。このとき、サーモエレメント３４のワックス３７は冷えて収縮状態にある。したがって、ラバーピストン３６も内殻４０側に位置し、ラバーピストン３６に接続されたピストン３３も引かれた位置にある。この時、副貯留室３１の容積は最大となっている。
【００３４】
この状態では、オイルパン４に残留しているオイルの量は通常より少ないので、オイルの温度を上昇させる熱量はわずかでよい。つまり、始動時の暖機運転を効率的（短時間）に行うことができる。また、連通路３０のオイルパン４側の開口端は、オイルパン４内のＬｏｗレベルの油面位置より上側に配設されているので、油面はＬｏｗレベルの高さまでしか減少しないように制限されている。つまり、オイルパン４から吸引可能な最大量のオイルを副貯留室３１へ吸引しても、内燃機関の運転に必要な最低量のオイルがオイルパン４に残る。したがって、仮にこの状態で車両を運転しても、内燃機関は損傷を受けることはない。
【００３５】
次に、エンジンが温められると、ラジエーターホース５１には高温の流体が流れ、サーモエレメント３４の外殻４１の内側に高温の流体が流れる。すると、内殻４０は暖められるので、ワックス３７は膨張する。それにより、ラバーピストン３６は、内殻４０の縮径部の外側に向かって移動し、ラバーピストン３６に接続された移動部材３８を押す。結果、ピストン３３がシリンダ３２の先端側へ移動して、シリンダ３２内に貯留されていたオイルが、オイルパン４へ移動する。すなわち、エンジンが温まると、オイルパン４内のオイル量は十分に多くなる。
【００３６】
エンジンを停止しそのまま放置すると、サーモエレメント３４は、徐々に冷え、ワックス３７も収縮する。ラバーピストン３６は内殻４０の内側に向かって引き込まれるので、移動部材３８を介してピストン３３も、引き上げられる。ピストン３３の引き上げによって副貯留室３１の体積は大きくなり、オイルパン４からオイルを吸引する。
【００３７】
この時、オイルパン４のオイルが冷えるより早くサーモエレメント３４が冷えれば、オイルの粘度が低い状態であるので、吸引が容易になる。その観点から、外殻４１には放熱フィンが形成されていてもよい。
【００３８】
なお、副貯留室３１は、オイルパン４に投入されるオイルの最大量の油面位置より上側にあることが好適である。特に、シリンダ３２の開口側は、上側に向いているのがよい。副貯留室３１にオイルが移動している時に、ピストン３３とシリンダ３２の間の気密性が破損したり、またサーモエレメント３４の故障により、ピストン３３が下がっても、オイルがオイルパン４に戻るだけだからである。
【００３９】
また、もし、副貯留室３１がオイルパン４よりも下に配置されていると、副貯留室３１がオイルを吸引している際に、トラブルが生じると、サイフォン効果により、オイルの流出が止まらなくなるからである。
【００４０】
また、副貯留室３１のシリンダ３２内部は、視認できる構造であることが好適である。具体的には、シリンダ３２の壁面をガラスやプラスチック等の透明の材料で一部または全体を構成すると、内燃機関停止時（サーモエレメント３４が冷却された状態に相当）に副貯留室３１のシリンダ３２にオイルが吸引されているか確認できるからである。また、移動部材３８に目盛をつけ、視認できるようにしてもよい。このように副貯留室３１のピストン３３の位置を視認できる方法をピストン視認手段と呼ぶ。
【００４１】
図２、３には、副貯留室３１、及びサーモエレメント３４の設置位置を変更した例を示す。図２は、副貯留室３１をオイルパン４内に設けた場合を示し、図３は副貯留室３１をクランクケース３の内壁（シリンダブロック下方側の内壁面）に設けた場合を示す。どちらの場合も、副貯留室３１の体積を変えるピストンの引押は、クランクケース３の外部から操作しなければならない。しかし、このような構成であれば、副貯留室３１が故障してオイル漏れを起こしても、漏れたオイルはクランクケース３内に排出されるので、オイル漏れを起こすことはない。
【００４２】
図４を参照する。図４に示す例では、オイルパン４側に設置される連通路３０の形状を変更した以外は、図１に記載した実施例と同様である。以下、変更点についてのみ具体的に説明する。
【００４３】
オイルパン４側に設置される連通路３０の先端形状は、略Ｊ字形状に形成される。連通路３０のオイルパン４側の開口端部は、オイルパン４内のＬｏｗレベルの油面位置と同じか、より上側に設ける。
【００４４】
連通路３０における略Ｊ字形状部分３０ａの曲折部分をオイルパン４の所定位置に着設すると、連通路３０がクランクケース３を貫通する一箇所のみに負荷がかからず、長期間の使用においても開口端の位置がずれて変わる等の事態が生じることなく、耐久性を向上させることができる。また、連通路３０の開口を配設する際にも、オイルパン４の所定の位置に取り付けるだけで、Ｌｏｗレベルの液面の位置に開口端を容易に配設することができるという効果を有する。
【００４５】
以上のように、本発明の内燃機関のオイル制御構造では、始動時にオイルパン４のオイル量を少なくし、暖機後はオイル量を増やすというオイルパン４のオイル量の調節機能を、特にＥＣＵ等のコンピュータを使うことなく、エンジンの冷却水の温度変化で行うので、低コストで設置でき、しかもエンジン自体の動作に影響を与えることがない。
【００４６】
以上の実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、内燃機関のオイル制御構造について有用である。
【符号の説明】
【００４８】
１              シリンダヘッド
２              シリンダブロック
３              クランクケース
４              オイルパン
５              ピストン
６              クランクシャフト
７              コネクティングロッド
１０            吸気バルブ
１１            排気バルブ
１２            点火プラグ
１３            カムシャフト
１８            吸気管
１９            燃料噴射ノズル
２１            排気管
２５            オイルストレーナ
２６            オイルポンプ
２７            オイルフィルタ
２８            オイル供給管
３０            連通路
３０ａ          略Ｊ字形状部分
３１            副貯留室
３２            シリンダ
３３            ピストン
３４            サーモエレメント
３５            ケース
３６            ラバーピストン
３７            ワックス
３８            移動部材
４０            内殻
４１            外殻
５０            ラジエーター
５１            ラジエーターホース
１０４          オイルパン
１０４Ｓ        オイル貯留空間
１３２          水温センサ
１３３          油温センサ
１３４          油面センサ
１３６          加速度センサ
１４２          シリンダ
１４３          ピストン
１４４          バネ（圧縮コイルバネ）
１４５          圧力伝達経路
１４６          弁（圧力設定弁）
１４８          弁（圧力調整弁）
Ａ              オイル貯留部
Ｂ              貯留部制御機構
【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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