(57)【要約】【課題】クランクジャーナル及びコンロッド周辺を適切に昇温し、フリクションを低減することを課題とする。【解決手段】軸受昇温装置は、内燃機関のクランクシャフトの軸受を昇温させる。軸受昇温装置は、メインギャラリから潤滑油が供給される第１クランクジャーナルを昇温させる第１昇温装置と、メインギャラリから潤滑油が供給されるとともに、クランクピンへ潤滑油を供給するシャフト内潤滑油供給経路が接続された第２クランクジャーナルを昇温させる第２昇温装置と、を備える。そして、前記第２昇温装置の熱供給量が前記第１昇温装置の熱供給量よりも大きく設定されている。これにより、コンロッド側への熱の持ち去りがあるクランクジャーナル及びコンロッド周辺を適切に昇温し、フリクションを低減することができる。【選択図】図１
2013228042.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のクランクシャフトの軸受を昇温させる軸受昇温装置であって、
メインギャラリから潤滑油が供給される第１クランクジャーナルを昇温させる第１昇温装置と、
メインギャラリから潤滑油が供給されるとともに、クランクピンへ潤滑油を供給するシャフト内潤滑油供給経路が接続された第２クランクジャーナルを昇温させる第２昇温装置と、を備え、
前記第２昇温装置の熱供給量を前記第１昇温装置の熱供給量よりも大きく設定した軸受昇温装置。
【請求項２】
前記第１昇温装置及び前記第２昇温装置は、ヒータである請求項１に記載の軸受昇温装置。
【請求項３】
前記第１昇温装置及び前記第２昇温装置は、熱媒体となる流動体の供給装置である請求項１に記載の軸受昇温装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸受昇温装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、クランクシャフトの軸受部にヒータ等を装備して、潤滑油の粘性を低下させ、これにより低温始動性を向上させる提案が種々なされている。例えば、特許文献１には、ディーゼルエンジンの主軸受部の近傍に、バッテリ電源で発熱し得るヒータを設けた始動時軸受加熱装置が開示されている。特許文献２には、軸部を回動自在に支持する受け部を加熱可能な加熱手段を備えたすべり軸受が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭５７−１９８３６１号公報
【特許文献２】特開２０１０−１２７３７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、クランクシャフトは、クランクジャーナルにベアリングキャップが装着されて、シリンダブロックに回動自在に支持される。通常、クランクシャフトは、複数のクランクジャーナルを備えている。そして、それぞれのクランクジャーナルには潤滑油が供給される。クランクシャフトは、クランクピンを備えており、このクランクピンには、コンロッドの大端部が装着される。このコンロッドの大端部が装着されるクランクピン回りにも潤滑油の供給が必要であり、また、場合によってはピストンが装着されるコンロッドの小端部側にも潤滑油を供給する必要がある。コンロッドの大端部や小端部側への潤滑油の供給は、クランクジャーナルを通じて行われるのが一般的である。すなわち、メインギャラリを通じてクランクジャーナルへ潤滑油を供給し、その潤滑油をクランクシャフト内に設けられたシャフト内給油経路を通じてコンロッドまで導く。このようにコンロッドへ潤滑油が導かれる場合、潤滑油により熱が持ち去られる。この熱の持ち去りは、クランクジャーナル周辺の昇温に影響を与えるものであり、ひいては、潤滑油の昇温が遅れ、各部のフリクション低減効果へ影響を与える。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された始動時軸受加熱装置及び特許文献２に開示されたすべり軸受構造は、いずれも、潤滑油が流通することによる熱の持ち去りについては考慮されていない。
【０００６】
そこで本明細書開示の軸受昇温装置は、クランクジャーナル及びコンロッド周辺を適切に昇温し、フリクションを低減することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本明細書開示の軸受昇温装置は、内燃機関のクランクシャフトの軸受を昇温させる軸受昇温装置であって、メインギャラリから潤滑油が供給される第１クランクジャーナルを昇温させる第１昇温装置と、メインギャラリから潤滑油が供給されるとともに、クランクピンへ潤滑油を供給するシャフト内潤滑油供給経路が接続された第２クランクジャーナルを昇温させる第２昇温装置と、を備え、前記第２昇温装置の熱供給量を前記第１昇温装置の熱供給量よりも大きく設定している。
【０００８】
第２昇温装置による熱供給量を第１昇温装置の熱供給量よりも大きく設定することにより、クランクピン及びコンロッド側への潤滑油供給に伴う熱の持ち去りに対応して第２クランクジャーナルを適切に昇温させることができる。また、これに伴ってクランクピン及びコンロッド周辺も適切に昇温することができる。この結果、各部のフリクションを低減することができる。一方、第１昇温装置は、潤滑油による熱の持ち去りの影響が小さいので、熱供給量を小さくしても第１クランクジャーナルを適切に昇温することができる。また、第１昇温装置の熱供給量を小さくすることによりエネルギ消費量を抑制することができる。
【０００９】
前記第１昇温装置及び前記第２昇温装置は、ヒータとしてもよい。また、前記第１昇温装置及び前記第２昇温装置は、熱媒体となる流動体の供給装置としてもよい。例えば、排気ガスと熱交換することによる冷媒を第１クランクジャーナル周辺及び第２クランクジャーナル周辺へ供給してもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本明細書に開示された軸受昇温装置によれば、クランクジャーナル及びコンロッド周辺を適切に昇温し、フリクションを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は第１実施形態の軸受昇温装置の概念図である。
【図２】図２（Ａ）は第１実施形態の第１昇温装置を模式的に示す説明図であり、図２（Ｂ）は第１実施形態の第２昇温装置を模式的に示す説明図である。
【図３】図３（Ａ）は第２実施形態の第１昇温装置を模式的に示す説明図であり、図３（Ｂ）は第２実施形態の第２昇温装置を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。ただし、図面中、各部の寸法、比率等は、実際のものと完全に一致するようには図示されていない場合がある。
【００１３】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の軸受昇温装置１の概念図である。図２（Ａ）は第１実施形態の第１昇温装置に相当する第１ヒータを模式的に示す説明図であり、図２（Ｂ）は第１実施形態の第２昇温装置に相当する第２ヒータを模式的に示す説明図である。
【００１４】
第１実施形態の軸受昇温装置１は、４気筒の内燃機関２に装備される。クランクシャフト１０は、図１中、左側から第１クランクジャーナル１１、第２クランクジャーナル、第３クランクジャーナル１３、第４クランクジャーナル１４及び第５クランクジャーナル１５を備える。第１クランクジャーナル１１と第２クランクジャーナル１２との間には、第１クランクピン１６が設けられている。第２クランクジャーナル１２と第３クランクジャーナル１３との間には、第２クランクピン１７が設けられている。第３クランクジャーナル１３と第４クランクジャーナル１４との間には、第３クランクピン１８が設けられている。第４クランクジャーナル１４と第５クランクジャーナル１５との間には、第４クランクピン１９が設けられている。第１クランクジャーナル１１には、第１クランクキャップ２１が装着される。第２クランクジャーナル１２には、第２クランクキャップ２２が装着される。第３クランクジャーナル１３には、第３クランクキャップ２３が装着される。第４クランクジャーナル１４には、第４クランクキャップ２４が装着される第５クランクジャーナル１５には、第５クランクキャップ２５が装着される。これにより、各クランクジャーナルに軸受が形成され、クランクシャフト１０がシリンダブロック３に回転自在に支持される。
【００１５】
第１クランクピン１６には、第１コンロッド３１の大端部３１ａが装着されている。第１コンロッド３１には、第１ピストン３１１が装着されている。第２クランクピン１７には、第２コンロッド３２の大端部３２ａが装着されている。第２コンロッド３２には、第２ピストン３２１が装着されている。第３クランクピン１８には、第３コンロッド３３の大端部３３ａが装着されている。第３コンロッド３３には、第２ピストン３３１が装着されている。第４クランクピン１９には、第４コンロッド３４の大端部３４ａが装着されている。第４コンロッド３４には、第２ピストン３４１が装着されている。第１クランクピン１６〜第４クランクピン１９には、軸受が形成される。
【００１６】
第１クランクジャーナル１１には、メインギャラリ４０から分岐した第１潤滑油供給経路４１が導かれている。これにより、第１クランクジャーナル１１に潤滑油が供給される。同様に、第３クランクジャーナル１３及び第５クランクジャーナル１５にも、メインギャラリ４０から分岐した第１潤滑油供給経路４１が導かれている。これにより、第３クランクジャーナル１３及び第５クランクジャーナル１５にも潤滑油が供給される。第１クランクジャーナル１１に装着される第１クランクキャップ２１には、第１昇温装置に相当する第１ヒータ５１が装着されている。図２（Ａ）は、図１におけるＡ−Ａ線断面図である。図２（Ａ）を参照すると、第１ヒータ５１は、第１クランクキャップ２１内に巻き線部が埋め込まれている。第１ヒータ５１は、車載バッテリから電源供給を受けて通電され、第１クランクジャーナル１１の周辺を昇温することができる。これにより、第１クランクジャーナル１１周辺に供給される潤滑油も昇温し、その粘性が低下して、フリクションを低下させることができる。
【００１７】
第３クランクジャーナル１３に装着される第３クランクキャップ２３及び第５クランクジャーナル１５に装着される第５クランクキャップ２５にも、それぞれ、第１ヒータ５１が装着されている。これにより、第１クランクジャーナル１３の周辺及び第５クランクジャーナル１５の周辺が昇温される。
【００１８】
第２クランクジャーナル１２には、メインギャラリ４０から分岐した第２潤滑油供給経路４２が導かれている。これにより、第２クランクジャーナル１２に潤滑油が供給される。第２クランクジャーナル１２には、第１クランクピン１６及び第２クランクピン１７へ潤滑油を供給するシャフト内潤滑油供給経路４２ａが接続されている。これにより、第１クランクピン１６及び第１コンロッド３１へ潤滑油が供給される。また、第２クランクピン１７及び第２コンロッド３２へ潤滑油が供給される。同様に、第４クランクジャーナル１４には、メインギャラリ４０から分岐した第２潤滑油供給経路が導かれている。これにより、第４クランクジャーナル１４に潤滑油が供給される。第４クランクジャーナル１４には、第３クランクピン１８及び第４クランクピン１９へ潤滑油を供給するシャフト内潤滑油供給経路４２ａが接続されている。これにより、第３クランクピン１６及び第３コンロッド３３へ潤滑油が供給される。また、第４クランクピン１９及び第４コンロッド３４へ潤滑油が供給される。
【００１９】
第２クランクジャーナル１２に装着される第２クランクキャップ２２には、第２昇温装置に相当する第２ヒータ５２が装着されている。図２（Ｂ）は、図１におけるＢ−Ｂ線断面図である。図２（Ｂ）を参照すると、第２ヒータ５２は、第２クランクキャップ２２内に巻き線部が埋め込まれている。第２ヒータ５２は、車載バッテリから電源供給を受けて通電され、第２クランクジャーナル１２の周辺を昇温することができる。これにより、第２クランクジャーナル１２周辺に供給される潤滑油も昇温し、その粘性が低下して、フリクションを低下させることができる。第２ヒータ５２によって昇温された潤滑油は、シャフト内潤滑油供給経路４２ａを通じて第１クランクピン１６及び第２クランクピン１７にも供給され、第１コンロッド３１及び第２コンロッド３２の動作に伴うフリクションが低下する。
【００２０】
第４クランクジャーナル１４に装着される第４クランクキャップ２４にも、第２ヒータ５２が装着されている。これにより、第４クランクジャーナル１４の周辺が昇温される。第４クランクジャーナル１４周辺で昇温された潤滑油は、第３クランクピン１８及び第４クランクピン１９にも供給される。
【００２１】
ここで、第１ヒータ５１及び第２ヒータ５２の熱供給量について説明する。なお、第１ヒータ５１は、第１クランクキャップ２１、第３クランクキャップ２３及び第５クランクキャップ２５に装着されているが、代表して、第１クランクキャップ２１に装着された第１ヒータ５１ついて説明する。また、第２ヒータ５２は、第２クランクキャップ２２及び第４クランクキャップ２４に装着されているが、代表して、第２クランクキャップ２２に装着された第２ヒータ５２について説明する。
【００２２】
第２ヒータ５２の熱供給量は第１ヒータ５１の熱供給量よりも大きい。これは、第２ヒータ５２が装着された第２クランクキャップ２２が装着された第２クランクジャーナル１２からは、シャフト内潤滑油供給経路４２ａが延びていることを考慮したものである。シャフト内潤滑油供給経路４２ａ内を潤滑油が流動すると、これに伴って、熱が持ち去られる。一方、第１ヒータ５１が装着された第１クランクキャップ２１が装着された第１クランクジャーナル１１では、このような熱の持ち去りを考慮しなくてもよい。このように熱の持ち去りに差異がある第１クランクジャーナル１１と第２クランクジャーナル１２とで、均等に加熱し昇温させようとすると、以下の問題が生じる。仮に、第１ヒータ５１と第２ヒータ５２の熱供給量をともに第１クランクジャーナル１１周辺を昇温させるために必要十分な熱量とすると、第２クランクジャーナル１１に求められる熱量が不足する。この結果、第２クランクジャーナル１１の周辺、第１コンロッド３１及び第２コンロッド３２に供給される潤滑油が低下し、フリクション低減効果が阻害される。仮に、これとは逆に、第１ヒータ５１と第２ヒータ５２の熱供給量をともに第２クランクジャーナル１２周辺、第１コンロッド３１及び第２コンロッド３２に供給される潤滑油を昇温させるために必要十分な熱量とする。すると、第１ヒータ５１は、第１クランクジャーナル１１周辺を昇温させるために必要となる熱量以上の熱量を供給することになり、エネルギ消費量を抑制することができない。
【００２３】
そこで、第２ヒータ５２の熱供給量は第１ヒータ５１の熱供給量よりも大き区設定する。具体的には、第２ヒータ５２の巻き線数を第１ヒータ５１の巻き線数よりも多くしている。これにより、第２クランクジャーナル１２に対する昇温不足を解消し、第２クランクジャーナル１２、第１コンロッド３１及び第２コンロッド３２周辺を適切に昇温し、フリクションを低減することができる。このように各部のフリクションを低下させることにより、燃費を向上させることができる。なお、第１ヒータ５１と第２ヒータ５２とで、供給電力に差異を設けることにより、熱供給量を異ならせてもよい。
【００２４】
（第２実施形態）
つぎに、第２実施形態について、図３（Ａ）（Ｂ）を参照しつつ説明する。図３（Ａ）は第２実施形態の第１昇温装置に相当する第１冷媒供給経路６１及び第１熱交換器６１ａを模式的に示す説明図である。図３（Ｂ）は第２実施形態の第２昇温装置に相当する第２冷媒供給経路６２及び第１熱交換器６２ａを模式的に示す説明図である。
【００２５】
第１冷媒供給経路６１及び第１熱交換器６１ａは、熱媒体となる冷媒の供給装置を構成し、実施形態１の第１ヒータ５１に代えて第１クランクキャップ２２、第３クランクキャップ２３及び第５クランクキャップ２５に装備されている。第２冷媒供給経路６２及び第２熱交換器６２ａは、熱媒体となる冷媒の供給装置を構成し、実施形態１の第２ヒータ５２に代えて第２クランクキャップ２２及び第４クランクキャップ２４に装備されている。第１冷媒供給経路６１内及び第２冷媒供給経路６２内を流通する冷媒は、熱の移動をする熱媒体となることができる流動体であればよく、液体であってもよいし、気体であってもよい。第１熱交換器６１ａ及び第２熱交換器６２ａは、排気管６３内を流通する排気ガスと熱交換することにより、冷媒を加熱する。加熱された冷媒は、各クランクキャップに供給されて、各クランクジャーナルを昇温する。ここで、第２冷媒供給経路６２の直径ｒ２は、第１冷媒供給経路６１の直径ｒ１よりも大きい。これにより、第２冷媒供給経路６２の伝熱面積が第１冷媒供給経路６１の伝熱面積よりも大きくなり、第２冷媒供給経路６２による熱供給量が第１冷媒供給経路６１による熱供給量よりも大きく設定されている。この結果、実施形態１の場合と同様に、各クランクジャーナル、各コンロッド周辺を適切に昇温させ、フリクションを低減することができる。なお、第２冷媒供給経路６２内の冷媒流量を第１冷媒供給経路６１内の冷媒流量よりも多くすることによって、第２冷媒供給経路６２による熱供給量を第１冷媒供給経路６１による熱供給量よりも大きくしてもよい。
【００２６】
上記実施例は本発明を実施するための一例にすぎない。よって本発明はこれらに限定されるものではなく、請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
【符号の説明】
【００２７】
１  軸受昇温装置                    ２  内燃機関
３  シリンダブロック                １０  クランクシャフト
１１  第１クランクジャーナル        １２  第２クランクジャーナル
１３  第３クランクジャーナル        １４  第４クランクジャーナル
１５  第５クランクジャーナル        １６  第１クランクピン
１７  第２クランクピン              １８  第３クランクピン
１９  第４クランクピン              ２１  第１クランクキャップ
２２  第２クランクキャップ          ２３  第３クランクキャップ
２４  第４クランクキャップ          ２５  第５クランクキャップ
３１  第１コンロッド                ３１ａ  大端部
３１１  第１ピストン                ３２  第２コンロッド
３２ａ  大端部                      ３２１  第２ピストン
３３  第３コンロッド                ３３ａ  大端部
３３１  第３ピストン                ３４  第４コンロッド
３４ａ  大端部                      ３４１  第４ピストン
４０  メインギャラリ                ４１  第１潤滑油供給経路
４２  第２潤滑油供給経路            ４２ａ  シャフト内潤滑油供給経路
５１  第１ヒータ                    ５２  第２ヒータ
６１  第１冷媒導入経路              ６１ａ  第１熱交換器
６２  第２冷媒供給経路              ６２ａ  第２熱交換器
６３  排気管
【図１】
2013228042.tif 000003
【図２】
2013228042.tif 000004
【図３】
2013228042.tif 000005