(57)【要約】【課題】オイルＯに混入した水分の凍結によって、エンジンの潤滑不良などの不具合が発生することを防止する。【解決手段】エンジン本体部１の下部に設けられたオイルパン２と、その内部に設けられたリザーブタンク４と、両者の内部を設定温度以上で連通させるサーモバルブ４３と、オイルパン２内に配設された第１のストレーナ本体３３と、リザーブタンク４内に配設された第２のストレーナ本体３４と、第１および第２の分岐パイプ３１，３２が合流する部位に設けられた油路切替バルブ３７と、を備える。エンジンの始動時に、オイルＯに混入している水分量が所定量以上であって、かつ油温が所定温度未満であれば、第２のストレーナ本体３４を介してオイルＯを吸い込むように、油路切替バルブ３７を切り替える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのオイルを貯留するオイル貯留装置であって、
エンジン本体の下部に設けられたオイルパンと、
前記オイルパンの内部に設けられたリザーブタンクと、
前記オイルパンの内部とリザーブタンクの内部とを予め設定した温度以上で連通させる一方、この温度未満では遮断するサーモバルブと、
前記オイルパン内に貯留されているオイルを吸い込むように配設された第１のオイルストレーナと、
前記リザーブタンク内に貯留されているオイルを吸い込むように配設された第２のオイルストレーナと、
前記第１および第２のオイルストレーナの油路同士が合流する部位に設けられて、いずれの油路によってオイルを吸い込むか切り替える油路切替バルブと、を備えており、
前記オイルパン内に貯留されているオイルに混入した水分量を推定し、エンジンの始動時に、前記推定された水分量が所定量以上であって、かつオイルの温度が所定温度未満であれば、前記第２のオイルストレーナの油路によってオイルを吸い込むように、前記油路切替バルブを切り替える構成としたことを特徴とするエンジンのオイル貯留装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンのオイルを貯留するオイル貯留装置に関し、特に、オイルパンの内部にリザーブタンクなどの独立したオイル貯留室を設けたものに係る。
【背景技術】
【０００２】
従来よりエンジンのオイルの貯留装置として、エンジンの冷間始動時などに速やかに油温を上昇させるために、オイルパンの内部に独立したオイル貯留室を設けたものが知られている。例えば特許文献１に記載のオイルパンは、その内部空間が仕切部材によって、オイルストレーナの配置されている第１室と、それ以外の第２室（独立したオイル貯留室）とに仕切られている。そして、その仕切部材を貫通する連通孔には、バイメタルによって開閉される弁が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１３６９７６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、一般的にエンジンの燃焼ガスには水蒸気が含まれており、例えば未暖機状態のようにエンジンの温度が低いときにはクランクケース内で凝縮水が発生し、オイルパンに貯留されているオイルに混入することになる。この点について、ハイブリッド自動車のようにエンジンの起動および停止が頻発するものでは、暖機の途中でエンジンの運転が停止されることも多く、オイル中に混入した水分が蒸発せずに蓄積されるようになる。
【０００５】
このようにしてオイルに混入した水分は、例えば寒冷地など氷点下になる環境下では凍結することがあり、これにより生成した氷塊がオイルストレーナのメッシュなどに目詰まりを生じさせるおそれがある。こうなると、エンジンの潤滑系におけるオイルの循環が妨げられてしまい、潤滑不良を引き起こすとともに、オイルの供給を受ける油圧デバイスの作動不良が起きる心配もある。
【０００６】
このような問題点を考慮して本発明の目的は、前記のようにオイルに混入した水分の凍結によって、潤滑不良などの不具合が発生することを防止することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成すべく本発明は、エンジンのオイルを貯留するオイル貯留装置を対象として、エンジン本体の下部に設けられたオイルパンと、このオイルパンの内部に設けられたリザーブタンクと、前記オイルパンの内部とリザーブタンクの内部とを予め設定した温度（以下、設定温度という）以上で連通させる一方、この設定温度未満では遮断するサーモバルブと、前記オイルパン内に貯留されているオイルを吸い込むように配設された第１のオイルストレーナと、前記リザーブタンク内に貯留されているオイルを吸い込むように配設された第２のオイルストレーナと、を備えている。
【０００８】
そして、前記第１および第２のオイルストレーナの油路同士が合流する部位には、いずれの油路によってオイルを吸い込むか切り替える油路切替バルブを設けており、前記オイルパン内に貯留されているオイルに混入した水分量を推定して、エンジンの始動時に、前記推定された水分量が所定量以上であって、かつオイルの温度が所定温度未満であれば、前記第２のオイルストレーナの油路によってオイルを吸い込むように、前記油路切替バルブを切り替える構成としている。
【０００９】
なお、前記サーモバルブについての設定温度は、オイルに含まれている水分が殆ど蒸発してしまうような温度であって、例えば１００℃くらいに設定すればよい。また、エンジンの始動時に判定する所定温度は、例えば零度など、オイル中で水分が凍結していると考えられる温度であり、水分量の所定量というのは、そうして水分が凍結した場合に、生成した氷塊がオイルストレーナのメッシュなどを目詰まりさせるような量のことである。また、オイルに混入している水分量は、エンジンの冷間始動時に油温が前記設定温度に達するまでの燃料噴射量などの履歴に基づいて、推定することができる。
【００１０】
前記の特定事項により、エンジンの始動時に、オイルに混入している水分量（推定値）が所定量以上であって、かつ、オイルの温度が所定温度未満であれば、第２のオイルストレーナによってリザーブタンク内のオイルを吸い込むように、油路切替バルブが切り替えられる。このリザーブタンク内のオイルは、オイルの温度が十分に高いときにサーモバルブを介して、オイルパン内からリザーブタンクに流入したものであり、水分は殆ど含まれていない。
【００１１】
よって、例えば寒冷地など氷点下になる環境下であっても、氷塊の殆ど含まれていないオイルが第２のオイルストレーナを介してオイルポンプに吸い込まれるようになり、この第２のオイルストレーナのメッシュなどを目詰まりさせる心配はない。そして、オイルポンプから吐出されたオイルがエンジンの潤滑系に供給されるので、潤滑不良などの不具合の発生を防止することができる。
【００１２】
その後、徐々にエンジンの暖機が進めば、オイルパン内に貯留されているオイルの温度も上昇するので、その中に氷塊が生成していたとしても融けてしまう。そこで、オイルの温度が或る程度以上、高くなれば（例えば前記の所定温度以上になれば）、第１のオイルストレーナによってオイルパン内のオイルを吸い込むように、油路切替バルブを切り替えればよい。
【００１３】
また、さらにオイルの温度が上昇して前記の設定温度以上になると、オイル中に含まれている水分が殆ど蒸発してしまうので、オイルパン内に貯留されているオイルには殆ど水分が含まれなくなる。こうして水分を含まないオイルは、前記設定温度以上で開放されたサーモバルブを介して、オイルパン内から連通するリザーブタンクに流入し、次回のエンジン始動に備えて貯留されるようになる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように本発明に係るオイル貯留装置によれば、水分を含まないオイルをリザーブタンクに貯めておいて、エンジンの始動時に、オイルパン内でオイル中に残存する水分が凍結していると考えられるときには、リザーブタンクからオイルを吸い込むようにしたので、寒冷地において懸念されるオイルストレーナのメッシュなどの目詰まりを効果的に抑制し、エンジンの潤滑不良などの不具合を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係るオイル貯留装置の概略構成図である。
【図２】エンジン始動時の油路の切り替えの手順を示すフローチャート図である。
【図３】リザーブタンクからオイルが吸い込まれる場合の図１相当図である。
【図４】オイルパン内からオイルが吸い込まれる場合の図１相当図である。
【図５】オイルパン内からリザーブタンクへオイルが流入する様子を示す図１相当図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、一例としてハイブリッド自動車に搭載されるエンジンに本発明を適用した実施の形態について説明する。図１には模式的に示すように、本実施の形態に係るエンジンの本体部１（シリンダブロックやシリンダヘッドなど）の下部には、オイルパン２が設けられており、このオイルパン２の内部にエンジンオイルＯ（以下、単にオイルＯという）が貯留されている。
【００１７】
このオイルＯは、エンジンの運転に伴い機械的に駆動されるオイルポンプ１０によって、オイルストレーナ３を介して汲み上げられ、そのオイルポンプ１０の吐出口から吐出されて、図示しないオイルフィルタを通過した後にエンジンのオイルギャラリに流通する。そして、例えばクランクジャーナル、シリンダボア、動弁系等、エンジンの各潤滑部に供給された後に、オイルＯは下方のオイルパン２内に落下して再び貯留されるようになる。
【００１８】
本実施の形態においてオイルパン２の内部には、図１に示すようにリザーブタンク４が設けられている。このリザーブタンク４は一例として、オイルパン２の側壁部２０に一体に設けられた側壁部４０および底部４１を有し、上方に開口する矩形のボックス状とされ、その上方の開口部が蓋部材４２によって閉ざされて、オイルパン２内のオイルＯの貯留空間から独立している。
【００１９】
また、リザーブタンク４の底部４１を貫通してサーモバルブ４３が配設されている。このサーモバルブ４３は例えばサーモワックスタイプのものであり、オイルパン２内のオイルＯの温度が予め設定した温度（例えば１００℃）未満のときに閉鎖され、この設定温度以上であれば開放される。つまり、サーモバルブ４３は、オイルパン２の内部とリザーブタンク４の内部とを前記設定温度以上で連通させる一方、設定温度未満では遮断するようになっている。
【００２０】
なお、前記設定温度は、オイルＯに含まれている水分が殆ど蒸発してしまうような温度として設定されているので、オイルパン２内のオイルＯの温度が設定温度に達してサーモバルブ４３が開放されると、後述するように水分を殆ど含まないオイルＯがリザーブタンク４に流入し、貯留されるようになる。
【００２１】
そうして貯留されているオイルＯの油面高さ（オイルレベル）を検出するために、リザーブタンク４の内部にはレベルセンサ１２が配設されている。また、オイルパン２の底部２１には、貯留されているオイルＯの温度（油温）を検出するために、周知の油温センサ１３が配設されている。これらのレベルセンサ１２、油温センサ１３などが出力した信号は、エンジンの制御を行うＥＣＵ５（Electronic Control Unit）に入力される。
【００２２】
本実施の形態においてオイルストレーナ３は、オイルパン２内に貯留されているオイルＯを吸い込むように配設された第１のストレーナ本体３３と、リザーブタンク４内に貯留されているオイルＯを吸い込むように配設された第２のストレーナ本体３４と、を備えている。すなわち、オイルストレーナ３は、吸入パイプ３０の上端部（一端部）がオイルポンプ１０に接続され、この吸入パイプ３０の下半部が二つに分岐して、第１および第２の分岐パイプ３１，３２とされている。
【００２３】
図１には模式的に示すが、第１の分岐パイプ３１は、吸入パイプ３０の下端部から下方に向かって直線的に延びており、その下端部に設けられた第１のストレーナ本体３３がオイルパン２内のオイルＯに漬かっている。そして、この第１のストレーナ本体３３の下方に開口する断面円形状の吸い込み口３３ａの近傍に、オイルＯを吸い込む際に異物を除去するためのメッシュ３５が取り付けられている。
【００２４】
一方、第２の分岐パイプ３２は、図１の例では、吸入パイプ３０の下端部近傍、即ち第１の分岐パイプ３１との分岐部の近傍から概ね水平に延びた後に、下方に向かって湾曲してリザーブタンク４の蓋部材４２を上下方向に貫通している。この第２の分岐パイプ３２の下端部には、前記した第１のストレーナ本体３３と同様の構成の第２のストレーナ本体３４が設けられていて、その吸い込み口３４ａの近傍にはメッシュ３６が取り付けられている。
【００２５】
また、前記第１および第２の分岐パイプ３１，３２の油路同士が合流する部位、即ち吸入パイプ３０の下端部には、いずれの分岐パイプ３１，３２を介してオイルＯを吸い込むか切り替えるように油路切替バルブ３７が配設されている。この油路切替バルブ３７は、例えば電磁バルブからなるもので、ＥＣＵ５から入力される信号（動作指令）を受けて、電磁式のアクチュエータが弁体を動作させるようになっている。
【００２６】
すなわち、油路切替バルブ３７は、模式的に図４に示すように、吸入パイプ３０内の油路と第１の分岐パイプ３１内の油路とを連通させて、オイルパン２内のオイルＯを吸い込む第１の位置と、模式的に図３に示すように、吸入パイプ３０内の油路と第２の分岐パイプ３２内の油路とを連通させて、リザーブタンク４内のオイルＯを吸い込む第２の位置と、に切り替えられるものである。
【００２７】
ＥＣＵ５は公知の電子制御ユニットからなるもので、図示はしないが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびバックアップＲＡＭなどを備えている。ＥＣＵ５には、エンジンの運転制御を行うために各種センサからの信号が入力される他に、本実施の形態では前記のレベルセンサ１２、および油温センサ１３と、車両のイグニッションスイッチ１４（以下、ＩＧ−ＳＷ１４と略称する）とからそれぞれ信号が入力される。
【００２８】
そして、ＥＣＵ５は、それらのセンサやスイッチなどから入力する信号に基づいて所定の制御プログラムを実行することにより、エンジンの冷間始動時にオイルＯの吸い込み先を切り替える。具体的には以下に説明するように、ＥＣＵ５は、エンジンの運転中にオイルＯに混入する水分量を積算し、この水分量が所定量以上であって、かつ、油温が所定温度未満の冷間始動時には、第２のストレーナ本体３４によってリザーブタンク４からオイルＯを吸い込むように、油路切替バルブ３７を前記第２の位置に切り替える。
【００２９】
このように冷間始動時に所定の条件が満たされた場合に、リザーブタンク４内のオイルＯを吸い込むようにしているのは、エンジンの潤滑不良などの不具合を防止するためである。すなわち、まず、一般的にエンジンの燃焼ガスには水蒸気が含まれているので、例えば未暖機状態のようにエンジンの温度が低いときには、クランクケース内で発生した凝縮水が、オイルパン２に貯留されているオイルＯに混入するようになる。
【００３０】
特に、本実施形態のようなハイブリッド自動車のエンジンでは、その始動および停止が頻発するため、暖機途中でエンジンの運転が停止されることも多く、オイルＯ中に混入した水分は蒸発せずに蓄積されることになる。こうしてオイルＯに混入した水分は、例えば寒冷地などにおいて凍結することがあり、これにより生成した氷塊Ｉ（図３を参照）がエンジンの冷間始動時に、オイルストレーナ３（第１のストレーナ本体３３）のメッシュ３５などに目詰まりを生じさせるおそれがあった。
【００３１】
そこで、本実施形態では、以下に詳述するようにエンジンの運転中に予め、殆ど水分を含まないオイルＯをリザーブタンク４内に貯めておいて、エンジンの冷間始動時に、オイルパン２内でオイルＯ中に残存する水分が凍結し、所定量以上の氷塊Ｉが生成していると判定すれば、第２のストレーナ本体３４によってリザーブタンク４から氷塊Ｉを含まないオイルＯを吸い込むようにしたものである。
【００３２】
以下に図３〜５を参照しつつ、図２のフローチャートに沿って、エンジンの冷間始動時にＥＣＵ５によって行われる油路切替バルブ３７の制御、即ちオイルストレーナ３における油路の切り替えの手順を具体的に説明する。
【００３３】
−エンジン冷間始動時の油路の切り替え−
まず、例えばＩＧ−ＳＷ１４のオン操作などによってエンジンが始動されるときには、そのＩＧ−ＳＷ１４からの信号の入力に応じて図２のフローがスタートし、ステップＳＴ１では、オイルＯに混入している水分量（推定値）が所定量以上か否か判定する。この水分量の推定値は、前回までのエンジンの運転中にオイルＯに混入した凝縮水の積算値であって、詳しい説明は省略するが、例えば以下のようにして求めることができる。
【００３４】
すなわち、前記のようにエンジンの未暖機状態において燃焼ガスに含まれる水蒸気が、クランクケース内で凝縮してオイルＯに混入することに鑑みて、まず、エンジンの運転条件（負荷率、回転数、燃料噴射量、外気温、油温、水温など）に応じて例えば燃焼サイクル毎に発生する凝縮水の量を予め実験などによって求めてマップを作成し、ＥＣＵ５のＲＯＭに電子的に格納しておく。そして、冷間始動後にはエンジンの燃焼サイクル毎に前記マップから読み込んだ値を積算してゆき、油温が例えば１００℃になれば積算値は零にリセットする。
【００３５】
前記ステップＳＴ１に続くステップＳＴ２では、現在のオイルＯの温度（油温）を算出して所定温度と比較する。これは例えば、油温センサ１３からの信号によって検出してもよいし、それ以外にも、図示しない水温センサからの信号とエンジンの負荷率や回転数などとに基づいて、油温を推定することができる。また、前記の所定温度は、オイルＯ中に含まれている水分が凍結するような温度であり、例えば０℃に設定すればよい。
【００３６】
そして、油温が所定温度以上であり、前記のステップＳＴ２で否定判定すれば（ＮＯ）後述するステップＳＴ５に進み、油路切替バルブ３７は第１の位置に維持する一方、油温が所定温度未満であり、前記のステップＳＴ２で肯定判定すれば（ＹＥＳ）、ステップＳＴ３に進んで油路切替バルブ３７を第２の位置に切り替える。これにより、図３に模式的に示すように吸入パイプ３０内の油路と第２の分岐パイプ３２内の油路とが連通される。
【００３７】
この状態でスタータ・モータが動作を開始し、エンジンのクランクシャフトが回転してオイルポンプ１０が駆動されると、図３に矢印で示すように、第２のストレーナ本体３４によってリザーブタンク４から氷塊Ｉを含まないオイルＯが吸い込まれるようになる。このオイルＯはオイルポンプ１０から吐出されて、エンジンの各潤滑部に供給された後に、オイルパン２に戻されるので、エンジンの暖機が進行すると徐々に油温も上昇してゆく。
【００３８】
そうして上昇する油温が前記の所定温度になるまでは、ステップＳＴ４において否定判定（ＮＯ）した後に、ステップＳＴ６では否定判定（ＮＯ）して前記のステップＳＴ３に戻り、油路切替バルブ３７を第２の位置に維持する。一方、油温が所定温度以上になればステップＳＴ４において肯定判定し（ＹＥＳ）、ステップＳＴ５に進んで油路切替バルブ３７を第１の位置に切り替えて、制御終了となる（エンド）。
【００３９】
これにより、図４に模式的に示すように吸入パイプ３０内の油路と第１の分岐パイプ３１内の油路とが連通され、図４に矢印で示すように、第１のストレーナ本体３３によってオイルパン２内のオイルＯが吸い込まれるようになる。このときには所定温度以上のオイルＯの中に含まれている氷塊Ｉは殆ど融けていると考えられるので、第１のストレーナ本体３３のメッシュ３５が目詰まりする心配はない。なお、ステップＳＴ４においては前記所定温度（例えば０℃）ではなく、もう少し高い温度と比較するようにしてもよい。
【００４０】
そうしてオイルパン２内のオイルＯがオイルポンプ１０に吸い込まれて、エンジンの各潤滑部に供給されるようになり、さらに油温が上昇して前記の設定温度（例えば１００℃）以上になると、オイルＯ中に含まれている水分は蒸発してしまう。こうして水分を殆ど含まないオイルＯが、図５に矢印で示すように、設定温度で開放されたサーモバルブ４３を介してリザーブタンク４に流入し、次回のエンジン始動に備えて貯留されることになる。
【００４１】
なお、前記のように油温が設定温度に達する前に、リザーブタンク４内のオイルＯがなくなってしまうことも考えられるが、このときには、前記ステップＳＴ４において否定判定（ＮＯ）された後のステップＳＴ６において、レベルセンサ１２からの信号に基づいてリザーブタンク４が空になったと肯定判定し（ＹＥＳ）、前記のステップＳＴ５に進んで油路切替バルブ３７を第１の位置に切り替えて、制御終了となる（エンド）。
【００４２】
以上、説明したように本実施の形態に係るエンジンのオイル貯留装置によると、エンジンの本体部１の下部に設けられたオイルパン２の内部にリザーブタンク４を設けて、水分を含まないオイルを貯めておき、エンジンの冷間始動時にオイルパン２内に所定量以上の氷塊Ｉが存在すると考えられるときには、リザーブタンク４からオイルＯを吸い込むようにした。これにより、寒冷地において懸念されるオイルストレーナ３のメッシュ３５，３６などの目詰まりを効果的に抑制し、エンジンの潤滑不良などの不具合を防止することができる。
【００４３】
−他の実施形態−
上述した実施の形態はあくまで例示に過ぎず、本発明の構成や用途などについても限定することを意図しない。例えば前記実施の形態においてはオイルストレーナ３の第１の分岐パイプ３１を上下方向に延びるように配置しているが、これに限定されることはなく、例えば第１の分岐パイプ３１を上下以外の方向に延びるように配置してもよいし、第１、第２の分岐パイプ３１，３２を湾曲形状や屈曲形状としてもよい。
【００４４】
また、前記の実施形態では、本発明をハイブリッド自動車に搭載されるエンジンに適用した例について説明したが、これにも限定されず、本発明は、ハイブリッド自動車以外の車両に搭載されたエンジンにも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、エンジンにおいて寒冷地などで発生し得る潤滑不良などの不具合の発生を防止できるもので、特にハイブリッド自動車用のエンジンに適用して効果が高い。
【符号の説明】
【００４６】
１        エンジンの本体部（エンジン本体）
２        オイルパン
３        オイルストレーナ
３０    吸入パイプ
３１    第１の分岐パイプ（第１のオイルストレーナの油路）
３２    第２の分岐パイプ（第２のオイルストレーナの油路）
３３    第１のストレーナ本体（第１のオイルストレーナ）
３４    第２のストレーナ本体（第２のオイルストレーナ）
３７    油路切替バルブ
４        リザーブタンク
４３      サーモバルブ
５        ＥＣＵ
Ｏ        エンジンオイル（オイル）
【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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