(57)【要約】【課題】簡易な構成で、エンジンの早期暖機を可能とする。【解決手段】潤滑装置１００は、オイルパン２６の上方に設けられ、クランクシャフト４０およびコンロッド３４の少なくとも一方の一部がオイルに浸る位置までオイルを貯留可能な撹拌用トレー１１４と、オイル流路１０６から分岐し、撹拌用トレー１１４にオイルを移送するための分岐流路１１０と、分岐流路１１０に設けられ、オイル流路１０６の圧力が所定の圧力閾値以上の場合に分岐流路１１０を連通させ、オイル流路１０６の圧力が圧力閾値未満の場合に分岐流路１１０を閉塞させる弁と、エンジン１０が冷間駆動状態であると判定された場合、オイル流路１０６の圧力が圧力閾値以上となるように可変容量オイルポンプ１０４を制御し、エンジン１０が冷間駆動状態でないと判定された場合、オイル流路１０６の圧力が圧力閾値未満となるように可変容量オイルポンプ１０４を制御するポンプ制御部とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクシャフトが配置されるクランクケース内と連通する内部空間にオイルを貯留可能なオイルパンと、
前記オイルパンに貯留されたオイルを被供給部材に供給するためのオイル流路と、
前記オイル流路に接続され、前記オイルパンに貯留されたオイルを、該オイル流路を介して被供給部材に供給する可変容量オイルポンプと、
前記オイルパンの上方に設けられ、前記クランクシャフトおよび該クランクシャフトに回転自在に支持されたコンロッドの少なくとも一方の一部がオイルに浸る位置までオイルを貯留可能な撹拌用トレーと、
前記オイル流路から分岐し、前記撹拌用トレーにオイルを移送するための分岐流路と、
前記分岐流路に設けられ、前記オイル流路の圧力が所定の圧力閾値以上の場合に該分岐流路を連通させ、該オイル流路の圧力が該圧力閾値未満の場合に該分岐流路を閉塞させるバルブと、
エンジンが冷間駆動状態であるかを判定する状態判定部と、
前記状態判定部により前記エンジンが冷間駆動状態であると判定された場合、前記オイル流路の圧力が前記圧力閾値以上となるように前記可変容量オイルポンプを制御し、該状態判定部により該エンジンが冷間駆動状態でないと判定された場合、該オイル流路の圧力が該圧力閾値未満となるように該可変容量オイルポンプを制御するポンプ制御部と、
を備えることを特徴とするエンジンの潤滑装置。
【請求項２】
前記撹拌用トレーには、ドレーン孔が設けられ、
前記ドレーン孔は、
前記分岐流路を介して前記撹拌用トレーに移送されるオイル流量よりも、該ドレーン孔を通って前記オイルパンに移送されるオイル流量が少なくなる大きさであることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの潤滑装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン各部をオイルによって潤滑させるエンジンの潤滑装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジン各部を潤滑および冷却するために、エンジンの下部に設けられたオイルパンに貯留されたオイルをエンジン各部に供給するようになされている。
【０００３】
エンジン始動時にオイルを早期に昇温させてエンジンを早期暖機させるための技術として、オイルパンとは異なるオイル貯留部が設けられ、冷間駆動状態において、オイル貯留部にオイルを貯留させることで、オイルパンに貯留されるオイル量を減らすようになされた潤滑装置が提案されている（例えば、特許文献１）。この潤滑装置によれば、オイルパンに貯留されるオイル量を減らすことにより、オイルが早期に暖められることとなり、エンジンを早期に暖機することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１０１７７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の潤滑装置では、オイルパンに貯留されるオイルをオイル貯留部に移送させるためのポンプをオイルポンプとは別に設ける必要があり、構造が複雑になるといった問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、簡易な構成で、エンジンの早期暖機が可能なエンジンの潤滑装置を提供することを目的としている。
【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、本発明のエンジンの潤滑装置は、クランクシャフトが配置されるクランクケース内と連通する内部空間にオイルを貯留可能なオイルパンと、前記オイルパンに貯留されたオイルを被供給部材に供給するためのオイル流路と、前記オイル流路に接続され、前記オイルパンに貯留されたオイルを、該オイル流路を介して被供給部材に供給する可変容量オイルポンプと、前記オイルパンの上方に設けられ、前記クランクシャフトおよび該クランクシャフトに回転自在に支持されたコンロッドの少なくとも一方の一部がオイルに浸る位置までオイルを貯留可能な撹拌用トレーと、前記オイル流路から分岐し、前記撹拌用トレーにオイルを移送するための分岐流路と、前記分岐流路に設けられ、前記オイル流路の圧力が所定の圧力閾値以上の場合に該分岐流路を連通させ、該オイル流路の圧力が該圧力閾値未満の場合に該分岐流路を閉塞させるバルブと、エンジンが冷間駆動状態であるかを判定する状態判定部と、前記状態判定部により前記エンジンが冷間駆動状態であると判定された場合、前記オイル流路の圧力が前記圧力閾値以上となるように前記可変容量オイルポンプを制御し、該状態判定部により該エンジンが冷間駆動状態でないと判定された場合、該オイル流路の圧力が該圧力閾値未満となるように該可変容量オイルポンプを制御するポンプ制御部と、を備える。
【０００８】
また、前記撹拌用トレーには、ドレーン孔が設けられ、前記ドレーン孔は、前記分岐流路を介して前記撹拌用トレーに移送されるオイル流量よりも、該ドレーン孔を通って前記オイルパンに移送されるオイル流量が少なくなる大きさであるとよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、簡易な構成で、エンジンの早期暖機を可能とすることができるエンジンの潤滑装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】エンジンシステムの構成を示す概略図である。
【図２】エンジンの回転数と、オイル流路の油圧との関係を説明する図である。
【図３】オイルの移送を説明する図である。
【図４】オイル制御処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１２】
図１は、エンジンシステム１の構成を示す概略図である。図１に示すように、エンジンシステム１は、エンジン１０、潤滑装置１００およびＥＣＵ（Engine Control Unit）２００を含んで構成されている。
【００１３】
エンジン１０は、シリンダブロック２０と、シリンダブロック２０と一体形成されたクランクケース２２と、シリンダブロック２０の上部に接合されたシリンダヘッド２４と、クランクケース２２の下部に接合されたオイルパン２６とが設けられている。なお、図１においては、シリンダブロック２０、クランクケース２２、シリンダヘッド２４およびオイルパン２６を断面図で示している。
【００１４】
シリンダブロック２０には、複数のシリンダボア３０が形成されており、複数のシリンダボア３０には、それぞれピストン３２が摺動自在にコンロッド３４に支持されている。そして、エンジン１０では、シリンダボア３０と、シリンダヘッド２４と、ピストン３２の上面とによって囲まれた空間が燃焼室３６として形成されている。
【００１５】
また、エンジン１０では、クランクケース２２の内部空間と、オイルパン２６の内部空間とが連通してクランク室を形成している。クランク室内には、クランクシャフト４０が回転自在に支持（配置）されており、コンロッド３４がクランクシャフト４０に回転自在に支持され、ピストン３２がコンロッド３４を介してクランクシャフト４０に連結されている。
【００１６】
シリンダヘッド２４には、吸気ポート４２および排気ポート４４が燃焼室３６に連通するように設けられている。吸気ポート４２と燃焼室３６との間には、吸気弁４６の先端が位置し、排気ポート４４と燃焼室３６との間には、排気弁４８の先端が位置している。
【００１７】
また、エンジン１０では、シリンダヘッド２４およびヘッドカバー（不図示）に囲まれたカム室内に、吸気弁用カム５０および排気弁用カム５２が設けられている。吸気弁用カム５０は、吸気弁４６の他端に当接されており、回転することで吸気弁４６を上下方向に移動させる。これにより、吸気弁４６は、吸気ポート４２と燃焼室３６との間を開閉する。排気弁用カム５２は、排気弁４８の他端に当接されており、回転することで排気弁４８を上下方向に移動させる。これにより、排気弁４８は、排気ポート４４と燃焼室３６との間を開閉する。
【００１８】
シリンダヘッド２４には、先端が燃焼室３６内に位置するように点火プラグ５４が設けられる。そして、吸気ポート４２を介して燃焼室３６に流入した空気と燃料との混合気が、所定のタイミングで点火プラグ５４に点火されて燃焼される。かかる燃焼により、ピストン３２が往復運動を行い、その往復運動が、コンロッド３４を通じてクランクシャフト４０の回転運動に変換される。
【００１９】
潤滑装置１００は、オイルパン２６、ストレーナ１０２、可変容量オイルポンプ１０４、オイル流路１０６、オイルフィルタ１０８、分岐流路１１０、チェックバルブ１１２および撹拌用トレー１１４、ＥＣＵ２００を含んで構成される。
【００２０】
ストレーナ１０２は、一端がオイルパン２６内に配され、他端が可変容量オイルポンプ１０４に接続されている。可変容量オイルポンプ１０４は、クランクシャフト４０の回転によって駆動され、オイルパン２６に貯留されたオイルを、ストレーナ１０２を介して汲み上げ、汲み上げたオイルをオイル流路１０６に吐出する。
【００２１】
可変容量オイルポンプ１０４は、詳しくは後述するように、ＥＣＵ２００（ポンプ制御部２０６）の制御に基づいて、オイル流路１０６に吐出するオイル量、すなわち、オイル流路１０６の油圧を調整可能である。
【００２２】
オイル流路１０６は、途中にオイルフィルタ１０８が設けられ、可変容量オイルポンプ１０４により送出されたオイルからスラッジや摩耗粉、ゴミなどがオイルフィルタ１０８により取り除かれる。そして、オイル流路１０６、および、エンジン１０内に設けられたオイルギャラリを介して、エンジン各部の被供給部材にオイルが供給される。
【００２３】
また、オイル流路１０６には、分岐流路１１０が接続されている。分岐流路１１０は、オイル流路１０６から分岐した管であり、一端がオイル流路１０６に接続され、撹拌用トレー１１４に向けて開放されている。また、分岐流路１１０の途中には、チェックバルブ１１２が設けられている。チェックバルブ１１２は、オイル流路１０６（分岐流路１１０におけるチェックバルブ１１２よりも上流）の圧力が所定の開放圧力以上の場合に開弁して分岐流路１１０を連通させ、オイル流路１０６の圧力が開放圧力未満の場合に閉弁して分岐流路１１０を閉塞させる。
【００２４】
撹拌用トレー１１４は、鉛直上方が開口したオイルを貯留可能な容器であり、クランク室内におけるオイルパン２６の鉛直上方であって、オイルが貯留された場合に、コンロッド３４およびクランクシャフト４０の少なくとも一方の一部がオイルに浸かる位置に設けられている。また、撹拌用トレー１１４は、底面にドレーン孔１１４ａが形成されており、分岐流路１１０から移送されたオイルが、ドレーン孔１１４ａを通ってオイルパン２６に導かれる。ドレーン孔１１４ａは、分岐流路１１０から撹拌用トレー１１４に移送されるオイル流量よりも、ドレーン孔１１４ａを通ってオイルパン２６に移送されるオイル流量が少なくなるように、その大きさが決定されている。
【００２５】
また、潤滑装置１００（エンジンシステム１）には、シリンダブロック２０等のエンジン１０内を流れる冷却水の温度をエンジン１０の温度として計測する水温センサ（温度センサ）１２０、および、クランクシャフト４０（エンジン１０）の回転数を計測する回転数センサ１２２が設けられている。
【００２６】
このように構成されるエンジンシステム１では、エンジン１０の始動直後等に、エンジン１０が低温で駆動しているとされる冷間駆動状態である場合に、撹拌用トレー１１４にオイルを移送させ、撹拌用トレー１１４に貯留されているオイルの油面を、コンロッド３４およびクランクシャフト４０の少なくとも一方の一部がオイルに浸かる位置まで上昇させる。そして、コンロッド３４およびクランクシャフト４０の少なくとも一方によりオイルを撹拌させてオイル抵抗によりエンジン１０の温度を上昇させ、エンジン１０の暖機を行う。以下では、その具体的な処理について説明する。
【００２７】
ＥＣＵ２００は、中央処理装置（ＣＰＵ）、プログラム等が格納されたＲＯＭ、ワークエリアとしてのＲＡＭ、フラッシュメモリ等の記憶部などを含むマイクロコンピュータでなり、駆動制御部２０２、状態判定部２０４、ポンプ制御部２０６として機能する。
【００２８】
駆動制御部２０２は、エンジン１０が始動されると、エンジン各部を制御してエンジン１０を駆動させる駆動制御を行う。
【００２９】
状態判定部２０４は、水温センサ１２０により計測されたエンジン１０の温度が、冷間駆動状態とされる所定の温度閾値（例えば、６０℃）以下であるかを判定することによって、エンジン１０が冷間駆動状態であるかを判定する。
【００３０】
図２は、エンジン１０の回転数と、オイル流路１０６の油圧との関係を説明する図である。ポンプ制御部２０６は、状態判定部２０４の判定結果に応じて、回転数センサ１２２により計測されるエンジン１０の回転数に基づいて、オイル圧力マップを参照して、可変容量オイルポンプ１０４のデューティー比を制御する。これにより、ポンプ制御部２０６は、可変容量オイルポンプ１０４から吐出するオイル流量、つまり、オイル流路１０６の油圧を調整する。
【００３１】
具体的には、エンジン１０が冷間駆動状態でないと判定された場合、ポンプ制御部２０６は、図２に示すように、エンジン１０の回転数によらず、オイル流路１０６の油圧が、チェックバルブ１１２が開弁する圧力閾値α未満の要求吐出圧力となるように可変容量オイルポンプ１０４を制御する。なお、要求吐出圧力は、エンジン１０の被供給部材にオイルを供給するために必要最小限の圧力であり、エンジン１０がアイドリング回転数以上である場合には、最大吐出圧力が圧力閾値αよりも大きくなるので、エンジン１０が駆動している間は、常に要求吐出圧力を維持することが可能である。
【００３２】
オイル流路１０６の圧力を要求吐出圧力にすると、可変容量オイルポンプ１０４から吐出されたオイルは、オイル流路１０６を介してエンジン各部の被供給部材へ供給される。一方で、チェックバルブ１１２には圧力閾値α未満の圧力しか加えられないので、チェックバルブ１１２は閉弁しており分岐流路１１０は閉塞されているので、撹拌用トレー１１４にはオイルが移送されない。
【００３３】
図３は、オイルの移送を説明する図である。エンジン１０が冷間駆動状態であると判定された場合、ポンプ制御部２０６は、オイルの油圧がエンジン１０の回転数に応じた最大吐出圧力となるように、可変容量オイルポンプ１０４を制御する。このとき、可変容量オイルポンプ１０４から排出されたオイルは、オイル流路１０６を介してエンジン１０の各部へ供給される。また、チェックバルブ１１２には圧力閾値α以上の圧力が加えられることになり、チェックバルブ１１２は開弁し、分岐流路１１０は連通されているので、撹拌用トレー１１４にオイルが移送される。
【００３４】
そして、図３（ａ）に示すように、撹拌用トレー１１４に貯留されたオイルの油面は、コンロッド３４およびクランクシャフト４０の一部（中心軸よりも低い部分）がオイルに浸かる位置まで上昇する。これにより、オイルが、コンロッド３４およびクランクシャフト４０により撹拌され、エンジン１０を早期に暖機することが可能となる。なお、ドレーン孔１１４ａは、分岐流路１１０から移送されたオイル流量よりも、ドレーン孔１１４ａを通るオイル流量が少なくなるように、その大きさが決定されているので、撹拌用トレー１１４には、冷間駆動状態においてオイルが常に溜まるようになっている。
【００３５】
その後、エンジン１０の温度が上昇し、エンジン１０が冷間駆動状態でなくなると、ポンプ制御部２０６は、再び、オイル流路１０６の油圧が圧力閾値α未満の要求吐出圧力となるように可変容量オイルポンプ１０４を制御する。これにより、図３（ｂ）に示すように、撹拌用トレー１１４に貯留されていたオイルが、ドレーン孔１１４ａを通ってオイルパン２６に導かれ、撹拌用トレー１１４にはオイルが貯留されていない状態となる。
【００３６】
このようにすることで、コンロッド３４およびクランクシャフト４０にオイルが接触しなくなり、オイルの撹拌によりオイルがミスト化して燃焼室３６内に導かれて燃焼することによるオイル消費の懸念を回避することができる。また、オイルを撹拌することによるオイル抵抗もなくすことができ、燃費への影響を回避することができる。
【００３７】
以上のように、潤滑装置１００では、エンジン１０が冷間駆動状態の場合に、可変容量オイルポンプ１０４を最大吐出圧力に制御することでチェックバルブ１１２を開弁させ、分岐流路１１０を介してオイルを撹拌用トレー１１４に移送させる。また、潤滑装置１００では、エンジン１０が冷間駆動状態から非冷間駆動状態になった場合に、撹拌用トレー１１４に設けられたドレーン孔１１４ａからオイルをオイルパン２６に移送させる。これにより、従来の潤滑装置のように、オイルポンプとは別にオイル貯留部にオイルを移送させるためのポンプ等を設ける必要がなく、簡易な構成で、エンジン１０を早期に暖機させることができる。
【００３８】
また、潤滑装置１００では、冷間駆動状態の場合に、可変容量オイルポンプ１０４を最大吐出圧力で駆動させることにより、可変容量オイルポンプ１０４に余剰仕事（最大吐出圧力−要求吐出圧力）をさせていることになる。これにより、エンジン１０の負荷を高くすることになり、エンジン１０の暖機が促進される。
【００３９】
また、潤滑装置１００では、暖機が必要ない場合に、オイルの撹拌が行われないとともに、可変容量オイルポンプ１０４による余剰仕事が行われないため、オイル消費量の増加や、燃費への影響を抑制することができる。
【００４０】
図４は、オイル制御処理の流れを示すフローチャートである。次に、ＥＣＵ２００による上記のオイル制御処理の流れを説明する。
【００４１】
イグニッションスイッチ（不図示）がオンされると（Ｓ３００）、駆動制御部２０２は、エンジン１０を始動させ（Ｓ３０２）、状態判定部２０４は、エンジン１０の温度（水温）、および、回転数センサ１２２により計測されるエンジン１０の回転数を取得する（Ｓ３０４）。
【００４２】
そして、状態判定部２０４は、エンジン１０の温度が温度閾値以下であるか、つまり、エンジン１０が冷間駆動状態であるかを判定する（Ｓ３０６）。その結果、エンジン１０の温度が温度閾値以下であれば（Ｓ３０６におけるＹＥＳ）、ポンプ制御部２０６は、可変容量オイルポンプ１０４を最大吐出圧力で駆動させる（Ｓ３０８）。これにより、チェックバルブ１１２が開弁して分岐流路１１０が連通して、撹拌用トレー１１４にオイルが移送される。そして、撹拌用トレー１１４に貯留されたオイルの油面は、コンロッド３４およびクランクシャフト４０の一部がオイルに浸かる位置まで上昇する。これにより、オイルが、コンロッド３４およびクランクシャフト４０により撹拌され、エンジン１０が早期暖機される。
【００４３】
一方、エンジン１０の温度が温度閾値以下でなければ（Ｓ３０６におけるＮＯ）、ポンプ制御部２０６は、可変容量オイルポンプ１０４を要求吐出圧力で駆動させる（Ｓ３１０）。これにより、撹拌用トレー１１４にオイルが貯留されていた場合には、ドレーン孔１１４ａを通ってオイルがオイルパン２６に移送される。
【００４４】
可変容量オイルポンプ１０４を最大吐出圧力で駆動させた後（Ｓ３０８）、および、可変容量オイルポンプ１０４を要求吐出圧力で駆動させた後（Ｓ３１０）、駆動制御部２０２は、イグニッションスイッチがオフされたかを判定する（Ｓ３１２）。その結果、イグニッションスイッチがオフされていなければ（Ｓ３１２におけるＮＯ）、Ｓ３０４の処理に戻って、Ｓ３０４〜Ｓ３１２の処理を繰り返し行う。
【００４５】
一方、イグニッションスイッチがオフされていれば（Ｓ３１２におけるＹＥＳ）、駆動制御部２０２は、エンジン１０を停止させて（Ｓ３１４）、当該オイル制御処理を終了する。
【００４６】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００４７】
また、上記の実施形態では、エンジン１０の温度として、水温センサ１２０により計測される水温を適応するようにしたが、油温センサが設けられ、油温センサにより計測される油温をエンジン１０の温度として適応するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、エンジン各部をオイルによって潤滑させるエンジンの潤滑装置に利用できる。
【符号の説明】
【００４９】
１  エンジンシステム
１０  エンジン
２２  クランクケース
２６  オイルパン
３４  コンロッド
４０  クランクシャフト
１００  潤滑装置
１０４  可変容量オイルポンプ
１０６  オイル流路
１１０  分岐流路
１１２  チェックバルブ（バルブ）
１１４  撹拌用トレー
１１４ａ  ドレーン孔
１２０  水温センサ（温度センサ）
２０４  状態判定部
２０６  ポンプ制御部
【図１】
2016223290.tif 000003
【図２】
2016223290.tif 000004
【図３】
2016223290.tif 000005
【図４】
2016223290.tif 000006