(57)【要約】【課題】潤滑油内の気泡の除去効率を向上させると共に、エンジンの燃費を向上させること。【解決手段】本発明の潤滑装置３は、オイルパン２に貯留された潤滑油をエンジンの作動部に供給するために潤滑油を吸い上げるオイルポンプ５を有している。そして、オイルポンプ５からエンジンの作動部に供給される吐出通路１０には、吐出通路１０における潤滑油の圧力をリリーフするリリーフバルブ６を介して、作動部に供給されずにオイルパンに戻される潤滑油が流通するリリーフ通路１１が接続されている。リリーフバルブ６の下流には、潤滑油の有している運動エネルギーによって潤滑油を旋回させ遠心分離作用によって潤滑油が気体と液体とに分離される遠心分離式の気液分離器７が接続されている。【選択図】図１
2009019607.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潤滑油が貯留されているオイルパンから吸込通路を介して潤滑油を吸引し、エンジンの作動部に供給するオイルポンプと、
該オイルポンプによって吐出される潤滑油の圧力が所定値を超えるとき、前記潤滑油の一部をリリーフさせるリリーフ手段と、
該リリーフ手段によってリリーフされた潤滑油の有する運動エネルギーによって気液分離が行われる遠心式気液分離装置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】
前記遠心式気液分離装置の潤滑油出口は、前記オイルパンにおける前記吸込通路の吸入口の近傍に開口されてい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。
【請求項３】
前記遠心式気液分離装置の潤滑油出口は、前記オイルポンプの吸込通路に直接合流されてい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】
エンジンの作動部に潤滑油を供給するエンジンの潤滑装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、作動部に対して潤滑油を供給する潤滑装置を有するエンジンにおいては、潤滑油に含まれる気泡に起因する作動不良や油膜切れによる被潤滑部での磨耗等の不都合が知られている。これらの不都合が生じないように、潤滑油中の気泡を効率良く除去することが求められている。このため、特許文献１では、リリーフバルブの外周と所定距離を隔てて該リリーフバルブを囲繞するリブをオイルパン及び／又はケースと一体に突設し、該リブの下部でかつオイルストレーナの設置位置と略反対方向に切欠部を形成して、上記リリーフバルブから流出するオイルを切欠部よりオイルパン内に戻すようにした潤滑装置が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】実開昭５８−８２４１４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で提案されているエンジンの潤滑装置では、オイルパンの内部に戻される潤滑油が、リリーフバルブを囲繞したリブの下部に設けられた切欠部によりオイルストレーナの略反対方向に向けて案内されるので、潤滑油がオイルストレーナに到達するまでに気泡が除去されるとされている。しかしながら、特許文献１に記載されたエンジンの潤滑装置では、潤滑油をオイルストレーナの略反対方向に向けて案内することでオイルパン内での流れ時間を延長させてその潤滑油から気泡を除去するようにしているだけなので、気泡を効率良く除去できないという問題を有している。
【０００５】
そこで、本発明はかかる点に鑑みて創案されたものであり、その目的は、潤滑油内の気泡の除去効率を向上させることのできるエンジンの潤滑装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するためのエンジンの潤滑装置の請求項１に記載の発明は、潤滑油を吸引し、エンジンの作動部に供給するオイルポンプと、該オイルポンプによって吐出される潤滑油の圧力が所定値を超えるとき、前記潤滑油の一部をリリーフさせるリリーフ手段と、該リリーフ手段によってリリーフされた潤滑油の有する運動エネルギーによる遠心分離作用によって気液分離が行われる遠心式気液分離装置とを備えることを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明は、前記遠心式気液分離装置の潤滑油出口は、前記オイルパンにおける前記吸込通路の吸入口の近傍に開口されていることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３に記載の発明は、前記遠心式気液分離装置の潤滑油出口は、前記オイルポンプの吸込通路に直接合流されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
潤滑装置における請求項１に記載の発明によれば、遠心式気液分離装置が、リリーフ手段によってリリーフされた潤滑油の有する運動エネルギーによって気液分離を行うので、潤滑油の気液分離を行うに際し、リリーフされた潤滑油の有する運動エネルギーを用いて気液分離を行うことができる。従って、リリーフされた潤滑油の有する運動エネルギーを有効に利用することができる。これにより、潤滑油の気液分離を行うことのために新たにエネルギーを消費しなくても良い。また、遠心式気液分離装置の遠心分離作用によって、潤滑油内に含まれる気泡が効率良く除去される。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明によれば、遠心式気液分離装置の潤滑油出口がオイルパンにおける吸込通路の吸入口の近傍に開口されているので、気液分離装置によって気液分離が行われて気泡の除去された潤滑油がそのまま吸込通路に流入する際には、潤滑油は、気泡を取り込まずに吸入口に吸引される。気泡を除去された潤滑油が、気泡を取り込まずに吸入口から吸引されるので、吸込通路には、気泡の少ない潤滑油が多く流通することになる。そして、その潤滑油が作動部に供給されることになるので、作動部でより良好な潤滑状態が維持される。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明によれば、遠心式気液分離装置の潤滑油出口がオイルポンプの吸込通路に直接合流されているので、気液分離装置によって気液分離が行われた潤滑油は吸込通路に直接流入することになる。従って、気液分離が行われて気泡が除去された潤滑油が、そのまま気泡を取り込まずにオイルポンプによって吸引されて作動部に供給されることになる。これにより、作動部でより良好な潤滑状態が維持される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の第一の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図１は、本発明に係る潤滑装置が用いられているエンジン本体を模式的に示す断面図である。本実施形態におけるエンジン本体１は、オイルパン２を有しており、オイルパン２内部には、潤滑油が貯留されている。また、エンジン本体１には、オイルパン２に貯留された潤滑油を作動部に供給するための潤滑装置３が取り付けられている。潤滑装置３は、潤滑油の通路４、オイルポンプ５、リリーフバルブ（リリーフ手段）６、気液分離器（遠心式気液分離装置）７及びストレーナ８を有している。
【００１４】
通路４は、吸込通路９、吐出通路１０及びリリーフ通路１１を有している。そして、吸込通路９の一端がオイルパン２内に貯留された潤滑油に浸されるように、吸込通路９が配置されている。吸込通路９の他端は、オイルポンプ５に接続されている。また、オイルポンプ５から吐出通路１０が延びている。そして、図２に示されるように、吐出通路１０にはリリーフバルブ６が配置されており、リリーフバルブ６を介してリリーフ通路１１が接続されている。リリーフ通路１１は、リリーフバルブ６が開放されると、吐出通路１０を通る潤滑油の一部がリリーフ通路１１にリリーフされるように吐出通路１０に接続されている。そして、リリーフバルブ６によってリリーフされた潤滑油がリリーフ通路１１の内部を通り、その潤滑油がオイルパン２に戻される。一端がオイルポンプ５に接続された吐出通路１０は、他端がオイルフィルター１２に接続されている。そして、吐出通路１０内を通り、オイルフィルター１２を通った潤滑油は、そこからエンジン本体１における作動部に供給される。
【００１５】
ストレーナ８は、オイルパン２内に貯留された潤滑油に浸された吸込通路９の一端に配置されている。ストレーナ８はオイルパン２に貯留された潤滑油を潤滑装置３に吸入するための吸入口２４を有しており、本実施形態の潤滑装置３に流入する潤滑油は、この吸入口２４を通って通路４の内部を流通する。また、ストレーナ８は、潤滑油を吸入した際に、潤滑油に含まれる不純物を除去する。
【００１６】
オイルポンプ５は、オイルパン２に貯留された潤滑油を吸引し、吸込通路９、吐出通路１０及びオイルフィルター１２を介してエンジン本体１の作動部へ供給する。オイルポンプ５の平面図を図２に示す。オイルポンプ５は、ケーシング１３によってエンジン本体１に取り付けられているアウターロータ１４及びインナーロータ１５を有している。ケーシング１３には円形の陥凹部１６が形成されており、エンジン本体１にボルト１７によって固定されている。陥凹部１６の内側にはアウターロータ１４が配置され、その内側にアウターロータ１４に対して偏心してインナーロータ１５が配置されている。インナーロータ１５はその外周に外歯を有しており、アウターロータ１４はその内周に内歯を有している。ケーシング１３の陥凹部１６には、アウターロータ１４の外周が陥凹部１６の内周に摺接するように収納されており、アウターロータ１４の内側には、インナーロータ１５の外歯がアウターロータ１４の内歯に噛み合うようにインナーロータ１５が配置されている。また、インナーロータ１５は、不図示のクランクシャフトに接続されている。なお、本実施形態では、オイルポンプ５として、アウターロータ１４とこれに対して偏心して噛み合うインナーロータ１５とを有するトロコイドポンプを用いたが、オイルポンプはこれに限定されず、ギアポンプ等、他のタイプのオイルポンプを用いても良い。
【００１７】
本実施形態では、リリーフ通路１１におけるリリーフバルブ６の下流に、遠心式気液分離装置の気液分離器７が配置されている。気液分離器７を拡大した斜視図を図３に示す。本実施形態における気液分離器７は、円筒状に形成された本体１８と、本体１８の上端部に配置された蓋２２と、蓋２２の中心部に蓋２２を貫通して配置された気体排出管２３とを有して形成されている。気体排出管２３は、自身を介して気液分離器７の内部と外部とを連通させるように配置されている。気液分離器７は、本体１８の上部に形成された入口２０でリリーフ通路１１に連通している。また、本体１８の下部に形成された出口２１から、再びリリーフ通路１１に連通している。本実施形態では、気体排出管２３における気液分離器７の外側に突出した側の端部がエンジンブロック内におけるオイルパン２の上方に配置されるように、気液分離器７が配置されている。気液分離器７における潤滑油の入口２０は、本体１８を鉛直方向に見た際の円における中心線に対してずれた位置に形成されている。また、本実施形態では、リリーフ通路１１の終端部２５、すなわち気液分離器７の潤滑油出口は、吸込通路９のストレーナ８における潤滑油の吸入口２４の近傍に開口されている。ここで、吸入口２４の近傍とは、オイルパン２内部に排出された潤滑油がそのまま吸入口２４に流入する際に、潤滑油が気泡を取り込まずに吸込通路９のストレーナ８における吸入口２４に流入するように、吸入口２４に近接した位置のことである。
【００１８】
次に、本実施形態のエンジン本体１が運転された際について説明する。エンジン本体１が運転されると、不図示のクランクシャフトが回転する。クランクシャフトにはオイルポンプ５のインナーロータ１５が接続されているので、図２に示されるように、クランクシャフトの回転に応じてインナーロータ１５も回転する。インナーロータ１５が回転すると、インナーロータ１５はその外歯がアウターロータ１４の内歯に噛み合うように偏心配置されているので、アウターロータ１４も回転する。インナーロータ１５がアウターロータ１４に対して偏心して噛み合った状態で両者が回転することによって、インナーロータ１５とアウターロータ１４との間の空間２６でポンプ作用を発生させる。
【００１９】
本実施形態においては、インナーロータ１５及びアウターロータ１４は図２に示す矢印Ａの方向へ回転するので、空間２６ａで容積が拡大され、空間２６ｂで容積が縮小される。そして、オイルポンプ５における空間２６ａに連通するように吸込通路９が接続され、空間２６ｂに連通するように吐出通路１０が接続されている。容積の拡大が行われる空間２６ａでは、その内部の圧力が吸込通路９の内部よりも圧力が低くなることによって潤滑油が吸引され、吸込通路９を通ってオイルポンプ５の内部に取り込まれる。吸込通路９に潤滑油が取り込まれる際には、オイルパン２からストレーナ８の吸入口２４を通って潤滑油が取り込まれる。ストレーナ８によって不純物が除去された潤滑油は、吸込通路９を通ってオイルポンプ５に入ることになる。オイルポンプ５の空間２６ａから空間２６の内部に取り込まれた潤滑油は、インナーロータ１５及びアウターロータ１４の回転と共に空間２６ｂに送り込まれ、吐出通路１０を通ってオイルフィルター１２及び作動部に供給される。
【００２０】
オイルポンプ５が駆動されると、潤滑装置３の内部に潤滑油が取り込まれる。このとき、エンジン本体１における不図示のクランクシャフトの回転数が低く、オイルポンプ５によって送り出される潤滑油の圧力が所定の圧力に達していなければ、リリーフバルブ６は開かれずに潤滑油は全て吐出通路１０を通ってオイルフィルター１２に供給される。オイルフィルター１２を通る潤滑油は、濾過されて、エンジン本体１における作動部に供給される。
【００２１】
エンジン本体１における不図示のクランクシャフトの回転数が高くなると、回転数に比例してオイルポンプ５から吐出通路１０に供給される潤滑油の圧力も高くなる。吐出通路１０を流れる潤滑油の圧力を縦軸に取り、エンジン本体１における回転数を横軸に取ったグラフを図４に示す。図４に示す実線は、高圧となるとリリーフバルブ６が開放されて圧力の上昇が抑えられ、吐出通路１０を流れる潤滑油の実際の圧力を示しており、破線は、仮にオイルポンプ５によって送られる潤滑油が吐出通路１０内で高圧となってもリリーフバルブ６が開放されずにオイルポンプ５によって潤滑油に加えられるエネルギーの全てが吐出通路１０を通る潤滑油に加えられた場合の吐出通路１０を流れる潤滑油の圧力を示している。実際の圧力を示す実線が折れ曲がっている部分の圧力は、リリーフバルブ６が開放される際の圧力であるリリーフ圧である。図４に示されるように、回転数の低い領域では吐出通路１０を流れる潤滑油の圧力は線形に推移する。
【００２２】
そして、エンジン本体１における不図示のクランクシャフトの回転数が高まるにつれて吐出通路１０における潤滑油の圧力も高まり、吐出通路１０を通る潤滑油の圧力が図４に示されるリリーフ圧を超えると、図１及び図２に示されるリリーフバルブ６が開放される。このときのリリーフ圧は、オイルフィルター１２が破損せずに機能するための最大限の油圧に応じて決定され、本実施形態では、リリーフ圧は、５００〜６００[ｋＰａ]に設定されている。リリーフ圧に到達する際のエンジン本体１におけるクランクシャフトの回転数は、そのときの潤滑油の温度によって大きく異なる。リリーフバルブ６が開放されると、潤滑油の一部が吐出通路１０からリリーフ通路１１を通って流れることで吐出通路１０の潤滑油の圧力がリリーフされる。そして、リリーフ通路１１を通る潤滑油は、オイルパン２に戻されることになる。従って、吐出通路１０を流れる潤滑油の一部をリリーフ通路１１へ供給することで吐出通路１０における圧力を逃がすことになるので、吐出通路１０における潤滑油の圧力の上昇を抑え、吐出通路１０の圧力が調節されることになる。これにより、吐出通路１０を流れる潤滑油の圧力が過度に上昇することを防いでいる。仮に、吐出通路１０を流通する潤滑油の圧力が高いまま潤滑油がオイルフィルター１２に到達してしまうと、過度に高圧となった潤滑油によりオイルフィルター１２が破損してしまう虞が生じる。
【００２３】
リリーフバルブ６が開放されることでリリーフ通路１１に流入した潤滑油は、気液分離器７に流入する。気液分離器７に流入する潤滑油は流速を有しており、潤滑油が気液分離器７に流入する際には、潤滑油がそのときの潤滑油の流速に基づく運動エネルギーを有している。そして、このときの潤滑油の有する運動エネルギーは、図４における斜線部分の、リリーフバルブ６が開放された場合とリリーフバルブ６が開放されない場合との吐出通路１０における圧力の差に基づく。
【００２４】
そして、気液分離器７における入口２０は、本体１８を鉛直方向に見た際の円における中心線に対してずれた位置に形成されているので、入口２０から気液分離器７に流入してくる潤滑油は、本体１８の内面で潤滑油が有している運動エネルギーによって旋回しながら本体１８の下部へ流れる。潤滑油が本体１８の内面で旋回しながら流下するので、遠心分離作用によって潤滑油における液体成分が本体１８の内部における外側に位置し、潤滑油の中に含まれた気体成分が本体１８の内部における内側に位置する。そして、本体１８内部における外側に位置した液体成分が出口２１から排出され、本体１８内部における内側に位置した気体成分のみが気液分離器７に配置された気体排出管２３を介して気液分離器７の外部に排出される。このように、気液分離器７は、リリーフバルブ６によってリリーフされた潤滑油を旋回させ、それによって得られる遠心分離作用によって、リリーフされた潤滑油の気液分離が行われる遠心式の気液分離装置である。本実施形態では、気体排出管２３における蓋２２の上方に突出した側の端部がエンジンブロック内部におけるオイルパン２の上方に配置されるように気液分離器７が設置されているので、気液分離器７によって気液分離された後の潤滑油の気体成分は、ブローバイガスの一部として処理される。このとき、気液分離が行われて排出された潤滑油の気体成分は、吸気系に送られても良い。このようにして、潤滑油が気液分離器７によって気体と液体とに分離される。
【００２５】
本実施形態の潤滑装置３は、遠心分離式の気液分離器７によって潤滑油に含まれる気泡を除去するので、潤滑油から気泡を効率良く除去できる。従って、気液分離器７によって効率良く気泡が除去された潤滑油が作動部に供給されるので、作動部で潤滑油の油膜切れによる被潤滑部での磨耗や作動部での作動不良等の不具合の発生が抑えられる。
【００２６】
また、本実施形態では、気液分離器７が潤滑油の運動エネルギーを利用した遠心分離作用によって潤滑油を液体と気体とに分離させるので、潤滑油の気液分離を行うのに新たにエネルギーを消費しなくても良い。本実施形態では、これまで有効に用いられていなかった図４のグラフの斜線部分における圧力差に基づく潤滑油に加えられる運動エネルギーが、気液分離を行うのに有効に利用されることになる。
【００２７】
なお、本実施形態の潤滑装置３では、リリーフ通路１１に常に潤滑油が供給されているわけではなく、エンジン本体１における不図示のクランクシャフトの回転数が大きくなって吐出通路１０における圧力がリリーフ圧を超えないとリリーフバルブ６が開放されてリリーフ通路１１に潤滑油が供給されない。従って、オイルポンプ吐出圧がリリーフ圧を超えない低回転領域では、リリーフ通路１１には潤滑油が供給されず、潤滑油は気液分離器７を通らない。故に、低回転領域ではオイルパン２内に貯留されている潤滑油に比較的多くの気泡が含まれている可能性がある。しかしながら、低回転領域ではエンジン本体１における作動部での負荷が小さく、作動部に気泡が含まれた潤滑油が供給されてもあまり問題にはならない。また、実際には、低回転領域では作動部での作動を終えた後のオイルパン２に戻される潤滑油は貯留されている潤滑油をあまり攪拌せず、潤滑油内に気泡が入り込む量が少ない。従って、低回転領域では、潤滑油は気液分離器７を通らなくても良い。
【００２８】
そして、エンジン本体１における不図示のクランクシャフトの回転数が大きくなると、リリーフバルブ６が開放されて気液分離器７に潤滑油が供給されるようになるので、潤滑油から気泡が除去されるようになる。潤滑油に気泡が存在することで問題となる場合がある高回転領域では、気液分離器７を通ることで気泡が除去された潤滑油が作動部に供給されることになる。このように、気液分離を行うことが必要とされているときには、気液分離器７が作動することになっている。
【００２９】
潤滑油が気液分離器７での気液分離を終えると、気液分離器７で気泡が除去された潤滑油の液体成分が気液分離器７の出口２１から排出され、リリーフ通路１１の一部を介してリリーフ通路１１の終端部２５でリリーフ通路１１から排出される。このように、リリーフ通路１１を通る潤滑油がオイルパン２の内部に戻されることになる。こうして、リリーフバルブ６によってリリーフされた潤滑油が、気液分離器７によって気泡を除去されてオイルパン２内に戻される。
【００３０】
そして、潤滑油がオイルパン２に排出される位置であるリリーフ通路１１の終端部２５は、吸込通路９のストレーナ８における吸入口２４に対して、排出された潤滑油が気泡を取り込まずに吸込通路９のストレーナ８における吸入口２４に吸引されるように、十分に近傍に配置されている。従って、リリーフ通路１１の終端部２５からオイルパン２に排出された潤滑油は、吸込通路９に流入する際には、オイルパン２で気泡を取り込まずに吸込通路９のストレーナ８における潤滑油の吸入口２４から吸引されて吸込通路９に再び流入することになる。
【００３１】
次に、本発明の第二実施形態を図５を参照しつつ説明する。図５に、第二実施形態に係る潤滑装置３'が用いられているエンジン本体１'を模式的に示す。なお、前記第一実施形態と同様の構成については図中同一符号を付し、詳細な説明を省略する。第一実施形態では、リリーフ通路１１の終端部２５をオイルパン２内における吸込通路９の吸入口２４の近傍に配置したが、第二実施形態では、リリーフ通路１１'の終端部２５'、すなわち気液分離器７の潤滑油出口は、吸込通路９に直接合流されて接続されることとした。リリーフ通路１１'が吸込通路９に直接合流されて接続されることで、気液分離器７によって気液分離が行われた潤滑油は、潤滑油が貯留されているオイルパン２に戻らず、吸込通路９に直接流入することになる。
【００３２】
本実施形態のように、リリーフ通路１１'の終端部２５'を吸込通路９に直接合流されて接続することで、遠心分離式の気液分離器７による気液分離が行われた後の気泡が除去された潤滑油が、そのまま吸込通路９に吸入されることになる。従って、リリーフバルブ６によってリリーフされて、リリーフ通路１１'を通った潤滑油が、気液分離器７を通って気泡を除去された後に、オイルパン２内部に戻されずに吸込通路９に直接戻されることになる。従って、潤滑油が、オイルパン２内に貯留されている潤滑油内に入らずに吸込通路９内に再び供給されるので、オイルパン２内に貯留されている潤滑油を攪拌することなく、吸込通路９内に潤滑油を供給することができる。これにより、気泡除去後の潤滑油に気泡が入り込むことがさらに抑えられる。故に、潤滑装置３'内を流れる潤滑油中に含まれる気泡の量が少なく抑えられ、より効率良く気泡を除去することが可能な潤滑装置３'とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第一実施形態に係る潤滑装置が取り付けられたエンジン本体を模式的に示した断面図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係る潤滑装置のオイルポンプを拡大した平面図である。
【図３】本発明の第一実施形態に係る潤滑装置の気液分離器を拡大した斜視図である。
【図４】エンジンの回転数を横軸に取り、オイルポンプの吐出圧を縦軸に取ったグラフである。
【図５】本発明の第二実施形態に係る潤滑装置が取り付けられたエンジン本体を模式的に示した断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  エンジン本体
２  オイルパン
３  潤滑装置
５  オイルポンプ
６  リリーフバルブ
７  気液分離器
９  吸込通路
１０  吐出通路
１１  リリーフ通路
【図１】
2009019607.tif 000003
【図２】
2009019607.tif 000004
【図３】
2009019607.tif 000005
【図４】
2009019607.tif 000006
【図５】
2009019607.tif 000007