JP4400413B2 - 内燃機関の潤滑装置 - Google Patents

Description

本発明は、ドライサンプ方式による内燃機関の潤滑装置に関する。

エンジンに供給されたオイルをエンジン本体と別体に設けられたオイルタンクに回収し、このオイルタンクに回収されたオイルを再度エンジンに供給する、いわゆるドライサンプ方式の潤滑装置が知られている（特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２、３が存在する。
特開平９−９６２０８号公報 特許第２６８８９２６号公報 特開平２−６１３０９号公報

従来の装置では、エンジンからオイルタンクにオイルを導く通路やオイルタンクにオイルを排出する排出装置、又はオイルタンクに異常がある場合に対する対策がなされていない。そのため、これらの機器に異常がある場合、例えばオイルタンクにオイルが戻されず、エンジンへのオイルの供給が止まる可能性がある。

そこで、本発明は、内燃機関からオイルタンクにオイルを導く通路や排出装置、又はオイルタンクに異常がある場合でも内燃機関にオイルを供給することが可能な内燃機関の潤滑装置を提供することを目的とする。

本発明の内燃機関の潤滑装置は、内燃機関のクランク室が形成される機関本体と別体に設けられたオイルタンクと、前記クランク室の底部に設けられ、前記機関本体の潤滑部に供給されたオイルを回収するオイル回収部と、前記オイル回収部と前記オイルタンクとを接続する第一連通通路と、前記オイル回収部から前記オイルタンクに前記第一連通通路を介してオイルを排出する排出ポンプと、前記オイルタンクと前記潤滑部とを接続する第二連通通路と、前記オイルタンクから前記潤滑部に前記第二連通通路を介してオイルを供給する供給ポンプと、前記オイル回収部及び前記第一連通通路のうちの少なくともいずれか一方と前記供給ポンプよりも上流側の前記第二連通通路とを接続する第三連通通路と、を備えていることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。

本発明の内燃機関の潤滑装置によれば、オイル回収部に回収されたオイルを第三連通通路を介し、オイルタンクを迂回して第二連通通路に導くことができる。そのため、オイルタンクに異常がある場合でも潤滑部にオイルを供給することができる。

本発明の内燃機関の潤滑装置において、前記オイル回収部は、前記第三連通通路を介して前記第二連通通路に供給するためのオイルを貯留するオイル貯留部を備え、前記第三連通通路は、前記オイル貯留部と前記供給ポンプよりも上流側の前記第二連通通路とを接続してもよい（請求項２）。この場合、オイル貯留部に貯留されているオイルが第二連通通路に導かれるので、オイル回収部からオイルを導く場合と比較して多くのオイルを第二連通通路に供給することができる。また、第三連通通路によってオイル貯留部と第二連通通路とを接続したので、第一連通通路や排出ポンプに異常がある場合でも潤滑部にオイルを供給することができる。

本発明の内燃機関の潤滑装置において、前記第三連通通路は、前記排出ポンプよりも上流側の前記第一連通通路と前記供給ポンプよりも上流側の前記第二連通通路とを接続してもよい（請求項３）。この場合、第三連通通路によってオイル回収部から第二連通通路に排出ポンプを迂回してオイルを導くことができるので、排出ポンプに異常がある場合でも潤滑部にオイルを供給することができる。

本発明の内燃機関の潤滑装置は、前記オイルタンク又は前記第一連通通路の異常を検出する異常検出手段と、前記第三連通通路から前記第二連通通路へのオイルの流入及びその停止を切り替える切替手段と、前記切替手段の動作を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記異常検出手段により前記オイルタンク又は前記第一連通通路に異常が検出された場合、前記第三連通通路から前記第二連通通路にオイルが流入するように前記切替手段の動作を制御してもよい（請求項４）。このように切替手段を設けることで、オイルタンクや第一連通通路に異常がない場合は、第三連通通路から第二連通通路へのオイルの流入を停止させ、オイル回収部に回収されたオイルをオイルタンクに全量戻すことができる。オイルタンク又は第一連通通路の異常が検出された場合は、第三連通通路から第二連通通路にオイルが流入するように切替手段が切り替えられるので、第三連通通路を介してオイルを第二連通通路に導くことができる。

また、排出ポンプよりも上流側の第一連通通路と第二連通通路とを第三連通通路で接続することで、排出ポンプを迂回させてオイルを第二連通通路に導くことができる。そのため、本発明の内燃機関の潤滑装置は、前記オイルタンク、前記第一連通通路、又は前記排出ポンプの異常を検出する異常検出手段と、前記第三連通通路から前記第二連通通路へのオイルの流入及びその停止を切り替える切替手段と、前記切替手段の動作を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記異常検出手段により前記オイルタンク、前記第一連通通路、又は前記排出ポンプに異常が検出された場合、前記第三連通通路から前記第二連通通路にオイルが流入するように前記切替手段の動作を制御してもよい（請求項５）。

以上に説明したように、本発明によれば、内燃機関からオイルタンクに回収されたオイルを導くための第二連通通路や排出ポンプ、オイルタンクに異常がある場合でも第三連通通路を介して機関本体の潤滑部にオイルを供給することができる。そのため、潤滑部の焼付きを防止し、内燃機関の運転を継続させることができる。

図１は、本発明の潤滑装置が組み込まれた内燃機関１の第一の実施形態を示している。内燃機関１は車両に走行用動力源として搭載されるもので、クランク室２が形成される機関本体３と、潤滑装置４とを備えている。機関本体３の底部にはオイルパン５が設けられ、このオイルパン５によってクランク室２の底部が形成される。潤滑装置４は、ドランサンプ方式の潤滑装置として構成され、機関本体３と別体に設けられたオイルタンク６と、クランク室２の底部に設けられたオイル回収部７とオイルタンク６とを接続する第一連通通路としての排出通路８と、排出ポンプとしてのスカベンジポンプ９と、オイルタンク６と機関本体３の複数の潤滑部（不図示）とを接続する第二連通通路としての供給通路１０と、供給ポンプとしてのフィードポンプ１１と、を備えている。オイルタンク６には、オイルタンク６に貯留されているオイル量に応じた信号を出力する油量センサ１２が設けられている。スカベンジポンプ９及びフィードポンプ１１の駆動軸は、動力伝達機構によって例えば内燃機関１の出力軸と接続されている。そのため、スカベンジポンプ９及びフィードポンプ１１は、内燃機関１によって駆動される。

次に、潤滑装置４におけるオイルの流れを説明する。オイルタンク６内のオイルは、フィードポンプ１１により供給通路１０を介して機関本体３の潤滑部に供給される。潤滑部に供給されたオイルは、潤滑部を潤滑した後、オイル回収部７に回収される。オイル回収部７に回収されたオイルは、スカベンジポンプ９により排出通路８を介してオイルタンク６に排出される。このようにオイルは、オイルタンク６と機関本体３とを循環する。

潤滑装置４は、排出通路８とフィードポンプ１１よりも上流側の供給通路１０とを接続する第三連通通路としてのバイパス通路１３と、バイパス通路１３に設けられ、排出通路８と供給通路１０との接続及び遮断を切り替える切替手段としての切替バルブ１４とを備えている。

切替バルブ１４の動作は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１５によって制御される。ＥＣＵ１５は、内燃機関１の運転状態を制御する周知のコンピュータユニットである。ＥＣＵ１５には、例えば機関本体３の潤滑部に供給されるオイルの圧力に応じた信号を出力する油圧センサ１６や内燃機関１の出力軸の回転数に応じた信号を出力する回転数センサ１７の出力信号などが入力されている。ＥＣＵ１５はこれらの信号を参照して内燃機関１の運転状態を制御している。図２は、ＥＣＵ１５が切替バルブ１４の動作を制御するために実行する制御ルーチンを示している。図２の制御ルーチンは、内燃機関１の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。

図２の制御ルーチンにおいてＥＣＵ１５は、まずステップＳ１１で潤滑装置４のオイルタンク６又は排出通路８に異常があるか否か判断する。オイルタンク６又は排出通路８に異常があるか否かは、例えば油量センサ１２の出力信号に基づいて判断される。例えば、排出通路８に詰まりなどの異常が発生している場合、オイルタンク６に戻されるオイル量が減少する又はオイルが戻されないため、オイルタンク６のオイル量が減少する。オイルタンク６に異常がある場合も、オイルタンク６内のオイル量が減少するおそれがある。このようにオイルタンク６又は排出通路８に異常がある場合は、オイルタンク６のオイル量が減少する。そこで、ＥＣＵ１５は、例えばオイルタンク６内のオイル量が予め設定された許容下限値以下になった場合にオイルタンク６又は排出通路８に異常があると判断する。また、油圧センサ１６の出力信号に基づいてオイルタンク６又は排出通路８の異常の有無を判断してもよい。例えば、オイルタンク６内のオイル量が減少すると機関本体３の潤滑部に供給されるオイル量が減少するため、オイルの圧力が低下する。そのため、ＥＣＵ１５は油圧センサ１６の出力信号が予め設定された許容下限値以下になった場合にオイルタンク６又は排出通路８に異常があると判断してもよい。このようにしてオイルタンク６又は排出通路８の異常を検出することで、油量センサ１２、油圧センサ１６は本発明の異常検出手段として機能する。

オイルタンク６又は排出通路８に異常があると判断した場合はステップＳ１２に進み、ＥＣＵ１５は切替バルブ１４を排出通路８と供給通路１０とを接続する状態（開状態）に切り替える。その後、今回の制御ルーチンを終了する。一方、オイルタンク６又は排出通路８に異常がないと判断した場合はステップＳ１３に進み、ＥＣＵ１５は切替バルブ１４を排出通路８と供給通路１０とを遮断する状態（閉状態）に切り替える。その後、今回の制御ルーチンを終了する。

図２の制御ルーチンを実行することで、オイルタンク６又は排出通路８に異常がある場合は、排出通路８から供給通路１０にバイパス通路１３を介してオイルを導くことができる。即ち、オイルタンク６を迂回させてオイル回収部７のオイルをフィードポンプ１１に導くことができる。そのため、オイルタンク６や排出通路８に異常がある場合でも、機関本体３の潤滑部にオイルを供給することができる。油量センサ１２の出力信号に基づいてオイルタンク６や排出通路８の異常を検出することで、確実にオイルの減少を検出することができるので、異常検出の信頼性を向上させることができる。ＥＣＵ１５は、このように切替バルブ１４の動作を制御することで本発明の制御手段として機能する。

ＥＣＵ１５は、内燃機関１が停止しているときにオイルタンク６のオイル量が許容下限値以下になった場合、内燃機関１の始動時（例えばイグニッションスイッチがオンの状態に切り替えられたときなど）に切替バルブ１４を開状態にしてもよい。このように、切替バルブ１４の動作を制御することで、オイルタンク６又は排出通路８に異常があっても内燃機関１の始動時から潤滑部にオイルを供給することができる。また、ＥＣＵ１５は、切替バルブ１４を介して機関本体３の潤滑部にオイルを供給している場合、内燃機関１が搭載されている車両が退避走行可能な程度に内燃機関１の動作を制限（例えば内燃機関１に供給する燃料量を制限するなど）してもよい。このように動作を制限することで、オイルの使用量を減少させることができる。

図３は、本発明の第一の実施形態の変形例を示している。なお、図３において図１と共通する部分には同一符号を付してある。図３に示したように、この変形例では排出通路８に油量センサ２０が設けられている点が図１と異なる。なお、油量センサ２０としては、例えば熱線式のセンサなどが使用される。油量センサ２０からは排出通路８のオイル量に応じた信号が出力され、この出力信号はＥＣＵ１５に入力される。図３の変形例においてもＥＣＵ１５は図２の制御ルーチンを実行することによって切替バルブ１４の動作を制御する。この変形例においてＥＣＵ１５は、油量センサ２０の出力信号に基づいて切替バルブ１４の動作を制御する。即ちＥＣＵ１５は、図２のステップＳ１１におけるオイルタンク６又は排出通路８の異常の有無を油量センサ２０の出力信号に基づいて判断する。排出通路８に詰まりなどの異常がある場合は、排出通路８を流通するオイル量が減少する。そこで、ＥＣＵ１５は、例えば排出通路８のオイル量が減少して油量センサ２０の出力信号が予め設定した許容下限値以下になった場合、オイルタンク６や排出通路８に異常があると判断する。そのため、図３の変形例では油量センサ２０が本発明の異常検出手段として機能する。

図３の変形例では、ＥＣＵ１５が排出通路８のオイル量に基づいて異常の有無を判断するので、図１のオイルタンク６のオイル量に基づく判断と比較して、迅速に異常を検出することができる。そのため、速やかに異常に対応することができる。なお、排出通路８に設けられるセンサは油量センサ２０に限定されない。油圧センサを排出通路８に設け、この油圧センサの出力信号に基づいてオイルタンク６や排出通路８の異常の有無を判断してもよい。

図４は、本発明の第二の実施形態を示している。なお、図４において図１と共通する部分には同一符号を付してある。この実施形態では、機関本体３の底部にサブオイルパン３０が設けられ、バイパス通路１３がサブオイルパン３０と供給通路１０とを接続している点が第一の実施形態と異なる。この実施形態では、オイルパン５とサブオイルパン３０とによってクランク室２の底部にオイル回収部７が設けられ、さらにサブオイルパン３０によってバイパス通路１３を介して供給通路１０に供給するためのオイルを貯留するオイル貯留部３１が設けられる。オイル貯留部３１は、フィードポンプ１１からリリーフされたオイルや機関本体３の不図示のシリンダヘッドから戻されるオイルを回収することが可能な位置に配置される。また、オイル貯留部３１は、内燃機関１のクランク軸に取り付けられるカウンターウェイト（不図示）によって内部に貯留されているオイルが攪拌されないような位置に配置される。サブオイルパン３０は、オイル貯留部３１の深さがオイルパン５によって形成されるオイル回収部７ａの深さよりも深くなるような形状を有している。なお、図４の切替バルブ１４の動作は、ＥＣＵ１５が図２の制御ルーチンを実行することによって制御される。

第二の実施形態によれば、オイル貯留部３１からバイパス通路１３を介して供給通路１０にオイルを導くことができる。即ち、スカベンジポンプ９、排出通路８、及びオイルタンク６を迂回させて回収したオイルを供給通路１０に導くことができる。そのため、スカベンジポンプ９内のオイル流路の詰まりや故障によるポンプ９の停止などスカベンジポンプ９に異常が生じた場合でも機関本体３の潤滑部にオイルを供給することができる。この実施形態では、オイル回収部７ａよりも深いオイル貯留部３１に貯留されているオイルが供給通路１０に導かれるので、より多くのオイルを供給通路１０に導くことができる。オイル貯留部３１は、貯留されているオイルが攪拌されないような位置に配置されるため、オイル貯留部３１に貯留されているオイルへのエアの混入を抑制することができる。そのため、エアの混入の少ないオイルを供給通路１０に導くことができる。

図５は、第二の実施形態の変形例を示している。図５（ａ）は、第二の実施形態の変形例の概略図を示し、図５（ｂ）は図５（ａ）の一部を拡大して示している。なお、図５において図４と共通する部分には同一符号を付してある。図５の変形例では、バイパス通路１３がオイル貯留部３１とフィードポンプ１１の吸込み口１１ａとを接続し、この吸込み口１１ａにはフィードポンプ１１の接続先をオイル貯留部３１又はオイルタンク６に切り替えることが可能な三方弁４０が設けられている点が図４と異なる。三方弁４０の動作は、ＥＣＵ１５により油圧センサ１６の出力信号に基づいて制御される。ＥＣＵ１５は、油圧センサ１６の出力信号に基づいてオイルタンク６、排出通路８、及びスカベンジポンプ９の異常の有無を判断し、異常がないと判断した場合はオイルタンク６とフィードポンプ１１とが接続されるように、即ち図５（ｂ）の矢印Ａ方向にオイルが流れるように三方弁４０の状態を切り替える。一方、異常があると判断した場合はオイル貯留部３１とフィードポンプ１１とが接続されるように、即ち図５（ｂ）の矢印Ｂ方向にオイルが流れるように三方弁４０の状態を切り替える。そのため、この変形例では三方弁４０が本発明の切替手段として機能する。

図５の変形例では、バイパス通路１３がオイル貯留部３１とフィードポンプ１１の吸込み口１１ａとを直接接続しているため、オイル貯留部３１とフィードポンプ１１との間の配管の距離を短くすることができる。そのため、オイルの流れが図５（ｂ）の矢印Ｂ方向に切り替えられた際に迅速にオイル貯留部３１からフィードポンプ１１にオイルを供給することができる。

図６は、本発明の第三の実施形態の要部を示している。なお、図６において図１と共通する部分には同一符号を付してある。この実施形態では、バイパス通路１３がスカベンジポンプ９よりも上流側の排出通路８とフィードポンプ１１よりも上流側の供給通路１０とを接続し、排出通路８とバイパス通路１３との接続部及び供給通路１０とバイパス通路１３との接続部にそれぞれ切替バルブ５０が設けられている点が他の実施形態と異なる。なお、切替バルブ５０、５０の動作は、ＥＣＵ１５により油量センサ１２の出力信号に基づいて制御される。

この実施形態においてＥＣＵ１５は、油量センサ１２の出力信号に基づいてオイルタンク６、排出通路８、及びスカベンジポンプ９の異常の有無を判断し、異常がないと判断した場合は、オイル回収部７からストレーナ５１及び排出通路８を介してオイルタンク６にオイルが排出されるように、即ち図６の矢印Ｃ、Ｄ方向にオイルが流れるように切替バルブ５０、５０の状態を切り替える。一方、異常があると判断した場合、ＥＣＵ１５は、オイル回収部７からストレーナ５１及びバイパス通路１３を介してフィードポンプ１１にオイルが導かれるように、即ち図６の矢印Ｅ、Ｆ方向にオイルが流れるように切替バルブ５０、５０の状態を切り替える。そのため、この実施形態では切替バルブ５０、５０が本発明の切替手段として機能する。

この実施形態によれば、オイルタンク６、排出通路８、及びスカベンジポンプ９に異常がある場合、切替バルブ５０、５０の状態が切り替えられ、オイル回収部７からフィードポンプ１１にストレーナ５１及びバイパス通路１３を介してオイルを導くことができる。そのため、スカベンジポンプ９に異常がある場合でも潤滑部にオイルを供給することができる。また、この実施形態では、排出通路８とバイパス通路１３とにストレーナ５１を共用させることができる。そのため、バイパス通路１３を介してオイルを導く場合も、フィードポンプ１１にはストレーナ５１で濾過されたオイルを導くことができる。この実施形態では、切替バルブ５０、５０の状態を切り替え、図６の矢印Ｅ、Ｆ方向にオイルを導くことで、いわゆるウエットサンプ方式のようにオイルを潤滑部に供給することができる。

本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、種々の形態にて実施してよい。例えば、スカベンジポンプ、フィードポンプはモータで駆動してもよい。排出通路とバイパス通路とにオイルの流れを切り替える切替バルブは設けなくてもよい。例えば、供給通路と排出通路とをバイパス通路で接続し、バイパス通路に導かれるオイル量が排出通路に導かれるオイル量の１／１０程度になるように各通路の配管内径などを設定してもよい。このようにバイパス通路を設けることでも、オイルタンクなどの異常時にこのバイパス通路を介して排出通路から供給通路にオイルを導くことができる。

オイルタンク、排出通路、又はスカベンジポンプの異常を検出する異常検出手段も上述した実施形態に限定されない。スカベンジポンプやフィードポンプによって移送されるオイル量はスカベンジポンプやフィードポンプの回転数などに基づいて推定することができる。そのため、スカベンジポンプの回転数などに基づいて推定されるオイルタンクに戻されたオイル量とフィードポンプの回転数などに基づいて推定されるオイルタンクから潤滑部に送られたオイル量とよりオイルタンクのオイル量の変化を取得することができる。そこで、例えば、上述したようにスカベンジポンプやフィードポンプの回転数から取得したオイルタンクのオイル減少量と、オイルタンクの油面レベルの変化から取得したオイルタンクのオイル減少量とを比較し、油面レベルの変化から取得したオイル減少量の方が大きい場合はオイルタンク又は排出通路に異常があると判断してもよい。

本発明の潤滑装置が組み込まれた内燃機関の第一の実施形態を示す図。 図１のＥＣＵが実行する切替バルブ動作制御ルーチンの手順を示すフローチャート。 第一の実施形態の変形例を示す図。 本発明の第二の実施形態を示す図。 第二の実施形態の変形例を示す図で、（ａ）は変形例の概略図を、（ｂ）は（ａ）の概略図の一部を拡大した図をそれぞれ示す。 本発明の第三の実施形態を示す図。

符号の説明

１ 内燃機関
２ クランク室
３ 機関本体
４ 潤滑装置
６ オイルタンク
７ オイル回収部
８ 排出通路（第一連通通路）
９ スカベンジポンプ（排出ポンプ）
１０ 供給通路（第二連通通路）
１１ フィードポンプ（供給ポンプ）
１２ 油量センサ（異常検出手段）
１３ バイパス通路（第三連通通路）
１４ 切替バルブ（切替手段）
１５ エンジンコントロールユニット（制御手段）
１６ 油圧センサ（異常検出手段）
２０ 油量センサ（異常検出手段）
３１ オイル貯留部
４０ 三方弁（切替手段）
５０ 切替バルブ（切替手段）

Claims (5)

1. 内燃機関のクランク室が形成される機関本体と別体に設けられたオイルタンクと、前記クランク室の底部に設けられ、前記機関本体の潤滑部に供給されたオイルを回収するオイル回収部と、前記オイル回収部と前記オイルタンクとを接続する第一連通通路と、前記オイル回収部から前記オイルタンクに前記第一連通通路を介してオイルを排出する排出ポンプと、前記オイルタンクと前記潤滑部とを接続する第二連通通路と、前記オイルタンクから前記潤滑部に前記第二連通通路を介してオイルを供給する供給ポンプと、前記オイル回収部及び前記第一連通通路のうちの少なくともいずれか一方と前記供給ポンプよりも上流側の前記第二連通通路とを接続する第三連通通路と、を備えていることを特徴とする内燃機関の潤滑装置。
2. 前記オイル回収部は、前記第三連通通路を介して前記第二連通通路に供給するためのオイルを貯留するオイル貯留部を備え、
   前記第三連通通路は、前記オイル貯留部と前記供給ポンプよりも上流側の前記第二連通通路とを接続していることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の潤滑装置。
3. 前記第三連通通路は、前記排出ポンプよりも上流側の前記第一連通通路と前記供給ポンプよりも上流側の前記第二連通通路とを接続していることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の潤滑装置。
4. 前記オイルタンク又は前記第一連通通路の異常を検出する異常検出手段と、前記第三連通通路から前記第二連通通路へのオイルの流入及びその停止を切り替える切替手段と、前記切替手段の動作を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記異常検出手段により前記オイルタンク又は前記第一連通通路に異常が検出された場合、前記第三連通通路から前記第二連通通路にオイルが流入するように前記切替手段の動作を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の潤滑装置。
5. 前記オイルタンク、前記第一連通通路、又は前記排出ポンプの異常を検出する異常検出手段と、前記第三連通通路から前記第二連通通路へのオイルの流入及びその停止を切り替える切替手段と、前記切替手段の動作を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記異常検出手段により前記オイルタンク、前記第一連通通路、又は前記排出ポンプに異常が検出された場合、前記第三連通通路から前記第二連通通路にオイルが流入するように前記切替手段の動作を制御することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の潤滑装置。
   
   

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