JP7707981B2 - オイルストレーナ - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関における潤滑部に潤滑油を循環させる潤滑油循環経路のうち、オイルパンからオイルポンプまでの経路に用いられるオイルストレーナに関する。

内燃機関を停止したまま長期間放置すると、オイルポンプやオイルギャラリーの内部に満たされていた潤滑油については重力によって逆流し、主運動系や動弁系の各部品表面を覆っていた油膜としての潤滑油については重力によって流れ落ち、オイルパンに戻ってしまう。その結果、オイルポンプに関しては潤滑油が全くの空の状態になり、主運動系や動弁系の各部品表面に関しては油膜切れの状態になる。このような状態で内燃機関を始動した際に、オイルポンプの駆動を開始してから主運動系や動弁系に潤滑油の供給が開始されるまでの時間である油圧の立ち上がり時間がかかると、焼き付きのおそれがある。そのため、従来、油圧の立ち上がり時間を短縮する技術が考案されている。

例えば、特許文献１では、オイル落ちを阻止する逆止弁を有するオイルストレーナが開示されている。オイルストレーナは、吸込みパイプと、金網製フィルタとからなる。吸込みパイプは、一端部がエンジンのシリンダブロックのメインオイルホール側油路（その油路の途中にはオイルポンプが配置されている）に連通され、他端部は金網製フィルタが設けられてオイルパン内のオイルに浸漬されている。逆止弁は、吸い込みパイプの途中に配置されている。

実全昭６３－０２２３１０号公報

しかしながら、特許文献１に記載のオイルストレーナでは、逆止弁という新たな別部品を吸込みパイプの内部に組み込む必要がある。また、例えば、逆止弁に対する定期的なメンテナンスも必要である。

本発明は、別途部品を追加せずとも油圧の立ち上がり時間を短縮でき、メンテナンスを要せずともその短縮時間を維持することが可能なオイルストレーナを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために本開示によるオイルストレーナは、内燃機関における潤滑部に潤滑油を循環させる潤滑油循環経路のうち、オイルパンからオイルポンプまでの経路に用いられるオイルストレーナであって、前記オイルポンプの吸入口に接続される吸入口接続部と、前記オイルパンに溜められた前記潤滑油に浸かるオイル浸漬部と、前記オイル浸漬部から、屈曲しつつ、前記吸入口接続部へと繋がるパイプ部と、を有し、前記パイプ部は、前記オイルパンから前記潤滑油を吸い上げる前記オイルポンプにおける前記吸入口よりも上側に位置する屈曲部を有している。

これによれば、内燃機関の停止に伴いオイルポンプによる潤滑油の圧送が停止されると、重力により潤滑油がオイルパンへ流れ落ちていくが、オイルストレーナにおけるパイプ部の屈曲部は、オイルポンプの吸入口よりも上側に位置している。そのため、潤滑油の油面が屈曲部の内側に達するまで下がった以降、潤滑油は、オイルパンへと流れ落ちることができなくなる。したがって、少なくともオイルポンプの内部には、潤滑油が保留されることとなる。これにより、再び、内燃機関の運転が開始されると、保留された潤滑油が、速やかにオイルポンプより圧送されるので、油圧の立ち上がり時間が短縮されることとなる。

また、オイルポンプとオイルストレーナ、あるいは、オイルポンプ自体が、例えばねじ締結されている場合、潤滑油はそのような密閉空間に保留される。したがって、孔があいたり内燃機関自体が大きく傾いたりするようなアクシデントが発生しなければ、潤滑油が漏れ出すことはない。このように、常に一定容量の潤滑油が保留されることが保証されるので、メンテナンスを要せずともその短縮時間を維持することが可能となる。

上記オイルストレーナにおいて、前記吸入口接続部は、前記オイルポンプの下方に設けられた前記吸入口に接続されており、前記パイプ部は、前記吸入口接続部から下方に向かって延びた後、上方に向かって湾曲され、前記吸入口よりも上側に位置する前記屈曲部にて下方に向かって湾曲された後、前記オイル浸漬部に接続されていても良い。

これによれば、オイルポンプに加え、オイルストレーナ（屈曲部から吸入口接続部までの区間）にも潤滑油が保留されることとなる。したがって、再び、内燃機関の運転が開始されると、より多くの保留された潤滑油が、速やかにオイルポンプより圧送されるので、油圧の立ち上がり時間がさらに短縮されることとなる。

実施形態１に係るオイルストレーナと該オイルストレーナが搭載された内燃機関の概要構成図である。 実施形態１に係るオイルストレーナの作用効果を説明するための図である。 実施形態２に係るオイルストレーナの概略図である。 実施形態３に係るオイルストレーナの概略図である。 実施形態４に係るオイルストレーナと該オイルストレーナが組み込まれた内燃機関システムの概要構成図である。 ［電磁弁開閉処理］の処理手順の例を説明するフローチャートである。

●［実施形態１に係るオイルストレーナの構造（図１）］
図１に示すように内燃機関１は、シリンダヘッドカバー１ａ、シリンダヘッド１ｂ、シリンダブロック１ｃ、オイルパン１ｄを有している。シリンダブロック１ｃは、シリンダの筒状部分が構成されると同時に、ピストンやクランクシャフト等のいわゆる主運動系の部品が収められている。シリンダヘッド１ｂは、シリンダブロック１ｃとの接合面側に燃焼室となる凹みが設けられたり、燃焼室に向けて吸気ポートや排気ポートが作り込まれたりしている。また、シリンダヘッド１ｂは、吸気ポートや排気ポートの開口部を開閉する吸排気バルブ、および、吸排気バルブの開閉を行う機構（カムシャフト、ラッシュアジャスタ、ロッカーアーム等）である、いわゆる動弁系を支持している。

シリンダブロック１ｃに収められている主運動系や、シリンダヘッド１ｂに支持されている動弁系を構成する部品には、金属部品同士がこすれ合う部分（潤滑が必要な部分であり、潤滑部に相当する）が複数存在している。内燃機関１は、そのような部分の摩擦を防いでスムーズに動かす潤滑装置を有している。オイルポンプ４は、潤滑装置の一部である。オイルポンプ４は、潤滑油を潤滑部に圧送している。

内燃機関１のうちシリンダヘッドカバー１ａとオイルパン１ｄは、このような潤滑装置に関わるものである。シリンダヘッドカバー１ａは、潤滑油の飛散防止等のためにシリンダヘッド１ｂの上部に備えられている。オイルパン１ｄは、潤滑油を蓄えるとともに、潤滑部に供給された後に落下してくる潤滑油の受け皿となっている。

オイルポンプ４は、オイルストレーナ２を介してオイルパン１ｄに溜まった潤滑油を吸い上げ、シリンダブロック１ｃやシリンダヘッド１ｂの内部にあるオイルギャラリーと呼ばれる潤滑油の通路を通じて内燃機関１の潤滑部に潤滑油を圧送している。各部に送られた潤滑油は、跳ね飛ばされたり重力で落下したりして、オイルパン１ｄに戻ってくる。このように、内燃機関１においては、潤滑部に潤滑油を循環させる潤滑油循環経路が形成されている。

オイルポンプ４は、内燃機関１のクランクシャフトに直結され、クランクシャフトの回転により駆動するもので、例えばトロコイドポンプ、ギヤポンプ、ベーンポンプのいずれを用いてもよい。オイルポンプ４は、吸入口４ａと吐出口４ｂを有している。オイルポンプ４の吸入口４ａは、オイルパン１ｄに溜まった潤滑油６の油面６ａに対向している。したがって、吸入口４ａからポンプ内部へと吸入されている潤滑油の流入方向は、オイルパン１ｄに溜まった潤滑油６の油面６ａに対してほぼ垂直となっている。

オイルストレーナ２は、潤滑油循環経路のうち、オイルパン１ｄからオイルポンプ４までの経路に用いられている。オイルストレーナ２は、パイプ部３を有しており、パイプ部３の一方端にはオイル浸漬部１２、他方端には吸入口接続部３ａが備えられている。オイル浸漬部１２は、内燃機関１のオイルパン１ｄに溜まった潤滑油６に浸漬される。吸入口接続部３ａは、オイルポンプ４の吸入口４ａに接続される。なお、オイル浸漬部１２は、金属製の網状のものであり、大きな異物を除去する。吸入口接続部３ａは、例えばフランジとして形成されており、オイルポンプ４の吸入口４ａに形成されたフランジに対してねじ締結されている。

パイプ部３は、オイル浸漬部１２から、屈曲しつつ、吸入口接続部３ａへと繋がっている。パイプ部３は、例えば真っ直ぐ延びたパイプを屈曲させつつ形成したものであり、アプローチ部３ｂ、屈曲部３ｄ、鉛直方向延出部３ｅを有する。

鉛直方向延出部３ｅは、オイルストレーナ２が、実際に、内燃機関１に搭載された場合（吸入口接続部３ａがオイルポンプ４の吸入口４ａに接続され、かつ、オイル浸漬部１２がオイルパン１ｄの潤滑油６に浸漬された場合）、鉛直方向に延びる部分である。具体的には、鉛直方向延出部３ｅは、オイル浸漬部１２から鉛直方向に延びて、オイルポンプ４の吸入口４ａを下から上に向かって通り過ぎ、屈曲部３ｄに続いている。屈曲部３ｄは、このような鉛直方向延出部３ｅから連続しているため、吸入口４ａよりも上側に位置している。屈曲部３ｄは、例えばＵ字形状に屈曲（湾曲）し、アプローチ部３ｂに続いている。屈曲部３ｄは、鉛直方向延出部３ｅによって通り越したオイルポンプ４の吸入口４ａへ向かって方向転換するように屈曲していればよく、例えばＶ字形状に屈曲していても良い。アプローチ部３ｂは、屈曲部３ｄから連続して、オイルポンプ４の吸入口４ａを上から下に向かって通り過ぎるように鉛直方向に延びて、吸入口４ａよりも下側にて屈曲（湾曲）しつつ折り返し、再度鉛直方向に延びて吸入口接続部３ａに続いている。

●［オイルストレーナの作用、効果（図２）］
内燃機関１の停止に伴いオイルポンプ４による潤滑油の圧送が停止されると、オイルストレーナ２、オイルポンプ４、オイルギャラリーを満たしていた潤滑油が重力によってオイルパン１ｄまで流れ落ち、潤滑油５の油面５ａも徐々に下方に下がってくる。ここで、オイルストレーナ２におけるパイプ部３の屈曲部３ｄが、吸入口４ａよりも上側に位置しているため、潤滑油５の油面５ａが屈曲部３ｄの内側に達するまで下がってくると、以降、潤滑油５は、屈曲部３ｄを超えて鉛直方向延出部３ｅに流れ落ちることができない。その結果、オイルポンプ４による潤滑油の圧送停止後も、潤滑油５は、アプローチ部３ｂおよびオイルポンプ４に保留されることとなる。

このように、アプローチ部３ｂおよびオイルポンプ４に潤滑油５が保留された状態で、再び、内燃機関１の運転が開始されると、保留された潤滑油５が、速やかにオイルポンプ４より圧送される。したがって、油圧の立ち上がり時間が短縮されることとなる。また、潤滑油５が保留されたアプローチ部３ｂやオイルポンプ４は、逆止弁とは異なり、ボルトやねじによって締結された密閉空間であり、孔があいたり内燃機関１自体が大きく傾いたりしなければ（通常、そのようなことが発生することは稀有である）、潤滑油５が漏れ出すことはなく、常に一定容量の潤滑油５が保留されることが保証されている。したがって、メンテナンスを要せずともその短縮時間を維持することが可能となる。

●［実施形態２に係るオイルストレーナの構造（図３）］
実施形態２について図３を用いて説明する。実施形態２は、上述の実施形態１とほぼ同様に形成されている。図３に示すように、オイルポンプ２４には、ポンプ内部に吸入される潤滑油の流入方向が、オイルパン１ｄに溜まった潤滑油６の油面６ａに対してほぼ平行となるように、吸入口２４ａが備えられている。

オイルストレーナ２２は、潤滑油循環経路のうち、オイルパン１ｄからオイルポンプ２４までの経路に用いられている。パイプ部２３は、オイル浸漬部１２から、屈曲しつつ、吸入口接続部３ａへと繋がっている。パイプ部２３は、例えば真っ直ぐ延びたパイプを屈曲させつつ形成したものであり、アプローチ部２３ｂ、屈曲部３ｄ、鉛直方向延出部３ｅを有する。アプローチ部２３ｂは、屈曲部３ｄから連続して、オイルポンプ２４の吸入口２４ａを上から下に向かって通り過ぎるように鉛直方向に延びて、吸入口２４ａよりも下側にて屈曲しつつ折り返し、再度鉛直方向に延び、最後に屈曲しつつ吸入口接続部３ａに続いている。

●［実施形態３に係るオイルストレーナの構造（図４）］
実施形態３について図４を用いて説明する。実施形態３は、上述の実施形態１とほぼ同様に形成されている。図３に示すように、オイルポンプ３４は、吸入口３４ａが、吐出口４ｂとともに上側に備えられている。つまり、吸入口３４ａは、オイルパン１ｄに溜まった潤滑油６の油面６ａに対向してはいないが、吸入口３４ａからポンプ内部へと吸入されている潤滑油の流入方向は、油面６ａに対してほぼ垂直となっている。

オイルストレーナ３２は、潤滑油循環経路のうち、オイルパン１ｄからオイルポンプ３４までの経路に用いられている。パイプ部３３は、オイル浸漬部１２から、屈曲しつつ、吸入口接続部３ａへと繋がっている。パイプ部３３は、例えば真っ直ぐ延びたパイプを屈曲させつつ形成したものであり、屈曲部３ｄ、鉛直方向延出部３ｅのみを有する。

●［実施形態４に係るオイルストレーナの構造（図５）］
実施形態４について図５を用いて説明する。実施形態４は、上述の実施形態１とほぼ同様に形成されている。図５に示すように、実施形態４に係るオイルストレーナ４２は、途中に電磁弁８を有している。

内燃機関システム１１は、内燃機関１と、内燃機関１を電磁弁８の開閉を制御する制御装置７とを有している。内燃機関１には、回転検出装置９が設けられている。回転検出装置９は、例えば回転センサであり、内燃機関１のクランクシャフトの回転角度に応じた検出信号を制御装置７に出力する。

制御装置７は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、記憶装置、タイマ等を有している。制御装置７は、イグニッションスイッチ７ａからの制御信号を受け取り、内燃機関１の始動あるいは停止や各種電気系統の制御を行う。制御装置７（ＣＰＵ）には、回転検出装置９やオイル交換用スイッチ７ｂからの信号が入力され制御装置７（ＣＰＵ）は、電磁弁８への制御信号を出力する。

オイルストレーナ４２は、潤滑油循環経路のうち、オイルパン１ｄからオイルポンプ４までの経路に用いられている。パイプ部４３は、オイル浸漬部１２から、吸入口接続部３ａへと繋がっており、鉛直方向延出部３ｅのみを有する。電磁弁８は、鉛直方向延出部３ｅの途中に設けられている。なお、パイプ部４３は、オイル浸漬部１２から、屈曲しつつ、吸入口接続部３ａへと繋がっていてもよいが、オイル交換時にオイルが残留してしまうような屈曲はしていないこと（いわゆる排水トラップが無い）が望ましい。

電磁弁８は、通電によって弁を開閉することが可能であり、流体（本実施例においては潤滑油）を通す管での流れの開閉制御に用いられる一般的なものである。

●［第４の実施の形態における制御装置７の処理手順（図６）］
次に、図６に示すフローチャートを用いて、制御装置７の処理の流れを説明する。

制御装置７（ＣＰＵ）は、例えば所定時間間隔（数［ｍｓ］～数１０［ｍｓ］間隔）にて、図６に示す［電磁弁開閉処理］を繰り返し起動し、ステップＳ１１０に処理を進める。

ステップＳ１１０にて制御装置７は、回転検出装置９から取得した内燃機関１のクランクシャフトの回転状況に基づいて、内燃機関１が停止しているか否かを判定する。制御装置７は、内燃機関１が停止している場合（Ｙｅｓ）はステップＳ１２０へ処理を進め、内燃機関１が停止していない場合（Ｎｏ）はステップＳ１４０へ処理を進める。

ステップＳ１１０からステップＳ１４０へ処理を進めた場合、制御装置７は、電磁弁８を開弁し（潤滑油は、オイルストレーナ４２を流れてオイルポンプ４に吸い上げられ、各部へ供給される）、図６に示す処理を終了する。

ステップＳ１２０へ処理を進めた場合、制御装置７は、オイル交換用スイッチ７ｂがＯＮであるか否かを判定する。オイル交換用スイッチ７ｂは、使用者がオイル交換する場合に使用者の意思によりＯＮに設定され、それ以外ではＯＦＦに設定される。制御装置７は、オイル交換用スイッチ７ｂがＯＮである場合（Ｙｅｓ）はステップＳ１４０へ処理を進め、オイル交換用スイッチ７ｂがＯＮでない場合（Ｎｏ）はステップＳ１３０へ処理を進める。

ステップＳ１２０からステップＳ１４０へ処理を進めた場合、制御装置７は、電磁弁８を開弁し（潤滑油は、オイルパン１ｄへ落下する）、図６に示す処理を終了する。このように、オイル交換用スイッチ７ｂがＯＮの場合、電磁弁８が開弁状態とされるので、内燃機関１の停止後、オイルポンプ４及びオイルストレーナ４２に潤滑油が残留せず、適切にオイル交換を行うことができる。

ステップＳ１３０へ処理を進めた場合、制御装置７は、電磁弁８を閉弁し（潤滑油は、オイルパン１ｄへ落下せず、オイルストレーナ４２内に保持される）、図６に示す処理を終了する。

本発明の内燃機関の排気管は、本実施の形態で説明した外観、構成、構造等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。

１ 内燃機関
１ａ シリンダヘッドカバー
１ｂ シリンダヘッド
１ｃ シリンダブロック
１ｄ オイルパン
２、２２、３２、４２ オイルストレーナ
３、２３、３３、４３ パイプ部
３ａ 吸入口接続部
３ｂ、２３ｂ アプローチ部
３ｄ 屈曲部
３ｅ 鉛直方向延出部
４、２４、３４ オイルポンプ
４ａ、２４ａ、３４ａ 吸入口
４ｂ 吐出口
６ 潤滑油
６ａ 油面
７ 制御装置
７ａ イグニッションスイッチ
７ｂ オイル交換用スイッチ
８ 電磁弁
９ 回転検出装置
１１ 内燃機関システム
１２ オイル浸漬部

Claims (2)

1. 内燃機関における潤滑部に潤滑油を循環させる潤滑油循環経路のうち、オイルパンからオイルポンプまでの経路に用いられるオイルストレーナであって、
   前記オイルポンプの吸入口に接続される吸入口接続部と、
   前記オイルパンに溜められた前記潤滑油に浸かるオイル浸漬部と、
   前記オイル浸漬部から、屈曲しつつ、前記吸入口接続部へと繋がるパイプ部と、
   を有し、
   前記パイプ部は、前記オイルパンから前記潤滑油を吸い上げる前記オイルポンプにおける前記吸入口よりも上側に位置する屈曲部を有しており、
   前記吸入口接続部は、前記オイルポンプの下方に設けられた前記吸入口に接続されており、
   前記パイプ部は、
   前記吸入口接続部から下方に向かって延びた後、上方に向かって湾曲され、前記吸入口よりも上側に位置する前記屈曲部にて下方に向かって湾曲された後、前記オイル浸漬部に接続されている、
   オイルストレーナ。
2. 内燃機関における潤滑部に潤滑油を循環させる潤滑油循環経路のうち、オイルパンからオイルポンプまでの経路に用いられるオイルストレーナであって、
   前記オイルポンプの吸入口に接続される吸入口接続部と、
   前記オイルパンに溜められた前記潤滑油に浸かるオイル浸漬部と、
   前記オイル浸漬部から、屈曲しつつ、前記吸入口接続部へと繋がるパイプ部と、
   を有し、
   前記パイプ部は、
   前記オイルポンプに近い側に、下方に向かって延びた後に上方に向かって湾曲された下側湾曲部を有し、
   前記オイルポンプから遠い側に、上方に向かって延びた後に下方に向かって湾曲されて前記吸入口よりも上側に位置する上側湾曲部を有する、
   オイルストレーナ。