JP2004270459A - ターボチャージャ付きエンジンの潤滑装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ターボチャージャへの給油遅れを解消できるターボチャージャ付きエンジンの潤滑装置を提供する。
【解決手段】ギアポンプ１７の出側とエンジンのメインギャラリ２０との間は、第１の管路２１でつながれている。第１の管路２１の管路Ｃ部２１Ｃには、逆止弁３０が組み込まれている。エンジン停止時には、メインギャラリ２０とギアポンプ１７間、及び、ターボチャージャ潤滑管路５１とギアポンプ１７間は逆止弁３０で遮断され、ギアポンプ１７側へオイルが抜け出るのを防ぐことができる。エンジン稼動時には、エンジン停止時においてギアポンプ１７側へのオイル抜けが防止されているので、エンジン稼動直後に油圧を立ち上げることができる。そして、ターボチャージャ５０側へは、ターボチャージャ潤滑管路５１を介して、メインギャラリ２０とは無関係に給油することができるので、エンジン始動時のターボチャージャ５０への給油遅れはほとんどゼロとなる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ターボチャージャが装備されたディーゼルエンジン等に用いられる潤滑装置に関する。特には、ターボチャージャへの給油遅れを解消できるターボチャージャ付きエンジンの潤滑装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンの潤滑装置に関連する公知文献として、例えば特開昭４８−８５９１９号公報（特許文献１）を挙げることができる。
この特許文献１には、ディーゼルエンジンに装備される過給機の給油装置が開示されている。この装置は、エンジンにより駆動される潤滑油ポンプを備えている。この潤滑油ポンプの吐出側は、エンジン回転部に配管された潤滑油系へとつながっている。そして、この潤滑油系の一部から分岐した分岐管が、過給機の給油口につながっている。この分岐管には、潤滑油ポンプから過給機側への一方向にのみ油を流す逆止弁が組み込まれている。
【０００３】
特許文献１のような構成では、逆止弁で分岐管と過給機との間の油の逆流を阻止することはできるが、装置の停止中には分岐管内から潤滑油系側へと油が逆流して抜ける場合がある。このように油が抜けると、装置を稼動した直後から油圧が立ち上がるまでに時間がかかり、潤滑油ポンプから過給機への給油が遅れる場合がある。過給機は、エンジンが始動して排気ガスが流れると直ぐに高速で回り出すため、過給機への給油が遅れると焼き付き不具合等を引き起こすおそれがある。
【０００４】
前述の特許文献１以外に、図４に示すようなターボチャージャ付きエンジンの潤滑装置も知られている。
図４は、ターボチャージャが装備されたディーゼルエンジンに用いられる潤滑装置の配管ラインの一例を示す系統図である。
この図に示す例では、オイルパン１１１内のオイルをギアポンプ１１７で吸い上げ、管路１２１を通してエンジンのメインギャラリ１２０へと送る。管路１２１の途中には、上流側にオイルクーラー１２３が、下流側にラインフィルタ１２４がそれぞれ組み込まれている。
【０００５】
メインギャラリ１２０の図中左端寄りからは、エンジンのターボチャージャ１２５内を通過してオイルパン１１１へとつながる管路１２７が延び出ている。ターボチャージャ１２５の潤滑部位は、大気に開放されている。管路１２７中において、メインギャラリ１２０とターボチャージャ１２５との間には、逆止弁１３０が組み込まれている。この逆止弁１３０は、ターボチャージャ１２５側からメインギャラリ１２０へのオイルの逆流を阻止する。メインギャラリ１２０へと送られたオイルの一部は、管路１２７を通ってターボチャージャ１２５を潤滑し、再びオイルパン１１１へと戻る。なお、ターボチャージャ１２５以外の他のエンジン潤滑部位（クランクシャフト１３３やピストン１３７、ロッカーアーム１３５、吸排気弁１３６、カムシャフト１３８の軸受け部分等）も、基本的には大気に開放されている。
【０００６】
このような潤滑装置の配管ラインでは、ターボチャージャ１２５等のエンジン潤滑部位が大気開放状態となっているので、エンジンの停止時にエアが吸い込まれ、配管ライン中のオイルがオイルパン１１１へと抜け戻ってしまう。そして、メインギャラリ１２０内のオイルが管路１２１からオイルパン１１１へと抜けると、エンジンの始動時に油圧が立ち上がるまでに時間がかかってしまい、ターボチャージャ１２５への給油が遅れる可能性がある。特に、低温時にはオイルの粘性が高くなるので、このような現象が顕著になり易い傾向がある。
【０００７】
【特許文献１】
特開昭４８−８５９１９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前述の課題に基づいてなされたものであって、ターボチャージャへの給油遅れを解消できるターボチャージャ付きエンジンの潤滑装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するため、本発明の第１のターボチャージャ付きエンジンの潤滑装置は、ターボチャージャ付きエンジンの潤滑装置において、 オイルパンからオイルを汲み上げるオイルポンプと、 該オイルポンプ出口と前記エンジンのメインギャラリ間を結ぶ第１の管路と、 該第１の管路に設けられた第１の逆止弁と、 前記第１の管路の、前記オイルポンプ出口と前記第１の逆止弁の間から分岐するターボチャージャ潤滑管路と、 該ターボチャージャ潤滑管路に設けられた第２の逆止弁と、を具備することを特徴とする。
【００１０】
前述の特許文献１の潤滑装置は、エンジンで駆動するポンプとターボチャージャ（過給機）間に逆止弁が設けられているので、エンジンが長時間にわたって停止したとしても、ターボチャージャへとつながる分岐管内の少量の潤滑油は保持できる。しかしながら、エンジンの潤滑油系側にはオイルが抜け出て空になってしまうので、再度エンジンを始動させる際には、この空になった部分を満たしてからでないと次の潤滑を行うことができない。過給機は、エンジンが始動して排気ガスが流れると直ぐに高速で回り出すため、過給機への給油が遅れると焼き付き不具合等を引き起こすおそれがある。
【００１１】
一方、本発明によれば、オイルポンプ出口とエンジンのメインギャラリ間を結ぶ第１の管路に設けられた第１の逆止弁、及び、ターボチャージャ潤滑管路に設けられた第２の逆止弁により、オイルポンプ出口からエンジンのメインギャラリ（潤滑油系側）までの範囲内でオイルが抜け出るのを防ぐことができる。そのため、エンジンの始動直後に油圧を立ち上げることができ、ターボチャージャへの給油遅れを解消することができる。
【００１２】
本発明の第１のターボチャージャ付きエンジンの潤滑装置においては、前記第１の逆止弁が、弁体を閉位置に向けて付勢するバネを有することができる。
この場合、エンジンのメインギャラリ側が相対的に負圧となって弁が開こうとする作用を、バネの付勢力で阻止することができる。そのため、第１の逆止弁及び第２の逆止弁があることにより、第１の管路の潤滑油がオイルパン側へ落ちなくなる。しかし、第１の逆止弁があってもカムシャフトやロッカーアーム等から空気を吸ってメインギャラリは空になりやすい。そこで、次回始動時、第１の逆止弁のスプリング力があるおかげで、メインギャラリ側にいく前にターボチャージャ側に潤滑油がいきやすくなり、ターボチャージャの始動時の潤滑不足を防止できる。
【００１３】
本発明の第１のターボチャージャ付きエンジンの潤滑装置は、前記第１の逆止弁と前記第２の逆止弁とが一体形成されていることができる。
この場合、第１及び第２の二つの逆止弁を一体化とすることにより、構成がコンパクトになる。そのため、エンジンへの装着時の配置自由度が増す。
【００１４】
本発明の第２のターボチャージャ付きエンジンの潤滑装置は、ターボチャージャ付きエンジンの潤滑装置において、 オイルパンからオイルを汲み上げるオイルポンプと、 該オイルポンプ出口と前記エンジンのメインギャラリ間に設けられたオイルフィルタと、 該オイルフィルタ出口と前記ターボチャージャ間に設けられたターボチャージャ潤滑管路と、 該ターボチャージャ潤滑管路に設けられた逆止弁と、 前記オイルポンプ出口近傍と前記ターボチャージャ間に設けられた、前記オイルフィルタと前記逆止弁とをバイパスするバイパス潤滑管路と、
該バイパス潤滑管路に設けられた電磁弁と、を具備することを特徴とする。
【００１５】
この潤滑装置によれば、エンジンを長時間停止した後で且つエンジンの温度が低温の場合には電磁弁を開き、オイルポンプの出口近傍からバイパス潤滑管路を介してターボチャージャへと直接給油することができる。そのため、ターボチャージャへの給油遅れを解消できる。
【００１６】
本発明の第２のターボチャージャ付きエンジンの潤滑装置においては、前記エンジンの温度を検出する温度センサと、 該温度センサからの信号を受けて、前記エンジンの温度が所定値以下のときに、前記電磁弁を開く制御手段と、をさらに具備することができる。
ターボチャージャへの給油遅れは、長期にわたるエンジンの停止後や、エンジンの温度が低いときに発生し易い。本発明によれば、温度センサでエンジンの低温が検出されたときに、制御手段により電磁弁を開いてバイパス潤滑管路からターボチャージャへと早期に給油することが可能となるので、ターボチャージャへの給油遅れを一層解消できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ説明する。
「第１実施の形態」
図１は、本発明の第１実施の形態に係る、ターボチャージャが装備されたディーゼルエンジンに用いられる潤滑装置の配管ラインの一例を示す系統図である。図２（Ａ）はエンジン停止時の逆止弁の作動状態を示す断面図であり、図２（Ｂ）はエンジン稼動時の逆止弁の作動状態を示す断面図である。
【００１８】
図１に示す配管ラインの下側には、オイルを貯留するオイルパン１１が示されている。このオイルパン１１の内部には、サクションパイプ１３が配置されている。このサクションパイプ１３の吸い込み端部には、ストレーナ１５が取り付けられている。このストレーナ１５は、オイルパン１１内のオイルを濾過する機能を有する。サクションパイプ１３の吐き出し端部は、ギアポンプ（オイルポンプ）１７の入側に接続されている。
【００１９】
ギアポンプ１７の出側とエンジンのメインギャラリ２０との間は、第１の管路２１でつながれている。この第１の管路２１は、大きく分けて、管路Ａ部２１Ａ、管路Ｂ部２１Ｂ及び管路Ｃ部２１Ｃからなる。管路Ａ部２１Ａは、ギアポンプ１７出側とオイルクーラー２３入側との間をつないでいる。管路Ｂ部２１Ｂは、オイルクーラー２３出側とラインフィルタ２５入側との間をつないでいる。管路Ｃ部２１Ｃは、ラインフィルタ２５出側とメインギャラリ２０入側との間をつないでいる。なお、管路Ａ部２１からは、オイルパン１１内につながる管路Ｄ部２１Ｄが分岐している。この管路Ｄ部２１Ｄには、リリーフ弁１９が組み込まれている。
【００２０】
ギアポンプ１７が稼動すると、オイルパン１１内からサクションパイプ１３を介してオイルが汲み上げられる。ギアポンプ１７から出たオイルは、まず管路Ａ部２１Ａ内を通ってオイルクーラー２３へと流れる。この例のオイルクーラー２３は水冷式であって、冷却水流路２３ａを備えている。オイルクーラー２３で冷却されたオイルは、管路Ｂ部２１Ｂ内を通ってラインフィルタ２５へと流れる。このラインフィルタ２５でより精度よく濾過されたオイルは、管路Ｃ部２１Ｃ内を通ってエンジンのメインギャラリ２０へと流れる。
【００２１】
第１の管路２１の管路Ｃ部２１Ｃには、逆止弁３０が組み込まれている。図２にわかり易く示すように、この逆止弁３０は、ボディ（ケーシング）３１を備えている。このボディ３１の内部には、ボディ室（主流路）３２が形成されている。このボディ室３２は、第１室３２Ａ（図中右側）と、この第１室３２Ａよりも小径の第２室３２Ｂ（図中左側）とからなる。ボディ室３２の第１室３２Ａからは第１ポート３３が分岐しており、第２室３２Ｂからは第２ポート３４が分岐している。
【００２２】
第１の管路２１の管路Ｃ部２１Ｃ中において、逆止弁３０は、ボディ３１の第２室３２Ｂ側の端部３５が上流側（入側：図２の符号２１Ｃ´）に接続され、第１ポート３３が下流側（出側：図２の符号２１Ｃ″）に接続されて組み込まれている。逆止弁３０の第２ポート３４は、後述するエンジンのターボチャージャ５０につながるターボチャージャ潤滑管路５１の入側管路５１Ａ（図１参照）に接続されている。なお、ボディ３１の端部３６には、第３室４０内を大気圧とするドレン管路３７が接続されている。このドレン管路３７の先は、オイルパン１１につながっている。
【００２３】
ボディ３１内のボディ室３２の第１室３２Ａ内には、ピストン４１（弁体）が配置されている。このピストン４１とボディ３１の端部３６との間には、バネ４３が取り付けられている。一方、第２ポート３４内には、ボール４５（弁体）が配置されている。このような逆止弁３０は、第１室３２Ａ及びピストン４１・バネ４３が、ギアポンプ１７出口とメインギャラリ２０間の油抜けを防ぐ第１の逆止弁の役割を果たし、第２室３２Ｂ及びボール４５が、ターボチャージャ潤滑管路５１の油抜けを防ぐ第２の逆止弁の役割を果たす。図２のように二つの逆止弁を一体化とすることで構成がコンパクトになり、エンジンへの装着時の配置が容易になる。
なお、エンジンの構造位置関係上、第１ポート３３におけるヘッド圧が充分にとれる場合は、バネ４３の機構を省き、第２ポート３４内と同じボールによる弁体構造とすることもできる。
【００２４】
この逆止弁３０は、エンジンの停止時・稼動時に以下の通りに作動する。
図２（Ａ）に示すエンジン停止時においては、ピストン４１は図中左側の閉位置に移動し、ボール４５は第２ポート３４を塞ぐ閉位置に下がる。この状態では、逆止弁３０で管路Ｃ部２１Ｃ・ターボチャージャ潤滑管路５１がともに遮断される。一方、図２（Ｂ）に示すエンジン稼動時においては、ピストン４１は油圧により図中右側の開位置に移動し、ボール４５は第２ポート３４を開く開位置に上がる。この状態では、逆止弁３０を介して管路Ｃ部２１Ｃ・ターボチャージャ潤滑管路５１の双方がギアポンプ１７側と連通する。
なお、逆止弁３０の詳しい作用については後述する。
【００２５】
図１に示すように、逆止弁３０の第２ポート３４には、前述の通り、ターボチャージャ潤滑管路５１の入側管路５１Ａが接続されている。このターボチャージャ潤滑管路５１は、エンジンのターボチャージャ５０内を通過している。ターボチャージャ潤滑管路５１の出側管路５１Ｂは、オイルパン１１内につながっている。
【００２６】
エンジンのメインギャラリ２０は、シリンダブロック内に形成された孔（通路）である。このメインギャラリ２０からは、エンジンのクランクシャフト５３の軸受けにつながる複数（図１では７本）の分岐管２０ａが延び出ている。メインギャラリ２０の図１中右端には、ロッカーアーム５５及び吸排気弁５６につながる管路５７が接続されている。管路５７からは、カムシャフト５８につながる分岐管路５９が分岐している。この分岐管路５９からは、エンジンのカムシャフト５８の軸受けにつながる複数（図１では７本）の分岐管５９ａが延び出ている。なお、カムシャフト５８とロッカーアーム５５は、ロッド５４で接続されている。
【００２７】
メインギャラリ２０の図１中左端には、燃料噴射ポンプ６０につながる管路６１が接続されている。この燃料噴射ポンプ６０からは、オイルパン１１につながる管路６２が延び出ている。さらに、メインギャラリ２０の図１中左端寄りからは、ギア６３につながる管路６５と、前述のクランクシャフト５３に連結されたピストン６７のクーリング・潤滑用の管路６８とが延び出ている。
【００２８】
このような潤滑装置の逆止弁３０の作用について図１及び図２を参照しつつ述べる。
図２（Ａ）に示すエンジン停止時においては、ピストン４１がバネ４３の付勢力を受けて図中左側の閉位置に移動し、管路Ｃ部２１Ｃがボディ室３２内の第１室３２Ａと第２室３２Ｂとの間で遮断される。一方、ボール４５は、自重により第２ポート３４を塞ぐ閉位置に下がり、管路Ｃ部２１Ｃ上流側とターボチャージャ潤滑管路５１との間も遮断されている。このように、エンジン停止時には、メインギャラリ２０とギアポンプ１７間（図１参照）はピストン４１・バネ４３（第１の逆止弁）で遮断され、ターボチャージャ潤滑管路５１とギアポンプ１７間（図１参照）はボール４５（第２の逆止弁）で遮断されるので、ギアポンプ１７側へオイルが抜け出るのを防ぐことができる。
【００２９】
図２（Ｂ）に示すエンジン稼動時においては、油圧によりピストン４１がバネ４３の付勢力に抗して図中右側の開位置に移動し、管路Ｃ部２１Ｃがボディ室３２内で開放される。一方、ボール４５は、油圧により第２ポート３４を開く開位置に上がり、管路Ｃ部２１Ｃ上流側とターボチャージャ潤滑管路５１との間も開放される。ここで、前述の通り、図２（Ａ）に示すエンジン停止時にはギアポンプ１７側へのオイル抜けが防止されているので、エンジン稼動直後に油圧を立ち上げることができる。そして、ターボチャージャ５０側へは、ターボチャージャ潤滑管路５１を介して、メインギャラリ２０とは無関係に給油することができるので、エンジン始動時のターボチャージャ５０への給油遅れはほとんどゼロとなり、ターボ焼き付き不具合等を回避することができる。
【００３０】
「第２実施の形態」
図３は、本発明の第２実施の形態に係る、ターボチャージャが装備されたディーゼルエンジンに用いられる潤滑装置の配管ラインの一例を示す系統図である。図３に示す潤滑装置の配管ラインは、図１に示す配管ラインと比較して、以下（１）〜（４）の点で大きく異なる。
（１）第１の管路２１の管路Ｃ部２１Ｃに逆止弁３０が設けられていない。
【００３１】
（２）逆止弁３０の第２ポート３４から延び出ていたターボチャージャ潤滑管路５１の入側管路５１Ａが、メインギャラリ２０の左端寄りの管路６５と管路６８との間から延び出ている（符号５１Ａ´）。そして、このターボチャージャ潤滑管路５１の入側管路５１Ａ´には、逆止弁８０が組み込まれている。
【００３２】
（３）ギアポンプ１７出口近傍と、ターボチャージャ５０上流側・逆止弁８０下流側の入側管路５１Ａ´との間をつなぐバイパス潤滑管路８１が設けられている。そして、このバイパス潤滑管路８１には、フィルタ８５及び電磁弁８３が組み込まれている。
【００３３】
（４）エンジンの温度を検出する温度センサ９１を備えている。この温度センサ９１と電磁弁８３は、制御装置９０に接続されている。この制御装置９０は、温度センサ９１からの信号を受けて、エンジンの温度が所定値以下のときに電磁弁８３を開く指令を送る。
なお、その他の構成は図１に示すものとほぼ同一であるため、同一符号を付して説明を省略する。
【００３４】
図３の潤滑装置によれば、エンジンを長時間停止した後で、且つ、温度センサ９１の検出したエンジン温度が低い場合には、エンジン始動後数秒程度の範囲で、制御装置９０の制御により電磁弁８３を開とする。電磁弁８３が開くと、ギアポンプ１７の出口近傍からバイパス潤滑管路８１を介して、メインギャラリ２０とは無関係にターボチャージャ５０へとオイルが供給される。ターボチャージャ５０への給油遅れは、長期にわたるエンジンの停止後や、エンジンの温度が低いときに発生し易いので、温度センサ９１でエンジンの低温状態を検出した場合に、バイパス潤滑回路８１を通してターボチャージャ５０へと早期に給油することで、ターボチャージャ５０への給油遅れを効果的に解消できる。
【００３５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ターボチャージャへの給油遅れを解消できるターボチャージャ付きエンジンの潤滑装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施の形態に係る、ターボチャージャが装備されたディーゼルエンジンに用いられる潤滑装置の配管ラインの一例を示す系統図である。
【図２】図２（Ａ）はエンジン停止時の逆止弁の作動状態を示す断面図であり、図２（Ｂ）はエンジン稼動時の逆止弁の作動状態を示す断面図である。
【図３】本発明の第２実施の形態に係る、ターボチャージャが装備されたディーゼルエンジンに用いられる潤滑装置の配管ラインの一例を示す系統図である。
【図４】ターボチャージャが装備されたディーゼルエンジンに用いられる潤滑装置の配管ラインの一例を示す系統図である。
【符号の説明】
１１ オイルパン １７ ギアポンプ（オイルポンプ）
２０ メインギャラリ ２１ 第１の管路
２１Ａ 管路Ａ部 ２１Ｂ 管路Ｂ部
２１Ｃ 管路Ｃ部 ２１Ｄ 管路Ｄ部
３０ 逆止弁
３１ ボディ（ケーシング） ３２ ボディ室（主流路）
３２Ａ 第１室 ３２Ｂ 第２室
３３ 第１ポート ３４ 第２ポート
４０ 第３室
４１ ピストン（弁体） ４３ バネ
４５ ボール（弁体）
５０ ターボチャージャ ５１ ターボチャージャ潤滑管路
５１Ａ（５１Ａ´） 入側管路 ５１Ｂ 出側管路
８０ 逆止弁 ８１ バイパス潤滑管路
８３ 電磁弁 ８５ フィルタ
９０ 制御装置 ９１ 温度センサ

Claims (5)

1. ターボチャージャ付きエンジンの潤滑装置において、
   オイルパンからオイルを汲み上げるオイルポンプと、
   該オイルポンプ出口と前記エンジンのメインギャラリ間を結ぶ第１の管路と、
   該第１の管路に設けられた第１の逆止弁と、
   前記第１の管路の、前記オイルポンプ出口と前記第１の逆止弁の間から分岐するターボチャージャ潤滑管路と、
   該ターボチャージャ潤滑管路に設けられた第２の逆止弁と、
   を具備することを特徴とするターボチャージャ付きエンジンの潤滑装置。
2. 前記第１の逆止弁が、弁体を閉位置に向けて付勢するバネを有することを特徴とする請求項１記載のターボチャージャ付きエンジンの潤滑装置。
3. 前記第１の逆止弁と前記第２の逆止弁とが一体形成されていることを特徴とする請求項１記載のターボチャージャ付きエンジンの潤滑装置。
4. ターボチャージャ付きエンジンの潤滑装置において、
   オイルパンからオイルを汲み上げるオイルポンプと、
   該オイルポンプ出口と前記エンジンのメインギャラリ間に設けられたオイルフィルタと、
   該オイルフィルタ出口と前記ターボチャージャ間に設けられたターボチャージャ潤滑管路と、
   該ターボチャージャ潤滑管路に設けられた逆止弁と、
   前記オイルポンプ出口近傍と前記ターボチャージャ間に設けられた、前記オイルフィルタと前記逆止弁とをバイパスするバイパス潤滑管路と、
   該バイパス潤滑管路に設けられた電磁弁と、
   を具備することを特徴とするターボチャージャ付きエンジンの潤滑装置。
5. 前記エンジンの温度を検出する温度センサと、
   該温度センサからの信号を受けて、前記エンジンの温度が所定値以下のときに、前記電磁弁を開く制御手段と、
   をさらに具備することを特徴とする請求項４記載のターボチャージャ付きエンジンの潤滑装置。

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