JP2007023905A - エンジンオイル冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 オイルクーラーの小型化、さらにはエンジンの小型化をはかると同時に、排気ガス中に含有される有害物質の低減と燃料消費率の改善を図る。
【解決手段】 ガソリンエンジンのインテーク（吸気）マニフォールド内にエンジンオイル冷却管を設置したエンジンオイル冷却装置とする。エンジンオイル冷却管はサーペンタイン型ラジエーターとなっていても良い。エンジンオイル冷却管の表面に溶融アルミニウムメッキやニッケルメッキを施してもよい。
【選択図】図２

Description

本発明は、空冷又は水冷ガソリンエンジンのエンジンオイル冷却システムに関するものである。

近年、内燃機関ではその出力増大を図るため、過給器で吸気を加圧して加圧空気をインタークーラーで冷却し、燃焼室の充填効率を高める方式のものが使われている。この方式の内燃機関では、例えば図４に示すようにエンジン本体１の側面に吸気を各気筒へ分岐して供給するインテークマニホールド２が接続され、他の側面には各気筒から排出された排ガスを合流させて下流に流すエキゾーストマニホールド３が接続されている。
インテークマニホールド２は上流端のエアクリーナー５に向けて通気路をなす吸気管９を延出させ、その途中にインタークーラー４、過給器６の圧縮機７、絞り弁８を順次配備している。

一方、ガソリンエンジンにおいてはエンジン内を潤滑させるあるいは冷却させる目的で流通するエンジンオイルを、外気またはエンジン冷却水と熱交換させて冷却させるためのラジエーターあるいはオイルクーラーが装備されているのが一般的である。図５に従来のエンジンのエンジンオイル冷却システムの構成を示す。ガソリンエンジンのエンジンオイル冷却システムは、外気と熱交換を行って冷却するため、図５に示すように、外気に触れやすい場所、すなわちエンジン本体１の外部にオイルクーラー３１を取り付けるのが一般的である。例えば、エンジンオイルを圧送するオイルポンプ３２の下流の圧送流路に独立部品であるオイルクーラー３１を設け、このオイルクーラー３１を送風機３３により起風した冷却風で冷却する方法が採用されている。
オイルクーラーを設置する場所は、エンジンブロックの側面（例えば、特許文献１参照。）の他に、オイルパン内（例えば、特許文献２参照。）等が提案されている。また、オイルクーラー迄の配管長さを短くするために、シリンダーブロックの間（例えば、特許文献３参照。）や、シリンダーヘッドの隅部に設ける方法（例えば、特許文献４参照。）等が提案されている。
特開２００１−１３２５５６号公報 特開平１１−２２４６１号公報 特開平５−８６８５８号公報 実開平２−２６７２５号公報

上記のような形式のオイルラジエーターあるいはオイルクーラーの場合、エンジン外部に設置するため、オイルクーラーまでの配管が必要となり、エンジンの補機類の構造が非常に複雑なものとなる。その上、ラジエーターに対する外気の流速はそれほど早くないので、熱交換効率が低く、また、流れの状態が常に安定しているとは限らないので、オイルクーラーの冷却能力に十分な余裕を見込む必要があり、オイルクーラーそのものの大型化が避けられない、といった問題がある。
また、シリンダーブロックの間や、シリンダーヘッドの隅部に設ける方法では、構造が複雑で作り難くなり、エンジンの小型化にも逆行することとなる。
本発明は、空冷又は水冷ガソリンエンジンのエンジンオイル冷却システムにおいて、オイルクーラーの小型化、さらにはエンジンの小型化をはかると同時に、排気ガス中に含有される有害物質の低減と燃料消費率の改善を図ることを目的としている。

本発明は上記目的を達成するため、ガソリンエンジンのインテーク（吸気）マニフォールド内にエンジンオイル冷却管を設置してなるエンジンオイル冷却装置とした。
インテーク（吸気）マニフォールド内にエンジンオイル冷却管を設置しておけば、エンジンが運転中である限り、エンジンオイル冷却管は常に一定以上の風速の風が衝突することになるので、安定した冷却効果が得られることとなる。また、気化が不完全な燃料がインテーク（吸気）マニフォールド内に設置されたエンジンオイル冷却管に衝突する際に気化されるので、蒸発潜熱によってエンジンオイルは冷却されるとともに、シリンダー内での燃料の燃焼状態が改善されて、燃料消費効率の向上と排気ガス中に含有される有害不純物の低減が促進される。

本発明のエンジンオイル冷却装置においては、前記エンジンオイル冷却管にフィンを具備したものを用いることができる。あるいはまた、前記エンジンオイル冷却管としてサーペンタイン型ラジエーターとなっているエンジンオイル冷却装置を用いることもできる。
エンジンオイル冷却管にフィンを具備したものを用いることにより、熱交換効率を高めることができる。フィンの形態は、単にパイプにフィンを取り付けたものの外、蛇行させたパイプにフィンを取り付けたサーペンタイン型ラジエーターとなっていても良い。

また、本発明のエンジンオイル冷却装置においては、前記エンジンオイル冷却管の表面に溶融アルミニウムメッキ、溶融亜鉛メッキ又はニッケルメッキが施されていることが好ましい。
燃料を含む気化雰囲気に対する耐食性を増すためである。

さらに、本発明のエンジンオイル冷却装置においては、前記ガソリンエンジンが定置式ガソリンエンジンであることが好ましい。
定置式ガソリンエンジンは、常に一定の回転速度で運転されるので、エンジンオイル冷却管の表面に一定の風速の風が供給されることになるので、安定した冷却効果が最大限に発揮される。

本発明によれば、空冷又は水冷ガソリンエンジンのエンジンオイル冷却システムにおいて、オイルクーラーの小型化、さらにはエンジンの小型化をはかると同時に、排気ガス中に含有される有害物質の低減と燃料消費率の改善を図る上で効果が大きい。

以下に図を用いて本発明を詳細に説明する。
図１に本発明のエンジンオイル冷却システムの概略構成を示す。本発明のエンジンオイル冷却システムは、ガソリンエンジンのインテーク（吸気）マニフォールド内にエンジンオイル冷却管を設置したエンジンオイル冷却装置とした。すなわち、エンジン本体１の側面に吸気を各気筒へ分岐して供給するインテークマニホールド２が接続され、他の側面には各気筒から排出された排ガスを合流させて下流に流すエキゾーストマニホールド３が接続されている。

インテークマニホールド２の上流端にはエアクリーナーに向けて通気路をなす吸気管９を延出させ、その先に絞り弁８の他に図示省略のインタークーラー、過給器の圧縮機等を順次配備している。エンジン本体１のオイルパンにはエンジン本体を潤滑あるいは冷却する目的でエンジンオイルが満たされており、エンジン本体で加熱されたエンジンオイルは、エンジンオイル流通路３０を通ってエンジンオイルポンプ３２で加圧されて、インテークマニホールド２内に配設されたエンジンオイル冷却管１１へと圧送される。インテークマニホールド２内に配設されたエンジンオイル冷却管１１表面では、インテークマニホールド２内を流れる加圧空気と熱交換して冷却される。

このようなエンジンオイル冷却システムを採用することにより、オイルクーラーまでの配管が短寸となるほか、補機を含めたエンジン周囲の設計が簡単となるので、エンジンの小型化に寄与することができる。
また、インテークマニホールド内に気化不完全の加圧空気が残っていた場合には、未気化燃料はインテークマニホールド内でオイルクーラーにより加熱されて完全に気化されるので、排気ガス中に含有される有害物質の低減と燃料消費率の改善に寄与することができる。さらに、冬季のアイシング防止も可能である。

（第１の実施形態）
図２に、本発明の第１の実施形態に係わるエンジンオイル冷却装置の概略構成を示す。
第１の実施形態のエンジンオイル冷却装置は、エンジンオイル冷却管１１にフィン１２を取り付けた例を示す。エンジンオイル冷却管１１は、口径の小さな鋼管、銅管、アルミニウム管等を利用することができる。エンジンオイル冷却管１１は必要な冷却能力や設置場所の状況に応じて、これら細管を貫通させるだけでも良いし、さらには何回か蛇行させて配置しても良い。
また、これら細管に放熱用のフィン１２を取り付けたものであっても良い。放熱用のフィン１２は、例えば薄いアルミニウムリボンをスパイラル状に巻き付けたりジグザグに折り曲げた、いわゆるコルゲートフィンが使用できる。
図２では、インテークマニホールド２内を横切ってスパイラルのフィン１２を付けたエンジンオイル冷却管１１配設されている。インテークマニホールド２は、吸気管９からの加圧空気４０を吸い込み、キャプレターからの燃料を混合して混合空気４１として、絞り弁８で流量調整して各シリンダーへ分配供給している。
従って、この種のエンジンでは、運転している限りインテークマニホールド２内には混合空気の流れがあり、インテークマニホールド２内に配置されたエンジンオイル冷却管１１には、常に混合空気の流れが当たっていることになる。なお、ＬＰＧ、ＣＮＧなどのガスエンジンにも使用可能であり、非過給（ノンターボ）でも可能である。

（第２の実施形態）
図３に第２の実施形態に係わるエンジンオイル冷却装置の概略構成を示す。本実施形態のエンジンオイル冷却装置が先の第１の実施形態に係わるエンジンオイル冷却装置と異なる点は、エンジンオイル冷却管１１がサーペンタイン型ラジエーターとなっている点である。サーペンタイン型ラジエーターとは、熱伝導の良い金属細管を蛇腹状に折り曲げ、各細管の間をコルゲートフィンで連結した構造を有している。サーペンタイン型ラジエーターはアルミニウム合金で構成されるのが一般的である。アルミニウム合金で構成すれば、熱伝導率が高いので熱交換効率が良くなり、はんだ合金を用いたブレージングシートを使用して簡単に加工できるからである。サーペンタイン型ラジエーターを使用すれば、熱交換面積を増やすことができるので、インテークマニホールド２内の空間が許す限り放熱面積を増やしたものとすればよい。

先にも述べたとおり本発明のエンジンオイル冷却装置に使用するエンジンオイル冷却管は、口径の小さな鋼管、銅管、アルミニウム管等を利用することができる。アルミニウム管は耐食アルミニウム合金を使用することにより、硫黄（Ｓ）を含む混合空気雰囲気中でかなりの耐食性を発揮する。しかし、さらに耐食性を発揮させるために、細管の表面に亜鉛を溶融メッキしたものを使用することができる。鋼管、銅管も細管の表面にアルミニウムまたは亜鉛を溶融メッキしたものを使用すれば、耐食性を向上させることができる。溶融メッキは、細管をアルミニウムや亜鉛または合金の浴中に潜らせることにより行う。
さらに細管の耐食性を高める種には、ニッケルメッキを施すことも有効である。ニッケルメッキは電解メッキ法や無電解メッキ法が利用できる。なお、これらの表面処理はフィンを設けた後に実施してもよい。

本発明のエンジンオイル冷却装置は、特に定置式のエンジンに置いて効果を発揮する。一般に定置式のエンジンは、長時間一定出力で運転されるので一定の混合空気流が発生し、エンジンオイル冷却能力も一定になりやすいからである。

エンジンオイル冷却装置を上記のように構成することにより、オイルクーラーの小型化、さらにはエンジンの小型化をはかると同時に、排気ガス中に含有される有害物質の低減と燃料消費率の改善を図ることができるようになる。
なお、前記実施例は、Ｌ型エンジンに適用した場合を例にとり説明したが、本願発明はＶ型エンジンや水平対向型エンジンにも適用可能であることはいうまでもない。

本発明のエンジンオイル冷却装置の構成を説明する図である。 第１の実施形態に係わるエンジンオイル冷却装置の構成を説明する図である。 第２の実施形態に係わるエンジンオイル冷却装置の構成を説明する図である。 過給器付きのエンジンシステムを説明する図である。 従来のエンジンオイル冷却装置の構成を説明する図である。

符号の説明

１ エンジン本体
２ インテークマニホールド
３ エキゾーストマニホールド
４ インタークーラー
５ エアクリーナー
６ 過給器
７ 圧縮機
８ 絞り弁
９ 吸気管
１０ サーペンタイン型ラジエーター
１１ エンジンオイル冷却管
１２ フィン
３０ オイル配管
３１ オイルクーラー
３２ オイルポンプ
３３ 送風機
４１ 加圧空気
４２ 混合空気

Claims (5)

1. ガソリンエンジンのインテーク（吸気）マニフォールド内にエンジンオイル冷却管を設置してなることを特徴とするエンジンオイル冷却装置。
2. 前記エンジンオイル冷却管がフィンを具備してなることを特徴とする請求項１に記載のエンジンオイル冷却装置。
3. 前記エンジンオイル冷却管がサーペンタイン型ラジエーターをなしてなることを特徴とする請求項１に記載のエンジンオイル冷却装置。
4. 前記エンジンオイル冷却管の表面に溶融アルミニウムメッキ、溶融亜鉛メッキ又はニッケルメッキが施されてなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のエンジンオイル冷却装置。
5. 前記ガソリンエンジンが定置式ガソリンエンジンであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のエンジンオイル冷却装置。
   
   

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