JP2020012389A - オイル供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の大型化を抑制することが可能なオイル供給装置を提供する。【解決手段】このオイル供給装置２０は、オイルポンプ２２から吐出されたオイルＡが流れるオイル供給流路２３と、オイル供給流路２３に供給されたオイルＡに空気Ｂを混入し、空気Ｂを混入したオイルＡを冷却対象物２５に供給することにより冷却対象物２５を冷却する空気混入部４０とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、オイル供給装置に関し、特に、オイルポンプを備えるオイル供給装置に関する。

従来、オイルポンプを備えるオイル供給装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、オイルポンプと、オイルポンプから供給されたオイルをピストンに噴射して、ピストンを冷却する第１オイルジェットおよび第２オイルジェットとを備えるピストン冷却装置が開示されている。第１オイルジェットは、ピストンの内部に設けられた冷却空洞の入出孔に向けてオイルを噴射し、冷却空洞内にオイルを流すことによりピストンを冷却するように構成されている。第２オイルジェットは、ピストンの裏面に向けてオイルを噴射することによりピストンを冷却するように構成されている。

上記特許文献１に記載のピストン冷却装置では、エンジンの状態に応じて、第１オイルジェットおよび第２オイルジェットのうちの少なくとも一つを用いて、ピストンが冷却される。ここで、ピストン冷却装置では、冷却水よりも熱伝達率が低いオイルによりピストンが冷却される。したがって、ピストンが高温になるエンジンの状態（たとえば、エンジンが高負荷状態）などの場合、冷却水によりピストンを冷却する場合と比較して冷却不足とならないように、第１オイルジェットおよび第２オイルジェットの両方からピストンにオイルが供給される。

特開２０１７−２１８９１２号公報

このため、上記特許文献１に記載のピストン冷却装置では、第１オイルジェットおよび第２オイルジェットの両方から、ピストンにオイルを供給可能なオイル量が保持される必要がある。この結果、装置が大型化するという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、装置の大型化を抑制することが可能なオイル供給装置を提供することである。

上記目的を達成するために、この発明の一の局面におけるオイル供給装置は、オイルポンプと、オイルポンプから吐出されたオイルが流れるオイル供給流路と、オイル供給流路に供給されたオイルに空気を混入し、空気を混入したオイルを冷却対象物に供給することにより冷却対象物を冷却する空気混入部とを備える。

この発明の一の局面によるオイル供給装置は、上記のように、オイル供給流路に供給されたオイルに空気を混入し、空気を混入したオイルを冷却対象物に供給することにより冷却対象物を冷却する空気混入部を備えている。これにより、空気を混入していないオイルを冷却対象物に供給する場合よりも、オイルに空気を混入させることにより冷却対象物との摩擦が減少するので、冷却対象物の表面上の広範囲にオイルを広げることができる。また、冷却対象物の表面上の広範囲にオイルを広げることができるので、オイルと冷却対象物との接触面積を増加させることができるとともに、冷却対象物の表面上に薄いオイルの層を形成することができる。この際、冷却対象物の表面上のオイルにより冷却対象物の広範囲から熱を奪うことができるとともに、空気混入による熱伝達促進効果により、オイルの層が冷却されやすくなるので、冷却対象物からオイルの層に効率的に熱を移動させることができる。したがって、空気を混入していないオイルを冷却対象物に供給する場合よりも、空気を混入したオイルにより冷却対象物から効率的に熱を奪うことができるので、冷却対象物を冷却するために必要なオイルの量を減少させることができる。この結果、装置内に保持するオイルの量を抑制することができるので、オイル供給装置の大型化を抑制することができる。

上記一の局面によるオイル供給装置において、好ましくは、オイル供給流路は、潤滑部にオイルを供給する潤滑用流路と、潤滑用流路から分岐して設けられ、冷却対象物にオイルを供給する冷却用流路とを含み、冷却用流路には、空気混入部が配置されている。

このように構成すれば、潤滑部にオイルを供給する流路と冷却対象物に空気を混入したオイルを供給する流路とを別々に設ける場合よりも、装置内の流路の構成を簡素化することができるので、オイル供給装置の大型化をより抑制することができる。また、一つのオイルポンプにより、冷却対象物の冷却のための空気を混入したオイルの供給および潤滑部の潤滑のためのオイルの供給を行うことができるので、オイル供給装置の大型化をより抑制することができる。

上記潤滑用流路から分岐して冷却用流路を設けるオイル供給装置において、好ましくは、空気混入部は、冷却用流路の下流側端部に配置されている。

このように構成すれば、空気混入部により供給された空気を混入した冷却用のオイルが、潤滑用流路に流入することを抑制することができる。また、既存のオイル供給装置に対して、冷却用流路の下流側端部のノズルを空気混入部に変更するだけで、装置の大幅な変更をせずに冷却効果を向上させることができる。

上記潤滑用流路から分岐して冷却用流路を設けるオイル供給装置において、好ましくは、潤滑用流路から複数の冷却用流路が分岐して設けられており、空気混入部は、潤滑用流路からの分岐位置よりも下流側で、かつ、複数の冷却用流路の分岐位置よりも上流側に配置されている。

このように構成すれば、複数の冷却用流路の上流側に位置する共通のオイル供給流路上に空気混入部を配置することにより、複数の冷却用流路のそれぞれに対して個別に空気混入部を設ける必要がないので、構成を簡素化することができるとともに、オイル供給装置の大型化をより一層抑制することができる。

上記一の局面によるオイル供給装置において、好ましくは、オイルを貯留するオイルパンと、冷却対象物に供給された後にオイルパンに還流した空気を含むオイルから空気を分離する空気分離部とをさらに備える。

このように構成すれば、冷却対象物に供給され、オイルパンに還流した空気を混入したオイルから空気分離部により空気を分離することによって、空気を混入したオイルが潤滑用流路に流されることを抑制することができる。

上記潤滑用流路から分岐して冷却用流路を設けるオイル供給装置において、好ましくは、冷却用流路は、少なくとも冷却対象物としてのエンジンのシリンダヘッド、シリンダおよびピストンの少なくとも一つを冷却するオイルが流れる燃焼室冷却用流路を含み、燃焼室冷却用流路には、空気混入部が配置されている。

このように構成すれば、燃焼熱により高温になりやすいエンジンの構成部品を効率良く冷却することができるので、オーバーヒートの発生を抑制することができる。

なお、本出願では、上記一の局面によるオイル供給装置において、以下の構成も考えられる。

（付記項１）
すなわち、上記空気分離部を備えるオイル供給装置において、空気分離部は、オイルポンプにより構成されており、オイルポンプは、空気混入部により冷却対象物に供給された後にオイルパンに還流した空気を含むオイルから空気を分離し、空気を分離したオイルをオイル供給流路に供給するように構成されている。

このように構成すれば、オイルポンプを空気分離部として利用するので、オイルポンプとは別に空気分離部を設ける場合よりも、装置の部品点数を減少させることができる。これにより、オイル供給装置の構成を簡素化することができるとともに、大型化をより抑制することができる。

（付記項２）
上記オイルポンプにより空気分離部を構成するオイル供給装置において、オイルポンプは、外歯を有するインナーロータと、インナーロータの外歯に係合する内歯を有するアウターロータと、インナーロータおよびアウターロータを収容するハウジングと、ハウジングに形成され、オイルに含まれる空気をポンプ室から排出する排出孔とを含んでいる。

このように構成すれば、オイルポンプのハウジングに排出孔を形成するだけでオイルに含まれる空気をポンプ室から排出することができるので、空気分離部を容易に形成することができる。

（付記項３）
上記オイルポンプにより空気分離部を構成するオイル供給装置において、オイルポンプは、空気を含むオイルから空気を分離した際、分離された空気が混入したオイルを、空気混入部に供給して冷却対象物の冷却に利用するように構成されている。

このように構成すれば、空気分離部により分離された空気が混入されたオイルを再利用することにより、空気混入部から冷却対象物に供給される空気が混入したオイルの量を十分に確保することができるので、冷却対象物の冷却を十分に行うことができる。

（付記項４）
上記一の局面によるオイル供給装置において、空気混入部は、オイルが流入する流入部と、流入部から流入したオイルが流出する流出部と、流入部と流出部との間に設けられ、流入部および流出部の両方の流路断面積よりも小さい流路断面積を有する縮小部と、縮小部に接続され、オイルに空気を供給する空気供給部とを含む。

このように構成すれば、縮小部を流れるオイルの流速を大きくして負圧を発生させることができるので、オイル内に空気を効果的に引き込むことができる。この結果、オイル内に空気を確実に混入させることができるので、冷却対象物に対する冷却性能を安定させることができる。

（付記項５）
上記一の局面によるオイル供給装置において、空気混入部は、オイルの流れに乱流を発生させる乱流発生部を含み、空気混入部は、乱流発生部によりオイルの流れに乱流を生じさせ、吐出口から流出させた乱流のオイルの周りの空気をオイルの内部の乱流により巻き込ませるように構成されている。

このように構成すれば、吐出口から流出するオイル内の流れが乱流でない場合よりも、吐出口からオイルを流出させた際にオイルの周りの空気をオイル内により多く混入させることができるので、冷却対象物の冷却を効率的に行うことができる。

（付記項６）
上記縮小部を含む空気供給部を備えるオイル供給装置において、空気供給部は、縮小部に新気を供給するように構成されている。

このように構成すれば、冷却対象物に比較的温度の低い新気を混入したオイルを供給することができるので、空気混入部近傍の比較的温度の高い空気をオイルに混入した場合と比較して、冷却対象物に対する冷却性能を向上させることができる。

（付記項７）
上記オイルポンプにより空気分離部を構成するオイル供給装置において、オイルポンプは、空気を含むオイルから空気を分離した際、分離された空気が混入したオイルを、空気混入部により空気を含むオイルを供給する冷却対象物とは別の冷却対象物の冷却に利用するように構成されている。

このように構成すれば、別の冷却対象物に対して、空気混入部を配置した冷却用流路を設けずに、オイルポンプにおいて分離された空気を混入したオイルを供給するので、オイルポンプにおいて分離された空気が混入されたオイルを有効に活用することができる。

（付記項８）
上記オイルポンプにより空気分離部を構成するオイル供給装置において、潤滑部は、空気を含むオイルにより潤滑可能な非高精度潤滑部を有し、オイルポンプは、空気を含むオイルから空気を分離した際、分離された空気が混入したオイルを、非高精度潤滑部に供給して冷却および潤滑に利用するように構成されている。

このように構成すれば、たとえばカムシャフトなど高精度な潤滑を必要としない非高精度潤滑部に対して空気を混入したオイルを供給するので、オイルポンプにおいて生じる分離された空気が混入されたオイルを有効に活用することができる。なお、たとえばカムシャフトなど高精度な潤滑を必要としない非高精度潤滑部の場合には、空気が混入されたオイルを供給したとしても、潤滑に支障が出ることはない。

（付記項９）
上記冷却用流路を含むオイル供給流路を備えるオイル供給装置において、冷却用流路の空気を含むオイルが供給される車両駆動用モータと、潤滑用流路のオイルが供給され、車両駆動用モータの駆動力を車輪に伝達する伝達機構部とをさらに備える。

このように構成すれば、空気が混入されていないオイルを供給する場合よりも、車両駆動用モータの冷却を効果的に行うことができるとともに、伝達機構部の潤滑を行うことができる。

一実施形態によるエンジンの全体構成を概略的に示した模式図である。 一実施形態によるエンジンを概略的に示した断面図である。 一実施形態によるオイルポンプを示した模式図である。 一実施形態によるオイル供給装置の空気混入部を示した模式図である。 一実施形態によるオイル供給装置の空気混入部をオイル吐出方向から視た模式図である。 一実施形態によるオイル供給装置により空気混入オイルを冷却対象物に供給した状態を示した模式図である。 一実施形態によるオイル供給装置により供給された空気混入オイルが冷却対象物の表面上に広がった状態を示した模式図である。 図８（Ａ）は空気を混入したオイルが広がった状態を示した模式図である。図８（Ｂ）は空気を混入していないオイルが広がった状態を示した模式図である。 冷却対象物に水、空気を混入したオイルおよびオイルを供給したそれぞれの場合の流速と熱伝達率との関係を示したグラフである。 一実施形態の第１変形例によるエンジンを概略的に示した断面図である。 一実施形態の第２変形例による空気混入部を示した模式図である。 一実施形態の第３変形例によるエンジンを概略的に示した断面図である。 一実施形態の第４変形例によるエンジンを概略的に示した断面図である。 一実施形態の第５変形例によるエンジンを概略的に示した断面図である。 一実施形態の第６変形例によるオイル供給措置から供給される空気混入オイルを車両駆動用モータに供給するエンジンを示した模式図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

［エンジンの概略的な構成］
車両（自動車）用のエンジン１は、図１に示すように、上下方向に延びる複数（４個）のシリンダ３ａ内でピストン８がそれぞれ往復動されることにより、吸入・圧縮・膨張（燃焼）・排気の１サイクルを連続的に繰り返してクランクシャフト１０を回転させるように構成されている。ここで、エンジン１において、クランクシャフト１０が延びる方向をＸ方向とし、水平方向においてＸ方向に直交する方向をＹ方向とする。また、エンジン１において、Ｘ方向およびＹ方向に直交する方向をＺ方向（上下方向）とする。

エンジン１は、シリンダブロック３と、シリンダブロック３のＺ１側に固定されるシリンダヘッド４と、シリンダブロック３のＺ２側（下側）に固定されるクランクケース５とを含むエンジン本体２を備える。エンジン本体２は、シリンダブロック３の側端部に取り付けられるタイミングチェーンカバー６と、シリンダヘッド４に取り付けられるヘッドカバー７とを含んでいる。

シリンダヘッド４には、図２に示すように、吸気用カムシャフト４ａの回転により周期的に開閉される吸気バルブ４ｂと、排気用カムシャフト４ｃの回転により周期的に開閉される排気バルブ４ｄと、点火プラグ（図示せず）とが組み込まれている。また、シリンダヘッド４は、燃焼室４ｆと、燃焼室４ｆに吸入空気を送り込む吸気ポート４ｇと、既燃ガスが排出される排気ポート４ｈとを有する。吸気ポート４ｇは、吸気マニホールド（図示せず）に接続されている。排気ポート４ｈは、排気マニホールド（図示せず）に接続されている。

燃焼室４ｆは、シリンダ３ａ内の上部に形成され、吸気ポート４ｇから吸気される空気および燃料を点火プラグにより燃焼させるように構成されている。複数のシリンダ３ａのそれぞれの内部には、往復移動可能に収容されるピストン８と、ピストン８とクランクシャフト１０とを接続するコンロッド９とが設けられている。

また、吸気用カムシャフト４ａには、回転を遅角方向または進角方向にずらす吸気用可変バルブタイミング機構（図示せず、以下、吸気用ＶＶＴ）が取り付けられている。また、排気用カムシャフト４ｃには、回転を遅角方向または進角方向にずらす排気用可変バルブタイミング機構（図示せず、以下、排気用ＶＶＴ）が取り付けられている。

エンジン本体２は、図１に示すように、内部にオイルＡ（エンジンオイル）を循環させてエンジン１の各部にオイルＡを供給するオイル供給装置２０を含んでいる。オイル供給装置２０は、エンジン１内を循環するオイルＡを貯留するオイルパン２１と、オイルパン２１内のオイルＡを吸い上げ、オイルパン２１内のオイルＡをエンジン１の各部に供給するためのオイルポンプ２２（Ｏ／Ｐ）とを含んでいる。オイルポンプ２２は、クランクシャフト１０の駆動力を利用して回転される。オイルポンプ２２は、図３に示すように、オイルＡをオイルパン２１（図２参照）から吸入ポート５１ａを介してポンプ室５４に吸入した後、ポンプ室５４の縮小とともに所定の油圧を発生させた状態（圧縮状態）において吐出ポート５１ｂから吐出する。なお、オイルポンプ２２の詳細な構成については後述する。

オイル供給装置２０は、図１に示すように、オイルポンプ２２から吐出されたオイルＡを流すオイル供給流路２３を備えている。オイル供給流路２３は、エンジン１の潤滑部２４にオイルＡを供給する潤滑用流路３１と、潤滑用流路３１から分岐して設けられ、冷却対象物２５にオイルＡを供給する冷却用流路３２とを含んでいる。ここで、潤滑部２４とは、エンジン１内の構成同士の摩擦を小さくするため、エンジン１内を循環するオイルＡを供給する、クランクシャフト１０の軸受５ａ、吸気用カムシャフト４ａ、排気用カムシャフト４ｃ、吸気用ＶＶＴおよび排気用ＶＶＴなどの部材である。冷却対象物２５とは、エンジン１内を循環するオイルＡを供給することにより冷却される、シリンダ３ａ（ピストン８の外周にある部材）、シリンダヘッド４およびピストン８などの部材である。

潤滑用流路３１は、オイルパン２１とオイルポンプ２２の吸入ポート５１ａとを接続する第１油路３１ａと、オイルポンプ２２の吐出ポート５１ｂとメインオイルギャラリ３１ｃとを接続する第２油路３１ｂと、メインオイルギャラリ３１ｃと、メインオイルギャラリ３１ｃの下流側端部（Ｘ２側端部）から上方（Ｚ１側）に延びる第３油路３１ｄとを有している。また、潤滑用流路３１は、第３油路３１ｄの下流側に接続される給油パイプ３１ｅを有している。給油パイプ３１ｅには、吸気用カムシャフト４ａおよび排気用カムシャフト４ｃにオイルＡを供給することによって、吸気用カムシャフト４ａおよび排気用カムシャフト４ｃを潤滑させるためのカムシャワー２６が取り付けられる。また、潤滑用流路３１は、メインオイルギャラリ３１ｃから分岐してクランクシャフト１０の軸受５ａにオイルＡを供給する軸受用油路３１ｆを有している。

冷却用流路３２は、メインオイルギャラリ３１ｃから分岐してピストン８にオイルＡを供給するピストン用冷却油路３２ａ（特許請求の範囲の「燃焼室冷却用流路」の一例）を有している。ピストン用冷却油路３２ａの下流側端部には、オイルジェット機構２７が設けられている。オイルジェット機構２７は、所定の作動圧において開弁することによりピストン８の裏側に冷却用のオイルＡを噴射することによって、ピストン８を冷却しつつ、ピストン８周りを潤滑させる機能を有している。

冷却用流路３２は、給油パイプ３１ｅから分岐してシリンダヘッド４にオイルＡを供給するシリンダヘッド用冷却油路３２ｂ（特許請求の範囲の「燃焼室冷却用流路」の一例）を有している。シリンダヘッド用冷却油路３２ｂの下流側端部には、噴射ノズル２８が設けられている。噴射ノズル２８は、シリンダヘッド４の内面部４ｅに冷却用のオイルＡを噴射することによって、シリンダヘッド４を冷却することにより燃焼室４ｆ（図２参照）を冷却させる機能を有している。

冷却用流路３２は、メインオイルギャラリ３１ｃから分岐してシリンダ３ａにオイルＡを供給するシリンダ用冷却油路３２ｃ（特許請求の範囲の「燃焼室冷却用流路」の一例）を有している。シリンダ用冷却油路３２ｃの下流側端部には、噴射ノズル２９が設けられている。噴射ノズル２９は、シリンダ３ａの内側面に冷却用のオイルＡを噴射することによって、シリンダ３ａを冷却することにより燃焼室４ｆ（図２参照）を冷却させる機能を有している。

このように、オイル供給装置２０では、潤滑用流路３１からピストン用冷却油路３２ａ、シリンダヘッド用冷却油路３２ｂおよびシリンダ用冷却油路３２ｃといった複数の冷却用流路３２が分岐して設けられている。

オイル供給装置２０は、吸気用カムシャフト４ａおよび排気用カムシャフト４ｃに供給されたオイルＡおよびシリンダヘッド４の内面部４ｅに供給されたオイルＡをオイルパン２１に還流させる還流路３０を備えている。ここで、オイル供給装置２０では、クランクシャフト１０の軸受５ａに供給されたオイルＡおよびピストン８に供給されたオイルＡは、還流路３０を介さず自重により落下してオイルパン２１に還流される。

（空気混入部）
本実施形態のオイル供給装置２０では、図２に示すように、オイルジェット機構２７および噴射ノズル２８が、それぞれ、空気混入部４０として構成されている。すなわち、空気混入部４０は、冷却用流路３２（ピストン用冷却油路３２ａ、シリンダヘッド用冷却油路３２ｂおよびシリンダ用冷却油路３２ｃ）の下流側端部に配置されている。そして、空気混入部４０は、オイル供給流路２３に供給されたオイルＡに空気Ｂを混入し、空気Ｂを混入したオイルＡを冷却対象物２５に供給することにより冷却対象物２５（ピストン８、シリンダヘッド４およびシリンダ３ａ）を冷却するように構成されている。すなわち、空気混入部４０は、冷却対象物２５に供給するオイルＡに空気Ｂを巻き込ませて、空気Ｂを混入したオイルＡを冷却対象物２５に供給するように構成されている。ここで、空気混入部４０は、オイルＡを噴射することにより、冷却対象物２５にオイルＡを付着させている。

具体的には、空気混入部４０は、図４に示すように、オイルＡに空気Ｂを巻き込む機構として、内部を流れるオイルＡの流れに乱流を発生させる乱流発生部４１を有している。乱流発生部４１は、オイルＡの流れに乱流を生じさせ、吐出口４５から流出させた乱流のオイルＡの周りの空気ＢをオイルＡの内部の乱流によりオイルＡに巻き込ませるように構成されている。乱流発生部４１は、上流側のオイル吐出方向Ｄに直交する断面の流路径よりも、オイル吐出方向Ｄに直交する断面の流路径の小さい縮径部４２を有している。縮径部４２は、オイル吐出方向Ｄの下流側に向かうにしたがい、流路の中央部側に徐々に狭くなる。

これにより、縮径部４２に流れてきたオイルＡのうち外側部分のオイルＡの流れは、縮径部４２の内壁部４４に当たることにより、縮径部４２よりも上流側におけるオイルＡの流れとは異なる方向のオイルＡの流れとなる。この結果、縮径部４２内では、外側部分のオイルＡの流れの変化により、他の部分のオイルＡの流れも変化するので、乱流が発生する。すなわち、縮径部４２内の流路は、オイルＡの流れを乱す乱流発生領域である。また、縮径部４２を流れるオイルＡの流速は、オイル吐出方向Ｄに直交する断面の流路径の縮小に伴い、縮径部４２の上流側のオイルＡの流速よりも速くなる。これにより、空気混入部４０では、縮径部４２内においてより乱流が発生しやすくなる。

縮径部４２は、図５に示すように、オイル吐出方向Ｄから視て、丸みを帯びた円弧状の辺部４３を有する多角形形状（五角形形状）である。ここで、縮径部４２内の流路も、オイル吐出方向Ｄから視て、丸みを帯びた円弧状の辺部４３を有する多角形形状（五角形形状）である。すなわち、縮径部４２内の内壁部４４は、複数の円弧状部４４ａを有している。これにより、縮径部４２内の内壁部４４の表面積は、縮径部４２内の流路を円形形状にした場合の内壁部４４の表面積よりも大きくなる。この結果、縮径部４２の吐出口４５から吐出したオイルＡのオイル吐出方向Ｄから視た形状も丸みを帯びた円弧状の辺部４３を有する五角形形状となるので、縮径部４２内の流路を円形形状にした場合よりも、縮径部４２の吐出口４５から吐出したオイルＡに接触する空気Ｂの量を大きくすることが可能である。

このように、空気混入部４０は、図４に示すように、乱流を発生させたオイルＡに吐出口４５の近傍の空気混入領域の空気Ｂを巻き込ませて、気泡としてオイルＡに取り入れるように構成されている。

〈空気を混入したオイルによる冷却〉
図６〜図９を参照して、空気混入部４０により空気Ｂを混入させたオイルＡを、冷却対象物２５の表面に供給した際における空気Ｂを混入させたオイルＡの冷却能力について説明する。ここで、冷却対象物２５に対する冷却能力は、空気Ｂを混入させたオイルＡの熱伝達率および冷却面積の大きさによって変わる。すなわち、熱伝達率および冷却面積が大きいほど、冷却対象物２５からより大きな熱量を奪うことができる。

図６および図７に示すように、空気混入部４０から噴射された空気Ｂを混入したオイルＡは、冷却対象物２５の表面に供給されることにより、冷却対象物２５の表面に広がる。ここで、図８（Ａ）に示す空気Ｂが混入されたオイルＡと、図８（Ｂ）に示す空気Ｂが混入されていないオイルＡとを、それぞれ、同量を冷却対象物２５の表面に噴射した場合において比較すると、空気Ｂが混入されたオイルＡの方が広範囲に広がる。

空気Ｂが混入されたオイルＡの方が広範囲に広がる理由として、たとえば、次のようなことが考えられる。空気Ｂが混入されたオイルＡでは、冷却対象物２５の表面とオイルＡとの接触面積が、空気Ｂを混入した分、オイルＡのみ（空気Ｂを混入していないオイルＡ）の場合よりも小さくなる。これにより、空気Ｂが混入されたオイルＡと冷却対象物２５の表面との間に生じる摩擦力が、オイルＡのみの場合よりも小さくなるので、空気Ｂが混入されたオイルＡの方が広範囲に広がるようになる。

図９を参照して、水、空気Ｂを混入したオイルＡおよびオイルＡ（空気Ｂを混入していないオイルＡ）の三種類の流体における、冷却対象物２５の表面に噴射する流速と熱伝達率との関係について説明する。水と、空気Ｂを混入したオイルＡと、オイルＡとを比較すると、熱伝達率は、水、空気Ｂを混入したオイルＡおよびオイルＡの順に小さくなることがわかる。

（空気分離部）
オイルポンプ２２は、図２に示すように、冷却対象物２５に供給された後にオイルパン２１に還流した空気Ｂを含むオイルＡから空気Ｂを分離する空気分離部５０として構成されている。すなわち、オイルポンプ２２は、空気混入部４０により冷却対象物２５に供給された後にオイルパン２１に還流した空気Ｂを含むオイルＡから空気Ｂを分離し、空気Ｂを分離したオイルＡをオイル供給流路２３に供給するように構成されている。

すなわち、具体的には、オイルポンプ２２は、図３に示すように、ハウジング５１と、インナーロータ５２と、アウターロータ５３とを含んでいる。インナーロータ５２は、外歯５２ａと、外歯５２ａ同士の間の谷部５２ｂに形成される排出溝５２ｃとを有している。アウターロータ５３は、インナーロータ５２の外歯５２ａに係合する内歯５３ａを有している。インナーロータ５２の外歯５２ａとアウターロータ５３の内歯５３ａの間にはポンプ室５４が形成されている。ハウジング５１には、オイルＡを外歯５２ａと内歯５３ａの間のポンプ室５４に導く吸入ポート５１ａが形成されている。また、ハウジング５１には、オイルＡをポンプ室５４外に導く吐出ポート５１ｂが形成されている。また、ハウジング５１には、排出溝５２ｃと連通し、オイルＡに含まれる気泡をポンプ室５４外に導く排出孔５１ｃが形成されている。

オイルポンプ２２では、ポンプ室５４が矢印Ｒ方向への回転移動とともに拡大したり縮小したりしてポンプ機能が生み出される。吸入ポート５１ａは、オイルパン２１に接続されており、オイルパン２１からオイルＡが供給される。吐出ポート５１ｂは、オイル供給流路２３に接続されている。

ここで、排出孔５１ｃは、ポンプ室５４と吐出ポート５１ｂとが連通するタイミングよりも早く、かつ、ポンプ室５４の容積が最大になるタイミングよりも遅く連通する。すなわち、オイルポンプ２２では、ポンプ室５４の容積を縮小させ始めたタイミングで、ポンプ室５４と排出孔５１ｃとが連通するので、図２に示すように排出孔５１ｃから排出溝５２ｃを介してオイルパン２１に、分離された空気Ｂを混入したオイルＡを排出することが可能である。

（本実施形態の効果）
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

本実施形態では、上記のように、オイル供給装置２０は、オイル供給流路２３に供給されたオイルＡに空気Ｂを混入し、空気Ｂを混入したオイルＡを冷却対象物２５に供給することにより冷却対象物２５を冷却する空気混入部４０を備えている。これにより、空気Ｂを混入していないオイルＡを冷却対象物２５に供給する場合よりも、オイルＡに空気Ｂを混入させることにより冷却対象物２５との摩擦が減少するので、冷却対象物２５の表面上の広範囲にオイルＡを広げることができる。また、冷却対象物２５の表面上の広範囲にオイルＡを広げることができるので、オイルＡと冷却対象物２５との接触面積を増加させることができるとともに、冷却対象物２５との熱伝達率を向上させることができる。この際、冷却対象物２５の表面上のオイルＡにより冷却対象物２５の広範囲から熱を奪うことができるので、冷却対象物２５からオイルＡの層に効率的に熱を移動させることができる。したがって、空気Ｂを混入していないオイルＡを冷却対象物２５に供給する場合よりも、空気Ｂを混入したオイルＡにより冷却対象物２５から効率的に熱を奪うことができるので、冷却対象物２５を冷却するために必要なオイルＡの量を減少させることができる。この結果、装置内に保持するオイルＡの量を抑制することができるので、オイル供給装置２０の大型化を抑制することができる。

また、空気Ｂを混入していないオイルＡを冷却対象物２５に供給する場合よりも、空気Ｂを混入したオイルＡにより冷却対象物２５から効率的に熱を奪えることにより、冷却水による冷却対象物２５の冷却に代えてオイル供給装置２０から供給されるオイルＡによる冷却対象物２５の冷却を行わせることができるので、冷却水、冷却用のポンプおよび配管などを減少若しくは廃止することが可能である。この結果、エンジン１の構成の簡素化、小型化および軽量化を図ることが可能であるとともに、エネルギ消費の低減を図ることが可能である。

また、本実施形態では、上記のように、オイル供給流路２３は、潤滑部２４にオイルＡを供給する潤滑用流路３１と、潤滑用流路３１から分岐して設けられ、冷却対象物２５にオイルＡを供給する冷却用流路３２とを含み、冷却用流路３２には、空気混入部４０が配置されている。これにより、潤滑部２４にオイルＡを供給する流路と冷却対象物２５に空気Ｂを混入したオイルＡを供給する流路とを別々に設ける場合よりも、装置内の流路の構成を簡素化することができるので、オイル供給装置２０の大型化をより抑制することができる。また、一つのオイルポンプ２２により、冷却対象物２５の冷却のための空気Ｂを混入したオイルＡの供給および潤滑部２４の潤滑のためのオイルＡの供給を行うことができるので、オイル供給装置２０の大型化をより抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、空気混入部４０は、冷却用流路３２の下流側端部に配置されている。これにより、空気混入部４０により供給された空気Ｂを混入した冷却用のオイルＡが、潤滑用流路３１に流入することを抑制することができる。また、既存のオイル供給装置に対して、冷却用流路３２の下流側端部のノズルを変更するだけで、装置の大幅な変更をせずに冷却効果を向上させることができる。

また、本実施形態では、上記のように、オイル供給装置２０は、オイルＡを貯留するオイルパン２１と、冷却対象物２５に供給された後にオイルパン２１に還流した空気Ｂを含むオイルＡから空気Ｂを分離する空気分離部５０とを備える。これにより、冷却対象物２５に供給され、オイルパン２１に還流した空気Ｂを混入したオイルＡから空気分離部５０により空気Ｂを分離することにより、空気Ｂを混入したオイルＡが潤滑用流路３１に流されることを抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、冷却用流路３２は、冷却対象物２５としてのエンジン１のシリンダヘッド４、ピストン８およびシリンダ３ａのそれぞれを冷却するオイルＡが流れるシリンダヘッド用冷却油路３２ｂ、ピストン用冷却油路３２ａおよびシリンダ用冷却油路３２ｃを含んでいる。シリンダヘッド用冷却油路３２ｂ、ピストン用冷却油路３２ａおよびシリンダ用冷却油路３２ｃには、それぞれ、空気混入部４０が配置されている。これにより、燃焼熱により高温になりやすいエンジンの構成部品を効率良く冷却することができるので、オーバーヒートの発生を抑制することができる。

［変形例］
今回開示された実施形態は、全ての点で例示であり制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更（変形例）が含まれる。

たとえば、上記実施形態では、オイルポンプ２２では、排出孔５１ｃから排出溝５２ｃを介してオイルパン２１に、分離された気泡を混入したオイルＡを排出する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、オイルポンプ１２２は、図１０に示す第１変形例のように、空気Ｂを含むオイルＡから空気Ｂを分離した際、分離された空気Ｂが混入したオイルＡを、空気混入部１４０に供給して冷却対象物２５の冷却に利用するように構成されてもよい。

また、上記実施形態では、空気混入部４０は、冷却対象物２５に供給するオイルＡに空気Ｂを巻き込ませることにより、空気Ｂを混入したオイルＡを冷却対象物２５に供給するように構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、空気混入部２４０は、図１１に示す第２変形例のように、ベンチュリ管形状であってもよい。すなわち、空気混入部２４０は、オイルが流入する流入部２６１と、流入部２６１から流入したオイルが流出する流出部２６２とを含んでいる。また、空気混入部２４０は、流入部２６１と流出部２６２との間に設けられ、流入部２６１および流出部２６２の両方の流路断面積よりも小さい流路断面積を有する縮小部２６３と、縮小部２６３に接続され、オイルに空気を供給する空気供給部２６４とを含んでいる。なお、空気供給部２６４の流路断面積は、縮小部２６３の流路断面積よりも小さい。

また、上記第２変形例では、空気混入部２４０は、周りの空気Ｂを縮小部２６３内のオイルＡに供給するように構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、空気混入部は、縮小部内のオイルに新気を供給するように構成されていてもよい。

また、上記第１変形例では、オイルポンプ１２２は、空気Ｂを含むオイルＡから空気Ｂを分離した際、分離された空気Ｂが混入したオイルＡを、空気混入部１４０に供給して冷却対象物２５の冷却に利用するように構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、図１２に示す第３変形例のように、オイルポンプ３２２は、空気Ｂを含むオイルＡから空気Ｂを分離した際、分離された空気Ｂが混入したオイルＡを、空気混入部４０により空気Ｂを含むオイルＡを供給する冷却対象物２５とは別の冷却対象物２５の冷却に利用するように構成されていてもよい。ここで、空気混入部４０により空気Ｂを含むオイルＡは、シリンダヘッド４に供給され、オイルポンプ３２２により分離された空気Ｂを混入したオイルＡは、ピストン８およびシリンダ８ａに供給されている。

また、上記第１変形例では、オイルポンプ１２２は、空気Ｂを含むオイルＡから空気Ｂを分離した際、分離された空気Ｂが混入したオイルＡを、空気混入部１４０に供給して冷却対象物２５の冷却に利用するように構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、図１３に示す第４変形例のように、オイルポンプ４２２は、空気Ｂを含むオイルＡから空気Ｂを分離した際、分離された空気Ｂが混入したオイルＡを、空気Ｂを含むオイルＡにより潤滑可能な非高精度潤滑部４２４ａ（吸気用カムシャフト４ａまたは排気用カムシャフト４ｃ）に供給して冷却および潤滑に利用するように構成されていてもよい。

また、上記第１変形例では、空気混入部１４０は、複数の冷却用流路３２のそれぞれの下流側に配置されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、図１４に示す第５変形例のように、空気混入部５４０は、潤滑用流路３１からの分岐位置Ｄ１よりも下流側であり、かつ、複数の冷却用流路３２の分岐位置Ｄ２よりも上流側に配置されていてもよい。ここで、給油パイプ３１ｅは、冷却用流路３２である。これにより、複数の冷却用流路３２の上流側に位置する共通のオイル供給流路２３上に空気混入部５４０を配置することにより、複数の冷却用流路３２のそれぞれに対して個別に空気混入部５４０を設ける必要がないので、構成を簡素化することができるとともに、オイル供給装置５２０の大型化をより一層抑制することができる。

また、上記実施形態では、オイル供給装置２０は、冷却対象物２５としてシリンダヘッド４、シリンダ３ａおよびピストン８を備え、潤滑部２４として軸受５ａなどを備える例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、オイル供給装置６２０は、図１５に示す第６変形例のように、冷却用流路の空気を含むオイルが供給される冷却対象物としての車両駆動用モータ６７１と、潤滑用流路のオイルが供給され、車両駆動用モータ６７１の駆動力を車輪に伝達する潤滑部としての変速機構部６１０（伝達機構部の一例）とを備えていてもよい。ここで、オイル供給装置６２０では、車両駆動用モータ６７１に空気を含むオイル供給するため、オイルポンプ６２２に接続されたオイル供給流路６２３の車両駆動用モータ６７１の上流側に空気混入部６４０が配置されている。なお、空気を混入したオイルは、車両駆動用モータ６７１の内部の発熱体（コイルなど）に供給される。

また、上記実施形態では、縮径部４２は、オイル吐出方向Ｄから視て、丸みを帯びた円弧状の辺部４３を有する五角形形状である例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、縮径部は、丸みを帯びた円弧状の辺部を有する五角形形状以外の多角形形状であってもよい。

また、上記実施形態では、乱流発生部４１は、上流側のオイル吐出方向Ｄに直交する断面の流路径よりも、オイル吐出方向Ｄに直交する断面の流路径の小さい縮径部４２を有している例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、乱流発生部は、冷却用流路の内壁に形成され、オイルの流れを妨げる複数の突出壁により構成されてもよい。

また、上記実施形態では、オイルポンプ２２が、空気分離部５０として構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、空気分離部は、オイルポンプではなく、オイルポンプの上流側に、空気が混入したオイルから空気を分離する気液分離室を配置してもよい。

また、上記実施形態では、車両用のエンジン１にオイル供給装置２０を適用して、冷却対象物２５を冷却する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、オイル供給装置は、ガスコージェネレーションシステムのエンジンなどに備えられた冷却対象物を冷却するように構成されてもよい。

また、上記実施形態では、噴射ノズル２９が設けられるシリンダ用冷却油路３２ｃにより、シリンダ３ａを冷却する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、シリンダ用冷却油路は、還流路をシリンダ周辺に配置し、オイルをオイルパンに戻しながらシリンダを冷却するように構成されてもよい。

３ａ シリンダ
４ シリンダヘッド
８ ピストン
２０、５２０、６２０ オイル供給装置
２１ オイルパン
２２、１２２、３２２、４２２、６２２ オイルポンプ
２３、５２３、６２３ オイル供給流路
２４ 潤滑部
２５ 冷却対象物
３１ 潤滑用流路
３２ 冷却用流路
３２ａ ピストン用冷却油路（燃焼室冷却用流路）
３２ｂ シリンダヘッド用冷却油路（燃焼室冷却用流路）
３２ｃ シリンダ用冷却油路（燃焼室冷却用流路）
４０、１４０、２４０、５４０、６４０ 空気混入部
５０ 空気分離部
Ａ オイル
Ｂ 空気
Ｄ１、Ｄ２ 分岐位置

Claims (6)

1. オイルポンプと、
   前記オイルポンプから吐出されたオイルが流れるオイル供給流路と、
   前記オイル供給流路に供給されたオイルに空気を混入し、空気を混入したオイルを冷却対象物に供給することにより前記冷却対象物を冷却する空気混入部とを備える、オイル供給装置。
2. 前記オイル供給流路は、潤滑部にオイルを供給する潤滑用流路と、前記潤滑用流路から分岐して設けられ、前記冷却対象物にオイルを供給する冷却用流路とを含み、
   前記冷却用流路には、前記空気混入部が配置されている、請求項１に記載のオイル供給装置。
3. 前記空気混入部は、前記冷却用流路の下流側端部に配置されている、請求項２に記載のオイル供給装置。
4. 前記潤滑用流路から複数の前記冷却用流路が分岐して設けられており、
   前記空気混入部は、前記潤滑用流路からの分岐位置よりも下流側で、かつ、前記複数の冷却用流路の分岐位置よりも上流側に配置されている、請求項２に記載のオイル供給装置。
5. オイルを貯留するオイルパンと、
   前記冷却対象物に供給された後に前記オイルパンに還流した空気を含むオイルから空気を分離する空気分離部とをさらに備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載のオイル供給装置。
6. 前記冷却用流路は、少なくとも前記冷却対象物としてのエンジンのシリンダヘッド、シリンダおよびピストンの少なくとも一つを冷却するオイルが流れる燃焼室冷却用流路を含み、
   前記燃焼室冷却用流路には、前記空気混入部が配置されている、請求項２〜４のいずれか１項に記載のオイル供給装置。

Images