JPH0617633A

JPH0617633A - 内燃機関の暖機促進装置

Info

Publication number: JPH0617633A
Application number: JP4178500A
Authority: JP
Inventors: Ryuichi Matsushiro; 隆一松代; Toshihiko Ito; 猪頭　　敏彦; Shigeo Sasao; 茂夫笹尾; Masae Ohori; 正衛大堀
Original assignee: Nippon Soken Inc; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Soken Inc
Priority date: 1992-07-06
Filing date: 1992-07-06
Publication date: 1994-01-25
Also published as: US5301642A

Abstract

(57)【要約】【目的】内燃機関の暖機を促進し、燃費を向上させ、
摩耗を抑制する。【構成】オイルパン１に隔離板３を設けて主室１ａと
副室１ｂに区画する。隔離板３の側面３ａにはオイルポ
ンプ６の吸油管７の開口部に近い下部の小孔４ａと、油
面２付近の上部の大孔４ｂとを設ける。始動後の暖機状
態においては油温が低くオイルの粘性抵抗が大きくなっ
ているため、副室１ｂ内にあるオイルは隔離板の小孔４
ａを通過することができない。従ってオイルポンプ６は
主室１ａ内のオイルのみを吸入して機関内へ循環させる
ので、少量のオイルが機関内で加熱されることによって
急速に温度上昇し、機関は迅速に暖機される。副室１ｂ
内の低温のオイルも、上部の大孔４ｂを通して少しずつ
主室内のオイルと交流し、徐々に表層部から温度が上昇
し、小孔４ａを通過可能になるまで粘度が低下するとオ
イルポンプ６に吸入されて機関内へ循環するようにな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の始動時に、
機関内を循環するオイル（潤滑油）の温度を急速に上昇
させて暖機を早める暖機促進装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関を搭載している自動車の走行燃
費を向上させるための１つの有効な手段として、機関の
始動直後の暖機中におけるオイル（潤滑油）の温度の立
ち上がりを促進して機械的な摩擦損失を低減させるとい
う方法がある。これは、始動後の短時間内に限って機関
内で循環するオイルの量を制限し、循環している少量の
オイルの油温を急速に上昇させることによって、オイル
の粘性抵抗を減少させると共にその潤滑性能を高め、機
関の摩擦損失が減少した分だけ燃費性能を向上させ、併
せて機関の摺動部分の摩耗等を低減させようとするもの
であり、最初に循環している少量のオイルが所定の温度
に達した後に、残余のオイルの循環を開始させることに
よって定常の運転状態に移行させる。特開昭５３−６５
５３６号公報及び実開昭５８−６３３０９号公報に記載
されている従来技術もこれに属するものである。

【０００３】従来技術の前者は、オイルパンの内部に隔
離板を設けることによってオイルパン内の油面下の部分
を主室と副室との２つの部分に区画し、主室にオイルポ
ンプへのオイル吸い込み口を有するオイルストレーナを
設けると共に、隔離板には、その垂直な側面の下部に油
温が所定値を越えたときに開くサーモスタット弁と、上
面の一部に孔を設けることにより、機関始動直後の所定
値以下の油温ではサーモスタット弁を閉じて主室内のオ
イルだけを機関内に循環させ、オイルの昇温を早めると
共に、油温が所定値以上になったときは、隔離板側面の
サーモスタット弁と上面の孔を通して副室内のオイルを
主室内に循環させ、オイル全量によって潤滑を行うよう
になっている。

【０００４】従来技術の後者は、内燃機関のオイルパン
の内部に、前者における隔離板の垂直な側面と概ね同様
な仕切壁と、同じく隔離板の上面と概ね同様であるが上
部に油受部を形成する上壁部とを設けて、主室に相当す
る第１油溜室と副室に相当する第２油溜室とを構成し、
仕切壁と上壁部のそれぞれに油温が所定値を越えたとき
に開弁する第１及び第２のサーモスタット弁を設け、機
関始動直後の所定値以下の油温では２個のサーモスタッ
ト弁を閉じて、第１油溜室内のオイルだけを機関内に循
環させることによりオイルの昇温を早めると共に、油温
が所定値以上になったときは、２個のサーモスタット弁
を開いて第２油溜室内のオイルを第１油溜室内に循環さ
せ、オイルの全量によって潤滑を行うようになってい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来技術においては、
いずれの場合も、油温の高低に応じて自動的に開閉する
サーモスタット弁をオイルパン内の隔離板に設ける必要
があり、構造が複雑となるばかりでなく、サーモスタッ
ト弁を設けることによってコストの上昇を招くことと、
万一にもサーモスタット弁が故障して開弁しなくなった
場合には、通常の運転状態となったときに循環するオイ
ルの量が不足し、オイルの温度が異常に上昇して機関が
オーバーヒートする可能性があり、コスト面と信頼性の
面で問題があった。また、オイル交換のときには例えば
手動でサーモスタット弁を強制的に開弁させないと副室
（第２油溜室）内のオイルが排出されないため、煩わし
い作業が必要になるというような問題もあった。本発明
は、従来技術が有するこれらの諸問題を解消することを
発明の目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記の課題を
解決するための第１の手段として、内燃機関のオイルパ
ン内に設けられ、略垂直な側面と水平に近い傾斜面とを
有し、前記オイルパン内を略垂直な前記側面によって主
室と副室の２つの部分に区画形成すると共に、水平に近
い前記傾斜面によって前記副室の上部を覆っている隔離
板と、前記主室内の底部付近に吸油管を開口させている
オイルポンプと、前記隔離板の略垂直な前記側面の下部
領域における前記吸油管の開口部付近に設けられ、前記
主室と前記副室とを常時連通しているが、前記副室内の
オイルの低温時には前記副室から前記主室へ流出しよう
とするオイルに大きな粘性抵抗を与えて実質的に流れを
阻止し得る大きさの面積を有する連通孔と、前記隔離板
の略垂直な前記側面の上部領域における油面以下の部分
に設けられ、前記主室と前記副室とを常時連通している
連通孔とを設けたことを特徴とする内燃機関の暖機促進
装置を提供する。

【０００７】本発明は、前記の課題を解決するための第
２の手段として、前記第１の手段に加えて、前記第１の
手段における前記オイルポンプから前記機関の内部へ加
圧されたオイルを送るオイル通路を通過させると共に、
前記機関の冷却水によって前記オイル通路内を流れるオ
イルを加熱し得る熱交換器を設けたことを特徴とする内
燃機関の暖機促進装置を提供する。

【０００８】

【作用】機関始動後の暖機状態においては、油温が未だ
低く、オイルの粘度が高くなっているため、本発明の第
１の手段におけるオイルパンの副室内にあるオイルは、
隔離板の略垂直な側面の下部領域に設けられた連通孔を
通過しようとしても粘性抵抗が大きいので実質的に副室
内から主室内へ流出することができない。そのため、オ
イルポンプは主室内のオイルのみを吸入して加圧し、機
関内へ供給して循環させる。そのため、オイルパン内の
全量に比べて少量である主室内のオイルは機関内で加熱
されることによって急速に温度上昇し、その粘度が低下
することによって機関は迅速に暖機され、摺動部分の摩
耗が抑制されると共に、燃費の悪化も防止される。

【０００９】他方、オイルパンの副室内にある低温のオ
イルも、隔離板の略垂直な側面の上部領域に設けられた
連通孔を通して少しずつ主室内のオイルと交流すること
によって、徐々に表層部から温度が上昇し、副室内で上
部から下部へ熱が移動することによって下層部のオイル
の温度も時間遅れをもって上昇し、その粘度も徐々に低
下する。そのようにして、隔離板の略垂直な側面の下部
領域に設けられた連通孔の付近にある副室内のオイルの
粘度が、下部領域の連通孔を通過することができる程度
まで低下すると、副室内のオイルの一部がその連通孔を
通って、主室内の底部付近に吸油管を開口させているオ
イルポンプに、主室内の温度の高いオイルと混合して吸
入されるようになり、副室内の比較的低温のオイルが機
関内で加熱されるようになる。副室内のオイルが下部領
域の連通孔を通ってオイルポンプに吸入された分だけ上
部領域の連通孔を通って温度の高い主室内のオイルが副
室へ流入するので、機関が運転を続けるうちに主室と副
室の油温は平均化され、高速、高負荷運転状態において
も、機関が過熱するような恐れはない。

【００１０】本発明の第２の手段においては、第１の手
段に加えて、オイルポンプから機関の内部へ加圧された
オイルを送るオイル通路が熱交換器内を通過するように
構成しているので、第１の手段によって機関の暖機が促
進されるだけでなく、熱交換器内においてオイルは機関
の冷却水によって追加的に加熱され、その分だけ更に暖
機が早くなる。

【００１１】

【実施例】図１〜図３は本発明の第１実施例を示すもの
で、図１は内燃機関の始動前の静止状態を示し、同図
（ａ）は同図（ｂ）において矢印Ａの方向に見た部分的
な側面図を示す。そして図２は機関の始動状態を、図３
は機関の定常運転状態をそれぞれ示している。

【００１２】図１（ｂ）に示すように、図示しない内燃
機関のシリンダブロックの下部に取り付けられるオイル
パン１は、機関内を循環して潤滑或いは冷却の作用をし
たのち重力によって流下するオイルを受け入れて貯溜す
る作用をする（油面を一般的に２として示す）が、実施
例のオイルパン１の内部空間は、隔離板３によって主室
１ａと副室１ｂという２つの部分に区画されている。隔
離板３は略垂直な側面３ａと、周辺部から中央部に向か
って僅かに傾斜している上面３ｂからなる。図１（ａ）
に示すように、側面３ａの比較的下部には直径２ｍｍ程
度の小孔４ａが複数個設けられていると共に、側面３ａ
の比較的上部の油面２付近には直径８ｍｍ程度の大孔４
ｂが、多少数は少ないものの複数個設けられている。ま
た、上面３ｂのもっとも高い位置には通気孔５が設けら
れている。

【００１３】機関によって直接に、或いは間接的に駆動
されるオイルポンプ６が、オイルを吸い上げて機関内部
へ圧送し、潤滑、冷却すべき各部分へ循環させるように
オイルパン１の付近に支持されており、オイルポンプ６
から伸びるストレーナを備えた吸油管７が、オイルパン
１の主室１ａ内の底部付近に開口している。

【００１４】機関の停止状態においてオイルを注入する
場合、機関の上部から供給されたオイルは隔離板３の上
面３ｂ上に落下し、上面３ｂの傾斜に沿って最初は主室
１ａ内に溜まるが、次第に小孔４ａ及び大孔４ｂを通っ
て徐々に副室１ｂにも流入する。注入されるオイルは常
温であって粘性が大きいため、小孔４ａを通過する際に
は抵抗を受けるが、主室１ａ内のオイルのレベルが高く
なると、抵抗の少ない大孔４ｂを通って流入することに
なるので、副室１ｂへのオイルの流入は円滑に行われ
る。このとき副室１ｂ内にあった空気は上部の通気孔５
から排出される。そして注油が終わった状態では副室１
ｂ内にも主室１ａ内の油面２ａと同じ高さの油面２ｂが
形成される。このように、通気孔５は副室１ｂ内の油面
２ｂを主室１ａ内の油面２ａに合わせるための空気抜き
の作用をするし、大孔４ｂは主室１ａから副室１ｂへの
オイルの移動を促進し、注油時間を短縮する作用をす
る。なお、これらの孔は、機関の運転中にも主室１ａの
油面２ａの高さと副室１ｂの油面２ｂの高さが同一とな
るように作用して、エアバインディングを防止する。

【００１５】次に、上記のような構造のオイルパン１を
備えた内燃機関の運転状態について説明する。まず機関
の始動直後の暖機運転の状態を図２に示す。この状態で
は油温が未だ低く、オイルの粘性が大であるから、主室
１ａと副室１ｂの間の小孔４ａを通過する粘性抵抗が大
きい。従って、オイルポンプ６の駆動によって吸油管７
から吸入されるオイルは、その大半が主室１ａ内から供
給されたものになり、副室１ｂ内のオイルはそのまま副
室１ｂ内に滞留して、殆ど主室１ａ内へ移動することが
ない。機関内に送られて潤滑・冷却すべき箇所を循環す
る主室１ａ内のオイルは、機関内を循環することによっ
て温度上昇し、隔離板３の上面３ｂに落下して上面３ｂ
の傾斜に沿って全て主室１ａ内に戻って来る。

【００１６】このように、始動直後における機関内のオ
イルの循環は、オイルパン１の主室１ａから出て再び主
室１ａに戻るオイルだけによって営まれることになり、
副室１ｂ内のオイルは殆ど移動することがない。主室１
ａにあるオイルの量は全体の量に比べると少なく、熱容
量も当然小さいから、主室１ａのオイルだけが循環する
ことによって、主室１ａのオイルの温度は急速に上昇
し、機関は比較的早く暖機状態に到達することができ
る。

【００１７】始動直後においては、オイルの温度が低
く、粘度も高いので、オイルパン１の副室１ｂ内に停滞
しているオイルは、そのままでは殆ど主室１ａへ流出す
ることができないが、主室１ａ内のオイルはオイルポン
プ６の吸引と、落下してくる戻りオイルのために油面２
ａが波立っており、また油面２ａ下の流れも乱れている
ので、主室１ａ及び副室１ｂ間の瞬間的な水頭の差によ
って、温度上昇し始めた主室１ａ内のオイルの一部が、
隔離板３の側面３ａの上部に形成された大孔４ｂを通っ
て、図２のＡ部として示した斜線領域のような比較的狭
い範囲に流入したり、副室１ｂからも上層のオイルの一
部が同じ大孔４ｂを通って主室１ａへ移動するというよ
うな部分的な流れが生じる。そのような両室間の僅かな
量のオイルの交流によって、副室１ｂ内のオイルの温度
も少しずつ上昇して行く。

【００１８】このように、副室１ｂ内におけるオイルの
熱の移動は主として上層から下層に向かって徐々に拡散
する程度のものであって、所謂「対流」は起こらないか
ら、副室１ｂ内における熱の拡散や、副室１ｂ内の全体
的な温度の上昇は、主室１ａ内のそれに比べてきわめて
緩やかに進行する。従って、その分だけ主室１ａ内のオ
イルが機関から受ける熱量が増大し、循環している主室
１ａ内のオイルの温度上昇が著しく、それによって機関
の暖機の進行が促進される。

【００１９】主室１ａ内のオイルによって機関が暖機状
態に到達するのと平行して、比較的緩やかではあっても
副室１ｂ内の油温も前述のようにして徐々に上昇して行
き、その粘度も次第に低下して行く。それによって小孔
４ａを通過する副室１ｂ内のオイルの粘性抵抗も減少す
るので、オイルポンプ６の吸引力が小孔４ａを通じて副
室１ｂ内にも及ぶようになり、副室１ｂ内の比較的低温
のオイルも少しずつ主室１ａ内のオイルに混じってオイ
ルポンプ６に吸入され、機関内へ循環するようになる。
その結果、小孔４ａを通って吸入された分と同じ量だ
け、主室１ａ内の上層のオイルは大孔４ｂを通って副室
１ｂ内に流入することになり、副室１ｂ内のオイルも急
速に温度上昇するようになる。

【００２０】そして、副室１ｂ内のオイルが十分に温度
上昇した後には、小孔４ａ付近にあるオイルの粘性抵抗
も十分小さくなるので、隔離板３が設けられていても殆
ど無関係に、図３に示すように上下の孔を通る主室１ａ
と副室１ｂとの間のオイルの交流によって、副室１ｂ内
のオイルを含めてオイルパン１内のオイルの全量が機関
内へ循環するようになり、主室１ａと副室１ｂの油温の
差も小さくなる。この状態が機関の定常運転状態であ
る。

【００２１】そして、暖機後におけるこのように拡大さ
れたオイルの循環作用によって、主室１ａのオイルだけ
が過熱して早期に劣化するようなことは防止されるか
ら、従来の隔離板３のない機関に比べてオイルの交換時
期を早める必要もない。実施例の機関においては暖機が
迅速に終わるため、暖機中の燃費性能が向上するだけで
なく、機械的な摩擦部分における摩耗が減少して機関の
耐久性も向上する。

【００２２】図４は第１実施例の変形例を示すもので、
同図（ａ）は同図（ｂ）において矢印Ｂの方向に見た部
分的な側面図を示す。この例において隔離板３の側面３
ａの下部に形成される小孔４ａは図１に示したものと同
じであるが、上部に形成される大孔４ｂの位置が図１の
場合よりも低くなっており、油面２よりも多少下方で開
口している点が異なる。このような状態は、第１実施例
においてオイルを多めに注入した場合にも起こり得る。

【００２３】図４に示した変形例の場合も第１実施例の
場合と略同様に、始めは主室１ａ内の油温が急上昇する
が、主室１ａ内のオイルがオイルポンプ６に吸引されて
機関内へ循環する際に、主室１ａ内の油面２ａが変動す
ることによって、大孔４ｂを通じて主室１ａ内のオイル
と副室１ｂ内のオイルの間に少しずつ交流が起こり、副
室１ｂ内の油温が上層部から下層部に向かって緩やかに
上昇して、相当の時間がたってから小孔４ａ付近の副室
１ｂ内の油温が高くなり、それによってオイルの粘度が
低下した後には、オイルポンプ６によって副室１ｂから
主室１ａへ小孔４ａを通じて吸引されるオイルの量が増
加し、オイルパン１の内部全体のオイルが循環に参加す
るようになり、第１実施例と略同様の効果が得られる。

【００２４】図１と図４の各例が同じような作用効果を
奏することから、大孔４ｂの高さは油面２付近に限ら
ず、それより低い位置にあってもよいことが判る。そこ
で、隔離板３の側面３ａにおける小孔４ａ又は大孔４ｂ
の最適配置及び最適寸法について、系統的に実験を行っ
て調べた結果を次に説明する。図５に示すＡ〜Ｄは、実
験に供した４種の隔離板３の側面３ａの形状と、小孔４
ａ又は大孔４ｂの分布位置及び個数、それらの直径（単
位ｍｍ）を比較して示したものである。比較実験である
から小孔４ａ又は大孔４ｂは全て円孔としているが、実
用上は円孔である必要はなく、四角形、三角形、楕円
形、或いはスリット状の隙間のようなものであってもよ
い。

【００２５】図６は、図５のＡ〜Ｄに示す側面３ａを有
する４種類の隔離板３をそれぞれ用いた場合と、隔離板
３を全く用いない現状の機関の場合の計５種類の機関に
ついて、機関暖機時の油温上昇の時間的変化を実測した
結果を示している。実験用の機関としては２２００ｃｃ
の排気量を有する自動車用のガソリンエンジンを使用
し、運転条件として、横軸の時間０の開始時点で機関を
始動した後、直ちに回転数を１４００ｒｐｍ、負荷トル
クを１．５ｋｇｍに設定して、この状態を維持するよう
に運転を継続した。△は隔離板３を使用していない現状
の機関、Ａは小孔４ａ又は大孔４ｂを全く設けていない
無孔の隔離板３を使用した機関であって、これらはいず
れも本発明に対して効果を比較するために実験に供し
た。なお、機関のオイルパン１の容量は３．６リットル
で、それを隔離板３によって、主室１ａは２リットル、
副室１ｂは１．６リットルのように分割した。

【００２６】図６から判るように、無孔の隔離板３を使
用したＡの機関においては、循環するのは主室１ａ内の
オイルだけであるから、主室１ａの油温の立ち上がりが
早い反面、副室１ｂの油温は殆ど上昇せず、もとより潤
滑の作用はしない。これに対して、Ｂ〜Ｄの各場合にお
いては、主室１ａの油温に比べて副室１ｂの油温は、始
めはきわめて緩やかに上昇するものの、ある時間を経過
すると急激に立ち上がって主室１ａの油温に近づいて行
く。副室１ｂの油温が急激に立ち上がるのは、前述の作
用メカニズムによるものと考えられる。つまり、副室１
ｂの油温の緩やかな上昇による粘性抵抗の低下が或る限
界を越えると、副室１ｂ内からオイルポンプ６の吸油管
７へ吸い込まれるオイルの量が急増して、主室１ａと副
室１ｂのオイルが活発に交流するようになり、高温の主
室１ａ内のオイルが多量に副室１ｂ内に流入して副室１
ｂの油温を急上昇させるためである。

【００２７】図５に示すＢ〜Ｄの中でも、Ｄの隔離板３
を用いた場合は図１に示した第１実施例と同じであっ
て、副室１ｂの油温の上昇は最も遅く始まる。そのた
め、Ｄの場合の主室１ａの油温の立ち上がりは、Ａのよ
うに隔離板３によって２つの室を完全に仕切った場合の
主室１ａの油温変化に最も近くなる。しかも、かなり暖
機が進行した後の１３分以降では、隔離板３を使用しな
い現状の場合の△と略同程度の油温になり、高速、高負
荷運転においても機関が過熱する心配がない。

【００２８】一方、Ｂ及びＣの場合は、副室１ｂ内の油
温の立ち上がりがＤの場合よりも早く、その分だけ主室
１ａ内の油温の立ち上がりがＤに比べて遅くなる。しか
も、１１分経過後では、現状の△よりも油温がやや下回
ってしまうので、Ａ〜Ｄの各場合の特性を比較するとＤ
が最も優れていると言うことができる。但し、Ｂ，Ｃの
場合でも、燃費への影響が大きい低油温時において現状
よりも油温を高くすることが可能であるから、燃費の低
減という面ではＢ，Ｃも利用価値がある。

【００２９】Ｄの場合が最も優れた結果をもたらしたこ
とと、Ｂ及びＣの場合が殆ど同じ結果となったことを考
え合わせると、小孔４ａ又は大孔４ｂを有する隔離板３
を設けた機関においては、油温の変化の特性が、オイル
ポンプ６の吸油管７の開口部に近い位置に設けられた孔
によって決定されるということが明らかになる。つま
り、オイルポンプ６の吸油管７が開口している付近の、
隔離板３の側面３ａの下部に設けられる孔が小孔４ａで
あれば、副室１ｂ内のオイルの粘性の変化による小孔４
ａの通過抵抗の大きな変化によって、小孔４ａが弁と同
じような際立った特性をもたらすということが判る。

【００３０】従って、隔離板３の側面３ａの下部に設け
る孔の大きさと数によって、副室１ｂの油温の立ち上が
りの時期を早めることも、また遅くすることも、ある程
度自由に調節することができる。但し、副室１ｂ内の油
温の立ち上がりを早めると燃費低減の効果が減少する傾
向があるし、過度に遅くすると、高速、高負荷の運転状
態で機関が過熱する恐れが生じる。また、副室１ｂ内の
オイルが主室１ａ内のオイルと交流する速度が遅くなる
ので、必然的にオイルの劣化を早めるという不具合を伴
う。以上の理由によって、自ずから隔離板３の側面３ａ
の下部に設けるべき孔の大きさと数は限定されるが、一
般的には孔の径は異物が詰まるのを防止する必要から言
っても直径２ｍｍ以上であることが望ましい。

【００３１】図５に示すＤの場合は、直径２ｍｍの小孔
４ａを２０個設けているので、総開口面積Ｓは、孔径を
ｄ，個数をｎとした場合の総開口面積Ｓの計算式Ｓ＝πｄ²×ｎ÷４によって、Ｓ＝２０π≒６２．８ｍｍ² となる。この総開口面積Ｓは、副室１ｂ内のオイルの循
環速度を決定する重要な値である。Ｄの例について実測
したところでは、オイルの循環速度は３．３ｃｃ／ｓｅ
ｃ程度であった。この実験では副室１ｂ内の油量を１．
６リットルとしているので、副室１ｂ内のオイルが全部
入れ替わるために要する時間は、１６００÷３．３≒４８５ｓｅｃ≒８ｍｉｎとして計算されるように、およそ８分程度である。この
時間の許容範囲を１．６リットルに対して３０分までと
すると、循環速度は、３．３×３０÷８≒０．８８ｃｃ／ｓｅｃまで遅くすることができる。また、この時の総開口面積
Ｓは、６２．８×３０÷８≒１６．７ｍｍ² まで小さくすることができる。この値は、直径２ｍｍの
小孔４ａを用いた場合に、孔数は６個以上必要というこ
とを意味する。

【００３２】また逆に、図５のＢに示した場合のよう
に、総開口面積Ｓは、Ｓ＝π÷４×８²×３＝１５０．８ｍｍ² を循環速度の大きい側の限界とすると、直径２ｍｍの孔
では４８個ということになる。従って、隔離板３の側面
３ａの下部の孔は、その直径を２ｍｍとした場合に、孔
の個数をｎとすると、６個≦ｎ≦４８個 …(1) また、孔の直径を任意とした場合に、総開口面積Ｓは、１６．７ｍｍ²≦Ｓ≦１５０．８ｍｍ²…(2) となるように設定するのがよい。なお、(2) 式から、直
径１４ｍｍ以上の大径孔を用いた場合には孔数が１個で
あっても上記Ｓの許容範囲を越えるから、結局、孔の直
径ｄの許容範囲は、２ｍｍ≦ｄ≦１４ｍｍということになる。

【００３３】隔離板３の垂直な側面３ａの上部に設ける
孔は、図５のＣのようなものであっても図６に示すよう
に十分に機能しているから、この場合の開口面積Ｓ’
は、Ｓ’＝π÷４×２²×２０≒６２．８ｍｍ² であって、これ以上の大きさがあれば問題はないと考え
られるから、Ｓ’≧６２．８ｍｍ²…(3) を満足するように、孔径と孔数を選定すればよい。ま
た、前述のように孔の形は円形に限られるわけではな
く、任意の形状でよいが、その場合も(2) 式及び(3) 式
を満足するように面積を決定すればよい。更に、隔離板
３の側面３ａの小孔４ａ及び大孔４ｂは、薄板からなる
隔離板３を打ち抜いた孔として示しているが、孔の代わ
りに短いパイプを側面３ａに嵌め込んで形成した開口と
してもよく、開口は多少傾斜していてもよい。但し、傾
斜角度は最大でも油面２に対して４５°以内とすべきで
ある。

【００３４】図７及び図８は、本発明の好適実施例とす
る図５のＤの仕様のものと、比較のために隔離板３を設
けない現状のものとを用いて、油温及び冷却水温の時間
的変化と、燃費低減率の時間的変化を測定した結果を示
したものである。機関の始動直後において最も大きく燃
費が低減し、主室１ａの油温が現状の場合の油温に近づ
くにつれて燃費低減率も減少して行く。なお、図８に示
す燃費低減率は、始動直後からの燃料消費量を１分毎に
積算して任意の時点までの積算値を記録し、それを現状
の場合と比較して算出したものである。

【００３５】前述のように、実験に供した機関はオイル
パン１の総油量３．６リットルを、主室１ａに２リット
ル、副室１ｂに１．６リットルの割合で分配したが、こ
の割合を多少変化させても、図７に示す油温の立ち上が
り特性や、図８に示す燃費低減率に大きな違いは見られ
なかった。本発明においては、隔離板３の側面３ａの比
較的上部と比較的下部に連通孔を設けることを要件の一
つにしているが、この場合、上部及び下部の定義は、側
面３ａの高さ方向を２等分する中央線を基準としてい
る。従って、例えば側面３ａの全面に直径２ｍｍの小孔
を分布させてメッシュ状に形成した場合でも、(2) 式及
び(3) 式を満足していれば、本発明の要件を備えている
ことになる。

【００３６】図９に本発明の第２実施例を示す。第１実
施例においては、オイルパン１に所定の大きさと位置を
有する連通孔を備えた隔離板３を設けることによって主
室１ａと副室１ｂの２つの部分に分割したが、第２実施
例においては、オイルパン１に第１実施例と同様な隔離
板３を設けるのに加えて、より一層燃費を低減させるた
めに、機関を冷却することによってそれ自身は温度上昇
する冷却水によりオイルを追加的に加熱して、機関の暖
機を更に促進している。

【００３７】具体的には、図示しないラジエータに接続
するように機関８に設けられた冷却水出口９と、ラジエ
ータから戻って来る冷却水を受け入れる冷却水入口１０
との間にバイパス通路１１を形成し、その途中に熱交換
器１２を設ける。また、第１実施例と同様に隔離板３を
備えているオイルパン１の主室１ａからオイルを吸入し
て加圧するオイルポンプ６を、熱交換器１２内を通るオ
イル通路１３によって機関８内部のメインギャラリに接
続し、機関へ供給されるオイルが冷却水によって加熱さ
れるように構成する。なお、図９において１４は冷却水
ポンプを示す。

【００３８】第２実施例における熱交換器１２及び隔離
板３の効果を確認するために、図９に図示した機関８に
おいて、オイルパン１に隔離板３を設けない場合と、熱
交換器１２をも設けない現状の機関とについて、それぞ
れ実験した結果を図１０及び図１１に示す。図１０は油
温及び冷却水温の時間的変化を示し、図１１はそれら両
者を比較して算出した燃費低減率の時間的変化を示す。
機関の始動当初においては冷却水の温度も低いのでオイ
ルを加熱する能力がないが、油温が６０°Ｃを越えるよ
うな領域では冷却水による油温上昇効果が顕著になるこ
とが判る。図１１から明らかなように、また、燃費低減
率は機関始動後の経過時間が１２分となる付近で最大に
なることが判る。

【００３９】図１２は、図９に図示した第２実施例の機
関と、隔離板３及び熱交換器１２のいずれも有しない現
状の機関について、油温及び冷却水温の時間的変化を実
験によって測定した結果を対比して示しており、また図
１３は、図９に図示した第２実施例の機関と、隔離板３
のみを有する機関（第１実施例）と、更に熱交換器１２
のみを有する機関の三者について、それぞれ現状の機関
に対する燃費低減率の時間的変化を測定した結果を対比
して示している。

【００４０】第２実施例の機関８においては、暖機中の
全域において現状よりも油温を高めることができる。そ
して気温が０°Ｃの時に、油温が２０°Ｃに到達するま
での所要時間は、第２実施例のように隔離板３と熱交換
器１２を組み合わせて使用した場合は、現状に比べて７
５秒も短縮することができた。図７に示したように、隔
離板３のみを有する第１実施例の機関では、現状に比べ
て５４秒短縮することができたのと比べても、更に一歩
前進していることが判る。

【００４１】隔離板３と熱交換器１２を共に備えている
第２実施例の機関８は、隔離板３と熱交換器１２の効果
を併せて得ることができ、図１３に示したように、隔離
板３のみを有する場合（第１実施例）と、熱交換器１２
のみを有する場合のいずれと比べても、機関始動時から
暖機が完全に終わる２６分までの全域において、燃費低
減率を常に高くすることができる。また、第２実施例に
おいては、このように隔離板３と熱交換器１２を組み合
わせることにより、油温が低くて摩擦損失の大きい運転
時間を短縮することができるから、機関の摺動部分のス
カッフィングを抑制し、ピストンリングや軸受部分等の
摩耗を防止するという点でも、隔離板３と熱交換器１２
の単独の効果を加え合わせた以上の相乗効果を奏すると
見ることができ、それによって内燃機関の耐久性を大き
く向上させることができる。

【００４２】

【発明の効果】本発明を実施することによって、機関の
暖機に要する時間を短縮することができ、それによって
暖機中の燃費の悪化を防止すると共に、機械的な摩擦に
よる摺動部分の摩耗を抑制し、機関の耐久性を高めるこ
とができる。しかも、本発明によれば、ともすれば故障
の原因になったり、コスト上昇の要因になりがちなサー
モスタット弁等のようなものを使用する必要がないの
で、信頼性が大きく、安価に製造することができる利点
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示すもので、（ａ）は隔
離板の側面図、（ｂ）はオイル注入時のオイルパンを示
す断面図である。

【図２】本発明の第１実施例の始動時におけるオイルパ
ンを示す断面図である。

【図３】本発明の第１実施例の定常運転時におけるオイ
ルパンを示す断面図である。

【図４】本発明の第１実施例の変形例を示すもので、
（ａ）は隔離板の側面図、（ｂ）は始動時のオイルパン
を示す断面図である。

【図５】Ａ〜Ｄはいずれも実験に供した隔離板の形状を
示す側面図である。

【図６】図５のＡ〜Ｄに示す４種類の隔離板を用いた機
関と、隔離板を用いない現状の機関の、機関暖機時にお
ける油温上昇の時間的変化を示す線図である。

【図７】本発明の第１実施例の隔離板を用いた機関と、
比較のために隔離板を設けない現状の機関の油温及び冷
却水温の時間的変化を示す線図である。

【図８】本発明の第１実施例の機関の燃費低減率の時間
的変化を示す線図である。

【図９】本発明の第２実施例の全体構成を示す概念図で
ある。

【図１０】熱交換器の効果を確認するために、熱交換器
のみを有する機関と、現状の機関の油温及び冷却水温の
時間的変化を示す線図である。

【図１１】熱交換器のみを有する機関の燃費低減率の時
間的変化を示す線図である。

【図１２】本発明の第２実施例の機関と現状の機関の、
油温及び冷却水温の時間的変化を示す線図である。

【図１３】本発明の第１実施例、第２実施例及び熱交換
器のみを有する各機関の燃費低減率の時間的変化を示す
線図である。

【符号の説明】

１…オイルパン２…油面３…隔離板３ａ…側面３ｂ…上面４ａ…小孔４ｂ…大孔５…通気孔６…オイルポンプ７…吸油管９…冷却水出口１２…熱交換器１３…オイル通路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者笹尾茂夫愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地株式会社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者大堀正衛愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関のオイルパン内に設けられ、略
垂直な側面と水平に近い傾斜面とを有し、前記オイルパ
ン内を略垂直な前記側面によって主室と副室の２つの部
分に区画形成すると共に、水平に近い前記傾斜面によっ
て前記副室の上部を覆っている隔離板と、前記主室内の
底部付近に吸油管を開口させているオイルポンプと、前
記隔離板の略垂直な前記側面の下部領域における前記吸
油管の開口部付近に設けられ、前記主室と前記副室とを
常時連通しているが、前記副室内のオイルの低温時には
前記副室から前記主室へ流出しようとするオイルに大き
な粘性抵抗を与えて実質的に流れを阻止し得る大きさの
面積を有する連通孔と、前記隔離板の略垂直な前記側面
の上部領域における油面以下の部分に設けられ、前記主
室と前記副室とを常時連通している連通孔とを設けたこ
とを特徴とする内燃機関の暖機促進装置。
【請求項２】前記オイルポンプから前記機関の内部へ
加圧されたオイルを送るオイル通路を通過させると共
に、前記機関の冷却水によって前記オイル通路内を流れ
るオイルを加熱し得る熱交換器を設けたことを特徴とす
る前記請求項１記載の内燃機関の暖機促進装置