JPS63131821A - 分離冷却・分離潤滑式エンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、少なくとも２系統のエンジン冷却系およびエ
ンノン潤滑系を配備した分離冷却・分離潤滑式エンジン
に関する。

〔従来の技術〕

エンジン燃焼室の温度はこれが高過ぎるとノックが多発
し、しかも吸気の充填効率が下がり出力低下を招く、一
方、シリンダヘッド内の動弁系は摩擦熱を発生するため
、燃焼室の上側は、概して、比較的低温に保っての冷却
あるいは潤滑を行なうことが望ましいとされている。他
方、燃焼室の側部や下部のエンノンシリング側は、概し
て、高温に保っての冷却あるいは潤滑を行なうことが望
ましいとされている。これは、燃焼室内壁面とピストン
との摺動面や、クランク軸の軸受部の摺動面等ではそれ
ぞれの嵌合状態や油膜の形成状態に基づき摩擦熱を発生
するが、これら部分を比較的高温に保ち、摩擦抵抗を低
減させて出力低下を抑えることが得策と見なされるため
である。

ところで、シリンダヘッド側を冷却水によって冷却し、
シリンダヘッド側とは分離した冷却系によってシリンダ
ブロック側を冷却油により冷却するとともに、シリンダ
ヘッド側を潤滑油によって潤滑し、シリンダヘッド側と
は分離した潤滑系によってシリンダブロック側を潤滑油
により潤滑するようにした分離冷却・分離潤滑式エンジ
ンが考えられる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような分離冷却・分離潤滑式エンジ
ンでは、特にエンジン始動時や低温時のごときエンノン
温度が低い場合は、シリンダブロック側の冷却・潤滑系
の冷媒温度がながなが上昇せず、分離冷却・分離潤滑に
よる効果が十分に得られないという問題点がある。

また、エンジンを高負荷で運転しつづけたような場合の
ようにエンノン温度が高い場合は、シリンダブロック側
の冷却・潤滑系の油温が非常に高くなる。そこで通常は
オイルクーラを設けているが、この高い油温を下げるに
は、大きなオイルクーラを必要とする。

本発明は、このような問題点を解決しようとするもので
、エンジン温度が低いときには比較的速やかに暖まりや
すく、エンジン温度が高くなってもそれ程温度が高くな
らないシリンダヘッド側の潤滑系の油を、シリンダブロ
ック側の冷却・潤滑系との間で流通できるようにした、
分離冷却・分離潤滑式１ンジンを提供することを目的と
する。

〔問題点を解決するための手段〕

このため、本発明の分離冷却・分離潤滑式１ンジンは、
シリングへ・ラドおよび同シリングへラドに重合するシ
リンダブロックとをそなえたエンジンにおいて、上記シ
リンダヘッド側を冷却水によって冷却する上部冷却系と
、上記シリンダブロック側を冷却油によって冷却する下
部冷却系とを分離してそなえるとともに、上記シリンダ
ヘッド側を潤滑油によって潤滑する上部潤滑系と、上記
シリンダブロック側を潤滑油によって潤滑する下部潤滑
系とを分離してそなえ、上記上部潤滑系と上記の下部冷
却系または下部潤滑系との間で油を流通させうる連通路
と、同連通路における油の流通を制御する制御弁と、エ
ンノン温度を検出する温度センサと、同温度センサによ
って検出されたエンジン温度に応じて上記制御弁を開閉
制御する制御手段とが設けられたことを特徴としている
。

〔作　用〕

上述の本発明の分離冷却・分離潤滑式エンノンでは、シ
リンダヘッド側の冷却および潤滑はそれぞれ上部冷却系
および上部潤滑系によって行なわれるとともに、シリン
ダブロック側の冷却および潤滑はそれぞれ下部冷却系お
よび下部潤滑系によって行なわれる。

ところで、エンノン温度が低いときや高いときに、制御
弁が開いて上部潤滑系の油を連通路を通じ下部冷却系ま
たは下部潤滑系へ流通させることが行なわれる。これに
よりオイルウオーマあるいはオイルクーラの機能を発揮
する。

〔実施例〕

以下、図面により本発明の実施例について説明すると、
第１，２図はそれぞれ本発明の＠１．第２実施例として
の分離冷却・分離潤滑式エンノンにおける分離冷却系お
よび分離潤滑系を示す楳弐図であり、各図中間じ符号は
ほぼ同様の部分を示している。

まず、第１図に示す第１実施例から説明する。

本装置を有するエンジンは、第１図に示すごとく、シリ
ンダヘッド１．シリンダブロック２１オイルパン３を重
合させるようにしてそなえており、シリングへラド１と
シリンダブロック２とは例えばシリンダブロック２を貫
通する通しボルトにより結合されている。なお、オイル
パン３はシリンダブロック２にボルト止めされている。

ところで、シリングへラド１とシリンダブロック２とシ
リンダブロック２のエンジンシリング内で摺動するピス
トンとにより形成されるエンジン燃焼室の冷却を、シリ
ンダヘッド１側とシリンダブロック２側とで分離して行
なうために、シリンダヘッド１側を冷却水によって冷却
する上部冷却系５と、シリンダブロック２側を潤滑油に
よって冷却する下部冷却系６Ａとが分離して設けられて
いる。

ここで、上部冷却系５は、エンジン燃焼室の周囲を環状
に取り巻くウォータジャケット（このつオータノヤケッ
トはシリンダヘラド１とシリンダブロック２との墳界部
に形成されている）、つオータノヤケットにつながるラ
ジェータ等をそなえて構成されている。

また、下部冷却系６Ａは、シリングライナ部の外側を取
り巻くオイルジャケラ）１３．このオイルジャケット１
３へ高圧油をオイルギヤラリ１４を経て送るポンプＰ２
．オイルノヤケット１３につながるオイルクーラ、オイ
ルパン３等をそなえて構成される。

さらに、シリングへラド１側の動弁系を潤滑油によって
潤滑する上部潤滑系４と、シリンダブロック２側のクラ
ンク紬等を潤滑油によって潤滑する下部潤滑系６Ｂとが
分離して設けられている。

ここで、上部潤滑系４はカム軸等に高圧油を供給する高
圧ギヤラリ８．高圧ギヤラリ８へ高圧油を吐出するポン
プＰ１．オイルリ“ザーブ室７等をそなえで構成されて
おり、この上部潤滑系４は上部冷却系５に隣接して設け
られているため、上部潤滑系４の潤滑油は上部冷却系５
の冷却水との間で熱交換を容易に行なえるようになって
いる。

また、下部潤滑系６Ｂは、下部冷却系６Ａとその一部（
オイルパン３ｔオイルギヤラリ１４．ポンプＰ２等）を
共用しているが、その他シリンダブロック２（１１の摺
動部（例えばピストン摺動部やクランク軸軸受部等）へ
の油供給路をそなえている。

しかし、この下部潤滑系６Ｂは、視点を変えれば、クラ
ンク軸軸受部等の冷却も打なっているので、下部冷却系
６Ａとともに下部冷却系をなすともいえる。すなわち、
下部冷却系６Ａ、下部潤滑系６Ｂで下部冷却・潤滑系を
構成しているのである。

さらに、上部潤滑系４と下部冷却系６Ａ、下部潤滑系６
Ｂとをつなぐ連通路９，１０が設けられているが、これ
らの連通路９．１０への油の流通制御は、電磁式制御弁
Ｖｌ、Ｖ２によってなされる。ここで制御弁ｖ１はポン
プＰ１をオイルリザーブ室７ｇＡにつないだり連通路９
側につないだりする切替弁として構成され、制御弁ｖ２
は連通路９側とオイルギヤラリ１４側との分配率を変え
られる弁として構成されている。

ところで、下部冷却系６Ａの冷却油温（エンジン温度）
を検出する油温センサ１１が設けられており、この油温
センサ１１からの検出信号は弁制御用のコントロールユ
ニット１２へ入力される。

このコントロールユニット１２は油温センサ１１の検出
結果に基づき制御弁Ｖｌ、Ｖ２へそれぞれ制御信号を出
力するもので、例えば次のような弁制御を行なう。

（１）冷却油温が設定値Ｔ１以下では、制御弁■１を連
通路９側に坊り替えるとともに、連通路９側へもポンプ
Ｐ２からの油が流れるように制御弁■２の分配率を変え
る。

（２）冷却油温が、設定値Ｔ１をこえ設定値Ｔ２（＞Ｔ
ｌ）以下のときは、制御弁■１をオイルリザーブ室７側
に切り替えるとともに、連通路９側へは油が流れないよ
うに制御弁■２の分配率を変える。

（３）冷却油温が設定値Ｔ２をこえると、制御弁■１を
再度連通路９側に切り替えるとともに、連通路９側へも
ポンプＰ２からの油が流れるように再度制御弁Ｖ２の分
配率を変える。

ここで、設定値Ｔ１は下部冷却系６Ａ、下部潤滑系６Ｂ
の油温が上部潤滑系４の油温よりも低い適当な範囲の上
限値として設定され、設定値Ｔ２は下部冷却系６Ａ、下
部潤滑系６Ｂの油温が上部潤滑系４の油温よりも高い適
当な範囲の下限値として設定される。すなわち、設定値
Ｔ１以下では上部潤滑、１％４の油で下部冷却系６Ａ、
下部潤滑系６Ｂの油を暖めるオイルウオーマとして機能
させ、設定値Ｔ２をこえると上部潤滑系４の油で下部冷
却系６Ａ、下ｎｔ！ｉｌＩ滑系６Ｂの油を冷やすオイル
クーラとしで機能させるために、上記の各設定値ＴＩ。

Ｔ２の値が設定されているのである。

上述の構成により、エンジン始動時や低温時は、冷却油
温は設定値Ｔ１以下であるから、制御弁■１は連通路９
側へ切り替わっており、制御弁Ｖ２は連通路９側へも油
を流通させることができるようになっている。これによ
り比較的速やかに昇温した上部冷却系５内の冷却水と熱
交換を行なった上部潤滑系４内の潤滑油が連通路１０を
通じて下部冷却系６Ａ、下部潤滑系６Ｂのオイルパン３
へ流入せしめられる。その後はポンプＰ２．オイルギヤ
ラリ１４を経てオイルジャケット１３やクランク軸軸受
部等へ油が供給され、シリンダブロック２１１Ｉｌｌの
冷却・潤滑に供される。このとき一部の油は連通路９を
通じ上部潤滑系４側へ戻されている。

このようにして早く暖まるシリンダへラド１側の潤滑油
をシリンダブロック２側の冷却・潤滑に使用することが
行なわれるので、下部冷却系６Ａや下部潤滑系６Ｂ内の
油温の上昇が助勢され、これに上りオイルウオーマとし
ての機能を発揮して、暖機特性がよくなり、低温による
７リクシツンロスが低減される。その結果分離冷却や分
離潤滑による効果を十分に得ることができる。

その後、冷却油温が高くなって、設定値Ｔ１をこえると
、制御弁■１がオイルリザーブ室７側に切り替わり、制
御弁Ｖ２が連通路９側への分配を中止するように分配率
を変更する。これにより上部潤滑系４と下部冷却系６Ａ
、下部潤滑系６Ｂとが完全に分離された形で、それぞれ
シリンダヘッド１側およびシリンダブロック２側を冷却
する。

この場合は下部冷却系６Δ、下部潤滑系６Ｂ内の油温は
高いので、分離冷却・分離潤滑の機能をいかんな（発揮
することができる。

ここで、分離冷却・分離潤滑による効果とは次のものを
いう。すなわち、シリンダブロック２側の冷却・潤滑系
に用いられる油がシリンダヘッド１側で冷やされること
がなくなり、所定の高い温度に維持される。その結果、
７リクシミンロスを低減させてエンジン効果を高めるこ
とができる効果をいうのである。

また、潤滑用のエンジン油の早期劣化を防ぎ、油寿命を
長くすることができるほか、ブローパイブスの混入を防
ぐことができ、動弁系の摩耗を減じることができる効果
もある。

ところで、エンジン高負荷運転等がつづくなどして冷却
油温が設定値Ｔ２をこえると、制御弁Ｖ１は再度連通路
９側へ切り替わるとともに、制御弁ｖ２も再度連通路９
ｇＡへも油を流通できるように分配率を変更する。これ
により下部冷却系６Ａ。

下部潤滑系６Ｂ内の油温よりも低い上部潤滑系４内の潤
滑油が連通路１０を通じて下部冷却系６Ａ。

下部潤滑系６Ｂのオイルパン３へ流入せしめられる。そ
の後はポンプＰ２．オイルギヤラリ１４を経てオイルジ
ャケット１３やクランク軸輪°受部等へ油が供給されシ
リンダブロック２側の冷却・潤滑に供される。このとき
一部の油は連通路９を通じ上部潤滑系４側へ戻されてい
る。

このようにして下部冷却Ｐ、６　Ａ、下部潤滑系６Ｂ内
の油温よりも低いシリングへラド１側の潤滑油をシリン
ダブロック２側の冷却・潤滑に使用することが行なわれ
るので、下部冷却系６Ａや下部潤滑系６Ｂ内の油温の上
昇が抑制され、これによりオイルクーラとしての機能を
発揮する。

次に、第２図に示すｔＩＳ２叉施例について説明すると
、この第２実施例では、連通路９′からの油をオイルリ
ザーブ室７へ直接流入することができるようにし、戻し
用の連通路１０゛に電磁式制御弁■３を設けたものであ
る。

なお、戻し用連通路１０゛の入口側は、オイルリザーブ
室７へ入る手前に設けてもよく、！＃２図に鎖線で示す
ごとくオイルリザーブ室７に設けてもよい。

また、この第２実施例におけるコントロールユニット１
２′も油温センサ１１の検出結果に基づぎ制御弁Ｖ２．
Ｖ３へそれぞれ制御信号を呂力するが、例えば次のよう
な弁制御を打なう。

（１）冷却油温が設定値Ｔ１以下では、連通路９゛側へ
もポンプＰ２からの油が流れるように制御弁■２の分配
率を変えるとともに、制御弁■３を開く。

（２）冷却油温が、設定値Ｔ１をこえ設定値Ｔ２（＞Ｔ
Ｉ）以下のときは、連通路９′側へは油が流れないよう
に制御弁■２の分配率を変えるとともに、制御弁ｖ３を
閉じる。

（３）冷却油温が設定値Ｔ２をこえると、連通路９゛側
へもポンプＰ２からの油が流れるように再度制御弁Ｖ２
の分配率を変えるとともに、制御弁■３を再度開く。

このようにして、この第２実施例の場合も、油温が設定
値Ｔ１以下の場合は上部潤滑系４内の油を下部冷却Ｐ、
６　Ａ、６　Ｂへ流通させてオイルウオーマとして機能
させることができるとともに、油温が設定値Ｔ１とＴ２
の間は、上部潤滑系４と下部冷却系６Ａ、下部潤滑系６
Ｂとを完全に分離し、更に油温が設定値Ｔ２をこえると
、再度上部潤滑系４内の油を下部冷却系６Ａ、６Ｂへ流
通させてオイルクーラとして機能させることができるの
で、この第２実施例の場合も、前述の第１実施例とほぼ
同様の効果ないし利点が得られる。

なお、エンノン温度としては、下部冷却系６Ａ内の冷却
油温を用いるほか、上部冷却系５内の冷却水温や上部潤
滑系４内の冷却油温を用いてもより１゜ 〔発明の効果〕 以上詳述したように、本発明の分離冷却・分離潤滑式エ
ンノンによれば、シリンダヘッドおよび同シリンダヘッ
ドに重合するシリンダブロックとをそなえたエンジンに
おいて、上記シリンダヘッド側を冷却水によって冷却す
る上部冷却系と、上記シリンダブロック側を冷却油によ
って冷却する下部冷却系とを分離してそなえるとともに
、上記シリンダヘッド側を潤滑油によって潤滑する上部
潤滑系と、上記シリンダブロック側を潤滑油によって潤
滑する下部潤滑系とを分離してそなえ、上記上部潤滑系
と上記の下部冷却系または下部潤滑系との間で油を流通
させうる連通路と、同連通路における油の流通を制御す
る制御弁と、エンジン温度を検出する温度センサと、同
温度センサによって検出されたエンジン温度に応じて上
記制御弁を開田制御する制御手段とが設けられるという
簡素な構成で、エンジン温度が低いときには比較的速や
かに暖まりやすく、エンジン温度が高くなってもそれ程
温度が高くならないシリンダヘッド側の潤滑系の油を、
シリンダブロック側の冷却・潤滑系との間で流通させる
ことができるので、上部冷却系をオイルウす一マとして
もオイルクーラとしても使用することができ、これによ
り分離冷却による効果がエンジン温度が低い場合にも十
分に得られるほか、付設のオイルクーラの小型化もはか
れる利点がある。

【図面の簡単な説明】

ｔＪＳｌ、２図はそれぞれ本発明のｔＪＳｌ、第２実施
例としての分離冷却・分離潤滑式エンジンにおける分離
冷却系および分離潤滑系を示す楳弐図である。 １・・シリンダヘッド、２・・シリンダブロック、３・
・オイルパン、４・・上部潤滑系、５・・上部冷却系、
６Ａ・・下部冷却系、６Ｂ・・下部潤滑系、７・・オイ
ルリザーブ室、８・・高圧ギヤラリ、９．９’、１０．
１０’・・連通路、１１・・油温センサ、１２．１２’
・・コントロールユニット、１３・・オイルジャケット
、１４・・オイルギヤラリ、Ｐ　１　、Ｐ　２・・ポン
プ、Ｖｌ、Ｖ２゜ｖ３・・電磁式制御弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. シリンダヘッドおよび同シリンダヘッドに重合するシリ
   ンダブロックとをそなえたエンジンにおいて、上記シリ
   ンダヘッド側を冷却水によって冷却する上部冷却系と、
   上記シリンダブロック側を冷却油によって冷却する下部
   冷却系とを分離してそなえるとともに、上記シリンダヘ
   ッド側を潤滑油によって潤滑する上部潤滑系と、上記シ
   リンダブロック側を潤滑油によって潤滑する下部潤滑系
   とを分離してそなえ、上記上部潤滑系と上記の下部冷却
   系または下部潤滑系との間で油を流通させうる連通路と
   、同連通路における油の流通を制御する制御弁と、エン
   ジン温度を検出する温度センサと、同温度センサによっ
   て検出されたエンジン温度に応じて上記制御弁を開閉制
   御する制御手段とが設けられたことを特徴とする、分離
   冷却・分離潤滑式エンジン。