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技術 内燃機関

出願人 ダイハツ工業株式会社
発明者 平上研太郎
出願日 2018年9月20日 (2年3ヶ月経過) 出願番号 2018-176600
公開日 2020年3月26日 (9ヶ月経過) 公開番号 2020-045872
状態 未査定
技術分野 内燃機関潤滑の細部、換気 内燃機関のシリンダブロック、ケーシング 内燃機関の潤滑
主要キーワード 薄金属板製 スリコギ運動 中空ボス 雄ねじ付き 中心筒 雌ねじ付き 弾性マウント 浄化済み
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重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2020年3月26日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (3)

課題

オルタネータ廃熱を利用してオイルを効率良く早期昇温可能な内燃機関を提供する。

解決手段

オルタネータ7は、クランク軸線方向から見て、フロントカバー3及びシリンダブロック1の外側に配置されている。オルタネータ7を構成するハウジング14の前部と後部との外周面には、内部で発生した温風放射方向に排出する排気口が周方向に多数並んでいる。フロントカバー3のうちオルタネータ7の外周面の外側部位に、オルタネータ7の温風がダイレクトに当たるようにオイルフィルター25が配置されている。オイルフィルター25の外面は薄金属板製の本体ケースで構成されており、オイルへの伝熱性が高い。従って、オルタネータ7で発生した温風を有効利用してオイルを早期昇温させることができる。その結果、特別の部材を要することなく、暖機時間を短縮できる。

概要

背景

自動車用内燃機関は、補機として、発電のためにオルタネータ又はISGを備えている。オルタネータは発電専用の装置であり、ISGは発電及び駆動のための装置であるが、本来の機能とは異なる機能を持たせる提案が成されている。

その例として特許文献1には、オルタネータの内部に冷却ファンが配置されている点に着目して、オルタネータの後方オイルポンプを配置して、オルタネータの冷却風によってオイルポンプを冷却することにより、オイルクーラを不要にすることが開示されている。また、特許文献1には、オルタネータの軸心方向後ろオイルフィルターを配置し、オイルフィルターについても、オルタネータの冷却ファンで冷却することが開示されている。

概要

オルタネータの廃熱を利用してオイルを効率良く早期昇温可能な内燃機関を提供する。オルタネータ7は、クランク軸線方向から見て、フロントカバー3及びシリンダブロック1の外側に配置されている。オルタネータ7を構成するハウジング14の前部と後部との外周面には、内部で発生した温風放射方向に排出する排気口が周方向に多数並んでいる。フロントカバー3のうちオルタネータ7の外周面の外側部位に、オルタネータ7の温風がダイレクトに当たるようにオイルフィルター25が配置されている。オイルフィルター25の外面は薄金属板製の本体ケースで構成されており、オイルへの伝熱性が高い。従って、オルタネータ7で発生した温風を有効利用してオイルを早期昇温させることができる。その結果、特別の部材を要することなく、暖機時間を短縮できる。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

クランクプーリに巻き掛けられた補機駆動ベルトで駆動される発電補機と、機関本体に配置されたオイルフィルターとを備えており、前記発電補機の外周部には、駆動によって発生した温風回転軸心と直交した放射方向に排出する排気口が開口している構成であって、前記オイルフィルターが、前記発電補機から排出された温風が当たるように、クランク軸線方向から見てオルタネータ外周面の外側に配置されている、内燃機関

技術分野

0001

本発明は、オルタネータやISG(インテグレーテッドスタータジェネレータ、或いはモータ・ジェネレータ)のような発電補機と、着脱式オイルフィルターとを備えている内燃機関に関するものである。

背景技術

0002

自動車用の内燃機関は、補機として、発電のためにオルタネータ又はISGを備えている。オルタネータは発電専用の装置であり、ISGは発電及び駆動のための装置であるが、本来の機能とは異なる機能を持たせる提案が成されている。

0003

その例として特許文献1には、オルタネータの内部に冷却ファンが配置されている点に着目して、オルタネータの後方オイルポンプを配置して、オルタネータの冷却風によってオイルポンプを冷却することにより、オイルクーラを不要にすることが開示されている。また、特許文献1には、オルタネータの軸心方向後ろにオイルフィルターを配置し、オイルフィルターについても、オルタネータの冷却ファンで冷却することが開示されている。

先行技術

0004

実開昭61−78211号のマイクロフィルム

発明が解決しようとする課題

0005

オルタネータでは、駆動されて発電するときに内部で相当の熱が発生する。そこで、冷却ファンを設けて放熱しており、特許文献1は、オルタネータから後ろ向きに吹き出された冷却風をオイルポンプに接触させる旨が記載されているが、オルタネータに設けている冷却ファンは、空気を軸方向から吸い込んで外周方向放射方向)に吐出するものであるため、オイルポンプをオルタネータの後ろに配置しても、オルタネータから排出された冷却風がオイルポンプに効率良く当たるとは云えない。

0006

従って、特許文献1において、オイルポンプから排出された冷却風によって冷却効果を確保できるか否か、疑問である。特に、オイルフィルターについては、オルタネータの軸心方向の真後ろに配置されているため、オルタネータから外周方向に排出された冷却風が当たるとは考えられず、逆に、オルタネータに向かう吸引風に晒されると解される。

0007

また、オイルポンプは、ロータを回転自在に保持する必要から厚いハウジングで構成されていて頑な構造になっているため、オルタネータの冷却風をハウジングに当てても、オイル熱交換されるのにかなりの時間が必要であり、オルタネータの冷却風によってオイルを効率良く冷却するのは難しいと思料される。

0008

さて、特許文献1は、オイルの冷却を問題にしているが、コールドスタート時の暖機運転時においては、暖機時間の短縮のためにはオイルの早期昇温を図る必要がある。この点、特許文献1において、オルタネータから排出される冷却風は加温されて温風になっていると解されるため、コールドスタート時には、温風によってオイルポンプを昇温できると推測はできるが、上記のとおり、特許文献1の構成では、冷却風がオイルポンプやオイルフィルターに効率良く当たるとは解されないため、コールドスタート時のオイルの早期昇温効果も期待できないと云える。

0009

特に、オイルフィルターについては、上記のとおり、オルタネータから排出された冷却風が当たるとは思えず、逆にオルタネータに吸い込まれる吸引風に晒されると云えるため、コールドスタート時のオイルの昇温効果は期待できないと思料される。

0010

更に、特許文献1では、オイルポンプをオルタネータに近い特定部位に配置することになるが、そのためには、クランク軸の回転をロータの回転に伝達するための動力伝達機構などの関連した構成を設計し直す必要があり、例えば、クランク軸にロータを直結したタイプのオイルポンプに適用できないといった問題がある。従って、一般性にも欠けているといえる。

0011

本願発明は、このような現状を改善すべく成されたものである。

課題を解決するための手段

0012

本願発明は、
クランクプーリに巻き掛けられた補機駆動ベルトで駆動される発電補機と、機関本体に配置されたオイルフィルターとを備えており、前記発電補機の外周部には、駆動によって発生した温風を回転軸心と直交した放射方向に排出する排気口が開口している構成であって、
前記オイルフィルターが、前記発電補機から排出された温風が当たるように、クランク軸線方向から見て前記オルタネータの外周面の外側に配置されている」
という構成になっている。

0013

オルタネータやISGの排気口は周方向に沿って多数形成されており、発電によって発生した温風は、回転軸心と直交した放射方向に噴出する。他方、オイルフィルターの本体ケースは薄い金属板で形成されたコップ状の形態であり、本願発明のレイアウトでは、オルタネータやISGで発生した温風のうち一部が、必然的に本体ケースの外周の一部に当たることになる。

発明の効果

0014

上記のとおり、本願発明では、オルタネータから排出された温風がオイルフィルターの本体ケースにダイレクトに当たるが、本体ケースは薄金属板製であってオイルに対する伝熱性に優れているため、オイルへの熱交換も効率よく行われる。

0015

従って、本願発明では、オルタネータ等の発電補機で発生した熱を有効利用して、コールドスタート時のオイルの早期昇温に貢献できる。その結果、コールドスタート時の暖機時間短縮に貢献できる。

0016

また、オイルポンプは、ロータやポンプ室動力伝動機構を備えていてその位置を設計し直すのは非常に面倒であるが、オイルフィルターの配置位置の変更は油路を設計し直すだけで対応できるため、オイルフィルターの配置位置を変更することは容易である。従って、本願発明は、既存の内燃機関についても、オイルポンプを設計変更することなく対応可能であり、従って、現実性適用性にも優れている。

図面の簡単な説明

0017

実施形態の正面図である。
図1のII-II 視側面図である。

実施例

0018

(1).実施形態の構造
次に、本願発明を自動車用内燃機関に具体化した実施形態を、図面に基づいて説明する。なお、本実施形態では、方向を特定するため前後・左右の文言を使用するが、この文言は、クランク軸線方向を前後方向として、クランク軸線及び気筒軸線と直交した方向を左右方向としている。前後については、タイミングチェーンを配置している側を前として、ミッションを配置している側を後ろとしている。

0019

図2のとおり、内燃機関は、シリンダブロック1とその上面に固定されたシリンダヘッド2を備えており、シリンダブロック1及びシリンダヘッド2の前面にフロントカバー3が固定されている(シリンダヘッド2及びフロントカバー3の上部は省略している。)。シリンダブロック1、シリンダヘッド2、フロントカバー3は、機関本体を構成する主要部材になっている。

0020

フロントカバー3からクランク軸4の前端部が突出して、突出した前端部にクランクプーリ5が固定されており、補機駆動ベルト6が、クランクプーリ5と、オルタネータ7のプーリ8と、ウォータポンプ9のプーリ10と、エアコン用コンプレッサ11のプーリ12と、アイドラプーリ13とに巻き掛けられている。

0021

クランク軸線方向から見た正面視において、オルタネータ7は、フロントカバー3を挟んで吸気側の外側に配置されている一方、ウォータポンプ9とエアコン用コンプレッサ11は、フロントカバー3を挟んで排気側に配置されており、かつ、エアコン用コンプレッサ11はウォータポンプ9の下方に配置されている。エアコン用コンプレッサ11は、図示しないブラケットを介してシリンダブロック1とオイルパンとに固定されている。また、ウォータポンプ9のハウジングは、シリンダブロック1に固定されている(シリンダブロック1に一体に設けることも可能である。)。なお、ウォータポンプ9は、フロントカバー3に配置することも可能である。

0022

アイドラプーリ13は、クランクプーリ5の上方の部位においてフロントカバー3に取付けられており、補機駆動ベルト6をアイドラプーリ13の箇所で大きく蛇行させることにより、クランクプーリ5及びオルタネータ7のプーリ8に対する補機駆動ベルト6の接触長さを長くしている。加えて、クランクプーリ5及びオルタネータ7のプーリ8を補機駆動ベルト6が巻く角度を大きくしている。

0023

図2のとおり、オルタネータ7のハウジング14には、前後の上ブラケット15,16と、前後の下ブラケット17,18とが形成されており、上ブラケット15,16は、図1に示すように、シリンダブロック1及びフロントカバー3に設けた上ボス部19にボルト20で固定されている。他方、下ブラケット17,18は、シリンダブロック1及びフロントカバー3に設けた下ボス部21にボルト22で固定されている。

0024

オルタネータ7の内部には前後のファンが内蔵されているが、図2に明示するように、ハウジング14の前部と後部とに、ファンによって生じた温風を排出するための前後の排気口23,24の群が、周方向に多数並んで開口している。従って、ハウジング14の内部で発生した温風は、オルタネータ7の軸心と直交した放射方向に噴出する。

0025

そして、フロントカバー3の前面のうち、オルタネータ7とクランクプーリ5との間の部位に、クランク軸4と平行な姿勢のオイルフィルター25が取付けられている。オイルフィルター25は、クランク軸線方向から見ると、図1のとおり、オルタネータ7における前部の外周面の外側に配置されている一方、クランク軸線方向及び気筒軸線と直交した側面視方向から見ると、図2のとおり、フロントカバー3に取り付いた基部が、オルタネータ7における前部の排気口23の群と部分的に重なるように配置されている。

0026

また、図2に示されているとおり、オイルフィルター25の先端(前端)は補機駆動ベルト6よりも手前に位置しているが、図1のとおり、補機駆動ベルト6はアイドラプーリ13によって大きく蛇行しているため、オイルフィルター25が補機駆動ベルト6に干渉することはないし、オイルフィルター25の交換に際してオイルがれても、オイルが補機駆動ベルト6に掛かることはない。

0027

従って、本実施形態では、オイルフィルター25は、フロントカバー3のうちオルタネータ7の近くに、補機駆動ベルト6が蛇行して形成されたデッドスペースが存在していることを利用して、オイルフィルター25を取付けていることになる。

0028

オイルフィルター25は従来公知のものであり、薄金属板製の本体ケースと、これを塞ぐ底板とを備えている。内部には、軸心に位置した雌ねじ付き中心筒と、中心筒の外側に配置したフィルターエレメントとが配置されており、中心筒が、フロントカバー3に形成された雄ねじ付き中空ボスにねじ込まれている。

0029

図示は省略するが、オイルポンプはフロントカバー3に内蔵されており、ロータ(インナーロータ)はクランク軸に直結されている。オイルフィルター25から排出された浄化済みのオイルは、シリンダブロック1に形成されたメインギャラリーに向けて吐出される。

0030

(2).まとめ
図示は省略しているが、オルタネータ7を構成するハウジング14の前面と後面とには、冷却風の吸引口が多数開口している。そして、オルタネータ7のハウジング14の内部には前後のファンが配置されており、ハウジング14の前部では、風は前から吸引されて前部の排気口23から放射方向に排出される。他方、ハウジング14の後部では、風は後ろから吸引されて、後部の排気口24から放射方向に排出される。

0031

そして、本実施形態では、オイルフィルター25の一部が、オルタネータ7における前部の排気口23の外側に位置しているため、オイルフィルター25の外周面の一部にオルタネータ7で発生した温風がダイレクトに当たるが、オイルフィルター25の外面を構成する本体ケースは薄金属製であるため、オルタネータ7から吹き出した温風によって直ちに昇温し、内部を流れるオイルを直ちに昇温させる。従って、オルタネータ7で発生した温風を有効利用して、コールドスタート時の暖機時間低減に貢献できる。

0032

オイルフィルター25の底面には、取付け座との間のシール性を確保するためにOリングを取り付けているのが普通であるが、ゴム質のOリングは伝熱性が低いため、オイルフィルター25のケース本体からフロントカバー3への伝熱は、Oリングによって遮断される。従って、オイルフィルター25の本体ケースからフロントカバー3への伝熱を防止して、オルタネータ7から本体カバーに受けた熱の略全量をオイルに熱交換できる。この面においても、オイルの早期昇温に貢献できる。

0033

オルタネータ7のハウジング14は、発電によって温度が高くなっていく。そして、本実施形態では、手前側の下ブラケット17が、フロントカバー3のうちオイルフィルター25の近くに形成されているため、ハウジング14の熱は、フロントカバー3に形成した下ボス部21に手前側の下ブラケット17を介して伝わり、油路を流れるオイルに伝熱される。従って、オルタネータ7の熱を更に有効利用して、オイルの早期昇温に貢献できる。

0034

一般に、内燃機関ではオイルは最高で130℃程度まで昇温する一方、オルタネータ7の温風の最高温度は100℃程度であるため、暖機運転を脱した状態では、オルタネータ7の温風によってオイルを冷却することが可能である。従って、オイルフィルター25にオイルクーラの役割を持たせることができる。

0035

実施形態では、重量があるオルタネータ7とエアコン用コンプレッサ11とが、クランクプーリ5を挟んだ左右両側に配置されている。このため、内燃機関の重量のバランスが取れて、振動を抑制することができる。また、内燃機関は複数箇所(一般に3か所)が弾性マウントを介して車体に支持されており、ピストン運動に起因していわゆるスリコギ運動と呼ばれる振動が発生するが、本実施形態では、内燃機関の重心がクランク軸の軸心に寄るため、振動の振幅を小さくして振動を抑制できる利点がある。

0036

本願発明は、実際に内燃機関に具体化できる。従って、産業上利用できる。

0037

1機関本体を構成するシリンダブロック
3 機関本体を構成するフロントカバー
4クランク軸
5クランクプーリ
6補機駆動ベルト
7発電補機の一例としてのオルタネータ
8 オルタネータのプーリ
9ウォータポンプ
11エアコン用コンプレッサ
13アイドラプーリ
14 オルタネータのハウジング
15〜18 ハウジングに設けたブラケット
19,21 フロントカバーに設けたボス
23,24排気口
25 オイルフィルター

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