JPS6065217A - エンジンの潤滑油加熱装置 - 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、エンジンの潤滑油を加熱する潤滑油加熱装置
に関するものである。

（従来技術） 一般に、エンジンにおいて使用される潤滑油の粘度は、
温度の変化に応じて変化し、温度が低くなる程増大する
という特性を有する。そのため、冬期の早朝等外気温が
大きく低下しているとぎにはエンジンの胎動の際の摩擦
損失が増大してクランキング回転数が抑えられ、その結
果、エンジンの輪動性が低下Ｊ−るという問題がある。

また、エンジンの始動後もしばらくの間は潤滑油の渇麿
低下によりその粘度が増大したままに保たれているため
、暖機時間が長くかかるとともに、摩擦損失の増大によ
り燃費が悪化するという問題もある。

そこで、従来、例えば特開昭５３−６７０３７号公報等
に開示されているように、エンジンのｉｌｌｌ通気から
分岐された排気導入通路をエンジンのオイルパン内に臨
ませて、エンジンの始動時には排気５９人通路に導かれ
た排気ガスによってオイルパン内の潤滑油を加熱するこ
とにより、上記の諸同題を解決し得るよう、にしたエン
ジンの潤滑油加熱装置が提案されている。

しかし、上記提案のものでは、エンジンの排気ガスの持
つ熱量が低いので、エンジンの始動直後から早期に潤滑
油温度を上昇させることは困難となり、実効を１！ｌ］
持できない。

（発明の目的） 本発明の目的は、水素の吸蔵により発熱する特性を有す
る金属水素化物を利用することにより、エンジンの潤滑
油温度を迅速に高め得るようにすることを目的とするも
のである。

（発明の構成） 上記目的の達成のために、本発明の構成は、上記の如く
、水素の吸蔵により発熱するとともに外部からの加熱に
Ｊ：り吸蔵した水素を放出する金属水素化物を内蔵し、
該金属水素化物の発熱によりエンジンの潤滑油を加熱す
る潤滑油加熱器を設【プ、該ｆ！ｌ潰油加熱器に連通路
を介して連通され、水素を貯蔵する水素貯蔵器を設け、
上記連通路を開閉して水素の移動を制御する制御弁を設
けることにより、水素貯蔵器内の水素を潤滑油加熱器内
に移動さＶてその金属水素化物に吸蔵せしめ、この金属
水素化物の水素吸蔵による発熱によってエンジンの潤滑
油を加熱づるようにしたものである。

（発明の効果） したがって、本発明によれば、潤滑油加熱器に内蔵され
た金属水素化物が水素吸蔵ににって大きな発熱ｈｔでも
って発熱し、この発熱によってエンジンの潤滑油が加熱
されるので、潤滑油の温度を迅速に高めてエンジンの摩
擦損失を低減することができ、よってエンジンの始動性
の向上、暖機の促進おＪ：び始動時の燃費の低減を併せ
図ることができるものである。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第１図は本発明の第１実施例の全体構成を示し、１はた
とえばディーゼルエンジン等のエンジン、２は該エンジ
ン１の下部を構成する潤滑油貯留用のオイルパンであっ
て、該オイルパン２の内部にはその潤滑油内に浸漬され
るように配置されたオイルストーナーナ３が設けられ、
該オイルストレーナ３はエンジン１のオイルポンプ（図
示せず）に接続されており、オイルポンプの作動により
オイルパン２内の潤滑油をオイルストレーナ３がら吸い
込んでエンジン１の各摺動部分に送給するようにしてい
る。

−Ｆ、記Ａイルパン２の内側壁にはオイルパン２内の潤
滑油に浸漬されるように配置された密閉缶状の潤滑油加
熱器４が取り付けられ、該潤滑油加熱器４は、水素の吸
蔵により発熱するとともに外部からの加熱にＪ：り上記
吸蔵した水素を放出する特性を持つ第１の金属水素化物
Ｍｌ−ＩＩを内蔵しており、該第１の金属水素化物Ｍ）
−１１の水素吸蔵による発熱によりオイルパン２内の潤
滑油を加熱するものである。

一方、上記オイルパン２の外方には水素を貯蔵する密閉
缶状の水素貯蔵器５が配設されている。

該水素貯蔵器５は、−上記第１の金属水素化物Ｍｌ−１
１と同じ特性すなわち水素の吸蔵により発熱するととも
に外部からの加熱により上記吸蔵した水素を放出づる特
性を持ち、かつ水素平衡分解圧が第１の金属水素化物Ｍ
　ｌ−１１より高い第２の金属水素化物Ｍ　Ｉ−１２を
内蔵しており、該第２の金属水素化物ＭＨ２への水素の
吸蔵により水素を貯蔵するものである。

そして、上記潤滑油加熱器４と水素貯蔵器５とは第１お
よび第２の２つの連通路６．７を介して連通され、上記
第１の連通路６には該連通路６を開閉して水素の移動を
制御する常時閉の第１の水素制御弁８が、第２の連通路
７には同じく該連通路７を開閉して水素の移動を制御す
る常時閉の第２の水素制御弁９がそれぞれ配設されてい
る。

ざらに、１０は上記オイルパン２内の潤滑油の温度を検
出する油温センサ、１１　ｔＪ該油温センザ１０からの
出力信号を受けて上記両水素制御弁８゜９を作動制御す
るコントロールユニットであって、該コントロールユニ
ット１１により、エンジン１の始動時にオイルパン２内
の潤滑油温度が所定温度（例えばＯ’　Ｃ）よりも低い
ときには第１の水素制御弁８を開いて水素貯蔵器５内の
水素を潤滑油加熱器４内に移動さ「、一方、エンジン１
の始動後にオイルパン２内の潤滑油温度が上昇して潤滑
油加熱器４が加熱され、その内部の第２の金属水素化物
ＭＨ２が水素を放出すると第２の水素制御弁９を聞いて
上記第１の金属水素化物ＭＨＩから放出された水素を水
素貯蔵器５内に移動させるようにしている。よって、エ
ンジン１の始動時に第１の水素制御弁８の開動作により
水素貯蔵器５内の水素を潤滑油加熱器４内に移動させて
該潤滑油加熱器４の第１の金属水素化物Ｍｌ−１１に吸
蔵させることにより、オイルパン２内の潤滑油を加熱す
るように構成されている。

次に、上記実施例の作動について説明するに、エンジン
１の始動前の状態では水素貯蔵器５内に水素が潤滑油加
熱器４内の水素圧よりも高い水素圧でもって貯蔵されて
いる。この状態からエンジン１を始動する場合には、先
ず、油温センサ１０によってオイルパン２内の潤滑油の
温度が検出され、該潤滑油の温度が所定温度よりも低い
ときにはオイルパン２内の潤滑油を加熱する加熱行程が
行われる。゛すなわち、この加熱行程では、油温センサ
１０からの出力信号を受けたコントロールユニット１１
の作動により第１の水素制御弁８が開かれ、この第１の
水素制御弁８の開動作により水素貯蔵器５内の水素が第
１の連通路６を通って潤滑油加熱器４に流れ込んでその
内部の第１の金属水素化物ＭＨ１に吸蔵され、このこと
により該第１の金属水素化物ＭＨＩが大きな発熱量でも
って発熱Ｉノでオイルパン２内の潤滑油を急速に温度上
昇さけ、その粘度を低くさせる。そして、上記水素貯蔵
器５内の水素圧と潤滑油加熱器４内の水素圧とが平衡に
なって水素の移動が停止すると上記第１の水素制御弁が
８が閉じられ、以上ににって加熱行程が終了する。

この加熱行程の後、エンジン１がクランキングにｊ−り
完爆して始動される。

その際、上記オイルパン２内の潤滑油が昇温しでその粘
度が下がっているため、クランキング時の潤滑油による
摩擦損失が低減されてクランキング回転数を十分させる
ことができ、よってエンジン１を容易に始動させること
ができる。

また、エンジン１の始動時にはオイルパン２内の潤滑油
の温度が」−昇してその粘度が低いので、エンジン１の
暖機運転時においてもその初期から上記昇温した低粘度
の潤滑油をスムーズにかつ迅速にオイルストレーナ３が
ら吸い込んでエンジン１の各摺動部分に送給でき、よっ
てエンジン１の暖機運転を早期に完了させることができ
る。しかも、このような低粘度の潤滑油の供給によりエ
ンジン１の摺動部分の潤滑油による摩擦損失が小さくな
り、よってエンジン１の暖機運転にお（プる燃費を低減
させることができる。

このにうなエンジン１の始動後は上記潤滑油加熱器４を
再生する再生行程が行われる。すなわち、該再生行程で
は、エンジン１の放出熱によりオイルパン２内の潤滑油
が温度上昇するとこの潤滑油からの伝熱により潤滑油加
熱器４内の第１の金属水素化物ＭＨＩが加熱されて上記
加熱行程で吸蔵した水素を放出し、この水素の放出によ
り上記潤滑油加熱器４内の水素圧が上昇する。そして、
上記潤滑油の温度が所定温度（例えば８０’　Ｃ）以上
に上昇して、潤滑油加熱器４内の水素圧が上記加熱行程
終了時における水素貯蔵器５内の水素圧よりも高くなっ
た時点でコントロールユニット１１の作動により第２の
水素制御弁９が開かれ、この第２の水素制御弁９の１７
ｎ動作により上記潤滑油加熱器４内の高圧の水素が第２
の連通路７を通って水素貯蔵器５に流れ込んでその内部
の第２の金属水素化物Ｍｌ−１２に吸蔵される。そして
、上記水素貯蔵器５内の水素圧が当初の圧力にまで上昇
すると上記第２の水素制御弁９が閉じられ、上記水素貯
蔵器５内の金属水素化物ＭＨ２に吸蔵された状態にある
水素は該水素貯蔵器５内に密閉貯蔵され、１ズ上によっ
て再生行程が完了し、次のエンジン始動に備える。

第２図は第２実施例を示しく尚、第１図と同じ部分につ
いては同じ符号を付してその詳細な説明を省略１゛る）
、潤滑油加熱器４の構造を変えたものである。

寸なわら、本実施例では、オイルパン２′の下部および
側部が内壁２＋　ａと外壁２’ｂとによって２重壁構造
に形成され、上記内壁２′ａと外壁２’ｂとの間の空間
部に第１の金属水素化物Ｍ　１−１１が充）眞されて潤
滑油加熱器４′が構成されでいる。

したがって、本実施例では、上記第１実施例と同様の作
用効果を奏することができることに加えて、Ａイルパン
２′の略全体に亘る内壁２＋　ａと外壁２’ｂとの間に
第１の金属水素化物ＭＨ１が充填されて潤滑油加熱器４
′が構成されているため、潤滑油加熱器４′でオイルパ
ン２′内の潤滑油を加熱する際の加熱効率を向上させる
ことができるとともに、オイルパン２′の２重壁構造に
よってエンジン騒音を低減することができる利点がある
。

また、第３図は第３実施例を示しく第１図と同じ部分に
ついては同じ符号を何してその詳細な説明を省略する）
、オイルパン２内の潤滑油を間接的に加熱するようにし
たものである。

Ｉｊなわち、本実施例では、上記第１実施例と同様の密
閉缶状の潤滑油加熱器４がオイルパン２の外方に配設さ
れ、該潤滑油加熱器４とオイルパン２どは潤滑油加熱器
４の内部およびオイルパン２内の潤滑油の双方と熱交換
可能なヒートパイプ１２によって接続されている。また
、上記潤滑油加熱器４内には、エンジン１内の冷却水通
路１ａに連通する冷却水導入通路１３と、エンジン１の
排気通路１１）に連通ずる排気ガス導入通路１４とが配
設され、上記冷却水導入通路１３には該通路１３を開閉
制御づ−る常時閉の冷却水制御弁１５が、排気ガス２入
通路路１４には該通路１４を開閉制御する常Ｉｌ″’ｒ
　（Ｈｌの排気ガス制御弁１６がそれぞれ介設され、上
記各制御弁１５．１６はコントロールユニッ１〜１１１
こにつて作動制御されるように設【）られている。

したがって、本実施例では、加熱行程で潤滑油加熱器４
内の第１の金属水素化物Ｍ）−１１が発熱すると、その
熱エネルギーはヒートパイプ１２を通ってオイルパン２
内の潤滑油に伝達され、このことににつてａ￥′Ｉ滑油
が１ｊ口熱されてエンジン１の始動性の向上、暖機の促
進および燃費の低減を図ることができる。

また、再生行程では第２の水素制御弁９とともに冷却水
制御弁１５および排気ガス制御弁１６も開かれ、このこ
とにＪ：す１ｌｖＩ滑油加熱器４内の金属水素化物Ｍｌ
−１１はヒートパイプ１２を介しての潤滑油からの加熱
のみならず冷却水導入通路１３を介しての冷却水および
排気ガス導入通路１４を介しての排気ガスからも加熱さ
れることになり、よって潤滑油７１１１熱器４に対する
加熱エネルギーの増大にＪ：り該潤滑油加熱器４を早期
に再生することができる。

ざらに、ａｖ１滑油加熱器４がエンジン１のオイルパン
２外方に配設されているため、上記第１および第２の実
施例に比べて潤滑油加熱器４の取付（プ場所に自由反を
持たせることができる利点がある。

尚、上記各実施例では、水素貯蔵器５として、所定温度
領域で潤滑油加熱器４，４′内の第１の金属水素化物Ｍ
　ｌ−１１よりも水素平衡分解圧の高い第２の金属水素
化物ＭＨ２を内蔵したものを使用したが、水素を圧縮充
填した水素ボンベを使用してもよい。

また、上記各実施例では、潤滑油加熱器４．／Ｉと水素
貯蔵器５とを連通する第１および第２の連通路６．７を
それぞれ水素送給田および水素遠流用に専用化したが、
潤滑油加熱器４．４′と水素貯蔵器５との間の水素移動
を１もの連通路で行うようにしてもよい。また、上記各
実施例にお（プる第２の水素制御Ｉ弁９を潤滑油加熱器
ＨＡ、４’から水素貯蔵器５への水素の移動のみを許容
する逆１ト弁に変更してもよい。

ここで、エンジンに４３Ｃプる潤滑油の湿度、その粘度
おにびエンジン摺動部分の摩擦損失トルクの相Ｕの関係
を試験データによって例示すると、潤滑油の温度とイの
粘度どの関係は第４図に示づようになり、潤滑油（粘に
１グレード１０Ｗ−３０）は油温が低下１“る程粘僚が
増大するという特性を示す。また、第５図は４気筒２０
００ｃｃのガソリンエンジンに、１３いてその回転数が
３００Ｏｒρｍであるときの各摺動部分の摩擦損失（−
ルクと潤滑油の温度との関係を示したものであるが、こ
の第５図によれば油温がＯ′Ｃ以下にあるときにはエン
ジンの摺動部のどの系についても摩擦損失トルクが茗し
く高くなることが４（を定される。それ故、潤滑油の温
度を−ヒげれば粘度は下がり、粘性抵抗が低下して摩擦
ＩＱ朱を低減できることが解る。

さらに、第６図はｌ０Ｗ−３０の粘度グレードを持つ潤
滑油の粘度と４気筒２０００ｃｃガソリンエンジンの摺
動部の摩擦損失１〜ルクとの関係を示し、この第６図か
ら考察するに、潤滑油の′ＡＤが一２０°ｃ−ｏ’　ｃ
にある条件下でのエンジンの低温始動時に、潤滑油を加
熱してその温度を２０°Ｃにト昇させた状態でエンジン
を始動した場合には、エンジン全体の摩擦損失トルクを
図で斜線部にて示す範囲から矢印で示すように下げて低
速回転域で２５〜５０％、中速回転域で２０〜４０％そ
れぞれ低減することが可能となる。

したがって、本発明の上記各実施例のように、エンジン
の始動時に潤滑油の温度を上昇させて工□ンジンの摺動
部摩擦損失を低減させたときには、エンジン始動時の燃
費を約４０％以上低減できるものとなる。

最後に、具体例について説明するに、５９の潤滑油を有
するディーゼルエンジンのオイルパン内に、第１の金属
水素化物どしてのＴｉｏ、２Ｖｏ。

８を４−内蔵した潤滑油加熱器を、またオイルパン外に
、第２の金属水素化物としてのＭｍＮｉ５を４　ｋｇ内
蔵した水素貯蔵器をそれぞれ配設して本発明に係るエン
ジンの潤滑油加熱装置を製作した。

この場合、Ｔｉｏ、２Ｖｏ、ｓおよびＭＩｌｌＮｉｓに
お（プる水素分解圧と温度との関係は第７図に示すよう
になる。すなわち、潤滑油温度が例ｔば一２５°Ｃであ
るとぎには潤滑油加熱器内の水素圧は水素貯蔵器内の水
素圧よりも大幅に低くなっている。この条イ１のもとて
加熱行程を行うと、水素貯蔵器内の水素が潤滑油加熱器
内に流入開始した後該潤滑油加熱器内の水素圧が約３．
０気圧になった時点で潤滑油加熱器内および水素貯蔵器
内の各水素圧が平衡状態になり、これに伴い潤滑油加熱
器は一２５°Ｃから約８０°Ｃにまで昇温しで、オイル
パン内の潤滑油を一２５°Ｃがら約２５゜Ｃまで約５０
°Ｃ間昇湿させることができる。一方、エンジンの始動
後の再生行程では、エンジンからの放出熱にＪ：り潤滑
油加熱器が８０〜１００°Ｃに加熱されるので、そのと
きの潤滑油加熱器内の水素圧は上記加熱行程終了時にお
ける水素貯蔵器内の水素圧よりも高くなり、この水素圧
の差により潤滑油加熱器の水素を水素貯蔵器内に戻して
貯蔵することができる。

また、上記の具体例において、水素貯蔵器として、金属
水素化物を内蔵したものに代えて約７気圧の水素圧を有
する水素ボンベを使用した場合には、第８図に示すよう
に、加熱行程で潤滑油加熱器内の水素圧および水素ボン
ベ内の水素圧が共に約３．０気圧になったときに平衡状
態になり、そのとき潤滑油加熱器は一２５°Ｃがら約８
０’　Ｃに昇温する。一方、再生行程では潤滑油加熱器
の８０〜１００’ＣへのＡ温により該潤滑油加熱器内の
水素圧は水素放出後の水素ボンベの水素圧よリモａ　＜
　１：るので、潤滑油加熱器内の水素を水素ボンベ内に
還流させて貯蔵することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１実施例を示寸全体構成図、第２図は第２実
施例を示す全体構成図、第３図は第３実施例を示ず全体
（１４成図、第４図は潤滑油の温度と粘度どの関係の一
例を示Ｊ゛説明図、第５図は潤滑油温度とエンジンの摺
動部摩擦損失トルクとの関係の一例を示す説明図、第６
図は潤滑油の粘度とエンジンの１ｊｊ７動部摩擦損失ト
ルクとの関係の一例を示す説明図、第７図は潤滑油加熱
器と水素貯蔵器との間の水素移動時の関係を示すサイク
ル線図、第８図は水素貯蔵器を変更した場合での第７図
相当図である。 １・・・エンジン、２，２′・・・オイルパン、４．４
′・・・潤滑油加熱器、５・・・水素貯蔵器、６・・・
第１の連通路、７・・・第２の連通路、８・・・第１の
水素制御弁、９・・・第２の水素制御弁、１０・・・油
温センサ、１１・・・コントロールユニット、１２・・
・ヒートパイプ。 油　温（’Ｃ） 第６図 膚 １２０８０　ω　１Ｄ２）〇　−加 葡５．ｉ！、（’Ｃ） 第７図 １嵐　（Ｃ＞ 剰８図 湯ＡＣ”Ｃ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）水素の吸蔵により発熱するとともに外部からの加
   熱により吸蔵した水素を放出する金属水素化物を内蔵し
   、該金属水素化物の発熱によりエンジンの潤滑油を加熱
   する潤滑油加熱器と、−ト記潤滑油加熱器に連通路を介
   して連通され、水素を貯蔵する水素貯蔵器と、上記連通
   路に配設され、連通路を開閉して水素の移動を制御する
   制御弁とを備えてなり、水素貯蔵器内の水素を潤滑油加
   熱器内に移動させて該潤滑油加熱器の金属水素化物に吸
   蔵させることにより、エンジンの潤滑油を加熱するｊ：
   うにしたことを特徴どするエンジンの潤滑油加熱装置。