エンジンにおけるマイクロバブル発生装置
【課題】小型、且つ廉価で、マイクロバブル発生装置が適用されるエンジンの状態に応じてより好適な量のマイクロバブルを潤滑用のオイルとともに供給する。
【解決手段】オイルを貯溜するオイルパン５０ｄと、オイルを潤滑対象に供給する潤滑路と、オイルパン５０ｄからオイルを吸い出して潤滑路に供給するオイルポンプ８０と、オイルポンプの流入口にオイルを導く導入管路１００と、一端が導入管路内又はオイルポンプ８０の出力側管路１０４内に接続されて、他端が空気吸入口として開放された空気通路１０２と、導入管路１００又は出力側管路１０４で、空気通路１０２との接続部より下流側に設けられたマイクロバブル発生器１６と、を備え、空気吸入口には、エンジンの状態に応じて吸入流量を可変させる流量可変手段が設けられている。
【解決手段】オイルを貯溜するオイルパン５０ｄと、オイルを潤滑対象に供給する潤滑路と、オイルパン５０ｄからオイルを吸い出して潤滑路に供給するオイルポンプ８０と、オイルポンプの流入口にオイルを導く導入管路１００と、一端が導入管路内又はオイルポンプ８０の出力側管路１０４内に接続されて、他端が空気吸入口として開放された空気通路１０２と、導入管路１００又は出力側管路１０４で、空気通路１０２との接続部より下流側に設けられたマイクロバブル発生器１６と、を備え、空気吸入口には、エンジンの状態に応じて吸入流量を可変させる流量可変手段が設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロバブル発生装置に係り、特にエンジンに供給する潤滑用のオイルにマイクロバブルを発生させて供給するエンジンにおけるマイクロバブル発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関に潤滑用のオイルをオイルポンプ等によって循環させることにより内燃機関の所定部位における潤滑を行わせる潤滑装置において、マイクロバブルを発生させるマイクロバブル発生装置を備え、このマイクロバブル発生装置により発生したマイクロバブルをオイルに混入し、それを内燃機関における所定部位に供給させる構成が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
このような構成を採ることで、内燃機関から出力される駆動力に対する摩擦による損失を低減させることが期待できる。
【特許文献１】特開２００７−９９００号公報（図４、図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記の特許文献１に記載された構成によれば、確かに内燃機関の潤滑油供給中における摩擦損失を軽減させることが期待できる。
しかしながら、潤滑経路の状態は、内燃機関の状態（たとえば、油温）により変化するため、その変化に対応すべく、適切な量のマイクロバブルの発生を行うことのできる構成が望まれる。たとえば、低温時などは、オイルの粘度が高いため、油圧によるオイルポンプ自体の駆動抵抗損失が大きくなることが予測されるので、このような場合には、オイルの見かけ上の粘度を低減させるのに必要十分なマイクロバブルが発生され、当該オイルに混合されることが望まれる。
【０００４】
本発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、本発明の目的は、小型、且つ廉価で、内燃機関であるエンジンの駆動状態によって変化するオイルの潤滑経路の状態変化に対応させて好適な量のマイクロバブルを発生させ、潤滑油とともに供給することが可能なエンジン用のマイクロバブル発生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、第１の態様は、オイルを貯溜するオイル貯溜部と、オイルを潤滑対象に供給する潤滑路と、前記オイル貯溜部からオイルを吸い出して前記潤滑路に供給するポンプと、前記ポンプの流入口にオイルを導く導入管路と、一端が前記導入管路内又は前記ポンプの出力側管路内に接続されて、他端が空気吸入口として開放された空気管路と、前記導入管路又は前記出力側管路で、前記空気通路との接続部より下流側に設けられたマイクロバブル発生器と、を備え、前記空気吸入口には、エンジンの状態に応じて吸入流量を可変させる流量可変手段が設けられていることを特徴としている。
上記構成によれば、ポンプは、オイル貯溜部からオイルを吸い出して潤滑路に供給し、潤滑路を介してオイルを潤滑対象に供給する。
このとき、流量可変手段は、エンジンの状態に応じて空気吸入口における吸入流量を可変させる。
エンジンの状態に応じて潤滑するオイルの粘度は可変するものであり、上記構成によれば、そのオイルの粘度に応じたマイクロバブルを発生させることができる。
【０００６】
また、第２の態様は、第１の態様において、前記流量可変手段は、前記空気吸入口を開閉する開閉手段と、前記開閉手段をエンジンの状態に応じて開閉制御する制御部と、を備えたことを特徴としている。
上記構成によれば、簡単な構成によってマイクロバブル発生量をコントロールすることができる。
【０００７】
また、第３の態様は、第２の態様において、前記開閉手段は、開口面積が異なる複数のもので構成されたことを特徴としている。
上記構成によれば、開閉手段の開閉制御により、マイクロバブル発生量を細かくコントロールすることができる。
【０００８】
また、第４の態様は、第１ないし第３の態様において、前記エンジンの状態は、エンジンの油温であることを特徴としている。
オイルの動粘度は油温に応じて異なるため、上記構成によれば、その動粘度の状態に応じてマイクロバブル発生量、ひいては、エア供給量をコントロールすることができる。
【０００９】
また、第５の態様は、第４の態様において、前記エンジンの油温が低いほど前記空気吸入口からの空気の吸入量を多くすることを特徴としている。
油温が低い状態では、オイルの動粘度が高いため、このような状態において、マイクロバブル発生量、すなわち、エアーを十分に発生させることにより、よりフリクションを低減させることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るエンジンにおけるマイクロバブル発生装置によれば、エンジンの状態に応じてより好適な量のマイクロバブルを生成し、供給することができ、特にオイルの粘度状態に応じたマイクロバブルを発生させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１は、実施形態のマイクロバブル発生装置が適用される自動二輪車の外観側面図である。
【００１２】
自動二輪車１２は、ロードスポーツ型の自動二輪車であり、クレードル型の車体フレーム１４と、この車体フレーム１４のヘッドパイプ１５に取付けたフロントフォーク１８と、このフロントフォーク１８に取付けた前輪２０並びにフロントフェンダ２２と、フロントフォーク１８に連結したハンドル２４と、車体フレーム１４の前部上部に跨ぐように取付けた燃料タンク２６とを有する。
【００１３】
また、自動二輪車１２は、車体フレーム１４の後部上部に取付けたシート（運転者席と同乗者席とを有するダブルシート）２８と、車体フレーム１４の各パイプで囲まれたクレードルスペース内に配置したエンジン（内燃機関）３０及び変速機３０ａと、クレードルスペースの後方に且つシート２８の下方に配置したエアクリーナ３２と、このエアクリーナ３２、エンジン３０の吸気Ｐの開口に接続した気化器３４と、エンジン３０の排気口に接続した排気管３５、集合チャンバ３６並びにサイレンサ３８とを有する。さらに、自動二輪車１２は、エンジン３０の前方に配置したラジエータ４０と、車体フレーム１４の後部にピボットを介して取付けたスイングアーム４２と、このスイングアーム４２の後端部有車体フレームＭに懸架したリヤサスペンション４４と、スイングアーム４２に取付けた後輪４６とを有する。
【００１４】
図２は、本実施の形態に係るマイクロバブル発生装置が設けられたエンジンの断面側面図である。
図２に示すように、エンジン３０の外郭は、上方から順にシリンダヘッド５０ａ、シリンダ５０ｂ、クランクケース５０ｃ及びオイルパン（オイル貯溜部）５０ｄによって形成されており、外部から異物が進入しないように構成されている。
【００１５】
エンジン３０は、吸気管５２からスロットルバルブ５４を介して空気を吸入し、燃料噴射弁５６から燃料を噴出し、吸気バルブ５８が開いているときに燃焼室６０に混合気を供給する。シリンダ５０ｂ内では、ピストン６２が往復運動をして、往復で混合気の吸気動作、圧縮動作、燃焼動作、及び排気動作を行う。燃焼動作は図示しない点火プラグにより行われる。排気動作は、排気バルブ６４が開いているときに行われ、排気管６６に排出される。吸気バルブ５８及び排気バルブ６４は、それぞれ対応するカムシャフト６７のカム６７ａによって開閉駆動される。
【００１６】
ピストン６２は、コネクティングロッド７０によってクランクシャフト７２の偏心位置に接続されており、ピストン６２が往復運動をすることによってクランクシャフト７２が回転をする。始動時には、クランクシャフト７２に接続されたフライホイール７４をスタータモータ７６により回転させる。
【００１７】
クランクケース５０ｃ内には、クラッチ７８、オイルポンプ８０及び変速機３０ａが設けられている。変速機３０ａは、フライホイール７４によって駆動され、クランクシャフト７２の回転数を変速して後輪４６に回転を伝達する。
【００１８】
オイルパン５０ｄには、エンジン３０の各部の潤滑を行うためのオイルが貯溜されている。オイルは潤滑以外にも防錆、冷却、消浄等の作用も有することはもちろんである。
【００１９】
図３に示すように，オイルポンプ８０は、エンジン３０の潤滑系統の一部であって、ドリブンスプロケット１３０に連動して回転する。ドリブンスプロケット１３０は、クランクシャフト７２に設けられた図示しないドライプスプロケットに対してチェーンで接続されて回転する。
【００２０】
オイルパン５０ｄのオイルは、オイルポンプ８０によって吸い出されて、出力側管路１０４からオイルフィルタ１３２及び潤滑路１３４を経由してエンジン３０の各潤滑対象に供給される。出力側管路１０４には、過大な圧力がかかることを防止するリリーフ弁１３６が設けられている。潤滑路１３４は複数に分岐しており、各ピストン６２やクランクシャフト７２、カムシャフト６７のカム６７ａ、バランサ１４０に供給される。
オイルは、メインシャフト１４２及びカウンタシャフト１４４から変速機３０ａにも供給される。潤滑路１３４の圧力は、オイルプレッシャスイッチ１４６により検出され、所定の圧力が印加されているごとを確認できる。図３における複数の矢印はオイルの移動経路を示し、複数の黒点１４８は噴出するオイルを模式的に示している。エンジン３０の潤滑対象に供給されたオイルは、やがて落下してオイルパン５０ｄに回収される。潤滑系統には、オイルクーラが介在してもよい。
【００２１】
図２及び図３に示すように、本実施の形態に係るマイクロバブル発生装置１６は、クランクケース５０ｃ及びオイルパン５０ｄ内に設けられており、オイルパン５０ｄからオイルを吸い出して潤滑路１３４（図３参照）に送給するオイルポンプ８０と、オイルポンプ８０の流入口にオイルを導く導入管路（主管路）１００と、一端に導入管路１００が接続され、他端に空気吸入口を構成する第１空気吸入開口１０２ａおよび第２空気吸入開口１０２ｂが形成された空気管路１０２と、第１空気吸入開口１０２ａの開閉動作を行うための第１リニアソレノイドバルブ１０３ａおよび第２空気吸入開口１０２ｂの開閉を行うための第２リニアソレノイドバルブ１０３ｂを有する吸入口開閉部１０３と、オイルポンプ８０の出力側管路（主管路）１０４に設けられ、マイクロバブルを発生するためのバブル生成オリフィス（マイクロバブル発生器）１０６と，空気管路１０２における導入管路１００との接続部に設けられ、空気導入量の調整を行うための空気量調整オリフィス１０８と、を備えている。ここで、第１空気吸入開口１０２ａの開口面積は、第２空気吸入開口１０２ｂの開口面積より大きく設定されており、開状態における空気吸入量は、第１空気吸入開口１０２ａの方が第２空気吸入開口１０２ｂより大きくなっている。
オイルポンプ８０とバブル生成オリフィス１０６とは、極めて近接しており、この間には他の機器は介在していないし、空気管路１０２は通常の管路である空気量調整オリフィス１０８以外の機器はない。また、バブル生成オリフィス１０６は、オイルポンプ８０に直接設けられていてもよい。
【００２２】
空気管路１０２は、一部が留め具１１０によってクランクケース５０ｃに固定されて安定しており、耐振性の向上が期待できる。空気管路１０２は略全長にわたってクランクケース５０ｃに固定してもよい、空気管路１０２の少なくとも一部をクランクケース５０ｃの壁部を用いて形成してもよい。
【００２３】
空気管路１０２は、クランクケース５０ｃ内に設けられており、先端の空気吸入開口１０２ａ、１０２ｂは、適度に高い箇所で、少なくともオイルパン５０ｄのオイル油面１２０よりは高い位置に開口している。これにより、空気を確実に空気管路１０２に吸入することができ、マイクロバブルの発生量を多くすることができる。空気管路１０２は、二つの空気吸入開口１０２ａ、１０２ｂを高い位置に配置するために、途中に上昇部１０２ｃを有し、二つの空気吸入開口１０２ａ、１０２ｂは、導入管路１００に対する接続部よりも高い位置にある。
【００２４】
空気管路１０２の先端は、クラッチ７８等の回転体よりも下方に配設されて、略Ｕ字形状に屈曲しており、空気吸入開口１０２ａ、１０２ｂは下方に向けて開口している。これにより、上方から滴下し又は回転体の遠心力により飛散してくるオイルが空気管路１０２に避入することを防止できる。空気吸入開口１０２ａ、１０２ｂと、その近傍部におけるクランクケース５０ｃの壁面との問には適度な隙間が確保されており、該壁面からオイルが伝わり、又は跳ね返って侵入することが防止できる。導入管路１００の下端にはストレーナ１１２が設けられており、オイルパン５０ｄのオイルに浸されている。
【００２５】
なお、本実施の形態では、空気管路１０２の先端は略Ｕ字形状に屈曲されているが、空気管路１０２の上方にひさし部を備えた場合には、その先端は略Ｕ字形状とすることに限定されない。
【００２６】
ここで、空気管路１０２の空気吸入開口１０２ａ、１０２ｂ近傍の構成について詳細に説明する。
図４は、空気管路の要部斜視図である。
図５は、空気管路の要部一部断面拡大図である。
空気管路１０２を構成する第１空気吸入開口１０２ａ（＝直径Ｄ１）には、第１遮断弁本体（ジェット）１０２ｄが設けられ、第１空気吸入開口１０２ａよりも開口面積の小さな第２空気吸入開口１０２ｂ（＝直径Ｄ２＜Ｄ１）には、第２遮断弁本体（ジェット）１０２ｅが設けられている。
一方、第１リニアソレノイドバルブ１０３ａは、第１遮断弁本体１０２ｄに対応し、第１遮断弁本体１０２ｄ内に進入される第１弁体１０３ｃが先端部に形成されたプランジャ１０３ｄを有し、第２リニアソレノイドバルブ１０３ｂは、第２遮断弁本体１０２ｅに対応し、第２遮断弁本体１０２ｅ内に進入される第２弁体１０３ｅが先端部に形成されたプランジャ１０３ｆを有している。
【００２７】
これらの結果、第１リニアソレノイドバルブ１０３ａのプランジャ１０３ｄが図示しないソレノイドコイルの発生した電磁力により第１遮断弁本体１０２ｄ内に進入すると、第１弁体１０３ｃが第１遮断弁本体１０２ｄに当接して、第１空気吸入開口１０２ａからの空気の吸入を遮断することとなる。また、第２リニアソレノイドバルブ１０３ｂのプランジャ１０３ｆが図示しないソレノイドコイルの発生した電磁力により第２遮断弁本体１０２ｅ内に進入すると、第２弁体１０３ｅが第２遮断弁本体１０２ｅに当接して、第２空気吸入開口１０２ｂからの空気の吸入を遮断することとなる。
【００２８】
そして、第１リニアソレノイドバルブ１０３ａと第２リニアソレノイドバルブ１０３ｂとは、独立して駆動可能であるので、以下の４状態が実現できる。
（１）第１空気吸入開口１０２ａ開状態、第２空気吸入開口１０２ｂ開状態
→開口面積最大（空気吸入量最大；バブル発生量多）
（２）第１空気吸入開口１０２ａ開状態、第２空気吸入開口１０２ｂ閉状態
→開口面積大（空気吸入量大；バブル発生量中）
（３）第１空気吸入開口１０２ａ閉状態、第２空気吸入開口１０２ｂ開状態
→開口面積小（空気吸入量小；バブル発生量少）
（４）第１空気吸入開口１０２ａ閉状態、第２空気吸入開口１０２ｂ閉状態
→開口面積最小（空気吸入量最小［吸入なし］；バブル発生なし）
【００２９】
図６は、接続側空気管路における導入管路との接続部の断面側面図である。
図６に示すように、空気管路１０２は、導入管路１００の側方に略９０°で接続されており、導入管路１００をオイルが流れることにより、流体の性質として、第１空気吸入開口１０２ａあるいは第２空気吸入開口１０２ｂから空気管路１０２に取り込まれた空気が、図６中、矢印Ａで示すように、空気量調整オリフィス１０８を介して吸い込まれ、オイル内に空気が気泡（バブル）１５６として混入することになる。この混入した気泡１５６は、この時点ではある程度大径であるが、オイルポンプ８０を介してバブル生成オリフィス１０９を通過するときにマイクロバブルになる。
【００３０】
空気量調整オリフィス１０８は、例えば、ねじ込み式であって、交換可能であり、オイル内に混入する空気量の調整が可能となっている。これにより、結果としてマイクロバブルの発生量を固定的に規制することができる。
空気吸入開口１０２ａ、１０２ｂは、クランクケース５０ｃ内で開口しているので、空気管路１０２内に異物が侵入しにくい。
【００３１】
図７は、バブル生成オリフィスの断面図である。
バブル生成オリフィス１０６は、図７に示すように、入力側から出力側に向かって縮径する第１テーパ部１５０と、第１テーパ部１５０によって小径になった絞り部１５２と、出力側で次第に拡径する第２テーパ部１５４とを有し、いわゆるベンチュリ形状となっている。
【００３２】
第１テーパ部１５０は出力側に向かって比較的急に縮径しており、第２テーパ部１５４は出力側に向かって比較的緩やかに拡径している。このようなバブル生成オリフィス１０６では、第１テーパ部１５０でオイル及び気泡１５６が加圧され、増速されることにより、絞り部１５２で気泡１５６が潰れてマイクロバブルが発生しやすい。図７中では多数のマイクロバブルＭＢを点で示している。第２テーパ部１５４は、比較的緩やかに拡径していることから、絞り部１５２で発生したマイクロバブルは急激な圧力変動などの影響を受けることなく、消滅せずにそのまま下流側へ流れていくと考えられる。バブル生成オリフィス１０６は、簡便構成であって、小型、軽量且つ廉価であることはもちろんである。
【００３３】
上述したように、本実施の形態に係るマイクロバブル発生装置１６は、オイルポンプ８０の導入管路１００に対して空気管路１０２を接続するとともに、該オイルポンプ８０の出力側にバブル生成オリフィス１６６を段けることで小型且つ廉価な装置が得られ、潤滑用のオイルにマイクロバブルを簡便に混入させることができる。マイクロバブル発生装置１６では、オイルポンプ８０とバブル生成オリフィス１０６が近接配置されていることにより、小型化が可能である。
【００３４】
マイクロバブル発生装置１６は、高価で且つ、体積の大きい超音波発生装置が不要で、コンパクト且つ廉価である。
【００３５】
マイクロバブル発生装置１６は、空気を混入させたオイルをオイル流路中に設けたバブル生成オリフィス１６６内を流すだけでマイクロバブルを発生させるので、超音波発生装置等の別機器を設ける必要がなく、最小限のスペースでエンジン３０内に収納することができるので、機器容積を増加させることがなく、レイアウト上好適である。また、別機器を設ける必要がないことからオイルや空気の接続管路も不要であり、オイル等の漏れ対策は特に必要ない。
【００３６】
マイクロバブル発生装置１６では、通常のエンジン３０の基本構成に対して、大きく変更することなく適用可能であり、専用のオイルタンク、空気タンク又は駆動源等が不要である。
【００３７】
オイルに混在するマイクロバブルは，見かけ上の粘度が下がることにより潤滑対象の摩擦を低下する作用があり、エンジン３０の摩擦損失を低減することができる。したがって、例えば、低温時にも適温のオイルと同程度の動粘度が得られ、循環抵抗及び駆動抵抗が小さく、暖機効果を短時間で得られると考えられる。
【００３８】
なお、バブル混入オイルは温度が上昇すると、見た目上消滅することが本願発明者により確認されている。したがって、マイクロバブル発生装置１６を設けても高温時の見かけ上の粘度は変わらず、バブル混入オイルが循環しても、高温時にバブルがなくなるので、耐久タフネス性は維持される。つまり、高温時においてマイクロバブルが消滅することにより、泡噛みの影響を低減させることができるので、バッフルプレートやオイルパンの深さを浅くでき、レイアウトの自由度を向上させることができる。
【００３９】
次にマイクロバブルの発生量の制御について説明する。
図８は、マイクロバブルの発生量の制御系の概要構成ブロック図である。
マイクロバブル発生量の制御系２００は、大別すると、エンジン３０の回転数を検出し、回転数検出信号ＳＲを出力するエンジン回転数センサ２０１と、エンジンに供給するオイルの温度を検出し、温度検出信号ＳＴを出力するオイル温度センサ２０２と、回転数検出信号ＳＲに対応するエンジン回転数および温度検出信号ＳＴに対応するオイル温度に基づいてマイクロバブル発生量、ひいては、エンジンに供給するオイルに含まれるマイクロバブル量の制御を行うコントローラ２０３と、コントローラ２０３の制御下で第１リニアソレノイドバルブ１０３ａを開閉させるべく駆動する第１バルブコントローラ２０４と、コントローラ２０３の制御下で第２リニアソレノイドバルブ１０３ｂを開閉させるべく駆動する第２バルブコントローラ２０５と、を備えている。
コントローラ２０３は、マイクロコンピュータとして構成されているＥＣＵ２０６と、マイクロバブル発生量を制御するための制御プログラム、テーブルを含む各種データを不揮発的に記憶する外部記憶装置としてのＲＯＭ２０７と、を備えている。
【００４０】
図９は、マイクロバブル発生量の制御状態の説明図である。
本実施形態においては、マイクロバブルの発生量は、上述したように、４段階に調整可能である。そこで、本実施形態においては、エンジン回転数範囲およびオイル温度範囲で定められるエンジン１０の動作領域を、以下に詳述する４つの動作領域Ａ１〜Ａ４に分け、各動作領域に適した量のマイクロバブルを発生させるようにしている。
【００４１】
動作領域Ａ１は、エンジン回転数に拘わらず、オイルの粘性（＝動粘度。以下、同じ）が高いと考えられる第１の動作領域Ａ１１と、比較的エンジン回転数およびオイル温度が高い第２の動作領域Ａ１２と、を含んでいる。
第１の動作領域Ａ１１においては、オイルの粘性が高く、オイルの粘性に起因するエンジン１０における負荷を低減するためにオイルの粘性を下げるべく、マイクロバブル発生量を最大値とするように制御を行っている。また、第２の動作領域においては、オイルの粘性は比較的低くなっているが、エンジンオイルの粘性をさらに低下させ、エンジンオイルの実効的な供給量を減らすことにより、潤滑性能を維持しつつエンジンの負荷を低減し、馬力の向上あるいはエンジン出力を向上させるべく、マイクロバブル発生量を最大値とするように制御を行っている。
【００４２】
すなわち、動作領域Ａ１においては、コントローラ２０３は、第１バルブコントローラ２０４を介して第１リニアソレノイドバルブ１０３ａを駆動し、第１空気吸入開口１０２ａを開状態とし、第２バルブコントローラ２０５を介して第２リニアソレノイドバルブ１０３ｂを駆動し、第２空気吸入開口１０２ｂをａ開状態とし、空気吸入量を最大として、バブル発生量を多くするように制御を行う。
【００４３】
図１０は、オイル圧力に対するオイル流量および摩擦力のマイクロバブル混入前後の状態を説明する図である。
この結果、例えば、図８に示すように、オイル流量は、マイクロバブルを混入する前（図１０中、◇印で示す。）と比較して、マイクロバブルを混入した状態では（図１０中、◆印で示す。）、オイル圧力の低下とともに、オイル流量も低下していることがわかる。また、摩擦力は、マイクロバブルを混入する前（図１０中、○印で示す。）と比較して、マイクロバブルを混入した状態では（図１０中、●印で示す。）、オイル圧力の低下とともに、摩擦力も低下していることがわかる。
したがって、オイルポンプ８０の負荷を低減しつつ、少ないオイル量で、十分に潤滑がなされていることがわかる。
【００４４】
動作領域Ａ２は、オイルの粘性はやや低下していると考えられる動作領域であるが、比較的エンジン回転数が低い低−中回転数領域、特に中回転数領域において、オイルの粘度の影響が大きく出ると考えられるため、オイルの粘性を下げるべく、マイクロバブル発生量を大とするように制御を行っている。すなわち、この動作領域Ａ１においては、コントローラ２０３は、第１バルブコントローラ２０４を介して第１リニアソレノイドバルブ１０３ａを駆動し、比較的開口面積が大きな第１空気吸入開口１０２ａを開状態とし、第２バルブコントローラ２０５を介して第２リニアソレノイドバルブ１０３ｂを駆動し、比較的開口面積が小さな第２空気吸入開口１０２ｂを閉状態として遮断し、第１空気吸入開口１０２ａ側からのみ空気が吸入されるようにしている。
【００４５】
動作領域Ａ３は、オイル温度が中−高中温領域でエンジン回転数がやや低回転数の領域と、オイル温度が高中−高御領域でエンジン回転数が中回転数の領域と、オイル温度が低中−中温領域でエンジン回転数が比較的高回転数の領域と、を含んでおり、オイルの粘性はそれなりに下がっているはずであるので、実効的なオイルの供給量を増やすべく、マイクロバブル発生量を比較的少なくするように制御を行っている。すなわち、この動作領域Ａ３においては、コントローラ２０３は、第１バルブコントローラ２０４を介して第１リニアソレノイドバルブ１０３ａを駆動し、比較的開口面積が大きな第１空気吸入開口１０２ａを閉状態として遮断し、第２バルブコントローラ２０５を介して第２リニアソレノイドバルブ１０３ｂを駆動し、比較的開口面積が小さな第２空気吸入開口１０２ｂを開状態とし、第２空気吸入開口１０２ｂ側からのみ空気が吸入されるようにしている。したがって、この動作領域Ａ３においては、動作領域Ａ１あるいは動作領域Ａ２と比較して、実効的なオイル供給量が増加してエンジンを最適な状態で駆動することが可能となる。
【００４６】
動作領域Ａ４は、オイル温度が中−高中温領域でエンジン回転数が低−低中領域と、を含んでおり、オイルの粘性はそれなりに下がっているはずであるので、マイクロバブルを発生させなくても、十分に潤滑がなされるので、マイクロバブルをほとんど発生させないように制御を行っている。すなわち、この動作領域Ａ４においては、コントローラ２０３、第１バルブコントローラ２０４を介して第１リニアソレノイドバルブ１０３ａを駆動し、第１空気吸入開口１０２ａを閉状態として遮断し、第２バルブコントローラ２０５を介して第２リニアソレノイドバルブ１０３ｂを駆動し、第２空気吸入開口１０２ｂも閉状態として遮断し、第１空気吸入開口１０２ａおよび第２空気吸入開口１０２ｂのいずれからも空気が吸入されないようにしている。したがって、この動作領域Ａ４においては、従来のエンジンと同様にそれ自身が適度な粘性を持ったオイルが適量供給されることとなる。
【００４７】
以上の説明のように、本実施形態によれば、エンジンの状態に応じてマイクロバブル発生量を制御するための空気の吸入量を簡易な構成で可変させることができ、オイルの粘性（状態）に応じたマイクロバブルを発生させて、摩擦を低減することができる。
【００４８】
本発明に係るマイクロバブル発生装置は、上記実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
例えば、以上の説明においては、空気吸入開口の開閉動作を行うためにソレノイド弁（電磁弁）を用いていたが、弁体をニードル形状とし、電動弁を用いて空気吸入量をリニアに変更する構成を採ることも可能である。この場合には、追従速度が許すのであれば、一つの開口で空気吸入量を調整するように構成することも可能である。
【００４９】
また、空気管路１０２は、導入管路１００側に接続していたが、出力側管路１０４に接続し、バブル生成オリフィス１０６を出力側管路における空気管路１０２との接続部より、下流側に設ける構成としてもよい。
また、空気管路１０２自体が適度に細ければ、空気量調整オリフィス１０８は省路してもよい。
【００５０】
図１１は、第１の変形例の説明図である。
図１１に示すように，第１の変形例に係るマイクロバブル発生装置１６ａは、前述のバブル生成オリフィス１０６に相当するバブル生成オリフィス１０６ａが、出力側管路１０４におけるオイルポンプ８０の内部の部分に設けられているものである。
【００５１】
図１２は、第２の変形例の説明図である。
図１２に示すように、第２の変形例に係るマイクロバブル発生装置１６ｂは、前記のバブル生成オリフィス１０６に相当するバブル生成オリフィス１０６、導入管路１００におけるオイルポンプ８０の内部に設けられているものである。
【００５２】
つまり、マイクロバブル発生装置１６ａ及び１０ｂによれば、実施形態と同様の効果に加えて、バブル生成オリフィス１０６ａまたはバブル生成オリフィス１０６ｂとオイルポンプ８０が一体構成となっており、マイクロバブル発生装置を別体に設ける必要がなく、部品点数が増えることを防止できるとともに、他の機種との互換性を保っことができる。
また、オイルポンプ８０の入力側及び出力側のバブル生成オリフィス１０６ａ及び１０６ｂは、併存させることも可能である。
【００５３】
図１３は、第３の変形例の説明図である。
図１３に示すように、第３の変形例に係るマイクロバブル発生装置１６ｃは、バブル生成オリフィス１０６、空気量調整オリフィス１０８および空気管路１０２が一体となったユニットとして構成されている。
ここで、空気管路１０２は、主管路１６０の側面に接続されており、この主管路１６０における空気管路１０２との接続部より下流側にバブル生成オリフィスｌ０６が設けられている。主管路１６０は、オイルポンプ８０の導入管路１００又は出力側管路１０４に対して直列に挿入される。
【００５４】
このようなユニット形式のマイクロバブル発生装置１６ｃは、バブル生成オリフィス１０６と空気量調整オリフィス１０８と空気管路１０２が、一体構造であることから、部品点数が増えることを防止できるとともに、既存のポンプシステムに対して簡便に取り付けが可能である。
【００５５】
上述したマイクロバブル発生装置１６、１６ａ、１６ｂ及び１６ｃは、小型、軽量、且つ、廉価であって、レイアウトスペースの限られている自動二輪車１２に好適に適用可能である。また、マイクロバブル発生装置１６は、自動二輪車又は他の車両において摩擦低減の目的以外の用途に用いてもよい。さらにマイクロバブル発生装置１６、１０ａ、１０ｂ及び１０ｃ、は、車両以外の用途に用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本実施の形態に係るマイクロバブル発生装置が搭載される自動二輪車の側面図である。
【図２】本実施の形態に係るマイクロバブル発生装置が設けられたエンジンの断面側面図である。
【図３】エンジンの潤滑系統図である。
【図４】空気管路の要部斜視図である。
【図５】空気管路の要部一部断面拡大図である。
【図６】接続側空気管路における導入管路との接続部の断面側面図である。
【図７】バブル生成オリフィスの断面図である。
【図８】マイクロバブルの発生量の制御系の概要構成ブロック図である。
【図９】マイクロバブル発生量の制御状態の説明図である。
【図１０】オイル圧力に対するオイル流量および摩擦力のマイクロバブル混入前後の状態を説明する図である。
【図１１】第１の変形例の説明図である。
【図１２】第２の変形例の説明図である。
【図１３】第３の変形例の説明図である。
【符号の説明】
【００５７】
１６、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ マイクロバブル発生装置
３０ エンジン
５０ｄ オイルパン
８０ オイルポンプ
１００ 導入管路
１０２ 空気管路（空気通路）
１０２ｄ 第１遮断弁本体
１０２ｅ 第２遮断弁本体
１０３ 吸入口開閉部
１０３ａ 第１リニアソレノイドバルブ
１０３ｂ 第２リニアソレノイドバルブ
１０４ 出力側管路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロバブル発生装置に係り、特にエンジンに供給する潤滑用のオイルにマイクロバブルを発生させて供給するエンジンにおけるマイクロバブル発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関に潤滑用のオイルをオイルポンプ等によって循環させることにより内燃機関の所定部位における潤滑を行わせる潤滑装置において、マイクロバブルを発生させるマイクロバブル発生装置を備え、このマイクロバブル発生装置により発生したマイクロバブルをオイルに混入し、それを内燃機関における所定部位に供給させる構成が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
このような構成を採ることで、内燃機関から出力される駆動力に対する摩擦による損失を低減させることが期待できる。
【特許文献１】特開２００７−９９００号公報（図４、図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記の特許文献１に記載された構成によれば、確かに内燃機関の潤滑油供給中における摩擦損失を軽減させることが期待できる。
しかしながら、潤滑経路の状態は、内燃機関の状態（たとえば、油温）により変化するため、その変化に対応すべく、適切な量のマイクロバブルの発生を行うことのできる構成が望まれる。たとえば、低温時などは、オイルの粘度が高いため、油圧によるオイルポンプ自体の駆動抵抗損失が大きくなることが予測されるので、このような場合には、オイルの見かけ上の粘度を低減させるのに必要十分なマイクロバブルが発生され、当該オイルに混合されることが望まれる。
【０００４】
本発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、本発明の目的は、小型、且つ廉価で、内燃機関であるエンジンの駆動状態によって変化するオイルの潤滑経路の状態変化に対応させて好適な量のマイクロバブルを発生させ、潤滑油とともに供給することが可能なエンジン用のマイクロバブル発生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、第１の態様は、オイルを貯溜するオイル貯溜部と、オイルを潤滑対象に供給する潤滑路と、前記オイル貯溜部からオイルを吸い出して前記潤滑路に供給するポンプと、前記ポンプの流入口にオイルを導く導入管路と、一端が前記導入管路内又は前記ポンプの出力側管路内に接続されて、他端が空気吸入口として開放された空気管路と、前記導入管路又は前記出力側管路で、前記空気通路との接続部より下流側に設けられたマイクロバブル発生器と、を備え、前記空気吸入口には、エンジンの状態に応じて吸入流量を可変させる流量可変手段が設けられていることを特徴としている。
上記構成によれば、ポンプは、オイル貯溜部からオイルを吸い出して潤滑路に供給し、潤滑路を介してオイルを潤滑対象に供給する。
このとき、流量可変手段は、エンジンの状態に応じて空気吸入口における吸入流量を可変させる。
エンジンの状態に応じて潤滑するオイルの粘度は可変するものであり、上記構成によれば、そのオイルの粘度に応じたマイクロバブルを発生させることができる。
【０００６】
また、第２の態様は、第１の態様において、前記流量可変手段は、前記空気吸入口を開閉する開閉手段と、前記開閉手段をエンジンの状態に応じて開閉制御する制御部と、を備えたことを特徴としている。
上記構成によれば、簡単な構成によってマイクロバブル発生量をコントロールすることができる。
【０００７】
また、第３の態様は、第２の態様において、前記開閉手段は、開口面積が異なる複数のもので構成されたことを特徴としている。
上記構成によれば、開閉手段の開閉制御により、マイクロバブル発生量を細かくコントロールすることができる。
【０００８】
また、第４の態様は、第１ないし第３の態様において、前記エンジンの状態は、エンジンの油温であることを特徴としている。
オイルの動粘度は油温に応じて異なるため、上記構成によれば、その動粘度の状態に応じてマイクロバブル発生量、ひいては、エア供給量をコントロールすることができる。
【０００９】
また、第５の態様は、第４の態様において、前記エンジンの油温が低いほど前記空気吸入口からの空気の吸入量を多くすることを特徴としている。
油温が低い状態では、オイルの動粘度が高いため、このような状態において、マイクロバブル発生量、すなわち、エアーを十分に発生させることにより、よりフリクションを低減させることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るエンジンにおけるマイクロバブル発生装置によれば、エンジンの状態に応じてより好適な量のマイクロバブルを生成し、供給することができ、特にオイルの粘度状態に応じたマイクロバブルを発生させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１は、実施形態のマイクロバブル発生装置が適用される自動二輪車の外観側面図である。
【００１２】
自動二輪車１２は、ロードスポーツ型の自動二輪車であり、クレードル型の車体フレーム１４と、この車体フレーム１４のヘッドパイプ１５に取付けたフロントフォーク１８と、このフロントフォーク１８に取付けた前輪２０並びにフロントフェンダ２２と、フロントフォーク１８に連結したハンドル２４と、車体フレーム１４の前部上部に跨ぐように取付けた燃料タンク２６とを有する。
【００１３】
また、自動二輪車１２は、車体フレーム１４の後部上部に取付けたシート（運転者席と同乗者席とを有するダブルシート）２８と、車体フレーム１４の各パイプで囲まれたクレードルスペース内に配置したエンジン（内燃機関）３０及び変速機３０ａと、クレードルスペースの後方に且つシート２８の下方に配置したエアクリーナ３２と、このエアクリーナ３２、エンジン３０の吸気Ｐの開口に接続した気化器３４と、エンジン３０の排気口に接続した排気管３５、集合チャンバ３６並びにサイレンサ３８とを有する。さらに、自動二輪車１２は、エンジン３０の前方に配置したラジエータ４０と、車体フレーム１４の後部にピボットを介して取付けたスイングアーム４２と、このスイングアーム４２の後端部有車体フレームＭに懸架したリヤサスペンション４４と、スイングアーム４２に取付けた後輪４６とを有する。
【００１４】
図２は、本実施の形態に係るマイクロバブル発生装置が設けられたエンジンの断面側面図である。
図２に示すように、エンジン３０の外郭は、上方から順にシリンダヘッド５０ａ、シリンダ５０ｂ、クランクケース５０ｃ及びオイルパン（オイル貯溜部）５０ｄによって形成されており、外部から異物が進入しないように構成されている。
【００１５】
エンジン３０は、吸気管５２からスロットルバルブ５４を介して空気を吸入し、燃料噴射弁５６から燃料を噴出し、吸気バルブ５８が開いているときに燃焼室６０に混合気を供給する。シリンダ５０ｂ内では、ピストン６２が往復運動をして、往復で混合気の吸気動作、圧縮動作、燃焼動作、及び排気動作を行う。燃焼動作は図示しない点火プラグにより行われる。排気動作は、排気バルブ６４が開いているときに行われ、排気管６６に排出される。吸気バルブ５８及び排気バルブ６４は、それぞれ対応するカムシャフト６７のカム６７ａによって開閉駆動される。
【００１６】
ピストン６２は、コネクティングロッド７０によってクランクシャフト７２の偏心位置に接続されており、ピストン６２が往復運動をすることによってクランクシャフト７２が回転をする。始動時には、クランクシャフト７２に接続されたフライホイール７４をスタータモータ７６により回転させる。
【００１７】
クランクケース５０ｃ内には、クラッチ７８、オイルポンプ８０及び変速機３０ａが設けられている。変速機３０ａは、フライホイール７４によって駆動され、クランクシャフト７２の回転数を変速して後輪４６に回転を伝達する。
【００１８】
オイルパン５０ｄには、エンジン３０の各部の潤滑を行うためのオイルが貯溜されている。オイルは潤滑以外にも防錆、冷却、消浄等の作用も有することはもちろんである。
【００１９】
図３に示すように，オイルポンプ８０は、エンジン３０の潤滑系統の一部であって、ドリブンスプロケット１３０に連動して回転する。ドリブンスプロケット１３０は、クランクシャフト７２に設けられた図示しないドライプスプロケットに対してチェーンで接続されて回転する。
【００２０】
オイルパン５０ｄのオイルは、オイルポンプ８０によって吸い出されて、出力側管路１０４からオイルフィルタ１３２及び潤滑路１３４を経由してエンジン３０の各潤滑対象に供給される。出力側管路１０４には、過大な圧力がかかることを防止するリリーフ弁１３６が設けられている。潤滑路１３４は複数に分岐しており、各ピストン６２やクランクシャフト７２、カムシャフト６７のカム６７ａ、バランサ１４０に供給される。
オイルは、メインシャフト１４２及びカウンタシャフト１４４から変速機３０ａにも供給される。潤滑路１３４の圧力は、オイルプレッシャスイッチ１４６により検出され、所定の圧力が印加されているごとを確認できる。図３における複数の矢印はオイルの移動経路を示し、複数の黒点１４８は噴出するオイルを模式的に示している。エンジン３０の潤滑対象に供給されたオイルは、やがて落下してオイルパン５０ｄに回収される。潤滑系統には、オイルクーラが介在してもよい。
【００２１】
図２及び図３に示すように、本実施の形態に係るマイクロバブル発生装置１６は、クランクケース５０ｃ及びオイルパン５０ｄ内に設けられており、オイルパン５０ｄからオイルを吸い出して潤滑路１３４（図３参照）に送給するオイルポンプ８０と、オイルポンプ８０の流入口にオイルを導く導入管路（主管路）１００と、一端に導入管路１００が接続され、他端に空気吸入口を構成する第１空気吸入開口１０２ａおよび第２空気吸入開口１０２ｂが形成された空気管路１０２と、第１空気吸入開口１０２ａの開閉動作を行うための第１リニアソレノイドバルブ１０３ａおよび第２空気吸入開口１０２ｂの開閉を行うための第２リニアソレノイドバルブ１０３ｂを有する吸入口開閉部１０３と、オイルポンプ８０の出力側管路（主管路）１０４に設けられ、マイクロバブルを発生するためのバブル生成オリフィス（マイクロバブル発生器）１０６と，空気管路１０２における導入管路１００との接続部に設けられ、空気導入量の調整を行うための空気量調整オリフィス１０８と、を備えている。ここで、第１空気吸入開口１０２ａの開口面積は、第２空気吸入開口１０２ｂの開口面積より大きく設定されており、開状態における空気吸入量は、第１空気吸入開口１０２ａの方が第２空気吸入開口１０２ｂより大きくなっている。
オイルポンプ８０とバブル生成オリフィス１０６とは、極めて近接しており、この間には他の機器は介在していないし、空気管路１０２は通常の管路である空気量調整オリフィス１０８以外の機器はない。また、バブル生成オリフィス１０６は、オイルポンプ８０に直接設けられていてもよい。
【００２２】
空気管路１０２は、一部が留め具１１０によってクランクケース５０ｃに固定されて安定しており、耐振性の向上が期待できる。空気管路１０２は略全長にわたってクランクケース５０ｃに固定してもよい、空気管路１０２の少なくとも一部をクランクケース５０ｃの壁部を用いて形成してもよい。
【００２３】
空気管路１０２は、クランクケース５０ｃ内に設けられており、先端の空気吸入開口１０２ａ、１０２ｂは、適度に高い箇所で、少なくともオイルパン５０ｄのオイル油面１２０よりは高い位置に開口している。これにより、空気を確実に空気管路１０２に吸入することができ、マイクロバブルの発生量を多くすることができる。空気管路１０２は、二つの空気吸入開口１０２ａ、１０２ｂを高い位置に配置するために、途中に上昇部１０２ｃを有し、二つの空気吸入開口１０２ａ、１０２ｂは、導入管路１００に対する接続部よりも高い位置にある。
【００２４】
空気管路１０２の先端は、クラッチ７８等の回転体よりも下方に配設されて、略Ｕ字形状に屈曲しており、空気吸入開口１０２ａ、１０２ｂは下方に向けて開口している。これにより、上方から滴下し又は回転体の遠心力により飛散してくるオイルが空気管路１０２に避入することを防止できる。空気吸入開口１０２ａ、１０２ｂと、その近傍部におけるクランクケース５０ｃの壁面との問には適度な隙間が確保されており、該壁面からオイルが伝わり、又は跳ね返って侵入することが防止できる。導入管路１００の下端にはストレーナ１１２が設けられており、オイルパン５０ｄのオイルに浸されている。
【００２５】
なお、本実施の形態では、空気管路１０２の先端は略Ｕ字形状に屈曲されているが、空気管路１０２の上方にひさし部を備えた場合には、その先端は略Ｕ字形状とすることに限定されない。
【００２６】
ここで、空気管路１０２の空気吸入開口１０２ａ、１０２ｂ近傍の構成について詳細に説明する。
図４は、空気管路の要部斜視図である。
図５は、空気管路の要部一部断面拡大図である。
空気管路１０２を構成する第１空気吸入開口１０２ａ（＝直径Ｄ１）には、第１遮断弁本体（ジェット）１０２ｄが設けられ、第１空気吸入開口１０２ａよりも開口面積の小さな第２空気吸入開口１０２ｂ（＝直径Ｄ２＜Ｄ１）には、第２遮断弁本体（ジェット）１０２ｅが設けられている。
一方、第１リニアソレノイドバルブ１０３ａは、第１遮断弁本体１０２ｄに対応し、第１遮断弁本体１０２ｄ内に進入される第１弁体１０３ｃが先端部に形成されたプランジャ１０３ｄを有し、第２リニアソレノイドバルブ１０３ｂは、第２遮断弁本体１０２ｅに対応し、第２遮断弁本体１０２ｅ内に進入される第２弁体１０３ｅが先端部に形成されたプランジャ１０３ｆを有している。
【００２７】
これらの結果、第１リニアソレノイドバルブ１０３ａのプランジャ１０３ｄが図示しないソレノイドコイルの発生した電磁力により第１遮断弁本体１０２ｄ内に進入すると、第１弁体１０３ｃが第１遮断弁本体１０２ｄに当接して、第１空気吸入開口１０２ａからの空気の吸入を遮断することとなる。また、第２リニアソレノイドバルブ１０３ｂのプランジャ１０３ｆが図示しないソレノイドコイルの発生した電磁力により第２遮断弁本体１０２ｅ内に進入すると、第２弁体１０３ｅが第２遮断弁本体１０２ｅに当接して、第２空気吸入開口１０２ｂからの空気の吸入を遮断することとなる。
【００２８】
そして、第１リニアソレノイドバルブ１０３ａと第２リニアソレノイドバルブ１０３ｂとは、独立して駆動可能であるので、以下の４状態が実現できる。
（１）第１空気吸入開口１０２ａ開状態、第２空気吸入開口１０２ｂ開状態
→開口面積最大（空気吸入量最大；バブル発生量多）
（２）第１空気吸入開口１０２ａ開状態、第２空気吸入開口１０２ｂ閉状態
→開口面積大（空気吸入量大；バブル発生量中）
（３）第１空気吸入開口１０２ａ閉状態、第２空気吸入開口１０２ｂ開状態
→開口面積小（空気吸入量小；バブル発生量少）
（４）第１空気吸入開口１０２ａ閉状態、第２空気吸入開口１０２ｂ閉状態
→開口面積最小（空気吸入量最小［吸入なし］；バブル発生なし）
【００２９】
図６は、接続側空気管路における導入管路との接続部の断面側面図である。
図６に示すように、空気管路１０２は、導入管路１００の側方に略９０°で接続されており、導入管路１００をオイルが流れることにより、流体の性質として、第１空気吸入開口１０２ａあるいは第２空気吸入開口１０２ｂから空気管路１０２に取り込まれた空気が、図６中、矢印Ａで示すように、空気量調整オリフィス１０８を介して吸い込まれ、オイル内に空気が気泡（バブル）１５６として混入することになる。この混入した気泡１５６は、この時点ではある程度大径であるが、オイルポンプ８０を介してバブル生成オリフィス１０９を通過するときにマイクロバブルになる。
【００３０】
空気量調整オリフィス１０８は、例えば、ねじ込み式であって、交換可能であり、オイル内に混入する空気量の調整が可能となっている。これにより、結果としてマイクロバブルの発生量を固定的に規制することができる。
空気吸入開口１０２ａ、１０２ｂは、クランクケース５０ｃ内で開口しているので、空気管路１０２内に異物が侵入しにくい。
【００３１】
図７は、バブル生成オリフィスの断面図である。
バブル生成オリフィス１０６は、図７に示すように、入力側から出力側に向かって縮径する第１テーパ部１５０と、第１テーパ部１５０によって小径になった絞り部１５２と、出力側で次第に拡径する第２テーパ部１５４とを有し、いわゆるベンチュリ形状となっている。
【００３２】
第１テーパ部１５０は出力側に向かって比較的急に縮径しており、第２テーパ部１５４は出力側に向かって比較的緩やかに拡径している。このようなバブル生成オリフィス１０６では、第１テーパ部１５０でオイル及び気泡１５６が加圧され、増速されることにより、絞り部１５２で気泡１５６が潰れてマイクロバブルが発生しやすい。図７中では多数のマイクロバブルＭＢを点で示している。第２テーパ部１５４は、比較的緩やかに拡径していることから、絞り部１５２で発生したマイクロバブルは急激な圧力変動などの影響を受けることなく、消滅せずにそのまま下流側へ流れていくと考えられる。バブル生成オリフィス１０６は、簡便構成であって、小型、軽量且つ廉価であることはもちろんである。
【００３３】
上述したように、本実施の形態に係るマイクロバブル発生装置１６は、オイルポンプ８０の導入管路１００に対して空気管路１０２を接続するとともに、該オイルポンプ８０の出力側にバブル生成オリフィス１６６を段けることで小型且つ廉価な装置が得られ、潤滑用のオイルにマイクロバブルを簡便に混入させることができる。マイクロバブル発生装置１６では、オイルポンプ８０とバブル生成オリフィス１０６が近接配置されていることにより、小型化が可能である。
【００３４】
マイクロバブル発生装置１６は、高価で且つ、体積の大きい超音波発生装置が不要で、コンパクト且つ廉価である。
【００３５】
マイクロバブル発生装置１６は、空気を混入させたオイルをオイル流路中に設けたバブル生成オリフィス１６６内を流すだけでマイクロバブルを発生させるので、超音波発生装置等の別機器を設ける必要がなく、最小限のスペースでエンジン３０内に収納することができるので、機器容積を増加させることがなく、レイアウト上好適である。また、別機器を設ける必要がないことからオイルや空気の接続管路も不要であり、オイル等の漏れ対策は特に必要ない。
【００３６】
マイクロバブル発生装置１６では、通常のエンジン３０の基本構成に対して、大きく変更することなく適用可能であり、専用のオイルタンク、空気タンク又は駆動源等が不要である。
【００３７】
オイルに混在するマイクロバブルは，見かけ上の粘度が下がることにより潤滑対象の摩擦を低下する作用があり、エンジン３０の摩擦損失を低減することができる。したがって、例えば、低温時にも適温のオイルと同程度の動粘度が得られ、循環抵抗及び駆動抵抗が小さく、暖機効果を短時間で得られると考えられる。
【００３８】
なお、バブル混入オイルは温度が上昇すると、見た目上消滅することが本願発明者により確認されている。したがって、マイクロバブル発生装置１６を設けても高温時の見かけ上の粘度は変わらず、バブル混入オイルが循環しても、高温時にバブルがなくなるので、耐久タフネス性は維持される。つまり、高温時においてマイクロバブルが消滅することにより、泡噛みの影響を低減させることができるので、バッフルプレートやオイルパンの深さを浅くでき、レイアウトの自由度を向上させることができる。
【００３９】
次にマイクロバブルの発生量の制御について説明する。
図８は、マイクロバブルの発生量の制御系の概要構成ブロック図である。
マイクロバブル発生量の制御系２００は、大別すると、エンジン３０の回転数を検出し、回転数検出信号ＳＲを出力するエンジン回転数センサ２０１と、エンジンに供給するオイルの温度を検出し、温度検出信号ＳＴを出力するオイル温度センサ２０２と、回転数検出信号ＳＲに対応するエンジン回転数および温度検出信号ＳＴに対応するオイル温度に基づいてマイクロバブル発生量、ひいては、エンジンに供給するオイルに含まれるマイクロバブル量の制御を行うコントローラ２０３と、コントローラ２０３の制御下で第１リニアソレノイドバルブ１０３ａを開閉させるべく駆動する第１バルブコントローラ２０４と、コントローラ２０３の制御下で第２リニアソレノイドバルブ１０３ｂを開閉させるべく駆動する第２バルブコントローラ２０５と、を備えている。
コントローラ２０３は、マイクロコンピュータとして構成されているＥＣＵ２０６と、マイクロバブル発生量を制御するための制御プログラム、テーブルを含む各種データを不揮発的に記憶する外部記憶装置としてのＲＯＭ２０７と、を備えている。
【００４０】
図９は、マイクロバブル発生量の制御状態の説明図である。
本実施形態においては、マイクロバブルの発生量は、上述したように、４段階に調整可能である。そこで、本実施形態においては、エンジン回転数範囲およびオイル温度範囲で定められるエンジン１０の動作領域を、以下に詳述する４つの動作領域Ａ１〜Ａ４に分け、各動作領域に適した量のマイクロバブルを発生させるようにしている。
【００４１】
動作領域Ａ１は、エンジン回転数に拘わらず、オイルの粘性（＝動粘度。以下、同じ）が高いと考えられる第１の動作領域Ａ１１と、比較的エンジン回転数およびオイル温度が高い第２の動作領域Ａ１２と、を含んでいる。
第１の動作領域Ａ１１においては、オイルの粘性が高く、オイルの粘性に起因するエンジン１０における負荷を低減するためにオイルの粘性を下げるべく、マイクロバブル発生量を最大値とするように制御を行っている。また、第２の動作領域においては、オイルの粘性は比較的低くなっているが、エンジンオイルの粘性をさらに低下させ、エンジンオイルの実効的な供給量を減らすことにより、潤滑性能を維持しつつエンジンの負荷を低減し、馬力の向上あるいはエンジン出力を向上させるべく、マイクロバブル発生量を最大値とするように制御を行っている。
【００４２】
すなわち、動作領域Ａ１においては、コントローラ２０３は、第１バルブコントローラ２０４を介して第１リニアソレノイドバルブ１０３ａを駆動し、第１空気吸入開口１０２ａを開状態とし、第２バルブコントローラ２０５を介して第２リニアソレノイドバルブ１０３ｂを駆動し、第２空気吸入開口１０２ｂをａ開状態とし、空気吸入量を最大として、バブル発生量を多くするように制御を行う。
【００４３】
図１０は、オイル圧力に対するオイル流量および摩擦力のマイクロバブル混入前後の状態を説明する図である。
この結果、例えば、図８に示すように、オイル流量は、マイクロバブルを混入する前（図１０中、◇印で示す。）と比較して、マイクロバブルを混入した状態では（図１０中、◆印で示す。）、オイル圧力の低下とともに、オイル流量も低下していることがわかる。また、摩擦力は、マイクロバブルを混入する前（図１０中、○印で示す。）と比較して、マイクロバブルを混入した状態では（図１０中、●印で示す。）、オイル圧力の低下とともに、摩擦力も低下していることがわかる。
したがって、オイルポンプ８０の負荷を低減しつつ、少ないオイル量で、十分に潤滑がなされていることがわかる。
【００４４】
動作領域Ａ２は、オイルの粘性はやや低下していると考えられる動作領域であるが、比較的エンジン回転数が低い低−中回転数領域、特に中回転数領域において、オイルの粘度の影響が大きく出ると考えられるため、オイルの粘性を下げるべく、マイクロバブル発生量を大とするように制御を行っている。すなわち、この動作領域Ａ１においては、コントローラ２０３は、第１バルブコントローラ２０４を介して第１リニアソレノイドバルブ１０３ａを駆動し、比較的開口面積が大きな第１空気吸入開口１０２ａを開状態とし、第２バルブコントローラ２０５を介して第２リニアソレノイドバルブ１０３ｂを駆動し、比較的開口面積が小さな第２空気吸入開口１０２ｂを閉状態として遮断し、第１空気吸入開口１０２ａ側からのみ空気が吸入されるようにしている。
【００４５】
動作領域Ａ３は、オイル温度が中−高中温領域でエンジン回転数がやや低回転数の領域と、オイル温度が高中−高御領域でエンジン回転数が中回転数の領域と、オイル温度が低中−中温領域でエンジン回転数が比較的高回転数の領域と、を含んでおり、オイルの粘性はそれなりに下がっているはずであるので、実効的なオイルの供給量を増やすべく、マイクロバブル発生量を比較的少なくするように制御を行っている。すなわち、この動作領域Ａ３においては、コントローラ２０３は、第１バルブコントローラ２０４を介して第１リニアソレノイドバルブ１０３ａを駆動し、比較的開口面積が大きな第１空気吸入開口１０２ａを閉状態として遮断し、第２バルブコントローラ２０５を介して第２リニアソレノイドバルブ１０３ｂを駆動し、比較的開口面積が小さな第２空気吸入開口１０２ｂを開状態とし、第２空気吸入開口１０２ｂ側からのみ空気が吸入されるようにしている。したがって、この動作領域Ａ３においては、動作領域Ａ１あるいは動作領域Ａ２と比較して、実効的なオイル供給量が増加してエンジンを最適な状態で駆動することが可能となる。
【００４６】
動作領域Ａ４は、オイル温度が中−高中温領域でエンジン回転数が低−低中領域と、を含んでおり、オイルの粘性はそれなりに下がっているはずであるので、マイクロバブルを発生させなくても、十分に潤滑がなされるので、マイクロバブルをほとんど発生させないように制御を行っている。すなわち、この動作領域Ａ４においては、コントローラ２０３、第１バルブコントローラ２０４を介して第１リニアソレノイドバルブ１０３ａを駆動し、第１空気吸入開口１０２ａを閉状態として遮断し、第２バルブコントローラ２０５を介して第２リニアソレノイドバルブ１０３ｂを駆動し、第２空気吸入開口１０２ｂも閉状態として遮断し、第１空気吸入開口１０２ａおよび第２空気吸入開口１０２ｂのいずれからも空気が吸入されないようにしている。したがって、この動作領域Ａ４においては、従来のエンジンと同様にそれ自身が適度な粘性を持ったオイルが適量供給されることとなる。
【００４７】
以上の説明のように、本実施形態によれば、エンジンの状態に応じてマイクロバブル発生量を制御するための空気の吸入量を簡易な構成で可変させることができ、オイルの粘性（状態）に応じたマイクロバブルを発生させて、摩擦を低減することができる。
【００４８】
本発明に係るマイクロバブル発生装置は、上記実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
例えば、以上の説明においては、空気吸入開口の開閉動作を行うためにソレノイド弁（電磁弁）を用いていたが、弁体をニードル形状とし、電動弁を用いて空気吸入量をリニアに変更する構成を採ることも可能である。この場合には、追従速度が許すのであれば、一つの開口で空気吸入量を調整するように構成することも可能である。
【００４９】
また、空気管路１０２は、導入管路１００側に接続していたが、出力側管路１０４に接続し、バブル生成オリフィス１０６を出力側管路における空気管路１０２との接続部より、下流側に設ける構成としてもよい。
また、空気管路１０２自体が適度に細ければ、空気量調整オリフィス１０８は省路してもよい。
【００５０】
図１１は、第１の変形例の説明図である。
図１１に示すように，第１の変形例に係るマイクロバブル発生装置１６ａは、前述のバブル生成オリフィス１０６に相当するバブル生成オリフィス１０６ａが、出力側管路１０４におけるオイルポンプ８０の内部の部分に設けられているものである。
【００５１】
図１２は、第２の変形例の説明図である。
図１２に示すように、第２の変形例に係るマイクロバブル発生装置１６ｂは、前記のバブル生成オリフィス１０６に相当するバブル生成オリフィス１０６、導入管路１００におけるオイルポンプ８０の内部に設けられているものである。
【００５２】
つまり、マイクロバブル発生装置１６ａ及び１０ｂによれば、実施形態と同様の効果に加えて、バブル生成オリフィス１０６ａまたはバブル生成オリフィス１０６ｂとオイルポンプ８０が一体構成となっており、マイクロバブル発生装置を別体に設ける必要がなく、部品点数が増えることを防止できるとともに、他の機種との互換性を保っことができる。
また、オイルポンプ８０の入力側及び出力側のバブル生成オリフィス１０６ａ及び１０６ｂは、併存させることも可能である。
【００５３】
図１３は、第３の変形例の説明図である。
図１３に示すように、第３の変形例に係るマイクロバブル発生装置１６ｃは、バブル生成オリフィス１０６、空気量調整オリフィス１０８および空気管路１０２が一体となったユニットとして構成されている。
ここで、空気管路１０２は、主管路１６０の側面に接続されており、この主管路１６０における空気管路１０２との接続部より下流側にバブル生成オリフィスｌ０６が設けられている。主管路１６０は、オイルポンプ８０の導入管路１００又は出力側管路１０４に対して直列に挿入される。
【００５４】
このようなユニット形式のマイクロバブル発生装置１６ｃは、バブル生成オリフィス１０６と空気量調整オリフィス１０８と空気管路１０２が、一体構造であることから、部品点数が増えることを防止できるとともに、既存のポンプシステムに対して簡便に取り付けが可能である。
【００５５】
上述したマイクロバブル発生装置１６、１６ａ、１６ｂ及び１６ｃは、小型、軽量、且つ、廉価であって、レイアウトスペースの限られている自動二輪車１２に好適に適用可能である。また、マイクロバブル発生装置１６は、自動二輪車又は他の車両において摩擦低減の目的以外の用途に用いてもよい。さらにマイクロバブル発生装置１６、１０ａ、１０ｂ及び１０ｃ、は、車両以外の用途に用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本実施の形態に係るマイクロバブル発生装置が搭載される自動二輪車の側面図である。
【図２】本実施の形態に係るマイクロバブル発生装置が設けられたエンジンの断面側面図である。
【図３】エンジンの潤滑系統図である。
【図４】空気管路の要部斜視図である。
【図５】空気管路の要部一部断面拡大図である。
【図６】接続側空気管路における導入管路との接続部の断面側面図である。
【図７】バブル生成オリフィスの断面図である。
【図８】マイクロバブルの発生量の制御系の概要構成ブロック図である。
【図９】マイクロバブル発生量の制御状態の説明図である。
【図１０】オイル圧力に対するオイル流量および摩擦力のマイクロバブル混入前後の状態を説明する図である。
【図１１】第１の変形例の説明図である。
【図１２】第２の変形例の説明図である。
【図１３】第３の変形例の説明図である。
【符号の説明】
【００５７】
１６、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ マイクロバブル発生装置
３０ エンジン
５０ｄ オイルパン
８０ オイルポンプ
１００ 導入管路
１０２ 空気管路（空気通路）
１０２ｄ 第１遮断弁本体
１０２ｅ 第２遮断弁本体
１０３ 吸入口開閉部
１０３ａ 第１リニアソレノイドバルブ
１０３ｂ 第２リニアソレノイドバルブ
１０４ 出力側管路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オイルを貯溜するオイル貯溜部と、
オイルを潤滑対象に供給する潤滑路と、
前記オイル貯溜部からオイルを吸い出して前記潤滑路に供給するポンプと、
前記ポンプの流入口にオイルを導く導入管路と、
一端が前記導入管路内又は前記ポンプの出力側管路内に接続されて、他端が空気吸入口として開放された空気管路と、
前記導入管路又は前記出力側管路で、前記空気通路との接続部より下流側に設けられたマイクロバブル発生器と、を備え、
前記空気吸入口には、エンジンの状態に応じて吸入流量を可変させる流量可変手段が設けられていることを特徴とするエンジンにおけるマイクロバブル発生装置。
【請求項２】
前記流量可変手段は、前記空気吸入口を開閉する開閉手段と、
前記開閉手段をエンジンの状態に応じて開閉制御する制御部と、を備えたことを特徴とする請求項１記載のエンジンにおけるマイクロバブル発生装置。
【請求項３】
前記開閉手段は、開口面積が異なる複数のもので構成されたことを特徴とする請求項２記載のエンジンにおけるマイクロバブル発生装置。
【請求項４】
前記エンジンの状態は、エンジンの油温であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のエンジンにおけるマイクロバブル発生装置。
【請求項５】
前記エンジンの油温が低いほど前記空気吸入口からの空気の吸入量を多くすることを特徴とする請求項４記載のエンジンにおけるマイクロバブル発生装置。
【請求項１】
オイルを貯溜するオイル貯溜部と、
オイルを潤滑対象に供給する潤滑路と、
前記オイル貯溜部からオイルを吸い出して前記潤滑路に供給するポンプと、
前記ポンプの流入口にオイルを導く導入管路と、
一端が前記導入管路内又は前記ポンプの出力側管路内に接続されて、他端が空気吸入口として開放された空気管路と、
前記導入管路又は前記出力側管路で、前記空気通路との接続部より下流側に設けられたマイクロバブル発生器と、を備え、
前記空気吸入口には、エンジンの状態に応じて吸入流量を可変させる流量可変手段が設けられていることを特徴とするエンジンにおけるマイクロバブル発生装置。
【請求項２】
前記流量可変手段は、前記空気吸入口を開閉する開閉手段と、
前記開閉手段をエンジンの状態に応じて開閉制御する制御部と、を備えたことを特徴とする請求項１記載のエンジンにおけるマイクロバブル発生装置。
【請求項３】
前記開閉手段は、開口面積が異なる複数のもので構成されたことを特徴とする請求項２記載のエンジンにおけるマイクロバブル発生装置。
【請求項４】
前記エンジンの状態は、エンジンの油温であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のエンジンにおけるマイクロバブル発生装置。
【請求項５】
前記エンジンの油温が低いほど前記空気吸入口からの空気の吸入量を多くすることを特徴とする請求項４記載のエンジンにおけるマイクロバブル発生装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００９−１８０１６１（Ｐ２００９−１８０１６１Ａ）
【公開日】平成２１年８月１３日（２００９．８．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２０２４５（Ｐ２００８−２０２４５）
【出願日】平成２０年１月３１日（２００８．１．３１）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月１３日（２００９．８．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月３１日（２００８．１．３１）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]