内燃機関の潤滑装置
【課題】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することができる内燃機関の潤滑装置を提供すること。
【解決手段】内燃機関にオイルを循環させ、この内燃機関の潤滑を行う内燃機関の潤滑装置１−１において、マイクロバブルＭを発生するマイクロバブル発生装置４を備え、このマイクロバブル発生装置４により発生したマイクロバブルＭをオイルに混入する。このマイクロバブルＭが混入されたオイルが内燃機関の潤滑部に供給されることで、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する。
【解決手段】内燃機関にオイルを循環させ、この内燃機関の潤滑を行う内燃機関の潤滑装置１−１において、マイクロバブルＭを発生するマイクロバブル発生装置４を備え、このマイクロバブル発生装置４により発生したマイクロバブルＭをオイルに混入する。このマイクロバブルＭが混入されたオイルが内燃機関の潤滑部に供給されることで、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する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の潤滑装置に関し、さらに詳しくは、マイクロバブルが混入された潤滑油を循環する内燃機関の潤滑装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、内燃機関は、オイルパン、シリンダブロック、シリンダヘッドなどの静止部品と、ピストン、コンロッド、クランクシャフト、吸排気バルブなどの運動部品とにより構成されている。内燃機関を駆動する際には、この静止部品と運動部品あるいは運動部品どうしが回転、摺動など運動を行うものである。従って、内燃機関の静止部品と運動部品との間あるいは運動部品と運動部品との間である潤滑部に摩擦が発生し、摩擦抵抗がこの内燃機関から出力される駆動力（出力トルク）に対する損失となる。この内燃機関から出力される駆動力に対するすべての損失のうち、この摩擦による損失が占める割合は高いものである。例えば、シリンダブロックに対してピストンが往復運動する際の摩擦、すなわちシリンダライナとピストンリングとの間の摩擦抵抗は、この摩擦による損失のうち最も大きい。
【０００３】
一般に、従来の内燃機関では、摩擦による損失の低減を図るために、内燃機関の潤滑部に潤滑油を供給することで液体潤滑が行われている。ここで、内燃機関の燃費の向上、高出力化など要望があり、内燃機関の熱効率のさらなる向上が望まれている。従って、液体潤滑が行われても潤滑部の摩擦は、まだ大きく、摩擦による損失のさらなる低減が望まれている。
【０００４】
ところで、従来において、特許文献１に示すように、オイルの見掛けの粘度を低下させる技術が提案されている。特許文献１では、内燃機関であるエンジンのシリンダブロックに形成されたオイルジャケットにオイルを循環させて、エンジンを冷却するエンジンの冷却装置である。このオイルジャケットの所定箇所に気泡発生器を配設し、気泡発生器からオイルに微細な気泡を混入し、オイルの見掛けの粘度を低下させるものである。
【０００５】
ここで、この特許文献１では、気泡発生器の表面に穿設されて形成された極めて微細な多数の小孔や、非常に目の細かい網の一方から他方に向けて空気を噴出させ、極めて微細な気泡を発生させる。そして、この極めて微細な気泡は、直径１ｍｍ以下であるとしている。しかしながら、小孔や網により発生する気泡は、小さくても視認が容易な大きさ、例えば直径０．２ｍｍ程度の気泡である。上記の直径の気泡であれば、気泡どうしが合体や吸収し、大きな気泡となる虞がある。従って、オイルを循環させる場合、このオイルを吸入、吐出するポンプに、この大きな気泡が吸入され、ポンプの吐出能力が低下する虞がある。
【０００６】
【特許文献１】実開昭６３−７８１２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、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することができる内燃機関の潤滑装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明では、内燃機関に潤滑油を循環させ、当該内燃機関の潤滑を行う内燃機関の潤滑装置において、マイクロバブルを発生するマイクロバブル発生手段を備え、前記発生したマイクロバブルを前記潤滑油に混入することを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、マイクロバブル発生手段は、内燃機関を循環する潤滑油に視認が困難なほど極微細な気泡であるマイクロバブルを潤滑油に混入する。つまり、マイクロバブルが混入した潤滑油が、内燃機関の静止部品と運動部品との間および運動部品と運動部品との間である潤滑部に供給される。従って、この潤滑部と潤滑油との境界層の乱れがマイクロバブルにより抑制されると考えられる。また、マイクロバブルが混入することで潤滑油の密度が低下し、潤滑油のマイクロバブルを除く液体部分と潤滑部との接触面積が低下すると考えられる。これらにより、液体潤滑を行った際の潤滑部の摩擦抵抗よりも摩擦抵抗を低減でき、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することができる。
【００１０】
また、潤滑油に混入されたマイクロバブルは、潤滑油に溶け込みながら消滅し、気泡どうしが合体や吸収し難いため、マイクロバブルが集まり大きな気泡となることを抑制することができる。従って、マイクロバブルが混入した潤滑油を内燃機関に循環させるために、このオイルを吸入、吐出するオイルポンプを用いても、このオイルポンプの吐出能力の低下を抑制することができる。
【００１１】
また、この発明では、上記内燃機関の潤滑装置において、前記マイクロバブル発生手段は、前記循環する潤滑油内に気泡を形成する導入部を有する気体導入装置と、前記導入部に形成された気泡を振動させる超音波を発生する超音波発生装置とを備えることを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、上記気体導入装置の導入部に形成された潤滑油内の気泡は、超音波発生装置により発生した超音波により振動する。従って、この気泡の表面には、表面波が発生し、その波頭からマイクロバブルが分離し、潤滑油に混入する。これにより、マイクロバブルを安定して潤滑油に混入することができる。
【００１３】
また、この発明では、上記内燃機関の潤滑装置において、前記気体導入装置は、前記潤滑油を前記内燃機関に循環させるオイルポンプに吸引される前記潤滑油に気泡を導入することを特徴とする。
【００１４】
また、この発明では、上記内燃機関の潤滑装置において、前記マイクロバブル発生手段は、前記潤滑油を前記内燃機関に循環させるオイルポンプに吸引される潤滑油に気泡を導入する気体導入装置であることを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、上記気体導入装置の導入部に形成された潤滑油内の気泡、あるいはマイクロバブル発生装置が潤滑油に導入した気泡は、オイルポンプに吸引される。オイルポンプに吸引された気泡がオイルポンプを構成する部材のうち、潤滑油を吸引吐出するために相対運動する部材により剪断される。つまり、マイクロバブルは、この剪断力により発生し、この発生したマイクロバブルがオイルポンプから吐出される潤滑油に混入する。これにより、マイクロバブルを安定して潤滑油に混入することができる。
【００１６】
また、この発明では、上記内燃機関の潤滑装置において、前記内燃機関を循環した潤滑油を貯留する潤滑油貯留室をさらに備え、前記発生したマイクロバブルを前記潤滑油貯留室内の潤滑油に混入することを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、潤滑油貯留室に貯留された潤滑油にマイクロバブルが混入されるが、このマイクロバブルは、消滅せず長時間この潤滑油に混入された状態を維持する。従って、潤滑油貯留室に貯留された潤滑油に短時間で多くのマイクロバブルを混入しても、この潤滑油は、マイクロバブルが混入された状態を維持しながら静止部品と運動部品との間および運動部品と運動部品との間である潤滑部に供給され、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。これにより、潤滑油貯留室に貯留された潤滑油にマイクロバブルを混入することで、この潤滑油をマイクロバブルが混入されていない状態から、短時間で多くのマイクロバブルが混入された状態とすることができ、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短時間で低減させることができる。
【００１８】
また、この発明では、上記内燃機関の潤滑装置において、前記マイクロバブルが混入された潤滑油を循環する混入側循環経路と、前記マイクロバブルが混入されていない潤滑油を供給する無混入側循環経路とを備えることを特徴とする。
【００１９】
この発明によれば、マイクロバブルが混入された潤滑油およびマイクロバブルが混入されていない潤滑油の２種類の潤滑油を内燃機関で循環させることができる。従って、マイクロバブルが混入された潤滑油により、液体潤滑を行った際の潤滑部の摩擦抵抗よりも摩擦抵抗を低減でき、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することができる。また、マイクロバブルが混入されていない潤滑油により、流体潤滑および境界潤滑とからなる混合潤滑が行われる潤滑部の油膜切れを抑制することができ、この潤滑部を構成する部材どうしにおける耐焼き付き性の低下を抑制することができる。
【００２０】
また、この発明では、上記内燃機関の潤滑装置において、前記マイクロバブル発生手段によるマイクロバブルの発生を制御するバブル発生制御手段をさらに備え、前記バブル発生制御手段は、前記内燃機関の機関回転数、負荷あるいは前記潤滑油の油温のいずれか１つに基づいて、前記マイクロバブル発生手段による前記潤滑油に対するバブル混入量を制御することを特徴とする。
【００２１】
また、この発明では、上記内燃機関の潤滑装置において、前記バブル発生制御手段は、前記潤滑油の油温と、当該潤滑油の圧力あるいは前記内燃機関の機関回転数の少なくともいずれか一方とから推定される当該潤滑油の粘度に基づいて、前記マイクロバブル発生手段による前記潤滑油に対するバブル混入量を制御することを特徴とする。
【００２２】
これらの発明によれば、バブル発生制御手段は、内燃機関の運転状態、例えば、潤滑油の油温の低下、内燃機関の負荷の低下、内燃機関の機関回転数の上昇、潤滑油の粘度の上昇に応じて、マイクロバブル発生手段による潤滑油に対するバブル混入量を増加する。つまり、バブル発生制御手段は、潤滑部の油膜切れを起こしやすい内燃機関の運転状態、例えば、潤滑油の油温の上昇、内燃機関の負荷の上昇、内燃機関の機関回転数の低下、潤滑油の粘度の低下に応じて、マイクロバブル発生手段による潤滑油に対するバブル混入量を減少する。従って、液体潤滑を行った際の潤滑部の摩擦抵抗よりも摩擦抵抗を低減でき、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することができるとともに、混合潤滑が行われる潤滑部の油膜切れを抑制することができ、この潤滑部を構成する部材どうしにおける耐焼き付き性の低下を抑制することができる。
【００２３】
また、この発明では、上記内燃機関の潤滑装置において、前記内燃機関を循環した潤滑油を貯留する潤滑油貯留室の油面高さを検出する油面センサをさらに備え、前記バブル発生制御手段は、前記マイクロバブル混入前後にそれぞれ検出した前記潤滑油貯留室の油面高さに基づいて前記マイクロバブル発生手段による前記潤滑油に対するバブル混入量を制御することを特徴とする。
【００２４】
また、この発明では、上記内燃機関の潤滑装置において、前記内燃機関を循環する潤滑油に光を照射する光源および当該潤滑油の透過光の強度を検出する光センサをさらに備え、前記バブル発生制御手段は、前記検出した前記潤滑油の透過光の強度に基づいて前記マイクロバブル発生手段による前記潤滑油に対するバブル混入量を制御することを特徴とする。
【００２５】
これらの発明によれば、検出した潤滑油貯留室の油面高さあるいは検出した潤滑油の透過光の強度に基づいてマイクロバブルの潤滑油に対するバブル混入量を検出することができる。従って、例えば検出されたバブル混入量が目標バブル混入量以上の場合は、マイクロバブルの発生を停止する。従って、バブル混入量を適正値に維持することができるので、液体潤滑を行った際の潤滑部の摩擦抵抗よりも摩擦抵抗を低減でき、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することができるとともに、混合潤滑が行われる潤滑部の油膜切れを抑制することができ、この潤滑部を構成する部材どうしにおける耐焼き付き性の低下を抑制することができる。
【００２６】
また、この発明では、上記内燃機関の潤滑装置において、前記マイクロバブル発生手段によるマイクロバブルの発生を制御するバブル発生制御手段および前記マイクロバブルの潤滑油に対するバブル混入量を検出するバブル混入量検出手段をさらに備え、前記バブル発生制御手段は、前記検出されたバブル混入量が所定値以上であると、前記マイクロバブル発生手段による前記マイクロバブルの発生を停止することを特徴とする。
【００２７】
この発明によれば、検出されたバブル混入量が所定値以上、すなわち内燃機関を循環する潤滑油にマイクロバブルが十分に混入されている場合は、マイクロバブルの発生を停止する。従って、常にマイクロバブルを発生させる場合と比較して、このマイクロバブルを発生するための駆動力を抑制することができる。これにより、マイクロバブルを発生するために内燃機関から出力される駆動力を利用している場合は、この内燃機関の駆動力に対する損失を低減することができる。
【発明の効果】
【００２８】
この発明にかかる内燃機関の潤滑装置は、内燃機関を循環する潤滑油にマイクロバブルを混入するので、内燃機関の駆動力に対する摩擦による損失を低減することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の実施例により、この発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。ここで、以下に説明する内燃機関の潤滑装置は、潤滑油を乗用車、トラックなどの車両に搭載されるガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ＬＰＧエンジンなどエンジン本体に循環させる装置である。
【実施例１】
【００３０】
図１は、実施例１にかかる内燃機関の潤滑装置の構成例を示す図である。この発明にかかる内燃機関の潤滑装置１−１は、オイルパン２と、オイル供給経路３と、マイクロバブル発生装置４と、制御装置５とにより構成されている。
【００３１】
オイルパン２は、図示しない内燃機関の潤滑を行う潤滑油（以下、単に「オイル」と称する）を貯留する潤滑油貯留室である。このオイルパン２は、例えば図示しない内燃機関のクランクケースの下部に配置され、図示しない内燃機関の静止部品と運動部品との間および運動部品と運動部品との間である潤滑部に供給されたオイルが戻り、貯留される場所である。
【００３２】
オイル供給経路３は、オイルパン２に貯留されているオイルを図示しない内燃機関の静止部品と運動部品との間および運動部品と運動部品との間である潤滑部に供給するものである。このオイル供給経路３は、オイルポンプ３１と、オイル供給通路３２とにより構成されている。オイルポンプ３１は、オイルパン２に貯留されているオイルを上記潤滑部に圧送するためのものである。このオイルポンプ３１は、例えば図示しない内燃機関の駆動力が伝達されたクランクシャフトが回転することで作動、すなわち内燃機関の駆動力により作動するものである。オイル供給通路３２は、オイルポンプ３１を介して、オイルパン２と上記潤滑部とを連通するものである。ここで、各潤滑部としては、シリンダブロックとピストンとの間、シリンダヘッドと吸排気バルブとの間、シリンダヘッドとカムシャフトとの間、ピストンとコンロッドとの間、コンロッドとクランクシャフトとの間、吸排気バルブとカムとの間などがある。
【００３３】
なお、３３は、オイル供給経路３を通過するオイルに混入されたマイクロバブルＭのバブル混入量を検出し、制御装置５に出力するバブル混入量検出手段であるバブル混入量センサである。なお、このバブル混入量センサ３３は、バブル混入量を例えばオイル供給通路３２を通過する際のオイルの流速、流量、圧力差などや、オイルポンプ３１の仕事量の変化などに基づいてオイルに混入されたマイクロバブルＭのバブル混入量を検出するものである。これは、マイクロバブルＭが混入されたオイルでは、オイルポンプ３１の作動条件が同一の場合、マイクロバブルＭが混入されていないオイルと比較して、オイル供給通路３２内のオイルの流量が増加し、流速が速くなり、圧力差が小さくなるためである。また、これらによりオイルポンプ３１の仕事量が小さくなるためである。
【００３４】
マイクロバブル発生装置４は、マイクロバブルＭを発生するマイクロバブル発生手段であり、混合槽４１と、バブルポンプ４２と、気体吸入通路４３と、オイル吸入通路４４と、バブル吐出通路４５とにより構成されている。
【００３５】
混合槽４１は、気体吸入通路４３を介して導入される例えば空気などの気体と、オイル吸入通路４４を介して導入されるオイルである液体とを混合する槽である。この混合槽４１は、オイル吸入通路４４を介してオイルパン２のオイルが流入するものであり、バブル吐出通路４５を介してオイルをオイルパン２に流出するものである。この混合槽４１とバブル吐出通路４５との間には、バブル発生機構４１ａが設けられている。このバブル発生機構４１ａは、オイルがバブル発生機構４１ａからバブル吐出通路４５に噴出する際におけるせん断力により、混合槽４１内の気体からマイクロバブルＭを生成するものである。ここで、マイクロバブルＭとは、視認が容易な大きさの気泡ではなく、視認が困難なほど極微細な気泡であり、その大きさが直径５０μｍ、好ましくは２０〜３０μｍの気泡をいう。このマイクロバブルＭは、バブルどうしが合体や吸収し難く、液体中に長時間浮遊することができ、液体であるオイルに溶け込みながら消滅するものである。なお、この混合槽４１内に存在する気泡（気体）の大きさは、マイクロバブルＭよりも大きく、気泡どうしが合体や吸収する虞のある大きさである。
【００３６】
バブルポンプ４２は、モータなどの駆動源４２ａにより作動するものであり、オイル吸入通路４４を介してオイルパン２に貯留されているオイルを吸入し、混合槽４１に吐出するものである。このバブルポンプ４２は、例えばケーシング内のフィンが駆動源４２ａにより回転することで、オイルの吸入、吐出を行うものである。このバブルポンプ４２は、制御装置５から出力されるバブルポンプ駆動信号により作動される。
【００３７】
気体吸入通路４３は、マイクロバブル発生装置４の外部の例えば空気などの気体を吸入し、このオイル吸入通路４４内のオイルに混入するものである。この気体吸入通路４３は、オイルパン２と混合槽４１との間のオイル吸入通路４４の途中と連通している。オイル吸入通路４４に負圧が発生すると、気体吸入通路４３にも負圧が発生するので、例えば大気圧である外部から気体がこの気体吸入通路４３を介して、オイル吸入通路４４に導入され、このオイル吸入通路４４内のオイルに混入される。なお、この気体吸入通路４３は、混合槽４１とも連通しているため、この混合槽４１内の気体が混入されたオイルの一部が気体吸入通路４３を介してオイル吸入通路４４に還流され、再度気体が混入される。
【００３８】
オイル吸入通路４４およびバブル吐出通路４５には、それぞれ吸入制御弁４６および吐出制御弁４７が設けられている。これら吸入制御弁４６および吐出制御弁４７は、制御装置５から出力される制御弁開閉信号に基づいて、開閉弁が行われる。
【００３９】
制御装置５は、マイクロバブルの発生を制御するバブル発生制御手段である。制御装置５は、バブル混入量センサ３３により検出されたバブル混入量が入力され、このバブル混入量に基づいて、マイクロバブル発生装置４の制御を行うものである。
【００４０】
具体的には、上記入力信号や出力信号の入出力を行う入出力部（Ｉ／Ｏ）５１と、バブルポンプ４２の作動、停止、吸入制御弁４６および吐出制御弁４７の開閉弁の判断を行う処理部５２と、記憶部５３とにより構成されている。処理部５２は、バブル混入量取得部５４と、バブル発生制御部５５とを有するものである。また、この処理部５２は、メモリおよびＣＰＵ（Central Processing Unit）により構成され、マイクロバブル発生装置の制御方法などに基づくプログラムをメモリにロードして実行することにより、マイクロバブル発生装置の制御方法を実現させるものであっても良い。また、記憶部５３は、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ、ＲＯＭ（Read Only Memory）のような読み出しのみが可能な不揮発性のメモリあるいはＲＡＭ（Random Access Memory）のような読み書きが可能な揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成することができる。なお、制御装置５は、単独で構成される必要はなく、内燃機関の運転を制御するＥＣＵ（Engine Control Unit）がこの制御装置５の機能を有していても良い。
【００４１】
次に、実施例１にかかる内燃機関の潤滑装置１−１の動作について説明する。特に、マイクロバブル発生装置の制御方法について説明する。図２は、実施例１にかかるマイクロバブル発生装置の制御フローを示す図である。図３は、摩擦力と、バブル混入量との関係を示す図である。まず、制御装置５の処理部５２のバブル発生制御部５５は、図２に示すように、まずマイクロバブル発生装置４を作動させる（ステップＳＴ１０１）。具体的には、例えば、駆動源４２ａを駆動するためのバブルポンプ駆動信号を出力することで、駆動源４２ａを作動させ、このバブルポンプ４２を作動させる。また、吸入制御弁４６および吐出制御弁４７に、それぞれを開弁するための制御弁開閉信号を出力し、吸入制御弁４６および吐出制御弁４７を開弁させる。
【００４２】
吸入制御弁４６および吐出制御弁４７を開弁した状態で、バブルポンプ４２を作動させると、オイルパン２に貯留されているオイルは、オイル吸入通路４４を介して、バブルポンプ４２に吸入される。このとき、オイル吸入通路４４に発生した負圧により、気体吸入通路４３に気体である空気が吸入され、この空気もオイルとともに、バブルポンプ４２に吸入される。バブルポンプ４２に吸入されたオイルと空気は、このバブルポンプ４２により加圧され、混合槽４１に吐出される。混合槽４１に吐出されたオイルと空気は、この混合槽４１内で混合される。バブルポンプ４２を作動させることで、混合槽４１に吐出された加圧されたオイルと空気は、混合された状態でバブル発生機構４１ａを介して、バブル吐出通路４５に流出する。このとき、このバブル発生機構４１ａは、オイルがバブル発生機構４１ａからバブル吐出通路４５に噴出する際におけるせん断力により、混合槽４１内の気体からマイクロバブルＭを生成する。従って、オイルとマイクロバブルＭは、バブル吐出通路４５を介して、オイルパン２に流出する。つまり、マイクロバブル発生装置４は、オイルパン２に貯留されたオイルにマイクロバブルＭを混入させることができる。
【００４３】
オイルに混入されたマイクロバブルＭは、消滅せず長時間このオイルに混入された状態を維持する。従って、オイルパン２に貯留されたオイルは、マイクロバブル発生装置４により、多くのマイクロバブルＭが混入されても、多くのマイクロバブルＭが混入された状態を維持しながら、オイル供給経路３により図示しない内燃機関の潤滑部に供給され、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。これにより、オイルパン２に貯留されたオイルにマイクロバブルＭを混入することで、このオイルをマイクロバブルＭが混入されていない状態から、短時間で多くのマイクロバブルＭが混入された状態とすることができ、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短時間で低減させることができる。
【００４４】
ここで、図示しない内燃機関が駆動し、オイルポンプ３１が作動すると、マイクロバブルＭが混入されたオイルがオイルパン２からオイル供給通路３２を介して、内燃機関の潤滑部に供給される。内燃機関の潤滑部に供給されたオイルに混入されているマイクロバブルＭは、潤滑部において発生するこの潤滑部とオイルとの境界層の乱れを抑制することができると考えられている。また、内燃機関の潤滑部に供給されたオイルにマイクロバブルＭが混入されていることでオイルの密度が低下する。つまり、オイルのマイクロバブルＭを除く液体部分と潤滑部との接触面積が低下すると考えられる。従って、図３に示すように、オイルのバブル混入量に応じて内燃機関の潤滑部の摩擦力が変化し、オイルにマイクロバブルＭが多く含まれるほど内燃機関の潤滑部の摩擦力が低下する。これにより、マイクロバブルＭが混入されたオイルにより内燃機関の潤滑部の液体潤滑を行うことで、従来のオイルのみによる液体潤滑を行った際のこの潤滑部の摩擦抵抗よりも摩擦抵抗を低減でき、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することができる。
【００４５】
なお、図示しない内燃機関の潤滑部に供給されるオイルは、オイルポンプ３１に吸入され、このオイルポンプ３１により加圧されて、オイル供給通路３２に吐出される。このとき、オイルポンプ３１により加圧されるオイルにマイクロバブルＭが混入されているが、このマイクロバブルＭは、オイルに溶け込みながら消滅し、気泡どうしが合体や吸収し難いため、マイクロバブルＭが集まり大きな気泡となり難い。従って、マイクロバブルＭが混入したオイルをオイルポンプ３１により内燃機関に循環させても、このオイルポンプ３１の吐出能力の低下を抑制することができる。
【００４６】
次に、処理部５２のバブル混入量取得部５４は、図２に示すように、図示しない内燃機関を循環するオイルのバブル混入量Ａを取得する（ステップＳＴ１０２）。具体的には、バブル混入量センサ３３により検出され、制御装置５に出力されたバブル混入量Ａを取得する。
【００４７】
次に、処理部５２のバブル発生制御部５５は、上記バブル混入量取得部５４により取得された図示しない内燃機関を循環するオイルのバブル混入量Ａが所定値Ａ１以上であるか否かを判断する（ステップＳＴ１０３）。図３に示すように、オイルのバブル混入量Ａと潤滑部の摩擦力との関係は、オイルのバブル混入量Ａがある一定以上となると、潤滑部の摩擦力が低減し難くなる。これは、オイルに混入されるマイクロバブルＭが飽和状態となると考えられるためである。ここで、所定値Ａ１は、潤滑部の摩擦力が低減し難くなるオイルのバブル混入量とする。
【００４８】
次に、処理部５２のバブル発生制御部５５は、図示しない内燃機関を循環するオイルのバブル混入量Ａが所定値Ａ１以上と判断すると、マイクロバブル発生装置４を停止させる（ステップＳＴ１０４）。具体的には、例えば、この駆動源４２ａを駆動するためのバブルポンプ駆動信号の出力を停止、あるいは駆動源４２ａを停止させるためのバブルポンプ駆動停止信号を出力することで、駆動源４２ａを停止させ、このバブルポンプ４２を停止させる。また、吸入制御弁４６および吐出制御弁４７に、それぞれを閉弁させるための制御弁開閉信号を出力、あるいはそれぞれを開弁させるための制御弁開閉信号の出力を停止することで、吸入制御弁４６および吐出制御弁４７を閉弁させる。なお、処理部５２のバブル発生制御部５５により、内燃機関を循環するオイルのバブル混入量Ａが所定値Ａ１以上と判断されるまで、バブル混入量取得部５４が内燃機関を循環するオイルのバブル混入量Ａの取得を繰り返す。
【００４９】
従って、バブル混入量センサ３３により検出され、バブル混入量取得部５４により取得されたバブル混入量Ａが所定値Ａ１以上、すなわち内燃機関を循環する潤滑油にマイクロバブルＭが十分に混入されている場合は、マイクロバブル発生装置４を停止し、マイクロバブルＭの発生を停止する。従って、常にマイクロバブル発生装置４がマイクロバブルＭを発生させる場合と比較して、このマイクロバブルＭを発生するための駆動力を抑制することができる。これにより、マイクロバブルＭを発生するために図示しない内燃機関から出力される駆動力を利用している場合は、この内燃機関の駆動力に対する損失を低減することができる。
【００５０】
なお、上記実施例１では、マイクロバブル発生装置４は、一旦混合槽４１においてオイルと気体との混合を行うが、この発明におけるマイクロバブル発生装置はこれに限定されるものではない。例えば、混合槽４１を設けずに、オイル吸入通路４４をバブル発生機構４１ａに直接連結し、オイルパン２に貯留されているオイルをバブルポンプ４２によりバブル発生機構４１ａに直接供給しても良い。このとき、気体吸入通路４３をバブル発生機構４１ａに直接連結し、オイルがバブル発生機構４１ａからバブル吐出通路４５に噴出する際に発生する負圧により、バブル発生機構４１ａに気体が吸気されるようにしても良い。
【実施例２】
【００５１】
次に、実施例２にかかる内燃機関の潤滑装置１−２について説明する。図４は、実施例２にかかる内燃機関の潤滑装置の構成例を示す図である。また、図５−１は、マイクロバブル発生装置の構成例を示す図である。また、図５−２は、マイクロバブル発生装置の動作説明図である。図４に示す実施例２にかかる内燃機関の潤滑装置１−２が、図１に示す実施例１にかかる内燃機関の潤滑装置１−１と異なる点は、マイクロバブル発生装置６が異なる点およびバブル混入量を内燃機関の運転状態で制御する点である。ここで、図４に示す実施例２にかかる内燃機関の潤滑装置１−２の基本的構成のうち、図１に示す実施例１にかかる内燃機関の潤滑装置１−１の基本的構成と同一部分は、その説明を省略する。
【００５２】
実施例２にかかる内燃機関の潤滑装置１−２のマイクロバブル発生装置６は、オイル供給経路３の途中、この実施例２では、オイルポンプ３１の上流側のオイル供給通路３２、すなわちオイルポンプ３１の吸引側に設けられている。このマイクロバブル発生装置６は、気体導入装置を構成するエア導入通路６１およびエアバルブ６２と、超音波発生装置６３とにより構成されている。
【００５３】
エア導入通路６１は、気体導入装置の一部を構成するものである。このエア導入通路６１は、一方の端部が内燃機関の潤滑装置１−２の外部に解放され、他方の端部に複数の細管６１ａが形成されている。この複数の細管６１ａは、導入部であり、例えばその直径がコンマ数ミリ程度のものである。この細管６１ａの先端部は、オイルポンプ３１の上流側のオイル供給通路３２内に開口している。従って、エア導入通路６１を通過した内燃機関の潤滑装置１−２の外部の空気によって、この細管６１ａの先端部に気泡が形成される。ここで、オイルポンプ３１がオイルポンプ３１の上流側のオイル供給通路３２内のオイルを吸引する際に、このオイルポンプ３１に負圧が発生する。従って、内燃機関の潤滑装置１−２の外部の空気は、複数の細管６１ａがオイルポンプ３１の上流側のオイル供給通路３２に開口しているので、このエア導入通路６１に吸引され、この複数の細管６１ａの先端部にこの吸引された空気の気泡が形成される。
【００５４】
エアバルブ６２は、気体導入装置の一部を構成するものであり、エア導入通路６１の途中に設けられている。このエアバルブ６２は、制御装置５から出力されるエアバルブ開閉信号に基づいて、開閉弁が行われる。
【００５５】
超音波発生装置６３は、超音波発生手段であり、導入部である複数の細管６１ａに形成された気泡を振動させる超音波を発生するものである。この超音波発生装置６３は、例えば図示しない発振器および発振回路により構成されている。図示しない発振器は、この発振器の焦点（発振器が発生した超音波の焦点）が複数の細管６１ａに形成された気泡となるように設けられている。この発振器は、図示しない発振回路に接続されており、制御装置５からこの発振回路に出力される発振器作動信号により、作動するものである。ここで、超音波とは、図５−２に示すように、複数の細管６１ａに形成された気泡に表面波を発生させ、その波頭からマイクロバブルＭを分離させることができる周波数である。なお、この周波数は、マイクロバブルＭを構成する気体の種類によって異なるものである。つまり、超音波発生装置６３は、マイクロバブルＭを構成する気体に応じた周波数の超音波を発生できるものである。
【００５６】
なお、制御装置５は、図４に示すように、入出力部５１を介して、内燃機関の機関回転数Ｎｅ、内燃機関の負荷Ｌ、オイルの油温Ｔｏを取得することができる。ここで、内燃機関の機関回転数Ｎｅおよび負荷Ｌは、内燃機関の運転を制御するＥＣＵから取得することができる。なお、内燃機関の機関回転数Ｎｅは、例えばクランク角センサにより検出された内燃機関のクランクシャフトのクランク角に基づいて算出することができる。また、内燃機関の負荷Ｌは、この機関回転数Ｎｅおよびアクセルセンサにより検出されたアクセルペダルの開度に基づいて算出することができる。また、オイルの油温Ｔｏは、例えばオイルが循環する部分、例えばオイルパン２あるいはオイル供給通路３２の途中などにおけるオイルの油温を油温センサにより検出することで取得することができる。
【００５７】
次に、実施例２にかかる内燃機関の潤滑装置１−２の動作について説明する。特に、マイクロバブル発生装置６の制御方法について説明する。図６は、実施例２にかかるマイクロバブル発生装置の制御フローを示す図である。
【００５８】
まず、制御装置５の処理部５２のバブル発生制御部５５は、同図に示すように、機関回転数Ｎｅ、負荷Ｌ、オイルの油温Ｔｏを取得する（ステップＳＴ２０１）。
【００５９】
次に、処理部５２のバブル発生制御部５５は、目標バブル混入量Ｓを算出する（ステップＳＴ２０２）。ここでは、バブル発生制御部５５は、上記取得された機関回転数Ｎｅ、負荷Ｌ、オイルの油温Ｔｏに基づいて、マイクロバブル発生装置６による潤滑油に対する目標バブル混入量Ｓを算出する。この実施例２では、機関回転数Ｎｅ、負荷Ｌ、オイルの油温Ｔｏの関係式Ｓ＝Ｆ（Ｎｅ，Ｌ，Ｔｏ）から目標バブル混入量Ｓを算出する。
【００６０】
ここで、上記関係式Ｓ＝Ｆ（Ｎｅ，Ｌ，Ｔｏ）は、内燃機関の機関回転数Ｎｅが上昇すればするほどＳ、すなわち目標バブル混入量が増加するように決定されている。また、上記関係式Ｓ＝Ｆ（Ｎｅ，Ｌ，Ｔｏ）は、内燃機関の負荷Ｌが低下すればするほどＳ、すなわち目標バブル混入量が増加するように決定されている。さらに、上記関係式Ｓ＝Ｆ（Ｎｅ，Ｌ，Ｔｏ）は、オイルの油温Ｔｏが低下すればするほどＳ、すなわち目標バブル混入量が増加するように決定されている。つまり、潤滑部に多くのオイルが供給されればされるほど、および潤滑部の油膜が厚くなればなる（潤滑部の油膜切れを起こし難い）ほどＳ、すなわち目標バブル混入量が増加するように決定されている。
【００６１】
次に、処理部５２のバブル発生制御部５５は、上記算出された目標バブル混入量Ｓからエアバルブ６２の開弁期間ｔａを算出する（ステップＳＴ２０３）。この実施例２では、上記関係式Ｓ＝Ｆ（Ｎｅ，Ｌ，Ｔｏ）から算出された目標バブル混入量Ｓの関係式ｔａ＝Ｆ（Ｓ）から開弁期間ｔａを算出する。ここで、上記関係式ｔａ＝Ｆ（Ｓ）は、目標バブル混入量Ｓが増加すればするほどｔａ、すなわちエアバルブ６２の開弁期間が長くなるように決定されている。なお、エアバルブ６２の開弁期間ｔａは、制御装置５によるマイクロバブル発生装置６の制御周期ｔｏに対する期間であり、ｔａ≦ｔｏとなる。
【００６２】
次に、処理部５２のバブル発生制御部５５は、上記算出された目標バブル混入量Ｓが０よりも大きいか否かを判断する（ステップＳＴ２０４）。つまり、バブル発生制御部５５は、例えば内燃機関が停止状態でマイクロバブル発生装置６によるマイクロバブルＭの発生の必要がない状態であるか否かを判断する。ここで、内燃機関が停止状態であると、機関回転数Ｎｅや負荷Ｌなどが０となり、上記関係式Ｓ＝Ｆ（Ｎｅ，Ｌ，Ｔｏ）＝０となる。
【００６３】
次に、処理部５２のバブル発生制御部５５は、上記算出された目標バブル混入量Ｓが０よりも大きいと判断すると、超音波発生装置６３により超音波を発生する（ステップＳＴ２０５）。ここでは、バブル発生制御部５５は、発振器作動信号を図示しない発振回路を出力し、この発振回路は図示しない発信器に超音波を発生させる。
【００６４】
次に、処理部５２のバブル発生制御部５５は、エアバルブ６２を開弁する（ステップＳＴ２０６）。ここでは、バブル発生制御部５５は、エアバルブ開閉信号をエアバルブ６２に出力し、エアバルブ６２を開弁させる。図５−１に示すように、オイルポンプ３１が駆動されている状態、すなわち内燃機関が運転制御されている場合に、エアバルブ６２を開弁すると、このエア導入通路６１内に発生する負圧により、内燃機関の潤滑装置１−２の外部の空気がエア導入通路６１に吸引される。そして、図５−２に示すように、この吸引された空気により、この複数の細管６１ａの先端部に空気の気泡が形成される。このとき、上述のように超音波発生装置６３により超音波がこの気泡に向かって発生しているため、この気泡に表面波が発生し、その波頭からマイクロバブルＭが分離され、マイクロバブルＭが発生する。発生したマイクロバブルＭは、潤滑油に混入され、マイクロバブルＭが混入した潤滑油がオイルポンプ３１に吸引され、このオイルポンプ３１からマイクロバブルＭが混入した潤滑油が吐出され、オイル供給経路３により各潤滑部に供給される。これにより、マイクロバブルＭを安定して潤滑油に混入することができる。
【００６５】
このとき、気体導入装置の一部を構成するエア導入通路６１は、潤滑油を内燃機関に循環させるオイルポンプ３１の吸引側に気泡を形成する。従って、形成された気泡自体も、オイルポンプ３１に吸引される潤滑油に導入されることとなる。ここで、この潤滑油内の気泡は、オイルポンプ３１に吸引される。ところで、オイルポンプ３１を構成する部材には、潤滑油を吸引吐出するために相対運動する部材、例えばケーシング、外接ギヤ、ロータが含まれる。従って、潤滑油内の気泡は、この相対運動する部材の間を通過する際に、この相対運動する部材により剪断される。この剪断力によりマイクロバブルがさらに発生し、この発生したマイクロバブルがオイルポンプ３１から吐出される潤滑油に混入される。これにより、マイクロバブルをさらに安定して潤滑油に混入することができる。
【００６６】
次に、処理部５２のバブル発生制御部５５は、エアバルブ６２を開弁してから上記算出された開弁期間ｔａを経過したか否かを判断する（ステップＳＴ２０７）。従って、バブル発生制御部５５は、エアバルブ６２を開弁してから上記算出された開弁期間ｔａを経過するまで、このエアバルブ６２の開弁状態を維持する。
【００６７】
次に、処理部５２のバブル発生制御部５５は、エアバルブ６２を開弁してから上記算出された開弁期間ｔａを経過したと判断すると、超音波発生装置６３による超音波の発生を停止する（ステップＳＴ２０８）。なお、処理部５２のバブル発生制御部５５は、上記算出された目標バブル混入量Ｓが０であると判断しても、超音波発生装置６３による超音波の発生を停止する。
【００６８】
次に、処理部５２のバブル発生制御部５５は、エアバルブ６２を閉弁する（ステップＳＴ２０９）。これにより、制御周期ｔｏにおけるマイクロバブルＭの混入を終了する。制御装置５は、この動作を制御周期ｔｏごとに繰り返す。
【００６９】
以上のように、制御装置５は、内燃機関の運転状態に応じて、マイクロバブル発生装置６によるオイルに対するバブル混入量Ｓの増加、減少を行う。従って、液体潤滑を行った際の潤滑部の摩擦抵抗よりも摩擦抵抗を低減でき、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することができるとともに、混合潤滑が行われる潤滑部の油膜切れを抑制することができ、この潤滑部を構成する部材どうしにおける耐焼き付き性の低下を抑制することができる。
【実施例３】
【００７０】
次に、実施例３にかかる内燃機関の潤滑装置１−３について説明する。図７は、実施例３にかかる内燃機関の潤滑装置の構成例を示す図である。同図に示す実施例３にかかる内燃機関の潤滑装置１−３が、図４に示す実施例２にかかる内燃機関の潤滑装置１−２と異なる点は、内燃機関の運転状態、すなわち上記機関回転数Ｎｅ、負荷Ｌ、オイルの油温Ｔｏのみならずオイルの粘度（オイル粘度指数Ｒｏ）に応じてバブル混入量を制御する点である。ここで、図７に示す実施例３にかかる内燃機関の潤滑装置１−３の基本的構成のうち、図４に示す実施例２にかかる内燃機関の潤滑装置１−２の基本的構成と同一部分は、その説明を省略する。
【００７１】
オイルの粘度Ｒｏは、潤滑部の油膜の厚さに影響を与えるものである。潤滑部の油膜の厚さは、オイルの粘度が低いほど薄くなる。このオイルの粘度は、内燃機関に使用されているオイルの銘柄、経年劣化、使用油温、すなわちオイルの油温Ｔｏによって変化するものである。従って、バブル混入量は、オイルの粘度によっても制御することが好ましい。
【００７２】
実施例３にかかる内燃機関の潤滑装置１−３の制御装置５は、図７に示すように、入出力部５１を介して、内燃機関の機関回転数Ｎｅ、内燃機関の負荷Ｌ、オイルの油温Ｔｏのみならずオイルの圧力Ｐｏを取得することができる。ここで、オイルの圧力Ｐｏは、オイルポンプ３１により吸引吐出されたオイル、例えばオイルポンプ３１の吐出側のオイル供給通路３２におけるオイルの圧力を圧力センサにより検出することで取得することができる。
【００７３】
次に、実施例３にかかる内燃機関の潤滑装置１−３の動作について説明する。特に、マイクロバブル発生装置６の制御方法について説明する。図８は、実施例３にかかるマイクロバブル発生装置の制御フローを示す図である。なお、図８に示す実施例３にかかる内燃機関の潤滑装置１−３の基本的動作のうち、図６に示す実施例２にかかる内燃機関の潤滑装置１−２の基本的動作と同一部分は、その説明を簡略化する。
【００７４】
まず、制御装置５の処理部５２のバブル発生制御部５５は、同図に示すように、機関回転数Ｎｅ、負荷Ｌ、オイルの油温Ｔｏ、オイルの油圧Ｐｏを取得する（ステップＳＴ３０１）。
【００７５】
次に、処理部５２のバブル発生制御部５５は、オイル粘度指数Ｒｏを算出する（ステップＳＴ３０２）。ここでは、バブル発生制御部５５は、上記取得されたオイルの油圧Ｐｏ、機関回転数Ｎｅ、オイルの油温Ｔｏに基づいて、内燃機関を循環するオイルの粘度に関係する指数であるオイル粘度指数Ｒｏを算出する。この実施例３では、オイルの油圧Ｐｏ、機関回転数Ｎｅ、オイルの油温Ｔｏの関係式Ｒｏ＝Ｆ（Ｐｏ，Ｎｅ，Ｔｏ）からオイル粘度指数Ｒｏを算出する。なお、オイル粘度指数Ｒｏは、オイルの油温Ｔｏと、オイルの圧力Ｐｏあるいは内燃機関の機関回転数Ｎｅの少なくともいずれか一方とから推定、すなわち算出しても良い。
【００７６】
次に、処理部５２のバブル発生制御部５５は、目標バブル混入量Ｓ´を算出する（ステップＳＴ３０３）。ここでは、バブル発生制御部５５は、上記取得された機関回転数Ｎｅ、負荷Ｌ、オイルの油温Ｔｏ、オイル粘度指数Ｒｏに基づいて、マイクロバブル発生装置６による潤滑油に対する目標バブル混入量Ｓ´を算出する。この実施例３では、機関回転数Ｎｅ、負荷Ｌ、オイルの油温Ｔｏ、オイル粘度指数Ｒｏの関係式Ｓ´＝Ｆ（Ｎｅ，Ｌ，Ｔｏ）×Ｒｏから目標バブル混入量Ｓ´を算出する。
【００７７】
ここで、上記関係式Ｓ´＝Ｆ（Ｎｅ，Ｌ，Ｔｏ）×Ｒｏは、上述のように、内燃機関の機関回転数Ｎｅが上昇すればするほど、内燃機関の負荷Ｌが低下すればするほど、オイルの油温Ｔｏが低下すればするほどＳ´、すなわち目標バブル混入量が増加するように決定されている。また、オイル粘度指数Ｒｏが高ければ高いほど、すなわちオイルの粘度が高ければ高いほどＳ´、すなわち目標バブル混入量が増加するように決定されている。
【００７８】
次に、処理部５２のバブル発生制御部５５は、上記算出された目標バブル混入量Ｓ´からエアバルブ６２の開弁期間ｔａを算出する（ステップＳＴ３０４）。この実施例３では、上記関係式Ｓ´＝Ｆ（Ｎｅ，Ｌ，Ｔｏ）×Ｒｏから算出された目標バブル混入量Ｓ´の関係式ｔａ＝Ｆ（Ｓ´）から開弁期間ｔａを算出する。ここで、上記関係式ｔａ＝Ｆ（Ｓ´）は、目標バブル混入量Ｓ´が増加すればするほどｔａ、すなわちエアバルブ６２の開弁期間が長くなるように決定されている。
【００７９】
次に、処理部５２のバブル発生制御部５５は、上記算出された目標バブル混入量Ｓ´が０よりも大きいか否かを判断する（ステップＳＴ３０５）。
【００８０】
次に、処理部５２のバブル発生制御部５５は、上記算出された目標バブル混入量Ｓ´が０よりも大きいと判断すると、超音波発生装置６３により超音波を発生する（ステップＳＴ３０６）。
【００８１】
次に、処理部５２のバブル発生制御部５５は、エアバルブ６２を開弁する（ステップＳＴ３０７）。これにより、マイクロバブルＭが発生し、潤滑油に混入される。
【００８２】
次に、処理部５２のバブル発生制御部５５は、エアバルブ６２を開弁してから上記算出された開弁期間ｔａを経過したか否かを判断する（ステップＳＴ３０８）。
【００８３】
次に、処理部５２のバブル発生制御部５５は、エアバルブ６２を開弁してから上記算出された開弁期間ｔａを経過したと判断すると、超音波発生装置６３による超音波の発生を停止する（ステップＳＴ３０９）。なお、処理部５２のバブル発生制御部５５は、上記算出された目標バブル混入量Ｓ´が０であると判断しても、超音波発生装置６３による超音波の発生を停止する。
【００８４】
次に、処理部５２のバブル発生制御部５５は、エアバルブ６２を閉弁する（ステップＳＴ３１０）。これにより、制御周期ｔｏにおけるマイクロバブルＭの混入を終了する。制御装置５は、この動作を制御周期ｔｏごとに繰り返す。
【００８５】
以上のように、制御装置５は、内燃機関の運転状態、特にオイルの粘度に基づいてもマイクロバブル発生装置６によるオイルに対するバブル混入量Ｓ´の増加、減少を行う。従って、液体潤滑を行った際の潤滑部の摩擦抵抗よりも摩擦抵抗を低減でき、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することができるとともに、混合潤滑が行われる潤滑部の油膜切れを抑制することができ、この潤滑部を構成する部材どうしにおける耐焼き付き性の低下を抑制することができる。
【実施例４】
【００８６】
次に、実施例４にかかる内燃機関の潤滑装置１−４について説明する。図９は、実施例４にかかる内燃機関の潤滑装置の構成例を示す図である。同図に示す実施例４にかかる内燃機関の潤滑装置１−４が、図４に示す実施例２にかかる内燃機関の潤滑装置１−２と異なる点は、内燃機関の運転状態のみならず、現在バブル混入量に応じてバブル混入量を制御する点である。ここで、図９に示す実施例４にかかる内燃機関の潤滑装置１−４の基本的構成のうち、図４に示す実施例２にかかる内燃機関の潤滑装置１−２の基本的構成と同一部分は、その説明を省略する。
【００８７】
オイルに混入したマイクロバブルＭの存続寿命が長い場合は、潤滑部に供給され、オイルパン２に戻るオイルにもマイクロバブルＭが混入している場合がある。従って、この場合に、内燃機関の運転状態のみでバブル混入量を制御すると、実際のバブル混入量が多くなる虞がある。従って、バブル混入量は、現在のバブル混入量によっても制御することが好ましい。
【００８８】
実施例４にかかる内燃機関の潤滑装置１−４は、図７に示すように、制御装置５の処理部５２にバブル混入量取得部５４を有し、油面センサ７を備える。
【００８９】
油面センサ７は、オイルパン２の油面高さＨｏを検出するセンサである。この油面センサ７が検出したオイルパン２の油面高さＨｏは、制御装置５に出力される。ここで、マイクロバブルＭが混入されていないオイルと同一量のマイクロバブルＭが混入されたオイルとでは、マイクロバブルＭが混入されている分、マイクロバブルＭが混入されたオイルの体積が多い。従って、オイルパン２に貯留されているオイルにマイクロバブルＭが混入されている場合は、マイクロバブルＭが混入されていない場合よりも、油面高さＨｏが高くなる。また、バブル混入量が増加するに伴い、オイルの体積が多くなり、油面高さＨｏが高くなる。つまり、マイクロバブルＭを混入する前のオイルパン２の油面高さＨｏｉと、マイクロバブルＭを混入した後のオイルパン２の油面高さＨｏｒとに基づいて、バブル混入量を検出することができる。
【００９０】
次に、実施例４にかかる内燃機関の潤滑装置１−４の動作について説明する。特に、マイクロバブル発生装置６の制御方法について説明する。図１０は、実施例４にかかるマイクロバブル発生装置の制御フローを示す図である。なお、図１０に示す実施例４にかかる内燃機関の潤滑装置１−４の基本的動作のうち、図６に示す実施例２にかかる内燃機関の潤滑装置１−２の基本的動作と同一部分は、その説明を簡略化する。
【００９１】
まず、制御装置５の処理部５２は、同図に示すように、バブル混入量取得部５４が油面高さＨｏを取得し、バブル発生制御部５５が機関回転数Ｎｅ、負荷Ｌ、オイルの油温Ｔｏを取得する（ステップＳＴ４０１）。
【００９２】
次に、処理部５２のバブル混入量取得部５４は、マイクロバブル混入後であるか否かを判断する（ステップＳＴ４０２）。ここでは、取得された油面高さＨｏがマイクロバブルＭの混入前のもの、あるいはマイクロバブルＭの混入後のもののいずれかであるかを判断する。
【００９３】
次に、処理部５２のバブル混入量取得部５４は、マイクロバブル混入前であると判断すると、取得された油面高さＨｏをマイクロバブルＭの混入前の油面高さＨｏｉとする（ステップＳＴ４０３）。つまり、Ｈｏｉ＝Ｈｏとする。
【００９４】
また、処理部５２のバブル混入量取得部５４は、マイクロバブル混入後であると判断すると、取得された油面高さＨｏをマイクロバブルＭの混入後の油面高さＨｏｒとする（ステップＳＴ４０４）。つまり、Ｈｏｒ＝Ｈｏとする。
【００９５】
次に、処理部５２のバブル混入量取得部５４は、現在バブル混入量Ｓｒを算出する（ステップＳＴ４０５）。ここでは、バブル混入量取得部５４は、上記取得されたマイクロバブルＭの混入前の油面高さＨｏｉ、マイクロバブルＭの混入後の油面高さＨｏｒに基づいて、現在バブル混入量Ｓｒを算出する。この実施例４では、取得されたマイクロバブルＭの混入前の油面高さＨｏｉ、マイクロバブルＭの混入後の油面高さＨｏｒの関係式Ｓｒ＝Ｆ（Ｈｏｒ−Ｈｏｉ）から現在バブル混入量Ｓｒを算出する。なお、マイクロバブルＭの混入前である場合は、マイクロバブルＭの混入後の油面高さＨｏｒ＝０となり、関係式Ｓｒ＝Ｆ（Ｈｏｒ−Ｈｏｉ）＝０とする。
【００９６】
ここで、上記関係式Ｓｒ＝Ｆ（Ｈｏｒ−Ｈｏｉ）は、上述のように、マイクロバブルＭの混入前の油面高さＨｏｉに対してマイクロバブルＭの混入後の油面高さＨｏｒが増加するほどＳｒ、すなわち現在バブル混入量が増加するように決定されている。
【００９７】
次に、処理部５２のバブル発生制御部５５は、目標バブル混入量Ｓを算出する（ステップＳＴ４０６）。ここでは、バブル発生制御部５５は、上記取得された機関回転数Ｎｅ、負荷Ｌ、オイルの油温Ｔｏに基づいて、マイクロバブル発生装置６による潤滑油に対する目標バブル混入量Ｓを算出する。この実施例４では、機関回転数Ｎｅ、負荷Ｌ、オイルの油温Ｔｏの関係式Ｓ＝Ｆ（Ｎｅ，Ｌ，Ｔｏ）から目標バブル混入量Ｓを算出する。
【００９８】
ここで、上記関係式Ｓ＝Ｆ（Ｎｅ，Ｌ，Ｔｏ）は、上述のように、内燃機関の機関回転数Ｎｅが上昇すればするほど、内燃機関の負荷Ｌが低下すればするほど、オイルの油温Ｔｏが低下すればするほどＳ´、すなわち目標バブル混入量が増加するように決定されている。
【００９９】
次に、処理部５２のバブル発生制御部５５は、上記算出された現在バブル混入量Ｓｒおよび目標バブル混入量Ｓからエアバルブ６２の開弁期間ｔａ´を算出する（ステップＳＴ４０７）。この実施例４では、上記関係式Ｓｒ＝Ｆ（Ｈｏｒ−Ｈｏｉ）から算出された現在バブル混入量ＳｒおよびＳ＝Ｆ（Ｎｅ，Ｌ，Ｔｏ）から算出された目標バブル混入量Ｓの関係式ｔａ´＝Ｆ（Ｓ−Ｓｒ）から開弁期間ｔａ´を算出する。つまり、上記関係式ｔａ´＝Ｆ（Ｓ−Ｓｒ）は、現在バブル混入量Ｓｒに対して目標バブル混入量Ｓが増加すればするほどｔａ´、すなわちエアバルブ６２の開弁期間が長くなるように決定されている。
【０１００】
次に、処理部５２のバブル発生制御部５５は、上記算出された目標バブル混入量Ｓと現在バブル混入量Ｓｒとの差が０よりも大きいか否かを判断する（ステップＳＴ４０８）。
【０１０１】
次に、処理部５２のバブル発生制御部５５は、上記算出された目標バブル混入量Ｓと現在バブル混入量Ｓｒとの差が０よりも大きいと判断すると、超音波発生装置６３により超音波を発生する（ステップＳＴ４０９）。
【０１０２】
次に、処理部５２のバブル発生制御部５５は、エアバルブ６２を開弁する（ステップＳＴ４１０）。これにより、マイクロバブルＭが発生し、潤滑油に混入される。
【０１０３】
次に、処理部５２のバブル発生制御部５５は、エアバルブ６２を開弁してから上記算出された開弁期間ｔａ´を経過したか否かを判断する（ステップＳＴ４１１）。
【０１０４】
次に、処理部５２のバブル発生制御部５５は、エアバルブ６２を開弁してから上記算出された開弁期間ｔａ´を経過したと判断すると、超音波発生装置６３による超音波の発生を停止する（ステップＳＴ４１２）。なお、処理部５２のバブル発生制御部５５は、上記算出された目標バブル混入量Ｓと現在バブル混入量Ｓｒとの差が０であると判断しても、超音波発生装置６３による超音波の発生を停止する。
【０１０５】
次に、処理部５２のバブル発生制御部５５は、エアバルブ６２を閉弁する（ステップＳＴ４１３）。これにより、制御周期ｔｏにおけるマイクロバブルＭの混入を終了する。制御装置５は、この動作を制御周期ｔｏごとに繰り返す。
【０１０６】
以上のように、制御装置５は、マイクロバブルＭの混入前後にそれぞれ検出したオイルパン２の油面高さＨｏに基づいてマイクロバブル発生装置６によるオイルに対するバブル混入量の増加、減少を行う。例えば、制御装置５は、検出された現在バブル混入量Ｓｒが目標バブル混入量Ｓ以上の場合は、マイクロバブル発生装置６によりマイクロバブルＭの発生を停止する。従って、実際のオイルに対するバブル混入量を適正値に維持することができるので、液体潤滑を行った際の潤滑部の摩擦抵抗よりも摩擦抵抗を低減でき、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することができるとともに、混合潤滑が行われる潤滑部の油膜切れを抑制することができ、この潤滑部を構成する部材どうしにおける耐焼き付き性の低下を抑制することができる。
【０１０７】
なお、上記実施例４にかかる内燃機関の潤滑装置１−４では、油面センサ７により検出されたマイクロバブルＭの混入前の油面高さＨｏｉおよびマイクロバブルＭの混入後の油面高さＨｏｒに基づいて現在バブル混入量Ｓｒを検出するが、この発明はこれに限定されるものではない。例えば、内燃機関を循環するオイルの透過光の強度に基づいて現在バブル混入量Ｓｒを検出しても良い。オイルに光を照射した際に、このオイルにマイクロバブルＭが混入されていると、このオイルを透過する透過光がマイクロバブルＭにより散乱するため、オイルの透過光の強度は、オイルに対するバブル混入量が増加すればするほど低下する。つまり、オイルの透過光の強度の変化によって、オイルに対するバブル混入量を検出することができる。
【０１０８】
この場合は、内燃機関を循環するオイル、例えばオイル供給通路３２を通過するオイルに光を照射する光源およびオイルの透過光の強度を検出する光センサをさらに備える。制御装置５は、オイルの透過光の強度に基づいてマイクロバブル発生装置６によるオイルに対するバブル混入量Ｓの増加、減少を行う。例えば、制御装置５は、オイルの透過光の強度に基づいて検出された現在バブル混入量Ｓｒが目標バブル混入量Ｓ以上の場合は、マイクロバブル発生装置６によりマイクロバブルＭの発生を停止する。従って、実際のオイルに対するバブル混入量を適正値に維持することができるので、液体潤滑を行った際の潤滑部の摩擦抵抗よりも摩擦抵抗を低減でき、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することができるとともに、混合潤滑が行われる潤滑部の油膜切れを抑制することができ、この潤滑部を構成する部材どうしにおける耐焼き付き性の低下を抑制することができる。
【０１０９】
また、上記実施例４にかかる内燃機関の潤滑装置１−４においても、上記実施例３にかかる内燃機関の潤滑装置１−３と同様に、制御装置５は、内燃機関の運転状態、すなわち上記機関回転数Ｎｅ、負荷Ｌ、オイルの油温Ｔｏのみならずオイルの粘度（オイル粘度指数Ｒｏ）に応じてバブル混入量を制御しても良い。
【０１１０】
また、上記実施例２〜４にかかる内燃機関の潤滑装置１−２〜１−４では、関係式から目標バブル混入量Ｓ，Ｓ´、開弁期間ｔａ，ｔａ´、オイル粘度指数Ｒｏ、現在バブル混入量Ｓｒを算出するが、この発明はこれに限定されるものではない。例えば、制御装置５の記憶部５３に、予め機関回転数Ｎｅ、負荷Ｌ、オイルの油温Ｔｏに基づく目標バブル混入量マップ、機関回転数Ｎｅ、負荷Ｌ、オイルの油温Ｔｏ、オイル粘度指数Ｒｏに基づく目標バブル混入量マップ、目標バブル混入量Ｓあるいは目標バブル混入量Ｓ´に基づく開弁期間マップ、機関回転数Ｎｅ、オイルの油温Ｔｏ、オイルの油圧Ｐｏに基づくオイル粘度指数マップ、マイクロバブルＭの混入前の油面高さＨｏｉ、マイクロバブルＭの混入後の油面高さＨｏｒに基づく現在バブル混入量マップなどを格納しておいても良い。制御装置５の処理部５２は、これらのマップから目標バブル混入量Ｓ，Ｓ´、開弁期間ｔａ，ｔａ´、オイル粘度指数Ｒｏ、現在バブル混入量Ｓｒを算出しても良い。
【実施例５】
【０１１１】
次に、実施例５にかかる内燃機関の潤滑装置１−５について説明する。図１１は、実施例５にかかる内燃機関の潤滑装置の構成例を示す図である。同図に示す実施例５にかかる内燃機関の潤滑装置１−５が、図４に示す実施例２にかかる内燃機関の潤滑装置１−２と異なる点は、内燃機関の潤滑部に、マイクロバブルが混入されたオイルと、混入されていないオイルの２種類のオイルを循環させることができる点である。ここで、図１１に示す実施例５にかかる内燃機関の潤滑装置１−５の基本的構成のうち、図４に示す実施例２にかかる内燃機関の潤滑装置１−２の基本的構成と同一部分は、その説明を省略する。
【０１１２】
図１１に示すように、実施例５にかかる内燃機関の潤滑装置１−５は、マイクロバブル発生装置６が備えられたオイル供給経路３とともに、マイクロバブル発生装置６が備えられていないオイル供給経路８が備えられている。つまり、この実施例５にかかる内燃機関の潤滑装置１−５は、マイクロバブルＭが混入されたオイルを循環する混入側循環経路を構成するオイル供給経路３と、マイクロバブルＭが混入されていない潤滑油を供給する無混入側循環経路を構成するオイル供給経路８とを備える。
【０１１３】
このオイル供給経路８は、動弁系潤滑部にオイルを供給し、循環させるものである。オイル供給経路８は、オイル供給経路３と同様に、オイルポンプ８１と、オイル供給通路８２とにより構成されている。オイルポンプ８１は、オイルパン２に貯留されているオイルを動弁系潤滑部に圧送するためのものである。オイル供給通路８２は、オイルポンプ８１を介して、オイルパン２と動弁系潤滑部とを連通するものである。ここで、動弁系潤滑部としては、シリンダヘッドに位置する潤滑部であり、シリンダヘッドと吸排気バルブとの間、シリンダヘッドとカムシャフトとの間、吸排気バルブとカムとの間などの潤滑部である。なお、オイル供給経路３は、クランクシャフト系循環部にオイルを供給し、循環させるものである。ここで、動弁系潤滑部としては、シリンダブロックとピストンとの間、ピストンとコンロッドとの間、コンロッドとクランクシャフトとの間などの潤滑部である。
【０１１４】
動弁系潤滑部である吸排気バルブとカムとの間の潤滑部は、内燃機関の期間会テンスＮｅが低い状態で、流体潤滑および境界潤滑とからなる混合潤滑が行われる潤滑部である。この混合潤滑が行われる潤滑部は、油膜切れが発生し易い潤滑部である。つまり、実施例５にかかる内燃機関の潤滑装置１−５は、油膜切れが発生し易い潤滑部には、オイル供給経路８によりマイクロバブルＭが混入されていないオイルを供給し、循環させる。また、油膜切れが発生し難いクランクシャフト系潤滑部には、オイル供給装置３によりマイクロバブルＭが混入されたオイルを供給し、循環させる。従って、液体潤滑を行った際の潤滑部の摩擦抵抗よりも摩擦抵抗を低減でき、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することができる。また、マイクロバブルＭが混入されていないオイルにより、流体潤滑および境界潤滑とからなる混合潤滑が行われるオイルの油膜切れを抑制することができ、この潤滑部を構成する部材どうしにおける耐焼き付き性の低下を抑制することができる。
【０１１５】
なお、上記実施例５では、オイル供給経路３，８ともに、オイルパン２に貯留されたオイルを動弁系潤滑部およびクランクシャフト系潤滑部に供給し、循環させるが、オイルパンを別々に備えていても良い。また、上記実施例５では、オイル供給経路３，８がオイルを供給し、循環させる潤滑部を動弁系潤滑部とクランクシャフト系潤滑部とに分けたがこれに限定されるものではない。油膜切れが発生し易い潤滑部、すなわち流体潤滑および境界潤滑とからなる混合潤滑が行われる潤滑部に、オイル供給経路８からマイクロバブルＭが混入されていないオイルが供給されれば良い。
【０１１６】
なお、上記実施例２〜５では、マイクロバブル発生装置６は、強制的に気泡を形成させるために、エアポンプを備えていても良い。この場合は、オイルポンプ３１の吐出側にマイクロバブル発生装置６を設けることができる。また、マイクロバブル発生装置６は、オイルポンプ３１のせん断力により十分にマイクロバブルＭを発生させることができる場合は、超音波発生装置６３を備えなくても良い。つまり、エア導入通路６１とエアバルブ６２でマイクロバブル発生装置６を構成しても良い。また、オイルポンプ３１のせん断力により十分にマイクロバブルＭを発生させることができる場合は、オイルポンプ６１の例えば図示しないケーシングに微細孔を複数形成することで、この微細孔を導入部として、気泡を形成しても良い。
【産業上の利用可能性】
【０１１７】
以上のように、この発明にかかる内燃機関の潤滑装置は、内燃機関の潤滑部における摩擦を低減する内燃機関の潤滑装置に有用であり、特に、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するのに適している。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】実施例１にかかる内燃機関の潤滑装置の構成例を示す図である。
【図２】実施例１にかかるマイクロバブル発生装置の制御フローを示す図である。
【図３】摩擦力と、バブル混入量との関係を示す図である。
【図４】実施例２にかかる内燃機関の潤滑装置の構成例を示す図である。
【図５−１】マイクロバブル発生装置の構成例を示す図である。
【図５−２】マイクロバブル発生装置の動作説明図である。
【図６】実施例２にかかるマイクロバブル発生装置の制御フローを示す図である。
【図７】実施例３にかかる内燃機関の潤滑装置の構成例を示す図である。
【図８】実施例３にかかるマイクロバブル発生装置の制御フローを示す図である。
【図９】実施例４にかかる内燃機関の潤滑装置の構成例を示す図である。
【図１０】実施例４にかかるマイクロバブル発生装置の制御フローを示す図である。
【図１１】実施例５にかかる内燃機関の潤滑装置の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【０１１９】
１ 潤滑装置
２ オイルパン（潤滑油貯留室）
３ オイル供給経路（混入側循環経路）
３１ オイルポンプ
３２ オイル供給通路
３３ バブル混入量センサ（バブル混入量検出手段）
４ マイクロバブル発生装置
４１ 混合槽
４２ バブルポンプ
４３ 気体吸入通路
４４ オイル吸入通路
４５ バブル吐出通路
４６ 吸入制御弁
４７ 吐出制御弁
５ 制御装置（バブル発生制御手段）
５１ 入出力部
５２ 処理部
５３ 記憶部
５４ バブル混入量取得部
５５ バブル発生制御部
６ マイクロバブル発生装置（マイクロバブル発生手段）
６１ エア導入通路
６２ エアバルブ
６３ 超音波発生装置（超音波発生手段）
７ 油面センサ
８ オイル供給経路（無混入側循環経路）
８１ オイルポンプ
８２ オイル供給通路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の潤滑装置に関し、さらに詳しくは、マイクロバブルが混入された潤滑油を循環する内燃機関の潤滑装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、内燃機関は、オイルパン、シリンダブロック、シリンダヘッドなどの静止部品と、ピストン、コンロッド、クランクシャフト、吸排気バルブなどの運動部品とにより構成されている。内燃機関を駆動する際には、この静止部品と運動部品あるいは運動部品どうしが回転、摺動など運動を行うものである。従って、内燃機関の静止部品と運動部品との間あるいは運動部品と運動部品との間である潤滑部に摩擦が発生し、摩擦抵抗がこの内燃機関から出力される駆動力（出力トルク）に対する損失となる。この内燃機関から出力される駆動力に対するすべての損失のうち、この摩擦による損失が占める割合は高いものである。例えば、シリンダブロックに対してピストンが往復運動する際の摩擦、すなわちシリンダライナとピストンリングとの間の摩擦抵抗は、この摩擦による損失のうち最も大きい。
【０００３】
一般に、従来の内燃機関では、摩擦による損失の低減を図るために、内燃機関の潤滑部に潤滑油を供給することで液体潤滑が行われている。ここで、内燃機関の燃費の向上、高出力化など要望があり、内燃機関の熱効率のさらなる向上が望まれている。従って、液体潤滑が行われても潤滑部の摩擦は、まだ大きく、摩擦による損失のさらなる低減が望まれている。
【０００４】
ところで、従来において、特許文献１に示すように、オイルの見掛けの粘度を低下させる技術が提案されている。特許文献１では、内燃機関であるエンジンのシリンダブロックに形成されたオイルジャケットにオイルを循環させて、エンジンを冷却するエンジンの冷却装置である。このオイルジャケットの所定箇所に気泡発生器を配設し、気泡発生器からオイルに微細な気泡を混入し、オイルの見掛けの粘度を低下させるものである。
【０００５】
ここで、この特許文献１では、気泡発生器の表面に穿設されて形成された極めて微細な多数の小孔や、非常に目の細かい網の一方から他方に向けて空気を噴出させ、極めて微細な気泡を発生させる。そして、この極めて微細な気泡は、直径１ｍｍ以下であるとしている。しかしながら、小孔や網により発生する気泡は、小さくても視認が容易な大きさ、例えば直径０．２ｍｍ程度の気泡である。上記の直径の気泡であれば、気泡どうしが合体や吸収し、大きな気泡となる虞がある。従って、オイルを循環させる場合、このオイルを吸入、吐出するポンプに、この大きな気泡が吸入され、ポンプの吐出能力が低下する虞がある。
【０００６】
【特許文献１】実開昭６３−７８１２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、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することができる内燃機関の潤滑装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明では、内燃機関に潤滑油を循環させ、当該内燃機関の潤滑を行う内燃機関の潤滑装置において、マイクロバブルを発生するマイクロバブル発生手段を備え、前記発生したマイクロバブルを前記潤滑油に混入することを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、マイクロバブル発生手段は、内燃機関を循環する潤滑油に視認が困難なほど極微細な気泡であるマイクロバブルを潤滑油に混入する。つまり、マイクロバブルが混入した潤滑油が、内燃機関の静止部品と運動部品との間および運動部品と運動部品との間である潤滑部に供給される。従って、この潤滑部と潤滑油との境界層の乱れがマイクロバブルにより抑制されると考えられる。また、マイクロバブルが混入することで潤滑油の密度が低下し、潤滑油のマイクロバブルを除く液体部分と潤滑部との接触面積が低下すると考えられる。これらにより、液体潤滑を行った際の潤滑部の摩擦抵抗よりも摩擦抵抗を低減でき、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することができる。
【００１０】
また、潤滑油に混入されたマイクロバブルは、潤滑油に溶け込みながら消滅し、気泡どうしが合体や吸収し難いため、マイクロバブルが集まり大きな気泡となることを抑制することができる。従って、マイクロバブルが混入した潤滑油を内燃機関に循環させるために、このオイルを吸入、吐出するオイルポンプを用いても、このオイルポンプの吐出能力の低下を抑制することができる。
【００１１】
また、この発明では、上記内燃機関の潤滑装置において、前記マイクロバブル発生手段は、前記循環する潤滑油内に気泡を形成する導入部を有する気体導入装置と、前記導入部に形成された気泡を振動させる超音波を発生する超音波発生装置とを備えることを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、上記気体導入装置の導入部に形成された潤滑油内の気泡は、超音波発生装置により発生した超音波により振動する。従って、この気泡の表面には、表面波が発生し、その波頭からマイクロバブルが分離し、潤滑油に混入する。これにより、マイクロバブルを安定して潤滑油に混入することができる。
【００１３】
また、この発明では、上記内燃機関の潤滑装置において、前記気体導入装置は、前記潤滑油を前記内燃機関に循環させるオイルポンプに吸引される前記潤滑油に気泡を導入することを特徴とする。
【００１４】
また、この発明では、上記内燃機関の潤滑装置において、前記マイクロバブル発生手段は、前記潤滑油を前記内燃機関に循環させるオイルポンプに吸引される潤滑油に気泡を導入する気体導入装置であることを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、上記気体導入装置の導入部に形成された潤滑油内の気泡、あるいはマイクロバブル発生装置が潤滑油に導入した気泡は、オイルポンプに吸引される。オイルポンプに吸引された気泡がオイルポンプを構成する部材のうち、潤滑油を吸引吐出するために相対運動する部材により剪断される。つまり、マイクロバブルは、この剪断力により発生し、この発生したマイクロバブルがオイルポンプから吐出される潤滑油に混入する。これにより、マイクロバブルを安定して潤滑油に混入することができる。
【００１６】
また、この発明では、上記内燃機関の潤滑装置において、前記内燃機関を循環した潤滑油を貯留する潤滑油貯留室をさらに備え、前記発生したマイクロバブルを前記潤滑油貯留室内の潤滑油に混入することを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、潤滑油貯留室に貯留された潤滑油にマイクロバブルが混入されるが、このマイクロバブルは、消滅せず長時間この潤滑油に混入された状態を維持する。従って、潤滑油貯留室に貯留された潤滑油に短時間で多くのマイクロバブルを混入しても、この潤滑油は、マイクロバブルが混入された状態を維持しながら静止部品と運動部品との間および運動部品と運動部品との間である潤滑部に供給され、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。これにより、潤滑油貯留室に貯留された潤滑油にマイクロバブルを混入することで、この潤滑油をマイクロバブルが混入されていない状態から、短時間で多くのマイクロバブルが混入された状態とすることができ、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短時間で低減させることができる。
【００１８】
また、この発明では、上記内燃機関の潤滑装置において、前記マイクロバブルが混入された潤滑油を循環する混入側循環経路と、前記マイクロバブルが混入されていない潤滑油を供給する無混入側循環経路とを備えることを特徴とする。
【００１９】
この発明によれば、マイクロバブルが混入された潤滑油およびマイクロバブルが混入されていない潤滑油の２種類の潤滑油を内燃機関で循環させることができる。従って、マイクロバブルが混入された潤滑油により、液体潤滑を行った際の潤滑部の摩擦抵抗よりも摩擦抵抗を低減でき、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することができる。また、マイクロバブルが混入されていない潤滑油により、流体潤滑および境界潤滑とからなる混合潤滑が行われる潤滑部の油膜切れを抑制することができ、この潤滑部を構成する部材どうしにおける耐焼き付き性の低下を抑制することができる。
【００２０】
また、この発明では、上記内燃機関の潤滑装置において、前記マイクロバブル発生手段によるマイクロバブルの発生を制御するバブル発生制御手段をさらに備え、前記バブル発生制御手段は、前記内燃機関の機関回転数、負荷あるいは前記潤滑油の油温のいずれか１つに基づいて、前記マイクロバブル発生手段による前記潤滑油に対するバブル混入量を制御することを特徴とする。
【００２１】
また、この発明では、上記内燃機関の潤滑装置において、前記バブル発生制御手段は、前記潤滑油の油温と、当該潤滑油の圧力あるいは前記内燃機関の機関回転数の少なくともいずれか一方とから推定される当該潤滑油の粘度に基づいて、前記マイクロバブル発生手段による前記潤滑油に対するバブル混入量を制御することを特徴とする。
【００２２】
これらの発明によれば、バブル発生制御手段は、内燃機関の運転状態、例えば、潤滑油の油温の低下、内燃機関の負荷の低下、内燃機関の機関回転数の上昇、潤滑油の粘度の上昇に応じて、マイクロバブル発生手段による潤滑油に対するバブル混入量を増加する。つまり、バブル発生制御手段は、潤滑部の油膜切れを起こしやすい内燃機関の運転状態、例えば、潤滑油の油温の上昇、内燃機関の負荷の上昇、内燃機関の機関回転数の低下、潤滑油の粘度の低下に応じて、マイクロバブル発生手段による潤滑油に対するバブル混入量を減少する。従って、液体潤滑を行った際の潤滑部の摩擦抵抗よりも摩擦抵抗を低減でき、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することができるとともに、混合潤滑が行われる潤滑部の油膜切れを抑制することができ、この潤滑部を構成する部材どうしにおける耐焼き付き性の低下を抑制することができる。
【００２３】
また、この発明では、上記内燃機関の潤滑装置において、前記内燃機関を循環した潤滑油を貯留する潤滑油貯留室の油面高さを検出する油面センサをさらに備え、前記バブル発生制御手段は、前記マイクロバブル混入前後にそれぞれ検出した前記潤滑油貯留室の油面高さに基づいて前記マイクロバブル発生手段による前記潤滑油に対するバブル混入量を制御することを特徴とする。
【００２４】
また、この発明では、上記内燃機関の潤滑装置において、前記内燃機関を循環する潤滑油に光を照射する光源および当該潤滑油の透過光の強度を検出する光センサをさらに備え、前記バブル発生制御手段は、前記検出した前記潤滑油の透過光の強度に基づいて前記マイクロバブル発生手段による前記潤滑油に対するバブル混入量を制御することを特徴とする。
【００２５】
これらの発明によれば、検出した潤滑油貯留室の油面高さあるいは検出した潤滑油の透過光の強度に基づいてマイクロバブルの潤滑油に対するバブル混入量を検出することができる。従って、例えば検出されたバブル混入量が目標バブル混入量以上の場合は、マイクロバブルの発生を停止する。従って、バブル混入量を適正値に維持することができるので、液体潤滑を行った際の潤滑部の摩擦抵抗よりも摩擦抵抗を低減でき、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することができるとともに、混合潤滑が行われる潤滑部の油膜切れを抑制することができ、この潤滑部を構成する部材どうしにおける耐焼き付き性の低下を抑制することができる。
【００２６】
また、この発明では、上記内燃機関の潤滑装置において、前記マイクロバブル発生手段によるマイクロバブルの発生を制御するバブル発生制御手段および前記マイクロバブルの潤滑油に対するバブル混入量を検出するバブル混入量検出手段をさらに備え、前記バブル発生制御手段は、前記検出されたバブル混入量が所定値以上であると、前記マイクロバブル発生手段による前記マイクロバブルの発生を停止することを特徴とする。
【００２７】
この発明によれば、検出されたバブル混入量が所定値以上、すなわち内燃機関を循環する潤滑油にマイクロバブルが十分に混入されている場合は、マイクロバブルの発生を停止する。従って、常にマイクロバブルを発生させる場合と比較して、このマイクロバブルを発生するための駆動力を抑制することができる。これにより、マイクロバブルを発生するために内燃機関から出力される駆動力を利用している場合は、この内燃機関の駆動力に対する損失を低減することができる。
【発明の効果】
【００２８】
この発明にかかる内燃機関の潤滑装置は、内燃機関を循環する潤滑油にマイクロバブルを混入するので、内燃機関の駆動力に対する摩擦による損失を低減することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の実施例により、この発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。ここで、以下に説明する内燃機関の潤滑装置は、潤滑油を乗用車、トラックなどの車両に搭載されるガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ＬＰＧエンジンなどエンジン本体に循環させる装置である。
【実施例１】
【００３０】
図１は、実施例１にかかる内燃機関の潤滑装置の構成例を示す図である。この発明にかかる内燃機関の潤滑装置１−１は、オイルパン２と、オイル供給経路３と、マイクロバブル発生装置４と、制御装置５とにより構成されている。
【００３１】
オイルパン２は、図示しない内燃機関の潤滑を行う潤滑油（以下、単に「オイル」と称する）を貯留する潤滑油貯留室である。このオイルパン２は、例えば図示しない内燃機関のクランクケースの下部に配置され、図示しない内燃機関の静止部品と運動部品との間および運動部品と運動部品との間である潤滑部に供給されたオイルが戻り、貯留される場所である。
【００３２】
オイル供給経路３は、オイルパン２に貯留されているオイルを図示しない内燃機関の静止部品と運動部品との間および運動部品と運動部品との間である潤滑部に供給するものである。このオイル供給経路３は、オイルポンプ３１と、オイル供給通路３２とにより構成されている。オイルポンプ３１は、オイルパン２に貯留されているオイルを上記潤滑部に圧送するためのものである。このオイルポンプ３１は、例えば図示しない内燃機関の駆動力が伝達されたクランクシャフトが回転することで作動、すなわち内燃機関の駆動力により作動するものである。オイル供給通路３２は、オイルポンプ３１を介して、オイルパン２と上記潤滑部とを連通するものである。ここで、各潤滑部としては、シリンダブロックとピストンとの間、シリンダヘッドと吸排気バルブとの間、シリンダヘッドとカムシャフトとの間、ピストンとコンロッドとの間、コンロッドとクランクシャフトとの間、吸排気バルブとカムとの間などがある。
【００３３】
なお、３３は、オイル供給経路３を通過するオイルに混入されたマイクロバブルＭのバブル混入量を検出し、制御装置５に出力するバブル混入量検出手段であるバブル混入量センサである。なお、このバブル混入量センサ３３は、バブル混入量を例えばオイル供給通路３２を通過する際のオイルの流速、流量、圧力差などや、オイルポンプ３１の仕事量の変化などに基づいてオイルに混入されたマイクロバブルＭのバブル混入量を検出するものである。これは、マイクロバブルＭが混入されたオイルでは、オイルポンプ３１の作動条件が同一の場合、マイクロバブルＭが混入されていないオイルと比較して、オイル供給通路３２内のオイルの流量が増加し、流速が速くなり、圧力差が小さくなるためである。また、これらによりオイルポンプ３１の仕事量が小さくなるためである。
【００３４】
マイクロバブル発生装置４は、マイクロバブルＭを発生するマイクロバブル発生手段であり、混合槽４１と、バブルポンプ４２と、気体吸入通路４３と、オイル吸入通路４４と、バブル吐出通路４５とにより構成されている。
【００３５】
混合槽４１は、気体吸入通路４３を介して導入される例えば空気などの気体と、オイル吸入通路４４を介して導入されるオイルである液体とを混合する槽である。この混合槽４１は、オイル吸入通路４４を介してオイルパン２のオイルが流入するものであり、バブル吐出通路４５を介してオイルをオイルパン２に流出するものである。この混合槽４１とバブル吐出通路４５との間には、バブル発生機構４１ａが設けられている。このバブル発生機構４１ａは、オイルがバブル発生機構４１ａからバブル吐出通路４５に噴出する際におけるせん断力により、混合槽４１内の気体からマイクロバブルＭを生成するものである。ここで、マイクロバブルＭとは、視認が容易な大きさの気泡ではなく、視認が困難なほど極微細な気泡であり、その大きさが直径５０μｍ、好ましくは２０〜３０μｍの気泡をいう。このマイクロバブルＭは、バブルどうしが合体や吸収し難く、液体中に長時間浮遊することができ、液体であるオイルに溶け込みながら消滅するものである。なお、この混合槽４１内に存在する気泡（気体）の大きさは、マイクロバブルＭよりも大きく、気泡どうしが合体や吸収する虞のある大きさである。
【００３６】
バブルポンプ４２は、モータなどの駆動源４２ａにより作動するものであり、オイル吸入通路４４を介してオイルパン２に貯留されているオイルを吸入し、混合槽４１に吐出するものである。このバブルポンプ４２は、例えばケーシング内のフィンが駆動源４２ａにより回転することで、オイルの吸入、吐出を行うものである。このバブルポンプ４２は、制御装置５から出力されるバブルポンプ駆動信号により作動される。
【００３７】
気体吸入通路４３は、マイクロバブル発生装置４の外部の例えば空気などの気体を吸入し、このオイル吸入通路４４内のオイルに混入するものである。この気体吸入通路４３は、オイルパン２と混合槽４１との間のオイル吸入通路４４の途中と連通している。オイル吸入通路４４に負圧が発生すると、気体吸入通路４３にも負圧が発生するので、例えば大気圧である外部から気体がこの気体吸入通路４３を介して、オイル吸入通路４４に導入され、このオイル吸入通路４４内のオイルに混入される。なお、この気体吸入通路４３は、混合槽４１とも連通しているため、この混合槽４１内の気体が混入されたオイルの一部が気体吸入通路４３を介してオイル吸入通路４４に還流され、再度気体が混入される。
【００３８】
オイル吸入通路４４およびバブル吐出通路４５には、それぞれ吸入制御弁４６および吐出制御弁４７が設けられている。これら吸入制御弁４６および吐出制御弁４７は、制御装置５から出力される制御弁開閉信号に基づいて、開閉弁が行われる。
【００３９】
制御装置５は、マイクロバブルの発生を制御するバブル発生制御手段である。制御装置５は、バブル混入量センサ３３により検出されたバブル混入量が入力され、このバブル混入量に基づいて、マイクロバブル発生装置４の制御を行うものである。
【００４０】
具体的には、上記入力信号や出力信号の入出力を行う入出力部（Ｉ／Ｏ）５１と、バブルポンプ４２の作動、停止、吸入制御弁４６および吐出制御弁４７の開閉弁の判断を行う処理部５２と、記憶部５３とにより構成されている。処理部５２は、バブル混入量取得部５４と、バブル発生制御部５５とを有するものである。また、この処理部５２は、メモリおよびＣＰＵ（Central Processing Unit）により構成され、マイクロバブル発生装置の制御方法などに基づくプログラムをメモリにロードして実行することにより、マイクロバブル発生装置の制御方法を実現させるものであっても良い。また、記憶部５３は、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ、ＲＯＭ（Read Only Memory）のような読み出しのみが可能な不揮発性のメモリあるいはＲＡＭ（Random Access Memory）のような読み書きが可能な揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成することができる。なお、制御装置５は、単独で構成される必要はなく、内燃機関の運転を制御するＥＣＵ（Engine Control Unit）がこの制御装置５の機能を有していても良い。
【００４１】
次に、実施例１にかかる内燃機関の潤滑装置１−１の動作について説明する。特に、マイクロバブル発生装置の制御方法について説明する。図２は、実施例１にかかるマイクロバブル発生装置の制御フローを示す図である。図３は、摩擦力と、バブル混入量との関係を示す図である。まず、制御装置５の処理部５２のバブル発生制御部５５は、図２に示すように、まずマイクロバブル発生装置４を作動させる（ステップＳＴ１０１）。具体的には、例えば、駆動源４２ａを駆動するためのバブルポンプ駆動信号を出力することで、駆動源４２ａを作動させ、このバブルポンプ４２を作動させる。また、吸入制御弁４６および吐出制御弁４７に、それぞれを開弁するための制御弁開閉信号を出力し、吸入制御弁４６および吐出制御弁４７を開弁させる。
【００４２】
吸入制御弁４６および吐出制御弁４７を開弁した状態で、バブルポンプ４２を作動させると、オイルパン２に貯留されているオイルは、オイル吸入通路４４を介して、バブルポンプ４２に吸入される。このとき、オイル吸入通路４４に発生した負圧により、気体吸入通路４３に気体である空気が吸入され、この空気もオイルとともに、バブルポンプ４２に吸入される。バブルポンプ４２に吸入されたオイルと空気は、このバブルポンプ４２により加圧され、混合槽４１に吐出される。混合槽４１に吐出されたオイルと空気は、この混合槽４１内で混合される。バブルポンプ４２を作動させることで、混合槽４１に吐出された加圧されたオイルと空気は、混合された状態でバブル発生機構４１ａを介して、バブル吐出通路４５に流出する。このとき、このバブル発生機構４１ａは、オイルがバブル発生機構４１ａからバブル吐出通路４５に噴出する際におけるせん断力により、混合槽４１内の気体からマイクロバブルＭを生成する。従って、オイルとマイクロバブルＭは、バブル吐出通路４５を介して、オイルパン２に流出する。つまり、マイクロバブル発生装置４は、オイルパン２に貯留されたオイルにマイクロバブルＭを混入させることができる。
【００４３】
オイルに混入されたマイクロバブルＭは、消滅せず長時間このオイルに混入された状態を維持する。従って、オイルパン２に貯留されたオイルは、マイクロバブル発生装置４により、多くのマイクロバブルＭが混入されても、多くのマイクロバブルＭが混入された状態を維持しながら、オイル供給経路３により図示しない内燃機関の潤滑部に供給され、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。これにより、オイルパン２に貯留されたオイルにマイクロバブルＭを混入することで、このオイルをマイクロバブルＭが混入されていない状態から、短時間で多くのマイクロバブルＭが混入された状態とすることができ、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短時間で低減させることができる。
【００４４】
ここで、図示しない内燃機関が駆動し、オイルポンプ３１が作動すると、マイクロバブルＭが混入されたオイルがオイルパン２からオイル供給通路３２を介して、内燃機関の潤滑部に供給される。内燃機関の潤滑部に供給されたオイルに混入されているマイクロバブルＭは、潤滑部において発生するこの潤滑部とオイルとの境界層の乱れを抑制することができると考えられている。また、内燃機関の潤滑部に供給されたオイルにマイクロバブルＭが混入されていることでオイルの密度が低下する。つまり、オイルのマイクロバブルＭを除く液体部分と潤滑部との接触面積が低下すると考えられる。従って、図３に示すように、オイルのバブル混入量に応じて内燃機関の潤滑部の摩擦力が変化し、オイルにマイクロバブルＭが多く含まれるほど内燃機関の潤滑部の摩擦力が低下する。これにより、マイクロバブルＭが混入されたオイルにより内燃機関の潤滑部の液体潤滑を行うことで、従来のオイルのみによる液体潤滑を行った際のこの潤滑部の摩擦抵抗よりも摩擦抵抗を低減でき、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することができる。
【００４５】
なお、図示しない内燃機関の潤滑部に供給されるオイルは、オイルポンプ３１に吸入され、このオイルポンプ３１により加圧されて、オイル供給通路３２に吐出される。このとき、オイルポンプ３１により加圧されるオイルにマイクロバブルＭが混入されているが、このマイクロバブルＭは、オイルに溶け込みながら消滅し、気泡どうしが合体や吸収し難いため、マイクロバブルＭが集まり大きな気泡となり難い。従って、マイクロバブルＭが混入したオイルをオイルポンプ３１により内燃機関に循環させても、このオイルポンプ３１の吐出能力の低下を抑制することができる。
【００４６】
次に、処理部５２のバブル混入量取得部５４は、図２に示すように、図示しない内燃機関を循環するオイルのバブル混入量Ａを取得する（ステップＳＴ１０２）。具体的には、バブル混入量センサ３３により検出され、制御装置５に出力されたバブル混入量Ａを取得する。
【００４７】
次に、処理部５２のバブル発生制御部５５は、上記バブル混入量取得部５４により取得された図示しない内燃機関を循環するオイルのバブル混入量Ａが所定値Ａ１以上であるか否かを判断する（ステップＳＴ１０３）。図３に示すように、オイルのバブル混入量Ａと潤滑部の摩擦力との関係は、オイルのバブル混入量Ａがある一定以上となると、潤滑部の摩擦力が低減し難くなる。これは、オイルに混入されるマイクロバブルＭが飽和状態となると考えられるためである。ここで、所定値Ａ１は、潤滑部の摩擦力が低減し難くなるオイルのバブル混入量とする。
【００４８】
次に、処理部５２のバブル発生制御部５５は、図示しない内燃機関を循環するオイルのバブル混入量Ａが所定値Ａ１以上と判断すると、マイクロバブル発生装置４を停止させる（ステップＳＴ１０４）。具体的には、例えば、この駆動源４２ａを駆動するためのバブルポンプ駆動信号の出力を停止、あるいは駆動源４２ａを停止させるためのバブルポンプ駆動停止信号を出力することで、駆動源４２ａを停止させ、このバブルポンプ４２を停止させる。また、吸入制御弁４６および吐出制御弁４７に、それぞれを閉弁させるための制御弁開閉信号を出力、あるいはそれぞれを開弁させるための制御弁開閉信号の出力を停止することで、吸入制御弁４６および吐出制御弁４７を閉弁させる。なお、処理部５２のバブル発生制御部５５により、内燃機関を循環するオイルのバブル混入量Ａが所定値Ａ１以上と判断されるまで、バブル混入量取得部５４が内燃機関を循環するオイルのバブル混入量Ａの取得を繰り返す。
【００４９】
従って、バブル混入量センサ３３により検出され、バブル混入量取得部５４により取得されたバブル混入量Ａが所定値Ａ１以上、すなわち内燃機関を循環する潤滑油にマイクロバブルＭが十分に混入されている場合は、マイクロバブル発生装置４を停止し、マイクロバブルＭの発生を停止する。従って、常にマイクロバブル発生装置４がマイクロバブルＭを発生させる場合と比較して、このマイクロバブルＭを発生するための駆動力を抑制することができる。これにより、マイクロバブルＭを発生するために図示しない内燃機関から出力される駆動力を利用している場合は、この内燃機関の駆動力に対する損失を低減することができる。
【００５０】
なお、上記実施例１では、マイクロバブル発生装置４は、一旦混合槽４１においてオイルと気体との混合を行うが、この発明におけるマイクロバブル発生装置はこれに限定されるものではない。例えば、混合槽４１を設けずに、オイル吸入通路４４をバブル発生機構４１ａに直接連結し、オイルパン２に貯留されているオイルをバブルポンプ４２によりバブル発生機構４１ａに直接供給しても良い。このとき、気体吸入通路４３をバブル発生機構４１ａに直接連結し、オイルがバブル発生機構４１ａからバブル吐出通路４５に噴出する際に発生する負圧により、バブル発生機構４１ａに気体が吸気されるようにしても良い。
【実施例２】
【００５１】
次に、実施例２にかかる内燃機関の潤滑装置１−２について説明する。図４は、実施例２にかかる内燃機関の潤滑装置の構成例を示す図である。また、図５−１は、マイクロバブル発生装置の構成例を示す図である。また、図５−２は、マイクロバブル発生装置の動作説明図である。図４に示す実施例２にかかる内燃機関の潤滑装置１−２が、図１に示す実施例１にかかる内燃機関の潤滑装置１−１と異なる点は、マイクロバブル発生装置６が異なる点およびバブル混入量を内燃機関の運転状態で制御する点である。ここで、図４に示す実施例２にかかる内燃機関の潤滑装置１−２の基本的構成のうち、図１に示す実施例１にかかる内燃機関の潤滑装置１−１の基本的構成と同一部分は、その説明を省略する。
【００５２】
実施例２にかかる内燃機関の潤滑装置１−２のマイクロバブル発生装置６は、オイル供給経路３の途中、この実施例２では、オイルポンプ３１の上流側のオイル供給通路３２、すなわちオイルポンプ３１の吸引側に設けられている。このマイクロバブル発生装置６は、気体導入装置を構成するエア導入通路６１およびエアバルブ６２と、超音波発生装置６３とにより構成されている。
【００５３】
エア導入通路６１は、気体導入装置の一部を構成するものである。このエア導入通路６１は、一方の端部が内燃機関の潤滑装置１−２の外部に解放され、他方の端部に複数の細管６１ａが形成されている。この複数の細管６１ａは、導入部であり、例えばその直径がコンマ数ミリ程度のものである。この細管６１ａの先端部は、オイルポンプ３１の上流側のオイル供給通路３２内に開口している。従って、エア導入通路６１を通過した内燃機関の潤滑装置１−２の外部の空気によって、この細管６１ａの先端部に気泡が形成される。ここで、オイルポンプ３１がオイルポンプ３１の上流側のオイル供給通路３２内のオイルを吸引する際に、このオイルポンプ３１に負圧が発生する。従って、内燃機関の潤滑装置１−２の外部の空気は、複数の細管６１ａがオイルポンプ３１の上流側のオイル供給通路３２に開口しているので、このエア導入通路６１に吸引され、この複数の細管６１ａの先端部にこの吸引された空気の気泡が形成される。
【００５４】
エアバルブ６２は、気体導入装置の一部を構成するものであり、エア導入通路６１の途中に設けられている。このエアバルブ６２は、制御装置５から出力されるエアバルブ開閉信号に基づいて、開閉弁が行われる。
【００５５】
超音波発生装置６３は、超音波発生手段であり、導入部である複数の細管６１ａに形成された気泡を振動させる超音波を発生するものである。この超音波発生装置６３は、例えば図示しない発振器および発振回路により構成されている。図示しない発振器は、この発振器の焦点（発振器が発生した超音波の焦点）が複数の細管６１ａに形成された気泡となるように設けられている。この発振器は、図示しない発振回路に接続されており、制御装置５からこの発振回路に出力される発振器作動信号により、作動するものである。ここで、超音波とは、図５−２に示すように、複数の細管６１ａに形成された気泡に表面波を発生させ、その波頭からマイクロバブルＭを分離させることができる周波数である。なお、この周波数は、マイクロバブルＭを構成する気体の種類によって異なるものである。つまり、超音波発生装置６３は、マイクロバブルＭを構成する気体に応じた周波数の超音波を発生できるものである。
【００５６】
なお、制御装置５は、図４に示すように、入出力部５１を介して、内燃機関の機関回転数Ｎｅ、内燃機関の負荷Ｌ、オイルの油温Ｔｏを取得することができる。ここで、内燃機関の機関回転数Ｎｅおよび負荷Ｌは、内燃機関の運転を制御するＥＣＵから取得することができる。なお、内燃機関の機関回転数Ｎｅは、例えばクランク角センサにより検出された内燃機関のクランクシャフトのクランク角に基づいて算出することができる。また、内燃機関の負荷Ｌは、この機関回転数Ｎｅおよびアクセルセンサにより検出されたアクセルペダルの開度に基づいて算出することができる。また、オイルの油温Ｔｏは、例えばオイルが循環する部分、例えばオイルパン２あるいはオイル供給通路３２の途中などにおけるオイルの油温を油温センサにより検出することで取得することができる。
【００５７】
次に、実施例２にかかる内燃機関の潤滑装置１−２の動作について説明する。特に、マイクロバブル発生装置６の制御方法について説明する。図６は、実施例２にかかるマイクロバブル発生装置の制御フローを示す図である。
【００５８】
まず、制御装置５の処理部５２のバブル発生制御部５５は、同図に示すように、機関回転数Ｎｅ、負荷Ｌ、オイルの油温Ｔｏを取得する（ステップＳＴ２０１）。
【００５９】
次に、処理部５２のバブル発生制御部５５は、目標バブル混入量Ｓを算出する（ステップＳＴ２０２）。ここでは、バブル発生制御部５５は、上記取得された機関回転数Ｎｅ、負荷Ｌ、オイルの油温Ｔｏに基づいて、マイクロバブル発生装置６による潤滑油に対する目標バブル混入量Ｓを算出する。この実施例２では、機関回転数Ｎｅ、負荷Ｌ、オイルの油温Ｔｏの関係式Ｓ＝Ｆ（Ｎｅ，Ｌ，Ｔｏ）から目標バブル混入量Ｓを算出する。
【００６０】
ここで、上記関係式Ｓ＝Ｆ（Ｎｅ，Ｌ，Ｔｏ）は、内燃機関の機関回転数Ｎｅが上昇すればするほどＳ、すなわち目標バブル混入量が増加するように決定されている。また、上記関係式Ｓ＝Ｆ（Ｎｅ，Ｌ，Ｔｏ）は、内燃機関の負荷Ｌが低下すればするほどＳ、すなわち目標バブル混入量が増加するように決定されている。さらに、上記関係式Ｓ＝Ｆ（Ｎｅ，Ｌ，Ｔｏ）は、オイルの油温Ｔｏが低下すればするほどＳ、すなわち目標バブル混入量が増加するように決定されている。つまり、潤滑部に多くのオイルが供給されればされるほど、および潤滑部の油膜が厚くなればなる（潤滑部の油膜切れを起こし難い）ほどＳ、すなわち目標バブル混入量が増加するように決定されている。
【００６１】
次に、処理部５２のバブル発生制御部５５は、上記算出された目標バブル混入量Ｓからエアバルブ６２の開弁期間ｔａを算出する（ステップＳＴ２０３）。この実施例２では、上記関係式Ｓ＝Ｆ（Ｎｅ，Ｌ，Ｔｏ）から算出された目標バブル混入量Ｓの関係式ｔａ＝Ｆ（Ｓ）から開弁期間ｔａを算出する。ここで、上記関係式ｔａ＝Ｆ（Ｓ）は、目標バブル混入量Ｓが増加すればするほどｔａ、すなわちエアバルブ６２の開弁期間が長くなるように決定されている。なお、エアバルブ６２の開弁期間ｔａは、制御装置５によるマイクロバブル発生装置６の制御周期ｔｏに対する期間であり、ｔａ≦ｔｏとなる。
【００６２】
次に、処理部５２のバブル発生制御部５５は、上記算出された目標バブル混入量Ｓが０よりも大きいか否かを判断する（ステップＳＴ２０４）。つまり、バブル発生制御部５５は、例えば内燃機関が停止状態でマイクロバブル発生装置６によるマイクロバブルＭの発生の必要がない状態であるか否かを判断する。ここで、内燃機関が停止状態であると、機関回転数Ｎｅや負荷Ｌなどが０となり、上記関係式Ｓ＝Ｆ（Ｎｅ，Ｌ，Ｔｏ）＝０となる。
【００６３】
次に、処理部５２のバブル発生制御部５５は、上記算出された目標バブル混入量Ｓが０よりも大きいと判断すると、超音波発生装置６３により超音波を発生する（ステップＳＴ２０５）。ここでは、バブル発生制御部５５は、発振器作動信号を図示しない発振回路を出力し、この発振回路は図示しない発信器に超音波を発生させる。
【００６４】
次に、処理部５２のバブル発生制御部５５は、エアバルブ６２を開弁する（ステップＳＴ２０６）。ここでは、バブル発生制御部５５は、エアバルブ開閉信号をエアバルブ６２に出力し、エアバルブ６２を開弁させる。図５−１に示すように、オイルポンプ３１が駆動されている状態、すなわち内燃機関が運転制御されている場合に、エアバルブ６２を開弁すると、このエア導入通路６１内に発生する負圧により、内燃機関の潤滑装置１−２の外部の空気がエア導入通路６１に吸引される。そして、図５−２に示すように、この吸引された空気により、この複数の細管６１ａの先端部に空気の気泡が形成される。このとき、上述のように超音波発生装置６３により超音波がこの気泡に向かって発生しているため、この気泡に表面波が発生し、その波頭からマイクロバブルＭが分離され、マイクロバブルＭが発生する。発生したマイクロバブルＭは、潤滑油に混入され、マイクロバブルＭが混入した潤滑油がオイルポンプ３１に吸引され、このオイルポンプ３１からマイクロバブルＭが混入した潤滑油が吐出され、オイル供給経路３により各潤滑部に供給される。これにより、マイクロバブルＭを安定して潤滑油に混入することができる。
【００６５】
このとき、気体導入装置の一部を構成するエア導入通路６１は、潤滑油を内燃機関に循環させるオイルポンプ３１の吸引側に気泡を形成する。従って、形成された気泡自体も、オイルポンプ３１に吸引される潤滑油に導入されることとなる。ここで、この潤滑油内の気泡は、オイルポンプ３１に吸引される。ところで、オイルポンプ３１を構成する部材には、潤滑油を吸引吐出するために相対運動する部材、例えばケーシング、外接ギヤ、ロータが含まれる。従って、潤滑油内の気泡は、この相対運動する部材の間を通過する際に、この相対運動する部材により剪断される。この剪断力によりマイクロバブルがさらに発生し、この発生したマイクロバブルがオイルポンプ３１から吐出される潤滑油に混入される。これにより、マイクロバブルをさらに安定して潤滑油に混入することができる。
【００６６】
次に、処理部５２のバブル発生制御部５５は、エアバルブ６２を開弁してから上記算出された開弁期間ｔａを経過したか否かを判断する（ステップＳＴ２０７）。従って、バブル発生制御部５５は、エアバルブ６２を開弁してから上記算出された開弁期間ｔａを経過するまで、このエアバルブ６２の開弁状態を維持する。
【００６７】
次に、処理部５２のバブル発生制御部５５は、エアバルブ６２を開弁してから上記算出された開弁期間ｔａを経過したと判断すると、超音波発生装置６３による超音波の発生を停止する（ステップＳＴ２０８）。なお、処理部５２のバブル発生制御部５５は、上記算出された目標バブル混入量Ｓが０であると判断しても、超音波発生装置６３による超音波の発生を停止する。
【００６８】
次に、処理部５２のバブル発生制御部５５は、エアバルブ６２を閉弁する（ステップＳＴ２０９）。これにより、制御周期ｔｏにおけるマイクロバブルＭの混入を終了する。制御装置５は、この動作を制御周期ｔｏごとに繰り返す。
【００６９】
以上のように、制御装置５は、内燃機関の運転状態に応じて、マイクロバブル発生装置６によるオイルに対するバブル混入量Ｓの増加、減少を行う。従って、液体潤滑を行った際の潤滑部の摩擦抵抗よりも摩擦抵抗を低減でき、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することができるとともに、混合潤滑が行われる潤滑部の油膜切れを抑制することができ、この潤滑部を構成する部材どうしにおける耐焼き付き性の低下を抑制することができる。
【実施例３】
【００７０】
次に、実施例３にかかる内燃機関の潤滑装置１−３について説明する。図７は、実施例３にかかる内燃機関の潤滑装置の構成例を示す図である。同図に示す実施例３にかかる内燃機関の潤滑装置１−３が、図４に示す実施例２にかかる内燃機関の潤滑装置１−２と異なる点は、内燃機関の運転状態、すなわち上記機関回転数Ｎｅ、負荷Ｌ、オイルの油温Ｔｏのみならずオイルの粘度（オイル粘度指数Ｒｏ）に応じてバブル混入量を制御する点である。ここで、図７に示す実施例３にかかる内燃機関の潤滑装置１−３の基本的構成のうち、図４に示す実施例２にかかる内燃機関の潤滑装置１−２の基本的構成と同一部分は、その説明を省略する。
【００７１】
オイルの粘度Ｒｏは、潤滑部の油膜の厚さに影響を与えるものである。潤滑部の油膜の厚さは、オイルの粘度が低いほど薄くなる。このオイルの粘度は、内燃機関に使用されているオイルの銘柄、経年劣化、使用油温、すなわちオイルの油温Ｔｏによって変化するものである。従って、バブル混入量は、オイルの粘度によっても制御することが好ましい。
【００７２】
実施例３にかかる内燃機関の潤滑装置１−３の制御装置５は、図７に示すように、入出力部５１を介して、内燃機関の機関回転数Ｎｅ、内燃機関の負荷Ｌ、オイルの油温Ｔｏのみならずオイルの圧力Ｐｏを取得することができる。ここで、オイルの圧力Ｐｏは、オイルポンプ３１により吸引吐出されたオイル、例えばオイルポンプ３１の吐出側のオイル供給通路３２におけるオイルの圧力を圧力センサにより検出することで取得することができる。
【００７３】
次に、実施例３にかかる内燃機関の潤滑装置１−３の動作について説明する。特に、マイクロバブル発生装置６の制御方法について説明する。図８は、実施例３にかかるマイクロバブル発生装置の制御フローを示す図である。なお、図８に示す実施例３にかかる内燃機関の潤滑装置１−３の基本的動作のうち、図６に示す実施例２にかかる内燃機関の潤滑装置１−２の基本的動作と同一部分は、その説明を簡略化する。
【００７４】
まず、制御装置５の処理部５２のバブル発生制御部５５は、同図に示すように、機関回転数Ｎｅ、負荷Ｌ、オイルの油温Ｔｏ、オイルの油圧Ｐｏを取得する（ステップＳＴ３０１）。
【００７５】
次に、処理部５２のバブル発生制御部５５は、オイル粘度指数Ｒｏを算出する（ステップＳＴ３０２）。ここでは、バブル発生制御部５５は、上記取得されたオイルの油圧Ｐｏ、機関回転数Ｎｅ、オイルの油温Ｔｏに基づいて、内燃機関を循環するオイルの粘度に関係する指数であるオイル粘度指数Ｒｏを算出する。この実施例３では、オイルの油圧Ｐｏ、機関回転数Ｎｅ、オイルの油温Ｔｏの関係式Ｒｏ＝Ｆ（Ｐｏ，Ｎｅ，Ｔｏ）からオイル粘度指数Ｒｏを算出する。なお、オイル粘度指数Ｒｏは、オイルの油温Ｔｏと、オイルの圧力Ｐｏあるいは内燃機関の機関回転数Ｎｅの少なくともいずれか一方とから推定、すなわち算出しても良い。
【００７６】
次に、処理部５２のバブル発生制御部５５は、目標バブル混入量Ｓ´を算出する（ステップＳＴ３０３）。ここでは、バブル発生制御部５５は、上記取得された機関回転数Ｎｅ、負荷Ｌ、オイルの油温Ｔｏ、オイル粘度指数Ｒｏに基づいて、マイクロバブル発生装置６による潤滑油に対する目標バブル混入量Ｓ´を算出する。この実施例３では、機関回転数Ｎｅ、負荷Ｌ、オイルの油温Ｔｏ、オイル粘度指数Ｒｏの関係式Ｓ´＝Ｆ（Ｎｅ，Ｌ，Ｔｏ）×Ｒｏから目標バブル混入量Ｓ´を算出する。
【００７７】
ここで、上記関係式Ｓ´＝Ｆ（Ｎｅ，Ｌ，Ｔｏ）×Ｒｏは、上述のように、内燃機関の機関回転数Ｎｅが上昇すればするほど、内燃機関の負荷Ｌが低下すればするほど、オイルの油温Ｔｏが低下すればするほどＳ´、すなわち目標バブル混入量が増加するように決定されている。また、オイル粘度指数Ｒｏが高ければ高いほど、すなわちオイルの粘度が高ければ高いほどＳ´、すなわち目標バブル混入量が増加するように決定されている。
【００７８】
次に、処理部５２のバブル発生制御部５５は、上記算出された目標バブル混入量Ｓ´からエアバルブ６２の開弁期間ｔａを算出する（ステップＳＴ３０４）。この実施例３では、上記関係式Ｓ´＝Ｆ（Ｎｅ，Ｌ，Ｔｏ）×Ｒｏから算出された目標バブル混入量Ｓ´の関係式ｔａ＝Ｆ（Ｓ´）から開弁期間ｔａを算出する。ここで、上記関係式ｔａ＝Ｆ（Ｓ´）は、目標バブル混入量Ｓ´が増加すればするほどｔａ、すなわちエアバルブ６２の開弁期間が長くなるように決定されている。
【００７９】
次に、処理部５２のバブル発生制御部５５は、上記算出された目標バブル混入量Ｓ´が０よりも大きいか否かを判断する（ステップＳＴ３０５）。
【００８０】
次に、処理部５２のバブル発生制御部５５は、上記算出された目標バブル混入量Ｓ´が０よりも大きいと判断すると、超音波発生装置６３により超音波を発生する（ステップＳＴ３０６）。
【００８１】
次に、処理部５２のバブル発生制御部５５は、エアバルブ６２を開弁する（ステップＳＴ３０７）。これにより、マイクロバブルＭが発生し、潤滑油に混入される。
【００８２】
次に、処理部５２のバブル発生制御部５５は、エアバルブ６２を開弁してから上記算出された開弁期間ｔａを経過したか否かを判断する（ステップＳＴ３０８）。
【００８３】
次に、処理部５２のバブル発生制御部５５は、エアバルブ６２を開弁してから上記算出された開弁期間ｔａを経過したと判断すると、超音波発生装置６３による超音波の発生を停止する（ステップＳＴ３０９）。なお、処理部５２のバブル発生制御部５５は、上記算出された目標バブル混入量Ｓ´が０であると判断しても、超音波発生装置６３による超音波の発生を停止する。
【００８４】
次に、処理部５２のバブル発生制御部５５は、エアバルブ６２を閉弁する（ステップＳＴ３１０）。これにより、制御周期ｔｏにおけるマイクロバブルＭの混入を終了する。制御装置５は、この動作を制御周期ｔｏごとに繰り返す。
【００８５】
以上のように、制御装置５は、内燃機関の運転状態、特にオイルの粘度に基づいてもマイクロバブル発生装置６によるオイルに対するバブル混入量Ｓ´の増加、減少を行う。従って、液体潤滑を行った際の潤滑部の摩擦抵抗よりも摩擦抵抗を低減でき、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することができるとともに、混合潤滑が行われる潤滑部の油膜切れを抑制することができ、この潤滑部を構成する部材どうしにおける耐焼き付き性の低下を抑制することができる。
【実施例４】
【００８６】
次に、実施例４にかかる内燃機関の潤滑装置１−４について説明する。図９は、実施例４にかかる内燃機関の潤滑装置の構成例を示す図である。同図に示す実施例４にかかる内燃機関の潤滑装置１−４が、図４に示す実施例２にかかる内燃機関の潤滑装置１−２と異なる点は、内燃機関の運転状態のみならず、現在バブル混入量に応じてバブル混入量を制御する点である。ここで、図９に示す実施例４にかかる内燃機関の潤滑装置１−４の基本的構成のうち、図４に示す実施例２にかかる内燃機関の潤滑装置１−２の基本的構成と同一部分は、その説明を省略する。
【００８７】
オイルに混入したマイクロバブルＭの存続寿命が長い場合は、潤滑部に供給され、オイルパン２に戻るオイルにもマイクロバブルＭが混入している場合がある。従って、この場合に、内燃機関の運転状態のみでバブル混入量を制御すると、実際のバブル混入量が多くなる虞がある。従って、バブル混入量は、現在のバブル混入量によっても制御することが好ましい。
【００８８】
実施例４にかかる内燃機関の潤滑装置１−４は、図７に示すように、制御装置５の処理部５２にバブル混入量取得部５４を有し、油面センサ７を備える。
【００８９】
油面センサ７は、オイルパン２の油面高さＨｏを検出するセンサである。この油面センサ７が検出したオイルパン２の油面高さＨｏは、制御装置５に出力される。ここで、マイクロバブルＭが混入されていないオイルと同一量のマイクロバブルＭが混入されたオイルとでは、マイクロバブルＭが混入されている分、マイクロバブルＭが混入されたオイルの体積が多い。従って、オイルパン２に貯留されているオイルにマイクロバブルＭが混入されている場合は、マイクロバブルＭが混入されていない場合よりも、油面高さＨｏが高くなる。また、バブル混入量が増加するに伴い、オイルの体積が多くなり、油面高さＨｏが高くなる。つまり、マイクロバブルＭを混入する前のオイルパン２の油面高さＨｏｉと、マイクロバブルＭを混入した後のオイルパン２の油面高さＨｏｒとに基づいて、バブル混入量を検出することができる。
【００９０】
次に、実施例４にかかる内燃機関の潤滑装置１−４の動作について説明する。特に、マイクロバブル発生装置６の制御方法について説明する。図１０は、実施例４にかかるマイクロバブル発生装置の制御フローを示す図である。なお、図１０に示す実施例４にかかる内燃機関の潤滑装置１−４の基本的動作のうち、図６に示す実施例２にかかる内燃機関の潤滑装置１−２の基本的動作と同一部分は、その説明を簡略化する。
【００９１】
まず、制御装置５の処理部５２は、同図に示すように、バブル混入量取得部５４が油面高さＨｏを取得し、バブル発生制御部５５が機関回転数Ｎｅ、負荷Ｌ、オイルの油温Ｔｏを取得する（ステップＳＴ４０１）。
【００９２】
次に、処理部５２のバブル混入量取得部５４は、マイクロバブル混入後であるか否かを判断する（ステップＳＴ４０２）。ここでは、取得された油面高さＨｏがマイクロバブルＭの混入前のもの、あるいはマイクロバブルＭの混入後のもののいずれかであるかを判断する。
【００９３】
次に、処理部５２のバブル混入量取得部５４は、マイクロバブル混入前であると判断すると、取得された油面高さＨｏをマイクロバブルＭの混入前の油面高さＨｏｉとする（ステップＳＴ４０３）。つまり、Ｈｏｉ＝Ｈｏとする。
【００９４】
また、処理部５２のバブル混入量取得部５４は、マイクロバブル混入後であると判断すると、取得された油面高さＨｏをマイクロバブルＭの混入後の油面高さＨｏｒとする（ステップＳＴ４０４）。つまり、Ｈｏｒ＝Ｈｏとする。
【００９５】
次に、処理部５２のバブル混入量取得部５４は、現在バブル混入量Ｓｒを算出する（ステップＳＴ４０５）。ここでは、バブル混入量取得部５４は、上記取得されたマイクロバブルＭの混入前の油面高さＨｏｉ、マイクロバブルＭの混入後の油面高さＨｏｒに基づいて、現在バブル混入量Ｓｒを算出する。この実施例４では、取得されたマイクロバブルＭの混入前の油面高さＨｏｉ、マイクロバブルＭの混入後の油面高さＨｏｒの関係式Ｓｒ＝Ｆ（Ｈｏｒ−Ｈｏｉ）から現在バブル混入量Ｓｒを算出する。なお、マイクロバブルＭの混入前である場合は、マイクロバブルＭの混入後の油面高さＨｏｒ＝０となり、関係式Ｓｒ＝Ｆ（Ｈｏｒ−Ｈｏｉ）＝０とする。
【００９６】
ここで、上記関係式Ｓｒ＝Ｆ（Ｈｏｒ−Ｈｏｉ）は、上述のように、マイクロバブルＭの混入前の油面高さＨｏｉに対してマイクロバブルＭの混入後の油面高さＨｏｒが増加するほどＳｒ、すなわち現在バブル混入量が増加するように決定されている。
【００９７】
次に、処理部５２のバブル発生制御部５５は、目標バブル混入量Ｓを算出する（ステップＳＴ４０６）。ここでは、バブル発生制御部５５は、上記取得された機関回転数Ｎｅ、負荷Ｌ、オイルの油温Ｔｏに基づいて、マイクロバブル発生装置６による潤滑油に対する目標バブル混入量Ｓを算出する。この実施例４では、機関回転数Ｎｅ、負荷Ｌ、オイルの油温Ｔｏの関係式Ｓ＝Ｆ（Ｎｅ，Ｌ，Ｔｏ）から目標バブル混入量Ｓを算出する。
【００９８】
ここで、上記関係式Ｓ＝Ｆ（Ｎｅ，Ｌ，Ｔｏ）は、上述のように、内燃機関の機関回転数Ｎｅが上昇すればするほど、内燃機関の負荷Ｌが低下すればするほど、オイルの油温Ｔｏが低下すればするほどＳ´、すなわち目標バブル混入量が増加するように決定されている。
【００９９】
次に、処理部５２のバブル発生制御部５５は、上記算出された現在バブル混入量Ｓｒおよび目標バブル混入量Ｓからエアバルブ６２の開弁期間ｔａ´を算出する（ステップＳＴ４０７）。この実施例４では、上記関係式Ｓｒ＝Ｆ（Ｈｏｒ−Ｈｏｉ）から算出された現在バブル混入量ＳｒおよびＳ＝Ｆ（Ｎｅ，Ｌ，Ｔｏ）から算出された目標バブル混入量Ｓの関係式ｔａ´＝Ｆ（Ｓ−Ｓｒ）から開弁期間ｔａ´を算出する。つまり、上記関係式ｔａ´＝Ｆ（Ｓ−Ｓｒ）は、現在バブル混入量Ｓｒに対して目標バブル混入量Ｓが増加すればするほどｔａ´、すなわちエアバルブ６２の開弁期間が長くなるように決定されている。
【０１００】
次に、処理部５２のバブル発生制御部５５は、上記算出された目標バブル混入量Ｓと現在バブル混入量Ｓｒとの差が０よりも大きいか否かを判断する（ステップＳＴ４０８）。
【０１０１】
次に、処理部５２のバブル発生制御部５５は、上記算出された目標バブル混入量Ｓと現在バブル混入量Ｓｒとの差が０よりも大きいと判断すると、超音波発生装置６３により超音波を発生する（ステップＳＴ４０９）。
【０１０２】
次に、処理部５２のバブル発生制御部５５は、エアバルブ６２を開弁する（ステップＳＴ４１０）。これにより、マイクロバブルＭが発生し、潤滑油に混入される。
【０１０３】
次に、処理部５２のバブル発生制御部５５は、エアバルブ６２を開弁してから上記算出された開弁期間ｔａ´を経過したか否かを判断する（ステップＳＴ４１１）。
【０１０４】
次に、処理部５２のバブル発生制御部５５は、エアバルブ６２を開弁してから上記算出された開弁期間ｔａ´を経過したと判断すると、超音波発生装置６３による超音波の発生を停止する（ステップＳＴ４１２）。なお、処理部５２のバブル発生制御部５５は、上記算出された目標バブル混入量Ｓと現在バブル混入量Ｓｒとの差が０であると判断しても、超音波発生装置６３による超音波の発生を停止する。
【０１０５】
次に、処理部５２のバブル発生制御部５５は、エアバルブ６２を閉弁する（ステップＳＴ４１３）。これにより、制御周期ｔｏにおけるマイクロバブルＭの混入を終了する。制御装置５は、この動作を制御周期ｔｏごとに繰り返す。
【０１０６】
以上のように、制御装置５は、マイクロバブルＭの混入前後にそれぞれ検出したオイルパン２の油面高さＨｏに基づいてマイクロバブル発生装置６によるオイルに対するバブル混入量の増加、減少を行う。例えば、制御装置５は、検出された現在バブル混入量Ｓｒが目標バブル混入量Ｓ以上の場合は、マイクロバブル発生装置６によりマイクロバブルＭの発生を停止する。従って、実際のオイルに対するバブル混入量を適正値に維持することができるので、液体潤滑を行った際の潤滑部の摩擦抵抗よりも摩擦抵抗を低減でき、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することができるとともに、混合潤滑が行われる潤滑部の油膜切れを抑制することができ、この潤滑部を構成する部材どうしにおける耐焼き付き性の低下を抑制することができる。
【０１０７】
なお、上記実施例４にかかる内燃機関の潤滑装置１−４では、油面センサ７により検出されたマイクロバブルＭの混入前の油面高さＨｏｉおよびマイクロバブルＭの混入後の油面高さＨｏｒに基づいて現在バブル混入量Ｓｒを検出するが、この発明はこれに限定されるものではない。例えば、内燃機関を循環するオイルの透過光の強度に基づいて現在バブル混入量Ｓｒを検出しても良い。オイルに光を照射した際に、このオイルにマイクロバブルＭが混入されていると、このオイルを透過する透過光がマイクロバブルＭにより散乱するため、オイルの透過光の強度は、オイルに対するバブル混入量が増加すればするほど低下する。つまり、オイルの透過光の強度の変化によって、オイルに対するバブル混入量を検出することができる。
【０１０８】
この場合は、内燃機関を循環するオイル、例えばオイル供給通路３２を通過するオイルに光を照射する光源およびオイルの透過光の強度を検出する光センサをさらに備える。制御装置５は、オイルの透過光の強度に基づいてマイクロバブル発生装置６によるオイルに対するバブル混入量Ｓの増加、減少を行う。例えば、制御装置５は、オイルの透過光の強度に基づいて検出された現在バブル混入量Ｓｒが目標バブル混入量Ｓ以上の場合は、マイクロバブル発生装置６によりマイクロバブルＭの発生を停止する。従って、実際のオイルに対するバブル混入量を適正値に維持することができるので、液体潤滑を行った際の潤滑部の摩擦抵抗よりも摩擦抵抗を低減でき、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することができるとともに、混合潤滑が行われる潤滑部の油膜切れを抑制することができ、この潤滑部を構成する部材どうしにおける耐焼き付き性の低下を抑制することができる。
【０１０９】
また、上記実施例４にかかる内燃機関の潤滑装置１−４においても、上記実施例３にかかる内燃機関の潤滑装置１−３と同様に、制御装置５は、内燃機関の運転状態、すなわち上記機関回転数Ｎｅ、負荷Ｌ、オイルの油温Ｔｏのみならずオイルの粘度（オイル粘度指数Ｒｏ）に応じてバブル混入量を制御しても良い。
【０１１０】
また、上記実施例２〜４にかかる内燃機関の潤滑装置１−２〜１−４では、関係式から目標バブル混入量Ｓ，Ｓ´、開弁期間ｔａ，ｔａ´、オイル粘度指数Ｒｏ、現在バブル混入量Ｓｒを算出するが、この発明はこれに限定されるものではない。例えば、制御装置５の記憶部５３に、予め機関回転数Ｎｅ、負荷Ｌ、オイルの油温Ｔｏに基づく目標バブル混入量マップ、機関回転数Ｎｅ、負荷Ｌ、オイルの油温Ｔｏ、オイル粘度指数Ｒｏに基づく目標バブル混入量マップ、目標バブル混入量Ｓあるいは目標バブル混入量Ｓ´に基づく開弁期間マップ、機関回転数Ｎｅ、オイルの油温Ｔｏ、オイルの油圧Ｐｏに基づくオイル粘度指数マップ、マイクロバブルＭの混入前の油面高さＨｏｉ、マイクロバブルＭの混入後の油面高さＨｏｒに基づく現在バブル混入量マップなどを格納しておいても良い。制御装置５の処理部５２は、これらのマップから目標バブル混入量Ｓ，Ｓ´、開弁期間ｔａ，ｔａ´、オイル粘度指数Ｒｏ、現在バブル混入量Ｓｒを算出しても良い。
【実施例５】
【０１１１】
次に、実施例５にかかる内燃機関の潤滑装置１−５について説明する。図１１は、実施例５にかかる内燃機関の潤滑装置の構成例を示す図である。同図に示す実施例５にかかる内燃機関の潤滑装置１−５が、図４に示す実施例２にかかる内燃機関の潤滑装置１−２と異なる点は、内燃機関の潤滑部に、マイクロバブルが混入されたオイルと、混入されていないオイルの２種類のオイルを循環させることができる点である。ここで、図１１に示す実施例５にかかる内燃機関の潤滑装置１−５の基本的構成のうち、図４に示す実施例２にかかる内燃機関の潤滑装置１−２の基本的構成と同一部分は、その説明を省略する。
【０１１２】
図１１に示すように、実施例５にかかる内燃機関の潤滑装置１−５は、マイクロバブル発生装置６が備えられたオイル供給経路３とともに、マイクロバブル発生装置６が備えられていないオイル供給経路８が備えられている。つまり、この実施例５にかかる内燃機関の潤滑装置１−５は、マイクロバブルＭが混入されたオイルを循環する混入側循環経路を構成するオイル供給経路３と、マイクロバブルＭが混入されていない潤滑油を供給する無混入側循環経路を構成するオイル供給経路８とを備える。
【０１１３】
このオイル供給経路８は、動弁系潤滑部にオイルを供給し、循環させるものである。オイル供給経路８は、オイル供給経路３と同様に、オイルポンプ８１と、オイル供給通路８２とにより構成されている。オイルポンプ８１は、オイルパン２に貯留されているオイルを動弁系潤滑部に圧送するためのものである。オイル供給通路８２は、オイルポンプ８１を介して、オイルパン２と動弁系潤滑部とを連通するものである。ここで、動弁系潤滑部としては、シリンダヘッドに位置する潤滑部であり、シリンダヘッドと吸排気バルブとの間、シリンダヘッドとカムシャフトとの間、吸排気バルブとカムとの間などの潤滑部である。なお、オイル供給経路３は、クランクシャフト系循環部にオイルを供給し、循環させるものである。ここで、動弁系潤滑部としては、シリンダブロックとピストンとの間、ピストンとコンロッドとの間、コンロッドとクランクシャフトとの間などの潤滑部である。
【０１１４】
動弁系潤滑部である吸排気バルブとカムとの間の潤滑部は、内燃機関の期間会テンスＮｅが低い状態で、流体潤滑および境界潤滑とからなる混合潤滑が行われる潤滑部である。この混合潤滑が行われる潤滑部は、油膜切れが発生し易い潤滑部である。つまり、実施例５にかかる内燃機関の潤滑装置１−５は、油膜切れが発生し易い潤滑部には、オイル供給経路８によりマイクロバブルＭが混入されていないオイルを供給し、循環させる。また、油膜切れが発生し難いクランクシャフト系潤滑部には、オイル供給装置３によりマイクロバブルＭが混入されたオイルを供給し、循環させる。従って、液体潤滑を行った際の潤滑部の摩擦抵抗よりも摩擦抵抗を低減でき、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することができる。また、マイクロバブルＭが混入されていないオイルにより、流体潤滑および境界潤滑とからなる混合潤滑が行われるオイルの油膜切れを抑制することができ、この潤滑部を構成する部材どうしにおける耐焼き付き性の低下を抑制することができる。
【０１１５】
なお、上記実施例５では、オイル供給経路３，８ともに、オイルパン２に貯留されたオイルを動弁系潤滑部およびクランクシャフト系潤滑部に供給し、循環させるが、オイルパンを別々に備えていても良い。また、上記実施例５では、オイル供給経路３，８がオイルを供給し、循環させる潤滑部を動弁系潤滑部とクランクシャフト系潤滑部とに分けたがこれに限定されるものではない。油膜切れが発生し易い潤滑部、すなわち流体潤滑および境界潤滑とからなる混合潤滑が行われる潤滑部に、オイル供給経路８からマイクロバブルＭが混入されていないオイルが供給されれば良い。
【０１１６】
なお、上記実施例２〜５では、マイクロバブル発生装置６は、強制的に気泡を形成させるために、エアポンプを備えていても良い。この場合は、オイルポンプ３１の吐出側にマイクロバブル発生装置６を設けることができる。また、マイクロバブル発生装置６は、オイルポンプ３１のせん断力により十分にマイクロバブルＭを発生させることができる場合は、超音波発生装置６３を備えなくても良い。つまり、エア導入通路６１とエアバルブ６２でマイクロバブル発生装置６を構成しても良い。また、オイルポンプ３１のせん断力により十分にマイクロバブルＭを発生させることができる場合は、オイルポンプ６１の例えば図示しないケーシングに微細孔を複数形成することで、この微細孔を導入部として、気泡を形成しても良い。
【産業上の利用可能性】
【０１１７】
以上のように、この発明にかかる内燃機関の潤滑装置は、内燃機関の潤滑部における摩擦を低減する内燃機関の潤滑装置に有用であり、特に、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するのに適している。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】実施例１にかかる内燃機関の潤滑装置の構成例を示す図である。
【図２】実施例１にかかるマイクロバブル発生装置の制御フローを示す図である。
【図３】摩擦力と、バブル混入量との関係を示す図である。
【図４】実施例２にかかる内燃機関の潤滑装置の構成例を示す図である。
【図５−１】マイクロバブル発生装置の構成例を示す図である。
【図５−２】マイクロバブル発生装置の動作説明図である。
【図６】実施例２にかかるマイクロバブル発生装置の制御フローを示す図である。
【図７】実施例３にかかる内燃機関の潤滑装置の構成例を示す図である。
【図８】実施例３にかかるマイクロバブル発生装置の制御フローを示す図である。
【図９】実施例４にかかる内燃機関の潤滑装置の構成例を示す図である。
【図１０】実施例４にかかるマイクロバブル発生装置の制御フローを示す図である。
【図１１】実施例５にかかる内燃機関の潤滑装置の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【０１１９】
１ 潤滑装置
２ オイルパン（潤滑油貯留室）
３ オイル供給経路（混入側循環経路）
３１ オイルポンプ
３２ オイル供給通路
３３ バブル混入量センサ（バブル混入量検出手段）
４ マイクロバブル発生装置
４１ 混合槽
４２ バブルポンプ
４３ 気体吸入通路
４４ オイル吸入通路
４５ バブル吐出通路
４６ 吸入制御弁
４７ 吐出制御弁
５ 制御装置（バブル発生制御手段）
５１ 入出力部
５２ 処理部
５３ 記憶部
５４ バブル混入量取得部
５５ バブル発生制御部
６ マイクロバブル発生装置（マイクロバブル発生手段）
６１ エア導入通路
６２ エアバルブ
６３ 超音波発生装置（超音波発生手段）
７ 油面センサ
８ オイル供給経路（無混入側循環経路）
８１ オイルポンプ
８２ オイル供給通路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に潤滑油を循環させ、当該内燃機関の潤滑を行う内燃機関の潤滑装置において、
マイクロバブルを発生するマイクロバブル発生手段を備え、
前記発生したマイクロバブルを前記潤滑油に混入することを特徴とする内燃機関の潤滑装置。
【請求項２】
前記マイクロバブル発生手段は、
前記循環する潤滑油内に気泡を形成する導入部を有する気体導入装置と、
前記導入部に形成された気泡を振動させる超音波を発生する超音波発生装置と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の潤滑装置。
【請求項３】
前記気体導入装置は、前記潤滑油を前記内燃機関に循環させるオイルポンプに吸引される前記潤滑油に気泡を導入することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の潤滑装置。
【請求項４】
前記マイクロバブル発生手段は、前記潤滑油を前記内燃機関に循環させるオイルポンプに吸引される潤滑油に気泡を導入する気体導入装置であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の潤滑装置。
【請求項５】
前記内燃機関を循環した潤滑油を貯留する潤滑油貯留室をさらに備え、
前記発生したマイクロバブルを前記潤滑油貯留室内の潤滑油に混入することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の内燃機関の潤滑装置。
【請求項６】
前記マイクロバブルが混入された潤滑油を循環する混入側循環経路と、前記マイクロバブルが混入されていない潤滑油を供給する無混入側循環経路とを備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の内燃機関の潤滑装置。
【請求項７】
前記マイクロバブル発生手段によるマイクロバブルの発生を制御するバブル発生制御手段をさらに備え、
前記バブル発生制御手段は、前記内燃機関の機関回転数、負荷あるいは前記潤滑油の油温のいずれか１つに基づいて、前記マイクロバブル発生手段による前記潤滑油に対するバブル混入量を制御することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の内燃機関の潤滑装置。
【請求項８】
前記バブル発生制御手段は、前記潤滑油の油温と、当該潤滑油の圧力あるいは前記内燃機関の機関回転数の少なくともいずれか一方とから推定される当該潤滑油の粘度に基づいて、前記マイクロバブル発生手段による前記潤滑油に対するバブル混入量を制御することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の内燃機関の潤滑装置。
【請求項９】
前記内燃機関を循環した潤滑油を貯留する潤滑油貯留室の油面高さを検出する油面センサをさらに備え、
前記バブル発生制御手段は、前記マイクロバブル混入前後にそれぞれ検出した前記潤滑油貯留室の油面高さに基づいて前記マイクロバブル発生手段による前記潤滑油に対するバブル混入量を制御することを特徴とする請求項７または８に記載の内燃機関の潤滑装置。
【請求項１０】
前記内燃機関を循環する潤滑油に光を照射する光源および当該潤滑油の透過光の強度を検出する光センサをさらに備え、
前記バブル発生制御手段は、前記検出した前記潤滑油の透過光の強度に基づいて前記マイクロバブル発生手段による前記潤滑油に対するバブル混入量を制御することを特徴とする請求項７または８に記載の内燃機関の潤滑装置。
【請求項１１】
前記マイクロバブル発生手段によるマイクロバブルの発生を制御するバブル発生制御手段および前記マイクロバブルの潤滑油に対するバブル混入量を検出するバブル混入量検出手段をさらに備え、
前記バブル発生制御手段は、前記検出されたバブル混入量が所定値以上であると、前記マイクロバブル発生手段による前記マイクロバブルの発生を停止することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の内燃機関の潤滑装置。
【請求項１】
内燃機関に潤滑油を循環させ、当該内燃機関の潤滑を行う内燃機関の潤滑装置において、
マイクロバブルを発生するマイクロバブル発生手段を備え、
前記発生したマイクロバブルを前記潤滑油に混入することを特徴とする内燃機関の潤滑装置。
【請求項２】
前記マイクロバブル発生手段は、
前記循環する潤滑油内に気泡を形成する導入部を有する気体導入装置と、
前記導入部に形成された気泡を振動させる超音波を発生する超音波発生装置と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の潤滑装置。
【請求項３】
前記気体導入装置は、前記潤滑油を前記内燃機関に循環させるオイルポンプに吸引される前記潤滑油に気泡を導入することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の潤滑装置。
【請求項４】
前記マイクロバブル発生手段は、前記潤滑油を前記内燃機関に循環させるオイルポンプに吸引される潤滑油に気泡を導入する気体導入装置であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の潤滑装置。
【請求項５】
前記内燃機関を循環した潤滑油を貯留する潤滑油貯留室をさらに備え、
前記発生したマイクロバブルを前記潤滑油貯留室内の潤滑油に混入することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の内燃機関の潤滑装置。
【請求項６】
前記マイクロバブルが混入された潤滑油を循環する混入側循環経路と、前記マイクロバブルが混入されていない潤滑油を供給する無混入側循環経路とを備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の内燃機関の潤滑装置。
【請求項７】
前記マイクロバブル発生手段によるマイクロバブルの発生を制御するバブル発生制御手段をさらに備え、
前記バブル発生制御手段は、前記内燃機関の機関回転数、負荷あるいは前記潤滑油の油温のいずれか１つに基づいて、前記マイクロバブル発生手段による前記潤滑油に対するバブル混入量を制御することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の内燃機関の潤滑装置。
【請求項８】
前記バブル発生制御手段は、前記潤滑油の油温と、当該潤滑油の圧力あるいは前記内燃機関の機関回転数の少なくともいずれか一方とから推定される当該潤滑油の粘度に基づいて、前記マイクロバブル発生手段による前記潤滑油に対するバブル混入量を制御することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の内燃機関の潤滑装置。
【請求項９】
前記内燃機関を循環した潤滑油を貯留する潤滑油貯留室の油面高さを検出する油面センサをさらに備え、
前記バブル発生制御手段は、前記マイクロバブル混入前後にそれぞれ検出した前記潤滑油貯留室の油面高さに基づいて前記マイクロバブル発生手段による前記潤滑油に対するバブル混入量を制御することを特徴とする請求項７または８に記載の内燃機関の潤滑装置。
【請求項１０】
前記内燃機関を循環する潤滑油に光を照射する光源および当該潤滑油の透過光の強度を検出する光センサをさらに備え、
前記バブル発生制御手段は、前記検出した前記潤滑油の透過光の強度に基づいて前記マイクロバブル発生手段による前記潤滑油に対するバブル混入量を制御することを特徴とする請求項７または８に記載の内燃機関の潤滑装置。
【請求項１１】
前記マイクロバブル発生手段によるマイクロバブルの発生を制御するバブル発生制御手段および前記マイクロバブルの潤滑油に対するバブル混入量を検出するバブル混入量検出手段をさらに備え、
前記バブル発生制御手段は、前記検出されたバブル混入量が所定値以上であると、前記マイクロバブル発生手段による前記マイクロバブルの発生を停止することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の内燃機関の潤滑装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５−１】
【図５−２】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５−１】
【図５−２】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００７−９９００（Ｐ２００７−９９００Ａ）
【公開日】平成１９年１月１８日（２００７．１．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１０９１４８（Ｐ２００６−１０９１４８）
【出願日】平成１８年４月１１日（２００６．４．１１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１月１８日（２００７．１．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月１１日（２００６．４．１１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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