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February 11, 2014

BMW オイルポンプ（吐出量可変式）

テーマ：外車乗ってる人、興味ある人集まれ！！(577)

カテゴリ：ＢＭＷ自動車エンジン

BMW

乗用車のエンジン内部に潤滑オイルを供給するオイルポンプは

エンジンの回転をオイルポンプの動力源とした場合

エンジンが高回転になるとポンプも高回転し

多量のオイルを吐出するとエンジン内部に多量に供給してしまうので

従来の油圧制御は、エンジン回転数が上昇し規定値になると

リリーフバルブが開きオイルフィルターに送られる一部のオイルを

オイルポンプ吸入口やオイルサンプ（オイルパン）にリリースし

規定値に保つよう制御されていました

しかし

摩擦損失が大きくなってくる中回転域では

吐出量と摩擦損失との相関関係により吐出量を抑えた方が良いと考えられ

欧州車で、吐出量可変オイルポンプが初採用され

国産車や米国車でも採用されつつあるかと思います

1：油圧コントロール、ハイドロリック/機械式
2：キャラクタリスティックマップコントロール、全負荷
3：キャラクタリスティックマップコントロール、部分負荷
4：セービングポテンシャル、全負荷
5：セービングポテンシャル、部分負荷

Trochoid gear pump

吐出量可変式ベーン式ポンプ

オイルポンプの主流は

トロコイドポンプになり、BMWも以前はトロコイドポンプでしたが

ペンデュラムスライダーオイルポンプ（PSオイルポンプ）になっているハズで

下記写真は、PSオイルポンプの特許を持ってる独MAHLEが

２０１１年の東京モーターショーで展示していたポンプで

BMW N20エンジンに採用しているのと同じだと思います

1：吐出口

3：アウターローター
4：ペンデュラム
5：インナーローター
6：コントロールオイルチャンバー
7：吸入口
8：ハウジング
9：コンプレッションスプリング
10：ポンプシャフト

ベーン式とPSオイルポンプの違いは

ベーン式は、ロータを回してオイルを吐出させているので

ベーン（羽）の先端がハウジング等に擦れながら回りつつ

ローターの溝（すり割）に対してベーンが往復運動をするので摩擦損失が大きく

部品に高度な表面処理が必要になるので高価なオイルポンプになりますが

PSオイルポンプでは、アウターローターにもすり割を設け

骨の関節のようにベーン（ペンデュラム）の両端を膨ませることで

アウターとインナーのロータをリンクさせ

両ロータを回してオイルを吐出させているので構造上摩擦損失が少なくなり

部品に高度な表面処理も不必要になってコストダウンをしているハズです

MAHLE ペンデュラムスライダーオイルポンプ

PSオイルポンプのオイル吐出量の可変については

BMW N63エンジンなどに採用しているPSオイルポンプと同タイプのハズの

You Tubeを見てもらうと分かると思いますが

ハウジング等をオフセットさせる可変式ベーン式ポンプと同じ考えで

アウターローターを支持している樹脂製のスラインディングブロックが

ハウジングの中でオフセットすることで吐出量を変えていて

スライディングブロックの位置は、コントロールオイルチャンバーの油圧に依存し

例えば

BMWはVVT/Variable Valve Timing（VANOS）システムを油圧で制御しているので

VANOS作動時にオイルギャラリ等の体積流量が変化しても

コントロールオイルチャンバーの油圧が下がるとコンプレッションスプリングの力で

スラインディングブロックがオフセットされオイルの吐出量が多くなり

オイルギャラリ等の体積流量を安定させているではないかと思います

コントロールオイルチャンバーの油圧は

オイルギャラリからコントロールオイルチャンバーへのオイルラインの間に設置される

赤丸のマップコントロールバルブ（ソレノイドバルブ）で調整され

マップコントロールバルブは、DMEによって管理されているハズで

オイルポンプ

通常

マップコントロールバルブで油圧を０.１５～０.４５MPa（1.5～4.5bar）ぐらいで

コントロールしていると思いますが

電気で動くマップコントロールバルブなどが故障するフェイルセーフモードの場合は

オイルポンプ内のエマージェンシーバルブが、０.５MPa（5bar）ぐらいになると開いて

オイルが直接オイルギャラリよりコントロールオイルチャンバーへ供給されるように

なっているハズで

エマージェンシーバルブは、油圧センサによってDMEが管理できるので

エマージェンシーバルブが固着してオイルが供給できない場合は

エンジンをすぐにシャットダウンするようにしているハズです

また

マップコントロールバルブが作動しない摂氏-20度以下などの

オイルの粘度が高い状態の場合

オイルポンプ内のプレッシャーリミッティングバルブが１.２MPa（12bar）ぐらいで開き

オイルパンにオイルを吐出するようにしているハズで

MAHLEの開発でインヒビター機構が備わっていると思います

ＰＳオイルポンプの作動は

従来どうり、クランクシャフト同軸では無くクランクシャフトから専用チェーンにより

別軸で回していますが

BMW N20などは、クランクシャフトから専用チェーンによりバランサーシャフトを回し

バランサーシャフトの先にオイルポンプが取付られているので

同軸線上でポンプのポンプシャフトを回しています

BMW VANOS、バランサーシャフトについては

お時間があれば

t3109　 BMW VANOS(バノス)とは
http://plaza.rakuten.co.jp/t3109/diary/200810140000/

t3109　 BMW バランスシャフト
http://plaza.rakuten.co.jp/t3109/diary/201403030000/

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