JP2003214160A - オフセット内燃機関のピストン冷却構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 オフセット内燃機関におけるオイルジェット
の配置を工夫することにより、低燃費を確保しつつ内燃
機関の小型軽量化を図りかつバランスウェイトによる騒
音・振動防止性能を維持することができるオフセット内
燃機関のピストン冷却構造を供する。 【解決手段】 シリンダの中心軸線Ｙがクランクシャフ
トの回転中心軸線Ｘより側方にオフセットしたオフセッ
ト内燃機関において、シリンダの中心軸線Ｙのオフセッ
ト方向のクランク室内にピストン冷却用のオイルジェッ
ト20を配設したオフセット内燃機関のピストン冷却構
造。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シリンダの中心軸
線がクランクシャフトの回転中心軸線より側方にオフセ
ットしたオフセット内燃機関におけるピストン冷却構造
に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関においてクランクシャフトとピ
ストンとを連結するコネクティングロッドには、特に膨
張行程において大きな圧縮力が加わる。

【０００３】このときコネクティングロッドがシリンダ
の中心軸線と平行であればピストン外周壁をシリンダ内
周壁に圧接するスラスト力が発生することがないが、コ
ネクティングロッドがシリンダの中心軸線に対して傾斜
していると、その傾斜角度が大きくなるほど前記圧縮力
の横方向分力であるスラスト力が増加してピストン外周
壁がシリンダ内周壁に強く圧接されて摺動抵抗が増加す
る。

【０００４】そこでコネクティングロッドに最大の圧縮
力が加わる膨張行程において、コネクティングロッドが
シリンダの中心軸線に対してできるだけ平行になるよう
にシリンダの中心軸線をクランクシャフトの回転中心軸
線より側方にオフセットしたオフセット内燃機関の例
が、特開昭５６−９８５３１号公報に開示されている。

【０００５】かかるオフセット内燃機関は、従来より比
較的低出力の内燃機関に採用されていたが、今後の高出
力の要求に伴いピストンの冷却性能が課題である。

【０００６】一方でピストンを冷却するのに、コネクテ
ィングロッドの小端部とピストン裏面の溝部にオイルを
噴射するオイルジェットを設けた例が、特開平７−１３
９３４９号公報に開示されている。

【０００７】同公報記載の例は、シリンダの中心軸線が
クランクシャフトの回転中心軸線と交叉しオフセットし
ない通常の内燃機関に適用されたもので、その要部を図
７に示す。

【０００８】シリンダブロック01のシリンダスリーブ02
にピストン03が摺動自在に挿入され、クランクシャフト
04とピストン03をコネクティングロッド05が連結してい
る。シリンダブロック01に設けられたオイルギャラリ06
にオイルジェット07が装着されている。

【０００９】オイルジェット07は、ピストン03が上昇過
程にあるときにコネクティングロッド05の大端部が接近
する側に設けられ、オイルジェット07のノズル08は側方
からシリンダスリーブ02内に屈曲して上向きに延出して
いる。

【００１０】オイルジェット07のノズル08から上方に噴
出したオイルがコネクティングロッド05の小端部とピス
トン裏面の溝部に供給されて、ピストン03を冷却する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】オイルジェット07は、
コネクティングロッド05の大端部またはクランクシャフ
ト04のバランスウェイトに干渉しない位置に設ける必要
があり、クランク室を大きくしたりコネクティングロッ
ド05を長くすれば余裕があるが、それ以外にはコネクテ
ィングロッド05を避けてバランスウェイトと干渉しない
ようにバランスウェイトを小型化する必要がある。

【００１２】クランク室を大きくしたりコネクティング
ロッド05を長くすると、内燃機関全体が大型化し重量増
となる。またバランスウェイトを小型化すると、騒音お
よび振動の要因となる。

【００１３】本発明は、斯かる点に鑑みなされたもの
で、その目的とする処は、オフセット内燃機関における
オイルジェットの配置を工夫することにより、低燃費を
確保しつつ内燃機関の小型軽量化を図りかつバランスウ
ェイトによる騒音・振動防止性能を維持することができ
るオフセット内燃機関のピストン冷却構造を供する点に
ある。

【００１４】

【課題を解決するための手段及び作用効果】上記目的を
達成するために、本請求項１記載の発明は、シリンダの
中心軸線がクランクシャフトの回転中心軸線より側方に
オフセットしたオフセット内燃機関において、シリンダ
の中心軸線のオフセット方向のクランク室内にピストン
冷却用のオイルジェットを配設したオフセット内燃機関
のピストン冷却構造とした。

【００１５】クランク室のシリンダの中心軸線のオフセ
ット方向の空間は、通常のシリンダの中心軸線がクラン
クシャフトの回転中心軸線と交叉する内燃機関に比べ
て、空間に余裕があり、この空間を利用してオイルジェ
ットを配設することで、内燃機関を大型化することな
く、またクランクシャフトのバランスウェイトを小型化
しないで騒音・振動防止性能を維持することができる。

【００１６】シリンダの中心軸線がクランクシャフトの
回転中心軸線より側方にオフセットすることで、膨張時
のクランクシャフトの回転によるコネクティングロッド
の傾きを小さくすることができ、よってコネクティング
ロッドのベクトルが垂直方向に近づくので、ピストンに
かかる側圧を小さくすることができ、ピストンの摺動抵
抗を軽減して燃費の低減を図ることができる。

【００１７】請求項２記載の発明は、請求項１記載のオ
フセット内燃機関のピストン冷却構造において、前記シ
リンダ内を往復動し上面に燃焼室を有するピストンの内
部に冷却オイル通路が形成され、前記オイルジェットは
前記冷却オイル通路の開口部に向けてオイルを噴射する
ようにクランク室の上部に配設されたことを特徴とす
る。

【００１８】クランク室の上部にオイルジェットが配設
されることで、オイルジェットのノズルを短く構成で
き、ピストンの冷却オイル通路の開口部にオイルを噴射
して容易かつ確実にオイルを冷却オイル通路に供給し、
燃焼室を有するピストン頂部を効率良く冷却することが
できる。

【００１９】請求項３記載の発明は、請求項１または請
求項２記載のオフセット内燃機関のピストン冷却構造に
おいて、シリンダスリーブにおけるシリンダの中心軸線
の反オフセット方向の側壁下端に切欠きを形成したこと
を特徴とする。

【００２０】シリンダスリーブの反オフセット方向の側
壁下端に切欠きを形成することで、内燃機関を大型化す
ることなしに、ピストンが上死点に近づくときに、コネ
クティングロッドの大端部がスリーブ下端を擦過して摩
耗するのを防止でき、耐久性を向上させることができ
る。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下本発明に係る一実施の形態に
ついて図１ないし図６に基づき説明する。本実施の形態
に係る内燃機関１は、車両に搭載される直列４気筒４ス
トローク内燃機関であり、図１および図３，図４に示す
ように、それぞれにピストン10がシリンダスリーブ12を
介して摺動可能に嵌合される４つのシリンダが一体に結
合されて成形されたシリンダブロック２の上面にはシリ
ンダヘッドが結合され、シリンダブロック２の下面には
クランクケース３が結合され、シリンダブロック２の下
部とクランクケース３とでクランク室４を形成してい
る。

【００２２】クランク室４内に収容されるクランクシャ
フト５は、ジャーナル部５ａがシリンダブロック２側に
鋳込まれた半円筒状のインサート６ａとクランクケース
３側に鋳込まれた半円筒状のインサート６ｂに挟まれて
メイン軸受７を介して回転自在に軸支される。

【００２３】ジャーナル部５ａで軸支されたクランクシ
ャフト５の回転中心軸線（クランク軸線）Ｘからクラン
クアームを介してクランクピン５ｂが変位しており、ク
ランクピン５ｂと反対側に変位してバランスウエイト５
ｃが延出している。

【００２４】クランクシャフト５の最端のクランクアー
ムとバランスウエイト５ｃの外側面には中空円板状のク
ランク角検出プレート８がボルトにより螺着されて取り
付けられている。図２に示すようにクランク角検出プレ
ート８の外周縁には複数の刻みが形成され、半径はバラ
ンスウエイト５ｃの回転軌跡の半径に略等しい。

【００２５】クランクシャフト５のクランクピン５ｂに
大端部９ａを枢支されたコネクティングロッド９は、そ
の小端部９ｂが前記ピストン10のピストンピン11に枢支
され、クランクシャフト５とピストン10を連接してい
る。

【００２６】本内燃機関１は、図３および図４に示すよ
うにピストン10が摺動するシリンダの中心軸線（シリン
ダ軸線）Ｙがクランク軸線Ｘに対して一側方にオフセッ
トしているオフセット内燃機関である。

【００２７】図３および図４においてクランクシャフト
５は時計回りに回転しており、ピストン10が下降すると
きにコネクティングロッド９の大端部９ａが通過する側
がオフセット側であり、シリンダ軸線Ｙはクランク軸線
Ｘに対してこのオフセット側（図３，図４において右
側）に変位している。

【００２８】したがってコネクティングロッド９に最大
の圧縮力が加わる膨張行程において、コネクティングロ
ッド９がシリンダ軸線Ｙに対してできるだけ平行にな
り、シリンダ内周壁に対するピストン10の摺動抵抗を軽
減して燃費の低減を図ることができる。

【００２９】シリンダブロック２においてシリンダスリ
ーブ12の下部のオフセット側近傍をオイルギャラリ15が
クランク軸方向に指向して穿設されており（図３，図４
参照）、各シリンダスリーブ12近傍でクランク室４側か
ら同オイルギャラリ15に向けて穿たれた穿孔にピストン
冷却用のオイルジェット20が嵌挿されている。

【００３０】オイルジェット20は、ノズル21がシリンダ
スリーブ12の下端縁の下を通ってシリンダ内に延出し、
上方に屈曲してシリンダスリーブ12内に上端を挿入して
いる。

【００３１】オイルジェット20は、クランク軸方向でバ
ランスウエイト５ｃと同じ位置にあって、バランスウエ
イト５ｃの回転軌跡Ｌ５に接しない近傍位置にある（図
３，図４参照）。

【００３２】シリンダ軸線Ｙがクランク軸線Ｘに対して
オフセットしているので、図３および図４に示すように
シリンダに対してクランクシャフト５は反オフセット方
向に変位してクランク室４のオフセット側空間４ａがよ
り広く形成されており、このオフセット側空間４ａを利
用してオイルジェット20が配設されている。

【００３３】したがってオイルジェット20とクランク軸
方向の同じ位置にあるバランスウエイト５ｃを小型化す
ることなくオイルジェット20との干渉を防止することが
できる。

【００３４】クランクシャフト５のバランスウェイト５
ｃを小型化することなくある程度の大きさを維持できる
ので、騒音・振動防止性能を確保することができる。

【００３５】なおオイルジェット20をクランク軸方向で
クランク角検出プレート８が取り付けられる位置に配設
した場合でも、オフセット側空間４ａに配することでオ
イルジェット20と干渉せずにクランク角検出プレート８
を大きく維持することができ、よってパルスカウントす
るクランク角検出プレート８の外周縁の刻み数を多く保
ち、クランク角の検出精度を高く維持することが可能で
ある。

【００３６】一方で、クランクシャフト５は反オフセッ
ト方向に変位しているのでクランク室４の反オフセット
側空間４ｂが若干狭くなり、特にコネクティングロッド
９とシリンダスリーブ12との干渉を避けるため、シリン
ダスリーブの反オフセット側の側壁下端に切欠き12ａを
設けている。

【００３７】すなわち図３および図４においてコネクテ
ィングロッド９の運動軌跡Ｌ９に接しないようにシリン
ダスリーブ12の下端に切欠き12ａが設けられている。ピ
ストン10が上死点に近づくときに、コネクティングロッ
ド９の大端部９ａがシリンダスリーブ12の下端を擦過し
て摩耗するのを防止し、耐久性の向上を図っている。

【００３８】この切欠き12ａを設けることで、コネクテ
ィングロッド９を長くして内燃機関が大型化するのを避
けることができる。

【００３９】前記したようにクランク室４のオフセット
側空間４ａに配設されたオイルジェット20のシリンダ内
に延出したノズル21の上方にあってシリンダスリーブ12
内を上下に往復動するピストン10は、上面に燃焼室10ａ
を有し、内部に外周面に沿って環状に冷却オイル通路25
が形成されている。

【００４０】冷却オイル通路25のノズル21の先端と対向
する部分にオイル入口26が下方から冷却オイル通路25に
穿孔して設けられ、図５および図６に示すように環状の
冷却オイル通路25のオイル入口26と反対部分にオイル出
口27が下方から冷却オイル通路25に穿孔して設けられて
いる。

【００４１】したがって図６に示すようにオイルジェッ
ト20のノズル21から上方へ噴射されたオイルは、ピスト
ン10のオイル入口26から冷却オイル通路25に流入し、図
５において矢印で示すように２方向に分かれて流れ、ピ
ストン頂部の燃焼室10ａで発生した熱を吸収してピスト
ン10を冷却し、オイル出口27からクランク室４に流出す
る。

【００４２】このようにピストン頂部の冷却オイル通路
25にオイルジェット20によりオイルを供給することがで
きるので、燃焼室10ａを有するピストン頂部を効率良く
冷却することができる。ピストンが効率良く冷却される
ので、オフセット内燃機関を高出力の内燃機関に適用す
ることができる。

【００４３】なおピストン10が下死点に近づくと、ノズ
ル21の上部はピストン10の裏側凹部にまで挿入され、ノ
ズル21がピストン10のオイル入口26に近づき（図３，図
６参照）、確実にオイルをオイル入口に噴入して冷却オ
イル通路25に供給し、燃焼室10ａを有するピストン10の
頂部を有効に冷却することができる。

【００４４】またオイルジェット20は、クランク室４の
オフセット側空間４ａの上部に配設されることで、オイ
ルジェット20のノズル21を短く構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係るオフセット内燃機
関のクランクシャフト中心軸を含む平面で切断した一部
断面図である。

【図２】図１におけるクランク角検出プレートおよびク
ランクシャフトのII矢視図である。

【図３】図１のIII−III線断面図である。

【図４】別の状態の図３と同じ断面図である。

【図５】ピストンの上面図である。

【図６】図５のIV−IV線断面図である。

【図７】従来のオイルジェットを備えた内燃機関の断面
図である。

【符号の説明】

１…内燃機関、２…シリンダブロック、３…クランクケ
ース、４…クランク室、５…クランクシャフト、６ａ，
６ｂ…インサート、７…メイン軸受、８…クランク角検
出プレート、９…コネクティングロッド、10…ピスト
ン、11…ピストンピン、12…シリンダスリーブ、20…オ
イルジェット、21…ノズル、25…冷却オイル通路、26…
オイル入口、27…オイル出口。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 工藤 洋嗣 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 Ｆターム(参考） 3G013 AA00 BA02 BC03 BC04 BD02 CA06

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダの中心軸線がクランクシャフト
   の回転中心軸線より側方にオフセットしたオフセット内
   燃機関において、 シリンダの中心軸線のオフセット方向のクランク室内に
   ピストン冷却用のオイルジェットを配設したことを特徴
   とするオフセット内燃機関のピストン冷却構造。
2. 【請求項２】 前記シリンダ内を往復動し上面に燃焼室
   を有するピストンの内部に冷却オイル通路が形成され、 前記オイルジェットは前記冷却オイル通路の開口部に向
   けてオイルを噴射するようにクランク室の上部に配設さ
   れたことを特徴とする請求項１記載のオフセット内燃機
   関のピストン冷却構造。
3. 【請求項３】 シリンダスリーブにおけるシリンダの中
   心軸線の反オフセット方向の側壁下端に切欠きを形成し
   たことを特徴とする請求項１または請求項２記載のオフ
   セット内燃機関のピストン冷却構造。