JP2006283603A - Piston cooling device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本願発明は、内燃機関(以下「エンジン」という)のピストン冷却装置に関するものである。 The present invention relates to a piston cooling device for an internal combustion engine (hereinafter referred to as “engine”).
自動車用エンジンにおいて、ピストンが加熱状態になってノッキングや焼き付き等の弊害が発生することを防止するため、図5に示すように、シリンダブロックSにオイルギャラリーGと連通したノズルNを設け、オイルを燃焼室Bと反対側からピストンPに吹き付けて、ピストンPを冷却することが行われている。冷却用オイルはオイルパンに溜められた潤滑油が併用されており、オイルポンプから圧送されたオイルの一部がピストンPの冷却に使用されている。 In an automobile engine, in order to prevent the piston from being heated and causing adverse effects such as knocking and seizure, a nozzle N communicating with the oil gallery G is provided in the cylinder block S as shown in FIG. Is sprayed onto the piston P from the opposite side to the combustion chamber B to cool the piston P. As the cooling oil, lubricating oil stored in an oil pan is used together, and a part of the oil pumped from the oil pump is used for cooling the piston P.
エンジンの始動によってオイルをピストンに吹き付ける構造の最も簡単な例は、オイル通路中に逆止弁を介挿することであるが、この構造ではオイルはエンジンの運転中つねに噴出しており、かつ、オイルの噴出量はエンジンの回転数に比例して増大することになる。 The simplest example of a structure in which oil is blown to the piston by starting the engine is to insert a check valve in the oil passage, but in this structure, the oil is always ejected during operation of the engine, and The amount of oil ejection increases in proportion to the engine speed.
しかし、高速回転域ではピストンの冷却によるノッキングの抑制効果は小さく、また、オイルポンプの駆動エネルギーが増大することによってエンジンの出力ロスが生じるという問題もある。すなわち、エンジンにおいては、低中速回転域ではピストンを冷却することが好ましいが、高速回転域では冷気の必要はないのである。 However, in the high-speed rotation range, the effect of suppressing knocking due to cooling of the piston is small, and there is also a problem that the output loss of the engine occurs due to an increase in driving energy of the oil pump. That is, in the engine, it is preferable to cool the piston in the low and medium speed rotation range, but there is no need for cold air in the high speed rotation range.
そこで特許文献1や特許文献2では、ピストンに吹きつけるためのオイルの通路中に遠隔的に制御される制御バルブを設け、エンジンの回転数がある設定値まで高くなると制御バルブを閉じるように自動操作することが記載されている。
特許文献1,2によると、ピストンの過冷却やエンジンの出力ロスを防止できるが、電磁弁のような遠隔操作できるものを使用する必要があり、かつ、専用の制御回路が必要であるため、全体の構造が著しく複雑化してコストが嵩むという問題がある。また、電磁弁のような制御バルブは精密な構造であるため、オイル中に混入していた異物が内部に詰まって作動不能になる虞れが高い点も問題であった。
According to
本願発明はこのような現状に鑑みなされたもので、簡単な構造でありながら作動の確実性と信頼性に優れたピストン冷却装置を提供することを課題とするものである。 The present invention has been made in view of such a current situation, and an object of the present invention is to provide a piston cooling device having a simple structure and excellent reliability and reliability of operation.
前記課題を解決するため本願発明は、機関で駆動されるオイルポンプから圧送されたオイルを燃焼室と反対側からノズルでピストンに吹き付けることにより、ピストンを冷却するようになっている内燃機関において、オイルがノズルに向けて流れるオイル通路中に、弁体がばねに抗して移動することによって通路を開閉する弁装置を設けており、この弁装置を、弁体がばねに抗して一方方向に移動するにおいて弁体が所定位置まで移動するまでの間は通路が開いており、弁体が所定位置を超えて移動すると通路が完全に又は部分的に閉じられる構造とすることにより、オイルの圧力が所定値を超えるとピストンへのオイルの吹き付け量が無くなるか又は減少するように設定されている。 In order to solve the above problems, the present invention relates to an internal combustion engine configured to cool a piston by spraying oil pumped from an oil pump driven by the engine to the piston from a side opposite to the combustion chamber. In the oil passage where oil flows toward the nozzle, a valve device is provided that opens and closes the passage when the valve body moves against the spring, and this valve device is installed in one direction against the spring. The passage is open until the valve body moves to a predetermined position in the movement, and when the valve body moves beyond the predetermined position, the passage is completely or partially closed. When the pressure exceeds a predetermined value, the amount of oil sprayed onto the piston is set to be reduced or reduced.
オイルポンプは機関で駆動されるため、機関の回転数が高くなるとオイルの圧力も高くなり、オイルの圧力が所定値まで上昇すると、オイル通路は弁体によって完全に又は部分的に閉じられて、ピストンへのオイルの吹き付けが停止又は抑制される。このため、ピストンの過冷却や機関の出力ロスを防止できる。 Since the oil pump is driven by the engine, the oil pressure increases as the engine speed increases, and when the oil pressure rises to a predetermined value, the oil passage is completely or partially closed by the valve body, The spraying of oil on the piston is stopped or suppressed. As a result, piston overcooling and engine output loss can be prevented.
そして、本願発明の弁装置はオイルの圧力によって自動的に作動するものであるため制御回路は不要であり、また、弁体がばねに抗して一方方向に移動する単純な構造である。このため冷却装置のコストは特許文献1に比べて著しく低くなる。また、単純な構造であるため動作や応答性も確実であり、信頼性も高いのである。
Since the valve device of the present invention is automatically operated by the pressure of oil, a control circuit is unnecessary, and the valve body has a simple structure that moves in one direction against the spring. For this reason, the cost of a cooling device becomes remarkably low compared with
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(1).第1実施形態(図1〜図3)
図1及び図2では第1実施形態の構造を示している。本実施形態におけるオイルの吹き付け機構は基本的には従来と同様であり、シリンダブロックSの内底部に、シリンダブロックSに形成したオイルギャラリーGに連通した弁装置1を取り付けて、弁装置1から延びるノズル2によってオイルを燃焼室と反対側からピストンPに吹き付けるものである。
(1). First embodiment (FIGS. 1 to 3)
1 and 2 show the structure of the first embodiment. The oil blowing mechanism in the present embodiment is basically the same as the conventional one. The
そして、本実施形態の弁装置1は、シリンダブロックSにねじ込みによって固定される略円筒状の本体3と、本体3の内部にその軸方向に移動可能に配置されたボール型弁体4と、本体3の開口部に嵌め入れた蓋板5と、蓋板5が脱落しないように本体3にねじ込まれたキャップ6とを備えている。本体3の内部のうち上流側の部分にはボール型弁体3が当たる流入側弁座7が形成されており、蓋板5には、ボール型弁体4に向けて延びる円筒状の排出側弁座8が固定されている(一体成形してもよい)。
The
また、排出側弁座8には、ボール型弁体4を流入側弁座7に向けて押しやるばね(コイルばね)9が被嵌している。本実施形態では排出側弁座8とノズル2とは1本のパイプで構成されていて両者は一連に延びているが、互いに別部材から成っていてもよい。また、蓋板5とキャップ6とは一体化してもよいし、蓋板5を無くしてキャップ6に排出側弁座8とノズル2とを設けることも可能である。また、キャップ6はねじ込み式に限らず、強制嵌合方式でもよい。
Further, a spring (coil spring) 9 that pushes the ball
以上の構成において、図1及び図2(A)はエンジンの運転停止状態であり、この状態では、ボール型弁体4は本体3の流入側弁座7に当たっていて通路は閉じている。そして、弁装置1の内部にオイルが流入すると、図2(B)に示すように、オイルの圧力によってボール型弁体4はばね9に抗して排出側弁座8に向けて移動する。
In the above configuration, FIGS. 1 and 2 (A) show the engine stop state. In this state, the ball
オイルの圧力がある程度の高さになるまでは、ボール型弁体4と流入側弁座7との間及びボール型弁体4と排出側弁座8との間に隙間が開いており、このため、通路は開いていてオイルはノズル2からピストンPに向けて噴出する。エンジンの回転数が更に高くなってオイルの圧力が所定値までなると、ボール型弁体4は排出側弁座8の端面に当接してその穴を塞ぎ、このためオイル通路は閉じられ、ピストンPへのオイルの噴出は停止される。
Until the pressure of the oil reaches a certain level, gaps are opened between the ball
図3のグラフは単位時間当たりのオイルの噴出量とエンジンの回転数との関係を示しており、このグラフにあるように、エンジンが高回転域に入ってオイルの圧力が所定の高さになるとボール型弁体4で排出側弁座8が塞がれるようにばね9の強さを設定しておくことにより、低中回転域でのみオイルが噴出するように自動制御することができる。
The graph of FIG. 3 shows the relationship between the amount of oil jetted per unit time and the engine speed. As shown in this graph, the engine enters the high speed range and the oil pressure reaches a predetermined level. In this case, by setting the strength of the
そして、弁装置1はボール型弁体4をばね9で弾性的に支持した単純な構造であるため誤作動や詰まりといった不具合はなく、低いコスト品ながら高い信頼性を確保できるのである。
Since the
なお、本実施形態では、ボール型弁体4が排出側弁座8に近づくと両者の隙間は少しずつ小さくなるため、オイルの噴出量はある圧力を境にして突然にゼロになるのではなく、圧力上昇と共に少しずつ減少してやがてゼロになる。
In this embodiment, when the ball-
(2).第2実施形態(図4)・その他
図4では第2実施形態を示している。この実施形態は第1実施形態と基本的には同じであり、相違点は、ボール型弁体4に変えてニードル式弁体10を使用している点、流入側弁座7が平坦状に形成されている点である。
(2). Second Embodiment (FIG. 4) / Others FIG. 4 shows a second embodiment. This embodiment is basically the same as the first embodiment. The difference is that a needle
この実施形態では、ニードル型弁体10が排出側弁座8を塞ぐ程度はボール型弁体4の場合よりも緩やかになるので、図3に一点鎖線で示すように、オイルはその圧力が高くなることによって第1実施形態の場合よりも噴出量が緩やかに減少する。本実施形態では排出側弁座8に嵌まる部分のみをニードル状に形成しているが、流入側弁座7に当たる部分もニードル状に形成してもよい。
In this embodiment, the degree to which the needle
本願発明の具体例は上記の実施形態に限定されるものではなく、他の様々の態様を採用することができる。例えば、長さと外形とが異なる2本のコイルばねを同心状に配置して、オイルの圧力がある強さになると弁体に対する抵抗が2本のばねの総和となるように設定することにより、低速回転域でオイルが噴出しやすくなるようにすることも可能である。また、弁体や本体の形状は必要に応じて様々に設計することができる。 Specific examples of the present invention are not limited to the above-described embodiment, and various other modes can be adopted. For example, by arranging two coil springs having different lengths and outer shapes concentrically and setting the resistance to the valve body to be the sum of the two springs when the oil pressure becomes a certain strength, It is also possible to make it easier for oil to be ejected in the low-speed rotation range. Moreover, the shape of a valve body and a main body can be designed variously as needed.
S シリンダブロック
P ピストン
G オイルギャラリー
1 弁装置
2 ノズル
3 本体
4 ボール式弁体
7 流入側弁座
8 排出側弁座
9 ばね
10 ニードル型弁座
S cylinder block P piston
Claims (1)
オイルがノズルに向けて流れるオイル通路中に、弁体がばねに抗して移動することによって通路を開閉する弁装置を設けており、この弁装置を、弁体がばねに抗して一方方向に移動するにおいて弁体が所定位置まで移動するまでの間は通路が開いており、弁体が所定位置を超えて移動すると通路が完全に又は部分的に閉じられる構造とすることにより、オイルの圧力が所定値を超えるとピストンへのオイルの吹き付け量が無くなるか又は減少するように設定されている、
内燃機関のピストン冷却装置。 In the internal combustion engine designed to cool the piston by spraying oil pumped from the oil pump driven by the engine onto the piston from the side opposite to the combustion chamber,
In the oil passage where oil flows toward the nozzle, a valve device is provided that opens and closes the passage when the valve body moves against the spring, and this valve device is installed in one direction against the spring. The passage is open until the valve body moves to a predetermined position in the movement, and when the valve body moves beyond the predetermined position, the passage is completely or partially closed. It is set so that when the pressure exceeds a predetermined value, the amount of oil sprayed onto the piston disappears or decreases,
Piston cooling device for internal combustion engine.
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CN102269038A (en) * | 2011-06-30 | 2011-12-07 | 天津雷沃动力股份有限公司 | Oil injection structure in piston cooling device of engine |
CN102278587A (en) * | 2011-07-07 | 2011-12-14 | 北京中清能发动机技术有限公司 | Lubricating oil pump used for connecting rod-free reciprocating-rotating movement conversion mechanism, bracket, lubricating oil pump body and device |
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