JP2007278220A - 内燃機関のピストン冷却構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ピストンを冷却するためのダブルクーリングチャネル構造を採用したものに対し、ピストン冷却効率の更なる向上を図ることができる内燃機関のピストン冷却構造を提供する。
【解決手段】ダブルクーリングチャネルで成るピストン冷却構造に対し、オイル導入口７３を共通化する。オイル導入口７３の上面に、オイル噴射ノズル８から噴射されたオイルを第１クーリングチャネル７１に向けて案内する第１傾斜部７７ａと第２クーリングチャネル７２に向けて案内する第２傾斜部７７ｂとを有する断面山形形状の突起７７を設け、ピストン２が上死点側にある場合には第１クーリングチャネル７１のみに、下死点側にある場合には第２クーリングチャネル７２のみにオイルを流通させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば自動車用ディーゼルエンジン等に備えられるピストンを冷却するための構造に係る。特に、本発明は、ピストン冷却効率の向上を図るための対策に関する。

近年、自動車用エンジンの高性能化に伴い、ピストンに加えられる熱負荷が増大する傾向にある。特に燃焼室に臨むピストン頂面の熱負荷が大きくなっている。そして、ピストンの温度が極端に上昇すると、その構成材料の強度が低下してしまうことになる。

その対策として、例えば下記の特許文献１や特許文献２に開示されているように、ピストン内部にクーリングチャネル（冷却空洞またはオイルギャラリとも呼ばれる）を設け、このクーリングチャネルに冷却用のオイルを流通させることによってピストンを冷却することが行われている。

具体的に図９及び図１０を用いて説明する。図９はクーリングチャネルｂの形成箇所においてピストンａを水平方向に切断した平面図である。また、図１０は図９におけるＸ−Ｘ線に対応する位置でのピストンａの断面図及びその下方に配設されたオイル噴射ノズルｃを示す図である。

これら図に示すように、クーリングチャネルｂは、ピストンａの頂面近傍の内部に形成された略環状のオイル通路で構成される。そして、上記オイル噴射ノズルｃに対向する１箇所にはオイル導入口ｄが形成されている一方、このオイル導入口ｄに対してピストンａの半径方向で反対側の２箇所には、流通したオイルを導出（クーリングチャネルｂから落下回収）するためのオイル導出口ｅ，ｅが形成されている。このオイル導出口ｅは１箇所のみに形成される場合もある。

そして、エンジンの運転時には、オイルポンプから圧送されたオイルがオイル噴射ノズルｃからオイル導入口ｄに向けて噴射され、このオイルがクーリングチャネルｂの内部を流通する際にピストンａの熱を回収する（図９及び図１０の矢印参照）。その後、このオイルはオイル導出口ｅ，ｅから排出されて、例えばオイルパンに回収される。これによってピストンａの特に頂面近傍が冷却されることになる。

また、ピストンａを冷却するためのオイルの流量（オイル噴射ノズルｃから噴射されるオイルの量）を増加することなしにピストン冷却効率をいっそう向上させるためにはクーリングチャネルｂ内でのオイルの流速を高めることが必要である。

この点に鑑みられたものとして、２系統の互いに独立したクーリングチャネルを有するダブルクーリングチャネル構造が知られている。このダブルクーリングチャネル構造について以下に説明する。図１１はダブルクーリングチャネルの形成箇所においてピストンａを水平方向に切断した平面図である。また、図１２及び図１３は図１１におけるＸＩＩ−ＸＩＩ線に対応する位置でのピストンａの断面図及びその下方に配設されたオイル噴射ノズルｃを示す図であり、図１２はピストンａが上死点にある状態を、図１３はピストンａが下死点にある状態をそれぞれ示している。

これら図に示すように、ピストンａの周方向の略半周に亘る２本の独立したクーリングチャネル（ダブルクーリングチャネル）ｂ１，ｂ２を備えさせ、個々のクーリングチャネルｂ１，ｂ２にオイル導入口ｄ１，ｄ２及びオイル導出口ｅ１，ｅ２をそれぞれ形成した構成となっている。そして、オイル噴射ノズルｃは傾斜配置され、図１２に示すようにピストンａが上死点にある場合には一方のクーリングチャネルｂ１に向けてオイルが噴射される（図１１に実線で示す矢印及び図１２の矢印を参照）一方、図１３に示すようにピストンａが下死点にある場合には他方のクーリングチャネルｂ２に向けてオイルが噴射されるようになっている（図１１に破線で示す矢印及び図１３の矢印を参照）。このようにダブルクーリングチャネル構造においては、オイル噴射ノズルｃから噴射されたオイルが分流されることがないため、個々のクーリングチャネルｂ１，ｂ２をオイルが流通する際の流速が高くなり（図９及び図１０に示すシングルクーリングチャネルの場合にはオイル導入口ｄでオイルが分流されるためクーリングチャネルｂ内でのオイルの流速が低くなっていた）、ピストン冷却効率の向上を図ることが可能になる。
実開平７−１０４４９号公報 特開平９−９６２４８号公報

ところが、従来のダブルクーリングチャネル構造にあっては、図１４に示すように、ピストンａが上死点位置と下死点位置との略中間位置付近（例えば、クランク角度で上死点後９０°の位置や２７０°の位置）にある際には、オイル噴射ノズルｃからのオイルは各オイル導入口ｄ１，ｄ２同士の間のピストン下面ｆに噴射されることになり（図１４の矢印参照）、何れのクーリングチャネルｂ１，ｂ２にもオイルが導入されない状態となる。つまり、このオイル噴射ノズルｃから噴射されたオイルがピストンａの冷却（特に、ピストン頂面近傍の冷却）に殆ど寄与することなしに回収されてしまう状況を招いていた。このため、ピストン冷却効率をよりいっそう高めるためには更なる改良が必要であった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ピストンを冷却するためのダブルクーリングチャネル構造を採用したものに対し、ピストン冷却効率の更なる向上を図ることができる内燃機関のピストン冷却構造を提供することにある。

−課題の解決原理−
上記の目的を達成するために講じられた本発明の解決原理は、ダブルクーリングチャネル構造におけるオイル導入口を共通化すると共に、ピストンが上死点側にある場合と下死点側にある場合とでオイルが流れるクーリングチャネルを切り換えるようにしている。これにより、オイル噴射ノズルから噴射されたオイルが常に何れか一方のクーリングチャネルに流れ込むようにしながらも、一方のクーリングチャネルのみを使用することによるクーリングチャネル内でのオイル流速の高速度化が維持できるようにしている。

−解決手段−
具体的に、本発明は、内燃機関のピストン内部にクーリングチャネルが形成され、噴射ノズルから噴射された冷却用流体をクーリングチャネル内部に流通させることによってピストンを冷却する内燃機関のピストン冷却構造を前提とする。このピストン冷却構造に対し、上記クーリングチャネルに、流体導入口を備えさせると共に、この流体導入口からピストン周方向の一方側に延びる第１クーリングチャネルと他方側に延びる第２クーリングチャネルとを備えさせる。また、上記クーリングチャネルの内部に、ピストンが上死点から下死点に向かって移動する途中及び下死点から上死点に向かって移動する途中のそれぞれにおいて、噴射ノズルから流体導入口に向けて噴射された冷却用流体の流れ方向を第１クーリングチャネル側と第２クーリングチャネル側とで交互に切り換える切り換え部を設ける。これにより、上記ピストンが上死点付近にある際には、噴射ノズルから噴射された冷却用流体が流体導入口を経て第１クーリングチャネルのみに流れ込む一方、ピストンが下死点付近にある際には、噴射ノズルから噴射された冷却用流体が流体導入口を経て第２クーリングチャネルのみに流れ込む構成としている。

この特定事項により、先ず、ピストンが上死点付近にある際、噴射ノズルから噴射された冷却用流体が流体導入口を経て第１クーリングチャネルのみに流れ込む状態となる。つまり、噴射ノズルから噴射された冷却用流体は第２クーリングチャネルには流通されないため、第１クーリングチャネル内での冷却用流体の流速が高く維持され高い冷却効率が得られる。そして、ピストンが上死点から下死点に向かって移動する途中で、切り換え部により、噴射ノズルから流体導入口に向けて噴射された冷却用流体の流れ方向が第１クーリングチャネル側から第２クーリングチャネル側に切り換えられる。例えば、ピストンが上死点と下死点の中間位置に達した時点から第２クーリングチャネルのみに冷却用流体が流れ込む状態となる。つまり、噴射ノズルから噴射された冷却用流体は第１クーリングチャネルには流通されないため、第２クーリングチャネル内での冷却用流体の流速が高く維持され高い冷却効率が得られる。逆に、ピストンが下死点から上死点に向かって移動する途中では、切り換え部により、噴射ノズルから流体導入口に向けて噴射された冷却用流体の流れ方向が第２クーリングチャネル側から第１クーリングチャネル側に切り換えられる。これにより、第１クーリングチャネルのみに冷却用流体が流れ込む状態となる。この場合にも、第１クーリングチャネル内での冷却用流体の流速が高く維持され高い冷却効率が得られる。

このようにして、ピストンの往復移動に伴い、冷却用流体の流れ方向が第１クーリングチャネル側と第２クーリングチャネル側との間で交互に切り換えられる。そして、本解決手段では、各クーリングチャネルの流体導入口は共通化されているため、噴射ノズルから噴射された冷却用流体は常に何れか一方のクーリングチャネルに流れ込むことになり、噴射ノズルからの冷却用流体がピストン下面に噴射されてしまって何れのクーリングチャネルにも導入されなくなるといった状況は生じない。その結果、ダブルクーリングチャネル構造に伴う冷却用流体のクーリングチャネル内での流速を高めることによる冷却効率の向上を維持しながらも、噴射ノズルから噴射される冷却用流体の略全てをピストンの冷却に寄与させることができ、よりいっそうピストンの冷却効率を高めることができる。

上記目的を達成するための他の解決手段としては以下のものも挙げられる。内燃機関のピストン内部にクーリングチャネルが形成され、噴射ノズルから噴射された冷却用流体をクーリングチャネル内部に流通させることによってピストンを冷却する内燃機関のピストン冷却構造を前提とする。このピストン冷却構造に対し、上記クーリングチャネルに、流体導入口を備えさせると共に、この流体導入口からピストン周方向の一方側に延びる第１クーリングチャネルと他方側に延びる第２クーリングチャネルとを備えさせる。また、上記ピストンが上死点付近にある際には、噴射ノズルから噴射された冷却用流体が流体導入口を経て第１クーリングチャネルのみに流れ込む構成とする一方、ピストンが下死点に向かって移動する途中で、噴射ノズルから流体導入口に向けて噴射された冷却用流体の流れ方向を第２クーリングチャネル側に切り換える切り換え部を設けることにより、ピストンが下死点付近にある際には、噴射ノズルから噴射された冷却用流体が流体導入口を経て第２クーリングチャネルのみに流れ込む構成としている。

この特定事項によっても上述した解決手段の場合と同様に、ピストンの往復移動に伴い、冷却用流体の流れ方向が第１クーリングチャネル側と第２クーリングチャネル側との間で交互に切り換えられるため、ダブルクーリングチャネル構造に伴う冷却用流体のクーリングチャネル内での流速を高めることによる冷却効率の向上を維持しながらも、噴射ノズルから噴射される冷却用流体の略全てをピストンの冷却に寄与させることが可能になる。

上記噴射ノズルから流体導入口に向けて噴射された冷却用流体の流れ方向を第１クーリングチャネル側と第２クーリングチャネル側とで交互に切り換えるための具体的な構成としては以下のものが挙げられる。つまり、切り換え部を、クーリングチャネルの内部に形成され、且つ噴射ノズルから噴射された冷却用流体を第１クーリングチャネルに向けて案内する第１傾斜部と第２クーリングチャネルに向けて案内する第２傾斜部とを有する断面山形形状の突起として形成する。そして、上記ピストンが上死点付近にある際には、噴射ノズルから噴射された冷却用流体が第１傾斜部によって第１クーリングチャネルに案内される一方、ピストンが下死点付近にある際には、噴射ノズルから噴射された冷却用流体が第２傾斜部によって第２クーリングチャネルに案内されるように、噴射ノズルの冷却用流体噴射方向をピストンの軸心延長方向に対して傾斜させた構成としている。

この特定事項によれば、クーリングチャネルの内面形状及び噴射ノズルの噴射角度を改良するのみで、上述した各解決手段の作用を得ることが可能になり、新たな装置や特別な制御手段を必要とすることがない。このため、コストの高騰を招くことなく且つ簡素な構成で高いピストン冷却効率を実現することができる。

共通化された上記流体導入口から分岐される各クーリングチャネルの具体的な形状としては以下のものが挙げられる。つまり、第１クーリングチャネルの流路長さを第２クーリングチャネルの流路長さよりも長く形成したものである。

例えば、吸気弁と排気弁とがシリンダ中心を挟んで対向配置されるクロスフロータイプのエンジンの場合に、第１クーリングチャネルを排気弁側に配置し、第２クーリングチャネルを吸気弁側に配置した場合には、特に温度が高くなりやすい排気弁側の冷却性能を高めることができ、ピストン全体としての温度の均一化を図ることが可能になる。特に、ピストンが上死点付近にある際には筒内温度が高くなっているため、このピストンが上死点付近にある場合に、流路長さの長い第１クーリングチャネルに対して冷却用流体を流通させることが好ましい。

本発明では、ダブルクーリングチャネル構造における流体導入口を共通化すると共に、ピストンが上死点側にある場合に冷却用流体が流れるクーリングチャネルと、下死点側にある場合に冷却用流体が流れるクーリングチャネルとを切り換えるようにしている。これにより、噴射ノズルから噴射された冷却用流体が常に何れか一方のクーリングチャネルに流れ込むようにしながらも、一方のクーリングチャネルのみを使用することによるクーリングチャネル内での冷却用流体の流速の高速度化が維持でき、よりいっそうピストンの冷却効率を高めることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、本発明を筒内直噴型のディーゼルエンジンに適用した場合について説明する。

（第１実施形態）
−エンジンの概略構成の説明−
図１は、本実施形態に係るディーゼルエンジンの燃焼室３及びその周辺部を示す断面図である。この図１に示すように、エンジン本体の一部を構成するシリンダブロック１には、各気筒（例えば４気筒）毎に円筒状のシリンダボア１１が形成されており、各シリンダボア１１の内部にはピストン２が上下方向に摺動可能に収容されている。

ピストン２の頂面２１の上側には燃焼室３が形成されている。つまり、この燃焼室３は、シリンダブロック１の上部にガスケット４５を介して取り付けられたシリンダヘッド４の下面と、シリンダボア１１の内壁面と、ピストン２の頂面２１とにより区画形成されている。そして、ピストン２の頂面２１の略中央部には、キャビティ２２が凹設されており、このキャビティ２２も燃焼室３の一部を構成している。

このピストン２は、コネクティングロッド６の小端部６１がピストンピン６２により連結されており、このコネクティングロッド６の大端部はエンジン出力軸であるクランクシャフトに連結されている。これにより、シリンダボア１１内でのピストン２の往復移動がコネクティングロッド６を介してクランクシャフトに伝達され、このクランクシャフトが回転することでエンジン出力が得られるようになっている。また、上記ピストン２はその外周面に形成された複数（本実施形態では３つ）のリング溝のそれぞれにピストンリング２３，２３，…が装着されている。

上記シリンダヘッド４には、燃焼室３へ空気を導入する吸気ポート４１と、燃焼室３から排気ガスを排出する排気ポート４２とがそれぞれ形成されていると共に、吸気ポート４１を開閉する吸気バルブ４３及び排気ポート４２を開閉する排気バルブ４４が配設されている。これら吸気バルブ４３及び排気バルブ４４はシリンダ中心線Ｐを挟んで対向配置されている。つまり、本エンジンはクロスフロータイプとして構成されている。また、シリンダヘッド４には、燃焼室３の内部へ直接的に燃料を噴射する燃料噴射弁（インジェクタ）５が取り付けられている。この燃料噴射弁５は、シリンダ中心線Ｐに沿う起立姿勢で燃焼室３の略中央上部に配設されており、燃料噴射ポンプから供給される燃料を燃焼室３に向けて所定のタイミングで噴射するようになっている。この燃料噴射ポンプの圧力の他、燃料噴射弁５の開弁タイミングや開弁期間等はエンジンコントローラからの制御信号によって制御される。

−ピストン２の冷却構造−
次に、本実施形態の特徴であるピストン２の冷却構造について説明する。この冷却構造は、ピストン２の内部に冷却用オイル流通路となるクーリングチャネル７を設け、このクーリングチャネル７にオイル（冷却用流体）を流通させるものである。そして、本実施形態では、第１及び第２の２系統のクーリングチャネル７１，７２を有するダブルクーリングチャネル構造によってピストン２の頂面２１の周辺が冷却できるようになっている。以下、具体的に説明する。

図２は各クーリングチャネル７、（７１，７２）の形成箇所においてピストン２を水平方向に切断した平面図（図１においてＩＩ−ＩＩ線に対応した位置での断面図）である。また、図３及び図４は図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に対応する位置でのピストン２の断面図及びその下方に配設されたオイル噴射ノズル８を示す図であり、図３はピストン２が上死点にある状態を、図４はピストン２が下死点にある状態をそれぞれ示している。

これら図に示すように、クーリングチャネル７は、第１クーリングチャネル７１及び第２クーリングチャネル７２を備えていると共に、これらクーリングチャネル７１，７２の一端（オイル流れ方向の上流側端）が連通する共通のオイル導入口（流体導入口）７３を備えている。このオイル導入口７３はピストン２の中心線Ｐに沿う鉛直方向に延びる通路であり、上端が各クーリングチャネル７１，７２に連通しており、下端がピストン２の下面に開放している。一方、各クーリングチャネル７１，７２の他端（オイル流れ方向の下流側端）はそれぞれ個別のオイル導出口７４，７５に連通している。これらオイル導出口７４，７５もピストン２の中心線Ｐに沿う鉛直方向に延びる通路であり、上端が各クーリングチャネル７１，７２に連通しており、下端がピストン２の下面に開放している。つまり、個々のクーリングチャネル７１，７２では、オイル導入口７３から導入されたオイルをピストン２の周縁に沿う円弧状に流通させてピストン２の熱を回収した後、オイル導出口７４，７５からオイルパンに向けて落下させるようになっている（第１クーリングチャネル７１と第２クーリングチャネル７２との間でのオイル流通切り換え動作については後述する）。

そして、上記各オイル導出口７４，７５同士は互いに近接した位置にある一方、オイル導入口７３は、これらオイル導出口７４，７５に対してピストン半径方向の反対側の位置ではなく、第２クーリングチャネル７２のオイル導出口７５側に偏った位置に形成されている。このため、このオイル導入口７３から第２クーリングチャネル７２のオイル導出口７５までの距離はクーリングチャネル７の全長の１／２の長さに比べて短くなり、逆に、オイル導入口７３から第１クーリングチャネル７１のオイル導出口７４までの距離はクーリングチャネル７の全長の１／２の長さに比べて長くなる。その結果、排気ポート４２及び排気バルブ４４側寄りに位置している第１クーリングチャネル７１の流路長さは、吸気ポート４１及び吸気バルブ４３側寄りに位置している第２クーリングチャネル７２の流路長さに比べて長くなっている。

そして、上記各クーリングチャネル７１，７２の接続部分であって上記オイル導入口７３に対向するクーリングチャネル分岐部７６の上面には、オイル噴射ノズル８からオイル導入口７３に向けて噴射されたオイルを第１クーリングチャネル７１または第２クーリングチャネル７２のうちの一方に案内するための突起（切り換え部）７７が一体形成されている。この突起７７の形状について以下に説明する。

図３及び図４に示すように、この突起７７は、クーリングチャネル７の延長方向（ピストン２の周方向）に沿う断面形状が略山形形状となっており、上記オイル噴射ノズル８から噴射されたオイルを第１クーリングチャネル７１に向けて案内する第１傾斜部７７ａと第２クーリングチャネル７２に向けて案内する第２傾斜部７７ｂとを備えている。また、この第１傾斜部７７ａと第２傾斜部７７ｂとの境界部分である突起７７の先端部（峰部）７７ｃは比較的鋭角な断面形状となっている。

一方、上記オイル噴射ノズル８は、シリンダブロック１におけるシリンダボア１１の下部に設けられており、エンジン潤滑用のオイルが流れるオイル通路から分岐されている。このため、エンジンの運転に伴って駆動するオイルポンプから圧送されたオイルの一部がこのオイル噴射ノズル８に分流され、このオイル噴射ノズル８の噴射口から上記オイル導入口７３に向けてオイルが噴射されるようになっている。このオイル噴射ノズル８の特徴として、オイルの噴射方向が斜め上方に設定されている。例えば鉛直上方に対して１０°程度の傾斜角度をもって斜め上方にオイル導入口７３に向けてオイルを噴射するようになっている。その結果、オイル噴射ノズル８の噴射口からオイル導入口７３までの距離が長くなる場合、つまり、図３に示すようにピストン２が上死点付近にある場合と、オイル噴射ノズル８の噴射口からオイル導入口７３までの距離が短くなる場合、つまり、図４に示すようにピストン２が下死点付近にある場合とでは、上記クーリングチャネル分岐部７６の上面に形成されている上記突起７７に対するオイルの噴射位置が異なることになる。詳しくは、オイル噴射ノズル８の噴射口からオイル導入口７３までの距離が長くなる程、オイルの噴射位置は突起７７の先端部７７ｃよりも第１傾斜部７７ａ側に移行することになる一方、オイル噴射ノズル８の噴射口からオイル導入口７３までの距離が短くなる程、オイルの噴射位置は突起７７の先端部７７ｃよりも第２傾斜部７７ｂ側に移行することになる。従って、図３に示すようにピストン２が上死点付近にある場合には、オイル噴射ノズル８から噴射されたオイルは第１傾斜部７７ａによって第１クーリングチャネル７１に向けて反射される一方、図４に示すようにピストン２が下死点付近にある場合には、オイル噴射ノズル８から噴射されたオイルは第２傾斜部７７ｂによって第２クーリングチャネル７２に向けて反射されることになる。

−ピストン２の冷却動作−
次に、上述の如く構成されたピストン２の冷却構造による冷却動作について説明する。

先ず、図３に示すようにピストン２が上死点付近にある際、オイル噴射ノズル８から噴射されたオイルがオイル導入口７３を経て突起７７の第１傾斜部７７ａに衝突する状態となる。このオイルは第１傾斜部７７ａによって第１クーリングチャネル７１側に向けて反射され、この第１クーリングチャネル７１のみに流れ込む。つまり、オイル噴射ノズル８から噴射されたオイルは第２クーリングチャネル７２には流通されないため、第１クーリングチャネル７１内でのオイルの流速が高く維持され高い冷却効率が得られる。

そして、ピストン２が上死点から下死点に向かって移動する途中で、オイル噴射ノズル８からオイル導入口７３を経てクーリングチャネル分岐部７６に向けて噴射されるオイルの噴射位置は、突起７７の先端部７７ｃを越えて第２傾斜部７７ｂに移行する。つまり、図４に示すように、オイル噴射ノズル８から噴射されたオイルがオイル導入口７３を経て第２傾斜部７７ｂに衝突する状態となる。このオイルは第２傾斜部７７ｂによって第２クーリングチャネル７２側に向けて反射され、この第２クーリングチャネル７２のみに流れ込む。つまり、オイル噴射ノズル８から噴射されたオイルは第１クーリングチャネル７１には流通されないため、第２クーリングチャネル７２内でのオイルの流速が高く維持され高い冷却効率が得られる。

その後、ピストン２が下死点から上死点に向かって移動する途中では、オイル噴射ノズル８からオイル導入口７３を経てクーリングチャネル分岐部７６に向けて噴射されるオイルの噴射位置は、突起７７の先端部７７ｃを越えて第１傾斜部７７ａに移行する。つまり、再び図３に示すように、オイル噴射ノズル８から噴射されたオイルがオイル導入口７３を経て第１傾斜部７７ａに衝突する状態となる。このオイルは第１傾斜部７７ａによって第１クーリングチャネル７１側に向けて反射され、この第１クーリングチャネル７１のみに流れ込む。つまり、オイル噴射ノズル８から噴射されたオイルは第２クーリングチャネル７２には流通されないため、第１クーリングチャネル７１内でのオイルの流速が高く維持され高い冷却効率が得られる。

このようにして、ピストン２の往復移動に伴い、オイルの流れ方向が第１クーリングチャネル７１側と第２クーリングチャネル７２側との間で交互に切り換えられていく。そして、本実施形態では、各クーリングチャネル７１，７２のオイル導入口７３は共通化されているため、オイル噴射ノズル８から噴射されたオイルは常に何れか一方のクーリングチャネル７１（７２）に流れ込むことになり、オイル噴射ノズル８からのオイルがピストン下面に噴射されてしまって何れのクーリングチャネルにも導入されなくなる（図１４参照）といった状況は生じない。その結果、ダブルクーリングチャネル構造に伴うオイルのクーリングチャネル７１（７２）内での流速を高めることによる冷却効率の向上を維持しながらも、オイル噴射ノズル８から噴射されるオイルの略全てをピストン２の冷却に寄与させることができ、高いピストン冷却効率を得ることができる。

また、本実施形態では、ダブルクーリングチャネル構造において各クーリングチャネル７１，７２のオイル導入口７３を共通化しているので、コネクティングロッド６の小端部６１とピストンピン６２との間を潤滑するためのオイルを供給するための給油孔の設置スペースを十分に確保することができ、このコネクティングロッド６の小端部６１の潤滑性を十分に得ることが可能になる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。本実施形態はクーリングチャネル分岐部７６の形状が上述した第１実施形態のものと異なっており、その他の構成は第１実施形態と同様である。従って、ここではクーリングチャネル分岐部７６の形状についてのみ説明する。

図５は本実施形態における図３に相当する図である。

上記第１実施形態では、クーリングチャネル分岐部７６の上面に形成されている突起７７の先端部７７ｃの位置がオイル導入口７３の略中央位置（オイル導入口７３におけるピストン周方向の略中央位置）に設定されていた。また、突起７７の第１傾斜部７７ａの傾斜角度と第２傾斜部７７ｂの傾斜角度とは略等しかった。

それに代えて、本実施形態における突起７７は、その先端部７７ｃの位置がオイル導入口７３の略中央位置よりも僅かに第２クーリングチャネル７２側に位置している。また、突起７７の第２傾斜部７７ｂの傾斜角度は上述した第１実施形態のものと同様に比較的大きな傾斜角度を有しているのに対し、第１傾斜部７７ａの傾斜角度は第２傾斜部７７ｂの傾斜角度よりも小さく設定されている。

このように突起７７の先端部７７ｃの位置及び各傾斜部７７ａ，７７ｂの傾斜角度が設定されているため、本実施形態では、先ず、図５に示すようにピストン２が上死点付近にある際には、オイル噴射ノズル８から噴射されたオイルが第１傾斜部７７ａによって反射されて第１クーリングチャネル７１に流れ込む状態となる。そして、この状態からピストン２が下死点に向かって移動し、図６に示すように上死点と下死点との略中間位置に達した場合であっても、オイル噴射ノズル８から噴射されたオイルは依然として第１傾斜部７７ａに向けて噴射される状態となり、このオイルは第１傾斜部７７ａよって反射されて第１クーリングチャネル７１に流れ込む状態が継続される。

そして、図７に示すようにピストン２が更に移動して下死点近傍に達した時点で（例えば、クランク角度で上死点後１５０°の位置に達した時点で）、オイル噴射ノズル８から噴射されるオイルの噴射位置は突起７７の先端部７７ｃを越えて第２傾斜部７７ｂに移行する。つまり、図７に示すように、オイル噴射ノズル８から噴射されたオイルがオイル導入口７３を経て第２傾斜部７７ｂに衝突する状態となる。これにより、オイルは第２傾斜部７７ｂによって第２クーリングチャネル７２側に向けて反射され、この第２クーリングチャネル７２のみに流れ込むことになる。つまり、ピストン２が下死点近傍に達した時点で、オイルが流通するチャネルが第１クーリングチャネル７１から第２クーリングチャネル７に切り換えられることになる。

以上のように本実施形態では、ピストン２が下死点近傍に位置している場合にのみ第２クーリングチャネル７２にオイルが流通し、それ以外の位置では第１クーリングチャネル７１にオイルが流通する状態となる。このため、第２クーリングチャネル７２のみにオイルが流通している期間よりも第１クーリングチャネル７１のみにオイルが流通している期間の方が長くなり、この第１クーリングチャネル７１側の領域、つまり、特に温度が高くなりやすい排気バルブ４４側の冷却性能を高めることができ、ピストン２全体としての温度の均一化をより確実に行うことが可能になる。

また、上述した如く、第１傾斜部７７ａの傾斜角度は比較的小さく設定されているため、この第１傾斜部７７ａのピストン周方向の長さ寸法（オイル噴射ノズル８から噴射されたオイルを第１クーリングチャネル７１に向けて反射させることが可能な領域のピストン周方向の長さ寸法）が大きく確保されることになり、この第１クーリングチャネル７１へのオイルの導入を確実に行うことが可能である。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。本実施形態は第１クーリングチャネル７１の構成が上述した第１実施形態のものと異なっており、その他の構成は第１実施形態と同様である。従って、ここでは第１クーリングチャネル７１の構成についてのみ説明する。

図８は本実施形態における図２に相当する図である。この図に示すように、本実施形態における第１クーリングチャネル７１は、その内径寸法が第２クーリングチャネル７２の内径寸法よりも小さく設定されている。つまり、第１クーリングチャネル７１の通路断面積が第２クーリングチャネル７２の通路断面積よりも小さくなっている。その結果、第１クーリングチャネル７１をオイルが流通する際の流速をよりいっそ高めることができ、この第１クーリングチャネル７１側の領域、つまり、特に温度が高くなりやすい排気バルブ４４側の冷却性能を特に高めることが可能になる。

−その他の実施形態−
以上説明した各実施形態は本発明を筒内直噴型のディーゼルエンジンに適用した場合について説明した。本発明はこれに限らずガソリンエンジンにも適用可能であり、また、燃料の噴射方式（筒内直噴式及びポート噴射式）も限定されるものではない。

また、上述した各実施形態では、第１クーリングチャネル７１の流路長さを第２クーリングチャネル７２の流路長さに比べて長く設定していた。本発明はこれに限らず、両チャネル７１，７２を同一長さに設定してもよいし、第２クーリングチャネル７２の流路長さを第１クーリングチャネル７１の流路長さに比べて長く設定するようにしてもよい。また、各クーリングチャネル７１，７２の断面形状も円形に限るものではなく楕円形や矩形であってもよい。

実施形態に係るディーゼルエンジンの燃焼室及びその周辺部を示す断面図である。 第１実施形態における各クーリングチャネルの形成箇所においてピストンを水平方向に切断した平面図である。 ピストンが上死点にある状態であって、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に対応する位置でのピストンの断面図及びその下方に配設されたオイル噴射ノズルを示す図である。 ピストンが下死点にある状態における図３に相当する図である。 第２実施形態における図３に相当する図である。 第２実施形態においてピストンが上死点と下死点との略中間位置に達した場合における図３に相当する図である。 第２実施形態における図４に相当する図である。 第３実施形態における図２に相当する図である。 従来のシングルクーリングチャネル構造における図２に相当する図である。 従来のシングルクーリングチャネル構造における図４に相当する図である。 従来のダブルクーリングチャネル構造における図２に相当する図である。 従来のダブルクーリングチャネル構造における図３に相当する図である。 従来のダブルクーリングチャネル構造における図４に相当する図である。 従来のダブルクーリングチャネル構造においてピストンが上死点と下死点との略中間位置に達した場合における図３に相当する図である。

符号の説明

２ ピストン
７ クーリングチャネル
７１ 第１クーリングチャネル
７２ 第２クーリングチャネル
７３ オイル導入口（流体導入口）
７７ 突起
７７ａ 第１傾斜部
７７ｂ 第２傾斜部
８ オイル噴射ノズル

Claims (5)

1. 内燃機関のピストン内部にクーリングチャネルが形成され、噴射ノズルから噴射された冷却用流体をクーリングチャネル内部に流通させることによってピストンを冷却する内燃機関のピストン冷却構造において、
   上記クーリングチャネルは、流体導入口を備えていると共に、この流体導入口からピストン周方向の一方側に延びる第１クーリングチャネルと他方側に延びる第２クーリングチャネルとを備えており、
   上記クーリングチャネルの内部には、ピストンが上死点から下死点に向かって移動する途中及び下死点から上死点に向かって移動する途中のそれぞれにおいて、噴射ノズルから流体導入口に向けて噴射された冷却用流体の流れ方向を第１クーリングチャネル側と第２クーリングチャネル側とで交互に切り換える切り換え部が設けられており、
   上記ピストンが上死点付近にある際には、噴射ノズルから噴射された冷却用流体が流体導入口を経て第１クーリングチャネルのみに流れ込む一方、ピストンが下死点付近にある際には、噴射ノズルから噴射された冷却用流体が流体導入口を経て第２クーリングチャネルのみに流れ込む構成となっていることを特徴とする内燃機関のピストン冷却構造。
2. 内燃機関のピストン内部にクーリングチャネルが形成され、噴射ノズルから噴射された冷却用流体をクーリングチャネル内部に流通させることによってピストンを冷却する内燃機関のピストン冷却構造において、
   上記クーリングチャネルは、流体導入口を備えていると共に、この流体導入口からピストン周方向の一方側に延びる第１クーリングチャネルと他方側に延びる第２クーリングチャネルとを備えており、
   上記ピストンが上死点付近にある際には、噴射ノズルから噴射された冷却用流体が流体導入口を経て第１クーリングチャネルのみに流れ込む一方、ピストンが下死点に向かって移動する途中で、噴射ノズルから流体導入口に向けて噴射された冷却用流体の流れ方向を第２クーリングチャネル側に切り換える切り換え部が設けられていることにより、ピストンが下死点付近にある際には、噴射ノズルから噴射された冷却用流体が流体導入口を経て第２クーリングチャネルのみに流れ込むよう構成されていることを特徴とする内燃機関のピストン冷却構造。
3. 上記請求項１または２記載の内燃機関のピストン冷却構造において、
   切り換え部は、クーリングチャネルの内部に形成され、且つ噴射ノズルから噴射された冷却用流体を第１クーリングチャネルに向けて案内する第１傾斜部と第２クーリングチャネルに向けて案内する第２傾斜部とを有する断面山形形状の突起であって、
   上記ピストンが上死点付近にある際には、噴射ノズルから噴射された冷却用流体が第１傾斜部によって第１クーリングチャネルに案内される一方、ピストンが下死点付近にある際には、噴射ノズルから噴射された冷却用流体が第２傾斜部によって第２クーリングチャネルに案内されるように、噴射ノズルの冷却用流体噴射方向はピストンの軸心延長方向に対して傾斜していることを特徴とする内燃機関のピストン冷却構造。
4. 上記請求項１、２または３記載の内燃機関のピストン冷却構造において、
   第１クーリングチャネルの流路長さは第２クーリングチャネルの流路長さよりも長く形成されていることを特徴とする内燃機関のピストン冷却構造。
5. 上記請求項４記載の内燃機関のピストン冷却構造において、
   内燃機関は、吸気弁と排気弁とがシリンダ中心を挟んで対向配置されるクロスフロータイプのものであって、第１クーリングチャネルは排気弁側に、第２クーリングチャネルは吸気弁側にそれぞれ配設されていることを特徴とする内燃機関のピストン冷却構造。

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