JP2007315244A - Piston cooling device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本願発明は、内燃機関を構成するピストンの冷却に関するものである。 The present invention relates to cooling of a piston constituting an internal combustion engine.
ピストンの温度上昇を防止するために、ピストン内部にオイル通路を形成し、オイル通路内にオイルを循環させてピストンを内部から冷却する技術が知られている。 In order to prevent the temperature of the piston from rising, a technique is known in which an oil passage is formed inside the piston, and oil is circulated in the oil passage to cool the piston from the inside.
例えば、特許文献1に開示されたピストンの冷却装置は、ピストン3内部に設けたオイル通路10の壁面に螺旋状の突起10aを形成する。ピストン3下方のクランク室14内に設置されたオイルジェット13から噴射されたオイルは、導入通路11を介してオイル通路10内に導入されると左右に分かれ、それぞれ突起10aと隣接する突起10aの間に形成される螺旋状の溝に沿って流れた後導出通路12から排出される。従って、オイルはオイル通路10内を螺旋状に流れるため、ピストンの上下を効率よく冷却することができる。
しかし、ピストン3は上死点と下死点の間を高速で往復運動しているため、オイル通路10内のオイルには大きな慣性力がかかっている。即ち、ピストン3が上死点に向かって移動する時、オイルは下方向の慣性力を受けてオイル通路10内の下壁側に滞留し、逆にピストン3が下死点に向かって移動する時、オイルは上方向の慣性力を受けてオイル通路10内の上壁側に滞留する。
However, since the
この結果、導入通路11付近のオイル通路10の壁面に多くのオイルが滞留し、オイル通路10が閉塞状態となる。また、オイル通路10が滞留したオイルによって閉塞されると、オイルジェット13から噴射されたオイルはオイル通路10内に導入されにくくなる。この結果、オイル通路10内のオイルが流れにくくなり、ピストン3の大きな冷却効果を期待できないという問題がある。
As a result, a large amount of oil stays on the wall surface of the
本願発明の目的は、オイル通路内でのオイルの流れをよくし、ピストンの冷却効果を高めることに有る。 An object of the present invention is to improve the flow of oil in the oil passage and enhance the cooling effect of the piston.
請求項1に記載の本願発明は、オイル通路、オイルの導入通路及び排出通路を有するピストンとオイルジェットとを備えた内燃機関において、前記オイル通路と前記導入通路との連結部に前記オイルジェットから噴射されたオイルの進路を切り換えるガイド壁を配設し、前記オイルジェットのオイル噴射方向を前記オイル通路のオイル進行方向側に傾斜させたことを特徴とする。 According to a first aspect of the present invention, there is provided an internal combustion engine including an oil passage, a piston having an oil passage, an oil introduction passage, and a discharge passage, and an oil jet. The oil jet is connected to a connection portion between the oil passage and the introduction passage. A guide wall for switching the course of the injected oil is provided, and the oil injection direction of the oil jet is inclined toward the oil traveling direction of the oil passage.
請求項1に記載の本願発明によれば、オイルジェットから噴射されたオイルの推進力をオイル通路内に滞留するオイルに効率よく作用させ、オイルの流れをよくすることができるので、ピストンの冷却効果が高められる。 According to the first aspect of the present invention, the propulsive force of the oil injected from the oil jet can be efficiently applied to the oil staying in the oil passage and the flow of the oil can be improved. The effect is enhanced.
請求項2に記載の本願発明は、前記ガイド壁を平板状に形成し、オイル進行方向側に傾斜させたことを特徴とするため、ガイド壁の構成が簡単にでき、またガイド壁の傾き角度の設定でオイルの反射角度を適切に調整することができる。
The present invention according to
請求項3に記載の本願発明は、前記オイルジェットから噴射されるオイルの進路が前記ガイド壁の内側と外側に切り替わる位置を前記ピストンの摺動領域のほぼ中間点に設定したことを特徴とするため、ピストンが上死点側に移動中のオイル通路下壁側に滞留するオイルと下死点側に移動中のオイル通路上壁側に滞留するオイルとに対し、ほぼ均等に推進力を付与することができ、最も効果的にオイル通路内のオイルの流れをよくすることができる。 According to a third aspect of the present invention, the position where the course of the oil jetted from the oil jet is switched between the inner side and the outer side of the guide wall is set at a substantially middle point of the sliding region of the piston. Therefore, the thrust is applied almost evenly to the oil staying on the lower wall side of the oil passage when the piston is moving to the top dead center side and the oil staying on the upper wall side of the oil passage moving to the bottom dead center side. The flow of oil in the oil passage can be improved most effectively.
請求項4に記載の本願発明は、前記オイル通路を前記ピストンの周囲をほぼ1周するC字状に形成し、前記オイル通路の一端に前記導入通路を連結し、他端に前記排出通路を連結し、オイルを一方向に循環させたことを特徴とするため、1つのオイル通路と1つのガイド壁と1つのオイルジェットを備えるという極めて簡単な構成で前記請求項1の作用効果を得ることができる。 According to a fourth aspect of the present invention, the oil passage is formed in a C-shape that makes one round around the piston, the introduction passage is connected to one end of the oil passage, and the discharge passage is connected to the other end. Since it is connected and the oil is circulated in one direction, the function and effect of the first aspect can be obtained with an extremely simple configuration including one oil passage, one guide wall, and one oil jet. Can do.
本願発明は、オイルジェットから噴射されたオイルの推進力を利用してオイル通路内のオイルの流れを良くすることができるので、ピストンの冷却効果を高めることができる。 According to the present invention, the oil flow in the oil passage can be improved by utilizing the propulsive force of the oil injected from the oil jet, so that the piston cooling effect can be enhanced.
(第1の実施形態)
以下、第1の実施形態を図1〜図3に基づいて説明する。
図1は、本願発明を実施した内燃機関としてのディーゼルエンジンの概要を一部断面により示したものである。なお、本願発明に関係する構成以外は公知のディーゼルエンジンの構造と基本的に同じである。
(First embodiment)
Hereinafter, the first embodiment will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing an outline of a diesel engine as an internal combustion engine embodying the present invention. In addition, except the structure relevant to this invention, it is the same as the structure of a well-known diesel engine.
シリンダブロック1の内部には筒状のシリンダライナ2が装着されている。シリンダライナ2の内部にはピストン3が図1の上下方向に摺動可能に嵌合されている。ピストン3の上部空間は燃焼室4として形成され、ピストン3の下方にはクランク室5が形成されている。
A
ピストン3はピストンピン6によってコンロッド7の一端(図1の上端)と回動可能に連結され、コンロッド7の他端はクランク室5内に配設されたクランク軸(図示せず)のクランクピン8と回動可能に連結されている。また、ピストン3の外周面に形成された環状のリング溝9にピストンリング10が装着されている。なお、シリンダブロック1には冷却用のウォータジャケット11が備えられている。
The
ピストン3の内部には、図2(a)で明らかなように、ピストン3の周囲をほぼ1周するC字状のオイル通路12がピストン3の上面とほぼ平行に形成されている。オイル通路12は断面円形状に形成され、その一端部がピストン3の下面に開口するオイルの導入通路13と連結し、他端部が同じくピストン3の下面に開口するオイルの排出通路14と連結している。なお、本実施形態におけるオイル通路12、導入通路13及び排出通路14の直径はほぼ5mm程度で形成しているが、これらの直径はピストン3の径に応じて種々変更されるものである。
As is apparent from FIG. 2A, a C-
オイル通路12は、導入通路13との連結部に平板状に形成されたガイド壁15を備えている(図1及び図2(b)参照)。ガイド壁15は導入通路13の中心軸線(図示せず)に対してオイル通路12のオイル進行方向側にほぼ45度傾けて配置され、図1に示すように、オイル通路12を横断して両側壁に接続している。また、ガイド壁15とオイル通路12の上壁面12b及び下壁面12aとの間には所定の空隙が形成されている。
The
ガイド壁15は次のような方法によってオイル通路12内に形成される。即ち、一般にオイル通路12と導入通路13及び排出通路14とは中子を用いて形成される。従って、オイル通路12と導入通路13との接続部を形成する部分の中子にオイル通路12を横断する方向の45度のスリットを刻設しておくことにより、ガイド壁15の形成が可能である。なお、スリット、即ちガイド壁15の厚さは1.5mm程度となるように形成されているが、この厚さに限定されるものではない。
The
一方、クランク室5の一部にはオイルジェット16が配設されている。オイルジェット16はその噴射口が導入通路13に向けて指向されているが、さらに導入通路13の中心軸線(図示せず)に対してオイル通路12のオイル進行方向側に所定角度θ傾けて配置されている。なお、オイルジェット16の傾斜角度θは本実施形態においてほぼ1〜2度の範囲で設定されているが、この角度に限定されるものではない。また、オイルジェット16は図示していないが、調圧弁及び管路を介してオイルポンプに接続されており、ディーゼルエンジンの高速回転中常時噴射する点は従来技術と同様である。
On the other hand, an
前記のように構成した第1の実施形態の作用を図3に基づき説明する。図3は便宜上、上死点、中間点及び下死点でのピストン3を実線で示している。
ディーゼルエンジンが運転を開始すると、ピストン3は上死点と下死点との間を往復摺動する。また、オイルジェット16からはオイルが導入通路13に向けて常時噴射している。
The operation of the first embodiment configured as described above will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows the
When the diesel engine starts operation, the
導入通路13からオイル通路12に流入するオイルは、ピストン3の往復摺動による慣性力の影響を受けてピストン3が上死点側に移動する時、オイル通路12の下壁面12aに滞留しやすくなる。この滞留オイルを図3ではTで示している。
The oil flowing into the
しかし、本実施形態において、導入通路13に噴射されたオイルは傾斜したガイド壁15の内側の進路を取り、内面15aに衝突する。このため、図3の上死点位置のピストン3に矢印で示したように、オイルは下壁面12a側の滞留オイルTに向けて反射され、オイル通路12内に流入する。従って、反射されたオイルの推進力により滞留オイルTはオイル通路12の奥側に流され、オイルの滞留が解消される。
However, in this embodiment, the oil injected into the
ピストン3が上死点から反転し、下死点側に向かって移動すると、オイルは慣性力の影響によりオイル通路12の上壁面12bに滞留しやすくなる。しかし、オイルジェット16が傾斜して配置されているために、図3の中間点位置のピストン3に矢印で示したように、導入通路13に噴射されたオイルの進路はガイド壁15の下端15bから外れ、ガイド壁15に衝突すること無くガイド壁15の外側を通過してオイル通路12内に流入する。
When the
このため、ピストンが中間点から下死点に至る間は、下死点位置のピストン3に矢印で示したように、オイルはオイル通路12の上壁面12bに直接衝突する。しかも、オイルジェット16の噴射方向は傾斜しているため、オイルは所定の角度で反射し、オイル通路12の上壁面12b側の滞留オイルTに向かう。従って、反射されたオイルの推進力により滞留オイルTはオイル通路12の奥側に流され、ピストン3が下死点側に移動する場合もオイルの滞留が解消される。
For this reason, while the piston reaches the bottom dead center from the middle point, the oil directly collides with the
第1の実施形態では、傾斜したガイド壁15とオイルジェット16のオイル噴射方向の傾斜により、オイルジェット16から噴射されたオイルの進路はピストン3の中間点付近を境にオイル通路12の下壁面12a側への反射流入と上壁面12b側への反射流入とに自動的に切り換えられる。このため、下壁面12a及び上壁面12bの滞留オイルTはオイル通路12のオイル進行方向へ確実に押し流される。従って、オイル通路12内でのオイルの滞留及び滞留によるオイル通路12の閉塞状態が解消され、オイルの循環が円滑に行われるため、ピストン3の冷却効果を大きく高めることができる。
In the first embodiment, due to the inclination of the
前記した本願発明の第1の実施形態は、以下の作用効果が得られる。
(1)ガイド壁15は平板状であるため、構成が簡単であり、傾斜角度も自由に設定できるため、オイルジェット16から噴射されたオイルの反射方向の設定も容易である。また、中子にスリットを付けるだけで済むためガイド壁の形成が容易である。
(2)オイル通路12はピストン3の周囲をほぼ1周する1つの通路で形成し、オイルを1方向に循環させる構成であるため、通路の形成が容易であるとともにガイド壁15やオイルジェット16を1箇所に設置すればよいので冷却装置の構成が簡単である。
(3)オイルジェット16から噴射されるオイルの進路の切り換え位置をピストン3の摺動領域のほぼ中間で行うようにしたため、オイル通路12の上壁面12bへのオイル流入と下壁面12aへのオイル流入を均等に行うことができ、オイルの滞留を確実に解消することができる。
The above-described first embodiment of the present invention has the following effects.
(1) Since the
(2) The
(3) Since the switching position of the course of the oil jetted from the
以下に示す本願発明の第2〜第4の実施形態は前記第1の実施形態におけるガイド壁の構成を変更したもので、第1の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。 The second to fourth embodiments of the present invention shown below are modified guide wall configurations in the first embodiment, and the same configurations as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. Detailed description is omitted.
(第2の実施形態)
図4に示した第2の実施形態におけるガイド壁17は、導入通路13に位置する平板部17aと平板部17aからオイル通路12側にほぼ直角に屈曲させた平板部17bにより鉤型に構成されている。ピストン3が上死点側に位置しているとき、導入通路13に噴射されたオイルは実線の矢印で示したように、ガイド壁17の内側を通り、平板部17bの内面17Cに衝突してオイル通路12の下壁面12a側に反射し、オイル通路12内に流入する。また、ピストン3が下死点側に位置しているとき、導入通路13に噴射されたオイルは点線の矢印で示したように、ガイド壁17の外側を通り、オイル通路12の上壁面12bに衝突して反射する。しかし、オイルの噴射方向は若干傾斜状態にあるため、上壁面12bに衝突したオイルは上壁面12bに沿うような方向に反射し、オイル通路12内に流入する。
(Second Embodiment)
The
第2の実施形態では、鉤型のガイド壁17を導入通路13とオイル通路12との連結部に配設したため、ピストン3の上死点側と下死点側の位置で噴射されたオイルの進路をガイド壁17の内側と外側に切り換えることができる。従って、前記した第1の実施形態と同様に噴射されたオイルはオイル通路12の下壁面12a側に滞留するオイル及び上壁面12b側に滞留するオイルの双方を積極的に押し流すことができる。
In the second embodiment, the saddle-shaped
(第3の実施形態)
図5に示した第3の実施形態におけるガイド壁18は、その内面18a及び外面18bの全体を湾曲面に形成した構成である。オイルジェット16から噴射されたオイルは、前記第1の実施形態と同様に、ピストン3の上死点側で、実線の矢印で示すように、内面18aに案内されてオイル通路12の下壁面12a側へ向かって流入する。また、ピストン3の下死点側で、点線の矢印で示すように、外面18bに案内されてオイル通路12の上壁面12b側へ流入する。第3の実施形態は第1の実施形態と同様の作用効果を有する。
(Third embodiment)
The
(第4の実施形態)
図6に示した第4の実施形態におけるガイド壁19は、その内面19a及び外面19bが湾曲面に形成されている。さらに、ガイド壁19のオイル通路12側先端部20は、内面19aに続く先端内面20aがオイル通路12の下壁面12aに指向するように曲率半径の小さい曲面で形成され、ガイド壁19bに続く先端外面20bがオイル通路12の上壁面12bに指向するように曲率半径の大きい曲面で形成されている。
(Fourth embodiment)
An
第4の実施形態では、ピストン3が上死点側にあるときのオイルの流れが実線の矢印で示されるように、先端内面20aに案内されてオイル通路12の下壁面12aに直接指向し、下壁面12a側の滞留オイルに対する推進力を高めることができる。また、ピストン3が下死点側にあるとき、点線の矢印で示すように、オイルが先端外面20bに案内されてオイル通路12の上壁面12bに直接指向され、上壁面12b側の滞留オイルに対する推進力を高めることができる。
In the fourth embodiment, the flow of oil when the
本願発明は、前記した各実施形態の構成に限定されるものではなく本願発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、次のように実施することができる。 The present invention is not limited to the configuration of each of the embodiments described above, and various modifications are possible within the scope of the gist of the present invention, and can be implemented as follows.
(1)ガイド壁15、17、18、19は、前記各実施の形態のようにオイル通路12の全領域を横断するように形成する構成に限らず、オイル通路12の1/2あるいは2/3程度の領域を横断するように形成してもよい。
(2)ガイド壁15、17、18、19は、前記各実施の形態のようにピストン3と一体に形成する構成に限らず、別体のものをオイル通路に装着する構成としてもよい。
(3)ガイド壁15、17、18、19によるオイルジェット16から噴射されるオイルの進路の切り換え位置は、ピストン3の摺動領域のほぼ中間点に限らず、上死点側あるいは下死点側に偏った位置に設定してもよい。この切り換え位置はガイド壁15、17、18、19の傾斜角度とオイルジェット16の傾斜角度θを適宜変更することにより設定することができる。
(4)前記第1の実施形態において、ガイド壁15は傾斜させること無く、オイル通路12とほぼ平行に配設してもよい。
(5)前記第2の実施形態において、ガイド壁17はその平板部17aと17bとの接続部の内側及び外側を湾曲状に形成してもよい。
(1) The
(2) The
(3) The switching position of the course of the oil jetted from the
(4) In the first embodiment, the
(5) In the second embodiment, the
(6)オイル通路12は、前記各実施の形態のように1つの通路を形成する構成に限らず、例えば2つの半円形のオイル通路を線対称に配設したり、3つの円弧状のオイル通路を配設するなど、複数のオイル通路で構成することができる。この場合に、導入通路、排出通路及びオイルジェットはオイル通路の数だけ配設すればよい。
(7)オイル通路12の断面形状は円形に限らず、四角形、三角形等任意の形状で構成することができる。
(8)導入通路13及び排出通路14は穴あけ加工により形成してもよい。
(9)前記各実施の形態では内燃機関としてディーゼルエンジンの例を示したが、ガソリンエンジン等他のタイプの内燃機関において本願発明を実施することができる。
(6) The
(7) The cross-sectional shape of the
(8) The
(9) Although the example of the diesel engine is shown as the internal combustion engine in each of the above embodiments, the present invention can be implemented in other types of internal combustion engines such as a gasoline engine.
1 シリンダブロック
3 ピストン
4 燃焼室
5 クランク室
12 オイル通路
12a 下壁面
12b 上壁面
13 導入通路
14 排出通路
15、17、18、19 ガイド壁
16 オイルジェット
1
Claims (4)
前記オイル通路と前記導入通路との連結部に前記オイルジェットから噴射されたオイルの進路を切り換えるガイド壁を配設し、前記オイルジェットのオイル噴射方向を前記オイル通路のオイル進行方向側に傾斜させたことを特徴とする内燃機関のピストン冷却装置。 In an internal combustion engine comprising an oil passage formed inside, a piston having an oil introduction passage and a discharge passage communicating between the oil passage and the crank chamber, and an oil jet for injecting oil toward the introduction passage,
A guide wall for switching the course of the oil jetted from the oil jet is disposed at the connecting portion between the oil passage and the introduction passage, and the oil jet direction of the oil jet is inclined toward the oil traveling direction side of the oil passage. An internal combustion engine piston cooling device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006144283A JP2007315244A (en) | 2006-05-24 | 2006-05-24 | Piston cooling device of internal combustion engine |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP3508714A1 (en) * | 2018-01-09 | 2019-07-10 | MAN Truck & Bus AG | Piston for a combustion engine |
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2006
- 2006-05-24 JP JP2006144283A patent/JP2007315244A/en active Pending
Cited By (2)
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EP3508714A1 (en) * | 2018-01-09 | 2019-07-10 | MAN Truck & Bus AG | Piston for a combustion engine |
DE102018100336A1 (en) * | 2018-01-09 | 2019-07-11 | Man Truck & Bus Ag | Piston for an internal combustion engine |
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