JP2010084731A - オイル噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンが運転状態のとき、簡単な構造でオイルの噴射量を最適化して燃費の向上を図ることができる内燃機関のオイル噴射装置を提供すること。
【解決手段】シリンダ５０と、シリンダ５０を囲みクロスハッチが形成されたシリンダボア５１と、を有するシリンダブロック５と、シリンダ５０内で往復運動するピストン８とを備え、ピストン８の内周側面８２ｂから外周側面８２ｃに貫通しオイルを通すオイル孔８２ａを有し、ピストン８から離隔した下方で、内周側面８２ｂに開口するオイル孔８２ａの開口部に向かってオイルを噴射する噴射ノズル９が設けられ、ピストン８の圧縮行程の上死点直前で噴射ノズル９から噴射されるオイルの噴射量を最大にし、ピストン８の圧縮行程以外の他の行程中にオイルの噴射量を最小にするよう、オイルの噴射量を調節するようにしたことを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、内燃機関のオイル噴射装置、詳しくは、吸気、圧縮、燃焼、排気の行程中でオイル噴射量を変化させるオイル噴射装置に関する。

一般に、自動車などの車両に設けられた内燃機関においては、シリンダ内で往復運動するピストンが設けられており、シリンダを囲みクロスハッチが形成されたシリンダブロック内壁部にピストンから離隔した下方に設けられオイルを噴射するオイル噴射装置を備え、このオイル噴射装置によりピストンの潤滑および冷却を行い、ピストンを円滑に往復運動させるとともに、焼き付けなどの損傷が発生するのを防止している。

従来、この種のオイル噴射装置として、クランクシャフトとクランクシャフトのジャーナルとクランクアームにオイルを流通させるオイル通路を設け、クランクピンにピストンに向けてオイルを噴射するオイル噴射孔を設けたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

このオイル噴射装置においては、ポンプ機構によってオイルパン内に貯留されたオイルをクランクシャフトとクランクシャフトのジャーナルとクランクアームに設けられたオイル通路内に圧送し、クランクピンのオイル噴射孔から上死点近傍位置にあるピストンに向けてオイルを噴射し、ピストンの潤滑および冷却を行うようにしている。

また、従来、この種のオイル噴射装置として、クランクシャフトにオイルを流通させるオイル通路を設け、コネクティングロッドにピストンに向けてオイルを噴射するオイル噴射孔を設けたものが知られている（例えば、特許文献２参照）。

このオイル噴射装置においては、ポンプ機構によってオイルパン内に貯留されたオイルをクランクシャフトに設けられたオイル通路内に圧送し、クランクシャフトが１回転したとき、クランクシャフトのオイル通路と、コネクティングロッドのオイル噴射孔が１度だけ連通し、クランクシャフトの回転による遠心力によりコネクティングロッドのオイル噴射孔から上死点近傍位置にあるピストンに向けてオイルを噴射し、ピストンの潤滑および冷却を行うようにしている。
実開平６−６９３２３号公報 特開２００５−２２０８３５号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたオイル噴射装置においては、ポンプ機構によってオイルが圧送され、圧送されたオイルは常にオイル噴射孔から上死点近傍位置にあるピストンに向けてオイルが噴射されているので以下のような問題があった。すなわち、特に、エンジンの燃焼行程においては、ピストンが燃焼圧によって下方に大きな外力を受ける。このとき、外力は、コネクティングロッドに対して斜め下方向の分力とシリンダブロック内壁部であるシリンダボア方向の分力として作用する。このシリンダボア方向の分力がピストンをシリンダボアに押圧し、ピストンの外周側面とシリンダボア内面部との摩擦抵抗が大きくなる。すなわち、フリクションが増大するのでオイルの噴射量を増やす必要がある。そのため、エンジンの燃焼行程では、クロスハッチにおける適正なオイルの保持量により、フリクションを低減するようにしている。しかし燃焼行程以外の、吸気と圧縮と排気の各行程のとき、クロスハッチにおける、オイルの保持量が多すぎて、オイルの粘性による引き摺りトルクが発生し、フリクションが増加するという問題があった。

また、特許文献２に記載されたオイル噴射装置においては、ポンプ機構によってオイルが圧送され、圧送されたオイルはクランクシャフトが１回転したとき、クランクシャフトのオイル通路と、コネクティングロッドのオイル噴射孔が１度だけ連通し、クランクシャフトの回転による遠心力によりコネクティングロッドのオイル噴射孔からピストンが上死点近傍位置にあるとき、ピストンに向けてオイルが噴射される。すなわち、エンジンが燃焼、吸気の各行程のときにピストンに向けてオイルが噴射される。そのため、特に、エンジンの燃焼行程では、クロスハッチにおける適正なオイルの保持量により、フリクションが低減できるが、吸気行程では、オイルの保持量が多すぎて、オイルの粘性による引き摺りトルクが発生し、フリクションが増加する問題があった。

本発明は、前述の従来の問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。すなわち、本発明は、オイルの噴射量を最適化して燃費の向上を図ることができる内燃機関のオイル噴射装置を提供することを目的とする。

本発明に係るオイル噴射装置は、目的を達成するため、（１）シリンダを有するとともに、前記シリンダを囲みクロスハッチが形成されたシリンダブロック内壁部とを有するシリンダブロックと、前記シリンダ内で往復運動するピストンとを備え、前記ピストンが内周側面と外周側面と側面上部とを有するとともに、前記側面上部で前記内周側面から前記外周側面に貫通しオイルを通すオイル孔を有し、前記ピストンから離隔した下方で、前記内周側面に開口する前記オイル孔の開口部に向かってオイルを噴射するノズル部が設けられ、前記ピストンの圧縮行程の上死点直前で前記ノズル部から噴射される前記オイルの噴射量を最大にし、前記ピストンの圧縮行程以外の他の行程中に前記オイルの噴射量を最小にするよう、前記オイルの噴射量を調節するようにしたものから構成されている。

この構成により、ピストンが圧縮行程の上死点直前にオイルの噴射量が最大となり、ピストンの燃焼行程での、フリクションが低減されると、ピストンとシリンダボアとの摩擦抵抗が少なくなり摩擦によるエネルギ損失が減りエンジンの負荷が減少し、燃料消費量（ｇ／ｋＷ・ｈ）が低下し、いわゆる燃費が向上する。また、その他の吸気、圧縮、排気のピストンの各行程では、オイルの噴射量が最小となり、余剰なオイルによる引き摺りトルクが低減され燃費の悪化が防止される。

本発明によれば、オイルの噴射量を最適化して燃費の向上を図ることができる内燃機関のオイル噴射装置を提供することができる。

以下、本発明の第１の実施の形態に係るオイル噴射装置について、図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るオイル噴射装置を適用した車両のエンジンの概略斜視図、図２は、シリンダブロック５の部分断面図、図３は、シリンダヘッド６の斜視図、図４は、ピストン８を収容するシリンダブロック５の部分断面図、図５は、ピストン８が圧縮行程のときの図４の部分拡大図である。

まず、構成を説明する。
図１に示すように、エンジン１は、オイル噴射装置２と、クランクシャフト３と、オイル供給装置４と、エンジン１内に直接燃料を噴射する図示しない燃料噴射装置と、によって構成されている。

オイル噴射装置２は、シリンダブロック５と、シリンダヘッド６と、可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ−ｉ：Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｖａｌｖｅ Ｔｉｍｉｎｇ−ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ）７と、ピストン８と、ノズル部としての噴射ノズル９と、オイルパイプ１０と、によって構成されている。

図２に示すように、シリンダブロック５は、シリンダ５０を有し、シリンダ５０を囲みクロスハッチＡ、Ｂが形成されたシリンダブロック内壁部としてのシリンダボア５１によって構成されている。シリンダボア５１は、シリンダボア内面部５１ａにクロスハッチを有している。シリンダボア上部５１ｊには、クロスハッチＡが形成され、シリンダボア下部５１ｋには、クロスハッチＢが形成されており、シリンダボア上部５１ｊのクロスハッチＡの交叉角度αは、シリンダボア下部５１ｋのクロスハッチＢの交叉角度βに対して浅くしてシリンダボア上部５１ｊのオイルの保持性を向上するようにしている。

図３に示すように、シリンダヘッド６は、シリンダヘッド本体６０と、図１に示すように、可変バルブタイミング機構７に設けられた吸気カムシャフト７１と排気カムシャフト７４を保持するカムキャップ６１と、シリンダヘッド本体６０とカムキャップ６１とを締結するボルト６２と、によって構成されている。

図３ないし図５に示すように、シリンダヘッド本体６０は、クランクシャフト３の軸線方向で所定間隔置きに可変バルブタイミング機構７に設けられた吸気カムシャフト７１と排気カムシャフト７４とを下側からそれぞれ支持する略半円弧状の軸受け溝６０ａを有し、また、カムキャップ６１を固定するためのボルト６２が挿入されるボルト孔６０ｂを有する。

図５に示すように、カムキャップ６１は、吸気カムシャフト７１を保持する略半円弧状の軸受け溝６１ａを有し、オイルパイプ１０を挿入させるオイル通路６１ｂを有する。また、カムキャップ６１は、シリンダヘッド本体６０に固定されるためのボルト６２が挿通される貫通孔６１ｃを有する。

図１に示すように、可変バルブタイミング機構７は、ベーン型アクチュエータ７２を駆動する吸気側油圧コントローラ７３に連結された吸気カムシャフト７１と、ベーン型アクチュエータ７５を駆動する排気側油圧コントローラ７６に連結された排気カムシャフト７４と、によって構成されている。吸気側油圧コントローラ７３および排気側油圧コントローラ７６は、チェーン７７を介してクランクシャフト３と連結されており、クランクシャフト３によって駆動されるようになっている。

吸気側油圧コントローラ７３は、吸気側油圧コントローラ７３に供給される油圧を制御する吸気側オイルコントロールバルブ７３ｃに接続されている。また、排気側油圧コントローラ７６にも、排気側油圧コントローラ７６に供給される油圧を制御する排気側オイルコントロールバルブ７６ｃが接続されている。

図５に示すように、吸気カムシャフト７１は、吸気カムシャフト７１内に軸線方向のオイル通路７１ａと、オイル通路７１ａとカムキャップ６１のオイル通路６１ｂとを連通させる連通孔７１ｂと、を有し、ロッカーアーム５５を介して吸気バルブ５２に連結され、排気カムシャフト７４は、ロッカーアーム５３を介して排気バルブ５４に連結されている。吸気バルブ５２の開閉タイミングは、吸気側油圧コントローラ７３により、遅角制御や進角制御を実行し、吸気および排気の効率を向上させるとともに、エンジン１の出力（ｋＷ）およびトルク（Ｎ・ｍ）が調整されるようになっている。また、排気バルブ５４の開閉タイミングも同様に、排気側油圧コントローラ７６により、遅角制御や進角制御を実行し、吸気および排気の効率を向上させるとともに、エンジン１の出力（ｋＷ）およびトルク（Ｎ・ｍ）が調整されるようになっている。

吸気カムシャフト７１は、カムキャップ６１をボルト６２によりシリンダヘッド本体６０に固定したとき保持される。吸気カムシャフト７１の連通孔７１ｂが上方にあるとき吸気カムシャフト７１の連通孔７１ｂと、カムキャップ６１のオイル通路６１ｂと、オイルパイプ１０のオイル通路１０ａとが連通して矢印Ｃ方向にオイルが圧送される。

図４に示すように、ピストン８は、シリンダ５０内で往復運動するようシリンダ５０に収容されており、ピストンヘッド８０と、ピストンリング８１と、ピストンスカート８２と、ピストンピン８３と、によって構成されている。なお、ピストン８は、ピストンピン８３を介してコネクティングロッド１２に連結されている。

また、ピストン８は、図示しない他の３個のピストン８を含めて直列４気筒のエンジン１を構成している。なお、エンジン１は、直列４気筒のものに限られず、単気筒や任意に気筒配列された多気筒であってもよく、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンなど公知のエンジンであってもよい。

ピストンスカート８２は、内周側面８２ｂと外周側面８２ｃと側面上部８２ｄとを有し、側面上部８２ｄで内周側面８２ｂから外周側面８２ｃに貫通しオイルを通すオイル孔８２ａを有し、ピストンピン８３が挿入される貫通孔８２ｅを有している。

噴射ノズル９は、内部に形成されたオイル通路９ａを有し、ピストン８が上死点直前位置すなわち図４に示す位置にあるとき、噴射ノズル９の先端部がピストンスカート８２のオイル孔８２ａに向くよう、基端部がシリンダボア５１に支持されている。噴射ノズル９の先端部はオイル噴射口９ｆを有し、オイルがオイル噴射口９ｆからピストンスカート８２の内周側面８２ｂに向かって噴射されるようになっている。また、噴射ノズル９は、図示しない他の３個のピストンにもピストン８同様に設けられている。

図５に示すように、オイルパイプ１０は、内部にオイル通路１０ａを有し、カムキャップ６１のオイル通路６１ｂと、噴射ノズル９のオイル通路９ａと、を連結するようになっている。

図１に示すように、クランクシャフト３は、クランクジャーナル１１を介してシリンダブロック５に回転可能に支持されるとともに、コネクティングロッド１２を介してピストン８に連結されており、ピストン８の往復運動が伝達されて回転運動するようになっている。

オイル供給装置４は、オイルパン４１と、オイルストレーナ４２と、ポンプ機構４３と、ポンプ機構４３から吐出されたオイルをろ過するオイルフィルタ４４と、オイル通路部４５と、によって構成されている。オイル供給装置４は、エンジン１内の各潤滑部１３にオイルを圧送し各潤滑部１３を潤滑するとともに冷却するよう構成されている。

この潤滑部１３は、エンジン１内の潤滑を必要とする構成要素であり、例えば、ピストン８と、クランクシャフト３を回転可能に支持するクランクジャーナル１１と、コネクティングロッド１２をクランクシャフト３に連結するクランクピンと、吸気カムシャフト７１と、排気カムシャフト７４と、ロッカーアーム５３、５５と、吸気カムシャフトジャーナル５７と、排気カムシャフトジャーナル５８と、を含んで構成されている。

オイルパン４１は、潤滑部１３の各潤滑要素から還流されたオイルを貯留するケースからなり、シリンダブロック５の下部に固定されている。このオイルパン４１に貯留されたオイル内には、オイルストレーナ４２の吸入口が浸漬されており、この吸入口からオイルが吸入されるようになっている。

オイル通路部４５は、オイルフィルタ４４で浄化されたオイルを潤滑部１３の各潤滑要素に圧送する複数のオイル通路４５ａを含んで構成されている。このオイル通路４５ａはメインオイルギャラリ５ａなどのシリンダブロック５の壁部内に形成されたものと、噴射ノズル９とオイルパイプ１０とカムキャップ６１と吸気カムシャフト７１とに形成されたオイル通路と、を含んで構成されている。

次に、作用について図面を参照して説明する。
図６は、ピストンスカート８２の外周側面８２ｃとシリンダボア５１のシリンダボア内面部５１ａとで発生するフリクションを示す概略図、図７は、ピストン８が燃焼行程のときの図４の部分拡大図、図８は、ピストン８が排気行程のときの図４の部分拡大図、図９は、ピストン８が吸気行程のときの図４の部分拡大図である。

上述のように構成された本実施形態のオイル噴射装置２においては、エンジン１が運転時にあるときは、クランクシャフト３によってポンプ機構４３が駆動され、オイルパン４１からオイルが吸引されて潤滑部１３の各潤滑要素にオイルが圧送される。

図４ないし図６に示すように、エンジン１の燃焼行程において、ピストン８が燃焼圧によって下方に外力を受ける。このとき、外力は、コネクティングロッド１２に対して斜め下方向の分力とシリンダボア５１方向の分力として作用する。このシリンダボア５１方向の分力がピストン８をシリンダボア５１のシリンダボア内面部５１ａに押圧し、ピストンスカート８２の外周側面８２ｃとシリンダボア５１のシリンダボア内面部５１ａとのフリクションが増大する。燃焼行程のときに発生する高いフリクションを低減するために、ピストン８が圧縮行程の上死点直前位置にあるとき、吸気カムシャフト７１のオイル通路７１ａとカムキャップ６１のオイル通路６１ｂとが、吸気カムシャフト７１が１回転に１度だけ連通し、図５に示すように、矢印Ｃ方向にオイルが圧送され、噴射ノズル９へ多量のオイルが圧送される。そして、ピストンスカート８２の内周側面８２ｂからオイル孔８２ａに向かってオイルが噴射される。

図１に示すように、吸気カムシャフト７１とクランクシャフト３はチェーン７７を介して、クランクシャフト３の回転が吸気カムシャフト７１に伝達されるので、吸気カムシャフト７１は吸気、圧縮、燃焼、排気の４行程で１回転し、また、クランクシャフト３は吸気、圧縮、燃焼、排気の４行程で２回転する。したがって、ピストン８が燃焼圧により生じるフリクションが高い燃焼行程前にだけシリンダボア内面部５１ａにオイルの噴射量が増大されるので、オイルの保持性が向上しフリクションが低減され燃費が向上する。

また、図６に示すように、ピストン８が燃焼行程の上死点位置にあるときクランクシャフト３の角度を０度とし、クランクシャフト３が１８０度回転したとき、すなわち、図６のクランク角度が１８０度のとき、つまり、吸気カムシャフト７１が９０度回転したとき、ピストン８が燃焼行程の下死点位置にあり、吸気カムシャフト７１と、シリンダヘッド本体６０の各軸受け溝６０ａとの隙間６３と、吸気カムシャフト７１と、カムキャップ６１の軸受け溝６１ａとの隙間６４から漏れたオイルにより、図７に示すように、矢印Ｄ、矢印Ｅ方向にオイルが圧送され、噴射ノズル９へ少量のオイルが圧送される。そして、ピストンスカート８２に向かってオイルが噴射される。したがって、排気行程では、オイルの噴射量が減らされ、余剰なオイルによる引き摺りトルクが低減される。

また、ピストン８が燃焼行程の上死点位置にあるときクランクシャフト３の角度を０度とし、クランクシャフト３が３６０度回転したとき、すなわち、図６のクランク角度が３６０度のとき、つまり、吸気カムシャフト７１が１８０度回転したとき、ピストン８が排気行程の上死点位置にあり、吸気カムシャフト７１と、シリンダヘッド本体６０の各軸受け溝６０ａとの隙間６３と、吸気カムシャフト７１と、カムキャップ６１の軸受け溝６１ａとの隙間６４から漏れたオイルにより、図８に示すように、矢印Ｄ、矢印Ｅ方向にオイルが圧送され、噴射ノズル９へ少量のオイルが圧送される。そして、ピストンスカート８２に向かってオイルが噴射される。したがって、吸気行程では、オイルの噴射量が減らされ、余剰なオイルによる引き摺りトルクが低減される。

また、ピストン８が燃焼行程の上死点位置にあるときクランクシャフト３の角度を０度とし、クランクシャフト３が５４０度回転したとき、すなわち、図６のクランク角度が−１８０度のとき、つまり、吸気カムシャフト７１が２７０度回転したとき、ピストン８が吸気行程の上死点位置にあり、吸気カムシャフト７１と、シリンダヘッド本体６０の各軸受け溝６０ａとの隙間６３と、吸気カムシャフト７１と、カムキャップ６１の軸受け溝６１ａとの隙間６４から漏れたオイルにより、図９に示すように、矢印Ｄ、矢印Ｅ方向にオイルが圧送され、噴射ノズル９へ少量のオイルが圧送される。そして、ピストンスカート８２に向かってオイルが噴射される。したがって、圧縮行程では、オイルの噴射量が減らされ、余剰なオイルによる引き摺りトルクが低減される。

このように、本実施形態のオイル噴射装置２は構成されているので、以下のような効果が得られる。すなわち、本発明のオイル噴射装置２は、シリンダヘッド本体６０に軸受け溝６０ａと、吸気カムシャフト７１内に軸線方向のオイル通路７１ａと、オイル通路７１ａとカムキャップ６１のオイル通路６１ｂが連通する連通孔７１ｂと、ピストンスカート８２にオイル孔８２ａと、を形成し、噴射ノズル９と、オイルパイプ１０と、カムキャップ６１と、を備え、吸気カムシャフト７１の連通孔７１ｂとカムキャップ６１のオイル通路６１ｂが連通したとき、オイルパイプ１０を介して噴射ノズル９に圧送されオイルがピストンスカート８２の内周側面８２ｂからオイル孔８２ａに向かって噴射されるように構成されている。

その結果、ピストン８が燃焼行程のときは、ピストン８が圧縮行程の上死点直前位置にあるときに、吸気カムシャフト７１の連通孔７１ｂとカムキャップ６１のオイル通路６１ｂとが連通し、噴射ノズル９へ多量のオイルが圧送され、ピストンスカート８２の内周側面８２ｂからオイル孔８２ａに向かってオイルが噴射される。したがって、ピストン８が燃焼圧により生じるフリクションが高い燃焼行程のときにシリンダボア内面部５１ａにオイルの噴射量を増大させることができ、オイルの保持量を増大しフリクションを低減することができ燃費を向上させることができるという効果がある。

また、ピストン８が排気行程のとき、吸気カムシャフト７１と、シリンダヘッド本体６０の各軸受け溝６０ａとの隙間６３と、吸気カムシャフト７１と、カムキャップ６１の軸受け溝６１ａとの隙間６４から漏れたオイルにより、噴射ノズル９へ少量のオイルが圧送され、ピストンスカート８２に向かってオイルが噴射される。したがって、排気行程では、オイルの噴射量を減らすことができる。その結果、余剰なオイルによる引き摺りトルクを低減することができ、燃費の悪化を防止することができるという効果がある。

また、ピストン８が吸気行程のとき、吸気カムシャフト７１と、シリンダヘッド本体６０の各軸受け溝６０ａとの隙間６３と、吸気カムシャフト７１と、カムキャップ６１の軸受け溝６１ａとの隙間６４から漏れたオイルにより、噴射ノズル９へ少量のオイルが圧送され、ピストンスカート８２に向かってオイルが噴射される。したがって、吸気行程では、オイルの噴射量を減らすことができる。その結果、余剰なオイルによる引き摺りトルクを低減することができ、燃費の悪化を防止することができるという効果がある。

また、ピストン８が圧縮行程のとき、吸気カムシャフト７１と、シリンダヘッド本体６０の各軸受け溝６０ａとの隙間６３と、吸気カムシャフト７１と、カムキャップ６１の軸受け溝６１ａとの隙間６４から漏れたオイルにより、噴射ノズル９へ少量のオイルが圧送され、ピストンスカート８２に向かってオイルが噴射される。したがって、圧縮行程では、オイルの噴射量を減らすことができる。その結果、余剰なオイルによる引き摺りトルクを低減することができ、燃費の悪化を防止することができるという効果がある。

本発明の第１の実施形態のオイル噴射装置２の変形例について説明する。図１０は本実施形態のオイル噴射装置２の変形例を示すシリンダブロック５の部分断面図である。

なお、本実施の形態に係るオイル噴射装置２では、噴射ノズル９からピストンスカート８２のオイル孔８２ａにオイルを噴射する場合について説明したが、図１０に示すように、ピストンスカート８２のオイル孔８２ａを無くして、噴射ノズル９からピストン１０８のピストンスカート１８２の下端に向かってオイルを噴射してもよい。

また、本実施の形態に係るオイル噴射装置２では、吸気カムシャフト７１にオイル通路を形成し、カムキャップ６１を吸気カムシャフト７１に設けた場合について説明したが、本発明のオイル噴射装置においては、排気カムシャフトにオイル通路を形成し、カムキャップを排気カムシャフトに設けてもよい。

また、本実施の形態に係るオイル噴射装置２では、カムキャップ６１を各ピストン８に設け、オイルパイプ１０を４本有する場合について説明したが、本発明のオイル噴射装置においては、カムキャップを同じ周期で往復運動するそれぞれのピストンごとに設け、オイルパイプを２本にしてコストを低くするようにしてもよい。

（第２の実施の形態）
図１１は、本発明の第２の実施の形態に係るオイル噴射量制御装置を適用した車両のエンジンの概略斜視図、図１２は、オイル噴射量制御装置のオイル噴射量制御の回路図である。なお、本実施の形態に係るオイル噴射量制御装置は、オイル噴射制御装置の制御の形態が上述の第１の実施の形態とは相違するものの、それ以外は上述の第１の実施の形態と同一のものである。したがって、同一の構成については、図１から図１０に示した第１の実施の形態と同一の符号を用いて説明し、特に相違点についてのみ詳述する。

まず、構成を説明する。
図１１に示すように、エンジン１０１は、オイル噴射量制御装置１０２と、シリンダヘッド１０６と、可変バルブタイミング機構１０７と、クランクシャフト３と、オイル供給装置１０４と、エンジン１０１内に直接燃料を噴射する図示しない燃料噴射装置と、によって構成されている。

オイル噴射量制御装置１０２は、シリンダブロック５と、ピストン８と、噴射ノズル９と、オイルパイプ１１０と、電子制御ユニット（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１３０と、オイル流量調整バルブ１４０と、クランクポジションセンサ１５０と、スロットルバルブセンサ１６０と、によって構成されている。

図１２に示すように、オイルパイプ１１０は、オイルパイプ内にオイル通路１１０ａを有し、シリンダブロック５に形成されたメインオイルギャラリ５ａと、噴射ノズル９のオイル通路９ａと、を連結するようになっている。

ＥＣＵ１３０は、マイクロプロセッサおよびその動作に必要な一時的にデータを記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）と、動作を実行させるプログラムなどが記憶されたＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）と、バッテリを電源として作動し書換え可能な不揮発性のメモリからなるＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ ａｎｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）と、Ａ／Ｄ変換器やバッファなどの入力インターフェース回路および駆動回路などの出力インターフェース回路と、によって構成されている。

ＥＣＵ１３０のＲＯＭには、予め、実験または数値設計などにより求められた、エンジン１０１のエンジン回転数（ｒｐｍ）と、クランクシャフト３のクランク位置（度）と、によりピストンスカート８２の外周側面８２ｃとシリンダボア５１のシリンダボア内面部５１ａとのフリクションが記憶されている。また、予め、実験または数値設計などにより算出された、ピストンスカート８２の外周側面８２ｃとシリンダボア５１のシリンダボア内面部５１ａとの潤滑に必要なオイル量と、ピストンスカート８２の外周側面８２ｃとシリンダボア５１のシリンダボア内面部５１ａとのフリクションを低減できるオイル噴射タイミングが記憶されている。そして、エンジン１０１のエンジン回転数とクランクシャフト３のクランク位置と、オイル噴射量とオイル噴射タイミングとの関係としてのマップが記憶されている。

なお、エンジン回転数が高回転となると、ピストン８の往復回数が増えるためピストン８を下降させるために強い爆発力が必要となる。そのため、燃焼圧により生じるフリクションが高くなる。この高いフリクションを低減するために、ＥＣＵ１３０においては、エンジン回転数が高回転となると、オイル噴射量が増大するように構成されている。

また、ＥＣＵ１３０のＲＯＭには、予め、実験または数値設計などにより求められた、エンジン１０１のピストン８の往復運動にかかる往復抵抗すなわちエンジン負荷とクランクシャフト３のクランク位置とにより、ピストンスカート８２の外周側面８２ｃとシリンダボア５１のシリンダボア内面部５１ａとのフリクションが記憶されている。また、予め、実験または数値設計などにより算出された、ピストンスカート８２の外周側面８２ｃとシリンダボア５１のシリンダボア内面部５１ａとの潤滑に必要なオイル量と、ピストン８とシリンダボア５１とのフリクションを低減できるオイル噴射タイミングが記憶されている。そして、エンジン１０１のエンジン負荷とクランクシャフト３のクランク位置と、オイル噴射量とオイル噴射タイミングとの関係としてのマップが記憶されている。

なお、エンジン１０１が高負荷となると、エンジンが高回転のときと同様に、ピストン８の往復抵抗が高くなるためピストン８を下降させるために強い爆発力が必要となる。そのため、燃焼圧により生じるフリクションが高くなる。すなわち、エンジン１０１が高負荷となると、オイル噴射量を増大するようになっている。

また、ＥＣＵ１３０のＲＯＭには、予め、実験または数値設計などにより求められた、燃料噴射量とエンジン負荷との関係としてのマップが記憶されている。

図１２に示すように、オイル流量調整バルブ１４０は、オイルパイプ１１０のオイル通路１１０ａを開閉する機能を有する開閉弁からなり、例えば、電磁力により動作するソレノイドバルブで構成されている。

クランクポジションセンサ１５０は、シリンダブロック５に固定されている。このクランクポジションセンサ１５０は、クランク角度の回転を検出し、検出された回転の信号は、ＥＣＵ１３０に出力されるようになっている。

スロットルバルブセンサ１６０は、エンジン１０１内の図示しないスロットルバルブに設けられている。このスロットルバルブセンサ１６０は、スロットルバルブの開度を検出し、検出された信号は、ＥＣＵ１３０に出力されるようになっている。

シリンダヘッド１０６は、第１の実施形態に係るシリンダヘッド６と同様に、クランクシャフト３の軸線方向所定間隔置きに可変バルブタイミング機構１０７に設けられた吸気カムシャフト１７１と排気カムシャフト７４とを下側からそれぞれ支持する略半円弧状の軸受け溝を有する。

図１１に示すように、可変バルブタイミング機構１０７は、第１の実施形態に係る可変バルブタイミング機構７と同様に、ベーン型アクチュエータ７２を駆動する吸気側油圧コントローラ７３に連結された吸気カムシャフト１７１と、ベーン型アクチュエータ７５を駆動する排気側油圧コントローラ７６に連結された排気カムシャフト７４と、によって構成されている。吸気側油圧コントローラ７３および排気側油圧コントローラ７６は、チェーン７７を介してクランクシャフト３と連結されており、クランクシャフト３によって駆動されるようになっている。

吸気カムシャフト１７１は、第１の実施形態に係る吸気カムシャフト７１と同様に、ロッカーアーム５５を介して吸気バルブ５２に連結されている。吸気バルブ５２の開閉タイミングは、吸気側油圧コントローラ７３により、遅角制御や進角制御を実行し、吸気および排気の効率を向上させるとともに、エンジン１の出力（ｋＷ）およびトルク（Ｎ・ｍ）が調整されるようになっている。

オイル供給装置１０４は、第１の実施形態に係るオイル供給装置４と同様に、オイルパン４１と、オイルストレーナ４２と、ポンプ機構４３と、ポンプ機構４３から吐出されたオイルをろ過するオイルフィルタ４４と、オイル通路部１４５と、によって構成されている。オイル供給装置１０４は、エンジン１０１内の各潤滑部１１３にオイルを圧送し各潤滑部１１３を潤滑するとともに冷却するよう構成されている。

この潤滑部１１３は、第１の実施形態に係る潤滑部１３と同様に、エンジン１０１内の潤滑を必要とする構成要素であり、例えば、ピストン８と、クランクシャフト３を回転可能に支持するクランクジャーナル１１と、コネクティングロッド１２をクランクシャフト３に連結するクランクピンと、吸気カムシャフト１７１と、排気カムシャフト７４と、ロッカーアーム５３、５５と、吸気カムシャフトジャーナル５７と、排気カムシャフトジャーナル５８と、を含んで構成されている。

図１２に示すように、オイル通路部１４５は、第１の実施形態に係るオイル通路部４５と同様に、オイルフィルタ４４で浄化されたオイルを潤滑部１１３の各潤滑要素に圧送する複数のオイル通路１４５ａを含んで構成されている。このオイル通路１４５ａはメインオイルギャラリ５ａと、噴射ノズル９とオイルパイプ１１０とに形成されたオイル通路と、を含んで構成されている。

次に、制御について図面を参照して説明する。
図１３は、オイル噴射量制御装置のオイル噴射量制御を示すフローチャートである。

図１２に示すように、まず、ＥＣＵ１３０は、クランクポジションセンサ１５０によりクランクシャフト３のクランク角度（度）を取得する（ステップＳ１１）。

ステップＳ１２において、ＥＣＵ１３０は、クランクポジションセンサ１５０によりエンジン回転数（ｒｐｍ）を取得する。

ステップＳ１３において、ＥＣＵ１３０は、スロットルバルブセンサ１６０によりスロットルバルブの開度を取得し、スロットルバルブの開度によりエンジン１０１内の燃料噴射量を取得する。そして、ＲＯＭに記憶されているマップを参照して燃料噴射量によりエンジン負荷を取得する。

ステップＳ１４において、ＥＣＵ１３０は、図６に示すように、クランク角度が０度のとき燃焼行程とし、クランクポジションセンサ１５０により取得したクランク角度が、０度＋７２０度×ｍ（ｍは自然数）と一致したときクランク角度が０度を基準として燃焼行程にあるか否か判断する。

ステップＳ１４でＹＥＳと判断されたとき、すなわち、燃焼行程と判断されたときは、ステップＳ１５へ進む。ステップＳ１５において、ＥＣＵ１３０は、取得したエンジン回転数とエンジン負荷によりエンジン１０１が高回転または、高負荷であるか否か判断する。

一方、ステップＳ１４でＮＯと判断されたとき、すなわち、吸気、圧縮、排気の各行程と判断されたときは、ステップＳ１７へ進む。ステップＳ１７において、ＥＣＵ１３０は、ピストン８とシリンダボア５１の潤滑に必要なオイル噴射量となるオイル流量調整バルブ１４０のバルブ開度、すなわち、ＭＩＮ開度になるように信号を出力し、オイル流量調整バルブ１４０は、その信号によりバルブの開度を変更する。

ステップＳ１５でＹＥＳと判断されたとき、すなわち、エンジン１０１が高回転または、高負荷であると判断されたときは、ステップＳ１６へ進む。ステップＳ１６において、ＥＣＵ１３０は、オイル噴射量が最大となるオイル流量調整バルブ１４０のバルブの開度、すなわち、ＭＡＸ開度になるように信号を出力し、オイル流量調整バルブ１４０は、その信号によりバルブの開度を変更する。

一方、ステップＳ１５でＮＯと判断されたとき、すなわち、エンジン１０１が低回転または、低負荷であると判断されたときは、ステップＳ１８へ進む。ステップＳ１８において、ＥＣＵ１３０は、ＭＩＮ開度のときのオイル噴射量より多く、ＭＡＸ開度のときのオイル噴射量より少ないオイル噴射量となるオイル流量調整バルブ１４０のバルブ開度、すなわち、ＭＩＤ開度になるように信号を出力し、オイル流量調整バルブ１４０は、その信号によりバルブの開度を変更する。

本実施の形態に係るオイル噴射量制御装置１０２は、このように構成されているので、以下のような効果が得られる。すなわち、クランクポジションセンサ１５０により、クランクシャフト３のクランク位置とエンジン１０１のエンジン回転数を取得し、スロットルバルブセンサ１６０により、スロットルバルブの開度を検出し、エンジン１０１のエンジン負荷を取得する。そして、クランクポジションセンサ１５０によりピストン８が燃焼行程と判断した場合、ＥＣＵ１３０はピストン８のフリクションが高いときにオイルの噴射量を最大にし、オイルを噴射するように信号を出力する。その信号によりオイル流量調整バルブ１４０はバルブの開度とタイミングを変更する。そして、オイルパイプ１１０を介して噴射ノズル９へ多量のオイルが圧送され、ピストンスカート８２の内周側面８２ｂからオイル孔８２ａに向かってオイルが噴射される。

また、クランクポジションセンサ１５０によりピストン８が吸気、圧縮、排気の各行程と判断した場合、ＥＣＵ１３０は、ピストン８とシリンダボア５１の潤滑に必要なオイル油圧のまま変更しない信号を出力し、オイル流量調整バルブ１４０は、その信号によりバルブの開度は変更しない。そして、オイルパイプ１１０を介して噴射ノズル９へ少量のオイルが圧送され、ピストンスカート８２に向かってオイルが噴射される。

その結果、ピストン８が燃焼圧により生じるフリクションが高い燃焼行程にだけシリンダボア内面部５１ａにオイルの噴射量を増大するので、オイルの保持量を増大しフリクションを低減することができ燃費を向上させることができる。また、吸気、圧縮、膨張の各行程では、オイルの噴射量を減らすことができるので、余剰なオイルによる引き摺りトルクを低減することができ燃費の悪化を防止できるという効果がある。

このように、本実施形態においては、噴射ノズル９と、オイルパイプ１１０と、ＥＣＵ１３０と、オイル流量調整バルブ１４０と、クランクポジションセンサ１５０と、スロットルバルブセンサ１６０と、を設けるだけの簡単な構造で他の行程よりもフリクションが高いピストン８が燃焼行程にオイルの噴射量を増やし、その他、吸気、圧縮、膨張の各行程では、オイルの噴射量を減らすことができ、フリクションを低減して、燃費が向上するオイル噴射制御装置を提供することができる。

本発明の第２の実施の形態のオイル噴射量制御装置１０２の変形例について説明する。図１４は本実施形態のオイル噴射量制御装置１０２の変形例を示すオイル噴射量制御装置のオイル噴射量制御の回路図である。

なお、本実施の形態に係るオイル噴射量制御装置１０２では、オイル流量調整バルブ１４０により、オイルの噴射量と噴射タイミングを変更する場合について説明したが、本発明のオイル噴射量制御装置においては、電磁力により開閉動作する弁を有する噴射ノズルにより、オイルの噴射量と噴射タイミングを変更するようにしてもよい。

また、本実施の形態に係るオイル噴射量制御装置１０２では、噴射ノズル９からピストンスカート８２のオイル孔８２ａにオイルを噴射する場合について説明したが、図１４に示すように、ピストンスカート８２のオイル孔８２ａを無くして、噴射ノズル９からピストン１０８のピストンスカート１８２の下端に向かってオイルを噴射してもよい。

以上のように、本発明に係るオイル噴射装置は、ピストンスカート８２の外周側面８２ｃとシリンダボア５１のシリンダボア内面部５１ａとに生じるフリクションが高い燃焼行程中にオイルの噴射量を増やしフリクションを低減し、吸気、圧縮、膨張の各行程では、オイルの噴射量を減らし余剰なオイルによる引き摺りトルクを低減することができるという効果を有し、ピストンにオイルを噴射することにより、ピストンとシリンダボアの潤滑を行うことができるオイル噴射装置に有用である。

本発明の第１の実施の形態に係るオイル噴射装置を適用した車両のエンジンの概略斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係るオイル噴射装置のシリンダブロックの部分断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るオイル噴射装置のシリンダヘッドの斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係るオイル噴射装置のピストンを収容するシリンダブロックの部分断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るオイル噴射装置のピストンが圧縮行程のときの図４の部分拡大図である。 本発明の第１の実施の形態に係るオイル噴射装置のピストンスカートの外周側面とシリンダボア内面部とで発生するフリクションを示す概略図である。 本発明の第１の実施の形態に係るオイル噴射装置のピストンが燃焼行程のときの図４の部分拡大図である。 本発明の第１の実施の形態に係るオイル噴射装置のピストンが排気行程のときの図４の部分拡大図である。 本発明の第１の実施の形態に係るオイル噴射装置のピストンが吸気行程のときの図４の部分拡大図である。 本発明の第１の実施の形態に係るオイル噴射装置の変形例を示すシリンダブロックの部分断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係るオイル噴射量制御装置を適用した車両のエンジンの概略斜視図である。 本発明の第２の実施の形態に係るオイル噴射量制御装置のオイル噴射量制御の回路図である。 本発明の第２の実施の形態に係るオイル噴射量制御装置のオイル噴射量制御を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係るオイル噴射量制御装置の変形例を示すオイル噴射量制御の回路図である。

符号の説明

１、１０１ エンジン
２ オイル噴射装置
３ クランクシャフト
４、１０４ オイル供給装置
５ シリンダブロック
６、１０６ シリンダヘッド
７、１０７ 可変バルブタイミング機構
８、１０８ ピストン
９ 噴射ノズル（ノズル部）
９ｆ オイル噴射口
１０、１１０ オイルパイプ
１３、１１３ 潤滑部
４５、１４５ オイル通路部
４５ａ、１４５ａ オイル通路
５０ シリンダ
５１ シリンダボア
５１ａ シリンダボア内面部
５１ｊ シリンダボア上部
５１ｋ シリンダボア下部
６０ シリンダヘッド本体
６１ カムキャップ
７１、１７１ 吸気カムシャフト
８２、１８２ ピストンスカート
８２ａ オイル孔
８２ｂ 内周側面
８２ｃ 外周側面
８２ｄ 側面上部
１０２ オイル噴射量制御装置（オイル噴射装置）
１３０ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
１４０ オイル流量調整バルブ
１５０ クランクポジションセンサ
１６０ スロットルバルブセンサ

Claims (1)

1. シリンダを有するとともに、前記シリンダを囲みクロスハッチが形成されたシリンダブロック内壁部とを有するシリンダブロックと、前記シリンダ内で往復運動するピストンとを備え、
   前記ピストンが内周側面と外周側面と側面上部とを有するとともに、前記側面上部で前記内周側面から前記外周側面に貫通しオイルを通すオイル孔を有し、
   前記ピストンから離隔した下方で、前記内周側面に開口する前記オイル孔の開口部に向かってオイルを噴射するノズル部が設けられ、
   前記ピストンの圧縮行程の上死点直前で前記ノズル部から噴射される前記オイルの噴射量を最大にし、前記ピストンの圧縮行程以外の他の行程中に前記オイルの噴射量を最小にするよう、前記オイルの噴射量を調節するようにしたことを特徴とする内燃機関のオイル噴射装置。

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