JP2011012619A - Oil jet - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関のピストンの背面にオイルを吹き付けて該ピストンを冷却するオイルジェットに関するものである。 The present invention relates to an oil jet that cools a piston by spraying oil onto the back surface of the piston of an internal combustion engine.
一般に、レシプロ式の内燃機関(エンジン)では、ピストンが過加熱状態になると、ノッキング(異常燃焼)が発生しやすくなるとともに、ピストンの熱膨張によりピストンとシリンダ内壁との間のクリアランスが無くなり摩擦抵抗が増大する。また、過加熱と冷却とを繰り返すとピストン冠部に劣化ないしは損傷が生じることがある。このため、内燃機関には、通常、ピストンの背面にエンジンオイルを吹き付けてピストンを冷却するオイルジェット(ピストン冷却装置)が設けられる。そして、オイルジェット内のオイル通路には、エンジンオイルの圧力(供給油圧)に応じてオイル通路を開閉するバルブ機構が設けられる(例えば、特許文献1参照)。 Generally, in a reciprocating internal combustion engine (engine), if the piston is overheated, knocking (abnormal combustion) is likely to occur, and the thermal expansion of the piston eliminates the clearance between the piston and the inner wall of the cylinder, resulting in frictional resistance. Will increase. In addition, repeated overheating and cooling may cause deterioration or damage to the piston crown. For this reason, an internal combustion engine is usually provided with an oil jet (piston cooling device) that cools the piston by spraying engine oil onto the back surface of the piston. The oil passage in the oil jet is provided with a valve mechanism that opens and closes the oil passage according to the pressure (supply hydraulic pressure) of the engine oil (see, for example, Patent Document 1).
以下、図1〜図3を参照しつつ、従来の一般的な内燃機関用のオイルジェットの構造及び機能を説明する。
図1に示すように、普通のレシプロ式の内燃機関1においては、シリンダブロック2の上部にシリンダ3が形成され、シリンダ3内にピストン4が嵌入されている。ピストン4は、コネクチングロッド5及びクランクピン6を備えた連結機構を介してクランクシャフト7に連結されている。また、シリンダブロック2には、主オイル通路8(メインギヤラリ)と、該主オイル通路8と連通する連通口9とが設けられている。そして、図2に示すような構造を備えたオイルジェット10が、図3に示すような形態で、ボルト締結によりシリンダブロック2に取り付けられている。オイルジェット10には、主オイル通路8からエンジンオイルが供給される。
Hereinafter, the structure and function of a conventional oil jet for a general internal combustion engine will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, in an ordinary reciprocating internal combustion engine 1, a cylinder 3 is formed on an upper portion of a
図2に示すように、一般にオイルジェット10は、中空部11を備えた本体部12と、本体部12に結合されたノズル13と、中空部11内に配設されたバルブ機構とを備えている。バルブ機構は、中空部11に形成された弁座部14と、弁座部14を開閉する球形の弁体15と、弁体15を弁座部14に着座させる方向に付勢するばね16と、ばね16の一端を支持するとともに中空部11の一端を閉止するプラグ部材17とを備えている。
As shown in FIG. 2, the
かくして、内燃機関1においては、主オイル通路8の油圧が所定値以上になると、ばね16が圧縮され、弁体15が開弁する。その結果、主オイル通路8内のエンジンオイルが、ノズル13の先端から噴射される。噴射されたエンジンオイルはピストン4の背面に吹き付けられ、これによりピストン4が冷却される。
Thus, in the internal combustion engine 1, when the oil pressure in the
ところで、図2に示す従来のオイルジェット10は、内燃機関1の冷間時、すなわち内燃機関1が冷機状態で運転されているときでも、油圧が所定値以上に上昇すればエンジンオイルを噴射してピストン4の背面に吹き付ける構造となっている。このため、内燃機関1の冷間時には、ピストン4が過冷却状態となるおそれがある。そして、ピストン4が過冷却状態になると、ピストン4の熱膨張が不十分であることに起因してピストン4とシリンダ3の内壁との間のクリアランスが大きくなり、騒音が発生したり、振動が増加したりするといった問題が生じる。また、ピストン4が過冷却されると、燃焼室内の温度が低下し、燃料の燃焼が不完全となったり、排気ガス温度が排気ガス浄化に必要な反応温度に到達しなかったりするといった問題も生じる。
Incidentally, the
そこで、特許文献1に開示されたオイルジェットでは、エンジンオイルの温度に感応するサーモスタットでエンジンオイルの噴射形態を切り替えることによりピストンの過冷却を防止するようにしている。以下、図4〜図6を参照しつつ、特許文献1に開示されたオイルジェットにおけるピストンの過冷却の防止機構を説明する。 Therefore, in the oil jet disclosed in Patent Document 1, overcooling of the piston is prevented by switching the injection form of the engine oil with a thermostat that is sensitive to the temperature of the engine oil. Hereinafter, a mechanism for preventing overcooling of the piston in the oil jet disclosed in Patent Document 1 will be described with reference to FIGS.
図4に示すように、特許文献1に開示されたオイルジェット20は、オイル通路21を備えたオイルジェット本体22と、それぞれオイルジェット本体22に接続されたシリンダ壁潤滑用導管23及びピストン冷却用導管24と、オイルジェット本体22内に配設されたバルブ機構とを備えている。ここで、オイル通路21と、シリンダ壁潤滑用導管23及びピストン冷却用導管24とは、それぞれオイルジェット本体22の壁部に形成された横穴25、26を介して互いに連通している。また、バルブ機構は、オイルジェット本体22に形成された段部27(シート部)と、段部27を開閉する圧力弁28と、圧力弁28を上向きに付勢するスプリング29と、サーモスタット30とを備えている。なお、サーモスタット30は、スプリング29の一端を支持するとともにオイル通路21の一端を閉止している。
As shown in FIG. 4, an
図5に示すように、サーモスタット30は、油圧センサー室31と、油圧センサー室31に嵌入された小ピストン32と、小ピストン32を上向きに付勢するスプリング33と、油圧センサー室31と小ピストン32の上面との間の空間部に封入されたサーモワックス34とを備えている。サーモワックス34は、温度の上昇に伴って膨張し、小ピストン32をスプリング33の付勢力に抗して下方に移動させることができる。なお、図5において、dは、サーモワックス34の膨張・収縮による小ピストン32の作動範囲を示している。
As shown in FIG. 5, the
図6に示すように、内燃機関の温間時には、サーモワックス34は膨張し、小ピストン32をスプリング33の付勢力に抗して下方に移動させる。このため、小ピストン32は油圧センサー室31内に完全に収容される。この場合、オイル通路21内の油圧が所定値以上になると、圧力弁28は油圧によって下方に最大限に移動させられ、シリンダ壁潤滑用導管23及びピストン冷却用導管24がオイル通路21と連通する。これにより、ピストンの背面にエンジンオイルが吹き付けられ、ピストンが冷却される。
As shown in FIG. 6, when the internal combustion engine is warm, the
他方、内燃機関の冷間時には、サーモワックス34が収縮しているので、図4及び図5にその状態が示されているように、小ピストン32は上方に最大限に突出した状態となる。この場合、オイル通路21の油圧が所定値以上になると、圧力弁28は油圧によって下方に移動させられ開弁するが、小ピストン32によって係止されるので、シリンダ壁潤滑用導管23はオイル通路21と連通するが、ピストン冷却用導管24はオイル通路21と連通しない。このため、ピストンの背面にエンジンオイルは吹き付けられず、ピストンの過冷却が防止される。
On the other hand, when the internal combustion engine is cold, the
しかしながら、特許文献1に開示された従来のオイルジェットは、図5に示すような高価なサーモスタットを設けなければならないので、その内部構造が複雑化するとともに、製造コストが高くつくといった問題がある。本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたものであって、内燃機関の温間時にはピストンを有効に冷却することができ、冷間時にはピストンの過冷却を防止することができる、内部構造が簡素で製造コストが低いオイルジェットを提供することを解決すべき課題とする。 However, since the conventional oil jet disclosed in Patent Document 1 must be provided with an expensive thermostat as shown in FIG. 5, the internal structure is complicated and the manufacturing cost is high. The present invention was made to solve the above-described conventional problems, and can effectively cool the piston when the internal combustion engine is warm, and can prevent overcooling of the piston when it is cold. An object to be solved is to provide an oil jet having a simple internal structure and low manufacturing cost.
上記課題を解決するためになされた本発明に係る内燃機関用のオイルジェットは、本体部と、ノズルと、第1バルブ機構と、第2バルブ機構とを備えている。本体部には、略円柱形の中空部と、中空部の中心軸の伸びる方向にみて中空部の一端に形成され中空部にオイルを流入させるオイル流入穴と、中空部の側部に形成され中空部からオイルを流出させるオイル流出穴とが形成されている。ここで、ノズルは、本体部に結合され、オイル流出穴と連通するオイル通路を有している。また、第1バルブ機構はオイル流入穴を開閉する一方、第2バルブ機構はオイル流出穴を開閉する。 An oil jet for an internal combustion engine according to the present invention, which has been made to solve the above problems, includes a main body, a nozzle, a first valve mechanism, and a second valve mechanism. The main body is formed with a substantially cylindrical hollow portion, an oil inflow hole formed at one end of the hollow portion as viewed in the direction in which the central axis of the hollow portion extends, and a side portion of the hollow portion. An oil outflow hole through which oil flows out from the hollow portion is formed. Here, the nozzle has an oil passage that is coupled to the main body and communicates with the oil outflow hole. The first valve mechanism opens and closes the oil inflow hole, while the second valve mechanism opens and closes the oil outflow hole.
このオイルジェットにおいては、第1バルブ機構は、中空部内に収容されオイル流入穴を開閉する球形の第1弁体と、第1弁体を上記オイル流入穴を閉じる方向に付勢する第1ばねとを有している。第2バルブ機構は、中空部内に収容されオイル流出穴を開閉する第2弁体と、形状記憶合金で形成され第2弁体と係合する第2ばねとを有している。そして、形状回復温度以上の温度(又は形状回復温度範囲より高い温度)では、第2ばねによって、第2弁体がオイル流出穴を開く方向に移動させられ、オイル流出穴が開かれる。他方、形状回復温度より低い温度(又は形状回復温度範囲より低い温度)では、第2弁体に作用するオイル流出穴を閉じる方向の外力(例えば、油圧差により生じる力)によって、第2ばねが収縮させられるとともに、第2弁体がオイル流出穴を閉じる方向に移動させられ、オイル流出穴が閉じられる。 In this oil jet, the first valve mechanism includes a spherical first valve body that is housed in the hollow portion and opens and closes the oil inflow hole, and a first spring that urges the first valve body in a direction to close the oil inflow hole. And have. The second valve mechanism includes a second valve body that is accommodated in the hollow portion and opens and closes the oil outflow hole, and a second spring that is formed of a shape memory alloy and engages with the second valve body. At a temperature equal to or higher than the shape recovery temperature (or higher than the shape recovery temperature range), the second valve body is moved in the direction to open the oil outflow hole by the second spring, and the oil outflow hole is opened. On the other hand, at a temperature lower than the shape recovery temperature (or a temperature lower than the shape recovery temperature range), the second spring is caused by an external force (for example, a force generated by a hydraulic pressure difference) in the direction of closing the oil outflow hole acting on the second valve body. While being contracted, the second valve body is moved in a direction to close the oil outflow hole, and the oil outflow hole is closed.
本発明に係るオイルジェットにおいて、中空部は、その中心軸の伸びる方向にみてオイル流入穴側に位置する円柱形の小径部と、オイル流入穴と反対側に位置し小径部より大径の円柱形の大径部とで構成されているのが好ましい。この場合、第1弁体は小径部内に収容されているのが好ましい。第2弁体は略円筒形に形成され、大径部に嵌入されているのが好ましい。オイル流入穴は小径部の一端に形成されているのが好ましい。オイル流出穴は大径部の側部に形成されているのが好ましい。 In the oil jet according to the present invention, the hollow portion has a cylindrical small-diameter portion located on the oil inflow hole side as viewed in the direction in which the central axis extends, and a cylinder having a larger diameter than the small-diameter portion located on the opposite side of the oil inflow hole It is preferable that it is composed of a large-diameter portion having a shape. In this case, it is preferable that the first valve body is accommodated in the small diameter portion. The second valve body is preferably formed in a substantially cylindrical shape and is fitted into the large diameter portion. The oil inflow hole is preferably formed at one end of the small diameter portion. The oil outflow hole is preferably formed in the side portion of the large diameter portion.
本発明に係るオイルジェットにおいて、大径部は、中空部の中心軸の伸びる方向にみて、オイル流入穴と反対側の端部に開口する開口部を有しているのが好ましい。また、開口部を閉止するとともに、第1ばね及び第2ばねの端部を支持するプラグ部材が設けられているのが好ましい。また、本発明に係るオイルジェットにおいては、第2バルブ機構は、オイル流出穴を閉じる方向の外力を第2弁体に作用させる付勢ばねを備えているのが好ましい。 In the oil jet according to the present invention, it is preferable that the large-diameter portion has an opening that opens at an end opposite to the oil inflow hole when viewed in the direction in which the central axis of the hollow portion extends. Moreover, it is preferable that a plug member that closes the opening and supports the ends of the first spring and the second spring is provided. In the oil jet according to the present invention, it is preferable that the second valve mechanism includes a biasing spring that applies an external force in a direction to close the oil outflow hole to the second valve body.
本発明に係るオイルジェットは、従来の普通のオイルジェットに、オイル流出穴を開閉する第2弁体と形状記憶合金で形成された第2ばねとを有する簡素な構造の第2バルブ機構を付設しただけの簡素な構造でもって、内燃機関の温間時にピストンを有効に冷却することができ、冷間時にピストンの過冷却を防止することができる。したがって、本発明に係るオイルジェットによれば、高価でかつ構造が複雑なサーモスタットないしは感熱式アクチュエータを設ける必要がない。このため、オイルジェットの製造コストを低くすることができる。 The oil jet according to the present invention is provided with a second valve mechanism having a simple structure having a second valve body that opens and closes an oil outflow hole and a second spring formed of a shape memory alloy to a conventional ordinary oil jet. With this simple structure, the piston can be effectively cooled when the internal combustion engine is warm, and overcooling of the piston can be prevented when it is cold. Therefore, according to the oil jet of the present invention, there is no need to provide a thermostat or a heat sensitive actuator that is expensive and has a complicated structure. For this reason, the manufacturing cost of an oil jet can be lowered.
以下、図7〜図18を参照しつつ、本発明を実施するための形態(実施形態1、2)を具体的に説明する。なお、本発明の実施形態1、2に係るオイルジェットが装着される内燃機関(エンジン)は、図1に示す従来の内燃機関とほぼ同一であるので、内燃機関のオイルジェット以外の部分については、適宜、図1を参照する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention (embodiments 1 and 2) will be described in detail with reference to FIGS. The internal combustion engine (engine) to which the oil jet according to the first and second embodiments of the present invention is mounted is substantially the same as the conventional internal combustion engine shown in FIG. FIG. 1 will be referred to as appropriate.
(実施形態1)
図7〜図10に示すように、本発明の実施形態1に係るオイルジェット40には、その基部をなす本体部41(ボディ)が設けられ、この本体部41にノズル42がロウ付け等により接合されている。本体部41には、エンジンオイルの通路となる略円柱形の中空部43と、オイルジェット40をシリンダブロック2にボルト締結するための円柱形のボルト穴44とが形成されている。ここで、中空部43は、円柱形の小径部45と、小径部45より大径の円柱形の大径部46とで構成されている。なお、以下では便宜上、オイルジェット40における位置関係に関して、略円柱形の中空部43の中心軸の伸びる方向にみて、小径部45が位置する側を「上」といい、大径部46が位置する側を「下」という。
(Embodiment 1)
As shown in FIGS. 7 to 10, the
本体部41には、小径部45と連通し本体部41の上端面に開口する円柱形のオイル流入穴47と、大径部46と連通し本体部41の下端面に開口する円柱形の開口部48とが形成されている。ここで、オイル流入穴47は小径部45より小径であり、開口部48は大径部46より大径である。なお、小径部45とオイル流入穴47との境界部にはテーパ状の弁座部49が形成されている。また、本体部41には、その中心軸が横方向、すなわち上下方向と垂直な方向に伸び、一端が大径部46と連通し他端が本体部41の周面に開口する略円柱形のオイル流出穴50が形成されている。そして、ノズル42は、オイル流出穴50の一部分(大径の部分)に差し込まれ、本体部41に接合されている。なお、ノズル42内には該ノズル42をその長手方向に貫通するオイル通路51が形成され、このオイル通路51はオイル流出穴50の一部分(小径の部分)を介して大径部46ないしは中空部43と連通している。
The
中空部43内には、球形の第1弁体52(ボールバルブ)とコイル状の第1ばね53(コイルスプリング)とで構成されオイル流入穴47を開閉する第1バルブ機構と、略円筒形の第2弁体54(円筒弁部材)と形状記憶合金からなるコイル状の第2ばね55(SMAスプリング)とコイル状の付勢ばね56(バイアススプリング)とで構成されオイル流出穴50を開閉する第2バルブ機構とが設けられている。そして、中空部43ないしは大径部46の下端部はプラグ部材57によって閉止されている。プラグ部材57は、開口部48に嵌入され、例えばかしめ加工等により本体部41に固定されている。なお、第1バルブ機構は油圧に応じて動作し、第2バルブ機構は油温に応じて動作するが、両者の動作は互いに独立している。
In the
第1バルブ機構においては、第1弁体52は小径部45内に収容され、第1ばね53によって常時上向きに付勢されている。第1ばね53は、小径部45と大径部46とにわたって配置され、その上端部は第1弁体52を支持し、その下端部はプラグ部材57によって支持されている。なお、第1ばね53は、プラグ部材57の突起部57bによって横方向に位置決めされている。主オイル通路8内のエンジンオイルの圧力すなわちオイル流入穴47にかかる油圧(以下「供給油圧」という。)が所定の設定圧(以下「開弁圧」という。)未満であれば、第1弁体52は第1ばね53の付勢力により、小径部45とオイル流入穴47との境界部に形成された弁座部49に着座させられ、オイル流入穴47は閉じられる。他方、供給油圧が開弁圧以上であれば、第1弁体52は供給油圧により第1ばね53の付勢力に抗して下方に移動させられ、オイル流入穴47は開かれる。
In the first valve mechanism, the
第2バルブ機構においては、略円筒形の第2弁体54は円柱形の大径部46内に嵌入されている。そして、第2弁体54は、基本的には、その上端部が、小径部45と大径部46との間の段差部59(ストッパ)に当接するまでは、上向きに移動することができる。他方、その下端部がプラグ部材57の縁部57aの上端部に当接するまでは、下向きに移動することができる。ここで、第2弁体54が上側に位置しているときには、オイル流出穴50は開かれる(図12参照)。他方、第2弁体54が下側に位置しているときには、オイル流出穴50は第2弁体54の周壁によって閉じられる(図11参照)。
In the second valve mechanism, the substantially cylindrical
第2ばね55は、形状記憶合金、例えばNi−Ti系合金で形成されたつるまきばね(コイルスプリング)であり、形状回復温度(変態温度)ないしは形状回復温度範囲より高温の状態(以下「高温状態」という。)にあるときには、その結晶構造がオーステナイト相となり、比較的大きい横弾性係数ないしは剪断弾性係数を備えた状態(以下「復元状態」という。)となる。他方、第2ばね55が、形状回復温度ないしは形状回復温度範囲より低温の状態(以下「低温状態」という。)にあるときには、その結晶構造がマルテンサイト相となり、その横弾性係数が低下し、復元状態に比べて非常に圧縮変形しやすい状態(以下「易変形状態」という。)となる。第2弁体54の下方への移動がプラグ部材57の縁部57aによって係止されるので、第2ばね55の過度の圧縮変形が防止される。なお、第2ばね55は、易変形状態で圧縮されて変形したときには、再び高温状態とならない限りこの変形が維持されるように形成されているのが好ましい。
The
付勢ばね56は、その上端部が小径部45とオイル流入穴47との間の段差部60に当接する一方、その下端部が第2弁体54の上端部に当接するようにして、小径部45ないしは大径部46に配置されている。そして、付勢ばね56は第2弁体54を常時下向きに付勢している。ここで、付勢ばね56の付勢力は、高温状態では第2弁体54を段差部59と当接する部位(最大限上側)に位置させることができる一方、低温状態では第2ばね55を圧縮して第2弁体54をプラグ部材57の縁部57aと当接する部位(最大限下側)に位置させることができるように、好ましく設定されている。
The biasing
以下、図11〜図13を参照しつつ、図7〜図10に示す実施形態1に係るオイルジェット40の動作ないしは機能を具体的に説明する。
図11に示すように、内燃機関1の冷間時、すなわち第2ばね55が低温状態であるときには、第2ばね55はその横弾性係数が低下して易変形状態にある。このため、付勢ばね56の付勢力により、第2弁体54は第2ばね55の付勢力に抗してプラグ部材57の縁部57aの上端部に当接するまで下方に移動させられる。その結果、オイル流出穴50は、第2弁体54の周壁によって閉じられ、中空部43からノズル42のオイル通路51へエンジンオイルが流入することができない状態となる。
Hereinafter, the operation | movement thru | or function of the
As shown in FIG. 11, when the internal combustion engine 1 is cold, that is, when the
この状態においては、供給油圧が開弁圧以上となっても、主オイル通路8からオイルジェット40へはエンジンオイルは流入することができない。このため、オイルジェット40のノズル42からピストン4の背面へのエンジンオイルの噴射は行われず、内燃機関1の冷間時におけるピストン4の過冷却が防止される。
In this state, the engine oil cannot flow from the
図12に示すように、内燃機関1の温間時すなわち第2ばね55が高温状態にあるときには、第2ばね55はその横弾性係数が増加して復元状態となる。このため、第2ばね55の付勢力により、第2弁体54は付勢ばね56の付勢力に抗して段差部59に当接するまで上方に移動させられる。その結果、オイル流出穴50は開かれ、中空部43からノズル42のオイル通路51へエンジンオイルが流入することができる状態となる。
As shown in FIG. 12, when the internal combustion engine 1 is warm, that is, when the
このようにオイル流出穴50が開かれていても、供給油圧が開弁圧未満であれば、第1ばね53の付勢力により第1弁体52が弁座部49に押し付けられ、弁座部49に着座させられる。このとき、オイル流入穴47(主オイル通路8)と小径部45との間の連通は第1弁体52によって完全に遮断される。このため、主オイル通路8からオイルジェット40へエンジンオイルが供給されず、オイルジェット40のノズル42からピストン4の背面へのエンジンオイルの噴射は行われない。
Even if the
他方、図13に示すように、内燃機関1の温間時すなわち第2ばね55が高温状態であるときにおいて、供給油圧が開弁圧以上であるときには、この供給油圧により、第1ばね53の付勢力に抗して、第1弁体52が下向きに適度に移動させられ、弁座部49から離反させられる。このとき、オイル流入穴47(主オイル通路8)と小径部45とが連通する。このため、主オイル通路8からオイルジェット40へエンジンオイルが供給され、このエンジンオイルは、オイルジェット40のノズル42からピストン4の背面へ噴射される。これにより、ピストン4の過加熱が防止され、ノッキング、ピストン4とシリンダ3の内壁との間の摩擦抵抗の増加、あるいはピストン4の冠部の劣化又は損傷などといった不具合の発生が防止される。
On the other hand, as shown in FIG. 13, when the supply oil pressure is equal to or higher than the valve opening pressure when the internal combustion engine 1 is warm, that is, when the
このように、実施形態1に係るオイルジェット40によれば、例えば図2に示すような従来の普通のオイルジェットに、オイル流出穴50を開閉する第2弁体54と第2ばね55と付勢ばね56とを有する簡素な構造の第2バルブ機構を付設するだけで、内燃機関1の温間時にはピストン4を有効に冷却することができ、冷間時にはピストン4の過冷却を防止することができる。したがって、例えば図5に示すような高価でかつ構造が複雑なサーモスタットないしは感熱式アクチュエータを設ける必要がないので、オイルジェット40の製造コストを低くすることができる。
Thus, according to the
(実施形態2)
以下、本発明の実施形態2に係るオイルジェットを説明する。ただし、実施形態2に係るオイルジェット40’の構成は、付勢ばね56を設けない点等を除けば、図7〜図10に示す実施形態1に係るオイルジェット40の構成とほぼ同一である。そこで、以下では主として実施形態1に係るオイルジェット40との相違を説明する。
(Embodiment 2)
Hereinafter, an oil jet according to
実施形態2に係るオイルジェット40’では、第2弁体54を常時下向きに付勢する付勢ばね56は設けられていない。このため、内燃機関1の冷間時すなわち第2ばね55が低温状態であるときには、中空部43内における第2弁体54の上側と下側との間の油圧差、すなわちエンジンオイルの流れ方向にみて第2弁体54の上流側と下流側の間の油圧差でもって第2弁体54に下向きの力を加え、第2弁体54を下向きに移動させてプラグ部材57の縁部57aの上端部に当接させるようにしている。なお、第2ばね55の低温状態における付勢力は、第2弁体54の上側と下側との間の油圧差より小さくなるように好ましく設定される。その他の点については、実施形態1に係るオイルジェット40と同様である。
In the
以下、図14〜図18を参照しつつ、実施形態2に係るオイルジェット40’の動作ないしは機能を具体的に説明する。
図14に示すように、内燃機関1が停止しているときには、オイルジェット40’には油圧が導入されないので、第1弁体52は閉弁状態にある。他方、第2弁体54は、内燃機関1が停止された時点では第2ばね55が高温状態であるので、大径部476内で最上位に位置し開弁状態にある。この後、内燃機関1の温度が低下して、第2ばね55が低温状態となっても、第2弁体54には重力を除けば下向きの力はかからないので、第2弁体54の位置は変化しない。つまり、内燃機関1が停止した後、次に始動されるまでの間は、図14に示された状態が維持される。
Hereinafter, the operation or function of the
As shown in FIG. 14, when the internal combustion engine 1 is stopped, no oil pressure is introduced into the
図15に示すように、冷機状態で内燃機関1を始動させたときには、主オイル通路8内の低温で粘度が高いエンジンオイルの圧力(供給油圧)がオイル流入穴47を介して第1弁体52に作用する。そして、供給油圧が開弁圧以上となれば、第1弁体52が開弁状態となる。他方、この時点では第2弁体54は開弁状態にあるので、主オイル通路8内のエンジンオイルは中空部43を流通してノズル42のオイル通路51に流出する。
As shown in FIG. 15, when the internal combustion engine 1 is started in a cold state, the pressure (supply hydraulic pressure) of the engine oil having a low temperature and high viscosity in the
このように、低温で粘度が高いエンジンオイルが中空部43内を下向きに流れると、中空部43内において第2弁体54の上側ないしは上流側の油圧は、第2弁体54の下側ないしは下流側の油圧よりもかなり高くなる。かくして、第2弁体54の上側と下側との間の油圧差により、第2弁体54には下向きの力がかかる。このとき、第2ばね55は低温状態すなわち易変形状態にあるので、第2ばね55の上向きの付勢力は非常に小さい。このため、第2弁体54は容易に下向きに移動する。
Thus, when engine oil having a low temperature and high viscosity flows downward in the
かくして、図16に示すように、第2弁体54はプラグ部材57の縁部57aの上端部に当接し、オイル流出穴50を閉じる。すなわち、第2弁体54ないしは第2バルブ機構は閉弁状態となる。ここで、第2弁体54が何らかの原因により上向きに移動し、第2弁体54とオイル流出穴50との間に隙間が生じたときには、中空部43内のエンジンオイルがノズル42のオイル通路51に流出する。
Thus, as shown in FIG. 16, the
このとき、エンジンオイルの流れにより、中空部43内において第2弁体54の上側と下側との間に油圧差が発生する。そして、この油圧差によって第2弁体54が下向きに移動してオイル流出穴50を閉じるので、第2弁体54ないしは第2バルブ機構は再び閉弁状態となる。したがって、内燃機関1の始動後における冷間時には、第2弁体54ないしは第2バルブ機構は実質的に閉弁状態を維持する。このように、内燃機関1の冷間時には、オイルジェット40’のノズル42からピストン4の背面へのエンジンオイルの噴射は行われないので、ピストン4の過冷却が防止される。
At this time, a hydraulic pressure difference is generated between the upper side and the lower side of the
図17に示すように、内燃機関始動後、ある程度の時間が経過して内燃機関1が暖機状態となったとき、すなわち温間時には、第2ばね55の雰囲気温度が上昇し、第2ばね55が高温状態となる。したがって、第2ばね55はその横弾性係数が増加して復元状態となる。このため、第2ばね55の付勢力により、第2弁体54は段差部59に当接するまで上方に移動させられる。その結果、オイル流出穴50は開かれ、中空部43からノズル42のオイル通路51へオイルが流入することができる状態となる。なお、図17は、供給油圧が開弁圧未満である状態を示している。したがって、オイル流出穴50は開かれているが、第1バルブ機構ないしは第1ばね53が閉弁状態にあるので主オイル通路8からオイルジェット40’へエンジンオイルは供給されず、オイルジェット40’のノズル42からピストン4の背面へのエンジンオイルの噴射は行われない。
As shown in FIG. 17, when the internal combustion engine 1 is warmed up after a certain period of time after the internal combustion engine is started, that is, when it is warm, the ambient temperature of the
ここで、図18に示すように、供給油圧が開弁圧以上となったときには、この供給油圧により、第1ばね53の付勢力に抗して、第1弁体52が下向きに適度に移動させられて弁座部49から離反させられる。このため、主オイル通路8からオイルジェット40’へエンジンオイルが供給され、オイルジェット40’のノズル42からピストン4の背面へエンジンオイルが噴射される。この状態では、エンジンオイルは温度が高く粘度が低い状態にあるので、中空部43内において第2弁体54の上側と下側との間にはさほど大きい油圧差は生じない。したがって、第2弁体54が油圧差によって下向きに移動することはない。かくして、内燃機関1の温間時におけるピストン4の過加熱が防止され、ノッキング、ピストン4とシリンダ3の内壁との間の摩擦抵抗の増加、あるいはピストン4の冠部の劣化又は損傷などといった不具合の発生が防止される。
Here, as shown in FIG. 18, when the supply hydraulic pressure becomes equal to or higher than the valve opening pressure, the
このように、実施形態2に係るオイルジェット40’によれば、例えば図2に示すような従来の普通のオイルジェットに、オイル流出穴50を開閉する第2弁体54と第2ばね55とを有する簡素な構造の第2バルブ機構を付設するだけで、内燃機関1の温間時にはピストン4を有効に冷却することができ、冷間時にはピストン4の過冷却を防止することができる。したがって、例えば図5に示すような高価でかつ構造が複雑なサーモスタットないしは感熱式アクチュエータを設ける必要がないので、オイルジェット40’の製造コストを低くすることができる。また、付勢ばね56を設けないので、実施形態1に係るオイルジェット40に比べて、構造をより簡素化することができ、かつ製造コストをより低くすることができる。
As described above, according to the
1 内燃機関(エンジン)、2 シリンダブロック、3 シリンダ、4 ピストン、5 コネクチングロッド、6 クランクピン、7 クランクシャフト、8 主オイル通路(メインギャラリ)、9 連通口、10 オイルジェット、11 中空部、12 本体部、13 ノズル、14 弁座部(バルブシート)、15 弁体(ボールバルブ)、16 ばね、17 プラグ部材、20 オイルジェット、21 オイル通路、22 オイルジェット本体、23 シリンダ壁潤滑用導管、24 ピストン冷却用導管、25 横穴、26 横穴、27 段部、28 圧力弁、29 スプリング、30 サーモスタット、31 油圧センサー室、32 小ピストン、33 スプリング、34 サーモワックス、40 オイルジェット(実施形態1)、40’ オイルジェット(実施形態2)、41 本体部、42 ノズル、43 中空部、44 ボルト穴、45 小径部、46 大径部、47 オイル流入穴、48 開口部、49 弁座部、50 オイル流出穴、51 オイル通路、52 第1弁体、53 第1ばね、54 第2弁体、55 第2ばね、56 付勢ばね、57 プラグ部材、57a 縁部、57b 突起部、59 段差部、60 段差部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Internal combustion engine (engine), 2 cylinder block, 3 cylinder, 4 piston, 5 connecting rod, 6 crankpin, 7 crankshaft, 8 main oil passage (main gallery), 9 communication port, 10 oil jet, 11 hollow part, 12 Body, 13 Nozzle, 14 Valve seat (valve seat), 15 Valve body (ball valve), 16 Spring, 17 Plug member, 20 Oil jet, 21 Oil passage, 22 Oil jet body, 23 Cylinder wall lubrication conduit , 24 Piston cooling conduit, 25 Horizontal hole, 26 Horizontal hole, 27 Step part, 28 Pressure valve, 29 Spring, 30 Thermostat, 31 Hydraulic sensor chamber, 32 Small piston, 33 Spring, 34 Thermo wax, 40 Oil jet (Embodiment 1) 40 'oil jet Embodiment 2), 41 Main body, 42 Nozzle, 43 Hollow part, 44 Bolt hole, 45 Small diameter part, 46 Large diameter part, 47 Oil inflow hole, 48 Opening part, 49 Valve seat part, 50 Oil outflow hole, 51 Oil Passage, 52 1st valve body, 53 1st spring, 54 2nd valve body, 55 2nd spring, 56 Energizing spring, 57 Plug member, 57a Edge, 57b Projection part, 59 Step part, 60 Step part.
Claims (4)
上記本体部に結合され、上記オイル流出穴と連通するオイル通路を有するノズルと、
上記オイル流入穴を開閉する第1バルブ機構と、
上記オイル流出穴を開閉する第2バルブ機構とを備えている内燃機関用のオイルジェットであって、
上記第1バルブ機構は、上記中空部内に収容され上記オイル流入穴を開閉する球形の第1弁体と、上記第1弁体を上記オイル流入穴を閉じる方向に付勢する第1ばねとを有し、
上記第2バルブ機構は、上記中空部内に収容され上記オイル流出穴を開閉する第2弁体と、形状記憶合金で形成され上記第2弁体と係合する第2ばねとを有し、
形状回復温度以上の温度では、上記第2ばねによって、上記第2弁体が上記オイル流出穴を開く方向に移動させられ、
上記形状回復温度より低い温度では、上記第2弁体に作用する上記オイル流出穴を閉じる方向の外力によって、上記第2ばねが収縮させられるとともに、上記第2弁体が上記オイル流出穴を閉じる方向に移動させられることを特徴とするオイルジェット。 A substantially cylindrical hollow portion; an oil inflow hole formed at one end of the hollow portion as viewed in the direction in which the central axis of the hollow portion extends; and an oil inflow hole through which oil flows into the hollow portion; A main body portion formed with an oil outflow hole for allowing oil to flow out of the hollow portion;
A nozzle coupled to the body portion and having an oil passage communicating with the oil outflow hole;
A first valve mechanism for opening and closing the oil inflow hole;
An oil jet for an internal combustion engine comprising a second valve mechanism for opening and closing the oil outflow hole,
The first valve mechanism includes a spherical first valve body that is accommodated in the hollow portion and opens and closes the oil inflow hole, and a first spring that urges the first valve body in a direction to close the oil inflow hole. Have
The second valve mechanism includes a second valve body that is accommodated in the hollow portion and opens and closes the oil outflow hole, and a second spring that is formed of a shape memory alloy and engages with the second valve body,
At a temperature equal to or higher than the shape recovery temperature, the second valve body is moved in the direction to open the oil outflow hole by the second spring,
At a temperature lower than the shape recovery temperature, the second spring is contracted by an external force in the direction of closing the oil outflow hole acting on the second valve body, and the second valve body closes the oil outflow hole. An oil jet that is moved in the direction.
上記第1弁体は上記小径部内に収容され、
上記第2弁体は円筒形に形成されていて上記大径部に嵌入され、
上記オイル流入穴は上記小径部の一端に形成され、
上記オイル流出穴は上記大径部の側部に形成されていることを特徴とする、請求項1に記載のオイルジェット。 The hollow portion has a cylindrical small-diameter portion located on the oil inflow hole side in the direction in which the central axis extends, and a cylindrical large-diameter located opposite to the oil inflow hole and larger in diameter than the small-diameter portion. And consists of
The first valve body is accommodated in the small diameter portion,
The second valve body is formed in a cylindrical shape and is fitted into the large diameter portion,
The oil inflow hole is formed at one end of the small diameter portion,
The oil jet according to claim 1, wherein the oil outflow hole is formed in a side portion of the large diameter portion.
上記開口部を閉止するとともに、上記第1ばね及び上記第2ばねの端部を支持するプラグ部材が設けられていることを特徴とする、請求項1又は2に記載のオイルジェット。 The large-diameter portion has an opening that opens at an end opposite to the oil inflow hole as viewed in the direction in which the central axis of the hollow portion extends,
3. The oil jet according to claim 1, wherein a plug member that closes the opening and supports ends of the first spring and the second spring is provided. 4.
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