JP2011012650A - オイルジェット - Google Patents

Abstract

【課題】ピストンの過冷却を防止する動作形態と過加熱を防止する動作形態とを内燃機関の温度に応じた適切なタイミングで切り換えることができるオイルジェットを提供する。
【解決手段】オイルジェット３０Ａの本体部３１の中空部３４内には、球形の第１弁体４２と弁座４３と第１ばね４６とを有する油圧応動式の第１バルブ機構と、形状記憶合金からなる第２ばね４８と閉止部材４９と付勢ばね５１とを有する感熱式の第２バルブ機構とが設けられている。形状記憶合金からなる第２ばね４８は、冷間時には圧縮されて円筒状となり第２バルブ機構を閉弁状態にする一方、温間時には復元状態となって伸長し第２バルブ機構を閉弁状態にする。第２バルブ機構は、内燃機関のオイル通路内を流れるエンジンオイルが第２ばね４８の周囲を流通するように構成されている。これにより、第２バルブ機構のエンジンオイルの温度変化に対する応答性が高められる。
【選択図】図９

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。

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油路には、エンジンオイルの圧力（供給油圧）に応じて油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、２参照）。

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、オイル通路８（メインギヤラリ）と、該オイル通路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、オイル通路８からエンジンオイルが供給される。

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。

かくして、内燃機関１においては、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、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。

特開平０８−３２６５３５号公報 実開昭５９−１８６４１６号公報

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が過冷却状態になると、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。

そこで、特許文献１、２に開示されたオイルジェットでは、ピストンの過冷却を防止する手段を設けている。以下、従来のオイルジェットにおけるピストンの過冷却を防止する手段の構成及び機能の概要を説明する。

図４及び図５に示すように、特許文献１に開示されたオイルジェットは、オイルジェット本体１８と、ノズル１９と、油路を開閉するボールバルブ２０と、ボールバルブ２０を油路が閉じる方向に支持するスプリング２１と、スプリング固定プラグ２２と、バルブ動作制御装置２３とを備えている。そして、このオイルジェットでは、雰囲気温度が低いときには、バルブ動作制御装置２３がボールバルブ２０に直接接触してバルブ機構を閉弁状態に固定し、エンジンオイルの噴射を停止してピストンの過冷却を防止する（図４に示す状態）。なお、雰囲気温度が高いときには、バルブ動作制御装置２３はそのボール固定部位が半径方向に拡大してボールバルブ２０と接触しない状態となり、バルブ機構に何ら作用を及ぼさなくなる（図５に示す状態）。したがって、油圧に応じてピストンに向かってエンジンオイルが噴射される。

また、図６に示すように、特許文献２に開示されたオイルジェットは、オイルジェットボデー２４と、パイプ２５と、油路を開閉するチェックボール２６と、チェックボール２６を油路が閉じる方向に支持するスプリング２７と、チェックボールシート２８と、形状記憶合金からなるスペーサ２９とを備えている。そして、このオイルジェットでは、雰囲気温度が低いときには、スペーサ２９の軸方向の長さが伸長し、これによりスプリング２７の付勢力が大きくなり、チェックボールシート２８が開弁しなくなる。このため、エンジンオイルの噴射が停止され、ピストンの過冷却が防止される。

しかしながら、特許文献１に開示されたオイルジェットでは、感温部であるバルブ動作制御装置２３が、ボールバルブ２０に対して内燃機関のオイル通路と反対側に配置されているので、ボールバルブ２０が開弁しない状態ではバルブ動作制御装置２３が収容されている空間部内にエンジンオイルは流入しない。同様に、特許文献２に開示されたオイルジェットでも、感温部であるスペーサ２９が、チェックボール２６に対して内燃機関のオイル通路と反対側に配置されているので、チェックボール２６が開弁しない状態ではスペーサ２９が収容されている空間部内にエンジンオイルは流入しない。

このため、特許文献１、２に開示された従来のオイルジェットでは、冷機状態で内燃機関が始動された後、感温部であるバルブ動作制御装置２３又はスペーサ２９の雰囲気温度は、主としてエンジンオイル又はシリンダブロックからの熱伝導によって上昇することになる。したがって、内燃機関のオイル通路内のエンジンオイルの温度が上昇しても、バルブ動作制御装置２３又はスペーサ２９の温度はすぐには上昇せず、エンジンオイルの温度上昇に対するバルブ動作制御装置２３又はスペーサ２９の応答性ないしは感度が悪くなる（温度変動要因が多い）。このため、ピストンの過冷却を防止する動作形態（オイルを噴射しない状態）と、過加熱を防止する動作形態（オイルを噴射する状態）とを内燃機関の温度に応じた適切なタイミングで切り換えることが困難である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、内燃機関の冷間時にはピストンの過冷却を防止することができ、温間時にはピストンを有効に冷却することができ、かつ、ピストンの過冷却を防止する運転形態と過加熱を防止する運転形態とを、内燃機関の温度に応じた適切なタイミングで切り換えることができる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。

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、内燃機関のオイル通路に開口し該オイル通路からオイルが流入する略円柱形の中空部（油路）と、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。ノズルは、本体部に結合され、オイル流出穴と連通している。第１バルブ機構は、それぞれ中空部内に収容された、球形の第１弁体と、第１弁体によって開閉される弁座と、第１弁体を弁座が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、中空部内におけるオイルの流れ方向にみて、第１バルブ機構より上流側（オイル通路側）に配置されている。この第２バルブ機構は、オイル通路内のオイルの温度が低いときにはオイル通路と弁座との連通を遮断する一方、オイルの温度が高いときにはオイル通路と弁座とを連通させる。ここで、第２バルブ機構は、オイル通路内を流れるオイルの少なくとも一部が該第２バルブ機構の感温部を通過して（ないしは横切って）流れるように形成されている。

本発明に係るオイルジェットにおいて、第２バルブ機構は、形状記憶合金でコイル状に形成されその一方の輪状コイル端が第１弁体と反対側で弁座に当接し中空部の中心軸の伸びる方向に伸縮する上記感温部をなす第２ばねと、該第２ばねに上記一方の輪状コイル端と反対側の輪状コイル端を閉止するように取り付けられた閉止部材と、第２ばね及び閉止部材を覆うようにして中空部のオイル通路への開口部に取り付けられる一方オイル通路に開口する穴部が形成された蓋部材とを有しているのが好ましい。この場合、第２ばねは、形状記憶合金の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）では付勢力が増加して伸長しコイル周部に隙間（ピッチ）が存在する螺旋状となる一方、形状回復温度未満の温度（又は形状回復温度範囲より低い温度）では付勢力が低下し、該第２ばねを圧縮する方向の外力により圧縮されてコイル周部に隙間が存在しない円筒状となり閉止部材と協働してオイル通路と弁座との連通を遮断するようになっているのが好ましい。なお、この場合、第２ばねは、オイルジェットの第２弁体として機能する。

ここで、第２バルブ機構は、蓋部材と閉止部材との間に配置され、閉止部材を、第２ばねを圧縮方向に付勢し、形状回復温度未満の温度（又は形状回復温度範囲より低い温度）で第２ばねを圧縮する付勢ばねを備えているのがより好ましい。

本発明に係るオイルジェットにおいては、形状回復温度未満の温度（又は形状回復温度範囲より低い温度）で、コイル周部を円筒状にしてオイル通路と弁座との連通を遮断するのではなく、閉止部材でオイル通路と弁座との連通を遮断するようにしてもよい。この場合、第２ばねは、形状記憶合金の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）では付勢力が増加して伸長し閉止部材を弁座から離反させる一方、形状回復温度未満の温度（又は形状回復温度範囲より低い温度）では付勢力が低下し該第２ばねを圧縮する方向の外力（例えば、エンジンオイルの油圧差により生じる力）により圧縮されて閉止部材に弁座を閉止させるようになっているのが好ましい。

ここで、第２バルブ機構は、蓋部材と閉止部材との間に配置され、閉止部材を、第２ばねを圧縮する方向に付勢し、形状回復温度未満の温度（又は形状回復温度範囲より低い温度）では第２ばねを圧縮する付勢ばねを有しているのがより好ましい。ここで、第２ばねの温度が形状回復温度以上のとき（又は形状回復温度範囲より高いとき）は、第２ばねが、その付勢力が増加し、付勢ばねの付勢力に抗して閉止部材を弁座から離反させて上記弁座を開放する一方、第２ばねの温度が形状回復温度未満のとき（又は形状回復温度範囲より低いとき）は、付勢ばねが、第２ばねの付勢力に抗して閉止部材を弁座に当接させて該弁座を閉止するようになっているのがとくに好ましい。この場合、閉止部材は、オイルジェットの第２弁体として機能する。

本発明に係るオイルジェットにおいては、中空部は、該中空部の中心軸の伸びる方向にみて、オイル通路への開口部と反対側の端部に開口する第２の開口部を有し、第２の開口部を閉止するとともに、第１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。

本発明に係るオイルジェットでは、内燃機関の冷間時、すなわちオイル通路内のオイルの温度が低いときには、第２バルブ機構がオイル通路と弁座との連通を遮断するので、オイルジェットからピストンへのオイルの噴射が停止され、内燃機関の過冷却が防止される。他方、内燃機関の温間時、すなわちオイル通路内のオイルの温度が高いときには、第２バルブ機構がオイル通路と弁座とを連通させるので、第１バルブ機構によりオイル通路内のオイルの圧力に応じてオイルジェットからピストンへオイルが噴射される。このため、ピストンを有効に冷却することができる。

さらに、内燃機関の運転時には、オイル通路内のオイルの少なくとも一部が第２バルブ機構の感温部を通過して流れるので、第１バルブ機構ないしは第１弁体の開閉にかかわらず、内燃機関始動後におけるエンジンオイルの温度上昇に対する第２バルブ機構の応答性ないしは感度が非常に良好となる。このため、ピストンの過冷却を防止する動作形態と過加熱を防止する動作形態とを内燃機関の温度に応じた適切なタイミングで迅速に切り換えることができる。

内燃機関のシリンダブロック及びピストンの一部断面立面図である。 従来のオイルジェットの側面断面図である。 従来のオイルジェットを備えた内燃機関のシリンダブロック及びピストンの一部断面立面図である。 特許文献１に開示されたオイルジェットの側面断面図である。 特許文献１に開示されたオイルジェットの側面断面図である。 特許文献２に開示されたオイルジェットの側面断面図である。 本発明の実施形態１に係るオイルジェットの斜視図である。 本体部を除去した状態における図７に示すオイルジェットの斜視図である。 図７に示すオイルジェットを分解して示す斜視図である。 図７に示すオイルジェットを分解して示す一部断面斜視図である。 本発明の実施形態１に係るオイルジェットの側面断面図であり、冷間時における状態を示している。 本発明の実施形態１に係るオイルジェットの側面断面図であり、温間時において油圧が低いときの状態を示している。 本発明の実施形態１に係るオイルジェットの側面断面図であり、温間時において油圧が高いときの状態を示している。 本発明の実施形態２に係るオイルジェットの側面断面図であり、冷機状態で内燃機関を始動させた直後の状態を示している。 本発明の実施形態２に係るオイルジェットの側面断面図であり、冷機状態で内燃機関を始動させた後若干の時間が経過したときの状態を示している。 本発明の実施形態２に係るオイルジェットの側面断面図であり、温間時において油圧が低いときの状態を示している。 本発明の実施形態２に係るオイルジェットの側面断面図であり、温間時において油圧が高いときの状態を示している。 本発明の実施形態３に係るオイルジェットの側面断面図であり、冷間時における状態を示している。 本発明の実施形態３に係るオイルジェットの側面断面図であり、温間時において油圧が低いときの状態を示している。 本発明の実施形態３に係るオイルジェットの側面断面図であり、温間時において油圧が高いときの状態を示している。

以下、図７〜図２０を参照しつつ、本発明を実施するための形態を具体的に説明する。なお、本発明の実施形態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。

（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３０Ａには、その基部をなす本体部３１（ボディ）が設けられ、この本体部３１に管状のノズル３２がロウ付け等により接合されている。本体部３１には、該オイルジェット３０Ａを内燃機関１に取り付けるために連通口９に挿入される略円柱形の突出部３３が形成されている。また、本体部３１には、エンジンオイルの通路となる略円柱形の中空部３４と、オイルジェット３０Ａ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３５とが形成されている。中空部３４は、突出部３３内をその中心軸方向に貫通するように形成されている。なお、以下では便宜上、オイルジェット３０Ａにおける位置関係に関して、略円柱形の中空部３４の中心軸の伸びる方向にみて、突出部３３が位置する側を「上」といい、これと反対側を「下」という。

中空部３４は、その一部として、突出部３３（本体部３１）の上端面に開口する円柱形の第１開口部３６と、本体部３１の下端面に開口する円柱形の第２開口部３７とを有している。ここで、第１開口部３６は中空部３４の主部（中間部）より若干小径であり、第２開口部３７は中空部３４の主部よりやや大径である。中空部３４の主部と第１開口部３６との境界にはテーパ状の遷移部３８が形成されている。第２開口部３７にはプラグ部材３９が嵌入され、このプラグ部材３９は例えばかしめ加工等により本体部３１に固定されている。中空部３４の主部の下端部はプラグ部材３９によって閉止されている。

さらに、本体部３１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、一端が中空部３４と連通し他端が本体部３１の周面に開口する略円柱形のオイル流出穴４０が形成されている。そして、ノズル３２は、オイル流出穴４０の一部分（大径の部分）に差し込まれ、本体部３１に接合されている。なお、ノズル３２内には該ノズル３２をその長手方向に貫通する油路４１が形成され、この油路４１はオイル流出穴４０の一部分（小径の部分）を介して中空部３４と連通している。

中空部３４内には、オイル通路８内のオイルの圧力ないしはオイルジェット３０Ａに供給されるオイルの圧力（以下「供給油圧」という。）に応じて動作する油圧応動式の第１バルブ機構と、中空部３４内におけるオイルの流れ方向にみて第１バルブ機構より上流側（オイル通路側）に配置され、オイル通路８内のオイルの温度に応じて動作する感熱式の第２バルブ機構とを備えている。なお、第１バルブ機構の動作と第２バルブ機構の動作は互いに独立している。

第１バルブ機構は、球形の第１弁体４２（ボールバルブ）と、小径円筒部４３ａとテーパ部４３ｂと大径円筒部４３ｃとを有する漏斗形の弁座４３（シート部）と、略リング状のリテーナ４４と、一部が欠損した輪状の止め輪４５と、上下方向に伸縮するコイル状の第１ばね４６（コイルスプリング）とで構成されている。ここで、第１弁体４２は、中空部３４内で上下に移動して弁座４３を開閉するが、第１弁体４２の下方の移動はリテーナ４４によって所定の範囲に制限される。なお、リテーナ４４は止め輪４５によって支持されている。第１ばね４６の下端部はプラグ部材３９によって支持され、第１ばね４６の上端部は第１弁体４２を支持している。このため、第１弁体４２は第１ばね４６によって常時上向きに付勢されている。なお、第１ばね４６は、プラグ部材３９の突起部３９ａによって横方向に位置決めされ、中空部３４と同心状に配置されている。

かくして、第１バルブ機構では、第２バルブ機構が開弁されている場合において、供給油圧が所定の設定圧（以下「開弁圧」という。）未満であれば、第１弁体４２は第１ばね４６の付勢力により、弁座４３（テーパ部４３ｂ）に着座させられ、弁座４３（中空部３４）が閉じられる。他方、供給油圧が開弁圧以上であれば、第１弁体４２は供給油圧により第１ばね４６の付勢力に抗して下方に移動させられ、弁座４３（中空部３４）が開かれる。

第２バルブ機構は、形状記憶合金でコイル状に形成され上下方向に伸縮する第２ばね４８（ＳＭＡスプリング）と、フランジ付き容器状（洗面器状ないしはシルクハット状）の閉止部材４９と、上端が閉止され下端が開放された略円筒形ないしはボトルキャップ状の蓋部材５０（キャップ）と、付勢ばね５１（バイアススプリング）とで構成されている。第２ばね４８の下側の輪状コイル端は、弁座４３の小径円筒部４３ａの外周面ないしテーパ部４３ｂの外周面に当接し、したがって第２ばね４８は弁座４３によって支持されている。

閉止部材４９は、第２ばね４８の上側の輪状コイル端を閉止するように、第２ばね４８の上部に取り付けられている（円筒部がコイル内円筒状空間部に嵌入されている）。蓋部材５０は、その開放された下端側の部分（ほぼ半分）が本体部３１の第１開口部３６に嵌入され、閉止された上端側の部分（ほぼ半分）がオイル通路８内に突出している。そして、蓋部材５０のオイル通路８内に突出している部分の周壁には、オイル通路８に開口し、蓋部材５０内にオイルを流通させるための複数（例えば４つ）の穴部５０ａが形成されている。また、付勢ばね５１は、蓋部材５２の閉止された上端部と閉止部材４９の底部との間に配置され、閉止部材４９を常時下方に付勢している。なお、蓋部材５０は、第２ばね４８、閉止部材４９及び付勢ばね５１を覆っている。

第２ばね４８は、例えばＮｉ−Ｔｉ系合金等の形状記憶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４８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、第２ばね４８は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。なお、第２ばね４８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。

付勢ばね５１の付勢力は、高温状態では復元状態となってその付勢力が大きくなっている第２ばね４８が伸長して閉止部材４９を蓋部材５０内の上側の部位（図１２参照）に位置させることができる一方、低温状態では易変形状態となって付勢力が小さくなっている第２ばね４８を最大限に圧縮して閉止部材４９を蓋部材５０内の下側の部位（図１１参照）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。

かくして、高温状態において第２ばね４８が伸長しているときには、該第２ばね４８はコイル周部に隙間（ピッチ）が存在する螺旋状ないしはつるまき状となる。このとき、オイル通路８と弁座４３とが上記隙間を介して連通し、第２バルブ機構は開弁状態となる。他方、低温状態において付勢ばね５１によって第２ばね４８が最大限に圧縮されているときには、該第２ばね４８はコイル周部に隙間が存在しない円筒状となり、閉止部材４９と協働してオイル通路８と弁座４３との連通を遮断し、第２バルブ機構は閉弁状態となる。つまり、第２ばね４８は第２バルブ機構の弁体（第２弁体）として機能する。

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３０Ａ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４８が低温状態であるときには、第２ばね４８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５１の付勢力により、第２ばね４８は最大限に圧縮され、上下方向に密着してコイル周部に隙間が存在しない円筒状となる。そして、この円筒状の第２ばね４８の上端部は閉止部材４９によって閉止され、下端部は弁座４３の小径円筒部４３ａないしテーパ部４３ｂの外周面に当接ないしは密着している。

このため、第２ばね４８及び閉止部材４９によって、オイル通路８と弁座４３との連通が遮断され、オイル通路８から中空部３４にエンジンオイルが流入することができない状態となる。この状態においては、供給油圧が開弁圧以上となっても、オイル通路８から中空部３４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３０Ａのノズル３２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。

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４８が高温状態にあるときには、第２ばね４８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４８は、付勢ばね５１の付勢力に抗して伸長し、閉止部材４９を蓋部材５０内の上部の部位に押し上げる。その結果、第２ばね４８はコイル周部に隙間が存在する螺旋状ないしはつるまき状となり、オイル通路８と弁座４３とが上記隙間を介して連通し、第２バルブ機構は開弁状態となる。

このように第２バルブ機構が開弁されていても、供給油圧が開弁圧未満であれば、第１ばね４６の付勢力により第１弁体４２が弁座４３（テーパ部４３ｂ）に押し付けられ、弁座部４３に着座させられる。この場合、図１２にその状態が示されているように、中空部３４は閉止されているので、オイル通路８からノズル３２へはエンジンオイルが供給されず、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。

図１３に示すように、内燃機関１の温間時すなわち第２バルブ機構が開弁状態にあるときにおいて、供給油圧が開弁圧以上であれば、この供給油圧により、第１ばね４６の付勢力に抗して、第１弁体４２が下向きに適度に移動させられ、弁座４３（テーパ部４３ｂ）から離反させられ、第１バルブ機構は開弁状態となる。なお、第１弁体４２の下向きの移動は、リテーナ４４によって制限される。このとき、第１バルブ機構と第２バルブ機構とがともに開弁状態であるので、オイル通路８からノズル３２へエンジンオイルが供給され、ピストン４の背面へのエンジンオイルの噴射が行われる。これにより、ピストン４の過加熱が防止される。

このオイルジェット３０Ａでは、前記のとおり、蓋部材５０の上側のほぼ半分の部分がオイル通路８内に突出し、この部分にエンジンオイルを流通させるための複数の穴部５０ａが形成されている。このため、内燃機関１の運転時には、オイル通路８内のエンジンオイルが、該エンジンオイルの流れ方向にみて上流側の穴部５０ａから蓋部材５０内に流入し、下流側の穴部５０ａからオイル通路８に流出する。つまり、オイル通路８内を流れるエンジンオイルの一部は蓋部材５０内の空間部を流通する。

そして、蓋部材５０内の空間部には、形状記憶合金で形成された感熱部である第２ばね４８が配置されているので、内燃機関１の運転時には、蓋部材５０内の空間部を流通するエンジンオイルの一部は第２ばね４８の周囲を流れる。つまり、第２ばね４８は、オイル通路８内のエンジンオイルの流れと直接接触しているのとほぼ同様の状態となる。このため、第２ばね４８の温度は、オイル通路８内のエンジンオイルの温度の変化にほぼ応答遅れなく追従する。したがって、第１バルブ機構の開閉状態にかかわらず、内燃機関１の始動後におけるエンジンオイルの温度上昇に対する第２バルブ機構の応答性ないしは感度が非常に良好となる。このため、ピストン４の過冷却を防止する動作形態と、過加熱を防止する動作形態とをエンジンオイルの温度ないしは内燃機関１の温度に応じた適切なタイミングで迅速に切り換えることができる。

（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３０Ｂの構成は、付勢ばね５１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３０Ａ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３０Ａとの相違を説明する。

実施形態２に係るオイルジェット３０Ｂでは、閉止部材４９を介して第２ばね４８を常時下向きに付勢する付勢ばね５１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４８が低温状態であるときには、蓋部材５０内の空間部における第２ばね４８の外側と内側との間の油圧差、すなわち蓋部材５０内の空間部におけるエンジンオイルの流れ方向にみて第２ばね４８の上流側と下流側の間の油圧差ないしは油圧降下でもって閉止部材４９に下向きの力を加え、閉止部材４９を下向きに移動させて第２ばね４８をコイル周面に隙間が存在しない円筒状に圧縮するようにしている。なお、第２ばね４８の低温状態における付勢力は、第２ばね４８の外側と内側との間の油圧差に対応する力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３０Ａと同様である。

以下、図１４〜図１７を参照しつつ、実施形態２に係るオイルジェット３０Ｂの動作ないしは機能を具体的に説明する。
なお、内燃機関１が運転を停止した直後は、第２ばね４８は高温状態すなわち復元状態であるので、第２バルブ機構は開弁状態にある。この後、内燃機関１の温度が低下して、第２ばね４８が低温状態となっても、第２弁体４８には重力及び閉止部材４９のわずかな重量を除けば下向きの力はかからないので、第２弁体４８は伸長した状態を維持する。すなわち、内燃機関１が停止しているときには、たとえ冷機状態であっても、第２バルブ機構は開弁状態にある。以下では、この状態から内燃機関１を始動させる場合におけるオイルジェット３０Ｂの動作を説明する。

図１４に示すように、冷機状態で第２バルブ機構が開弁状態にあるときに内燃機関１を始動させた場合、始動直後にほぼ瞬間的にエンジンオイルが、第２ばね４８の周面の隙間を通過する。その結果、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）が第１弁体４２に作用し、第１バルブ機構は開弁状態となる。このため、オイル通路８内のエンジンオイルは中空部３４を流通してノズル３２の油路４１に流れる。

このように、低温で粘度が高いエンジンオイルが第２ばね４８の周面の隙間を通過すると、エンジンオイルの圧力降下等に起因して第２ばね４８の内側の油圧は第２ばね４８の外側の油圧よりもかなり低くなる。ここで、閉止部材４９の上面には第２ばね４８の外側の高い油圧が作用する一方、閉止部材４９の下面には第２ばね４８の内側の低い油圧が作用する。その結果、この油圧差により、閉止部材４９には下向きの力が作用する。このとき、第２ばね４８は低温状態すなわち易変形状態にあるので、第２ばね４８の上向きの付勢力は非常に小さい。このため、閉止部材４９は、下向きに移動して第２ばね４８をその付勢力に抗して圧縮する。

かくして、図１５に示すように、第２ばね４８は最大限に圧縮され、上下方向に密着してコイル周部に隙間が存在しない円筒状となる。そして、この円筒状の第２ばね４８の上端部は閉止部材４９によって閉止され、下端部は弁座４３の小径円筒部４３ａの外周面ないしテーパ部４３ｂの外周面に当接ないしは密着しているので、第２バルブ機構は閉弁状態となる。なお、冷間時における第２ばね４８は復元力が低いため温間時よりも縮みやすく、この縮み変形は復元しない。この状態においては、供給油圧が開弁圧以上となっても、オイル通路８から弁座４３にエンジンオイルが流入することができない。このため、オイルジェット３０Ｂのノズル３２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。

図１６に示すように、内燃機関１の始動後、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、オイル通路８内のエンジンオイルの温度が上昇し、これに迅速に追従して第２ばね４８の温度が上昇する。そして、第２ばね４８が高温状態となると、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４８はその大きい付勢力により、上向きに伸長して閉止部材４９を上向きに移動させる。その結果、第２ばね４８はコイル周部に隙間が存在する螺旋状ないしはつるまき状となり、オイル通路８と弁座４３とが上記隙間を介して連通し、第２バルブ機構は開弁状態となる。なお、図１６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、第２バルブ機構は開弁状態にあるが、第１バルブ機構が閉弁状態にあるのでオイル通路８からノズル３２へエンジンオイルは供給されず、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。

ここで、図１７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４６の付勢力に抗して、第１弁体４２が下向きに適度に移動させられて弁座４３のテーパ部４３ｂから離反させられる。このため、オイル通路８からノズル３２へエンジンオイルが供給され、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、蓋部材５０内において第２ばね４８の外側と内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、閉止部材４９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る。

実施形態２に係るオイルジェット３０Ｂでも、内燃機関１の運転時には、蓋部材５０内の空間部を流通するエンジンオイルは第２ばね４８の周囲を流れ、第２ばね４８の温度はオイル通路８内のエンジンオイルの温度の変化にほぼ応答遅れなく追従する。このため、実施形態１に係るオイルジェット３０Ａと同様に、ピストン４の過冷却を防止する動作形態と、過加熱を防止する動作形態とを、エンジンオイルの温度に応じた適切なタイミングで迅速に切り換えることができる。なお、実施形態２に係るオイルジェット３０Ｂでは、付勢ばねを設けないので、実施形態１に係るオイルジェット３０Ａに比べて、構造を簡素化することができ、製造コストを低減することができる。

（実施形態３）
以下、本発明の実施形態３に係るオイルジェットを説明する。ただし、実施形態３に係るオイルジェット３０Ｃの構成は、内燃機関１の冷間時に、第２ばね４８を圧縮してコイル周部に隙間が存在しない円筒状とすることにより第２バルブ機構を閉弁させるのではなく、閉止部材４９で弁座４３を直接閉止することにより第２バルブ機構を閉弁させる点等を除けば、図７〜図１０に示す実施形態１に係るオイルジェット３０Ａ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３０Ａとの相違を説明する。

実施形態３に係るオイルジェット３０Ｃでは、高温状態において第２ばね４８が伸長しているときには、実施形態１に係るオイルジェット３０Ａと同様に、第２ばね４８はコイル周部に隙間が存在する螺旋状ないしはつるまき状となる。このとき、オイル通路８と弁座４３とが上記隙間を介して連通し、第２バルブ機構は開弁状態となる。

他方、低温状態において付勢ばね５１によって第２ばね４８が圧縮されているときには、閉止部材４９の下面ないしは底面が弁座４３の小径円筒部４３ａの上端部に当接ないしは密着して、小径円筒部４３ａの穴部を直接閉止する。これにより、オイル通路８と弁座４３との連通が遮断され、第２バルブ機構は閉弁状態となる。なお、実施形態３に係るオイルジェット３０Ｃでは、第２ばね４８は、低温状態でも、上下方向に密着してコイル周部に隙間が存在しない円筒状となる必要はない。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３０Ａと同様である。

以下、図１８〜図２０を参照しつつ、実施形態３に係るオイルジェット３０Ｃの動作ないしは機能を具体的に説明する。
図１８に示すように、内燃機関１の冷間時、すなわち第２ばね４８が低温状態であるときには、第２ばね４８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５１の付勢力により、第２ばね４８は容易に圧縮され、閉止部材４９は下向きに移動して、その下面ないしは底面が弁座４３の小径円筒部４３ａの上端部に当接ないしは密着して、小径円筒部４３ａの穴部を直接閉止する。この状態においても、依然閉止部材４９は付勢ばね５１によって下向きに付勢されているので、閉止部材４９の下面は小径円筒部４３ａの上端部に密着する。これにより、オイル通路８と弁座４３との連通が遮断され、第２バルブ機構は閉弁状態となる。この場合、オイルジェット３０Ｃのノズル３２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。

図１９に示すように、内燃機関１の温間時すなわち第２ばね４８が高温状態にあるときには、第２ばね４８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４８は、付勢ばね５１の付勢力に抗して伸長し、閉止部材４９を蓋部材５０内の上部の部位に押し上げる。その結果、第２ばね４８はコイル周部に隙間が存在する螺旋状ないしはつるまき状となり、オイル通路８と弁座４３とが上記隙間を介して連通し、第２バルブ機構は開弁状態となる。このように第２バルブ機構が開弁されていても、供給油圧が開弁圧未満であれば、第１ばね４６の付勢力により第１弁体４２が弁座４３（テーパ部４３ｂ）に押し付けられ、弁座部４３に着座させられる。このため、オイルジェット３０Ｃからエンジンオイルは噴射されない。

図２０に示すように、内燃機関１の温間時すなわち第２バルブ機構が開弁状態にあるときにおいて、供給油圧が開弁圧以上であれば、この供給油圧により、第１ばね４６の付勢力に抗して、第１弁体４２が下向きに適度に移動させられ、弁座４３（テーパ部４３ｂ）から離反させられ、第１バルブ機構は開弁状態となる。このとき、第１バルブ機構と第２バルブ機構とがともに開弁状態であるので、オイル通路８からノズル３２へエンジンオイルが供給され、ピストン４の背面へのエンジンオイルの噴射が行われ、ピストン４の過加熱が防止される。

実施形態３に係るオイルジェット３０Ｃでも、内燃機関１の運転時には、蓋部材５０内の空間部を流通するエンジンオイルは第２ばね４８の周囲を流れ、第２ばね４８の温度はオイル通路８内のエンジンオイルの温度の変化にほぼ応答遅れなく追従するので、実施形態１に係るオイルジェット３０Ａと同様に、ピストン４の過冷却を防止する動作形態と、過加熱を防止する動作形態とをエンジンオイルの温度に応じた適切なタイミングで迅速に切り換えることができる。

（実施形態４）
図示していないが、実施形態４に係るオイルジェットは、基本的には、図１８〜図２０に示す実施形態３に係るオイルジェット３０Ｃと同様であるが、閉止部材４９を介して第２ばね４８を常時下向きに付勢する付勢ばね５１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４８が低温状態であるときには、実施形態２に係るオイルジェット３０Ｂと同様に、蓋部材５０内の空間部における第２ばね４８の外側と内側との間の油圧差、すなわち蓋部材５０内の空間部におけるエンジンオイルの流れ方向にみて第２ばね４８の上流側と下流側の間の油圧差でもって閉止部材４９に下向きの力を加え、閉止部材４９を下向きに移動させる。そして、閉止部材４９の下面ないしは底面を弁座４３の小径円筒部４３ａの上端部に当接ないしは密着させ、小径円筒部４３ａの穴部を直接閉止することにより、第２バルブ機構を閉弁させる。

その他の点については、実施形態３に係るオイルジェット３Ｃないしは実施形態２に係るオイルジェット３０Ｂと同様である。つまり、実施形態４に係るオイルジェットは、実施形態３に係るオイルジェット３０Ｃに実施形態２に係るオイルジェット３０Ｂの特徴を組み入れたものであるといえる。

実施形態４に係るオイルジェットにおいても、実施形態３に係るオイルジェット３０Ｃないしは実施形態２に係るオイルジェット３０Ｂと同様に、内燃機関１の冷間時にはピストン４の過冷却を防止することができ、温間時にはピストン４を有効に冷却することができ、かつ、ピストン４の過冷却を防止する動作形態と過加熱を防止する動作形態とをエンジンオイルの温度に応じた適切なタイミングで切り換えることができる。

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 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、１８ オイルジェット本体、１９ ノズル、２０ ボールバルブ、２１ スプリング、２２ スプリング固定プラグ、２３ バルブ動作制御装置、２４ オイルジェットボデー、２５ パイプ、２６ チェックボール、２７ スプリング、２８ チェックボールシート、２９ スペーサ、３０Ａ オイルジェット、３０Ｂ オイルジェット、３０Ｃ オイルジェット、３１ 本体部、３２ ノズル、３３ 突出部、３４ 中空部、３５ ボルト穴、３６ 第１開口部、３７ 第２開口部、３８ 遷移部、３９ プラグ部材、３９ａ 突起部、４０ オイル流出穴、４１ 油路、４２ 第１弁体、４３ 弁座、４３ａ 小径円筒部、４３ｂ テーパ部、４３ｃ 大径円筒部、４４ リテーナ、４５ 止め輪、４６ 第１ばね、４８ 第２ばね、４９ 閉止部材、５０ 蓋部材、５０ａ穴部、５１ 付勢ばね。

Claims (6)

1. 内燃機関のオイル通路に開口し該オイル通路からオイルが流入する略円柱形の中空部と、上記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た本体部と、
   上記本体部に結合され上記オイル流出穴と連通するノズルと、
   それぞれ上記中空部内に収容された、球形の第１弁体と、上記第１弁体によって開閉される弁座と、上記第１弁体を上記弁座が閉じる方向に付勢する第１ばねとを有する第１バルブ機構と、
   上記中空部内におけるオイルの流れ方向にみて上記第１バルブ機構より上流側に配置され、上記オイル通路内のオイルの温度が低いときには上記オイル通路と上記弁座との連通を遮断する一方、該オイルの温度が高いときには上記オイル通路と上記弁座とを連通させる第２バルブ機構とを備えていて、
   上記第２バルブ機構は、上記オイル通路内を流れるオイルの少なくとも一部が該第２バルブ機構の感温部を通過して流れるように形成されていることを特徴とする内燃機関用のオイルジェット。
2. 上記第２バルブ機構は、
   形状記憶合金でコイル状に形成され、その一方の輪状コイル端が上記第１弁体と反対側で上記弁座に当接し、上記中空部の中心軸の伸びる方向に伸縮する、上記感温部をなす第２ばねと、
   上記第２ばねに、上記一方の輪状コイル端と反対側の輪状コイル端を閉止するように取り付けられた閉止部材と、
   上記第２ばね及び上記閉止部材を覆うようにして、上記中空部の上記オイル通路への開口部に取り付けられる一方、上記オイル通路に開口する穴部が形成された蓋部材とを有していて、
   上記第２ばねは、形状記憶合金の形状回復温度以上の温度では付勢力が増加して伸長しコイル周部に隙間が存在する螺旋状となる一方、上記形状回復温度未満の温度では付勢力が低下し、該第２ばねを圧縮する方向の外力により圧縮されてコイル周部に隙間が存在しない円筒状となり上記閉止部材と協働して上記オイル通路と上記弁座との連通を遮断することを特徴とする、請求項１に記載のオイルジェット。
3. 上記第２バルブ機構は、上記蓋部材と上記閉止部材との間に配置され、上記閉止部材を、上記第２ばねを圧縮する方向に付勢し、上記形状回復温度未満の温度で上記第２ばねを圧縮する付勢ばねを備えていることを特徴とする請求項２に記載のオイルジェット。
4. 上記第２バルブ機構は、
   形状記憶合金でコイル状に形成され、その一方の輪状コイル端が上記第１弁体と反対側で上記弁座に当接し、上記中空部の中心軸の伸びる方向に伸縮する、上記感温部をなす第２ばねと、
   上記第２ばねに、上記一方の輪状コイル端と反対側の輪状コイル端を閉止するように取り付けられた閉止部材と、
   上記第２ばね及び上記閉止部材を覆うようにして、上記中空部の上記オイル通路への開口部に取り付けられる一方、上記オイル通路に開口する穴部が形成された蓋部材とを有していて、
   上記第２ばねは、形状記憶合金の形状回復温度以上の温度では付勢力が増加して伸長し上記閉止部材を上記弁座から離反させる一方、上記形状回復温度未満の温度では付勢力が低下し、該第２ばねを圧縮する方向の外力により圧縮されて上記閉止部材に上記弁座を閉止させることを特徴とする、請求項１に記載のオイルジェット。
5. 上記第２バルブ機構は、上記蓋部材と上記閉止部材との間に配置され、上記閉止部材を、上記第２ばねを圧縮する方向に付勢し、上記形状回復温度未満の温度では上記第２ばねを圧縮する付勢ばねを有していて、
   上記第２ばねの温度が形状回復温度以上のときは、上記第２ばねが、その付勢力が増加し、上記付勢ばねの付勢力に抗して上記閉止部材を上記弁座から離反させて上記弁座を開放し、
   上記第２ばねの温度が形状回復温度未満のときは、上記付勢ばねが、上記第２ばねの付勢力に抗して上記閉止部材を上記弁座に当接させて該弁座を閉止することを特徴とする、請求項４に記載のオイルジェット。
6. 上記中空部は、該中空部の中心軸の伸びる方向にみて、上記オイル通路への開口部と反対側の端部に開口する第２の開口部を有し、
   上記第２の開口部を閉止するとともに、上記第１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１〜５のいずれか１つに記載のオイルジェット。

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