JP2013217202A - Oil jet - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関のピストンの冷却に用いられるオイルジェットに関する。 The present invention relates to an oil jet used for cooling a piston of an internal combustion engine.
内燃機関のシリンダブロックには加圧されたオイルが流れるオイル通路が形成されている。オイルジェットはこのオイル通路から供給されるオイルをピストンやピストンとシリンダボアとの間に噴射し、それにより高温になったピストンを冷却する装置である。従来一般的に用いられているオイルジェットは、油圧に応じて弁を開閉させる仕組みを有している。具体的には、弁体はバネによって油圧に抗する方向に付勢されており、弁体が油圧により受ける力がバネの力を上回ったときに、弁体が弁座から離れて弁が開くようになっている。油圧は内燃機関の回転数の上昇に応じて増大する一方、回転数が高まるほどピストンの温度も高くなることから、上記仕組みによればピストンが高温になる状況でオイルを噴射してピストンを冷却し、ピストンの温度が高くない状況ではオイルの噴射を停止することで過冷却を防止することができる。 An oil passage through which pressurized oil flows is formed in the cylinder block of the internal combustion engine. The oil jet is a device that injects oil supplied from the oil passage between the piston and the piston and the cylinder bore, and thereby cools the piston that has become hot. Conventionally used oil jets have a mechanism for opening and closing a valve in accordance with hydraulic pressure. Specifically, the valve body is biased by a spring in a direction against the hydraulic pressure, and when the force received by the hydraulic pressure exceeds the force of the spring, the valve body separates from the valve seat and the valve opens. It is like that. While the hydraulic pressure increases as the rotational speed of the internal combustion engine increases, the piston temperature increases as the rotational speed increases. Therefore, according to the above mechanism, oil is injected to cool the piston while the piston is hot. In a situation where the temperature of the piston is not high, overcooling can be prevented by stopping oil injection.
以下の特許文献1に記載されたオイルジェットも、油圧に応じて弁を開閉させるためのバネ機構を備えている。このオイルジェットは、さらに、油温に応じてオイルの噴射量を変化させる仕組みも有している。その仕組みとは、弁の上流に配置された絞り部材である。絞り部材には複数の絞り孔が形成されている。これらの絞り孔を通過する際にはオイルは流動抵抗を受け、その大きさはオイルの粘度が高いほど大きくなる。このため、オイルの温度が低くオイルの粘度が高いときには絞り孔を通過するオイルの流量は少なくなり、オイルの温度が高くオイルの粘度が低いときには絞り孔を通過するオイルの流量は多くなる。このような仕組みにより、油圧の上昇によって弁が開いたとき、それが機関始動直後の冷間時であれば油温が低いことからオイルの噴射量は抑制され、暖機完了後であれば油温の上昇によってオイルの噴射量は増大されることになる。
The oil jet described in
特許文献1に記載のオイルジェットは油圧だけでなく油温によっても作動状態が変化するように構成されている。油温は油圧とともにピストンの温度状態に密接に関連することから、油温にも応じてオイルジェットの作動状態が切り替わる構成によれば、単に油圧に応じて弁が開閉するだけの一般的なオイルジェットに比べて、オイルの噴射によるピストンの冷却をより適切に行うことができると考えられる。
The oil jet described in
しかしながら、特許文献1に記載のオイルジェットには問題がある。特許文献1に記載のオイルジェットは、オイルの流路に絞り部材が配置されているため、オイルが絞り部材を通過する際に圧力損失が発生する。油温が高くなってオイルの粘度が低くなれば発生する圧力損失は小さくなるものの、絞り部材が配置されていないオイルジェットに比較すれば圧力損失は大きい。その分だけ、高温時にピストンに噴射されるオイルの噴射量は少なくなってしまう。さらに、油圧が上昇しても油温が十分に高くなるまではオイルの噴射量は抑制されるため、冷間状態の内燃機関が高回転で運転されたような場合には、ピストンが高温になっているにもかかわらず十分な量のオイルが噴射されないおそれがある。
However, there is a problem with the oil jet described in
以上述べた問題は、弁が開くときの開弁圧を油温に応じて変化させることで解決することができる。つまり、油温が低いときには開弁圧を高くし、油温が高くなるにつれて開弁圧を低くできれば、特許文献1に記載の各オイルジェットで生じているような問題は発生しない。ただし、その手段はあくまでも機械式のオイルジェットであることが望ましい。ソレノイドによって弁を開閉するオイルジェットであれば、油圧や油温に応じて弁の開閉を電気的に操作することができる。しかし、信頼性とコストについて勘案するならば、機械式のオイルジェットのほうが有利だからである。
The problems described above can be solved by changing the valve opening pressure when the valve opens according to the oil temperature. That is, if the valve opening pressure can be increased when the oil temperature is low and the valve opening pressure can be decreased as the oil temperature increases, the problem that occurs in each oil jet described in
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、油温に応じて開弁圧が機械的に自動調整されるオイルジェットを提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of such a subject, and it aims at providing the oil jet by which valve opening pressure is automatically adjusted automatically according to oil temperature.
本発明に係るオイルジェットは少なくともボディー、ピストン弁、スリーブ弁、第1バネ及び第2バネを備えている。ボディーは内燃機関のシリンダブロックに取り付けられるオイルジェットの本体部であって、オイル供給ポート、シリンダ、オイル噴射ポート及びオイル排出ポートを有している。オイル供給ポートはボディーがシリンダブロックに取り付けられたときにシリンダブロック内のオイル通路に開口するように形成されている。シリンダはその一方の端部がオイル供給ポートに連通し他方の端部は閉塞されている。オイル噴射ポートはシリンダの側面に開口し、オイル排出ポートはシリンダの側面においてオイル噴射ポートよりもシリンダの底側に開口している。ピストン弁はシリンダに収容されてシリンダ内に閉区画を形成し、スリーブ弁はその閉区画に収容されてシリンダの側面に沿って摺動可能になっている。ピストン弁には閉区画をオイル供給ポートの側に連通させるオリフィスが形成されている。第1のバネはピストン弁とスリーブ弁との間に配置されてオイル噴射ポートを塞ぐ位置にピストン弁を付勢している。第2のバネはスリーブ弁とシリンダの底面との間に配置されてオイル排出ポートを塞ぐ位置にスリーブ弁を付勢している。さらに、本発明に係るオイルジェットにおいて、ボディーには、シリンダ内の閉区画からボディーの外へオイルを漏出させるリーク孔が形成されている。さらに、第1のバネ及び第2のバネは、ピストン弁がシリンダの底側に移動したときには、ピストン弁によるオイル噴射ポートの閉塞が解かれてオイル噴射ポートとオイル供給ポートとが連通するよりも先に、スリーブ弁によるオイル排出ポートの閉塞が解かれてオイル排出ポートと閉区画とが連通するようにバネ長さ及びバネ定数を調整されている。 The oil jet according to the present invention includes at least a body, a piston valve, a sleeve valve, a first spring, and a second spring. The body is an oil jet main body attached to a cylinder block of the internal combustion engine, and has an oil supply port, a cylinder, an oil injection port, and an oil discharge port. The oil supply port is formed so as to open to an oil passage in the cylinder block when the body is attached to the cylinder block. One end of the cylinder communicates with the oil supply port and the other end is closed. The oil injection port opens to the side surface of the cylinder, and the oil discharge port opens to the bottom side of the cylinder from the oil injection port on the side surface of the cylinder. The piston valve is accommodated in the cylinder to form a closed compartment in the cylinder, and the sleeve valve is accommodated in the closed compartment and is slidable along the side surface of the cylinder. The piston valve is formed with an orifice that allows the closed section to communicate with the oil supply port. The first spring is disposed between the piston valve and the sleeve valve and urges the piston valve to a position where the oil injection port is closed. The second spring is disposed between the sleeve valve and the bottom surface of the cylinder and biases the sleeve valve to a position where the oil discharge port is closed. Furthermore, in the oil jet according to the present invention, the body is formed with a leak hole through which oil leaks from the closed section in the cylinder to the outside of the body. In addition, the first spring and the second spring are configured such that when the piston valve moves to the bottom side of the cylinder, the oil injection port is unblocked by the piston valve and the oil injection port communicates with the oil supply port. First, the spring length and the spring constant are adjusted so that the oil discharge port is unblocked by the sleeve valve and the oil discharge port and the closed section communicate with each other.
本発明に係るオイルジェットが有する上記の構成によれば、ピストン弁によってオイル噴射ポートが開閉される。ピストン弁には、シリンダブロック内のオイル通路を流れるオイルの圧力が作用すると同時に、それとは逆の方向に、閉区画内のオイルの圧力と第1のバネによる付勢力とが作用する。そして、ピストン弁が閉区画内の油圧から受ける力と第1のバネによる付勢力との合力よりもピストン弁がオイル通路内の油圧から受ける力のほうが大きくなったとき、ピストン弁はオイル通路から供給されるオイルに押されてオイル噴射ポートを塞ぐ位置から移動する。これによりピストン弁は開弁状態になってオイル噴射ポートとオイル供給ポートとが連通し、オイル噴射ポートへオイルが供給されてオイルの噴射が達成される。 According to the above configuration of the oil jet according to the present invention, the oil injection port is opened and closed by the piston valve. On the piston valve, the pressure of the oil flowing through the oil passage in the cylinder block acts, and at the same time, the pressure of the oil in the closed compartment and the urging force of the first spring act in the opposite direction. When the force received by the piston valve from the oil pressure in the oil passage is greater than the resultant force of the force received by the piston valve from the oil pressure in the closed compartment and the biasing force by the first spring, the piston valve is removed from the oil passage. It moves from the position where it is pushed by the supplied oil and closes the oil injection port. As a result, the piston valve is opened, the oil injection port and the oil supply port communicate with each other, and oil is supplied to the oil injection port to achieve oil injection.
閉区画の油圧は、オリフィスを通って閉区画に流入するオイルの流量と、リーク孔を通って閉区画から漏出するオイルの流量との関係によって変化する。本発明に係るオイルジェットにおいて、オリフィスとリーク孔とは流量を決定する因子において違いがある。流量と圧力との関係がベルヌーイの定理にしたがうオリフィスでは、オイル密度が流量を左右する。より詳しくは、オリフィスを通過してオイル噴射ポート側から閉区画内に流入するオイルの流量はオイル密度の1/2乗に反比例する。一方、ハーゲン・ポアズイユの法則によって流量が決まるリーク孔では、オイル粘度が流量を左右する。より詳しくは、リーク孔を通過してシリンダの閉区画からボディーの外部へ漏出するオイルの流量はオイル粘度に反比例する。ここで重要なことは、オイル密度とオイル粘度とでは油温に対する感度が大きく異なることである。油温の変化に対するオイル密度の変化はほとんどなく、内燃機関におけるオイルの通常温度域においては、オイル密度はほぼ一定とみなすことができる。これに対して、油温の変化に対するオイル粘度の変化は極めて大きい。オイルの油種にもよるが、冷間時のオイル粘度は暖機後のオイル粘度よりも10倍以上高い。このため、同一の閉区画内の圧力で比較した場合、オリフィスから閉区画内に流入するオイルの流量は油温によって大きく変化しないものの、リーク孔から漏出するオイルの流量は油温が高くなるほど増大する。リーク孔から漏出するオイルの流量が大きいほど閉区画内の油圧の低下も大きい。 The oil pressure in the closed compartment changes depending on the relationship between the flow rate of oil flowing into the closed compartment through the orifice and the flow rate of oil leaking from the closed compartment through the leak hole. In the oil jet according to the present invention, the orifice and the leak hole are different in factors that determine the flow rate. For orifices where the relationship between flow and pressure follows Bernoulli's theorem, the oil density affects the flow. More specifically, the flow rate of the oil that passes through the orifice and flows into the closed section from the oil injection port side is inversely proportional to the 1/2 power of the oil density. On the other hand, in a leak hole whose flow rate is determined by Hagen-Poiseuille's law, the oil viscosity affects the flow rate. More specifically, the flow rate of oil that passes through the leak hole and leaks from the closed section of the cylinder to the outside of the body is inversely proportional to the oil viscosity. What is important here is that the sensitivity to oil temperature differs greatly between oil density and oil viscosity. There is almost no change in the oil density with respect to the change in the oil temperature, and the oil density can be regarded as almost constant in the normal temperature range of the oil in the internal combustion engine. On the other hand, the change in oil viscosity with respect to the change in oil temperature is extremely large. Although depending on the type of oil, the oil viscosity during cold is 10 times or more higher than the oil viscosity after warm-up. For this reason, when compared with the pressure in the same closed compartment, the flow rate of oil flowing from the orifice into the closed compartment does not vary greatly depending on the oil temperature, but the flow rate of oil leaking from the leak hole increases as the oil temperature increases. To do. The greater the flow rate of oil leaking from the leak hole, the greater the drop in hydraulic pressure in the closed compartment.
バネの付勢力は一定であることから、ピストン弁を移動させるのに必要なオイル通路内の油圧、すなわち開弁圧は閉区画内の油圧によって決まる。暖機の完了後のように油温が高い場合には、オイル粘度が低いために閉区画内からオイルが漏れやすくなり、結果、閉区画内の圧力が低くなることから開弁圧は低くなる。一方、冷間時のように油温が低い場合には、オイル粘度が高いために閉区画内からオイルが漏れやにくく、結果、閉区画内の圧力が高くなることから開弁圧も高くなる。つまり、本発明に係るオイルジェットが有する上記の構成によれば、油温が高いほど開弁圧は低く油温が低いほど開弁圧は高くなるように開弁圧は機械的に自動調整される。 Since the urging force of the spring is constant, the hydraulic pressure in the oil passage, that is, the valve opening pressure necessary to move the piston valve is determined by the hydraulic pressure in the closed compartment. When the oil temperature is high, such as after the warm-up is completed, the oil viscosity is low, so that oil easily leaks from the closed compartment, and as a result, the valve opening pressure becomes low because the pressure in the closed compartment becomes low. . On the other hand, when the oil temperature is low, such as when it is cold, the oil viscosity is high so that oil does not leak easily from the closed compartment, and as a result, the pressure in the closed compartment increases and the valve opening pressure also increases. . That is, according to the configuration of the oil jet according to the present invention, the valve opening pressure is mechanically automatically adjusted so that the valve opening pressure is lower as the oil temperature is higher and the valve opening pressure is higher as the oil temperature is lower. The
なお、リーク孔の形状としては様々な形状を採ることができる。シリンダの底部から閉区画内に挿入され、スリーブ弁を貫通してピストン弁の移動範囲を制限する柱状のストッパをオイルジェットが備える場合には、ボディーに形成されたストッパを通すための孔とストッパの側面との間にできる隙間によってリーク孔を構成することができる。その場合のリーク孔の形状はストッパの周囲を囲む環状の隙間とすることができる。また、ストッパの頂面或いは側面からボディーの外面に通じる長細孔をリーク孔として形成することもできる。さらに、シリンダの底面或いは側面からボディーの外面に通じる長細孔やスリットをリーク孔として形成することもできる。 Note that various shapes can be adopted as the shape of the leak hole. When the oil jet has a columnar stopper that is inserted into the closed compartment from the bottom of the cylinder and passes through the sleeve valve to limit the movement range of the piston valve, a hole and stopper for passing the stopper formed in the body The leak hole can be formed by a gap formed between the side surfaces of the two. The shape of the leak hole in that case can be an annular gap surrounding the stopper. In addition, long pores that lead from the top surface or side surface of the stopper to the outer surface of the body can be formed as leak holes. Furthermore, long pores and slits that lead from the bottom surface or side surface of the cylinder to the outer surface of the body can be formed as leak holes.
ところで、油温が低くオイル粘度が高いときには、ピストン弁がシリンダの底側に動き始めるのに伴い閉区画内の油圧が上昇する場合がある。リーク孔から漏出するオイルの流量はオイル粘度に反比例するため、オイル粘度が高いとピストン弁の動きにリーク孔からのオイルの漏出量が追いつかず、ピストン弁によって閉区画内のオイルが圧縮されるためである。閉区画内の油圧の上昇はピストン弁の動きを鈍らせ、オイル供給ポートとオイル噴射ポートの連通を妨げることになる。 By the way, when the oil temperature is low and the oil viscosity is high, the hydraulic pressure in the closed compartment may increase as the piston valve starts to move toward the bottom of the cylinder. Since the flow rate of oil leaking from the leak hole is inversely proportional to the oil viscosity, if the oil viscosity is high, the amount of oil leaking from the leak hole cannot catch up with the movement of the piston valve, and the oil in the closed compartment is compressed by the piston valve Because. The increase in the hydraulic pressure in the closed compartment slows down the movement of the piston valve and hinders the communication between the oil supply port and the oil injection port.
しかし、本発明に係るオイルジェットが有する上記の構成によれば、ピストン弁がオイル通路内の油圧によってシリンダの底側に押されて移動する際、ピストン弁によるオイル噴射ポートの閉塞が解かれるよりも先に、スリーブ弁によるオイル排出ポートの閉塞が解かれてオイル排出ポートと閉区画とが連通する。オイル排出ポートと閉区画とが連通することで閉区間内のオイルはオイル排出ポートから排出され、それにより閉区間内の油圧は大きく低下し、ピストン弁はオイル噴射ポートを開放する位置まで移動する。これによりピストン弁は確実に開弁状態になってオイル噴射ポートとオイル供給ポートとが連通し、オイル噴射ポートへオイルが供給されてオイルの噴射が達成される。 However, according to the above configuration of the oil jet according to the present invention, when the piston valve is pushed and moved to the bottom side of the cylinder by the oil pressure in the oil passage, the oil injection port is blocked by the piston valve. First, the oil discharge port is unblocked by the sleeve valve, and the oil discharge port communicates with the closed compartment. The oil in the closed section is discharged from the oil discharge port by the communication between the oil discharge port and the closed section, whereby the hydraulic pressure in the closed section is greatly reduced, and the piston valve moves to a position where the oil injection port is opened. . As a result, the piston valve is reliably opened and the oil injection port and the oil supply port communicate with each other, and oil is supplied to the oil injection port to achieve oil injection.
本発明に係るオイルジェットにおいては、オイル排出ポートから排出されるオイルはピストンの冷却に利用してもよい。オイル噴射ポートに接続されるオイル噴射ノズルをボディーに取り付けることで、排出オイルのピストンの冷却への利用が可能となる。オイル排出ポートはオイル噴射ポートよりも先に開くようになっているので、ピストン弁が降下してオイル噴射ポートが開くまでの間、オイル排出ポートから排出されるオイルを利用してピストンを冷却することができる。このことは閉区画内の圧力の上昇によってオイル噴射ポートが開くまでに時間を要する低油温時に特に有効である。 In the oil jet according to the present invention, the oil discharged from the oil discharge port may be used for cooling the piston. By attaching an oil injection nozzle connected to the oil injection port to the body, the discharged oil can be used for cooling the piston. Since the oil discharge port opens before the oil injection port, the piston is cooled using the oil discharged from the oil discharge port until the piston valve descends and the oil injection port opens. be able to. This is particularly effective at low oil temperatures where it takes time for the oil injection port to open due to increased pressure in the closed compartment.
上述の通り、本発明に係るオイルジェットによれば、開弁圧を油温に応じて機械的に自動調整することができる。また、オイル粘度の高い低油温時であってもピストン弁を確実に開弁させてオイル噴射を達成することができる。 As described above, according to the oil jet of the present invention, the valve opening pressure can be mechanically automatically adjusted according to the oil temperature. In addition, even when the oil temperature is high and the oil temperature is low, the piston valve can be reliably opened to achieve oil injection.
実施の形態1.
以下、本発明の実施の形態1について図を参照して説明する。
本発明の実施の形態1に係るオイルジェットの構成は図1及び図2を用いて説明することができる。図1の縦断面図に模式的に示すように、本実施の形態に係るオイルジェット100は、内燃機関のシリンダブロック70に取り付けられるボディー2を備えている。シリンダブロック70にはオイルポンプによって加圧されたオイルが流れるオイル通路72が形成されている。オイルポンプは内燃機関のクランクシャフトから受ける動力によって駆動されるため、内燃機関の回転数が低いときにはオイル通路72内の油圧は低く、回転数が高くなるにつれてオイル通路72内の油圧も高くなっていく。ボディー2には、このオイル通路72に開口するオイル供給ポート6が形成されている。
The configuration of the oil jet according to
ボディー2には、オイル供給ポート6を入口とするシリンダ4が形成されている。シリンダ4はボディー2を貫通して形成されるが、その出口は後述するホルダー50によって蓋をされている。これにより、シリンダ4の中には、一方の端部は開放され他方の端部は閉塞された空間が形成されている。シリンダ4の側面で入口の近くには、シリンダ4よりも小径のオイル噴射ポート10が開口している。さらに、シリンダ4の側面においてオイル噴射ポート10よりもシリンダ4の底側には、オイル噴射ポート10とほぼ同径のオイル排出ポート12が開口している。ボディー2には2本のオイル噴射ノズル60,64がロウ付けなどによって取り付けられている。そのうちの第1オイル噴射ノズル60に形成されたオイル噴射通路62はオイル噴射ポート10に連通されている。そして、第2オイル噴射ノズル64に形成されたオイル噴射通路66はオイル排出ポート12に連通されている。これらオイル噴射ノズル60,64の先端は内燃機関のピストンの裏面やピストンとシリンダボアとの間に向けられている。
The
シリンダ4には、その入口側(オイル供給ポート6の側)から順に、ピストン弁20、第1バネ14、スリーブ弁30及び第2バネ16が収容されている。シリンダ4の入口にはピストン弁20の弁座18が形成されている。前述のオイル噴射ポート10は、ピストン弁20が弁座18に着座したときにピストン弁20によって閉塞される位置に形成されている。第1バネ14と第2バネ16はともにコイル状の圧縮バネである。これらのバネ14,16は、ピストン弁20を弁座18に着座させると同時に、スリーブ弁30をオイル排出ポート12を塞ぐ位置に位置させている。スリーブ弁30のオイル排出ポート12に対向する側には、スリーブ弁30の内側から外側に連通する連通孔34が形成されている。各バネ14,16のバネ長さは、ピストン弁20が着座している状態において、スリーブ弁30の連通孔34がオイル排出ポート12よりもオイル噴射ポート10の側にわずかにずれるように、つまり、スリーブ弁30の連通孔34とオイル排出ポート12とがぎりぎり連通しないように調整されている。また、各バネ14,16のバネ長さ及びバネ定数は、ピストン弁20がシリンダ4の底側に押されて移動する際、ピストン弁20によるオイル噴射ポート10の閉塞が解かれるよりも先に、連通孔34を介してオイル排出ポート12と差圧室8とが連通するように調整されている。
In the
また、シリンダ4内には、ピストン弁20の移動範囲を制限するためのストッパ42が設けられている。ストッパ42は円柱形状を有し、シリンダ4の底部からシリンダ4内に突き出してスリーブ弁30の中央の孔32を貫通している。シリンダ4の底部はボディー2に埋め込まれたホルダー50によって形成されている。ホルダー50にはストッパ42が一体化されたプラグ40が嵌め込まれていて、ストッパ42はホルダー50に形成された孔よりシリンダ4内に挿入されている。なお、ホルダー50及びプラグ40はボディー2とは別ピースではあるが、ボディー2の一部とみなすことができる。
Further, a
シリンダ4内には、ピストン弁20とシリンダ4の側面及び底部とによって囲まれた閉区画8が形成されている。スリーブ弁30はこの閉区間8内をシリンダ4の側面に沿って摺動する。ピストン弁20には、閉区画8をオイル供給ポート6の側に連通させるオリフィス22が形成されている。このため、オイルジェット100をシリンダブロック70に取り付けたときには閉区画8内にはオリフィス22を介してオイルが満たされる。ただし、閉区画8の油圧には、次に述べる構成によりオイル通路62の油圧に対する差圧が発生させられる。以下、この閉区画8を差圧室と称する。なお、スリーブ弁30の中央の孔32はオリフィス22に比較すれば各段に大きいので、その前後において差圧を発生させることない。
A
差圧室8の底部はホルダー50によって形成されているが、ホルダー50にはストッパ42を差圧室8内に挿入するための孔が開けられている。その孔とストッパ42の周面との間にはわずかな隙間52が作られている。より詳しくは、図2に示すように、ストッパ42の周囲を囲む環状の隙間52が作られている。この環状隙間52は差圧室8内のオイルをボディー2の外へ漏出させるために設けられているものであって、その流路断面積は差圧室8の断面積に比較すれば格段に小さく形成されている。以下、この環状隙間をリーク孔52と称する。このようなリーク孔52がボディー2に形成されることで、差圧室8からボディー2の外へオイルが漏れ出し、それにより差圧室8内の油圧が低下する。つまり、オイル通路72の油圧と差圧室8の油圧との間に差圧が発生する。
The bottom of the
ホルダー50とプラグ40との間には、リーク孔52から漏れ出たオイルを外部へ排出するためのオイル排出室54が形成されている。オイル排出室54は、プラグ40に形成された複数のオイル排出孔44を介してボディー2の外へ連通されている。オイル排出孔44の総流路断面積はリーク孔52の流路断面積よりも格段に大きい。このため、リーク孔52からオイル排出室54に漏出したオイルは、オイル排出室54やオイル排出孔44に充満することなく、オイル排出孔44を伝って速やかにボディー2の外へ排出される。
Between the
次に、本実施の形態に係るオイルジェット100の動作について図3−図6を用いて説明する。なお、これらの図中には各状態におけるオイルの流れを矢印線で示している。
Next, the operation of the
本実施の形態に係るオイルジェット100の構成によれば、ピストン弁20にはオイル通路72を流れるオイルの油圧がオイル供給ポート6側から作用する。そして、それと同時に、差圧室8内の油圧と第1バネ14による付勢力とが逆方向からピストン弁20に作用する。前者はピストン弁20に対して開弁方向の力として作用し、後者は閉弁方向の力として作用する。よって、差圧室8内の油圧による力と第1バネ14の付勢力との合力がオイル通路72内の油圧による力以上になっていれば、図3の模式図に示すように、ピストン弁20は着座したままオイル噴射ポート10を塞ぐ位置に保持される。つまり、ピストン弁20は閉弁状態に維持される。また、ピストン弁20が移動しないことから、スリーブ弁30も動かずオイル排出ポート12を塞ぐ位置に保持されたままとなる。
According to the configuration of the
オイル通路72内の油圧による力が差圧室8内の油圧による力と第1バネ14の付勢力との合力よりも大きくなった場合には、図4の模式図に示すように、ピストン弁20はオイル通路72から供給されるオイルに押されて弁座18から離れる。すなわち、ピストン弁20が開弁し始める。
When the force due to the hydraulic pressure in the
このときのオイル通路72内の油圧、すなわち、開弁圧は差圧室8内の油圧によって決まる。差圧室8内の油圧は差圧室8に入るオイルの流量と差圧室8から出るオイルの流量との関係によって変化する。差圧室8にはオリフィス22を通ってオイルが流入するため、その流量Q1は次の式1で表されるようにベルヌーイの定理にしたがう。つまり、オリフィス22を通過するオイルの流量Q1はオイル通路72内の油圧PM/Gと差圧室8内の油圧PINとの差圧の1/2乗に比例し、オイル密度ρの1/2乗に反比例する。なお、式1においてCは流量係数、Aはオリフィス22の流路断面積である。
一方、差圧室8からはリーク孔52を通ってオイルが漏出するため、その流量Q2は次の式2で表されるようにハーゲン・ポアズイユの法則にしたがう。つまり、リーク孔52を通過するオイルの流量Q2は差圧室8内の油圧PINと大気圧POUTとの差圧に比例し、オイル粘度ηに反比例する。なお、式2においてBは係数である。
上記の2つの式から分かるように、オリフィス22を通過するオイルの流量にはオイル密度が影響するが、リーク孔52を通過するオイルの流量にはオイル粘度が影響する。オイル密度とオイル粘度はともに油温の影響は受けるものの、その感度は大きく異なる。すなわち、油温の変化に対するオイル密度の変化はほとんどなく、冷間時から暖機の完了までの温度域においてオイル密度はほぼ一定であるのに対し、油温の変化に対するオイル粘度の変化は極めて大きい。オイルの油種にもよるが、冷間時のオイル粘度は暖機後のオイル粘度よりも10倍以上高い。
As can be seen from the above two equations, the oil density affects the flow rate of oil passing through the
このような油温に対するオイル密度とオイル粘度の各特性により、オリフィス22から差圧室8内に流入するオイルの流量は油温によって大きく変化しないものの、リーク孔52から漏出するオイルの流量は油温が高くなるほど増大する。リーク孔52から漏出するオイルの流量が大きいほど差圧室8内の油圧は低下し、ピストン弁20を開弁させるのに必要なオイル通路72内の油圧、すなわち開弁圧は低下する。よって、暖機完了後のように油温が高い場合には、リーク孔52からオイルが漏れやすいために開弁圧は低く、冷間時のように油温が低い場合には、リーク孔52からオイルが漏れにくいために開弁圧は高くなる。つまり、本実施の形態に係るオイルジェット100によれば、開弁圧は油温が高いほど低く油温が低いほど高くなるように機械的に自動調整される。
Due to the characteristics of the oil density and the oil viscosity with respect to the oil temperature, the flow rate of the oil flowing into the
ただし、リーク孔52から漏出するオイルの流量はオイル粘度に反比例するため、油温が低くオイル粘度が高い冷間時には、ピストン弁20の動きにリーク孔52からのオイルの漏出量が追いつかない場合がある。この場合、ピストン弁20によって差圧室8内のオイルが圧縮されることになるため、ピストン弁20がシリンダ4の底側に動き始めるのに伴い差圧室8内の油圧が上昇する。差圧室8内の油圧の上昇はオイル供給ポート10を開く方向へのピストン弁20の動きを鈍らせる。
However, since the flow rate of oil leaking from the
しかし、ピストン弁20がシリンダ4の底側に押されて移動する際には、図5の模式図に示すように、ピストン弁20の降下によってオイル噴射ポート10が開かれるよりも先に、スリーブ弁30の連通孔34を介してオイル排出ポート12と差圧室8とが連通する。これにより、オイル供給ポート6からオイル噴射ポート10へオイルが供給されるに先立ち、差圧室8内のオイルがオイル排出ポート12から排出されるようになる。オイル排出ポート12から排出されたオイルは第2オイル噴射ノズル64からピストンに向けて噴射される。これにより、ピストン弁20が十分に降下してオイル噴射ポート10が開くまでの間、オイル排出ポート12から排出されるオイルを利用してピストンを冷却することができる。
However, when the
そして、そのままオイル排出ポート12からのオイルの排出が続くことによって差圧室8内の油圧は大きく低下する。差圧室8内の油圧が低下することでピストン弁20はオイル通路72内の油圧によって押し下げられる。その結果、図6の模式図に示すように、ピストン弁20によるオイル噴射ポート10の閉塞が解かれてオイル噴射ポート10とオイル供給ポート6とが連通する。これにより、オイル噴射ポート10へオイルが供給されるようになり、第1オイル噴射ノズル60からのオイル噴射が開始される。
Then, as the oil is continuously discharged from the
以上のように、本実施の形態に係るオイルジェット100によれば、開弁圧を油温に応じて機械的に自動調整することができる。また、ピストン弁20が降下しにくい低油温時にはスリーブ弁30が先に開弁して差圧室8内の油圧が下げられるので、ピストン弁20を確実に開弁させて第1オイル噴射ノズル60からのオイル噴射を達成することができる。さらに、差圧室8内の油圧を下げるためにオイル排出ポート12から抜き出したオイルはピストンの冷却に利用されるので、第1オイル噴射ノズル60からの本格的なオイル噴射が始まる前のピストン温度の上昇を防ぐことができる。
As described above, according to the
実施の形態2.
次に、本発明の実施の形態2について図を参照して説明する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
本発明の実施の形態2に係るオイルジェット200の構成は図7及び図8を用いて説明することができる。図7及び図8では、図1に示す実施の形態1に係るオイルジェット100と同じ構成或いは機能を有する要素には同じ符号を付している。本実施の形態に係るオイルジェット200と実施の形態1に係るオイルジェット100との相違点は差圧室8からボディー2の外へオイルを漏出させるリーク孔の形状である。本実施の形態に係るオイルジェット200では、図7及び図8に示すように、シリンダ4の底面からボディー2の外面に通じる長細孔が形成され、それがリーク孔90として機能するようになっている。リーク孔90の流路断面積は差圧室8の断面積に比較すれば格段に小さく形成されている。このように形成されたリーク孔90から漏出するオイルの流量は、前述の式2で表されるようにオイル粘度に反比例する。なお、本実施の形態に係るオイルジェット200では、ストッパ82が一体化されたプラグ80がボディー2に形成されたシリンダ4の出口に嵌め込まれ、プラグ80によってシリンダ4の底部が形成されている。
The configuration of the
長細孔であるリーク孔90から漏出するオイルの流量は油温が低いときには少なく、油温が高いときには多くなる。このため、油温が低いほど差圧室8内の油圧は高くなって開弁圧も高くなり、油温が高いほど差圧室8内の油圧は低くなって開弁圧も低くなる。つまり、本実施の形態に係るオイルジェット200によれば、実施の形態1と同様に、開弁圧は油温に応じて機械的に自動調整される。
The flow rate of the oil leaking from the
その他.
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、次のように変形して実施することができる。
Others.
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, the following modifications can be made.
実施の形態2において、長細孔であるリーク孔90の本数は1本には限定されない。例えば図9に示すようにリーク孔90を2本形成してもよいし、より多くの本数のリーク孔90を形成してもよい。リーク孔90の本数は、オリフィス22の流路断面積や差圧室8の容積などを踏まえて所望の開弁圧−油温特性が得られる本数に決定すればよい。
In the second embodiment, the number of leak holes 90 that are long pores is not limited to one. For example, two
実施の形態2におけるリーク孔の形状は長細孔からスリットに変更することもできる。つまり、図10に示すようなスリットをリーク孔94とすることもできる。このようなスリット状のリーク孔94であっても、そのスリット長や幅を適宜に設定することによってリーク孔94から漏出するオイルの流量を適宜に調整することができる。また、長細孔状のリーク孔と同様、スリット状のリーク孔94も複数形成することができる。
The shape of the leak hole in the second embodiment can be changed from a long hole to a slit. That is, the slit as shown in FIG. Even in the case of such a slit-
さらに、実施の形態2におけるリーク孔の位置はシリンダ4の底面から別の位置に移すこともできる。例えば図11に示すオイルジェット300のように、ストッパ82の頂面からボディー2の外面に通じるリーク孔94を形成することができる。この場合のリーク孔94の形状は長細孔であることが好ましい。また、図12に示すオイルジェット400のように、シリンダ4の側面からボディー2の外面に通じるリーク孔96を形成することもできる。この場合のリーク孔96の形状は長細孔でもよいしスリットでもよい。
Furthermore, the position of the leak hole in the second embodiment can be moved from the bottom surface of the
スリーブ弁30に設けられている連通孔34は無くしてもよい。その場合でも、スリーブ弁30のオイル排出ポート12に対する初期位置を適宜調整することにより、ピストン弁20が降下しにくい低油温時においてスリーブ弁30によるオイル排出ポート12の閉塞を先に解くことができる。
The
2 ボディー
4 シリンダ
6 オイル供給ポート
8 差圧室
10 オイル噴射ポート
12 オイル排出ポート
14 第1バネ
16 第2バネ
18 弁座
20 ピストン弁
22 オリフィス
30 スリーブ弁
34 連通孔
40 プラグ
42 ストッパ
44 オイル排出孔
50 ホルダー
52 リーク孔(環状隙間)
54 オイル排出室
60 第1オイル噴射ノズル
64 第2オイル噴射ノズル
70 シリンダブロック
72 オイル通路
80 プラグ
82 ストッパ
90,94,96 リーク孔(長細孔)
92 リーク孔(スリット)
100,200,300,400 オイルジェット
2
54
92 Leak hole (slit)
100, 200, 300, 400 Oil jet
Claims (4)
前記シリンダに収容されて前記シリンダ内に閉区画を形成し、且つ、前記閉区画を前記オイル供給ポートの側に連通させるオリフィスを備えるピストン弁と、
前記閉区画に収容されて前記シリンダの側面に沿って摺動可能なスリーブ弁と、
前記ピストン弁とスリーブ弁との間に配置されて前記オイル噴射ポートを塞ぐ位置に前記ピストン弁を付勢する第1のバネと、
前記スリーブ弁と前記シリンダの底面との間に配置されて前記オイル排出ポートを塞ぐ位置に前記スリーブ弁を付勢する第2のバネとを備え、
前記ボディーには、前記閉区画から前記ボディーの外へオイルを漏出させるリーク孔が形成され、
前記第1のバネ及び第2のバネは、前記ピストン弁が前記シリンダの底側に移動したときには、前記ピストン弁による前記オイル噴射ポートの閉塞が解かれて前記オイル噴射ポートと前記オイル供給ポートとが連通するよりも先に、前記スリーブ弁による前記オイル排出ポートの閉塞が解かれて前記オイル排出ポートと前記閉区画とが連通するようにバネ長さ及びバネ定数を調整されていることを特徴とするオイルジェット。 An oil supply port that opens to an oil passage in a cylinder block of an internal combustion engine, a cylinder that has one end communicating with the oil supply port and the other end that is closed, and an oil injection port that opens to the side of the cylinder And a body having an oil discharge port that opens to the bottom side of the cylinder relative to the oil injection port on the side surface of the cylinder;
A piston valve that is housed in the cylinder to form a closed section in the cylinder, and that includes an orifice that communicates the closed section with the oil supply port;
A sleeve valve accommodated in the closed compartment and slidable along a side surface of the cylinder;
A first spring disposed between the piston valve and a sleeve valve to urge the piston valve to a position closing the oil injection port;
A second spring that is disposed between the sleeve valve and the bottom surface of the cylinder and biases the sleeve valve at a position closing the oil discharge port;
The body is formed with a leak hole for oil to leak out of the body from the closed compartment,
When the piston valve moves to the bottom side of the cylinder, the first spring and the second spring are released from the oil injection port and the oil supply port when the oil injection port is unblocked by the piston valve. The spring length and the spring constant are adjusted so that the oil discharge port is unblocked by the sleeve valve and the oil discharge port and the closed section communicate with each other before the communication. Oil jet.
前記ボディーに取り付けられて前記オイル排出ポートに接続された第2のオイル噴射ノズルとをさらに備えることを特徴とする請求項1に記載のオイルジェット。 A first oil injection nozzle attached to the body and connected to the oil injection port;
The oil jet according to claim 1, further comprising a second oil injection nozzle attached to the body and connected to the oil discharge port.
前記リーク孔は前記ボディーに形成された前記ストッパを通すための孔と前記ストッパの側面との間にできた隙間であ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。 A columnar stopper that is inserted into the closed compartment from the bottom of the cylinder and penetrates the sleeve valve to limit the movement range of the piston valve;
The oil jet according to claim 1 or 2, wherein the leak hole is a gap formed between a hole formed in the body for passing the stopper and a side surface of the stopper.
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CN106762080A (en) * | 2016-12-20 | 2017-05-31 | 南京世界村汽车动力有限公司 | Internal combustion engine cooling nozzle structure |
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