JP2014070527A

JP2014070527A - 内燃機関

Info

Publication number: JP2014070527A
Application number: JP2012215748A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Kimoto; 義博木元
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2012-09-28
Filing date: 2012-09-28
Publication date: 2014-04-21

Abstract

【課題】高価な電動オイルポンプを使用することなく、通常の機械的なオイルポンプのみで、必要なときだけオイルジェット装置を駆動する。
【解決手段】オイルポンプ１０はクランク軸５又はこれに連動した軸で駆動される。内燃機関は、蓄油部としてアキュームレータ１５を備えており、アキュームレータ１５にはリリーフバルブ１４からオーバーフローしたオイルが蓄えられる。ノッキングを発生させるほどに機関が高温になったら、アキュームレータ１５に蓄えられたオイルがオイルジェット装置１３からピストン３に噴射される。オイルポンプ１０がした仕事を有効利用して、燃費にも貢献できる。
【選択図】図１

Description

本願発明は、ピストンの裏面にオイルを噴出するオイルジェット装置を備えた内燃機関に関するものである。

レシプロ式の内燃機関において、ノッキング防止等のためにオイルをオイルジェット装置でピストンの裏面に向けて噴出させて、ピストンを冷却することが行われている。

このオイルジェット装置は、ピストンがノッキングの発生に至るような高温になっていない場合は必要ない。そこで、特許文献１では、クランク軸の動力で駆動されるオイルポンプとは別にオイルジェット装置用の電動式オイルポンプを設けて、必要なときのみオイルジェット装置を駆動することを提案している。

特開昭６０−３２９２１号公報

特許文献１はピストンを過不足なく冷却するという点では好ましいが、クランク軸で駆動される通常のオイルポンプとは別に電動式のオイルポンプを別に設けねばならないため、それだけ部材点数が増えてコストが嵩むのみならず、電動式オイルポンプの動力としてオルタネータを介してクランク軸の回転動力が使用されるため、エネルギロスが生じて燃費を悪化させるおそれもある。

本願発明は、このような現状を改善すべく成されたものである。

本願発明の内燃機関は、シリンダボア内を摺動するピストンで駆動されるクランク軸と、前記クランク軸の動力で駆動されるオイルポンプと、前記ピストンの裏側にオイルを噴出させるオイルジェット装置と、前記オイルジェットはオイルの噴出をＯＮ・ＯＦＦする切り替え手段と、前記オイルポンプから吐出されたオイルの一部を加圧状態で蓄える蓄油部とを備えており、予め設定した条件下で前記切り替え手段を開いて蓄油部のオイルがオイルジェット装置から噴出するように制御される。

本願発明において蓄油部にオイルを蓄えるには、様々な方法を採用できる。例えば、機関の始動時のような低温時にはオイルの粘度が高いためリリーフバルブからオイルパンに逃がしているが、このリリーフされたオイルを溜めることができる。

また、オイルを加圧状態で蓄える方法としては、例えば、ばねで付勢されたピストンを有するシリンダ方式の容器を使用して、オイルによってピストンをばねに抗して押し込んだり、或いは、ガス袋が内蔵された容器を使用して、空気袋を押し縮めた状態でオイルを容器内に充填したりしたらよい。

本願発明は、元々備わっているオイルポンプを有効利用して、捨てられていたエネルギを回収してオイルジェット装置を駆動するものであるため、ノッキングが発生しないようにピストンをオイルで冷却することを、燃費低下を招来することなく実現できる。また、高価な電動モータは必要ないため、コストアップも抑制できる。

第１実施形態を示す図面である。第２実施形態を示す図面である。

(1).第１実施形態
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。まず、図１に示す第１実施形態から説明する。この実施形態の内燃機関は従来と同様の基本構成であり、シリンダブロック１に設けたシリンダボア２にピストン３が摺動自在に嵌まっており、ピストン３の往復動は連設棒４を介してクランク軸５の回転に変換される。シリンダブロック１の上面にはシリンダヘッド６が固定されており、シリンダヘッド６の上面には、動弁機構を覆うヘッドカバー７が装着されている。

シリンダブロック１の下面にはオイルパン８が固定されており、オイルパン８に溜まったオイルはオイルストレーナ９を介してオイルポンプ１０に吸引され、オイルポンプ１０の吐出口から送油路１１を介して各潤滑部に供給される。本実施形態のオイルポンプ１０はクランク軸５で直接区駆動される方式を採用しているが、クランク軸５に連動して回転する他の回転軸で駆動することも可能である。

潤滑部としては、クランク軸５、動弁機構、排気ターボ過給機１２などが挙げられ、これらを潤滑したオイルはオイルパン８に自然流下したり、戻り管によってオイルパン８にリターンしたりする。

シリンダブロック１のうちクランクケースの上部には、ピストン３に下方からオイルを噴出させるオイルジェット装置１３が配置されている。本実施形態の内燃機関は３気筒であり、そこで、各シリンダボア２の箇所ごとにオイルジェット装置１３を設けている。

送油路１１のうちオイルポンプ１０に近い上流部には、オイルの吐出圧が設定値よりも高くなるとオイルを逃がすリリーフバルブ１４が介挿されており、リリーフバルブ１４の排出口１４ａとアキュームレータ１５の吸入ポート１６とがバイパス管路１７で接続されている。バイパス管路１７には、オイルをアキュームレータ１５のみに向けて流す逆止弁１８を設けている。

アキュームレータ１５は蓄油部の一例であり、オイルは自身の圧力により、内蔵したガス袋を圧縮させつつ吸入ポート１６から内部に流入し、逆流することなく、排出口１９から排出される。そして、アキュームレータ１５の排出口１９には排出管２０の一端が接続されており、送油管２０の他端は三方弁２１の１つのポートに接続されている。

三方弁２１は請求項に記載した切り替え手段の一例であり、この三方弁２１には、更に、送油路１１から分岐した枝管２２と、オイルジェット装置１３に向かうオイルジェット管２３とが接続されている。オイルジェット管２３には分配器２４を介して各オイルジェット装置１３が接続されている。アキュームレータ１５の排出管２０からドレン管２５が分岐しており、ドレン管２５には安全弁（リリーフ弁）２６が介挿されている。

機関温度（冷却水温度で代替してもよい）が予め設定した温度になるまでは、三方弁２１は閉じている。そして、機関温度が低いとリリーフバルブ１４から逃げるオイルは多いため、そのオイルはアキュームレータ１５に溜まっていく。オイルがアキュームレータ１５に満杯になると、キュームレータ１５からオーバーフローしたオイルは安全弁２６からドレン管２５を介してオイルパン８に還流する。

そして、ノッキングの発生が予想される程に機関温度が高くなると、三方弁２１はオイルを排出管２０からジェット管２３に流すように開く。これにより、アキュームレータ１５に溜まっていたオイルでピストン３が冷却される。リリーフバルブ１４の作動によってアキュームレータ１５にはオイルが随時貯蔵されるが、アキュームレータ１５が空になることがあり得る。この場合は、三方弁２１は枝管２２とジェット管２３とを連通させるように作動し、その結果、オイルポンプ１０から送られたオイルがオイルジェット装置１３に供給される。

三方弁２１の作動は、機関温度センサやアキュームレータ１５の容量センサに基づいて電気的に行ってもよいし、機関温度に応答し膨張・収縮する感温材料を使用した自動的に行ってもよい。すなわち、三方弁２１をサーモ弁の構造として、排出管２０とジェット管２３との連通のＯＮ・ＯＦＦを自動的に行ってもよい。アキュームレータ１５が空になった場合に枝管２２からオイルを供給することも、枝管２２と排出管２０との差圧を利用して自動的に行える。

(2).他の実施形態・その他
図２に示す第２実施形態は、蓄油手段の別である。この実施形態では、アキュームレータ１５には、弾性手段（ばねやガス袋など）２８に付勢されたピストン２９が摺動自在に嵌挿されており、蓄油室３０ａに溜まったオイルは弾性手段２８によって加圧されている。アキュームレータ１５の蓄油室３０には、オイルパン８に浸漬したオイル吸引管３１が接続されており、オイル吸引管３１には第１開閉弁３２が介挿されている。第１開閉弁３２は、感温部材で自動的に駆動されるか、制御装置（エンジンコントロールユニット）の指令で電気的に駆動される。

アキュームレータ１５のうち弾性手段２８が内蔵された真空室３０ｂには吸引管３３が接続されており、吸引管３３には開閉弁３４を設けている。なお、蓄油室３０ａと真空室３０ｂとは、ピストン２９の移動によって容量・範囲が変化する（総和は変化しない。）。第２開閉弁３４も、感温部材で自動的に駆動されるか、制御装置（エンジンコントロールユニット）の指令で電気的に駆動される。ジェット管２３は、アキュームレータ１５の蓄油室３０に接続されている。

この実施形態では、２つの開閉弁３２，３４が切り替え手段になっている。そして、始動時のように機関温度が低い状態では第１及び第２の開閉弁３２，３４が開いており、吸引管３３に対する吸引作用（真空作用）によってアキュームレータ１５の真空室３０ｂが減圧され、これにより、ピストン２９が移動してオイルがオイルパン８から蓄油室３０ａに流入する。蓄油室３０ａが満杯になるとピストン２９は動かないため、開閉弁３２，３４が開いていてもオイルの流入はない（従って、リリーフ機能は必要ない。）。

機関温度が高くなったら、第２開閉弁３４は開いたままで第１開閉弁３２は閉になる。このため、蓄油室３０ａに溜まっていたオイルは弾性手段２８で加圧されて、オイルジェット装置１３に向けて送油される。この実施形態でも、アキュームレータ１５が空になったときのために、オイルを送油路１１からオイルジェット装置１３に導く手段を講じておくのが望ましい。なお、オイルパン８に代えてオイルタンクを使用することも可能である。

上記の両実施形態では蓄油部としてアキュームレータを使用したが、蓄油部をシリンダブロックなどに一体に設けることも可能である。

本願発明は、内燃機関に実際に適用できる。従って、産業上利用できる。

１シリンダブロック
２シリンダボア
３ピストン
５クランク軸
６シリンダヘッド
８オイルパン
１０オイルポンプ
１１送油路
１３オイルジェット装置
１４リリーフバルブ
１５アキュームレータ
２１三方弁

Claims

シリンダボア内を摺動するピストンで駆動されるクランク軸と、前記クランク軸の動力で駆動されるオイルポンプと、前記ピストンの裏側にオイルを噴出させるオイルジェット装置と、前記オイルジェットはオイルの噴出をＯＮ・ＯＦＦする切り替え手段と、前記オイルポンプから吐出されたオイルの一部を加圧状態で蓄える蓄油部とを備えており、
予め設定した条件下で前記切り替え手段を開いて蓄油部のオイルがオイルジェット装置から噴出するように制御される、
内燃機関。