JP2015068254A - 内燃機関のオイルジェット装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ピストンを冷却するオイルジェット装置において、オイル室に発生した気泡に起因して騒音や振動が発生することを防止する。【解決手段】オイルジェット装置８は筒状の本体部９を備えており、その内部に底部材１５を嵌着することでオイル室１６を構成している。オイル出口２０はオイル入口１３と底部材１５との間の位置している。オイル入口１３はばね１７が付勢された弁体１９で開閉される。本体部９と底部材１５との間に、本体部９の軸方向に延びる空気抜き用小穴２１を形成している。空気の粒２２はオイルと共に空気抜き用小穴２１から排出されるため、気泡は発生しない。空気抜き用小穴２１は横穴方式にすることも可能である。【選択図】図２

Description

本願発明は、レシプロ式内燃機関のピストンを冷却するために使用されるオイルジェット装置に関するものである。

内燃機関において、クランク室の上端部下面にオイルジェット装置を設けてピストンを冷却することは広く行われている。オイルジェット装置は、一般に、内部をオイル室と成した筒状の本体部を有しており、オイル室の一端にオイル入口を連通させて他端は底部となし、オイル入口と底部との間の中途部にノズルに連通したオイル出口を設けている。

オイル室には、オイル入口を塞ぐ弁体とこれを押すばねとから成る圧力弁が配置されており、機関の回転数が高くなってオイルの圧力がある程度に高まると、オイルが弁体を押しのけてオイル室に流入するようになっている。

そして、特許文献１には、オイル室の底部を温度が高くなると縮むサーモスタットで構成し、このサーモスタットでばねを支持することにより、オイル温度が所定以上に高くなると、圧力が高くなくてもオイルをノズルから噴出させることが開示されており、サーモスタットを支持する蓋体には、サーモスタットの伸縮を許容するためと推測される空気抜き穴を空けている。

特開平７−３１７５１９号公報

特許文献１もそうであるように、ノズルに連通したオイル出口はオイル室のオイル入口と底部との間の中途部に開口していることが多いが、このような構成ではオイル室の底部が袋小路の構造になるため、オイルがオイル室の底に淀む現象が見られる。

そして、オイルには多少なりとも微細な空気の粒が混入しているため、オイル室の内周面に沿って底部に向けて流れてきたオイルから空気粒が分離してこれが淀みの中で結合して気泡となり、気泡がある程度の大きさまで成長すると浮き上がってノズルから噴出する現象が発生しており、気泡がノズルから噴出するときに騒音と振動とを発生させることがあった。

本願発明はこのような現状に鑑み成されたものであり、オイル室の空気に起因した騒音や振動を防止することを目的とするものである。

前記目的を達成すべく請求項１の発明は、一端にオイル入口が開口して他端は底部になっているオイル室を備えており、前記オイル室のうちオイル入口と底部との間の中途部の側面にはノズルに連通したオイル出口が開口しており、かつ、前記オイル室の内部には前記オイル入口を開閉する圧力弁が設けられているオイルジェット装置において、前記オイル室のうち前記オイル出口と底部との間の中途部に、当該オイル室に溜まった空気を外部に排出できる空気抜き用小穴が空いている構成とした。

また、請求項２の発明は、請求項１において、前記オイル室の内周面と底部とが連なった内角部に、前記空気抜き用小穴が、前記オイル室のオイル入口と底部とを結ぶ軸線方向に長く伸びる姿勢で設けられている構成とした。

本願発明によると、オイル室に空気を含んだオイルが流入しても、空気かオイルと共に空気抜き用小穴からオイル室の外に排出されることにより、オイル室の内部で気泡が発生することはない。これにより、気泡がノズルから噴出することに起因した騒音・異音や振動を防止できる。

さて、オイル入口からオイル室に流入したオイルの流速は一定ではなく、オイル室の中心部では流速が速くて内周側では流速は遅くなる。そして、オイルに混入した空気は微細であるため、オイルが淀むことなくオイル出口から全て流出したら問題はないのであるが、オイル出口よりも底部の側においては、オイルに混入した空気がオイル室の内周面に付着してこれが互いに結合して成長していく現象が見られる。すなわち、空気粒は、オイル室の内周面を媒介として気泡に成長していく傾向が高い。

他方、請求項２では、空気抜き用小穴は、オイル室の内周面と底部とが連接した内角部に設けているため、オイル室の内周面に付着したりその近傍に滞留したりしている微細な空気をオイルの流れに乗せて空気抜き用小穴に導くことができる。しかも、空気抜き用小穴はオイル室の軸線方向に長い姿勢であるため、空気粒を含んだオイルは、オイル入口から底部に向かう流れに乗って空気抜き用小穴から速やかに排出される。従って、請求項２を採用すると、空気が気泡に成長することをより的確に阻止して、空気を効率良く排出することができる。

（Ａ）は実施形態の外観図である。 （Ａ）は図１の要部拡大断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ視断面図、（Ｃ）は別例図である。

(1).構造の説明
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態の内燃機関は基本的には従来と同様であり、シリンダボア２が形成されたシリンダブロック１を有しており、シリンダボア２にはピストン３が摺動自在に嵌まっている。ピストン３は、コンロッド４を介してクランク軸のクランクピン（図示せず）に連結されている。

シリンダブロック１のうち、クランク軸の軸線方向からシリンダボア２の片側でかつシリンダボア２の下端寄りの高さ位置には、クランク軸の軸線と平行に延びるメインオイル通路５が形成されており、メインオイル通路５の一端部は、シリンダブロック１の一側面に開口している。メインオイル通路５には、オイルポンプ（図示せず）からオイルが圧送される。

メインオイル通路５からは、シリンダボア２の外側に位置したオイルジェット用枝通路６が分岐している。オイルジェット用枝通路６は、メインオイル通路５に連通した小径のオリフィス部６ａとその下方に位置した大径部６ｂとで異径に形成されており、大径部６ｂは、シリンダブロック１の下面のうちシリンダボア２の下端の箇所に設けた平坦面７に開口している。そして、平坦面７にオイルジェット装置８を取り付けている。

オイルジェット装置８は、オイルジェット用枝通路６の大径部６ｂに上側部分が嵌まっている筒状の本体部９と、本体部９の露出部から分岐したノズル１０とを有しており、ノズル１０からオイルジェットがピストン３の下面に向けて噴出する。本体部９にはフランジ１１を設けており、フランジ１１がビス１２でシリンダブロック１の平坦面７に固定されている。

オイルジェット装置８における本体部９の上端部とオイルジェット用枝通路６における大径部６ｂの上端部とはテーパ状になっており、互いにきっちり嵌まり合っている。オイルジェット装置８の本体部９には、オイルジェット用枝通路６の小径部６ａに連通した小径のオイル入口１３と、これに連通した大径穴１４とが形成されており、大径穴１４のうちオイル入口１３と反対側の部位にばね受けとなる底部材（プラグ）１５を嵌め込むことにより、内部にオイル室１６を形成している。従って、本実施形態では、大径部１４のうち底部材１５を除いた部分がオイル室１６になっており、また、底部はプラグ式の底部材１５で構成されている。

底部材１５にはばね１７が嵌まったロッド１８を一体に設けており、ばね１７でボール形の弁体１９を支持し、弁体１９でオイル入口１３を下方から塞いでいる。従って、弁体１９とばね１７とで圧力弁が構成されている。底部材１５は、本体部９に強制嵌合（圧入）又はねじ込みによって離脱不能に取付けられている。ねじ込み式の場合は、当然ながら外周に雄ねじが形成される。オイル室１６には、ノズル１０に連通したオイル出口２０が開口している。

そして、底部材１５の外周に縦溝を形成することにより、本体部９の内周と底部材１５とが連接した内角部に、オイル室１６と外部（クランクケース内）とに連通した空気抜き用小穴２１が周方向に沿って飛び飛びに形成されている。実施形態では空気抜き用小穴２１は４本形成しているが、本数は任意に設定できる。空気抜き用小穴２１は、本体部９の内周面に縦溝を設けることによっても形成できるが、本実施形態のように底部材１５に形成すると、容易に加工できる利点がある。

(2).まとめ・変形例
以上の構成において、機関の回転数がある程度で高くなってメインオイル通路５の圧力が設定値まで高くなると、弁体１９がばね１７に抗して下降動し、これにより、オイルジェット装置８のノズル１０からオイルが噴出する。メインオイル通路５の圧力が所定値まで低下すると、オイル入口１３は弁体１９で塞がれて、ノズル１０からのオイルジェットの噴出は停止する。

そして、オイル出口２０が底部材１５よりもオイル入口１３の側に位置していることにより、オイル室１６のうちオイル出口２０と底部材１５との間でオイルが淀んでおり、このため、何等の措置を講じないと、オイルに含まれていた微細な空気粒２２が気泡に成長する現象が見られるが、本実施形態では、微細な空気粒２２はオイルと一緒に空気抜き用小穴２１からクランクケースの内部に流出するため、気泡の発生はなくて騒音・異音や振動の発生を防止できる。

特に、空気の粒２２はオイル室１６の内周面に付着したりその近傍に浮遊したりする傾向が高く、これらが互いに結合して気泡に成長する傾向を呈するため、本実施形態のように、空気抜き用小穴２１を底部材１５の外周と大径部１４の内周面との間に形成すると、空気の粒２２を空気抜き用小穴２１に集めることができて、好適である。

また、空気抜き用小穴２１は本体部９の軸線と平行な姿勢になっているため、オイル入口１３から噴出したオイルは流れ方向を殆ど変えることなく空気抜き用小穴２１から排出されることになり、このため、オイル流でオイル室１６の内面を舐めるようにして空気粒２２を効率的に補集して速やかに排出できる。このため、空気粒２２の排出機能を向上できる。空気抜き用小穴２１は、本体部９やロッド１９の軸心に対して多少傾けてもよい。

なお、空気抜き用小穴２１から排出されるオイルの量は僅かなので、ピストンの冷却性能を低下させることはない。また、空気抜き用小穴２１は小径なので、ノズル１０から噴出するオイルの圧力が低下することはなく、この面からもピストンの冷却性能を低下させることはない（空気粒２２が混ざっているオイルは空気抜き用小穴２１が小径であっても抜けやすいが、空気粒が混ざっていない場合は、表面張力が大きいためオイルは抜けにくい。）。

オイル室１６に流入したオイルはノズル１０に向かうように方向付けられているため、オイルがノズル１０の入口を素通りして底面に向かう場合でも、大半のオイルはノズル１０に近い側の側面を伝って底面に向かう。従って、空気抜き用小穴２１は、底部のうち、ノズル１０の側に１カ所だけ設けるだけでも、高い空気抜き機能を発揮できる。しかし、底部材１５に溝を形成することで空気抜き用小穴２１を設けると、空気抜き用小穴２１が１カ所のみであると、底部材１５を本体部９に取り付けるにおいて、一々空気抜き用小穴２１の位置を確認して取付けなければならず、すると、取付けに手間が掛かる。

この点、実施形態のように空気抜き用小穴２１を周方向に沿って飛び飛びに複数個設けると、底部材１５がどのような平面視姿勢であっても、いずれかの空気抜き用小穴２１がおおむねノズル１０の側に位置しているため、底部材１５はその姿勢を確認することなく本体部９に取り付けることができる。このため、組み付け作業性に優れている（空気抜き用小穴２１は、少なくとも３カ所は設けるのが好ましい。）。

図２（Ｃ）に示す例では、空気抜き用小穴２１を本体部９の軸線と直交した姿勢となるように、横穴状態にして形成している。図では空気抜き用小穴２１は１つしか表示してないが、周方向に沿って飛び飛びで複数設けてもよい。空気抜き用小穴２１を上下複数段の位置に設けてよい。

いずれにしても、オイルが底部からノズル１０に向けて流れる場合、オイルはオイル室１６の内周面のうち主としてノズル１０の下方の部分を伝って流れるため、空気抜き用小穴２１を図２（Ｃ）のような横穴方式にする場合、ノズル１０の下方に設けると、ノズル１０に向かう空気を的確に排除できる。このため、１カ所のみの空気抜き用小穴２１であっても、空気がノズル１０に流入することによる騒音や振動をしっかりと防止できる。

図２（Ｃ）に一点鎖線で示すように、空気抜き用小穴２１を底部材１５に設けることも可能である。底部材１５に設けることと本体部９に横穴状態で設けることとを併用してもよい。また、実施形態では弁体としてボールを使用したが、円錐状又は台錘状のニードル弁を使用したり、特許文献１のようにカップ状（或いは板状）のものを使用したりすることも可能である。

本願発明は、実際に内燃機関のオイルジェット装置に具体化して製造できる。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 メインオイル通路
６ オイルジェット用枝通路
８ オイルジェット装置
９ 本体部
１０ ノズル
１３ オイル入口
１５ 底部材
１６ オイル室
１７ ばね
１９ 弁体
２０ オイル出口
２１ 空気抜き用小穴
２２ 空気粒

Claims (2)

1. 一端にオイル入口が開口して他端は底部になっているオイル室を備えており、前記オイル室のうちオイル入口と底部との間の中途部の側面にはノズルに連通したオイル出口が開口しており、かつ、前記オイル室の内部には前記オイル入口を開閉する圧力弁が設けられている構成であって、
   前記オイル室のうち前記オイル出口と底部との間の中途部に、当該オイル室に溜まった空気を外部に排出できる空気抜き用小穴が空いている、
   内燃機関のオイルジェット装置。
2. 前記オイル室の内周面と底部とが連なった内角部に、前記空気抜き用小穴が、前記オイル室のオイル入口と底部とを結ぶ軸線方向に長く伸びる姿勢で設けられている、
   請求項１に記載した内燃機関のオイルジェット装置。

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