JP2019039338A - Piston slap reduction device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はレシプロエンジンのスラップ音を低減するピストンスラップ低減装置に関する。 The present invention relates to a piston slap reducing device that reduces slap noise of a reciprocating engine.
レシプロエンジンは、クランクシャフトの回転に伴ってコネクティングロッドが傾斜する。このため、ピストンは移動方向が反転され、コネクティングロッドの傾斜方向が変わる度にピストンピンを中心として微小に首振り運動をする。 In the reciprocating engine, the connecting rod tilts as the crankshaft rotates. For this reason, the direction of movement of the piston is reversed, and each time the inclination direction of the connecting rod changes, the piston slightly swings around the piston pin.
ところで、ピストンは、圧縮行程から膨張行程に移行するとき、燃焼室内から比較的に大きな圧力を受けた状態で首振り運動をする。このため、圧縮行程から膨張行程に移行するとき、ピストンスカートがスラスト側のシリンダ壁に強く打ち付けられ、スラップ音が発生する。 By the way, when the piston shifts from the compression stroke to the expansion stroke, the piston swings in a state of receiving a relatively large pressure from the combustion chamber. For this reason, when shifting from the compression stroke to the expansion stroke, the piston skirt is strongly struck against the cylinder wall on the thrust side, and a slap noise is generated.
そこで本発明は、かかる事情に鑑みて創案され、その目的は、レシプロエンジンのスラップ音を低減できるピストンスラップ低減装置を提供することにある。 Accordingly, the present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a piston slap reducing device capable of reducing the slap noise of a reciprocating engine.
本発明の一の態様によれば、レシプロエンジンのスラップ音を発する位置のシリンダ壁に軸方向に延びて形成されるオイル溝と、
前記オイル溝内に開口して形成されオイルを吐出するためのオイル出口と、
前記スラップ音が発せられるときに前記オイル出口にオイルを供給するオイル供給装置と、
を備えたことを特徴とするピストンスラップ低減装置が提供される。
According to one aspect of the present invention, an oil groove formed to extend in the axial direction on a cylinder wall at a position where a slap sound of a reciprocating engine is generated;
An oil outlet formed to open in the oil groove and for discharging oil;
An oil supply device that supplies oil to the oil outlet when the slap sound is emitted;
A piston slap reducing device is provided.
好ましくは、前記オイル供給装置が、油圧源と、前記油圧源と前記オイル出口とを接続する供給油路と、前記供給油路に設けられ前記供給油路を開閉する電磁弁と、前記スラップ音が発せられるときに前記電磁弁を開とする制御装置と、を備えるとよい。 Preferably, the oil supply device includes a hydraulic pressure source, a supply oil path that connects the hydraulic power source and the oil outlet, an electromagnetic valve that is provided in the supply oil path and opens and closes the supply oil path, and the slap sound. And a control device that opens the electromagnetic valve when the is emitted.
好ましくは、前記レシプロエンジンのピストンリングには、前記オイル溝を軸方向にシールするための溝シール部が形成されるとよい。 Preferably, a groove seal portion for sealing the oil groove in the axial direction is formed on the piston ring of the reciprocating engine.
好ましくは、前記オイル溝は、断面円弧状に形成されるとよい。 Preferably, the oil groove is formed in a circular arc shape in cross section.
前記オイル出口は複数形成されてもよい。 A plurality of the oil outlets may be formed.
本発明によれば、レシプロエンジンのスラップ音を低減できる。 According to the present invention, the slap sound of the reciprocating engine can be reduced.
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、説明の便宜のため、本実施の形態においては圧縮工程におけるピストンの移動方向を上方とし、その反対方向を下方とする。また、エンジンは4つの気筒を有するが、いずれの気筒も概ね同じ構造である。このため、図示及び説明は1つの気筒について行い、他の気筒については省略する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. For convenience of explanation, in this embodiment, the moving direction of the piston in the compression process is set to the upper side, and the opposite direction is set to the lower side. The engine has four cylinders, and all the cylinders have substantially the same structure. For this reason, the illustration and description are made for one cylinder, and the other cylinders are omitted.
図1は、ピストンスラップ低減装置1の概略説明図である。図2は、シリンダ壁2に形成されるオイル溝3及びオイル出口4を表すシリンダ壁2の斜視図である。
FIG. 1 is a schematic explanatory diagram of a piston slap reduction device 1. FIG. 2 is a perspective view of the
図示するように、ピストンスラップ低減装置1が適用されるエンジンEは、車両に搭載される圧縮着火式内燃機関、すなわちディーゼルエンジンである。また、エンジンEは直列4気筒エンジンである。なお、エンジンEは、レシプロエンジンであればよく、火花点火内燃機関、すなわちガソリンエンジンであってもよい。また、エンジンEのシリンダ配置形式及び気筒数は、上述のものに限られない。エンジンEは、単気筒エンジンであってもよく、多気筒エンジンであってもよい。 As shown in the drawing, the engine E to which the piston slap reduction device 1 is applied is a compression ignition type internal combustion engine mounted on a vehicle, that is, a diesel engine. Engine E is an inline 4-cylinder engine. The engine E may be a reciprocating engine, and may be a spark ignition internal combustion engine, that is, a gasoline engine. Further, the cylinder arrangement type and the number of cylinders of the engine E are not limited to those described above. The engine E may be a single cylinder engine or a multi-cylinder engine.
図1、図2及び図3に示すように、ピストンスラップ低減装置1は、エンジンEのスラップ音を発する位置のシリンダ壁2に軸方向に延びて形成されるオイル溝3と、オイル溝3内に開口して形成されオイルOを吐出するためのオイル出口4と、スラップ音が発せられるときにオイル出口4にオイルOを供給するオイル供給装置5と、を備える。
As shown in FIGS. 1, 2, and 3, the piston slap reducing device 1 includes an oil groove 3 that extends in the axial direction on the
スラップ音を発する位置のシリンダ壁2とは、スラスト側のシリンダ壁2のうち、圧縮行程から膨張工程に移り始めたときのピストン6が首振り運動をしてピストンスカート6aが衝突する位置のシリンダ壁2である。シリンダ壁2は、シリンダライナで構成され、円筒状に形成される。
The
オイル溝3は、各気筒のシリンダ壁2に形成されると共に、シリンダ壁2の両端間に亘って延びる。また、オイル溝3は、溝幅W及び溝深さDを一定に形成される。またさらに、オイル溝3は、断面円弧状に形成される。なお、オイル溝3は、シリンダ壁2の両端間に亘るものでなくともよい。また、オイル溝3は、断面矩形であってもよく、他の形状であってもよい。
The oil groove 3 is formed in the
オイル出口4は、各気筒のオイル溝3に形成されると共に、スラップ音が発生する位置に近接して形成される。また、オイル出口4は、オイル溝3の底部3aに形成される。
The
オイル供給装置5は、油圧源7と、油圧源7及びオイル出口4を接続する供給油路8と、供給油路8に設けられ供給油路8を開閉する電磁弁9と、スラップ音が発せられるときに電磁弁9を開とする制御装置10とを備える。
The oil supply device 5 generates a slap sound, a
油圧源7は、クランクシャフト11からの動力で駆動されるポンプで構成される。
The
供給油路8は、油圧源7及びメインギャラリ12を接続する基幹油路8aと、メインギャラリ12及びオイル出口4を接続する末端油路8bとを備える。末端油路8bは、メインギャラリ12から4つに分岐され各シリンダのオイル出口4に接続される。基幹油路8a及び末端油路8bは、シリンダブロックに形成される。なお、基幹油路8a及び末端油路8bは配管で構成されてもよい。また、エンジンEが4気筒エンジンではない場合、末端油路8bは、エンジンEの気筒数と同数形成されるとよい。
The
電磁弁9は、それぞれの末端油路8bに設けられる。電磁弁9は、全開全閉可能に形成される。
The
制御装置10は、エンジンコントロールユニットで構成される。制御装置10には、エンジンEのクランク角を検出するクランク角センサー13が接続される。制御装置10には、クランク角センサー13からのクランク角情報が逐次入力される。クランク角情報は、各電磁弁9の開閉タイミングを計るために用いられる。
The
図4は、電磁弁9に対して行う制御を表す線図である。図中のクランク角度は任意に選択した気筒の圧縮上死点を0°とした場合を示す。よって、クランク位相が所定角度ずれた他の気筒では、圧縮上死点、第1設定角度α及び第2設定角度βも前記所定角度だけずれる。以後、前記任意に選択した気筒に対応する電磁弁9の制御について説明し、他の気筒に対応する電磁弁9の制御については説明を省略する。
FIG. 4 is a diagram showing control performed on the
図4に示すように、制御装置10には、電磁弁9を開くべきクランク角が第1設定角度αとして予め設定されると共に、閉じるべきクランク角が第2設定角度βとして予め設定される。第1設定角度α及び第2設定角度βは、各シリンダ毎に設定される。制御装置10は、現在のクランク角とシリンダ毎に設定された第1設定角度α及び第2設定角度βとを逐次比較し、その比較結果に基づいて電磁弁9を開閉制御する。
As shown in FIG. 4, in the
具体的には、制御装置10は、クランク角度が第1設定角度αになったとき電磁弁9にON信号を発して電磁弁9を全開させる。また制御装置10は、クランク角度が第2設定角度βになったとき電磁弁9にOFF信号を発して電磁弁9を全閉させる。例えば、第1設定角度αは10°に設定される。また、第2設定角度βは30°に設定される。なお、上記各数値はあくまで例示であり、適宜変更可能である。
Specifically, the
第1設定角度αはスラップ音が発生する瞬間のクランク角度(以後、衝突角度)θより若干小さな角度に設定される。第2設定角度βは、衝突角度θより若干大きな角度に設定される。これにより、ピストンスカート6aがシリンダ壁2に衝突する直前にはピストンスカート6aとシリンダ壁2との間にオイルOを充填させることができると共に、衝突の余波等が収まるタイミングまで油圧を供給し続けることができる。
The first set angle α is set to be slightly smaller than the crank angle (hereinafter referred to as the collision angle) θ at the moment when the slap sound is generated. The second set angle β is set to be slightly larger than the collision angle θ. Thus, oil O can be filled between the
図5に示すように、各気筒のピストンリング14には、オイル溝3を軸方向にシールするための溝シール部15が形成される。溝シール部15は、ピストンリング14の外周に径方向外方に突起して形成される。溝シール部15は、オイル溝3と略同形状に形成され、オイル溝3に嵌合される。なお、図示例では、溝シール部15は、全てのピストンリング14に形成されるが、これに限るものではない。溝シール部15は、少なくともトップリング及びセカンドリングの一方又は両方に形成されるとよい。
As shown in FIG. 5, a
次に本実施の形態の作用について述べる。 Next, the operation of this embodiment will be described.
前記任意に選択した気筒が圧縮行程にあるとき、その気筒のピストン6は、スラスト側に傾斜されるコネクティングロッド16から上向きの力を受けると共に燃焼室17内の吸気から下向きの力を受ける状態で上昇される。この後、膨張行程に移行するとき、ピストン6は、反スラスト側に傾斜されるコネクティングロッド16から上向きの力を受けると共に、燃焼室17内で膨張される混合気から下向きの力を受ける状態で下降される。これにより、ピストン6は、ピストンピン18を中心としてピストンスカート6aがスラスト側に接近するよう勢いよく回動させられる。このときのクランク角度、すなわち衝突角度θは概ね一定である。
When the arbitrarily selected cylinder is in the compression stroke, the
一方、制御装置10はクランク角度が第1設定角度αになったとき電磁弁9にON信号を発して電磁弁9を全開にさせる。これにより、図3に示すように、オイル出口4からオイルOが吐出される。このオイルOの吐出は、クランク角度が第2設定角度βになるまで続く。オイル出口4から吐出されるオイルOは、オイル溝3に沿って上下方向に拡がると共に、ピストン6とシリンダ壁2との間に注入される。
On the other hand, when the crank angle reaches the first set angle α, the
この後、クランク角度が衝突角度θとなり、ピストンスカート6aがスラスト側に勢いよく回動させられる。しかし、ピストンスカート6aとシリンダ壁2との間には、オイルOが注入され続ける。このため、ピストンスカート6aがシリンダ壁2に衝突する力は衝突の直前で弱められる。そして、スラップ音は低減(小さく)される。
Thereafter, the crank angle becomes the collision angle θ, and the
この後、クランク角度が第2設定角度βになると、制御装置10は電磁弁9にOFF信号を発して電磁弁9を全閉にさせる。これによりオイルOの吐出は止まる。
Thereafter, when the crank angle reaches the second set angle β, the
また、ピストン6がさらに下降されると、ピストンリング14がピストン6及びシリンダ壁2間の余剰のオイルOを掻き落とすと共に、溝シール部15がオイル溝3内のオイルOを掻き落とす。このため、オイル出口4から吐出されたオイルOが燃焼室17内に入り込むことを防止または抑制できる。
When the
このように、ピストンスラップ低減装置1が、スラップ音を発する位置のシリンダ壁2に軸方向に延びて形成されるオイル溝3と、オイル溝3内に開口して形成されオイルOを吐出するためのオイル出口4と、スラップ音が発せられるときにオイル出口4にオイルOを供給するオイル供給装置5とを備えるものとした。このため、ピストン6がシリンダ壁2に衝突するときにピストン6とシリンダ壁2との間にオイルOを介在させることができ、スラップ音を効率よく低減できる。
As described above, the piston slap reducing device 1 discharges the oil O formed in the oil groove 3 that is formed to extend in the axial direction on the
また、オイル供給装置5が、油圧源7と、油圧源7及びオイル出口4を接続する供給油路8と、供給油路8に設けられ供給油路8を開閉する電磁弁9と、スラップ音が発せられるときに電磁弁9を開とする制御装置10とを備えるものとした。このため、オイルOを確実に供給でき、オイルOの供給タイミングを最適に設定できる。
The oil supply device 5 includes a
また、ピストンリング14には、オイル溝3を軸方向にシールするための溝シール部15が形成されるものとした。このため、オイル出口4から吐出されたオイルOが燃焼室17内に入り込むことを防止または抑制できる。
The
また、オイル溝3は、断面円弧状に形成されるものとしたため、オイル溝3に対してピストンリング14の溝シール部15を滑らかに摺動させることができる。
Further, since the oil groove 3 is formed in a circular arc shape, the
以上、本発明の実施形態を詳細に述べたが、本発明は以下のような他の実施形態も可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described in detail, the following other embodiments are also possible for this invention.
(1)オイル出口4は、オイル溝3内に複数形成されてもよい。この場合、オイル出口4は、オイル溝3の底部3aに上下方向に離間して形成されるとよい。オイルOをより広い範囲に行き渡らせることができ、シリンダ壁2とピストンスカート6aとの衝突を緩和できる。
(1) A plurality of
(2)電磁弁9は全開全閉可能に形成されるものとしたが、これに限るものではない。例えば、電磁弁9は、全開全閉の他に半開可能なものであってもよい。この場合、制御装置10は、クランク角度が第1設定角度αになったときに電磁弁9を全開させ、クランク角度が第2設定角度βになったときに電磁弁9を半開させ、その後、最も下方に位置する溝シール部15がオイル出口4に接近されたとき電磁弁9を全閉させるとよい。これによれば、シリンダ内にオイルOを潤沢に供給でき、シリンダ壁2及びピストン6の潤滑性を高めることができる。
(2) Although the
(3)供給油路8は、メインギャラリ12を経るものとしたが、メインギャラリ12を経ることなく油圧源7とオイル出口4とを接続するものであってもよい。この場合、基幹油路8aから複数の末端油路8bに分岐されるとよい。
(3) Although the
(4)オイル溝3から燃焼室17内に漏れるオイルOの量が非常に少ない等、燃焼室17へのオイル漏れが実質的に無視できる場合、溝シール部15は省略されてもよい。
(4) The
前述の各実施形態の構成は、特に矛盾が無い限り、部分的にまたは全体的に組み合わせることが可能である。本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。 The configurations of the above-described embodiments can be combined partially or wholly unless there is a particular contradiction. The embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes all modifications, applications, and equivalents included in the concept of the present invention defined by the claims. Therefore, the present invention should not be construed as being limited, and can be applied to any other technique belonging to the scope of the idea of the present invention.
1 ピストンスラップ低減装置
2 シリンダ壁
3 オイル溝
4 オイル出口
5 オイル供給装置
6 ピストン
E エンジン
O オイル
1 Piston
Claims (5)
前記オイル溝内に開口して形成されオイルを吐出するためのオイル出口と、
前記スラップ音が発せられるときに前記オイル出口にオイルを供給するオイル供給装置と、
を備えたことを特徴とするピストンスラップ低減装置。 An oil groove formed in the cylinder wall extending in the axial direction at a position where the slap sound of the reciprocating engine is emitted;
An oil outlet formed to open in the oil groove and for discharging oil;
An oil supply device that supplies oil to the oil outlet when the slap sound is emitted;
A piston slap reduction device comprising:
油圧源と、
前記油圧源及び前記オイル出口を接続する供給油路と、
前記供給油路に設けられ前記供給油路を開閉する電磁弁と、
前記スラップ音が発せられるときに前記電磁弁を開とする制御装置と、
を備えたことを特徴とする請求項1に記載のピストンスラップ低減装置。 The oil supply device is
A hydraulic source;
A supply oil path connecting the hydraulic pressure source and the oil outlet;
An electromagnetic valve provided in the supply oil passage for opening and closing the supply oil passage;
A control device that opens the solenoid valve when the slap sound is emitted;
The piston slap reduction device according to claim 1, comprising:
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のピストンスラップ低減装置。 The piston slap reduction device according to claim 1 or 2, wherein a groove seal portion for sealing the oil groove in the axial direction is formed in a piston ring of the reciprocating engine.
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のピストンスラップ低減装置。 The piston slap reducing device according to any one of claims 1 to 3, wherein the oil groove is formed in an arc shape in cross section.
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載のピストンスラップ低減装置。 The piston slap reduction device according to any one of claims 1 to 4, wherein a plurality of the oil outlets are formed.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017161310A JP2019039338A (en) | 2017-08-24 | 2017-08-24 | Piston slap reduction device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017161310A JP2019039338A (en) | 2017-08-24 | 2017-08-24 | Piston slap reduction device |
Publications (1)
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ID=65725432
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2017161310A Pending JP2019039338A (en) | 2017-08-24 | 2017-08-24 | Piston slap reduction device |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2019039338A (en) |
-
2017
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