JP3477316B2 - 内燃機関のピストン冷却装置 - Google Patents

内燃機関のピストン冷却装置

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JP3477316B2 JP14241696A JP14241696A JP3477316B2 JP 3477316 B2 JP3477316 B2 JP 3477316B2 JP 14241696 A JP14241696 A JP 14241696A JP 14241696 A JP14241696 A JP 14241696A JP 3477316 B2 JP3477316 B2 JP 3477316B2
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博文 土田
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷機時に潤滑油の
噴出を停止するようにした内燃機関のピストン冷却装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の装置としては、例えば図6に示
すようなものがある(実開昭60−39729号公報参
照)。この装置はシンダブロック100内の油通路10
1に接続されるもので、球状の弁体102をスプリング
103で弁座104に押し付けて閉弁させている。ま
た、弁体102をスプリング105で開弁方向に付勢す
るとともに、このスプリング105は潤滑油の温度に応
じて荷重が変化するものを用いている。つまり、弁体1
02にはスプリング103の荷重F1とスプリング10
5の荷重F2の差が作用することになるが、図7に示す
ように、スプリング105の荷重F2は温度上昇にとも
なって大きくなるため、同図の実線で示すように、開弁
圧は温度上昇にともなって小さくなる。この結果、同図
に二点鎖線で示すエンジン油圧が開弁圧を越える時、す
なわち温度がTA以上の時に開弁し、オイルジェットノ
ズル106からピストンに向けて潤滑油が噴出されるこ
とになる。つまり、潤滑油の温度が高いときには、オイ
ルジェットを作動させてピストンの冷却を行うが、潤滑
油の温度が低い間は、潤滑油の噴出が停止するので、機
関の暖機性が向上し、HCの低減に効果がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の装
置では、閉弁時には球状の弁体102が図8に示すよう
に直径DAの入力ポート106から油圧を受けるのに対
し、開弁後は図9に示すように直径DBの弁体102全
体で油圧を受けることになるので、つまり弁体102の
受圧面積が開弁時と閉弁時で異なるので、閉弁圧が開弁
圧よりも小さくなり、弁動作にヒステリシスを生じてし
まう。このため、弁体102がなかなか閉じなくなり、
油圧が異常に低下し、潤滑不良を起こす虞れがある。
【0004】また、開弁後は弁体102の背面側にも油
圧が作用するため、油圧の急激な上昇時に所謂チャタリ
ングを生じ易く、オイルジェットノズル106からの潤
滑油の噴出が不十分になってしまうという問題もある。
【0005】本発明は、このような事情に鑑み、弁動作
にヒステリシスやチャタリングの発生する虞れのない内
燃機関のピストン冷却装置を提供することを目的とす
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明は、シリンダブロック内の油通路と連通する入
力ポートを一方の底壁に備えるとともに、他方の底壁に
はプランジャ支持孔を備え、かつピストンに向けて潤滑
油を噴出するオイルジェットノズルと連通する出力ポー
トを周壁に備えたプランジャケーシングと、該プランジ
ャケーシング内に周方向のクリアランスを保って収納配
置したプランジャと、該プランジャの端面から延出して
上記プランジャ支持孔に嵌合した突出部と、上記プラン
ジャの周面に突設したスプリング係止部と、該スプリン
グ係止部と係合して上記プランジャを入力ポート側へ付
勢し、その端面を上記プランジャケーシングの底壁に押
し付けて入力ポートを閉塞する開弁圧設定用スプリング
と、上記スプリング係止部と係合して上記プランジャを
プランジャ支持孔側へ付勢し、かつその付勢力が潤滑油
の温度に応じて変化する開弁圧補正用スプリングと、上
記入力ポートの閉塞時と解放時におけるプランジャ端面
の受圧面積差を相殺すべく上記プランジャに形成した受
圧面とを具備したことを特徴とする。
【0007】かかる構成によれば、プランジャが入力ポ
ートを閉塞している時には、プランジャの端面に対して
入力ポートの開口面積分だけの油圧が作用し、入力ポー
トの解放時には、端面の全面積に油圧が作用することに
なるが、この受圧面積の差、すなわちプランジャ端面の
プランジャケーシング底壁に対する当接面積は、プラン
ジャの閉塞方向への油圧を生じさせる受圧面の面積と等
しくしてあるので、プランジャ端面の受圧面積差が相殺
され、プランジャの受圧面積が入力ポートの閉塞時と解
放時で実質的に同じになる。この結果、開弁圧と閉弁圧
が同じになり、弁動作にヒステリシスが生じなくなる。
【0008】また、シリンダブロック内の油通路と連通
する入力ポートを一方の底壁に設けるとともに、他方の
底壁にはプランジャ支持孔を設け、かつピストンに向け
て潤滑油を噴出するオイルジェットノズルと連通する出
力ポートを周壁に設けたプランジャケーシングと、上記
入力ポートの開口よりも僅かに径が大きいプランジャで
あって、上記プランジャケーシング内に周方向のクリア
ランスを保って収納配置し、かつその端部を上記プラン
ジャ支持孔に嵌合したプランジャと、該プランジャの周
面に突設したスプリング係止部と、該スプリング係止部
と係合して上記プランジャを入力ポート側へ付勢し、そ
の端面を上記プランジャケーシングの底壁に押し付けて
入力ポートを閉塞する開弁圧設定用スプリングと、上記
スプリング係止部と係合して上記プランジャをプランジ
ャ支持孔側へ付勢し、かつその付勢力が潤滑油の温度に
応じて変化する開弁圧補正用スプリングとで構成しても
よい。
【0009】かかる構成によれば、入力ポートの閉塞時
におけるプランジャ端面のプランジャケーシング底壁に
対する当接面積が極めて小さくなるので、プランジャに
受圧面を形成しなくても、プランジャの受圧面積が入力
ポートの閉塞時と解放時でほぼ同じになり、開弁圧と閉
弁圧の差は無視できるものとなる。
【0010】
【発明の効果】請求項1の発明によれば、入力ポートの
閉塞時と解放時におけるプランジャ端面の受圧面積差が
プランジャの受圧面によって相殺されるので、プランジ
ャの受圧面積が入力ポートの解放前後で実質的に同じに
なり、開弁圧と閉弁圧の差がなくなり、弁動作にヒステ
リシスを生じなくなる。この結果、プランジャの閉弁動
作が適切に行われ、油圧の異常低下よる潤滑不良を生じ
る虞れがなくなる。
【0011】さらに、請求項2のような構成にすると、
受圧面の形成が容易になる。
【0012】請求項3の発明によれば、請求項1の効果
に加えて、プランジャに受圧面を形成する必要がなくな
るので、加工工数を削減でき、コスト的に有利になる。
【0013】さらに、請求項4のような構成にすると、
プランジャの芯出しが正確に行われ、精度の向上が期待
できる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面に
基づいて詳細に説明する。
【0015】図4は、本発明に係る内燃機関のピストン
冷却装置の第1実施例を示している。この装置1はシリ
ンダブロック2の内面に設置されるもので、プランジャ
ケーシング3をオイルジェット保持部材4に通してシリ
ンダブロック2にねじ込み、その先端部を油通路5内に
臨ませてある。プランジャケーシング3は、詳しくは図
1に示すように、油通路5と連通する入力ポート6を底
壁7に設けるとともに、入力ポート6と反対側の開口8
には環状部材9を嵌着してある。つまり、入力ポート6
と反対側の底壁にはプランジャ支持孔10を設けてあ
る。さらに、プランジャケーシング3の周壁には、オイ
ルジェットノズル11と連通する出力ポート12を設け
てある。
【0016】プランジャケーシング3のシリンダ3a内
には、周方向にクリアランスを保ってプランジャ13を
収納配置するとともに、その端面から延出する突出部1
4をプランジャ支持孔10に嵌合させてある。プランジ
ャ3の周面には、スプリング係止部としてのフランジ1
5が突設してプランジャケーシング3の内周面に摺接さ
せるとともに、該フランジ15には扇形の油路16を4
等分に形成しある。また、該フランジ15と環状部材9
との間に開弁圧設定用スプリング17を配設して、プラ
ンジャ13の端面を底壁7に押し付けて入力ポート6を
閉塞している。さらに、フランジ13と底壁7との間に
開弁圧補正用スプリング18を配設して、プランジャ1
3をプランジャ支持孔10側へ付勢している。このスプ
リング18は形状記憶合金等で成形され、荷重が温度上
昇にともなって小さくなる特性を有している。
【0017】ところで、図1に示すように、入力ポート
6の直径D1はプランジャ支持孔10の直径D2と等しく
するとともに、プランジャ13は直径D3を長手方向に
均一に形成してある。つまり、入力ポート13の閉塞時
におけるプランジャ13のプランジャケーシング3の底
壁7に対する当接面積が、プランジャ13の周面と突出
部14との間に形成される肩部(受圧面)19の面積と
等しくなっているのである。なお、相対向する油路16
の間隔Lは、プランジャ13の直径D3とフランジ13
の直径D4と対して、D3≦L<D4の関係にある。
【0018】次に、本実施例の作用について説明する。
【0019】この装置においても、図7に示すように、
潤滑油の温度が所定値TAを越えると、入力ポート6か
らプランジャ13に作用する油圧が、開弁圧設定用スプ
リング17と開弁圧補正用スプリング18の荷重差に打
ち勝ち、プランジャ13を押し下げて、図外のピストン
に向けて潤滑油がオイルジェットノズル11から噴出さ
れる。
【0020】ところで、プランジャ13が入力ポート6
を閉塞している時には、プランジャ13の端面13aに
は入力ポート6の開口面積分だけの油圧が作用するのに
対し、入力ポート6の解放時には、端面13aの全面積
に油圧が作用することになるが、この受圧面積の差、す
なわちプランジャ端面13aのプランジャケーシング底
壁7に対する当接面積を、上述のようにプランジャ13
の肩部19の面積と等しくして、入力ポート6の閉塞時
と解放時におけるプランジャ端面13aの受圧面積差
を、プランジャ13の肩部19によって相殺している。
つまり、プランジャ13の受圧面積が入力ポート6の閉
塞時と解放時で実質的に同じになり、開弁圧と閉弁圧の
差がなくなり、弁動作にヒステリシスを生じなくなる。
この結果、閉弁動作が適切に行われ、油圧の異常低下よ
る潤滑不良を生じる虞れがなくなる。
【0021】さらに、プランジャ13の突出部14を環
状部材14のプランジャ支持孔10に嵌合してあるの
で、入力ポート6の解放後、突出部14の端面には油圧
が作用しなくなり、油圧の急激な上昇があっても、プラ
ンジャ13がチャタリングを起こすことはなく、ピスト
ンに対する潤滑油の噴出を円滑に行うことができる。
【0022】なお、本実施例では、プランジャ13に肩
部19を形成して受圧面を構成しているが、プランジャ
13の周面全体をテーパーに形成して受圧面を構成して
もよい。
【0023】図5は、プランジャ13に受圧面を形成す
る必要のない本発明の第2実施例を示している。
【0024】本実施例では、入力ポート6の直径D1
プランジャ13の直径D3との差を、シール性能に影響
を与えない範囲で極力小さくするとともに、プランジャ
13の端部を環状部材9のプランジャ支持孔10に直接
嵌合させてある。
【0025】このようにすると、入力ポート6の閉塞時
におけるプランジャ端面13aのプランジャケーシング
底壁7に対する当接面積が極めて小さくなるので、プラ
ンジャ13に受圧面を形成しなくても、プランジャ13
の受圧面積が入力ポート6の閉塞時と解放時でほぼ同じ
になり、開弁圧と閉弁圧の差は無視できるものとなる。
さらに、プランジャ13に突出部を形成する必要がなく
なるので、加工工数を削減でき、コスト的に有利にな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の要部を示す断面図。
【図2】図1に示したA−A線による断面図。
【図3】図1の開弁時における潤滑油の流れを示す説明
図。
【図4】第1実施例の装置全体を示す断面図。
【図5】本発明の第1実施例の要部を示す断面図。
【図6】従来例を示す断面図。
【図7】ピストン冷却装置の動作を説明する図。
【図8】従来例の閉弁状態を示す図。
【図9】従来例の閉弁状態を示す図。
【符号の説明】
1・・・ピストン冷却装置 2・・・シリンダブロック 3・・・プランジャケーシング 5・・・油通路 6・・・入力ポート 7・・・底壁 10・・・プランジャ支持孔 11・・・オイルジェットノズル 13・・・プランジャ 13a・・・端面 14・・・突出部 15・・・フランジ 17・・・開弁圧設定用スプリング 18・・・開弁圧補正用スプリング 19・・・肩部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関谷 芳樹 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日 産自動車株式会社内 (72)発明者 牟田 壽一 神奈川県厚木市恩名1370番地 株式会社 ユニシアジェックス内 (56)参考文献 実開 平3−41108(JP,U) 実開 平2−7327(JP,U) 実開 昭60−39729(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F01P 3/08 F01P 3/06 F01M 1/08 F16K 17/04

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリンダブロック内の油通路と連通する
    入力ポートを一方の底壁に備えるとともに、他方の底壁
    にはプランジャ支持孔を備え、かつピストンに向けて潤
    滑油を噴出するオイルジェットノズルと連通する出力ポ
    ートを周壁に備えたプランジャケーシングと、 該プランジャケーシング内に周方向のクリアランスを保
    って収納配置したプランジャと、 該プランジャの端面から延出して上記プランジャ支持孔
    に嵌合した突出部と、 上記プランジャの周面に突設したスプリング係止部と、 該スプリング係止部と係合して上記プランジャを入力ポ
    ート側へ付勢し、その端面を上記プランジャケーシング
    の底壁に押し付けて入力ポートを閉塞する開弁圧設定用
    スプリングと、 上記スプリング係止部と係合して上記プランジャをプラ
    ンジャ支持孔側へ付勢し、かつその付勢力が潤滑油の温
    度に応じて変化する開弁圧補正用スプリングと、 上記
    入力ポートの閉塞時と解放時におけるプランジャ端面の
    受圧面積差を相殺すべく上記プランジャに形成した受圧
    面とを備えたことを特徴とする内燃機関のピストン冷却
    装置。
  2. 【請求項2】 上記プランジャの受圧面が、上記突出部
    と周壁との間に形成された肩部であることを特徴とする
    請求項1に記載の内燃機関のピストン冷却装置。
  3. 【請求項3】 シリンダブロック内の油通路と連通する
    入力ポートを一方の底壁に備えるとともに、他方の底壁
    にはプランジャ支持孔を備え、かつピストンに向けて潤
    滑油を噴出するオイルジェットノズルと連通する出力ポ
    ートを周壁に備えたプランジャケーシングと、 上記入力ポートの開口よりも僅かに径が大きいプランジ
    ャであって、上記プランジャケーシング内に周方向のク
    リアランスを保って収納配置し、かつその端部を上記プ
    ランジャ支持孔に嵌合したプランジャと、 該プランジャの周面に突設したスプリング係止部と、 該スプリング係止部と係合して上記プランジャを入力ポ
    ート側へ付勢し、その端面を上記プランジャケーシング
    の底壁に押し付けて入力ポートを閉塞する開弁圧設定用
    スプリングと、 上記スプリング係止部と係合して上記プランジャをプラ
    ンジャ支持孔側へ付勢し、かつその付勢力が潤滑油の温
    度に応じて変化する開弁圧補正用スプリングとを備えた
    ことを特徴とする内燃機関のピストン冷却装置。
  4. 【請求項4】 上記スプリング係止部がプランジャの中
    央部から延出して上記プランジャケーシングの内周面に
    摺動するフランジであって、該フランジとプランジャケ
    ーシング底壁との間に上記両スプリングをそれぞれ配設
    し、さらに上記フランジに油路を複数個形成したことを
    特徴とする請求項1または請求項3に記載の内燃機関の
    ピストン冷却装置。
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