JP4794526B2 - オイル噴射ノズル及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ピストンを冷却するためにピストン裏面へオイルを吹き付けるオイル噴射ノズルに関する。

熱負荷の高いエンジン、特にディーゼルエンジンでは、ピストンを冷却する目的で、ピストン裏面にエンジンオイルを吹き付けるオイル噴射ノズル（いわゆるオイルジェット）を設けたものがある（たとえば特許文献１）。このオイル噴射ノズルの噴射口のタイプには、図３に示すように、ピストンの裏面全面へ拡げてオイル噴射するストレート又は面取りタイプ（図３Ａ）と、ピストンの冷却空洞へ向け絞り込んでオイルを噴射する先細タイプ（図３Ｂ）と、の二種類がある。

図３Ａに示すストレートタイプのオイル噴射ノズルは、内部のオイル流路が同径のまま先端部まで続いて開口している形状であり、面取りタイプのオイル噴射ノズルは、オイル流路が先端部近傍で縮径されて隘路となり、この隘路が開口する先端部の該開口周囲部分が漏斗状に面取りされて、外へ拡開する形状、すなわちラッパ形噴射口が形成されている。これら噴射口形状により、噴射オイルはピストン裏面の広域に向け拡がって吹き付けられる。

一方、図３Ｂに示す先細タイプのオイル噴射ノズルは、オイル流路が先端部近傍で縮径されて隘路となり、該隘路がそのまま先端部に開口し、面取りされていない。したがって噴射オイルは、前記両タイプの拡がりに比べて絞り込まれ、ピストンに形成された冷却空洞に向け集中して吹き付けられる。
特開２０００−３０３９０５号公報

オイル噴射ノズルとして、広域噴射型のストレート又は面取りタイプを採用した場合、噴射オイルが広範囲に拡がるので、シリンダライナーにかかってピストン冷却に関与しない分量が多くなる一方、集中噴射型の先細タイプを採用した場合は、噴射範囲を絞り込んでいるので、冷却に関与しない分量は少なくなるけれども、逆にピストン裏面を全面的に冷やすことができない、という一長一短がある。

本発明は、この点に着目したもので、両者の長所を両立させたピストン冷却用のオイル噴射ノズルとその製造方法を提案するものである。

請求項１に係る本発明のオイル噴射ノズルは、ピストン裏面に向けオイルを吹き付けるピストン冷却用のオイル噴射ノズルであって、内部のオイル流路が先端部近傍で縮径されると共に該先端部におけるオイル流路の開口周囲部分が面取りされており、この開口周囲の面取り部分の中心がオイル流路の中心軸に対しシリンダ中心側へ偏心していることを特徴とする。

請求項２に係る本発明のオイル噴射ノズルの製造方法は、ピストン裏面に向けオイルを吹き付けるピストン冷却用のオイル噴射ノズルを製造する製造方法において、ノズルの先端部に開口しているオイル流路の中心軸に対し中心軸を偏心させて配置したドリルにより、前記先端部における前記オイル流路の開口周囲部分に面取り加工を施す面取り工程を行うようにしたことを特徴とする。

また、請求項３に係る本発明の製造方法は、前記面取り工程よりも前に、先端部近傍のオイル流路に縮径部位を形成する隘路形成工程を行うことを特徴とする。

さらに、請求項４に係る本発明の製造方法は、前記隘路形成工程において、前記縮径部位のノズル外径を縮径する絞り加工を利用することを特徴とする。

請求項１に係る本発明のオイル噴射ノズルによれば、先端部におけるオイル流路開口周囲の面取り部分の中心を、オイル流路の中心軸に対しシリンダ中心側へ偏心させている。この偏心により、シリンダ壁（ライナー）側の面取り量は少なく（又は無し）且つシリンダ中心側の面取り量は多くなり、面取り量の少ないか無い部分については先細タイプのようにあまり拡がらず集中してオイルが噴射され、且つ、面取り量の多い部分については面取りタイプのように拡がってオイルが噴射される。すなわち、噴射オイルの拡がり方が、先細タイプと面取りタイプの特徴を併せ持ったものとなり、シリンダライナーにかかる分量は抑制される一方で、ピストン裏面の広範囲へオイルを吹き付けることができる。このように、先細タイプと面取りタイプの長所を併せ持つので、ピストンの冷却空洞へ集中的にオイルを噴射して供給すると共にピストン裏面広域にオイルを噴射して冷却を図ることのできるオイル噴射ノズルが提供される。

請求項２ないし請求項４に係る本発明の製造方法によれば、面取り加工を施すドリルを、その中心軸をオイル流路の中心軸に対し偏心させて配置するという簡単な手法で、面取り部分の中心が偏心したオイル噴射ノズルを製造することがきる。

図１及び図２を参照して、本発明の実施形態を説明する。

図１Ａには、削り出し加工により製造したオイル噴射ノズルの例、図１Ｂには、絞り加工（スウェージング加工）により製造したオイル噴射ノズルの例を示している。

本実施形態のオイル噴射ノズルは、上述の特許文献１に開示されているピストン冷却用の流体供給手段（オイルジェット）として使用されるノズルで、ピストン裏面へオイルを吹き付けるためにほぼ９０°折り曲げた鉤形となっている。

図１Ａのオイル噴射ノズル１は、内部のオイル流路２を、一例として削り出し加工により形成したものであり、該オイル流路２は、先端部３の近傍で縮径されて隘路４になっている。そして、先端部３における隘路４（すなわちオイル流路２の縮径部位）の開口周囲部分が面取りされて、面取り部分５が形成されている。この開口周囲の面取り部分５は、漏斗状（円錐状）に形成されており、且つこの面取り部分５の中心５ａは、オイル流路２の中心軸Ｃに対し偏心させてある。その偏心方向は、オイル流路２の中心軸Ｃに対しシリンダ中心寄りである。

図１Ｂのオイル噴射ノズル１’も全体的構造は図１Ａ同様のものであるが、オイル流路２’の隘路４’を形成した縮径部位１ａ’の外形が違っている。すなわち、図１Ｂの場合は絞り加工が利用されているので、縮径部位１ａ’のノズル外径が縮径されており、これに伴ってオイル流路２’が縮径されることで隘路４’が形成されている。面取り部分５’は図１Ａと同様、漏斗状で且つ偏心させたものである。

このように、漏斗状とした面取り部分５，５’の中心５ａを、隘路４，４’つまりオイル流路２，２’の中心軸Ｃに対し偏心させた形態により、シリンダ壁側とシリンダ中心側とで面取り量が変わるので、シリンダライナーにかかる分量が抑制され且つピストン裏面の広範囲へオイルを吹き付けることができるオイル噴射ノズルとなっている。このような面取り部分５，５’を製造する面取り工程について、図１Ｃに示している。図１Ｃには、図１Ａのオイル噴射ノズル１に対する例を示してある。

図示のように、先端部３に開口しているオイル流路２の中心軸Ｃに対し、ドリルＤの中心軸Ｄ１を偏心させて配置する。そして、該ドリルＤを中心軸Ｃと平行に移動させつつ先端部３を切削して面取り加工すると、中心軸Ｃに対し偏心した漏斗状の面取り部分５（点線）が形成される。

このような製造方法によれば、面取り加工を施すドリルＤを、オイル流路２の中心軸Ｃに対し偏心させて配置するという簡単な手法で、面取り部分５，５’の中心を偏心させたオイル噴射ノズルを製造することがきる。

図示はしていないが、この面取り工程よりも前には、オイル流路２を縮径させた隘路４（縮径部位）を形成する隘路形成工程が含まれる。この隘路形成工程は、図１Ａの場合は削り出し加工を実施するものであり、図１Ｂの場合は縮径部位１ａ’のノズル外径を縮径する絞り加工を実施するものである。図１Ｂの場合、削り出しではなく、ノズル外径を縮径する加工法である絞り加工という、より低コストの手法でオイル噴射ノズルを製造することができる。

図２には、シリンダ又はクランクケース内に配設したオイル噴射ノズルについて概略を示している。

図示の例におけるエンジンのピストンＰは、たとえば特開平６−１９３５０３号公報に示されているような２ピースピストンで、スチールヘッド部（クラウン部）Ｐ１とアルミスカート部Ｐ２とをピストンピンＰ３で結合した構成である。このような２ピースピストンの場合、閉鎖型の冷却空洞は形成されず、溝形の冷却空洞Ｐ４がピストン裏面に凹設されるだけである。

オイル噴射ノズル１，１’は、エンジンのシリンダ内においてピストンストロークに干渉しないように、たとえば下死点よりも下のクランクケース内に設けられる。そして、ピストンＰの裏面に向けオイルを吹き付けてピストンＰの冷却を図っている。

本実施形態のオイル噴射ノズル１，１’によれば、先端部３，３’におけるオイル流路２，２’の開口周囲の面取り部分５，５’について、その中心５ａをオイル流路２の中心軸Ｃに対し偏心させることにより、シリンダのライナーＳ側の面取り量よりもシリンダ中心側の面取り量が多くなるように形成している。これによると、面取り量の少ない（あるいは無い）ライナーＳ側については、前述の先細タイプのようにあまり拡がらず集中してオイルが噴射され（噴射想像線Ｏ１）、且つ、面取り量の多いシリンダ中心側については、前述の面取りタイプのように拡がってオイルが噴射される（噴射想像線Ｏ２）。すなわち、噴射オイルの拡がり方が、先細タイプと面取りタイプの特徴を併せ持ったものとなっている。

したがって、シリンダライナーＳにかかる分量は抑制される一方で、ピストンＰ裏面の広範囲へオイルを吹き付けることができ、冷却空洞Ｐ４へ集中的にオイルを噴射して供給すると共にピストンＰ裏面広域にオイルを吹き付けて冷却を図ることができる。

本発明のオイル噴射ノズルの実施形態及び製法の例を示す要部断面図。 本発明のオイル噴射ノズルを組み込んだエンジンのシリンダ断面概略図。 従来のオイル噴射ノズルを説明するエンジンのシリンダ断面概略図。

符号の説明

１，１’ オイル噴射ノズル
２，２’ オイル流路
３，３’ 先端部
４，４’ 隘路
５，５’ 面取り部分
５ａ 面取り部分の中心
Ｃ オイル流路の中心軸

Claims (4)

1. ピストン裏面に向けオイルを吹き付けるピストン冷却用のオイル噴射ノズルであって、
   内部のオイル流路が先端部近傍で縮径されると共に前記先端部における前記オイル流路の開口周囲部分が面取りされており、
   その開口周囲の面取り部分の中心が前記オイル流路の中心軸に対しシリンダ中心側へ偏心していることを特徴とするオイル噴射ノズル。
2. ピストン裏面に向けオイルを吹き付けるピストン冷却用のオイル噴射ノズルを製造する製造方法において、
   ノズルの先端部に開口しているオイル流路の中心軸に対し中心軸を偏心させて配置したドリルにより、前記先端部における前記オイル流路の開口周囲部分に面取り加工を施す面取り工程を行うようにしたことを特徴とする製造方法。
3. 前記面取り工程よりも前に、
   前記先端部近傍の前記オイル流路に縮径部位を形成する隘路形成工程を行うことを特徴とする請求項２記載の製造方法。
4. 前記隘路形成工程において、前記縮径部位のノズル外径を縮径する絞り加工を利用することを特徴とする請求項３記載の製造方法。

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