JP5908364B2 - 内燃機関の油路構造 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の油路構造に係り、詳しくはエンジンのメインギャラリ内に独立したピストンクーリングジェット用の油路を容易に形成する技術に関する。

内燃機関（以下、エンジンと記す）には、エンジンオイルを動弁機構やクランクジャーナル等に圧送して潤滑や冷却を行わせるべく、オイルポンプやオイルフィルタ、ストレーナ、リリーフバルブ等からなる潤滑油供給装置が備えられている。そして、一部のエンジンには、高回転高負荷運転時におけるピストンやシリンダの温度上昇を抑制するため、クランクケースに複数のジェットノズルを設置し、これらジェットノズルから各ピストンの内壁面に向けてエンジンオイルを噴射するピストンクーリングジェット（以下、ＰＣＪと記す）が採用されている（特許文献１参照）。
実開平３−１７１３２号公報

特許文献１では、メインギャラリに連通する潤滑油分配通路が形成されたＰＣＪ用の潤滑油分配ブロックをシリンダブロックに着脱自在に取り付け、この潤滑油分配ブロック内（エンジンオイルの導入部）にチェックバルブを設けることで、エンジンの高回転時に油圧が上昇することでチェックバルブが開弁し、各ジェットノズルからエンジンオイルが噴射される。ところが、特許文献１の場合、潤滑油分配ブロックをシリンダブロックの上面にボルトによって締結する構造であるため、潤滑油分配ブロックに機械的強度や製造コストの高いものが必要となる他、シリンダブロックに締結座面を設ける加工を施さなければならず、更に構成部品点数や組立工数が増加することも避けられなかった。

本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、エンジンのメインギャラリ内に独立したピストンクーリングジェット用の油路を容易に形成できる内燃機関の油路構造を提供することを目的とする。

本発明に係る油路構造は、内燃機関を構成する定常給油部材（３３，３４）とピストン冷却用の複数のジェットノズル（１０）とにエンジンオイルを供給する油路構造であって、前記内燃機関に駆動されるオイルポンプ（４）と、シリンダブロック（３０）に穿設され、前記オイルポンプから供給されたエンジンオイルを前記定常給油部材に導く筒孔状のメインギャラリ（１１）と、前記メインギャラリに嵌挿され、前記オイルポンプから供給されたエンジンオイルを前記各ジェットノズルに導くオイルジェットギャラリ（１２）を構成するジェットギャラリパイプ（５０）とを備えた。

本発明の第２の側面では、前記ジェットギャラリパイプは、長手方向に沿って分割された第１ハーフ（５０ａ）と第２ハーフ（５０ｂ）とを接合してなり、当該第１ハーフと当該第２ハーフとのどちらか一方に前記ジェットノズルが接続される。

本発明の第３の側面では、前記シリンダブロックには前記ジェットノズルのオイル導入管部（１０ａ）が嵌入する貫通孔（６４）が穿設され、前記第１ハーフと前記第２ハーフとのどちらか一方には複数の筒状突出部（５７）が設けられ、前記ジェットノズルのオイル導入管部は、前記シリンダブロックの貫通孔を通過した後、前記筒状突出部に嵌着される。

本発明の第４の側面では、前記ジェットギャラリパイプが樹脂を素材とする。

本発明の第１の側面によれば、メインギャラリにジェットギャラリパイプを嵌挿するだけでオイルジェットギャラリが形成されるため、シリンダブロックの加工工数や構成部品点数、組立工数をいたずらに増加させることなくオイルジェットギャラリを設けることができ、製造コストの低減や生産性の向上等を実現できる。また、メインギャラリとオイルジェットギャラリとを個別に設ける場合に較べ、オイルジェットギャラリの設置スペースを小さくすることが可能となり、シリンダブロックのコンパクト化や軽量化が実現される。そして、メインギャラリおよびオイルジェットギャラリの容積を適切に設定すれば、ピストン・クランク系や動弁系等への給油タイムラグが短縮され、低温始動時における潤滑性能等が向上する。また、第２の側面によれば、ジェットノズル接続部位を容易に形成できるため、ジェットギャラリパイプの製造工数や製造コストを削減できる。また第３の側面によれば、ジェットギャラリパイプへのジェットノズルの接続が容易となり、構成部品点数の削減や生産性の向上を実現できる。また第４の側面によれば、ジェットギャラリパイプの軽量化や低コスト化、生産性の向上を実現できる。

実施形態に係る潤滑油供給装置の概略構成図である。 ジェットギャラリパイプの設置状態を示す縦断面図である。 図２中のIII部拡大図である。 図２中のIＶ−IＶ拡大断面図である。 図２中のＶ−Ｖ拡大断面図である。 ジェットギャラリパイプの斜視図である。 ジェットギャラリパイプの分解斜視図である。 ジェットギャラリパイプの組み付け方法を示す斜視図である。 実施形態の低中負荷運転時における作動を示す説明図である。 実施形態の高負荷運転時等における作動を示す説明図である。

以下、図面を参照して、本発明を自動車用直列４気筒エンジンの潤滑油供給装置に適用した一実施形態を詳細に説明する。なお、ジェットギャラリパイプ等の説明にあたっては、図６中に上下・左右・前後を矢印で示し、位置や方向をこれらに沿って表記する。

≪実施形態の構成≫
図１に示すように、本実施形態の潤滑油供給装置１は、オイルパン２、オイルストレーナ３、オイルポンプ４、リリーフバルブ５，オイルフィルタ６、オイルクーラ７、オイルジェットバルブ８（ＯＮ／ＯＦＦ式の電磁弁）、気筒数分のジェットノズル１０、メインギャラリ１１、オイルジェットギャラリ１２を主要構成要素としている。

オイルストレーナ３とオイルポンプ４とはサクションパイプ２０によって接続され、オイルポンプ４とオイルフィルタ６とは第１フィード油路２１によって接続され、オイルフィルタ６とオイルクーラ７とは第２フィード油路２２によって接続されている。また、オイルクーラ７とメインギャラリ１１とは第３フィード油路２３によって接続され、第３フィード油路２３とオイルジェットギャラリ１２とはジェットフィードパイプ２４によって接続されている。なお、第１〜第３フィード油路２１〜２３はシリンダブロック３０に穿設されている。

一方、第１フィード油路２１と第２フィード油路２２とはリリーフ油路２５によって接続されており、上述したリリーフバルブ５はこのリリーフ油路２５に設置されている。リリーフバルブ５は、メインギャラリ１１の油圧が過度に上昇しないように、エンジンの中高速回転時（オイルポンプ４の吐出量増大時）に開弁してオイルポンプ４の下流側から上流側にエンジンオイルを環流させる。なお、リリーフ油路２５もシリンダブロックに穿設されている。

図２に示すように、メインギャラリ１１は、シリンダブロック３０の下部に気筒列方向に沿って穿設された円形断面の段付筒孔であり、開口端側（前端側）に位置する大径孔部１１ａと、大径孔部１１ａに対して上方にオフセットした小径孔部１１ｂとからなっている。メインギャラリ１１は、シリンダブロック３０や図示しないシリンダヘッドに穿設された潤滑油路３１，３２を介して、定常給油部材である動弁機構３３（吸排気カムシャフトや吸排気バルブ、カムチェーン等）と、クランクシャフト３４（クランクジャーナル）とに接続されている。なお、メインギャラリ１１の後端には、エンジンオイルを封止するためのプラグ３８（図２参照）が圧入されている。

一方、オイルジェットギャラリ１２は、メインギャラリ１１に嵌挿されたジェットギャラリパイプ５０によって形成されており、シリンダブロック３０に締結された各ジェットノズル１０がこのジェットギャラリパイプ５０に接続されている。また、前述のオイルジェットバルブ８は、ジェットフィードパイプ２４の管路に設けられており、エンジンＥＣＵ３９に駆動されてジェットフィードパイプ２４を遮断あるいは連通させる。更に、ジェットフィードパイプ２４には、オイルポンプ４のコントロールポート４５（後述）に接続するコントロール油路３７がオイルジェットバルブ８の下流側に接続されている。

オイルポンプ４は、可変容量型であり、可動ハウジング４１、油圧アクチュエータ４２、リターンスプリング４３等をメインハウジング４４に収納してなるもので、メインハウジング４４にコントロールポート４５を備えている。可動ハウジング４１は、所定の角度範囲で回転し、図１中で右回転するとオイルポンプ４の吐出容量を増大させ、左回転するとオイルポンプ４の吐出容量を減少させる。油圧アクチュエータ４２は、コントロールポート４５からコントロール油が導入されると可動ハウジング４１を右回転方向（すなわち、減量側）に駆動する。リターンスプリング４３は、コントロール油が導入されないことで油圧アクチュエータ４２の駆動力が無くなると、その弾発力によって可動ハウジング４１を左回転方向（すなわち、減量側）に付勢する。

＜ジェットギャラリパイプ＞
図２〜図６に示すように、ジェットギャラリパイプ５０は、メインギャラリ１１の大径孔部１１ａに内嵌する基端フランジ部５１と、基端フランジ部５１の内周に保持されて前端部が基端フランジ部５１から突出した円筒形状の接続管部５２と、接続管部５２の後端に連続する半円断面形状のデリバリパイプ部５３とを有している。なお、基端フランジ部５１とデリバリパイプ部５３とは、メインギャラリ１１における大径孔部１１ａと小径孔部１１ｂとのオフセットに対応すべく、径方向に同量オフセットしている。図３に示すように、基端フランジ部５１の外周には環状のリング溝５５が形成されており、メインギャラリ１１の大径孔部１１ａの内周に圧着するＯリング６１がこのリング溝５５に嵌め込まれている。接続管部５２の前端側外周には環状のリング溝５６が形成されており、ジェットフィードパイプ２４の接続孔部２４ａの内周に圧着するＯリング６２がこのリング溝５６に嵌め込まれている。デリバリパイプ部５３は、上部（デリバリパイプ上半部５３ａ）がメインギャラリ１１の小径孔部１１ｂの内周面に接触する円弧断面形状を呈しており、下部（デリバリパイプ下半部５３ｂ）がデリバリパイプ上半部５３ａの下面を閉鎖する平板形状を呈している。なお、ジェットフィードパイプ２４の後端面とシリンダブロック３０との間には、エンジンオイルの洩れを防止するためにガスケット６３が介装されている。

図２に示すように、デリバリパイプ部５３の下面には円筒状を呈する４本の分岐管部５７が等間隔で突設されており、図４に示すように、ジェットノズル１０のオイル導入管部１０ａがこれら分岐管部５７に嵌挿されている。シリンダブロック３０には分岐管部５７に対向する位置に貫通孔６４が穿設されており、ジェットノズル１０は、オイル導入管部１０ａが貫通孔６４を通過して分岐管部５７に嵌挿された状態で、ボルト６５およびワッシャ６６によってシリンダブロック３０の下面（すなわち、クランクケースの上部）に締結される。オイル導入管部１０ａの先端部にはＯリング６７が外嵌しており、このＯリング６７によって分岐管部５７との間のシールが行われる。また、シリンダブロック３０における貫通孔６４の下端にはＯリング６８を保持する環状溝６９が形成されており、このＯリング６８によってシリンダブロック３０とジェットノズル１０との間がシールされている。

図２に示すように、デリバリパイプ部５３の前後方向略中央の下面には振れ止め突起５８が突設されており、ジェットギャラリパイプ５０がメインギャラリ１１に嵌挿された状態では、図５に示すように、これら振れ止め突起５８の先端がメインギャラリ１１の小径孔部１１ｂの内周面に当接する。また、デリバリパイプ部５３の後端には円形の係止板５９が設けられており、ジェットギャラリパイプ５０がメインギャラリ１１に嵌挿された状態では、この係止板５９の外周面がメインギャラリ１１の小径孔部１１ｂの内周面に当接する。

図７に示すように、ジェットギャラリパイプ５０は、デリバリパイプ部５３の中空部を形成する都合上、どちらも樹脂射出成型品の上部ハーフ５０ａと下部ハーフ５０ｂとを接合することで製造されている。上部ハーフ５０ａは、基端フランジ部５１、接続管部５２およびデリバリパイプ上半部５３ａを構成している。また、下部ハーフ５０ｂは、デリバリパイプ下半部５３ｂ、分岐管部５７および振れ止め突起５８（図７には示さず）を構成している。

図８に示すように、ジェットギャラリパイプ５０は、その組み付けにあたり、前方からメインギャラリ１１に挿入される。この際、係止板５９、振れ止め突起５８および接続管部５２が小径孔部１１ｂの内周面に当接することにより、比較的長尺のデリバリパイプ部５３がメインギャラリ１１の小径孔部１１ｂに撓むことなく進入する。また、基端フランジ部５１とデリバリパイプ部５３とが大径孔部１１ａと小径孔部１１ｂとのオフセットに対応した量だけ径方向にオフセットしているため、ジェットギャラリパイプ５０はメインギャラリ１１に対して回転方向に位置決めされる。更に、基端フランジ部５１に外嵌したＯリング６１が大径孔部１１ａの内壁面に弾接することにより、メインギャラリ１１とジェットギャラリパイプ５０との間のがた付きが防止される。なお、メインギャラリ１１とジェットギャラリパイプ５０との間のがた付きをより効果的に防止すべく、小径孔部１１ｂの内壁面に弾接するＯリングをデリバリパイプ部５３の後端側に設けるようにしてもよい。

本実施形態では、上述した構成を採ったことにより、シリンダブロック３０の加工工数や構成部品点数、組立工数を増加させることなく、メインギャラリ１１内にオイルジェットギャラリ１２を容易に設置でき、エンジンの製造コストや生産性を向上させることが可能となる。また、メインギャラリ１１とオイルジェットギャラリ１２とを個別に設ける場合に較べ、オイルジェットギャラリ１２の設置スペースを小さくすることが可能となり、シリンダブロック３０のコンパクト化や軽量化が実現される。

≪実施形態の作用≫
＜低中負荷運転時＞
エンジンが始動し、クランクシャフト３４によってオイルポンプ４が駆動され始めると、図９に示すように、オイルパン２に貯留されているエンジンオイルは、オイルストレーナ３およびサクションパイプ２０を介してオイルポンプ４によって吸い上げられた後、第１フィード油路２１に所定の吐出圧をもって供給（吐出）される。第１フィード油路２１に供給されたエンジンオイルは、オイルフィルタ６で浄化された後、第２フィード油路２２を経てオイルクーラ７に流入して冷却される。

エンジンオイルは、オイルクーラ７から第３フィード油路２３を介してメインギャラリ１１に流入し、潤滑油路３１，３２から動弁機構３３やクランクシャフト３４に供給されてこれらの潤滑および冷却を行う。この際、オイルジェットギャラリ１２が嵌挿されているためにメインギャラリ１１の実質的な容積が小さくなり、低温始動時等における動弁機構３３やクランクシャフト３４への給油タイムラグが短縮され、各部の潤滑と可変動弁機構やラッシュアジャスタ等の作動とが速やかに行われる。本実施形態の場合、エンジン始動後に冷却水温が所定値（例えば、７０℃）に達するまで、あるいはエンジンの発生熱量が低い低負荷低中速運転時等には、エンジンＥＣＵ３９はオイルジェットバルブ８に励磁電流を供給せず、ジェットフィードパイプ２４が閉鎖状態となる。すると、ジェットギャラリパイプ５０（オイルジェットギャラリ１２）にエンジンオイルが供給されなくなると同時に、コントロール油路３７からコントロールポート４５へのコントロール油の供給も行われなくなる。これにより、ジェットノズル１０からエンジンオイルが噴射されないことでピストン７１やシリンダ７２が必要以上に冷却されなくなると同時にオイルポンプ４の吐出量も減少し、暖機や燃焼室内の燃料の気化が促進されることで燃費の向上や有害排出ガス成分の減少が実現され、更にエンジンの駆動損失（オイルポンプ４に係る駆動損失）も低減される。

＜高負荷運転時＞
エンジンの暖機が完了した後、例えば運転者が図示しないアクセルペダルを所定量踏み込んだ場合（すなわち、エンジン負荷が増大した場合）、あるいは高負荷運転直後等でピストン７１やシリンダ７２の温度が所定値以上であると推定した場合、エンジンＥＣＵ３９は、図１０に示すように、オイルジェットバルブ８に励磁電流を供給してジェットフィードパイプ２４を連通状態にする。すると、ジェットギャラリパイプ５０（オイルジェットギャラリ１２）にエンジンオイルが供給されると同時に、コントロール油路３７からコントロールポート４５にコントロール油が供給される。これにより、ジェットギャラリパイプ５０に供給されたエンジンオイルがジェットノズル１０からピストン７１の下面等に向けて噴射され、ピストン７１やシリンダ７２の内壁面の温度上昇が効果的に抑制される一方、油圧アクチュエータ４２に可動ハウジング４１が駆動されることでオイルポンプ４の吐出量が増大し、動弁機構３３やクランクシャフト３４に十分な量のエンジンオイルが供給される。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこれら実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態のジェットギャラリパイプは樹脂を素材とする射出成型品としたが、ＳＴＫＭ（機械構造用炭素鋼鋼管）、鉄系合金、アルミニウム系合金等を素材とするプレス成型品や精密鋳造品等としてもよい。その他、潤滑油供給装置を構成する各部材をはじめ、メインギャラリやジェットギャラリパイプの具体的形状等についても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

１ 潤滑油供給装置
４ オイルポンプ
８ オイルジェットバルブ
１０ ジェットノズル
１０ａ オイル導入管部
１１ メインギャラリ
１２ オイルジェットギャラリ
３０ シリンダブロック
３３ 動弁機構（定常給油部材）
３４ クランクシャフト（定常給油部材）
５０ ジェットギャラリパイプ
５０ａ 上部ハーフ（第１ハーフ）
５０ｂ 下部ハーフ（第２ハーフ）
５１ 基端フランジ部
５２ 接続管部
５３ デリバリパイプ部
５７ 分岐管部（筒状突出部）
６４ 貫通孔
７１ ピストン
７２ シリンダ

Claims (4)

1. 内燃機関を構成する定常給油部材とピストン冷却用の複数のジェットノズルとにエンジンオイルを供給する油路構造であって、
   前記内燃機関に駆動されるオイルポンプと、
   シリンダブロックに穿設された筒孔により構成され、前記オイルポンプから供給されたエンジンオイルを前記定常給油部材に導くメインギャラリと、
   前記筒孔に嵌挿されたジェットギャラリパイプにより前記筒孔内に前記メインギャラリから独立して構成され、前記オイルポンプから供給されたエンジンオイルを前記各ジェットノズルに導くオイルジェットギャラリと
   を備えたことを特徴とする内燃機関の油路構造。
2. 前記ジェットギャラリパイプは、長手方向に沿って分割された第１ハーフと第２ハーフとを接合してなり、当該第１ハーフと当該第２ハーフとのどちらか一方に前記ジェットノズルが接続されることを特徴とする、請求項１に記載された内燃機関の油路構造。
3. 前記シリンダブロックには前記ジェットノズルのオイル導入管部が嵌入する貫通孔が穿設され、
   前記第１ハーフと前記第２ハーフとのどちらか一方には複数の筒状突出部が設けられ、
   前記ジェットノズルのオイル導入管部は、前記シリンダブロックの貫通孔を通過した後、前記筒状突出部に嵌着されることを特徴とする、請求項２に記載された内燃機関の油路構造。
4. 前記ジェットギャラリパイプが樹脂を素材とすることを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載された内燃機関の油路構造。

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