JP6066666B2 - Internal combustion engine - Google Patents
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Description
本願発明は、ピストン冷却用のオイルジェット装置を備えた内燃機関に関するものである。 The present invention relates to an internal combustion engine provided with an oil jet device for cooling a piston.
レシプロ式内燃機関において、ピストンの裏側にオイルジェット装置でオイルを噴出させて冷却することは広く行われている。その例として特許文献1には、オイルポンプからオイルが圧送されるオイル通路をシリンダブロックに設けて、オイル通路の端部にオイルジェット装置(ノズル)を設けることが開示されている。 In a reciprocating internal combustion engine, it is widely performed to cool oil by jetting oil to the back side of a piston with an oil jet device. As an example, Patent Document 1 discloses that an oil passage through which oil is pumped from an oil pump is provided in a cylinder block, and an oil jet device (nozzle) is provided at an end of the oil passage.
シリンダブロックにオイルジェット用のオイル通路を形成すると、ホースやパイプで配管する場合に比べて構造を簡素化できる利点があるが、オイルジェット装置はピストンの往復動に連動して作動するため、オイルの流れに脈動が発生し、これが異音の原因になったりノッキングセンサの誤作動を引き起こしたりするおそれがあった。 Forming an oil passage for the oil jet in the cylinder block has the advantage of simplifying the structure compared to piping with a hose or pipe, but the oil jet device operates in conjunction with the reciprocating movement of the piston. Pulsation occurred in the flow, and this may cause abnormal noise or cause a malfunction of the knocking sensor.
本願発明は、かかる現状を改善すべく成されたものである。 The present invention has been made to improve the current situation.
本願発明は、ピストンが摺動自在に嵌まったシリンダボアを有する機関本体に、前記ピストンの裏側に向けてオイルを噴出させるオイルジェット装置が接続されたオイル通路を設けている構成の内燃機関を対象にしている。
そして請求項1の発明では、前記オイル通路に、前記ピストンの往復動に連動して前記オイルジェット装置からオイルを間欠的に噴出させることによって発生する脈動を防止するためのプレートが、前記オイル通路を遮るように配置されており、前記プレートに、1つ又は複数の第1通油穴と、前記第1通油穴とは開口面積が異なる1つ又は複数の第2通油穴とが空いている、という構成になっている。
The present invention is directed to an internal combustion engine having a configuration in which an oil passage is connected to an engine body having a cylinder bore in which a piston is slidably fitted, and an oil jet device that ejects oil toward the back side of the piston. I have to.
In the invention of claim 1, a plate for preventing pulsation generated by intermittently ejecting oil from the oil jet device in conjunction with the reciprocation of the piston is provided in the oil passage. The plate is provided with one or more first oil passage holes and one or more second oil passage holes having an opening area different from that of the first oil passage hole. It is the composition that.
請求項2の発明は請求項1において、前記プレートの中央部に1つの第1通油穴が空いていて、前記第1通油穴の周囲には、当該第1通油穴よりも小径の第2通油穴が周方向に飛び飛びで多数空けられている。 According to a second aspect of the present invention , in the first aspect, the first oil passage hole is formed in the center of the plate, and the first oil passage hole has a smaller diameter than the first oil passage hole. A number of second oil passage holes are formed in the circumferential direction.
請求項2の場合、第2通油穴の形状は任意に設定することができるが、例えば周方向の間隔を略等しい矩形や馬蹄形に形成することにより、隣り合った第2通油穴の間の部位を放射方向外側に向けて間隔が広がるテーパ状に形成することが可能である。
In the case of
オイルの脈動はオイルの流れが停止・再開を繰り返すことによる圧力変化で生じるものであり、流れの停止・再開のタイミングが機関(シリンダブロック)やオイルポンプの固有振動数と一致すると共振によって脈動が増幅して現れる。また、脈動は流れ抵抗が少ないほど発生しやすい性質がある。 Oil pulsation is caused by pressure changes caused by repeated stop and restart of the oil flow. When the flow stop and restart timing matches the natural frequency of the engine (cylinder block) or oil pump, the pulsation is caused by resonance. Amplifies and appears. In addition, pulsation is more likely to occur as the flow resistance decreases.
しかるに本願発明では、脈動防止手段として通油穴が空いたプレートを使用して、このプレートでオイル通路の面積を狭めているため、オイルジェット装置のON・OFFに伴うオイルの圧力変化が攪乱されて、脈動を防止又は著しく抑制できる。その結果、機関に異音が発生することやノッキングセンサが誤作動することを防止又は著しく抑制できる。 However, in the present invention, a plate having an oil passage hole is used as a pulsation preventing means, and the area of the oil passage is narrowed by this plate, so that the oil pressure change due to ON / OFF of the oil jet device is disturbed. Thus, pulsation can be prevented or significantly suppressed. As a result, it is possible to prevent or significantly suppress the occurrence of abnormal noise in the engine and the malfunction of the knocking sensor.
特に、請求項1では、脈動防止手段をプレートで構成して第1通油穴と第2通油穴との開口面積を異ならせていることにより、第1通油穴を通るオイルの振動(圧力変化)と第2通油穴を通るオイルの振動(圧力変化)との位相がずれることで振動が打ち消し合うため、脈動の発生をより的確に防止又は抑制できる。 In particular, in the first aspect, the pulsation preventing means is constituted by a plate, and the first oil passage hole and the second oil passage hole have different opening areas, so that the vibration of the oil passing through the first oil passage hole ( Since the vibrations cancel each other out of phase between the pressure change) and the vibration of the oil passing through the second oil passage hole (pressure change), the occurrence of pulsation can be prevented or suppressed more accurately.
更に、請求項2の構成を採用すると、第1通油穴はプレートの中央にあって穴径が大きいため、異物の詰まりを的確に阻止できる利点がある。また、請求項2では、第2通油穴は第1通油穴を囲うように空けられているため、オイル通路を通るオイルにはいわば芯層とその周囲の層とに速度差が生じて振動を互いに打ち消し合う効果がより確実化される。このため、脈動防止機能がより一層的確に発揮される。
Furthermore, if the structure of
この請求項2の場合、第2通油穴の配置間隔(周方向のピッチ)を一定にしておくと、乱流の発生を防止できて特に好ましい。また、オイル通路を流れるオイルの流速を見ると、通路の内面に接している部分は抵抗によって流速が低下するため軸心部において流速が速くなっているが、上記のように、請求項2において隣り合った第2通油穴の間の部位を放射方向外側に向けて間隔が広がるテーパ状に形成しておくと、プレートの中央部ほど空隙率を大きくできるため、プレートに作用する流れ抵抗をできるだけ低減してプレートの耐久性を向上させることができる利点がある。
In the case of this second aspect , it is particularly preferable to keep the arrangement interval (pitch in the circumferential direction) of the second oil passage holes constant so that turbulent flow can be prevented. Looking at the flow rate of the oil flowing through the oil passage, although a portion in contact with the inner surface of the passage flow rate is faster in the axial center portion for the flow velocity is reduced by the resistance, as described above, in
(1).第1実施形態
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図1(A)に示すように、内燃機関はピストン1が摺動自在に嵌まったシリンダボア2を有するシリンダブロック3と、シリンダブロック3の一側面3aに固定されたチエンカバー4とを有しており、これらシリンダブロック3とチエンカバー4と図示しないシリンダヘッドとで機関本体が構成されている。チエンカバー4とシリンダブロック3との間にはタイミングチエンが配置される空間が空いているが、図1ではチエンカバー4の一部しか表示してないため、空間は現れていない。
(1). First Embodiment Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1A, the internal combustion engine has a
チエンカバー4の側面のうち下部でかつクランク軸(図示せず)から水平方向にずれた部位に、オイルフィルター5が固定されている。チエンカバー4にはオイルフィルター5の吐出ポートに連通した第1オイル通路6が形成されて、シリンダブロック3には、第1オイル通路6に連通した第2オイル通路7が形成されており、第2オイル通路7の先端にオイルジェット装置の一例としての噴出ノズル8を装着している。
An
第1オイル通路6は、横長の上部及び下部とこれらを繋ぐ縦長部とでクランク状に形成されており、第2オイル通路7は水平状の姿勢になっている。なお、第1オイル通路6の縦長部をシリンダブロック3の一側面3aに向けて開口した長溝として、シリンダブロック3に重ねることで通路を形成することも可能である。また、図1(A)はシリンダボア2とオイルフィルター5とを同一面に表示しているが、実際には、シリンダボア2とオイルフィルター5とはクランク軸の軸線と直交した方向にずれており、従って、第1オイル通路6の縦長部は側面視では傾斜姿勢になっている。
The
図(A)の噴出ノズル8はシリンダブロック3の内面から内側にはみ出ているが、オイルジェット装置の態様としては、図1(B)に示すようにノズル9をシリンダブロック3の肉厚部内に格納したり、図1(C)に示すように、第2オイル通路7の出口部を狭めることでノズル部8′と成すことも可能である。
The
第1オイル通路6と第2オイル通路7との境界部に、脈動防止手段としての脈動阻止プレート9を配置している。実施形態の脈動阻止プレート9は、図2のとおり、シリンダブロック3に形成した凹所10にゴム製リム11を介して嵌め込んでおり、チエンカバー4で押え固定している(凹所10をチエンカバー4に形成して、チエンカバー4に脈動阻止プレート9を嵌め込むことも可能である。)。
A
リム11は脈動阻止プレート9にインサート成形されており、固定強度を高めるため、オイル通路6,7に僅かにはみ出た内向き環状部11aを設けると共に、脈動阻止プレート9のうちリム11で包まれた部分に係合穴12を周方向に沿って飛び飛びで多数形成し、リム11を係合穴12に貫通させている。
The
脈動阻止プレート9は、ステンレス板やばね鋼、或いは鋼板のような金属板を材料として円形に形成されており、オイル通路6,7に露出した部分に、中心に位置した1つの第1通油穴13と、その周囲に位置した周方向に等間隔で並んだ多数の第2通油穴14とが空いている。
The
第1通油穴13は円形(真円形)になっている一方、第2通油穴14は、放射方向に延びる2つの内側面14aが平行で半径外側が円弧になった略台形になっている。このため、脈動阻止プレート9のうち隣り合った第2通油穴14の間に位置した挟間部15は、軸心から外側に向けた方向に間隔が広がるテーパ状(或いは、軸心方向に向いて間隔が狭まるテーパ状)になっている。
The first
更に、個々の第2通油穴14の開口面積は、第1通油穴13の開口面積よりもかなり小さくなっている(例えば、第1通油穴13の開口面積を第2通油穴14の開口面積の1.5場合〜2倍程度に設定している。)。更に、第2オイル通路14の配置ピッチを第2通油穴14の溝幅よりも少し大きい程度に設定しており、このため、挟間部15の横幅は第2通油穴14の溝幅よりも遙かに小さい寸法(数分の1)になっている。第1通油穴13と第2通油穴14との間の内周部16の幅寸法は、挟間部15の幅寸法と同じ程度に設定している。
Furthermore, the opening area of each second
図示してないが、潤滑系には、ピストン1の動きに連動して噴出ノズル8からオイルを噴出させるための制御手段を設けている。制御手段は噴出ノズル8に設けてもよいし、潤滑通路の途中に配置してもよい。
Although not shown, the lubrication system is provided with control means for ejecting oil from the
(2).第1実施形態のまとめ
以上の構成において、オイル通路は脈動阻止プレート9の箇所で流路が狭められているため、第1オイル通路6から第2オイル通路7に向けて流れるオイルは、脈動阻止プレート9を通過するに際して流れ抵抗を受ける。また、オイルの流れ停止によって、衝撃波が噴出ノズルと8と反対側に向けて放射されるが、衝撃波も脈動阻止プレート9で著しく減衰する。このため、ピストン1の動きに連動してオイルの流れが間欠的にON・OFFされても、オイルの圧力変化は滑らかでなく不規則なものとなり、その結果、脈動の発生を防止又は著しく抑制できる。従って、脈動に起因した異音やノッキングセンサの誤作動を防止又は著しく抑制できる。
(2) Summary of First Embodiment In the above configuration, since the oil passage is narrowed at the location of the
また、本実施形態のように第1通油穴13の開口穴を第2通油穴14よりも大きく開口させると、オイルの流速が最も速い箇所に第1通油穴13が位置しているため、流れ抵抗をできるだけ抑制できると共に、速い流れに乗って運ばれた異物を支障なく通過させることができる(異物の詰まりを防止できる。)。
Further, when the opening hole of the first
また、脈動阻止プレート9のうち隣り合った第2通油穴14の間の挟間部15は、第1通油穴13に近付くに従って幅が小さくなったテーパ部になっているため、脈動阻止プレート9の全体としてみると、オイル通路6,7の中央部を流れるオイルの流れをできるだけ阻害しない構造になっており、このため、脈動阻止プレート9に大きな圧力が掛かる(応力が発生する)ことを防止できるのであり、その結果、脈動阻止プレート9の耐久性を向上できる。
Further, the sandwiching
更に、第1通油穴13の箇所と第2通油穴14の箇所とでオイルの流速が相違するため、オイルの流れのON・OFFによる振動(圧力波・衝撃波)の位相が互いにずれることになり、これにより、振動を打ち消し合って脈動を効果的に防止できる。
Furthermore, since the oil flow velocity differs between the first
なお、オイルの温度が低いと粘度が高くなって脈動阻止プレート9に作用する押圧力が大きくなるが、脈動阻止プレート9はオイルの粘度が低くても十分に耐えるように、材質と厚さとを選択している。脈動阻止プレート9が弾性変形すると、オイルの流れのON・OFFに共振することが有り得るが、これは、脈動阻止プレート9に高い剛性を保持させることで防止できる。
If the oil temperature is low, the viscosity increases and the pressing force acting on the
実施形態のようにゴム製(樹脂製でもよい)のリム11を併用すると、シール性に優れていると共に、振動を吸収して脈動をより的確に阻止できる利点がある。また、実施形態のように脈動阻止プレート9をシリンダブロック3とチエンカバー4とで保持すると、面倒な加工や固定手段は不要であるため、構造を簡単化してコストを抑制できる利点がある。
When used with
(3).他の実施形態
図3では脈動阻止プレート9の他の形態を示している。このうち(A)に示す例では、脈動阻止プレート9を格子状に形成しており、通油穴17は、中央部に位置した4つの角形穴17aと、その周囲に配置された衛星穴17bとで構成されており、両者は開口面積が異なっている。(B)に示す例では、第1通油穴13の外側に4つの第2通油穴14を設けた場合において、第2通油穴14を周方向に長い円弧状長穴に形成している。
(3). Other Embodiments FIG. 3 shows another embodiment of the
(C)に示す参考例では、通油穴17は扇形に形成されており、これが周方向に並んでいる。狭間部15はストレート形状になっているが、一点鎖線で示すように中心に向けて幅が狭くなるテーパ状に形成することも可能である。(D)に示す例では、第1通油穴13と第2通油穴14を形成した場合において、第2通油穴14の群が渦巻き状に並ぶように設定している。狭間部15は、第1通穴13に向けて幅が狭くなるテーパ状に形成されている。
In the reference example shown in (C), the oil passage holes 17 are formed in a sector shape, and are arranged in the circumferential direction. The
本願発明は上記の実施形態の他にも様々に具体化できる。例えば脈動防止手段として脈動阻止プレートを使用する場合、例えば通油穴を水玉模様状に空けることも可能である。 The present invention can be embodied in various ways other than the above embodiment. For example, when using the pulsating blocking plate as pulsation preventive means, for example, Ru possible der be spaced oil passing hole in polka dot pattern.
本願発明は内燃機関に実際に適用できる。従って、産業上利用できる。 The present invention is actually applicable to an internal combustion engine. Therefore, it can be used industrially.
1 ピストン
2 シリンダボア
3 シリンダブロック
4 チエンカバー
5 オイルフィルター
6 第1オイル通路
7 第2オイル通路
8 オイルジェット装置の一例としての噴出ノズル
9 脈動防止手段の一例としての脈動阻止プレート
10 凹所
11 ゴム製のリム
13 第1通油穴
14 第2通油穴
15 隣り合った第2通油穴の間の挟間部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (2)
前記オイル通路に、前記ピストンの往復動に連動して前記オイルジェット装置からオイルを間欠的に噴出させることによって発生する脈動を防止するためのプレートが、前記オイル通路を遮るように配置されており、前記プレートに、1つ又は複数の第1通油穴と、前記第1通油穴とは開口面積が異なる1つ又は複数の第2通油穴とが空いている、
内燃機関。 An engine body having a cylinder bore in which a piston is slidably fitted is provided with an oil passage connected to an oil jet device for injecting oil toward the back side of the piston,
A plate for preventing pulsation caused by intermittently ejecting oil from the oil jet device in conjunction with the reciprocating motion of the piston is disposed in the oil passage so as to block the oil passage. The plate has one or more first oil passage holes and one or more second oil passage holes having different opening areas from the first oil passage holes.
Internal combustion engine.
請求項1に記載した内燃機関。 There is one first oil passage hole in the center of the plate, and a second oil passage hole having a smaller diameter than the first oil passage hole jumps in the circumferential direction around the first oil passage hole. A lot of them,
The internal combustion engine according to claim 1.
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