JP6156984B2 - 内燃機関 - Google Patents

Description

本願発明は、ピストンを冷却する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。

内燃機関において、クランク室の上端部下面にオイルジェット装置を設けてピストンを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、機関が高速回転するとオイルポンプからリリーフオイルが吐出されることに着目し、リリーフオイル通路をシリンダブロックに設けて、リリーフオイル通路から下向きに分岐した枝オイル通路にオイルジェット装置を接続することが開示されている。

更に述べると、オイルジェット装置はピストンに向いたノズルと枝オイル通路に嵌め込まれた筒部とを有しており、筒部は枝オイル通路に開口していてその内部にはばねで下方から上向きに付勢されたボール（弁体）が配置されており、オイルが所定の圧力になるとボールがばねに抗して下降することでオイルがノズルから噴出する。

特許文献１において、枝オイル通路のうちリリーフオイル通路に連通した上端部は小径で、オイルジェット装置の筒部が嵌まっている部分は大径になっており、オイルジェット装置の筒部の上端を小径部に近接させている。従って、オイルは、小径部からオイルジェット装置の筒部にダイレクトに流れる状態になっている。

実開昭５８−６２１２１号のマイクロフィルム

さて、内燃機関においてオイルポンプの配置位置は様々で、クランク軸から離れた部位に設けて、クランク軸からギアやチェーンで動力伝達される軸で駆動される場合もあるが、シリンダブロックの一側面に固定されたチェーンケースをオイルポンプの一部に構成することも行われている。

つまり、内燃機関のオイルポンプは一般にトロコイドポンプが使用されており、このトロコイドポンプは２つのカバーの間に形成された空間にインナーロータとアウターロータとを配置しているが、インナーロータをクランク軸に直結すると共に、チェーンケースをオイルポンプの片方のカバーに兼用しているのであり、全体的にコンパクト化できる利点がある。

このチェーンケース一体型のオイルポンプにおいて、その吐出口はシリンダブロックに向いて開口しており、シリンダブロックには、チェーンケースに向いて開口すると共にクランク軸の軸線方向に長く延びるメインオイル通路が形成されており、オイルジェット装置で使用するオイルはメインオイル通路から取り出されている。この場合、オイルジェット装置の筒部をメインオイル通路に突出させることも行われている。

特許文献１のとおり、オイルジェット装置は弁機能を備えており、機関の回転数が設定値以上に高くなってオイルの圧力が高くなると弁が開いて（ボールが逃げ移動して）内部をオイルが流れるが、オイルの圧力が設定値のあたりで止まっていると、ボールが僅かに動いてからばねで押されて戻り、再び動いてまた戻るという小刻みの動きをすることがある。

すると、オイルジェット装置からのオイルの噴出が短い時間間隔で断続するため、オイルジェット装置の筒部をメインオイル通路に突出させていると、オイルジェット装置におけるオイル噴出の断続によってメインオイル通路のオイルも圧力が小刻みに変動して、メインオイル通路がチェーンケースに向けて開口していると、オイルの脈動がチェーンケースに伝わって、チェーンケースが膜振動して異音が発生することがあった。この点は、特許文献１のようにオイルジェット装置の筒部を枝オイル通路の小径部に近接させた状態でも同様と推測される。

本願発明は、この異音の問題を解消することを目的としている。

本願発明が対象とする内燃機関は、クランク軸が回転自在に保持されたシリンダブロックと、前記シリンダブロックのうち前記クランク軸の軸線方向から見て前後いずれかの一側面に重ね固定されてタイミングチェーンを覆うフロントカバーとを備えており、前記シリンダブロックに設けたシリンダボアに、前記クランク軸にコンロッドを介して連結されたピストンが摺動自在に嵌まっている。

そして、前記シリンダブロックのうち前記クランク軸の軸線方向から見て前記シリンダボアを挟んだ片側又は両側に、前記クランク軸の軸線方向に長く延びるメインオイル通路と、前記メインオイル通路から分岐してクランク室に向けて下向きに開口したオイルジェット用枝通路とが形成されており、前記シリンダブロックのうちクランク室に向いた部位に、前記ピストンに下方からオイルを噴出させるノズルと前記オイルジェット用枝通路に挿入された筒部とを有するオイルジェット装置が取り付けられている。
更に、前記メインオイル通路の一端は前記フロントカバーに向けて開口しており、前記フロントカバーによってメインオイル通路の一端が塞がれている一方、
前記オイルジェット用枝通路のうち前記メインオイル通路に連通した端部は小径のオリフィス部になっており、前記オリフィス部と前記オイルジェット装置の筒部との間に、前記オイルジェット装置に内蔵した弁体の小刻みな動きに起因した脈動を吸収する大きさのチャンバー室が設けられており、
更に、前記オイルジェット装置の筒部には、ばねで上向きに付勢された弁体が配置されており、筒部のうち上端に形成された小径穴が前記弁体で下方から塞がれるようになっている。

本願発明によると、オイルジェット装置からオイル噴出が断続しても、チャンバー室が脈動吸収機能（クッション作用、ダンパ作用）を果たすため、脈動が発生してもこれを著しく減衰できる。しかも、脈動がメインオイル通路に伝播することがオリフィス部で阻害されるため、チャンバー室に脈動が残っても、その脈動がメインオイル通路のオイルに伝わることを防止又は著しく抑制できる。

更に、チャンバー室がポケット状になっていてオイルの圧力変動を吸収する作用を果たすため、メインオイル通路でのオイルの圧力変動がオイルジェット装置の弁体にダイレクトに作用することや、オイルの動圧が弁体に強く作用することを防止又は著しく抑制できるのであり、これにより、オイルジェット装置の弁体の小刻みな動きを抑制して脈動の発生自体も抑制できる。

このように、脈動の発生自体を抑制できるのみならず、脈動が発生してもこれがメインオイル通路のオイルに伝播することを防止又は著しく抑制できるため、フロントカバーに膜振動が発生することを防止又は著しく抑制できるのであり、その結果、フロントカバーにオイルポンプを一体的に設けたり、フロントカバーをオイル通路に兼用したりして機関を簡単化・コンパクト化できるものでありながら、異音の発生を的確に阻止することができる。

本願発明の実施形態を示す図であり、（Ａ）はクランク軸の軸方向から見た部分的な縦断側面図、（Ｂ）は機関本体の一側部を（Ａ）のＢ−Ｂ視方向から見た断面図である。 要部の拡大縦断側面図である。

次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態の内燃機関は基本的には従来と同様であり、シリンダボア２が形成されたシリンダブロック１を有しており、シリンダボア２にはピストン３が摺動自在に嵌まっている。ピストン３は、コンロッド４を介してクランク軸のクランクピン（図示せず）に連結されている。

シリンダブロック１のうち、クランク軸の軸線方向からシリンダボア２の片側でかつシリンダボア２の下端寄りの高さ位置には、クランク軸の軸線と平行に延びるメインオイル通路５が形成されており、メインオイル通路５の一端部は、シリンダブロック１の一側面１ａに設けた突部６に開口している。

シリンダブロック１の一側面１ａには、動弁機構駆動用タイミングチェーンを覆うフロントカバー（以下では「チェーンケース」という）７が重ね固定されている。チェーンケース７はシリンダブロック１に向けて開口した浅いトレー状になっており、その外周部をシリンダブロック１の一側面１ａに重ねてボルトで固定している。

チェーンケース７には、内側からオイルポンプカバー８が重ね固定されている。詳細は省略するが、チェーンケース７とオイルポンプカバー８とにはクランク軸が貫通しており、チェーンケース７とオイルポンプカバー８との間にクランク軸を囲う環状空間が形成されていて、この環状空間に、クランク軸に固定されたインナーロータとこれに外側から噛合したアウターロータとが嵌め入れられている。

そして、ロータが嵌まっている環状空間に連通した吐出通路９をチェーンケース７とオイルポンプカバー８との間に形成し、吐出通路９の先端の吐出口１０をシリンダブロック１のメインオイル通路５と対向させている。オイルポンプカバー８とシリンダブロック１との当接面には、シール材（Ｏリング）１１を介在させている。

メインオイル通路５からは、シリンダボア２の外側に位置したオイルジェット用枝通路１２が、下方に向けて（クランク室に向けて）分岐している。オイルジェット用枝通路１２は、メインオイル通路５に連通した小径のオリフィス部１２ａとその下方に位置した大径部１２ｂとで異径に形成されており、大径部１２ｂは、シリンダブロック１の下面のうちシリンダボア２の下端の箇所に設けた平坦面１３に開口している。平坦面１３にオイルジェット装置１４を取り付けている。

オイルジェット装置１４は、オイルジェット用枝通路１２の大径部１２ｂに上半分程度が嵌まる筒部１４ａと、筒部１４ａの露出部に連通したノズル１４ｂとを有しており、ノズル１４ｂからオイルジェットがピストン３の下面に向けて噴出する。筒部１４ａにフランジ１４ｃを設けており、フランジ１４ｃがビス１５でシリンダブロック１に固定されている。

筒部１４ａの上端部は上窄まりのテーパ部になっており、内部の穴の上端部は小径穴１６になっている。このため、筒部１４ａの上端寄り部位の内面には傾斜した段差面１７が形成されており、段差面１７に当接したボール（弁体）１８が下方からばね（圧縮コイルばね）１９で付勢されている。ばね１９はプラグ２０で支持されている。従って、プラグ２０はばね受けを兼用している。図２のとおり、小径穴１６とオリフィス部１２ａとは同心になっている。

筒部１４ａの上端はオリフィス部１２ａよりもかなり下方に位置させており、このため、オイルジェット用枝通路１２には、オリフィス部１２ａと筒部１４ａとに連通したチャンバー室２１が形成されている。チャンバー室２１の最大高さＨは、筒部１４ａの内径ｄより大きくて筒部１４ａの外径と略同じ程度に設定している。

以上の構成において、機関の回転数がある程度で高くなってメインオイル通路５の圧力が設定値まで高くなると、ボール１８がばね１９に抗して下降動し、これにより、オイルジェット装置１４のノズル１４ｂからオイルジェットが噴出する。メインオイル通路５の圧力が所定置まで低下すると、筒部１４ａはボール１９で塞がれて、ノズル１４ｂからのオイルジェットの噴出は停止する。

そして、メインオイル通路５の圧力が設定値のあたりに止まっていると、ボール１８が下降したりばね１９で上昇したりと上下に小刻みに動く現象が生じ、このためボール１８の小刻みな上下動によってオイルに脈動が発生することがあるが、ボール１８の動きによるオイルの動圧の変化はチャンバー室２１で吸収されるため、脈動が発生しても著しく減衰される。

しかも、脈動（圧力波）は狭い部分はとおりにくい性質があるため、チャンバー室２１に脈動が存在しても、オリフィス部１２ａを通ることで著しく減衰し、仮にメインオイル通路５に脈動が伝播しても非常に弱まっている。従って、図１（Ｂ）に白抜き矢印に示すような脈動がチェーンケース７に伝播する事態は発生せず、チェーンケース７に膜振動が発生することを防止できる。

また、チャンバー室２１がメインオイル通路５の圧力変化を吸収するダンパーとしても機能することと、オリフィス部１２ａからチャンバー室２１に流入したオイルの動圧がボール１８に作用することを抑制できることとが相まって、ボール１８の上下動自体も抑制できる。従って、脈動の発生も抑制できる。

本願発明は、実際に内燃機関に具体化できる。従って、産業上利用できる。

１ シリンダブロック
２ シリンダボア
３ ピストン
５ メインオイル通路
７ チェーンケース（フロントカバー）
８ オイルポンプカバー
１２ オイルジェット用枝通路
１２ａ オリフィス部
１２ｂ 大径部
１４ オイルジェット装置
１４ａ 筒部
１４ｂ ノズル
１６ 小径穴
１８ ボール
１９ ばね
２０ プラグ
２１ チャンバー室

Claims (1)

1. クランク軸が回転自在に保持されたシリンダブロックと、前記シリンダブロックのうち前記クランク軸の軸線方向から見て前後いずれかの一側面に重ね固定されてタイミングチェーンを覆うフロントカバーとを備えており、前記シリンダブロックに設けたシリンダボアに、前記クランク軸にコンロッドを介して連結されたピストンが摺動自在に嵌まっており、
   かつ、前記シリンダブロックのうち前記クランク軸の軸線方向から見て前記シリンダボアを挟んだ片側又は両側に、前記クランク軸の軸線方向に長く延びるメインオイル通路と、前記メインオイル通路から分岐してクランク室に向けて下向きに開口したオイルジェット用枝通路とが形成されており、前記シリンダブロックのうちクランク室に向いた部位に、前記ピストンに下方からオイルを噴出させるノズルと前記オイルジェット用枝通路に挿入された筒部とを有するオイルジェット装置が取り付けられている構成であって、
   前記メインオイル通路の一端は前記フロントカバーに向けて開口しており、前記フロントカバーによってメインオイル通路の一端が塞がれている一方、
   前記オイルジェット用枝通路のうち前記メインオイル通路に連通した端部は小径のオリフィス部になっており、前記オリフィス部と前記オイルジェット装置の筒部との間に、前記オイルジェット装置に内蔵した弁体の小刻みな動きに起因した脈動を吸収する大きさのチャンバー室が設けられており、
   更に、前記オイルジェット装置の筒部には、ばねで上向きに付勢された弁体が配置されており、筒部のうち上端に形成された小径穴が前記弁体で下方から塞がれるようになっている、
   内燃機関。

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