JP6891604B2 - エンジン - Google Patents

Description

本発明は、エンジンに関し、特に、オイルジェットを備えるエンジンに関する。

従来、この種のエンジンとして、オイルジェットから噴射されるオイルをピストン内に形成されたクーリングチャネルに供給し、該クーリングチャネル内にオイルを循環させることで、ピストンの冷却を行うようにした構造が種々提案されている（例えば、特許文献１，２等参照）。

特開２００８−２０２４１８号公報 特開２００７−１８２８１９号公報

ところで、ピストンが上死点近傍に位置するときは、オイルジェットの噴口とクーリングチャネルのオイル流入口との距離が長くなり、クーリングチャネルのオイル捕集効率は必然的に低下してしまう。このため、上死点近傍では、オイルジェットから噴射されるオイルをピストンの冷却に効果的に機能させることができない課題がある。

一方、シリンダボア内を往復移動するピストンの潤滑は、クーリングチャネルのオイル流出口からオイルが下方に落ちていく過程にて、その飛沫がシリンダボア壁面に付着することで行われる。しかしながら、オイル流出口から下方に落下するオイルは、コンロッドの揺動やシリンダボア内の空気の流れの影響を受けなければ、シリンダボア壁面に十分に付着することができない。このため、シリンダボア壁面のオイル付着量が不足すると、ピストンのフリクション（摩擦）を増大させたり、或は、油膜切れによる焼付き等を引き起こしたりする課題がある。

これらピストンのフリクション低減や焼付き防止を図るべく、オイルジェットをピストン冷却用とピストン潤滑用とに個別に設けることも考えられる。しかしながら、オイルジェットの個数を増やすと、部品点数の増加に伴うコスト上昇や装置全体の大型化等を招く課題がある。

本開示の技術は、簡素な構成で、ピストンの冷却及び潤滑の両立を図ることを目的とする。

本開示の技術は、シリンダボアが形成されたシリンダブロックと、前記シリンダボア内に往復移動自在に収容されたピストンと、前記ピストンとクランクシャフトとを連結するコンロッドと、前記ピストンに形成されてオイルを循環させるクーリングチャネルと、前記シリンダブロックに形成されてオイルを流通させるオイルギャラリと、前記シリンダブロックに設けられ、前記オイルギャラリから供給されるオイルを前記クーリングチャネルのオイル流入口に向けて噴射するオイルジェットと、前記コンロッドに設けられ、前記オイルジェットから噴射されるオイルを前記シリンダボアの壁面に向けて偏向させる偏向部材と、を備えることを特徴とする。

また、前記偏向部材が前記オイルジェットから噴射されたオイルを衝突させる平面部を含む板部材であり、該板部材は、少なくとも前記ピストンが上死点に位置するときに、前記オイルジェットから噴射されて前記平面部に衝突するオイルを前記シリンダボアの壁面に向けて偏向させる角度で前記コンロッドに固定されていることが好ましい。

また、前記偏向部材が断面Ｖ字状に屈曲して形成されて、前記オイルジェットから噴射されたオイルを前記シリンダボアのスラスト側壁面及び反スラスト側壁面に分散させるものでもよい。

本開示の技術によれば、簡素な構成で、ピストンの冷却及び潤滑の両立を図ることができる。

本発明の一実施形態に係るエンジンを示す模式的な断面図である。 本発明の一実施形態に係るエンジンにおいて、ピストンが上死点に向けて上昇するクランク角約−９０度の状態を示す模式的な断面図である。 本発明の一実施形態に係るエンジンにおいて、ピストンが上死点近傍に達したクランク角約０度の状態を示す模式的な断面図である。 本発明の一実施形態に係るエンジンにおいて、ピストンが上死点から降下するクランク角約９０度の状態を示す模式的な断面図である。 本発明の一実施形態に係るエンジンにおいて、ピストンが下死点近傍に達したクランク角約１８０度の状態を示す模式的な断面図である。 本発明の他の実施形態に係るエンジンを示す模式的な断面図である。

以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係るエンジンについて説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

［全体構成］
図１に示すように、エンジン１０は、シリンダボア１２が形成されたシリンダブロック１１と、シリンダブロック１１の上部に設けられたシリンダヘッド１３と、シリンダボア１２内に往復移動自在に収容されたピストン２０と、シリンダブロック１１の下端から下方に延設されたクランクケース１４と、クランクケース１４の下部に固定されてオイルを貯留するオイルパン１５とを備えている。

シリンダヘッド１３には、吸気ポート３０及び、排気ポート３１が設けられている。また、シリンダヘッド１３には、ピストン２０の頂面とシリンダボア１２の壁面とにより区画される燃焼室内に燃料を噴射するインジェクタ３２が設けられている。さらに、シリンダヘッド１３には、開閉作動により吸気ポート３０から燃焼室に新気を導入させる吸気バルブ３３及び、開閉作動により燃焼室から排気ポート３１に排気を導出させる排気バルブ３４が設けられている。これら吸気バルブ３３及び排気バルブ３４は、シリンダヘッド１３の上部に配された動弁機構３５，３６によりそれぞれ開閉作動される。

ピストン２０には、ピストンピン２１を介してコンロッド２２の小端部２３が連結されている。コンロッド２２の大端部２４には、クランクピン２５を介してクランクシャフト２６が連結されている。ピストン２０がシリンダボア１２内を往復運動すると、この往復運動がコンロッド２２により回転運動に変換されて、クランクシャフト２６が回転するようになっている。図示の上死点位置において、ピストン２０はクランクシャフト２６から最も離反した位置に存在し、コンロッド２２はピストン２０の往復移動方向（シリンダボア１２の軸方向）に対して平行に配置される。

また、ピストン２０の内部には、オイルを循環させてピストン２０を積極的に冷却する環状のクーリングチャネル２７が形成されている。クーリングチャネル２７には、下方に向け開口するオイル流入口２８及び、オイル流出口２９が連通されている。後述するオイルジェット４０から噴射されたオイルが、オイル流入口２８からクーリングチャネル２７内に取り込まれて循環した後、オイル流出口２９から下方のオイルパン１５に向けて放出されるようになっている。

シリンダブロック１１の反スラスト側には、図示しないオイルポンプに接続されたオイルギャラリ５０が形成されており、該オイルギャラリ５０内に高圧のオイルが圧送されるようになっている。また、シリンダブロック１１の反スラスト側のシリンダボア１２下端部近傍（クランクケース１４との境界位置近傍）には、オイルギャラリ５０から供給されるオイルをピストン２０のオイル流入口２８に向けて噴射するオイルジェット４０が設けられている。

本実施形態において、コンロッド２２には、平板状の偏向板部材６０が設けられている。偏向板部材６０は、その平面部６１にオイルジェット４０から噴射されたオイルの少なくとも一部を衝突させることで、該オイルをシリンダボア１２の壁面に向けて偏向させるように機能する。以下、図２〜５に基づいて、偏向板部材６０の詳細について説明する。

［偏向板部材］
図２は、ピストン２０が上死点に向けて上昇するクランク角約−９０度の状態を示し、図３は、ピストン２０が上死点近傍に達したクランク角約０度の状態を示し、図４は、ピストン２０が上死点から降下するクランク角約９０度の状態を示している。

これら図２〜４に示すように、偏向板部材６０は、ピストン２０とオイルジェット４０との距離が長くなるクランク角約−９０〜約９０度の範囲において、その平面部６１がシリンダボア１２のスラスト側壁面に常に臨むように、コンロッド２２の小端部２３と大端部２４とを結ぶ軸線Ｘに対して所定の角度θで傾斜するようにコンロッド２２に固定されている。所定の角度θは、クランク角が−９０〜９０度の範囲にあるときに、平面部６１と直交する垂線Ｙがシリンダボア１２のスラスト側壁面の少なくとも一部と交わる角度であればよく、コンロッド２２やシリンダボア１２の寸法等に応じて適宜最適な値に設定すればよい。

このように、ピストン２０とオイルジェット４０との距離が長くなるクランク角約−９０〜約９０度の範囲において、偏向板部材６０の平面部６１をシリンダボア１２のスラスト側壁面に臨ませることで、オイルジェット４０から噴射されて平面部６１に衝突するオイルがシリンダボア１２のスラスト側壁面に向けられるようになり、シリンダボア１２壁面のオイル付着量は効果的に増大する。これにより、クーリングチャネル２７のオイル捕集効率が低下するピストン２０の上死点近傍においては、オイルジェット４０から噴射されるオイルがピストン２０の冷却に用いられることなく、ピストン２０の潤滑に効率的に用いられるようになり、ピストン２０のフリクション低減や油膜切れによる焼付き防止を確実に図ることが可能になる。

図５は、ピストン２０が下死点近傍に達したクランク角約１８０度の状態を示している。ピストン２０の下死点側への降下により、偏向板部材６０がオイルジェット４０のオイル噴射方向の軌道から外れると、オイルジェット４０から噴射されたオイルはシリンダボア１２壁面に向けられることなく、クーリングチャネル２７のオイル流入口２８に到達するようになる。

このように、ピストン２０とオイルジェット４０との距離が近くなる状態においては、オイルジェット４０から噴射されるオイルをオイル流入口２８に積極的に導入させることで、クーリングチャネル２７にオイルが効果的に供給されるようになり、ピストン２０の冷却効率を向上することが可能になる。

以上詳述したように、本実施形態のエンジン１０によれば、クランク角約−９０〜約９０度の範囲において、その平面部６１をシリンダボア１２のスラスト側壁面に臨ませる偏向板部材６０をコンロッド２２に設けたことで、オイルジェット４０から噴射されたオイルがシリンダボア１２のスラスト側壁面に効果的に供給されるようになる。一方、ピストン２０が下死点側に降下して、偏向板部材６０がオイルジェット４０のオイル噴射方向の軌道から外れると、オイルジェット４０から噴射されたオイルはクーリングチャネル２７のオイル流入口２８に到達するようになる。

これにより、クーリングチャネル２７のオイル捕集効率が低くなるピストン２０の上死点近傍においては、オイルジェット４０から噴射されるオイルをシリンダボア１２壁面に供給しつつ、クーリングチャネル２７のオイル捕集効率が高くなるピストン２０の下死点近傍においては、オイルジェット４０から噴射されるオイルをクーリングチャネル２７に供給することが可能になり、ピストン２０の潤滑及び冷却の両立を確実に図ることができる。

また、１個のオイルジェット４０のみでピストン２０の潤滑及び冷却を実現することが可能となり、オイルジェットを潤滑用及び冷却用に複数設ける構造に比べ、コストの上昇や装置の大型化等を効果的に防止することができる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。

例えば、図６に示すように、偏向板部材６０を断面Ｖ字状に屈曲形成し、オイルジェット４０から噴射されたオイルを、シリンダボア１２のスラスト側及び反スラスト側の両壁面に分散させるように構成してもよい。また、偏向板部材６０を円錐状に形成し、オイルジェット４０から噴射されたオイルを、シリンダボア１２の壁面全体に分散させるように構成してもよい。

また、オイルギャラリ５０やオイルジェット４０の配置位置は、図示例の反スラスト側に限定されずスラスト側であってもよい。この場合は、偏向板部材６０も、コンロッド２２のスラスト側に固定すればよい。

１０ エンジン
１１ シリンダブロック
１２ シリンダボア
１３ シリンダヘッド
２０ ピストン
２１ ピストンピン
２２ コンロッド
２５ クランクピン
２６ クランクシャフト
２７ クーリングチャネル
２８ オイル流入口
２９ オイル流出口
４０ オイルジェット
５０ オイルギャラリ
６０ 偏向板部材
６１ 平面部

Claims (2)

1. シリンダボアが形成されたシリンダブロックと、
   前記シリンダボア内に往復移動自在に収容されたピストンと、
   前記ピストンとクランクシャフトとを連結するコンロッドと、
   前記ピストンに形成されてオイルを循環させるクーリングチャネルと、
   前記シリンダブロックに形成されてオイルを流通させるオイルギャラリと、
   前記シリンダブロックに設けられ、前記オイルギャラリから供給されるオイルを前記クーリングチャネルのオイル流入口に向けて噴射するオイルジェットと、
   前記コンロッドに設けられ、前記オイルジェットから噴射されるオイルを前記シリンダボアの壁面に向けて偏向させる偏向部材と、を備え、
   前記偏向部材が前記オイルジェットから噴射されたオイルを衝突させる平面部を含む板部材であり、該板部材は、少なくとも前記ピストンが上死点に位置するときに、前記オイルジェットから噴射されて前記平面部に衝突するオイルを前記シリンダボアの壁面に向けて偏向させる角度で前記コンロッドに固定されている
   ことを特徴とするエンジン。
2. 前記偏向部材が断面Ｖ字状に屈曲して形成されて、前記オイルジェットから噴射されたオイルを前記シリンダボアのスラスト側壁面及び反スラスト側壁面に分散させる
   請求項１に記載のエンジン。

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