JPH01273821A - 内燃機関のピストン冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は内燃機関のピストンに噴射する冷却用オイルの
噴油量をエンジン回転数の全域にわたって、より適正と
した内燃機関のピストン冷却装置に関する。

［従来の技術］ 従来、内燃機関のビス１−ンの冷却空洞に冷却用のオイ
ルを噴出するピストン冷却装置があり、その−例をその
模式図である第８図に示す。この装置はオイルポンプ（
図示せず）から高圧のオイルが圧入されるチエツクバル
ブ１００と、チエツクバルブ１００から出たオイルをビ
ス］・ン１０２の冷却空洞１０３に噴射するピストン冷
却用噴射ノズル１０４とをもつ。

このビスン冷却装置では、エンジン回転数Ｎが増加づる
とエンジンと同期して回転するオイルポンプ（図示せず
）の回転数も増加し、主潤滑油路の油圧が増加する。そ
して］ニンジン回転数がたとえば１１０００ＲＰ以上に
なると、チエツクバルブ１００の弁体１０５に加わる主
潤滑油路１０１の油圧はバ東１０６の付勢力より大きく
なり、弁体１０５が移動し、チエツクバルブ１００は全
開する。エンジン回転数が更に増加するにともない、ピ
ストン冷却用噴射ノズル１０４の噴油量は増加する。

し発明が解決しようとする課題］ 従来のピストン冷却装置がチエツクバルブ１００を使用
していたのは、エンジン回転数が低いときにピストン１
０２が過冷却となるのを防ぐためであり、また、エンジ
ン回転数が高いときに、エンジン回転数の増加に応じて
（即ち、ピストン加熱度の増加に応じて）、ピストン冷
却能力を増加するためである。

しかしながら前記した従来のピストン冷却装置では、第
９図に示すようにエンジン回転数が増加づると、あるエ
ンジン回転数（たとえば３０００Ｐ　Ｐ　Ｍ　）までは
ピストン１０２の冷却空洞通過油ｆｆ１Ｑｔが増加する
が、エンジン回転数がそれ以上に増加すると冷却空洞通
過油１ｉＱｔは飽和し、更にエンジン回転数が増加する
とかえって減少し、その結果としてピストン１０２の冷
却が不十分になる可能性があった。

エンジンの変回転時におけるこの冷却空洞通過油ｆｆ１
Ｑｔの減少理由の一つは、冷却空洞の変速運動により同
空洞内壁にオイルが滞着して流動性が低下するからであ
り、ざらにピストン速度がオイルの噴射速度を超えると
、上死点に向うピストンの冷ｆＪＩ空洞にオイルが到達
しえなくなることもその理由の一つであると考えられる
。

もちろん、冷Ｎ１空洞通過油ＩＱｔがエンジンの高回転
時に適正となるように、各部を設計することもできる。

しかしながらこの場合には、冷却空洞通過油ｆｆ１Ｑｔ
はエンジン回転数が高くないときに過大となり、ピスト
ンが過冷却となる可能性がある。またこの場合には、エ
ンジン回転数が高くないときに、他の潤滑部分に送る油
量が不足するという問題も生じる。

本発明は前記課題に鑑みなされたものであって、エンジ
ンの回転の全域にわたってピストン及び伯の潤滑部分に
、より適正な油量を供給するようにしたピストン冷却装
置を提供することを目的とする。

［ＶＲ題を解決するための手段］ 本発明の装置は、主潤滑油路から分岐してピストン冷却
用噴射ノズルと連通する副油路と、該ＤＪ油路中に介装
された制御弁手段とを備え、該制御弁手段は分流油の圧
力が１次設定値を超えたときその通過流路を半開状に開
口し、同圧力が前記１次設定値よりも高い２次設定値を
超えたときこれを全開状に開口する可変圧ばね要素を含
むように構成されている。

主潤滑油路の油圧は、エンジン回転数の増加とともに増
加するように構成されている。

分流油の圧力は、副油路のうちのＩＩＩＪ　ｉｌｌ弁手
段の入口部のオイル圧力である。

［作用］ 本発明の装置において、主潤滑油路の圧力はエンジン回
転数の増加とともに増加し、制御弁手段はその可変圧ば
ね要素の作動により、副油路への分流油の圧力が１次設
定値を超えたときその通過流路を半開状に開口し、同圧
力が前記１次設定値よりも高い２次設定値を超えたとき
これを全開状に開口する。

ピストン冷却用噴射ノズルの入口圧力は、制御弁手段の
半開状から全開状への開口変化によりより高い圧力とな
る。

ピストン冷ＮＩ用噴射ノズルは、エンジンの低回転時に
（分流油の圧力が１次設定値以下の場合に）、制御手段
の遮断によりオイルを噴射しない。

ピストン冷ＦＪＩ用噴射ノズルは、エンジンの中回転時
に（分流油の圧力が１次設定値以上２次設定値以下の場
合に）、制御弁手段で絞られることにより適正流最に押
えられたオイルを冷却空洞に噴射する。なお、エンジン
の中回転時には、前記したピストンの冷却空洞通過油量
低下現染は発生せず、ピストンの冷却空洞にはエンジン
回転数に応じた適正なオイルが供給される。またピスト
ンに噴射される油量を絞っているので、主潤滑油路はエ
ンジンの他の部分に十分な油量を供給する。

ピストン冷却用噴射ノズルは、エンジンの高回転時に（
分流油圧力が２次設定値より大きい場合に）、制御弁手
段の許容する最大限のオイルを噴射し、ピストンの過熱
を防ぐ。

［実施例］ 実施例１ 本発明の装置の一実施例の模式図を第１図に示す。

本実施例のＨ置は、主潤滑油路１から分岐してピストン
冷却用噴射ノズル２と連通ずるＤＩ油路３と、副油路３
中に介装された制御弁４とを備えている。

主潤滑油路１は、エンジン（図示せず）と同期して回転
するオイルポンプ（図示せず）とエンジンの各潤滑部分
く図示せず）及び副油路３とを連結している。

ピストン冷却用噴射ノズル２は、ノズル先端がピストン
５の冷却空洞６に向くようにシリンダブロック７に取付
けられている。

副油路３は、制御弁４を経由して主潤滑油路１とピスト
ン冷却用噴射ノズル２とを連結している。

制御弁４は、ガスケット４９を介してエンジンブロック
８に締付けられ副油路３のオイル流層を制御する弁であ
る。Ｍ　１１１弁４は、エンジンブロック８の開孔部８
１に螺合する筒状のハウジング４１と、ハウジング４１
の内部に摺動自在にそれぞれ装入されたバルブ４２およ
びスライダ４３と、ハウジング４１の内部に配置されバ
ルブ４２を付勢する第１バネ４４と、ハウジング４１の
内部に配置されスライダ４３を付勢する第２バネ４５と
、ハウジング４１の内部にそれぞれ嵌合されたストッパ
４６．４７とからなる。第１バネ４４と第２バネ４５と
は制御手段である制御弁４の可変圧ばね要素である。ハ
ウジング４１は、一端部にフランジ部４１０を、内部に
オイル通路を兼ねる内室部４１１を、他端部に入口部４
１３を、中央部に出口部４１４をもつ。内室部４１１は
ハウジング４１の円周側壁４１５により区画される両端
間孔の空間である。バルブ４２は内室部４１１の円周側
壁４１５に摺動自在に保持され、スライダ４３はバルブ
４２よりもフランジ部４１０側で、内室部４１１の円周
側壁に摺動自在に保持されている。

ストッパ４７はハウジング４１のフランジ部４１０側で
円周側壁４１５と嵌合して、ハウジング４１のフランジ
部４１０側の開孔部を開鎖している。

第１バネ４４の一端部はストッパ４７で係止され、その
他端部はバルブ４２を付勢している。第２バネ４５の一
端部はストッパ４７で係止され、その他端部はスライダ
４３を付勢している。ストッパ４６はハウジング４１の
入口部４１３側で円周側壁４１５と嵌合してバルブ４２
の一定以上のＩ！ｌ動を制止するリング状部材である。

またハウジング４１の円周側壁４１５は出口部４１４と
フランジ部４１０との中間に、スライダ１３の一定以上
のｍ勤を制止するための段差部４１６をもっている。

この￥ｉ置の動作を第１図乃至第５図により説明する。

なお第４図の△は制御弁４が半開時のピストン冷７４１
用噴射ノズル２の噴油ｆｆ１Ｑｎとエンジン回転数Ｎと
の関係を表し、Ｂは制御弁４が全開時のピストン冷却用
噴射ノズル２の噴油ＪｉＱｎとエンジン回転数Ｎとの関
係を表す。また第５図のＡはυｊ御弁４が半開時のピス
トンの冷却空洞通過部ｆｌＱｔどエンジン回転数Ｎとの
関係を表し、Ｂは制御弁４が全開時のピストンの冷却空
洞通過部１１Ｑｔとエンジン回転数Ｎとの関係を表す。

まず、エンジン回転数がＮＩ以下であるときに、第１図
に示すようにバルブ４２は第１バネ４４により付勢され
て制御弁４の出口部４１４の通路を遮断し、その結果第
４図及び第５図に示すようにピストン冷却用噴射ノズル
２はオイルを噴射せず、冷却空洞通過油量Ｑｔは０であ
る。

エンジン回転数がＮ１を超えると、第２図に示すように
バルブ４２は入口部４１３のオイル圧力により出口部４
１４の通路を半開する。その結果、ピストン冷却用噴射
ノズル２はオイルをピストン５の冷却空洞６にオイルを
噴射する。ピストン冷却用噴射ノズル２の噴油ＪＩＱｎ
及び冷却空洞通過部１１Ｑｔは第４図及び第５図に示す
ようにエンジン回転数Ｎの増加とともに増加する。

エンジン回転数がＮＺを超えると、第３図に示ずように
バルブ４２は入口部４１３のオイル圧力により更に付勢
されてスライダ４３を付勢し、出口部４１４の通路は全
開となり、ピストン冷却用噴射ノズル２の噴油量Ｑｎ及
び冷却空洞通過油量Ｑｔは第４図及び第５図に示すよう
に非連続的に増加Ｊる。

更にエンジン回転数が増加すると、ピストン冷即用噴射
ノズル２の噴油ωＱｎの増加にも拘らず、冷却空洞通過
油ｆｆ１Ｑｔは第５図に示すように飽和し、低下する。

以上説明したように本実施例の装置は制御弁４がその入
口部４１４のオイル圧力の増加に伴い２度にわたって弁
開度を非連続的に変化させ、そして制御弁４の前記弁開
度の変化によりエンジンの低速回転時、中速回転時、高
速回転時に、それぞれ適正な油Ｍがピストンの冷却空洞
を通過するようにしている。従って従来装置に比較して
本実施例の装置によれば、エンジン回転数Ｎが高い時に
ピストンの過熱を防ぎ、エンジンの低速及び中速回転時
にエンジンの過冷却を防ぎかつ他の潤滑部分へのオイル
供給量を確保することができる。

実施例２ 本考案の装置の他の実施例を第６図により説明する。

本実施例の装置は制御弁９０の他は実施例１の装置と同
じである。

制御弁９０は一端開口のボルト状のハウジング９１と、
不等長ピッチの１個のコイルバネ９２と、ただ１個の弁
体９３とをもつ。ハウジング９１はエンジンブロック８
２の両端間孔の開孔部８３に挿通され、ねじ部９１９に
螺合するナツト（図示せず〉により固定さている。ハウ
ジング９１は入口部９１１と２個の出口部９１２．９１
３とをもつ。入口部９１１と２個の出口部９１２．９１
３とはハウジング９１内部の内室部９１４により連通し
ている。２個の出口部９１２．９１３はそれぞれ流層制
御可能なように狭い通路面積をもち、Ｊンジンブロック
８２の開孔部８４に連通している。エンジンブロック８
２の開孔部８４はその一端で開孔部８３の中央部に連通
し、その他端で０１油路３０に連通している。ハウジン
グ９１の内室部９１４にはリング状のストッパ９１５が
嵌合され、弁体９３の一方向への一定以上の移動を防止
している。内室部９１４に挿入されたコイルバネ９２は
その一端で、同じく内室部９１４に挿入された弁体９３
を付勢している。］コイルバネ２は一部において第６図
に示すようにコイルピッチが大きく、残部においてコイ
ルピッチが小さい可変圧ばね要素である。

この装置の動作を以下に説明する。

まず、エンジン回転数がＮ１以下の場合に、入口部９１
１のオイル圧力は低く、弁体９３はストッパ９１５と当
接し、オイル通過を遮断している。

次に、エンジン回転数がＮ１を越えた場合に、入口部９
１１のオイル圧力はコイルバネ９２の主としてコイルピ
ッチの大きな部分の付勢力より大きくなり、弁体９３を
付勢して、コイルバネ９２のコイルピッチの大きな部分
を収縮させる。その結果、弁体９３の移動により入口部
９１１は出口部９１２と連通し、制御弁９０は半開状態
となる。

次に、エンジン回転数がＮ２を越えた場合に、入口部９
１１のオイル圧力はコイルバネ９２の主としてコイルピ
ッチの小さな部分の付勢力よりも太き（なり、弁体を更
に移動させる。

その結果、ハウジング９１の入口部９１１はその出口部
９１２及び出口部９１３と連通する。副油路３０は主と
して、出口部９１２及び９１３で魔笛を絞られているの
で、出口部９１２．９１３の開通により副油路３０のオ
イル流量は増加する。

本実施例によれば実施例１の装置に比較して、制御弁の
部品点数を削減できる効果がある。

なお、第７図は第６図の不等長ピッチのコイルバネ９２
の代わりに、バネ定数の異なる２本のバネ９８．９９を
使用し、かつバネ９８とバネ９９との間にしきり板を配
設したものであり、コイルバネの付勢力を設定しやすい
という効果を期待することができる。

［発明の効果］ 前記説明したように本発明の装置は、エンジン回転数に
応じて圧力が変動する副油路中に介装された制御弁手段
が、制御弁手段入口のオイル圧力が１次設定値を超えた
ときその通過流路を半開状に開口し、同圧力が１次設定
値よりも高い２次設定値を超えたときこれを全開状に開
口する可変圧ばね要素を含むように構成されている。

従って、エンジンが低回転の場合にはく即ち制御弁手段
入口のオイル圧力が１次設定値を超えない場合には）、
ピストンはオイルにより冷却されないのでピストンの過
冷却によるエンジンの燃焼効率低下は発生せず、かつオ
イルを他の潤滑部分に充分に供給することができる。

エンジンが中回転の場合には（即ち制御弁手段入口のオ
イル圧力が１次設定値を超えた場合には）、ピストンは
制御弁手段の絞りにより適正な油ｍとなったオイルによ
り適正に冷却される。そしてこの場合には副油路の流量
を絞っているので充分なオイルを他の潤滑部分に供給す
ることができる。

エンジンが高回転の場合には（即ち制御弁手段入口のオ
イル圧力が２次設定値を超えた場合には）、ピストンは
制御弁手段の許す最大限の油ｍとなったオイルにより最
大限に冷却され、ピストンの過熱が防止され、ピストン
焼付きを防止できる。

なおエンジンが高回転の場合には主潤滑油路の流量は多
いので、ピストン冷却用噴射ノズルへの油量が増加して
も他の潤滑部分へ供給する油准は充分に確保可能で・あ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のピストン冷却装置の一実施例を示す模
式図である。第２図及び第３図は第１図の制御弁４の半
開及び全問状態を示す部分断面図である。第４図はピス
トン冷却用噴射ノズル２の噴油ｆｆ１Ｑｎとエンジン回
転数Ｎとの関係を示プ特性図、第５図はピストンの冷却
空洞通過油ＩＱｎとエンジン回転数Ｎとの関係を示す特
性図、第６図と第７図はそれぞれ本発明の他の実施例に
使用される制御弁の断面図である。第８図は従来のピス
トン冷却装置の模式図であり、第９図は第８図の装置の
ピストンの冷却空洞通過浦ｆｆ１Ｑｔとエンジン回転数
Ｎとの関係を示す特性図である。 ２・・・ピストン冷却用噴射ノズル ３・・・副油路 ４・・・制りｐ弁（制御弁手段） 特許出願人　株式会社守田自動織機製作所同　　　トヨ
タ自動車株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 主潤滑油路から分岐してピストン冷却用噴射ノズルと連
   通する副油路と、該副油路中に介装された制御弁手段と
   を備え、該制御弁手段は分流油の圧力が１次設定値を超
   えたときその通過流路を半開状に開口し、同圧力が前記
   １次設定値よりも高い２次設定値を超えたときこれを全
   開状に開口する可変圧ばね要素を含むことを特徴とする
   内燃機関のピストン冷却装置。