JPH1077833A - 内燃機関のピストン冷却用の噴射ノズル - Google Patents

内燃機関のピストン冷却用の噴射ノズル

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JPH1077833A
JPH1077833A JP9218414A JP21841497A JPH1077833A JP H1077833 A JPH1077833 A JP H1077833A JP 9218414 A JP9218414 A JP 9218414A JP 21841497 A JP21841497 A JP 21841497A JP H1077833 A JPH1077833 A JP H1077833A
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JP9218414A
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Juergen Dipl Ing Kling
クリング ユルゲン
Juergen Dipl Ing Poth
ポート ユルゲン
Olaf Dipl Ing Fiedler
フィートラー オラーフ
Achim Bauer
バウアー アヒム
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Dr Ing HCF Porsche AG
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    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
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    • F01P3/06—Arrangements for cooling pistons
    • F01P3/08—Cooling of piston exterior only, e.g. by jets
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    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/14—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means with multiple outlet openings; with strainers in or outside the outlet opening
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 内燃機関のピストン冷却用の噴射ノズルを改
良して簡便かつ低廉に製造することができ、しかも内燃
機関に構造上の改変を加えることなしに使用できるよう
に構成することは元よりのこと、内燃機関及び潤滑オイ
ルの全運転温度範囲にわたって、特にまた高い潤滑オイ
ル温度において、集束された潤滑オイルで狙いをつけて
ピストンを負荷して効果的な冷却を達成する。 【解決手段】 噴射ノズルが、少なくとも２つの少なく
ともほぼ平行な口金通路１９，２０を有し、該口金通路
の間隔ａは、大きい方の口金通路の通路直径ｄの２倍よ
りも小さい。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、請求項１に発明の
上位概念として記載したように、１つの全噴流を発生さ
せるために少なくとも１つの口金通路を有する形式の、
内燃機関のピストン冷却用の噴射ノズルに関する。
【０００２】
【従来の技術】高負荷を受ける内燃機関では、過度に高
いピストン温度を回避するためにピストンは屡々冷却さ
れねばならない。過度に高いピストン温度は、ピストン
が軽金属材料製の場合には特に、ピストンの疲れ限度に
対してネガティブに作用する。そればかりでなく著しく
高いピストン温度の場合には往々にして、熱に起因した
オイルカーボンの生成及びピストンリング溝内への蓄積
による問題が発生する。更にピストン温度の上昇に伴う
熱膨張に基づいて、ピストンの初期幾何学的形状からの
偏差も増大する。ピストンヘッドの最高温度領域は、点
火プラグの位置、弁の幾何学的形状及び点火時点に関連
している。その場合の最高温度領域は概ね排気弁の領域
内にある。
【０００３】ピストンヘッドの温度を下げるための効果
的にして比較的低廉な解決手段は、内燃機関のオイル回
路からの潤滑オイルをピストンヘッドに吹き付けること
である。このためにクランクケースの領域内又はクラン
ク伝動装置の領域内に噴射ノズルが配置され、しかも該
噴射ノズルは内燃機関の潤滑オイル回路に接続されてお
り、かつ該噴射ノズルのオイル噴流はピストンヘッドの
下面に向けて方位づけられている。この形式の噴射ノズ
ルは例えばドイツ連邦共和国特許第４０１２４７５号明
細書に記載されている。全噴流を形成するために前記形
式のピストンノズルでは、オイル温度の昇温に伴って、
ひいてはオイル粘稠性の低下に伴って同時にオイル圧を
より高めることによって、オイル噴流が扇状に拡散され
るので、従って所期の集束したオイル噴流はもはやピス
トンヘッドには到達しないことが判明した。
【０００４】更にドイツ連邦共和国特許第３１２５８３
５号明細書に基づいて公知になっている内燃機関のピス
トン冷却用の噴射ノズルでは、口金通路が１本の管を折
重ねることによって形成されるので、口金通路の形状は
円形とは異なっている。
【０００５】またピストンヘッドの異なった領域を負荷
する２つ又はそれ以上のオイル噴流を発生させるように
した噴射ノズルがドイツ連邦共和国特許出願公開第２５
０５０１９号明細書に基づいて公知になっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前記従来技術に対して
本発明の課題は、内燃機関のピストン冷却用の噴射ノズ
ルを改良して簡便かつ低廉に製造することができ、しか
も内燃機関に構造上の改変を加えることなしに使用でき
るように構成することは元よりのこと、内燃機関及び潤
滑オイルの全運転温度範囲にわたって、特にまた高い潤
滑オイル温度において、集束された潤滑オイルで狙いを
つけてピストンを負荷して効果的な冷却を達成すること
である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明の構成手段は、噴射ノズルが、少なくとも２つ
の少なくともほぼ平行な口金通路を有し、該口金通路の
間隔が、大きい方の口金通路の通路直径の２倍よりも小
さい点にある。
【０００８】
【作用】噴射ノズル内に少なくとも２つの口金通路を少
なくともほぼ並行に配置し、該口金通路の間隔を、比較
的大きな口金通路の直径の２倍よりも小さく構成するこ
とによって、高いオイル温度の場合でもピストンヘッド
を所期のように確実に負荷することが可能である。従来
慣用の噴射ノズルに対比して総通流量が等しい場合、口
金通路を本発明のように構成することによって、オイル
温度が高くかつ圧力が高くても口金通路の内部には、オ
イル噴流の早期の扇形拡散を阻止する層流が形成され
る。この場合、２つの口金通路を密に近接するように構
成することによって、両部分噴流がノズル口金から噴出
して約１０ｍｍ〜３０ｍｍを経た後にすでに１つの全噴
流に集束するという噴流パターンが得られることが判っ
た。これに伴うピストン冷却の改善は、内燃機関に何ら
構造上の改変を加えることなく達成される。従来慣用の
噴射ノズルに対比すれば、ただ複数の口金通路を有する
ノズル端末片が、２つ又はそれ以上の平行な口金通路を
有するノズル端末片と取替えられればよい。ノズル支持
体もしくは内燃機関の適当な受容孔内に挿嵌されたノズ
ル支持体は、従来慣用の噴射ノズルの場合と全く同様に
構成することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】口金通路の通路直径が０．８ｍｍ
〜１．５ｍｍである場合には、オイル噴流の特に良好か
つシャープな集束化が得られる。
【００１０】また口金通路の通路間隔が１．０ｍｍ〜
２．０ｍｍである場合には全噴流への集束が特に良好で
ありかつ扇形拡散化が格別少なくなることが判った。
【００１１】２つ又はそれ以上の口金通路の通路直径が
等しい場合は特に有利である。この構成に基づいて、冷
却すべきピストンのピストンヘッドに対して極めて正確
に狙いを定めることのできる特に均等に構成された１つ
の全噴流が得られる。
【００１２】口金通路への入口端が円錐形に拡張されて
いる場合には、口金通路内部に特に好ましい流動経過
と、これに伴って生じるところの、噴出するオイル噴流
のシャープな集束化が得られる。
【００１３】噴射ノズルが、少なくとも２つの口金通路
を内設したノズル端末片を有し、該ノズル端末片がスリ
ーブ状の支持体構成部分内に挿嵌されている場合には、
このような噴射ノズルの特に単純にして低廉な構造が得
られる。このスリーブ状の支持体構成部分内には例えば
逆止弁を組込むことが可能である。
【００１４】
【実施例】次に図面に基づいて本発明の実施例を詳説す
る。
【００１５】図１に示した内燃機関のピストン冷却用の
噴射ノズル１は主として、支持体構成部分２と該支持体
構成部分に結合されたノズル端末片３とから成ってい
る。支持体構成部分２は、底部区分４と該底部区分を起
点とするスリーブ状区分５を有している。底部区分４内
には、流入孔６とこれに境を接する弁座７が形成されて
いる。噴射ノズルを組付けた状態で前記流入孔６は内燃
機関の潤滑オイル回路に接続されている。前記スリーブ
状区分５の内部では、弁座７と協働する弁部材８がガイ
ドされており、該弁部材は本実施例では弁球として構成
されている。弁部材８は、流入孔６を介して流入するオ
イルの作用に抗してばね９によって弁座７に圧着され、
かつ逆止弁として働く。前記ばね９は一方の側で弁部材
８に支持され、他方の側ではノズル端末片３の円環状の
肩１０に支持されている。
【００１６】ノズル端末片３は２つの円筒形区分、すな
わち大径の第１円筒形区分１１と小径の第２円筒形区分
１２とから成っている。第１円筒形区分１１と第２円筒
形区分１２との間には截頭円錐形の移行区域１３が形成
されている。ノズル端末片３は、第１円筒形区分１１の
自由端面１４が支持体構成部分２の円環状の肩１５に当
接するように支持体構成部分２内に挿嵌されている。支
持体構成部分２の自由縁部１６に鍔取りを施すことによ
ってノズル端末片３は保持される。その場合、自由縁部
１６もしくは該自由縁部の鍔取り区分は截頭円錐形の移
行区域１３に接触している。第１円筒形区分１１内では
前記自由端面１４を起点として孔１７が延びており、該
孔は円環状の肩１０に達するまで円錐状に先細りに成っ
ている。該孔１７の孔底１８を起点として２つの口金通
路１９，２０が平行に形成されており、両口金通路は第
２円筒形区分１２内にまで延在しかつ該第２円筒形区分
を貫通している。両口金通路１９，２０の入口端２１，
２２は孔１７の方に向かって円錐形に拡張されている。
この円錐形の円錐頂角は本実施例では約４５゜である。
【００１７】両口金通路１９及び２０は本実施例では等
しい寸法を有している。すなわち通路長及び通路直径ｄ
は共に等しい。両口金通路１９，２０の通路直径ｄは本
実施例ではそれぞれ１．２ｍｍである。しかしオイル
圧、ノズル長及び負荷すべきピストンヘッドからのノズ
ル端末片の距離に関連して該通路直径を０．８ｍｍ〜
１．５ｍｍの範囲内で変化することも造作なく可能であ
る。両口金通路１９，２０の通路間隔ａは本実施例では
１．５ｍｍであるが、約１．０ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲
内で変化されてもよい。両口金通路１９，２０から噴出
する部分噴流を、可能な限り早期に１つの全噴流に集束
させ得るようにするために、両口金通路の通路間隔ａは
比較的小さく維持されねばならない。すなわち通路間隔
ａは口金通路の通路直径ｄの２倍よりも小でなければな
らない。
【００１８】図４では、図１に示した支持体構成部分２
の変化態様が図示されており、これは逆止弁の構成の点
で異なっている。この変化態様では弁部材８は円錐弁体
として構成されている。このように円錐体に構成するこ
とによって、弁部材８を球体に構成した場合に対比し
て、切換えヒステリシスの顕著な減少が得られる。
【００１９】ただ１つの口金通路しか有していない慣用
の噴射ノズルに対する本発明の噴射ノズルの比較実験の
結果、通流量が一定不変であるとすれば、直径の比較的
大きな１つの孔に対比してレイノルズ数及び層流初走区
間が著しく減少することが判った。２つ又はそれ以上の
口金通路を有する本発明の噴射ノズルのレイノルズ数が
より小さいことに基づいて、温度が高く、従って粘稠性
がより低くなっても、また圧力が高くて流動速度がより
高くなっても流れが層流を維持し乱流域に陥ることもな
い。口金通路の比較的小さな直径の絞り作用に基づいて
支持体構成部分の内部に、逆止弁の開弁圧と閉弁圧との
間のヒステリシスに対してポジティブに作用する、より
高い背圧が付加的に生じる。これによって著しく狭い圧
力範囲内において逆止弁の確実な規定の開弁挙動と閉弁
挙動を得ることが可能である。
【００２０】図示の実施例とは異なって、所要のオイル
通流量、適用されるオイル圧及び、負荷すべきピストン
ヘッドからのノズル端末片の距離に関連して、該ノズル
端末片の内部に、２つ以上の口金通路を設けることも可
能である。この場合はノズル通路つまり口金通路を対称
的に配置するのが有利である。例えば３つの口金通路
は、該口金通路の軸線が１つの等辺三角形を形成するよ
うに配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による噴射ノズルの縦断面図である。
【図２】図１に示した噴射ノズルのノズル端末片の縦断
面図である。
【図３】図２に示したノズル端末片の噴出側の平面図で
ある。
【図４】図１に示した支持構成部材の変化実施形態の縦
断面図である。
【符号の説明】
１ 噴射ノズル、 ２ 支持体構成部分、 ３
ノズル端末片、 ４底部区分、 ５ スリーブ状区
分、 ６ 流入孔、 ７ 弁座、 ８弁部材、 ９
ばね、 １０ 円環状の肩、 １１ 大径の第
１円筒形区分、 １２ 小径の第２円筒形区分、 １
３ 截頭円錐形の移行区域、１４ 自由端面、 １
５ 円環状の肩、 １６ 自由縁部、 １７
孔、 １８ 孔底、 １９，２０ 口金通路、 ２
１，２２ 入口端、 ａ通路間隔、 ｄ 通路直径
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ユルゲン ポート ドイツ連邦共和国 フリオルツハイム ア イヒェンシュトラーセ 15 (72)発明者 オラーフ フィートラー ドイツ連邦共和国 レムヒンゲン ハンス −トーマ−シュトラーセ 53−１ (72)発明者 アヒム バウアー ドイツ連邦共和国 クスターディンゲン ホイシュタイクシュトラーセ 40

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 １つの全噴流を発生させるために少なく
    とも１つの口金通路（１９，２０）を有する形式の、内
    燃機関のピストン冷却用の噴射ノズルにおいて、噴射ノ
    ズルが、少なくとも２つの少なくともほぼ平行な口金通
    路（１９，２０）を有し、該口金通路の間隔ａが、大き
    い方の口金通路の通路直径ｄの２倍よりも小さいことを
    特徴とする、内燃機関のピストン冷却用の噴射ノズル。
  2. 【請求項２】 口金通路（１９，２０）の通路直径ｄが
    ０．８ｍｍ〜１．５ｍｍである、請求項１記載の噴射ノ
    ズル。
  3. 【請求項３】 口金通路（１９，２０）の通路直径ｄが
    約１．２ｍｍである、請求項１記載の噴射ノズル。
  4. 【請求項４】 口金通路（１９，２０）の通路間隔ａが
    １．０ｍｍ〜２．０ｍｍである、請求項１から３までの
    いずれか１項記載の噴射ノズル。
  5. 【請求項５】 口金通路（１９，２０）の通路間隔ａが
    約１．５ｍｍである、請求項１から４までのいずれか１
    項記載の噴射ノズル。
  6. 【請求項６】 口金通路（１９，２０）の通路直径ｄが
    等しい、請求項１から５までのいずれか１項記載の噴射
    ノズル。
  7. 【請求項７】 口金通路（１９，２０）への入口端（２
    １，２２）が円錐形に拡張されている、請求項１から６
    までのいずれか１項記載の噴射ノズル。
  8. 【請求項８】 入口端（２１，２２）における円錐形の
    円錐頂角が約４５゜である、請求項７記載の噴射ノズ
    ル。
  9. 【請求項９】 噴射ノズルが、少なくとも２つの口金通
    路（１９，２０）を内設したノズル端末片（３）を有
    し、該ノズル端末片がスリーブ状の支持体構成部分
    （２）内に挿嵌されている、請求項１から８までのいず
    れか１項記載の噴射ノズル。
  10. 【請求項１０】 支持体構成部分（２）内に逆止弁
    （７，８）が構成されている、請求項９記載の噴射ノズ
    ル。
  11. 【請求項１１】 逆止弁が円錐形の弁部材（８）を有し
    ている、請求項１０記載の噴射ノズル。
JP9218414A 1996-08-17 1997-08-13 内燃機関のピストン冷却用の噴射ノズル Pending JPH1077833A (ja)

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DE19633167.6 1996-08-17
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EP (1) EP0825335B1 (ja)
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