JPS59526A - 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】 本発明は内燃ｍ関のピストン冷却装置に関す却ａｍおよ
びシリンダ壁面の潤滑並びにシリンダ壁面に付着した余
剰オイルの回収利用に関するものである。

内燃機関の燃費を向上させるための一方法として、シリ
ンダ内の圧縮比を高めることによってこれを達成する方
法が知られている。しかし高圧縮比化に伴ない混合ガス
温度が上昇するとともにピストンの表面温度が上昇し、
高負荷時にノッキングを誘発しやすくなるので、ノッキ
ングの発生を低下させる考案が種々提案されている。

従来提案されているピストン冷却装置は、通常第１図ま
たは第２図に示したような装置から成る。すなわち、ピ
ストン１の頂部２の裏面にオイル溜り３を形成し、この
オイル溜り３にオイルを供給してピストンを冷却してい
た。そして、このオイルの供給は、シリンダボアの下部
に上方に向けて設けた突出したノズル４よりオイルを噴
射させ、供給口５を通してオイル溜りグミラド６内に形
成したオイル通路７を利用してオイルをスモールエンド
に導き、該スモールエンドに設けたノズル８よりオイル
を噴射させて供給口９を通してオイルをオイル溜り３に
供給するか、等の方法によっていた。

一方、シリンダ壁面１０にも潤滑用のオイルが供給され
なければならないが、シリンダ壁面１０へのオーイルの
供給は、従来は第１図および第２図に示すように、前記
ピストン冷却用のオイル噴射ノズル４または８とは別に
コネクティングロッド６等に設けた潤滑用オイルの噴射
用ノズル１１を通してオイルを噴射させることにより行
なっていた。すなわち、ピストン冷却用のオイルの噴射
用ノズルとシリンダ壁面潤滑用のオイルの噴射用ノズル
とは別々に設けられていた。このために噴射用穴面積が
増大して油圧が低下し、必然的に油圧ポンプの吐出圧を
上昇させねばならず、駆動損失が増加するという問題が
あった。

また、シリンダ壁面１０に供給された余剰オイルは、一
部はそのまま落下してオイルパンに戻るが、残りはオイ
ルリング１２、セカンドリング１３によって掻き集めら
れ、オイル溜り３より下方に設けたオイルリング溝１４
からオイル穴１５を通ってオイル溜り３より下方のピス
トンスカート内方空間に戻され、そこからそのままオイ
ルパン内に落下されて回収されていた。

すなわち、従来のシリンダ壁面１０に付着して回収され
る余剰オイルは、ピストン１の冷却には積極的に寄与せ
しめられていなかったのであり、１なわち未利用のまま
オイルパンに落下されていたのであり、ビスｌ−ン冷却
の観点からは必ずしも潤滑用のオイルを効果的に利用し
ているとは言えなかった。

本発明は、冷却用オイルと潤滑用オイルとの総合の噴射
口面積を低減させて油圧ポンプ吐出圧増加の必要性を無
からしめ、駆動損失の増加を防止することを目的とする
ものである。

また、本発明は、ピストンの下降とともにシリンダ壁面
から回収される潤滑用オイルをピストン冷却に再利用し
、ピストン冷却の効率上昇をはかることをもう一つの目
的とする。

これらの目的に沿う本発明のピストン冷却装置は、ピス
トン頂部の裏面にオイル溜りが設けられ、該オイル溜り
とオイルリング溝との間に連通路が設けられ、オイル溜
りとオイルリング溝とが連通されたものから成っている
。したがって本発明装置においては、シリンダ壁面への
潤滑用オイルの供給経路がオイル溜り、連通路、オイル
リング溝から成り、単一のオイル噴射用ノズルが冷却用
オイルと潤滑用オイルの噴射ノズルに共用されるので、
オイル噴射口面積は別々に設（プられる場合に比べて減
少され、油圧ポンプの吐出圧を増加する必要はなくなる
。また、シリンダ壁面に供給されるオイルおよびシリン
ダ壁面から回収されるオイルは連通路を通り、オイル溜
りとオイルリング溝との間にオイルの授受が生じるので
、該オイルによってピストンが冷却され、とくにピスト
ン頂部からピストンスカート部を通ってシリンダ壁面に
伝達される熱が効果的に奪われることによりピストン冷
却において効果があり、ピストン頂部温度の低下をもた
らしてノッキング抑制、ひいては燃費の向上に寄与でき
ることになる。

以下に、本発明の内燃機関のピストン冷却装置の望まし
い実施例を図面を参照しながら説明する。

第３図ないし第６図は本発明の数例の実施例に係る装置
を示している。図中、１６はピストン、１７はシリンタ
ブロック１８に形成されたシリンダボア、１９はビス］
−ンビン、２０はコネクティングロッド、２１．２２は
ピストンリングで２１がｉ−ツブリング、２２がセカン
ドリング、２３はオイルリング、２４はオイルリングが
嵌着されるオイルリング溝である。

ピストン１６の頂部２５の裏面にはオイル溜り２６が形
成されている。このオイル溜り２６は、ピストン頂部２
５からビス１〜ンス力−ト部２７への移動部の近傍に設
けられたピストン半径方向内方に向かって延びるフラン
ジ２８とビストン頂部２５の裏面との間に形成される。

オイル層り２６の天井面２９は中央部が低く、半径方向
外方にいくに従って徐々に高くなっており、中央部にふ
きかけられたオイルを天井面２９に伝わらせて滑らかに
外周に導けるようになっている。

オイル層り２６の底面３０は前記フランジ２８の上面に
よって形成されている。フランジ２８の中央部にはオイ
ル層り２６へのオイル供給口３１が設けられており、コ
ネクティングロッド２０内に形成されたオイル通路３２
を通ってスモールエンド上端に設けられたオイルノズル
３３から噴射されるオイルをオイル層り２６内に導入で
きるようになついてる。オイル層り２６へのオイルの供
給は、図示は省略したがシリンダボア１７下部にノズル
を設りてそこから上方に向けてオイルを噴射するように
して達成してもよい。この場合は、フランジ２８に形成
されるオイル供給口は中央から外周に偏よった位置に設
けられる。

オイル層り２６の底面３ｏを形成するフランジ２８の前
記オイル供給口３１の縁には、上方に向かって折り曲げ
られた堰３４が形成されている。この堰３４の高さによ
ってオイル層り２６の底面３０上に溜るオイル層の深さ
が左右される。

７ランジ２８にはまた、オイル戻し穴３５が穿設されて
いる。このオイル戻し穴３５はオイル層り２６に溜るオ
イルをオイルパンに落下さぜる機能を有している。オイ
ル層り２６の底面３０上に溜るオイル層の深さは、オイ
ル戻し穴３５からオイルパンに戻されるオイル量によっ
ても左右される。オイル層り２６内のオイル層の深さが
適宜の値になるように、オイル戻し穴３５の縁に第４図
に示すような堰３６を形成してもよい。オイル戻し穴３
５の堰３６の高さはオイル供給口３１の堰３４の高さよ
りも低い。

オイル層り２６の底面３ｏは、オイルリング溝２４の下
面３７とほぼ同じ高さに配設される。

そしてオイル層り２６とオイルリング溝２４とは連通路
３８によって互いに連通されている。

連通路３８の高さ方向の位置はオイル層り２６の底面３
０上に溜められるオイル層の深さの範囲内に配設され、
したがって連通路３８はオイル層り２６の底面３０と同
じ高さかそれより高い位置にあり、かつオイル供給口３
１の堰３４の上端と同じ高さかそれより低い位置にある
。

こうすることによって、オイル層り２６とオイルリング
溝２４との間をオイルは自由に行き来することができる
。

連通路３８は、第３図および第５図に示したように、ピ
ストン円周方向に形成された複数の小穴から構成されて
もよいし、第４図および第６図に示したように、ピスト
ン円周方向に延びるスリットから構成されてもよい。ス
リット３８の場合はピストンを支持するボス部を除いた
部分に形成される。

なお、コネクティングロッド２０へのオイルの供給は、
通常の経路、ずなわち、オイルパン、オイルストレーナ
、オイルポンプ、オイルフィルタ、シリンダブロック内
のオイルメイン通路、ジャーナル軸受、クランクシャフ
ト内オイル通路、クランクビン軸受、コネクティングロ
ッド２０内のＡイル通路３２から成るオイル供給系によ
って行なわれる。この場合、オイルの供給は、クランク
シャフトの回転に拘わらず常時噴射としてもよいし、ま
たはクランクシャフトの回転に伴なって間欠噴射として
もよい。

つきに、」二記構成を有するピストン冷却装置における
作用について説明する。］ネクテイングロット２０内の
オイル通路３２を通り、オイルノズル３３から噴射され
たオイルはピストン頂部２５の裏面２９にあたり、ピス
トン頂部２５を効果的に冷却し、ピストン１６の往復動
に併せてオイル層り２６の天井面２９と底面３０との間
にあたってはね返りながら、一部はオイル層り２６の底
面３０に溜まって底面３０上にオイル層を形成刃る。連
通路３８はシリンダ壁面へのオイル供給経路として機能
するので、オイルは連通路３８を通ってオイルリング溝
２４に行き、ピストン１６の往復動に併せてオイルリン
グ２３によってシリンダボア１７の壁面は十分に濡らさ
れ、潤滑される。このように、ピストン冷却用のオイル
が潤滑用オイルにも用いられ、従来のように潤滑用オイ
ルを冷却用オイルと別個にしてシリンダ壁面にふきかけ
るような手段は除去されている。すなわち、オイル噴射
ノズル３３は１種類のみであり、オイル噴射穴面積が冷
却用オイルの噴射と潤滑用オイルの噴射とに個別に設け
られていた従来例に比べて減小される。したがって、オ
イル供給系に設けられたオイルポンプの吐出圧は減少さ
れ、駆動損失は最小に維持されている。

一方、ピストン１６が下降動にあるときは、シリンダ壁
面に付着した余剰の潤滑用オイルは、セカンドリング２
２、オーイルリング２３によって掻き集められ、余剰オ
イルの回収経路としても機能する連通路３８を通ってオ
イル溜り２６内に入り、オイル戻し穴３５を通ってオイ
ルパンへと落下する。すなわち、回収余剰オイルの一部
は連通路３８を通り、このときピストン１６の熱を奪い
、とくにピストン頂部２５からピストンスカート部２７
へと流れる熱を効果的に奪い、これによってピストン頂
部２５の温度の低減に寄与する。また、連通路３８を行
き来するオイルによってビス（ヘン１６からトップリン
グ２１、セカンドリング２２を通ってシリンダブロック
へと流れる熱の一部を奪うので、ピストンリング２１．
２２の熱負荷を低減させ、ピストン、ビスｌ〜ンリング
の耐久性も向上させている。ずなわち、回収する余剰オ
イルを利用して、ピストン１６の相開的冷却をはかって
いる。

したがって、本発明の内燃機関のピストン冷却装置によ
るときは、オイル噴射口面積の減小を通して駆動損失の
増加防止をはかることができる他、回収される潤滑用オ
イルをピストン冷却に再利用す、ることにより、ピスト
ン冷却の効率上昇もはかることができるという効果が得
られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のビス１−ン冷却装置の断面図、第２図は
従来の別の例に係るピストン冷却装置の断面図、 第３図は本発明の一実施例に係る内燃機関のピストン冷
却装置の断面図、 第４図は本発明の別の実施例に係るピストン冷却装置の
部分断面図、 第５図は第３図の装置のＶ−ｖ線に沿う断面図、 第６図は第４図の装置のＶｌ　−Ｖｌ線に沿う断面図、 である。 １６・・・・・・・・・ピストン １７・・・・・・・・・シリンダボア ２０・・・・・・・・・コネクティングロッド２１．２
２・・・・・・・・・ピストンリング２３・・・・・・
・・・オイルリング ２４・・・・・・・・・オイルリング溝２５・・・・・
・・・・ピストン頂部 ２６・・・・・・・・・オイル溜り ２８・・・・・・・・・７ランジ ２９・・・・・・・・・オイル溜り天井面３０・・・・
・・・・・オイル溜り底面３１・・・・・・・・・Ａイ
ル供給口 ３３・・・・・・・・・Ａイルノズル ３４．３６・・・・・・・・・堰 ３５・・・・・・・・・オイル戻し穴 ３７・・・・・・・・・Ａイルリング溝下面３８・・・
・・・・・・連通路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　ピストン頂部の裏面にオイル溜りを設けて該オ
   イル溜りに冷却用オイルを供給するようにしたピストン
   冷却装置において、前記オイル溜りとオイルリング溝と
   の間に連通路を形成してオイル溜りとオイルリング溝と
   を連通させたことを特徴とする内燃機関のピストン冷却
   装置。
2. （２）　シリンダ壁面への８渭用オイルの供給経路が前
   記オイル溜り、前記連通路および前記オイルリング溝か
   ら成り、かつ該潤滑用オイルの供給経路がシリンダ壁面
   の余剰オイルの回収経路としても機能する特許請求の範
   囲第１項に記載の内燃機関のピストン冷却装置。