(57)【要約】【課題】オイルポンプの容量を低減可能とすると共に、エンジンの回転フリクションも低減可能なエンジンのピストン冷却装置を提供する。【解決手段】クランクケース５の内部に開口し、オイルギャラリ１７を横切る弁挿入穴１９を、ピストンクーリングジェット１８が接続されるオイルギャラリ１７の接続部より上流側に形成する。弁挿入穴１９には、スプリング２０を挿入すると共に、そのスプリング２０よりクランク軸９側に弁体２１を挿入する。弁体２１には、オイルギャラリ１７を開通する開通穴２２を形成する。クランク軸９と共に回転するカム２３には、ピストン８が下死点から上死点に向けて移動するときに開通穴２２がオイルギャラリ１７を開通する位置に弁体２１を移動し、ピストン８が上死点から下死点に向けて移動するときに開通穴２２がオイルギャラリ１７を開通する位置から外れる位置に弁体２１を移動するカム面２３ａを形成する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンの背面にオイルを噴射して冷却するエンジンのピストン冷却装置において、
エンジン本体を構成し、エンジン下部にクランクケースを有するシリンダブロックと、
前記シリンダブロックに形成されたシリンダボアと、
前記シリンダボアの内部に配置されて当該シリンダボア内を往復運動するピストンと、
前記クランクケース内に配置され、前記ピストンの往復運動を回転運動に変換するクランク軸と、
前記シリンダブロックの前記シリンダボアよりエンジン下方位置に形成されたオイルギャラリと、
前記クランクケース内に配置され、前記オイルギャラリに接続されて当該オイルギャラリのオイルを前記ピストンの背面に向けて噴射するピストンクーリングジェットと、
前記ピストンクーリングジェットが接続される前記オイルギャラリの接続部より上流側に形成され、前記クランクケース内部に開口し、前記オイルギャラリを横切る弁挿入穴と、
前記弁挿入穴に挿入されるスプリングと、
前記スプリングより前記クランク軸側で前記弁挿入穴に挿入され、前記オイルギャラリを開通する開通穴が形成された弁体と、
前記クランク軸に取付けられ、前記クランク軸の回転と共に回転し、前記スプリングの弾性力によって前記弁体がカム面に接触し、前記ピストンが下死点から上死点に向けて移動するときに前記開通穴が前記オイルギャラリを開通する位置に前記弁体を移動し、前記ピストンが上死点から下死点に向けて移動するときに前記開通穴が前記オイルギャラリを開通する位置から外れる位置に前記弁体を移動するカムとを備えたことを特徴とするエンジンのピストン冷却装置。
【請求項２】
前記弁挿入穴の軸線と前記クランク軸の軸線とが交差するように前記弁挿入穴を形成したことを特徴とする請求項１に記載のエンジンのピストン冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピストンの背面にオイルを噴射して冷却するエンジンのピストン冷却装置に関し、例えばシリンダブロックに形成されたオイルギャラリのオイルをピストンクーリングジェットからピストンの背面に噴射するのに好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
このようなエンジンのピストン冷却装置としては、例えば下記特許文献１に記載されるものがある。このエンジンのピストン冷却装置では、ピストンクーリングジェットとオイルギャラリの間にリリーフ型の開閉弁を介装し、オイルギャラリの圧力が予め設定された圧力以上になったらピストンクーリングジェットからピストンの背面に向けてオイルが噴射されるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１８２８１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記特許文献１に記載されるエンジンのピストン冷却装置では、オイルギャラリの圧力が予め設定された圧力以上になると常時オイルがピストンの背面に向けて噴射されるため、オイルギャラリにオイルを供給するオイルポンプの容量が大きいという問題がある。また、ピストンが上死点から下死点に向けて移動するときに、ピストンの背面に向けてオイルを噴射するため、ピストンの移動方向と逆方向からオイルが吹付けられ、エンジンの回転フリクションが大きいという問題もある。
【０００５】
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、オイルポンプの容量を低減可能とすると共に、エンジンの回転フリクションも低減可能なエンジンのピストン冷却装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、発明の一態様は、ピストンの背面にオイルを噴射して冷却するエンジンのピストン冷却装置において、エンジン本体を構成し、エンジン下部にクランクケースを有するシリンダブロックと、前記シリンダブロックに形成されたシリンダボアと、前記シリンダボアの内部に配置されて当該シリンダボア内を往復運動するピストンと、前記クランクケース内に配置され、前記ピストンの往復運動を回転運動に変換するクランク軸と、前記シリンダブロックの前記シリンダボアよりエンジン下方位置に形成されたオイルギャラリと、前記クランクケース内に配置され、前記オイルギャラリに接続されて当該オイルギャラリのオイルを前記ピストンの背面に向けて噴射するピストンクーリングジェットと、前記ピストンクーリングジェットが接続される前記オイルギャラリの接続部より上流側に形成され、前記クランクケース内部に開口し、前記オイルギャラリを横切る弁挿入穴と、前記弁挿入穴に挿入されるスプリングと、前記スプリングより前記クランク軸側で前記弁挿入穴に挿入され、前記オイルギャラリを開通する開通穴が形成された弁体と、前記クランク軸に取付けられ、前記クランク軸の回転と共に回転し、前記スプリングの弾性力によって前記弁体がカム面に接触し、前記ピストンが下死点から上死点に向けて移動するときに前記開通穴が前記オイルギャラリを開通する位置に前記弁体を移動し、前記ピストンが上死点から下死点に向けて移動するときに前記開通穴が前記オイルギャラリを開通する位置から外れる位置に前記弁体を移動するカムとを備えたことを特徴とするエンジンのピストン冷却装置である。
【０００７】
また、前記弁挿入穴の軸線と前記クランク軸の軸線とが交差するように前記弁挿入穴を形成した。
【発明の効果】
【０００８】
発明の一態様によれば、クランクケース内部に開口し、オイルギャラリを横切る弁挿入穴を、ピストンクーリングジェットが接続されるオイルギャラリの接続部より上流側に形成する。この弁挿入穴には、スプリングを挿入すると共に、そのスプリングよりクランク軸側に弁体を挿入する。弁体には、オイルギャラリを開通する開通穴を形成する。そして、クランク軸に取付けられて当該クランク軸と共に回転するカムには、ピストンが下死点から上死点に向けて移動するときに開通穴がオイルギャラリを開通する位置に弁体を移動し、ピストンが上死点から下死点に向けて移動するときに開通穴がオイルギャラリを開通する位置から外れる位置に弁体を移動するカム面を形成する。この構成では、クランク軸の回転に連動するカムを利用して、弁挿入穴に配置される弁体を往復運動させてオイルギャラリの開閉を行うことができる。そのため、簡素な構造で、ピストンの往復運動とピストンクーリングジェットのオイル噴射とを正確に連動させることができる。これにより、ピストンクーリングジェットによるオイル噴射のタイミング精度を高めることができる。従って、ピストンが下死点から上死点に向けて移動するときには、弁体によってオイルギャラリを開通してピストンクーリングジェットからピストンの背面に向けて確実にオイルを噴射することができる。一方、ピストンが上死点から下死点に向けて移動するときには、弁体によってオイルギャラリを閉止してピストンクーリングジェットからのオイルの噴射を確実に停止することができる。そのため、ピストンクーリングジェットから常時オイルが噴射され続けるのを抑制することができ、オイルギャラリにオイルを供給するオイルポンプの容量を低減することが可能となる。また、ピストンが上死点から下死点に向けて移動するときに、その移動方向と逆方向からオイルが吹付けられるのを抑制することができ、エンジンの回転フリクションを低減することが可能となる。また、クランクケース内の空間を利用してピストンクーリングジェットからのオイルの噴射状態を調整することができる。そのため、シリンダブロックの外部にピストンクーリングジェットからのオイルの噴射状態を制御する構造を設ける必要がなく、シリンダブロック、ひいてはエンジン本体の大型化を防止することができる。更に、弁挿入穴はクランクケースの内部に開口しているため、弁挿入穴と弁体との間の隙間からオイルが漏れてもオイルはクランクケース内に落下する。そのため、オイルがエンジン外部に漏れ出るのを防止でき、合わせてオイルの消費を抑制することができる。
【０００９】
また、弁挿入穴の軸線とクランク軸の軸線とが交差するように弁挿入穴を形成した。そのため、カムのカム面と弁体との接触が滑らかになり、弁体をスムーズに往復運動させることができる。従って、弁体によるオイルギャラリの開閉タイミング精度を更に高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明のピストン冷却装置が適用されたエンジンの一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１のエンジンの平面図である。
【図３】ピストンが上死点から下死点に向けて移動しているときの図２のＸ−Ｘ断面図である。
【図４】ピストンが下死点から上死点に向けて移動しているときの図２のＸ−Ｘ断面図である。
【図５】ピストンが上死点にあるときの図２のＸ−Ｘ断面図である。
【図６】図１のエンジンのシリンダブロックをエンジン下方から見たときの斜視図である。
【図７】ピストン及び弁体を外した状態で図６のシリンダブロックをエンジン下方から見たときの詳細斜視図である。
【図８】ピストンを外した状態で図６のシリンダブロックをエンジン下方から見たときの詳細斜視図である。
【図９】図２の変形例を示すエンジンの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、本発明のエンジンのピストン冷却装置の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態のエンジンの斜視図、図２は、図１のエンジンの平面図である。本実施形態の車両は、車両前方にエンジンルームを持ち、このエンジンルーム内にエンジンを搭載する。本実施形態のエンジンは、直列３気筒エンジンであり、例えばクランク軸を車両幅方向に向けて配置した横置きエンジンである。エンジン本体１を構成する主機は、図１に示すように、シリンダブロック２の上方にシリンダヘッド３を搭載する。シリンダヘッド３の上方にはシリンダヘッドカバー４が取付けられる。本実施形態のシリンダブロック２は、下部にクランクケース５が一体的に取付けられている。そのため、シリンダブロック２の下方にはオイルパン６が直接取付けられている。なお、エンジンは、種々の向きで車両に搭載されるが、凡そシリンダヘッドがシリンダブロックの上方になるように搭載されるので、この方向をエンジン上方、逆方向をエンジン下方というように定義する。
【００１２】
図３は、ピストンが上死点から下死点に向けて移動しているときの図２のＸ−Ｘ断面図、図４は、ピストンが下死点から上死点に向けて移動しているときの図２のＸ−Ｘ断面図、図５は、ピストンが上死点にあるときの図２のＸ−Ｘ断面図、図６は、図１のエンジンのシリンダブロックをエンジン下方から見たときの斜視図、図７は、ピストン及び弁体を外した状態で図６のシリンダブロックをエンジン下方から見たときの詳細斜視図、図８は、ピストンを外した状態で図６のシリンダブロックをエンジン下方から見たときの詳細斜視図である。シリンダブロック２には、例えば図３〜図５に示すように、気筒数に応じたシリンダボア７が形成され、各シリンダボア７には、ピストン８が１つずつ、往復運動可能に収納されている。一方、シリンダブロック２のエンジン下方のクランクケース５内には、クランク軸（図はウエブを示しているが、ウエブもクランク軸の一部である）９が回転自在に取付けられている。このクランク軸９は、クランクピンがピストン８とコネクティング（コンロッド）１０で連結されている。周知のように、クランクピンはクランク軸９の軸線に対して偏心しているので、クランクピンに連結されたピストン８がシリンダボア７内で往復運動すると、その運動はクランク軸９の回転運動に変換され、その回転運動が車両の駆動力となる。
【００１３】
また、このエンジン本体１には、オルタネータ１１をはじめとする種々の補機が取付けられている。例えば、エンジン本体１の車両後方には吸気マニホールド１２が取付けられており、図示しないエアクリーナケース内に取り入れられた外気が吸気マニホールド１２を介してエンジン本体１に吸気される。また、例えばエンジン本体１の車両前方には排気マニホールド１３が取付けられており、図示しない排気管を介してエンジン本体１からの排気ガスが排出される。各図では、前記吸気マニホールド１２が取付けられている側を吸気系側として表示している。
【００１４】
オイルパン６の内部には、主としてエンジン本体１の内部を潤滑・冷却するためのオイル（エンジンオイル）が貯留されている。また、図１に示すように、クランク軸９には、オイルポンプ１４が取付けられている。オイルパン６内のオイルは、オイルポンプ１４によって吸引・加圧され、オイルフィルタ１５を経て、シリンダブロック２の壁内に形成されたメインギャラリ１６に供給される。メインギャラリ１６内のオイルは、シリンダヘッド３をはじめ、シリンダブロック２の内部の各所に分岐・供給される。
【００１５】
本実施形態では、このメインギャラリ１６内のオイルをシリンダブロック２の壁内に形成したオイルギャラリ１７に分岐し、このオイルギャラリ１７内のオイルをピストン８の背面（ピストン８のエンジン下側面）に噴射して冷却する。そのため、クランクケース５内には、各シリンダボア７のピストン８に対応するピストンクーリングジェット１８が配置され、例えば図７に示すように、クランクケース５の内壁５ａに取付けられている。ピストンクーリングジェット１８は、既存のものと同様であり、例えばクランクケース５内からシリンダボア７の下部に向けて突出したパイプをエンジン上方向きに湾曲させて構成される。ピストンクーリングジェット１８の基部はオイルギャラリ１７に接続されており、オイルギャラリ１７内の加圧されたオイルがピストンクーリングジェット１８からピストン８の背面に向けて噴射される。なお、本実施形態では、オイルギャラリ１７をシリンダボア７の数、つまり３つに分岐し、その分岐されたオイルギャラリ１７の夫々にピストンクーリングジェット１８を接続している。
【００１６】
例えば図７、図８に示すように、各オイルギャラリ１７には、前記ピストンクーリングジェット１８の接続部の上流側に、当該オイルギャラリ１７を横切る弁挿入穴１９が形成されている。この弁挿入穴１９は、クランクケース５の内壁５ａに開口しており、クランクケース５の外壁には開口していない、有底の円穴である。ちなみに、この弁挿入穴１９の軸線ＣＶは、図６に示すように、クランク軸９の軸線ＣＣと交差している。この有底の弁挿入穴１９の底側にはコイル状のスプリング２０が挿入される。そして、弁挿入穴１９の開口側、つまりクランク軸９側には円柱状の弁体２１が挿入される。従って、弁体２１は、スプリング２０の弾性力によってクランク軸９側に押し付ける力が作用している。
【００１７】
この弁体２１には、図７、図８に明示するように、ピストンクーリングジェット１８が接続されるオイルギャラリ１７を開通するための開通穴２２が形成されている。つまり、例えば図３に示すように、弁体２１がスプリング２０の弾性力によって弁挿入穴１９から押し出されているような場合には、開通穴２２がオイルギャラリ１７を開通する位置から外れ、オイルギャラリ１７は閉止される。一方、例えば図４に示すように、弁体２１が弁挿入穴１９に押し込まれているような場合には、開通穴２２がオイルギャラリ１７を開通する。オイルギャラリ１７が開通しているときには、弁体２１のオイル下流側のピストンクーリングジェット１８にはオイルが供給される。一方、オイルギャラリ１７が閉止されているときには、弁体２１のオイル下流側のピストンクーリングジェット１８にはオイルが供給されない。なお、弁挿入穴１９と弁体２１との間には、弁体２１が弁挿入穴１９の内周に沿って回転しないような回転防止機構を設けてもよい。
【００１８】
クランク軸９には、前述した各弁体２１の対向する位置に当該弁体２１の接触するカム２３がクランク軸９と一体的に取付けられている。即ち、カム２３はクランク軸９と一体的に同期回転する。このカム２３は、自身の外周がカム面２３ａとなっており、カム面２３ａをなす外周面に弁体２１の突出端部が接触している。前述のように、弁体２１は、スプリング２０の弾性力によってクランク軸９側に押し付けられているので、弁体２１はカム２３のカム面２３ａに常時接触し、カム面２３ａのプロファイルに沿って弁挿入穴１９内で往復運動する。
【００１９】
カム２３は、クランク軸９に一体的に取付けられており、クランク軸９はピストン８と同期回転するので、カム２３もピストン８と同期回転する。本実施形態のカム２３のカム面２３ａは、図３〜図５に示すように、ピストン８が下死点から上死点に向けて移動するときに開通穴２２がオイルギャラリ１７を開通する位置に弁体２１を移動する。また、ピストン８が上死点から下死点に向けて移動するときに開通穴２２がオイルギャラリ１７を開通する位置から外れる位置に弁体２１を移動する。そのため、図４、図５に示すように、ピストン８が下死点から上死点に向けて移動するときにはオイルギャラリ１７が開通され、そのオイル下流側のピストンクーリングジェット１８からオイルがピストン８の背面に噴射される。一方、図３に示すように、ピストン８が上死点から下死点に向けて移動するときにはオイルギャラリ１７が閉止され、そのオイル下流側のピストンクーリングジェット１８からはオイルが噴射されない。
【００２０】
このように本実施形態のエンジンのピストン冷却装置では、クランクケース５の内部に開口し、オイルギャラリ１７を横切る弁挿入穴１９を、ピストンクーリングジェット１８が接続されるオイルギャラリ１７の接続部より上流側に形成する。この弁挿入穴１９には、スプリング２０を挿入すると共に、そのスプリング２０よりクランク軸９側に弁体２１を挿入する。弁体２１には、オイルギャラリ１７を開通する開通穴２２を形成する。そして、クランク軸９に取付けられて当該クランク軸９と共に回転するカム２３には、ピストン８が下死点から上死点に向けて移動するときに開通穴２２がオイルギャラリ１７を開通する位置に弁体２１を移動し、ピストン８が上死点から下死点に向けて移動するときに開通穴２２がオイルギャラリ１７を開通する位置から外れる位置に弁体２１を移動するカム面２３ａを形成する。
【００２１】
この構成では、クランク軸９の回転に連動するカム２３を利用して、弁挿入穴１９に配置される弁体２１を往復運動させてオイルギャラリ１７の開閉を行うことができる。そのため、簡素な構造で、ピストン８の往復運動とピストンクーリングジェット１８のオイル噴射とを正確に連動させることができる。これにより、ピストンクーリングジェット１８によるオイル噴射のタイミング精度を高めることができる。従って、ピストン８が下死点から上死点に向けて移動するときには、弁体２１によってオイルギャラリ１７を開通してピストンクーリングジェット１８からピストン８の背面に向けて確実にオイルを噴射することができる。一方、ピストン８が上死点から下死点に向けて移動するときには、弁体２１によってオイルギャラリ１７を閉止してピストンクーリングジェット１８からのオイルの噴射を確実に停止することができる。
【００２２】
そのため、ピストンクーリングジェット１８から常時オイルが噴射され続けるのを抑制することができ、オイルギャラリ１７にオイルを供給するオイルポンプ１４の容量を低減することが可能となる。また、ピストン８が上死点から下死点に向けて移動するときに、その移動方向と逆方向からオイルが吹付けられるのを抑制することができ、エンジンの回転フリクションを低減することが可能となる。また、クランクケース５内の空間を利用してピストンクーリングジェット１８からのオイルの噴射状態を調整することができる。そのため、シリンダブロック２の外部にピストンクーリングジェット１８からのオイルの噴射状態を制御する構造を設ける必要がなく、シリンダブロック２、ひいてはエンジン本体１の大型化を防止することができる。更に、弁挿入穴１９はクランクケース５の内部に開口しているため、弁挿入穴１９と弁体２１との間の隙間からオイルが漏れてもオイルはクランクケース５内に落下する。そのため、オイルがエンジン外部に漏れ出るのを防止でき、合わせてオイルの消費を抑制することができる。
【００２３】
また、弁挿入穴１９の軸線とクランク軸９の軸線とが交差するように弁挿入穴１９を形成した。そのため、カム２３のカム面２３ａと弁体との接触が滑らかになり、弁体２１をスムーズに往復運動させることができる。従って、弁体２１によるオイルギャラリ１７の開閉タイミング精度を更に高めることが可能となる。
【００２４】
図９は、本発明のエンジンのピストン冷却装置の実施形態の変形例である。この例では、３つのシリンダボア７内の各ピストン８に対し、１つのオイルギャラリ１７からオイルを噴射する。ピストンクーリングジェット１８は、各ピストン８に対して設けられているが、オイルギャラリ１７は１つしかないので、全てのピストンクーリングジェット１８に対して１つのオイルギャラリ１７からオイルが供給される。そして、この１つのオイルギャラリを１つの弁体２１と１つのカム２３で開閉する。例えば３気筒エンジンでは、各シリンダボア７内のピストン８は、一般的に位相が１２０°（行程は２４０°）ずれている。このように位相がずれている複数のシリンダボア７内の各ピストン８に対し、全てのシリンダボア７内のピストン８が下死点から上死点に向けて移動するときにオイルを噴射し且つ上死点から下死点に向けて移動するときにオイルの噴射を停止することはできない。しかしながら、例えば３気筒エンジンの場合、２つのシリンダボア７のピストン８が下死点から上死点に向けて移動するときにオイルを噴射するようにすることはできる。そして、そのようにしても、オイルポンプの容量を低減することができると共に、エンジンの回転フリクションを低減することができる。
【符号の説明】
【００２５】
１  エンジン本体
２  シリンダブロック
３  シリンダヘッド
４  シリンダヘッドカバー
５  クランクケース
６  オイルパン
７  シリンダボア
８  ピストン
９  クランク軸
１０  コネクティングロッド
１１  オルタネータ
１２  吸気マニホールド
１３  排気マニホールド
１４  オイルポンプ
１５  オイルフィルタ
１６  メインギャラリ
１７  オイルギャラリ
１８  ピストンクーリングジェット
１９  弁挿入穴
２０  スプリング
２１  弁体
２２  開通穴
２３  カム
２３ａ  カム面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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