(57)【要約】【課題】簡単な構成でオイルジェットを制御することが可能な内燃機関の潤滑装置を提供する。【解決手段】内燃機関１の潤滑装置は、コネクティングロッド１９に接続されて往復運動するピストン１０と、コネクティングロッド１９側からピストン１０にオイルを噴射するオイルジェット２０と、ピストン１０の位相に応じて移動する永久磁石１３と、永久磁石１３との距離に応じて永久磁石１３との磁気的な作用でオイルジェット２０からのオイル噴射を制御する制御部としての電磁開閉弁２１とを備える。ピストン１０の下死点を含む噴射領域でオイルジェット２０がピストン１０にオイルを噴射し、ピストン１０の上死点を含む非噴射領域でオイルジェット２０がピストン１０にオイルを噴射しないように電磁開閉弁２１はオイルジェット２０からのオイル噴射を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コネクティングロッドに接続されて往復運動するピストンと、
オイルポンプからオイルを供給されてコネクティングロッド側から前記ピストンにオイルを噴射するオイルジェットと、
前記ピストンの位相に応じて移動する永久磁石と、
前記永久磁石との距離に応じて前記永久磁石との磁気的な作用で前記オイルジェットからのオイルの噴射を制御する制御部とを備え、
前記ピストンの下死点を含む噴射領域で前記オイルジェットが前記ピストンにオイルを噴射し、前記ピストンの上死点を含む非噴射領域で前記オイルジェットが前記ピストンにオイルを噴射しないように前記制御部はオイルジェットからのオイル噴射を制御する、内燃機関の潤滑装置。
【請求項２】
前記永久磁石は前記ピストンまたはクランクシャフトに設けられる、請求項１に記載の内燃機関の潤滑装置。
【請求項３】
前記ピストンにはクーリングチャンネルが設けられ、前記クーリングチャンネルに向けて前記オイルジェットはオイルを噴射する、請求項１または２に記載の内燃機関の潤滑装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の潤滑装置に関して、より特定的には、ピストンへオイルを噴射するオイルジェットを有する内燃機関の潤滑装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ピストンを冷却するオイルジェットを有する内燃機関の潤滑装置は、たとえば、特開平３−１６８３１７号公報（特許文献１）に開示されている。
【０００３】
特許文献１では、オイルジェットに接続される２つの電磁弁の開閉を、ＥＣＵ(engine control unit)が制御する構成が開示されている。２つの電磁弁はエンジン回転数とピストン位置とによって開閉制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平３−１６８３１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、ピストンの位置に応じて、かつ、各気筒毎の異なるバルブタイミングにて電磁弁の開閉タイミングをＥＣＵで制御する必要がある。そのため、制御信号が複雑化して計算の負荷の増加、電子配線の複雑化が生じるという問題があった。さらに、エンジンが高回転であれば常にオイルが噴射されるため、オイルポンプの仕事量が多く、燃費が悪化するという問題があった。
【０００６】
そこで、この発明は上記の問題点を解決するためになされたものであり、簡単な構成でオイルジェットを制御することが可能であり、かつ、オイルジェットにオイルを供給するオイルポンプの仕事量を減らして燃費を向上させることが可能な内燃機関の潤滑装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に従った内燃機関の潤滑装置は、コネクティングロッドに接続されて往復運動するピストンと、オイルポンプからオイルを供給されてコネクティングロッド側からピストンにオイルを噴射するオイルジェットと、ピストンの位相に応じて移動する永久磁石と、永久磁石との距離に応じて永久磁石との磁気的な作用でオイル通路を開閉する制御部とを備え、ピストンの下死点を含む噴射領域でオイルジェットがピストンにオイルを噴射し、ピストンの上死点を含む非噴射領域でオイルジェットがピストンにオイルを噴射しないように制御部はオイル通路の開閉を制御する。
【０００８】
このように構成された内燃機関の潤滑装置では、制御部は、ピストンの位相に応じて移動する永久磁石との距離に応じて永久磁石との磁気的な作用を利用しオイル通路を開閉するため、ピストンの動作に合わせてオイル通路の開閉を制御することができる。即ち、ＥＣＵを用いた複雑な計算を必要とすることなく、簡単な構成でオイルジェットのオイル通路を開閉制御することができる。さらに、ピストンの上死点を含む非噴射領域でオイルジェットがピストンにオイルを噴射しないように制御部はオイル通路を制御するため、非噴射領域でのオイルジェットの仕事量を減らすことができる。その結果、内燃機関の燃費を向上させることができる。上死点を含む非噴射領域ではオイルジェットからピストンまでの距離が遠いため、オイルジェットから仮にオイルが噴射されたとしてもピストンの所望の部位にオイルがピストンに到達しない場合がある。そのため、上死点を含む領域でオイル噴射を停止しても、ピストンの冷却能力を低下させることがない。一方、下死点を含む噴射領域ではオイルジェットとピストンとの距離が近いため、オイルをピストンの所望の部位に到達させることができる。その結果、確実にピストンを冷却することができる。
【０００９】
好ましくは、永久磁石はピストンまたはクランクシャフトに設けられる。この場合、ピストンまたはクランクシャフトは大きな体積を有するため永久磁石を取り付けやすい。ピストンに永久磁石を設ける場合にはピストンの位相を直接的に永久磁石に反映させることができる。クランクシャフトに永久磁石を設ける場合にはピストンに永久磁石を設ける場合と比較して永久磁石の温度を低く保つことができる。
【００１０】
好ましくは、ピストンにはクーリングチャンネルが設けられ、クーリングチャンネルに向けてオイルジェットはオイルを噴射する。この場合、クーリングチャンネルにオイルを注入することができるため、ピストンを効率的に冷却することができる。
【発明の効果】
【００１１】
この発明に従えば、簡単な構成でオイルジェットを制御することが可能で、かつ、オイルジェットにオイルを供給するオイルポンプの仕事量を減らして燃費を向上させることが可能な内燃機関の潤滑装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１に従った内燃機関の潤滑装置の模式図である。
【図２】実施の形態１に従った内燃機関の潤滑装置の模式図である。
【図３】電磁開閉弁の開閉とピストンの位相との関係を示すグラフである。
【図４】実施の形態２に従った内燃機関の潤滑装置の模式図である。
【図５】実施の形態２に従った内燃機関の潤滑装置の模式図である。
【図６】実施の形態３に従った内燃機関の潤滑装置の模式図である。
【図７】実施の形態４に従った内燃機関の潤滑装置の模式図である。
【図８】実施の形態５に従った内燃機関の潤滑装置の模式図である。
【図９】実施の形態５に従った内燃機関の潤滑装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の各実施形態に係る内燃機関について図を参照して説明する。以下の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。
【００１４】
（実施の形態１）
（全体構成）
図１および図２は、実施の形態１に従った内燃機関の潤滑装置の模式図である。なお、図１は永久磁石と電磁開閉弁との距離が近い場合、図２は永久磁石と電磁開閉弁との距離が遠い場合を示している。
【００１５】
図１で示すように、内燃機関１の潤滑装置は、コネクティングロッド１９に接続されて往復運動するピストン１０と、オイルポンプ７０からオイル２６が供給されてコネクティングロッド１９側からピストン１０にオイル２６を噴射するオイルジェット２０と、ピストン１０の位相に応じて移動する永久磁石１３と、永久磁石１３との距離に応じて永久磁石１３との磁気的な作用でオイルジェットからのオイル噴射を制御する制御部としての電磁開閉弁２１とを備える。ピストン１０の下死点を含む噴射領域でオイルジェット２０がピストン１０にオイルを噴射し、ピストン１０の上死点を含む非噴射領域でオイルジェット２０がピストン１０にオイルを噴射しないように電磁開閉弁２１はオイルジェット２０からのオイル噴射を制御する。
【００１６】
ピストン１０にはクーリングチャネル１１が設けられている。クーリングチャネル１１はピストン１０に設けられた空洞部分である。クーリングチャネル１１にオイル２６が噴射されることでクーリングチャネル１１の壁面をオイルが冷却する。これによりピストン１０を冷却することができる。なお、クーリングチャネル１１は必ずしも設けられなくてもよい。
【００１７】
ピストン１０のスカート１０ａの下端に永久磁石１３が設けられている。永久磁石１３はこの実施の形態では一方のスカート１０ａのみに設けられているが、対向する側のスカート１０ｂにも設けられていてもよい。
【００１８】
コネクティングロッド１９は、ピストン１０とクランクシャフト１７とを連結する。コネクティングロッド１９のスモールエンドにピストンピン１０ｐが取り付けられている。クランクシャフト１７にはカウンターウエイト１８が設けられている。
【００１９】
オイルジェット２０がピストン１０から離れた位置に設けられる。オイルジェット２０は、たとえばシリンダーブロックに固定される。オイルジェット２０はノズル２０ａを有している。
【００２０】
電磁開閉弁２１はオイルジェット２０に接続されている。オイルジェット２０からのオイル２６噴射を電磁開閉弁２１が制御する。電磁開閉弁２１はオイル通路２９に接続されている。オイル通路２９はオイルポンプ７０に接続されている。オイル通路２９から電磁開閉弁２１にオイル２６が供給される。オイルポンプ７０は、モーターによって駆動する電動式であってもよいし、クランクシャフトの回転を利用して駆動する機械式であってもよい。
【００２１】
電磁開閉弁２１を開閉するための電源２２は、電源線２２ａにより電磁開閉弁２１に接続されている。電源２２は、たとえば車両に搭載されたバッテリーにより構成される。
【００２２】
電磁開閉弁２１には永久磁石１３の磁力を検出するためのセンサー２１ｂが設けられている。センサー２１ｂが検出する永久磁石１３による磁力が所定値以上であれば、電磁開閉弁２１が開く。その結果、ノズル２０ａからオイル２６が噴射される。センサー２１ｂが検出する永久磁石１３の磁力が所定値未満であれば、電磁開閉弁２１が閉じる。その結果、ノズル２０ａからオイル２６が噴射されない。
【００２３】
センサー２１ｂが検出する永久磁石１３の磁力は電磁開閉弁２１に設けられたセンサー２１ｂと永久磁石１３との距離に関連する。センサー２１ｂと永久磁石１３との距離が遠いとセンサー２１ｂが検出する永久磁石１３の磁力は弱くなる。センサー２１ｂと永久磁石１３との距離が近いとセンサー２１ｂが検出する永久磁石１３の磁力が強くなる。
【００２４】
（動作）
図１ではピストン１０は下死点に位置している。永久磁石１３とセンサー２１ｂとの距離はＬ１であり、永久磁石１３はセンサー２１ｂに近接している。そのため、センサー２１ｂが検出する永久磁石１３の磁力が強い。センサー２１ｂが強い磁力を検出するため、電磁開閉弁２１が開く。ノズル２０ａからオイル２６が噴霧２５となって噴射される。噴霧の径はクーリングチャネル１１の入口１２の径よりも小さいためクーリングチャネル１１にオイル２６が導入される。これによりピストン１０を冷却することができる。
【００２５】
図２ではピストン１０は上死点に位置している。永久磁石１３とセンサー２１ｂとの距離はＬ２（＞Ｌ１）であり、永久磁石１３はセンサー２１ｂから離れている。そのため、センサー２１ｂが検出する永久磁石１３の磁力が弱い。センサー２１ｂが弱い磁力を検出するため、電磁開閉弁２１が閉じる。ノズル２０ａからオイル２６が噴射されない。仮にオイル２６が噴射されたとすると、点線２５ａで示す領域にオイル２６の噴霧が広がる。噴霧の径Ｄ２は入口１２の径Ｄ１よりも大きいため、仮にオイル２６が噴射されたとしても、入口１２に入らないオイル２６も存在する。
【００２６】
図３は、電磁弁の開閉とピストンの位相との関係を示すグラフである。ボア上面からの永久磁石１３の位置は、曲線５０３で示すようにクランク角度（ピストン１０の位相）とともに変化する。下死点（ＢＤＣ）で距離が最も大きくなり、上死点（ＴＤＣ）で距離が最も小さくなる。センサー２１ｂと永久磁石１３との距離も図３の曲線５０３と同様に変化し、下死点で最小、上死点で最大である。直線５０１は電磁開閉弁２１の開閉位置を示し、直線５０２は噴霧の径Ｄ２がクーリングチャネル１１の入口１２の径Ｄ１よりも大きくなる噴射タイミングを示す。直線５０２よりも上死点側のクランク角度で噴霧すると、噴霧の径Ｄ２が入口１２の径Ｄ１よりも大きくなる。
【００２７】
この実施の形態では、直線５０２よりも下死点側で下死点を含む噴射領域を設けている。噴射領域以外の領域が、上死点を含む非噴射領域である。噴射領域と非噴射領域とがピストンの位相（クランク角度）に従って交互に存在する。
【００２８】
噴霧２５を入口１２を経由してクーリングチャネル１１に入れることを重視するのであれば、直線５０２よりも下死点側でオイル２６を噴射する必要がある。これに対して、噴霧２５を入口１２に入れる必要が無いのであれば、直線５０２よりも上死点側でオイル２６を噴射してもよい。
【００２９】
（作用、効果）
上記の内燃機関１の潤滑装置では、外部から制御信号を入力することなく、ピストン１０の下死点付近のクランク角度にて、永久磁石１３とセンサー２１ｂとの磁気的な作用により電磁開閉弁２１を開閉することができる。その結果、ＥＣＵを用いることなく電磁開閉弁２１を開閉してオイル２６を噴射することができる。その結果、簡単な構成でオイルジェット２０を制御することが可能である。
【００３０】
オイル２６の噴霧の径Ｄ２がクーリングチャネル１１の入口１２の径Ｄ１よりも小さいクランク角度でオイル２６を噴射するため、噴射したオイル２６がクーリングチャネル１１へ流入する割合を増加させることができる。
【００３１】
上死点付近を含む非噴射領域では、オイルジェット２０とピストン１０との距離が遠くなってオイルジェット２０から噴射されたオイル２６がクーリングチャネル１１に入りにくい。このタイミングではオイル２６の噴射を停止することでオイルポンプ７０の仕事量を減らすことができる。その結果、内燃機関１の燃費を向上させることができる。
【００３２】
上死点を含む非噴射領域では上記の通りクーリングチャネル１１にオイルが入りにくいため、この部分でのオイルの噴射を停止しても、ピストン１０の冷却能力を低下させることがない。その結果、上記の構成を採用することで、ピストン１０の冷却能力を低下させることなく内燃機関１の燃費を向上させることができる。
【００３３】
（実施の形態２）
図４および図５は、実施の形態２に従った内燃機関の潤滑装置の模式図である。これらの図で示すように、実施の形態２の内燃機関１の潤滑装置ではバネ３１およびバルブ３２によりオイル２６の流れを制御する点で、実施の形態１に従った内燃機関１の潤滑装置と異なる。
【００３４】
バルブ３２は鉄製のボールである。バルブ３２はバネ３１から押されると共に、永久磁石１３に吸引される。永久磁石１３とバルブ３２との距離により永久磁石１３によりバルブ３２が吸引される力が決定される。
【００３５】
図４で示すように、永久磁石１３とバルブ３２との距離がＬ２で大きいときには永久磁石１３がバルブ３２を吸引する力が小さい。そのため、バルブ３２がバネ３１に押されてバルブ３２がオイル通路２９を閉じる。その結果、オイルジェット２０にオイル２６が供給されず、ノズル２０ａからオイル２６が噴射されない。
【００３６】
図５で示すように、永久磁石１３とバルブ３２との距離がＬ１で小さいときには永久磁石１３がバルブ３２を吸引する力が大きい。そのため、バルブ３２がバネ３１を圧縮してバルブ３２がオイル通路２９を開く。その結果、オイルジェット２０にオイル２６が供給されて、ノズル２０ａからオイル２６が噴射される。
【００３７】
このように構成された実施の形態２に従った内燃機関１の潤滑装置では、制御部としてのバネ３１およびバルブ３２によりオイル２６の噴射を制御できる。そのため、実施の形態１のような電源２２を用いる必要が無いため消費電力を低減することができる。さらに、各気筒毎に電磁開閉弁２１、センサー２１ｂ、電源２２および電源線２２ａを設ける必要が無いため、オイル雰囲気下に導電部位を設ける必要がなくなる。その結果、信頼性が向上する。
【００３８】
（実施の形態３）
図６は、実施の形態３に従った内燃機関の潤滑装置の模式図である。実施の形態３に従った内燃機関１の潤滑装置では、電磁開閉弁２１とは別の流量調整弁２７および流量調整弁２７にオイル２６を供給するオイル通路２８が設けられている点において、実施の形態１に従った内燃機関１の潤滑装置と異なる。
【００３９】
流量調整弁２７を通過したオイル２６はオイルジェット２０に供給されてノズル２０ａから噴射される。オイル通路２８はオイル通路２９と並列に設けられている。
【００４０】
実施の形態１と同じタイミングで電磁開閉弁２１が開閉する。流量調整弁２７は暖気運転中、または高回転・高負荷運転中などのピストン１０からオイル２６への入熱量を多くした方が良い条件にて開き、ピストン１０にオイル２６を噴射する。暖気運転時に流量調整弁２７を開くことで多くのオイル２６がピストン１０へ噴射される。そのためピストン１０からオイル２６への熱の移動が促進されてオイル温度が早期に上昇する。オイル温度が上昇するに従ってオイル粘度が低くなり、摺動部のフリクションを低減することができる。高回転・高負荷時には流量調整弁２７を開くことで多くのオイル２６がピストンへ噴射される。そのため、ピストン１０からオイル２６への熱の移動が促進されてピストンを十分に冷却できる。その結果ピストンの冷却不足に起因するピストンの強度低下を抑制できる。
【００４１】
（実施の形態４）
図７は、実施の形態４に従った内燃機関の潤滑装置の模式図である。実施の形態４に従った内燃機関１の潤滑装置では、２つのノズル２０ａ，２０ｂが設けられている点で、実施の形態１に従った内燃機関１の潤滑装置と異なる。
【００４２】
ノズル２０ａは実施の形態１に従ったノズル２０ａと同様のタイミングでオイル２６を噴射する。
【００４３】
ノズル２０ｂは、ノズル２０ｂとは別のタイミングでオイル２６をピストン１０に向けて噴射する。ノズル２０ｂは、ノズル２０ａがオイル２６を噴射していない時にピストン１０にオイル２６を噴射してもよい。ノズル２０ｂは、ノズル２０ａがオイル２６を噴射しているタイミングと重複するタイミングでオイル２６を噴射してもよい。
【００４４】
このように構成された内燃機関１の潤滑装置でも、実施の形態１の内燃機関１の潤滑装置と同様の効果がある。
【００４５】
（実施の形態５）
図８および図９は、実施の形態５に従った内燃機関の潤滑装置の模式図である。実施の形態１から４では、ピストン１０に永久磁石１３が設けられていたのに対して、実施の形態５では、クランクシャフト１７の一部分であるカウンターウエイト１８に永久磁石が設けられている点で、実施の形態１に従った内燃機関１の潤滑装置と異なる。
【００４６】
図８で示すように、ピストン１０が下死点に位置しているときには、カウンターウエイト１８はピストン１０に近づく。この状態ではカウンターウエイト１８に設けられた永久磁石１３と、センサー２１ｂとの距離Ｌ１が近い。そのため、センサー２１ｂが検出する永久磁石１３の磁力が強い。センサー２１ｂが強い磁力を検出するため、電磁開閉弁２１が開く。ノズル２０ａからオイル２６が噴霧２５となって噴射される。噴霧の径はクーリングチャネル１１の入口１２の径よりも小さいためクーリングチャネル１１にオイル２６が導入される。これによりピストン１０を冷却することができる。
【００４７】
図９で示すように、ピストン１０が上死点に位置しているときには、カウンターウエイト１８はピストン１０から遠ざかる。この状態では、カウンターウエイト１８に設けられた永久磁石１３と、センサー２１ｂとの距離Ｌ２が遠い。そのため、センサー２１ｂが検出する永久磁石１３の磁力が弱い。センサー２１ｂが弱い磁力を検出するため、電磁開閉弁２１が閉じる。ノズル２０ａからオイル２６が噴射されない。
【００４８】
このように構成された実施の形態５に従った内燃機関１の潤滑装置では、実施の形態１に従った内燃機関１の潤滑装置と同様の効果がある。さらに、カウンターウエイト１８はピストン１０よりも温度が低いので、永久磁石１３の磁気特性が熱で劣化する可能性が小さくなる。
【００４９】
上記の開示内容はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
この発明は、たとえばピストンへオイルを噴射するオイルジェットを有する内燃機関の潤滑装置において用いることができる。
【符号の説明】
【００５１】
１  内燃機関、１０  ピストン、１０ａ，１０ｂ  スカート部、１０ｐ  ピストンピン、１１  クーリングチャネル、１２  入口、１３  永久磁石、１７  クランクシャフト、１８  カウンターウエイト、１９  コネクティングロッド、２０  オイルジェット、２０ａ，２０ｂ  ノズル、２１  電磁開閉弁、２１ｂ  センサー、２２  電源、２２ａ  電源線、２５  噴霧、２６  オイル、２７  流量調整弁、２８，２９  オイル通路、３１  バネ。
【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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