(57)【要約】【課題】ピストンの冷却効率を向上できる内燃機関のピストンの冷却構造を提供すること。【解決手段】ピストン５の冷却構造は、バランサシャフト２１の内部に、オイルポンプ１１から供給されるオイルが導入されるオイル通路２１ａが形成されており、オイルジェット３１の上流で、かつ、オイル通路２１ａの下流にオイル間欠供給部３５が設けられている。オイル間欠供給部３５は、バランサシャフト２１の回転位相に同期した所定の角度の範囲でオイルジェット３１にオイルを供給する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダが形成されるシリンダブロックと、
前記シリンダブロックに設けられ、クランクシャフトを収容するクランクケースと、
前記シリンダ内に往復動自在に設けられるピストンと、
前記クランクシャフトの回転に同期して回転し、前記クランクシャフトの周期的な回転振動を相殺するバランサシャフトと、
前記ピストンに向かってオイルを噴射するオイルジェットとを備えた内燃機関のピストンの冷却構造であって、
前記バランサシャフトの内部にはオイルポンプから供給されるオイルが導入されるオイル通路が形成されており、
前記オイルジェットの上流で、かつ、前記オイル通路の下流にオイル間欠供給部が設けられており、
前記オイル間欠供給部は、前記バランサシャフトの回転位相に同期した所定の角度の範囲で前記オイルジェットにオイルを供給することを特徴とする内燃機関のピストンの冷却構造。
【請求項２】
前記オイル間欠供給部は、前記ピストンが上死点から下死点に向かって移動するまでの時機において、前記オイルジェットから前記ピストンにオイルを供給できるように前記オイルジェットにオイルを供給することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のピストンの冷却構造。
【請求項３】
前記オイルジェットは、前記オイルポンプからオイルが導入される本体部と、少なくとも先端部が前記シリンダに収容され、前記本体部に導入されるオイルを前記ピストンに向かって噴射する噴射部とを有し、
前記クランクケースが前記シリンダブロックの下部に設けられており、
前記本体部は、前記シリンダブロックの下端よりも下方の前記クランクケース側に設置されており、
前記バランサシャフトは、前記本体部に隣接して設置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関のピストンの冷却構造。
【請求項４】
前記バランサシャフトは、前記クランクケースに近接して設置されており、
前記シリンダブロックには前記オイルポンプから供給されるオイルが流れるメインギャラリが設けられており、
前記バランサシャフトは、前記メインギャラリよりも前記シリンダ側に設置されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の内燃機関のピストンの冷却構造。
【請求項５】
前記オイル間欠供給部は、前記バランサシャフトに形成され、前記オイル通路と前記バランサシャフトの外周面とを貫通する貫通路と、前記シリンダブロックに形成され、前記バランサシャフトの回転位相が所定の角度の範囲と一致したときに前記貫通路と連通する連通溝と、前記連通溝と前記オイルジェットとを連通する連通路とを含んで構成されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の内燃機関のピストンの冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載された内燃機関のピストンの冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動二輪車や自動四輪車等の車両に用いられる内燃機関は、シリンダ内に設けられたピストンの往復動がコネクティングロッドを介してクランクシャフトに伝達され、クランクシャフトが回転することで、車両の走行を可能にしている。
【０００３】
ピストンがシリンダ内で往復動する際には、ピストンの頂面が高温の燃焼ガスに曝されるため、ピストンに対して冷却用のオイルを噴射するオイルジェットを設けてピストンの冷却を行っている。
【０００４】
従来、ピストンにオイルを供給するものとしては、例えば、特許文献１に記載された内燃機関のピストンの冷却構造が知られている。この内燃機関のピストンの冷却構造は、ピストンに向けてオイルを噴射するオイルジェットを備えている。オイルジェットは、サブギャラリに流れるオイルの流量がオイル制御弁で調整されることによって、ピストンに向けて噴射されるオイルがオンオフされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−５６７７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような従来の内燃機関のピストンの冷却構造は、オイルジェットがピストンに向けてオイルを噴射するが、往復動されるピストンの位置に応じた必要な時機にオイルを噴射していないので、ピストンの冷却効率が低い。
【０００７】
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、ピストンの冷却効率を向上できる内燃機関のピストンの冷却構造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】
【０００８】
本発明は、シリンダが形成されるシリンダブロックと、前記シリンダブロックに設けられ、クランクシャフトを収容するクランクケースと、前記シリンダ内に往復動自在に設けられるピストンと、前記クランクシャフトの回転に同期して回転し、前記クランクシャフトの周期的な回転振動を相殺するバランサシャフトと、前記ピストンに向かってオイルを噴射するオイルジェットとを備えた内燃機関のピストンの冷却構造であって、前記バランサシャフトの内部にはオイルポンプから供給されるオイルが導入されるオイル通路が形成されており、前記オイルジェットの上流で、かつ、前記オイル通路の下流にオイル間欠供給部が設けられており、前記オイル間欠供給部は、前記バランサシャフトの回転位相に同期した所定の角度の範囲で前記オイルジェットにオイルを供給することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
このように上記の本発明によれば、ピストンの冷却効率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の一実施例に係るピストンの冷却構造を有する内燃機関の概略構成図である。
【図２】図２は、本発明の一実施例に係るピストンの冷却構造を有する内燃機関に設けられたクランクシャフトとバランサシャフトとの位置関係を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の一実施の形態に係る内燃機関のピストンの冷却構造は、シリンダが形成されるシリンダブロックと、シリンダブロックに設けられ、クランクシャフトを収容するクランクケースと、シリンダ内に往復動自在に設けられるピストンと、クランクシャフトの回転に同期して回転し、クランクシャフトの周期的な回転振動を相殺するバランサシャフトと、ピストンに向かってオイルを噴射するオイルジェットとを備えた内燃機関のピストンの冷却構造であって、バランサシャフトの内部にはオイルポンプから供給されるオイルが導入されるオイル通路が形成されており、オイルジェットの上流で、かつ、オイル通路の下流にオイル間欠供給部が設けられており、オイル間欠供給部は、バランサシャフトの回転位相に同期した所定の角度の範囲でオイルジェットにオイルを供給する。
これにより、ピストンの冷却効率を向上できる。
【実施例】
【００１２】
以下、本発明に係る内燃機関のピストンの冷却構造の実施例について、図面を用いて説明する。
図１、図２は、本発明に係る一実施例の内燃機関のピストンの冷却構造を示す図である。図１、図２において、上下左右前後方向は、車両に搭載されたエンジンのクランクシャフトの回転軸を基準とした方向である。
【００１３】
まず、構成を説明する。
図１において、車両に搭載された内燃機関としてのエンジン１は、シリンダブロック２と、シリンダブロック２の上部に設けられたシリンダヘッド３と、シリンダブロック２の下部に設けられ、オイルＯが貯留されるオイルパン４とを含んで構成される。
【００１４】
シリンダブロック２にはシリンダ２Ａが形成されており、シリンダ２Ａにはピストン５が往復動自在に設けられている。本実施例のシリンダブロック２は、シリンダ２Ａの軸線Ｌ方向において、シリンダ２Ａが形成される範囲である。
なお、エンジン１は、シリンダ２Ａの軸線Ｌが傾くように車両に搭載されているが、説明の便宜上、シリンダ２Ａの軸線が鉛直方向となるようにエンジン１を設置した状態で説明を行う。
【００１５】
ピストン５は、ピストン５の頂面を構成するクラウン部５Ａと、クラウン部５Ａの外周から下方に向かって延びるスカート部５Ｂとを備えている。クラウン部５Ａにはオイル通路となるクーリングチャンネル５Ｃが形成されている。
【００１６】
クーリングチャンネル５Ｃは、クラウン部５Ａの内部に形成された油路を構成するものであり、ピストン５の軸線Ｌを中心として環状に形成された環状部５ｒと、環状部５ｒからクラウン部５Ａの裏面に延び、クラウン部５Ａの裏面に開口した一対の開口部５ｈとを有する。
【００１７】
開口部５ｈは、ピストン５の軸線Ｌを中心として、互いに点対称となる位置に形成されており、それぞれピストン５の軸線Ｌ方向に沿って下方に開口している。クーリングチャンネル５Ｃには後述するオイルジェットから噴射されるオイルが導入される。
【００１８】
エンジン１は、複数のシリンダ２Ａおよびピストン５を有しており、シリンダ２Ａおよびピストン５の構成は、同一である。本実施例のエンジン１は、ピストン５を２つ備えた２気筒エンジンに適用しているが、気筒数は、２気筒に限定されるものではない。
【００１９】
ピストン５には図示しないピン孔が形成されたピンボス部が設けられており、ピン孔にはピン７が挿入されている。ピストン５にはピン７を介してコネクティングロッド６の小端部６Ａが連結され、小端部６Ａは、ロッド部６Ｂを介して大端部６Ｃに連続している。
【００２０】
コネクティングロッド６の大端部６Ｃにはクランクシャフト８が連結されており、ピストン５の往復運動は、コネクティングロッド６を介してクランクシャフト８の回転運動に変換される。クランクシャフト８は、図示しない変速機、ディファレンシャル装置および左右のドライブシャフトを介して図示しない駆動輪に動力を伝達する。これにより、車両の走行が行われる。
【００２１】
クランクシャフト８にはコネクティングロッド６の延びる方向と反対方向に延びる扇形状のカウンタウェイト８Ａが設けられており、カウンタウェイト８Ａは、クランクシャフト８の回転バランスを調整する。
【００２２】
シリンダブロック２の下部にはクランクケース２Ｂが一体に設けられており、クランクシャフト８は、クランクケース２Ｂに収容されている。クランクシャフト８は、クランクケース２Ｂに形成された図示しない軸受部とこの軸受部に取付けられた図示しない軸受キャップに挟持されることで軸受部と軸受キャップに回転自在に支持されている。
【００２３】
オイルパン４は、クランクケース２Ｂに取付けられており、オイルパン４に貯留されたオイルＯは、オイルポンプ１１によって吸い上げられる。オイルポンプ１１によって吸い上げられるオイルは、オイルパン４内に設置されたオイルストレーナ１２によって浄化される。
【００２４】
オイルポンプ１１は、オイルストレーナ１２によって浄化されたオイルをシリンダブロック２に形成されたオイル通路１３を通してメインギャラリ１４に供給する。なお、オイル通路１３中、あるいはオイルポンプ１１とオイル通路１３との間には図示しないオイルフィルタが設けられている。オイルフィルタは、オイルからスラッジ、摩耗粉、ゴミ等を取り除いてメインギャラリ１４に浄化されたオイルを供給する。
【００２５】
メインギャラリ１４は、クランクケース２Ｂに近づくようにシリンダブロック２の下部に形成されており、クランクシャフト８の回転軸方向（紙面方向である前後方向）に延びている。メインギャラリ１４は、オイル通路１３を通して導入されたオイルをクランクシャフト８の回転軸方向に流す。
【００２６】
メインギャラリ１４は、シリンダブロック２およびシリンダヘッド３に設けられた潤滑が必要な部位、例えば、クランクジャーナル８Ｃ（図２参照）、いずれも図示しないタイミングチェーン、カムジャーナル、バルブタイミング可変機構等にオイルを供給するためのメイン供給通路である。
【００２７】
シリンダブロック２にはバランサシャフト２１が回転自在に設けられている。図２において、バランサシャフト２１は、クランクシャフト８と平行に延びており、軸線方向の一端部にバランサギヤ２１Ａが設けられている。
【００２８】
クランクシャフト８の回転軸線方向の一端部にはクランクギヤ８Ｂが設けられており、クランクギヤ８Ｂは、バランサギヤ２１Ａに噛み合っている。クランクギヤ８Ｂおよびバランサギヤ２１Ａの歯数は、同数に形成されており、バランサシャフト２１は、クランクシャフト８の回転と同期して、すなわち、同一回転数で逆回転する。
バランサシャフト２１の軸方向他端部にはバランサウェイト２１Ｂが設けられており、バランサウェイト２１Ｂは、バランサシャフト２１の軸心に対して径方向にオフセットして設けられている。
【００２９】
バランサウェイト２１Ｂは、カウンタウェイト８Ａの質量よりも小さく構成されており、バランサシャフト２１の直径（回転半径）は、クランクシャフト８の直径よりも小さく形成されている。
【００３０】
バランサシャフト２１は、ピストン５の往復動等により発生する振動を打ち消すために、クランクシャフト８に同期してクランクシャフト８の回転方向と反対方向に等速で回転する。これにより、上述した振動を打ち消す方向の荷重（起振力）を発生させ、クランクシャフト８の周期的な回転振動（一次振動）を相殺する。
【００３１】
クランクシャフト８の回転軸線方向の両端部にはクランクジャーナル８Ｃが設けられており、クランクシャフト８は、クランクジャーナル８Ｃを介して上述した軸受部とこの軸受部に取付けられた軸受キャップに回転自在に支持されている。
【００３２】
図１において、シリンダヘッド３には図示しない吸気管から吸入空気が導入される吸気ポート９Ａと、シリンダブロック２、シリンダヘッド３およびピストン５によって囲まれる燃焼室１０で燃焼した排気ガスを、図示しない排気管に排出する排気ポート９Ｂとが形成されている。
【００３３】
シリンダブロック２の下部にはオイルジェット３１が設けられている。オイルジェット３１は、オイルポンプ１１からオイル通路１３を通してオイルが導入される本体部３１Ａと、先端部がシリンダ２Ａに収容され、本体部３１Ａに導入されるオイルをピストン５に向かって噴射する噴射ノズル３１Ｂとを有する。本実施例の噴射ノズル３１Ｂは、本発明の噴射部を構成する。
【００３４】
本実施例のオイルポンプ１１は、クランクシャフト８の回転数に比例してオイルの吐出量が増大する機械式のオイルポンプから構成されている。なお、オイルポンプ１１は、機械式に限らず、モータ等によって駆動される電動式のオイルポンプであってもよい。
【００３５】
本体部３１Ａは、シリンダブロック２の下端２ａよりも下方のクランクケース２Ｂ側に位置するようにシリンダブロック２に設置されている。バランサシャフト２１は、本体部３１Ａに隣接してメインギャラリ１４とシリンダ２Ａとの間に設置されている。これにより、バランサシャフト２１は、メインギャラリ１４よりもシリンダ２Ａ側に設置されている。
【００３６】
バランサシャフト２１にはオイル通路２１ａが形成されており、オイル通路２１ａは、バランサシャフト２１の軸線方向に沿って延びている。オイル通路２１ａは、メインギャラリ１４に連通しており、オイル通路２１ａにはメインギャラリ１４からオイルが導入される。
【００３７】
バランサシャフト２１には貫通路２１ｂが形成されている。貫通路２１ｂは、バランサシャフト２１の軸線方向と直交する放射方向に延びており、オイル通路２１ａとバランサシャフト２１の外周面とを貫通している。
これにより、オイル通路２１ａに導入されるオイルは、バランサシャフト２１の回転時の遠心力によって貫通路２１ｂからバランサシャフト２１の外方に噴射される。
【００３８】
なお、バランサシャフト２１を回転自在に支持する図示しない軸受部に貫通路を形成し、この貫通路に貫通路２１ｂを連通させてもよい。このようにしてもバランサシャフト２１の回転時の遠心力によってオイル通路２１ａに導入されるオイルを、貫通路２１ｂおよび軸受部の貫通路を通して外方に噴射することができる。
【００３９】
シリンダブロック２には連通溝３２が形成されており、連通溝３２は、バランサシャフト２１の外周面に沿って半円状に延びている。具体的に、連通溝３２は、バランサシャフト２１の外周面に沿って１８０°程度の範囲に形成されている。
【００４０】
連通溝３２は、バランサシャフト２１の外周面とシリンダブロック２との間に閉空間を形成している。連通溝３２は、クランクシャフト８と同一の回転速度で回転するバランサシャフト２１の回転位相に同期した１８０°の角度範囲で貫通路２１ｂに連通する。これにより、連通溝３２にはオイル通路２１ａから貫通路２１ｂを通してオイルが導入される。
【００４１】
シリンダブロック２には連通路３３が形成されており、連通路３３は、連通溝３２とオイルジェット３１の本体部３１Ａとを連通している。これにより、オイル通路２１ａから貫通路２１ｂを通して導入されたオイルは、連通路３３から本体部３１Ａに導入され、噴射ノズル３１Ｂからピストン５に向かって噴射される。
【００４２】
このように本実施例のピストン５の冷却構造は、オイルジェット３１の上流で、かつ、オイル通路２１ａの下流に貫通路２１ｂ、連通溝３２および連通路３３が形成されている。本実施例の貫通路２１ｂ、連通溝３２および連通路３３は、本発明のオイル間欠供給部３５を構成する。ここで、上流、下流とはオイルの流れる方向に対して上流、下流を表わす。
【００４３】
連通溝３２は、ピストン５が上死点から下死点に向かって移動するまでの時機において、オイルジェット３１からピストン５にオイルを供給できるようにオイルジェット３１にオイルを供給可能な位置に形成されている。このため、連通溝３２は、バランサシャフト２１の外周面に沿って１８０°程度の範囲に形成されているのである。
【００４４】
次に、作用を説明する。
オイルパン４に貯留されるオイルＯは、オイルポンプ１１からオイル通路１３およびメインギャラリ１４を通してバランサシャフト２１のオイル通路２１ａに導入される。
【００４５】
オイル通路２１ａに導入されたオイルは、ピストン５が上死点から下死点に移動する時機に一致するバランサシャフト２１の回転位相に同期して貫通路２１ｂから連通溝３２に導入される。
【００４６】
連通溝３２に導入されるオイルは、オイルジェット３１の本体部３１Ａに導入された後、噴射ノズル３１Ｂからピストン５に向かって噴射される。ピストン５に向かって噴射されるオイルは、クラウン部５Ａの背面に導入されるとともに、開口部５ｈを通して環状部５ｒに導入される。これにより、エンジンの燃焼工程の直後の高温のピストン５が速やかに冷却される。
【００４７】
このように本実施例のピストン５の冷却構造によれば、バランサシャフト２１の内部に、オイルポンプ１１から供給されるオイルが導入されるオイル通路２１ａが形成されており、オイルジェット３１の上流で、かつ、オイル通路２１ａの下流にオイル間欠供給部３５が設けられている。オイル間欠供給部３５は、バランサシャフト２１の回転位相に同期した所定の角度の範囲でオイルジェット３１にオイルを供給する。
【００４８】
本実施例のオイル間欠供給部３５は、オイル通路２１ａとバランサシャフト２１の外周面とを貫通する貫通路２１ｂを有する。貫通路２１ｂは、バランサシャフト２１に形成されている。バランサシャフト２１に形成され、これに加えて、シリンダブロック２に形成され、バランサシャフト２１の回転位相が所定の角度の範囲と一致したときに貫通路２１ｂと連通する連通溝３２と、連通溝３２とオイルジェット３１とを連通する連通路３３とを含んで構成される。
【００４９】
これにより、シリンダ２Ａの内部を往復動されるピストン５に対して最も冷却効率が高い時機に、オイルジェット３１からピストン５に向かってオイルを噴射することができ、ピストンの冷却効率を向上できる。
【００５０】
特に、オイル間欠供給部３５は、ピストン５が上死点から下死点に向かって移動するまでの時機において、オイルジェット３１からピストン５にオイルを供給できるようにオイルジェット３１にオイルを供給している。
【００５１】
これにより、エンジン１が上死点から下死点に向かって降下する燃焼行程において最も高温となるピストン５に向かって、すなわち、ピストン５に対して最も冷却効率が高い時機を狙ってピストン５にオイルを供給することができる。このため、高温となるピストン５を速やかに冷却することができ、ピストン５の冷却効率をより効果的に向上できる。
【００５２】
また、オイル間欠供給部３５は、ピストン５が下死点から上死点に向かって移動するまでの時機において、オイルジェット３１からピストン５にオイルを供給しない。これにより、エンジン１が下死点から上死点に向かって上昇する圧縮行程において、クーリングチャンネル５Ｃからより多くのオイルを排出することができる。
【００５３】
このため、圧縮行程の次の燃焼行程において、オイルジェット３１からクーリングチャンネル５Ｃにより多くのオイルを導入することができ、ピストン５の冷却効率をより効果的に向上できる。
【００５４】
また、本実施例のピストン５の冷却構造によれば、オイルジェット３１が、オイルポンプ１１からオイルが導入される本体部３１Ａと、本体部３１Ａに導入されるオイルをピストン５に向かって噴射する噴射ノズル３１Ｂとを有する。
【００５５】
本体部３１Ａは、シリンダブロック２の下端２ａよりも下方のクランクケース２Ｂ側に設置されており、バランサシャフト２１は、本体部３１Ａに隣接して設置されている。
これにより、クランクシャフト８よりも直径（回転半径）が小さいバランサシャフト２１をオイルジェット３１に近づけて設置することで、バランサシャフト２１からオイルジェット３１までのオイルの供給経路を短縮できる。このため、バランサシャフト２１のオイル通路２１ａからオイルジェット３１にオイルを応答性よく供給できる。
【００５６】
したがって、１秒間に数十回転から百回転程度で往復動するピストン５に対して、冷却効率の良好な位置でオイルジェット３１からオイルを供給することができ、ピストン５の冷却効率をより効果的に向上できる。
【００５７】
また、本実施例のピストン５の冷却構造によれば、オイルジェット３１がクランクケース２Ｂに近接して設置されており、シリンダブロック２にはオイルポンプ１１から供給されるオイルが流れるメインギャラリ１４が設けられている。これに加えて、バランサシャフト２１は、メインギャラリ１４よりもシリンダ２Ａ側に設置されている。
【００５８】
これにより、バランサシャフト２１をシリンダ２Ａの内部のピストン５により近づけて設置することができ、バランサシャフト２１のオイル通路２１ａからオイルジェット３１にオイルを応答性よく供給できる。
【００５９】
このため、シリンダ２Ａの近くに設置されたバランサシャフト２１からバランサシャフト２１よりもシリンダ２Ａの近くに設置されたオイルジェット３１にオイルを速やかに供給して、オイルジェット３１からピストン５に速やかにオイルを供給できる。
この結果、冷却効率の良好な位置において、オイルジェット３１からピストン５にオイルを応答性良く供給することができ、ピストン５の冷却効率をより効果的に向上できる。
【００６０】
本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正および等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。
【符号の説明】
【００６１】
１...エンジン（内燃機関）、２...シリンダブロック、２Ａ...シリンダ、２Ｂ...クランクケース、２ａ...下端（シリンダブロックの下端）、５...ピストン、６...コネクティングロッド、６Ａ...小端部、６Ｃ...大端部、８...クランクシャフト、１１...オイルポンプ、１４...メインギャラリ、２１...バランサシャフト、２１ａ...オイル通路、２１ｂ...貫通路（オイル間欠供給部）、３１...オイルジェット、３１Ａ...本体部、３１Ｂ...噴射ノズル（噴射部）、３２...連通溝（オイル間欠供給部）、３３...連通路（オイル間欠供給部）、３５...オイル間欠供給部
【図１】
2018025141.tif 000003
【図２】
2018025141.tif 000004