(57)【要約】【課題】エンジンオイルの必要量を低減できる車両構造を提供する。【解決手段】内燃機関２と、内燃機関２に備わるピストン８の裏面にエンジンオイルを噴射するオイルジェット３とを備える車両構造１であって、オイルジェット３からのエンジンオイルの噴射を制御する噴射制御機構４を備える。噴射制御機構４は、ピストン８それ自身、またはピストン８に連動して周期的に運動する部材である周期運動体（バランスウェイト１０ｗ）に設けられ、周期運動体１０ｗと共に周期的に運動する第一永久磁石１０ｍと、内燃機関２の所定位置に配置され、周期運動体１０ｗの運動に伴って前記所定位置に対する位置を変える第一永久磁石１０ｍから受ける磁力の変化に応じて動作され、オイルジェット３にエンジンオイルを供給する供給路３０を開閉する開閉部材４０と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と、前記内燃機関に備わるピストンの裏面にエンジンオイルを噴射するオイルジェットとを備える車両構造であって、
前記オイルジェットからの前記エンジンオイルの噴射を制御する噴射制御機構を備え、
前記噴射制御機構は、
前記ピストンそれ自身、または前記ピストンに連動して周期的に運動する部材である周期運動体に設けられ、前記周期運動体と共に周期的に運動する第一永久磁石と、
前記内燃機関の所定位置に配置され、前記周期運動体の運動に伴って前記所定位置に対する位置を変える前記第一永久磁石から受ける磁力の変化に応じて動作され、前記オイルジェットに前記エンジンオイルを供給する供給路を開閉する開閉部材と、を備える車両構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のピストンの裏面にエンジンオイルを噴射するオイルジェットを備える車両構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関のシリンダブロックの内部には、ピストンの裏面にエンジンオイルを噴射するオイルジェットが設けられることがある。ピストンの裏面にエンジンオイルを噴射することで、ピストンとシリンダボアとのフリクションを低減することができる。また、ピストンの裏面にエンジンオイルを噴射することで、ピストンを冷却できるので、ノッキングなどの不正燃焼の発生を抑制できる。例えば特許文献１には、内燃機関の負荷が高いときに、オイルジェットからエンジンオイルが噴射されるように制御する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１５２６１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
高負荷時にオイルジェットからエンジンオイルを噴射し続ける構成では、エンジンオイルが大量に必要となる。大量のエンジンオイルは車両の重量増加に繋がるし、メンテナンス時のエンジンオイルの交換量も多くなるため、車両のメンテナンス性が低下する。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的の一つは、エンジンオイルの必要量を低減できる車両構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、ピストンにおいて特に冷却が必要な時期に着目した。ピストンは、圧縮行程の後期から燃焼行程にかけて最も温度が高くなり易い。つまり、ピストンが上死点の近傍にあるときにピストンにエンジンオイルを噴射すれば、その他のときにピストンにエンジンオイルを噴射していなくてもピストンを効率的に冷却できると考えられる。この点に鑑み、本発明者は、内燃機関においてピストンの動きに連動してオイルジェットを噴射する構成に想到した。以下に、本発明の車両構造を示す。
【０００７】
本発明の一形態に係る車両構造は、
内燃機関と、前記内燃機関に備わるピストンの裏面にエンジンオイルを噴射するオイルジェットとを備える車両構造であって、
前記オイルジェットからの前記エンジンオイルの噴射を制御する噴射制御機構を備え、
前記噴射制御機構は、
前記ピストンそれ自身、または前記ピストンに連動して周期的に運動する部材である周期運動体に設けられ、前記周期運動体と共に周期的に運動する第一永久磁石と、
前記内燃機関の所定位置に配置され、前記周期運動体の運動に伴って前記所定位置に対する位置を変える前記第一永久磁石から受ける磁力の変化に応じて動作され、前記オイルジェットに前記エンジンオイルを供給する供給路を開閉する開閉部材と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
上記構成によれば、ピストンの周期的な運動に連動してエンジンオイルを噴射させることができる。そのため、ピストンが往復する間、エンジンオイルを噴射し続ける構成よりも、エンジンオイルの必要量を減少させることができる。その結果、車両の軽量化を行なうことができるし、車両のメンテナンス時におけるエンジンオイルの交換作業の手間を低減できる。また、オイルジェットからのエンジンオイルの噴射を間欠的に行なうことで、内燃機関の暖機が十分でないときのピストンの過冷却を抑制できる。
【０００９】
上記構成では、周期的に運動する第一永久磁石の磁力が、供給路を開閉する開閉機構の動作のトリガーとなる構成である。つまり、複雑な電気的制御でトリガーを構成する必要がなく、噴射制御機構の構成を簡素にすることができるため、車両構造の生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態に係る車両構造の概略構成図である。
【図２】実施形態の車両構造に備わるオイルジェットの非動作時の状態を説明する説明図である。
【図３】実施形態の車両構造に備わるオイルジェットの動作時の状態を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の車両構造の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本発明は、これらの例示に限定されず、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。
【００１２】
＜実施形態１＞
≪全体構成≫
図１の車両構造１は、内燃機関２とオイルジェット３とを備える。内燃機関２は、シリンダブロック６とシリンダヘッド５とオイルパン７とを備える。シリンダブロック６のシリンダボア６０には往復運動するピストン８が摺接される。ピストン８はコンロッド９を介してクランクシャフト１０に繋がっている。クランクシャフト１０は、クランクジャーナル１０ｊと、クランクアーム１０ａと、クランクピン１０ｐと、バランスウェイト１０ｗとを備える。クランクアーム１０ａは、クランクジャーナル１０ｊの径方向に延び、クランクピン１０ｐを保持する。クランクピン１０ｐにコンロッド９の一端が連結され、ピストン８のピストンピン８ｐにコンロッド９の他端が連結されることで、ピストン８の往復運動に伴ってクランクシャフト１０がクランクジャーナル１０ｊの軸線を中心に回転する。一方、バランスウェイト１０ｗは、クランクジャーナル１０ｊの径方向におけるクランクアーム１０ａとは反対方向に伸びており、トルクの変動を抑制する。
【００１３】
内燃機関２のシリンダヘッド５には、図示しないカムシャフトなどの動弁系や、吸気ポート、排気ポートなどが設けられている。動弁系には図示しない潤滑経路からエンジンオイルが供給され、動弁系の潤滑と冷却を行なう。エンジンオイルは、シリンダヘッド５とシリンダブロック６に設けられるオイルギャラリーなどを伝ってオイルパン７に落下する。
【００１４】
本例の車両構造１はさらに、ピストン８の裏面にエンジンオイルを噴射するオイルジェット３と、オイルジェット３からのエンジンオイルの噴射を制御する噴射制御機構４とを備える。以下、オイルジェット３と噴射制御機構４の詳細を説明する。
【００１５】
≪オイルジェット≫
本例のオイルジェット３は、内燃機関２の各所にエンジンオイルを循環させる潤滑経路（図示せず）からエンジンオイルの供給を受けて、ピストン８の裏面にエンジンオイルを噴射する。オイルジェット３は、潤滑経路から分岐する供給路３０からエンジンオイルの供給を受ける。本例における供給路３０は、オイルジェット３の内部に形成されるエンジンオイルの通路も含む。
【００１６】
ここで、本例のオイルジェット３は、バランスウェイト１０ｗの回転半径に重複する位置に配置されているが、クランクジャーナル１０ｊの軸方向にオイルジェット３とバランスウェイト１０ｗとがずれている。そのため、オイルジェット３が、バランスウェイト１０ｗに干渉することはない。
【００１７】
≪噴射制御機構≫
本例の噴射制御機構４は、図２，３に示すように、バランスウェイト１０ｗに設けられ、バランスウェイト１０ｗと共に周期的に運動する第一永久磁石１０ｍと、内燃機関２の所定位置（本例ではクランクケースの上部の位置）に配置され、この第一永久磁石１０ｍから受ける磁力の変化に応じて供給路３０を開閉する開閉部材４０と、を備える。
【００１８】
［第一永久磁石］
第一永久磁石１０ｍが設けられるバランスウェイト１０ｗは、ピストン８の往復運動（周期的な運動）に連動して周期的に運動する周期運動体である。バランスウェイト１０ｗの位置と、ピストン８の位置とは、一対一で対応している。従って、シリンダブロック６の所定位置（開閉部材４０の設置位置）で第一永久磁石１０ｍから受ける磁力の強さを測定した場合、その磁力の強弱によってピストン８の位置を推定することができる。本例の噴射制御機構４では、この技術思想に基づいて、所定位置に設けられる開閉部材４０における第一永久磁石１０ｍから受ける磁力の変化に応じて開閉部材４０の動作を制御している。つまり、本例の噴射制御機構４では、第一永久磁石１０ｍが、開閉部材４０の動作のトリガーとなる。
【００１９】
バランスウェイト１０ｗにおける第一永久磁石１０ｍの設置位置は特に限定されないが、開閉部材４０で受ける第一永久磁石１０ｍの磁力の変化量が大きくなる位置に設けることが好ましい。本例では、バランスウェイト１０ｗの外周縁部に第一永久磁石１０ｍを設けている。このような位置に第一永久磁石１０ｍを設けることで、バランスウェイト１０ｗの内周縁部に近い位置に第一永久磁石１０ｍを設けるよりも、磁力の変化量を大きくすることができる。また、上記外周縁部の周方向における第一永久磁石１０ｍの位置を変えることで、開閉機構４０の動作時期を変化させることができる。本例では、当該外周縁部のうち、バランスウェイト１０ｗの回転方向の後端側に設けている。
【００２０】
［開閉部材］
本例の開閉部材４０は、連通孔４ｈを有する弁体４ｂと、弁体４ｂを収納する収納部４ｓと、弁体４ｂを付勢する弾性体４ｅと、弁体４ｂの先端（シリンダブロック６の内部空間側の端部）側に設けられる第二永久磁石４ｍと、を備える。
【００２１】
収納部４ｓはシリンダブロック６の内部空間に開口する直線穴であって、オイルジェット３にエンジンオイルを供給する供給路３０に交差している。つまり、供給路３０の途中が収納部４ｓで分断されている。この収納部４ｓに収納される弁体４ｂの長さは、収納部４ｓの軸方向の長さよりも短くなっており、弁体４ｂは収納部４ｓの軸方向に沿って移動可能に収納部４ｓに収納されている。弁体４ｂの外周面と収納部４ｓの内周面とはほぼ密着している。
【００２２】
弁体４ｂに設けられる連通孔４ｈは、その内径が供給路３０の内径に一致しており、その軸線が供給路３０の軸線に平行になっている。そのため、収納部４ｓにおける弁体４ｂの位置によって、弁体４ｂによって供給路３０が閉鎖されたり（図２参照）、収納部４ｓを挟む供給路３０が連通孔４ｈによって連通され、供給路３０が開放されたりする（図３参照）。
【００２３】
弾性体４ｅは、収納部４ｓの底部と弁体４ｂの後端との間に介在され、弁体４ｂを収納部４ｓの開口部に向って付勢する部材である。弾性体４ｅの形態は特に限定されない。本例の弾性体４ｅは圧縮バネである。弾性体４ｅに付勢される弁体４ｂが収納部４ｓから飛び出さないように、収納部４ｓに当て止めを設けることが好ましい。例えば、弁体４ｂの先端側を細径、後端側を太径とし、細径と太径との段差が当て止めされる段差状の当て止めを収納部４ｓに形成することが挙げられる。当て止めを設けることで、弁体４ｂの第二永久磁石４ｍに磁力が作用しない状態では、弁体４ｂの先端側の端面はシリンダブロック６の内周面にほぼ沿った位置に配置される。
【００２４】
第二永久磁石４ｍにおけるシリンダブロック６の内部空間側の端面は、第一永久磁石１０ｍにおけるシリンダブロック６の内壁側の端面と同極となっている。例えば、第一永久磁石１０ｍの端面がＳ極なら、第二永久磁石４ｍの端面もＳ極、第一永久磁石１０ｍの端面がＮ極なら、第二永久磁石４ｍの端面もＮ極である。このような構成によって、第二永久磁石４ｍは、第一永久磁石１０ｍの磁力による斥力によって弁体４ｂを収納部４ｓの底部側に押し込む。
【００２５】
≪動作状態≫
上記構成を備える噴射制御機構４による供給路３０の開閉状態を図２，３に基づいて説明する。図２に示すように、バランスウェイト１０ｗが内燃機関２の上端側にある場合、クランクアーム１０ａは内燃機関２の下端側にある。クランクアーム１０ａにはコンロッド９（図１）が連結されているため、ピストン８（図１）は下死点付近にある。このとき、ピストン８はそれほど高温となっていないため、オイルジェット３からピストン８の裏面にエンジンオイルを噴射する必要性が低い。ここで、図２に示すように、バランスウェイト１０ｗの第一永久磁石１０ｍは、開閉部材４０の第二永久磁石４ｍからかなり離れた位置にあり、第二永久磁石４ｍには殆ど斥力が発生しない。そのため、弁体４ｂは弾性体４ｅに押されて収納部４ｓの開口部側に位置し、弁体４ｂの連通孔４ｈは供給路３０からずれた位置に配置されている。供給路３０は弁体４ｂで封鎖され、オイルジェット３からはエンジンオイルが噴射されない。
【００２６】
次に、バランスウェイト１０ｗが回転して図３の位置に移動した場合、クランクアーム１０ａは内燃機関２の上端側に配置されつつある。コンロッド９（図１）を介してクランクアーム１０ａに連結されるピストン８は、圧縮行程の後期（または排気行程の後期）に差しかかっている。圧縮行程の後期にはピストン８は高温になり易いので、この時点でピストン８の裏面にエンジンオイルを噴射することが好ましい。ここで、図３に示すように、バランスウェイト１０ｗの第一永久磁石１０ｍは、第二永久磁石４ｍにほぼ対向する位置にあり、第二永久磁石４ｍには斥力が作用する。そのため、弁体４ｂは、弾性体４ｅの付勢力に打ち勝って収納部４ｓの奥に押し込まれ、連通孔４ｈが供給路３０に連通される。その結果、矢印に示すように、オイルジェット３からピストン８（図１）の裏面にエンジンオイルが噴射され、ピストン８が冷却される。開閉部材４０の位置を調整することで、ピストン８がより上死点に近い位置に配置されたときに、エンジンオイルが噴射されるようにすることもできる。
【００２７】
図３の状態からさらに、バランスウェイト１０ｗが回転すると、第二永久磁石４ｍから第一永久磁石１０ｍが離隔していく。そのため、第二永久磁石４ｍの斥力が弱まって、弁体４ｂが内部空間に向って進出し、供給路３０が閉鎖される。
【００２８】
≪効果≫
本例の車両構造１によれば、ピストン８（図１）の周期的な運動に連動してエンジンオイルを噴射させることができる。そのため、ピストン８が往復する間、エンジンオイルを噴射し続ける構成よりも、エンジンオイルの必要量を減少させることができる。その結果、車両の軽量化を行なうことができるし、車両のメンテナンス時におけるエンジンオイルの交換作業の手間を低減できる。
【００２９】
本例の車両構造１によれば、オイルジェット３からのエンジンオイルの噴射を間欠的に行なうため、内燃機関２の暖機が十分でないときのピストンの過冷却を抑制できる。
【００３０】
本例の車両構造１では、第一永久磁石１０ｍと第二永久磁石４ｍを利用することで、エンジンオイルの間欠的な噴射のために電気的な制御を一切行なわないシンプルな構成である。制御のための電子部品が不要なため本例の車両構造１は、コストを含めた生産性に優れる。また、電子部品の故障のリスクを無くすことができるというメリットもある。
【００３１】
≪その他の構成≫
内燃機関２の始動時などは、潤滑経路におけるエンジンオイルの圧力が十分に高まっておらず、オイルジェット３から勢い良くエンジンオイルを噴射できない場合がある。そこで、供給路３０の途中に、エンジンオイルの圧力が一定圧力以上となったときに開くリリーフ弁を設け、エンジンオイルの圧力が低いうちは、オイルジェット３からのエンジンオイルの噴射を停止することが好ましい。そうすることで、潤滑経路のエンジンオイルの圧力を速やかに上昇させることができる。リリーフ弁は、噴射制御機構４よりも下流側（オイルジェット３側）に設けても良いし、上流側に設けても良い。また、リリーフ弁は、エンジンオイルの温度が一定以上になったときに開く、バイメタルやサーモスタットなどを用いたリリーフ弁であっても良い。
【００３２】
＜実施形態２＞
第一永久磁石１０ｍの設置対象として、クランクピン１０ｐやクランクアーム１０ａ、あるいはコンロッド９を利用することもできる。これらの部材も、ピストン８の往復運動に連動して周期的に運動する周期運動体であり、開閉部材４０を動作させるトリガーとしての役割を持たせることができる。また、第一永久磁石１０ｍの設置対象としてピストン８自身を利用することもできる。ピストン８も、周期的に所定の往復運動を行なう周期運動体である。例えば、ピストン８のスカート部分や、ピストンピン８ｐに第一永久磁石１０ｍを設けることが挙げられる。
【００３３】
＜実施形態３＞
開閉部材４０は、電気的な部材によって構成することもできる。例えば、開閉部材４０は、磁気センサと、電磁弁と、磁気センサの検知結果に応じて電磁弁を開閉する弁制御部と、で構成することもできる。磁気センサは、シリンダブロック６の所定位置に配置され、第一永久磁石１０ｍの磁力を検知する。電磁弁は、供給路３０の途中やオイルジェット３の先端に設けられ、弁制御部により磁力センサの検知結果に基づいて開閉される。このような構成によれば、より細やかにエンジンオイルの噴射時期や噴射量を調整することができる。磁力センサの検知結果の処理や、電磁弁の制御信号の発信を行う弁制御部は、既存の車載コンピュータ（ＥＣＵ：ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｕｎｉｔ）によって構成することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１  車両構造
２  内燃機関
３  オイルジェット  ３０  供給路
４  噴射制御機構
１０ｍ  第一永久磁石
４０  開閉部材
４ｂ  弁体  ４ｍ  第二永久磁石  ４ｅ  弾性体（圧縮バネ）
４ｈ  連通孔  ４ｓ  収納部
５  シリンダヘッド
６  シリンダブロック  ６０  シリンダボア
７  オイルパン
８  ピストン  ８ｐ  ピストンピン
９  コンロッド
１０  クランクシャフト
１０  クランクアーム  １０ｊ  クランクジャーナル
１０ｐ  クランクピン  １０ｗ  バランスウェイト（周期運動体）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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