(57)【要約】【課題】レシプロエンジンのスラップ音を低減できるピストンスラップ低減装置を提供する。【解決手段】ピストンスラップ低減装置１は、エンジンＥのスラップ音を発する位置のシリンダ壁２に軸方向に延びて形成されるオイル溝３と、オイル溝３内に開口して形成されオイルＯを吐出するためのオイル出口４と、スラップ音が発せられるときにオイル出口４にオイルＯを供給するオイル供給装置５と、を備えたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レシプロエンジンのスラップ音を発する位置のシリンダ壁に軸方向に延びて形成されるオイル溝と、
前記オイル溝内に開口して形成されオイルを吐出するためのオイル出口と、
前記スラップ音が発せられるときに前記オイル出口にオイルを供給するオイル供給装置と、
を備えたことを特徴とするピストンスラップ低減装置。
【請求項２】
前記オイル供給装置が、
油圧源と、
前記油圧源及び前記オイル出口を接続する供給油路と、
前記供給油路に設けられ前記供給油路を開閉する電磁弁と、
前記スラップ音が発せられるときに前記電磁弁を開とする制御装置と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載のピストンスラップ低減装置。
【請求項３】
前記レシプロエンジンのピストンリングには、前記オイル溝を軸方向にシールするための溝シール部が形成された
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のピストンスラップ低減装置。
【請求項４】
前記オイル溝は、断面円弧状に形成された
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のピストンスラップ低減装置。
【請求項５】
前記オイル出口が複数形成された
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のピストンスラップ低減装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレシプロエンジンのスラップ音を低減するピストンスラップ低減装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レシプロエンジンは、クランクシャフトの回転に伴ってコネクティングロッドが傾斜する。このため、ピストンは移動方向が反転され、コネクティングロッドの傾斜方向が変わる度にピストンピンを中心として微小に首振り運動をする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０４−２３１６１１号公報
【特許文献２】特開２００３−２８６８１６号公報
【特許文献３】特開２０１５−１２４７３３号公報
【特許文献４】特開２０１１−２２０１５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ピストンは、圧縮行程から膨張行程に移行するとき、燃焼室内から比較的に大きな圧力を受けた状態で首振り運動をする。このため、圧縮行程から膨張行程に移行するとき、ピストンスカートがスラスト側のシリンダ壁に強く打ち付けられ、スラップ音が発生する。
【０００５】
そこで本発明は、かかる事情に鑑みて創案され、その目的は、レシプロエンジンのスラップ音を低減できるピストンスラップ低減装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一の態様によれば、レシプロエンジンのスラップ音を発する位置のシリンダ壁に軸方向に延びて形成されるオイル溝と、
前記オイル溝内に開口して形成されオイルを吐出するためのオイル出口と、
前記スラップ音が発せられるときに前記オイル出口にオイルを供給するオイル供給装置と、
を備えたことを特徴とするピストンスラップ低減装置が提供される。
【０００７】
好ましくは、前記オイル供給装置が、油圧源と、前記油圧源と前記オイル出口とを接続する供給油路と、前記供給油路に設けられ前記供給油路を開閉する電磁弁と、前記スラップ音が発せられるときに前記電磁弁を開とする制御装置と、を備えるとよい。
【０００８】
好ましくは、前記レシプロエンジンのピストンリングには、前記オイル溝を軸方向にシールするための溝シール部が形成されるとよい。
【０００９】
好ましくは、前記オイル溝は、断面円弧状に形成されるとよい。
【００１０】
前記オイル出口は複数形成されてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、レシプロエンジンのスラップ音を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施の形態に係るピストンスラップ低減装置の概略説明図である。
【図２】シリンダ壁の斜視図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図４】電磁弁のオンオフタイミングを表す線図である。
【図５】ピストンリングの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、説明の便宜のため、本実施の形態においては圧縮工程におけるピストンの移動方向を上方とし、その反対方向を下方とする。また、エンジンは４つの気筒を有するが、いずれの気筒も概ね同じ構造である。このため、図示及び説明は１つの気筒について行い、他の気筒については省略する。
【００１４】
図１は、ピストンスラップ低減装置１の概略説明図である。図２は、シリンダ壁２に形成されるオイル溝３及びオイル出口４を表すシリンダ壁２の斜視図である。
【００１５】
図示するように、ピストンスラップ低減装置１が適用されるエンジンＥは、車両に搭載される圧縮着火式内燃機関、すなわちディーゼルエンジンである。また、エンジンＥは直列４気筒エンジンである。なお、エンジンＥは、レシプロエンジンであればよく、火花点火内燃機関、すなわちガソリンエンジンであってもよい。また、エンジンＥのシリンダ配置形式及び気筒数は、上述のものに限られない。エンジンＥは、単気筒エンジンであってもよく、多気筒エンジンであってもよい。
【００１６】
図１、図２及び図３に示すように、ピストンスラップ低減装置１は、エンジンＥのスラップ音を発する位置のシリンダ壁２に軸方向に延びて形成されるオイル溝３と、オイル溝３内に開口して形成されオイルＯを吐出するためのオイル出口４と、スラップ音が発せられるときにオイル出口４にオイルＯを供給するオイル供給装置５と、を備える。
【００１７】
スラップ音を発する位置のシリンダ壁２とは、スラスト側のシリンダ壁２のうち、圧縮行程から膨張工程に移り始めたときのピストン６が首振り運動をしてピストンスカート６ａが衝突する位置のシリンダ壁２である。シリンダ壁２は、シリンダライナで構成され、円筒状に形成される。
【００１８】
オイル溝３は、各気筒のシリンダ壁２に形成されると共に、シリンダ壁２の両端間に亘って延びる。また、オイル溝３は、溝幅Ｗ及び溝深さＤを一定に形成される。またさらに、オイル溝３は、断面円弧状に形成される。なお、オイル溝３は、シリンダ壁２の両端間に亘るものでなくともよい。また、オイル溝３は、断面矩形であってもよく、他の形状であってもよい。
【００１９】
オイル出口４は、各気筒のオイル溝３に形成されると共に、スラップ音が発生する位置に近接して形成される。また、オイル出口４は、オイル溝３の底部３ａに形成される。
【００２０】
オイル供給装置５は、油圧源７と、油圧源７及びオイル出口４を接続する供給油路８と、供給油路８に設けられ供給油路８を開閉する電磁弁９と、スラップ音が発せられるときに電磁弁９を開とする制御装置１０とを備える。
【００２１】
油圧源７は、クランクシャフト１１からの動力で駆動されるポンプで構成される。
【００２２】
供給油路８は、油圧源７及びメインギャラリ１２を接続する基幹油路８ａと、メインギャラリ１２及びオイル出口４を接続する末端油路８ｂとを備える。末端油路８ｂは、メインギャラリ１２から４つに分岐され各シリンダのオイル出口４に接続される。基幹油路８ａ及び末端油路８ｂは、シリンダブロックに形成される。なお、基幹油路８ａ及び末端油路８ｂは配管で構成されてもよい。また、エンジンＥが４気筒エンジンではない場合、末端油路８ｂは、エンジンＥの気筒数と同数形成されるとよい。
【００２３】
電磁弁９は、それぞれの末端油路８ｂに設けられる。電磁弁９は、全開全閉可能に形成される。
【００２４】
制御装置１０は、エンジンコントロールユニットで構成される。制御装置１０には、エンジンＥのクランク角を検出するクランク角センサー１３が接続される。制御装置１０には、クランク角センサー１３からのクランク角情報が逐次入力される。クランク角情報は、各電磁弁９の開閉タイミングを計るために用いられる。
【００２５】
図４は、電磁弁９に対して行う制御を表す線図である。図中のクランク角度は任意に選択した気筒の圧縮上死点を０°とした場合を示す。よって、クランク位相が所定角度ずれた他の気筒では、圧縮上死点、第１設定角度α及び第２設定角度βも前記所定角度だけずれる。以後、前記任意に選択した気筒に対応する電磁弁９の制御について説明し、他の気筒に対応する電磁弁９の制御については説明を省略する。
【００２６】
図４に示すように、制御装置１０には、電磁弁９を開くべきクランク角が第１設定角度αとして予め設定されると共に、閉じるべきクランク角が第２設定角度βとして予め設定される。第１設定角度α及び第２設定角度βは、各シリンダ毎に設定される。制御装置１０は、現在のクランク角とシリンダ毎に設定された第１設定角度α及び第２設定角度βとを逐次比較し、その比較結果に基づいて電磁弁９を開閉制御する。
【００２７】
具体的には、制御装置１０は、クランク角度が第１設定角度αになったとき電磁弁９にＯＮ信号を発して電磁弁９を全開させる。また制御装置１０は、クランク角度が第２設定角度βになったとき電磁弁９にＯＦＦ信号を発して電磁弁９を全閉させる。例えば、第１設定角度αは１０°に設定される。また、第２設定角度βは３０°に設定される。なお、上記各数値はあくまで例示であり、適宜変更可能である。
【００２８】
第１設定角度αはスラップ音が発生する瞬間のクランク角度（以後、衝突角度）θより若干小さな角度に設定される。第２設定角度βは、衝突角度θより若干大きな角度に設定される。これにより、ピストンスカート６ａがシリンダ壁２に衝突する直前にはピストンスカート６ａとシリンダ壁２との間にオイルＯを充填させることができると共に、衝突の余波等が収まるタイミングまで油圧を供給し続けることができる。
【００２９】
図５に示すように、各気筒のピストンリング１４には、オイル溝３を軸方向にシールするための溝シール部１５が形成される。溝シール部１５は、ピストンリング１４の外周に径方向外方に突起して形成される。溝シール部１５は、オイル溝３と略同形状に形成され、オイル溝３に嵌合される。なお、図示例では、溝シール部１５は、全てのピストンリング１４に形成されるが、これに限るものではない。溝シール部１５は、少なくともトップリング及びセカンドリングの一方又は両方に形成されるとよい。
【００３０】
次に本実施の形態の作用について述べる。
【００３１】
前記任意に選択した気筒が圧縮行程にあるとき、その気筒のピストン６は、スラスト側に傾斜されるコネクティングロッド１６から上向きの力を受けると共に燃焼室１７内の吸気から下向きの力を受ける状態で上昇される。この後、膨張行程に移行するとき、ピストン６は、反スラスト側に傾斜されるコネクティングロッド１６から上向きの力を受けると共に、燃焼室１７内で膨張される混合気から下向きの力を受ける状態で下降される。これにより、ピストン６は、ピストンピン１８を中心としてピストンスカート６ａがスラスト側に接近するよう勢いよく回動させられる。このときのクランク角度、すなわち衝突角度θは概ね一定である。
【００３２】
一方、制御装置１０はクランク角度が第１設定角度αになったとき電磁弁９にＯＮ信号を発して電磁弁９を全開にさせる。これにより、図３に示すように、オイル出口４からオイルＯが吐出される。このオイルＯの吐出は、クランク角度が第２設定角度βになるまで続く。オイル出口４から吐出されるオイルＯは、オイル溝３に沿って上下方向に拡がると共に、ピストン６とシリンダ壁２との間に注入される。
【００３３】
この後、クランク角度が衝突角度θとなり、ピストンスカート６ａがスラスト側に勢いよく回動させられる。しかし、ピストンスカート６ａとシリンダ壁２との間には、オイルＯが注入され続ける。このため、ピストンスカート６ａがシリンダ壁２に衝突する力は衝突の直前で弱められる。そして、スラップ音は低減（小さく）される。
【００３４】
この後、クランク角度が第２設定角度βになると、制御装置１０は電磁弁９にＯＦＦ信号を発して電磁弁９を全閉にさせる。これによりオイルＯの吐出は止まる。
【００３５】
また、ピストン６がさらに下降されると、ピストンリング１４がピストン６及びシリンダ壁２間の余剰のオイルＯを掻き落とすと共に、溝シール部１５がオイル溝３内のオイルＯを掻き落とす。このため、オイル出口４から吐出されたオイルＯが燃焼室１７内に入り込むことを防止または抑制できる。
【００３６】
このように、ピストンスラップ低減装置１が、スラップ音を発する位置のシリンダ壁２に軸方向に延びて形成されるオイル溝３と、オイル溝３内に開口して形成されオイルＯを吐出するためのオイル出口４と、スラップ音が発せられるときにオイル出口４にオイルＯを供給するオイル供給装置５とを備えるものとした。このため、ピストン６がシリンダ壁２に衝突するときにピストン６とシリンダ壁２との間にオイルＯを介在させることができ、スラップ音を効率よく低減できる。
【００３７】
また、オイル供給装置５が、油圧源７と、油圧源７及びオイル出口４を接続する供給油路８と、供給油路８に設けられ供給油路８を開閉する電磁弁９と、スラップ音が発せられるときに電磁弁９を開とする制御装置１０とを備えるものとした。このため、オイルＯを確実に供給でき、オイルＯの供給タイミングを最適に設定できる。
【００３８】
また、ピストンリング１４には、オイル溝３を軸方向にシールするための溝シール部１５が形成されるものとした。このため、オイル出口４から吐出されたオイルＯが燃焼室１７内に入り込むことを防止または抑制できる。
【００３９】
また、オイル溝３は、断面円弧状に形成されるものとしたため、オイル溝３に対してピストンリング１４の溝シール部１５を滑らかに摺動させることができる。
【００４０】
以上、本発明の実施形態を詳細に述べたが、本発明は以下のような他の実施形態も可能である。
【００４１】
（１）オイル出口４は、オイル溝３内に複数形成されてもよい。この場合、オイル出口４は、オイル溝３の底部３ａに上下方向に離間して形成されるとよい。オイルＯをより広い範囲に行き渡らせることができ、シリンダ壁２とピストンスカート６ａとの衝突を緩和できる。
【００４２】
（２）電磁弁９は全開全閉可能に形成されるものとしたが、これに限るものではない。例えば、電磁弁９は、全開全閉の他に半開可能なものであってもよい。この場合、制御装置１０は、クランク角度が第１設定角度αになったときに電磁弁９を全開させ、クランク角度が第２設定角度βになったときに電磁弁９を半開させ、その後、最も下方に位置する溝シール部１５がオイル出口４に接近されたとき電磁弁９を全閉させるとよい。これによれば、シリンダ内にオイルＯを潤沢に供給でき、シリンダ壁２及びピストン６の潤滑性を高めることができる。
【００４３】
（３）供給油路８は、メインギャラリ１２を経るものとしたが、メインギャラリ１２を経ることなく油圧源７とオイル出口４とを接続するものであってもよい。この場合、基幹油路８ａから複数の末端油路８ｂに分岐されるとよい。
【００４４】
（４）オイル溝３から燃焼室１７内に漏れるオイルＯの量が非常に少ない等、燃焼室１７へのオイル漏れが実質的に無視できる場合、溝シール部１５は省略されてもよい。
【００４５】
前述の各実施形態の構成は、特に矛盾が無い限り、部分的にまたは全体的に組み合わせることが可能である。本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１  ピストンスラップ低減装置
２  シリンダ壁
３  オイル溝
４  オイル出口
５  オイル供給装置
６  ピストン
Ｅ  エンジン
Ｏ  オイル
【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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