(57)【要約】【課題】消費油量を抑制しながら、シリンダライナ摺動面上に、シリンダ油をより均一に付着させることを目的とする。【解決手段】シリンダ注油システムは、シリンダライナ１において、ピストン３の摺動方向に対して複数段に設けられる注油孔８，９を備え、注油孔８，９のうちの下段注油孔８から、シリンダ油がシリンダライナ１の内面に向かって噴射され、下段注油孔８よりも上方に設けられる、注油孔８，９のうちの上段注油孔９から、シリンダライナ１の内面又はピストン３のピストンリング２にシリンダ油が注油されることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダライナにおいて、ピストンの摺動方向に対して複数段に設けられる注油孔を備え、前記注油孔のうちの第１注油孔から、潤滑油が前記シリンダライナの内面に向かって噴射され、前記第１注油孔よりも上方に設けられる、前記注油孔のうちの第２注油孔から、前記シリンダライナの内面又は前記ピストンのピストンリングに前記潤滑油が注油されることを特徴とするシリンダ注油システム。
【請求項２】
前記第２注油孔は、前記第１注油孔による前記潤滑油の付着状況が薄い部分に、前記潤滑油を注油する請求項１に記載のシリンダ注油システム。
【請求項３】
前記ピストンの上昇行程において、前記ピストンが前記第１注油孔を通過する前に、前記潤滑油は、前記第１注油孔から噴射され、
前記潤滑油は、前記ピストンが前記第２注油孔を通過する前、通過した後又は通過するタイミングで、前記第２注油孔から前記シリンダライナの内面又は前記ピストンリングに注油される請求項１又は２に記載のシリンダ注油システム。
【請求項４】
シリンダライナにおいて、ピストンの摺動方向に対して複数段に設けられる注油孔を備えるシリンダ注油システムを用いたシリンダ注油方法であって、
前記注油孔のうちの第１注油孔から、潤滑油が前記シリンダライナの内面に向かって噴射され、前記第１注油孔よりも上方に設けられる、前記注油孔のうちの第２注油孔から、前記シリンダライナの内面又は前記ピストンのピストンリングに前記潤滑油が注油されることを特徴とするシリンダ注油方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダ注油システム及びシリンダ注油方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関におけるシリンダライナとピストンリングの潤滑化を図るため、シリンダライナの内面に注油孔が設けられ、往復動するピストンの位置に応じて、潤滑油（シリンダ油）がシリンダ内に供給又は噴射されている。
【０００３】
シリンダ油を供給する注油システムは、内燃機関の回転と機械的に同期させて注油器を駆動する機械式や、電磁弁の開閉時間を制御してシリンダ油の噴射タイミングや噴射量を調整する電子制御式（例えばＥＣＬ（Electronically Controlled Lubricating System）とも呼ばれる。）などが存在する。また、注油方法は、シリンダ油を注油孔から供給し、ピストンリングによってシリンダライナ摺動面上にシリンダ油を拡がらせる方法や、ピストン上昇行程中に、シリンダ油を霧化させ、掃気スワールを利用して予めシリンダライナ摺動面上に油膜を分布させる方法（ＳＩＰ（Swirl Injection Principle）システムとも呼ばれる。）などが存在する。下記の特許文献１及び２では、ＳＩＰシステムに関する技術が開示されている。
【０００４】
特許文献３及び４では、注油孔をピストンの摺動方向に対して複数列に配置し、上位列の注油タイミングが下位列の注油タイミングよりも遅くなるように設定する技術が開示されている。各列の注油孔とも、ＳＩＰシステムではなく、ピストンリングによってシリンダライナ摺動面上にシリンダ油を拡がらせる方法によって、シリンダ内にシリンダ油を供給している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００２−５２９６４８号公報
【特許文献２】特表２０１２−５３０８６６号公報
【特許文献３】特開昭６１−２７９７１６号公報
【特許文献４】実開平６−６３８０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のＳＩＰシステムを採用した場合、シリンダ内に生じる掃気スワールを利用することから、ピストンリングによってシリンダ油を拡がらせる方法に比べ、シリンダライナ摺動面上のシリンダ油の分布が均一になると考えられていた。しかし、発明者らにより、シリンダライナ摺動面上において注油孔から離れた位置では、シリンダ油が薄く付着し、かつ、不均一となるという知見が得られた。特に、ロングストロークのディーゼルエンジンでは、従来のＳＩＰシステムによると、シリンダ油を適切に分布させることができず、注油孔から離れた位置でシリンダライナを摩耗させるという知見が得られた。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、消費油量を抑制しながら、シリンダライナ摺動面上に、シリンダ油をより均一に付着させることが可能なシリンダ注油システム及びシリンダ注油方法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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のシリンダ注油システム及びシリンダ注油方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明に係るシリンダ注油システムは、シリンダライナにおいて、ピストンの摺動方向に対して複数段に設けられる注油孔を備え、前記注油孔のうちの第１注油孔から、潤滑油が前記シリンダライナの内面に向かって噴射され、前記第１注油孔よりも上方に設けられる、前記注油孔のうちの第２注油孔から、前記シリンダライナの内面又は前記ピストンのピストンリングに前記潤滑油が注油されることを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、潤滑油は、第１注油孔から噴射されて掃気スワールによりシリンダライナの内面に付着される。そして、潤滑油は、第２注油孔からシリンダライナの内面又はピストンのピストンリングに注油される。第１注油孔から噴射された潤滑油は、スワールによって、シリンダライナの周方向及び軸方向に拡散し、第２注油孔から潤滑油が注油されることによって、第１注油孔からのシリンダ油の付着が補完される。
【００１０】
上記発明において、前記第２注油孔は、前記第１注油孔による前記潤滑油の付着状況が薄い部分に、前記潤滑油を注油する。
【００１１】
この構成によれば、第１注油孔から噴射された潤滑油のみに着目すると、付着状況が不均一であったり、付着範囲が不十分であったりするが、付着状況が薄い部分に潤滑油が多く注油されるように第２注油孔が設けられ、潤滑油が注油されることによって、シリンダライナの内面には、周方向において均一に潤滑油が付着する。
【００１２】
上記発明において、前記ピストンの上昇行程において、前記ピストンが前記第１注油孔を通過する前に、前記潤滑油は、前記第１注油孔から噴射され、前記潤滑油は、前記ピストンが前記第２注油孔を通過する前、通過した後又は通過するタイミングで、前記第２注油孔から前記シリンダライナの内面又は前記ピストンリングに注油される。
【００１３】
この構成によれば、注油された潤滑油は、ピストンの上昇又は下降に伴い、シリンダライナの内面の上方又は下方へ押し拡げられ、広い範囲にシリンダ油を付着させることができ、シリンダライナを摩耗させにくくすることができる。
【００１４】
本発明に係るシリンダ注油方法は、シリンダライナにおいて、ピストンの摺動方向に対して複数段に設けられる注油孔を備えるシリンダ注油システムを用いたシリンダ注油方法であって、前記注油孔のうちの第１注油孔から、潤滑油が前記シリンダライナの内面に向かって噴射され、前記第１注油孔よりも上方に設けられる、前記注油孔のうちの第２注油孔から、前記シリンダライナの内面又は前記ピストンのピストンリングに前記潤滑油が注油されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、消費油量を抑制しながら、シリンダライナ摺動面上に、シリンダ油をより均一に付着させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係るシリンダ注油システムを示す概略縦断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るシリンダ注油システムの第１実施例を示す構成図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るシリンダ注油システムの第２実施例を示す構成図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るシリンダ注油システムの第１実施例におけるシリンダライナを示す展開図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るシリンダ注油システムの第１実施例におけるシリンダライナを示す横断面図であり、下段注油孔と上段注油孔の位置関係を示している。
【図６】本発明の一実施形態に係るシリンダ注油システムの第２実施例におけるシリンダライナを示す展開図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るシリンダ注油システムの第２実施例におけるシリンダライナを示す横断面図であり、下段注油孔と上段注油孔の位置関係を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の一実施形態に係るシリンダ注油システムについて、図面を参照して説明する。
シリンダ注油システムは、例えば舶用２サイクル機関に適用され、各サイクルでシリンダ内へ新しい潤滑油（シリンダ油）を供給する。
【００１８】
シリンダライナ１には、ピストン３の摺動方向に対して複数段に注油孔８，９が設けられる。シリンダライナ１内では、ピストンリング２が設けられたピストン３が上下方向に往復動する。ピストンリング２は、シリンダライナ１に対して摺動する。このとき、ピストンリング２とシリンダライナ１は、シリンダ油によって潤滑されている。
【００１９】
注油孔８，９は、下段注油孔８と上段注油孔９から構成される。下段注油孔８と上段注油孔９の孔数は、例えば、図２に示すようにそれぞれ８つ、又は、図３に示すようにそれぞれ４つである。複数の上段注油孔８及び複数の下段注油孔９は、シリンダライナ１の周方向に等間隔で配置される。
【００２０】
注油器４は、内燃機関の回転と同期して駆動し、下段注油孔８と上段注油孔９のそれぞれにシリンダ油を供給する。下段注油孔８又は上段注油孔９と注油器４は、図１及び図２に示すように、下段用流路１３又は上段用流路１４によって接続され、下段用流路１３及び上段用流路１４にシリンダ油が流れる。注油器４は、複数のポート４Ａが設けられ、各ポート４Ａには下段用流路１３又は上段用流路１４が接続される。注油器４のポート４Ａの総数と、下段注油孔８と上段注油孔９の総数が一致しない場合、例えば、ポート４Ａが８本であって、下段注油孔８と上段注油孔９の孔数がそれぞれ８つである場合、図１及び図２に示すように、下段用流路１３及び上段用流路１４には、分岐金物１５が設けられ、シリンダ油は、周方向に位置する各上段注油孔及び各下段注油孔に分配される。シリンダ注油量は、注油器４の回転数、すなわち機関の回転数に比例する。
【００２１】
上段注油孔９による注油は、例えば蓄圧式であり、図１に示すように、上段用流路９に逆止弁１６と蓄油器１０が設けられる。蓄油器１０はシリンダ１０ａとピストン１０ｂとばね１０ｃを備え、ばね１０ｃの弾性力は、蓄油器１０内部の蓄圧室１０ｄの圧力が、ピストン３下部の空間１１の圧力よりも高く、注油器４からの送油圧力よりも低くなるように設定される。
【００２２】
下段注油孔８による注油は、ＳＩＰ（Swirl  Injection  Principle）システムであり、ピストン３の上昇行程中に、シリンダ油を噴霧させ、掃気スワールを利用して予めシリンダライナ１の摺動面上に油膜を分布させる。下段注油孔８は、開口部がノズル構造を有する。
【００２３】
ピストン３が上昇行程にあるとき、シリンダ油が注油器４から同じタイミングで上段注油孔９と下段注油孔８へ送出される。この際、下段注油孔８からの注油については、ピストンリング２が下段注油孔８に到達するよりも前のタイミングで、下段注油孔８からシリンダライナ１の内面に直接シリンダ油を噴射する。噴射されたシリンダ油は、掃気スワールに乗ってシリンダライナ１内を螺旋状に流れ、シリンダライナ１の内面へ付着される。
【００２４】
一方、上段注油孔９からの注油については、ピストン３の上昇行程ではピストン３上部の空間１２の空気は強く圧縮されているため、その圧力が注油器４からのシリンダ油の注油圧力より高い。したがって、シリンダ油は、注油圧力よりも低圧である蓄油室１０ｄに送出され、蓄油室１０ｄに一旦蓄えられる。
【００２５】
ピストン３がさらに上昇してピストンリング２が上段注油孔９を通過した後、上段注油孔９近傍のシリンダライナ１内の圧力は、ピストン３下部の空間１１の低い圧力とほぼ同等となる。その結果、シリンダ油は、蓄油室１０ｄ内部の圧力によって上段注油孔９からシリンダライナ１の内面に向かって流れる。この際、蓄油室１０ｄ内部の圧力は注油器４の注油圧力よりも低圧であるから、上段注油孔９からの注油はゆるやかな速度で行われる。ピストン３が下降行程となり、ピストンリング２が上段注油孔９を通過すると、上段注油孔９に燃焼ガスの高い圧力が作用するようになる。そのため、蓄油室１０ｄからの注油は、一時的に中断される。ピストン３が更に下降して燃焼ガスの圧力が低下すると、再び蓄油室１０ｄ内に残留していたシリンダ油が上段注油孔９からシリンダライナ１の内面に注油される。注油されたシリンダ油は、ピストン３の上昇又は下降に伴い、シリンダライナ１の内面の上方又は下方へ押し拡げられる。
【００２６】
以上、本実施形態によれば、上段注油孔９からの注油タイミングが下段注油孔８からの注油タイミングよりも遅くなる。すなわち、シリンダ油は、まず、ピストン３の上昇行程において、ピストン３が下段注油孔８を通過する前に、下段注油孔８から噴射されて掃気スワールによりシリンダライナ１の内面に付着される。そして、シリンダ油は、ピストンリング２が上段注油孔９を通過した後で、上段注油孔９からシリンダライナ１の内面に注油される。
【００２７】
下段注油孔８から噴射されたシリンダ油は、スワールによって、シリンダライナ１の周方向及び軸方向に拡散する。その結果、一の下段注油孔８から噴射されたシリンダ油は、シリンダライナ１の内面に斜め上方に向かって付着する（図４及び図６参照）。したがって、下段注油孔８から噴射されたシリンダ油は、上方に向かうほど薄くなるため、周方向においてムラが生じやすい。また、ボアストローク比が大きい機関において、下段注油孔８から噴射されたシリンダ油は、ストロークに対して、シリンダライナ１の軸方向に付着する距離が短くなる。
【００２８】
下段注油孔８から噴射されたシリンダ油のみに着目すると、付着状況が不均一であったり、付着範囲が不十分であったりするが、本実施形態によれば、上段注油孔９からシリンダ油が注油されることによって、下段注油孔８からのシリンダ油の付着が補完される。例えば、図４〜図７に示すような位置関係で、下段注油孔８によるシリンダ油の付着状況が薄い部分に、シリンダ油が多く注油されるように上段注油孔９が設けられる。これにより、シリンダライナ１の内面には、周方向において均一にシリンダ油が付着する。
【００２９】
また、下段注油孔８と上段注油孔９の両方からシリンダ油を注油することから、シリンダンライナ１の内面の必要な範囲にシリンダ油が付着するようになる。特に、ロングストロークの機関では、広い範囲にシリンダ油を付着させることができるため、シリンダライナ１を摩耗させにくくすることができる。
【００３０】
ＴＯＰリング位置からの距離（ストローク比、つまりＴＯＰリング位置と注油孔位置との距離とストロークとの比）は、上段注油孔９が１５％以下、下段注油孔８が１５〜４０％とした例がある。なお、ＴＯＰリング位置とは、上死点タイミングでの最上段シリンダリングの上面の位置をいう。
【００３１】
なお、上記実施形態では、上段注油孔９からのシリンダ油の注油方法として、注油器４を用いた蓄圧式を適用する場合について説明したが、本発明はこの例に限定されない。例えば、蓄圧されたシリンダ油を、電磁弁を用いて開閉時間制御をしながら注油する電子制御式（ＥＣＬ：Electronically  Controlled  Lubricating  System）を適用してもよい。また、シリンダ油は、ピストンが上段注油孔９を通過するタイミングで、上段注油孔９からピストンリング２に注油されてもよい。さらに、タイミング注油の場合、シリンダ油は、ピストンが上段注油孔９を通過する前に、上段注油孔９からシリンダライナ１の内面に注油されてもよい。
【符号の説明】
【００３２】
１  シリンダライナ
２  ピストンリング
３  ピストン
４  注油器
８  下段注油孔
９  上段注油孔
１０  蓄油器
【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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