(57)【要約】【課題】ピストンを冷却後のオイルを利用して、内燃機関内のフリクションを低減することができるピストンの冷却装置を提供すること。【解決手段】オイルジェット１２、１３は、ピストン５の中心軸Ｌに対して対称となるようにクランクケース２Ａに取付けられ、ノズル１２ａ、１３ａからクラウン部５Ａの裏面５ａに向けてオイルを噴射した場合に、クラウン部５Ａの裏面５ａに衝突したオイルが小端部６Ａに落下するようにノズル１２ａ、１３ａの向きが設定される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダを有するシリンダブロックと、前記シリンダブロックの下部に設けられたクランクケースと、前記シリンダ内に往復動自在に設けられ、頂面にクラウン部を有するピストンと、前記クランクケースに収容されるクランクシャフトと、前記ピストンに連結される小端部および前記クランクシャフトに連結される大端部を有するコネクティングロッドとを有する内燃機関に搭載され、前記クラウン部の裏面に向けてオイルを噴射するノズルを有するオイルジェットを備えたピストンの冷却装置であって、
前記オイルジェットが、前記ピストンの中心軸に対して対称となるように前記クランクケースに取付けられた第１のオイルジェットおよび第２のオイルジェットから構成され、
前記第１のオイルジェットおよび前記第２のオイルジェットのノズルから前記クラウン部の裏面に向けてオイルを噴射した場合に、前記クラウン部の裏面に衝突したオイルが前記小端部に落下するように前記ノズルの向きが設定されることを特徴とするピストンの冷却装置。
【請求項２】
前記ピストンの中心軸上に位置するように前記クラウン部の裏面に整流部が形成され、前記第１のオイルジェットおよび前記第２のオイルジェットのノズルから前記クラウン部の裏面に向けて噴射されるオイルを前記整流部に衝突させて前記小端部に指向させることを特徴とする請求項１に記載のピストンの冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピストンの冷却装置に関し、特に、オイルジェットから噴射されるオイルによってピストンを冷却するようにしたピストンの冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動二輪車や自動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運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】
また、ピストンがシリンダ内で往復動する際には、ピストンの頂面を構成するクラウン部が高温の燃焼ガスに曝されるため、クラウン部の裏面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う。
【０００４】
従来のこの種のピストンの冷却装置としては、例えば、特許文献１、２に記載されたものが知られている。このピストンの冷却装置は、ピストンの下方にオイルジェットが設けられており、オイルジェットのノズルから噴射されたオイルをクラウン部の裏面に噴射することにより、ピストンの冷却を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３２４５２６号公報
【特許文献２】特開２０１２−１３７００３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような従来のピストンの冷却装置にあっては、オイルジェットのノズルからクラウン部の裏面に噴射されたオイルがそのまま落下されるだけとなり、ピストンの冷却後のオイルを有効利用できない。
【０００７】
具体的には、ピストンにはコネクティングロッドの小端部が連結され、クランクシャフトにはコネクティングロッドの大端部が連結されているため、小端部および大端部にオイルを導いて小端部および大端部とオイルとの間で熱の授受を行うことが好ましい。
【０００８】
例えば、オイルの温度がコネクティングロッドの温度よりも低い場合には、オイルを小端部および大端部により加熱して高温にすることができる。このため、内燃機関の暖機運転時のオイルの温度上昇を早くしてオイルの粘性を低くすることができ、内燃機関内の摺動部のフリクションを減少させて内燃機関の燃費を向上させることができる。
【０００９】
また、オイルの温度がコネクティングロッドの温度よりも高い場合には、オイルにより小端部および大端部を加熱して、オイルにより小端部および大端部に熱に与えることができる。
【００１０】
このため、ピストンと小端部との間および大端部とクランクシャフトとの間の油膜温度を上昇させて、クランクシャフトと大端部とのフリクションを減少させて内燃機関の燃費を向上させることができる。
このように従来の冷却装置は、ピストンの冷却後のオイルを有効利用する構成となっていないので、内燃機関内のフリクションを低減することができないのである。
【００１１】
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、ピストンを冷却後のオイルを利用して、内燃機関内のフリクションを低減することができるピストンの冷却装置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】
【００１２】
本発明の第１の態様は、シリンダを有するシリンダブロックと、シリンダブロックの下部に設けられたクランクケースと、シリンダ内に往復動自在に設けられ、頂面にクラウン部を有するピストンと、クランクケースに収容されるクランクシャフトと、ピストンに連結される小端部およびクランクシャフトに連結される大端部を有するコネクティングロッドとを有する内燃機関に搭載され、クラウン部の裏面に向けてオイルを噴射するノズルを有するオイルジェットを備えたピストンの冷却装置であって、オイルジェットが、ピストンの中心軸に対して対称となるようにクランクケースに取付けられた第１のオイルジェットおよび第２のオイルジェットから構成され、第１のオイルジェットおよび第２のオイルジェットのノズルからクラウン部の裏面に向けてオイルを噴射した場合に、クラウン部の裏面に衝突したオイルが小端部に落下するようにノズルの向きが設定されるものから構成されている。
【００１３】
本発明の第２の態様としては、ピストンの中心軸上に位置するようにクラウン部の裏面に整流部が形成され、第１のオイルジェットおよび第２のオイルジェットのノズルからクラウン部の裏面に向けて噴射されるオイルを整流部に衝突させて小端部に指向させてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
このように上記の第１の態様によれば、ピストンの中心軸に対して対称となるようにクランクケースに取付けられた第１のオイルジェットおよび第２のオイルジェットを有し、第１のオイルジェットおよび第２のオイルジェットのノズルからクラウン部の裏面に向けてオイルを噴射した場合に、クラウン部の裏面に衝突したオイルが小端部に落下するようにノズルの向きが設定される。
【００１５】
このため、第１のオイルジェットおよび第２のオイルジェットから噴射されたオイルを、ピストンの中心軸に対して対称な位置でクラウン部の裏面に衝突させてピストンを冷却することができる。
【００１６】
クラウン部の裏面に衝突したオイルは、互いに対向する方向からクラウン部の裏面に沿ってピストンの中心軸側に流れ、ピストンの中心軸付近で衝突して小端部に落下し、小端部から大端部と小端部に連続するコネクティングロッドの部位を伝って大端部に流れる。したがって、ピストンを冷却したオイルを小端部から大端部に導くことができ、オイルとコネクティングロッドとの間で熱交換を行うことができる。
【００１７】
このように、ピストンを冷却したオイルを利用してオイルとコネクティングロッドとの間で熱交換を行うことができるので、オイルの温度がコネクティングロッドの温度よりも低い場合には、オイルを小端部および大端部により加熱して高温にすることができる。このため、内燃機関の暖機運転時のオイルの温度上昇を早くしてオイルの粘性を低くすることができ、内燃機関内のフリクションを減少させて内燃機関の燃費を向上させることができる。
【００１８】
また、オイルの温度がコネクティングロッドの温度よりも高い場合には、オイルにより小端部および大端部を加熱して、オイルにより小端部および大端部に熱に与えることができる。このため、ピストンと小端部との間および大端部とクランクシャフトとの間の油膜温度を上昇させて、ピストンと小径部とのフリクションおよびクランクシャフトと大端部とのフリクションを減少させて内燃機関の燃費を向上させることができる。
【００１９】
上記の第２の態様によれば、第１のオイルジェットおよび第２のオイルジェットのノズルからクラウン部の裏面に向けて噴射されるオイルを整流部に衝突させて小端部に指向させるので、第１のオイルジェットおよび第２のオイルジェットのノズルから噴射されるオイルの噴射タイミングを異ならせた場合であっても、ピストンを冷却したオイルを小端部に導くことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明のピストンの冷却装置の第１の実施形態を示す図であり、冷却装置を備えたエンジンの要部断面図である。
【図２】図２は、本発明のピストンの冷却装置の第１の実施形態を示す図であり、オイルジェットから噴射されるオイルの流れを示す図である。
【図３】図３は、本発明のピストンの冷却装置の第２の実施形態を示す図であり、冷却装置を備えたエンジンの要部断面図である。
【図４】図４は、本発明のピストンの冷却装置の第２の実施形態を示す図であり、オイルジェットから噴射されるオイルの流れを示す図である。
【図５】図５は、本発明のピストンの冷却装置の第２の実施形態を示す図であり、ピストンの裏面に流れるオイルの状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係るピストンの冷却装置の実施形態について、図面を用いて説明する。
（第１の実施形態）
図１、図２は、本発明に係る第１の実施形態のピストンの冷却装置を示す図である。
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、図示しないオイルが貯留されるオイルパン４とを含んで構成される。
【００２２】
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が上下方向に往復動自在に設けられている。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、クラウン部５Ａの裏面５ａに設けられ、中央部に図示しないピン孔が形成される一対のピンボス部５Ｃとを備えている。ここで、エンジン１は、複数のシリンダ２を有しており、説明の便宜上、シリンダ２は、１つのみ図示するが、各シリンダの構成は、同一である。
【００２３】
ピストン５のピンボス部５Ｃにはピン７が取付けられており、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、この小端部６Ａは、ロッド部６Ｂを介して大端部６Ｃに連続している。
【００２４】
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ことにより、車両の走行が行われる。
【００２５】
シリンダブロック２の下部にはクランクケース２Ａが一体的に設けられており、クランクシャフト８は、クランクケース２Ａに収容され、クランクケース２Ａ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。
【００２６】
オイルパン４は、クランクケース２Ａに取付けられており、オイルパン４に貯留されたオイルは、図示しないオイルポンプによってピストン５やクランクシャフト８等の摺動部位や図示しないラッシュアジャスタ等の油圧機器に供給される。
【００２７】
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９と、排気工程において、シリンダブロック２、シリンダヘッド３およびクラウン部５Ａによって囲まれる燃焼室１１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１０とが形成されている。
【００２８】
また、クランクケース２Ａには第１のオイルジェットとしてのオイルジェット１２と第２のオイルジェットとしてのオイルジェット１３が取付けられている。オイルジェット１２、１３は、シリンダブロック２とクランクケース２Ａに形成された図示しないオイル通路から導入される油圧をそれぞれノズル１２ａ、１３ａからクラウン部５Ａの裏面５ａに向かって噴射する。
【００２９】
オイルジェット１２、１３は、例えば、図示しないソレノイドによって図示しない弁体を駆動することにより、オイルの噴射と停止を電気的に制御できるものから構成されており、図示しない制御回路によってソレノイドの通電制御が行われる。
【００３０】
オイルジェット１２、１３は、ピストン５の中心軸Ｌに対して対称となるようにクランクケースに２Ａに取付けられており、ノズル１２ａ、１３ａからクラウン部５Ａの裏面５ａに向けてオイルを噴射した場合に、クラウン部５Ａの裏面５ａに衝突したオイルが小端部６Ａに落下するようにノズル１２ａ、１３ａの向きが設定されている。ここで、オイルジェット１２、１３は、冷却装置を構成している。
【００３１】
次に、作用を説明する。
制御回路によってオイルジェット１２、１３のソレノイドを同時に通電し、図２に示すように、ノズル１２ａ、１３ａからクラウン部５Ａの裏面５ａに向かってオイルＯ１を噴射する。
【００３２】
本実施形態のオイルジェット１２、１３は、ピストン５の中心軸Ｌに対して対称となるようにクランクケース２Ａに取付けられ、ノズル１２ａ、１３ａからクラウン部５Ａの裏面５ａに向けてオイルを噴射した場合に、クラウン部５Ａの裏面５ａに衝突したオイルが小端部６Ａに落下するようにノズル１２ａ、１３ａの向きが設定される。
【００３３】
このため、オイルジェット１２、１３のノズル１２ａ、１３ａから噴射されたオイルを、ピストン５の中心軸に対して対称な位置でクラウン部５Ａの裏面５ａに衝突させることにより、ピストン５を冷却することができる。
【００３４】
クラウン部５Ａの裏面５ａに衝突したオイルは、互いに対向する方向からクラウン部５Ａの裏面５ａに沿ってピストンの中心軸Ｌ側に流れ、ピストン５の中心軸Ｌ付近で衝突して小端部６Ａに落下する。
【００３５】
小端部６Ａに落下したオイルは、Ｏ２で示すように、小端部６Ａからロッド部６Ｂを伝って大端部６Ｃに流れる。このため、ピストン５を冷却したオイルＯ２を小端部６Ａから大端部６Ｃに導いた後に、大端部６ＣからＯ３で示すようにオイルパン４に還流することができ、オイルとコネクティングロッド６との間で熱交換を行うことができる。
【００３６】
このように本実施形態のエンジン１は、ピストン５を冷却したオイルを利用してオイルとコネクティングロッド６との間で熱交換を行うことができるので、オイルの温度がコネクティングロッド６の温度よりも低い場合には、オイルを小端部６Ａおよび大端部６Ｃにより加熱して高温にすることができる。このため、エンジン１の暖機運転時のオイルの温度上昇を早くしてオイルの粘性を低くすることができ、エンジン１内のフリクションを減少させてエンジン１の燃費を向上させることができる。ここで、エンジン１内のフリクションとは、大端部６Ｃとクランクシャフト８との間のようにエンジン１の内部に設けられてオイルが供給される摺動部のフリクションである。
【００３７】
また、オイルの温度がコネクティングロッド６の温度よりも高い場合には、オイルにより小端部６Ａおよび大端部６Ｃを加熱して、オイルにより小端部６Ａおよび大端部６Ｃに熱を与えることができる。このため、小端部６Ａおよび大端部６Ｃとクランクシャフト８との間の油膜温度を上昇させて、ピストン５と小端部６Ａとのフリクションおよびクランクシャフト８と大端部６Ｃとのフリクションを減少させてエンジン１の燃費を向上させることができる。
【００３８】
（第２の実施形態）
【００３９】
図３〜図５は、本発明に係る第２の実施形態のピストンの冷却装置を示す図であり、第１の実施形態と同一の構成には同一番号を付して説明を省略する。
【００４０】
図３において、クラウン部５Ａの裏面５ａに整流部２１が形成されており、この整流部２１は、ピストン５の中心軸Ｌ上に位置して裏面５ａから下方に突出している。この整流部２１は、オイルジェット１２、１３のノズル１２ａ、１３ａからクラウン部５Ａの裏面５ａに向けて噴射されるオイルが衝突したときにオイルを小端部６Ａに指向させる。
【００４１】
本実施形態のエンジン１は、オイルジェット１２、１３のノズル１２ａ、１３ａから噴射されたオイルを、ピストン５の中心軸に対して対称な位置でクラウン部５Ａの裏面５ａに衝突させることにより、ピストン５を冷却することができる。
【００４２】
クラウン部５Ａの裏面５ａに衝突したオイルは、互いに対向する方向からクラウン部５Ａの裏面５ａに沿ってピストンの中心軸Ｌ側に流れ、図５中、Ｏ４で示すように、ピストン５の中心軸Ｌ付近で整流部２１に衝突して、小端部６Ａに指向される。この後、図４のＯ２、Ｏ３に示すように、オイルが小端部６Ａからロッド部６Ｂを介して大端部６Ｃに導かれる。
この結果、オイルジェット１２、１３によるオイルの噴射タイミングを異ならせた場合であっても、ピストン５を冷却したオイルを小端部６Ａに導くことができ、オイルとコネクティングロッド６との間で熱交換を行うことができる。
【００４３】
本発明の実施形態を開示したが、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及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】
【００４４】
２…シリンダブロック、２Ａ…クランクケース、２ａ…シリンダ、５…ピストン、５ａ…裏面（クラウン部の裏面）、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、１２…オイルジェット（第１のオイルジェット）、１２ａ，１３ａ…ノズル、１３…オイルジェット（第２のオイルジェット）、２１…整流部
【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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