(57)【要約】【課題】本願発明の目的は、オイル通路内でのオイルの流れをよくし、ピストンの冷却効果を高めることに有る。【解決手段】オイル通路１２の傾斜したガイド壁１５とオイルジェット１６のオイル噴射方向の傾斜により、オイルジェット１６から噴射されたオイルはピストン３の中間点付近を境にオイル通路１２の下壁面１２ａ側への反射流入と上壁面１２ｂ側への反射流入とに自動的に切り換えられる。このため、下壁面１２ａ及び上壁面１２ｂの滞留オイルＴはオイル通路１２のオイル進行方向へ確実に押し流される。従って、オイル通路１２内でのオイルの滞留及び滞留によるオイル通路１２の閉塞状態が解消され、オイルの循環が円滑に行われるため、ピストン３の冷却効果を大きく高めることができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に形成したオイル通路、オイル通路とクランク室とを連通するオイルの導入通路及び排出通路を有するピストンと前記導入通路に向け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において、
前記オイル通路と前記導入通路との連結部に前記オイルジェットから噴射されたオイルの進路を切り換えるガイド壁を配設し、前記オイルジェットのオイル噴射方向を前記オイル通路のオイル進行方向側に傾斜させたことを特徴とする内燃機関のピストン冷却装置。
【請求項２】
前記ガイド壁を平板状に形成し、オイル進行方向側に傾斜させた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冷却装置装置。
【請求項３】
前記オイルジェットから噴射されるオイルの進路が前記ガイド壁の内側と外側に切り替わる位置を前記ピストンの摺動領域のほぼ中間点に設定した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冷却装置装置。
【請求項４】
前記オイル通路を前記ピストンの周囲をほぼ１周するＣ字状に形成し、前記オイル通路の一端に前記導入通路を連結し、他端に前記排出通路を連結し、オイルを一方向に循環させた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冷却装置装置装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、内燃機関を構成するピストンの冷却に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ピストンの温度上昇を防止するために、ピストン内部にオイル通路を形成し、オイル通路内にオイルを循環させてピストンを内部から冷却する技術が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１に開示されたピストンの冷却装置は、ピストン３内部に設けたオイル通路１０の壁面に螺旋状の突起１０ａを形成する。ピストン３下方のクランク室１４内に設置されたオイルジェット１３から噴射されたオイルは、導入通路１１を介してオイル通路１０内に導入されると左右に分かれ、それぞれ突起１０ａと隣接する突起１０ａの間に形成される螺旋状の溝に沿って流れた後導出通路１２から排出される。従って、オイルはオイル通路１０内を螺旋状に流れるため、ピストンの上下を効率よく冷却することができる。
【特許文献１】特開２００４−２３２５８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、ピストン３は上死点と下死点の間を高速で往復運動しているため、オイル通路１０内のオイルには大きな慣性力がかかっている。即ち、ピストン３が上死点に向かって移動する時、オイルは下方向の慣性力を受けてオイル通路１０内の下壁側に滞留し、逆にピストン３が下死点に向かって移動する時、オイルは上方向の慣性力を受けてオイル通路１０内の上壁側に滞留する。
【０００５】
この結果、導入通路１１付近のオイル通路１０の壁面に多くのオイルが滞留し、オイル通路１０が閉塞状態となる。また、オイル通路１０が滞留したオイルによって閉塞されると、オイルジェット１３から噴射されたオイルはオイル通路１０内に導入されにくくなる。この結果、オイル通路１０内のオイルが流れにくくなり、ピストン３の大きな冷却効果を期待できないという問題がある。
【０００６】
本願発明の目的は、オイル通路内でのオイルの流れをよくし、ピストンの冷却効果を高めることに有る。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の本願発明は、オイル通路、オイルの導入通路及び排出通路を有するピストンとオイルジェットとを備えた内燃機関において、前記オイル通路と前記導入通路との連結部に前記オイルジェットから噴射されたオイルの進路を切り換えるガイド壁を配設し、前記オイルジェットのオイル噴射方向を前記オイル通路のオイル進行方向側に傾斜させたことを特徴とする。
【０００８】
請求項１に記載の本願発明によれば、オイルジェットから噴射されたオイルの推進力をオイル通路内に滞留するオイルに効率よく作用させ、オイルの流れをよくすることができるので、ピストンの冷却効果が高められる。
【０００９】
請求項２に記載の本願発明は、前記ガイド壁を平板状に形成し、オイル進行方向側に傾斜させたことを特徴とするため、ガイド壁の構成が簡単にでき、またガイド壁の傾き角度の設定でオイルの反射角度を適切に調整することができる。
【００１０】
請求項３に記載の本願発明は、前記オイルジェットから噴射されるオイルの進路が前記ガイド壁の内側と外側に切り替わる位置を前記ピストンの摺動領域のほぼ中間点に設定したことを特徴とするため、ピストンが上死点側に移動中のオイル通路下壁側に滞留するオイルと下死点側に移動中のオイル通路上壁側に滞留するオイルとに対し、ほぼ均等に推進力を付与することができ、最も効果的にオイル通路内のオイルの流れをよくすることができる。
【００１１】
請求項４に記載の本願発明は、前記オイル通路を前記ピストンの周囲をほぼ１周するＣ字状に形成し、前記オイル通路の一端に前記導入通路を連結し、他端に前記排出通路を連結し、オイルを一方向に循環させたことを特徴とするため、１つのオイル通路と１つのガイド壁と１つのオイルジェットを備えるという極めて簡単な構成で前記請求項１の作用効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本願発明は、オイルジェットから噴射されたオイルの推進力を利用してオイル通路内のオイルの流れを良くすることができるので、ピストンの冷却効果を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（第１の実施形態）
以下、第１の実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。
図１は、本願発明を実施した内燃機関としてのディーゼルエンジンの概要を一部断面により示したものである。なお、本願発明に関係する構成以外は公知のディーゼルエンジンの構造と基本的に同じである。
【００１４】
シリンダブロック１の内部には筒状のシリンダライナ２が装着されている。シリンダライナ２の内部にはピストン３が図１の上下方向に摺動可能に嵌合されている。ピストン３の上部空間は燃焼室４として形成され、ピストン３の下方にはクランク室５が形成されている。
【００１５】
ピストン３はピストンピン６によってコンロッド７の一端（図１の上端）と回動可能に連結され、コンロッド７の他端はクランク室５内に配設されたクランク軸（図示せず）のクランクピン８と回動可能に連結されている。また、ピストン３の外周面に形成された環状のリング溝９にピストンリング１０が装着されている。なお、シリンダブロック１には冷却用のウォータジャケット１１が備えられている。
【００１６】
ピストン３の内部には、図２（ａ）で明らかなように、ピストン３の周囲をほぼ１周するＣ字状のオイル通路１２がピストン３の上面とほぼ平行に形成されている。オイル通路１２は断面円形状に形成され、その一端部がピストン３の下面に開口するオイルの導入通路１３と連結し、他端部が同じくピストン３の下面に開口するオイルの排出通路１４と連結している。なお、本実施形態におけるオイル通路１２、導入通路１３及び排出通路１４の直径はほぼ５ｍｍ程度で形成しているが、これらの直径はピストン３の径に応じて種々変更されるものである。
【００１７】
オイル通路１２は、導入通路１３との連結部に平板状に形成されたガイド壁１５を備えている（図１及び図２(ｂ)参照）。ガイド壁１５は導入通路１３の中心軸線（図示せず）に対してオイル通路１２のオイル進行方向側にほぼ４５度傾けて配置され、図１に示すように、オイル通路１２を横断して両側壁に接続している。また、ガイド壁１５とオイル通路１２の上壁面１２ｂ及び下壁面１２ａとの間には所定の空隙が形成されている。
【００１８】
ガイド壁１５は次のような方法によってオイル通路１２内に形成される。即ち、一般にオイル通路１２と導入通路１３及び排出通路１４とは中子を用いて形成される。従って、オイル通路１２と導入通路１３との接続部を形成する部分の中子にオイル通路１２を横断する方向の４５度のスリットを刻設しておくことにより、ガイド壁１５の形成が可能である。なお、スリット、即ちガイド壁１５の厚さは１．５ｍｍ程度となるように形成されているが、この厚さに限定されるものではない。
【００１９】
一方、クランク室５の一部にはオイルジェット１６が配設されている。オイルジェット１６はその噴射口が導入通路１３に向けて指向されているが、さらに導入通路１３の中心軸線（図示せず）に対してオイル通路１２のオイル進行方向側に所定角度θ傾けて配置されている。なお、オイルジェット１６の傾斜角度θは本実施形態においてほぼ１〜２度の範囲で設定されているが、この角度に限定されるものではない。また、オイルジェット１６は図示していないが、調圧弁及び管路を介してオイルポンプに接続されており、ディーゼルエンジンの高速回転中常時噴射する点は従来技術と同様である。
【００２０】
前記のように構成した第１の実施形態の作用を図３に基づき説明する。図３は便宜上、上死点、中間点及び下死点でのピストン３を実線で示している。
ディーゼルエンジンが運転を開始すると、ピストン３は上死点と下死点との間を往復摺動する。また、オイルジェット１６からはオイルが導入通路１３に向けて常時噴射している。
【００２１】
導入通路１３からオイル通路１２に流入するオイルは、ピストン３の往復摺動による慣性力の影響を受けてピストン３が上死点側に移動する時、オイル通路１２の下壁面１２ａに滞留しやすくなる。この滞留オイルを図３ではＴで示している。
【００２２】
しかし、本実施形態において、導入通路１３に噴射されたオイルは傾斜したガイド壁１５の内側の進路を取り、内面１５ａに衝突する。このため、図３の上死点位置のピストン３に矢印で示したように、オイルは下壁面１２ａ側の滞留オイルＴに向けて反射され、オイル通路１２内に流入する。従って、反射されたオイルの推進力により滞留オイルＴはオイル通路１２の奥側に流され、オイルの滞留が解消される。
【００２３】
ピストン３が上死点から反転し、下死点側に向かって移動すると、オイルは慣性力の影響によりオイル通路１２の上壁面１２ｂに滞留しやすくなる。しかし、オイルジェット１６が傾斜して配置されているために、図３の中間点位置のピストン３に矢印で示したように、導入通路１３に噴射されたオイルの進路はガイド壁１５の下端１５ｂから外れ、ガイド壁１５に衝突すること無くガイド壁１５の外側を通過してオイル通路１２内に流入する。
【００２４】
このため、ピストンが中間点から下死点に至る間は、下死点位置のピストン３に矢印で示したように、オイルはオイル通路１２の上壁面１２ｂに直接衝突する。しかも、オイルジェット１６の噴射方向は傾斜しているため、オイルは所定の角度で反射し、オイル通路１２の上壁面１２ｂ側の滞留オイルＴに向かう。従って、反射されたオイルの推進力により滞留オイルＴはオイル通路１２の奥側に流され、ピストン３が下死点側に移動する場合もオイルの滞留が解消される。
【００２５】
第１の実施形態では、傾斜したガイド壁１５とオイルジェット１６のオイル噴射方向の傾斜により、オイルジェット１６から噴射されたオイルの進路はピストン３の中間点付近を境にオイル通路１２の下壁面１２ａ側への反射流入と上壁面１２ｂ側への反射流入とに自動的に切り換えられる。このため、下壁面１２ａ及び上壁面１２ｂの滞留オイルＴはオイル通路１２のオイル進行方向へ確実に押し流される。従って、オイル通路１２内でのオイルの滞留及び滞留によるオイル通路１２の閉塞状態が解消され、オイルの循環が円滑に行われるため、ピストン３の冷却効果を大きく高めることができる。
【００２６】
前記した本願発明の第１の実施形態は、以下の作用効果が得られる。
（１）ガイド壁１５は平板状であるため、構成が簡単であり、傾斜角度も自由に設定できるため、オイルジェット１６から噴射されたオイルの反射方向の設定も容易である。また、中子にスリットを付けるだけで済むためガイド壁の形成が容易である。
（２）オイル通路１２はピストン３の周囲をほぼ１周する１つの通路で形成し、オイルを１方向に循環させる構成であるため、通路の形成が容易であるとともにガイド壁１５やオイルジェット１６を１箇所に設置すればよいので冷却装置の構成が簡単である。
（３）オイルジェット１６から噴射されるオイルの進路の切り換え位置をピストン３の摺動領域のほぼ中間で行うようにしたため、オイル通路１２の上壁面１２ｂへのオイル流入と下壁面１２ａへのオイル流入を均等に行うことができ、オイルの滞留を確実に解消することができる。  
【００２７】
以下に示す本願発明の第２〜第４の実施形態は前記第１の実施形態におけるガイド壁の構成を変更したもので、第１の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００２８】
（第２の実施形態）
図４に示した第２の実施形態におけるガイド壁１７は、導入通路１３に位置する平板部１７ａと平板部１７ａからオイル通路１２側にほぼ直角に屈曲させた平板部１７ｂにより鉤型に構成されている。ピストン３が上死点側に位置しているとき、導入通路１３に噴射されたオイルは実線の矢印で示したように、ガイド壁１７の内側を通り、平板部１７ｂの内面１７Ｃに衝突してオイル通路１２の下壁面１２ａ側に反射し、オイル通路１２内に流入する。また、ピストン３が下死点側に位置しているとき、導入通路１３に噴射されたオイルは点線の矢印で示したように、ガイド壁１７の外側を通り、オイル通路１２の上壁面１２ｂに衝突して反射する。しかし、オイルの噴射方向は若干傾斜状態にあるため、上壁面１２ｂに衝突したオイルは上壁面１２ｂに沿うような方向に反射し、オイル通路１２内に流入する。
【００２９】
第２の実施形態では、鉤型のガイド壁１７を導入通路１３とオイル通路１２との連結部に配設したため、ピストン３の上死点側と下死点側の位置で噴射されたオイルの進路をガイド壁１７の内側と外側に切り換えることができる。従って、前記した第１の実施形態と同様に噴射されたオイルはオイル通路１２の下壁面１２ａ側に滞留するオイル及び上壁面１２ｂ側に滞留するオイルの双方を積極的に押し流すことができる。
【００３０】
（第３の実施形態）
図５に示した第３の実施形態におけるガイド壁１８は、その内面１８ａ及び外面１８ｂの全体を湾曲面に形成した構成である。オイルジェット１６から噴射されたオイルは、前記第１の実施形態と同様に、ピストン３の上死点側で、実線の矢印で示すように、内面１８ａに案内されてオイル通路１２の下壁面１２ａ側へ向かって流入する。また、ピストン３の下死点側で、点線の矢印で示すように、外面１８ｂに案内されてオイル通路１２の上壁面１２ｂ側へ流入する。第３の実施形態は第１の実施形態と同様の作用効果を有する。
【００３１】
（第４の実施形態）
図６に示した第４の実施形態におけるガイド壁１９は、その内面１９ａ及び外面１９ｂが湾曲面に形成されている。さらに、ガイド壁１９のオイル通路１２側先端部２０は、内面１９ａに続く先端内面２０ａがオイル通路１２の下壁面１２ａに指向するように曲率半径の小さい曲面で形成され、ガイド壁１９ｂに続く先端外面２０ｂがオイル通路１２の上壁面１２ｂに指向するように曲率半径の大きい曲面で形成されている。
【００３２】
第４の実施形態では、ピストン３が上死点側にあるときのオイルの流れが実線の矢印で示されるように、先端内面２０ａに案内されてオイル通路１２の下壁面１２ａに直接指向し、下壁面１２ａ側の滞留オイルに対する推進力を高めることができる。また、ピストン３が下死点側にあるとき、点線の矢印で示すように、オイルが先端外面２０ｂに案内されてオイル通路１２の上壁面１２ｂに直接指向され、上壁面１２ｂ側の滞留オイルに対する推進力を高めることができる。  
【００３３】
本願発明は、前記した各実施形態の構成に限定されるものではなく本願発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、次のように実施することができる。
【００３４】
（１）ガイド壁１５、１７、１８、１９は、前記各実施の形態のようにオイル通路１２の全領域を横断するように形成する構成に限らず、オイル通路１２の１／２あるいは２／３程度の領域を横断するように形成してもよい。
（２）ガイド壁１５、１７、１８、１９は、前記各実施の形態のようにピストン３と一体に形成する構成に限らず、別体のものをオイル通路に装着する構成としてもよい。
（３）ガイド壁１５、１７、１８、１９によるオイルジェット１６から噴射されるオイルの進路の切り換え位置は、ピストン３の摺動領域のほぼ中間点に限らず、上死点側あるいは下死点側に偏った位置に設定してもよい。この切り換え位置はガイド壁１５、１７、１８、１９の傾斜角度とオイルジェット１６の傾斜角度θを適宜変更することにより設定することができる。
（４）前記第１の実施形態において、ガイド壁１５は傾斜させること無く、オイル通路１２とほぼ平行に配設してもよい。
（５）前記第２の実施形態において、ガイド壁１７はその平板部１７ａと１７ｂとの接続部の内側及び外側を湾曲状に形成してもよい。
【００３５】
（６）オイル通路１２は、前記各実施の形態のように１つの通路を形成する構成に限らず、例えば２つの半円形のオイル通路を線対称に配設したり、３つの円弧状のオイル通路を配設するなど、複数のオイル通路で構成することができる。この場合に、導入通路、排出通路及びオイルジェットはオイル通路の数だけ配設すればよい。
（７）オイル通路１２の断面形状は円形に限らず、四角形、三角形等任意の形状で構成することができる。
（８）導入通路１３及び排出通路１４は穴あけ加工により形成してもよい。
（９）前記各実施の形態では内燃機関としてディーゼルエンジンの例を示したが、ガソリンエンジン等他のタイプの内燃機関において本願発明を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】ディーゼルエンジンの概要を示す一部断面した概略図である。
【図２】（ａ）図１のＡ−Ａ線断面図である。（ｂ）図１のＢ−Ｂ線断面図である。
【図３】第１の実施形態の作用を示す説明図である。
【図４】第２の実施形態を示す一部断面図である。
【図５】第３の実施形態を示す一部断面図である。
【図６】第４の実施形態を示す一部断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１    シリンダブロック
３    ピストン
４    燃焼室
５    クランク室
１２  オイル通路
１２ａ  下壁面
１２ｂ  上壁面
１３  導入通路
１４  排出通路
１５、１７、１８、１９  ガイド壁
１６  オイルジェット
【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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