(57)【要約】【課題】ピストン冷却後の余分な潤滑油によるピストン摺動抵抗の増加を防止する。【解決手段】エンジン１の各シリンダボア３毎に、オイルジェットノズル１１とエアジェットノズル２１とを備え、それぞれをシリンダブロック４において燃焼室９とは反対側に配置し、その先端をピストン５下部に向ける。そして、オイルジェット１１から噴射されてピストン５とシリンダボア３の壁面との間に停滞する余分な潤滑油を、エアジェットノズル２１からの空気の噴射によって除去し、ピストン冷却後の余分な潤滑油によるピストンの摺動抵抗を低減する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンを挟んで燃焼室とは反対側から前記ピストンに向けて潤滑油を噴射し、前記ピストンを冷却するオイルジェット機構と、
前記ピストンを挟んで前記燃焼室とは反対側から前記ピストンに向けて空気を噴射し、前記オイルジェット機構によって噴射された潤滑油を除去するエアジェット機構と
を備えることを特徴とするエンジンのピストン冷却装置。
【請求項２】
前記エアジェット機構は、前記ピストンに向けて空気を噴射するノズルを備え、このノズルの空気導入口を、空気を噴射する気筒とは異なる気筒のクランク室に開口することを特徴とする請求項１記載のエンジンの冷却装置。
【請求項３】
前記ノズルの空気導入口を、空気を噴射する気筒と前記ピストンの往復動の位相が１８０°ずれた気筒のクランク室に開口することを特徴とする請求項２記載のエンジンの冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピストンに潤滑油を噴射してピストンを冷却するエンジンのピストン冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、エンジンにおいては、ピストンを挟んで燃焼室とは反対側から、そのピストンに向けて潤滑油を噴射するオイルジェットにより、ピストンを冷却する技術が知られている。例えば、特許文献１には、オイルジェットの中に空気を混入させることにより、ピストンの冷却効果を高め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】特公昭５８−１９８４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、オイルジェットによるピストン冷却は、ノック抑制に一定の効果がある反面、ピストンに噴射された潤滑油が流れてシリンダ壁面に付着し、ピストンが往復運動する際の抵抗になる虞がある。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ピストン冷却後の余分な潤滑油によるピストン摺動抵抗の増加を防止することのできるエンジンのピストン冷却装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によるエンジンのピストン冷却装置は、ピストンを挟んで燃焼室とは反対側から前記ピストンに向けて潤滑油を噴射し、前記ピストンを冷却するオイルジェット機構と、前記ピストンを挟んで前記燃焼室とは反対側から前記ピストンに向けて空気を噴射し、前記オイルジェット機構によって噴射された潤滑油を除去するエアジェット機構とを備えるものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ピストン冷却後の余分な潤滑油を除去し、ピストン摺動抵抗の増加を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】エンジンのピストン冷却装置を示す概略構成図
【図２】オイルジェット及びエアジェットの作用タイミングを示す説明図
【図３】ピストンへのオイル付着開始を示す説明図
【図４】エアジェットによるオイル除去を示す説明図
【図５】エアジェットの終了を示す説明図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。  
図１において、符号１はエンジンであり、このエンジン１に、シリンダヘッド２と気筒毎のシリンダボア３を有するシリンダブロック４とが備えられ、各シリンダボア３内に、ピストン５が往復動可能に収容されている。各ピストン５は、コネクティングロッド６を介してエンジン１の出力軸であるクランク軸７に連結されている。
【００１０】
クランク軸７は、各気筒のクランク室８を挿通して各クランク室８の仕切壁で軸受けを介して懸架されており、各ピストン５の往復運動がコネクティングロッド６によって回転運動に変換された後、クランク軸７に伝達される。尚、図１においては、互いに隣接してピストン５の往復動の位相が互いに１８０°ずれた２つの気筒を示しており、２つの気筒を、＃ｉ気筒，＃ｊ気筒として、適宜、各構成部品の符号に添え字として付加する。
【００１１】
エンジン１の燃焼室９は、ピストン５の頂面、シリンダボア３の壁面及びシリンダヘッド２の下面によって区画・囲繞される空間によって形成されており、この燃焼室９内では、空気及び燃料の混合気が点火プラグ（図示略）の放電火花によって着火され、爆発・燃焼する。そして、このときに生じた高温高圧の燃焼ガスにより、ピストン５が往復動されてクランク軸７が回転され、エンジン１の駆動力（出力トルク）が得られる。
【００１２】
このようなエンジン１には、ピストン５の冷却を主な目的として、ピストン５に下方から潤滑油を噴射（オイルジェット）するオイルジェット機構１０が備えられている。オイルジェット機構１０は、各気筒のシリンダボア３毎に、潤滑油を噴射するノズル（以下、「オイルジェットノズル」と記載）１１を備えている。オイルジェットノズル１１は、シリンダブロック４において燃焼室９とは反対側（図１の下側）に配置され、その先端がピストン５下部に向けられている。
【００１３】
各オイルジェットノズル１１（１１#i，１１#j）は、シリンダブロック４に設けられたオイル通路１２等を介してオイルポンプ１３に接続されている。オイルポンプ１３は、例えばエンジン１により駆動される機械式ポンプであり、オイルポンプ１３から吐出された潤滑油がオイル通路１２を通じて各オイルジェットノズル１１に分配供給され、オイルジェットノズル１１からピストン５下部周辺に向けて潤滑油が噴射される。
【００１４】
また、エンジン１には、オイルジェット機構１０に加え、各気筒のピストン５の下方に空気を噴射（エアジェット）するエアジェット機構２０が備えられている。エアジェット機構２０は、オイルジェット機構１０によって供給された潤滑油によるピストンの摺動抵抗を低減するため、ピストン５とシリンダボア３の壁面との間に停滞する余分な潤滑油を、空気の噴射によって除去するものである。
【００１５】
本実施の形態においては、エアジェット機構２０は、各気筒のシリンダボア３毎に備えられて空気を噴射するノズル（以下、「エアジェットノズル」と記載）２１のみを用いて構成されている。各エアジェットノズル２１は、シリンダブロック４において燃焼室９とは反対側（図１の下側）に配置され、その先端がピストン５下部に向けられている。尚、図１では、エアジェットノズル２１がコネクティングロッド６を間に挟んでオイルジェットノズル１１と対向する位置に配置されている例を示しているが、これとは異なる位置に配置されても良い。
【００１６】
各気筒のエアジェットノズル２１は、自身の空気噴出口が配置される気筒とは異なる他の気筒のクランク室８に、空気を導入する空気導入口が開口されている。すなわち、エアジェットノズル２１は、空気噴出口が開口する気筒のクランク室の圧力と、空気導入口が開口する他の気筒のクランク室の圧力との差圧に応じて、空気を噴射する。
【００１７】
図１においては、＃ｉ気筒のエアジェットノズル２１#iは、＃ｉ気筒のクランク室８#iの圧力と、隣接する＃ｊ気筒のクランク室８#jの圧力との差圧に応じて、＃ｉ気筒のピストン５#iの下部周辺に空気を噴射する。一方、＃ｊ気筒のエアジェットノズル２１#jは、＃ｊ気筒のクランク室８#jの圧力と、隣接する＃ｉ気筒のクランク室８#iの圧力との差圧に応じて、＃ｊ気筒のピストン５#jの下部周辺に空気を噴射する。
【００１８】
尚、本実施の形態においては、＃ｉ気筒と＃ｊ気筒とは、互いの位相が１８０°ずれた気筒であるが、これに限定されるものではなく、所望のタイミングでエアジェットを発生可能な圧力差が得られる気筒の組み合わせであれば良い。
【００１９】
以上のオイルジェット機構１０及びエアジェット機構２０を有するエンジン１では、エンジン１の運転中、オイルポンプ１３から吐出される潤滑油がオイルジェット機構１０に供給され、オイルジェットノズル１１からピストン５下部周辺に向けて潤滑油が噴射される。オイルジェットノズル１１は、噴出する潤滑油がピストン５の降下時に効果的に付着するように一定の位置に配置されている。
【００２０】
本実施の形態においては、図２に示すように、ピストン５の降下時に、下死点（ＢＤＣ）前後の所定クランク範囲（例えば、略ＢＢＤＣ４５°〜ＡＢＤＣ４５°）でピストン５に効果的に潤滑油が付着する位置に、オイルジェットノズル１１が配置されており、往復動に伴って発生する熱で高温となったピストン５等を効果的に冷却することができる。
【００２１】
オイルジェットノズル１１から噴出された潤滑油は、ピストン５裏面からシリンダボア３のライナ壁面に流れ出るが、ピストン５の上昇初期に、エアジェット機構２０のエアジェットノズル２１から空気を噴射し、ピストン５の裏面周辺に付着した余分な潤滑油を吹き飛ばして除去する。本実施の形態においては、隣接する気筒のクランク室間の圧力差を利用して、図２に示すように、略ＡＢＤＣ０°〜９０°の期間でエアジェットノズル２１から噴射する空気で余分な潤滑油を除去する。
【００２２】
以下、図３〜図５を用いて詳細を説明する。尚、以下では、＃ｉ気筒を主として説明するが、＃ｊ気筒についても同様である。また、図３以下では、オイルジェットノズル１１及びエアジェットノズル２１は、＃ｉ気筒のみについて図示し、＃ｊ気筒については図示を省略している。
【００２３】
先ず、図２に示すように、ピストン５が上死点（ＴＤＣ）のａ位置にあるときには、オイルジェットノズル１１からの潤滑油はピストン５には達せず、ピストン冷却のためのオイルジェットは実質的に発生しない。また、＃ｉ気筒のクランク室８#iの圧力と＃ｊ気筒のクランク室８#jの圧力とが同程度であるため、エアジェットノズル２１から空気は殆ど噴出されず、エアジェットも発生しない。
【００２４】
次に、ピストン５が下降し、図３に示すように、略ＢＢＤＣ４５°のｂ位置（図２参照）になると、オイルジェットノズル１１から噴射される潤滑油ｏ#iがピストン５の下部裏面に付着し始める。この時点では、＃ｉ気筒のクランク室８#iの圧力が＃ｊ気筒のクランク室８#jの圧力よりも高いため、エアジェットノズル２１から空気は噴出されない。
【００２５】
更に、ピストン５が下降し、図４に示すように、下死点付近のｃ位置（図２参照）になると、＃ｉ気筒のクランク室８#iの圧力よりも＃ｊ気筒のクランク室８#jの圧力の方が高くなり、このクランク室間の圧力差によってエアジェットノズル２１からピストン５の下部裏面に空気ａ#iが噴射される。その結果、ピストン５からシリンダボア３の壁面に流れ出る潤滑油ｏ#iが空気ａ#iのエアジェットによって吹き飛ばされ、ピストン５が往復動する際の摺動抵抗を小さくすることができる。
【００２６】
その後、ピストン５が上昇して＃ｉ気筒のクランク室８#iの圧力と＃ｊ気筒のクランク室８#jの圧力とが次第に同圧力に近づき、図５に示すように、ピストン５が略ＡＢＤＣ９０°のｄ位置（図２参照）に達すると、エアジェットノズル２１からの空気の噴射がほぼ停止し、エアジェットによるオイル除去が終了する。
【００２７】
このように本実施の形態においては、オイルジェットによるピストン冷却後の余分な潤滑油をエアジェットによって吹き飛ばして除去するため、ピストン摺動部でのフリクションロスを小さくすることでき、特に、水平対向型エンジン等のように、重力方向と略直交する方向にピストンを横置き配置するエンジンでは、効果的に潤滑油を除去することができる。
【００２８】
これにより、エンジン運転時に要求される燃料量を低減可能として、燃費向上や排気ガス量の低減による排気エミッションの向上を図ることができる。更には、余剰の潤滑油を確実に除去できることから、オイルジェットによる潤滑油の噴射量を増やしてピストン冷却性能を向上することができ、ノック抑制効果をより高めることが可能となる。
【００２９】
尚、本実施の形態においては、オイルジェット機構１０やエアジェット機構２０には、ノズルを開閉するバルブや逆止弁を設けていないが、これらの開閉バルブや逆止弁を適宜設け、電子制御装置でクランク角の検出結果に応じて制御するようにしても良い。
【符号の説明】
【００３０】
１  エンジン
５  ピストン
８  クランク室
９  燃焼室
１０  オイルジェット機構
１１  オイルジェットノズル
２０  エアジェット機構
２１  エアジェットノズル
【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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