(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダの中心軸線がクランクシャフトの回転中心軸線より側方にオフセットしたオフセット内燃機関において、
シリンダの中心軸線のオフセット方向のクランク室内にピストン冷却用のオイルジェットを配設するとともに、シリンダブロックにおけるシリンダスリーブの下部のシリンダの中心軸線のオフセット側にオイルギャラリがクランク軸方向に指向して穿設され、該オイルギャラリに前記オイルジェットが嵌挿されたことを特徴とするオフセット内燃機関のピストン冷却構造。
【請求項２】
前記シリンダ内を往復動し上面に燃焼室を有するピストンの内部に冷却オイル通路が形成され、
前記オイルジェットは前記冷却オイル通路の開口部に向けてオイルを噴射するようにクランク室の上部に配設されたことを特徴とする請求項１記載のオフセット内燃機関のピストン冷却構造。
【請求項３】
前記シリンダスリーブにおけるシリンダの中心軸線の反オフセット方向の側壁下端に切欠きを形成したことを特徴とする請求項１または請求項２記載のオフセット内燃機関のピストン冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリンダの中心軸線がクランクシャフトの回転中心軸線より側方にオフセットしたオフセット内燃機関におけるピストン冷却構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関においてクランクシャフトとピストンとを連結するコネクティングロッドには、特に膨張行程において大きな圧縮力が加わる。
【０００３】
このときコネクティングロッドがシリンダの中心軸線と平行であればピストン外周壁をシリンダ内周壁に圧接するスラスト力が発生することがないが、コネクティングロッドがシリンダの中心軸線に対して傾斜していると、その傾斜角度が大きくなるほど前記圧縮力の横方向分力であるスラスト力が増加してピストン外周壁がシリンダ内周壁に強く圧接されて摺動抵抗が増加する。
【０００４】
そこでコネクティングロッドに最大の圧縮力が加わる膨張行程において、コネクティングロッドがシリンダの中心軸線に対してできるだけ平行になるようにシリンダの中心軸線をクランクシャフトの回転中心軸線より側方にオフセットしたオフセット内燃機関の例が、特開昭５６−９８５３１号公報に開示されている。
【０００５】
かかるオフセット内燃機関は、従来より比較的低出力の内燃機関に採用されていたが、今後の高出力の要求に伴いピストンの冷却性能が課題である。
【０００６】
一方でピストンを冷却するのに、コネクティングロッドの小端部とピストン裏面の溝部にオイルを噴射するオイルジェットを設けた例が、特開平７−１３９３４９号公報に開示されている。
【０００７】
同公報記載の例は、シリンダの中心軸線がクランクシャフトの回転中心軸線と交叉しオフセットしない通常の内燃機関に適用されたもので、その要部を図７に示す。
【０００８】
シリンダブロック01のシリンダスリーブ02にピストン03が摺動自在に挿入され、クランクシャフト04とピストン03をコネクティングロッド05が連結している。シリンダブロック01に設けられたオイルギャラリ06にオイルジェット07が装着されている。
【０００９】
オイルジェット07は、ピストン03が上昇過程にあるときにコネクティングロッド05の大端部が接近する側に設けられ、オイルジェット07のノズル08は側方からシリンダスリーブ02内に屈曲して上向きに延出している。
【００１０】
オイルジェット07のノズル08から上方に噴出したオイルがコネクティングロッド05の小端部とピストン裏面の溝部に供給されて、ピストン03を冷却する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
オイルジェット07は、コネクティングロッド05の大端部またはクランクシャフト04のバランスウェイトに干渉しない位置に設ける必要があり、クランク室を大きくしたりコネクティングロッド05を長くすれば余裕があるが、それ以外にはコネクティングロッド05を避けてバランスウェイトと干渉しないようにバランスウェイトを小型化する必要がある。
【００１２】
クランク室を大きくしたりコネクティングロッド05を長くすると、内燃機関全体が大型化し重量増となる。
またバランスウェイトを小型化すると、騒音および振動の要因となる。
【００１３】
本発明は、斯かる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、オフセット内燃機関におけるオイルジェットの配置を工夫することにより、低燃費を確保しつつ内燃機関の小型軽量化を図りかつバランスウェイトによる騒音・振動防止性能を維持することができるオフセット内燃機関のピストン冷却構造を供する点にある。
【００１４】
【課題を解決するための手段及び作用効果】
上記目的を達成するために、本請求項１記載の発明は、シリンダの中心軸線がクランクシャフトの回転中心軸線より側方にオフセットしたオフセット内燃機関において、シリンダの中心軸線のオフセット方向のクランク室内にピストン冷却用のオイルジェットを配設するとともに、シリンダブロックにおけるシリンダスリーブの下部のシリンダの中心軸線のオフセット側にオイルギャラリがクランク軸方向に指向して穿設され、該オイルギャラリに前記オイルジェットが嵌挿されたオフセット内燃機関のピストン冷却構造とした。
【００１５】
クランク室のシリンダの中心軸線のオフセット方向の空間は、通常のシリンダの中心軸線がクランクシャフトの回転中心軸線と交叉する内燃機関に比べて、空間に余裕があり、この空間を利用してオイルジェットを配設することで、内燃機関を大型化することなく、またクランクシャフトのバランスウェイトを小型化しないで騒音・振動防止性能を維持することができる。
【００１６】
シリンダの中心軸線がクランクシャフトの回転中心軸線より側方にオフセットすることで、膨張時のクランクシャフトの回転によるコネクティングロッドの傾きを小さくすることができ、よってコネクティングロッドのベクトルが垂直方向に近づくので、ピストンにかかる側圧を小さくすることができ、ピストンの摺動抵抗を軽減して燃費の低減を図ることができる。
【００１７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のオフセット内燃機関のピストン冷却構造において、前記シリンダ内を往復動し上面に燃焼室を有するピストンの内部に冷却オイル通路が形成され、前記オイルジェットは前記冷却オイル通路の開口部に向けてオイルを噴射するようにクランク室の上部に配設されたことを特徴とする。
【００１８】
クランク室の上部にオイルジェットが配設されることで、オイルジェットのノズルを短く構成でき、ピストンの冷却オイル通路の開口部にオイルを噴射して容易かつ確実にオイルを冷却オイル通路に供給し、燃焼室を有するピストン頂部を効率良く冷却することができる。
【００１９】
請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載のオフセット内燃機関のピストン冷却構造において、シリンダスリーブにおけるシリンダの中心軸線の反オフセット方向の側壁下端に切欠きを形成したことを特徴とする。
【００２０】
シリンダスリーブの反オフセット方向の側壁下端に切欠きを形成することで、内燃機関を大型化することなしに、ピストンが上死点に近づくときに、コネクティングロッドの大端部がスリーブ下端を擦過して摩耗するのを防止でき、耐久性を向上させることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下本発明に係る一実施の形態について図１ないし図６に基づき説明する。
本実施の形態に係る内燃機関１は、車両に搭載される直列４気筒４ストローク内燃機関であり、図１および図３，図４に示すように、それぞれにピストン10がシリンダスリーブ12を介して摺動可能に嵌合される４つのシリンダが一体に結合されて成形されたシリンダブロック２の上面にはシリンダヘッドが結合され、シリンダブロック２の下面にはクランクケース３が結合され、シリンダブロック２の下部とクランクケース３とでクランク室４を形成している。
【００２２】
クランク室４内に収容されるクランクシャフト５は、ジャーナル部５ａがシリンダブロック２側に鋳込まれた半円筒状のインサート６ａとクランクケース３側に鋳込まれた半円筒状のインサート６ｂに挟まれてメイン軸受７を介して回転自在に軸支される。
【００２３】
ジャーナル部５ａで軸支されたクランクシャフト５の回転中心軸線（クランク軸線）Ｘからクランクアームを介してクランクピン５ｂが変位しており、クランクピン５ｂと反対側に変位してバランスウエイト５ｃが延出している。
【００２４】
クランクシャフト５の最端のクランクアームとバランスウエイト５ｃの外側面には中空円板状のクランク角検出プレート８がボルトにより螺着されて取り付けられている。
図２に示すようにクランク角検出プレート８の外周縁には複数の刻みが形成され、半径はバランスウエイト５ｃの回転軌跡の半径に略等しい。
【００２５】
クランクシャフト５のクランクピン５ｂに大端部９ａを枢支されたコネクティングロッド９は、その小端部９ｂが前記ピストン10のピストンピン11に枢支され、クランクシャフト５とピストン10を連接している。
【００２６】
本内燃機関１は、図３および図４に示すようにピストン10が摺動するシリンダの中心軸線（シリンダ軸線）Ｙがクランク軸線Ｘに対して一側方にオフセットしているオフセット内燃機関である。
【００２７】
図３および図４においてクランクシャフト５は時計回りに回転しており、ピストン10が下降するときにコネクティングロッド９の大端部９ａが通過する側がオフセット側であり、シリンダ軸線Ｙはクランク軸線Ｘに対してこのオフセット側（図３，図４において右側）に変位している。
【００２８】
したがってコネクティングロッド９に最大の圧縮力が加わる膨張行程において、コネクティングロッド９がシリンダ軸線Ｙに対してできるだけ平行になり、シリンダ内周壁に対するピストン10の摺動抵抗を軽減して燃費の低減を図ることができる。
【００２９】
シリンダブロック２においてシリンダスリーブ12の下部のオフセット側近傍をオイルギャラリ15がクランク軸方向に指向して穿設されており（図３，図４参照）、各シリンダスリーブ12近傍でクランク室４側から同オイルギャラリ15に向けて穿たれた穿孔にピストン冷却用のオイルジェット20が嵌挿されている。
【００３０】
オイルジェット20は、ノズル21がシリンダスリーブ12の下端縁の下を通ってシリンダ内に延出し、上方に屈曲してシリンダスリーブ12内に上端を挿入している。
【００３１】
オイルジェット20は、クランク軸方向でバランスウエイト５ｃと同じ位置にあって、バランスウエイト５ｃの回転軌跡Ｌ５に接しない近傍位置にある（図３，図４参照）。
【００３２】
シリンダ軸線Ｙがクランク軸線Ｘに対してオフセットしているので、図３および図４に示すようにシリンダに対してクランクシャフト５は反オフセット方向に変位してクランク室４のオフセット側空間４ａがより広く形成されており、このオフセット側空間４ａを利用してオイルジェット20が配設されている。
【００３３】
したがってオイルジェット20とクランク軸方向の同じ位置にあるバランスウエイト５ｃを小型化することなくオイルジェット20との干渉を防止することができる。
【００３４】
クランクシャフト５のバランスウェイト５ｃを小型化することなくある程度の大きさを維持できるので、騒音・振動防止性能を確保することができる。
【００３５】
なおオイルジェット20をクランク軸方向でクランク角検出プレート８が取り付けられる位置に配設した場合でも、オフセット側空間４ａに配することでオイルジェット20と干渉せずにクランク角検出プレート８を大きく維持することができ、よってパルスカウントするクランク角検出プレート８の外周縁の刻み数を多く保ち、クランク角の検出精度を高く維持することが可能である。
【００３６】
一方で、クランクシャフト５は反オフセット方向に変位しているのでクランク室４の反オフセット側空間４ｂが若干狭くなり、特にコネクティングロッド９とシリンダスリーブ12との干渉を避けるため、シリンダスリーブの反オフセット側の側壁下端に切欠き12ａを設けている。
【００３７】
すなわち図３および図４においてコネクティングロッド９の運動軌跡Ｌ９に接しないようにシリンダスリーブ12の下端に切欠き12ａが設けられている。
ピストン10が上死点に近づくときに、コネクティングロッド９の大端部９ａがシリンダスリーブ12の下端を擦過して摩耗するのを防止し、耐久性の向上を図っている。
【００３８】
この切欠き12ａを設けることで、コネクティングロッド９を長くして内燃機関が大型化するのを避けることができる。
【００３９】
前記したようにクランク室４のオフセット側空間４ａに配設されたオイルジェット20のシリンダ内に延出したノズル21の上方にあってシリンダスリーブ12内を上下に往復動するピストン10は、上面に燃焼室10ａを有し、内部に外周面に沿って環状に冷却オイル通路25が形成されている。
【００４０】
冷却オイル通路25のノズル21の先端と対向する部分にオイル入口26が下方から冷却オイル通路25に穿孔して設けられ、図５および図６に示すように環状の冷却オイル通路25のオイル入口26と反対部分にオイル出口27が下方から冷却オイル通路25に穿孔して設けられている。
【００４１】
したがって図６に示すようにオイルジェット20のノズル21から上方へ噴射されたオイルは、ピストン10のオイル入口26から冷却オイル通路25に流入し、図５において矢印で示すように２方向に分かれて流れ、ピストン頂部の燃焼室10ａで発生した熱を吸収してピストン10を冷却し、オイル出口27からクランク室４に流出する。
【００４２】
このようにピストン頂部の冷却オイル通路25にオイルジェット20によりオイルを供給することができるので、燃焼室10ａを有するピストン頂部を効率良く冷却することができる。
ピストンが効率良く冷却されるので、オフセット内燃機関を高出力の内燃機関に適用することができる。
【００４３】
なおピストン10が下死点に近づくと、ノズル21の上部はピストン10の裏側凹部にまで挿入され、ノズル21がピストン10のオイル入口26に近づき（図３，図６参照）、確実にオイルをオイル入口に噴入して冷却オイル通路25に供給し、燃焼室10ａを有するピストン10の頂部を有効に冷却することができる。
【００４４】
またオイルジェット20は、クランク室４のオフセット側空間４ａの上部に配設されることで、オイルジェット20のノズル21を短く構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るオフセット内燃機関のクランクシャフト中心軸を含む平面で切断した一部断面図である。
【図２】図１におけるクランク角検出プレートおよびクランクシャフトのII矢視図である。
【図３】図１のIII−III線断面図である。
【図４】別の状態の図３と同じ断面図である。
【図５】ピストンの上面図である。
【図６】図５のIV−IV線断面図である。
【図７】従来のオイルジェットを備えた内燃機関の断面図である。
【符号の説明】
１…内燃機関、２…シリンダブロック、３…クランクケース、４…クランク室、５…クランクシャフト、６ａ，６ｂ…インサート、７…メイン軸受、８…クランク角検出プレート、９…コネクティングロッド、10…ピストン、11…ピストンピン、12…シリンダスリーブ、
20…オイルジェット、21…ノズル、25…冷却オイル通路、26…オイル入口、27…オイル出口。
【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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