JP2017048762A

JP2017048762A - ピストン冷却装置

Info

Publication number: JP2017048762A
Application number: JP2015174335A
Authority: JP
Inventors: 省二倉田; Seiji Kurata
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2015-09-04
Filing date: 2015-09-04
Publication date: 2017-03-09
Also published as: WO2017038756A1

Abstract

【課題】オイルジェットについて小型化を図りつつ、ノズルの先端を精度良く位置決めする。
【解決手段】
オイルジェット１５は、先端部４１ｂがシリンダ１１に向けて屈曲されたノズル４１と、ノズル４１の基端部４１ａが側面に装着されると共に基端部４１ａの軸方向に長い形状に設けられ、かつ、シリンダ１１の下死点側に設けられた取り付け面に取り付けられる本体部とを備える。本体部４２は、取り付け面１０ａとの対向面４２ｆにおけるノズル４１から遠い側の端部に設けられ、取り付け面１０ａに設けられた副オイル供給路１４ｂに挿入される接続突部４２ｂと、接続突部４２ｂの内側に形成され、副オイル供給路１４ｂとノズル４１とを連通する連通路４２ｃと、対向面４２ｆにおけるノズル４１側の端部に設けられ、取り付け面１０ａに設けられた位置決め凹部１０ｂに挿入される位置決め突部４２ｄとを備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、ピストン冷却装置に関する。

内燃機関が備えるピストンを冷却する冷却装置として、ピストンにオイルを噴射するオイルジェットが知られている。このオイルジェットは、ピストンの内部に設けられたクーリングチャンネルに向けてオイルを噴射する。このため、オイルを噴射するノズルの先端を精度良く位置決めする必要がある。

例えば、特許文献１には、ビス用取り付け穴を油路と分離し、オイルの吸入口と位置決め用のダボの２カ所で回り止めをすることで、チューブ（ノズル）を位置決めするオイル噴射バルブが開示されている。

登録実用新案第３０２２３４２号公報

上述の特許文献に記載された装置は、円盤状の鍔部にビス用取り付け穴とダボを設けている。ノズルの先端を精度良く位置決めするためには、吸入口からダボのまでの平面距離を長くすることが有効である。しかしながら、平面距離を長くするためには、鍔部の直径を大きくしなければならず装置の大型化を招いてしまう。

開示の装置は、小型化を図りつつ、ノズルの先端を精度良く位置決めすることを目的とする。

開示の装置は、ピストンが往復移動されるシリンダ内部に向けてオイルを噴射させるピストン冷却装置であって、先端部が前記シリンダ内部に向けて屈曲された筒状のノズルと、前記ノズルの基端部が側面に装着されると共に当該基端部の軸方向に長い形状に設けられ、かつ、前記シリンダの下死点側に設けられた取り付け面に取り付けられる本体部とを備え、前記本体部は、前記取り付け面との対向面における前記ノズルから遠い側の端部に設けられ、前記取り付け面に設けられたオイル供給路に挿入される接続突部と、前記接続突部の内側に形成され、前記オイル供給路と前記ノズルとを連通する連通路と、前記取り付け面との対向面における前記ノズル側の端部に設けられ、前記取り付け面に設けられた位置決め凹部に挿入される位置決め突部とを備える。

開示の装置によれば、小型化を図りつつも、ノズルの先端を精度良く位置決めすることができる。

エンジンを模式的に説明する断面図である。オイルジェットと下死点のピストンとの位置関係を模式的に説明する断面図である。（Ａ）はオイルジェットの平面図である。（Ｂ）はオイルジェットの側面図である。シリンダブロック側に設けられたオイルジェットの取り付け面を模式的に説明する図である。オイルジェットの取り付け面への取り付けを模式的に説明する図である。オイルジェットを取り付け面へ取り付けた状態を模式的に説明する斜視図である。

以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係るディーゼルエンジン１（内燃機関の一例，以下単にエンジン１という）について説明する。

エンジン１は、シリンダブロック２とシリンダヘッド３を備えている。シリンダブロック２の上側半部はシリンダ部１０であり、内部には上下方向に延びる円形状のシリンダ１１が設けられている。このシリンダ１１には、ピストン１３が往復移動可能な状態で収納される。

シリンダ１１の下端、すなわちピストン１３における下死点側の端には、クランクケース部２０が設けられている。クランクケース部２０には、クランク軸２１が回転可能な状態で配置されている。クランク軸２１が備えるクランクピン２２には、コネクティングロッド２３の大径部が回転可能な状態で取り付けられている。コネクティングロッド２３の小径部は、ピストン１３が備えるピストンピン１３ａに回転可能な状態で取り付けられている。

シリンダ部１０の下端部には、オイル供給路１４が設けられている。オイル供給路１４は、主オイル供給路１４ａと副オイル供給路１４ｂを含む。主オイル供給路ａには、オイルポンプ（不図示）によってオイル（潤滑油）が供給される。副オイル供給路１４ｂは、主オイル供給路１４ａよりも小さい直径の流路であり、主オイル供給路１４ａとシリンダ部１０に形成された取り付け面１０ａ（図４を参照）の間を連通する。

図２に示すように、取り付け面１０ａは、シリンダ１１の下死点付近に設けられており、オイルジェット１５が取り付けられる。このオイルジェット１５は、本発明に係るピストン冷却装置の一例であり、オイル供給路１４から供給されたオイルをシリンダ１１の内部空間に向けて噴射する。オイルジェット１５から噴射されたオイルは、ピストン１３の内部に設けられたクーリングチャンネル１３ｂに流入され、ピストン１３の冷却に使用される。本実施形態では、ピストン１３が下死点まで下降すると、オイルジェット１５が備えるノズル４１の先端が、ピストン１３の内部に設けられたクーリングチャンネル１３ｂの下端に挿入される。そして、ピストン１３が下死点まで下降したタイミングで、ノズル４１からオイルが噴射される。なお、オイルジェット１５については、後で詳しく説明する。

図１に示すように、シリンダヘッド３には、吸気ポート３１と排気ポート３２が形成されている。吸気ポート３１は新気を導入する流路であり、排気ポート３２は排気を排出する流路である。吸気ポート３１には吸気バルブ３３が配置され、排気ポート３２には排気バルブ３４が配置されている。吸気バルブ３３及び吸気バルブ３３には、それぞれの軸部に設けられたバルブスプリング３５によって上向きの力が加えられている。吸気カム３６及び排気カム３７のカムプロフィールに従ってロッカーアーム３８が揺動すると、吸気バルブ３３や吸気バルブ３３は、ロッカーアーム３８の揺動に応じて上下方向に移動する。すなわち、吸気バルブ３３や吸気バルブ３３は、ピストン１３の上下方向の往復移動に連動して開閉される。

吸気バルブ３３と排気バルブ３４の間にはインジェクタ３９が配置されている。インジェクタ３９は、燃料を燃焼室内に噴射する部材であり、燃焼室内に配置された先端部には噴射孔３９ａが形成されている。ピストン１３の上死点で噴射孔３９ａから燃料を噴射させると、圧縮行程で圧縮された空気に触れて自己着火し、膨張行程に移行される。

次に、オイルジェット１５について詳細に説明する。図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、オイルジェット１５は、ノズル４１と、本体部４２を備えている。

ノズル４１は、多段に屈曲された円筒管によって作製されており、基端部４１ａが本体部４２の側面からその内部に挿入されている。また、ノズル４１の先端部４１ｂは、軸方向がピストン１３の往復移動方向へ沿った方向に設けられており、中間部４１ｃは、基端部４１ａと先端部４１ｂの間を斜め方向に接続している。なお、ノズル４１の先端４１ｄは、先端部４１ｂよりも一回り縮径されている。

本体部４２は、シリンダ１１の下死点側に設けられた取り付け面１０ａに取り付けられる部分であり、ノズル４１の基端部４１ａの軸方向と平行な長さ（長手方向の長さ）Ｌ１が、軸方向と直行する幅（短手方向の長さ）Ｗ１よりも大きく定められた形状をしている。この本体部４２は、台座部４２ａと、接続突部４２ｂと、連通路４２ｃと、位置決め突部４２ｄと、固定部４２ｅとを備えている。

台座部４２ａは、ノズル４１の基端部４１ａが挿入される部分であり、基端部４１ａの軸方向に長い矩形ブロック状をしている。この台座部４２ａにおける短手方向の側面（図３における右側面）には、基端部４１ａが挿入される挿入穴が形成されている。そして、ノズル４１の基端部４１ａはこの挿入穴に挿入され、液密状態で支持される。

接続突部４２ｂは、台座部４２ａにおけるノズル４１（先端４１ｄ）から遠い側の端部に設けられており、前述した取り付け面１０ａに対向する対向面４２ｆから所定の高さＨ１で突設された円筒状部分である。この接続突部４２ｂは、オイルジェット１５の取り付け状態において、副オイル供給路１４ｂに挿入される。このため、接続突部４２ｂの外径は副オイル供給路１４ｂの内径に揃えられている。また、接続突部４２ｂの高さＨ１は、オイルの液密状態が確保できる高さに定められる。

連通路４２ｃは、接続突部４２ｂの内周部及び台座部４２ａの内部に設けられたオイル流路であり、ほぼ９０度に屈曲されて副オイル供給路１４ｂとノズル４１の基端部４１ａとの間を連通する。このため、副オイル供給路１４ｂから供給されたオイルは、連通路４２ｃを通じてノズル４１に流入される。

位置決め突部４２ｄは、台座部４２ａにおけるノズル４１（先端４１ｄ）側の端部であって、対向面４２ｆから所定の高さＨ２で突設された円柱状部分である。本実施形態の位置決め突部４２ｄは、台座部４２ａの幅方向において、ノズル４１の基端部４１ａと重なる位置に設けられている。位置決め突部４２ｄの高さＨ２は、接続突部４２ｂの高さＨ１よりも低く定められている。また、接続突部４２ｂの先端外周縁は、面取り加工されている。

また、図３（Ｂ）に示すように、本実施形態では、接続突部４２ｂから位置決め突部４２ｄまでの平面方向における距離Ｌ１と、位置決め突部４２ｄからノズル４１の先端４１ｄまでの平面方向における距離Ｌ２の比が、３：７〜６：４の範囲内となるように定められている。これは、接続突部４２ｂから位置決め突部４２ｄまでの距離をノズル４１の先端４１ｄとの関係で定めることにより、ノズル４１の先端４１ｄについて位置決め精度を向上させるためである。

固定部４２ｅは、位置決め突部４２ｄと同様に、台座部４２ａにおけるノズル４１側の端部であって台座部４２ａよりも幅方向に突出された扁平な円筒状部分である。この固定部４２ｅは、固定ボルト４３（図５参照）によって締結される部分である。このため、固定部４２ｅの内周側には、固定ボルト４３の軸部４３ａが挿通される貫通孔が設けられている。

次に、取り付け面１０ａについて説明する。図４に示すように、取り付け面１０ａには、副オイル供給路１４ｂと、位置決め凹部１０ｂと、雌ねじ１０ｃが設けられている。前述したように、副オイル供給路１４ｂには接続突部４２ｂが液密状態で挿入される。そして、位置決め凹部１０ｂには位置決め突部４２ｄが挿入される。ここで、位置決め凹部１０ｂの内径は、位置決め突部４２ｄの外径に揃えられている。このため、位置決め突部４２ｄは、位置決め凹部１０ｂにがたつきなく挿入される。雌ねじ１０ｃは、固定ボルト４３の軸部４３ａが締め込まれる部分である。このため、副オイル供給路１４ｂに位置決め突部４２ｄが挿入され、位置決め凹部１０ｂに位置決め突部４２ｄが挿入されると、雌ねじ１０ｃは固定部４２ｅの内周側に臨む。

図５に示すように、オイルジェット１５を取り付け面１０ａに対して取り付ける場合には、まず、対向面４２ｆを取り付け面１０ａに対向させた状態で、接続突部４２ｂの先端部分を副オイル供給路１４ｂに挿入する。

接続突部４２ｂを挿入したならば、この接続突部４２ｂを中心にオイルジェット１５を面方向に回転させる。前述したように、位置決め突部４２ｄの高さＨ２が接続突部４２ｂの高さＨ１よりも低いので、位置決め突部４２ｄの先端を接続突部４２ｂに挿入した状態で、オイルジェット１５を面方向に回転させることができる。オイルジェット１５の回転により、位置決め突部４２ｄが位置決め凹部１０ｂの直上に位置すると、位置決め突部４２ｄが位置決め凹部１０ｂに挿入される。前述したように、位置決め突部４２ｄの先端外周縁を面取り加工しているので、位置決め凹部１０ｂの上に位置すると、位置決め突部４２ｄは円滑に挿入される。

接続突部４２ｂと位置決め突部４２ｄが共に挿入されると、オイルジェット１５は、面方向へ回転することができなくなる。前述したように、この状態では雌ねじ１０ｃが固定部４２ｅの内周側に臨んでいる。このため、固定ねじ４３の軸部４３ａを固定部４２ｅの貫通孔に挿通して締め込むことで、図６に示すように、オイルジェット１５（本体部４２）が固定ねじ４３によってシリンダ部１０に締結固定される。

この固定状態では、接続突部４２ｂと位置決め突部４２ｄが共に挿入され、オイルジェット１５の面方向への回転が規制される。さらに、接続突部４２ｂと位置決め突部４２ｄが本体部４２における長手方向の両端部に位置し、互いに離隔されているので回り止めを確実に行うことができる。さらに、本体部４２がノズル４１の基端部４１ａにおける軸方向に長いので、本体部４２を小型に設けることが可能になる。

さらに、本体部４２は、接続突部４２ｂよりもノズル４１の先端４１ｄ側の位置に、固定ボルト４３を挿通させるための固定部４２ｅを備えており、かつ、取り付け面１０ａには、固定ボルト４３（軸部４３ａ）が締結される雌ねじ１０ｃが形成されているので、固定ボルト４３を締め込んでもノズル４１の先端４１ｄがずれにくい。

以上の実施形態の説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれる。

例えば、内燃機関に関し、ディーゼルエンジン１に限定されない。ガソリンエンジンであっても同様に適用できる。

１…ディーゼルエンジン，２…シリンダブロック，３…シリンダヘッド，１０…シリンダ部，１０ａ…取り付け面，１０ｂ…位置決め凹部，１０ｃ…雌ねじ，１１…穴部，１３…ピストン，１３ａ…ピストンピン，１３ｂ…クーリングチャンネル，１４…オイル供給路，１４ａ…主オイル供給路，１４ｂ…副オイル供給路，１５…オイルジェット，２０…クランクケース部，２１…クランク軸，２２…クランクピン，２３…コネクティングロッド，３１…吸気ポート，３２…排気ポート，３３…吸気バルブ，３４…排気バルブ，３５…バルブスプリング，３６…吸気カム，３７…排気カム，３８…ロッカーアーム，３９…インジェクタ，３９ａ…噴射孔，４１…ノズル，４１ａ…ノズルの基端部，４１ｂ…ノズルの先端部，４１ｃ…ノズルの中間部，４１ｄ…ノズルの先端，４２…本体部，４２ａ…台座部，４２ｂ…接続突部，４２ｃ…連通路，４２ｄ…位置決め突部，４２ｅ…固定部，４２ｆ…対向面，４３…固定ボルト，４３ａ…固定ボルトの軸部

Claims

ピストンが往復移動されるシリンダ内部に向けてオイルを噴射させるピストン冷却装置であって、
先端部が前記シリンダ内部に向けて屈曲された筒状のノズルと、
前記ノズルの基端部が側面に装着されると共に当該基端部の軸方向に長い形状に設けられ、かつ、前記シリンダの下死点側に設けられた取り付け面に取り付けられる本体部とを備え、
前記本体部は、
前記取り付け面との対向面における前記ノズルから遠い側の端部に設けられ、前記取り付け面に設けられたオイル供給路に挿入される接続突部と、
前記接続突部の内側に形成され、前記オイル供給路と前記ノズルとを連通する連通路と、
前記取り付け面との対向面における前記ノズル側の端部に設けられ、前記取り付け面に設けられた位置決め凹部に挿入される位置決め突部とを備える、
ピストン冷却装置。
前記本体部は、
前記接続突部よりも前記ノズル側の位置に、固定ボルトを挿通させるための固定部をさらに備え、
前記取り付け面には、前記固定ボルトが締結される雌ねじが形成されている
請求項１に記載のピストン冷却装置。
前記接続突部から前記位置決め突部までの平面方向における距離と、前記位置決め突部から前記ノズルの先端までの平面方向における距離の比が、３：７〜６：４の範囲内である
請求項１または２に記載のピストン冷却装置。