内燃機関
【課題】オイルジェットによりピストンの冷却を行う際、ピストン裏面の中央部分にオイルを噴射し、ピストン冷却効率を向上させる内燃機関を提供する。
【解決手段】内燃機関１０Ａは、シリンダブロック１１内を往復運動するピストン１３と、このピストン１３と連結するコンロッド１４と、クランク室１６内で全気筒のコンロッド１４と連結されるクランクシャフト１７と、ピストン１３の内壁にオイルＯを供給するオイルジェット装置１８とにより構成されている。ピストン１３裏面に左右対称に隔壁４１−１、４１−２を設け、コンロッド１４−１、１４−２をピストン１３裏面に左右対称に設ける。オイルジェット装置１８から噴出されるオイルＯをピストン１３の裏面２２の中央部分４３に噴出し、ピストン１３の冷却効率を向上させる。
【解決手段】内燃機関１０Ａは、シリンダブロック１１内を往復運動するピストン１３と、このピストン１３と連結するコンロッド１４と、クランク室１６内で全気筒のコンロッド１４と連結されるクランクシャフト１７と、ピストン１３の内壁にオイルＯを供給するオイルジェット装置１８とにより構成されている。ピストン１３裏面に左右対称に隔壁４１−１、４１−２を設け、コンロッド１４−１、１４−２をピストン１３裏面に左右対称に設ける。オイルジェット装置１８から噴出されるオイルＯをピストン１３の裏面２２の中央部分４３に噴出し、ピストン１３の冷却効率を向上させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピストン、コンロッド形状を改良し、ピストンの冷却効率を向上させた内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、内燃機関においては、エンジンオイルによる潤滑や冷却の良否が機関の性能と寿命を左右する重要な要素であり、サイドスラストによるピストンスラップの減少、フリクションの低減などピストンの信頼性の向上及びノッキング改善のためピストンを冷却することが従来より行なわれている。
【０００３】
通常、エンジン内部にはピストンの燃焼室裏面（以下、「ピストン裏面」という。）側に例えば潤滑油（エンジンオイル）等のオイルを噴射するオイルジェット装置が設けられ、オイルジェット装置のオイルジェットノズルをシリンダブロックに設け、オイルジェットノズルからオイルギャラリー（オイルの通路）のオイルを直接ピストン裏面に噴射させ、ピストンを冷却するようにしていた。
【０００４】
また、ピストンを冷却する方法としてオイルジェットノズルからオイルを噴射する方法の他に、クランクジャーナルからの供給でコンロッドの大端部に設けた噴出孔、又は小端部に設けた噴出孔からオイルを噴射することによりピストンを冷却する方法が提案されている（特許文献１）。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−４４６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、フリクション低減のためピストン裏面の中央部分にオイルを噴射して直接冷却させようとすると、図１１に示すように、オイルジェット装置１０１のオイルジェットノズル１０１ａから噴出されたオイル１０２がコンロッド１０３の小端部１０４に干渉してしまうため、ピストン１０５の中央部分１０６に直接オイル１０２を噴射することができない、という問題がある。
なお、ここでのフリクション低減とは主に以下の２つを示している。即ち、（１）熱負荷の最も大きい中央部を効率よく冷却することからオイル噴射油量を低減できることになるオイルポンプフリクションの低減と、（２）中央部冷却によるピストン温度均一化することで熱膨張均一化によるピストンクリアランスの均一化により、ピストンスラップ力の低減によるフリクションの低減である。
【０００７】
また、コンロッド１０３の小端部１０４又は大端部１０７からオイル１０２を噴出させる場合、図示しないクランクからオイル１０２を供給するため、油量がクランクの回転に依存し、オイル１０２の流速が慣性力に直接影響する高速回転時ではオイル１０２の噴出が間欠的となり、油量制御が困難である、という問題がある。
【０００８】
また、コンロッドの小端部からオイルを噴出させる場合、クランクジャーナルからコンロッド内部の油路までのオイル流れ込みのために、図１２に示すようにコンロッドベアリング１０８に溝１０９を設ける必要があり、この溝１０９の分だけコンロッドベアリング１０８はコンロッドの大端部との接触面積が小さくなり、ピストンから受ける面圧が上昇し、焼き付きを起こしてしまう、という問題がある。
【０００９】
更に、コンロッドに大端部から小端部までのオイル通路を設ける場合には、径小かつ通路距離が大きいため、穴開けには高度の加工技術を要する、という問題がある。
【００１０】
また、コンロッドの大端部からオイルを噴出させる場合には、シリンダブロックからの跳ね返りでピストン裏面に噴出させているため、ピストン裏面に届く油量の損失が大きい、という問題がある。
【００１１】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、オイルジェットによりピストンの冷却を行う際、ピストン裏面の中央部分にオイルを噴射し、ピストン冷却効率を向上させる内燃機関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】
【００１２】
上記の目的を達成するために、本発明に係る内燃機関は、ピストンピンを介してシリンダボア内を摺動するピストンに連結される小端部と、クランクシャフトに備えたクランクピンに連結される大端部と、前記小端部と前記大端部との間を連結するコラム部とが一体に形成されたコンロッドを備える内燃機関において、前記ピストン裏面側で左右対称に設けられた二つの隔壁と、前記ピストン裏面にオイルを噴射するオイル噴射装置とを有し、前記隔壁間の前記ピストン裏面の中央部分にオイルを噴射することを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る内燃機関においては、前記ピストンピンが、前記隔壁と前記ピストン裏面の側壁との間に設けられ、前記ピストン裏面側で左右対称に二つ設けられ、前記ピストンピンに前記コンロッドが各々固定されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る内燃機関においては、前記クランクピンを分割し、該分割されたクランクピン同士が連結部により連結されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る内燃機関においては、前記隔壁に前記オイル噴射装置から前記ピストン裏面に噴射されたオイルが通過できるオイル逃げ穴が少なくとも一つ以上設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、隔壁とピストン裏面の側壁との間にピストンピンを設け、ピストン裏面側で左右対称に二つ設け、ピストンピンにコンロッドを各々固定しているため、隔壁とピストン裏側の側壁との間に左右対称に設けられたピストンピンに同一形状の一対のコンロッドを左右対称に各々固定することで、オイルジェット装置より噴射されたオイルは、コンロッドの小端部で干渉することなく二つの隔壁の間に形成される空間部を通って、ピストン裏面の中央部分にオイルを噴出することができ、ピストンの冷却効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例１】
【００１８】
図１は、本発明の実施例１に係る内燃機関の構成を示す図である。
図１に示すように、内燃機関１０Ａの各気筒は、シリンダブロック１１の内壁面１２を往復運動するピストン１３と、このピストン１３と連結するコンロッド１４−１と、シリンダブロック１１とクランクケース１５とにより構成されるクランク室１６に配置され、全気筒のコンロッド１４と連結されるクランクシャフト１７と、ピストン１３の内面にオイルＯを供給するオイルジェット装置（オイル噴射装置）１８とにより構成されている。
なお、図１中、符号Ｔは、コンロッド１４−１の大端部１４ｂ−１の回転軌跡であり、符号１９はクランクジャーナルであり、符号１９ａはクランクジャーナルの中心線である。
また、爆発行程においてピストン１３が爆発力を受けてシリンダブロック１１内を下降する時に、シリンダブロック１１の内壁面１２に生じて内壁面１２を押す力の作用する方向に作用する爆発力の分力（側圧力）であるいわゆるスラストの作用する方向を「スラスト方向」といい、その反対方向を「反スラスト方向」という。
【００１９】
ピストン１３は、その外周面に取り付けられた複数個のピストンリング２１がシリンダブロック１１の内壁面１２に対して摺動することで、シリンダブロック１１に対して往復運動するものである。また、このピストン１３のピストン裏面(以下、「裏面」という。)２２には、後述するコンロッド小端部１４ａに形成されるピン穴２３に挿入されるピストンピン２４が固定されている。
【００２０】
コンロッド１４−１には、ピストンピン側に形成される小端部１４ａ−１と、クランクシャフト側に形成される大端部１４ｂ−１と、この小端部１４ａ−１と大端部１４ｂ−１との間のコラム部１４ｃ−１とが形成されている。この小端部１４ａ−１には、ピストン１３のピストンピン２４を回転自在に支持するピン穴２３が形成されている。また、この大端部１４ｂ−１には、クランクシャフト１７のクランクピン２５−１を回転自在に支持するベアリング２６が取り付けられている。尚、図１中、符号２７はクランクピン穴である。
【００２１】
オイルジェット装置１８は、オイル供給手段であり、ピストン１３の裏面２２にオイルＯを供給するものである。このオイルジェット装置１８は、ジェットノズル３１と、クランクケース１５の底部１５ｃに取り付けられたオイルタンク（オイルパン）３２と、オイルポンプ３３と、これらを接続するオイル配管３４とにより構成されている。このオイルタンク３２内のオイルＯは、例えばクランクシャフト１７の回転力により作動するオイルポンプ３３に吸引される。このオイルポンプ３３から吐出され、このオイルポンプ３３により加圧されたオイルＯは、オイル配管３４を介してジェットノズル３１に供給される。
【００２２】
なお、オイル配管３４は、オイルポンプ３３とジェットノズル３１とを連通するのみならず、例えばベアリング２６とクランクピン２５−１との間や、図示しないシリンダヘッドに配置されるバルブ装置などに連通している。つまり、加圧されたオイルＯは、これらにも供給され、これらを潤滑・冷却するものでもある。また、ジェットノズル３１とオイル配管３４との間には、図示しないチェック弁が配置されている。このチェック弁は、オイル配管３４内を通過するオイルＯの油圧が所定圧力（例えば、２００ｋＰａ）以上となると、ジェットノズル３１にオイルＯを供給するものである。
【００２３】
ジェットノズル３１は、クランク室１６のシリンダブロック１１を挟んで対向する内壁面のうち、ピストン１３が下死点から上死点に移動する際に、コンロッドの大端部１４ｂ−１が近づく側の内壁面１５ａに取り付けられている（同図では、コンロッド１４−１を挟んで左側）。
なお、このジェットノズル３１は、コンロッドの大端部１４ｂ−１が遠ざかる側の内壁面１５ｂに取り付けてもよい（同図では、コンロッド１４−１を挟んで右側）。
【００２４】
また、このジェットノズル３１は、このジェットノズル３１に供給され加圧されたオイルＯを噴射する先端部３１ａが形成され、オイル配管３４を介して供給されたオイルＯは先端部３１ａから噴射され、ピストン１３の裏面２２に向かうように形成される。ここで、ジェットノズル３１の先端部３１ａは、その径が小さいため、絞りの効果により先端部３１ａから噴射されるオイルＯの油圧は十分に高いものとなる。
【００２５】
また、内燃機関１０Ａの機関回転数が上昇し、図示しないチェック弁が開弁すると、オイルポンプ３３により加圧されたオイルＯがオイル配管３４を通り、ジェットノズル３１に供給される。そして、ジェットノズル３１に供給され加圧されたオイルＯは、先端部３１ａから噴射される。このジェットノズル３１は、図示しないチェック弁が閉弁しなければ、常にオイルＯを噴射するものである。
【００２６】
また、先端部３１ａは、ピストン１３がシリンダブロック１１の内壁面１２を往復運動している間に、ピストン１３の裏面２２に向かってオイルＯを噴射する。つまり、オイルジェット装置１８は、後述するように、ピストン１３の裏面２２の中央部分にオイルＯを直接供給する。従って、先端部３１ａから噴射されたオイルＯは、ピストン１３の裏面２２に付着する。これにより、内燃機関１０Ａが運転され、ピストン１３の温度が上昇しても、ピストン１３の裏面２２にオイルＯが供給されるため、ピストン１３の冷却を行うことができる。
【００２７】
図２は、本実施例に係る内燃機関のピストンとコンロッドの構成をピストンピン穴方向と直交する方向から見た概略図であり、上側図面は、ピストンの裏面を示す図であり、下側図面は、ピストンとコンロッドの概略断面図である。図３は、本実施例に係る内燃機関のピストンとコンロッドをピストンピン穴の方向から見た概略図であり、上側図面は、ピストンの裏面を示す図であり、下側図面は、ピストンとコンロッドをピストンピン穴の方向から見た図である。尚、図２、３の下側図面に示すピストンリング２１は、図２、３の上側図面においては省略する。
図２、３に示すように、本実施例に係る内燃機関１０Ａは、ピストン１３の裏面２２に左右対称に設けられた二つの隔壁４１−１、４１−２を有している。また、ピストンピン２４−１、２４−２が、隔壁４１−１、４１−２とピストンの側壁２２ｂとの間に設けられ、ピストン１３の裏面２２に左右対称に二つ設けられている。
【００２８】
そして、ピストンピン２４−１、２４−２にコンロッド１４−１、１４−２の小端部１４ａ−１、１４ａ−２が各々固定され、コンロッド１４−１、１４−２のコラム部１４ｃ−１、１４ｃ−２を介して大端部１４ｂ−１、１４ｂ−２がクランクピン２５−１、２５−２により固定されている。このコンロッド１４−２は、コンロッド１４−１と左右対称に設けられるものであり、ピストンピン２４−２に連結される小端部１４ａ−２と、クランクピン２５−２に連結される大端部１４ｂ−２と、小端部１４ａ−２と大端部１４ｂ−２とを連結するコラム部１４ｃ−２とからなる。
即ち、同一形状の一対のコンロッド１４−１、１４−２がピストン１３の裏面２２側で左右対称に設けられ、コンロッド１４−１の小端部１４ａ−１がピストンピン２４−１により固定され、コンロッド１４−２の小端部１４ａ−２がピストンピン２４−２により固定されている。
【００２９】
よって、各気筒毎に設けられている一対のコンロッド１４−１、１４−２は各々ピストンピン２４−１、２４−２に連結されているため、運転時にピストン１３の上下移動に応じて一対のコンロッド１４−１、１４−２は一体として回転し、クランクピン２５−１、２５−２を介してクランクシャフト１７を回転させることができる。
【００３０】
従来のピストンでは、ピストンの裏面の中央部分で１本のコンロッドの小端部を連結するようにしていた。これに対し、本実施例に係る内燃機関１０Ａでは、一対のコンロッド１４−１、１４−２をピストン１３の裏面２２側で左右対称に設けているので、一対のコンロッド１４−１、１４−２同士の間には空間を形成することになる。また、一対のコンロッド１４−１、１４−２をピストン１３の裏面２２側で左右対称に固定し、運転時にピストン１３の上下移動に応じて一体として回転させるため、一対のコンロッド１４−１、１４−２を支持する二つの隔壁４１−１、４１−２をピストン１３の裏面２２に左右対称に設けている。この隔壁４１−１、４１−２をピストン１３の裏面２２に左右対称に設けることで、ピストン１３の裏面２２の中央部分に空間部４２を形成することになる。
【００３１】
このように、本実施例に係る内燃機関１０Ａは、ピストン１３の裏面２２に左右対称に設けられた二つの隔壁４１−１、４１−２を有し、隔壁４１−１、４１−２とピストン裏側の側壁２２ｂとの間に左右対称に設けられたピストンピン２４−１、２４−２に同一形状の一対のコンロッド１４−１、１４−２を左右対称に各々固定することで、オイルジェット装置１８より噴射されたオイルＯは、一対のコンロッド１４−１、１４−２の小端部１４ａ−１、１４ａ−２で干渉することなく二つの隔壁４１−１、４１−２の間に形成される空間部４２を通って、ピストン１３の裏面２２の中央部分４３（図２、３中、星型部分）に到達することができる。
【００３２】
従って、オイルジェット装置１８により噴射されたオイルＯは、一対のコンロッド１４−１、１４−２の小端部１４ａ−１、１４ａ−２で干渉することなくピストン１３の裏面２２の中央部分４３（図２、３中、星型部分）にオイルＯを噴出することができる（図２、３中、破線方向）ため、ピストン１３の冷却効率を向上させることができる。
【００３３】
また、図４は、本実施例に係る内燃機関のピストンとコンロッドをピストンピン穴の方向に対して直交する方向から見たときの図であり、４気筒エンジン場合の構成を示す図である。図４に示すように、本実施例に係る内燃機関１０Ａは、各気筒毎に図１乃至図３に示すクランクピン２５−１、２５−２とに分割し、該分割されたクランクピン２５−１、２５−２同士を連結部材４４で連結している。即ち、分割されたクランクピン２５−１、２５−２毎にコンロッド１４−１、１４−２の大端部１４ｂ−１、１４ｂ−２が各々連結され、該分割されたクランクピン２５−１、２５−２同士の間にはカウンタウェイト４５を設けず、連結部材４４で連結するようにしている。
【００３４】
これにより、一対のコンロッド１４−１、１４−２の間にオイルジェット装置１８を設置することができ、図１乃至図３に示すクランクピン２５−１、２５−２が回転してもオイルジェット装置１８によるオイル噴射が妨げられることはない。
【００３５】
また、本実施例に係る内燃機関１０Ａでは、オイルジェット装置１８は、クランクシャフト１７よりピストン１３側（図４中、上側）に設けるようにしている。オイルジェット装置１８をクランクシャフト１７よりピストン１３側に設けることで、図１乃至図３に示すクランクピン２５−１、２５−２が回転してもオイルジェット装置１８によるオイル噴射が妨げられることはない。
【００３６】
次に、ピストンの裏面の中央部分にオイルを噴射することによるピストンの冷却効率の向上に関して、図１乃至図４を参照にしつつ具体的に説明する。
【００３７】
［ピストンの温度分布とそのときの熱拡散の状態］
図５は、ピストン温度分布とそのときの熱拡散の様子を示す説明図である。図５に示すように、ピストン１３の中央部分４３の方が周辺部分よりも高温で熱負荷が最も大きく、ピストン１３の中央部分４３から周辺部分に行くに従って放射状に熱が拡散しているのが確認できる。よって、ピストン１３の周辺部分より中央部分４３を冷却した方がピストン１３の冷却効率が最も良いことが確認できる。
【００３８】
［ピストンの裏面の中央部分にオイル噴射した場合とその周辺にオイル噴射した場合でのピストン温度の比較］
また、図６は、コンロッドの小端部からオイル噴射させた場合とオイルジェット装置からオイル噴射させた場合とを比較した図である。
また、コンロッド１４の小端部１４ａからオイル噴射させた場合には、ピストン１３の裏面２２の中央部分４３にオイルＯを噴射し、オイルジェット装置１８よりオイル噴射させた場合には、ピストン１３の裏面２２の中央部分４３よりオイルジェット装置１８側（図中、ＩＮ側）にオイルＯを噴射した。
【００３９】
図６に示すように、同じ油量においてコンロッド１４の小端部１４ａからオイル噴射し、ピストン１３の裏面２２の中央部分４３にオイルＯを噴射した方（図中、星印）が、オイルジェット装置１８からオイル噴射し、ピストン１３の裏面２２の中央部分４３よりオイルジェット装置１８側にオイルＯを噴射した（図中、実線部分）場合よりもピストン温度を低下させることができることが確認された。
【００４０】
よって、ピストン１３の裏面２２の中央部分４３にオイルＯを噴射した方が、ピストン周辺部分にオイルＯを噴射させるよりも少ない油量で大きいピストン冷却効果が得られることが確認された。
【００４１】
［ピストンの裏面の中央部分にオイル噴射した場合とその周辺にオイル噴射した場合での冷却効果の比較］
また、図７−１は、ピストンの裏面の中央部分にオイル噴射したときのピストンの温度分布を示す図である。また、図７−２は、オイルジェット装置からオイルをピストンの裏面の中央部分よりオイルジェット装置側（図中、ＩＮ側）にオイル噴射したときのピストンの温度分布を示す図である。
また、図７−１は、図６に示す星印に対応するものであり、コンロッド１４の小端部１４ａからオイル噴射させ、ピストン１３の裏面２２の中央部分４３にオイルＯを噴射した場合である。また、図７−２は、図６に示す実線に対応するものであり、オイルジェット装置１８からオイル噴射させ、ピストン１３の裏面２２の中央部分４３よりオイルジェット装置１８側（図中、ＩＮ側）にオイルＯを噴射した場合である。
【００４２】
図７−１に示すように、ピストン１３の裏面２２の中央部分４３にオイル噴射した場合には、ピストン１３の温度が均一に冷却されているのが確認できる。一方、図７−２に示すように、ピストン１３の裏面２２の中央部分４３よりオイルジェット装置１８側（図中、ＩＮ側）にオイルＯを噴出した場合には、オイルジェット装置１８側（図中、ＩＮ側）でオイル噴射により冷却領域が形成されるが、オイルジェット装置１８と反対側（図中、ＥＸ側）ではオイル噴射による冷却効果が得られず、高温領域が形成されているのが確認できる。
【００４３】
また、図７−１に示すように、ピストン１３の裏面２２の中央部分４３を冷却してピストンを均一に冷却した方が、熱膨張が均一となるため、ピストン１３のクリアランスを均一とすることができる。一方、図７−２に示すように、ピストン１３の裏面２２の片方側を冷却してピストンの冷却効果が偏っている場合には、熱膨張が不均一となるため、ピストン１３のクリアランスが不均一となる。そのため、サイドスラストによるピストンスラップを増加させてしまう。
【００４４】
よって、熱流れの中心であるピストン１３の裏面２２の中央部分４３を冷却した方が、ピストンの周辺部分を冷却する場合より、ピストン温度を均一にすることができるため、サイドスラストによるピストンスラップを減少するなどの信頼性の向上、フリクションを低減することができる。
【００４５】
［オイル吐出量とフリクションとの関係］
また、図８は、オイル吐出量とフリクションとの関係を示す図である。図８に示すように、オイル吐出量（ポンプ容量）に比例してフリクションが大きくなるため、ポンプ容量は小さいものを使用して、油量はできるだけ軽減させるのが好ましいことが確認できる。
【００４６】
よって、ピストン１３の裏面２２の中央部分４３にオイル噴射した場合の方がピストン１３の裏面２２の周辺部分よりオイル噴射する場合より、少量の油量でピストン１３の全体を効率良く冷却し、ピストン１３の冷却効率を向上させると共に、フリクションを低減させることができる。
【００４７】
このように、本実施例に係る内燃機関１０Ａによれば、ピストン１３の裏面２２に隔壁４１−１、４１−２を設け、この隔壁４１−１、４１−２とピストン１３の裏面２２の側壁２２ｂとの間に一対のコンロッド１４−１、１４−２を設けることで、ピストン１３の裏面２２に一対のコンロッド１４−１、１４−２を左右対称に設けることができる。これにより、オイルジェット装置１８によりピストン１３の裏面２２の中央部分４３にオイルＯを噴出することができるため、従来よりも少量の油量でピストン１３の全体を均一にかつ効率良く冷却し、ピストン１３の冷却効率を向上させると共に、ピストンスラップ力低減によるフリクション低減、および、油量低減によるオイルポンプフリクションの低減を可能とする。
【実施例２】
【００４８】
本発明による実施例２に係る内燃機関について、図９、１０を参照して説明する。
本実施例に係る内燃機関は、実施例１に係る内燃機関の構成と同様であるため、図１に示すような内燃機関の構成を示す図は省略し、本発明の実施例２に係る内燃機関のピストンとコンロッドの構成を示す概略断面図を用いて説明する。
図９は、本発明の実施例２に係る内燃機関のピストンとコンロッドの構成を示す概略断面図である。図１０は、図９の部分拡大図である。
図９、１０に示すように、本実施例に係る内燃機関１０Ｂは、隔壁４１−１、４１−２にオイル逃げ穴４６−１、４６−２を設けている。なお、隔壁４１−１、４１−２にはオイル逃げ穴を二つ以上設けるようにしてもよい。
【００４９】
本実施例に係る内燃機関１０Ｂのように、隔壁４１−１、４１−２に各々オイル逃げ穴４６−１、４６−２を設けることで、ピストン１３の裏面２２の中央部分４３（図９中、星型部分）に噴射されたオイルＯはオイル逃げ穴４６−１、４６−２を介してピストン１３の周辺に拡散することができるため、ピストン周辺部分も効率良く冷却することができる。これにより、ピストン１３の冷却効果を更に向上させることができる。
【００５０】
従って、本実施例に係る内燃機関１０Ｂによれば、ピストン１３の裏面２２に左右対称に設けた隔壁４１−１、４１−２に各々オイル逃げ穴４６−１、４６−２を設けることで、オイルジェット装置１８によりピストン１３の裏面２２の中央部分４３にオイルＯを噴出することができると共に、従来よりも少量の油量でピストン１３の全体を更に効率良く冷却することでピストン１３の冷却効率を更に向上させ、フリクションを低減させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
以上のように、この発明に係る内燃機関は、ピストンの裏面の中央部分にオイルを噴射し、ピストンを冷却するのに有用であり、少量の油量でピストン全体を効率良く冷却し、ピストンの冷却効率を向上させた内燃機関として好適に用いるのに適している。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施例１に係る内燃機関の構成例を示す図である。
【図２】本発明の実施例１に係る内燃機関のピストンとコンロッドの構成をピストンピン穴方向と直交する方向から見た概略図である。
【図３】本発明の実施例１に係る内燃機関のピストンとコンロッドをピストンピン穴の方向から見た概略図である。
【図４】本発明の実施例１に係る内燃機関のピストンとコンロッドをピストンピン穴の方向に対して直交する方向から見たときの図である。
【図５】ピストン温度分布とそのときの熱拡散の様子を示す説明図である。
【図６】コンロッドの小端部からオイル噴射させた場合とオイルジェット装置からオイル噴射させた場合とを比較した図である。
【図７−１】ピストンの裏面の中央部分にオイル噴射したときのピストンの温度分布を示す図である。
【図７−２】オイルジェット装置からオイルをピストンの裏面の中央部分よりオイルジェット装置側にオイル噴射したときのピストンの温度分布を示す図である。
【図８】オイル吐出量とフリクションとの関係を示す図である。
【図９】本発明の実施例２に係る内燃機関のピストンとコンロッドの構成を示す概略断面図である。
【図１０】図９の部分拡大図である。
【図１１】従来の内燃機関においてオイルジェットノズルからオイルが噴出される様子を示す図である。
【図１２】従来の内燃機関のコンロッドベアリングの断面を示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０Ａ、１０Ｂ 内燃機関
１１ シリンダブロック
１２ 内壁面
１３ ピストン
１４−１、１４−２ コンロッド
１４ａ−１、１４ａ−２ 小端部
１４ｂ−１、１４ｂ−２ 大端部
１４ｃ−１、１４ｃ−２ コラム部
１５ クランクケース
１５ａ、１５ｂ 内壁面
１５ｃ 底部
１６ クランク室
１７ クランクシャフト
１８ オイルジェット装置（オイル噴射装置）
１９ クランクジャーナル
１９ａ クランクジャーナルの中心線
２１ ピストンリング
２２ 裏面
２２ｂ 側壁
２３ ピン穴
２４、２４−１、２４−２ ピストンピン
２５−１、２５−２ クランクピン
２６ ベアリング
２７ クランクピン穴
３１ ジェットノズル
３１ａ 先端部
３２ オイルタンク（オイルパン）
３３ オイルポンプ
３４ オイル配管
４１−１、４１−２ 隔壁
４２ 空間部
４３ 中央部分
４４ 連結部材
４５ カウンタウェイト
４６−１、４６−２ オイル逃げ穴
Ｏ オイル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピストン、コンロッド形状を改良し、ピストンの冷却効率を向上させた内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、内燃機関においては、エンジンオイルによる潤滑や冷却の良否が機関の性能と寿命を左右する重要な要素であり、サイドスラストによるピストンスラップの減少、フリクションの低減などピストンの信頼性の向上及びノッキング改善のためピストンを冷却することが従来より行なわれている。
【０００３】
通常、エンジン内部にはピストンの燃焼室裏面（以下、「ピストン裏面」という。）側に例えば潤滑油（エンジンオイル）等のオイルを噴射するオイルジェット装置が設けられ、オイルジェット装置のオイルジェットノズルをシリンダブロックに設け、オイルジェットノズルからオイルギャラリー（オイルの通路）のオイルを直接ピストン裏面に噴射させ、ピストンを冷却するようにしていた。
【０００４】
また、ピストンを冷却する方法としてオイルジェットノズルからオイルを噴射する方法の他に、クランクジャーナルからの供給でコンロッドの大端部に設けた噴出孔、又は小端部に設けた噴出孔からオイルを噴射することによりピストンを冷却する方法が提案されている（特許文献１）。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−４４６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、フリクション低減のためピストン裏面の中央部分にオイルを噴射して直接冷却させようとすると、図１１に示すように、オイルジェット装置１０１のオイルジェットノズル１０１ａから噴出されたオイル１０２がコンロッド１０３の小端部１０４に干渉してしまうため、ピストン１０５の中央部分１０６に直接オイル１０２を噴射することができない、という問題がある。
なお、ここでのフリクション低減とは主に以下の２つを示している。即ち、（１）熱負荷の最も大きい中央部を効率よく冷却することからオイル噴射油量を低減できることになるオイルポンプフリクションの低減と、（２）中央部冷却によるピストン温度均一化することで熱膨張均一化によるピストンクリアランスの均一化により、ピストンスラップ力の低減によるフリクションの低減である。
【０００７】
また、コンロッド１０３の小端部１０４又は大端部１０７からオイル１０２を噴出させる場合、図示しないクランクからオイル１０２を供給するため、油量がクランクの回転に依存し、オイル１０２の流速が慣性力に直接影響する高速回転時ではオイル１０２の噴出が間欠的となり、油量制御が困難である、という問題がある。
【０００８】
また、コンロッドの小端部からオイルを噴出させる場合、クランクジャーナルからコンロッド内部の油路までのオイル流れ込みのために、図１２に示すようにコンロッドベアリング１０８に溝１０９を設ける必要があり、この溝１０９の分だけコンロッドベアリング１０８はコンロッドの大端部との接触面積が小さくなり、ピストンから受ける面圧が上昇し、焼き付きを起こしてしまう、という問題がある。
【０００９】
更に、コンロッドに大端部から小端部までのオイル通路を設ける場合には、径小かつ通路距離が大きいため、穴開けには高度の加工技術を要する、という問題がある。
【００１０】
また、コンロッドの大端部からオイルを噴出させる場合には、シリンダブロックからの跳ね返りでピストン裏面に噴出させているため、ピストン裏面に届く油量の損失が大きい、という問題がある。
【００１１】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、オイルジェットによりピストンの冷却を行う際、ピストン裏面の中央部分にオイルを噴射し、ピストン冷却効率を向上させる内燃機関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】
【００１２】
上記の目的を達成するために、本発明に係る内燃機関は、ピストンピンを介してシリンダボア内を摺動するピストンに連結される小端部と、クランクシャフトに備えたクランクピンに連結される大端部と、前記小端部と前記大端部との間を連結するコラム部とが一体に形成されたコンロッドを備える内燃機関において、前記ピストン裏面側で左右対称に設けられた二つの隔壁と、前記ピストン裏面にオイルを噴射するオイル噴射装置とを有し、前記隔壁間の前記ピストン裏面の中央部分にオイルを噴射することを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る内燃機関においては、前記ピストンピンが、前記隔壁と前記ピストン裏面の側壁との間に設けられ、前記ピストン裏面側で左右対称に二つ設けられ、前記ピストンピンに前記コンロッドが各々固定されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る内燃機関においては、前記クランクピンを分割し、該分割されたクランクピン同士が連結部により連結されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る内燃機関においては、前記隔壁に前記オイル噴射装置から前記ピストン裏面に噴射されたオイルが通過できるオイル逃げ穴が少なくとも一つ以上設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、隔壁とピストン裏面の側壁との間にピストンピンを設け、ピストン裏面側で左右対称に二つ設け、ピストンピンにコンロッドを各々固定しているため、隔壁とピストン裏側の側壁との間に左右対称に設けられたピストンピンに同一形状の一対のコンロッドを左右対称に各々固定することで、オイルジェット装置より噴射されたオイルは、コンロッドの小端部で干渉することなく二つの隔壁の間に形成される空間部を通って、ピストン裏面の中央部分にオイルを噴出することができ、ピストンの冷却効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例１】
【００１８】
図１は、本発明の実施例１に係る内燃機関の構成を示す図である。
図１に示すように、内燃機関１０Ａの各気筒は、シリンダブロック１１の内壁面１２を往復運動するピストン１３と、このピストン１３と連結するコンロッド１４−１と、シリンダブロック１１とクランクケース１５とにより構成されるクランク室１６に配置され、全気筒のコンロッド１４と連結されるクランクシャフト１７と、ピストン１３の内面にオイルＯを供給するオイルジェット装置（オイル噴射装置）１８とにより構成されている。
なお、図１中、符号Ｔは、コンロッド１４−１の大端部１４ｂ−１の回転軌跡であり、符号１９はクランクジャーナルであり、符号１９ａはクランクジャーナルの中心線である。
また、爆発行程においてピストン１３が爆発力を受けてシリンダブロック１１内を下降する時に、シリンダブロック１１の内壁面１２に生じて内壁面１２を押す力の作用する方向に作用する爆発力の分力（側圧力）であるいわゆるスラストの作用する方向を「スラスト方向」といい、その反対方向を「反スラスト方向」という。
【００１９】
ピストン１３は、その外周面に取り付けられた複数個のピストンリング２１がシリンダブロック１１の内壁面１２に対して摺動することで、シリンダブロック１１に対して往復運動するものである。また、このピストン１３のピストン裏面(以下、「裏面」という。)２２には、後述するコンロッド小端部１４ａに形成されるピン穴２３に挿入されるピストンピン２４が固定されている。
【００２０】
コンロッド１４−１には、ピストンピン側に形成される小端部１４ａ−１と、クランクシャフト側に形成される大端部１４ｂ−１と、この小端部１４ａ−１と大端部１４ｂ−１との間のコラム部１４ｃ−１とが形成されている。この小端部１４ａ−１には、ピストン１３のピストンピン２４を回転自在に支持するピン穴２３が形成されている。また、この大端部１４ｂ−１には、クランクシャフト１７のクランクピン２５−１を回転自在に支持するベアリング２６が取り付けられている。尚、図１中、符号２７はクランクピン穴である。
【００２１】
オイルジェット装置１８は、オイル供給手段であり、ピストン１３の裏面２２にオイルＯを供給するものである。このオイルジェット装置１８は、ジェットノズル３１と、クランクケース１５の底部１５ｃに取り付けられたオイルタンク（オイルパン）３２と、オイルポンプ３３と、これらを接続するオイル配管３４とにより構成されている。このオイルタンク３２内のオイルＯは、例えばクランクシャフト１７の回転力により作動するオイルポンプ３３に吸引される。このオイルポンプ３３から吐出され、このオイルポンプ３３により加圧されたオイルＯは、オイル配管３４を介してジェットノズル３１に供給される。
【００２２】
なお、オイル配管３４は、オイルポンプ３３とジェットノズル３１とを連通するのみならず、例えばベアリング２６とクランクピン２５−１との間や、図示しないシリンダヘッドに配置されるバルブ装置などに連通している。つまり、加圧されたオイルＯは、これらにも供給され、これらを潤滑・冷却するものでもある。また、ジェットノズル３１とオイル配管３４との間には、図示しないチェック弁が配置されている。このチェック弁は、オイル配管３４内を通過するオイルＯの油圧が所定圧力（例えば、２００ｋＰａ）以上となると、ジェットノズル３１にオイルＯを供給するものである。
【００２３】
ジェットノズル３１は、クランク室１６のシリンダブロック１１を挟んで対向する内壁面のうち、ピストン１３が下死点から上死点に移動する際に、コンロッドの大端部１４ｂ−１が近づく側の内壁面１５ａに取り付けられている（同図では、コンロッド１４−１を挟んで左側）。
なお、このジェットノズル３１は、コンロッドの大端部１４ｂ−１が遠ざかる側の内壁面１５ｂに取り付けてもよい（同図では、コンロッド１４−１を挟んで右側）。
【００２４】
また、このジェットノズル３１は、このジェットノズル３１に供給され加圧されたオイルＯを噴射する先端部３１ａが形成され、オイル配管３４を介して供給されたオイルＯは先端部３１ａから噴射され、ピストン１３の裏面２２に向かうように形成される。ここで、ジェットノズル３１の先端部３１ａは、その径が小さいため、絞りの効果により先端部３１ａから噴射されるオイルＯの油圧は十分に高いものとなる。
【００２５】
また、内燃機関１０Ａの機関回転数が上昇し、図示しないチェック弁が開弁すると、オイルポンプ３３により加圧されたオイルＯがオイル配管３４を通り、ジェットノズル３１に供給される。そして、ジェットノズル３１に供給され加圧されたオイルＯは、先端部３１ａから噴射される。このジェットノズル３１は、図示しないチェック弁が閉弁しなければ、常にオイルＯを噴射するものである。
【００２６】
また、先端部３１ａは、ピストン１３がシリンダブロック１１の内壁面１２を往復運動している間に、ピストン１３の裏面２２に向かってオイルＯを噴射する。つまり、オイルジェット装置１８は、後述するように、ピストン１３の裏面２２の中央部分にオイルＯを直接供給する。従って、先端部３１ａから噴射されたオイルＯは、ピストン１３の裏面２２に付着する。これにより、内燃機関１０Ａが運転され、ピストン１３の温度が上昇しても、ピストン１３の裏面２２にオイルＯが供給されるため、ピストン１３の冷却を行うことができる。
【００２７】
図２は、本実施例に係る内燃機関のピストンとコンロッドの構成をピストンピン穴方向と直交する方向から見た概略図であり、上側図面は、ピストンの裏面を示す図であり、下側図面は、ピストンとコンロッドの概略断面図である。図３は、本実施例に係る内燃機関のピストンとコンロッドをピストンピン穴の方向から見た概略図であり、上側図面は、ピストンの裏面を示す図であり、下側図面は、ピストンとコンロッドをピストンピン穴の方向から見た図である。尚、図２、３の下側図面に示すピストンリング２１は、図２、３の上側図面においては省略する。
図２、３に示すように、本実施例に係る内燃機関１０Ａは、ピストン１３の裏面２２に左右対称に設けられた二つの隔壁４１−１、４１−２を有している。また、ピストンピン２４−１、２４−２が、隔壁４１−１、４１−２とピストンの側壁２２ｂとの間に設けられ、ピストン１３の裏面２２に左右対称に二つ設けられている。
【００２８】
そして、ピストンピン２４−１、２４−２にコンロッド１４−１、１４−２の小端部１４ａ−１、１４ａ−２が各々固定され、コンロッド１４−１、１４−２のコラム部１４ｃ−１、１４ｃ−２を介して大端部１４ｂ−１、１４ｂ−２がクランクピン２５−１、２５−２により固定されている。このコンロッド１４−２は、コンロッド１４−１と左右対称に設けられるものであり、ピストンピン２４−２に連結される小端部１４ａ−２と、クランクピン２５−２に連結される大端部１４ｂ−２と、小端部１４ａ−２と大端部１４ｂ−２とを連結するコラム部１４ｃ−２とからなる。
即ち、同一形状の一対のコンロッド１４−１、１４−２がピストン１３の裏面２２側で左右対称に設けられ、コンロッド１４−１の小端部１４ａ−１がピストンピン２４−１により固定され、コンロッド１４−２の小端部１４ａ−２がピストンピン２４−２により固定されている。
【００２９】
よって、各気筒毎に設けられている一対のコンロッド１４−１、１４−２は各々ピストンピン２４−１、２４−２に連結されているため、運転時にピストン１３の上下移動に応じて一対のコンロッド１４−１、１４−２は一体として回転し、クランクピン２５−１、２５−２を介してクランクシャフト１７を回転させることができる。
【００３０】
従来のピストンでは、ピストンの裏面の中央部分で１本のコンロッドの小端部を連結するようにしていた。これに対し、本実施例に係る内燃機関１０Ａでは、一対のコンロッド１４−１、１４−２をピストン１３の裏面２２側で左右対称に設けているので、一対のコンロッド１４−１、１４−２同士の間には空間を形成することになる。また、一対のコンロッド１４−１、１４−２をピストン１３の裏面２２側で左右対称に固定し、運転時にピストン１３の上下移動に応じて一体として回転させるため、一対のコンロッド１４−１、１４−２を支持する二つの隔壁４１−１、４１−２をピストン１３の裏面２２に左右対称に設けている。この隔壁４１−１、４１−２をピストン１３の裏面２２に左右対称に設けることで、ピストン１３の裏面２２の中央部分に空間部４２を形成することになる。
【００３１】
このように、本実施例に係る内燃機関１０Ａは、ピストン１３の裏面２２に左右対称に設けられた二つの隔壁４１−１、４１−２を有し、隔壁４１−１、４１−２とピストン裏側の側壁２２ｂとの間に左右対称に設けられたピストンピン２４−１、２４−２に同一形状の一対のコンロッド１４−１、１４−２を左右対称に各々固定することで、オイルジェット装置１８より噴射されたオイルＯは、一対のコンロッド１４−１、１４−２の小端部１４ａ−１、１４ａ−２で干渉することなく二つの隔壁４１−１、４１−２の間に形成される空間部４２を通って、ピストン１３の裏面２２の中央部分４３（図２、３中、星型部分）に到達することができる。
【００３２】
従って、オイルジェット装置１８により噴射されたオイルＯは、一対のコンロッド１４−１、１４−２の小端部１４ａ−１、１４ａ−２で干渉することなくピストン１３の裏面２２の中央部分４３（図２、３中、星型部分）にオイルＯを噴出することができる（図２、３中、破線方向）ため、ピストン１３の冷却効率を向上させることができる。
【００３３】
また、図４は、本実施例に係る内燃機関のピストンとコンロッドをピストンピン穴の方向に対して直交する方向から見たときの図であり、４気筒エンジン場合の構成を示す図である。図４に示すように、本実施例に係る内燃機関１０Ａは、各気筒毎に図１乃至図３に示すクランクピン２５−１、２５−２とに分割し、該分割されたクランクピン２５−１、２５−２同士を連結部材４４で連結している。即ち、分割されたクランクピン２５−１、２５−２毎にコンロッド１４−１、１４−２の大端部１４ｂ−１、１４ｂ−２が各々連結され、該分割されたクランクピン２５−１、２５−２同士の間にはカウンタウェイト４５を設けず、連結部材４４で連結するようにしている。
【００３４】
これにより、一対のコンロッド１４−１、１４−２の間にオイルジェット装置１８を設置することができ、図１乃至図３に示すクランクピン２５−１、２５−２が回転してもオイルジェット装置１８によるオイル噴射が妨げられることはない。
【００３５】
また、本実施例に係る内燃機関１０Ａでは、オイルジェット装置１８は、クランクシャフト１７よりピストン１３側（図４中、上側）に設けるようにしている。オイルジェット装置１８をクランクシャフト１７よりピストン１３側に設けることで、図１乃至図３に示すクランクピン２５−１、２５−２が回転してもオイルジェット装置１８によるオイル噴射が妨げられることはない。
【００３６】
次に、ピストンの裏面の中央部分にオイルを噴射することによるピストンの冷却効率の向上に関して、図１乃至図４を参照にしつつ具体的に説明する。
【００３７】
［ピストンの温度分布とそのときの熱拡散の状態］
図５は、ピストン温度分布とそのときの熱拡散の様子を示す説明図である。図５に示すように、ピストン１３の中央部分４３の方が周辺部分よりも高温で熱負荷が最も大きく、ピストン１３の中央部分４３から周辺部分に行くに従って放射状に熱が拡散しているのが確認できる。よって、ピストン１３の周辺部分より中央部分４３を冷却した方がピストン１３の冷却効率が最も良いことが確認できる。
【００３８】
［ピストンの裏面の中央部分にオイル噴射した場合とその周辺にオイル噴射した場合でのピストン温度の比較］
また、図６は、コンロッドの小端部からオイル噴射させた場合とオイルジェット装置からオイル噴射させた場合とを比較した図である。
また、コンロッド１４の小端部１４ａからオイル噴射させた場合には、ピストン１３の裏面２２の中央部分４３にオイルＯを噴射し、オイルジェット装置１８よりオイル噴射させた場合には、ピストン１３の裏面２２の中央部分４３よりオイルジェット装置１８側（図中、ＩＮ側）にオイルＯを噴射した。
【００３９】
図６に示すように、同じ油量においてコンロッド１４の小端部１４ａからオイル噴射し、ピストン１３の裏面２２の中央部分４３にオイルＯを噴射した方（図中、星印）が、オイルジェット装置１８からオイル噴射し、ピストン１３の裏面２２の中央部分４３よりオイルジェット装置１８側にオイルＯを噴射した（図中、実線部分）場合よりもピストン温度を低下させることができることが確認された。
【００４０】
よって、ピストン１３の裏面２２の中央部分４３にオイルＯを噴射した方が、ピストン周辺部分にオイルＯを噴射させるよりも少ない油量で大きいピストン冷却効果が得られることが確認された。
【００４１】
［ピストンの裏面の中央部分にオイル噴射した場合とその周辺にオイル噴射した場合での冷却効果の比較］
また、図７−１は、ピストンの裏面の中央部分にオイル噴射したときのピストンの温度分布を示す図である。また、図７−２は、オイルジェット装置からオイルをピストンの裏面の中央部分よりオイルジェット装置側（図中、ＩＮ側）にオイル噴射したときのピストンの温度分布を示す図である。
また、図７−１は、図６に示す星印に対応するものであり、コンロッド１４の小端部１４ａからオイル噴射させ、ピストン１３の裏面２２の中央部分４３にオイルＯを噴射した場合である。また、図７−２は、図６に示す実線に対応するものであり、オイルジェット装置１８からオイル噴射させ、ピストン１３の裏面２２の中央部分４３よりオイルジェット装置１８側（図中、ＩＮ側）にオイルＯを噴射した場合である。
【００４２】
図７−１に示すように、ピストン１３の裏面２２の中央部分４３にオイル噴射した場合には、ピストン１３の温度が均一に冷却されているのが確認できる。一方、図７−２に示すように、ピストン１３の裏面２２の中央部分４３よりオイルジェット装置１８側（図中、ＩＮ側）にオイルＯを噴出した場合には、オイルジェット装置１８側（図中、ＩＮ側）でオイル噴射により冷却領域が形成されるが、オイルジェット装置１８と反対側（図中、ＥＸ側）ではオイル噴射による冷却効果が得られず、高温領域が形成されているのが確認できる。
【００４３】
また、図７−１に示すように、ピストン１３の裏面２２の中央部分４３を冷却してピストンを均一に冷却した方が、熱膨張が均一となるため、ピストン１３のクリアランスを均一とすることができる。一方、図７−２に示すように、ピストン１３の裏面２２の片方側を冷却してピストンの冷却効果が偏っている場合には、熱膨張が不均一となるため、ピストン１３のクリアランスが不均一となる。そのため、サイドスラストによるピストンスラップを増加させてしまう。
【００４４】
よって、熱流れの中心であるピストン１３の裏面２２の中央部分４３を冷却した方が、ピストンの周辺部分を冷却する場合より、ピストン温度を均一にすることができるため、サイドスラストによるピストンスラップを減少するなどの信頼性の向上、フリクションを低減することができる。
【００４５】
［オイル吐出量とフリクションとの関係］
また、図８は、オイル吐出量とフリクションとの関係を示す図である。図８に示すように、オイル吐出量（ポンプ容量）に比例してフリクションが大きくなるため、ポンプ容量は小さいものを使用して、油量はできるだけ軽減させるのが好ましいことが確認できる。
【００４６】
よって、ピストン１３の裏面２２の中央部分４３にオイル噴射した場合の方がピストン１３の裏面２２の周辺部分よりオイル噴射する場合より、少量の油量でピストン１３の全体を効率良く冷却し、ピストン１３の冷却効率を向上させると共に、フリクションを低減させることができる。
【００４７】
このように、本実施例に係る内燃機関１０Ａによれば、ピストン１３の裏面２２に隔壁４１−１、４１−２を設け、この隔壁４１−１、４１−２とピストン１３の裏面２２の側壁２２ｂとの間に一対のコンロッド１４−１、１４−２を設けることで、ピストン１３の裏面２２に一対のコンロッド１４−１、１４−２を左右対称に設けることができる。これにより、オイルジェット装置１８によりピストン１３の裏面２２の中央部分４３にオイルＯを噴出することができるため、従来よりも少量の油量でピストン１３の全体を均一にかつ効率良く冷却し、ピストン１３の冷却効率を向上させると共に、ピストンスラップ力低減によるフリクション低減、および、油量低減によるオイルポンプフリクションの低減を可能とする。
【実施例２】
【００４８】
本発明による実施例２に係る内燃機関について、図９、１０を参照して説明する。
本実施例に係る内燃機関は、実施例１に係る内燃機関の構成と同様であるため、図１に示すような内燃機関の構成を示す図は省略し、本発明の実施例２に係る内燃機関のピストンとコンロッドの構成を示す概略断面図を用いて説明する。
図９は、本発明の実施例２に係る内燃機関のピストンとコンロッドの構成を示す概略断面図である。図１０は、図９の部分拡大図である。
図９、１０に示すように、本実施例に係る内燃機関１０Ｂは、隔壁４１−１、４１−２にオイル逃げ穴４６−１、４６−２を設けている。なお、隔壁４１−１、４１−２にはオイル逃げ穴を二つ以上設けるようにしてもよい。
【００４９】
本実施例に係る内燃機関１０Ｂのように、隔壁４１−１、４１−２に各々オイル逃げ穴４６−１、４６−２を設けることで、ピストン１３の裏面２２の中央部分４３（図９中、星型部分）に噴射されたオイルＯはオイル逃げ穴４６−１、４６−２を介してピストン１３の周辺に拡散することができるため、ピストン周辺部分も効率良く冷却することができる。これにより、ピストン１３の冷却効果を更に向上させることができる。
【００５０】
従って、本実施例に係る内燃機関１０Ｂによれば、ピストン１３の裏面２２に左右対称に設けた隔壁４１−１、４１−２に各々オイル逃げ穴４６−１、４６−２を設けることで、オイルジェット装置１８によりピストン１３の裏面２２の中央部分４３にオイルＯを噴出することができると共に、従来よりも少量の油量でピストン１３の全体を更に効率良く冷却することでピストン１３の冷却効率を更に向上させ、フリクションを低減させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
以上のように、この発明に係る内燃機関は、ピストンの裏面の中央部分にオイルを噴射し、ピストンを冷却するのに有用であり、少量の油量でピストン全体を効率良く冷却し、ピストンの冷却効率を向上させた内燃機関として好適に用いるのに適している。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施例１に係る内燃機関の構成例を示す図である。
【図２】本発明の実施例１に係る内燃機関のピストンとコンロッドの構成をピストンピン穴方向と直交する方向から見た概略図である。
【図３】本発明の実施例１に係る内燃機関のピストンとコンロッドをピストンピン穴の方向から見た概略図である。
【図４】本発明の実施例１に係る内燃機関のピストンとコンロッドをピストンピン穴の方向に対して直交する方向から見たときの図である。
【図５】ピストン温度分布とそのときの熱拡散の様子を示す説明図である。
【図６】コンロッドの小端部からオイル噴射させた場合とオイルジェット装置からオイル噴射させた場合とを比較した図である。
【図７−１】ピストンの裏面の中央部分にオイル噴射したときのピストンの温度分布を示す図である。
【図７−２】オイルジェット装置からオイルをピストンの裏面の中央部分よりオイルジェット装置側にオイル噴射したときのピストンの温度分布を示す図である。
【図８】オイル吐出量とフリクションとの関係を示す図である。
【図９】本発明の実施例２に係る内燃機関のピストンとコンロッドの構成を示す概略断面図である。
【図１０】図９の部分拡大図である。
【図１１】従来の内燃機関においてオイルジェットノズルからオイルが噴出される様子を示す図である。
【図１２】従来の内燃機関のコンロッドベアリングの断面を示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０Ａ、１０Ｂ 内燃機関
１１ シリンダブロック
１２ 内壁面
１３ ピストン
１４−１、１４−２ コンロッド
１４ａ−１、１４ａ−２ 小端部
１４ｂ−１、１４ｂ−２ 大端部
１４ｃ−１、１４ｃ−２ コラム部
１５ クランクケース
１５ａ、１５ｂ 内壁面
１５ｃ 底部
１６ クランク室
１７ クランクシャフト
１８ オイルジェット装置（オイル噴射装置）
１９ クランクジャーナル
１９ａ クランクジャーナルの中心線
２１ ピストンリング
２２ 裏面
２２ｂ 側壁
２３ ピン穴
２４、２４−１、２４−２ ピストンピン
２５−１、２５−２ クランクピン
２６ ベアリング
２７ クランクピン穴
３１ ジェットノズル
３１ａ 先端部
３２ オイルタンク（オイルパン）
３３ オイルポンプ
３４ オイル配管
４１−１、４１−２ 隔壁
４２ 空間部
４３ 中央部分
４４ 連結部材
４５ カウンタウェイト
４６−１、４６−２ オイル逃げ穴
Ｏ オイル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンピンを介してシリンダボア内を摺動するピストンに連結される小端部と、クランクシャフトに備えたクランクピンに連結される大端部と、前記小端部と前記大端部との間を連結するコラム部とが一体に形成されたコンロッドを備える内燃機関において、
前記ピストン裏面側で左右対称に設けられた二つの隔壁と、
前記ピストン裏面にオイルを噴射するオイル噴射装置とを有し、
前記隔壁間の前記ピストン裏面の中央部分にオイルを噴射することを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
請求項１において、
前記ピストンピンが、前記隔壁と前記ピストン裏面の側壁との間に設けられ、前記ピストン裏面側で左右対称に二つ設けられ、
前記ピストンピンに前記コンロッドが各々固定されていることを特徴とする内燃機関。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記クランクピンを分割し、該分割されたクランクピン同士が連結部により連結されていることを特徴とする内燃機関。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一つにおいて、
前記隔壁に前記オイル噴射装置から前記ピストン裏面に噴射されたオイルが通過できるオイル逃げ穴が少なくとも一つ以上設けられていることを特徴とする内燃機関。
【請求項１】
ピストンピンを介してシリンダボア内を摺動するピストンに連結される小端部と、クランクシャフトに備えたクランクピンに連結される大端部と、前記小端部と前記大端部との間を連結するコラム部とが一体に形成されたコンロッドを備える内燃機関において、
前記ピストン裏面側で左右対称に設けられた二つの隔壁と、
前記ピストン裏面にオイルを噴射するオイル噴射装置とを有し、
前記隔壁間の前記ピストン裏面の中央部分にオイルを噴射することを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
請求項１において、
前記ピストンピンが、前記隔壁と前記ピストン裏面の側壁との間に設けられ、前記ピストン裏面側で左右対称に二つ設けられ、
前記ピストンピンに前記コンロッドが各々固定されていることを特徴とする内燃機関。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記クランクピンを分割し、該分割されたクランクピン同士が連結部により連結されていることを特徴とする内燃機関。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一つにおいて、
前記隔壁に前記オイル噴射装置から前記ピストン裏面に噴射されたオイルが通過できるオイル逃げ穴が少なくとも一つ以上設けられていることを特徴とする内燃機関。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７−１】
【図７−２】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７−１】
【図７−２】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−３０５５７（Ｐ２００９−３０５５７Ａ）
【公開日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１９６６１６（Ｐ２００７−１９６６１６）
【出願日】平成１９年７月２７日（２００７．７．２７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月２７日（２００７．７．２７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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