JP2014031764A - Oil passage structure of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の油路構造に係り、詳しくはエンジンのメインギャラリ内に独立したピストンクーリングジェット用の油路を容易に形成する技術に関する。 The present invention relates to an oil passage structure of an internal combustion engine, and more particularly to a technique for easily forming an oil passage for an independent piston cooling jet in a main gallery of an engine.
内燃機関(以下、エンジンと記す)には、エンジンオイルを動弁機構やクランクジャーナル等に圧送して潤滑や冷却を行わせるべく、オイルポンプやオイルフィルタ、ストレーナ、リリーフバルブ等からなる潤滑油供給装置が備えられている。そして、一部のエンジンには、高回転高負荷運転時におけるピストンやシリンダの温度上昇を抑制するため、クランクケースに複数のジェットノズルを設置し、これらジェットノズルから各ピストンの内壁面に向けてエンジンオイルを噴射するピストンクーリングジェット(以下、PCJと記す)が採用されている(特許文献1参照)。
特許文献1では、メインギャラリに連通する潤滑油分配通路が形成されたPCJ用の潤滑油分配ブロックをシリンダブロックに着脱自在に取り付け、この潤滑油分配ブロック内(エンジンオイルの導入部)にチェックバルブを設けることで、エンジンの高回転時に油圧が上昇することでチェックバルブが開弁し、各ジェットノズルからエンジンオイルが噴射される。ところが、特許文献1の場合、潤滑油分配ブロックをシリンダブロックの上面にボルトによって締結する構造であるため、潤滑油分配ブロックに機械的強度や製造コストの高いものが必要となる他、シリンダブロックに締結座面を設ける加工を施さなければならず、更に構成部品点数や組立工数が増加することも避けられなかった。 In Patent Document 1, a PCJ lubricating oil distribution block having a lubricating oil distribution passage communicating with a main gallery is detachably attached to a cylinder block, and a check valve is installed in the lubricating oil distribution block (engine oil introduction portion). As a result, the check valve is opened when the hydraulic pressure rises during high engine rotation, and engine oil is injected from each jet nozzle. However, in the case of Patent Document 1, since the lubricating oil distribution block is fastened to the upper surface of the cylinder block with bolts, the lubricating oil distribution block requires high mechanical strength and high manufacturing cost. Processing to provide a fastening seat surface had to be performed, and it was inevitable that the number of components and assembly man-hours would increase.
本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、エンジンのメインギャラリ内に独立したピストンクーリングジェット用の油路を容易に形成できる内燃機関の油路構造を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a background, and an object thereof is to provide an oil passage structure of an internal combustion engine in which an oil passage for an independent piston cooling jet can be easily formed in a main gallery of the engine.
本発明に係る油路構造は、内燃機関を構成する定常給油部材(33,34)とピストン冷却用の複数のジェットノズル(10)とにエンジンオイルを供給する油路構造であって、前記内燃機関に駆動されるオイルポンプ(4)と、シリンダブロック(30)に穿設され、前記オイルポンプから供給されたエンジンオイルを前記定常給油部材に導く筒孔状のメインギャラリ(11)と、前記メインギャラリに嵌挿され、前記オイルポンプから供給されたエンジンオイルを前記各ジェットノズルに導くオイルジェットギャラリ(12)を構成するジェットギャラリパイプ(50)とを備えた。 An oil passage structure according to the present invention is an oil passage structure for supplying engine oil to a steady oil supply member (33, 34) and a plurality of jet nozzles (10) for cooling a piston constituting an internal combustion engine. An oil pump (4) driven by the engine, a cylinder-hole-shaped main gallery (11) provided in the cylinder block (30) and guiding engine oil supplied from the oil pump to the steady oil supply member; A jet gallery pipe (50) constituting an oil jet gallery (12) that is inserted into the main gallery and guides engine oil supplied from the oil pump to the jet nozzles.
本発明の第2の側面では、前記ジェットギャラリパイプは、長手方向に沿って分割された第1ハーフ(50a)と第2ハーフ(50b)とを接合してなり、当該第1ハーフと当該第2ハーフとのどちらか一方に前記ジェットノズルが接続される。 In the second aspect of the present invention, the jet gallery pipe is formed by joining a first half (50a) and a second half (50b) divided along the longitudinal direction, and the first half and the second half The jet nozzle is connected to one of two halves.
本発明の第3の側面では、前記シリンダブロックには前記ジェットノズルのオイル導入管部(10a)が嵌入する貫通孔(64)が穿設され、前記第1ハーフと前記第2ハーフとのどちらか一方には複数の筒状突出部(57)が設けられ、前記ジェットノズルのオイル導入管部は、前記シリンダブロックの貫通孔を通過した後、前記筒状突出部に嵌着される。 In the third aspect of the present invention, the cylinder block is provided with a through-hole (64) into which the oil introduction pipe portion (10a) of the jet nozzle is fitted, and either the first half or the second half. On the other hand, a plurality of cylindrical protrusions (57) are provided, and the oil introduction pipe portion of the jet nozzle is fitted into the cylindrical protrusion after passing through the through hole of the cylinder block.
本発明の第4の側面では、前記ジェットギャラリパイプが樹脂を素材とする。 In the fourth aspect of the present invention, the jet gallery pipe is made of resin.
本発明の第1の側面によれば、メインギャラリにジェットギャラリパイプを嵌挿するだけでオイルジェットギャラリが形成されるため、シリンダブロックの加工工数や構成部品点数、組立工数をいたずらに増加させることなくオイルジェットギャラリを設けることができ、製造コストの低減や生産性の向上等を実現できる。また、メインギャラリとオイルジェットギャラリとを個別に設ける場合に較べ、オイルジェットギャラリの設置スペースを小さくすることが可能となり、シリンダブロックのコンパクト化や軽量化が実現される。そして、メインギャラリおよびオイルジェットギャラリの容積を適切に設定すれば、ピストン・クランク系や動弁系等への給油タイムラグが短縮され、低温始動時における潤滑性能等が向上する。また、第2の側面によれば、ジェットノズル接続部位を容易に形成できるため、ジェットギャラリパイプの製造工数や製造コストを削減できる。また第3の側面によれば、ジェットギャラリパイプへのジェットノズルの接続が容易となり、構成部品点数の削減や生産性の向上を実現できる。また第4の側面によれば、ジェットギャラリパイプの軽量化や低コスト化、生産性の向上を実現できる。 According to the first aspect of the present invention, since an oil jet gallery is formed simply by inserting a jet gallery pipe into the main gallery, the number of processing steps, the number of components, and the number of assembly steps of the cylinder block are increased unnecessarily. An oil jet gallery can be provided without any problems, and manufacturing costs can be reduced and productivity can be improved. Further, compared to the case where the main gallery and the oil jet gallery are provided separately, the installation space for the oil jet gallery can be reduced, and the cylinder block can be made compact and lightweight. If the volumes of the main gallery and the oil jet gallery are set appropriately, the oil supply time lag to the piston / crank system, the valve operating system, etc. is shortened, and the lubrication performance at the time of low temperature start is improved. Moreover, according to the 2nd side surface, since a jet nozzle connection site | part can be formed easily, the man-hour and the manufacturing cost of a jet gallery pipe can be reduced. According to the third aspect, the connection of the jet nozzle to the jet gallery pipe is facilitated, and the number of components can be reduced and the productivity can be improved. According to the fourth aspect, the jet gallery pipe can be reduced in weight, cost, and productivity.
以下、図面を参照して、本発明を自動車用直列4気筒エンジンの潤滑油供給装置に適用した一実施形態を詳細に説明する。なお、ジェットギャラリパイプ等の説明にあたっては、図6中に上下・左右・前後を矢印で示し、位置や方向をこれらに沿って表記する。 Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a lubricating oil supply device for an in-line four-cylinder engine for an automobile will be described in detail with reference to the drawings. In the description of the jet gallery pipe and the like, the up / down, left / right, and front / rear directions are indicated by arrows in FIG. 6, and the position and direction are indicated along these.
≪実施形態の構成≫
図1に示すように、本実施形態の潤滑油供給装置1は、オイルパン2、オイルストレーナ3、オイルポンプ4、リリーフバルブ5,オイルフィルタ6、オイルクーラ7、オイルジェットバルブ8(ON/OFF式の電磁弁)、気筒数分のジェットノズル10、メインギャラリ11、オイルジェットギャラリ12を主要構成要素としている。
<< Configuration of Embodiment >>
As shown in FIG. 1, the lubricating oil supply apparatus 1 of this embodiment includes an
オイルストレーナ3とオイルポンプ4とはサクションパイプ20によって接続され、オイルポンプ4とオイルフィルタ6とは第1フィード油路21によって接続され、オイルフィルタ6とオイルクーラ7とは第2フィード油路22によって接続されている。また、オイルクーラ7とメインギャラリ11とは第3フィード油路23によって接続され、第3フィード油路23とオイルジェットギャラリ12とはジェットフィードパイプ24によって接続されている。なお、第1〜第3フィード油路21〜23はシリンダブロック30に穿設されている。
The oil strainer 3 and the
一方、第1フィード油路21と第2フィード油路22とはリリーフ油路25によって接続されており、上述したリリーフバルブ5はこのリリーフ油路25に設置されている。リリーフバルブ5は、メインギャラリ11の油圧が過度に上昇しないように、エンジンの中高速回転時(オイルポンプ4の吐出量増大時)に開弁してオイルポンプ4の下流側から上流側にエンジンオイルを環流させる。なお、リリーフ油路25もシリンダブロックに穿設されている。
On the other hand, the first
図2に示すように、メインギャラリ11は、シリンダブロック30の下部に気筒列方向に沿って穿設された円形断面の段付筒孔であり、開口端側(前端側)に位置する大径孔部11aと、大径孔部11aに対して上方にオフセットした小径孔部11bとからなっている。メインギャラリ11は、シリンダブロック30や図示しないシリンダヘッドに穿設された潤滑油路31,32を介して、定常給油部材である動弁機構33(吸排気カムシャフトや吸排気バルブ、カムチェーン等)と、クランクシャフト34(クランクジャーナル)とに接続されている。なお、メインギャラリ11の後端には、エンジンオイルを封止するためのプラグ38(図2参照)が圧入されている。
As shown in FIG. 2, the
一方、オイルジェットギャラリ12は、メインギャラリ11に嵌挿されたジェットギャラリパイプ50によって形成されており、シリンダブロック30に締結された各ジェットノズル10がこのジェットギャラリパイプ50に接続されている。また、前述のオイルジェットバルブ8は、ジェットフィードパイプ24の管路に設けられており、エンジンECU39に駆動されてジェットフィードパイプ24を遮断あるいは連通させる。更に、ジェットフィードパイプ24には、オイルポンプ4のコントロールポート45(後述)に接続するコントロール油路37がオイルジェットバルブ8の下流側に接続されている。
On the other hand, the
オイルポンプ4は、可変容量型であり、可動ハウジング41、油圧アクチュエータ42、リターンスプリング43等をメインハウジング44に収納してなるもので、メインハウジング44にコントロールポート45を備えている。可動ハウジング41は、所定の角度範囲で回転し、図1中で右回転するとオイルポンプ4の吐出容量を増大させ、左回転するとオイルポンプ4の吐出容量を減少させる。油圧アクチュエータ42は、コントロールポート45からコントロール油が導入されると可動ハウジング41を右回転方向(すなわち、減量側)に駆動する。リターンスプリング43は、コントロール油が導入されないことで油圧アクチュエータ42の駆動力が無くなると、その弾発力によって可動ハウジング41を左回転方向(すなわち、減量側)に付勢する。
The
<ジェットギャラリパイプ>
図2〜図6に示すように、ジェットギャラリパイプ50は、メインギャラリ11の大径孔部11aに内嵌する基端フランジ部51と、基端フランジ部51の内周に保持されて前端部が基端フランジ部51から突出した円筒形状の接続管部52と、接続管部52の後端に連続する半円断面形状のデリバリパイプ部53とを有している。なお、基端フランジ部51とデリバリパイプ部53とは、メインギャラリ11における大径孔部11aと小径孔部11bとのオフセットに対応すべく、径方向に同量オフセットしている。図3に示すように、基端フランジ部51の外周には環状のリング溝55が形成されており、メインギャラリ11の大径孔部11aの内周に圧着するOリング61がこのリング溝55に嵌め込まれている。接続管部52の前端側外周には環状のリング溝56が形成されており、ジェットフィードパイプ24の接続孔部24aの内周に圧着するOリング62がこのリング溝56に嵌め込まれている。デリバリパイプ部53は、上部(デリバリパイプ上半部53a)がメインギャラリ11の小径孔部11bの内周面に接触する円弧断面形状を呈しており、下部(デリバリパイプ下半部53b)がデリバリパイプ上半部53aの下面を閉鎖する平板形状を呈している。なお、ジェットフィードパイプ24の後端面とシリンダブロック30との間には、エンジンオイルの洩れを防止するためにガスケット63が介装されている。
<Jet Gallery Pipe>
As shown in FIGS. 2 to 6, the
図2に示すように、デリバリパイプ部53の下面には円筒状を呈する4本の分岐管部57が等間隔で突設されており、図4に示すように、ジェットノズル10のオイル導入管部10aがこれら分岐管部57に嵌挿されている。シリンダブロック30には分岐管部57に対向する位置に貫通孔64が穿設されており、ジェットノズル10は、オイル導入管部10aが貫通孔64を通過して分岐管部57に嵌挿された状態で、ボルト65およびワッシャ66によってシリンダブロック30の下面(すなわち、クランクケースの上部)に締結される。オイル導入管部10aの先端部にはOリング67が外嵌しており、このOリング67によって分岐管部57との間のシールが行われる。また、シリンダブロック30における貫通孔64の下端にはOリング68を保持する環状溝69が形成されており、このOリング68によってシリンダブロック30とジェットノズル10との間がシールされている。
As shown in FIG. 2, four
図2に示すように、デリバリパイプ部53の前後方向略中央の下面には振れ止め突起58が突設されており、ジェットギャラリパイプ50がメインギャラリ11に嵌挿された状態では、図5に示すように、これら振れ止め突起58の先端がメインギャラリ11の小径孔部11bの内周面に当接する。また、デリバリパイプ部53の後端には円形の係止板59が設けられており、ジェットギャラリパイプ50がメインギャラリ11に嵌挿された状態では、この係止板59の外周面がメインギャラリ11の小径孔部11bの内周面に当接する。
As shown in FIG. 2, a steady-
図7に示すように、ジェットギャラリパイプ50は、デリバリパイプ部53の中空部を形成する都合上、どちらも樹脂射出成型品の上部ハーフ50aと下部ハーフ50bとを接合することで製造されている。上部ハーフ50aは、基端フランジ部51、接続管部52およびデリバリパイプ上半部53aを構成している。また、下部ハーフ50bは、デリバリパイプ下半部53b、分岐管部57および振れ止め突起58(図7には示さず)を構成している。
As shown in FIG. 7, the
図8に示すように、ジェットギャラリパイプ50は、その組み付けにあたり、前方からメインギャラリ11に挿入される。この際、係止板59、振れ止め突起58および接続管部52が小径孔部11bの内周面に当接することにより、比較的長尺のデリバリパイプ部53がメインギャラリ11の小径孔部11bに撓むことなく進入する。また、基端フランジ部51とデリバリパイプ部53とが大径孔部11aと小径孔部11bとのオフセットに対応した量だけ径方向にオフセットしているため、ジェットギャラリパイプ50はメインギャラリ11に対して回転方向に位置決めされる。更に、基端フランジ部51に外嵌したOリング61が大径孔部11aの内壁面に弾接することにより、メインギャラリ11とジェットギャラリパイプ50との間のがた付きが防止される。なお、メインギャラリ11とジェットギャラリパイプ50との間のがた付きをより効果的に防止すべく、小径孔部11bの内壁面に弾接するOリングをデリバリパイプ部53の後端側に設けるようにしてもよい。
As shown in FIG. 8, the
本実施形態では、上述した構成を採ったことにより、シリンダブロック30の加工工数や構成部品点数、組立工数を増加させることなく、メインギャラリ11内にオイルジェットギャラリ12を容易に設置でき、エンジンの製造コストや生産性を向上させることが可能となる。また、メインギャラリ11とオイルジェットギャラリ12とを個別に設ける場合に較べ、オイルジェットギャラリ12の設置スペースを小さくすることが可能となり、シリンダブロック30のコンパクト化や軽量化が実現される。
In the present embodiment, by adopting the above-described configuration, the
≪実施形態の作用≫
<低中負荷運転時>
エンジンが始動し、クランクシャフト34によってオイルポンプ4が駆動され始めると、図9に示すように、オイルパン2に貯留されているエンジンオイルは、オイルストレーナ3およびサクションパイプ20を介してオイルポンプ4によって吸い上げられた後、第1フィード油路21に所定の吐出圧をもって供給(吐出)される。第1フィード油路21に供給されたエンジンオイルは、オイルフィルタ6で浄化された後、第2フィード油路22を経てオイルクーラ7に流入して冷却される。
<< Operation of Embodiment >>
<During low / medium load operation>
When the engine is started and the
エンジンオイルは、オイルクーラ7から第3フィード油路23を介してメインギャラリ11に流入し、潤滑油路31,32から動弁機構33やクランクシャフト34に供給されてこれらの潤滑および冷却を行う。この際、オイルジェットギャラリ12が嵌挿されているためにメインギャラリ11の実質的な容積が小さくなり、低温始動時等における動弁機構33やクランクシャフト34への給油タイムラグが短縮され、各部の潤滑と可変動弁機構やラッシュアジャスタ等の作動とが速やかに行われる。本実施形態の場合、エンジン始動後に冷却水温が所定値(例えば、70℃)に達するまで、あるいはエンジンの発生熱量が低い低負荷低中速運転時等には、エンジンECU39はオイルジェットバルブ8に励磁電流を供給せず、ジェットフィードパイプ24が閉鎖状態となる。すると、ジェットギャラリパイプ50(オイルジェットギャラリ12)にエンジンオイルが供給されなくなると同時に、コントロール油路37からコントロールポート45へのコントロール油の供給も行われなくなる。これにより、ジェットノズル10からエンジンオイルが噴射されないことでピストン71やシリンダ72が必要以上に冷却されなくなると同時にオイルポンプ4の吐出量も減少し、暖機や燃焼室内の燃料の気化が促進されることで燃費の向上や有害排出ガス成分の減少が実現され、更にエンジンの駆動損失(オイルポンプ4に係る駆動損失)も低減される。
The engine oil flows from the oil cooler 7 into the
<高負荷運転時>
エンジンの暖機が完了した後、例えば運転者が図示しないアクセルペダルを所定量踏み込んだ場合(すなわち、エンジン負荷が増大した場合)、あるいは高負荷運転直後等でピストン71やシリンダ72の温度が所定値以上であると推定した場合、エンジンECU39は、図10に示すように、オイルジェットバルブ8に励磁電流を供給してジェットフィードパイプ24を連通状態にする。すると、ジェットギャラリパイプ50(オイルジェットギャラリ12)にエンジンオイルが供給されると同時に、コントロール油路37からコントロールポート45にコントロール油が供給される。これにより、ジェットギャラリパイプ50に供給されたエンジンオイルがジェットノズル10からピストン71の下面等に向けて噴射され、ピストン71やシリンダ72の内壁面の温度上昇が効果的に抑制される一方、油圧アクチュエータ42に可動ハウジング41が駆動されることでオイルポンプ4の吐出量が増大し、動弁機構33やクランクシャフト34に十分な量のエンジンオイルが供給される。
<During high load operation>
After the engine warm-up is completed, for example, when the driver depresses an accelerator pedal (not shown) by a predetermined amount (that is, when the engine load increases) or immediately after a high load operation, the temperature of the
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこれら実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態のジェットギャラリパイプは樹脂を素材とする射出成型品としたが、STKM(機械構造用炭素鋼鋼管)、鉄系合金、アルミニウム系合金等を素材とするプレス成型品や精密鋳造品等としてもよい。その他、潤滑油供給装置を構成する各部材をはじめ、メインギャラリやジェットギャラリパイプの具体的形状等についても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。 This is the end of the description of specific embodiments. However, aspects of the present invention are not limited to these embodiments. For example, although the jet gallery pipe of the above embodiment is an injection-molded product made of resin, press-molded products and precision castings made of STKM (carbon steel pipe for mechanical structure), iron-based alloys, aluminum-based alloys, etc. Goods may also be used. In addition, the specific shapes of the main gallery and the jet gallery pipe, as well as the members constituting the lubricating oil supply device, can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
1 潤滑油供給装置
4 オイルポンプ
8 オイルジェットバルブ
10 ジェットノズル
10a オイル導入管部
11 メインギャラリ
12 オイルジェットギャラリ
30 シリンダブロック
33 動弁機構(定常給油部材)
34 クランクシャフト(定常給油部材)
50 ジェットギャラリパイプ
50a 上部ハーフ(第1ハーフ)
50b 下部ハーフ(第2ハーフ)
51 基端フランジ部
52 接続管部
53 デリバリパイプ部
57 分岐管部(筒状突出部)
64 貫通孔
71 ピストン
72 シリンダ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lubricating
34 Crankshaft (steady oiling member)
50
50b Lower half (second half)
51
64 Through
Claims (4)
前記内燃機関に駆動されるオイルポンプと、
シリンダブロックに穿設され、前記オイルポンプから供給されたエンジンオイルを前記定常給油部材に導く筒孔状のメインギャラリと、
前記メインギャラリに嵌挿され、前記オイルポンプから供給されたエンジンオイルを前記各ジェットノズルに導くオイルジェットギャラリを構成するジェットギャラリパイプと
を備えたことを特徴とする内燃機関の油路構造。 An oil passage structure for supplying engine oil to a steady oil supply member constituting an internal combustion engine and a plurality of jet cooling nozzles,
An oil pump driven by the internal combustion engine;
A cylindrical hole-shaped main gallery that is drilled in a cylinder block and guides engine oil supplied from the oil pump to the steady oil supply member;
An oil passage structure for an internal combustion engine, comprising: a jet gallery pipe that constitutes an oil jet gallery that is inserted into the main gallery and guides engine oil supplied from the oil pump to the jet nozzles.
前記第1ハーフと前記第2ハーフとのどちらか一方には複数の筒状突出部が設けられ、
前記ジェットノズルのオイル導入管部は、前記シリンダブロックの貫通孔を通過した後、前記筒状突出部に嵌着されることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載された内燃機関の油路構造。 The cylinder block has a through hole into which the oil introduction pipe portion of the jet nozzle is fitted,
A plurality of cylindrical protrusions are provided on either the first half or the second half,
3. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the oil introduction pipe portion of the jet nozzle is fitted into the cylindrical projecting portion after passing through the through hole of the cylinder block. Oil passage structure.
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