JP2537373B2 - 内燃機関のピストン冷却装置 - Google Patents
内燃機関のピストン冷却装置Info
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- F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
- F01M5/00—Heating, cooling, or controlling temperature of lubricant; Lubrication means facilitating engine starting
- F01M5/005—Controlling temperature of lubricant
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-
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、内燃機関のピストン冷却装置、特に、環
境条件およびエンジン運転条件に応じて、冷却オイルを
供給するピストン冷却装置に関するものである。
境条件およびエンジン運転条件に応じて、冷却オイルを
供給するピストン冷却装置に関するものである。
エンジン中、最も苛酷な熱的負荷を受けるピストン部
を冷却し、ピストン温度を低下させて耐久性を向上し、
ノック等の異常燃焼を防止するため、ピストン部にオイ
ルを噴出させて冷却する方法は、特にディーゼルエンジ
ン等において、従来から広く採用されている。
を冷却し、ピストン温度を低下させて耐久性を向上し、
ノック等の異常燃焼を防止するため、ピストン部にオイ
ルを噴出させて冷却する方法は、特にディーゼルエンジ
ン等において、従来から広く採用されている。
すなわち、連接棒の大端部より小端部に***を穿設
し、小端部上側より油を噴出させる方法や、シリンダブ
ロックの潤滑油穴にジェットパイプを付設してピストン
背面に油を噴出させる方法等が行われている。
し、小端部上側より油を噴出させる方法や、シリンダブ
ロックの潤滑油穴にジェットパイプを付設してピストン
背面に油を噴出させる方法等が行われている。
しかしながら、現在広く採用されているこれらのオイ
ルジェット冷却システムの多くは、エンジン（潤滑）オ
イル回路圧力のみによる制御が主であって、外気条件や
エンジンの負荷条件等が考慮されておらず、このオイル
圧力は主としてエンジン回転数とオイルの粘度（すなわ
ち油温）等の因子により決定されるため、冷却が不必要
な場合（例えば、低温時における暖機運転）において
も、オイル回路の圧力が上昇すると、不必要なオイルが
ピストンに供給されてピストン冷却が行われ、全体的な
熱効率が低下し、また、逆に油温が大幅に上昇した場
合、オイル回路の圧力が低下するため、高温時に必要な
冷却オイルを供給するだけのジェット径が設定できない
等の欠点があった。
ルジェット冷却システムの多くは、エンジン（潤滑）オ
イル回路圧力のみによる制御が主であって、外気条件や
エンジンの負荷条件等が考慮されておらず、このオイル
圧力は主としてエンジン回転数とオイルの粘度（すなわ
ち油温）等の因子により決定されるため、冷却が不必要
な場合（例えば、低温時における暖機運転）において
も、オイル回路の圧力が上昇すると、不必要なオイルが
ピストンに供給されてピストン冷却が行われ、全体的な
熱効率が低下し、また、逆に油温が大幅に上昇した場
合、オイル回路の圧力が低下するため、高温時に必要な
冷却オイルを供給するだけのジェット径が設定できない
等の欠点があった。
また、最近は、オイル温度やエンジン回転数，負荷等
を検出してジェット噴射を制御するもの、あるいは、暖
機状態を検出して上記制御を行うもの等が提案されてい
るが、いずれも外気条件や総合的なエンジンの熱的負荷
条件が考慮されておらず、また、ピストン冷却油路自体
に冷却器を備えていなかったため、その時点における最
適温度／量のジェットオイルをピストンに供給すること
は不可能であった。
を検出してジェット噴射を制御するもの、あるいは、暖
機状態を検出して上記制御を行うもの等が提案されてい
るが、いずれも外気条件や総合的なエンジンの熱的負荷
条件が考慮されておらず、また、ピストン冷却油路自体
に冷却器を備えていなかったため、その時点における最
適温度／量のジェットオイルをピストンに供給すること
は不可能であった。
この発明は、以上のような従来例の問題点にかんがみ
てなされたもので、上記欠点を除去すると同時に、エン
ジンに要求される冷却オイル量を、その時点におけるエ
ンジン熱負荷に対応するよう、適温で供給することので
きるピストン冷却装置の提供を目的としている。
てなされたもので、上記欠点を除去すると同時に、エン
ジンに要求される冷却オイル量を、その時点におけるエ
ンジン熱負荷に対応するよう、適温で供給することので
きるピストン冷却装置の提供を目的としている。
このため、本発明においては、オイル噴射によるピス
トン冷却装置において、主潤滑油路から該ピストン冷却
油路を分岐し、オイル流量制御弁を配設すると共に、更
に２系統の通路に分岐して、その一方に冷却器を備え、
該エンジンの負荷等の運転条件と潤滑油温と、ピストン
冷却油温とを含む熱的負荷条件に関する入力電気信号に
より、予め設定された条件に適合するよう制御された適
温のピストン冷却用オイルをオイルジェットに供給すべ
く夫々該２系統の通路に流れるオイル量を制御するよう
構成することにより、前記目的を達成しようとするもの
である。
トン冷却装置において、主潤滑油路から該ピストン冷却
油路を分岐し、オイル流量制御弁を配設すると共に、更
に２系統の通路に分岐して、その一方に冷却器を備え、
該エンジンの負荷等の運転条件と潤滑油温と、ピストン
冷却油温とを含む熱的負荷条件に関する入力電気信号に
より、予め設定された条件に適合するよう制御された適
温のピストン冷却用オイルをオイルジェットに供給すべ
く夫々該２系統の通路に流れるオイル量を制御するよう
構成することにより、前記目的を達成しようとするもの
である。
以上のような構成により、検出されたエンジン熱負荷
等の入力信号によりピストン冷却油路中のオイル流量制
御弁によって、予め設定された条件に適合する油温で所
定量のピストン冷却を行うことができる。
等の入力信号によりピストン冷却油路中のオイル流量制
御弁によって、予め設定された条件に適合する油温で所
定量のピストン冷却を行うことができる。
以下に、この発明を実施例に基づいて説明する。
第１図に、この発明に係るピストン冷却装置の構成概
要図、第２図に、その制御回路のブロック図を示す。
要図、第２図に、その制御回路のブロック図を示す。
（構成） 第１図において、１は、エンジンの一気筒中のピスト
ン、２は、ピストン１の背面に冷却オイルを噴射するた
めのオイルジェット、３はエンジンの吸入管、４は吸入
弁、５はスロットルバルブである。６は、エンジン潤滑
オイル系統のオイルリザーバとしてのオイルパン、７
は、オイル圧送／潤滑用のオイルポンプで、エンジンオ
イル（メイン）通路８を通じてエンジン各部へ送られ
る。一方、ピストン１冷却用のオイルジェット２へはオ
イル通路８より分岐した冷却オイル通路（油路）９に回
転式のオイル流量制御弁10を配設し、ここで通路９を、
通路A11と通路B12とに分岐し、それぞれ並列に、前室1
3、チェック弁（一方向弁）14を経て、前記オイルジェ
ット２へ接続してあり、通路B12中にはオイルクーラ
（油冷却器）15を介装している。
ン、２は、ピストン１の背面に冷却オイルを噴射するた
めのオイルジェット、３はエンジンの吸入管、４は吸入
弁、５はスロットルバルブである。６は、エンジン潤滑
オイル系統のオイルリザーバとしてのオイルパン、７
は、オイル圧送／潤滑用のオイルポンプで、エンジンオ
イル（メイン）通路８を通じてエンジン各部へ送られ
る。一方、ピストン１冷却用のオイルジェット２へはオ
イル通路８より分岐した冷却オイル通路（油路）９に回
転式のオイル流量制御弁10を配設し、ここで通路９を、
通路A11と通路B12とに分岐し、それぞれ並列に、前室1
3、チェック弁（一方向弁）14を経て、前記オイルジェ
ット２へ接続してあり、通路B12中にはオイルクーラ
（油冷却器）15を介装している。
また、第1,2図において、16は、ピストン冷却システ
ムを電子的に制御するための電子制御装置（ECU）で、
一方、回転式オイル流量制御弁10の弁体回転駆動用に、
ステップモータもしくはロータリソレノイド17が設けら
れ、その回転角度位置により、通路A/B,11/12に流れる
オイル量を精密に制御し得るようにしている。
ムを電子的に制御するための電子制御装置（ECU）で、
一方、回転式オイル流量制御弁10の弁体回転駆動用に、
ステップモータもしくはロータリソレノイド17が設けら
れ、その回転角度位置により、通路A/B,11/12に流れる
オイル量を精密に制御し得るようにしている。
（制御用入力／動作）（第２図参照） 上記ECU16への制御用入力信号としては、下記の諸信
号がある。
号がある。
１）エンジン負荷……スロットルバルブ開度，マニホル
ド負圧等，燃料供給量や空気流量等のエンジンの熱的負
荷を代表する信号を入力するが、図例においてはスロッ
トル弁５に連動する開度センサ5a信号をECU16に入力し
ている。
ド負圧等，燃料供給量や空気流量等のエンジンの熱的負
荷を代表する信号を入力するが、図例においてはスロッ
トル弁５に連動する開度センサ5a信号をECU16に入力し
ている。
２）エンジン回転速度（センサは不図示）……エンジン
回転数より熱負荷を算出する。
回転数より熱負荷を算出する。
３）オイル温度Ａ……温度センサ6aにより、オイルパン
６内のポンプ７吸入側温度等の信号をECU16に入力し、
エンジン内の温度を適正にする。
６内のポンプ７吸入側温度等の信号をECU16に入力し、
エンジン内の温度を適正にする。
４）オイル温度Ｂ……温度センサ13aを前室13中に配設
し、ピストン冷却に必要なオイル温度を検出して流量制
御弁10を早期に適正状態とする。
し、ピストン冷却に必要なオイル温度を検出して流量制
御弁10を早期に適正状態とする。
５）オイル圧力Ａ……エンジンオイルメイン通路８の入
口に設けた圧力センサ8aにより、エンジンに要求される
油圧を確保する。
口に設けた圧力センサ8aにより、エンジンに要求される
油圧を確保する。
６）オイル圧力Ｂ……ピストン部冷却に必要な圧力を算
出し、制御弁10を適正状態とする。
出し、制御弁10を適正状態とする。
７）外気温度（センサは不図示）……ピストン冷却用回
路のオイルクーラ15へ送るオイル量を適正とするよう制
御弁10の状態を規制する。
路のオイルクーラ15へ送るオイル量を適正とするよう制
御弁10の状態を規制する。
以上のような各制御信号は、エンジンの要求運転条件
に応じて、不必要なものは省略しても差支えない。
に応じて、不必要なものは省略しても差支えない。
（制御モード） 以上のような諸入力信号により、ECU16で制御する制
御モードはつぎのように分類される。
御モードはつぎのように分類される。
１）制御弁10により、冷却オイル通路９を遮断して、ピ
ストン部への冷却オイル供給停止する（例えば、低温時
の暖機運転等）。
ストン部への冷却オイル供給停止する（例えば、低温時
の暖機運転等）。
２）冷却オイルの全量をオイルクーラ15を通過させてピ
ストン部に通路B12により供給する。
ストン部に通路B12により供給する。
３）冷却オイルの全量を通路A11を通してピストン部に
供給する。
供給する。
４）通路A/B,11/12に、その時点の諸条件に適合する量
を流して、冷却オイル温度を適正に制御する。
を流して、冷却オイル温度を適正に制御する。
なお、低温時の暖機運転におけるモード１）の場合、
要すれば、エンジンオイル全体温度が早期に所定温度に
達するよう、モード３）を利用することもできる。
要すれば、エンジンオイル全体温度が早期に所定温度に
達するよう、モード３）を利用することもできる。
（エンジンオイル温度／ピストン温度特性） つぎに、この実施例構成／制御によるエンジンオイル
温度TOILおよびピストン温度TPの、エンジン回転数に対
する特性を、オイル圧力制御の従来例による特性図と対
比して説明する。第3,4図は本実施例、第５〜７図は、
従来例に関するものである。
温度TOILおよびピストン温度TPの、エンジン回転数に対
する特性を、オイル圧力制御の従来例による特性図と対
比して説明する。第3,4図は本実施例、第５〜７図は、
従来例に関するものである。
第５図は、各エンジン負荷における従来例TOIL−Ne特
性図で、実線は、ピストン冷却なしの場合、一点鎖線
は、4/4負荷時に、全回転供給のピストンオイル冷却を
行ったときのオイル温度曲線を示す。図示のようにオイ
ルジェット冷却を行うとエンジンオイル温度TOILは、そ
の受熱分だけ上昇することを示している。
性図で、実線は、ピストン冷却なしの場合、一点鎖線
は、4/4負荷時に、全回転供給のピストンオイル冷却を
行ったときのオイル温度曲線を示す。図示のようにオイ
ルジェット冷却を行うとエンジンオイル温度TOILは、そ
の受熱分だけ上昇することを示している。
また第６図は、4/4負荷時に、オイル圧力が所定値に
達する回転数で冷却オイルの供給が開始されオイルジェ
ットがONすると、その時点でピストン熱によりTOILはΔ
T3だけ不連続的に上昇することを示している。
達する回転数で冷却オイルの供給が開始されオイルジェ
ットがONすると、その時点でピストン熱によりTOILはΔ
T3だけ不連続的に上昇することを示している。
また、第７図は、TP−Ne特性図で、オイルジェットON
の時点において、ピストン温度TPがΔT4だけ不連続的に
低下することを示している。
の時点において、ピストン温度TPがΔT4だけ不連続的に
低下することを示している。
以上のような従来例特性に対して、本実施例システム
においては、エンジンオイル温度TOILは、エンジンに要
求されるオイル温度特性（実線）に対し、ピストン冷却
用オイルの温度を、ピストン冷却により上昇すべき温度
（一点鎖線曲線，＋（ΔT1〜T2））だけ低下させた温度
のオイル（二点鎖線曲線，−（ΔT1′〜ΔT2′）を供給
する。（すなわち、ΔT1≒ΔT1′，ΔT2≒ΔT2′）とに
より、前記従来例第６図に対比して、エンジン要求オイ
ル温度（実線）に連続的に安定させることが可能とな
る。
においては、エンジンオイル温度TOILは、エンジンに要
求されるオイル温度特性（実線）に対し、ピストン冷却
用オイルの温度を、ピストン冷却により上昇すべき温度
（一点鎖線曲線，＋（ΔT1〜T2））だけ低下させた温度
のオイル（二点鎖線曲線，−（ΔT1′〜ΔT2′）を供給
する。（すなわち、ΔT1≒ΔT1′，ΔT2≒ΔT2′）とに
より、前記従来例第６図に対比して、エンジン要求オイ
ル温度（実線）に連続的に安定させることが可能とな
る。
また、このとき、ピストン以外のエンジン温度をも、
所定の安定領域としたい場合には、ΔT1＜ΔT1′，ΔT2
＜ΔT2′にすれば可能である。
所定の安定領域としたい場合には、ΔT1＜ΔT1′，ΔT2
＜ΔT2′にすれば可能である。
また、ピストン温度TPは第４図TP−Ne線図の実線で示
すように、冷却オイルの流量／温度の適正制御により、
オイルジェットなし（二点鎖線）特性を、前記従来例第
７図に対比して連続的に円滑に低下させることができ
る。
すように、冷却オイルの流量／温度の適正制御により、
オイルジェットなし（二点鎖線）特性を、前記従来例第
７図に対比して連続的に円滑に低下させることができ
る。
（作用／効果） 以上の説明では明らかなように、この実施例において
は、 １）ピストンによりエンジンオイルに移動する熱量を予
測して、供給するオイル温度を予め適正温度に設定する
ことにより、オイルポンプ７の吸込み部の温度変化を極
力抑制している。
は、 １）ピストンによりエンジンオイルに移動する熱量を予
測して、供給するオイル温度を予め適正温度に設定する
ことにより、オイルポンプ７の吸込み部の温度変化を極
力抑制している。
エンジンにおける熱の移動は、水冷式の場合、壁面と
冷却水の間にオイルが介在するが、ピストン部は発熱部
とオイルとは、ピストンを介してのみ伝達されるため、
最も高温となり、これを適正値に制御することは従来困
難であったが、この発明においては、供給するピストン
冷却オイルの温度を制御することにより、これに対処し
ている。
冷却水の間にオイルが介在するが、ピストン部は発熱部
とオイルとは、ピストンを介してのみ伝達されるため、
最も高温となり、これを適正値に制御することは従来困
難であったが、この発明においては、供給するピストン
冷却オイルの温度を制御することにより、これに対処し
ている。
２）従来は全体的なエンジンオイルの温度を下げるため
にオイルクーラを設けていたが、この場合、ピストンを
冷却するオイルの温度は、機関全体潤滑用温度と同一で
あるため、ピストン部に供給されたオイルは、局部的受
熱により瞬間的には高温となり、オイルの劣化が促進さ
れるが、この発明においては、供給するピストン冷却オ
イルを予め全体のオイルよりも低目に設定することが可
能なにため、オイルの劣化を抑制することができ、ま
た、それ用のクーラ15のサイズも小形ですむ。
にオイルクーラを設けていたが、この場合、ピストンを
冷却するオイルの温度は、機関全体潤滑用温度と同一で
あるため、ピストン部に供給されたオイルは、局部的受
熱により瞬間的には高温となり、オイルの劣化が促進さ
れるが、この発明においては、供給するピストン冷却オ
イルを予め全体のオイルよりも低目に設定することが可
能なにため、オイルの劣化を抑制することができ、ま
た、それ用のクーラ15のサイズも小形ですむ。
３）この発明は、ピストンに供給する冷却オイルの温度
を制御するため、エンジン全体の潤滑オイル温度を早期
に適正化することができ、まさつ損失動力を低減するこ
とができる。
を制御するため、エンジン全体の潤滑オイル温度を早期
に適正化することができ、まさつ損失動力を低減するこ
とができる。
４）エンジンが要求する条件時のみにピストンに冷却オ
イルを供給するため、不必要な熱をオイルに伝達させず
にすませることができる。
イルを供給するため、不必要な熱をオイルに伝達させず
にすませることができる。
以上説明したように、この発明によれば、その時点で
エンジンに要求されている適温／適量の冷却オイルをピ
ンに供給することができるようにしたため、メイン通路
のエンジンオイルと独立に最適のピストン冷却を行うこ
とができるようになった。
エンジンに要求されている適温／適量の冷却オイルをピ
ンに供給することができるようにしたため、メイン通路
のエンジンオイルと独立に最適のピストン冷却を行うこ
とができるようになった。
第１図は、この発明に係るピストン冷却装置の構成概要
図、第２図は、その制御回路ブロック図，第３図および
第４図は、この実施例のそれぞれエンジン回転数対エン
ジンオイル温度およびピストン温度特性図の各一例、第
５図および第６図は、従来のエンジンオイル温度特性図
の各一例、第７図はそのピストン温度特性図の一例であ
る。 １……ピストン ２……オイルジェット 5a……スロットル開度センサ 6a,13a……温度センサ 8a,13b……圧力センサ ９……ピストン冷却オイル通路（油圧） 10……オイル流量制御弁 11/12……通路A/B 15……オイルクーラ（冷却器） 16……ECU（電子式制御ユニット）
図、第２図は、その制御回路ブロック図，第３図および
第４図は、この実施例のそれぞれエンジン回転数対エン
ジンオイル温度およびピストン温度特性図の各一例、第
５図および第６図は、従来のエンジンオイル温度特性図
の各一例、第７図はそのピストン温度特性図の一例であ
る。 １……ピストン ２……オイルジェット 5a……スロットル開度センサ 6a,13a……温度センサ 8a,13b……圧力センサ ９……ピストン冷却オイル通路（油圧） 10……オイル流量制御弁 11/12……通路A/B 15……オイルクーラ（冷却器） 16……ECU（電子式制御ユニット）
Claims (1)
- 【請求項１】オイル噴射によるピストン冷却装置におい
て、主潤滑油路から該ピストン冷却油路を分岐し、オイ
ル流量制御弁を配設すると共に、更に２系統の通路に分
岐して、その一方に冷却器を備え、該エンジンの負荷等
の運転条件と潤滑油温と、ピストン冷却油温とを含む熱
的負荷条件に関する入力電気信号により、予め設定され
た条件に適合するよう制御された適温のピストン冷却用
オイルをオイルジェットに供給すべく夫々該２系統の通
路に流れるオイル量を制御するよう構成したことを特徴
とする内燃機関のピストン冷却装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62232404A JP2537373B2 (ja) | 1987-09-18 | 1987-09-18 | 内燃機関のピストン冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62232404A JP2537373B2 (ja) | 1987-09-18 | 1987-09-18 | 内燃機関のピストン冷却装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6477719A JPS6477719A (en) | 1989-03-23 |
| JP2537373B2 true JP2537373B2 (ja) | 1996-09-25 |
Family
ID=16938715
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62232404A Expired - Fee Related JP2537373B2 (ja) | 1987-09-18 | 1987-09-18 | 内燃機関のピストン冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2537373B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0721858Y2 (ja) * | 1989-06-02 | 1995-05-17 | 川崎重工業株式会社 | ピストンの冷却装置 |
| JP2822790B2 (ja) * | 1992-07-22 | 1998-11-11 | 日産自動車株式会社 | 内燃機関のピストン冷却装置 |
| DE19933363A1 (de) * | 1999-07-20 | 2001-02-01 | Daimler Chrysler Ag | Vorrichtung zur Kühlung und/oder Schmierung einer Hubkolbenbrennkraftmaschine |
| DE10316340A1 (de) * | 2003-04-10 | 2004-10-28 | Daimlerchrysler Ag | Schmierölkreislauf mit Kolbenkühlung |
| DE102009057549A1 (de) * | 2009-12-09 | 2011-06-16 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Verfahren zur Kühlung und/oder Schmierung wenigstens eines Kolbens und/oder der Zylinderlaufbahn einer Brennkraftmaschine |
| JP2011256742A (ja) * | 2010-06-07 | 2011-12-22 | Toyota Motor Corp | ピストンの冷却システム |
| US8955474B1 (en) * | 2011-04-14 | 2015-02-17 | Patrick J. Derbin | Closed loop electronic control for the reduction of soot produced in diesel, gasoline and alternative-fueled engines |
| US8387571B2 (en) * | 2011-11-04 | 2013-03-05 | Ford Global Technologies, Llc | Oil delivery system |
| CN113982738B (zh) * | 2021-11-23 | 2022-11-18 | 中国第一汽车股份有限公司 | 活塞冷却喷嘴的控制方法、装置、***以及电子设备 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6211288U (ja) * | 1985-07-03 | 1987-01-23 |
-
1987
- 1987-09-18 JP JP62232404A patent/JP2537373B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6477719A (en) | 1989-03-23 |
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