JPS584165B2 - ピストン往復動型内燃機関 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、シリング内に嵌挿したピストンの往復運動を
回転運動に変換させる型式の内燃機関に関し、とくにピ
ストンとシリンダとの間に潤滑油を所定タイミングで注
油することによって、ピストンがシリンダ壁面を叩くピ
ストンスラツプ音を低減させるようにした内燃機関に関
するものである。

前記のようなピストン往復動型内燃機関のピストンとシ
リンダとの間の潤滑は、従来、コンロツド軸受およびピ
ストンピンブッシュに強制注油され、これらを潤滑して
溢出した潤滑油によって行なうなどしているが、ピスト
ンとシリンダとの間の潤滑は苛酷な条件であるため、従
来の手段では充分な潤滑が行なえず、またピストンスラ
ツプ音の減少は期待できなかった。

そして，アルミニウム合金製のピストンを使用したエン
ジンでは、その熱膨脹が大きいのでピストンとシリンダ
壁との間に設けられるピストンクリアランスを大きくす
る必要があり、このためにエンジン作動中に大きなピス
トンスラップ音が生じる。

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたもので、ピス
トンとシリンダ壁との間に、送油ポンプによって潤滑油
を強制注入することにより、充分な量の潤滑油を適確な
所要タイミングで注入し、アルミニウム合金製のピスト
ンを備えたものでも、このピストンが下死点で運動方向
を変える時に生じるピストンスラツプ音を充分に低減さ
せると共に、前記送油ポンプをカム軸を利用して駆動す
ることにより、注油タイミングを正確にし、しかも、他
の個所の潤滑とは別系統で潤滑を行なうことにより、エ
ンジン全体の潤滑油量の不足を解消することを目的とす
るものである。

すなわち、本発明は、前記のようなピストン往復動型内
燃機関において、シリンダ壁内面に、ピストンピンの軸
方向と直交する両側に位置して互に対向する潤滑油注入
口を開口させ、これらの注入口はピストンの摺動方向に
はピストンリング摺動範囲外の下死点位置におけるピス
トンスカート部外周面と対向する個所に配設し、前記注
入口を互に独立した潤滑油供給油路にそれぞれ設けた送
油ポンプを介して潤滑油貯溜部と連通させ、上記送油ポ
ンプの一方は、カム軸に設けた吸気カムにより作動され
る吸気タペットで駆動部を構成し、他方はカム軸に設け
た排気カムにより作動される排気タペットでその駆動部
を構成してなり、上記両送油ポンプの一方は吸気弁の閉
弁時期に合わせ、他方は排気弁の開弁時期に合わせて互
いに異なったタイミングで送油作用をなすよう構成した
ことを特徴とするものである。

なお、カム軸またはクランク軸で駆動される形式の送油
ポンプとしては、特開昭４９−６４９０１号公報、実開
昭４９−１１１６４４号公報および実開昭４９−１３５
６５１号公報に記載のものがあるが、これらに対し本発
明における送油ポンプは、独立した潤滑油供給油路に各
別に二個設けられ、しかも互いに異ったタイミングで駆
動するよう構成される点に特徴を有する。

以下、図面を参照して本発明の一実施例を具体的に説明
する。

第１図ａおよびｂは本発明をディーゼルエンジンに適用
した実施例の排気弁および吸気弁部分を縦断して示す。

第１図ａおよびｂにおいて、符号１はシリンダブロック
、２はシリンダヘッド、３はシリンダであって、このシ
リンダ３内にはピストン４が摺動自在に嵌挿されている
。

また、５はクランクケースで、このケース５内に配設さ
れたクランク軸６が前記ピストン４とコンロツド７を介
して連結されている。

前記シリンダ３の上方には、タペットによって開閉操作
される吸、排気弁８，９および燃料噴射ノズル３６を備
えた燃焼室１０が成され、前記ピストン４の周面には、
ガスリング１１ａとオイルリング１ｌｂとからなるピス
トンリング１１が嵌着されていて、気密を保ちつつシリ
ンダ３内でピストン４が往復摺動を行ない、この往復運
動がコンロツド７を介してクランク軸６の回転運動に変
換されるようになっている。

さらに、前記吸、排気弁８，９は、クランク軸６と同期
駆動されるカム軸１２に設けた吸、排気カム１３．１４
でタペット１５．１６を介して所定タイミングで開閉さ
れるようになっており、バルブスプリング１７．１８を
備えている。

上述した構成および機能は通常のこの種４サイクルエン
ジンと同じである。

本実帷例は、前配ピストン４が往復摺動するシリンダ３
の壁面に潤滑油注入口１９．２０が開口されている。

これらの注入口１９．２０は、ピストン４の摺動方向に
関し、ピストンリング１１の摺動範囲外の不死点位置に
おけるピストンスカート部４ａの外周面と対向する個所
に配設され、また、注入口１９と２０とは、コンロツド
７とピストン４とを連結するピストンピン２１の軸方向
に対して直交する両側方に相対向して開口されている。

そして注入口１９．２０は互に独立して送油ポンプ２２
．２３を介して潤滑油供給油路２４，２５により、クラ
ンクケース５の底部に設けた潤滑油貯溜部２６に連通さ
れている。

吸気カム１３側の送油ポンプ２２は、クランクケース５
の上部に形成したポンプ室２７に、軸方向に摺動自在に
ポンププランジャ２８が嵌挿され、このプランジヤ２８
が吸気カム１３によって作動されるタペット１５に嵌着
され、ポンプ室２７の吸込側および吐出側には，はね２
９ ．３０の背圧を受けた逆止弁３１．３２がそれぞれ
設けられてあり、タペット１５は圧縮はね３７の背圧を
受けている。

そして吸気弁８が開く際にポンプ室２７に潤滑油を吸込
み、吸気弁８が閉じる際、すなわちタペット１５および
プランジャ２８が下降する際にポンプ室２７から潤滑油
を吐出し、注入口１９から潤滑油を注入するようになっ
ている。

また排気カム１４側の送油ポンプ２３は、タペット１６
に嵌着されたポンププランジャ３３がポンプ室３４に嵌
挿され、排気弁９が閉じる際にポンプ室３４に潤滑油を
吸込み、排気弁９が開く際、すなわちタペット１６およ
びプランジャ３３が上昇する際にポンプ室３４から潤滑
油を吐出し，注入口２０から潤滑油を注入することが、
前述した吸気カム１３側の送油ポンプ２２と異なるだけ
である。

さらに前記供給油路２５の潤滑油貯溜部２６近くにはス
トレーナ３５が設けられ、供給油路２４は、送油ポンプ
２２とストレーナ３５との間で供給油路２５から分岐さ
れて送油ポンプ２２に至っている。

以上のように構成されたものでは、エンジンの作動時に
、クランク軸６と同期駆動されるカム軸１２の回転に伴
う吸、排気カム１３．１４の回転でタペット１５．１６
が往復運動して吸、排気弁８，９が開閉作動する際に、
この作動と連動して送油ポンプ２２．２３が作動し、潤
滑油注入口１９．２０からシリンダ３内に潤滑油が注入
される。

この場合に、カム軸１２はクランク軸６の１／２の速度
回転するので、送油ポンプ２２．２３の作動による注入
口１９．２０からの注油タイミングは、第２図に示すよ
うに、クランク角が１８０゜の下死点近くで吸気カム１
３側の送油ポンプ２２、が吐出作動して注油を行ない、
またクランク角が５４０゜の下死点近くでは排気カム１
４側の送油ポンプ２３が吐出作動して注油を行なう。

すなわちクランク軸６が時計方向に回転する場合に、第
１図ｂに示す吸気弁８側では、吸気の終期（下死点の少
し後）にピストンスカート部４ａの左側がスラスト側と
なる際にこのスラスト側に潤滑油が注油され、また、第
１図ａに示す排気弁９側では、排気の初期（下死点の少
し前）にピストンスカート部４ａの右側カスラスト側に
なる際に、このスラスト側に潤滑油が圧送される。

しかして注油口１９．２０から注油される潤滑油はピス
トン４が下死点位置において運動方向を変換する際、そ
のスカート部４ａとシリンダ３の壁面との間隙が狭くな
る側（ピストンスカート部４ａがシリンダ壁面に叩かれ
る側）の間隙に交互にタイミング注油されるようになり
、この潤滑油の注入によってピストンスカート部４ａと
シリンダ３壁面との間に比較的厚い油膜が形成され、こ
の油膜の介在によってシリンダ３の壁面をピストン４が
叩くピストンスラツプ音が低減される。

そしてとくにピストンスラツプ音が大きい爆発行程の下
死点近くにおいて、第１図ａのピストン右側面に潤滑油
がタイミング注入されることで、有効にピストンスラン
プ音を低減させることができる。

なお、前記注入口１９．２０から注入された潤滑油は、
ごく一部が消費されるだけで、そのほとんどがクランク
ケース５底部の潤滑油貯溜部２６に戻される。

すなわち、潤滑油注入口１９．２０は、前述したように
ピストン４の摺動方向に関し、ピストンリング１１の摺
動範囲外の下死点位置におけるピストンスカート部４ａ
と対向する個所に設けられているので、前配注入口１９
，２０から注入される潤滑油は、燃焼室１０側に直接侵
入したり、ガスリング１１ａまたはオイルリング１ｌｂ
で燃焼室１０側に掻込まれることもない。

また、前述したようにクランク軸６と同期駆動されるカ
ム軸１２の回転に伴う吸、排気カム１３，１４の回転に
より、タペット１５．１６を往復運動させて送油ポンプ
２２．２３を作動させるものであるから、これらの作動
をクランク角と正確に同期させてピストン４が下死点近
くの所要の位置にある時にタイミング注油させ得るので
、確実なピストンスラツプ音の低減と、充分な潤滑作用
を行なうことができ、しかも、送油ポンプ２２ ． ２
３がむだに作動することがない。

なお、本発明において、２組の送油ポンプを駆動するの
に、カム軸に吸、排気カムと別個にポンプ駆動用のカム
を設け、これらで送油ポンプの駆動部を駆動し、また、
クランク軸にポンプの駆動部を直結してもよく、このよ
うにすれば下死点の前後において連続してピストンの傾
斜を規制できるが、前述した実癩例のようにタペットに
ポンププランジャを設けると構造が簡単になる，また、
潤滑油注入口１９．２０は、それぞれ円周方向に複数個
ずつ設けてそれぞれ１組としてもよい。

さらに図示の実捲例ではディーゼルエンジンについて述
べたが、本発明はガソリンエンジンに適用できることは
いうまでもない。

以上説明したとおり本発明によれば、ピストンとシリン
ダ壁内面との間に送油ポンプによって潤滑油が強制注油
され、しかもこの送油ポンプは、他の潤滑系統とは別系
統に構成され、かつピストンピンの軸方向に直交する両
側方において開口する一対のオイル注入口に対しそれぞ
れ独立した潤滑油供給油路に設けられるものであるから
、充分な潤滑油量をもって強制注油されるので、ピスト
ンとシリンダ壁内面との間に厚層の油膜を形成して充分
な潤滑作用およびピストンの傾動を防止するクッション
作用をなすことができる。

特に、上記送油ポンプは，一方が吸気弁の閉弁時期に合
わせて送油作用をなし、他方が排気弁の開弁時期にあわ
せて送油作用をなすよう構成したので、ピストンが吸気
行程の終期および排気行程の初期において下死点位置で
往復摺動運動の方向をかえる際に、２つのオイル注入口
からは交互にタイミングをずらせて強制注油が行なわれ
るから、ピストンのスラスト側に合わせて無駄のない、
しかもクランク角に応じた的確なタイミングで強制注油
を行うことができ、この強制注油により前述したように
厚層の油膜が形成されることと相俟ってピストンが下死
点位置において運動方向をかえる際の傾動を規制してピ
ストンスラツプを充分に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａおよびｂは本発明の一実施例の排気弁および吸
気弁部分を一部が異なった断面で示した構成説明図、第
２図はクランク角と送油ポンプの作動との関係を示す説
明図である。 １・・・・・・シリンダブロック、２・・・・・シリン
ダヘッド、３・・・・・・シリンダ、４・・−・・・ピ
ストンｓ４ａ・・・・・・ピストンスカートＳ，Ｓ−・
−・−クランクケース、６・・・・・・クランク軸，７
．．．．−コンロツド、８・・・・・・吸気弁、９・・
・・・・排気弁、１０・・・・・・燃焼室、１１・・・
・・・ピストンリング、１１ａ・−・・・・ガスリング
、１ｌｂ・・・・゛・・オイルリング、１２・・・・・
・カム軸、１３．１４・・・・・・吸、排気カム、１５
，１６・・・・・・タペット，１７，１８・・・・・・
バルプスプリング，１９．２０・・・・・・潤滑油注入
口、２１・・・・・・ピストンピン，２２．２３・・・
・・・送油ポンプ、２４．２５・・・・・・潤滑油供給
油路、２６・・・・・・潤滑油貯溜部、２７ ．３４・
・・・・・ポンプ室、２８．３３・・・・・・ポンププ
ランジャ、２９ ． ３０・・・・・ばね、３１．３２
・・・・・・逆止弁、３５・・・・・・ストレーナ、３
６・−・・−・燃料噴射ノズル、３７・−・・・・圧縮
ばね。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ シリンダ内にピストンを嵌挿し、ピストンの往復運
   動を回転運動に変換する型式の内燃機関において、ピス
   トンが往復摺動するシリンダ壁内面のピストンリング摺
   動範囲外の下死点位置におけるピストンスカート部外周
   面と対向する個所で、かつピストンピンの軸方向と直交
   する両側方に位置して一対の潤滑油注入口を開口させ、
   これらの潤滑油注入口は、互いに独立した潤滑油供給油
   路にそれぞれ設けた送油ポンプを介して潤滑油貯溜部と
   連通させると共に、上記送油ポンプの一方は、カム軸に
   設けた吸気カムにより作動される吸気タペットで駆動部
   を構成し、他方はカム軸に設けた排気カムにより作動さ
   せる排気タペットでその駆動部を構成してなり，上記両
   送油ポンプの一方は吸気弁の閉弁時間に合わせ、他方は
   排気弁の開弁時期に合わせて互に異なったタイミングで
   送油作用をなすよう構成したことを特徴とするピストン
   往復動型内燃機関。