特許 7000888 オイル測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2021-12-28

(45)【発行日】2022-01-19

(54)【発明の名称】オイル測定装置

(51)【国際特許分類】

   G01F 11/44 20060101AFI20220112BHJP

   F01P 3/10 20060101ALI20220112BHJP

   F02F 3/22 20060101ALI20220112BHJP

【ＦＩ】

G01F11/44

F01P3/10 A

F02F3/22 A

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2018018837

(22)【出願日】2018-02-06

(65)【公開番号】P2019138631

(43)【公開日】2019-08-22

【審査請求日】2020-12-29

(73)【特許権者】

【識別番号】000000170

【氏名又は名称】いすゞ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100166006

【弁理士】

【氏名又は名称】泉 通博

(74)【代理人】

【識別番号】100124084

【弁理士】

【氏名又は名称】黒岩 久人

(74)【代理人】

【識別番号】100154070

【弁理士】

【氏名又は名称】久恒 京範

(74)【代理人】

【識別番号】100153280

【弁理士】

【氏名又は名称】寺川 賢祐

(72)【発明者】

【氏名】岸上 貴史

(72)【発明者】

【氏名】山内 克哉

(72)【発明者】

【氏名】菊地 祐

(72)【発明者】

【氏名】田中 八郎

【審査官】岡田 卓弥

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－８３２２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６０－１２２５５２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平２－２６７３４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０２９９３４９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１０３３９８８５２（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｆ１１／００－１３／００

Ｇ０１Ｆ１７／００－２２／０２

Ｇ０１Ｍ１５／００－１５／１４

Ｆ０１Ｐ ３／１０

Ｆ０２Ｆ ３／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関のピストンの冷却空洞のオイルの充填率を測定するオイル測定装置であって、
前記ピストンを所定方向において往復動させる駆動部と、
前記ピストンのオイルの流入口から離間した位置に設けられ、前記ピストンの往復動中に前記流入口へ向けてオイルを噴射する噴射部と、
前記ピストンに取り付けられており、前記ピストンの前記流入口及びオイルの流出口を開放する開放位置と、前記流入口及び前記流出口を閉塞する閉塞位置との間で移動する移動板と、
前記ピストンの往復動中に前記移動板が前記開放位置から前記閉塞位置へ移動することで前記冷却空洞に充填されたオイルを吸引する吸引部と、
を備える、オイル測定装置。

【請求項2】

前記移動板には、前記開放位置に位置する際に、前記流入口と重なる第１貫通孔、及び前記流出口と重なる第２貫通孔が設けられており、
前記移動板が前記閉塞位置に位置する際には、前記第１貫通孔及び前記第２貫通孔は、前記流入口及び前記流出口からずれて位置する、
請求項１に記載のオイル測定装置。

【請求項3】

前記ピストンの半径方向において外側に位置する第１冷却空洞と中央側に位置する第２冷却空洞とを連通する連通孔を開放する連通位置と、前記連通孔を閉塞する遮蔽位置との間で移動する弁部材を更に備える、
請求項１又は２に記載のオイル測定装置。

【請求項4】

前記移動板及び前記弁部材は、前記ピストンの中心周りに回転し、
前記弁部材は、前記第２冷却空洞内に設けられており、前記移動板の前記開放位置から前記閉塞位置への回転に連動して前記連通位置から前記遮蔽位置へ回転する、
請求項３に記載のオイル測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、内燃機関のピストンの冷却空洞を通過するオイルを測定するオイル測定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

エンジン等の内燃機関のシリンダ内には、高速で上下動するピストンが設けられている。ピストン内部には、冷却用のオイルが流れる冷却空洞（クーリングチャンネルとも呼ばれる）が形成されており、オイルが冷却空洞を流れることでピストンが冷却される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１０－６５６４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

近年、冷却空洞内のオイルの充填率を画像解析で求める方策が提案されている。例えば透明なピストンの空洞冷却内のオイルの液面高さを画像解析することで、オイルの充填率を求める。しかし、上記の方策では、ピストンが上下動する際に冷却空洞内のオイルが高速で攪拌されることで液面高さが変動するため、ピストンが上下動する際のオイルの充填率を高精度に求めることができなかった。

【0005】

そこで、本開示はこれらの点に鑑みてなされたものであり、ピストンの冷却空洞のオイルの充填率を精度良く求めることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一の態様においては、内燃機関のピストンの冷却空洞のオイルの充填率を測定するオイル測定装置であって、前記ピストンを所定方向において往復動させる駆動部と、前記ピストンのオイルの流入口から離間した位置に設けられ、前記ピストンの往復動中に前記流入口へ向けてオイルを噴射する噴射部と、前記ピストンに取り付けられており、前記ピストンの前記流入口及びオイルの流出口を開放する開放位置と、前記流入口及び前記流出口を閉塞する閉塞位置との間で移動する移動板と、前記ピストンの往復動中に前記移動板が前記開放位置から前記閉塞位置へ移動することで前記冷却空洞に充填されたオイルを吸引する吸引部と、を備える、オイル測定装置を提供する。
上記のオイル測定装置によれば、ピストン内にオイルが安定して供給された状態で移動板を開放位置から閉塞位置へ移動させることで、冷却空洞にオイルが充填された状態を維持できる。そして、吸引部を介して冷却空洞に充填されたオイルを吸引することで、冷却空洞のオイルの充填率を精度良く求めることができる。

【0007】

また、前記移動板には、前記開放位置に位置する際に、前記流入口と重なる第１貫通孔、及び前記流出口と重なる第２貫通孔が設けられており、前記移動板が前記閉塞位置に位置する際には、前記第１貫通孔及び前記第２貫通孔は、前記流入口及び前記流出口からずれて位置することとしてもよい。

【0008】

また、前記オイル測定装置は、前記ピストンの半径方向において外側に位置する第１冷却空洞と中央側に位置する第２冷却空洞とを連通する連通孔を開放する連通位置と、前記連通孔を閉塞する遮蔽位置との間で移動する弁部材を更に備えることとしてもよい。

【0009】

また、前記移動板及び前記弁部材は、前記ピストンの中心周りに回転し、前記弁部材は、前記第２冷却空洞内に設けられており、前記移動板の前記開放位置から前記閉塞位置への回転に連動して前記連通位置から前記遮蔽位置へ回転することとしてもよい。

【発明の効果】

【0010】

本開示によれば、ピストンの冷却空洞のオイルの充填率を精度良く求めることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の一の実施形態に係るオイル測定装置１の構成を示す模式図である。

【図2】ピストン９０の断面構成を説明するための模式図である。

【図3】開放位置に位置する回転プレート５０とピストン９０の関係を説明するための模式図である。

【図4】閉塞位置に位置する回転プレート５０とピストン９０の関係を説明するための模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

＜オイル測定装置の構成＞
本発明の一の実施形態に係るオイル測定装置の構成について、図１～図４を参照しながら説明する。

【0013】

図１は、一の実施形態に係るオイル測定装置１の構成を示す模式図である。図２は、ピストン９０の断面構成を説明するための模式図である。
オイル測定装置１には、内燃機関であるエンジンのピストン９０が上下方向に往復動（すなわち、上下動）可能に取り付けられている。ピストン９０には、図２に示すように、流入部９１と、第１冷却空洞９２と、第２冷却空洞９３と、連通部９４と、第１流出部９５と、第２流出部９６とが設けられている。なお、ピストン９０は、ここでは透明になっているため、内部のオイルの液面を把握できる。

【0014】

流入部９１は、先端の流入口９１ａ（図３）からオイルがピストン９０内に流入する通路である。第１冷却空洞９２は、ピストン９０の半径方向において外側に環状に形成された空洞である。第１冷却空洞９２は、流入部９１と連結されており、流入部９１を介してオイルが流入する。第２冷却空洞９３は、ピストン９０の半径方向において中央側に形成された空洞である。第２冷却空洞９３は、連通部９４を介して第１冷却空洞９２と連通しており、第１冷却空洞９２内のオイルが流入する。第１流出部９５は、第１冷却空洞９２と連結されており、第１冷却空洞９２内のオイルを流出口９５ａ（図３）から排出させる通路である。第２流出部９６は、第２冷却空洞９３と連結されており、第２冷却空洞９３内のオイルを流出口９６ａ（図３）から排出させる通路である。

【0015】

オイル測定装置１は、ピストン９０の第１冷却空洞９２及び第２冷却空洞９３に充填されたオイルの量（すなわち、充填率）を測定するための測定装置である。オイル測定装置１は、図１に示すように、筐体１０と、支持軸２０、２１と、ブロック体２５と、駆動部３０と、噴射部４０と、回転プレート５０と、旋回バルブ６０と、吸引部７０、７２とを有する。

【0016】

筐体１０は、オイル測定装置１の骨格を成している。筐体１０は、側壁１１、１２と、底壁１３と、上壁１４とを連結した構造となっている。

【0017】

支持軸２０、２１は、上下動するピストン９０を支持する軸である。支持軸２０はピストン９０の下方に設けられており、支持軸２１はピストン９０の上方に設けられている。なお、支持軸２１は、設けられていなくてもよい。

【0018】

ブロック体２５は、上下方向に沿って細長く板状に形成されている。ブロック体２５は、背後に配置されたソレノイド２６のオン・オフによって、前後方向（図１における左右方向）において前方へ押し出された前進位置（図１に示す位置）と、後退した後退位置（図１に示す位置から右側に移動した位置）との間で移動する。なお、ブロック体２５が前進位置に位置しても、ピストン９０が上下動可能である。

【0019】

駆動部３０は、ピストン９０を上下方向において往復動させる。駆動部３０は、駆動源であるモータ３２と、動力伝達軸３４、３５とを有する。モータ３２は、筐体１０の上部に設けられている。動力伝達軸３４はモータ３２によって回転する。動力伝達軸３５は、動力伝達軸３４に連結しており、動力伝達軸３４の回転に連動して往復動（上下動）する。動力伝達軸３５が往復動することで、動力伝達軸３５と連結したピストン９０も往復動する。

【0020】

噴射部４０は、ピストン９０の流入口９１ａから離間した位置に設けられており、ピストン９０の往復動中に流入口９１ａへ向けてオイルを噴射するオイルジェットである。噴射部４０は、ピストン９０の往復動の際に、オイルを継続して噴射するノズル４１を有する。ノズル４１は、ピストン９０の流入口９１ａの下方に位置している。噴射部４０は、筐体１０の固定部１５に固定されている。噴射部４０には、油圧ユニット（不図示）からオイルが供給されており、供給されたオイルを噴射している。

【0021】

回転プレート５０は、ピストン９０の下方に取り付けられた板状のプレートである。回転プレート５０は、ピストン９０と共に上下動する。回転プレート５０は、ピストン９０の流入口９１ａ及び流出口９５ａ、９６ａを開放する開放位置と、流入口９１ａ及び流出口９５ａ、９６ａを閉塞する閉塞位置との間で移動する。例えば、回転プレート５０が開放位置に位置する状態でピストン９０が上下動する際に、噴射部４０から噴射されたオイルが流入口９１ａを経由して第１冷却空洞９２及び第２冷却空洞９３に流入する。その後、ピストン９０の往復動及び噴射部４０のオイル噴射が所定条件だけ継続すると、第１冷却空洞９２及び第２冷却空洞９３内のオイルの充填状態が安定する。すると、測定者は、回転プレート５０を開放位置から閉塞位置へ回転させる。具体的には、動力伝達軸３５（図１）の回転法線方向に設置している近接センサ（不図示）をトリガとし、ソレノイド２６に信号が送られ、ブロック体２５を押し出し、回転プレート５０を開放位置から閉塞位置へ回転させる。ブロック体２５の押し出しタイミングをディレイタイマで設定することで、任意のピストン位置（上下方向）で充填率をもとめる事ができる。

【0022】

回転プレート５０の詳細構成について、図３及び図４を参照しながら説明する。
図３は、開放位置に位置する回転プレート５０とピストン９０の関係を説明するための模式図である。図４は、閉塞位置に位置する回転プレート５０とピストン９０の関係を説明するための模式図である。図３及び図４では、説明の便宜上、第２冷却空洞９３内の旋回バルブ６０が透視されて示されている。回転プレート５０は、本体部５２と、貫通孔５３、５４、５５と、バネ５６とを有する。本実施形態では、貫通孔５３が第１貫通孔に該当し、貫通孔５４、５５が第２貫通孔に該当する。

【0023】

本体部５２は、円板状に形成されており、ピストン９０の下面に設けられている。本体部５２は、ピストン９０に対して回転できないロック状態と、ピストン９０に対して回転できる回転状態とを切り替えられる。本体部５２は、ブロック体２５が後退位置（図３）に位置する際にロック状態となり、ブロック体２５が前進位置（図４）に位置する際に回転状態となる。ブロック体２５が前進位置に位置する際に、プランジャー５８を押し込むことでロック状態が解除される。なお、押し込まれたプランジャー５８は、本体部５２の回転に伴い押し出されることで元の状態に戻る（図４参照）。

【0024】

貫通孔５３～５５は、本体部５２を貫通する孔である。貫通孔５３は、図３に示すように、回転プレート５０が開放位置に位置する際にピストン９０の流入口９１ａと重なる。これにより、噴射部４０から噴射されたオイルが、貫通孔５３及び流入口９１ａを経由して、第１冷却空洞９２に流入する。そして、第１冷却空洞９２のオイルの一部は、連通部９４を介して第２冷却空洞９３に流入する。

【0025】

また、回転プレート５０が開放位置に位置する際に、貫通孔５４がピストン９０の流出口９５ａと重なり、貫通孔５５が流出口９６ａと重なる。これにより、第１冷却空洞９２のオイルが、流出口９５ａ及び貫通孔５４を経由してピストン９０外へ流出し、第２冷却空洞９３のオイルが、流出口９６ａ及び貫通孔５５を経由してピストン９０外へ流出する。

【0026】

回転プレート５０が閉塞位置に位置する際には、図４に示すように、貫通孔５３～５５は、流入口９１ａ及び流出口９５ａ、９６ａからずれて位置する。この場合には、流入口９１ａ及び流出口９５ａ、９６ａが、本体部５２によって閉塞される。これにより、ピストン９０内のオイルの流路が密閉されることになり、噴射部４０から噴射されたオイルが第１冷却空洞９２及び第２冷却空洞９３に流入しないと共に、第１冷却空洞９２及び第２冷却空洞９３のオイルが流出しない。

【0027】

バネ５６は、本体部５２をピストン９０に対して回転させるための付勢部材である。バネ５６の一端側は本体部５２に連結されており、バネ５６の他端側はピストン９０に連結されている。バネ５６は、本体部５２の回転状態では、図４に示す矢印の方向に本体部５２を回転させる。一方で、バネ５６は、本体部５２のロック状態では、本体部５２を回転できない。

【0028】

旋回バルブ６０は、第２冷却空洞９３内に設けられており、例えばＴ字状の形状を成している。旋回バルブ６０は、連通部９４の連通孔９４ａを開放又は閉塞する弁部材である。旋回バルブ６０は、回転プレート５０と同様にピストン９０の中心周りに回転可能である。具体的には、旋回バルブ６０は、図３に示す連通位置と図４に示す遮断位置との間で回転する。連通位置は、連通孔９４ａを開放することで、第１冷却空洞９２と第２冷却空洞９３が連通する位置である。遮断位置は、連通孔９４ａを遮蔽することで、第１冷却空洞９２と第２冷却空洞９３が連通しない位置である。

【0029】

旋回バルブ６０は、Ｔ字形状の先端側に３つの接触部６２を有する。３つの接触部６２は、それぞれ第２冷却空洞９３に内壁面に接触している。３つの接触部６２は、旋回バルブ６０が遮蔽位置に位置する際に、３つの連通孔９４ａをそれぞれ遮蔽する。この際、３つの接触部６２は、同時に３つの連通孔９４ａを遮蔽する。

【0030】

旋回バルブ６０は、回転プレート５０の回転に連動して回転する。すなわち、回転プレート５０が開放位置に位置する際に旋回バルブ６０は連通位置に位置しており、回転プレート５０が開放位置から遮蔽位置へ回転すると旋回バルブ６０も連通位置から遮蔽位置へ回転する。このため、旋回バルブ６０を独立して回転させる場合に比べて、構成を簡素化できる。

【0031】

図１に示す吸引部７０、７２は、ピストン９０の往復動中に回転プレート５０が開放位置から閉塞位置へ移動することで第１冷却空洞９２及び第２冷却空洞９３に充填されたオイルを吸引するための部分である。例えば、吸引部７０に吸引手段である注射器を取り付けて第１冷却空洞９２内のオイルを吸引し、吸引部７２に注射器を取り付けて第２冷却空洞９３内のオイルを吸引する。吸引部７０は第１流出部９５の下に取り付けられており、吸引部７２は第２流出部９６の下に取り付けられている。吸引部７０、７２には例えばニップルが設けられており、カプラを介して注射器を取り付ける。なお、上記では吸引手段が注射器であることとしたが、これに限定されず、他の機器であってもよい。

【0032】

吸引部７０、７２で吸引されたオイルの重量及び体積を求めることで、第１冷却空洞９２及び第２冷却空洞９３内に充填されたオイルの流量を求めることができる。オイルの流量を求めることで、第１冷却空洞９２及び第２冷却空洞９３内のオイルの充填率を精度良く求めることができる。

【0033】

＜本実施形態における効果＞
上述したオイル測定装置１は、ピストン９０の流入口９１ａ及び流出口９５ａ、９６ａを開放する開放位置と、流入口９１ａ及び流出口９５ａ、９６ａを閉塞する閉塞位置との間で移動する回転プレート５０を有する。そして、オイル測定装置１は、ピストン９０の往復動中に回転プレート５０が開放位置から閉塞位置へ移動することで第１冷却空洞９２及び第２冷却空洞９３に充填されたオイルを吸引する。
これにより、ピストン９０内にオイルが安定して供給された状態で回転プレート５０を開放位置から閉塞位置へ移動させることで、第１冷却空洞９２及び第２冷却空洞９３にオイルが充填された状態を維持できる。そして、吸引部７０、７２を介して第１冷却空洞９２及び第２冷却空洞９３に充填されたオイルを吸引することで、第１冷却空洞９２及び第２冷却空洞９３のオイルの充填率を精度良く求めることができる。

【0034】

なお、上記では、ピストン９０内に第１冷却空洞９２及び第２冷却空洞９３が形成されていることとしたが、これに限定されない。例えば、ピストン９０内には第１冷却空洞９２のみが形成されていてもよい。この場合、連通部９４が形成されないので、旋回バルブ６０を設けなくてもよい。

【0035】

また、上記では、ピストン９０の流入口及び流出口を閉塞する移動板として、ピストン９０の周方向に沿って回転する回転プレート５０を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、プレートのピストン９０の径方向に沿って移動する部分が、流入口及び流出口を開放したり閉塞したりしてもよい。

【0036】

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の分散・統合の具体的な実施の形態は、以上の実施の形態に限られず、その全部又は一部について、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を合わせ持つ。

【符号の説明】

【0037】

１ オイル測定装置
３０ 駆動部
４０ 噴射部
５０ 回転プレート
５２、５３、５４ 貫通孔
６０ 旋回バルブ
７０ 吸引部
９０ ピストン
９１ａ 流入口
９２ 第１冷却空洞
９３ 第２冷却空洞
９５ａ、９６ａ 流出口

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】