JP2006257877A - 内燃機関の冷却構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡素で熱交換効率に優れた内燃機関の冷却構造の提供。
【解決手段】 オイルが貯留されるオイルパン１０の油溜め部１７の上方にバッフルプレート６０を設ける。このバッフルプレート６０に、冷却水が通流する通路形成部６２と、通路形成部６２よりも機関上方に配置される平坦な基準平坦部７０と、基準平坦部７０に対して傾斜し、この基準平坦部７０と通路形成部６２とを接続する傾斜部７２と、を形成する。傾斜部７２には、通路形成部６２の近傍にオイル落とし孔７４を形成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両の内燃機関に用いられる潤滑油・作動油としてのオイルの冷却構造に関する。

車両の内燃機関のオイル（潤滑油）を冷却するための冷却構造つまりオイルクーラとして、典型的には下記の３つの従来例（１）〜（３）が挙げられる。
（１）最も一般的な例として、別体のオイルクーラユニットをオイルパンやシリンダブロック等の側面に装着する。このオイルクーラユニットは、オイルポンプから内燃機関の各部へ送給されるオイル通路の途中に配置され、外部からの冷却用配管が接続される。
（２）オイルパン底部に冷却水が通流する冷却配管を設けて、オイルパンの油溜め部に貯留されているオイルを冷却する。更に特許文献１に記載されているものでは、オイルパン底部に冷却配管を支えるステーを設け、このステーに放熱フィンとしての機能を持たせている。
（３）特許文献２に記載されているように、冷却水通路を内蔵する冷却板を、オイルパンの油溜め部に設置し、この油溜め部内に貯留されているオイルを冷却する。
実開平２−３４７０６号（実願昭６３−１１３０８１号） 特開平１０−５４２１７号公報

［従来例（１）の課題］
・オイルクーラユニットを別体として構成する場合にはこのユニットを小型・軽量化することが求められ、このような小型のオイルクーラユニットで潤滑油（オイル）を効率的に冷却するためには、潤滑油と冷却水との間の熱交換を効率的に行う必要がある。このため、オイルクーラユニット内を流れる潤滑油にある程度の流速を与える必要がある。しかしながら、仮に内燃機関各部からの戻り側のオイル通路にオイルクーラを設けようとすると、潤滑油を集合させるための配管構造が複雑となるため、一般的には上述したようにオイルポンプから内燃機関の各部へ送給されるポンプ吐出側のオイル通路にオイルクーラを設置することとなる。このようにポンプ吐出側のオイル通路にオイルクーラを設置すると、オイルクーラユニットでの潤滑油の圧力損失が発生し、この圧力損失の分、内燃機関の各部へ送給される潤滑油の供給量や圧力が低下する。従って、上記のオイルクーラによる圧力損失分、オイルポンプの要求駆動力が増大する。
・また、オイルポンプの吐出側・下流側のオイル通路に別体のオイルクーラを設けるという搭載位置の制約により、内燃機関のレイアウトの自由度が制約されてしまう。
・更に、別体のオイルクーラを内燃機関に装着するという構造であるため、オイルクーラユニットの他、ホース、クリップ、ブラケット及び取付ボルトなどの部品が必要となり、部品点数が増し、大型化、重量増加、コスト増加及び作業工数の増加等を招いてしまう。

［従来例（２）の課題］
・オイルパンに溜められているオイルの流れは弱いので、上記従来例１のような別体のオイルクーラに比して潤滑油と冷却配管との間の熱交換の効率は低い。このため、冷却配管を増加させたり、冷却配管の径を小さくして流速を上げるなどの工夫が必要となるが、この場合、冷却水通路の抵抗が大きくなり、冷却水を送給するオイルポンプのポンプ損失が増加してしまう。
・また、車載状態では、車両の旋回、制動、加速時などに、オイルパンの油溜め部内のオイルの油面が大きく傾く。このように油面が傾いた際に、仮に潤滑油を吸い込むオイルストレーナが油面上に露出すると、エアを吸い込むおそれがあり、好ましくない。このため、一般的にはオイルストレーナのオイル吸込口はオイルパンの中央部の底面近傍に配置される。しかしながら、上記特許文献１のようにオイルストレーナの近傍に冷却配管が配索されていると、傾いた油面が元に戻る際に冷却配管が抵抗・障害となって油面復帰に時間がかかり、オイル吸込口が油面上に露出するおそれが増し、このため、油量を増加するなどの対策が必要となってしまう。

［従来例（３）の課題］
・上記従来例（２）と同様、オイルパンの油溜め部に溜められているオイルを冷却する構成となっているので熱交換の効率が低く、また、冷却板が抵抗・障害となって油面復帰が遅れるおそれがある。

ところで、内燃機関の実動中には内燃機関全体が振動するために、オイルパン内に溜められている潤滑油の油面も揺動する。このような油面の揺動を抑制し、クランクシャフトのカウンターウエイトやコネクティングロッドのようなクランク回転系とオイルとの干渉や上述したエアの混入などを回避するために、一般的には、例えば多数のオイル落とし孔が形成されたバッフルプレートがオイルパンの油溜め部の上方に配設される。

本発明は、このようなバッフルプレートを有効に利用して、簡素な構成でありながら熱交換の効率に優れた新規な内燃機関の冷却構造を提供することを主たる目的としている。

内燃機関のオイルパンのオイルが貯留される油溜め部の上方にバッフルプレートを設ける。このバッフルプレートに、冷却水が通流する通路形成部を形成する。

本発明に係る冷却構造によれば、バッフルプレートを利用した簡素な構成で安価に製造することができる。また、上記従来例のように冷却配管を油溜め部のオイル中に配索する必要がなく、車両の旋回・加速・制動時などに油面の戻り性の低下を招くことがないので、良好かつ安定した潤滑油の供給が可能である。更に、バッフルプレートを経由して油溜め部へ戻されるオイルは、油溜め部中に溜められているオイルに比して、高温で、かつ、ある程度の流れがあるので、上記従来例のように油溜め部内のオイルを冷却する場合に比して、熱交換の効率にも優れている。

以下、本発明に係る冷却構造を、自動車に搭載される直列４気筒型の内燃機関に適用した図示実施例について詳細に説明する。なお、後述する実施例の説明では同一構成要素には同じ参照符号を付し、重複する説明を適宜省略する。

図１〜図３は本発明の第１実施例に係る冷却構造を示している。オイルパン（オイルタンクとも呼ぶ）１０は、内燃機関及び自動変速機等の作動油・潤滑油としてのオイルを貯留するもので、シリンダブロック１２の下側にボルトを用いて締結・固定されるアッパオイルパン１４と、このアッパオイルパン１４の下側に固定されるロアオイルパン１６と、により構成されている。ロアオイルパン１６が軽量かつ安価な板金製であるのに対し、アッパオイルパン１４は、シリンダブロック１２とともにクランクシャフト２（図５参照）を回転可能に支持するもので、シリンダブロック１２と同様、強度・剛性に優れたアルミ合金等により鋳造されている。アッパオイルパン１４は、４つのシリンダ（気筒）１８（図５参照）が配列される気筒列方向Ｄ１でほぼ機関全長にわたって配設される一方、ロアオイルパン１６は、気筒列方向Ｄ１についてはアッパオイルパン１４よりも気筒列方向Ｄ１で短く設定されている。規定油面２０はロアオイルパン１６に設定されており、オイルが溜められる油溜め部１７は実質的にロアオイルパン１６にのみ設けられている。

オイルパン１０にはオイルストレーナ２４が設けられる。このオイルストレーナ２４は、そのオイル吸込口２８がオイルパン１０の底面１１近傍に配置されており、このオイル吸込口２８に、オイルポンプ（図示省略）に吸い込まれるオイル中の大まかな異物を取り除く金網等のろ材２６が取り付けられている。オイルパン底面１１上の沈殿物を吸い上げないように底面１１とオイル吸込口２８との間には適宜な隙間が確保されている。オイル吸込口２８からオイルポンプへオイルが吸引され、このオイルポンプにより加圧されたオイルが、クランクシャフト２やカムシャフトの軸受部位等の各種潤滑部分に送給されるとともに、バルブタイミングコントローラ等の油圧アクチュエータへ適宜送給される。なお、オイルポンプは、例えばシリンダブロック１２のフロント部に取り付けられ、クランクシャフト２により駆動される。

上記アッパオイルパン１４には、バッフルプレート６０が一体的に形成されている。このバッフルプレート６０は、ロアオイルパン１６の油溜め部１７の上方、すなわち機関上下方向Ｄ３に沿う車載状態での鉛直上方に配置され、この油溜め部１７の上方全体を覆う大きさを有し、より具体的には、ボルト１５によりロアオイルパン１６が取り付けられるアッパオイルパン１４の下端フランジ１４Ａに形成された開口部の全面を塞ぐように、このフランジ１４Ａ近傍の側壁１４Ｂの内側に一体的に形成されている。

そして、バッフルプレート６０には、内燃機関の冷却水が通流する通路形成部６２が形成されている。この通路形成部６２は、アッパオイルパン１４の両側壁の近傍を気筒列方向Ｄ１に延びる２つの壁側区間６４と、これら２つの壁側区間６４にかけ渡される複数（この実施例では２本）の架橋区間６６と、を有している。この実施例では、冷却水の入出配管が取り付けられるコネクタ６８Ａ，６８Ｂが、２つの壁側区間６４にそれぞれ設けられ、つまり機関幅方向Ｄ２の両側にそれぞれ設けられている。

また、バッフルプレート６０は、オイルパン１０の底面１１、つまり機関基準水平面とほぼ平行な平坦面であり、上記の冷却水が通流する通路形成部６２よりも機関上方に配置される基準平坦部７０と、この基準平坦部７０に対して傾斜し、この基準平坦部７０と通路形成部６２の架橋区間６６とを滑らかに接続する傾斜部７２と、を有している。つまり、傾斜部７２の下端部に通路形成部６２の架橋区間６６が設けられている。傾斜部７２には、通路形成部６２の架橋区間６６の近傍に、多数のオイル落とし孔７４が形成されている。オイル落とし孔７４は、円筒状をなす架橋区間６６の両側に設けれ、かつ、機関幅方向Ｄ２で間欠的に複数配置されている。

更に、バッフルプレート６０には、オイルパン１０の下方へ向けて突出する多数の熱交換フィン７６が形成されている。各フィン７６は、通路形成部６２の架橋区間６６よりも下方へ舌状に突出し、その下端先端部７６Ａがロアオイルパン１６の油溜め部１７に溜められているオイルに浸かるように設定されている。このようなバッフルプレート６０は上記のアッパオイルパン１４に一体的に鋳造されている。

図４及び図５に示すように、内燃機関の潤滑油はクランクシャフト２等の各潤滑部位を潤滑した後、オイルパン１０の油溜め部１７へ戻される。この際、クランクケース６内でクランクシャフト１の軸受部やピストン４の摺動部などを潤滑したオイルが細かなミスト状になって落下してくる。クランクケース６内部はピストン４の摺動部から漏れてくる燃焼ガス等により非常に高温となっており、上記のミスト状のオイルは単位量当たりの表面積が大きいので、上記の燃焼ガス等から受熱して非常に高温となっている。

本実施例によれば、オイルパン１０の油溜め部１７（規定油面２０）の上方のバッフルプレート６０に冷却水が通流する通路形成部６２を配しているので、クランクケース６内の高温のオイルは一旦バッフルプレート６０上に落下し、このバッフルプレート６０の基準平坦部７０から傾斜部７２の傾斜面に沿って流れ、この傾斜部７２の最下端部に配された通路形成部６２の架橋区間６６の近傍に配置されたオイル落とし孔７４より油溜め部１７へと落下する。つまり、バッフルプレート６０に落下したオイルが通路形成部６２の架橋区間６６の周囲をつたってロアオイルパン１６内に戻されるように設定されている。従って、高温のクランクケース６からロアオイルパン１６へ戻されるオイルのほぼ全てが通路形成部６２の近傍を伝い、この通路形成部６２内を流れる冷却水により冷却されることとなり、両者の温度差が非常に大きいことから、効率的な熱交換が可能である。また、バッフルプレート６０の傾斜部７２を経てオイル落とし孔７４よりロアオイルパン１６に戻される潤滑油にはある程度の流れがあるので、より効率的な熱交換が可能である。

加えて、バッフルプレート６０は油溜め部１７を備えたロアオイルパン１６の上側に配置されたアッパオイルパン１４に設けられており、一般的な使用状態では、このバッフルプレート６０が常に油溜め部１７や油面２０よりも上方に位置している。従って、上述した従来例のように冷却配管をオイル中に配設した場合に問題となる車両の旋回・加速・制動時などでの油面の復帰遅れを招くおそれがない。

更に、通路形成部６２とともにバッフルプレート６０に一体的に形成された熱交換フィン７６がオイルパン１０の底面１１へ向けて下方へ延びており、通常の使用状態では、このフィン７６の下端部７６Ａが油溜め部１７内のオイルと接するように設定されている。従って、これらのフィン７６を利用して油溜め部１７に貯留されるオイルをも有効に冷却することが可能である。また、これらのフィン７６は下端部７６Ａのみがオイルに接するように設定されているため、上述した車両の旋回・加速・制動時の油面の復帰遅れなどに実質的に影響を与えることはない。

図６〜８は本発明の第２実施例を示している。上記の第１実施例では図２や図５に示すように冷却配管が接続されるコネクタ６８Ａ，６８Ｂが機関幅方向Ｄ２の両側にそれぞれ配設されているが、この第２実施例では、双方のコネクタ６８Ａ，６８Ｂが機関幅方向Ｄ２で同じ側に配設されている。つまり、アッパオイルパン１４の機関幅方向Ｄ２の両側壁に沿って配設される壁側区間のうち、一方の側壁に沿う第１壁側区間６４Ａにはコネクタが配設されておらず、他方の側壁に沿う壁側区間が第２壁側区間６４Ｂと第３壁側区間６４Ｃに長手方向に分割して設けられ、それぞれの区間６４Ｂ，６４Ｃにコネクタ６８Ａ，６８Ｂが設けられている。このように、冷却配管のレイアウトに応じてコネクタ６８Ａ，６８Ｂの位置等を適宜変更・設計すれば良い。

以上の説明より把握し得る本発明の特徴的な技術思想について以下に列記する。但し、本発明は参照符号を付した図示実施例の構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変形・変更を含むものである。例えば、Ｖ型６又は８気筒のような他の形式の内燃機関にも本発明を同様に適用することができる。

（１）内燃機関のオイルパン１０のオイルが貯留される油溜め部１７の上方にバッフルプレート６０を設ける。このバッフルプレート６０に冷却水が通流する通路形成部６２を形成する。このような冷却構造は、バッフルプレート６０を利用した簡素な構成であるため、安価に製造することができ、かつ、上記従来例のように冷却配管を油溜め部１７のオイル中に配索する必要がなく、車両の旋回・加速・制動時などに油面の戻り性の低下を招くことがなく、良好かつ安定した潤滑油の供給が可能である。更に、バッフルプレート６０を伝って油溜め部１７に戻されるオイルは、油溜め部１７に貯留されているオイルに比して、高温かつ流速が高いので、効率的な熱交換を行うことができる。

（２）好ましくは、バッフルプレート６０が、上記通路形成部６２よりも機関上方に配置される平坦な基準平坦部７０と、上記基準平坦部７０に対して傾斜し、この基準平坦部７０と通路形成部６２とを接続する傾斜部７２と、を有する。従って、バッフルプレート６０へ落下するオイルが基準平坦部７０から傾斜部７２を経て通路形成部６２に集められるので、効率的な熱交換を行うことができる。

（３）更に好ましくは、上記傾斜部７２には、上記通路形成部６２の近傍に、オイル落とし孔７４が形成されている。従って、バッフルプレート６０へ落下するオイルが基準平坦部７０から傾斜部７２を経て通路形成部６２に集められ、この通路形成部６２の近傍に形成されたオイル落とし孔７４を通して油溜め部１７へ戻されることとなり、油溜め部１７へ戻されるオイルのほぼ全てが通路形成部６２の近傍を通ることとなり、より効率的な熱交換を行うことができる。

（４）好ましくは、上記バッフルプレート６０に、上記オイルパン１０の底面１１へ向けて突出する熱交換フィン７６が形成されている。そして、好ましくは熱交換フィン７６の下端先端部７６Ａが油溜め部１７のオイル内に浸かるように設定されている。これにより、熱交換フィン７６を介して油溜め部１７内に貯留されているオイルを良好に冷却することが可能である。熱交換フィン７６の下端先端部１７Ａのみが油溜め部１７内のオイルに接するように設定することで、車両の旋回・加速・制動時などの油面の復帰遅れを招くこともない。

（５）好ましくは、上記オイルパン１０は、シリンダブロック１２の下側に固定されるアッパオイルパン１４と、このアッパオイルパン１４の下側に固定されるロアオイルパン１６とを有し、上記アッパオイルパン１４にバッフルプレート６０が一体的に形成されている。このように通路形成部６２を有するバッフルプレート６０をアッパオイルパン１４と一体的に形成することにより、別体のバッフルプレートをオイルパンに固定したものや冷却配管を別体として取り付けるものに比して、部品点数が少なくて済み、構成が簡素化される。

（６）より具体的には、上記通路形成部６２が、アッパオイルパン１４の両側壁に沿って延びる２つの壁側区間６４と、これら２つの壁側区間６４にかけ渡される架橋区間６６と、を有する簡素な通路構成となっている。そして、典型的には上記実施例のように架橋区間６６の近傍に上記の熱交換フィン７６が形成される。

本発明の第１実施例の冷却構造が適用された内燃機関のオイルパンを示す図３のＩ−Ｉ線に沿う断面図。 上記第１実施例に係るオイルパンを示す図３のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図。 上記第１実施例に係るオイルパンの通路構成を示す下面対応図。 上記第１実施例の作用説明図。 同じく上記第１実施例の作用説明図。 本発明の第２実施例の冷却構造が適用された内燃機関のオイルパンを示す図８のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図。 上記第２実施例に係るオイルパンを示す図８のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図。 上記第２実施例に係るオイルパンの通路構成を示す下面対応図。

符号の説明

１０…オイルパン
１４…アッパオイルパン
１６…ロアオイルパン
１７…油溜め部
６０…バッフルプレート
６２…通路形成部
６４…壁側区間
６６…架橋区間
７０…基準平坦部
７２…傾斜部
７４…オイル落とし孔
７６…熱交換フィン

Claims (6)

1. 内燃機関のオイルパンのオイルが貯留される油溜め部の上方にバッフルプレートを設け、このバッフルプレートに冷却水が通流する通路形成部を形成したことを特徴とする内燃機関の冷却構造。
2. 上記バッフルプレートが、上記通路形成部よりも機関上方に配置される平坦な基準平坦部と、上記基準平坦部に対して傾斜し、この基準平坦部と通路形成部とを接続する傾斜部と、を有することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の冷却構造。
3. 上記傾斜部には、上記通路形成部の近傍に、オイル落とし孔が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の冷却構造。
4. 上記バッフルプレートに、上記オイルパンの下方へ向けて突出する熱交換フィンが形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の冷却構造。
5. 上記オイルパンは、シリンダブロックの下側に固定されるアッパオイルパンと、このアッパオイルパンの下側に固定されるロアオイルパンとを有し、
   上記アッパオイルパンにバッフルプレートが一体的に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の冷却構造。
6. 上記通路形成部が、アッパオイルパンの両側壁に沿って延びる２つの壁側区間と、これら２つの壁側区間にかけ渡される架橋区間と、を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関の冷却構造。
   

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