JP2008082217A - 多気筒内燃機関におけるクランクケースの構造 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の気筒におけるシリンダボア５を列状に備えたシリンダブロック１の下部に，前記各気筒について共通のクランク軸６を内蔵するクランクケース３を設け，このクランクケースの下部にオイルパン４を設けて成る多気筒内燃機関において，前記クランク軸６の回転に際しての動力損失の低減を図る。
【解決手段】前記クランクケース３内に，各気筒におけるクランク室１６を各気筒ごとに区画するとともに前記オイルパン４内とも区画する隔壁１７を設け，この隔壁のうち前記各クランク室の箇所に，前記オイルパンへの連通孔２１を設け，この各連通孔の前記オイルパン内への開口部に，常時閉じていて，前記クランク室における圧力が前記オイルパン内と同じか又はこれより高くなったときに開くようにした開閉弁２２を設ける。
【選択図】図２

Description

本発明は，複数個の気筒を備えて成る多気筒内燃機関において，各気筒について共通のクランク軸を内蔵するクランクケースの構造に関するものである。

一般に，多気筒内燃機関においては，シリンダブロックに，複数個の気筒におけるシリンダボアを列状に並べて設ける一方，前記各気筒について共通のクランク軸を，前記シリンダブロックの下部に設けたクランクケース内に配設して，このクランク軸を，前記クランクケース内を各気筒ごとのクランク室に区画するバルク壁にて軸支し，更に，クランクケースの下部に，オイルパンを設けるという構成にしている。

この場合，前記クランクケース内のうち各気筒におけるクランク室は，前記オイルパン内において互いに連通している。

このために，各気筒のうち任意の気筒におけるクランク室の内容積が当該気筒におけるピストンの下降動にて縮小されると，このクランク室内の気体が他の気筒におけるクランク室に押し出され，前記任意の気筒におけるクランク室の内容積が当該気筒におけるピストンの上昇動にて拡張されるとき，このクランク室内に他の気筒におけるクランク室の気体が押し込まれるという流れが発生する。

つまり，前記クランクケース内においては，気体が，前記クランク軸の回転に伴って，各気筒におけるクランク室の相互間を往復するように流動することになるから，この流動に伴うポンピングロス，ひいては，動力損失が大きいのであった。

そこで，先行技術としての特許文献１は，各気筒におけるクランク室を，隣接に各気筒間について非連通に独立した構成にして，この各ランク室の各々に, その内容積がピストン運動に伴って小さくなるときクランク軸におけるカウンタウェイトにて閉じ，その内容積がピストン運動に伴って大きくなるときにおいて開くようにした新規空気導入口と，大気への方向のみ開くようにした逆止弁を設けて成る排気通路とを設けることを提案している。
特開平７−１４５７１７号公報

前記先行技術は，各クランク室における内容積が大きくなるとき，これに大気空気を新規空気導入口から吸い込み，次に，各クランク室における内容積が小さくなるときに，ブローバイガスと一緒に逆止弁を備えた排気通路を介して大気中に排出することができるから，各クランク室の相互間についての気体の往復流動を阻止した状態のもとで，各クランク室内を，ブローバイガスを排出するように確実に換気することができるという特徴を有する。

しかし，その反面，各クランク室内における気体は，その圧力は限りなく大気圧に近く，従って，密度が高い状態にあって，これが大気と各クランク室との間を多量に出入りすることに加えて，この高い密度の空気と回転するクランク軸との間における摩擦抵抗が大きく，従って，各クランク室内における気体がクランク軸の回転に及ぼす抵抗は大きく，しかも，この抵抗は，クランク軸の回転数に相乗的に比例して増大するから，前記クランク軸の回転に際しての動力損失の低減が未だ不十分であるという問題がある。

本発明は，クランク室内における確実な換気を確保した状態のもとで，動力損失の十分な低減を達成できるようにすることを技術的課題とするものである。

この技術的課題を達成するため本発明の請求項１は，
「複数の気筒におけるシリンダボアを列状に備えたシリンダブロックの下部に，前記各気筒について共通のクランク軸を内蔵するクランクケースを設け，このクランクケースの下部にオイルパンを設けて成る多気筒内燃機関において，
前記クランクケース内には，各気筒におけるクランク室を各気筒ごとに区画するとともに前記オイルパン内とも区画する隔壁が設けられ，この隔壁のうち前記各クランク室の箇所には，前記オイルパンへの連通孔が設けられ，この各連通孔の前記オイルパン内への開口部には，常時閉じていて，前記クランク室における圧力が前記オイルパン内の圧力と同じか又はこれより高くなったときに開くようにした開閉弁が設けられている。」
ことを特徴としている。

本発明の請求項２は，
「前記請求項１の記載において，前記各クランク室における開閉弁が，前記オイルパンから前記クランク室への方向には閉じて，前記クランク室から前記オイルパンへの方向には開くようにした逆止弁の形態である。」
ことを特徴としている。

本発明の請求項３は，
「前記請求項１又は２の記載において，前記隔壁のうち前記各クランク室底部の部分に凹所が設けられ，この凹所に前記連通孔が開口している。」
ことを特徴としている。

本発明の請求項４は，
「前記請求項１〜３のいずれかの記載において，前記各クランク室における開閉弁が，前記各クランク室の圧力が前記オイルパン内の圧力よりも０〜０．１ＭＰａだけ高くなったとき開くように構成されている。」
ことを特徴としている。

更に，本発明の請求項５は，
「複数の気筒におけるシリンダボアを列状に備えたシリンダブロックの下部に，前記各気筒について共通のクランク軸を内蔵するクランクケースを設け，このクランクケースの下部にオイルパンを設けて成る多気筒内燃機関において，
前記クランクケース内には，各気筒におけるクランク室を各気筒ごとに区画するとともに前記オイルパン内とも区画する隔壁が設けられ，この隔壁のうち前記各クランク室の箇所には，前記オイルパンへの連通孔が設けられ，この各連通孔の前記オイルパン内への開口部には，前記クランク軸の回転に連動して各気筒におけるピストンの下死点付近において開くように構成した開閉弁が設けられている。」
ことを特徴としている。

請求項１の記載において，各クランク室ごとに設けられている開閉弁は，常時閉じていて，クランク室における圧力がオイルパン内における圧力と同じか高くなったときにおいて開くという構成であリ，前記クランク室の内容積がピストンの上昇行程に伴って大きくなるとき，前記開閉弁が閉じていることにより，オイルパン内から当該クランク室内への気体の導入が阻止されるから，前記クランク室内を，オイルパン内の圧力よりも低い略負圧の状態に確実に維持することができる。

一方，前記各クランク室の内容積がピストンの下降行程に伴って小さくなると，前記クランク室内の圧力がオイルパン内の圧力と同じか又は高くなって，前記開閉弁が開くことにより，前記ピストンの上昇行程のときにおいて前記クランク室内に流入したブローバイガスは，前記オイルパン内に押し出されることになる。

これにより，各気筒におけるクランク室内におけるブローバイガスをオイルパン内に排出することができるものでありながら，前記各クランク室を，これに出入りする気体を少ない量に規制することができることに加えて，オイルパン内の圧力よりも低い略負圧の状態，従って，密度の低い状態に維持することができ，ひいては，各クランク室におけるブローバイガス等の気体がクランク軸の回転に及ぼす摩擦等の抵抗を低くできるから，前記クランク軸の回転に際しての動力損失の低減を確実に達成できる。

しかも，各気筒におけるピストンの下降行程のときにおいてクランク室からシリンダボア内に向かう潤滑油の圧力を，前記ピストンの上昇行程のときにクランク室内を前記オイルパン内の圧力よりも低い略負圧の状態に維持できる分だけ少なくできる。

この場合において，前記開閉弁を，請求項２に記載したように逆止弁にすることにより，大幅な構造の簡単化及び軽量化とを図ることができ，また，請求項４に記載したように，前記開閉弁が開くときの圧力を具体的に０〜０．１ＭＰａに設定することで，前記した効果，つまり，各クランク室内におけるブローバイガスをオイルパン内に排出することができる状態のもとでの動力損失の低減を確実に達成できる。

また，前記した効果は，請求項５に記載したように，前記開閉弁を，クランク軸の回転に連動して機械的に開くように構成することによっても確実に達成できる。

ところで，各気筒におけるクランク室を，各気筒ごとのクランク室に区画するという構成にした場合，この各クランク室内における潤滑油のうち当該クランク室内においてクランク軸の回転に伴って飛散・運動する潤滑油の量は，各クランク室をオイルパンに対して連通するというように従来のままの構成にした場合よりも多くなるから，この潤滑油の飛散・運動に起因するクランク軸の回転抵抗，つまり，動力損失も大きくなる。

これに対しては，請求項３に記載した構成にすることを提案するもので，これにより，各クランク室内の潤滑油の一部は，その底部に設けた凹所に溜まり，この凹所からブローバイガスと一緒にオイルパン側に速やかに排出されることになって，前記クランク室内をクランク軸の回転に伴って飛散・運動する潤滑油の量が少なくなるから，前記潤滑油の飛散・運動に起因するクランク軸の回転抵抗，つまり，動力損失をより低減できるという利点がある。

以下，本発明の実施の形態を，図１〜図３の図面について説明する。

これらの図において，符号１は，多気筒内燃機関におけるシリンダブロックを，符号２は，前記シリンダブロック１の上面に締結したシリンダヘッドを，符号３は，前記シリンダブロック１の下面に締結したクランクケースを，符号４は，前記クランクケース３の下面に締結したオイルパンを各々示す。

前記シリンダブロック１には，複数の気筒におけるシリンダボア５が一列状に並べて設けられ，前記クランクケース３内には，前記各気筒について共通する一本のクランク軸６が，各気筒間に設けられるバルク壁７にて軸支するように配設され，このクランク軸６の回転により，前記各気筒における前記シリンダボア５内のピストン８が上下方向に往復動するように構成されている。

一方，前記シリンダヘッド２には，前記各気筒に対する吸気弁９，排気弁１０及び燃料噴射ノズル１１が設けられ，この吸気弁９及び排気弁１０は，前記シリンダブロック１側面のカム軸室１２内に前記クランク軸６に連動して回転するように設けたカム軸１３により，前記シリンダブロック１側の油圧ラッシュアジャスタをピポット２７とするローラスイングアーム２８を介して上下に往復動するロッド１４を備えた動弁機構１５を介して開閉作動するように構成されている。

そして，前記クランクケース３内には，前記各気筒におけるクランク室１６を，前記バルク壁７と合わせて各気筒ごとのクランク室１６に区画するとともに前記オイルパン４とも区画するようにした隔壁１７が設けられている。

この隔壁１７のうち各クランク室１６における底部の部分には，前記オイルパン４内への開口１８と，この開口１８を塞ぐ蓋体１９とが設けられ，この各蓋体１９には，前記クランク室１６の内底部における凹所２０と，前記オイルパン４内への連通孔２１とが設けられており，更に，前記蓋体１９のうち前記オイルパン４内の部分には，常時連通孔２１を閉じているが，前記クランク室１６における圧力が前記オイルパン４内の圧力と同じか又はこれより高くなったときに開くように構成した開閉弁２２を設けている。

本実施の形態では，前記開閉弁２２を，前記蓋体１９の下面に弾性を有する弁板２２ａを密接し，この弁板２２ａの一端部を当該弁板２２ａにて前記連通孔２１を塞いだ状態にしてねじ２２ｂ等にて固着することによって，前記オイルパン４から前記クランク室１６への方向には閉じて，前記クランク室１６から前記オイルパン４への方向には開くように構成した逆止弁の形態にした場合である。

この逆止弁形態の開閉弁２２においては，前記クランク室１６内における圧力が，前記オイルパン４内における圧力と同じか又は高くなったとき，具体的には，前記オイルパン４内における圧力と同じか又は０．１ＭＰａだけ高くなったとき，つまり，０〜０．１ＭＰａになったときにおいてその板弁２２ａが連通孔２１を開くように構成している。

なお，前記オイルパン４内における潤滑油は，前記クランク軸６からの動力伝達にて駆動される潤滑油ポンプ（図示せず）にオイルストレーナ２３を介して吸い込まれ，この潤滑油ポンプから高い圧力にして，内燃機関における各種の作動部分，具体的には，前記クランク軸６に対する軸受け部，各気筒におけるピストン８，カム軸１３，前記シリンダヘッド２の上面における動弁機構室２４内の動弁機構１５等に対して分配して供給するように構成している。

前記動弁機構室２４内における潤滑油は，前記動弁機構１５におけるロッド１４が貫通する通路２５を通ってカム軸室１２内に流下し，このカム軸室１２内から前記カム軸１３に対する潤滑油と一緒に，前記クランクケース３に各クランク室１６と非連通の形態にして設けたオイル落とし通路２６を通って前記オイルパン４内に戻るという構成にしており，これにより，前記カム軸１３及び動弁機構１５に対する潤滑油を，前記クランク室１６を経ることなく，オイルパン４に直接戻すことができる。

前記した構成において，前記クランク軸６の回転により，先ず，前記クランク室１６の内容積がピストン８の上昇行程に伴って大きくなるとき，前記開閉弁２２が前記連通孔２１を閉じていることにより，オイルパン４内からクランク室１６内への気体の導入が阻止されるから，前記クランク室１６内は，前記オイルパン４内における圧力よりも低い略負圧の状態に維持される。

前記クランク軸６の回転により，前記に次いで，前記クランク室１６の内容積がピストン８の下降行程に伴って小さくなると，このクランク室１６内の圧力が前記オイルパン４内における圧力と同じか又は高くになって，前記開閉弁２２が，図２に二点鎖線で示すように，前記連通孔２１を開くことにより，前記ピストン８の上昇行程のときにおいてクランク室１６内に流入したブローバイガスは，前記オイルパン４内に押し出されることになる。

これにより，各気筒におけるクランク室１６内におけるブローバイガスをオイルパン４内に排出することができるものでありながら，前記各クランク室１６を，これに出入りする気体を少ない量に規制することができる状態のもとで，前記オイルパン４内における圧力よりも低い略負圧の状態，従って，密度の低い状態に維持することができる。

なお，前記オイルパン４内に排出されたブローバイガスは，内燃機関への吸気系に導いて処理されるこというまでもない。

また，前記クランク室１６内における潤滑油は，クランク室１６の内底部における凹所２０に溜まるように集められたのち，前記開閉弁２２が前記連通孔２１を開いたとき，前記ブローバイガスと一緒にオイルパン４内に速やかに排出されることになるから，前記クランク室１６内における潤滑油のうち当該クランク室１６内においてクランク軸４の回転によって飛散・運動する潤滑油の量を少なくできる。

次に，別の実施の形態においては，前記各クランク室１６における開閉弁２２を，図示してはいないが，前記クランク軸６の回転に連動して各気筒におけるピストンの下死点付近において開くように構成することができる。

すなわち，前記開閉弁を，前記クランク軸６からの動力伝達にて回転するロータリー式とか，或いは，前記クランク軸６の回転に連動して往復動するスプール式等に構成することにより，前記ピストン８における下死点を挟んで，例えば，下死点前の約３０度のクランク角度から下死点後の約３０度のクランク角度の区間において，前記連通孔２１をオイルパン４内に開口するように構成することができる。

このように構成にすることにより，前記図示の実施の形態と同様に，各気筒におけるクランク室１６内におけるブローバイガスをオイルパン４内に排出することができるものでありながら，前記各クランク室１６を，これに出入りする気体を少ない量に規制することができる状態のもとで，前記オイルパン内における圧力よりも低い略負圧の状態，従って，密度の低い状態に維持することができる。

なお，前記図示の実施の形態においては，前記隔壁１７に，当該隔壁１７における開口１８を塞ぐように蓋体１９を設け，この蓋体１９に，凹所２０，連通孔２１及び開閉弁２２を設けた場合であったが，本発明は，これに限らず，前記隔壁１７に，直接，凹所２０，連通孔２１及び開閉弁２２を設ける構成にしても良いことはいうまでもない。

また，前記図示の実施の形態においては，前記各クランク室１６のうち前記クランク軸６のクランク部分における内面１６ａを，当該クランクにおけるカウンタウェイト６ａに接近することによって，前記各クランク室１６における内容積を可及的に縮小するという構成にしている。

多気筒内燃機関の一部を示す縦断正面図である。 図１のII−II視断面図である。 図１のIII −III 視平断面図である。

符号の説明

１ シリンダブロック
２ シリンダヘッド
３ クランクケース
４ オイルパン
５ シリンダボア
６ クランク軸
７ バルク壁
８ ピストン
１６ クランク室
１７ 隔壁
１８ 開口
１９ 蓋体
２０ 凹所
２１ 連通孔
２２ 開閉弁

Claims (5)

1. 複数の気筒におけるシリンダボアを列状に備えたシリンダブロックの下部に，前記各気筒について共通のクランク軸を内蔵するクランクケースを設け，このクランクケースの下部にオイルパンを設けて成る多気筒内燃機関において，
   前記クランクケース内には，各気筒におけるクランク室を各気筒ごとに区画するとともに前記オイルパン内とも区画する隔壁が設けられ，この隔壁のうち前記各クランク室の箇所には，前記オイルパンへの連通孔が設けられ，この各連通孔の前記オイルパン内への開口部には，常時閉じていて，前記クランク室における圧力が前記オイルパン内の圧力と同じか又はこれより高くなったときに開くようにした開閉弁が設けられていることを特徴とする多気筒内燃機関におけるクランクケースの構造。
2. 前記請求項１の記載において，前記各クランク室における開閉弁が，前記オイルパンから前記クランク室への方向には閉じて，前記クランク室から前記オイルパンへの方向には開くようにした逆止弁の形態であることを特徴とする多気筒内燃機関におけるクランクケースの構造。
3. 前記請求項１又は２の記載において，前記隔壁のうち前記各クランク室底部の部分に凹所が設けられ，この凹所に前記連通孔が開口していることを特徴とする多気筒内燃機関におけるクランクケースの構造。
4. 前記請求項１〜３のいずれかの記載において，前記各クランク室における開閉弁が，前記各クランク室の圧力が前記オイルパン内の圧力よりも０〜０．１ＭＰａだけ高くなったとき開くように構成されていることを特徴とする多気筒内燃機関におけるクランクケースの構造。
5. 複数の気筒におけるシリンダボアを列状に備えたシリンダブロックの下部に，前記各気筒について共通のクランク軸を内蔵するクランクケースを設け，このクランクケースの下部にオイルパンを設けて成る多気筒内燃機関において，
   前記クランクケース内には，各気筒におけるクランク室を各気筒ごとに区画するとともに前記オイルパン内とも区画する隔壁が設けられ，この隔壁のうち前記各クランク室の箇所には，前記オイルパンへの連通孔が設けられ，この各連通孔の前記オイルパン内への開口部には，前記クランク軸の回転に連動して各気筒におけるピストンの下死点付近において開くように構成した開閉弁が設けられていることを特徴とする多気筒内燃機関におけるクランクケースの構造。

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