JP2009228615A

JP2009228615A - 内燃機関

Info

Publication number: JP2009228615A
Application number: JP2008077179A
Authority: JP
Inventors: Yuji Chiba; 裕司千葉
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2008-03-25
Filing date: 2008-03-25
Publication date: 2009-10-08
Anticipated expiration: 2028-03-25
Also published as: JP4930425B2

Abstract

【課題】燃料ポンプに起因する騒音を低減する。
【解決手段】シリンダヘッドと伴にカムシャフトを回転可能に支持するラダーフレーム４の一端には、高圧燃料ポンプが取り付けられる高圧燃料ポンプ取付部１９が設けられている。これによって、剛性の高いラダーフレーム４に高圧燃料ポンプが固定されるので、高圧燃料ポンプからの騒音を低減することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、燃料ポンプを取り付けるための取付部を備えた内燃機関に関する。

例えば、特許文献１には、高圧サプライポンプが、エンジンハウジングに一部であるヘッドカバー（ロッカカバー）にボルトにより固定された構造が開示されている。
特開平８−１４１４０号公報

しかしながら、このような特許文献１においては、高圧サプライポンプの振動がヘッドカバーに伝達してヘッドカバーが振動することで放射音が悪化し、高圧サプライポンプに起因する騒音が発生してしまうという問題がある。

そこで、本発明の内燃機関は、シリンダヘッドと伴に上記カムシャフトを回転可能に支持するラダーフレームの一端に、燃料ポンプが取り付けられる燃料ポンプ取付部が設けられていることを特徴としている。

本発明によれば、剛性の高いラダーフレームに燃料ポンプが固定されるので、燃料ポンプからの騒音を低減することができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１〜図４は、本発明に係る内燃機関１を示しており、図１は本発明に係る内燃機関１の平面図、図２は図１においてロッカカバー２を取り外した状態の内燃機関１の平面図、図３は本発明に係る内燃機関１を構成するシリンダヘッド３の平面図、図４は本発明に係る内燃機関１を構成するラダーフレーム４の平面図である。尚、本明細書での「上」、「下」は基本的にはシリンダの上下を基準とするものである。

直列４気筒の内燃機関１は、シリンダヘッド３と、シリンダヘッド３の上部に位置する排気カムシャフト５及び吸気カムシャフト６と、シリンダヘッド３と伴に排気カムシャフト５及び吸気カムシャフト６を回転可能に支持するラダーフレーム４と、ラダーフレーム４のフランジ状の上面外周縁部７に取り付けられるロッカカバー２と、を有している。

排気カムシャフト５及び吸気カムシャフト６は、周知のように、タイミングチェーン（図示せず）等を介してクランクシャフト（図示せず）に連動して回転するものであり、排気カムシャフト５の回転に応じて排気弁（図示せず）が、吸気カムシャフト６の回転に応じて吸気弁（図示せず）が、それぞれ開閉作動する。本実施形態において、排気弁側の動弁機構は、排気カムシャフト５の排気カム８により排気弁を駆動する直動型のものであり、そのバルブリフト特性は、常に一定である。また、吸気弁側の動弁機構は、吸気カムシャフト６の吸気カム９により吸気弁を駆動する直動型のものであり、そのバルブリフト特性は、常に一定である。

シリンダヘッド３は、アルミ合金により鋳造されたものであって、シリンダヘッド３上部には、排気カムシャフト５のカムジャーナル部１０を回転可能の支持する排気カムシャフト軸受部１１と、吸気カムシャフト６のカムジャーナル部１２を回転可能の支持する吸気カムシャフト軸受部１３と、が形成されている。

ラダーフレーム４は、アルミ合金により鋳造されたものであって、排気カムシャフト軸受部１１と伴に排気カムシャフト５のカムジャーナル部１０を回転可能に支持する排気側軸受けキャップ１４と、吸気カムシャフト軸受部１３と伴に吸気カムシャフト６のカムジャーナル部１２を回転可能に支持する吸気側軸受けキャップ１５と、が枠状のフレーム１６と一体に形成された梯子状を呈し、シリンダヘッド３に対して固定されている。

このラダーフレーム４は、排気カムシャフト５の一端部（図１〜図４ににおける右側の端部）の下方に位置するラダーフレーム４の一端部（図４における右側の端部）に、リフタ１８を有する高圧燃料ポンプ１７を取り付けるための高圧燃料ポンプ取付部１９が設けられている。また、ラダーフレーム４は、ロッカカバー２が取り付けられる上面外周縁部７が同一平面上に位置するように形成されている。

高圧燃料ポンプ１７は、ガソリン等の燃料を加圧して筒内に直接噴射するために使用されるものであり、排気カムシャフト５の一端部に設けられた高圧燃料ポンプ用カムロブ２０によりリフタ１８を駆動することで燃料を加圧している。つまり、高圧燃料ポンプ用カムロブ２０の回転運動をリフタ１８の直線運動に変換して、高圧燃料ポンプ１７の駆動源としている。

ここで、排気カムシャフト５に設けられた高圧燃料ポンプ用カムロブ２０は、排気カムシャフト５のカムジャーナル部１０のうち、排気カムシャフト５の最も一端部側に位置する最一端側カムジャーナル部１０ａよりもさらに外側（図３における右側）に形成されている。すなわち、高圧燃料ポンプ用カムロブ２０が、最一端側カムジャーナル部１０ａによって片持ち状態で支持された構成となっている。そして、この最一端側カムジャーナル部１０ａの外側（図３における右側）に隣接するように、高圧燃料ポンプ１７のリフタ１８が配置されている。

ロッカカバー２は、軽量かつ安価な合成樹脂材料により一体的に型成型されるもので、振動や異音を生じることがないように、音振性に優れた、いわゆるフルフローティング（またはセミフローティング）の取付構造によってラダーフレーム４にソフトマウントされている。すなわち、図５に示すように、ロッカカバー２のフランジ状の下面開口周縁部２１に形成されたガスケット溝２２には、ガスケット２３が装着され、このガスケット２３によって、下面開口周縁部２１と、これに対向するラダーフレーム４の上面外周縁部７と、が所定の隙間を確保した状態で全周に亙って液密に密封されている。

このように構成された内燃機関１においては、高圧燃料ポンプ１７が固定される高圧燃料ポンプ取付部１９が、剛性が高いラダーフレーム４に設けられているので、高圧燃料ポンプ１７からの騒音を低減することができる。また、高圧燃料ポンプ取付部１９がラダーフレーム４の一端部、すなわち内燃機関１の一端に設定されているので、カムシャフトを回転自在に支持する軸受けキャップ間に、燃料ポンプが配置されるような構成に対して、バルブクリアランスの測定を容易に行うことができる。

そして、高圧燃料ポンプ１７はラダーフレーム４に対して固定されるので、ロッカカバー２を合成樹脂製とすることができる。

また、放射体となるロッカカバー２を軽量な合成樹脂製とし、ラダーフレーム４に対してソフトマウントさせることで、更なる音振性能の向上の図ることができると共に、軽量化、低コスト化を図ることができる。

ラダーフレーム４の上面外周縁部７が同一平面上に位置するように形成されているので、ラダーフレーム４とロッカカバー２とのシール面が全長に亙って同一平面上に位置することなり、ラダーフレーム４とロッカカバー２との間のシール性を向上させることができる。

また、高圧燃料ポンプ用カムロブ２０を、最一端側カムジャーナル部１０ａによって片持ち状態で支持する構成となっているので、図６に示すように、高圧燃料ポンプ用カムロブ２０が設けられた排気カムシャフト５の全長を相対的に短くすることができる。

図６ａは、本実施形態における排気カムシャフト５の一端部側を示し、図６ｂは、比較例として最一端側カムジャーナル部１０ａの内側に燃料ポンプ用カムロブを設けた排気カムシャフト２４の一端部側を示している。つまり、図６ｂにおける排気カムシャフト２４は、本実施形態における排気カムシャフト５と略同一構成となっているが、一端部側における最一端側カムジャーナル部１０ａと燃料ポンプ用カムロブ２０の位置が本実施形態と異なっているものである。

図６ｂに示すように、燃料ポンプ用カムロブ２０の両側にカムジャーナル部１０、１０ａを設定すると、この両側のカムジャーナル部１０、１０ａの間に高圧燃料ポンプ１７が配置されることになる。そのため、燃料ポンプ用カムロブ２０の両側のカムジャーナル部１０、１０ａ間の間隔を燃料ポンプ１７が配置可能となるように拡大する必要があり、本実施形態の燃料ポンプ用カムロブ２０が最一端側カムジャーナル部１０ａの外側に位置する構成（図６ａを参照）に比べて、カムシャフト２４の全長が長くなってしまう。

つまり、本実施形態のように、燃料ポンプ用カムロブ２０を最一端側カムジャーナル部１０ａの外側に配置し、燃料ポンプ用カムロブ２０を最一端側カムジャーナル部１０ａによって片持ち状態で支持するよう排気カムシャフト５を構成することによって、燃料ポンプ用カムロブ２０の両側にカムジャーナル部１０、１０ａを設けた吸気カムシャフト２４に比べて、排気カムシャフト５の全長を短く設定することができ、内燃機関１の小型化を図ることができる。

また、ロッカカバー２裏面には、図７に示すように、ブローバイガスが導入されるラビリンス形状のブローバイガス用オイルセパレータ通路２５と、外気ダクト（図示せず）から導入された新気が導入されるラビリンス形状の新気用オイルセパレータ通路２６と、が形成されている。尚、図７中の矢印は、ブローバイガス用オイルセパレータ通路２５内を流れるブローバイガスの流れと、新気用オイルセパレータ通路２６内を流れる新気の流れ示している。

これらブローバイガス用オイルセパレータ通路２５と新気用オイルセパレータ通路２６とは、ラダーフレーム４上面とロッカカバー２との間に形成されている。

ブローバイガス用オイルセパレータ通路２５は、ロッカカバー２の他端部（図１、図７における左側端）に形成されたブローバイ導入部２７からロッカカバー２の一端部（図１、図７における右側端）側に形成されたブローバイ排出部２８に向かって、ロッカカバー２の略対角線上に、かつクランク状に形成されている。

新気用オイルセパレータ通路２６は、ロッカカバー２の一側壁（図７における下側の壁）２９の一端部（図１、図７における右側端）側に形成された新気導入部３０からロッカカバー２の他端部（図１、図７における左側端）側に向かって延びた後、ロッカカバー２の一端部（図１、図７における右側端）側に向かってＵターンするように延び、さらにクランク状に屈曲しながら、ロッカカバー２の一側壁に対向する他側壁３１の一端部（図１、図６における右側端）側に形成された新気排出部３２に向かうように形成されている。新気導入部３０は、エアクリーナ（図示せず）のクリーンサイドと連通している。ブローバイ排出部２８及び新気排出部３２は、吸気マニホールド（図示せず）と連通している。

また、ブローバイガス用オイルセパレータ通路２５と新気用オイルセパレータ通路２６は、ロッカカバー２裏面のスペースを利用して形成されているので、高圧燃料ポンプ１７が排気カムシャフト５のカムジャーナル部１０間に位置してロッカカバー２に取り付けられるような場合に比べて、それぞれ十分な容量を確保することができるので、オイルセパレータとしての能力を十分に確保でき、仮に、ブローバイガス用オイルセパレータ通路２５側から新気用オイルセパレータ通路２６にブローバイガスの逆流があったとしても、新気用オイルセパレータ通路２６で十分にオイルミストを分離することができ、新気用オイルセパレータ通路２６の上流側がオイルミストによって汚損されることを防止することができる。

尚、上述した実施形態においては、排気カムシャフト５に燃料ポンプ用カムロブ２０が設けられているが、吸気カムシャフト６に燃料ポンプ用カムロブ２０を設けるようにしてもよい。

上記実施形態から把握し得る本発明の技術的思想について、その効果とともに列記する。

（１）内燃機関は、シリンダヘッドの上部に位置するカムシャフトと、上記シリンダヘッドと伴に上記カムシャフトを回転可能に支持するラダーフレームと、を有し、上記ラダーフレームは、複数の軸受けキャップが枠状のフレームと一体に形成された梯子状を呈し、上記ラダーフレームの下面と上記シリンダヘッドの上面との間に上記カムシャフトの複数のカムジャーナル部を回転可能に支持するものであって、上記カムシャフトの一端部の下方に位置する上記ラダーフレームの一端には、燃料ポンプが取り付けられる燃料ポンプ取付部が設けられている。これによって、剛性の高いラダーフレームに燃料ポンプが固定されるので、燃料ポンプからの騒音を低減することができる。また、カムシャフトを回転自在に支持する軸受けキャップ間に、燃料ポンプが配置されるような構成に対して、バルブクリアランスの測定を容易に行うことができる。

（２）上記（１）に記載の内燃機関において、上記ラダーフレームと、該ラダーフレームの上面に取り付けられるロッカカバーと、のシール面が全長に亙って同一平面上に位置するよう設定されている。これによって、ラダーフレームとロッカカバーとの間のシール性を向上させることができる。

（３）上記（１）または（２）に記載の内燃機関において、上記ロッカカバーは合成樹脂製であり、上記ロッカカバーが上記ラダーフレームに対してソフトマウントされる。これによって、放射体となるロッカカバーを軽量な合成樹脂製とし、ラダーフレームに対してソフトマウントさせることで、軽量化、低コスト化及び音振性能の向上を図ることができる。

（４）上記（１）〜（３）のいずれかに記載の内燃機関において、上記カムシャフトの一端部には、上記燃料ポンプを駆動する燃料ポンプ用カムロブが形成され、上記燃料ポンプ用カムロブは、上記カムジャーナル部のうち、上記カムシャフトの最も一端部側に位置する最一端側カムジャーナル部よりも更に外側に位置している。

すなわち、燃料ポンプ用カムロブは、最一端側カムジャーナル部によって、片持ち状態で支持されている。

燃料ポンプ用カムロブの両側にカムジャーナルを設定すると、この両側のカムジャーナルの間に燃料ポンプが配置されることになる。そのため、燃料ポンプ用カムロブの両側のカムジャーナル間の間隔を燃料ポンプが配置可能となるように拡大する必要があり、燃料ポンプ用カムロブが最一端側カムジャーナル部の外側に位置する構成に比べて、カムシャフトの全長が長くなってしまう。

しかしながら、燃料ポンプ用カムロブが、最一端側カムジャーナル部の外側に位置し、最一端側カムジャーナル部によって片持ち状態で支持されているので、カムシャフトの全長を相対的に短く設定することができ、内燃機関の小型化を図ることができる。

（５）上記（４）に記載の内燃機関は、具体的には、上記最一端側カムジャーナル部に隣接して、燃料ポンプ用カムロブによって駆動される上記燃料ポンプのリフタが配置されている。

本発明に係る内燃機関の平面図。ロッカカバーを取り外した状態の内燃機関の平面図。本発明に係る内燃機関を構成するシリンダヘッドの平面図。本発明に係る内燃機関を構成するラダーフレームの平面図である。ロッカカバーとラダーフレームとの接合面を模式的に示した説明図。本実施形態における吸気カムシャフトと比較例の吸気カムシャフトを比較した説明図であり、（ａ）は本実施形態における吸気カムシャフトの一端部側を示した説明図、（ｂ）は比較例として燃料ポンプ用カムロブの両側にカムジャーナル部が設けられ吸気カムシャフトの一端部側を示した説明図。ロッカカバーの下面図

符号の説明

４…ラダーフレーム
１９…高圧燃料ポンプ取付部

Claims

シリンダヘッドの上部に位置するカムシャフトと、
上記シリンダヘッドと伴に上記カムシャフトを回転可能に支持するラダーフレームと、を有し、
上記ラダーフレームは、複数の軸受けキャップが枠状のフレームと一体に形成された梯子状を呈し、上記ラダーフレームの下面と上記シリンダヘッドの上面との間に上記カムシャフトの複数のカムジャーナル部を回転可能に支持するものであって、
上記カムシャフトの一端部の下方に位置する上記ラダーフレームの一端には、燃料ポンプが取り付けられる燃料ポンプ取付部が設けられていることを特徴とする内燃機関。
上記ラダーフレームと、該ラダーフレームの上面に取り付けられるロッカカバーと、のシール面が全長に亙って同一平面上に位置するよう設定されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
上記ロッカカバーは合成樹脂製であり、上記ロッカカバーが上記ラダーフレームに対してソフトマウントされることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関。
上記カムシャフトの一端部には、上記燃料ポンプを駆動する燃料ポンプ用カムロブが形成され、
上記燃料ポンプ用カムロブは、上記カムジャーナル部のうち、上記カムシャフトの最も一端部側に位置する最一端側カムジャーナル部よりも更に外側に位置し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。
上記最一端側カムジャーナル部に隣接して、燃料ポンプ用カムロブによって駆動される上記燃料ポンプのリフタが配置されていることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関。