JP2009281177A - 内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】 バランサ装置によるオイル撹拌損失の抑制等を実現した内燃機関を提供する。
【解決手段】 オイルパン４は、バランサ装置２１やオイルストレーナ２７等が収容される深底部３１と、深底部３１の後端から延設された浅底部３２とを有している。バッフルプレート４１は、上方に開いた略矩形のトレー部４２を有している。このトレー部４２には、ピストン１３の内壁やクランクシャフト１１等から落下したエンジンオイルが溜まる。バランサ装置２１とバッフルプレート４１とは、協動してオイルパン４の上部を仕切るべく、平面視において連設されている。バッフルプレート４１には、トレー部４２に溜まったエンジンオイルを浅底部３２に落下／流出させるべく、オイル戻し孔４３が穿設されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、オイルパン内にバランサ装置を備えた内燃機関に係り、詳しくはバランサ装置によるオイル撹拌損失の抑制等を実現する技術に関する。

自動車用の４気筒レシプロ内燃機関（以下、エンジンと記す）には、ピストンやコネクティングロッド等の運動によって生じる２次振動を抑制すべく、バランサ装置（２次バランサ）が装着されることが多い。バランサ装置は、一般に、一対のバランサシャフトをクランクシャフトの２倍の回転数で回転させるもので、シリンダの側方やシリンダブロックの下方（すなわち、オイルパン内）等に設置される（特許文献１，２参照）。また、エンジンのオイルパン内には、旋回走行時におけるエンジンオイルの片寄りやエアレーション（エンジンオイルへの気泡の混入）等を抑制すべく、油面の上方にバッフルプレートが配置されることが多い（特許文献３参照）。
特開平９−７２３８４号公報 特許第３６４６０９１号公報 特開平１１−３０１１５号公報

オイルパン内にバランサ装置が設置されたエンジンでは、特許文献２に記載されたようにバランサ装置がエンジンオイルに浸漬されるが、このことに起因して以下に述べる問題が生じていた。すなわち、バランサシャフトはバランスウエイト（偏心ウエイト）を有しているため、バランサ装置が作動するとエンジンオイルがバランスウエイトによって撹拌され、エンジンの駆動損失（オイル撹拌損失）が少なからず発生する他、エアレーションが発生する度合いも高くなる。バランサ装置のエンジンオイルへの浸漬量を少なくするには、例えば、バランサ装置の下部（あるいは、下方）にエンジンオイルの油面を位置させるようにすればよい。しかし、この方法を採った場合には、オイルパンとして上下寸法の大きいもの（底の深いもの）が必要となるためにエンジンの全高が大きくなり、自動車へのエンジンの搭載性が低下する他、最低地上高を確保すると自動車の重心が高くなる等の問題が生じる。

本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、バランサ装置によるオイル撹拌損失の抑制等を実現した内燃機関を提供することを目的とする。

第１の発明に係る内燃機関は、クランクシャフトを回転自在に支持するシリンダブロックと、前記シリンダブロックの下方に配置され、エンジンオイルの貯溜に供されるとともに、深底部と浅底部とを有するオイルパンと、前記オイルパンの深底部上方に設置され、機関振動の抑制に供されるバランサ装置と、前記オイルパンの浅底部に内装されるとともに、エンジンオイルが溜まるトレー部を有するバッフル部材とを備えたことを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明に係る内燃機関において、前記バッフル部材には、前記トレー部内のエンジンオイルを前記浅底部に落下させるオイル戻し孔が形成されたことを特徴とする。

また、第３の発明は、第１または第２の発明に係る内燃機関において、前記バッフル部材は、平面視において前記バランサ装置に連設あるいは近接配置されたことを特徴とする。

また、第４の発明は、第１〜第３の発明に係る内燃機関において、前記オイルパンの浅底部に複数のボスが立設され、前記バッフル部材が当該ボスに締結されたことを特徴とする。

第１の発明によれば、ピストン内壁やクランクシャフト等から落下したエンジンオイルの一部がトレー部に溜まるため、その分オイルパンの深底部側の油面が低下してバランサ装置のエンジンオイルへの浸漬量は少なくなる。これにより、オイルパン（すなわち、エンジン）の上下寸法を小さくしても、エンジンの駆動損失やエンジンオイルへの気泡の混入を抑制することができる。また、第２の発明によれば、トレー部に溜まったエンジンオイルもオイル戻し孔から落下することでオイルパンに戻るため、エンジンオイルの全量を内燃機関の潤滑や冷却に供することができる。また、オイル戻し孔からオイルパンの浅底部までの距離は比較的小さいため、落下に伴うエンジンオイルの飛散やエアレーションが抑制される。また、第３の発明によれば、連接あるいは近接配置されたバランサ装置とバッフル部材とによってオイルパンの上部が仕切られるため、比較的小さなバッフル部材を用いた場合においても、シリンダブロック側からオイルパンにエンジンオイルが直接滴下し難くなり、オイルパン内でのエンジンオイルのエアレーションや飛散等が効果的に抑制される。また、第４の発明によれば、バッフル部材は、オイルパンの浅底部に対して所定の間隔をもって確実に保持されるとともに、オイルパンの剛性向上にも寄与する。

以下、図面を参照して、本発明を適用した自動車用エンジンの実施形態を詳細に説明する。
図１は実施形態に係るエンジンの部分断面正面図であり、図２は図１中のII−II断面図であり、図３は図２中のIII−III断面図である。なお、実施形態の説明にあたっては、図１中の左側を左とし、図２中の左側を前とする。

＜実施形態の構成＞
図１，図２に示すエンジン１は、４サイクル直列４気筒ディーゼルエンジンであり、シリンダブロック２や、ロアブロック３、オイルパン４、シリンダヘッド５、ヘッドカバー６等によって構成されている。シリンダブロック２およびロアブロック３は、クランクシャフト１１を回転自在に支持している。エンジン１の運転時において、クランクシャフト１１にコネクティングロッド１２を介して連結されたピストン１３は、シリンダブロック２に形成されたシリンダボア１４内を往復動する。

シリンダブロック２の前部下面には、バランサ装置２１の外郭をなすバランサハウジング２２が締結されている。本実施形態のバランサハウジング２２は、第１，第２バランサシャフト２３，２４を回転自在に支持するとともに、その前端側にトロコイド式のオイルポンプ２５を収容している。第１バランサシャフト２３は、同軸に設置されたオイルポンプ２５と伴に、チェーン２６を介してクランクシャフト１１によって回転駆動される。図３に示すように、第１バランサシャフト２３および第２バランサシャフト２４には斜歯ギヤ２３ａ，２４ａがそれぞれ形成されており、これら斜歯ギヤ２３ａ，２４ａが噛み合うことにより、第１バランサシャフト２３と第２バランサシャフト２４とが同一回転数をもって互いに逆方向に回転する。また、バランサハウジング２２の下部には、オイルストレーナ２７が装着されるストレーナボス２８が下方に突設されるとともに、ストレーナボス２８とオイルポンプ２５とを連通するオイルパイプ部２９が形成されている。

オイルパン４は、アルミニウム合金のダイキャスト成型品であり、図２に示すように、バランサ装置２１やオイルストレーナ２７等が収容される深底部３１と、深底部３１の後端から延設された浅底部３２とを有している。浅底部３２の内底面にはその上端にバッフルプレート（バッフル部材）４１が締結される第１〜第３ボス３３〜３５が立設されている。なお、第１，第２ボス３３，３４は、浅底部３２における前端側（深底部３１側）の左右に配置され、第３ボス３５は浅底部３２における後端側の中央に配置されている。

バッフルプレート４１は、鋼板を素材とするプレス成型品であり、上方に開いた所定の深さを有する略矩形のトレー部４２を有している。このトレー部４２には、エンジンの運転時において、ピストン１３の内壁やクランクシャフト１１等から落下したエンジンオイルが常に溜まる。図３に示すように、バランサ装置２１とバッフルプレート４１とは、協動してオイルパン４の上部を仕切るべく、平面視において近接した状態（すなわち、所定量離間した状態）で配置されている。バッフルプレート４１には、トレー部４２に溜まったエンジンオイルを浅底部３２に落下／流出させるべく、オイル戻し孔４３が穿設されている。オイル戻し孔４３は、エンジン１の運転時におけるトレー部４２からのエンジンオイルの流出速度（すなわち、トレー部４２のエンジンオイル貯溜量）を最適な値にすべく、その径が設定されている。

＜実施形態の作用＞
エンジン１が運転を開始すると、クランクシャフト１１によってオイルポンプ２５が駆動され、オイルパン４内のエンジンオイルがオイルストレーナ２７から吸い込まれてエンジン１の各部に圧送される。エンジンオイルは、摺動部位（クランクジャーナルやカムジャーナル、動弁機構、シリンダ等）の潤滑や発熱部位（ピストン１３やシリンダヘッド５等）の冷却に供された後、ピストン１３の内壁やクランクシャフト１１、コネクティングロッド１２等からバランサ装置２１およびバッフルプレート４１に落下する。この際、バランサ装置２１とバッフルプレート４１とが接してないため、バランサ装置２１の振動によってトレー部４２内のエンジンオイルが飛び散ることが抑制される。

バランサ装置２１に落下したエンジンオイルは、第１，第２バランサシャフト２３，２４の軸受部や斜歯ギヤ２３ａ，２４ａを潤滑した後、オイルパン４に落下／環流する。一方、バッフルプレート４１に落下したエンジンオイルは、トレー部４２に溜まった後、オイル戻し孔４３からオイルパン４の浅底部３２に落下し、更に浅底部３２から深底部３１に流入する。なお、エンジン１が停止すると、エンジンオイルがオイル戻し孔４３から徐々に浅底部３２に落下することにより、トレー部４２内のエンジンオイルがオイルパン４に環流する。

＜実施形態の効果＞
本実施形態では、エンジン１の運転時において、バッフルプレート４１のトレー部４２に所定量のエンジンオイルが貯溜される。そのため、オイルパン４の深底部３１側の油面が低くなってバランサ装置２１のエンジンオイルへの浸漬量が少なくなり、オイルパン４（すなわち、エンジン１）の上下寸法を小さくしても、前述したエンジン１の駆動損失やエアレーションが効果的に抑制される。また、トレー部４２に溜まったエンジンオイルも、オイル戻し孔４３や浅底部３２を経てオイルパン４に環流するため、エンジンオイルの全量がエンジン１の潤滑や冷却に供されるとともに、トレー部４２内にスラッジ等が残留し難くなる。そして、オイル戻し孔４３から浅底部３２までの距離が比較的小さいため、エンジンオイルがトレー部４２から浅底部３２に落下する際に、エンジンオイルの飛散やエアレーションが生じ難くなる。なお、バランサ装置２１は、第１，第２バランサシャフト２３，２４を内蔵する比較的厚いもの（上下寸法の大きいもの）であるが、浅底部３２ではなく深底部３１の上方に設置されているため、オイルパン４の深さを徒に大きくすることによってエンジン１の設置自由度（レイアウト性）の低下を生じさせ難い。

また、バランサ装置２１とバッフルプレート４１とが近接配置されているため、バッフルプレート４１として比較的小さなものを採用しながら、シリンダブロック２側からオイルパン４にエンジンオイルが直接滴下し難くなり、オイルパン４内でのエンジンオイルのエアレーションや飛散等が効果的に抑制できる。また、オイルパン４の浅底部３２の内底面に立設された第１〜第３ボス３３〜３５の上端にバッフルプレート４１が締結されているため、バッフルプレート４１が浅底部３２に対して所定の間隔をもって確実に保持されるとともに、オイルパン４の剛性も向上する。そして、第１，第２ボス３３，３４は、浅底部３２における前端側の左右に配置されているため、浅底部３２から深底部３１へのエンジンオイルの流入が妨げられ難くなる。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記実施形態は自動車用の直列４気筒ディーゼルエンジンに本発明を適用したものであるが、本発明は、船舶用エンジンや一般機械等のディーゼルエンジンやガソリンエンジンに適用してもよいし、Ｖ型エンジンや４気筒以外のエンジンに適用してもよい。また、上記実施形態ではプレス成形によって皿状のトレー部をバッフルプレートに形成したが、例えば、オイルパンの内壁にトレー部の側縁を兼ねさせるようにしてもよいし、オイルパンとトレー部（すなわち、バッフルプレート）とを一体にダイキャスト成型するようにしてもよい。その他、バランサ装置の具体的構成を始め、オイルパンやバッフルプレートの形状、オイル戻し孔の個数等や配置等についても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。

実施形態に係るエンジンの部分断面正面図である。 図１中のII−II断面図である。 図２中のIII−III断面図である。

符号の説明

１ エンジン
２ シリンダブロック
４ オイルパン
２１ バランサ装置
２２ バランサハウジング
２３ 第１バランサシャフト
２４ 第２バランサシャフト
２５ オイルポンプ
２７ オイルストレーナ
３１ 深底部
３２ 浅底部
３３ 第１ボス
３４ 第２ボス
３５ 第３ボス
４１ バッフルプレート
４２ トレー部
４３ オイル戻し孔

Claims (4)

1. クランクシャフトを回転自在に支持するシリンダブロックと、
   前記シリンダブロックの下方に配置され、エンジンオイルの貯溜に供されるとともに、深底部と浅底部とを有するオイルパンと、
   前記オイルパンの深底部上方に設置され、機関振動の抑制に供されるバランサ装置と、
   前記オイルパンの浅底部に内装されるとともに、エンジンオイルが溜まるトレー部を有するバッフル部材と
   を備えたことを特徴とする内燃機関。
2. 前記バッフル部材には、前記トレー部内のエンジンオイルを前記浅底部に落下させるオイル戻し孔が形成されたことを特徴とする、請求項１に記載された内燃機関。
3. 前記バッフル部材は、平面視において前記バランサ装置に連設あるいは近接配置されたことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載された内燃機関。
4. 前記オイルパンの浅底部に複数のボスが立設され、前記バッフル部材が当該ボスに締結されたことを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載された内燃機関。

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