JP2011038437A

JP2011038437A - 内燃機関

Info

Publication number: JP2011038437A
Application number: JP2009184812A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Kataoka; 広樹片岡
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2009-08-07
Filing date: 2009-08-07
Publication date: 2011-02-24
Also published as: US8448623B2; US20110030647A1

Abstract

【課題】ピストンが下死点から上死点へ移動する間に生ずるクランク室内の過大な負圧を確実に抑制できること。
【解決手段】密閉型のクランク室３４を形成するクランクケース２４と、スカート部３７を備えたシリンダ２５とが接合され、スカート部３７を含むシリンダ２５内でピストン３８が往復運動し、この往復運動がクランク室３４内のクランクシャフトの回転運動に変換される内燃機関であって、シリンダ２５のスカート部３７と、このスカート部の外側におけるクランクケース２４の壁６３との間に空間６４が形成され、この空間６４とクランク室外であるカムチェーン室４８とを連通する連通溝６５が、シリンダ２５とクランクケース２４の少なくとも一方に設けられたものである。
【選択図】図５

Description

この発明は、内燃機関、特に密閉型のクランク室を備えた内燃機関に関する。

従来の４サイクルエンジンは、ピストンが下死点から上死点へ移動する際に、密閉型のクランク室内に負圧が生じ、ピストンの上昇を阻害していた。これに対処するため、特許文献１に記載のように、クランク室の内外を連通するバランシング孔をシリンダの側壁に設けることで、上述のようなクランク室内の負圧の上昇を防止する内燃機関が開示されている。

特開昭６１−１８２４０６号公報

しかしながら、上述の特許文献１に記載の内燃機関では、ピストンがシリンダの下部に位置するときにバランシング孔が閉塞されるため、ピストン上昇中であってもバランシング孔が開口するまでは、クランク室内の負圧抑制の効果が得られないという課題がある。

また、ピストンによるバランシング孔の閉塞を回避する方法として、クランク室にバランシング孔を設けることも考え得る。しかし、内燃機関に用いられるエンジンの潤滑オイルは、シリンダなどの磨耗により生じる磨耗粉が混入する場合があり、この磨耗粉がバランシング孔を閉塞する恐れがある。従って、潤滑オイルの油面付近やクランクシャフトの回転による飛沫が届く範囲にバランシング孔を設けることは好ましくない。

本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、ピストンが下死点から上死点へ移動する間に生ずるクランク室内の過大な負圧を確実に抑制できる内燃機関を提供することにある。

本発明は、密閉型のクランク室を形成するクランクケースと、スカート部を備えたシリンダとが接合され、前記スカート部を含む前記シリンダ内でピストンが往復運動し、この往復運動が前記クランク室内のクランクシャフトの回転運動に変換される内燃機関であって、前記シリンダの前記スカート部と、このスカート部の外側における前記クランクケースの壁との間に空間が形成され、この空間とクランク室外とを連通する連通手段が、前記シリンダと前記クランクケースとの少なくとも一方に設けられたことを特徴とするものである。

本発明によれば、シリンダのスカート部と、このスカート部の外側におけるクランクケースの壁との間に形成される空間はクランク室の一部であり、この空間が連通手段を介してクランク室外と連通している。また、連通手段がスカート部の外側に設けられるので、クランク室内で潤滑オイルが飛散した場合にも、このオイルの飛沫が連通手段を閉塞することがない。これらの結果、ピストンが下死点から上死点へ移動する間に生ずるクランク室内の過大な負圧を、連通手段を用いて確実に抑制できる。

本発明に係る内燃機関の一実施形態である４サイクル単気筒エンジンを搭載した自動二輪車を示す左側面図。図１のエンジンを示す左側面図。図２のエンジンにおいてマグネットカバーを取り外した状態を示す左側面図。図２のIV−IV線に沿う断面図。図４のV部を拡大して示す拡大断面図。図４のシリンダを示す斜視図。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づき説明する。

図１は、本発明に係る内燃機関の一実施形態である４サイクル単気筒エンジンを搭載した自動二輪車を示す左側面図である。この自動二輪車は、例えばオフロードを走行可能な車両である。

この自動二輪車１０では、車体フレーム１１の前部に、前輪１２及びフロントフォーク１３を車両に対して回動自在に軸支するヘッドパイプ１４が設けられている。このヘッドパイプ１４の後部に、下方に延出するダウンチューブ１５と、後方へ延出するメインフレーム１６とが例えば溶接により設けられる。ダウンチューブ１５は、下方へ延出されたのち後方へ折れ曲がり、メインフレーム１６の下端に連結される。メインフレーム１６の後方にはシートレール１７が配設される。このシートレール１７は、メインフレーム１６の中央部に締結されて後方へ延びるアッパレール１８と、メインフレーム１６の下部から後方上側へ延びるロアレール１９とが、それぞれの先端部で互いに連結され、メインフレーム１６の一部とアッパレール１８とロアレール１９とで囲まれた空間が、側方視で三角形状を成すように構成される。

また、メインフレーム１６にはピボット軸２０が設けられ、このピボット軸２０にスイングアーム２１が揺動自在に枢支され、このスイングアーム２１に後輪２２が回転自在に軸支される。この後輪２２は、後述のエンジン２３の駆動力により図示しないドライブチェーン等を介して回転駆動される。

メインフレーム１６とダウンチューブ１５に囲まれた空間に、内燃機関としてのエンジン２３が搭載される。このエンジン２３は、クランクケース２４の前部とダウンチューブ１５を連結する前部マウントブラケット２８と、クランクケース２４の後部とメインフレーム１６を連結する後部マウントブラケット２９と、シリンダヘッド２６とメインフレーム１６を連結する上部マウントブラケット３０とを用いて、車体フレーム１１に強固に固定される。

エンジン２３のシリンダヘッド２６の後部には、アクセル操作に連動してエンジン２３への燃料供給量を変化させる、例えばスロットルバルブなどを備えた燃料調整装置３１が接続され、この燃料調整装置３１の後部に、エアクリーナ３２が接続されている。エアクリーナ３２は、燃料調整装置３１へ清浄な空気を供給するものであり、その上面をアッパレール１８に、その下面をロアレール１９に、それぞれブラケット(不図示)を介してボルトで締結される。そして、このエアクリーナ３２の上方にシート３３が配置され、このシート３３はシートレール１７により支持される。

図２、図３及び図４に示すように、エンジン２３は４サイクル単気筒エンジンであり、このエンジン２３の下部にクランクケース２４が、このクランクケース２４の上面にシリンダ２５が、シリンダ２５の上面にシリンダヘッド２６が順次配置され、これらのクランクケース２４、シリンダ２５及びシリンダヘッド２６が、シリンダヘッド２６からクランクケース２４までを貫通する貫通ボルト（不図示）を用いて一体に連結されている。そして、シリンダヘッド２６の上部にヘッドカバー２７が固定される。

クランクケース２４は密閉型のクランク室３４を形成し、このクランク室３４内にクランクシャフト３５が軸受部３６により回転自在に軸支されている。また、シリンダ２５は、図６にも示すようにスカート部３７が下方へ延設される。このスカート部３７を含むシリンダ２５内に、ピストン３８（図４）が往復運動するシリンダボア部３９が形成される。シリンダ２５は、スカート部３７をクランクケース２４内に挿入した状態でこのクランクケース２４に接合される。また、ピストン３８がコンロッド４０を介してクランクシャフト３５に連結されることで、ピストン３８の往復運動がクランクシャフト３５の回転運動に変換される。

シリンダヘッド２６には、シリンダ２５内に連通する吸気ポート４１（図３）と排気ポート４２（図４）が設けられる。吸気ポート４１に配設された吸気バルブは吸気側カムシャフト（共に図示せず）により、また、排気ポート４２に配設された排気バルブ４３は排気側カムシャフト４４により、それぞれ任意のタイミングで開閉するよう設定されている。

吸気側カムシャフトと排気側カムシャフト４４のそれぞれにはドリブンスプロケット４６が回転一体に取り付けられ、これらのドリブンスプロケット４６とクランクシャフト４５のドライブスプロケット４５との間にカムチェーン４７が巻き掛けられる。これにより、吸気バルブ及び排気バルブ４３はクランクシャフト３５の動力により、前述の如く任意のタイミングで開閉される。また、クランクケース２４、シリンダ２５及びシリンダヘッド２６には、カムチェーン４７を収容するカムチェーン室４８が連続して形成されている。

図３に示す吸気ポート４１は、エンジン２３の後方で燃料供給装置３１に連結し、この燃料供給装置３１の後方にエアクリーナ３２が連結される。また、排気ポート４２は、図１に示すように、エンジンの前方でエキゾーストパイプ４９に連結される。このエキゾーストパイプ４９は車両後方へ延び、その先端部にサイレンサ５０が接続される。

前記クランクケース２４は、図４に示すように、左側クランクケース２４Ｌと右側クランクケース２４Ｒとが接合されて構成される。クランクシャフト３５を軸支する軸受部３６は、左側クランクケース２４Ｌと右側クランクケース２４Ｒのそれぞれに配置されている。また、左側クランクケース２４Ｌにマグネットカバー５１が、右側クランクケース２４Ｒにクラッチカバー５２がそれぞれ装着される。

クランクシャフト３５の車両右端にはプライマリドライブギア５３が回転一体に嵌合される。クラッチカバー５２内には、プライマリドライブギア５３と、このプライマリドライブギア５３の車両後方に配置されたクラッチ（不図示）とが収容される。プライマリドライブギア５３は、クラッチの外周に設けられたプライマリドリブンギア（不図示）に噛み合う。これにより、エンジン２３の駆動力、つまりクランクシャフト３５の回転力が、プライマリドライブギア５３、プライマリドリブンギア、クラッチ、トランスミッション及びドライブチェーン（共に図示せず）を介して後輪２２へ伝達される。

クランクシャフト３５の車両左端には、フライホイールマグネット５４が回転一体に嵌合される。このフライホイールマグネット５４はカップ形状に構成され、このフライホイールマグネット５４の内側に、マグネットカバー５１に固着されたステータ５５が配設される。このステータ５５は、磁石の周囲にコイルが配設されてなり、クランクシャフト３５の回転によりフライホイールマグネット５４がステータ５５の周囲を回転することで発電がなされる。発生した電力は、車両に搭載された図示しないバッテリーに蓄電される。

尚、前記トランスミッションは、図２に示すように、クランクケース２４の後部において、クランク室３４と区画して設けられたミッション室５７に収容される。また、図４に示す前記フライホイールマグネット５４及びステータ５５は、クランクケース２４（左側クランクケース２４Ｌ）とマグネットカバー５１とで画成されたマグネット室５８に収容されている。更に、このマグネット室５８には、図３に示すようにスタータ機構５６を構成するギア列が収容されている。

上述のエンジン２３の潤滑方式はいわゆるドライサンプ潤滑方式であり、図２に示すエンジン２３の後部に設けられたミッション室５７をオイルタンクとして機能させる。

つまり、図３及び図４に示すように、マグネット室５８にはスカベンジポンプ５９が収容される。このマグネット室５８の底部に貯留した潤滑オイルは、スカベンジポンプ５９によりストレーナ６０を介して吸引されて回収され、ミッション室５７へ送給される。潤滑オイルは、ミッション室５７の底部に一定量貯留されて、各減速ギアの潤滑に供される。更に、この潤滑オイルは、ミッション室５７の底部に形成された開口（不図示）から、右側クランクケース２４Ｒの側壁に設置された図示しないフィードポンプによって、吸気側カムシャフト及び排気側カムシャフト４４の摺動面、クランクシャフト３５の軸受部３６並びにピストンジェット（不図示）などへ供給されて、これらの各部を潤滑した後、クランク室３４またはマグネット室５８へ滴下される。

ここで、ピストンジェットは、ピストン３８のスカート部の下方からこのピストン３８の底部を臨むようにクランクケース２４の上部に設けられ、ピストン３８の底部へ向かって潤滑オイルを噴射するものである。これにより、ピストン３８が潤滑され、且つ冷却される。

クランク室３４に滴下された潤滑オイルは、ピストン３８が上死点から下死点へ移動するときのクランク室３４内の圧力変動（正圧）により、リード弁６１（図３）が開弁されて、マグネット室５８へ排出される。このリード弁６１は、クランク室３４とマグネット室５８とを連通するオイル連通孔６２に設けられ、クランク室３４からマグネット室５８への潤滑オイルの流れのみを許容する一方向弁（逆止弁）である。このリード弁６１は、ピストン３８が下死点から上死点へ移動する間には閉弁する。

ところで、図４及び図５に示すように、クランクケース２４とシリンダ２５との接合状態では、シリンダ２５のスカート部３７と、このスカート部３７の外側におけるクランクケース２４の壁６３との間に空間６４が形成される。この空間６４は、密閉構造のクランク室３４の一部であり、この空間６４に隣接して前記カムチェーン室４８が設けられている。このカムチェーン室４８は、クランク室３４外の空間である。

そして、前記空間６４とカムチェーン室４８とを連通する連通手段としての連通溝６５が、クランクケース２４とシリンダ２５の少なくとも一方に設けられる。本実施の形態では、クランクケース２４とシリンダ２５との接合面におけるシリンダ側接合面６６に前記連通溝６５が形成される。この連通溝６５は、クランクケース２４とシリンダ２５の接合面におけるクランクケース側接合面６７に形成されてもよく、またシリンダ側接合面６６とクランクケース側接合面６７の両者に互いに対向して形成されてもよい。

連通溝６５が存在しない場合には、クランク室３４が密閉構造であり、且つピストン３８が下死点から上死点へ移動する間にリード弁６１が閉弁状態となるため、このときクランク室３４には過大な負圧が発生する。これに対し、本実施の形態では、空間６４とカムチェーン室４８とを連通する連通溝６５が形成されたことで、ピストン３８が下死点から上死点へ移動する間にも、クランク室３４内に過大な負圧が生ずることが防止される。

従って、本実施の形態は次の効果を奏する。

シリンダ２５のスカート部３７と、このスカート部３７の外側におけるクランクケース２４の壁６３との間に形成された空間６４はクランクケース３４の一部であり、この空間６４が連通溝６５を介して、クランク室３４外であるカムチェーン室４８と連通している。また、連通溝６５がスカート部６７の外側に設けられているので、クランク室３４内で潤滑オイルが飛散した場合にも、この潤滑オイルの飛沫が連通溝６５に侵入して、このオイル中の摩耗粉が連通溝６５を閉塞することがない。更に、シリンダ２５のシリンダボア部３９内を往復運動するピストン３８によっても連通溝６５が閉塞されることがない。これらの結果、ピストン３８が下死点から上死点へ移動する間に生ずるクランク室３４内の過大な負圧を、連通溝６５を用いて確実に抑制できる。このため、上死点へ向かって移動するピストン３８の移動を妨げる力がクランク室３４内に生じなくなり、ポンピングロスを低減できるので、エンジン２３の始動性及び加速特性を向上させることができる。

以上、本発明を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、本実施の形態では、連通手段がクランクケース２４とシリンダ２５との接合面に形成された連通溝６５の場合を述べたが、この接合面に配設されるガスケットに切欠きまたは溝を形成するなどの形状変更を施すことで連通手段を構成してもよい。

また、本実施の形態では、クランクケース２４とシリンダ２５との接合面に連通手段としての連通溝６５が形成されるものを述べたが、この連通手段は、例えば、シリンダ２５のスカート部３７の外側に位置する壁６３に貫通して貫通孔として形成され、この貫通孔により、壁６３の両側に位置する空間６４とカムチェーン室４８とを連通するものでもよい。

また、本実施の形態では、エンジン２３が４サイクル単気筒エンジンの場合を述べたが、４サイクル多気筒エンジンであってもよい。更に、エンジン２３が２サイクルエンジンの場合にも本発明を適用できる。

２３エンジン(内燃機関)
２４クランクケース
２５シリンダ
３４クランク室
３５クランクシャフト
３７スカート部
３８ピストン
４８カムチェーン室（クランク室外）
６３壁
６４空間
６５連通溝（連通手段）
６６シリンダ側接合面
６７クランクケース側接合面

Claims

密閉型のクランク室を形成するクランクケースと、スカート部を備えたシリンダとが接合され、前記スカート部を含む前記シリンダ内でピストンが往復運動し、この往復運動が前記クランク室内のクランクシャフトの回転運動に変換される内燃機関であって、
前記シリンダの前記スカート部と、このスカート部の外側における前記クランクケースの壁との間に空間が形成され、この空間とクランク室外とを連通する連通手段が、前記シリンダと前記クランクケースとの少なくとも一方に設けられたことを特徴とする内燃機関。
前記クランク室外が、クランク室に隣接して設けられたカムチェーン室であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
前記連通手段は、クランクケースとシリンダとの接合面におけるシリンダ側接合面とクランクケース側接合面との少なくとも一方に形成された連通溝であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
前記連通手段は、クランクケースとシリンダとの接合面に配設されたガスケットに設けられたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。