JP2011122478A - 内燃機関のシリンダヘッドカバー構造 - Google Patents

Abstract

【課題】コストの低減が図られたシリンダヘッドカバー構造を提供する。
【解決手段】樹脂製のシリンダヘッドカバー１の裏側に、樹脂製のバッフルプレート２を振動溶着により接合し、両者間に第１オイルセパレータ室３と、第１オイルセパレータ室３に一端が連通し、他端がシリンダヘッドとシリンダヘッドカバー１との分割面に向かって斜めに延びる延長通路５が形成されている。延長通路５は、シリンダヘッドカバー１とバッフルプレート２とにそれぞれ半割形状に形成され、延長通路５の分割面は、延長通路５の傾きに沿って傾いて設定されていると共に、バッフルプレート１の外周縁におけるシリンダヘッドカバーとバッフルプレート２との分割面と連続するよう形成されている。これによって、少ない組み立て工数、少ない部品点数で延長通路５を形成することが可能となる。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関のシリンダヘッドカバー構造に関する。

自動車用の内燃機関等においては、クランク室内のブローバイガスを吸気系に導入し、ブローバイガス中の未燃成分を燃焼させるようになっている。ここで、クランクケース内を通るブローバイガスは、オイルミストを含んだものになるため、吸気系に導入するまえに、ブローバイガス中のオイルを分離除去する必要がある。

そこで、シリンダヘッドカバーの裏側にオイルセパレータ室を設け、ブローバイガスがこのオイルセパレータ室を通る際にブローバイガス中のオイルを分離し、分離したオイルを下方へ滴下させるようにした構造が従来から知られている。

シリンダヘッドカバーの裏側にオイルセパレータ室を設ける場合、このオイルセパレータ室には、クランク室と連通する通路が接続されることになる。オイルセパレータ室とクランク室とを繋ぐオイルセパレータ室／クランク室通路系を構成する通路の内、オイルセパレータ室に一端が直接接続されている延長通路をシリンダヘッドカバーに設けた場合、延長通路の他端はシリンダヘッドとシリンダヘッドカバーとの分割面に近接していることが望ましい。これは、延長通路の他端が、シリンダヘッドとシリンダヘッドカバーとの分割面から遠ざかるとシリンダヘッド側に設けられたオイルセパレータ室／クランク室通路系内の一通路の端部との距離が大きくなり、オイルセパレータ室とクランク室との間で所期のガス流動を実現しにくくなるからである。

例えば、特許文献１には、シリンダヘッドカバーに、ブローバイガスが導入されるブリーザ室と、一端がこのブリーザ室内接続され、他端がシリンダヘッドカバーとシリンダヘッドとの分割面上まで延び、シリンダヘッドに形成された第２ブローバイガス通路に接続されたブローバイガス通路と、が設けられた構成が開示されている。この特許文献１においては、シリンダヘッドカバーに設けられたブローバイガス通路が、エンジン上下方向（シリンダブロックあるいはシリンダヘッドの上下方向）に対して傾いて形成されている。つまり、前記ブリーザ室に開口する前記ブローバイガス通路の一端は、前記ブローバイガス通路の他端と、エンジン上下方向と直交し、かつ気筒列方向と直交する方向でオフセットするよう形成されている。

特開平１１−２２３１１８号公報

ここで、シリンダヘッドカバーの材質を樹脂材料とする場合、上述の特許文献１のように、シリンダヘッドカバーに、エンジン上下方向に対して傾いた通路を形成するには、この傾いた通路がアンダーカットとなるため、後加工により通路を形成するか、スライドコアを用いてアンダーカットを回避して通路を形成することが考えられる。

しかしながら、前者においては、後加工を行うことで、作業工程の増加、加工バラツキの発生、切り粉の除去等が必要となり、製造コストが増大してしまう虞があり、後者においては、スライドコアを用いることにより金型構造が複雑になり、金型や成形機の大型化することによる製造コストが増大してしまう虞がある。

また、樹脂製シリンダヘッドカバーに、別部品を取り付けることで通路を形成することも可能であるが、この場合には部品点数が増加することになり、組み立て工数が増加してしまうという問題がある。

そこで、本発明は、シリンダヘッドカバーの裏側に、バッフルプレートを取り付け、両者間にオイルセパレータ室が形成された内燃機関のシリンダヘッドカバー構造において、前記シリンダヘッドカバー及び前記バッフルプレートは樹脂材料からなり、両者は振動溶着により接合され、前記オイルセパレータ室の外周に接続され、前記シリンダヘッドカバーの側壁に沿って、前記シリンダヘッドカバーとシリンダヘッドとの分割面に向かって斜めに延びる延長通路を有し、前記延長通路は、前記シリンダヘッドカバーと前記バッフルプレートとに当該延長通路の一部がそれぞれ半割形状に形成され、前記延長通路の分割面は、当該延長通路の傾きに沿って傾いて設定されていると共に、前記バッフルプレートの外周縁における前記シリンダヘッドカバーと前記バッフルプレートとの分割面と連続するよう形成されていることを特徴としている。

本発明によれば、シリンダヘッドカバーとバッフルプレートとの間に形成されるオイルセパレータ室からシリンダヘッドカバーとシリンダヘッドとの分割面に延びる延長通路をシリンダヘッドカバーとバッフルプレートとにそれぞれ半割形状に形成し、かつ延長通路の分割面が当該延長通路の傾きに沿って傾くように設定されているので、シリンダヘッドカバーとバッフルプレートとの２部品を振動溶着することで延長通路を容易に形成することが可能となる。つまり、少ない組み立て工数、少ない部品点数で延長通路を形成することが可能となり、総じてコストの低減を図ることが可能となる。

また、シリンダヘッドカバー及びバッフルプレートに延長通路の一部を設定するにあたり、シリンダヘッドカバーとバッフルプレートとにそれぞれ半割形状に形成し、かつ延長通路の分割面が当該延長通路の傾きに沿って傾くように設定されているので、シリンダヘッドカバー及びバッフルプレートの型成形での成形性を向上させることができる。

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及び図２は、直列４気筒の内燃機関に本発明を適用した実施形態を示しており、樹脂材料からなるシリンダヘッドカバー１の裏側には、同じく樹脂材料からなるバッフルプレート２が振動溶着により接合され、両者間にはオイルセパレータ室３、４及び２つの延長通路５が形成されている。第１オイルセパレータ室３は、延長通路５（後述）を介してクランク室（図示せず）と連通すると共に、シリンダヘッドカバー１に形成された連通口６に接続された通路（図示せず）を介してスロットル弁（図示せず）の上流側で吸気通路（図示せず）と連通している。延長通路５を介して第１オイルセパレータ室３に導入されたブローバイガスは、この第１オイルセパレータ室３を通過する際にこのガス中のオイル成分が分離され、バッフルプレート２に形成されたオイル落とし孔７から下方へ滴下するようになっている。

第２オイルセパレータ室４は、バッフルプレート２の略中央に形成された開口穴８を介して図示せぬシリンダヘッド内部空間（カム室）と連通していると共に、シリンダヘッドカバー１に形成された連通口９に接続された通路（図示せず）を介してスロットル弁（図示せず）の上流側で吸気通路（図示せず）と連通している。開口穴８を介して第２オイルセパレータ室４に導入されたシリンダヘッド内部空間内のガスは、この第２オイルセパレータ室４を通過する際にこのガス中のオイル成分が分離され、バッフルプレート２に形成されたオイル落とし孔１０から下方へ滴下するようになっている。

ここで、本明細書においては、以降、シリンダヘッドカバー１が図示せぬシリンダヘッドに取り付けられた状態で、シリンダヘッドカバー１からみてシリンダヘッド側を下側とし、その反対側を上側として、上下方向を定義する。

延長通路５は、シリンダヘッドカバー１に設けられたシリンダヘッドカバー側半割部１１と、バッフルプレート２に設けられたバッフルプレート側半割部１２と、を接合することによって形成され、一端が第１オイルセパレータ室３に開口し、他端がシリンダヘッドカバー１とシリンダヘッド（図示せず）との分割面の近傍に位置し、シリンダヘッド側に形成されてクランク室（図示せず）と連通するシリンダヘッド側新気導入通路（図示せず）の開口端と対向するよう設定されている。すなわち、延長通路５は、クランク室（図示せず）に新気を導入する新気導入通路の一部を構成している。

また、延長通路５は、シリンダヘッドカバー１の４つの側壁１３ａ〜１３ｄのうち、気筒列方向に沿って延びる側壁１３ａ、１３ｂのうちの一方の側壁１３ａに沿って、シリンダヘッドカバー１とシリンダヘッド（図示せず）との分割面に向かって斜めに延出するよう形成されている。つまり、延長通路５は、その一端と他端とが、シリンダヘッドカバー上下方向と直交し、かつ気筒列方向と直交する方向でオフセットするよう形成されている。

尚、延長通路５は、クランク室（図示せず）に新気を導入するため新気導入路の一部を構成するものであるが、機関高負荷時等においては、クランク室（図示せず）内のブローバイガスが吸い上げられ、この延長通路５内をブローバイガスが第１オイルセパレータ室３に向かって流れることになる。

また、図１中の１４は、振動溶着時にシリンダヘッドカバー１を押さえる治具が接触する治具用傾斜面であり、後述するヘッドカバー側傾斜面２２と平行な面となっている。

シリンダヘッドカバー１は、図１〜図４に示すように、細長い矩形板状の底壁１５と、この底壁１５の周囲を囲む前述の４つの側壁１３ａ〜１３ｄとを有し、形成型によって成型されている。このシリンダヘッドカバー１は、その外周縁にシリンダヘッド（図示せず）に対して接合されるフランジ部１６が形成されている。このフランジ部１６には、断面コ字形状の溝１７が全周に亙って連続して形成されている。この溝１７には、シール部材（図示せず）が配置され、シリンダヘッドカバー１をシリンダヘッド（図示せず）に取り付けた際に、両者の分割面におけるシール性が確保される。尚、溝１７は、延長通路５の他端開口よりも外側に位置している。

シリンダヘッドカバー１の底壁１５の中央には、気筒列方向に沿って延びる凹部１８が形成されている。この凹部１８には、点火プラグ（図示せず）が挿入される４つの点火プラグ挿入穴１９が気筒列方向に沿って直列に並んで形成されている。

シリンダヘッドカバー１の裏側には、図３及び図４に示すように、延長通路５の一部を構成するシリンダヘッドカバー側半割部１１と、先端がバッフルプレート２に対して接合される接合リブ２０と、が形成されている。また、シリンダヘッドカバー１の側壁１３ａ、１３ｂ、１３ｃには、階段状に折曲された部分が形成されており、これらの部位に対応するシリンダヘッドカバー１の裏側には、それぞれ段部２１ａ、２１ｂ、２１ｃが形成されている。

シリンダヘッドカバー側半割部１１は、延長通路５の略半分を構成するものであり、段部２１ａに対して所定角度で傾斜したヘッドカバー側傾斜面２２と、ヘッドカバー側傾斜面２２に設けられた延長通路の内壁面の一部を構成する断面Ｕ字形状のヘッドカバー側凹溝２３と、バッフルプレート側半割部１２に接合される延長通路接合リブ２４と、を有している。

延長通路接合リブ２４は、ヘッドカバー側凹溝２３の両側に位置し、ヘッドカバー側傾斜面２２から突出するよう形成されている。尚、段部２１ａにも延長通路５の一部がヘッドカバー側凹溝２３と連続するよう形成されている。

ここで、ヘッドカバー側傾斜面２２は、延長通路接合リブ２４の湾曲部分２４ａの曲率が、振動溶着時に良好な接合が得られる大きさの曲率となるように設定されており、本実施形態においては、ヘッドカバー側傾斜面２２が、段部２１ａに対して、換言すればシリンダヘッドカバー１とシリンダヘッド（図示せず）との分割面と平行な面に対して、６０°傾斜するよう設定されている。尚、段部２１ａに対するヘッドカバー側傾斜面２２の傾斜角を６０°以下に設定することも可能である。

接合リブ２０は、バッフルプレート２に形成された接合凹部３３（後述）に先端が振動溶着により接合されるものであって、バッフルプレート２の外周縁に接合される外周部２５と、点火プラグ挿入穴１９の周囲にそれぞれ設けられた４つの円形の点火プラグ外周部２６ａ〜２６ｄと、外周部２５と点火プラグ外周部２６もしくは隣接する点火プラグ外周部２６同士を接続するよう設けられた５つの内部隔壁部２７ａ〜２７ｅと、点火プラグ外周部２６から延びる３つの補助壁部２８ａ〜２８ｃとから大略構成されている。

外周部２５は、側壁１３ａ、１３ｂ、１３ｃに沿った位置においては、段部２１ａ、２１ｂ、２１ｃから突出するよう形成され、側壁１１ｄに沿った位置では、シリンダヘッドカバー１の底壁１５から突出するよう形成されている。また、外周部２５は、隣接する延長通路接合リブ２４と連続するよう形成されている。つまり、延長通路５の分割面は、バッフルプレート２の外周縁におけるシリンダヘッドカバー１とバッフルプレート２との分割面と連続するよう形成されている。

点火プラグ外周部２６ａ〜２６ｄは、凹部１８の裏側の壁面から突出するよう形成されている。内部隔壁部２７ａ〜２７ｅは、シリンダヘッドカバー１の底壁１５からそれぞれ突出するよう形成されている。

尚、図４中の２８は、オイルレベルゲージ（図示せず）が挿入される貫通穴である。

バッフルプレート２は、図２、図５〜図７に示すように、気筒列方向に沿って細長い矩形板状の本体部３０と、オイル落とし穴７、１０が先端に形成されたオイル落とし凹部３１、３２と、延長通路５の一部を構成するバッフルプレート側半割部１２と、接合リブ２０の先端が接合される接合凹部３３と、を有し、形成型によって成型されている。

本体部３０には、点火プラグ（図示せず）が挿入される４つの点火プラグ挿入穴３４が気筒列方向に沿って直列に並んで形成されていると共に、第２オイルセパレータ室４にシリンダヘッド内部空間（図示せず）内のガス導入するため開口穴８が略中央に貫通形成されている。

バッフルプレート側半割部１２は、延長通路５の略半分を構成するものであり、延長通路５の内壁面の一部を構成する断面Ｕ字形状のバッフルプレート側凹溝３５と、バッフルプレート側凹溝３５の両側に形成され、シリンダヘッドカバー側半割部１１に接合される断面コ字形状の延長通路接合凹部３６と、延長通路５の他端側となる延長通路接合凹部３６の先端側端面に接合された端部壁３７と、を有している。

バッフルプレート側凹溝３５と延長通路接合凹部３６は、ヘッドカバー側傾斜面２２の傾きに合わせて傾斜するよう形成されており、本実施形態では、本体部３０に対して６０°傾斜するよう設定されている。つまり、延長通路５の分割面は、延長通路５の傾きに沿って傾くように設定されている。

端部壁３７は、バッフルプレート２の本体部３０と略平行に形成されており、図８に示すように、シリンダヘッドカバー１にバッフルプレート２が接合された状態において、フランジ部１６のフランジ面よりも上方側（図８における下方側）に位置するように設定されている。つまり、端部壁３７は、シリンダヘッドヘッドカバー１とシリンダヘッド（図示せず）との分割面に所定の間隔を開けて離間するように設定されている。また、この端部壁３７には、シリンダヘッドカバー１にバッフルプレート２を接合した際に、延長通路接合リブ２４の端面２４ｂが接合される。

接合凹部３３は、断面コ字形状を呈し、シリンダヘッドカバー１に形成された接合リブ２０の先端が振動溶着されるものであって、バッフルプレート２の本体部３０の外周縁に形成された外周部３８と、点火プラグ挿入穴３４の周囲にそれぞれ設けられた４つの円形の点火プラグ外周部３９ａ〜３９ｄと、外周部３８と点火プラグ外周部３９もしくは隣接する点火プラグ外周部３９同士を接続するよう設けられた５つの内部隔壁部４０ａ〜４０ｅと、点火プラグ外周部３９から延びる３つの補助壁部４１ａ〜４１ｃとから大略構成されている。外周部３８は、隣接する延長通路接合凹部３６と連続するよう形成されている。

尚、シリンダヘッドカバー１とバッフルプレート２とを振動溶着により接合した際には、延長通路接合リブ２４は延長通路接合凹部３６と接合され、接合リブ２０の外周部２５は接合凹部３３の外周部３８と接合され、接合リブ２０の点火プラグ外周部２６ａ〜２６ｄはそれぞれ接合凹部３３の点火プラグ外周部３９ａ〜３９ｄと接合され、接合リブ２０の内部隔壁部２７ａ〜２７ｄはそれぞれ接合凹部３３の内部隔壁部４０ａ〜４０ｄと接合され、接合リブ２０の補助壁部２８ａ〜２８ｃはそれぞれ接合凹部３３の補助壁部４１ａ〜４１ｃと接合される。つまり、第１オイルセパレータ室３は、延長通路接合リブ２４と、外周部２５と、点火プラグ外周部２６ａ〜２６ｄと、内部隔壁部２７ａ〜２７ｅとによって画成され、第２オイルセパレータ室４は、外周部２５と、点火プラグ外周部２６ａ〜２６ｃと、内部隔壁部２７ａ〜２７ｄと、によって画成されている。

このような第１実施形態においては、シリンダヘッドカバー１とバッフルプレート１との間に形成される第１オイルセパレータ室３からシリンダヘッドカバー１とシリンダヘッド（図示せず）と分割面に延びる延長通路５をシリンダヘッドカバー１とバッフルプレート２とにそれぞれ半割形状に形成し、かつ延長通路５の分割面が傾くように設定されているので、シリンダヘッドカバー１とバッフルプレート２との２部品を振動溶着することで延長通路５を容易に形成することが可能となる。つまり、一端がシリンダヘッドカバー１内の第１オイルセパレータ室３に開口し、他端がシリンダヘッドカバー１とシリンダヘッド（図示せず）との分割面の近傍に位置する延長通路５を、少ない組み立て工数、少ない部品点数で形成することが可能となり、総じてコストの低減を図ることが可能となる。

そして、シリンダヘッドカバー１及びバッフルプレート２に延長通路５の一部を設定するにあたり、シリンダヘッドカバー１とバッフルプレート２とにそれぞれ半割形状に延長通路５が形成され、かつ延長通路５の分割面が当該延長通路５の傾きに沿って傾くように設定されているので、シリンダヘッドカバー１及びバッフルプレート２の型成形での成形性を向上させることができると共に、振動溶着時にシリンダヘッドカバー側半割部１２とバッフルプレート側半割部１３との接合を良好なものとすることができる。

また、延長通路５は、その他端がシリンダヘッド側に形成されてクランク室（図示せず）と連通するシリンダヘッド側新気導入通路（図示せず）の開口端と対向するよう設定されているので、図示せぬクランク室内に第１オイルセパレータ室３を介して吸気通路から新気を効率よく導入することができると共に、クランク室（図示せず）からブローバイガスの吹き上がりが生じた場合には、ブローバイガスを効率よく第１オイルセパレータ室３内に導入し、ブローバイガス中のオイル成分を分離することが可能となる。

さらに、延長通路５は、シリンダヘッドカバー１とシリンダヘッド（図示せず）との分割面に向かって斜めに延出しているので、第１オイルセパレータ室３と延長通路５との間でのガス流動に伴う通気抵抗を、延長通路５が傾いていない場合に比べて相対的に低減することができる。

以下、本発明の他の実施形態について説明するが、上述した第１実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図９及び図１０を用いて本発明の第２実施形態について説明する。この第２実施形態におけるシリンダヘッドカバー１及びバッフルプレート２は、上述した第１実施形態と略同一構成となっているが、延長通路５の他端開口が、シリンダヘッドカバー１とシリンダヘッド（図示せず）との分割面上に位置するよう形成されている。

詳述すると、延長通路接合凹部３６の端部壁４５は、図９に示すように、上面４５ａが延長通路接合リブ２４の端面に接合され、下面４５ｂがシリンダヘッドカバー１とシリンダヘッド（図示せず）との分割面上に位置するよう設定されている。

そして、端部壁４５の下面４５ｂには、フランジ部１６に形成された溝１７と連続する端部壁下面側溝４６が設けられている。端部壁下面側溝４６は、溝１７と同様に断面コ字形状を呈し、溝１７とともに延長通路５の他端開口を全周に亙って囲んでいる。そして、この端部壁下面側溝４６にも、溝１７と同様にシール部材（図示せず）が配置可能となっており、シリンダヘッドカバー１がシリンダヘッド（図示せず）に組み付けられた状態において、延長通路５の他端開口を全周に亙ってシール可能な構成となっている。

また、この第２実施形態において、シリンダヘッド側に形成されたシリンダヘッド側新気導入通路（図示せず）の開口端を、シリンダヘッドカバー１とシリンダヘッド（図示せず）との分割面上に設定すれば、延長通路５をこのシリンダヘッド側新気導入通路と直接接続させることも可能である。

このような他の実施形態においても、上述した第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

本発明に係るシリンダヘッドカバー構造が適用されたシリンダヘッドカバーの斜視図。 本発明に係るシリンダヘッドカバー構造の斜視図であって、シリンダヘッドカバーの裏側にバッフルプレートが組み付けられた状態を示す斜視図。 本発明に係るシリンダヘッドカバー構造が適用されたシリンダヘッドカバーの裏側を示す斜視図。 本発明に係るシリンダヘッドカバー構造が適用されたシリンダヘッドカバーの下面図。 本発明に係るシリンダヘッドカバー構造が適用されたバッフルプレートの斜視図。 本発明に係るシリンダヘッドカバー構造が適用されたバッフルプレートの平面図。 本発明に係るシリンダヘッドカバー構造が適用されたバッフルプレートの要部拡大図。 本発明に係るシリンダヘッドカバー構造の斜視図であって、シリンダヘッドカバーの裏側にバッフルプレートが組み付けられた状態の要部拡大図。 本発明の第２実施形態におけるシリンダヘッドカバー構造が適用されたバッフルプレートの要部拡大図。 本発明の第２実施形態におけるシリンダヘッドカバー構造の斜視図であって、シリンダヘッドカバーの裏側にバッフルプレートが組み付けられた状態の要部拡大図。

１…シリンダヘッドカバー
２…バッフルプレート
３…第１オイルセパレータ室
５…延長通路

Claims (2)

1. シリンダヘッドカバーの裏側に、バッフルプレートを取り付け、両者間にオイルセパレータ室が形成された内燃機関のシリンダヘッドカバー構造において、
   前記シリンダヘッドカバー及び前記バッフルプレートは樹脂材料からなり、両者は振動溶着により接合され、
   前記オイルセパレータ室の外周に接続され、前記シリンダヘッドカバーの側壁に沿って、前記シリンダヘッドカバーとシリンダヘッドとの分割面に向かって斜めに延びる延長通路を有し、
   前記延長通路は、前記シリンダヘッドカバーと前記バッフルプレートとに当該延長通路の一部がそれぞれ半割形状に形成され、
   前記延長通路の分割面は、当該延長通路の傾きに沿って傾いて設定されていると共に、前記バッフルプレートの外周縁における前記シリンダヘッドカバーと前記バッフルプレートとの分割面と連続するよう形成されていることを特徴とする内燃機関のシリンダヘッドカバー構造。
2. 前記延長通路は、クランク室に新気を導入する新気導入通路であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のシリンダヘッドカバー構造。

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