JP2012154195A - リターン通路の構造 - Google Patents

Abstract

【課題】バランスシャフトを備える内燃機関において、過給機から流下するオイルを好適に導くことができるようにする。
【解決手段】バランスシャフト６１の中間部に設けられたバランスウェイト６１２を収容するバランスシャフトハウジング６２の外壁と、同バランスシャフト６１の軸端部に設けられたバランスシャフトギア６１１との間隙を利用してオイルパンに連通する流下路８１を形成し、過給機から流下するオイルを導くアウトレットパイプの先端部を前記流下路８１の導入部近傍に配置することとした。
【選択図】図３

Description

本発明は、排気ターボ過給機が付帯した内燃機関に関し、特に過給機の軸受を潤滑するオイルのリターン通路の構成に関する。

排気ターボ過給機の軸受を潤滑するオイルは、クランクシャフトやカムシャフト、ピストン、タイミングチェーンといった内燃機関の各部要素を潤滑するオイルと共通である。従来、過給機から流下するオイルは、オイルアウトレットパイプを介して、シリンダブロック下部のクランクケース内にあるオイルパンへと戻されている（例えば、下記特許文献１を参照）。

クランクシャフトに従動して回転するバランスシャフトを備えた内燃機関では、クランクケースにバランスシャフトハウジングを成形し、バランスシャフトをクランクシャフトと略平行に配置している。バランスシャフトハウジングの存在により、クランクケースの外郭は膨出し、オイルアウトレットパイプと干渉してしまう。故に、従前の如く、オイルアウトレットパイプをオイルパン近傍に直結せしめることは難しくなる。

過給機からのオイルを、シリンダブロック内のオイル落とし通路（例えば、下記特許文献２を参照）に合流させることも一案である。しかしながら、過給機の軸受を潤滑したオイルはかなりの高温となっている。オイル落とし通路を流通するオイルはバランスシャフトの軸受の潤滑に利用されており、高温化したオイルを高速回転している部材に当てることで、オイルミストが発生してオイルが持ち去られたり、メカニカルロスが増大し燃費の低下を招いたりする。

特開２００７−１９８２７１号公報 特開２００９−２７０５０７号公報

本発明は、バランスシャフトを備える内燃機関において、過給機から流下するオイルを好適に導くことができるようにすることを所期の目的としている。

本発明では、バランスシャフトの中間部に設けられたバランスウェイトを収容するバランスシャフトハウジングの外壁と、同バランスシャフトの軸端部に設けられたバランスシャフトギアとの間隙を利用してオイルパンに連通する流下路を形成し、過給機から流下するオイルを導くアウトレットパイプの先端部を前記流下路に連通せしめることとした。

本発明によれば、バランスシャフトを備える内燃機関において、過給機から流下するオイルを好適に導くことができるようになる。

本発明の一実施形態における内燃機関の全体構成を示す図。 同実施形態における内燃機関のクランクケース、クランクシャフト、バランスシャフト及びバランスシャフトハウジングを拡大して示す側断面図。 同実施形態における内燃機関のバランスシャフト、バランスシャフトハウジング、バランスシャフトギア及び流下路を拡大して示す平断面図。 同実施形態における内燃機関のクランクシャフト、バランスシャフト、過給機及びアウトレットパイプの位置関係を示す側面図。

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１に、本発明の適用対象となる車両用内燃機関０の概要を示す。本実施形態における内燃機関０は、複数の気筒１（図１には、そのうち一つを図示している）と、各気筒１内に燃料を噴射するインジェクタ１１と、各気筒１に吸気を供給するための吸気通路３と、各気筒１から排気を排出するための排気通路４と、吸気通路３を流通する吸気を過給する排気ターボ過給機５と、排気通路４から吸気通路３に向けてＥＧＲガスを還流させる外部ＥＧＲ通路２とを備えている。

本実施形態における内燃機関０は、二気筒の４サイクルエンジンであり、第一気筒１の行程と第二気筒１の行程との間には３６０°ＣＡ（クランク角度）の位相差が存在する。換言すれば、第一気筒１のピストン１２と第二気筒１のピストン１２とは同時に上昇し、また同時に下降する。よって、内燃機関０のクランクケース内のクランクケース７の容積は、三気筒以上の多気筒エンジンと比べて大きく拡大／縮小する。

吸気通路３は、外部から空気を取り入れて気筒１の吸気ポートへと導く。吸気通路３上には、エアクリーナ３１、吸気絞り弁３５、過給機５のコンプレッサ５１、インタクーラ３２、スロットルバルブ３３、サージタンク３４を、上流からこの順序に配置している。

排気通路４は、気筒１内で燃料を燃焼させた結果発生した排気を気筒１の排気ポートから外部へと導く。この排気通路４上には、過給機５の駆動タービン５２及び三元触媒４１を配置している。

排気ターボ過給機５は、駆動タービン５２とコンプレッサ５１とを同軸で連結し連動するように構成したものである。そして、駆動タービン５２を排気のエネルギを利用して回転駆動し、その回転力を以てコンプレッサ５１にポンプ作用を営ませることにより、吸入空気を加圧圧縮（過給）して気筒１に送り込む。

外部ＥＧＲ通路２は、いわゆる低圧ループＥＧＲを実現するものである。低圧ループＥＧＲ通路２の圧力損失は、数百Ｐａ程度と非常に小さい。外部ＥＧＲ通路２の入口は、排気通路４における三元触媒４１の下流の所定箇所に接続している。外部ＥＧＲ通路２の出口は、吸気通路３における吸気絞り弁３５の下流、かつコンプレッサ５１の上流の所定箇所に接続している。外部ＥＧＲ通路２上には、ＥＧＲクーラ２１及びＥＧＲバルブ２２を設けてある。

低圧ループＥＧＲでは、大気圧に近い低圧の排気ガスをＥＧＲ通路２を通じて吸気通路３に還流する。そのために、ＥＧＲ通路２の出口の上流にある吸気絞り弁３５を絞ることで、ＥＧＲ通路２の出口の周囲を負圧化する。

内燃機関０の運転制御を司るＥＣＵ９は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。入力インタフェースには、車速を検出する車速センサから出力される車速信号ａ、エンジン回転数を検出する回転数センサから出力される回転数信号ｂ、スロットルバルブ３３の開度を検出するスロットルポジションセンサから出力されるスロットル開度信号ｃ、サージタンク３４内の吸気圧（過給圧）を検出する圧力センサから出力される吸気圧信号ｄ、冷却水温を検出する水温センサから出力される水温信号ｅ等が入力される。出力インタフェースからは、インジェクタ１１に対して燃料噴射信号ｆ、点火プラグ（のイグニッションコイル）に対して点火信号ｇ、ＥＧＲバルブ２２に対して開度操作信号ｈ、吸気絞り弁３５に対して開度操作信号ｉ等を出力する。

ＥＣＵ９のプロセッサは、予めメモリに格納されているプログラムを解釈、実行して、内燃機関０の運転を制御する。ＥＣＵ９は、内燃機関０の運転制御に必要な各種情報ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅを入力インタフェースを介して取得し、それらに基づいて吸入空気量や要求燃料噴射量、点火時期、目標ＥＧＲ率等を演算する。そして、演算結果に対応した各種制御信号ｆ、ｇ、ｈ、ｉを出力インタフェースを介して印加する。

既に述べた通り、本実施形態における内燃機関０は二気筒エンジンであり、ピストン１２の往復動に伴う振動が大きくなる傾向にある。そこで、この内燃機関０は、上下加振力を低減するためのバランスシャフト６１を備えている。

図２に示すように、この振動を抑制するバランスシャフト６１は、クランクシャフト７１と略平行に配置される。バランスシャフト６１は、その軸端部に設けたバランスシャフトギア６１１とクランクシャフト７１の軸端部に設けたクランクシャフトギア７１１との噛合による伝動機構を介して、クランクシャフト７１から回転駆動力の伝達を受けて図中反時計回りに回転する。バランスシャフト６１の中間部は、当該バランスシャフト６１の軸心から偏心したバランスウェイト６１２となっている。バランスウェイト６１２は側断面視、換言すればバランスシャフト６１の軸心方向から見て、概ね半円状の外形をなしている。

バランスシャフトハウジング６２は、クランクケース７から外方に膨出するように成形した室で、バランスシャフト６１のウェイト６１２を回転可能に収容する。

図３に示すように、バランスシャフト６１は、ボールベアリング６３によって回転可能に軸支させてある。ボールベアリング６３の内輪６３１はバランスシャフト６１に対して固定、外輪６３２はバランスシャフトハウジング６２に対して固定である。このボールベアリング６３は、図３及び図４に示している、バランスシャフトハウジング６２の外壁においてバランスシャフト６１の軸心方向に突出する略円輪状の周縁６２１に包囲された軸孔内に組み付ける。さらに、軸孔の周縁６２１の端面には、ボールベアリング６３を押さえつけて保定するスラストプレート６４を固着する。スラストプレート６４は、周縁６２１の複数箇所に間欠的に形成したナット孔６２２に螺合する複数本のボルト６４１を以て、周縁６２１の端面に緊締固定する。

バランスシャフト６１の軸端は、スラストプレート６４の外表面よりも突き出しており、その軸端面にバランスシャフトギア６１１を固着している。つまり、バランスシャフトギア６１１はバランスシャフトハウジング６２の外側にある。ボールベアリング６３の内輪６３１は、バランスシャフト６１のフランジ６１３とバランスシャフトギア６１１のボス６１４とで挟まれた様相となる。

しかして、本実施形態では、バランスシャフトハウジング６２の外壁とバランスシャフトギア６１１との間隙を利用して、クランクケース７内のオイルパンに連通する流下路８１を形成している。図３に示しているように、流下路８１の上方の導入部は、バランスシャフトハウジング６２の外壁の軸孔の周縁６２１、スラストプレート６４、さらにはクランクケース７の最前縁部位からバランスシャフト６１の軸心方向に突出する端壁７２に囲繞されている。

図４に示しているように、排気ターボ過給機５に接続し、排気ターボ過給機５から流下するオイルを導くアウトレットパイプ８２の先端部即ち下端部は、上述した流下路８１の導入部近傍に配置する。

本実施形態によれば、過給機５から流下するオイルを、バランスシャフトハウジング６２の外壁とバランスシャフトギア６１１との間隙を利用して構成した流下路８１に流入させてオイルパンへと戻す構造としているため、高温化したオイルが高速回転するバランスシャフト６１やバランスシャフトギア６１１に当たることを抑止でき、オイルミストの発生やメカニカルロスの増大を防ぐことが可能である。ひいては、オイルの持ち去りや燃費の低下等の問題を有効に回避することができる。

なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。各部の具体的構成は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

本発明は、車両等に搭載される内燃機関に適用することができる。

０…内燃機関
５…過給機
６１…バランスシャフト
６１１…バランスシャフトギア
６１２…バランスシャフトウェイト
６２…バランスシャフトハウジング
８１…流下路
８２…アウトレットパイプ

Claims (1)

1. 排気ターボ過給機が付帯した内燃機関における、過給機の軸受を潤滑するオイルをオイルパンに向けて流下させるリターン通路の構造であって、
   バランスシャフトの中間部に設けられたバランスウェイトを収容するバランスシャフトハウジングの外壁と、同バランスシャフトの軸端部に設けられたバランスシャフトギアとの間隙を利用してオイルパンに連通する流下路を形成し、
   過給機から流下するオイルを導くアウトレットパイプの先端部を前記流下路に連通せしめたことを特徴とするリターン通路の構造。

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