JP2013130182A - 4ストロークエンジン - Google Patents
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Abstract
【解決手段】カム駆動部品はクランク軸24の回転に連動し、駆動室51とロッカー室42は接続され、ロッカー室42は、クランク室23および気液分離装置81と接続され、タンク62に貯留されるオイルをクランク室23に吸い上げて、エンジン各部にオイルを循環させ、クランク室23と駆動室51は連通路67及び戻し通路68で接続され、戻し通路68によるクランク室23と駆動室51の接続は、ピストン11が上死点近傍にあるタイミングでのみ連通する。ピストン11の往復動によるクランク室23の圧力変動を利用することでオイルを循環させ、クランク軸24や動弁系部材等の駆動部品を潤滑する。
【選択図】図5
Description
この方式の潤滑装置は、クランク室からカムギア等の動弁系部材にオイルを直接送り出しているので、動弁系部材の潤滑性能が損なわれることはない。反面、大量のオイルを循環させることから、オイルとブローバイガスの分離装置で支障が生ずることがある。
潤滑に用いられるオイルは、気液分離装置によってオイルミストを液化して気体と分離させ、分離された気体成分を燃焼室に送り出すことでブローバイガスを除去し、液化したオイルを潤滑装置に回収することで、オイルの劣化を抑止しながら繰り返し利用される。
ところで、あまりに大量のオイルを循環させた場合、ブローバイガスと共にオイルが気液分離装置から燃焼室に送り出されることになり、オイルの早期消費につながる。
このタイプのエンジンは、様々な向きで使用すると、オイル消費が助長されてしまい、携帯型エンジンに搭載するには不向きである。このタイプのエンジンは、定置型や車載型の作業機に搭載するのが有利であり、携帯型の作業機に搭載するのは不向きである。
この方式の潤滑装置は、濃度を下げた状態のオイルミストを循環させるので、気液分離装置によるオイルとブローバイガスの分離性能に優れる。そのためオイル消費に対しては極めて有効に機能する。反面、動弁系部材の潤滑性能にやや弱点があり、高出力が求められる大型作業機で使用するには不向きであった。動弁系部材としてカムが多用されるが、動弁系部材の中でカムは特に摩耗し易く、高い潤滑性能が求められる。
大型のエンジンは放熱しにくく、温度が高くなると、駆動部品に付着するオイルの粘性が低下して油切れを起こしやすくなる。駆動部品の潤滑性能が低下すると、摩耗が生じ早期に損傷を引き起こす。
このタイプのエンジンは、排気量40cc以下の小型エンジンで特に性能を発揮し、様々な向きで使用する刈払機、ヘッジトリマ、チェーンソー、オリーブハーベスタ等の小型携帯型作業機で使用すると特に有利で良い。このタイプのエンジンは、小型携帯型作業機に搭載するのが有利であり、大型作業機に搭載するのは不向きである。
しかしながら、特許文献1に示すようなタイプのエンジンを搭載したのでは、ブローバイガスの分離機能で支障が生じ、オイルの早期消費を引き起こす虞があった。
また、特許文献2に示すようなタイプのエンジンを搭載したのでは、動弁系部材の潤滑性能が不足し、動弁系部材が早期に損傷する虞があった。
図1に、本発明の第1の実施形態における4ストロークエンジン1のエンジンの本体部2を示す。
図2、図3に、本発明の第1の実施形態における4ストロークエンジン1の駆動原理を説明するための部分構造図を示す。
図11に、本発明の第1の実施形態における4ストロークエンジン1を携帯型作業機であるコンクリートカッター110に搭載した例を示す。
図12に、本発明の第1の実施形態における4ストロークエンジン1を背負い型作業機であるミストブロワ121に搭載した例を示す。
第1の実施形態の4ストロークエンジン1は、図2、図3及び図5のように、ピストン11を摺動可能に収納するシリンダ12を備え、シリンダ12の上側にシリンダヘッド13が装着される。そして、ピストン11とシリンダ12とシリンダヘッド13で燃焼室14が区画される。
燃焼室14には吸気通路15と排気通路16が接続され、それぞれ吸気弁17と排気弁18の開閉により、燃焼室14と連通・非連通状態になる。吸気通路15には図示しない気化器が接続され、気化器と燃料タンク19は図示しない燃料通路で接続される。また吸気通路15は気化器を介してエアクリーナ20とも接続される。排気通路16にはマフラー21が接続される。
下死点を過ぎたピストン11は、吸気弁17と排気弁18が閉じられた状態で上死点に向かって移動するため、混合気が充填された燃焼室14の圧力は高まる。燃焼室14に混合気が充填された状態であって、ピストン11が上死点近傍に到達するタイミングで、点火回路26が作動し、点火回路26とプラグ27は電通状態となる。
点火回路26とプラグ27が電通状態となることで、プラグ27の着火部で放電が生じ、放電による火花によって燃焼室14の混合気に着火する。着火直後の混合気は、燃焼による化学反応と発熱により激しく膨張しようとして、下死点の方向へ強く押し下げる力がピストン11に働く。
混合気が燃焼して下死点を過ぎたピストン11は、上死点に向かって移動するタイミングで排気弁18が開かれて、燃焼室14は排気通路16を介してマフラー21と連通する。マフラー21と連通した状態の燃焼室14は、燃焼室14の容積縮小により、マフラー21を介して外部に燃焼ガスを排出する。
そして、燃焼室14から燃焼ガスが排出されたタイミングで排気弁18は閉じられる。
4ストロークエンジン1の出力はスロットルレバー116(図11及び図12参照のこと)によって調整される。スロットルレバー116の握り具合に応じて、燃料と空気の混合気の供給量が調整される。
運転により加熱されるエンジンの本体部2は、フライホイール25の回転により発生する風により空冷される。4ストロークエンジン1の運転を停止するには、図示しないストップスイッチを使用する。ストップスイッチを機能させることで、発電された電気がプラグ27に供給されなくなり、点火することなく、4ストロークエンジン1は停止する。
つづいて、本発明の第1の実施形態における動弁系部材の構造について説明する。
図4に示すように、クランク軸24には駆動ギア(一方のギア部品)31が接続される。
そして、カム32と一体で形成されるカムギア(他方のギア部品)33が、駆動ギア31と連動するように噛合する。駆動ギア31とカムギア33は、駆動ギア31が2回転する間にカムギア33が1回転するように、ギア比が調整される。すなわち、駆動ギア31よりもカムギア33の歯車部102が大きく形成される。カムギア33の歯車部102を大きく形成するために、カムギア33の歯車部102はカム32よりも大きくなるように形成している。
カム32の外周には、第1カムフォロワ34、第2カムフォロワ35が当接し、カム32の回転に連動してそれぞれ揺動運動をする。第1カムフォロワ34、第2カムフォロワ35にはそれぞれ第1プッシュロッド36、第2プッシュロッド37が連結されている。
図2、3に示すように第1プッシュロッド36、第2プッシュロッド37には、それぞれ第1ロッカーアーム38、第2ロッカーアーム39が連結されている。そして第1ロッカーアーム38と吸気弁17が連結され、第2ロッカーアーム39と排気弁18が連結される。
第1カムフォロワ34の揺動運動は、第1プッシュロッド36、第1ロッカーアーム38、吸気弁17の順に伝達されて、吸気弁17を開閉する。第2カムフォロワ35の揺動運動は、第2プッシュロッド37、第2ロッカーアーム39、排気弁18の順に伝達されて、排気弁18を開閉する。吸気弁17および排気弁18は、クランク軸24が2回転する間の一時期のみ開き、殆どの間は閉じるように、カム32の形状を工夫することにより構成される。
そして、第1カムフォロワ34と第2カムフォロワ35はそれぞれ同じ周期で揺動し、揺動する位相を適切にずらすことで、適切に燃焼室14を開閉させている。
図4に示すように、カム32の山が真下を向いた状況において、燃焼室14には混合気が充填され、ピストン11は上死点に位置している。
吸気弁17と排気弁18は、シリンダヘッド13の仕切りを貫通するように備えられる。シリンダヘッド13の仕切りの内側には、吸気通路15と排気通路16が設けられており、それぞれの通路は燃焼室14に通じている。吸気弁17および排気弁18は、燃焼室14とそれぞれの通路との開口部分を開閉する。
第1カムフォロワ34と第2カムフォロワ35は、シリンダヘッド13に近い側でカム32と当接するように、揺動自在に固定される。エンジンの本体部2の外側からカバーで覆うようにすることで、駆動室51が構成される。
駆動ギア31、カムギア33、第1カムフォロワ34および第2カムフォロワ35は、駆動室51に収められる。
そして、駆動室51はプッシュロッドガイド40と接続される。
そして、カムギア33については、カム32は鉄系の金属で形成され、歯車部102は合成樹脂で形成される。カムギア33は、形成されたカム32を、合成樹脂で歯車部102と一体で鋳込むことで得られる。
例えば、駆動ギア31、カムギア33、第1カムフォロワ34および第2カムフォロワ35、第1プッシュロッド36および第2プッシュロッド37を合成樹脂で形成しても良い。この場合、プッシュロッド36,37のロッカーアーム38,39側の端部に金属を装着することで、金属製のロッカーアーム38,39との摩耗を抑止する。
なお、動弁系部材を単に合成樹脂で形成しただけでは、摩耗による損傷が早期に生じることになるが、後述する潤滑装置611を使用して、潤滑性能を高めることで、摩耗による損傷を抑止できる。
つづいて、本発明の第1の実施形態における潤滑装置611の構造について説明する。
図5に第1の実施形態における潤滑装置611に関する模式図を示す。
図6に示すようにクランクケース22は仕切壁63によってクランク室23とオイルタンク62に仕切られる。
オイルタンク62には、クランク軸24や動弁系部材等の駆動部品を潤滑するためのオイルが貯留される。
クランク室23とオイルタンク62はリードバルブ65を介して第1オイル排出通路66によって接続される。
クランク室23と駆動室51は連通路67によって接続される。
駆動室51とクランク室23は戻し通路68によって接続される。
駆動室51とオイルタンク62は第2オイル排出通路69によって接続される。
注油通路64と第2オイル排出通路69は流量調整通路70で接続され、流量調整通路70には流量絞り71が備えられる。
ピストン11の往復運動によりクランク室23は圧力が変動する。ピストン11が上死点から下死点へ移動する過程でクランク室23は加圧され、負圧から正圧に転ずる。ピストン11が下死点から上死点へ移動する過程でクランク室23は減圧され、正圧から負圧に転ずる。ピストン11が1往復する間に、クランク室23の圧力は上限と下限の間で変動する。ピストン11が上死点近傍で下限となり、下死点近傍で上限となる。なおクランク室23の圧力の上限値と下限値は、エンジン回転数等により異なる。
注油通路64とクランク室23はピストン11が上死点近傍にあるタイミングでのみ連通するように接続され、それ以外のタイミングでは注油通路64がピストン11により閉じられる。
また、注油通路64には、オイルがオイルタンク62からクランク室23の方向にのみ流れることを許容する一方向弁74が備えられる。このような構成にすることで、エンジンの本体部2がどのような姿勢であっても、クランク室23の負圧を利用して、オイルタンク62からクランク室23に十分にオイルを送ることが可能になり、クランク軸24やピストン11を十分に潤滑させることができる。
また、注油通路64に流量調整通路70を接続することで、クランク室23に送られるオイルに空気が混ざり、オイルの注油量を減らすことになる。そして、オイルの注油量は流量調整通路70に備わる流量絞り71で適度に調整できる。流量調整通路70と流量絞り71によって、オイルタンク62からクランク室23に過度にオイルが送られることなく、適度にオイルが送られるように調整できる。
第2オイル排出通路69は駆動室51の底付近で接続される。
このような構成にすることで、クランク室23の圧力が下限から上限に推移する過程で生ずる正圧を利用して、クランク室23の下部付近から、オイルや密度の高いオイルミストを、連通路67を介して駆動室51に圧送することができる。そのため、駆動室51に収められる動弁系部材を十分に潤滑させることが可能となり、動弁系部材を合成樹脂で形成することも可能になる。
また、クランク室23内で余剰となるオイルは第1オイル排出通路66を介してオイルタンク62に回収することができ、駆動室51内で余剰となるオイルは第2オイル排出通路69を介してオイルタンク62に回収することができる。
なお、駆動室51内でオイルが不足する状況では、オイルタンク62から駆動室51に第2オイル排出通路69を介してオイルミストが送られることで、動弁系部材は潤滑される。
本発明の実施形態では連通路67に一方向弁を備えてないが、オイルがクランク室23から駆動室51の方向にのみ流れることを許容するように、一方向弁を連通路67に備えても良い。
このような構成にすることで、クランク室23の圧力が略下限の状態にある負圧を利用して、駆動室51からクランク室23に十分にオイルを吸い込むことが可能になり、プッシュロッドガイド40を介して接続されるロッカー室42に、必要以上にオイルが送られることはない。
戻し通路68は駆動室51の上側で接続されており、駆動室51に収められた動弁系部材の潤滑性能は十分に確保される。
このように、クランク室23、連通路67、駆動室51、戻し通路68、そしてクランク室23の順にオイルは循環して、1つのオイル循環経路が構成される。
直通通路75とクランク室23はピストン11が上死点近傍にあるタイミングでのみ連通するように接続され、それ以外のタイミングでは直通通路75がピストン11により閉じられる。
また、直通通路75には、オイルがロッカー室42からクランク室23の方向にのみ流れることを許容する一方向弁76が備えられる。また、直通通路75はロッカー室42の上側と下側に複数の吸い口を備える。
このような構成にすることで、エンジンの本体部2がどのような姿勢であっても、クランク室23の圧力が略下限の状態にある負圧を利用して、ロッカー室42からクランク室23に十分にオイルを吸い込むことが可能になり、ロッカー室42でオイルが必要以上に溜まることを防止できる。
気液分離装置81とクランク室23は還流通路83によって接続され、気液分離装置81によってブローバイガスから分離されたオイルがクランク室23に送られる。
気液分離装置81と吸気通路15はブローバイガスの排出通路84によって接続され、気液分離装置81によって分離されたブローバイガスは燃焼室14に送られる。
オイルミストを含んだブローバイガスは、ブローバイガスの送り通路82を通じて、金網等で構成される気液分離装置81に送られ、気液分離装置81でオイルミストを付着させ、オイルとブローバイガスを分離する。
ブローバイガスの送り通路82の開口を、ロッカー室42の中央付近に設けるようにすることで、エンジンの本体部2がどのような姿勢であっても、ロッカー室42に滞留するオイルが気液分離装置81に送出することを抑止できる。
また、還流通路83には、オイルが気液分離装置81からクランク室23の方向にのみ流れることを許容する一方向弁94が備えられる。
このような構成にすることで、クランク室23の負圧を利用して、気液分離装置81からクランク室23に十分にオイルを吸い込むことが可能になり、気液分離装置81からブローバイガスの排出通路84にオイルが排出されることを防止でき、オイルの早期消費を防止できる。
こうすることで、戻し通路68を介して、先にクランク室23から駆動室51に空気が適度に送り出され、連通路67を介して、遅れてオイルが強く送り出されることになるので、駆動室51へ送られるオイルの量を適度に調整することが可能となる。
注油通路64は可撓性チューブ72を取付け易いように構成される。
図6(B)に示すように、注油通路64はクランクケース22からパイプ状に突出する。そして、注油通路64のパイプ状部分に、可撓性チューブ72が取付けられる。
注油通路64と同様に、第2オイル排出通路69もクランクケース22からパイプ状に突出する。そして、第2オイル排出通路69のパイプ状部分に、可撓性チューブ85が取付けられる。
クランクケース22の仕切壁63には、起立壁86、連結壁87および第1オイル排出通路66の出口が、それぞれ近接して形成される。起立壁86と連結壁87は、可撓性チューブ72および可撓性チューブ85を固定する目的で形成される。
図6(A)に示すように、リードバルブ65と可撓性チューブ72および可撓性チューブ85は、固定部品88により固定される。リードバルブ65は第1オイル排出通路66の出口に装着され、リードバルブ65の一端を揺動可能に固定部品88で挟み込み、固定部品88はボルト89により固定される。
可撓性チューブ72および可撓性チューブ85は、起立壁86と連結壁87と固定部品88で可撓性チューブ72、85を挟みこむようにして固定される。
可撓性チューブ85は起立壁86から突出しないように固定され、可撓性チューブ85の一端が、第2オイル排出通路69の出口となる。
可撓性チューブ72は起立壁86から突出して固定される。
なお、リードバルブ65と可撓性チューブ72および可撓性チューブ85は、オイルタンク62の中央付近で固定される。そして、第1オイル排出通路66の出口がオイルタンク62の中央付近に位置することになり、エンジンの本体部2がどのような姿勢であっても、オイルタンク62に貯留されるオイルの油面上に第1オイル排出通路66の出口を位置させることが可能になる。オイルの油面上に第1オイル排出通路66の出口を位置させることで、クランク室23にオイルが逆流することを防止できる。
また、第2オイル排出通路69の出口がオイルタンク62の中央付近に位置することになり、エンジンの本体部2がどのような姿勢であっても、オイルタンク62に貯留されるオイルの油面上に第2オイル排出通路69の出口を位置させることが可能になる。
オイルの油面上に第2オイル排出通路69の出口を位置させることで、オイルタンク62から駆動室51にオイルが流れ出ることを抑止できる。
可撓性チューブ72をオイルタンク62の中央付近で固定することにより、可撓性チューブ72はオイルタンク62の中央付近を支点として自由に移動可能となり、エンジンの本体部2がどのような姿勢であっても、錘79のついた可撓性チューブ72は移動に支障を起こすことなく、吸油口73がオイルの油面下に没することになる。
駆動室51に備わる動弁系部材の潤滑性能が高まるので、動弁系部材を合成樹脂で形成することが可能となり、エンジンの本体部2を軽量とすることが可能となる。
また、ロッカー室42に必要以上にオイルが送られることを防止でき、ロッカー室42の内部でオイルが必要以上に溜まることを防止できるので、気液分離装置81にオイルが余剰に送られることがなく、ブローバイガスとオイルの分離性能を高めることができる。
そして、分離されたオイルを効率良くクランクケース22に送ることができるので、オイルが燃焼室14に排出されることを防止でき、オイルの早期消費を防止できる。
[本発明の第2の実施形態に係る潤滑装置612の構造]
図7に、本発明の第2の実施形態に係る潤滑装置612に関する模式図を示す。
第2の実施形態は第1の実施形態に対して連通路67が異なる。第1の実施形態と同じ部分については、説明を省略する。以下の別の各実施形態についても同じく、説明を省略する。
この実施形態における連通路67は、駆動ギア31とカムギア33の噛合部30付近で開口するように駆動室51と接続される。
また、連通路67には、オイルがクランク室23から駆動室51の方向にのみ流れることを許容する一方向弁91が備えられる。
このような構成にすることで、駆動ギア31とカムギア33の噛合部30付近にオイルが直接供給されることになり、駆動ギア31とカムギア33の損傷をより防止可能となる。
[本発明の第3の実施形態に係る潤滑装置613の構造]
図8に、本発明の第3の実施形態に係る潤滑装置613に関する模式図を示す。
第3の実施形態は、第1の実施形態や第2の実施形態に対して連通路67が異なる。
この実施形態における連通路67は、カムギア33とで開閉弁を構成する。
図9に示すように、カムギア33の歯車部102に貫通孔103を設け、連通路67の開口と重なることで、クランク室23と駆動室51は連通する。この連通路67は、カム32とカムフォロワ34、35で囲まれる位置であって、カム32の外周部近傍で開口する。
また、燃焼室14の点火直後であって、ピストン11が上死点から下死点に移動するタイミングで、駆動室51と連通するように貫通孔103が1箇所に設けられている。
このような構成にすることで、クランク室23から駆動室51にオイルを強く押し出すことができる。そして、カム32とカムフォロワ34、35の当接部にオイルが直接送られることにより、潤滑性能が向上する。カム32に付着したオイルは、重力や、カム32の回転による遠心力により、カム32より大径の歯車部102の外周に移動して、カムギア33と駆動ギア31の噛合部30を潤滑する。
[本発明の第4の実施形態に係る潤滑装置614の構造]
図10に本発明の第4の実施形態に係る潤滑装置614に関する模式図を示す。
第4の実施形態は、第3の実施形態に対してカムギア33の貫通孔103が異なる。
この実施形態における連通路67は、ピストン11が上死点から下死点に移動するタイミングで、駆動室51と連通するように貫通孔103が2箇所に設けられている。このような構成にすることで、クランク室23から駆動室51にオイルを大量に押し出すことができる。
本発明の実施形態に係る4ストロークエンジン1を、携帯型作業機の一例であるコンクリートカッター110に搭載した例を、図11に示す。
コンクリートカッター110は前グリップ111と後グリップ112を備え、作業部であるカッター部113を前方に備える。
ガソリン等の燃料を供給する場合は、外部に露出した燃料タンクキャップ114を開き、燃料タンク19に燃料を補充する。
潤滑オイルを供給する場合は、外部に露出したオイルタンクキャップ115を開き、オイルタンク62に潤滑オイルを補充する。
リコイルスタータ28によって4ストロークエンジン1を始動し、後グリップ112に備わるスロットルレバー116の操作によってエンジン出力が調整される。
エンジンの回転はカッター部113に伝導される。前グリップ111と後グリップ112を操作することにより、カッター部113を上下に移動操作し、カッター部113を路面等に押しつけて作業は行われる。
ミストブロワ121は送風機122、送風パイプ123、薬液タンク124、送液パイプ125、ノズル126を備える。
4ストロークエンジン1により送風機122が駆動され、送風機122から送風パイプ123へ風が送られる。送風パイプ123の先端にノズル126が備えられており、ノズル126と薬液タンク124は送液パイプ125を介して接続される。
薬液タンク124に貯留された薬液は、送液パイプ125を介してノズル126に送られ、送風パイプ123から送られる風と共に噴霧される。
ミストブロワ121には一対の背負いバンド127が備えられ、背負いバンド127によりミストブロワ121は作業者に背負われる。ミストブロワ121は作業者に背負われた状態で使用される。
送液パイプ125の途中には送液コック128が備えられて送液パイプ125を開閉する。
また、スロットルレバー116の操作によってエンジン出力が調整され風量が調整される。
本発明は、排気量50cc以上の高出力を要求されるエンジンであって、携帯型作業機や背負い型作業機に搭載することで、特に効果を発揮する。
ただし、ここで挙げた作業機は一例であって、これらに限定されるという趣旨ではない。
例えば、投光機を発光させることを目的とする4ストロークエンジンで駆動される発電であったとして、非常用で使用中に携帯したり背負って使用したりすることを前提としたものであれば、本発明による効果を十分に得ることができる。
また、携帯型や背負い型の作業機でなくとも、例えば工作機械用のカッターのように、作業時に工具の向きを変えるものにエンジンを搭載し、作業に合せてエンジンの向きを変えるような使い方をしても、本発明による効果を十分に得ることができる。
以上の各実施形態では、たとえば以下の効果を奏する。
効果1. クランク室23と駆動室51は連通路67で直接接続されるので、クランク室23から駆動室51にオイルを十分に送ることができる。そのため、駆動室51に収められた駆動ギア31、カムギア33、カムフォロワ34、35の潤滑不良を防止することができる。更に、駆動室51とロッカー室42は接続されて、ロッカー室42とクランク室23が接続されるので、駆動室51に収められた吸気弁17と排気弁18を潤滑することができる。また、駆動室51とクランク室23が、ピストン11が上死点近傍にあるタイミングでのみ戻し通路68を介して連通するので、駆動室51で余剰となったオイルをクランク室23に送ることができる。駆動室51からクランク室23に余剰となったオイルが送られるので、駆動室51からロッカー室42に余剰にオイルが送られることはない。そして、オイルの余剰状態に無いロッカー室42と、気液分離装置81が接続されるので、気液分離装置81にも余剰にオイルが送られることはなく、オイルの早期消耗を防止することができる。
なお、本実施形態はOHV方式の4ストロークエンジン1に関して説明したが、OHC方式に応用しても良い。駆動ギア31に替えて駆動プーリーを設け、ロッカー室42にカム32を設け、ベルトを介してカム32を駆動プーリーで駆動するようにしても良い。
そして、カムギア33はカム32よりも大きな歯車部102を有するので、回転するカム32の外周付近に付着したオイルは、容易に噛合部30に回り込むことになり、駆動ギア31とカムギア33の噛合部30の損傷も合せて防止できる。
なお、注油通路64と直通通路75と還流通路83がピストン11によって先に閉じられ、遅れて戻し通路68が閉じられるように構成しても良い。こうすることで、戻し通路68を介して、先にクランク室23から駆動室51に空気が適度に送り出され、連通路67を介して、遅れてオイルが強く送り出されることになるので、駆動室51へ送られるオイルの量を適度に調整することが可能となる。
なお、貫通孔103とカムギア33の歯車部102に関しては、高いシール性が必ずしも求められる訳ではない。貫通孔103による連通路67の開閉に応じて、連通路67を介したクランク室23と駆動室51の間の流動抵抗が大きく変化すれば、本発明の趣旨に沿った効果を十分に得ることができる。
なお、第3の実施形態によれば、貫通孔103を1つ設けただけであるが、第4の実施形態のように貫通孔103を2つ設ける事で駆動室51内の潤滑性能はより向上する。
また、駆動室51とクランク室23が、ピストン11が上死点近傍にあるタイミングでのみ戻し通路68を介して連通するので、駆動室51で余剰となったオイルをクランク室23に送ることができる。そしてこのような構成により、クランク室23、連通路67、駆動室51、戻し通路68、そしてクランク室23の順にオイルは循環し、1つのオイル循環経路が構成される。この循環経路により、クランク室23と駆動室51の間を不足なくオイルがスムーズに流れるので、駆動室51に収められたカム32の潤滑性能を十分に確保できる。
駆動室51とロッカー室42は接続されるが、前述したオイル循環経路の作用により、駆動室51からロッカー室42に必要以上のオイルが送られることはない。ロッカー室42に収められる動弁系部材は、カム32ほどの潤滑性能を必要としないので、ロッカー室42に収められる動弁系部材の潤滑性能も十分に確保できる。
オイルを送る量が、このように駆動室51とロッカー室42で個別に制御可能となることは、4ストロークエンジンの潤滑装置にとって品質を向上させる要因に繋がる。
そしてこのような構成により、クランク室23、連通路67、駆動室51、プッシュロッドガイド40、ロッカー室42、直通通路75、そしてクランク室23の順にオイルは循環し、前述したものとは別にオイル循環経路が構成される。この循環経路により、ロッカー室42をオイルがスムーズに通過するので、ロッカー室42内のオイルはスムーズに入れ替わる。このようにロッカー室42内のオイルがスムーズに入れ替わるので、ロッカー室42に収められた動弁系部材の潤滑性能も十分に確保できる。
そしてクランク室23の圧力が略下限の状態にある負圧を利用すれば、駆動室51からクランク室23にオイルを十分に吸い込むことが可能となる。このような構成にすることで、効果14で述べたオイル循環経路を効率良く構成することが可能となる。
2…エンジンの本体部
11…ピストン
12…シリンダ
22…クランクケース
23…クランク室
24…クランク軸
27…プラグ
<動弁系部材>
17…吸気弁
18…排気弁
30…噛合部(一方と他方のギア部品)
31…駆動ギア(一方のギア部品、カム駆動部品)
32…カム
33…カムギア(他方のギア部品、カム駆動部品、カムと一体)
34…第1カムフォロワ
35…第2カムフォロワ
36…第1プッシュロッド
37…第2プッシュロッド
40…プッシュロッドガイド
42…ロッカー室(吸気弁と排気弁を収納)
51…駆動室(一方と他方のギア部品、カム、カムフォロワ、プッシュロッドを収納)
103…貫通孔(カムギアに備わる)
<潤滑系部品>
62…オイルタンク
64…注油通路(オイルタンクとクランク室を接続)
66…第1オイル排出通路(クランク室とオイルタンクをリードバルブを介して接続)
67…連通路(クランク室の下部と駆動室を接続)
68…戻し通路(駆動室とクランク室をピストンバルブにより接続)
69…第2オイル排出通路(駆動室とタンクを連通)
70…流量調整通路(第2オイル排出通路と注油通路を接続)
75…直通通路(ロッカー室とクランク室をピストンバルブにより接続)
81…気液分離装置
82…ブローバイガスの送り通路(ロッカー室と気液分離装置を接続)
83…還流通路(気液分離装置とクランク室をピストンバルブにより接続)
84…ブローバイガスの排出通路
611…潤滑装置(第1の実施形態)
612…潤滑装置(第2の実施形態)
613…潤滑装置(第3の実施形態)
614…潤滑装置(第4の実施形態)
A…オイルタンクに貯留されるオイル
Claims (17)
- ピストンの往復動によるクランク室の圧力変動を利用することでオイルを循環させ、クランク軸や動弁系部材等の駆動部品を潤滑する4ストロークエンジンであって、
前記4ストロークエンジンは、
燃焼室を開閉する吸気弁及び排気弁と、
前記吸気弁と排気弁を収めるロッカー室と、
前記吸気弁と排気弁を駆動するためのカムと、
前記カムを駆動するためのカム駆動部品と、
前記カム駆動部品を収める駆動室と、
オイルを貯留するタンクと、
潤滑に用いたオイルとブローバイガスの気液分離装置と、を有し、
前記カム駆動部品は前記クランク軸の回転に連動し、
前記駆動室と前記ロッカー室は接続され、
前記ロッカー室は、前記クランク室および前記気液分離装置と接続され、
前記タンクに貯留されるオイルを前記クランク室に吸い上げて、エンジン各部にオイルを循環させ、
前記クランク室と前記駆動室は連通路及び戻し通路で接続され、
前記戻し通路による前記クランク室と前記駆動室の接続は、前記ピストンが上死点近傍にあるタイミングでのみ連通する
ことを特徴とする4ストロークエンジン。 - 前記連通路は前記クランク室の下側で接続される
ことを特徴とする請求項1に記載の4ストロークエンジン。 - 前記ロッカー室と前記クランク室は直通通路で接続され、
前記直通通路による前記ロッカー室と前記クランク室との接続は、前記ピストンが上死点近傍にあるタイミングでのみ連通する
ことを特徴とする請求項1に記載の4ストロークエンジン。 - 前記気液分離装置は還流通路を介して前記クランク室と接続され、
前記還流通路による前記気液分離装置と前記クランク室との接続は、前記ピストンが上死点近傍にあるタイミングでのみ連通し、前記気液分離装置で分離されたオイルが前記クランク室に送られる
ことを特徴とする請求項1に記載の4ストロークエンジン。 - 前記駆動室の下部と前記タンクが連通する
ことを特徴とする請求項1に記載の4ストロークエンジン。 - 前記カムが前記駆動室に備わる
ことを特徴とする請求項1に記載の4ストロークエンジン。 - 前記カム駆動部品は、一対のギアで構成され、
一方のギア部品は前記クランク軸に直結され、
他方のギア部品は前記カムと一体で形成され、
前記各ギア部品はそれぞれ合成樹脂で形成される
ことを特徴とする請求項6に記載の4ストロークエンジン。 - 前記連通路は、前記駆動室における前記各ギア部品の噛合部付近に開口している
ことを特徴とする請求項7に記載の4ストロークエンジン。 - 前記カムの外周にはカムフォロワが当接し、
前記カムフォロワにはプッシュロッドが当接し、
前記カムの回転運動を前記プッシュロッドの往復運動に変換することで、前記吸気弁と排気弁は駆動され、
前記他方のギア部品は前記カムよりも大きな噛合部を有し、
前記連通路は、前記駆動室における前記カムの外周付近に開口している
ことを特徴とする請求項7に記載の4ストロークエンジン。 - 前記オイルは前記タンクから前記クランク室に注油通路を介して吸い上げられ、
前記ロッカー室に滞留するオイルは前記ロッカー室から前記クランク室に直通通路を介して送られ、
前記気液分離装置で分離されたオイルは還流通路を介して前記クランク室に送られ、
前記気液分離装置で分離されたオイルは還流通路を介して前記クランク室に送られ、
前記注油通路による前記タンクと前記クランク室との接続は、前記ピストンが上死点近傍にあるタイミングでのみ連通し、
前記直通通路による前記ロッカー室と前記クランク室との接続は、前記ピストンが上死点近傍にあるタイミングでのみ連通し、
前記還流通路による前記気液分離装置と前記クランク室との接続は、前記ピストンが上死点近傍にあるタイミングでのみ連通し、
前記連通路による前記クランク室と前記駆動室の接続は、
前記ピストンが下死点へ移動するタイミング、かつ、
前記注油通路、前記直通通路及び前記還流通路の連通が前記ピストンにより閉じられた状態において、
連通する
ことを特徴とする請求項9に記載の4ストロークエンジン。 - 前記連通路による前記クランク室と前記駆動室の接続が連通するのは、燃焼室の点火直後で前記ピストンが下死点へ移動するタイミングである
ことを特徴とする請求項10に記載の4ストロークエンジン。 - 前記他方のギア部品に貫通孔が設けられ、
前記貫通孔と前記連通路が重なり合うことで前記連通路と前記駆動室が連通する
ことを特徴とする請求項11に記載の4ストロークエンジン。 - 前記連通路は、前記カムと前記カムフォロワで囲まれる位置で、前記貫通孔と重なり合うことで前記駆動室に連通する
ことを特徴とする請求項12に記載の4ストロークエンジン。 - ピストンの往復動によるクランク室の圧力変動を利用することでオイルを循環させ、クランク軸や動弁系部材等の駆動部品を潤滑する4ストロークエンジンであって、
前記4ストロークエンジンは、
燃焼室を開閉する吸気弁及び排気弁と、
前記吸気弁と排気弁を収めるロッカー室と、
前記吸気弁と排気弁を駆動するためのカムと、
前記カムを収める駆動室と、を有し、
前記駆動室と前記ロッカー室は接続され、
前記クランク室と前記駆動室は連通路及び戻し通路で接続され、
前記戻し通路による前記クランク室と前記駆動室の接続は、前記ピストンが上死点近傍にあるタイミングでのみ連通し、
前記クランク室と前記駆動室の間を循環する前記オイルの経路が構成される
ことを特徴とする4ストロークエンジン。 - 前記ロッカー室と前記クランク室は直通通路で接続され、
前記直通通路による前記ロッカー室と前記クランク室との接続は、前記ピストンが上死点近傍にあるタイミングでのみ連通する
ことを特徴とする請求項14に記載の4ストロークエンジン。 - ピストンの往復動によるクランク室の圧力変動を利用することでオイルを循環させ、クランク軸や動弁系部材等の駆動部品を潤滑する4ストロークエンジンであって、
前記クランク室の圧力は、前記ピストンが1往復する間の上限と下限の間で変動し、
前記4ストロークエンジンは、
燃焼室を開閉する吸気弁及び排気弁と、
前記吸気弁と排気弁を収めるロッカー室と、
前記吸気弁と排気弁を駆動するためのカムと、
前記カムを収める駆動室と、を有し、
前記駆動室と前記ロッカー室は接続され、
前記クランク室と前記駆動室は連通路及び戻し通路で接続され、
前記クランク室の圧力が前記下限から前記上限に推移する過程で、前記連通路を介して、前記クランク室から前記駆動室に前記オイルは圧送され、
前記クランク室の圧力が略前記下限となるタイミングで、前記戻し通路を介して前記駆動室と前記クランク室の接続は連通する
ことを特徴とする4ストロークエンジン。 - 前記ロッカー室と前記クランク室は直通通路で接続され、
前記直通通路による前記ロッカー室と前記クランク室との接続は、前記クランク室の圧力が略前記下限となるタイミングで連通する
ことを特徴とする請求項16に記載の4ストロークエンジン。
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