JP2015081546A - 内燃機関の給油構造 - Google Patents

Abstract

【課題】油圧を正確に検知することができるとともに、内燃機関の停止後に油圧式のラッシュアジャスタ内のオイルが流出することを防止して、エンジンの再始動時のラッシュアジャスタのオイル不足が発生することを防止することができる内燃機関の給油構造を提供すること。
【解決手段】エンジン１の給油構造は、オイル分配通路３４を下部油路３５Ａ、３６Ａおよびラッシュアジャスタ用油路３５Ｂ、３６Ｂに配置し、オイル分配通路３４の吸気ポート１８側の末端部３４ａを、吸気ポート１８が開口される側のシリンダヘッド３の外壁３Ｂから外方に開口させ、吸気ポート１８側のオイル分配通路３４の末端部３４ａに油圧センサ３９を配置したものから構成されている。
【選択図】図８

Description

本発明は、内燃機関の給油構造に関し、特に、油圧式のラッシュアジャスタにオイルを供給するようにした内燃機関の給油構造に関する。

自動車等の車両に搭載される内燃機関は、油圧で作動する被供給部材や回転摺動する摺動部材を有しており、これら被供給部材や摺動部材にオイルを供給する油路の油圧を検知する油圧センサが設けられている。

例えば、特許文献１に記載されたものは、油圧式の走行クラッチにオイルを導く屈曲した油路上に油圧センサが設けられており、油圧センサによって油圧を監視することでオイル不足等の異常が発生したことを検知するようにしている。

一方、揺動するロッカアームでバルブの開閉を行う内燃機関では、気筒が並ぶ方向に沿って、油圧式のラッシュアジャスタが配列されており、このラッシュアジャスタは、内燃機関の下部に配置されたオイルポンプからオイルが供給されるようになっている。

ラッシュアジャスタにオイルを供給する従来の給油構造としては、例えば、特許文献２に記載されたものが知られている。この給油構造は、シリンダヘッドの下方から上方に延在し、オイルポンプからオイルが供給される供給油路と、供給油路の上端に接続され、内燃機関としてのエンジンの前後方向に延在する延設油路と、延設油路に開口され、ラッシュアジャスタのオイル供給口にオイルを供給するオイル供給油路とを備えている。

特許第５０４４４４１号公報 特開２０１２−３１８４７号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたものは、油圧式の走行クラッチにオイルを導く屈曲した油路上に、すなわち、油路の末端部ではない走行クラッチの上流側に油圧センサが設けられているため、油路全体の油圧を正確に検知することができない。

また、特許文献２に記載された給油構造は、供給油路の上端に接続された延設油路に開口するオイル油路からラッシュアジャスタにオイルが供給されるようになっているので、エンジンの再始動時にラッシュアジャスタのオイル不足が発生するおそれがある。

すなわち、供給油路がオイル油路よりも下方に位置しているので、エンジンの停止時に、オイルポンプからラッシュアジャスタまでのオイル通路にあったオイルの一部が、供給油路を介してエンジンの下部側へ流れ落ちてしまい、エンジンの再始動時にラッシュアジャスタに十分な量のオイルが供給されず、ラッシュアジャスタのオイル不足が発生するおそれがある。

そして、ラッシュアジャスタのオイルが不足すると、ラッシュアジャスタ内の油圧室内にエア溜まりが発生してバルブの開閉に悪影響を及ぼしたり、ロッカアームとバルブが衝突して異音が発生するおそれがある。

本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、油圧の異常を正確に検知することができるとともに、内燃機関の停止後に油圧式のラッシュアジャスタ内のオイルが流出することを防止して、エンジンの再始動時のラッシュアジャスタのオイル不足が発生することを防止することができる内燃機関の給油構造を提供することを目的とするものである。

本発明の第１の態様は、吸気ポートおよび排気ポートが形成されるとともに、ロッカアームおよびロッカアームの端部を揺動自在に支持する油圧式のラッシュアジャスタが設けられたシリンダヘッドを有し、シリンダヘッドに、シリンダヘッドにオイルを導入するオイル導入通路と、オイル導入通路に連通し、吸気ポート側から排気ポート側に亙って延在するオイル分配通路と、オイル分配通路から分岐し、ラッシュアジャスタにオイルを供給するオイル分岐通路とが形成された内燃機関の給油構造であって、オイル分配通路をオイル分岐通路よりも上方に配置し、オイル分配通路の吸気ポート側の末端部を、吸気ポートが開口される側のシリンダヘッドの外壁から外方に開口し、吸気ポート側のオイル分配通路の末端部に油圧センサを配置したものから構成されている。 本発明の第２の態様としては、シリンダヘッドの外壁に、外壁から突出するボス部を形成し、オイル分配通路の末端部をボス部に連通させてもよい。

このように上記の第１の態様によれば、オイル分配通路をオイル分岐通路よりも上方に配置したので、オイル分岐通路の下流側に連通するオイル通路を無くしてオイル分岐通路からオイルが流れ落ちることを防止することができるとともに、内燃機関の停止時にオイル分配通路内のオイルを自重によってオイル分岐通路に供給して、オイル分岐通路に貯留することができる。

このため、内燃機関の再始動時にラッシュアジャスタのオイル不足が発生することを防止して、内燃機関の再始動時にラッシュアジャスタにエア溜まりが発生することを防止することができるとともに、ロッカアームとバルブが衝突して異音が発生することを防止することができる。

また、オイル分配通路の吸気ポート側の末端部を、吸気ポートが開口される側のシリンダヘッドの外壁から外方に開口し、排気側ポート側のオイル分配通路の末端部に油圧センサを配置したので、内燃機関のオイル通路全体の油圧の異常を正確に検知することができる。

上記の第２の態様によれば、シリンダヘッドの外壁に、この外壁から突出するボス部を形成し、オイル分配通路の末端部をボス部に連通させたので、ボス部によってオイル分配通路の長さを延長して、オイル分配通路により多くのオイルの貯留することができ、ラッシュアジャスタのオイル不足が発生することをより効果的に防止することかできる。

また、排気ポートと反対側のシリンダヘッドの外壁から離れた位置に油圧センサを配置することができるので、内燃機関から油圧センサに加わる熱負荷を軽減することができ、油圧センサの耐久性を向上することができる。

図１は、本発明の内燃機関の給油構造の一実施形態を示す図であり、給油構造を有するエンジンの正面図である。 図２は、本発明の内燃機関の給油構造の一実施形態を示す図であり、シリンダヘッドの斜視図である。 図３は、本発明の内燃機関の給油構造の一実施形態を示す図であり、シリンダヘッドの上面図である。 図４は、本発明の内燃機関の給油構造の一実施形態を示す図であり、図３のＶ１−Ｖ１方向矢視断面図である。 図５は、本発明の内燃。機関の給油構造の一実施形態を示す図であり、バルブの開弁時のラッシュアジャスタの断面図である。 図６は、本発明の内燃機関の給油構造の一実施形態を示す図であり、バルブ閉弁時のラッシュアジャスタの断面図である。 図７は、本発明の内燃機関の給油構造の一実施形態を示す図であり、図３のＶ２−Ｖ２方向矢視断面図である。 図８は、本発明の内燃機関の給油構造の一実施形態を示す図であり、オイル導入通路、オイル分配通路およびオイル分岐通路を模式的に示す図である。

以下、本発明に係る内燃機関の給油構造の実施形態について、図面を用いて説明する。
図１〜図８は、本発明に係る一実施形態の内燃機関の給油構造を示す図である。
まず、構成を説明する。

図１に示すように、本実施形態のエンジン１は、シリンダブロック２と、シリンダブロック２の上に配置されるシリンダヘッド３と、シリンダヘッド３の上部に配置されるロアカムハウジング部４Ａ、４Ｂ（図２参照）と、ロアカムハウジング部４Ａの上に配置されるアッパカムハウジング５Ａと、ロアカムハウジング部４Ｂの上に配置されるアッパカムハウジ（図２、図３参照）と、吸気カムシャフト６と、排気カムシャフト７と、シリンダヘッド３の上部を覆うように配置されるシリンダヘッドカバー８（図１参照）と、シリンダブロック２の下部に回転自在に軸支されるクランクシャフト９と、クランクシャフト９をシリンダブロック２の下部に軸支するクランクシャフト軸受１０と、シリンダブロック２の下側に設けられるオイルパン１１と、クランクシャフト９の回転軸線方向の一端に設けられているオイルポンプ１２とを備えている。

図３に示すように、シリンダブロック２およびシリンダヘッド３の内部には、第１の気筒１３Ａ（図４参照）が形成された第１の気筒形成領域１３と、図示しない第２の気筒が形成された第２の気筒形成領域１４と、図示しない第３の気筒が形成された第３の気筒形成領域１５を有している。

図１、図２、図７に示すように、ロアカムハウジング部４Ａ、４Ｂは、シリンダヘッド３の上部に位置してシリンダヘッド３と一体的に成形されており、シリンダヘッド３の上面における、第１の気筒１３Ａ、第２の気筒、第３の気筒が車両の左右方向に並ぶ気筒列方向Ａ（図２および図３参照）に沿って配置されている。

また、ロアカムハウジング部４Ａ、４Ｂとアッパカムハウジング５Ａ、５Ｂとは、シリンダヘッド３に対して複数箇所でボルト３２により固定されている。そして、吸気カムシャフト６および排気カムシャフト７は、ロアカムハウジング部４Ａ、４Ｂおよびアッパカムハウジング５Ａ、５Ｂに挟持されることで、ロアカムハウジング部４Ａ、４Ｂおよびアッパカムハウジング５Ａ、５Ｂに回転自在に支持されている。

図４に示すように、第１の気筒１３Ａ内には、第１の気筒１３Ａ内で上下動するピストン１６がコネクティングロッド１７をクランクシャフト９に連結されており、ピストン１６の往復運動をクランクシャフト９の回転運動に変換して伝達するようになっている。なお、第２の気筒および第３の気筒も第１の気筒１３Ａと同一の構成を有していることは、勿論である。

図４に示すように、シリンダヘッド３における第１の気筒１３Ａ（第２の気筒、第３の気筒）のそれぞれに対応する位置には、吸気ポート１８に連通する開口部３Ａを開閉する吸気バルブ２０と、排気ポート１９に連通する開口部３Ａを開閉する排気バルブ２１とが設けられている。

本実施形態では、第１の気筒１３Ａ、第２の気筒および第３の気筒において、一対の吸気バルブ２０と一対の排気バルブ２１が設けられている。吸気バルブ２０および排気バルブ２１は、バルブガイド２２で軸方向に進退可能に設けられ、バルブスプリング２３により開口部３Ａを閉弁するように上方に付勢されている。

吸気バルブ２０および排気バルブ２１の上端部には、ロッカアーム２４の一端部２４Ａの下面が当接するように配置されている。このロッカアーム２４の他端部２４Ｂは、ラッシュアジャスタ２５のプランジャ２７の先端に当接して支持されている。すなわち、ロッカアーム２４は、他端部２４Ｂ側で揺動中心（支点）となるプランジャ２７の先端部に支持されている。ここで、ロッカアーム２４の一端部２４Ａは、ロッカアーム２４の端部を構成している。

ロッカアーム２４の中央には、被押圧ローラ２４Ｃが回転自在に軸支されている。この被押圧ローラ２４Ｃは、ロッカアーム２４の上面から突出しており、吸気側の吸気カムシャフト６または排気カムシャフト７に設けられた図示しないカムが当接するようになっている。

図５、図６において、ラッシュアジャスタ２５は、円筒容器状の本体部２６と、本体部２６内に嵌合され軸方向に移動可能な略筒状のプランジャ２７と、本体部２６の底部とプランジャ２７との間に介在されるプランジャスプリング２８と、プランジャスプリング２８に付勢されてプランジャ２７の底部２７Ａの中央に形成した開口２７Ｂの開閉を行うチェックボール２９とを備えている。

本体部２６およびプランジャ２７には油孔２６Ａ、２７Ｃが形成されている。また、本体部２６の内側壁とプランジャ２７の外側壁との間には油孔２６Ａ、２７Ｃを連絡する油路２５Ａが形成されている。油孔２６Ａは、後述するラッシュアジャスタ用油路３５Ｂまたはラッシュアジャスタ用油路３６Ｂに連通するように接続されている。

本体部２６の底部のプランジャスプリング２８が配置された空間３０は、高圧室として機能する。すなわち、この空間３０は、プランジャ２７の底部２７Ａの開口２７Ｂをチェックボール２９で塞ぐことにより、プランジャ２７の先端にロッカアーム２４から図５中、Ｂで示す押圧力を受けても圧縮され難い高圧室となる。

また、図６に示すように、吸気バルブ２０や排気バルブ２１等からの影響を受けて、ロッカアーム２４が図中、上側に揺動した場合は、空間３０内の圧力が下がり油孔２６Ａから矢印Ｃで示すようにオイルが流れ込む。そして、プランジャ２７は、矢印Ｄで示すように、ロッカアーム２４の他端部２４Ｂに追従する。

このとき、チェックボール２９が開口２７Ｂを開放してオイルが空間３０内に流れ込む。そして、ロッカアーム２４が揺動して他端部２４Ｂからプランジャ２７の先端に押圧力が掛かった場合は、プランジャ２７の底部２７Ａの開口２７Ｂがチェックボール２９で塞がれるため、空間３０内は高圧となり、プランジャ２７が押し下げられ難くなる。

図７、図８において、シリンダヘッド３には、シリンダブロック２に形成された図示しないメインギャラリに連通するオイル導入通路３３が形成されており、このオイル導入通路３３は、シリンダヘッド３の下面から車両後方側の斜め上方に延在している。ここで、図１〜図８で示す前後、左右、上下方向は、車両の運転席から見た方向である。また、メインギャラリは、オイルポンプ１２によってオイルパン１１から吸い上げられたオイルをオイル導入通路３３に導入するようになっている。なお、図８の矢印は、オイルが流れる方向を示している。

オイル導入通路３３の上端にはオイル分配通路３４が連通しており、このオイル分配通路３４は、吸気ポート１８から排気ポート１９に亙って車両の前後方向に延在し、オイル導入通路３３を介してメインギャラリからオイルが導入されるようになっている。

オイル分配通路３４には一対のオイル分岐通路３５、３６および一対の上部油路３７Ａ、３７Ｂが分岐されている。上部油路３７Ａは、オイル分配通路３４から上方に延在してロアカムハウジング部４Ａとアッパカムハウジング５Ａとの接合面３８に開口しており、上部油路３７Ａは、オイル分配通路３４から供給されるオイルを接合面３８に供給して、吸気カムシャフト６を潤滑するようになっている。

上部油路３７Ｂは、オイル分配通路３４から上方に延在してロアカムハウジング部４Ａとアッパカムハウジング５Ａとの接合面３８に開口しており、上部油路３７Ｂは、オイル分配通路３４から供給されるオイルを接合面３８に供給して、排気カムシャフト７を潤滑するようになっている。

オイル分岐通路３５は、オイル分配通路３４から下方に延在する下部油路３５Ａと、下部油路３５Ａの下端に連通するラッシュアジャスタ用油路３５Ｂとを備えている。すなわち、本実施形態のオイル分配通路３４は、下部油路３５Ａおよびラッシュアジャスタ用油路３５Ｂの上方に配置されている。

ラッシュアジャスタ用油路３５Ｂは、車両の左右方向に延在して第１の気筒１３Ａ、第２の気筒および第３の気筒にそれぞれ設けられた吸気側のラッシュアジャスタ２５の油孔２６Ａに連通しており、油孔２６Ａを通して吸気側のラッシュアジャスタ２５にオイルを供給するようになっている。

オイル分岐通路３６は、オイル分配通路３４から下方に延在する下部油路３６Ａと、下部油路３６Ａの下端に連通するラッシュアジャスタ用油路３６Ｂとを備えている。すなわち、本実施形態のオイル分配通路３４は、下部油路３６Ａおよびラッシュアジャスタ用油路３６Ｂの上方に配置されている。

ラッシュアジャスタ用油路３６Ｂは、車両の左右方向に延在して第１の気筒１３Ａ、第２の気筒および第３の気筒にそれぞれ設けられた排気側のラッシュアジャスタ２５の油孔２６Ａに連通しており、油孔２６Ａを通して排気側のラッシュアジャスタ２５にオイルを供給するようになっている。

なお、本実施形態の給油構造において、オイル導入通路３３、オイル分配通路３４、下部油路３５Ａ、３６Ａ、ラッシュアジャスタ用油路３５Ｂ、３６Ｂおよび上部油路３７Ａ、３７Ｂは、それぞれシリンダヘッド３の下面、後端面および上端からドリル加工で形成されている。

図２、図３、図７、図８において、オイル分配通路３４の吸気ポート１８側の末端部３４ａは、吸気ポート１８が開口される側のシリンダヘッド３の外壁３Ｂから外方に開口しており、この吸気ポート１８側のオイル分配通路３４の末端部３４ａに油圧センサ３９が配置されている。

シリンダヘッド３の外壁３Ｂには外壁３Ｂから突出するボス部４０が形成されており、オイル分配通路３４の末端部３４ａは、ボス部４０に連通している。すなわち、ボス部４０は、油圧センサ３９によって閉止されており、油圧センサ３９は、プラグとしての機能も兼ねている。なお、油圧センサ３９とボス部４０との間には図示しないシール部材が設けられており、ボス部４０からオイルが漏出しないように構成されている。

また、油圧センサ３９は、図示しないＥＣＵ（Electronic Control Unit）に電気的に接続されており、オイルポンプからラッシュアジャスタ用油路３５Ｂ、３６Ｂの下流端までの油圧を検知して、この検知情報をＥＣＵに出力するようになっている。

ＥＣＵは、油圧センサ３９からの検知情報に基づいて、例えば、オイルの圧力が任意の閾値よりも低い場合に、オイル漏れやオイルパン１１内のオイルレベルが低下したものと判断し、オイルの圧力が任意の閾値よりも高い場合にオイル詰まりが発生したものと判断することで、エンジン１のオイル通路を流れる油圧の異常を検知するようになっている。

次に、作用を説明する。
本実施形態のエンジン１の給油構造においては、エンジン１の始動に伴い、オイルポンプ１２が稼働してオイルパン１１内のオイルを、メインギャラリを通してオイル導入通路３３に供給する。

図７、図８に示すように、オイル導入通路３３に導入されたオイルは、オイル分配通路３４から上部油路３７Ａ、３７Ｂを通してロアカムハウジング部４Ａとアッパカムハウジング５Ａとの間の接合面３８に導入されることで、吸気カムシャフト６および排気カムシャフト７が潤滑される。

また、オイル導入通路３３に導入されたオイルは、オイル分配通路３４および下部油路３５Ａ、３６Ａを通してラッシュアジャスタ用油路３５Ｂ、３６Ｂに導入された後、ラッシュアジャスタ用油路３５Ｂ、３６Ｂから吸気側および排気側のラッシュアジャスタ２５に導入される。

ラッシュアジャスタ２５は、ラッシュアジャスタ用油路３５Ｂ、３６Ｂからのオイルの導入によりロッカアーム２４とプランジャ２７の先端部との間にクリアランスが生じることを防止して、吸気バルブ２０および排気バルブ２１の熱膨張によって生じるバルブクリアランスを打ち消す作用を奏する。

一方、エンジン１が停止した場合、オイルポンプ１２が停止して、オイル導入通路３３、オイル分配通路３４、上部油路３７Ａ、３７Ｂ、下部油路３５Ａ、３６Ａおよびラッシュアジャスタ用油路３５Ｂ、３６Ｂの内部のオイルはオイルパン１１側に流れ落ちる可能性がある。

本実施形態のエンジン１の給油構造において、オイル分配通路３４を下部油路３５Ａ、３６Ａおよびラッシュアジャスタ用油路３５Ｂ、３６Ｂの上方に配置したので、下部油路３５Ａ、３６Ａおよびラッシュアジャスタ用油路３５Ｂ、３６Ｂに通じる油路が存在しないため、下部油路３５Ａ、３６Ａおよびラッシュアジャスタ用油路３５Ｂ、３６Ｂの内部のオイルが流れ落ちることはない（図８参照）。

また、エンジン１の停止時に、オイル分配通路３４内のオイルを、自重によって下部油路３５Ａ、３６Ａおよびラッシュアジャスタ用油路３５Ｂ、３６Ｂに供給して下部油路３５Ａ、３６Ａおよびラッシュアジャスタ用油路３５Ｂ、３６Ｂに貯留することができる（図８参照）。

このため、エンジン１の再始動時にラッシュアジャスタ２５のオイル不足が発生することを防止してエンジン１の再始動時にラッシュアジャスタ２５にエア溜まりが発生することを防止することができるとともに、吸気側のロッカアーム２４と吸気バルブ２０、排気側のロッカアーム２４と排気バルブ２１とがそれぞれ衝突して異音が発生することを防止することができる。

また、本実施形態の給油構造は、オイル分配通路３４の吸気ポート１８側の末端部３４ａを、吸気ポート１８が開口される側のシリンダヘッド３の外壁３Ｂから外方に開口させ、吸気ポート１８側のオイル分配通路３４の末端部３４ａに油圧センサ３９を配置したので、エンジン１のオイル通路全体、すなわち、オイルパン１１からラッシュアジャスタ２５に至るオイル通路の油圧の異常を正確に検知することができる。

また、本実施形態の給油構造は、シリンダヘッド３の外壁３Ｂに、この外壁３Ｂから突出するボス部４０を形成し、オイル分配通路３４の末端部３４ａをボス部４０に連通させたので、ボス部４０によってオイル分配通路３４の長さを延長して、オイル分配通路３４により多くのオイルの貯留することができる。このため、ラッシュアジャスタ２５のオイル不足が発生することをより効果的に防止することかできる。

また、本実施形態の給油構造は、排気ポート１９と反対側のシリンダヘッド３の外壁３Ｂから離れた位置に油圧センサ３９を配置することができるので、エンジン１から油圧センサ３９に加わる熱負荷を軽減することができ、油圧センサ３９の耐久性を向上することができる。また、オイル分配通路３４の末端部３４ａを封じるために、油圧センサだけでなく、油温センサを設けてもよい。

なお、本実施形態のエンジン１は、ロアカムハウジング部４Ａ、４Ｂがシリンダヘッド３と一体的に成形されているが、ロアカムハウジング部４Ａ、４Ｂとシリンダヘッド３とを別体にしてもよい。

本発明の実施形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正および等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

１…エンジン（内燃機関）、３…シリンダヘッド、３Ｂ…外壁、１８…吸気ポート、１９…排気ポート、２４…ロッカアーム、２４Ａ…一端部（ロッカアームの端部）、２５…ラッシュアジャスタ、３３…オイル導入通路、３４…オイル分配通路、３４ａ…末端部、３５…オイル分岐通路、３５Ａ，３６Ａ…下部油路（オイル分岐通路）、３５Ｂ，３６Ｂ…ラッシュアジャスタ用油路（オイル分岐通路）、３９…油圧センサ、４０…ボス部

Claims (2)

1. 吸気ポートおよび排気ポートが形成されるとともに、ロッカアームおよび前記ロッカアームの端部を揺動自在に支持する油圧式のラッシュアジャスタが設けられたシリンダヘッドを有し、
   前記シリンダヘッドに、前記シリンダヘッドにオイルを導入するオイル導入通路と、前記オイル導入通路に連通し、前記吸気ポート側から前記排気ポート側に亙って延在するオイル分配通路と、前記オイル分配通路から分岐し、前記ラッシュアジャスタにオイルを供給するオイル分岐通路とが形成された内燃機関の給油構造であって、
   前記オイル分配通路を前記オイル分岐通路よりも上方に配置し、
   前記オイル分配通路の吸気ポート側の末端部を、前記吸気ポートが開口される側の前記シリンダヘッドの外壁から外方に開口し、
   前記吸気ポート側のオイル分配通路の末端部に油圧センサを配置したことを特徴とする内燃機関の給油構造。
2. 前記シリンダヘッドの前記外壁に、前記外壁から突出するボス部を形成し、オイル分配通路の末端部を前記ボス部に連通させたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の給油構造。

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