JP2015203373A - 内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】吸気カムシャフトから吐出されるオイルと排気カムシャフトから吐出されるオイルとの干渉を抑制することのできる内燃機関を提供する。【解決手段】この内燃機関では、いずれも中空の吸気カムシャフト３２並びに排気カムシャフト４２に、貫通孔３２ｄ，４２ｄを設け、各カムシャフト３２，４２の内部に供給されているオイルを、各カムシャフト３２，４２の回転に伴う遠心力を利用して貫通孔３２ｄ，４２ｄから吐出させて動弁系を潤滑する。この内燃機関では、各カムシャフト３２，４２における貫通孔３２ｄ，４２ｄが、同一の気筒の動弁系にオイルを供給する貫通孔３２ｄ，４２ｄ同士では吸気カムシャフト３２おける貫通孔３２ｄの配設位置と排気カムシャフト４２における貫通孔４２ｄの配設位置との位相差が常に１８０?未満になるように配設されている。【選択図】図３

Description

この発明はオイルを吐出する貫通孔の設けられたカムシャフトを備え、貫通孔を通じて吐出されたオイルにより動弁系を潤滑する内燃機関に関するものである。

特許文献１には、中空の吸気カムシャフトに貫通孔を設けた内燃機関が開示されている。この内燃機関では、吸気カムシャフトの回転に伴う遠心力によって吸気カムシャフトの内部に供給されているオイルを貫通孔から吐出させることにより、オイルを排気カムシャフト側のカムキャップに供給して動弁系を潤滑する。

特開平８‐２０００２９号公報

ところで、吸気カムシャフトに加え、排気カムシャフトにも同様の構成を採用し、互いにオイルを供給しあえるようにしてオイルの供給機会を増やすようにした場合、図５に矢印で示すように吸気カムシャフト１００の貫通孔１０１から吐出されたオイルと排気カムシャフト２００の貫通孔２０１から吐出されたオイルとが干渉してしまう可能性がある。

こうして吸気カムシャフトから吐出されたオイルと排気カムシャフトから吐出されたオイルとが干渉してしまうと、オイルが潤滑部位に十分に供給されないおそれがある。
この発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、吸気カムシャフトから吐出されるオイルと排気カムシャフトから吐出されるオイルとの干渉を抑制することのできる内燃機関を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決するための内燃機関は、いずれも中空の吸気カムシャフト並びに排気カムシャフトに、それぞれ貫通孔を設け、各カムシャフトの内部に供給されているオイルを、各カムシャフトの回転に伴う遠心力を利用して前記貫通孔から吐出させて動弁系を潤滑する内燃機関である。この内燃機関では、各カムシャフトにおける前記貫通孔が、同一の気筒の動弁系にオイルを供給する前記貫通孔同士では前記吸気カムシャフトおける前記貫通孔の配設位置と前記排気カムシャフトにおける前記貫通孔の配設位置との位相差が常に１８０°未満になるように配設されている。

上記構成によれば、クランクシャフトの回転と同期して各カムシャフトが回転しているとき各カムシャフトに設けられた貫通孔同士が向かい合う状態にならなくなる。なお、上記構成によれば、カムシャフトの回転位相を変更するバルブタイミング変更機構などにより吸気カムシャフトと排気カムシャフトの相対位相が変更されるとしても、各カムシャフトに設けられた貫通孔同士が向かい合う状態にならなくなる。そのため、吸気カムシャフトから吐出されるオイルと排気カムシャフトから吐出されるオイルとの干渉を抑制することができる。

内燃機関の一実施形態についてその動弁系の構成を示す断面図。 同実施形態にかかる内燃機関におけるカムシャフトの配設態様を示すシリンダーヘッドの上面図。 同実施形態にかかる内燃機関における各カムシャフトの貫通孔の配設位置の関係を示すカムシャフトの断面図。 同実施形態にかかる内燃機関の動弁系における貫通孔の配設位置とオイルの吐出方向との関係を示す断面図。 比較例としての動弁系における貫通孔の配設位置とオイルの吐出方向との関係を示す断面図。

以下、内燃機関の一実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。
図１に示すように、この内燃機関のシリンダーブロック１０の内部に形成された気筒１１には、ピストン１２が摺動可能に収容されている。そして、シリンダーブロック１０の上部にはシリンダーヘッド２０が組み付けられており、気筒１１の内周面、ピストン１２の上面、そしてシリンダーヘッド２０の下面によって燃焼室１３が区画形成されている。

シリンダーヘッド２０における燃焼室１３の上部には、ピストン１２と対向するように点火プラグ１４が設けられている。また、シリンダーヘッド２０には、燃焼室１３と連通する吸気ポート２１及び排気ポート２２が形成されている。吸気ポート２１は図示しない吸気マニホールドと接続されて吸気通路３０の一部を構成している。また、排気ポート２２は、図示しない排気マニホールドと接続されて排気通路４０の一部を構成している。

図１に示すように、シリンダーヘッド２０には、吸気通路３０と燃焼室１３とを連通・遮断する吸気バルブ３１と、排気通路４０と燃焼室１３とを連通・遮断する排気バルブ４１とが設けられている。各バルブ３１，４１は、シリンダーヘッド２０に固定されたバルブガイド２７に挿通されている。そして、各バルブ３１，４１にはリテーナー２３が固定されているとともに、シリンダーヘッド２０とリテーナー２３との間にはバルブスプリング２４が圧縮された状態で設けられている。これにより、各バルブ３１，４１は、バルブスプリング２４の付勢力によって閉弁方向にそれぞれ付勢されている。

また、シリンダーヘッド２０の内部には、各バルブ３１，４１にそれぞれ対応するようにラッシュアジャスター２５が設けられている。そして、このラッシュアジャスター２５と各バルブ３１，４１との間にはロッカーアーム２６が架設されている。図１に示すように、このロッカーアーム２６は、その一端がラッシュアジャスター２５によって下方から支持されているとともに、他端が各バルブ３１，４１の端部に当接している。

更に、シリンダーヘッド２０には、吸気バルブ３１を開弁方向に駆動する吸気カムシャフト３２と、排気バルブ４１を開弁方向に駆動する排気カムシャフト４２とがそれぞれ回動可能に支持されている。吸気カムシャフト３２には吸気カム３２ａが設けられており、排気カムシャフト４２には排気カム４２ａが設けられている。

これらカムシャフト３２，４２は、図１に二点鎖線で示すようにタイミングチェーン５０を介してクランクシャフトと連結されており、クランクシャフトが２回転すると、それに伴ってこれらカムシャフト３２，４２がそれぞれ１回転するようになっている。これにより、機関運転に伴ってクランクシャフトが回転すると、吸気カムシャフト３２及び排気カムシャフトが図１に矢印で示すように左回りに回転する。

図１の上方右側に示すように、吸気カム３２ａの外周面は、吸気バルブ３１に当接しているロッカーアーム２６のローラー２６ａに当接している。これにより、機関運転に伴い吸気カムシャフト３２が回転すると、吸気カム３２ａの作用によりロッカーアーム２６がラッシュアジャスター２５によって支持された部分を支点として揺動する。その結果、吸気バルブ３１がロッカーアーム２６によって開弁方向にリフトされるようになる。

一方、図１の上方左側に示すように、排気カム４２ａの外周面は、排気バルブ４１に当接しているロッカーアーム２６のローラー２６ａに当接している。これにより、機関運転に伴い排気カムシャフト４２が回転すると、排気カム４２ａの作用によりロッカーアーム２６がラッシュアジャスター２５によって支持された部分を支点として揺動する。その結果、排気バルブ４１がロッカーアーム２６によって開弁方向にリフトされるようになる。

また、図１における吸気カムシャフト３２の周囲に二点鎖線で示すように、この内燃機関には、バルブタイミング変更機構３５が設けられている。バルブタイミング変更機構３５は、吸気カムシャフト３２とタイミングチェーンとが連結されている部分に設けられており、クランクシャフトの回転位相に対する吸気カムシャフト３２の回転位相を変更することにより、吸気バルブ３１の開閉タイミングを変更するものである。

図２に示すように、この内燃機関は４つの気筒１１を有する直列４気筒エンジンである。なお、図２では、上方が内燃機関のリア側、下方が内燃機関のフロント側を示している。

吸気カムシャフト３２及び排気カムシャフト４２は、シリンダーヘッド２０にボルト２９で締結された５つのカムキャップ２８によってシリンダーヘッド２０に回動可能に支持されている。

この内燃機関では、各気筒１１に対して吸気バルブ３１と排気バルブ４１とがそれぞれ２つずつ設けられており、吸気カムシャフト３２には、それぞれの吸気バルブ３１に対応するように８つの吸気カム３２ａが設けられている。また、排気カムシャフト４２にも、それぞれの排気バルブ４１に対応するように８つの吸気カム３２ａが設けられている。

排気カムシャフト４２は、中空の筒状をなしており、その内部にはオイルが流れる軸内通路４２ｃが形成されている。シリンダーヘッド２０の軸受部にはオイルの供給通路が設けられている。排気カムシャフト４２のジャーナル部には、排気カムシャフト４２が回転しているときにこの供給通路と連通する間欠供給孔が複数設けられており、供給通路を通じて供給されたオイルがこの間欠供給孔を通じて軸内通路４２ｃに導入されるようになっている。

また、排気カムシャフト４２にはそれぞれの排気カム４２ａの隣に開口するように８つの貫通孔４２ｄが形成されている。貫通孔４２ｄは軸内通路４２ｃと連通しており、図２に示すように、排気カム４２ａのリア側に設けられている。

吸気カムシャフト３２も、中空の筒状をなしており、その内部にはオイルが流れる軸内通路３２ｃが形成されている。吸気カムシャフト３２のジャーナル部にも、吸気カムシャフト３２が回転しているときに供給通路と連通する間欠供給孔が複数設けられており、供給通路を通じて供給されたオイルがこの間欠供給孔を通じて軸内通路３２ｃに導入されるようになっている。また、吸気カムシャフト３２の軸内通路３２ｃはバルブタイミング変更機構３５にも連通しており、バルブタイミング変更機構３５から排出されたオイルも軸内通路３２ｃに導入されるようになっている。

吸気カムシャフト３２にも軸内通路３２ｃと連通する８つの貫通孔３２ｄが形成されている。貫通孔３２ｄは吸気カム３２ａの隣に開口するように、吸気カム３２ａのフロント側にそれぞれ設けられている。

こうしていずれも中空の吸気カムシャフト３２及び排気カムシャフト４２に貫通孔３２ｄが設けられていることにより、各カムシャフト３２，４２の内部に供給されているオイルが、各カムシャフト３２，４２の回転に伴う遠心力によってそれぞれの貫通孔３２ｄ，４２ｄから吐出し、各気筒１１の動弁系を潤滑するようになっている。

次に図３を参照して排気カムシャフト４２に設けられた貫通孔４２ｄと吸気カムシャフト３２に設けられた貫通孔３２ｄの配設位置の関係について説明する。
図３に示すように、同一の気筒１１に対してオイルを供給する排気カムシャフト４２の貫通孔４２ｄが設けられている位相と同じ位相を基準位相Ｓとした場合、吸気カムシャフト３２における貫通孔３２ｄは、この基準位相Ｓを中心に進角側９０°から遅角側９０°までの白抜き矢印で示した配設範囲内に設けられている。なお、図３では、基準位相Ｓから進角側に９０°の位相を「＋９０°」、基準位相Ｓから遅角側に９０°の位相を「−９０°」と示している。

例えば、図３に示すように、吸気カムシャフト３２では、基準位相Ｓから進角側に４５°の位相に貫通孔３２ｄが設けられており、この貫通孔３２ｄの配設位置と、同一の気筒１１の動弁系にオイルを吐出する排気カムシャフト４２の貫通孔４２ｄの配設位置との位相差は４５°になっている。なお、図３に示されている状態は、バルブタイミング変更機構３５が進角側と遅角側の間の中立位置にある状態、すなわち吸気バルブ３１のバルブタイミングが進角も遅角もされていない状態である。

上記の配設範囲は、バルブタイミング変更機構３５による吸気カムシャフト３２の位相の変更範囲に基づいて設定されている。すなわち、この配設範囲は、バルブタイミング変更機構３５によって吸気カムシャフト３２の位相が変更されたとしても、この配設範囲内に貫通孔３２ｄが設けられていれば、同一の気筒１１の動弁系にオイルを供給する貫通孔３２ｄ，４２ｄ同士の間では配設位置の位相差が常に１８０°未満になるように設定されている。

このようにこの内燃機関では、各カムシャフト３２，４２における貫通孔３２ｄ，４２ｄが、同一の気筒１１の動弁系にオイルを供給する貫通孔３２ｄ，４２ｄ同士の間では配設位置の位相差が常に１８０°未満になるように配設されている。

次に本実施形態にかかる内燃機関の作用について、図４及び図５を参照して説明する。
図５は比較例として、同一の気筒１１の動弁系にオイルを供給する吸気カムシャフト１００の貫通孔１０１の配設位置と排気カムシャフト２００の貫通孔２０１の配設位置との位相差が１８０°になるように各カムシャフト１００，２００の貫通孔１０１，２０１が配設されている場合の例を示している。

この場合、図５に矢印で示すように、吸気カムシャフト１００の貫通孔１０１から吐出されたオイルと排気カムシャフト２００の貫通孔２０１から吐出されたオイルとが干渉してしまい、オイルが動弁系に十分に供給されないおそれがある。

これに対して、図４に示すように、本実施形態にかかる内燃機関では、クランクシャフトの回転と同期して各カムシャフト３２，４２が回転しているとき各カムシャフト３２，４２に設けられた貫通孔３２ｄ、４２ｄ同士が向かい合う状態にならなくなる。また、上記構成によれば、カムシャフト３２，４２の回転位相を変更するバルブタイミング変更機構３５により吸気カムシャフト３２の位相が変更され、吸気カムシャフト３２と排気カムシャフト４２の相対位相が変更されたとしても、貫通孔３２ｄ，４２ｄ同士が向かい合う状態にならない。そのため、図４に矢印で示すように、吸気カムシャフト３２から吐出されるオイルと排気カムシャフト４２から吐出されるオイルとの干渉を抑制することができる。

また、図２を参照して説明したように、この内燃機関では、貫通孔３２ｄが吸気カム３２ａのフロント側に設けられており、貫通孔４２ｄが排気カム４２ａのリア側に設けられている。そのため、吸気カムシャフト３２に設けられた貫通孔３２ｄと排気カムシャフト４２に設けられた貫通孔４２ｄはカムシャフト３２，４２の軸方向においてもずれた位置に設けられていることになる。したがって、この点においても貫通孔３２ｄ，４２ｄ同士が向かい合う状態になり難くされており、吸気カムシャフト３２から吐出されるオイルと排気カムシャフト４２から吐出されるオイルとの干渉を抑制することができる。

以上説明した実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）クランクシャフトの回転と同期して各カムシャフト３２，４２が回転しているとき各カムシャフト３２，４２に設けられた貫通孔３２ｄ，４２ｄ同士が向かい合う状態にならなくなる。そのため、吸気カムシャフト３２から吐出されるオイルと排気カムシャフト４２から吐出されるオイルとの干渉を抑制することができ、動弁系に十分にオイルを供給することができる。

（２）吸気カム３２ａのフロント側に貫通孔３２ｄを設け、排気カム４２ａのリア側に貫通孔４２ｄを設けることにより、貫通孔３２ｄの配設位置と貫通孔４２ｄの配設位置をカムシャフト３２，４２の軸方向にずらしている。そのため、ますます貫通孔３２ｄ，４２ｄ同士が向かい合う状態にならなくなり、吸気カムシャフト３２から吐出されるオイルと排気カムシャフト４２から吐出されるオイルとの干渉を抑制することができる。

（３）吸気カム３２ａのフロント側に貫通孔３２ｄを設け、排気カム４２ａのリア側に貫通孔４２ｄを設けるようにしたため、貫通孔３２ｄから吐出されたオイルが動弁系のフロント側から供給され、貫通孔４２ｄから吐出されたオイルが動弁系のリア側から供給されることになる。したがって、動弁系に対して、フロント側、リア側の双方からオイルを供給することができるようになる。

なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・上記（２）及び（３）の効果を得るためには、上記実施形態のように、カムシャフト３２，４２の軸方向においても貫通孔３２ｄ，４２ｄの配設位置をずらすことが好ましい。しかし、カムシャフト３２，４２の軸方向における貫通孔３２ｄ，４２ｄの配設位置や、貫通孔３２ｄ，４２ｄの数は変更してもよい。例えば、吸気カム３２ａのフロント側及びリア側の双方に貫通孔３２ｄを設けるとともに、排気カム４２ａのフロント側及びリア側の双方に貫通孔４２ｄを設けるようにしてもよい。また、吸気側、排気側双方とも、カムのフロント側に貫通孔３２ｄ，４２ｄを設けるようにしたり、吸気側、排気側双方とも、カムのリア側に貫通孔３２ｄ，４２ｄを設けるようにしたりしてもよい。

・吸気カムシャフト３２の位相を変更するバルブタイミング変更機構３５を備える内燃機関を例示したが、排気カムシャフト４２の位相を変更するバルブタイミング変更機構が設けられた内燃機関に上記実施形態と同様の技術的思想を適用することもできる。すなわち、この場合には、吸気カムシャフト３２及び排気カムシャフト４２の位相が変更されたとしても常に位相差が１８０°未満になるように貫通孔３２ｄ，４２ｄを配設すればよい。

・進角側９０°から遅角側９０°までの配設範囲を設定し、進角側４５°の位置に貫通孔３２ｄを設けた例を示したが、位相差が１８０°未満になるように貫通孔３２ｄと貫通孔４２ｄとを配設すればよいため、配設位置はこの例で示した位置に限らない。また、配設範囲も進角側９０°から遅角側９０°までの範囲に限らず、バルブタイミング可変機構による位相の変更範囲に応じて、吸気カムシャフト３２及び排気カムシャフト４２の位相が変更されたとしても常に位相差が１８０°未満になるように設定すればよい。なお、バルブタイミング変更機構を備えていない内燃機関の場合には、吸気カムシャフト３２や排気カムシャフト４２の位相が変更されないため、位相差が１８０°未満になるように各貫通孔３２ｄ，４２ｄを配設することのできる配設範囲は上記実施例の場合に比べて広がることになる。

・各カムシャフト３２，４２へのオイルの供給方法は適宜変更可能である。例えば、上記実施形態では、吸気カムシャフト３２に対してジャーナル側からとバルブタイミング変更機構３５側からとの双方からオイルを供給する例を示したが、一方からのみ供給する構成を採用することもできる。

１０…シリンダーブロック、１１…気筒、１２…ピストン、１３…燃焼室、１４…点火プラグ、２０…シリンダーヘッド、２１…吸気ポート、２２…排気ポート、２３…リテーナー、２４…バルブスプリング、２５…ラッシュアジャスター、２６…ロッカーアーム、２６ａ…ローラー、２７…バルブガイド、２８…カムキャップ、２９…ボルト、３０…吸気通路、３１…吸気バルブ、３２…吸気カムシャフト、３２ａ…吸気カム、３２ｃ…軸内通路、３２ｄ…貫通孔、３５…バルブタイミング変更機構、４０…排気通路、４１…排気バルブ、４２…排気カムシャフト、４２ａ…排気カム、４２ｃ…軸内通路、４２ｄ…貫通孔、５０…タイミングチェーン。

Claims (1)

1. いずれも中空の吸気カムシャフト並びに排気カムシャフトに、それぞれ貫通孔を設け、各カムシャフトの内部に供給されているオイルを、各カムシャフトの回転に伴う遠心力を利用して前記貫通孔から吐出させて動弁系を潤滑する内燃機関であり、
   各カムシャフトにおける前記貫通孔が、同一の気筒の動弁系にオイルを供給する前記貫通孔同士では前記吸気カムシャフトおける前記貫通孔の配設位置と前記排気カムシャフトにおける前記貫通孔の配設位置との位相差が常に１８０°未満になるように配設されている
   ことを特徴とする内燃機関。