JP2017044118A - Internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関、特にシリンダヘッド側からシリンダブロック側へオイルが流れる内燃機関に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine, and more particularly to an internal combustion engine in which oil flows from a cylinder head side to a cylinder block side.
車両に搭載される内燃機関では、多数の軸受部分や摺動部分がオイル(潤滑油)により潤滑されるようになっている。シリンダヘッド側からシリンダブロック側にオイルが流れる内燃機関では、シリンダヘッドのアッパデッキに、オイルを下方へ落とすための油落とし穴が開口している。 In an internal combustion engine mounted on a vehicle, a large number of bearing portions and sliding portions are lubricated with oil (lubricating oil). In an internal combustion engine in which oil flows from the cylinder head side to the cylinder block side, an oil dropping hole for dropping the oil downward is formed in the upper deck of the cylinder head.
例えば、特許文献1には、シリンダブロックに形成されたウォータジャケットが仕切り部によってシリンダボアの上部を冷却する上段側冷却水通路とシリンダボアの下部を冷却する下段側冷却水通路とに分割されるとともに、シリンダブロックの一側面にブロック側オイル通路が形成された構成が開示されている。このブロック側オイル通路は、気筒列方向に幅広のオイル落とし流路と、オイル落とし流路の下方に位置し、オイル落とし流路の底面のうち気筒列方向中央位置付近に接続された流下通路と、を有している。また、オイル落とし流路内には、上端部が仕切り部の高さ以上となるようにリブ部が形成されている。
For example, in
このような特許文献1においては、暖機中(冷機時)にあっては、粘性の高いオイルがリブ部の上端を乗り越えるようにしてオイル落とし流路内を気筒列方向中央に向かって流れつつ流下通路へと導かれ、暖機後にあっては、粘性の低くなったオイルがリブ部の表面に沿って下方へ流れつつ流下通路へと導かれる。
In such a
しかしながら、この特許文献1の内燃機関において、暖機中に上段側冷却水通路内の冷却水と熱交換を行うのは、主としてブロック側オイル通路のオイルのうち仕切り部よりも上方側のオイルである。すなわち、暖機中にオイルと上段側冷却水通路内の冷却水とが熱交換する領域は限られており、速やかに内燃機関を暖機できない虞がある。また、リブ部は、オイル落とし流路内という狭い空間に設けられているので、リブ部による伝熱面積拡大には限度がある。すなわち、暖機後におけるオイルの温度上昇抑制を図る上では、更なる改善の余地がある。
However, in the internal combustion engine of
本発明の内燃機関は、シリンダヘッドがシリンダブロックに対して車両上方側に位置するよう車両に搭載されるとともに、上記シリンダヘッドに当該シリンダヘッド内のオイルをシリンダブロック側へ流す部位が形成されたものであって、上記部位に複数のフィンを有することを特徴としている。 The internal combustion engine of the present invention is mounted on the vehicle so that the cylinder head is positioned on the vehicle upper side with respect to the cylinder block, and a portion for flowing oil in the cylinder head to the cylinder block side is formed on the cylinder head. The above-mentioned part has a plurality of fins.
本発明によれば、オイルと熱交換する内燃機関の各部の中で比較的面積の広い部位に複数のフィンを設けることにより当該部位の表面積が一層大きくなり、シリンダヘッドとオイルとの熱交換が促進される。 According to the present invention, by providing a plurality of fins in a portion having a relatively large area in each part of the internal combustion engine that exchanges heat with oil, the surface area of the portion is further increased, and heat exchange between the cylinder head and the oil is achieved. Promoted.
すなわち、冷却水温が相対的に高い暖機中(冷機時)等においては、オイルがシリンダヘッドから受熱することで油温の上昇が促進され、内燃機関の暖機を促進することができる。油温が相対的に高い暖機後等においては、オイルがシリンダヘッドへ放熱することで油温の上昇を抑制することができる。 In other words, during warm-up (when the coolant is cold) having a relatively high cooling water temperature, the oil receives heat from the cylinder head, whereby the rise in the oil temperature is promoted, and warm-up of the internal combustion engine can be promoted. After warming up where the oil temperature is relatively high, etc., the oil radiates heat to the cylinder head, thereby suppressing an increase in the oil temperature.
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図1は、本発明が適用された内燃機関1の概略構成を模式的に示した説明図である。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory view schematically showing a schematic configuration of an
図1に示すように、内燃機関1は、シリンダヘッド2がシリンダブロック3に対して車両上方側に位置するように車両に搭載されるものであって、シリンダヘッド2と、シリンダ4が形成されたシリンダブロック3と、シリンダヘッド2に支持されるカムシャフト5と、シリンダ4内を往復動するピストン6と、コンロッド7を介してピストン6に連結されたクランクシャフト8と、シリンダブロック3の下部に取り付けられるオイルパン9と、から大略構成されている。
As shown in FIG. 1, the
シリンダヘッド2及びシリンダブロック3の内部には、冷却水10が循環するウォータジャケット11、12がそれぞれ形成されている。シリンダヘッド2のウォータジャケット11とシリンダブロック2のウォータジャケット12は、互いに連通するものであり、両者によって燃焼室13及びシリンダ4等が取り囲まれている。
カムシャフト5には、カムシャフト5の各部を潤滑するために、オイルパン9内のオイル(潤滑油)14が供給されている。カムシャフト5に各部を潤滑したオイル14は、複数のフィン15が形成されたシリンダヘッドヘッド2のアッパデッキ16に滴下する。カムシャフト5の下方に位置するアッパデッキ16に受け止められたシリンダヘッド2内のオイル14は、アッパデッキ16に開口するオイル穴17を介してシリンダブロック側へ流れ落ちオイルパン9に戻る。つまり、アッパデッキ16は、シリンダヘッド2内のオイル14をシリンダブロック側へ流す部位である。オイル穴17は、シリンダヘッド2に形成されたものであって、シリンダブロック3に形成されたシリンダブロック側オイル穴17と連通している。
Oil (lubricating oil) 14 in the oil pan 9 is supplied to the camshaft 5 in order to lubricate each part of the camshaft 5. The
ここで、図1中の矢印は、内燃機関1内部の熱の移動の一例を模式的に示したものである。内燃機関1の各部においては、相対的に温度が高い方から相対的に温度の低い方へ熱が移動する。つまり、冷却水10やオイル14には、シリンダヘッド2やシリンダブロック3から受熱する場合もあれば、シリンダヘッド2やシリンダブロック3に対して放熱する場合もある。
Here, the arrows in FIG. 1 schematically show an example of heat transfer inside the
図2及び図3は、内燃機関1が直列3気筒の場合のシリンダヘッド2の一例を示すものである。図2は、シリンダヘッド2の概略を示した平面図である。図3は、図2のA−A線に沿った断面図である。
2 and 3 show an example of the
シリンダヘッド2は、アルミ合金や鋳鉄により一体的に鋳造されたものであって、複数のボルト18によりシリンダブロック3に固定される。シリンダヘッド2には、上述したウォータジャケット11の他に、各気筒の吸気ポート19と各気筒の排気ポート20が形成されている。各吸気ポート19には、シリンダヘッド2に接続された図示せぬ吸気マニホールドから空気が供給される。また、本実施例においては、各排気ポート20に排出された排気がシリンダヘッド2に接続された図示せぬ排気マニホールドで合流している。
The
シリンダヘッド2は、気筒列に方向に沿って細長い矩形の略箱形状を呈している。すなわち、シリンダヘッド2は、アッパデッキ16と、気筒列方向の一端側に位置するヘッド一端壁21と、気筒列方向の他端側に位置するヘッド他端壁22と、気筒列方向に沿った左右のヘッド一側壁23及びヘッド他側壁24と、を有し、アッパデッキ16の周囲がヘッド一端壁21、ヘッド他端壁22、ヘッド一側壁23及びヘッド他側壁24によって囲まれている。ヘッド一側壁23は吸気ポート側に位置し、ヘッド他側壁24は排気ポート側に位置している。
The
アッパデッキ16には、点火プラグ(図示せず)が取り付けられる点火プラグ取り付け部25、吸気弁26のバルブスプリング(図示せず)が着座するボス部27、排気弁28のバルブスプリング(図示せず)が着座するボス部29、オイル穴17等が形成されているとともに、複数のフィン15が突出形成されている。
The
本実施例におけるオイル穴17は、ヘッド一側壁23に隣接する2つの吸気ポート側オイル穴17aとヘッド他側壁24に隣接する1つの排気ポート側オイル穴17bである。説明の便宜上、内燃機関1の3つの気筒を、ヘッド一端壁21側から第1気筒、第2気筒、第3気筒とすると、吸気ポート側オイル穴17aは、気筒列方向で、第1気筒と第2気筒の間、及び第2気筒と第3気筒の間に形成されている。排気ポート側オイル穴17bは、気筒列方向で、第2気筒と第3気筒の間に形成されている。なお、本実施例における排気ポート側オイル穴17bは、ブローバイガスが通流可能となっている。
The
フィン15は、アッパデッキ16に沿って細長い形状を呈し、長手方向に沿った側面が、オイル穴17へ向かうオイル14の流れ方向と対向するよう形成されている。具体的には、本実施例におけるフィン15は、気筒列方向に沿って細長い矩形の突起である。
The
また、フィン15は、オイル穴17へ向かうオイル14の流れ方向に対して千鳥状に配置されているとともに、排気ポート20が形成されているヘッド他側壁24側に相対的に多く形成されている。
Further, the
また、フィン15のうち、油面よりも上方にある部分は、アッパデッキ16上のオイル14との熱交換面積の増大に寄与しない。そのため、アッパデッキ16上に突出形成された複数のフィン15は、その大部分が、図4に示すように、運転時におけるアッパデッキ16上のオイル14の油面よりも低くなるよう設定されている。
Further, a portion of the
図5は、上述した実施例の内燃機関1と比較例の内燃機関における冷却水温及び油温の冷機始動からの経時変化を示した特性図である。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing a change with time of the cooling water temperature and the oil temperature from the cold start in the
図5中に実線で示す特性線Tw1は、上述した実施例の内燃機関1における冷却水温を示している。図5中に太実線で示す特性線Tg1は、上述した実施例の内燃機関1における油温を示している。図5中に波線で示す特性線Tw2は、比較例の内燃機関における冷却水温を示している。図5中に太波線で示す特性線Tg2は、比較例の内燃機関における油温を示している。ここで、比較例の内燃機関は、上述した実施例の内燃機関1と略同一構成となっているが、アッパデッキ16にフィン15が設けられていない。
A characteristic line Tw1 indicated by a solid line in FIG. 5 indicates the cooling water temperature in the
ウォータジャケット11は、オイル穴17等からなるオイル14の循環経路に比べて内燃機関1の熱源となる燃焼室13に近接している。そのため、内燃機関1を始動すると、冷却水10の温度(冷却水温)は、オイル14の温度(油温)より速やかに上昇した後に、所期の温度に収束する。油温は、冷却水温より緩やかに上昇するが、やがて冷却水温よりも高温の所期の温度に収束する。
The
オイル14と熱交換する内燃機関1の各部の中で比較的面積の広いアッパデッキ16に複数のフィン15を設けることにより、アッパデッキ16の表面積が一層大きくなり、シリンダヘッド2とオイル14との熱交換が促進される。
By providing a plurality of
すなわち、冷却水温が相対的に高い暖機中(冷機時)等においては、オイル14がシリンダヘッド2から受熱することで油温の上昇が促進され、内燃機関の暖機を促進することができる。油温が相対的に高い暖機後等においては、オイル14がシリンダヘッド2に放熱することで油温の上昇を抑制することができる。
That is, during warm-up (when cold) where the coolant temperature is relatively high, the
そして、複数のフィン15は、アッパデッキ16に沿って細長い形状を呈し、フィン長手方向に沿った側面がオイル穴17に向かうオイル14の流れ方向と対向するように配置されているので、フィン15に対してオイル14が当たりやすくなり、オイル14とシリンダヘッド2との間の熱交換を一層促進することができる。
The plurality of
また、複数のフィン15が、アッパデッキ16上におけるオイル14の流れ方向に対して千鳥状に配置されているので、フィン15に対してオイル14を効率よく当てることができる。
Further, since the plurality of
複数のフィン15は、排気ポート20側に相対的に多く形成されているので、高温の排気が流れることによりシリンダヘッドの中で相対的に高温となる排気ポートの周囲とオイル14との熱交換により、冷却水温が相対的に高い暖機中等においては一層効率良く内燃機関1の暖機を促進することができる。
Since the plurality of
なお、本発明は、シリンダヘッド2がシリンダブロック3に対して車両上方側に位置するように車両に搭載される内燃機関に対して適用可能であり、例えば、V型内燃機関に対しても適用可能である。
The present invention can be applied to an internal combustion engine mounted on a vehicle such that the
そして、フィン15の形状は、アッパデッキ16に沿って細長い形状であれば、矩形に限定されるものではなく、矩形以外の形状にすることも可能である。
And if the shape of the
また、上述した実施例におけるシリンダヘッド2は、排気マニホールドが接続され、この排気マニホールドで各気筒からの排気が合流しているが、シリンダヘッド2の内部で各吸気ポート19が合流するようにシリンダヘッド2を形成するようにしてもよい。すなわち、シリンダヘッド2に、当該シリンダヘッドの内部で各気筒の排気ポート20と合流する合流部を形成するようにしてもよい。この場合、シリンダヘッドは、排気から受熱する部分が相対的に増大することになり、冷却水温が相対的に高い暖機中等においては一層効率良く暖機を促進することができる。
Further, the
1…内燃機関
2…シリンダヘッド
3…シリンダブロック
4…シリンダ
5…カムシャフト
6…ピストン
7…コンロッド
8…クランクシャフト
9…オイルパン
10…冷却水
11…ウォータジャケット
12…ウォータジャケット
13…燃焼室
14…オイル
15…フィン
16…アッパデッキ
17…オイル穴
17a…吸気ポート側オイル穴
17b…排気ポート側オイル穴
19…吸気ポート
20…排気ポート
DESCRIPTION OF
Claims (5)
上記部位に複数のフィンを有することを特徴とする内燃機関。 In the internal combustion engine in which the cylinder head is mounted on the vehicle such that the cylinder head is positioned on the vehicle upper side with respect to the cylinder block, and the portion in which the oil in the cylinder head flows to the cylinder block side is formed on the cylinder head.
An internal combustion engine having a plurality of fins in the portion.
上記シリンダヘッドには、当該シリンダヘッドの内部に各気筒の排気ポートが合流する合流部が形成されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の内燃機関。 The internal combustion engine is a multi-cylinder internal combustion engine,
The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, wherein the cylinder head is formed with a merging portion where the exhaust ports of the cylinders merge inside the cylinder head.
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