JP2018048572A

JP2018048572A - 内燃機関

Info

Publication number: JP2018048572A
Application number: JP2016183352A
Authority: JP
Inventors: 弘一浅田; Koichi Asada
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2016-09-20
Filing date: 2016-09-20
Publication date: 2018-03-29

Abstract

【課題】内燃機関の放射音を低減できる樹脂製のシリンダヘッドカバーを備える内燃機関を提供する。【解決手段】シリンダヘッド３の上方を覆うシリンダヘッドカバー５を備える内燃機関１であって、シリンダヘッドカバー５は、樹脂製であり、その内部に内燃機関１を冷却する冷却液の流路を備える。流路を流れる冷却液によってシリンダヘッドカバー５の重量が増大し、シリンダヘッドカバー５の透過損失が高くなることで、内燃機関１の放射音を低減することができる。加えて、冷却液によって放射音を減衰することができ、放射音を低減することができる。また、冷却液によって樹脂製のシリンダヘッドカバー５が冷却されるので、シリンダヘッドカバー５の熱変形を抑制でき、熱変形によるシリンダヘッドカバー５からのオイルの漏れを抑制できる。【選択図】図１

Description

本発明は、シリンダヘッドの上方を覆うシリンダヘッドカバーを備える内燃機関に関する。

例えば特許文献１に記載のように、内燃機関はシリンダブロックとその上部に設けられるシリンダヘッドを備える。シリンダブロックとシリンダヘッドには、それらを冷却する冷却液の流路が形成されている。さらに、内燃機関にはシリンダヘッドの上方を覆うシリンダヘッドカバーが取り付けられている。シリンダヘッドカバーは、シリンダヘッドに設けられる動弁系の保護や、内燃機関外への動弁系のオイルの漏れを抑制する機能を有している。

シリンダヘッドカバーのさらに上方に、内燃機関の上面を覆う意匠カバーを設ける場合もある。意匠カバーは、ボンネットを開放したときの内燃機関の見栄えの向上、内燃機関の上方への放射音の低減といった機能を有している。

特開平１１−３０３６７９号公報

近年では、車両の軽量化などを目的として、シリンダヘッドカバーを樹脂製とすることが提案されている。しかし、樹脂製のシリンダヘッドカバーは、金属製のシリンダヘッドカバーに比べて、透過損失（遮音性能の一評価基準）に劣る。そのため、樹脂製のシリンダヘッドカバーに加えて意匠カバーを設置することが望ましいが、車両の製造コストの問題や設置スペースの制約があり、全ての車種に意匠カバーを設置できるわけではない。

また、樹脂製のシリンダヘッドカバーには、シリンダヘッドの熱などによって変形する恐れがあるという問題もある。シリンダヘッドカバーが変形すると、シリンダヘッドカバーからオイルが漏れる恐れがある。

さらに、シリンダヘッドカバーの内部にはブローバイガスを回収するブローバイガス通路が形成されている。冬場などはシリンダヘッドカバーのブローバイガス通路に結露が発生し易いという問題もある。結露が発生すると、結露水がオイルと混ざってオイルが白濁して劣化したり、白濁したオイルによりブローバイガス通路を閉塞したりする恐れがある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、内燃機関の放射音を低減できる樹脂製のシリンダヘッドカバーを備える内燃機関を提供することにある。また、本発明の別の目的は、シリンダヘッドの熱などによって変形し難い樹脂製のシリンダヘッドカバーを備える内燃機関を提供することにある。さらに、本発明の他の目的は、シリンダヘッドカバー内の結露を防止できるシリンダヘッドカバーを備える内燃機関を提供することにある。

本発明の一態様に係る内燃機関は、シリンダヘッドの上方を覆うシリンダヘッドカバーを備える内燃機関であって、前記シリンダヘッドカバーは、樹脂製であり、その内部に前記内燃機関を冷却する冷却液の流路を備える。

上記構成によれば、シリンダヘッドカバーの内部に形成される流路を流れる冷却液によってシリンダヘッドカバーの重量が増大し、シリンダヘッドカバーの透過損失が高くなることで、内燃機関の放射音を低減することができる。加えて、冷却液によって放射音を減衰することができ、内燃機関に意匠カバーを設けた場合と同等程度に放射音を低減することができる。

また、上記構成によれば、冷却液によって樹脂製のシリンダヘッドカバーが冷却されるので、シリンダヘッドカバーの熱変形を抑制でき、熱変形によるシリンダヘッドカバーからのオイルの漏れを抑制できる。

さらに、上記構成によれば、樹脂製のシリンダヘッドカバーの内部に冷却液が存在することによって、一年を通じてシリンダヘッドカバーの内部の温度を所定の温度範囲に維持することができる。その結果、シリンダヘッドカバー内のブローバイガス通路における結露を抑制でき、オイルに結露水が混じり、オイルが白濁することを抑制できる。オイルへの結露水の混合を抑制することで、オイルの劣化を抑制したり、白濁したオイルによるブローバイガス通路の閉塞を防止できる。

実施形態に示す内燃機関の概略斜視図である。実施形態に示す内燃機関に備わるシリンダヘッドカバーの分解斜視図である。図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。図１のＩＶ−ＩＶ断面図である。

以下、図面を参照して、実施形態に係る内燃機関を具体的に説明する。なお、本発明は、これらの例示に限定されず、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

＜実施形態１＞
図１は、ラジエター９が接続された内燃機関１の概略斜視図である。この図１を含む以降の図面では、車両前方側をＦＲで、車両後方側をＲＲで、車両右方側をＲＨで、車両左方側をＬＨで、車両上方側をＵＰで、車両下方側をＬＷＲで示す。なお、本例における内燃機関１の設置の向きは一例に過ぎず、例えば図１の内燃機関１を９０°あるいは１８０°水平回転させた向きに内燃機関１が設置されていても構わない。

図１に示す内燃機関１は、シリンダブロック２と、シリンダヘッド３と、オイルパン４と、シリンダヘッドカバー５とを備える。シリンダヘッド３には、主供給配管９０と主回収配管９１を介してラジエター９が繋がっており、ラジエター９で冷却された冷却液がシリンダヘッド３とシリンダブロック２に供給され、これらが冷却される。シリンダブロック２やシリンダヘッド３の熱で高温となった冷却液の一部は、図示しないヒータユニットに供給される。冷却液は図示しないポンプで循環される。図１では冷却液の流れを塗潰し矢印で示す。この内燃機関１の特徴の一つとして、シリンダヘッドカバー５が樹脂製であり、シリンダヘッドカバー５にも冷却液の流路を形成したことが挙げられる。

≪シリンダヘッドカバー≫
シリンダヘッドカバー５は、上面から見たときの形状が概略Ｕ字型に形成されており、シリンダヘッド３の上面に列設される点火プラグユニット３０を避けるようにシリンダヘッド３の上方を覆っている。つまり、シリンダヘッドカバー５から点火プラグユニット３０は露出した状態にある。シリンダヘッドカバー５の高さは、内燃機関１に意匠カバーを設けた場合と同等かそれ以下となるように設定することが好ましい。

本例のシリンダヘッドカバー５は、図２に示すように、シリンダヘッド３（図１）に接触するロアカバー６と、ロアカバー６に融着されるアッパーカバー７とで構成されている。ロアカバー６とアッパーカバー７との融着部分をクロスハッチング、または４５°のハッチングで示す。クロスハッチングは、図２上で見える位置にある融着部分の位置を示しており、４５°のハッチングは、アッパーカバー７の内側にある融着部分のうち、図２上で見えない位置にある融着部分を示している。

［ロアカバー］
ロアカバー６には、シリンダヘッド３の動弁系の上方を覆う複雑形状の本体部６０と、本体部６０の外縁部に設けられるフランジ部６１とを備える。

本体部６０は、フランジ部６１の上面から車両上方側ＵＰに突出するベース部６０Ａと、ベース部６０Ａの上面における車両前後方向の中央部から車両上方側ＵＰに突出する中央突出部６０Ｂと、中央突出部６０Ｂの車両前方側ＦＲ、車両後方側ＲＲ、および車両右方側ＲＨを取り囲むＵ字壁部６０Ｃとを備える。本体部６０の内周面形状は、外周面形状にほぼ沿った形状となっている。つまり、本体部６０の内部は中空となっている。

中央突出部６０Ｂは、車両上方側ＵＰと車両左方側ＬＨとが開口した箱状に形成されており、車両上方側ＵＰから見たときの形状と、車両左方側ＬＨからみたときの形状が共に概略Ｕ字状になっている。中央突出部６０Ｂにおける箱の底の部分には、図１の点火プラグユニット３０を貫通させる貫通孔部６０ｈが設けられており、中央突出部６０Ｂにおける箱の内周面に相当する部分は、図１に示すように、概略Ｕ字状のシリンダヘッドカバー５の内周面を構成する。

Ｕ字壁部６０Ｃは、車両上方側ＵＰから見たときの形状が概略Ｕ字状に形成されており、中央突出部６０Ｂの外周に一体に形成されている。Ｕ字壁部６０Ｃの車両左方側ＬＨの部分は、先端に向うに従って車両下方側ＬＷＲに下がるスロープ状に形成されている。後述するように、このＵ字壁部６０Ｃの車両前方側ＦＲの部分と車両後方側ＲＲの部分が、図１のシリンダヘッド３の内部に配置される動弁系の外周を覆う。このＵ字壁部６０Ｃの車両右方側ＲＨの部分には、オイルキャップ５２を備えるエンジンオイルの導入部が設けられている。

一方、本体部６０の外縁部に設けられるフランジ部６１は、車両前方側ＦＲと車両後方側ＲＲにそれぞれ三つずつ設けられた固定部６１ｓを備える。固定部６１ｓは、車両の前後方向に円弧状に張り出すことで形成されており、ボルトなどの固定部材を貫通させる貫通孔を備える。固定部６１ｓは、ガスケット（図示略）を介してシリンダヘッドカバー５をシリンダヘッド３に固定する際に利用される。

［アッパーカバー］
アッパーカバー７は、ロアカバー６の本体部６０を内部に収納する箱状の本体部７０と、本体部７０の外縁部に設けられるフランジ部７１とを備える。

箱状の本体部７０には、車両上方側ＵＰの上面から車両左方側ＬＨの側面に至る切欠き部７０ｈが設けられている。アッパーカバー７とロアカバー６とを接合したとき、切欠き部７０ｈには、ロアカバー６の中央突出部６０Ｂの内周面に相当する部分が露出する（図１を合わせて参照）。また、本体部７０には、ラジエターキャップ５１、および冷却液の入口管７０Ａと出口管７０Ｂとが設けられている。入口管７０Ａと出口管７０Ｂにはそれぞれ、図１の副供給配管９５と副回収配管９６が取り付けられる。入口管７０Ａは、内燃機関１（図１）の排気側の動弁系が配置される側に設けることが好ましい。排気側の動弁系の方が、吸気側の動弁系よりも高温となり易いからである。また、出口管７０Ｂには、冷却液の流路内の圧力が高くなったときに流路内から外部に余剰の気体を排出するブリーザーバルブを設けることが好ましい。

一方、本体部７０の外縁部に設けられるフランジ部７１は、車両前方側ＦＲと車両後方側ＲＲにそれぞれ三つずつ設けられた固定部７１ｓを備える。固定部７１ｓは、ロアカバー６の固定部６１ｓに対応する位置に設けられており、固定部６１ｓと同様にシリンダヘッドカバー５をシリンダヘッド３に固定する際に利用される。

［シリンダヘッドカバーの材質］
シリンダヘッドカバー５を構成する樹脂は特に限定されない。但し、シリンダヘッドカバー５のうち、アッパーカバー７は、シリンダヘッドカバー５内の冷却液の量が確認できるように透明、または半透明の樹脂で構成することが好ましい。

［シリンダヘッドカバー内の冷却液の流路］
図２に示すロアカバー６とアッパーカバー７のクロスハッチング部分を熱融着させてシリンダヘッドカバー５を作製する。ロアカバー６の内部にバッフルプレート６５（後述する図３参照）を設置し、そのシリンダヘッドカバー５をシリンダヘッド３にボルトなどで取り付ける。そして、アッパーカバー７の入口管７０Ａと出口管７０Ｂにそれぞれ、副供給配管９５と副回収配管９６を接続する。本例の副供給配管９５のラジエター９側の端部は、ラジエター９のアッパータンクに接続されており、副回収配管９６のラジエター９側の端部は主供給配管９０の途中に接続されているが、このような接続関係に限定されるわけではない。例えば、副供給配管９５の端部はラジエター９のロアタンクや主供給配管９０に接続されていても良い。また、副回収配管９６の端部は、ラジエター９のアッパータンクやロアタンクに接続されていても良い。

シリンダヘッド３に取り付け、配管９５，９６を接続したシリンダヘッドカバー５の内部には、冷却液の流路が形成される。その流路の構成を図３，４に示すシリンダヘッドカバー５の部分断面図を参照して説明する。

図３，４に示すように、シリンダヘッドカバー５は、ロアカバー６とアッパーカバー７の二重構造になっており、ロアカバー６の外周面とアッパーカバー７の内周面との間に冷却液の流路５０が形成される。図４に示すように、入口管７０Ａから流路５０に導入された冷却液は、図１に示すように、排気側の動弁系（ラジエターキャップ５１がある側）を冷却し、車両右方側ＲＨでＵターンして出口管７０Ｂからシリンダヘッドカバー５外に排出される。

一方、図３に示すように、ロアカバー６の内部には、上記冷却液の流路５０とは独立したブローバイガス通路３５が形成される。ブローバイガス通路３５は、部材間の隙間から漏れ出した未燃焼の燃料を含むブローバイガスを回収する通路である。ブローバイガスは、例えば内燃機関１の吸気管に還流させて燃焼させる。上述したように本例のシリンダヘッドカバー５を取り付けた内燃機関１にはブローバイガス通路３５が形成されるため、ブローバイガスの処理を適切に行なうことができる。ここで、ロアカバー６の内部に設置されるバッフルプレート６５によって、動弁系のオイルがブローバイガス通路３５に持ち去られることを抑制できる。

≪効果≫
上記内燃機関１によれば、以下の効果を奏することができる。

（１）内燃機関１の上方への放射音を低減できる。
シリンダヘッドカバー５の内部に冷却液の流路５０が形成されているため、冷却液の分だけシリンダヘッドカバー５の重量が増大し、シリンダヘッドカバー５の透過損失が高くなる。加えて、冷却液が放射音を減衰させるため、本例のシリンダヘッドカバー５によれば、放射音を低減することができる。また、シリンダヘッドカバー５で放射音を十分に低減できるため、意匠カバーを省略することができ、車両の製造コストを低減できる。なお、本例の構成は意匠カバーの設置を否定するものではなく、シリンダヘッドカバー５の上部にさらに意匠カバーを設けても構わない。

（２）シリンダヘッドカバー５の熱変形によるオイルの漏れを抑制できる。
シリンダヘッドカバー５の内部に流れる冷却液によってシリンダヘッドカバー５が冷却されるため、シリンダヘッドカバー５が熱変形し難い。そのため、シリンダヘッドカバー５の気密性が維持され易く、シリンダヘッドカバー５からオイルが漏れることを抑制することができる。

（３）ブローバイガス通路の結露を抑制できる。
樹脂製のシリンダヘッドカバー５の内部に冷却液が存在することによって、一年を通じてシリンダヘッドカバー５の内部の温度を所定の温度範囲に維持することができる。その結果、シリンダヘッドカバー５内のブローバイガス通路３５における結露を抑制でき、オイルに結露水が混じり、オイルが白濁することを抑制できる。オイルへの結露水の混合を抑制することで、オイルの劣化を抑制したり、白濁したオイルによるブローバイガス通路３５の閉塞を防止したりできる。

（４）冷却水を循環させるポンプのエア噛みを防止できる。
シリンダヘッドカバー５の位置に設けられる流路５０は、冷却液の流路の中でも最も高い位置にある。そのため、例えば出口管７０Ｂの位置にブリーザーバルブを設けることで、冷却液の循環系路からエア抜きを行ない易くなり、冷却水の流路にエアが混入するエア噛みを抑制できる。また、ブリーザーバルブを設けることで、冷却液の補充作業時に冷却液の流路からエアを抜き易く、補充作業の工数や時間を低減することができる。

（５）冷却液のリザーバタンクを省略できる。
本例の構成は、シリンダヘッドカバー５にリザーバタンクが設置されている構成に等しいと言える。リザーバタンクの設置を省略できる分だけ、エンジンルームのスペースに余裕ができる。余裕のできたスペースに何らかの機器を設置しても良いし、余裕ができた分だけ車両をコンパクトにしても良い。

（６）冷却液の視認性が良い。
シリンダヘッドカバー５が樹脂製であるため、冷却液の残量を視認し易い。特に、シリンダヘッドカバー５のアッパーカバー７を透明度の高い樹脂で構成することで、冷却液の残量を容易に視認することができる。

本発明の内燃機関は、水冷式の内燃機関に好適に利用できる。

１内燃機関
２シリンダブロック
３シリンダヘッド
３０点火プラグユニット３５ブローバイガス通路
４オイルパン
５シリンダヘッドカバー
５０流路５１ラジエターキャップ５２オイルキャップ
６ロアカバー
６０本体部６０Ａベース部６０Ｂ中央突出部６０ＣＵ字壁部
６０ｈ貫通孔部
６１フランジ部６１ｓ固定部６５バッフルプレート
７アッパーカバー
７０本体部７０Ａ入口管７０Ｂ出口管７０ｈ切欠き部
７１フランジ部７１ｓ固定部
９ラジエター
９０主供給配管９１主回収配管９５副供給配管９６副回収配管

Claims

シリンダヘッドの上方を覆うシリンダヘッドカバーを備える内燃機関であって、
前記シリンダヘッドカバーは、樹脂製であり、その内部に前記内燃機関を冷却する冷却液の流路を備える内燃機関。