JP2018165499A

JP2018165499A - エンジン

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Publication number: JP2018165499A
Application number: JP2017063511A
Authority: JP
Inventors: 望加藤; Nozomi Kato; 豪丸谷; Takeshi Maruya; 平松田; Taira Matsuda
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2017-03-28
Filing date: 2017-03-28
Publication date: 2018-10-25
Anticipated expiration: 2037-03-28
Also published as: JP6820218B2

Abstract

【課題】シリンダブロックの大型化を抑制しつつ、エンジンのポンピングロスを低減する。【解決手段】一対のシリンダバンク１１，１３を備えるエンジン１０であって、一方のシリンダバンク１１に設けられ、クランク軸１５のクランクジャーナルＪ１〜Ｊ５を支持する複数の第１軸受壁３１ａ〜３１ｅを備える第１シリンダブロック１２と、他方のシリンダバンク１３に設けられ、クランクジャーナルＪ１〜Ｊ５を支持する複数の第２軸受壁４１ａ〜４１ｅを備える第２シリンダブロック１４と、を有し、複数の第１軸受壁３１ａ〜３１ｅおよび複数の第２軸受壁４１ａ〜４１ｅの少なくともいずれか１つに、厚み方向に貫通する貫通孔３４，４４が形成される。【選択図】図２

Description

本発明は、一対のシリンダバンクを備えるエンジンに関する。

一対のシリンダブロックを備えたエンジンとして、水平対向型エンジンやＶ型エンジン等がある。このようなエンジンにおいては、クランクジャーナルを支持する主軸受部、つまりシリンダブロックに形成される主軸受部により、気筒毎にクランク室が仕切られることがある。このようなエンジン構造により、各気筒間における空気の移動が阻害されるため、ピストンが下死点に向けて移動する際に、クランク室で空気が圧縮されてポンピングロスが発生する虞がある。そこで、シリンダブロックの上部に連通流路を形成することにより、連通流路を介してクランク室の各部位を連通させるようにしたエンジンが提案されている（特許文献１参照）。これにより、連通流路を介して各気筒間で空気を移動させることができ、エンジンのポンピングロスを低減することができる。

特開２０１６−１９１３２０号公報

ところで、エンジンのポンピングロスを低減するためには、シリンダブロックの連通流路を拡大することが必要である。しかしながら、シリンダブロックの連通流路を拡大することは、シリンダブロックの大型化を招く要因となっていた。このため、シリンダブロックの大型化を抑制しつつ、エンジンのポンピングロスを低減することが求められている。

本発明の目的は、シリンダブロックの大型化を抑制しつつ、エンジンのポンピングロスを低減することにある。

本発明のエンジンは、一対のシリンダバンクを備えるエンジンであって、一方の前記シリンダバンクに設けられ、クランク軸のジャーナルを支持する複数の第１軸受壁を備える第１シリンダブロックと、他方の前記シリンダバンクに設けられ、前記ジャーナルを支持する複数の第２軸受壁を備える第２シリンダブロックと、を有し、前記複数の第１軸受壁および前記複数の第２軸受壁の少なくともいずれか１つに、厚み方向に貫通する貫通孔が形成される。

本発明によれば、複数の第１軸受壁および複数の第２軸受壁の少なくともいずれか１つに、厚み方向に貫通する貫通孔が形成される。これにより、貫通孔を介して空気を移動させることができるため、シリンダブロックの大型化を抑制しつつ、エンジンのポンピングロスを低減することができる。

本発明の一実施の形態であるエンジンを示す概略図である。図１のＡ−Ａ線に沿ってシリンダブロック、クランク軸およびピストンを簡単に示した断面図である。図２のシリンダブロックを単体で示した断面図である。図３のＡ−Ａ線に沿う断面図である。矢印を用いてシリンダブロック内の空気流れを示した模式図である。本発明の他の実施の形態であるエンジンの一部を簡単に示した断面図である。本発明の他の実施の形態であるエンジンの一部を簡単に示した断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態であるエンジン１０を示す概略図である。また、図２は図１のＡ−Ａ線に沿ってシリンダブロック１２，１４、クランク軸１５およびピストンＰ１〜Ｐ４を簡単に示した断面図である。さらに、図３は図２のシリンダブロック１２，１４を単体で示した断面図であり、図４は図３のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

図１に示すように、エンジン１０は、一方のシリンダバンク１１に設けられるシリンダブロック１２と、他方のシリンダバンク１３に設けられるシリンダブロック１４と、一対のシリンダブロック１２，１４に支持されるクランク軸１５と、を有している。各シリンダブロック１２，１４に形成されるシリンダボアＢ１〜Ｂ４にはピストンＰ１〜Ｐ４が収容されており、このピストンＰ１〜Ｐ４にはコネクティングロッド１６を介してクランク軸１５が連結されている。また、各シリンダブロック１２，１４には、動弁機構１７等を備えたシリンダヘッド１８，１９が取り付けられている。なお、シリンダブロック１２，１４の下部には、オイルを貯留するオイルパン２０が取り付けられている。

図２に示すように、クランク軸１５は、回転中心に設けられる複数のクランクジャーナル（ジャーナル）Ｊ１〜Ｊ５と、各クランクジャーナルＪ１〜Ｊ５を連結する複数のクランクスロー２１と、を備えている。また、クランクスロー２１には、クランクジャーナルＪ１〜Ｊ５から偏心するクランクピン２２が設けられている。このようなクランク軸１５のクランクジャーナルＪ１〜Ｊ５は、一対のシリンダブロック１２，１４によって回転自在に支持されている。なお、シリンダブロック１２，１４の後述するジャーナルボア３２，４２には、滑り軸受として図示しない軸受メタルが組み付けられており、軸受メタルを介してクランクジャーナルＪ１〜Ｊ５は回転自在に支持されている。

［シリンダブロック構造］
図２〜図４に示すように、エンジン１０は一対のシリンダブロック１２，１４を有しており、これらのシリンダブロック１２，１４は複数の締結ボルト２３を用いて互いに固定されている。一方のシリンダブロック（第１シリンダブロック）１２には、２つのシリンダボア（第１シリンダボア）Ｂ１，Ｂ３を備えたシリンダ部３０が設けられており、各シリンダボアＢ１，Ｂ３にはピストンＰ１，Ｐ３が収容されている。また、シリンダブロック１２には、クランクジャーナルＪ１〜Ｊ５を支持する５つの軸受壁（第１軸受壁）３１ａ〜３１ｅが設けられており、主軸受部である各軸受壁３１ａ〜３１ｅの端部には半円状のジャーナルボア３２が形成されている。また、シリンダブロック１２のシリンダ部３０には、隣り合うシリンダボアＢ１，Ｂ３を互いに連通する開口部（第１開口部）３３が形成されている。さらに、５つの軸受壁３１ａ〜３１ｅのうち内側に配置される３つの軸受壁３１ｂ〜３１ｄ、つまりクランク室２４内に配置される軸受壁３１ｂ〜３１ｄには、厚み方向に貫通する貫通孔（第１貫通孔）３４が形成されている。

同様に、他方のシリンダブロック（第２シリンダブロック）１４には、２つのシリンダボア（第２シリンダボア）Ｂ２，Ｂ４を備えたシリンダ部４０が設けられており、各シリンダボアＢ２，Ｂ４にはピストンＰ２，Ｐ４が収容されている。また、シリンダブロック１４には、クランクジャーナルＪ１〜Ｊ５を支持する５つの軸受壁（第２軸受壁）４１ａ〜４１ｅが設けられており、主軸受部である各軸受壁４１ａ〜４１ｅの端部には半円状のジャーナルボア４２が形成されている。また、シリンダブロック１４のシリンダ部４０には、隣り合うシリンダボアＢ２，Ｂ４を互いに連通する開口部（第２開口部）４３が形成されている。さらに、５つの軸受壁４１ａ〜４１ｅのうち内側に配置される３つの軸受壁４１ｂ〜４１ｄ、つまりクランク室２４内に配置される軸受壁４１ｂ〜４１ｄには、厚み方向に貫通する貫通孔（第２貫通孔）４４が形成されている。

また、図４に示すように、クランク軸１５の中心線Ｃ１を通過する水平線Ｌ１に対し、シリンダボアＢ１，Ｂ３の中心線Ｃａは上方にずれて配置されている。また、クランク軸１５の中心線Ｃ１を通過する水平線Ｌ１に対し、シリンダボアＢ２，Ｂ４の中心線Ｃｂは下方にずれて配置されている。つまり、図示するエンジン１０のシリンダ構造は、シリンダブロック１２に形成されるシリンダボアＢ１，Ｂ３の中心線Ｃａ、およびシリンダブロック１４に形成されるシリンダボアＢ２，Ｂ４の中心線Ｃｂが、共にクランク軸１５の中心線Ｃ１に交差しないシリンダ構造である。このようなオフセット型のシリンダ構造を採用することにより、ピストンＰ１〜Ｐ４の往復運動を効率良くクランク軸１５の回転運動に変換することができる。

［シリンダブロック内の空気流れ］
続いて、シリンダブロック１２，１４内の空気流れについて説明する。図５は矢印を用いてシリンダブロック１２，１４内の空気流れを示した模式図である。まず、図３に示すように、クランク軸１５が収容されるクランク室２４は、シリンダブロック１２，１４の軸受壁３１ａ〜３１ｅ，４１ａ〜４１ｅによって４つの空間Ｓ１〜Ｓ４に仕切られている。ここで、図５に白抜きの矢印で示すように、図示するエンジン１０においては、ピストンＰ１，Ｐ２が下死点に向けて移動する際に、ピストンＰ３，Ｐ４が上死点に向けて移動する一方、ピストンＰ１，Ｐ２が上死点に向けて移動する際に、ピストンＰ３，Ｐ４が下死点に向けて移動する。

つまり、図５に示した作動状況においては、ピストンＰ１，Ｐ２は互いに近づく方向に移動するため、ピストンＰ１，Ｐ２に挟まれるクランク室２４の空間Ｓ１，Ｓ２では空気が圧縮されて圧力が上昇する。一方、ピストンＰ３，Ｐ４は互いに離れる方向に移動するため、ピストンＰ３，Ｐ４に挟まれるクランク室２４の空間Ｓ３，Ｓ４では空気が膨張して圧力が低下する。このように、クランク室２４の各空間Ｓ１〜Ｓ４において過度な圧力上昇や圧力低下を招くことは、エンジン１０のポンピングロスを増加させる要因であるため、クランク室２４の各空間Ｓ１〜Ｓ４における過度な圧力変動を抑制することが求められている。

そこで、前述したように、本発明の一実施の形態であるエンジン１０においては、シリンダブロック１２，１４の軸受壁３１ｂ〜３１ｄ，４１ｂ〜４１ｄに対し、厚み方向に貫通する貫通孔３４，４４が形成されている。これにより、軸受壁３１ｂ〜３１ｄ，４１ｂ〜４１ｄの貫通孔３４，４４を介してクランク室２４の各空間Ｓ１〜Ｓ４を互いに連通させることができ、各空間Ｓ１〜Ｓ４を介して各シリンダボアＢ１〜Ｂ４を互いに連通させることができる。このように、軸受壁３１ｂ〜３１ｄ，４１ｂ〜４１ｄに貫通孔３４，４４を形成することにより、各シリンダボアＢ１〜Ｂ４を積極的に連通させることが可能である。

これにより、図５に矢印αで示すように、ピストンＰ１の下面側で押された空気を、上昇するピストンＰ３の下面側に移動させることができ、クランク室２４の各空間Ｓ１〜Ｓ４における過度な圧力上昇や圧力低下を抑制することできる。また、ピストンＰ２の下面側で押された空気を、上昇するピストンＰ４の下面側に移動させることができ、クランク室２４の各空間Ｓ１〜Ｓ４における過度な圧力上昇や圧力低下を抑制することできる。これにより、エンジン１０のポンピングロスを低減することができる。

また、本発明の一実施の形態であるエンジン１０においては、シリンダブロック１２，１４のシリンダ部３０，４０に対し、隣り合うシリンダボアＢ１〜Ｂ４を互いに連通する開口部３３，４３が形成されている。このように、シリンダ部３０，４０に開口部３３，４３を形成することにより、シリンダボアＢ１，Ｂ３を積極的に連通させることができ、シリンダボアＢ２，Ｂ４を積極的に連通させることができる。

これにより、図５に矢印βで示すように、ピストンＰ１の下面側で押し込まれた空気を、上昇するピストンＰ３の下面側に移動させることができ、クランク室２４の各空間Ｓ１〜Ｓ４における過度な圧力上昇や圧力低下を抑制することできる。また、ピストンＰ２の下面側で押し込まれた空気を、上昇するピストンＰ４の下面側に移動させることができ、クランク室２４の各空間Ｓ１〜Ｓ４における過度な圧力上昇や圧力低下を抑制することできる。これにより、エンジン１０のポンピングロスを低減することができる。

また、図４に示すように、シリンダブロック１２，１４の下部には、オイルパン２０に溜められたオイルとの間に空間５０が設けられており、この空間５０を介してクランク室２４の各空間Ｓ１〜Ｓ４は互いに連通している。さらに、シリンダブロック１２，１４の上部には連通流路５１が設けられており、この連通流路５１を介してクランク室２４の各空間Ｓ１〜Ｓ４は互いに連通している。このように、シリンダブロック１２，１４の下部の空間５０や上部の連通流路５１を介して各空間Ｓ１〜Ｓ４を連通させることによっても、クランク室２４の各空間Ｓ１〜Ｓ４における過度な圧力変動を抑制することでき、エンジン１０のポンピングロスを低減することができる。

ここで、前述したように、軸受壁３１ｂ〜３１ｄ，４１ｂ〜４１ｄに形成される貫通孔３４，４４や、シリンダ部３０，４０に形成される開口部３３，４３により、シリンダブロック１２，１４内における空気の移動量を確保することができるため、シリンダブロック１２，１４の上部に形成される連通流路５１を縮小することができる。このように、シリンダブロック１２，１４の上部に形成される連通流路５１を縮小することにより、シリンダブロック１２，１４の大型化を抑制することができ、エンジン１０の高さ寸法を抑制することができる。また、図示するエンジン１０においては、大型化を招き易いオフセット型のシリンダ構造を採用しているが、このオフセット型のシリンダ構造を採用した場合であっても、軸受壁３１ｂ〜３１ｄ，４１ｂ〜４１ｄに貫通孔３４，４４を形成することや、シリンダ部３０，４０に開口部３３，４３を形成することにより、連通流路５１を縮小してシリンダブロック１２，１４の大型化を抑制することが可能である。

図示する例では、軸受壁３１ｂ〜３１ｄ，４１ｂ〜４１ｄに形成される貫通孔３４，４４が、締結ボルト２３の軸方向に重なる位置に形成されているが、これに限られることはなく、他の位置に貫通孔３４，４４を形成しても良い。また、図示する例では、１つの軸受壁３１ｂ〜３１ｄ，４１ｂ〜４１ｄに対して１つの貫通孔３４，４４を形成しているが、これに限られることはなく、１つの軸受壁３１ａ〜３１ｅ，４１ａ〜４１ｅに対して複数の貫通孔３４，４４を形成しても良い。また、図示する例では、クランク室２４内に配置される軸受壁３１ｂ〜３１ｄ，４１ｂ〜４１ｄの全てに貫通孔３４，４４を形成しているが、これに限られることはない。各空間Ｓ１〜Ｓ４における過度な圧力変動を抑制することが可能であれば、軸受壁３１ｂ〜３１ｄの少なくともいずれか１つに貫通孔３４を形成しても良い。同様に、各空間Ｓ１〜Ｓ４における過度な圧力変動を抑制することが可能であれば、軸受壁４１ｂ〜４１ｄの少なくともいずれか１つに貫通孔４４を形成しても良い。

［他の実施の形態］
図６および図７は、本発明の他の実施の形態であるエンジン６０，７０の一部を簡単に示した断面図である。図６および図７において、図４に示した部材や部位と同様の部材や部位については、同一の符号を付してその説明を省略する。

前述の説明では、シリンダブロック１２，１４の上部に連通流路５１を形成しているが、これに限られることはなく、シリンダブロック１２，１４の上部から連通流路５１を削減しても良い。図６に示すように、エンジン６０は、第１シリンダブロック６１および第２シリンダブロック６２を有しており、これらシリンダブロック６１，６２の上部には、前述した連通流路５１が形成されていない。つまり、軸受壁３１ｂ〜３１ｄ，４１ｂ〜４１ｄに貫通孔３４，４４を形成することや、シリンダ部３０，４０に開口部３３，４３を形成することにより、クランク室２４の各空間Ｓ１〜Ｓ４において空気を十分に移動させることが可能である場合には、エンジン６０のポンピングロスを低減しながら連通流路５１を削減することができる。このように、シリンダブロック６１，６２の上部から連通流路５１を削減することにより、シリンダブロック６１，６２の更なる小型化を達成することができる。

また、前述の説明では、オフセット型のシリンダ構造を採用しているが、これに限られることはなく、各シリンダボアＢ１〜Ｂ４の中心線を同一平面上に配置しても良い。図７に示すように、エンジン７０は、第１シリンダブロック７１および第２シリンダブロック７２を有している。一方のシリンダブロック７１には、ピストンＰ１，Ｐ３を収容するシリンダボアＢ１，Ｂ３が形成されており、他方のシリンダブロック７２には、ピストンＰ２，Ｐ４を収容するシリンダボアＢ２，Ｂ４が形成されている。また、一方のシリンダボアＢ１，Ｂ３の中心線Ｃａは、クランク軸１５の中心線Ｃ１に対して交差し、他方のシリンダボアＢ２，Ｂ４の中心線Ｃｂは、クランク軸１５の中心線Ｃ１に対して交差する。このように、各シリンダボアＢ１〜Ｂ４の中心線Ｃａ，Ｃｂが同一平面上に配置されたエンジン７０であっても、軸受壁３１ｂ〜３１ｄ，４１ｂ〜４１ｄに貫通孔３４，４４を形成することや、シリンダ部３０，４０に開口部３３，４３を形成することにより、エンジン７０のポンピングロスを低減することができる。なお、シリンダブロック７１，７２の上部に設けられる連通流路５１を削減しても良いことはいうまでもない。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。図示するエンジン１０，６０，７０は、４気筒の水平対向エンジンであるが、このエンジン形式に限られることはなく、例えばバンク角が１８０°のＶ型エンジンに本発明を適用しても良く、４気筒以外の気筒数を備えるエンジンに本発明を適用しても良い。また、前述の説明では、一対のシリンダブロック１２，１４を互いに固定する際に、双方のシリンダブロック１２，１４から締結ボルト２３を組み付けているが、これに限られることはなく、いずれか一方のシリンダブロックから締結ボルト２３を組み付けても良い。

１０エンジン
１１シリンダバンク
１２シリンダブロック（第１シリンダブロック）
１３シリンダバンク
１４シリンダブロック（第２シリンダブロック）
１５クランク軸
３１ａ〜３１ｅ軸受壁（第１軸受壁）
３３開口部（第１開口部）
３４貫通孔（第１貫通孔）
４１ａ〜４１ｅ軸受壁（第２軸受壁）
４３開口部（第２開口部）
４４貫通孔（第２貫通孔）
６０エンジン
６１シリンダブロック（第１シリンダブロック）
６２シリンダブロック（第２シリンダブロック）
７０エンジン
７１シリンダブロック（第１シリンダブロック）
７２シリンダブロック（第２シリンダブロック）
Ｂ１，Ｂ３シリンダボア（第１シリンダボア）
Ｂ２，Ｂ４シリンダボア（第２シリンダボア）
Ｃ１中心線
Ｃａ中心線
Ｃｂ中心線

Claims

一対のシリンダバンクを備えるエンジンであって、
一方の前記シリンダバンクに設けられ、クランク軸のジャーナルを支持する複数の第１軸受壁を備える第１シリンダブロックと、
他方の前記シリンダバンクに設けられ、前記ジャーナルを支持する複数の第２軸受壁を備える第２シリンダブロックと、
を有し、
前記複数の第１軸受壁および前記複数の第２軸受壁の少なくともいずれか１つに、厚み方向に貫通する貫通孔が形成される、エンジン。
請求項１に記載のエンジンにおいて、
前記複数の第１軸受壁の少なくともいずれか１つに、前記貫通孔として第１貫通孔が形成され、
前記複数の第２軸受壁の少なくともいずれか１つに、前記貫通孔として第２貫通孔が形成される、エンジン。
請求項１または２に記載のエンジンにおいて、
前記第１シリンダブロックには、ピストンが収容される複数の第１シリンダボアと、隣り合う前記第１シリンダボアを互いに連通する第１開口部と、が形成され、
前記第２シリンダブロックには、ピストンが収容される複数の第２シリンダボアと、隣り合う前記第２シリンダボアを互いに連通する第２開口部と、が形成される、エンジン。
請求項１〜３のいずれか１項に記載のエンジンにおいて、
前記第１シリンダブロックに形成される第１シリンダボアの中心線、および前記第２シリンダブロックに形成される第２シリンダボアの中心線は、共に前記クランク軸の中心線に交差しない、エンジン。