JP2018168710A - Internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本願発明は、クランク軸の潤滑に特徴を有する内燃機関に関するものである。 The present invention relates to an internal combustion engine characterized by crankshaft lubrication.
内燃機関のクランク軸は、一般に、メタル軸受けを介して、シリンダブロック(クランクケース)に形成した上軸受け部とクランクキャップ(下軸受け)とで回転自在に保持されており、ジャーナル部とメタル軸受けとの摺動面には、シリンダブロックに形成したオイル通路から潤滑オイルが供給されている。 A crankshaft of an internal combustion engine is generally rotatably supported by an upper bearing portion and a crank cap (lower bearing) formed on a cylinder block (crankcase) via a metal bearing. Lubricating oil is supplied to the sliding surface from an oil passage formed in the cylinder block.
オイル通路は、クランク軸と平行に延びる部分を有するメインギャラリーと、メインギャラリーの箇所から各上軸受け部に分岐した枝通路とを有しており、潤滑オイルは、クランク軸で直接に又は間接的に駆動されるオイルポンプによってメインギャラリーに圧送されて、各枝通路から各摺動部に送られている。このような潤滑構造は、例えば特許文献1に開示されている。
The oil passage has a main gallery having a portion extending in parallel with the crankshaft, and a branch passage branched from the location of the main gallery to each upper bearing portion. Lubricating oil is directly or indirectly on the crankshaft. The oil pump is driven to the main gallery by an oil pump, and is sent to each sliding portion from each branch passage. Such a lubrication structure is disclosed in
潤滑オイルはオイルポンプで圧送されているが、機関が停止してからある程度の時間を経過すると、摺動面からオイルが抜け落ちてしまう。そして、始動時には、クランク軸はスタータモータによるクランキングによって即座に回転し始める一方、オイルポンプが駆動されてから実際に潤滑オイルが摺動部に到達するには若干の(数秒の)タイムラグがあり、このため、始動初期にクランク軸が無潤滑状態で回転することがある。 Lubricating oil is pumped by an oil pump, but when a certain amount of time has passed since the engine stopped, the oil falls off the sliding surface. At the start, the crankshaft starts to rotate immediately by cranking by the starter motor, but there is a slight (several seconds) lag for the lubricating oil to actually reach the sliding part after the oil pump is driven. For this reason, the crankshaft may rotate in an unlubricated state in the initial stage of starting.
そして、無潤滑状態での回転が繰り返されると、メタル軸受けやジャーナル部が片減り(偏磨耗)して当該メタル軸受けやジャーナル部の真円度が低下し、抵抗が増大して燃費を悪化させたり、内燃機関の寿命低下を招来したりする問題がある。特に、荷物配達用車両に搭載した内燃機関のように、機関をある程度時間停止してから始動するということが頻繁に繰り返される場合は、上記した問題が顕著に現れやすい。 If the rotation in a non-lubricated state is repeated, the metal bearing and the journal part are reduced (deviation wear), the roundness of the metal bearing and the journal part is lowered, the resistance is increased, and the fuel consumption is deteriorated. There is a problem that the life of the internal combustion engine is reduced. In particular, when the engine is frequently stopped after being stopped for a certain period of time, such as an internal combustion engine mounted on a luggage delivery vehicle, the above-mentioned problem is likely to appear remarkably.
本願発明は、このような現状を改善すべくなされたものである。 The present invention has been made to improve the current situation.
本願発明は、
クランク軸のジャーナル部が軸受け部に回転自在に保持されており、前記軸受け部とジャーナル部との摺動面に潤滑オイルが供給されている構成であって、
前記軸受け部のうちジャーナル部の下方に位置した部位にオイル溜まり空間を形成しており、前記オイル溜まり空間に、前記ジャーナル部との摺動面に開口したオイル出入り通路と、クランク室に開口した空気抜き通路とが形成されている。
The present invention is
The journal part of the crankshaft is rotatably held by the bearing part, and the lubricating oil is supplied to the sliding surface between the bearing part and the journal part,
An oil reservoir space is formed in a portion of the bearing portion located below the journal portion, and an oil access passage that opens in a sliding surface with the journal portion is formed in the oil reservoir space, and the crank chamber opens. An air vent passage is formed.
この場合、軸受け部は、シリングブロックに形成した上軸受け部と、下軸受け部としてのクランクキャップとから成っていてもよいが、通常は、上下の軸受け部との間に2つ割り式のメタル軸受けを介在させていることが多い。従って、請求項に記載した「軸受け部」は、軸受けが存在する場合も含んでいる。メタル軸受けを配置している場合は、オイル出入り通路はメタル軸受けにも貫通している。 In this case, the bearing part may consist of an upper bearing part formed in the shilling block and a crank cap as the lower bearing part. Usually, however, a split metal is provided between the upper and lower bearing parts. In many cases, a bearing is interposed. Accordingly, the “bearing portion” recited in the claims includes a case where a bearing is present. In the case where a metal bearing is disposed, the oil access passage also penetrates the metal bearing.
オイル溜まり空間はジャーナル部の下方に配置されており、かつ、潤滑オイルはオイルポンプで摺動部に圧送されているため、内燃機関の運転時に潤滑オイルがオイル出入り通路からオイル溜まり空間に流れ落ちており、機関停止後も、オイル溜まり空間には潤滑オイルが充満している。 The oil reservoir space is arranged below the journal part, and the lubricating oil is pumped to the sliding part by the oil pump, so that the lubricating oil flows down from the oil access passage into the oil reservoir space during operation of the internal combustion engine. Even after the engine is stopped, the oil sump space is filled with lubricating oil.
そして、スタータモータによる始動によってクランク軸が回転し始めると、摺動部に負圧効果が発生し、この負圧により、オイル溜まり空間から潤滑オイルを吸い上げる作用が生じ、かつ、空気抜き通路の存在により、オイル溜まり空間に負圧が発生することはないため、オイル溜まり空間から潤滑オイルがオイル出入り通路に吸い上げることが、抵抗無く行われる。 When the crankshaft starts to rotate due to start by the starter motor, a negative pressure effect is generated in the sliding portion. This negative pressure causes the action of sucking the lubricating oil from the oil pool space, and the presence of the air vent passage. Since no negative pressure is generated in the oil reservoir space, the lubricating oil is sucked up from the oil reservoir space into the oil access passage without resistance.
従って、本願発明では、クランキング開始と殆ど同時にジャーナル部と軸受け部との潤滑を行うことができる。その結果、ジャーナル部や軸受け部(特にメタル軸受け)の磨耗(特に偏磨耗)を防止又は著しく抑制して、ジャーナル部や軸受け部を高い真円度に維持して抵抗の増大を防止し、燃費の悪化や内燃機関の耐久性低下を防止できる。 Therefore, in the present invention, the journal portion and the bearing portion can be lubricated almost simultaneously with the start of cranking. As a result, the wear (especially uneven wear) of the journal and bearings (especially metal bearings) is prevented or significantly suppressed, and the journal and bearings are maintained at a high roundness to prevent an increase in resistance and fuel consumption. It is possible to prevent the deterioration of the internal combustion engine and the durability of the internal combustion engine.
(1).第1実施形態
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。まず、図1〜3に示す第1実施形態を説明する。以下では方向を特定するため前後・左右の文言を使用するが、クランク軸線方向を前後方向、クランク軸線と直交した水平方向(正確には、クランク軸線とシリンダボア軸線の両方と直交した方向)を左右方向としている。正面視は、クランク軸線方向である。
(1). First Embodiment Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. First, a first embodiment shown in FIGS. In the following, the front / rear / left / right language is used to specify the direction, but the crank axis direction is the front / rear direction, and the horizontal direction orthogonal to the crank axis (to be precise, the direction orthogonal to both the crank axis and the cylinder bore axis) The direction. The front view is the crank axis direction.
本実施形態の内燃機関は自動車用の3気筒内燃機関であり、このため、クランク軸1は前後方向に飛び飛びに配置された4つのジャーナル部2を有している。これらの各ジャーナル部2は、それぞれ、上下2つ割り方式のメタル軸受け3を介して、シリンダブロック(クランクケース)4に形成された半円状の上軸受け部5と、下部軸受け部としてのクランクキャップ6とによって回転自在に保持されている。正確には、メタル軸受け3も軸受け部を構成している。
The internal combustion engine of the present embodiment is a three-cylinder internal combustion engine for automobiles. For this reason, the
敢えて述べるまでもないが、隣り合ったジャーナル部2の間には一対のクランクアーム7が配置されており、一対のクランクアーム7にクランクピン8が連結されている。なお、図2に示す符号9はヘッドボルトである。
Needless to say, a pair of
シリンダブロック4の長手一側部には、オイルが圧送されるメインギャラリー10が、クランク軸1と平行に延びるように形成されている。そして、メインギャラリー10から、各上軸受け部5に向けて傾斜姿勢で延びる枝オイル通路11が分岐している。上部のメタル軸受け3には、枝オイル通路11と連通したオイル穴12が空いている。
A
各クランクキャップ6は、左右一対のボルト15でシリンダブロック4に固定されているが、各クランクキャップ6に、下向きに開口したオイル溜まり空間13を形成してこれを蓋板14で塞ぎ、蓋板14とクランクキャップ6とをキャップボルト15で共締めしている。従って、蓋板14が脱落することはない。
Each
オイル溜まり空間13は、クランク軸1の軸心を挟んだ左右両側に広がっている。クランク軸1の軸心は、シリンダボア16の軸心17に対して左右方向に若干の寸eだけ偏心している。このため、クランク軸1は矢印A方向に回転するが、オイル溜まり空間13のうちクランク軸1の回転方向Aに向かって前方の側に、上向きのオイル出入り通路18を連通させている。オイル出入り通路18は、メタル軸受け3を貫通してジャーナル部2と対向している。
The
オイル溜まり空間13のうちクランク軸1の回転方向Aに向かって後ろ側の端部に、空気抜き通路19が連通している。空気抜き通路19は、オイル溜まり空間13から上向きに突出した起立部19aと、起立部19aの上端に連通した横向き部19bとから成っており、横向き部19bはクランクキャップ6の側面に開口している。従って、空気抜き通路19はクランク室に開口している。
An
図3(B)に示すように、空気抜き通路19は、下端がオイル溜まり空間13に連通して、上端がクランクキャップ6の側面に開口するように、傾斜した直線状の形態とすることも可能である。この場合、空気抜き通路19の上端は、オイル溜まり空間13の上端よりも上に位置させる必要がある。下端は、オイル溜まり空間13のできるだけ下部に連通させるのが好ましい。
As shown in FIG. 3 (B), the
また、オイル溜まり空間13のうち左右中間部には、オイル溜まり空間13の上面を伝って空気が移動することを阻止する下向き突起20を設けている。下向き突起20を設けることに代えて、オイル溜まり空間13の上面を、正面視で下向き突の山形に形成してもよい。
Further, a
以上の構成において、機関の運転中はオイルがクランク軸1とメタル軸受け3との摺動面に圧送されているため、オイル溜まり空間13には、オイルがオイル出入り通路18から流れ込む。この場合、空気抜き通路19が存在するため、オイル溜まり空間13に空気溜まりが生じることはなくて、オイル溜まり空間13にオイルが充満した状態になる。
In the above configuration, oil is pumped to the sliding surface between the
機関の運転がある程度の時間停止していると、クランク軸1とメタル軸受け3との摺動面からオイルが抜け落ちてしまうが、オイル溜まり空間13はメタル軸受け3の下方に位置しているため、機関が停止しても、オイル溜まり空間13にオイルが充満した状態が保持される。
If the operation of the engine is stopped for a certain period of time, oil will fall off from the sliding surface between the
そして、次の始動時には、オイルポンプが駆動されてオイルがクランク軸1の摺動面に到達するのに若干のタイムラグがあるが、本実施形態では、スタータモータによってクランク軸1が回転を開始すると、負圧による吸引作用によってオイル溜まり空間13からオイルが摺動面に吸い上げられるため、始動と殆ど同時にクランク軸1とメタル軸受け3との摺動面を潤滑できる。従って、始動が頻繁に繰り返される内燃機関であっても、メタル軸受け3やクランク軸1の磨耗(特に偏磨耗)を防止できる。
At the time of the next start, there is a slight time lag for the oil pump to be driven and the oil to reach the sliding surface of the
この場合、空気抜き通路19があるため、オイル溜まり空間13の内部が負圧になることはなくて、オイルがオイル出入り通路18から確実に吸い上げられる。また、実施形態のように下向き突起20を設けておくと、空気だけが吸引される現象を防止して、オイルの吸い上げを確実化できる利点がある。
In this case, since there is the
(2).他の実施形態
次に、図4,5に示す他の実施形態を説明する。図4に示す第2実施形態では、オイル溜まり空間13は、クランクキャップ6に横からドリル穴21を空けてから、ドリル穴21をプラグ22で塞ぐことによって形成している。ドリル穴21はキャップボルト挿通穴23を貫通しているので、キャップボルト挿通穴23を挟んだ外側にもプラグ22を配置して、クランクキャップ6の強度低下を防止している。
(2). Other Embodiments Next, another embodiment shown in FIGS. 4 and 5 will be described. In the second embodiment shown in FIG. 4, the
オイル出入り通路18は、概ね左右中間部に傾斜姿勢で形成しているが、第1実施形態と同様に、オイル溜まり空間13の端部から上向きに立ち上げてもよい。空気抜き通路19は、第1実施形態と同様に、上下に貫通した起立部19aと、これに連通した横向き部19bとから成っている。横向き部19bは、クランクキャップ6の前後両面のうち片面に開口させてもよいし、前後両面に開口させてもよい。
The oil entrance /
オイル溜まり空間13のうち、オイル出入り通路18と空気抜き通路19との間の部位に、第1実施形態の下向き突起20と同様の空気止めを設けることも可能である。空気止めとしては、例えばリング板を使用して、これを強制嵌合によって嵌着することができる。
An air stop similar to the
図5に示す第3実施形態では、オイル溜まり空間13は、クランクキャップ6の左右中央部に円弧状の形態で形成されており、下部のメタル軸受け3で上面が塞がれている。オイル溜まり空間13は、フライスカッターによる切削で形成されており、上端は、クランク軸1の下端よりも下に位置している(オイル出入り通路18の下端が、クランク軸1の下端よりも下に位置していたらよい。)。
In the third embodiment shown in FIG. 5, the
また、空気抜き通路19は、オイル溜まり空間13の左右中間部から下向きに突出した下向き部19cと、下向き部19cの下端に連通して斜め上向きに延びる傾斜部19dとから成っており、傾斜部19dの上端は、クランクキャップ6の前面又は後面に開口している。この実施形態では、傾斜部19dの上端は、オイル出入り通路18の上端よりも上に配置している。従って、オイルの液面はオイル出入り通路18の上端になっており、その結果、クランク軸1の回転によるオイルの吸引作用を確実化できるといえる。
The
以上、本願発明の実施形態を説明したが、本願発明は、他にも様々に具体化できる。例えば、クランク軸は複数のジャーナル部を有しているが、少なくとも1か所に本願発明を適用しいたらよい。また、オイル出入り通路を略左右中間部に設けて、空気抜き通路を左右両側の2か所に配置する、といったことも可能である(その逆も可能である。)。 While the embodiments of the present invention have been described above, the present invention can be embodied in various ways. For example, the crankshaft has a plurality of journal portions, but the present invention may be applied to at least one place. It is also possible to provide an oil in / out passage substantially in the middle of the left and right, and arrange air vent passages at two locations on the left and right sides (and vice versa).
本願発明は、実際に内燃機関に具体化できる。従って、産業上利用できる。 The present invention can actually be embodied in an internal combustion engine. Therefore, it can be used industrially.
1 クランク軸
2 ジャーナル部
3 メタル軸受け
4 シリンダブロック
5 上軸受け部
6 下軸受け部を構成するクランクキャップ
13 オイル溜まり空間
15 蓋板
15 キャップボルト
18 オイル出入り通路
19 空気抜き通路
20 下向き突起(空気止め)
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記軸受け部のうちジャーナル部の下方に位置した部位にオイル溜まり空間を形成しており、前記オイル溜まり空間に、前記ジャーナル部との摺動面に開口したオイル出入り通路と、クランク室に開口した空気抜き通路とが形成されている、
内燃機関。 The journal part of the crankshaft is rotatably held by the bearing part, and the lubricating oil is supplied to the sliding surface between the bearing part and the journal part,
An oil reservoir space is formed in a portion of the bearing portion located below the journal portion, and an oil access passage that opens in a sliding surface with the journal portion is formed in the oil reservoir space, and the crank chamber opens. An air vent passage is formed,
Internal combustion engine.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017064690A JP2018168710A (en) | 2017-03-29 | 2017-03-29 | Internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2017064690A JP2018168710A (en) | 2017-03-29 | 2017-03-29 | Internal combustion engine |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020197130A (en) * | 2019-05-30 | 2020-12-10 | トヨタ自動車株式会社 | Cylinder block assembly |
-
2017
- 2017-03-29 JP JP2017064690A patent/JP2018168710A/en active Pending
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JP2020197130A (en) * | 2019-05-30 | 2020-12-10 | トヨタ自動車株式会社 | Cylinder block assembly |
JP7120159B2 (en) | 2019-05-30 | 2022-08-17 | トヨタ自動車株式会社 | cylinder block assembly |
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