JP2019157661A - 内燃機関 - Google Patents
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Abstract
【課題】オイルポンプを用いることなく内燃機関の動弁機構をオイルで潤滑する。【解決手段】内燃機関1、1’は、カムシャフト3のカム31がバルブスプリング5の付勢力に抗してバルブリフタ4を介してバルブステム21を押圧するように構成された直打式動弁機構を備える。また、内燃機関1、1’は、カムシャフトを支持する軸受部の周囲に形成された第1空間14と、バルブスプリングが配置されると共にオイルを保持する第2空間15と、第1空間と第2空間とを連通させる連通路16とを有する。第1空間及び第2空間は隔壁によって密閉され、第2空間のオイルがバルブリフタによって連通路を通って第1空間に噴出される。【選択図】図1
Description
本発明は内燃機関に関する。
内燃機関には、吸気弁及び排気弁を駆動する動弁機構が設けられる。動弁機構は複数の摺動部を有し、動弁機構を作動させるためには動弁機構をオイルで潤滑する必要がある。
特許文献1に記載の内燃機関では、動弁機構として、カムシャフトのカムがバルブリフタを介してバルブステムを押圧するように構成された直打式動弁機構が設けられている。また、カムシャフトの周囲には、カムノーズの先端部をオイルに浸漬させるオイル溜まりが形成されている。
斯かる内燃機関では、カムシャフトが回転すると、カムノーズによってオイル溜まりのオイルが跳ね上げられ、バルブリフタ及びバルブリフタのガイド穴にオイルが供給される。また、カムシャフトの周囲の空間と、バルブスプリングが配置された空間とを連通させる連通孔を通してオイルがバルブステムにも供給される。
しかしながら、連通孔を通してバルブステムに供給されたオイルは、オイル溜まりに戻ることなくオイルパンに回収される。また、カムシャフトの周囲の空間が密閉されていないため、カムノーズによって跳ね上げられたオイルの一部が空間外に漏出する。
このため、動弁機構にオイルを供給し続けるためには、オイルポンプを用いてオイル溜まりにオイルを補充する必要がある。このことは、オイルポンプの軽量化を妨げ、内燃機関の重量及びコストの増大をもたらす。
そこで、上記課題に鑑みて、本発明の目的は、オイルポンプを用いることなく内燃機関の動弁機構をオイルで潤滑することにある。
上記課題を解決するために、本発明では、カムシャフトのカムがバルブスプリングの付勢力に抗してバルブリフタを介してバルブステムを押圧するように構成された直打式動弁機構を備える内燃機関において、前記カムシャフトを支持する軸受部の周囲に形成された第1空間と、前記バルブスプリングが配置されると共にオイルを保持する第2空間と、前記第1空間と前記第2空間とを連通させる連通路とを有し、前記第1空間及び前記第2空間は隔壁によって密閉され、該第2空間のオイルが前記バルブリフタによって前記連通路を通って前記第1空間に噴出されることを特徴とする、内燃機関が提供される。
本発明によれば、オイルポンプを用いることなく内燃機関の動弁機構をオイルで潤滑することができる。
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。
<第一実施形態>
最初に、図1及び図2を参照して本発明の第一実施形態について説明する。図1は、本発明の第一実施形態に係る内燃機関1の概略的な側面部分断面図を示す。内燃機関1には、吸気弁側及び排気弁側のそれぞれにカムシャフトが設けられる。すなわち、内燃機関1は、いわゆるDOHC(Double Over Head Camshaft)型の内燃機関である。
最初に、図1及び図2を参照して本発明の第一実施形態について説明する。図1は、本発明の第一実施形態に係る内燃機関1の概略的な側面部分断面図を示す。内燃機関1には、吸気弁側及び排気弁側のそれぞれにカムシャフトが設けられる。すなわち、内燃機関1は、いわゆるDOHC(Double Over Head Camshaft)型の内燃機関である。
図1には、吸気弁2の周囲の断面のみが示される。内燃機関1は、吸気弁2を駆動する動弁機構を備える。吸気弁2は動弁機構によって吸気弁2のバルブステム21の軸線方向に往復動する。動弁機構は、カムシャフト3、バルブリフタ4及びバルブスプリング5を含む。
バルブリフタ4は、円筒形状を有し、ガイド穴41に沿って摺動可能である。バルブリフタ4の内面には、バルブステム21の端部が当接する。また、バルブステム21の端部にはコッタ6によってスプリングリテーナ7が装着される。バルブスプリング5はスプリングリテーナ7とスプリングシート8との間でバルブステム21の軸線方向に延在する。
バルブステム21はバルブガイド9によって摺動自在に支持される。バルブスプリング5は吸気弁2をカムシャフト3側に付勢する。この結果、吸気弁2のバルブヘッド22が吸気ポート10の端部を閉じる。
カムシャフト3は、カムシャフト3の回転運動を吸気弁2の直線運動に変換するカム(カムロブ)31を有する。カム31はカムシャフト3の軸部32に固定される。カムシャフト3の回転によってカム31がバルブリフタ4に接触すると、カムシャフト3の回転力がカム31を介してバルブリフタ4に伝達される。この結果、バルブリフタ4及び吸気弁2がカムシャフト3から離れるようにバルブステム21の軸線方向に移動し、バルブヘッド22が吸気ポート10の端部を開く。
本実施形態における動弁機構は、カム31がバルブスプリング5の付勢力に抗してバルブリフタ4を介してバルブステム21を押圧するように構成された直打式動弁機構である。なお、直打式動弁機構は直動式動弁機構とも称される。
カムシャフト3の端部にはカムプーリが配置される。カムプーリはタイミングベルト又はタイミングチェーンを介してクランクシャフトに連結される。このことによって、クランクシャフトの回転に伴いカムシャフト3が回転し、吸気弁2の開閉が行われる。
図2は、本発明の第一実施形態に係る内燃機関1の概略的な部分平面図である。本実施形態では、内燃機関1は直列4気筒の内燃機関である。各気筒には二つの排気弁と二つの吸気弁2とが設けられる。カムシャフト3は、吸気弁2の上方に配置され、第1気筒部34、第2気筒部35、第3気筒部36及び第4気筒部37を含む。第1気筒部34、第2気筒部35、第3気筒部36及び第4気筒部37は、それぞれ、二つの吸気弁2に対応する二つのカム31と、二つのカム31の間に形成されたカムジャーナル33とを有する。
第1気筒部34、第2気筒部35、第3気筒部36及び第4気筒部37は、それぞれ、シリンダヘッド11に取り付けられたカムキャップ12によって覆われる。カムキャップ12は軽量化のために円筒形状を有する。カムキャップ12は二本のボルトに20よってシリンダヘッド11に固定される。カムジャーナル33は、シリンダヘッド11及びカムキャップ12によって形成された軸受部によって支持される。この軸受部は滑り軸受として機能する。
図2には、カムプーリ側の第1気筒部34にのみカムキャップ12が装着され、第2気筒部35、第3気筒部36及び第4気筒部37のカムキャップが外された状態のカムシャフト3が示されている。シリンダヘッド11とカムキャップ12との間はシール部材によってシールされる。
本実施形態では、第1気筒部34と第2気筒部35との間の軸部32、第2気筒部35と第3気筒部36との間の軸部32、及び第3気筒部36と第4気筒部37との間の軸部32のシリンダヘッド11側に、シリンダヘッド11をシリンダブロックに固定するヘッドボルトが設けられる。この場合、軸部32のシリンダヘッド11側をシリンダヘッド11の隔壁によって覆うことができない。
このため、本実施形態では、軸部32のシリンダヘッド11側を覆うために、ヘッドボルトの締結後に半円弧状の密閉部材13が設置される。また、軸部32のカムキャップ12側は、カムシャフト3の軸線方向に延在するカムキャップ12の隔壁によって覆われる。なお、軸部32全体が一対の密閉部材13によって覆われてもよい。また、ヘッドボルトが軸部32のシリンダヘッド11側に位置しない場合、シリンダヘッド11の隔壁によって軸部32のシリンダヘッド11側が覆われてもよい。
図1に示されるように、内燃機関1は、カムシャフト3を支持する軸受部の周囲に形成された第1空間14と、オイルを保持する第2空間15と、第1空間14と第2空間15とを連通させる連通路16とを有する。第2空間15は、カムシャフト3側のバルブステム21の周囲に形成され、第2空間15にはバルブスプリング5が配置される。第1空間14と第2空間15とはバルブリフタ4によって隔てられる。
本実施形態では、カムキャップ12によって覆われる領域が第1空間14に相当する。また、第1空間14と第2空間15との間には、二つの連通路16が形成される。なお、連通路の数は二以外であってもよい。
動弁機構は、第2空間15に保持されたオイルによって潤滑される。具体的には、バルブステム21及びバルブリフタ4の外周は第2空間15のオイルに浸漬することで潤滑される。また、カムシャフト3の回転によってバルブリフタ4がカムシャフト3から離れるように移動すると、バルブリフタ4は第2空間15のオイルを押圧する。この結果、第2空間15のオイルがバルブリフタ4によって連通路16を通って第1空間14に噴出される。
第1空間14に噴出されたオイルは、カムシャフト3によって攪拌され、カムジャーナル33を支持する軸受部と、カム31とバルブリフタ4との摺動部とを飛沫潤滑する。カムシャフト3による攪拌によって第1空間14のオイルの一部は連通路16を通って第2空間15に回収される。また、内燃機関1の停止時、すなわちカムシャフト3の停止時には、第1空間14のオイルが重力によって第2空間15に回収される。本実施形態では、気筒軸線が略鉛直方向に延在するように内燃機関1が車両に搭載される。このことによって、オイルの回収を促進することができる。
また、第1空間14及び第2空間15は、シリンダヘッド11、カムキャップ12及び密閉部材13によって密閉される。このため、第1空間14及び第2空間15は大気から遮断され、第1空間14及び第2空間15からのオイルの漏出を防止することができる。このため、動弁機構にオイルを供給するために、オイルポンプによってオイルを補充する必要がない。したがって、本実施形態では、オイルポンプを用いることなく動弁機構をオイルで潤滑することができる。
また、第2空間15のオイルには吸気弁2から熱が伝達される。このため、低温時に内燃機関1が始動された場合であっても、早期にオイルを加熱して摺動部の機械抵抗を低下させることができる。また、第1空間14においてオイルが攪拌されると、オイルに気泡が混入し、オイルの体積が増える。このことによって、第1空間14内の摺動部をより効果的に飛沫潤滑することができる。
なお、排気弁を駆動する動弁機構も、吸気弁2を駆動する動弁機構と同様の構成を有し、同様の方法によってオイルで潤滑される。
<第二実施形態>
第二実施形態における内燃機関の構成は、以下に説明する点を除いて、基本的に第一実施形態における内燃機関と同様である。このため、以下、本発明の第二実施形態について、第一実施形態と異なる部分を中心に説明する。
第二実施形態における内燃機関の構成は、以下に説明する点を除いて、基本的に第一実施形態における内燃機関と同様である。このため、以下、本発明の第二実施形態について、第一実施形態と異なる部分を中心に説明する。
図3は、本発明の第二実施形態に係る内燃機関1’の動弁機構を概略的に示す図である。第二実施形態では、カムシャフト3’を支持する軸受部17が二つのカム31の外側に設けられる。カム31とバルブリフタ4との摺動部と比べて、軸受部17には高い負荷が掛かる。このため、軸受部17の機械抵抗を低下させるためには、軸受部17にオイルを安定して供給する必要がある。
第二実施形態では、第1空間14側の連通路16’の開口が軸受部17に向けられる。この場合、オイルが連通路16’から軸受部17に向かって噴出される。このため、軸受部17に安定してオイルを供給することができる。
また、軸受部17として転がり軸受を用いることが好ましい。このことによって、軸受部17が飛沫潤滑される場合であっても、軸受部17の機械抵抗を効果的に低下させることができる。
以上、本発明に係る好適な実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載内で様々な修正及び変更を施すことができる。例えば、カム31とバルブリフタ4との間又はバルブリフタ4とバルブステム21との間にシムが挿入されてもよい。
また、連通路16、16’はバルブリフタ4内に形成されてもよい。この場合、バルブリフタ4がカムシャフト3から離れるときの抵抗を低減することができる。また、第二実施形態において、二つのカム31の間に軸受部17が設けられる場合であっても、第1空間14側の連通路16’の開口を軸受部17に向けることができる。
1、1’ 内燃機関
2 吸気弁
3 カムシャフト
31 カム
4 バルブリフタ
5 バルブスプリング
11 シリンダヘッド
12 カムキャップ
14 第1空間
15 第2空間
16、16’ 連通路
2 吸気弁
3 カムシャフト
31 カム
4 バルブリフタ
5 バルブスプリング
11 シリンダヘッド
12 カムキャップ
14 第1空間
15 第2空間
16、16’ 連通路
Claims (1)
- カムシャフトのカムがバルブスプリングの付勢力に抗してバルブリフタを介してバルブステムを押圧するように構成された直打式動弁機構を備える内燃機関において、
前記カムシャフトを支持する軸受部の周囲に形成された第1空間と、
前記バルブスプリングが配置されると共にオイルを保持する第2空間と、
前記第1空間と前記第2空間とを連通させる連通路と
を有し、
前記第1空間及び前記第2空間は隔壁によって密閉され、該第2空間のオイルが前記バルブリフタによって前記連通路を通って前記第1空間に噴出されることを特徴とする、内燃機関。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018041739A JP2019157661A (ja) | 2018-03-08 | 2018-03-08 | 内燃機関 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018041739A JP2019157661A (ja) | 2018-03-08 | 2018-03-08 | 内燃機関 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019157661A true JP2019157661A (ja) | 2019-09-19 |
Family
ID=67994148
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018041739A Pending JP2019157661A (ja) | 2018-03-08 | 2018-03-08 | 内燃機関 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2019157661A (ja) |
-
2018
- 2018-03-08 JP JP2018041739A patent/JP2019157661A/ja active Pending
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