JP2019157665A - 内燃機関の油路構造 - Google Patents

Abstract

【課題】オイルポンプを大型化することなく油圧機器に供給される潤滑油の圧力を高めることのできる内燃機関の油路構造を提供する。【解決手段】内燃機関は、排気カムシャフト２０に設けられた排気供給油路２４を介して潤滑油が供給される排気可変動弁機構を備えている。この内燃機関の油路構造は、排気カムシャフト２０の排気ジャーナル部２２を回転可能に支持する排気軸受部１１０に設けられて排気カムシャフト２０の周方向に延びる排気環状油路８１と、オイルポンプ２１０から吐出された潤滑油を排気環状油路８１に供給する入口油路８０とを有している。そして、排気カムシャフト２０には、排気環状油路８１内に突出する突起２５を設ける。【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関の油路構造に関するものである。

内燃機関のカムシャフトは、そのジャーナル部が軸受部にて回転可能に支持されている。ジャーナル部や軸受部にはカムシャフトの周方向に延びる環状油路が設けられており、オイルポンプから吐出された潤滑油は、環状油路を通過した後、カムシャフトに設けられた供給油路を介して可変動弁機構などの油圧機器に供給される（例えば特許文献１など）。

特開２０１７−１５０４１４号公報

ところで、通常、カムシャフトに設けられた供給油路から潤滑油が供給される油圧機器は内燃機関の上方に設けられる一方、オイルポンプは内燃機関の下方に設けられることが多いため、上記油圧機器は油圧を確保する上で不利なレイアウトになっている。そこで、オイルポンプを大型化して油路内の圧力を高めるようにすれば、上述したような油圧機器にも十分な油圧を与えることが可能になり、例えば油圧機器の応答性などが向上するようになる。しかし、そうしたオイルポンプの大型化は、オイルポンプを配設するスペースの増大や、コストの増大などといった各種不都合の発生を招いてしまう。

この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、オイルポンプを大型化することなく油圧機器に供給される潤滑油の圧力を高めることのできる内燃機関の油路構造を提供することにある。

上記課題を解決する内燃機関の油路構造は、カムシャフトに設けられた供給油路を介して潤滑油が供給される油圧機器を備える内燃機関の油路構造であって、前記カムシャフトのジャーナル部及び前記ジャーナル部を回転可能に支持する軸受部の少なくとも一方に設けられて前記カムシャフトの周方向に延びる環状油路と、オイルポンプから吐出された潤滑油を前記環状油路に供給する入口油路と、を有している。そして、前記カムシャフトは、前記環状油路内に突出する突起を備えている。

同構成によれば、カムシャフトが回転すると、当該カムシャフトに設けられた突起が環状油路内を移動することにより、環状油路内の油圧が増大するようになる。そのため、カムシャフトに設けられた上記供給油路内の圧力も増大するようになり、油圧機器に供給される潤滑油の圧力は高まるようになる。従って、オイルポンプを大型化することなく、油圧機器に供給される潤滑油の圧力を高めることができるようになる。

内燃機関の油路構造の一実施形態について、これが適用される内燃機関のシリンダヘッドを上方から見た模式図。 図１に示すＡ−Ａ線に沿った断面図。 同実施形態の変形例における突起の形状を示す断面図。

以下、内燃機関の油路構造を具体化した一実施形態について、図１及び図２を参照して説明する。
図１に示すように、内燃機関１のシリンダヘッド５には、吸気バルブを駆動する吸気カム１１を複数備える吸気カムシャフト１０と、排気バルブを駆動する排気カム２１を複数備える排気カムシャフト２０とが回転可能に支持されている。

吸気カムシャフト１０の端部には、吸気バルブの開閉特性を変更する吸気可変動弁機構３０が設けられており、排気カムシャフト２０の端部には、排気バルブの開閉特性を変更する排気可変動弁機構４０が吸気可変動弁機構３０に隣接して設けられている。これら吸気可変動弁機構３０及び排気可変動弁機構４０はともに油圧で作動する油圧機器となっている。

吸気カムシャフト１０において吸気可変動弁機構３０が設けられた端部近傍及び排気カムシャフト２０において排気可変動弁機構４０が設けられた端部近傍は、カムキャップ５０及びシリンダヘッド５に形成された突部６（図２参照）によって回転可能に支持されている。カムキャップ５０は突部６に対してボルト締結されている。

図２に示すように、突部６には半円筒状の第１軸受面７及び第２軸受面８が形成されており、カムキャップ５０には半円筒状の第３軸受面５１及び第４軸受面５２が形成されている。

突部６の第１軸受面７及びカムキャップ５０の第３軸受面５１は、互いに対向することで円筒状をなす吸気軸受部１００を構成しており、この吸気軸受部１００の内周面によって吸気カムシャフト１０のジャーナル部（以下、吸気ジャーナル部という）１２が回転可能に支持されている。

同様に、突部６の第２軸受面８及びカムキャップ５０の第４軸受面５２は、互いに対向することで円筒状をなす排気軸受部１１０を構成しており、この排気軸受部１１０の内周面によって排気カムシャフト２０のジャーナル部（以下、排気ジャーナル部という）２２が回転可能に支持されている。

上述した各種部材内には油路が形成されており、その油路を介して吸気可変動弁機構３０や排気可変動弁機構４０等には潤滑油が供給される。以下、そうした油路の構造について説明する。

図２に示すように、内燃機関１は、潤滑油を貯留するオイルパン２００や、オイルパン２００内の潤滑油を送油するオイルポンプ２１０や、オイルポンプ２１０から吐出された潤滑油を各部に供給するためのメインギャラリ２２０を備えている。なお、本実施形態のオイルポンプ２１０は、内燃機関１のクランクシャフトによって回転駆動される機械式のポンプとなっているが、この他、モータで駆動される電動式のポンプでもよい。

突部６には、メインギャラリ２２０に接続される入口油路８０が形成されている。
排気ジャーナル部２２は、排気カムシャフト２０の周方向に延びており潤滑油が供給される環状の溝２３を有しており、この溝２３と排気軸受部１１０とで排気環状油路８１が構成されている。排気カムシャフト２０の内部には、排気カムシャフト２０の軸方向に延びる排気供給油路２４が形成されている。この排気供給油路２４の一端は排気可変動弁機構４０に接続されており、他端は溝２３に繋がっている。

また、排気カムシャフト２０には、排気環状油路８１内に突出する突起２５が１つ設けられている。この突起２５は、溝２３の底から排気軸受部１１０に向かって突出しており、排気カムシャフト２０の軸方向に対して直交する断面の形状は略三角形状となっている。そして排気環状油路８１の内周面と突起２５の外周面との間の隙間はできる限り小さくなるように設定されており、これにより当該隙間からのオイル漏れが極力抑えられている。

上記排気環状油路８１には上記入口油路８０が接続されており、オイルポンプ２１０から吐出された潤滑油は入口油路８０から排気環状油路８１へと供給される。
吸気ジャーナル部１２は、吸気カムシャフト１０の周方向に延びており潤滑油が供給される環状の溝１３を有しており、この溝１３と吸気軸受部１００の内周面とで吸気環状油路８６が構成されている。吸気カムシャフト１０の内部には、吸気カムシャフト１０の軸方向に延びる吸気供給油路１４が形成されている。この吸気供給油路１４の一端は吸気可変動弁機構３０に接続されており、他端は溝１３と繋がっている。

排気環状油路８１及び吸気環状油路８６は、突部６に形成された中継油路８２によって互いに接続されている。
カムキャップ５０には、吸気カムシャフト１０や排気カムシャフト２０の上方から潤滑油を供給するカムシャワーに対して潤滑油を供給するカムシャワー油路８３が形成されており、このカムシャワー油路８３は上記中継油路８２に接続されている。

突部６には、吸気バルブ用のハイドロラッシュアジャスタ（以下、ＨＬＡと記載）に潤滑油を供給するための吸気ＨＬＡ油路８４や、排気バルブ用のＨＬＡに潤滑油を供給するための排気ＨＬＡ油路８５が形成されており、それら吸気ＨＬＡ油路８４及び排気ＨＬＡ油路８５は上記中継油路８２に接続されている。

次に、本実施形態の作用を説明する。
図２に示すように、内燃機関１のクランクシャフトが回転してオイルポンプ２１０から潤滑油が吐出されると、オイルポンプ２１０から吐出された潤滑油は入口油路８０を介して排気環状油路８１に供給される。排気環状油路８１に供給された潤滑油は、排気供給油路２４を介して排気可変動弁機構４０に供給されるとともに、中継油路８２にも供給される。中継油路８２に供給された潤滑油は、カムシャワー油路８３、吸気ＨＬＡ油路８４、排気ＨＬＡ油路８５を介して、カムシャワー、吸気バルブ用のＨＬＡ、排気バルブ用のＨＬＡにそれぞれ供給される。

また、中継油路８２に供給された潤滑油は、吸気環状油路８６に供給される。吸気環状油路８６に供給された潤滑油は、吸気供給油路１４を介して吸気可変動弁機構３０に供給される。

本実施形態の吸気カムシャフト１０及び排気カムシャフト２０は、図２に示す断面図において時計回り（図２に示す矢印Ｒ方向）に回転する。そして、本実施形態の油路構造は、排気環状油路８１内に突出する上記突起２５が設けられている。

そのため、排気カムシャフト２０が回転すると、排気ジャーナル部２２の溝２３に設けられた突起２５も排気環状油路８１内を時計回りに回転移動する。
突起２５が、突部６の第２軸受面８に沿って移動している間において、カムキャップ５０の第４軸受面５２側から中継油路８２に向かう潤滑油Ｊ１は、排気環状油路８１内を反時計回りに流れる。一方、突部６の第２軸受面８側から中継油路８２に向かう潤滑油であって突起２５の移動によって送油される潤滑油Ｊ２は、排気環状油路８１内を時計回りに流れる。このように排気環状油路８１内の潤滑油には、中継油路８２に向かう過程で互いに対向する流れが生じるため、突起２５による潤滑油Ｊ２の加圧が行われる。潤滑油Ｊ１はオイルポンプ２１０によって加圧されているが、潤滑油Ｊ２はオイルポンプ２１０による加圧に加えて突起２５による加圧を加わる。従って、突起２５を備えていない場合と比較して、本実施形態では、排気環状油路８１内の油圧が増大する。

次に、本実施形態の効果について説明する。
（１）上述した突起２５を備えることにより、排気環状油路８１内の油圧が増大するようになる。従って、排気環状油路８１から潤滑油が供給される各油路内の油圧も増大するようになる。つまり、排気供給油路２４、中継油路８２、カムシャワー油路８３、吸気ＨＬＡ油路８４、排気ＨＬＡ油路８５、吸気環状油路８６、及び吸気供給油路１４のそれぞれに供給される潤滑油の油圧が増大する。そのため、それら各油路に接続される排気可変動弁機構４０、吸気可変動弁機構３０、吸気バルブ用のＨＬＡ、及び排気バルブ用のＨＬＡといった各油圧機器に供給される潤滑油の圧力や、カムシャワーに供給される潤滑油の圧力は高まるようになる。従って、オイルポンプ２１０を大型化することなく、各油圧機器やカムシャワーに供給される潤滑油の圧力を高めることができるようになる。

なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・排気環状油路８１や吸気環状油路８６を構成する溝をカムシャフトのジャーナル部に設けた。この他、カムシャフトの周方向に延びる溝を排気軸受部１１０や吸気軸受部１００といった軸受部に設けることにより、排気環状油路８１や吸気環状油路８６を形成してもよい。この場合には、排気軸受部１１０に設けられた排気環状油路８１に対向する排気ジャーナル部２２の外周面から同排気環状油路８１に向かって上記突起２５を突出させることにより、上記実施形態に準じた作用効果を得ることができる。

また、カムシャフトのジャーナル部及び軸受部の双方に設けられた溝によって排気環状油路８１や吸気環状油路８６が形成されるようにしてもよい。この場合にも、ジャーナル部の溝から軸受部の溝に向かって上記突起２５を突出させることにより、上記実施形態に準じた作用効果を得ることができる。

・突起２５の上記断面形状は略三角であったが、他の形状でもよい。例えば、図３に示すように、平板状の突起１２５でもよい。
・入口油路８０が吸気環状油路８６に接続されている場合には、排気ジャーナル部２２の溝２３ではなく、吸気ジャーナル部１２の溝１３に上記突起２５と同様な突起を設けてもよい。

・排気ジャーナル部２２の溝２３に上記突起２５を設けるとともに、吸気ジャーナル部１２の溝１３にも上記突起２５と同様な突起を設けてもよい。
・中継油路８２に接続された油路の潤滑油供給先は、適宜変更することができる。

・カムシャフトに設けられた供給油路を介して潤滑油が供給される油圧機器は吸気可変動弁機構３０や排気可変動弁機構４０であったが、他の油圧機器でもよい。

１…内燃機関、５…シリンダヘッド、６…突部、７…第１軸受面、８…第２軸受面、１０…吸気カムシャフト、１１…吸気カム、１２…吸気ジャーナル部、１３…溝、１４…吸気供給油路、２０…排気カムシャフト、２１…排気カム、２２…排気ジャーナル部、２３…溝、２４…排気供給油路、２５…突起、３０…吸気可変動弁機構、４０…排気可変動弁機構、５０…カムキャップ、５１…第３軸受面、５２…第４軸受面、８０…入口油路、８１…排気環状油路、８２…中継油路、８３…カムシャワー油路、８４…吸気ＨＬＡ油路、８５…排気ＨＬＡ油路、８６…吸気環状油路、１００…吸気軸受部、１１０…排気軸受部、１２５…突起、２００…オイルパン、２１０…オイルポンプ、２２０…メインギャラリ。

Claims (1)

1. カムシャフトに設けられた供給油路を介して潤滑油が供給される油圧機器を備える内燃機関の油路構造であって、
   前記カムシャフトのジャーナル部及び前記ジャーナル部を回転可能に支持する軸受部の少なくとも一方に設けられて前記カムシャフトの周方向に延びる環状油路と、
   オイルポンプから吐出された潤滑油を前記環状油路に供給する入口油路と、を有しており、
   前記カムシャフトは、前記環状油路内に突出する突起を備える
   内燃機関の油路構造。