JP2020112117A - シリンダブロック - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンオイルがオイルミスト化していても、ブローバイガス還流装置において効率よくエンジンオイルを分離しやすいシリンダブロックを提供する。【解決手段】シリンダブロック２０において、第１バンク側の気筒２１ａと第２バンク側の気筒２１ｂとは、Ｖ字型の配置になっている。シリンダブロック２０において、第１バンク側の気筒２１ａと第２バンク側の気筒２１ｂとの間の部分には、ＰＣＶセパレータ６１が嵌め込まれる窪み部６０が窪んでいる。第１ブロック部２０ａにおいて、気筒２１ａの周囲には、冷媒としての冷却水が流れるウォータジャケット５０ａが区画されている。第１冷却通路６２ａは、シリンダブロック２０において、窪み部６０と第１バンク側の気筒２１ａとの間に区画されているウォータジャケット５０ａの部分よりも第２バンク側であるとともに、窪み部６０よりも第１バンク側の部分に区画されている。【選択図】図１

Description

本発明は、シリンダブロックに関する。

特許文献１には、左バンク側の気筒及び右バンク側の気筒を備えたＶ型１０気筒の内燃機関が記載されている。特許文献１の内燃機関のシリンダブロックにおいて、左バンク側の気筒と右バンク側の気筒との間には、ＰＣＶ室が窪んでいる。ＰＣＶ室には、ブローバイガスと潤滑オイルを気液分離するためのブローバイガス還流装置が嵌め込まれている。

ブローバイガス還流装置には、クランクケース内のブローバイガスやエンジンオイルが導入される。導入されたブローバイガス及びエンジンオイルは、ブローバイガス還流装置によって気液分離される。ブローバイガス還流装置によって分離された気体成分であるブローバイガスは、吸気系に導入され、液体成分である潤滑オイルは、クランクケースに戻される。

特開２０１２−０８７７３４号公報

特許文献１に記載されたような内燃機関では、ブローバイガス還流装置に導入されるエンジンオイルがオイルミスト化していて、エンジンオイルの粒径が小さくなっていることがある。このようにエンジンオイルがオイルミスト化していると、ブローバイガス還流装置において気液分離が期待どおりに行われず、ブローバイガスにエンジンオイルが混入することがある。したがって、シリンダブロックにおいては、エンジンオイルがオイルミスト化していても、ブローバイガス還流装置において効率よくエンジンオイルを分離できる構造が求められる。

上記課題を解決するため、本発明は、第１バンク側の気筒と第２バンク側の気筒とがＶ字状に配置されるＶ型内燃機関のシリンダブロックであって、前記第１バンク側の気筒と前記第２バンク側の気筒との間の部分には、ブローバイガスとエンジンオイルを気液分離するＰＣＶセパレータが嵌め込まれる窪み部が窪んでおり、前記窪み部と前記気筒との間には、冷却水が流通するウォータジャケットが区画されており、前記窪み部と前記ウォータジャケットとの間には、冷却水が流通する冷却通路が区画されている。

上記構成によれば、冷却通路を流通する冷却水によって窪み部を構成する壁部が冷却されるので、当該窪み部に嵌め込まれるＰＣＶセパレータも冷却される。そして、ＰＣＶセパレータ内に導入された混合ガスが冷却されると、微細なオイルミストが凝集する。オイルミストが凝集すると、オイルミストがＰＣＶセパレータによって分離されやすくなるため、エンジンオイルがインテークマニホールドへ還流することを抑制できる。

内燃機関の断面図。 シリンダブロックの上面図。

内燃機関の一実施形態について、図面に従って説明する。
図１に示すように、内燃機関１０は、シリンダブロック２０を備えている。シリンダブロック２０の下端には、図示しない複数のクランクキャップが固定されている。これらシリンダブロック２０とクランクキャップとの間には、クランクシャフト３３が回転可能に支持されている。

シリンダブロック２０は、全体として直方体の第１ブロック部２０ａと、全体として直方体の第２ブロック部２０ｂとを備えている。第１ブロック部２０ａは、クランクシャフト３３の回転軸線方向から視て、クランクシャフト３３よりも一方側である第１バンク側に配置されている。また、第２ブロック部２０ｂは、クランクシャフト３３の回転軸線方向から視て、クランクシャフト３３を挟んで第１バンク側とは反対側である第２バンク側に配置されている。

第１ブロック部２０ａの内部には、円筒状の気筒２１ａが、３つ区画されている。気筒２１ａは、クランクシャフト３３の回転軸線方向に並ぶように配置されている。同様に、第２ブロック部２０ｂの内部には、円筒状の気筒２１ｂが、３つ区画されている。気筒２１ｂは、クランクシャフト３３の回転軸線方向に並ぶように配置されている。第２ブロック部２０ｂにおける気筒２１ｂの中心軸線は、第１ブロック部２０ａにおける気筒２１ａの中心軸線に対して傾斜しており、気筒２１ｂの中心軸線と気筒２１ａの中心軸線とがクランクシャフト３３の中心軸線上で交差している。すなわち、クランクシャフト３３の回転軸線方向から視て、第２ブロック部２０ｂの気筒２１ｂと第１ブロック部２０ａの気筒２１ａとは、Ｖ字状の配置になっている。そして、第１ブロック部２０ａと第２ブロック部２０ｂとは、クランクシャフト３３側において接続されて一体的になっている。

第１ブロック部２０ａにおける各気筒２１ａの内部には、ピストン２２ａが当該気筒２１ａ内を往復移動可能に収容されている。ピストン２２ａは、コネクティングロッド３４ａを介してクランクシャフト３３に連結している。

また、第２ブロック部２０ｂにおける各気筒２１ｂの内部には、ピストン２２ｂが当該気筒２１ｂ内を往復移動可能に収容されている。ピストン２２ｂは、コネクティングロッド３４ｂを介してクランクシャフト３３に連結している。

シリンダブロック２０の下面には、当該シリンダブロック２０の外周縁に沿う略四角筒状のクランクケース３１が固定されている。クランクケース３１の下端面には、有底四角箱状の貯留ケース３２が固定されている。これらクランクケース３１及び貯留ケース３２によってエンジンオイルを貯留するためのオイルパン３０が構成されている。

シリンダブロック２０における第１ブロック部２０ａの上面には、全体として直方体のシリンダヘッド４０ａが固定されている。シリンダヘッド４０ａの下面においては、各気筒２１ａの軸線方向から視て円形の凹部４１ａがそれぞれ上側へと窪んでいる。凹部４１ａの直径は、気筒２１ａの直径と略同一となっている。凹部４１ａは、気筒２１ａに対向配置されている。凹部４１ａの内壁、気筒２１ａの内壁及びピストン２２ａの上面によって、燃焼室４２ａが区画されている。

シリンダヘッド４０ａの内部には、気筒２１ａ内に吸気を供給するための吸気ポート４３ａが区画されている。吸気ポート４３ａは、シリンダヘッド４０ａの気筒２１ａの中心軸線よりも第２ブロック部２０ｂに近い側に配置されている。吸気ポート４３ａの一端は、シリンダヘッド４０ａの凹部４１ａに開口しており、吸気ポート４３ａの他端は、第２ブロック部２０ｂに近い側の側面に開口している。吸気ポート４３ａの他端には、吸気通路４４（インテークマニホールド）が接続されている。

シリンダヘッド４０ａの内部には、気筒２１ａ内から排気を排出するための排気ポート４７ａが区画されている。排気ポート４７ａは、シリンダヘッド４０ａの気筒２１ａの中心軸線よりも第２ブロック部２０ｂから遠い側に配置されている。排気ポート４７ａの一端は、シリンダヘッド４０ａの凹部４１ａに開口しており、排気ポート４７ａの他端は、第２ブロック部２０ｂから遠い側の側面に開口している。排気ポート４７ａの他端には、排気通路４８（エグゾーストマニホールド）が接続されている。

シリンダブロック２０における第２ブロック部２０ｂの上面には、全体として直方体のシリンダヘッド４０ｂが固定されている。シリンダヘッド４０ｂの下面においては、各気筒２１ｂの軸線方向から視て円形の凹部４１ｂがそれぞれ上側へと窪んでいる。凹部４１ｂの直径は、気筒２１ｂの直径と略同一となっている。凹部４１ｂは、気筒２１ｂに対向配置されている。凹部４１ｂの内壁、気筒２１ｂの内壁及びピストン２２ｂの上面によって、燃焼室４２ｂが区画されている。

また、シリンダヘッド４０ｂの内部には、気筒２１ｂ内に吸気を供給するための吸気ポート４３ｂが区画されている。吸気ポート４３ｂは、気筒２１ｂの中心軸線よりも第１ブロック部２０ａに近い側に配置されている。吸気ポート４３ｂの一端は、シリンダヘッド４０ｂの凹部４１ｂに開口しており、吸気ポート４３ｂの他端は、第１ブロック部２０ａに近い側の側面に開口している。吸気ポート４３ｂの他端には、吸気通路４４が接続されている。

また、シリンダヘッド４０ｂの内部には、気筒２１ｂ内から排気を排出するための排気ポート４７ｂが区画されている。排気ポート４７ｂは、シリンダヘッド４０ｂの気筒２１ｂの中心軸線よりも第１ブロック部２０ａから遠い側に配置されている。排気ポート４７ｂの一端は、シリンダヘッド４０ｂの凹部４１ｂに開口しており、排気ポート４７ｂの他端は、第１ブロック部２０ａから遠い側の側面に開口している。排気ポート４７ｂの他端には、排気通路４８が接続されている。

シリンダヘッド４０ａの上面は、全体として略四角形箱状のシリンダヘッドカバー５５ａに覆われている。また、シリンダヘッド４０ｂの上面は、全体として略四角形箱状のシリンダヘッドカバー５５ｂに覆われている。

吸気通路４４内には、吸気量を調整するスロットルバルブ４５が収容されている。そして、吸気通路４４は、スロットルバルブ４５よりも吸気下流側で分岐しており、それぞれ、吸気ポート４３ａ及び吸気ポート４３ｂに接続している。また、吸気通路４４におけるスロットルバルブ４５よりも排気上流側には、エアクリーナ４６が接続されている。

シリンダブロック２０において、第１バンク側の気筒２１ａと第２バンク側の気筒２１ｂとの間の部分には、ＰＣＶセパレータ６１が嵌め込まれる窪み部６０が窪んでいる。図２に示すように、窪み部６０は、上面視すると、クランクシャフト３３の回転軸線方向に長い長方形状に窪んでいる。窪み部６０は、シリンダブロック２０のクランクシャフト３３の回転軸線方向の略全域において窪んでいる。

図１に示すように、窪み部６０に嵌め込まれるＰＣＶセパレータ６１は、ブローバイガスとエンジンオイルを気液分離する。なお、図１においては、図示の都合上、ＰＣＶセパレータ６１の外面と窪み部６０の内面が離間して図示しているが、実際には、ＰＣＶセパレータ６１の外面と窪み部６０の内面が当接している。また、ＰＣＶセパレータ６１が窪み部６０に嵌め込まれると、ＰＣＶセパレータ６１が窪み部６０の開口部を覆う。そして、図２に示すように、シリンダブロック２０の複数のボルト穴２５に螺合される図示しないボルトによって、ＰＣＶセパレータ６１がシリンダブロック２０に固定される。

次に、ブローバイガスが流れるブローバイガス処理経路について説明する。
図１に示すように、オイルパン３０とＰＣＶセパレータ６１とは、還流通路７１によって接続されている。燃焼室４２ａ及び燃焼室４２ｂからクランクケース３１内に漏れた混合ガスが、オイルパン３０内から還流通路７１を通って、ＰＣＶセパレータ６１内に入り込む。

ＰＣＶセパレータ６１とオイルパン３０とは、オイル通路７２によって接続されている。ＰＣＶセパレータ６１により気液分離されたエンジンオイルは、オイル通路７２を通って、オイルパン３０に戻る。

ＰＣＶセパレータ６１は、ＰＣＶバルブ７３及びＰＣＶ通路７４を介して、吸気通路４４に接続されている。ＰＣＶ通路７４は、吸気通路４４におけるスロットルバルブ４５よりも排気上流側に接続されている。ＰＣＶセパレータ６１により気液分離されたブローバイガスは、ＰＣＶ通路７４を通って、吸気通路４４に吸引される。なお、図１において、還流通路７１、オイル通路７２及びＰＣＶ通路７４は、簡略のため、矢印線にて示している。これらは、管材やホース、シリンダブロック２０に区画された通路によって構成されている。

次に、シリンダブロック２０に区画された冷却系について説明する。
図２に示すように、第１ブロック部２０ａにおいて、３つの気筒２１ａの周囲には、冷媒としての冷却水が流れるウォータジャケット５０ａが区画されている。ウォータジャケット５０ａは、３つの気筒２１ａ全体をひとつながりで取り囲んでいる。ウォータジャケット５０ａの気筒２１ａの軸線方向の高さは、当該ウォータジャケット５０ａの延設方向全域に亘って同一である。

第１ブロック部２０ａには、ウォータポンプから圧送される冷却水をウォータジャケット５０ａに供給するための冷媒導入孔５１ａが区画されている。冷媒導入孔５１ａは、ウォータジャケット５０ａに連通している。冷媒導入孔５１ａは、気筒２１ａの並び方向において、端に位置する気筒２１ａの中心軸線と略同位置に位置している。また、冷媒導入孔５１ａは、第１ブロック部２０ａにおける第２ブロック部２０ｂから遠い側の側面に開口している。なお、以下の記載では、３つの気筒２１ａを冷媒導入孔５１ａからの距離が近い順に気筒２１ａｘ、気筒２１ａｙ、気筒２１ａｚとする。

また、第２ブロック部２０ｂにおいて、３つの気筒２１ｂの周囲には、冷媒としての冷却水が流れるウォータジャケット５０ｂが区画されている。ウォータジャケット５０ｂは、３つの気筒２１ｂ全体をひとつながりで取り囲んでいる。ウォータジャケット５０ｂの気筒２１ｂの軸線方向の高さは、当該ウォータジャケット５０ｂの延設方向全域に亘って同一である。

第２ブロック部２０ｂには、ウォータポンプから圧送される冷却水とウォータジャケット５０ｂに供給するための冷媒導入孔５１ｂが区画されている。冷媒導入孔５１ｂは、ウォータジャケット５０ｂに連通している。冷媒導入孔５１ｂは、気筒２１ｂの並び方向において、第１ブロック部２０ａにおける冷媒導入孔５１ａが配置されている側の気筒２１ｂの中心軸線と略同位置に位置している。また、冷媒導入孔５１ｂは、第２ブロック部２０ｂにおける第１ブロック部２０ａから遠い側の側面に開口している。なお、以下の記載では、３つの気筒２１ｂを冷媒導入孔５１ｂからの距離が近い順に気筒２１ｂｘ、気筒２１ｂｙ、気筒２１ｂｚとする。

なお、シリンダブロック２０において、窪み部６０は、第１ブロック部２０ａのウォータジャケット５０ａよりも第２バンク側に位置するとともに、窪み部６０は、第２ブロック部２０ｂのウォータジャケット５０ｂよりも第１バンク側に位置している。

シリンダブロック２０には、第１冷却通路６２ａと第２冷却通路６２ｂとが区画されている。第１冷却通路６２ａは、シリンダブロック２０において、窪み部６０と第１バンク側の気筒２１ａとの間に区画されているウォータジャケット５０ａの部分よりも第２バンク側であるとともに、窪み部６０よりも第１バンク側の部分に区画されている。第１冷却通路６２ａは、気筒２１ａの並び方向に沿って延びている。

第１ブロック部２０ａには、ウォータジャケット５０ａを流れる冷却水の一部を第１冷却通路６２ａに供給するための供給孔６３ａが区画されている。供給孔６３ａは、第１冷却通路６２ａに連通している。また、供給孔６３ａは、ウォータジャケット５０ａに連通している。供給孔６３ａは、気筒２１ａの並び方向において、気筒２１ａｚの中心軸線と略同位置に位置している。

第１ブロック部２０ａには、第１冷却通路６２ａを流れる冷却水をウォータジャケット５０ａに戻す戻し穴６４ａが区画されている。戻し穴６４ａは、第１冷却通路６２ａに連通している。また、戻し穴６４ａは、ウォータジャケット５０ａに連通している。戻し穴６４ａは、気筒２１ａの並び方向において、気筒２１ａｘの中心軸線と略同位置に位置している。

第２冷却通路６２ｂは、シリンダブロック２０において、窪み部６０と第２バンク側の気筒２１ｂとの間に区画されているウォータジャケット５０ｂの部分よりも第１バンク側であるとともに、窪み部６０よりも第２バンク側の部分に区画されている。第２冷却通路６２ｂは、気筒２１ｂの並び方向に沿って延びている。

第２ブロック部２０ｂには、ウォータジャケット５０ｂを流れる冷却水の一部を第２冷却通路６２ｂに供給するための供給孔６３ｂが区画されている。供給孔６３ｂは、第２冷却通路６２ｂに連通している。また、供給孔６３ｂは、ウォータジャケット５０ｂに連通している。供給孔６３ｂは、気筒２１ｂの並び方向において、気筒２１ｂｚの中心軸線と略同位置に位置している。

第２ブロック部２０ｂには、第２冷却通路６２ｂを流れる冷却水をウォータジャケット５０ｂに戻す戻し穴６４ｂが区画されている。戻し穴６４ｂは、第２冷却通路６２ｂに連通している。また、戻し穴６４ｂは、ウォータジャケット５０ｂに連通している。戻し穴６４ｂは、気筒２１ｂの並び方向において、気筒２１ｂｘの中心軸線と略同位置に位置している。

次に、本実施形態の作用及び効果を説明する。
（１）本実施形態によれば、第１冷却通路６２ａ及び第２冷却通路６２ｂを流通する冷却水によって、シリンダブロック２０のうち、窪み部６０を構成する壁部が冷却される。また、窪み部６０を構成する壁部が冷却されると、窪み部６０に嵌め込まれるＰＣＶセパレータ６１も冷却される。そして、ＰＣＶセパレータ６１内に導入された混合ガスが冷却されると、微細なオイルミストも冷却される。オイルミストが冷却されると、オイルの粘度が高くなることで、オイルミストの粒子同士が接触した際に粒子同士が離れにくくなるため、オイルミストの凝集が促進される。凝集したオイルミストの自重により、オイルミストが下方に落下しやすくなるため、エンジンオイルが吸気通路４４へ還流することを抑制できる。また、オイルミストの粘度が高くなるため、オイルミストが、ＰＣＶセパレータ６１内の壁面に付着しやすくなる。その結果、ＰＣＶセパレータ６１において、オイルミストを分離しやすくなる。そのため、エンジンオイルが吸気通路４４へ還流することを抑制できる。

（２）本実施形態によれば、第１冷却通路６２ａとウォータジャケット５０ａとは、供給孔６３ａ及び戻し穴６４ａによって、連通されている。そのため、ウォータジャケット５０ａを流れる冷却水の一部が供給孔６３ａを通って第１冷却通路６２ａを流れ、戻し穴６４ａからウォータジャケット５０ａに戻る。よって、ウォータジャケット５０ａを流れる冷却水の勢いで、冷却水を第１冷却通路６２ａに流しやすい。勢いの強い冷却水の流れを実現することで、ＰＣＶセパレータ６１を冷却しやすい。この点、第２ブロック部２０ｂにおける第２冷却通路６２ｂにおいても同様である。

上記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組み合わせて実施することができる。
・シリンダブロック２０において、第１冷却通路６２ａと第２冷却通路６２ｂとのいずれか一方を省略してもよい。また、窪み部６０とウォータジャケット５０ａとの間において、第１冷却通路６２ａとは別の冷却通路が設けられていてもよい。この点、窪み部６０とウォータジャケット５０ａとの間においても同様である。

・第１冷却通路６２ａとウォータジャケット５０ａとは、直接的に連通していなくてもよい。この場合、他の通路を介して第１冷却通路６２ａに冷却水が流れるようになっていればよい。例えば、ウォータポンプから配管を介して、第１冷却通路６２ａに冷却水が供給されてもよい。この点、第２冷却通路６２ｂとウォータジャケット５０ｂにおいても同様である。

・第１冷却通路６２ａの形状は、本実施形態の例に限られない。例えば、シリンダブロック２０のうち、クランクシャフト３３の回転軸線方向において、窪み部６０の一部に亘って、区画されていてもよい。この点、第２冷却通路６２ｂにおいても同様である。

・第１冷却通路６２ａが、クランクシャフト３３の回転軸線方向において、複数に分かれていてもよい。この場合、クランクシャフト３３の回転軸線方向において、複数の冷却通路が区画されることになる。この点、第２冷却通路６２ｂにおいても同様である。

・気筒２１ａ及び気筒２１ｂの数は、本実施形態の例に限られない。例えば、第１バンク側の気筒２１ａ及び第２バンク側の気筒２１ｂがＶ字に配置されているのであれば、気筒２１ａ、２１ｂの数は、２つ以下であってもよいし、４つ以上であってもよい。

・窪み部６０の形状は、本実施形態の例に限られない。例えば、シリンダブロック２０のうち、クランクシャフト３３の回転軸線方向において、気筒２１ａｘと気筒２１ａｙに沿う範囲のみに窪んでいてもよい。ＰＣＶセパレータ６１の形状や大きさに合わせて適宜変更すればよい。

１０…内燃機関、２０…シリンダブロック、２０ａ…第１ブロック部、２０ｂ…第２ブロック部、２１ａ…気筒、２１ｂ…気筒、２２ａ…ピストン、２２ｂ…ピストン、２５…ボルト穴、３０…オイルパン、３１…クランクケース、３２…貯留ケース、３３…クランクシャフト、３４ａ…コネクティングロッド、３４ｂ…コネクティングロッド、４０ａ…シリンダヘッド、４０ｂ…シリンダヘッド、４１ａ…凹部、４１ｂ…凹部、４２ａ…燃焼室、４２ｂ…燃焼室、４３ａ…吸気ポート、４３ｂ…吸気ポート、４４…吸気通路、４５…スロットルバルブ、４６…エアクリーナ、４７ａ…排気ポート、４７ｂ…排気ポート、４８…排気通路、５０ａ…ウォータジャケット、５０ｂ…ウォータジャケット、５１ａ…冷媒導入孔、５１ｂ…冷媒導入孔、５５ａ…シリンダヘッドカバー、５５ｂ…シリンダヘッドカバー、６０…窪み部、６１…ＰＣＶセパレータ、６２ａ…第１冷却通路、６２ｂ…第２冷却通路、６３ａ…供給孔、６３ｂ…供給孔、６４ａ…戻り穴、６４ｂ…戻り穴、７１…還流通路、７２…オイル通路、７３…ＰＣＶバルブ、７４…ＰＣＶ通路。

Claims (1)

1. 第１バンク側の気筒と第２バンク側の気筒とがＶ字状に配置されるＶ型内燃機関のシリンダブロックであって、
   前記第１バンク側の気筒と前記第２バンク側の気筒との間の部分には、ブローバイガスとエンジンオイルを気液分離するＰＣＶセパレータが嵌め込まれる窪み部が窪んでおり、
   前記窪み部と前記気筒との間には、冷却水が流通するウォータジャケットが区画されており、
   前記窪み部と前記ウォータジャケットとの間には、冷却水が流通する冷却通路が区画されている
   シリンダブロック。