JP3741159B2 - 内燃機関の潤滑油戻し通路 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の潤滑油戻し通路に係り、詳しくはシリンダヘッドからオイルパンへのエンジンオイルの落下量を確保する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車等に用いられる内燃機関（以下、エンジンと記す）では、機械式のオイルポンプによりオイルパンに貯留したエンジンオイルを各部に圧送し、摺動部や転動部等の潤滑や冷却等を行っている。特に、カムシャフトやバルブリフタ等の動弁系部材をシリンダヘッドに備えたＯＨＣ型のエンジンでは、高温となる燃焼室壁面の冷却の必要も相俟って、多量のエンジンオイルがシリンダヘッドに供給される。そして、シリンダヘッドでの潤滑や冷却を終えたエンジンオイルは、シリンダブロック等に形成された潤滑油戻し通路（オイル戻し穴）を介してオイルパンに落下し、オイルポンプにより再び各部に圧送される。
【０００３】
一方、近年のエンジンでは、ピストンリングの隙間から漏れるブローバイガス（未燃混合気および燃焼ガス）の大気中への流出や、ブローバイガスによるエンジンオイルの劣化を防ぐため、ＰＣＶ（Positive Crankcase Ventilation）システムが備えられている。ＰＣＶシステムでは、エアクリーナ等からクランクケース内に新気を導入する一方、クランクケース内で発生したブローバイガスをシリンダヘッドを介して吸気系に導入し、これを混合気と伴に燃焼させる。尚、ＰＣＶシステムを備えない旧来のエンジンでは、クランクケース等に取り付けられたブリーザ装置を介して、ブローバイガスを大気中に放出していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＰＣＶシステムを備えたエンジンでは、ブローバイガスがクランクケースからシリンダヘッドに向けて上昇するが、このことに起因して以下のような不具合が生じることがあった。
例えば、カムシャフトがタイミングベルトで駆動されるエンジンでは、クランクケースとシリンダヘッドとを連通するチェーンケースが存在しないため、潤滑油やブローバイガスは、シリンダブロックの側壁等に形成された比較的面積の小さい通路を流通する。そのため、ブローバイガスの抜けは当然に悪くなり、ピストンの上下動に伴う圧力脈動も相俟って、クランクケースの内圧がシリンダヘッドの内圧よりも高くなることが多い。したがって、シリンダブロック内に潤滑油戻し通路とブローバイガス通路とを独立して形成しても、ブローバイガスの排出量が多くなる高負荷・高回転域には潤滑油戻し通路にもブローバイガスが侵入し、エンジンオイルの落下が阻害されることがあった。
【０００５】
ところが、このようにエンジンオイルの落下が阻害されても、オイルパン内のオイルレベルがオイルストレーナの吸込位置より高い間はオイルポンプによるエンジンオイルの供給は停止されないため、ごく短時間でシリンダヘッド内がエンジンオイルで満たされることになる。この状態で、更にエンジンオイルの供給が行われると、シリンダヘッドからオーバフローしたエンジンオイルは、ブローバイガス通路を介して吸気系に流入し、燃焼室内で混合気と伴に消費（燃焼）されることになる。その結果、排気中に多量の白煙が生じたり、点火プラグや吸排気バルブ等を汚損する他、オイルレベルが下限値よりも低下した場合、クランクシャフト等へのエンジンオイルの供給が円滑に行えなくなる虞もあった。尚、このような不具合が起こる傾向は、エンジンオイルに作用する重力の落下方向（通路の傾き方向）の成分が小さいシリンダ軸線が傾斜したエンジン（例えば、傾斜配置された直列エンジンやＶ型エンジン等）で顕著となる。
【０００６】
本発明は、上記状況に鑑みなされたもので、ブローバイガスの発生量が多くなる運転領域においても、シリンダヘッドのエンジンオイルを円滑にオイルパンに落下させることを可能とした内燃機関の潤滑油戻し通路を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明の請求項１では、この目的を達成するために、シリンダ軸線が鉛直線に対して傾斜した内燃機関に形成される潤滑油戻し通路であって、前記シリンダ軸線と略平行しかつ当該シリンダ軸線より下方に形成され、前記内燃機関のシリンダヘッドとクランクケースとを連通する主通路と、当該主通路の下方部分から前記シリンダ軸線よりに分岐し、前記クランクケース内に開口した第１分岐通路と、前記主通路の上方部分から前記シリンダ軸線よりに分岐し、前記シリンダヘッド内に開口した第２分岐通路とを備えたものを提案する。
【０００８】
また、請求項２では、請求項１の潤滑油戻し通路において、前記第２分岐通路が、前記主通路より上方で前記シリンダヘッド内に開口するものを提案する。
また、請求項３では、請求項１または２の潤滑油戻し通路において、前記シリンダヘッドには潤滑油が貯留される潤滑油溜りが形成され、前記主通路が当該潤滑油溜りに連通する一方で、前記第２分岐通路は当該潤滑油溜りより上方で前記シリンダヘッド内に開口するものを提案する。
【０００９】
また、請求項４では、請求項１〜３の潤滑油戻し通路において、前記第１分岐通路の下端には潤滑油飛沫の当該第１分岐通路への侵入を防止する飛沫侵入防止手段が設けられたものを提案する。
また、請求項５では、請求項１〜４の潤滑油戻し通路において、前記主通路の下端には潤滑油を案内する潤滑油案内手段が設けられたものを提案する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態を詳細に説明する。
図１には、本発明を適用した自動車用エンジンにおける、シリンダボア間の縦断面を示してある。同図において、１はＯＨＣ型の４サイクル直列４気筒エンジン（以下、単にエンジンと記す）であり、シリンダ軸線ＣＬが鉛直線（図示せず）に対して傾斜した状態で、図示しない車体に搭載されるようになっている。エンジン１は、クランクケース２が一体となったシリンダブロック３と、シリンダブロック３の上面に締結されたシリンダヘッド４とを主たる構造部材としている。そして、これらの他に、クランクケース２の下面に取り付けられたオイルパン５と、シリンダヘッド４の上面に取り付けられたカムカバー６とでその外形が形成されている。
【００１１】
クランクケース２にはクランクシャフト７が回動自在に支持され、クランクシャフト７には、コネクティングロッド８を介して、シリンダボア９内で往復動するピストン１０が連結されている。また、シリンダヘッド４には、その下面に燃焼室１１が形成されると共に、カムシャフト１２、ロッカアーム１３、吸排気バルブ１４，１５、バルブスプリング１６等からなる動弁機構が組付けられている。図中、１７はシリンダブロック３の冷却に供される冷却水通路であり、図示しないウォータポンプから吐出された冷却水が循環する。
【００１２】
さて、本実施形態のエンジン１では、図１中の左側、すなわちシリンダ軸線ＣＬより下方側に、シリンダブロック３の下端面からシリンダヘッド４の上面に貫通する潤滑油戻し通路２０が形成されている。潤滑油戻し通路２０は、シリンダ軸線ＣＬと平行して形成された主通路２１と、主通路２１の下方部分からシリンダ軸線ＣＬよりに斜め下方に分岐した比較的小径の第１分岐通路２２と、主通路２１の上方部分からシリンダ軸線ＣＬよりに斜め上方に分岐した比較的小径の第２分岐通路２３とからなっている。
【００１３】
図２（図１中のII部拡大図）に示したように、第１分岐通路２２の下端には飛沫侵入防止手段であるストッパプレート２４が、また、主通路２１の下端には潤滑油案内手段であるガイドプレート２５が、それぞれボルト締めされている。両プレート２４，２５はそれぞれ第１分岐通路２２と主通路２１のシリンダ軸線ＣＬ側の壁面に連続するように延設されており、ガイドプレート２５は、クランクケース２の内壁面に沿って、該内壁面と所定の間隔をなすように形成されている。
【００１４】
一方、シリンダヘッド３の上面には、図１中の左右と中央とに仕切突起２６，２７に区画された潤滑油溜り２８，２９，３０とが形成されると共に、仕切突起２６，２７には潤滑油溜り２８，２９，３０を連通する図示しない連通溝が形成されている。そして、図３（図１中のIII部拡大図）に示したように、左側の潤滑油溜り２８の下部には主通路２１が連通する一方、左側の仕切突起２６の上面には第２分岐通路２３が開口している。
【００１５】
カムカバー６の上面には二本のブローバイガスホース３１，３２が取り付けられており、ブローバイガスホース３１はＰＣＶバルブを介してサージタンクに連通し、ブローバイガスホース３２はエアクリーナ内に連通している。また、図１中の右側、すなわちシリンダ軸線ＣＬより上方側には、シリンダブロック３の下端面からシリンダヘッド４の上面に貫通するブローバイガス通路３３が形成されている。図１中、３４はオイルパン５に貯留されたエンジンオイルであり、３５は潤滑油溜り２８に貯留されたエンジンオイルである。
【００１６】
以下、本実施形態の作用を述べる。
エンジン１が始動されると、オイルパン５内のエンジンオイル３４は、図示しないオイルポンプによりエンジン各部に圧送され、摺動部や転動部等の潤滑やシリンダヘッド４等の冷却を行う。シリンダヘッド４側に供給されたエンジンオイルは、動弁機構の潤滑や燃焼室１１周辺の冷却を行った後、潤滑油溜り２８から潤滑油戻し通路２０を介してオイルパン５内に落下する。尚、潤滑油溜り２８，２９，３０は仕切突起２６，２７の連通溝により連通されているため、潤滑油溜り２９，３０からオーバフローしたエンジンオイルは潤滑油溜り２８を経由して潤滑油戻し通路２０に流入する。
【００１７】
一方、エンジン１の運転中には、燃焼室１１からクランクケース２内にブローバイガスが漏れるが、その漏れ量は低負荷・低回転域では比較的少ない。したがって、このような運転領域では、ブローバイガスホース３１およびＰＣＶバルブを介してサージタンクにブローバイガスを負圧吸引させると共に、ブローバイガスホース３２から新気を導入してクランクケース２内の換気を行う。この際には、ブローバイガス通路３３の流路面積のブローバイガス発生量に対する余裕が十分であるため、ブローバイガスはブローバイガス通路３３のみを介してクランクケース２からシリンダヘッド４に流入する。したがって、潤滑油戻し通路２０にブローバイガスが流入する虞はなく、潤滑油溜り２８のエンジンオイル３５は抵抗なくクランクケース２に落下する。
【００１８】
ところが、高負荷・高回転域になると、燃焼室圧力の上昇やピストンリングのフラッタリング等により、ブローバイガス発生量が急激に多くなる。このような運転領域では、ブローバイガスホース３１からサージタンクへの経路だけでは不十分となり、ブローバイガスはブローバイガスホース３２を介してエアクリーナにも導入される。そして、ブローバイガス通路３３のブローバイガス発生量に対する余裕も不足するため、ブローバイガスの一部は、潤滑油戻し通路２０を介してクランクケース２からシリンダヘッド４に流入する。
【００１９】
さて、本実施形態では、高負荷・高回転域でブローバイガスが潤滑油戻し通路２０に侵入した場合にも、これによるエンジンオイルの落下の阻害は問題とならないレベルに抑えられている。以下、その理由を図２，図３を参照して詳細に述べる。
エンジン１の運転時には、エンジンオイルがオイルポンプにより各部に供給され、シリンダヘッド４に供給されたものは、潤滑油溜り２８から潤滑油戻し通路２０を介してオイルパン５に戻される。そのため、潤滑油戻し通路２０の主通路２１には略一定量のエンジンオイルが常時流れており、主通路２１の下端に至った後、図２に示したように、ガイドプレート２５に案内されてクランクケース２の内壁面に沿って流れ落ちる。その結果、主通路２１の下端は流れるエンジンオイルで満たされることになり、該部からのブローバイガスの侵入は起こらず、エンジンオイルが円滑にオイルパン５に戻ることになる。尚、本実施形態では、主通路２１下端の流路面積が、シリンダヘッド４に供給されるエンジンオイル量に対して十分な値に設定されている。また、エンジンオイルは、その粘度が比較的高いため、ガイドプレート２５の下端から滴下することによって、オイルパン５内のエンジンオイル３４に泡立ちを発生させる虞が少ない。
【００２０】
一方、クランクケース２内で発生したブローバイガスの一部は、第１分岐通路２２を介して、主通路２１内に流入する。この際、第１分岐通路２２の下端にはストッパプレート２４が設けられているため、クランクシャフト７の回転等により飛沫となったエンジンオイルが振り掛かっても、図２に示したように、その第１分岐通路２２への侵入が防止される。主通路２１に流入したブローバイガスは、エンジンオイルとは逆に主通路２１内を上昇した後、第２分岐通路２３からシリンダヘッド４内に流入する。この際、第２分岐通路２３が仕切突起２６の上面に開口しているため、潤滑油溜り２８にエンジンオイル３５が溜まっていても、ブローバイガスの流通が妨げられることはない。
【００２１】
以上述べたように、本実施形態では、潤滑油戻し通路２０の上下にブローバイガス用の分岐通路２２，２３を形成したため、シリンダヘッド４からクランクケース２へのエンジンオイルの落下量を十分に確保しながら、高負荷・高回転時に発生する大量のブローバイガスをクランクケース２からシリンダヘッド４に流入させることができるようになった。
【００２２】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明はこの実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態は、半発明を傾斜配置の直列エンジンに適用したものであるが、Ｖ型エンジン等にも好適である。また、上記実施形態では、第１分岐通路と第２分岐通路とを主通路に対して傾斜させたが、主通路と平行に形成するようにしてもよい。この場合、上記実施形態に比べ第２分岐通路が主通路の近傍に開口するため、シリンダヘッドの潤滑油溜りの容積が小さくなるが、分岐通路のレイアウトは容易になる。
【００２３】
また、ガイドプレートやストッパプレートは、クランクケースやシリンダブロックに一体化させてもよく、この場合にはシリンダヘッドの主通路や分岐通路を形成する中子等の製造がやや困難になるが、部品点数を削減することができる。また、エンジンオイルのシリンダヘッドからクランクケースへの流れ方や、エンジンオイル飛沫の掛かり方によっては、必ずしもガイドプレートやストッパプレートを設ける必要はない。また、潤滑油案内手段として、ガイドプレートに代えて、オイルパンに至るガイドパイプを主通路の下端に取り付けるようにしてもよい。この場合、パイプをクランクシャフトの回転軌跡から外す必要があるためレイアウトがやや困難になるが、上記実施形態に比べてエンジンオイルの泡立ちをより一層低減させることができる。その他、本発明の主旨を逸脱しない範囲であれば、潤滑油戻し通路やブローバイガス通路の設置部位や、シリンダヘッド上のオイル溜りの形状等についても適宜変更可能である。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の請求項１に係る潤滑油戻し通路によれば、シリンダ軸線が鉛直線に対して傾斜した内燃機関に形成される潤滑油戻し通路であって、前記シリンダ軸線と略平行しかつ当該シリンダ軸線より下方に形成され、前記内燃機関のシリンダヘッドとクランクケースとを連通する主通路と、当該主通路の下方部分から前記シリンダ軸線よりに分岐し、前記クランクケース内に開口した第１分岐通路と、前記主通路の上方部分から前記シリンダ軸線よりに分岐し、前記シリンダヘッド内に開口した第２分岐通路とを備えるようにしたため、ブローバイガスの発生量が多い場合にも、ブローバイガスは両分岐通路を流通することになり、主通路内での潤滑油の流通が確保される。
【００２５】
また、請求項２によれば、請求項１の潤滑油戻し通路において、前記第２分岐通路が、前記主通路より上方で前記シリンダヘッド内に開口するものとしたため、シリンダヘッド内の潤滑油により第２分岐通路が閉塞され難くなる。
また、請求項３によれば、請求項１または２の潤滑油戻し通路において、前記シリンダヘッドには潤滑油が貯留される潤滑油溜りが形成され、前記主通路が当該潤滑油溜りに連通する一方で、前記第２分岐通路は当該潤滑油溜りより上方で前記シリンダヘッド内に開口するものとしたため、潤滑油溜りの潤滑油が主通路に円滑に流入する一方、ブローバイガスが潤滑油に妨げられることなく第２分岐通路からシリンダヘッド内に流入する。
【００２６】
また、請求項４によれば、請求項１〜３の潤滑油戻し通路において、前記第１分岐通路の下端に潤滑油飛沫の当該第１分岐通路への侵入を防止する飛沫侵入防止手段を設けるようにしたため、クランクシャフト等により跳ね掛けられた潤滑油飛沫が第１分岐通路に侵入しなくなる。
また、請求項５によれば、請求項１〜４の潤滑油戻し通路において、前記主通路の下端に潤滑油を案内する潤滑油案内手段を設けるようにしたため、潤滑油が滴下してオイルパン内の潤滑油に泡立ちを生じさせるようなことがなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した自動車用エンジンの縦断面図である。
【図２】図１中のII部拡大図である。
【図３】図１中のIII部拡大図である。
【符号の説明】
１ エンジン
２ クランクケース
３ シリンダブロック
４ シリンダヘッド
５ オイルパン
６ カムカバー
８ コネクティングロッド
１０ ピストン
１２ カムシャフト
２０ 潤滑油戻し通路
２１ 主通路
２２ 第１分岐通路
２３ 第２分岐通路
２４ ストッパプレート
２５ ガイドプレート
２６ 仕切突起
２８ 潤滑油溜り
３１，３２ ブローバイガスホース
３３ ブローバイガス通路
ＣＬ シリンダ軸線
３４，３５ エンジンオイル

Claims (5)

1. シリンダ軸線が鉛直線に対して傾斜した内燃機関に形成される潤滑油戻し通路であって、
   前記シリンダ軸線と略平行しかつ当該シリンダ軸線より下方に形成され、前記内燃機関のシリンダヘッドとクランクケースとを連通する主通路と、
   当該主通路の下方部分から前記シリンダ軸線よりに分岐し、前記クランクケース内に開口した第１分岐通路と、
   前記主通路の上方部分から前記シリンダ軸線よりに分岐し、前記シリンダヘッド内に開口した第２分岐通路と
   を備えたことを特徴とする内燃機関の潤滑油戻し通路。
2. 前記第２分岐通路が、前記主通路より上方で前記シリンダヘッド内に開口することを特徴とする、請求項１記載の内燃機関の潤滑油戻し通路。
3. 前記シリンダヘッドには潤滑油が貯留される潤滑油溜りが形成され、前記主通路が当該潤滑油溜りに連通する一方で、前記第２分岐通路は当該潤滑油溜りより上方で前記シリンダヘッド内に開口することを特徴とする、請求項１または２記載の内燃機関の潤滑油戻し通路。
4. 前記第１分岐通路の下端には潤滑油飛沫の当該第１分岐通路への侵入を防止する飛沫侵入防止手段が設けられたことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の潤滑油戻し通路。
5. 前記主通路の下端には潤滑油を案内する潤滑油案内手段が設けられたことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の潤滑油戻し通路。

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