JP4260533B2 - エンジン - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車（自動二輪車，自動三輪車を含む広い概念をいう）、小型滑走艇、作業車両等のエンジンとして好適なドライサンプ式の４サイクルエンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
車両に搭載した状態でエンジンの重心位置を低くするべく、エンジン全高を低くする目的で、あるいはエンジン本体をコンパクトにする目的で、高出力エンジンを中心にドライサンプ式の４サイクルエンジン（以下、単にエンジンという）が用いられている。
【０００３】
このドライサンプ式のエンジンで、最もオーソドックスな形態のエンジンの場合、エンジン下部のクランクケース底部等にスカベンジポンプを配置して、エンジン各部からクランクケースに戻ってきたオイルを、該クランクケースと別室に形成されているオイルタンク側へ戻し、このオイルタンクに設けられたフィードポンプによって、該オイルタンク内のオイルをエンジンの各部に供給するよう構成されている。
【０００４】
しかし、前記構成のエンジンでは、スカベンジポンプを駆動するための動力が別途必要となり、この動力に見合う、エンジンの出力ロスを甘受しなけれぱならない。
【０００５】
なお、同様の目的に照らして、クランクケースの下方にオイルタンクを配置するとともに、該クランクケースの下端部にオイルタンクに連通する連通穴を形成し、該連通穴に、クランクケース内の圧力の高い状態で開く、リード弁を配置したものが提供されている（特許文献１）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−８７７１４号公報。
【０００７】
しかしながら、前記リード弁を具備したドライサンプ式のエンジンの場合、部品点数が増加するとともに、リード弁の開閉圧力の設定が難しく、且つ、このリード弁の配置に起因する潤滑系の機械損失が発生する。しかも、何よりも、リード弁の位置がオイルタンク内のオイルの油面より必ず高い位置に配置されなければならず、結果的に、オイルタンクを低い位置に配置することが強いられる。かかる場合、オイルタンクを含めたエンジン全高が、高くなってしまうという不都合がある。
【０００８】
本発明は、このような状況に鑑みておこなわれたもので、エンジンの出力ロスを低減したドライサンプ式の４サイクルエンジンを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るエンジンは、クランクケースと別室になるよう形成されたオイルタンクを具備し、前記クランクケースに前記オイルタンクに連通する連通口が形成され、途中に少なくとも一つの膨張室と終端部に前記オイルタンクにオイルを吐出するオイル吐出口とを備えた連通路が、前記連通口に接続され、クランクケース内からオイルタンクにオイルを排出するよう構成されたドライサンプ式の４サイクルエンジンであって、
前記膨張室として第１の膨張室と第２の膨張室が設けられており、
前記第１の膨張室が、前記連通口を包み込むような状態で設けられているとともに、該第１の膨張室に連続して前記第２の膨張室が設けられ、
前記第１の膨張室と第２の膨張室との間に、これら二つの膨張室を連通させるように通路断面積が狭くなった開口部を備えた仕切壁が設けられ、
前記連通路の終端部に前記吐出口が配置され、
前記連通口が前記クランクケースの周壁部に該クランクケースの径方向に段差を設けることによって形成されている、
ことを特徴とする。
【００１０】
しかして、このように構成されたエンジンによると、クランクケース内のミスト状のオイルは、クランクウェブの回転によってクランクケース内で連れ回されることによって、また、燃焼室からのブローバイガスに起因するクランクケース内の昇圧と、連通口から吐出口までの膨張室を備えた連通路内での脈動的に変化する圧力の収束化とによって、前記クランクケース内のオイルは、該連通路を経て、該クランクケース内よりオイルタンク側に排出される。従って、クランクケース内からオイルタンク側へのオイルの排出は、可動部分の動作を用いずおこなうことが可能となる。この結果、オイルの排出のためのエネルギーロスがエンジン出力の低下という形態で影響を及ぼすことがない。
特に、本発明は、クランクケース内の圧力が、理論的に、ブローバイガスの流入分だけ高くなることに着目し、この差圧がクランクケースとオイルタンクとの間で有効に生じるように、途中に前記膨張室を具備した連通路を設けることによって、可動部分の動作を無くして、クランクケース内のオイルをオイルタンク側へ排出している。
そして、オイルを排出するための可動部分、例えば、スカベンジポンプあるいはリード弁等がないため、その微妙な設定が不要となり、しかも、エンジンの低騒音化が図れるとともに、エンジンの信頼性および耐久性の向上が図れる。
また、従来のオイルポンプ（スカベンジポンプ）を無くすことができ、エンジンの重量を低減することができることから、単位重量当たり高いエンジン出力が求められ且つコンパクトさが要求される自動車（特に、自動車のうちの自動二輪車）や小型滑走艇等にとって、好ましいエンジンとなる。
また、作業車両のように、構造をシンプルに且つメンテナンス箇所を少なくしたい車両にとって、好ましいエンジンとなる。
さらに、前述のようにクランクケース内のオイルを、クランクウェブの回転による連れ回りと、クランクケースとオイルタンクの各室内の差圧を利用して排出するよう構成しているため、オイルタンクを、必ずしもクランクケースより下方に設ける必要がない。つまり、オイルタンクはクランクケースの側方あるいは排出能力の範囲内でクランクケースより上方に設けることができる。従って、オイルタンクを含むエンジンの全高を低くすることも可能となる。
【００１１】
前記エンジンにおいて、連通口が、クランクケースの周壁部に該クランクケースの径方向の段差を設けることによって形成され、この段差が、前記クランクウェブの回転方向前方側でクランクシャフト中心に近接し、前記回転方向後方側でクランクシャフト中心から離間した段差であると、クランクウェブの回転によるオイルの連れ回り作用に起因して、クランクケースからオイルタンクへのオイルの排出効率を高めることができる構成となる。
【００１２】
前記エンジンにおいて、該エンジンが多気筒エンジンであって、クランクシャフトの回転角が相互に所定角度異なる気筒の各連通口に接続されている前記膨張室が接続通路により連通していると、相互に所定角度異なる一方の気筒のピストンと他方の気筒のピストンのシリンダ内における位置が異なるため、各気筒のピストンの上下動による各膨張室の脈動的な圧力変動を、該膨張室において、有効に緩和することができる。この結果、クランケース内の圧力変動に起因する膨張室内の圧力変動へ与える影響が緩和でき、膨張室自体に起因する圧力の脈動的変動の緩和作用と相まって、前記差圧を連続的に顕在化せしめ、よりポンプ機能を向上させることが可能となる。
【００１３】
前記エンジンにおいて、前記所定角度が１８０度であることが特に好ましく、かかる構成であると、一方の気筒のピストンが上昇しているときには、他方の気筒のピストンが下降するため、ピストンの上下動による各膨張室の脈動的な圧力変動を、該膨張室において、より有効に緩和することができる。
この結果、さらに前記差圧を連続的に顕在化せしめ、より一層ポンプ機能を向上させることが可能となる。
【００１４】
前記エンジンが、各気筒毎にクランクケース内部が仕切り壁で仕切られている多気筒エンジンであって、クランクシャフトの回転角が相互に所定角度異なる気筒の各クランクケース間を仕切る仕切り壁に連通手段が設けられて、該連通手段によって、該所定角度異なる気筒の各クランクケース内部が相互に連通していると、一方の気筒のピストンと他方の気筒のピストンのシリンダ内における位置が異なるため、各気筒のピストンの上下動によるそれらのクランクケース内の圧力変動を緩和することができる。この結果、ピストンの昇降動作に起因する前記クランクケース内の圧力変動が低減され、膨張室自身の圧力の脈動的変動の緩和作用と相まって、クランクケースとオイルタンクとの差圧が連続的に顕在化して、よりポンプ機能が向上する。
【００１５】
前記エンジンにおいて、前記所定角度が１８０度であることが特に好ましく、かかる構成であると、一方の気筒のピストンが上昇しているときには、他方の気筒のピストンが下降するため、ピストンの上下動によるそれらのクランクケース内の圧力変動を緩和することができる。この結果、ピストンの昇降動作に起因する前記クランクケース内の圧力変動がさらに低減され、前記差圧がさらに連続的に顕在化して、よりポンプ機能が向上する。
【００１６】
前記エンジンにおいて、連通路に複数の膨張室が形成されていると、膨張室に起因する圧力の脈動的変動がさらに緩和され、その結果、前記クランクケースとオイルタンクとの差圧がより連続的に顕在化し、さらにポンプ機能を向上させることが可能となる。
【００１７】
前記エンジンにおいて、連通口の開口寸法が、クランクケースの内径の略１／３〜略１／５であると、実施形態として好ましい構成となる。
【００１８】
また、前記エンジンにおいて、膨張室の連通断面積は、前記連通口の連通断面積の略１．５倍〜５倍程度であると、実施形態として好ましい構成となる。特に、前記膨張室の連通断面積が、前記連通口の連通断面積の略２〜３倍程度であると、好ましい構成となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明にかかるエンジンの実施形態を、小型滑走艇用のエンジン（小型エンジン）を例に挙げて説明する。
【００２０】
図１は本発明の実施形態にかかる小型滑走艇用のエンジンをシリンダヘッド部分を省いてクランクシャフトに直交する面で断面した断面図、図２は図１のクランクケース底部とそこに設けられた連通路部分の部分拡大図、図３は図１，図２に示すエンジンのクランクシャフトの長手方向に沿って断面し各気筒毎にその下方に設けられた連通路を表す断面図、図４はクランクケース底部に設けられた連通路部分を示す図であって図２のIV−IV矢視で一部断面した部分拡大図、図５は図３に示すエンジンをモデル化して要部の構成とエンジンのオイルの流れ等を示した模式図、図６はクランク室，第１膨張室、第２膨張室部分でのそれぞれの圧力の変動状態の変化状況（変動の低減状態）を示す図である。
【００２１】
図１〜３に図示するエンジンＥは、ドライサンプ式の４サイクルの多気筒（この実施形態では４気筒）エンジンである。
このエンジンＥは、図１，図２に図示するように、クランクケース２０の周壁２０Ｎに外部（オイルタンク３）へオイルを排出するための連通口１が形成されている。この実施形態の場合、前記連通口１は、クランクケース２０の周壁２０Ｎのうちの底部２０Ｂに形成されている。しかし、この連通口１のクランクケース２０における形成部位は、底部２０Ｂに限定されるものでなく、例えば、図７に図示するように、クランクケース２０の側部２０Ｓに設けてもよい。つまり、基本的には、クランクケース２０の周壁（外壁）２０Ｎのどこかの位置に設ければよい。しかし、クランクケース２０内のオイルを外部に排出する目的と、オイルに作用する重力とを考慮すると、図１，図２に図示するように、クランクケース２０の底部２０Ｂに設けるのが好ましい。なお、図７において、図１と対応する主な構成について、同じ参照番号を付して説明を省略する。
【００２２】
そして、この連通口１に、クランクケース２０内からオイルタンク３側へオイルを戻す連通路２の始端（上端）が接続され、この連通路２の終端（先端）の吐出口２Ｆは、この実施例の場合、オイルタンク３内へ開放されている。
【００２３】
ところで、このオイルタンク３は、エンジンＥのクランクケース（クランク室）２０に対して別室になるよう形成され、この実施形態の場合には、図１（あるいは図７），図３に図示するように、オイルタンク３が、クランクケース２０の両側部と底部を外方から包み込む（取り囲む）ような状態で形成されている。
【００２４】
この実施形態の場合、前記連通路２は、図３に図示するように、エンジンＥの各気筒（シリンダ）毎にその下方部位にそれぞれ形成されている。そして、図４に連通路２部分を拡大して示すように、エンジンＥの第１気筒Ｃ１と、該第１気筒Ｃ１に対してクランクシャフトの回転角が相互に１８０度異なる第２気筒Ｃ２との各連通路２は、一部断面して示すように、接続通路３０を介して、それらの第１の膨張室２Ａの部分で相互に連通している。同様に、エンジンＥの第３気筒Ｃ３と、該第３気筒Ｃ３に対してクランクシャフト２２の回転角が相互に１８０度異なる第４気筒Ｃ４の各連通路２は、一部断面して示すように、接続通路３０を介して、該各連通路２の第１の膨張室２Ａの部分で相互に連通している。そして、前記第２気筒Ｃ２と第３気筒Ｃ３との間の各第１の膨張室２Ａの間は隔壁２Ｐによって隔壁されている。
このエンジンＥの場合、エンジンＥの点火順序は、各気筒毎にクランクシャフト２２の回転角が１８０度づつずれて、第１気筒Ｃ１，第３気筒Ｃ３，第４気筒Ｃ４，第２気筒Ｃ２となっている。
そして、図１，図２に図示するように、この連通路２は、前記連通口１の下方に、該連通口１を下方から包み込むような状態で、前記第１の膨張室２Ａを具備し、その下方に第２の膨張室２Ｂをさらに具備している。そして、前記第１の膨張室２Ａと第２の膨張室２Ｂとの間には、これらの第１と第２の膨張室２Ａ，２Ｂを区画する仕切り壁２Ｈが形成され、この仕切り壁２Ｈには、該第１と第２の膨張室２Ａ，２Ｂを連通させる開口部２Ｅが形成されている。
そして、図１，図２において、前記第２の膨張室２Ｂの左側方には、前記第２の膨張室２Ｂのオイルをオイルタンク３側へ吐出する吐出口２Ｆが、オイルタンク３内へ突出するような状態で形成されている。
この実施形態の場合、前記クランクケース２０の連通口１の下方から、カバー５で覆うことによって、クランクケース２０の下方部位に、前記第１の膨張室２Ａ、第２の膨張室２Ｂ、吐出口２Ｆを具備した連通路１が形成されている。前記第１の膨張室２Ａは、クランクケース２０の底部２０Ｂの外壁の一部を該第１の膨張室２Ａとクランクケース２０との隔壁の一部として利用することによって、形成されている。しかし、図示しないが前記カバー自体で、前記第１の膨張室を形成してもよい。
【００２５】
そして、この実施形態の場合、図１，図２に図示するように、前記連通口１は、クランクケース２０の底部の周壁２０Ｎに、該連通口１の両側の縁２０ａ，２０ｂの間に上下方向の段差２０Ａを設けることによって、該段差２０Ａの間に、形成されている。この段差２０Ａは、前記クランクケース２０内をクランクシャフト２２と共に一体に回転しているクランクウェブ２４の回転方向（図において時計回り）Ｒ１の前方（図１において回転方向の左）側の縁２０ａにおいてクランクシャフト２２の回転中心Ｏａに近接し、上記回転方向Ｒ１の後方（図１において回転方向の右）側の縁２０ｂにおいてクランクシャフト２２の回転中心Ｏａから離間したような、段差となっている。また、クランクケース２０から第１の膨張室２Ａへのオイルの排出効率を良好にするために、前記前方側の縁２０ａは、回転方向後方側でクランクシャフト２２の回転中心Ｏａに近接するよう、図１において上方に屈曲されている。一方、前記後方側の縁２０ｂは、回転方向後方側でクランクシャフト２２の回転中心Ｏａから離間するよう、図１において下方に屈曲されている。
【００２６】
また、図２に拡大して図示するように、前記第１の膨張室２Ａは深さ（図１，図２において上下方向の寸法）的に浅く横方向に大きな寸法を有する形態を有する。前記第２の膨張室２Ｂは、図１，図２に図示するように、この実施例では、断面視において円形、三次元的には該円形が紙面奥方あるいは手前方に延びた「略円筒形」となっている。
さらに、図１，図２に図示するように、前記第２の膨張室２Ｂから左横方向に離間した位置に前記吐出口２Ｆがオイルタンク３内に突出するような状態で形成されている。そして、この「左横方向」は、前記クランクウェブ２４の回転方向Ｒ１に略沿った方向である。つまり、第１の膨張室２Ａと第２の膨張室２Ｂを通過したオイルは、左横方向に導かれて、オイルタンク３内に排出されるよう構成されている。
【００２７】
そして、前記連通口１には、メッシュ式のオイルフィルター７が配設され、このオイルフィルター７を通過して、クランクケース２０内のオイルが連通路２内に入るよう構成されている。しかし、このオイルフィルター７は、メッシュタイプでなく、図９に図示するように、前記連通口１から第１の膨張室２Ａへの整流を促進するような、フィン１８が多数並設されたような形式のものがより好ましい。なお、図９において、オイルフィルター７の上方がクランクケース２０で、下方が第１の膨張室２Ａである。また、破線の矢印Ｒ７は、オイルの流れを示している。
【００２８】
また、前記連通口１、第１の膨張室２Ａ、第２の膨張室２Ｂ等の好ましい各連通断面積について説明すると、以下のとおりである。つまり、図２に図示するように、
前記連通口１の開口断面積を決める開口寸法Ｌ１は、クランクケース２０の内径Ｌｒの略１／４以下の寸法にすることが望ましい。しかし、寸法的な範囲としては、前記１／４に限定されるものでなく、１／３〜１／５程度の範囲であれば、同様の機能を奏する。
そして、前記連通路２の下方部位に位置する前記第１の膨張室２Ａの連通断面の寸法Ｌ２は、この実施例の場合、前記連通口１の前記寸法Ｌ１の約２倍程度に形成されている。しかし、少なくとも第１の膨張室２Ａの連通断面の寸法Ｌ２は、この実施例の場合、前記連通口１の前記連通断面の寸法Ｌ１より大きければ、この２倍に限定されるものでなく、１．５倍〜５倍程度であってもよい。しかし、１．８〜２．５倍程度が特に好ましい実施例となる。
さらに、前記第２の膨張室２Ｂの連通断面の寸法Ｌ３は、前記第１の膨張室２Ａの連通断面の寸法Ｌ２とほぼ同じになっている。また、前記第１の膨張室２Ａと第２の膨張室２Ｂとを連通する開口部２Ｅの寸法Ｌ５は、前記連通部分の寸法Ｌ２，Ｌ３の略１／２程度に構成されている。しかし、前記開口部２Ｅの寸法Ｌ５は、前記連通部分の寸法Ｌ２，Ｌ３の略１／３〜２／３程度であればよい。
また、前記開口部２Ｆの連通断面の寸法Ｌ４は、前記第１の膨張室２Ａ、第２の膨張室２Ｂの各連通部分の寸法Ｌ２，Ｌ３の略１／２程度になっている。
また、この第２の膨張室２Ｂは、前記第１の膨張室２Ａより容積的にやや大きく構成されている。この実施形態では、該第２の膨張室２Ｂの容積は、第１の膨張室２Ａの容積の略１．１〜１．２倍程度の容積を有する。しかし、これらの容積はほぼ同じ容積であってよい。
なお、この実施形態では、前記連通路２は、連通口１から吐出口２Ｆ手前まで均一の幅に形成されている。つまり、図１に図示する断面のものが、クランクシャフト２２の長手方向（図１において紙面手前および奥行方向）に沿って、図３，図４に図示するように、延設されている。
従って、前記連通路２の各部位の連通断面積としては、図２に図示される寸法Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４の寸法割合に比例した値となる。
【００２９】
また、この実施形態にかかるエンジンでは、図３あるいは図５に図示するように、前記オイルタンク３からセパレータ９に、該オイルタンク３の上部とセパレータ９内部を連通するブリーザパイプ２５が配設され、オイルタンク３の上部に溜まった幾分オイル分を含んだガスをセパレータ９に導いてここで気液分離するよう構成されている。また、セパレータ９からオイルタンク３に、該セパレータ９で気液分離したオイル分を戻す戻りための、パイプ２７が配設されている。このパイプ２７の先端は、オイルタンク３内のオイルの油面より下に接続されている。
さらに、前記セパレータ９からエンジンＥのシリンダヘッド２８のサクションバルブ部分２８ａに、気液分離したガス分を供給するための、パイプ２６が配設されている。なお、このサクションバルブ部分２８ａは、排気管路（図示せず）を介して大気側に連通している。
【００３０】
前述のように構成されたドライサンプ式の４サイクルエンジンによれば、以下のように、クランクケース２０内のオイルをオイルタンク３側へ効率よく排出することができる。つまり、
図３，図５に図示するように、エンジンＥの所要箇所にフィードポンプＰ（図５参照）によって加圧供給されたオイルは、該所要箇所を潤滑および冷却して、エンジンＥのシリンダブロック等の壁内に設けられたオイル戻り通路４０から、クランクケース２０へ戻る。
このようにクランクケース２０内に戻ったオイルは、図１，図２に図示するように、該クランクケース２０内ではクランクウェブ２４の回転によって概略霧状になっており、この概略霧状のオイルは、該クランクウェブ２４の回転による連れ回り作用と該連れ回り作用によって生じるオイル自身の遠心力に起因して、該クランクケース２０底部２０Ｂに設けられた連通口１から、連通路２へ排出される。また、一部のオイルは、オイル自体の自重によって、クランクケース２０内壁を伝って前記連通口１から連通路２へ排出される。
【００３１】
さらに、連通路２内に排出されたオイルは、該クランクケース２０とオイルタンク３内の圧力差によって、連通路２（クランクケース２０）側からオイルタンク３側に排出される。
【００３２】
つまり、前記クランクケース２０からオイルタンク３側へのオイルの排出の詳しいメカニズムについて説明すると、以下のとおりである。
図１に図示するように、ピストン２３とシリンダ（シリンダライナを含む）２９との隙間を通過して、燃焼室２１の燃焼ガスが下方のクランクケース２０内に僅かに流入する所謂「ブローバイガス」によって、その流入した燃焼ガスの分だけ、クランクケース２０内の圧力は、オイルタンク３内の圧力に比べて高くなっている。特に、前述のように、オイルタンク３がセパレータ９とブリーザパイプ２５等を介して大気側へ連通して、オイルタンク３内の圧力が適宜セパレータ９側に圧抜きされるよう構成しているため、クランクケース２０内の圧力がオイルタンク３内の圧力よりより高くなる。従って、この圧力差、つまり差圧によって、クランクケース２０から連通路２を介してオイルタンク３にオイルが排出される。
即ち、前記クランクケース２０と第１の膨張室２Ａ，第２の膨張室２Ｂの圧力変動状態を表した図６（ａ）〜（ｃ）に基づいて、さらに具体的に説明すると、以下のとおりである。つまり、図６（ａ）に図示するように、各気筒毎に他の気筒と隔壁されたクランクケース２０内では、その気筒のピストン２３（図１参照）の昇降動作によって、所定の時間的間隔の圧力変動（脈動）が生じる。この図６（ａ）において、実線の直線５０は、クランクケース２０内の平均圧力を示し、二点鎖線の直線５２は、オイルタンク３内の平均圧力を示す。
この図６（ａ）において、クランクケース２０内の圧力の値を示す線５５で表される前記脈動のうち、オイルタンク３内の圧力の値を示す直線５２より上方に位置する状態のとき（図６（ａ）においてハッチングで示す領域）は、クランクケース２０からオイルタンク３側へそれらの圧力の差（差圧）によって、オイルを排出することができる。また、逆に、直線５２より下方に位置する状態のときには、逆の差圧になるため、差圧によっては、クランクケース２０からオイルタンク３側へ、オイルを排出することができないことになる。
【００３３】
ところで、図４に図示するように、第１気筒Ｃ１に付設された連通路２の第１の膨張室２Ａと、それとクランクシャフト２２の回転角において１８０度異なる第２気筒Ｃ２のクランクケース２０に付設された連通路２の第１の膨張室２Ａとは、接続通路３０を介して、相互に連通している。このため、これらの第１気筒Ｃ１と第２気筒Ｃ２においてそれらの気筒のピストン２３が昇降することによるそれらのクランクケース２０内の容積の変動は、接続通路３０を介した連通によって、緩和される。この結果、これら第１気筒Ｃ１と第２気筒Ｃ２の各第１の膨張室２Ａでは、図６（ｂ）に図示するように、ピストン２３の昇降に起因する第１の膨張室２Ａ内の圧力の値を示す線５６で表される圧力変動（脈動）は、効果的に緩和（平滑化）される。つまり、この第１の膨張室２Ａでは、前記オイルタンク３内の圧力を示す直線５２より上方に位置する状態のとき（図６（ｂ）においてハッチングで示す領域）がほぼ殆どを占めて、略全ての時間にわたって、クランクケース２０側からオイルタンク３側へ、差圧によって、オイルを排出することができるように、前記圧力変動が平滑化される。
加えて、この連通路２に設けられた第１の膨張室２Ａと前記第２の膨張室２Ｂの存在に起因して、クランクケース２０側からの概略霧状のオイルは、通過する部分の容積の変化に従って「収縮」と「膨張」とを繰り返して、前記脈動はさらに緩和され、第２の膨張室２Ｂでは、図６（ｃ）に示すように、脈動（図６（ｃ）の線５７参照）は一段と平滑化され、該脈動を示す線５７が前記オイルタンク３内の圧力を示す直線５２より上方に位置する状態（図６（ｃ）においてハッチングで示す領域）が全てを占める。このことは、常時、クランクケース２０側からオイルタンク３側へ、該クランクケース２０とオイルタンク３間の差圧によって、オイルを排出することができることを意味する。
【００３４】
この結果、前記脈動がほぼ平滑化されて、前記クランクケース２０とオイルタンク３との圧力差が顕在化する。つまり、常にクランクケース２０内の圧力がオイルタンク３の圧力より高くなる。その結果、オイルは連続的にクランクケース２０側からオイルタンク３側へ排出される状態となる。
【００３５】
従って、従来、クランクケース２０とオイルタンク３との間に配設し、クランクケース２０内のオイルをオイルタンク３側へ圧送していた、スカベンジポンプが不要となる。
【００３６】
また、かかるエンジンの場合、オイルタンク３は図１，図２に図示するようにクランクケース２０下方に設けることが望ましいが、図５に概念的に構成を示すように、前記差圧によるオイル排出能力に見合って、オイルタンク３をクランクケース２０から離れた平行な位置に設けることも可能となる。かかる場合、エンジンＥ本体の全高を低くすることができる点で好ましい実施形態となる。なお、図５において、線１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄは、前記連通路２の吐出口２Ｆからオイルタンク３へオイルを戻すための管路を示している。
（実施形態２）
本発明の別の実施形態として、図８に図示するように、クランクシャフト２２の回転角が１８０度づつずれている、第１気筒と第２気筒の各クランクケース２０を区画するの隔壁２０ｄ、および第３気筒と第４気筒の各クランクケース２０の隔壁２０ｄに、それぞれ連通穴２０ｇを設けて、各クランクケース２０部分で前記脈動の発生を緩和するようにすると効果的な構成となる。
【００３７】
かかる場合にも、クランクケース２０の底部２０Ｂに連通口１を設け、この連通口１を下方から、カバー５で覆って、該連通口１に接続する連通路２を同様に形成する。さらに、その他の構成については、前述した実施形態と同じように構成すればよい。なお、図８において、図１と同じ構成のうち主要なものについて、同じ参照番号を付して説明を省略する。
【００３８】
このように構成されたエンジンの場合にも、前述した図１等に図示した実施形態と基本的に同じ作用効果を生じ、特に脈動を発生させているクランクケース２０部分に連通穴２０ｇを形成して脈動の発生を減少させているため、発生する脈動自体が小さくなり、従って、図１のものに比べて、連通路２部分での圧力変化（脈動）が効果的に平滑化されて、オイルの排出効果の高いエンジンを実現できる。
【００３９】
また、別の実施形態として、図１０に図示するように、連通路２の膨張室２Ａを一つだけ形成してもよく、あるいは図示しないが、３つ以上の膨張室を形成してもよい。さらに、膨張室の大きさも、前記図示した大きさより、さらに大きくすることも、連通路２内の脈動を小さくするのに有効な構成となる。なお、図１０において、図１と同じ構成のうち主要なものについて、同じ参照番号を付して説明を省略する。
【００４０】
さらに、前記実施形態では、クランクケースの側部から底部を外方から覆うようにオイルタンクを形成しているが、図５に図示するように、このオイルタンク３はクランクケース２０から離して、つまり、エンジンＥ本体から離れた部位に設けてもよい。かかる場合には、連通路２の吐出口２Ｆにパイプ（あるいはホース）１３（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ）を介して、クランクケース２０側からオイルタンク３にオイルを排出するよう構成すればよい。
【００４１】
【発明の効果】
本発明に係るドライサンプ式の４サイクルエンジンによれば、ドライサンプ式でありながらスカベンジポンプが不要となり、従って、コンパクトに且つシンプルな構成とすることができる。
【００４２】
また、スカベンジポンプがないことから、エンジンの出力ロスを低減でき、加速性能あるいは高速回転域での出力の高いエンジンを提供することができる。
【００４３】
さらに、エンジンの構成がシンプルになることから、信頼性が向上するとともに、軽量化を図ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態にかかる小型滑走艇用のエンジンをシリンダヘッド部分を省いてクランクシャフトに直交する面で断面した断面図である。
【図２】 図１のクランクケース底部とそれに設けられた連通路部分の部分拡大図である。
【図３】 図１，図２に示すエンジンの、クランクシャフトの長手方向に沿って断面し各気筒毎にその下方に設けられた連通路を表す、断面図である。
【図４】 クランクケース底部に設けられた連通路部分を示す図で、図２のIV−IV矢視であり、一部断面して内部構造を示す部分拡大図である。
【図５】 図３に示すエンジンをモデル化して要部の構成とエンジンのオイルの流れ等を示した模式図である。
【図６】 クランク室，第１膨張室、第２膨張室部分でのそれぞれの圧力の変動状態の変化状況（変動の低減状態）を示す図である。
【図７】 連通口がクランクケースの側部に形成された実施形態を示す部分拡大断面図である。
【図８】 クランクケースに連通穴が形成された実施形態を示すクランクシャフトに直交する面で断面した図である。
【図９】 連通口に配設されるフィルターの部分拡大断面図である。
【図１０】別の実施形態にかかる、膨張室を１つ具備する連通路を有するエンジンの、クランクシャフトに直交する面で断面した図である。
【符号の説明】
１・・・連通口
２・・・連通路
２Ａ・・・第１の膨張室
２Ｂ・・・第２の膨張室
２Ｆ・・・吐出口
２０・・・クランクケース
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車（自動二輪車，自動三輪車を含む広い概念をいう）、小型滑走艇、作業車両等のエンジンとして好適なドライサンプ式の４サイクルエンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
車両に搭載した状態でエンジンの重心位置を低くするべく、エンジン全高を低くする目的で、あるいはエンジン本体をコンパクトにする目的で、高出力エンジンを中心にドライサンプ式の４サイクルエンジン（以下、単にエンジンという）が用いられている。
【０００３】
このドライサンプ式のエンジンで、最もオーソドックスな形態のエンジンの場合、エンジン下部のクランクケース底部等にスカベンジポンプを配置して、エンジン各部からクランクケースに戻ってきたオイルを、該クランクケースと別室に形成されているオイルタンク側へ戻し、このオイルタンクに設けられたフィードポンプによって、該オイルタンク内のオイルをエンジンの各部に供給するよう構成されている。
【０００４】
しかし、前記構成のエンジンでは、スカベンジポンプを駆動するための動力が別途必要となり、この動力に見合う、エンジンの出力ロスを甘受しなけれぱならない。
【０００５】
なお、同様の目的に照らして、クランクケースの下方にオイルタンクを配置するとともに、該クランクケースの下端部にオイルタンクに連通する連通穴を形成し、該連通穴に、クランクケース内の圧力の高い状態で開く、リード弁を配置したものが提供されている（特許文献１）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−８７７１４号公報。
【０００７】
しかしながら、前記リード弁を具備したドライサンプ式のエンジンの場合、部品点数が増加するとともに、リード弁の開閉圧力の設定が難しく、且つ、このリード弁の配置に起因する潤滑系の機械損失が発生する。しかも、何よりも、リード弁の位置がオイルタンク内のオイルの油面より必ず高い位置に配置されなければならず、結果的に、オイルタンクを低い位置に配置することが強いられる。かかる場合、オイルタンクを含めたエンジン全高が、高くなってしまうという不都合がある。
【０００８】
本発明は、このような状況に鑑みておこなわれたもので、エンジンの出力ロスを低減したドライサンプ式の４サイクルエンジンを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るエンジンは、クランクケースと別室になるよう形成されたオイルタンクを具備し、前記クランクケースに前記オイルタンクに連通する連通口が形成され、途中に少なくとも一つの膨張室と終端部に前記オイルタンクにオイルを吐出するオイル吐出口とを備えた連通路が、前記連通口に接続され、クランクケース内からオイルタンクにオイルを排出するよう構成されたドライサンプ式の４サイクルエンジンであって、
前記膨張室として第１の膨張室と第２の膨張室が設けられており、
前記第１の膨張室が、前記連通口を包み込むような状態で設けられているとともに、該第１の膨張室に連続して前記第２の膨張室が設けられ、
前記第１の膨張室と第２の膨張室との間に、これら二つの膨張室を連通させるように通路断面積が狭くなった開口部を備えた仕切壁が設けられ、
前記連通路の終端部に前記吐出口が配置され、
前記連通口が前記クランクケースの周壁部に該クランクケースの径方向に段差を設けることによって形成されている、
ことを特徴とする。
【００１０】
しかして、このように構成されたエンジンによると、クランクケース内のミスト状のオイルは、クランクウェブの回転によってクランクケース内で連れ回されることによって、また、燃焼室からのブローバイガスに起因するクランクケース内の昇圧と、連通口から吐出口までの膨張室を備えた連通路内での脈動的に変化する圧力の収束化とによって、前記クランクケース内のオイルは、該連通路を経て、該クランクケース内よりオイルタンク側に排出される。従って、クランクケース内からオイルタンク側へのオイルの排出は、可動部分の動作を用いずおこなうことが可能となる。この結果、オイルの排出のためのエネルギーロスがエンジン出力の低下という形態で影響を及ぼすことがない。
特に、本発明は、クランクケース内の圧力が、理論的に、ブローバイガスの流入分だけ高くなることに着目し、この差圧がクランクケースとオイルタンクとの間で有効に生じるように、途中に前記膨張室を具備した連通路を設けることによって、可動部分の動作を無くして、クランクケース内のオイルをオイルタンク側へ排出している。
そして、オイルを排出するための可動部分、例えば、スカベンジポンプあるいはリード弁等がないため、その微妙な設定が不要となり、しかも、エンジンの低騒音化が図れるとともに、エンジンの信頼性および耐久性の向上が図れる。
また、従来のオイルポンプ（スカベンジポンプ）を無くすことができ、エンジンの重量を低減することができることから、単位重量当たり高いエンジン出力が求められ且つコンパクトさが要求される自動車（特に、自動車のうちの自動二輪車）や小型滑走艇等にとって、好ましいエンジンとなる。
また、作業車両のように、構造をシンプルに且つメンテナンス箇所を少なくしたい車両にとって、好ましいエンジンとなる。
さらに、前述のようにクランクケース内のオイルを、クランクウェブの回転による連れ回りと、クランクケースとオイルタンクの各室内の差圧を利用して排出するよう構成しているため、オイルタンクを、必ずしもクランクケースより下方に設ける必要がない。つまり、オイルタンクはクランクケースの側方あるいは排出能力の範囲内でクランクケースより上方に設けることができる。従って、オイルタンクを含むエンジンの全高を低くすることも可能となる。
【００１１】
前記エンジンにおいて、連通口が、クランクケースの周壁部に該クランクケースの径方向の段差を設けることによって形成され、この段差が、前記クランクウェブの回転方向前方側でクランクシャフト中心に近接し、前記回転方向後方側でクランクシャフト中心から離間した段差であると、クランクウェブの回転によるオイルの連れ回り作用に起因して、クランクケースからオイルタンクへのオイルの排出効率を高めることができる構成となる。
【００１２】
前記エンジンにおいて、該エンジンが多気筒エンジンであって、クランクシャフトの回転角が相互に所定角度異なる気筒の各連通口に接続されている前記膨張室が接続通路により連通していると、相互に所定角度異なる一方の気筒のピストンと他方の気筒のピストンのシリンダ内における位置が異なるため、各気筒のピストンの上下動による各膨張室の脈動的な圧力変動を、該膨張室において、有効に緩和することができる。この結果、クランケース内の圧力変動に起因する膨張室内の圧力変動へ与える影響が緩和でき、膨張室自体に起因する圧力の脈動的変動の緩和作用と相まって、前記差圧を連続的に顕在化せしめ、よりポンプ機能を向上させることが可能となる。
【００１３】
前記エンジンにおいて、前記所定角度が１８０度であることが特に好ましく、かかる構成であると、一方の気筒のピストンが上昇しているときには、他方の気筒のピストンが下降するため、ピストンの上下動による各膨張室の脈動的な圧力変動を、該膨張室において、より有効に緩和することができる。
この結果、さらに前記差圧を連続的に顕在化せしめ、より一層ポンプ機能を向上させることが可能となる。
【００１４】
前記エンジンが、各気筒毎にクランクケース内部が仕切り壁で仕切られている多気筒エンジンであって、クランクシャフトの回転角が相互に所定角度異なる気筒の各クランクケース間を仕切る仕切り壁に連通手段が設けられて、該連通手段によって、該所定角度異なる気筒の各クランクケース内部が相互に連通していると、一方の気筒のピストンと他方の気筒のピストンのシリンダ内における位置が異なるため、各気筒のピストンの上下動によるそれらのクランクケース内の圧力変動を緩和することができる。この結果、ピストンの昇降動作に起因する前記クランクケース内の圧力変動が低減され、膨張室自身の圧力の脈動的変動の緩和作用と相まって、クランクケースとオイルタンクとの差圧が連続的に顕在化して、よりポンプ機能が向上する。
【００１５】
前記エンジンにおいて、前記所定角度が１８０度であることが特に好ましく、かかる構成であると、一方の気筒のピストンが上昇しているときには、他方の気筒のピストンが下降するため、ピストンの上下動によるそれらのクランクケース内の圧力変動を緩和することができる。この結果、ピストンの昇降動作に起因する前記クランクケース内の圧力変動がさらに低減され、前記差圧がさらに連続的に顕在化して、よりポンプ機能が向上する。
【００１６】
前記エンジンにおいて、連通路に複数の膨張室が形成されていると、膨張室に起因する圧力の脈動的変動がさらに緩和され、その結果、前記クランクケースとオイルタンクとの差圧がより連続的に顕在化し、さらにポンプ機能を向上させることが可能となる。
【００１７】
前記エンジンにおいて、連通口の開口寸法が、クランクケースの内径の略１／３〜略１／５であると、実施形態として好ましい構成となる。
【００１８】
また、前記エンジンにおいて、膨張室の連通断面積は、前記連通口の連通断面積の略１．５倍〜５倍程度であると、実施形態として好ましい構成となる。特に、前記膨張室の連通断面積が、前記連通口の連通断面積の略２〜３倍程度であると、好ましい構成となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明にかかるエンジンの実施形態を、小型滑走艇用のエンジン（小型エンジン）を例に挙げて説明する。
【００２０】
図１は本発明の実施形態にかかる小型滑走艇用のエンジンをシリンダヘッド部分を省いてクランクシャフトに直交する面で断面した断面図、図２は図１のクランクケース底部とそこに設けられた連通路部分の部分拡大図、図３は図１，図２に示すエンジンのクランクシャフトの長手方向に沿って断面し各気筒毎にその下方に設けられた連通路を表す断面図、図４はクランクケース底部に設けられた連通路部分を示す図であって図２のIV−IV矢視で一部断面した部分拡大図、図５は図３に示すエンジンをモデル化して要部の構成とエンジンのオイルの流れ等を示した模式図、図６はクランク室，第１膨張室、第２膨張室部分でのそれぞれの圧力の変動状態の変化状況（変動の低減状態）を示す図である。
【００２１】
図１〜３に図示するエンジンＥは、ドライサンプ式の４サイクルの多気筒（この実施形態では４気筒）エンジンである。
このエンジンＥは、図１，図２に図示するように、クランクケース２０の周壁２０Ｎに外部（オイルタンク３）へオイルを排出するための連通口１が形成されている。この実施形態の場合、前記連通口１は、クランクケース２０の周壁２０Ｎのうちの底部２０Ｂに形成されている。しかし、この連通口１のクランクケース２０における形成部位は、底部２０Ｂに限定されるものでなく、例えば、図７に図示するように、クランクケース２０の側部２０Ｓに設けてもよい。つまり、基本的には、クランクケース２０の周壁（外壁）２０Ｎのどこかの位置に設ければよい。しかし、クランクケース２０内のオイルを外部に排出する目的と、オイルに作用する重力とを考慮すると、図１，図２に図示するように、クランクケース２０の底部２０Ｂに設けるのが好ましい。なお、図７において、図１と対応する主な構成について、同じ参照番号を付して説明を省略する。
【００２２】
そして、この連通口１に、クランクケース２０内からオイルタンク３側へオイルを戻す連通路２の始端（上端）が接続され、この連通路２の終端（先端）の吐出口２Ｆは、この実施例の場合、オイルタンク３内へ開放されている。
【００２３】
ところで、このオイルタンク３は、エンジンＥのクランクケース（クランク室）２０に対して別室になるよう形成され、この実施形態の場合には、図１（あるいは図７），図３に図示するように、オイルタンク３が、クランクケース２０の両側部と底部を外方から包み込む（取り囲む）ような状態で形成されている。
【００２４】
この実施形態の場合、前記連通路２は、図３に図示するように、エンジンＥの各気筒（シリンダ）毎にその下方部位にそれぞれ形成されている。そして、図４に連通路２部分を拡大して示すように、エンジンＥの第１気筒Ｃ１と、該第１気筒Ｃ１に対してクランクシャフトの回転角が相互に１８０度異なる第２気筒Ｃ２との各連通路２は、一部断面して示すように、接続通路３０を介して、それらの第１の膨張室２Ａの部分で相互に連通している。同様に、エンジンＥの第３気筒Ｃ３と、該第３気筒Ｃ３に対してクランクシャフト２２の回転角が相互に１８０度異なる第４気筒Ｃ４の各連通路２は、一部断面して示すように、接続通路３０を介して、該各連通路２の第１の膨張室２Ａの部分で相互に連通している。そして、前記第２気筒Ｃ２と第３気筒Ｃ３との間の各第１の膨張室２Ａの間は隔壁２Ｐによって隔壁されている。
このエンジンＥの場合、エンジンＥの点火順序は、各気筒毎にクランクシャフト２２の回転角が１８０度づつずれて、第１気筒Ｃ１，第３気筒Ｃ３，第４気筒Ｃ４，第２気筒Ｃ２となっている。
そして、図１，図２に図示するように、この連通路２は、前記連通口１の下方に、該連通口１を下方から包み込むような状態で、前記第１の膨張室２Ａを具備し、その下方に第２の膨張室２Ｂをさらに具備している。そして、前記第１の膨張室２Ａと第２の膨張室２Ｂとの間には、これらの第１と第２の膨張室２Ａ，２Ｂを区画する仕切り壁２Ｈが形成され、この仕切り壁２Ｈには、該第１と第２の膨張室２Ａ，２Ｂを連通させる開口部２Ｅが形成されている。
そして、図１，図２において、前記第２の膨張室２Ｂの左側方には、前記第２の膨張室２Ｂのオイルをオイルタンク３側へ吐出する吐出口２Ｆが、オイルタンク３内へ突出するような状態で形成されている。
この実施形態の場合、前記クランクケース２０の連通口１の下方から、カバー５で覆うことによって、クランクケース２０の下方部位に、前記第１の膨張室２Ａ、第２の膨張室２Ｂ、吐出口２Ｆを具備した連通路１が形成されている。前記第１の膨張室２Ａは、クランクケース２０の底部２０Ｂの外壁の一部を該第１の膨張室２Ａとクランクケース２０との隔壁の一部として利用することによって、形成されている。しかし、図示しないが前記カバー自体で、前記第１の膨張室を形成してもよい。
【００２５】
そして、この実施形態の場合、図１，図２に図示するように、前記連通口１は、クランクケース２０の底部の周壁２０Ｎに、該連通口１の両側の縁２０ａ，２０ｂの間に上下方向の段差２０Ａを設けることによって、該段差２０Ａの間に、形成されている。この段差２０Ａは、前記クランクケース２０内をクランクシャフト２２と共に一体に回転しているクランクウェブ２４の回転方向（図において時計回り）Ｒ１の前方（図１において回転方向の左）側の縁２０ａにおいてクランクシャフト２２の回転中心Ｏａに近接し、上記回転方向Ｒ１の後方（図１において回転方向の右）側の縁２０ｂにおいてクランクシャフト２２の回転中心Ｏａから離間したような、段差となっている。また、クランクケース２０から第１の膨張室２Ａへのオイルの排出効率を良好にするために、前記前方側の縁２０ａは、回転方向後方側でクランクシャフト２２の回転中心Ｏａに近接するよう、図１において上方に屈曲されている。一方、前記後方側の縁２０ｂは、回転方向後方側でクランクシャフト２２の回転中心Ｏａから離間するよう、図１において下方に屈曲されている。
【００２６】
また、図２に拡大して図示するように、前記第１の膨張室２Ａは深さ（図１，図２において上下方向の寸法）的に浅く横方向に大きな寸法を有する形態を有する。前記第２の膨張室２Ｂは、図１，図２に図示するように、この実施例では、断面視において円形、三次元的には該円形が紙面奥方あるいは手前方に延びた「略円筒形」となっている。
さらに、図１，図２に図示するように、前記第２の膨張室２Ｂから左横方向に離間した位置に前記吐出口２Ｆがオイルタンク３内に突出するような状態で形成されている。そして、この「左横方向」は、前記クランクウェブ２４の回転方向Ｒ１に略沿った方向である。つまり、第１の膨張室２Ａと第２の膨張室２Ｂを通過したオイルは、左横方向に導かれて、オイルタンク３内に排出されるよう構成されている。
【００２７】
そして、前記連通口１には、メッシュ式のオイルフィルター７が配設され、このオイルフィルター７を通過して、クランクケース２０内のオイルが連通路２内に入るよう構成されている。しかし、このオイルフィルター７は、メッシュタイプでなく、図９に図示するように、前記連通口１から第１の膨張室２Ａへの整流を促進するような、フィン１８が多数並設されたような形式のものがより好ましい。なお、図９において、オイルフィルター７の上方がクランクケース２０で、下方が第１の膨張室２Ａである。また、破線の矢印Ｒ７は、オイルの流れを示している。
【００２８】
また、前記連通口１、第１の膨張室２Ａ、第２の膨張室２Ｂ等の好ましい各連通断面積について説明すると、以下のとおりである。つまり、図２に図示するように、
前記連通口１の開口断面積を決める開口寸法Ｌ１は、クランクケース２０の内径Ｌｒの略１／４以下の寸法にすることが望ましい。しかし、寸法的な範囲としては、前記１／４に限定されるものでなく、１／３〜１／５程度の範囲であれば、同様の機能を奏する。
そして、前記連通路２の下方部位に位置する前記第１の膨張室２Ａの連通断面の寸法Ｌ２は、この実施例の場合、前記連通口１の前記寸法Ｌ１の約２倍程度に形成されている。しかし、少なくとも第１の膨張室２Ａの連通断面の寸法Ｌ２は、この実施例の場合、前記連通口１の前記連通断面の寸法Ｌ１より大きければ、この２倍に限定されるものでなく、１．５倍〜５倍程度であってもよい。しかし、１．８〜２．５倍程度が特に好ましい実施例となる。
さらに、前記第２の膨張室２Ｂの連通断面の寸法Ｌ３は、前記第１の膨張室２Ａの連通断面の寸法Ｌ２とほぼ同じになっている。また、前記第１の膨張室２Ａと第２の膨張室２Ｂとを連通する開口部２Ｅの寸法Ｌ５は、前記連通部分の寸法Ｌ２，Ｌ３の略１／２程度に構成されている。しかし、前記開口部２Ｅの寸法Ｌ５は、前記連通部分の寸法Ｌ２，Ｌ３の略１／３〜２／３程度であればよい。
また、前記開口部２Ｆの連通断面の寸法Ｌ４は、前記第１の膨張室２Ａ、第２の膨張室２Ｂの各連通部分の寸法Ｌ２，Ｌ３の略１／２程度になっている。
また、この第２の膨張室２Ｂは、前記第１の膨張室２Ａより容積的にやや大きく構成されている。この実施形態では、該第２の膨張室２Ｂの容積は、第１の膨張室２Ａの容積の略１．１〜１．２倍程度の容積を有する。しかし、これらの容積はほぼ同じ容積であってよい。
なお、この実施形態では、前記連通路２は、連通口１から吐出口２Ｆ手前まで均一の幅に形成されている。つまり、図１に図示する断面のものが、クランクシャフト２２の長手方向（図１において紙面手前および奥行方向）に沿って、図３，図４に図示するように、延設されている。
従って、前記連通路２の各部位の連通断面積としては、図２に図示される寸法Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４の寸法割合に比例した値となる。
【００２９】
また、この実施形態にかかるエンジンでは、図３あるいは図５に図示するように、前記オイルタンク３からセパレータ９に、該オイルタンク３の上部とセパレータ９内部を連通するブリーザパイプ２５が配設され、オイルタンク３の上部に溜まった幾分オイル分を含んだガスをセパレータ９に導いてここで気液分離するよう構成されている。また、セパレータ９からオイルタンク３に、該セパレータ９で気液分離したオイル分を戻す戻りための、パイプ２７が配設されている。このパイプ２７の先端は、オイルタンク３内のオイルの油面より下に接続されている。
さらに、前記セパレータ９からエンジンＥのシリンダヘッド２８のサクションバルブ部分２８ａに、気液分離したガス分を供給するための、パイプ２６が配設されている。なお、このサクションバルブ部分２８ａは、排気管路（図示せず）を介して大気側に連通している。
【００３０】
前述のように構成されたドライサンプ式の４サイクルエンジンによれば、以下のように、クランクケース２０内のオイルをオイルタンク３側へ効率よく排出することができる。つまり、
図３，図５に図示するように、エンジンＥの所要箇所にフィードポンプＰ（図５参照）によって加圧供給されたオイルは、該所要箇所を潤滑および冷却して、エンジンＥのシリンダブロック等の壁内に設けられたオイル戻り通路４０から、クランクケース２０へ戻る。
このようにクランクケース２０内に戻ったオイルは、図１，図２に図示するように、該クランクケース２０内ではクランクウェブ２４の回転によって概略霧状になっており、この概略霧状のオイルは、該クランクウェブ２４の回転による連れ回り作用と該連れ回り作用によって生じるオイル自身の遠心力に起因して、該クランクケース２０底部２０Ｂに設けられた連通口１から、連通路２へ排出される。また、一部のオイルは、オイル自体の自重によって、クランクケース２０内壁を伝って前記連通口１から連通路２へ排出される。
【００３１】
さらに、連通路２内に排出されたオイルは、該クランクケース２０とオイルタンク３内の圧力差によって、連通路２（クランクケース２０）側からオイルタンク３側に排出される。
【００３２】
つまり、前記クランクケース２０からオイルタンク３側へのオイルの排出の詳しいメカニズムについて説明すると、以下のとおりである。
図１に図示するように、ピストン２３とシリンダ（シリンダライナを含む）２９との隙間を通過して、燃焼室２１の燃焼ガスが下方のクランクケース２０内に僅かに流入する所謂「ブローバイガス」によって、その流入した燃焼ガスの分だけ、クランクケース２０内の圧力は、オイルタンク３内の圧力に比べて高くなっている。特に、前述のように、オイルタンク３がセパレータ９とブリーザパイプ２５等を介して大気側へ連通して、オイルタンク３内の圧力が適宜セパレータ９側に圧抜きされるよう構成しているため、クランクケース２０内の圧力がオイルタンク３内の圧力よりより高くなる。従って、この圧力差、つまり差圧によって、クランクケース２０から連通路２を介してオイルタンク３にオイルが排出される。
即ち、前記クランクケース２０と第１の膨張室２Ａ，第２の膨張室２Ｂの圧力変動状態を表した図６（ａ）〜（ｃ）に基づいて、さらに具体的に説明すると、以下のとおりである。つまり、図６（ａ）に図示するように、各気筒毎に他の気筒と隔壁されたクランクケース２０内では、その気筒のピストン２３（図１参照）の昇降動作によって、所定の時間的間隔の圧力変動（脈動）が生じる。この図６（ａ）において、実線の直線５０は、クランクケース２０内の平均圧力を示し、二点鎖線の直線５２は、オイルタンク３内の平均圧力を示す。
この図６（ａ）において、クランクケース２０内の圧力の値を示す線５５で表される前記脈動のうち、オイルタンク３内の圧力の値を示す直線５２より上方に位置する状態のとき（図６（ａ）においてハッチングで示す領域）は、クランクケース２０からオイルタンク３側へそれらの圧力の差（差圧）によって、オイルを排出することができる。また、逆に、直線５２より下方に位置する状態のときには、逆の差圧になるため、差圧によっては、クランクケース２０からオイルタンク３側へ、オイルを排出することができないことになる。
【００３３】
ところで、図４に図示するように、第１気筒Ｃ１に付設された連通路２の第１の膨張室２Ａと、それとクランクシャフト２２の回転角において１８０度異なる第２気筒Ｃ２のクランクケース２０に付設された連通路２の第１の膨張室２Ａとは、接続通路３０を介して、相互に連通している。このため、これらの第１気筒Ｃ１と第２気筒Ｃ２においてそれらの気筒のピストン２３が昇降することによるそれらのクランクケース２０内の容積の変動は、接続通路３０を介した連通によって、緩和される。この結果、これら第１気筒Ｃ１と第２気筒Ｃ２の各第１の膨張室２Ａでは、図６（ｂ）に図示するように、ピストン２３の昇降に起因する第１の膨張室２Ａ内の圧力の値を示す線５６で表される圧力変動（脈動）は、効果的に緩和（平滑化）される。つまり、この第１の膨張室２Ａでは、前記オイルタンク３内の圧力を示す直線５２より上方に位置する状態のとき（図６（ｂ）においてハッチングで示す領域）がほぼ殆どを占めて、略全ての時間にわたって、クランクケース２０側からオイルタンク３側へ、差圧によって、オイルを排出することができるように、前記圧力変動が平滑化される。
加えて、この連通路２に設けられた第１の膨張室２Ａと前記第２の膨張室２Ｂの存在に起因して、クランクケース２０側からの概略霧状のオイルは、通過する部分の容積の変化に従って「収縮」と「膨張」とを繰り返して、前記脈動はさらに緩和され、第２の膨張室２Ｂでは、図６（ｃ）に示すように、脈動（図６（ｃ）の線５７参照）は一段と平滑化され、該脈動を示す線５７が前記オイルタンク３内の圧力を示す直線５２より上方に位置する状態（図６（ｃ）においてハッチングで示す領域）が全てを占める。このことは、常時、クランクケース２０側からオイルタンク３側へ、該クランクケース２０とオイルタンク３間の差圧によって、オイルを排出することができることを意味する。
【００３４】
この結果、前記脈動がほぼ平滑化されて、前記クランクケース２０とオイルタンク３との圧力差が顕在化する。つまり、常にクランクケース２０内の圧力がオイルタンク３の圧力より高くなる。その結果、オイルは連続的にクランクケース２０側からオイルタンク３側へ排出される状態となる。
【００３５】
従って、従来、クランクケース２０とオイルタンク３との間に配設し、クランクケース２０内のオイルをオイルタンク３側へ圧送していた、スカベンジポンプが不要となる。
【００３６】
また、かかるエンジンの場合、オイルタンク３は図１，図２に図示するようにクランクケース２０下方に設けることが望ましいが、図５に概念的に構成を示すように、前記差圧によるオイル排出能力に見合って、オイルタンク３をクランクケース２０から離れた平行な位置に設けることも可能となる。かかる場合、エンジンＥ本体の全高を低くすることができる点で好ましい実施形態となる。なお、図５において、線１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄは、前記連通路２の吐出口２Ｆからオイルタンク３へオイルを戻すための管路を示している。
（実施形態２）
本発明の別の実施形態として、図８に図示するように、クランクシャフト２２の回転角が１８０度づつずれている、第１気筒と第２気筒の各クランクケース２０を区画するの隔壁２０ｄ、および第３気筒と第４気筒の各クランクケース２０の隔壁２０ｄに、それぞれ連通穴２０ｇを設けて、各クランクケース２０部分で前記脈動の発生を緩和するようにすると効果的な構成となる。
【００３７】
かかる場合にも、クランクケース２０の底部２０Ｂに連通口１を設け、この連通口１を下方から、カバー５で覆って、該連通口１に接続する連通路２を同様に形成する。さらに、その他の構成については、前述した実施形態と同じように構成すればよい。なお、図８において、図１と同じ構成のうち主要なものについて、同じ参照番号を付して説明を省略する。
【００３８】
このように構成されたエンジンの場合にも、前述した図１等に図示した実施形態と基本的に同じ作用効果を生じ、特に脈動を発生させているクランクケース２０部分に連通穴２０ｇを形成して脈動の発生を減少させているため、発生する脈動自体が小さくなり、従って、図１のものに比べて、連通路２部分での圧力変化（脈動）が効果的に平滑化されて、オイルの排出効果の高いエンジンを実現できる。
【００３９】
また、別の実施形態として、図１０に図示するように、連通路２の膨張室２Ａを一つだけ形成してもよく、あるいは図示しないが、３つ以上の膨張室を形成してもよい。さらに、膨張室の大きさも、前記図示した大きさより、さらに大きくすることも、連通路２内の脈動を小さくするのに有効な構成となる。なお、図１０において、図１と同じ構成のうち主要なものについて、同じ参照番号を付して説明を省略する。
【００４０】
さらに、前記実施形態では、クランクケースの側部から底部を外方から覆うようにオイルタンクを形成しているが、図５に図示するように、このオイルタンク３はクランクケース２０から離して、つまり、エンジンＥ本体から離れた部位に設けてもよい。かかる場合には、連通路２の吐出口２Ｆにパイプ（あるいはホース）１３（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ）を介して、クランクケース２０側からオイルタンク３にオイルを排出するよう構成すればよい。
【００４１】
【発明の効果】
本発明に係るドライサンプ式の４サイクルエンジンによれば、ドライサンプ式でありながらスカベンジポンプが不要となり、従って、コンパクトに且つシンプルな構成とすることができる。
【００４２】
また、スカベンジポンプがないことから、エンジンの出力ロスを低減でき、加速性能あるいは高速回転域での出力の高いエンジンを提供することができる。
【００４３】
さらに、エンジンの構成がシンプルになることから、信頼性が向上するとともに、軽量化を図ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態にかかる小型滑走艇用のエンジンをシリンダヘッド部分を省いてクランクシャフトに直交する面で断面した断面図である。
【図２】 図１のクランクケース底部とそれに設けられた連通路部分の部分拡大図である。
【図３】 図１，図２に示すエンジンの、クランクシャフトの長手方向に沿って断面し各気筒毎にその下方に設けられた連通路を表す、断面図である。
【図４】 クランクケース底部に設けられた連通路部分を示す図で、図２のIV−IV矢視であり、一部断面して内部構造を示す部分拡大図である。
【図５】 図３に示すエンジンをモデル化して要部の構成とエンジンのオイルの流れ等を示した模式図である。
【図６】 クランク室，第１膨張室、第２膨張室部分でのそれぞれの圧力の変動状態の変化状況（変動の低減状態）を示す図である。
【図７】 連通口がクランクケースの側部に形成された実施形態を示す部分拡大断面図である。
【図８】 クランクケースに連通穴が形成された実施形態を示すクランクシャフトに直交する面で断面した図である。
【図９】 連通口に配設されるフィルターの部分拡大断面図である。
【図１０】別の実施形態にかかる、膨張室を１つ具備する連通路を有するエンジンの、クランクシャフトに直交する面で断面した図である。
【符号の説明】
１・・・連通口
２・・・連通路
２Ａ・・・第１の膨張室
２Ｂ・・・第２の膨張室
２Ｆ・・・吐出口
２０・・・クランクケース
Claims (9)
- クランクケースと別室になるよう形成されたオイルタンクを具備し、前記クランクケースに前記オイルタンクに連通する連通口が形成され、途中に少なくとも一つの膨張室と終端部に前記オイルタンクにオイルを吐出するオイル吐出口とを備えた連通路が、前記連通口に接続され、クランクケース内からオイルタンクにオイルを排出するよう構成されたドライサンプ式の４サイクルエンジンであって、
前記膨張室として第１の膨張室と第２の膨張室が設けられており、
前記第１の膨張室が、前記連通口を包み込むような状態で設けられているとともに、該第１の膨張室に連続して前記第２の膨張室が設けられ、
前記第１の膨張室と第２の膨張室との間に、これら二つの膨張室を連通させるように通路断面積が狭くなった開口部を備えた仕切壁が設けられ、
前記連通路の終端部に前記吐出口が配置され、
前記連通口が前記クランクケースの周壁部に該クランクケースの径方向に段差を設けることによって形成されている、
ことを特徴とするエンジン。 - 前記連通口が、前記クランクケースの周壁部の底部分の回転方向後方に形成され、
前記段差が、前記クランクケース内でクランクシャフトと共に一体に回転しているクランクウェブの回転方向前方側でクランクシャフトの中心方に近接し、前記回転方向後方側でクランクシャフトの中心から離間した形態の、段差であり、
前記連通口の、前記回転方向前方側の縁は、該回転方向後方側で前記クランクシャフトの回転中心に近接するように、屈曲されており、
且つ、前記連通口と、前記クランクウェブ外縁の回転軌跡との間のオイルが該クランクウェブの回転に伴ってその外周方に連れ回るように隙間が、形成されている、
ことを特徴とする請求項１記載のエンジン。 - 前記エンジンが多気筒エンジンであって、クランクシャフトの回転角が相互に所定角度異なる気筒の各連通口に接続されている前記膨張室が接続通路により連通していることを特徴とする請求項１又は２記載のエンジン。
- 前記所定角度が１８０度であることを特徴とする請求項３記載のエンジン。
- 前記エンジンが、各気筒毎にクランクケース内部が仕切り壁で仕切られている多気筒エンジンであって、クランクシャフトの回転角が相互に所定角度異なる気筒の各クランクケース間を仕切る仕切り壁に連通手段が設けられ、該連通手段によって、該所定角度異なる気筒の各クランクケース内部が相互に連通していることを特徴とする請求項１又は２記載のエンジン。
- 前記所定角度が１８０度であることを特徴とする請求項５記載のエンジン。
- 前記第１膨張室が、前記連通口を下方から包み込むように形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１の項に記載のエンジン。
- 前記連通口の開口寸法が、クランクケースの内径の略１／３〜略１／５であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１の項に記載のエンジン。
- 前記膨張室の連通断面積は、前記連通口の連通断面積の略１．５倍〜５倍程度であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１の項に記載のエンジン。
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