以下、例示的な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
《実施形態1》
図1に、シリンダの軸心を含む平面で切断したエンジン100の概略的な断面図を示す。図2に、2つのシリンダボアの間の部分を平面で切断したエンジン100の概略的な断面図を示す。図3に、エンジン100の下部を中心とする斜視図を示す。本明細書では、説明の便宜上、シリンダの軸心方向を上下方向と称し、気筒列方向を前後方向と称する。さらに、気筒列方向においてエンジン100の反トランスミッション側を前側、トランスミッション側を後側と称する。
エンジン100は、4つの気筒が所定の気筒列方向に並んで配置された直列4気筒エンジンである。エンジン100は、シリンダヘッド1と、シリンダヘッド1に取り付けられるシリンダブロック2と、シリンダブロック2に取り付けられるオイルパン3とを備えている。
シリンダブロック2は、アッパブロック21と、ロアブロック22とを有している。ロアブロック22は、アッパブロック21の下面に取り付けられる。ロアブロック22の下面に、オイルパン3が取り付けられる。
アッパブロック21には、4つの気筒に対応する4つのシリンダボア23が気筒列方向に並んで形成されている(図1には1つのシリンダボア23だけ図示)。シリンダボア23は、アッパブロック21の上部に形成され、アッパブロック21の下部はクランク室の一部を区画する。シリンダボア23には、ピストン24が挿通されている。ピストン24は、コネクティングロッド25を介してクランクシャフト26に連結されている。シリンダボア23と、ピストン24と、シリンダヘッド1とによって燃焼室27が区画される。アッパブロック21及びロアブロック22は、それぞれ鋳物製である。
尚、4つのシリンダボア23は、前側から順に、第1気筒、第2気筒、第3気筒及び第4気筒に相当し、それらを区別するときは、第1シリンダボア23A、第2シリンダボア23B、第3シリンダボア23C、第4シリンダボア23Dと称する。
シリンダヘッド1には、燃焼室27に開口する吸気ポート11と排気ポート12が設けられ、吸気ポート11には、吸気ポート11を開閉する吸気弁13が設けられている。排気ポート12には、排気ポート12を開閉する排気弁14が設けられている。吸気弁13及び排気弁14はそれぞれ、カムシャフト41,42に設けられたカム部41a,42aによって駆動される。
詳しくは、吸気弁13及び排気弁14は、バルブスプリング15,16により閉方向(図1では上方向)に付勢されている。吸気弁13及び排気弁14とカム部41a,42aとの間には、それぞれスイングアーム43,44が介設されている。スイングアーム43,44の一端部は、それぞれ油圧ラッシュアジャスタ(Hydraulic Lash Adjuster、以下、「HLA」と称する)45,46に支持されている。スイングアーム43,44は、その略中央部に設けられたカムフォロア43a,44aがそれぞれカム部41a,42aに押されることによって、HLA45,46に支持された一端部を支点として揺動する。スイングアーム43,44は、こうして揺動することによって、他端部でそれぞれ吸気弁13及び排気弁14をバルブスプリング15,16の付勢力に抗して開方向(図1では下方向)へ移動させる。HLA45,46は、油圧により自動的にバルブクリアランスをゼロに調整する。尚、第1気筒及び第4気筒に設けられたHLA45,46は、それぞれ吸気弁13及び排気弁14の動作を停止させる弁停止機構を備えている。シリンダヘッド1の上部にはカムキャップ47が取り付けられている。カムシャフト41,42は、シリンダヘッド1及びカムキャップ47により回転可能に支持されている。
吸気側カムシャフト41の上方には、吸気側オイルシャワー48が設けられ、排気側カムシャフト42の上方には、排気側オイルシャワー49が設けられている。吸気側オイルシャワー48及び排気側オイルシャワー49は、カム部41a,42aと、スイングアーム43,44のカムフォロア43a,44aとの接触部にオイルを滴下するように構成されている。
また、エンジン100には、吸気弁13及び排気弁14のそれぞれの弁特性を変更する可変バルブタイミング機構(以下、「VVT」と称する)が設けられている。吸気側VVTは電動式であり,排気側VVTは油圧式である。
アッパブロック21は、4つのシリンダボア23に対して吸気側に位置する第1側壁21aと、4つのシリンダボア23に対して排気側に位置する第2側壁21bと、第1シリンダボア23よりも前側に位置する前壁21d(図5にのみ図示)と、第4シリンダボア23よりも後側に位置する後壁21e(図5にのみ図示)と、隣り合う各2つのシリンダボア23の間の部分において上下方向に拡がる複数の縦壁21cとを有している。
ロアブロック22は、アッパブロック21の第1側壁21aに対応し、吸気側に位置する第1側壁22aと、アッパブロック21の第2側壁21bに対応して、排気側に位置する第2側壁22bと、アッパブロック21の前壁に対応して、前側に位置する前壁22d(図5にのみ図示)と、アッパブロック21の後壁に対応して、後側に位置する後壁22e(図5にのみ図示)と、アッパブロック21の縦壁21cに対応する複数の縦壁22cとを有している。
アッパブロック21とロアブロック22とは、ボルト締結される。詳しくは、第1側壁21aと第1側壁22aとがボルト締結され、第2側壁21bと第2側壁22bとがボルト締結され、前壁同士がボルト締結され、後壁同士がボルト締結され、縦壁21cと縦壁22cとがボルト締結される。ロアブロック22の第1側壁22a、第2側壁22b、前壁、後壁及び縦壁22cには、ボルト挿通孔22fが貫通形成され、アッパブロック21の第1側壁21a、第2側壁21b、前壁、後壁及び縦壁21cには、ネジ孔21fが形成されている(図2に、縦壁21cのネジ孔21f及び縦壁22cのボルト挿通孔22fを図示)。第1側壁21a及び第1側壁22aには、それぞれネジ孔21f及びボルト挿通孔22fが気筒列方向に複数設けられている。第2側壁21b及び第2側壁22bにも、それぞれネジ孔21f及びボルト挿通孔22fが気筒列方向に複数設けられている。前壁、後壁、縦壁21c及び縦壁22cには、それぞれネジ孔21f及びボルト挿通孔22fが2つずつ設けられている。
図4に、気筒列方向の中央に位置するアッパブロック21の縦壁21c及びロアブロック22の縦壁22cの断面図を示す。
また、アッパブロック21の前壁とロアブロック22の前壁との間、アッパブロック21の後壁とロアブロック22の後壁との間、縦壁21cと縦壁22cとの間には、クランクシャフト26を支持する軸受部28が設けられている。軸受部28は、一対のネジ孔21f及びボルト挿通孔22fの間に配置されている。軸受部28は、円筒状の軸受メタル29を有している。縦壁21c及び縦壁22cのそれぞれの接合部には、半円状の切欠部が形成されている。軸受メタル29は、第1半円部29aと第2半円部29bとからなる分割構造をしており、第1半円部29aは、縦壁21cの切欠部に装着され、第2半円部29bは、縦壁22cの切欠部に装着される。縦壁21cと縦壁22cとが結合されることによって、第1半円部29aと第2半円部29bとが結合し、円筒状になる。第1半円部29aの内周面には、円周方向に延びる油溝29cが形成されている。それに加え、第1半円部29aには、一端が第1半円部29aの外周面に開口し、他端が油溝29cに開口する連絡路29dが貫通形成されている。詳しくは後述するが、第1半円部29aの外周面には給油路を介してオイルが供給されており、連絡路29dは、給油路と連通する位置に配置されている。これにより、給油路から供給されたオイルが連絡路29dを介して油溝29cに流入するようになっている。
尚、アッパブロック21の前壁とロアブロック22の前壁との間、アッパブロック21の後壁とロアブロック22の後壁との間にも同様の軸受部28が設けられている。それぞれの軸受部28を区別する場合には、前側から順に、第1軸受部28A、第2軸受部28B、第3軸受部28C、第4軸受部28D、第5軸受部28Eと称する。
図5に、クランクシャフト26の縦断面図を示す。クランクシャフト26は、軸受部28に支持されるジャーナル61と、クランクウェブ62と、コネクティングロッド25が連結されるクランクピン63とを有している。
ジャーナル61は、軸受部28の個数に対応して5箇所に設けられている。複数のジャーナル61をそれぞれ区別する場合には、前側から順に、第1ジャーナル61A、第2ジャーナル61B、第3ジャーナル61C、第4ジャーナル61D、第5ジャーナル61Eと称する。
クランクウェブ62は、2つ1組でシリンダボア23ごとに設けられている。すなわち、クランクウェブ62は、シリンダボア23の個数に対応して4組設けられている。複数のクランクウェブ62をそれぞれ区別する場合には、前側から順に、第1クランクウェブ62A、第2クランクウェブ62B、第3クランクウェブ62C、第4クランクウェブ62Dと称する。
クランクピン63は、シリンダボア23ごとに設けられている。すなわち、クランクピン63は、シリンダボア23の個数に対応して4個設けられている。クランクピン63は、対応する一対のクランクウェブ62の間に設けられている。複数のクランクピン63をそれぞれ区別する場合には、前側から順に、第1クランクピン63A、第2クランクピン63B、第3クランクピン63C、第4クランクピン63Dと称する。クランクピン63には、対応するコネクティングロッド25が回転自在に連結されている。
クランクシャフト26には、第2軸受部28Bに供給されたオイルを第1クランクピン63A及び第2クランクピン63Bに供給するための第1連通路64と、第4軸受部28Dに供給されたオイルを第3クランクピン63C及び第4クランクピン63Dに供給するための第2連通路65とが形成されている。
第1連通路64は、第2ジャーナル61Bを径方向に貫通する第1給油路64aと、一端が第1給油路64aに接続され、他端が第1クランクピン63Aの外周面に開口する第2給油路64bと、一端が第1給油路64aに接続され、他端が第2クランクピン63Bの外周面に開口する第3給油路64cとを有している。第2給油路64bは、一対の第1クランクウェブ62Aのうち第2ジャーナル61Bに近い方の第1クランクウェブ62Aを貫通している。第3給油路64cは、一対の第2クランクウェブ62Bのうち第2ジャーナル61Bに近い方の第2クランクウェブ62Bを貫通している。
第2連通路65は、第4ジャーナル61Dを径方向に貫通する第1給油路65aと、一端が第1給油路65aに接続され、他端が第3クランクピン63Cの外周面に開口する第2給油路65bと、一端が第1給油路65aに接続され、他端が第4クランクピン63Dの外周面に開口する第3給油路65cとを有している。第2給油路65bは、一対の第3クランクウェブ62Cのうち第4ジャーナル61Dに近い方の第3クランクウェブ62Cを貫通している。第3給油路65cは、一対の第4クランクウェブ62Dのうち第4ジャーナル61Dに近い方の第4クランクウェブ62Dを貫通している。
このように構成されたクランクシャフト26においては、軸受部28を介してジャーナル61及びクランクピン63が潤滑される。
詳しくは、軸受部28には、前述の如く、オイルが供給されており、該オイルは、軸受メタル29の内周面の油溝29c内に充満している。軸受メタル29の内周面は、ジャーナル61との摺動面であるので、ジャーナル61が軸受メタル29に対して摺動する際に該ジャーナル61は潤滑される。
ここで、第2ジャーナル61Bの外周面には、第1連通路64の第1給油路64aが開口している。そのため、第2ジャーナル61Bの外周面に供給されたオイルは、第1給油路64aから第1連通路64に流入する。第1給油路64aからは、第2給油路64b及び第3給油路64cが分岐しており、第2給油路64bの下流端及び第3給油路64cの下流端は、それぞれ第1クランクピン63Aの外周面及び第2クランクピン63Bの外周面に開口している。つまり、第2ジャーナル61Bの外周面に供給されたオイルは、第1連通路64を通って第1クランクピン63Aの外周面及び第2クランクピン63Bの外周面に供給される。こうして、第1クランクピン63A及び第2クランクピン63Bが潤滑される。
同様に、第4ジャーナル61Dの外周面には、第2連通路65の第1給油路65aが開口している。そのため、第4ジャーナル61Dの外周面に供給されたオイルは、第1給油路65aから第2連通路65に流入する。第1給油路65aからは、第2給油路65b及び第3給油路65cが分岐しており、第2給油路65bの下流端及び第3給油路65cの下流端は、それぞれ第3クランクピン63Cの外周面及び第4クランクピン63Dの外周面に開口している。つまり、第4ジャーナル61Dの外周面に供給されたオイルは、第2連通路65を通って第3クランクピン63Cの外周面及び第4クランクピン63Dの外周面に供給される。こうして、第3クランクピン63C及び第4クランクピン63Dが潤滑される。
また、図3に示すように、シリンダブロック2の前壁には、チェーンカバー19が取り付けられている。チェーンカバー19の内側には、クランクシャフト26に設けられた駆動スプロケット、該駆動スプロケットに巻回されたタイミングチェーン、該タイミングチェーンに張力を付与するチェーンテンショナ等が配置されている。
次に、オイル供給装置200について図6,7を参照しながら説明する。図6に、オイル供給装置200の油圧回路を示す。図7は、オイル供給装置200の給油路の概略的な斜視図である。図8は、オイルパン3を取り外した状態のエンジン100を下方から見た斜視図である。
オイル供給装置200は、エンジン100の各部にオイルを供給するための装置である。オイル供給装置200は、前記シリンダブロック2と、前記オイルパン3と、オイルパン3のオイルを吸い上げて吐出するオイルポンプ81と、オイルポンプ81から吐出されるオイルを濾過するオイルフィルタ82と、オイルポンプ81から吐出されるオイルの温度を調整するオイルクーラ83と、ピストン24にオイルを噴射して、ピストン24を冷却するオイルジェット87とを備えている。シリンダブロック2及びオイルパン3には、オイルが流通する給油路7が形成されている。オイルポンプ81によってオイルパン3から吸い上げられたオイルは、オイルフィルタ82を介して濾過され、給油路7を流通してエンジン100の各部に供給される。
給油路7は、主にオイルパン3に形成された上流側給油路71と、主にシリンダブロック2に形成された下流側給油路72と、上流側給油路71と下流側給油路72とを連通させる連通路73とを含んでいる。下流側給油路72は、詳しくは後述するが、メインギャラリ74及びサブギャラリ75を少なくとも含んでいる。連通路73は、メインギャラリ74に接続された第1連通路73aと、サブギャラリ75に接続された第2連通路73bとを含んでいる。
上流側給油路71は、少なくとも、オイルポンプ81とオイルフィルタ82とを接続する第1給油路71aと、オイルフィルタ82とオイルクーラ83とを接続する第2給油路71bと、第2給油路71bから分岐して、第1オイル制御弁84に接続される第3給油路71cと、第1オイル制御弁84とオイルポンプ81とを接続する第4給油路71dと、オイルクーラ83と第1連通路73aとを接続する第5給油路71eと、第5給油路71eから分岐して、第2オイル制御弁85に接続される第6給油路71fと、第2オイル制御弁85と第2連通路73bとを接続する第7給油路71gとを有している。
オイルポンプ81は、公知の可変容量型のオイルポンプであり、クランクシャフト26により駆動される。オイルポンプ81は、図8に示すように、ロアブロック22の下面に取り付けられ、オイルパン3内に収容された状態となる。詳しくは、オイルポンプ81は、クランクシャフト26に回転駆動される駆動シャフト81aと、駆動シャフト81aに連結されたロータ81bと、ロータ81bから半径方向へ進退自在に設けられた複数のベーン81cと、前記ロータ81b及びベーン81cを収容し、ロータ81bの回転中心に対する偏心量が調整されるように構成されたカムリング81dと、ロータ81bの回転中心に対する偏心量が増大する方向へカムリング81dを付勢するスプリング81eと、ロータ81bの内側に配置されたリング部材81fと、ロータ81b、ベーン81c、カムリング81d、スプリング81e及びリング部材81fを収容するハウジング81gとを有している。
駆動シャフト81aは、図8に示すように、ハウジング81gの外方へ突出している。駆動シャフト81aのちハウジング81gから露出する部分には、従動スプロケット81hが連結されている。従動スプロケット81hには、タイミングチェーンCが巻回されている。このタイミングチェーンCは、クランクシャフト26の駆動スプロケットにも巻回されている。こうして、ロータ81bは、タイミングチェーンCを介してクランクシャフト26に回転駆動される。
ロータ81bが回転する際に各ベーン81cは、カムリング81dの内周面上を摺動する。これにより、ロータ81b、隣り合う2つのベーン81c、カムリング81d及びハウジング81gによってポンプ室(作動油室)81iが区画される。
ハウジング81gには、ポンプ室81i内へオイルを吸入する吸入口81jが形成されると共に、ポンプ室81iからオイルが吐出される吐出口81kが形成されている。吸入口81jには、オイルストレーナ81lが接続されている。オイルストレーナ81lは、オイルパン3に貯留されたオイルに浸漬されている。つまり、オイルパン3に貯留されたオイルがオイルストレーナ81lを介して吸入口81jからポンプ室81i内へ吸入される。一方、吐出口81kには、第1給油路71aが接続されている。つまり、オイルポンプ81により昇圧されたオイルは、吐出口81kから第1給油路71aへ吐出される。
カムリング81dは、所定の支点回りに揺動するようにハウジング81gに支持されている。スプリング81eは、該支点回りの一方側へカムリング81dを付勢している。また、カムリング81dとハウジング81gとの間には圧力室81mが区画される。圧力室81mには、第4給油路71dを介して外部からオイルが供給されるように構成されている。カムリング81dには、圧力室81m内のオイルの油圧が作用している。そのため、カムリング81dは、スプリング81eの付勢力と圧力室81mの油圧とのバランスに応じて揺動し、ロータ81bの回転中心に対するカムリング81dの偏心量が決まる。カムリング81dの偏心量に応じて、オイルポンプ81の容量が変化し、オイルの吐出量が変化する。
オイルポンプ81から吐出されたオイルは、第1給油路71aを通ってオイルフィルタ82へ流入し、オイルフィルタ82で濾過される。オイルフィルタ82で濾過されたオイルは、第2給油路71bを通ってオイルクーラ83へ流入し、オイルクーラ83で冷却される。オイルフィルタ82で濾過されたオイルの一部は、第3給油路71cを通って第1オイル制御弁84へ流入する。
第1オイル制御弁84は、エンジンの運転状態に応じてオイルポンプ81の容量(吐出量)を制御するためのポンプ制御装置である。第1オイル制御弁84は、第3給油路71cからのオイルを第4給油路71dを介してオイルポンプ81の圧力室81mに供給する。第1オイル制御弁84は、後述するコントローラ300から送られてきた制御信号に応じて、オイルポンプ81へ供給するオイルの流量(油圧)を調整する。それにより、オイルポンプ81の容量が制御信号に応じた値に調整される。
オイルクーラ83で冷却されたオイルは、第5給油路71e及び第1連通路73aを通ってメインギャラリ74に供給されると共に、第5給油路71eから第6給油路71fへ分岐して、第2オイル制御弁85に供給される。また、第1連通路73aを流通するオイルの一部は、オイルジェット87に供給される。第1連通路73aは、オイルクーラ83とメインギャラリ74とを連通する連通路の一例である。
第2オイル制御弁85は、サブギャラリ75の流量制御を行う。第2オイル制御弁85には、第7給油路71gが接続され、第7給油路71gは第2連通路73bを介してサブギャラリ75に接続されている。第2オイル制御弁85は、第6給油路71fから第7給油路71gへ流れるオイルの流量(油圧)を制御することによって、サブギャラリ75のオイルの流量(油圧)を制御する。
メインギャラリ74及びサブギャラリ75は、シリンダブロック2において気筒列方向に延びるように形成されている。図1,2に示すように、メインギャラリ74は、アッパブロック21の第1側壁21aに形成され、シリンダボア23の下端部と略同じ高さに配置されている。一方、サブギャラリ75は、アッパブロック21の第2側壁21bに形成され、シリンダボア23の下端部と略同じ高さに配置されている。つまり、メインギャラリ74は、複数のシリンダボア23に対して一方側において気筒列方向に延び、サブギャラリ75は、複数のシリンダボア23に対して他方側において気筒列方向に延びている。メインギャラリ74は、第1油路の一例であり、サブギャラリ75は、第2油路の一例である。
メインギャラリ74からは、図6,7に示すように、第2軸受部28B及び第4軸受部28Dのそれぞれにオイルを供給するための第1分岐路74a及び第2分岐路74bが分岐している。第1分岐路74a及び第2分岐路74bは、それぞれ対応する縦壁21c内を延びて、第2軸受部28B及び第4軸受部28Dに達している。第1分岐路74a及び第2分岐路74bのそれぞれの下流端は、対応する縦壁21cの半円状の切欠部の内周面に開口している。第2軸受部28B及び第4軸受部28Dに供給されたオイルは、前述の如く、第1連通路64及び第2連通路65を介して第1〜第4クランクピン63A〜63Dにも供給されるため、メインギャラリ74の油圧は、サブギャラリ75に比べて高く設定されている。さらに、メインギャラリ74からは第3分岐路74cが分岐している。第3分岐路74cは、吸気側カムシャフト41の最も前側のカムジャーナルに配置されたメタルベアリングのオイル供給部41b、吸気側VVTの摺動部のオイル供給部17a及び油圧式チェーンテンショナ(図示省略)のオイル供給部40にオイルを供給するようにさらに分岐している。第1連通路73aには、第1連通路73a、ひいては、メインギャラリ74を流通するオイルの油圧を検出する第1油圧センサ74dが設けられている。
サブギャラリ75からは、第1軸受部28A、第3軸受部28C及び第5軸受部28Eのそれぞれにオイルを供給するための第1分岐路75a、第2分岐路75b及び第3分岐路75cが分岐している。第1分岐路75a、第2分岐路75b及び第3分岐路75cは、それぞれ対応する縦壁21c内を延びて、第1軸受部28A、第3軸受部28C及び第5軸受部28Eに達している。第1分岐路75a、第2分岐路75b及び第3分岐路75cのそれぞれの下流端は、対応する縦壁21cの半円状の切欠部の内周面に開口している。さらに、サブギャラリ75からは第4分岐路75dが分岐している。第4分岐路75dは、カムシャフト41,42のそれぞれのカムジャーナルに配置されたメタルベアリングのオイル供給部41b,42b、HLA45,46、オイルシャワー48,49、オイル供給部42bを介して連通する吸気側のVVT18、排気側のVVT17a(より詳しくは、VVT17aの遅角油圧室及び進角油圧室)、及びタイミングチェーンCのオイルジェット86にオイルを供給するようにさらに分岐している。サブギャラリ75には、サブギャラリ75を流通するオイルの油圧を検出する第2油圧センサ75eが設けられている。
オイルジェット87は、シリンダボア23ごとに設けられ、ピストン24にオイルを噴射するノズル87aと、気筒列方向に延び、複数のノズルにオイルを分配する分配管87bと、分配管87bに供給されるオイルの流量を制御する第3オイル制御弁87cとを有している。
ノズル87aは、図1に示すように、ピストン24の裏面に向かってオイルを噴射するように構成されている。ノズル87aは、分配管87bに一体的に形成され、分配管87bから延びている。ノズル87a及び分配管87bは、シリンダブロック2とは別体に形成されている。
ノズル87a及び分配管87bは、シリンダブロック2に取り付けられる。詳しくは、図2,7に示すように、アッパブロック21に形成された連通路73aから、分岐路73cが分岐している。分岐路73cの一端は、連通路73aに接続され、分岐路73cの他端は、アッパブロック21の下面に開口している。分配管87bには、アッパブロック21の下面に開口する分岐路73cの端部に接続される接続部87dが設けられている。分岐路73c及び接続部87dは、接続路に相当する。
分配管87bは、接続部87dが分岐路73c接続される状態でアッパブロック21の下面に取り付けられる。このとき、各ノズル87aは、対応するシリンダボア23内に臨む位置に配置される。ノズル87a及び分配管87bをアッパブロック21に取り付ける段階では、ロアブロック22がアッパブロック21に取り付けられておらず、ノズル87a及び分配管87bをアッパブロック21に取り付けた後に、ロアブロック22がアッパブロック21に取り付けられる。
また、アッパブロック21の側面には、分岐路73cに連通する取付孔が形成されている。第3オイル制御部87cは、取付孔に取り付けられ、分岐路73c内に配設されている。第3オイル制御弁87cは、分岐管73cを介して連通路73aから分配管87bへ流通するオイルの流量を調整する。
尚、メインギャラリ74、サブギャラリ75及びオイルジェット87を介してエンジン100の各部に供給されたオイルは、冷却や潤滑を終えた後、ドレイン油路(図示省略)を通ってオイルパン3に滴下して貯留される。
このように構成されたオイル供給装置200は、コントローラ300によって制御される。コントローラ300は、プロセッサ及びメモリを有し、エンジン100の運転状態を検出する各種センサからの検出信号が入力される。例えば、コントローラ300には、エンジン100のクランク角センサ、エアフローセンサ、水温センサ、油温センサ、カムシャフト41,42のカム角センサ等からの検出信号に加えて、第1油圧センサ74d及び第2油圧センサ75eからの検出信号が入力される。コントローラ300は、該検出結果に基づいてエンジン100の運転状態を判定し、判定した運転状態に応じてオイル供給装置200を制御する。コントローラ300は、エンジン100の運転状態に応じた目標油圧を規定したマップを記憶しており、判定した運転状態とマップとを照らし合わせて、目標油圧を決定する。そして、コントローラ300は、第1油圧センサ74d及び第2油圧センサ75eにより検出される油圧がそれぞれの目標油圧となるように、第1オイル制御弁84及び第2オイル制御弁85を制御する。
詳しくは、コントローラ300は、第1油圧センサ74dにより検出されるメインギャラリ74の油圧が目標油圧になるように、オイルポンプ81の吐出量を制御する。このとき、コントローラ300は、目標油圧に対応するデューティ比を有する制御信号を第1オイル制御弁84に送信する。第1オイル制御弁84は、該デューティ比に応じた流量のオイルをオイルポンプ81の圧力室81mに供給する。これにより、オイルポンプ81の吐出量が調整される。コントローラ300は、第1油圧センサ74dにより検出される油圧が目標油圧になるように、制御信号のデューティ比を調整する。
また、コントローラ300は、第1油圧センサ74dにより検出される油圧に基づいて第3オイル制御弁87cを制御し、オイルジェット87から噴射するオイルの流量を調整する。
それに加えて、コントローラ300は、第2油圧センサ75eにより検出されるサブギャラリ75の油圧が目標油圧になるように、第2オイル制御弁85を制御する。コントローラ300は、制御信号のデューティ比を調整することによって、第2オイル制御弁85の開度を調整し、サブギャラリ75の油圧を調整する。
このように構成されたオイル供給装置200においては、上流側給油路71がオイルパン3に形成されている。以下に、オイルパン3及び上流側給油路71の詳細な構成を、図3,7,9を参照しながら説明する。図9に、オイルパン3の斜視図を示す。尚、図7においては、給油路7のうちオイルパン3に形成された部分にハッチングを付している。
オイルパン3は、図9に示すように、吸気側の第1側壁31と、排気側の第2側壁32と、前壁33と、後壁34と、底壁35とを有し、上方(即ち、シリンダブロック2の方)へ開口する箱状に形成されている。
図3,9に示すように、第1側壁31と底壁35とで形成される角部のうち比較的前方の部分に、オイルパン3の内側に凹む凹部36が形成されており、該凹部36にオイルフィルタ82が取り付けられている。第1側壁31における気筒列方向の略中央にオイルクーラ83が取り付けられている。前壁33のうち、第1側壁31に寄りの部分に第1オイル制御弁84が取り付けられている。また、第2側壁32に、第2オイル制御弁85が取り付けられている。
図7に示すオイルポンプ81とオイルフィルタ82とを接続する第1給油路71a、オイルフィルタ82とオイルクーラ83とを接続する第2給油路71b、第2給油路71bから分岐し第1オイル制御弁84に接続される第3給油路71c、第1オイル制御弁84とオイルポンプ81とを接続する第4給油路71d、及びオイルクーラ83と第1連通路73aとを接続する第5給油路71eは、第1側壁31に形成されている。
第5給油路71eから分岐し第2オイル制御弁85に接続される第6給油路71fは、第1側壁31から、後壁34及び第2側壁32に亘って形成されている。すなわち、第6給油路71fの上流側部分は第1側壁31に形成され、第6給油路71fの中間部分は後壁34に形成され、第6給油路71fの下流側部分は第2側壁32に形成されている。
第2オイル制御弁85と第2連通路73bとを接続する第7給油路71gは、第2側壁32に形成されている。
オイルフィルタ82、オイルクーラ83、第1オイル制御弁84及び第2オイル制御弁85は、オイルパン3の外側から取り付けられている。オイルフィルタ82がオイルパン3に取り付けることによって、オイルフィルタ82と第1給油路71a及び第2給油路71bのそれぞれとが連通する。オイルクーラ83がオイルパン3に取り付けられることによって、オイルクーラ83が第2給油路71b及び第5給油路71eのそれぞれと連通する。第1オイル制御弁84がオイルパン3に取り付けられることによって、第1オイル制御弁84と第3給油路71c及び第4給油路71dのそれぞれとが連通する。第2オイル制御弁85がオイルパン3に取り付けられることによって、第2オイル制御弁85と第6給油路71f及び第7給油路71gのそれぞれとが連通する。
尚、第1給油路71aの上流側部分及び第4給油路71dの下流側部分は、ロアブロック22に形成されている。オイルポンプ81がロアブロック22に取り付けられることによって、オイルポンプ81と第1給油路71aの上流側部分及び第4給油路71dの下流側部分のそれぞれとが連通する。
さらに、第1及び第2連通路73a,73bの上流側部分も、オイルパン3の壁部に形成されている。第1連通路73aの上流側部分は、第1側壁31に形成されている。第2連通路73bの上流側部分は、第2側壁32に形成されている。第1連通路73aの上流側部分及び第2連通路73bの上流側部分は、オイルパン3における気筒列方向略中央であって、オイルポンプ81よりも後方に配置されている。第1連通路73aの上流側部分及び第2連通路73bの上流側部分は、オイルパン3において上方に開口している。尚、第1給油路71aの下流側部分及び第4給油路71dの上流側部分も、オイルパン3において上方に開口している。
一方、第1及び第2連通路73a,73bの下流側部分は、シリンダブロック2に形成されている。第1及び第2連通路73a,73bの下流側部分は、ロアブロック22を貫通し且つアッパブロック21に穿孔され、メインギャラリ74及びサブギャラリ75にそれぞれ達している。第1連通路73aの下流側部分及び第2連通路73bの下流側部分は、ロアブロック22において下方に開口している。尚、第1給油路71aの上流側部分及び第4給油路71dの下流側部分も、ロアブロック22において下方に開口している。
そして、オイルパン3がシリンダブロック2に取り付けられることによって、第1及び第2連通路73a,73bの上流側部分と第1及び第2連通路73a,73bの下流側部分とがそれぞれ連通する。尚、オイルパン3がロアブロック22に取り付けられることによって、第1給油路71aの上流側部分と第1給油路71aの下流側部分とが連通し、第4給油路71dの上流側部分と第4給油路71dの下流側部分とが連通する。
以上のように、オイル供給装置200は、所定の気筒列方向に並ぶ複数のシリンダボア23が形成された鋳物製のシリンダブロック2と、シリンダブロック2に取り付けられるオイルパン3と、オイルパン3のオイルを圧送するオイルポンプ81と、シリンダボア23に挿通されたピストン24にオイルを噴射するオイルジェット87とを備え、シリンダブロック2には、複数のシリンダボア23に対して一方側において気筒列方向に延びるメインギャラリ74と、複数のシリンダボア23に対して他方側において気筒列方向に延びるサブギャラリ75とが形成され、オイルジェット87は、ピストン24にオイルを噴射する複数のノズル87aと、シリンダブロック2とは別体に形成され、複数のノズル87aにオイルを分配する分配管87bとを有している。
この構成によれば、鋳物製のシリンダブロック2には、気筒列方向に延びる複数のシリンダボア23と、複数のシリンダボア23に対して一方側において気筒列方向に延びるメインギャラリ74と、複数のシリンダボア23に対して他方側において気筒列方向に延びるサブギャラリ75とが形成される。このように、シリンダブロック2には、シリンダボア23に加えて、気筒列方向に延びる2本の油路(メインギャラリ74及びサブギャラリ75)が形成されており、比較的複雑な構造をしている。そこで、オイルジェット87の分配管87bをシリンダブロック2とは別体で形成している。これにより、シリンダブロック2の複雑化を抑制し、シリンダブロック2の鋳造時の湯廻り性を確保することができる。
また、オイルジェット87の分配管87bをシリンダブロック2と別体で形成することによって、オイルジェット87のレイアウトの自由度を向上させることもできる。例えば、分配管87bをシリンダブロック2に形成する構成では、分配管87bの配置は、シリンダボア23や他の油路(メインギャラリ74及びサブギャラリ75)の制約を受ける。それに対し、分配管87bをシリンダブロック2と別体で形成する構成では、シリンダボア23や他の油路(メインギャラリ74及びサブギャラリ75)の制約を受けることなく、分配管87bを配置することができる。また、分配管87bをシリンダブロック2と別体で形成する構成では、分配管87bをシリンダブロック2に形成する構成と比べて、分配管87bの位置を容易に変更することができる。また、分配管87bをシリンダブロック2に形成する構成では、分配管87bは、直線状か又は直線を組み合わせた形状となるが、分配管87bをシリンダブロック2と別体に形成する構成では、分配管87bを湾曲させることもできる。
さらに、オイルジェット87は、第2連通路73bではなく、第1連通路73aに接続されている。第1連通路73aは、オイルクーラ83とメインギャラリ74とを連通する連通路であるので、オイルクーラ83からオイルジェット87までの距離を比較的短くすることができる。これにより、オイルクーラ83を出てからオイルジェット87によってピストン24に噴射されるまでの間のオイルの温度上昇を抑制することができる。その結果、ピストン24を適切に冷却することができる。また、第1連通路73aは、サブギャラリ75に繋がる第2連通路73bに比べて油圧が高い。そのため、オイルジェット87を第1連通路73aに接続することによって、オイルの噴射に必要な油圧を確保しやすい。
《実施形態2》
続いて、実施形態2に係るオイル供給装置について図10を参照しながら説明する。図10は、実施形態2に係るオイル供給装置の給油路の概略的な斜視図である。
実施形態2に係るオイル供給装置は、オイルジェットの構成が実施形態1と異なる。そこで、以下では、実施形態1と異なる構成を中心に説明し、実施形態1と同様に構成には同様の符号を付し、説明を省略する。
実施形態2オイル供給装置2200においては、オイルジェット287の第3オイル制御弁287cがオイルパン3に配置されている。
詳しくは、オイルパン3に形成された第6給油路71fから、分岐路273cが分岐している。分岐路273cは、第6給油路71fからシリンダブロック2まで延びている。分岐路273cの上流側部分は、オイルパン3の第1側壁31に形成され、分岐路273cの下流側部分は、ロアブロック22を貫通し且つアッパブロック21に穿孔されている。オイルパン3がシリンダブロック2に取り付けられることによって、分岐路273cの上流側部分と分岐路273cの下流側部分とが連通する。尚、図10においては、給油路207のうちオイルパン3に形成された部分にハッチングを付している。
分岐路273cの下流端部は、シリンダヘッド2内で折り返すように屈曲し、分岐路273cの下流端は、シリンダヘッド2の下面に開口している。オイルジェット287の分配管287bは、接続部287dが分岐路273c接続される状態でアッパブロック21の下面に取り付けられる。このとき、各ノズル287aは、対応するシリンダボア23内に臨む位置に配置される。ノズル287a及び分配管287bをアッパブロック21に取り付ける段階では、ロアブロック22がアッパブロック21に取り付けられておらず、ノズル287a及び分配管287bをアッパブロック21に取り付けた後に、ロアブロック22がアッパブロック21に取り付けられる。
また、分岐路273cの上流端は、オイルパン3に形成された取付孔を介して第6給油路71fに接続されている。該取付孔は、オイルパン3の第1側壁31の外方に開口している。該取付孔には、第3オイル制御弁287cが取り付けられる。すなわち、分岐路273cは、第3オイル制御弁287cを介して第6給油路71fに接続されている。第3オイル制御弁287cは、分岐管273cを介して第6給油路71fから分配管287bへ流通するオイルの流量を調整する。
この構成によれば、第3オイル制御弁287cが、オイルパン3に配置される。そのため、第3オイル制御弁287cを含めたオイル供給系をオイルパン3に集約することができる。これにより、シリンダブロック2に形成される給油路を簡潔にすることができるので、シリンダブロック2の構造を簡略化することができる。特に、本実施形態では、メインギャラリ74及びサブギャラリ75(以下、「メインギャラリ74等」ともいう)に接続される第1及び第2連通路73a,73bよりも上流側の給油路をオイルパン3に形成することによって、給油路207をできる限りオイルパン3に集約し、給油路207のうちシリンダブロック2に形成される部分を簡略化している。つまり、シリンダヘッド1及びシリンダブロック2のうちオイルの供給が必要な各部へは、メインギャラリ74又はサブギャラリ75からオイルが分配されるので、これらメインギャラリ74等はシリンダブロック2に形成される必要がある。そして、給油路207のうちメインギャラリ74よりも上流側の部分で、シリンダブロック2に形成されているのは、第1及び第2連通路73a,73bだけであり、給油路207のうち第1及び第2連通路73a,73bよりも上流側の部分は、基本的にはオイルパン3に形成されている(ただし、オイルポンプ81とオイルフィルタ82とを接続する第1給油路71aの一部と、第1オイル制御弁84とオイルポンプ81とを接続する第4給油路71dの一部は、オイルポンプ81をシリンダブロック2に取り付けている都合上、シリンダブロック2に形成されている)。それに加えて、オイルジェット287にオイルを供給するための給油路についても、シリンダブロック2に形成されるのは分岐路273cの下流側部分だけで、分岐路273cの上流側部分はオイルパン3に形成され、第3オイル制御弁287cはオイルパン3に配置される。これにより、エンジン100が搭載される車両セグメント、エンジン100の排気量、電動化システムの有無等の仕様変更により潤滑系の仕様に変更が必要な場合に、主にオイルパン3の構成を変更することで対応することができる。潤滑又は冷却の必要な部分の構成が変更されることにより、給油路207のうちメインギャラリ74等及びそれらよりも下流側の構成も変更せざる得ないことは仕方ないとしても、潤滑系の変更に起因するシリンダブロック2の構成の変更を極力抑えることができる。
また、分岐路273cを含む給油路207をできる限りオイルパン3に集約し、給油路207のうちシリンダブロック2に形成される部分を簡略化することによって、メインギャラリ74等の位置及び第1及び第2連通路73a,73bの位置を、仕様の異なるエンジン100で共通にすることができる。その結果、エンジン100のコモンアーキテクチャを実現することができる。例えば、エンジン100の排気量が変わると、オイルパン3のオイル貯留量が変わるので、オイルパン3の形状が変わり得る。その際、上流側給油路71の構成を変更したとしても、第1連通路73a、第2連通路73b及び分岐路273cの位置を変えないようにすれば、第1連通路73a、第2連通路73b及び分岐路273cのうちオイルパン3に形成された部分と第1連通路73a、第2連通路73b及び分岐路273cのうちシリンダブロック2に形成された部分とをオイルパン3をシリンダブロック2に取り付けるだけで連通させることができる。また、アッパブロック21及びロアブロック22を鋳造する場合には、第1連通路73a、第2連通路73b及び分岐路273cも成型時に形成され得る。つまり、第1連通路73a、第2連通路73b及び分岐路273cの位置を一定にしておけば、鋳造により形成するロアブロック22の基本的な構造を、仕様が異なるエンジン100で共通にすることができる。特に、ロアブロック22は、上流側給油路71も下流側給油路72も形成されておらず、第1連通路73a、第2連通路73b及び分岐路273cの一部だけが形成されているので、エンジン100の仕様が変更され、上流側給油路71又は下流側給油路72の構成が変更されたとしても、ロアブロック22の構成は不変とすることができる。
さらには、給油路207のうち第1連通路73a、第2連通路73b及び分岐路273cよりも上流側の部分をオイルパン3に形成することによって、シリンダブロック2へのオイル供給装置2200に起因する制約を低減することができ、シリンダブロック2の周囲のレイアウトの自由度を向上させることができる。詳しくは、シリンダブロック2の周囲には様々な補機が配置されるので、オイルパン3の周囲にはシリンダブロック2に比べるとスペースに余裕がある。そこで、給油路207のうち第1連通路73a、第2連通路73b及び分岐路273cよりも上流側の部分に含まれるオイルフィルタ82、オイルクーラ83、第1オイル制御弁84、第2オイル制御弁85及び第3オイル制御弁287cがシリンダブロック2ではなく、オイルパン3に取り付けられる。これにより、シリンダブロック2の周囲のスペースが確保される。例えば、エンジン100の仕様が変わると、エンジン100の側壁の面積が変わり、補機の配設スペースが変化する。オイルフィルタ82等がシリンダブロック2に取り付けられている場合には、例えば、気筒数が変わってエンジン100の側壁の面積が小さくなると、他の補機を配設するためのスペースの確保が非常に厳しくなる。それに対し、オイルフィルタ82等がオイルパン3に取り付けられていると、エンジン100の側壁の面積が小さくなったとしても、他の補機を配設するためのスペースの確保が容易となる。例えば、シリンダブロック2の吸気側の側壁に、オルタネータ及び空調機のコンプレッサを配置し、シリンダブロック2の排気側の側壁に、電動モータを有するハイブリッド車両用の変速装置を配置することができる。
それに加え、オイルフィルタ82、オイルクーラ83、第1オイル制御弁84、第2オイル制御弁85及び第3オイル制御弁287cのうち、サイズが比較的大きいオイルフィルタ82及びオイルクーラ83をオイルパン3の一方の側壁(本実施形態では、第1側壁31)の方に配置している。そのため、オイルパン3の他方の側壁の周辺にスペースが確保される。つまり、オイルパン3の側方のスペースも利用して、補機を配設することができる。例えば、オイルパン3の排気側の側方にはスペースが存在し、このスペースに、シリンダブロック2の排気側の側壁に取り付けられた変速装置の下部を位置させることができる。
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、前記実施形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。また、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。