JP6380035B2 - 内燃機関 - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関に関し、特に、シリンダブロックの側壁にオイル分離室および補機が設けられる内燃機関に関する。
自動車等の車両に搭載された内燃機関においては、内燃機関の運転に伴いピストンとシリンダ内壁との間から混合気および燃焼ガスがクランク室に漏出し、所謂、ブローバイガスが発生するため、ブローバイガスを吸気系に還流して再度燃焼室に送り込み、再度燃焼させることにより、ブローバイガスによりオイルが劣化することを防止している。
従来のオイル分離室を備えた内燃機関としては、シリンダブロックの側壁にオイル分離室を構成するブリーザチャンバを設け、ブリーザチャンバを、連通路を通してクランク室に連通したものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
また、特許文献1に記載された内燃機関には、ブリーザチャンバの側方に、シリンダブロックの側壁に近接するようにして補機であるスタータ装置が設けられている。
特許第3715214号公報
しかしながら、このような従来の内燃機関にあっては、ブリーザチャンバの側方において、シリンダブロックの側壁に近接するようにしてスタータ装置が設けられているため、ブリーザチャンバがスタータ装置によって遮られてしまい、ブリーザチャンバをシリンダブロックの側壁から外方に大きく突出させることができない。
このため、ブリーザチャンバの容量を大きくすることができず、オイルの分離性能を向上させることができないおそれがある。これに対して、ブリーザチャンバの容量を大きくするには、シリンダブロックの内部、すなわち、シリンダブロックの側壁の内側に容量の大きいブリーザチャンバを形成することが考えられる。
ところが、シリンダブロックの内部に容量の大きいブリーザチャンバを形成すると、シリンダブロックが大型化してしまい、シリンダブロックとスタータ装置とを備えたエンジンが全体的に大型化してしまう。
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、オイル分離室の容量を大きくしつつ、補機およびシリンダブロックを小さく纏めて設置できる内燃機関を提供することを目的とするものである。

本発明は、複数の気筒を有するシリンダブロックと、前記シリンダブロックの側壁から突出して形成され、ブローバイガスからオイルを分離するオイル分離室と、前記気筒列方向の前記シリンダブロックの端部に設けられたフランジ部と、前記フランジ部に取付けられ、前記フランジ部から前記側壁に沿って突出する補機とを備えた内燃機関であって、前記オイル分離室が、前記補機の突出方向と平行に延びる直線状の直線オイル分離室と、前記直線オイル分離室の延びる方向の端部に形成されて前記補機の突出方向と垂直方向に延びる垂直オイル分離室とを有し、前記側壁を底面とした場合に、前記フランジ部、前記直線オイル分離室、前記垂直オイル分離室および前記側壁によって囲まれる凹部を形成し、前記補機の少なくとも一部を、前記フランジ部から前記凹部に突出させたものから構成されている。
本発明によれば、シリンダブロックの側壁から突出して形成されるオイル分離室が、補機の突出方向と平行に延びる直線状の直線オイル分離室と、直線オイル分離室の延びる方向の端部に形成されて補機の突出方向と垂直方向に延びる垂直オイル分離室とを有し、側壁を底面とした場合に、フランジ部、直線オイル分離室、垂直オイル分離室および側壁によって囲まれる凹部が形成され、補機の少なくとも一部が、フランジ部から前記凹部に突出している。
これにより、シリンダブロックの側壁に対してオイル分離室の突出量を大きくできるとともに、補機をシリンダブロックの側壁に近づけて設置することができる。このため、オイル分離室の容量を大きくしてオイルの分離性能を向上しつつ、補機およびシリンダブロックを小さく纏めて設置でき、内燃機関の小型化を図ることができる。
図1は、本発明の内燃機関の一実施形態を示す図であり、オイル分離室を備えた内燃機関の概構成図である。 図2は、本発明の内燃機関の一実施形態を示す図であり、オイル分離室を備えた内燃機関の縦断面図である。 図3は、本発明の内燃機関の一実施形態を示す図であり、シリンダヘッドカバーおよびチェーンケースを取り外した状態のオイル分離室を備えた内燃機関の斜視図である。 図4は、本発明の内燃機関の一実施形態を示す図であり、内燃機関の側面図である。 図5は、本発明の内燃機関の一実施形態を示す図であり、吸気マニホールドを取り外した状態の内燃機関の側面図である。 図6は、本発明の内燃機関の一実施形態を示す図であり、図5のVI−VI方向矢視断面図である。 図7は、本発明の内燃機関の一実施形態を示す図であり、オイル分離室を斜め下方から見た状態の内燃機関の要部斜視図である。
以下、本発明に係る内燃機関の実施形態について、図面を用いて説明する。
図1〜図7は、本発明に係る一実施形態の内燃機関を示す図である。
まず、構成を説明する。なお、図1〜図7において、左右前後方向は、運転席から見た車両の左右前後方向を表す。
図1〜図5において、自動車等の車両に搭載される内燃機関としてのエンジン1は、シリンダブロック2と、シリンダブロック2の上部に設けられたシリンダヘッド3と、シリンダヘッド3の上部に設けられたシリンダヘッドカバー4と、シリンダブロック2の下部に設けられたオイルパン5とを備えている。
図1において、シリンダブロック2にはシリンダ27内に上下動自在に収容されたピストン28や、ピストン28の上下運動を回転運動に変換するクランク軸6等が収容されており、シリンダブロック2の下部にはクランク軸6を回転自在に支持するクランクケース2Aが一体的に設けられている。また、クランクケース2Aとオイルパン5との間にはクランク室24が形成されている。ここで、本実施の形態のシリンダ27は、本発明の気筒を構成する。
図1、図3において、シリンダヘッド3は、シリンダ27の配列方向に沿って延び、吸気カム7aを備えた吸気カム軸7と、吸気カム軸7と平行に配置されてシリンダ27の配列方向に沿って延び、排気カム8aを備えた排気カム軸8とを備えている。ここで、本実施形態の吸気カム軸7および排気カム軸8は、本発明のカム軸を構成する。
本実施形態のエンジン1は、吸気カム軸7および排気カム軸8が収容されるシリンダヘッド3とシリンダヘッドカバー4との間の空間が動弁室13を構成している。また、吸気カム軸7および排気カム軸8は、複数のカムキャップ3Aによってシリンダヘッド3に回転自在に支持されている(図3参照)。
図1において、シリンダヘッド3には吸気ポート29および排気ポート30が形成されており、吸気ポート29および排気ポート30は、吸気カム7aおよび排気カム8aの回転に伴って駆動される吸気バルブ31および排気バルブ32によって開閉される。
シリンダヘッド3には吸気マニホールド33の分岐管34が取付けられており、吸気マニホールド33にはエアクリーナ35が接続されている。エアクリーナ35は、外部から取り入れられる吸入空気Aiを浄化する。
エアクリーナ35によって浄化された吸入空気Aiは、吸気マニホールド33の分岐管34から各吸気ポート29を介して各シリンダ27に分配されて吸入される。
吸気マニホールド33の上流側にはスロットルバルブ34Aが設けられており、このスロットルバルブ34Aは、シリンダ27に吸入される空気量を調整する。
図3において、吸気カム軸7の端部には吸気カムスプロケット9が設けられており、吸気カムスプロケット9にはタイミングチェーン11が巻回されている。排気カム軸8の端部には排気カムスプロケット10が設けられており、この排気カムスプロケット10にはタイミングチェーン11が巻回されている。
クランク軸6の端部にはクランクスプロケット12が設けられており、クランクスプロケット12にはタイミングチェーン11が巻回されている。これにより、クランク軸6の回転は、クランクスプロケット12からタイミングチェーン11を介して吸気カムスプロケット9および排気カムスプロケット10に伝達され、吸気カム軸7および排気カム軸8が回転する。
吸気カム7aおよび排気カム8aが回転すると、吸気バルブ31および排気バルブ32がそれぞれ吸気ポート29および排気ポート30(図1参照)を開閉することで、シリンダ27の上部に形成された燃焼室14(図1参照)と吸気ポート29および排気ポート30とを連通および遮断する。このようにタイミングチェーン11によって吸気バルブ31および排気バルブ32がクランク軸6の回転に応じて作動される。
図2において、シリンダブロック2およびシリンダヘッド3の端部(エンジン1の前面側)にはチェーンケース21が設けられている。チェーンケース21は、タイミングチェーン11を覆うとともに、シリンダブロック2とチェーンケース21との間でチェーン収容室22を形成しており、チェーン収容室22は、クランク室24に連通している。
図1〜図7において、シリンダブロック2の側壁2Bにはオイル分離室17が形成されており、オイル分離室17は、シリンダブロック2の側壁2Bから外方に突出するように側壁2Bに形成されたケース部40と、ケース部40の開口端に取付けられたカバー部材41とによってクランク形状に形成される。
図3、図4、図5、図7において、シリンダ27の配列方向、すなわち、気筒列方向のシリンダブロック2の一端部2a、すなわち、シリンダブロック2のエンジン1における前後方向後端部にはフランジ部51が設けられている。フランジ部51にはスタータモータ52が取付けられており(図4、図5、図6参照)、スタータモータ52は、フランジ部51から側壁2Bに沿ってクランク軸6の延びる方向(エンジン1における前後方向)と同方向に突出している。ここで、クランク軸6の延びる方向とは、クランク軸6の回転中心軸の延びる方向である。
また、本実施形態のチェーンケース21は、フランジ部51が設けられたシリンダブロック2の一端部2aに対して、側壁2Bを挟んで反対側(エンジン1における前後方向前端部)に位置するシリンダブロック2の他端部2bに設けられている(図2〜図5、図7参照)。
ここで、本実施形態の側壁2Bの一端部2aは、本発明の気筒列方向のシリンダブロックの端部を構成し、スタータモータ52は、本発明の補機を構成する。また、シリンダブロック2の他端部2bは、本発明の側壁を挟んで反対側に位置するシリンダブロックの端部を構成する。
図2において、オイル分離室17は、スタータモータ52の突出方向と平行に延びる直線状のオイル分離室42と、オイル分離室42の延びる方向の一端部42cに形成されてスタータモータ52の突出方向と垂直方向で下方に延びるオイル分離室43と、オイル分離室42の延びる方向の他端部42dに形成されてスタータモータ52の突出方向と垂直方向で上方に延びるオイル分離室44とを有する。
そして、これらオイル分離室42、43、44は、ケース部40と、カバー部材41と、ケース部40およびカバー部材41によって囲まれる空間とを含んだものから構成されている。
ここで、本実施形態のオイル分離室42は、本発明の直線オイル分離室を構成し、オイル分離室43は、本発明の垂直オイル分離室を構成する。また、オイル分離室42の延びる方向の一端部42cは、本発明の直線オイル分離室の延びる方向の端部を構成する。
オイル分離室43には仕切壁43Aが設けられている。仕切壁43Aは、側壁2Bからカバー部材41に向かって突出しており、突出方向の先端とカバー部材41との間に隙間45が形成されている(図6参照)。
図2においてオイル分離室42には仕切壁42A、42Bが設けられている。仕切壁42A、42Bは、側壁2Bからカバー部材41に向かって突出しており、仕切壁42A、42Bの突出方向の先端とカバー部材41との間に隙間が形成されている。
オイル分離室43には導入口43aが形成されており、導入口43aは、シリンダブロック2に形成された連通路23を介してチェーン収容室22に連通している。これにより、クランク室24からチェーン収容室22に流れるブローバイガスは、連通路23から導入口43aを通してオイル分離室43に導入される。
ここで、図1に矢印Bで示すように、ブローバイガスBは、エンジン1の運転に伴いピストン28とシリンダ27の内壁との間からクランク室24に漏出する混合気および燃焼ガスである。
図2において、オイル分離室43の底部には導入口43bが形成されており、導入口43bは、シリンダブロック2に形成された連通路20を介してクランク室24に連通している。これにより、クランク室24を流れるブローバイガスBは、連通路20から導入口43bを通してオイル分離室43に直接、導入される。また、導入口43a、43bは、仕切壁43Aに対してブローバイガスの流れる方向の上流側に形成される。
ここで、本実施形態の連通路23は、本発明の第1の連通路を構成し、連通路20は、第2の連通路を構成する。
図6において、カバー部材41には導出穴41Aが形成されている。図1、図5〜図7において、カバー部材41にはブローバイガス導出管36が取付けられており、オイル分離室44は、導出穴41Aからブローバイガス導出管36を通して吸気マニホールド33に連通している。オイル分離室44に導入されたブローバイガスは、エンジン1の吸入負圧によってブローバイガス導出管36から吸気マニホールド33を通して分岐管34に吸引される。
ここで、本実施形態のオイル分離室17においては、連通路20、23を通してクランク室24およびチェーン収容室22からオイル分離室43に導入されたブローバイガスは、仕切壁43Aに衝突することで、ブローバイガスからオイルが分離され、隙間45を通ってオイル分離室42に導入される。
オイル分離室42に導入されたブローバイガスは、仕切壁42A、42Bに衝突してオイルが分離された後に、オイル分離室44に導入され、オイル分離室44に導入されたブローバイガスは、ブローバイガス導出管36によって吸引される。
吸気マニホールド33に吸引されたブローバイガスは、エンジン1の燃焼室14に導入されて混合気と共に燃焼室14で燃焼される。
オイル分離室44とブローバイガス導出管36との間にはPCVバルブ37(図1参照)が設けられており、PCVバルブ37は、オイル分離室44からブローバイガス導出管36に流れるブローバイガス流量を調整する。
図1において、シリンダヘッドカバー4とスロットルバルブ34Aに対して上流側のエアクリーナ35とは、新気導入管38によって接続されており、新気導入管38は、吸入空気Aiの一部、すなわち、新気Anを動弁室13に導入する。
シリンダブロック2およびシリンダヘッド3には新気導入通路39が形成されており、新気導入通路39は、動弁室13とクランク室24とを連通している。吸入負圧によって新気導入管38から動弁室13に導入された新気Anは、チェーン収容室22から連通路23および導入口43aを通してオイル分離室43に導入される。
また、新気導入管38から動弁室13に導入された新気Anは、新気導入通路39からクランク室24、連通路20および導入口43bを通してオイル分離室43に導入される。オイル分離室42に導入されるブローバイガスは、オイル分離室42を通してオイル分離室44に吸入された後、ブローバイガス導出管36から吸気マニホールド33を介してシリンダ27に導入される。これにより、動弁室13、チェーン収容室22およびクランク室24を含んだエンジン1の内部が新気Anによって換気される。
図3〜図7において、オイル分離室17の下方に位置するシリンダブロック2の側壁2Bにはリブ53が形成されており、リブ53は、側壁2Bから気筒列方向、すなわち、クランク軸6の軸線方向に沿って延びている。ここで、本実施形態のリブ53は、シリンダブロック2の強度を増大させる補強部材として機能する。
図3、図7において、シリンダブロック2の側壁2Bを底面とした場合において、シリンダブロック2には、フランジ部51、リブ53、オイル分離室42、43および側壁2Bによって囲まれる凹部54が構成されている。
図4〜図6において、スタータモータ52は、フランジ部51からオイル分離室42の下方の空間に突出しており、特に、本実施形態のスタータモータ52は、フランジ部51から凹部54に突出している(図4、図5参照)。
なお、本実施形態のスタータモータ52は、フランジ部51側の基部を除いたスタータモータ52の部位がフランジ部51から凹部54に突出しているが、これに限定されるものではなく、スタータモータ52の全部がフランジ部51から凹部54に突出してもよい。
本実施の形態のエンジン1においては、スタータモータ52の少なくとも一部が、オイル分離室42の下方の空間において、フランジ部51から凹部54に突出すればよい。
図3において、シリンダブロック2にはチェーン収容室22に位置するようにしてオイルジェット55が設けられており、オイルジェット55は、タイミングチェーン11に潤滑用のオイルを噴射する。
図3〜図5において、シリンダブロック2の側壁2Bにはノックセンサ56が設けられており、ノックセンサ56は、エンジン1のノッキングによりシリンダブロック2に発生する振動を検出する。
オイル分離室42は、ノックセンサ56に対して下方に設けられるとともに、オイル分離室44は、エンジン1における前後方向においてノックセンサ56に重なるようにオイル分離室42の他端部42dから上方に延びている。すなわち、本実施形態のオイル分離室17は、ノックセンサ56を避けるようにしてシリンダブロック2の側壁2Bに形成されている。
このため、図5に示すように、ノックセンサ56に対してエンジン1における前後方向後方にブローバイガス導出管36の端部を設置するための空間を確保して、オイル分離室44のカバー部材41にブローバイガス導出管36を接続できる。
次に、作用を説明する。
チェーン収容室22において、オイルジェット55からタイミングチェーン11にオイルが噴射されることでタイミングチェーン11の潤滑が行われる。このため、チェーン収容室22の換気が十分に行われないと、チェーン収容室22に導入されるブローバイガス中に含まれるNOx(窒素酸化物)と水分が反応して硝酸が生成され、オイルがこの硝酸によって凝集し、スラッジが発生する。
このスラッジは、タール状の物質であり、スラッジがエンジン1を潤滑するオイルに混入すると、オイルの劣化を引き起してしまい、油圧系の作動不良やクランク軸6、吸気カム軸7および排気カム軸8等の摺動部材の潤滑不良を引き起こしてしまい、エンジン1の摺動抵抗が増大してエンジン1の燃費が悪化してしまう。
図2に示すように、本実施形態のエンジン1においては、シリンダブロック2が、オイル分離室43とチェーン収容室22とを連通する連通路23を有し、連通路23が導入口43aを通してオイル分離室43に連通している。
これにより、チェーン収容室22からオイル分離室43にブローバイガスを直接流すことができる。このため、連通路23を通してチェーン収容室22を直接換気でき、チェーン収容室22にスラッジが発生することを防止できる。
チェーン収容室22から連通路23を通してオイル分離室43に導入されるブローバイガスは、仕切壁43Aに衝突してオイルが分離された後、オイル分離室42に導入される。また、オイル分離室43にはクランク室24から連通路20を通してブローバイガスが導入される。
チェーン収容室22およびクランク室24からオイル分離室42に導入されたブローバイガスは、仕切壁42A、42Bに衝突してオイルが分離した後、オイル分離室44に導入される。オイル分離室44は、オイル分離室42から上方に延びているので、オイル分離室44に導入されたブローバイガスにオイルが未だ含まれた場合でも、自重によってオイルが分離される。
オイル分離室17でオイルが分離されたブローバイガスは、導出穴41Aからブローバイガス導出管36、吸気マニホールド33の分岐管34を通して燃焼室14に導入される。
本実施形態のエンジン1によれば、シリンダブロック2の側壁2Bから突出して形成されるオイル分離室17が、スタータモータ52の突出方向と略平行に延びる直線状のオイル分離室42を有し、スタータモータ52の一部を、フランジ部51からオイル分離室42の下方の空間に突出させた。
これにより、シリンダブロック2の側壁2Bに対してオイル分離室17の突出量を大きくできるとともに、スタータモータ52をシリンダブロック2の側壁2Bに近づけて設置することができる。このため、オイル分離室17の容量を大きくしてオイルの分離性能を向上しつつ、スタータモータ52およびシリンダブロック2を小さく纏めて設置でき、エンジン1の小型化を図ることができる。
また、本実施形態のエンジンによれば、オイル分離室17の下方に位置するシリンダブロック2の側壁2Bに、側壁2Bから突出し、かつ気筒列方向に沿って延びるリブ53が設けられる。
これに加えて、オイル分離室17が、オイル分離室42の一端部42cに形成されてスタータモータ52の突出方向と略垂直方向に延びるオイル分離室43を有し、側壁2Bを底面とした場合に、フランジ部51、リブ53、オイル分離室42、43および側壁2Bによって囲まれる凹部54を構成し、スタータモータ52の一部を、フランジ部51から凹部54に突出させた。
これにより、オイル分離室42およびオイル分離室43をシリンダブロック2の側壁2Bから突出させることで形成される凹部54に、スタータモータ52の一部を突出させることで、スタータモータ52をシリンダブロック2の側壁2Bに近づけて設置できる。このため、スタータモータ52およびシリンダブロック2をより効果的に小さく纏めて設置でき、エンジン1の小型化をより効果的に図ることができる。
また、オイル分離室17の突出方向を凹部54の深さとした場合に、凹部54を深くすることで、側壁2Bに対するオイル分離室17の突出量を大きくすることができるので、オイル分離室17の容量をより効果的に大きくできる。このため、オイルの分離性能をより効果的に向上できる。
また、本実施形態によれば、シリンダブロック2が、クランク軸6を収容するクランク室24と、フランジ部51が設けられたシリンダブロック2の一端部2aと反対側に位置するシリンダブロック2の他端部2bに設けられ、クランク軸6の駆動力をカム軸に伝達するタイミングチェーン11を覆うチェーンケース21とを備える。
これに加えて、チェーンケース21およびシリンダブロック2の間にチェーン収容室22が形成され、シリンダブロック2が、オイル分離室43とチェーン収容室22とを連通する連通路23と、オイル分離室43とクランク室24とを連通する連通路20とを有する。
これにより、スタータモータ52をシリンダブロック2の側壁2Bに近づけてもオイル分離室17の容量を大きくできるので、オイル分離室43にクランク室24だけでなくチェーン収容室22からもブローバイガスを導入した場合に、ブローバイガスからオイルを容易に分離できる。このため、オイルを含んだブローバイガスが吸入負圧によって燃焼室14に運ばれてしまうことを抑制できる。したがって、白煙等が発生する等して燃焼が悪化することを防止できる。
本発明の実施形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正および等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。
1...エンジン(内燃機関)、2...シリンダブロック、2a...一端部(気筒列方向のシリンダブロックの端部)、2b...他端部(側壁を挟んで反対側に位置するシリンダブロックの端部)、6...クランク軸、7...吸気カム軸(カム軸)、8...排気カム軸(カム軸)、11...タイミングチェーン、17...オイル分離室、20...連通路(第2の連通路)、21...チェーンケース、22...チェーン収容室、23...連通路(第1の連通路)、24...クランク室、27...シリンダ(気筒)、40...ケース部(オイル分離室)、41...カバー部材(オイル分離室)、42...オイル分離室(直線オイル分離室)、42c...一端部(直線オイル分離室の延びる方向の端部)43...オイル分離室(垂直オイル分離室)、51...フランジ部、52...スタータモータ(補機)、53...リブ、54...凹部

Claims (3)

  1. 複数の気筒を有するシリンダブロックと、前記シリンダブロックの側壁から突出して形成され、ブローバイガスからオイルを分離するオイル分離室と、前記気筒列方向の前記シリンダブロックの端部に設けられたフランジ部と、前記フランジ部に取付けられ、前記フランジ部から前記側壁に沿って突出する補機とを備えた内燃機関であって、
    前記オイル分離室が、前記補機の突出方向と平行に延びる直線状の直線オイル分離室と、前記直線オイル分離室の延びる方向の端部に形成されて前記補機の突出方向と垂直方向に延びる垂直オイル分離室とを有し、
    前記側壁を底面とした場合に、前記フランジ部、前記直線オイル分離室、前記垂直オイル分離室および前記側壁によって囲まれる凹部を形成し、前記補機の少なくとも一部を、前記フランジ部から前記凹部に突出させたことを特徴とする内燃機関。
  2. 前記オイル分離室の上方または下方に位置する前記シリンダブロックの前記側壁に、前記側壁から突出し、かつ気筒列方向に沿って延びるリブが設けられ、
    前記補機の一部を、前記フランジ部から前記フランジ部、前記リブ、前記直線オイル分離室、前記垂直オイル分離室および前記側壁によって囲まれる凹部に突出させたことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関。
  3. 前記シリンダブロックが、クランク軸を収容するクランク室と、前記フランジ部が設けられた前記シリンダブロックの前記端部に対し、前記側壁を挟んで反対側に位置する前記シリンダブロックの端部に設けられ、前記クランク軸の駆動力をカム軸に伝達するタイミングチェーンを覆うチェーンケースとを備え、
    前記チェーンケースおよび前記シリンダブロックの間にチェーン収容室が形成され、
    前記シリンダブロックが、前記オイル分離室と前記チェーン収容室とを連通する第1の連通路と、前記オイル分離室と前記クランク室とを連通する第2の連通路とを有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の内燃機関。
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