JP6436062B2 - エンジン - Google Patents

Description

本発明は、エンジンに係り、詳しくはその動弁系の潤滑構造の改良に関する。

４サイクル・エンジンのシリンダヘッドの内部には、吸気バルブや排気バルブ（以下、これらのバルブを機関バルブと総称する）を開閉駆動するための動弁系が設けられている。機関バルブは、そのバルブステムがステムガイドに摺動可能に支持された状態でシリンダヘッドに取り付けられている。そして、機関バルブは、シリンダヘッドの内部に設けられたカムシャフトのカムロブによって開閉駆動されている。

また、こうした４サイクル・エンジンの多くでは、シリンダヘッドの内部に、カムロブの鉛直上方に設けられた給油口からカムロブに向けて潤滑油を散布するカムシャワーにより、動弁系の各部に潤滑油を供給している。一方、特許文献１に見られるように、シリンダヘッドの内部に、ステムガイドに向けてオイルを噴射するステムガイド専用のオイルジェットを備えるエンジンも知られている。

特開２００８−２４０６１３号公報

上記のような専用のオイルジェットを設ければ、ステムガイドに安定して潤滑油を供給することが確かに可能となる。しかしながら、オイルジェットに潤滑油を送るための油路を、シリンダヘッド内に追加して設ける必要があり、油路構造が複雑となってしまう。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、油路を追加せずとも、ステムガイドへの潤滑油の供給量を増やすことのできるエンジンを提供することにある。

ここで、エンジンが車両に搭載された状態における鉛直方向上側及び鉛直方向下側をそれぞれ搭載時上側及び搭載時下側とし、同状態における鉛直下方を搭載時鉛直下方とする。上記課題を解決するエンジンのシリンダヘッドの内部には、カムシャフトと、そのカムシャフトに設けられたカムロブにより開閉駆動される機関バルブと、カムシャフトを回転可能な状態でシリンダヘッドに固定するカムキャップと、カムキャップよりも搭載時下側に設けられて機関バルブのバルブステムを摺動可能に支持する管状のステムガイドと、カムロブよりも搭載時上側に設けられた給油口から潤滑油を散布するカムシャワーと、がその内部に設置されている。さらに、シリンダヘッドには、点火コイルが取り付けられている。また、上記エンジンのカムキャップには、点火コイルをカムキャップに締結するためのボルト穴を有した筒状のボス部が、カムキャップの本体からカムロブが位置する側に突き出すように設けられている。そして、バルブステムの延伸方向におけるステムガイドの両端のうち、搭載時上側に位置する端が、そうしたボス部の搭載時鉛直下方に位置するようになっている。

こうしたエンジンでは、カムシャワーにより散布された潤滑油が、回転しているカムロブに当って飛散すると、その一部がボス部に付着するようになる。そして、ボス部に付着した潤滑油は、その表面を伝い落ちて、同ボス部の搭載時鉛直下方に滴下する。上記エンジンでは、ボス部の搭載時鉛直下方にステムガイドの搭載時上側の端が位置している。そのため、カムシャワーによって散布された潤滑油を、カムキャップに設けられた点火コイル締結用のボス部を経由してステムガイドに供給することができる。したがって、上記エンジンによれば、油路を追加せずとも、ステムガイドへの潤滑油の供給量を増やすことができるようになる。

エンジンの一実施形態についてその全体構造を模式的に示す略図。 同エンジンの右バンクのシリンダヘッドの断面図。 同エンジンのシリンダヘッドの内部に設置されるカムキャップの平面図。 図２の４−４線に沿ったシリンダヘッド上部の断面図。 同エンジンのシリンダヘッド内部における潤滑油の動きを示す図。

以下、エンジンの一実施形態を、図１〜図５を参照して詳細に説明する。なお、以下では、本実施形態のエンジンが車両に搭載された状態における鉛直方向上側及び鉛直方向下側をそれぞれ搭載時上側及び搭載時下側と記載する。また、同状態における鉛直上方及び鉛直下方をそれぞれ、搭載時鉛直上方ＵＰ及び搭載時鉛直下方ＤＷと記載する。

図１に示すエンジン１０は、左右２つのバンクに分けて気筒が配列されたＶ型の気筒配列を有しており、２つの気筒列を有したシリンダブロック１１と、そのシリンダブロック１１の各バンクの頂面にそれぞれ載置された２つのシリンダヘッド１２と、を備える。同図に示すように、エンジン１０は、両バンクの気筒が鉛直方向に対して一定の角度だけ傾いた状態で車両に搭載されている。

シリンダヘッド１２の内部には、機関バルブである吸気バルブ１３及び排気バルブ１４と、それらを開閉駆動するためのカムロブ１５がそれぞれ設けられた、吸気側、排気側の２本のカムシャフト１６，１７とが設置されている。エンジン１０を気筒列方向から見たとき、各バンクのシリンダヘッド１２において、吸気バルブ１３や吸気側のカムシャフト１６などの吸気側の動弁系はもう一方のバンクに近い側に、排気バルブ１４や排気側のカムシャフト１７などの排気側の動弁系はもう一方のバンクから離れた側に、それぞれ配置されている。

一方、シリンダブロック１１には、オイルポンプ１８が、エンジン１０の出力軸であるクランクシャフト１９に駆動連結された状態で設置されている。そして、オイルポンプ１８は、シリンダブロック１１やシリンダヘッド１２に形成された油路を通じて、各カムシャフト１６，１７の軸受け部や、カムシャワー用の配管２０などに接続されている。なお、カムシャワー用の配管２０は、シリンダヘッド１２における各カムシャフト１６，１７の搭載時上側にそれぞれ設置されている。そして、これらの配管２０には、カムシャフト１６，１７に設けられた各カムロブ１５に向けて潤滑油を散布するための給油口２１が設けられている。

図２に、図１において右側に示されている右バンクのシリンダヘッド１２の断面構造を示す。なお、左バンクのシリンダヘッド１２の構造は、同図に示された右バンクのシリンダヘッド１２の構造に対して左右対称となっている。

シリンダヘッド１２は、吸気バルブ１３及び排気バルブ１４が設置されたヘッド本体２２と、カムシャフト１６，１７を支持するラダーフレーム２３と、ラダーフレーム２３の上側を覆うヘッドカバー２４と、を備える。ラダーフレーム２３には、カムシャフト１６，１７を挟むようにカムキャップ２５が取り付けられており、これによりカムシャフト１６，１７は、回転可能な状態でシリンダヘッド１２に固定されている。このエンジン１０では、カムキャップ２５は、吸気側及び排気側のカムシャフト１６，１７を合わせて固定するように構成されている。なお、このエンジン１０における吸気側、排気側のカムシャフト１６，１７の回転方向は、同図において矢印ＲＩ，ＲＥで示される方向、すなわち同図における反時計回り方向となっている。

一方、ヘッド本体２２には、吸気バルブ１３及び排気バルブ１４のバルブステム２６をそれぞれ摺動可能に支持する管状のステムガイド２７がバルブ毎に取り付けられている。ステムガイド２７は、シリンダヘッド１２の内部において、カムキャップ２５よりも搭載時下側に位置している。なお、以下では、吸気バルブ１３及び排気バルブ１４のバルブステム２６の延伸方向におけるステムガイド２７の両端のうち、搭載時上側に位置する端を、ステムガイド２７の上端と記載する。

また、吸気バルブ１３とこれに対応するカムロブ１５との間、及び排気バルブ１４とこれに対応するカムロブ１５との間には、ロッカアーム２８がそれぞれ介設されている。ロッカアーム２８は、ヘッド本体２２に取り付けられたラッシュアジャスタ２８Ａに支持された部分を中心に揺動可能に設置されている。また、吸気バルブ１３及び排気バルブ１４には、バルブステム２６の上端をロッカアーム２８に押し当てるバルブスプリング２９がそれぞれ設けられている。

さらに、シリンダヘッド１２には、点火プラグ３０の火花放電に必要な高圧電流を発生するための点火コイル３１が気筒毎に取り付けられている。点火コイル３１は、シリンダヘッド１２を上下に貫くように設置された筒状のコイル部３２と、シリンダヘッド１２の外側に露出した状態で設置された箱状のイグナイタ部３３とからなっている。

ここで、同図の水平方向における排気側の動弁系から見て吸気側の動弁系が位置する側をエンジン内側ＩＮとし、同図の水平方向における吸気側の動弁系から見て排気側の動弁系が位置する側をエンジン外側ＯＵＴとする。このエンジン１０では、エンジン内側ＩＮに位置する吸気側に比べ、エンジン外側ＯＵＴに位置する排気側の方が、鉛直方向に対するバルブステム２６の傾きが大きくなっている。

図３に示すように、カムキャップ２５は、カムシャフト１６，１７の固定に係る本体３７と、ボルト穴３４が形成された筒状のボス部３８とを有する。カムキャップ２５の本体３７には、吸気側、排気側のカムシャフト１６，１７の軸受け部３９，４０と、同カムキャップ２５をラダーフレーム２３に締結するための４つの通孔４１とが設けられている。ボス部３８は、そうしたカムキャップ２５の本体３７における両軸受け部３９，４０の間の部分から、同カムキャップ２５に隣接するカムロブ１５が位置する側に突き出すように設けられている。このエンジン１０では、そうしたボス部３８が、排気バルブ１４のステムガイド２７の上端が同ボス部３８の搭載時鉛直下方ＤＷに位置する位置に設けられている（図２参照）。

図４に示すように、点火コイル３１は、上記ボス部３８のボルト穴３４にネジ止めされたボルト３５により、カムキャップ２５に締結されている。なお、ヘッドカバー２４には、ボルト３５が通される円管状のカラー３６がボス部３８に連なるように設けられている。また、点火コイル３１のイグナイタ部３３には、ボルト３５が通される通孔３５Ａが設けられている。

次に、以上のように構成された本実施形態のエンジン１０の作用を説明する。
こうしたエンジン１０では、その運転中に、カムシャワー用の配管２０に設けられた給油口２１から、両カムシャフト１６，１７のカムロブ１５に向けて潤滑油が散布される。そして、カムロブ１５に当たった潤滑油のある程度の部分は、その表面を伝い落ち、カムロブ１５の搭載時鉛直下方ＤＷに滴下する。

排気側に比して、鉛直方向に対するバルブステム２６の傾きが小さい吸気側では、ステムガイド２７の上端は、カムシャフト１６のカムロブ１５のほぼ搭載時鉛直下方ＤＷに位置している。そのため、吸気側のカムシャフト１６のカムロブ１５の表面を伝い落ちた潤滑油は、吸気側のステムガイド２７の上端に滴下して、バルブステム２６との摺動部に入り込む。

一方、鉛直方向に対するバルブステム２６の傾きが大きい排気側では、吸気側に比べ、ステムガイド２７の上端が、カムロブ１５の搭載時鉛直下方ＤＷから離れている。そのため、排気側では、吸気側よりも、カムロブ１５から滴下した潤滑油がステムガイド２７に到達しにくくなっている。尤も、カムロブ１５からバルブステム２６に滴下し、その表面を伝ってステムガイド２７の上端に到達する潤滑油もあるが、その量は限られたものとなる。そのため、ステムガイド２７への潤滑油の供給を、カムロブ１５からの滴下のみに頼る場合、エンジン１０のアイドル状態が長く続き、クランクシャフト１９によるオイルポンプ１８の駆動量が低下した状態が長期に亘ると、排気側のステムガイド２７への潤滑油の供給が滞って、バルブステム２６との摺動部が潤滑不足となる虞がある。

図５に示すように、本実施形態のエンジン１０では、排気側のステムガイド２７への潤滑油の供給ルートとして、さらに下記（イ）〜（二）を経由するルートが形成される。
（イ）オイルシャワー用の配管２０に設けられた給油口２１から、排気側のカムシャフト１７のカムロブ１５に向けて潤滑油が散布される。

（ロ）散布された潤滑油が、同カムロブ１５に当ってその周囲に飛散する。このときの本実施形態のエンジン１０では、排気側のカムシャフト１７が図中反時計回り方向に回転するため、図中左側、すなわちエンジン内側ＩＮに、より多くの潤滑油が飛散する。排気側のカムシャフト１７のカムロブ１５から見てそのエンジン内側ＩＮには、カムキャップ２５に設けられた、点火コイル締結用のボス部３８が存在している。そのため、回転するカムロブ１５に当って飛散した潤滑油の少なからぬ部分が、ボス部３８及びそれに連なるヘッドカバー２４のカラー３６に付着する。

（ハ）カラー３６及びボス部３８に付着した潤滑油は、それらの表面を伝い落ちる。
（ニ）カラー３６及びボス部３８の表面を伝い落ちた潤滑油は、ボス部３８の搭載時鉛直下方ＤＷに滴下する。このエンジン１０では、そうしたボス部３８の搭載時鉛直下方ＤＷに、排気バルブ１４のステムガイド２７の上端が位置している。そのため、ボス部３８の表面を伝い落ちた潤滑油の少なからぬ部分が、排気側のステムガイド２７の上端に滴下して、バルブステム２６との摺動部に入り込む。

以上説明した本実施形態のエンジンによれば、以下の効果を奏することができる。
（１）カムシャワーにより散布された潤滑油が、カムキャップ２５に設けられた点火コイル締結用のボス部３８を経由して、排気側のステムガイド２７に供給される。そのため、排気側のステムガイド２７に潤滑油を供給する専用の油路を追加したりせず、カムシャワー用の配管２０の給油口２１からの潤滑油の散布を行うだけであっても、同ステムガイド２７への潤滑油の供給量を増やすことができる。

（２）ボス部３８が、排気側のカムシャフト１７のカムロブ１５から見て、同カムロブ１５の回転によって潤滑油の飛散量が多くなる側に設けられているため、ボス部３８からの滴下を通じてより多くの潤滑油を、排気側のステムガイド２７に供給することができる。

なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・上記実施形態のエンジン１０では、吸気側よりも排気側の方が、鉛直方向に対するバルブステム２６の傾きが大きく、カムロブ１５から滴下した潤滑油がステムガイド２７の上端に到達しにくくなっている。排気側よりも吸気側の方が、鉛直方向に対するバルブステム２６の傾きが大きいエンジンでは、これとは逆に、吸気側の方が、カムロブ１５から滴下した潤滑油がステムガイド２７の上端に到達しにくくなる。そうした場合、吸気側のステムガイド２７の上端が搭載時鉛直下方ＤＷに位置する位置にボス部３８を設け、カムシャワーにより散布された潤滑油が、同ボス部３８を経由して、吸気側のステムガイド２７に到達するようにするとよい。

・上記実施形態では、吸気側、排気側のカムシャフト１６，１７を共通のカムキャップ２５により固定するようにしていたが、それらをそれぞれ個別のカムキャップで固定するようにしてもよい。そうした場合のボス部３８は、吸気側、排気側のカムキャップのいずれかに設けられていればよい。

・上記実施形態では、ロッカアーム式の動弁系を備えるエンジン１０を例に説明したが、上記実施形態におけるステムガイド２７への潤滑油供給構造は、カムロブ１５が機関バルブを直接駆動する直打式の動弁系を備えるエンジンにも同様に適用することができる。

・上記実施形態では、Ｖ型の気筒配列を有したエンジン１０を例に説明したが、上記実施形態におけるステムガイド２７への潤滑油供給構造は、Ｌ型（直列型）などそれ以外の気筒配列を有したエンジンにも同様に適用することができる。Ｖ型以外の気筒配列を有したエンジンでも、鉛直方向に対して気筒が傾いた状態で車両に搭載される場合、吸気側、排気側のいずれかの側のバルブステムが鉛直方向から大きく傾いた状態となり、カムロブから滴下する潤滑油だけでは、ステムガイドへの潤滑油の供給が不足する場合がある。そうした場合、カムキャップに設けられた点火コイル締結用のボルトのボス部を、バルブステムの傾きが大きい側のステムガイドの上端が搭載時鉛直下方ＤＷに位置するように設ければ、カムシャワーによる潤滑油の散布のみで、同ステムガイドに潤滑油を安定して供給することが可能となる。

１０…エンジン、１１…シリンダブロック、１２…シリンダヘッド、１３…吸気バルブ、１４…排気バルブ（機関バルブ）、１５…カムロブ、１６…吸気側のカムシャフト、１７…排気側のカムシャフト（カムシャフト）、１８…オイルポンプ、１９…クランクシャフト、２０…カムシャワー用の配管、２１…給油口、２２…ヘッド本体、２３…ラダーフレーム、２４…ヘッドカバー、２５…カムキャップ、２６…バルブステム、２７…ステムガイド、２８…ロッカアーム、２８Ａ…ラッシュアジャスタ、２９…バルブスプリング、３０…点火プラグ、３１…点火コイル（３２…コイル部、３３…イグナイタ部）、３４…ボルト穴、３５…ボルト、３５Ａ…通孔、３６…カラー、３７…（カムキャップ２５の）本体、３８…ボス部、３９，４０…軸受け部、４１…通孔。

Claims (1)

1. 車両に搭載された状態における鉛直方向上側及び鉛直方向下側をそれぞれ搭載時上側及び搭載時下側とし、同状態における鉛直下方を搭載時鉛直下方としたとき、
   カムシャフトと、そのカムシャフトに設けられたカムロブにより開閉駆動される機関バルブと、前記カムシャフトを回転可能な状態でシリンダヘッドに固定するカムキャップと、前記カムキャップよりも搭載時下側に設けられて前記機関バルブのバルブステムを摺動可能に支持する管状のステムガイドと、前記カムロブよりも搭載時上側に設けられた給油口から潤滑油を散布するカムシャワーと、がシリンダヘッドの内部に設置されており、且つ同シリンダヘッドに点火コイルが取り付けられているエンジンにおいて、
   前記点火コイルを前記カムキャップに締結するためのボルト穴を有した筒状のボス部が、前記カムキャップの本体から前記カムロブが位置する側に突き出すように同カムキャップに設けられており、
   且つ、前記バルブステムの延伸方向における前記ステムガイドの両端のうち、搭載時上側に位置する端が、前記ボス部の搭載時鉛直下方に位置している
   ことを特徴とするエンジン。

Images