JP6803287B2 - 内燃機関 - Google Patents

Description

本願発明は、ヘッドカバーに換気通路を設けた内燃機関に関するものである。

内燃機関では、燃焼に際してクランク室に吹き抜けたブローバイガスを吸気系に戻しているが、ブローバイガスにオイルミストが含まれているため、ヘッドカバーの内面にバッフルプレートを装着して、ヘッドカバーとバッフルプレートとの間に、ブローバイガスからオイルを分離するオイル分離室（オイルセパレータ）を形成していることが多い。また、オイルの劣化を防止すると共にブローバイガスの抜けを確実化するために、カム室とクランク室に新気を導入して換気している。

ブローバイガスの処理に関して、特許文献１には、機関の中・低速回転域にはブローバイガスがクランク室からオイルセパレータに導入して、機関の高速回転域には、ブローバイガスをカム室からオイルセパレータに導入するように切り換えることが開示されている。

特許文献１は、カム室よりもクランク室の方がオイルミスト量の発生割合が多く、しかも、高速回転域では更にオイルミスト量が増大するという現象を基に、オイルミストの発生量が多い高速回転域ではカム室からブローバイガスをオイルセパレータに導入することにより、オイルセパレータの負担を軽減してその小型化等を図ったものある。

特開平８−９３４３６号公報

さて、上記のとおり、カム室とクランク室には新気が導入されているが、カム室とクランク室への新気の分配比率は一定になっている。他方、機関の回転数が高くなるとクランク室に吹き抜けるブローバイガスの量が増大するため、カム室での新気の必要量よりも、クランク室での新気の必要量の方が相対的に高くなる。

従って、中・低速回転域に状態に合わせてクランク室とカム室との新気の分配割合を設定しておくと、高速回転域においてクランク室への新気の導入量が必要量よりも少なり、逆に、高速回転域の状態に合わせてクランク室とカム室との新気の分配割合を設定しておくと、中・低速回転域においてカム室への新気の導入量が必要量よりも少なくなるということになり、全回転域にわたってクランク室とカム室とで適切な換気を行うことが困難になるという問題がある。

そして、特許文献１は、オイルセパレータへのブローバイガスの導入経路を切り換えているが、クランク室とカム室との換気のバランスについては配慮されておらず、従って、上記の問題の解消には至っていない。

本願発明はこのような現状に鑑み成されたものであり、機関の回転数に応じてクランク室とカム室との換気を適切に行うことを、簡単な構造で実現しようとするものである。

本願発明は、シリンダヘッドとそのシリンダヘッドの上面に固定されたヘッドカバーによってカム室が構成されており、前記ヘッドカバーに、吸気系から導入された新気を前記カム室に放出する上部換気通路が形成されており、前記上部換気通路には、ブローバイガスから分離したオイルを前記シリンダヘッドの底面に落すオイル逃がし穴が下向きに開口しており、かつ、クランク室に新気を導入する下部換気通路が、前記上部換気通路と連通するように形成されている、という基本構成である。

そして、前記オイル逃がし穴を前記シリンダヘッドの底面近くに位置させることにより、前記シリンダヘッドの底面にオイルがある程度溜まると前記オイル逃がし穴がオイルによって塞がれることを許容しており、かつ、上部換気通路のうち前記オイル逃がし穴よりも高い部位に、新気をカム室に放出するカム室換気穴を設けている。

カム室に配置されているカム軸などに供給された潤滑油は、シリンダヘッドの底面に流下し、１つ又は複数のオイル落とし穴に流れ込んでオイルパンに流下する。そして、機関の回転数が高くなるとカム室に送られる潤滑油の量は増大するが、シリンダブロックに形成されているオイル落とし穴の内径は一定であるため、機関が高速回転域に至ると、オイルがシリンダヘッドの底部に溜まって、油面が上昇する現象が見られる。

また、換気通路に設けたオイル逃がし穴は新気の放出口としても機能しており、中・低速回転域で油面がオイル逃がし穴の下端よりも低い状態では、新気はオイル逃がし穴とカム室換気穴との両方からカム室に放出される。他方、機関が高速回転域に至ってシリンダヘッドに溜まったオイルにオイル逃がし穴の下端が漬かると、オイル逃がし穴からの新気の放出はなくなり、カム室への空気の放出は、専らカム室換気穴によって行われる。

従って、高速回転域では換気通路からカム室への新気放出通路の面積が狭まることになるため、結果として、クランク室に流れる新気の割合が大きくなる。その結果、ブローバイガスの発生量が増大する高速回転域において、クランク室の換気を適切に行って、オイルの劣化を防止できる。そして、シリンダヘッドに溜まるオイルを利用することにより、カム室とクランク室への新気の放出割合を自動調節するものであるため、構造は簡単で新たな部材は必要でなく、部材管理の手間や組み立ての手間が増大することもない。

シリンダヘッドの平面図である。 （Ａ）はヘッドカバーを表示した状態での図１のII-II 視断面図で、中・低速回転域での状態を示す図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ視断面図である。 図２（Ａ）と同じ断面図であり、高速回転域の状態を示す図である。

(1).構造の説明
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態の内燃機関は３気筒である。従って、シリンダヘッド１には、図１に示すように、３つのイグニッション装置挿入穴２がクランク軸線方向に並んで形成されており、各イグニッション装置挿入穴２を挟んだ両側に、弁軸配置穴３が一対ずつ形成されている。２本のカム軸４，５は、中心線のみを表示している。

シリンダヘッド１の前面にはフロントカバー６が固定されており、フロントカバー６とシリンダヘッド１とで囲われた空間にタイミングスプロケット７が配置されている。フロントカバー６は、シリンダブロック（図示せず）の下端まで（或いはオイルパンの前面まで）延びている。

シリンダヘッド１には下向きに開口した樹脂製等のヘッドカバー８が固定されており、シリンダヘッド１とヘッドカバー８とで囲われた空間がカム室（動弁室）９になっている。シリンダブロック及びシリンダヘッド１の前部には、クランク室で発生したブローバイガスをカム室９に導くブローバイガス上昇通路（図示せず）が空いている。なお、専用のブローバイガス上昇通路を形成せずに、フロントカバー６とシリンダヘッド１及びシリンダブロックとで囲われたタイミングチェーン配置空間をブローバイガス上昇通路に兼用することも可能である。

ヘッドカバー８にはバッフルプレート１０が接合されており、バッフルプレート１０の上方の空間を、ヘッドカバー８の天板に設けた下向きリブ（図示せず）で仕切ることによりブローバイ室（気液分離室）と新気導入室とを形成し、ブローバイ室側には前記ブローバイガス上昇通路を通過して来たブローバイガスが導入され、オイルミストが捕集されてからＰＣＶバルブを介してスロットルバルブ下流の負圧環境にある吸気配管に戻される。一方、新気導入室は、図２，３のとおり、前後長手の下向きリブ１１で仕切ることにより、ブローバイガス処理通路（オイルミスト捕集室）１２と上部換気通路１３とを形成している。上部換気通路１３には、図２（Ａ）及び図３の状態で、紙面と直交した方向の部位に配置した新気導入口（図示せず）から新気が供給される。

シリンダヘッド１は上向きに開口した形態であるが、バッフルプレート１０の新気導入室側の後端部に、動弁部の後ろに位置してシリンダヘッド１の底面１５に向けて延びる下向き突出部１６を形成して、下向き突出部１６の下端に、ブローバイガスから分離したオイルを下方に流すオイル逃がし穴１７を形成している。バッフルプレート１０の後端部には、新気をカム室９に放出するカム室換気穴１８を形成している。

なお、カム室換気穴１８は、下向き突出部１６に形成してもよい。或いは、カム室換気穴１８は、下向き突出部１６とは異なる部位に形成することも可能である。下向き突出部１６には、動弁室内のブローバイガスが上部換気通路１３に流れることを阻止するため、上向きリブ１９を設けている。

下向き突出部１６のうち、オイル逃がし穴１７を挟んでカム室換気穴１８と反対側の一端部１６ａはヘッドカバー８の一側板６ａに到達しておらず、下向き突出部１６の一端部１６ａに下向きの仕切り板２０を接合することによって新気通路２１を形成し、新気通路２１を、シリンダヘッド１及びシリンダブロックに貫通させた下部換気通路２２に連通させている。従って、本実施形態では、クランク室への新気の送りは、ヘッドカバー８の下向き突出部１６を介して行われる。勿論、下部換気通路２２は他の部位に設けてもよい。

シリンダヘッド１のうち、ヘッドカバー８の下向き突出部１６が入り込んでいる部位の底面１５には、オイルをオイルパンに戻すオイル落とし穴２３が開口している。オイル落とし穴２３は、オイル逃がし穴１７を挟んで下部換気通路２２と反対側の部位に設けているが、他の部位に設けてもよい。

オイル落とし穴２３を１か所のみ設けている場合は、カム室９に流れ出たオイルが全て１つのオイル落とし穴２３に流れ込むように、シリンダヘッド１の底面１５に流路が形成されている。オイル落とし穴２３は、例えば各シリンダボアに対応した箇所ごとに設けるなど、複数設けることも可能である。

(2).まとめ
カム軸４，５の軸受け部などの摺動部からはオイルが滲み出ており、これら滲み出たオイルは、シリンダヘッド１の底面１５に流下してオイル落とし穴２３に流れ込む。そして、シリンダヘッド１の底面１５に流れ落ちるオイルの量は機関の回転数に比例して増大するが、中・低速回転域ではオイルの流下量は少ないため、オイルは溢れることなくオイル落とし穴２３に流れ込む。

従って、シリンダヘッド１の油面２４は、オイル逃がし穴１７の下に位置している。このため、新気は、カム室換気穴１８からカム室９に放出されることに加えて、オイル逃がし穴１７からもカム室９に放出される。また、クランク室には、下部換気通路２２から新気が送られる。

さて、機関の回転数が増大すると、カム室９及びクランク室とも、ブローバイガス及びオイルミストの量が増大しており、従って、いずれにおいても新気の必要量も増大するが、クランク室では、クランク軸の激しい動きやピストン冷却オイルジェット等によってオイルミストが大量に発生していると共に、ブローバイガスがダイレクトに吹き抜けてくるため、適切な換気のために必要な新気の増大率がカム室９の場合よりも大きい。

他方、機関の回転数が増大すると、シリンダヘッド１の底面１５に流下するオイルの量が増大するが、オイル落とし穴２３の大きさは一定であるため、高速回転域に至るとオイルがオーバーフローして、オイルがシリンダヘッド１の底に溜まり、油面２４がオイル逃がし穴１７の上に上昇する。すると、オイル逃がし穴１７がオイル層で塞がれて、カム室９への新気の放出はカム室換気穴１８のみから行われる。

従って、高速回転域では、クランク室に送られる新気の割合が、中・低速回転域の場合よりも大きくなって、クランク室を適切に換気できる。すなわち、クランク室には、発生したブローバイガスの量に見合う新気が供給されて、クランク室の換気が適切に行われるのであり、これにより、オイルの劣化を防止できる。そして、オイル逃がし穴１７の開閉は、機関の回転数に応じて流下量が変化するオイルを利用して自動的に行われるため、部材点数が増大するようなこともない。

図示の態様は一例であり、バッフルプレートの形態やオイル逃がし穴の配置位置など、各部位は適宜変更できる。

本願発明は、実際に内燃機関に具体化できる。従って、産業上利用できる。

１ シリンダヘッド
３，４ カム軸（中心線）
８ ヘッドカバー
９ カム室
１０ バッフルプレート
１２ ブローバイガス処理通路
１３ 上部換気通路
１６ 下向き突出部
１５ ヘッドカバーの底面
１７ オイル逃がし穴
１８ カム室換気穴
２２ 下部換気通路
２４ 油面

Claims (1)

1. シリンダヘッドとそのシリンダヘッドの上面に固定されたヘッドカバーによってカム室が構成されており、前記ヘッドカバーに、吸気系から導入された新気を前記カム室に放出する上部換気通路が形成されており、前記上部換気通路には、ブローバイガスから分離したオイルを前記シリンダヘッドの底面に落すオイル逃がし穴が下向きに開口しており、かつ、クランク室に新気を導入する下部換気通路が、前記上部換気通路と連通するように形成されている構成であって、
   前記オイル逃がし穴を前記シリンダヘッドの底面近くに位置させることにより、前記シリンダヘッドの底面にオイルがある程度溜まると前記オイル逃がし穴がオイルによって塞がれることを許容しており、かつ、上部換気通路のうち前記オイル逃がし穴よりも高い部位に、新気をカム室に放出するカム室換気穴を設けている、
   内燃機関。

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