JP6867840B2 - 自動車用内燃機関 - Google Patents

Description

本願発明は、自動車用内燃機関に関するものである。

内燃機関では、燃焼ガスがクランク室に吹き抜けてブローバイガスが発生する現象がある。ブローバイガスは、一般に、シリンダブロック及びシリンダヘッドに貫通して形成されたブローバイガス通路を通って上方に排出されており、シリンダヘッドの上方に排出されたブローバイガスは、ヘッドカバーに設けた気液分離室を通ってオイルを除去してから吸気系に戻されている。

また、動弁室に配置されている可動部材にはオイルが供給されており、供給されたオイルは摺動部等からシリンダヘッドの底部に流れ出て、シリンダヘッドの底面に開口させたオイル落とし穴からオイルパンに戻している。ヘッドカバーの気液分離室で補集されたオイルも下方に流下して、オイル落とし穴からオイルパンに戻されている。これらの構造は、例えば特許文献１に開示されている。

特開２０１０−９０８０２号公報

さて、図４に示す自動車１では、前部にエンジンルーム２が形成されて、このエンジンルーム２に、内燃機関が、クランク軸線を進行方向と直交させた横向きで配置されておりし、かつ、内燃機関は、シリンダボア軸心３を鉛直線に対してやや前傾させている。図４の内燃機関は、排気側面が前で吸気側面が後ろに位置しており、吸気側に、シリンダブロック４とシリンダヘッド５とに貫通したブローバイガス通路６を形成している。

シリンダヘッド５にはヘッドカバー７が固定されており、図示は省略するが、ヘッドカバー７には気液分離室が形成されており、気液分離室でオイルミストが分離されたブローバイガスは、ＰＣＶバルブ８を経由してＰＣＶパイプ８ａから吸気系（例えば、サージタンク９）に還流している。符号１０はスロットルバルブを、符号１１はシリンダボアを、符号１２はクランク軸を示す。

図４（Ｂ）は、自動車が水平な道路を走行している状態を示しており、ブローバイガス通路６の下端とオイルパン１３の油面１４との間に所定の間隔Ｈが空くように設定して、クランク室に充満しているオイルミストがブローバイガス通路６に流入することを抑制している。

自動車が坂道を走行すると、鉛直線に対する機関の姿勢が相対的に変化する。図４（Ｃ）では上り坂を走行している状態を示しており、この状態では、機関は、鉛直線に対して後傾した姿勢になっており、このため、ブローバイガス通路６の下端とオイルパン１３の油面１４との間隔Ｈが小さくなって、オイルミストがブローバイガス通路６に流入しやすくなっており、このため、オイルの消費量が増大するおそれが生じている（ヘッドカバーの気液分離室においてオイルミストを完全に補集できるとはいえず、オイルミストの量が多いと、吸気系に逃げてしまう量が増えてしまう。）。

機関が後傾姿勢で配置されて、ブローバイガス通路６が機関の前部に形成されている場合は、下り坂の走行のときにブローバイガス通路６の下端とオイルパン１３の油面との間隔Ｈが小さくなって、オイルの持ち出しが増大する懸念が発生する。いずれにしても、油面と機関姿勢との相対的な変化は、機関の配置姿勢に関係なく坂道走行に起因して発生するものであり、油面と機関姿勢との相対的な変化により、オイルがブローバイガスによって持ち出されてオイル量の消費量が増えてしまうおそれがある。

本願発明はこのような知見を基に成されたものであり、走行姿勢の変化によってオイル量の消費が増大することを、簡単な構造で防止せんとするものである。

本願発明は、
「クランク軸を進行方向と直交させてエンジンルームに横向きしたシリンダブロックと、前記シリンダブロックの上面に固定されて周壁を有するシリンダヘッドと、前記シリンダブロックの下面に固定されたオイルパンとを備えており、
前記シリンダブロックのうち吸気側と排気側とのうち一方の部位に、クランク室に吹き抜けたブローバイガスを気液分離室に向けて排出するブローバイガス通路が下向きに開口している一方、
前記シリンダヘッドの底部のうち吸気側と排気側とのうち他方の部位に、動弁室に流れ出たオイルを前記オイルパンに戻すオイル落とし穴が、前記吸気側と排気側との周壁のうち他方の側の周壁の近くにおいて上向きに開口している構成であって、
前記シリンダヘッドの底部のうち前記オイル落とし穴の近傍に、前記オイル落とし穴を前記シリンダヘッドの内部側から前記他方の側の周壁に向けて囲うリブが、前記他方の側の周壁に至らない非ループ状に形成されており、前記リブは、その内面を前記オイル落の内面と連続させた状態で前記オイル落とし穴を囲っている」
というものである。

なお、クランク室から排出されたブローバイガスは気液分離室（オイルセパレータ）でオイルを補集されてからＰＣＶバルブを介して吸気系に戻されるが、気液分離室は、例えばシリンダブロックに設けるなど、ヘッドカバー以外の部位に設ける場合もある。本願発明は、いずれの構成も含んでいる。

ブローバイガス通路の下端とオイルパンの油面との間隔は、平地走行状態を基準にして設計されているのが通常であるが、走行姿勢に関係なくオイルパンの油面は水平姿勢に維持される一方、上り坂又は下り坂の走行では機関の姿勢が変化するため、上り坂又は下り坂のいずれかで、ブローバイガス通路の下端とオイルパンの油面との間隔が平地走行状態の場合よりも小さくなることがある。

他方、カム軸等の動弁機構部には大量の潤滑油が供給されており、動弁機構部に供給されたオイルはシリンダヘッドの底部に流れ出てオイル落とし穴からオイルパンに流下するが、本願発明では、オイル落とし穴が非ループ状のリブでシリンダヘッドの内側から囲われていることにより、上り坂又は下り坂のいずれかで、オイルがオイル落とし穴に流入することをリブで抑制して、シリンダヘッドの底部に溜まるオイルの量を増大させることができる。

これにより、オイルパンに戻るオイルの量を抑制して、オイルパンでの油面の上昇を抑制できる。その結果、坂道走行に起因してブローバイガスによってオイルミストの持ち出し量が増大することを抑制して、オイルの消費量を抑制できる。

実施形態に係るシリンダヘッドの平面図（シリンダボア軸心方向から見た図）である。 （Ａ）は図１のII-II 視断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ視図、（Ｃ）は上り坂走行状態での断面図、（Ｄ）は（Ｃ）の状態のときの機関と油面との関係を示す図である。 変形例を示す図であり、（Ａ）は平地走行状態での断面図、（Ｂ）は上り坂走行状態での断面図である。 内燃機関の基本態様と従来構造の問題を示すための図であり、（Ａ）は自動車の側面図、（Ｂ）は平地走行状態での要部断面図、（Ｂ）は上り坂走行状態での要部断面図である。

次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本願発明の内燃機関は、図４で示したのと同様に自動車のエンジンルームに横置きで配置されるもので、図４（Ａ）と同様に、シリンダボア軸線を鉛直線に対して少し前傾させている。図４と同じ部材は同じ符号を使用して、説明は必要がない限り省略する。

図１は、シリンダヘッド５の平面図であり、シリンダヘッド５は周囲に壁５ａを有して上向きに開口した箱状に形成されている。本実施形態の内燃機関は４気筒であり、このため、シリンダヘッド５には、長手中心線１５に沿って、４つのイグニッション装置挿入穴１６が、シンリダボア１１と同心に形成されている。イグニッション装置挿入穴１６を挟んだ両側には、一対ずつのバルブ取付け穴１７が形成されている。

また、シリンダヘッド５のうち気筒列の外側に位置した部位には、ヘッドボルト挿通穴１８が形成されており、ヘッドボルト挿通穴１８の内側には、カムキャップ取付けボス１９が形成されている。周壁５ａのうちヘッドボルト挿通穴１８の外側には、内向き凸部５ｂを形成して、内向き凸部５ｂにカムキャップを固定するねじ穴２０を形成している。また、各バルブ取付け穴１７の外側には、ロッカアーム支持ボス２１を形成している。

そして、シリンダヘッド５の底面２２のうち排気側の周壁５ａに寄った部位に、複数のオイル落とし穴２３を直列状に並べて形成している。なお、オイル落とし穴２３はボア間部の側方かその近くに位置しており、シリンダヘッド５とシリンダブロック４とに連通している。

図示は省略しているが、図４と同様に、吸気側にはシリンダブロック４とシリンダヘッド５とに連通したブローバイガス通路６が形成されている。ブローバイガス通路６の上端はシリンダヘッド５の上面に開口しており、既述のとおり、ブローバイガスは、いったん動弁室に開放されてから、ヘッドカバーに形成された気液分離室に流入する。

図２（Ａ）に示すように、シリンダヘッド５の底面２２のうちオイル落とし穴２３よりも外側の部位（オイル落とし穴２３と周壁５ａとの間の部位）２２ａは、自動車を水平姿勢にした基準姿勢のときに水平面になっている。従って、自動車が平地を走行したり平地に止めて内燃機関を運転している状態では、底面２２に流れ落ちたオイルは、周壁５ａの付け根部に溜まることなくオイル落とし穴２３に流れ込む。

各オイル落とし穴２３は、シリンダヘッド５の内側寄りの（周壁５ａと反対側の）半分程度が、シリンダヘッド１に形成された平面視半円状のリブ２４で囲われている。すなわち、リブ２４は、その両端をシリンダヘッド５の内部側から周壁５ａに向けた姿勢でオイル落とし穴２３を半周程度囲っており、リブ２４の両端は周壁５ａには至っておらず、かつ、リブ２４の内面とオイル落とし穴２３の内面とは連続している。従って、平地走行している状態や，平地で止まって機関を運転している状態では、動弁機構部から底面２２に流れ落ちたオイルは、リブ２４を迂回して、周壁５ａの側からオイル落とし穴２３に流入する。従って、リブ２４の存在によってオイルの戻し機能が損なわれることはない。

図２（Ｃ）（Ｄ）は図４（Ｃ）に対応した図であるが、自動車が上り坂を走行していて機関が鉛直線に対して後傾姿勢になると、まず、シリンダヘッド５の底面２２が水平に対して後傾することにより、オイル落とし穴２３からのオイルの流れ落ちがいったん停止してオイルが底面２２に溜まっていき、油面２５がオイル落とし穴２３の箇所まで上昇すると、オイルがオイル落とし穴２３から流下し始める。

そして、本実施形態では、オイル落とし穴２３は内側の半分程度がリブ２４で内側から囲われているため、油面２５がイル落とし穴１２の中心部まで上昇しないとオイルはオイル落とし穴２３に流下しない。

正確に述べると、底面２２が水平に対して後傾している角度をθ、リブ２４がカム軸と直交した方向においてオイル落とし穴２３を囲っている囲い込み寸法をＬとすると、リブ２４が無い場合に比べて、油面２５がＬｃｏｓθ＝ｅだけ高くならないとオイル落とし穴２３から流下しないのであり、このため、オイルパン１３の油面１４の上昇を抑制して、ブローバイガス通路６の下端とオイルパン１３の油面１４との間の間隔Ｈが狭まることを抑制できる。その結果、ブローバイガスに乗って持ち去られるオイルミストの量を抑制して、オイルの消費量を抑制できる。

シリンダヘッド５に溜めることのできるオイルの量は、リブ２４の囲い込み寸法Ｌが大きいほど多くなる。従って、図２（Ａ）（Ｃ）に一点鎖線で示すように、リブ２４を平面視Ｕ形に形成して、先端がオイル落とし穴２３を越えて周壁５ａに近づくように形成すると、オイルパン１３に流下するオイルの量を大きく低減させて、ブローバイガス通路６の下端とオイルパン１３の油面１４との間隔Ｈが狭まることを大幅に抑制できる。

図３に変形例として示すように、リブ２４をオイル落とし穴２３よりも周壁に寄せつつ、オイル落とし穴２３の外側に、オイル落とし穴２３に連通した案内凹所２６を形成することも可能である。この場合は、オイルがリブ２４を回り込でオイル落とし穴２３に流入することを促進できる。

実施形態とは逆にして、内燃機関を後傾姿勢で配置し、ブローバイガス通路６を機関の前側に形成した場合は、オイル落とし穴２３は機関の後ろ側（実施形態の場合では吸気側）に形成して、リブ２４は、座席を向いた後ろ向き方向に開口するように形成したらよい。この場合は、下り坂走行のときに、ブローバイガス通路６の下端とオイルパン１３の油面１４との間の間隔が狭まることを抑制できる。

内燃機関が鉛直姿勢で搭載されている場合は、ブローバイガス通路の位置とオイル落とし穴の位置との関係で、上り坂と下り坂とのいずれにおいてオイルパンの油面の上昇を抑制できるかが決まってくる。すなわち、オイル落とし穴を前部に形成してブローバイガス通路を後部に形成した場合は、上り坂走行時にオイルパンへのオイルの戻りを抑制でき、オイル落とし穴を後部に形成してブローバイガス通路を前部に形成した場合は、下り坂走行時にオイルパンへのオイルの戻りを抑制できる。

オイル落とし穴を前部に形成している場合は、オイル落とし穴をリブで後ろから囲って、オイル落とし穴を後部に形成している場合は、オイル落とし穴をリブで前から囲うことになる。

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 自動車
２ エンジンルーム
４ シリンダブロック
５ シリンダヘッド
５ａ 周壁
６ ブローバイガス通路
１３ オイルパン
１４ オイルパンの油面
２２ シリンダヘッドの底面
２３ オイル落とし穴
２４ リブ
２５ シリンダヘッドに溜まったオイルの油面

Claims (1)

1. クランク軸を進行方向と直交させてエンジンルームに横向きしたシリンダブロックと、前記シリンダブロックの上面に固定されて周壁を有するシリンダヘッドと、前記シリンダブロックの下面に固定されたオイルパンとを備えており、
   前記シリンダブロックのうち吸気側と排気側とのうち一方の部位に、クランク室に吹き抜けたブローバイガスを気液分離室に向けて排出するブローバイガス通路が下向きに開口している一方、
   前記シリンダヘッドの底部のうち吸気側と排気側とのうち他方の部位に、動弁室に流れ出たオイルを前記オイルパンに戻すオイル落とし穴が、前記吸気側と排気側との周壁のうち他方の側の周壁の近くにおいて上向きに開口している構成であって、
   前記シリンダヘッドの底部のうち前記オイル落とし穴の近傍に、前記オイル落とし穴を前記シリンダヘッドの内部側から前記他方の側の周壁に向けて囲うリブが、前記他方の側の周壁に至らない非ループ状に形成されており、前記リブは、その内面を前記オイル落の内面と連続させた状態で前記オイル落とし穴を囲っている、
   自動車用内燃機関。

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