JP7085360B2 - エンジン - Google Patents

Description

本発明は、シリンダヘッドを備えるエンジンに関する。

エンジンのシリンダヘッドには、吸気ポートを開閉する吸気バルブが設けられており、排気ポートを開閉する排気バルブが設けられている。また、シリンダヘッドにはカムシャフトやロッカーアーム等からなる動弁機構が設けられており、カムシャフトを回転駆動することで吸気バルブや排気バルブが開閉されている（特許文献１参照）。

特開２０１３－７６４０４号公報

動弁機構においては、カムシャフト、ロッカーアーム及びバルブステム等が互いに接触している。これらの接触部位に対して潤滑用のオイルを供給するため、シリンダヘッドには接触部位にオイルを供給する油路が形成されている。しかしながら、シリンダヘッドの形状によっては、油路を適切な位置に形成することができない場合も想定される。このような場合であっても、接触部位に対して十分なオイルを供給することにより、動弁機構を適切に潤滑することが求められている。

本発明の目的は、動弁機構を適切に潤滑することにある。

本発明のエンジンは、シリンダヘッドを備えるエンジンであって、前記シリンダヘッドに形成され、第１動弁機構を収容する第１動弁室と、前記シリンダヘッドに形成され、前記第１動弁室よりも下方に位置し、かつ第２動弁機構を収容する第２動弁室と、前記シリンダヘッドに形成され、前記第１動弁室と前記第２動弁室との間に位置し、かつ燃料配管を収容する燃料配管室と、前記シリンダヘッドに形成され、前記第１動弁室と前記第２動弁室とを互いに接続する連通路と、前記第２動弁室の内壁面に形成され、前記第２動弁機構の上方に位置する突起部と、を有し、前記第１動弁機構が備えるカムシャフトは、内部流路から径方向外方にオイルを飛散させる貫通孔を備え、前記第２動弁機構が備えるカムシャフトは、内部流路から径方向外方にオイルを飛散させる貫通孔を備え、前記第２動弁機構が備えるカムシャフトの中心線は、前記第２動弁機構が備える開閉バルブの中心線よりも下方に位置し、前記第１動弁室の内壁面に付着したオイルの一部は、前記第１動弁室の内壁面から前記連通路を介して前記第２動弁室の内壁面に流れ、前記第２動弁室の前記突起部から前記第２動弁機構に滴下される。

本発明によれば、第２動弁室の突起部から第２動弁機構にオイルが滴下される。これにより、第２動弁機構を適切に潤滑することができる。

本発明の一実施の形態であるエンジンを示す概略図である。 図１の矢印Ａ方向からヘッド本体を示す側面図である。 図１のＢ－Ｂ線に沿ってヘッド本体を示す断面図である。 図２のＡ－Ａ線に沿ってヘッド本体を示す断面図である。 図２のＢ－Ｂ線に沿ってヘッド本体を示す断面図である。 オイルの移動経路を示す図である。 オイルの移動経路を示す図である。 オイルの移動経路と共にヘッド本体の排気カム室を示す斜視図である。 （ａ）および（ｂ）は、往復運動を行うバルブステムに対するオイルの供給状況を示す図である。 （ａ）および（ｂ）は、バルブステム、バルブスプリングおよび突起部の位置関係を示す図である。

［エンジン構造］
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態であるエンジン１０を示す概略図である。図１に示すように、エンジン１０は、一方のシリンダバンクに設けられるシリンダブロック１１と、他方のシリンダバンクに設けられるシリンダブロック１２と、一対のシリンダブロック１１，１２に支持されるクランク軸１３と、を有している。各シリンダブロック１１，１２に形成されるシリンダボア１４にはピストン１５が収容されており、ピストン１５にはコネクティングロッド１６を介してクランク軸１３が連結されている。

各シリンダブロック１１，１２には、吸気側および排気側の動弁機構２１，２２を備えたシリンダヘッド２３，２４が組み付けられている。また、各シリンダヘッド２３，２４には、燃焼室２５に連通する吸気ポート２６が形成されており、この吸気ポート２６を開閉する吸気バルブ２７が組み付けられている。さらに、各シリンダヘッド２３，２４には、燃焼室２５に連通する排気ポート２８が形成されており、この排気ポート２８を開閉する排気バルブ（開閉バルブ）２９が組み付けられている。また、シリンダヘッド２３，２４は、ヘッド本体３０、カムキャリア３１およびロッカーカバー３２等によって構成されている。

［シリンダヘッド構造］
シリンダヘッド２３の構造について説明する。図２は図１の矢印Ａ方向からヘッド本体３０を示す側面図である。図３は図１のＢ－Ｂ線に沿ってヘッド本体３０を示す断面図である。また、図４は図２のＡ－Ａ線に沿ってヘッド本体３０を示す断面図であり、図５は図２のＢ－Ｂ線に沿ってヘッド本体３０を示す断面図である。なお、以下の説明では、一方のシリンダヘッド２３の構造について説明するが、他方のシリンダヘッド２４についても同様の構造を有することから、その説明については省略する。

図２～図５に示すように、シリンダヘッド２３のヘッド本体３０には、吸気側の動弁機構（第１動弁機構）２１を収容する吸気カム室（第１動弁室）４１と、排気側の動弁機構（第２動弁機構）２２を収容する排気カム室（第２動弁室）４２と、が形成されている。図２に示すように、排気カム室４２は、吸気カム室４１よりも下方つまり鉛直方向の下方に配置されている。また、吸気カム室４１と排気カム室４２との間には、双方のカム室４１，４２を分断するように燃料系空間（燃料配管室）４３が設けられている。この外部に開放される燃料系空間４３には、図示しないインジェクタや点火プラグ等が設けられており、インジェクタに燃料を供給する燃料配管４４が設けられている。つまり、吸気カム室４１と排気カム室４２との間には燃料配管４４が設けられている。なお、燃料系空間４３は外部に開放されることから、外気によって燃料配管４４を冷却することができる。

図４に示すように、シリンダヘッド２３のヘッド本体３０には、燃焼室２５に吸入空気を案内する吸気ポート２６が形成されるとともに、吸気ポート２６内に先端が露出するバルブガイド５０が設けられている。この吸気側のバルブガイド５０には、吸気バルブ２７のバルブステム２７ａが摺動自在に支持されている。また、バルブステム２７ａを囲むようにバルブスプリング５１が設けられており、バルブステム２７ａに装着されるリテーナ５２によってバルブスプリング５１の一端が押さえられている。

図２および図４に示すように、シリンダヘッド２３のヘッド本体３０には、吸気カム５３を備えたカムシャフト５４が回転自在に支持されている。吸気カム５３とバルブステム２７ａとの間には、吸気カム５３からバルブステム２７ａに動力を伝達するロッカーアーム５５が設けられている。ロッカーアーム５５は、ピボット５６に接触する支点部５５ａと、カムシャフト５４の吸気カム５３に接触するローラ部５５ｂと、バルブステム２７ａの端部２７ｂに接触するリフタ部５５ｃと、を備えている。吸気カム５３の回転運動はロッカーアーム５５を介して往復運動に変換されるため、吸気カム５３の回転運動によって吸気バルブ２７を開閉させることができる。このように、吸気バルブ２７、バルブスプリング５１、ロッカーアーム５５、およびカムシャフト５４等によって、吸気側の動弁機構２１が構成されている。

同様に、シリンダヘッド２３のヘッド本体３０には、燃焼室２５から排出ガスを案内する排気ポート２８が形成されるとともに、排気ポート２８内に先端が露出するバルブガイド６０が設けられている。この排気側のバルブガイド６０には、排気バルブ２９のバルブステム（ステム部）２９ａが摺動自在に支持されている。また、バルブステム２９ａを囲むようにバルブスプリング６１が設けられており、バルブステム２９ａに装着されるリテーナ６２によってバルブスプリング６１の一端が押さえられている。

また、シリンダヘッド２３のヘッド本体３０には、排気カム６３を備えたカムシャフト６４が回転自在に支持されている。排気カム６３とバルブステム２９ａとの間には、排気カム６３からバルブステム２９ａに動力を伝達するロッカーアーム６５が設けられている。ロッカーアーム６５は、ピボット６６に接触する支点部６５ａと、カムシャフト６４の排気カム６３に接触するローラ部６５ｂと、バルブステム２９ａの端部２９ｂに接触するリフタ部６５ｃと、を備えている。排気カム６３の回転運動はロッカーアーム６５を介して往復運動に変換されるため、排気カム６３の回転運動によって排気バルブ２９を開閉させることができる。このように、排気バルブ２９、バルブスプリング６１、ロッカーアーム６５、およびカムシャフト６４等によって、排気側の動弁機構２２が構成されている。

［動弁機構の潤滑構造］
動弁機構２１，２２の潤滑構造について説明する。図２に示すように、ヘッド本体３０にはオイルを案内する油路７０，７１が形成されており、ヘッド本体３０に支持されるカムシャフト５４，６４には油路７０，７１に対向する導入孔５４ａ，６４ａが形成されている。また、カムシャフト５４，６４にはロッカーアーム５５，６５に対向する貫通孔５４ｂ，６４ｂが形成されており、この貫通孔５４ｂ，６４ｂを露出させるように吸気カム５３，６３には切り欠き５３ａ，６３ａが形成されている。

図４に示すように、カムシャフト５４，６４には内部流路５４ｃ，６４ｃが形成されており、導入孔５４ａ，６４ａから内部流路５４ｃ，６４ｃに導入されたオイルは、内部流路５４ｃ，６４ｃを経て貫通孔５４ｂ，６４ｂに案内される。このようなカムシャフト５４，６４を回転させることにより、内部流路５４ｃ，６４ｃのオイルは貫通孔５４ｂ，６４ｂから径方向外方に飛散し、潤滑用のオイルが各ロッカーアーム５５，６５およびその近傍に供給される。なお、吸気側のカムシャフト５４には、４つのロッカーアーム５５に対向する４つの貫通孔５４ｂが形成される。また、排気側のカムシャフト６４についても、吸気側のカムシャフト５４と同様に、１つの導入孔６４ａおよび４つの貫通孔６４ｂが形成される。

前述したように、吸気側や排気側の動弁機構２１，２２を潤滑するため、カムシャフト５４，６４からロッカーアーム５５，６５等に向けてオイルが供給される。しかしながら、図４に示すように、排気側の動弁機構２２においては、カムシャフト６４の中心線Ｃ１が、排気バルブ２９の中心線Ｃ２よりも下方に配置されている。つまり、カムシャフト６４よりも上方にバルブステム２９ａの端部２９ｂが位置するため、カムシャフト６４から飛散するオイルによって上方の端部２９ｂを潤滑することは困難であった。また、吸気カム室４１と排気カム室４２とは燃料系空間４３を境に上下に分断されるため、吸気側のカムシャフト５４から飛散したオイルを用いて排気側の動弁機構２２を潤滑することも困難であった。そこで、シリンダヘッド２３のヘッド本体３０には、バルブステム２９ａの端部２９ｂを主に潤滑するための潤滑構造が設けられている。

［オイルの移動経路］
図３および図５に示すように、シリンダヘッド２３のヘッド本体３０には、吸気カム室４１と排気カム室４２とを互いに接続する３つの連通路７２が形成されている。つまり、燃料系空間４３によって上下に分断される吸気カム室４１と排気カム室４２とは、３つの連通路７２を介して互いに連通している。また、図４および図５に示すように、排気カム室４２の内壁面４２ａには、突起部７３が形成されている。この突起部７３は、バルブステム２９ａ、バルブスプリング６１およびロッカーアーム６５の上方に位置している。このように、排気カム室４２の内壁面４２ａに形成される突起部７３は、動弁機構２２の上方つまり鉛直方向の上方に位置している。

図６および図７はオイルの移動経路を示す図である。図６には図３に示した断面図の一部が拡大されており、図７には図５に示した断面図と同様の部位が示されている。また、図８はオイルの移動経路と共にヘッド本体３０の排気カム室４２を示す斜視図である。図６～図８に示すように、吸気側のカムシャフト５４の貫通孔５４ｂから外側に飛散し、吸気カム室４１の内壁面４１ａに付着したオイルは、矢印Ｆで示すように、吸気カム室４１の内壁面４１ａから、連通路７２の内壁面７２ａを経て排気カム室４２の内壁面４２ａに流れる。そして、排気カム室４２の内壁面４２ａに到達したオイルは、内壁面４２ａに形成される突起部７３から、下方のバルブステム２９ａ、バルブスプリング６１およびロッカーアーム６５に滴下される。

このように、吸気カム室４１の内壁面４１ａに付着したオイルを、排気カム室４２の突起部７３からバルブステム２９ａ等に滴下させるようにしたので、動弁機構２２に対して潤滑用のオイルを適切に供給することができる。図４に示した例では、排気側のカムシャフト６４の中心線Ｃ１が、排気バルブ２９の中心線Ｃ２よりも下方に配置されている。つまり、排気側のバルブステム２９ａの端部２９ｂにオイルを供給するためには、排気側のカムシャフト６４から上方にオイルを飛散させる必要があるため、バルブステム２９ａの端部２９ｂに多くのオイルを供給することが困難な構造である。このような構造であっても、排気カム室４２の突起部７３からバルブステム２９ａの端部２９ｂにオイルを滴下させることができるため、バルブステム２９ａの端部２９ｂとロッカーアーム６５のリフタ部６５ｃとの接触部位を適切に潤滑することができる。

図９（ａ）および（ｂ）は往復運動を行うバルブステム２９ａに対するオイルの供給状況を示す図である。図９（ａ）にはロッカーアーム６５によって排気バルブ２９が押し込まれた状態が示されており、図９（ｂ）にはバルブスプリング６１によって排気バルブ２９が押し戻された状態が示されている。図９（ａ）に矢印αで示すように、排気バルブ２９が押し込まれた場合には、排気カム室４２の突起部７３の下方にはバルブステム２９ａの端部２９ｂが配置されるため、矢印Ｆで示すように、突起部７３から滴下されるオイルはバルブステム２９ａの端部２９ｂに供給される。図９（ｂ）に矢印βで示すように、排気バルブ２９が押し戻された場合には、排気カム室４２の突起部７３の下方にはバルブスプリング６１が配置されるため、矢印Ｆで示すように、突起部７３から滴下されるオイルはバルブスプリング６１に供給される。このように、バルブスプリング６１にオイルが滴下された場合であっても、オイルはバルブスプリング６１からリテーナ６２を介してバルブステム２９ａの端部２９ｂに供給される。これにより、バルブステム２９ａの端部２９ｂとロッカーアーム６５のリフタ部６５ｃとの接触部位を適切に潤滑することができ、排気側の動弁機構２２を適切に機能させることができる。

図１０（ａ）および（ｂ）は、バルブステム２９ａ、バルブスプリング６１および突起部７３の位置関係を示す図である。図１０（ａ）には図９（ａ）の矢印Ａ方向から示したバルブステム２９ａや突起部７３の位置関係が示されている。図１０（ａ）に示すように、排気カム室４２の突起部７３は、バルブステム２９ａの鉛直方向の上方に位置している。つまり、排気カム室４２の突起部７３は、鉛直方向においてバルブステム２９ａの幅寸法Ｗ１に収まっている。このように、突起部７３をバルブステム２９ａの鉛直方向の上方に配置することにより、矢印Ｆで示すように、バルブステム２９ａに向けてオイルを滴下することができ、動弁機構２２を適切に潤滑することができる。

図１０（ａ）に示した例では、鉛直方向において突起部７３がバルブステム２９ａの幅寸法Ｗ１に収まっているが、これに限られることはなく、図１０（ｂ）に示すように、鉛直方向において突起部７３がバルブスプリング６１の幅寸法Ｗ２に収まっていても良い。図１０（ｂ）に示すように、排気カム室４２の突起部７３は、バルブスプリング６１の鉛直方向の上方に位置している。つまり、排気カム室４２の突起部７３は、鉛直方向においてバルブスプリング６１の幅寸法Ｗ２に収まっている。このように、突起部７３をバルブスプリング６１の鉛直方向の上方に配置することにより、矢印Ｆで示すように、バルブスプリング６１に向けてオイルを滴下した場合であっても、滴下されたオイルをバルブステム２９ａの端部２９ｂ等に向けて飛散させることができ、動弁機構２２を適切に潤滑することができる。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。前述の説明では、水平対向エンジン１０に本発明を適用しているが、これに限られることはない。例えば、Ｖ型エンジンに本発明を適用しても良く、シリンダブロックが鉛直方向に対して傾斜する直列エンジンに本発明を適用しても良い。また、図示する例では、ロッカーアーム５５，６５を用いて動弁機構２１，２２を構成しているが、これに限られることはなく、ロッカーアーム５５，６５を省いて動弁機構２１，２２を構成しても良い。この場合には、カムシャフト５４，６４によってバルブステム２７ａ，２９ａが直接的に押し込まれる。前述の説明では、上方に吸気側の動弁機構２１が設けられ、下方に排気側の動弁機構２２が設けられているが、これに限られることはなく、下方に吸気側の動弁機構２１が設けられ、上方に排気側の動弁機構２２が設けられていても良い。

前述の説明では、突起部７３から滴下されるオイルによって、バルブステム２９ａの端部２９ｂおよびその近傍を中心に潤滑しているが、これに限られることはない。例えば、ロッカーアーム６５のローラ部６５ｂの上方に突起部７３を形成し、突起部７３からローラ部６５ｂにオイルを滴下することにより、ロッカーアーム６５と排気カム６３との接触部位を中心に潤滑しても良い。また、内壁面４２ａに形成される突起部７３としては、鈍角に形成された突起部であっても良く、鋭角に形成された突起部であっても良い。さらに、突起部７３を形成する際には、その周囲の内壁面４２ａよりも低い位置に形成することが望ましいが、これに限られることはなく、周囲の内壁面４２ａよりも高い位置に突起部７３が形成されていても良い。なお、突起部７３から適切にオイルが滴下されるか否かについては、突起部７３の形状や位置によって決定されるだけでなく、オイルの流れ方向、オイル流量およびオイル粘度によって決定される。

前述の説明では、バルブステム２９ａの端部２９ｂを潤滑することが困難な構造として、排気側のカムシャフト６４の中心線Ｃ１が、排気バルブ２９の中心線Ｃ２よりも下方に配置されるエンジン構造を例示しているが、このエンジン構造に限られることはない。例えば、排気側のカムシャフト６４の中心線Ｃ１が、排気バルブ２９の中心線Ｃ２よりも上方に配置されるエンジン構造や、排気バルブ２９の中心線Ｃ２に交わるエンジン構造であっても、本発明を適用することが可能であることはいうまでもない。

１０ エンジン
２１ 動弁機構（第１動弁機構）
２２ 動弁機構（第２動弁機構）
２３ シリンダヘッド
２４ シリンダヘッド
２９ 排気バルブ（開閉バルブ）
２９ａ バルブステム（ステム部）
４１ 吸気カム室（第１動弁室）
４１ａ 内壁面
４２ 排気カム室（第２動弁室）
４２ａ 内壁面
４４ 燃料配管
６１ バルブスプリング
６４ カムシャフト
６４ｂ 貫通孔
６４ｃ 内部流路
６５ ロッカーアーム
７２ 連通路
７３ 突起部
Ｃ１ 中心線
Ｃ２ 中心線

Claims (4)

1. シリンダヘッドを備えるエンジンであって、
   前記シリンダヘッドに形成され、第１動弁機構を収容する第１動弁室と、
   前記シリンダヘッドに形成され、前記第１動弁室よりも下方に位置し、かつ第２動弁機構を収容する第２動弁室と、
   前記シリンダヘッドに形成され、前記第１動弁室と前記第２動弁室との間に位置し、かつ燃料配管を収容する燃料配管室と、
   前記シリンダヘッドに形成され、前記第１動弁室と前記第２動弁室とを互いに接続する連通路と、
   前記第２動弁室の内壁面に形成され、前記第２動弁機構の上方に位置する突起部と、
   を有し、
   前記第１動弁機構が備えるカムシャフトは、内部流路から径方向外方にオイルを飛散させる貫通孔を備え、
   前記第２動弁機構が備えるカムシャフトは、内部流路から径方向外方にオイルを飛散させる貫通孔を備え、
   前記第２動弁機構が備えるカムシャフトの中心線は、前記第２動弁機構が備える開閉バルブの中心線よりも下方に位置し、
   前記第１動弁室の内壁面に付着したオイルの一部は、前記第１動弁室の内壁面から前記連通路を介して前記第２動弁室の内壁面に流れ、前記第２動弁室の前記突起部から前記第２動弁機構に滴下される、
   エンジン。
2. 請求項１に記載のエンジンにおいて、
   前記突起部は、前記第２動弁機構が備えるバルブスプリングの上方に位置する、
   エンジン。
3. 請求項１に記載のエンジンにおいて、
   前記突起部は、前記第２動弁機構が備える開閉バルブのステム部の上方に位置する、
   エンジン。
4. 請求項１に記載のエンジンにおいて、
   前記突起部は、前記第２動弁機構が備えるロッカーアームの上方に位置する、
   エンジン。

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