JP7244191B2

JP7244191B2 - 内燃機関

Info

Publication number: JP7244191B2
Application number: JP2018224047A
Authority: JP
Inventors: 亮太木村; 孝一川元
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2018-11-29
Filing date: 2018-11-29
Publication date: 2023-03-22
Anticipated expiration: 2038-11-29
Also published as: JP2020084945A

Description

本願発明は、内燃機関に関するもので、特に、ＰＣＶ通路へのオイルミストの侵入抑制技術に関するものである。

内燃機関において、クランク室に吹き抜けたブローバイガスを吸気系に戻すために、一般に、シリンダブロックの長手一側部にＰＣＶ通路を形成している。クランク室からシリンダブロックのＰＣＶ通路に流入したブローバイガスは、ヘッドカバー等に設けた気液分離部においてオイルミストを除去されてから吸気系に送られるが、オイルの消費抑制のためには、オイルミストがシリンダブロックのＰＣＶ通路に流入することを極力抑制すべきである。

そこで、シリンダブロックのＰＣＶ通路にオイルミストが流入することを抑制する手段が考えられており、その例として特許文献１には、シリンダブロックの下面にオイルパンを固定している縦型の内燃機関において、オイルパンの内周部のうちＰＣＶ通路の下方部に、平面視山形のガイド部を設けることが開示されている。

この特許文献１の構造では、クランク軸の回転によって生じたオイルミストの流れが、ガイド部の傾斜面によって方向変換されるため、邪魔板のような別部材が不要である簡単な構造でありながら、ＰＣＶ通路へのオイルミストの侵入を抑制できる。

特開２０１７－１５０３９５号公報

さて、クランクケース内において、オイルミスト流はクランク軸方向に沿った広い範囲で発生する（各クランクアームの箇所において発生する。）。このため、クランクケースに発生したオイルミスト流が、クランク軸方向に流れてＰＣＶ通路に向かうこともある。

そして、特許文献１の構造は、上記のとおり、別部材を要することなくＰＣＶ通路へのオイルミストの入り込みを抑制できるが、ガイド部はＰＣＶ通路の近傍部にしか形成されていないため、特許文献１のような構造とは別に（或いはこれに加えて）、オイルミスト流がクランク軸方向に流れてＰＣＶ通路に向かうことを抑制する手段が要望される。

特に、気筒軸線を大きく傾斜させたスラント型内燃機関の場合は、ＰＣＶ通路はシリンダブロックのうち上側の部位に形成される一方、オイルミスト流はオイルパンの内面を伝って上側に流れやすいため、特に、ＰＣＶ通路への流入抑制の必要性は高くなると云える。

本願発明はこのような現状を背景に成されたものであり、シリンダブロックに形成されたＰＣＶ通路にオイルミストが侵入することを、簡単な構造によって効果的に抑制しようとするものである。

本願発明は、
「シリンダブロックのうちシリンダヘッドと反対側の底側開口部に、オイルパンが、直接に又は補助クランクケースを介して固定されていると共に、クランク軸がクランクキャップを介して回転自在に配置されており、
かつ、前記シリンダブロックの底側開口部のうち前記クランク軸と同じ方向に長く延びる一側部にＰＣＶ通路を開口させている」
という基本構成において、
「前記オイルパン又は補助クランクケースの内部に、前記シリンダブロックの一側部の下方に位置した段部が前記クランク軸の軸線方向に長い姿勢で形成されて、前記段部に、前記クランク軸の回転によって発生したオイルミスト流が前記シリンダブロックの前記一側部に向けて上向きに向かうことを抑制する板状のバッフルリブを、前記シリンダブロックに向けて突出すると共に前記クランク軸の軸線方向に長い姿勢となるように一体に形成しており、
かつ、前記段部に、当該段部から前記バッフルリブよりも高く立ち上がって前記ＰＣＶ通路と対向するオイルミスト侵入規制突起を設けており、
前記バッフルリブとオイルミスト侵入規制突起との間に、前記ＰＣＶ通路の開口部よりも前記オイルパンの内側に位置した溝が形成されて、前記オイルミスト侵入規制突起とシリンダブロックとの間に、オイルミストを前記ＰＣＶ通路に導く隙間が空いている」
という構成になっている。

本願発明では、クランク軸の回転によって生じたオイルミスト流がオイルパンの内面や補助クランクケースの内面に沿ってシリンダブロックの方向に流れることを、バッフルリブによって阻止できる。

従って、オイルミスト流がＰＣＶ通路流入することを抑制できるが、バッフルリブはクランク軸線方向に長い形態になっているため、クランク軸方向に沿った広い範囲で発生したオイルミスト流がクランク軸線方向に流れてＰＣＶ通路に向かうことも、大幅に抑制できる。

従って、クランクケース内に発生したオイルミスト流がＰＣＶ通路に入り込むことを、的確に抑制できる。そして、バッフルリブはオイルパン又は補助クランクケースに一体に形成しているため、組み付けの手間や部材管理の手間は不要であり、コストも抑制できる。

従って、本願発明では、クランクケース内に発生したオイルミストがＰＣＶ通路に流入することを、低コストで実現できる。また、バッフルリブは、オイルパン又は補助クランクケースの補強の役割も果たすため、オイルパン又は補助クランクケースの強度を向上できる利点も有する。
さて、段部が存在しないと、オイルパン又は補助クランクケースの一側部が膨れた状態になって、オイルパン又は補助クランクケースが必要以上に大型化するが、本願発明のように段部を形成すると、オイルパン又は補助クランクケースのうちシリンダブロックとの取付け部を除いた部分をできるだけ下方に寄せることができるため、全体としてコンパクト化できる。
また、オイルミスト侵入規制突起を設けているため、ＰＣＶ通路へのオイルミスト侵入規制効果は更に高くなっている。

実施形態の内燃機関を後方から見た背面図である。補助クランクケースの斜視図である。補助クランクケースを気筒軸線方向から見た図である。図３の IV-IV視断面図である。

次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下では、方向を特定するため前後・左右・上下の文言を使用するが、前後方向はクランク軸線方向であり、左右方向はクランク軸線方向と直交した水平方向であり、上下方向は鉛直方向である。前と後ろについては、内燃機関に使用されている一般的な呼び方に準じて、タイミングチェーンや補機が配置されている側を前、ミッションが配置されている側を後ろとしている。念のため、各図に方向を明示している。

シリンダブロックのうち気筒軸線の方向の区別としては、圧縮行程のときにピストンが向いた方向に位置した面を頂面と呼び、膨張行程のときにピストンが向いた面を底面と称して、鉛直方向である上下方向と区別している。

(1).内燃機関の概要
本実施形態は、自動車用の４気筒内燃機関に適用している。内燃機関は、図１に示すように、シリンダブロック１とその頂面に固定されたシリンダヘッド２、及びシリンダヘッド２の頂面に固定されたヘッドカバー３を備えており、気筒軸心Ｏ１を大きく寝かせたスラント型内燃機関になっている。気筒軸心Ｏ１は、鉛直線Ｏ２に対して、約６０°強（水平面Ｏ３に対しては、３０°弱）の角度で傾斜している。

このように、気筒軸心Ｏ１を水平に近い姿勢に大きくスラントさせていることにより、オイルパン４は、補助クランクケース５を介してシリンダブロック１の底面に取付けられている。すなわち、シリンダブロック１の底面に補助クランクケース５を固定して、補助クランクケース５の下面にオイルパン４を固定している。

本実施形態の補助クランクケース５は、アルミダイキャスト品であるが、アルミ等の鋳造品も採用できる。なお、補助クランクケース５の下部にオイルが溜まることもあるので、補助クランクケース５をオイルパン４の一部と見ることも可能である。

図４に示すように、クランク軸６のジャーナル部は、クランクキャップ６ａの群によってシリンダブロック１の底側開口部に回転自在に保持されている。従って、図２に明示するように、補助クランクケース５の前後両端部に、クランクキャップ６ａを逃がすための切り欠き部７ａ，７ｂが形成されている。

図１では、ミッションケースのフランジ８を表示している（なお、ミッションケースのフランジ８に付した平行斜線は端面の表示であり、断面の表示ではない。）。

本実施形態では、吸気側面は上向きになって、排気側面は下向きになっている。このため、図１に示すように、シリンダヘッド２の下方に触媒ケース９が配置されて、シリンダブロック１等の上方に、サージタンク１０を備えた吸気マニホールド１１が配置されている。サージタンク１０には、スロットルボデーを固定するボス部１２が形成されている。

なお、図１と反対側の部位には、タイミングチェーンを覆う１枚のフロントカバーが配置されており、フロントカバーは、シリンダヘッド２とシリンダブロック１と補助クランクケース５との前面に固定されている。

(2).補助クランクケースの基本構造
図４に示すように、シリンダブロック１には、気筒１３が開口している。他方、図４から容易に理解できるように、補助クランクケース５は、シリンダブロック１に向けて開口していると共に、下方にも開口しており、下面にオイルパン４が固定されている。

従って、図２及び図４に示すように、補助クランクケース５は、クランク軸線方向に長く延びる上側長手側部１４及び下側長手側部１５と、これらを繋ぐ底部１６とを有している。上側長手側部１４及び下側長手側部１５とには、図２に示すように、補助クランクケース５をシリンダブロック１に固定するための内向きのボス部１９が、前後方向に断続的に形成されている。

本実施形態では、上側長手側部１４が、請求項に記載した一側部に相当する。オイルパン４の上面は水平状になっているため、上側長手側部１４の左右幅は大きくて、下側長手側部１５の左右幅は大きくなっている。

図２，３，４に示すように、補助クランクケース５の上側長手側部１４には、下向きの段部２０が前後方向（クランク軸線方向）に長い姿勢で形成されており、段部２０の底端に底部１６が繋がっている。図示していないが、底部１６には、オイルパン４と連通した穴が空いている。

図２に示すように、段部２０のうち後ろ寄りの部位は、シリンダブロック１と反対側に向けて低くなった低位部２０ａになっている。本実施形態の内燃機関は４気筒であるが、おおよそ、前から４番目の気筒のあたりが低位部２０ａになっている。

本実施形態では、補助クランクケース５の上側長手側部１４に段部２０を形成しているが、この段部２０の存在により、補助クランクケース５をコンパクト化できる。すなわち、段部２０が存在しないと、上側長手側部１４が上側に膨れた状態になって、補助クランクケース５が必要以上に大型化するが、段部２０を形成すると、上側長手側部１４のうちシリンダブロック１との取付け部を除いた部分をできるだけ下方に寄せることができるため、全体としてコンパクト化できるのである。

なお、オイルポンプは図示しないフロントカバーに配置されており、オイルポンプには、図４に示すオイルストレーナ２２からオイルが吸い上げられる。オイルストレーナ２２は、横向きパイプ２２ａとこれに接続された下向きパイプ（図示せず）とで屈曲した構造になっており、図では、横向きパイプ２２ａだけを表示している。横向きパイプ２２ａの先端部には、下向きパイプと連通する穴２３が下向きに開口している。

オイルポンプで吸引されたオイルは、図２に示すオイルフィルタ２４で濾過される。オイルフィルタ２４は、補助クランクケース５における底部１６の前部に下方から取付けられている。オイルフィルタ２４が補助クランクケース５に取付けられていることから、図２に示すように、補助クランクケース５の上側長手側部１４のうちその前部に、オイルフィルタ２４にオイルを供給するオイル入り口２５と、オイルフィルタ２４で濾過されたオイルが排出されるオイル出口２６とが、補助クランクケース５の頂面に向けて開口している。従って、オイル入り口２５とオイル出口２６は、前切り欠き部７ａを挟んだ片側に形成されている。

(3).ブローバイガス排除手段
図３及び図４に示すように、シリンダブロック１における上側長手側部１ａ（底側開口部）のうち前寄り部位に、ブローバイガスを排出するためのＰＣＶ通路２８が、補助クランクケース５に向けて開口するように形成されている（図３では、ＰＣＶ通路２８を点線で表示している。）。シリンダブロック１においては、上側長手側部１ａが請求項に記載した一側部に該当する。

他方、図２～４に示すように、補助クランクケース５の上側長手側部１４に形成した段部２０の下端に、シリンダブロック１の方に向いて突出した板状（ひさし状）のバッフルリブ２９が一体に形成されている。バッフルリブ２９は、段部２０のうち高い部分の全体と低位部２０ａの一部とに掛かるように形成されている。従って、バッフルリブ２９は、おおよそ、第１～第３の気筒１３に対応して、クランク軸線方向に長い姿勢で形成されている。

更に、段部２０のうちＰＣＶ通路２８と対向した部位に、オイルミスト侵入規制突起３０を形成している。オイルミスト侵入規制突起３０は、ＰＣＶ通路２８の開口方向から見て、前後の傾斜面３０ａを有した下向き突の山形に形成されている。

また、オイルミスト侵入規制突起３０は、上側長手側部１４の頂面よりも少し段落ちしている。従って、ＰＣＶ通路２８の開口端（シリンダブロック１の下面）とオイルミスト侵入規制突起３０との間には、オイルミストをＰＣＶ通路２８に導く若干の間隔が空いている。また、図４のとおり、オイルミスト侵入規制突起３０とバッフルリブ２９との間は溝になっているが、オイルミスト侵入規制突起３０はＰＣＶ通路２８の開口部よりもオイルパン４の内側に突出しているため、オイルミスト侵入規制突起３０とバッフルリブ２９との間の溝も、ＰＣＶ通路の開口部よりもオイルパン４の内側に位置している。

クランク軸６は、各気筒１３に対応したクランクアームを備えている。図４では、クランクアーム（図示せず）の先端の回転軌跡を符号３１で表示している（なお、クランクアームは、カウンターウエイトも含んでいる。）。クランク軸６は、図４において反時計回りに回転する。従って、クランクアームの先端は、補助クランクケース５の内部では下から上に向けて回動しており、ＰＣＶ通路２９は、クランク軸６の回転方向と対向するように開口している。

(4).まとめ
さて、クランクアームには、ピストンを冷却したオイルジェットが付着したり、クランクケース内に充満しているオイルミストが付着したりするため、クランクアームの回転に伴って、回転軌跡３１の接線方向に向かうオイルミスト流３２が発生する。

そして、オイルミスト流３２はクランク軸６の各部位において発生するため、何等の手段を講じていないと、オイルミスト流３２が、段部２０及びその上に連続した上内壁面３３にガイドされて、図４に一点鎖線の矢印３４で示すように、シリンダブロック１の方向に上向きに流れる傾向を呈し、１番目の気筒の箇所では、オイルミスト流３２がＰＣＶ通路２８に直接的に向かい、２番目や３番目の気筒の箇所で発生したオイルミスト流３２は、クランク軸線方向に流れてからＰＣＶ通路２８に向かう挙動をとりやすくなる。その結果、ＰＣＶ通路２８に吸引されるオイルミストの量が増大することが懸念される。

これに対して、本実施形態では、段部２０の下端に、クランク軸線方向に長く延びるバッフルリブ２９が形成されているため、オイルミスト流３２が段部２０及び上内壁面３３に向かうことを防止又は著しく抑制できる。その結果、オイルミストがＰＣＶ通路２８に流れ込むことを、大幅に抑制できる。従って、オイルの消費量増大を防止できる。

さて、図４に矢印３５で示すように、オイルジェットの飛沫はクランクアームに上方から付着する。そして、クランクアームに付着したオイルは、クランクアームによって周方向に移動しながら振り飛ばされるが、オイルも自重があるため、オイルの大部分は水平状の接線方向に向かうには至らずに下向きに振り飛ばされて、斜め上向きに向かうオイルミスト流３２が発生する割合はかなり少ない。

そして、本実施形態では、バッフルリブ２９には斜め上向きのオイルミスト流３２が当たるようになっているが、斜め上向きのオイルミスト流３２の発生量が少ないため、バッフルリブ２９によって、オイルミスト流３２が段部２０や上内壁面３３に至ることを防止できる。従って、バッフルリブ２９は、図示した程度の突出寸法であっても、オイルミスト流３２の通過を的確に阻止できる。

段部２０は低位部２０ａを備えており、かつ、低位部２０ａの箇所の大部分にはバッフルリブ２９は形成されていない。従って、バッフルリブ２９を越えてオイルミストが段部２０や上内壁面３３に至っても、そのオイルミストは低位部２０ａを経由してオイルパン４に流下する。従って、オイルミストの排除機能に支障はない。

本実施形態では、オイルミスト侵入規制突起３０を設けているため、ＰＣＶ通路２８へのオイルミスト侵入規制効果は更に高くなっている。特に、オイルミスト侵入規制突起３０は前後の傾斜面３０ａを有しているため、クランク軸線方向に流れてきたオイルミストがオイルミスト侵入規制突起３０に当たると、傾斜面３０ａのガイド作用によって前後方向に方向変換する。このため、ＰＣＶ通路２８へのオイルミストの侵入をより確実に阻止できる。

本実施形態では、第４気筒に対応した箇所にはバッフルリブ２９は形成されていないが、第４気筒の箇所からＰＣＶ通路２８までオイルミスト流３２が流れることは現実にはないので、実施形態の程度の長さで足りる。

以上、本願発明の実施形態を説明したが、本願発明は他にも様々に具体化できる。例えば、実施形態はスラント型内燃機関に適用したが、本願発明は、気筒軸線を略鉛直姿勢にした縦型の内燃機関にも適用できる。バッフルリブは、必ずしも複数の気筒に対応する長さである必要はないのであり、ＰＣＶ通路に対応したある程度の範囲のみに形成してもよい。

また、ＰＣＶ通路は、隣り合った気筒の間の部位（隔壁部）などに形成することも可能である。縦型内燃機関の場合は補助クランクケースは不要であるので、バッフルリブはオイルパンに形成したらよい（略上向きに突出するように形成したらよい。）。

本願発明は、内燃機関に具体化できる。従って、産業上利用できる。

１シリンダブロック
１ａシリンダブロックの上側長手側部（請求項の一側部）
４オイルパン
５補助クランクケース
６クランク軸
６ａクランクキャップ
１３気筒
１４補助クランクケースの上側長手側部（請求項の一側部）
１５下側長手側部
２０段部
２０ａ低位部
２８ＰＣＶ通路
２９バッフルリブ
３０オイルミスト侵入規制突起
３１クランクアームの先端の回転軌跡
３３上内壁面

Claims

シリンダブロックのうちシリンダヘッドと反対側の底側開口部に、オイルパンが、直接に又は補助クランクケースを介して固定されていると共に、クランク軸がクランクキャップを介して回転自在に配置されており、
かつ、前記シリンダブロックの底側開口部のうち前記クランク軸と同じ方向に長く延びる一側部にＰＣＶ通路を開口させている構成であって、
前記オイルパン又は補助クランクケースの内部に、前記シリンダブロックの一側部の下方に位置した段部が前記クランク軸の軸線方向に長い姿勢で形成されて、前記段部に、前記クランク軸の回転によって発生したオイルミスト流が前記シリンダブロックの前記一側部に向けて上向きに向かうことを抑制する板状のバッフルリブを、前記シリンダブロックに向けて突出すると共に前記クランク軸の軸線方向に長い姿勢となるように一体に形成しており、
かつ、前記段部に、当該段部から前記バッフルリブよりも高く立ち上がって前記ＰＣＶ通路と対向するオイルミスト侵入規制突起を設けており、
前記バッフルリブとオイルミスト侵入規制突起との間に、前記ＰＣＶ通路の開口部よりも前記オイルパンの内側に位置した溝が形成されて、前記オイルミスト侵入規制突起とシリンダブロックとの間に、オイルミストを前記ＰＣＶ通路に導く隙間が空いている、
内燃機関。