JP7255955B2 - 内燃機関 - Google Patents

Description

本願発明は、内燃機関に関するものであり、特に、ボア軸線が水平の側に傾斜したスラント型内燃機関を好適な対象にしている。

内燃機関のオイル注入口は一般にヘッドカバーに設けているが、オイルの注入時に、オイルが動弁室に飛散することがある。そこで、オイルが動弁室で飛散しないように流れを規制することが考えられており、その例として特許文献１には、ヘッドカバーに配置されたバッフルプレートをオイル注入口の真下まで延長して、バッフルプレートに、オイルが流下する開口を形成することが開示されている。

特開平１０－２９９４４８号公報

さて、内燃機関において、ボア軸線を傾斜させる（スラントさせる）ことは広く行われており、スラント型内燃機関では、オイル注入口は、ヘッドカバーの上端部に設けている。そして、オイル注入口は上向きに開口させる必要があるため、内燃機関がスラントしていると、オイル注入口は、少なくともその一部が、ヘッドカバーの外周の外側にはみ出ることになる。

すると、オイル注入口のオイル出口はヘッドカバー及びシリンダヘッドの内部に向けて開口するため、オイル注入口から注入されたオイルは、ヘッドカバーの内部方向に飛散してしまい、オイルがオイルパンに流れきるのに時間がかかってしまう問題がある。この点については、特許文献１の技術を利用して飛散防止を図ることが考えられるが、他の部材の配置等のためにバッフルプレートをオイル注入口の近くまで延長できない場合は、特許文献１を適用することはできない。

また、特許文献１は、オイル注入口が真下に開口していることを前提にして、水平配置されたバッフルプレートに、オイルが通過する開口（穴）を形成しているが、ボア軸線が傾斜したスラント型内燃機関においては、バッフルプレートに開口を形成しても、オイルが開口を通過するとは言い難い。従って、オイル注入口がヘッドカバーの外側にはみ出ているタイプのヘッドカバーについては、特許文献１はそもそも適用し難いといえる。

本願発明は、このような現状を改善すべく成されたものである。

本願発明は、
「シリンダヘッドに固定されるヘッドカバーと、前記ヘッドカバーの内部に配置されたバッフルプレートとを有し、
前記ヘッドカバーの一端部に、上向きに開口したオイル注入口が、少なくとも一部を前記ヘッドカバーの外周の外側に張り出した状態で形成されており、前記オイル注入口の下端のオイル出口は動弁室に向けて開口している」、
という構成であって、
「前記ヘッドカバーの内部のうち前記オイル注入口のオイル出口と対向した部位に、前記オイル出口から流れ出たオイルを前記動弁室に飛散させずに下方に向かわせる飛散防止板が前記ヘッドカバー及びバッフルプレートとは別部材として配置されている」
という特徴を有している。

請求項２の発明は、請求項１において、
「シリンダボア軸心が鉛直よりも水平の側に傾斜したスラント型である」
という構成になっている。
請求項３の発明は、請求項１又は２において、
「前記ヘッドカバーのうち前記オイル注入口の底板は下に行くに従って前記動弁室に近づくように傾斜しており、前記オイル出口の底板と前記飛散防止板との間に、下方に向けて間隔が狭まる空間が形成されている」
という構成になっている。
スラント型内燃機関においては、既述のとおり、オイル注入口は、少なくとも一部がヘッドカバーの外側にはみ出てしまう。従って、本願発明は請求項２のスラント型内燃機関に好適であるが、ボア軸線を鉛直線と略平行に設定した縦型の内燃機関においても、ヘッドカバーの内部構造などの理由によってオイル注入口をヘッドカバーの外周からはみ出させることは有り得るので、本願発明は、縦型の内燃機関にも適用できる。

オイル注入口がヘッドカバーの外側に部分的に又は全体的にはみ出ていると、オイル注入口のオイル出口は、真下ではなくヘッドカバー及びシリンダヘッドの内部に向けて開口してしまう。従って、なんらかの対策を講じないと、オイル注入口から注入されたオイルが動弁室に向けて飛散して、注入したオイルがオイルパンに落ちきるのに時間を要し、オイルレベルの確認に手間がかかったり、始動までに時間がかかったりする問題がある。

これに対して本願発明では、オイル注入口のオイル出口がヘッドカバーの内部に向けて開口していても、飛散防止板により、オイルは飛散することなく下方に流れるようにガイドされる。従って、オイルをオイルパンに速やかに流下させて、オイルの補充や交換を速やかに行うことができる。

そして、飛散防止板はヘッドカバー及びバッフルプレートとは別体であることから形状や配置位置は任意に設定できるため、特許文献１のようにバッフルプレートを利用した流れ制御に比べて、設計の自由性を向上して高い飛散防止効果を発揮できる。特に、実施形態のように飛散防止板を板材で構成してボルトで固定する構造を採用すると、広い面積の飛散防止板を容易に製造できるため、高い飛散防止効果を確保できる。

実施形態の内燃機関を後方から見た背面図である。 図１のII-II 視方向から見た図である。 内燃機関をボア軸線方向から見た図１のIII-III 視図である。 図３の要部拡大図である。 （Ａ）はヘッドカバーの要部裏面図、（Ｂ）は飛散防止板を取付けた状態でのヘッドカバーの要部裏面図である。 図５（Ｂ）のVI-VI 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及びボア軸線と直交した方向であり、上下方向は鉛直方向である。前と後ろについては、一般的な呼び方に準じて、タイミングチェーン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。

また、ボア軸線の方向については、ピストンの上昇方向に向いた面を頂面、下降方向に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１，２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と、シリンダヘッド２の頂面に固定されたヘッドカバー３とを備えており、気筒軸心Ｏ１を水平の側に大きく寝かせたスラント型内燃機関になっている。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。クランク軸６は、シリンダブロック１と補助クランクケース５とで回転自在に保持されている。

図１では、ミッションケースのフランジ７を表示している（なお、ミッションケースのフランジ７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。）。図１～３において符号８で示すのは、始動用ギアである。

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１，３に示すように、シリンダヘッド２の下方に排気マニホールド９と触媒ケース１０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１１を備えた吸気マニホールド１２（図２も参照）が配置されている。サージタンク１１には、スロットルボデーを固定するボス部１３が形成されている。

図２に大まかに示すように、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との前面には、タイミングチェーンを覆う１枚のフロントカバー１４が固定されている。ヘッドカバー３の前部はシリンダヘッド２の前面からはみ出しており、はみ出した部分はフロントカバー１４の頂面に重なっている。なお、図示していないが、シリンダヘッド２の前部には、カムを進角させたり遅角させたり制御する油圧式のＶＶＴ装置が取付けられている。

(2).ヘッドカバーの構造
ヘッドカバー３は、アルミダイキャスト品又は樹脂成型品であり、シリンダヘッド２に向けて開口した浅いトレー状の形態を成している。本実施形態の内燃機関は４気筒であるため、図３に示すように、ヘッドカバー３の天板には、４つのイグニッション装置挿入穴１６がクランク軸線方向に並んで形成されている。

また、図１～３に示すように、ヘッドカバー３のうち前部でかつ上部のコーナー部に、オイルキャップ１７で塞がれるオイル注入口１８が形成されている。オイル注入口１８は、上向き（鉛直方向）に開口している。なお、オイル注入口１８は、オイル入り口とオイル出口と有するオイル注入部と呼ぶことも可能である。

オイル注入口１８の全体が平面視でヘッドカバー３の上面と重なっていると、オイルの注入時にオイルが動弁室に広がり過ぎて、オイルパンに落ちきるのに時間がかかってしまう。そこで、図４～６に示すように、オイル注入口１８を、ヘッドカバー３の外周面から左右方向の外側に部分的にはみ出させる（オーバーハングさせる）ことにより、オイルがヘッドカバー３の左右方向の一方の端部からシリンダヘッド２に流下するように設定している。

しかし、図６に示すように、オイル注入口１８の底板１９は、ヘッドカバー３の内部に向けて下向きに傾斜していることから、オイル注入口１８のオイル出口２０はヘッドカバー３の内部に向けて斜め下向きに開口しており、このため、特段の措置を講じない場合は、オイルが、底板１９に案内されてヘッドカバー３及びシリンダヘッド２の内部方向（動弁室の方向）に飛散してしまい、オイル注入口１８をヘッドカバー３からはみ出させた意味がなくなってしまう。

そこで、本実施形態では、流下制御手段の一例として、ヘッドカバー３の内面に、オイル出口２０と対向するように、金属板製の飛散防止板２１を配置している（飛散防止板２１は、合成樹脂製であってもよい。）。図５（Ａ）に示すように、ヘッドカバー３の内面のうち、オイル出口２０を挟んだ前後両側には受けボス２２が突設されており、飛散防止板２１は、前後２本のビス２３によって受けボス２２に固定されている。

このように飛散防止板２１を設けたことにより、オイルは筋を引くようにして下方にスムースに案内されてシリンダヘッド２の底面に流下し、シリンダヘッド２及びシリンダブロック１に形成されたオイル落とし穴からオイルパン４に速やかに流れていく。

飛散防止板２１のうちオイル出口２０と対向した基部２１ａは、ヘッドカバー３の底面２４と略平行な姿勢になっている。従って、飛散防止板２１の基部２１ａとオイル注入口１８の底板１９とによって、ジョウゴ形の流下空間が形成されている。

更に、飛散防止板２１における基部２１ａの下端には、ヘッドカバー３の頂面板２５のうちオイル注入口１８の底板１９の下端との連設部２５ａと平行な下傾斜部２１ｂを曲げ形成している。このため、オイルはヘッドカバー３の頂面板２５の方に向けて案内されて、飛散防止が一層確実化される。

また、飛散防止板２１における基部２１ａの上端には、オイル注入口１８と反対側に反った上向き延長部２１ｃを形成している。オイルを勢いよく注入すると、オイルが下方に落ちきらずに飛散防止板２１の上側に溢れるおそれがあるが、本実施形態のように上向き延長部２１ｃを設けておくと、オイルが上向きに溢れても、飛散防止板２１の内側に溢れ出ることを防止できる。

上向き延長部２１ｃは、屈曲させずに基部２１ａと同一平面を成すように形成してもよいが、実施形態のように、オイル注入口１８と反対側に屈曲させると、上向き延長部２１ｃとオイル注入口１８との間の空間の容積を大きくできるため、オイルの貯留性を高めて溢れ出し防止効果を助長できる利点がある。

図４～６に示すように、ヘッドカバー３の頂面板２５のうち、オイル注入口１８の下方部には、油圧式ＶＶＴ装置を制御するＯＣＶ（オイルコントロールバルブ）の配置のための逃がし凹所２６が形成されている。本実施形態では、吸気バルブ用のＶＶＴと排気バルブ用のＶＶＴとを備えているため、逃がし凹所２６は上下に２段形成されている。そして、ヘッドカバー３のうち逃がし凹所２６よりも後ろ側の部位には、ＯＣＶが挿通される筒状のＯＣＶ取付け部２７を形成している。

更に、図５（Ｂ）及び図６に示すように、ヘッドカバー３の内面にはバッフルプレート２８が配置されている（バッフルプレート２８に平行斜線を付しているが、これは外形を明示するための便宜的な措置であり、断面の表示ではない。）。バッフルプレート２８は、ブローバイガス通路や新気導入通路を形成したり、カムを潤滑するオイルシャワー通路を形成したりするためのものであるが、バッフルプレート２８は、ＯＣＶ取付け部２７と干渉しないように形成されている。図６では、吸気弁用のカム軸２９を表示している。

本実施形態では、バッフルプレート２８をオイル注入口１８のオイル出口２０まで延長させることはできないし、仮に延長できたとしても、バッフルプレート２８の形状が著しく複雑化して現実的ではない。そこで、本実施形態では、ヘッドカバー２及びバッフルプレート２８とは別体の飛散防止板２１を用意して、これをヘッドカバー３に固定したものであり、飛散防止板２１は、その機能を十分に発揮する形状及び配置位置を選択できるため、オイル注入口１８からのオイルの飛散を確実に防止できる。

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。

流下制御部材として金属板製や合成樹脂製の飛散防止板を設ける場合、その下端を下方に長く延長して、オイルの流下を上下に長い範囲でガイドすることも可能である。

本願発明は、内燃機関におけるヘッドカバーのオイル流下制御構造に具体化できる。従って、産業上利用できる。

２ シリンダヘッド
３ ヘッドカバー
６ クランク軸
１８ オイル注入口
１９ 底板
２０ オイル出口
２１ 飛散防止板
２１ｃ 飛散防止板の上向き延長部
２２ 飛散防止板を固定する受けボス
２３ ビス

Claims (3)

1. シリンダヘッドに固定されるヘッドカバーと、前記ヘッドカバーの内部に配置されたバッフルプレートとを有し、
   前記ヘッドカバーの一端部に、上向きに開口したオイル注入口が、少なくとも一部を前記ヘッドカバーの外周の外側に張り出した状態で形成されており、前記オイル注入口の下端のオイル出口は動弁室に向けて開口している構成であって、
   前記ヘッドカバーの内部のうち前記オイル注入口のオイル出口と対向した部位に、前記オイル出口から流れ出たオイルを前記動弁室に飛散させずに下方に向かわせる飛散防止板が前記ヘッドカバー及びバッフルプレートとは別部材として配置されている、
   内燃機関。
2. シリンダボア軸心が鉛直よりも水平の側に傾斜したスラント型である、
   請求項１に記載した内燃機関。
3. 前記ヘッドカバーのうち前記オイル注入口の底板は下に行くに従って前記動弁室に近づくように傾斜しており、前記オイル出口の底板と前記飛散防止板との間に、下方に向けて間隔が狭まる空間が形成されている、
   請求項１又は２に記載した内燃機関。

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