JP7255959B2 - 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。

内燃機関を自動車のエンジンルームに搭載するにおいて、例えば、ワンボックス車や軽トラックのようにエンジンルームが運転席の下方に入り込んでいるボンネットレスタイプの自動車では、シリンダボアを鉛直線よりも水平側に大きく傾けて配置することが行われている。すなわち、シリンダボアを水平側に大きくスラントさせて搭載することが行われている（例えば特許文献１）。

さて、動弁機構の潤滑を行ったオイルやＶＶＴの駆動に使われたオイルはシリンダヘッドの内部に流下し、シリンダヘッド及びシリンダブロックに設けたオイル落とし穴を通ってオイルパンに戻されているが、シリンダボアを水平側に大きく傾けているスラント型内燃機関の場合、車体の旋回時（右旋回時）に、シリンダヘッドに溜まったオイルが慣性力によってタイミングチェーンの側に寄せられる現象が生じる。

従って、旋回時にオイルが移動してもオイルをオイルパンに戻す手段が必要である（そうでないと、オイルパンのオイル量が過剰に低下してオイルストレーナが空気を吸い込んでしまう。）。

この点については、オイル落とし穴を多数設けることが考えられるが、タイミングチェーンの側に寄せられたオイルを迅速に戻すためには、オイル落とし穴の大きさはかなり大きくせざるを得ず、すると、シリンダヘッド及びシリンダブロックの強度が低下するおそれがあり、また、シリンダヘッド及びシリンダブロックに、大径のオイル落とし穴を形成するスペースが存在しない場合も有り得る。

他方、例えばバスや乗用車用の低重心エンジンとして、シリンダボアを水平に寝かせた水平対向式のものが使用されており、このタイプの内燃機関でも旋回時のオイルの移動現象は発生している。そこで、タイミングチェーンを利用してオイルをオイルパンの側に掻き出すことが行われており、特許文献２には、クランク軸を挟んで両側に形成されたタイミングチェーン配置空間のうち、タイミングチェーンが下面に沿ってクランク軸に向かう部分のみをオイル通路とすることが開示されている。

特開平１１－２４１６５１号公報 特開２００１－１１５８１３号公報

タイミングチェーンはフロントカバーで覆われているが、スラント型内燃機関においても、旋回時にタイミングチェーンでオイルをオイルパンに向けて掻き出す構造を採用すると、シリンダブロックとフロントカバーとの間のタイミングチェーン配置空間（チェーン通路）をオイルの戻し通路として利用できるため、構造の複雑化や部材の強度低下を招来することなく、旋回時においてもオイルをオイルパンに戻すことができる。

この場合、オイルはタイミングチェーンによる掻き出し作用のみでなく重力によってもオイル槽に向かうが、タイミングチェーン配置空間もスラントしていて重力による送り効果は少ないため、タイミングチェーンによって付与された勢いを有効利用してオイル槽に送り込むことが有益である。

本願発明はこのような実情を背景に成されたものであり、シリンダボアを水平側に大きく寝かせた自動車用スラント型内燃機関において、オイル槽へのオイルの送り込みを抵抗なくスムースに行えるようにしようとするものである。

本願発明は、
「シリンダボア軸線を鉛直線よりも水平側に傾けると共にクランク軸を略水平姿勢で回転自在に保持したシリンダブロックと、前記シリンダブロックに固定されたシリンダヘッドと、前記クランク軸のうち前記シリンダブロックから突出した前端部に固定されたスプロケットと、前記スプロケットに噛合したタイミングチェーンを覆うフロントカバーとを備えていて、前記シリンダブロックとフロントカバーとの間にタイミングチェーン配置空間が形成されており、
車体の旋回時に、前記シリンダヘッドに溜まったオイルが前記タイミングチェーンの側に移動してタイミングチェーン配置空間に流下し、オイルが前記タイミングチェーンによって前記オイルパンに向けて送り出される」
という基本構成になっている。そして、上記基本構成に加えて、
「前記オイルパンは、前記シリンダブロックに固定された上オイルパンと、前記上オイルパンの下面に固定されたオイル槽とを有して、
前記オイル槽は、クランク軸線方向から見て、前記フロントカバーの下方に位置した部位と前記フロントカバーの外側にはみ出た部位とを有していると共に、クランク軸線と直交した水平方向から見て、前記タイミングチェーン配置空間を挟んで前記フロントカバーと反対側に入り込んでおり、このため、前記上オイルパンは、クランク軸線と直交した水平方向から見て、前記タイミングチェーン配置空間とオイル槽との間に位置して傾斜した部位を有し、前記傾斜した部位に、前記タイミングチェーン配置空間から流下したオイルが前記オイル槽に向かうことをスムース化する傾斜面が形成されている」
という構成が付加されている。

この場合、オイル通路が上オイルパンとフロントカバーとの両方に跨がっている場合は、傾斜面は上オイルパンとフロントカバーとの両方に形成したらよい。

本願発明では、シリンダブロックとフロントカバーとの間のタイミングチェーン配置空間を車体旋回時のオイル戻し通路として利用すると共に、タイミングチェーンをオイルの強制戻し手段として利用するものであるため、構造の複雑化やシリンダヘッド及びシリンダブロックの強度低下をもたらすことなく、車体旋回時にオイルをオイルパンに戻すことができる。

そして、タイミングチェーン配置空間とオイル槽との間のオイル通路には傾斜面が形成されているため、オイルの勢いが低下しても、流れ抵抗を著しく抑制した状態で、オイル槽に向けてスムースに流すことができる。特に、オイルの流れが方向変換する部位に傾斜面を形成しておくと、方向変換をスムース化できて特に有益である。

フロントカバーを省略した状態での内燃機関の上半部の正面図である。 フロントカバーを省略した状態での内燃機関の下半部の正面図である。 下オイルパンを省略した状態での底面図である。 上オイルパンの斜視図である。 上オイルパンの正面図である。 図５のVI-VI 視図である。 内燃機関を図５及び図６の VII-VII視方向から見た断面図である。 図７の部分拡大図である。

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１，２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、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、シリンダボア軸心を鉛直線よりも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。シリンダボア軸心は、鉛直線Ｏ１に対して、約６０°強（水平面Ｏ２に対しては、３０°弱）の角度で傾斜している。

このように、シリンダボア軸心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、オイルパンは、シリンダブロック１の底面に固定された上オイルパン４と、上オイルパン４の下面に固定された下オイルパン５とに分離しており、下オイルパン５が、請求項に記載したオイル槽になっている。上オイルパン４はアルミダイキャスト品であり、下オイルパン５は板金加工品である。

図１のとおり、シリンダヘッド２は、シリンダブロック１に固定された第１部分２ａと、第１部分２ａの頂面に固定された第２部分２ｂとの２層構造になっており、第２部分２ｂに、タイミングチェーン６が噛合する一対の従動スプロケット７が回転自在に保持されている。なお、従動スプロケット７は、実際にはＶＶＴ装置に取り付けられている。

図１，２では、シリンダブロック１、シリンダヘッド２、オイルパン４，５については、その輪郭を明確化するため、それらの前端面に平行斜線を付している。従って、平行斜線は断面の表示ではない。

図２に示すように、シリンダブロック１の底部には、クランクキャップ８を介してクランク軸９が回転自在に保持されている。クランク軸９はシリンダブロック１の手前に露出しており、露出部に、図３に示すように主動スプロケット１０が固定されている。そして、主動スプロケット１０と従動スプロケット７とにタイミングチェーン６が巻き掛けられている。

図３，６，７，８に示すように、タイミングチェーン６はフロントカバー１１によって手前から覆われており、フロントカバー１１を、シリンダヘッド２とシリンダブロック１と上オイルパン４の前端面に重ね固定することにより、フロントカバー１１とシリンダブロック１及び上オイルパン４とで囲われた空間をタイミングチェーン配置空間１２と成している。なお、図３，６では、フロントカバー１１は模式的に表示している。

本実施形態の内燃機関は、排気側を下方に向けて吸気側を上に向けている。そして、図１，２に示すように、タイミングチェーン６は、吸気側ガイド（上ガイド）１３と排気側ガイド（下ガイド）１４とにより、間隔を狭めた姿勢に保持されている。なお、排気側ガイド１４は固定式で、吸気側ガイド１３は可動式になっている。

本実施形態の内燃機関は、クランク軸９を車体の前後方向に向けた縦置きでエンジンルームに搭載されている。また、フロントカバー１１が車体の前方側に位置するようにして、エンジンルームに配置されている。

そして、車体が右旋回すると、遠心力（慣性力）によって、シリンダヘッド２に流下したオイルはタイミングチェーン６の側に移動する傾向を呈する一方、シリンダヘッド２及びシリンダブロック１のオイル落とし穴は前後中間部や後部に設けているため、車体の右旋回時に、オイルがオイル落とし穴に流れ込まずに、オイルパンの油量が大きく低下する現象が発生することがある。

そこで、本実施形態では、シリンダヘッド２の内部とタイミングチェーン配置空間１２とを連通させることにより、右旋回時に、シリンダヘッド２の前部に溜まったオイルを、タイミングチェーン配置空間１２からオイルパン４，５に戻しており、オイルは、図２や図７，８に矢印で示すように、タイミングチェーン６の掻き出し作用により、タイミングチェーン配置空間１２の終端からオイルパン４，５に向けて飛散していく。

つまり、タイミングチェーン６は、吸気側においては主動スプロケット１０から従動スプロケット７に向かって上がっていき、排気側では、従動スプロケット７から主動スプロケット１０に向けて下っていくが、タイミングチェーン６の下り移動を利用して、オイルを下オイルパン５に向けて掻き出すのであり、オイルは、タイミングチェーン６により、下オイルパン５に向かって飛ばされる。

そして、右旋回時のオイルパン４，５へのオイルの戻しをスムースに行えるようにするなど、上オイルパン４に様々な工夫を施している。この点を、次に説明する。

(2).上オイルパンの基本構造
図５及び図６から理解できるように、上オイルパン４は、前後長手の上長手側壁１６及び下長手側壁１７と、これらの前端に一体に繋がった前壁１８と、上下長手側壁１６，１７の後端に一対に繋がった後ろ壁１９とを有している。

また、上オイルパン４の下部には、上下長手側壁１６，１７及び前後壁１８，１９に一体に繋がったバッフルプレート２０が一体に形成されている。図３に平行斜線を付して明示するように、下オイルパン取り付け面２１は、バッフルプレート２０を囲んだ状態に形成されており、下オイルパン取り付け面２１に、下オイルパン５の上端縁に形成したフランジ５ａ（例えば図２参照）が固定されている。上オイルパン４の上面は水平状になっているため、上長手側壁１６の左右幅は大きくて、下長手側壁１７の左右幅は小さくなっている。

図４，５に示すように、前壁１８には、クランクキャップ８を逃がす前凹所２２が形成されて、後ろ壁１９には、軸受が嵌まる後ろ凹所２３が形成されている。敢えて述べるまでもないが、ミッションケースは、シリンダブロック１の後面と上オイルパン４の後面とに跨がった状態で固定されている。

図６に示すように、上オイルパン４の上長手側壁１６及び下長手側壁１７の頂部には、シリンダブロック１に固定するための内向きのボス部２４が、前後方向に断続して多数形成されている。また、図４，５に示すように、上オイルパン５の上長手側壁１６には、下向きの段部２５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２５の底端にバッフルプレート２０が繋がっている。

図３，６に示すように、バッフルプレート２０には、その前部に位置した左右長手の第１オイル落とし穴２６と、円形で周囲の箇所に分散した複数個の第２オイル落とし穴２７とが形成されている。

第２オイル落とし穴２７は、角形等の他の形態であってもよい。図７から理解できるように、主動スプロケット１０は、前壁１８よりも前側にずれている。従って、タイミングチェーン配置空間１２を流れてきたオイルは、図６に矢印Ｘで示すように、タイミングチェーン６よりも下方の部位において、クランク軸線方向に向きを変えて、第１オイル落とし穴２６に流れ込むことになる。

オイルポンプはフロントカバー１１に配置されており、オイルポンプには、図７や図８に示すオイルストレーナ２８からオイルが吸い上げられる。オイルストレーナ２８は、左右長手の横向きパイプ２８ａと、その先端に接続された下向きパイプ２８ｂとから成っており、下向きパイプ２８ｂは、図３，６に明示するように、バッフルプレート２０に設けたストレーナ穴２９から下オイルパン５の内部に入り込んでいる。図７に示すように、下オイルパン５は手前側の部位が深くなっており、オイルストレーナ２８の下向きパイプ２８ｂは、深くなった部分に浸漬している。

特に図４，５，８に示すように、上オイルパン４の前部でかつ下部には、フロントカバー１１と重なる支持リブ３０を一体に形成しており、この支持リブ３０に、オイルストレーナ２８における横向きパイプ２８ａの基端部がしっかり嵌合する凹所３１を形成している。横向きパイプ２８ａの基端部は、ビスによって支持リブ３０に固定されている。
さて、図２，５はクランク軸線方向から見た図であり、これらの図で上オイルパン４の前壁１８が表示されているが、フロントカバー１１の端部は上オイルパン４の前壁１８に重なるので、フロントカバー１１の端部の外形も上オイルパン４の前壁１６と同じ形状として現れる。そして、図２及び図５から、下部オイルパン（オイル槽）５が、クランク軸線方向視でフロントカバー１１の下方に位置した部位と、フロントカバー１１の外側にはみ出た部位とを有することを理解できる。
他方、図７，８はクランク軸線と直交した水平方向から見た図であるが、これらの図から、下オイルパン（オイル槽）５はフロントカバー１１よりも後ろに入り込んでいて、その結果、上オイルパン５は、フロントカバー１１と下オイルパン５とに繋がるための傾斜した部分を有することが理解できる。そして、支持リブ３０は、上オイルパン４における前壁の傾斜した部分に形成されている。下オイルパン５がフロントカバー１１より後ろに入り込んでいることは、図３からも理解できる。

オイルストレーナ２８の横向きパイプ２８ａは前後方向に長いことから、支持リブ３０は、クランク軸線と直交した左右方向に広がっている（フロントカバー１１と平行な方向に広がっている。）。従って、支持リブ３０の凹所３１に横向きパイプ２８ａを無理なく嵌め込むことができて、オイルストレーナ２８の取り付けを簡単に行える。

他方、図５に示すように、支持リブ３０を設けた部分は、上オイルパン４の前部において最も低くなっている。従って、図８から理解できるように、支持リブ３０は、タイミングチェーン配置空間１２を流下してきたオイルの一部にとっては、その流れを塞き止める板の状態になっている。

そこで、支持リブ３０に、オイルを下オイルパン５に向けて逃がすオイル通路３２を形成している。また、オイル通路３２は下オイルパン５及びバッフルプレート２０よりも高い位置にあるため、オイルの流れを促進すべく、オイル通路３２の上下面を、下に行くに従ってバッフルプレート２０に近づく傾斜面３２ａに形成している。また、前壁１８がフロントカバー１１の下方で傾斜していることから、傾斜した部分の内面は傾斜面３３になっている。

また、上オイルパン４の前壁１８のうち、支持リブ３０からバッフルプレート２０に連なる部分の内面も、下オイルパン５及びバッフルプレート２０に向けて下向きに傾斜した傾斜面３３に形成している。本実施形態では、オイル通路３２の下面の傾斜面３２ａとその下方の傾斜面３３とが、請求項に記載した傾斜面になっている。支持リブ３０が存在しない場合は、１種類の傾斜面３３になる。なお、傾斜面３３の中途部に凹所３４が存在しているが、これは無くてもよい。

車体の右旋回時のオイルの流れについて纏めると、タイミングチェーン６の掻き出し作用によってタイミングチェーン配置空間１２を勢い良く流れてきたオイルは、タイミングチェーン配置空間１２から放出された後、その一部は支持リブ３０を飛び越えてバッフルプレート２０に向かって、バッフルプレート２０の第１オイル落とし穴２６から下オイルパン５の内部に入り込む。また、オイルの他の一部は、支持リブ３０とフロントカバー１１とで囲われた空間に飛散し、この空間からオイル通路３２を通ってバッフルプレート２０に向けて流下し、第１オイル落とし穴２６から下オイルパン５の内部に流れ込む。

そして、オイル通路３２の下面は傾斜面３２ａになっていると共に、前壁１８の内面も下向きの傾斜面３３になっているため、流れ抵抗が著しく低減されて、オイルが下オイルパン５に向けて方向変換することがスムースになる。その結果、オイルを下オイルパン５に速やかに戻すことができる。従って、オイルの戻し効果を確実化して、オイルストレーナ２８による空気の吸い込み現象を防止できる。

例えば図３，５に示すように、上オイルパン４の前部でかつ下部には、オイルフィルター３５が取り付く受け座３６を前向きに突設している。そして、図４に示すように、上オイルパン４の前壁１８のうち上部の頂面に、受け座３６に向けてオイルを流すオイル送りポート３７と、浄化されたオイルが排出されるオイル戻りポート３８とが開口している。

オイルポンプで圧送されたオイルは、フロントカバー１１に形成されたオイル通路からシリンダブロック１に形成されたオイル通路に流れ、次いで、シリンダブロック１に形成されたオイル通路から、上オイルパン４のオイル送りポート３７に流入する。また、オイル戻りポート３８から排出されたオイルは、シリンダブロック１に形成されたメインギャラリに送られる。従って、上オイルパン４のオイル送りポート３７とオイル戻りポート３８とは、シリンダブロック１の底面に形成されたオイル通路及びメインギャラリに連通している。

なお、図２に点線の矢印で示すように、タイミングチェーン６で掻き出されたオイルの一部は上向きに飛散するが、上向きに飛散したオイルは、前壁１８における前凹所２２の上面２２ａに当たって落下する。従って、タイミングチェーン６がオイルで過剰に濡れることを防止できる。

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。例えば、オイルパンは、上下に分離させずに全体を一体構造品にすることができる。傾斜面は湾曲していてもよい。

本願発明は、自動車用スラント型内燃機関に具体化できる。従って、産業上利用できる。

Ｏ１ 鉛直線
Ｏ２ 水平面
１ シリンダブロック
２ シリンダヘッド
４ 上オイルパン
５ 下オイルパン（オイル槽）
６ タイミングチェーン
７，１０ スプロケット
９ クランク軸
１１ フロントカバー
１２ タイミングチェーン配置空間（チェーン通路）
１８ 前壁
２０ バッフルプレート
２６，２７ オイル落とし穴
２８ オイルストレーナ
３０ 支持リブ
３２ オイル通路
３２ａ オイル通路の傾斜面
３３ 傾斜面

Claims (1)

1. シリンダボア軸線を鉛直線よりも水平側に傾けると共にクランク軸を略水平姿勢で回転自在に保持したシリンダブロックと、前記シリンダブロックに固定されたシリンダヘッドと、前記クランク軸のうち前記シリンダブロックから突出した前端部に固定されたスプロケットと、前記スプロケットに噛合したタイミングチェーンを覆うフロントカバーとを備えていて、前記シリンダブロックとフロントカバーとの間にタイミングチェーン配置空間が形成されており、
   車体の旋回時に、前記シリンダヘッドに溜まったオイルが前記タイミングチェーンの側に移動して前記タイミングチェーン配置空間に流下し、オイルが前記タイミングチェーンによってオイルパンに向けて送り出される構成の自動車用内燃機関であって、
   前記オイルパンは、前記シリンダブロックに固定された上オイルパンと、前記上オイルパンの下面に固定されたオイル槽とを有して、
   前記オイル槽は、クランク軸線方向から見て、前記フロントカバーの下方に位置した部位と前記フロントカバーの外側にはみ出た部位とを有していると共に、クランク軸線と直交した水平方向から見て、前記タイミングチェーン配置空間を挟んで前記フロントカバーと反対側に入り込んでおり、このため、前記上オイルパンは、クランク軸線と直交した水平方向から見て、前記タイミングチェーン配置空間とオイル槽との間に位置して傾斜した部位を有し、前記傾斜した部位に、前記タイミングチェーン配置空間から流下したオイルが前記オイル槽に向かうことをスムース化する傾斜面が形成されている、
   自動車用内燃機関。

Images