JP7296295B2 - 自動車用スラント型エンジン - Google Patents

Description

本願発明は、シリンダボアを大きく寝かせた自動車用スラント型エンジンに関するものであり、シリンダブロックとオイルパンとに連結された補助クランクケースの構造に特徴を有している。

エンジンはオイルを溜めるオイルパンを備えており、オイルパンに溜まったオイルはストレーナで吸い上げられて各部位に送られる。ストレーナは様々な形態があるが、オイルパンの底面に向けて略下向きに延びる吸い口を備えていることが多い。

他方、自動車用エンジンでは、走行によってオイルパン内でオイルが大きく揺れ動くが、オイルが揺れ動いてもストレーナによる吸い込みを確実化する必要がある。そこで、オイルパンに、オイルの跳ね上がりや揺れを抑制するためのバッフルプレートを配置することが行われている。

その例として特許文献１には、オイルパンをアッパ部とロア部とに分離構成し、アッパ部の下端にバッフルプレートを一体に形成することが開示されている。特許文献１において、バッフルプレートは、クランク軸線方向から見て左右中間部が高くなるように湾曲しており、左右中間部にストレーナを配置して、左右両端部にオイル落とし穴を空けている。

特開２００６－２７１０号公報

さて、自動車用のエンジンにおいて、車体への搭載態様は自動車の構造によって相違しており、セダンタイプでは乗員室の前方に配置されたエンジンルームに配置されており、フロントガラスとフロントグリルとが連続しているワンボックス車では、床下の空間にエンジンを配置している。

そして、ワンボックス車用エンジンのように、車体の床下空間に配置されるエンジンは、シリンダボアを水平に近い状態に大きく寝かせたスラント型になるため、シリンダブロックとオイルパンとを繋ぐ補助クランクケースが必要になり、補助クランクケースに特許文献１の場合と同様にバッフルプレートを設けると、補助クランクケースの剛性を向上できると共にオイルの揺れ動きを抑制できる利点がある。

しかし、スラント型のエンジンでは、オイルはオイルパンの長手両側縁のうち片方の部位に流下するため、特許文献１のようなバッフルプレートの構造では、オイルパンへのオイルの流入性が必ずしもよいとは解されない。

また、冷間時の暖機運転では、エンジンの各部位を巡って昇温したオイルをオイルポンプに戻すことによってオイルの早期昇温を図るのが得策であるが、特許文献１では、オイルパンに拡散したオイルがストレーナに吸い込まれるため、オイルを早期昇温させることができるとは言い難く、従って、暖機運転時間の短縮化も期待し難いと云える。

本願発明は、このような現状を契機に成されたものであり、スラント型エンジンに関し、暖機時間の短縮効果等に優れた構造を提供しようとするものである。

本願発明は、
「シリンダボアを鉛直線よりも水平側に傾斜させたシリンダブロックと、上面を水平状に形成したオイルパンと、前記シリンダブロックとオイルパンとに連結された補助クランクケースとを備えており、
前記補助クランクケースに、前記オイルパンを上から覆うバッフルプレートを形成している一方、
クランク軸線方向を前後方向、平面視でクランク軸線と直交した方向を左右方向として、前記オイルパンを平面視で左右方向に二分する前後長手の線を前記オイルパンの中心線として、前記オイルパンのうち前記中心線よりも前記シリンダブロックに寄った部位に、オイルストレーナの吸い口を下方に開口するように配置している」
という基本構成になっている。

そして、上記基本構成において、
「前記補助クランクケースのバッフルプレートに、クランク軸線方向から見て上向きに膨れた上向き突部を、前記オイルパンにおける前記中心線よりも前記シリンダブロックに寄った部位に頂点が来るようにして形成しており、前記上向き突部のうち前記頂点よりもシリンダブロックに寄った部位に、前記シリンダブロックに形成されたオイル戻し通路から流下したオイルが流入するオイル落とし穴を設けている、
」
という構成が付加されている。

本願発明では、バッフルプレートの上向き突部は、その頂点（稜線）がオイルパンにおける前後長手の中心線よりもシリンダブロックに寄っていて、上向き突部のうち頂点よりもシリンダブロックに寄った部位にオイル落とし穴が空いているため、シリンダブロックのオイル落とし通路から流下したオイルを、拡散させることなくオイル落とし穴にダイレクトに流し込むことができる。従って、機関が高速回転してオイルが大量かつ高速で流れても、これをオイルパンに的確に戻して円滑な運転を実現できる。

そして、ストレーナの吸い口はオイルパンのうち前後長手の中心線よりもシリンダブロックに寄った部位に配置されているため、エンジンの各部位を巡って昇温したオイルを速やかにストレーナの近傍に戻して循環させることができる。このため、オイルを早期昇温させることができ、その結果、メカロスの低減などを通じて暖機運転時間を短縮化し、燃費の向上に貢献できる。

実施形態のエンジンを後方から見た背面図である。 図１のII-II 視底面図である。 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図１のIV-IV視方向から見た図である。 図１の V-V視方向から見た側断面図である。 補助クランクケースを上から見た斜視図である。 図７の VII-VII視断面ある。 図６のVIII-VIII視断面図である。 補助クランクケースの底面図である。 （Ａ）は図９のX-X視断面図、（Ｂ）は作用を示す図である。

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、エンジン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、図１～４，６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).エンジンの概要
本実施形態は、４気筒エンジンに適用している。エンジンは、図１に示すように（図２も参照）、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を水平の側に大きく寝かせたスラント型エンジンになっている。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。なお、補助クランクケース５は上部オイルパンと呼ぶことも可能である。

本実施形態では、シリンダブロック１、シリンダヘッド２、補助クランクケース５、オイルパン４は機関本体を構成している。補助クランクケース５はアルミダイキャスト品であり、オイルパン４は板金加工品である。

図７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７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３に明示するように、補助クランクケース５の前後両壁部に、クランクキャップ７を逃がすための切り欠き部８が形成されている。

図１に平行斜線を付して示すように、シリンダブロック１及び補助クランクケース５の後面には、ミッションケースを固定するための受けリブ９が形成されている（従って、平行斜線は端面の表示ではない。図５を除いて他の図も同様である。）。

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に示すように、シリンダヘッド２の下方に触媒ケース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が配置されている。図２に示すように、本体の前面部には、クランク軸６で駆動されるタイミングチェーン１３が配置されており、タイミングチェーン１３はフロントカバー１４で覆われている。

本実施形態のエンジンは、クランク軸６を車両の前後方向に向けた姿勢で車体に搭載されている。すなわち、実施形態のエンジンは縦置き式である。従って、エンジンの前後方向と車体の前後方向とは一致している。また、本実施形態のエンジンはワンボックス車用のものであり、乗員室の床下の下方空間に配置されている。

図２に示すように、シリンダブロック１には、動弁室に溜まったオイルをオイルパン４に戻すオイル戻し通路１６が形成されているが、縦置き式エンジンでは、車体の旋回時にオイルが前側でかつタイミングチェーン１３の張り側に寄る傾向があり、このため、オイルの戻しが不十分になることがある。

そこで、本実施形態では、シリンダブロック１とフロントカバー１４とで構成されているタイミングチェーン配置空間をオイル戻しの補助通路に兼用しており、車体の旋回時に、タイミングチェーン１３の周回を利用してオイルをオイルパン４に戻すようにしている。タイミングチェーン１３の掻き出し作用によって補助通路を流れたオイルは、図２に矢印１５で示すように、補助クランクケース５の後部を介してオイルパン４に流下する。

(2).補助クランクケースの基本構造
図７に示すように、シリンダブロック１には、シリンダボア１７が開口している。他方、例えば図３，４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と下方とに向けて開口しており、下面にオイルパン４が固定されている。

従って、例えば図８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（上面部）１８及び下側長手側部１９と、これらを繋ぐバッフルプレート（底板）２０を有しており、これらの三者は、例えば図３に示す前後の壁部２１，２２によって一体に繋がっている。

例えば図２に示すように、バッフルプレート２０には、複数のオイル落とし穴２３（２３ａ，２３ｂ，２３ｃ）が空いている。オイル落とし穴２３は複数空いており、総称するときは符号２３を付し、個別に名称を付けて示す必要がある場合は、ａ，ｂ，ｃの添え字を付けて区別している。

補助クランクケース５の上側長手側部１８及び下側長手側部１９とには、図３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２４が、前後方向に断続的に並べて形成されている。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１８の左右幅は大きくて、下側長手側部１９の左右幅は大きくなっている。

例えば図３，７，８に示すように、補助クランクケース５の上側長手側部１８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。

オイルポンプは、図２に表示したフロントカバー１４に配置されており、オイルポンプには、例えば図８に示すストレーナ２６からオイルが吸い上げられる。図８に示すように、ストレーナ２６は、クランク軸線方向に長い横向きパイプ２７（図４も参照）とその先端に接続された吸い口２８とで構成されている。従って、略直角に屈曲した構造になっている。

図４に一点鎖線で示すように，ストレーナ２６の横向きパイプ２７は、補助クランクケース５の内部のうち下側長手側部１９の前端部に沿った箇所に配置されており、補助クランクケース５の前壁部２１と下側長手側部１９とにボルトで固定されている。前壁部２１に固定するボルトはクランク軸線方向に長い姿勢になっている一方、下側長手側部１９に固定するボルトは、クランク軸線と直交した姿勢になっている。

図７に示すように、横向きパイプ２７の先端部には、吸い口２８と連通する穴２９が空いている。また、図２，６，９，１０に示すように、補助クランクケース５のバッフルプレート２０には、吸い口２８が通過する逃がし穴３０が空いている。

オイルポンプで吸引されたオイルは、図３に示すオイルフィルタ３１で濾過される。例えば図６に示すように、補助クランクケース５の前壁部２１には、オイルフィルタ３１を固定するための取り付け座３２を前向きに突設している。なお、図３に符号３３，３４で示すのは、オイル通路を形成するボス部である。

また、図７に符号３５で示すのは、シリンダブロック１に形成したＰＣＶ通路である。補助クランクケース５には、クランク軸６の回転によって発生してオイルミスト流がＰＣＶ通路３５に向かうことを阻止するため、庇状のバッフルリブ３６と、ＰＣＶ通路３５と対向したランド部３７とを形成している。

(3).バッフルプレートの構造
図８に示すように（図１０も参照）、補助クランクケース５のバッフルプレート２０には、クランク軸線方向から見た正断面視において上向きに膨れた上向き突部（湾曲部）２０ａが形成されている。上向き突部２０ａは、全体として緩く湾曲しているが、最も高い頂点（稜線）が，オイルパン４を左右に二分する長手中心線Ｏ４（図６参照）よりも）シリンダブロック１に近い部位に位置するように、シリンダブロック１に寄せられている（オフセットされている。）。

なお、補助クランクケース５の下面とオイルパン４の上面とは重なっているので、オイルパン４の長手中心線Ｏ４は、補助クランクケース５における下向き開口部の長手の長手中心線と一致している。

本実施形態では、バッフルプレート２０は全体的に湾曲しており、ピーク（頂点４０）がオイルパン４（及びバッフルプレート２０）の長手中心線Ｏ４よりもシリンダブロック１に寄っているが、上向き突部２０ａをクランク軸６に近い部位のみに形成して、バッフルプレート２０を、クランク軸線方向から見て上向き突部２０ａと平坦部とで構成することも可能である。

また、図６に示すように、バッフルプレート２０のうちオイルフィルタ取り付け座３２に近い前部は、上向き突部２０ａを備えていない平坦部２０ｂになっている。従って、平坦部２０ｂは上向き突部２０ａよりも低くなっている。そして、既述のとおり、車体の旋回時にタイミングチェーン１３を利用してオイルがオイルパン４に向けて掻き出されるが、掻き出されたオイルは平坦部２０ｂに向かう。そこで、平坦部２０ｂに、その長手方向に長い（左右方向に長い）補助オイル落とし穴２３を空けている。

また、バッフルプレート２０には、シリンダブロック１に設けたオイル戻し通路１６から流下したオイルがダイレクトに入り込むメインオイル落とし穴２３ｂと、バッフルプレート２０の上面を流れたオイルや、ピストン冷却用オイルジェットのオイルようにクランク室に飛散したオイルが入り込むサブオイル落とし穴２３ｃとが形成されている。

クランク室に飛散したオイルはメインオイル落とし穴２３ｂにも流入するので、厳密には、メインとサブとの区別はつけ難いが、大まかには、上向き突部２０ａの頂点４０よりもシリンダブロック１に近い部位に形成されているものをメインオイル落とし穴２３ｂと呼び、上向き突部２０ａの頂点４０よりもクランク軸６から遠くに形成されているものをサブオイル落とし穴２３ｃと呼ぶことができる。

さて、エンジンの暖機運転時間を短縮するためにはオイルの早期昇温が必要であり、そのためには、エンジンの各部を巡って昇温したオイルをオイルポンプに戻して循環させるのが有益である。しかし、シリンダブロック１から戻ったオイルがオイルパン４に広く拡散すると、エンジンを巡って昇温したオイルを有効利用できずに、オイルの早期昇温が損なわれてしまう。

これに対して、実施形態のように、バッフルプレート２０に上向き突部２０ａを形成して、上向き突部２０ａの頂点４０よりクランク軸６に近い部位にメインオイル落とし穴２３ｂを形成すると、シリンダブロック１のオイル落とし通路１６から流下したオイルはストレーナ２６における吸い口２８の近傍部に流下するため、昇温したオイルを再び吸い上げて循環させることができる。従って、オイルの早期昇温を実現して暖機時間の短縮化に貢献できる。

オイルをオイルパン４のうちクランク軸６に近い部位に戻す手段としては、バッフルプレート２０に左右長手のリブを突設することも可能であるが、この場合は、補助クランクケース５をダイキャストで製造するに際して型抜きが困難になる。すなわち、補助クランクケース５は、図８の状態で上下に離反する上型と下型とをメイン型として、上型に設けたスライド型によって内面を形成することになるが、スライド型は図８に矢印４１で示す方向にスライドするため、リブを突設することはできない。

これに対して実施形態のように上向き突部２０ａを形成すると、上向き突部２０ａは、スライド型の後退を許容した状態で形成できるため、製造上の問題を招来することなく、オイルをメインオイル落とし穴２３ｂに集中的に戻して早期昇温を実現できる。この点、本実施形態の大きな利点の一つである。

また、バッフルプレート２０は、その機能としてオイルの跳ね上がりを防止できるが、補助クランクケース５に一体に形成されているため、補助クランクケース５の剛性を向上できる。更に、バッフルプレート２０が湾曲していると、車体が左右に揺れてオイルが揺れ動くにおいて、オイルの動きを滑らかにして吸い口２８への流入性を向上できる利点がある。

更に、実施形態のようにバッフルプレート２０の前部に段落ちした状態で平坦部２０ｂを形成すると、バッフルプレート２０は変形しにくい構造になるため、補助クランクケース５の剛性を更に向上できる。図６に一点鎖線で示すように、点線で示すオイル戻し通路１６に加えて一点鎖線で示す他のオイル落とし通路１６′を形成し、バッフルプレート２０にも他のオイル落とし穴２３ｂ′を形成することは可能である。

(4).吸い口・ドレン穴
ストレーナ２６を構成する吸い口２８は合成樹脂製であり、図１０（Ａ）に示すように（図８も参照）、全体として下方に向けて緩く窄まっていると共に、下に向けて前にずれるように傾斜している。

また、吸い口２８の下部は、薄肉化された小径部２８ａになっている。従って、小径部２８ａは衝撃に対して弱い弱化部になっており、オイルパン４が路面の石などに当たって上向きに凹むと、小径部２８ａが破損したり変形したりする。従って、吸い口２８が上端の付け根から折損するようなことはなくて、軽度の損傷のときにエンジンの運転を継続できる。

更に述べると、ストレーナ２６の吸い口２８はオイルパン４の最も深いに部位に配置されているため、オイルパン４は、走行時に吸い口２８の近傍において路面に当たりやすいが、仮に、オイルパン４が路面に当たって凹み変形しても、吸い口２８に対するダメージを下部に留めておくことにより、継続運転を可能にしている。

図１０に示すように、オイルパン４には、オイル交換に際してオイルを抜き取るドレン穴４２が空いており、ドレン穴４２は、下方からねじ込んだドレンプラグ（ボルト）４３で塞がれているが、本実施形態では、ドレン穴４２は、オイルパン４のうち吸い口２８の下端部の後ろに位置した後ろ壁部４４の傾斜部に、吸い口２８の小径部２８ａを人が視認できるようにドレン穴４２を空けている。

従って、オイルパン４が凹んで吸い口２８の小径部２８ａが折損したり変形したりすると、オイルを抜いて内部を覗き見ることにより、ダメージがオイルの吸引を可能な状態か可能でない状態であるかを確認できる。その結果、サービス工場に走行できるかレッカー車を使用せざるを得ないかの判断を簡単に行える。

吸い口２８を視認することは、ライトでオイルパン４の内部を覗き見ることによって行えるが、ライトが無かったり暗くて視認し難い場合は、指先を小径部に当てて、感触によってダメージの状態を把握できる。すなわち、指先が届いて折損状態や曲がり状態を判る場合は運転可能であり、吸い口２８が根元から大きく曲がって指先が届かない場合は運転不能と判断できる。

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、上向き突部２０ａは湾曲した形状には限らず、断面く字形に屈曲した構造であってもよい。この場合、シリンダブロック１に向いた傾斜面の傾斜角度を、シリンダブロック１と反対側の傾斜面の傾斜角度よりも大きくすると、オイルの収束性に優れていて好適である。

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。

１ シリンダブロック
４ オイルパン
５ 補助クランクケース
６ クランク軸
１６ オイル戻し通路
１８ 補助クランクケースの上側長手側部
１９ 補助クランクケースの下側長手側部
２０ 補助クランクケースのバッフルプレート
２０ａ 上向き突部
２０ｂ 平坦部
２３ａ 補助オイル落とし穴
２３ｂ メインオイル落とし穴
２３ｃ サブオイル落とし穴
２６ ストレーナ
２８ ストレーナの吸い口
Ｏ４ オイルパンの中心線

Claims (1)

1. シリンダボアを鉛直線よりも水平側に傾斜させたシリンダブロックと、上面を水平状に形成したオイルパンと、前記シリンダブロックとオイルパンとに連結された補助クランクケースとを備えており、
   前記補助クランクケースに、前記オイルパンを上から覆うバッフルプレートを形成している一方、
   クランク軸線方向を前後方向、平面視でクランク軸線と直交した方向を左右方向として、前記オイルパンを平面視で左右方向に二分する前後長手の線を前記オイルパンの中心線として、前記オイルパンのうち前記中心線よりも前記シリンダブロックに寄った部位に、オイルストレーナの吸い口を下方に開口するように配置している構成であって、
   前記補助クランクケースのバッフルプレートに、クランク軸線方向から見て上向きに膨れた上向き突部を、前記オイルパンにおける前記中心線よりも前記シリンダブロックに寄った部位に頂点が来るようにして形成しており、前記上向き突部のうち前記頂点よりもシリンダブロックに寄った部位に、前記シリンダブロックに形成されたオイル戻し通路から流下したオイルが流入するオイル落とし穴を設けている、
   自動車用スラント型エンジン。

Images