JP2013174226A - 内燃機関の構造 - Google Patents

Abstract

【課題】クランク室の駆動部分近傍に設けられても、エンジンオイルの消費が起こりにくいブローバイガス通路を提供する。
【解決手段】シリンダブロックと、シリンダブロックの下方に連結されるオイルパンと、オイルパンの上側に連結されシリンダブロック端壁を覆うオイルリテーナと、クランク室内とシリンダヘッド側とを連通するブローバイガス通路を備えた内燃機関の構造であって、前記ブローバイガス通路は、前記凹形状に隣接し、前記シリンダブロック端壁から外側に向け突出するリブ形状若しくは前記オイルリテーナの内面に設けられたリブ形状の少なくとも一方のリブ形状を用い、前記シリンダブロック端壁と前記オイルリテーナの内面との間に形成され、前記ブローバイ通路に複数の突起形状を設けたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は内燃機関の構造に関し、特にクランク室からシリンダヘッドへのブローバイガス通路をシリンダヘッドの端部に設けた時のブローバイガス通路に特徴を有する内燃機関の構造に関する。

シリンダ内でピストンを上下させ、燃料を燃焼させるタイプの内燃機関において、燃焼室からシリンダとピストンの隙間を抜けてクランク室内に抜ける未燃焼ガスが発生する。これはブローバイガスと呼ばれ、炭化水素等の成分を含有するため、このまま放出すると環境汚染につながる。また、ブローバイガスがクランク室内に貯留すると、ピストンの移動抵抗となり、出力損失につながる。そこで、ブローバイガスは、再度吸気側に戻して再燃焼させることが行われている。

クランク室内に漏れ出たブローバイガスは、バランスウエイト等がオイルパン内のオイルを掻きあげている環境内を通過するため、未燃焼ガスだけでなく、エンジンオイルのミスト等も含有することとなる。ブローバイガスに混入したエンジンオイルは結果的に再燃焼させられる。これは、エンジンオイルの消費を促進させることとなり、好ましくない。

そこで、ブローバイガスをクランク室からシリンダヘッドに移動させるブローバイガス通路中でエンジンオイルを除去するオイル落としと呼ばれる工夫がなされている。

特許文献１は４気筒のエンジンにおいて、バランサケース内の空間を介して第１気筒と第２気筒および第３気筒と第４気筒のクランク室内を連通させる構成を開示している。このように位相の異なるピストン同士を連通させることで、クランク室内のブローバイガスによるピストンの移動抵抗を軽減させている。さらに、バランサケース内の空間内にブローバイガスが一旦貯留することで、ブローバイガスは沈静化し、オイル分離がされる。

また、特許文献２は、Ｖ型エンジンにおけるブローバイガス通路の構造について開示している。特許文献２では、クランク軸と平行なブローバイガスチャンバーを設ける。そして、シリンダヘッドの一方の端壁に凹みを形成し、エンドプレートで端壁を覆う際にエンドプレートと端壁の間にブローバイガス通路を形成する。

ブローバイガスはクランク室からシリンダヘッドの他方の端部からブローバイガスチャンバー内に入り、ブローバイガスチャンバー内を通過しながらオイル落としを行い、一方の端壁からエンドプレートと端壁との間に形成されたブローバイガス通路を通ってシリンダヘッド側に抜ける構成が開示されている。

特開昭６１−１０４１４９号公報 特開２０００−２２０４３３号公報

特許文献１に開示されたブローバイガス通路は、クランク室からシリンダヘッド側にブローバイガスを移送する際に、１度クランク軸と平行方向に通るブローバイガス通路を経由する。これはオイル落としを行えるという利点はあるものの、構造が複雑になると共に、エンジンを小型化しにくいという課題が生じる。

また特許文献２に開示されたブローバイガス通路では、一方の端壁とエンドプレートの間に設けられたブローバイガス通路は、コンパクトに構成されているものの、大きなブローバイガスチャンバーを有しているので、エンジンを小型化しにくいという課題が生じる。

仮に特許文献２で開示されたシリンダブロックの端壁とエンドプレートによって形成されるブローバイガス通路の直下にクランク室との通路を設けると、エンジンとしては小型化することができ、好適である。しかし、バランスウエイト等がオイルパン中のオイルを掻きまわしている環境内を通過したブローバイガスがそのまま通過することとなるので、エンジンオイルの消費が促進されるという課題が解決されない。

特に、２気筒エンジンのケースを考えると、大きな回転モーメントを有するバランスシャフトを回転させるために、クランク軸に大きな回転ギアが取付けられる場合がある。このような場合であると、バランスシャフトを支持する部分の潤滑剤もシャフトケース内に混入し、ブローバイガスに混入するという課題も生じる。

本発明は、上記の課題に鑑みて想到されたものであり、クランク軸に大きな回転ギアが取り付けられその近傍に設けられたブローバイガス通路であっても、エンジンオイルの消費が起こりにくいブローバイガス通路を有する内燃機関の構造を提供するものである。

具体的に本発明の内燃機関の構造は、
凹凸を有する回転体を枢支するクランクシャフトと、
前記回転体を外側に位置させ、前記クランクシャフトを軸支するための凹形状を端壁に有するシリンダブロックと、
前記回転体を内側に位置させ、前記シリンダブロックの下方に連結されるオイルパンと、
前記オイルパンの上側に連結され前記シリンダブロック端壁を覆うオイルリテーナと、
前記シリンダブロックと前記オイルパンで構成されるクランク室内と前記シリンダブロックの上方に連結されるシリンダヘッド側とを連通するブローバイガス通路を備えた内燃機関の構造であって、
前記ブローバイガス通路は、
前記凹形状に隣接し、
前記シリンダブロック端壁から外側に向け突出するリブ形状若しくは前記オイルリテーナの内面に設けられたリブ形状の少なくとも一方のリブ形状を用い、
前記シリンダブロック端壁と前記オイルリテーナの内面との間に形成され、
前記ブローバイ通路に複数の突起形状を設けたことを特徴とする。

本発明は、シリンダブロックの端壁とオイルリテーナの間に閉じたブローバイガス通路を形成するので、回転ギアに隣接していても、ブローバイガスは回転ギアがはねあげるオイルの影響をほとんど受けず、オイルの消費量を低減させることができる。また、ブローバイガス通路中には、オイルセパレータとなる突起形状を形成したので、さらにオイルの持ち去りが低減される。

また、オイルリテーナに突起形状を設けたので、オイルリテーナの剛性が向上する。そのため、シリンダブロックの端壁との間のシール性が向上するとともに、放射音に起因するエンジンノイズも低減することができる。

また、オイルセパレータとなる突起は、シリンダブロック側に凹凸を形成させなくてもよいので、鋳造性が向上する。なお、シリンダブロック側に凹凸を形成してもよいことは言うまでもない。

また、ブローバイガス通路を形成するのに、特別な部品を有しないので、低コスト構造とすることができる。

また、本発明に係るブローバイガス通路に続いてシリンダブロック内部に貫通孔を設けることで、ブローバイガス通路がシリンダブロックの端壁に形成されても、シリンダブロックの内側の上面に開口を設けることができる。また、この開口は１つの鋳抜きで形成することができるので、シリンダブロックの形成も容易である。さらに、ブローバイガス通路には複数の突起形状を設けたので、ブローバイガスがブローバイ通路を通過する間にオイルが分離され、オイルの消費量を低減させることができる。

本発明に係る内燃機関の組立斜視図である。 図１の一部を示す図である。 オイルリテーナを取付ける直前の斜視図である。 図３のＡ−Ａ断面を示す図である。

以下に図面を参照しながら本発明の内燃機関の構造について説明する。なお、以下の説明は本発明の一実施形態を例示するものであり、本発明の趣旨から外れない範囲内で、下記の実施形態を変更しても、本発明の技術的範囲に含まれるのは言うまでもない。

図１は本発明の内燃機関の構造の一部を示す組立斜視図である。本発明の内燃機関１は２気筒のエンジンである。図ではシリンダブロック１０とオイルパン１２とオイルリテーナ１４が示されている。また、クランク軸に取付けられる回転ギア１６と、バランスシャフトに取付けられる駆動ギア１８も示した。なお、図２は、符号の指示を見やすくするために、図１のシリンダブロック１０だけを示したものである。

シリンダブロック１０の一端の端壁２０には、バランスシャフトとクランク軸の端部が突出する。図１では、それぞれの突出孔２１と軸受け部２２（図２でも説明する。）を示した。２気筒のエンジンはピストンの移動が同相であるので、振動が大きく、クランク軸と平行にバランスシャフトが設けられる。バランスシャフトの端部には、駆動ギア１８が取り付けられる。

クランク軸には、バランスシャフトの駆動ギア１８に嵌合する回転ギア１６が取り付けられる。回転ギア１６は凹凸を有する回転体と言ってもよい。シリンダブロック１０の下方にはオイルパン１２が連結される。クランク室２４はシリンダブロック１０とオイルパン１２によって囲われた内部空間である。なお、シリンダヘッドは記載を省略している。

図２を参照して、シリンダブロック１０の端壁２０には、クランク軸を軸支するための凹形状２６が設けられている。凹形状２６の下方には軸受け部材２７が配置され、端壁２０の凹形状２６と軸受け部材２７でクランク軸は枢支される。この部分を軸受け部２２と呼ぶ。駆動ギア１８も回転ギア１６も端壁２０よりも外側に配置される。ここで外側とはクランク室２４に対して外側を意味する。

端壁２０のクランク軸に隣接した位置（すなわち凹形状２６に隣接した位置）には、端壁２０から外側に突出したリブ形状３０が形成されている。リブ形状３０は、シリンダブロック１０の下端１０ｕからクランク軸に取り付けられた回転ギア１６の近傍を通り、端壁２０の上方まで延設されている。このリブ形状３０は端壁２０にオイルリテーナ１４（図１参照）を接合するためのフランジ２０ｆに隣接して設けられる。従って、フランジ２０ｆの内側縦壁２０ｆａとリブ形状３０によって通路３１が形成されている。

またリブ形状３０の上端３０ｔは、やはりシリンダブロック１０の端壁２０のフランジ２０ｆと一体となるため、この通路３１はシリンダブロック１０の下端１０ｕが開いた溝形状になっている。以後通路３１は溝形状３１とも呼ぶ。

一方、シリンダブロック１０の上面１０ｔには、気筒上端９と共に、ブローバイガスの通路となる穴１１の開口１１ａが設けられる。この穴１１はシリンダブロック１０を製造する際に、鋳抜きによって形成された穴１１である。穴１１の底１１ｂは、端壁２０に形成された溝形状３１の上端３１ｔと水平方向で、ほぼ一致する位置まで形成される。なお、ここで水平方向とはクランク軸と平行な方向を言う。

シリンダブロック１０は、鋳造された後に、端壁２０に形成された溝形状３１の上端３１ｔからドリル等で、後加工をすることで、溝形状３１と穴１１の底１１ｂを連通させる。つまり、リブ形状３０を利用して形成した溝形状３１と予め形成しておいた穴１１は連通する。

再び図１を参照して、オイルパン１２は、シリンダブロック１０の下方に取付けられる容器形状の部材である。オイルパン１２の端壁２０側（オイルパンの側壁１２ｓと呼ぶ。）には、クランク軸を露出させる窓を構成する凹み形状１２ａが形成されている。本発明の内燃機関１の構造では、オイルパン１２には、シリンダブロック１０に形成したリブ形状３０に相当する位置からクランク室２４内部に向かって同じく遮蔽壁１２ｗが形成される。遮蔽壁１２ｗはブローバイガスの通路の確保と、ここを通過するブローバイガスにウエイトバランサ（図示せず）や回転ギア１６によって掻きあげられたエンジンオイルのミストが混入することを防止するために配置される。

シリンダブロック１０の端壁２０には、バランスシャフトを回転させる駆動ギア１８とクランク軸に連結された回転ギア１６から潤滑油が飛散しないように、オイルリテーナ１４が取付けられる。オイルリテーナ１４の内側には、シリンダブロック１０に形成されたリブ形状３０に相当する位置に同じくリブ形状４０が形成されている。

図３（ａ）は、シリンダブロック１０の端壁２０にバランスシャフトの駆動ギア１８とクランク軸の回転ギア１６を取付け、オイルパン１２に装着した状態を示す。駆動ギア１８と回転ギア１６はオイルパン１２の側壁１２ｓよりクランク室２４側に収納される。オイルリテーナ１４には、オイルパン１２の側壁１２ｓに形成された凹み形状１２ａに応答した凹み形状１４ａが形成されている。オイルパン１２側の凹み形状１２ａとオイルリテーナ１４側の凹み形状１４ａで回転ギア１６の一部が露出される。回転ギア１６とオイルリテーナ１４の間はオイルシール（図示せず）が配置され、オイル漏れを防止する。

シリンダブロック１０とオイルパン１２が連結されると、オイルパン１２の遮蔽壁１２ｗと、端壁２０のリブ形状３０が互いの接合面で突き合わされる。ここにクランク室２４からシリンダブロック１０の端壁２０側に通じる、ブローバイガスの出口３２が形成される。さらに、オイルリテーナ１４の内側に設けられたリブ形状４０がシリンダブロック１０の端壁２０側のリブ形状３０と上面同士が一致する。ここでリブ形状３０およびリブ形状４０の上面をそれぞれ符号３０ｈ、４０ｈで表す（図４参照）。

これはシリンダブロック１０の端壁２０側から見ると、外側に開口した溝形状３１に蓋をされた状態になる。結果、クランク室２４から出口３２を出て、溝形状３１によって形成された通路を通過し、鋳抜きで形成された穴１１に入り、シリンダブロック１０の上面１０ｔの開口１１ａまで連通するブローバイガスの連通路５０（図４参照）が完成する。

図３（ｂ）には、オイルリテーナ１４を内側から見た平面図を示す。上述したように、オイルリテーナ１４の内面にはリブ形状４０が形成されている。さらに、ブローバイガスの連通路５０内に配置される突起形状４１がオイルリテーナ１４の内側には形成されている。この突起形状は、図３（ａ）の矢印のようにブローバイガスが流れる際に、オイル落としとなり、ブローバイガス中のオイルを採集し、オイルの消耗を低減する。

また、このブローバイガスの連通路５０は、回転ギア１６やクランク軸に取付けられているウエイトバランサ等が掻き上げるオイルパン１２内の潤滑油の飛沫が侵入しない閉鎖された連通路であるので、これらの駆動部分に隣接して形成されているにも関わらず、オイル消費を促進させない。

特にクランク軸の回転方向が回転ギア１６の取付側から見て反時計回り（図３の回転ギア１６に示す矢印方向）であるように構成した場合は、ブローバイガスの連通路５０に向かってオイルを掻き上げる構成となるため、上記のような閉鎖された連通路は、オイル消費を促進させない点で有効である。

また、駆動部分の近傍に形成することができるので、エンジン自体を小型化できる。また、通路として直線部分だけで形成されていないので、オイル落とし効果も有する。なお、図３では、ブローバイガスがクランク室２４から出口３２を通り、溝形状３１から穴１１を抜け開口１１ａから抜ける様子を矢印で示した。

図４には、図３のＡ−Ａ断面図を示す。ここでＡ−Ａ断面図は、オイルリテーナ１４を装着した状態での断面である。図４（ａ）を参照して、上側がシリンダブロック１０側で、下側がオイルリテーナ１４側である。

シリンダブロック１０の端壁２０にはリブ形状３０が形成されている。オイルリテーナ１４側にもリブ形状３０に相当する位置にリブ形状４０が形成されている。オイルリテーナ１４とシリンダブロック１０の端壁２０が接合されると、互いのリブ形状の上面同士（３０ｈ、４０ｈ）が突き合わされフランジ２０ｆの内側縦壁２０ｆａとの間にブローバイガスの連通路５０が形成される。

また、オイルリテーナ１４側から突起形状４１がシリンダブロック１０の端壁２０に向かって延設されている。図３（ｂ）も参照して、突起形状４１は、ブローバイガスの連通路５０の側壁から互い違いに突き出た邪魔板形状である。この邪魔板形状が、ブローバイガスの連通路５０を蛇行形状に形成している。邪魔板形状の数は特に限定されないが、少なくとも１つ以上の突起形状４１が形成されている必要がある。突起形状４１の高さは、シリンダブロック１０の端壁２０に突接しない程度まで接近していてもよい。

しかし、リブ形状４０と同程度の高さであってもよい。また、邪魔板形状でブローバイガスの連通路５０をふさぐ面積は、オイル落とし効果とブローバイガスの流れ抵抗とのトレードオフによって、設計値で決めてよい。なお、突起形状４１を邪魔板形状として例示したが、板状でなくてもよく、また、シリンダブロック１０の端壁２０側から形成させてもよい。

このように本発明では、シリンダブロック１０の駆動部分が配置されている端壁２０にオイルリテーナ１４との間で内部に突起形状４１を有するブローバイガスの連通路５０を形成する点に特徴があり、図４（ｂ）以下のような構成も取ることもできる。

図４（ｂ）は、オイルリテーナ１４側からリブ形状４０をクランク室２４側に延設させた場合を示す。つまり、シリンダブロック１０の端壁２０側にはリブ形状３０を設けなくてもよい。また図４（ｃ）は、逆にシリンダブロック１０側からリブ形状３０を延設させた場合を示す。つまり、ブローバイガスの連通路５０を形成するために、シリンダブロック１０の端壁２０側若しくはオイルリテーナ１４側の少なくとも何れか一方から形成したリブ形状を使用することができる。

なお、ブローバイガスの連通路中にオイルリテーナ側から突起形状を設けると、オイルリテーナから見れば、リブ形状であるので、オイルリテーナの剛性向上に寄与する。これは、シリンダブロックの端壁との間のシール性を向上させるとともに、エンジンノイズも低減することができる。オイルリテーナの剛性が向上することで放射音などが低減するからである。

また、オイルセパレータとなる突起をオイルリテーナ側に設けると、シリンダブロック側に凹凸を形成させなくてもよいので、鋳造性が向上するという効果も奏する。

本発明の内燃機関の構造は２気筒のエンジンに好適に利用できるほか、２気筒以上のエンジンであっても利用することができる。

１ 内燃機関
９ 気筒上端
１０ シリンダブロック
１０ｕ （シリンダブロックの）下端
１０ｔ （シリンダブロックの）上面
１１ （シリンダブロックの上面の）穴
１１ａ （穴の）開口
１１ｂ （穴の）底
１２ オイルパン
１２ａ （オイルパンの）凹み形状
１２ｓ オイルパンの側壁
１２ｗ 遮蔽壁
１４ オイルリテーナ
１４ａ （オイルリテーナの）凹み形状
１６ 回転ギア
１８ 駆動ギア
２０ 端壁
２０ｆ （端壁の）フランジ
２０ｆａ （端壁のフランジの）内側縦壁
２１ 突出孔
２２ 軸受け部
２４ クランク室
２６ 凹形状
２７ 軸受け部材
３０ （端壁の）リブ形状
３０ｈ （端壁のリブ形状の）上面
３０ｔ （端壁の）リブ形状の上端
３１ 通路（溝形状）
３１ｔ （溝形状の）上端
３２ （ブローバイガスの）出口
４０ （オイルリテーナの）リブ形状
４０ｈ （オイルリテーナのリブ形状の）上面
４１ 突起形状
５０ ブローバイガスの連通路

Claims (1)

1. 凹凸を有する回転体を枢支するクランクシャフトと、
   前記回転体を外側に位置させ、前記クランクシャフトを軸支するための凹形状を端壁に有するシリンダブロックと、
   前記回転体を内側に位置させ、前記シリンダブロックの下方に連結されるオイルパンと、
   前記オイルパンの上側に連結され前記シリンダブロック端壁を覆うオイルリテーナと、
   前記シリンダブロックと前記オイルパンで構成されるクランク室内と前記シリンダブロックの上方に連結されるシリンダヘッド側とを連通するブローバイガス通路を備えた内燃機関の構造であって、
   前記ブローバイガス通路は、
   前記凹形状に隣接し、
   前記シリンダブロック端壁から外側に向け突出するリブ形状若しくは前記オイルリテーナの内面に設けられたリブ形状の少なくとも一方のリブ形状を用い、
   前記シリンダブロック端壁と前記オイルリテーナの内面との間に形成され、
   前記ブローバイ通路に複数の突起形状を設けたことを特徴とする内燃機関の構造。