JP2011247218A - シリンダブロック - Google Patents

Abstract

【課題】オイルポンプの負荷を増大させることなくオイルの温度を早期に上昇させることができるシリンダブロックを提供する。
【解決手段】シリンダブロック１００はオイル経路５０を備える。オイル経路５０は、シリンダボア３０と熱交換可能な位置に設けられるオイル溜め５２と、オイルを上方のシリンダヘッド１０からオイル溜め５２へと導くオイル落とし通路５１と、オイルをオイル溜め５２から下方のクランクケース２１内へと導くサブオイルリターン通路５３とを含み、重力の作用によってオイルを上方から下方に導く。
【選択図】図１

Description

この発明はシリンダブロックに関し、とくにシリンダヘッドから下方へのオイル経路に関する。

内燃機関の暖気促進のために、オイルをシリンダブロック内に循環させる通路を設け、この通路にオイルを循環させて加熱する構成が知られている。
このような構成の例は特許文献１に記載される。特許文献１の図６、図８および図９に示されるように、オイルポンプ３４から、シリンダヘッド潤滑系の経路であるヘッドギャラリ３５と、オイル加熱用の通路であるメインギャラリ３６とに、オイルが別々に供給される。そして、図２および図７に示されるように、メインギャラリ３６はシリンダボアの近傍に設けられており、オイルを加熱する構成となっている。

特許第３１７１０３２号明細書

しかしながら、従来の技術では、オイルポンプの負荷を増大させることなくオイルの温度を早期に上昇させることが困難であるという問題があった。
たとえば、特許文献１のようにオイル加熱専用の経路を設けてそこにオイルを循環させる構成では、この経路のために圧力損失が発生し、オイルポンプの負荷が増加するため燃費が悪化する。
また、オイル加熱専用の経路を設けない構成の場合、シリンダヘッドを潤滑したオイルが下方に還流する際には速やかにシリンダブロックを通過するので、熱交換の機能はほとんどなく、オイルの温度を早期に上昇させることができない。

この発明はこのような問題点を解消するためになされたものであり、オイルポンプの負荷を増大させることなくオイルの温度を早期に上昇させることができるシリンダブロックを提供することを目的とする。

この発明に係るシリンダブロックは、重力の作用によってオイルを上方から下方に導く、オイル経路を備えるシリンダブロックであって、オイル経路は、シリンダボアと熱交換可能な位置に設けられるオイル貯留空間と、オイルを上方からオイル貯留空間へと導く第１のオイル通路と、オイルをオイル貯留空間から下方へと導く第２のオイル通路とを備える。

このような構成によれば、オイルは重力によって導かれ、オイル経路を下に向かって流れるので、オイルポンプの負荷は増加しない。また、オイル貯留空間はシリンダボアと熱交換可能な位置に設けられるので、オイルはシリンダボアから熱を回収して温度が上昇する。

第１のオイル通路はシリンダヘッドに連通し、第２のオイル通路はクランクケースに連通してもよい。
第１のオイル通路および第２のオイル通路は、それぞれ複数設けられ、オイル貯留空間は、複数の第１のオイル通路および複数の第２のオイル通路と連通してもよい。
熱交換可能な位置は、シリンダボアを画定するシリンダライナに隣接する位置であってもよい。
シリンダブロックはさらにウォータジャケットを備え、オイル貯留空間および第１のオイル通路の少なくとも一方は、ウォータジャケットと熱交換可能な位置に設けられてもよい。
第１のオイル通路の断面積は、第２のオイル通路の断面積よりも大きいものであってもよい。
オイル経路は、さらに、オイルをオイル貯留空間から下方へと導くオーバーフロー通路を備え、オーバーフロー通路のオイル貯留空間側開口は、第２のオイル通路のオイル貯留空間側開口よりも高い位置に設けられ、オーバーフロー通路の断面積は、第２のオイル通路の断面積よりも大きいものであってもよい。

この発明に係るシリンダブロックによれば、重力の作用によってオイルをシリンダヘッドから下方に導くオイル経路を用いるので、オイルポンプの負荷が増大しない。また、このオイル経路においてシリンダボアと熱交換可能な位置にオイル溜めが設けられるので、熱交換を促進してオイルの温度を早期に上昇させることができる。

この発明の実施の形態１に係るシリンダブロックを含む内燃機関の一部の構成を示す断面図である。 図１のシリンダブロックを矢印ＩＩの方向から見た側面図である。 図１のシリンダブロックを矢印ＩＩＩの方向から見た上面図である。 実施の形態２に係るシリンダブロックの構成を示す側面図である。 実施の形態３に係るシリンダブロックの構成を示す上面図である。 実施の形態４に係るシリンダブロックの構成を示す側面図である。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明に係るシリンダブロック１００を含む内燃機関の一部の構成を示す断面図である。シリンダブロック１００の上面にはシリンダヘッド１０が取り付けられ、シリンダブロック１００の下方にはクランクケース２１およびオイルパン２０が設けられる。
図２は、シリンダブロック１００を側方すなわち図１における矢印ＩＩの方向から見た側面図である。図２では簡明のため図１に示される構成の一部を省略している。また、図１の断面図は図２のＩ−Ｉ線に沿った断面によるものである。
図３は、シリンダブロック１００を上方すなわち図１における矢印ＩＩＩの方向から見た上面図である。また、図１の断面図は図３のＩ−Ｉ線に沿った断面によるものである。

以下、図１〜３に基づいてシリンダブロック１００の構成を説明する。
シリンダブロック１００は円筒面状のシリンダライナ３１を備え、シリンダライナ３１がシリンダボア３０を画定する。すなわち、シリンダライナ３１の内側の空間がシリンダボア３０となる。本実施形態では３つのシリンダライナ３１により３つのシリンダボア３０が設けられている。また、シリンダライナ３１の径方向外側には、隔壁６１を挟んでウォータジャケット４０が設けられる。ウォータジャケット４０には冷却水が循環し、これによってウォータジャケット４０の周辺を冷却する。

また、シリンダブロック１００はオイル経路５０を備える。オイル経路５０は、シリンダヘッド１０内を潤滑したオイルを、重力の作用によって、下方すなわちオイルパン２０に向かう方向に導く経路である。オイル経路５０は、第１のオイル通路であるオイル落とし通路５１と、オイル貯留空間であるオイル溜め５２と、第２のオイル通路であるサブオイルリターン通路５３とを含む。

オイル落とし通路５１は、シリンダヘッド１０内の空間に連通しており、オイルを上方のシリンダヘッド１０からオイル溜め５２へと導く通路である。オイル落とし通路５１はたとえば断面長方形状であり、その長辺はたとえば３０ｍｍであり、短辺はたとえば１５ｍｍである。本実施形態ではオイル落とし通路５１は鉛直方向に延びている。
オイル溜め５２は、オイル落とし通路５１の下方に設けられ、オイル落とし通路５１から流入するオイルを一時的に貯留する空間である。オイル溜め５２の容積は、オイル落とし通路５１の容積およびサブオイルリターン通路５３の容積の合計よりも大きく、これによってオイルを貯留するようになっている。
サブオイルリターン通路５３は、クランクケース２１内の空間に連通しており、オイルをオイル溜め５２から下方のクランクケース２１へと導く通路である。サブオイルリターン通路５３はたとえば円筒状であり、その径はたとえば２ｍｍまたは３ｍｍである。本実施形態ではサブオイルリターン通路５３は鉛直方向に延びている。

オイル落とし通路５１は複数設けられる。本実施形態では、図２および図３に示すように、３本のオイル落とし通路５１が、シリンダボア３０のそれぞれに対応する位置に形成されている。
ここで、図３に示すようにシリンダブロック１００はシリンダヘッド１０を固定するための複数のボルト孔７０を有するが、オイル落とし通路５１はそれぞれ２つのボルト孔７０の間に形成されており、ボルト孔７０に干渉しない位置となっている。

オイル落とし通路５１と同様に、サブオイルリターン通路５３も複数設けられ、本実施形態では、３本のサブオイルリターン通路５３が、シリンダボア３０のそれぞれに対応する位置に形成されている。また、オイル落とし通路５１およびサブオイルリターン通路５３は、それぞれ対応する位置に形成される。たとえば図３に示すように、上から見て、１つのオイル落とし通路５１と、これに対応する１つのサブオイルリターン通路５３とは少なくとも一部が重複する位置となっている。
オイル溜め５２は、複数のオイル落とし通路５１および複数のサブオイルリターン通路５３に連通している。本実施形態では、１つのオイル溜め５２が、すべてのオイル落とし通路５１およびすべてのサブオイルリターン通路５３と連通している。

上述のようにオイル溜め５２は所定の容積を有し、オイル経路５０を循環するオイルを一時的に貯留する構造となっている。上述のように１つのオイル落とし通路５１の断面積は、１つのサブオイルリターン通路５３の断面積よりも大きくなっており（あるいは、すべてのオイル落とし通路５１の断面積の合計が、すべてのサブオイルリターン通路５３の断面積の合計よりも大きくなっていてもよい）、オイル落とし通路５１におけるオイルの流量が一定量以上であれば、オイル落とし通路５１からオイル溜め５２に流入するオイルの量は、オイル溜め５２からサブオイルリターン通路５３に流出するオイルの量よりも多くなり、結果としてオイル溜め５２にオイルが貯留される。

オイル溜め５２はシリンダボア３０と熱交換可能な位置に設けられる。シリンダボア３０と熱交換可能な位置とは、たとえばシリンダライナ３１と隣接する位置である。図１では、オイル溜め５２は隔壁６２を挟んでシリンダライナ３１の側方に隣接している。ただし、オイル溜め５２の全体がシリンダボア３０と効率的に熱交換できる位置にある必要はなく、オイル溜め５２の少なくとも一部（たとえば図１ではシリンダボア３０側の側面）がシリンダボア３０と熱交換可能であればよい。そのような構成であれば、オイル溜め５２内の貯留されたオイルをシリンダボア３０との熱交換により加熱することができる。

ここで、上述のようにオイル落とし通路５１の断面積はサブオイルリターン通路５３の断面積よりも大きいので、オイルはある程度の時間オイル溜め５２内に留まり、これによってシリンダボア３０との熱交換が促進される。このため、オイルが比較的低温である暖気運転時であっても早期にオイルの温度を上昇させることができる。

また、オイル経路５０はさらにオーバーフロー通路５４を備える。オーバーフロー通路５４は、オイル溜め５２に一定量を超えるオイルが貯留された場合に、余剰のオイルをオーバーフローとして下方のクランクケース２１へと導くための通路であり、オイル溜め５２とクランクケース２１とを連通させている。
図２に示すように、オーバーフロー通路５４の上側開口（オイル溜め側開口５４ａ）には段差部５４ｂが設けられ、オイル溜め側開口５４ａの下端はオイル溜め５２の底面よりも高い位置となっている。ここで、サブオイルリターン通路５３の上側開口（オイル溜め側開口５３ａ）はオイル溜め５２の底面に設けられるので、オイル溜め側開口５４ａの下端は、サブオイルリターン通路５３のオイル溜め側開口５３ａよりも、段差部５４ｂの高さだけ、高い位置に設けられることになる。

このような構成により、オイルがオイル溜め５２において段差部５４ｂに相当する高さにまで蓄積されていない状態では、オイル溜め５２のオイルはサブオイルリターン通路５３のみを介してオイル溜め５２から流出することになる。この場合にはオイル溜め５２からのオイルの流出量は比較的少なく、ある程度のオイルを比較的長時間オイル溜め５２に貯留しておくことができる。このため、オイル溜め５２内におけるオイルの加熱が促進される。
一方、オイルがオイル溜め５２において段差部５４ｂに達する高さにまで蓄積されると、オイル溜め５２のオイルはオーバーフロー通路５４からも流出することになるので、流出量が比較的多くなり、オイルの循環を妨げない。

オーバーフロー通路５４は、サブオイルリターン通路５３よりも大量のオイルを流通させることができる。すなわち、オーバーフロー通路５４の断面積は、１つのサブオイルリターン通路５３の断面積よりも大きい（あるいは、すべてのサブオイルリターン通路５３の断面積の合計より大きくなっていてもよい）。このため、段差部５４ｂを超える量のオイルを効率的に循環させることができる。
そのために、オーバーフロー通路５４はシリンダヘッド１０を潤滑してクランクケース２１へ戻るオイル量の最大量に対して余裕のある断面積とし、大量のオイルがオイル溜め５２に流入する場合であってもオイルの循環を妨げずにクランクケース２１に排出できるようにする。
なお本実施の形態においては、すべてのサブオイルリターン通路５３と、オーバーフロー通路５４の断面積との合計は、すべてのオイル落とし通路５１の断面積よりも大きくしてある。

なお、オーバーフロー通路５４の断面積と、サブオイルリターン通路５３それぞれの断面積との比を大きくすることにより、クランクケース２１内からオイル溜め５２に向かうブローバイガスの大部分を、オーバーフロー通路５４に誘導することができる。このため、サブオイルリターン通路５３内を上昇するブローバイガスの量が減少し、上から下へ向かうオイルの流れ（サブオイルリターン通路５３）と、下から上へ向かうブローバイガスの流れ（オーバーフロー通路５４）とを分離して、これらを効率的に流動させることができる。

オイル落とし通路５１およびオイル溜め５２は、ウォータジャケット４０とも熱交換可能な位置に設けられる。図１および図３に示すように、オイル落とし通路５１およびオイル溜め５２はそれぞれ、隔壁６３および隔壁６４を挟んでウォータジャケット４０に隣接している。したがって、暖気時にはオイルはシリンダボア３０のみならずウォータジャケット４０からも熱を回収するので、より早期に温度が上昇する。一方、高負荷時にはウォータジャケット４０によってオイルが冷却されるので、油温の過度の上昇が回避できる。

なお、オイル溜め５２はウォータジャケット４０の下方に設けられる（図１）。このような構成とすることで、シリンダボア３０のうち比較的高温となる上部についてはウォータジャケット４０によって効率的に冷却を行いつつ、下部においてオイルとシリンダボア３０との熱交換を行うことができるので、シリンダボア３０の冷却を阻害することがない。なお、図１ではオイル溜め５２の全体がウォータジャケット４０よりも下方に設けられているが、オイル溜め５２の少なくとも一部がウォータジャケット４０の下端よりも下方に設けられれば同様の効果を得ることができる。

以上説明したように、本発明の実施の形態１に係るシリンダブロック１００によれば、オイル経路５０において、シリンダボア３０と熱交換可能な位置にオイル溜め５２が設けられるので、オイルの熱交換を促進して温度を早期に上昇させることができる。このため内燃機関のフリクションを低減することができ、燃費を向上させることができる。
また、オイル経路５０は、オイルポンプ等のようにエネルギーを消費する手段によらず、重力の作用によってオイルを上方のシリンダヘッド１０から下方のオイルパン２０に導く。このためオイルポンプの負荷が増大せず、燃費を向上させることができる。

なお、オイル溜め５２に流入したオイルは時間の経過とともにサブオイルリターン通路５３から流出し、オイルパン２０に回収されるので、オイル交換作業時等であってもオイル経路５０内部に劣化したオイルが残ることがない。

また、燃焼により発生したブローバイガスは、クランクケース２１内からオイル経路５０を上方向に通過してシリンダヘッド１０へと向かうが、この際、ブローバイガスに含まれるオイルミストはオイル経路５０中でオイルにトラップされるので、オイルミストの量を低減することができる。

上述の実施の形態１ではオイル溜め５２は直方体状の空間であるが、これは他の形状であってもよい。たとえば円筒状であってもよく、その場合には図１に示す断面が円形となるように形成されてもよい。このようにするとオイル溜め５２の形成工程を簡素にし、製造コストを低減することができる。

また、実施の形態１ではオイル落とし通路５１およびサブオイルリターン通路５３は鉛直方向に延びるが、これは厳密に鉛直方向でなくともよく、重力の作用によってオイルを下方に導くことができる形状であればよい。たとえば傾斜あるいは湾曲していてもよい。

また、実施の形態１ではオイル落とし通路５１およびオイル溜め５２の双方がウォータジャケット４０とも熱交換可能な位置に設けられる。変形例として、オイル落とし通路５１およびオイル溜め５２の一方のみがウォータジャケット４０と熱交換可能な位置に設けられてもよく、または、これらのいずれもがそのような位置に設けられなくともよい。

実施の形態２．
実施の形態２は、実施の形態１において、オーバーフロー通路を複数設けるものである。以下、実施の形態１との相違点を説明する。
図４に、実施の形態２に係るシリンダブロック２００の構成を示す。図４は実施の形態１の図２に相当する図である。オイル経路２５０は２本のオーバーフロー通路２５４を備える。オーバーフロー通路２５４は、オイル溜め２５２の両側に１本ずつ、対向して形成される。このような構成によれば、オイルの循環量が大きい場合であっても、オイル溜め２５２の複数の位置からオイルを排出することができるので、オイル戻し量を増加させて循環を促進することができる。

なお、この構成では、クランクケース内からオイル溜め２５２に流入するブローバイガスのうち、サブオイルリターン通路２５３でなくオーバーフロー通路２５４を通過するものの割合が実施の形態１に比較して大きくなるので、オイルミストの低減効果は実施の形態１よりも小さくなる可能性がある。すなわち、実施の形態２に係る構成が効果的となる状況の一例として、オイルミストの低減よりもオイルの戻し量増加を優先する場合が挙げられる。

実施の形態３．
実施の形態３は、実施の形態１および２において、オイル経路を複数設けるものである。以下、実施の形態１および２との相違点を説明する。
図５に、実施の形態３に係るシリンダブロック３００の構成を示す。図５は実施の形態１の図３に相当する図である。シリンダブロック３００は２つのオイル経路３５０を備える。オイル経路３５０は、シリンダボア３０の配列を挟んで対向する位置に設けられる。なお、図５ではオイル経路３５０の形状は実施の形態１のオイル経路５０と同様に１本のオーバーフロー通路３５４のみを備えるが、これは実施の形態２のようにそれぞれ２本のオーバーフロー通路を備えてもよい。

実施の形態４．
実施の形態４は、実施の形態１〜３において、サブオイルリターン通路の構成を変更するものである。以下、実施の形態１〜３との相違点を説明する。
図６に、実施の形態４に係るシリンダブロック４００の構成を示す。図６は実施の形態１の図２に相当する図である。オイル経路４５０のサブオイルリターン通路４５３は、途中に分岐を有する形状となっており、複数（図６では３つ）のオイル溜め側開口４５３ａと、１つのオイルパン側開口４５３ｂとを有する。このような構成によれば、クランクケース２１内の開口の数および面積を抑制しつつ、オイル溜め４５２側の開口の数および面積を大きくすることができる。
なお、図６ではオイル経路４５０の形状はサブオイルリターン通路４５３を除き実施の形態１のオイル経路５０と同様であるが、これは実施の形態２のオイル経路２５０または実施の形態３のオイル経路３５０と同様としてもよい。

１０ シリンダヘッド、２０ オイルパン、２１ クランクケース、３０ シリンダボア、３１ シリンダライナ、４０ ウォータジャケット、
５０，２５０，３５０，４５０ オイル経路、
５１ オイル落とし通路（第１のオイル通路）、
５２，２５２，４５２ オイル溜め（オイル貯留空間）、
５３，２５３，４５３ サブオイルリターン通路（第２のオイル通路）、
５３ａ，４５３ａ オイル溜め側開口（第２のオイル通路のオイル溜め側開口）、
５４，２５４，３５４ オーバーフロー通路、
５４ａ オイル溜め側開口（オーバーフロー通路のオイル溜め側開口）、
１００，２００，３００，４００ シリンダブロック。

Claims (7)

1. 重力の作用によってオイルを上方から下方に導く、オイル経路を備えるシリンダブロックであって、
   前記オイル経路は、
   シリンダボアと熱交換可能な位置に設けられるオイル貯留空間と、
   前記オイルを上方から前記オイル貯留空間へと導く第１のオイル通路と、
   前記オイルを前記オイル貯留空間から下方へと導く第２のオイル通路と
   を備える、シリンダブロック。
2. 前記第１のオイル通路はシリンダヘッドに連通し、
   前記第２のオイル通路はクランクケースに連通する
   請求項１に記載のシリンダブロック。
3. 前記第１のオイル通路および前記第２のオイル通路は、それぞれ複数設けられ、
   前記オイル貯留空間は、複数の前記第１のオイル通路および複数の前記第２のオイル通路と連通する
   請求項１または２に記載のシリンダブロック。
4. 前記熱交換可能な位置は、前記シリンダボアを画定するシリンダライナに隣接する位置である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のシリンダブロック。
5. 前記シリンダブロックはさらにウォータジャケットを備え、
   前記オイル貯留空間および前記第１のオイル通路の少なくとも一方は、前記ウォータジャケットと熱交換可能な位置に設けられる
   請求項１〜４のいずれか一項に記載のシリンダブロック。
6. 前記第１のオイル通路の断面積は、前記第２のオイル通路の断面積よりも大きい、請求項１〜５のいずれか一項に記載のシリンダブロック。
7. 前記オイル経路は、さらに、前記オイルを前記オイル貯留空間から下方へと導くオーバーフロー通路を備え、
   前記オーバーフロー通路のオイル貯留空間側開口は、前記第２のオイル通路のオイル貯留空間側開口よりも高い位置に設けられ、
   前記オーバーフロー通路の断面積は、前記第２のオイル通路の断面積よりも大きい
   請求項１〜６のいずれか一項に記載のシリンダブロック。

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