JP2014148920A - 内燃機関 - Google Patents
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Abstract
【課題】チェーンカバーにオイルポンプを一体に設けた内燃機関において、チェーンカバーに取り付けた回転センサがオイルの熱によって悪影響を受けることを、簡単な構造で防止する。
【解決手段】チェーンカバー5の内面にポンプカバー13が固定されており、ポンプカバー13により、タイミングチェーン16に向けて開口した換気空間Sを形成する。チェーンカバー5のうち換気空間Sに近接した部位の外面の近傍部に、回転センサ42を取り付けている。タイミングチェーン16によって換気空間Sの空気が換気されることで、回転センサ42の取り付け部47の放熱性を高めて、回転センサ42が熱害を受けることを防止できる。
【選択図】図2
【解決手段】チェーンカバー5の内面にポンプカバー13が固定されており、ポンプカバー13により、タイミングチェーン16に向けて開口した換気空間Sを形成する。チェーンカバー5のうち換気空間Sに近接した部位の外面の近傍部に、回転センサ42を取り付けている。タイミングチェーン16によって換気空間Sの空気が換気されることで、回転センサ42の取り付け部47の放熱性を高めて、回転センサ42が熱害を受けることを防止できる。
【選択図】図2
Description
本願発明は、タイミングチェーンを覆うチェーンカバーを備えてこのチェーンカバーに回転センサを備えている内燃機関に関するもので、特に車両用内燃機関を好適な対象にしている。
内燃機関は吸気弁及び排気弁を駆動する動弁機構を備えており、動弁機構は、一般にタイミングチェーンを介してクランク軸に同期して駆動されている。そして、タイミングチェーン等の伝動手段はシリンダブロック及びシリンダヘッドの一側面の外側に配置されており、伝動手段はチェーンカバーで覆われている。
他方、内燃機関はオイルポンプを備えているが、このオイルポンプとしては、小型で高出力であることから、車両用内燃機関では、一般に、回転軸心をずらしたインナーロータとアウターロータとを有するトロコイドポンプが使用されており、インナーロータをクランク軸に直結すると共に、チェーンカバーをオイルポンプのポンプハウジングに兼用することが行われている(例えば特許文献1)。このようにオイルポンプをチェーンカバーに一体化すると、スペースを有効利用して内燃機関の小型化に貢献でき、延いては燃費の向上にも貢献できる。
更に、車両用内燃機関はクランク軸の回転を微細に検知する回転センサを備えており、回転センサで検知した角速度に基づいて点火時期やバルブタイミング等の調節を行っている。この回転センサには磁気式又は光学式の近接センサが使用されており、クランク軸に固定した検知ロータの外周に単位検知部としての突起を所定間隔で多数形成している。
そして、検知ロータはクランク軸のうちチェーンカバーの外側に位置した部分に固定している一方、回転センサはチェーンカバーのうち検知ロータの外周外側に固定しており、回転センサの配置位置の例として特許文献2には、回転センサを検知ロータの下方に配置することが記載されている。
さて、特許文献2のように回転センサを検知ロータの下方に配置すると、エンジンルームに飛び込んだ小石が当たるといった不具合や、保守や修理に際して回転センサに工具等が触れて損傷しやすいといった不具合も発生しやすくなると言える。さりとて、回転センサのための保護カバーを設けるとそれだけコストが嵩むことになる。
この点については、クランク軸の突出端部には補機駆動プーリが固定されていることを利用して、回転センサを検知ロータの上方に配置することにより、補機駆動プーリで回転センサをカバーできると言える。しかし、特許文献1のようにチェーンカバーにオイルポンプを一体化したものに適用して検知ロータの上方に回転センサを取り付けると、オイルの熱がチェーンカバーに伝熱してその熱が更に回転センサに伝わり、回転センサに悪影響を与えるおそれがある。
本願発明はこのような現状に鑑み成されたものであり、オイルポンプをチェーンカバーに一体化した内燃機関において、回転センサを、オイルの熱害を抑制すると共に構造を複雑化することなく保護された状態に取り付けることを目的とするものである。
本願発明の内燃機関は、基本構成として、一側面からクランク軸の一端部を突出させたシリンダブロックと、前記クランク軸のうち前記シリンダブロックの一側面から突出した部分で駆動されるタイミングチェーンと、前記タイミングチェーンを覆うように前記シリンダブロックの一側面に固定されたチェーンカバーと、前記クランク軸で駆動されるオイルポンプと、前記クランク軸の回転を検知する回転センサとを備えている。
更に、前記チェーンカバーのうち前記クランク軸の周囲の部分を前記オイルポンプのポンプハウジングに兼用しており、前記ポンプハウジングの内面にポンプカバーを固定して前記オイルポンプが構成されている一方、前記クランク軸のうち前記チェーンカバーの外側に突出した部分に、外周部に多数の単位検知部を所定間隔で設けた検知ロータとその外側に位置した補機駆動プーリとが固定されており、前記チェーンカバーのうち前記検知ロータの外周外側の部分に前記回転センサが配置されている。
そして、前記回転センサは前記クランク軸の上側でかつ前記クランク軸の軸心方向から見て前記タイミングチェーンを挟んだ片側に取り付けられており、前記チェーンカバーの内側のうち前記回転センサの取り付け部の近傍部に、前記タイミングチェーンに向いて開口した換気空間を、前記オイルポンプによって形成している。
本願発明では、チェーンカバーのうち回転センサの取り付け部にオイルの熱が伝わっても、換気空間の空気がタイミングチェーンによって吸い込まれることにより、換気空間の放熱性が促進されることにより、チェーンカバーのうち回転センサの取り付け部の温度が高くなることを防止又は著しく抑制できる。これにより、回転センサはオイルの熱害を受けることを防止して高い信頼性を確保できる。
そして、換気空間はオイルポンプ(ポンプハウジング又はポンプカバー、若しくは両方)を利用して構成したもので、他の部材を設けることで換気空間を設けるものでないと共に、換気手段としてタイミングチェーンを利用しているものであり、換気のために部材を付加するものではないため構造は簡単であり、組み立ての手間が増えることもない。また、回転センサは検知ロータの上方に配置されているため、補機駆動プーリが回転センサの保護カバーの役割を果たしており、従って、回転センサは特別に保護カバーを設けることなく異物から保護されている。
このように、本願発明によると、特別の部材を付加することなく、回転センサを熱害及び異物から保護された状態でチェーンカバーに取り付けることができる。また、オイルポンプはその一部が換気空間に露出しているため、オイルポンプを流れるオイルを冷却することも可能になる。
(1).構造の概要
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。まず、構造の概要を説明する。本実施形態は車両用内燃機関に適用しており、図1に示すように、内燃機関は、ピストン1が往復動するシリンダボア2を有するシリンダブロック3と、シリンダブロック3の上面に固定されたシリンダヘッド4と、これらシリンダブロック3及びシリンダヘッド4の一側面に固定されたチェーンカバー5とを有している。
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。まず、構造の概要を説明する。本実施形態は車両用内燃機関に適用しており、図1に示すように、内燃機関は、ピストン1が往復動するシリンダボア2を有するシリンダブロック3と、シリンダブロック3の上面に固定されたシリンダヘッド4と、これらシリンダブロック3及びシリンダヘッド4の一側面に固定されたチェーンカバー5とを有している。
シリンダブロック3の下面にはオイルパン6が固定されている。他方、シリンダヘッド4の上面にはシリンダヘッドカバー7が固定されている。チェーンカバー5は、アルミを材料にしたダイキャストによって製造されている(鋳鉄品を採用することも可能である。)。
なお、以下の説明で方向を特定するため左右や内側・外側の文言を使用するが、これら左右方向の文言は図1を基準にしている。また、内側と外側は、チェーンカバー5を基準にすると、シリンダブロック3を向いた方向を内側と呼んで、シリンダブロック3と反対側の露出した側を外側と呼んでいる。また、本実施形態では図1を正面図としている。従って、側面視は、クランク軸8及びシリンダボア2の軸線と直交した水平方向から見た状態になる。また、クランク軸8の軸心方向から見て、クランク軸8の軸心を通ると共にシリンダボー2の軸心と平行な線を縦長中心線Oとしている。
図2及び図5(A),図6に示すように、チェーンカバー5は周壁5aを有していてシリンダブロック3及びシリンダヘッド4に向けて開口した浅いトレー状の形態を成しており、下部にはクランク軸8が貫通する軸穴9が空いている。図3及び図5(B)に示すように,クランク軸8のうちチェーンカバー5から露出した部分には補機駆動プーリ10が固定されていて、この補機駆動プーリ10に巻き掛けられた補機駆動ベルト11により、オルタネータやウォータポンプのような補機が駆動される。
チェーンカバー5のうち軸穴9を中心として左右両側に広がる部分は、オイルポンプの一部を構成するポンプハウジング12になっており、このポンプハウジング12に内側からポンプカバー13が重ねられていて、ポンプカバー13はボルト14(図5(A)参照)の群でポンプハウジング12に固定されている。なお、図4では、ポンプカバー13は模式的に示している。
図5(B)に示すように、クランク軸8のシリンダブロック3とチェーンカバー5との間の部分には主動スプロケット15aが固定されており、この主動スプロケット15aにタイミングチェーン16が巻き掛けられている。図8(B)に示すように、タイミングチェーン16は、吸気用従動スプロケット15bと排気用従動スプロケット15cとに巻き掛けられている。
タイミングチェーン16はループになっていて左右の上下長手部を有するが、チェーンカバー5の内部の空間の有効利用を図るため、両従動スプロケット15b,15cの下方において左右長手部の間隔を狭めており、そこで、シリンダブロック3には、タイミングチェーン16の間隔を保持する左右一対のガイド体16a,16bを設けている。最も狭い部分は主動スプロケット15aの外径よりや小さい寸法になっている。なお、ガイド体16a,16bはチェーンカバー5に設けてもよい。
図5に示すように(図6も参照)、ポンプハウジング12のうちクランク軸8の周囲の箇所にはポンプカバー13の外側に凹んだポンプ室18が形成されており、このポンプ室18に、互いに噛み合ったインナーロータ19とアウターロータ20が配置されている。従って、チェーンカバー5の一部とポンプカバー13とロータ19,20とでオイルポンプ21が構成されている。敢えて述べるまでもないが、クランク軸8はポンプカバー13に貫通している。
図4に示すように、ポンプハウジング12とポンプカバー13との合わせ面には、オイルをポンプ室18に導く吸入通路22と加圧されたオイルを排出する吐出通路23とが左右逆方向に向くように形成されている。吸入通路22及び吐出通路23は、ポンプハウジング12とポンプカバー13との両方を凹ませることが形成されている。
図示していないが、インナーロータ19の外周とアウターロータ20の内周とには互いに噛み合う凹凸が形成されている。そして、アウターロータ20の外周面は真円になっているが、インナーロータ19の回転軸心とアウターロータ20の回転軸心とは少しずれており、両ロータ19,20の回転により、吸入通路22から吐出通路23にオイルが間欠的に圧送される。
図4に示すように、ポンプカバー13のうちポンプハウジング12と反対側の部位には下向きに延びるオイル導入通路24が一体に形成されており、オイル導入通路24の終端が、吸入通路22のうち概ね左右中間部に連通している。図示していないが、オイル導入通路24には、ストレーナを有する吸い上げユニットが固定される。
吐出通路23を出たオイルはいったんオイルフィルター25に至り、それから図4に示す中継通路26に戻って、パイプ状の排出通路27からオイルギャラリー等の送油路に送られる。
排出通路27は、中継通路26から上向きに突出すると共に縦長中心線Oに向けて倒れるように傾斜しており、このため、ポンプカバー13の上面部と排出通路27とにより、図4(B)及び図7(A)に網かけ表示しているように、縦長中心線Oに向いて開口した空間が形成されており、この空間を換気空間Sと成している。例えば図7(A)に示すように、換気空間Sは、タイミングチェーン16における一方の縦長部の左右方向外側に位置している。
図4,7,8に示すように、排出通路27の上端には、クランク軸8の軸心方向を向けて前後両側に突出したボス部27a,27bが形成されており、シリンダブロック3に向いたフロントボス部27aに、オイル吐出穴27cを開口させている。オイル吐出穴27cは、シリンダブロック3に形成されたオイルギャラリーの入口(図示せず)に連通するようになっている。
図4及び図6に示すように、ポンプハウジング12とポンプカバー13とには、オイルの吐出圧が設定値以上に高くなるとオイルを吸入通路22に戻すリリーフ通路28が形成されている。詳細は省略するが、このリリーフ通路28は吸入通路22に連通しており、通路の内部にリリーフ弁を設けている。
図2に明示するように、チェーンカバー5の左端部に、周壁5aと部分的に重複する円形のフィルター取り付け部32を形成しており、このフィルター取り付け部32に、オイルフィルター25がねじ込まれる外向き突出の雄ねじ筒33を一体に形成している。雄ねじ筒33はクランク軸8と略平行になっており、このため、オイルフィルター25もクランク軸8と略平行の横向き姿勢に配置されている。また、雄ねじ筒33は吐出通路23の終端と連通している。フィルター取り付け部32の外面にはねじ筒33の外側に位置した環状溝34が形成されており、環状溝34の箇所には、中継通路26に連通する中継穴35が空いている。
図2に明示するように、チェーンカバー5におけるフィルター取り付け部32の周囲の箇所のうち軸穴9の側には、保護壁40を突設している。保護壁40の存在により、補機駆動ベルト11がオイルフィルター25に接触することを防止できる。
また、保護壁40がオイルフィルター25の真下に位置するように機関を寝かせた場合(すなわち、スラント型とした場合)は、保護壁40を、オイルフィルター25を交換するときに雄ねじ筒33から漏れ出たオイルを受けるオイル受けに利用することができる。このようなオイル受けとしての機能を的確に発揮できるように、保護壁40は周方向の中間部が最も高くなっている。
(2).回転センサ
次に、クランク軸8の回転を検知する回転センサ42とその周辺の構造を説明する。図3に示すように、補機駆動プーリ10の内側には検知ロータ43を配置している。検知ロータ43はクランク軸8又は補機駆動プーリ10に固定されており、その外周には、単位検知部の一例としての多数の突起44を形成している。回転センサ42で突起44を1つずつ検知することで、クランク軸8の角速度や回転数を演算することができ、角速度や回転数に基づいて各種の制御が行われる。なお、検知ロータ43には、突起44の幅を広くしたり2つの突起44を繋げたりした原点部を設けている。
次に、クランク軸8の回転を検知する回転センサ42とその周辺の構造を説明する。図3に示すように、補機駆動プーリ10の内側には検知ロータ43を配置している。検知ロータ43はクランク軸8又は補機駆動プーリ10に固定されており、その外周には、単位検知部の一例としての多数の突起44を形成している。回転センサ42で突起44を1つずつ検知することで、クランク軸8の角速度や回転数を演算することができ、角速度や回転数に基づいて各種の制御が行われる。なお、検知ロータ43には、突起44の幅を広くしたり2つの突起44を繋げたりした原点部を設けている。
図8(A)のとおり、検知ロータ43の外周部はチェーンカバー5の外面に近接している。他方、図2や図5のとおり、チェーンカバー5のポンプハウジング12はオイル通路を形成するために前向きに突出している。このため、検知ロータ43は、ポンプハウジング12を囲うような形態になっている。また、図8(A)のとおり、検知ロータ43の突起44は外向きに傾斜している。
図3及び図8(A)のとおり、回転センサ42はインナー部材45及びこれに上から被さったアウター部材46とを有しており、チェーンカバー5の外面に突設した張り出し部47の穴にインナー部材45の下半部を上から差し込んで、アウター部材46とインナー部材45とを張り出し部47にボルト48で共締めしている。このため、インナー部材45は、張り出し部47とアウター部材45とに重なるフランジ45aを備えている。インナー部材45の下端に検知部を設けている。また、インナー部材45の上端は上向きに開口しており、その内部にケーブルがコネクタを介して装着される。
図4に示すように、回転センサ42が取り付く張り出し部47は、クランク軸8及びポンプハウジング12の上方でかつチェーンカバー5の縦長中心線Oを挟んでオイルフィルター25の側に偏った位置に設けており、図7に示すように、ポンプカバー13を固定した状態では、張り出し部47が換気空間Sの近傍(斜め外側)に位置している。
また、図8(A)のとおり、チェーンカバー5のうち張り出し部47の個所の内側に凹所49を形成している。凹所49の存在により、チェーンカバー5の肉厚をできるだけ均等化して成形精度を向上できると共に、材料の節約や張り出し部47の放熱性向上に貢献している。
また、図8(A)のとおり、回転センサ42の軸心50は、クランク軸8の軸心と直交した方向から見て、下に行くほどチェーンカバー5の外面に近づくように傾斜させている。これは、回転センサ42はある程度の左右幅がある一方、検知ロータ43はチェーンカバー5の外面に近接しているためである。回転センサ42の傾斜に対応して、既述のとおり検知ロータ43の突起44も傾斜させている。
また、回転センサ42における下端の検知面は検知ロータ43の回転軸心(クランク軸8の軸心)を向いている必要があるため、回転センサ42の軸心50は、クランク軸8の軸心方向から見ても傾斜している(例えば図1参照。)。
図8(A)のとおり、ポンプカバー13における排出通路27のリアボス部27cは張り出し部47と重なっている。リアボス部27bとチェーンカバー5との間、及び、フロントボス部27bとシリンダブロック3との間にOリング51を介在させることも可能である。このようにOリング51を設けると、排出通路27を安定良く支持できると共に、オイルポンプの振動がチェーンカバー5に伝わることを防止できる利点である。
以上の構成において、チェーンカバー5の内側の換気空間Sはタイミングチェーン16の側に向けて開口しているが、タイミングチェーン16のうち換気空間Sに接した縦長部は上向きに周回するため、換気空間Sの空気はタイミングチェーン16の周回によって上方に吸引されて、張り出し部47の内面が吸引風に晒される。これにより、オイルの熱が張り出し部47に籠もることを防止して、回転センサ42が熱害を受けることを防止できる。
そして、換気空間Sはオイルポンプ21の構成要素であるポンプカバー13で形成したものであり、換気空間Sの形成のために他の部材は必要ないと共に、換気手段としてタイミングチェーン16を利用するもので、特別のファンなどは不要であるため、コストアップを招来することなく適切な放熱を実現できる。
更に、回転センサ42は補機駆動プーリ10の上に配置されているため、エンジンルームに飛び込んだ小石等の異物が回転センサ42に当たることを、補機駆動プーリ10によってガードできる。すなわち、補機駆動プーリ10を回転センサ42の保護カバーとして機能させることができるのである。
なお、本実施形態のようにオイルフィルター25を補機駆動プーリ10に近接した状態でチェーンカバー5の外面に設けると、回転センサ42はオイルフィルター25によってもガードされるため、特に好適である。換気空間Sはリブなどで構成することも可能であるが、実施形態のように排出通路27を利用して換気空間Sを形成すると、ポンプカバー13の構造を簡単化できると共に、換気空間Sに向けての放熱によってオイルを冷却できる利点もある。
以上、本願発明の実施形態を説明したが、オイルポンプの構造など、各部位は適宜変更することが可能である。
本願発明は、実際に内燃機関に適用できる。従って、産業上利用できる。
1 シリンダブロック
5 チェーンカバー
8 クランク軸
10 補機駆動プーリ
12 オイルポンプのポンプハウジング
13 オイルポンプのポンプカバー
15 主動スプロケット
16 タイミングチェーン
21 オイルポンプ
25 オイルフィルター
27 オイルポンプの排出通路
42 回転センサ
43 検知ロータ
44 単位検知部の一例としての突起
47 張り出し部
49 凹所
S 換気空間
5 チェーンカバー
8 クランク軸
10 補機駆動プーリ
12 オイルポンプのポンプハウジング
13 オイルポンプのポンプカバー
15 主動スプロケット
16 タイミングチェーン
21 オイルポンプ
25 オイルフィルター
27 オイルポンプの排出通路
42 回転センサ
43 検知ロータ
44 単位検知部の一例としての突起
47 張り出し部
49 凹所
S 換気空間
Claims (1)
- 一側面からクランク軸の一端部を突出させたシリンダブロックと、前記クランク軸のうち前記シリンダブロックの一側面から突出した部分で駆動されるタイミングチェーンと、前記タイミングチェーンを覆うように前記シリンダブロックの一側面に固定されたチェーンカバーと、前記クランク軸で駆動されるオイルポンプと、前記クランク軸の回転を検知する回転センサとを備えており、
前記チェーンカバーのうち前記クランク軸の周囲の部分を前記オイルポンプのポンプハウジングに兼用しており、前記ポンプハウジングの内面にポンプカバーを固定して前記オイルポンプが構成されている一方、
前記クランク軸のうち前記チェーンカバーの外側に突出した部分に、外周部に多数の単位検知部を所定間隔で設けた検知ロータとその外側に位置した補機駆動プーリとが固定されており、前記チェーンカバーのうち前記検知ロータの外周外側の部分に前記回転センサが配置されている構成であって、
前記回転センサは前記クランク軸の上側でかつ前記クランク軸の軸心方向から見て前記タイミングチェーンを挟んだ片側に取り付けられており、前記チェーンカバーの内側のうち前記回転センサの取り付け部の近傍部に、前記タイミングチェーンに向いて開口した換気空間を、前記オイルポンプによって形成している、
内燃機関。
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- 2013-01-31 JP JP2013017413A patent/JP2014148920A/ja active Pending
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