JP6879221B2 - 内燃機関 - Google Patents

Description

この発明は、内燃機関に関し、より詳細には、エンジン振動を低減させるためのバランサ装置を備える内燃機関に関する。

例えば、特許文献１には、多気筒内燃機関が開示されている。この内燃機関は、シリンダブロックとこれに締結されたクランクケースとを備えている。内燃機関の内部には、シリンダブロック及びクランクケースによって、クランクシャフトを支持する複数の隔壁が複数のクランク室を区画するように形成されている。複数のクランク室は、複数の気筒に対応している。

上記の内燃機関は、ポンピングロスをより確実に低減するために、第１連通孔及び第２連通孔を備えている。第１連通孔は、隣接クランク室を連通させるために、当該隣接クランク室を区画する隔壁に形成されている。また、第２連通孔は、非隣接クランク室を直接的に連通させるために、シリンダブロック及びクランクケースのうちの少なくとも一方に設けられている。

特開２０１０−１８０７４７号公報

上記特許文献１に記載の内燃機関における第２連通孔は、非隣接クランク室を直接的に連通させるために、この非隣接クランク室の間に存在する複数の隔壁を貫通するパイプによって形成されている。このようなパイプをシリンダブロック及びクランクケースの少なくとも一方に設けるためには、クランクシャフトのカウンターウエイト及びコンロッドと干渉しないようにパイプを設置することが必要とされる。その結果、内燃機関の体格が大きくなり、車両への内燃機関の搭載性が低下してしまう。

本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたものであり、バランサ装置を備える内燃機関において、車両への内燃機関の搭載性の低下を回避しつつ、ポンピングロスを低減させることを目的とする。

本発明に係る内燃機関は、気筒列方向に一列に並んで配置された３つ以上の気筒と、エンジン振動を低減させるためのバランサ装置とを備える。
前記３つ以上の気筒は、前記気筒列方向の一端に配置されたＡ気筒と、前記Ａ気筒に隣り合うＢ気筒と、前記Ａ気筒のピストンと前記Ｂ気筒のピストンとが同一方向に移動するクランク角期間中に前記Ａ気筒の前記ピストンと逆方向に移動するピストンを有するＣ気筒とを含む。
前記バランサ装置は、クランク室内において前記気筒列方向に沿って前記Ａ気筒から前記Ｃ気筒に及ぶように配置されたバランスシャフトを含む。
前記バランスシャフトは、
前記気筒列方向における前記Ａ気筒に対応する第１位置において前記バランスシャフトの外表面に設けられた第１開口と、
前記気筒列方向における前記Ｃ気筒に対応する第２位置において前記バランスシャフトの外表面に設けられた第２開口と、
前記第１開口と前記第２開口とを繋ぐように前記バランスシャフトの内部に形成された連通路と、を含む。
前記バランスシャフトは、前記第１位置において前記バランスシャフトに設けられた第１アンバランスマスと、前記第２位置において前記バランスシャフトに設けられた第２アンバランスマスと、を含む。前記第１開口は、前記第１アンバランスマスに設けられている。前記第２開口は、前記第２アンバランスマスに設けられている。
前記第１アンバランスマス及び前記第２アンバランスマスのそれぞれは、前記バランスシャフトの周方向の一部において前記バランスシャフトの径方向外側に突出した錘部と、前記周方向における前記錘部以外の部位である凹部と、を含む。前記第１開口は、前記第１アンバランスマスの前記凹部に形成されている。前記第２開口は、前記第２アンバランスマスの前記凹部に形成されている。

前記バランスシャフトは、クランクシャフトの軸方向から見て、前記バランスシャフトの中心が、前記クランクシャフトの中心を通りかつ気筒中心線と直交する基準直線の上に又は前記基準直線よりも燃焼室側に位置するように設けられていてもよい。

前記第１開口は、前記周方向における前記第１アンバランスマスの前記錘部の各端面に隣接又は近接するように前記凹部に設けられてもよい。そして、前記第２開口は、前記周方向における前記第２アンバランスマスの前記錘部の各端面に隣接又は近接するように前記凹部に設けられてもよい。

本発明によれば、バランスシャフトに形成された連通路を利用することによって内燃機関の体格の増加を招くことなく、上述のＡ気筒と、当該Ａ気筒に対する非隣接気筒に相当するＣ気筒との間で、ピストンの上下動に起因して生じる気筒間の圧力差（圧力変動）を抑制することができる。このため、車両への内燃機関の搭載性の低下を回避しつつ、ポンピングロスを低減させることができる。

本発明の実施の形態１に係る内燃機関の構成例を説明するための模式図である。 直列３気筒型エンジンである図１に示す内燃機関との対比のために参照する直列４気筒型エンジンの動作を説明するための図である。 直列４気筒エンジンの各気筒のピストン位置とクランク角との関係を表した図である。 ポンピングロスの低減に関する直列３気筒型エンジンの課題を説明するための図である。 直列３気筒エンジンの各気筒のピストン位置とクランク角との関係を表した図である。 図１に示すバランスシャフト周りの具体的な構成を説明するための図である。 第３気筒のピストンが下降しているクランク角期間（すなわち、吸気行程又は膨張行程）における連通路のガス流れを示す図である。 本発明の実施の形態１に係る特徴的な構成の効果を説明するための図である。 本発明の実施の形態２の内燃機関の特徴的な構成を説明するための模式図である。 本発明の実施の形態３のバランサ装置の特徴的な構成を説明するための模式図である。 第３気筒のピストンが下降しているクランク角期間（すなわち、吸気行程又は膨張行程）における連通路のガス流れを示す図である。

以下に説明される各実施の形態において、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略又は簡略する。また、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。

実施の形態１．
まず、図１〜図８を参照して、本発明の実施の形態１について説明する。

１−１．内燃機関の構成例
図１は、本発明の実施の形態１に係る内燃機関１０の構成例を説明するための模式図である。図１に示す内燃機関１０は、直列３気筒型エンジンである。すなわち、内燃機関１０は、気筒列方向に一列に並んで配置された３つの気筒１２を備えている。これらの気筒１２は、シリンダブロック１４の内部に形成されている。以下、各気筒を区別して説明する場合には、３つの気筒１２を、内燃機関１０の一方の端部（フライホイール４８と反対側の端部）に近い位置から順に、第１気筒１２＃１、第２気筒１２＃２及び第３気筒１２＃３とも称する。

各気筒１２の内部には、ピストン１６が配置されている。ピストン１６のそれぞれは、コンロッド１８を介して、クランクシャフト２０に設けられたクランクピン２２と連結されている。ピストン１６は、クランクシャフト２０の回転に伴って気筒１２内を往復移動する。

シリンダブロック１４の上方には、シリンダヘッド２４が取り付けられている。また、各気筒１２におけるピストン１６の上方には、シリンダヘッド２４とシリンダブロック１４とピストン１６とによって囲まれた空間である燃焼室２６が形成されている。

一方、シリンダブロック１４の下方には、クランクケース２８が取り付けられている。さらに、クランクケース２８の下方には、内燃機関１０の各部を潤滑するためのオイルを溜めておくためのオイルパン３０が取り付けられている。ピストン１６を介して燃焼室２６の反対側には、シリンダブロック１４、クランクケース２８及びオイルパン３０とで囲まれた空間であるクランク室３２が形成されている。

また、シリンダブロック１４は、その内部に各気筒１２を仕切るように形成された複数（図１の例では２つ）の隔壁３４を有する。より詳細には、隔壁３４は、ピストン１６の下死点よりも下方側に位置するシリンダブロック１４の壁部に相当する。クランクシャフト２０は、軸受３６を介して、隔壁３４（シリンダブロック１４）、クランクケース２８及びクランクキャップ３８によって回転自在に支持されている。

さらに、内燃機関１０は、エンジン振動を低減させるためのバランサ装置４０を備えている。バランサ装置４０は、バランサギヤ４２とバランスシャフト４４とを含む。クランクシャフト２０には、バランサギヤ４２と噛み合うクランクギヤ４６が取り付けられている。バランサギヤ４２はバランスシャフト４４の一端に取り付けられている。このため、バランスシャフト４４は、バランサギヤ４２及びクランクギヤ４６を介してクランクシャフト２０のトルクを利用して回転駆動される。なお、クランクギヤ４６の反対側のクランクシャフト２０の端部には、フライホイール４８が取り付けられている。

図１に示す例では、バランサ装置４０は、気筒中心線に沿った方向におけるクランクシャフト２０の軸中心よりも下方側（燃焼室２６の反対側）の位置において、クランク室３２内に配置されている。なお、バランサ装置４０に関する構成は、本実施形態の特徴部であるため、図６を参照して後述する。

クランク室３２は、オイルパン３０に近い側の部位においては、３つの気筒１２間で連通している。一方、クランク室３２は、ピストン１６に近い側の部位においては、隔壁３４及びクランクキャップ３８によって気筒１２毎に区画されている。隔壁３４（３４＃１２、３４＃２３）のそれぞれには、隣接気筒間でクランク室３２を連通させるための連通孔５０（５０＃１２、５０＃２３）が形成されている。

より詳細には、第１気筒１２＃１と第２気筒１２＃２とを区画する隔壁３４＃１２には、第１気筒１２＃１のクランク室３２＃１と第２気筒１２＃２のクランク室３２＃２とを連通させるための連通孔５０＃１２が形成されている。また、第２気筒１２＃２と第３気筒１２＃３とを区画する隔壁３４＃２３には、クランク室３２＃２と第３気筒１２＃３のクランク室３２＃３とを連通させるための連通孔５０＃２３が形成されている。

１−２．ポンピングロスの低減に関する課題
１−２−１．直列４気筒エンジン（比較例）
図２は、直列３気筒型エンジンである内燃機関１０との対比のために参照する直列４気筒型エンジンの動作を説明するための図である。図３は、直列４気筒エンジンの各気筒のピストン位置とクランク角との関係を表した図である。

図２に示す直列４気筒型の内燃機関１００は、気筒列方向に一列に並んで配置された４つの気筒＃１〜＃４を備えている。この内燃機関１００には、図１に示す内燃機関１０の連通孔５０と同様に、隣接気筒のクランク室を連通させるための連通孔１０２が各気筒間の隔壁１０４に形成されている。内燃機関１００では、気筒列方向の一端に配置された気筒（＃１又は＃４）内のピストン１０６とその隣接気筒（＃２又は＃３）のピストン１０６との位相差は、図３に示すように１８０°である。換言すると、内燃機関１００では、気筒＃１内のピストン１０６とその隣接気筒＃２内のピストン１０６とが同一方向に移動するクランク角期間は存在しない。このことは、気筒＃３とその隣接気筒＃４との関係についても同様である。

気筒数及び気筒配置にかかわらず、ピストンが上昇するとき（下死点側から上死点側に向かうとき）のクランク室内圧力は、ピストンの直下の位置では負圧となり、逆に、ピストンが下降するときのクランク室内圧力は、ピストンの直下の位置では正圧となる。より詳細には、このように生じる負圧及び正圧は、ピストンに近いほど高くなる。

内燃機関１００では、上述のようにピストンの上下動に起因して生じる負圧及び正圧の圧力差が図２に示すように隣接気筒間で生じる。内燃機関１００では、上述のように、隣接気筒の各対（＃１と＃２、＃３と＃４）におけるピストン位置の位相差は１８０°である。このため、図２中に矢印で示すように、隣接気筒の各対において生じる圧力差を、連通孔１０２を利用して吸収し合えるようになる。

付け加えると、図３中の各矢印は、正圧側の気筒（吸気行程及び膨張行程）から負圧側の気筒（圧縮行程及び排気行程）へのガス流れを表している。このように、直列４気筒型の内燃機関１００では、隔壁１０４に形成された連通孔１０２を利用して、ピストン１０６の上下動に起因する圧力差（圧力変動）が隣接気筒のクランク室間で交互に逃がされるようにガスを交互に移動させることができる。このため、ポンピングロスを常時低減させることができる。

１−２−２．直列３気筒エンジンの課題
図４は、ポンピングロスの低減に関する直列３気筒型エンジンの課題を説明するための図である。図５は、直列３気筒エンジンの各気筒のピストン位置とクランク角との関係を表した図である。図４に示す直列３気筒型の内燃機関１１０は、図６及び図７を参照して後述する構成を備えていない点を除き、図１に示す本実施形態の内燃機関１０と同様である。

直列３気筒型の内燃機関１１０では、図５に示すように、気筒列方向の一端に配置された気筒（１２＃１又は１２＃３）内のピストン１６とその隣接気筒（１２＃２）のピストン１６との位相差は２４０°である。換言すると、内燃機関１１０では、気筒列方向の各端部に配置された気筒（第１気筒１２＃１又は第３気筒１２＃３）内のピストン１６とその隣接気筒である第２気筒１２＃２内のピストン１６とが同一方向に移動するクランク角期間が存在する。図５中のハッチングは、そのようなクランク角期間であって、かつ、ピストン１６が下降するときのクランク角期間を網羅的に表している。

図５中にハッチングが付されたクランク角期間では、気筒列方向の一端に配置された気筒（第１気筒１２＃１又は第３気筒１２＃３）の正のクランク室内圧力を、同様にクランク室内圧力が正となる隣接気筒（第２気筒１２＃２）に向けて連通孔５０（５０＃１２又は５０＃２３）を介して逃がすことができない。このことはポンピングロスの要因となる。

なお、このような課題自体は、仮に連通孔５０を備えていなくても生じ得る。その理由は、クランク室３２＃１又は３２＃３における連通孔５０よりも下方側の部位において、クランク室３２＃２に向けて正圧が逃がされることが阻害されるために生じる。また、第２気筒１２＃２の正のクランク室内圧力自体は、連通孔５０を利用することにより、気筒列方向の他端に配置された気筒（第３気筒１２＃３又は第１気筒１２＃１）を利用して効果的に逃がすことができる。

１−３．実施の形態１の特徴的な構成
図１に示す直列３気筒型の内燃機関１０では、３つの気筒１２が本発明に係る「３つ以上の気筒」の一例に相当する。そして、第１気筒１２＃１を本発明に係る「Ａ気筒」として見た場合、第２気筒１２＃２が本発明に係る「Ａ気筒に隣り合うＢ気筒」に相当し、第３気筒１２＃３が本発明に係る「Ａ気筒のピストンとＢ気筒のピストンとが同一方向に移動するクランク角期間中にＡ気筒のピストンと逆方向に移動するピストンを有するＣ気筒」に相当する。また、第３気筒１２＃３を本発明に係る「Ａ気筒」として見た場合、第２気筒１２＃２及び第１気筒１２＃１が本発明に係る「Ｂ気筒」及び「Ｃ気筒」にそれぞれ相当する。

図１に示すように、バランスシャフト４４は、クランク室３２内において気筒列方向に沿って第１気筒１２＃１から第３気筒１２＃３に及ぶように配置されている。バランスシャフト４４には、エンジン振動を低減させるための一対のアンバランスマス５２が設けられている。換言すると、バランスシャフト４４の一部が一対のアンバランスマス５２として構成されている。アンバランスマス５２のそれぞれは、バランスシャフト４４の軸中心に対して質量的に偏心するように形成されている。

便宜上、一対のアンバランスマス５２の一方を「第１アンバランスマス」５２＃１と称し、その他方を「第２アンバランスマス」５２＃３と称する。図１に示す一例では、第１アンバランスマス５２＃１は、気筒列方向において第１気筒１２＃１に対応する位置（本発明に係る「第１位置」の一例に相当）においてバランスシャフト４４に設けられている。また、第２アンバランスマス５２＃３は、気筒列方向において第３気筒１２＃３に対応する位置（本発明に係る「第２位置」の一例に相当）においてバランスシャフト４４に設けられている。

付け加えると、図１に示す一例では、アンバランスマス５２＃１、５２＃３のそれぞれは、気筒列方向において気筒１２＃１、１２＃３の中央に位置するように（より詳細には、アンバランスマス５２＃１、５２＃３のそれぞれの幅方向の中心位置が気筒中心線と一致するように）設けられている。

図６は、図１に示すバランスシャフト４４周りの具体的な構成を説明するための図である。なお、図６の上段側に示す図は、下段側に示す図中のＡ−Ａ線断面図及びＢ−Ｂ線断面図である。

アンバランスマス５２＃１、５２＃３は、一例として、バランスシャフト４４に一体的に形成されている。具体的には、図６に示す一例では、アンバランスマス５２＃１、５２＃３のそれぞれは、錘部５２ａと凹部５２ｂとを備えている。

錘部５２ａは、バランスシャフト４４の周方向の一部において当該バランスシャフト４４の径方向外側に突出するように形成されている。この例における周方向の上記一部は、周方向の半分（１８０°）である。すなわち、錘部５２ａは半円筒形状を有している。凹部５２ｂは、周方向における錘部５２ａ以外の部位に相当する。また、アンバランスマス５２＃１、５２＃３の錘部５２ａは、互いに１８０°の位相差を有するように形成されている。なお、錘部５２ａの形成範囲は、周方向の半分よりも短くてもよいし、逆に、周方向の半分よりも長くてもよい。

バランスシャフト４４は、その内部に空洞部４４ａを有している。すなわち、バランスシャフト４４は、中空構造を有しており、また、図６に示すようにその両端は閉塞されている。

一対のアンバランスマス５２の凹部５２ｂには、一対の孔５４が形成されている。より詳細には、一対の孔５４の一方である孔５４＃１は、上記の「第１位置」（すなわち、気筒列方向（バランスシャフト４４の軸方向）において第１気筒１２＃１に対応する位置）において凹部５２ｂの外表面に形成されている。同様に、その他方である孔５４＃３は、上記の「第２位置」（すなわち、気筒列方向（バランスシャフト４４の軸方向）において第３気筒１２＃３に対応する位置）において凹部５２ｂの外表面に形成されている。付け加えると、図６に示す一例では、一対の孔５４は、バランスシャフト４４の周方向に関しては、凹部５２ｂの中央に位置するように形成されている。

そして、一対の孔５４＃１、５４＃３は、凹部５２ｂの外表面と内表面との間を貫通するように形成されている。したがって、バランスシャフト４４の内部には、一対の孔５４＃１、５４＃３、及びこれらと連通する空洞部４４ａによって、第１気筒１２＃１のクランク室３２＃１と第３気筒１２＃３のクランク室３２＃３とを連通させるための連通路５６が形成されている。

図６に示す構成においては、第１アンバランスマス５２＃１の凹部５２ｂの外表面における孔５４＃１の開口が、本発明に係る「第１位置においてバランスシャフトの外表面に設けられた第１開口」の一例に相当する。同様に、第２アンバランスマス５２＃３の凹部５２ｂの外表面における孔５４＃３の開口が、本発明に係る「第２位置においてバランスシャフトの外表面に設けられた第２開口」の一例に相当する。したがって、連通路５６は、「第１開口」と「第２開口」とを繋ぐようにバランスシャフト４４の内部に形成されている。

１−４．実施の形態１の特徴的な構成の効果
図７は、第３気筒１２＃３のピストン１６が下降しているクランク角期間（すなわち、吸気行程又は膨張行程）における連通路５６のガス流れを示す図である。図８は、本発明の実施の形態１に係る特徴的な構成の効果を説明するための図である。

１−４−１．第１気筒（＃１）が吸気行程又は膨張行程の場合
上述の図６は、第１気筒１２＃１のピストン１６が下降しているクランク角期間（すなわち、吸気行程又は膨張行程）における連通路５６のガス流れを示している。このクランク角期間においては、第１気筒１２＃１のクランク室内圧力は正となる。そして、このクランク角期間には、図８に示すように第３気筒１２＃３が圧縮行程又は排気行程にある（第３気筒１２＃３のピストン１６が上昇している）ために第３気筒１２＃３のクランク室内圧力が負となる期間（以下、「＃３負圧期間」と称する）が含まれている。

そして、上記の＃３負圧期間には、第１気筒１２＃１のクランク室内圧力と第２気筒１２＃２のクランク室内圧力とが同時に正となるクランク角期間（以下、「＃１−＃２正圧期間」と称する）が含まれている。上述の連通路５６を有するバランスシャフト４４によれば、ハッチングが付された＃１−＃２正圧期間では、図６に示すように、クランク室３２＃１と開口する孔５４＃１から連通路５６内に正圧のガスが流入する。そして、流入したガスは空洞部４４ａを通過した後に、孔５４＃３から負圧下にあるクランク室３２＃３内に流出する。

このため、本実施形態の連通路５６によれば、第１気筒１２＃１の正のクランク室内圧力を隣接気筒（第２気筒１２＃２）に逃がすことができない＃１−＃２正圧期間において、第１気筒１２＃１の正のクランク室内圧力を第３気筒１２＃３に逃がすことが可能となる。

１−４−２．第３気筒（＃３）が吸気行程又は膨張行程の場合
一方、第３気筒１２＃３のピストン１６が下降しているクランク角期間（すなわち、吸気行程又は膨張行程）においては、第３気筒１２＃３のクランク室内圧力は正となる。上述の第１気筒１２＃１に関する説明と同様に、このクランク角期間には、図８に示すように第１気筒１２＃１が圧縮行程又は排気行程にある（第１気筒１２＃１のピストン１６が上昇している）ために第１気筒１２＃１のクランク室内圧力が負となる期間（＃１負圧期間）が含まれている。そして、この＃１負圧期間には、第３気筒１２＃３のクランク室内圧力と第２気筒１２＃２のクランク室内圧力とが同時に正となるクランク角期間（以下、「＃２−＃３正圧期間」と称する）が含まれている。

上述の連通路５６を有するバランスシャフト４４によれば、ハッチングが付された＃２−＃３正圧期間では、図８に示すように、クランク室３２＃３と開口する孔５４＃３から連通路５６内に正圧のガスが流入する。そして、流入したガスは空洞部４４ａを通過した後に、孔５４＃１から負圧下にあるクランク室３２＃１内に流出する。このため、本実施形態の連通路５６によれば、第３気筒１２＃３の正のクランク室内圧力を隣接気筒（第２気筒１２＃２）に逃がすことができない＃２−＃３正圧期間においても、＃１−＃２正圧期間と同様に、第３気筒１２＃３の正のクランク室内圧力を第１気筒１２＃１に逃がすことが可能となる。

１−４−３．まとめ
以上説明したように、本実施形態の内燃機関１０によれば、内燃機関１０に既存のバランスシャフト４４の内部に、第１気筒１２＃１のクランク室３２＃１とその非隣接気筒に相当する第３気筒１２＃３のクランク室３２＃３とを連通させるための連通路５６が形成されている。このため、内燃機関１０の体格の増加を招くことなく、ピストン１６の上下動に起因して生じる気筒間の圧力差（圧力変動）を非隣接気筒間（第１気筒１２＃１と第３気筒１２＃３との間）で抑制できるようになる。したがって、車両への内燃機関１０の搭載性の低下を回避しつつ、ポンピングロスを低減させることができる。

また、本実施形態の内燃機関１０は、図１に示すように、隣接気筒間でクランク室３２を連通させるための連通孔５０（５０＃１２、５０＃２３）も備えている。このため、ピストン１６の上下動に起因して生じる気筒間の圧力差（圧力変動）を隣接気筒間においても抑制できるようになる。したがって、このような連通孔５０とともに連通路５６を備える内燃機関１０によれば、車両への内燃機関１０の搭載性の低下を回避しつつ、ポンピングロスをより効果的に低減させることができる。

実施の形態２．
次に、図９を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。

２−１．実施の形態２の特徴的な構成
図９は、本発明の実施の形態２の内燃機関６０の特徴的な構成を説明するための模式図である。本実施形態の内燃機関６０は、以下に説明する点を除き、上述した実施の形態１の内燃機関１０と同様に構成されている。図９は、ある気筒（例えば、第１気筒１２＃１）の気筒中心線を含み、かつクランクシャフト２０の中心軸線と直交する平面で切断された内燃機関６０の断面図に相当する。なお、図９中に符号Ｃを付して示された円は、クランクピン２２の中心点の軌跡に相当する。

図９中に破線で示すように、実施の形態１のバランスシャフト４４は、気筒中心線に沿った方向におけるクランクシャフト２０の中心よりも下方側（燃焼室２６の反対側）の位置において、クランク室３２内に配置されている。

これに対し、本実施形態のバランスシャフト６２は、クランクシャフト２０の軸方向から見て、バランスシャフト６２の中心が、クランクシャフト２０の中心を通りかつ気筒中心線と直交する基準直線Ｌよりも燃焼室２６側に位置している。

なお、本実施形態のバランスシャフト６２は、その中心が基準直線Ｌよりも燃焼室２６側又は基準直線Ｌの上に位置するように搭載されればよい。したがって、バランスシャフト６２は、図９中に実線で示す円の位置に代え、例えば、同図中に破線で示す複数の円の何れかの位置に搭載されてもよい。また、バランスシャフト６２には、バランスシャフト４４と同様に、一対のアンバランスマス５２、一対の孔５４及び連通路５６を備えているものとする。

２−２．実施の形態２の特徴的な構成の効果
図１に示すバランスシャフト４４のように、基準直線Ｌよりも下方側にバランスシャフトが設けられていると、次のような課題がある。すなわち、バランスシャフトがオイルパン３０の油面に近いために、車両の旋回時又は急制動時に遠心力によるオイルの偏りが発生したときに、クランク室３２内を飛散するオイルによって連通路５６が閉塞する可能性がある。また、高エンジン回転速度時には、オイルパン３０に向けて落下するオイルの量が増加する。このため、高エンジン回転速度時にも、クランク室３２内を飛散するオイルによって連通路５６が閉塞する可能性がある。

上述のような理由によって連通路５６がオイルによって閉塞すると、連通路５６を利用してポンピングロスの低減を図ることができなくなる。これに対し、本実施形態のバランスシャフト６２は、基準直線Ｌよりも燃焼室２６側の位置に設けられている。これにより、上述のようなオイルによる閉塞が生じにくくなるように、連通路５６を設けることが可能となる。したがって、本実施形態の内燃機関６０によれば、車両の旋回時若しくは急制動時、又は高エンジン回転速度時に連通路５６の利用によるポンピングロスの低減をより確実に行えるようになる。

また、上述のように、ピストン１６の上下動に起因してクランク室３２内に生じる正圧及び負圧は、ピストン１６に近いほど高くなる。本実施形態のバランスシャフト６２によれば、実施の形態１のバランスシャフト４４と比べて、クランク室内圧力がより高くなる部位とそれがより低くなる部位とを連通路５６によって連通させることができる。このため、ポンピングロスをより効果的に低減させることが可能となる。

実施の形態３．
次に、図１０及び図１１を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。

３−１．実施の形態３の特徴的な構成
図１０は、本発明の実施の形態３のバランサ装置７０の特徴的な構成を説明するための模式図である。本実施形態の内燃機関は、上述したバランサ装置４０に代えて、以下に説明するバランサ装置７０を備えている点を除き、上述した実施の形態１の内燃機関１０と同様に構成されている。

バランサ装置７０は、バランスシャフト７２を備えている。バランスシャフト７２には、バランスシャフト４４と同様に、上記の「第１位置」（すなわち、気筒列方向において第１気筒１２＃１に対応する位置）及び「第２位置（すなわち、気筒列方向において第３気筒１２＃３に対応する位置）に、一対のアンバランスマス７４（７４＃１、７４＃３）が設けられている。より詳細には、アンバランスマス７４＃１、７４＃３のそれぞれは、アンバランスマス５２と同様に、錘部７４ａと凹部７４ｂとを備えている。

また、バランスシャフト７２の内部には、連通路５６と同様に、連通路７６が形成されている。バランスシャフト７２は、連通路７６の第１開口及び第２開口を有する孔７８が形成される位置において、バランスシャフト４４と相違している。

すなわち、図１０に示す例では、孔７８は、孔５４と同様に、アンバランスマス７４の凹部７４ｂに形成されている。そのうえで、孔７８は、第１気筒１２＃１側における連通路７６の開口（第１開口）を有する２か所の孔７８ａ＃１、７８ｂ＃１と、第３気筒１２＃３側における連通路７６の開口（第２開口）を有する２か所の孔７８ａ＃３、７８ｂ＃３とからなる。

より詳細には、第１気筒１２＃１側の２か所の孔７８ａ＃１、７８ｂ＃１の開口（第１開口）は、バランスシャフト７２の周方向における第１アンバランスマス７４＃１の錘部７４ａの各端面７４ａ１＃１、７４ａ２＃１に隣接するように凹部７４ｂに設けられている。同様に、第３気筒１２＃３側の２か所の孔７８ａ＃３、７８ｂ＃３の開口（第２開口）は、バランスシャフト７２の周方向における第２アンバランスマス７４＃３の錘部７４ａの各端面７４ａ１＃３、７４ａ２＃３に隣接するように凹部７４ｂに設けられている。付け加えると、各端面７４ａ１＃１、７４ａ２＃１、７４ａ１＃３、７４ａ２＃３は、一例として、バランスシャフト７２の軸方向から見て、バランスシャフト７２の径方向に平行な面として形成されている。

３−２．実施の形態３の特徴的な構成の効果
図１０に示す回転方向にバランスシャフト７２が回転すると、孔７８の周辺には、次のような圧力差が生じる。すなわち、第１アンバランスマス７４＃１の端面７４ａ１＃１に隣接する孔７８ａ＃１の周りには、錘部７４ａの形状の作用により正圧が生じる。一方、第１アンバランスマス７４＃１の他の端面７４ａ２＃１に隣接する孔７８ｂ＃１の周りには、錘部７４ａの形状の作用により負圧が生じる。同様に、第３アンバランスマス７４＃３側の孔７８ａ＃３、７８ｂ＃３の周りにも、図１０に示すように、正圧及び負圧が同様に生じる。

３−２−１．第１気筒（＃１）が吸気行程又は膨張行程の場合
図１０は、図６と同様に、第１気筒１２＃１のピストン１６が下降しているクランク角期間（すなわち、吸気行程又は膨張行程）における連通路７６のガス流れを示している。本実施形態のバランスシャフト７２によれば、孔７８の周辺に生じる上述の正圧及び負圧を利用して、実施の形態１のバランスシャフト４４の連通路５６と比べて、連通路７６内へのガスの流入及び連通路７６からのガスの流出を促進させることができる。

すなわち、図１０に示すように、第１気筒１２＃１側においては、正圧側の孔７８ａ＃１が連通路７６の入口として機能し、第３気筒１２＃３側においては、負圧側の孔７８ｂ＃３が連通路７６の出口として機能する。これにより、＃１−＃２正圧期間において連通路７６内にガス流れをより効果的に生じさせることができる。

３−２−２．第３気筒（＃３）が吸気行程又は膨張行程の場合
図１１は、第３気筒１２＃３のピストン１６が下降しているクランク角期間（すなわち、吸気行程又は膨張行程）における連通路７６のガス流れを示す図である。このクランク角期間においては、図１０に示す例とは逆に、第３気筒１２＃３側においては、正圧側の孔７８ａ＃３が連通路７６の入口として機能し、第１気筒１２＃１側においては、負圧側の孔７８ｂ＃１が連通路７６の出口として機能する。したがって、＃２−＃３正圧期間においても、＃１−＃２正圧期間と同様に、連通路７６内にガス流れをより効果的に生じさせることができる。

３−２−３．まとめ
以上説明したように、バランスシャフト７２を有する本実施形態の内燃機関によれば、上述のように凹部７４ｂに形成された孔７８を利用して、連通路７６内にガス流れをより効果的に生じさせることができる。このため、ポンピングロスをより効果的に低減させられるようになる。

３−３．実施の形態３に関する変形例
上述した実施の形態３においては、図１０に示すように、連通路７６の第１開口又は第２開口を有する孔７８ａ＃１、７８ｂ＃１、７８ａ＃３、７８ｂ＃３は、アンバランスマス７４の錘部７４ａの各端面７４ａ１＃１、７４ａ２＃１、７４ａ１＃３、７４ａ２＃３に近接して設けられている。しかしながら、これらの孔７８は、必ずしも各端面７４ａ１＃１等に隣接していなくてもよく、各端面７４ａ１＃１等に近接して設けられていてもよい。

４．他の実施の形態．
４−１．内燃機関の気筒数の他の例
上述した実施の形態１〜３においては、直列３気筒型の内燃機関１０、６０を例に挙げた。しかしながら、本発明の対象となる内燃機関は、気筒列方向に一列に並んで配置された３つ以上の気筒と、エンジン振動を低減させるためのバランサ装置とを備え、かつ、当該３つ以上の気筒が、気筒列方向の一端に配置されたＡ気筒と、Ａ気筒に隣り合うＢ気筒と、Ａ気筒のピストンとＢ気筒のピストンとが同一方向に移動するクランク角期間中にＡ気筒のピストンと逆方向に移動するピストンを有するＣ気筒とを含むという条件を満たす限り、上記の例に限られない。

すなわち、本発明の対象となる内燃機関は、上記条件を満たす限り、５つ以上の気筒を有する内燃機関であってもよい。付け加えると、本発明が適用される内燃機関の気筒数によっては、上記のＢ気筒とＣ気筒とは、必ずしも、直列３気筒型の第２気筒１２＃２、１２＃３のように隣り合うとは限られない。

また、本発明の対象となる内燃機関は、上記条件を満たす限り、直列型に限られず、例えば、Ｖ型６気筒などのＶ型エンジンであってもよい。すなわち、上記の「３つ以上の気筒」は、内燃機関の全気筒に限られず、例えば、Ｖ型６気筒の場合には、各バンクの３つの気筒が「３つ以上の気筒」に相当する。なお、上述した実施の形態１〜３においては、一本のバランスシャフト４４又は７２が用いられる例を挙げたが、本発明に係るバランスシャフトの本数は、上記の例に限られず、複数であってもよい。

４−２．本発明に係る「第１開口」及び「第２開口」の設置部位の他の例
上述した実施の形態１〜３においては、本発明に係る「第１開口」及び「第２開口」に相当する開口を有する孔５４又は７８がアンバランスマス５２又は７４の凹部５２ｂ又は７４ｂに設けられた例を挙げた。しかしながら、本発明に係る「第１開口」及び「第２開口」は、必ずしも第１及び第２アンバランスマスに設けられていなくてもよい。したがって、「第１開口」及び「第２開口」は、第１及び第２アンバランスマスが設けられた部位以外のバランスシャフトの外表面に設けられていてもよい。また、「第１開口」及び「第２開口」は、例えば、第１及び第２アンバランスマスの凹部に代え、錘部に設けられていてもよい。

また、以上説明した各実施の形態に記載の例及び他の各変形例は、明示した組み合わせ以外にも可能な範囲内で適宜組み合わせてもよいし、また、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形してもよい。

１０、６０、１００、１１０ 内燃機関
１２ 気筒
１４ シリンダブロック
１６、１０６ ピストン
２０ クランクシャフト
２６ 燃焼室
２８ クランクケース
３０ オイルパン
３２ クランク室
３４、１０４ 隔壁
３６ 軸受
３８ クランクキャップ
４０、７０ バランサ装置
４２ バランサギヤ
４４、６２、７２ バランスシャフト
４４ａ バランスシャフトの空洞部
４６ クランクギヤ
５０、１０２ 連通孔
５２、７４ アンバランスマス（第１及び第２アンバランスマス）
５２ａ、７４ａ アンバランスマスの錘部
５２ｂ、７４ｂ アンバランスマスの凹部
５４、７８（７８ａ、７８ｂ） 孔
５６、７６ 連通路
７４ａ１、７４ａ２ アンバランスマスの錘部の端面

Claims (3)

1. 気筒列方向に一列に並んで配置された３つ以上の気筒と、エンジン振動を低減させるためのバランサ装置とを備える内燃機関であって、
   前記３つ以上の気筒は、前記気筒列方向の一端に配置されたＡ気筒と、前記Ａ気筒に隣り合うＢ気筒と、前記Ａ気筒のピストンと前記Ｂ気筒のピストンとが同一方向に移動するクランク角期間中に前記Ａ気筒の前記ピストンと逆方向に移動するピストンを有するＣ気筒とを含み、
   前記バランサ装置は、クランク室内において前記気筒列方向に沿って前記Ａ気筒から前記Ｃ気筒に及ぶように配置されたバランスシャフトを含み、
   前記バランスシャフトは、
   前記気筒列方向における前記Ａ気筒に対応する第１位置において前記バランスシャフトの外表面に設けられた第１開口と、
   前記気筒列方向における前記Ｃ気筒に対応する第２位置において前記バランスシャフトの外表面に設けられた第２開口と、
   前記第１開口と前記第２開口とを繋ぐように前記バランスシャフトの内部に形成された連通路と、を含み、
   前記バランスシャフトは、
   前記第１位置において前記バランスシャフトに設けられた第１アンバランスマスと、
   前記第２位置において前記バランスシャフトに設けられた第２アンバランスマスと、を含み、
   前記第１開口は、前記第１アンバランスマスに設けられ、
   前記第２開口は、前記第２アンバランスマスに設けられており、
   前記第１アンバランスマス及び前記第２アンバランスマスのそれぞれは、
   前記バランスシャフトの周方向の一部において前記バランスシャフトの径方向外側に突出した錘部と、
   前記周方向における前記錘部以外の部位である凹部と、を含み、
   前記第１開口は、前記第１アンバランスマスの前記凹部に形成され、
   前記第２開口は、前記第２アンバランスマスの前記凹部に形成されている
   ことを特徴とする内燃機関。
2. 前記バランスシャフトは、クランクシャフトの軸方向から見て、前記バランスシャフトの中心が、前記クランクシャフトの中心を通りかつ気筒中心線と直交する基準直線の上に又は前記基準直線よりも燃焼室側に位置するように設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
3. 前記第１開口は、前記周方向における前記第１アンバランスマスの前記錘部の各端面に隣接又は近接するように前記凹部に設けられ、
   前記第２開口は、前記周方向における前記第２アンバランスマスの前記錘部の各端面に隣接又は近接するように前記凹部に設けられている
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関。

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