JP6978880B2 - エンジン - Google Patents

Description

本発明は、エンジンに関する。

エンジンのクランク室やカム室には、空気やブローバイガス等を移動させるための流路が接続されている（特許文献１参照）。このように、エンジンに接続される流路として、例えば、オイルキャッチタンクとクランク室とを互いに接続するバランス流路がある。このバランス流路を設けることにより、オイルポンプを用いてキャッチタンク内のオイルを吸い上げる際には、キャッチタンク内の過度な圧力低下を抑制することができ、オイルポンプを適切に機能させることができる。

特開２００９−５２４２１号公報

ところで、寒冷地等においては、エンジンに接続される流路内に結露が発生し、結露による水滴が凍結して流路を塞いでしまう虞がある。このように、凍結によって流路が塞がれた場合には、エンジンを正常に機能させることが困難であった。

本発明の目的は、凍結による流路の閉塞を防止することにより、エンジンを正常に機能させることにある。

本発明のエンジンは、クランク軸およびカム軸を備えるエンジンであって、前記クランク軸および前記カム軸が設けられるエンジン本体と、前記エンジン本体に設けられ、前記エンジン本体との間にチェーン室を区画するチェーンカバーと、前記チェーン室に収容され、前記クランク軸と前記カム軸とに掛けられるチェーンと、前記チェーンカバーと前記エンジン本体とに接続され、前記チェーン室に連通する接続流路と、を有し、前記チェーンカバーに接続される前記接続流路の端部は、前記チェーンから飛散したオイルミストが浮遊する前記チェーン室のミスト領域に開口し、前記エンジン本体に接続される前記接続流路の端部は、前記エンジン本体に設けられるポンプ機構の吸入ポートに接続される。
本発明のエンジンは、クランク軸およびカム軸を備えるエンジンであって、前記クランク軸および前記カム軸が設けられるエンジン本体と、前記エンジン本体に設けられ、前記エンジン本体との間にチェーン室を区画するチェーンカバーと、前記チェーン室に収容され、前記クランク軸と前記カム軸とに掛けられるチェーンと、前記チェーンカバーに接続され、前記チェーン室に連通する接続流路と、を有し、前記チェーンカバーに接続される前記接続流路の端部は、前記チェーンから飛散したオイルミストが浮遊する前記チェーン室のミスト領域に開口し、前記ミスト領域は、前記チェーンの循環軌道よりも外側の領域である。
本発明のエンジンは、クランク軸およびカム軸を備えるエンジンであって、前記クランク軸および前記カム軸が設けられるエンジン本体と、前記エンジン本体に設けられ、前記エンジン本体との間にチェーン室を区画するチェーンカバーと、前記チェーン室に収容され、前記クランク軸と前記カム軸とに掛けられるチェーンと、前記チェーンカバーに接続され、前記チェーン室に連通する接続流路と、吸入空気を圧縮するターボチャージャと、前記ターボチャージャの軸受部に接続されるオイルタンクと、を有し、前記接続流路は、前記チェーンカバーと前記オイルタンクとを接続する第１流路部と、前記オイルタンクと前記エンジン本体とを接続する第２流路部と、を備え、前記チェーンカバーに接続される前記第１流路部の端部は、前記チェーンから飛散したオイルミストが浮遊する前記チェーン室のミスト領域に開口する。

本発明によれば、接続流路の端部がチェーン室のミスト領域に開口するため、接続流路にオイルミストを取り込むことができる。これにより、凍結による接続流路の閉塞を防止することができ、エンジンを正常に機能させることができる。

車両に搭載されるパワーユニットの一例を示す概略図である。 本発明の一実施の形態であるエンジンを示す概略図である。 エンジンのオイル循環経路の一例を示す概略図である。 図１に示す矢印Ａ方向からエンジンの一部を示す概略図である。 図３のＢ−Ｂ線に沿ってチェーンカバーの内側からタイミングチェーン等を示す概略図である。 タイミングチェーンによるオイルの飛散状況の一例を示すイメージ図である。 チェーンカバーの外側からバランス配管の内部を示す部分断面図である。 チェーン室のミスト領域の他の例を示す図である。 チェーン室のミスト領域の他の例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は車両１０に搭載されるパワーユニット１１の一例を示す概略図である。図１に示すように、車両１０に搭載されるパワーユニット１１は、内燃機関であるエンジン１２と、これに連結されるトランスミッション１３と、を有している。また、エンジン１２は、シリンダブロック等からなるエンジン本体１４と、これに取り付けられるチェーンカバー１５と、を有している。なお、図示するエンジン１２は水平対向エンジンであるが、これに限られることはなく、他の形式のエンジンであっても良い。

図２は本発明の一実施の形態であるエンジン１２を示す概略図である。図２に示すように、エンジン本体１４は、一方のシリンダバンクを構成するシリンダブロック２０と、他方のシリンダバンクを構成するシリンダブロック２１と、一対のシリンダブロック２０，２１に支持されるクランク軸２２と、を有している。また、シリンダブロック２０，２１には、カム軸２３ｉ，２３ｅやバルブ２４ｉ，２４ｅ等からなる動弁機構２５を備えたシリンダヘッド２６，２７が設けられている。このように、エンジン本体１４はシリンダブロック２０，２１およびシリンダヘッド２６，２７によって構成されており、エンジン本体１４にはクランク軸２２およびカム軸２３ｉ，２３ｅが設けられている。

図１に示すように、エンジン本体１４とチェーンカバー１５との間にはチェーン室２７が区画されており、チェーン室２７にはタイミングチェーン（チェーン）２８が収容されている。なお、チェーンカバー１５の内側に区画されるチェーン室２７は、後述するシリンダブロック２０，２１内のクランク室２９に連通する空間となっている。また、シリンダブロック２０，２１の下部には、オイルを貯留するオイルパン３０が設けられている。さらに、エンジン本体１４の下方には、吸入空気を圧縮するターボチャージャ３１が設置されている。

図２に示すように、シリンダヘッド２６，２７には吸気ポート３２が形成されており、この吸気ポート３２には吸気系３３が接続されている。吸気系３３は、エアクリーナボックス４０、吸気ダクト４１、コンプレッサ４２、吸気ダクト４３、インタークーラ４４、スロットルバルブ４５および吸気マニホールド４６等によって構成されている。図２に矢印ａ１で示すように、エアクリーナボックス４０を通過した吸入空気は、吸気ダクト４１、コンプレッサ４２、吸気ダクト４３、インタークーラ４４、スロットルバルブ４５および吸気マニホールド４６を経て、シリンダヘッド２６，２７の吸気ポート３２に供給される。

シリンダヘッド２６，２７には排気ポート３４が形成されており、この排気ポート３４には排気系３５が接続されている。排気系３５は、排気マニホールド４７、タービン４８および排気管４９等によって構成されている。図２に矢印ａ２で示すように、排気ポート３４から排出される排出ガスは、排気マニホールド４７、タービン４８および排気管４９を経て、外部に排出される。なお、排気管４９には図示しない触媒コンバータや消音器が接続されており、排出ガスは触媒コンバータや消音器を経て外部に排出される。

［オイル循環経路］
図３はエンジン１２のオイル循環経路の一例を示す概略図である。図３に示す白抜きの矢印は、オイルの流れ方向を示す矢印である。図３に示すように、エンジン１２は、メインポンプ５０およびスカベンジポンプ（ポンプ機構）５１を有している。クランク軸２２には、メインポンプ５０のロータ５０ａが連結されるとともに、スカベンジポンプ５１のロータ５１ａが連結されている。メインポンプ５０の吸入ポート５０ｉには、吸入油路５２を介してオイルパン３０内のストレーナ５３が接続されており、メインポンプ５０の吐出ポート５０ｏには、メイン油路５４を介してクランクジャーナル等の潤滑部５５が接続されている。すなわち、メインポンプ５０を駆動することにより、オイルパン３０内のオイルはメインポンプ５０に吸引され、メインポンプ５０から潤滑部５５に向けて供給される。そして、クランクジャーナル等の潤滑部５５を潤滑したオイルは、潤滑部５５から流れ落ちてオイルパン３０に戻される。

前述したように、エンジン１２にはターボチャージャ３１が設けられている。このターボチャージャ３１は、タービン４８を収容するタービンハウジング６１と、コンプレッサ４２を収容するコンプレッサハウジング６２と、これらハウジング６１，６２の間に配置されるベアリングハウジング６３と、を有している。ベアリングハウジング６３には、ベアリング６４を介してシャフト６５が回転自在に支持されている。このように、ターボチャージャ３１には、ベアリングハウジング６３、ベアリング６４およびシャフト６５等からなる軸受部６６が設けられている。

ベアリングハウジング６３の上部にはオイル導入口６３ｉが形成されており、ベアリングハウジング６３の下部にはオイル排出口６３ｏが形成されている。ベアリングハウジング６３のオイル導入口６３ｉには、メイン油路５４から分岐する供給油路６７が接続されている。また、ベアリングハウジング６３のオイル排出口６３ｏには、キャッチタンク（オイルタンク）６８を介して排出油路（接続流路，第２流路部）６９が接続されており、この排出油路６９はスカベンジポンプ５１の吸入ポート５１ｉに接続されている。また、スカベンジポンプ５１の吐出ポート５１ｏには放出油路７０が接続されており、放出油路７０の端部はクランク室２９に開放される。

すなわち、メインポンプ５０およびスカベンジポンプ５１が駆動されると、メインポンプ５０から吐出されたオイルは、供給油路６７等を経て軸受部６６に供給され、軸受部６６に供給されたオイルは、排出油路６９等を経てスカベンジポンプ５１に吸引される。そして、スカベンジポンプ５１に吸引されたオイルは、クランク室２９に排出されてオイルパン３０に戻される。これにより、エンジン１２の下部にターボチャージャ３１が設けられる場合であっても、ターボチャージャ３１の軸受部６６を通過したオイルを吸い上げることができ、適切にオイルを循環させて軸受部６６を潤滑することができる。

ところで、スカベンジポンプ５１を駆動することにより、キャッチタンク６８からオイルを適切に吸い上げるためには、キャッチタンク６８に適量の空気等を導入することにより、キャッチタンク６８内の過度な圧力低下を抑制することが必要である。また、キャッチタンク６８内の過度な圧力低下は、タービン４８の隙間からキャッチタンク６８に排出ガスを流入させる要因でもある。そこで、図３に示すように、キャッチタンク６８とチェーンカバー１５とは、バランス配管（接続流路，第１流路部）７１を介して接続されている。これにより、チェーン室２７からキャッチタンク６８に空気やブローバイガス等を供給することができ、キャッチタンク６８内の過度な圧力低下を抑制することができる。

ここで、図４は図１に示す矢印Ａ方向からエンジン１２の一部を示す概略図である。図４に示すように、バランス配管７１は、チェーンカバー１５に設けられるニップル７２と、キャッチタンク６８に設けられるニップル７３と、これらのニップル７２，７３を接続するホース７４と、によって構成されている。図４に示すように、バランス配管７１は、チェーンカバー１５やエンジン本体１４の外側に露出した状態で配設されるため、寒冷地等においては、バランス配管７１内に結露が発生するとともに、結露による水滴が凍結してバランス配管７１を塞いでしまう虞がある。そこで、本発明の一実施の形態であるエンジン１２においては、以下に説明するように、チェーンカバー１５の適切な位置にバランス配管７１を接続することにより、凍結によるバランス配管７１の閉塞を防止している。

［タイミングチェーン］
図５は図３のＢ−Ｂ線に沿ってチェーンカバー１５の内側からタイミングチェーン２８等を示す概略図である。図４および図５に示すように、クランク軸２２には、クランクスプロケット８０が取り付けられている。また、吸気カム軸２３ｉにはカムスプロケット８１が取り付けられており、排気カム軸２３ｅにはカムスプロケット８２が取り付けられている。これらのスプロケット８０〜８２には、タイミングチェーン２８が巻き掛けられている。つまり、クランク軸２２とカム軸２３ｉ，２３ｅとには、タイミングチェーン２８が巻き掛けられている。これにより、クランク軸２２が矢印ｂ１方向に回転すると、タイミングチェーン２８が矢印ｂ２方向に移動するため、吸気カム軸２３ｉが矢印ｂ３方向に回転し、排気カム軸２３ｅが矢印ｂ４方向に回転する。このように、クランク軸２２の回転は、タイミングチェーン２８を介して吸気カム軸２３ｉおよび排気カム軸２３ｅに伝達される。

図５に示すように、エンジン１２には、タイミングチェーン２８をガイドするチェーンガイド８３が設けられるとともに、タイミングチェーン２８の張りを調整するチェーンテンショナ８４が設けられている。また、エンジン１２には油圧駆動されるアジャスタ８５が設けられており、アジャスタ８５によってチェーンテンショナ８４が押し込まれている。チェーンテンショナ８４を矢印ｃ１方向に押し込むことにより、ピン８６を中心にチェーンテンショナ８４を傾動させることができ、タイミングチェーン２８の張りを調整することができる。また、アジャスタ８５からチェーンテンショナ８４に対してオイルが供給されており、このオイルはチェーンテンショナ８４内の油路を介してタイミングチェーン２８に供給される。

ここで、図６はタイミングチェーン２８によるオイルの飛散状況の一例を示すイメージ図である。図６に矢印ｄ１で示すように、チェーンテンショナ８４からタイミングチェーン２８にオイルが供給される。このように、タイミングチェーン２８に取り込まれたオイルは、カムスプロケット８１，８２に沿ってタイミングチェーン２８が旋回する際に、矢印ｅ１で示すように、遠心力によって外側に微細な粒となって飛散することになる。また、タイミングチェーン２８から飛散したオイルは、矢印ｅ２で示すように、オイルミストとしてチェーン室２７内を浮遊することになる。つまり、図６に示す例においては、カムスプロケット８１からチェーンガイド８３にかけての領域αが、チェーン室２７内の他の領域に比べて多くのオイルミストが浮遊するミスト領域となっている。なお、図示する例では、吸気側のカムスプロケット８１から多くのオイルが飛散しているが、排気側のカムスプロケット８２からもオイルが飛散することはいうまでもない。

［バランス配管の接続位置］
続いて、チェーンカバー１５に対するバランス配管７１の接続位置について説明する。図７はチェーンカバー１５の外側からバランス配管７１の内部を示す部分断面図である。まず、図５および図６に示すように、バランス配管７１のニップル７２は、チェーンガイド８３の近傍に開口する連通孔７２ａを有している。つまり、チェーンカバー１５に接続される接続流路であるバランス配管７１の端部は、タイミングチェーン２８から飛散したオイルミストが浮遊するミスト領域αに開口している。ここで、図３に示すように、バランス配管７１には、キャッチタンク６８および排出油路６９を介してスカベンジポンプ５１が接続されている。つまり、エンジン本体１４に接続される接続流路である排出油路６９の端部は、エンジン本体１４に設けられるスカベンジポンプ５１の吸入ポート５１ｉに接続される。このように、バランス配管７１にはスカベンジポンプ５１が接続されるため、チェーン室２７の空気やブローバイガス等はバランス配管７１からキャッチタンク６８に向けて吸引される。

すなわち、図７に矢印ｆ１で示すように、バランス配管７１にはチェーン室２７から空気やブローバイガス等が流入する。ここで、前述したように、バランス配管７１はチェーン室２７のミスト領域αに開口することから、バランス配管７１には空気やブローバイガスだけでなく、エンジン１２によって暖められたオイルミストが取り込まれる。このように、バランス配管７１にオイルミストを取り込むことにより、バランス配管７１を暖めることができるため、バランス配管７１の凍結による閉塞を防止することができる。つまり、オイルミストは空気やブローバイガス等に比べて熱容量が大きいことから、このオイルミストを取り込むことでバランス配管７１を積極的に暖めることができ、バランス配管７１の凍結による閉塞を防止することができる。これにより、バランス配管７１を連通状態に保持することができるため、スカベンジポンプ５１を適切に機能させることができ、エンジン１２を正常に機能させることができる。

［ミスト領域］
前述の説明では、チェーン室２７のミスト領域として、カムスプロケット８１からチェーンガイド８３にかけての領域αを示しているが、これに限られることはなく、十分なオイルミストが浮遊する領域であれば他の領域であっても良い。ここで、図８および図９はチェーン室２７のミスト領域の他の例を示す図である。

図８にハッチングで示すように、チェーン室２７のミスト領域として、クランク軸２２よりも吸気カム軸２３ｉや排気カム軸２３ｅに近い領域α１を設定しても良い。ここで、図８に示した仮想線Ｌ１は、クランク軸２２の回転中心ｇ１と吸気カム軸２３ｉの回転中心ｇ２とを結ぶ仮想線Ｌａの垂直二等分線である。また、図８に示した仮想線Ｌ２は、クランク軸２２の回転中心ｇ１と排気カム軸２３ｅの回転中心ｇ３とを結ぶ仮想線Ｌｂの垂直二等分線である。このように、仮想線Ｌ１，Ｌ２によって区画されるミスト領域α１に、バランス配管７１のニップル７２を開口させても良い。

また、図９にハッチングで示すように、チェーン室２７のミスト領域として、タイミングチェーン２８よりも外側の領域α２を設定しても良い。つまり、無端チェーンであるタイミングチェーン２８の循環軌道よりも外側のミスト領域α２に、バランス配管７１のニップル７２を開口させても良い。なお、ミスト領域α１，α２であれば如何なる位置にバランス配管７１のニップル７２を開口させても良いが、ミスト領域α１，α２の互いに重なる領域にバランス配管７１のニップル７２を開口させても良い。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。前述の説明では、バランス配管７１および排出油路６９によって接続流路を構成しているが、これに限られることはない。例えば、図２に破線Ｘ１，Ｘ２で示すように、チェーン室２７と吸気系３３とを接続するブローバイ配管によって接続流路を構成しても良い。この場合であっても、チェーン室２７のミスト領域にブローバイ配管Ｘ１，Ｘ２の端部を開口させることにより、ブローバイ配管Ｘ１，Ｘ２の凍結による閉塞を防止することができる。これにより、チェーン室２７から吸気系３３にブローバイガスを供給することができ、エンジン１２を正常に機能させることができる。

図示する例では、接続流路を構成するバランス配管７１および排出油路６９のうち、バランス配管７１の全てがエンジン本体１４やチェーンカバー１５の外側に露出しているが、これに限られることはなく、バランス配管７１の一部がエンジン本体１４やチェーンカバー１５の外側に露出していても良い。また、図示する例では、水平対向エンジンに本発明を適用しているが、これに限られることはなく、直列エンジンやＶ型エンジン等に対して本発明を適用しても良い。また、図示する例では、各シリンダヘッドに２本のカム軸２３ｉ，２３ｅが組み込まれているが、これに限られることはなく、各シリンダヘッドに１本のカム軸が組み込まれていても良い。また、前述の説明では、チェーンテンショナ８４からタイミングチェーン２８にオイルを供給しているが、これに限られることはない。例えば、オイルを噴射するオイルジェットを設けることにより、オイルジェットからタイミングチェーン２８にオイルを供給しても良い。

１２ エンジン
１４ エンジン本体
１５ チェーンカバー
２２ クランク軸
２３ｉ 吸気カム軸（カム軸）
２３ｅ 排気カム軸（カム軸）
２７ チェーン室
２８ タイミングチェーン（チェーン）
３１ ターボチャージャ
５１ スカベンジポンプ（ポンプ機構）
６６ 軸受部
６８ キャッチタンク（オイルタンク）
６９ 排出油路（接続流路，第２流路部）
７１ バランス配管（接続流路，第１流路部）
α，α１，α２ ミスト領域

Claims (5)

1. クランク軸およびカム軸を備えるエンジンであって、
   前記クランク軸および前記カム軸が設けられるエンジン本体と、
   前記エンジン本体に設けられ、前記エンジン本体との間にチェーン室を区画するチェーンカバーと、
   前記チェーン室に収容され、前記クランク軸と前記カム軸とに掛けられるチェーンと、
   前記チェーンカバーと前記エンジン本体とに接続され、前記チェーン室に連通する接続流路と、
   を有し、
   前記チェーンカバーに接続される前記接続流路の端部は、前記チェーンから飛散したオイルミストが浮遊する前記チェーン室のミスト領域に開口し、
   前記エンジン本体に接続される前記接続流路の端部は、前記エンジン本体に設けられるポンプ機構の吸入ポートに接続される、
   エンジン。
2. 請求項１に記載のエンジンにおいて、
   前記ミスト領域は、前記チェーンの循環軌道よりも外側の領域である、
   エンジン。
3. 請求項１または２に記載のエンジンにおいて、
   吸入空気を圧縮するターボチャージャと、
   前記ターボチャージャの軸受部に接続されるオイルタンクと、
   を有し、
   前記接続流路は、前記チェーンカバーと前記オイルタンクとを接続する第１流路部と、前記オイルタンクと前記エンジン本体とを接続する第２流路部と、を備える、
   エンジン。
4. クランク軸およびカム軸を備えるエンジンであって、
   前記クランク軸および前記カム軸が設けられるエンジン本体と、
   前記エンジン本体に設けられ、前記エンジン本体との間にチェーン室を区画するチェーンカバーと、
   前記チェーン室に収容され、前記クランク軸と前記カム軸とに掛けられるチェーンと、
   前記チェーンカバーに接続され、前記チェーン室に連通する接続流路と、
   を有し、
   前記チェーンカバーに接続される前記接続流路の端部は、前記チェーンから飛散したオイルミストが浮遊する前記チェーン室のミスト領域に開口し、
   前記ミスト領域は、前記チェーンの循環軌道よりも外側の領域である、
   エンジン。
5. クランク軸およびカム軸を備えるエンジンであって、
   前記クランク軸および前記カム軸が設けられるエンジン本体と、
   前記エンジン本体に設けられ、前記エンジン本体との間にチェーン室を区画するチェーンカバーと、
   前記チェーン室に収容され、前記クランク軸と前記カム軸とに掛けられるチェーンと、
   前記チェーンカバーに接続され、前記チェーン室に連通する接続流路と、
   吸入空気を圧縮するターボチャージャと、
   前記ターボチャージャの軸受部に接続されるオイルタンクと、
   を有し、
   前記接続流路は、前記チェーンカバーと前記オイルタンクとを接続する第１流路部と、前記オイルタンクと前記エンジン本体とを接続する第２流路部と、を備え、
   前記チェーンカバーに接続される前記第１流路部の端部は、前記チェーンから飛散したオイルミストが浮遊する前記チェーン室のミスト領域に開口する、
   エンジン。

Images