(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献1はポンピングロスの低減を目的としたものであり、換気については教示していない。これに対して特許文献2は換気を目的にした発明であり、各シリンダボアを的確に換気できると云えるが、構造が非常に複雑化になるため製造コストが嵩む問題や、新気導入通路やブローバイガス通路が多数存在することでシリンダブロックの強度が低下するおそれがあり、これを回避するためには機関が大型化するおそれがある。
【0006】
本願発明はこのような現状を改善すべく成されたもので、簡単な構造で換気性能を向上せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
請求項1の発明は、
クランク軸が回転自在に配置されたクランクケースと、前記クランク
ケースの内部のクランク室に上方から連通した複数のシリンダボア
と、前記クランク室に向けて開口した新気導入口及びブローバイガス排出口と、前記クランクケースの下面に固定されたオイルパンとを有しており、
前記シリンダボアには、前記クランク軸にコンロッド
を介して連結されたピストンが往復動自在に嵌挿されて
いる一方、
前記クランクケースは、隣り合ったシリンダボアの間に位置した隔壁と、前記シリンダボアの群の外側の箇所に位置した外壁とを有していて、前記隔壁と外壁とに設けた軸受け部によって前記クランク軸が回転自在に保持されており、
前記クランクケースとオイルパンとで囲われた空間は、前記隔壁で仕切られて各シリンダボアの箇所ごとに存在する単位空間の群と、各単位空間の群の下方においてクランク軸線方向に一連に広がる下部空間とから成っている構成であって、
前記各隔壁に、前記軸受け部よりも上の部位において隣り合った単位空間を連通させる通気穴が、
前記ピストンの動きに伴って空気をクランク軸の軸線方向に向いた一方方向に流しやすい形態にして形成されて
いる一方、
前記一方方向を向いて手前側に位置した外壁に、前記新気導入口が、前記軸受け部を挟んだ上下に分かれて形成されている。
【0008】
請求項2の発明は、
クランク軸が回転自在に配置されたクランクケースと、前記クランク
ケースの内部のクランク室に上方から連通した複数のシリンダボア
と、前記クランク室に向けて開口した新気導入口及びブローバイガス排出口と、前記クランクケースの下面に固定されたオイルパンとを有しており、
前記シリンダボアには、前記クランク軸にクランクアーム及びコンロッド
を介して連結されたピストンが往復動自在に嵌挿されており、前記クランクアームにはカウンターウエイトが一体に設けられている一方、
前記クランクケースは、隣り合ったシリンダボアの間に位置した隔壁と、前記シリンダボアの群の外側の箇所の下方に位置した外壁とを有していて、前記隔壁と外壁とに設けた軸受け部によって前記クランク軸が回転自在に保持されており、
前記クランクケースとオイルパンとで囲われた空間は、前記隔壁で仕切られて各シリンダボアの箇所ごとに存在する単位空間の群と、前記単位空間の群の下方においてクランク軸線方向に一連に広がる下部空間とから成っている構成であって、
前記各隔壁に、隣り合った単位空間に連通した通気穴を空けることにより、空気が前記単位空間の群を通過することが許容されていて、前記単位空間を挟んで隔壁に連通した2つの通気穴を、前記ピストンの下降時に前記カウンターウエイトの回動の影響で両通気穴の通気量が変わるようにずらして設けることにより、ピストンの動きに伴って空気が隣り合った一方の単位空間から他方の単位空間に流れるように方向付け
られており、かつ、前記各通気穴は、前記軸受け部よりも上の領域に形成されている。
【0009】
【0010】
【0011】
【0012】
本願発明では、請求項1
,2の発明
を組み合わせることも可能であ
る。
【発明の効果】
【0013】
いずれの発明においても、クランク室の空気が隣り合った1つの単位空間から隣の単位空間に流れるように空気に方向性を付与できるため、クランク軸の軸線方向に複数の単位空間が並んだクランク室に、クランク軸の軸方向に流れる空気流を形成できる。
【0014】
このため、単位空間を横断して流れる空気流に新気を乗せることで新気の強い流れを形成したり、クランク室にその内部を隈なく流れる空気流を生成したりすることが簡単にできる。そして、クランク室に生成された空気流をブローバイガス排出口に向かわせることにより、クランク室内を隈なく換気してブローバイガスを的確に還流させることができる。これにより、オイルの劣化を抑制できる。
【0015】
しかも、隔壁に設けた通気穴を利用して空気流を形成するものであるため、ポンピングロスも低減できる。別の見方をすると、ポンピングロスを低減するための通気穴を利用して換気性を向上できるのであり、このため、構造が複雑化することを防止できるのであり、従って、特許文献2のような大幅なコストアップやシリンダブロックの強度低下や大型化といった問題は生じない。
【0016】
本願両発明は、ピストンの動きによる空気の流れ(特に、ピストン下降時の流れ)に方向性を付与するものであり
、クランクアーム及びカウンターウエイトには特段の加工を施す必要がないため、従来のクランクアーム及びカウンターウエイトをそのまま使用できる利点がある。
【0017】
【0018】
両発明において、クランク室の単位空間を横断して流れる空気流の始端部の箇所に新気導入口を配置すると、新気が含まれた空気流に乗せてブローバイガスをブローバイガス排出口に的確に誘導できるため、特に好適である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
(1).第1実施形態の構造
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。先ず、
図1,2に示す第1実施形態を説明する。第1実施形態は請求項1の発明を具体化したものである。なお、以下の説明では「正面」「側面」「平面」の文言を使用するが、正面視は
図1のようにクランク軸の軸線とシリンダボアの軸線とに直交した方向から見た状態と定義し、側面視はクランク軸の軸方向から見た状態と定義し、平面視はシリンダボアの軸線方向の上から見た状態と定義している。
【0021】
本実施形態の内燃機関は4気筒であり、従って、シリンダブロック1には、4つのシリンダボア2が平面視で直列に並んでおり、各シリンダボア2にはピストン3が摺動自在に嵌まっている。シリンダブロック1の上面にはシリンダヘッド4が固定されている。シリンダブロック1の下部は
クランクケース1′になっていて、その内部はクランク室5になっており、クランク室5に、シリンダボア2の並び方向に長いクランク軸6が回転自在に保持されている。クランク軸6に、一対ずつのクランクアーム7及びコンロッド8を介して各ピストン3が連結されている。
図2(A)のとおり、クランクアーム7には、回転軸心を挟んでクランクピン9と反対側に張り出したカウンターウエイト7aが一体に形成されている。
【0022】
クランク室5は、各シリンダボア2の箇所ごとに隔壁10で仕切られている
。従って、クランク室5は、各シリンダボア2に連通した単位空間5a
の群を有しており、各単位空間5aは、
外壁1a,1bと隔壁10、又は隔壁10同士で区画されている。
【0023】
クランク軸6の各ジャーナルのうち両端部
は外壁1a,1bに設けた端部軸受け部11′で軸支されて、両端部の間に位置した中間部のクランクジャーナル4aは、隔壁10の箇所において中間軸受け
部11で回転自在に保持されている。シリンダブロック1の下面にはオイルパン1cが固定されている。
従って、クランクケースとオイルパン1cとで囲われた空間のうち単位空間5aの下方の部位は、クランク軸線方向に一連に広がる空間になっており、本願ではこの空間を下部空間と称し、図では符号5bを付している。
【0024】
クランク室5に吹き抜けたブローバイガスは吸気系に還流する。そこで、シリンダブロック1の側面部のうち、チェーンケース12に近い隔壁1
0にブローバイガス排出通路13を設けている。従って、ブローバイガス排出通路13の下端は
、ブローバイガス排出口13aとしてクランク室5に開口している。図示していないが、ブローバイガス排出通路13は
、シリンダヘッドカバーに設けた気液分離室に連通しており、気液分離室でオイルが補集されてから吸気系に送られる。
【0025】
また、潤滑油の劣化防止等のためにクランク室5に吸気系から新気を導入しており、そのため、シリンダブロック1のうちチェーンケース12が重なってい
る外壁1aに、クランク軸6の下に位置した下部新気導入口14aと、クランク軸6の上に位置した上部新気導入口14bとが内外に貫通した状態で空いている。従って、本実施形態では、ブローバイガス排出通路13と新気導入口14a,14bとは、クランク軸6の軸方向にかなり近い状態で配置されている。
【0026】
また、本実施形態では、チェーンケース12
で囲われた空間が新気導入通路を形成しており、上部新気導入口14bは
、チェーンケース12に近い端部の単位空間5aに開口している。なお、新気導入通路は、シリンダブロック1及びシリンダヘッド4に形成した上下長手の貫通穴とすることも可能である。或いは、新気導入通路をパイプやチューブで構成して、シリンダブロック1に継手を介して接続することも可能である。他方、ブローバイガス排出通路13も、パイプやチューブで構成した外付け構造とすることも可能である。
【0027】
各隔壁10に、隣り合った単位空間5aに連通した通気穴15を設けているが、この通気穴15を、上部新気導入口14bに近い
側の開口面積が大きくて、上部新気導入口14bから遠い
側の開口面積が小さくなるテーパ状に形成している。上部新気導入口14bも、各通気穴15と同じ姿勢のテーパ形状になっている。
【0028】
(2).第1実施形態のまとめ
以上の構成において、ピストン3の下降行程では、クランク室5における単位空間5aの空気
は通気穴15
又は上部新気導入口14bから逃げようとするが、
各通気穴15
及び上部新気導入口14bが同じ一方方向に縮径したテーパ状であることにより、
図1(B)
に矢印で示すとおり、単位空間5aに向けて大きく開口した通気穴15には誘い込み効果
で流入空気量が多くなって、単位空間5aに向けた開口面積が小さい通気穴15への流入量は小さい。
【0029】
従って
、白抜き矢印のとおり、1つの単位空間5aにおいて、空気は上部新気導入口14bに近い単位空間5aから遠い単位空間5aに向けて流れるように方向性が付与されるのであり、その結果、単位空間5aの群で、シリンダブロック1の一端1aの側から他端1bの側に向けて流れる空気流16が発生する。
【0030】
また、上部新気導入口14bも各通気穴15と同じ形状であるため、左端の単位空間5aでは、上部新気導入口14bから送られた新気が空気流16によって隣あの単位空間5aに向けて流れるような吸引作用を受けることになる。これにより、
上部新気導入口14bを経由した新気が
、クランク室5の内部
のうち単位空間5aの群に送気される。
【0031】
また、ピストン3の上昇行程では隣のシリンダボア2から空気が吸引される現象が生じるが、
図1(C)のとおり、その単位空間5aに小さく開口した通気穴15では吸引抵抗が小さいため隣の単位空間5aから空気を多く吸引するのに対して、その単位空間5aに大きく開口した通気穴15からの空気量は少なく、このため、ピストン3の上昇行程でも、上部新気導入口14bに近い側の単位空間5aから遠い側の単位空間5aに向けて流れるように方向性が付与された空気
流16が生成される。
【0032】
隣り合ったシリンダボア2ではピストン3は逆方向に動いているので、隣り合った単位空間5aにおいて空気の押し作用と引き作用とは交互に発生しており、このため、隣り合った単位空間5aでは、一方の単位空間5aで強く押された空気を他方の単位空間5aで強く引くという相乗作用が発生して、空気
流16がより強く発生すると推測される。
【0033】
そして、ピストン3の動きによって単位空間5aの群で空気流16が発生し、これがシリンダブロック1の一端1aの側から他端1bの側に流れるように方向付けられているため
、図1(A)に示すように、単位空間5aの群の下方
の下部空間5bにおいては、シリンダブロック1の
他方の外壁1bから一方の外壁1aの側に向いて流れる空気の反流(循環流)17が発生するが、この反流17と下部新気導入口14aからの新気の流れとがブローバイガス排出通路13の下方で衝突することで、反流17と下部新気導入口14aからの新気の流れとは、合流して上向きに方向を変えてブローバイガス排出通路13に流入する。
【0034】
このように、クランク室5の内部を舐めるように流れる空気流が発生するため、クランク室5でのブローバイガスの滞留は発生せずに、ブローバイガスを吸気系に的確に還流させることができる。このため、クランク室5を換気された状態に保持して、潤滑油の劣化を防止できると共に、ブローバイガスの排出を確実化して燃費の改善に貢献できる。また、ピストン3で押された空気が隣の単位空間5aに速やかに逃げるため、ピストン3に対する抵抗が低減されてポンピングロスも低減できる。
【0036】
また、新気導入口をクランク軸6の軸方向に離れた複数箇所に設けることも可能である。或いは、ブローバイガス
排出通路13と下部新気導入口
14aとの両方をクランク軸6の軸方向に離れた複数
箇所に設けることも可能である。両方とも複数設ける場合、その数を異ならせることも可能である。
【0037】
(3).第2〜第5実施形態
図3に示す第2〜4実施形態も請求項1を具体化したものである。このうち
図3(A)の第2実施形態では、隣り合った2つの隔壁10の通気穴15の開口面積を変えることで、一方の単位空間5aから他方の単位空間5aに流れる空気流16を構成している。他方、
図3(B)の第3実施形態では、通気穴15の個数を変えることで、単位空間5a
に空気流16を形成している。敢えて述べるまでもないが、第2実施形態及び第3実施形態と1実施形態と組み合わせることも可能である。
【0038】
図3(C)に示す第4実施形態では、片方の通気穴15に連通した凹所19を形成して、片方の通気穴15の箇所において隔壁10の
厚さを部分的に小さくすることで、当該片方の通気穴15の流れ抵抗を小さくしている。従って、空気は凹所
19を設けた通気穴15から多く流れる傾向を呈して、その結果として空気流16が生成される。
【0039】
空気流16は、
単位空間5aを挟んだ2つの隔壁10の通気穴15の流れ抵抗の違いによって発生する。従って、流れ抵抗の違いを付与する手段としては、単位空間5aを挟んで配置された2つの通気穴15の長さを変えることも採用できる。また、図示は省略するが、通気穴15に、片側への通気のみを許容する回動式等の逆止弁を設けることも可能であり、かかる構成も請求項1に含まれる。
【0040】
(4).第5〜8実施形態(
図4,5)
次に、
図4,5に示す第5〜8実施形態を説明する。これらの実施形態は請求項2の発明を具体化したものである。これら
図4,5では隔壁10をクランク軸6の軸線方向から見ており、白抜き円で表示した通気穴15′は、図に表示したシリンダボア2の手前側の隔壁10(図面では表示されていない)に開口しており、網かけ円で表示した通気穴15″は、図に表示されたシリンダボア2の向こう側の隔壁10に開口している。
いずれの実施形態でも、通気穴15,15′は軸受け部11よりも上(シリンダボア2の側)に形成されている。
【0041】
そして、
図4(A)に示す第5実施形態では、2つの通気穴15′,15″はいずれもカウンターウエイト7aの外周の回転軌跡20の内側のエリアに位置していると共に、手前側の通気穴15′と向こう側の通気穴15″とは、カウンターウエイト7aの回転方向に沿ってずれている。
【0042】
図示の例では、2つの通気穴15′,15″は、クランク軸6の軸線方向から見てシリンダボア2の軸心21を挟んだ左右対称の位置に設けているが、例えば、手前側の通気穴15′をシリンダボア2の軸心21の近傍部に配置して、向こう側の通気穴15″をその右側に配置すると言ったことも可能である。クランク軸6の回転軸心から両通気穴15′,15″までの距離を異ならせることも可能である。
【0043】
この
図4(A)の実施形態では、ピストン3の下降行程時に、クランクアーム7の回転によって手前側の通気穴15′が先に塞がれるため、空気の動圧が高い状態で手前側の通気穴15′が塞がれることになる。従って、空気は手前側の通気穴15′からは抜けにくくて向こう側の通気穴15″からは抜けやすくなっている。従って、空気は、紙面に向かって手前から向こう側に流れるように方向性が付与される。
【0044】
つまり、この実施形態では、2つの通気穴15
がカウンターウエイト7aで塞がれるタイミングが異なることにより、2つの通気穴15の空気流量が相違し、その結果、
第1実施形態と同様に、隣り合った一方の単位空間5aから他方の単位空間5aに向かう空気流16が発生するのである。この実施形態では、
第1実施形態と同様に、空気流16の流れ方向に向かって最も手前に位置した単位空間5aの手前側の
外壁1aに上部新気導入口14bを設けるのが好ましい。
【0045】
図4(B)に示す第6実施形態では、手前側の通気穴15′はカウンターウエイト7aの回転軌跡20の内側に位置して、向こう側の通気穴15″がカウンターウエイト7aの回転軌跡20の外側に位置している。すなわち、この実施形態では、手前側の通気穴15′と向こう側の通気穴15″との配置エリアが、カウンターウエイト7aの回転軌跡20の外側と内側とに分離している。
【0046】
従って、ピストン3の下降時に、空気は向こう側の通気穴
15″に多く流れて手前側の通気穴
15′には流れにくくなっている。このため、本実施形態でも、紙面と直交
した手前側から向こう側に流れる空気流が形成される。
【0047】
図5(A)に示す7実施形態は第5実施形態と第6実施形態とを組み合わせたもので、手前側の通気穴15′は、カウンターウエイト7aの回転軌跡の内側でかつ、シリンダボア2の軸心21よりもカウンターウエイト7aの回転方向
手前側に位置している一方、向こう側の通気穴15″は、カウンターウエイト7aの回転軌跡の外側でかつ、シリンダボア2の軸心21よりもカウンターウエイト7aの回転方向
前方側に位置している。従って、この実施形態では、
図4(B)と同様に、ピストン3の下降動に際して、空気は紙面と直交
した手前側から向こう側に流れる。
【0048】
図5(B)に示す第8実施形態では、手前側の通気穴15′と向こう側の通気穴15″とはいずれも黒丸で示す共通位置の基準穴15aを有しており、この基準穴15aはカウンターウエイト7aの回転軌跡の内側でかつ、シリンダボア2の軸心21の箇所に位置している。そして、向こう側の通気穴15″は、基準穴15aに連通して上向きに延びてカウンターウエイト7aの回転軌跡20の外側にはみ出る上向き延長部15bを有している
そして、この実施形態では、手前側の通気穴15′の開口面積が向こう側の通気穴15″の開口面積よりも小さいため、ピストン3の下降時には、空気は向こう側の通気穴15″に多く流れる。従って、隣り合った単位空間5aの間には、紙面と直交した手前側から向こう側に流れる
。
【0049】
なお、向こう側の通気穴15″の延長部15bは、一点鎖線に示すように、カウンターウエイト7aの回転方向の前方に向けて延ばしてもよく、この場合も向こう側の通気穴15″に空気が流れやすいため、紙面に向かって手前側から向こう側に向いた空気流が発生する。