(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0009】
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。
【0010】
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。
【0011】
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。
【0012】
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。
【0013】
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。
【0014】
[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。
【0015】
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。
【0016】
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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
[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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
[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。
【0024】
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。
【0025】
[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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。