(57)【要約】【課題】気筒間のエア交換をスムーズに行うことが可能な内燃機関を提供する。【解決手段】特定の傾斜方向に沿って低くなるように傾斜して車体に組み付けられるエンジン本体１１と、エンジン本体１１の下方に設けられ、内部を前記傾斜方向に沿って並ぶ複数の室に仕切る前記傾斜方向と交差する方向に延びる堰２５を有し、前記複数の室のうちの一の室２６ａから、堰２５の上端部を越えて、一の室２６ａと隣り合う他の室２６ｂにオイルが流れ込み得るようにしたオイルパン１２と、前記複数の室の油面高さが、前記傾斜方向に沿って低くなるように、他の室２６ｂから一の室２６ａにオイルを送り出すことが可能なオイル輸送手段１３と、を備えた内燃機関１０を構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定の傾斜方向に沿って低くなるように傾斜して車体に組み付けられるエンジン本体と、
前記エンジン本体の下方に設けられ、内部を前記傾斜方向に沿って並ぶ複数の室に仕切る前記傾斜方向と交差する方向に延びる堰を有し、前記複数の室のうちの一の室から、前記堰の上端部を越えて、前記一の室と隣り合う他の室にオイルが流れ込み得るようにしたオイルパンと、
前記複数の室の油面高さが、前記傾斜方向に沿って低くなるように、前記他の室から前記一の室にオイルを送り出すことが可能なオイル輸送手段と、
を備えた内燃機関。
【請求項２】
前記他の室の前記堰の上端部の高さより低い所定高さにオイルレベルセンサをさらに備え、該オイルレベルセンサで検出された油面高さが前記所定高さに達した際に前記オイル輸送手段を駆動するようにした
請求項1に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記他の室側における前記エンジン本体の気筒間の通気面積が、該エンジン本体のシリンダボア面積以上となるように、前記所定高さが規定されている
請求項２に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記一の室側における前記エンジン本体の気筒間の通気面積が、該エンジン本体のシリンダボア面積以上となるように、前記堰の高さが規定されている
請求項１から３のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項５】
前記傾斜方向が、前記エンジン本体の気筒の配列方向である
請求項１から４のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項６】
前記傾斜方向が、前記エンジン本体の気筒の配列方向と直交する方向である
請求項１から４のいずれか１項に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両用の内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、フロントエンジン・後輪駆動式の車両においては、エンジンから後輪へのプロペラシャフト等の駆動系の配置等の関係から、図７に示すように、エンジン１００が、前方（第１気筒１０５ａ〜第２気筒１０５ｂ）よりも後方（第３気筒１０５ｃ〜第４気筒１０５ｄ）で低くなるように、前後方向に傾斜して車体に組み付けられることがある。この場合、エンジン本体１０１（シリンダブロック１０２、ロアケース１０３）の下方に設けられたオイルパン１０４の油面とエンジン本体１０１の下端との間の隙間ｇが、後方ほど狭くなる。図７に示した直列４気筒エンジン１００の場合、前方の第１気筒１０５ａよりも後方の第４気筒１０５ｄの側で隙間ｇが小さくなる。
【０００３】
この直列４気筒エンジン１００においては、「吸気−圧縮−燃焼・膨張−排気」からなる一連の燃焼行程に際し、例えば、第１気筒１０５ａが吸気行程のときは第２気筒１０５ｂが排気行程となり、第３気筒１０５ｃが吸気行程のときは第４気筒１０５ｄが排気行程となる、すなわち、第１気筒１０５ａと第２気筒１０５ｂ、及び、第３気筒１０５ｃと第４気筒１０５ｄとの間で、ピストン１０６が、シリンダ内を互いに逆向きに移動するように構成されているのが一般的である。
【０００４】
このとき、エンジン本体１０１（ロアケース１０３）の下面に形成された貫通穴１０７、及び、オイルパン１０４内を経由して、第１気筒１０５ａと第２気筒１０５ｂとの間、及び、第３気筒１０５ｃと第４気筒１０５ｄとの間で、クランク室内のエアのエア交換がなされる。前方側においては、油面とエンジン本体１０１との間の十分な通気面積を確保できるため、第１気筒１０５ａと第２気筒１０５ｂとの間のエア交換（図７中の矢印ｆ１’参照）は比較的スムーズである。これに対し、後方側においては、油面とエンジン本体１０１との間の十分な通気面積を確保できず、通気に伴うフリクションが増大し、第３気筒１０５ｃと第４気筒１０５ｄとの間のエア交換（図７中の矢印ｆ２’参照）をスムーズに行うことができない問題が生じ得る。
【０００５】
この問題を解消するために、下記特許文献１、２に記載の構成を採用できる可能性がある。
【０００６】
特許文献１には、オイルパン内の潤滑油の液面にバランサ装置のバランスウェイトが接触して、バランス軸の回転抵抗が増大するのを抑制するエンジンの潤滑油通路構造が示されている。この潤滑油通路構造においては、区画壁によりオイルパンを主室と副室に区画している。さらに、オイル戻し通路から流れ落ちる潤滑油を、オイルガイドによって副室にガイドしている。これにより、主室の液面を低く保持して、バランサ装置のバランスウェイトが液面に接触して、バランス軸の回転抵抗が増大するのを防止している。また、区画壁には、主室と副室を連通する連通孔が設けられており、エンジンの停止後に主室と副室の液面を同一レベルに戻している（特許文献１の段落０００８、０００９、００２２、図１等参照）。
【０００７】
特許文献２には、クランク室の内圧変動によって油面が波打ち、オイルの吸入管から空気が吸い込まれるのを防止するラダーフレーム（ロアケース）が示されている。このラダーフレームの隔壁には、切欠部が形成されている。ある気筒のクランク室内の圧縮空気を、隣接する気筒のクランク室へと切欠部を介して逃がすことによって、クランク室内の内圧変動を抑制して油面が波立つのを防止している（特許文献２の段落００２４、図４等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１２−７４９３号公報
【特許文献２】特開２００８−１７５０９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に示す構成では、主室と副室を区画する区画壁に形成された連通孔によって潤滑油が通過可能となっている。このため、アイドリング時のように副室への潤滑油の戻り量が少ないときは、この戻り量よりも連通孔の通過量の方が多くなって、主室と副室の液面が同程度となる問題がある。
【００１０】
特許文献２に示す構成は、ラダーフレームに切欠部を形成していることから、このラダーフレームの強度が低下する虞がある。このため、ディーゼルエンジンのように高い強度が要求されるエンジンには適用できない場合がある。
【００１１】
そこで、この発明は、内燃機関の気筒間のエア交換をスムーズに行うことを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するために、この発明においては、特定の傾斜方向に沿って低くなるように傾斜して車体に組み付けられるエンジン本体と、前記エンジン本体の下方に設けられ、内部を前記傾斜方向に沿って並ぶ複数の室に仕切る前記傾斜方向と交差する方向に延びる堰を有し、前記複数の室のうちの一の室から、前記堰の上端部を越えて、前記一の室と隣り合う他の室にオイルが流れ込み得るようにしたオイルパンと、前記複数の室の油面高さが、前記傾斜方向に沿って低くなるように、前記他の室から前記一の室にオイルを送り出すことが可能なオイル輸送手段と、を備えた内燃機関を構成した。
【００１３】
前記構成においては、前記他の室の前記堰の上端部の高さより低い所定高さにオイルレベルセンサをさらに備え、該オイルレベルセンサで検出された油面高さが前記所定高さに達した際に前記オイル輸送手段を駆動するのが好ましい。
【００１４】
前記オイルレベルセンサを設けた構成においては、前記他の室側における前記エンジン本体の気筒間の通気面積が、該エンジン本体のシリンダボア面積以上となるように、前記所定高さが規定されているのが好ましい。
【００１５】
前記各構成においては、前記一の室側における前記エンジン本体の気筒間の通気面積が、該エンジン本体のシリンダボア面積以上となるように、前記堰の高さが規定されているのが好ましい。
【００１６】
前記各構成は、前記傾斜方向が、前記エンジン本体の気筒の配列方向である場合、及び、前記傾斜方向が、前記エンジン本体の気筒の配列方向と直交する方向である場合のいずれの場合にも適用することができる。
【発明の効果】
【００１７】
この発明では、堰によって複数の室に仕切られたオイルパンの各室の油面高さを、その油面とエンジン本体との間に所定の隙間が確保されるようにした。これにより、油面とエンジン本体との間に十分な通気面積を確保してフリクションを抑制することができ、エンジンの気筒間のエア交換をスムーズに行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明に係る内燃機関の第一実施形態を示す断面図
【図２】図１に示す内燃機関を構成するロアケースの底面図
【図３】気筒間の通気面積とフリクションの大きさの関係を示す図
【図４】図１に示す内燃機関を構成する電動ポンプの制御フローを示すフローチャート
【図５】この発明に係る内燃機関の第二実施形態を示す断面図
【図６】図５中のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図
【図７】一般的な内燃機関を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
この発明に係る内燃機関１０（以下、エンジンと称し、内燃機関１０と同じ符号を付する。）の第一実施形態を図１に示す。このエンジン１０は、フロントエンジン・後輪駆動式の車両のように、特定の傾斜方向（ここでは前後方向（気筒配列方向））に傾斜した縦置き状態でエンジンが組み付けられることが多いタイプの車両に特に適しており、エンジン本体１１、オイルパン１２、及び、オイル輸送手段１３を主要な構成要素としている。
【００２０】
エンジン本体１１は、シリンダブロック１４と、このシリンダブロック１４の下方にボルト（図示せず）によって連設されたロアケース１５を有している。シリンダブロック１４の上方には、シリンダヘッド（図示せず）が設けられる。この実施形態に係るエンジン１０は直列４気筒ディーゼルエンジンであって、シリンダブロック１４には、前方（図１の左側）から後方（図１の右側）に向かって順に、第１気筒１６ａ、第２気筒１６ｂ、第３気筒１６ｃ、及び、第４気筒１６ｄが形成されている。各気筒１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ内には、ピストン１７が配置されている。各ピストン１７は、コンロッド１８を介してクランクシャフト１９に連結されている。
【００２１】
図２に示すように、ロアケース１５には、各気筒１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄのそれぞれの位置に対応する貫通穴２０が形成されている。この貫通穴２０は、隣り合う気筒間（第１気筒１６ａと第２気筒１６ｂの間、及び、第３気筒１６ｃと第４気筒１６ｄの間）でエア交換する際のエア流路として機能する。
【００２２】
ロアケース１５には、貫通穴２０の他に、エンジン本体１１を流れるオイルをオイルパン１２に戻す際の流路となるオイル落とし穴２１と、オイルパン１２内のオイル量を確認するためのオイルレベルゲージ（図示せず）を挿し込むオイルレベルゲージ穴２２が形成されているが、エアが流れ得るのは貫通穴２０のみである。なお、本図では、ロアケース１５とシリンダブロック１４及びオイルパン１２とを連結するボルトを通すためのボルト穴の図示は省略している。
【００２３】
このエンジン１０においては、シリンダブロック１４の下部、及び、ロアケース１５の内部には、各気筒１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄを仕切る隔壁２３が設けられており、この隔壁２３側からの隣り合う気筒間のエア交換はできないようになっている。なお、ディーゼルエンジンと比較してエンジン本体１１への負荷が相対的に小さいガソリンエンジンにおいては、この隔壁２３に通気穴を形成し、この通気穴を通して隣り合う気筒間のエア交換を可能としたものもある。
【００２４】
シリンダブロック１４及びロアケース１５の隔壁２３には、それぞれ半円状の凹部が形成されている。両凹部を突き合わせて形成された円形状の支持穴２４によって、クランクシャフト１９が軸周りに回転自在に支持される。
【００２５】
オイルパン１２は、エンジン本体１１の下方にボルト（図示せず）によって連設されている。このオイルパン１２の内部には、気筒１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄの配列方向に対して直交する方向に延びる堰２５が設けられている。この堰２５によって、オイルパン１２は、エンジン本体１１の傾斜方向に沿って並ぶ複数の室に仕切られている。
【００２６】
具体的には、堰２５は第２気筒１６ｂと第３気筒１６ｃの中間に対応する位置に設けられており、オイルパン１２は、第１気筒１６ａ及び第２気筒１６ｂの下部に位置する第一室２６ａ（一の室）と、第３気筒１６ｃ及び第４気筒１６ｄの下部に位置する第二室２６ｂ（他の室）に仕切られている。オイルパン１２に満たされたオイルは、第一室２６ａから、堰２５の上端部を越えて、この第一室２６ａと隣り合う第二室２６ｂに流れ込み得るようになっている。なお、オイルパン１２には、オイルを吸い込むためのオイル吸込み口（図示せず）と、吸い込んだオイルをエンジン１０全体に循環させるオイルポンプ（図示せず）が接続されている。
【００２７】
オイル輸送手段１３は、第二室２６ｂから第一室２６ａにオイルを送り出す機能を有している。具体的には、オイル輸送手段１３として電動ポンプが採用されている（以下、オイル輸送手段１３を電動ポンプと称し、オイル輸送手段１３と同じ符号を付する。）。この電動ポンプ１３を駆動して、第二室２６ｂのオイルを第一室２６ａに送り出すことによって、エンジン１０の傾斜方向（車両の前後方向）に沿って、第二室２６ｂの油面高さを第一室２６ａの油面高さよりも低くすることができる。
【００２８】
第二室２６ｂの内壁には、第一室２６ａと第二室２６ｂを仕切る堰２５の高さよりも低い所定高さに、オイルレベルセンサ２７が設けられている。第二室２６ｂの油面高さがオイルレベルセンサ２７の高さ（所定高さ）に達すると、このオイルレベルセンサ２７から制御装置（図示せず）に対して検出信号が送信される。そして、この制御装置から、電動ポンプ１３に対して駆動信号が送信され、この電動ポンプ１３の駆動によって第二室２６ｂから第一室２６ａにオイルが送り出される。
【００２９】
図３に示すように、気筒間通気面積が狭くなるほど、気筒間（第１気筒１６ａと第２気筒１６ｂの間、及び、第３気筒１６ｃと第４気筒１６ｄの間）のエア交換に伴うフリクションが増大し、特に、通気面積がシリンダボア面積よりも狭いとフリクションの増大が顕著となることが、これまでの知見として得られている。
【００３０】
ここで、通気面積とは、この実施形態に係るエンジン１０のように、エア交換が行なわれる気筒間を仕切る隔壁２３に通気穴が形成されていない場合は、エンジン本体１１（ロアケース１５）の下端とオイルパン１２内の油面との間の隙間の面積を指し、隔壁２３に通気穴が形成されている場合は、その通気穴の面積とエンジン本体１１（ロアケース１５）の下端とオイルパン１２内の油面との間の隙間の面積との合計の面積を指す。また、シリンダボア面積とは、あるシリンダをその軸方向に垂直な面で切断したときの、そのシリンダの内側の面積を指す。
【００３１】
この実施形態においては、エンジン本体１１の下端（特に第３気筒１６ｃと第４気筒１６ｄの間の隔壁２３付近）と第二室２６ｂの油面との間（図１中の矢印ｇ１参照）の通気面積がシリンダボア面積よりも大きくなるようにオイルレベルセンサ２７の高さ（所定高さ）が決められている。このようにすると、エアが第３気筒１６ｃと第４気筒１６ｄとの間を流れる際の十分な通気面積を確実に確保することができ、両気筒１６ｃ、１６ｄ間のエア交換（図１中の矢印ｆ１参照）に伴うフリクションを極力小さくすることができる。
【００３２】
また、エンジン本体１１の下端（特に第１気筒１６ａと第２気筒１６ｂの隔壁２３付近）と第一室２６ａの油面との間（図１中の矢印ｇ２参照）の通気面積がシリンダボア面積よりも大きくなるように、堰２５の高さが決められている。このようにすると、エアが第１気筒１６ａと第２気筒１６ｂとの間を流れる際の十分な通気面積を確実に確保することができ、両気筒１６ａ、１６ｂ間のエア交換（図１中の矢印ｆ２参照）に伴うフリクションを極力小さくすることができる。
【００３３】
電動ポンプ１３の制御フローの一例を図４に示す。まず、オイルパン１２の第二室２６ｂ側に設けられたオイルレベルセンサ２７で、第二室２６ｂ内のオイルレベルを測定する（ステップＳ１）。そして、このオイルレベルが所定の基準値（オイルレベルセンサ２７が設置された所定高さ）以下のときは（ステップＳ２のＹＥＳ側）、電動ポンプ１３をＯＦＦ状態とする（ステップＳ３）。その一方で、オイルレベルが所定の基準値を超えるときは（ステップＳ２のＮＯ側）、電動ポンプ１３をＯＮ状態とする（ステップＳ４）。
【００３４】
電動ポンプ１３の制御は、エンジン１０の駆動中継続して行われ、オイルレベルの測定結果に基づいて（ステップＳ１、Ｓ２）、電動ポンプ１３のＯＮ・ＯＦＦが随時行なわれる（ステップＳ３、Ｓ４）。そして、エンジン１０の停止とともに、この一連の制御フローを終了する。
【００３５】
上記において説明した構成によると、エンジン１０を前後方向（気筒配列方向）に傾斜して組み付けた場合においても、エンジン本体１１の後方側（第３気筒１６ｃ及び第４気筒１６ｄ側）とオイルパン１２の油面との間の隙間が小さくなるのを防止することができる。このため、フリクションの増大を防止して、エンジン１０の気筒間のエア交換をスムーズに行うことが可能となる。
【００３６】
上記においては、直列４気筒のディーゼルエンジンを例示して説明したが、ガソリンエンジンに対しても、この構成を適用することができる。
【００３７】
この発明に係るエンジン１０の第二実施形態を図５及び図６に示す。このエンジン１０は、フロントエンジン・前輪駆動式の車両のように、特定の傾斜方向（ここでは、気筒配列方向と直交する方向（吸排気方向））に傾斜した横置き状態でエンジン１０が組み付けられることが多いタイプの車両に特に適しており、エンジン本体１１、オイルパン１２、及び、電動ポンプ１３を主要な構成要素としている。
【００３８】
この実施形態に係るエンジン１０は、各気筒１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄの吸気側（図６の左側）に対して排気側（図６の右側）の方が低くなるように組み付けられている。このエンジン１０を構成するエンジン本体１１（シリンダブロック１４、ロアケース１５）の構成は、基本的に第一実施形態のものと共通している。以下においては、第一実施形態と相違するオイルパン１２の構成について説明する。
【００３９】
オイルパン１２の内部には、各気筒１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄの配列方向に延びる堰２５が設けられている（図５参照）。この堰２５によって、オイルパン１２は、エンジン本体１１の傾斜方向に沿って並ぶ複数の室に仕切られている。
【００４０】
具体的には、堰２５はエンジン１０の排気側と吸気側の中間に対応する位置に設けられており、オイルパン１２は、吸気側に位置する第一室２６ａ（一の室）と、排気側に位置する第二室２６ｂ（他の室）に仕切られている。オイルパン１２に満たされたオイルは、第一室２６ａから、堰２５の上端部を越えて、この第一室２６ａと隣り合う第二室２６ｂに流れ込み得るようになっている。
【００４１】
電動ポンプ１３は、第二室２６ｂから第一室２６ａにオイルを送り出す機能を有している。この電動ポンプ１３を駆動して、第二室２６ｂのオイルを第一室２６ａに送り出すことによって、エンジン１０の傾斜方向（吸排気方向）に沿って、第二室２６ｂの油面高さを第一室２６ａの油面高さよりも低くすることができる。
【００４２】
第二室２６ｂの内壁には、第一室２６ａと第二室２６ｂを仕切る堰２５の高さよりも低い所定高さに、オイルレベルセンサ２７が設けられている。第二室２６ｂの油面高さがオイルレベルセンサ２７の高さ（所定高さ）に達すると、このオイルレベルセンサ２７から制御装置（図示せず）に対して検出信号が送信される。そして、この制御装置から、電動ポンプ１３に対して駆動信号が送信され、この電動ポンプ１３の駆動によって第二室２６ｂから第一室２６ａにオイルが送り出される。
【００４３】
この実施形態においては、第一室２６ａ側（吸気側）のエンジン本体１１（ロアケース１５）の下端と第一室２６ａの油面との間（図６中の矢印ｇ３参照）の通気面積と、第二室２６ｂ側（排気側）のエンジン本体１１（ロアケース１５）の下端と第二室２６ｂの油面との間（図６中の矢印ｇ４参照）の通気面積とが同程度となるように、オイルレベルセンサ２７及び堰２５の高さが決められている。
【００４４】
排気側が低くなるように傾斜したエンジン１０においては、排気側の通気面積が吸気側の通気面積よりも狭くなるため、排気側のエアが流れにくくなって、排気の熱がエンジン１０内に籠りやすい傾向がある。そこで、上記のように第二室２６ｂの油面高さを第一室２６ａの油面高さよりも低くし、吸気側と排気側の通気面積を同程度とすることによって、排気側のエアの流れを促進し、排気の熱を速やかにエンジン１０外に排出することが可能となる。
【００４５】
上記の各実施形態は、単なる例示に過ぎず、内燃機関１０の気筒間のエア交換をスムーズに行う、というこの発明の課題を解決し得る限りにおいて、各構成要素に適宜変更を加えることができる。
【００４６】
例えば、上記の実施形態においては、オイルレベルセンサ２７でオイルレベルを測定する構成について説明したが、このオイルレベルセンサ２７を設けず、電動ポンプ１３を常時稼働して所定量のオイルを第一室２６ａから第二室２６ｂに送り続ける構成とすることもできる。このようにすると、電動ポンプ１３のＯＮ・ＯＦＦ制御が不要となるため、その制御を行なうための制御装置（図示せず）の負荷を減らすことができる。
【００４７】
また、第一実施形態で示した堰２５（気筒配列方向と直交する方向に延びる堰２５）と、第二実施形態で示した堰２５（気筒配列方向に延びる堰２５）を併設した構成とすることもできる。このようにすると、エンジン１０が、車体の前後方向及び左右方向の両方に傾斜して組み込まれた構成においても、気筒間のエア交換をスムーズに行うことができる。
【００４８】
また、エンジン１０の気筒数や形状（直列エンジン、Ｖ型エンジン等）に対応して、オイルパン１２内に形成される室の数や、堰２５の位置、電動ポンプ１３の数や配置等を適宜変更することもできる。
【符号の説明】
【００４９】
１０  エンジン（内燃機関）
１１  エンジン本体
１２  オイルパン
１３  電動ポンプ（オイル輸送手段）
１４  シリンダブロック
１５  ロアケース
１６ａ  第１気筒
１６ｂ  第２気筒
１６ｃ  第３気筒
１６ｄ  第４気筒
１７  ピストン
１８  コンロッド
１９  クランクシャフト
２０  貫通穴
２１  オイル落とし穴
２２  オイルレベルゲージ穴
２３  隔壁
２４  支持穴
２５  堰
２６ａ  第一室（一の室）
２６ｂ  第二室（他の室）
２７  オイルレベルセンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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