(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
オイルパン内のオイルがオイルポンプの作動を通じて潤滑部位に圧送されるとともに、同潤滑部位における潤滑に供された後のオイルが垂れ落ちて前記オイルパン内に溜まる構造の内燃機関において、
当該内燃機関の吸気通路におけるスロットルバルブより吸気流れ方向下流側の部分とクランクケースの内部とを連通する排出通路、および同排出通路を通じた前記クランクケースの内部から前記吸気通路への気体排出のみを許容する一方向バルブを有するブローバイガス処理装置と、
前記クランクケースの内部に区画形成されてなるとともに前記排出通路の端部が開口されてなる圧力室と、
前記クランクケースの内部において飛散しているオイルを前記オイルパン内のオイルと混ざる前に前記圧力室の内部に強制的に導入する強制導入手段と
を備えることを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関において、
前記圧力室は、前記クランクケース内においてクランクシャフトともども稼働される稼働部材を同クランクシャフトの軸心方向と直交する方向から前記クランクケースの内壁面に投影した投影部分において開口する形状に形成されてなり、
前記強制導入手段は前記稼働部材である
ことを特徴とする内燃機関。
【請求項３】
請求項１または２に記載の内燃機関において、
当該内燃機関は、車両に搭載されるものであって、クランクシャフトの軸心方向と直交する方向における前記クランクケースの両側壁のうちの一方が他方より車両下方側の位置になるように傾斜した状態で搭載されるものであり、
前記圧力室は、前記両側壁のうちの車両下方側に位置する側壁に形成されてなる
ことを特徴とする内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オイルパン内に溜まったオイルがオイルポンプの作動を通じて潤滑部位に供給される内燃機関に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通常、内燃機関の鉛直方向下方の部分にはオイルパンが取り付けられており、同オイルパンには潤滑用のオイルが溜まっている。そして、このオイルがオイルポンプの作動を通じて圧送されて、クランクシャフトの軸受け部などといった内燃機関の潤滑部位に供給される。また、そのように潤滑部位の潤滑に供された後のオイルは、同潤滑部位から垂れ落ちてオイルパンに溜まるようになっている。
【０００３】
こうした内燃機関では、その内部（例えばクランクケースの内部）の気体（例えば空気やブローバイガスなど）がオイルに混入することが避けられない。そして、そのように混入した気体によってオイルの内部に気泡が形成されると、これがオイルポンプの圧送性能の低下や、これによる潤滑性能の低下などを招く一因となってしまう。
【０００４】
そこで従来、オイル中の気泡を除去するための装置として、特許文献１に記載の装置が提案されている。この装置はオイルパンの内部に区画形成されてオイルが流入する減圧室を備えており、同減圧室を介してオイルポンプにオイルが吸入されるようになっている。また、上記減圧室に形成されたオイル流入口がいわゆる絞りとして機能するようになっている。そして、上記装置では減圧室へのオイルの流入に伴う圧力低下によって同オイルからの気泡の分離が促され、これによって気泡の分離が図られた後のオイルがオイルポンプに吸入されるようになっている。
【特許文献１】特開２００５−１７１９２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記装置では、オイルポンプの運転中、すなわち内燃機関の運転中において常に上記オイル流入口が絞りとして機能する。そのため上記減圧室が設けられていない内燃機関と比較して、オイルポンプの作動負荷の増大や、これによる内燃機関の燃料消費量の増加などといった不都合を招き易い。このように上記装置ではオイルからの気泡の分離が効率よく行われているとはいえず、この点において改善の余地がある。
【０００６】
本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、オイルに混入した気泡を好適に分離することのできる内燃機関を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について説明する。
請求項１に記載の発明は、オイルパン内のオイルがオイルポンプの作動を通じて潤滑部位に圧送されるとともに、同潤滑部位における潤滑に供された後のオイルが垂れ落ちて前記オイルパン内に溜まる構造の内燃機関において、当該内燃機関の吸気通路におけるスロットルバルブより吸気流れ方向下流側の部分とクランクケースの内部とを連通する排出通路、および同排出通路を通じた前記クランクケースの内部から前記吸気通路への気体排出のみを許容する一方向バルブを有するブローバイガス処理装置と、前記クランクケースの内部に区画形成されてなるとともに前記排出通路の端部が開口されてなる圧力室と、前記クランクケースの内部において飛散しているオイルを前記オイルパン内のオイルと混ざる前に前記圧力室の内部に強制的に導入する強制導入手段とを備えることをその要旨とする。
【０００８】
上記構成によれば、吸気通路におけるスロットルバルブより吸気流れ方向下流側の圧力（いわゆる吸気負圧）を利用してクランクケース内のブローバイガスを吸気通路に排出するブローバイガス処理装置が設けられた内燃機関において、同吸気負圧を利用することにより、クランクケース内の一部（圧力室）の圧力を周囲の圧力より低くすることができる。そして、そのように圧力の低くなった圧力室にオイルを通過させることによって同オイルの圧力を低下させることができる。このように上記構成によれば、オイルポンプの負荷増大を招くことなく、吸気負圧を利用してオイルに混入した気泡を効率よく分離させることができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関において、前記圧力室は、前記クランクケース内においてクランクシャフトともども稼働される稼働部材を同クランクシャフトの軸心方向と直交する方向から前記クランクケースの内壁面に投影した投影部分において開口する形状に形成されてなり、前記強制導入手段は前記稼働部材であることをその要旨とする。
【００１０】
上記構成によれば、例えばコネクティングロッドやカウンタウェイト等といった稼働部材の稼働によって発生する気流を利用して、クランクケース内を飛散しているオイルを圧力室の内部に強制的に導入することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の内燃機関において、当該内燃機関は、車両に搭載されるものであって、クランクシャフトの軸心方向と直交する方向における前記クランクケースの両側壁のうちの一方が他方より車両下方側の位置になるように傾斜した状態で搭載されるものであり、前記圧力室は、前記両側壁のうちの車両下方側に位置する側壁に形成されてなることをその要旨とする。
【００１２】
上記構成によれば、クランクケース内において飛散しているオイルを圧力室に導入する際に、重力を利用してオイルを導くことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明にかかる内燃機関を具体化した一実施の形態について説明する。
ここでは先ず、図１を参照して、本実施の形態にかかる内燃機関の概略構成について説明する。なお、本実施の形態にかかる内燃機関は駆動源として車両に搭載されるものである。
【００１４】
図１に示すように、内燃機関１０の燃焼室１１には吸気通路１２が接続されており、同吸気通路１２にはスロットルバルブ１３が設けられている。この内燃機関１０では吸気通路１２を通じて燃焼室１１に空気が吸入されるとともに、その量が、スロットルバルブ１３の開度制御を通じて調節される。また、内燃機関１０の燃焼室１１には排気通路１４が接続されている。
【００１５】
内燃機関１０のクランクケース１５の内部にはクランクシャフト１６が設けられている。このクランクシャフト１６は、その軸線を中心に回転可能に支持された状態で、内燃機関１０のシリンダブロック１７の下部に取り付けられている。またクランクシャフト１６にはコネクティングロッド１８を介してピストン１９が連結されている。内燃機関１０の運転時にはコネクティングロッド１８により、ピストン１９の図中上下方向への往復移動がクランクシャフト１６の回転移動に変換されるようになっている。さらにクランクシャフト１６には、その回転に伴う振動の発生を抑えるためのカウンタウェイト２０が設けられている。
【００１６】
内燃機関１０にはその車両下方側の端部を覆う形状のオイルパン２１が取り付けられている。また内燃機関１０にはオイルパン２１内のオイルを圧送するオイルポンプ２２が取り付けられている。このオイルポンプ２２としては、内燃機関１０のクランクシャフト１６の回転力によって駆動される機関駆動式のものが採用されている。このオイルポンプ２２によって汲み上げられたオイルは内燃機関１０の各潤滑部位に圧送される。なお各潤滑部位としては、例えばシリンダブロック１７内に配設されたクランクシャフト１６、コネクティングロッド１８およびピストン１９周辺の摺動部分や、シリンダヘッド２３内に配設された吸気バルブ２４、排気バルブ２５、吸気カムシャフト、および排気カムシャフト（ともに図示略）周辺の摺動部分などである。そして、内燃機関１０の各潤滑部位の潤滑に用いられた後のオイルは同内燃機関１０（詳しくは、シリンダヘッド２３やシリンダブロック１７、クランクケース１５）の内部を垂れ落ちて再びオイルパン２１に貯留されるようになっている。
【００１７】
また内燃機関１０には、そのクランクケース１５内部におけるクランクシャフト１６とオイルパン２１との間を仕切る位置に、バランサ機構３０が取り付けられている。このバランサ機構３０は、内燃機関１０の運転時において上記ピストン１９の移動方向に働く同ピストン１９の慣性力を打ち消すように作用するものである。
【００１８】
バランサ機構３０は具体的には、クランクシャフト１６より車両下方側に、同クランクシャフト１６と平行な状態で回転可能に支持された二本のバランスシャフト３１，３２を備えている。これらバランスシャフト３１，３２にはそれぞれウエイト（図示略）が、その重心とバランスシャフト３１，３２の軸心とが一致しない状態で取り付けられている。また各バランスシャフト３１，３２はギヤ機構（図示略）を介してクランクシャフト１６に連結されている。
【００１９】
上記バランサ機構３０では、クランクシャフト１６が回転すると、これに同期して各バランスシャフト３１，３２がウエイトともども回転する。これにより、ウエイトの重心が変化して同ウエイトの慣性力がピストン１９の移動方向に働くようになり、この慣性力によってピストン１９の慣性力が打ち消されるようになる。
【００２０】
さらに内燃機関１０にはブローバイガス処理装置４０が設けられている。このブローバイガス処理装置４０は、シリンダ２６とピストン１９との摺動面の隙間を通じて燃焼室１１からクランクケース１５内に漏れ出した燃焼ガス、すなわちブローバイガスを吸気中に還流して処理するためのものである。
【００２１】
ブローバイガス処理装置４０は、吸気通路１２におけるスロットルバルブ１３より吸気流れ方向上流側の部分と内燃機関１０（詳しくは、そのシリンダヘッドカバー２７）の内部とを連通する導入通路４１を備えている。なおシリンダヘッドカバー２７の内部にはブローバイガスとオイルミストとを分離させるためのオイルセパレータ４２が配設されており、このオイルセパレータ４２を介して上記導入通路４１がシリンダヘッドカバー２７に連通されている。
【００２２】
またブローバイガス処理装置４０は、吸気通路１２におけるスロットルバルブ１３より吸気流れ方向下流側（以下、単に「下流側」）の部分とクランクケース１５の内部とを連通するブリーザ通路４３を備えている。なおクランクケース１５にはブローバイガスとオイルミストとを分離させるためのオイルセパレータ４４が配設されており、このオイルセパレータ４４を介して上記ブリーザ通路４３はクランクケース１５に連通されている。
【００２３】
このブローバイガス処理装置４０では、導入通路４１を通じた外気の導入によって大気圧付近になったクランクケース１５の内部圧力と吸気通路１２におけるスロットルバルブ１３より下流側の部分の圧力（吸気負圧）との差により、クランクケース１５内部のブローバイガスがブリーザ通路４３を通じて吸気通路１２に吸引されて吸気中に還流される。
【００２４】
なおブローバイガス処理装置４０では、上記ブリーザ通路４３の一方の端部がＰＣＶバルブ４５を介してクランクケース１５（詳しくは、オイルセパレータ４４）に接続されており、他方の端部が吸気通路１２に接続されている。上記ＰＣＶバルブ４５は差圧作動弁であり、同ＰＣＶバルブ４５の開度はそのクランクケース１５側の圧力が吸気通路１２側の圧力より高いときほど小さい開度に変更され、クランクケース１５側の圧力が吸気通路１２側の圧力以下のときには同ＰＣＶバルブ４５は閉弁される。このＰＣＶバルブ４５により、ブリーザ通路４３を通じた吸気通路１２からクランクケース１５内部への外気導入が禁止されるとともに、クランクケース１５内部から吸気通路１２へのブローバイガスの排出が許容される。またＰＣＶバルブ４５により、ブリーザ通路４３を通じて吸気通路１２に排出されるブローバイガスの流量が、クランクケース１５側の圧力と吸気通路１２側の圧力との差に応じて自律的に調整される。
【００２５】
ここで本実施の形態にかかる内燃機関１０では、吸気負圧を利用してオイルの圧力を低下させることにより、オイルに混入した気泡を分離するようにしている。以下、そのようにオイルからの気泡の分離を図るための構成について詳しく説明する。
【００２６】
図２に内燃機関１０の部分断面構造を示す。
図１および図２に示すように、内燃機関１０には、そのクランクケース１５の内側面に、車両下方側の部分が開放されるとともに車両上方側に延びる凹部４６が形成されている。またクランクケース１５の内部にはバランサ機構３０が、上記凹部４６の車両下方側の部分の一部を覆うようになる位置に配設されている。このようにクランクケース１５の内部には、上記凹部４６の内壁面およびバランサ機構３０の上面によって区画形成される部屋（圧力室４７）が設けられている。
【００２７】
また内燃機関１０のクランクケース１５の側壁には前記オイルセパレータ４４が一体に設けられており、同クランクケース１５の側壁の外面には前記ＰＣＶバルブ４５が取り付けられている。また、クランクケース１５の側壁には、上記オイルセパレータ４４と上記圧力室４７とを連通する連通路４８が形成されている。なお本実施の形態では、ブリーザ通路４３と連通路４８とが排出通路として機能する。
【００２８】
上記内燃機関１０では、ブリーザ通路４３における上記吸気通路１２側の圧力が上記クランクケース１５（具体的には、オイルセパレータ４４）側の圧力より高いとき、すなわちＰＣＶバルブ４５が開弁されているときに、上記圧力室４７に吸気負圧が導入されて、クランクケース１５内部における同圧力室４７の内部圧力がその周囲の圧力より低くなる。そして、そのように圧力の低くなった圧力室４７をオイルが通過することによって同オイルの圧力が低下し、これによりオイルに混入した気泡が分離されるようになる。このように本実施の形態によれば、オイルポンプ２２の負荷増大を招くことなく、吸気負圧を利用することによってオイルに混入した気泡が効率よく分離されるようになる。
【００２９】
図１に示すように、圧力室４７は、クランクシャフト１６の軸心方向と直交する方向におけるクランクケース１５の両側壁１５Ａ，１５Ｂのうち、同クランクシャフト１６の車両下方側の端部における回転方向（図１中に白抜きの矢印で示す方向）の前方側（図１における左側）に位置する側壁１５Ａに形成されている。
【００３０】
図３に、クランクケース１５の内壁面にあって上記圧力室４７が設けられた部分をクランクシャフト１６側から見た構造を示す。なお図３において、斜線で示す部分（投影部分Ａ）は、クランクケース１５内で稼働する稼働部材（具体的には、コネクティングロッド１８およびカウンタウェイト２０）の稼働軌跡をクランクシャフト１６の軸心方向と直交する方向からクランクケース１５の内壁面に投影した部分を示している。本実施の形態では、上記稼動部材が強制導入手段として機能する。
【００３１】
同図３に示すように、前記凹部４６における上記クランクシャフト１６側の壁部４６Ａの上記投影部分Ａにあたる位置には、その一部が同壁部４６Ａの車両下方側の端部から車両上方側に向けて切り取られた形状の窓部４９が形成されている。
【００３２】
このように本実施の形態では、圧力室４７が上記投影部分Ａにおいて開口する形状に形成されている。
図４に、本実施の形態にかかる内燃機関１０の内部構造を概略的に示す。
【００３３】
同図４中に白抜きの矢印で示すように、内燃機関１０のクランクケース１５の内部には、クランクシャフト１６（カウンタウェイト２０を含む）の回転により、同クランクシャフト１６の軸心Ｌ周りを流れるガス（ブローバイガスを含む）の流れが形成されている。そして図４中に黒塗りの矢印で示すように、クランクケース１５の内部では、そうしたガスの流れ（気流）により、クランクケース１５内を飛散しているオイルの一部が同クランクケース１５の上記側壁１５Ａに吹き付けられている。なお、そのようにクランクケース１５の側壁１５Ａに吹き付けられるオイルの勢いは前記投影部分Ａにおいて特に強い。
【００３４】
本実施の形態では、そうした側壁１５Ａの上記投影部分Ａにおいて開口する形状に圧力室４７が形成されているために、クランクケース１５内を飛散しているオイルが圧力室４７の内部に強制的に導入されるようになる。また上記内燃機関１０は、クランクケース１５内を飛散しているオイルの一部がバランサ機構３０の上面に降り注ぐ構造になっている。そのため本実施の形態では、そのようにバランサ機構３０の上面に降り注いだオイルの一部についても上記気流によって押し流されることによって圧力室４７の内部に強制的に導入されるようになる。
【００３５】
また、図４（あるいは図１）中に示した車両上下方向から明らかなように、上記内燃機関１０は、水平な路面での車両停止時において前記排気通路１４（図１）が接続される側壁よりも吸気通路１２が接続される側壁が車両上方に位置するように若干傾いた状態で車両に搭載されている。言い換えれば、内燃機関１０は前記クランクシャフト１６の軸心方向と直交する方向における前記クランクケース１５の両側壁１５Ａ，１５Ｂのうちの一方が他方より車両下方側の位置になるように傾斜した状態で車両に搭載されている。そして前記圧力室４７は、前記両側壁１５Ａ，１５Ｂのうちの車両下方側に位置する側壁１５Ａに形成されている。
【００３６】
ここでクランクケース１５内を飛散しているオイルは重力によって落下する。内燃機関１０は上述のように傾斜した状態で車両に搭載されている。そのため内燃機関１０では、クランクケース１５内を飛散しているオイルが上記両側壁１５Ａ，１５Ｂのうちの車両下方側の側壁１５Ａ側の部分に落下しやすい。したがって本実施の形態によれば、クランクケース１５内において飛散しているオイルを圧力室４７に導入する際に重力を利用して同オイルを導くことができる。そのため、もう一方の側壁１５Ｂ、すなわち車両上方側に位置する側壁１５Ｂに圧力室４７が形成される構成と比較して、効率良く圧力室４７にオイルを導くことができる。
【００３７】
このように本実施の形態にかかる内燃機関１０では、クランクケース１５内を飛散しているオイルが圧力室４７に強制的に導入される構造であるために、そうした構造が採用されない内燃機関と比較して圧力室４７を通過するオイルの量が多くなり、オイルからの気泡の分離が効率よく行われる。
【００３８】
以上説明したように、本実施の形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
（１）オイルポンプ２２の負荷増大を招くことなく、吸気負圧を利用してオイルに混入した気泡を効率よく分離することができる。
【００３９】
（２）クランクケース１５内においてクランクシャフト１６ともども稼働されるコネクティングロッド１８やカウンタウェイト２０を同クランクシャフト１６の軸心方向と直交する方向からクランクケース１５の内壁面に投影した投影部分において開口する形状に圧力室４７を形成した。そのため、コネクティングロッド１８やカウンタウェイト２０の稼働によって発生する気流を利用して、クランクケース１５内を飛散しているオイルを圧力室４７の内部に強制的に導入することができる。
【００４０】
（３）圧力室４７を、クランクシャフト１６の軸心方向と直交する方向におけるクランクケース１５の両側壁１５Ａ，１５Ｂのうちの車両下方側に位置する側壁１５Ａに形成した。そのため、クランクケース１５内において飛散しているオイルを圧力室４７に導入する際に、重力を利用してオイルを導くことができる。
【００４１】
なお、上記実施の形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・ブローバイガス処理装置の構成は、吸気通路１２におけるスロットルバルブ１３より下流側の部分とクランクケース１５の内部とを連通する排出通路の上記クランクケース１５側の端部が圧力室４７の内部において開口されるのであれば、適宜変更可能である。
【００４２】
・上記実施の形態にかかる構成は、機関駆動式のオイルポンプ２２を備えた内燃機関１０に限らず、電動機によって駆動される電動式のオイルポンプを備えた内燃機関にも適用することができる。
【００４３】
・クランクシャフトの軸心方向と直交する方向におけるクランクケースの両側壁のうち、同クランクシャフトの車両下方側の端部における回転方向の前方側に位置する側壁に形成されるのであれば、圧力室を、上記両側壁のうちの車両上方側の側壁に形成するようにしてもよい。
【００４４】
・投影部分Ａから若干ずれた位置において開口する形状に圧力室４７や窓部４９を形成するようにしてもよい。
・例えばクランクケース１５内にオイルが噴出する噴出口を圧力室に指向させるなど、クランクケース１５内を飛散するオイルを圧力室内に強制的に導入するための構成を備えているのであれば、前記投影部分Ａ以外の部分に圧力室を形成するようにしてもよい。
【００４５】
・バランサ機構３０が設けられていない内燃機関にも適用することができる。なお、そうした内燃機関の中でも、バランサ機構３０に代えてクランクシャフト１６とオイルパン２１との間を仕切る形状のバッフルプレートが設けられた内燃機関にあっては、同バッフルプレートの上面に降り注いだオイルの一部を前記気流によって押し流すことによって圧力室４７の内部に強制的に導入することが可能である。
【００４６】
・本発明は、例えば内燃機関の各気筒が車両上下方向に延びる状態で車両に搭載される内燃機関など、クランクシャフトの軸心方向と直交する方向におけるクランクケースの両側壁が同じ高さとなるように車両に搭載された内燃機関にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明を具体化した一実施の形態にかかる内燃機関の概略構成図。
【図２】内燃機関の部分断面構造を示す部分断面図。
【図３】クランクケースの内壁面にあって圧力室が設けられた部分を拡大して示す側面図。
【図４】内燃機関の内部構造を概略的に示す略図。
【符号の説明】
【００４８】
１０…内燃機関、１１…燃焼室、１２…吸気通路、１３…スロットルバルブ、１４…排気通路、１５…クランクケース、１５Ａ，１５Ｂ…側壁、１６…クランクシャフト、１７…シリンダブロック、１８…コネクティングロッド、１９…ピストン、２０…カウンタウェイト、２１…オイルパン、２２…オイルポンプ、２３…シリンダヘッド、２４…吸気バルブ、２５…排気バルブ、２６…シリンダ、２７…シリンダヘッドカバー、３０…バランサ機構、３１…バランスシャフト、３２…バランスシャフト、４０…ブローバイガス処理装置、４１…導入通路、４２…オイルセパレータ、４３…ブリーザ通路、４４…オイルセパレータ、４５…一方向弁としてのＰＣＶバルブ、４６…凹部、４６Ａ…壁部、４７…圧力室、４８…連通路、４９…窓部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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