(57)【要約】【課題】冷間時における潤滑油の昇温を促進して機関暖機性能を向上させるとともに、温間時における潤滑油中の気泡発生を抑制する。【解決手段】オイルパン８内に配設されたバランスシャフト１４と、バランスシャフト１４を囲うバランスシャフトハウジング２２と、を備え、クランクシャフト１２の回転に連動してバランスシャフト１４の偏心質量部１６が回転することにより、バランスシャフトハウジング２２内の潤滑油を撹拌可能に構成されたバランスシャフト付き内燃機関において、バランスシャフトハウジング２２の下部からオイルパン８内の空間へと連通する連通路２６にサーモスタット２８を配設する。好ましくは、連通路２６とは異なる他の連通路３０に、オイルパン８側に対するバランスシャフトハウジング２２側の圧力が所定圧を超えた場合に開弁する逆止弁３２を更に配設する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のオイルパン内に配設されたバランスシャフトと、前記バランスシャフトを囲うバランスシャフトハウジングと、を備え、前記内燃機関の回転に連動して前記バランスシャフトの偏心質量部が回転することにより、前記バランスシャフトハウジング内の潤滑油を撹拌可能に構成されたバランスシャフト付き内燃機関において、
前記バランスシャフトハウジングの下部から前記オイルパン内の空間へと連通する連通路と、
前記内燃機関の冷間時には前記連通路を遮断し、温間時には前記連通路を開放する連通路開閉手段と、
を備えることを特徴とするバランスシャフト付き内燃機関。
【請求項２】
前記連通路開閉手段は、前記連通路に配設されたサーモスタットであることを特徴とする請求項１記載のバランスシャフト付き内燃機関。
【請求項３】
前記バランスシャフトハウジングの下部から前記オイルパン内の空間へと連通する第２の連通路と、
前記第２の連通路に配設され、前記オイルパン側に対する前記バランスシャフトハウジング側の差圧が所定圧を超えた場合に開弁する逆止弁と、
を更に備えることを特徴とする請求項２記載のバランスシャフト付き内燃機関。
【請求項４】
前記連通路開閉手段は、
前記連通路に配設された開閉弁と、
潤滑油の油温が所定温度を超えた場合に、前記開閉弁を閉弁状態から開弁状態へと切り替える弁制御手段と、
を備えることを特徴とする請求項１記載のバランスシャフト付き内燃機関。
【請求項５】
前記内燃機関が所定の高回転域で駆動される場合に、前記開閉弁を閉弁状態から開弁状態へと切り替える第２の弁制御手段を更に備えることを特徴とする請求項４記載のバランスシャフト付き内燃機関。
【請求項６】
前記内燃機関を停止する場合に、前記開閉弁を開弁状態に維持する第３の弁制御手段を更に備えることを特徴とする請求項４または５記載のバランスシャフト付き内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、バランスシャフト付き内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、特開２００４−１５６５５６号公報に開示されているように、潤滑オイルの昇温を効果的に行うためのオイルパン構造が知られている。このオイルパン構造では、具体的には、オイルパン内部がオイルパンセパレータで主室と副室とに２区分されている。また、主室内には吸込口が配置されるとともに、該主室とエンジンブロック内部との間には、一対のバランスシャフトが配置されている。エンジン各部を循環して還流する暖められたエンジンオイルは主室に優先的に還流される。また、これと同時に、主室に還流されるエンジンオイルがバランスシャフトで撹拌される。これにより、エンジン内部を循環するエンジンオイルが、より早期に昇温される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１５６５５６号公報
【特許文献２】特開２００８−３２１５７号公報
【特許文献３】特開２００３−２７８８３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の技術では、潤滑油がバランスシャフトのハウジング内を経由して循環されるものの、ハウジング内に留まることなく主室へ滴下されてしまう。このため、冷間時の潤滑油の昇温の観点からは十分な装置とは言い難い。また、上記従来の技術では、内燃機関の暖機が完了した後においても、バランスシャフトによる潤滑油の撹拌が冷間時と同様に継続される。このため、高温の潤滑油が撹拌されることによって、気泡の発生が顕著となるおそれがある。このように、上記従来の技術では、内燃機関の運転状態に応じてバランスシャフトによる潤滑油の撹拌度合を変化させることができず、改善が望まれていた。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、冷間時における潤滑油の昇温を促進して機関暖機性能を向上させるとともに、温間時における潤滑油中の気泡発生を抑制することのできるバランスシャフト付き内燃機関を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、バランスシャフト付き内燃機関であって、
内燃機関のオイルパン内に配設されたバランスシャフトと、前記バランスシャフトを囲うバランスシャフトハウジングと、を備え、前記内燃機関の回転に連動して前記バランスシャフトの偏心質量部が回転することにより、前記バランスシャフトハウジング内の潤滑油を撹拌可能に構成されたバランスシャフト付き内燃機関において、
前記バランスシャフトハウジングの下部から前記オイルパン内の空間へと連通する連通路と、
前記内燃機関の冷間時には前記連通路を遮断し、温間時には前記連通路を開放する連通路開閉手段と、
を備えることを特徴としている。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明において、
前記連通路開閉手段は、前記連通路に配設されたサーモスタットであることを特徴としている。
【０００８】
第３の発明は、第２の発明において、
前記バランスシャフトハウジングの下部から前記オイルパン内の空間へと連通する第２の連通路と、
前記第２の連通路に配設され、前記オイルパン側に対する前記バランスシャフトハウジング側の差圧が所定圧を超えた場合に開弁する逆止弁と、
を更に備えることを特徴としている。
【０００９】
第４の発明は、第１の発明において、
前記連通路開閉手段は、
前記連通路に配設された開閉弁と、
潤滑油の油温が所定温度を超えた場合に、前記開閉弁を閉弁状態から開弁状態へと切り替える弁制御手段と、
を備えることを特徴としている。
【００１０】
第５の発明は、第４の発明において、
前記内燃機関が所定の高回転域で駆動される場合に、前記開閉弁を閉弁状態から開弁状態へと切り替える第２の弁制御手段を更に備えることを特徴としている。
【００１１】
第６の発明は、第４または５の発明において、
前記内燃機関を停止する場合に、前記開閉弁を開弁状態に維持する第３の弁制御手段を更に備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
第１の発明によれば、内燃機関の冷間時にはバランスシャフトハウジングの下部とオイルパンとの連通路が遮断され、温間時には開放される。このため、本発明によれば、冷間時には、バランスシャフトの偏心質量部の回転によってバランスシャフトハウジング内に溜まっている潤滑油が撹拌されるので、潤滑油の昇温を促進して機関暖機性能を向上させることができる。また、本発明によれば、温間時には、バランスシャフトハウジング内の潤滑油がオイルパンへ流出するため、気泡が発生しやすい油温高での撹拌を有効に抑止することができる。
【００１３】
第２の発明によれば、連通路にはサーモスタットが配設されている。このため、本発明によれば、冷間時には連通路を遮断して潤滑油の撹拌を行うとともに、温間時には連通路を開放して潤滑油の撹拌を抑止することができる。
【００１４】
第３の発明によれば、第２の連通路には逆止弁が配設されている。機関回転数の上昇によりバランスシャフトによる撹拌が活発化すると、逆止弁はバランスシャフトハウジング内の潤滑油の油圧の上昇により開弁される。このため、本発明によれば、高回転域において、バランスシャフトハウジング内の潤滑油を排出することができるので、高回転域でのフリクションロスを有効に抑制することができる。
【００１５】
第４の発明によれば、潤滑油の温度が所定温度を超えた場合に、連通路に配設された開閉弁が閉弁状態から開弁状態へと切り替えられる。このため、本発明によれば、冷間時には連通路を遮断して潤滑油の撹拌を行うとともに、温間時には連通路を開放して潤滑油の撹拌を抑止することができる。
【００１６】
第５の発明によれば、機関回転数が所定回転数を越えた場合に、連通路に配設された開閉弁が開弁される。このため、本発明によれば、高回転でのフリクションロスを有効に抑制することができる。
【００１７】
第６の発明によれば、内燃機関の停止時に連通路の開閉弁が開弁状態に維持される。このため、本発明によれば、バランスシャフトハウジング内の潤滑油が排出された状態で次回の始動動作を行うことができるので、始動時に必要なトルクを有効に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態１としてのバランスシャフト付き内燃機関の要部を示す部分断面図である。
【図２】本発明の実施の形態２としてのバランスシャフト付き内燃機関の要部を示す部分断面図である。
【図３】本発明の実施の形態３としてのバランスシャフト付き内燃機関の要部を示す部分断面図である。
【図４】機関回転数および油温に対する電磁弁の開閉制御について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。また、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２０】
実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
図１は、本発明の実施の形態１としてのバランスシャフト付き内燃機関の要部を示す部分断面図である。この図に示すとおり、本実施の形態１の内燃機関１０は、シリンダブロック（図示省略）とオイルパン８とで囲まれたクランクケース内にクランクシャフト１２を備えている。クランクケース内におけるクランクシャフト１２の下方には、該クランクシャフト１２の回転に伴う振動を低減するためのバランスシャフト１４１，１４２（以下、これらを特に区別しないときは単に「バランスシャフト１４」と称する）が配置されている。バランスシャフト１４は、クランクシャフト１２と略平行に配置され、各バランスシャフト１４１，１４２には、クランクシャフト１２の回転による慣性力等を打ち消すための偏心質量部１６１，１６２（以下、これらを特に区別しないときは単に「偏心質量部１６」と称する）と、互いに噛み合うギア１８１，１８２（以下、これらを特に区別しないときは単に「ギア１８」と称する）とが、それぞれ結合されている。クランクシャフト１２には、ギア１８２のみと噛み合うギア２０が結合されている。クランクシャフト１２のギア２０の回転に伴って、ギア１８２が回転されると、これと噛み合うギア１８１はギア１８２とは逆方向に回転する。この結果、一対のバランスシャフト１４は互いに逆回転する。これにより、クランクシャフト１２の回転によって生じる二次慣性力が打ち消される。
【００２１】
一対のバランスシャフト１４、偏心質量部１６、およびギア１８は、バランスシャフトハウジング２２内に収納されている。バランスシャフトハウジング２２は、内燃機関１０の内部を循環した潤滑油がその内部に流入して一時的に貯留されるように構成されている。また、バランスシャフトハウジング２２の側面には、余剰な潤滑油をハウジング外部に排出するための排出部２４が設けられている。
【００２２】
また、バランスシャフトハウジング２２の下面側には、ハウジング内部とオイルパン８内とを連通させるための連通路２６が設けられ、該連通路２６の途中にはサーモスタット２８が配設されている。サーモスタット２８は所定の温度域（例えば８０度以上）において開弁する弁であり、当該サーモスタット２８によれば、潤滑油の油温に応じて連通路２６の開閉を行うことができる。
【００２３】
［実施の形態１の動作］
次に、図１を参照して、本発明の実施の形態１の動作について説明する。本実施の形態の内燃機関では、バランスシャフトハウジング２２の下面側の連通路２６にサーモスタット２８を設けたことに特徴がある。すなわち、本実施の形態の内燃機関１０では、潤滑油の油温が低温（例えば８０℃未満）である内燃機関１０の冷間時には、サーモスタット２８が閉弁状態に維持される。これにより、連通路２６が遮断された状態に維持されるので、内燃機関１０を循環した潤滑油がバランスシャフトハウジング２２内に溜まる。バランスシャフトハウジング２２内の潤滑油は、偏心質量部１６やギア１８の回転によって撹拌される。これにより、ハウジング内部の潤滑油は昇温が促進されるので、内燃機関１０の暖機性を向上させて冷間時の燃費を有効に改善することができる。
【００２４】
また、本実施の形態の内燃機関１０によれば、潤滑油の油温が高温（例えば８０度以上）となる温間時には、サーモスタット２８が開弁状態に維持される。これにより、連通路２６が開放された状態に維持されるので、バランスシャフトハウジング２２内に流入した潤滑油が順次オイルパン８に排出される。これにより、気泡が発生しやすい油温高の状態で、潤滑油が偏心質量部１６やギア１８の回転によって撹拌されることを回避することができるので、気泡率の増加を有効に抑止することができる。
【００２５】
尚、上述した実施の形態１においては、連通路２６が前記第１の発明における「連通路」に、サーモスタット２８が前記第１の発明における「連通路開閉手段」に、それぞれ相当している。
【００２６】
実施の形態２．
［実施の形態２の構成］
図２は、本発明の実施の形態２としてのバランスシャフト付き内燃機関の要部を示す部分断面図である。図２に示す内燃機関１０では、図１に示す構成に加えて、バランスシャフトハウジング２２内部からオイルパン８側へと連通する連通路３０を更に備えている。連通路３０には、オイルパン８側に対するバランスシャフトハウジング２２側の圧力（差圧）が所定圧を超えた場合に開弁する逆止弁３２が配置されている。バランスシャフトハウジング２２内の油圧が上昇する場合としては、機関回転数の上昇（すなわちバランスシャフト１４の回転数の上昇）によって撹拌動作が活発化された場合が考えられる。このため、本実施の形態のシステムでは、内燃機関１０が所定の高回転領域で駆動された場合に逆止弁３２が開弁されるように、その配置および感度が調整されている。尚、連通路３０は、バランスシャフトハウジング２２の下面において、該バランスシャフト１４の回転（撹拌動作）によって、油圧変化の生じ易い箇所に設けることが好ましい。これにより、逆止弁３２の機関回転数に応じた開閉動作をより正確に行うことが可能となる。
【００２７】
［実施の形態２の動作］
次に、本発明の実施の形態２の動作について説明する。本実施の形態の内燃機関では、バランスシャフトハウジング２２内の潤滑油の油温および機関回転数に応じて、サーモスタット２８および逆止弁３２がそれぞれ開閉する点に特徴がある。先ず、内燃機関１０の冷間時且つ所定の低回転領域での弁動作について説明する。内燃機関１０の冷間時には、サーモスタット２８が閉弁状態に維持される。また、内燃機関１０の低回転領域では、撹拌動作が比較的緩やかに行われるため、逆止弁３２についても閉弁状態に維持される。このような弁状態によれば、バランスシャフトハウジング２２内に潤滑油を溜めてバランスシャフト１４で撹拌することができるので、潤滑油の昇温を有効に促進して燃費の改善を図ることができる。
【００２８】
次に、内燃機関１０の冷間時且つ所定の高回転領域での弁動作について説明する。内燃機関１０が高回転で駆動されると、それに伴いバランスシャフト１４も高回転で駆動される。このため、機関回転数が高回転となる領域では、バランスシャフト１４の撹拌動作によるフリクションロスの影響が顕著に現れる。この点、本実施の形態のシステムでは、内燃機関１０の冷間時且つ所定の高回転領域においては、サーモスタット２８が閉弁状態に維持されるため、撹拌動作による油圧の上昇によって逆止弁３２は開弁状態に維持される。これにより、バランスシャフトハウジング２２内の潤滑油がオイルパン８に順次排出されるため、高回転域におけるフリクションロスの発生を有効に抑制することができる。
【００２９】
次に、内燃機関１０の温間時の弁動作について説明する。内燃機関１０の温間時には、サーモスタット２８が開弁状態に維持される。これにより、バランスシャフトハウジング２２内の潤滑油がオイルパン８に順次排出されるため、気泡が混入しやすい油温高での撹拌動作を有効に回避することができる。尚、この場合、バランスシャフトハウジング２２内には有効な油圧が発生しないため、逆止弁３２は機関回転数によらず閉弁状態に維持される。
【００３０】
このように、本実施の形態２のシステムによれば、サーモスタット２８が閉弁状態に維持される冷間時の高回転領域において逆止弁３２が開弁されるので、高回転領域におけるフリクションロスの発生を有効に抑止することができる。
【００３１】
尚、上述した実施の形態２においては、連通路２６が前記第１の発明における「連通路」に、サーモスタット２８が前記第１の発明における「連通路開閉手段」に、連通路３０が前記第３の発明における「第２の連通路」に、逆止弁３２が前記第３の発明における「逆止弁」に、それぞれ相当している。
【００３２】
実施の形態３．
［実施の形態３の構成］
図３は、本発明の実施の形態３としてのバランスシャフト付き内燃機関の要部を示す部分断面図である。図３に示す内燃機関１０では、図１に示す構成のサーモスタット２８に替えて電磁弁４２を備えている。また、本実施の形態２のシステムは、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）４０を備えている。ＥＣＵ４０は、クランク角センサ４４から検出された機関回転数、および油温センサ４６によって検出された潤滑油の油温に基づいて、電磁弁４２の開閉状態を制御する。
【００３３】
［実施の形態３の動作］
次に、図４を参照して、本発明の実施の形態３の動作について説明する。本実施の形態のシステムでは、検出された潤滑油の油温および機関回転数に応じて、電磁弁４２の開閉状態を制御する点に特徴がある。図４は、機関回転数および油温に対する電磁弁４２の開閉制御について説明するための図である。この図に示すとおり、先ず、内燃機関の停止時には、油温の高低に係わらず電磁弁４２が開弁状態に制御される。これにより、次回の始動時において、バランスシャフトハウジング２２内に潤滑油が溜まっていない状態で始動を開始することができるので、始動時に必要なトルクを有効に低減することにより、必要なスタータのサイズやバッテリの容量を小型化することが可能となる。
【００３４】
次に、内燃機関１０の低回転且つ低油温時（例えば８０℃未満）には、電磁弁４２が閉弁される。このような弁状態によれば、バランスシャフトハウジング２２内に潤滑油を溜めてバランスシャフト１４で撹拌することができるので、潤滑油の昇温を有効に促進して燃費の改善を図ることができる。
【００３５】
一方、内燃機関１０の低回転且つ高油温時（例えば８０℃以上）には、電磁弁４２が開弁される。このような弁状態によれば、バランスシャフトハウジング２２内の潤滑油がオイルパン８に順次排出されるため、気泡が混入しやすい油温高での撹拌動作を有効に回避することができる。
【００３６】
更に、内燃機関１０が所定の高回転領域で駆動される高回転時には、油温の高低によらず電磁弁４２が開弁される。このような弁状態によれば、バランスシャフトハウジング２２内の潤滑油がオイルパン８に順次排出されるため、高回転域におけるフリクションロスの発生を有効に抑制することができる。
【００３７】
尚、上述した実施の形態３においては、電磁弁４２が前記第４乃至第６の発明における「開閉弁」に相当している。
【符号の説明】
【００３８】
８  オイルパン
１０  内燃機関
１２  クランクシャフト
１４，１４１，１４２  バランスシャフト
１６，１６１，１６２  偏心質量部
１８，１８１，１８２  ギア
２０  ギア
２２  バランスシャフトハウジング
２４  排出部
２６  連通路
２８  サーモスタット
３０  連通路
３２  逆止弁
４０  ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
４２  電磁弁
４４  クランク角センサ
４６  油温センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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