(57)【要約】      （修正有）【課題】燃費を向上させながらオイルの劣化を有効に回避し得る内燃機関のシリンダヘッドを提供する。【解決手段】エンジン１のシリンダヘッド３は、本発明のオイル落とし通路として機能するオイルゲージ通路３３及びオイル落とし通路３２に対し、オイルの低温時にはカム室３０に溜まるオイルを多く保持するとともに高温時にはオイルを低温時よりも少なく保持するようカム室のオイル保持量を変化させ得る保持量変更手段Ｘを設けたことを特徴としている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カム室と、
オイルパンから前記カム室に供給されるオイルを前記オイルパンに導くために設けられたオイル落とし通路と、
前記オイル落とし通路に設けられ、前記オイルの低温時には前記カム室に溜まるオイルを多く保持するとともに高温時には前記オイルを低温時よりも少なく保持するよう前記カム室のオイル保持量を変化させ得る保持量変更手段とを具備することを特徴とする内燃機関のシリンダヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の一部を構成するシリンダヘッドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車等に搭載される内燃機関では、シリンダブロックの上面に締結したシリンダヘッドの上面に、カム軸等を含む動弁機構を内蔵するカム室を凹み形成した内底面を形成し、この内底面にオイルパンから供給されるオイルを導入することにより動弁機構を潤滑し、この潤滑した後のオイルを、前記シリンダヘッドの内部に前記カム室の内底面に開口するように設けたオイル落とし通路を通してシリンダブロック下部におけるオイルパンに再び戻すという構成となっている。そしてこのオイルがカム室の内底面にあるときにオイルとシリンダヘッドとの熱交換が主に行なわれる。
【０００３】
そして、低温始動時においてはオイルの温度が十分に上昇していないうちは、オイル自体の粘度が高いことによって起こるメカロスにより、温度が十分に高いときに比べて燃費が劣る傾向にある。
【０００４】
そこで近年、オイル落とし通路に熱伝導率の低いバイメタルを設け、低温時にはオイル落とし通路の内面にオイルを導入してオイルの温度上昇を促す一方、高温時には前記バイメタルを伝ってオイルの温度上昇を抑えながらオイルパンに戻すという技術も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
他方、オイルをオイルパンに戻す構成として、オイル落とし通路の他にオイルゲージを挿通するオイルゲージ通路を介してもオイルを戻し得る構成とし、オイルゲージ通路における開口位置を高く設定することにより、オイルが一定の容量以上にカム室に溜められると、オイルゲージ通路をも利用して速やかにオイルを戻し得る技術も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示されている構成では、高温時及び低温時で起こるオイルとシリンダヘッドとの熱交換の違いは、オイル落とし通路にオイルが接するか否かという違いのみである。そして上述の通りオイルによる熱交換はシリンダヘッドの内底面にオイルが留まる際に主に行なわれるので、当該構成によって得られる効果は限られたものとなっている。勿論オイル落とし通路の面積を増大させることによる性能の向上も考えられるが、そうなるとかえってオイル落とし通路の設置箇所が限定されたり、バイメタル等の部品のサイズや数の増大を招来したりしてしまう。
【０００７】
他方特許文献２に記載された構成であると、オイルゲージの開口位置にまでオイルが溜められる状態ではオイルがシリンダヘッドの内底面に留まる時間は相対的に長くなっているのでオイルの温度上昇を促す効果は期待できると思われる。しかし反面、オイルが過剰に昇温されるとオイルの劣化を招来してしまう。また加えて、オイルの温度が上昇した状態で内燃機関を循環し続けると、動作箇所における各部の焼き付きを招来してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−２３１８９９号公報
【特許文献２】特開２０１１−７１０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上述したような不具合に着目したものであり、燃費を向上させながらオイルの劣化を有効に回避し得る内燃機関のシリンダヘッドを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、このような目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。
【００１１】
すなわち本発明に係る内燃機関のシリンダヘッドは、カム室と、オイルパンから前記カム室に供給されるオイルをオイルパンに導くために設けられたオイル落とし通路と、前記オイル落とし通路に設けられ、前記オイルの低温時には前記カム室に溜まるオイルを多く保持するとともに高温時には前記オイルを低温時よりも少なく保持するよう前記カム室のオイル保持量を変化させ得る保持量変更手段とを具備することを特徴とする。
【００１２】
このようなものであれば、低温時には多くのオイルが溜まってからオイルが落とされる構成とすることができるので、オイルが溜まるまでの時間だけ燃焼により熱せられたシリンダヘッドと溜められたオイルとの熱交換量が増加する。そのため、オイルの昇温を促進されオイル粘度が速やかに低下されることによるメカロスの低減が促される。これにより、内燃機関の燃費の向上が促される。また高負荷時やデッドソーク時など、オイルの高温時にはオイルがカム室に長く滞留しないので、過剰な温度上昇によるオイルの劣化やオイルの温度上昇による各部の焼き付きを有効に防止できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、燃費を向上させながらオイルの劣化を有効に回避し得る内燃機関のシリンダヘッドを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関の平断面図。
【図２】図１に係るＩ−Ｉ線断面図。
【図３】図１に係る要部を示すＩＩ−ＩＩ線断面図。
【図４】同ＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図。
【図５】図４に係る作用説明図。
【図６】同実施形態の変形例１に係る図１に対応した平断面図。
【図７】同変形例２に係る図２に対応した断面図。
【図８】同変形例３に係る図２に対応した断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を、図１〜図５の図面について説明する。
【００１６】
この内燃機関たるエンジン１は、下部に図示しないオイルパンを備えたシリンダブロック２と、その上面に配設したシリンダヘッド３と、このシリンダヘッド３の上面に凹み形成したカム室３０を塞ぐようにしたヘッドカバー４とを備えており、シリンダヘッド３は、シリンダブロック２に対して各気筒における左右両側のうち各気筒間の部位に配設した複数本のヘッドボルトｂによって締結されている。またシリンダブロック２及びシリンダヘッド３の側面には、図示しないクランク軸から両カム軸８、９への動力伝達用タイミングチェーン１３を内蔵したチェーンケース５が設けられ、このチェーンケース５内の下部は、オイルパンに連通している。
【００１７】
シリンダヘッド３には、吸気弁６と排気弁７とが各気筒ごとに設けられており、これら吸気弁６及び排気弁７は、カム室３０の内底面３０ａのうち後述するオイル落とし通路３２が開口する部分から適宜寸法だけカム室３０内に突出するように設けたバルブガイドスリーブ１０にて支持されており、これらバルブガイドスリーブ１０の上端の各々には、バルブステムオイルシール１１が設けられている。
【００１８】
吸気弁６及び排気弁７は、カム室３０内に軸支した吸気弁用カム軸８及び排気弁用カム軸９の回転によって開閉作動するように構成されている。
【００１９】
また、両カム軸８、９等の動弁機構には、オイルパン内におけるオイルがオイルポンプ（図示せず）にて供給されることにより潤滑され、この潤滑後のオイルは、カム室３０の内底面３０ａ及び立面である内壁面３０ｂの下部に溜まるように構成されており、更に、オイルポンプは、エンジン１の駆動により、当該オイルポンプによる動弁機構等に対するオイルの供給は、エンジン１の回転数に比例して増大するようになっている。
【００２０】
シリンダヘッド３の外側の部位には、上下方向に延びるオイル落とし通路３２が、カム室３０における内底面３０ａに開口するように、例えばドリル加工や鋳抜きによって形成されており、このオイル落とし通路３２の下部は、シリンダブロック２２の内部に形成したオイル通過路２１を介して下部のオイルパンに連通している。
【００２１】
シリンダヘッド３のうち少なくとも一本のヘッドボルトｂより外側の部位には、上下方向に延びるオイルゲージ通路３３が、カム室３０内に開口するように形成されており、このオイルゲージ通路３３の下端は、シリンダブロック２に形成したゲージ挿通口２２を介してオイルパンに連通している。なお当該オイルゲージ通路３３は、後述するようにここを介してオイルがオイルパンへ案内され得る構造をなしているので、本発明に係る「オイル落とし通路」の概念に含まれるものとする。
【００２２】
オイルゲージ通路３３内には、ヘッドカバー４を着脱可能に貫通するオイルレベルゲージ１２が、その下端がオイルパン内にまで届くように着脱可能に差し込まれて、このオイルレベルゲージ１２を抜き差しすることによって、オイルパン内におけるオイルの油量を検出するように構成している。
【００２３】
しかして本実施形態に係るエンジン１のシリンダヘッド３は、本発明のオイル落とし通路として機能するオイルゲージ通路３３及びオイル落とし通路３２に対し、オイルの低温時にはカム室３０に溜まるオイルを多く保持するとともに高温時にはオイルを低温時よりも少なく保持するようカム室３０のオイル保持量を変化させ得る保持量変更手段Ｘを設けたことを特徴としている。
【００２４】
以下、本発明に係る保持量変更手段Ｘの構成について、オイル落とし通路３２及びオイルゲージ通路３３の構成とともに具体的に説明する。
【００２５】
オイルゲージ通路３３は、図３に示すように、開口部分を内底面３０ａよりも若干高い位置、詳細には内底面３０ａからバルブガイドスリーブ１０における上端よりも適宜寸法だけ低い部位に位置するように構成している。さらに具体的には、オイルゲージ通路３３は本実施形態では、開口部分を構成する高位決定面３３ａと、内底面３０ａから立ち上がる立面３３ｂとを有している。そしてこの高位決定面３３ａが、オイルをカム室３０内に最も多く溜めた場合の油面Ｌの位置を決定するものである。
【００２６】
オイル落とし通路３２は、図４及び図５に示すように、開口部分をオイルゲージ通路３３の如く内底面３０ａよりも若干高い位置に設定した高位開口３４と、開口部分をカム室３０の内底面３０ａの内最も低いかそれに準ずる位置に設定した低位開口３５と、この低位開口３５を開閉可能に塞ぐサーモスタット３６とを有している。高位開口３４は、開口部分を構成する高位決定面３４ａと、内底面３０ａから立ち上がる立面３４ｂとを有している。そしてこの高位決定面３４ａが、オイルをカム室３０内に最も多く溜めた場合の油面Ｌの位置を決定するものである。低位開口３５はその周縁をサーモスタット３６に接し得る低位決定面３５ａとしている。そしてサーモスタット３６は、オイルが低温であるときには下向面が低位決定面３５ａに接して塞ぐか、わずかなオイルしか通過させない状態とするとともに、オイルが高温になるにつれ低位開口３５との隙間を増大させることで、より多くのオイルを通過させ得るものである。このサーモスタット３６の具体的な構成は、既存のものと同種であるため、本実施形態では具体的な説明を省略する。
【００２７】
この構成によると、図３及び図４に示すようにカム室３０内におけるオイルは、低温始動時など、オイルが低温の状態では低位開口３５がサーモスタット３６により完全か略完全に閉鎖されるので、オイルの温度上昇にサーモスタット３６が変形しない限り、オイル落とし通路３２及びオイルゲージ通路３３の高位開口３４から油面Ｌが高くなった後オイルパンに戻される。換言すれば、低温のオイルはその油面Ｌが高位開口３４を超えるまでの間、シリンダヘッド３の内底面３０ａを主に介して暖められ、速やかな温度の上昇による粘度の低下が促される。
【００２８】
そして図５に示すように、カム室３０内におけるオイルの温度が高くなるとサーモスタット３６が変形することにより当該サーモスタット３６と低位開口３５との隙間が大きくなる。これによりカム室３０に導入されたオイルは低位開口３５を介して速やかにオイルパンに戻されることになる。
【００２９】
以上のような構成とすることにより、本実施形態に係るシリンダヘッド３は、オイルの低温時にはカム室３０の底面に溜まるオイルを多く保持するとともに高温時にはオイルを低温時よりも少なく保持するようカム室３０のオイル保持量を変化させ得る保持量変更手段Ｘを設けることにより、低温時には多くのオイルが溜まってからオイルが落とされる構成とすることができ、オイルが溜まるまでの時間だけ燃焼により熱せられたシリンダヘッド３と溜められたオイルとの熱交換量が増加する。そのため、オイルの昇温が促進されオイル粘度が速やかに低下されることによるメカロスの低減が促される構成となっている。その結果、エンジン１の燃費がより向上したものとなっている。また高負荷時やデッドソーク時など、オイルの高温時にはオイルがカム室３０に長く滞留しないので、過剰な温度上昇によるオイルの劣化を有効に防止し得るものとなっている。またオイルの過剰な温度上昇が回避されることから、温度が上昇したオイルに接することによるエンジン１各部の焼き付きをも、有効に回避することを実現している。
【００３０】
＜変形例１＞
以下、本実施形態の各変形例について説明する。これら各変形例において、上記実施形態の構成要素に相当するものについては同じ符号を付すとともに、その具体的な説明を省略するものとする。
【００３１】
上記実施形態では保持量変更手段Ｘをカム室３０の内底面３０ａにのみ形成した態様を開示したが、本発明の保持量変更手段Ｘは、当該構成に限られない。
【００３２】
すなわち本変形例に係る保持量変更手段Ｘは、カム室３０の立壁である内壁面３０ｂに形成している。具体的には保持量変更手段Ｘは、内壁面３０ｂにおける内底面３０ａ近傍に形成された壁面側開口３７と、この壁面側開口３７を開閉可能に塞ぐサーモスタット３６とを有したオイル落とし通路３２に相当する。そして壁面側開口３７は、チェーンケース５側に形成された連通路５０に連通することで、チェーンケース５内部を介してオイルパンに連通している。
【００３３】
この構成によるとカム室３０内におけるオイルは、オイルが低温の状態では壁面側開口３７がサーモスタット３６により完全か略完全に閉鎖されるので、低温のオイルは上記実施形態同様にシリンダヘッド３の内底面３０ａを主に介して暖められ、速やかな温度の上昇が促される。しかる後カム室３０内におけるオイルの温度が高くなるとサーモスタット３６が変形することにより当該サーモスタット３６と壁面側開口３７との隙間が大きくなる。これによりカム室３０に導入されたオイルは壁面側開口３７、チェーンケース５内部を介して速やかにオイルパンに戻されることになる。
【００３４】
このようなものであっても上記実施形態同様、オイルの昇温が促進されオイル粘度が速やかに低下されることによるメカロスの低減が促されるとともに、過剰な温度上昇によるオイルの劣化を有効に防止し得るものとなっている。
【００３５】
＜変形例２＞
また、上記実施形態及び変形例１では、保持量変更手段Ｘが専らサーモスタット３６を有するものとしたが、勿論本発明の保持量変更手段Ｘはサーモスタット３６を用いた構成に限られない。
【００３６】
すなわち本変形例に係る保持量変更手段Ｘは、オイル落とし通路３２及びオイルゲージ通路３３に、温度上昇に伴い上方へ膨張するか或いは上方へ移動する、例えばバイメタル等によって形成されるか或いは図示しないアクチュエータにより制御される油面変更手段３８を設けたものとしている。
【００３７】
このようなものであっても、オイルの低温時には油面Ｌが高く、高温時には油面Ｌが低く設定されることにより、上記実施形態並びに変形例１同様の効果を奏する。
【００３８】
＜変形例３＞
さらに、上記実施形態及び各変形例では、保持量変更手段Ｘを専らエンジン１において、専ら構成部品をドリル加工や鋳抜きにより構成した通路を利用した態様を開示したが、本発明の保持量変更手段Ｘはこれに限られない。
【００３９】
すなわち本変形例に係る保持量変更手段Ｘは、カム室３０の内壁面３０ｂにおける内底面３０ａ近傍に、具体的にはチェーンケース５が取り付けられていない方向に壁面側開口３７を形成するとともに、この壁面側開口３７に連通する外付けの配管であるオイル落とし配管３９を取り付けた態様のオイル落とし通路３２に対し、上記同様のサーモスタット３６を取り付けてなるものである。このオイル落とし配管３９の最下部は勿論、図示しないオイルパンに接続している。
【００４０】
このようなものであっても、オイルの低温時には油面Ｌが高く、高温時には油面Ｌが低く設定されることにより、上記実施形態並びに各変形例同様の効果を奏する。
【００４１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【００４２】
例えば、上記実施形態では主にサーモスタットやバイメタルにより保持両変更手段を構成した態様を開示したが、勿論、図示しない中央演算装置により制御される電磁弁より保持量変更手段を構成し、オイルの温度のみならず、エンジン回転数も勘案してオイル落とし通路を開閉制御したものであってもよい。これにより、油温のみならず、エンジン回転数に依存するオイルポンプの挙動にも好適に対応し得る。またオイル落とし通路の数や形状といった具体的な態様は上記実施形態のものに限定されることはなく、既存のものを含め、種々の態様のものを適用することができる。
【００４３】
その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は内燃機関の一部を構成するシリンダヘッドとして利用することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１…内燃機関（エンジン）
３…シリンダヘッド
３０…カム室
３２…オイル落とし通路
３３…オイル落とし通路（オイルゲージ通路）
Ｘ…保持量変更手段
【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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【図８】
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