(57)【要約】【課題】シリンダヘッドのアッパーデッキに滞留した潤滑油をオイルパンに戻すに際し、当該潤滑油の温度上昇を抑制することができる内燃機関を提供する。【解決手段】アッパーデッキ５０からオイルパン２４に戻すための戻し油路６０は、上端がアッパーデッキ５０に開口し、少なくとも一部がシリンダブロック１１のウォータジャケット１４Ａと隣接する第１の油路６１と、第１の油路６１の下端に接続され、第１の油路６１を全周に渡って拡径した第２の油路６２とを含む。そして、第１の油路６１の下端には、絞り部６４が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッドのアッパーデッキに滞留する潤滑油をオイルパンに戻す戻し油路がシリンダブロックに形成されてなる内燃機関において、
前記戻し油路は、鉛直方向上端が前記アッパーデッキに開口し、少なくとも一部が前記シリンダブロックのウォータジャケットと隣接する第１の油路と、該第１の油路の鉛直方向下端に接続され、同第１の油路を全周に渡って拡径した第２の油路とを含み、
前記第１の油路の鉛直方向下端には、該下端よりも鉛直方向上方に位置する部分よりも通路断面積が狭い絞り部が設けられてい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、シリンダヘッドのアッパーデッキに滞留した潤滑油をオイルパンに戻すための戻し油路を有する内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の内燃機関として、例えば特許文献１に記載の内燃機関が提案されている。この内燃機関のシリンダブロックには、冷却水が流通するウォータジャケットがシリンダの周囲に設けられている。また、シリンダブロックには、アッパーデッキに滞留した潤滑油をオイルパンに戻すための戻し油路がウォータジャケットに隣接して設けられている。
【０００３】
こうした戻し油路内には、潤滑油をウォータジャケットと戻し油路との間に位置する区画壁に向けて案内する案内部材が設けられている。この区画壁は、ウォータジャケットの冷却水によって冷却されているため、案内部材によって区画壁側に案内された潤滑油は、その多くが低温の区画壁に接触して冷却されつつ流下することになる。そして、このように潤滑油を区画壁に接触させることにより、戻し通路内における潤滑油の温度上昇が抑制されるようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２２９８３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の戻し油路の構成では、潤滑油が区画壁によって一旦は冷却されるものの、その後、区画壁の下方に位置する高温の壁部を伝ってオイルパンに流下する際にその壁部から受熱して再び温度上昇することになる。そのため、潤滑油の温度上昇を効果的に抑制する点でなお改善の余地を残すものとなっていた。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものである。その目的は、シリンダヘッドのアッパーデッキに滞留した潤滑油をオイルパンに戻すに際し、当該潤滑油の温度上昇を効果的に抑制することが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記載する。
本発明は、シリンダヘッドのアッパーデッキに滞留する潤滑油をオイルパンに戻す戻し油路がシリンダブロックに形成されてなる内燃機関において、前記戻し油路は、鉛直方向上端が前記アッパーデッキに開口し、少なくとも一部が前記シリンダブロックのウォータジャケットと隣接する第１の油路と、該第１の油路の鉛直方向下端に接続され、同第１の油路を全周に渡って拡径した第２の油路とを含み、前記第１の油路の鉛直方向下端には、該下端よりも鉛直方向上方に位置する部分よりも通路断面積が狭い絞り部が設けられていることを要旨とする。
【０００８】
上記構成によれば、シリンダヘッドのアッパーデッキに滞留する潤滑油は、少なくとも一部がウォータジャケットと隣接する戻し油路の第１の油路内に流入し、同第１の油路内を流下する。この際、潤滑油は、ウォータジャケットの冷却水によって比較的低温となっている第１の油路の周壁と接触して冷却される。そして、第１の油路の鉛直方向下端に至った潤滑油は、同下端に設けられた絞り部によってその拡散が抑えられつつ第２の油路に流入するようになる。そのため、こうした絞り部を設けない場合と比較して、第２の油路の周壁に潤滑油が触れにくくなり、その多くがオイルパンに直接落下するようになる。その結果、第１の油路を通過して温度低下した潤滑油が、第２の油路の周壁など、ウォータジャケットの冷却水によって冷却されない高温となった他の壁部によって加熱されることを抑えることができる。したがって、シリンダヘッドのアッパーデッキに滞留した潤滑油をオイルパンに戻すに際し、当該潤滑油の温度上昇を効果的に抑制することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明にかかる一実施形態の内燃機関の断面図。
【図２】戻し油路の一部を拡大して示す断面図。
【図３】内燃機関での各位置における潤滑油の温度を示すグラフ。
【図４】その他の実施形態の内燃機関の断面図。
【図５】その他の実施形態の内燃機関の断面図。
【図６】図５における６−６線断面を模式的に示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図３に従って説明する。なお、図１における上下方向が、「鉛直方向」と一致しているものとする。
図１に示すように、本実施形態の内燃機関１０を構成するシリンダブロック１１には、ピストン１２を収容するシリンダ１３が設けられている。シリンダブロック１１においてシリンダ１３の周囲には、冷却水が流通するウォータジャケット１４Ａ，１４Ｂが形成されている。
【００１１】
また、シリンダブロック１１の鉛直方向における下部には、シリンダブロック１１と共にクランク室２０を形成するクランクケース２１が取り付けられている。このクランク室２０には、コネクティングロッド２２を介してピストン１２に連結されるクランクシャフト２３が設けられている。そして、クランクケース２１の下部には、内燃機関１０の各部位に供給される潤滑油を貯留するオイルパン２４が取り付けられている。
【００１２】
一方、シリンダブロック１１の鉛直方向における上部には、シリンダヘッド３０が取り付けられている。そして、このシリンダヘッド３０、シリンダブロック１１及びピストン１２により、吸気通路３１を通じて流入した吸気及びインジェクタから噴射された燃料からなる混合気を燃焼させるための燃焼室３２が区画形成されている。
【００１３】
また、シリンダヘッド３０の上部には、ヘッドカバー３３が取り付けられている。そして、シリンダヘッド３０とヘッドカバー３３とによって囲まれる空間３４内には、吸気通路３１の下流端である吸気口３１ａを開閉する吸気弁３５を動作させる吸気用駆動機構３６と、排気通路３７の上流端である排気口３７ａを開閉する排気弁３８を動作させる排気用駆動機構３９とが設けられている。
【００１４】
また、本実施形態の内燃機関１０には、オイルパン２４に貯留される潤滑油を汲み上げ、該潤滑油を内燃機関１０の潤滑部位に供給するオイルポンプ４０が設けられている。このオイルポンプ４０は、クランクシャフト２３の回転によって稼働する機械式のポンプであってもよいし、モータなどのアクチュエータを動力源として稼働する電動式のポンプであってもよい。
【００１５】
上記潤滑部位としては、吸気用駆動機構３６及び排気用駆動機構３９などが挙げられる。オイルポンプ４０から吸気用駆動機構３６及び排気用駆動機構３９に供給された潤滑油は、潤滑に供された後、シリンダヘッド３０のアッパーデッキ５０上に滞留する。こうした潤滑油は、アッパーデッキ５０に開口する戻し油路６０を通じてオイルパン２４に戻される。
【００１６】
次に、戻し油路６０について図１及び図２を参照して説明する。
図１に示すように、戻し油路６０は、シリンダヘッド３０及びシリンダブロック１１に跨って鉛直方向に延びている。具体的には、戻し油路６０は、シリンダブロック１１に形成されたウォータジャケット１４Ａよりもシリンダ１３から離れた位置に設けられている。
【００１７】
こうした戻し油路６０は、上端がシリンダヘッド３０のアッパーデッキ５０に開口すると共に少なくとも一部がウォータジャケット１４Ａに隣接する第１の油路６１と、該第１の油路６１の下端に接続され、鉛直方向における下側に延びる第２の油路６２とを有している。そして、第２の油路６２の下端に達した潤滑油は、シリンダブロック１１及びクランクケース２１によって形成されたクランク室２０を通じてオイルパン２４に戻される。
【００１８】
シリンダブロック１１内において、第１の油路６１は、区画壁６３によってウォータジャケット１４Ａと区画されている。こうした第１の油路６１の下端６１ａは、図２に示すように、鉛直方向においてウォータジャケット１４Ａの下端１４Ａ１と同一位置に位置している。そして、第１の油路６１の下端６１ａには、該下端６１ａよりも上側の通路断面積よりも通路断面積が狭い絞り部６４が設けられている。
【００１９】
第２の油路６２は、第１の油路６１を全周に渡って拡径した形状となっている。本実施形態では、第２の油路６２の周壁全体は、第１の油路６１の周壁よりも、戻し油路６０の中心を当該戻し油路６０の延びる方向に沿う軸線６０ａから離れた位置に設けられている。
【００２０】
なお、第２の油路６２の上端と絞り部６４との間に設けられた段差６５は、第２の油路６２の中央に向かうに連れて下方に向かうようにテーパ状に形成されている。そして、このようにテーパ状をなす段差６５の頂部に、絞り部６４が開口している。
【００２１】
次に、アッパーデッキ５０から戻し油路６０を通じて潤滑油がオイルパン２４に戻される際の作用について説明する。
アッパーデッキ５０に滞留する潤滑油は、第１の油路６１の上端でもある開口を介して第１の油路６１内に流入すると、該第１の油路６１の周壁に沿って下方に流下する。なお、第１の油路６１とウォータジャケット１４Ａとを区画する区画壁６３は、ウォータジャケット１４Ａ内を流通する冷却水によって冷却されている。そのため、第１の油路６１の潤滑油は、比較的低温となっている区画壁６３との接触によって冷却されつつ流下する。
【００２２】
また、第１の油路６１の下端６１ａには、絞り部６４が設けられている。そのため、第１の油路６１内に流入してから第２の油路６２に流出するまでに要する時間は、第１の油路６１に絞り部６４を設けない場合と比較して長くなる。その結果、第２の油路６２に流入した潤滑油の温度は、第１の油路６１に絞り部６４を設けない場合と比較して低くなっている。
【００２３】
さらに、絞り部６４の周壁は、下方に向かうにつれて軸線６０ａに近づいている。その結果、絞り部６４を通過して第２の油路６２内に流入する潤滑油は、絞り部６４によってその拡散が抑えられつつ第２の油路６２に流入するようになる。そのため、絞り部６４を設けない場合と比較して、第１の油路６１よりも拡径された第２の油路６２内では、第１の油路６１の周壁よりも高温の周壁に潤滑油が触れにくくなっている。
【００２４】
また、第２の油路６２の上端と絞り部６４との間に設けられた段差６５は、第２の油路６２の中央に向かうに連れて下方に向かうように形成されている。そのため、絞り部６４から第２の油路６２内に流出した潤滑油は、段差６５の側面に沿って第２の油路６２の周壁側に流動しにくくなっている。その結果、第１の油路６１の周壁よりも高温の第２の油路６２の周壁に触れつつ流下する潤滑油の油量が少なくなる。
【００２５】
ここで、途中で拡径しないと共に絞り部６４を設けない戻し油路を採用した場合（以下、「従来の構成」ともいう。）と、本実施形態の戻し油路６０を採用した場合（以下、「本実施形態の構成」ともいう。）とでの潤滑油の温度を、図３を参照して比較する。なお、図１に示すように、図３の第１の位置Ｐ１、第２の位置Ｐ２、第３の位置Ｐ３はそれぞれ戻し油路の鉛直方向における異なる位置である。すなわち、第１の位置Ｐ１は、アッパーデッキ５０の開口近傍であり、第２の位置Ｐ２は、ウォータジャケット１４Ａの中間位置であり、第３の位置Ｐ３は、下端近傍である。そして、第４の位置Ｐ４は、オイルパン２４内である。ただし、前提として、アッパーデッキ５０上に滞留する潤滑油の温度は、同程度であるものとする。
【００２６】
図３に示すように、第１の位置Ｐ１での潤滑油の温度は、従来の構成の場合であっても本実施形態の構成であっても、ほとんど変化しない。また、第２の位置Ｐ２での潤滑油の温度は、第１の位置Ｐ１と同様に、従来の構成の場合であっても本実施形態の構成であっても、ほとんど変化しない。
【００２７】
しかし、第３の位置Ｐ３での潤滑油の温度は、本実施形態の構成を採用することにより、従来の構成を採用する場合よりも低くなる。これは、上述したように、第１の油路６１に流入した潤滑油が第２の油路６２側に流出するまでに要する時間が長くなり、潤滑油が区画壁６３によって冷却される時間が長くなったり、第２の油路６２の周壁に触れる潤滑油の油量が少なくなったりしたためである。そして、第４の位置Ｐ４での潤滑油の温度は、第３の位置Ｐ３と同様に、本実施形態の構成を採用することにより、従来の構成を採用する場合よりも低くなる。
【００２８】
以上説明したように、本実施形態では、以下に示す効果を得ることができる。
（１）アッパーデッキ５０から戻し油路６０の第１の油路６１内に流入した潤滑油は、第１の油路６１の下端６１ａに設けられた絞り部６４を介して、第１の油路６１よりも拡径された第２の油路６２内に流入する。このとき、絞り部６４を通過した潤滑油は、絞り部６４によってその拡散が抑えられつつ第２の油路６２に流入するようになる。そのため、第２の油路６２内においては、その周壁に潤滑油が触れにくくなっている。その結果、アッパーデッキ５０に滞留した潤滑油をオイルパン２４に戻すに際し、潤滑油の温度上昇を効果的に抑制することができ、ひいては長期間にわたって潤滑油の劣化を抑えることができるようになる。
【００２９】
（２）第２の油路６２の上端と絞り部６４との間に設けられた段差６５は、第２の油路６２の中央に向かうに連れて下方に向かうようにテーパ状に形成されている。そのため、絞り部６４から第２の油路６２内に流出した潤滑油が段差６５を伝って第２の油路６２の周壁に触れるようになることを抑制できる。したがって、第２の油路６２の周壁に触れつつ流下する潤滑油の油量を少なくできる分、戻し油路６０を介してオイルパン２４に戻される潤滑油の温度上昇を、より効果的に抑えることができるようになる。
【００３０】
（３）また、第１の油路６１の下端６１ａは、ウォータジャケット１４Ａの下端と同一位置に位置している。そのため、ウォータジャケット１４Ａと第１の油路６１とを区画する区画壁６３によって潤滑油を冷却できる時間を、極力長くすることができる。したがって、戻し油路６０を介してオイルパン２４に戻される潤滑油の温度上昇を、より効果的に抑えることができるようになる。
【００３１】
なお、上記実施形態は、以下のようにその一部を変更することもできる。
・図４に示す内燃機関１０においては、第１の油路６１の下端６１ａに絞り部６４を設けない点などが上記実施形態と異なっている。
【００３２】
図４に示すように、戻し油路６０を構成する第１の油路６１の下端６１ａには、オイルパン２４内まで延びる配管７０が接続されている。すなわち、第２の油路６２内には、配管７０の上流側部位が収容されている。こうした配管７０の内径は、第１の油路６１の径と略同等であり、配管７０の外径は、第２の油路６２の径よりも小さい。また、配管７０は、シリンダブロック１１及びクランクケース２１の内壁に触れることなくオイルパン２４まで延びている。そのため、第１の油路６１を下端６１ａまで流下した潤滑油は、配管７０内を通ってオイルパン２４に戻される。すなわち、第１の油路６１に隣接するウォータジャケット１４Ａの冷却水によって冷却された潤滑油は、冷却水によって冷却されていない比較的高温の壁部に触れることなくオイルパン２４に戻される。
【００３３】
このように構成すると、アッパーデッキ５０から戻し油路６０の第１の油路６１内に流入した潤滑油は、第１の油路６１の下端６１ａから配管７０内を通ってオイルパン２４に戻される。この配管７０は、第２の油路６２の周壁に接触しないだけではなく、シリンダブロック１１及びクランクケース２１の内壁にも接触しない。そのため、戻し油路の下端から流出した潤滑油がシリンダブロック１１及びクランクケース２１の内壁に触れつつ流下してオイルパン２４に戻される場合と比較して、潤滑油の温度上昇を効果的に抑制することができ、ひいては長期間にわたって潤滑油の劣化を抑えることができるようになる。
【００３４】
・また、図５及び図６に示す内燃機関１０においては、戻し油路に、第１の油路６１に連続して下方に延びる第２の油路が設けられていない点などが上記実施形態と異なっている。
【００３５】
図５に示すように、戻し油路６０Ａは、鉛直方向においてシリンダブロック１１に形成されたウォータジャケット１４Ａの下端１４Ａ１と同一位置まで延びる第１の油路６１を有している。こうした第１の油路６１は、気筒毎に設けられている。
【００３６】
図６に示すように、シリンダブロック１１内には、各第１の油路６１の下端６１ａ内と連通すると共に、クランクシャフト２３の延びる方向に沿って延びる連通油路８０が設けられている。この連通油路８０の通路断面積は、第１の油路６１の通路断面積よりも広くなっている。
【００３７】
また、シリンダブロック１１においてクランクシャフト２３の延びる方向における一端側（図６では右側）には、クランクシャフト２３の回転を吸気用駆動機構３６及び排気用駆動機構３９に伝達するためのチェーン（図示略）などが収容されるフロントカバー８１が取り付けられている。
【００３８】
そして、連通油路８０は、フロントカバー８１とシリンダブロック１１とによって形成された収容空間８２に連通している。この収容空間８２は、オイルパン２４内と連通している。
【００３９】
次に、アッパーデッキ５０から戻し油路６０を通じて潤滑油がオイルパン２４に戻す際の作用について説明する。
アッパーデッキ５０から第１の油路６１内に流入した潤滑油は、第１の油路６１内を下端６１ａまで流下した後、連通油路８０内に流入する。そして、連通油路８０に流入した潤滑油は、該連通油路８０とウォータジャケット１４Ａとを区画する区画壁６３によって冷却されつつ収容空間８２内まで流動する。そして、収容空間８２内に流入した潤滑油は、収容空間８２からオイルパン２４内まで流下する。
【００４０】
このように構成すると、第１の油路６１の下端６１ａまで流下した潤滑油は、連通油路８０を介して収容空間８２まで流動する。このとき、潤滑油は、連通油路８０とウォータジャケット１４Ａとを区画する区画壁６３によって冷却されつつ収容空間８２側まで流動する。すなわち、ウォータジャケット１４Ａの冷却水によって冷却された潤滑油が、冷却されていない高温の壁部を伝ってオイルパン２４に導かれることを抑制することができるようになる。そのため、戻し油路の下端から流出した潤滑油が、高温の壁部であるシリンダブロック１１及びクランクケース２１の内壁に沿って流下する場合と比較して、潤滑油の温度上昇を効果的に抑制することができ、ひいては長期間にわたって潤滑油の劣化を抑えることができるようになる。
【００４１】
・実施形態において、第１の油路６１の下端６１ａがウォータジャケット１４Ａの下端１４Ａ１よりも上方に位置するように戻し油路６０を構成してもよい。また、第１の油路６１の下端６１ａがウォータジャケット１４Ａの下端１４Ａ１よりも僅かに下方に位置するように戻し油路６０を構成してもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１０…内燃機関、１１…シリンダブロック、１４Ａ…ウォータジャケット、２４…オイルパン、３０…シリンダヘッド、５０…アッパーデッキ、６０，６０Ａ…戻し油路、６１…第１の油路、６１ａ…第１の油路の下端、６２…第２の油路、６４…絞り部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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