JP4688642B2 - ４サイクルエンジン及びこれを搭載した自動二輪車 - Google Patents

Description

本発明は、４サイクルエンジン及びこれを搭載した自動二輪車に関し、特に、ブローバイガスをオイルから効率的に分離可能な構成に関する。

例えば、自動二輪車に搭載される４サイクルエンジンでは、燃焼室からピストンとシリンダブロック内壁面との隙間を通ってクランクケース内へブローバイガスが流れ込む場合がある。ブローバイガスが存在するとクランクケースの内圧が高くなり、この圧力がピストンの下降動作時の抵抗になるため、ポンピングロスが増加し、高出力、高回転のエンジンでは出力低下を招いて好ましくない。そこで従来、クランクケースの内圧を下げるべく、ブローバイガスをクランクケースの外部へ排出すべく、クランクケースにガス排出口を設ける構成が採用されている（例えば、特許文献１参照）。
特公平１−１６３２３号公報

ところで、一般に４サイクルエンジンでは、クランクシャフトのジャーナル部分へオイルが供給され、ジャーナル部分とこれを軸支するクランクシャフトの支持壁部との間を潤滑している。また、ピストンの裏側へもオイルが噴射され、ピストンを冷却している。このようにして各所へ供給されたオイルは、その周辺へも飛散するため、クランクケース内は、上述したブローバイガスとミスト状のオイルとの混合気が充満した状態となっている。従って、クランクケースの内圧を下げるべくクランクケースの内部のブローバイガスを排出しようとすると、ブローバイガスの他にミスト状のオイルをも排出するため好ましくない。

一方、クランクシャフトと共に変速装置も収容するクランクケースにあっては、変速装置の入力軸端に径が比較的大きいプライマリギヤが設けられ、このプライマリギヤの側面に対向する位置（クランクケースの側壁部）にガス排出口を設けた構成が知られている。このようにすれば、ガス排出口の周辺近傍をプライマリギヤが覆うため、ガス排出口から排出されるブローバイガスへオイルが混入するのを抑制することができる。また、ガス排出口から排出されたブローバイガスに混入した多少のオイルを更に除去すべく、これらの混合気を気液分離室へ導き、ここでブローバイガスとオイルとを分離する構成についても知られている。

しかしながら、自動二輪車に搭載される４サイクルエンジンのように、幅寸法が規制されるエンジンでは、クランクケースの側方に気液分離室を設けるのは困難であり、クランクケースの側壁部に設けたガス排出口から離隔した余剰スペースに気液分離室を設けざるを得ない場合が多い。この場合には、ガンドリルを使用してクランクケースの側壁部に長寸のガス通路を形成するか、又は、クランクケースの側壁部を貫通させてガス排出口を形成し、側壁部の外側の開口部分から別途ガス管路を延設することにより、気液分離室へブローバイガスを導かなければならない。

そこで本発明は、クランクケースから排出するブローバイガスへのオイルの混入を抑制することができ、また、ガス排出口から排出されたブローバイガスを気液分離室へ容易に導き得る４サイクルエンジンと、これを備えた自動二輪車とを提供することを目的とする。

本発明は上述したような事情に鑑みてなされたものであり、本発明に係る４サイクルエンジンは、クランクケースの上部に設けられて該クランクケース内のガスを外部へ排出するガス排出口を備え、該ガス排出口は、該ガス排出口に近接して前記クランクケース内に配置されたシャフトの回転中心線に対し、前記ガス排出口から前記回転中心線へ下ろした垂線と前記シャフトの外周面との交点での該シャフトの回転方向側へ向けて開口している。

このような構成とすることにより、クランクケース内で回転するシャフトから飛散するオイルが、ブローバイガスと共にガス排出口へ侵入するのを抑制することができる。即ち、クランクケース内に充満しているオイルの大半は、クランクケース内のシャフトの回転に伴ってシャフトの外周面から飛散したものである。そして、このようなオイルは、シャフトの外周面から接線方向に沿って回転方向へ飛散する。一方、本発明の上述したようなガス排出口は、例えばシャフトの軸芯に沿って見た場合、該シャフトが時計回りしていれば回転中心に対して右側へ向けて開口し、反時計回りしていれば回転中心に対して左側へ向けて開口することになる。この場合、回転中にシャフトから飛散するオイルは、ガス排出口から離隔する方向へ飛散するか、又はガス排出口へ向うものであっても側方から接近するだけであって、飛散したオイルがガス排出口へ正面から向うことがない。従って、ガス排出口へのオイルの侵入を効果的に抑制することができる。

また、自動二輪車などでは、クランクケースの上方に余剰スペースを確保しやすく、ここに気液分離室を設けることが可能である。従って、上述したようにガス排出口をクランクケースの上部に設けることにより、クランクケースの上方に設けた気液分離室とガス排出口とを容易に連通可能となる。

また、前記シャフトはバランサウェイトを支持するバランサシャフトであり、前記ガス排出口は、前記バランサシャフトの上方に配置されていてもよい。回転体の表面から飛散するオイルは、回転半径が小さい方が表面から離脱したときの初速が小さいために飛散距離が短くなる。従って上述したように、バランサウェイトより小径のバランサシャフトの上方にガス排出口を配置することにより、ガス排出口の近傍にまで至るようなオイルの飛散を抑制することができる。

また、前記クランクケースは、クランクシャフトを軸支する支持部を有し、該支持部には、前記ガス排出口から前記クランクシャフトの回転中心線へ下ろした垂線を遮るように形成された遮蔽部が設けられていてもよい。このような構成とすることにより、クランクシャフトの外周面から飛散するオイルを遮蔽部で遮り、ガス排出口への侵入を抑制することができる。

また、前記クランクケースの上部には、前記ガス排出口からのガスが通される気液分離室が設けられていてもよい。このような構成とすることにより、比較的に確保しやすいクランクケースの上方スペースを活用することができ、且つ、気液分離室とガス排出口とを短い距離で接続できてその接続形態も容易な構成で実現することができる。

また、本発明に係る自動二輪車は、上述した何れかの形態の４サイクルエンジンを備えていてもよい。このような構成とすることにより、クランクケースから排出されるブローバイガスへのオイルの混入を効率的に抑制することができ、且つ、クランクケースの上方に気液分離室を設けた場合には、ガス排出口から排出されたブローバイガスを気液分離室へ容易に導くことが可能となる。

本発明によれば、クランクケースから排出するブローバイガスへのオイルの混入を抑制でき、また、ガス排出口から排出されたブローバイガスを気液分離室へ容易に導き得る４サイクルエンジンと、これを備えた自動二輪車とを提供することができる。

以下、本発明に係る４サイクルエンジン、及びこれを備えた自動二輪車について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本実施の形態において用いる方向の概念は、自動二輪車の前進方向を前方（又は、正面）とし、その他の向きはこの前方向を基準として自動二輪車に搭乗した操縦者が通常用いる向きと一致するものとし、特別な場合はその旨記述してある。

図１は、本発明の実施の形態に係る自動二輪車１の左側面図である。この図１に示すように、ロードスポーツタイプの自動二輪車１は前輪２及び後輪３を備えており、前輪２は上下方向に延びるフロントフォーク５の下端部にて回転自在に支持され、該フロントフォーク５は、その上端部に設けられたアッパーブラケット（図示せず）と該アッパーブラケットの下方に設けられたアンダーブラケットとを介してステアリングシャフト（図示せず）に支持されている。該ステアリングシャフトはヘッドパイプ６によって回転自在に支持されており、前記アッパーブラケットには左右へ延びるバー型のステアリングハンドル４が取り付けられている。従って、ライダーがステアリングハンドル４を時計回り又は反時計回りに回動操作することにより、前記ステアリングシャフトを回転軸として前輪２を所望の方向へ転向させることができる。

自動二輪車１のフレームは所謂ツインチューブ型であり、ヘッドパイプ６から左右一対のメインフレーム７（図１では左側のメインフレーム７のみを示している）が後方へ延設され、該メインフレーム７の後部からは、ピボットフレーム（スイングアームブラケットともいう）８が下方へ延設されている。このピボットフレーム８に設けられたピボット軸９には、スイングアーム１０の前端部が軸支されており、該スイングアーム１０の後端部には後輪３が回転自在に支持されている。

メインフレーム７の上方であってステアリングハンドル４の後方には燃料タンク１２が設けられ、該燃料タンク１２の後方には運転者騎乗用のシート１３が設けられている。また、左右のメインフレーム７，７間の下方には、図１にて破線で示す４サイクルエンジン（以下、単に「エンジン」という）Ｅが搭載されており、該エンジンＥの側方から図示しないステアリングシャフトの前方へ至ってカウリング１５によって覆われている。このエンジンＥは並列４気筒であり、クランクシャフト１６の軸芯が車体の左右方向に略一致するようにして設けられている。このエンジンＥの出力は、チェーン１４を介して後輪３へ伝えられ、該後輪３が回転駆動することによって自動二輪車１に推進力が付与される。

また、エンジンＥの排気ポート１７には排気管１８が接続され、該排気管１８はエンジンＥの前方から下方を通って後方へ延設されている。一方、エンジンＥの吸気ポート１９にはスロットル装置２０の下流側端部が接続され、該スロットル装置２０の上流側端部には、左右のメインフレーム７，７間に配置されたエアクリーナーボックス２１が接続されている。該エアクリーナーボックス２１からは前方へ向けて吸気ダクト２２が延設され、該吸気ダクト２２の上流端はカウリング１５の前部にて開口しており、エンジンＥは走行風（ラム圧）を利用して吸気を取り込む構成になっている。

図２は、図１に示した自動二輪車１のエンジンＥを示す左側面図である。エンジンＥは、下方から順にオイルパン３０、クランクケース３１、シリンダブロック３２、シリンダヘッド３３、及びシリンダヘッドカバー３４から主として構成されており、シリンダブロック３２、シリンダヘッド３３、及びシリンダヘッドカバー３４から成るシリンダ３５は、垂直方向に対して車体前方へ傾斜した前傾姿勢を有している。クランクケース３１内には、クランクシャフト１６と、変速機構３６を構成するメインシャフト３７及びカウンターシャフト３８と図示しないギヤ等とが収容されている。

クランクシャフト１６は、上述したように左右方向へ軸芯を向けて配設されており、メインシャフト３７は、クランクシャフト１６の後方にてこれと略平行に配設されている。また、カウンターシャフト３８はメインシャフト３７の後方斜め上方にてこれに略平行に配設されている。メインシャフト３７の一端には図示しないクラッチが設けられており、該クラッチは接続状態においてクランクシャフト１６の回転力をメインシャフト３７へ伝達する。メインシャフト３７の回転力は所定のギヤ比に減速されてカウンターシャフト３８へ伝達され、カウンターシャフト３８から図１に示すチェーン１４へ出力される。

クランクシャフト１６の後方斜め上方には、クランクシャフト１６と連動回転するバランサシャフト４０が配設され、該バランサシャフト４０の更に後方斜め上方には発電用のジェネレータ４１が配設されている。これらクランクシャフト１６、バランサシャフト４０、及びジェネレータ４１は、互いの軸芯がほぼ１つの平面４２上に位置するように配設されている。そして、クランクケース３１は、上記平面（割面）４２で上側クランクケース３１Ａ及び下側クランクケース３１Ｂに上下割りされるように構成されている。

クランクケース３１の上方且つ吸気ポート１９の下方であってシリンダブロック３２の後方には余剰スペースが形成されており、該スペースにはブリーザ４３が配設されている。このブリーザ４３はクランクケース３１とは別体に形成され、上方からクランクケース３１の上側壁部５４Ｂの上面にボルト締結されている。また、ブリーザ４３の筐体４３Ａも上下割りに構成されており、その内部には迷路構造を成す気液分離室４３Ｂ（図３参照）が形成されている。なお、ブリーザ４３とクランクケース３１とは一体に形成されていてもよい。

クランクケース３１の内部であってクランクシャフト１６の下方には、オイルパン３０から吸い上げられたオイルを通すメインギャラリ４４がクランクシャフト１６に略平行して延設されており、メインギャラリ４４の後方斜め上方にはこれと略平行してサブギャラリ４５が延設されている。メインギャラリ４４は、主としてクランクシャフト１６の摺接部分や図示しないピストンの裏側へ供給するオイルを輸送し、サブギャラリ４５は、主として動弁系の潤滑のためシリンダヘッド３３へ供給するオイルを輸送している。

図３は、図２に示すクランクケース３１の一部を断面にして拡大して示す図面であり、図４は、上述した平面（割面）４２に沿ったIV-IV線で図２に示すクランクケース３１を分割し、上側クランクケース３１Ａを下方から見たときの構成（底面図）を示している。図３及び図４に示すように、クランクケース３１内の前側に配置されたクランクシャフト１６は、その両端部がクランクケース３１の外側壁部５０の左右の部分によって回転自在に支持されている。このクランクシャフト１６は、並列４気筒に対応して、左から順に４つのクランクピン６０Ａ〜６０Ｄと、隣り合うクランクピン間に配される３つのクランクジャーナル６１Ａ〜６１Ｃと、各クランクピン６０Ａ〜６０Ｄの両端部にそれぞれ設けられたクランクウェブ６２とから形成されている。

また、図４に示すように、クランクケース３１内には４つの各気筒間に対応して支持壁部５１Ａ〜５１Ｃが設けられており、これらは外側壁部５０と一体的に形成されて底面視で前後方向へ延設されている。そして、各支持壁部５１Ａ〜５１Ｃには軸受部５２Ａ〜５２Ｃが設けられており、これらの軸受部５２Ａ〜５２Ｃによってクランクジャーナル６１Ａ〜６１Ｃが回転自在に支持されている。また、左右の支持壁部５１Ａ，５１Ｃは、その前後の端部が外側壁部５０と連続するように形成されており、クランクシャフト１６の左右のクランクピン６０Ａ，６０Ｄを夫々収容する閉塞された内部空間５３Ａ，５３Ｄを形成している。

クランクケース３１の外側壁部５０の後部には、左右の支持壁部５１Ａ，５１Ｃの位置から後方へ膨出する膨出部５４が形成されており、その内部空間５４Ａにはバランサシャフト４０が収容されている。図３及び図４においてバランサシャフト４０はクランクシャフト１６と略平行に設けられ、その両端部がクランクケース３１の膨出部５４にて回転自在に支持されている。また、膨出部５４の内部空間５４Ａは、クランクケース３１の左右の支持壁部５１Ａ，５１Ｃの間にあって中央の支持壁部５１Ｂによって互いに仕切られた左右の内部空間５３Ｂ，５３Ｃと連通している。

クランクケース３１の内部空間５３Ｂに位置するクランクウェブ６２は、外周部に歯が形成されて出力ギヤ６２Ａを成し、該出力ギヤ６２Ａは、バランサシャフト４０の左側の端部に設けられた入力ギヤ４０Ａと噛合している。また、バランサシャフト４０の右側の端部には、ジェネレータ４１を駆動するための出力ギヤ４０Ｂが設けられている。従って、クランクシャフト１６の回転力は、出力ギヤ６２Ａ及び入力ギヤ４０Ａを介してバランサシャフト４０へ伝達され、更に、バランサシャフト４０の出力ギヤ４０Ｂを介してジェネレータ４１へ伝達される。

バランサシャフト４０において左右の入力ギヤ４０Ａ及び出力ギヤ４０Ｂの間には、所定間隔Ｄ₁を空けて２つのバランサウェイト４０Ｃ，４０Ｄが設けられている。そして、クランクケース３１内の中央の支持壁部５１Ｂの後端部（バランサシャフト４０側の端部）は、左右のバランサウェイト４０Ｃ，４０Ｄの間隔Ｄ₁とほぼ同じ寸法Ｄ₂だけ左右へ幅広に形成されて遮蔽部５５を成している。従って、クランクケース３１の中央左寄りの内部空間５３Ｂと膨出部５４が形成する内部空間５４Ａとは、左側の支持壁部５１Ａと中央に位置する遮蔽部５５との隙間を介して連通しており、この隙間には、バランサシャフト４０に設けられた入力ギヤ４０Ａ及び左側のバランサウェイト４０Ｃが位置している。同様に、クランクケース３１の中央右寄りの内部空間５３Ｃと膨出部５４が形成する内部空間５４Ａとは、右側の支持壁部５１Ｃと中央に位置する遮蔽部５５との隙間を介して連通しており、この隙間には、バランサシャフト４０に設けられたジェネレータ４１用の出力ギヤ４０Ｂ及び右側のバランサウェイト４０Ｄが位置している。

また、図３に示すように、クランクケース３１の膨出部５４の上側壁部５４Ｂには、ブリーザ４３の気液分離室４３Ｂに連通するガス排出口７０が貫通して形成されている。このガス排出口７０は、図４に示すように左右のバランサウェイト４０Ｃ，４０Ｄ間の上方に配置されており、更に後述するように、最も近接するバランサシャフト４０に対して特有の構成を成している。

図５は、上記ガス排出口７０の構成、即ち、これに最も近接するバランサシャフト４０に対する特有の構成を説明するための模式図である。この図５に示すように、ガス排出口７０は、クランクケース３１の上側壁部５４Ｂから内部空間５４Ａ側へ延設されたガス排出管７１の下端部に形成されている。そして、ガス排出口７０は、バランサシャフト４０の回転中心線７２に対し、ガス排出口７０から前記回転中心線７２へ下ろした垂線７３とバランサシャフト４０の外周面との交点７４での該バランサシャフト４０の回転方向７５側へ、開口方向７６を向けている。ここで、ガス排出口７０から延びる垂線７３の始点は、ガス排出口７０の開口面の中心位置７７に定めており、ガス排出口７０の開口方向７６は、前記中心位置７７を通ってガス排出口７０でのブローバイガスの通流方向に沿った方向としている。

ガス排出口７０の構成をより具体的に説明すると、図５に示すようにバランサシャフト４０の回転中心線７２に沿って見て該バランサシャフト４０が時計回りに回転する場合は、その上方に位置するガス排出口７０は、回転中心線７２の位置より右側へ向いて開口している。逆に、バランサシャフト４０が反時計回りに回転する場合は、その上方に位置するガス排出口７０は、回転中心線７２の位置よりも左側へ向いて開口している。

ここで、図５に示すようにバランサシャフト４０が時計回りに回転する場合は、バランサシャフト４０の外周面に付着したオイルは、外周面の接線方向に沿ってバランサシャフト４０の回転方向側へ飛散する。従って、上述したようにガス排出口７０を構成すると、ガス排出口７０へ向ってくるオイルの飛散方向とガス排出口７０の開口方向との角度が比較的大きくなるため、オイルがガス排出口７０へ浸入するのを効果的に抑制することができる。

また本実施の形態に係るエンジンＥでは、既に説明したように、クランクシャフト１６における中央のクランクジャーナル６１Ｂを支持する支持壁部５１Ｂが、ガス排出口７０に近接する側である後端部に遮蔽部５５を有している（図４，図６参照）。図６に示すようにこの遮蔽部５５は、ガス排出口７０からクランクシャフト１６の回転中心線７２へ下ろした垂線７３を遮るような構成になっている。従って、クランクシャフト１６に付着してその回転に伴って飛散するオイルは、遮蔽部５５で遮られて後方の内部空間５４Ａ側へ侵入しにくいため、該内部空間５４Ａに形成されたガス排出口７０への浸入も抑制することができる。なお、図６中の矢印は、オイルの飛散する態様例を示している。

更に、クランクケース３１内において、ガス排出口７０が存在する後方の内部空間５４Ａと、その前方の内部空間５３Ｂ，５３Ｃとを連通する隙間には、バランサシャフト４０の入力ギヤ４０Ａ、出力ギヤ４０Ｂ、及びバランサウェイト４０Ｃ，４０Ｄが設けられているため、この隙間を通って前方の内部空間５３Ｂ，５３Ｃから後方の内部空間５４Ａへオイルが侵入しにくくなっているため、より一層、ガス排出口７０へのオイルの浸入を抑制することができる。

また、本実施の形態では、ガス排出口７０とブリーザ４３内の気液分離室４３Ｂとは直接に連通しており、クランクケース３１外を配設した管路等を介在させる必要がない。このように、ガス排出口７０が設けられたクランクケース３１の上側壁部５４Ｂにブリーザ４３を設けているため、ガス排出口７０とブリーザ４３との接続形態のシンプル化を図ることができる。加えて、ブリーザ４３がクランクケース３１の上部に設けられているため、クランクケース３１の左右方向の寸法の大型化を抑制でき、自動二輪車１に搭載するエンジンＥにとって好適な構成となっている。

なお、ブリーザ４３内の気液分離室４３Ｂへ入ったブローバイガスは、それに多少含まれるオイルが分離され、分離されたオイルは図示しない戻し穴を通じてブリーザ４３からクランクケース３１内へ戻される。また、オイルが分離されたブローバイガスは、図示しない通路を経て吸気へ混入され、再度エンジンＥにて燃焼されるようになっている。

本発明は、クランクケースから排出されるブローバイガスへのオイルの混入を効率的に抑制することができ、また、クランクケースの上方に気液分離室を設けた場合には、ガス排出口から排出されたブローバイガスを気液分離室へ容易に導くことが可能な４サイクルエンジンに適用することができ、更に、このようなエンジンを搭載する自動二輪車に適用することができる。

本発明の実施の形態に係る自動二輪車の左側面図である。 図１に示した自動二輪車のエンジンを示す左側面図である。 図２に示すエンジンのクランクケースの一部を断面にして拡大して示す図面である。 図２に示すエンジンのクランクケースをIV-IV線で分割し、上側クランクケースを下方から見たときの構成（底面図）を示している。 ガス排出口の構成を説明するための模式図である。 図４に示すエンジンの一部を拡大し、ガス排出口と遮蔽部とクランクシャフトとの関係を示す図面である。

符号の説明

１ 自動二輪車
１６ クランクシャフト
３１ クランクケース
４０ バランサシャフト
４０Ｃ，４０Ｄ バランサウェイト
４３ ブリーザ
４３Ｂ 気液分離室
５１Ａ〜５１Ｃ 支持壁部
５２Ａ〜５２Ｃ 軸受部
５４Ｂ 上側壁部
５５ 遮蔽部
６１Ａ〜６１Ｃ クランクジャーナル
７０ ガス排出口
７１ ガス排出管
７２ 回転中心線
７３ 垂線
７４ 交点

Claims (2)

1. クランクケースに設けられて該クランクケース内のガスを外部へ排出するガス排出口を備え、
   該ガス排出口に近接して前記クランクケース内に配置されたシャフトの回転中心線と前記ガス排出口とを線分で結んだ場合に、前記ガス排出口は、該線分に対し、該線分と前記シャフトの外周面との交点での該シャフトの回転方向の下流側へ向けて開口しており、
   前記クランクケースは、クランクシャフトを軸支する支持部を有し、該支持部には、前記ガス排出口から前記クランクシャフトの回転中心線へ下ろした垂線を遮るように形成された遮蔽部が設けられていることを特徴とする４サイクルエンジン。
2. 上記請求項１に記載の４サイクルエンジンを備えることを特徴とする自動二輪車。
   

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