内燃機関
【課題】 内燃機関のピストンの背室の容積変化に伴うポンピングロスを簡単な構造で低減する。
【解決手段】 内燃機関のシリンダ２４に摺動自在に嵌合するピストン２５の背部に密閉された背室２９Ａを区画し、二次バランサー装置１６のバランサーウエイト収納室１７ａおよびバランサーウエイト１８ｃで構成された負圧ポンプＰＡで背室２９Ａの内部の空気およびオイルをオイルパン１５の内部に排出するので、背室２９Ａの圧力上昇を抑制して内燃機関のポンピングロスを低減することができる。しかも負圧ポンプＰＡはクランクシャフト２０に接続されて駆動されるので、負圧ポンプＰＡが背室２９Ａの空気およびオイルを吸引するタイミングを自動的にピストン２５の下降に対して同期させることができ、前記タイミングを制御する制御装置を不要にして構造を簡素化することができる。
【解決手段】 内燃機関のシリンダ２４に摺動自在に嵌合するピストン２５の背部に密閉された背室２９Ａを区画し、二次バランサー装置１６のバランサーウエイト収納室１７ａおよびバランサーウエイト１８ｃで構成された負圧ポンプＰＡで背室２９Ａの内部の空気およびオイルをオイルパン１５の内部に排出するので、背室２９Ａの圧力上昇を抑制して内燃機関のポンピングロスを低減することができる。しかも負圧ポンプＰＡはクランクシャフト２０に接続されて駆動されるので、負圧ポンプＰＡが背室２９Ａの空気およびオイルを吸引するタイミングを自動的にピストン２５の下降に対して同期させることができ、前記タイミングを制御する制御装置を不要にして構造を簡素化することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダに摺動自在に嵌合するピストンをコネクティングロッドを介してクランクシャフトに接続した内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の吸気通路とクランクケースとを、第１の電磁ソレノイドバルブを有する第１の通気管と、空気室と、第２の電磁ソレノイドバルブを有する第２の通気管とで接続し、クランクケースの内圧を検出する圧力検出手段からの信号と、クランクシャフトの回転数を検出する回転数検出手段からの信号とに基づいて、制御手段が第１、第２の電磁ソレノイドバルブを開閉制御し、クランクケースの内圧が増加するタイミングに同期してクランクケースの内部の空気を吸気通路に吸い出すことで、内燃機関のポンピングロスを低減するものが、下記特許文献１により公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−６００００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで上記従来のものは、クランクシャフトの回転数が変化してクランクケースの内圧が増減するタイミングが変化すると、それに応じて第１、第２の電磁ソレノイドバルブの開閉タイミングを制御する必要があるため、圧力検出手段や回転数検出手段のようなセンサと、それらセンサからの信号に基づいて第１、第２の電磁ソレノイドバルブを開閉制御する制御手段とが必要になり、構造および部品点数が増加してコストアップの要因となる問題がある。
【０００５】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、内燃機関のピストンの背室の容積変化に伴うポンピングロスを簡単な構造で低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、シリンダに摺動自在に嵌合するピストンをコネクティングロッドを介してクランクシャフトに接続した内燃機関において、前記ピストンの背部に密閉された背室を区画し、前記クランクシャフトに接続されて駆動される負圧ポンプで、前記ピストンの昇降と同期して前記背室の内部の空気およびオイルをオイルパンの内部に排出することを特徴とする内燃機関が提案される。
【０００７】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記内燃機関は多気筒内燃機関であり、前記負圧ポンプは、位相が同一あるいは位相が相互に接近する複数のピストンの背室の内部の空気およびオイルを前記オイルパンの内部に排出することを特徴とする内燃機関が提案される。
【０００８】
また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記負圧ポンプは、バランサーハウジングの内部に区画されたバランサーウエイト室と、前記バランサーウエイト室の内部で偏心回転するバランサーウエイトとで構成されることを特徴とする内燃機関が提案される。
【０００９】
また請求項４に記載された発明によれば、請求項１〜請求項３の何れか１項の構成に加えて、前記負圧ポンプは、前記背室の容積縮小時に該背室の内部の空気およびオイルをオイルパンの内部に排出することを特徴とする内燃機関が提案される。
【００１０】
また請求項５に記載された発明によれば、請求項１〜請求項４の何れか１項の構成に加えて、前記オイルパンは連通孔が形成された仕切壁により仕切られた第１オイル室および第２オイル室を備え、オイルポンプの吸い込み口は前記第１オイル室に配置され、前記負圧ポンプは前記背室の内部の空気およびオイルを前記第２オイル室に排出することを特徴とする内燃機関が提案される。
【００１１】
尚、実施の形態のストレーナ３５は本発明のオイルポンプの吸い込み口に対応する。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の構成によれば、内燃機関のシリンダに摺動自在に嵌合するピストンの背部に密閉された背室を区画し、ピストンの昇降と同期して負圧ポンプで背室の内部の空気およびオイルをオイルパンの内部に排出するので、背室の圧力上昇を抑制して内燃機関のポンピングロスを低減することができる。しかも負圧ポンプはクランクシャフトに接続されて駆動されるので、負圧ポンプが背室の空気およびオイルを吸引するタイミングを自動的にピストンの下降に対して同期させることができ、前記タイミングを制御する制御装置を不要にして構造を簡素化することができる。
【００１３】
また請求項２の構成によれば、内燃機関は多気筒内燃機関であり、負圧ポンプは位相が同一あるいは位相が相互に接近する複数のピストンの背室の内部の空気およびオイルをオイルパンの内部に排出するので、負圧ポンプの個数を最小限に抑えて更なる構造の簡素化を図ることができる。
【００１４】
また請求項３の構成によれば、バランサーハウジングの内部に区画されたバランサーウエイト室と、バランサーウエイト室の内部で偏心回転するバランサーウエイトとで構成されるバランサー装置を負圧ポンプとして利用するので、特別の負圧ポンプを付加する必要がなくなって更なる構造の簡素化を図ることができる。
【００１５】
また請求項４の構成によれば、負圧ポンプはピストンの背室の容積縮小時に該背室の内部の空気およびオイルをオイルパンの内部に排出するので、背室の圧力上昇を抑制して内燃機関のポンピングロスを更に効果的に低減することができる。
【００１６】
また請求項５の構成によれば、連通孔が形成された仕切壁によりオイルパンの内部を第１オイル室および第２オイル室に仕切り、オイルポンプの吸い込み口を第１オイル室に配置し、負圧ポンプはピストンの背室の内部の空気およびオイルを第２オイル室に排出するので、空気およびオイルは第２オイル室で気液分離されてオイルだけが仕切壁の連通孔を通過して第２オイル室に戻されるので、第２オイル室に吸い込み口を臨ませたオイルポンプが空気を噛み込むのを未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】内燃機関の正面図。
【図２】図１の２−２線断面図。
【図３】図２の３−３線断面図。
【図４】図２の４−４線断面図。
【図５】図３の５−５線断面図。
【図６】図３の６−６線断面図。
【図７】図５の７−７線断面図。
【図８】ピストンの位相に対する負圧ポンプの吸入・吐出タイミングを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図１〜図８に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【００１９】
図１に示すように、車両用の直列４気筒内燃機関Ｅの外郭は、上方から下方にヘッドカバー１１、シリンダヘッド１２、シリンダブロック１３、ロアブロック１４およびオイルパン１５を結合して構成されており、シリンダ軸線は鉛直方向に対して図中左側に傾斜している。ロアブロック１４の下面に固定されてオイルパン１５の内部に収納された二次バランサー装置１６は、バランサーハウジング１７に支持された駆動バランサーシャフト１８および従動バランサーシャフト１９を備えており、シリンダブロック１３およびロアブロック１４間に支持されたクランクシャフト２０の軸端に設けたスプロケット２１と駆動バランサーシャフト１８の軸端に設けたスプロケット２２とが無端チェーン２３で接続される。
【００２０】
図２〜図７に示すように、シリンダブロック１３に設けた４個のシリンダ２４…に摺動自在に嵌合する４個のピストン２５…は、クランクシャフト２０の４個のピン２０ａ…にそれぞれコネクティングロッド２６…を介して接続される。シリンダブロック１３の下面にボルト２７…（図４参照）で結合されたロアブロック１４の内部には５個のベアリングキャップ部１４ａ…が一体に形成されており、シリンダブロック１３と５個のベアリングキャップ部１４ａ…との間にクランクシャフト２０の５個のジャーナル２０ｂ…が回転自在に支持される。クランクシャフト軸線方向の外側に位置する２個のピストン２５，２５の位相と、クランクシャフト軸線方向の内側に位置する２個のピストン２５，２５の位相とは１８０°ずれている。従って、外側に位置する２個のピストン２５，２５が上死点にあるとき、内側に位置する２個のピストン２５，２５は下死点にある（図２参照）。
【００２１】
ロアブロック１４の下面開口部に閉塞するように底板２８を締結することで、４個のピストン２５…の背部（燃焼室と反対側）にそれぞれ第１〜第４背室２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃ，２９Ｄが相互に独立して区画される。二次バランサー装置１６のバランサーハウジング１７を底板２８の下面に当接させ、底板２８を貫通するボルト３０…と、バランサーハウジング１７および底板２８を貫通するボルト３０…とをロアブロック１４に螺合することで、ロアブロック１４に底板２８およびバランサーハウジング１７が締結される。
【００２２】
二次バランサー装置１６の駆動バランサーシャフト１８には、その一端側から他端側に向けて前記スプロケット２２、駆動ギヤ１８ｂ、第１ジャーナル１８ａ、第１バランサーウエイト１８ｃ、第２ジャーナル１８ｄおよび第２バランサーウエイト１８ｅが設けられており、第１、第２ジャーナル１８ａ，１８ｄがバランサーハウジング１７に回転自在に支持される。また二次バランサー装置１６の従動バランサーシャフト１９には、その一端側から他端側に向けて従動ギヤ１９ｂ、第３ジャーナル１９ａ、第３バランサーウエイト１９ｃ、第４ジャーナル１９ｄおよび第４バランサーウエイト１９ｅが設けられており、第３、第４ジャーナル１９ａ，１９ｄがバランサーハウジング１７に回転自在に支持される。
【００２３】
バランサーハウジング１７の一端部に結合されたポンプハウジング３１の内部に突出する従動バランサーシャフト１９の一端にオイルポンプ３２（図６参照）が設けられる。オイルポンプ３２はトロコイドポンプから構成されるもので、従動バランサーシャフト１９に固定されたインナーロータ３３と、ポンプハウジング３１に回転自在に支持されてインナーロータ３３に噛み合うアウターロータ３４とを備える。バランサーハウジング１７の下面にはオイルパン１５に貯留したオイルの油面下に位置するストレーナ３５が設けられており、ストレーナ３５はオイルポンプ３２の吸入ポート３２ａに接続され、オイルポンプ３２の吐出ポート３２ｂは図示せぬオイル通路を介してシリンダブロック１３のメインギャラリ１３ａ（図３および図４参照）に接続される。
【００２４】
バランサーハウジング１７の内部には、駆動バランサーシャフト１８の扇形の第１バランサーウエイト１８ｃおよび第２バランサーウエイト１８ｅをそれぞれ収納する円形断面の第１、第２バランサーウエイト室１７ａ，１７ｂが形成されるとともに、従動バランサーシャフト１９の扇形の第３バランサーウエイト１９ｃおよび第４バランサーウエイト１９ｅをそれぞれ収納する円形断面の第３、第４バランサーウエイト室１７ｃ，１７ｄが形成される。第１、第２バランサーウエイト室１７ａ，１７ｂの中心は駆動バランサーシャフト１８の軸線に対して下方に偏心しており、かつ第３、第４バランサーウエイト室１７ｃ，１７ｄの中心は従動バランサーシャフト１９の軸線に対して下方に偏心している。
【００２５】
第１バランサーウエイト１８ｃおよび第１バランサーウエイト室１７ａは第１負圧ポンプＰＡを構成し、第２バランサーウエイト１８ｅおよび第２バランサーウエイト室１７ｂは第２負圧ポンプＰＢを構成する。バランサーハウジング１７に開口する第１、第２負圧ポンプＰＡ，ＰＢの吸入ポート３６，３６は、底板２８に形成した吸入通路２８ａ，２８ｂを介して、同一位相で昇降するクランクシャフト軸線方向内側の２個のピストン２５，２５の第１、第２背室２９Ａ，２９Ｂにそれぞれ連通する。
【００２６】
また第３バランサーウエイト１９ｃおよび第３バランサーウエイト室１７ｃは第３負圧ポンプＰＣを構成し、第４バランサーウエイト１９ｅおよび第４バランサーウエイト室１７ｄは第４負圧ポンプＰＤを構成する。バランサーハウジング１７に開口する第３、第４負圧ポンプＰＣ，ＰＤの吸入ポート３６，３６は、底板２８に形成した吸入通路２８ｃ，２８ｄを介して、同一位相で昇降するクランクシャフト軸線方向外側の２個のピストン２５，２５の第３、第４背室２９Ｃ，２９Ｄにそれぞれ連通する。
【００２７】
底板２８の上面において各吸入通路２８ａ〜２８ｄが第１〜第４背室２９Ａ〜２９Ｄに開口する部分にオイル溜２８ｅ…が形成されており、各オイル溜２８ｅ…の一側（傾斜する底板２８の低い側）にバッフルプレート２８ｆ…が設けられる。
【００２８】
オイルパン１５の内部は、その底部から立ち上がる仕切壁１５ａにより第１、第２オイル室３７，３８（図３および図４参照）に仕切られており、大容量の第１オイル室３７に二次バランサー装置１６が収納され、小容量の第２オイル室３８にブローバイガス通路３９が連通する。仕切壁１５ａの下部には、第１、第２オイル室３７，３８を相互に連通させるスリット状の連通孔１５ｂが形成される。
【００２９】
バランサーハウジング１７に開口する第１、第２負圧ポンプＰＡ，ＰＢの吐出ポート４０，４０に接続された吐出通路４１，４１は、仕切壁１５ａを貫通して第２オイル室３８に開口する。同様に、バランサーハウジング１７に開口する第３、第４負圧ポンプＰＣ，ＰＤの吐出ポート４０，４０に接続された吐出通路４１，４１は、仕切壁１５ａを貫通して第２オイル室３８に開口する。
【００３０】
クランクシャフト２０の両端部には一対のオイルシール４６，４６が当接しており、これらのオイルシール４６，４６によりクランクケースの内部が大気から隔絶される。
【００３１】
図１に示すように、内燃機関Ｅのシリンダヘッド１２の内部はブリーザチューブ４２を介して吸気通路４３に接続される。またロアブロック１４にはＰＣＶバルブ４４が設けられており、ＰＣＶバルブ４４で流量を制御されたブローバイガスがブローバイガスチューブ４５を介して吸気通路４３に戻される。
【００３２】
次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用について説明する。
【００３３】
内燃機関Ｅの運転によりクランクシャフト２０の回転がスプロケット２１、無端チェーン２３およびスプロケット２２を介して駆動バランサーシャフト１８に伝達され、駆動バランサーシャフト１８の回転は駆動ギヤ１８ｂおよび従動ギヤ１９ｂを介して従動バランサーシャフト１９に伝達される。このとき、クランクシャフト２０のスプロケット２１の歯数は駆動バランサーシャフト１８のスプロケット２２の歯数の２倍に設定され、かつ駆動ギヤ１８ｂの歯数は従動ギヤ１９ｂの歯数に等しく設定されているため、駆動バランサーシャフト１８および従動バランサーシャフト１９はクランクシャフト２０の回転数の２倍の回転数で相互に逆方向に回転し（図３参照）、駆動バランサーシャフト１８および従動バランサーシャフト１９に設けた第１〜第４バランサーウエイト１８ｃ，１８ｅ；１９ｃ，１９ｅによりエンジンＥの二次振動が低減される。
【００３４】
さて、内燃機関Ｅの吸入行程および膨張行程でピストン２５…が下降するとき、第１〜第４背室２９Ａ〜２９Ｄの容積が縮小して圧力が増加すると、ピストン２５…の下降が阻害されてポンピングロスが発生し、内燃機関Ｅの燃費を悪化させる問題がある。そこで本実施の形態では、ピストン２５…が下降するときに第１〜第４背室２９Ａ〜２９Ｄの内部の空気およびオイルをオイルパン１５に排出することで、第１〜第４背室２９Ａ〜２９Ｄの圧力を低下させてピストン２５…の下降を容易にし、ポンピングロスを低減して内燃機関Ｅの燃費を向上させるようになっている。
【００３５】
図８に示すように、ピストン２５…はクランクシャフト２０の１回転につき１回往復動し、クランクシャフト軸線方向内側の２個のピストン２５，２５の位相と、クランクシャフト軸線方向外側の２個のピストン２５，２５の位相とは、１８０°ずれている。実線で示すクランクシャフト軸線方向内側の２個のピストン２５，２５について考えると、該ピストン２５，２５が上死点から下死点に下降するときに、その第１，第２背室２９Ａ，２９Ｂの空気およびオイルを第１，第２負圧ポンプＰＡ，ＰＢで吸引すれば良い。そのために、ピストンが上死点から下死点に下降するタイミングに合わせて、第１、第２負圧ポンプＰＡ，ＰＢの吸入ポート３６，３６が開いて第１、第２背室２９Ａ，２９Ｂの空気およびオイルをオイルパン１５に排出するようになっている。
【００３６】
尚、駆動バランサーシャフト１８はクランクシャフト２０の１回転につき２回転するため、ピストン２５，２５が下死点から上死点に上昇するときも、第１、第２負圧ポンプＰＡ，ＰＢの吸入ポート３６，３６が開いて第１、第２背室２９Ａ，２９Ｂの空気およびオイルをオイルパン１５に排出してしまい、ピストン２５，２５が上昇するときに第１、第２背室２９Ａ，２９Ｂが負圧になってポンピングロスが増加してしまうが、そのポンピングロスの増加量は、ピストン２５，２５が下降するときのポンピングロスの減少量を打ち消すほどは大きくなく、全体としてポンピングロスを減少させることができる。
【００３７】
また第１、第２負圧ポンプＰＡ，ＰＢの作動により第１，第２背室２９Ａ，２９Ｂの圧力は脈動するが、その平均の圧力は第１、第２負圧ポンプＰＡ，ＰＢが作動しない場合に比べて低くなる。そして第１、第２負圧ポンプＰＡ，ＰＢが作動して第１，第２背室２９Ａ，２９Ｂの圧力が大気圧よりも低くなることによっても、ポンピングロスを減少させることができる。
【００３８】
クランクシャフト軸線方向外側の２個のピストン２５，２５の第３、第４背室２９Ｃ，２９Ｄを減圧する第３、第４負圧ポンプＰＣ，ＰＤの作用も、上述した第１、第２負圧ポンプＰＡ，ＰＢの作用と同じである。
【００３９】
第１〜第４背室２９Ａ〜２９Ｄの空気およびオイルを第１〜第４負圧ポンプＰＡ〜ＰＤで吸引するとき、吸入通路２８ａ〜２８ｄが第１〜第４背室２９Ａ〜２９Ｄに開口する部分にオイル溜２８ｅ…が形成されており、かつオイル溜２８ｅ…の低い側にバッフルプレート２８ｆ…が設けられているので、第１〜第４背室２９Ａ〜２９Ｄのオイルをオイル溜２８ｅ…に捕集して第１〜第４負圧ポンプＰＡ〜ＰＤで効果的に吸引することができ、これにより空気よりもオイルを優先的にオイルパン１５に戻して内燃機関Ｅの潤滑性能を確保することができる。またバッフルプレート２８ｆ…は、オイル溜２８ｅ…にオイルを効果的に捕集する以外に、回転するクランクシャフト２０によってオイル溜２８ｅ…のオイルが攪拌されるのを防止する機能も果たしている。
【００４０】
第１〜第４負圧ポンプＰＡ〜ＰＤにより、第１〜第４背室２９Ａ〜２９Ｄから吸入された空気およびオイルの混合物は、吐出ポート４０…および吐出通路４１…を経てオイルパン１５の第２オイル室３８に排出され、そこで空気およびオイルを分離する気液分離が行われる。分離された空気はブローバイガスと共にブローバイガス通路３９、ＰＣＶバルブ４４およびブローバイガスチューブ４５を経て吸気通路４３に戻される。また分離されたオイルは仕切壁１５ａの連通孔１５ｂを通過して第１オイル室３７に戻されるが、第１オイル室３７のオイルは気液分離により気泡を含まない状態にあるため、そのオイルをストレーナ３５を介して吸入したオイルポンプ３２がエア噛みを起こすことが確実に防止される。
【００４１】
しかも第１〜第４負圧ポンプＰＡ〜ＰＤは、第１〜第４背室２９Ａ〜２９Ｄの内部空間を負圧にするだけでオイルパン１５内部空間（バランサーハウジング１７の内部空間を除く）を負圧にすることはないため、クランクシャフト２０の両端部をシールする一対のオイルシール４６，４６の内外に大きな圧力差が発生することが防止される。これによりオイルシール４６，４６のリップが捲れて耐久性が低下するのを回避することができる。
【００４２】
このとき、第１〜第４負圧ポンプＰＡ〜ＰＤはオイルをバランサーハウジング１７の内部から第２オイル室３８に排出するスカベンジポンプの機能を発揮し、オイルポンプ３２はオイルパン１５のオイルを被潤滑部に供給するフィードポンプの機能を発揮することで、セミドライサンプ式の潤滑系を構成してクランクケース内におけるオイルの攪拌抵抗を低減し、燃費の向上に貢献することができる。
【００４３】
以上のように、内燃機関Ｅのピストン２５…の下降に伴って第１〜第４背室２９Ａ〜２９Ｄの容積が縮小して圧力が増加するとき、その第１〜第４背室２９Ａ〜２９Ｄの空気およびオイルを第１〜第４負圧ポンプＰＡ〜ＰＤで排出して圧力を減少させるので、ピストン２５…の昇降に伴うポンピングロスを低減して内燃機関Ｅの燃費向上に寄与することができる。また第１〜第４負圧ポンプＰＡ〜ＰＤはクランクシャフト２０に連動する駆動バランサーシャフト１８および従動バランサーシャフト１９により駆動されるので、第１〜第４負圧ポンプＰＡ〜ＰＤが第１〜第４背室２９Ａ〜２９Ｄの空気およびオイルを吸引するタイミングをピストン２５…の昇降に対して自動的に同期させることができ、前記タイミングを制御する制御装置を不要にして構造を簡素化することができる。しかもバランサーハウジング１７の内部に区画された第１〜第４バランサーウエイト室１７ａ〜１７ｄと、第１〜第４バランサーウエイト室１７ａ〜１７ｄの内部で偏心回転する第１〜第４バランサーウエイト１８ｃ，１８ｅ；１９ｃ，１９ｅとを備えた二次バランサー装置１６を第１〜第４負圧ポンプＰＡ〜ＰＤとして利用するので、特別の第１〜第４負圧ポンプＰＡ〜ＰＤを付加する必要がなくなって更なる構造の簡素化が可能になる。
【００４４】
また連通孔１５ｂが形成された仕切壁１５ａによりオイルパン１５の内部を第１オイル室３７および第２オイル室３８に仕切り、オイルポンプ３２の吸い込み口であるストレーナ３５を第１オイル室３７に配置し、第１〜第４負圧ポンプＰＡ〜ＰＤはピストン２５…の第１〜第４背室２９Ａ〜２９Ｄの内部の空気およびオイルを第２オイル室３８に排出するので、空気およびオイルの混合物は第２オイル室３８で気液分離されてオイルだけが仕切壁１５ａの連通孔１５ｂを通過して第１オイル室３７に戻され、第１オイル室３７にストレーナ３５を臨ませたオイルポンプ３２が空気を噛み込むのを未然に防止することができる。
【００４５】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００４６】
例えば、実施の形態では直列４気筒内燃機関Ｅを例示したが、本発明は任意の気筒数の任意の形式の内燃機関に対して適用することができる。単気筒内燃機関の場合には、１個のピストンが下降するときに、その背室を負圧ポンプで減圧すれば良い。またＶ型内燃機関の場合には、二つのバンクの対向する２個のシリンダのピストンの位相が接近していることから、それら２個のピストンの背室を共通の負圧ポンプで減圧すれば良い。
【００４７】
また実施の形態では二次バランサー装置１６の第１〜第４バランサーウエイト１８ｃ，１８ｅ；１９ｃ，１９ｅを負圧ポンプＰＡ〜ＰＤに利用しているが、クランクシャフト２０により駆動される任意の構造の負圧ポンプを使用することができる。この場合、第１〜第４背室２９Ａ〜２９Ｄの容積が縮小するときに吸入行程が対応するように、その負圧ポンプの吸入量が脈動することが望ましい。
【００４８】
またバランサーシャフトがクランクシャフトと同速度で回転する一次バランサー装置を備えた内燃機関では、そのバランサーウエイトを負圧ポンプに利用すれば、ピストンが下降するタイミングに合わせて正確に背室を減圧することができるので、ポンピングロスの低減効果が一層高められる。
【００４９】
また圧力変動のタイミングが一致するクランクシャフト軸線方向内側の第１、第２背室２９Ａ，２９Ｂを共通の負圧ポンプに接続し、圧力変動のタイミングが一致するクランクシャフト軸線方向外側の第３、第４背室２９Ｃ，２９Ｄを共通の負圧ポンプに接続しても良く、このようにすれば負圧ポンプの個数を削減することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１５ オイルパン
１５ａ 仕切壁
１５ｂ 連通孔
１７ バランサーハウジング
１７ａ〜１７ｄ バランサーウエイト室
１８ｃ，１８ｅ バランサーウエイト
１９ｃ，１９ｅ バランサーウエイト
２０ クランクシャフト
２４ シリンダ
２５ ピストン
２６ コネクティングロッド
２９Ａ〜２９Ｄ 背室
３２ オイルポンプ
３５ ストレーナ（オイルポンプの吸い込み口）
３７ 第１オイル室
３８ 第２オイル室
ＰＡ〜ＰＤ 負圧ポンプ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダに摺動自在に嵌合するピストンをコネクティングロッドを介してクランクシャフトに接続した内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の吸気通路とクランクケースとを、第１の電磁ソレノイドバルブを有する第１の通気管と、空気室と、第２の電磁ソレノイドバルブを有する第２の通気管とで接続し、クランクケースの内圧を検出する圧力検出手段からの信号と、クランクシャフトの回転数を検出する回転数検出手段からの信号とに基づいて、制御手段が第１、第２の電磁ソレノイドバルブを開閉制御し、クランクケースの内圧が増加するタイミングに同期してクランクケースの内部の空気を吸気通路に吸い出すことで、内燃機関のポンピングロスを低減するものが、下記特許文献１により公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−６００００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで上記従来のものは、クランクシャフトの回転数が変化してクランクケースの内圧が増減するタイミングが変化すると、それに応じて第１、第２の電磁ソレノイドバルブの開閉タイミングを制御する必要があるため、圧力検出手段や回転数検出手段のようなセンサと、それらセンサからの信号に基づいて第１、第２の電磁ソレノイドバルブを開閉制御する制御手段とが必要になり、構造および部品点数が増加してコストアップの要因となる問題がある。
【０００５】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、内燃機関のピストンの背室の容積変化に伴うポンピングロスを簡単な構造で低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、シリンダに摺動自在に嵌合するピストンをコネクティングロッドを介してクランクシャフトに接続した内燃機関において、前記ピストンの背部に密閉された背室を区画し、前記クランクシャフトに接続されて駆動される負圧ポンプで、前記ピストンの昇降と同期して前記背室の内部の空気およびオイルをオイルパンの内部に排出することを特徴とする内燃機関が提案される。
【０００７】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記内燃機関は多気筒内燃機関であり、前記負圧ポンプは、位相が同一あるいは位相が相互に接近する複数のピストンの背室の内部の空気およびオイルを前記オイルパンの内部に排出することを特徴とする内燃機関が提案される。
【０００８】
また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記負圧ポンプは、バランサーハウジングの内部に区画されたバランサーウエイト室と、前記バランサーウエイト室の内部で偏心回転するバランサーウエイトとで構成されることを特徴とする内燃機関が提案される。
【０００９】
また請求項４に記載された発明によれば、請求項１〜請求項３の何れか１項の構成に加えて、前記負圧ポンプは、前記背室の容積縮小時に該背室の内部の空気およびオイルをオイルパンの内部に排出することを特徴とする内燃機関が提案される。
【００１０】
また請求項５に記載された発明によれば、請求項１〜請求項４の何れか１項の構成に加えて、前記オイルパンは連通孔が形成された仕切壁により仕切られた第１オイル室および第２オイル室を備え、オイルポンプの吸い込み口は前記第１オイル室に配置され、前記負圧ポンプは前記背室の内部の空気およびオイルを前記第２オイル室に排出することを特徴とする内燃機関が提案される。
【００１１】
尚、実施の形態のストレーナ３５は本発明のオイルポンプの吸い込み口に対応する。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の構成によれば、内燃機関のシリンダに摺動自在に嵌合するピストンの背部に密閉された背室を区画し、ピストンの昇降と同期して負圧ポンプで背室の内部の空気およびオイルをオイルパンの内部に排出するので、背室の圧力上昇を抑制して内燃機関のポンピングロスを低減することができる。しかも負圧ポンプはクランクシャフトに接続されて駆動されるので、負圧ポンプが背室の空気およびオイルを吸引するタイミングを自動的にピストンの下降に対して同期させることができ、前記タイミングを制御する制御装置を不要にして構造を簡素化することができる。
【００１３】
また請求項２の構成によれば、内燃機関は多気筒内燃機関であり、負圧ポンプは位相が同一あるいは位相が相互に接近する複数のピストンの背室の内部の空気およびオイルをオイルパンの内部に排出するので、負圧ポンプの個数を最小限に抑えて更なる構造の簡素化を図ることができる。
【００１４】
また請求項３の構成によれば、バランサーハウジングの内部に区画されたバランサーウエイト室と、バランサーウエイト室の内部で偏心回転するバランサーウエイトとで構成されるバランサー装置を負圧ポンプとして利用するので、特別の負圧ポンプを付加する必要がなくなって更なる構造の簡素化を図ることができる。
【００１５】
また請求項４の構成によれば、負圧ポンプはピストンの背室の容積縮小時に該背室の内部の空気およびオイルをオイルパンの内部に排出するので、背室の圧力上昇を抑制して内燃機関のポンピングロスを更に効果的に低減することができる。
【００１６】
また請求項５の構成によれば、連通孔が形成された仕切壁によりオイルパンの内部を第１オイル室および第２オイル室に仕切り、オイルポンプの吸い込み口を第１オイル室に配置し、負圧ポンプはピストンの背室の内部の空気およびオイルを第２オイル室に排出するので、空気およびオイルは第２オイル室で気液分離されてオイルだけが仕切壁の連通孔を通過して第２オイル室に戻されるので、第２オイル室に吸い込み口を臨ませたオイルポンプが空気を噛み込むのを未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】内燃機関の正面図。
【図２】図１の２−２線断面図。
【図３】図２の３−３線断面図。
【図４】図２の４−４線断面図。
【図５】図３の５−５線断面図。
【図６】図３の６−６線断面図。
【図７】図５の７−７線断面図。
【図８】ピストンの位相に対する負圧ポンプの吸入・吐出タイミングを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図１〜図８に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【００１９】
図１に示すように、車両用の直列４気筒内燃機関Ｅの外郭は、上方から下方にヘッドカバー１１、シリンダヘッド１２、シリンダブロック１３、ロアブロック１４およびオイルパン１５を結合して構成されており、シリンダ軸線は鉛直方向に対して図中左側に傾斜している。ロアブロック１４の下面に固定されてオイルパン１５の内部に収納された二次バランサー装置１６は、バランサーハウジング１７に支持された駆動バランサーシャフト１８および従動バランサーシャフト１９を備えており、シリンダブロック１３およびロアブロック１４間に支持されたクランクシャフト２０の軸端に設けたスプロケット２１と駆動バランサーシャフト１８の軸端に設けたスプロケット２２とが無端チェーン２３で接続される。
【００２０】
図２〜図７に示すように、シリンダブロック１３に設けた４個のシリンダ２４…に摺動自在に嵌合する４個のピストン２５…は、クランクシャフト２０の４個のピン２０ａ…にそれぞれコネクティングロッド２６…を介して接続される。シリンダブロック１３の下面にボルト２７…（図４参照）で結合されたロアブロック１４の内部には５個のベアリングキャップ部１４ａ…が一体に形成されており、シリンダブロック１３と５個のベアリングキャップ部１４ａ…との間にクランクシャフト２０の５個のジャーナル２０ｂ…が回転自在に支持される。クランクシャフト軸線方向の外側に位置する２個のピストン２５，２５の位相と、クランクシャフト軸線方向の内側に位置する２個のピストン２５，２５の位相とは１８０°ずれている。従って、外側に位置する２個のピストン２５，２５が上死点にあるとき、内側に位置する２個のピストン２５，２５は下死点にある（図２参照）。
【００２１】
ロアブロック１４の下面開口部に閉塞するように底板２８を締結することで、４個のピストン２５…の背部（燃焼室と反対側）にそれぞれ第１〜第４背室２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃ，２９Ｄが相互に独立して区画される。二次バランサー装置１６のバランサーハウジング１７を底板２８の下面に当接させ、底板２８を貫通するボルト３０…と、バランサーハウジング１７および底板２８を貫通するボルト３０…とをロアブロック１４に螺合することで、ロアブロック１４に底板２８およびバランサーハウジング１７が締結される。
【００２２】
二次バランサー装置１６の駆動バランサーシャフト１８には、その一端側から他端側に向けて前記スプロケット２２、駆動ギヤ１８ｂ、第１ジャーナル１８ａ、第１バランサーウエイト１８ｃ、第２ジャーナル１８ｄおよび第２バランサーウエイト１８ｅが設けられており、第１、第２ジャーナル１８ａ，１８ｄがバランサーハウジング１７に回転自在に支持される。また二次バランサー装置１６の従動バランサーシャフト１９には、その一端側から他端側に向けて従動ギヤ１９ｂ、第３ジャーナル１９ａ、第３バランサーウエイト１９ｃ、第４ジャーナル１９ｄおよび第４バランサーウエイト１９ｅが設けられており、第３、第４ジャーナル１９ａ，１９ｄがバランサーハウジング１７に回転自在に支持される。
【００２３】
バランサーハウジング１７の一端部に結合されたポンプハウジング３１の内部に突出する従動バランサーシャフト１９の一端にオイルポンプ３２（図６参照）が設けられる。オイルポンプ３２はトロコイドポンプから構成されるもので、従動バランサーシャフト１９に固定されたインナーロータ３３と、ポンプハウジング３１に回転自在に支持されてインナーロータ３３に噛み合うアウターロータ３４とを備える。バランサーハウジング１７の下面にはオイルパン１５に貯留したオイルの油面下に位置するストレーナ３５が設けられており、ストレーナ３５はオイルポンプ３２の吸入ポート３２ａに接続され、オイルポンプ３２の吐出ポート３２ｂは図示せぬオイル通路を介してシリンダブロック１３のメインギャラリ１３ａ（図３および図４参照）に接続される。
【００２４】
バランサーハウジング１７の内部には、駆動バランサーシャフト１８の扇形の第１バランサーウエイト１８ｃおよび第２バランサーウエイト１８ｅをそれぞれ収納する円形断面の第１、第２バランサーウエイト室１７ａ，１７ｂが形成されるとともに、従動バランサーシャフト１９の扇形の第３バランサーウエイト１９ｃおよび第４バランサーウエイト１９ｅをそれぞれ収納する円形断面の第３、第４バランサーウエイト室１７ｃ，１７ｄが形成される。第１、第２バランサーウエイト室１７ａ，１７ｂの中心は駆動バランサーシャフト１８の軸線に対して下方に偏心しており、かつ第３、第４バランサーウエイト室１７ｃ，１７ｄの中心は従動バランサーシャフト１９の軸線に対して下方に偏心している。
【００２５】
第１バランサーウエイト１８ｃおよび第１バランサーウエイト室１７ａは第１負圧ポンプＰＡを構成し、第２バランサーウエイト１８ｅおよび第２バランサーウエイト室１７ｂは第２負圧ポンプＰＢを構成する。バランサーハウジング１７に開口する第１、第２負圧ポンプＰＡ，ＰＢの吸入ポート３６，３６は、底板２８に形成した吸入通路２８ａ，２８ｂを介して、同一位相で昇降するクランクシャフト軸線方向内側の２個のピストン２５，２５の第１、第２背室２９Ａ，２９Ｂにそれぞれ連通する。
【００２６】
また第３バランサーウエイト１９ｃおよび第３バランサーウエイト室１７ｃは第３負圧ポンプＰＣを構成し、第４バランサーウエイト１９ｅおよび第４バランサーウエイト室１７ｄは第４負圧ポンプＰＤを構成する。バランサーハウジング１７に開口する第３、第４負圧ポンプＰＣ，ＰＤの吸入ポート３６，３６は、底板２８に形成した吸入通路２８ｃ，２８ｄを介して、同一位相で昇降するクランクシャフト軸線方向外側の２個のピストン２５，２５の第３、第４背室２９Ｃ，２９Ｄにそれぞれ連通する。
【００２７】
底板２８の上面において各吸入通路２８ａ〜２８ｄが第１〜第４背室２９Ａ〜２９Ｄに開口する部分にオイル溜２８ｅ…が形成されており、各オイル溜２８ｅ…の一側（傾斜する底板２８の低い側）にバッフルプレート２８ｆ…が設けられる。
【００２８】
オイルパン１５の内部は、その底部から立ち上がる仕切壁１５ａにより第１、第２オイル室３７，３８（図３および図４参照）に仕切られており、大容量の第１オイル室３７に二次バランサー装置１６が収納され、小容量の第２オイル室３８にブローバイガス通路３９が連通する。仕切壁１５ａの下部には、第１、第２オイル室３７，３８を相互に連通させるスリット状の連通孔１５ｂが形成される。
【００２９】
バランサーハウジング１７に開口する第１、第２負圧ポンプＰＡ，ＰＢの吐出ポート４０，４０に接続された吐出通路４１，４１は、仕切壁１５ａを貫通して第２オイル室３８に開口する。同様に、バランサーハウジング１７に開口する第３、第４負圧ポンプＰＣ，ＰＤの吐出ポート４０，４０に接続された吐出通路４１，４１は、仕切壁１５ａを貫通して第２オイル室３８に開口する。
【００３０】
クランクシャフト２０の両端部には一対のオイルシール４６，４６が当接しており、これらのオイルシール４６，４６によりクランクケースの内部が大気から隔絶される。
【００３１】
図１に示すように、内燃機関Ｅのシリンダヘッド１２の内部はブリーザチューブ４２を介して吸気通路４３に接続される。またロアブロック１４にはＰＣＶバルブ４４が設けられており、ＰＣＶバルブ４４で流量を制御されたブローバイガスがブローバイガスチューブ４５を介して吸気通路４３に戻される。
【００３２】
次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用について説明する。
【００３３】
内燃機関Ｅの運転によりクランクシャフト２０の回転がスプロケット２１、無端チェーン２３およびスプロケット２２を介して駆動バランサーシャフト１８に伝達され、駆動バランサーシャフト１８の回転は駆動ギヤ１８ｂおよび従動ギヤ１９ｂを介して従動バランサーシャフト１９に伝達される。このとき、クランクシャフト２０のスプロケット２１の歯数は駆動バランサーシャフト１８のスプロケット２２の歯数の２倍に設定され、かつ駆動ギヤ１８ｂの歯数は従動ギヤ１９ｂの歯数に等しく設定されているため、駆動バランサーシャフト１８および従動バランサーシャフト１９はクランクシャフト２０の回転数の２倍の回転数で相互に逆方向に回転し（図３参照）、駆動バランサーシャフト１８および従動バランサーシャフト１９に設けた第１〜第４バランサーウエイト１８ｃ，１８ｅ；１９ｃ，１９ｅによりエンジンＥの二次振動が低減される。
【００３４】
さて、内燃機関Ｅの吸入行程および膨張行程でピストン２５…が下降するとき、第１〜第４背室２９Ａ〜２９Ｄの容積が縮小して圧力が増加すると、ピストン２５…の下降が阻害されてポンピングロスが発生し、内燃機関Ｅの燃費を悪化させる問題がある。そこで本実施の形態では、ピストン２５…が下降するときに第１〜第４背室２９Ａ〜２９Ｄの内部の空気およびオイルをオイルパン１５に排出することで、第１〜第４背室２９Ａ〜２９Ｄの圧力を低下させてピストン２５…の下降を容易にし、ポンピングロスを低減して内燃機関Ｅの燃費を向上させるようになっている。
【００３５】
図８に示すように、ピストン２５…はクランクシャフト２０の１回転につき１回往復動し、クランクシャフト軸線方向内側の２個のピストン２５，２５の位相と、クランクシャフト軸線方向外側の２個のピストン２５，２５の位相とは、１８０°ずれている。実線で示すクランクシャフト軸線方向内側の２個のピストン２５，２５について考えると、該ピストン２５，２５が上死点から下死点に下降するときに、その第１，第２背室２９Ａ，２９Ｂの空気およびオイルを第１，第２負圧ポンプＰＡ，ＰＢで吸引すれば良い。そのために、ピストンが上死点から下死点に下降するタイミングに合わせて、第１、第２負圧ポンプＰＡ，ＰＢの吸入ポート３６，３６が開いて第１、第２背室２９Ａ，２９Ｂの空気およびオイルをオイルパン１５に排出するようになっている。
【００３６】
尚、駆動バランサーシャフト１８はクランクシャフト２０の１回転につき２回転するため、ピストン２５，２５が下死点から上死点に上昇するときも、第１、第２負圧ポンプＰＡ，ＰＢの吸入ポート３６，３６が開いて第１、第２背室２９Ａ，２９Ｂの空気およびオイルをオイルパン１５に排出してしまい、ピストン２５，２５が上昇するときに第１、第２背室２９Ａ，２９Ｂが負圧になってポンピングロスが増加してしまうが、そのポンピングロスの増加量は、ピストン２５，２５が下降するときのポンピングロスの減少量を打ち消すほどは大きくなく、全体としてポンピングロスを減少させることができる。
【００３７】
また第１、第２負圧ポンプＰＡ，ＰＢの作動により第１，第２背室２９Ａ，２９Ｂの圧力は脈動するが、その平均の圧力は第１、第２負圧ポンプＰＡ，ＰＢが作動しない場合に比べて低くなる。そして第１、第２負圧ポンプＰＡ，ＰＢが作動して第１，第２背室２９Ａ，２９Ｂの圧力が大気圧よりも低くなることによっても、ポンピングロスを減少させることができる。
【００３８】
クランクシャフト軸線方向外側の２個のピストン２５，２５の第３、第４背室２９Ｃ，２９Ｄを減圧する第３、第４負圧ポンプＰＣ，ＰＤの作用も、上述した第１、第２負圧ポンプＰＡ，ＰＢの作用と同じである。
【００３９】
第１〜第４背室２９Ａ〜２９Ｄの空気およびオイルを第１〜第４負圧ポンプＰＡ〜ＰＤで吸引するとき、吸入通路２８ａ〜２８ｄが第１〜第４背室２９Ａ〜２９Ｄに開口する部分にオイル溜２８ｅ…が形成されており、かつオイル溜２８ｅ…の低い側にバッフルプレート２８ｆ…が設けられているので、第１〜第４背室２９Ａ〜２９Ｄのオイルをオイル溜２８ｅ…に捕集して第１〜第４負圧ポンプＰＡ〜ＰＤで効果的に吸引することができ、これにより空気よりもオイルを優先的にオイルパン１５に戻して内燃機関Ｅの潤滑性能を確保することができる。またバッフルプレート２８ｆ…は、オイル溜２８ｅ…にオイルを効果的に捕集する以外に、回転するクランクシャフト２０によってオイル溜２８ｅ…のオイルが攪拌されるのを防止する機能も果たしている。
【００４０】
第１〜第４負圧ポンプＰＡ〜ＰＤにより、第１〜第４背室２９Ａ〜２９Ｄから吸入された空気およびオイルの混合物は、吐出ポート４０…および吐出通路４１…を経てオイルパン１５の第２オイル室３８に排出され、そこで空気およびオイルを分離する気液分離が行われる。分離された空気はブローバイガスと共にブローバイガス通路３９、ＰＣＶバルブ４４およびブローバイガスチューブ４５を経て吸気通路４３に戻される。また分離されたオイルは仕切壁１５ａの連通孔１５ｂを通過して第１オイル室３７に戻されるが、第１オイル室３７のオイルは気液分離により気泡を含まない状態にあるため、そのオイルをストレーナ３５を介して吸入したオイルポンプ３２がエア噛みを起こすことが確実に防止される。
【００４１】
しかも第１〜第４負圧ポンプＰＡ〜ＰＤは、第１〜第４背室２９Ａ〜２９Ｄの内部空間を負圧にするだけでオイルパン１５内部空間（バランサーハウジング１７の内部空間を除く）を負圧にすることはないため、クランクシャフト２０の両端部をシールする一対のオイルシール４６，４６の内外に大きな圧力差が発生することが防止される。これによりオイルシール４６，４６のリップが捲れて耐久性が低下するのを回避することができる。
【００４２】
このとき、第１〜第４負圧ポンプＰＡ〜ＰＤはオイルをバランサーハウジング１７の内部から第２オイル室３８に排出するスカベンジポンプの機能を発揮し、オイルポンプ３２はオイルパン１５のオイルを被潤滑部に供給するフィードポンプの機能を発揮することで、セミドライサンプ式の潤滑系を構成してクランクケース内におけるオイルの攪拌抵抗を低減し、燃費の向上に貢献することができる。
【００４３】
以上のように、内燃機関Ｅのピストン２５…の下降に伴って第１〜第４背室２９Ａ〜２９Ｄの容積が縮小して圧力が増加するとき、その第１〜第４背室２９Ａ〜２９Ｄの空気およびオイルを第１〜第４負圧ポンプＰＡ〜ＰＤで排出して圧力を減少させるので、ピストン２５…の昇降に伴うポンピングロスを低減して内燃機関Ｅの燃費向上に寄与することができる。また第１〜第４負圧ポンプＰＡ〜ＰＤはクランクシャフト２０に連動する駆動バランサーシャフト１８および従動バランサーシャフト１９により駆動されるので、第１〜第４負圧ポンプＰＡ〜ＰＤが第１〜第４背室２９Ａ〜２９Ｄの空気およびオイルを吸引するタイミングをピストン２５…の昇降に対して自動的に同期させることができ、前記タイミングを制御する制御装置を不要にして構造を簡素化することができる。しかもバランサーハウジング１７の内部に区画された第１〜第４バランサーウエイト室１７ａ〜１７ｄと、第１〜第４バランサーウエイト室１７ａ〜１７ｄの内部で偏心回転する第１〜第４バランサーウエイト１８ｃ，１８ｅ；１９ｃ，１９ｅとを備えた二次バランサー装置１６を第１〜第４負圧ポンプＰＡ〜ＰＤとして利用するので、特別の第１〜第４負圧ポンプＰＡ〜ＰＤを付加する必要がなくなって更なる構造の簡素化が可能になる。
【００４４】
また連通孔１５ｂが形成された仕切壁１５ａによりオイルパン１５の内部を第１オイル室３７および第２オイル室３８に仕切り、オイルポンプ３２の吸い込み口であるストレーナ３５を第１オイル室３７に配置し、第１〜第４負圧ポンプＰＡ〜ＰＤはピストン２５…の第１〜第４背室２９Ａ〜２９Ｄの内部の空気およびオイルを第２オイル室３８に排出するので、空気およびオイルの混合物は第２オイル室３８で気液分離されてオイルだけが仕切壁１５ａの連通孔１５ｂを通過して第１オイル室３７に戻され、第１オイル室３７にストレーナ３５を臨ませたオイルポンプ３２が空気を噛み込むのを未然に防止することができる。
【００４５】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００４６】
例えば、実施の形態では直列４気筒内燃機関Ｅを例示したが、本発明は任意の気筒数の任意の形式の内燃機関に対して適用することができる。単気筒内燃機関の場合には、１個のピストンが下降するときに、その背室を負圧ポンプで減圧すれば良い。またＶ型内燃機関の場合には、二つのバンクの対向する２個のシリンダのピストンの位相が接近していることから、それら２個のピストンの背室を共通の負圧ポンプで減圧すれば良い。
【００４７】
また実施の形態では二次バランサー装置１６の第１〜第４バランサーウエイト１８ｃ，１８ｅ；１９ｃ，１９ｅを負圧ポンプＰＡ〜ＰＤに利用しているが、クランクシャフト２０により駆動される任意の構造の負圧ポンプを使用することができる。この場合、第１〜第４背室２９Ａ〜２９Ｄの容積が縮小するときに吸入行程が対応するように、その負圧ポンプの吸入量が脈動することが望ましい。
【００４８】
またバランサーシャフトがクランクシャフトと同速度で回転する一次バランサー装置を備えた内燃機関では、そのバランサーウエイトを負圧ポンプに利用すれば、ピストンが下降するタイミングに合わせて正確に背室を減圧することができるので、ポンピングロスの低減効果が一層高められる。
【００４９】
また圧力変動のタイミングが一致するクランクシャフト軸線方向内側の第１、第２背室２９Ａ，２９Ｂを共通の負圧ポンプに接続し、圧力変動のタイミングが一致するクランクシャフト軸線方向外側の第３、第４背室２９Ｃ，２９Ｄを共通の負圧ポンプに接続しても良く、このようにすれば負圧ポンプの個数を削減することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１５ オイルパン
１５ａ 仕切壁
１５ｂ 連通孔
１７ バランサーハウジング
１７ａ〜１７ｄ バランサーウエイト室
１８ｃ，１８ｅ バランサーウエイト
１９ｃ，１９ｅ バランサーウエイト
２０ クランクシャフト
２４ シリンダ
２５ ピストン
２６ コネクティングロッド
２９Ａ〜２９Ｄ 背室
３２ オイルポンプ
３５ ストレーナ（オイルポンプの吸い込み口）
３７ 第１オイル室
３８ 第２オイル室
ＰＡ〜ＰＤ 負圧ポンプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ（２４）に摺動自在に嵌合するピストン（２５）をコネクティングロッド（２６）を介してクランクシャフト（２０）に接続した内燃機関において、
前記ピストン（２５）の背部に密閉された背室（２９Ａ〜２９Ｄ）を区画し、前記クランクシャフト（２０）に接続されて駆動される負圧ポンプ（ＰＡ〜ＰＤ）で、前記ピストン（２５）の昇降と同期して前記背室（２９Ａ〜２９Ｄ）の内部の空気およびオイルをオイルパン（１５）の内部に排出することを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記内燃機関（Ｅ）は多気筒内燃機関であり、前記負圧ポンプ（ＰＡ〜ＰＤ）は、位相が同一あるいは位相が相互に接近する複数のピストン（２５）の背室（２９Ａ〜２９Ｄ）の内部の空気およびオイルを前記オイルパン（１５）の内部に排出することを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記負圧ポンプ（ＰＡ〜ＰＤ）は、バランサーハウジング（１７）の内部に区画されたバランサーウエイト室（１７ａ〜１７ｄ）と、前記バランサーウエイト室（１７ａ〜１７ｄ）の内部で偏心回転するバランサーウエイト（１８ｃ，１８ｅ；１９ｃ，１９ｅ）とで構成されることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記負圧ポンプ（ＰＡ〜ＰＤ）は、前記背室（２９Ａ〜２９Ｄ）の容積縮小時に該背室（２９Ａ〜２９Ｄ）の内部の空気およびオイルをオイルパン（１５）の内部に排出することを特徴とする、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の内燃機関。
【請求項５】
前記オイルパン（１５）は連通孔（１５ｂ）が形成された仕切壁（１５ａ）により仕切られた第１オイル室（３７）および第２オイル室（３８）を備え、オイルポンプ（３２）の吸い込み口（３５）は前記第１オイル室（３７）に配置され、前記負圧ポンプ（ＰＡ〜ＰＤ）は前記背室（２９Ａ〜２９Ｄ）の内部の空気およびオイルを前記第２オイル室（３８）に排出することを特徴とする、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の内燃機関。
【請求項１】
シリンダ（２４）に摺動自在に嵌合するピストン（２５）をコネクティングロッド（２６）を介してクランクシャフト（２０）に接続した内燃機関において、
前記ピストン（２５）の背部に密閉された背室（２９Ａ〜２９Ｄ）を区画し、前記クランクシャフト（２０）に接続されて駆動される負圧ポンプ（ＰＡ〜ＰＤ）で、前記ピストン（２５）の昇降と同期して前記背室（２９Ａ〜２９Ｄ）の内部の空気およびオイルをオイルパン（１５）の内部に排出することを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記内燃機関（Ｅ）は多気筒内燃機関であり、前記負圧ポンプ（ＰＡ〜ＰＤ）は、位相が同一あるいは位相が相互に接近する複数のピストン（２５）の背室（２９Ａ〜２９Ｄ）の内部の空気およびオイルを前記オイルパン（１５）の内部に排出することを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記負圧ポンプ（ＰＡ〜ＰＤ）は、バランサーハウジング（１７）の内部に区画されたバランサーウエイト室（１７ａ〜１７ｄ）と、前記バランサーウエイト室（１７ａ〜１７ｄ）の内部で偏心回転するバランサーウエイト（１８ｃ，１８ｅ；１９ｃ，１９ｅ）とで構成されることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記負圧ポンプ（ＰＡ〜ＰＤ）は、前記背室（２９Ａ〜２９Ｄ）の容積縮小時に該背室（２９Ａ〜２９Ｄ）の内部の空気およびオイルをオイルパン（１５）の内部に排出することを特徴とする、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の内燃機関。
【請求項５】
前記オイルパン（１５）は連通孔（１５ｂ）が形成された仕切壁（１５ａ）により仕切られた第１オイル室（３７）および第２オイル室（３８）を備え、オイルポンプ（３２）の吸い込み口（３５）は前記第１オイル室（３７）に配置され、前記負圧ポンプ（ＰＡ〜ＰＤ）は前記背室（２９Ａ〜２９Ｄ）の内部の空気およびオイルを前記第２オイル室（３８）に排出することを特徴とする、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の内燃機関。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−２２６２９０（Ｐ２０１１−２２６２９０Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９３７８４（Ｐ２０１０−９３７８４）
【出願日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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