JP2006220149A - 燃焼機関のクランク室の換気装置及び特にｖ字形シリンダー構造の燃焼機関 - Google Patents

Abstract

【課題】 この発明は、燃焼機関のクランク室の換気装置であって、この装置では、シリンダーヘッド（７，８）に統合された穴とその穴と繋がる換気パイプを介して、所謂ブローバイガスを排出することが可能であり、その際この換気パイプが、負圧減、例えば、吸気管と繋がっており、並びにブローバイガスからオイルを分離するための手段（２６，２８）を有する装置に関する。
【解決手段】 少なくとも一つの別々のオイル分離モジュール（２６，２８）が配備されており、その中に形成されたオイル分離室（３０，３１）が、ブローバイガスを流入するための第一の開口部（６６，６８）と、分離したオイルをシリンダーヘッド（７，８）に戻すための第二の開口部（５０〜５６）を有することを提案する。
【選択図】 図２

Description

この発明は、請求項１と７の上位概念の特徴にもとづく、燃焼機関のクランク室を換気するための装置、並びに特にＶ字形シリンダー構造を持つ、そのような燃焼機関に関する。

特許文献１により、シリンダーヘッドカバーの内側に、クランク室換気系統の統合された構成部品となっている、クランク室換気用のオイル分離室を備えた、少なくとも二つのシリンダーバンク列を持つ燃焼機関が周知である。
ドイツ特許公開明細書第１０１５４６６９Ａ１号

この発明の課題は、クランク室の換気及びそれと関連したブローバイガスからのオイルの分離又は除去を一層改善して、清浄化したブローバイガスを最終的に燃焼機関の吸気設備に戻すことができるようにすることである。

この課題は、請求項１と７に挙げた特徴によって解決される。

ここで、ブローバイガスからオイルを分離するための独立した部品を配備することによって、クランク室の換気の機能性を一層改善することができる。オイル分離室を部品モジュールに統合して、より大きな容積で構成することが可能であり、それによって、ブローバイガスに対する換気通路をより長くすることが可能となり、その結果オイル分離効率が一層改善される。

更に、この発明を構成する特徴は、従属請求項に含まれている。

シリンダーヘッドからオイル分離室へのブローバイガスの流出は、オイル分離室の長手方向に関して、ほぼ中央に配置された開口部を介して行われる一方、オイル分離室の両端には、それぞれ分離した潤滑油をシリンダーヘッドに戻すための第二の開口部が設けられている。こうすることによって、オイル分離室の長手方向が車両の縦軸と一致する燃焼機関では、自動車の登りと降り時において、潤滑油がカムシャフト室に有ったとしても、オイル分離室を介したクランク室の換気が妨害されず、そして分離したオイルを第二の開口部を介して戻すことが可能であることが保証される。

オイル分離室に流入したブローバイガスの体積百分率は、分離した潤滑油の百分率よりも高いので、ブローバイガスをオイル分離室に流出させるための開口部の横断面は、分離した潤滑油用の開口部の横断面よりも大きい。

オイル分離室の中央に設けた開口部を介して、ブローバイガスをオイル分離室に流入させるために、潤滑油用に設けた還流開口部を簡単な方法でバルブにより管理する。このバルブは、シリンダーヘッド又はカムシャフト室との繋がりを、この領域に潤滑油が溜まった場合に初めて開放する。この場合、例えば、きのこ状に構成されたバルブが、重力によって、開口部を、そのためカムシャフト室への還流を開放するものである。

ブローバイガスをオイル分離室に目的通りに誘導するために、ブローバイガスを流入から流出まで迷路を縫うように誘導する分離板を配備する。この分離板がブローバイガスを迷路を縫うように誘導することによって、オイル分離室内の空間が最適に活用され、それと関連してブローバイガスの流入から流出までの経路を延長することは、ブローバイガスの一層の沈静化とそれにより潤滑油の分離の改善に結び付くものである。

オイル分離用の部品モジュールは、独立したカバーにより塞がれた桶状の本体部分を有する。

燃焼機関の各シリンダーヘッドと両シリンダーバンク列の内部空間の中央に位置する吸気モジュールとの間に、それぞれ一つの部品モジュールを配置した場合、このようなオイル分離モジュールに関する省スペースで、Ｖ字形シリンダー構造を持つ多列式燃焼機関に適した構造が得られる。

オイル分離モジュールに統合された両オイル分離室を、チューブ管により互いに接続する。

両オイル分離室の中の一方には、圧力制御器が固定されており、その出口は、接続パイプを介して、燃焼機関の吸気管と繋がっている。こうすることによって、燃焼機関の負荷状態に依存した吸気管内で優勢な負圧を、クランク室の換気に好適な一定した負圧に調節することができる。

この圧力制御器には、追加のオイル分離器が前置されており、このオイル分離器は、ブローバイガスのフロー方向に見て、第二のオイル分離モジュールに統合されたオイル分離室と繋がっており、この圧力制御器と共に一つの構造ユニットに統合されている。

以下の記述と図面により、この発明の二つの実施例を、より詳しく説明する。

Ｖ８エンジンとして構成された燃焼機関は、二つのシリンダーバンク列２と３を有し、これらの両方は、クランク室上部４において統合されており、この上部には、クランク軸受ブリッジとして構成されたクランク室下部５が繋がっている。それに対応して、クランク室上部４とクランク室下部５との間には、クランク軸６が軸支されている。両シリンダーバンク列２と３は、二つのシリンダーヘッド７と８を有し、これらの中には、更に流入用バルブ又は流出用バルブの制御に必要な流入用カムシャフト９と１０及び流出用カムシャフト１１と１２が収容されている。流入用カムシャフト９，１０と流出用カムシャフト１１，１２は、クランク軸６上に配置された駆動用二重歯車と無限駆動として構成された駆動チェーン１４によって駆動される。両シリンダーヘッド７と８は、それぞれその上をシリンダーヘッドカバー１６と１８で塞がれている。図２から明らかな通り、両シリンダーバンク列２と３の間の内部空間には、吸気モジュール２０が配置されており、そこには、八つの個別吸気パイプ２２が形成されている。吸気モジュール２０の正面側に形成された、図示されていない吸気管と繋がっている中央開口部２４を介して、燃焼用空気が、個別吸気パイプ２２を経由して、個々のシリンダーに供給される。

吸気モジュール２０と両シリンダーヘッドカバー１６と１８の間には、それぞれオイル分離モジュール２６と２８が配置されており、その構造と作用は、以下において、より詳しく記述する。両オイル分離モジュール２６と２８は、クランク室換気系統に統合されており、この換気系統は、周知の方法で燃焼の際又は圧縮行程の際に燃焼機関のクランク室の空間内に流出したブローバイガスを外部に誘導するか、或いは燃焼機関の吸気系統に戻す役割を果たすものである。この場合、ブローバイガスは、クランク室から各シリンダーヘッド７と８のカムシャフト室１７に流れて行く。このブローバイガスをカムシャフト室１７から各オイル分離モジュール２６と２８内に形成されたオイル分離室３０と３１に更に誘導するために、桶状に構成された本体部分３２と３４上に、それぞれオイル分離モジュール２６，２８の長手方向に関して、ほぼ中央に配置された接続ノズル３６と３８が形成されており、これらのノズルは、二つのＯリングパッキング４０と４２により、シリンダーヘッドカバー１６，１８の開口部に密閉した形で差し込まれている。プラスチックから構成された両オイル分離モジュール２６と２８は、オイル分離室３０の上方の境界を規定する、或いは摩擦溶接法で本体部分３２，３４上に固定されたカバー４４と４６を有する。オイル分離モジュール２６，２８は、これらのカバー４４，４６と本体部分３２，３４を貫通する取付ネジ４８を用いて、シリンダーヘッドカバー１６，１８とネジ止めされている。

本体部分３２，３４内のオイル分離室３０，３１の両端には、それぞれ（以下において、オイル還流開口部５０〜５６と称する）開口部が設けられており、この開口部は、対応するＯリング５８によって密閉されており、そしてカムシャフト室１７と繋がっている、シリンダーヘッドカバー１６，１８に設けられた（図示されていない）開口部と符合するものである。第一の実施構成では、これらのオイル還流開口部５０〜５６は、キノコ状に形成されたバルブ６０によって管理されている（この機能方法は、後で更に詳しく説明する）。

カバー４４の無い状態でのオイル分離モジュール２６を図示した図３から明らかな通り、両オイル分離室３０，３１内には、本体部分３２又は３４と一体的に形成された誘導間仕切り壁６２と６４が配備されている。これらの誘導間仕切り壁６２，６４は、流入開口部６６，６８を取り囲むとともに、本体部分３２，３４内に設けられた両オイル還流開口部５０，５４の方向に延びている。カバー４４，４６は、例えば、摩擦溶接法で本体部分３２，３４と固定されている。カバー４４，４６の内側には、誘導間仕切り壁６２，６４に対応する収容溝が配備されている。両オイル分離室３０と３１は、チューブ管７０を介して、両オイル還流開口部５２と５６に対応する端部と互いに接続されている。

オイル分離モジュール２８の本体部分３４内には、漏斗状に形成された螺旋状オイル分離器７２が統合されており、この分離器は、その入口側がオイル分離室３１と繋がっており、その細くなっている端部には、シリンダーヘッドカバー１８の開口部に差し込まれている排出ソケット７３を有する。この螺旋状オイル分離器７２には、圧力制御器７４が取り付けられており、この圧力制御器は、場合によってはクランク室の空間内の負圧を、吸気設備内で支配的な負圧に対して低減させるものである。更に、この圧力制御器７４は、その上方をカバー７５によって塞がれている。圧力制御器７４には、吸気モジュール２０の（図示されていない）吸気管にまで延びているパイプ７６が繋がっている。

以下において、ブローバイガスがクランク室の空間からカムシャフト室１７にまで流れて行く、ブローバイガスの換気通路について記述する。

左と右のシリンダーバンク列２，３のブローバイガスは、吸気管内において負圧の程度が優勢であるために、接続ノズル３６と３８を介して、オイル分離室３０と３１内に誘導される。両オイル分離室３０，３１内において、ブローバイガスと一緒に連れて来られた潤滑油の一部を分離することができ、この潤滑油は、特に非定常動作（加速、減速）時に、再びオイル還流開口部５０〜５６を経由して、カムシャフト室１７に戻って行く。この場合、バルブ６０は、この領域に集まった潤滑油の粒の重力のために、バルブ６０が開いた時に初めて、これらの開口部が開放されるのを保証するものである。そうすることによって、ブローバイガスが、カムシャフト室１７から、制御されない形でオイル還流開口部５０〜５６を介して、オイル分離室３０，３１に到達するのを防止している。オイル分離室３０内のブローバイガスは、先ずは誘導間仕切り壁６２により、オイル還流開口部５０の方向に誘導され、次にそこでＵターンさせられて、オイル分離室３０の長さ全体を貫流し、チューブ管７０を介して、オイル分離室３１に到達する。オイル分離室３１内では、接続３８ノズルを介して流入して来たブローバイガスを、オイル分離室３０と同様に、誘導間仕切り壁６４によって誘導して、オイル分離室３０から流出して来たブローバイガスと一緒に螺旋状オイル分離器７２に送っている。そこでは、場合によっては、ブローバイガスを圧力制御器７４を介して、又はパイプ７６を介して、燃焼機関の吸気ウィングに戻す前に、ブローバイガスの更なる浄化を行っている。

図７と８による第二の実施例で図示されている通り、図６に図示されている、オイル還流部又はオイル還流開口部５０〜５６を管理するバルブ６０無しで済ますことも可能である。

そのために、排出ソケット７８の形状を両方のオイル分離モジュール２６，２８の本体部分３２，３４と適合させて、このソケットの正面側の端部に、有利には溝状に形成されたオイル還流開口部５０’〜５６’を取り付けている。この場合、これらの開口部５０’〜５６’の大きさは、オイルの粒と開口部５０’〜５６’の周縁部との間に働く接着力のために、開口部５０’〜５６’が常に滴り落ちるオイルによって密閉されて、その結果ブローバイガスが、これらの開口部５０’〜５６’を介して、オイル分離室３０，３１に流出することができないことが保証される程度とする。

燃焼機関の正面図 燃焼機関の二つのシリンダーヘッドカバー及び両シリンダーの間に配置された吸気モジュールの斜視図 燃焼機関のオイル分離系統の俯瞰図 オイル分離系統を下から見た図 図４の線Ｖ−Ｖに沿った断面図 図４の線ＶＩ−ＶＩに沿った断面図 第二の実施例によるオイル分離モジュールの側面図 オイル分離モジュールを下から見た図

符号の説明

２，３ シリンダーバンク列
４ クランク室上部
５ クランク室下部
６ クランク軸
７，８ シリンダーヘッド
９，１０ 流入用カムシャフト
１１，１２ 流出用カムシャフト
１４ 駆動チェーン
１６ シリンダーヘッドカバー
１７ カムシャフト室
１８ シリンダーヘッドカバー
２０ 吸気モジュール
２２ 個別吸気パイプ
２４ 中央開口部
２６，２８ オイル分離モジュール
３０，３１ オイル分離室
３２，３４ オイル分離モジュール２６，２８の本体部分
３６，３８ 接続ノズル
４０，４２ Ｏリングパッキング
４４，４６ カバー
４８ 取付ネジ
５０，５２，５４，５６ 第一の実施例によるオイル還流開口部
５４’，５６’ 第二の実施例によるオイル還流開口部
５８ Ｏリング
６０ バルブ
６２，６４ 誘導間仕切り壁
６６，６８ 流入開口部
７０ チューブ管
７２ 螺旋状オイル分離器
７３ 排出ソケット
７４ 圧力制御器
７５ 圧力制御器７４のカバー
７６ パイプ
７８ 排出ソケット
Ｖ−Ｖ，ＶＩ−ＶＩ 断面線

Claims (10)

1. 燃焼機関のクランク室の換気装置であって、この装置では、シリンダーヘッド（７，８）に統合された穴とその穴と繋がる換気パイプを介して、所謂ブローバイガスを排出することが可能であり、その際この換気パイプが、負圧減、例えば、吸気管と繋がっており、並びにブローバイガスからオイルを分離するための手段（２６，２８）を有する装置において、
   少なくとも一つの別々のオイル分離モジュール（２６，２８）が配備されており、その中に形成されたオイル分離室（３０，３１）が、ブローバイガスを流入させるための第一の開口部（６６，６８）と、分離したオイルをシリンダーヘッド（７，８）に戻すための第二の開口部（５０〜５６）を有することを特徴とする装置。
2. 第一の開口部（６６，６８）が、オイル分離室（３０，３１）の長手方向に関して、ほぼ中央に配置されている一方、オイル分離室（３０，３１）の両端に、それぞれ第二の開口部（５０〜５６）が配備されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 第一の開口部（６６，６８）の横断面が、第二の開口部（５０〜５６）の横断面より大きいことを特徴とする請求項２に記載の装置。
4. 第二の開口部（５０〜５６）が、バルブ（６０）によって管理されていることを特徴とする請求項１から３までのいずれか一つに記載の装置。
5. オイル分離室（３０，３１）内に、ブローバイガスを誘導するための誘導間仕切り壁（６２，６４）が配備されていることを特徴とする請求項１から４までのいずれか一つに記載の装置。
6. オイル分離モジュール（２６，２８）が、別々のカバー（４４，４６）によって塞がれた桶状の本体部分（３２，３４）を有することを特徴とする請求項１から５までのいずれか一つに記載の装置。
7. 両シリンダーバンク列（２，３）の間の中央に配置された吸気モジュール（２０）を有する、特にＶ字形のシリンダー構造を持つ多列式燃焼機関において、
   各シリンダーバンク列のシリンダーヘッドカバー（１６，１８）と吸気モジュール（２０）の間に、請求項１から６までのいずれか一つに記載のクランク室を換気するためのオイル分離モジュール（２６，２８）が配置されていることを特徴とする多列式燃焼機関。
8. 両オイル分離モジュール（２６，２８）の間に、接続パイプ（７０）が配備されていることを特徴とする請求項７に記載の多列式燃焼機関。
9. 両オイル分離モジュール（２６，２８）の中の一方に、圧力制御器（７４）が配備されており、その出口が、燃焼機関の吸気管と繋がっていことを特徴とする請求項７又は８に記載の多列式燃焼機関。
10. 両オイル分離モジュール（２６，２８）の中の一方に、追加のオイル分離器（７２）が配備されており、このオイル分離器は、圧力制御器（７４）と共に、一つの構成ユニットに統合されていることを特徴とする請求項９に記載の多列式燃焼機関。

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