JP2008169759A

JP2008169759A - エンジン

Info

Publication number: JP2008169759A
Application number: JP2007003865A
Authority: JP
Inventors: Masashi Sagara; 昌史相良
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2007-01-11
Filing date: 2007-01-11
Publication date: 2008-07-24

Abstract

【課題】クランクケース内に発生するブローバイガスをブリーザによって大気へ開放する際に油分とミスト分とに十分に分離することが可能であり、エンジン自体の高さを抑制することができるエンジンを提供することを目的とする。
【解決手段】弁腕室２０上部にブリーザ３０が設けられたエンジン１であって、前記ブリーザ３０上方に、該ブリーザ３０と連通されるブリーザ膨張室４５を内包したトップカバー４０を配設し、該ブリーザ膨張室４５に、ブリーザガスを油分とミスト分とに分離するための仕切り板４１を設けた。
【選択図】図３

Description

本発明は、エンジンのブリーザ装置に関する。より詳細には、クランクケース内で発生したガスをブリーザ室で油成分とミスト成分とに分離するためにエンジン上部に配置されるブリーザ装置の技術に関する。

従来、エンジンにおいては、シリンダヘッドの上方を覆う弁腕ケース内にブリーザ室を設けて、弁腕ケース内と外気圧との間の圧力を調整するとともに、オイルミストが機外に放出されないように、該ブリーザ室によりオイルミストを含むブローバイガスをガス成分とオイル成分とに分離するようにしたものがある。
このブリーザ室は、例えば、弁腕ケース（ブリーザケース）の側壁や、該弁腕ケース裏面に対して一定間隔をあけて設けられる底板により囲まれた空間で構成し、ブリーザ室に配設した濾網などによりブローバイガス中のオイル分を捕獲するように構成している。
このようなブリーザ装置にはエンジンの弁腕ケース内が高圧になるのを防ぐためのチェック弁が設けられているブリーザもある。このようなブリーザでは、高圧となった気体が逆流を防ぐチェック弁から抜けていき、吸気ポートに戻っていく構造となっている。このブリーザのブリーザ室内には、弁腕室内に飛散した潤滑油が溜まっており、この潤滑油がある程度溜まってくると、前記チェック弁の入口付近にこの潤滑油が付着し、潤滑油がチェック弁を通って出てしまい、潤滑油を含む気体が吸気ポートに戻ってしまう。この潤滑油は少量であればそれほど影響はないが、どうしても吸い込まれる潤滑油の量が増えると、この潤滑油が燃えて、排気エミッションが発生して、エンジンを痛めるだけでなく、排出基準を上回ってしまうことがある。
このような排気エミッションの原因となる潤滑油の浸入をできるだけ防ぐため、ブリーザの通気孔の周辺には邪魔板が設けられている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に開示された技術は、弁腕室の上部にブリーザを設けたエンジンにおいて、前記弁腕室内のブリーザの通気孔周囲に設ける邪魔板の下方を開放するスリットを設けたことを特徴とするものである。
特開２００４−２７０６４０号公報

上述した特許文献１に開示された構成では、弁腕室内に溜まった潤滑油が邪魔板の下端の位置以上となっても、前記スリットから空気を逃がすことができ、前記通気孔から潤滑油が吸い込まれることを防止することができ、潤滑油を燃焼することがなくなって排気エミッションの発生を防止できる。
しかし、前記弁腕室内に溜まった潤滑油の油分が通気孔を通るブリーザガスに含まれることがあった。このような場合には吸気側に油分を送り込んでしまい、不完全燃焼を起こしてＰＭ（ＰａｒｔｉｃｕｌａｔｅＭａｔｔｅｒ）の発生量が多くなってしまう。

一方、エンジンを搭載する機体のコンパクト化に伴い、該エンジンのコンパクト化についての要請も高くなっている。つまり、ブリーザガスの油分とミスト分とを十分に分離可能な大きさのブリーザ室をとれるスペースがなく、ブリーザの通気孔周辺において簡易迷路を形成し、該簡易迷路にてミストから油分を分離しブリーザ還流通路に油分が浸入しないようにする構成をとっていた。しかし簡易迷路では分離が不十分であり、ブリーザ還流通路を通り吸気側に還流する際に、吸気側に連通される連通孔の内側に油滴が溜まり連通孔の内径を狭くしたり塞いだりする不具合があった。
逆に、前記分離を十分にするためにブリーザ室を大きく取ると、エンジン自体が大きくなってしまい、機関高さを維持することができなかったという問題がある。

本発明は係る問題を鑑みてなされたものであり、クランクケース内に発生するブローバイガス等を、ブリーザを介して吸気ポートに戻す際に油分とミスト分とに十分に分離することが可能であり、エンジン自体の高さを抑制することができるエンジンを提供することを目的とする。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、弁腕室上部にブリーザが設けられたエンジンであって、前記ブリーザ上方に、該ブリーザと連通されるブリーザ膨張室を内包したトップカバーを配設し、該ブリーザ膨張室に、ブリーザガスを油分とミスト分とに分離するための仕切りを設けたものである。

請求項２においては、請求項１に記載のエンジンであって、前記ブリーザ膨張室の下面に仕切りを立設し、該仕切りの一側方に、該ブリーザ膨張室と前記弁腕室とを連通する油分連通路を設け、該仕切りの他側方に、該ブリーザ膨張室とエンジンの吸気ポートとを連通するミスト分連通路を設けたものである。

請求項３においては、弁腕室上部にブリーザが設けられたエンジンであって、前記弁腕室とエアクリーナの間であって、吸気ポートとエアクリーナを連通する接続管の上方にブリーザ膨張室を配置し、該ブリーザ膨張室の上部とブリーザを第一連通管で連通し、該ブリーザ膨張室の側部と弁腕室を第二連通管で連通し、該ブリーザ膨張室の下部と前記接続管を第三連通管で連通したものである。

請求項４においては、請求項３において、前記ブリーザ膨張室内に、前記第二連通管の弁腕室連通孔下端から斜め上方に向けて油分受け部材を配設したものである。

請求項５においては、弁腕室上部にブリーザが設けられたエンジンであって、ブリーザの周囲に所定間隔をあけて下方を開放したリブを垂設し、該リブの下部とヘッドボルトの上部を側面視で重複するように配置し、該リブの下部とヘッドボルトの上部の間の周囲に、濾網を配設したものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１の如く構成したので、ブリーザ膨張室内においてブリーザガスを油分とミスト分とに分離することができるため、ＰＭを低減することが可能になる。また、上下方向長さが短いトップカバー内にブリーザ膨張室を形成したことにより、エンジン自体の高さを抑制することが可能になる。

請求項２の如く構成したので、ブリーザから供給されるブリーザガスは、その油分が前記仕切りの一側に溜まり油分連通路から弁腕室内へと戻され、そのミスト分は該仕切りを乗り越えてミスト分連通路から吸気ポートへと流出する。その結果、より確実にブリーザガスを油分とミスト分とに分離することができる。

請求項３の如く構成したので、ブリーザ膨張室を弁腕室側方の、例えばエアクリーナとの間等に配設したことにより、エンジン自体の高さを抑制することが可能になり、空いた空間を有効利用できる。

請求項４の如く構成したので、ブリーザ膨張室内においてブリーザガスを油分とミスト分とに分離することができるため、ＰＭを低減することが可能になる。

請求項５の如く構成したので、ヘッドボルトとリブとの間を濾網で覆うことによって、ブリーザガスから油分を分離することが可能になる。その結果、ＰＭを低減することができる。ヘッドボルト周囲に濾網を巻き付けるだけの構成であるため、エンジン自体の高さを抑制することが可能になる。

以下に、本発明に係るエンジンについて、図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施例に係るエンジンの全体構成を示す正面一部断面図、図２は同じくエンジン上部の側面断面図である。図３は本発明の一実施例に係る弁腕室上部の拡大断面図である。図４は本発明の一実施例に係るエンジン上部の側面断面図である。図５は本発明の一実施例に係る弁腕室上部の拡大断面図である。

まず、図１及び図２を用いて、本発明に係るブリーザを備えるエンジンの全体構成について説明する。
エンジン１は本体の上部をシリンダブロック２、下部をクランクケース１０とし、該シリンダブロック２は中央に上下方向にシリンダライナ１７を形成してピストン４を上下方向摺動自在に収納し、シリンダブロック２の下部ではクランク軸３がクランクケース１０に前後方向に軸支され、該ピストン４とクランク軸３との間はコンロッド１８により連結されている。
前記シリンダブロック２の上部はシリンダヘッド５により覆われ、該シリンダヘッド５に吸気弁２２や排気弁２３や燃料噴射ノズル６等が配置され、該シリンダヘッド５の上方は弁腕ケース２１により覆われ弁腕室２０を構成し、該弁腕ケース２１の一側にマフラー８、他側に燃料タンク９が配置されている。
該弁腕室２０には、吸気弁２２及び排気弁２３の上端部、吸気プッシュロッド２４及び排気プッシュロッドの上端部、弁腕２５及び燃料噴射ノズルの取付部等が内装されるとともに、後述するブリーザ３０が設けられている。

前記シリンダブロック２下部のクランクケース１０内にはガバナ１１が配置され、その上部に燃料噴射ポンプ１２が配置されている。該燃料噴射ポンプ１２はクランク軸３上に設けた歯車を介してカム軸１３に動力が伝えられ、該カム軸１３上に設けたカム１４が前記燃料噴射ポンプ１２のプランジャ１５を押し引きして燃料タンク９からの燃料を吸入して、前記燃料噴射ノズル６に所定のタイミングで所定量の燃料を供給し燃焼室１９へ噴射するようにしている。

また図２に示すように、前記吸気弁２２及び排気弁２３は前記ピストン４の上方に配置され、弁頭２２ａ・２３ａがシリンダヘッド５下面に形成したバルブシートにそれぞれ着座され、前記シリンダライナ１７内の燃焼室１９と、シリンダヘッド５に形成した吸気ポート５ａまたは排気ポート５ｂの間にそれぞれ配置している。
該吸気ポート５ａはエアクリーナ２８と連通され、排気ポート５ｂは排気マニホールド２６を介してマフラー８と連通されている。
前記吸気弁２２及び排気弁２３のそれぞれの弁棒２２ｂ・２３ｂはシリンダヘッド５を上方に貫通して弁腕室２０内に突出され、該弁腕室２０内においてバネ２７・２７を外嵌して吸気弁２２及び排気弁２３を上方に摺動するようにし付勢して該吸気弁２２及び排気弁２３を閉じるようにしている。

次に、図３を用いて、本発明に係るブリーザ３０、及びトップカバー４０について説明する。
前記弁腕室２０には、上述したように、該弁腕室２０内と外気圧との間の圧力を調整するためのブリーザ３０が前記弁腕ケース２１の吸気ポート５ａ側（本実施例では図２における右側）の上部の弁腕ケース２１に取り付けられている。また、該ブリーザ３０はシリンダヘッド５とシリンダブロック２を螺合固定するためのヘッドボルト２６の上方に位置する。
該ブリーザ３０は、クランクケース内及び弁腕室２０内の圧力が大きくまたは小さくならないように、機外の大気中と連通させるものであり、本実施例では、ミストを機外に排出しないように吸気ポートと連通させている。そして、弁腕ケース２１に逆流することを防ぐためチェック弁を内装している。

また、前記弁腕室２０の内部には、該弁腕室２０内に内装される吸気弁２２及び排気弁２３の上端部や弁腕２５等を潤滑するために、ミスト状となった潤滑油が飛散するように構成している。そして、該ブリーザ３０の周囲には潤滑油が液体として吸い込まないように、所定間隔をあけて下方に開放したリブ３３が前記弁腕ケース２１と一体的に設けられ、吸い込み時にミストが該リブ３３に衝突して付着し、液体としてからクランクケース１０内に戻すようにしている。該リブ３３は弁腕ケース２１上部より下方に垂設され、その下端は前記ヘッドボルト２６のボルトの上端部より下方に達して該ヘッドボルト２６のボルト頭を上方から覆うように形成される。
換言すれば、前記ブリーザ３０によって弁腕室２０内の圧力を逃がす際に、迷路状のヘッドボルト２６とリブ３３の間から前記ブリーザへ入るときにミスト状の潤滑油が前記リブ３３に当たり付着し、小さな粒が成長して液体となり、弁腕室内にしたたり落ちてプッシュロッド室等を通りクランクケース１０内に戻すようにしている。つまり、該リブ３３はミスト状の潤滑油を含むブローバイガスに対する簡易迷路の役割を果たし、該ブローバイガスに含まれる油分を落とし、前記ブリーザ３０からは空気のみを戻すように配置されている。

しかし、前記リブ３３による簡易迷路では不十分であり、前記ブリーザ３０を通るブリーザガスには空気だけでなく潤滑油を含むミスト分及び油分が含まれる可能性があり、その結果油分が吸気ポートに入り込んでしまい、燃焼室内で不完全燃焼を起こしてＰＭの発生量が多くなったり、吸気ポート５ａへの連通路に油が付着し詰まりを起こしてしまったりしていた。

ところで、前記弁腕室２０の上方には、該弁腕室２０の上部を覆ってエンジン１上部から出る騒音を低減し、高温の弁腕ケース２１に容易に触れないように、また、エンジン１全体の外観を良くするためのトップカバー４０が配設される。
本発明は、前記ブリーザ３０上方に配置される該トップカバー４０にブリーザ膨張室４５を形成して、ブリーザ３０を通過したブリーザガスを油分とミスト分とに分離するようにしている。つまり、該ブリーザ膨張室４５はトップカバー４０の少なくともブリーザ３０上方に空間を形成し、本実施例ではトップカバー４０を二重構造として、ブリーザ３０上方の所定範囲内を仕切り板等で区切って、その内部の空間をブリーザ膨張室４５としている。該ブリーザ膨張室４５の一側の下面には、前記ブリーザ３０の鉛直上方に延設されるブリーザ還流通路３２が貫通する導入口４６が設けられ、その側方の下面に油分還流パイプ４７が貫通する油分排出口４３が設けられ、該油分還流パイプ４７はシリンダヘッド２１に挿通して、その下端は前記弁腕ケース２１内に連通されて油分還流路３４として、油分連通路を形成している。更に、その側方、つまり、前記導入口４６の他側には、ミスト分還流パイプ４８が貫通するミスト分排出口４４が設けられ、該ミスト分還流パイプ４８の下端は弁腕ケース２１に設けられるミスト分還流路３５に連通され、該ミスト分還流路３５の下端はシリンダヘッド５に形成された還流路２９と連通し、該還流路２９は前記吸気ポート５ａと連通されてミスト分連通路を形成している。
こうして、ブリーザ膨張室４５においては導入口４６、油分排出口４３、ミスト分排出口４４の順番に配設される。該ミスト分排出口４４は弁腕ケース２１に形成されたミスト分還流路３５の上方に配置される。そして、該油分排出口４３とミスト分排出口４４との間には仕切り板４１がトップカバー４０の内壁下面より上方に立設される。該仕切り板４１の上下高さはトップカバー４０の上下高さより小さく、仕切り板４１の上方をブリーザガス（ミスト分）が通過できる隙間を設ける構造である。また、図３における該仕切り板４１の奥行き方向の幅はトップカバー４０の内方側の幅と同一である。つまり、仕切り板４１は堰の役割を果たし、液体化した油分がミスト分排出口４４に流れないよう構成されている。
また、図３において、導入口４６と油分排出口４３との間において、該トップカバー４０の内壁上面より下方に仕切り板４２を垂設している。こうして、ブリーザ還流通路３２と仕切り板４１・４２により迷路を形成し、ブリーザガスの当たる表面積を増やすことでミスト状の潤滑油の液体化を助長する構成とすることもでき、ブリーザガスを油分とミスト分とに分離してそれぞれを確実に還元することができる。

つまり、ブリーザガスに含まれる油分は該仕切り板４１（及び仕切り板４２）に当たり付着し、成長して液体となり、該トップカバー４０内にしたたり落ちて油分排出口４３から排出され、弁腕ケース２１に形成された油分還流路３４を通じて弁腕室２０内に戻って潤滑する構造となっている。
一方、前記ブリーザガスに含まれるミスト分はトップカバー４０下面に形成されたミスト分排出口４４から排出され、弁腕ケース２１に形成されたミスト分還流路３５を通り、さらに該ミスト分還流路３５と連通されるシリンダヘッド５に形成された還流路２９を通って前記吸気ポート５ａに戻す構造となっている。

このように構成したことにより、ブリーザ３０を経て前記ブリーザ膨張室４５に入ったブリーザガスに油分が含まれている場合でも、前記ブリーザ膨張室４５において確実に油分とミスト分とに分離されるため、吸気側に潤滑油が送り込まれることがなく、不完全燃焼を抑制してＰＭを低減できる。また、上下長さが短い二重構造のトップカバー４０にブリーザ膨張室４５を形成したことにより、エンジン自体の高さを抑制することができて機関高さを維持できる。また、断熱性も向上でき、仕切り板により強度アップも図れる。

続いて、本発明に係る別実施例について図４を用いて説明する。
本実施例において、ブリーザ膨張室５５は前記エアクリーナ２８と弁腕室２０との間に生じる空間に配設され、デッドスペースを有効利用している。即ち、ブリーザ膨張室５５は、吸気ポート５ａと該エアクリーナ２８とを連通する接続管５３の上方に配置する構成である。そして、ブリーザ３０と該ブリーザ膨張室５５の上部とをパイプ等で構成したブリーザ還流通路（第一連通管）３２で連通し、ブリーザ膨張室５５の上下中途側部と弁腕室２０とをパイプ等で構成した油分還流路（第二連通管）３４で連通し、ブリーザ膨張室５５の下部と吸気ポートに連通する前記接続管５３とをパイプ等で構成したミスト分還流路（第三連通管）３５で連通する。
また、該ブリーザ膨張室５５と油分還流路３４との接続部として油分排出口４３がブリーザ膨張室５５側面に開口され、ブリーザ膨張室５５とミスト分還流路３５との接続部としてミスト分排出口４４がブリーザ膨張室５５下面より下方に開口されている。さらに、ブリーザ膨張室５５内部において、該油分排出口４３の下端より斜め上方に向けて油分受け部材である仕切り板５１が斜設されている。
すなわち、ブリーザ膨張室５５内で仕切り板５１の下端が油分排出口４３に向かって斜設して内壁に密着して固定し、仕切り板５１の上端とブリーザ膨張室５５の内壁との間には隙間を形成することによって、該ブリーザ膨張室５５に導入されたブリーザガスは、仕切り板５１に衝突し、付着した小さな粒が成長して液体となって、該ブリーザ膨張室５５内で油分とミスト分とに分離され、液体となった油分は油分排出口４３に集められて、該油分排出口４３から油分還流路３４を通って弁腕室２０内に還元される。そして、ミスト分は仕切り板５１を迂回してミスト分排出口４４を通り、ミスト分還流路３５を通って接続管５３に還元され吸気側へと供給されることによって燃焼室１９に送られる。
そして更に、図４において、前記仕切り板５１の上方であって、ブリーザ膨張室５５の反対側より該仕切り板５１と略平行に仕切り板５２を斜設して、該仕切り板５２の上端をブリーザ膨張室５５内壁面に固定し、下端とブリーザ膨張室５５内壁との間には隙間を設ける構成としてもよい。このように、仕切り板５１・５２を交互に斜め下方に向けて配置することで、迷路を形成し、ブリーザ膨張室５５に導入されたブリーザガスの油分が仕切り板５１に当たらずに直接下部に落ちることがなくなり、仕切り板５１・５２によって内側面に付着した油分も集めることができて、該ブリーザ膨張室５５内において油分を弁腕室２０へ、ミスト分を接続管５３を介して吸気側へと確実に還元することができる。

このように構成したことにより、ブリーザ３０を経て前記ブリーザ膨張室４５ａに入ったブリーザガスに油分が含まれている場合でも確実に油分とミスト分とに分離されるため、吸気側に潤滑油が送り込まれることがなく、不完全燃焼を抑制してＰＭを低減できる。また、該ブリーザ膨張室４５ａを弁腕室２０の側方（本実施例ではエアクリーナ２８と弁腕室２０との間）の空いた空間に配置することによって、空間を有効利用できるとともに、エンジン自体の高さを抑制することもできる。

続いて、本発明に係る別実施例について図５を用いて説明する。
以上の実施例では、ブリーザ３０の下流側においてミスト状の潤滑油が含まれるブリーザガスを油分とミスト分とに分離するブリーザ膨張室４５（或いはブリーザ膨張室５５）を適宜配置する構成について説明したが、以下ではブリーザ３０の上流側において該ブリーザ３０を通過するブリーザガスに油分を含めないようにする発明について説明する。

本実施例において、ブリーザ還流通路３２は弁腕ケース２１に形成され、その一端はブリーザ３０の吐出側と接続され、他端はシリンダヘッド５に形成される還流路２９に接続されてブリーザガスが前記吸気ポート５ａに戻っていく構造となっている。
ブリーザ３０の周囲より所定間隔を開けて下方に垂設されたリブ３３の下部と、ヘッドボルト２６の上部との間の周囲に濾網５０を配設する。つまり、リブ３３の下部とヘッドボルト２６の上部は側面視で重複するように配置され、この重複部分で迷路を形成し、この迷路部分に濾網５０を配置して、該濾網５０はリブ３３の下方の開放部分を塞ぎ、スプリングリング等で適宜巻き付けられて該ヘッドボルト２６に固定される。

このように構成したことにより、弁腕室２０内のブローバイガスがブリーザ３０を通過する前に、濾網５０に当たり、ブローバイガスに含まれる油分が該濾網５０に付着し、小さな粒が成長して液体となってしたたり落ちるようになり、油分がブリーザ３０を通過しなくなり、ブリーザ３０を通過したブリーザガスに油分が含まれることがなくなる。つまり、現行品の部品であるヘッドボルト２６に所定の条件を満たす濾網５０を配設するだけの簡単な構成でエンジン自体の省スペースを担保し、さらに、ブリーザガスに含まれる油分を分離することができて、ＰＭの排出量を低減することができるのである。

本発明の一実施例に係るエンジンの全体構成を示す正面一部断面図。同じくエンジン上部の側面断面図。本発明の一実施例に係る弁腕室上部の拡大断面図。本発明の一実施例に係るエンジン上部の側面断面図。本発明の一実施例に係る弁腕室上部の拡大断面図。

符号の説明

２０弁腕室
２１弁腕ケース
２６ヘッドボルト
３０ブリーザ
３２ブリーザ還流通路
３３リブ
４０トップカバー
４１仕切り板
４５ブリーザ膨張室

Claims

弁腕室上部にブリーザが設けられたエンジンであって、前記ブリーザ上方に、該ブリーザと連通されるブリーザ膨張室を内包したトップカバーを配設し、該ブリーザ膨張室に、ブリーザガスを油分とミスト分とに分離するための仕切りを設けたことを特徴とするエンジン。
請求項１に記載のエンジンであって、前記ブリーザ膨張室の下面に仕切りを立設し、該仕切りの一側方に、該ブリーザ膨張室と前記弁腕室とを連通する油分連通路を設け、該仕切りの他側方に、該ブリーザ膨張室とエンジンの吸気ポートとを連通するミスト分連通路を設けたことを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
弁腕室上部にブリーザが設けられたエンジンであって、前記弁腕室とエアクリーナの間であって、吸気ポートとエアクリーナを連通する接続管の上方にブリーザ膨張室を配置し、該ブリーザ膨張室の上部とブリーザを第一連通管で連通し、該ブリーザ膨張室の側部と弁腕室を第二連通管で連通し、該ブリーザ膨張室の下部と前記接続管を第三連通管で連通したことを特徴とするエンジン。
請求項３において、前記ブリーザ膨張室内に、前記第二連通管の弁腕室連通孔下端から斜め上方に向けて油分受け部材を配設したことを特徴とするエンジン。
弁腕室上部にブリーザが設けられたエンジンであって、ブリーザの周囲に所定間隔をあけて下方を開放したリブを垂設し、該リブの下部とヘッドボルトの上部を側面視で重複するように配置し、該リブの下部とヘッドボルトの上部の間の周囲に、濾網を配設したことを特徴とするエンジン。