JP2010096154A - 気液分離構造 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】気液分離構造9は、入口部42と、排出部11と、溜まり部92と、気液分離部91と、を備えている。入口部42は動弁室S3内のブローバイガスを導入する。排出部11は入口部42から導入されたブローバイガスを排出する。溜まり部92はオイルが溜まる主要な部分である。気液分離部91は、ブローバイガスに対して気液分離処理を行う部分であって、入口部42から導入されたブローバイガスを、溜まり部92を介さずに排出部11に導く。
【選択図】図3
Description
しかし、車両の加速時や登坂時には気液分離室内で油面が傾くため、バッフルプレートに設けられたオイル排出口からオイルが排出されにくくなる。この結果、気液分離室に溜まったオイルがブローバイガスとともに排出部から排出されるおそれがある。
本発明の課題は、気液分離室に溜まったオイルがブローバイガスとともに排出されるのを防止できる気液分離構造を提供することにある。
この気液分離構造では、気液分離部により、入口部から導入されたブローバイガスが、溜まり部を介さずに排出部に導かれるため、ブローバイガスが排出部から排出される際に、溜まり部に溜まったオイルがブローバイガスにより運ばれにくくなる。これにより、溜まり部に溜まったオイルがブローバイガスとともに排出部から排出されるのを防止できる。
ここで、「溜まり部」とは、オイルを意図的に溜めようとしている部分、あるいはオイルを溜める意図はないがオイルが溜まってしまう部分、を含んでいる。「オイルが溜まる主要な部分」とは、オイルの溜まる量が周辺に比べて比較的多い部分を意味している。
<内燃機関の全体構成>
図1および図2を用いて内燃機関100について説明する。図1は内燃機関100の概略構成図である。図2はヘッドカバーユニット1およびシリンダヘッド2の分解斜視図である。図2では、2本のカムシャフト3のうち1本のみが描かれている。
図1および図2に示すように、内燃機関100は主に、シリンダブロック5と、シリンダヘッド2と、ヘッドカバーユニット1と、クランクケース7と、を備えている。シリンダブロック5およびクランクケース7により、クランクシャフト57が配置されたクランク室59が形成されている。クランクシャフト57は回転軸Aを中心に回転する。
シリンダブロック5は複数のシリンダ53を有している。シリンダ53にはピストン54が移動可能に配置されている。シリンダヘッド2はシリンダブロック5の上部に設けられている。シリンダヘッド2、シリンダ53およびピストン54により燃焼室55が形成されている。燃焼室55には、吸気通路28と排気通路29とが接続されている。ピストン54はコンロッド56を介してクランクシャフト57に連結されている。シリンダヘッド2の上部にはヘッドカバーユニット1が取り付けられている。ヘッドカバーユニット1は、ヘッドカバー19と、バッフルプレート4と、を有している。ヘッドカバー19にはバッフルプレート4が例えばスポット溶接により固定されている。
ブローバイガスに対して気液分離処理を行うために、ヘッドカバーユニット1により気液分離構造9が実現されている。
<気液分離構造>
ここで、図1〜図5を用いて気液分離構造9について詳細に説明する。図3は図1のIII−III断面図である。図4は図3のIV−IV断面図である。図5は図3のV−V断面図である。
ここで、溜まり部92とは、意図的にオイルを溜める部分ではなく、オイルが溜まってしまう部分である。例えば、動弁室S3のカム31により掻き上げられたオイルが入口部42を通って気液分離部91内に入ってくる場合がある。このオイルは、車両に対する内燃機関100の配置や車両の走行状態によって、溜まり部92に溜まってしまう。
入口部42はバッフルプレート4に設けられている。具体的には、バッフルプレート4は、板状のバッフルプレート本体41と、入口板44と、排出板45と、を有している。バッフルプレート本体41は、ブローバイガスが通過するための第1開口41bと、新気が通過するための第2開口41cと、を有している。第1開口41bおよび入口板44により、入口部42が形成されている。第2開口41cおよび排出板45により新気供給部43が形成されている。
図3に示すように、入口板44は、バッフルプレート本体41と一体形成されており、第1開口41bの縁から動弁室S3内に延びている。入口板44は、バッフルプレート本体41の一部が折り曲げられて形成されており、バッフルプレート本体41とは異なる角度で配置されている。入口部42は動弁室S3内に配置されたカムシャフト3のカム31を覆うように配置されている。入口板44は第1開口41bとカム31との間に配置されている。
(2)排出部
排出部11はヘッドカバー19に設けられている。具体的には、ヘッドカバー19はヘッドカバー19の主要部であるヘッドカバー本体10を有している。ヘッドカバー本体10には排出開口10aが形成されている。排出開口10aを囲むようにヘッドカバー本体10には筒状のパイプ18が固定されている。パイプ18はヘッドカバー19から上側に突出している。排出開口19aおよびパイプ18により排出部11が形成されている。排出部11はPCVバルブ6の吸入口と接続されている。本実施形態では、排出部11は、円筒部14b、14c(後述)の間に配置されている。
気液分離部91はヘッドカバー19およびバッフルプレート4により形成されている。具体的には、ヘッドカバー19は、さらに、3つの円筒部14a、14b、14cと、2つの第1仕切板15と、第2仕切板13と、流路形成板12と、を有している。これらの部分は一体形成されている。気液分離室S1の密閉性を高めるために、ヘッドカバー19の各部とバッフルプレート4との接触部にはシール部材(例えば、液状のシール部材)が挟み込まれている。
円筒部14a、14b、14cは、点火プラグ(図示せず)の着脱および点検を行うための部分であり、シリンダ53に対応する位置に配置されている。円筒部14a、14b、14cはヘッドカバー本体10の内側から下方に延びている。
第2仕切板13は、排出部11周辺の排出空間S12と、オイルが溜まる溜まり空間S13と、を仕切るための部分であり、円筒部14cと一体形成されている。第2仕切板13はヘッドカバー本体10の内側から下方に延びている。
気液分離部91の内部には気液分離室S1が形成されている。気液分離室S1は、入口空間S11と、排出空間S12と、溜まり空間S13(溜まり部の一例)と、中間流路S14と、を有している。入口空間S11は入口部42周辺の空間である。排出空間S12は排出部11周辺の空間である。ブローバイガスが流れる順番を基準とすると、これらの空間の並んでいる順番は、溜まり空間S13、入口空間S11、中間流路S14および排出空間S12である。つまり、入口空間S11と排出空間S12との間に溜まり空間S13は配置されていない。
動弁室S3でカム31により掻き上げられたオイルが、入口部42から気液分離室S1に入り込む。この入り込んだオイルやブローバイガスから分離されたオイルが溜まり部92(溜まり空間S13)に溜まる。溜まり部92の底面41aは、入口部42に向かって下るように傾斜しているため、溜まり部92に溜まったオイルは入口部42に戻りやすくなっている。図4に示すように、水平面に対する底面41aの傾斜角は、例えば角度θ1である。
中間流路S14は、中間流路部93内の空間であり、溜まり空間S13を介さずに入口空間S11と排出空間S12とをつないでいる。具体的には、中間流路S14は、ヘッドカバー本体10、円筒部14b、流路形成板12、円筒部14cおよび第1仕切板15により囲まれた空間である。
流路形成板12は、入口部42周辺の入口空間S11から排出空間S12までの流路を長く確保するための板状の部分であり、排出部11を取り囲むように配置されている。流路形成板12は、ヘッドカバー本体10から下方に延びており、第1部分12aと、第2部分12bと、第3部分12cと、を有している。
入口部42から気液分離室S1に流れ込んだブローバイガスは、円筒部14bと第2部分12bとの間を通り、第3部分12cと円筒部14cとの間を通って、排出部11から排出される。このため、ブローバイガスの流路を長くすることができる。
中間流路S14は入口部42に対して溜まり空間S13と反対側に配置されている。より詳細には、中間流路S14の入口(入口空間S11とつながっている部分)が入口空間S11に対して溜まり空間S13と反対側に配置されている。溜まり空間S13が入口空間S11と中間流路S14との間に配置されていない、と考えることもできる。溜まり部92が入口部42と中間流路部93との間に配置されていない、と考えることもできる。このため、中間流路S14により入口部42から導入されたブローバイガスは溜まり空間S13を介さずに排出部11に導かれる。
<ブローバイガス還流装置の動作>
図1〜図5を用いてブローバイガス還流装置8の動作について説明する。
図1に示すように、PCVバルブ6の排出口は吸気通路28につながっているため、内燃機関100の運転時においては、PCVバルブ6の排出口周辺の圧力はPCVバルブ6の吸入口周辺の圧力よりも低くなる。この圧力差に応じてPCVバルブ6の開度がバネ力により調整されるため、気液分離室S1内のブローバイガスは排出部11から吸気通路28に流れ込む。
<特徴>
以上に説明した気液分離構造9の特徴を以下にまとめる。
この気液分離構造9では、中間流路S14により、入口部42から導入されたブローバイガスが、溜まり空間S13を介さずに排出部11に導かれるため、ブローバイガスが排出部11から排出される際に、溜まり部92(溜まり空間S13)に溜まったオイルがブローバイガスにより運ばれにくくなる。これにより、溜まり部92に溜まったオイルがブローバイガスとともに排出部11から排出されるのを防止できる。
(2)
中間流路S14が入口部42に対して溜まり空間S13(溜まり部92)と反対側に配置されているため、溜まり部92に溜まったオイルがブローバイガスに運ばれて排出部11から排出されるのを、簡単なレイアウトにより防止できる。
(3)
中間流路S14がラビリンス構造を有しているため、中間流路S14の流路長さを長くとることができる。これにより、ブローバイガスが入口部42から排出部11へ流れる間にブローバイガスの気液分離を促進することができる。
(4)
溜まり部92が入口部42と接続されている部分以外が閉じられている構造を有しているため、溜まり空間S13にブローバイガスが流れ込んだり、溜まり空間S13をブローバイガスが通過したりしにくくなる。このため、溜まり部92に溜まっているオイルをブローバイガスが運び出しにくくなる。
溜まり部92が入口部42近傍に配置されているため、溜まり空間S13に溜まったオイルが入口部42から動弁室S3へ戻りやすくなる。つまり、溜まり空間S13に溜まるオイルの量自体を減らすことができる。これにより、溜まり部92に溜まったオイルがブローバイガスとともに排出部11から排出されるのを防止できる。
(6)
溜まり部92が入口部42に向かって下るように傾斜する底面41aを有しているため、溜まり空間S13に溜まったオイルを入口部42から動弁室S3へ積極的に戻すことができる。これにより、溜まったオイルがブローバイガスとともに排出部11から排出されるのを確実に防止できる。
バッフルプレート4およびヘッドカバー19のうち少なくとも一方により入口部42、排出部11および気液分離部91が形成されているため、簡素な構成により気液分離構造9を実現できる。
(8)
バッフルプレート4の入口部42がカムシャフトのカムを覆うように配置されているため、カム31の回転により飛散するオイルが入口部42に入り込みにくくなる。すなわち、簡素な構成により、入口部42を通って気液分離部91に流れ込むオイルの量を減らすことができ、溜まり部92に溜まるオイルの量自体を減らすことができる。
(9)
排出部11がヘッドカバー本体10と一体形成されているため、排出部11を設けるために別部品を追加する必要がなく、簡素な構成により排出部11を形成することができる。
溜まり部92が、ヘッドカバー19の長手方向(回転軸Aの方向)の中心から入口部42よりも離れた位置に配置されているため、車両が加速した際にオイルが溜まり空間S13に流れ込みやすくなる。このため、溜まっているオイルがブローバイガスとともに排出部11から排出されるのを確実に防止できる。
特に、内燃機関100がFF車に搭載された場合、溜まり部92は入口部42に対して車両の側方側に配置されている。この場合、車両がカーブを曲がる際に、入口部42から流れ込むオイルが溜まり部92に溜まりやすくなる。
また、内燃機関100がFR車に搭載された場合、溜まり部92は入口部42に対して車両の後方側に配置されている。この場合、車両が加速した際、あるいは車両が坂道を登る際に、入口部42から流れ込むオイルが溜まり部92に溜まりやすくなる。
〔他の実施形態〕
本発明の具体的な構成は、前述の実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更および修正が可能である。
なお、前述の実施形態と実質的に同じ機能を有する構成については、同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
(A)
前述の実施形態の他に、図6に示す実施形態も考えられる。図6に示すヘッドカバーユニット201は、ヘッドカバー219と、バッフルプレート4と、を有している。ヘッドカバー219は、ヘッドカバー本体10と、排出部11と、円筒部14a、14b、14cと、第1仕切板15と、第2仕切板213と、流路形成板212と、を有している。
この場合、前述のヘッドカバーユニット1に比べて中間流路S14の流路長さが短くなるが、入口部42に対して溜まり空間S13と反対側に中間流路部293が配置されているため、溜まったオイルがブローバイガスとともに排出部11から排出されるのを防止できる。
前述の実施形態の他に、図7に示す実施形態も考えられる。図7に示すヘッドカバーユニット301は、ヘッドカバー319と、バッフルプレート4と、を有している。ヘッドカバー319は、ヘッドカバー本体10と、排出部311と、円筒部14a、14b、14cと、第1仕切板315と、第2仕切板313と、第3仕切板321と、第4仕切板320と、第1流路形成板316と、第2流路形成板317と、第3流路形成板318と、を有している。
排出部311は、前述の排出部11と配置が異なっている。第1仕切板315、第2仕切板313、第3仕切板321、第4仕切板320は円筒部14a、14b、14cとともにヘッドカバー本体10とバッフルプレート4との間の空間を仕切っている。第1流路形成板316は、円筒部14bから回転軸Aの方向に直交する方向に延びる板状の部分である。第2流路形成板317は、ヘッドカバー本体10から第3仕切板321に向かって延びる板状の部分である。第3流路形成板318は、円筒部14aから回転軸Aの方向に直交する方向に延びる板状の部分である。第1流路形成板316の端部とヘッドカバー本体10との間には隙間が確保されている。第2流路形成板317の端部と第3仕切板321との間には、隙間が確保されている。第3流路形成板318の端部とヘッドカバー本体10との間には、隙間が確保されている。第1流路形成板316、第2流路形成板317および第3流路形成板318により、入口空間S11と排出空間S12とをつなぐ中間流路S14の流路長さを長く確保できる。中間流路部393は入り組んだラビリンス構造を有している。
(C)
前述の実施形態の他に、図8に示す実施形態も考えられる。図8に示すヘッドカバーユニット401は、ヘッドカバー419と、バッフルプレート4と、を有している。ヘッドカバー419は、ヘッドカバー本体10と、排出部11と、円筒部14a、14b、14cと、2つの第1仕切板15と、第2仕切板413と、第3仕切板412と、を有している。
第2仕切板413は、円筒部14cの側方に配置された板状の部分であり、回転軸Aに直交する方向に延びている。第2仕切板413の端部とヘッドカバー本体10との間には、隙間が確保されている。この隙間は入口部42の側方に配置されている。また、第2仕切板413と円筒部14cとの間にも、隙間が確保されている。第3仕切板412は、円筒部14bと円筒部14cとを連結する板状の部分であり、入口部42と排出部11との間に配置されている。溜まり部492(溜まり部92に対応)は、第2仕切板413およびヘッドカバー本体10により形成されている。中間流路部493(中間流路部93に対応)は、第2仕切板413、円筒部14b、第3仕切板412およびヘッドカバー本体10により形成されている。
(D)
溜まり部92はオイルを意図的に溜めようとしている部分であってもよい。
(E)
前述の実施形態では、中間流路部93を形成する流路形成板12はヘッドカバー本体10と一体形成されているが、流路形成板12は、ヘッドカバー本体10と別部材であってもよいし、バッフルプレート4と一体形成されていてもよい。
1 ヘッドカバーユニット
2 シリンダヘッド
3 カムシャフト
4 バッフルプレート
9 気液分離構造
10 ヘッドカバー本体
11 排出部
12 流路形成板
19 ヘッドカバー
42 入口部
91 気液分離部
92 溜まり部
93 中間流路部
S1 気液分離室
S11 入口空間
S12 排出空間
S13 溜まり空間
S14 中間流路
S2 新気室
S3 動弁室
Claims (12)
- 動弁室内のブローバイガスを導入する入口部と、
前記入口部から導入された前記ブローバイガスを排出する排出部と、
オイルが溜まる主要な部分としての溜まり部と、
前記ブローバイガスに対して気液分離処理を行う部分であって、前記入口部から導入された前記ブローバイガスを、前記溜まり部を介さずに前記排出部に導く気液分離部と、
を備えた気液分離構造。 - 前記気液分離部は、前記入口部に対して前記溜まり部と反対側に配置されている、
請求項1に記載の気液分離構造。 - 前記気液分離部は、ラビリンス構造を有している、
請求項1または2に記載の気液分離構造。 - 前記溜まり部は、前記入口部と接続されている部分以外が閉じられている構造を有している、
請求項1から3のいずれかに記載の気液分離構造。 - 前記溜まり部は、前記入口部近傍に配置されている、
請求項1から4のいずれかに記載の気液分離構造。 - 前記溜まり部は、前記入口部に向かって下るように傾斜する底面を有している、
請求項1から5のいずれかに記載の気液分離構造。 - 前記入口部は、バッフルプレートに設けられており、
前記排出部は、前記バッフルプレートが固定されたヘッドカバーに設けられており、
前記気液分離部は、前記バッフルプレートおよび前記ヘッドカバーにより形成されている、
請求項1から6のいずれかに記載の気液分離構造。 - 前記入口部は、前記バッフルプレートに設けられた開口と、前記バッフルプレートに固定された板状の部分であって前記動弁室内に配置されたカムシャフトのカムと前記開口との間に配置された入口板と、を有している、
請求項7に記載の気液分離構造。 - 前記入口板は、前記バッフルプレートと異なる角度で設けられている、
請求項8に記載の気液分離構造。 - 前記排出部は、前記ヘッドカバーと一体形成されている、
請求項7から9のいずれかに記載の気液分離構造。 - 前記ヘッドカバーは、前記バッフルプレートが固定されたヘッドカバー本体と、前記ヘッドカバー本体と一体形成された部分であって前記ヘッドカバー本体から前記バッフルプレート側に延び前記ヘッドカバー本体および前記バッフルプレートとともに前記中間流路部を形成する少なくとも1つの仕切板と、を有している、
請求項7から10のいずれかに記載の気液分離構造。 - 前記溜まり部は、前記ヘッドカバーの長手方向の中心から前記入口部よりも離れた位置に配置されている、
請求項7から11のいずれかに記載の気液分離構造。
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