JP2010209884A - 内燃機関のブローバイガス処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スロットルの上流に過給機が設けられた内燃機関に用いられるブローバイガス処理装置に関し、クランクケース内を十分に換気するとともに、換気によりクランクケース内から導出したブローバイガスを適切に処理できるようにする。
【解決手段】コンプレッサ２２の下流側とクランクケース１２の内部とを管路（空気導入通路）２４によって連通させ、クランクケース１２内にコンプレッサ２２で圧縮された空気を導入する。また、クランクケース１２の内部とスロットル３４の上流側とを管路（ブローバイガス導出通路）２８によって連通させ、スロットル３４へ供給される空気とともにクランクケース１２内からブローバイガスを導出する。管路２４及び管路２８は、コンプレッサ２２からスロットル３４への主たる空気供給通路とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関のブローバイガス処理装置に関し、詳しくは、スロットルの上流に過給機が設けられた内燃機関に用いられるブローバイガス処理装置に関する。

内燃機関の燃焼室内の混合気の一部はピストンとシリンダ壁面との隙間を通ってクランクケース内に漏れ出る。このようにしてクランクケース内に漏れ出たガスはブローバイガスと呼ばれている。ブローバイガスは未燃の燃料及び排気ガス（燃焼ガス）を含んでいるため、そのまま大気に開放することは好ましくない。このため、従来の内燃機関では、クランクケース内のブローバイガスを吸気通路に還流させ、燃焼室内に再び流入させて燃焼処理するブローバイガス処理装置が採用されている。

特開２００６−４６２４４号公報には、スロットルの上流に過給機が設けられた内燃機関のブローバイガス処理装置が開示されている。このブローバイガス処理装置は、過給機の上流側とクランクケースの内部とをガス還流通路によって連通させることで、クランクケース内のブローバイガスを吸気通路に還流し、再び燃焼室内に流入せしめている。また、過給機の下流側とクランクケースの内部とを空気導入通路によって連通させることで、過給機で圧縮された空気の一部をクランクケース内に供給し、クランクケース内を換気している。

特開２００６−４６２４４号公報 特開平６−２１２９３９号公報 特開平１１−１５３０１７号公報 特表２００３−５００５８８号公報

しかしながら、特開２００６−４６２４４号公報に開示されたブローバイガス処理装置では、過給機の作動状態によっては、クランクケース内を十分に換気できない場合がある。具体的には、過給圧が低い場合である。また、過給機の作動状態によっては、ガス還流通路によって過給機の上流側に還流されたガスの一部が、過給機に吸い込まれないで吸気通路の入り口の方へ逆流してしまう可能性もある。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、スロットルの上流に過給機が設けられた内燃機関に用いられるブローバイガス処理装置に関し、クランクケース内を十分に換気するとともに、換気によりクランクケース内から導出したブローバイガスを適切に処理できるようにすることを目的とする。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、スロットルの上流に過給機が設けられた内燃機関に用いられるブローバイガス処理装置であって、
前記過給機の下流側とクランクケースの内部とを連通させ、前記クランクケース内に前記過給機で圧縮された空気を導入する空気導入通路と、
前記クランクケースの内部と前記スロットルの上流側とを連通させ、前記スロットルへ供給される空気とともに前記クランクケース内からブローバイガスを導出するブローバイガス導出通路と、
を備え、
前記空気導入通路及び前記ブローバイガス導出通路は、前記過給機から前記スロットルへの主たる空気供給通路を構成していることを特徴としている。

第２の発明は、第１の発明において、
前記空気導入通路と前記ブローバイガス導出通路とは前記クランクケース内に設けられたクランクケース内通路によって連通し、
前記クランクケース内通路は前記クランクケース内の空間と連通していることを特徴としている。

第３の発明は、第２の発明において、
前記クランクケース内通路はバッフルプレートの下側に設けられていることを特徴としている。

第４の発明は、第２又は第３の発明において、
前記クランクケース内通路は上側に換気口を有する管路であって、前記換気口の上方にはカバーが取り付けられていることを特徴としている。

第５の発明は、第１乃至第４の何れか１つの発明において、
前記ブローバイガス導出通路に設けられたオイルセパレータと、
前記オイルセパレータとオイルパンのオイル液面よりも下側とを連通させ、前記オイルセパレータで回収されたオイルを前記オイルパンに戻すオイル回収通路と、
をさらに備えることを特徴としている。

第１の発明によれば、過給機で圧縮された空気の大部分がクランクケース内に導入され、クランクケース内に導入された空気は、クランクケース内のブローバイガスとともにスロットルに供給されるので、過給機の作動状態によらずクランクケース内を十分に換気することができるとともに、クランクケース内から導出したブローバイガスを確実に燃焼室に供給して処理することができる。

第２の発明によれば、クランクケース内通路を介して空気導入通路からブローバイガス導出通路へ空気を円滑に流すことができるとともに、クランクケース内通路とクランクケース内の空間との連通部を介してクランクケース内の換気を行うことができる。

第３の発明によれば、クランクケース内通路を流れるガスへのオイルの混入をバッフルプレートを利用して防ぐことができる。

第４の発明によれば、クランクケース内通路を管路とすることで空気導入通路からブローバイガス導出通路へ空気をより円滑に流すことができるとともに、クランクケース内通路を流れるガスへのオイルの混入を換気口の上方に取り付けられたカバーによって防ぐことができる。

第５の発明によれば、オイルセパレータで回収されたオイルをオイルパンに戻すことができる。また、オイル回収通路はオイルパンのオイル液面よりも下側に連通しているので、オイル回収通路から空気が吹き返されることも防止される。

本発明の実施の形態１のブローバイガス処理装置を搭載した内燃機関の構成を示す概略図である。 本発明の実施の形態２にかかるクランクケース内通路の構成を示す概略図である。 図２に示すクランクケース内通路の横断面を詳細に示す図である。

実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１について図１を参照して説明する。

本実施の形態のブローバイガス処理装置が適用される内燃機関（以下、単にエンジンという）は、過給機付きの４ストローク４サイクルエンジンである。本実施の形態では、過給機はターボチャージャである。図１には本実施の形態のブローバイガス処理装置とあわせて吸排気系システムの全体的な構成が示されている。

エンジン２の本体部分はシリンダヘッド４とシリンダブロック６とから構成されている。シリンダヘッド４の内部には図示しない動弁機構や点火装置或いは燃料噴射装置が配置されている。シリンダブロック６の内部には複数の気筒が形成され、各気筒にはクランクシャフトに連結されたピストン８が配置されている。また、シリンダブロック６の底部にはオイルを蓄えるオイルパン１４が取り付けられている。シリンダブロック６とオイルパン１４とによって、クランクシャフトを収容するクランクケース１２が構成されている。オイルパン１４には、オイルの偏りを防止するためのバッフルプレート１６が備えられている。

各気筒の燃焼室１０には吸気管３８と排気管４０とが連通している。気筒毎に設けられた排気管４０はタービン４２の上流で集合し、一つの管となってタービン４２に接続されている。タービン４２は吸気側のコンプレッサ２２と一体となって回転する。エアクリーナ２０から取り込まれた空気は、コンプレッサ２２によって圧縮されてスロットル３４に送り込まれる。スロットル３４の下流にはサージタンク３６が設けられ、吸気管３８はサージタンク３６から気筒毎に分岐して設けられている。

図１に示すシステムの構造上の特徴の一つは、コンプレッサ２２からスロットル３４に至る空気の供給経路にある。コンプレッサ２２はその下流側を管路２４によってクランクケース１２の内側に連通している。また、スロットル３４はその上流側を管路２８によってクランクケース１２の内側に連通している。つまり、図１に示すシステムでは、コンプレッサ２２で圧縮された空気は、クランクケース１２内を通ってからスロットル３４に供給されるようになっている。

管路２４及び管路２８は、それぞれオイルパン１４に形成された開口に接続されている。管路２４及び管路２８が接続される各開口の位置は、オイルパン１４内の油面レベルよりも上であって、バッフルプレート１６よりは下にされている。したがって、図１に示すシステムでは、管路２４からクランクケース１２内に供給された空気は、主にバッフルプレート１６の下側を通って管路２８に流れるようになっている。つまり、バッフルプレート１６よりも下側の空間２６によって、管路２４と管路２８とを連通させるクランクケース内通路が構成されている。なお、クランクケース内通路２６をバッフルプレート１６よりも下側としているのは、クランクケース内通路２６から管路２８へ流れる空気にオイルが混入するのを抑えるためである。

前記のクランクケース内通路２６は、クランクケース１２の内部空間でもある。クランクケース１２内のピストン８側の空間とはバッフルプレート１６によって仕切られているものの、その仕切りには気密性はない。したがって、クランクケース１２内のブローバイガスは、クランクケース内通路２６にも入り込むようになっている。なお、クランクケース１２内に溜まっているブローバイガスは、燃焼室１０内のガスがシリンダ壁面とピストン８との隙間から漏れ出たものである。また、図示は省略しているが、エンジン２には、吸気弁や排気弁の隙間からシリンダヘッド４の内部に漏れ出たブローバイガスをクランクケース１２内へ案内するための通路も設けられている。

以上のような構造の空気供給経路によって、本実施の形態のブローバイガス処理装置が構成されている。コンプレッサ２２で圧縮された空気は、空気導入通路としての管路２４を通ってクランクケース１２内に導入され、クランクケース内通路２６を通過する際にクランクケース１２内のブローバイガスと混じりあう。そして、ブローバイガスを含んだ空気が、ブローバイガス導出通路としての管路２８を通ってスロットル３４に供給される。このようなプロセスが連続的に生じることで、クランクケース１２内の換気が連続して行われることになる。さらに、ブローバイガスを含む空気は、スロットル３４を経て吸気管３８に送り込まれるので、クランクケース１２内から取り出されたブローバイガスは確実に燃焼室１０に供給されて燃焼処理される。

本実施の形態のブローバイガス処理装置は、空気に含まれるオイルをオイルパン１４に戻すための仕組みを有している。空気へのオイルの混入を抑えるため、クランクケース内通路２６はバッフルプレート１６の下側に設けられている。しかし、空気がクランクケース１２内を通過する際、オイルミストが空気に混入して管路２８に入り込むことは避けられない。そこで、管路２８にはオイルセパレータ付きのインタークーラ３０が配備されている。インタークーラ３０で空気が冷却される際、空気に含まれるオイルミストは結露して液滴となり、液滴となったオイルが空気から分離・回収される。ただし、オイルセパレータ付きインタークーラの構造は本実施の形態の要部ではなく、また、特開平１１−１５３０１７号公報に開示されるように既に公知であるので、本明細書ではその説明を省略する。

オイルセパレータ付きのインタークーラ３０の鉛直下方には、回収したオイルをオイルパン１４に戻すための管路３２が設けられている。この管路３２はオイルパン１４に形成された開口に接続されている。管路３２が接続される各開口の位置は、図１中に示す油面レベルとの関係から分かるように、オイルパン１４内の油面レベルよりも下にされている。このような位置関係とすることで、クランクケース１２内の空気がオイル回収通路としての管路３２を逆方向に吹き抜けることを防止し、ひいては、回収されたオイルの逆流を防止してオイルを確実にオイルパン１４に戻すことができる。

実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２について図２及び図３を参照して説明する。

図２は、本実施の形態にかかるクランクケース内通路の構成を示す概略図である。本実施の形態では、オイルパン１４を貫通する管路５０をもってクランクケース内通路としている。この管路５０の一方の端部には空気導入通路としての管路２４が接続され、管路５０のもう一方の端部にはブローバイガス導出通路としての管路２８が接続されている。クランクケース内通路として管路５０を用いることで管路２４から管路２８へ空気を円滑に流すことができる。

図３は、図２に示すクランクケース内通路の横断面を詳細に示す図である。この図に示すように、クランクケース内通路は二重構造を有している。二重構造の内側が前述の管路５０であって、これがクランクケース内通路の本体である。管路５０の上側面には換気口５２が形成されている。管路５０と内部とクランクケース１２の内部とは換気口５２によって連通し、換気口５２を介して両空間の間でのガスの交換が行われる。その際、クランクケース１２内のブローバイガスはこの換気口５２から管路５０内に取り込まれる。換気口５２は管路５０の長手方向に複数設けられている。二重構造の外側はカバー５４である。このカバー５４は換気口５２内へのオイル液滴の落下を防止することを目的としており、換気口５２の上方を覆うように管路５０と平行に取り付けられている。

その他．
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、次のように変形して実施してもよい。

実施の形態１において、クランクケース内通路をバッフルプレート１６の上側に設けてもよい。すなわち、シリンダブロック６に管路２４及び管路２８の一方或いは両方を接続するようにしてもよい。その場合、管路２８へ流れるガスにはオイル（詳しくはオイルミスト）が混入しやすくなるが、それによって本発明の目的である「クランクケース内を十分に換気するとともに、換気によりクランクケース内から導出したブローバイガスを適切に処理できるようする」ことの達成が妨げられることは無い。本発明の目的を達成するうえでは、コンプレッサ２２の下流側とクランクケース１２の内部とが連通し、且つ、クランクケース１２の内部とスロットル３４の上流側とが連通してさえいればよい。したがって、実施の形態２において管路５０からカバー５４を取り外した構成とすることも可能であるし、管路５０の換気口５２を上側以外の面に設けることも可能である。また、換気口５２を管路５０の長手方向に沿って形成された溝としてもよい。

実施の形態１では、コンプレッサ２２で圧縮された空気の全部をクランクケース１２内に供給しているが、必ずしも全部の空気を供給する必要は無い。一部の空気はクランクケース１２をバイパスさせることも可能である。ただし、クランクケース内を十分に換気するという目的を達成するためには、クランクケース１２の内部を通過する空気は、コンプレッサ２２からスロットル３４へ供給される空気の大部分でなければならない。つまり、空気導入通路としての管路２４とブローバイガス導出通路としての管路２８とによって、コンプレッサ２２からスロットル３４への主たる空気供給通路が構成されていなければならない。

図１に示すエンジン２はターボチャージャを備えているが、本発明は機械式の過給機を備えたエンジンにも適用可能である。また、本発明は火花点火式のエンジンにも圧縮着火式のエンジンにも適用可能である。

２ エンジン
４ シリンダヘッド
６ シリンダブロック
８ ピストン
１０ 燃焼室
１２ クランクケース
１４ オイルパン
１６ バッフルプレート
２２ コンプレッサ
２４ 空気導入通路としての管路
２６ クランクケース内通路
２８ ブローバイガス導出通路としての管路
３０ オイルセパレータ付きインタークーラ
３２ オイル回収通路としての管路
３４ スロットル
５０ クランクケース内通路としての管路
５２ 換気口
５４ カバー

Claims (5)

1. スロットルの上流に過給機が設けられた内燃機関に用いられ、
   前記過給機の下流側とクランクケースの内部とを連通させ、前記クランクケース内に前記過給機で圧縮された空気を導入する空気導入通路と、
   前記クランクケースの内部と前記スロットルの上流側とを連通させ、前記スロットルへ供給される空気とともに前記クランクケース内からブローバイガスを導出するブローバイガス導出通路と、
   を備え、
   前記空気導入通路及び前記ブローバイガス導出通路は、前記過給機から前記スロットルへの主たる空気供給通路を構成していることを特徴とする内燃機関のブローバイガス処理装置。
2. 前記空気導入通路と前記ブローバイガス導出通路とは前記クランクケース内に設けられたクランクケース内通路によって連通し、
   前記クランクケース内通路は前記クランクケース内の空間と連通していることを特徴とする請求項１記載の内燃機関のブローバイガス処理装置。
3. 前記クランクケース内通路はバッフルプレートの下側に設けられていることを特徴とする請求項２記載の内燃機関のブローバイガス処理装置。
4. 前記クランクケース内通路は上側に換気口を有する管路であって、前記換気口の上方にはカバーが取り付けられていることを特徴とする請求項２又は３記載の内燃機関のブローバイガス処理装置。
5. 前記ブローバイガス導出通路に設けられたオイルセパレータと、
   前記オイルセパレータとオイルパンのオイル液面よりも下側とを連通させ、前記オイルセパレータで回収されたオイルを前記オイルパンに戻すオイル回収通路と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の内燃機関のブローバイガス処理装置。

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