JP2012122431A - エンジンのブローバイガス還元装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クランクケース内のオイル液面が異常上昇しても、オイルセパレータからクランクケースにオイルを戻すオイル戻し配管を介して、オイルが吸気管内に流出することを抑制できるブローバイガス還元装置を提供する。
【解決手段】エンジン１から排出されたブローバイガスは、オイルセパレータ１１でオイルが分離された後、エンジン１の吸気管１３に還流される。オイルセパレータ１１で分離したオイルを、クランクケース６に戻すためのオイル戻し配管１５には、フロートバルブ１６を設けてある。クランクケース６内のオイル液面が異常上昇し、オイルがオイル戻し配管１５内に入り込むと、オイル液面にフロートバルブ１６のフロートが浮くことで、オイル戻し配管１５を閉鎖し、オイル戻し配管１５を介して吸気管１３内にオイルが流出することを抑制する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ブローバイガスからオイルを分離するオイルセパレータを含むエンジンのブローバイガス還元装置に関する。

従来から、エンジンのブローバイガスを吸気管に戻すブローバイガス還元装置が知られており、係るブローバイガス還元装置として、ブローバイガスからオイルを分離するオイルセパレータを備え、オイルセパレータでオイルが分離されたブローバイガスを吸気管に戻し、オイルセパレータで分離したオイルをエンジンのクランクケースに戻すようにした装置があった（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−３６４３２８号公報

ところで、上記のようにオイルセパレータを備えたブローバイガス還元装置においては、オイルセパレータが分離したオイルをクランクケースに戻すオイル戻し配管のクランクケースに対する接続位置を、クランクケース内におけるオイル液面よりも高い位置に設定し、クランクケース内のオイルがオイル戻し配管（ドレン配管）及びオイルセパレータを介してエンジンの吸気管内に流入することを抑制することが好ましい。
しかし、エンジンに燃料を供給する燃料噴射弁からの燃料漏れなどによって、クランクケース内のオイル液面が異常上昇すると、オイル戻し配管の接続位置よりもオイル液面が高くなってしまい、オイルが吸気管内に流入してしまう可能性があった。

そこで、本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、クランクケース内のオイル液面が異常上昇しても、オイル戻し配管を介してオイルが吸気管内に流入してしまうことを抑制できるエンジンのブローバイガス還元装置を提供することを目的とする。

このため、本発明では、エンジンから排出されたブローバイガスからオイルを分離するオイルセパレータと、前記オイルセパレータが分離したオイルを前記エンジンのクランクケースに戻すオイル戻し配管と、前記オイルセパレータでオイルが分離されたブローバイガスを前記エンジンの吸気管に戻す還流配管と、を備えたエンジンのブローバイガス還元装置において、前記オイル戻し配管内におけるオイル液面の上昇に応じて前記オイル戻し配管を閉鎖するフロートバルブを設けた。

本発明によれば、フロートバルブは、オイル戻し配管内におけるオイル液面が上昇した場合にオイル戻し配管を閉鎖するから、クランクケース内のオイル液面が異常上昇することで、オイルがオイル戻し配管側にオイルが逆流したときに、フロートバルブがオイル戻し配管を閉鎖し、オイルがフロートバルブを通過してエンジンの吸気管にまで流入してしまうことを抑制できる。

本発明の実施形態におけるエンジンのブローバイガス還元装置を示す概略図 実施形態におけるフロートバルブの一例を示す断面図 図２のフロートバルブの閉弁状態を示す断面図 実施形態におけるフロートバルブの別の例を示す断面図 図４のフロートバルブの閉弁状態を示す断面図

以下、添付した図面を参照して本発明の実施形態を詳述する。
図１は、本願発明に係るブローバイガス還元装置を備えたエンジン１を示す。
エンジン１のシリンダブロック２の上部には、ピストン３を収容するシリンダ４が複数形成されている。

シリンダブロック２のスカート部２ａの下部にはオイルパン５が取り付けられ、スカート部２ａとオイルパン５とでクランクケース６が構成される。
クランクケース６は、図示省略したクランク軸を収容すると共に、オイル（潤滑油）を貯留する。

シリンダブロック２の上部にはシリンダヘッド７が取り付けられ、シリンダヘッド７の上部はヘッドカバー８で覆われ、シリンダヘッド７とヘッドカバー８とでヘッド室９が形成される。
ヘッド室９には、バルブ駆動装置などを潤滑するために、図示省略したオイル循環装置によってクランクケース６から送出されたオイルが供給され、ヘッド室９に供給されたオイルは、ヘッド室９とクランクケース６内とを連通させるオイル通路１０を介してクランクケース６の底部のオイル溜まり６ａに戻される。

また、ブローバイガス還元装置として、ブローバイガスからオイルを分離するオイルセパレータ１１と、ヘッド室９（シリンダヘッド７）から排出されるブローバイガスをオイルセパレータ１１に供給するブローバイガス供給配管１２と、オイルセパレータ１１でオイルが分離された残部のブローバイガスを、エンジン１の吸気管１３に還流させる還流配管１４と、オイルセパレータ１１で分離したオイルをクランクケース６内に戻すオイル戻し配管１５と、オイル戻し配管１５の途中に介装したフロートバルブ１６とを備える。

オイルセパレータ１１は、サイクロン式やフィルタ式などの公知のオイルセパレータを適宜用いることができる。
また、オイルセパレータ１１内のオイル戻し経路には、前後差圧に応じて開閉動作し、クランクケース６側からオイルセパレータ１１内に向かう流れを遮断するチェックバルブを設けてある。

また、オイル戻し配管１５は、クランクケース６のオイル液面ＯＬよりも高い位置に開口するように、クランクケース６に対して接続される。
フロートバルブ１６は、クランクケース６内のオイルがオイル戻し配管１５内に入り込み、フロートがオイル液面に浮いたときに、オイル戻し配管１５を閉鎖するバルブであり、フロートがオイル液面に浮いていない状態では、フロートの自重で開弁位置に位置し、オイル戻し配管１５を介したオイルのクランクケース６内への戻しを可能にする。

図２及び図３は、フロートバルブ１６の詳細を示す断面図である。
図２及び図３に示すフロートバルブ１６は、上部にオイルセパレータ１１から延設されるオイル戻し配管１５ａが接続され、下部にクランクケース６にまで延設されるオイル戻し配管１５ｂが接続される箱状のハウジング１６ａと、ハウジング１６内に略水平な軸Ｐ回りに揺動可能に支持されるステー１６ｂと、ステー１６ｂの先端に取り付けられたフロート１６ｃと、揺動軸Ｐ付近のステー１６ｂの上部に取り付けられた弁体１６ｄと、ハウジング１６ａの天井壁に開口するオイル戻し配管１５ａの接続口に形成した弁座部１６ｅと、を備える。

そして、フロート１６ｃはハウジング１６ａ内のオイル液面に浮き、ステー１６ｂの揺動角度はハウジング１６ａ内のオイル液面の高さに応じて変化する。
フロート１６ｃがオイル液面に浮いていない場合には、図２中に実線で示すように、フロート１６ｃの重さで、ステー１６ｂは図２及び図３における反時計回りに揺動し、ステー１６ｂに取り付けた弁体１６ｄは、弁座部１６ｅから離間して開弁状態となり、オイルセパレータ１１で分離されたオイルがクランクケース６に向けて流れる。

一方、フロート１６ｃがオイル液面に浮くと、ハウジング１６ａ内におけるオイル液面が高いほどステー１６ｂは図２及び図３における反時計回りに揺動し、オイル液面の高さが設定値を超えると、図３に示すように、ステー１６ｂの上部に取り付けた弁体１６ｄが、弁座部１６ｅに着座することで閉弁状態となり、オイル戻し配管１５ａを閉鎖する。
図２及び図３に示したフロートバルブ１６は、フロートがオイル液面に応じて略水平軸回りに揺動する構造のものであるが、図４及び図５に示すように、フロートがオイル液面に応じて上下に直線的に変位する構造のものであってもよい。

図４及び図５に示すフロートバルブ１６は、上部にオイルセパレータ１１から延設されるオイル戻し配管１５ａが接続され、下部にクランクケース６にまで延設されるオイル戻し配管１５ｂが接続される筒状のハウジング１６ｆと、バルーン状のフロート弁体１６ｇと、ハウジング１６ｆの内側に張り出すように形成された弁座部１６ｈと、フロート弁体１６ｇの上端部に取り付けられた係止部１６ｉと、を備える。
フロート弁体１６ｇは、オイル液面に浮くフロートであって、半球状に形成された上部が弁座部１６ｈに密着することで弁体として機能する。

係止部１６ｉは、フロート弁体１６ｇの上端に一端が取り付けられ、弁座部１６ｈの開口部に挿通される棒状部１６ｊと、棒状部１６ｊの先端に取り付けられ、弁座部１６ｈのオイルセパレータ１１側の端面に当接することで、フロート弁体１６ｇがクランクケース６側に抜け落ちることを阻止するストッパ部１６ｋとを有し、フロート弁体１６ｇは、その上部が弁座部１６ｈに着座する位置と、ストッパ部１６ｋが弁座部１６ｈのオイルセパレータ１１側の端面に当接する位置の間で移動可能に構成されている。

そして、フロート弁体１６ｇがオイル液面に浮いていない場合には、図４に示すように、フロート弁体１６ｇの重さで、弁座部１６ｈのオイルセパレータ１１側の端面にストッパ部１６ｋが当接する位置に保持され、このとき、弁座部１６ｈとフロート弁体１６ｇの上部とは離間して開弁状態となり、弁座部１６ｈの開口部及び弁座部１６ｈとフロート弁体１６ｇの上部との隙間を介して、オイルセパレータ１１で分離されたオイルがクランクケース６に向けて流れる。

一方、フロート弁体１６ｇがオイル液面に浮くと、ハウジング１６ｆ内におけるオイル液面が高いほど、フロート弁体１６ｇは上方に変位して弁座部１６ｈに近づき、オイル液面の高さが設定値を超えると、図５に示すように、フロート弁体１６ｇの半球状上部が弁座部１６ｈに着座することで閉弁状態となり、オイル戻し配管１５ａを閉鎖する。
尚、フロートバルブ１６の構造は、図２〜図５に示したものに限定されず、公知の種々の構造のフロートバルブを用いることができる。例えば、フロート又は弁体を開弁時の位置に向けて付勢する付勢手段を備えたフロートバルブであってもよい。

次に、上記構成のブローバイガス還元装置の作用を説明する。
エンジン１のピストン３とシリンダ４との隙間をクランクケース６側に吹き抜けたブローバイガスは、シリンダ４の内周面に付着するオイルと接触することで、オイルを含んでいる。
このオイルを含むブローバイガスは、オイル通路１０、ヘッド室９及びブローバイガス供給配管１２を通って、オイルセパレータ１１に流入する。

そして、オイルセパレータ１１に流入したブローバイガスに含まれるオイルは、オイルセパレータ１１で分離され、オイルが分離された残部のブローバイガスは、還流配管１４を介してエンジン１の吸気管１３に還流される。
一方、オイルセパレータ１１でブローバイガス中から分離されたオイルは、フロートバルブ１６を通過して、オイル戻し配管１５ａによってクランクケース６内に戻される。

前述のように、オイル戻し配管１５ａのクランクケース６に対する接続位置は、クランクケース６のオイル液面ＯＬよりも高い位置に設定されているため、オイル液面ＯＬの異常上昇がない通常時には、オイル戻し配管１５ａ内に、クランクケース６内のオイルが入り込むことがなく、従って、フロートバルブ１６は開弁状態を維持し、オイルセパレータ１１で分離されたオイルは、オイル戻し配管１５ａを介してクランクケース６内に戻される。

一方、エンジン１に燃料を噴射する燃料噴射弁の漏れなどが発生することで、クランクケース６内のオイル液面が異常上昇し、これによって、オイル戻し配管１５ａ内にクランクケース６内のオイルが入り込み、フロートバルブ１６のフロートがオイル液面に浮くと、フロートバルブ１６が閉弁してオイル戻し配管１５ａを閉鎖することで、クランクケース６内のオイルがフロートバルブ１６を通ってオイルセパレータ１１側に流れることが抑制される。
従って、上記ブローバイガス還元装置によると、クランクケース６内のオイル液面が異常上昇した場合であっても、ブローバイガス還元装置を経由して、クランクケース６内のオイルがエンジン１の吸気管１３に流出することを抑制できる。

尚、オイルセパレータ１１のオイル戻し経路に、前後差圧に応じて開閉動作するチェックバルブを備えていても、係るチェックバルブは、一般的に差圧が小さい領域では閉弁しきれないため、オイル戻し配管１５ａ内に入り込んだオイルが、エンジン１の吸気管１３に流出することを確実に阻止することはできない。
これに対し、本実施形態のように、オイル戻し配管１５ａにフロートバルブ１６を設ければ、フロートバルブ１６は、オイル液面にフロートが浮くことでオイル戻し配管１５ａを閉鎖するので、オイル戻し配管１５ａ内に入り込んだオイルがエンジン１の吸気管１３に流出することを、より確実に阻止することができる。

また、上記ブローバイガス還元装置では、フロートバルブ１６が閉弁している状態であっても、ブローバイガスの吸気管１３への還流が停止されることがなく、クランクケース６内の圧力が異常に高く上昇してしまうことがない。

ところで、図１に示すように、フロートバルブ１６のフロートがオイル戻し配管１５ａを閉鎖する位置に位置しているか否かを検出するスイッチ３１を設け、このスイッチ３１で、エンジン１を搭載した車両のコンビネーションメータに付設した警告手段としての警告灯３２に対する通電のオン・オフを制御させるように構成することができる。
そして、フロートバルブ１６のフロートがオイル液面に浮いてオイル戻し配管１５ａを閉鎖したとき、換言すれば、オイル戻し配管１５ａにクランクケース６内のオイルが入り込むようなオイル液面の異常上昇が発生しているときに、スイッチ３１がオンとなって警告灯３２を点灯させるようにすれば、オイル液面の異常上昇が発生していることを運転者に認識させることができる。

尚、クランクケース６内におけるオイル液面の異常上昇を警告する手段としては、警告灯３２に代えて又は警告灯３２と共に、警告音を発生するブザーなどを用いることができる。
また、スイッチ３１としては、リミットスイッチなどの接触式スイッチの他、非接触式のスイッチを用いることができる。

また、エンジン１を制御する電子制御ユニットが、スイッチ３１のオン・オフ信号を入力し、電子制御ユニットが、警告灯３２などの警告手段の動作を制御し、また、スイッチ３１の信号に基づいてオイル液面の異常上昇が発生していると判断したときに、エンジン１の出力や車速を制限するなどのフェイルセーフ制御を実行することができる。
また、フロートバルブ１６を、オイルセパレータ１１に内蔵させても良いし、また、クランクケース６のオイル戻し配管１５ａを接続する接続口にフロートバルブ１６を設けたり、オイルセパレータ１１のオイル取り出し口にフロートバルブ１６を設けたりすることができる。
更に、フロートバルブ１６のハウジング１６ａ，１６ｆに透明な窓部を設け、フロートバルブ１６がオイル液面に浮いて閉弁状態になっているか否かを目視確認できるようにしてもよい。

１ エンジン
２ シリンダブロック
３ ピストン
４ シリンダ
５ オイルパン
６ クランクケース
７ シリンダヘッド
８ ヘッドカバー
９ ヘッド室
１０ オイル通路
１１ オイルセパレータ
１２ ブローバイガス供給配管
１３ 吸気管
１４ 還流配管
１５ オイル戻し配管
１６ フロートバルブ
３１ スイッチ
３２ 警告灯

Claims (3)

1. エンジンから排出されたブローバイガスからオイルを分離するオイルセパレータと、前記オイルセパレータが分離したオイルを前記エンジンのクランクケースに戻すオイル戻し配管と、前記オイルセパレータでオイルが分離されたブローバイガスを前記エンジンの吸気管に戻す還流配管と、を備えたエンジンのブローバイガス還元装置において、
   前記オイル戻し配管内におけるオイル液面の上昇に応じて前記オイル戻し配管を閉鎖するフロートバルブを設けたことを特徴とするエンジンのブローバイガス還元装置。
2. 前記フロートバルブが前記オイル戻し配管を閉鎖する位置に変位したことを検出するスイッチを設けたことを特徴とする請求項１記載のエンジンのブローバイガス還元装置。
3. 前記スイッチのオン・オフに応じて動作し、前記オイル戻し配管内におけるオイル液面の上昇を警告する警告手段を設けたことを特徴とする請求項２記載のエンジンのブローバイガス還元装置。