JP2012127291A - ブローバイガス通路のシール構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ブローバイガスに含まれる燃料成分によるシール部材８の早期の劣化を防止する。
【解決手段】シリンダヘッド４の側壁を貫通してブローバイガス通路１２が設けられ、シリンダヘッドカバー５の側壁におけるブローバイガス通路１３の下端に接続される。シリンダヘッドカバー５側に筒状部２１が設けられているとともに、これに対応してシリンダヘッド４に凹部２２が設けられ、互いに嵌合する。シリンダヘッドカバー５は、振動遮断のためにフローティング状態に支持されている。シリンダヘッド側ブローバイガス通路１２の上端開口１２ａから燃料成分を含む液滴が間隙１８に出ても、シール部材８には到達せず、シール部材８の劣化が回避される。液滴は、機関停止中に自重でブローバイガス通路１２を通して落下するため、凹部２２から溢れることはない。
【選択図】図２

Description

この発明は、内燃機関のクランク室内のブローバイガスを処理するブローバイガス還元装置に関し、特に、シリンダヘッド側ブローバイガス通路とシリンダヘッドカバー側ブローバイガス通路との境界部をシールするシール構造の改良に関する。

内燃機関のクランク室に漏洩したブローバイガスは、換気のために導入される新気とともに、シリンダヘッドカバーの一部に設けられたブリーザ室へ導かれ、ここから流量調整弁（いわゆるＰＣＶバルブ）を介して機関吸気系へ吸入される。

このようなブローバイガス還元装置の一つの形式として、特許文献１に記載されているように、クランク室内のブローバイガスをブリーザ室へと導くブローバイガス通路が、シリンダヘッドの側壁部分からシリンダヘッドカバーの側壁部分に亘って形成されている構成のものがある。つまり、シリンダヘッドの側壁内部を上下に貫通するようにシリンダヘッド側ブローバイガス通路が設けられ、その上端開口に対応するようにシリンダヘッドカバーの側壁部分にシリンダヘッドカバー側ブローバイガス通路の下端開口が設けられている。そして、これらのシリンダヘッド側ブローバイガス通路とシリンダヘッドカバー側ブローバイガス通路との境界部は、ブローバイガス通路の周囲を囲むようにシリンダヘッドとシリンダヘッドカバーとの間に配置されたシール部材によってシールされている。

このシール部材は、例えばゴム等の弾性材料から成形されており、多くの場合は、シリンダヘッドカバー側壁に沿って直線状に延びる部分に、略円形をなすブローバイガス通路用シール部分が一体に成形された構成をなしている。

特開平１０−３１７９４０号公報

図６は、シリンダヘッド１０１とシリンダヘッドカバー１０２との間に環状のシール部材１０３を配置してシリンダヘッド側ブローバイガス通路１０４とシリンダヘッドカバー側ブローバイガス通路１０５との境界部の周囲をシールするようにした従来の一構成例を例示しているが、クランク室からシリンダヘッド側ブローバイガス通路１０４を通して流れてくるブローバイガスには多量の燃料成分が含まれており、この燃料成分がオイルとともに液滴となってシール部材１０３に吹きかかるため、燃料成分によってシール部材１０３が早期に劣化しやすい、という問題がある。

特に、シリンダヘッドカバー１０２からの騒音低減のために、シリンダヘッドカバー１０２をいわゆるフローティング状態としてシリンダヘッド１０１に支持した場合には、シリンダヘッド１０１のフランジ面１０６とシリンダヘッドカバー１０２のフランジ面１０７との間に振動遮断のための間隙１０８が存在し、シール部材１０３がシリンダヘッド側ブローバイガス通路１０４の上端開口に対し露出しているので、燃料成分の付着によるシール部材１０３の劣化がより生じやすい。

このような問題に対処するために、シール部材１０３として燃料成分に対し耐久性のある例えばフッ素ゴム系の材料を用いることも可能ではあるが、この種の材料は一般にコストの上昇を招き、好ましくない。

この発明は、内燃機関のクランク室内のブローバイガスを導くブローバイガス通路が、シリンダヘッドとシリンダヘッドカバーとに亘って形成され、シリンダヘッド側ブローバイガス通路とシリンダヘッドカバー側ブローバイガス通路との境界部が、該ブローバイガス通路の周囲を囲むように上記シリンダヘッドと上記シリンダヘッドカバーとの間に配置されたシール部材によってシールされてなるブローバイガス通路のシール構造において、
上記シリンダヘッドカバー側ブローバイガス通路の下端部を構成する筒状部を、上記シール部材の内周側において、上記シリンダヘッドカバーの下側フランジ面から下方へ突出して形成し、
上記シリンダヘッドの上側フランジ面には、上記シリンダヘッド側ブローバイガス通路の上端が開口する底面を備えた凹部を上記筒状部に対応して形成し、
上記筒状部と上記凹部とを互いに嵌合させたことを特徴としている。

好ましい一つの態様では、上記筒状部の先端面と上記凹部の底面との間に間隙が存在する。つまり、両者がブローバイガス通路の軸方向に離れている。

同様に、好ましい一つの態様では、上記筒状部の外周面と上記凹部の内周面との間に間隙が存在する。つまり両者がブローバイガス通路の半径方向に離れている。

また、好ましい一つの態様では、上記シリンダヘッドカバーは、その下側フランジ面と上記シリンダヘッドの上側フランジ面との間に間隙を形成するようにフローティング状態で上記シリンダヘッドに取り付けられている。

上記のような本発明の構成では、筒状部の先端面および凹部の底面にそれぞれシリンダヘッドカバー側ブローバイガス通路およびシリンダヘッド側ブローバイガス通路が開口し、これらが一連の通路として連続したものとなるが、このように実際の通路の境界部となる箇所の高さ位置が、シール部材の高さ位置とは異なるものとなる。つまり、実際の通路の境界部とシール部材とが同一平面上に並んでおらず、従って、ブローバイガスに含まれる燃料成分がシール部材に直接に吹きかかることがない。

また、ブローバイガスから分離した燃料成分が液滴となって凹部の底面に集まったとしても、これは自重によってシリンダヘッド側ブローバイガス通路を通して落下しようとするので、相対的に上方に位置するシール部材に作用することがない。

この発明によれば、シリンダヘッドとシリンダヘッドカバーとの間に配置されるシール部材の燃料成分による早期劣化が抑制され、その耐久性が向上する。

この発明に係るシール構造を備えたブローバイガス通路全体の構成を示した内燃機関の模式的な断面図。 その要部を拡大して示す断面図。 図２のＡ−Ａ線に沿った断面図。 第２の実施例を示す要部の断面図。 テーパ状とした第３の実施例を示す要部の断面図。 従来のシール構造の例を示す断面図。

図１は、ブローバイガス還元装置を備えた内燃機関全体の構成を模式的に示しており、アルミニウム合金等の鋳造品からなるシリンダブロック１と、その底面に取り付けられたオイルパン２と、によって、図示せぬクランクシャフトを収容したクランク室３が構成されている。シリンダブロック１の上面には、同じくアルミニウム合金等の鋳造品からなるシリンダヘッド４が取り付けられ、シリンダブロック１の各シリンダ（図示せず）の上端を覆って燃焼室を形成している。そして、動弁機構等を具備するシリンダヘッド４の上面を覆うように、シリンダヘッドカバー５が取り付けられている。このシリンダヘッドカバー５は、例えば硬質合成樹脂の射出成形品からなるが、アルミニウム合金等の金属材料の鋳造によって構成することも可能である。

上記シリンダヘッドカバー５は、その周縁にシール部材取付溝７を有し、ここに、該シリンダヘッドカバー５の周縁に沿った枠状に予め成形されてなるシール部材８が装着されている。そして、上記シリンダヘッドカバー５は、該シリンダヘッドカバー５下側のフランジ面９とシリンダヘッド４上側のフランジ面１０との間に適宜な寸法Ｌ１の間隙１７が残存するように、いわゆるフローティング状態でもって図示せぬ複数のボルトを介してシリンダヘッド４に取り付けられている。周知のように、シリンダヘッドカバー５をシリンダヘッド４に剛的に固定せずに弾性変位可能なフローティング状態とすることで、シリンダヘッド４からシリンダヘッドカバー５への振動伝達が抑制され、内燃機関の騒音源の一つであるシリンダヘッドカバー５からの騒音発生が少なくなる。

内燃機関の側部には、クランク室３からブローバイガスを導くためのブローバイガス通路が内燃機関の上下方向に沿って設けられている。このブローバイガス通路は、先端がクランク室３に向かって開口したシリンダブロック側ブローバイガス通路１１と、このシリンダブロック側ブローバイガス通路１１の上端に接続されたシリンダヘッド側ブローバイガス通路１２と、さらにこのシリンダヘッド側ブローバイガス通路１２の上端に接続されたシリンダヘッドカバー側ブローバイガス通路１３と、からなる。シリンダヘッドカバー５の天井面の一部には、オイルセパレータともなるブリーザ室１４が設けられており、シリンダヘッドカバー側ブローバイガス通路１３の上端がこのブリーザ室１４に連通している。そして、上記ブリーザ室１４には、流量調整弁（いわゆるＰＣＶバルブ）１５が取り付けられており、該流量調整弁１５および図示せぬ配管を介して図外の吸気系（例えばスロットル弁下流側）に接続される構成となっている。

上記シリンダヘッド側ブローバイガス通路１２は、シリンダヘッド４の側壁の一部を部分的に厚肉化し、ここに上下に貫通形成されている。そして、これに対応するシリンダヘッドカバー側ブローバイガス通路１３も、シリンダヘッドカバー５の側壁の一部を部分的に厚肉化し、その内部に形成されている。なお、一般に、このブローバイガス通路は、内燃機関の長手方向については、隣接する２つの気筒の間にそれぞれ配置されており、例えば直列４気筒内燃機関であれば３箇所にそれぞれブローバイガス通路が設けられている。

図２および図３は、シリンダヘッド側ブローバイガス通路１２とシリンダヘッドカバー側ブローバイガス通路１３との接続部における具体的な構成を示している。シリンダヘッド側ブローバイガス通路１２およびシリンダヘッドカバー側ブローバイガス通路１３のいずれも、この実施例では、断面円形の通路であり、シール部材８の一部である円形のブローバイガス通路シール部８Ａが、両ブローバイガス通路１２，１３の外周に同心円状に配置されている。シール部材８は、ゴム等の弾性材料からなり、図３に示すように、全体として枠状となる直線状部分８Ｂと円形をなす上記ブローバイガス通路シール部８Ａとが一体に成形されている。なお、シリンダヘッドカバー５におけるシール部材取付溝７も、この円形のブローバイガス通路シール部８Ａに対応した形状に構成されている。このシール部材８（ブローバイガス通路シール部８Ａ）は、シリンダヘッド４のフランジ面１０に圧接しており、上述したようにシリンダヘッドカバー５が所定のフローティング状態となるように所定の寸法に圧縮されている。

ここで、上記シリンダヘッドカバー側ブローバイガス通路１３は、筒状部２１によって下方へ延長されている。つまり、シリンダヘッドカバー側ブローバイガス通路１３の下端部を構成する断面円形の筒状部２１がシリンダヘッドカバー５のフランジ面９から下方へ突出して形成されており、その先端面２１ａに、シリンダヘッドカバー側ブローバイガス通路１３の下端開口１３ａが開口している。つまり、シリンダヘッドカバー側ブローバイガス通路１３の下端開口１３ａは、シリンダヘッドカバー５のフランジ面９よりも下方に位置している。

上記のような筒状部２１に対応して、シリンダヘッド４のフランジ面１０には、断面円形をなす凹部２２が上記筒状部２１と同心状に形成されており、その底面２２ａ中心に、シリンダヘッド側ブローバイガス通路１２の上端開口１２ａが開口している。

そして、シリンダヘッドカバー５をシリンダヘッド４に組み付けた状態では、上記筒状部２１と上記凹部２２とが互いに嵌合しており、シリンダヘッドカバー側ブローバイガス通路１３の下端開口１３ａとシリンダヘッド側ブローバイガス通路１２の上端開口１２ａとが互いに整列した状態で対向している。このとき、筒状部２１の先端面２１ａと凹部２２の底面２２ａとの間には、フランジ面９，１０間の間隙１７よりも小さな所定の間隙１８が残存している。この間隙１８の寸法Ｌ２は、フローティング状態にあるシリンダヘッドカバー５に設計上許容されている上下方向の変位に対応して設定されており、従って、基本的に筒状部２１の先端面２１ａは凹部２２の底面２２ａに接触することがない。なお、上記間隙１７の寸法Ｌ１は例えば１〜２ｍｍ程度であり、上記間隙１８の寸法Ｌ２は例えば０．７〜０．８ｍｍ程度である。また、上記凹部２２の径は筒状部２１の径よりも大きく設定されており、筒状部２１の外周面と凹部２２の内周面との間に、やはり僅かな間隙１９が半径方向に与えられている。これは、フローティング状態にあるシリンダヘッドカバー５の相対変位を阻害しないようにするためのものであり、間隙１８と同程度あるいはこれよりも小さくてもよい。

上記の筒状部２１および凹部２２は、図１〜３から明らかなように、円形をなすブローバイガス通路シール部８Ａの内周側にあり、該ブローバイガス通路シール部８Ａによって全体が囲まれている。

上記のような構成においては、図示せぬ新気導入経路からの新気の導入ならびにブリーザ室１４に作用する負圧によってクランク室３内のブローバイガスの換気がなされ、シリンダヘッド側ブローバイガス通路１２からシリンダヘッドカバー側ブローバイガス通路１３へと上方へブローバイガスが流れる。ブローバイガスには、多量の燃料成分が含まれており、この燃料成分がオイルとともに液滴となってシリンダヘッド側ブローバイガス通路１２の上端開口１２ａから側方へ飛び散ることがある。しかしながら、凹部２２の底面２２ａはフランジ面１０からステップ状に下方へ下がっており、従って、間隙１８内の液滴が上方のシール部材８へと到達することはない。なお、ブローバイガス通路１２，１３の上部と下部との間では圧力差が存在するが、シール部材８（ブローバイガス通路シール部８Ａ）内周の間隙１７内とブローバイガス通路１２，１３が開口する間隙１８内との間では圧力差は存在しないので、このような圧力差によって燃料成分がシール部材８へ向かうことはない。

また、上記のようにブローバイガスの流れに伴って凹部２２の底面２２ａへ流れ出た燃料成分を含む液滴は、内燃機関の運転を停止したとき（つまりブローバイガスの流れが止まったとき）に、自重によってシリンダヘッド側ブローバイガス通路１２を流れ落ち、クランク室３へと戻る。従って、凹部２２に多量の液体が集まって溢れてしまうようなことはない。

上記の筒状部２１は、シリンダヘッドカバー５の射出成形あるいは鋳造の際にシリンダヘッドカバー５と一体に形成することができ、特に、合成樹脂の成形による場合には、極めて容易に実施可能である。あるいは、シリンダヘッドカバー５の本体部分を形成した後に、筒状の別部品を後工程で取り付けるようにすることも可能である。この筒状部２１の長さは、上述した燃料成分のシール部材８への付着を抑制する上では長いほどよいが、不必要に長いとその形成や剛性確保あるいはシリンダヘッド４の取り扱い等の点で好ましくないので、燃料成分のシール部材８への付着を防止し得る範囲内でできるだけ短く設定することが望ましい。

また上記のように形成される筒状部２１と凹部２２は、互いに嵌合することで、シリンダヘッドカバー５をシリンダヘッド４に取り付ける際の位置決め機構としても機能する。特に、Ｖ型内燃機関のようにシリンダヘッド４が傾斜している状態においてシリンダヘッドカバー５を取り付ける必要がある場合に、ボルト締結前にシリンダヘッドカバー５を所定位置に仮止めでき、ボルト締結作業が非常に容易となる。

次に、図４は、この発明の第２の実施例を示している。この実施例においては、凹部２２の径よりも僅かに大径な大径部３１が筒状部２１の基部に設けられており、筒状部２１外周面と凹部２２内周面との間の間隙１８の上方を覆うように大径部３１が張り出している。この大径部３１の先端とシリンダヘッド４のフランジ面９との間には、やはり両者の接触を回避するための上下方向の間隙３２が存在する。この間隙３２の寸法Ｌ３は、筒状部２１の先端面２１ａにおける間隙１８の寸法Ｌ２とほぼ等しく設定されている。

このような構成では、凹部２２の底面２２ａからシール部材８へ至る経路がより複雑な迷路となるので、燃料成分のシール部材８への付着がさらに抑制される。

図５は、さらにこの発明の第３の実施例を示している。この実施例においては、筒状部２１の外周面がテーパ状に傾斜しており、つまり筒状部２１が円錐台形に形成されている。そして、凹部２２もこれに対応して内周面がテーパ状に傾斜した円錐台形に形成されている。

このようなテーパ状の構成においても、上述した作用効果が同様に得られる。そして、この実施例の構成によれば、筒状部２１および凹部２２の形成、例えば筒状部２１の樹脂成形や凹部２２の機械加工が容易となり、また筒状部２１の剛性・強度の確保が容易となる。

以上、この発明の一実施例を説明したが、この発明は上記実施例に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、上記実施例では、シール部材８がシリンダヘッドカバー５側のシール部材取付溝７に保持されているが、このような溝を具備せずにフランジ面９，１０の間に挟持される構成であってもよい。また、環状のブローバイガス通路シール部８Ａが分離独立した構成であってもよい。

さらに、上記実施例では、シリンダヘッドカバー５がフローティング状態に支持されている例を説明したが、本発明は必ずしもこれに限定されず、シリンダヘッドカバー５がシリンダヘッド４に固定されている場合にも適用が可能である。

また、本発明は、直列多気筒内燃機関に限定されることなくＶ型多気筒内燃機関などにも適用可能であり、かつ、ブローバイガス通路１２，１３が傾斜した状態となっていてもよい。

４…シリンダヘッド
５…シリンダヘッドカバー
８…シール部材
１２…シリンダヘッド側ブローバイガス通路
１３…シリンダヘッドカバー側ブローバイガス通路
２１…筒状部
２２…凹部

Claims (4)

1. 内燃機関のクランク室内のブローバイガスを導くブローバイガス通路が、シリンダヘッドとシリンダヘッドカバーとに亘って形成され、シリンダヘッド側ブローバイガス通路とシリンダヘッドカバー側ブローバイガス通路との境界部が、該ブローバイガス通路の周囲を囲むように上記シリンダヘッドと上記シリンダヘッドカバーとの間に配置されたシール部材によってシールされてなるブローバイガス通路のシール構造において、
   上記シリンダヘッドカバー側ブローバイガス通路の下端部を構成する筒状部を、上記シール部材の内周側において、上記シリンダヘッドカバーの下側フランジ面から下方へ突出して形成し、
   上記シリンダヘッドの上側フランジ面には、上記シリンダヘッド側ブローバイガス通路の上端が開口する底面を備えた凹部を上記筒状部に対応して形成し、
   上記筒状部と上記凹部とを互いに嵌合させたことを特徴とするブローバイガス通路のシール構造。
2. 上記筒状部の先端面と上記凹部の底面との間に間隙が存在することを特徴とする請求項１に記載のブローバイガス通路のシール構造。
3. 上記筒状部の外周面と上記凹部の内周面との間に間隙が存在することを特徴とする請求項１または２に記載のブローバイガス通路のシール構造。
4. 上記シリンダヘッドカバーは、その下側フランジ面と上記シリンダヘッドの上側フランジ面との間に間隙を形成するようにフローティング状態で上記シリンダヘッドに取り付けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のブローバイガス通路のシール構造。

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