JP2014020279A - ブローバイガス還流装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造で凍結防止を図ることができるブローバイガス還流装置を提供する。
【解決手段】ブローバイガスをガス還流管３１を通して吸気側に還流させるブローバイガス還流装置において、ガス還流管の中間部を両端のガス流入部３１ａ及びガス流出部３１ｂより高位置に配置するとともに、ガス還流管の中間部に、板面を鉛直方向に向けてガス還流管内に配置した板材に、ガス還流管の断面積より小さな断面積の通孔からなる絞り３３ｃを設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、ブローバイガス還流装置に関し、詳しくは、内燃機関のクランクケース内のブローバイガスを吸気側に還流させる装置に関する。

ディーゼルエンジンなどの内燃機関には、シリンダとピストンとの間からクランクケース内に漏れ出したブローバイガスをガス還流管を通してエンジンの吸気側、通常はエアクリーナに還流させるブローバイガス還流装置が設けられている。還流するブローバイガスは、燃焼により発生した水分を多く含んでいるため、寒冷地でガス還流管が０℃以下になると、ガス還流管内で凝縮した水分が凍結し、ガス還流管を閉塞してブローバイガスの還流が正常に行われなくなることがある。特に、ガス還流管内に圧力及び流量調節用の絞りが設けられている場合、絞りの部分に凝縮した水分やオイルなどの油分が溜まりやすいため、凍結による流路の詰まりが発生しやすかった。このため、絞り（オリフィス）を設けたソケット管を熱伝導率の低い合成樹脂製にしたり（例えば、特許文献１参照。）、ガス還流管を排気マニホールドの熱で加熱したりすることが行われている（例えば、特許文献２参照。）。

特開平９−１３７７０９号公報 特開平２０１１−１２７４９０号公報

しかし、エンジン停止後の自然冷却によってガス還流管の温度が低下すると、ガス還流管内の水分が凝縮して絞りなどの部分で凍結するため、凍結によるガス還流管の閉塞を確実に防止することはできず、また、別部材を用意したり、排気マニホールドやガス還流管の配置を工夫したりする手間が掛かっていた。

そこで本発明は、簡単な構造で凍結防止を図ることができるブローバイガス還流装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明のブローバイガス還流装置は、ブローバイガスをガス還流管を通して吸気側に還流させるブローバイガス還流装置において、前記ガス還流管の中間部を両端のガス流入部及びガス流出部より高位置に配置するとともに、ガス還流管の中間部に絞りを設けたことを特徴としている。

さらに、本発明のブローバイガス還流装置は、前記絞りが、板面を鉛直方向に向けて前記ガス還流管内に配置した板材に、ガス還流管の断面積より小さな断面積の通孔を設けたものであること、前記ガス還流管における前記ガス流出部から前記絞りまでの距離が、ガス還流管の内径以上の距離を有していること、前記ガス還流管が、前記絞りを設けた中間部から前記ガス流入部及び前記ガス流出部に向かって連続した下り勾配を有していること、前記絞りを設けたガス還流管の中間部が断熱構造を有していること、前記絞りが、前記ガス還流管を構成するガス流入部側の上流側ホースとガス流出部側の下流側ホースとを接続する接続部材に設けられていること、前記上流側ホース及び前記下流側ホースが前記接続部材の外周全体を覆った状態で接続されることを特徴としている。

本発明のブローバイガス還流装置によれば、絞りを設けたガス還流管の中間部を両端のガス流入部及びガス流出部より高位置に配置したので、ガス還流管の内部で水分が凝縮してもガス還流管の内部、特に、絞りの部分に溜まることはなく、凍結した水分によってガス還流管が閉塞されることがなくなる。さらに、絞りを鉛直方向に向けて配置した板材によって形成することにより、絞りの部分に凝縮した水分が溜まることはない。また、吸気側となるガス流出部から絞りまでを、ガス還流管の内径以上の距離とすることにより、エンジンに吸気される低温の空気で絞りの部分が冷却されることがなくなり、絞りの部分で水分が凍結することを確実に防止できる。

さらに、絞りを設けた中間部からガス流入部及びガス流出部に向かって全体を下り勾配に形成することにより、ガス還流管内で凝縮した水分をガス還流管からより確実に排出することができる。また、絞りを設けたガス還流管の中間部を断熱構造とすることにより、エンジン停止後に絞りの部分の温度が急速に低下して水分が凍結することを確実に防止できる。ガス還流管を構成するガス流入部側の上流側ホースとガス流出部側の下流側ホースとを接続する接続部材に絞りを設けることにより、適切な位置に絞りを配置することが容易にでき、上流側ホース及び下流側ホースで接続部材の外周全体を覆うことにより、断熱効果を得ることもできる。

本発明のブローバイガス還流装置の一形態例を示す説明図である。 本発明のブローバイガス還流装置を装着したエンジンを使用した可搬式エンジン発電機の一例を示す断面正面図である。 同じく可搬式エンジン発電機の断面平面図である。

まず、図２及び図３に示すように、可搬式エンジン発電機１１は、架台１２に支持されたケーシング１３の内部に、発電機１４と、該発電機１４を駆動するエンジン１５と、燃料タンク１６，エアクリーナ１７，ラジエータ１８，マフラ１９などの機器とを収容したものであって、エンジン１５とマフラ１９との間には、ラジエータ１８を装着した仕切り壁２０が設けられ、この仕切り壁２０によってケーシング１３内が，エンジン１５や発電機１４を収容した機器室２１と、マフラ１９を収容した排風室２２とに区画されている。また、ケーシング１３の側壁部には、ケーシング１３の内部に冷却用及び燃焼用の空気を取り入れるための吸気口２３が設けられており、ケーシング１３の上面中央部には、エンジン発電機１１を吊り上げるための吊り金具２４が設けられている。

エンジン１５は、吸気口２３からケーシング１３内に吸い込んだ空気の一部を、エアクリーナ１７から吸気管２５を介してシリンダ内に送り込み、シリンダ内で燃料を燃焼させた後の排ガスを、排気管２６からマフラ１９を通して外部に排出する。また、ケーシング１３内に吸い込まれた空気の残部は、ラジエータファン２７の作用でラジエータ１８を通過し、エンジン冷却水を冷却した後、排風室２２から外部に排出される。

エンジン１５の上部には、クランクケース１５ａ内からエンジン１５の吸気側にブローバイガスを還流させるガス還流管３１が設けられている。ガス還流管３１の一端のガス流入部３１ａは、エンジン１５のシリンダヘッドカバー１５ｂに接続されており、シリンダヘッドカバー１５ｂ内からエンジン内の通路を介してクランクケース１５ａ内に連通している。ガス還流管３１の他端のガス流出部３１ｂは、吸気管２５に接続しており、ガス還流管３１を介してクランクケース１５ａ内と吸気管２５内とが連通した状態となっている。エンジン１５の運転中は、吸気管２５内が負圧になることから、クランクケース１５ａ内のブローバイガスは、シリンダヘッドカバー１５ｂ内を介してガス還流管３１に吸引され、ガス還流管３１から吸気管２５内を流れる吸気空気に吸い込まれてシリンダに送り込まれる。

図１に示すように、ガス還流管３１は、クランクケース１５ａに接続されるガス流入部３１ａ側の上流側ホース３２ａと、吸気管２５に接続されるガス流出部３１ｂ側の下流側ホース３２ｂと、上流側ホース３２ａと下流側ホース３２ｂとを接続するとともに、流量調節用の絞りを備えた金属製の接続部材３３とで形成されており、接続部材３３が設けられているガス還流管３１の中間部が、両端のガス流入部３１ａ及びガス流出部３１ｂに比べて高位置になるように配置されている。接続部材３３は、両ホース３２ａ、３２ｂ内に挿入される短管３３ａの一端開口を蓋板材３３ｂで閉塞し、該蓋板材３３ｂの中央に、ガス還流管３１の断面積より小さな断面積の通孔を設けて絞り（オリフィス）３３ｃを形成したものであって、短管３３ａの軸線を水平方向とし、蓋板材３３ｂの板面を鉛直方向に向けて配置している。さらに、接続部材３３を設けたガス還流管３１の外周には断熱材３４を設け、接続部材３３と外部との熱伝導を抑える断熱構造としている。

このように形成したガス還流管３１は、エンジン１５の運転中は、クランクケース１５ａ内のブローバイガスを、図１に矢印で示すように、絞り３３ｃで流量調節して吸気管２５に還流させている。このとき、外気温が低くてガス還流管３１の内部でブローバイガス中の水分が凝縮しても、接続部材３３の上流側では、クランクケース１５ａとの接続部に向かって上流側ホース３２ａが連続した下り勾配となっており、接続部材３３の下流側では、吸気管２５との接続部に向かって下流側ホース３２ｂが連続した下り勾配となっているので、ガス還流管３１内で凝縮した水分は、クランクケース１５ａ又は吸気管２５に向かって流下していく。したがって、ガス還流管３１の内部に凝縮した水分が溜まって凍結することはなく、水分の凍結によってガス還流管３１が閉塞してしまうことを防止できる。また、接続部材３３を、外気が流れる吸気管２５から離れたガス還流管３１の中間部に配置しているので、吸気管２５内を流れる空気の温度が低くても、接続部材３３が冷却されることはなく、接続部材３３の部分でブローバイガス中の水分が凝縮したり、凍結したりすることもなくなる。

エンジン１５を停止させた際に、流れが止まったブローバイガス中の水分がガス還流管３１内で凝縮しても、上流側ホース３２ａ及び下流側ホース３２ｂの下り勾配によってガス還流管３１内から凝縮した水分を速やかに排出することができる。特に、絞り３３ｃを備えた接続部材３３をガス還流管３１の最高部に設け、絞り３３ｃを形成した蓋板材３３ｂの板面を鉛直方向に向けているので、絞り３３ｃの周辺に凝縮した水分が溜まることはなく、凍結した水分で絞り３３ｃが閉塞されることを確実に防止できる。さらに、接続部材３３を設けた中間部分の外周に断熱材３４を設けて断熱構造としているので、エンジン停止後に接続部材３３の温度、特に絞り３３ｃの部分の温度が急激に低下して絞り３３ｃの部分で水分が凝縮したり、凍結したりすることを防止でき、小径で詰まりやすい絞り３３ｃが水分の凍結で閉塞することを確実に防止できる。

このように、ブローバイガスを還流させるガス還流管３１内に凝縮した水分が溜まって凍結することを防止できるので、可搬式エンジン発電機１１を極寒地で使用する場合も、安定した状態でエンジン１５を作動させることができ、電力供給を確実に行うことができる。

さらに、本形態例で示すように、ガス還流管３１を、上流側ホース３２ａと下流側ホース３２ｂとを接続部材３３で接続して形成する場合、両ホース３２ａ，３２ｂの長さをそれぞれ適切に設定することにより、接続部材３３に設けた絞り３３ｃの位置を、容易に所定の高位置に設定することができるとともに、両ホース３２ａ，３２ｂを熱伝導度が低いゴムで形成し、両ホース３２ａ，３２ｂで接続部材３３を完全に覆うように接続することにより、両ホース３２ａ，３２ｂが断熱材として機能し、金属製の接続部材３３が低温の外気で冷却されることを抑えることができる。

また、接続部材３３の上流側にはバルジ加工などの抜け止め構造を設けずに上流側ホース３２ａを接続し、何らかの原因でクランクケース１５ａ側の圧力が異常に上昇したときに、接続部材３３から上流側ホース３２ａが外れるように形成しておくことにより、圧力の異常上昇によるエンジン１５の破損を防ぐことができる。同様に、上流側ホース３２ａへの接続部材３３の挿入長さを下流側ホース３２ｂの挿入長さより短くしておいても、クランクケース１５ａ側の異常な圧力上昇を回避することができる。このように、上流側ホース３２ａが外れた場合、下流側ホース３２ｂから外気を吸気することになるが、下流側ホース３２ｂには、絞り３３ｃを有する接続部材３３が残っているので、外気の吸入量を制限することができ、エアクリーナ１７を介さない空気の吸入量を最小限に抑えてエンジンへの異物の流入を抑制することができる。

なお、エンジンの構造によっては、絞りを設けるガス還流管の中間部がクランクケース側あるいは吸気管側に片寄ることがあるが、最高位置に絞りを配置した逆Ｕ字状になるようにガス還流管を設置すればよい。絞りが吸気管側に近くなる場合は、吸気管から絞りまでの距離を、ガス還流管の内径以上の距離とすることにより、運転中に吸気管内を０℃以下の低温の空気が流れても、絞りが０℃以下に冷却されることを回避できる。また、クランクケースや吸気管との接続部からは、絞りの方向に向かって連続した上り勾配になるようにガス還流管を設置することが好ましいが、エンジンの構造によって連続した上り勾配を採用できないときは、液溜まりとなる凹状部がなければ、一部に水平方向となる部分があってもよい。さらに、ガス還流管中間部の断熱構造は、ガス還流管の外周に断熱材を取り付けたり、断熱性を有する材料を巻き付けたりするなどの適宜な手段を採用することができ、接続部材に熱伝導率が低い材料を採用して断熱構造とすることもできる。また、接続部材とは別に絞りを設けた絞り部材を用いることもできる。

本発明のブローバイガス還流装置は、様々な温度条件の場所で使用される可搬式エンジン発電機をはじめとする各種エンジン作業機用のエンジンに最適であるが、自動車や気動車などの移動体の他、固定的に使用されるエンジンにも適用することが可能である。また、ガス還流管のエンジン側の接続部分は、エンジンの構造に応じて適宜設定することができる。

１１…可搬式エンジン発電機、１２…架台、１３…ケーシング、１４…発電機、１５…エンジン、１５ａ…クランクケース、１５ｂ…シリンダヘッドカバー、１６…燃料タンク、１７…エアクリーナ、１８…ラジエータ、１９…マフラ、２０…仕切り壁、２１…機器室、２２…排風室、２３…吸気口、２４…吊り金具、２５…吸気管、２６…排気管、２７…ラジエータファン、３１…ガス還流管、３１ａ…ガス流入部、３１ｂ…ガス流出部、３２ａ…上流側ホース、３２ｂ…下流側ホース、３３…接続部材、３３ａ…短管、３３ｂ…蓋板材、３３ｃ…絞り（オリフィス）、３４…断熱材

Claims (7)

1. ブローバイガスをガス還流管を通して吸気側に還流させるブローバイガス還流装置において、前記ガス還流管の中間部を両端のガス流入部及びガス流出部より高位置に配置するとともに、ガス還流管の中間部に絞りを設けたことを特徴とするブローバイガス還流装置。
2. 前記絞りは、板面を鉛直方向に向けて前記ガス還流管内に配置した板材に、ガス還流管の断面積より小さな断面積の通孔を設けたものであることを特徴とする請求項１記載のブローバイガス還流装置。
3. 前記ガス還流管における前記ガス流出部から前記絞りまでの距離が、ガス還流管の内径以上の距離を有していることを特徴とする請求項１又は２記載のブローバイガス還流装置。
4. 前記ガス還流管は、前記絞りを設けた中間部から前記ガス流入部及び前記ガス流出部に向かって連続した下り勾配を有していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のブローバイガス還流装置。
5. 前記絞りを設けたガス還流管の中間部が断熱構造を有していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載のブローバイガス還流装置。
6. 前記絞りは、前記ガス還流管を構成するガス流入部側の上流側ホースとガス流出部側の下流側ホースとを接続する接続部材に設けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載のブローバイガス還流装置。
7. 前記上流側ホース及び前記下流側ホースは、前記接続部材の外周全体を覆った状態で接続されることを特徴とする請求項６記載のブローバイガス還流装置。

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