JP2014109241A - オイルミストセパレーターを備えたディーゼルエンジン - Google Patents

Abstract

【課題】構造の複雑化、寸法の大型化、製造コストの上昇等を可能な限り抑制した形態で、オイルミストセパレーターが搭載されたディーゼルエンジンを提案すること。
【解決手段】ディーゼルエンジン１は、ブローバイガスからオイルミストを分離するオイルミストセパレーター１６と、シリンダーブロック２に取り付けたブロック取付け部材１４に取り付けた複合取付け部材１７とを有している。複合取付け部材１７には、燃料フィルター取付け部５４とオイルミストセパレーター取付け部５５が設けられている。オイルミストセパレーター取付け用に専用の取付け部材が不要であり、オイルミストセパレーター取付け機構をシンプルに構成できる。
【選択図】図７

Description

本発明は、エンジン燃焼室等から漏れ出るブローバイガスからオイルミストを分離除去してエンジン吸気系に還流させるためのオイルミストセパレーターを備えたディーゼルエンジンに関する。

ディーゼルエンジン搭載車においては、排出ガス規制Ｔｉｅｒ４が施行されると、ブローバイガスを直接に大気中に放出せずに、エンジン吸気系に還流させることが必要になる。この場合、ブローバイガスをエンジン吸気系に還流させるために、ブローバイガスからオイルミストを分離除去するためのオイルミストセパレーターの搭載が必要になる。

ここで、特許文献１にはディーゼルエンジンが開示されており、当該ディーゼルエンジンでは、構造を複雑化させることなくフィルター再生用加熱装置をディーゼルエンジンに取り付けることができるように改良が施されている。

特許文献２には、オイルミストセパレーターを備えたブローバイガス還流装置が提案されている。当該ブローバイガス還流装置では、エンジン吸気系とは反対側のエンジン側部にオイルミストセパレーターを配置してある。

特開２０１２−１８４７３１号公報 特開２０１２−１２７２５４号公報

特許文献１に開示されているようなディーゼルエンジンにおいて、排出ガス規制に適合するように、新たな部品であるオイルミストセパレーターを搭載する場合には、構造の複雑化、部品点数の増加、設置スペースの増加、および、これらに伴う製造コストの上昇を可能な限り抑制して、オイルミストセパレーターを取り付けることが望ましい。

この点について、例えば、特許文献２に開示のブローバイガス還流装置では、エンジン側部にオイルミストセパレーターを取り付けるようにしているが、具体的な取付け構造については何ら着目されていない。専用の取付け部材を用いてオイルミストセパレーターをシリンダーブロック等に固定する場合には、部品点数の増加、取付け部材の設置スペースの確保等が必要になり、エンジンの小型化、低コスト化には不利である。

本発明の課題は、このような点に鑑みて、構造の複雑化、寸法の大型化、製造コストの上昇等を可能な限り抑制した形態で、オイルミストセパレーターが搭載されたディーゼルエンジンを提案することにある。

上記の課題を解決するために、本発明のディーゼルエンジンは、ブローバイガスからオイルミストを分離するオイルミストセパレーターと、シリンダーブロックに直接に取り付けられ、あるいは、当該シリンダーブロックに取り付けたブロック取付け部材に取り付けられた複合取付け部材と、前記複合取付け部材に設けた第１部品取付け部と、前記複合取付け部材に設けた第２部品取付け部とを有し、前記第１部品取付け部は、前記オイルミストセパレーターの取付け部であることを特徴としている。

ディーゼルエンジンにおいては、シリンダーブロック回りに、各種の部品が取り付け部材（ステイ）を介してシリンダーブロックに取り付けられている。例えば、燃料フィルター、燃料ポンプ等の部品が取り付けられている。

本発明では、この点に着目して、シリンダーブロックに直接、あるいは間接的に取り付けられた複合取付け部材に、第１、第２部品取付け部を設け、第１部品取付け部をオイルミストセパレーターの取付け部としている。このようにすれば、例えば、既設部品である燃料フィルターの取付け部材に、第１、第２部品取付け部を設けることで、共通の取付け部材を用いて、新たに設置される部品であるオイルミストセパレーターを取り付けることができる。

したがって、新たに専用の取付け部材をシリンダーブロック等に取り付け、ここにオイルミストセパレーターを取り付ける場合に比べて、部品点数の増加、シリンダーブロック回りの構造の複雑化を招くことなく、オイルミストセパレーターを取り付けることができる。また、専用の取付け部材を配置するための設置スペースを確保する必要がないので、部品配置のレイアウトの自由度が低下してしまうことも抑制できる。これにより、製造コストの大幅な上昇を伴うことなく、オイルミストセパレーターを配置できる。

本発明において、前記複合取付け部材に、第３部品取付け部を設けることができる。例えば、ワイヤーハーネスのクランプ等の部品を取り付けるために当該第３部品取付け部を利用することができる。勿論、複合取付け部材に、より多数の部品取付け部を設けることも可能である。

ここで、排出ガス規制に適合するために、ディーゼルエンジンにおいては、エンジン排気系を介して排出される排出ガスに含まれる粒子状物質を除去するフィルター（ＤＰＦ）と、前記エンジン排気系における前記フィルターの前段に配置され、燃料を燃焼させることで前記フィルターを通過する前の前記排出ガスを加熱するフィルター再生用加熱装置とが搭載される。

この場合には、前記ブロック取付け部材に、前記フィルターおよび前記フィルター再生用加熱装置のうちの少なくとも一方の部品を取り付けることができる。換言すると、これらのフィルター、フィルター再生用加熱装置の取付け部材を、ブロック取付け部材として利用し、ここに、オイルミストセパレーターを取り付けるための複合取付け部材を取り付けるようにすれば、これらの部品を、構造の複雑化、取付け部品点数の増加、設置スペースの増加およびコストの大幅な増加を伴うことなく、シリンダーブロック回りに配置することができる。

また、この場合には、前記シリンダーブロックにおけるフライホイールが配置されている側の端部に、エンジンクランク軸の軸線に直交する平面方向に延びる状態で、前記ブロック取付け部材を取り付け、前記ブロック取付け部材における前記フライホイールの側を向く外側取付け面に、前記フィルター再生用加熱装置を取り付け、前記ブロック取付け部材における前記外側取付け面とは反対側の内側取付け面に、前記複合取付け部材を取り付ける構成を採用することができる。

本発明のディーゼルエンジンでは、シリンダーブロックに直接、あるいは間接的に取り付けられた複合取付け部材を複数部品の共通取付け部材としている。すなわち、複合取付け部材に第１、第２部品取付け部を設けている。そして、第１部品取付け部をオイルミストセパレーターの取付け部としている。

したがって、本発明によれば、例えば、燃料フィルター等の既設部品の取付け部材に第１、第２部品取付け部を設けることで、共通の取付け部材を用いて、新たに設置される部品であるオイルミストセパレーターを取り付けることができる。よって、取付け部材の増加、取付け構造の複雑化、取付けスペースの増加およびコストの増加を抑制した形態で、オイルミストセパレーターをディーゼルエンジンに取り付けることができる。

本発明を適用したディーゼルエンジンを示す斜視図である。 図１のディーゼルエンジンを異なる方向から見た場合を示す斜視図である。 図１のディーゼルエンジンの平面図である。 図１のディーゼルエンジンのオイルミストセパレーター、燃料フィルター、その取付け部材、およびブロック取付け部材を含む部位を取り出して示す斜視図である。 図４に示す部位を異なる方向から見た場合の斜視図である。 図４に示す部位の平面図である。 図４に示す部位を、エンジン本体側および外側から見た場合の斜視図である。 図１のディーゼルエンジンのオイルミストセパレーター、燃料フィルターおよび、その取付け部材を取り出して示す斜視図である。

以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態に係るディーゼルエンジンを説明する。

まず、図１〜図３を参照して、ディーゼルエンジンの全体構成を説明する。本実施の形態に係るディーゼルエンジン１は例えば縦型直列４気筒エンジンであり、そのエンジン本体部は、シリンダーブロック２、この上端に取り付けたシリンダーヘッド３、この上端に取り付けたロッカーアームブラケット４、および、この上に取り付けたシリンダーヘッドカバー５から構成されている。シリンダーブロック２の下端にはオイルパン６が取り付けられている。シリンダーブロック２の内部には、その長さ方向Ｙに沿ってクランクシャフト（図示せず）が配置され、シリンダーヘッド３には、その長さ方向Ｙに沿って４つの気筒（図示せず）が配列されている。

シリンダーブロック２におけるエンジン長さ方向Ｙの一方の端の側（以下、「エンジン前側」という。）には、冷却ファン７が配置されている。冷却ファン７には、ベルト・プーリー式の動力伝達機構を介して、クランクシャフトから回転が伝達される。また、エンジン前側には、クランクシャフトからの回転によって駆動されるオルタネーター８およびエアーポンプ９が配置されている。シリンダーブロック２の他方の端の側（以下、「エンジン後側」という。）には、外方に突出しているクランクシャフトの軸端部に固定したフライホイール１０が配置され、フライホイール１０は円筒状のフライホイールケース１１によって外周が覆われている。

フライホイールケース１１の上方には、フィルター１２（ＤＰＦ）とバーナー装置１３が配置されている。フィルター１２は円筒形状のものであり、エンジン幅方向Ｘに水平に配置されており、エンジン排気系を介して排出される排出ガスに含まれる粒子状物質を除去する。バーナー装置１３は、エンジン排気系におけるフィルター１２の前段に配置され、燃料を燃焼させることでフィルター１２を通過する前の排出ガスを加熱するフィルター再生用加熱装置である。これらフィルター１２およびバーナー装置１３は、シリンダーブロック２のエンジン後側の端部に取り付けたブロック取付け部材１４に取り付けられている。ブロック取付け部材１４については詳細を後述する（図４〜図７参照）。

シリンダーブロック２におけるエンジン幅方向Ｘの一方の側には、図１、図３から分かるように、燃料フィルター１５および燃料供給系を構成する配管部品と、オイルミストセパレーター１６が配置されている。オイルミストセパレーター１６は、各気筒の燃焼室から、シリンダーブロック２内のクランク室（図示せず）に漏れ出たブローバイガスからオイルミストを分離除去するためのものである。

燃料フィルター１５およびオイルミストセパレーター１６は、エンジン後側に近い位置において、共通の部品取付け部材である複合取付け部材１７に取り付けられている。複合取付け部材１７はブロック取付け部材１４に取り付けられている。複合取付け部材１７を、直接にシリンダーブロック２に取り付けることも可能である。また、複合取付け部材１７をフライホイールケース１１に取り付け、フライホイールケース１１を介してシリンダーブロック２に間接的に取り付けることも可能である。複合取付け部材１７については詳細を後述する（図４〜図８参照）。

シリンダーブロック２におけるエンジン幅方向Ｘの他方の側には、図２、図３から分かるように、エンジン吸気系を構成する配管部品およびエンジン排気系を構成する配管部品が配置されている。

エンジン吸気系においては、吸気フィルター（図示せず）を介して吸気管２１に取り込まれた外気は、ターボチャージャー２２のコンプレッサーハウジング内の通路および連通管２３を経由して、吸気マニホールド２４に導かれ、ここから４つの気筒の各燃焼室に吸引される。なお、吸気管２１には連通管２５が繋がっており、吸気の一部が連通管２５を介してエアーポンプ９に吸引される。エアーポンプ９から吐出された空気は、バーナー用空気供給管２６を介して、燃焼用空気として、バーナー装置１３に供給される。

エンジン排気系においては、各気筒の燃焼室から排出される排出ガスが排気マニホールド２７を介して集められ、ターボチャージャー２２のタービンハウジング内の通路を経由した後に、排気連通管２８に排出される。しかる後に、排出ガスは、排気連通管２８からバーナー装置１３およびフィルター１２を経由して粒子状物質が除去され、マフラー（図示せず）を介して清浄化された後に、大気中に放出される。

燃料供給系においては、燃料タンク内（図示せず）の燃料が、燃料フィルター１５の燃料入口１５ａから当該燃料フィルター１５に取り込まれる。燃料フィルター１５を経由して、その燃料出口１５ｂから出た燃料は、燃料供給管３１を介して、シリンダーブロック２の側部に組み付けられている燃料噴射ポンプ３２に供給される。燃料噴射ポンプ３２によって噴射された高圧の燃料は、４本の高圧燃料供給管３３を介して、各気筒の燃料噴射ノズル３４に供給され、これらから各燃焼室に噴射される。

各燃料噴射ノズル３４に供給された余剰燃料は、各燃料噴射ノズル３４を連通している余剰燃料回収管３５を経由してバーナー用燃料供給管３６に回収され、ここを介してバーナー装置１３に燃焼用燃料として供給される。

オイルミストセパレーター１６を経由するブローバイガス還流系においては、図３から分かるように、シリンダーブロック２内のクランク室に連通しているブローバイガス回収管３７を介して、ブローバイガスがオイルミストセパレーター１６に回収される。回収されたブローバイガスは、オイルミストセパレーター１６において、そこに含まれているオイルミストが分離除去される。分離除去されたオイルミストは、オイル戻り管３８を介して、オイルパン６に戻される。オイルミストが分離除去された後のブローバイガスは、オイルミストセパレーター１６から、ブローバイガス戻り管３９を介して、吸気管２１に戻る。この後は、エンジン吸気系を介して、吸気と共に再度、各燃焼室に供給される。

（オイルミストセパレーターの取付け構造）
次に、図４〜図８も参照して、オイルミストセパレーター１６の取付け構造を説明する。図４〜図６はそれぞれ、図１〜図３に示すディーゼルエンジン１から、ブロック取付け部材１４、複合取付け部材１７、燃料フィルター１５およびオイルミストセパレーター１６を含む部位を取り出して示す斜視図である。図４は当該部位を図１における場合と略同一方向から見た場合の斜視図であり、図５は当該部位を図２における場合と略同一方向から見た場合の斜視図であり、図６は当該部位を図３における場合と略同一方向から見た場合の平面図である。図７（ａ）および（ｂ）は、当該部位をエンジン本体部の側である内側から見た場合の斜視図およびエンジン本体部の外側から見た場合の斜視図である。また、図８は、ブロック取付け部材１４を取り外した状態で、複合取付け部材１７に燃料フィルター１５およびオイルミストセパレーター１６が取付けられた状態を示す斜視図である。

まず、図４〜図７を参照して説明すると、ブロック取付け部材１４は、矩形輪郭をした金属製の第１取付け板４１と、矩形輪郭をした金属製の第２取付け板４２を備えている。第１、第２取付け板４１、４２は略同一の幅であり、第１取付け板４１は第２取付け板４２よりも高さ寸法が大きい。第１、第２取付け板４１、４２は下端縁を合わせた状態で相互に重ね合わされて、シリンダーブロック２の端部に、複数本のボルト（図示せず）によって共締めされた状態で、締結固定されている。これら第１、第２取付け板４１、４２は、エンジン長さ方向Ｙ（クランクシャフトの軸線方向）に直交する垂直な方向に延びており、第１取付け板４１の内側側面４１ｂ（内側取付け面）の下半部分がシリンダーブロック２の端部に固定されている。

第１取付け板４１の外側側面に重ね合わせた第２取付け板４２の幅方向の両側には、上下にそれぞれ直交する方向に延びる取付け用フランジ４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄが形成されている。第２取付け板４２の外側側面４２ｅ（外側取付け面）における取付け用フランジ４２ａ〜４２ｄの間に、水平に、バーナー装置１３が取り付けられている（図１、図２参照）。

また、下側の左右の取付け用フランジ４２ｃ、４２ｄには、図１、図２に示すように、エンジン後方に水平に延びる状態でフィルター取付け座４３がボルトによって固定されている。フィルター取付け座４３の上面にフィルター１２が搭載されている。

一方、第１取付け板４１の内側側面４１ｂにおける幅方向の一方の縁端部には、複合取付け部材１７が複数本のボルト４５によって締結固定されている。

図４〜図８を参照して説明すると、複合取付け部材１７は垂直に配置されている（エンジン上下方向に延びる状態に配置されている。）。複合取付け部材１７は、エンジン長さ方向Ｙに平行に延びる側面板部分５１と、この側面板部分５１におけるエンジン後側の縁から内側に略４５度の角度で折れ曲って延びる連結板部分５２と、この連結板部分５２の先端縁から略４５度の角度で折れ曲ってエンジン幅方向Ｘに延びる端面板部分５３を備えている。端面板部分５３が、第１取付け板４１の内側側面４１ｂの縁端部に重ね合わされて、ボルト４５によって締結固定されている。

複合取付け部材１７の側面板部分５１において、その外側側面５１ａにおける下端部分が、燃料フィルター取付け部５４（第２部品取付け部）となっている。また、当該側面板部分５１の内側側面５１ｂにおける上半部分が、オイルミストセパレーター取付け部５５（第１部品取付け部）となっている。燃料フィルター取付け部５４には、一対のボルト穴が形成されており、一対のボルト５６によって、当該燃料フィルター取付け部５４に、燃料フィルター１５が締結固定されている。同様に、オイルミストセパレーター取付け部５５にも複数の取付け用のボルト穴が形成されており、複数本、例えば３本のボルト５７によって、当該オイルミストセパレーター取付け部５５に、オイルミストセパレーター１６が締結固定されている。

本実施の形態では、複合取付け部材１７には、更に、第３部品取付け部としてワイヤーハーネス固定用のクランプ（図示せず）が取り付けられるクランプ取付け部５８が形成されている。クランプ取付け部５８は、複合取付け部材１７における連結板部分５２の内側側面５２ｂにおける下端縁部分に、例えば溶接により固定されたブラケットによって形成されている。

なお、複合取付け部材１７における側面板部分５１には、そのエンジン前側の縁端部の下端部分に、連結用ブラケット５９が取り付けられている。連結用ブラケット５９の一端部が側面板部分５１にボルトによって締結固定され、その他端部がシリンダーブロック２の側部にボルトによって締結固定されている。連結用ブラケット５９によって側面板部分５１を支持することで、燃料フィルター１５およびオイルミストセパレーター１６が取り付けられている側面板部分５１の剛性を高め、当該部分に振動等が発生することを抑制している。

このように、複合取付け部材１７は、燃料フィルター１５の取付け用のステイであるが、オイルミストセパレーター１６の取付け用のステイとして兼用されている。したがって、オイルミストセパレーター１６をエンジン本体部に取り付けるための専用の取付け用のステイが不要であり、シリンダーブロック回りの部品点数の増加を抑制できる。また、専用の取付け用ステイの設置スペースを確保する必要がなく、オイルミストセパレーター１６を取り付けるための取付け構造をシンプルにすることができる。

また、燃料フィルター１５を例えばシリンダーブロック回り以外の部位に配置する場合であっても、複合取付け部材１７を、そのままオイルミストセパレーター取付け用のステイとして用いることができる。さらに、既設のフィルター取付け部材の代わりに本実施の形態の複合取付け部材１７を用いれば、燃料フィルター１５が取り付けられている当該複合取付け部材１７に、オイルミストセパレーター１６を後付けすることができる。したがって、複合取付け部材１７は汎用性の高い取付け部材として機能する。

また、複合取付け部材１７においては、その外側側面５１ａにおける燃料フィルター取付け部５４の上側の部分を、例えば、燃料供給ポンプの取付け部として利用することが可能である。したがって、燃料供給ポンプをエンジンに取り付けるための専用のステイも不要となり、燃料フィルターおよび燃料供給ポンプの取り付け構造を極めてシンプルなものにすることが可能である。

なお、本実施の形態では、燃料フィルター１５およびオイルミストセパレーター１６を取り付けるための複合取付け部材１７を例に挙げて説明したが、複合取付け部材としては、シリンダーブロック２の周囲に配置される燃料フィルター以外の部品を取り付ける第２部品取付け部を備えたものであってもよいことは勿論である。

１ ディーゼルエンジン、２ シリンダーブロック、３ シリンダーヘッド、
４ ロッカーアームブラケット、５ シリンダーヘッドカバー、６ オイルパン、
７ 冷却ファン、８ オルタネーター、９ エアーポンプ、
１０ フライホイール、１１ フライホイールケース、１２ フィルター、
１３ バーナー装置、１４ ブロック取付け部材、１５ 燃料フィルター、
１５ａ 燃料入口、１５ｂ 燃料出口、１６ オイルミストセパレーター、
１７ 複合取付け部材、２１ 吸気管、２２ ターボチャージャー、
２３ 連通管、２４ 吸気マニホールド、２５ 連通管、２６ バーナー用空気供給管、
２７ 排気マニホールド、２８ 排気連通管、３１ 燃料供給管、
３２ 燃料噴射ポンプ、３３ 高圧燃料供給管、３４ 燃料噴射ノズル、
３５ 余剰燃料回収管、３６ バーナー用燃料供給管、
３７ ブローバイガス回収管、３８ オイル戻り管、３９ ブローバイガス戻り管、
４１ 第１取付け板、４１ｂ 内側側面（内側取付け面）、
４２ 第２取付け板、４２ａ〜４２ｄ 取付け用フランジ、
４２ｅ 外側側面（外側取付け面）、４３ 取付け座、４５ ボルト、
５１ 側面板部分、５１ａ 外側側面、５１ｂ 内側側面、
５２ 連結板部分、５２ｂ 内側側面、５３ 端面板部分、
５４ 燃料フィルター取付け部（第２部品取付け部）、
５５ オイルミストセパレーター取付け部（第１部品取付け部）、
５６ ボルト、５８ クランプ取付け部（第３部品取付け部）、
５９ 連結用ブラケット、Ｘ エンジン幅方向、Ｙ エンジン長さ方向

Claims (5)

1. ブローバイガスからオイルミストを分離するオイルミストセパレーターと、
   シリンダーブロックに直接に取り付けられ、あるいは、当該シリンダーブロックに取り付けたブロック取付け部材に取り付けられている複合取付け部材と、
   前記複合取付け部材に設けた第１部品取付け部と、
   前記複合取付け部材に設けた第２部品取付け部と、
   を有し、
   前記第１部品取付け部は、前記オイルミストセパレーターの取付け部であることを特徴とするディーゼルエンジン。
2. 前記第２部品取付け部は、燃料フィルターまたは燃料供給ポンプの取付け部である請求項１に記載のディーゼルエンジン。
3. 前記複合取付け部材に設けた第３部品取付け部を有している請求項１または２に記載のディーゼルエンジン。
4. エンジン排気系を介して排出される排出ガスに含まれる粒子状物質を除去するフィルターと、
   前記エンジン排気系における前記フィルターの前段に配置され、燃料を燃焼させることで前記フィルターを通過する前の前記排出ガスを加熱するフィルター再生用加熱装置と、
   前記ブロック取付け部材と、
   を有し、
   前記ブロック取付け部材には、前記フィルターおよび前記フィルター再生用加熱装置のうちの少なくとも一方の部品が取り付けられている請求項１ないし３のうちのいずれかの項に記載のディーゼルエンジン。
5. 前記シリンダーブロックにおけるフライホイールが配置されている側の端部には、エンジンクランク軸の軸線に直交する平面方向に延びる状態で、前記ブロック取付け部材が取り付けられ、
   前記ブロック取付け部材における前記フライホイールの側を向く外側取付け面には、前記フィルター再生用加熱装置が取り付けられ、
   前記ブロック取付け部材における前記外側取付け面とは反対側の内側取付け面には、前記複合取付け部材が取り付けられている請求項４に記載のディーゼルエンジン。

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