JP2016135996A - Freezing preventive structure for blow-by gas pipe, internal combustion engine and freezing preventive method for blow-by gas pipe - Google Patents
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Description
本発明は、ブローバイガスをエンジンのクランクケースから吸気系通路に戻すブローバイガス管(PCV管)の凍結防止を、新たなエネルギーを必要とせずに行うことができるブローバイガス管の凍結防止構造、内燃機関、及び、ブローバイガス管の凍結防止方法に関する。 The present invention relates to an anti-freezing structure for a blow-by gas pipe capable of preventing the freeze-by of a blow-by gas pipe (PCV pipe) for returning the blow-by gas from the crankcase of the engine to the intake system passage without requiring new energy. The present invention relates to an engine and a blow-by gas pipe freezing prevention method.
エンジンにおいては、燃焼室内で燃焼する吸気と燃料の混合気体は圧力が高いため、一部の気体がピストンリングとシリンダ壁との間を通り抜け、クランク室側にブローバイガスとして漏れてしまう。このブローバイガスを処理するために、図4に示すように、エンジン20側のクランク室と吸気管30とを連結するブローバイガス管11a、11bをオイルセパレータ13を介して設けて、ブローバイガスを再びエンジン20の吸気側に循環させ、燃焼室内で燃焼させている。
In an engine, since the pressure of the mixed gas of intake air and fuel combusted in the combustion chamber is high, a part of the gas passes between the piston ring and the cylinder wall and leaks to the crank chamber side as blow-by gas. In order to process this blow-by gas, as shown in FIG. 4, blow-by
このブローバイガスは水分を多量に含んでいるため、冬季の厳寒時には、エンジン停止時や低負荷運転時等で、ブローバイガス管が冷却され、内部の水分が凍結し、この凍結した水分が、ブローバイガス管の内部やブローバイガス管が接続する吸気管の内部に氷塊となって付着する。特に、ブローバイガス管が接続する吸気管部分では、外気に露出したブローバイガス管の内部をブローバイガスが流れる内に冷却されるので、最も低温になり易く、凍結が起こり易い。 Since this blow-by gas contains a large amount of moisture, the blow-by gas pipe is cooled and the internal moisture freezes when the engine is stopped or when the engine is operated at a low load during severe cold weather in winter. It adheres as an ice block inside the gas pipe or the intake pipe to which the blow-by gas pipe is connected. In particular, in the intake pipe portion to which the blow-by gas pipe is connected, the blow-by gas is cooled while the blow-by gas flows through the inside of the blow-by gas pipe exposed to the outside air.
そして、付着した氷塊が、エンジン運転開始時や高負荷運転に移行した時に剥がれて、吸入空気に混入し、気筒内に流入すると、気筒内の燃焼が悪化したり、氷塊が吸気バルブ等に噛みこんでバルブ等を破損したりするので、このブローバイガス管の凍結防止は重要な問題であった。 When the adhering ice mass is peeled off when the engine starts or shifts to high-load operation, and mixed into the intake air and flows into the cylinder, the combustion in the cylinder deteriorates or the ice mass bites into the intake valve or the like. Since this causes damage to valves and the like, prevention of freezing of this blow-by gas pipe has been an important problem.
また、内燃機関のクランクケースに漏れるブローバイガスを吸気通路を通して内燃機関に還流させるブローバイガス通路構造において、スロットルバルブよりも下流側で吸気通路内にブローバイガスを導入するための第1通路(ブローバイガス管)の吸気通路の接続部に、吸気通路に導入されるブローバイガスを加熱するために、吸気通路に一体化されているヒータユニットを設けたブローバイガス通路構造が提案され、このヒータユニットにヒータ温度に応じてヒータへの通電をオン・オフする感温スイッチを内蔵させたブローバイガス通路構造が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 In a blowby gas passage structure in which blowby gas leaking into the crankcase of the internal combustion engine is recirculated to the internal combustion engine through the intake passage, a first passage (blowby gas) for introducing the blowby gas into the intake passage downstream of the throttle valve. In order to heat the blow-by gas introduced into the intake passage at the connection portion of the intake passage of the pipe), a blow-by gas passage structure provided with a heater unit integrated with the intake passage is proposed. There has been proposed a blow-by gas passage structure in which a temperature-sensitive switch for turning on / off the energization of the heater according to the temperature is incorporated (see, for example, Patent Document 1).
このヒータユニットは、コイル線を発熱させるもので、組み付け工数を低減するために、吸気ポートのインマニ側にヒータを内蔵し、このヒータと電線を接続するためのコネクタを備えて構成されており、吸気通路と一体化されている。このヒータユニットでは、組み付け工数は低減するが、吸気通路とヒータユニットを一体化させて製造するため、構造が複雑化し、工作性が悪化するという問題がある。 This heater unit heats the coil wire, and in order to reduce assembly man-hours, the heater is built in the intake manifold side of the intake port, and includes a connector for connecting the heater and the electric wire. It is integrated with the intake passage. In this heater unit, the assembly man-hour is reduced, but since the intake passage and the heater unit are manufactured integrally, there is a problem that the structure becomes complicated and the workability deteriorates.
また、一端を樹脂製のインテークマニホルドに接続するとともに他端をエンジンのシリンダヘッドカバーに接続したPCVホース内にPCV通路を形成し、PCVホースが接続される樹脂製のインマニ側ユニオンをインテークマニホルドに一体的に設けたPCV通路の凍結防止構造が提案されている(例えば、特許文献2参照)。 Also, a PCV passage is formed in the PCV hose with one end connected to the resin intake manifold and the other end connected to the cylinder head cover of the engine, and the resin intake manifold side union to which the PCV hose is connected is integrated with the intake manifold. An anti-freezing structure for a PCV passage provided for this purpose has been proposed (see, for example, Patent Document 2).
このPCV通路の凍結防止構造では、PCV通路の外周に加温パイプを設けて、エンジン側の冷却水で加熱しているが、構造が複雑化し、工作性が悪化するという問題がある。 In this anti-freezing structure for the PCV passage, a heating pipe is provided on the outer periphery of the PCV passage and heated by cooling water on the engine side, but there is a problem that the structure becomes complicated and the workability deteriorates.
さらに、シリンダヘッドカバー内に、シリンダヘッドの吸気ポートにブローバイガスを導くブローバイガス内部通路を設けると共に、ブローバイガスを排出する排出口と、ブローバイガス内部通路と連通するブローバイガス導入口とを覆うと共に連通するカバーを設けて構成し、ブローバイガス中のオイルを分離するための気液分離室をシリンダヘッドカバー内で排出口の上流側に設けて、エンジン外部配管を不要にして、ブローバイガス中の水分の氷結を防止して、しかも部品点数を低減してエンジンをコンパクト化する内燃機関のブローバイガス通路構造が提案されている(例えば、特許文献3参照)。 Further, a blow-by gas internal passage for guiding blow-by gas to the intake port of the cylinder head is provided in the cylinder head cover, and a discharge port for discharging the blow-by gas and a blow-by gas introduction port communicating with the blow-by gas internal passage are covered and communicated with each other. A gas-liquid separation chamber for separating the oil in the blow-by gas is provided upstream of the discharge port in the cylinder head cover, eliminating the need for engine external piping and reducing the moisture in the blow-by gas. There has been proposed a blow-by gas passage structure for an internal combustion engine that prevents icing and reduces the number of parts to make the engine compact (see, for example, Patent Document 3).
しかしながら、この内燃機関のブローバイガス通路構造では、ブローバイガスをシリンダヘッドカバー内のブローバイガス内部通路で吸気ポートに導くため、ターボ付きエンジンで、ブローバイガスをターボ式過給機のコンプレッサを通過させたり、外付けのオイル分離装置を用いたりすることができないという問題がある。 However, in this blow-by gas passage structure of the internal combustion engine, since the blow-by gas is guided to the intake port in the blow-by gas internal passage in the cylinder head cover, the blow-by gas is passed through the compressor of the turbocharger in the engine with a turbo, There is a problem that an external oil separator cannot be used.
本発明は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、ブローバイガスをエンジンのクランクケースから吸気系通路に戻すブローバイガス管の凍結防止を、凍結防止用の熱源として、排気ガスの熱やエンジン冷却水の熱や電力ではなく、エンジンのシリンダヘッドの内部の熱を利用することにより、比較的簡単な構成で、ブローバイガス管の凍結を防止できる、ブローバイガス管の凍結防止構造、内燃機関、及び、ブローバイガス管の凍結防止方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to use an anti-freezing of the blow-by gas pipe for returning the blow-by gas from the crankcase of the engine to the intake system passage as an anti-freezing heat source. Blow-by gas pipe anti-freezing structure that can prevent the blow-by gas pipe from freezing by using the heat inside the engine cylinder head, not the heat of the engine or the heat or power of the engine cooling water. An object of the present invention is to provide an internal combustion engine and a blow-by gas pipe freezing prevention method.
上記の目的を達成するための本発明のブローバイガス管の凍結防止構造は、内燃機関のブローバイガスを吸気系通路に還流するためのブローバイガス管の凍結を防止するブローバイガス管の凍結防止構造において、シリンダヘッドカバー内に、ブローバイガスを温める受熱通路を設け、ブローバイガスをシリンダヘッド若しくはシリンダヘッドカバーから外付けオイル分離装置に導く第1配管と、ブローバイガスを前記外付けオイル分離装置から前記受熱通路の入口に導く第2配管と、ブローバイガスを前記受熱通路の出口から吸気系通路に導く第3配管とで構成する。言い換えれば、第2配管と第3配管の間にシリンダヘッドカバー内を通過する受熱通路を設けて構成する。 In order to achieve the above object, the blow-by gas pipe freeze prevention structure of the present invention is a blow-by gas pipe freeze prevention structure for preventing the blow-by gas pipe from freezing to return the blow-by gas of the internal combustion engine to the intake system passage. A heat receiving passage for warming the blow-by gas is provided in the cylinder head cover, a first pipe for guiding the blow-by gas from the cylinder head or the cylinder head cover to the external oil separation device, and blow-by gas from the external oil separation device to the heat receiving passage. The second pipe leading to the inlet and the third pipe leading the blow-by gas from the outlet of the heat receiving passage to the intake passage. In other words, a heat receiving passage that passes through the cylinder head cover is provided between the second pipe and the third pipe.
この構成によれば、シリンダヘッドカバーの内部において、一旦外部配管で冷却され、オイルミストを分離した後のブローバイガスを温めてから、吸気系通路に戻すため、凍結防止用の熱源として、排気ガスの熱やエンジン冷却水の熱や電力ではなく、エンジンの動弁機構等から下から上へと伝熱してくるシリンダヘッドの内部の熱を利用してブローバイガスを効率よく、凍結を防止できるのに十分な熱を受けて温めることができ、シリンダヘッドカバー内に受熱通路を設けるという比較的簡単な構成で、ブローバイガス管の凍結を防止できる。 According to this configuration, inside the cylinder head cover, the blow-by gas after being once cooled by the external pipe and separated from the oil mist is warmed and then returned to the intake system passage, so that the exhaust gas is used as a heat source for preventing freezing. Efficient blow-by gas can be prevented and freezing can be prevented by using the internal heat of the cylinder head that transfers heat from the bottom to the top of the engine valve mechanism, etc. The blow-by gas pipe can be prevented from freezing with a relatively simple configuration in which the heat can be received by sufficient heat and a heat receiving passage is provided in the cylinder head cover.
また、外付けオイル分離装置(外付けオイルセパレータ)を使用することができ、さらに、ブローバイガス管の一部のみをシリンダヘッドカバー内の受熱通路で置き換えているだけであるので、従来のブローバイガス用の配管を大きく変更する必要がない。 In addition, an external oil separator (external oil separator) can be used, and only a part of the blow-by gas pipe is replaced with a heat receiving passage in the cylinder head cover. There is no need to make major changes to the piping.
上記のブローバイガス管の凍結防止構造において、前記第3配管を過給用コンプレッサの上流側の吸気通路に接続すると、ブローバイガスを過給用コンプレッサにより吸引することができ、クランク室内のブローバイガスを効率よく吸い出すことができるようになる。 In the blow-by gas pipe anti-freezing structure, when the third pipe is connected to the intake passage on the upstream side of the supercharging compressor, the blow-by gas can be sucked by the supercharging compressor, and the blow-by gas in the crank chamber is It becomes possible to suck out efficiently.
上記のブローバイガス管の凍結防止構造において、前記受熱通路の入口を、クランク室内のブローバイバスを前記第1配管に導く出口がある側と同じ側の前記シリンダヘッドカバーの側面に、前記受熱通路の出口を、前記第1配管に導く出口がある側と反対側の前記シリンダヘッドカバーの側面に設けると共に、前記受熱通路をコの字形状に形成すると、受熱できる受熱区間を長く設けることができると共に、従来のブローバイガス用の配管の構成の大幅な変更を不要にすることができる。 In the anti-freezing structure of the blow-by gas pipe described above, the inlet of the heat receiving passage is formed on the side of the cylinder head cover on the same side as the side having the outlet for guiding the blow-by bus in the crank chamber to the first pipe. Is provided on the side surface of the cylinder head cover opposite to the side where the outlet leading to the first pipe is provided, and when the heat receiving passage is formed in a U shape, a heat receiving section capable of receiving heat can be provided long, The drastic change in the configuration of the piping for the blowby gas can be eliminated.
上記のブローバイガス管の凍結防止構造において、前記受熱通路と前記シリンダヘッドとの間を金属板で仕切って構成すると、簡単な構造と簡単な工作で受熱通路を形成することができ、また、シリンダヘッド内の熱を効率よく受熱通路に伝熱できる。 In the above-described anti-freezing structure of the blow-by gas pipe, when the heat receiving passage and the cylinder head are partitioned by a metal plate, the heat receiving passage can be formed with a simple structure and simple work. The heat in the head can be efficiently transferred to the heat receiving passage.
上記の目的を達成するための本発明の内燃機関は、上記のブローバイガス管の凍結防止構造を備えて構成され、上記のブローバイガス管の凍結防止構造と同様の効果を奏することができる。 In order to achieve the above object, an internal combustion engine of the present invention is configured to include the above-described anti-freezing structure for blow-by gas pipes, and can achieve the same effects as the above-described anti-freezing structure for blow-by gas pipes.
上記の目的を達成するための本発明のブローバイガス管の凍結防止方法は、内燃機関のブローバイガスを吸気系通路に還流するためのブローバイガス管の凍結を防止するブローバイガス管の凍結防止方法において、ブローバイガスを、外付けオイル分離装置に導いた後に、シリンダヘッドカバー内に設けた受熱通路で、シリンダヘッドからの熱を利用して暖めることで、前記ブローバイガス管の凍結を防止することを特徴とする方法である。この方法によれば、ブローバイガス管の凍結防止構造と同様の効果を奏することができる。 The blow-by gas pipe freeze prevention method of the present invention for achieving the above object is a blow-by gas pipe freeze prevention method for preventing the blow-by gas pipe from freezing to recirculate blow-by gas of an internal combustion engine to an intake system passage. The blow-by gas is guided to the external oil separator and then heated by using heat from the cylinder head in the heat receiving passage provided in the cylinder head cover to prevent the blow-by gas pipe from freezing. It is a method. According to this method, the same effect as the anti-freezing structure of the blow-by gas pipe can be obtained.
本発明のブローバイガス管の凍結防止構造、内燃機関、及び、ブローバイガス管の凍結防止方法によれば、ブローバイガスをエンジンのクランクケースから吸気系通路に戻すブローバイガス管の凍結防止を、凍結防止用の熱源として、排気ガスの熱やエンジン冷却水の熱や電力ではなく、エンジンのシリンダヘッドの内部の熱を利用することにより、比較的簡単な構成で、ブローバイガス管の凍結を防止できる。 According to the anti-freezing structure of the blow-by gas pipe, the internal combustion engine, and the anti-freezing method of the blow-by gas pipe of the present invention, the anti-freezing of the blow-by gas pipe that returns the blow-by gas from the crankcase of the engine to the intake system passage is prevented. By using not the heat of exhaust gas, the heat of engine cooling water, or the power as the heat source for the engine, but the heat inside the cylinder head of the engine, the blow-by gas pipe can be prevented from freezing with a relatively simple configuration.
以下、本発明に係る実施の形態のブローバイガス管の凍結防止構造、内燃機関、及び、ブローバイガス管の凍結防止方法について図面を参照しながら説明する。なお、本発明に係る実施の形態の内燃機関は、本発明に係る実施の形態のブローバイガス管の凍結防止構造を備えた内燃機関である。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, a blow-by gas pipe anti-freezing structure, an internal combustion engine, and a blow-by gas pipe anti-freezing method according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the internal combustion engine of embodiment which concerns on this invention is an internal combustion engine provided with the freezing prevention structure of the blowby gas pipe of embodiment which concerns on this invention.
図1に示すように、本発明に係る実施の形態のブローバイガス管の凍結防止構造10は、内燃機関20のブローバイガスGbを吸気管(吸気系通路)30に還流するためのブローバイガス管11a〜11dの凍結を防止するブローバイガス管の凍結防止構造である。
As shown in FIG. 1, a blowby gas pipe
このブローバイガス管の凍結防止構造10において、シリンダヘッドカバー21内に、ブローバイガスGbを温める受熱通路11cを設け、ブローバイガスGbをシリンダヘッド(図示しない)若しくはシリンダヘッドカバー21から外付けオイル分離装置12に導く第1配管11aと、ブローバイガスGbを外付けオイル分離装置12から受熱通路11cの入口に導く第2配管11bと、ブローバイガスGbを受熱通路11cの出口から吸気管30に導く第3配管11dとで構成する。
In this blowby gas pipe
このブローバイガスGb用の第2配管11bと第3配管11dの間にシリンダヘッドカバー21内を通過する受熱通路11cを設ける構成により、従来のブローバイガス用の配管の構成の大幅な変更が不要になる。なお、この第1〜第3の配管11a、11b、11dは、通常がラバー製とするが、合成樹脂製や金属製であってもよい。
By providing the
この受熱通路11cにおいては、図2に示すように、受熱通路11cの入口を、クランク室内のブローバイバスGbを第1配管11aに導く出口がある側と同じ側のシリンダヘッドカバー21の側面21aに、受熱通路11cの出口を、第1配管11aに導く出口がある側と反対側のシリンダヘッドカバー21の側面21bに設ける。
In the
それと共に、受熱通路11cを、受熱通路11cの入口側のシリンダヘッドカバー21の側面21aに沿わせてからシリンダヘッドカバー21の内部を横断して、さらに、受熱通路11cの出口側のシリンダヘッドカバー21の側面21bに沿わせて構成し、受熱通路11cを、コの字形状に形成する。この構成により、受熱できる受熱区間を長く設けることができる。
At the same time, the
更に、図3に示すように、受熱通路11cとシリンダヘッドとの間を金属板11cdで仕切って構成する。これにより、簡単な構造と簡単な工作で受熱通路11cを形成することができ、シリンダヘッド内の熱を効率よく受熱通路11cに伝熱できるようになる。
Further, as shown in FIG. 3, the
なお、この金属板11cdの厚さは、ブローバイガスGbがシリンダヘッド内に入らないようにするだけで、構造的な強度を要求されないので、0.5mm〜2.0mm程度の厚さで十分となる。また、薄い金属板にすることで、伝熱性を向上できる。 Note that the thickness of the metal plate 11cd is sufficient to prevent the blow-by gas Gb from entering the cylinder head and structural strength is not required, so a thickness of about 0.5 mm to 2.0 mm is sufficient. Become. Moreover, heat conductivity can be improved by using a thin metal plate.
また、第3配管11dを過給用コンプレッサ(図示しない)の上流側の吸気管30に接続すると、ブローバイガスGbを過給用コンプレッサにより吸引することができ、クランク室内のブローバイガスGbを効率よく吸い出すことができる。
Further, when the
次に、本発明に係る実施の形態のブローバイガス管の凍結防止方法について説明する。この方法は、エンジン20のブローバイガスGbを吸気管30に還流するためのブローバイガス管11a〜11dの凍結を防止するブローバイガス管の凍結防止方法であり、この方法において、ブローバイガスGbを、外付けオイル分離装置12に導いた後に、シリンダヘッドカバー21内に設けた受熱通路11cで、シリンダヘッドからの熱を利用して暖めることで、ブローバイガス管11a〜11dの凍結を防止する方法である。
Next, the freeze prevention method of the blowby gas pipe of embodiment which concerns on this invention is demonstrated. This method is an anti-freezing method for the blow-by gas pipes for preventing the blow-by
上記の構成のブローバイガス管の凍結防止構造10、エンジン20、及び、ブローバイガス管の凍結防止方法によれば、シリンダヘッドカバー21の内部において、一旦外部配管11a、11bで冷却され、オイルミストを分離した後のブローバイガスGbを温めてから、吸気管30に戻すため、凍結防止用の熱源として、排気ガスの熱やエンジン冷却水の熱や電力ではなく、エンジン20の動弁機構等から下から上へと伝熱してくるシリンダヘッドの内部の熱を利用してブローバイガスGbを効率、凍結を防止できるのに十分な熱を受けて温めることができ、シリンダヘッドカバー21内に受熱通路11cを設けるという比較的簡単な構成で、ブローバイガス管11a〜11dの凍結防止できる。
According to the
また、外付けオイル分離装置12を使用することができ、さらに、ブローバイガスGb用の配管の一部のみをシリンダヘッドカバー21内の受熱通路11cで置き換えているだけであるので、従来のブローバイガスGb用の配管11a、11bを大きく変更する必要がない。
Further, since the external
従って、ブローバイガスGbをエンジン20のクランクケースから吸気管30に戻すブローバイガス管11a〜11dの凍結防止を、凍結防止用の熱源として、排気ガスの熱やエンジン冷却水の熱や電力ではなく、エンジン20のシリンダヘッドの内部の熱を利用することにより、比較的簡単な構成で、ブローバイガス管11a〜11dの凍結防止できる。
Therefore, the freezing prevention of the
10 ブローバイガス管の凍結防止構造
11a 第1配管(ブローバイガス管)
11b 第2配管(ブローバイガス管)
11c 受熱配管(ブローバイガス管)
11d 第3配管(ブローバイガス管)
12 オイル分離装置
20 エンジン(内燃機関)
21 シリンダヘッドカバー
30 吸気管(吸気系通路)
10 Blow-by gas pipe freezing
11b Second pipe (blow-by gas pipe)
11c Heat receiving pipe (blow-by gas pipe)
11d 3rd piping (blow-by gas pipe)
12
21 Cylinder head cover 30 Intake pipe (intake system passage)
Claims (6)
シリンダヘッドカバー内に、ブローバイガスを温める受熱通路を設け、ブローバイガスをシリンダヘッド若しくはシリンダヘッドカバーから外付けオイル分離装置に導く第1配管と、ブローバイガスを前記外付けオイル分離装置から前記受熱通路の入口に導く第2配管と、ブローバイガスを前記受熱通路の出口から吸気系通路に導く第3配管とで構成したことを特徴とするブローバイガス管の凍結防止構造。 In the anti-freezing structure of the blow-by gas pipe for preventing freezing of the blow-by gas pipe for returning the blow-by gas of the internal combustion engine to the intake system passage,
A heat receiving passage for warming the blow-by gas is provided in the cylinder head cover, a first pipe for guiding the blow-by gas from the cylinder head or the cylinder head cover to the external oil separation device, and an inlet of the heat reception passage from the external oil separation device to the blow-by gas An anti-freezing structure for a blow-by gas pipe, comprising: a second pipe that leads to the intake pipe; and a third pipe that guides the blow-by gas from the outlet of the heat receiving passage to the intake system passage.
ブローバイガスを、外付けオイル分離装置に導いた後に、シリンダヘッドカバー内に設けた受熱通路で、シリンダヘッドからの熱を利用して暖めることで、前記ブローバイガス管の凍結を防止することを特徴とするブローバイガス管の凍結防止方法。 In the freeze prevention method of the blowby gas pipe for preventing the freeze of the blowby gas pipe for returning the blowby gas of the internal combustion engine to the intake system passage,
After the blow-by gas is guided to the external oil separator, the blow-by gas pipe is prevented from freezing by being heated using heat from the cylinder head in a heat receiving passage provided in the cylinder head cover. To prevent freezing of blow-by gas pipes.
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