JP2016217332A - エンジンのブローバイガス還流構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ブローバイガス通路の見直しと工夫により、オイル分離が強化され、よりクリーンなブローバイガスを還元できるよう、改善されたブローバイガス還流構造を提供する。
【解決手段】ブローバイガスを、ヘッドカバー３内部、ＰＣＶバルブ１２を経てスロットルバルブの下流側通路９に導く通路Ｗを持つエンジンＥにおいて、ヘッドカバー３内を、クランクケース１Ｂ内に連通するカバー一端側室３Ａと、ＰＣＶバルブ１２に連通するカバー他端側室３Ｂとに仕切り、カバー一端側室３Ａへのガス入口１４Ａと、カバー他端側室３Ｂへのガス出口１５Ａとを有する外付けのオイルセパレータＳを設け、カバー他端側室３Ｂにおけるブローバイガス流れ方向の下流側に、オイル捕捉用のフィルタ１６を配備するとともに、オイルセパレータＳの底部２４に、その内部にて捕捉されたオイルをクランクケース１Ｂに戻すオイル戻し路１７を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンのブローバイガス還流構造に係り、詳しくは、クランクケース内のブローバイガスを、シリンダヘッドカバーの内部からＰＣＶバルブを経てスロットルバルブの下流側通路に導き可能なブローバイガス通路が設けられているエンジンのブローバイガス還流構造に関する。
なお、本明細書及び特許請求の範囲において、ＰＣＶバルブとは、ポジティブ・クランクケース・ベンチレーション・バルブの略称であり、吸気通路の吸気負圧に応じてブローバイガスの吸気通路への流量を調整するバルブのことである。

この種、即ち、ＰＣＶシステム（クローズタイプ）を採るエンジンのブローバイガス還流構造としては、特許文献１（図１を参照）において開示されるように、クランクケース（９）内のブローバイガス（４５）を、ヘッドカバー（２）の内部及びヘッドカバー（２）に装備されているＰＣＶバルブ（３）を経てから、通路（４）を通してスロットルバルブ（５）の下流側通路（６）に導くように構成されたものが知られている。

ピストンとシリンダとの僅かな隙間からクランクケース内に漏れ出たガス、即ちブローバイガスには、クランクケース内にて攪拌されるエンジンオイルのミストが混ざった状態で還流されることとなるため、ブローバイガスの通路の適所に、ブローバイガスからミスト状のオイルを分離してクランクケース内に戻すオイルセパレータが装備されている。

そのため、例えば、特許文献２（図１，６を参照）において開示されるように、エンジンケースの外壁箇所やシリンダヘッドカバー内など、ブローバイガス通路の複数個所にオイルセパレータ（４５，４７）を装備し、極力オイル混入の無い状態のブローバイガスにしてから吸気経路に戻す工夫がなされた技術も知られている。

しかしながら、ミスト状のエンジンオイルをブローバイガスから完全なまでに除去するには至ってはおらず、さらなる改善の余地が残されているものであった。

特開２０１１−０９４６０６号公報 特開２００８−１２１５２０号公報

本発明の目的は、ＰＣＶシステムを採るものにおいて、ブローバイガス通路の見直し及び工夫を行うことにより、オイルセパレータ機能の強化が図れて、よりクリーンなブローバイガスを吸気経路に還元できるように、改善されたエンジンのブローバイガス還流構造を提供する点にある。

請求項１に係る発明は、クランクケース１Ｂ内のブローバイガスを、シリンダヘッドカバー３の内部からＰＣＶバルブ１２を経てスロットルバルブ１０の下流側通路９に導き可能なブローバイガス通路Ｗが設けられているエンジンのブローバイガス還流構造において、
前記シリンダヘッドカバー３の内部を、前記クランクケース１Ｂ内に連通するカバー一端側室３Ａと、前記ＰＣＶバルブ１２に連通するカバー他端側室３Ｂとに仕切り、
前記カバー一端側室３Ａに連通するガス入口１４Ａと、前記カバー他端側室３Ｂに連通するガス出口１５Ａとを有するオイルセパレータＳを、前記シリンダヘッドカバー３とは別に設け、
前記カバー他端側室３Ｂにおける前記オイルセパレータＳからのガス戻し口１５Ｂに対するブローバイガス流れ方向の下流側に、ブローバイガスに作用するフィルタ１６を配備するとともに、前記オイルセパレータＳにて捕捉されたオイルを前記クランクケース１Ｂの内部に戻すオイル戻し路１７が設けられていることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のエンジンのブローバイガス還流構造において、
前記シリンダヘッドカバー３における前記ガス入口１４Ａへ連通するガス取出し口１４Ｂ及び前記ガス出口１５Ａへ連通するガス戻し口１５Ｂは、前記シリンダヘッドカバー３の側壁３Ｓに形成されていることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載のエンジンのブローバイガス還流構造において、
前記オイルセパレータＳは、前記シリンダヘッドカバー３と互いに同等又はそれ以上となる高さレベルに配置されており、前記オイル戻し路１７は前記オイルセパレータＳの底部２４に接続されていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、ヘッドカバー内部を前後に仕切って、ヘッドカバーのガス通路途中にオイルセパレータを連通接続するとともに、カバー他端側室に通気抵抗となるフィルタを設ける構造工夫により、オイルセパレータにはスロットルバルブの下流側通路の負圧が殆ど作用しないようになる。
従って、オイルセパレータにおいては、逆止弁などを設けることなく単にオイル戻し路を接続するだけで、オイルセパレータ内にて捕捉されたオイルを自然落下によりクランクケースに戻すことができる。

つまり、ヘッドカバーの内部に設けるフィルタを、オイルセパレータのブローバイガス流れ方向の下流側に配置する工夫により、オイル捕捉用のフィルタを負圧相殺用の抵抗体としても機能させることができており、経済的で合理的なものとなっている。
その結果、ＰＣＶシステムを採るエンジンにおいて、ブローバイガス通路の見直し及び工夫を行うことにより、オイルセパレータ機能の強化が図れて、よりクリーンなブローバイガスを吸気経路に還元できる、改善されたブローバイガス還流構造が提供されている。

請求項２の発明によれば、エンジンヘッドカバーにおけるガス入口へ連通するガス取出し口及びガス出口へ連通するガス戻し口を、ヘッドカバーの側壁に形成して横方向に取り出すように構成してあるから、エンジンの横側方のスペースをオイルセパレータの設置空間に有効利用できる。そして、エンジンとしての高さ寸法を増大することなく又は殆どなく、容量増大に寄与するオイルセパレータを付設できる利点がある。

請求項３の発明によれば、オイルセパレータがヘッドカバーと同等かそれ以上の高さレベルに配置されており、オイルセパレータで捕捉されたオイルを、重力による自然落下現象のみを用いる経済的かつ、合理的な手段により、底部に連通接続されるオイル戻し路から円滑にクランクケース内に戻すことができる。

ブローバイガス還流構造を示す概略の模式図（実施形態１） シリンダヘッドカバーの一部切欠きの側面図 シリンダヘッドカバーの平面図 シリンダヘッドカバーの一部切欠きの底面図 シリンダヘッドカバーを、外付けオイルセパレータからの戻り口を含む垂直面で切った縦断断面図 ブローバイガス還流構造を有するエンジンの正面図 図６のエンジンの右側面図 図６のエンジンの平面図 図６のエンジンの背面図 図６のエンジンの左側面図

以下に、本発明によるエンジンのブローバイガス還流構造の実施の形態を、多気筒ガソリンエンジン、多気筒ガスエンジン等に採用されたものとして、図面を参照しながら説明する。

〔実施例１〕
図６〜図１０に示すように、このエンジンＥは、シリンダブロック１の上部にシリンダヘッド２を組み付け、シリンダヘッド２の上部にシリンダヘッドカバー（以後、ヘッドカバーと略称する）３を組み付け、シリンダブロック１の下部にオイルパン４を組み付けている。シリンダブロック１の前端部には伝動ケース５を組み付け、伝動ケース５の前部にエンジン冷却ファン６を配置し、シリンダブロック１の後部にフライホイール７を配置している。伝動ケース５は伝動ギヤトレインのギヤケースである。

シリンダブロック１の上半部はシリンダ部１Ａであり、下半部はクランクケース１Ｂである。シリンダヘッド２の横一側に吸気（インテーク）マニホルド８を配置し、吸気マニホルド８の親管（「下流側通路」の一例）９の前部にスロットルバルブ１０を取り付け、スロットルバルブ１０の前部にガスミキサ１１を取り付けている。ガスミキサ１１には、図示は省略するが、エアクリーナが連通されている。

図６〜図１０に示すように、ヘッドカバー３の上部にはＰＣＶバルブ１２が一体的に装備されており、空気供給経路におけるスロットルバルブ１０の下流側通路である吸気マニホルド８の親管９と、ＰＣＶバルブ１２とがブローバイガス用の配管２０によって連通接続されている。また、ガスミキサ１１とヘッドカバー３の上部とが、新気導入用のチューブ１３を介して連通接続されている。

次に、このエンジンにおけるブローバイガス還流構造について説明する。図１に示すように、エンジンＥにおいては、クランクケース１Ｂ内のブローバイガスを、ヘッドカバー３の内部からＰＣＶバルブ１２を経てスロットルバルブ１０の下流側通路に導き可能なブローバイガス通路Ｗが設けられている。
ブローバイガス通路Ｗは、クランクケース１Ｂの内部に生成されるブローバイガスを、ヘッドカバー３の内部、外付けのオイルセパレータＳ、ヘッドカバー３の内部、及びＰＣＶバルブ１２を、この順で経て親管９に戻すための各通路により構成されている。

図１に示すように、シリンダヘッドカバー３の内部は、仕切り壁３Ｗにより、クランクケース１Ｂ内に連通するカバー一端側室３Ａと、ＰＣＶバルブ１２に連通するカバー他端側室３Ｂとに仕切られている。カバー一端側室３Ａに連通するガス入口１４Ａと、カバー他端側室３Ｂに連通するガス出口１５Ａとを有するオイルセパレータＳ（図６，８など参照）が、一対のデリバリチューブ１４，１５を用いることでヘッドカバー３とは別に設けられている。ここで、カバー一端側室３Ａとは、ヘッドカバー３の内部において、フライホイール７の軸心であるクランク軸心（符記省略）方向でフライホイール７側の部分のことであり、カバー他端側室３Ｂとは、ヘッドカバー３の内部において、クランク軸心（符記省略）方向で冷却ファン６側の部分のことである。

カバー他端側室３ＢにおけるオイルセパレータＳとの連通部に対するブローバイガス流れ方向の下流側に、エンジンオイルを捕捉及び除去すべくブローバイガスに作用するフィルタ１６が配備されている。また、オイルセパレータＳにて捕捉されたオイルをクランクケース１Ｂの内部に戻すオイル戻し路１７が設けられている。

ヘッドカバー３は、図２〜図６に示すように、無底箱状の形状を呈してシリンダヘッド２の上に一体的に配置されており、そのカバー内部空間は、ボルト止めされる上下仕切り板１８により、下部空間３Ｋと上部空間３Ｕとに仕切られている。上下仕切り板１８のフライホイール側端に形成された切欠き部１９により、唯一、下部空間３Ｋと上部空間３Ｕとが連通されている。

上部空間３Ｕは、ヘッドカバー３の長手方向の中間に位置する仕切り壁３Ｗにより、切欠き部１９を有するカバー一端側室３Ａと、ＰＣＶバルブ１２を有するカバー他端側室３Ｂと区切られている。仕切り壁３Ｗは、ブローバイガスからミスト状のエンジンオイルを取り除くためのフィルタ１６をセットするための構造部を兼ねている。

図３〜図５に示すように、カバー一端側室３Ａにおける仕切り壁３Ｗ近くのヘッドカバー３の側壁３Ｓには、供給側のデリバリチューブ１４を接続するためのパイプ材でなるガス取出し口１４Ｂが設けられている。カバー他端側室３Ｂにおける仕切り壁３Ｗ近くのヘッドカバー３の側壁３Ｓには、排出側のデリバリチューブ１５を接続するためのパイプ材でなるガス戻し口１５Ｂが設けられている。

図２，３に示すように、ヘッドカバー３には、カバー他端側室３Ｂの上部に連通する状態のＰＣＶバルブ１２が、ヘッドカバー３の長手方向に沿い、かつ、その排出側パイプ１２ａが外部に斜め上方に向く姿勢においてテーパーねじなどの手段により一体的に装備されている。また、新気導入用のチューブ１３が嵌合接続される給排パイプ２１が、ヘッドカバー３における排出側パイプ１２ａの下側部位に、ＰＣＶバルブ１２と交差し、かつ、な斜め上方に向く姿勢で取り付けられている。なお、２２はエンジンオイルの供給口に螺装されるキャップである。

オイルセパレータＳは、図１、図６〜１０に示すように、ヘッドカバー３の長手方向で冷却ファン側となる端部に取付ブラケット２３を用いて、ヘッドカバー３と同等かやや高くなる高さレベルで、かつ、ヘッドカバー３の横側方となる位置に、外付け構造により配置支持されている。オイルセパレータＳの上端部の側方には供給側のデリバリチューブ１４が蓮通接続され、その直下には排出側のデリバリチューブ１５が連通接続されている。

オイルセパレータＳの底部（より詳しくは底壁）２４には、オイルセパレータＳ内にて捕捉されたエンジンオイルをクランクケース１Ｂにチューブを用いて戻すオイル戻し路１７が連通接続されている。オイルセパレータＳには、図示は省略するが、ブローバイガスに混ざっているミスト状のエンジンオイル分離させるフィルタが内蔵されており、そのフィルタで捕捉されたエンジンオイルは、重力による自然落下により、前述のオイル戻し路１７を通ってクランクケース１Ｂ内に戻る。

つまり、クランクケース１Ｂ内のブローバイガスは、図１に示すように、切欠き部１９→カバー一端側室３Ａ→供給側デリバリチューブ１４→オイルセパレータＳ→排出側デリバリチューブ１５→カバー他端側室３Ｂの前部→フィルタ１６→カバー他端側室３Ｂの後部→ＰＣＶバルブ１２→ブローバイガス用の配管２０→親管９（インマニ）というブローバイガス通路Ｗにより、スロットルバルブ１０の下流側に還元される。フィルタ１６にて捕捉されたブローバイガス中のオイルは、図示しない戻し路を経てクランクケース１Ｂ内に戻るように構成されている。

図１などに示すように、ヘッドカバー３内部のブローバイガス通路Ｗ用の空間を、カバー一端側室３Ａとカバー他端側室３Ｂとに仕切るとともに、ブローバイガスがカバー一端側室３Ａから外付けのオイルセパレータＳを経てカバー他端側室３Ｂに流れるようにして、ヘッドカバー３のガス経路途中に組み込むように工夫されている。従って、ヘッドカバー３としてのブローバイガスの出入り口は、オイルセパレータＳの有無に関係なく設定することが可能であって、ブローバイガス出入り口の設計自由度に優れる構成とされている。

このように、フィルタ１６を有するヘッドカバー３とは別に、内部にフィルタを有してエンジンＥに外付け装着されるオイルセパレータＳを付設してあるので、ブローバイガス通路Ｗの体積がトータルとして十分なものにできるとともに、複数個所のフィルタによってブローバイガス中のオイルも十分に除去することが可能である。

オイルセパレータＳを外付けとしてあるので、仕切り壁３Ｗとガス取出し口１４Ｂ及びガス戻し口１５Ｂ（即ち、一対のパイプ材）を設ける必要はあるが、ヘッドカバー３を大型化するとか形状変更する必要はないので、経済的かつ合理的に機能強化されたブローバイガス還流構造が実現できている。

ブローバイガスを、ＰＣＶバルブ１２を経てスロットルバルブ１０の下流側に還流させる場合、親管９は負圧になっているので、単にオイルセパレータＳを接続すると、オイルミストも還流されてしまう不都合が生じるので、例えば、オイルセパレータＳのオイル戻し路１７に逆止弁を設けるなどの対策が必要である。

しかしながら、本発明においては、ヘッドカバー３内部を前後に仕切って、ヘッドカバー３内部のガス通路途中にオイルセパレータＳを連通接続するとともに、カバー他端側室３Ｂに通気抵抗となるフィルタ１６を設ける構造工夫により、オイルセパレータＳには親管９の負圧が殆ど作用しないようにしてある。

従って、オイルセパレータＳにおいては、逆止弁などを設けることなく単に底部２４にオイル戻し路１７を接続するだけで、オイルセパレータＳ内にて捕捉されたオイルを、自然落下によりクランクケース１Ｂに戻すことができる、という優れものである。
つまり、ヘッドカバー３の内部に設けるフィルタ１６を、オイルセパレータＳのブローバイガス流れ方向の下流側に配置する工夫により、オイル捕捉用のフィルタ１６を負圧相殺用の抵抗体としても機能させることができており、経済的で合理的なブローバイガス還流構造である。

ヘッドカバー３とオイルセパレータＳとを連通する一対のデリバリチューブ１４，１５を、ヘッドカバー３の側壁３Ｓにガス取出し口１４Ｂとガス戻し口１５Ｂを横向きに設けることで、ヘッドカバー３から横方向に取り出すように構成してある。従って、エンジンＥの横側方のスペースをオイルセパレータＳの設置空間に有効利用できて、エンジンＥとしての高さ寸法を増大することなく又は殆どなく、容量増大に寄与するオイルセパレータＳを付設できる利点がある。

そして、オイルセパレータＳを、ヘッドカバー３と同等かそれ以上の高さレベルに配置してあるから、オイルセパレータＳで捕捉されたオイルを、重力による自然落下現象のみを用いる経済的かつ、合理的な手段により、底部２４に連通接続されるオイル戻し路１７から円滑にクランクケース内に戻すことができて好都合である。

〔別実施形態〕
次の１．〜３．に記載された構成を有するブローバイガス還流構造でも良い。
１．外付けのオイルセパレータＳを、ヘッドカバー３と同じ又はやや低い高さレベルに配置する構成。
２．ガス取出し口１４Ｂ及びガス戻し口１５Ｂを、ヘッドカバー３の上壁から横向き又は上向きに取出す構成。
３．フィルタ１６を、カバー一端側室３Ａにも設ける構成。

１Ｂ クランクケース
３ シリンダヘッドカバー
３Ａ カバー一端側室
３Ｂ カバー他端側室
３Ｓ 側壁
９ 下流側通路
１０ スロットルバルブ
１２ ＰＣＶバルブ
１４Ａ ガス入口
１４Ｂ ガス取出し口
１５Ａ ガス出口
１５Ｂ ガス戻し口
１６ フィルタ
１７ オイル戻し路
２４ 底部
Ｓ オイルセパレータ
Ｗ ブローバイガス通路

Claims (3)

1. クランクケース内のブローバイガスを、シリンダヘッドカバーの内部からＰＣＶバルブを経てスロットルバルブの下流側通路に導き可能なブローバイガス通路が設けられているエンジンのブローバイガス還流構造であって、
   前記シリンダヘッドカバーの内部を、前記クランクケース内に連通するカバー一端側室と、前記ＰＣＶバルブに連通するカバー他端側室とに仕切り、
   前記カバー一端側室に連通するガス入口と、前記カバー他端側室に連通するガス出口とを有するオイルセパレータを、前記シリンダヘッドカバーとは別に設け、
   前記カバー他端側室における前記オイルセパレータからのガス戻し口に対するブローバイガス流れ方向の下流側に、ブローバイガスに作用するフィルタを配備するとともに、前記オイルセパレータにて捕捉されたオイルを前記クランクケースの内部に戻すオイル戻し路が設けられているエンジンのブローバイガス還流構造。
2. 前記シリンダヘッドカバーにおける前記ガス入口へ連通するガス取出し口及び前記ガス出口へ連通するガス戻し口は、前記シリンダヘッドカバーの側壁に形成されている請求項１に記載のエンジンのブローバイガス還流構造。
3. 前記オイルセパレータは、前記シリンダヘッドカバーと互いに同等又はそれ以上となる高さレベルに配置されており、前記オイル戻し路は前記オイルセパレータの底部に接続されている請求項１又は２に記載のエンジンのブローバイガス還流構造。

Images