JP2019132233A - 内燃機関のブローバイガス処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】圧力センサの数の増大を抑制しつつ、各ブローバイガス配管内の圧力を監視することができる内燃機関のブローバイガス処理装置を提供する。【解決手段】ブローバイガス処理装置40は、第1のヘッドカバー23に設けられ、且つ、第1のブローバイガス配管42が接続される第1の配管継手41と、第2のヘッドカバー24に設けられ、且つ、第2のブローバイガス配管52が接続される第2の配管継手51と、第1の配管継手41に設けられる第1のユニオン部43と、第2の配管継手51に設けられる第2のユニオン部53と、第1のユニオン部43を介して第1の配管継手41に接続されているとともに、第2のユニオン部53を介して第2の配管継手51に接続されている圧力センサ60とを備えている。【選択図】図2

Description

本発明は、内燃機関のブローバイガス処理装置に関する。
内燃機関の燃焼室からクランクケース内に漏出したブローバイガスは、シリンダブロック及びシリンダヘッドに跨って形成されている連通路を介し、シリンダヘッドとヘッドカバーとによって区画された空間内に流入する。そして、例えば特許文献1に記載される内燃機関のブローバイガス処理装置では、このようにヘッドカバー内に流入したブローバイガスは、ヘッドカバー及び吸気管の双方に接続されるブローバイガス通路を介して吸気管内に還流されるようになっている。
なお、特許文献1に記載のブローバイガス処理装置では、ブローバイガス通路にブローバイガスバルブが設けられている。また、ブローバイガス通路における吸気管との接続部分とブローバイガスバルブとの間の部位には、ブローバイガス通路内の圧力を検出する圧力センサが接続されている。
特開平10−184336号公報
ところで、内燃機関としては、ブローバイガスを吸気管内に還流するための経路が複数形成されるものもある。例えばV型気筒配列の内燃機関のように複数のバンクを有する内燃機関には、バンク毎にヘッドカバーが設けられるため、各ヘッドカバーのうちの第1のヘッドカバー内のブローバイガスを吸気管内に還流するための第1の経路と、各ヘッドカバーのうちの第1のヘッドカバーとは別の第2のヘッドカバー内のブローバイガスを吸気管内に還流するための第2の経路とが設けられる。このように複数の経路が形成される内燃機関に上記のブローバイガス処理装置を適用する場合、各経路内の圧力を監視するためには経路と同数の圧力センサが必要となり、圧力センサの数の増大を招いてしまう。
上記課題を解決するための内燃機関のブローバイガス処理装置は、シリンダヘッドとヘッドカバーとによって区画される空間内のブローバイガスを吸気管内に還流させるブローバイガス配管として、第1のブローバイガス配管と、吸気管のうち、第1のブローバイガス配管の接続部位とは異なる位置に接続される第2のブローバイガス配管とが設けられている装置である。このブローバイガス処理装置は、ヘッドカバーに設けられ、且つ、第1のブローバイガス配管が接続される第1の配管継手と、ヘッドカバーに設けられ、且つ、第2のブローバイガス配管が接続される第2の配管継手と、第1の配管継手に設けられ、且つ、内部が同第1の配管継手内と連通する第1のユニオン部と、第2の配管継手に設けられ、且つ、内部が同第2の配管継手内と連通する第2のユニオン部と、第1のユニオン部を介して第1の配管継手に接続されているとともに、第2のユニオン部を介して第2の配管継手に接続されている圧力センサと、を備えている。
上記構成によれば、圧力センサは、第1の配管継手に対して第1のユニオン部を介して接続されているため、第1の配管継手内及び第1のブローバイガス配管内の圧力を検出することができる。また、圧力センサは、第2の配管継手に対しても第2のユニオン部を介して接続されているため、第2の配管継手内及び第2のブローバイガス配管内の圧力を検出することができる。すなわち、共通の圧力センサで第1のブローバイガス配管内の圧力と第2のブローバイガス配管内の圧力とを検出することができる。
したがって、圧力センサの数の増大を抑制しつつ、各ブローバイガス配管内の圧力を監視することが可能となる。
例えば、内燃機関が、複数のバンクを有する内燃機関であるものとする。この場合、各バンクのうちの第1のバンクのシリンダヘッドに取り付けられるヘッドカバーに第1の配管継手を設け、各バンクのうちの第1のバンクとは別の第2のバンクのシリンダヘッドに取り付けられるヘッドカバーに第2の配管継手を設けることが好ましい。
上記構成によれば、第1のバンクを構成するシリンダヘッドとヘッドカバーとによって区画された空間内のブローバイガスを吸気管内に戻すための第1のブローバイガス配管内の圧力、及び、第2のバンクを構成するシリンダヘッドとヘッドカバーとによって区画された空間内のブローバイガスを吸気管内に戻すための第2のブローバイガス配管内の圧力を、共通の圧力センサを用いることによって監視することができる。
なお、各配管継手は、ユニオン部よりも基端側に位置する絞り部を有することが好ましい。この構成によれば、例えば第1の配管継手から第1のブローバイガス配管が外れた場合、第1の配管継手内における絞り部よりも先端側、及び、同第1の配管継手に接続される第1のユニオン部内の圧力が変化する。こうした圧力変化を圧力センサによって検出することにより、第1の配管継手から第1のブローバイガス配管が外れたことの検出が可能となる。
また例えば第2の配管継手から第2のブローバイガス配管が外れた場合、第2の配管継手内における絞り部よりも先端側、及び、同第2の配管継手に接続される第2のユニオン部内の圧力が変化する。こうした圧力変化を圧力センサによって検出することにより、第2の配管継手から第2のブローバイガス配管が外れたことの検出が可能となる。
第1の実施形態のブローバイガス処理装置を備える内燃機関を模式的に示す断面図。 第1の実施形態のブローバイガス処理装置の一部を示す断面図。 第2の実施形態のブローバイガス処理装置を備える内燃機関を模式的に示す断面図。
(第1の実施形態)
以下、内燃機関のブローバイガス処理装置の第1の実施形態を図1及び図2に従って説明する。
図1には、本実施形態のブローバイガス処理装置40を備える内燃機関10が図示されている。図1に示すように、内燃機関10は、2つのバンク11,12を有するV型気筒配列の内燃機関である。こうした内燃機関10のシリンダブロック13の下部にはクランクケース14が取り付けられており、このクランクケース14内にはクランク軸15が収容されている。クランクケース14にはオイルパン16が取り付けられており、このオイルパン16内には内燃機関10内を循環するオイルが貯留されている。
シリンダブロック13内には、各バンク11,12のうちの第1のバンク11側の気筒17と、各バンク11,12のうちの第1のバンク11とは別の第2のバンク12側の気筒17とが設けられている。各気筒17内には、コネクティングロッド18を介してクランク軸15に連結されているピストン19が収容されている。そして、各ピストン19が気筒17内で往復動することにより、クランク軸15が回転するようになっている。
シリンダブロック13には、第1のバンク11用のシリンダヘッドである第1のシリンダヘッド21と、第2のバンク12用のシリンダヘッドである第2のシリンダヘッド22とが取り付けられている。第1のシリンダヘッド21及び第2のシリンダヘッド22の双方には、気筒17内に導入する吸入空気が内部を流れる吸気管30がそれぞれ接続されているとともに、気筒17内から排出された排気が内部を流れる排気管36がそれぞれ接続されている。
また、第1のシリンダヘッド21には、第1のヘッドカバー23が取り付けられている。そして、第1のシリンダヘッド21と第1のヘッドカバー23とにより区画された空間のことを「第1のカバー内空間23A」という。また、第2のシリンダヘッド22には、第2のヘッドカバー24が取り付けられている。そして、第2のシリンダヘッド22と第2のヘッドカバー24とにより区画された空間のことを「第2のカバー内空間24A」という。
内燃機関10には、クランクケース14内と第1のカバー内空間23A内とを連通する第1の連通路26と、クランクケース14内と第2のカバー内空間24A内とを連通する第2の連通路27とが設けられている。第1の連通路26は、シリンダブロック13と第1のシリンダヘッド21とに跨るように形成されている。第2の連通路27は、シリンダブロック13と第2のシリンダヘッド22とに跨るように形成されている。そして、第1のカバー内空間23A内には、気筒17内からクランクケース14内に漏出したブローバイガスが第1の連通路26を介して流入するようになっている。また、第2のカバー内空間24A内には、クランクケース14内のブローバイガスが第2の連通路27を介して流入するようになっている。
吸気管30内にはスロットルバルブ31が設けられている。そして、吸気管30はスロットルバルブ31よりも吸気下流側で分岐しており、バンク11,12に接続している。また、吸気管30におけるスロットルバルブ31よりも吸気上流側には、第1のエアクリーナ32及び第2のエアクリーナ33が設けられている。
図1及び図2を参照し、ブローバイガス処理装置40について説明する。
ブローバイガス処理装置40は、第1のヘッドカバー23に設けられている第1の配管継手41と、第1の配管継手41の先端に接続される第1のブローバイガス配管42とを備えている。これにより、第1のブローバイガス配管42は、第1の配管継手41を介して第1のヘッドカバー23に接続されている。第1の配管継手41の基端は、第1のヘッドカバー23に形成されている貫通孔231に接続されている。これにより、第1の配管継手41内は、貫通孔231を介して第1のカバー内空間23A内と連通している。すなわち、第1の配管継手41の基端は、第1の配管継手41内におけるブローバイガスの流れ方向における上流側の端に相当する。一方、第1の配管継手41の先端は、第1の配管継手41内におけるブローバイガスの流れ方向における下流側の端に相当する。
第1のブローバイガス配管42の一端は第1の配管継手41の先端に接続されている。一方、第1のブローバイガス配管42の他端は、吸気管30におけるスロットルバルブ31よりも吸気上流側の部分に接続されている。具体的には、第1のブローバイガス配管42の他端は、吸気管30を構成する第1のエアクリーナ32に接続されている。そして、第1のカバー内空間23A内に流入したブローバイガスは、第1の配管継手41内を介して第1のブローバイガス配管42内に流入し、この第1のブローバイガス配管42を介して第1のエアクリーナ32内、すなわち吸気管30内に還流するようになっている。
また、ブローバイガス処理装置40は、第2のヘッドカバー24に設けられている第2の配管継手51と、第2の配管継手51の先端に接続される第2のブローバイガス配管52とを備えている。これにより、第2のブローバイガス配管52は、第2の配管継手51を介して第2のヘッドカバー24に接続されている。第2の配管継手51の基端は、第2のヘッドカバー24に形成されている貫通孔241に接続されている。これにより、第2の配管継手51内は、貫通孔241を介して第2のカバー内空間24A内と連通している。すなわち、第2の配管継手51の基端は、第2の配管継手51内におけるブローバイガスの流れ方向における上流側の端に相当する。一方、第2の配管継手51の先端は、第2の配管継手51内におけるブローバイガスの流れ方向における下流側の端に相当する。
第2のブローバイガス配管52の一端は第2の配管継手51の先端に接続されている。一方、第2のブローバイガス配管52の他端は、吸気管30におけるスロットルバルブ31よりも吸気上流側の部分のうち、吸気管30における第1のブローバイガス配管42の接続部位とは異なる部位に接続されている。具体的には、第2のブローバイガス配管52の他端は、吸気管30を構成する第2のエアクリーナ33に接続されている。そして、第2のカバー内空間24A内に流入したブローバイガスは、第2の配管継手51内を介して第2のブローバイガス配管52内に流入し、この第2のブローバイガス配管52を介して第2のエアクリーナ33内、すなわち吸気管30内に還流するようになっている。
図2に示すように、第1の配管継手41の先端部(図中左端部)は、第1のブローバイガス配管42が接続される接続部411である。また、第1の配管継手41における接続部411よりも基端側(図中右側)には、筒状をなす第1のユニオン部43が接続されている。第1の配管継手41における第1のユニオン部43の接続部位は、第1の配管継手41の中心軸41aよりも上側に配置されている。第1のユニオン部43内は、第1の配管継手41内と連通している。そして、第1のユニオン部43は、第1の配管継手41との接続部分から上方に延伸している。さらに、第1の配管継手41における第1のユニオン部43の接続部位よりも基端側には、第1の配管継手41内の通路断面積が他の部分よりも狭い絞り部412が設けられている。
第2の配管継手51の先端部(図中右端部)は、第2のブローバイガス配管52が接続される接続部511である。また、第2の配管継手51における接続部511よりも基端側(図中左側)には、筒状をなす第2のユニオン部53が接続されている。第2の配管継手51における第2のユニオン部53の接続部位は、第2の配管継手51の中心軸51aよりも上側に配置されている。第2のユニオン部53内は、第2の配管継手51内と連通している。そして、第2のユニオン部53は、第2の配管継手51との接続部分から上方に延伸している。さらに、第2の配管継手51における第2のユニオン部53よりも基端側には、第2の配管継手51内の通路断面積が他の部分よりも狭い絞り部512が設けられている。
また、図1及び図2に示すように、ブローバイガス処理装置40は、圧力センサ60を有している。この圧力センサ60は、第1の配管継手41及び第2の配管継手51よりも上方に配置されている。圧力センサ60は、第1の接続配管61を介して第1のユニオン部43に接続されているとともに、第2の接続配管62を介して第2のユニオン部53に接続されている。そのため、圧力センサ60は、第1の接続配管61及び第1のユニオン部43を介し、第1の配管継手41内及び第1のブローバイガス配管42内の圧力を監視することができる。同様に、圧力センサ60は、第2の接続配管62及び第2のユニオン部53を介し、第2の配管継手51内及び第2のブローバイガス配管52内の圧力を監視することができる。
本実施形態の作用及び効果について説明する。
圧力センサ60は、第1の配管継手41に対して第1のユニオン部43を介して接続されているため、第1の配管継手41内における絞り部412よりも先端側の部分及び第1のブローバイガス配管42内の圧力を検出することができる。また、圧力センサ60は、第2の配管継手51に対しても第2のユニオン部53を介して接続されているため、第2の配管継手51内における絞り部512よりも先端側の部分及び第2のブローバイガス配管52内の圧力を検出することができる。すなわち、共通の圧力センサ60で第1のブローバイガス配管42内の圧力と第2のブローバイガス配管52内の圧力とを検出することができる。したがって、圧力センサの数の増大を抑制しつつ、各ブローバイガス配管42,52内の圧力を監視することができる。
機関運転中にあっては、各ブローバイガス配管42,52内を介してブローバイガスが吸気管30内に還流するため、各ブローバイガス配管42,52内、及び配管継手41,51内における絞り部412,512よりも先端側の部分は負圧となっている。このような状況下で第1の配管継手41から第1のブローバイガス配管42が外れると、第1の配管継手41内における絞り部412よりも先端側の部分が大気に解放される。その結果、第1の配管継手41内における絞り部412よりも先端側の部分の圧力が大気圧に向けて変化する。こうした第1の配管継手41内における絞り部412よりも先端側の部分の圧力の変化は、圧力センサ60によって検出することができる。そのため、圧力センサ60によって検出される第1の配管継手41内における絞り部412よりも先端側の部分の圧力の変化を基に、第1の配管継手41から第1のブローバイガス配管42が外れたことを検出できる。
また、第2の配管継手51から第2のブローバイガス配管52が外れると、第2の配管継手51内における絞り部512よりも先端側の部分が大気に解放される。その結果、第2の配管継手51内における絞り部512よりも先端側の部分の圧力が大気圧に向けて変化する。こうした第2の配管継手51内における絞り部512よりも先端側の部分の圧力の変化は、圧力センサ60によって検出することができる。そのため、圧力センサ60によって検出される第2の配管継手51内における絞り部512よりも先端側の部分の圧力の変化を基に、第2の配管継手51から第2のブローバイガス配管52が外れたことを検出できる。
なお、カバー内空間23A,24A内に滞留するオイルが、ブローバイガスとともに配管継手41,51内に入り込むことがある。そして、配管継手41,51内からユニオン部43,53内にオイルが入り込むこともある。この点、本実施形態では、ユニオン部43,53は、配管継手41,51から上方に延伸している。そのため、ユニオン部43,53内にオイルが入り込んだとしても、当該オイルが圧力センサ60に付着することを抑制できる。要するに、重力を利用して圧力センサ60へのオイルの付着を抑制することができる。
さらに、ユニオン部43,53は、配管継手41,51のうちの中心軸41a,51aよりも上側に接続されている。そのため、配管継手41,51内からユニオン部43,53内にオイルが入り込みにくくなっている。これにより、圧力センサ60へのオイルの付着の抑制効果をより高くすることができる。
(第2の実施形態)
次に、ブローバイガス処理装置の第2の実施形態を図3に従って説明する。第2の実施形態では、ブローバイガス処理装置を備える内燃機関の構成が第1の実施形態と相違している。そこで、以下の説明においては、第1の実施形態と相違している部分について主に説明するものとし、第1の実施形態と同一又は相当する部材構成には同一符号を付して重複説明を省略するものとする。
図3に示す内燃機関110は、複数の気筒117が規定方向に並んで配置されている直列N気筒の内燃機関である。「N」は2以上の整数である。この内燃機関110のシリンダブロック113の上部にはシリンダヘッド121が取り付けられており、シリンダヘッド121にはヘッドカバー123が取付られている。そして、シリンダヘッド121とヘッドカバー123とによって区画された空間であるカバー内空間123Aは、シリンダブロック113とシリンダヘッド121とに跨る連通路126を介してクランクケース114内と連通している。そのため、このカバー内空間123A内には、連通路126を介してクランクケース114内からブローバイガスが流入するようになっている。
図3に示すように、本実施形態のブローバイガス処理装置70は、ヘッドカバー123に設けられている2つの配管継手71,81を有している。各配管継手71,81のうちの第1の配管継手71は、第1のブローバイガス配管72を介し、吸気管130におけるスロットルバルブ131よりも吸気上流側、より具体的には吸気管130における過給機100のコンプレッサ101よりも吸気上流側の部分に接続されている。
第1の配管継手71の先端部(図中右端部)は、第1のブローバイガス配管72が接続される接続部711である。そして、第1の配管継手71における接続部711よりも基端側(図中左側)には、筒状をなす第1のユニオン部73が接続されている。つまり、第1のユニオン部73内は第1の配管継手71内と連通している。第1のユニオン部73は、第1の配管継手71との接続部分から上方に延伸している。そして、第1のユニオン部73の上端部には第1の接続配管91が接続されており、この第1の接続配管91には圧力センサ90が接続されている。そのため、第1のブローバイガス配管72内、及び、第1の配管継手71内の圧力を圧力センサ90によって検出することができる。
各配管継手71,81のうち、第1の配管継手71とは別の第2の配管継手81には、PCVバルブ93を介して下流側配管94が接続されている。「PCV」とは、「Positive Crankcase Ventilation」の略記である。下流側配管94は、吸気管130におけるスロットルバルブ131よりも吸気下流側の部分に接続されている。また、第2の配管継手81にはエゼクタ84が設けられており、このエゼクタ84には、エゼクタ接続配管95が接続されている。このエゼクタ接続配管95は、吸気管130におけるコンプレッサ101とスロットルバルブ131との間の部分に接続されている。
さらに、第2の配管継手81には、第2のブローバイガス配管82が接続されている。具体的には、第2の配管継手81のうち、エゼクタ84から出力される高速の流体の進行方向下流側の部分に第2のブローバイガス配管82が接続されている。そのため、エゼクタ84の作用によって、第2のブローバイガス配管82内には多くのブローバイガスが流入するようになっている。なお、第2のブローバイガス配管82は、吸気管130におけるコンプレッサ101よりも吸気上流側の部分に接続されている。
第2の配管継手81における第2のブローバイガス配管82の接続部分を接続部811とした場合、第2の配管継手81におけるエゼクタ84と接続部811との間には、筒状をなす第2のユニオン部83が接続されている。つまり、第2のユニオン部83内は第2の配管継手81内と連通している。第2のユニオン部83は、第2の配管継手81への接続部分から上方に延伸している。そして、第2のユニオン部83の上端部には第2の接続配管92が接続されており、この第2の接続配管92には圧力センサ90が接続されている。そのため、第2のブローバイガス配管82内、及び、第2の配管継手81内の圧力を圧力センサ90によって検出することができる。
本実施形態の作用及び効果について説明する。
圧力センサ90は、第1の配管継手71に対して第1のユニオン部73を介して接続されているため、第1の配管継手71内及び第1のブローバイガス配管72内の圧力を検出することができる。また、圧力センサ90は、第2の配管継手81に対しても第2のユニオン部83を介して接続されているため、第2の配管継手81内及び第2のブローバイガス配管82内の圧力を検出することができる。すなわち、共通の圧力センサ90で第1のブローバイガス配管72内の圧力と第2のブローバイガス配管82内の圧力とを検出することができる。したがって、圧力センサの数の増大を抑制しつつ、各ブローバイガス配管72,82内の圧力を監視することができる。
上記各実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記各実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・ユニオン部43,53,73,83が鉛直方向とは交差する方向に延伸する態様で配管継手41,51,71,81にユニオン部43,53,73,83を接続するようにしてもよい。こうした構成であっても、配管継手41,51,71,81におけるユニオン部43,53,73,83との接続部位よりも上方に圧力センサ60,90を配置できる。
・配管継手41,51,71,81におけるユニオン部43,53,73,83との接続部位よりも上方に圧力センサ60,90を配置しなくてもよい。例えば、鉛直方向において、配管継手41,51,71,81におけるユニオン部43,53,73,83との接続部位と同じ位置に圧力センサ60,90を配置してもよい。また、配管継手41,51,71,81におけるユニオン部43,53,73,83との接続部位よりも下方に圧力センサ60,90を配置してもよい。
10,110…内燃機関、11…第1のバンク、12…第2のバンク、21,22,121…シリンダヘッド、23,24,123…ヘッドカバー、23A,24A,123A…カバー内空間、30,130…吸気管、40,70…ブローバイガス処理装置、41,71…第1の配管継手、412…絞り部、42,72…第1のブローバイガス配管、43,73…第1のユニオン部、51,81…第2の配管継手、512…絞り部、53,83…第2のユニオン部、52,82…第2のブローバイガス配管、60,90…圧力センサ。

Claims (3)

  1. シリンダヘッドとヘッドカバーとによって区画される空間内のブローバイガスを吸気管内に還流させるブローバイガス配管として、第1のブローバイガス配管と、前記吸気管のうち、前記第1のブローバイガス配管の接続部位とは異なる位置に接続される第2のブローバイガス配管とが設けられている内燃機関のブローバイガス処理装置において、
    前記ヘッドカバーに設けられ、且つ、前記第1のブローバイガス配管が接続される第1の配管継手と、
    前記ヘッドカバーに設けられ、且つ、前記第2のブローバイガス配管が接続される第2の配管継手と、
    前記第1の配管継手に設けられ、且つ、内部が同第1の配管継手内と連通する第1のユニオン部と、
    前記第2の配管継手に設けられ、且つ、内部が同第2の配管継手内と連通する第2のユニオン部と、
    前記第1のユニオン部を介して前記第1の配管継手に接続されているとともに、前記第2のユニオン部を介して前記第2の配管継手に接続されている圧力センサと、を備える
    ことを特徴とする内燃機関のブローバイガス処理装置。
  2. 前記内燃機関は、複数のバンクを有する内燃機関であり、
    前記第1の配管継手は、前記各バンクのうちの第1のバンクの前記シリンダヘッドに取り付けられる前記ヘッドカバーに設けられており、
    前記第2の配管継手は、前記各バンクのうちの前記第1のバンクとは別の第2のバンクの前記シリンダヘッドに取り付けられる前記ヘッドカバーに設けられている
    請求項1に記載の内燃機関のブローバイガス処理装置。
  3. 前記各配管継手は、前記ユニオン部よりも基端側に位置する絞り部を有する
    請求項1又は請求項2に記載の内燃機関のブローバイガス処理装置。
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