JP2020097909A - ブローバイガス還流装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ブローバイガス通路における吸気通路に接続される終端部において凍結され難い状態とし、低温時の凍結による上記不都合が極力生じないように改善されたブローバイガス還流装置を提供する。【解決手段】クランクケース内のブローバイガスをブローバイガス通路ｗを用いて吸気通路ａに戻すブローバイガス還流装置において、ブローバイガス通路ｗが吸気通路ａに連通接続される還流通路部ｋに流体ｒを流すことにより加温が可能な加温機構２２が装備され、加温機構２２は、流体ｒを流通させる加温本体２４と、加温本体２４への流体入口部２５と、加温本体２４への流体出口部２６とを備えるとともに、流体入口部２５及び／又は流体出口部２６が加温本体２４に着脱可能に取付けて構成されている。【選択図】図５

Description

本発明は、産業用エンジンや走行車両用エンジンなどに装備されているブローバイガス還流装置に関するものである。

クランクケース内に溜まるブローバイガスを吸気マニホルドやエアクリーナなどの吸気通路に還流させて、新しい混合気と混ぜて燃焼させ、そのままの状態で大気放出しないようする機構、即ち、ブローバイガス還流装置がエンジンに設けられている。ブローバイガス還流装置付エンジンでは、ブローバイガス中に含まれるオイル（オイルミスト）や水などの液体成分を極力除いてから吸気通路に戻すのが望ましい。

そこで、従来では、液体成分がエンジン内部で捕捉され易いように、クランクケースからシリンダヘッド及びヘッドカバーを通して吸気通路に戻す構成が採られることが多い。このような例としては、特許文献１において開示されたものが知られている。

特開２００８−１６３８３７号公報

一般に、ブローバイガスを吸気通路に戻すブローバイガス通路は、エンジンの外部に露出された配管で構成されているので、寒さには弱い傾向がある。極低温状況では、吸気通路に還流してくるブローバイガスが、その吸気通路における新気により冷やされ、ブローバイガス中の水分が配管出口部で凍結し、それによって詰まりが生じることがあった。

本発明の目的は、構造工夫により、ブローバイガス通路における吸気通路に接続される終端部において凍結され難い状態とし、低温時の凍結による上記不都合が極力生じないように改善されたブローバイガス還流装置を提供する点にある。

本発明は、クランクケース内のブローバイガスを、ブローバイガス通路を用いて吸気通路に戻す構成とされているブローバイガス還流装置において、
前記ブローバイガス通路が前記吸気通路に連通接続される還流通路部に流体を流すことにより加温が可能な加温機構が装備され、
前記加温機構は、流体を流通させる加温本体と、前記加温本体への流体入口部と、前記加温本体への流体出口部とを備えるとともに、前記流体入口部及び／又は前記流体出口部が前記加温本体に着脱可能に取付けて構成されていることを特徴とする。

例えば、前記加温本体は、前記還流通路部におけるブローバイガス通路に外囲される状態で設けられており、特にブローバイガス通路が貫通される状態の中空部材により構成されていると好ましい。前記還流通路部におけるブローバイガス通路及び前記加温本体は金属製であれば好都合である。

前記還流通路部における前記ブローバイガス通路と、前記還流通路部における前記吸気通路と、前記加温本体とが１つの部品で形成される構成でもよいし、これら互いに別々の部材である三者が溶着により一体化されている構成でもよい。前記三者が共に金属製であれば好都合であり、流体が冷却水であるとよい。また、前記吸気通路は、過給機に空気を送る一次側エア通路としてもよい。

本発明によれば、ブローバイガス通路が吸気通路に戻される箇所である還流通路部が、流体を用いた加温機構によって加温されるようになる。従って、冬季などの極寒時であっても、加温機構により、吸気通路を流れる冷たい新気でブローバイガス中の水分が冷やされて凍結するとか、凍結によってブローバイガス通路が狭まって通りが悪くなったり詰まったりすることが防止されるようになる。

流体入口部及び／又は流体出口部が加温本体に着脱可能に取付けられているから、加温機構に対する流体の配管構造や配管の向きに合せて、流体入口部や流体出口部を設定することが容易に行える良さがある。例えば、エンジンの機種や仕様により、流体の給排位置や形状、或いは管径が種々に異なると、着脱可能な流体入口部や流体出口部を変更設定して対応させることが可能になる。

流体入口部や流体出口部が固定された構造の加温機構では、加温機構が適用されたエンジンによっては、固定された形状や向きと配管の径や向きが大きく異なることがある。このような場合には流体配管を大きく迂回或いは延長させたり、径の異なる連結管を用いたりして対応するしかなく、手間やコストが掛かるとかスペースや配管を無駄に使うなどの不利があるが、本発明ではそのようなことが回避できる利点がある。

その結果、エンジン機種や仕様に合せて加温機構の仕様設定が行える合理的な構成としながら、ブローバイガス通路における吸気通路に接続される終端部において凍結され難い状態とし、低温時の凍結による上記不都合が極力生じないように改善されたブローバイガス還流装置を提供することができる。

産業用ディーゼルエンジンの正面図 産業用ディーゼルエンジンの平面図 産業用ディーゼルエンジンの左側面図 産業用ディーゼルエンジンの上部要部を左前方上部より見た斜視図 加温機構を示す要部の斜視図 還流通路部を示し、（Ａ）は図５における軸心Ｐ，Ｑの双方を含む面で切った断面図、（Ｂ）は図５における軸心Ｑを含んで直管部に垂直に交わる面で切った断面図

以下に、本発明によるブローバイガス還流装置の実施の形態を、産業用ディーゼルエンジンに適用された場合について図面を参照しながら説明する。

図１〜図４に示されるように、産業用ディーゼルエンジン（以下、単にエンジンと略称する）Ｅは、シリンダブロック１の上部にシリンダヘッド２が組付けられ、シリンダヘッド２の上部にヘッドカバー３が組付けられ、シリンダブロック１の下部にオイルパン４が組付けられている。
シリンダブロック１の前端部に伝動ケース５が組付けられ、伝動ケース５の前部にエンジン冷却ファン６が配置され、シリンダブロック１の後部にフライホイールハウジング７が配置されている。シリンダブロック１の上半部はシリンダ１Ａに、そして、下半部はクランクケース１Ｂにそれぞれ構成されている。

エンジンＥの前部に、クランク軸（図示省略）の軸端に取り付けられる駆動プーリ８、エンジン冷却ファン６の駆動用ファンプーリ６Ａ、及びダイナモ（オルタネータ）９の受動プーリ９Ａに跨る伝動ベルト１０、ウォータフランジ３０などが装備されている。エンジンＥの左側には、排気マニホルド１１、過給機１２、スタータ１３、ＥＧＲクーラ１４などが装備されている。エンジンＥの右側には吸気マニホルド１５、オイルフィルタ１７などが装備されている。エンジンＥの上方には、コンプレッサ下流側吸入通路（二次側エア通路）１８（図２を参照）が配置されている。

エンジンＥの上部や後部には、排ガス処理装置１９が設けられている。排ガス処理装置１９は、エンジンＥの後部でフライホイールハウジング７の上部に配置される排ガス一次処理装置（ＤＰＦなど）１９Ａと、エンジンＥの上部でヘッドカバー３の後部寄りに配置される排ガス二次処理装置（ＳＣＲ，ＤＯＣなど）１９Ｂとを有している。これら排ガス処理装置１９は、シリンダブロック１にボルト止めされる取付フレーム１６により支持されている。

吸気通路ａは、コンプレッサ上流側吸入通路２０、前述のコンプレッサ下流側吸入通路１８、吸気マニホルド１５を有する総称である。コンプレッサ上流側吸入通路２０は、エアクリーナ（図示省略）と過給機（ターボチャージャー）１２のコンプレッサハウジング１２Ａとを繋ぐ配管による吸気通路ａである。コンプレッサ下流側吸入通路１８は、コンプレッサハウジング１２Ａと吸気マニホルド１５とを繋ぐ配管による吸気通路ａである。

コンプレッサ上流側吸入通路２０は、図２，３，５に示されるように、コンプレッサハウジング１２Ａの入口筒１２ａに外嵌装着されている連結管２９と、連結管２９に内嵌接続されている直管部２３と、直管部２３とエアクリーナ（図示省略）とを繋ぐエア通管（図示省略）とを備えている。詳しくは後述するが、直管部２３には、突入管部（ブローバイガス通路ｗの終端部）２８と、加温機構２２とが一体に設けられている。

エンジンＥには、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内を含むブローバイガス通路ｗを用いて吸気通路ａに戻すブローバイガス還流装置Ａ（図２，３，４を参照）が装備されている。ブローバイガス還流装置Ａは、ヘッドカバー３の上部左側と、コンプレッサ上流側吸入通路２０とを繋ぐガスダクト２１（ブローバイガス通路ｗの一例）を有している。ガスダクト２１は、図２〜図４に示されるように、ヘッドカバー３に接続されているダクト本管２１Ａと、このダクト本管２１Ａと突入管部２８とを繋ぐ曲がり管２１Ｂとを有して構成されている。

図２、図４、図５に示されるように、ブローバイガス通路ｗが吸気通路ａに連通接続される還流通路部ｋの加温が可能な加温機構２２が装備されている。還流通路部ｋは、ブローバイガス通路ｗの終端部、即ち突入管部２８と直管部２３（吸気通路ａ）とが交差する状態で連通接続されることにより構成されている。加温機構２２は、冷却水（流体の一例）ｒを流通させる加温本体２４と、加温本体２４への流体入口部２５と、加温本体２４への流体出口部２６とを備えるとともに、流体入口部２５及び流体出口部２６を加温本体２４に着脱可能に取付けることにより構成されている。

加温機構２２及び還流通路部ｋについて詳しく説明する。図４〜図６に示されるように、軸心Ｐを有する直管部２３と、軸心Ｑを有する突入管部２８と、加温本体２４とが金属製で１つの部品により形成されている。丸パイプ形状の突入管部２８と丸パイプ形状の直管部２３とは互いに軸心Ｑ，Ｐの侠角θが直角となるように、直管部２３に対して突入管部２８が垂直に交わる状態に形成されている。なお、侠角θは、６０度や１２０度などの直角以外の角度でもよい。還流通路部ｋは、本実施形態では実質的に直管部２３と突入管部２８とでなり、直管部２３と突入管部２８とが交わる部分である。

加温本体２４は、ブローバイガス通路ｗの終端部が貫通されてその部分を外囲する中空部分（中空部材の一例）であって、ブローバイガス通路ｗの全周を囲繞する形状の冷却水通路２７が内部形成されている。加温本体２４における冷却水通路２７の一端及び他端それぞれの開口部２７ａ，２７ａの両脇（軸心Ｐ方向の両脇）には、ナット部３７，３７が形成されている。冷却水通路２７は、軸心Ｑ方向で見た場合、円形の内周（突入管部２８の外周による）と矩形の外周とを有する略ドーナツ状の空間部に形成されている。

流体出口部２６は、厚肉鋼板などによる蓋板３５と、蓋板３５に液密に貫通固定される取出しチューブ３６とからなり、２個のビス３８，３８により、開口部２７ａを閉塞する状態で加温本体２４の一端に液密に螺装可能に構成されている。流体入口部２５は、本実施形態においては流体出口部２６と全く同一の部品に構成されている。各取出しチューブ３６，３６は、両軸心Ｐ，Ｑに対して直交する方向へ直線状に延びているが、この限りではない。なお、図示は省略するが、流体入口部２５や流体出口部２６と加温本体２４との間にガスケットを設けてもよい。

本実施形態では、還流通路部ｋにおけるブローバイガス通路ｗである突入管部２８と、還流通路部ｋにおける吸気通路ａである直管部２３と、加温本体２４とが１つの金属製部品で形成されているが、突入管部２８と直管部２３と加温本体２４とのうちの一つ又は二つが互いに別部材であって溶着などにより一体化される構成としてもよい。また、図１に示されるように、直管部２３が軸心Ｐ回りに角度βで捻られた姿勢で配置されて突入管部２８が右斜め上方に向く構造とされているが、この限りではない。

図３や図４に示されるように、ＥＧＲクーラ冷却水パイプ３２からの枝分かれ管（符記省略）と流体入口部２５とを繋ぐ第１連結チューブ３４と、ウォータポンプ３１と流体出口部２６とを繋ぐ第２連結チューブ３３とが設けられている。従って、温流体である冷却水ｒは、下側の流体入口部２５から加温本体２４に入り、加温本体２４を通過する際に還流通路部ｋ（ブローバイガス通路ｗの終端部）に熱伝導され、その後に上側の流体出口部２６から出て行くようになる。

直管部２３内の空気は、その軸心Ｐに沿う方向（図５の白抜き矢印）に流れ、突入管部２８内のブローバイガスは軸心Ｑに沿う方向（図５の実線矢印）に流れ、還流通路部ｋにおいてブローバイガスは空気に合流される。その合流箇所である還流通路部ｋに加温機構２２が設けられているので、冷却水ｒの熱が効率よく還流通路部ｋ及び吸気通路ａに合流するブローバイガス（ブローバイガス通路ｗ）に伝導させることができる。

極寒時において、突入管部２８や直管部２３に還流されてきたブローバイガス中の水分が、低温の新気で冷やされて凍結することや、その凍結により突入管部２８の内部通路が狭まったり詰まったりする不都合が生じないようになる利点が得られる。直管部２３、突入管部２８、及び加温本体２４は金属製部品であるから、還流通路部ｋは熱伝導性に優れており、冷却水ｒの熱によって効率良く、或いは素早くブローバイガスｇや冷たい新気（例：−２０〜−３０度の空気）を温めることができる。

流体入口部２５及び流体出口部２６は加温本体２４に対して着脱可能に取付けられているから、加温本体２４に対する冷却水ｒの流入方向や取出し方向、配管構造や配管の向きなどに合せて、流体入口部２５や流体出口部２６を、詳しくは、各取出しチューブ３６，３６を設定することが容易である。例えば、エンジンの機種や仕様により、冷却水ｒの給排位置や形状、或いは管径が種々に異なると、着脱可能な流体入口部２５や流体出口部２６を変更設定して対応させて状態で加温本体２４に取付けることができる。

流体入口部２５や流体出口部２６が加温本体２４に対して位置固定された構造では、加温機構２２が適用されたエンジンによっては、固定された形状や向きと配管の径や向きが大きく異なることがある。この場合には冷却水ｒの配管を大きく迂回させたり延長させたり、径の異なる連結管を用いたりして対応することが余儀なくされ、手間やコストが掛かるとかスペースや配管を無駄に使うなどの不利があるが、本実施形態によるブローバイガス還流装置Ａではそれらの不利が回避できる利点がある。

〔別実施形態〕
（１）流体入口部２５と流体出口部２６の何れか一方のみが加温本体２４に着脱可能に取付けられる構成でもよい。
（２）流体入口部２５及び／又は流体出口部２６は、蓋板３５と取出しチューブ３６とを備える１つの部品で形成されてもよい（鋳造、鍛造、その他）。

（３）加温本体２４が、還流通路部ｋにおける直管部２３を外囲又は囲繞する構造の加温機構２２としてもよい。
（４）流体ｒとしては、冷却水のほか、エンジンオイルや排気ガスなどでもよく、これらを総称して「温流体」と呼んでもよい。

（５）吸気通路ａは、過給機１２に空気を送る一次側エア通路２０の他、吸気マニホルド１５やエアクリーナ（図示省略）、或いはこれら吸気マニホルド１５やエアクリーナに接続される空気通路でも良い。

１Ｂ クランクケース
１２ 過給機
２０ 一次側エア通路
２２ 加温機構
２４ 加温本体
２５ 流体入口部
２６ 流体出口部
ａ 吸気通路
ｋ 還流通路部
ｒ 流体
ｗ ブローバイガス通路

Claims (8)

1. クランクケース内のブローバイガスを、ブローバイガス通路を用いて吸気通路に戻す構成とされているブローバイガス還流装置であって、
   前記ブローバイガス通路が前記吸気通路に連通接続される還流通路部に流体を流すことにより加温が可能な加温機構が装備され、
   前記加温機構は、流体を流通させる加温本体と、前記加温本体への流体入口部と、前記加温本体への流体出口部とを備えるとともに、前記流体入口部及び／又は前記流体出口部を前記加温本体に着脱可能に取付けて構成されているブローバイガス還流装置。
2. 前記加温本体は、前記還流通路部におけるブローバイガス通路に外囲される状態で設けられている請求項１に記載のブローバイガス還流装置。
3. 前記加温本体は、前記還流通路部におけるブローバイガス通路を囲繞する状態の中空部材により構成されている請求項２に記載のブローバイガス還流装置。
4. 前記還流通路部における前記ブローバイガス通路と、前記還流通路部における前記吸気通路と、前記加温本体とが１つの部品で形成されている請求項１〜３の何れか一項に記載のブローバイガス還流装置。
5. 前記還流通路部における前記ブローバイガス通路と、前記還流通路部における前記吸気通路と、前記加温本体との三者が溶着により一体化されている請求項１〜３の何れか一項に記載のブローバイガス還流装置。
6. 前記還流通路部における前記ブローバイガス通路、前記還流通路部における前記吸気通路、及び前記加温本体はそれぞれ金属製である請求項１〜５の何れか一項に記載のブローバイガス還流装置。
7. 前記流体が冷却水である請求項１〜６の何れか一項に記載のブローバイガス還流装置。
8. 前記吸気通路は、過給機に空気を送る一次側エア通路である請求項１〜７の何れか一項に記載のブローバイガス還流装置。

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