JP2021110238A - 産業用エンジン - Google Patents

Abstract

【課題】ヘッドカバーにカバー内ガス通路及びオイルセパレータを設ける構造を採りながら、エンジン搭載機種の傾斜運転時の傾斜角度に制約が及ぶことを解消又は抑制できるようにして、十分な傾斜角度でも走行し続けられるように改善された産業用エンジンを提供する。【解決手段】クランクケース１Ａからのブローバイガスをヘッドカバー３３の内部に設けられたカバー内ガス通路Ｗを通してから吸気通路１１に導くように構成され、カバー内ガス通路Ｗにて捕捉されたブローバイガスｇ中のオイル成分を、カバー内ガス通路Ｗから下方移動させるためのオイル排出部４１が設けられるとともに、オイル排出部４１は、エンジンの前後方向における中央部に配置されている産業用エンジン。【選択図】図９

Description

本発明は、ブローバイガス中のオイル成分を除去するオイルセパレータが、ヘッドカバーの内部に設けられている構造を有する産業用エンジンに関するものである。

ヘッドカバー内にオイルセパレータを配置している構造の産業用エンジンとしては、特許文献１において開示されたものが知られている。

産業用エンジンが搭載された走行車両や機体、例えば農用トラクタで畝地や傾斜地を移動するなど、場所によっては車体が前後や左右に傾いた状態で走行されることがあり、傾斜運転と呼ばれる。

ヘッドカバー内にオイルセパレータが配置されている産業用エンジンでは、オイルセパレータのドレイン経路とエンジンのオイルドレイン経路との不一致により、前述した傾斜運転時にオイルセパレータのドレイン周辺にオイルが滞留することがある。

オイルセパレータのドレイン周辺にオイルが滞留すると、特定方向への傾斜運転時においては、ドレインからのオイルの吸い上げが生じ、吸気系へのオイル流入のおそれがある。従って、傾斜運転時における傾斜角度が制限されてしまう不利があった。

実開平６−５３７０９号公報

本発明の目的は、ヘッドカバーにカバー内ガス通路及びオイルセパレータを設ける構造を採りながら、エンジン搭載機種の傾斜運転時の傾斜角度に制約が及ぶことを解消又は抑制できるようにして、十分な傾斜角度でも走行し続けられるように改善された産業用エンジンを提供する点にある。

本発明は、産業用エンジンにおいて、
クランクケースからのブローバイガスをヘッドカバーの内部に設けられたカバー内ガス通路を通してから吸気通路に導くように構成され、
前記カバー内ガス通路にて捕捉されたブローバイガス中のオイル成分を、前記カバー内ガス通路から下方移動させるためのオイル排出部が設けられるとともに、
前記オイル排出部は、エンジンの前後方向における中央部に配置されていることを特徴とする。

本発明に関して、上述した構成（手段）以外の特徴構成や手段ついては、請求項２〜６を参照のこと。

本発明によれば、オイルセパレータのオイル排出部は、エンジンに対して前後方向の中央部に配置されているので、農用トラクタなどの不整地走行車両に搭載された際の前後の傾斜運転時においては、オイル排出部を基準とした場合、前進時も後進時のほほ同じ最大傾斜角度になる。従って、前後いずれかの方向にはあまり傾斜できない、といったことが生ぜず、最大傾斜角度を実質的に増大させることが可能になる。

その結果、ヘッドカバーにカバー内ガス通路及びオイルセパレータを設ける構造を採りながら、エンジン搭載機種の傾斜運転時の傾斜角度に制約が及ぶことを解消又は抑制できるようにして、十分な傾斜角度でも走行し続けられるように改善された産業用エンジンを提供することができる。

産業用ディーゼルエンジンの平面図 図１のエンジンの右側面図 ヘッドカバーの平面図 図３のヘッドカバーの底面図 図３のヘッドカバーの右側面図 図３のヘッドカバーにおけるＺ−Ｚ線の断面図 ヘッドカバー部位でのブローバイガス還流装置の原理構造を示し、（Ａ）はセパレータ外装仕様の模式図、（Ｂ）はセパレータ内装仕様の模式図 セパレータ内装仕様のエンジン用ヘッドカバーの底面図 本発明による産業用エンジンの一部切欠きの左側面図 図９に示すエンジンの一部切欠きの背面図 ヘッドカバー付近の構造を示す要部の一部切欠きの左側面図 ヘッドカバー付近の構造を示す要部の一部切欠きの背面図

以下に、本発明による産業用エンジンの実施の形態を、農用トラクタなどに適用されるブローバイガス還流装置を有する直列多気筒ディーゼルエンジンの場合について、図面を参照しながら説明する。最初にセパレータ外装仕様の産業エンジン及びヘッドカバーの共通化に関する説明を行い、その後に本発明によるセパレータ内装仕様の産業用エンジンの説明を行うものとする。

図１及び図２に、ブローバイガス還流装置付の直列４気筒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が示されている。このエンジンＥは、シリンダブロック１の上にシリンダヘッド２が組付けられ、シリンダヘッド２の上にヘッドカバー（エンジン用ヘッドカバー）３が組付けられている。シリンダブロック１の下部がクランクケース１Ａであり、クランクケース１Ａの下にはオイルパン４が組付けられている。

エンジンＥの前部には、冷却ファン５、オルタネータ（セルダイナモ）６、ベルト伝動機構７などが配置され、エンジンＥの後部にはフライホイールハウジング８が設けられている。エンジンＥの右サイドには前記オルタネータ６、吸気マニホルド３０、オイルセパレータ（エンジン外装オイルセパレータ）９などが配置され、エンジンＥの左サイドには、吸気マニホルド（符記省略）、過給機（ターボ）１１、ＥＧＲクーラ（符記省略）などが配置されている。

エンジンＥは、ブローバイガス中のオイル成分を除去するオイルセパレータ９が、専用の部品としてヘッドカバー３の外部に配置される仕様（エンジン外装オイルセパレータ仕様、以下「セパレータ外装仕様」と呼ぶ）である。図示は省略するが、このエンジンＥと基本は同じで詳細が異なる（例：排気量が少し大きい又は小さい、出力の違い、など）ことから、オイルセパレータがヘッドカバー内にある仕様（ヘッドカバー内装オイルセパレータ仕様、以下「セパレータ内装仕様」と呼ぶ）のエンジンも設定されている。

〔セパレータ外装仕様のヘッドカバー３などについて〕
セパレータ外装仕様のエンジンＥ（図１，２に示すエンジン）では、ヘッドカバー３に、外装のオイルセパレータ９に対するブローバイガスの出口（ガス中間出口部）と入口（ガス中間入口部）とを設ける必要があるが、そのような出口と入口は、セパレータ内装仕様のエンジンにおけるヘッドカバーには必要がない。従って、セパレータ外装仕様のヘッドカバー３と、セパレータ内装仕様のヘッドカバー３３（図８参照）とは別部品になるため、それぞれに成形用の金型が必要になる、というのが従来の技術常識であった。

それに対して、本発明では、主にガス中間出口部及びガス中間入口部に関する構造工夫により、各仕様のヘッドカバー３，３３を１つの金型で成形できるようにすることに成功している。次に、前述の構造工夫がなされたヘッドカバーについて、セパレータ外装仕様のヘッドカバー３を用いて説明する。

図３〜図６に示されるように、セパレータ外装仕様のエンジンＥに用いられるヘッドカバー３は、上部左部の一部を上方突出させてなる突出カバー部３Ａと、主カバー部３Ｂとを備える段付き無底箱状の部品である。突出カバー部３Ａはカバー天井壁３ａと周壁３ｓとを有しており、その内部空間はブローバイガスを通すためのカバー内ガス通路Ｗである。主カバー部３Ｂは、カバー上壁３ｂ、カバー前壁３ｆ、カバー後壁３ｒ、カバー左壁３ｃ、カバー右壁３ｄを有し、その内部空間は、ロッカーアームなどの動弁機構（図示省略）を配置するための動弁室Ｓである。

図３〜図６において、１２はインジェクタ用孔、１３はオイル給油口孔、１４は調圧弁１５（ＰＣＶ弁などであって図１参照）を設ける場所として突出カバー部３Ａの前端部に形成された起立壁である。突出カバー部３Ａの内側の底部位には、下向きで前後に長い略ループ状の取付座１６が形成されており（図４参照）、実機においては、取付座１６には仕切り板１７がボルト止めされる。仕切り板１７は、ブローバイガスの通路であるカバー内ガス通路Ｗを個室化（孤立化）させるために動弁室Ｓとを仕切る底板部材である。

つまり、セパレータ外装仕様におけるカバー内ガス通路Ｗは、突出カバー部３Ａ（カバー天井壁３ａと周壁３ｓ）と仕切り板１７とによりなる箱状構造体Ｂの内部空間としてヘッドカバー３内に形成されている。なお、突出カバー部３Ａを持たない単純形状のヘッドカバーにおいては、箱状構造体Ｂは、カバー上壁３ｂなどのヘッドカバー壁から下方突出状態で形成されてもよく〔図７（Ａ参照）、勿論、突出カバー部３Ａを持つ構成でもよい。

突出カバー部３Ａのカバー天井壁３ａの前後中央やや後寄りの位置には、動弁室Ｓに連通される出口側の通孔１８ａを有するガス中間出口部１８と、カバー内ガス通路Ｗに連通される入口側の通孔１９ａを有するガス中間入口部１９とが形成されている。取付座１６におけるガス中間出口部１８に対応する箇所の右側縦座部１６ａは、大きく円弧状に左側に凹入する形状に形成されており、その部分のカバー内ガス通路Ｗの左右幅が左側に圧縮されている。

互いに傾斜構造部であるガス中間出口部１８とガス中間入口部１９とのそれぞれには、右上と左下とを繋ぐ傾斜を有する横向き斜めの出口側及び入口側の通孔１８ａ，１９ａが、ヘッドカバー３の素材の型成形後における機械加工、即ち後加工により形成されている。ガス中間出口部１８は、その出口側の通孔１８ａを動弁室Ｓに開口させるため、その後側のガス中間入口部１９よりも少し右側に寄せて配置されている。

ガス中間出口部１８には、ブローバイガスをオイルセパレータ９に送るための管状の供給通路２４が接続され、ガス中間入口部１９には、オイルセパレータ９からのブローバイガスをヘッドカバー３に送るための管状の排出通路２５が接続されている。入口側の通孔１９ａは、カバー内ガス通路Ｗの始端部（後端部）に臨むように配置形成されている。つまり、ガス中間出口部１８が箱状構造体Ｂの外側に臨むように設定され、かつ、ガス中間入口部が箱状構造体Ｂの内側に臨むように設定されている。

起立壁１４の前側におけるカバー天井壁３ａには、調圧弁１５を経たブローバイガスを過給機（吸気通路の一例）１１に送るためのガス出口２０が形成されている。右斜め前に向く姿勢のガス出口２０には、過給機１１のコンプレッサ側に繋がれる還流ダクト２３が連通接続されている。調圧弁１５及び起立壁１４は、カバー内ガス通路Ｗの終端部（前端部）に配置されている。

セパレータ外装仕様のエンジンでは、図７（Ａ）に模式図で示されるように、シリンダヘッド２から上がってくるブローバイガスｇは、動弁室Ｓを通ってガス中間出口部１８から供給通路２４を通ってオイルセパレータ９に入る。オイルセパレータ９でオイル成分が除去された後のブローバイガスｇは、排出通路２５及びガス中間入口部１９を通ってカバー内ガス通路Ｗに入り、ここで流れるときにも若干のオイル除去作用を受けた後、調圧弁１５、ガス出口２０を通って還流ダクト２３に送り出される。

〔セパレータ内装仕様のヘッドカバーなどについて〕
図７（Ｂ）、及び図８に示されるように、セパレータ内装仕様のエンジン（図示省略）のヘッドカバー３３は、カバー天井壁３ａにおけるガス中間出口部１８よりもブローバイガス流れ方向で上流側に、閉塞仕様のカバー内ガス通路形成部材３４（又は３５）を螺着するための雌ねじ部２２が形成されたボス部２１が設けられている。このボス部２１（図８参照）は、セパレータ外装仕様のヘッドカバー３でも設けられている（図４参照）。

ガス中間出口部１８及びガス中間入口部１９には通孔１８ａ，１９ａが後加工されずに鋳肌のまま、即ち閉塞されており、かつ、ボス部２１には後加工によって雌ねじ部２２が形成されている。取付座１６の適所には、３箇所の雌ねじ部２２も後加工で設けられている。従って、計４箇所の雌ねじ部２２を用いて、カバー内ガス通路Ｗを形成するための底板部材３４、又は専用の部品であって、起立壁１４の内側に臨むガス出口とガス入口とを有する小型オイルセパレータ（又はセパレータ内蔵のブローバイガス通路構造体）３５をヘッドカバー３の内部に設けることができる。

セパレータ内装仕様のエンジンでは、図７（Ｂ）に模式図で示されるように、シリンダヘッド２からのブローバイガスｇは、底板部材３４によるカバー内ガス通路Ｗ又は小型オイルセパレータ３５のガス入口３６から入り、オイルフィルタ（又はオイルセパレータ）３７でオイル成分の除去が行われた後のブローバイガスｇは、調圧弁１５及びガス出口２０を通って出る、という順路になる。ガス中間出口部１８及びガス中間入口部１９は閉じているので、別途にガス入口３６が必要である。なお、小型オイルセパレータ３５には、図示しないガス出口がある。

以上の説明から、ヘッドカバー３，３３は、型成形時には通孔１８ａ，１９ａの無いガス中間出口部１８とガス中間入口部１９、及びと雌ねじ部２２の無いボス部２１が一体形成されているだけの状態であり、この状態ではセパレータ外装仕様のヘッドカバー３とセパレータ内装仕様のヘッドカバー３３とは全く同じ部品であり、従って、成形型（金型）は１種類でよい。型成形状態の未加工（機械加工されていない状態）ヘッドカバーに、ガス中間出口部１８の通孔１８ａとガス中間入口部１９の通孔１９ａとを後加工で作って開通仕様とすれば、セパレータ外装仕様のヘッドカバー３にすることができる。そして、ボス部２１に雌ねじ部２２を後加工で作って通孔１８ａ，１９ａを形成しない閉塞仕様とすれば、セパレータ内装仕様のヘッドカバー３３にすることができる。

つまり、セパレータ外装仕様として見れば、ヘッドカバー３は、クランクケース１Ａからのブローバイガスを吸気通路１１に導くためのカバー内ガス通路Ｗと、カバー内ガス通路Ｗの終端部のカバー天井壁（ヘッドカバー壁）３ａに形成されるガス出口２０と、動弁室（カバー内ガス通路Ｗ以外のカバー内空間部）Ｓに臨む状態でカバー天井壁（ヘッドカバー壁）３ａに形成されるガス中間出口部１８と、カバー内ガス通路Ｗに臨む状態でカバー天井壁（ヘッドカバー壁）３ａに形成されるガス中間入口部１９と、を備えている。

そして、ガス中間出口部１８及び／又はガス中間入口部１９は、エンジン外装オイルセパレータ９へのブローバイガス給排通路２４，２５の連通接続を可能とすべくカバー天井壁（ヘッドカバー壁）３ａを貫通する通孔１８ａ，１９ａが形成された開通仕様と、カバー天井壁（ヘッドカバー壁）３ａの内部側へのオイルセパレータ配置を可能とすべく通孔１８ａ，１９ａを形成しない閉塞仕様と、の選択が可能とされている。

従って、エンジンの排気量や輸出国の使用状況などの条件により、セパレータ外装仕様とセパレータ内装仕様とが設定されるエンジンであって、仕上げ構成が互いに異なる２種類のヘッドカバー３，３３は、それらの金型としては１種類で済み、生産コストや部品コストの低減、及び部品管理コストの低減化が行る利点がある。

次に、本発明による産業用エンジン、即ち、オイルセパレータＡがヘッドカバー３３に内装されているセパレータ内装仕様の産業用エンジンＥについて説明する。

図９、図１０に示されるセパレータ内装仕様の産業用エンジンＥは、ブローバイガス還流装置に関するヘッドカバー３３の周辺の構成が異なる以外は、基本的に、図１、図２に示すセパレータ外装仕様のエンジンと同じ構造である。従って、エンジンの主要部においては、対応する箇所には同じ符号を付けてそれらの説明は割愛し、ヘッドカバー３３の周辺の構成について説明するものとする。

図９及び図１０にセパレータ内装仕様の産業用エンジンＥが示されている。ヘッドカバー３３には、部品として完成されている専用のオイルセパレータＡが、ヘッドカバー３３の内部上部に組付けられている。オイルセパレータＡは、例えば合成樹脂製のセパレータケース４０を有するものであって、その内部にはブローバイガス中のオイル成分を捕捉するセパレータ（フィルタ）が設けられている。

そして、セパレータケース４０には、起立壁１４の内側に位置するブローバイガスの導出口、セパレータケース４０の後端部その他に設けられるブローバイガスの導入口などが設けられている。これらセパレータ（フィルタ）、導出口、導入口は、一般的な構造に付、それらの符記や明確な図示は省略する。

図９〜図１２に示されるように、オイルセパレータＡには、その内部空間であるカバー内ガス通路Ｗにて捕捉されたブローバイガスｇ中のオイル成分を、カバー内ガス通路Ｗから下方移動させるためのオイル排出部４１がセパレータケース４０に設けられている。オイル排出部４１は、カバー内ガス通路Ｗの底壁３４から下方に突出された漏斗状又は筒状の落とし部４２を備えており、落とし部４２の下端開口４３が、エンジンＥの前後方向における中央部に配置されている。

図１１に示されるように、落とし部４２と冷却ファン５の前端部との前後距離をｄ１、落とし部４２とフライホイールハウジング８の後端部との前後距離をｄ２、落とし部４２とシリンダブロック１の前端との前後距離をｄ３、落とし部４２とシリンダブロック１の後端との前後距離をｄ４とする。この場合、ｄ１：ｄ２は約５２：４８であり、ｄ３：ｄ４は約４７：５３である。従って、オイル排出部４１や下端開口４３はエンジンＥとしての前後方向の中央部、詳しくは中央を５０した場合の４５〜５５の範囲、好ましくは４７〜５３の範囲に配置されている。

図１０及び図１２に示されるように、オイル排出部４１は、エンジンＥの左右方向で排気マニホルド１０が存在する側（左側）に寄せられている。オイルセパレータＡ（セパレータケース４０）は、エンジンの左右方向においてほぼ中央部にあるが、クランク軸心Ｐを通る垂直線Ｙに対して、若干排気マニホルド１０の側（左側）に寄った位置に配置されている（図１０参照）。加えて、オイル排出部４１は、セパレータケース４０としての左右幅に対して、やや左側（排気マニホルド１０側）に寄せた配置構成とされている（図１２参照）。

図１２に示されるように、シリンダヘッド２の排気マニホルド１０の側の端部には、オイルをシリンダブロック１に向けて流下移動させることが可能なドレイン経路４４が形成されている。オイル排出部４１が左側に寄せられていることにより、下端開口４３とドレイン経路４４の上端開口４５とは、左右方向でほぼ合致する（僅かにずれる程度の）位置関係に設定されている。

以上のような構成により、次のような作用効果が得られる。
オイルセパレータＡのオイル排出部４１は、エンジンＥに対して前後及び左右の中央部に配置されている。農用トラクタなどの不整地走行車両に搭載された際の前後の傾斜運転時においては、オイル排出部４１を基準とした場合、前進時も後進時のほほ同じ最大傾斜角度になる。従って、前後いずれかの方向にはあまり傾斜できない、といったことが生ぜず、最大傾斜角度を実質的に増大させることが可能になる。

また、左右方向の傾斜運転に関しても、前後の場合と同様に、左右いずれの最大傾斜角度もほぼ同じになり、結果として左右の傾斜運転時の最大傾斜角度を実質的に増大させることが可能になる。

オイル排出部４１を若干排気マニホルド１０の側に位置ずれさせてあるから、シリンダヘッド２のドレイン経路４４の上端開口４５とオイルセパレータＡの落とし部４２の下端開口４３との前後左右位置をほぼ合致させることができる。従って、オイルセパレータのドレイン経路とシリンダヘッド２のドレイン経路４４との不一致によるオイル滞留の不都合が解消又は抑制され、この点からも傾斜運転時の最大傾斜角度の増大化が可能となり利点がる。

〔別実施形態〕
本発明は、図７（Ｂ）に示されるように、ヘッドカバー３の壁もオイルセパレータＡの構成要素とされた構造のセパレータ内装仕様のエンジンにも適用することが可能である。

１Ａ クランクケース
１０ 排気マニホルド
１１ 吸気通路
３３ ヘッドカバー
４１ オイル排出部
４２ 落とし部
４３ 下端開口
Ａ オイルセパレータ
Ｗ カバー内ガス通路

Claims (5)

1. クランクケースからのブローバイガスをヘッドカバーの内部に設けられたカバー内ガス通路を通してから吸気通路に導くように構成され、
   前記カバー内ガス通路にて捕捉されたブローバイガス中のオイル成分を、前記カバー内ガス通路から下方移動させるためのオイル排出部が設けられるとともに、
   前記オイル排出部は、エンジンの前後方向における中央部に配置されている産業用エンジン。
2. 前記オイル排出部は、前記カバー内ガス通路の底壁から下方に突出された漏斗状又は筒状の落とし部を備えており、前記落とし部の下端開口がエンジンの前後方向における中央部に配置されている請求項１に記載の産業用エンジン。
3. 前記オイル排出部は、エンジンの左右方向で排気マニホルドが存在する側に寄せられている請求項１又は２に記載の産業用エンジン。
4. 前記カバー内ガス通路は、専用の部品として前記ヘッドカバーの内部に組付けられているオイルセパレータの内部空間でなり、前記オイルセパレータに前記オイル排出部が形成されている請求項１〜３の何れか一項に記載の産業用エンジン。
5. 前記ヘッドカバーは、直列多気筒エンジン用としてエンジンの前後方向に長い長尺状をなしている請求項１〜４の何れか一項に記載の産業用エンジン。

Images