JP2021173217A - 調圧装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易且つコンパクトな構成でクランクケース内の調圧ができる調圧装置を提供する。【解決手段】調圧装置１は、弁体１１と、弁体１１を往復移動可能に収容し、一端が内燃機関２のクランクケース３ｄに連通される内筒部１２と、弁体１１を内筒部１２の一端方向に付勢するバネ１３と、弁座１４と、内筒部１２に径方向に貫通して形成され、弁体１１が弁座１４から離間したとき開く横孔１５と、内筒部１２の外周を間隔を隔てて覆う外筒部１６と、横孔１５よりも内筒部１２の他端方向の位置に形成され、横孔１５から外筒部１６内に流入したブローバイガスを排出するガス出口１７とを備える。【選択図】図４

Description

本開示は、内燃機関のクランクケース内を調圧する調圧装置に関する。

内燃機関のクランクケース内の燃料や水分等を含む気体（ブローバイガス）を吸気通路へと還流させるＰＣＶ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｃｒａｎｋｃａｓｅ Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ）通路が知られている。

このＰＣＶ通路に、ブローバイガス中の油分を分離するために、オイルセパレータ装置が設けられることがある。このオイルセパレータ装置においては、筒状のフィルタエレメントを備え、フィルタエレメントの内側から外側へとブローバイガスが通過する過程でオイルが分離される。分離されたオイルは、オイルパンへと流れる。

また、オイルセパレータ装置には、フィルタエレメントが目詰まりした場合にブローバイガスを流すためのバイパスバルブを設ける場合がある。このバイパスバルブが、調圧の機能を兼ねている。

特開２０１３−１５５７４５号公報 特開２０１７−１９４０３０号公報

ところで、オイルセパレータ装置は、フィルタエレメントを交換する必要がある。このため、オイルセパレータ装置は、内燃機関のヘッドカバー内等に内蔵させることはできず、別途設置スペースを必要とする。また、オイルセパレータ装置は、ＰＣＶ通路を介してヘッドカバー等に接続される。このため、オイルセパレータ装置は、全体として構造が複雑になり易く、コンパクトに構成するのが困難である。

そこで本開示は、かかる事情に鑑みて創案され、その目的は、簡易且つコンパクトな構成でクランクケース内の調圧ができる調圧装置を提供することにある。

本開示の一の態様によれば、
弁体と、
前記弁体を往復移動可能に収容し、一端が内燃機関のクランクケースに連通される内筒部と、
前記弁体を前記内筒部の一端方向に付勢するバネと、
前記バネに付勢される弁体を着座させる弁座と、
前記内筒部に径方向に貫通して形成され、前記弁体が前記弁座から離間したとき開く横孔と、
前記内筒部の外周を間隔を隔てて覆う外筒部と、
前記横孔よりも前記内筒部の他端方向の位置に形成され、前記横孔から前記外筒部内に流入したブローバイガスを排出するガス出口と
を備えたことを特徴とする調圧装置が提供される。

好ましくは、前記外筒部の内周面には、ブローバイガスに含まれるオイルミストを捕集する繊維質部材が設けられる。

好ましくは、前記内筒部の一端は前記内筒部の下端を構成し、前記横孔は前記内筒部の下端に形成され、前記外筒部の下端には、捕集されたオイルを排出するオイル出口が形成される。

好ましくは、前記外筒部の一端部には、オイル出口が形成され、前記外筒部の内周面は、前記外筒部の他端から一端に向かうにつれて前記内筒部から離間するように傾斜される。

好ましくは、前記調圧装置が、内燃機関のヘッドカバーに設けられる。

好ましくは、前記調圧装置が、内燃機関のＰＣＶ通路に接続される。

上記の態様によれば、簡易且つコンパクトな構成でクランクケース内の調圧ができる。

本開示の一実施の形態に係る内燃機関の概略説明図である。 内燃機関の要部拡大断面図である。 調圧装置の要部拡大斜視図である。 開弁した調圧装置の背面断面図である。 閉弁した調圧装置の背面断面図である。 図４のＡ−Ａ線矢視断面図である。 他の実施の形態に係る調圧装置の背面断面図である。

以下、添付図面を参照して本開示の実施形態を説明する。なお、後述する実施の形態における前後左右上下の各方向は、車両の各方向をいうものとする。ただし、本実施の形態における各方向は、説明の便宜のために用いるものであり、後述する部材間の相対的な位置関係を表す。

図１は内燃機関２の概略説明図である。図２はエンジン本体３の上部を左方から視た拡大断面図である。

図１に示すように、内燃機関２は、車両に搭載された多気筒の圧縮着火式内燃機関、すなわちディーゼルエンジンである。内燃機関２は、エンジン本体３と、エンジン本体３に接続される吸気通路４と、吸気通路４に設けられるエアフィルタ５と、エアフィルタ５より下流の吸気通路４に設けられるターボチャージャ６のコンプレッサ７と、エンジン本体３内のブローバイガスを吸気通路４に還流させるＰＣＶ通路８とを備える。エンジン本体３は、ヘッドカバー３ａと、シリンダーヘッド３ｂと、シリンダーブロック３ｃと、クランクケース３ｄと、オイルパン３ｅとを備える。なお、内燃機関２は、排気通路等の排気系部品（図示せず）を備えるが、ここでは説明を省略する。また、内燃機関２は軽油以外の燃料で作動する他のエンジン、例えば、ガソリンエンジン等であってもよい。

ところで、仮にこの内燃機関２にオイルセパレータ装置（図示せず）を設置する場合、フィルタエレメントを交換できる位置に配置する必要がある。このため、オイルセパレータ装置は、エンジン本体３のヘッドカバー３ａ内等に内蔵させることはできず、エンジン本体３の外部に別途設置スペースを必要とする。また、オイルセパレータ装置は、ＰＣＶ通路８を介してヘッドカバー３ａ等に接続される。このため、オイルセパレータ装置は、全体として構造が複雑になり易く、コンパクトに構成するのが困難である。

そこで、本実施の形態に係る内燃機関２は、オイルセパレータ装置に代えて後述する調圧装置１を備える。これにより、簡易且つコンパクトな構成でクランクケース３ｄ内の調圧ができる。

図２に示すように、調圧装置１は、クランクケース３ｄ内の圧力が過度に高まらないように調整するものであり、エンジン本体３に内蔵される。具体的には、調圧装置１は、エンジン本体３のヘッドカバー３ａ内に設けられる。調圧装置１には、ＰＣＶ通路８の一端が接続される。ＰＣＶ通路８の他端は、エアフィルタ５及びコンプレッサ７間の吸気通路４に接続される。また、エンジン本体３内には、クランクケース３ｄ内のブローバイガスをヘッドカバー３ａ内に導くガス通路（図示せず）が形成されている。

また、ヘッドカバー３ａ内には、衝突式オイルセパレータ部９が設けられる。衝突式オイルセパレータ部９は、調圧装置１の上流側にてブローバイガスから比較的大きな粒子径のオイルミストを分離させる。具体的には、衝突式オイルセパレータ部９は、調圧装置１を覆う外壁部９ａと、外壁部９ａに形成された開口部９ｂと、外壁部９ａ内に設けられ開口部９ｂから外壁部９ａ内に流入したブローバイガスを衝突させるための衝突壁９ｃとを備える。衝突壁９ｃは、衝突式オイルセパレータ部９内につづら折りの流路１０を形成するように配設される。外壁部９ａには、ブローバイガスから分離されたオイルを排出するためのオイル排出孔（図示せず）が形成される。

図３及び図４に示すように、調圧装置１は、弁体１１と、弁体１１を往復移動可能に収容する内筒部１２と、弁体１１を内筒部１２の一端方向（下方）に付勢するバネ１３と、弁座１４と、内筒部１２にその径方向に貫通して形成される横孔１５と、内筒部１２の外周を間隔を隔てて覆う外筒部１６と、横孔１５より内筒部の他端方向（上方）に形成されたガス出口１７とを備える。

弁体１１は、上下方向に延びる筒状部１１ａと、筒状部１１ａの下端を塞ぐ底部１１ｂとを備える。筒状部１１ａは円筒状に形成される。底部１１ｂは概ね板状に形成される。底部１１ｂの底面外周部には、弁座１４に着座される着座面１１ｃが形成される。着座面１１ｃは、底部１１ｂの底面外周部に面取りを施して形成される。すなわち、着座面１１ｃは、筒状部１１ａと同軸の環状に形成されると共に、外周端から内周端に向かうにつれて下方に傾斜される。

内筒部１２は、上下方向に延びる円筒状に形成され、弁体１１を上下方向に往復移動可能に収容する。内筒部１２の一端は、内燃機関２のクランクケース３ｄに衝突式オイルセパレータ部９、ヘッドカバー３ａ、ガス通路を介して連通される。内筒部１２の内径は、弁体１１を液密にかつスライド可能に嵌入させるように設定される。

また、内筒部１２の上端には、バネ１３を支持するためのバネ支持部１８が設けられる。バネ支持部１８は、孔１８ａを有する円盤状に形成される上板部１８ｂと、上板部１８ｂに下方に延びて設けられる芯部１８ｃとを備える。孔１８ａは、上板部１８ｂの中央に上下方向に貫通して形成される。芯部１８ｃは、水平方向におけるバネ１３の位置決めをするものであり、内筒部１２と同軸に配置される。具体的には、芯部１８ｃは、筒状に形成される。芯部１８ｃの中心孔１８ｄと上板部１８ｂの孔１８ａとは、同径に形成され、一体に連なる。なお、上板部１８ｂの孔１８ａは、これに限られない。上板部１８ｂの孔１８ａは、内筒部１２の中心孔１２ａを開放できるものであればよく、上板部１８ｂを貫通するものであればよい。

また、内筒部１２の下端には、後述する外筒部１６と共にブローバイガスの流路を区画するための底板部１９が設けられる。底板部１９は、外筒部１６及び内筒部１２間を塞ぐ板状に形成される。底板部１９には、内筒部１２の中心孔１２ａに連なる入口孔１９ａが上下方向に貫通して形成される。入口孔１９ａは、ブローバイガスの入口として機能する。入口孔１９ａは、内筒部１２の中心孔１２ａと同軸に配置され、中心孔１２ａより小径に設定される。

弁座１４は、バネ１３に付勢される弁体１１を着座させるものであり、底板部１９に形成される。弁座１４は、中心孔１２ａに沿って環状に形成される。また、弁座１４は、着座面１１ｃと面接触されるように外周端から内周端に向かうにつれて下方に傾斜される。

バネ１３は、上下方向に伸縮するコイルバネで構成される。バネ１３は、弁体１１の底部１１ｂと上板部１８ｂとの間に圧縮された状態で設けられる。これにより、バネ１３は底部１１ｂを常に下方に押す。バネ１３のバネ定数は、弁体１１に作用するブローバイガス圧（クランクケース３ｄ内の圧力Ｐａ）と弁体１１に作用する外気圧Ｐｂとの圧力差ΔＰ（＝Ｐａ−Ｐｂ）が予め設定された所定値ΔＰｓを超えたとき、弁体１１を上昇させるように設定される。

図４及び図６に示すように、横孔１５は、内筒部１２の下端にその周方向に間隔を隔てて複数形成される。横孔１５は、内筒部１２の径方向に直線状に延びて形成される。横孔１５は、内筒部１２の下端を切り欠くことで形成され、横孔１５の下端は底板部１９で区画される。また、横孔１５は、内筒部１２の周方向において等間隔に配置される。

外筒部１６は、円筒状に形成され、内筒部１２と同軸に配置される。外筒部１６は、底板部１９上に気密に設けられる。これにより、外筒部１６より径方向内方かつ内筒部１２より径方向外方の空間には、ブローバイガスを上方に流すための軸方向流路２０が形成される。また、外筒部１６の上端はバネ支持部１８より上方に位置される。外筒部１６の上端は、上蓋部２１で塞がれる。上蓋部２１は、外筒部１６に気密に設けられる。これにより、上蓋部２１より下方かつバネ支持部１８より上方の空間には、軸方向流路２０を通って上方に流れるブローバイガスを後述するガス出口１７に流すための径方向流路２２が形成される。

また、外筒部１６の一端部には、オイル出口２３が形成される。オイル出口２３は、外筒部１６の下端に周方向に間隔を隔てて複数形成される。オイル出口２３は、外筒部１６を径方向に貫通して形成されると共に、外筒部１６の径方向に直線状に延びて形成される。オイル出口２３は、外筒部１６の下端を切り欠くことで形成され、オイル出口２３の下端は底板部１９で区画される。また、オイル出口２３は、外筒部１６の周方向において等間隔に配置される。外筒部１６の周方向においてオイル出口２３の間隔は、横孔１５の間隔と等しくなるように設定される。すなわち、外筒部１６の周方向における位置が同じであるオイル出口２３と横孔１５は、外筒部１６の径方向に沿う同一直線上に配置される。これにより、横孔１５から噴き出したブローバイガスは、オイル出口２３付近の後述する繊維質部材２４に当たることとなる。また、オイル出口２３の断面積は、横孔１５の断面積より小さく設定される。これにより、たとえオイル出口２３に隣接する繊維質部材２４にオイルが集まっていない場合であっても、横孔１５から噴出されるブローバイガス量との比較においてオイル出口２３から漏れ出るブローバイガス量を少量に抑えることができる。

ガス出口１７は、上蓋部２１に形成され、横孔１５から外筒部内１６の軸方向流路２０に流入したブローバイガスを排出する。ガス出口１７は、上蓋部２１に形成された孔で構成される。ガス出口１７は、外筒部１６と同軸の円形に形成される。ガス出口１７には、ＰＣＶ通路８の上流端が接続される。

また、外筒部１６の内周面１６ａには、ブローバイガスに含まれるオイルを捕集する繊維質部材２４が設けられる。繊維質部材２４は、フエルト等の不織布で構成される。繊維質部材２４は、外筒部１６の内周面１６ａに全周に亘って設けられる。また、繊維質部材２４は、外筒部１６の下端から適宜の長さ上方に延びるように配置される。また特に、繊維質部材２４は、オイル出口２３を完全に覆うように配置される。また、繊維質部材２４及び内筒部１２間には、隙間２０ａが形成される。

次に本実施の形態の作用について述べる。

図５に示すように、クランクケース３ｄ内の圧力Ｐａと外気圧Ｐｂとの圧力差ΔＰが予め設定された所定値ΔＰｓ以下である場合、弁体１１は弁座１４に着座されており、横孔１５は閉じられている。このため、吸気通路４からエンジン本体３内に外気が逆流することは防止又は抑制される。

図４に示すように、ブローバイガスによってクランクケース３ｄ内の圧力Ｐａが高まり、その圧力Ｐａと弁体１１に作用する外気圧Ｐｂとの圧力差ΔＰが予め設定された所定値ΔＰｓをこえた場合、弁体１１はその圧力差ΔＰに応じた高さだけ上昇される。これにより、横孔１５が弁体１１の上昇高さに応じた面積だけ開く。これにより、衝突式オイルセパレータ部９内のブローバイガスが横孔１５から軸方向流路２０内に高速で噴出される。これにより、クランクケース３ｄ内の圧力Ｐａが急速に下がって調整される。クランクケース３ｄ内の圧力Ｐａと外気圧Ｐｂとの圧力差ΔＰが所定値ΔＰｓ以下に下がることで弁体１１は下がり、閉弁される。また、軸方向流路２０内に高速で噴出されたブローバイガスは、繊維質部材２４を通過して外筒部１６の内周面１６ａに衝突する。この際、ブローバイガスに含まれるオイルミストは、繊維質部材２４に捕集される。なお、図中の矢印Ｇはブローバイガスの流れを示し、矢印ホはオイルの流れを示す。

この後、ブローバイガスは繊維質部材２４及び隙間２０ａに沿って上方に流れ、ブローバイガスに含まれるオイルミストは繊維質部材２４に更に捕集される。繊維質部材２４に捕集されたオイルミストは、集まりながら自重で下方に流れる。これにより、繊維質部材２４の下端部にオイルが集まる。

繊維質部材２４の下端部には、開弁時に横孔１５から噴出されるブローバイガスが当たり、このブローバイガスの噴出方向前方には、オイル出口２３が形成されている。このため、繊維質部材２４の下端部に集まったオイルの一部はブローバイガスに押されてオイル出口２３から調圧装置１外に排出される。

また、オイル出口２３付近のオイルは、その粘性によりオイル出口２３から排出されるオイルに引っ張られ、オイル出口２３の位置に流動される。そして、オイル出口２３の位置に流動されたオイルは、ブローバイガスに押されてオイル出口２３から調圧装置１外に排出される。

このようにして、繊維質部材２４に捕集されたオイルは、横孔１５から噴出されるブローバイガスとオイルの粘性によってオイル出口２３から効率よく排出される。オイル出口２３から排出されたオイルは、衝突式オイルセパレータ部９に排出された後、その図示しないオイル排出孔からヘッドカバー３ａ内に排出され、エンジン本体３のオイルパン３ｅに戻る。

繊維質部材２４及び隙間２０ａに沿って上方に流れたブローバイガスは、径方向流路２２、ガス出口１７及びＰＣＶ通路８を通って吸気通路４に流れる。

また一方、衝突式オイルセパレータ部９内のブローバイガスが調圧装置１内に流入することにより、衝突式オイルセパレータ部９内には、ヘッドカバー３ａ内のブローバイガスが流入する。衝突式オイルセパレータ部９内に流入したブローバイガスは、衝突壁９ｃによって区画されるつづら折りの流路１０に沿って流れる。このとき、ブローバイガスに含まれるオイルミストのうち、粒子径が比較的大きなものが衝突壁９ｃに衝突してブローバイガスから分離される。ブローバイガスから分離されたオイルは、図示しないオイル排出孔からヘッドカバー３ａ内に排出され、エンジン本体３のオイルパン３ｅに戻る。これにより、調圧装置１に流入する前のブローバイガスからオイルミストを粗方分離させておくことができる。

また、長期間の使用等により、繊維質部材２４が劣化し、或いは繊維質部材２４にすす等の異物が付着して繊維質部材２４が詰まる可能性がある。しかし、本実施の形態に係る調圧装置１は、隙間２０ａを備える。このため、たとえ繊維質部材２４が劣化したり異物で詰まった場合でもブローバイガスの流れが阻害されることはなく、クランクケース３ｄ内の調圧機能が失われることは防止又は抑制される。

このように、本実施の形態に係る調圧装置１は、弁体１１と、弁体１１を往復移動可能に収容する内筒部１２と、弁体１１を下方に付勢するバネ１３と、バネ１３に付勢される弁体１１を着座させる弁座１４と、弁体１１が弁座１４から離間したとき開く横孔１５と、内筒部１２の外周を間隔を隔てて覆う外筒部１６と、横孔１５よりも上方の位置に形成されたガス出口１７とを備える。このため、調圧装置１は、簡易且つコンパクトな構成でクランクケース３ｄ内の調圧ができる。

また、外筒部１６の内周面には、ブローバイガスに含まれるオイルミストを捕集する繊維質部材２４が設けられ、これと内筒部１２との間に隙間２０ａが形成されるため、オイルミストを効率よく捕集できる。

また、横孔１５は内筒部１２の下端に形成され、外筒部１６の下端には、オイル出口２３が形成されるため、繊維質部材２４の下端部に集まったオイルを横孔１５から噴出されるブローバイガスの力でオイル出口２３から強制的に排出することができ、オイル出口２３からオイルを円滑に排出できる。

以上、本開示の実施形態を詳細に述べたが、本開示は以下のような他の実施形態も可能である。

（１）図７に示すように、外筒部１６は上端から下端に向かうにつれて拡径されるテーパ管で構成されてもよい。これにより、外筒部１６の内周面１６ａは、外筒部１６の上端から下端に向かうにつれて内筒部１２から離間するように傾斜される。これによれば、横孔１５から噴出されるブローバイガスによって繊維質部材２４中のオイルに下向きの力を付与することができ、オイル出口２３にオイルをより積極的に導くことができる。

（２）調圧装置１が、ヘッドカバー３ａ内に設けられるものとしたが、これに限られない。例えば、調圧装置１は、ヘッドカバー３ａに外方に突出して設けられてもよい。

（３）内筒部１２及び外筒部１６は、円筒状に形成されるものとしたが、これに限られない。例えば、内筒部１２及び外筒部１６は、断面楕円の筒状に形成されてもよい。弁体１１は、内筒部１２内を塞ぐ同一断面形状に形成されるとよい。

（４）横孔１５とオイル出口２３は、 外筒部１６の周方向における同一位置に配置されるものとしたが、これに限られない。外筒部１６の周方向において横孔１５の位置とオイル出口２３の位置がずれていてもよい。この場合、横孔１５から噴出されるブローバイガスが外筒部１６に当たってオイル出口２３に向かう過程でブローバイガスの力で繊維質部材２４中のオイルをオイル出口２３に案内することができる。

（５）繊維質部材２４は省略されてもよい。この場合、横孔１５から噴出されるブローバイガスに含まれるオイルミストは、外筒部１６の内周面１６ａに衝突することで内周面１６ａに付着し、ブローバイガスから分離される。

１ 調圧装置
２ 内燃機関
３ｄ クランクケース
１１ 弁体
１２ 内筒部
１３ バネ
１４ 弁座
１５ 横孔
１６ 外筒部
１７ ガス出口

Claims (6)

1. 弁体と、
   前記弁体を往復移動可能に収容し、一端が内燃機関のクランクケースに連通される内筒部と、
   前記弁体を前記内筒部の一端方向に付勢するバネと、
   前記バネに付勢される弁体を着座させる弁座と、
   前記内筒部に径方向に貫通して形成され、前記弁体が前記弁座から離間したとき開く横孔と、
   前記内筒部の外周を間隔を隔てて覆う外筒部と、
   前記横孔よりも前記内筒部の他端方向の位置に形成され、前記横孔から前記外筒部内に流入したブローバイガスを排出するガス出口と
   を備えたことを特徴とする調圧装置。
2. 前記外筒部の内周面には、ブローバイガスに含まれるオイルミストを捕集する繊維質部材が設けられた
   請求項１に記載の調圧装置。
3. 前記内筒部の一端は前記内筒部の下端を構成し、
   前記横孔は前記内筒部の下端に形成され、
   前記外筒部の下端には、捕集されたオイルを排出するオイル出口が形成された
   請求項１又は２に記載の調圧装置。
4. 前記外筒部の一端部には、オイル出口が形成され、
   前記外筒部の内周面は、前記外筒部の他端から一端に向かうにつれて前記内筒部から離間するように傾斜された
   請求項１から３のいずれか一項に記載の調圧装置。
5. 前記調圧装置が、内燃機関のヘッドカバーに設けられた
   請求項１から４のいずれか一項に記載の調圧装置。
6. 前記調圧装置が、内燃機関のＰＣＶ通路に接続された
   請求項１から５のいずれか一項に記載の調圧装置。

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