JP3967552B2 - エンジン用気液分離装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸気系へ環流させるブローバイガス中の油分を分離すべく、ヘッドカバーに設けたエンジン用気液分離装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンのオイルパン内のオイル劣化を抑制し、かつエンジンのピストン運動によるクランクケース内の圧力変動を抑制するために、クランクケース内換気が行われている。このクランクケース内からのブリーザエア（ブローバイガス）中には未燃焼成分が含まれているので、車両用エンジンにおいては、これを吸気中に還流させて再燃焼させている。
【０００３】
他方、クランクケース内からのブリーザエア中には、潤滑油のミストが混入しており、この油分が混入したブリーザエアを再燃焼させると排気の清浄化に悪影響があるので、ブリーザエア中の油分を分離するための気液分離装置がエンジンには設けられている。
【０００４】
この気液分離装置として、吸気系へ還流させるブローバイガスに旋回流を与えるための遠心分離チャンバをヘッドカバーの上面に取り付けるように構成したものが、特開平１０−２２０２１５号公報などにより知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、上記公報に開示された従来技術によると、ヘッドカバーの上面から遠心分離チャンバが突出するため、エンジンの高さ寸法が増大していた。
【０００６】
本発明は、このような従来技術の不都合を解消すべく案出されたものであり、その主な目的は、シリンダヘッドの外方への突出量を低減することが可能なように改良されたエンジン用気液分離装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような目的を果たすために、本願請求項１の発明においては、吸気系へ環流させるブローバイガス中の油分を分離すべく、ブローバイガスに旋回流を発生させるための遠心分離チャンバ（７）が、ヘッドカバー（１）の外壁内面から内方へ突入させた壁（実施の形態中の周壁１４）によって該ヘッドカバーに一体形成されたエンジン用気液分離装置を、ヘッドカバーの外壁に遠心分離チャンバの外端が開口し、該開口を塞ぐための蓋部材（実施の形態中のフランジ部２１）とヘッドカバーとの接合面に、遠心分離チャンバ内に連通するブローバイガスの流入通路（実施の形態中のＵ字溝２９）が少なくともヘッドカバーの外面（実施の形態中の取付座１６）を窪ませて形成されることを特徴とするものとした。
【０００８】
このようにすれば、遠心分離チャンバをヘッドカバー内に没入させることで省スペース化を推進し得ることに加えて、通路形成のための加工工数や部品点数を削減することができると共に、省スペース化をより一層推進し得る。
【０００９】
上記にさらに加えて、ヘッドカバーに蓋部材を固定するボルトを螺着するためのねじ孔（３０）が設けられたボス部（３１）を流入通路の側方に設けるようにすれば、流入通路回りのシール性を容易に高めることができると共に、省スペース化をより一層推進し得る。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図面を参照して本発明について詳細に説明する。
【００１１】
図１及び図２は、本発明が適用されたＶ型６気筒エンジンの片バンク（或いは直列３気筒エンジン）のヘッドカバーを示している。このヘッドカバー１は、例えばアルミニウム合金をダイキャスト成型してなるものであり、シリンダ列に直交する断面の形状が概ね台形をなし、且つシリンダヘッドに対する接合面２が概ね長方形をなす箱状をなしている。
【００１２】
このヘッドカバー１は、その内面に縦横にリブ３を延設することにより、剛性が高められている。またシリンダヘッドに対する固定ボルトの挿通孔４と、スパークプラグの挿入孔５とが、適宜な位置に設けられている。
【００１３】
ヘッドカバー１の外壁の一部である上壁の内側には、ヘッドカバー１内に充満するブローバイガス中から油分を分離するためのラビリンスチャンバ６および遠心分離チャンバ７と、ブローバイガス中から分離された油分をシリンダヘッドへ戻すための油戻し通路８とが形成されている。
【００１４】
ラビリンスチャンバ６、遠心分離チャンバ７、及び油戻し通路８は、ヘッドカバー１の上壁の内面からその下端を同一平面上に置くように垂設されたリブ状のバッフル壁９ａ〜９ｄと、バッフル壁９ａ〜９ｄの下端縁に液状ガスケットを塗布した上で接合され、かつボルト１０をもってヘッドカバー１に固定された金属板からなる共通のボトムプレート１１とによって形成されている。このようにして、各チャンバ６・７をヘッドカバー１内に没入させることにより、省スペース化の推進を企図すると共に、各チャンバ６・７をヘッドカバー１に一体成型することにより、部品点数や製造工数の低減を企図している。
【００１５】
ラビリンスチャンバ６の内側には、シリンダ列方向に直交する向きに延出されたバッフル壁９ｄを交互に入り組ませることにより、ジグザク状の通路１２が形成されている。
【００１６】
ラビリンスチャンバ６及び油戻し通路８は、共にシリンダ列方向に沿って互いに隣り合わせに形成されており、互いの間を隔てるバッフル壁９ｂの下端側の要所に設けた切欠部１３を介して互いに連通している（図４参照）。
【００１７】
遠心分離チャンバ７は、ラビリンスチャンバ６の終端部と油戻し通路８の端部とに挟まれた位置に配設されており、これを形成する周壁１４は円筒形をなしている。そしてその外端、即ち上端がヘッドカバー１の外方へ向けて開放されており、その開口面の周囲には、ＰＣＶバルブ接続部材１５を接合するための取付座１６が形成されている（図３参照）。
【００１８】
ＰＣＶバルブ接続部材１５は、ＰＣＶバルブ１７を螺着するためのねじ孔１８が設けられたボス部１９と、ヘッドカバー１の外面、即ち上面の取付座１６に２本のボルト２０をもって締結されるフランジ部２１と、遠心分離チャンバ７の中心軸に沿って遠心分離チャンバ７内の内方へ突入するように垂下された管状通路体部２２と、管状通路体部２２の下端から遠心分離チャンバ７内にさらに突入するように垂下された丸棒部２３とからなり、シール部材２４を介して取付座１６に固定されている。なお、このＰＣＶバルブ接続部材１５の取付作業は、ヘッドカバー１の外方から行えるので、比較的容易である上、この取付作業時にボトムプレート１１が装着されていることを確認することができる。またボス部１９が蓋部材であるフランジ部２１から外方、即ち上方へ突出しているので、ＰＣＶバルブ１７の着脱作業性も良い。
【００１９】
管状通路体部２２の軸線方向中間位置、および丸棒部２３との接続位置には、遠心分離チャンバ７の内周面に適宜な隙間をあけてその外周面を対峙させた円板状をなす複数（例えば２つ）のバッフル鍔２５・２６が列設されている。これら２つのバッフル鍔２５・２６の間には、管状通路体部２２の内側に形成された流出通路２７に連通する貫通孔２８が設けられている。これら貫通孔２８および管状通路体部２２内の流出通路２７を介し、ボス部１９のねじ孔１８に螺着されたＰＣＶバルブ１７の入り口に遠心分離チャンバ７が連通している。
【００２０】
上記のように、ＰＣＶバルブ１７取付用のボス部１９、遠心分離チャンバ７の外端開口、即ち上端開口を塞ぐ蓋部材としてのフランジ部２１、遠心分離チャンバ７内に垂下された管状通路体部２２、管状通路体部２２の下端からさらに垂下された丸棒部２３、および管状通路体部２２に列設された２つのバッフル鍔２５・２６は、ＰＣＶバルブ接続部材１５に一体形成されており、部品点数の大幅な削減を実現している。
【００２１】
また、ＰＣＶバルブ１７は遠心分離チャンバ７に直接的に取り付けられており、その周囲にラビリンスチャンバ６で暖められたブローバイガスが流通することから、ＰＣＶバルブ１７が昇温し易くなり、特別な凍結防止措置を施す必要がなくなる。これらの点は、エンジンのコンパクト化及び構造の簡略化の推進に寄与している。
【００２２】
ヘッドカバー１の外面、即ち上面に形成された取付座１６には、遠心分離チャンバ７の円筒状をなす内周面の接線方向に延びるＵ字溝２９が形成されている（図３参照）。このＵ字溝２９は、ラビリンスチャンバ６の終端部にその端部が連通させられ、ＰＣＶバルブ接続部材１５のフランジ部２１でその開放面が塞がれるようになっている。このようにして、ヘッドカバー１の上壁に遠心分離チャンバ７の外端、即ち上端を開口させ、該開口を塞ぐフランジ部２１が接合される取付座１６の外面、即ち上面を窪ませることによってラビリンスチャンバ６から遠心分離チャンバ７へ至るブローバイガスの入口通路を形成することにより、加工工数や部品点数を増大させずに通路を簡単に形成することができる。
【００２３】
Ｕ字溝２９の端部に於ける遠心分離チャンバ７の中心側の側方には、フランジ締結用ボルト２０をねじ込むためのねじ孔３０を形成するためのボス３１が、ラビリンスチャンバ６の終端部内に突入して形成されている。このように、Ｕ字溝２９の側方でフランジ部２１を締め付けるので、入口通路回りのシール性を容易に高めることができる。またボス３１は、ラビリンスチャンバ６の終端部内でブローバイガス流を乱すバッフル作用を発揮し、油分分離効率の向上にも寄与している。しかもボス３１は、Ｕ字溝２９の側方スペース内に於ける遠心分離チャンバ７の中心側に設けられているので、ヘッドカバー１のより一層のコンパクト化に寄与している。
【００２４】
さて、ヘッドカバー１内に充満したブローバイガスは、ボトムプレート１１のシリンダ列方向の一端側に開けられた多数の孔３２（図１参照）からラビリンスチャンバ６内に導入される。そしてラビリンスチャンバ６内に導入されたブローバイガスは、ラビリンスチャンバ６内のジグザク状の通路１２を流れる。この際、通路１２を構成する各バッフル壁９ａ・９ｂ・９ｄに衝突したり接触したりすることで比重が大きい油分が各バッフル壁９ａ・９ｂ・９ｄに付着する。このようにしてブローバイガスから分離された油分は、ラビリンスチャンバ６と油戻し通路８との間を隔てたバッフル壁９ｂに設けられた切欠部１３を経て油戻し通路８に流入する。
【００２５】
ラビリンスチャンバ６で分離しきれなかった油分は、ラビリンスチャンバ６の終端部に開口したＵ字溝２９からなる接線方向通路を経て遠心分離チャンバ７内に流れ込む。これにより、ブローバイガス流が旋回流となり、遠心力で分離された油分が遠心分離チャンバ７の内周面や管状通路体部２２の外周面に付着する。そして外側、即ち上側のバッフル鍔２５との間の隙間を通ることでさらに油分の分離が促進される。このように、予め油分を分離するラビリンスチャンバ６を遠心分離チャンバ７の上流側に設けたので、遠心分離チャンバ７の大型化を招かずに十分な気液分離能力を獲得することができる。
【００２６】
上記のようにして油分が殆ど除去されたブローバイガスは、２つのバッフル鍔２５・２６の間の貫通孔２８および管状通路体部２２内の流出通路２７を経てＰＣＶバルブ１７に流れ込み、ＰＣＶバルブ１７に接続されたホースＨを介して図示されていない吸気通路へと送り出される。
【００２７】
他方、遠心分離チャンバ７で分離された油分は、遠心分離チャンバ７の底に連通するように、バッフル壁９ｅとボトムプレート１１との当接面に形成されたドレン通路３３を経て、油戻し通路８の端部に形成されたドレンチャンバ３４に流れ込んだ後、油戻し通路８に対応してボトムプレート１１の要所に設けられたドレン孔３５からシリンダヘッド内に滴下される。なお、ラビリンスチャンバ６側よりも油戻し通路８側の方が低くなるように、シリンダ軸線を傾斜させてエンジンを車体に搭載するものとすれば、油戻し通路８の最も低い位置にドレン孔３５が開口することとなるので、シリンダヘッドへのオイルの戻り効率を高められる。
【００２８】
ここで遠心分離チャンバ７の底に連通するドレン通路３３は、遠心分離チャンバ７の円筒内周面の接線方向に延ばされており、油戻し通路８の内圧が遠心分離チャンバ７の内圧よりも高くなって油戻し通路８側から吹き返しがあった場合には、ドレン通路３３からの吹き返し流が旋回流となるので、このサイクロン作用によって油分が分離され、管状通路体部２２における貫通孔２８の下方に設けられたバッフル鍔２６及びこれの下方に垂設された丸棒部２３による油分捕捉作用と相俟って、一旦分離された油分が貫通孔２８に逆流して吸気環流通路へのブローバイガス中に混入することが阻止される。
【００２９】
上記は、ラビリンスチャンバ６並びに遠心分離チャンバ７をヘッドカバー１の上壁に設けた形態のみを例示して説明したが、ラビリンスチャンバ６並びに遠心分離チャンバ７の位置はこれに限定されるものではなく、場合によっては、ヘッドカバー１の側壁に設けるようにしても良い。
【００３０】
【発明の効果】
以上詳述した通り、遠心分離チャンバをヘッドカバーに一体形成するようにした請求項１の構成によれば、遠心分離チャンバをヘッドカバー内に没入させることによってヘッドカバーの外方への突出量の増大を大幅に抑制することができるので、省スペース化を推進する上に大きな効果を奏することができる。しかも遠心分離チャンバを形成する壁が補強壁として作用するので、ヘッドカバーの剛性増強をも企図し得る。
【００３１】
また、ヘッドカバーの外面に接合させた蓋部材（フランジ部）とヘッドカバーの外面（取付座）との間に、ヘッドカバーの外面を窪ませることによって遠心分離チャンバ内に連通する流入通路（Ｕ字溝）を形成するようにすれば、通路形成のための加工工数や部品点数を削減する上に効果的であり、しかもヘッドカバーの外方への突出量のより一層の低減を企図し得る。
【００３２】
さらに、ヘッドカバーに蓋部材を固定するためのボルト孔が設けられたボス部を通路の側方に設けるようにした請求項２の構成とすれば、通路回りのシール性を高めると共に、省スペース化を推進する上に効果的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されたエンジン用ヘッドカバーのシリンダブロックとの接合面から見た底面図
【図２】図１中のII−II線に沿う断面図
【図３】本発明が適用されたエンジン用ヘッドカバー単体の要部上面図
【図４】図１中のIV−IV線に沿う断面図
【符号の説明】
１ ヘッドカバー
７ 遠心分離チャンバ
１４ 周壁
１６ 取付座
２１ フランジ部
２９ Ｕ字溝
３０ ねじ部
３１ ボス

Claims (2)

1. 吸気系へ環流させるブローバイガス中の油分を分離すべく、ブローバイガスに旋回流を発生させるための遠心分離チャンバが、ヘッドカバーの外壁内面から内方へ突入させた壁によって該ヘッドカバーに一体形成されたエンジン用気液分離装置であって、
   前記ヘッドカバーの外壁に前記遠心分離チャンバの外端が開口し、
   該開口を塞ぐための蓋部材と前記ヘッドカバーとの接合面に、前記遠心分離チャンバ内に連通するブローバイガスの流入通路が少なくとも前記ヘッドカバーの外面を窪ませて形成されることを特徴とするエンジン用気液分離装置。
2. 前記蓋部材を固定するボルトを螺着するねじ孔が設けられたボス部が前記ヘッドカバーにおける前記流入通路の側方に設けられることを特徴とする請求項１に記載のエンジン用気液分離装置。

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