JP4486582B2 - 内燃機関 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関に関するものである。

従来、この種の内燃機関としては、ロッカーカバー内に形成されたブローバイガスが流入する流路としてのブローバイガス流路とは別に、ロッカーカバー上部にブローバイガス中のオイルミストを分離する気液分離装置が形成されたものが提案されている。
この内燃機関では、気液分離装置でオイルミストが良好に分離されたブローバイガスを出口パイプから吸気管側に戻すものとしている。
特開平８−１５８８５３号公報

しかしながら、こうした内燃機関では、出口パイプに接続されたラバーホース等の外部配管によりブローバイガスを吸気管に還流させるものであるから、外部配管通過中による放熱や比較的低温の空気が流入している吸気系からの冷却効果等により、特に極低温下においてはブローバイガス中の水分が氷結してしまい、ブローバイガス還流性能が低下してしまうという問題点があった。
また、ブローバイガス流路とは別個にロッカーカバー上部に設けた気液分離装置は、ブローバイガス中のオイルミストを分離するだけであり、他に何ら用いられることはなかった。

本発明は上記従来の問題点に鑑み案出したものであって、特に極低温下におけるブローバイガス還流性能の向上を目的の１つとし、また、気液分離装置を用いて簡易に潤滑油注入構造を確保することを目的の１つとし、更に、潤滑油の蓋を付け忘れた際にも潤滑油注入口から外部へ潤滑油が飛散することを防止できる内燃機関を提供するものであり、その請求項１は、ブローバイガスを吸気系に還流するブローバイガス還流装置を備えた内燃機関において、前記ブローバイガス還元装置は、ヘッドカバーの内部に設けられた前記ブローバイガスが流れるブローバイガス流路と、該ブローバイガス流路に連通する前記ヘッドカバーの壁面に設けられた導入口としての第１開口と、該第１開口から前記ブローバイガスが導入されるとともに導入された該ブローバイガス中の油分を分離可能な第１室と、該油分が分離された該ブローバイガスが導入される該第１室に隔壁を介して連通する第２室とからなる気液分離手段と、第２室から前記ヘッドカバーの内部に前記ブローバイガスを導入する該ヘッドカバーの壁面に設けられた導出口としての第２開口と、シリンダヘッド内部に形成された前記吸気系と連通する連通路と、該第２開口から導出された前記ブローバイガスを前記連通路に供給する前記ヘッドカバーの内部に設けられたブローバイガス還流路とを備えることである。

また、請求項２は、前記ブローバイガス流路は、前記ブローバイガス中の油分を分離可能に形成されてなることである。

また、請求項３は、前記第１開口および前記第２開口は前記ヘッドカバーの上面に形成され、前記気液分離手段は、前記ヘッドカバーの上面に配置されてなることである。

また、請求項４は、前記気液分離手段は、前記第１室から前記第２室へ流入する前記ブローバイガスの流量を制御するとともに前記第２室から前記第１室へ前記ブローバイガスが逆流するのを防止する制御弁を介して、前記第１室と前記第２室とが連通されてなる手段であることである。

また、請求項５は、前記制御弁は、前記第１室の上方に形成されてなることである。

また、請求項６は、前記ヘッドカバーの上面には、チェーン室を介して潤滑油を注入可能な第３開口が形成されており、前記気液分離手段は、該第３開口に対して水平方向にオフセットした位置に前記潤滑油を注入する注入口が形成された潤滑油注入手段を備え、前記注入口から注入された前記潤滑油を前記第３開口に導入する導入路が形成されてなることである。

また、請求項７は、前記気液分離手段は、前記潤滑油注入手段の一部を用いて前記第２室が形成されてなることである。

本発明は、ブローバイガスを吸気系に還流するブローバイガス還流装置を備えた内燃機関において、前記ブローバイガス還元装置は、ヘッドカバーの内部に設けられた前記ブローバイガスが流れるブローバイガス流路と、該ブローバイガス流路に連通する前記ヘッドカバーの壁面に設けられた導入口としての第１開口と、該第１開口から前記ブローバイガスが導入されるとともに導入された該ブローバイガス中の油分を分離可能な第１室と、該油分が分離された該ブローバイガスが導入される該第１室に隔壁を介して連通する第２室とからなる気液分離手段と、第２室から前記ヘッドカバーの内部に前記ブローバイガスを導入する該ヘッドカバーの壁面に設けられた導出口としての第２開口と、シリンダヘッド内部に形成された前記吸気系と連通する連通路と、該第２開口から導出された前記ブローバイガスを前記連通路に供給する前記ヘッドカバーの内部に設けられたブローバイガス還流路とを備えることにより、ブローバイガスはブローバイガス流路から第１開口を介して気液分離手段の第１室に導入され、第１室において油分が分離されて第２室へ導入される。第２室に流入したブローバイガスは、第２開口を介してヘッドカバー内部のブローバイガス還流路に導出され、ブローバイガス還流路からシリンダヘッド内に形成された連通路を通って吸気系へ供給される。
即ち、ブローバイガスを外部配管を用いずに、比較的高温である内燃機関内部に形成した流路を用いて吸気系に供給することができ、この結果、低温下、特に極低温下においてもブローバイガス中の水分が氷結することを防止することができ、低温下、特に極低温下におけるブローバイガスの還流性能を向上することができる。

また、前記ブローバイガス流路は、前記ブローバイガス中の油分を分離可能に形成されてなることにより、より効果的にブローバイガス中の油分を分離することができる。

また、前記第１開口および前記第２開口は、前記ヘッドカバーの上面に形成され、前記気液分離手段は、前記ヘッドカバーの上面に配置されてなることにより、ブローバイガスの大量発生時等において、ブローバイガス流路中にオイルが溜まったとしても、オイルの気液分離室への浸入を防止することができる。

また、前記気液分離手段は、前記第１室から前記第２室へ流入する前記ブローバイガスの流量を制御するとともに前記第２室から前記第１室へ前記ブローバイガスが逆流するのを防止する制御弁を介して、前記第１室と前記第２室とが連通されてなる手段であることにより、第１室から第２室へ流入するブローバイガスの流量を制御することができるとともに、ブローバイガスが第２室から第１室へ逆流するのを防止することができる。

また、前記制御弁は、前記第１室の上方に形成されてなることにより、ブローバイガス中の油分をより効果的に分離して第２室に流入することができる。

また、前記ヘッドカバーの上面には、チェーン室を介して潤滑油を注入可能な第３開口が形成されており、前記気液分離手段は、該第３開口に対して水平方向にオフセットした位置に前記潤滑油を注入する注入口が形成された潤滑油注入手段を備え、前記注入口から注入された前記潤滑油を前記第３開口に導入する導入路が形成されてなることにより、気液分離手段を用いて簡易に潤滑油注入構造を確保することができ、しかも、第３開口と潤滑油注入口とを水平方向にオフセットさせたから、仮に潤滑油注入口の蓋を付け忘れたとしても、潤滑油注入口から外部へ潤滑油が飛散するのを防止することができる。
また、この態様の内燃機関において、前記気液分離手段は、前記潤滑油注入手段の一部を用いて前記第２室が形成されてなることにより、潤滑油注入手段の一部を用いて第２室を形成するものとすることもできる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施例であるブローバイガス還流装置を備える内燃機関としてのエンジン１の構成の概略を示す概略構成図である。
実施例のブローバイガス還流装置は、図示するように、クランクケース（図示せず）から流入したブローバイガスが流れるヘッドカバー２内に形成されたブロバーバイガス流路５と、ブローバイガス中の油分を分離するヘッドカバー２上面に設けられた気液分離装置７と、気液分離装置７で油分が分離されたブローバイガスをシリンダヘッド３の吸気ポート３ａに連通する連通路３ｂに還流させるブロバーバイガス還流路１２とから構成されている。なお、エンジン１は、気筒列方向が車両前後方向に直角となるよう横置き配置される。

ヘッドカバー２には、図示するように、裏面２ａに立設されたリブＲにより囲まれて凹溝５ａ，１２ａが形成されており、リブＲの下端部にバッフルプレート４が設置されて流路としてのブローバイガス流路５やブローバイガス還流路１２が構成される。また、ヘッドカバー２の上面には、ブローバイガス流路５に連通する開口部５ｂと、ブローバイガス還流路１２に連通する開口部１２ｂとが形成されている。

図２は、ヘッドカバー２を裏面から見た裏面構成図であり、図３は、潤滑油の注入経路を示した経路図であり、図４は、気液分離装置７のヘッドカバー２上面における配置位置を示した配置図である。
ブローバイガス流路５は、図２に示すように、点火プラグが挿入される挿入部３０の１つを取り囲むように形成されるとともに、挿入部３０とリブＲの一部とをリブＲ５で繋いで流入部１００から流入するブローバイガスが最短経路で開口部５ｂに導かれるのを防止するよう構成されている。

ブローバイガス還流路１２は、ヘッドカバー２の側面に沿って気筒列方向に延びる直線部１２ｃと、連通路３ｂに連通する連結部１２ｄとから構成されている。
連結部１２ｄは、ヘッドカバー２のシリンダヘッド３との併せ面としてのフランジ部２ｃに一体的に設けたボス部２ｄに形成されており、ボス部２ｄの下面から上方向に向かって形成された上向孔１２０と、上向孔１２０と直線部１２ｃとを接続する接続孔１２１と、上向孔１２０と接続するとともに連通路３ｂに接続するボス部２ｄの下面に形成された溝部１２２とから構成されている。溝部１２２は、気筒列方向に略平行に形成されており、ヘッドカバー２がシリンダヘッド３に取付けられることで流路として構成されるものであり、実施例では、１つの溝部１２２が２つの連通路３ｂに連通するものとした。即ち、２つのボス部２ｄで４つの吸気ポート３ａにブローバイガスを還流できるものとした。

また、ヘッドカバー２には、後述するチェーン室２０の上面を覆うためのチェーン室蓋部２ｅが形成されており、チェーン室蓋部２ｅには、開口部１９が形成されている。開口部１９は、図２および図３に示すように、ヘッドカバー２の上面において、車両前後方向に対してほぼ中央の位置、即ち、チェーン室２０に配置されたカムスプロケット２１のうちクランクスプロケット（図示せず）からチェーンを受け取る側のカムプスロケット２１ａの回転中心を通る鉛直方向に対して回転方向側であるカムスプロケット２１ａとカムスプロケット２１ａからチェーンを受け取る側のカムスプロケット２１ｂとの間に対応する位置に形成されている。

気液分離装置７は、図１に示すように、ブローバイガス中の油分を分離する本体部７ａと、本体部７ａに取付けられる蓋部材１３とから構成されている。
本体部７ａには、下方が開口した空洞部８ａと、下方が開口するとともに気筒列方向に対して直角方向，即ち車両前側方向が開口した空洞部９ａと、空洞部９ａの下側に位置し下方が開口するとともに空洞部９ａと同様車両前側方向が開口した空洞部１５ａとが形成されており、各空洞部８ａ，９ａ，１５ａの下方の開口がそれぞれ開口部５ｂ，１２ｂ，１９に連通するようヘッドカバー２の上面に取付け固定される。この状態で空洞部８ａの下方の開口がヘッドカバー２の上面によって塞がれて、ブローバイガス中の油分を分離するための第１室８が構成される。

蓋部材１３は、図３に示すように、本体部７ａへの取付け部としてのフランジ１３ａと、フランジ１３ａからほぼ直角方向に突出した突出部１３ｂとから構成されており、突出部１３ｂが車両前側方向にほぼ水平に突出するよう本体部７ａに取付けられる。
突出部１３ｂには、パッキン１７を介して給油口キャップ１６が着脱可能に取付けられる潤滑油注入口１８と、潤滑油注入口１８と連通するフランジ１３ａに開口した導入路１５とが形成されており、蓋部材１３を本体部７ａに取付けた状態で導入路１５は空洞部１５ａと連通する。即ち、図３および図４に示すように、潤滑油注入口１８と開口部１９とは、車両前後方向にオフセットした位置関係で連通したものとなっている。
また、蓋部材１３を本体部７ａに取付けた状態で空洞部９ａの車両前側方向の開口がフランジ１３ａによって塞がれて、ブローバイガス中の油分を分離するための第２室９が構成される。なお、第２室９は、第１室８の上方位置に設けられたＰＣＶバルブ１０を介して第１室８と連通している。

次に、こうして構成されたブローバイガス還流装置の動作、特に、ブローバイガス中の油分を分離する際の動作、および潤滑油を注入する際の動作について説明する。
まず、ブローバイガス中の油分を分離する際の動作について説明する。
流入部１００からブローバイガス流路５に流入したブローバイガスは、挿入部３０を迂回しながら開口部５ｂに導かれる。このように、流入部１００から流入したブローバイガスが挿入部３０を迂回する間に、ブローバイガスが挿入部３０の壁面やリブＲに接触して油分が良好に分離される。開口部５ｂに導かれたブローバイガスは、開口部５ｂから第１室８に導入される。このとき、ブローバイガスの流速が減速されて、ブローバイガス中の油分はその自重によりブローバイガスから分離されることになるが、実施例では、ＰＣＶバルブ１０が第１室８の上方位置に配置されていることにより、ブローバイガス中の油分をより効果的に分離することができる。

こうして油分が分離されたブローバイガスは、ＰＣＶバルブ１０により第１室８への逆流を防止されるとともに、流量が調整されて第２室９に導入され、開口部１２ｂを介してブローバイガス還流路１２に導出される。ブローバイガス還流路１２に導出されたブローバイガスは、直線部１２ｃを流れて連結部１２ｄを介して連通路３ｂに導かれ、連通路３ｂから各吸気ポート３ａに供給される。
このように、比較的高温であるエンジン１内部に形成したブローバイガスが流れる各流路（ブローバイガス流路５，ブローバイガス還流路１２，連通路３ｂ）を用いてクランクケース内（図示せず）に漏洩したブローバイガスを還流するから、低温下、特に極低温下におけるブローバイガス中の水分の氷結を防止することができる。

次に、潤滑油を注入する際の動作について説明する。
潤滑油注入口１８から注入された潤滑油は、導入路１５を通って開口部１９からチェーン室２０に導入され、チェーン室２０を流れてオイルパン（図示せず）に供給される。このとき、潤滑油注入口１８と開口部１９とが車両前後方向にオフセットされているから、仮に、給油口キャップ１６を付け忘れたとしても、潤滑油注入口１８から外部へ潤滑油が飛散することがない。さらに、開口部１９がシリンダヘッドカバー２の上面において、カムプスロケット２１ａの回転中心を通る鉛直方向に対して回転方向側であるカムプスロケット２１ａとカムスプロケット２１ｂとの間に対応する位置に形成されているから、カムスプロケット２１ａの回転により飛散する潤滑油が開口部１９に流入するのを良好に防止できる。また、潤滑油注入口１８が車両前後方向における前側に配置されているから潤滑油の注入作業を容易に行なうことができる。実施例において、潤滑油をチェーン室２０を介してオイルパンに供給するものとしたのは、潤滑油を速やかにオイルパンに供給することができるためである。

以上説明した実施例のブローバイガス還流装置によれば、クランクケース内（図示せず）に漏洩したブローバイガスをヘッドカバー２内部に形成したブローバイガス流路５に流入し、気液分離装置７を介して油分を分離した後、ブローバイガス還流路１２，連通路３ｂを介して吸気ポート３ａに還流する。即ち、外部配管を用いずに比較的高温であるエンジン１内部でブローバイガスを還流させるから、低温下、特に極低温下においてもブローバイガス中の水分が氷結するのを防止することができる。この結果、ブローバイガスの還流性能を向上することができる。しかも、ブローバイガス流路５を挿入部３０を迂回しながら開口部５ｂに導く形状としたから、ブローバイガス流路５においても油分を分離することができ、油分分離性能がより向上する。また、気液分離装置７の第２室９と第１室８とを第１室８の上方位置で連通させるものとしたから、自重による油分の分離をより効果的なものとすることができる。さらに、開口部５ｂ，１２ｂをヘッドカバー２の上面に形成したから、ブローバイガスが大量発生してブローバイガス流路５中に潤滑油が溜まったとしても潤滑油が気液分離装置７の第１室８に浸入するのを防止できる。

また、潤滑油注入口１８と開口部１９とが車両前後方向にオフセットするよう気液分離装置７の蓋部材１３に潤滑油注入口１８を形成したから、仮に、給油口キャップ１６を付け忘れたとしても潤滑油注入口１８から外部へ潤滑油が飛散することがない。さらに、開口部１９がシリンダヘッドカバー２の上面において、カムプスロケット２１ａの回転中心を通る鉛直方向に対して回転方向側であるカムプスロケット２１ａとカムスプロケット２１ｂとの間に対応する位置に形成されているから、カムスプロケット２１ａの回転により飛散する潤滑油が開口部１９に流入するのを良好に防止できる。また、潤滑油注入口１８が車両前後方向における前側に配置されているから潤滑油の注入作業を容易に行なうことができる。

実施例のブローバイガス還流装置では、ブローバイガス流路５を挿入部３０を迂回しながら開口部５ｂに導く形状としたが、流入部１００から流入したブローバイガスを開口部５ｂに導くことができれば良く、流入部１００から流入したブローバイガスを開口部５ｂに最短経路、例えば、直線的に開口部５ｂに導く形状であっても構わない。

実施例のブローバイガス還流装置では、ブローバイガス中の油分を分離する形状としてブローバイガス流路５を挿入部３０を迂回しながら開口部５ｂに導く形状としたが、ブローバイガス中の油分を分離できれば良く、例えば、ブローバイガス流路５をラビリンス状に形成するものとしても良い。

実施例のブローバイガス還流装置では、開口部５ｂ，１２ｂをヘッドカバー２の上面に形成するものとしたが、ヘッドカバー２の側面に形成するものとしても構わない。この場合、気液分離装置７は、各空洞８ａ，９ａ，１５ａの開口がそれぞれ開口部５ｂ，１２ｂ，１９に連通するようにヘッドカバー２に取付け固定すれば良い。

実施例のブローバイガス還流装置では、第１室８と第２室９とをＰＣＶバルブ１０を介して連通するものとしたが、第１室８と第２室９とは、連通していれば良く、例えば、単なるオリフィスにより連通するものとしたり、逆止弁により連通するものとしても構わない。

実施例のブローバイガス還流装置では、潤滑油注入口１８を車両前後方向における前側に配置するものとしたが、開口部１９と水平方向にオフセットされていれば、例えば、車両前後方向における後側や、車両左右方向の左側あるいは右側に配置するものとしても構わない。

実施例のブローバイガス還流装置では、開口部１９がヘッドカバー２の上面において、カムプスロケット２１ａの回転中心を通る鉛直方向に対して回転方向側であるカムプスロケット２１ａとカムスプロケット２１ｂとの間に対応する位置に形成されているものとしたが、開口部１９がヘッドカバー２の上面において、カムプスロケット２１ａの回転中心を通る鉛直方向に対して回転方向側とは反対側に対応する位置に形成するものとしたり、開口部１９がヘッドカバー２の上面において、カムプスロケット２１ｂの回転中心を通る鉛直方向に対して回転方向側に対応する位置に形成するもの等であっても差し支えない。

実施例のブローバイガス還流装置では、開口部１９をヘッドカバー２の上面であって、チェーン室２０の上方に対応する位置に形成するものとしたが、チェーン室２０の上方以外の位置、例えば、動弁機構室の上方に対応する位置に形成するものであっても構わない。

以上、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

ブローバイガス還流装置を備える内燃機関としてのエンジンの構成の概略を示す概略構成図である。 ヘッドカバーを裏面から見た裏面構成図である。 潤滑油の注入経路を示した経路図である。 気液分離装置のヘッドカバー上面における配置位置を示した配置図である。

符号の説明

１ エンジン
２ ヘッドカバー
２ｃ フランジ部
２ｄ ボス部
２ｅ チェーン室蓋部
３ シリンダヘッド
３ａ 吸気ポート
３ｂ 連通路
４ バッフルプレート
５ ブロバーバイガス流路
５ａ，１２ａ 凹溝
５ｂ，１２ｂ，１９ 開口部
７ 気液分離装置
７ａ 本体部
８ 第１室
８ａ，９ａ，１５ａ 空洞部
９ 第２室
１０ ＰＣＶバルブ
１２ ブロバーバイガス還流路
１２ｂ 開口部
１２ｃ 直線部
１２ｄ 連結部
１３ 蓋部材
１３ａ フランジ
１３ｂ 突出部
１５ 導入路
１６ 給油口キャップ
１７ パッキン
１８ 潤滑油注入口
２０ チェーン室
２１ａ，２１ｂ カムスプロケット
３０ 挿入部
１００ 流入部
１２０ 上向孔
１２１ 接続孔
１２２ 溝部
Ｒ リブ

Claims (7)

1. ブローバイガスを吸気系に還流するブローバイガス還流装置を備えた内燃機関において、
   前記ブローバイガス還元装置は、
   ヘッドカバーの内部に設けられた前記ブローバイガスが流れるブローバイガス流路と、
   該ブローバイガス流路に連通する前記ヘッドカバーの壁面に設けられた導入口としての第１開口と、
   該第１開口から前記ブローバイガスが導入されるとともに導入された該ブローバイガス中の油分を分離可能な第１室と、該油分が分離された該ブローバイガスが導入される該第１室に隔壁を介して連通する第２室と、からなる気液分離手段と、
   第２室から前記ヘッドカバーの内部に前記ブローバイガスを導入する該ヘッドカバーの壁面に設けられた導出口としての第２開口と、
   シリンダヘッド内部に形成された前記吸気系と連通する連通路と、
   該第２開口から導出された前記ブローバイガスを前記連通路に供給する前記ヘッドカバーの内部に設けられたブローバイガス還流路と、
   を備える内燃機関。
2. 前記ブローバイガス流路は、前記ブローバイガス中の油分を分離可能に形成されてなる請求項１に記載の内燃機関。
3. 前記第１開口および前記第２開口は、前記ヘッドカバーの上面に形成され、
   前記気液分離手段は、前記ヘッドカバーの上面に配置されてなる請求項１または請求項２に記載の内燃機関。
4. 前記気液分離手段は、前記第１室から前記第２室へ流入する前記ブローバイガスの流量を制御するとともに前記第２室から前記第１室へ前記ブローバイガスが逆流するのを防止する制御弁を介して、前記第１室と前記第２室とが連通されてなる手段である請求項１乃至請求項３の何れかに記載の内燃機関。
5. 前記制御弁は、前記第１室の上方に形成されてなる請求項３に係る請求項４に記載の内燃機関。
6. 前記ヘッドカバーの上面には、チェーン室を介して潤滑油を注入可能な第３開口が形成されており、
   前記気液分離手段は、該第３開口に対して水平方向にオフセットした位置に前記潤滑油を注入する注入口が形成された潤滑油注入手段を備え、前記注入口から注入された前記潤滑油を前記第３開口に導入する導入路が形成されてなる請求項３乃至請求項５の何れかに記載の内燃機関。
7. 前記気液分離手段は、前記潤滑油注入手段の一部を用いて前記第２室が形成されてなる請求項６に記載の内燃機関。

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