JP4535458B2

JP4535458B2 - ブリーザ装置

Info

Publication number: JP4535458B2
Application number: JP2006196008A
Authority: JP
Inventors: 康博尾崎; 嘉一竹内
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2006-07-18
Filing date: 2006-07-18
Publication date: 2010-09-01
Anticipated expiration: 2024-03-29
Also published as: JP2006312941A

Description

本発明は、シリンダヘッドの上方を覆う弁腕室内に構成される、エンジンのブリーザ装置の構成に関する。

従来から、シリンダヘッドの上方を覆う弁腕ケース内にブリーザ室を形成して、該ブリーザ室によりオイルミストを含んだブローバイガスをガス成分とオイル成分とに分離するように構成したエンジンが知られている。このブリーザ室は、弁腕ケースの内壁面や弁腕ケースの上面に対して一定間隔を空けて設けられる遮蔽板などで囲まれた空間にて構成されており、ブリーザ室内に配置した、ろ網によりブローバイガス中のオイル分を捕獲するように構成されている（特許文献１参照）。

特開２００３−９０２０４号公報

しかし、前述のブリーザ室におけるブローバイガスの入口部は、前記底板から下方へ延出するダクトに構成されており、ダクト内には突起などは形成されておらずフラットな形状となっている。従って、シリンダヘッド面の油が激しく揺れた場合（例えばバルブ等によって油面が振動した場合）に、油がダクト内へ直接侵入してしまい、所定のブリーザ性能を確保することができなくなってしまうことがある。そこで、本発明では、油が激しく揺れた場合でも、油がダクト内に直接に侵入することがないように構成したブリーザ装置を提供するものである。

上記課題を解決するブリーザ装置は、以下の特徴を有する。

請求項１においては、ブローバイガス中のオイルミストを除去するためのエンジンのブリーザ装置において、弁腕ケース（２）内に弁腕室（２０）を構成し、該弁腕室（２０）内において、該弁腕ケース（２）の上面（２ａ）に対して一定間隔を空けて遮蔽板（５）を取付け、該遮蔽板（５）と弁腕ケース（２）の上面（２ａ）とで、ブリーザ室（２１）を構成し、該ブリーザ室（２１）の入口部である前記遮蔽板（５）の開口部（５ａ）から、下方へ入口ダクト（６）を突設し、記入口ダクト（６）は、底面視で略四角筒形状に形成されるガイド部（６ａ）と、該ガイド部（６ａ）の下端部の開口部（６ｃ）と、該ガイド部（６ａ）の下端に設けたバッフル板により構成し、該バッフル板は、前記ガイド部（６ａ）における一面の下端から斜め下方へ延出する斜め板（６ｂ）と、該斜め板（６ｂ）の下端から水平方向へ延出した水平板（６ｄ）とにより構成し、前記入口ダクト（６）の下端における、バッフル板の基端部側とは反対側のガイド部（６ａ）を構成する板を切り欠いて切り欠き部（６ｅ）を形成し、該切り欠き部（６ｅ）により、前記入口ダクト（６）の開口部（６ｃ）の面積を拡大したものである。

本発明によれば、シリンダヘッド内の潤滑油の油面から潤滑油が上方へ飛散した場合、飛散した潤滑油が入口ダクト内に侵入することが防止され、油切りや油の移行などのブリーザ装置の性能を向上することができる。
また、ブリーザ室外へ排出されるオイルミスト量を減少することができる。

また、シリンダヘッド内の潤滑油の液面が、例えば、バルブ等によって振動するなど、激しく揺れて、油面から潤滑油が上方へ飛散した場合、飛散した潤滑油がバッフル板の斜め板（６ｂ）に当たって下方に落下するため、入口ダクト内に侵入することが防止され、油切りなどのブリーザ装置の性能を向上することができる。

また、切り欠き部が設けられているので、入口ダクト下端の開口部の面積を拡大して、入口ダクトの開口面積を広く確保することができ、開口部を通過するブローバイガスの流速を遅くすることができ、入口ダクト内へ侵入するオイルミストの量を減少させることができる。
また、入口ダクトでは、斜め板の下端から水平板をさらに延出させて、ガイド部下端の開口している部分を、底面視にて斜め板および水平板により完全に覆うようにして、入口ダクト内への潤滑油の侵入防止効果をさらに高めることができる。

次に、本発明を実施するための形態を、添付の図面を用いて説明する。

本発明のブリーザ装置について説明する。

図１に示すように、エンジンのシリンダヘッド１の上方には弁腕ケース２が配設されており、弁腕ケース２内には弁腕室２０が構成されており、弁腕室２０の上部にはブリーザ室２１が構成されている。

弁腕室２０内には、弁腕ケース２の上面２ａに対して一定間隔を空けて遮蔽板５が設けられており、ブリーザ室２１は、該遮蔽板５と、弁腕ケース２の上面２ａや側面といった内壁面とで囲まれた空間にて構成されている。また、遮蔽板５からは、入口ダクト６が下方へ延出しており、該入口ダクト６により、弁腕室２０とブリーザ室２１とが連通している。

弁腕ケース２には、ガス通路２２が形成されるとともに、圧力制御室８が構成されている。圧力制御室８は、ブリーザ室２１とガス通路２２との間に介装されており、通常は、圧力制御室８のダイアフラム８が閉じて、ブリーザ室２１とガス通路２２とが分断されている。また、ブリーザ室２１内の圧力が一定圧以上になると、その圧力によりダイアフラム８が開いて、ブリーザ室２１とガス通路２２とが連通するように構成されている。

ブリーザ室２１とガス通路２２とが連通すると、弁腕室２０内のブローバイガスが入口ダクト６を通じてブリーザ室２１内に侵入する。ブリーザ室２１内に侵入したブローバイガスは、ブリーザ室２１内でオイル成分が除去された後に、ガス通路２２を通過して外部へ排出される。

ブリーザ室２１内の入口ダクト６の上方には、ろ網などのオイルトラップ材１１が配置されており、ブローバイガスがオイルトラップ材１１を通過する際に、該オイルトラップ材１１によりブローバイガス中のオイルミストが捕獲されて、オイル成分が除去されることとなる。また、ブローバイガスが入口ダクト６内を通過する際にも、入口ダクト２１の内壁面にオイルミストが付着して、ブローバイガス中のオイル成分が除去される。

次に、入口ダクト６の構成について説明する。図２、図３に示すように、入口ダクト６は、略四角筒形状に形成されるガイド部６ａと、ガイド部６ａにおける一面の下端から斜め下方へ延出する斜め板６ｂとを備えている。ガイド部６ａは遮蔽板５の下面に取り付けられており、遮蔽板５の開口部５ａと接続されている。また、遮蔽板５上面における開口部５ａの部分には前記オイルトラップ材１１が配置されている。

このように構成される入口ダクト６や、前記ブリーザ室２１などにてブリーザ装置が構成されており、該入口ダクト６においては、弁腕室２０内のブローバイガスは、ガイド部６ａ下端の斜め板６ｂ形成側とは反対側に開口する開口部６ｃからガイド部６ａ内に侵入して、該ガイド部６ａにより遮蔽板５の開口部５ａへ案内され、オイルトラップ材１１を通過しながらブリーザ室２１内へ侵入する。

また、シリンダヘッド１内の潤滑油の油面が、例えばバルブ等によって振動するなど、激しく揺れた場合には、油面から潤滑油が上方へ飛散する場合がある。このような場合、飛散した潤滑油は、ガイド部６ａ下端に形成される斜め板６ｂに当たって下方に落下するため、ガイド部６ａ内に侵入することが防止される。すなわち、斜め板６ｂは、飛散する潤滑油が入口ダクト６内に侵入することを防止するためのバッフル板の役目をしており、この斜め板６ｂにより、油切りなどのブリーザ装置の性能を向上することができる。

特に、図３に示すように、ガイド部６ａ下端の開口している部分を、底面視にて斜め板６ｂにより略覆うようにして、上方へ向かって飛散する潤滑油が入口ダクト６内へ直接侵入することの防止効果を高めている。

前記斜め板６ｂはガイド部６ａの下端を斜めに屈曲して一体的に形成しているので、ガイド部６ａと斜め板６ｂとを一枚の板金部材で形成することができ、入口ダクト６の構造を簡単にして、低コスト化を図ることができる。

また、図３に示す入口ダクト６では、ガイド部６ａの下端から下方へ延出する斜め板６ｂにて構成されるバッフル板は、図４に示すように、前記斜め板６ｂ、および斜め板６ｂの下端から水平方向へ延出する水平板６ｄにて構成することもできる。このように、図４に示す入口ダクト６では、斜め板６ｂの下端から水平板６ｄをさらに延出させて、ガイド部６ａ下端の開口している部分を、底面視にて斜め板６ｂおよび水平板６ｄにより完全に覆うようにして、入口ダクト６内への潤滑油の侵入防止効果をさらに高めている。

また、図３や図４に示す入口ダクト６のように、ガイド部６ａの下端にバッフル板を設けた場合、入口ダクト６下端部の開口部６ｃの開口面積が、該バッフル板によりバッフル板を設けない場合よりも（バッフル板を設けない場合は開口部６ｃ下端部の全面積全体が開口面積となる）、小さくなる傾向にある。ここで、ブローバイガスの入口に当たる開口部６ｃの開口面積が小さくなると、開口部６ｃを通過するブローバイガスの流速が上昇し、ブローバイガスが入口ダクト６内へ侵入する際に、ブローバイガスにつられて入口ダクト６内へ侵入するオイルミストの量が増加することとなる。

そこで、図５、図６に示す入口ダクト６では、ガイド部６ａの下端における、斜め板６ｂの基端部側（図５における右側）とは反対側（図５における左側）を切り欠いた切り欠き部６ｅを形成して、ブローバイガスの導入口となる開口部６ｃの開口面積の拡大を図っている。このように、切り欠き部６ｅを形成して入口ダクト６の開口部６ｃの面積を拡大することで、入口ダクト６の開口面積を広く確保することができ、開口部６ｃを通過するブローバイガスの流速を遅くすることができ、入口ダクト６内へ侵入するオイルミストの量を減少させることができる。また、切り欠き部６ｅはガイド部６ａを板金により成形する時に同時に形成することができるので、低コスト化を図ることができる。

また、ブリーザ装置の入口ダクト６からブリーザ室２１内へオイルミストが侵入することを防止するために、入口ダクト６を次のような構造に構成することもできる。図９に示す入口ダクト６は、略四角筒形状に形成されるガイド部６ａにて構成されており、該ガイド部６ａの下端が開口して開口部６ｃとなっている。ガイド部６ａ内には、複数の仕切り板６ｇ・６ｇが設けられ、この複数の仕切り板６ｇ・６ｇは、上下複数段に配置されるとともに、前後（図９における左右）に互い違いに配置されている。

本例では、２枚の仕切り板６ｇ・６ｇが設けられており、上方の仕切り板６ｇは、ガイド部６ａの後側（図９における右側）壁面から前側へ突出しており、下方の仕切り板６ｇは、ガイド部６ａの前側（図９における左側）壁面から後側へ突出している。また、互い違いに配置される複数の仕切り板６ｇ・６ｇは、平面視にてオーバーラップしている。

このように、入口ダクト６のガイド部６ａ内に、複数の仕切り板６ｇ・６ｇを設けて、この複数の仕切り板６ｇ・６ｇを互い違いに配置することで、開口部６ｃからガイド部６ａ内に侵入してくるブローバイガスとともに侵入しようとするオイルミストが、ガイド部６ａ内を通過する途中に、仕切り板６ｇ・６ｇに衝突して除去されることとなる。また、仕切り板６ｇ・６ｇを設けることで、ガイド部６ａ内部でのブローバイガスが通過する経路を長くすることができる。これにより、ブリーザ室２１へのオイルミストの侵入を減少することができ、入口ダクト６の油切り性能を向上させることができる。

また、図７、図８に示すように、弁腕室２０内には弁腕支持台２２が配置されており、ブリーザ装置の入口ダクト６は、弁腕支持台２５と弁腕ケース２の側壁２ａとの間に配置されている。このように、弁腕支持台２５と側壁２ａとの間に配置される入口ダクト６は、前記図２、図３に示したような断面積が四角形状の入口ダクト６であった場合、弁腕支持台２５と側壁２ａとの間の隙間寸法が大きくとれない場合には、ガイド部６ａの断面積（ブローバイガスの通路面積）や開口部６ｃの開口面積が大きくとれない場合がある。

そこで、図７、図８に示した入口ダクト６においては、ガイド部６ａの左右端部（図８における上下端部）を弁腕支持台２５側へ延出して、弁腕支持台２５の外側端部（図７における右側端部）を囲むように、平面視略「コ」字状に形成している。つまり、ガイド部６ａは、四角形状に形成されるガイド部本体６ｐと、ガイド部本体６ｐの左右端部から弁腕指示台２５側へ延出された左右延出部６ｑ・６ｒとで構成されている。

このように、ガイド部６ａをガイド部本体６ｐと左右延出部６ｑ・６ｒとで構成することにより、ガイド部６ａを四角形状のガイド部本体６ｐのみで形成した場合に比べて、ガイド部６ａ下端の開口部６ｃの開口面積を大きく確保することができる。これにより、開口部６ｃからガイド部６ａ内に侵入するブローバイガスの流速を遅くすることができ、油切りや油の移行といったブリーザ性能を向上することが可能となる。

また、ブリーザ装置は、次のように構成することもできる。図１０に示すブリーザ装置では、遮蔽板５の開口部５ａから下方へ入口ダクト６が延出し、開口部５ａにはオイルトラップ材１１が配置されている。本ブリーザ装置では、開口部５ａに配置されるオイルトラップ材１１に加えて、ブリーザ室２０内に複数のオイルトラップ材を設けている。

具体的には、ブリーザ室２０内には第一ブリーザ室内トラップ材１２および第二ブリーザ室内トラップ材１３が設けられており、第一ブリーザ室内トラップ材１２は第二ブリーザ室内トラップ材１３よりも上流側に配置されている。両トラップ材１２・１３は、例えばろ網にて構成されている。第一ブリーザ室内トラップ材１２は、第二ブリーザ室内トラップ材１３よりも目が細かく構成されている。また、オイルトラップ材１１は第一ブリーザ室内トラップ材１２よりも粗い目に構成されている。

このように構成されるブリーザ装置では、弁腕室２０内のブローバイガスが開口部６ｃから入口ダクト６内へ侵入し、オイルトラップ材１１を通過した後にブリーザ室２１内へ侵入する。オイルトラップ材１１は目を粗く構成して、オイルトラップ材１１に付着したオイルミストにより形成された油滴が落下して戻るようにしているため、ブローバイガスに含まれる細かなオイルミストやガス状のオイルミストは、オイルトラップ材１１を通り抜けてブリーザ室２０内へ侵入することとなる。

しかし、ブリーザ室２０内へ侵入したブローバイガス中の細かなオイルミストやガス状のオイルミストは、ブリーザ室２０内の上流側に配置される第一ブリーザ室内トラップ材１２により捕捉される。第一ブリーザ室内トラップ材１２により捕捉されて油滴となったオイルミストは、捕捉された油量が多くなると成長して大きな粒となり、ブローバイガスの流れに乗って下流側へ向い、目が粗い第二ブリーザ室内トラップ材１３に捕捉される。第二ブリーザ室内トラップ材１３に捕捉された油滴は、オイルトラップ材１１の場合と同様に下方へ落下する。

ここで、ブリーザ装置に設けるオイルトラップ材を、目が粗いオイルトラップ材１１および第二ブリーザ室内トラップ材１３とした場合、オイルトラップ材１１および第二ブリーザ室内トラップ材１３に捕捉されたオイルミストは下方へ落下してブリーザ装置の外部へ排出されることはないが、細かなオイルミストやガス状のオイルミストはオイルトラップ材１１および第二ブリーザ室内トラップ材１３を通り抜けるため捕捉することができず、ブリーザ室２１外部へ排出されてしまう。一方、ブリーザ装置に設けるオイルトラップ材を、目が粗いオイルトラップ材１１および目が細かい第一ブリーザ室内トラップ材１２とした場合は、第一ブリーザ室内トラップ材１２により細かなオイルミストやガス状のオイルミストを捕捉することができるが、捕捉したオイルミストの油滴が成長して大きな粒となりブリーザ室２１外へ排出されてしまう。

しかし、本ブリーザ装置では、オイルトラップ材１１に加えて、ブリーザ室２１内に目が細かい第一ブリーザ室内トラップ材１２と目が粗い第二ブリーザ室内トラップ材１３とを備えているので、細かなオイルミストやガス状のオイルミストを第一ブリーザ室内トラップ材１２にて捕捉できるとともに、捕捉した細かなオイルミストやガス状のオイルミストの油滴が成長した大きな油粒を第二ブリーザ室内トラップ材１３にて捕捉することができ、ブリーザ室２１外へ排出されるオイルミスト量を減少することができる。これにより、エンジンを吸気還元仕様で長時間運転した場合でも、吸気マニホールドや吸気バルブ等に付着する、潤滑油に起因するデポジットを減少させることができる。

また、通常、ターボチャージャー付きのエンジンなど、ブロバイガス量の多いエンジンでは、ブリーザ装置の下流側に接続されるブローバイホースからの油滴滴下を防ぐために、ブリーザ室２１の下流側に油切り用のミストセパレータを設けている。例えば、図１に示すブリーザ装置のブリーザ室２１の下流側に、図１１に示すようなミストセパレータ３０が設けられている。

ミストセパレータ３０は、セパレート室３１を隔壁３２により上流側室３１ａと下流側室３１ｂとに仕切り、ガス入口３３ａから侵入したブローバイガスの進路を屈曲させることでブローバイガス中のオイルミストを分離するように構成されている。そして、オイルミストが分離されたブローバイガスはガス出口３３ｂから排出して大気開放され、分離されたオイルミストはセパレート室３１下端のオイル戻し通路３３ｃから回収されるように構成している。しかし、このように構成されるミストセパレータ３０は、セパレート室３１を隔壁３２により仕切ってブローバイガスの進路を屈曲させて、重力によりオイルミストを分離させるといった簡単な構造であるので、非常に細かなオイルミストは捕捉しきれずに外部へ排出されてしまう。

そこで、本構成では、図１２に示すように、ミストセパレータ３０における上流側室３１ａ内に第一オイルトラップ材３５を、下流側室３１ｂ内に第二オイルトラップ材３６を設けて、ブリーザ装置の油切り性能を向上させるようにしている。第一オイルトラップ材３５および第二オイルトラップ材３６はろ網などにより構成されており、第一オイルトラップ材３５の目は第二オイルトラップ材３６の目よりも細かく構成されている。

このように構成されるミストセパレータ３０では、ガス入口３３ａから侵入したブローバイガスは上流側室３１ａを通過中に、細かい目の第一オイルトラップ材３５により、通常の大きさのオイルミストのみならず細かなオイルミストやガス状のオイルミストまでもが捕捉される。第一オイルトラップ材３５を通過したブローバイガス内に、まだオイルミストが残留していた場合でも、下流側室３１ｂ内の第二オイルトラップ材３６により残ったオイルミスとを補足することができる。

従って、図１２に示すミストセパレータ３０は、図１１に示したような従来から用いられているものに比べて、ガス出口３３ｂから排出されるオイルミスト量が減少し、油切り性能を向上している。これにより、ブローバイホースからの油滴滴下も防止することができる。また、ブローバイガスからのオイルミストの分離を、重力のみで行うのではなく、主に第一オイルトラップ材３５および第二オイルトラップ材３６によるオイルミストの捕捉により行っているので、ミストセパレータ３０の設置姿勢の制約を少なくすることができる。さらに、ターボチャージャー付きのエンジンでは、吸気還元を行うためには、従来のミストセパレータ３０では油切り性能が不十分であったが、図１２に示す本構成のミストセパレータ３０のように構成することで、吸気還元を行うための油切り性能を確保することが可能となる。

なお、第一オイルトラップ材３５により捕捉された油滴は、第一オイルトラップ材３５の目が細かいため、成長して大きな粒となって、落下し易くなる。従って、第一オイルトラップ材３５により捕捉した油滴をオイル戻し通路３３ｃから回収し易くなる。また、第二オイルトラップ材３６により捕捉された油滴は、第二オイルトラップ材３６の目が粗いため大きく成長してガス出口３３ｂから外部へ排出されることもない。

また、第一オイルトラップ材３５および第二オイルトラップ材３６を備えたミストセパレータ３０は、図１３に示すミストセパレータ３０のように構成することもできる。つまり、セパレート室３１を隔壁３２により仕切らずに一つの部屋として構成し、このセパレート室３１内に、第一オイルトラップ材３５および第二オイルトラップ材３６を直列的に配置して、ミストセパレータ３０を構成する。

このように構成した場合も、図１２に示したミストセパレータ３０と同様に、ガス出口３３ｂから排出されるオイルミスト量を減少して、油切り性能を向上することができる。これにより、ローバイホースからの油滴滴下も防止することができる。また、ブローバイガスからのオイルミストの分離を、重力のみで行うのではなく、主に第一オイルトラップ材３５および第二オイルトラップ材３６によるオイルミストの捕捉により行っているので、ミストセパレータ３０の設置姿勢の制約を少なくすることができる。さらに、ターボチャージャー付きのエンジンでは、吸気還元を行うためには、従来のミストセパレータ３０では油切り性能が不十分であったが、図１３に示す本構成のミストセパレータ３０のように構成することで、吸気還元を行うための油切り性能を確保することが可能となる。

第一構成例のブリーザ装置を備える弁腕ケースを示す側面断面図である。ブリーザ装置の入口ダクトを示す側面断面図である。ブリーザ装置の入口ダクトを示す底面図である。入口ダクトの第一構成例を示す側面断面図である。本発明の入口ダクトの第一実施例を示す側面断面図である。入口ダクトの第一実施例を示す正面図である。入口ダクトの第二構成例を示す側面断面図である。入口ダクトの第二構成例を示す平面図である。入口ダクトの第三構成例を示す側面断面図である。ミストセパレータをブリーザ室に内蔵したブリーザ装置を示す側面断面図である。従来のミストセパレータを示す側面断面図である。ブリーザ装置が備えるミストセパレータを示す側面断面図である。ミストセパレータの第二の構成例を示す側面断面図である。

６入口ダクト
６ａガイド部
６ｂ斜め板
６ｃ開口部
１１オイルトラップ材
２０弁腕室
２１ブリーザ室

Claims

ブローバイガス中のオイルミストを除去するためのエンジンのブリーザ装置において、弁腕ケース（２）内に弁腕室（２０）を構成し、該弁腕室（２０）内において、該弁腕ケース（２）の上面（２ａ）に対して一定間隔を空けて遮蔽板（５）を取付け、該遮蔽板（５）と弁腕ケース（２）の上面（２ａ）とで、ブリーザ室（２１）を構成し、該ブリーザ室（２１）の入口部である前記遮蔽板（５）の開口部（５ａ）から、下方へ入口ダクト（６）を突設し、前記入口ダクト（６）は、底面視で略四角筒形状に形成されるガイド部（６ａ）と、該ガイド部（６ａ）の下端部の開口部（６ｃ）と、該ガイド部（６ａ）の下端に設けたバッフル板により構成し、該バッフル板は、前記ガイド部（６ａ）における一面の下端から斜め下方へ延出する斜め板（６ｂ）と、該斜め板（６ｂ）の下端から水平方向へ延出した水平板（６ｄ）とにより構成し、前記入口ダクト（６）の下端における、バッフル板の基端部側とは反対側のガイド部（６ａ）を構成する板を切り欠いて切り欠き部（６ｅ）を形成し、該切り欠き部（６ｅ）により、前記入口ダクト（６）の開口部（６ｃ）の面積を拡大したことを特徴とするブリーザ装置。