JP4582003B2 - 内燃機関のブローバイガス還流構造 - Google Patents

Description

本発明は、ブローバイガスからオイル成分を分離して気体成分のみを吸気系に送る内燃機関のブローバイガス還流構造に関する。

内燃機関（エンジン）では、シリンダ壁とピストンとの隙間から燃焼室内で燃焼した排気ガスの一部が、僅かながらブローバイガスとしてクランクケース側に漏れている。これにより、該ブローバイガスを吸気系に還流させて燃焼室内で再燃焼させる技術が実用化されている。

ところが、ブローバイガスが流入するクランクケース内には、潤滑オイルのオイルミストが多く飛散しており、ブローバイガスがこのような潤滑オイルを含んでエンジンの吸気系に還流されると、吸気弁や吸気ポート等の壁面にオイル成分が付着してデポジットとして堆積してしまう。このような問題が起こると、吸気弁の作動や吸気効率等に悪影響を与えるおそれがある。

そこで、一般に、従来の内燃機関には、デポジットの主成分となるオイル成分を吸気系に進入させないようにするブローバイガス還流構造が設けられている。このブローバイガス還流構造は、クランクケース内と吸気系内とを連通するブローバイガス通路上に気液分離室を備えており、ブローバイガスを該気液分離室内に通過させることで、気体成分のみを吸気系内の負圧によって吸気系に送る一方、オイル成分を滴下させてクランクケース内に戻すものである。

このような、従来の内燃機関のブローバイガス還流構造は、例えば、特許文献１に開示されている。

特開２００２−１０６３１９号公報

しかしながら、従来のブローバイガス還流構造では、気液分離室（セパレータ室）においてブローバイガスを障壁に衝突させてオイル成分を滴下回収するようにしており、この回収したオイルの流れをよくするために、障壁を傾斜して設置している。これにより、障壁へのブローバイガスの衝突度合いが低下してしまい、オイル成分を効率よく分離できないおそれがある。

従って、本発明は上記課題を解決するものであって、ブローバイガス中のオイル成分の吸気系への持ち去りを低減させると共に、剛性を向上させることができる内燃機関のブローバイガス還流構造を提供することを目的とする。

上記課題を解決する第１の発明に係る内燃機関のブローバイガス還流構造は、
エンジンの燃焼室からクランクケース内に漏れ出るブローバイガスからオイル成分を除去して吸気系に還流させる内燃機関のブローバイガス還流構造において、
シリンダブロックの側壁から外方に突出する枠状仕切り壁を設け、前記枠状仕切り壁の内部空間を覆うように前記枠状仕切り壁にカバー部材を固定して気液分離室を構成し、
前記気液分離室に、
前記クランクケース内のブローバイガスを前記気液分離室に導入するガス導入口と、
前記気液分離室内のブローバイガスを前記吸気系に排出するガス排出口と、
前記ガス排出口よりも下方に形成されると共にオイル成分を排出するオイル排出口と、
前記ガス導入口と前記ガス排出口との間で、その突出端面が前記カバー部材の裏面と隙間がないように設けられ、前記ガス導入口から前記ガス排出口に向けて流れるブローバイガスが衝突することにより当該ブローバイガスからオイル成分を分離する第１壁部と、
前記第１壁部と前記ガス排出口との間に設けられ、前記第１壁部に沿って流れたブローバイガスが衝突することにより当該ブローバイガスからオイル成分を分離する第２壁部と、
前記ガス排出口と前記オイル排出口との間に設けられ、前記第２壁部に沿って流れたブローバイガスが衝突することにより当該ブローバイガスからオイル成分を分離する第３壁部と、
前記カバー部材の前記第２壁部の突出端面に対応した位置において、その裏面と前記第２壁部の突出端面との間に隙間が形成されるように外方に膨出し、前記第２壁部に衝突したブローバイガスをその隙間を介して前記ガス排出口に向けて流す第１膨出部と、
前記カバー部材の前記第３壁部の突出端面に対応した位置において、その裏面と前記第３壁部の突出端面との間に隙間が形成されるように外方に膨出し、且つ、前記第１膨出部と一体的に形成され、前記第３壁部に衝突したブローバイガスをその隙間を介して前記ガス排出口に向けて流す第２膨出部とを備える
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第２の発明に係る内燃機関のブローバイガス還流構造は、
前記ガス排出口を前記ガス導入口よりも下方に形成させる
ことを特徴とする。

本発明に係る内燃機関のブローバイガス還流構造によれば、エンジンの燃焼室からクランクケース内に漏れ出るブローバイガスからオイル成分を除去して吸気系に還流させる内燃機関のブローバイガス還流構造において、シリンダブロックの側壁から外方に突出する枠状仕切り壁を設け、前記枠状仕切り壁の内部空間を覆うように前記枠状仕切り壁にカバー部材を固定して気液分離室を構成し、前記気液分離室に、前記クランクケース内のブローバイガスを前記気液分離室に導入するガス導入口と、前記気液分離室内のブローバイガスを前記吸気系に排出するガス排出口と、前記ガス導入口と前記ガス排出口との間に設けられる第１壁部と、前記第１壁部と前記ガス排出口との間に設けられる第２壁部と、前記カバー部材の前記第２壁部に対応した位置において外方に膨出する第１膨出部とを備えることにより、ブローバイガスを前記第１，２壁部に対して略直交するように衝突させることができ、効率的にオイル成分を分離することができるので、ブローバイガス中のオイル成分の前記吸気系への持ち去りを低減させることができる。また、衝突後のブローバイガスを前記第２壁部と前記第１膨出部との隙間から容易に前記ガス排出口に導くことができるだけでなく、剛性を向上させることができる。

本発明に係る内燃機関のブローバイガス還流構造によれば、前記ガス排出口よりも下方に形成されると共にオイル成分を排出するオイル排出口を設け、前記ガス排出口と前記オイル排出口との間に設けられる第３壁部と、前記カバー部材の前記第３壁部に対応した位置において外方に膨出する第２膨出部とを備えることにより、前記オイル排出口側に流れたブローバイガスを前記第３壁部に対して略直交するように衝突させることができ、効率的にオイル成分を分離することができるので、ブローバイガス中のオイル成分の前記吸気系への持ち去りを低減させることができる。

本発明に係る内燃機関のブローバイガス還流構造によれば、前記ガス排出口を前記ガス導入口よりも下方に形成させることにより、オイル成分が分離されたブローバイガスを速やかに排出させることができる。

以下、本発明に係る内燃機関のブローバイガス還流構造について詳細に説明する。図１は本発明の一実施例に係る内燃機関のブローバイガス還流構造を備えたエンジンの概略図、図２はカバー部材を取り外した状態での図１のＡ矢視図、図３は図１のＡ矢視図であって本発明の一実施例に係る内燃機関のブローバイガス還流構造を示した図、図４は図３のＢ−Ｂ矢視断面図である。なお、図３，４に示す矢印はブローバイガスの流れを表している。

図１に示すように、内燃機関（以下、エンジンと記す）１１には、シリンダブロック１２と、このシリンダブロック１２の上部に設置されるシリンダヘッド１３とが設けられている。

シリンダブロック１２にはシリンダ１４が形成されており、このシリンダ１４にはピストン１５が往復運動自在に支持されている。ピストン１５はコンロッド１６を介してクランクシャフト（図示省略）に接続されており、ピストン１５の上面とシリンダヘッド１３との間には燃焼室１７が形成されている。そして、コンロッド１６やクランクシャフトは、シリンダブロック１２の下部に一体に形成されるクランクケース１８内に収容されており、クランクケース１８の底部には潤滑オイルを貯留するオイルパン（図示省略）が設けられている。

また、シリンダヘッド１３には燃焼室１７を臨むように吸気ポート１９及び排気ポート２０が形成されており、吸気ポート１９は吸気弁２１の駆動により開閉される一方、排気ポート２０は排気弁２２の駆動により開閉される。そして、吸気ポート１９における吸気弁２１の上流側には電磁式の燃料噴射弁２３が設けられており、この燃料噴射弁２３には燃料供給装置（図示省略）が接続されている。

吸気ポート１９には吸気マニホールド２４を介して吸気管２５が接続されており、この吸気管２５にはエアクリーナ２６と電磁式のスロットルバルブ２７とが設けられている。つまり、吸気管２５に吸入される空気量はスロットルバルブ２７の開閉により調整される。一方、排気ポート２０には排気マニホールド２８を介して排気管２９が接続されており、この排気管２９には触媒装置３０を備えるマフラー装置３１が設けられている。

そして、シリンダブロック１２の側壁には後述する気液分離室３２が形成されており、この気液分離室３２には、クランクケース１８内と連通するＰＣＶ（ポジティブクランクケースベンチレーション）側ブローバイガス導入通路３３及びオイル戻し通路３４が接続されると共に、ＰＣＶバルブ３５を介して吸気マニホールド２４内に連通するＰＣＶ側還流通路３６が接続されている。なお、ＰＣＶバルブ３５は、気圧に応じて流量を調整する流量調整弁としての機能を果たし、吸気負圧により開閉するものである。

一方、シリンダヘッド１３の上部にはブリーザ室３７が形成されており、このブリーザ室３７には、クランクケース１８内と連通するブリーザ側ブローバイガス導入通路（図示省略）及びブリーザ側オイル戻し通路（図示省略）が接続されると共に、吸気管２５内に連通するブリーザ側還流通路３８が接続されている。つまり、クランクケース１８内のブローバイガスを、気液分離室３２及びＰＣＶ側還流通路３６を介して吸気マニホールド２４内に還流させるようにしており、ブリーザ室３７及びブリーザ側還流通路３８により、エンジン運転状態に応じて、新気をクランクケース１８内に導入したり、クランクケース１８内のブローバイガスを吸気管２５内に還流させたりするようにしている。

次に、図２乃至４を用いて気液分離室３２の構造について説明する。

図２に示すように、シリンダブロック１２の側壁には外方に突出する枠状仕切り壁５１が設けられており、この枠状仕切り壁５１はシリンダブロック１２の側壁と一体に形成されている。そして、その突出端面は略面一で、且つ略三角形をなすように延設している。

枠状仕切り壁５１は、略水平に延設する水平仕切り壁５２と、この水平仕切り壁５２の一端から略鉛直下方に延設する鉛直仕切り壁５３と、水平仕切り壁５２の他端と鉛直仕切り壁５３の下端との間で傾斜して延設する傾斜仕切り壁５４とから構成される。そして、水平仕切り壁５２の他端側には略鉛直下方に延設する鉛直壁部（第１壁部）５５が形成されており、鉛直仕切り壁５３の下端側には先端が低くなるように傾斜して延設する傾斜壁部５６が形成されている。

また、枠状仕切り壁５１内には、略鉛直方向に延設する鉛直障壁（第２壁部）５７と、傾斜して延設する傾斜障壁（第３壁部）５８とが形成されている。この鉛直障壁５７及び傾斜障壁５８の突出量は枠状仕切り壁５１と略同一に形成されている。そして、水平仕切り壁５２と傾斜仕切り壁５４とからなる角部近傍には、ＰＣＶ側ブローバイガス導入通路３３と接続するガス導入口５９が開口される一方、鉛直仕切り壁５３と傾斜仕切り壁５４とからなる角部近傍には、オイル戻し通路３４と接続するオイル排出口６０が開口されている。

そして、図３及び４に示すように、枠状仕切り壁５１には、その内部空間を覆うようにカバー部材７１がボルト（図示省略）等により固定されている。このように、枠状仕切り壁５１に対してカバー部材７１を取り付けた状態で気液分離室３２が構成される。つまり、カバー部材７１は枠状仕切り壁５１に対応した三角形の外形をなす板状部材であって、その裏面外周に枠状仕切り壁５１の突出端面が接合されることで固定される。

カバー部材７１の外周には縁部を外方に折り曲げた折曲部７２が形成されている。また、カバー部材７１にはＰＣＶバルブ３５が接続するガス排出口７６が形成されている。このガス排出口７６は、水平仕切り壁５２と鉛直仕切り壁５３とからなる角部近傍に対応し、且つガス導入口５９よりも下方に開口されている。

更に、カバー部材７１には、鉛直膨出部（第１膨出部）７３，傾斜膨出部（第２膨出部）７４及び補強膨出部７５が形成されている。鉛直膨出部７３は、鉛直障壁５７に対応する位置において外側に膨出しており、鉛直障壁５７の延設長さの全域を覆うように延設している。同様に、傾斜膨出部７４は、傾斜障壁５８に対応する位置において外側に膨出しており、傾斜障壁５８の延設長さの全域を覆うように延設している。そして、鉛直膨出部７３の下端と傾斜膨出部７４の下端とは連続的（一体的）に形成されている。これにより、鉛直障壁５７及び傾斜障壁５８の突出端面と、鉛直膨出部７３及び傾斜膨出部７４裏面との間には、所定量の隙間が形成されている。補強膨出部７５は傾斜壁部５６と傾斜障壁５８との間の位置において外側に膨出している。

従って、上述した構成をなすことにより、燃焼室１７内で燃料が燃焼され、ピストン１５がシリンダ１４内を往復運動すると、クランクシャフトから動力が伝達される一方、シリンダ１４とピストン１５との隙間から未燃焼ガスを含む排気ガスの一部がブローバイガスとしてクランクケース１８内に流出する。そして、クランクケース１８内のブローバイガスは、吸気マニホールド２４内の負圧によりブリーザ側還流通路ク３８を経てブリーザ側ブローバイガス導入通路から導入された空気によって掃気されながら、ＰＣＶ側ブローバイガス導入通路３３を経て気液分離室３２に導入される。次いで、気液分離室３２に導入されたブローバイガスはＰＣＶ側還流通路３６を経て吸気マニホールド２４に供給され、燃焼室１７において新気と共に再燃焼される。このときのブローバイガスの還流量は、負圧に応じてＰＣＶバルブ３５により調整されている。

ところで、オイルパンに溜められた潤滑オイルは、シリンダブロック１２やシリンダヘッド１３に設けられるオイル通路（図示省略）を通って、各種動弁機構、ピストン１５、コンロッド１６、クランクシャフト等の作動部分に供給されており、これにより、各作動部分の潤滑及び冷却が行われる。しかしながら、クランクケース１８内ではクランクシャフトが高速回転するため、潤滑オイルは飛散してオイルミストとなり、ブローバイガス中にはこのオイルミストが多量に含まれている。ブローバイガスがこのような潤滑オイルを含んでエンジンの吸気系に還流されると、吸気ポート１９や吸気弁２１等の壁面にオイル成分が付着してデポジットとして堆積してしまい、吸気弁２１の作動や吸気効率等に悪影響を与えるおそれがある。

従って、本発明に係るブローバイガス還流構造では、クランクケース１８と吸気マニホールド２４との間に気液分離室３２を設けており、この気液分離室３２内においてブローバイガス中に含まれるオイル成分を分離するようにしている。そこで、次に、気液分離室３２内の作用について説明する。

図３及び４に示すように、ガス導入口５９から気液分離室３２内に導入されたブローバイガスは、先ず、ガス排出口７６に向けて流れようとするが、鉛直壁部５５に衝突し、該鉛直壁部５５に沿って下方へと流される。この衝突により、ある程度のオイル成分が分離される。次いで、鉛直壁部５５に沿って下方に流れたブローバイガスは、鉛直障壁５７に衝突してオイル成分が分離された後、鉛直障壁５７の突出端面と鉛直膨出部７３の裏面との間の隙間を通り、ガス排出口７６から排出される。一方、鉛直壁部５７に衝突して下方に流れたブローバイガスは、傾斜障壁５８に衝突してオイル成分が分離された後、傾斜障壁５８の突出端面と傾斜膨出部７４の裏面との間の隙間を通り、ガス排出口７６から排出される。

そして、鉛直壁部５５により分離されたオイル成分、鉛直障壁５７により分離されたオイル成分及び傾斜障壁５８により分離されたオイル成分は、それぞれ鉛直壁部５５、鉛直障壁５７及び傾斜障壁５８から傾斜仕切り壁５４に滴下してオイル排出口６０からＰＣＶ側オイル戻し通路３４に排出された後、オイルパンに戻される。

つまり、ガス導入口５９とガス排出口７６とを結ぶ直線に対して略垂直になるように、鉛直壁部５５及び鉛直障壁５７を延設させることにより、ガス導入口５９から導入されたブローバイガスを、鉛直壁部５５及び鉛直障壁５７に対して略直交するように衝突させることができるので、ブローバイガスの鉛直壁部５５及び鉛直障壁５７へのくい付きが向上され、効率的にオイル成分を分離させることができ、オイル成分の吸気マニホールド２４への持ち去りを低減させることができる。同様に、ガス排出口７６とオイル排出口６０とを結ぶ直線に対して略垂直になるように、傾斜障壁５８を延設させることにより、鉛直壁部５５及び鉛直障壁５７に衝突した後にオイル排出口６０側に流れたブローバイガスを、傾斜障壁５８に対して略直交するように衝突させることができるので、ブローバイガスの傾斜障壁５８へのくい付きが向上され、効率的にオイル成分を分離させることができ、オイル成分の吸気マニホールド２４への持ち去りを低減させることができる。

また、鉛直膨出部７３をカバー部材７１の鉛直障壁５７に対応する位置において外側に膨出させる一方、傾斜膨出部７４をカバー部材７１の傾斜障壁５８に対応する位置において外側に膨出させることにより、鉛直障壁５７と鉛直膨出部７３との間、及び傾斜障壁５８と傾斜膨出部７４との間に隙間を形成させることができるので、鉛直障壁５７または傾斜障壁５８に衝突したブローバイガスを迂回させることなく、該隙間から容易にガス排出口７６に向けて流すことができ、ブローバイガスの排出性能を向上させることができる。

更に、ガス排出口７６をガス導入口６０よりも下方に形成させることにより、オイル成分が分離されたブローバイガスを速やかに排出させることができる。また、傾斜壁部５６を設けることにより、オイル排出口６０に排出されたオイル成分が負圧により気液分離室３２内に逆流する場合があっても、オイル成分のオイル排出口６０から気液分離室３２内への侵入を防止することができる。

そして、折曲部７２を形成させることにより、カバー部材７１の外周近傍における剛性を向上させることができ、枠状仕切り壁５１への固定を強固にすることができる。また、鉛直膨出部７３、傾斜膨出部７４及び補強膨出部７４を形成させることにより、カバー部材７１の略中央部分における剛性を向上させることができる。

気液分離機能及び剛性を図った気液分離装置に適用可能である。

本発明の一実施例に係る内燃機関のブローバイガス還流構造を備えたエンジンの概略図である。 カバー部材を取り外した状態での図１のＡ矢視図である。 図１のＡ矢視図であり、本発明の一実施例に係る内燃機関のブローバイガス還流構造を示した図である。 図３のＢ−Ｂ矢視断面図である。

符号の説明

１１ エンジン
１２ シリンダブロック
１４ シリンダ
１５ ピストン
１７ 燃焼室
１８ クランクケース
３２ 気液分離室
３５ ＰＣＶバルブ
３６ ＰＣＶ側還流通路
５１ 枠状仕切り壁
５５ 鉛直壁部
５７ 鉛直障壁
５８ 傾斜障壁
５９ ガス導入口
６０ オイル排出口
７１ カバー部材
７３ 鉛直膨出部
７４ 傾斜膨出部
７６ ガス排出口

Claims (2)

1. エンジンの燃焼室からクランクケース内に漏れ出るブローバイガスからオイル成分を除去して吸気系に還流させる内燃機関のブローバイガス還流構造において、
   シリンダブロックの側壁から外方に突出する枠状仕切り壁を設け、前記枠状仕切り壁の内部空間を覆うように前記枠状仕切り壁にカバー部材を固定して気液分離室を構成し、
   前記気液分離室に、
   前記クランクケース内のブローバイガスを前記気液分離室に導入するガス導入口と、
   前記気液分離室内のブローバイガスを前記吸気系に排出するガス排出口と、
   前記ガス排出口よりも下方に形成されると共にオイル成分を排出するオイル排出口と、
   前記ガス導入口と前記ガス排出口との間で、その突出端面が前記カバー部材の裏面と隙間がないように設けられ、前記ガス導入口から前記ガス排出口に向けて流れるブローバイガスが衝突することにより当該ブローバイガスからオイル成分を分離する第１壁部と、
   前記第１壁部と前記ガス排出口との間に設けられ、前記第１壁部に沿って流れたブローバイガスが衝突することにより当該ブローバイガスからオイル成分を分離する第２壁部と、
   前記ガス排出口と前記オイル排出口との間に設けられ、前記第２壁部に沿って流れたブローバイガスが衝突することにより当該ブローバイガスからオイル成分を分離する第３壁部と、
   前記カバー部材の前記第２壁部の突出端面に対応した位置において、その裏面と前記第２壁部の突出端面との間に隙間が形成されるように外方に膨出し、前記第２壁部に衝突したブローバイガスをその隙間を介して前記ガス排出口に向けて流す第１膨出部と、
   前記カバー部材の前記第３壁部の突出端面に対応した位置において、その裏面と前記第３壁部の突出端面との間に隙間が形成されるように外方に膨出し、且つ、前記第１膨出部と一体的に形成され、前記第３壁部に衝突したブローバイガスをその隙間を介して前記ガス排出口に向けて流す第２膨出部とを備える
   ことを特徴とする内燃機関のブローバイガス還流構造。
2. 請求項１に記載の内燃機関のブローバイガス還流構造において、
   前記ガス排出口を前記ガス導入口よりも下方に形成させる
   ことを特徴とする内燃機関のブローバイガス還流構造。

Images