JP5652290B2 - 内燃機関のブローバイガス処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関のシリンダヘッドを覆うとともに内部にオイルセパレータ室が形成されたヘッドカバーを備える内燃機関のブローバイガス処理装置に関する。

内燃機関では、ピストンとシリンダ壁面との隙間を介して未燃焼の混合気や燃焼ガス（以下、ブローバイガスと称する）がクランクケース内に漏れ、こうしたブローバイガスによってエンジンオイルが劣化する。

そこで、従来、内燃機関にブローバイガス処理装置を設け、クランクケース内部のブローバイガスを吸気通路に戻してクランクケース内部の換気を行なうとともに還流されたブローバイガスを燃焼室で再燃焼させるようにしている（例えば特許文献１参照）。

こうしたブローバイガス処理装置では、吸気通路においてスロットル弁の上流側とヘッドカバー内部とが第１換気通路により接続されるとともに、吸気通路においてスロットル弁の下流側とヘッドカバー内部とが第２換気通路により接続されている。そして、第１換気通路を介して吸気通路内の新気の一部をヘッドカバー内部のオイルセパレータ室に引き込み、この新気をオイルセパレータ室の底面に形成された導入口を介してクランクケース内に導入する。その一方で、クランクケース内部のブローバイガスをオイルセパレータ室の底面に形成された排出口を介してオイルセパレータ室に排出し、このブローバイガスを第２換気通路を介して吸気通路に戻す。尚、還流されるブローバイガスの流量は、ヘッドカバーと第２換気通路との接続部に設けられたＰＣＶバルブにより調節される。

特開２０１０―９６０２７号公報

ところで、こうしたブローバイガス処理装置においては、オイルセパレータ室の底面に形成された導入口からシリンダヘッド内に導入された新気が、そのまま排出口から排出され得る構造となっている。このため、従来の装置にあっては、導入口を介してシリンダヘッド内に導入された新気の大部分がクランクケース内に導入されることなく排出口を介して吸気通路に戻されることとなり、クランクケース内の換気を的確に行なうことができない。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、導入口からの新気が排出口に直接流入することを抑制して、排出口からブローバイガスを的確に排出することのできる内燃機関のブローバイガス処理装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、内燃機関のシリンダヘッドを覆うとともに内部にオイルセパレータ室が形成されたヘッドカバーを備え、オイルセパレータ室からクランクケースに新気を導入するための導入口とクランクケース内部のブローバイガスをオイルセパレータ室に排出するための排出口とがオイルセパレータ室の底面に形成された内燃機関のブローバイガス処理装置において、機関出力軸の軸線方向においてタイミングベルト或いはタイミングチェーンを収容する収容部に近接する側を機関前側とするとき、前記排出口は前記導入口よりも機関前側に形成されるとともに前記ヘッドカバーの周壁に対向するように開口し、前記排出口の機関後側における前記周壁との距離が前記排出口の機関前側における前記周壁との距離よりも短くされてなることをその要旨としている。

同構成によれば、オイルセパレータ室において排出口が導入口よりも機関前側に形成されている。すなわち、駆動されるタイミングベルト或いはタイミングチェーンによってブローバイガスが運ばれてその濃度が高くなっている空間に近い位置に形成されている。このため、ブローバイガスが導入口よりも排出口に優先的に導入されるようになる。また、排出口は、機関後側における周壁と排出口との距離が機関前側における当該距離よりも短くされているため、機関後側から排出口に流入しようとする際の流路断面積は機関前側から流入しようとする際の流路断面積に比べて小さくされる。このため、機関後側から排出口に流入する際の圧損が機関前側から流入する際の圧損よりも大きくなり、機関後側から、すなわち導入口側からは新気が排出口に流入しにくい構造となる。従って、導入口からの新気が排出口に直接流入することを抑制して、排出口からブローバイガスを的確に排出することができるようになる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関のブローバイガス処理装置において、前記ヘッドカバーの周壁は前記軸線方向に沿った直線部と同直線部の機関後側から機関出力軸の軸線に向けて突出した突出部とを含み、前記排出口は前記直線部及び前記突出部の双方に対向するとともに前記直線部に正対してなることをその要旨としている。

同構成によれば、ヘッドカバーの周壁における直線部及び突出部の双方に排出口を対向させ、且つ同直線部に排出口を正対させることによって、排出口と突出部との距離を排出口と直線部との距離よりも短くすることできる。従って、ヘッドカバーの周壁の既存の形状を利用することにより請求項１に係る発明の排出口を容易に実現することができる。

請求項２に記載の内燃機関のブローバイガス処理装置は、請求項３に記載の発明によるように、前記突出部は前記ヘッドカバーをシリンダヘッドに固定するボルトが挿通される挿通部であるといった態様をもって具体化することができる。

また、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の内燃機関のブローバイガス処理装置において、請求項４によるように、前記排出口の機関前側における前記周壁との距離を、前記排出口の機関後側における前記周壁との距離で除した値が２以上であり４以下とされてなるといった態様をもって具体化することが望ましい。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の内燃機関のブローバイガス処理装置において、前記排出口は最も機関前側の気筒の中心よりも機関前側に形成されてなることをその要旨としている。

同構成によれば、オイルセパレータ室において最も機関前側に排出口が形成されることになる。従って、ブローバイガスを排出口に好適に導入することができる。
請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の内燃機関のブローバイガス処理装置において、シリンダヘッド及びシリンダブロックには前記ヘッドカバー内部とクランクケースとを連通する連通路が形成され、前記導入口は前記連通路の直上に形成されてなることをその要旨としている。

同構成によれば、オイルセパレータ室からの新気が導入口を介して連通路に直接導入されるようになる。従って、導入口からの新気が排出口に直接流入することを一層抑制することができる。

本発明に係る内燃機関のブローバイガス処理装置の一実施形態について、（ａ）ヘッドカバー及びシリンダヘッドを中心とした正面構造を示す正面図、（ｂ）（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面構造を示す断面図。 同実施形態におけるブローバイガス処理装置の概略構造を示す概略図。 図１（ｂ）のＢ部を拡大して示す拡大図。 （ａ）図３のＤ−Ｄ線に沿った断面構造を示す断面図、（ｂ）図２のＥ−Ｅ線に沿った断面構造を示す断面図。 本発明に係る内燃機関のブローバイガス処理装置の変形例について、図１（ｂ）に対応する図において排出口を中心とした拡大図。

以下、図１〜図４を参照して、本発明に係る内燃機関のブローバイガス処理装置を具体化した一実施形態について詳細に説明する。尚、本実施形態の内燃機関は直列４気筒式のガソリンエンジンである。また、以下においては、機関出力軸であるクランクシャフトの軸線方向Ｒにおいてタイミングチェーン５３を収容する収容部として機能するチェーンケース５に近接する側を機関前側と称し、軸線方向Ｒにおいてチェーンケース５から離間する側を機関後側と称する。

図１（ａ）に示すように、シリンダヘッド２及びチェーンケース５の上部にはタイミングチェーン５３が掛けられるスプロケット５１やカムシャフト５２を覆うヘッドカバー１が設けられている。

ヘッドカバー１の内部には、頂面１１、底面１２、及び周壁１３によってオイルセパレータ室１０が形成されている。ヘッドカバー１には、吸気通路においてスロットル弁の上流側の新気をオイルセパレータ室１０に引き込むための第１換気通路２１が接続されている。また、オイルセパレータ室１０内のブローバイガスを吸気通路においてスロットル弁の下流側に戻すための第２換気通路２２が接続されている。また、ヘッドカバー１と第２換気通路２２との接続部には、吸気通路に戻されるブローバイガスの流量を調節するためのＰＣＶバルブが設けられている。尚、ヘッドカバー１にはオイルフィラーキャップ６１が取り付けられている。

図１（ｂ）に示すように、オイルセパレータ室１０の底面１２には、第１換気通路２１からオイルセパレータ室１０に引き込まれた新気をクランクケース４に導入するための導入口３０が形成されている。この導入口３０は、機関前側から３番目の気筒８３の点火プラグ７３と及び４番目の気筒８４の点火プラグ７４との間に位置するとともに、クランクシャフトの軸線Ｃよりもヘッドカバー１における第１換気通路２１の接続部側（図１（ｂ）において下側）に位置している。

また、底面１２には、クランクケース４内部のブローバイガスをオイルセパレータ室１０に排出するための排出口４０が形成されている。この排出口４０は導入口３０よりも機関前側であって、詳しくは最も機関前側の気筒８１の点火プラグ７１よりも機関前側に位置するとともに、クランクシャフトの軸線Ｃよりもヘッドカバー１における第２換気通路２２の接続部側（図１（ｂ）において上側）に位置している。

図２に示すように、シリンダヘッド２及びシリンダブロック３には、ヘッドカバー１とシリンダヘッド２との間の内部空間Ｓとクランクケース４とを連通する二つの連通路（第１連通路６及び第２連通路７）が形成されている。ここで、第１連通路６は所謂オイル落とし孔と称されるものであり、機関後側に位置している。また、第２連通路７は所謂ブローバイガス孔と称されるものであり、第１連通路６よりも機関前側、且つ導入口３０の直下に位置している。また、チェーンケース５内の上部空間は上記内部空間Ｓに連通している。

次に、図３及び図４を参照して図１のＢ部の構造について説明する。
図３に示すように、ヘッドカバー１の周壁１３は、軸線方向Ｒに沿った直線部１３Ａと、この直線部１３Ａから機関後側に向けて徐々に軸線Ｃに近接するように傾斜する傾斜部１３Ｃとを有している。これら直線部１３Ａと傾斜部１３Ｃとの接続部位には軸線Ｃに向けて突出する略円筒状の挿通部１３Ｂが形成されている。この挿通部１３Ｂの内孔であるボルト孔１４にはヘッドカバー１をシリンダヘッド２に固定するボルトが挿通される。

ヘッドカバー１の底面１２には、軸線方向Ｒに沿って延びる貫通孔４１が形成されるとともに、この貫通孔４１を上方から覆う延設部４２が形成されている。
図４に示すように、延設部４２は、底面１２において貫通孔４１よりも軸線Ｃ側から延びるとともに上方且つ排出口４０が対向する周壁１３に向けて傾斜している。

図３及び図４に示すように、排出口４０は直線部１３Ａ及び挿通部１３Ｂの双方に対向するとともに直線部１３Ａに正対するように軸線方向Ｒに沿って形成されている。ここで、排出口４０の機関後側における周壁１３（挿通部１３Ｂ）との距離Ｌ２は排出口４０の機関前側における周壁１３（直線部１３Ａ）との距離Ｌ１よりも短くされている。具体的には、距離Ｌ１（例えば１８ｍｍ）を距離Ｌ２（例えば９ｍｍ）で除した値が「２」とされている。

次に、先の図２を参照して、本実施形態のブローバイガス処理装置における新気及びブローバイガスの流れについて説明する。尚、図２において新気の流れを実線矢印で示すとともに、ブローバイガスの流れを破線矢印で示す。

ブローバイガスはクランクケース４内に多く存在するとともに、クランクシャフトによりタイミングチェーン５３が駆動されることに伴ってブローバイガスがチェーンケース５の上部空間に運ばれる。このため、チェーンケース５の上部空間ではブローバイガスが多く存在する。ここで、本実施形態では、オイルセパレータ室１０において排出口４０が導入口３０よりも機関前側に形成されている。また、排出口４０は上記上部空間に近い位置に形成されている。このため、ブローバイガスが導入口３０よりも排出口４０に優先的に導入されるようになる。

また、排出口４０は、機関後側における周壁１３と排出口４０との距離Ｌ２が機関前側における当該距離Ｌ１よりも短くされているため（Ｌ２＜Ｌ１）、機関後側から排出口４０に流入しようとする際の流路断面積は機関前側から流入しようとする際の流路断面積に比べて小さくされる。このため、機関後側から排出口に流入する際の圧損が機関前側から流入する際の圧損よりも大きくなり、機関後側から、すなわち導入口３０側からは新気が排出口４０に流入しにくい構造となっている。従って、導入口３０からの新気が排出口４０に直接流入することが抑制されて、排出口４０からブローバイガスが的確に排出される。

以上説明した本実施形態に係る内燃機関のブローバイガス処理装置によれば、以下に示す作用効果が得られるようになる。
（１）ブローバイガス処理装置は、シリンダヘッド２を覆うとともに内部にオイルセパレータ室１０が形成されたヘッドカバー１を備えている。オイルセパレータ室１０の底面１２には、オイルセパレータ室１０からクランクケース４に新気を導入するための導入口３０とクランクケース４内部のブローバイガスをオイルセパレータ室１０に排出するための排出口４０とが形成されている。また、排出口４０は導入口３０よりも機関前側に形成されるとともにヘッドカバー１の周壁１３に対向するように開口している。また、排出口４０の機関後側における周壁１３との距離Ｌ２が排出口４０の機関前側における周壁１３との距離Ｌ１よりも短くされている。こうした構成によれば、導入口３０からの新気が排出口４０に直接流入することを抑制して、排出口４０からブローバイガスを的確に排出することができるようになる。

（２）ヘッドカバー１の周壁１３は軸線方向Ｒに沿った直線部１３Ａと直線部１３Ａの機関後側の部位からクランクシャフトの軸線Ｃに向けて突出するとともにヘッドカバー１をシリンダヘッド２に固定するボルトが挿通される挿通部１３Ｂとを有している。また、排出口４０は直線部１３Ａ及び挿通部１３Ｂの双方に対向するとともに直線部１３Ａに正対している。このように、ヘッドカバー１の周壁１３における直線部１３Ａ及び挿通部１３Ｂの双方に排出口４０を対向させ、且つ直線部１３Ａに排出口４０を正対させることによって、排出口４０と挿通部１３Ｂとの距離Ｌ２を排出口４０と直線部１３Ａとの距離Ｌ１よりも短くすることできる。従って、ヘッドカバー１の周壁１３の既存の形状を利用することにより上記排出口４０を容易に実現することができる。

（３）排出口４０は最も機関前側の気筒の点火プラグ７１よりも機関前側に形成されている。こうした構成によれば、オイルセパレータ室１０において最も機関前側に排出口４０が形成されることになる。従って、ブローバイガスを排出口４０に好適に導入することができる。

（４）シリンダヘッド２及びシリンダブロック３にはヘッドカバー１内部とクランクケース４とを連通する第２連通路７が形成されている。また、導入口３０は第２連通路７の直上に形成されている。こうした構成によれば、オイルセパレータ室１０からの新気が導入口３０を介して第２連通路７に直接導入されるようになる。従って、導入口３０からの新気が排出口４０に直接流入することを抑制することができる。

尚、本発明に係る内燃機関のブローバイガス処理装置は、上記実施形態にて例示した構成に限定されるものではなく、これを適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。

・上記実施形態によるように、第２連通路７の直上に導入口３０を形成することが、オイルセパレータ室１０からの新気が導入口３０を介して第２連通路７に直接導入されることを促進するとともに、導入口３０からの新気が排出口４０に直接流入することを抑制する上では望ましい。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、第２連通路７の直上以外の部位に導入口を形成するようにしてもよい。

・上記実施形態によるように、最も機関前側に位置する気筒８１の点火プラグ７１よりも機関後側に排出口４０を形成することで排出口４０と導入口３０との距離を極力大きくすることが導入口３０から排出口４０への新気の直接流入を抑制する上では望ましい。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、他に例えば機関前側から１番目の気筒８１の点火プラグ７１と及び２番目の気筒８２の点火プラグ７２との間に形成してもよい。

・上記実施形態では、排出口４０の機関前側における周壁１３との距離Ｌ１を排出口４０の機関後側における周壁１３との距離Ｌ２で除した値が「２」となるものについて例示したが、本発明はこれに限られるものではなく、同除算値が２以上であり４以下の範囲内に含まれるようにすれば、上記実施形態に準じた効果を奏することができる。

・上記実施形態では、ヘッドカバー１の周壁１３において直線部１３Ａ及び挿通部１３Ｂの双方に排出口４０が対向するものについて例示したが、本発明に係る突出部はこうした挿通部１３Ｂに限られるものではない。要するに、直線部の機関後側から軸線Ｃに向けて突出した部位であればこれを他の部位に置換することができる。

・上記実施形態では、排出口４０がヘッドカバー１の周壁１３の直線部１３Ａに正対するものについて例示したが、これに代えて、図５に示すように、排出口１４０が直線部１１３Ａに対して傾斜をもって対向するようにしてもよい。すなわち、貫通孔１４１及び延設部１４２が機関後側ほど直線部１３Ａに近接するように軸線方向Ｒに対して傾斜して延びるものとしてもよい。この場合においても、排出口１４０の機関後側における周壁１１３との距離Ｌ４が排出口１４０の機関前側における周壁１１３との距離Ｌ３よりも短くされる（Ｌ４＜Ｌ３）ことから、上記実施形態の効果（１）に準じた効果を奏することができる。

１…ヘッドカバー、２…シリンダヘッド、３…シリンダブロック、４…クランクケース、５…チェーンケース、６…第１連通路、７…第２連通路、１０…オイルセパレータ室、１１…頂面、１２…底面、１３，１１３…周壁、１３Ａ，１１３Ａ…直線部、１３Ｂ…挿通部（突出部）、１３Ｃ…傾斜部、１４…ボルト孔、２１…第１換気通路、２２…第２換気通路、３０…導入口、４０，１４０…排出口、４１，１４１…貫通孔、４２，１４１…延設部、５１…カムプーリ、５２…スプロケット、５３…タイミングチェーン、６１…オイルフィラーキャップ、７１〜７４…点火プラグ。８１〜８４…気筒。

Claims (6)

1. 内燃機関のシリンダヘッドを覆うとともに内部にオイルセパレータ室が形成されたヘッドカバーを備え、オイルセパレータ室からクランクケースに新気を導入するための導入口とクランクケース内部のブローバイガスをオイルセパレータ室に排出するための排出口とがオイルセパレータ室の底面に形成された内燃機関のブローバイガス処理装置において、
   機関出力軸の軸線方向においてタイミングベルト或いはタイミングチェーンを収容する収容部に近接する側を機関前側とするとき、
   前記排出口は前記導入口よりも機関前側に形成されるとともに前記ヘッドカバーの周壁に対向するように開口し、
   前記排出口の機関後側における前記周壁との距離が前記排出口の機関前側における前記周壁との距離よりも短くされてなる
   ことを特徴とする内燃機関のブローバイガス処理装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関のブローバイガス処理装置において、
   前記ヘッドカバーの周壁は前記軸線方向に沿った直線部と同直線部の機関後側から機関出力軸の軸線に向けて突出した突出部とを含み、
   前記排出口は前記直線部及び前記突出部の双方に対向するとともに前記直線部に正対してなる
   ことを特徴とする内燃機関のブローバイガス処理装置。
3. 請求項２に記載の内燃機関のブローバイガス処理装置において、
   前記突出部は前記ヘッドカバーをシリンダヘッドに固定するボルトが挿通される挿通部である
   ことを特徴とする内燃機関のブローバイガス処理装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の内燃機関のブローバイガス処理装置において、
   前記排出口の機関前側における前記周壁との距離を、前記排出口の機関後側における前記周壁との距離で除した値が２以上であり４以下とされてなる
   ことを特徴とする内燃機関のブローバイガス処理装置。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の内燃機関のブローバイガス処理装置において、
   前記排出口は最も機関前側の気筒の中心よりも機関前側に形成されてなる
   ことを特徴とする内燃機関のブローバイガス処理装置。
6. 請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の内燃機関のブローバイガス処理装置において、
   シリンダヘッド及びシリンダブロックには前記ヘッドカバー内部とクランクケースとを連通する連通路が形成され、
   前記導入口は前記連通路の直上に形成されてなる
   ことを特徴とする内燃機関のブローバイガス処理装置。

Images