JP5943978B2 - ブリーザ装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンのシリンダヘッドに設けられ、ブローバイガスを気液分離して排出するブリーザ装置に関し、特にシリンダヘッドからの突出量を抑制しつつ良好な気液分離性能が得られるものに関する。

例えばＡＴＶ等の車両に搭載される４ストロークエンジンにおいては、エンジン内部に滞留しオイルミスト等を含むブローバイガスから、オイルを分離して排出するブリーザ装置（オイルセパレータ）が設けられる。
通常このようなブリーザ装置は、相互に連通する複数の空間部にブローバイガスを順次通過させることによって、迷路構造やガス流速の変化を利用した気液分離処理を行っている。
シリンダがクランクケースに対して上方に突出したエンジンの場合、このようなブリーザ装置は、シリンダヘッド上部のカムカバー部に設けられることが一般的である。

このようなブリーザ装置に関する従来技術として、例えば特許文献１には、シリンダヘッド上部に被せられるカムカバーの一部に、ブリーザ装置を構成する複数の空間部を一体に形成することが記載されている。
また、特許文献２には、ＤＯＨＣエンジンにおいて、動弁室の下部から、上部に設けられたオイルセパレータにブローバイガスを導入することが記載されている。

特許第４０７５０５９号 国際公開公報ＷＯ２００８／０５６８３１号公報

上述した従来技術のように、シリンダヘッド上部にブリーザ装置を設ける場合、シリンダヘッドのカムカバー部から、上方へオイルセパレータ（空間部）が突出することになる。
ここで、気液分離性能を高めるために、空間部の個数や容量を大きくしようとすると、カムカバー部から上方への突出量が大きくなってしまう。
一方、ＡＴＶ等の車両やその他のセット機器等に搭載する場合には、車体などの他部品との干渉や搭載性の面から、ブリーザ装置のシリンダヘッドからの突出量を極力抑制することが求められる。
上述した問題に鑑み、本発明の課題は、シリンダヘッドからの突出量を抑制しつつ良好な気液分離性能が得られるブリーザ装置を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項１に係る発明は、吸気バルブ及び排気バルブをそれぞれ駆動する吸気カムシャフト及び排気カムシャフトが設けられたシリンダヘッドに設けられ、クランクケース側から流入するブローバイガスを相互に隔壁で仕切られかつ前記隔壁に形成された開口を介して連通する複数の空間部に順次通過させるブリーザ装置であって、前記複数の空間部は、前記シリンダヘッド内における前記吸気バルブ及び前記排気バルブに挟まれた領域に形成された第１の空間部と、前記第１の空間部に対してクランクケース側とは反対側の領域に設けられ、前記吸気カムシャフト及び前記排気カムシャフトの軸心を通る平面にほぼ沿って配置された隔壁によって前記第１の空間部と区画され、前記第１の空間部から出た前記ブローバイガスが流入する第２の空間部とを有し、前記第２の空間部は前記シリンダヘッドに取り付けられ前記吸気カムシャフトが収容される吸気カム室及び前記排気カムシャフトが収容される排気カム室の一部を構成するカムカバーの内部に設けられることを特徴とするブリーザ装置である。
これによれば、シリンダヘッド内の空間部を少なくとも２つの空間部としてブローバイガスの処理に用いることが可能となり、カムカバーの外部に突出させて設ける空間部の個数や容量を減らすことができる。これにより、シリンダヘッドからの突出量を抑制しつつ良好な気液分離性能を得ることができる。
また、簡素な構成によりシリンダヘッド内に第２の空間部を設けることができる。

請求項２に係る発明は、前記吸気バルブ及び前記排気バルブをそれぞれ駆動するリフタの一部が前記第１の空間部内に露出していることを特徴とする請求項１に記載のブリーザ装置である。
これによれば、リフタの往復運動により第１の空間部内に発生する脈動（ポンプ作用）によって第１の空間部内のガス流動が活発となり、ブリーザ装置の性能をより向上することができる。

請求項３に係る発明は、前記カムカバーの外表面から張り出して形成され前記第２の空間部から出た前記ブローバイガスが流入する第３の空間部を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のブリーザ装置である。
これによれば、第２の空間部から出たブローバイガスを、カムカバーから最低限の突出量だけ突出した空間部によって確実に処理することができる。
この場合、ブローバイガスが第２の空間部から第３の空間部へ直接導入される構成としてもよいが、第２の空間部と第３の空間部との間にさらに他の空間部が介在する構成としてもよい。
また、第３の空間部の下流側にさらに他の空間部を設けてもよい。

以上説明したように、本発明によれば、シリンダヘッドからの突出量を抑制しつつ良好な気液分離性能が得られるブリーザ装置を提供することができる。

本発明を適用したブリーザ装置の実施例を有するシリンダヘッドをシリンダ軸線方向から見た図である。 図１のII−II部矢視図である。 図１のIII−III部矢視断面図である。 図１のIV−IV部矢視断面図である。 図２のＶ−Ｖ部矢視断面図である。 図２のVI−VI部矢視断面図である。

本発明は、シリンダヘッドからの突出量を抑制しつつ良好な気液分離性能が得られるブリーザ装置を提供する課題を、ＤＯＨＣエンジンのシリンダヘッド内の空間部を吸気カムシャフト、排気カムシャフトの中心軸を含む平面にほぼ沿って形成された隔壁で区画し、その上下をブリーザ装置の第１、第２の空間部として利用し、ブローバイガスを順次通過させることによって解決した。

以下、本発明を適用したブリーザ装置の実施例について説明する。
実施例のブリーザ装置は、例えば、ＡＴＶ等の車両に動力源として搭載される、水冷４ストローク単気筒ＤＯＨＣガソリンエンジンのシリンダヘッドに設けられるものである。
図１は、実施例のブリーザ装置を有するシリンダヘッドをシリンダ軸線方向から見た図である。
図２は、図１のII−II部矢視図である。
図３は、図１のIII−III部矢視断面図である。
図４は、図１のIV−IV部矢視断面図である。
図５は、図２のＶ−Ｖ部矢視断面図である。
図６は、図２のVI−VI部矢視断面図である。

シリンダヘッド１は、図示しないシリンダのクランクケース側とは反対側の端部に設けられている。
シリンダヘッド１は、例えばアルミニウム系合金を鋳造した後、所定の機械加工を施して形成されている。

シリンダヘッド１は、燃焼室１０、吸気ポート２０、排気ポート３０、吸気バルブ４０、排気バルブ５０、吸気カムシャフト６０、排気カムシャフト７０、点火栓取付部８０、ウォータジャケット９０、空間部１００、チェーン室１１０等を有して構成されている。

燃焼室１０は、シリンダヘッド１のシリンダ側の面部（図２における下面部）を例えばペントルーフ形状に凹ませて形成されている。

吸気ポート２０は、燃焼用空気及び燃料を含む混合気を、燃焼室１０に導入する流路である。
吸気ポート２０の上流側（入口側）の端部は、シリンダヘッド１の側面部に開口し、シリンダヘッド１から他部品への熱伝達を抑制する樹脂製のインシュレータ２１を介して、エアクリーナ、スロットル、キャブレタ等を有する図示しない吸気装置に接続されている。
吸気ポート２０の下流側（出口側）の端部は、二股状に分岐して燃焼室１０のペントルーフ形状における一方の傾斜屋根部に開口している。

排気ポート３０は、燃焼室１０から既燃ガス（排ガス）を外部に排出する流路である。
排気ポート３０の上流側の端部は、二股状に分岐して燃焼室１０のペントルーフ形状における他方の傾斜屋根部に開口している。
排気ポート３０の下流側の端部は、シリンダヘッド１の吸気ポート２０側とは反対側の端部に開口し、排気管、サイレンサ、排ガス後処理装置等を有する図示しない排気装置に接続されている。

吸気バルブ４０、排気バルブ５０は、それぞれ吸気ポート２０、排気ポート３０の燃焼室１０側の端部を、所定のバルブタイミングで開閉するものである。
吸気バルブ４０、排気バルブ５０は、それぞれ円柱状のステムの燃焼室１０側の端部に傘状の弁体を備えて構成されている。
吸気バルブ４０、排気バルブ５０は、それぞれクランクシャフトの軸線方向に離間して２本ずつ、ステムが平行となるように設けられている。
また、吸気バルブ４０と排気バルブ５０とは、ステムのカムカバー２００側の端部が燃焼室１０側の端部に対して広がるように、所定のバルブ狭角だけ傾斜させて配置されている。

吸気バルブ４０、排気バルブ５０は、シリンダヘッド１に圧入された円筒状のステムガイドにステムを挿入され、ステムの軸方向にシリンダヘッド１に対して往復運動可能となっている。
吸気バルブ４０、排気バルブ５０のステムのカムシャフト側の端部は、吸気カムシャフト６０、排気カムシャフト７０からの駆動力を伝達するリフタ４１，５１が設けられている。
リフタ４１，５１は、円筒状に形成された筒状部の上端部にカムと摺動する端面部を設けることによって、カップ状に形成されている。
吸気バルブ４０、排気バルブ５０のステムの端部は、リフタ４１，５１の内部に挿入され、端面部のカム側とは反対側の面部に対向して配置されている。

吸気カムシャフト６０、排気カムシャフト７０は、エンジンの出力軸である図示しないクランクシャフトと同期して、クランクシャフトの１／２の回転数（回転速度）で回転し、吸気バルブ４０、排気バルブ５０を所定のバルブタイミングで開閉駆動するものである。
吸気カムシャフト６０、排気カムシャフト７０は、シリンダヘッド１に形成された軸受部及び、シリンダヘッド１に締結されるカムサポートによって、シリンダヘッド１に対して回転可能に支持されている。
吸気カムシャフト６０、排気カムシャフト７０の中心部には、オイル孔が形成され、ここには図示しないオイルポンプによって加圧された潤滑油が供給される。
オイル孔に供給された潤滑油は、各カムシャフトのジャーナル部（軸部）に供給される。
吸気カムシャフト６０、排気カムシャフト７０は、所定の間隔を隔てて図示しないクランクシャフトと平行に配置されている。

吸気カムシャフト６０、排気カムシャフト７０の一方の端部には、カムスプロケット６１，７１が取り付けられている。
カムスプロケット６１，７１には、図示しないクランクシャフトのクランクスプロケットから動力を伝達する図示しないタイミングチェーンが巻き掛けられている。

吸気カムシャフト６０、排気カムシャフト７０は、円筒状の空間部である吸気カム室６２、排気カム室７２にそれぞれ収容されている。
吸気カム室６２、排気カム室７２のクランクケース側の半部は、シリンダヘッド１と一体に形成され、残る半部は後述するカムカバー２００と一体に形成されている。

点火栓取付部８０は、所定の点火時期に燃焼室１０内でスパークを発生する図示しない点火栓が締結される部分である。
点火栓取付部８０は、実質的に円筒状に形成されるとともに、シリンダの中心軸心と実質的に同心に配置されている。
点火栓取付部８０は、合計４本の吸気バルブ４０、排気バルブ５０の実質的に中央に配置されており、カムカバー２００側の端部は、吸気カムシャフト６０と排気カムシャフト７０との間に配置されている。

ウォータジャケット９０は、シリンダヘッド１内に形成された空間部であって、クランクシャフトによって駆動される図示しないウォータポンプから圧送される冷却水が通流されるものである。
ウォータジャケット９０は、燃焼室１０及び排気ポート３０の周辺部に沿って形成されている。
ウォータジャケット９０は、シリンダヘッド１の側面に設けられ、ウォータポンプとホースを介して接続されたインレット９１から、高温時に開弁するサーモスタット９２を介して冷却水が導入される。

空間部１００は、シリンダヘッド１内における吸気バルブ４０と排気バルブ５０との間隔でありかつ点火栓取付部８０の周囲に形成されている。
空間部１００は、タイミングチェーンが収容されるチェーン室１１０と連通しており、クランクケースからチェーン室１１０を介してオイルミストを含むブローバイガスが導入されるようになっている。
また、上述した吸排気側のリフタ４１，５１の一部は、空間部１００内に露出して設けられている。

チェーン室１１０は、その一部がシリンダヘッド１のカムスプロケット６１，７１側に形成された空間部であって、タイミングチェーンを収容する部分であり、クランクケース内と連通している。

また、シリンダヘッド１には、カムカバー２００、オイルセパレータ３００が取り付けられる。
カムカバー２００は、シリンダヘッド１のクランクケース側とは反対側の開口部を実質的に閉塞する蓋状の部材である。
カムカバー２００の内部には、吸気カム室６２、排気カム室７２のクランクケース側とは反対側の半部、及び、空間部２１０、２２０等が形成されている。

空間部２１０は、カムカバー２００内における吸気カム室６２、排気カム室７２の間隔に形成されている。
空間部２１０は、シリンダヘッド１本体の空間部１００と隔壁２１１によって区画されるとともに、隔壁２１１の一部に形成された開口２１２を介して、空間部１００と連通して構成されている。
隔壁２１１は、吸気カムシャフト６０及び排気カムシャフト７０の中心軸を含む平面にほぼ沿って平板状に形成され、シリンダヘッド１の本体とカムカバー２００との間に挟持されている。
この隔壁２１１は、シリンダヘッド１の本体とカムカバー２００との間のシールを行うガスケットの一部として、このガスケットと一体に形成されている。
空間部２１０には、開口２１２からブローバイガスが流入する。

空間部２２０は、吸気カム室６２のクランクケース側とは反対側の領域（シリンダが直立するエンジンの場合には吸気カム室６２の直上部）に隣接して形成されている。
空間部２２０は、空間部２１０との間の隔壁に形成された図示しない開口を介して空間部２１０と連通している。
空間部２２０には、空間部２１０からブローバイガスが流入する。

オイルセパレータ３００は、カムカバー２００のクランクケース側とは反対側の面部（上面部）から突出して設けられたボックス状の部材である。
オイルセパレータ３００の内部には、空間部３１０が設けられている。
空間部３１０は、カムカバー２００内の空間部２２０と隔壁３１１によって区画されるとともに、隔壁３１１に形成された図示しない開口を介して空間部２２０と連通している。この開口には、ブローバイガスの逆流を防止するため、逆止弁が設けられる構成としてもよい。
空間部３１０には、空間部２２０からブローバイガスＢが流入する。
空間部３１０に流入したブローバイガスＢは、排出管３２０及びこれに接続されるホースを介して吸気管に導入され燃焼処理される。
ブローバイガスＢは、排出管３２０から排出される時点では、オイルミストが実質的に除去された状態となっている。

以上説明したシリンダ装置１においては、空間部１００，２１０，２２０，３１０が、ブローバイガスＢの気液分離処理を行うブリーザ装置を構成する。
ブローバイガスＢは、これらの空間部１００，２１０，２２０，３１０を順次通過することによって、その流速変化及び複雑な流路構造（迷路構造）を通過することにより、含まれるオイルミストが除去される。
除去されたオイルは、これらの空間部の壁面を伝って流下し、クランクケース側へ戻る。

以上説明したように、本実施例によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）シリンダヘッド１の本体の空間部１００とカムカバー２００内の空間部２１０とを連通させて、ブローバイガスＢを順次通過させることによって、シリンダヘッド１内の空間部を、少なくとも２つのブリーザ用の空間部としてブローバイガスの処理に用いることが可能となり、カムカバー２００の外部に突出させて設ける空間部の個数や容量を低減することができる。
これにより、シリンダヘッド１からの突出量を抑制しつつ良好な気液分離性能を得ることができる。特に、空間部１００の容量をシリンダヘッド１内の従来はデッドスペースであった領域を利用して比較的大きく設定することができるため、下流側の各空間部２１０，２２０，３１０に対するボリューム変化を持たせてブローバイガスＢの流速を効果的に低減することができる。
また、隔壁２１１を設けたことにより、吸気カム室６２、排気カム室７２のオイルバス構造（オイル貯留能力）を強化し、カム摩耗の抑制効果を得ることができる。
（２）リフタ４１，５１を空間部１００内に露出させたことによって、リフタ４１，５１の往復運動によって空間部１００内に発生する脈動（ポンプ作用）によって、空間部１００内のガス流動が活発となり、ブリーザ装置の性能をより向上することができる。
（３）カムカバー２００内に空間部２１０を設けたことによって、簡単な構成により空間部１００からのブローバイガスが流入する第２の空間部を構成することができる。
（４）オイルセパレータ３００にカムカバー２００の空間部２１０，２２０からブローバーガスが流入する構成とすることによって、カムカバー２００の外部に突出して設けられるオイルセパレータ３００の空間部３１０の容量を最低限とすることができ、カムカバー２００からの突出量を抑制することができる。

（変形例）
本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
ブリーザ装置及びシリンダヘッドを構成する各部材の形状、構造、配置、材質、製法等は、上述した実施例に限定されず適宜変更することができる。
例えば、ブリーザ装置が有する空間部の個数や配置は、実施例の構成に限定されない。
また、エンジンの用途もＡＴＶ等の車両用には限定されず、例えば産業用やガーデニング用等の汎用エンジンにも適用することができる。

１ シリンダヘッド １０ 燃焼室
２０ 吸気ポート ２１ インシュレータ
３０ 排気ポート ４０ 吸気バルブ
４１ リフタ ５０ 排気バルブ
５１ リフタ ６０ 吸気カムシャフト
６１ カムスプロケット ６２ 吸気カム室
７０ 排気カムシャフト ７１ カムスプロケット
７２ 排気カム室 ８０ 点火栓取付部
９０ ウォータジャケット ９１ インレット
９２ サーモスタット １００ 空間部
１１０ チェーン室 ２００ カムカバー
２１０ 空間部 ２１１ 隔壁
２１２ 開口 ２２０ 空間部
３００ オイルセパレータ ３１０ 空間部
３１１ 隔壁 ３２０ 排出管
Ｂ ブローバイガス

Claims (3)

1. 吸気バルブ及び排気バルブをそれぞれ駆動する吸気カムシャフト及び排気カムシャフトが設けられたシリンダヘッドに設けられ、クランクケース側から流入するブローバイガスを相互に隔壁で仕切られかつ前記隔壁に形成された開口を介して連通する複数の空間部に順次通過させるブリーザ装置であって、
   前記複数の空間部は、前記シリンダヘッド内における前記吸気バルブ及び前記排気バルブに挟まれた領域に形成された第１の空間部と、
   前記第１の空間部に対してクランクケース側とは反対側の領域に設けられ、前記吸気カムシャフト及び前記排気カムシャフトの軸心を通る平面にほぼ沿って配置された隔壁によって前記第１の空間部と区画され、前記第１の空間部から出た前記ブローバイガスが流入する第２の空間部とを有し、
   前記第２の空間部は前記シリンダヘッドに取り付けられ前記吸気カムシャフトが収容される吸気カム室及び前記排気カムシャフトが収容される排気カム室の一部を構成するカムカバーの内部に設けられること
   を特徴とするブリーザ装置。
2. 前記吸気バルブ及び前記排気バルブをそれぞれ駆動するリフタの一部が前記第１の空間部内に露出していること
   を特徴とする請求項１に記載のブリーザ装置。
3. 前記カムカバーの外表面から張り出して形成され前記第２の空間部から出た前記ブローバイガスが流入する第３の空間部を有すること
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載のブリーザ装置。
   

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