JP6476907B2

JP6476907B2 - ブローバイガス管の凍結防止構造、内燃機関、及び、ブローバイガス管の凍結防止方法

Info

Publication number: JP6476907B2
Application number: JP2015011019A
Authority: JP
Inventors: 英樹長田
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2015-01-23
Filing date: 2015-01-23
Publication date: 2019-03-06
Anticipated expiration: 2035-01-23
Also published as: JP2016135996A

Description

本発明は、ブローバイガスをエンジンのクランクケースから吸気系通路に戻すブローバイガス管（ＰＣＶ管）の凍結防止を、新たなエネルギーを必要とせずに行うことができるブローバイガス管の凍結防止構造、内燃機関、及び、ブローバイガス管の凍結防止方法に関する。

エンジンにおいては、燃焼室内で燃焼する吸気と燃料の混合気体は圧力が高いため、一部の気体がピストンリングとシリンダ壁との間を通り抜け、クランク室側にブローバイガスとして漏れてしまう。このブローバイガスを処理するために、図４に示すように、エンジン２０側のクランク室と吸気管３０とを連結するブローバイガス管１１ａ、１１ｂをオイルセパレータ１３を介して設けて、ブローバイガスを再びエンジン２０の吸気側に循環させ、燃焼室内で燃焼させている。

このブローバイガスは水分を多量に含んでいるため、冬季の厳寒時には、エンジン停止時や低負荷運転時等で、ブローバイガス管が冷却され、内部の水分が凍結し、この凍結した水分が、ブローバイガス管の内部やブローバイガス管が接続する吸気管の内部に氷塊となって付着する。特に、ブローバイガス管が接続する吸気管部分では、外気に露出したブローバイガス管の内部をブローバイガスが流れる内に冷却されるので、最も低温になり易く、凍結が起こり易い。

そして、付着した氷塊が、エンジン運転開始時や高負荷運転に移行した時に剥がれて、吸入空気に混入し、気筒内に流入すると、気筒内の燃焼が悪化したり、氷塊が吸気バルブ等に噛みこんでバルブ等を破損したりするので、このブローバイガス管の凍結防止は重要な問題であった。

また、内燃機関のクランクケースに漏れるブローバイガスを吸気通路を通して内燃機関に還流させるブローバイガス通路構造において、スロットルバルブよりも下流側で吸気通路内にブローバイガスを導入するための第１通路（ブローバイガス管）の吸気通路の接続部に、吸気通路に導入されるブローバイガスを加熱するために、吸気通路に一体化されているヒータユニットを設けたブローバイガス通路構造が提案され、このヒータユニットにヒータ温度に応じてヒータへの通電をオン・オフする感温スイッチを内蔵させたブローバイガス通路構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

このヒータユニットは、コイル線を発熱させるもので、組み付け工数を低減するために、吸気ポートのインマニ側にヒータを内蔵し、このヒータと電線を接続するためのコネクタを備えて構成されており、吸気通路と一体化されている。このヒータユニットでは、組み付け工数は低減するが、吸気通路とヒータユニットを一体化させて製造するため、構造が複雑化し、工作性が悪化するという問題がある。

また、一端を樹脂製のインテークマニホルドに接続するとともに他端をエンジンのシリンダヘッドカバーに接続したＰＣＶホース内にＰＣＶ通路を形成し、ＰＣＶホースが接続される樹脂製のインマニ側ユニオンをインテークマニホルドに一体的に設けたＰＣＶ通路の凍結防止構造が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

このＰＣＶ通路の凍結防止構造では、ＰＣＶ通路の外周に加温パイプを設けて、エンジン側の冷却水で加熱しているが、構造が複雑化し、工作性が悪化するという問題がある。

さらに、シリンダヘッドカバー内に、シリンダヘッドの吸気ポートにブローバイガスを導くブローバイガス内部通路を設けると共に、ブローバイガスを排出する排出口と、ブローバイガス内部通路と連通するブローバイガス導入口とを覆うと共に連通するカバーを設けて構成し、ブローバイガス中のオイルを分離するための気液分離室をシリンダヘッドカバー内で排出口の上流側に設けて、エンジン外部配管を不要にして、ブローバイガス中の水分の氷結を防止して、しかも部品点数を低減してエンジンをコンパクト化する内燃機関のブローバイガス通路構造が提案されている（例えば、特許文献３参照）。

しかしながら、この内燃機関のブローバイガス通路構造では、ブローバイガスをシリンダヘッドカバー内のブローバイガス内部通路で吸気ポートに導くため、ターボ付きエンジンで、ブローバイガスをターボ式過給機のコンプレッサを通過させたり、外付けのオイル分離装置を用いたりすることができないという問題がある。

特開２００８−１０６６３７号公報特開２００８‐２１５１９１号公報特開２００６‐２０７４３７号公報

本発明は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、ブローバイガスをエンジンのクランクケースから吸気系通路に戻すブローバイガス管の凍結防止を、凍結防止用の熱源として、排気ガスの熱やエンジン冷却水の熱や電力ではなく、エンジンのシリンダヘッドの内部の熱を利用することにより、比較的簡単な構成で、ブローバイガス管の凍結を防止できる、ブローバイガス管の凍結防止構造、内燃機関、及び、ブローバイガス管の凍結防止方法を提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明のブローバイガス管の凍結防止構造は、内燃機関のブローバイガスを吸気系通路に還流するためのブローバイガス管の凍結を防止するブローバイガス管の凍結防止構造において、シリンダヘッドカバー内に、シリンダヘッドとの間を金属板で仕切られ、ブローバイガスを温める受熱通路を設け、ブローバイガスをシリンダヘッド若しくはシリンダヘッドカバーから外付けオイル分離装置に導く第１配管と、ブローバイガスを前記外付けオイル分離装置から前記受熱通路の入口に導く第２配管と、ブローバイガスを前記受熱通路の出口から吸気系通路に導く第３配管とで構成する。言い換えれば、第２配管と第３配管の間にシリンダヘッドカバー内を通過する受熱通路を設けて構成する。

この構成によれば、シリンダヘッドカバーの内部において、一旦外部配管で冷却され、オイルミストを分離した後のブローバイガスを温めてから、吸気系通路に戻すため、凍結防止用の熱源として、排気ガスの熱やエンジン冷却水の熱や電力ではなく、エンジンの動弁機構等から下から上へと伝熱してくるシリンダヘッドの内部の熱を利用してブローバイガスを効率よく、凍結を防止できるのに十分な熱を受けて温めることができ、シリンダヘッドカバー内に受熱通路を設けるという比較的簡単な構成で、ブローバイガス管の凍結を防止できる。

また、外付けオイル分離装置（外付けオイルセパレータ）を使用することができ、さらに、ブローバイガス管の一部のみをシリンダヘッドカバー内の受熱通路で置き換えているだけであるので、従来のブローバイガス用の配管を大きく変更する必要がない。

上記のブローバイガス管の凍結防止構造において、前記第３配管を過給用コンプレッサの上流側の吸気通路に接続すると、ブローバイガスを過給用コンプレッサにより吸引することができ、クランク室内のブローバイガスを効率よく吸い出すことができるようになる。

上記のブローバイガス管の凍結防止構造において、前記受熱通路の入口を、クランク室内のブローバイガスを前記第１配管に導く出口がある側と同じ側の前記シリンダヘッドカバーの側面に、前記受熱通路の出口を、前記第１配管に導く出口がある側と反対側の前記シリンダヘッドカバーの側面に設けると共に、前記受熱通路をコの字形状に形成すると、受熱できる受熱区間を長く設けることができると共に、従来のブローバイガス用の配管の構成の大幅な変更を不要にすることができる。

また、簡単な構造と簡単な工作で受熱通路を形成することができ、また、シリンダヘッド内の熱を効率よく受熱通路に伝熱できる。

上記の目的を達成するための本発明の内燃機関は、上記のブローバイガス管の凍結防止構造を備えて構成され、上記のブローバイガス管の凍結防止構造と同様の効果を奏することができる。

上記の目的を達成するための本発明のブローバイガス管の凍結防止方法は、内燃機関のブローバイガスを吸気系通路に還流するためのブローバイガス管の凍結を防止するブローバイガス管の凍結防止方法において、ブローバイガスを、外付けオイル分離装置に導いた後に、シリンダヘッドカバー内に設けられると共にシリンダヘッドとの間を金属板で仕切られた受熱通路で、前記シリンダヘッドからの熱を利用して暖めることで、前記ブローバイガス管の凍結を防止することを特徴とする方法である。この方法によれば、ブローバイガス管の凍結防止構造と同様の効果を奏することができる。

本発明のブローバイガス管の凍結防止構造、内燃機関、及び、ブローバイガス管の凍結防止方法によれば、ブローバイガスをエンジンのクランクケースから吸気系通路に戻すブローバイガス管の凍結防止を、凍結防止用の熱源として、排気ガスの熱やエンジン冷却水の熱や電力ではなく、エンジンのシリンダヘッドの内部の熱を利用することにより、比較的簡単な構成で、ブローバイガス管の凍結を防止できる。

本発明に係る実施の形態のブローバイガス管の凍結防止構造の構成を模式的に示す斜視図である。図１のブローバイガス管の凍結防止構造を模式的に示す図で、シリンダヘッドカバーを下から見た図である。図１のブローバイガス管の凍結防止構造を模式的に示す図で、図２のＡ−Ａ断面図である。従来技術におけるブローバイガス管の構成を模式的に示す図である。

以下、本発明に係る実施の形態のブローバイガス管の凍結防止構造、内燃機関、及び、ブローバイガス管の凍結防止方法について図面を参照しながら説明する。なお、本発明に係る実施の形態の内燃機関は、本発明に係る実施の形態のブローバイガス管の凍結防止構造を備えた内燃機関である。

図１に示すように、本発明に係る実施の形態のブローバイガス管の凍結防止構造１０は、内燃機関２０のブローバイガスＧｂを吸気管（吸気系通路）３０に還流するためのブローバイガス管１１ａ〜１１ｄの凍結を防止するブローバイガス管の凍結防止構造である。

このブローバイガス管の凍結防止構造１０において、シリンダヘッドカバー２１内に、ブローバイガスＧｂを温める受熱通路１１ｃを設け、ブローバイガスＧｂをシリンダヘッド（図示しない）若しくはシリンダヘッドカバー２１から外付けオイル分離装置１２に導く第１配管１１ａと、ブローバイガスＧｂを外付けオイル分離装置１２から受熱通路１１ｃの入口に導く第２配管１１ｂと、ブローバイガスＧｂを受熱通路１１ｃの出口から吸気管３０に導く第３配管１１ｄとで構成する。

このブローバイガスＧｂ用の第２配管１１ｂと第３配管１１ｄの間にシリンダヘッドカバー２１内を通過する受熱通路１１ｃを設ける構成により、従来のブローバイガス用の配管の構成の大幅な変更が不要になる。なお、この第１〜第３の配管１１ａ、１１ｂ、１１ｄは、通常がラバー製とするが、合成樹脂製や金属製であってもよい。

この受熱通路１１ｃにおいては、図２に示すように、受熱通路１１ｃの入口を、クランク室内のブローバイガスＧｂを第１配管１１ａに導く出口がある側と同じ側のシリンダヘッドカバー２１の側面２１ａに、受熱通路１１ｃの出口を、第１配管１１ａに導く出口がある側と反対側のシリンダヘッドカバー２１の側面２１ｂに設ける。

それと共に、受熱通路１１ｃを、受熱通路１１ｃの入口側のシリンダヘッドカバー２１の側面２１ａに沿わせてからシリンダヘッドカバー２１の内部を横断して、さらに、受熱通路１１ｃの出口側のシリンダヘッドカバー２１の側面２１ｂに沿わせて構成し、受熱通路１１ｃを、コの字形状に形成する。この構成により、受熱できる受熱区間を長く設けることができる。

更に、図３に示すように、受熱通路１１ｃとシリンダヘッドとの間を金属板１１ｃｄで仕切って構成する。これにより、簡単な構造と簡単な工作で受熱通路１１ｃを形成することができ、シリンダヘッド内の熱を効率よく受熱通路１１ｃに伝熱できるようになる。

なお、この金属板１１ｃｄの厚さは、ブローバイガスＧｂがシリンダヘッド内に入らないようにするだけで、構造的な強度を要求されないので、０．５ｍｍ〜２．０ｍｍ程度の厚さで十分となる。また、薄い金属板にすることで、伝熱性を向上できる。

また、第３配管１１ｄを過給用コンプレッサ（図示しない）の上流側の吸気管３０に接続すると、ブローバイガスＧｂを過給用コンプレッサにより吸引することができ、クランク室内のブローバイガスＧｂを効率よく吸い出すことができる。

次に、本発明に係る実施の形態のブローバイガス管の凍結防止方法について説明する。この方法は、エンジン２０のブローバイガスＧｂを吸気管３０に還流するためのブローバイガス管１１ａ〜１１ｄの凍結を防止するブローバイガス管の凍結防止方法であり、この方法において、ブローバイガスＧｂを、外付けオイル分離装置１２に導いた後に、シリンダヘッドカバー２１内に設けた受熱通路１１ｃで、シリンダヘッドからの熱を利用して暖めることで、ブローバイガス管１１ａ〜１１ｄの凍結を防止する方法である。

上記の構成のブローバイガス管の凍結防止構造１０、エンジン２０、及び、ブローバイガス管の凍結防止方法によれば、シリンダヘッドカバー２１の内部において、一旦外部配管１１ａ、１１ｂで冷却され、オイルミストを分離した後のブローバイガスＧｂを温めてから、吸気管３０に戻すため、凍結防止用の熱源として、排気ガスの熱やエンジン冷却水の熱や電力ではなく、エンジン２０の動弁機構等から下から上へと伝熱してくるシリンダヘッドの内部の熱を利用してブローバイガスＧｂを効率、凍結を防止できるのに十分な熱を受けて温めることができ、シリンダヘッドカバー２１内に受熱通路１１ｃを設けるという比較的簡単な構成で、ブローバイガス管１１ａ〜１１ｄの凍結防止できる。

また、外付けオイル分離装置１２を使用することができ、さらに、ブローバイガスＧｂ用の配管の一部のみをシリンダヘッドカバー２１内の受熱通路１１ｃで置き換えているだけであるので、従来のブローバイガスＧｂ用の配管１１ａ、１１ｂを大きく変更する必要がない。

従って、ブローバイガスＧｂをエンジン２０のクランクケースから吸気管３０に戻すブローバイガス管１１ａ〜１１ｄの凍結防止を、凍結防止用の熱源として、排気ガスの熱やエンジン冷却水の熱や電力ではなく、エンジン２０のシリンダヘッドの内部の熱を利用することにより、比較的簡単な構成で、ブローバイガス管１１ａ〜１１ｄの凍結防止できる。

１０ブローバイガス管の凍結防止構造
１１ａ第１配管（ブローバイガス管）
１１ｂ第２配管（ブローバイガス管）
１１ｃ受熱配管（ブローバイガス管）
１１ｄ第３配管（ブローバイガス管）
１２オイル分離装置
２０エンジン（内燃機関）
２１シリンダヘッドカバー
３０吸気管（吸気系通路）

Claims

内燃機関のブローバイガスを吸気系通路に還流するためのブローバイガス管の凍結を防止するブローバイガス管の凍結防止構造において、
シリンダヘッドカバー内に、シリンダヘッドとの間を金属板で仕切られ、ブローバイガスを温める受熱通路を設け、ブローバイガスをシリンダヘッド若しくはシリンダヘッドカバーから外付けオイル分離装置に導く第１配管と、ブローバイガスを前記外付けオイル分離装置から前記受熱通路の入口に導く第２配管と、ブローバイガスを前記受熱通路の出口から吸気系通路に導く第３配管とで構成したことを特徴とするブローバイガス管の凍結防止構造。
前記第３配管を過給用コンプレッサの上流側の吸気系通路に接続した請求項１に記載のブローバイガス管の凍結防止構造。
前記受熱通路の入口を、クランク室内のブローバイガスを前記第１配管に導く出口がある側と同じ側の前記シリンダヘッドカバーの側面に、前記受熱通路の出口を、前記第１配管に導く出口がある側と反対側の前記シリンダヘッドカバーの側面に設けると共に、前記受熱通路をコの字形状に形成した請求項２に記載のブローバイガス管の凍結防止構造。
請求項１〜３のいずれか１項に記載のブローバイガス管の凍結防止構造を備えたことを特徴とする内燃機関。
内燃機関のブローバイガスを吸気系通路に還流するためのブローバイガス管の凍結を防止するブローバイガス管の凍結防止方法において、
ブローバイガスを、外付けオイル分離装置に導いた後に、シリンダヘッドカバー内に設けられると共にシリンダヘッドとの間を金属板で仕切られた受熱通路で、前記シリンダヘッドからの熱を利用して暖めることで、前記ブローバイガス管の凍結を防止することを特徴とするブローバイガス管の凍結防止方法。