JP6795465B2 - ブローバイガス還流装置 - Google Patents

Description

本発明は、産業用ガスエンジンなどのエンジンに付設されるブローバイガス還流装置に関するものである。

近年のエンジンは、排ガス規制を満たすために、ブローバイガスを吸気系に戻すブローバイガス還流装置を設けている。ブローバイガス還流装置は、クランクケース内に生じたブローバイガスをエンジン内部を通してシリンダヘッドカバーから取出し、ブローバイ配管を用いて吸気系に還流させる構成とされているのが一般的である。

寒冷地や冬季などではブローバイ配管が冷やされて、ブローバイガスに含まれる水分が凍結するおそれがある。水分が凍結してブローバイ配管が塞がれると、エンジン内圧が上昇して各部のオイルシール等が破損するとか、それによってオイル漏れしたりする不都合が生じる。

そこで、ブローバイ配管に対する凍結防止装置が必要である。従来の凍結防止装置としては、特許文献２において開示されるように、ブローバイ配管などのブローバイガス経路の適所に電気ヒータを設けて、ブローバイ配管などのブローバイガス経路を加温させる手段が採られていた。

しかしながら、電気ヒータを追加する手段では大きな電力消費が必要であり、バッテリーや電気系システムを増強するために大幅なコストアップを余儀なくされる問題があった。従って、凍結防止機能を備えたブローバイガス還流装置には改善の余地が残されていた。

特開２００７−２４７４４８号公報 特開２０１７−８２７４４号公報

本発明の目的は、ブローバイ経路を温める熱源として、エンジンに備えられている冷却装置に着目し、冷却水を有効利用することでコストアップを少なくしながら凍結防止が行える合理的なブローバイガス還流装置を提供する点にある。

本発明は、ブローバイガス還流装置において、
クランクケース１ｂ内に生じたブローバイガスを、エンジン本体３の出口１８からブローバイ配管ｈを通して吸気マニホルド１４に導くように構成され、
前記吸気マニホルド１４におけるブローバイガスが導かれる部位１４Ａの壁部２８に、冷却水の通り道３０が設けられ、
前記通り道３０は、前記壁部２８に着脱可能に取付けられる蓋部材３１と前記壁部２８とによって囲まれた空間部として形成されるとともに、前記通り道３０に対する冷却水の入口３２と出口３３とが設けられていることを特徴とする。

第２の本発明は、本発明によるブローバイガス還流装置において、
前記蓋部材３１は、前記壁部２８の下に隣合せて配置されていることを特徴とする。

第３の本発明は、本発明又は第２の本発明によるブローバイガス還流装置において、
前記入口３２と前記出口３３との双方が前記蓋部材３１に設けられていることを特徴とする。

第４の本発明は、本発明〜第３の本発明の何れか一つによるブローバイガス還流装置において、
前記蓋部材３１が前記壁部２８に装着された水冷付仕様と、前記蓋部材３１が前記壁部２８に装着されない水冷無仕様との切換えが可能に構成されていることを特徴とする。

第５の本発明は、本発明〜第４の本発明の何れか一つによるブローバイガス還流装置において、
前記吸気マニホルド１４は、シリンダヘッドに向かう複数の分岐管部１４ａ〜１４ｃと、前記複数の分岐管部１４ａ〜１４ｃの全てに連通する箱状の吸気本体１４Ａとを有して構成され、前記ブローバイガスが導かれる部位ｐが前記吸気本体１４Ａに設定されていることを特徴とする。

本発明によれば、流路を流れる冷却水が壁部から吸気マニホルドのブローバイガスが導かれる部位を温め、その部位を流れるブローバイガスも温めるようになる。従って、既存の設備である冷却水の熱の利用により、壁部及びその中を流れるブローバイガスが温められ、ブローバイ配管やブローバイ経路の凍結が防止又は解凍され、凍結による閉塞が解消
されるようになる。

その結果、ブローバイ経路を温める熱源として、エンジンに備えられている冷却装置に着目し、冷却水を有効利用することでコストアップを少なくしながら凍結防止が行える合理的なブローバイガス還流装置を提供することができる。

ブローバイガス還流構造の概略図及び吸気マニホルド示す平面図 吸気マニホルドの底面図 吸気マニホルドの左側面図 図１のＡ−Ａ線で切った断面図 （ａ）ブローバイガス用のオリフィスを示す要部の断面図、（ｂ）冷却水を通すライザ（蓋部材）の構造を示す断面図 産業用エンジンの正面図 図６に示すエンジンの右側面図 図６に示すエンジンの平面図

以下に、本発明によるブローバイガス還流装置の実施の形態を、産業用ガスエンジンに採用されている場合について図面を参照しながら説明する。この産業用エンジンＥにおいては、伝動ベルト９のある方を前、フライホイールハウジング１６のある方を後、排気マニホルド１０のある方を左、吸気マニホルド１４のある方を右として定義する。

図６〜図８に示されるように、直列３気筒の産業用ガスエンジン（以下、単にエンジンと略称する）Ｅは、シリンダブロック１の上にシリンダヘッド２が組み付けられ、シリンダブロック１の下にオイルパン４が組み付けられている。シリンダブロック１の下部はクランクケース１ｂに形成され、上部はシリンダ１ａにそれぞれ形成されている。シリンダヘッド２の上にヘッドカバー（シリンダヘッドカバー）３が組み付けられている。シリンダブロック１の前には伝動ケース５が組み付けられている。

図６〜図８に示されるように、エンジンＥの前部に、駆動プーリ６、冷却ファン（図示省略）駆動用のファンプーリ７、及びダイナモ（オルタネータ）８の受動プーリ８ａに跨る伝動ベルト９が配備されている。エンジンＥの左側には、排気マニホルド１０、スタータ１１などが装備されている。エンジンＥの右側にはオイルフィルタ１３、吸気マニホルド１４、ガスミキサ１２、ＥＣＵ１７などが装備され、上方には３つのイグニッションコイル１５が配置されている。エンジンＥの後部には、フライホイールハウジング１６が装備されている。

図６〜図８に示されるように、エンジンＥに装備されているブローバイガス還流装置Ｂは、クランクケース１ｂ内に生じたブローバイガスを、ヘッドカバー３に装備されているＰＣＶ弁（出口の一例）１８を経てからブローバイ配管ｈを通して吸気系ｋに導くようにして構成されている。ブローバイ配管ｈは、ヘッドカバー３（ＰＣＶ１８）と吸気マニホルド１４のガス中継部２１とを繋ぐ第１チューブ１９（ｈ）と、吸気マニホルド１４（「吸気系ｋ」の一例）の吸気本体１４Ａとガス中継部２１とを繋ぐ第２チューブ２０（ｈ）とを有している。

ブローバイガス還流装置Ｂは、ブローバイ配管ｈの凍結を防止する第１加熱手段ｔ１と第２加熱手段ｔ２、及び、ブローバイ配管ｈなどの共振を防止するためにガス中継部２１に装備されたオリフィス２２を有している。第１加熱手段ｔ１は、シリンダヘッド２の熱を用いるものであってガス中継部２１に設けられている。第２加熱手段ｔ２は、冷却水の
熱を用いるものであって、吸気マニホルド１４に設けられている。次に、ブローバイガス還流装置Ｂについて詳しく説明する。

図１〜図５に示されるように、吸気マニホルド１４は、各気筒毎に空気を送る３箇所の第１〜第３分岐管部１４ａ，１４ｂ，１４ｃと、それら３つの分岐管部１４ａ〜１４ｃに連通する箱状の吸気本体１４Ａとを有しており、各分岐管部１４ａ〜１４ｃの先端側どうしを一体化する装着フランジ１４Ｂを備えている。吸気マニホルド１４は、複数のボルトにより装着フランジ１４Ｂをシリンダヘッド２に螺着することでエンジン本体に取付けられており、吸気本体１４Ａの前後中間の上側にはガスミキサ１２を取付けられための取付座１４ｄが形成されている。

図１〜図３及び図５（ａ）に示されるように、第１加熱手段ｔ１は、第１分岐管部１４ａと装着フランジ１４Ｂとに跨る状態で形成された張出し壁２３に形成された筒状穴２４と、筒状穴２４に連通する入口継手管２５及び出口継手管２６とを有して構成されている。入口継手管２５は、張出し壁２３の上部から斜め上方左方に突設された金属パイプによってなり、出口継手管２６は、張出し壁２３の下部から後方下方に突設された金属筒であって、オリフィス２２が一体形成されている。２７は、筒状穴２４の開口側端を塞ぐ止め栓である。

出口継手管２６は、外周雄ねじ２６ａ、外周フランジ２６ｂ、中間外周部２６ｃ、抜止め部外周部２６ｄ、根元側の大径流路２６ｅ、先端側の六角孔２６ｆ、及び大径流路２６ｅと六角孔２６ｆとを繋ぐ小孔のオリフィス２２を有して金属材により形成されている。オリフィス２２は、その断面積が六角孔２６ｆや大径流路２６ｅの断面積よりも明確に小とされることでオリフィス機能が生じるように構成されている。なお、六角レンチ（アーレンキー）を六角孔２６ｆに差込んでの回し操作により、出口継手管２６の張出し壁２３（雌ネジ：符記省略）に対する螺着及び取外しを行うことができる。

第１加熱手段ｔ１により、ブローバイガスを張出し壁２３（筒状穴２４）を通すことにより、シリンダヘッド２からの熱が伝わって高温となる吸気マニホルド１４の熱を、ブローバイ配管ｈ類やブローバイガスに付与することができ、ブローバイガス中に含まれる水分の凍結防止や解凍を行わせることができる。しかも、ブローバイガスの通り道となる張出し壁２３を、共にシリンダヘッド側の壁部である第１分岐管部１４ａ及び装着フランジ１４Ｂに跨る箇所に形成してあるので、シリンダヘッド２からの熱をより効率良くブローバイ配管ｈ類に伝えられる利点がある。

そして、ガス中継部２１にオリフィス２２が設けられているので、エンジン振動や吸気マニホルド内の脈動がブローバイ配管ｈ（１９）を介してＰＣＶ弁１８に及ぶことを減衰したり共振周波数を大きく変えることができる。従って、振動や脈動が伝わって又は共振してＰＣＶ弁１８などから異音が出るなどの不都合が生じないようになる利点がある。しかも、オリフィス２２及び第１加熱手段ｔ１は共にガス中継部２１に形成されているので、これら両者２２、ｔ１の構成の兼用化が図れており、コストダウンにも繋がる合理的な構造である。

また、ブローバイガスが導かれる吸気系ｋが、吸気マニホルド１４におけるシリンダヘッド側とは反対側となる部分である吸気本体１４Ａに設定されているので、各気筒毎に装備される分岐管部１４ａ〜１４ｃにブローバイガスをバランスよく分配させることができる利点がある。例えば、分岐管部が無い又は極短い構造の吸気マニホルドや装着フランジ１４Ｂ部分に還流させる手段では、何れかの気筒に偏ってブローバイガスが供給される不都合が有りえるが、本発明の構成ではその不都合が解消又は抑制されるようになる。

つまり、ブローバイガスが流れるガス経路に装備されるオリフィス２２は、吸気マニホルド１４におけるシリンダヘッド側の壁部ｗに設けられている。シリンダヘッド側の壁部ｗにブローバイガスの通り道２１が形成され、オリフィス２２は、ブローバイガスの通り道２１にブローバイ配管ｈを連通接続すべくブローバイガスの通り道２１に取付けられる継手管２６に形成されている。また、ブローバイガスが導かれ部位ｐが、吸気マニホルド１４におけるシリンダヘッド側とは反対側となる部分であって全ての分岐管部１４ａ〜１４ｃに連通する箱状の吸気本体１４Ａに設定されている。
なお、第１チューブ１９、入口継手管２５、張出し壁２３、出口継手管２６、第２チューブ２０、戻し管２９（後述）などは、全てガス経路（符記省略）である。

図１〜図４及び図５（ｂ）に示されるように、吸気本体１４Ａの前後中央部の下部でシリンダヘッド側（左側）に寄った箇所にブローバイガスの還流部２８が設けられている。吸気マニホルド１４を形成する肉厚な壁部である還流部２８には、第２チューブ２０（ブローバイ配管ｈ）が嵌合される金属パイプ製の戻し管２９が突設されている。ガス中継部２１から第２チューブ２０を経て送られてくるブローバイガスは、還流部２８から吸気本体１４Ａに還流される構成である。

還流部２８には冷却水の通り道である流路３０が設けられている。流路３０は、還流部２８の底壁部２８Ａに着脱可能に取付けられるライザ（蓋部材の一例）３１と底壁部２８Ａとによって囲まれた空間部として形成されるとともに、流路３０に対する冷却水の入口３２と出口３３とが設けられている。冷却水の入口３２は、ライザ３１の底壁３１Ａから下方突設される屈曲パイプ３２として、かつ、冷却水の出口３３は、ライザ３１の周壁３１Ｂから突設される直線パイプ３３としてそれぞれ構成されている。

冷却水が屈曲パイプ３２から扁平な円筒形御の流路３０に入り、そして直線パイプ３３から出てゆくのであり、流路３０を流れる冷却水が底壁部２８Ａから還流部２８を温め、還流部２８を通るブローバイガスも温めるようになる。従って、還流部２８及び蓋部材３１などによって第２加熱手段ｔ２が構成されている。なお、図４において、３４は取付座１４ｄに形成されている大円孔であり、３６は吸気本体１４Ａ下端部の臨時孔３５を塞ぐ閉塞栓である。

ブローバイ配管ｈの吸気系ｋへの戻し場所である還流部２８に、冷却水を熱源に用いた第２加熱手段ｔ２が設けられている。従って、冷却水の熱によって還流部２８及びその中を流れるブローバイガスが温められ、ブローバイ配管ｈ（第２チューブ２０の終端部）やブローバイ経路の凍結が防止又は解凍され、凍結による閉塞が解消される効果が期待できる。第２加熱手段ｔ２が、還流部２８の下側にあるので、熱伝導上で好ましい。

第２加熱手段ｔ２を構成する部品であるライザ３１は、２本のボルトにより底壁部２８Ａに着脱可能に取付けられ、かつ、着脱される側であるライザ３１に冷却水の入口３２と出口３３とが装備されている。従って、第２加熱手段ｔ２が不要な仕様の場合には、ライザ３１を組付けない又は外せばよい。しかもライザ３１を外せば、屈曲パイプ３２及び直線パイプ３３も外れるから、第２加熱手段ｔ２が不要な仕様では無駄な部品（ライザ３１など）が殆どない、という合理的な手段に構成されている。

〔別実施例〕
エンジン本体３とは、シリンダヘッド２などのヘッドカバー３以外の箇所でも良く、出口１８はヘッドカバー３の側壁に形成された孔など、ＰＣＶ弁以外の箇所であっても良い。吸気系ｋは、エアクリーナや吸気ダクトなど、吸気マニホルド１４以外の箇所に設定可能である。

冷却水の通り道３０は、吸気本体１４Ａの前後方向に沿う長いものや、各分岐管部１４ａ〜１４ｃな跨るものでもよい。本発明は、２気筒や５気筒エンジンなど、３気筒ガスエンジン以外のディーゼルエンジンやガソリンエンジンなど、種々のエンジンに付設されるブローバイガス還流装置に適用可能である。

１ｂ クランクケース
３ エンジン本体
１４ 吸気マニホルド
１４Ａ 吸気本体
１４ａ〜１４ｃ 分岐管部
２８ 壁部
３０ 冷却水の通り道
３１ ライザ（蓋部材）
３２ 冷却水の入口
３３ 冷却水の出口
ｈ ブローバイ配管
ｐ ブローバイガスが導かれる部位

Claims (5)

1. クランクケース内に生じたブローバイガスを、エンジン本体の出口からブローバイ配管を通して吸気マニホルドに導くように構成され、
   前記吸気マニホルドにおけるブローバイガスが導かれる部位の壁部に、冷却水の通り道が設けられ、
   前記通り道は、前記壁部に着脱可能に取付けられる蓋部材と前記壁部とによって囲まれた空間部として形成されるとともに、前記通り道に対する冷却水の入口と出口とが設けられているブローバイガス還流装置。
2. 前記蓋部材は、前記壁部の下に隣合せて配置されている請求項１に記載のブローバイガス還流装置。
3. 前記入口と前記出口との双方が前記蓋部材に設けられている請求項１又は２に記載のブローバイガス還流装置。
4. 前記蓋部材が前記壁部に装着された水冷付仕様と、前記蓋部材が前記壁部に装着されない水冷無仕様との切換えが可能に構成されている請求項１〜３に記載のブローバイガス還流装置。
5. 前記吸気マニホルドは、シリンダヘッドに向かう複数の分岐管部と、前記複数の分岐管部の全てに連通する箱状の吸気本体とを有して構成され、前記ブローバイガスが導かれる部位が前記吸気本体に設定されている請求項１〜４の何れか一項に記載のブローバイガス還流装置。

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