JP7022655B2 - ブローバイガス還流装置 - Google Patents

Description

本発明は、産業用エンジンや走行車両用エンジンなどに装備されているブローバイガス還流装置に関するものである。

クランクケース内に溜まるブローバイガスを吸気マニホルドやエアクリーナなどの吸気通路に還流させて、新しい混合気と混ぜて燃焼させ、そのままの状態で大気放出しないようする機構、即ち、ブローバイガス還流装置がエンジンに設けられている。ブローバイガス還流装置付エンジンでは、ブローバイガス中に含まれるオイル（オイルミスト）や水などの液体成分を極力除いてから吸気通路に戻すのが望ましい。

そこで、従来では、液体成分がエンジン内部で捕捉され易いように、クランクケースからシリンダヘッド及びヘッドカバーを通して吸気通路に戻す構成が採られることが多い。このような例としては、特許文献１において開示されたものが知られている。

特開２００８－１６３８３７号公報

一般に、ブローバイガスを吸気通路に戻すブローバイガス通路は、エンジンの外部に露出された配管で構成されているので、寒さには弱い傾向がある。極低温状況では、吸気通路に還流してくるブローバイガスが、その吸気通路における新気により冷やされ、ブローバイガス中の水分が配管出口部で凍結し、それによって詰まりが生じることがあった。

本発明の目的は、構造工夫により、ブローバイガス通路における吸気通路に接続される終端部において凍結され難い状態とし、低温時の凍結による上記不都合が極力生じないように改善されたブローバイガス還流装置を提供する点にある。

本発明は、クランクケース内のブローバイガスをブローバイガス通路を用いて吸気通路に戻すように構成されているブローバイガス還流装置において、
前記ブローバイガス通路の終端部が前記吸気通路に連通接続される還流通路部の加温が可能な加温機構が装備され、
前記還流通路部は、ブローバイガス及び／又は空気が通る金属製の内管と、前記内管に外装される金属製の外管とを備えた二重管構造に構成され、
前記加温機構は、前記内管と前記外管との間の筒状スペースに冷却水を導入可能な冷却水導入部と、前記筒状スペースから冷却水を導出可能な冷却水導出部とを有して構成され、
前記終端部は、上流側の小径管部と、前記小径管部よりも径が大きい下流側の大径管部とを有する金属製で開先状の突入管によりなり、
前記大径管部が、前記外管を貫通して前記内管と前記外管との双方に液密に固定されていることを特徴とする。

例えば、コンプレッサハウジングへの吸気通路におけるブローバイガス通路の終端が接続される箇所、即ち、還流通路部を内外の金属パイプによる二重管とし、その内外パイプ間の筒状スペースに冷却水を流れるようにして加温機構とする構造が挙げられる。

本発明によれば、ブローバイガス通路が吸気通路に戻される箇所である還流通路部が、元々備わっている冷却装置の冷却水を二重管による筒状スペースに通すことで加温されるようになる。従って、冬季などの極寒時であっても、加温機構により、吸気通路を流れる冷たい新気でブローバイガス中の水分が冷やされて凍結するとか、凍結によってブローバイガス通路が狭まって通りが悪くなったり詰まったりすることが防止されるようになる。

また、還流通路部は、金属製パイプによる二重管構造に構成されているので、熱伝導性が良くて熱効率に優れ、エンジン始動に伴って迅速に還流通路部の加温が行える利点がある。しかも、還流通路部は冷却水を用いて温められるから、既存設備の有効利用により、比較的構造簡単かつ廉価に加温機構を設けることができる。

その結果、既存設備を用いての合理化構成を図りながら、ブローバイガス通路における吸気通路に接続される終端部において凍結され難い状態とし、低温時の凍結による上記不都合が極力生じないように改善されたブローバイガス還流装置を提供することができる。

産業用ディーゼルエンジンの正面図 産業用ディーゼルエンジンの平面図 産業用ディーゼルエンジンの左側面図 産業用ディーゼルエンジンを左後方上部より見た斜視図 ブローバイガス通路の終端部及び周辺構造を示す分解斜視図 加温機構を示す一部切欠きの右側面図 加温機構を示す一部切欠きの背面図 加温機構を示す一部切欠きの底面図 加温機構を右前方上部よりみた斜視図

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、産業用ディーゼルエンジンに適用された場合について図面を参照しながら説明する。

図１～図４に示されるように、産業用ディーゼルエンジン（以下、単にエンジンと略称する）Ｅは、シリンダブロック１の上部にシリンダヘッド２が組付けられ、シリンダヘッド２の上部にヘッドカバー３が組付けられ、シリンダブロック１の下部にオイルパン４が組付けられている。シリンダブロック１の前端部に伝動ケース５が組付けられ、伝動ケース５の前部にエンジン冷却ファン６が配置され、シリンダブロック１の後部にフライホイールハウジング７が配置されている。シリンダブロック１の上半部はシリンダ１Ａに、そして、下半部はクランクケース１Ｂにそれぞれ構成されている。

エンジンＥの前部に、クランク軸（図示省略）の軸端に取り付けられる駆動プーリ８、エンジン冷却ファン６の駆動用ファンプーリ６Ａ、及びダイナモ（オルタネータ）９の受動プーリ９Ａに跨る伝動ベルト１０、ウォータフランジ３０などが装備されている。エンジンＥの左側には、排気マニホルド１１、過給機１２、スタータ１３、ＥＧＲクーラ１４などが装備されている。エンジンＥの右側には吸気マニホルド１５、燃料噴射ポンプハウジング１６、オイルフィルタ１７などが装備されている。エンジンＥの上方にはコンプレッサ下流側吸入通路１８が、上方後部には排ガス処理装置１９などが配置されている。

吸気通路ａは、コンプレッサ上流側吸入通路２０、前述のコンプレッサ下流側吸入通路１８、吸気マニホルド１５を有する総称である。コンプレッサ上流側吸入通路２０は、エアクリーナ（図示省略）と過給機（ターボチャージャー）１２のコンプレッサハウジング１２Ａとを繋ぐ配管による吸気通路ａである。コンプレッサ下流側吸入通路１８は、コンプレッサハウジング１２Ａと吸気マニホルド１５とを繋ぐ配管による吸気通路ａである。

コンプレッサ上流側吸入通路２０は、図２，３，５に示されるように、コンプレッサハウジング１２Ａの入口筒１２ａに外嵌装着されている直管２０Ｂと、直管２０Ｂに内嵌接続される内管２３と、内管２３に外嵌接続される曲がり管２０Ａを有して構成されている。曲がり管２０Ａの始端側には、図示しないエアクリーナが接続されている。なお、曲がり管２０Ａと直管２０Ｂとは、ゴム等の弾性材製のパイプにより形成されているが、それ以外の材料製でもよい。

エンジンＥには、クランクケース１Ｂ内のブローバイガスを、ヘッドカバー３内を含むブローバイガス通路ｗを用いて吸気通路ａに戻すブローバイガス還流装置Ａ（図２，４，５を参照）が装備されている。ブローバイガス還流装置Ａは、ヘッドカバー３の上部右側と、コンプレッサ上流側吸入通路２０とを繋ぐガスダクト２１（ブローバイガス通路ｗの一例）を有している。

ガスダクト２１は、図２、図４、図５に示されるように、ヘッドカバー３の前後中間部の右側に形成されているガス取出し部３ａと、コンプレッサ上流側吸入通路２０に固定されている金属製の突入管２５を有するダクトである。つまり、ガスダクト２１は、第１エルボ管２１Ａ、ダクト本管２１Ｂ、第２エルボ管２１Ｃ、及び突入管２５とからなる。ガス取出し部３ａとダクト本管２１Ｂとが第１エルボ管２１Ａで繋がれ、ダクト本管２１Ｂと突入管２５とが第２エルボ管２１Ｃで繋がれている。

図５に示されるように、ブローバイガス通路ｗが吸気通路ａに連通接続される還流通路部ｋの加温が可能な加温機構２２が装備されている。加温機構２２は、ブローバイガス通路ｗにおける終端部、即ち、吸気通路ａとの接続部である還流通路部ｋを冷却水を用いて温めることが可能に構成されている。なお、突入管２５は、ブローバイガス通路ｗの終端部（ブローバイガス通路終端部）である。

図５～図９に示されるように、還流通路部ｋは、空気が通る金属製の内管２３と、内管２３に同心円状に外装される金属製の外管２４とを備えた二重管構造に構成されている。外管２４の軸心方向の両端部のそれぞれには、主管部２４Ａに続く側周壁２４ａと内管２３に外嵌される周フランジ２４ｂとが一連に形成され、各周フランジ２４ｂと内管２３の外周面２３ａとが全周に亘って溶着されている。冷却水は、内管２３と外管２４との間の筒状スペース３１を流れる構成とされている。

ガスダクト２１の終端部である突入管２５は、上流側の小径管部２５ａと、下流側で径が小径管部よりも大きい大径管部２５ｂと、これら両者２５ａ，２５ｂを繋ぐテーパ管部２５ｃとを備えた金属パイプで形成されている。外管２４の主管部２４Ａにおける上部右側かつ前側には、筒状スペース３１に対する冷却水の入口管（冷却水導入部の一例）２６が取り付けられている。主管部２４Ａにおける下部かつ後側には、筒状スペース３１に対する冷却水の出口管（冷却水導出部の一例）２７が取り付けられている。入口管２６と出口管２７とは、外管２４に対して互いに略反対側（上と下）となる位置に配置されている。

外管２４の上端部に、ボルトからなる栓２８により封止可能な開口部２９が、全周溶接などの手段により上向き姿勢で液密に固定されている。開口部２９は、筒状スペース３１に開口する状態で外管２４に固定されたナットであり、筒状スペース３１のエア抜き用の孔として使用することができる。エア抜きが不要なときは、栓２８を螺装して封止することができる。ナット２９は、主管部２４Ａを貫通させての全周溶接などの手段により、外管２４の最上部で、かつ、出口管２７の上方に位置させて液密に取り付けられている。

図７，８に示されるように、突入管２５は、その大径管部２５ｂが内外の管２３，２４を外から内に貫通し、かつ、全周溶接などにより、内管２３及び外管２４に液密に固定されている。つまり、突入管２５の終端側（先端側）は開先状の形状に形成されている。従って、ヘッドカバー３から出たブローバイガスは、ガスダクト２１（及び突入管２５）を経て吸気通路ａの一例である内管２３、即ち、コンプレッサ上流側吸入通路２０に還流される。
入口管２６及び出口管２７は、共に外管２４は貫通するが内管２３には達しない状態で、全周溶接などに一体化手段によって外管２４に液密に取り付けられている。

なお、冷却水ｒは、図２～図５に示されるように、ヘッドカバー３の右側に配された供給側第１パイプ３２及び曲がりパイプ３３を経て、入口管２６から還流通路部ｋ（筒状スペース３１）に供給される。そして、出口管２７から出た冷却水ｒは、連結パイプ３４からＥＧＲクーラ冷却水戻りパイプ３５に合流させてから、最終的にウォータポンプ（図示省略）に戻るように構成されている。

加温機構２２は、図６～図９に示されるように、液密に設けられた筒状スペース３１、入口管２６、出口管２７を有して構成されており、入口管２６から入った冷却水が、筒状スペース３１を螺旋状に周回移動して出口管２７から出て行くことにより、内管２３及び突入管２５を加温する。従って、極寒時において、突入管２５や内管２３に還流されてきたブローバイガス中の水分が、低温の新気で冷やされて凍結することや、その凍結により突入管２５の内部通路が狭まったり詰まったりする不都合が生じないようになる利点が得られる。

内管２３及び外管２４は、構造用鋼板、アルミ合金、ステンレスなどの金属製パイプにより構成されているので、還流通路部ｋは熱伝導性に優れており、冷却水ｒの熱によって効率良く、或いは素早くブローバイガスｇや冷たい新気（例：－２０～－３０度の空気）を温めることができる。

加温機構２２においては、入口管２６と出口管２７とが外管２４に対して（内管２３又は外管２４の軸心に対して）互いに反対側となる位置に配置されているから、冷却水ｒは筒状スペース３１の内部を円滑に流れ、還流通路部ｋや突入管２５を効率良く加温させることが可能である。入口管２６と出口管２７とを筒状スペース３１における互いに反対側、即ち、外管２４の軸心方向で互いに反対側に配置されているので、入口管２６から入った冷却水ｒは、筒状スペース３１内を周回移動するといった具合に円滑に流れて出口管２７から出る、という円滑で効率の良い冷却水ｒの流れの実現に寄与している。

突入管２５は、その先端側（ブローバイガスｇの流れ方向で下流側）が拡がるテーパ管部２５ｃを有しており、それによってブローバイガス通路ｗの終端部２５が開先状に形成されている。テーパ管部２５ｃ及び大径管部２５ｂ（開先状の形状）により、突入管２５を流れるブローバイガスｇは円滑に拡散されながら広い面積（容積）でもって還流通路部ｋに、即ち、内管２３の内周面（符記省略）に向かうように迅速に拡散されるので、内管２３から効率良く熱伝導されて温められるようになる。加えて、開先状の突入管２５は先端側ほど径が大きくなっているので、凍結による閉塞のおそれが低減される利点もある。

また、外管２４の頂部にナット２９が設けられているでの、冷却水ｒを筒状スペース３１に通す作業においては、栓２８を緩める又は抜くことにより、ナット２９をエア抜き孔として機能させることができる。従って、ナット２９により、組み付け時や出荷時などにおいて、筒状スペース３１のエア抜き作業が簡単便利出確実に行える良さがある。

〔別実施形態〕
（１）還流通路部ｋは、ブローバイガス通路ｗの終端部を内管とした二重管構造のものとして構成してもよい。例えば、突入管２５の外側に外管を設け、突入管２５と外管との間の筒状スペースに冷却水ｒを通す構成の加温機構が考えられる。また、ブローバイガス通路ｗの終端部と吸気通路ａの双方に外装される外管を設けた還流通路部も可能である。
（２）例えば、図７に仮想線で示すように、冷却水導入部３６及び冷却水導出部３７を、筒状スペース３１の外管２４の軸心に対する接線方向に近い角度で、かつ、互いに反対向きに設けるなど、入口管２６と出口管２７の配置は種々の変更設定が可能である。

（３）封止可能な開口部２９は、ナット（図６参照）のほか、金属パイプを外管２４の頂部に上向きで突設してもよい。この場合、金属パイプの上端に、圧入や螺装構造の止め栓を設ける。
（４）突入管２５は、大径管部２５ｂが無くテーパ管部２５ｃが終端となる形状のものや、径一定のものにすることも可能である。

１Ｂ クランクケース
２２ 加温機構
２３ 内管
２４ 外管
２５ 終端部
２５ａ 小径管部
２５ｂ 大径管部
２６ 冷却水導入部（入口管）
２７ 冷却水導出部（出口管）
２９ 開口部
３１ 筒状スペース
ａ 吸気通路
ｋ 還流通路部
ｗ ブローバイガス通路

Claims (4)

1. クランクケース内のブローバイガスをブローバイガス通路を用いて吸気通路に戻すように構成されているブローバイガス還流装置であって、
   前記ブローバイガス通路の終端部が前記吸気通路に連通接続される還流通路部の加温が可能な加温機構が装備され、
   前記還流通路部は、ブローバイガス及び／又は空気が通る金属製の内管と、前記内管に外装される金属製の外管とを備えた二重管構造に構成され、
   前記加温機構は、前記内管と前記外管との間の筒状スペースに冷却水を導入可能な冷却水導入部と、前記筒状スペースから冷却水を導出可能な冷却水導出部とを有して構成され、
   前記終端部は、上流側の小径管部と、前記小径管部よりも径が大きい下流側の大径管部とを有する金属製で開先状の突入管によりなり、
   前記大径管部が、前記外管を貫通して前記内管と前記外管との双方に液密に固定されているブローバイガス還流装置。
2. 前記冷却水導入部は、前記外管に液密に貫通支持される入口管によりなり、前記冷却水導出部は、前記外管に液密に貫通支持される出口管によりなる請求項１に記載のブローバイガス還流装置。
3. 前記外管の上端部に、封止可能な開口部が上向き姿勢で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. 前記入口管と前記出口管とが前記外管に対して互いに反対側となる位置に配置されている請求項１～３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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