JP7049987B2 - ブローバイガス還流装置及びエンジン - Google Patents

Description

本発明は、産業用ディーゼルエンジンなどの各種エンジンに適用されるブローバイガス還流装置に関するものである。

産業用ディーゼルエンジンなどにおいては、ブローバイガスをシリンダヘッドカバーの内部を通してから吸気経路に戻す構造のブローバイガス還流装置を備えることが一般的である。

その場合、シリンダヘッドカバーにおけるブローバイガスの出口に、吸気通路に繋がるガス管路が接続される。シリンダヘッドカバーのガス出口は、ＰＣＶ弁などの調圧弁の直後に形成されることが多い。例えば、特許文献１（図２，６を参照）にて開示されるように、シリンダヘッドカバーの頂部において板金製のカバー蓋（天井壁：２７）を備えた調圧弁が配置され、調圧弁（ＰＣＶバルブ：３）の出口が、シリンダヘッドカバーのガス出口となる技術が知られている。

クランクケース内で発生するブローバイガスを、エンジン内（吸気側）に戻すことにより、クリーンな排気ガスの実現に寄与している。シリンダヘッドカバーのガス出口から出たブローバイガスは、金属パイプ、ゴムホース、或いは合成樹脂ホースなどのガス管路により、吸気マニホルドや過給機の吸い込み側に戻されている。

特開２０１２－５７５７５号公報

従来のブローバイガス還流装置における技術の問題点や改良すべき点は次のとおりである。即ち、極寒地域において、エンジン停止時にエンジン内のブローバイガス中の水分が冷やされ、エンジン内に結露が発生し、場合によっては凍結することがある。

外気に接する面や壁を持つ部位や断面積の少ない箇所では、凍結によりガス通路が詰まるおそれもある。例えば、シリンダヘッドカバーのガス出口と吸気通路とを繋ぐガス管路におけるシリンダヘッドカバー側の端部は、単独で露出された構造になり易いため、過冷や凍結のリスクが高い。

本発明の目的は、構造工夫により、ガス管路におけるシリンダヘッドカバー側の端部が冷され難いようにして、寒冷時におけるガス出口近くのガス管路での凍結や詰まりが生じないよう、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、ブローバイガス還流装置において、
クランクケースからのブローバイガスを、内部にガス通路が形成されているシリンダヘッドカバー及び前記シリンダヘッドカバーのガス出口に接続されるガス管路を通して吸気通路に戻すように構成され、
前記ガス管路のシリンダヘッドカバー側の端部が、カバー体により覆われており、
前記ガス管路のシリンダヘッドカバー側の端部のエンジン冷却ファン存在側に、前記エンジン冷却ファンによる冷却風が前記端部に及ぶことを規制又は阻止可能な風除けが設けられ、
前記風除けが、エンジンフックに着脱可能に取付けられていることを特徴とする。

例えば、前記カバー体は、一対の半割りカバー部材どうしを、前記ガス管路の管軸心方向に沿う軸心の回りで揺動開閉可能に連結することにより構成されているとよい。
そして、一方の前記半割りカバー部材における前記軸心と反対側の先端部に係合部が設けられ、かつ、他方の前記半割りカバー部材における前記軸心と反対側の先端部に被係合部が設けられ、前記係合部と前記被係合部との係合により、前記一対の半割りカバー部材を閉じた覆い姿勢に維持可能な係合機構が構成されていると好都合である。

前記カバー体は、前記ガス管路の外径よりも大なる内径を有していれば好都合である。

本発明によれば、ガス管路のシリンダヘッドカバー側の端部が、カバー体により覆われているので、カバー体が無い場合に比べて、断熱性が格段に向上する。従って、極寒などの寒冷時でもガス管路の端部の温度低下が抑制され、ブローバイガス中の水分が冷やされて結露が発生し、場合によっては凍結することが生じないようになる。

その結果、構造工夫により、ガス管路におけるシリンダヘッドカバー側の端部が冷され難いようにして、寒冷時におけるガス出口近くのガス管路での凍結や詰まりが生じないよう、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。

（Ａ）ヘッドカバー前部をガス入口開口の部位で上下に切った断面図、（Ｂ）ガス出口部をガス入口開口のやや左側にて上下に切った断面図 ヘッドカバー単品の平面図 産業用ディーゼルエンジンの平面図 セパレータの平面図 （Ａ）閉じ状態のカバー体を示す要部の正面図、（Ｂ）ある程度開いた状態のカバー体を示す要部の側面図 風除け及びその取付構造を示す要部の斜視図

以下に、本発明によるブローバイガス還流装置及びブローバイガス還流装付エンジンの実施の形態を、小型の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３に、ブローバイガス還流装置付エンジンである産業用ディーゼルエンジンＥの平面図が示され、１はエンジン冷却ファン、２はオルタネータ、３は過給機、４は排気処理装置、５はシリンダヘッド（符記省略）の上に組付けられるシリンダヘッドカバー（以下、ヘッドカバーと略称する）、６は複数のインジェクタ、７は燃料噴射用供給ポンプである。

本エンジンＥには、ブローバイガス還流装置Ｂ（図１，２を参照）が装備されており、クランクケース（図示省略）からのブローバイガスをヘッドカバー５の内部に形成されているガス通路Ｗ（図１を参照）を通し、極力オイル成分などを除いた状態で吸気通路Ａに戻す構成とされている。なお、吸気通路Ａの例としては、過給機３の吸気側ダクト３Ａが挙げられる（図４を参照）。

図３及び図４に示されるように、ヘッドカバー５は、インジェクタ装着用の４箇所の円孔５ａを有する上下中間壁５Ｃと、前側の上壁（以下、ヘッドカバー上壁と呼ぶ）５Ａと、後側の上壁５Ｂとを備えた無底箱状の部材である。ヘッドカバー上壁５Ａの後部には、ヘッドカバー上壁５Ａから上方突出する状態で形成されるガス出口部８が形成されている。ブレザ経路でもあるガス出口部８には、ブローバイガスｇを吸気通路Ａに戻すためのガス管路９が接続される。

ヘッドカバー上壁５Ａの下側には、図４で示されるセパレータ（オイルセパレータ）Ｓが収容されている。セパレータＳの平面視形状は、ヘッドカバー上壁５Ａの上方突出形状に合せてその内側にピッタリと内装できるように、略横向きＴ字状に形成されている。セパレータＳの前後及び右側のそれぞれに、ヘッドカバー５の内側にボルト止め装着するための挿通孔２４が形成されている。

セパレータＳは、その下面の前端部にブローバイガスの入口、即ちセパレータ入口１０が形成され、上面の後端部にブローバイガスの出口、即ちセパレータ出口１１が形成されている。セパレータＳの前後中間で右側の箇所に、大きく下方突出させたオイル落し部１２が形成されており、また、セパレータ入口１０とオイル落し部１２との前後方向の間にフィルタ（図示省略）が設けられている。

従って、クランクケースからのブローバイガスｇは、ヘッドカバー５の内部の前端部から、セパレータＳの下面前端部のセパレータ入口１０からセパレータＳの内部に入り、そこでフィルタ作用やオイル滴下作用を受けた後に、セパレータＳの上面後端部のセパレータ出口１１から出る、という具合に流れる。

セパレータ出口１１は、図１（Ａ）に示されるように、ヘッドカバー５のガス出口部８のガス入口開口１４に気密に対向配備されている。従って、セパレータ出口１１から出たブローバイガスｇは、ガス出口部８を通ってからガス管路９に流れて行くようになる。つまり、ヘッドカバー５の内部のガス通路Ｗは、そこに収容されるセパレータＳの内部にも形成されている。

図１（Ａ）、図２、図３に示されるように、ガス出口部８は、ブローバイガスｇを通す出口通路８Ａを形成すべくヘッドカバー上壁５Ａから上方に膨出した突出ケース部１５を備え、突出ケース部１５における出口通路８Ａの外側に空気層１６が形成されている。なお、図１（Ａ）において、５Ｄはヘッドカバー前壁である。

突出ケース部１５は、頂壁１５Ａ、前側の起立壁１７、後壁１９、左側の取出し壁２０、及び右側の右側壁２１を有している。起立壁１７、後壁１９、及び取出し壁２０は傾斜角度の付いた傾斜壁に形成されており、突出ケース部１５は裾広がり状の外観を呈している。やや左後方に向いた外面（符記省略）を持つ取出し壁２０には、前記出口通路８Ａの出口開口２２を備える庇壁２０Ａが形成されている。

突出ケース部１５は、ヘッドカバー５の内部となる下側に突出する通路壁１５Ｂを備えており、その通路壁１５Ｂに、側面視が上下逆向きのＬ字形状を呈する出口通路８Ａが形成されている。出口通路８Ａは、下端にガス入口開口１４を備える上下向き通路部８ａと、左端（先端）に出口開口２２を備える横向き通路部８ｂとを有する折れ曲がり通路に形成されている。起立壁１７の下端部の裏側には、図１に示されるように、セパレータＳと干渉しない範囲で下方突出するリブ壁２３が形成されている。

従って、図１（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、ヘッドカバー上壁５Ａから傾き角度θで立上る起立壁１７と通路壁１５Ｂの間及びリブ壁２３との間に跨る状態で空気層１６が形成されている。また、後壁１９と通路壁１５Ｂとの間にも空気層１６が形成されている。また、図４に示されるように、起立壁１７は、エンジン冷却風Ｒの流れ方向（矢印Ｙ方向）で上流側に対面する状態となるように、突出ケース部１５が構成されている。

以上のように構成されたヘッドカバーにより、次のとおりの作用効果が得られる。ヘッドカバー５のブレザ経路としてヘッドカバー上壁５Ａから突設されたガス出口部８の下方突出する通路壁１５Ｂの周囲に、外壁である起立壁１７との間に空気層１６が形成されている。そして、起立壁１７は水平から角度が付いた傾斜壁とされている。

つまり、従来品では１枚の壁であったところを、本実施形態では間に空気層１６を設けた二重壁構造（通路壁１５Ｂ、起立壁１７）としてあるので、断熱作用が格段に向上するようになる。従って、極寒などの寒冷時でも出口通路８Ａの温度低下が抑制され、ブローバイガス中の水分が冷やされて結露が発生し、場合によっては凍結することが生じないようになる。

また、突出ケース部１５は、エンジン冷却ファン１によるエンジン冷却風Ｒの風下に位置し、起立壁１７には直接的にエンジン冷却風Ｒがあたるようになる。しかしながらが、起立壁１７は傾き角度θによる傾斜壁とされているので、図１（Ａ）に矢印で示されるように、エンジン冷却風Ｒは滑らかに起立壁１７部位を吹き去っていくようになり、エンジン冷却風Ｒによる冷却作用も最小限に又は大きく抑制することが可能になる。

その結果、構造工夫により、突出ケース部１５に形成されたガス出口部８におけるブローバイガスｇが冷され難いようになり、寒冷時におけるガス出口での凍結や詰まりが生じないよう、改善されたヘッドカバー（シリンダヘッドカバー）５を提供することができる。

〔実施形態１〕
図２、図５に示されるように、ガス管路９のヘッドカバー５側の端部、即ち基端部９Ａが、カバー体２５により覆われている。カバー体２５は、一対の半割りカバー部材２５Ａ，２５Ｂどうしを、ガス管路９の管軸心９ａ方向に沿う軸心Ｐの回りで揺動開閉可能に連結することにより構成されている。各半割りカバー部材２５Ａ，２５Ｂは、いずれも合成樹脂材により形成されているが、それには限らない。

一方の半割りカバー部材２５Ａにおける軸心Ｐと反対側の先端部に係合部２６Ａが設けられ、かつ、他方の半割りカバー部材２５Ｂにおける軸心Ｐと反対側の先端部に被係合部２６Ｂが設けられ、これら係合部２６Ａと被係合部２６Ｂとで係合機構２６が構成されている。一方及び他方の半割りカバー部材２５Ａ，２５Ｂは、互いの基端部（符記省略）に軸心Ｐを有する支軸２９で、軸心Ｐに沿って交互に支軸２９を支持する構造（蝶番でよく知られた構造）により、揺動開閉可能に連結されている。

図５（Ａ），（Ｂ）に示されるように、係合部２６Ａと被係合部２６Ｂとの係合により、一対の半割りカバー部材２５Ａ，２５Ｂを閉じた覆い姿勢に維持可能な係合機構２６が構成されている。各半割りカバー部材２５Ａ，２５Ｂは、軸心Ｐの方向視で半円環形状を為しており、閉じた覆い姿勢では円環状のカバー体２５となるように構成されている。

係合部２６Ａは、一方の半割りカバー部材２５Ａの先端外周部から軸心Ｐに対する周方向に突設された鉤状の引掛けフックによりなり、例えば、軸心Ｐ方向に離れて３箇所に形成されている。被係合部２６Ｂは、他方の半割りカバー部材２５Ｂの先端外周部から径外側に隆起形成された引掛け突起によりなり、係合部２６Ａに対応する３箇所に形成されている。係合部２６Ａも被係合部２６Ｂも可撓性を有する合成樹脂製であり、主に係合部２６Ａの弾性変形により、カバー体２５の開閉操作に伴って被係合部２６Ｂとの係合及び係合解除が行われるものである。

また、カバー体２５は、ガス管路９の外径９ｒよりも大なる内径２５ｒ（２５ｒ＞９ｒ）を有している。故に、カバー体２５を基端部９Ａの外装した状態では、これらカバー体２５と基端部９Ａとの間の全周に空気層３０が形成されるように、カバー体２５の内側に内周突起条３１が形成されていると好都合である。内周突起条３１は、各半割りカバー部材２５Ａ，２５Ｂのそれぞれの径内側に形成された半割り周条３１Ａ，３１Ｂにより構成されている。各半割り周条３１Ａ，３１Ｂは、例えば、軸心Ｐの方向に離れて２箇所ずつ形成されている。

従って、カバー体２５を基端部９Ａに組付けるには、まず、各半割りカバー部材２５Ａ，２５Ｂを開いた状態とし、その開き状態のカバー体２５を横移動させて基端部９Ａを内側に配置する。次に、その状態で各半割りカバー部材２５Ａ，２５Ｂを閉じ揺動移動させ、各係合部２６Ａを各被係合部２６Ｂに係合させて係合機構２６をロック状態とし、カバー体２５を閉じた覆い姿勢として基端部９Ａを覆う組付け状態にすることができる。覆い姿勢のカバー体２５と基端部９Ａとの間には空気層３０が全周に形成され、優れた断熱性を得ている。

カバー体２５を基端部９Ａに設けたことにより、カバー体２５を持たない場合に比べて、基端部９Ａの断熱性が格段に向上する。従って、極寒などの寒冷時でも基端部９Ａの温度低下が抑制され、ブローバイガス中の水分が冷やされて結露が発生し、場合によっては凍結することが生じないようになる。また、カバー体２５は二つ割り構造とされているので、エンジンの製造時から装備するばかりでなく、市場に出回っている状態のエンジン（例：農用トラクタのエンジン）に後付け装着することができる利点がある。

その結果、構造工夫により、ガス管路９におけるヘッドカバー５側の端部である基端部９Ａが冷され難いようにして、寒冷時におけるガス出口部８近くのガス管路９での凍結や詰まりが生じないよう、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。

〔実施形態２〕
図６に示されるように、ガス管路９のヘッドカバー側の基端部９Ａのエンジン冷却ファン１の存在側に、エンジン冷却ファン１によるエンジン冷却風Ｒが基端部９Ａに及ぶことを規制又は阻止可能な風除け２７が設けられている。風除け２７は、ヘッドカバー５のサイドに設けられたエンジンフック２８に、例えばボルト・ナット構造により着脱可能に取付けられている。

合成樹脂材や金属板製などによる風除け２７は、ヘッドカバー５のガス出口部８やガス管路９の基端部９Ａにエンジン冷却風Ｒが及ばない又は規制されるようになる。故に、エンジン冷却風Ｒによって冷やされる不利が軽減又は激減され、その点からも基端部９Ａの過冷却が抑制され、ブローバイガス中の水分が凍結するとか、それによって各部に詰まりが生じることが無くなり、改善されたブローバイガス還流装置を提供に寄与できる。

〔別実施形態〕
カバー体２５は、１つの部品からなる円環状のものでもよい。少なくともエンジンＥの製造時には、カバー体２５をガス管路９に装着することができる。カバー体２５は、円環状だけで無く、Ｃ字状の断面形状を有するものでもよく、その場合にはカバー体２５の弾性変形により、基端部９Ａに装着及び取り外しすることが可能になることもある。

風除け２７は、図６に示す場合よりも大きいものや、他の箇所（過給機３や排気マニホルド）に誘導さえる機能が施されたものでもよい。

１ エンジン冷却ファン
５ シリンダヘッドカバー
８ ガス出口
９ ガス管路
９Ａ シリンダヘッドカバー側の端部
９ａ 管軸心
９ｒ ガス管路の外径
２５ カバー体
２５Ａ 一方の半割りカバー部材
２５Ｂ 他方の半割りカバー部材
２５ｒ 内径
２６ 係合機構
２６Ａ 係合部
２６Ｂ 被係合部
２７ 風除け
２８ エンジンフック
Ａ 吸気通路
Ｂ ブローバイガス還流装置
Ｐ 軸心
Ｗ ガス通路

Claims (4)

1. クランクケースからのブローバイガスを、内部にガス通路が形成されているシリンダヘッドカバー及び前記シリンダヘッドカバーのガス出口に接続されるガス管路を通して吸気通路に戻すように構成され、
   前記ガス管路のシリンダヘッドカバー側の端部が、カバー体により覆われており、
   前記ガス管路のシリンダヘッドカバー側の端部のエンジン冷却ファン存在側に、前記エンジン冷却ファンによる冷却風が前記端部に及ぶことを規制又は阻止可能な風除けが設けられ、
   前記風除けは、エンジンフックに着脱可能に取付けられているブローバイガス還流装置。
2. 前記カバー体は、一対の半割りカバー部材どうしを、前記ガス管路の管軸心方向に沿う軸心の回りで揺動開閉可能に連結することにより構成されている請求項１に記載のブローバイガス還流装置。
3. 一方の前記半割りカバー部材における前記軸心と反対側の先端部に係合部が設けられ、かつ、他方の前記半割りカバー部材における前記軸心と反対側の先端部に被係合部が設けられ、
   前記係合部と前記被係合部との係合により、前記一対の半割りカバー部材を閉じた覆い姿勢に維持可能な係合機構が構成されている請求項１又は２に記載のブローバイガス還流装置。
4. 前記カバー体は、前記ガス管路の外径よりも大なる内径を有している請求項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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