JP7103936B2 - ブローバイガス還流装置 - Google Patents

Description

本発明は、各種エンジンに適用されるブローバイガス還流装置であって、セパレータを備え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（以下、ヘッドカバーと略称する）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。

ブローバイガスを、ヘッドカバー内部を通してエンジン外へ（吸気通路へ）流す構造では、ヘッドカバー内における動弁機構の上側にガス通路を設けることが行われる。そのヘッドカバー内ガス通路には、ブローバイガスからオイル成分を捕捉するフィルタやセパレータが装備されている。

エンジン始動中は、フィルタやセパレータ、或いはガス通路通過中のブローバイガスから分離されたオイルなど、常にオイル成分が溜まってくるので、ガス通路の底部には捕捉されたオイル成分を下方に戻すオイル落し部が設けられている。このような例としては、特許文献１や特許文献２で開示されたものが知られている。

特開２０１２－５７５７５号公報 特開２０１１－２３１６８６号公報

ヘッドカバー内ガス通路においては、通常はそのガス通路の底部にブローバイガスの入口を設けているが、その下方には動弁機構があるため、飛散したオイルを一緒にガス入口から吸込まれてしまい易い問題がある。オイルを吸込んでの持ち去り量が増加すると、エンジンオイルが早期に減るので芳しくない。

本発明の目的は、一層の構造工夫により、動弁機構の上側にガス入口を有しながらも、そのガス入口からのオイル吸込みが抑制されるようにして、ヘッドカバー内ガス通路が良好に機能する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、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ヘッドカバーの内部を通して吸気通路に導くように構成され、
前記ヘッドカバー内に形成されるブローバイガス通路には、その底部において下向きに開口してブローバイガスを前記ブローバイガス通路に導くガス入口が設けられ、
一端が前記ガス入口に連通され、かつ、他端が前記ガス入口の高さ位置と前記ヘッドカバーの内部の上端の高さ位置との中間の高さ位置に開口される吸込み位置持上げ体が設けられ、
前記吸込み位置持上げ体は、前記ガス入口の下方に位置する底壁を有して前記ブローバイガス通路の前記ガス入口の部分を下方から外囲する無蓋箱状の部材に形成されていることを特徴とする。

例えば、前記吸込み位置持上げ体は、前記ガス入口の下方及び横側方を覆うことで断面形状がＪ字又はＬ字形状を呈する持上げ通路を備えていると好都合である。そして、前記吸込み位置持上げ体は、前記持上げ通路を形成する構成要素として、前記ヘッドカバーの壁及び／又は前記ブローバイガス通路を形成するための仕切り壁が用いられていてもよい。前記吸込み位置持上げ体の他端の開口位置が、ヘッドカバーの内部の上端近くに設定されている請求項１～３の何れか一項に記載のブローバイガス還流装置。

また、前記ヘッドカバーの内部に、ブローバイガスを導入するセパレータ入口と、フィルタと、オイル落し部と、ブローバイガスを導出するセパレータ出口とを備えたセパレータが組み込まれており、前記ガス入口はセパレータ入口により構成されていてもよい。

本発明によれば、吸込み位置持上げ体を設けることで、実質的にガス入口の位置を従来よりも高い位置に設定することができるから、動弁機構によってオイルが飛散されても、引き上げられたガス入口には届き難くなり、オイルがガス入口から吸込まれることが明確に軽減されるようになる。

その結果、動弁機構の上側にガス入口を有しながらも、そのガス入口からのオイル吸込みが抑制されるようになり、ヘッドカバー内ガス通路が良好に機能する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。

例えば、吸込み位置持上げ体は、ガス入口の下方及び横側方を覆うことで断面形状がＪ字又はＬ字形状を呈する持上げ通路を備えていれば、ブローバイガスはガス入口に入り易く、飛散オイルはよりガス入口に入り難くなり、前述の効果を強化できる利点がある。

（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 セパレータの左側面図

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、小型の産業用ディーゼルエンジンに適用した場合について、図面を参照しながら説明する。

図３に、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ヘッドカバー、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（図示省略）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ブローバイガス通路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の内部のブローバイガス通路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との間及びリブ壁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１（ａ）、図４、図５に示されるように、ヘッドカバー５内に形成されるブローバイガス通路Ｗには、その底部において下向きに開口してブローバイガスをブローバイガス通路Ｗに導くガス入口ｉが設けられ、一端がガス入口ｉに連通され、かつ、他端がガス入口ｉの高さ位置とヘッドカバー５の内部の上端の高さ位置との中間の高さ位置に開口される吸込み位置持上げ体４１が設けられている。

一例として、図４、図５に示されるように、吸込み位置持上げ体４１は、左側壁４１ａ、右側壁４１ｂ、前部壁４１ｃ、二股状の後部壁４１ｄと、これら全てに繋がる底壁１４ｅとを備えてなる略無蓋箱状の部材に形成されている。左右の側壁４１ａ，４１ｂは、セパレータＳの上面よりも若干低いがヘッドカバー５の上壁５Ａに近づけた高い位置まで延ばされている。前部壁４１ｃは、セパレータＳをボルト止めするためのカバー厚肉部５Ｅの底面５ｅに接する高さを有しており、前部壁４１ｃ及びカバー厚肉部５ＥとセパレータＳの側壁ｂとの前後間に狭く左右に広くて上下に細長い前持上げ通路４２（ｔ）が形成されている。

左右の側壁４１ａ，４１ｂとセパレータＳの側壁ｂとのそれぞれの間には、上下及び前後に長く左右に狭い左右の持上げ通路４３（ｔ），４４（ｔ）が形成されている。また、底壁１４ｅとセパレータＳの底壁ｂ（セパレータ入口１０）との上下間には、前後及び左右に広く、上下に狭い平坦通路４５（ｔ）が形成されている。後部壁４１ｄは、左右の持上げ通路４３，４４及び平坦通路４５の後端を閉塞するための壁である。

セパレータＳの前端部を外囲する吸込み位置持上げ体４１をヘッドカバー５の内部に設けたことにより、ブローバイガスｇは左右の側壁４１ａ，４１ｂの上端を乗り越えなければならず、かつ、その後に３箇所の狭小な空間部である持上げ通路ｔを通り、下方移動及び横移動して初めてセパレータ入口１０（ガス入口ｉ）に辿り着くことができる。セパレータ入口１０から見ると、あたかもシュノーケルのようなＪ字状やＬ字状を呈する持上げ通路ｔが形成されている。

つまり、吸込み位置持上げ体４１は、持上げ通路ｔを形成する構成要素として、ヘッドカバー５の壁５Ｄ及び／又はブローバイガス通路Ｗを形成するための仕切り壁（セパレータＳの側壁、底壁）ｂを用いている。そして、吸込み位置持上げ体４１の他端の開口位置となる左右の側壁４１ａ４１ｂの上端が、ヘッドカバー５の内部の上端近くに設定されている（図５を参照）。

以上のように、吸込み位置持上げ体４１の使用により、セパレータ入口１０の位置はそのままにしながら、実質的にブローバイガスｇの入口を高さｈ（図５を参照）で引き上げることができる。従って、動弁機構によってオイルが飛散されても、ヘッドカバー５の内部上端近くまで実質的にガス入口ｉが持上げられているから、オイル成分がブローバイガスｇと共に持ち去れることが格段に減る。

オイル成分よりも軽いブローバイガスｇは、吸込み位置持上げ体４１を乗り越えて容易にガス入口ｉに近づけるので、円滑にブローバイガス通路Ｗを進んでいくことができる。その結果、動弁機構の上側にガス入口ｉを有しながらも、そのガス入口ｉからのオイル吸込みが抑制されるようにして、ヘッドカバー５内のブローバイガス通路Ｗが良好に機能するように改善されたブローバイガス還流装置Ｂを提供することができる。

〔別実施形態〕
図４，５に示される吸込み位置持上げ体４１は、セパレータ入口１０を全て覆って持上げ通路ｔを構成しているが、セパレータ入口１０の半分とか２／３の面積について機能する構成の吸込み位置持上げ体４１でもよい。

５ ヘッドカバー
５Ｄ 壁
１０ セパレータ入口
１１ セパレータ出口
１２ オイル落し部
１４ｅ 底壁
４１ 吸込み位置持上げ体
Ａ 吸気通路
Ｓ セパレータ
Ｗ ブローバイガス通路
ｂ 仕切り壁
ｉ ガス入口
ｔ 持上げ通路

Claims (5)

1. クランクケースからのブローバイガスをヘッドカバーの内部を通して吸気通路に導くように構成され、
   前記ヘッドカバー内に形成されるブローバイガス通路には、その底部において下向きに開口してブローバイガスを前記ブローバイガス通路に導くガス入口が設けられ、
   一端が前記ガス入口に連通され、かつ、他端が前記ガス入口の高さ位置と前記ヘッドカバーの内部の上端の高さ位置との中間の高さ位置に開口される吸込み位置持上げ体が設けられ、
   前記吸込み位置持上げ体は、前記ガス入口の下方に位置する底壁を有して前記ブローバイガス通路の前記ガス入口の部分を下方から外囲する無蓋箱状の部材に形成されているブローバイガス還流装置。
   
2. 前記吸込み位置持上げ体は、前記ガス入口の下方及び横側方を覆うことで断面形状がＪ字又はＬ字形状を呈する持上げ通路を備えている請求項１に記載のブローバイガス還流装置。
3. 前記吸込み位置持上げ体は、前記持上げ通路を形成する構成要素として、前記ヘッドカバーの壁及び／又は前記ブローバイガス通路を形成するための仕切り壁が用いられている請求項２に記載のブローバイガス還流装置。
4. 前記吸込み位置持上げ体の他端の開口位置が、ヘッドカバーの内部の上端近くに設定されている請求項１～３の何れか一項に記載のブローバイガス還流装置。
5. 前記ヘッドカバーの内部に、ブローバイガスを導入するセパレータ入口と、フィルタと、オイル落し部と、ブローバイガスを導出するセパレータ出口とを備えたセパレータが組み込まれており、前記ガス入口はセパレータ入口により構成されている請求項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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