JP7103937B2 - 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、
前記ガス入口からのオイル吸込みを抑制又は規制するオイル吸込み規制機構が設けられ、
前記ガス入口の下方に、前記オイル吸込み規制機構に向かうブローバイガスの流れを迷路状態とするラビリンス具が設けられ、
前記ラビリンス具は、前記オイル吸込み規制機構の下方に横臥姿勢で配置されるカバー板を有して、前記ガス入口と前記カバー板との上下空間が前後左右に開いている状態に構成されていることを特徴とする。

例えば、前記ラビリンス具は、前記ガス入口の下方に横臥姿勢で配置されるカバー板を有して構成されているとよく、前記カバー板は、前後方向視で前記ガス入口を上回る大きさのものに設定されているとさらによい。

そして、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と好都合である。この場合、前記ラビリンス具又は前記カバー板が前記セパレータに支持されているとよい。

本発明によれば、ガス入口に向かうブローバイガスの流れを迷路状態とするラビリンス具をガス入口の下方に設けてあるから、ガスなどの質量の軽い流体は問題なくガス入口に入れるが、オイルミストなど質量の重いものは慣性が大きくて曲がり移動しにくいので、ガス入口に到達することが困難になる。

従って、動弁機構によって飛散されたオイルがヘッドカバー内に充満する状態であっても、質量の軽いブローバイガスは迷路であっても円滑にガス入口に流れていくにやいして、比較的質量の思いオイルミストなどの液体成分は迷路を通過できない割合が増えるので、ガス入口から吸込まれることが明確に減少されるようになる。

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。

（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 セパレータの底面図 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。

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、ガス入口ｉ又はその下に配置されて、ガス入口ｉからのオイル吸込みを抑制又は規制するオイル吸込み規制機構Ｃが設けられている。オイル吸込み規制機構Ｃは、ガス入口ｉを覆うルーバー３２を有して構成されている。

ルーバー３２は、互いに同じ前後向きに揃えて配列される複数の羽板３３が、セパレータ入口（ガス入口ｉ）に入り込む状態で支持されることにより構成されている。複数の羽板３３は例えば左が下となる左右方向に傾斜されており、従って、羽板３３どうしの間の傾斜開口部３４の向き（傾斜の向き）は、気筒直列方向（前後方向）と交差する方向（左右方向）とされている。

例えば、セパレータＳのハウジング３５が合成樹脂材の型成形（射出形成やブロー成形も可能）で形成されており、その型成形時に複数の羽板３３も形成することができる。また、図示は省略するが、矩形開口のセパレータ入口１０に、別部品のルーバーを埋め込むように装備してもよい。なお、本実施形態では、ヘッドカバー５内のブローバイガス通路Ｗのガス入口ｉはセパレータ入口１０で兼ねられている。また、セパレータＳにおけるセパレータ出口１１の下方に、コイルスプリングを用いたリリーフバルブ３６を設けてもよい。

下向きに開口するセパレータ入口１０（ガス入口ｉ）は、その下に動弁機構があるので、飛散オイルがセパレータ入口１０から吸込まれやすい位置関係にある。しかしながら、本発明では、ルーバー３２でなるオイル吸込み規制機構Ｃがセパレータ入口１０に設けられているので、動弁機構によってオイルが飛散されても、複数の羽板３３によって撥ね返され、オイル持ち去りが格段に減少されるようになる。

そして、ブローバイガスｇは、複数の傾斜開口部３４から難なくセパレータＳに入れるので、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Ｂを提供することができる。

〔実施形態１〕
図４～図６に示されるように、ガス入口ｉ（セパレータ入口１０）の下方に、ガス入口ｉに向かうブローバイガスｇの流れを迷路状態とするラビリンス具５１が設けられている。ラビリンス具５１は、ガス入口ｉの下方に横臥姿勢で配置されるカバー板５２を有して構成されており、カバー板５２は、前後方向視でガス入口ｉを上回る大きさのものに設定されている。

カバー板５２は、複数のステー５３により、ガス入口ｉから少し下方とんる高さ位置においてセパレータＳに支持されている。ステー５３は棒状であり、ガス入口ｉを持つセパレータ底面５４とカバー板５２との上下空間は、前後左右に十分開いている。

カバー板５２が無い従来の状態では、ブローバイガスｇは広い開口のガス入口ｉからすんなりセパレータＳ内に進入できるが、カバー板５２が邪魔板となる本発明のものでは、図６に示されるように、ブローバイガスｇは前後左右の横方向から大きく迂回しながらガス入口ｉに進むことになる。

従って、慣性質量の重いオイル成分は、横方向から進んできても曲がりきれず、ガス入口ｉに入りことなく直進してしまう。しかしながら、慣性質量の少ないブローバイガス（気体成分）ｇは、カバー板５２があっても円滑に曲がりながら進み、良好にガス入口ｉ（セパレータ入口１０）からセパレータＳ内に入ることができる。

〔別実施形態〕
ガス入口ｉ（セパレータ入口１０）より小さい大きさのカバー板５２によるラビリンス具５１や、前後左右の何れかに傾斜させた斜め配置（図示省略）のカバー板５２を設けるラビリンス具５１としてもよい。

５ ヘッドカバー
１０ セパレータ入口
１１ セパレータ出口
１２ オイル落し部
３２ ルーバー
３３ 羽板
５１ ラビリンス具
５２ カバー板
Ａ 吸気通路
Ｃ オイル吸込み規制機構
Ｗ ブローバイガス通路
ｉ ガス入口

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、
   前記ガス入口からのオイル吸込みを抑制又は規制するオイル吸込み規制機構が設けられ、
   前記ガス入口の下方に、前記オイル吸込み規制機構に向かうブローバイガスの流れを迷路状態とするラビリンス具が設けられ、
   前記ラビリンス具は、前記オイル吸込み規制機構の下方に横臥姿勢で配置されるカバー板を有して、前記ガス入口と前記カバー板との上下空間が前後左右に開いている状態に構成されているブローバイガス還流装置。
2. 前記カバー板は、前後方向視で前記ガス入口を上回る大きさのものに設定されている請求項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又は２に記載のブローバイガス還流装置。
4. 前記ラビリンス具又は前記カバー板が前記セパレータに支持されている請求項３に記載のブローバイガス還流装置。
5. 前記オイル吸込み規制機構は、互いに同じ向きに揃えて配列される複数の羽板を前記ガス入口に入り込む状態で支持することでなるルーバーを有して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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