JP7109405B2 - 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。

ブローバイガスは、内燃機関における燃焼室内の混合気や燃焼ガスが、ピストンとシリンダとの間隙（詳しくは、ピストンリングとシリンダとの間隙）からクランクケース内に漏れ出したものを指す。すなわち、未燃焼ガスや排ガス、及びこれらがエンジンオイル（以下、単にオイルと略称する）と混ざったオイルミストと呼ばれるものも含まれている。このブローバイガスが、クランクケース内に入ると、エンジンオイルの劣化や金属の腐食、さらには大気汚染の原因になる。

従って、クランクケース内に溜まるブローバイガスを吸気経路に還流させて、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を設けることが一般に行われている。しかし、ブローバイガスは、オイルミストだけでなく、排ガス中に含まれる水分などが混ざったものであるため、そのまま吸気経路に還元させると都合が悪い場合がある。

そこで、ブローバイガス還流装置においては、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経路に戻すために、ブローバイガス中の主にオイル成分を捕捉して除去するオイルセパレータが設けられている。オイルセパレータが単独部品として外装されたエンジンとしては、特許文献１において開示されたものが知られている。

ブローバイガスを吸気経路に戻す配管などを備えたブローバイガス還流装置は、基本的にエンジンに外装されて外部露出されているので、寒さには弱い傾向がある。即ち、冬の北国などの低温状況では、ブローバイガスが冷やされてブローバイガス中の水分が凍結してしまうとか、それによって詰まりが生じることがある。

特に、エンジン外装のオイルセパレータは表面積が大きく冷えやすい傾向にあり、内部でブローバイガス中の水分が凍結することがある。水分が凍結すると、ブローバイ還流機能に支障をきたすだけでなく、捕捉したオイルの戻し口などが詰まり、オイルセパレータ内部にオイルが異常に溜まってオイル分離機能が阻害され、また、クランクケース内圧が上昇して不測のオイル漏れを招くおそれもある。

特開２０１８‐３６２８号公報

本発明の目的は、鋭意研究により、外装されたオイルセパレータにおけるブローバイガス中の水分が凍結することによる前述の不都合が抑制又は解消されるように、より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から吸気通路に導くように構成され、
ブローバイガスからオイルを捕捉して除去するオイルセパレータが前記ヘッドカバーの内部に取付けられ、
前記オイルセパレータは、ブローバイガスを増速させる増速機構と、増速されたブローバイガスを衝突させる壁面と、を備えるインパクタ構造のフィルタ部を有し、
前記オイルセパレータは、前記ヘッドカバーの頂壁の内面に沿う状態で、前記ヘッドカバーの内部における上部に配置され、
前記ヘッドカバーにおけるブローバイガスの出口部の外側に調圧弁が設けられ、前記調圧弁のブローバイガス入口に、前記オイルセパレータのブローバイガス出口が前記出口部を挟んで重ねられていることを特徴とする。

この場合、前記調圧弁を昇温可能な加温機構が設けられているとより好都合である。

前記オイルセパレータは、前記ヘッドカバーの内部に位置する動弁機構の隙間部分に向けて下方突出されるオイル落し部を備え、前記オイル落し部は、ブローバイガス流れ方向で前記フィルタ部の下流側に配置されていると好都合である。

本発明によれば、オイルセパレータがヘッドカバーに内装されているから、外装される場合に比べて、直接に外気に触れることがなく冷やされ難くなり、冬季や寒冷地などにおけるブローバイガス中の水分凍結のおそれが解消又は明確に抑制されるようになる。

そして、フィルタ部としてインパクタ構造が採用されているから、比較的狭い空間においても効率よくブローバイガス中のオイル成分を捕捉できるようになり、小型のフィルタでありながら外装フィルタと同等のオイル捕捉性能を発揮させることが可能になる。

その結果、インパクタ構造のフィルタ部を持つオイルセパレータをヘッドカバーに内装することができたので、外装されたオイルセパレータにおけるブローバイガス中の水分が凍結することによる前述の不都合が抑制又は解消されるように、より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。

ヘッドカバーなどを示す平面図 ヘッドカバーの内部構造を示す図１のＺ－Ｚ線断面図 ヘッドカバー及びオイルセパレータを示す底面図 オイルセパレータ及び調圧弁を示す要部の拡大断面図

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、産業用の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。なお、各図において、相対的な方向を示すために前後左右の文字を記載してあり、実際のエンジンにおける前後左右と一致してもしなくてもよいものとする。

図２に示されるように、ブローバイガス還流装置Ａは、クランクケース１からのブローバイガスを、ヘッドカバー２の内部を通してから吸気通路ｋに導くシステムとしてディーゼルエンジン（図示省略）に構成されている。ブローバイガス還流装置Ａにおける主要な構成要素は、シリンダヘッド（図示省略）の上に組み付けられるヘッドカバー２、及びヘッドカバーに内装されるオイルセパレータ３である。

図１～図３に示されるように、前後に長い形状のヘッドカバー２は、無底箱状で金属（アルミ合金など）製であって、シリンダヘッド（図示省略）の上部及びシリンダヘッドに構成されている動弁機構（図示省略）の蓋となる部品である。ヘッドカバー２は、頂壁２ａ、左側壁２ｂ、右側壁２ｃ、前側壁２ｄ、後側壁２ｅを有し、頂壁２ａには、エンジンオイル投入用の注入口４、及びブローバイガスの出口部５が形成されている。

出口部５は、頂壁２ａに立設される円筒状の周壁５ａ、環状上面５ｂ、及び出口開口５ｃを有している。出口部５には、環状上面５ｂに載せ付けられる状態で調圧弁Ｂが取付けられている。図２、図４に示されるように、調圧弁Ｂは、ダイヤフラム弁による弁部６を設けて構成されており、そのブローバイガス入口である入口開口６ａが出口開口５ｃに対向する状態に設定されている。

図２～図４に示されるように、合成樹脂製のオイルセパレータ３は、ブローバイガスからオイルを捕捉して除去するものとして、ヘッドカバー２の頂壁２ａの内面に沿う状態の上下に薄い扁平な箱体に形成されて、ヘッドカバー２の内部における上部に配置されている。オイルセパレータ３は、ブローバイガス入口７、ブローバイガス中のオイル成分を捕捉するフィルタ部８、捕捉されたオイル成分を下方排出するためのオイル落し部９、ブローバイガス出口１０などを有して構成されている。

オイルセパレータ３の前端部に設けられているブローバイガス入口７は、下方突出させた水平向きの邪魔板部７ａを用いて、前後又は左右の横方向からブローバイガスｇを吸い込む横向き開口７ｂ、７ｂを有している。ブローバイガス入口７のすぐ後には、前側の上向き壁板１１ａ及び後側の下向き壁板１１ｂによるラビリンス構造部１１が設けられている。なお、邪魔板部７ａに孔７ｃ設けてもよい（図３参照）。

図２、図４に示されるように、オイルセパレータ３の前後中間の位置には、ブローバイガスを増速させる増速機構１２と、増速されたブローバイガスを衝突させる壁面１３と、を備えるインパクタ構造のフィルタ部８が装備されている。増速機構１２としては、ノズルやオリフィスなどによりなり、その先に（後方に）上下向き姿勢の板材でなる壁面１３が配置されている。つまり、ブローバイガスｇを増速機構１２で増速させて壁面１３に衝突させることにより、ブローバイガスｇ中のオイル成分（水分が含まれることもある）をフィルタ部８で効率よく捕捉して回収することができる。

図２、図４に示されるように、フィルタ部８の後側には、比較的大きな空間部１４が設けられており、その空間部１４の後部にオイル落し部９が形成されている。なお、フィルタ部８の直前に、オイルセパレータ３におけるフィルタ部８の前側部分で回収されたオイル成分を下方排出可能な流下排出部１５が、下方に張り出る状態で形成されてもよい。

図２、図４に示されるように、オイル落し部９は、オイルセパレータ３の低壁３ａにおける最も低い箇所から大きく下方突出する筒状部９ａによりなり、筒状部９ａは、図示しない動弁機構における隙間部分（バルブとバルブとの間など）に配策されている。また、筒状部９ａの下端部には、オイルの下方移動は許容氏、上昇移動は阻止する逆止弁１６が設けられている。逆止弁１６は、筒状部９ａにある程度のオイルが溜まると開弁するように設定されていると好ましい。

図２、図４に示されるように、フィルタ部８とオイル落し部９との前後間におけるオイルセパレータ３の上壁３ｂに、円筒状で上方突出するブローバイガス出口１０が形成されている。円形の開口部１０ａをブローバイガス出口１０は、ヘッドカバー２の出口部５、詳しくは出口開口５ｃに丁度嵌まりこむ形状及び寸法に設定されている。
従って、調圧弁Ｂの入口開口６ａに、オイルセパレータ３のブローバイガス出口１０がヘッドカバー２の出口部５を挟んで重ねられている。

調圧弁Ｂは、弁部６を通過したブローバイガスｇを排出する筒状で前向きの弁出口６ｂを備えている。図２に示されるように、弁出口６ｂから出たブローバイガスは、配管やホースなどによるガス通路（図示省略）を経て、吸気通路ｋ（吸気マニホルドは過給機など）に還流されるように構成されている。なお、図４においては、調圧弁Ｂの上下中心線から後側（紙面右側）の部分は、左右方向で切った断面図として描いてある。

図１、図２に示されるように、調圧弁Ｂを昇温可能な加温機構１７が設けられている。加温機構１７は、一例として電熱ヒータであり、弁体６Ａの後部に密着する状態で設けられている。オイルセパレータ３に外装されている調圧弁Ｂは、ヘッドカバー２に内装されているオイルセパレータ３に比べて冷え易いので、加温機構１７によって温めることが可能に構成されている。

以上説明したように、オイルセパレータ３がヘッドカバー２に内装されているから、外装される場合に比べて、直接に外気に触れることがなく冷やされ難くなり、冬季や寒冷地などにおけるブローバイガス中の水分凍結のおそれが解消又は明確に抑制される効果が得られる。そして、フィルタ部８としてインパクタ構造が採用されているから、比較的狭い空間においても効率よくブローバイガス中のオイル成分を捕捉できるようになり、小型のフィルタでありながら外装フィルタと同等のオイル捕捉性能が発揮できる利点もある。

つまり、凍結リスクのあったオイルセパレータ３（フィルタ部８）をヘッドカバー２の内部に収めるようにしたので、フィルタ部８の内部凍結のリスクが解消又は大きく減少するとともに、吸気通路ｋと繋ぐホースなどのブローバイガス配管の全体長さを短くすることができるから、ブローバイガス温度の低下が抑えられるなど、その点でも凍結のリスクが抑制されるようになった。

〔別実施形態〕
オイルセパレータ３は、ヘッドカバー２の頂壁２ａの内面に複数個所ボルト止めすることで取付ける構造であるが、嵌め込みにより、或いは嵌め込みとビス止めとの併用により取付ける構造でもよい。また、調圧弁Ｂとしては、ＰＣＶ弁など種々の変更設定が可能である。

１ クランクケース
２ ヘッドカバー
２ａ 頂壁
３ オイルセパレータ
５ 出口部
６ａ ブローバイガス入口
８ フィルタ部
９ オイル落し部
１０ ブローバイガス出口
１２ 増速機構
１３ 壁面
１７ 加温機構
Ｂ 調圧弁
ｋ 吸気通路

Claims (3)

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から吸気通路に導くように構成され、
   ブローバイガスからオイルを捕捉して除去するオイルセパレータが前記ヘッドカバーの内部に取付けられ、
   前記オイルセパレータは、ブローバイガスを増速させる増速機構と、増速されたブローバイガスを衝突させる壁面と、を備えるインパクタ構造のフィルタ部を有し、
   前記オイルセパレータは、前記ヘッドカバーの頂壁の内面に沿う状態で、前記ヘッドカバーの内部における上部に配置され、
   前記ヘッドカバーにおけるブローバイガスの出口部の外側に調圧弁が設けられ、
   前記調圧弁のブローバイガス入口に、前記オイルセパレータのブローバイガス出口が前記出口部を挟んで重ねられているブローバイガス還流装置。
2. 前記調圧弁を昇温可能な加温機構が設けられている請求項１に記載のブローバイガス還流装置。
3. 前記オイルセパレータは、前記ヘッドカバーの内部に位置する動弁機構の隙間部分に向けて下方突出されるオイル落し部を備え、前記オイル落し部は、ブローバイガス流れ方向で前記フィルタ部の下流側に配置されている請求項１又は２に記載のブローバイガス還流装置。

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