JP7183144B2 - エンジン用ヘッドカバー - 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のエンジンであって、ブローバイガス還流装置を備えたエンジンに好適なエンジン用ヘッドカバーに関するものである。

ブローバイガス還流装置を備えたエンジンにおいては、クランクケースからのブローバイガスを、ヘッドカバーを通してからエンジン外に取出して吸気通路に戻す構造を採るものが多い。この場合、ヘッドカバーの内部に形成されたカバー内ガス通路には、通常、ブローバイガス中のオイル成分を取り除くためのオイルセパレータ（オイルフィルタ）が装備されている。このように、オイルセパレータをヘッドカバー内に装備した構造、いわゆる内装セパレータを有するものとしては、特許文献１などが知られている。

また、オイルセパレータをヘッドカバーの外に専用の部品として装備する構造、即ちエンジン外装オイルセパレータを採るエンジンもあり、例えば、特許文献２において開示されたディーゼルエンジンが知られている。エンジン外装オイルセパレータでは、配置スペースの制約が緩いので、十分な容量を持つ大きなものも装着できる利点がある。

つまり、ヘッドカバー内装オイルセパレータは、容量に制限はあるがブローバイガス還流装置をコンパクトにまとめられる利点があり、容量に余裕のあるエンジン外装オイルセパレータを持つ場合は、配置の制約が厳しいとともにエンジンが嵩張り易い不利がある。従来は、エンジンの大きさや搭載機種などの種々の条件により、内装か外装かが選択されていた。

例えば、排気量は同じか少し異なる程度のシリーズエンジンにおいては、搭載される農機の種類や輸出国での使い方などにより、基本は同じエンジンでありながら、内装オイルセパレータ仕様と外装オイルセパレータ仕様との両方を設定することがある。これら両者の仕様では、ヘッドカバーでのブローバイガスの配管取り回しが大きく異なるので、それぞれの仕様に適したヘッドカバーが必要になる。

従って、ヘッドカバーの金型も２種類必要になり、基本は同じエンジンでありながらも型費が倍増することにより、生産コストや商品としてのコストが割高になる点で改善の余地が残されていた。

実開昭６２－１８８５１０号公報 特開２０１８－３６２８号公報

本発明の目的は、構造工夫により、ヘッドカバー内装オイルセパレータ仕様とエンジン外装オイルセパレータ仕様とのそれぞれのエンジンであっても、各々のヘッドカバーの共通化が行えるようにして、型費の節減によるコストダウンが可能となるように改善されたエンジン用ヘッドカバーを提供する点にある。

本発明は、エンジン用ヘッドカバーにおいて、
クランクケースからのブローバイガスを吸気通路に導くためのカバー内ガス通路と、
前記カバー内ガス通路の終端部のヘッドカバー壁に形成されるガス出口と、
前記カバー内ガス通路以外のカバー内空間部に臨む状態でヘッドカバー壁に形成されるガス中間出口部と、
前記カバー内ガス通路に臨む状態でヘッドカバー壁に形成されるガス中間入口部と、を備えるとともに、
前記ガス中間出口部及び／又は前記ガス中間入口部は、エンジン外装オイルセパレータへのブローバイガス給排通路の連通接続を可能とすべくヘッドカバー壁を貫通する通孔が形成された開通仕様と、ヘッドカバー壁の内部側へのオイルセパレータ配置を可能すべく前記通孔を形成しない閉塞仕様と、の選択が可能とされていることを特徴とする。

本発明に関して、上述した構成（手段）以外の特徴構成や手段ついては、請求項２～６を参照のこと。

本発明によれば、ヘッドカバーに形成されているガス中間出口部やガス中間入口部は、それぞれを内外貫通させる通孔の有無が選択できる構造のものとされている。故に、ガス中間出口部やガス中間入口部は、エンジン外装オイルセパレータへのブローバイガス給排通路の連通接続を可能とすべくヘッドカバー壁を貫通する通孔が形成された開通仕様と、ヘッドカバー壁の内部側へのオイルセパレータ配置を可能とすべく通孔を形成しない閉塞仕様と、の選択が可能である。

つまり、開通仕様と閉塞仕様という、互いに構造が異なる２種類のヘッドバーでありながら、型成形に要する型（金型）は１種類で済むものとなる。通孔の有無については、後加工の有無により使い分け可能であり、孔を開ける程度の機械加工は極めて簡単で廉価に行える。

その結果、構造工夫により、ヘッドカバー内装オイルセパレータ仕様とエンジン外装オイルセパレータ仕様とのそれぞれのエンジンであっても、各々のヘッドカバーの共通化が行えるようにして、型費の節減によるコストダウンが可能となるように改善されたエンジン用ヘッドカバーを提供することができる。

産業用ディーゼルエンジンの平面図 図１のエンジンの右側面図 ヘッドカバーの平面図 図３のヘッドカバーの底面図 図３のヘッドカバーの右側面図 図３のヘッドカバーにおけるＺ－Ｚ線の断面図 ヘッドカバー部位でのブローバイガス還流装置の原理構造を示し、（Ａ）はセパレータ外装仕様の模式図、（Ｂ）はセパレータ内装仕様の模式図 セパレータ内装仕様のエンジン用ヘッドカバーの底面図

以下に、本発明によるエンジン用ヘッドカバーの実施の形態を、農用トラクタなどに適用されるブローバイガス還流装置を有する産業用ディーゼルエンジンのヘッドカバーについて、図面を参照しながら説明する。

図１及び図２に、ブローバイガス還流装置付の直列４気筒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が示されている。このエンジンＥは、シリンダブロック１の上にシリンダヘッド２が組付けられ、シリンダヘッド２の上にヘッドカバー（エンジン用ヘッドカバー）３が組付けられている。シリンダブロック１の下部がクランクケース１Ａであり、クランクケース１Ａの下にはオイルパン４が組付けられている。

エンジンＥの前部には、冷却ファン５、オルタネータ（セルダイナモ）６、ベルト伝動機構７などが配置され、エンジンＥの後部にはフライホイールハウジング８が設けられている。エンジンＥの右サイドには前記オルタネータ６、吸気マニホルド３０、オイルセパレータ（エンジン外装オイルセパレータ）９などが配置され、エンジンＥの左サイドには、吸気マニホルド（符記省略）、過給機（ターボ）１１、ＥＧＲクーラ（符記省略）などが配置されている。

エンジンＥは、ブローバイガス中のオイル成分を除去するオイルセパレータ９が、専用の部品としてヘッドカバー３の外部に配置される仕様（エンジン外装オイルセパレータ仕様、以下「セパレータ外装仕様」と呼ぶ）である。図示は省略するが、このエンジンＥと基本は同じで詳細が異なる（例：排気量が少し大きい又は小さい、出力の違い、など）ことから、オイルセパレータがヘッドカバー内にある仕様（ヘッドカバー内装オイルセパレータ仕様、以下「セパレータ内装仕様」と呼ぶ）のエンジンも設定されている。

〔セパレータ外装仕様のヘッドカバー３などについて〕
セパレータ外装仕様のエンジンＥ（図１，２に示すエンジン）では、ヘッドカバー３に、外装のオイルセパレータ９に対するブローバイガスの出口（ガス中間出口部）と入口（ガス中間入口部）とを設ける必要があるが、そのような出口と入口は、セパレータ内装仕様のエンジンにおけるヘッドカバーには必要がない。従って、セパレータ外装仕様のヘッドカバー３と、セパレータ内装仕様のヘッドカバー３３（図８参照）とは別部品になるため、それぞれに成形用の金型が必要になる、というのが従来の技術常識であった。

それに対して、本発明では、主にガス中間出口部及びガス中間入口部に関する構造工夫により、各仕様のヘッドカバー３，３３を１つの金型で成形できるようにすることに成功している。次に、前述の構造工夫がなされたヘッドカバーについて、セパレータ外装仕様のヘッドカバー３を用いて説明する。

図３～図６に示されるように、セパレータ外装仕様のエンジンＥに用いられるヘッドカバー３は、上部左部の一部を上方突出させてなる突出カバー部３Ａと、主カバー部３Ｂとを備える段付き無底箱状の部品である。突出カバー部３Ａはカバー天井壁３ａと周壁３ｓとを有しており、その内部空間はブローバイガスを通すためのカバー内ガス通路Ｗである。主カバー部３Ｂは、カバー上壁３ｂ、カバー前壁３ｆ、カバー後壁３ｒ、カバー左壁３ｃ、カバー右壁３ｄを有し、その内部空間は、ロッカーアームなどの動弁機構（図示省略）を配置するための動弁室Ｓである。

図３～図６において、１２はインジェクタ用孔、１３はオイル給油口孔、１４は調圧弁１５（ＰＣＶ弁などであって図１参照）を設ける場所として突出カバー部３Ａの前端部に形成された起立壁である。突出カバー部３Ａの内側の底部位には、下向きで前後に長い略ループ状の取付座１６が形成されており（図４参照）、実機においては、取付座１６には仕切り板１７がボルト止めされる。仕切り板１７は、ブローバイガスの通路であるカバー内ガス通路Ｗを個室化（孤立化）させるために動弁室Ｓとを仕切る底板部材である。

つまり、セパレータ外装仕様におけるカバー内ガス通路Ｗは、突出カバー部３Ａ（カバー天井壁３ａと周壁３ｓ）と仕切り板１７とによりなる箱状構造体Ｂの内部空間としてヘッドカバー３内に形成されている。なお、突出カバー部３Ａを持たない単純形状のヘッドカバーにおいては、箱状構造体Ｂは、カバー上壁３ｂなどのヘッドカバー壁から下方突出状態で形成されてもよく〔図７（Ａ参照）、勿論、突出カバー部３Ａを持つ構成でもよい。

突出カバー部３Ａのカバー天井壁３ａの前後中央やや後寄りの位置には、動弁室Ｓに連通される出口側の通孔１８ａを有するガス中間出口部１８と、カバー内ガス通路Ｗに連通される入口側の通孔１９ａを有するガス中間入口部１９とが形成されている。取付座１６におけるガス中間出口部１８に対応する箇所の右側縦座部１６ａは、大きく円弧状に左側に凹入する形状に形成されており、その部分のカバー内ガス通路Ｗの左右幅が左側に圧縮されている。

互いに傾斜構造部であるガス中間出口部１８とガス中間入口部１９とのそれぞれには、右上と左下とを繋ぐ傾斜を有する横向き斜めの出口側及び入口側の通孔１８ａ，１９ａが、ヘッドカバー３の素材の型成形後における機械加工、即ち後加工により形成されている。ガス中間出口部１８は、その出口側の通孔１８ａを動弁室Ｓに開口させるため、その後側のガス中間入口部１９よりも少し右側に寄せて配置されている。

ガス中間出口部１８には、ブローバイガスをオイルセパレータ９に送るための管状の供給通路２４が接続され、ガス中間入口部１９には、オイルセパレータ９からのブローバイガスをヘッドカバー３に送るための管状の排出通路２５が接続されている。入口側の通孔１９ａは、カバー内ガス通路Ｗの始端部（後端部）に臨むように配置形成されている。つまり、ガス中間出口部１８が箱状構造体Ｂの外側に臨むように設定され、かつ、ガス中間入口部が箱状構造体Ｂの内側に臨むように設定されている。

起立壁１４の前側におけるカバー天井壁３ａには、調圧弁１５を経たブローバイガスを過給機（吸気通路の一例）１１に送るためのガス出口２０が形成されている。右斜め前に向く姿勢のガス出口２０には、過給機１１のコンプレッサ側に繋がれる還流ダクト２３が連通接続されている。調圧弁１５及び起立壁１４は、カバー内ガス通路Ｗの終端部（前端部）に配置されている。

セパレータ外装仕様のエンジンでは、図７（Ａ）に模式図で示されるように、シリンダヘッド２から上がってくるブローバイガスｇは、動弁室Ｓを通ってガス中間出口部１８から供給通路２４を通ってオイルセパレータ９に入る。オイルセパレータ９でオイル成分が除去された後のブローバイガスｇは、排出通路２５及びガス中間入口部１９を通ってカバー内ガス通路Ｗに入り、ここで流れるときにも若干のオイル除去作用を受けた後、調圧弁１５、ガス出口２０を通って還流ダクト２３に送り出される。

〔セパレータ内装仕様のヘッドカバーなどについて〕
図７（Ｂ）、及び図８に示されるように、セパレータ内装仕様のエンジン（図示省略）のヘッドカバー３３は、カバー天井壁３ａにおけるガス中間出口部１８よりもブローバイガス流れ方向で上流側に、閉塞仕様のカバー内ガス通路形成部材３４（又は３５）を螺着するための雌ねじ部２２が形成されたボス部２１が設けられている。このボス部２１（図８参照）は、セパレータ外装仕様のヘッドカバー３でも設けられている（図４参照）。

ガス中間出口部１８及びガス中間入口部１９には通孔１８ａ，１９ａが後加工されずに鋳肌のまま、即ち閉塞されており、かつ、ボス部２１には後加工によって雌ねじ部２２が形成されている。取付座１６の適所には、３箇所の雌ねじ部２２も後加工で設けられている。従って、計４箇所の雌ねじ部２２を用いて、カバー内ガス通路Ｗを形成するための底板部材３４、又は専用の部品であって、起立壁１４の内側に臨むガス出口とガス入口とを有する小型オイルセパレータ（又はセパレータ内蔵のブローバイガス通路構造体）３５をヘッドカバー３の内部に設けることができる。

セパレータ内装仕様のエンジンでは、図７（Ｂ）に模式図で示されるように、シリンダヘッド２からのブローバイガスｇは、底板部材３４によるカバー内ガス通路Ｗ又は小型オイルセパレータ３５のガス入口３６から入り、オイルフィルタ（又はオイルセパレータ）３７でオイル成分の除去が行われた後のブローバイガスｇは、調圧弁１５及びガス出口２０を通って出る、という順路になる。ガス中間出口部１８及びガス中間入口部１９は閉じているので、別途にガス入口３６が必要である。なお、小型オイルセパレータ３５には、図示しないガス出口がある。

以上説明したように、ヘッドカバー３，３３は、型成形時には通孔１８ａ，１９ａの無いガス中間出口部１８とガス中間入口部１９、及びと雌ねじ部２２の無いボス部２１が一体形成されているだけの状態であり、この状態ではセパレータ外装仕様のヘッドカバー３とセパレータ内装仕様のヘッドカバー３３とは全く同じ部品であり、従って、成形型（金型）は１種類でよい。型成形状態の未加工（機械加工されていない状態）ヘッドカバーに、ガス中間出口部１８の通孔１８ａとガス中間入口部１９の通孔１９ａとを後加工で作って開通仕様とすれば、セパレータ外装仕様のヘッドカバー３にすることができる。そして、ボス部２１に雌ねじ部２２を後加工で作って通孔１８ａ，１９ａを形成しない閉塞仕様とすれば、セパレータ内装仕様のヘッドカバー３３にすることができる。

つまり、セパレータ外装仕様として見れば、ヘッドカバー３は、クランクケース１Ａからのブローバイガスを吸気通路１１に導くためのカバー内ガス通路Ｗと、カバー内ガス通路Ｗの終端部のカバー天井壁（ヘッドカバー壁）３ａに形成されるガス出口２０と、動弁室（カバー内ガス通路Ｗ以外のカバー内空間部）Ｓに臨む状態でカバー天井壁（ヘッドカバー壁）３ａに形成されるガス中間出口部１８と、カバー内ガス通路Ｗに臨む状態でカバー天井壁（ヘッドカバー壁）３ａに形成されるガス中間入口部１９と、を備えている。

そして、ガス中間出口部１８及び／又はガス中間入口部１９は、エンジン外装オイルセパレータ９へのブローバイガス給排通路２４，２５の連通接続を可能とすべくカバー天井壁（ヘッドカバー壁）３ａを貫通する通孔１８ａ，１９ａが形成された開通仕様と、カバー天井壁（ヘッドカバー壁）３ａの内部側へのオイルセパレータ配置を可能とすべく通孔１８ａ，１９ａを形成しない閉塞仕様と、の選択が可能とされている。

従って、エンジンの排気量や輸出国の使用状況などの条件により、セパレータ外装仕様とセパレータ内装仕様とが設定されるエンジンであって、仕上げ構成が互いに異なる２種類のヘッドカバー３，３３は、それらの金型としては１種類で済み、生産コストや部品コストの低減、及び部品管理コストの低減化が行える利点がある。

〔別実施形態〕
突出カバー部３Ａを持たない平らなヘッドカバーであっても、本発明の構成を適用することは可能である。

３ａ ヘッドカバー壁（カバー天井壁）
３ｓ 周壁
９ エンジン外装オイルセパレータ
１４ ヘッドカバー壁（起立壁）
１５ 調圧弁
１７ 底板部材
１８ ガス中間出口部
１８ａ 通孔
１９ ガス中間入口部
１９ａ 通孔
２０ ガス出口
２１ ボス部
２２ 雌ねじ部
２４ 供給通路
２５ 排出通路
３４，３５ カバー内ガス通路形成部材
Ｂ 箱状構造体
Ｓ カバー内ガス通路以外のカバー内空間部
Ｗ カバー内ガス通路

Claims (7)

1. クランクケースからのブローバイガスを吸気通路に導くためのカバー内ガス通路と、
   前記カバー内ガス通路の終端部のヘッドカバー壁に形成されるガス出口と、
   前記カバー内ガス通路以外のカバー内空間部に臨む状態でヘッドカバー壁に形成されるガス中間出口部と、
   前記カバー内ガス通路に臨む状態でヘッドカバー壁に形成されるガス中間入口部と、を備えるとともに、
   前記ガス中間出口部及び／又は前記ガス中間入口部は、ヘッドカバー壁を貫通する通孔が形成された開通仕様と、前記通孔が形成されない閉塞仕様と、の選択が可能とされているエンジン用ヘッドカバー。
2. 前記開通仕様における前記ガス中間出口部及び／又は前記ガス中間入口部は、エンジン外装オイルセパレータへのブローバイガス給排通路の連通接続が可能であり、
   前記閉塞仕様では、ヘッドカバー壁の内部側へのオイルセパレータ配置が可能である請求項１に記載のエンジン用ヘッドカバー。
3. 前記通孔が、ヘッドカバーの型成形後の後加工により形成可能に構成されている請求項１又は２に記載のエンジン用ヘッドカバー。
4. 前記カバー内ガス通路は、ヘッドカバー壁から下方突出状態で形成される箱状構造体の内部空間によりなり、
   前記ガス中間出口部が前記箱状構造体の外側に臨むように設定され、かつ、前記ガス中間入口部が前記箱状構造体の内側に臨むように設定されている請求項１～３の何れか一項に記載のエンジン用ヘッドカバー。
5. 前記箱状構造体は、ヘッドカバー天井壁から下方突出する周壁と、前記周壁の下端縁に螺着される底板部材とにより構成されている請求項４に記載のエンジン用ヘッドカバー。
6. 前記ヘッドカバー天井壁における前記ガス中間出口部よりもブローバイガス流れ方向で上流側に、前記閉塞仕様のカバー内ガス通路形成部材を螺着するための雌ねじ部の形成が可能なボス部が設けられている請求項５に記載のエンジン用ヘッドカバー。
7. 前記ガス出口又はその近傍のヘッドカバー壁は、調圧弁の取付けが可能なものに形成されている請求項１～６の何れか一項に記載のエンジン用ヘッドカバー。

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