JP7234873B2

JP7234873B2 - 固定構造

Info

Publication number: JP7234873B2
Application number: JP2019166424A
Authority: JP
Inventors: 英樹長田
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2019-09-12
Filing date: 2019-09-12
Publication date: 2023-03-08
Anticipated expiration: 2039-09-12
Also published as: JP2021042731A

Description

本開示は、固定構造に関する。

内燃機関においては、ブローバイガスからオイルを分離するためのオイルセパレータを、ヘッドカバーに固定する固定構造が公知である。

一般的に、このような固定構造では、ヘッドカバーの上面側から、オイルセパレータがヘッドカバーにボルト止め固定される。

特開平８－１５８８５３号公報

しかしながら、上記の固定構造では、ヘッドカバーの上面側からボルトを弛めて、簡単にヘッドカバーからオイルセパレータを取り外すことができるので、例えば、内燃機関の整備の際に、オイルセパレータがヘッドカバーから取り外される可能性がある。

しかし、その後、誤ってオイルセパレータがヘッドカバーに正常に組み付けられていない状態で内燃機関が稼働された場合、オイルセパレータとヘッドカバーとの隙間からブローバイガス及びオイルが大気に流出する虞がある。

そこで、本開示は、かかる事情に鑑みて創案され、その目的は、ヘッドカバーからオイルセパレータを取り外し難い固定構造を提供することにある。

本開示の一の態様によれば、内燃機関のブローバイガスからオイルを分離するためのオイルセパレータを、ヘッドカバーに固定する固定構造であって、前記オイルセパレータの外周部に設けられた凸部または凹部と、前記凸部または前記凹部に係合する係合部材と、前記ヘッドカバーに貫通形成された挿通孔と、前記係合部材の底面部に形成された雌ネジと、前記挿通孔に挿通されて前記雌ネジに螺合される締結具と、を備えたことを特徴とする固定構造が提供される。

好ましくは、前記係合部材は、前記オイルセパレータの外周部に沿って延びる環状に形成され、且つ、周方向に分割可能に形成される。

本開示によれば、ヘッドカバーからオイルセパレータを取り外し難くすることができる。

固定構造を用いたオイルセパレータを含む内燃機関の全体構成図である。図１のＩＩ－ＩＩ線の部分断面の概略図である。固定構造の上面視概略図である。係合部材を分割した状態の固定構造の上面視概略図である。第１変形例を示す部分断面図である。

以下、添付図面を参照して本開示の実施形態を説明する。なお、本開示は以下の実施形態に限定されない点に留意されたい。

先ず、図１及び図２を参照して、本実施形態の内燃機関１の全体構成を説明する。図１中、白抜き矢印Ａは、吸気ないし圧縮空気の流れを示し、黒塗り矢印Ｂは、ブローバイガスの流れを示す。また、網掛け矢印Ｇは、排気の流れを示す。なお、図中に示す上下前後左右の各方向は、説明の便宜上定められたものに過ぎないが、内燃機関１を搭載した車両（不図示）の各方向と一致する。

図１に示すように、内燃機関１は、車両に搭載された多気筒の圧縮着火式内燃機関、例えばディーゼルエンジンである。車両は、トラック等の大型車両である。しかしながら、車両及び内燃機関１の種類、形式、用途等に特に限定はなく、例えば車両は、乗用車等の小型車両であっても良いし、内燃機関１は、ガソリンエンジン等の火花点火式内燃機関であっても良い。

内燃機関１は、エンジン本体２と、エンジン本体２に接続された吸気通路３及び排気通路４と、を備える。図示しないが、エンジン本体２は、シリンダヘッド、シリンダブロック、クランクケース等の構造部品と、その内部に収容されたピストン、クランクシャフト、動弁機構等の可動部品と、含む。

また、内燃機関１は、シリンダヘッドの上部に固定されたヘッドカバー１０と、ヘッドカバー１０の上面部に固定されたオイルセパレータ２０と、を備える。

吸気通路３は、シリンダヘッドに接続された吸気マニホールド３ａと、吸気マニホールド３ａの上流端に接続された吸気管３ｂと、により主に画成される。吸気マニホールド３ａは、吸気管３ｂから送られてきた吸気を各気筒の吸気ポートに分配供給する。吸気管３ｂには、上流側から順に、エアクリーナ３ｃ、ターボチャージャ５のコンプレッサ５Ｃ、及びインタークーラ３ｄが設けられる。

排気通路４は、シリンダヘッドに接続された排気マニホールド４ａと、排気マニホールド４ａの下流側に配置された排気管４ｂと、により主に画成される。排気マニホールド４ａは、各気筒の排気ポートから送られてきた排気を集合させる。排気マニホールド４ａと排気管４ｂの間には、ターボチャージャ５のタービン５Ｔが設けられる。

ヘッドカバー１０は、上面視で前後方向に長い略矩形状に形成される。ヘッドカバー１０は、シリンダヘッドの上部に固定される枠部１１と、枠部１１の上端を閉止する天井部１２と、を有する。

また、ヘッドカバー１０の下面部には、内燃機関１のブローバイガスからオイルを分離するためのオイル分離室１３が設けられる。周知のように、ブローバイガスは、エンジン本体２においてシリンダとピストンとの隙間からクランクケース内に漏れ出たガスである。図示しないが、クランクケース内のブローバイガスは、シリンダブロック及びシリンダヘッドに形成されたブローバイガス通路を通じて、ヘッドカバー１０内に送られる。

また、ヘッドカバー１０の下面部には、オイル分離室１３に隣接して、ガス通路１４が設けられる。

図１及び図２に示すように、オイル分離室１３は、ヘッドカバー１０の天井部１２と、ヘッドカバー１０の枠部１１の内側に設けられた側壁部１５と、側壁部１５の下端を閉止する底板部１６と、により画成される。また、図示しないが、オイル分離室１３の内部には、ブローバイガスの流れ方向を変える複数のバッフル壁部が設けられる。

天井部１２には、オイルセパレータ２０を取り付けるための開口部１２ａが形成される。開口部１２ａは、丸孔状に形成される。

側壁部１５及びバッフル壁部（不図示）は、天井部１２の下面から下方に延びて一体に形成される。底板部１６は、ネジ部材１７を用いて、側壁部１５及びバッフル壁の下端に締結される。

図１に示すように、底板部１６には、ガス入口１８及び複数（図示例では、３つ）のオイル出口１９が形成される。但し、ガス入口１８及びオイル出口１９は、側壁部１５に形成されても良い。

オイル分離室１３では、ガス入口１８を通じてヘッドカバー１０内からブローバイガスが導入され、ブローバイガスが側壁部１５及びバッフル壁に衝突する。これにより、ブローバイガスからオイルが概ね分離される。オイル分離後のブローバイガスは、オイル分離室１３からオイルセパレータ２０に送られる。また、オイル分離室１３で分離されたオイルは、オイル出口１９を通じてヘッドカバー１０内に排出された後、ブローバイガス通路を通じてクランクケース内に戻される。

オイルセパレータ２０は、コンプレッサ５Ｃで生成された圧縮空気を利用して、オイル分離室１３で分離し切れずにブローバイガスに残留したオイルを分離する。

オイルセパレータ２０には、圧縮空気を導入するための導入管６と、圧縮空気と共にオイル分離後のブローバイガスを排出するための排出管７と、が接続される。

導入管６の上流端は、インタークーラ３ｄよりも下流側に位置する吸気管３ｂに接続される。

図２に示すように、オイルセパレータ２０は、ブローバイガスからオイルを分離するための本体部２１と、圧縮空気を導入して負圧を生成し、その負圧により、本体部２１でオイルが分離された後のブローバイガスを吸引するための負圧発生部２２と、を備える。

本体部２１は、上下方向に延びる円筒状の側壁部２１ａと、側壁部２１ａの下端を閉止する底壁部２１ｂと、側壁部２１ａの上端を閉止する天井部２１ｃと、を有する。

底壁部２１ｂには、オイル分離室１３からブローバイガスを導入するためのガス導入口２３が形成される。

図示しないが、本体部２１は、ガス導入口２３から導入したブローバイガスを壁に衝突させて、ブローバイガスからオイルを分離するようになっている。また、本体部２１は、ブローバイガスから分離されたオイルをオイル分離室１３に排出するようになっている。

負圧発生部２２は、水平方向に延びる管状に形成され、本体部２１上に支持される。負圧発生部２２の一端部２２ａには、導入管６の出口部６ｏｕｔが嵌合固定される。負圧発生部２２の他端部２２ｂには、排出管７の入口部７ｉｎが嵌合固定される。なお、負圧発生部２２の両端部２２ａ，２２ｂは、本体部２１の側壁部２１ａの径方向において、側壁部２１ａよりも外側に突出している。

図示しないが、負圧発生部２２は、導入管６から導入した圧縮空気をオリフィスから噴出し、これによって生じた負圧で本体部２１からオイル分離後のブローバイガスを吸引するようになっている。負圧発生部２２に吸引されたブローバイガスは、圧縮空気と共に排出管７に排出される。

排出管７の出口部７ｏｕｔは、ヘッドカバー１０の上面部に形成された、ガス通路１４の入口１４ｉｎに接続される。

一方、図１に示すように、ガス通路１４の出口１４ｏｕｔには、下流端が大気開放されたガス管８が接続される。但し、ガス管８の下流端は、エアクリーナ３ｃとコンプレッサ５Ｃとの間に位置する吸気管３ｂ、または排気管４ｂに接続されても良い。

本実施形態では、オイルセパレータ２０から排出管７に排出された圧縮空気及びブローバイガスが、ガス通路１４を通過してガス管８から大気に放出される。

次に、図２～図４を参照して、オイルセパレータ２０をヘッドカバー１０に固定する固定構造１００を説明する。

図２に示すように、固定構造１００は、オイルセパレータ２０の外周部に設けられた凸部３０と、凸部３０に係合する係合部材４０と、を備える。また、固定構造１００は、ヘッドカバー１０に貫通形成された挿通孔としてのボルト挿通孔５０と、係合部材４０の底面部に形成された雌ネジ６０と、ボルト挿通孔５０に挿通されて雌ネジ６０に螺合される締結具としてのボルト７０と、を備える。

図２及び図３に示すように、凸部３０は、本体部２１の側壁部２１ａの一部の外径を拡大させて成り、周方向に１周する環状に形成される。また、凸部３０は、本体部２１の下端の近傍位置に形成される。また、凸部３０の外周部には、後述する位置決め用の突起部３１（図４を参照）が設けられる。

凸部３０の下面は、開口部１２ａ周辺のヘッドカバー１０の上面に全周に亘って当接される。これにより、オイルセパレータ２０がヘッドカバー１０の上面部に支持される。

凸部３０よりも下方の側壁部２１ａには、ヘッドカバー１０の開口部１２ａに嵌合する嵌合部３２が形成される。嵌合部３２には、側壁部２１ａの一部の外径を縮小させて成るリング溝３３が形成される。リング溝３３には、Ｏリング等の環状のシール部材３４が取り付けられる。これにより、オイルセパレータ２０とヘッドカバー１０との隙間がシールされる。

係合部材４０は、オイルセパレータ２０の外周部に沿って延びる環状に形成される。本実施形態の係合部材４０は、円環状に形成され、Ｌ字状の断面形状を有する。係合部材４０の内周側の下端部には、凸部３０に係合するための切り欠き部４１が形成される。

切り欠き部４１は、凸部３０の形状と同じ形状に切り欠いて形成され、凸部３０の上面及び外周面に全周に亘って当接される。

また、係合部材４０は、切り欠き部４１よりも上方の内周面において、本体部２１の側壁部２１ａの外周面に全周に亘って当接される。また、係合部材４０は、切り欠き部４１よりも外周側の下面（底面）において、ヘッドカバー４０の上面に全周に亘って当接される。

また、図３及び図４に示すように、本実施形態の係合部材４０は、周方向に分割可能に形成される。具体的には、係合部材４０は、周方向に２つに分割された半円環状の分割係合部材４０ａ，４０ｂで構成される。

また、係合部材４０には、周方向の１箇所に、位置決め用の凹溝部４２が形成される。凹溝部４２は、切り欠き部４１よりも外周側の係合部材４０に形成され、凸部３０に形成された位置決め用の突起部３１に係合する。これにより、オイルセパレータ２０及び係合部材４０の周方向の相対移動が規制される。

ボルト挿通孔５０は、ヘッドカバー１０の天井部１２に貫通形成される。また、ボルト挿通孔５０は、ヘッドカバー１０の開口部１２ａを囲むように、周方向に複数（図示例では、４つ）形成される。

雌ネジ６０は、係合部材４０を凸部３０に係合させた状態で、各ボルト挿通孔５０と同軸となる位置にそれぞれ形成される。また、本実施形態の雌ネジ６０は、２つの分割係合部材４０ａ，４０ｂに、それぞれ複数（図示例では、２つずつ）形成される。

図２に示すように、雌ネジ６０は、切り欠き部４１よりも外周側の係合部材４０に形成される。また、雌ネジ６０は、係合部材４０の底面から上方に延び、且つ、係合部材４０の上面まで貫通しないように形成される。すなわち、係合部材４０において、雌ネジ６０の上端は閉止される。

ボルト７０は、ヘッドカバー２０の下面側から、ボルト挿通孔５０に挿通されて雌ネジ６０に締め込まれる。その結果、係合部材４０は、ヘッドカバー１０の上面部に固定され、凸部３０は、係合部材４０によってヘッドカバー１０の上面に押し付けられる。これにより、オイルセパレータ２０がヘッドカバー２０に固定される。なお、符号７１は、ボルト７０の頭部とヘッドカバー１０の下面との間に介在されたパッキンまたはワッシャである。

ところで、図示しないが、一般的に、オイルセパレータをヘッドカバーに固定する固定構造では、ヘッドカバーの上面側から、オイルセパレータがヘッドカバーにボルト止め固定される。例えば、ヘッドカバーの上面部に雌ネジが形成され、係合部材に貫通形成されたボルト挿通孔が設けられ、ヘッドカバーの上面側から、ボルトがボルト挿通孔に挿通されて雌ネジに螺合される。

しかしながら、このような固定構造では、ヘッドカバーの上面側からボルトを弛めて、簡単にヘッドカバーからオイルセパレータを取り外すことができる。そのため、例えば、内燃機関の整備の際、整備者によってオイルセパレータがヘッドカバーから取り外される可能性がある。

これに対して、図２に示したように、本実施形態に係る固定構造１００では、ヘッドカバー１０にボルト挿通孔５０が形成され、係合部材４０の底面部に雌ネジ６０形成されており、ヘッドカバー２０の下面側からボルト７０が締め込まれている。そのため、ヘッドカバー１０の上面側からボルト７０を弛めることができず、簡単にヘッドカバー１０からオイルセパレータ２０が取り外されるのを防止できる。

そして、本実施形態では、ヘッドカバー１０からオイルセパレータ２０を取り外そうとする場合、ヘッドカバー１０の下面側からボルト７０を弛める必要がある。

具体的には、先ず、ヘッドカバー１０をシリンダヘッド（不図示）から取り外す必要がある。また、ボルト７０は、オイル分離室１３の内部に配置されているので、ネジ部材１７を弛めて、オイル分離室１３の側壁部１５の下端から底板部１６を取り外す必要がある。この状態になって、初めて、ボルト７０を弛めることが可能になる。この作業は、比較的面倒である。

よって、本実施形態であれば、ヘッドカバー１０からオイルセパレータ２０を取り外し難くすることができる。これにより、例えば、内燃機関の整備の際に、オイルセパレータ２０がヘッドカバー１０から取り外されるのを抑制できる。その結果、誤ってオイルセパレータ２０がヘッドカバー１０に正常に組み付けられていない状態で内燃機関１が稼働されるのを回避できる。そして、オイルセパレータ１０とヘッドカバー２０との隙間からブローバイガス及びオイルが大気に流出するのを抑制できる。

他方、図示しないが、仮に、係合部材４０を用いない場合には、オイルセパレータ自体の設計を変更して、オイルセパレータの底面部にボルト挿通孔５０と同軸に雌ネジを形成する必要がある。そのため、既存のオイルセパレータをそのまま流用することができない。

これに対して、本実施形態によれば、係合部材４０を用いることで、オイルセパレータ２０自体の設計を変更することなく、既存のオイルセパレータをそのまま流量できる。

また、図３及び図４に示したように、係合部材４０は、周方向に分割可能に形成される。そのため、本実施形態の負圧発生部２２のように、本体部２１の側壁部２１ａよりも外側に突出した部品があっても、それに干渉することなく、オイルセパレータ２０に係合部材４０を取り付けることができる。

他方、上述した実施形態は、以下のような変形例またはその組み合わせとすることができる。なお、下記の説明においては、上記の実施形態と同一の構成要素に同じ符号を用い、それらの詳細な説明は省略する。

（第１変形例）
図５に示すように、第１変形例のオイルセパレータ２０の外周部には、凹部８０が設けられる。また、第１変形例の係合部材４０の内周部には、凹部８０に係合する凸部４３が設けられる。これらオイルセパレータ２０の凹部８０及び係合部材４０の凸部４３は、それぞれ周方向に１周する環状に形成される。

第１変形例では、係合部材４０の凸部４３がオイルセパレータ２０の凹部８０に係合することで、上記の基本実施形態と同様の作用効果が得られる。

（第２変形例）
図示しないが、第２変形例の係合部材４０は、周方向に分割可能に形成されない。但し、第２変形例では、オイルセパレータ２０に係合部材４０を取り付ける際に、係合部材４０が負圧発生部２２に干渉するのを避けるため、例えば、係合部材４０の内周部に、負圧発生部２２が通過可能な切り欠きを設ける必要がある。

（第３変形例）
オイルセパレータは、コンプレッサで生成された圧縮空気を利用するものに限定されず、フィルタエレメント等を備えた任意の種類であって良い。

（第４変形例）
オイルセパレータの固定位置は、ヘッドカバーの上面部に限定されず、例えば、ヘッドカバーの外周部であっても良い。この場合、オイルセパレータを取り付けるための開口部、及びボルト挿通孔は、ヘッドカバーの枠部に形成される。

以上、本開示の実施形態を詳細に述べたが、本開示の実施形態は上述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本開示の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本開示に含まれる。従って、本開示は、限定的に解釈されるべきではなく、本開示の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。

１内燃機関
１０ヘッドカバー
２０オイルセパレータ
３０凸部
４０係合部材
５０ボルト挿通孔（挿通孔）
６０雌ネジ
７０ボルト（締結具）
１００固定構造
Ａ吸気、圧縮空気
Ｂブローバイガス

Claims

内燃機関のブローバイガスからオイルを分離するためのオイルセパレータを、ヘッドカバーに固定する固定構造であって、
前記オイルセパレータの外周部に設けられた凸部または凹部と、
前記凸部または前記凹部に係合する係合部材と、
前記ヘッドカバーに貫通形成された挿通孔と、
前記係合部材の底面部に形成された雌ネジと、
前記ヘッドカバーの下面側から前記挿通孔に挿通されて前記雌ネジに螺合される締結具と、を備え、
前記オイルセパレータは、本体部と、前記本体部の径方向外側に突出する部分とを有し、
前記係合部材は、前記オイルセパレータの外周部に沿って延びる環状に形成され、且つ、周方向に分割可能に形成される
ことを特徴とする固定構造。
前記部分は、負圧発生部により形成され、前記負圧発生部は、圧縮空気を導入して負圧を生成し、その負圧により、前記本体部でオイルが分離された後のブローバイガスを吸引する
請求項１記載の固定構造。