(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献1または2では、複数のオイルトラップ材(濾網)または螺旋状部材などが必要であり、ブローバイガス還元装置の構成部品数を削減できないと共に、ブローバイガス還元装置などの保守作業を簡略化できない等の問題がある。
【0006】
そこで、本願発明は、これらの現状を検討して改善を施したエンジン装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本願発明は、燃焼室から漏れ出るブローバイガスを吸気系に還元するブローバイガス還元装置を備えるエンジン装置において、
シリンダヘッドの上側面に配されるヘッドカバー内に、ガス調圧弁から前記ブローバイガスを導入する膨張室を設け、前記ブローバイガスに含まれている潤滑油を前記膨張室にて分離して、前記膨張室から
ブローバイガス出口を介してエンジンの吸気側に前記ブローバイガスを還元するように構成しており、前記ガス調圧弁の出口通路
は、前記ヘッドカバー内の左右幅の中央部付近に配されるとともに前記膨張室の上方で連通
され、前記ブローバイガス出口は、前記ヘッドカバー内の左右幅の中央部付近に配されるとともに前記膨張室の上方で連通され、前記膨張室の底面側
は遮蔽板で閉塞
されており、前記膨張室
内には複数の仕切り壁体によって複数の迷路状通路が形成され
るとともに前記複数の仕切り壁体は前記エンジンの前後方向に幅広に形成されて前記出口通路と前記ブローバイガス出口とを仕切り、前記膨張室にて分離した潤滑油を前記エンジン内に戻す潤滑油戻し口が前記遮蔽板に設けられる構造であって、前記膨張室の潤滑油戻し口に逆止弁状板バネ体が開閉可能に前記遮蔽板の下面に設けられ
、前記潤滑油戻し口は前記複数の迷路状通路の内、前記ブローバイガス出口に臨む迷路状通路に設けられているものである。
【0008】
【発明の効果】
【0010】
本願発明によると、燃焼室から漏れ出るブローバイガスを吸気系に還元するブローバイガス還元装置を備えるエンジン装置において、ガス調圧弁から前記ブローバイガスを導入する膨張室を設け、前記ブローバイガスに含まれている潤滑油を前記膨張室にて分離して、前記膨張室からエンジンの吸気側に前記ブローバイガスを還元するように構成したものであるから、前記ガス調圧弁からブローバイガスを前記膨張室に入れることにより、前記ガス調圧弁の狭い隙間を間欠的に勢い良くブローバイガスが通過し、ブローバイガス中のミスト状潤滑油が高速で衝突し、ミスト状潤滑油の液化が促進され、ブローバイガス中のミスト化した潤滑油が前記膨張室にて液化して除去される。前記ガス調圧弁を圧力調整だ
けでなく、潤滑油の除去に活用でき、濾網が不要になる。ブローバイガス還元構造を簡略化でき、ミストセパレータを設置する必要がない。エンジンの潤滑油の消費量が低減されるから、排気ガス浄化装置(ディーゼルパティキュレートフィルタ)を設置するエンジンにおいて、前記排気ガス浄化装置の触媒劣化や目詰りが低減され、燃費を向上できる。
【0011】
本願発明によると、前記膨張室にて分離した潤滑油を前記エンジン内に戻す潤滑油戻し口を設ける構造であって、前記膨張室の潤滑油戻し口に逆止弁状板バネ体を開閉可能に設けたものであるから、前記エンジン側から前記膨張室に向けて潤滑油が吹き出るのを防止できるものでありながら、前記膨張室にて回収された潤滑油を前記エンジン側に簡単に戻すことができる。例えばヘッドカバーに密閉構造の前記膨張室を、少ない部品数で簡単に設けることができる。
【0012】
本願発明によると、前記膨張室からエンジンの吸気側に、ブローバイガス出口を介して前記ブローバイガスを還元する構造であって、前記膨張室が形成されるヘッドカバー内の左右幅の中央付近に、前記ブローバイガス出口を設けたものであるから、前記エンジンが左右いずれの方向に傾いて、前記膨張室内にて分離された潤滑油面が高くなっても、前記潤滑油面に対して、前記ブローバイガス出口を常に離間できる。前記膨張室にて回収された潤滑油が前記ブローバイガス出口に流入するのを簡単に防止できる。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、
図1〜
図16を参照して、本願発明のエンジン装置の実施形態を図面に基づいて説明する。建設機械または土木機械または農業機械または荷役機械などに原動機として搭載するディーゼルエンジン1に、連続再生式の排気ガス浄化装置2(ディーゼルパティキュレートフィルタ)を備える。排気ガス浄化装置2によって、ディーゼルエンジン1の排気ガス中の粒子状物質(PM)の除去に加え、ディーゼルエンジン1の排気ガス中の一酸化炭素(CO)や炭化水素(HC)を低減するように構成している。
【0015】
ディーゼルエンジン1は、エンジン出力用クランク軸3とピストン(図示省略)を内蔵するシリンダブロック4を備える。シリンダブロック4にシリンダヘッド5を上載している。シリンダヘッド5の右側面に吸気マニホールド6を配置する。シリンダヘッド5の左側面に排気マニホールド7を配置する。シリンダヘッド5の上側面にヘッドカバー8を配置する。シリンダブロック4の前側面に冷却ファン9を設ける。シリンダブロック4の後
側面にフライホイールハウジング10を設ける。フライホイールハウジング10内にフライホイール11を配置する。
【0016】
クランク軸3(エンジン出力軸)にフライホイール11を軸支する。作業車両(バックホウやフォークリフト等)の作動部に、クランク軸3を介してディーゼルエンジン1の動力を取出すように構成している。また、シリンダブロック4の下面にはオイルパン12を配置する。オイルパン12内の潤滑油は、シリンダブロック4の側面に配置されたオイルフィルタ13を介して、ディーゼルエンジン1の各潤滑部に供給される。
【0017】
シリンダブロック4の側面のうちオイルフィルタ13の上方(吸気マニホールド6の下方)には、燃料を供給するための燃料供給ポンプ14を取付ける。電磁開閉制御型の燃料噴射バルブ(図示省略)を有する4気筒分の各インジェクタ15をディーゼルエンジン1に設ける。各インジェクタ15に、燃料供給ポンプ14及び円筒状のコモンレール16及び燃料フィルタ17を介して、作業車両に搭載される燃料タンク(図示省略)を接続する。
【0018】
前記燃料タンクの燃料が燃料フィルタ17を介して燃料供給ポンプ14からコモンレール16に圧送され、高圧の燃料がコモンレール16に蓄えられる。各インジェクタ15の燃料噴射バルブをそれぞれ開閉制御することによって、コモンレール16内の高圧の燃料が各インジェクタ15からディーゼルエンジン1の各気筒に噴射される。なお、フライホイールハウジング10にエンジン始動用スタータ18を設けている。
【0019】
シリンダブロック4の前面左寄りの部位には、冷却水潤滑用の冷却水ポンプ21が冷却ファン9のファン軸と同軸状に配置されている。クランク軸3の回転にて、冷却ファン駆動用Vベルト22を介して、冷却ファン9と共に冷却水ポンプ21が駆動される。作業車両に搭載されるラジエータ(図示省略)内の冷却水が、冷却水ポンプ21の駆動にて、冷却水ポンプ21に供給される。そして、シリンダブロック4及びシリンダヘッド5に冷却水が供給され、ディーゼルエンジン1を冷却する。なお、冷却水ポンプ21の左側方にはオルタネータ23が設けられている。
【0020】
シリンダブロック4の左右側面に機関脚取付け部24がそれぞれ設けられている。各機関脚取付け部24には、防振ゴムを有する機関脚体(図示省略)がそれぞれボルト締結される。ディーゼルエンジン1は、前記各機関脚体を介して、作業車両(バックホウ、フォークリフトカー等のエンジン取付けシャーシ)に防振支持される。
【0021】
さらに、EGR装置26(排気ガス再循環装置)を説明する。上向きに突出する吸気マニホールド6の入口部に、EGR装置26(排気ガス再循環装置)を介してエアクリーナ(図示省略)を連結する。新気(外部空気)が、前記エアクリーナから、EGR装置26を介して吸気マニホールド6に送られる。
【0022】
EGR装置26は、ディーゼルエンジンの排気ガスの一部(排気マニホールドからのEGRガス)と新気(エアクリーナからの外部空気)とを混合させて吸気マニホールド6に供給するEGR本体ケース(コレクタ)(図示省略)と、前記エアクリーナにEGR本体ケース27を連通させる吸気スロットル部材(図示省略)と、排気マニホールド7にEGRクーラ29を介して接続される還流管路としての再循環排気ガス管30と、再循環排気ガス管30に前記EGR本体ケースを連通させるEGRバルブ部材(図示省略)とを備えている。
【0023】
すなわち、吸気マニホールド6と新気導入用の前記吸気スロットル部材とが前記EGR本体ケースを介して接続されている。そして、前記EGR本体ケースには、排気マニホー
ルド7から延びる再循環排気ガス管30の出口側が連通している。なお、前記EGR本体ケースは、吸気マニホールド6の入口部に着脱可能にボルト締結されている。
【0024】
また、再循環排気ガス管30の出口側がEGR装置26に連結されている。再循環排気ガス管30の入口側は、EGRクーラ29を介して排気マニホールド7に連結されている。EGR装置26内のEGRバルブ(図示省略)の開度を調節することにより、EGR装置26へのEGRガスの供給量を調節する。
【0025】
上記の構成により、前記エアクリーナから前記吸気スロットル部材を介してEGR装置26内に新気(外部空気)を供給する一方、排気マニホールド7からEGR装置26内に、EGRガス(排気マニホールドから排出される排気ガスの一部)を供給する。前記エアクリーナからの新気と、排気マニホールド7からのEGRガスとが、EGR装置26内で混合された後、EGR装置26内の混合ガスが吸気マニホールド6に供給される。すなわち、ディーゼルエンジン1から排気マニホールド7に排出された排気ガスの一部が、吸気マニホールド6からディーゼルエンジン1に還流されることによって、高負荷運転時の最高燃焼温度が低下し、ディーゼルエンジン1からのNOx(窒素酸化物)の排出量が低減される。
【0026】
次いで、排気ガス浄化装置2について説明する。排気ガス浄化装置2は、浄化入口管36を有する排気ガス浄化ケース38を備える。排気ガス浄化ケース38の内部に、二酸化窒素(NO2)を生成する白金等のディーゼル酸化触媒39(ガス浄化体)と、捕集した粒子状物質(PM)を比較的低温で連続的に酸化除去するハニカム構造のスートフィルタ40(ガス浄化体)とを、排気ガスの移動方向(
図1の下側から上側)に直列に並べている。なお、排気ガス浄化ケース38の排気ガス出口38aに、図示しない排気管を介して消音器を連結し、前記消音器を介して排気ガスを機外に排出する。
【0027】
上記の構成により、ディーゼル酸化触媒39の酸化作用によって生成された二酸化窒素(NO2)が、スートフィルタ40内に一側端面(取入れ側端面)から供給される。ディーゼルエンジン1の排気ガス中に含まれた粒子状物質(PM)は、スートフィルタ40に捕集されて、二酸化窒素(NO2)によって連続的に酸化除去される。ディーゼルエンジン1の排気ガス中の粒状物質(PM)の除去に加え、ディーゼルエンジン1の排気ガス中の一酸化炭素(CO)や炭化水素(HC)の含有量が低減される。
【0028】
また、サーミスタ形の上流側ガス温度センサ42と下流側ガス温度センサ43が、排気ガス浄化ケース38に付設される。ディーゼル酸化触媒39のガス流入側端面の排気ガス温度を、上流側ガス温度センサ42にて検出する。ディーゼル酸化触媒のガス流出側端面の排気ガス温度を、下流側ガス温度センサ43にて検出する。前記各センサ42,43にて排気ガスの温度を電気信号に変換して、エンジンコントローラ(図示省略)に出力するように構成している。
【0029】
さらに、排気ガス浄化ケース38に、排気ガス圧力センサとしての差圧センサ44を付設する。スートフィルタ40の上流側と下流側間の排気ガスの圧力差を、差圧センサ44にて検出する。前記排気ガスの圧力差を電気信号に変換して、エンジンコントローラ(図示省略)に出力する。スートフィルタ40の上流側と下流側間の排気圧力差に基づき、スートフィルタ40における粒子状物質の堆積量が演算され、スートフィルタ40内の詰り状態を把握できるように構成している。
【0030】
図1、
図11に示す如く、排気ガス浄化ケース38の出口挟持フランジ45にセンサブラケット46をボルト締結して、排気ガス浄化ケース38の外面側にセンサブラケット46を配置させる。電気配線コネクタを一体的に設けた差圧センサ44がセンサブラケット
46に取付けられる。排気ガス浄化ケース38の外側面に差圧センサ44が配置される。差圧センサ44には、上流側センサ配管47と下流側センサ配管48の一端側がそれぞれ接続される。排気ガス浄化ケース38内のスートフィルタ40を挟むように、上流側と下流側の各センサ配管ボス体49,50が排気ガス浄化ケース38に配置される。各センサ配管ボス体49,50に、上流側センサ配管47と下流側センサ配管48の他端側がそれぞれ接続される。
【0031】
上記の構成により、スートフィルタ40の流入側の排気ガス圧力と、スートフィルタ40の流出側の排気ガス圧力の差(排気ガスの差圧)が、差圧センサ44を介して検出される。スートフィルタ40に捕集された排気ガス中の粒子状物質の残留量が排気ガスの差圧に比例するから、スートフィルタ40に残留する粒子状物質の量が所定以上に増加したときに、差圧センサ44の検出結果に基づき、スートフィルタ40の粒子状物質量を減少させる再生制御(例えば排気温度を上昇させる制御)が実行される。また、再生制御可能範囲以上に、粒子状物質の残留量がさらに増加したときには、排気ガス浄化ケース38を着脱分解して、スートフィルタ40を掃除し、粒子状物質を人為的に除去するメンテナンス作業が行われる。
【0032】
なお、上流側ガス温度センサ42と下流側ガス温度センサ43の電気配線コネクタ53を、センサブラケット46に固着する。差圧センサ44の電気配線コネクタと、上流側ガス温度センサ42と下流側ガス温度センサ43の電気配線コネクタ53の各接続方向を同一方向に向けた姿勢で、前記各コネクタ53を支持する。
【0033】
次に、ディーゼルエンジン1に排気ガス浄化装置2を付設する構造について説明する。排気マニホールド7にターボ過給機91を設ける。排気マニホールド7とターボ過給機91に前記ハウジング支持体92がボルト締結されている。ハウジング支持体92に対して排気ガス浄化装置2の前後方向の取付け位置を前後動可能に調節できる。ハウジング支持体92の中空部を介して、ディーゼルエンジン1の排気ガスを排気マニホールド7から排気ガス浄化装置2に供給する。
【0034】
さらに、入口側ブラケット体93と出口側ブラケット体94を設ける。排気ガス浄化装置2の排気ガス移動方向とディーゼルエンジン1のクランク軸3軸芯線(出力軸芯線)とを平行に形成する。入口側ブラケット体93と出口側ブラケット体94は、クランク軸3軸芯線と交叉する方向に幅広に形成された板状に形成する。
【0035】
シリンダヘッド5の前面に出口側ブラケット体94の二股状下端部をボルト締結させ、シリンダヘッド5の後面に入口側ブラケット体93の下端部をボルト締結する。シリンダヘッド5の前面と後面の2面に、出口側ブラケット体94と入口側ブラケット体93を立設させる。出口側ブラケット体94と入口側ブラケット体93とによって、ディーゼルエンジン1のシリンダヘッド5にガス浄化ハウジング60の排気ガス入口側と排気ガス出口側をそれぞれ支持させている。
【0036】
次いで、
図8〜
図16を参照して、ディーゼルエンジン1の燃焼室から漏れ出るブローバイガスを吸気系に還元するブローバイガス還元装置の構造を説明する。シリンダヘッド5上面部に設ける吸気弁及び排気弁(図示省略)などを覆うヘッドカバー8に、ブローバイガス還元装置111を設ける。ブローバイガス還元装置111は、ヘッドカバー8の上面部に配置するガス調圧弁112を有する。
【0037】
また、ヘッドカバー8上面の一部を上方に向けて膨出させてガス調圧部8aを形成する。ガス調圧部8aの内部に、ディーゼルエンジン1の燃焼室などからシリンダヘッド5上面側に漏れ出たブローバイガスを取入れるブローバイガス取入れ室113と、ブローバイ
ガス取入れ室113内のブローバイガスがガス調圧弁112から供給されるブローバイガス膨張室114を形成する。ガス調圧部8a内の底部に遮蔽板115をビス117止め固定する。ヘッドカバー8上面側に対してブローバイガス取入れ室113とブローバイガス膨張室114の底面側が遮蔽板115にて閉塞されている。
【0038】
ヘッドカバー8上面側からブローバイガスを導入するブローバイガス取入れ室113の底面側開口に、シリンダヘッド5側から潤滑油が入り込むのを防止するガイド体116と、ブローバイガス中のミスト状潤滑油を捕らえるスチールウール等の濾網118と、遮蔽板115の上面側(ブローバイガス取入れ室113内部)に濾網118を支持する濾網支持体119を設ける。ブローバイガス取入れ室113の底面側開口をガイド体116にて遮蔽し、シリンダヘッド5側から液状の潤滑油がブローバイガス取入れ室113に直接入るのを防止しながら、濾網118を介してブローバイガス取入れ室113に、ヘッドカバー8上面側に漏れ出たブローバイガスを導入する。
【0039】
ガス調圧弁112は、ガス調圧部8aの上面部に圧力制御室120を形成する弁ケース121と、圧力制御室120に内設する圧力制御用ダイアフラム122とを有する。ブローバイガス取入れ室113の上面側に圧力制御室120を連通する入口通路123と、圧力制御室120にブローバイガス膨張室114を連通する出口通路124を、ガス調圧部8aに形成する。ブローバイガス取入れ室113から、入口通路123と、ダイアフラム122の弁体125と、出口通路124を介して、ブローバイガス膨張室114にブローバイガスを導入する。
【0040】
また、ブローバイガス膨張室114内に、複数の仕切り壁体126,127,128にて形成する複数の迷路状通路129,130,131を設ける。ブローバイガス膨張室114の上面に複数の仕切り壁体126,127,128の上端側を一体的に連結する。ヘッドカバー8に複数の仕切り壁体126,127,128が一体形成されている。複数の仕切り壁体126,127,128のうち、ディーゼルエンジン1の前後方向に幅広に形成された仕切り壁体126,127,128の壁面によって、ディーゼルエンジン1が左右方向に傾いたときに、出口通路124が位置する中央部に潤滑油が溜まるのを防止する構造に、仕切り壁体126,127,128の壁面をヘッドカバー8内に配置している。出口通路124からブローバイガス膨張室114内に導入されたブローバイガスは、複数の迷路状通路129,130,131に膨出する。複数の迷路状通路129,130,131を介して、ブローバイガス膨張室114内に移動したブローバイガスは、出口通路124からの膨出によって、ブローバイガス中の潤滑油成分が除去される。
【0041】
さらに、ブローバイガス膨張室114内にブローバイガス出口132を開口する。ヘッドカバー8に一体形成した出口筒状体133の内側端部にブローバイガス出口132を設ける。出口筒状体133の外側端部にジョイント134を介して還元ホース135の一端側を接続し、還元ホース135の他端側に還元パイプ136の一端側を接続し、還元パイプ136の他端側を介してターボ過給機91の吸気部にブローバイガス出口132を連通する。ブローバイガス膨張室114内にて潤滑油成分が除去されたブローバイガスは、ターボ過給機91を介して、吸気マニホールド6に還元される。なお、還元パイプ136は、パイプ支持体137にてヘッドカバー8に固着される。
【0042】
また、ブローバイガス膨張室114が形成されるヘッドカバー8内の左右幅の中央付近に、ブローバイガス出口132を配置する。例えば、ブローバイガスからブローバイガス膨張室114内で分離除去された潤滑油成分が、ブローバイガス膨張室114底部に溜まった状態で、ディーゼルエンジン1が左右方向に傾動しても、その潤滑油成分がブローバイガス膨張室114底部の左右側部に片寄り、その結果、ブローバイガス膨張室114底部の潤滑油成分がブローバイガス出口132に流入しにくいように構成している。仕切り
壁体126,127,128の壁面がディーゼルエンジン1の前後方向に幅広に形成されているから、ディーゼルエンジン1が左右方向に傾いても、出口通路124が位置する中央部付近に潤滑油が溜まるのを防止できる。
【0043】
一方、遮蔽板115の略中央付近に潤滑油戻し口141を開設する。また、遮蔽板115の下面側に、細長い舌片形の板バネ体142の一端側をビス143止め固定する。潤滑油戻し口141の下面側開口を板バネ体142の他端側にて開閉可能に閉塞している。即ち、ブローバイガス膨張室114にて分離した潤滑油をディーゼルエンジン1内に戻す潤滑油出口である潤滑油戻し口141が、ブローバイガス膨張室114の底部を構成する遮蔽板115に形成されている。ブローバイガス膨張室114の潤滑油戻し口141に、逆止弁の作用をする板バネ体142が、開閉可能に設けられている。
【0044】
上記の構成により、ブローバイガス膨張室114内にてブローバイガスから除去された潤滑油成分が、遮蔽板115の上面側に溜まったとき、その潤滑油成分の重みによって板バネ体142が開動し、その潤滑油成分が潤滑油戻し口141から下方のシリンダヘッド5上面側に落下して、ディーゼルエンジン1内に回収される。なお、例えば、シリンダヘッド5上面側から潤滑油戻し口141に向けて潤滑油が飛散しても、その飛散潤滑油にて板バネ体142が閉動し、飛散潤滑油が潤滑油戻し口141からブローバイガス膨張室114内に侵入するのを阻止する。
【0045】
図9〜
図16に示す如く、燃焼室から漏れ出るブローバイガスを吸気系に還元するブローバイガス還元装置111を備えるエンジン装置において、ガス調圧弁112から前記ブローバイガスを導入するブローバイガス膨張室114を設け、前記ブローバイガスに含まれている潤滑油をブローバイガス膨張室114にて分離して、ブローバイガス膨張室114からディーゼルエンジン1の吸気側に前記ブローバイガスを還元するように構成したように構成している。したがって、ガス調圧弁112からブローバイガスをブローバイガス膨張室114に入れることにより、ブローバイガス中のミスト化した潤滑油をブローバイガス膨張室114にて液化して除去できる。ガス調圧弁112を圧力調整だけでなく、潤滑油の除去に活用でき、濾網が不要になる。ブローバイガス還元構造を簡略化でき、ミストセパレータを設置する必要がない。排気ガス浄化装置2(ディーゼルパティキュレートフィルタ)を設置するディーゼルエンジン1において、前記排気ガス浄化装置2の触媒劣化や目詰りが低減され、燃費を向上できる。
【0046】
図9、
図10、
図16に示す如く、ブローバイガス膨張室114にて分離した潤滑油をディーゼルエンジン1内に戻す潤滑油戻し口141を設ける構造であって、ブローバイガス膨張室114の潤滑油戻し口141に逆止弁状板バネ体142を開閉可能に設けている。したがって、ディーゼルエンジン1側からブローバイガス膨張室114に向けて潤滑油が吹き出るのを防止できるものでありながら、ブローバイガス膨張室114にて回収された潤滑油をディーゼルエンジン1側に簡単に戻すことができる。例えばヘッドカバー8に密閉構造のブローバイガス膨張室114を、少ない部品数で簡単に設けることができる。
【0047】
図10、
図12、
図13に示す如く、ブローバイガス膨張室114からディーゼルエンジン1の吸気側に、ブローバイガス出口132を介して前記ブローバイガスを還元する構造であって、ブローバイガス膨張室114が形成されるヘッドカバー8内の左右幅の中央付近に、ブローバイガス出口132を設けている。したがって、ディーゼルエンジン1が左右いずれの方向に傾いて、ブローバイガス膨張室114内にて分離された潤滑油面が高くなっても、前記潤滑油面に対して、ブローバイガス出口132を常に離間できる。ブローバイガス膨張室114にて回収された潤滑油がブローバイガス出口132に流入するのを簡単に防止できる。