(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】
一般に、ブローバイガスを吸気系に戻す配管は、エンジンの外部に露出されているので、寒さには弱い傾向がある。極低温状況では、吸気通路に還流してくるブローバイガスが、その吸気通路における新気により冷やされ、ブローバイガス中の水分が配管出口部で凍結し、それによって詰まりが生じることがあった。
【0006】
本発明の目的は、クランクケース内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系に導くように構成されているブローバイガス還流装置付エンジンにおいて、構造工夫により、ブローバイガス通路における吸気系に接続される終端部において凍結され難い状態とし、低温時の凍結による上記不都合が極力生じないように改善されたブローバイガス還流装置付エンジンを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、空気を吸気マニホルドへ送る吸気系は、エアクリーナと過給機とを接続する吸入通路におけるヘッドカバーのブローバイガス出口部に横切って設けられるカバー吸気通路を有し、
カバー吸気通路はガスケットを挟んでブローバイガス出口部に取付けられ、
ブローバイガス出口部のブローバイガス通路とカバー吸気通路とが
、ガスケットに設けられた連通孔を介して連通され、
ブローバイガス通路の底壁に、捕捉オイル落し用の戻し孔と、戻し孔に向かうに連れて高さが低くなる状態で戻し孔の周囲部分に形成された下り傾斜面とが設けられていることを特徴とする。
例えば、ヘッドカバーにおけるカバー吸気通路の下方にブローバイガス出口部を形成し、そのブローバイガス出口部の底壁に、前述の戻し孔と下り傾斜面とを形成する構成が挙げられる。
【発明の効果】
【0008】
ヘッドカバーは、シリンダヘッドから熱伝導されて温かくなる箇所であり、その温かくなるヘッドカバーの一部であるカバー吸気通路にブローバイガスが戻される。従って、極寒時などによって吸入空気が冷たくても、カバー吸気通路を流れる空気は温度上昇されるので、通路中間部に還流されるブローバイガス中の水分が凍結することが解消又は抑制されるようになる。
加えて、ブローバイガス通路の底壁に、戻し孔と、戻し孔に向かうに連れて低くなる下り傾斜面が設けられているので、多少エンジンが傾いてもオイルが重力によって自然に流れるようなる。加えて、捕捉されたオイルが下り傾斜面により戻し孔へ集められる作用が促進される利点もある。
【0009】
その結果、構造工夫により、ブローバイガス通路における吸気系に接続される終端部において凍結され難い状態とし、低温時の凍結による上記不都合が極力生じないように改善されたブローバイガス還流装置付エンジンを、多少エンジンが傾いてもブローバイガス中のオイルが戻し孔から良好にエンジン内へ還元される好ましい状態で提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下に、本発明によるブローバイガス還流装置付エンジンの実施の形態を、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。
【0012】
図1〜
図5に示されるように、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は、シリンダブロック1の上部にシリンダヘッド2が組付けられ、シリンダヘッド2の上部にヘッドカバー3が組付けられ、シリンダブロック1の下部にオイルパン4が組付けられている。シリンダブロック1の前端部に伝動ケース5が組付けられ、伝動ケース5の前部にエンジン冷却ファン6が配置され、シリンダブロック1の後部にフライホイール7が配置されている。シリンダブロック1の上半部はシリンダ1Aに、そして、下半部はクランクケース1Bにそれぞれ構成されている。
【0013】
エンジンEの前部に、クランク軸(図示省略)の軸端に取り付けられる駆動プーリ8、エンジン冷却ファン6の駆動用ファンプーリ6A、及びダイナモ(オルタネータ)9の受動プーリ9Aに跨る伝動ベルト10、ウォータフランジ21などが配備されている。エンジンEの左側には、排気マニホルド11、過給機12、スタータ13、オイルフィルタ14などが装備されている。エンジンEの右側には吸気マニホルド15、燃料噴射ポンプハウジング16、停止ソレノイド17などが装備され、上方には3つのインジェクタ18、コンプレッサ上流側吸入通路19、コンプレッサ下流側吸入通路20などが配置されている。
【0014】
コンプレッサ下流側吸入通路20は、コンプレッサハウジング12Aに連結されてヘッドカバー3の直上に横切って配置されている始端側管20Aと、始端側管20Aと吸気マニホルド15とを繋ぐ終端側管20Bとを備えて構成されている。
図4に示されるように、平面視において始端側管20Aは、カバー吸気通路19Aの後側の位置で沿う状態に配置されている。曲り管19B、始端側管20A、終端側管20Bは、ゴム等の可撓性を有する材料製のパイプ、或いは金属製パイプから成るものでも良い。
【0015】
図4,6,7、及び
図10に示されるように、このエンジンEには、クランクケース1B内のブローバイガスを、ヘッドカバー3の内部を通してから吸気系kに導くように構成されたブローバイガス還流装置Aが装備されている。ヘッドカバー3は、動弁装置Bを跨いでシリンダヘッド2に組み付けられる無底箱状(上蓋状)の部品であり、左右に延びる複数のリブ3aがカバー内側に形成されている。ヘッドカバー3の後部には、エンジンオイルの供給用孔22が設けられている。
【0016】
吸気系kは、ヘッドカバー3のブローバイガス出口部3Aに設けられたカバー吸気通路19Aを有し、ブローバイガス出口部3Aのブローバイガス通路26とカバー吸気通路19Aとが連通されている。カバー吸気通路19Aは、エアクリーナ23(
図4や
図6を参照)と過給機12とを接続するコンプレッサ上流側吸入通路(吸入通路の一例)19の一部として構成されている。つまり、コンプレッサ上流側吸入通路19は、カバー吸気通路19Aと、カバー吸気通路19Aと過給機12のコンプレッサハウジング12Aとを繋ぐ曲り管19Bと、を有して構成されている。なお、吸気系kとは、エアクリーナ23や吸気マニホルド15など、空気aを燃焼室(図示省略)まで送るための全通路とする概念である。
【0017】
ここで、ブローバイガス還流装置Aにおける主要な機能(吸気系kへの還流部分)を簡単に説明する。
図6,
図7に示されるように、シリンダブロック1からヘッドカバー3の内部空間に流れてくるブローバイガスgは、排出リード弁(排出逆止弁の一例)31を通ってブローバイガス出口部3Aのブローバイガス通路である空間部26に入る。CCV(クランクケースベンチレーション)室とも呼ばれる空間部26に入ったブローバイガスgは、ガスケット35の連通孔38を通ってカバー吸気通路19Aに、即ち、吸気系kに還元される。
【0018】
次に、ヘッドカバー3及びカバー吸気通路19Aについて詳しく説明する。
図6〜
図10に示されるように、平面視で角丸四角形(長円形)を呈するヘッドカバー3は、その頂壁3Cの前端部に、上向き開放状のブローバイガス出口部3Aが形成されている。ブローバイガス出口部3Aは、上下向きの隔側壁24と底壁25とで囲まれた空間部26、及び上面である接合面27を備えた無蓋箱状の部分としてヘッドカバー3に形成されている。
【0019】
ブローバイガス通路である空間部26は、平面視で右側に短い辺を持つ台形を呈する箇所であり、底壁25は、深さの浅い主底面25Aと、深さが前後方向で異なる状態で主底面25Aの前後それぞれに形成された流し底面25B,25Bとを有している。平面視で横向きT字形状を呈する主底面25Aの前後中央部位には、ブローバイガスgをヘッドカバー3内から送り出すための排出リード弁31が横向き(左向き)姿勢で装備されている。
【0020】
排出リード弁31は、
図7〜
図10、
図12、
図13に示されるように、主底面25A上に配置される薄肉の排出弁体31Aと、厚肉の排出弁ガイド31Bとを、それぞれの根元側にて底壁25にボルト止めすることで構成されている。排出弁体31Aの丸い先端部31aは、主底面25Aに開口して底壁25に形成された排出弁孔31Cの上側に配置され、通常は排出弁孔31Cの蓋となっている(閉弁状態)。底壁25における排出弁孔31Cの部位は、上下方向視で排出弁孔31Cと同心状の丸形状を呈して下方に突出する突出孔壁25aに形成されている。なお、排出リード弁31においては、主底面25Aが先端部31aに当接する弁座25Aの機能を担っている。
【0021】
流し底面25Bは、排出リード弁31の前後から前又は後へ行くに従って低くなる下り傾斜面32と、下り傾斜面32の低い側に続く最低面33とを備えている(
図8を参照)。最低面33は、下り傾斜面32に対して左側に寄って位置する状態に構成されている。底壁25における各最低面33,33には、上下に貫通する戻し弁孔(戻し孔の一例)33aが形成され、これら戻し弁孔33aに対する戻しリード弁(戻し逆止弁の一例)34が設けられている。
【0022】
つまり、空間部26の底壁25に、空間部26においてブローバイガスg中から捕捉されたオイルの落下が可能な戻し弁孔33aが設けられ、底壁25における戻し弁孔33aの周囲部分に、戻し弁孔33aに向かうに連れて高さが低くなる下り傾斜面32が形成されている。各戻し弁孔33aは、主底面25Aより高さの低い最低面33に開口する状態で形成されている。
【0023】
戻しリード弁34は、
図7〜
図10、
図12、
図13に示されるように、底壁25における最低面33の反対側面、即ち最低裏面33Aに接する戻し弁体34Aと、厚肉の戻し弁ガイド34Bとを、それぞれの根元側にて底壁25にボルト止めすることで構成されている。戻しリード弁34は、排出リード弁31とは上下逆さまの姿勢で設けられており、通常は、戻し弁体34Aの先端部34aによって戻し弁孔33aが軽く閉じられるか、又は戻し弁体34Aが僅かに垂れ変位することで極僅か開いた状態になっている。なお、戻しリード弁34は、最低裏面33Aが、先端部34aに当接する弁座33Aの機能を担っている。
【0024】
各戻しリード弁34,34は、戻し弁体34Aの先端部34aが左側になる横向き姿勢で配置されており、空間部26においてブローバイガスgに含まれるオイルミストなどから捕捉されたオイルを落とす戻し弁孔33aに作用する弁である。各戻し弁孔33aの径は排出弁孔31Cの径よりも小さい。排出弁体31Aと戻し弁体34A、及び排出弁ガイド31Bと戻し弁ガイド34Bはそれぞれ互いに同一の部品であれば好都合であるが、異なるものでもよい。
図8,9に示されるように、戻しリード弁34の一対が排出リード弁31を挟んで前後に設けられている。
【0025】
図6〜
図8及び
図11に示されるように、ブローバイガス出口部3Aの上にはガス出口カバー3Bがボルト止めされており、ガス出口カバー3Bは、蓋カバー部36とカバー吸気通路19Aとを備えて構成されている。蓋カバー部36は、平面視でブローバイガス出口部3Aと同様の外郭形状を有し、ガスケット35を挟んでの3箇所のボルト止めによりヘッドカバー3に固定される箇所である。
【0026】
図11に示されるように、カバー吸気通路19Aは、カバー吸気通路19Aの通路始端部19aに対してカバー吸気通路19Aの通路終端部19bがヘッドカバー3の長手方向で外側に寄る状態に屈曲した蛇行通路に形成されている。詳しくは、カバー吸気通路19Aは、ヘッドカバー長手方向(前後方向)に直交(交差の一例)する方向に延びて互いに平行な通路始端部19a及び通路終端部19bと、通路始端部19aの終端と通路終端部19bの始端とを繋ぐ前後左右で斜め向きの通路中間部19cとを有し、平面視でクランク状(略Z形状)を呈する蛇行通路に形成されている。
【0027】
通路中間部19cは、断面が下向きU字形状の溝状通路部に形成され、その下端の開放口37は、平面視の形状が溝状通路部19cと同様な形状で下側に開口する状態に形成されている。また、蓋カバー部36には、開放口37の後に位置して下方開口する肉抜き部36aが形成され、ボルト孔3bが3箇所に形成されている。蓋カバー部36の下端は、
図11(B)に示されるように、略「日」形状の接合下面36bに形成されている。
【0028】
図14(A)に示されるように、ガスケット35は、1箇所の連通孔38と、3箇所のボルト挿通孔39とを備えた薄板状(シート状)のものである。
図14(B)に示されるように、ガスケット35は、ブローバイガス出口部3Aの上面である接合面27と蓋カバー部36の(ガス出口カバー3Bの)接合下面36bとの間で挟持される状態で設けられている。ブローバイガス出口部3Aの接合面27の外郭形状と、ガスケット35の外郭形状と、蓋カバー部36の外郭形状とは互いに同形である。
【0029】
図6に示されるように、ブローバイガス出口部3Aの空間部26は、蓋カバー部36の開放口37のほぼ全面を覆う上面開口を有しており、ガスケット35の連通孔38は、空間部26と開放口37とを連通させる唯一の箇所である。つまり、連通孔38は、通路中間部19c(開放口37)と空間部26との連通面積及び通路中間部19cに対する連通位置を定める孔に設定されている。なお、連通孔38は、空間部26に対する連通位置を定めている、とも言える。連通孔38は円孔に設定されているが、楕円、四角など、種々の形状の設定が可能である。
【0030】
動弁装置Bについて簡単に説明する。
図8、
図10、
図12に示されるように、動弁装置Bは、シリンダヘッド2に立設されている軸支部2aの複数個所に支持されて前後方向に延びるロッカーアーム軸28と、ロッカーアーム軸28に揺動可能に軸支される給排気用で複数(計6個)のロッカーアーム29,30とを有して構成されている。
【0031】
ロッカーアーム29,30は、給排バルブ(図示省略)を作動させる駆動側端部29a,30aと、プッシュロッド(図示省略)により駆動される受動側端部29b,30bとを備えている。シリンダヘッド2には、プッシュロッドを通すために形成されたプッシュロッド孔(図示省略)が形成されており、
図8に示されるように、そのプッシュロッド孔を通ってブローバイガスgがヘッドカバー3内に送られてくる。
【0032】
動弁装置Bと底壁25とが最も近付く箇所は、
図12(B)に示されるように、最も前のロッカーアーム29及び前から2番目のロッカーアーム30と、下り傾斜面32の裏面である傾斜裏面32aとの上下間である。より詳しくは、
図12(A)に示されるように、最も上に移動した受動側端部29b,30bと対応する各傾斜裏面32aとの上下間であり、その最も近付く箇所でも十分な隙間、即ちクリアランスc(例:3mm)が確保されるように設定されている。
【0033】
さて、ブローバイガス還流装置Aにおいては、ヘッドカバー3の内部と空間部26とは、排出リード弁31と2箇所の戻しリード弁34,34を備えた底壁25により仕切られており、空間部26はガスケット35の連通孔38によりカバー吸気通路19Aと連通されている。従って、ヘッドカバー3の内圧がカバー吸気通路19Aの圧より高い状態では、排出リード弁31が開弁し、ヘッドカバー3内のブローバイガスgは排出リード弁31、空間部26、連通孔38を通って通路中間部19cに入り、吸気系kに還流される。
【0034】
そして、ヘッドカバー3の内圧とカバー吸気通路19Aの圧とが同じ状態、或いはヘッドカバー3の内圧がカバー吸気通路19Aの圧より低い状態では、一対の戻しリード弁34,34が開弁する。戻しリード弁34が開弁すると、空間部26においてブローバイガスg中から捕捉されたオイル(エンジンオイル)は、前後の戻し弁孔33a、33aからヘッドカバー3内に(底壁25の下方に)落とされる。戻し弁孔33aから落ちるオイルは、エンジン内部に戻されるだけでなく、
図12(b)に示されるように、ロッカーアーム軸28とロッカーアーム29との摺動部(図示省略)など、動弁装置Bに供給される良好な潤滑機能も得られる。
【0035】
本発明によるブローバイガス還流装置付エンジンでは、コンプレッサ上流側吸入通路19の一部であるカバー吸気通路19Aがヘッドカバー3に取り付けられ、ブローバイガス出口部3Aのブローバイガス通路26と、カバー吸気通路19Aの通路中間部19cとがガスケット35の連通孔38を介して連通されている。ヘッドカバー3は、シリンダヘッド2から熱伝導されて温かくなる箇所であり、その温かくなるヘッドカバー3の一部であるカバー吸気通路19Aにブローバイガスgが戻される。
【0036】
従って、極寒時などによって吸入空気aが冷たくても、カバー吸気通路19Aを流れる空気aは温度上昇される〔
図11(A)を参照〕ので、通路中間部19cに還流されるブローバイガスg中の水分が凍結することが解消又は抑制されるようになる。その結果、ブローバイガス通路26の吸気系に接続される終端部において凍結され難い状態となり、低温時の凍結による不都合が極力生じないように改善されたブローバイガス還流装置付エンジンを提供することができる。
【0037】
戻し弁孔33aに向かうに連れて高さが低くなる下り傾斜面32が戻し弁孔33aの周囲部分に形成されているので、捕捉されたオイルが戻し弁孔33aへ集まる作用が促進されるとともに、多少エンジンが傾いてもオイルが戻し弁孔33aに流れるようになる利点がある。
戻し弁孔33aに対する戻しリード弁34が設けられているので、ブローバイガスgが戻し弁孔33aから空間部26へ流入することを防止しながら、捕捉されたオイルは落下させることができる利点がある。
【0038】
戻し弁孔33aの下方に動弁装置Bが配置される構成であるから、戻し弁孔33aから落下されるオイルにより、ロッカーアーム29とロッカーアーム軸28との摺動部などに潤滑油供給が行える利点もある。
排出リード弁31の前後それぞれに戻しリード弁34,34が配置されているから、前人が前後のどちらに傾いても、オイルは何れかの戻し弁孔33aに円滑に流れることができて好都合である。
【0039】
〔別実施形態〕
図15に示されるように、戻しリード弁34における戻し弁体34Aの先端部34aに、弁座33Aと当接する側の面に薄膜状にゴム(弾性材の一例)40による薄膜、即ちゴムシート(ゴム膜)40がコーティングされていれば好都合である。弁座33Aと先端部34aとが当接する閉弁時のシール性の向上に寄与できる利点がある。なお、2箇所の符号41が付けられた箇所は、ボルト挿通用の孔である。
【0040】
ゴムシート40は、排出リード弁31における排出弁体31Aの先端部31aに、弁座25Aと当接する側の面にコーティングされても良い。また、先端部34a,31aに代えて、弁座33A,25Aにゴムシート40がコーティングされる構成としても良い。弾性材40は、ゴムのほか、可撓性を有する合成樹脂などでも良い。
【0041】
戻し逆止弁34や排出逆止弁31を、アンブレラ弁などのリード弁以外の構造の弁により構成してもよい。下り傾斜面32は、前又は後への下り傾斜面のほか、左又は右に傾いたものや、前後左右のうちの二つ以上に下り傾斜する面であってもよい。