JP2009013941A - エンジンのブリーザ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ブリーザチャンバの内部におけるブローバイガスの凍結を防止しながら、ブローバイガス入口からブリーザチャンバの内部にオイルが浸入するのを確実に防止する。
【解決手段】 ヘッドカバー１３の内部に配置されたブリーザチャンバ２６の外表面とヘッドカバー１３の内表面との間に所定の間隙αを形成したので、外気温が低下しても前記間隙αが断熱空間として機能することでブローバイガスの凍結を防止することができる。しかもブリーザチャンバ２６の壁面に形成されるブローバイガス入口３０をヘッドカバー１３の内表面に対向する位置に開口させたので、ブローバイガス入口３０をブリーザチャンバ２６の下面に開口させる場合に比べてブローバイガス入口３０の位置の自由度を高めることができるだけでなく、ブリーザチャンバ２６およびヘッドカバー１３間の間隙αによりオイルの分離効果を発揮させ、ブリーザチャンバ２６へのオイルの浸入を阻止することができる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、エンジンのシリンダヘッドに結合されるヘッドカバーの内部にブリーザチャンバを配置し、前記ブリーザチャンバを経由して吸気系に還流するブローバイガスに含まれるオイルを分離するエンジンのブリーザ装置であって、前記ブリーザチャンバの外表面とヘッドカバーの内表面との間に所定の間隙が形成されるものに関する。

エンジンのブローバイガスをヘッドカバー内に設けたブリーザチャンバを介してエンジンの吸気系に還流させる際に、ブリーザチャンバにおいてブローバイガスに含まれるオイルを分離することで、吸気系にオイルが混入するのを防止している。

外気温が低くなるとエンジンのヘッドカバーが冷やされるため、その内部に配置されたブリーザチャンバ内のブローバイガスが凍結し、ブローバイガスの通路が閉塞されてしまう可能性がある。そこで、ヘッドカバーとブリーザチャンバ（オイルセパレータ）との間に断熱空間として機能する間隙を形成し、低温時におけるブローバイガスの凍結を防止するものが、下記特許文献１により公知である。
実公平６−２５６２３号公報

しかしながら上記従来のものは、ブリーザチャンバのブローバイガス入口が該ブリーザチャンバの下面に形成されているため、シリンダヘッドの内部でカムシャフトが回転して掻き上げたオイルや、車両の旋回による遠心力で偏ったオイルが前記ブローバイガス入口からブリーザチャンバの内部に浸入し易いという問題があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ブリーザチャンバの内部におけるブローバイガスの凍結を防止しながら、ブローバイガス入口からブリーザチャンバの内部にオイルが浸入するのを確実に防止することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、エンジンのシリンダヘッドに結合されるヘッドカバーの内部にブリーザチャンバを配置し、前記ブリーザチャンバを経由して吸気系に還流するブローバイガスに含まれるオイルを分離するエンジンのブリーザ装置であって、前記ブリーザチャンバの外表面とヘッドカバーの内表面との間に所定の間隙が形成されるものにおいて、前記ブリーザチャンバの壁面に形成されるブローバイガス入口は前記ヘッドカバーの内表面に対向する位置に開口することを特徴とするエンジンのブリーザ装置が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記ヘッドカバーの上壁に燃焼室内挿入部材が配置される凹部が形成され、前記ブリーザチャンバは前記凹部を避けた位置に配置され、前記ブローバイガス入口は前記凹部の内表面に対向する位置に開口することを特徴とするエンジンのブリーザ装置が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記ブリーザチャンバの下方に配置され、前記ブローバイガス入口に最近接するカムシャフトの周囲を、前記カムシャフトの軸線含んでシリンダ軸線に対して平行な平面により、カムの先端が下方から上方に通過する側となる第１領域と、カムの先端が上方から下方に通過する側となる第２領域とに二分したとき、前記ブローバイガス入口は前記第２領域に開口することを特徴とするエンジンのブリーザ装置が提案される。

また請求項４に記載された発明によれば、請求項１〜請求項３の何れか１項の構成に加えて、前記ブローバイガス入口が形成される位置において、前記ヘッドカバーの内表面と前記ブリーザチャンバの外表面との最小距離が、前記ブローバイガス入口の上下方向長さよりも小さく設定されることを特徴とする、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のエンジンのブリーザ装置が提案される。

また請求項５に記載された発明によれば、請求項１〜請求項４の何れか１項の構成に加えて、前記ブリーザチャンバはブローバイガス出口通路に連通し、前記ブローバイガス入口の開口面積は、前記ブローバイガス出口通路の最小通路横断面積よりも大きく形成されることを特徴とするエンジンのブリーザ装置が提案される。

尚、実施の形態の排気カムシャフト２３は本発明のカムシャフトに対応し、実施の形態の排気カム２５は本発明のカムに対応し、実施の形態のインジェクタ２９は本発明の燃焼室内挿入部材に対応し、実施の形態のブローバイガス出口３１および継ぎ手１３ｃは本発明のブローバイガス出口通路に対応する。

請求項１の構成によれば、ヘッドカバーの内部に配置されたブリーザチャンバの外表面とヘッドカバーの内表面との間に所定の間隙を形成したので、外気温が低下しても前記間隙が断熱空間として機能することでブローバイガスの凍結を防止することができる。しかもブリーザチャンバの壁面に形成されるブローバイガス入口をヘッドカバーの内表面に対向する位置に開口させたので、ブローバイガス入口をブリーザチャンバの下面に開口させる場合に比べてブローバイガス入口の位置の自由度を高めることができるだけでなく、ブリーザチャンバおよびヘッドカバー間の間隙によりオイルの分離効果を発揮させ、ブリーザチャンバへのオイルの浸入を阻止することができる。

また請求項２の構成によれば、ヘッドカバーの上壁に形成した凹部を避けた位置にブリーザチャンバを配置し、ブローバイガス入口を凹部の内表面に対向する位置に開口させたので、ブリーザチャンバの形状を複雑化してオイルの分離効果を高めることができる。

また請求項３の構成によれば、ブリーザチャンバの下方に配置され、前記ブローバイガス入口に最近接するカムシャフトの周囲をカムの先端が下方から上方に通過する側となる第１領域と、カムの先端が上方から下方に通過する側となる第２領域とに二分したとき、ブローバイガス入口を第２領域に開口させたので、カムシャフトの回転によりカムがオイルを撥ね上げる側と反対側にブローバイガス入口を配置されることになり、ブリーザチャンバ内に侵入するオイルの量を最小限に抑えることができる。

また請求項４の構成によれば、ブローバイガス入口が形成される位置において、ヘッドカバーの内表面とブリーザチャンバの外表面との最小距離が、ブローバイガス入口の上下方向長さよりも小さく設定されるので、ブローバイガス入口の手前でブローバイガスの流路を狭めてオイルの分離効果を発揮させることができる。

また請求項５の構成によれば、ブリーザチャンバのブローバイガス入口の開口面積をブローバイガス出口通路の最小通路横断面積よりも大きくしたので、ブローバイガス入口に流入するブローバイガスの流速を低下し、ブローバイガスと共にオイルがブリーザチャンバ内に浸入し難くすることができる。

以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。

図１〜図８は本発明の実施の形態を示すもので、図１は直列４気筒のエンジンのヘッド部の断面図（図２の１−１線断面図）、図２は図１の２方向矢視図、図３は図１の３−３線矢視図、図４はヘッドカバー、ブリーザチャンバ本体およびカバープレートの分解斜視図、図５は図３の５−５線断面図、図６は図５の６−６線断面図、図７は図３の７−７線断面図、図８は図７の８−８線断面図である。

図１に示すように、筒内燃料噴射エンジンのシリンダブロック１１の上端にシリンダヘッド１２が結合され、シリンダヘッド１２の上端にヘッドカバー１３が結合される。尚、本明細書において、シリンダブロック１１側を下側とし、ヘッドカバー１３側を上側として、上下方向を定義する。

シリンダヘッド１２には、燃焼室１４と、燃焼室１４に連なる吸気ポ−ト１５および排気ポート１６とが形成されており、吸気ポ−ト１５は吸気バルブ１７により開閉され、排気ポート１６は排気バルブ１８により開閉される。シリンダヘッド１２の上面にはカムシャフトホルダ１９およびキャップ２０が重ね合わされて複数本のボルト２１…で締結されており、カムシャフトホルダ１９およびキャップ２０間に回転自在に支持された吸気カムシャフト２２および排気カムシャフト２３にそれぞれ吸気カム２４および排気カム２５が設けられる。キャップ２０の上面とヘッドカバー１３の下面との間にブリーザチャンバ２６が配置される。ブリーザチャンバ２６は合成樹脂製であって、上側のブリーザチャンバ本体２７と、下側のカバープレート２８とを接合して構成される。

次に、図２〜図８に基づいてブリーザチャンバ２６の構造を説明する。

図２〜図５に示すように、下面が解放したヘッドカバー１３は、その中央部がクランクシャフト軸線Ｌ１（図２および図３参照）に沿ってシリンダヘッド１２側に凹む凹部１３ａが形成されており、そこに４個のインジェクタ２９…（図１および図２参照）が配置される。ブリーザチャンバ２６は全体として概ねＵ字状をなすもので、その一端側にブローバイガス入口３０が形成され、その他端側にブローバイガス出口３１が形成される。ヘッドカバー１３の内部には、その外周壁と前記凹部１３ａとの間に環状の空間が形成されており、その空間に前記Ｕ字状のブリーザチャンバ２６が配置される。

図４に明瞭に示されるように、ブリーザチャンバ本体２７は下面が開放したトラフ状の部材であり、その開放部が平板状のカバープレート２８で閉塞される。即ち、ブリーザチャンバ本体２７の外周に沿って形成された接合フランジ２７ａに、カバープレート２８の外周に形成された接合面２８ａ（薄色で網掛けして示す部分）が振動溶着により接合され、これによりブリーザチャンバ２６はチューブ状に構成される。カバープレート２８の接合結２８ａの外側には複数（実施の形態では１５個）の接合フランジ２８ｂ…（濃色で網掛けした部分）が隣接する状態で突設されており、これらの接合フランジ２８ｂ…がヘッドカバー１３の内表面の接合面１３ｂ…（図５参照）に振動溶着により接合される。ヘッドカバーの接合面１３ｂ…は、図３にも網掛けして示される。

このようにしてヘッドカバー１３の内部にブリーザチャンバ２６が固定された状態で、ブリーザチャンバ本体２７の外表面とヘッドカバー１３の内表面との間に、断熱空間を構成する間隙α（図１、図５〜図７参照）が形成される。

図４から明らかなように、ブリーザチャンバ本体２７の一端側に形成されたブローバイガス入口３０は横向きに開口する。ブリーザチャンバ本体２７の他端側に形成されたブローバイガス出口３１は上向きに開口しており、その周囲に環状の接合フランジ２７ｂが形成される。カバープレート２８の中間部にはオイル落とし孔２８ｃが形成されるとともに、オイル落とし孔２８ｃとブローバイガス入口３０との間に、２枚が対になった第１、第２邪魔板２８ｄ，２８ｅが二対設けられる。

図３、図７および図８から明らかなように、ブリーザチャンバ本体２７の上壁から、第１垂れ壁２７ｃと第２垂れ壁２７ｄとが垂下しており、第１垂れ壁２７ｃは３本に分離した櫛歯状に形成され、第２垂れ壁２７ｄは第１垂れ壁２７ｃ側の面に上下方向に延びる多数のリブ２７ｅ…が形成される。第１邪魔板２８ｄ、第１垂れ壁２７ｃ、第２邪魔板２８ｅおよび第２垂れ壁２７ｄは交互に配置され、それらによってブローバイガスの流れを抑制するラビリンス３２が構成される。上記構成のラビリンス３２は、二組みが直列に配置される。

図３〜図５から明らかなように、ブリーザチャンバ２６のブローバイガス入口３０は、ヘッドカバー１３の凹部１３ａの内表面に対向するように横向きに開口している。ブリーザチャンバ２６のブローバイガス入口３０の下方には、それに近い側の排気カムシャフト２３が位置しており、図５において排気カムシャフト２３は時計方向に回転する。排気カムシャフト２３の軸線Ｌ２を通ってシリンダ軸線Ｌ３方向に延びる平面Ｐを基準にすると、その左側の第１領域Ｒ１では、排気カム２５は下から上に向かって回転し、その右側の第２領域Ｒ２では排気カム２５は上から下に向かって回転する。そしてブリーザチャンバ２６のブローバイガス入口３０は前記第２領域Ｒ２において前記平面Ｐから離れる方向に開口する。

図３、図５および図６から明らかなように、ブリーザチャンバ本体２７のブローバイガス出口３１を囲む接合フランジ２７ｂは、ヘッドカバー１３の上壁の下面に振動溶着により接合される。ブローバイガス出口３１の近傍のブリーザチャンバ本体２７には継ぎ手１３ｃが一体に形成されており、この継ぎ手１３ｃは図示せぬブリーザホースを介してエンジンの吸気系に接続される。

ブローバイガス入口３０の開口面積は、ブローバイガス出口通路、つまりブローバイガス出口３１や継ぎ手１３ｃの最小通路横断面積よりも大きく設定される。なぜならば、流体の流量は流路横断面積と流速との積であるので、流路横断面積を大きくするほど流速を低下させることができる。よって、ブローバイガス入口３０の開口面積を大きく確保することで、その部分のブローバイガスの流速を低下させ、ブローバイガスと共にオイルがブリーザチャンバ２６に浸入するのを効果的に阻止することができる。

図１から明らかなように、ブリーザチャンバ２６のカバープレート２８に形成したオイル落とし孔２８ｃは、キャップ２０に形成したオイル戻し通路２０ａ、カムシャフトホルダ１９に形成したオイル戻し通路１９ａ、シリンダヘッド１２に形成したオイル戻し通路１２ａおよびシリンダブロック１１に形成したオイル戻し通路１１ａを介して図示せぬオイルパンに連通する。このように、ブリーザチャンバ２６からのオイル戻し通路１９ａ，２０ａをカムシャフトホルダ１９およびキャップ２０を利用して形成したことにより、それをカムシャフトホルダ１９およびキャップ２０の外部に形成する場合に比べて、ヘッドカバー１３の横幅を小型化することができる。

図５から明らかなように、ブローバイガス入口３０が形成される位置において、ヘッドカバー１３の凹部１３ａの内表面とブリーザチャンバ２６の外表面との最小距離Ｘは、ブローバイガス入口３０の上下方向長さＹよりも小さく設定されている。

図２、図３および図５に示すように、上記構造のブリーザチャンバ２６が設けられたヘッドカバー１３は、その外周部が複数本のボルト３３…でシリンダヘッド１２の上面に固定されるとともに、その凹部１３ａが複数本のボルト３４…でシリンダヘッド１２の上面に固定される。

次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用について説明する。

ブローバイガスが供給されるブリーザチャンバ２６は、ヘッドカバー１３との間に断熱空間として機能する間隙αを備えているため、外気温が低下したときにブリーザチャンバ２６内のブローバイガスが凍結するのを防止し、ブローバイガスの通路が閉塞されるのを回避することができる。

さて、ヘッドカバー１３内のブローバイガスは、概ねＵ字状に形成されたブリーザチャンバ２６の一端に設けられたブローバイガス入口３０から該ブリーザチャンバ２６の内部に流入するが、その際にブローバイガス入口３０は下向きに開口せず、ヘッドカバー１３の凹部１３ａの側壁の内表面に対向するように横向きに開口しているので、そのブローバイガス入口３０を大きく形成してブローバイガスの流速を低下させても、ブリーザチャンバ２６の下方に配置された動弁機構により撥ね上げられたオイルがブローバイガス入口３０からブリーザチャンバ２６の内部に浸入するのを効果的に抑制することができる。しかもブローバイガス入口３０を下向きに開口させる場合に比べて、そのブローバイガス入口３０のレイアウトの自由度を高めることができる。

特に、図５において排気カムシャフト２３に設けられた排気カム２５が上から下に移動する第２領域Ｒ２、つまりオイルがブリーザチャンバ２６に向かって跳ね上げられない領域にブローバイガス入口３０を配置したことにより、ブリーザチャンバ２６へのオイルの浸入を一層確実に阻止することができる。

更に、ブローバイガス入口３０の近傍において、ヘッドカバー１３の凹部１３ａの内表面とブリーザチャンバ２６の外表面との最小距離Ｘが、ブローバイガス入口３０の上下方向長さＹよりも小さく設定されているので、オイルがヘッドカバー１３の凹部１３ａの内表面とブリーザチャンバ２６の外表面との間に浸入し難くなり、これによってもブリーザチャンバ２６へのオイルの浸入を阻止することができる。

ブローバイガス入口３０からブリーザチャンバ２６の内部に流入したブローバイガスには、依然として微量のオイルが含まれているが、そのブローバイガスがブリーザチャンバ２６の内部を流れる間に二カ所のラビリンス３２，３２（図３，図７，図８参照）を通過することで、ブローバイガスからオイルが確実に分離される。ブローバイガスから分離されたオイルは、ブリーザチャンバ２６の底壁に沿って流れ、オイル落とし孔２８ｃ（図１および図３参照）からオイル戻し通路２０ａ，１９ａ，１２ａ，１１ａを介してオイルパンに戻される。

このようにしてオイルを分離されたブローバイガスは、ブリーザチャンバ２６の内部を更にブローバイガス出口３１に向かって流れ、その間に前記二カ所のラビリンス３２，３２で分離しきれなかったオイルが更に分離される。このとき、ブリーザチャンバ２６の形状がヘッドカバー１３の中央部に形成した凹部１３ａを囲むようなＵ字状に形成されることで、ブリーザチャンバ２６の形状を複雑化してオイルの分離を促進することができる。そして最終的にオイルを分離されたブローバイガスは、ブローバイガス出口３１から継ぎ手１３ｃおよび図示せぬブリーザホースを介してエンジンの吸気系に還流する。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施の形態では筒内燃料噴射エンジンを例示したが、本発明はガソリンエンジンおよびディーゼルエンジンの両方に適用可能であり、またポート噴射型のガソリンエンジンに対しても適用することができる。この場合、インジェクタ２９…の代わりに点火プラグが燃焼室内挿入部材となる。

また実施の形態ではブリーザチャンバ２６のブローバイガス入口３０をヘッドカバー１３の凹部１３ａの内表面に向かって横向きに開口させているが、ブローバイガス入口３０をヘッドカバー１３の外周壁の内表面に向かって横向きに開口させても、あるいはヘッドカバー１３の天井壁の内表面に向かって上向きに開口させても、ブローバイガス入口３０を通してブリーザチャンバ２６の内部にオイルが浸入するのを効果的に防止することができる。

エンジンのヘッド部の断面図（図２の１−１線断面図） 図１の２方向矢視図 図１の３−３線矢視図 ヘッドカバー、ブリーザチャンバ本体およびカバープレートの分解斜視図 図３の５−５線断面図 図５の６−６線断面図 図３の７−７線断面図 図７の８−８線断面図

符号の説明

１２ シリンダヘッド
１３ ヘッドカバー
１３ａ 凹部
１３ｃ 継ぎ手（ブローバイガス出口通路）
２３ 排気カムシャフト（カムシャフト）
２５ 排気カム（カム）
２６ ブリーザチャンバ
２９ インジェクタ（燃焼室内挿入部材）
３０ ブローバイガス入口
３１ ブローバイガス出口（ブローバイガス出口通路）
Ｌ２ カムシャフトの軸線
Ｌ３ シリンダ軸線
Ｐ カムシャフトの軸線を含んでシリンダ軸線に対して平行な平面
Ｒ１ 第１領域
Ｒ２ 第２領域
Ｘ ヘッドカバーの内表面とブリーザチャンバの外表面との最小距離
Ｙ ブローバイガス入口の上下方向長さ
α 間隙

Claims (5)

1. エンジンのシリンダヘッド（１２）に結合されるヘッドカバー（１３）の内部にブリーザチャンバ（２６）を配置し、前記ブリーザチャンバ（２６）を経由して吸気系に還流するブローバイガスに含まれるオイルを分離するエンジンのブリーザ装置であって、前記ブリーザチャンバ（２６）の外表面とヘッドカバー（１３）の内表面との間に所定の間隙（α）が形成されるものにおいて、
   前記ブリーザチャンバ（２６）の壁面に形成されるブローバイガス入口（３０）は前記ヘッドカバー（１３）の内表面に対向する位置に開口することを特徴とするエンジンのブリーザ装置。
2. 前記ヘッドカバー（１３）の上壁に燃焼室内挿入部材（２９）が配置される凹部（１３ａ）が形成され、前記ブリーザチャンバ（２６）は前記凹部（１３ａ）を避けた位置に配置され、前記ブローバイガス入口（３０）は前記凹部（１３ａ）の内表面に対向する位置に開口することを特徴とする、請求項１に記載のエンジンのブリーザ装置。
3. 前記ブリーザチャンバ（２６）の下方に配置され、前記ブローバイガス入口（３０）に最近接するカムシャフト（２３）の周囲を、前記カムシャフト（２３）の軸線（Ｌ２）を含んでシリンダ軸線（Ｌ３）に対して平行な平面（Ｐ）により、カム（２５）の先端が下方から上方に通過する側となる第１領域（Ｒ１）と、カム（２５）の先端が上方から下方に通過する側となる第２領域（Ｒ２）とに二分したとき、前記ブローバイガス入口（３０）は前記第２領域（Ｒ２）に開口することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のエンジンのブリーザ装置。
4. 前記ブローバイガス入口（３０）が形成される位置において、前記ヘッドカバー（１３）の内表面と前記ブリーザチャンバ（２６）の外表面との最小距離（Ｘ）が、前記ブローバイガス入口（３０）の上下方向長さ（Ｙ）よりも小さく設定されることを特徴とする、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のエンジンのブリーザ装置。
5. 前記ブリーザチャンバ（２６）はブローバイガス出口通路（３１，１３ｃ）に連通し、前記ブローバイガス入口（３０）の開口面積は、前記ブローバイガス出口通路（３１，１３ｃ）の最小通路横断面積よりも大きく形成されることを特徴とする、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載のエンジンのブリーザ装置。

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