JP4213968B2 - 内燃機関のブローバイガス還流装置 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関のクランクケース内のブローバイガスを、シリンダヘッド内の動弁室を経由して吸気系に還流するブローバイガス還流装置に関し、特に、動弁室から各気筒毎にブローバイガスを導く通路構造の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特許文献１には、シリンダヘッド側面に取り付けられる吸気マニホルドのフランジ部に、ブローバイガス通路を形成し、シリンダヘッドからホースを介して導かれたブローバイガスを、各気筒毎に分配して導入するようにした内燃機関のブローバイガス還流装置が開示されている。上記ブローバイガス通路は、シリンダヘッド側面との合わせ面に凹溝状に形成されたもので、４つの気筒にブローバイガスを供給するように、中央の単一のブローバイガス導入口から気筒列方向に沿って前後２方向に分岐し、さらにそれぞれが先端部で前後２方向に分岐した、いわゆるトーナメント型に分岐した通路構成を有している。
【０００３】
【特許文献１】
実開平５−３０４１２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の構成においては、複数気筒へ向けて分岐するブローバイガス通路の全体が、吸気マニホルドのフランジ部に凹溝状に形成されていることから、フランジ部が非常に大型のものとなる。そして、これに対応して、シリンダヘッド側面の吸気マニホルド取付座面も大型のものとなるため、吸気マニホルドとシリンダヘッドとを合わせた全体の重量増加が著しいものとなる。
【０００５】
特に、上記のようなトーナメント型の分岐は、ガスを均一に分配する上で有利であるが、上記構成では、トーナメント型に枝分かれする通路が同一平面上に配置されるため、吸気マニホルドのフランジ部やシリンダヘッド側の取付座面が一層大きなものとなる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る内燃機関のブローバイガス還流装置は、内燃機関のシリンダヘッドカバーに覆われた動弁室内から導出されたブローバイガスを、各気筒毎に吸気系に還流させる構成であって、
シリンダヘッドカバーの壁部に形成され、かつブローバイガスコントロールバルブを経たブローバイガスが導入される第１の通路部と、
上記シリンダヘッドカバーの側縁とシリンダヘッドの上部フランジ面との合わせ面に構成され、上記側縁に沿って気筒列方向に延びるとともに、上記第１の通路部が接続された第２の通路部と、
シリンダヘッド内部に各気筒毎に形成され、一端が上記上部フランジ面に開口して上記第２の通路部に連通し、かつ他端が各気筒の吸気ポートに開口する第３の通路部と、
を備えている。
【０００７】
そして、一つの第２の通路部に複数の気筒の第３の通路部が接続されており、この第２の通路部を介してそれぞれの気筒にブローバイガスが分配されるようになっている。
【０００８】
すなわち、ブローバイガスコントロールバルブで流量調整されたブローバイガスは、シリンダヘッドカバーの第１の通路部を通って、シリンダヘッドカバーとシリンダヘッドとの合わせ面に設けられた第２の通路部に導入される。この第２の通路部は、シリンダヘッドカバーの側縁に沿って気筒列方向に延びており、ここに複数の第３の通路部が接続されているため、ブローバイガスは、それぞれの第３の通路部を通して流れ、各気筒の吸気ポートへ供給される。また、上記第１の通路部は、上記シリンダヘッドカバーの内側にプレートを取り付けることにより画成された気筒列方向に延びるブローバイガスメイン通路と、このブローバイガスメイン通路と上記第２の通路部とを連通するように上記シリンダヘッドカバーの壁部内部を通して形成された連通路と、から構成されている。
【０００９】
【発明の効果】
この発明に係る内燃機関のブローバイガス還流装置によれば、シリンダヘッドカバーの側縁に沿って気筒列方向に延びる第２の通路部がシリンダヘッドカバーとシリンダヘッドとの合わせ面に形成され、これにシリンダヘッドカバー側の第１の通路部とシリンダヘッド側の第３の通路部とが接続されているため、上記の合わせ面の部分におけるシリンダヘッドカバーやシリンダヘッドの大型化が最小限のものとなり、全体として、通路の確保に伴う重量増加を抑制することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
図１は、この発明に係るブローバイガス還流装置の全体的な構成を示すシリンダヘッド１およびシリンダヘッドカバー２の分解斜視図、図２は、その組立状態における要部の断面図を示している。この実施例は、直列４気筒内燃機関に適用したものであって、シリンダヘッド１の上面開口を覆うようにシリンダヘッドカバー２が取り付けられ、これによって、内側に、動弁室３が画成されている。ブローバイガスは、図示せぬクランクケース側から一旦この動弁室３内に流入し、かつこの動弁室３内から吸気系、詳しくは、各気筒の吸気ポート６へ還流される。動弁室３には、吸気弁４を開閉駆動する吸気側カムシャフト５や図示せぬ排気弁側のカムシャフトなどが収容されている。
【００１２】
図１には、動弁室３から吸気ポート６へ至るブローバイガスの流れが矢印でもって示されている。シリンダヘッドカバー２の一端部上面には、吸入負圧に応じてブローバイガスの流量を調整するブローバイガスコントロールバルブ（ＰＣＶバルブ）７が取り付けられており、このブローバイガスコントロールバルブ７を介して動弁室３から取り出されたブローバイガスは、外部配管となるゴムホース８およびコネクタ９を介して、シリンダヘッドカバー２壁部の第１の通路部１１に戻される。そして、上記シリンダヘッドカバー２の側縁２ａと上記シリンダヘッド１の上部フランジ面１２との合わせ面Ｐ（図２参照）に沿って構成される一対の第２の通路部１３に分流し、かつ、上記上部フランジ面１２に開口したシリンダヘッド１側の第３の通路部１４を通して、各気筒の吸気ポート６にそれぞれ供給される。
【００１３】
図６，図７は、上記シリンダヘッドカバー２の異なる断面における横断面図であり、また、図３は、上記シリンダヘッドカバー２の内側における要部の構成を示しているが、これらに図示するように、上記の第１の通路部１１は、シリンダヘッドカバー２の内側にプレート２１を取り付けることにより細長い通路状に画成されたブローバイガスメイン通路２２と、このブローバイガスメイン通路２２からそれぞれ第２の通路部１３へ向かうように側方へ分岐した一対の連通路２３と、から構成されている。上記ブローバイガスメイン通路２２は、図３に示すように、気筒列方向に沿って直線状に延びており、その一端に上記コネクタ９が接続されている。また、上記ブローバイガスメイン通路２２は、シリンダヘッドカバー２の頂部において、吸気弁４側の最も外側に位置し、これに隣接して、ブローバイガスからのオイル分離を行うオイル分離通路２４と、動弁室３へ新気を導入するための通路となる新気導入通路２５と、がそれぞれ形成されている。上記ブローバイガスコントロールバルブ７は、上記オイル分離通路２４の一端に配設されており、該オイル分離通路２４の他端は、動弁室３に開口している。
【００１４】
第１の通路部１１の一部をなす上記連通路２３は、図７に示すように、シリンダヘッドカバー２とシリンダヘッド１との合わせ面Ｐと平行な面に沿って上記ブローバイガスメイン通路２２から気筒列と直交する方向に分岐した水平方向連通路２３Ａと、この水平方向連通路２３Ａから上記合わせ面Ｐへ向かうように折れ曲がり、かつ上記合わせ面Ｐと直交する方向に延びた垂直方向連通路２３Ｂと、から略Ｌ字状に構成されている。具体的には、シリンダヘッドカバー２の側壁の一部に、部分的に厚肉となって外側へ膨らんだ一対のカバー側膨出部２７が形成されており、このカバー側膨出部２７の内部を通して上記連通路２３が形成されている。上記水平方向連通路２３Ａは、シリンダヘッドカバー２の型による成形後に機械加工されたもので、その外側の開口端が、ボールプラグ２８の圧入によって閉塞されている。なお、上記の「水平」および「垂直」という用語は、合わせ面を基準としたおおよその方向を表した呼称に過ぎず、実際の内燃機関の使用状態における厳密な水平等を意味するものではない。
【００１５】
上記カバー側膨出部２７は、図３およびその要部を拡大した図４に示すように、気筒列方向に長く形成されており、その下面に、上記の第２の通路部１３が凹溝状に形成されている。つまり、この第２の通路部１３は、気筒列方向に沿ってある長さを有するように細長く延びており、その長手方向の中央に、上記垂直方向連通路２３Ｂの下端が開口している。
【００１６】
一方、上記シリンダヘッド１においては、図５に示すように、上記カバー側膨出部２７に対応して部分的に外側へ膨らんだヘッド側膨出部２９が設けられており、このヘッド側膨出部２９に延長された上部フランジ面１２が上記カバー側膨出部２７の下面と合わさるようになっている。そして、上記の第３の通路部１４は、上記ヘッド側膨出部２９に例えば二次的なドリル加工により形成されており、シリンダヘッド１とシリンダヘッドカバー２とが合わさった状態では、上記第３の通路部１４の上方の開口端が、上記第２の通路部１３と重なる位置となる。より詳しくは、一つの第２の通路部１３に対して一対の第３の通路部１４が対応しており、第２の通路部１３の各端部に、第３の通路部１４がそれぞれ接続されている。つまり、垂直方向連通路２３Ｂから第２の通路部１３に流入したブローバイガスは、第２の通路部１３の中央部からそれぞれ前後に流れ、一対の第３の通路部１４を介して２つの気筒に分配される形となる。また、図４および図８に示すように、凹溝状をなす第２の通路部１３の溝底部に、実質的な通路断面積を規定する一対の仕切壁３０が形成されており、これによって、中央の垂直方向連通路２３Ｂから第３の通路部１４へと流れるブローバイガスの流量が適宜に調整されている。このように仕切壁３０によって流量調整することにより、内燃機関の仕様の変更や各気筒へのブローバイガスの分配特性の調整などに容易に対処することが可能である。
【００１７】
なお、この実施例は、吸気弁４を１気筒当たり２個ずつ備えた構成であり、これに応じて、吸気ポート６は、吸気弁４寄りの下流側部分が二股状に分岐したＹ字状の形状をなしている。そして、吸気ポート６の入口側部分の上方に、燃料噴射弁３１（図２参照）が取り付けられる噴射弁取付部３２を備えているが、上記第３の通路部１４は、図５に示すように、上記噴射弁取付部３２との干渉を避けた位置にそれぞれ形成されている。特に、一対の気筒の気筒間に片寄った形に第３の通路部１４がそれぞれ設けられており、これにより、一対の気筒にブローバイガスを分配する第２の通路部１３の長さが、非常に短いものとなっている。また、図２に示すように、この実施例では、シリンダ内のタンブル流の強化のために、上記吸気ポート６内に、該吸気ポート６内を上下の流路に仕切るような隔壁３３が設けられているとともに、吸気ポート６上流部となる吸気マニホルド３５の出口部に、下方の流路のみを閉塞し得る吸気制御弁３４が設けられている。上記第３の通路部１４は、吸気制御弁３４の開閉に拘わらず常に吸気が通流する隔壁３３上方の流路に連通している。ここで、図示例では、隔壁３３により上下に仕切られた範囲に第３の通路部１４の先端が開口しているが、ブローバイガスと新気との混合をより均一化するためには、吸気ポート６内で、隔壁３３の下流端よりも下流側の位置において第３の通路部１４の先端が開口するように構成することが望ましい。
【００１８】
シリンダヘッド１とシリンダヘッドカバー２との間には、シール部材としてのガスケット４１が挟持されており、このガスケット４１によって動弁室３がシールされている。上記ガスケット４１は、矩形の枠状にゴムを成形したものであって、シリンダヘッドカバー２の周囲の側縁２ａに設けられたガスケット取付溝４２に嵌合装着され、図６，図７に示すように、シリンダヘッド１の上部フランジ面１２との間で圧縮されるようになっている。そして、上記第２の通路部１３は、図３，図４に示すように、上記ガスケット４１によって、その全周を囲まれている。つまり、上記第２の通路部１３の付近においては、上記ガスケット４１は、動弁室３の周囲に沿って直線状に延びるメインシール部４１Ａを有するとともに、このメインシール部４１Ａの外側に偏平なＣ字状をなすように付帯形成されたサブシール部４１Ｂを有し、両者によって、細長い第２の通路部１３の全周がシールされている。なお、カバー側膨出部２７の下面の周囲には、上記サブシール部４１Ｂを受容するようにガスケット取付溝４２が設けられている。
【００１９】
シリンダヘッドカバー２は、その周囲の複数箇所において図示せぬボルトによりシリンダヘッド１に対し固定されるようになっているが、負圧が作用する上記第２の通路部１３付近のシールをより堅固なものとするために、上記カバー側膨出部２７の一部として円筒状のボルトボス部４３が設けられており、このボルトボス部４３を貫通したボルト４４が、ヘッド側膨出部２９のボルト孔４５に螺合して、両膨出部２７，２９を互いに確実に結合している。上記ボルトボス部４３は、図６に示すように、上記のガスケット４１（サブシール部４１Ｂ）の外側に位置している。つまり、メインシール部４１Ａから外側に部分的に張り出したサブシール部４１Ｂの外側にボルト４４が位置しており、これによって、サブシール部４１Ｂのシール面圧が確実に得られる。
【００２０】
また、図２に示すように、本実施例では、上記ボルトボス部４３およびボルト４４が、燃料系の保護カバー５１の支持にも利用されている。すなわち、各気筒の燃料噴射弁３１へ燃料を供給するように、気筒列方向に沿って延びた燃料チューブ５２がシリンダヘッド１の側面に配置されており、かつその外側に、Ｕ字形に湾曲した吸気マニホルド３５が位置しているが、万一の車両衝突時にも上記吸気マニホルド３５が燃料チューブ５２を押し潰すことがないように、燃料チューブ５２の外側を覆う断面略Ｕ字形のチャンネル状をなす金属製の保護カバー５１が設けられている。上記保護カバー５１は、例えば鋼板をプレス成形したもので、断面略Ｕ字形の開放側をシリンダヘッドカバー２側面に向けた姿勢で吸気マニホルド３５の内側に配設されているが、その上縁部の長手方向前後２箇所に取付片５３が比較的弱くスポット溶接されており、この取付片５３が上記ボルトボス部４３上に上記ボルト４４によって共締めされている。保護カバー５１の上側の先端縁５１ａは、取付片５３の下側に重なっており、ボルトボス部４３側面に対向している。これに対し、保護カバー５１の下側の先端縁５１ｂは、特に固定されていない自由端となっており、シリンダヘッド１の上部フランジ面１２と吸気ポート６との間の凹部５４に対向している。また、保護カバー５１の長手方向中央において、断面略Ｕ字形の頂部となる位置にボス部５５が形成されており、吸気マニホルド３５側のボス部５６に図示せぬボルトによって固定されている。つまり、保護カバー５１は、シリンダヘッドカバー２側の２箇所と吸気マニホルド３５側の１箇所との計３点で支持されている。そして、万一の車両衝突時に吸気マニホルド３５が図２の右側へ変形していったときに、上記保護カバー５１が吸気マニホルド３５により押されると、スポット溶接されていた取付片５３から脱離し、上側の先端縁５１ａがボルトボス部４３側面に当接する。同時に、下側の先端縁５１ｂが上記凹部５４内でシリンダヘッド１側面に当接する。その結果、略Ｕ字形の断面形状が堅固に保持され、内側の燃料チューブ５２や燃料噴射弁３１が保護される。特に、略Ｕ字形の一対の辺が荷重を直線的に受けることになるので、剪断や曲げとして荷重を受ける場合に比べて、比較的薄肉の保護カバー５１でもって大きな荷重に抗することができる。また、上記ボルトボス部４３は、カバー側膨出部２７の一部としてシリンダヘッドカバー２の一般部の側壁よりも厚肉で強固であり、かつ付加的に設けたボルト４４によってシリンダヘッド１に堅固に固定されているので、保護カバー５１からの大きな荷重の入力に十分に耐えることができる。なお、上記シリンダヘッドカバー２およびシリンダヘッド１は、例えばアルミニウム合金によってそれぞれ一体に鋳造されているが、これに対し、吸気マニホルド３５は、本実施例では、合成樹脂製のものとなっており、大きな荷重を受けた場合には、吸気マニホルド３５側が破壊されることとなる。
【００２１】
上記の実施例のように構成されたブローバイガス還流装置によれば、ブローバイガスの流れは、ブローバイガスメイン通路２２から一対の連通路２３へと分流し、かつそれぞれが第２の通路部１３によってさらに各一対の第３の通路部１４へと分流していくので、４気筒にいわゆるトーナメント型に枝分かれすることになり、各気筒に均一にブローバイガスを導入することが容易である。そして、このようにトーナメント型に枝分かれする流路構造が、同一のシール面に平面的に展開せずに立体的に組み合わされており、合わせ面Ｐの第２の通路部１３は単に前後に直線状に延びた構成となるので、そのシール構造を含め、流路の形成に伴うシリンダヘッド１やシリンダヘッドカバー２の大型化を最小限のものとすることができる。具体的には、カバー側膨出部２７とヘッド側膨出部２９とが僅かに付加される程度に過ぎず、外寸法や重量の増加は極めて小さい。また、流路の殆どがシリンダヘッドカバー２内部を通るので、外部配管に比べて、冷間時のブローバイガスの凝結は生じにくい。
【００２２】
また、第３の通路部１４によってブローバイガスを吸気ポート６の比較的下流側に導入することが可能であり、ブローバイガスによる凝結を回避する必要がある吸気制御弁３４の位置が制約されることがない。つまり、図２のように、吸気ポート６のすぐ上流側に吸気制御弁３４を配置することが可能となる。
【００２３】
なお、上記実施例では、汎用のブローバイガスコントロールバルブ７を利用するために、該コントロールバルブ７とブローバイガスメイン通路２２との間をゴムホース８により接続するようにしているが、ブローバイガスコントロールバルブ７をシリンダヘッドカバー２内部に内蔵させ、外部配管を用いない構成とすることも勿論可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るブローバイガス還流装置の全体的な構成を示す分解斜視図。
【図２】その組立状態における要部の断面図。
【図３】シリンダヘッドカバーの内側の構成を一部省略して示す平面図。
【図４】その要部の拡大図。
【図５】シリンダヘッドの上面を示す平面図。
【図６】図３のＡ−Ａ線に対応するシリンダヘッドおよびシリンダヘッドカバーの組立状態での断面図。
【図７】図３のＢ−Ｂ線に対応するシリンダヘッドおよびシリンダヘッドカバーの組立状態での断面図。
【図８】カバー側膨出部の下面の斜視図。
【符号の説明】
１…シリンダヘッド
２…シリンダヘッドカバー
３…動弁室
６…吸気ポート
１１…第１の通路部
１２…上部フランジ面
１３…第２の通路部
１４…第３の通路部
２２…ブローバイガスメイン通路
２３…連通路
２７…カバー側膨出部
２９…ヘッド側膨出部
４１…ガスケット
４３…ボルトボス部
４４…ボルト
５１…保護カバー

Claims (10)

  1. 内燃機関のシリンダヘッドカバーに覆われた動弁室内から導出されたブローバイガスを、各気筒毎に吸気系に還流させるブローバイガス還流装置であって、
    シリンダヘッドカバーの壁部に形成され、かつブローバイガスコントロールバルブを経たブローバイガスが導入される第１の通路部と、
    上記シリンダヘッドカバーの側縁とシリンダヘッドの上部フランジ面との合わせ面に構成され、上記側縁に沿って気筒列方向に延びるとともに、上記第１の通路部が接続された第２の通路部と、
    シリンダヘッド内部に各気筒毎に形成され、一端が上記上部フランジ面に開口して上記第２の通路部に連通し、かつ他端が各気筒の吸気ポートに開口する第３の通路部と、
    を備え、
    一つの第２の通路部に複数の気筒の第３の通路部が接続され、該第２の通路部を介してそれぞれの気筒にブローバイガスが分配され、
    上記第１の通路部は、上記シリンダヘッドカバーの内側にプレートを取り付けることにより画成された気筒列方向に延びるブローバイガスメイン通路と、このブローバイガスメイン通路と上記第２の通路部とを連通するように上記シリンダヘッドカバーの壁部内部を通して形成された連通路と、から構成されていることを特徴とする内燃機関のブローバイガス還流装置。
  2. 上記第２の通路部は、シリンダヘッドカバーの側縁に凹溝状に形成され、シリンダヘッドの上部フランジ面との間で通路状に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のブローバイガス還流装置。
  3. 凹溝状をなす第２の通路部が、シリンダヘッドカバーとシリンダヘッドとの間に挟持されるシール部材の一部により全周を囲まれていることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関のブローバイガス還流装置。
  4. 凹溝状をなす第２の通路部の溝底部に、ブローバイガスの流量を調整する仕切壁が一体に形成されていることを特徴とする請求項２または３に記載の内燃機関のブローバイガス還流装置。
  5. 上記連通路は、上記合わせ面と平行な面に沿って上記ブローバイガスメイン通路から気筒列と直交する方向に分岐した横方向連通路と、上記合わせ面と直交する方向に延び、上記横方向連通路から上記第２の通路部に至る上下方向連通路と、から構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関のブローバイガス還流装置。
  6. 上記第２の通路部が、それぞれ一対の気筒にブローバイガスを分配するように、複数個設けられており、これらの第２の通路部が、個々の連通路を介して共通のブローバイガスメイン通路に連通していることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関のブローバイガス還流装置。
  7. 上記シリンダヘッドカバーの側壁の一部に、部分的に外側へ膨らんだカバー側膨出部を有し、かつこのカバー側膨出部に対応して、シリンダヘッドの側壁の一部に、部分的に外側に膨らんだヘッド側膨出部を有し、両膨出部の間に上記第２の通路部が構成されているとともに、上記カバー側膨出部の内部を通して上記連通路が形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関のブローバイガス還流装置。
  8. 上記カバー側膨出部にボルトボス部が一体に形成されており、該ボルトボス部を貫通したボルトによって両膨出部が互いに締結されていることを特徴とする請求項７に記載の内燃機関のブローバイガス還流装置。
  9. シリンダヘッドの側面に配置される燃料チューブの外側を覆うように断面略Ｕ字形をなす保護カバーが設けられており、この保護カバーは、その上縁部が、上記ボルトによって上記ボルトボス部に共締めされて支持されていることを特徴とする請求項８に記載の内燃機関のブローバイガス還流装置。
  10. 上記吸気ポートの入口側部分に、該吸気ポート内を上下の流路に仕切る隔壁が設けられており、上記第３の通路部の先端は、上記隔壁の下流端よりも下流側の位置において開口していることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の内燃機関のブローバイガス還流装置。
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