JP4641965B2

JP4641965B2 - 内燃機関のブローバイガス換気装置

Info

Publication number: JP4641965B2
Application number: JP2006097217A
Authority: JP
Inventors: 一紀菊池; 和則五十嵐
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2006-03-31
Filing date: 2006-03-31
Publication date: 2011-03-02
Anticipated expiration: 2026-03-31
Also published as: CN101046169A; JP2007270723A; CN100580230C

Description

本発明は、吸気系の新気を加熱してクランク室内に導入し、該クランク室内のブローバイガスを吸気系に還流させる内燃機関のブローバイガス換気装置に関するものである。

内燃機関では、シリンダ壁とピストン周壁との間の間隙から燃焼室内で燃焼した排ガスの一部が僅かにブローバイガスとしてクランク室内に漏れており、この漏洩ブローバイガス中の水分がクランク室内の潤滑油に混入すると、潤滑油の劣化の原因となる。この防止策として、吸気系の新気の一部をクランク室内に導入することにより、前記漏洩ブローバイガスをクランク室内から強制的に排出して、クランク室を換気し、潤滑油の希釈化を抑制する技術があった（例えば特許文献１）。

特開２００５−１２１００８号公報

しかし、寒冷期では、ブローバイガス中の水蒸気が凝縮して水分となる割合が増大するため、クランク室内の潤滑油中への水分の混入防止効果が充分に得られないことがある。

本発明は、このような難点を克服したものであり、請求項１ないし請求項２記載の発明は、吸気系から抽出された新気の一部を加熱してクランク室内に導入することにより、クランク室内の雰囲気温度を上昇させ、ブローバイガスの霧化を促進させることにより、ブローバイガス中の水分の潤滑油中への混入をできるだけ阻止し、潤滑油の劣化を抑制することを目的としている。

請求項１記載の発明は、内燃機関のブローバイガス還元装置を備えた内燃機関において、吸気系からの新気の一部をクランク室に導入する新気導入通路と、該内燃機関または補機により前記新気導入通路を加熱する新気加熱手段を具備し、エアクリーナケースが２重壁構造であり、前記新気導入通路の少なくとも一部は、該エアクリーナケースの２重壁間の外側空間で構成され、前記エアクリーナケース（49）と排気系とが、内燃機関（23）の本体部（シリンダ（25）やシリンダヘッド（26））に対して同じ側に配置され、前記排気系がさらに前記エアクリーナケース（49）の前記２重壁間の外側空間を囲むようにＬ字状に配置されたことを特徴とする内燃機関のブローバイガス換気装置である。

本願の特許請求の範囲および明細書において、「内燃機関または補機により前記新気導入通路を加熱する新気加熱手段」の記載で、内燃機関とは、内燃機関本体を意味し、補機とは、排気管、排気浄化触媒等の排気系やラジエータその他の発熱補機を意味している。

請求項２記載の発明は、排気マフラー、排気浄化触媒、排気管等で構成される排気系が、新気加熱手段として前記エアクリーナケースの２重壁構造に隣接し配設されたことを特徴とする請求項２記載の内燃機関のブローバイガス換気装置である。

請求項１記載の発明においては、吸気系から抽出された新気の少なくとも一部が前記新気加熱手段により加熱されてクランク室内に導入されるため、該クランク室内の雰囲気温度が上昇し、ブローバイガスの霧化が促進されて、ブローバイガス中の水蒸気の凝縮が阻止され、ブローバイガス中の水分の潤滑油が制限される結果、潤滑油の劣化が抑制される。

請求項１記載の発明においては、新気導入通路の少なくとも一部がエアクリーナケースの２重構造化で得られるため、構造が簡単となってコストダウンと軽量化が可能となり、また、大きな新気導入空間容積が得られるため、クランク室内の圧力変動に対応して高温の新気が大量にクランク室内に供給され、クランク室内の雰囲気温度が上昇し、潤滑油の劣化が効果的に抑制される。

請求項２記載の発明においては、高温の排気系によってエアクリーナケース内の外側に位置した２重壁間の外側空間の新気導入通路が効果的に加熱されるとともに、該２重壁で構成された断熱構造によって、エアクリーナケース中心部を通過する吸気は低温のまま内燃機関に吸入されて高い充填効率を維持することができる。

以下、図１ないし図３に図示された請求項１ないし請求項２記載の発明の実施形態について説明する。

図１に図示される３輪車１は、１個の前輪２と、左右１対の後輪３とを具備し、前輪２は前部車体４の前部に略直立に枢支された図示されない操舵軸に下部に回転自在に取り付けられ、左右１対の後輪３は、前部車体４の後方下部に揺動機構５を介して取り付けられた後部車体６の両側に設けられている。

前記前輪２を操舵するためのバーハンドル７は、前記図示されない操舵軸上端に取り付けられており、前部車体４の後部に設けられたシート８に着座した図示されない運転者によりバーハンドル７が操舵されて、前輪２が左右へ向きを変えられるようになっている。

また、揺動機構５は前部車体４の後方下部にリンク９を介して上下へ揺動可能に取り付けられたジョイントケース10と、該ジョイントケース10および前部車体４の後部とに介装されたクッションユニット11と、該ジョイントケース10にダンパー12を介して嵌装されたジョイント軸13とよりなり、該ジョイント軸13の後端にブラケット14を介して後部車体６のパワーユニット22が一体に装着されており、路面の凹凸に対応して前部車体４に対し後部車体６が上下に揺動しうるようになっている。

さらに、前記３輪車１には、前部車体４の前部のフロントカバー15の上部から上方へウィンドスクリーン16が立ち上げられ、ウィンドスクリーン16の上端から下方へルーフ17が延長され、該ルーフ17の後端は、前部車体４の後部から上方へ立ち上げられた左右１対のポスト18によって支持され、この左右１対のポスト18の後方にはキャリヤボックス19が配設されている。

さらにまた、シート８の下方には燃料タンク20が配設され、該燃料タンク20内には、後記４ストロークサイクル内燃機関23へ燃料を供給するための燃料ポンプ21が設けられている。

図２および図３に図示されるように、後部車体６の大部分を構成するパワーユニット22は、４ストロークサイクル内燃機関23とベルト式無段変速機24とよりなり、４ストロークサイクル内燃機関23のシリンダブロック25の前方にシリンダヘッド26およびヘッドカバー27が順次重ねられて一体的に結合されるとともに、４ストロークサイクル内燃機関23のシリンダブロック25の後方にクランクケースを兼ねた変速機ケース28が一体的に結合され、前記ブラケット14は、ジョイント軸13に２個のボルト33でもって一体に結合されるとともにパワーユニット22のシリンダブロック25と変速機ケース28とにボルト34でもって一体に結合されている。

そしてパワーユニット22においては、図３に図示されるように、シリンダブロック25と変速機ケース28との合わせ面で回転自在に枢支されているクランク軸29と変速機ケース28に回転自在に枢支されている変速機従動軸30とには、図示されないプーリが設けられ、これら両プーリにベルト31が架渡され、図２に図示されるように、変速機従動軸30と変速機ケース28に回転自在に枢支されている出力軸32とは図示されない歯車を介して接続され、該出力軸32から外側方へ突出した車軸32aに左右後輪３が取り付けられており、４ストロークサイクル内燃機関23が運転状態となってクランク軸29が回転すると、ベルト式無段変速機24のベルト31を介して変速機従動軸30が回転駆動され、さらに図示されない歯車を介して出力軸32および後輪３が回転駆動されて、３輪車１は走行しうるようになっている。

また、パワーユニット22に後記補機類および後部車体カバー45を支持するためのフレーム構造が設けられている。

このフレーム構造は、図３に図示されるように、シリンダブロック25から略上方へ一体に直立した左右１対の前部ステー35と、前部ステー35よりそれぞれ斜前上方へ分岐された左右１対の前部枝ステー36と、変速機ケース28後部から斜後上方へ一体に直立した左右１対の後部ステー37と、図２および図３に図示されるように、左右の前部枝ステー36の上端に一体に結合された前フレーム38と、左右の後部ステー37の上端に一体に結合された後フレーム39と、該前フレーム38に前端が結合されるとともに後フレーム39に後端が結合され、かつ前部ステー35の上端に一体に結合された左右１対の左フレーム40および右フレーム41とよりなり、前フレーム38に一体に結合された前部ブラケット42と、後フレーム39に一体に結合された後部ブラケット43とに、ボルト44でもって、後部車体カバー45が一体に装着され、該後部車体カバー45の前部と後部とには、前部開口46と後部開口47とが形成されている。

次に、吸気系について説明する。

略直方体状のエアクリーナ48のエアクリーナケース49は、図２に図示されるように頂部左側１個所にてボルト61により左フレーム40に取り付けられるとともに、頂部右側前後２個所にてボルト61により右フレーム41に取り付けられ、該エアクリーナケース49内は、隔壁50により、平面視で３角形状のダクト室51と梯形状の浄化室52とに仕切られ、該ダクト室51の上部には、３角形状の吸気口53が形成され、前記ダクト室51と浄化室52とは側面視でＵ字状の連通管54で連通され、浄化室52内には、浄化室52の前壁と左壁と後壁とに対し平行し所定の間隔を置いて内壁55がエアクリーナケース49の底壁と頂壁とに接合されるとともに、内壁55の前壁の右端部は隔壁50に接合され、内壁55の後壁の右端部はエアクリーナケース49の右壁に対し所定の間隙を存して離れており、この内壁55でもって浄化室52は２重壁構造に構成され、浄化室52の内壁55内方には、図示されないフィルターエレメントが配設され、エアクリーナケース49および内壁55を貫通した吸気管56の上流端が浄化室52内に開口されており、空気が吸気口53よりダクト室51に吸入されてから連通管54を介して浄化室52に流入し、該浄化室52にて図示されないフィルターエレメントによって吸入空気中のダストが除去された後、吸気管56に流入するようになっている。

吸気管56にはスロットルボディ57が介装され、該吸気管56にはパワーユニット22の上方に位置して、該吸気管56の下流端は、シリンダヘッド26の図示されない吸気ポートに接続され、スロットルボディ57内の図示されないスロットバルブは、バーハンドル７のスロットルグリップ７aから延長したスロットルケーブル58の後端に連結されており、スロットルグリップ７aの操作でもって、スロットルボディ57内のスロットルバルブは、所要の開度に調整されるようになっている。

そして、シリンダヘッド26に隣接した吸気管56の下流部分に燃料噴射弁59が配設され、燃料タンク20内に設けられた燃料ポンプ21の燃料吐出口（図示されず）に合成樹脂製の燃料ホース60の上流端が接続され、該燃料ホース60の下流端は燃料噴射弁59に接続されている。

また、エアクリーナケース49の浄化室52内において、内壁55で仕切られたエアクリーナケース49と内壁55との間の空間は、該内壁55の右端と内壁55との間で浄化室52に開口して、新気導入通路62が形成され、エアクリーナケース49を貫通して新気導入通路62に一端に開口している新気導入管63の他端部が、４ストロークサイクル内燃機関23のクランク室壁を構成する変速機ケース28を貫通して図示されないクランク室に開口しており、浄化室52にてダストを除去した新気の一部が新気導入通路62および新気導入管63を介してクランク室に導入されるようになっている。

なお、新気導入管63の下流端には、クランク室内の圧力が低下した時には、開放し、クランク室内の圧力が上昇した時には、閉じる一方向弁（図示されず）が介装されている。

さらに、４ストロークサイクル内燃機関23内においては、クランク室からヘッドカバー27内の空間に連通する気液分離機能を有する図示されないブローバイガス連通路が形成されており、シリンダヘッド26内の空間とエアクリーナ48の浄化室52内の空間とは、ブローバイガス還流管64でもって連通されており、クランク室内で発生したブローバイガスは、図示されないブローバイガス通路を介してシリンダヘッド26内の空間に達し、該空間内のブローバイガスはブローバイガス還流管64を介してエアクリーナ48の浄化室52内に排出されるようになっている。

さらに、排気系について説明する。

シリンダヘッド26における図示されない排気ポートに前部排気管65の上流部が連通するように、前部排気管65の上流端がシリンダヘッド26の下面に取り付けられ、該前部排気管65はシリンダヘッド26の左側を迂回して上方へ弯曲された後、後方へ曲げられ、前部排気管65の下流端は、パワーユニット22の左側上方に位置して車体前後方向に指向した排気浄化触媒66の前端に接続され、該排気浄化触媒66の後端は後部排気管67を介して、車幅方向へ指向した排気マフラー68の左側上流端に接続され、該排気マフラー68は斜後下方に指向してテールパイプ69が接続され、該排気マフラー68は、図３に図示されるように、変速機ケース28から後方へ突出した突出部28aにブラケット70を介して一体に取り付けられている。

そして、図２に図示されるように、排気浄化触媒66の後部は、エアクリーナケース49の左側壁に僅かな間隙を存して平行に配置されるとともに、排気マフラー68はエアクリーナケース49の後側壁に僅かな間隙を存して平行に配置されており、エアクリーナケース49の左側壁は排気浄化触媒66および後部排気管67から発散される排気熱で加熱されるとともに、エアクリーナケース49の後側壁は排気マフラー68から発散される排気熱で加熱されるようになっている。

なお、パワーユニット22の前部にはラジエータ71とその前方にルーバー72とが配置されている。

図１ないし図３に図示の実施形態は前述したように構成されているので、下記の動作が行われるとともに効果が奏せられる。

４ストロークサイクル内燃機関23を始動し、バーハンドル７のスロットルグリップ７aを操作すると、クランク軸29の回転速度が上昇し、ベルト式無段変速機24を介して出力軸32に駆動力が伝達され、出力軸32から外側方へ突出する車軸32aと一体の後輪３が回転駆動され、３輪車１は走行できる。

４ストロークサイクル内燃機関23の運転開始後、或る時間経過すると、排気浄化触媒66、後部排気管67および排気マフラー68が、その中を通過する高温排気でもって高温に加熱される。

すると、排気浄化触媒66、後部排気管67および排気マフラー68に隣接したエアクリーナ48のエアクリーナケース49の左側壁と後側壁とは高温に加熱され、これらエアクリーナケース49の左側壁と後側壁に接する新気導入通路62内の新気は加熱され、新気導入管63を介して図示されないクランク室に導入され、クランク室内の雰囲気温度が上昇し、ブローバイガス中に含まれた水滴が蒸発し、クランク室底部に溜った潤滑油は、水分による劣化が大幅に抑制される。

そして、水蒸気を含んだブローバイガスは、図示されないブローバイガス連通路、ヘッドカバー27内の空間およびブローバイガス還流管64を介してエアクリーナ48の浄化室52内に排出され、吸気口53からダクト室51に吸入され、連通管54を介して浄化室52内に流入した新気とともに吸気管56から４ストロークサイクル内燃機関23の図示されない吸気ポートを介して４ストロークサイクル内燃機関23内の燃焼室に供給され、ブローバイガスは燃料とともに燃焼して浄化される。

また、４ストロークサイクル内燃機関23のクランク室とエアクリーナ48とは離れて、新気導入通路62が長いため、新気導入通路62の下流端の一方向弁から新気導入通路62を介して浄化室52迄の新気導入空間容積が大きくなり、クランク室内の圧力変動に対応して大量の新気がクランク室内に導入される結果、クランク室内の雰囲気が高温になり易く、ブローバイガス中の水分が潤滑油に混入することが阻止されて、潤滑油の劣化が抑制される。

さらに、燃焼室に導入する新気を加熱するのに、４ストロークサイクル内燃機関23で発生する排気ガスの熱を有効に利用できるため、燃料や電力を特別に必要としない結果、コストアップを伴わずに省エネルギー化を図ることができる。

さらにまた、エアクリーナ48は排気浄化触媒66、後部排気管67および排気マフラー68に隣接していても、エアクリーナケース49内が２重壁構造となっており、かつ２重壁構造で構成された新気導入通路62内を新気が通過して内壁55が冷却されるため、浄化室52内の新気は高温に加熱される惧れがなく、高い充填効率を維持することができる。

しかも、エアクリーナ48に隣接して、排気浄化触媒66、後部排気管67および排気マフラー68が配設されているため、後部車体６はコンパクトに形成される。

次に、図４ないし図５に図示された請求項１および請求項２記載の発明の他の実施形態について説明する。

ブローバイガス還元装置、吸気系および排気系を除いた３輪車１の他の部分は、図１ないし図３に図示の実施形態と同一の構造である（重複した部分で一部省略されている）ので、同一の符号を付し、かつ、その部分の説明を省略する。

シリンダヘッド26の図示されない排気ポートに上流側排気管73の上流端が接続され、該上流側排気管73の下流端に上流側排気浄化触媒74の上流端が接続され、上流側排気浄化触媒74の下流端は、側面視でへ字状に弯曲された２重壁構造の中間排気管75の内部管（図示されず）の上流端に接続され、該中間排気管75の内部管の下流端は、下流側排気触媒76の上流端に接続され、該下流側排気触媒76の下流端は、下流側排気管77を介して排気マフラー68に接続されている。

２重壁構造の中間排気管75の内部管とこれと同心状に配置された外部管とで図示されない新気導入通路が形成され、該新気導入通路における下流側排気触媒76に近い部分とエアクリーナ48の浄化室52とは上流側新気導入管78でもって連通され、前記中間排気管75の新気導入通路における上流側排気浄化触媒74に近い部分と４ストロークサイクル内燃機関23のクランク室（図示されず）とは下流側新気導入管79でもって連通されており、エアクリーナ48の浄化室52に流入した新気の一部が上流側新気導入管78を介して中間排気管75の新気導入通路に導かれ、該新気導入通路内の新気の一部は、内部管内を流れる高温の排気と熱交換されて加熱され、下流側新気導入管79を介してクランク室に導入されるようになっている。さらに、クランク室内で発生したブローバイガスは、触媒74、排気管75に沿うように近接して配置されたブローバイガス還流管64を介してエアクリーナ48の浄化室に排出される。

図４ないし図５に図示の実施形態では、４ストロークサイクル内燃機関23の燃焼室から上流側排気管73および上流側排気浄化触媒74を通過した高温の排気に対し、中間排気管75の内部管を介して新気の一部が直接的に熱交換されるため、この新気の一部は、効果的に高温に加熱される結果、クランク室内の雰囲気がより高温に保持され、潤滑油内への水の混入がより阻止され、潤滑油の劣化が著しく抑制される。さらに、還流管64は触媒74、排気管75によって加熱されるのでブローバイガスの還流管における結露を防止し、よりいっそう潤滑油の劣化を抑制することができる。

エアクリーナ48から４ストロークサイクル内燃機関23のクランク室へ導入される新気を中間排気管75でなくて、上流側排気浄化触媒74または下流側排気触媒76にいずれか一方または両方で新気を加熱するようにしてもよく、さらに、ラジエータ71で新気を加熱し、あるいは、他の熱源で新気を加熱するようにしてもよい。

本発明に係る内燃機関のブローバイガス換気装置の一実施形態を搭載した３輪車の側面図である。図１の要部平面図である。図１の要部側面図である。本発明の他の実施形態の平面図である。図４の側面図である。

符号の説明

１…３輪車、２…前輪、３…後輪、４…前部車体、５…揺動機構、６…後部車体、７…バーハンドル、８…シート、９…リンク、10…ジョイントケース、11…クッションユニット、12…ダンパー、13…ジョイント軸、14…ブラケット、15…フロントカバー、16…ウィンドスクリーン、17…ルーフ、18…ポスト、19…キャリヤボックス、
20…燃料タンク、21…燃料ポンプ、22…パワーユニット、23…４ストロークサイクル内燃機関、24…ベルト式無段変速機、25…シリンダブロック、26…シリンダヘッド、27…ヘッドカバー、28…変速機ケース、29…クランク軸、
30…変速機従動軸、31…ベルト、32…出力軸、33…ボルト、34…ボルト、35…前部ステー、36…前部枝ステー、37…後部ステー、38…前フレーム、39…後フレーム、40…左フレーム、41…右フレーム、42…前部ブラケット、43…後部ブラケット、44…ボルト、45…後部車体カバー、46…前部開口、47…後部開口、48…エアクリーナ、49…エアクリーナケース、50…隔壁、51…ダクト室、52…浄化室、53…吸気口、54…連通管、55…内壁、56…吸気管、57…スロットルボディ、58…スロットルケーブル、59…燃料噴射弁、60…燃料ホース、61…ボルト、62…新気導入通路、63…新気導入管、64…ブローバイガス還流管、65…前部排気管、66…排気浄化触媒、67…後部排気管、68…排気マフラー、69…テールパイプ、70…ブラケット、71…ラジエータ、72…ルーバー、73…上流側排気管、74…上流側排気浄化触媒、75…中間排気管、76…下流側排気触媒、77…下流側排気管、78…上流側新気導入管、79…下流側新気導入管

Claims

内燃機関のブローバイガス還元装置を備えた内燃機関（23）において、
吸気系からの新気の一部をクランク室に導入する新気導入通路（62）と、
該内燃機関（23）または補機により前記新気導入通路（62）を加熱する新気加熱手段を具備し、
エアクリーナケース（49）が２重壁構造であり、前記新気導入通路（62）の少なくとも一部は、該エアクリーナケース（49）の２重壁間の外側空間で構成され、
前記エアクリーナケース（49）と排気系とが、内燃機関（23）の本体部（シリンダ（25）やシリンダヘッド（26））に対して同じ側に配置され、
前記排気系がさらに前記エアクリーナケース（49）の前記２重壁間の外側空間を囲むようにＬ字状に配置された
ことを特徴とする内燃機関のブローバイガス換気装置。
排気マフラー（68）、排気浄化触媒（66）、排気管（65，67）等で構成される排気系が、新気加熱手段として前記エアクリーナケース（49）の２重壁構造に隣接し配設されたことを特徴とする請求項１記載の内燃機関のブローバイガス換気装置。