JP4762770B2 - 内燃機関のブローバイガス還元装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関で発生したブローバイガスを吸気系に還流させるブローバイガス還流手段の一部が２重壁構造の排気浄化触媒または排気管の外側密閉空間で構成した内燃機関のブローバイガス還流装置に関する。

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、潤滑油の劣化が促進される。この防止策として、ブローバイガスを吸気系に還流させるブローバイガス還流通路に気液分離手段を介装し、この気液分離装置を排気管に一体に設け、排気管の熱でブローバイガスを加熱することにより、ブローバイガス中の水分・油分の結露を防止するものがあった（例えば特許文献１）。

特開平４−２４６２１７号公報

しかし、特許文献１記載のものでは、排気管に気液分離装置を一体に取り付け、この気液分離装置の入口と出口にＵ字状に管を接続したため、ブローバイガス流路が複雑化して、ブローバイガスが円滑に流れにくくなり、かつ排気管に気液分離装置を取り付ける作業が必要となって生産性が低下する惧れがあった。

本発明は、このような不具合を解消したものであり、請求項１ないし請求項２記載の発明は、内燃機関と排気マフラーとの間に設けられた２重壁構造の排気浄化触媒または排気管の２重壁構造の外側空間で、ブローバイガス還流手段の一部を構成することにより、温度の高い排気ガスでもって効果的にブローバイガスを加熱することができるとともに、構造を簡略化してコストダウンを図ることができることを目的としている。

また、請求項１記載の発明は、シリンダが前傾して車両に搭載された内燃機関の上部にエアクリーナを配設したものにおいて、内燃機関の前端部とエアクリーナとの間に排気浄化触媒または排気管を配置することにより、ブローバイガスを導く経路を短縮してブローバイガスを高温に保持することを目的としている。

さらに、請求項３記載の発明は、排気浄化触媒または排気管を車体カバー内に配置することにより、車体カバーで覆われた排気浄化触媒や排気管をブローバイガスで冷却されないようにすることを目的としている。

請求項１記載の発明は、シリンダが前傾して車両に搭載された内燃機関の後方に配置された変速機の上部にエアクリーナケースが配置され、内燃機関と排気マフラーとの間に設けられた排気管と、該内燃機関で発生したブローバイガスを吸気系に還流させるブローバイガス還流手段とを具備した内燃機関のブローバイガス還流装置において、前記排気管は２重壁構造の上流側排気管を有し、該上流側排気管は前記内燃機関の側方を下方から上方へ通過し、前記ブローバイガス還流手段の上流部が、前記上流側排気管の２重壁構造の外側流路で構成され、前記ブローバイガス還流手段は、前記上流側排気管より下流の部分で内燃機関の側方上部を水平方向後方へ延びて、内燃機関の後部に位置するブローバイガス下流側還流管を経て前記エアクリーナケースに接続されたことを特徴とする内燃機関のブローバイガス還流装置である。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の内燃機関のブローバイガス還流装置において、ブローバイガス還流手段の上流側排気管より下流の前記部分は、排気浄化触媒装置により構成され、前記排気浄化触媒装置は２重壁構造に構成され、前記ブローバイガス還流手段の一部が前記排気浄化触媒装置の２重壁構造の外側空間を構成するブローバイガス流路で構成されたことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１および請求項２いずれか記載の内燃機関のブローバイガス還流装置において、前記排気浄化触媒装置または排気管は、内燃機関を覆う車体カバー内の空間に配置されたことを特徴とする。

請求項１記載の発明においては、内燃機関で発生したブローバイガスを吸気系に還流させるブローバイガス還流手段の一部を、内燃機関と排気マフラーとの間に設けられた排気管の２重壁構造の外側空間で構成することにより、内燃機関の排気ポートから近い位置で高温の排気と前記ブローバイガスとの熱交換を広い熱交換面積でもって効率良く行なうことができる。また、排気管の２重壁構造の外側空間でブローバイガス通路が構成されるため、このブローバイガス通路の形状が単純化されて、ブローバイガスが円滑に吸気系に流れることができるとともに、排気管の外径が僅かに大きくなるだけで構造が簡略化されてブローバイガス還元装置全体の小型化とコストダウンが可能となる。

また、請求項１記載の発明においては、シリンダが前傾して車両に搭載された内燃機関の上部にエアクリーナケースを配置し、前記内燃機関の前端部と前記エアクリーナケースとの間に前記排気浄化触媒または前記排気管を配置することにより、前記内燃機関から前記エアクリーナケースへ配管されるブローバイガス還流管の途中に排気管を配置することができ、この結果、前記ブローバイガス還流管の配管が単純化され、ブローバイガス還流管の長さが、前記排気管の長さ分だけ短縮され、該ブローバイガス還流管からの放熱量が減少し、ブローバイガスの熱交換効率が向上する。

請求項２記載の発明においては、内燃機関で発生したブローバイガスを吸気系に還流させるブローバイガス還流手段の一部を、内燃機関と排気マフラーとの間に設けられた排気浄化触媒装置の２重壁構造の外側空間で構成することにより、内燃機関の排気ポートから近い位置で高温の排気と前記ブローバイガスとの熱交換を広い熱交換面積でもって効率良く行なうことができる。

また、排気浄化触媒の２重壁構造の外側空間でブローバイガス通路が構成されたため、このブローバイガス通路の形状が単純化されて、ブローバイガスが円滑に吸気系に流れることができるとともに、排気浄化触媒の外径が僅かに大きくなるだけで構造が簡略化されてブローバイガス還流装置全体の小型化とコストダウンが可能となる。

請求項３記載の発明においては、車両走行抵抗を低減するために、内燃機関を覆う車体カバー内の空間に前記排気浄化触媒装置や排気管を配置した場合、該排気浄化触媒装置または排気管に走行風が当らずに、これら排気浄化触媒装置または排気管が温度上昇するが、該排気浄化触媒装置または排気管と熱交換する低温のブローバイガス還流手段により、前記排気浄化触媒装置または排気管の温度上昇が阻止され、これら排気浄化触媒装置または排気管の経年劣化が抑制される。

以下、図１ないし図４に示された本発明の実施形態について説明する。

図１に示される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55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55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で連通されている。浄化室52内には、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。

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、内管62およびその外周に同芯状に配設された外管63よりなる２重壁構造の上流側排気管61の内管62が連通するように、上流側排気管61の上流端がシリンダヘッド26の下面に取り付けられ、該上流側排気管61はシリンダヘッド26の左側を迂回して上方へ湾曲された後、後方へ曲げられ、該上流側排気管61の下流端は、排気浄化触媒装置66の上流端に接続され、該排気浄化触媒装置66の内管67の下流端は下流側排気管72を介して、車幅方向へ指向した排気マフラー73の左側上流端に接続され、該排気マフラー73は傾斜下方に指向してテールパイプ74が接続され、該排気マフラー73は、図３に示されるように、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75を介して一体に取り付けられている。

図４に示されるように、２重壁構造の排気浄化触媒装置66は、多数の小孔が形成された内管67と、その外側に同芯状に配設された外管68と、前記内管67の内側に同芯状に配設された触媒担持管69とよりなり、該内管67と外管68との間の下流部にリング状の隔壁70が気密に装着され、前記２重壁構造の上流側排気管61の内管62は、前記２重壁構造の排気浄化触媒装置66の内管67に気密に接合されるとともに、上流側排気管61の外管63は、前記排気浄化触媒装置66の外管68に気密に接合されている。

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、ヘッドカバー27内の空間と上流側排気管61のブローバイガス流路64とはブローバイガス上流側還流管65でもって連通され、上流側排気管61のブローバイガス流路64と排気浄化触媒装置66のブローバイガス流路71とは相互に連通され、排気浄化触媒装置66の外管68とエアクリーナ48のエアクリーナケース49とをその両端部が貫通するブローバイガス下流側還流管76でもって、排気浄化触媒装置66のブローバイガス流路71とエアクリーナ48の浄化室52とは連通されており、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、ブローバイガス上流側還流管65、上流側排気管61のブローバイガス流路64、排気浄化触媒装置66のブローバイガス流路71およびブローバイガス下流側還流管76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。

なお、パワーユニット22の前部には、ラジエータ77とルーバー78とが配設されている。
さらに、後フレーム39を支持する後部ステー37には遮熱板79が取り付けされており、排気マフラー73から放出される熱でもって加熱されるところを遮熱板79でもって阻止されるようになっている。

図１ないし図４に示す実施形態は前述したように構成されているので、下記の動作が行な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、上流側排気管61、排気浄化触媒装置66、下流側排気管72、排気マフラー73が、その中を通る高温排気でもって高温に加熱される。

４ストロークサイクル内燃機関23のクランク室内に漏れ、図示されないブローバイガス連通路を介してヘッドカバー27内の空間に達したブローバイガスは、ブローバイガス上流側還流管65を介して上流側排気管61のブローバイガス流路64に流入し、該ブローバイガス流路64に流入したブローバイガスは、排気浄化触媒装置66のブローバイガス流路71を通過し、ブローバイガス下流側還流管76を介してエアクリーナ48の浄化室52に導入され、該浄化室52内に吸入された新気とともに吸気管56を介して４ストロークサイクル内燃機関23の燃焼室に吸入され、燃料噴射弁59から噴射された燃料とともに燃焼する。

上流側排気管61のブローバイガス流路64と排気浄化触媒装置66のブローバイガス流路71とは、広い熱交換面積を有する上流側排気管61の内管62と排気浄化触媒装置66の内管67を有し、かつ該上流側排気管61の内管62内と排気浄化触媒装置66の内管67内を高温の排気が流れるため、この上流側排気管61のブローバイガス流路64と排気浄化触媒装置66のブローバイガス流路71内を流れるブローバイガスは、加熱される結果、水分・油分の結露によるエアクリーナ48の浄化室52内のフイルターエレメントやエアクリーナ48のエアクリーナケース49、吸気管56およびスロットルボディー57の内面への付着が低減し、４ストロークサイクル内燃機関23の燃焼室に円滑に流入することができる。

また、上流側排気管61および排気浄化触媒装置66内では、内管62と外管63および内管67と外管68とでそれぞれ同芯状の単純な流路形状と流路長手方向に亘って均一の横断面積のブローバイガス流路64およびブローバイガス流路71が形成されているため、ブローバイガスが大きな抵抗を受けることなく、エアクリーナ48の浄化室52内に流入することができる。

さらに、２重壁構造の上流側排気管61と排気浄化触媒装置66とでそれぞれブローバイガス流路64とブローバイガス流路71を構成したため、構造が簡単となって低コストでかつ軽量、コンパクトなブローバイガス還元装置が得られる。

さらにまた、４ストロークサイクル内燃機関23のシリンダヘッド26が３輪車１の前方へ傾斜し、４ストロークサイクル内燃機関23のシリンダヘッド26からパワーユニット22の後部上方に配置されたエアクリーナ48とに亘って形成されるブローバイガス通路は、ヘッドカバー27と上流側排気管61の外管63とを接続するブローバイガス上流側還流管65と、上流側排気管61のブローバイガス流路64と、排気浄化触媒装置66のブローバイガス流路71と、排気浄化触媒装置66の外管68とエアクリーナ48のエアクリーナケース49とを接続するブローバイガス下流側還流管76とで構成され、このブローバイガス通路の大部分が内部で加熱される上流側排気管61のブローバイガス流路64と排気浄化触媒装置66のブローバイガス流路71とで占められて、外気により冷却されるブローバイガス上流側還流管65とブローバイガス下流側還流管76は短いため、前記ブローバイガス通路を通過してエアクリーナ48の浄化室52内に流入するブローバイガスは高温状態に保持される。

しかも、上流側排気管61の外管63および排気浄化触媒装置66の外管68は、後部車体カバー45で覆われて走行風を受けない結果、冷却されずに高温となる傾向が高いが、上流側排気管61の内管62および外管63に囲まれたブローバイガス流路64および排気浄化触媒装置66の内管67および外管68に囲まれたブローバイガス流路71内を通過するブローバイガスによって、上流側排気管61の外管63および排気浄化触媒装置66の外管68は低温に冷却されるため、上流側排気管61の外管63および排気浄化触媒装置66の外管68の熱による経年劣化が抑制される。

前述した実施形態では、上流側排気管61および排気浄化触媒装置66にそれぞれブローバイガス流路64およびブローバイガス流路71を形成したが、上流側排気管61のみにブローバイガス流路を形成してもよい。

本発明に係るブローバイガス還流装置の一実施形態を備えた内燃機関を搭載している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。 図１の排気浄化触媒の縦断側面図である。

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…ボルト、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…上流側排気管、62…内管、63…外管、64…ブローバイガス流路、65…ブローバイガス上流側還流管、66…排気浄化触媒装置、67…内管、68…外管、69…触媒担持管、70…隔壁、71…ブローバイガス流路、72…下流側排気管、73…排気マフラー、74…テールパイプ、75…ブラケット、76…ブローバイガス下流側還流管、77…ラジエータ、78…ルーバー、79…遮熱板。

Claims (3)

1. シリンダが前傾して車両（１）に搭載された内燃機関（23）の後方に配置された変速機
   （24）の上部にエアクリーナケース（49）が配置され、内燃機関（23）と排気マフラー（
   73）との間に設けられた排気管（61,72）と、該内燃機関（23）で発生したブローバイガ
   スを吸気系に還流させるブローバイガス還流手段とを具備した内燃機関のブローバイガス
   還流装置において、
   前記排気管（61）は２重壁構造の上流側排気管（61）を有し、該上流側排気管（61）は
   前記内燃機関（23）の側方を下方から上方へ通過し、
   前記ブローバイガス還流手段の上流部が、前記上流側排気管（61）の２重壁構造の外側
   流路（64）で構成され、
   前記ブローバイガス還流手段は、前記上流側排気管（61）より下流の部分（66）で内燃
   機関（23）の側方上部を水平方向後方へ延びて、内燃機関（23）の後部に位置するブロー
   バイガス下流側還流管（76）を経て前記エアクリーナケース（49）に接続されたことを特
   徴とする内燃機関のブローバイガス還流装置。
2. ブローバイガス還流手段の上流側排気管（61）より下流の前記部分（66）は、排気浄化
   触媒装置（66）により構成され、
   前記排気浄化触媒装置（66）は２重壁構造に構成され、
   前記ブローバイガス還流手段の一部が前記排気浄化触媒装置（66）の２重壁構造の外側
   空間を構成するブローバイガス流路（71）で構成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還流装置。
3. 前記排気浄化触媒装置（66）または排気管（61）は、内燃機関（23）を覆う車体カバー
   （45）内の空間に配置されたことを特徴とする請求項１および請求項２いずれか記載の内
   燃機関のブローバイガス還流装置。

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