JP5235512B2 - ブローバイガス還流構造および内燃機関 - Google Patents

Description

本発明は、ブローバイガスの還流構造、および、ブローバイガスの還流構造を備えた内燃機関に関するものである。

従来、この種のブローバイガス還流構造としては、例えば特許文献１に開示されているように、気液分離室で油分を除去したブローバイガスを吸気通路を介して燃焼室に還流するものが提案されている。
このブローバイガス還流構造では、シリンダヘッドの吸気マニホールド取付け面であって、吸気通路よりも上方の位置に、気筒列方向に連続する比較的大きな容量をもつ窪みを形成し、この窪みを介してブローバイガスを各吸気通路に分散供給することにより、クランクケース内の圧力脈動を十分に吸収してから各気筒へブローバイガスを還流できるようにしている。
特開２００５−１５５４５４号公報

しかしながら上述したブローバイガス還流構造では、圧力脈動吸収のためだけにシリンダヘッドの吸気マニホールド取付け面に別途窪みを設けるものであるから、窪みを設けるだけのスペースを確保することが困難であったり、非効率となる場合が生ずる。

本発明のブローバイガス還流構造および内燃機関は、各吸気通路にブローバイガスを安定的かつ均等化して供給し得る構造を効率的に確保することを目的とし、この目的を達成するために以下の手段を採った。
本発明は、一端が吸気ポートを介して燃焼室に開口し他端がインテークマニホールド取付け面に開口するシリンダヘッドに形成された複数の吸気通路にブローバイガスを還流するブローバイガス還流構造であって、
前記シリンダヘッドに取り付けられるシリンダヘッドカバーには、内部に前記ブローバイガス中の油分を分離可能な気液分離部が設けられるとともに、該気液分離部に連通する連通部と、前記シリンダヘッドへの取付け面側に開口する開口部とを有する流路が形成されてなり、
前記シリンダヘッドには、前記複数の吸気通路間に前記インテークマニホールド取付け面側が開口する複数の鋳抜き空間が互いに独立して形成されてなるとともに、一端が前記開口部を介して前記流路に連通するとともに他端が前記鋳抜き空間に連通する貫通孔が形成されてなり、
前記シリンダヘッドのインテークマニホールド取付け面および／またはインテークマニホールドの前記シリンダヘッドへの取付け面には、前記鋳抜き空間を挟む両側の前記吸気通路の両方と前記鋳抜き空間とを連通する連通凹部が形成されてなり、
前記各吸気通路は、前記燃焼室への吸気流動状態を変化可能なように複数の通路を区画可能に形成されているとともに、前記連通凹部は、前記吸気通路の前記複数の通路のうち常に吸気が供給される通路と前記鋳抜き空間とを連通するように形成されてなり、
前記気液分離部から前記流路に導入された前記ブローバイガスを前記貫通孔から前記鋳抜き空間を介して前記連通凹部により前記吸気通路に還流してなることを要旨とする。

本発明のブローバイガス還流構造では、一般に構造上、肉厚部となる吸気通路間に比較的大きな容量の鋳抜き空間を形成するから、吸気通路間を薄肉化し得て鋳造成形時に形成される収縮巣の発生を抑制できる。
しかも、比較的大きな容量の鋳抜き空間を介してブローバイガスを吸気通路に還流するからクランクケースの圧力脈動を吸収することができる。また、製品の品質向上のために設ける鋳抜き空間を圧力脈動を吸収するために用いるから、各吸気通路にブローバイガスを安定的かつ均等化して供給し得る構造を効率的に確保することができる。また、外部配管を設けることなくブローバイガスを吸気通路に還流することができる。
また、シリンダヘッドのインテークマニホールド取付け面やインテークマニホールドのシリンダヘッドへの取付け面に、吸気通路と鋳抜き空間とを連通する連通凹部を形成するだけであるから、鋳抜き空間に流入するブローバイガスを吸気側に還流する構造を簡易に確保することができる。
また、一つの鋳抜き空間に流入するブローバイガスを鋳抜き空間を挟んで両側の吸気通路の両方に一度に還流することができる。
また、燃焼室への吸気流動状態を例えば、タンブル流やスワール流のような状態に変化できるように吸気通路が複数の通路に区画できるように形成されている場合であっても、常に吸気が流れる通路と鋳抜き空間とを連通できるからブローバイガスを常に還流することができる。

また、本発明の内燃機関は、ピストンとシリンダボアとの隙間から流出する前記ブローバイガスを請求項１に記載のブローバイガス還流構造により、前記吸気通路に還流してなることを要旨とする。
本発明の内燃機関では、上述した各態様の何れかの本発明のブローバイガス還流構造を備えるから、本発明のブローバイガス還流構造が備える効果と同様の効果、例えば、各吸気通路にブローバイガスを安定的かつ均等化して供給し得る構造を効率的に確保することができる効果を奏する。

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。
図１は、内燃機関の要部縦断面構成図である。
内燃機関１は、シリンダブロック２上にシリンダヘッド３が設けられ、シリンダヘッド３の上面にシリンダヘッドカバー４が設けられている。
シリンダブロック２に形成されたシリンダボア５内にはピストン６が設けられ、シリンダヘッド３内の動弁室Ｓ内には、カムシャフト８で回転されるカム９により開閉動される吸気弁７が設けられ、吸気弁７により燃焼室Ｃ上面の吸気ポート１０が開閉されるように構成されている。

図２は、シリンダヘッド３の詳細を示す平面図であり、図３は、シリンダヘッド３の詳細を示す正面図である。
シリンダヘッド３には、図１乃至図３に示すように、一端が吸気ポート１０を介して燃焼室Ｃに開口し、他端がインテークマニホールド取付け面３ｄに開口する吸気通路２１（２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ）が気筒列方向に間隔をおいて４個形成されており、インテークマニホールド取付け面３ｄにガスケットＧを介してインテークマニホールド１１の取付けフランジ部１１ａが取り付けられて、インテークマニホールド１１と吸気ポート１０が吸気通路２１を介して連通されている。
なお、図１中１２は燃料管であり、１３は燃料管１２を保護する保護カバーである。

シリンダヘッド３の各吸気通路２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ内には、図３に示すように、タンブルプレート２４が設けられ、このタンブルプレート２４により各吸気通路２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ内は、上側の上通路２１ａと下側の下通路２１ｂとに区画されている。ここで、タンブルプレート２４は、燃焼室Ｃへの吸気の流動状態を、例えばタンブル流やスワール流のような状態に変化させることができるものであり、上通路２１ａは常に吸気が流れる通路として機能するものである。

シリンダヘッド３のインテークマニホールド取付け面３ｄには、インテークマニホールド取付け面３ｄ側が開口する３個の鋳抜き孔（鋳抜き空間）２５ａ，２５ｂ，２５ｃが形成されている。
ここで、鋳抜き孔（鋳抜き空間）２５ａ，２５ｂ，２５ｃを各吸気通路２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ間に形成するのは、一般に構造上肉厚となる各吸気通路２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ間の肉厚を薄肉化して、鋳造成形時に形成される収縮巣の発生を抑制するめである。このため、鋳抜き孔（鋳抜き空間）２５ａ，２５ｂ，２５ｃは、比較的大きな容量に形成される。
また、インテークマニホールド取付け面３ｄには、吸気通路２１Ａ，２１Ｂそれぞれの上通路２１ａと鋳抜き孔２５ａとを連通する連通凹部２６が形成されているとともに、吸気通路２１Ｃ，２１Ｄそれぞれの上通路２１ａと鋳抜き孔２５ｃとを連通する連通凹部２６が形成されている。即ち、連通凹部２６，２６は、鋳抜き孔２５ａを挟む両側の吸気通路２１Ａ，２１Ｂの両方と鋳抜き孔２５ａとを連通するとともに、鋳抜き孔２５ｃを挟む両側の吸気通路２１Ｃ，２１Ｄの両方と鋳抜き孔２５ｃとを連通する。

また、シリンダヘッド３には、図２および図３に示すように、シリンダヘッドカバー取付け面３ａから鋳抜き孔２５ａ，２５ｃまで貫通する貫通孔２２，２２が形成されているとともに、シリンダヘッドカバー４を取付け固定するためのボルトＢが螺合するボルト孔３ｂが複数個形成されている。なお、インテークマニホールド取付け面３ｄ側のシリンダヘッドカバー取付け面３ａには、吸気通路２１Ａ，２１Ｂ間および吸気通路２１Ｃ，２１Ｄ間に対応する位置２箇所に外方に突出する突出壁部３ｃ，３ｃが形成されており、複数のボルト孔３ｂのうちの２個がこの膨出壁部３ｃに形成されている。

図４は、シリンダヘッドカバー４の内部を示す断面図であり、図５は、シリンダヘッドカバー４の内部構造の詳細を拡大して示す拡大図である。
シリンダヘッドカバー４には、図４および図５に示すように、新気が流れる新気導入通路１５と、ブローバイガス中の油分を分離可能な気液分離部１６と、気液分離されたブローバイガスが流れるブローバイガス主通路１７とが形成されており、下面にバッフルプレート１４が取り付けられることにより、それぞれが区画されるとともに図示しない動弁機構が配置される動弁室Ｓから隔離される。
新気導入通路１５と気液分離部１６とブローバイガス主通路１７とは、図４および図５に示すように、シリンダヘッドカバー４の中央部から気筒列方向に沿う側壁側に向かって新気導入通路１５，気液分離部１６，ブローバイガス主通路１７の順に形成されている。シリンダヘッドカバー４は、ブローバイガス主通路１７が隣接するシリンダヘッドカバー４の気筒列方向に沿う側壁がシリンダヘッド３のインテークマニホールド取付け面３ｄ側となるように、ボルト孔４ｂからボルトＢを挿通してボルト孔３ｂに螺合することによりシリンダヘッド３に取り付けられる。なお、シリンダヘッド３のシリンダヘッドカバー取付け面３ａとシリンダヘッドカバー４のシリンダヘッド取付け面４ａとの間にはガスケット２３が介在している。なお、気液分離部１６は、図５に示すように、蛇行状に形成された部分や容積が拡大された部分を有する。

シリンダヘッドカバー４のインテークマニホールド取付け面３ｄ側となる側壁には、膨出壁部３ｃ，３ｃに対応する膨出壁部４ｃ，４ｃが形成されており、膨出壁部４ｃ，４ｃには、膨出壁部４ｃ，４ｃ外周面からブローバイガス主通路１７まで貫通する連通孔１８，１８が形成されている。なお、各連通孔１８，１８の膨出壁部４ｃ，４ｃ外周面側は、栓１９により塞がれている。また、膨出壁部４ｃ，４ｃには、連通孔１８，１８から膨出壁部４ｃ，４ｃのシリンダヘッド取付け面４ａ側まで達する流路２０，２０が形成されている。この流路２０，２０は、シリンダヘッドカバー４がシリンダヘッド３に取り付けられた際に、シリンダヘッド３に形成された貫通孔２２，２２に連通接続する。

次に、このような構造の内燃機関１の作用を説明する。
シリンダボア５とピストン６との隙間から図示しないクランクケース内に流出するブローバイガスは、シリンダヘッド３内を通り、シリンダヘッドカバー４の気液分離部１６に流入される。
この気液分離部１６内に流入したブローバイガスは、気液分離部１６の蛇行した部分や容積が拡大した部分において良好に油分が分離される。
油分が分離されたブローバイガスは、ブローバイガス主通路１７から連通孔１８を通り、さらに流路（ブローバイガス導入路）２０からシリンダヘッド３の貫通孔（ブローバイガス還流路）２２内を流下し、鋳抜き孔２５ａ，２５ｃ内に流入する。
鋳抜き孔２５ａ，２５ｃ内に流入したブローバイガスは、左右方向に延びる連通凹部２６から左右側のそれぞれの吸気通路２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄの上通路２１ａ内に流入し、各気筒の吸気ポート１０に還流されるものである。

このように、比較的大きな容量で形成された鋳抜き孔（鋳抜き空間）２５ａ，２５ｃにブローバイガスを流入することにより、図示しないクランクケース内の圧力脈動を十分に吸収できる。この結果、ブローバイガスを安定的かつ均等化して吸気ポート１０に供給できる。しかも、製品の品質向上のために設けた鋳抜き孔（鋳抜き空間）２５ａ，２５ｃを用いるから、別途、圧力脈動を吸収するための部位を設ける必要がない。この結果、ブローバイガスを安定的かつ均等化して供給し得る構造を効率よく確保することができる。

また、シリンダヘッド３のインテークマニホールド取付け面３ｄに、鋳抜き孔（鋳抜き空間）２５ａ，２５ｂ，２５ｃと連通凹部２６，２６を形成するだけであるから、鋳抜き孔（鋳抜き空間）２５ａ，２５ｃに流入するブローバイガスを吸気通路２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ側に還流する構造を簡易に確保することができる。
さらに、燃焼室Ｃへの吸気流動状態を例えば、タンブル流やスワール流のような状態に変化できるように、各吸気通路２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄが複数の通路２１ａ，２１ｂに区画できるように形成されている場合であっても、常に吸気が流れる通路２１ａと鋳抜き孔（鋳抜き空間）２５ａ，２５ｃとを連通できるからブローバイガスを常に還流することができるものとなる。

なお、上記実施例では、連通凹部２６，２６は、インテークマニホールド１１を取り付けるシリンダヘッド３のインテークマニホールド取付け面３ｄに形成するものとしたが、インテークマニホールド１１の取付けフランジ部１１ａに形成するものとしても構わない。

図６は、鋳抜き孔２５ａ，２５ｃ近傍の断面を拡大して示す拡大断面図であり、図７は、ガスケットＧの概略を示す構成図であり、図８は、インテークマニホールド１１の取付けフランジ部１１ａを拡大して示す拡大図である。
図示するように、インテークマニホールド１１の取付けフランジ部１１ａに連通凹部１８０，１８０を形成するとともに、ガスケットＧに吸気通路２１Ａと吸気通路２１Ｂとに対応する開口２１Ａ’，２１Ｂ’を接続する接続開口２１０および吸気通路２１Ｃと吸気通路２１Ｄとに対応する開口２１Ｃ’，２１Ｄ’を接続する接続開口２１０を形成するものとすれば良い。
また、インテークマニホールド取付け面３ｄや取付けフランジ部１１ａには連通凹部２６，２６，１８０，１８０は設けず、ガスケットＧに接続開口２１０，２１０だけを設けるものとしたり、インテークマニホールド取付け面３ｄや取付けフランジ部１１ａの両方に連通凹部２６，２６，１８０，１８０を設けるとともにガスケットＧに接続開口２１０，２１０を設けるものとしても構わない。

実施例では、連通凹部２６，２６は、吸気通路２１Ａ，２１Ｂおよび吸気通路２１Ｃ，２１Ｄのそれぞれの上通路２１ａ，２１ａと鋳抜き孔２５ａ，２５ｃとを連通するように形成するものとしたが、連通凹部２６，２６は、吸気通路２１Ａ，２１Ｂおよび吸気通路２１Ｃ，２１Ｄのそれぞれの下通路２１ｂ，２１ｂと鋳抜き孔２５ａ，２５ｃとを連通するように形成するものとしても差し支えない。この場合、下通路２１ｂ，２１ｂに吸気が流れるときにだけブローバイガスを還流するよう制御するものとしても良い。

また、実施例では、気液分離部１６は、シリンダヘッドカバー４内に形成されるものとしたが、気液分離部１６は、シリンダヘッドカバー４とは別に気液分離装置として設けるものとしても構わない。

以上、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

内燃機関の要部縦断面構成図である。 シリンダヘッド３の詳細を示す平面図である。 シリンダヘッド３の詳細を示す正面図である。 シリンダヘッドカバー４の内部を示す断面図である。 シリンダヘッドカバー４の内部構造の詳細を拡大して示す拡大図である。 鋳抜き孔２５ａ，２５ｃ近傍の断面を拡大して示す拡大断面図である。 ガスケットＧの概略を示す構成図である。 インテークマニホールド１１の取付けフランジ部１１ａを拡大して示す拡大図である。

１ 内燃機関
２ シリンダブロック
３ シリンダヘッド
３ｄ インテークマニホールド取付け面
４ シリンダヘッドカバー
５ シリンダボア
６ ピストン
７ 吸気弁
１０ 吸気ポート
１１ インテークマニホールド
１１ａ 取付けフランジ部
１６ 気液分離部
１７ ブローバイガス主通路
１８ 連通孔
２０ 流路（ブローバイガス導入路）
２０ａ 開口部
２１，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ 吸気通路
２１ａ 上通路
２１ｂ 下通路
２１Ａ’，２１Ｂ’，２１Ｃ’，２１Ｄ’ 開口
２２ 貫通孔（ブローバイガス還流路）
２４ タンブルプレート
２５ａ，２５ｂ，２５ｃ 鋳抜き孔（鋳抜き空間）
２６，１８０ 連通凹部
２１０ 接続開口
Ｇ ガスケット

Claims (2)

1. 一端が吸気ポートを介して燃焼室に開口し他端がインテークマニホールド取付け面に開口するシリンダヘッドに形成された複数の吸気通路にブローバイガスを還流するブローバイガス還流構造であって、
   前記シリンダヘッドに取り付けられるシリンダヘッドカバーには、内部に前記ブローバイガス中の油分を分離可能な気液分離部が設けられるとともに、該気液分離部に連通する連通部と、前記シリンダヘッドへの取付け面側に開口する開口部とを有する流路が形成されてなり、
   前記シリンダヘッドには、前記複数の吸気通路間に前記インテークマニホールド取付け面側が開口する複数の鋳抜き空間が互いに独立して形成されてなるとともに、一端が前記開口部を介して前記流路に連通するとともに他端が前記鋳抜き空間に連通する貫通孔が形成されてなり、
   前記シリンダヘッドのインテークマニホールド取付け面および／またはインテークマニホールドの前記シリンダヘッドへの取付け面には、前記鋳抜き空間を挟む両側の前記吸気通路の両方と前記鋳抜き空間とを連通する連通凹部が形成されてなり、
   前記各吸気通路は、前記燃焼室への吸気流動状態を変化可能なように複数の通路を区画可能に形成されているとともに、前記連通凹部は、前記吸気通路の前記複数の通路のうち常に吸気が供給される通路と前記鋳抜き空間とを連通するように形成されてなり、
   前記気液分離部から前記流路に導入された前記ブローバイガスを前記貫通孔から前記鋳抜き空間を介して前記連通凹部により前記吸気通路に還流してなる
   ブローバイガス還流構造。
2. ピストンとシリンダボアとの隙間から流出する前記ブローバイガスを請求項１に記載のブローバイガス還流構造により、前記吸気通路に還流してなる
   内燃機関。

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