JP7115884B2 - 車両用内燃機関 - Google Patents

Description

本発明は、車両用内燃機関に関するもので、ブローバイガスの凍結防止構造に特徴を有している。

車両用内燃機関において、クランク室に吹き抜けたブローバイガスは吸気系に戻されているが、ヘッドカバーの内部に設けた気液分離室で油分を除去されていることが多い。この場合は、ヘッドカバーにブローバイガスの還流口を設けて、還流口に接続されたブローバイガスホースによってブローバイガスを吸気系に戻している。従って、ブローバイガスホースはヘッドカバーの上側に露出しているが、冬季であったり寒冷地であったりして外気温度が低いと、運転停止中等において、ブローバイガスに含まれていた水分が凍結してブローバイガスホースの内部を塞いでしまうことがある。

そこで、ブローバイガスの凍結防止手段が講じられており、その例として特許文献１には、ブローバイガスホースを専用の断熱カバーで覆うことが開示されている。

特開２０１７－８２５９１号公報

特許文献１のように専用のカバーを設けると、水分の凍結防止はできるが、新たな部材が必要になるため、構造が複雑化してコストも嵩むという問題がある。

本願発明はこのような現状に鑑み成されたものであり、ブローバイガスホース中の水分が凍結することを、特別の部材を設けることなく防止しようとするものである。

本願発明は、車両の前部に設けたエンジンルームに配置される内燃機関に関し、請求項１の発明では、
「ヘッドカバーとその上方に配置された複数の吸気系部材、及び、ブローバイガスを前記ヘッドカバーから１つの吸気系部材に戻すためのブローバイガスホースを備えており、前記ブローバイガスホースが、その大部分が他の吸気系部材によって上方及び前方から覆われるように配置されている」
という構成になっている。なお、本願発明の「前方」とは、車両の前進方向を意味している。

請求項２の発明に係る車両用内燃機関は、
「ヘッドカバーとその上方に配置された吸気系部材を備えており、前記ヘッドカバーと吸気系部材との間に、ブローバイガスを吸気系に戻すためのブローバイガスホースが、前記吸気系部材によって上方及び前後から覆われるように配置されている」
という構成において、
「前記ブローバイガスホースを覆う吸気系部材として、エアクリーナで浄化された吸気を送る吸気ホースと、エンジンルームに開口した吸気ダクトに接続された容積型のレゾネータとを備えており、前記吸気ホースとレゾネータとは、両者の間に上下に連通した隙間が空くように平面視で並列状に配置されており、前記ブローバイガスホースは、少なくとも上部が平面視において前記吸気ホース及びレゾネータと並んだ姿勢で前記隙間に入り込むように配置されている」
という特徴を有している。

ブローバイガスホースの内部で水分が凍結するのは、ブローバイガスホースの内部に水分が存在するからであり、機関の運転を停止してもブローバイガスホースの内部に水分が存在しなければ、水分の凍結は生じない。

そして、エンジンで発生した熱気はカバーの上方に立ち上がるが、本願発明では、ブローバイガスホースが吸気系部材によって上方と前方とでカバリングされているため、エンジンから立ち上った熱気がブローバイガスホースの周囲に籠もる傾向を呈して、ブローバイガスホースがエンジンで発生した熱気に晒される。従って、ブローバイガスに含まれていた水分は蒸発して吸気系に排出され、ブローバイガスホースの内部に留まることはない。

また、走行中にブローバイガスホースが冷たい走行風に晒されると、エンジンの熱気が立ち昇っても吹き飛ばされてブローバイガスホースの加温効果がなくなるが、本願発明では、ブローバイガスホースは吸気系部材によって前方からも保護されているため、走行中においても、ブローバイガスホースをエンジンの熱気に晒して加温することができる。

このように、本願発明では、停止中においても走行中においてもブローバイガスホースをエンジンの熱気で加温できるため、ブローバイガスホースの内部に水分が滞留することを防止して、エンジンの停止中にブローバイガスホースの水分が凍結するという現象を防止できる。

そして、エンジンに必要な吸気系部材を利用してブローバイガスホースを覆うものであるため、専用の部材は不要であり、それだけコストを抑制できると共に、重量の増大を防止して燃費の悪化も防止できる。

吸気系部材は、吸気ホースやエアクリーナ、吸気ホースなどを備えているが、請求項２のように保護部材として容積型のレゾネータを利用すると、レゾネータは配置位置や大きさ、形状などの設計の自由性が高いため、ブローバイガスホースを覆うことを容易に実現できる。

また、請求項２では、ブローバイガスホースに向けて立ち上った熱気は、吸気ホースとレゾネータとの間の隙間から上に抜けていくが、隙間の存在によって熱気の通路が形成されるため、ブローバイガスホースをエンジンの熱気に常に晒すことができる。従って、ブローバイガスホースの加温効果を確実化して、凍結防止効果を向上させることができる。

内燃機関の一部破断後面図である。 図１のII-II 視平面図である。 図１のIII-III 視側面図である。 図２及び図５のVI-VI 視縦断後面図である。 図４の V-V視平断面図である。 図４のVI-VI 視底断面図である。

(1).概要
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下では、方向を特定するため前後等の文言を使用するが、前後方向は車両の前後方向を指している。内燃機関については、クランク軸線方向を前後方向と呼ぶことが多いが、本願発明では、前後方向は車両の方向として特定している。本実施形態の内燃機関は、クランク軸を車両の幅方向に長い姿勢で配置した横置きであり、従って、車両の前後方向と、内燃機関について使用されている一般的な前後方向とは９０°相違している。

まず、内燃機関の概要を説明する。内燃機関の基本構成は従来と同様であり、図１～３に示すように、機関本体の中核部材として、シリンダボア１ａ（図４参照）が複数形成されたシリンダブロック１と、その頂面に固定されたシリンダヘッド２とを備えている。なお、図１において描いている平行斜線はシリンダブロック１の後端面の表示であり、断面の表示ではない。

シリンダブロック１の下面にはオイルパン３が固定されており（オイルパン３は、下部の一部しか現れていない）、シリンダヘッド２の上面にはヘッドカバー４が固定されている。また、図３に明示するように、シリンダヘッド２の後面には、冷却水分配ユニット５が配置されている。

図３に示すように、シリンダブロック１とシリンダヘッド２の前面には、タイミングチェーン（図示せず）を覆うフロントカバー６が固定されており、ヘッドカバー４の前端部はフロントカバー６に上から重なっている。シリンダブロック１及びオイルパン３の後面に、ミッションケース（図示せず）が多数のボルトで固定されている。

本実施形態のシリンダヘッド２は排気集合部を内蔵したタイプであり、排気側面に１つの排気出口が開口しており、この排気出口に、図１に示すように、接続部７を介して触媒ケース８が接続されている。接続部７及び触媒ケース８は、インシュレータ９で覆われている。

図１のとおり、本実施形態の内燃機関は、触媒ケース８が接続された排気側面を前向きにして配置しており、かつ、シリンダボア軸心１０が、鉛直線１１に対して若干の角度（６程度）前傾している。従って、本実施形態の内燃機関は、横置き前排気の前傾スラント型になっているが、傾斜角度は僅かなので、殆ど縦型といえる。図１，２から理解できるように、シリンダヘッド２の吸気側面には、サージタンク１２を一体化した吸気マニホールド１３が固定されている。

ヘッドカバー４の上方には、吸気系部材として、エンジンルームに開口した吸気ダクト１５と、吸気ダクト１５がダスト室に接続されたエアクリーナ１６と、エアクリーナ１６のクリーン室に接続された吸気ホース１７とが配置されており、吸気ホース１７の終端は、図２，５におおまかに示すように、吸気マニホールド１３のサージタンク１２に設けたスロットルバルブ１８に接続されている。

吸気ダクト１５は、機関の前側に位置して左右方向に長く延びた本体部を有しており、吸い込み部１５ａは前向きに延びて下向きに開口している。なお、吸い込み部１５ａは車体のフロントフレームに固定されている。また、吸気ダクト１５の終端部１５ｂは後ろ向きに曲がっており、エアクリーナ１６のダスト室に接続されている。

エアクリーナ１６は左右長手の箱形になっており、クリーン室の吸気出口は横向きに開口しており、これに吸気ホース１７が接続されている。吸気ホース１７は容易に曲がるように蛇腹部を備えており、下向きに曲がってスロットルバルブ１８に接続されている。

図２や図５に示すように、吸気ダクト１５には、吸気騒音の低減等のために、容積型の第１レゾネータ２１と第２レゾネータ２２とが接続されている。両レゾネータ２１，２２は吸気ダクト１５の後ろに配置されており、それぞれ小径の連通管２３，２４で吸気ダクト１５に接続されている。２本の連通管２３，２４は、二股状の姿勢で左右方向に向きを変えて配置されている。

(2).ブローバイガス通路
図４に示すように、ヘッドカバー４の上部にはバッフルプレート２５が配置されており、バッフルプレート２５とヘッドカバー４とで囲われた空間が、ブローバイガスから油分を除去する気液分離通路２６と、動弁室の換気のための新気導入通路２７とになっている。ブローバイガスの気液分離通路２６は、動弁室に開口している。

そして、気液分離通路２６の終端部に、ブローバイガス排出口２８を上向きに突設し、このブローバイガス排出口２８に、ＰＣＶバルブ（図示せず）を介してブローバイガスホース３０が接続されている。敢えて説明するまでもないが、シリンダヘッド２には、カム軸３１が回転自在に保持されている。

図３に示すように、ブローバイガスホース３０は、上向きに立ち上がってから水平状に姿勢を変えた逆Ｌ形に曲げられており、その終端は、図６に示すように、吸気ホース１７の中途部に形成したブローバイガス還流口３２に、Ｌ形継手３３を介して接続されている。

第１レゾネータ２１は、図２や図５に示すように、平面視では、第２レゾネータ２２から遠い部分が幅広となっているが、第２レゾネータ２２に近い半分強の部分に、図４に示すように、吸気ホース１７に向けて突出した後ろ向き張り出し部２１ａを形成して、シリンダボア１ａの軸心２０を基準にした状態で、後ろ向き張り出し部２１ａによって、ブローバイガスホース３０の大部分が上から覆われるように設定している。

また、ブローバイガスホース３０の水平部は、第１レゾネータ２１の下面よりも上に位置している。従って、ブローバイガスホース３０の大部分は、第１レゾネータ２１によって前から覆われている。

図２及び図５から理解できるように、第１レゾネータ２１と吸気ホース１７との間には上下に開口した隙間３４が存在しており、この隙間３４にブローバイガスホース３０の大部分が配置されている。第１レゾネータ２１における後ろ向き張り出し部２１ａの後面は、第２レゾネータ２２から遠ざかるほど吸気ホース１７に近づく（後ろにずれる）ように傾斜しており、これにより、隙間３４の間隔をできるだけ均一化している。つまり、吸気ホース１７のカーブにできるだけ沿うように、後ろ向き張り出し部２１ａの後面を傾斜させている。

(3).まとめ
図４に実線の矢印３５で示すように、エンジンの熱気は上に立ち昇るが、ブローバイガスホース３０の前後に第１レゾネータ２１と吸気ホース１７とが存在するため、熱気は、拡散することなく、ブローバイガスホース３０の箇所に集まる傾向を呈する。従って、ブローバイガスホース３０がエンジンの熱気によって加温される。これにより、ブローバイガスホース３０の内部に存在していた水分を蒸発させてスロットルバルブ１８に向けて排出して、機関の停止後にブローバイガスホース３０の内部に水分が残ることを防止できる。

特に、本実施形態では、第１レゾネータ２１と吸気ホース１７との間に隙間３４があることにより、第１レゾネータ２１や吸気ホース１７に立ち上った熱気が隙間３４に向かうように方向付けられるため、ブローバイガスホース３０が熱気に継続的に強く晒される。従って、ブローバイガスホース３０の加温効果を向上して水分の蒸発を促進できる。

本実施形態では、機関は少し前傾しているが、ブローバイガスホース３０は、その相当部分が第１レゾネータ２１の後ろ向き張り出し部２１ａで覆われている。但し、スラント角を大きくして、ブローバイガスホース３０の真上に隙間３４が位置したり、ブローバイガスホース３０の真上に吸気ホース１７が位置するように構成することも可能である。

このように、ブローバイガスホース３０が、主として第１レゾネータ２１によって上から覆われていると共に、第１レゾネータ２１のすぐ後ろに吸気ホース１７が配置されているため、上向きに立ち上った熱気は、第１レゾネータ２１及び吸気ホース１７とヘッドカバー４との間の空間に一時的に留まる傾向を呈しており、その結果、ブローバイガスホース３０に対する高い加温効果が発揮されている。

そして、上記のとおり、隙間３４の存在によって熱気の流れが方向付けられるが、隙間３４の間隔は小さいため、第１レゾネータ２１及び吸気ホース１７の下方に立ち上った熱気はブローバイガスホース３０の周囲で滞留する傾向は維持されており、従って、ブローバイガスホース３０は、全周及び全長に亙ってしっかりと加温される。

第１レゾネータ２１は必要な容積があれば足り、その形状の自由性は高いため、必要な容積を確保しつつ後ろ向き張り出し部２１ａを形成できる。従って、隙間３４の前後間隔をどの程度にするか寸法選択の自由性は極めて高い。従って、ブローバイガスホース３０の高い保護効果を容易に実現できる。

車両が走行すると、点線矢印３６で示すように、ブローバイガスホース３０に向けて走行風が吹いてくるが、走行風は第１レゾネータ２１によって遮られるため、走行風がブローバイガスホース３０にダイレクトに当たることはない。このため、エンジンから立ち上った熱気が走行風で後ろに吹き飛ばされることを抑制して、ブローバイガスホース３０の加温効果を維持できる。

本実施形態では、第１レゾネータ２１の前に吸気ダクト１５が存在するため、吸気ダクト１５もブローバイガスホース３０に向かう走行風を遮る部材として機能している。従って、ブローバイガスホース３０の加温維持機能に貢献している。

また、走行風は第１レゾネータ２１の上にも流れるが、第１レゾネータ２１の上を掠めるように流れる走行風は、吸気ホース１７に当たって上向きに反らされるため、走行風が第１レゾネータ２１やブローバイガスホース３０の後ろに回り込むことは殆どない。この面においても、熱気の拡散を抑制して、ブローバイガスホース３０の加温効果を維持できる。

ブローバイガスホース３０はクランク軸線方向に長い姿勢になっている一方、第１レゾネータ２１及び吸気ホース１７もクランク軸線方向に長いため（ブローバイガスホース３０と第１レゾネータ２１と吸気ホース１７がクランク軸線方向に長い姿勢で並んでいるため）、走行風によるブローバイガスホース３０の保護を確実化できる。

吸気ダクト１５と両レゾネータ２１，２２及び連通管２３，２４は、２枚の樹脂板を重ねてパリソンを使用したブロー成形法で製造されているが、図２，５，６に示すように、吸気ダクト１５と両レゾネータ２１，２２及び連通管２３，２４は、素材であるパリソンを平板状に残すことによって形成された膜板３７で繋がっている。この膜板３７の存在により、熱気の拡散を更に抑制してブローバイガスホース３０の加温効果を助長できる。

また、図４から理解できるように、膜板３７は、吸気ダクト１５の上を掠める走行風がレゾネータ２１，２２の下方に入り込むことを防止する作用も果たしており、この面でも、ブローバイガスホース３０の加温効果を助長している。特に、機関が前傾すると（スラントすると）、吸気ダクト１５の上を掠める走行風がレゾネータ２１，２２の下方に入り込みやすくなるが、膜板３７により、走行風の入り込みを的確に防止できる。従って、スラント型内燃機関では、特に有益である。

更に、膜板３７により、吸気ダクト１５と両レゾネータ２１，２２及び連通管２３，２４とが一体化するため、強度が格段に向上して振動に対して極めて高い抵抗が発揮される利点もある。

以上、本願発明の実施形態を説明したが、本願発明は他にも様々に具体化できる。例えば、ブローバイガスホースを覆う部材としては、レゾネータや吸気ホースには限らず、例えば吸気ダクトで覆ってもよい。また、図示の実施形態は、ブローバイガスホースは第１レゾネータと吸気ホースとで上方から覆われているが、レゾネータのみで覆ったり吸気ダクトのみで覆ったりというに、１つの吸気系部材でブローバイガスホースを覆うことも可能である。

また、レゾネータや吸気ダクト等の吸気系部材そのものでブローバイガスホースを覆うことに代えて、吸気系部材に設けたカバー板によってブローバイガスホースを覆うことも可能である。ブローバイガスホースは、例えばサージタンクに接続されていてもよい。

本願発明は、内燃機関に具体化できる。従って、産業上利用できる。

２ シリンダヘッド
４ ヘッドカバー
１２ サージタンク
１３ 吸気マニホールド
１５ 吸気系部材を構成する吸気ダクト
１６ 吸気系部材を構成するエアクリーナ
１７ 吸気系部材を構成する吸気ホース
１８ スロットルバルブ
２１ 吸気系部材を構成する第１レゾネータ
２６ 気液分離通路
３０ ブローバイガスホース
３２ ブローバイガス還流口
３４ 隙間
３５ 熱気の立ち上り方向
３６ 走行風の流れ方向

Claims (2)

1. 車両の前部に設けたエンジンルームに配置される内燃機関であって、
   ヘッドカバーとその上方に配置された複数の吸気系部材、及び、ブローバイガスを前記ヘッドカバーから１つの吸気系部材に戻すためのブローバイガスホースを備えており、前記ブローバイガスホースが、その大部分が他の吸気系部材によって上方及び前方から覆われるように配置されている、
   車両用内燃機関。
2. ヘッドカバーとその上方に配置された吸気系部材を備えており、前記ヘッドカバーと吸気系部材との間に、ブローバイガスを吸気系に戻すためのブローバイガスホースが、前記吸気系部材によって上方及び前後から覆われるように配置されている車両用内燃機関であって、
   前記ブローバイガスホースを覆う吸気系部材として、エアクリーナで浄化された吸気を送る吸気ホースと、エンジンルームに開口した吸気ダクトに接続された容積型のレゾネータとを備えており、前記吸気ホースとレゾネータとは、両者の間に上下に連通した隙間が空くように平面視で並列状に配置されており、前記ブローバイガスホースは、少なくとも上部が平面視において前記吸気ホース及びレゾネータと並んだ姿勢で前記隙間に入り込むように配置されている、
   車両用内燃機関。

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