JP7180585B2 - 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。

内燃機関の運転中に燃焼室からシリンダ内壁とピストンリングの隙間を介してクランクケースに漏れた未燃焼のガス（以下、ブローバイガスという。）を処理して内燃機関の吸気系に戻すブローバイガス処理が知られている（例えば特許文献１参照）。ブローバイガス処理は、ブローバイガスに含まれるオイル成分を分離するオイル分離装置（以下、ＰＣＶ（Positive Crankcase Ventilation）セパレータという。）を用いて行われることが知られている（例えば特許文献２参照）。また、ＰＣＶセパレータがエンジンブロックにボルトを用いて固定して取り付けられることも知られている（例えば特許文献３参照）。

特開２００９－１５０３５１号公報 特開２０１６－０５６７１０号公報 特開２０１８－１００６０８号公報

上述したように、ＰＣＶセパレータはエンジンブロックにボルトを用いて固定して取り付けられるが、仮にＰＣＶセパレータが外れた場合には、ＰＣＶセパレータが外れたことを車両のドライバーに気づかせることが望ましい。

そこで、本発明では、ＰＣＶセパレータが外れたことをドライバーに気付かせることを目的とする。

本発明に係る車両用内燃機関は、過給機と、前記過給機の潤滑油を排出する排出パイプと、第１油路を含むシリンダブロックと、前記排出パイプの出口と前記第１油路の入口とに接続された第２油路を含むＰＣＶセパレータと、を備え、前記排出パイプは前記ＰＣＶセパレータにボルトを用いて接続されている。

上記構成において、前記ＰＣＶセパレータはブローバイガス中のオイルミストからオイル成分を分離するセパレータ室を含み、前記第２油路は前記セパレータ室とは別に前記セパレータ室を貫通しない部分に設けられている。

上記構成において、前記潤滑油は前記過給機の軸受を潤滑する油である。

上記構成において、前記シリンダブロック上に載置されるシリンダヘッドと、前記シリンダヘッドに設けられた第３油路に接続される給油パイプと、を含み、前記潤滑油は前記給油パイプから前記過給機に供給される。

上記構成において、前記潤滑油を貯留するオイルパンと、前記オイルパンの油面レベルを検出するセンサと、を含み、前記センサが異常な油面レベルを検出した場合に、車両の計器盤に配置された故障警告灯が点灯する。

本発明によれば、ＰＣＶセパレータが外れたことをドライバーに気付かせることができる。

図１は内燃機関の搭載位置を説明するための図である。 図２は内燃機関の斜視図の一例である。 図３は内燃機関の一部を拡大した斜視図の一例である。 図４はＰＣＶセパレータの断面を模式的に示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。

図１は内燃機関１０の搭載位置を説明するための図である。図２は内燃機関１０の斜視図の一例である。図１に示すように、内燃機関１０はドライバー１１が乗車可能な車両１２に用いる車両用内燃機関であり、車両１２のフロント側に搭載される。より詳しくは、車両１２のフロント側に設けられたエンジンルームに搭載される。図２に示すように、内燃機関１０はシリンダブロック１１０、クランクケース１２０、オイルパン１３０などを備えている。尚、図２では、シリンダブロック１１０の一部、クランクケース１２０、オイルパン１３０の各詳細については省略して示している。

シリンダブロック１１０の左側には４つのシリンダ１１１，１１２，１１３，１１４が一列に配置されている。図示しないが、シリンダブロック１１０の右側（紙面奥側）にも同様に４つのシリンダが一列に配置されている。４つのシリンダ１１１，１１２，１１３，１１４とシリンダブロック１１０の右側に配置された不図示の４つのシリンダはＶ字型に配置されている。すなわち、内燃機関１０はいわゆるＶ型８気筒エンジンである。

その他、シリンダブロック１１０のフロント側にはシリンダブロック１１０とクランクケース１２０とによって形成されたクランクシャフトの出口１１５や、潤滑油の排出口１１６などが設けられている。図示しないが、クランクシャフトの端部には歯付プーリが設けられており、歯付プーリにはタイミングチェーンが張架される。そして、このタイミングチェーンはタイミングチェーンカバー（以下、ＴＣＣという。）により囲繞される。すなわち、シリンダブロック１１０のフロント側にはＴＣＣが設置される。ＴＣＣは排出口１１６も含む大きさでタイミングチェーンを囲繞しているため、排出口１１６から排出された潤滑油はＴＣＣの内側に流れ込み、クランクケース１２０へ到達する。例えばクランクケース１２０にクランクケース１２０の内側と接続された油路を設け、ＴＣＣの内側に流れ込んだ潤滑油をその油路を介してクランクケース１２０の内側に戻すようにしてもよい。

図２に示すように、内燃機関１０は２台の過給機（以下、ターボチャージャという。）２１０，２２０を備えている。すなわち、内燃機関１０はいわゆるＶ型８気筒ツインターボエンジンである。尚、本実施形態では、内燃機関１０が２台のターボチャージャ２１０，２２０を備えているが、内燃機関１０はターボチャージャ２１０，２２０のどちらか一方を備えていればよい。すなわち、内燃機関１０はいわゆるＶ型８気筒シングルターボエンジンであってもよい。また、２台のターボチャージャ２１０，２２０はシリンダブロック１１０の上に設置されているが、ターボチャージャ２１０，２２０の設置位置はシリンダブロック１１０の上に限定されず、例えばシリンダブロック１１０の横であってもよい。

ターボチャージャ２１０には給油パイプ２１１の一端が接続され、ターボチャージャ２２０には給油パイプ２２１の一端が接続される。具体的には、ターボチャージャ２１０が備えるベアリングハウジングの給油口に給油パイプ２１１の一端が接続される。ターボチャージャ２２０が備えるベアリングハウジングの給油口に給油パイプ２２１の一端が接続される。給油パイプ２１１，２２１には潤滑油が流通する。したがって、潤滑油は各給油口を介してそれぞれのベアリングハウジングに供給される。潤滑油は各ベアリングハウジングが支持するタービンシャフトの軸受を潤滑する。

一方で、給油パイプ２１１の他端はシリンダブロック１１０に接続されてもよいし、４つのシリンダ１１１，１１２，１１３，１１４の上に載置される不図示の左シリンダヘッドに接続されてもよい。シリンダブロック１１０の内部及び左シリンダヘッドの内部にはいずれも油路が設けられているため、給油パイプ２１１の他端はいずれかの油路と接続すればよい。ここで、給油パイプ２１１の他端はシリンダブロック１１０に接続されるよりも、左シリンダヘッドに接続される方が望ましい。シリンダブロック１１０に接続される場合に比べて、潤滑油の流路が短くなるため潤滑油の流量を減らすことができ、結果的に給油パイプ２１１の圧損を抑制することができる。尚、給油パイプ２２１は、給油パイプ２１１と基本的に同様であるため、説明を省略する。

ターボチャージャ２１０には排出パイプ（以下、ドレーンパイプという。）２１２の一端が接続され、ターボチャージャ２２０にはドレーンパイプ２２２の一端が接続される。具体的には、ターボチャージャ２１０が備えるベアリングハウジングのオイル排出口にドレーンパイプ２１２の一端が接続される。ターボチャージャ２２０が備えるベアリングハウジングのオイル排出口にドレーンパイプ２２２の一端が接続される。ドレーンパイプ２１２，２２２には軸受の潤滑を終えた後の潤滑油が流通する。すなわち、ターボチャージャ２１０の潤滑油はドレーンパイプ２１２から排出され、ターボチャージャ２２０の潤滑油はドレーンパイプ２２２から排出される。

図３は内燃機関１０の一部を拡大した斜視図の一例である。図３では、図２に示す破線枠Ｘで囲われた部分が示されている。図３に示すように、内燃機関１０はＰＣＶセパレータ３００を備えている。ＰＣＶセパレータ３００はシリンダブロック１１０の左側に一列に配置された４つのシリンダ１１１，１１２，１１３，１１４と、シリンダブロック１１０の右側（紙面奥側）に一列に配置された不図示の４つのシリンダとの間に設置される。ＰＣＶセパレータ３００はシリンダブロック１１０に複数のボルトを用いて固定して取り付けられる。

ＰＣＶセパレータ３００はセパレータ部３１０とオイル流通部３２０を含んでいる。セパレータ部３１０はブローバイガスに含まれるオイル成分を分離し、オイル成分を分離した後のブローバイガスを内燃機関１０の吸気系に戻す部分である。詳細は後述するが、セパレータ部３１０のバルブ取付穴３１１にはＰＣＶバルブ３１２の一方が取り付けられる。ＰＣＶバルブ３１２の他方にはＰＣＶホース３１３の一端が接続される。ＰＣＶホース３１３の他端は内燃機関１０の吸気系に接続される。このため、ＰＣＶバルブ３１２及びＰＣＶホース３１３を介して、オイル成分を分離した後のブローバイガスが内燃機関１０の吸気系に戻される。

一方、オイル流通部３２０はドレーンパイプ２１２，２２２のそれぞれの他端と接続される。具体的には、ドレーンパイプ２１２の他端に設けられたフランジ２１２Ｆを複数のボルトＢＴでオイル流通部３２０に締結することによりドレーンパイプ２１２がオイル流通部３２０に接続される。ドレーンパイプ２２２の他端に設けられたフランジ２２２Ｆを複数のボルトＢＴでオイル流通部３２０に締結することによりドレーンパイプ２２２がオイル流通部３２０に接続される。尚、オイル流通部３２０の詳細については以下に詳しく説明する。

図４はＰＣＶセパレータ３００の断面を模式的に示す図である。上述したように、ＰＣＶセパレータ３００はセパレータ部３１０とオイル流通部３２０を一体的に含む１つの成形品である。セパレータ部３１０は内側にセパレータ室３１５を含んでいる。図４に示すように、シリンダブロック１１０は桶のように凹んだ形状の空洞部１１７を含んでおり、セパレータ室３１５は空洞部１１７と一体となって形成されている。セパレータ室３１５には様々な形状を有する複数の内壁３１６がセパレータ部３１０と一体となって配置されている。

シリンダブロック１１０の流路１１８はクランクケース１２０の内側と接続されており、流路１１８から空洞部１１７に流入したブローバイガスＧ１は蛇行しながらＰＣＶバルブ３１２に向かう。ブローバイガスＧ１は流路１１８からＰＣＶバルブ３１２に到達するまでの間に複数の内壁３１６と衝突する。ブローバイガスＧ１の衝突が繰り返される内壁３１６の各々の衝突箇所において、ブローバイガスＧ１に含まれるオイル成分ＯＬ１がブローバイガスＧ１から分離される。これにより、ブローバイガスＧ１からオイル成分ＯＬ１が分離した後のブローバイガスＧ２がＰＣＶバルブ３１２に到達する。ブローバイガスＧ２はＰＣＶバルブ３１２を介してＰＣＶホース３１３に流入する。一方、ブローバイガスＧ１から分離したオイル成分ＯＬ１は空洞部１１７を構成するシリンダブロック１１０の底面１１８Ａを流れ、流路１１８を通じて、クランクケース１２０の内側に戻る。このように、セパレータ部３１０では、ブローバイガスＧ１からオイル成分ＯＬ１が分離される。

オイル流通部３２０は２つの油路３２１，３２２を含んでいる。内燃機関１０がターボチャージャ２１０，２２０のどちらか一方を備えている場合には、オイル流通部３２０は２つの油路３２１，３２２のどちらか一方を備えていればよい。２つの油路３２１，３２２の少なくとも一方がセパレータ室３１５を貫通していてもよいが、２つの油路３２１，３２２の両方がセパレータ室３１５とは別にセパレータ室３１５を貫通しない部分に設けられる方が望ましい。２つの油路３２１，３２２の少なくとも一方がセパレータ室３１５を貫通する場合に比べて、セパレータ室３１５が狭くならず、オイル成分ＯＬ１の分離が阻害されずに済む。油路３２１はドレーンパイプ２１２の他端と接続される。したがって、ドレーンパイプ２１２内を流通する潤滑油ＯＬ２はドレーンパイプ２１２の出口から油路３２１に流入する。すなわち、油路３２１の一方の開口はドレーンパイプ２１２内を流通する潤滑油ＯＬ２の入口に相当する。同様に、油路３２２はドレーンパイプ２２２の他端と接続される。したがって、ドレーンパイプ２２２内を流通する潤滑油ＯＬ２はドレーンパイプ２２２の出口から油路３２２に流入する。すなわち、油路３２２の一方の開口はドレーンパイプ２２２内を流通する潤滑油ＯＬ２の入口に相当する。

２つの油路３２１，３２２はシリンダブロック１１０が含む油路１１９と接続される。より詳しくは、油路１１９はシリンダブロック１１０のオイル流通部３２０との接続面に２つの開口を備え、２つの開口の一方が油路３２１と接続され、２つの開口の他方が油路３２２と接続される。したがって、油路３２１から流出した潤滑油ＯＬ２は２つの開口の一方から油路１１９に流入し、油路３２２から流出した潤滑油ＯＬ２は２つの開口の他方から油路１１９に流入する。すなわち、油路１１９が備える２つの開口の一方は油路３２１から流出した潤滑油ＯＬ２の入口に相当し、油路１１９が備える２つの開口の他方は油路３２２から流出した潤滑油ＯＬ２の入口に相当する。

図４に示すように、２つの開口から流入した潤滑油ＯＬ２は油路１１９の内部で合流する。合流後、潤滑油ＯＬ２は油路１１９の内部を流通して油路１１９の出口から排出される。この油路１１９の出口は上述した排出口１１６（図２参照）に相当する。したがって、潤滑油ＯＬ２は排出口１１６から排出される。

尚、ドレーンパイプ２２２のフランジ２２２Ｆとオイル流通部３２０との接続面にはリング状のシール材ＳＬが配設される。ドレーンパイプ２１２のフランジ２１２Ｆとオイル流通部３２０との接続面にも同様に配設される。シール材ＳＬはＦＩＰＧ（Formed In Place Gasket）といった塗布剤で実現してもよいし、ゴムガスケットといった固体ガスケットで実現してもよい。これにより、フランジ２２２Ｆとオイル流通部３２０との接続面やフランジ２１２Ｆとオイル流通部３２０との接続面からの潤滑油ＯＬ２の漏出を抑えることができる。

以上説明したように、内燃機関１０は、ターボチャージャ２１０，２２０、ドレーンパイプ２１２，２２２、シリンダブロック１１０、及びＰＣＶセパレータ３００を備えている。ドレーンパイプ２１２，２２２はいずれもターボチャージャ２１０，２２０の潤滑油ＯＬ２を排出する。シリンダブロック１１０は油路１１９を含んでいる。ＰＣＶセパレータ３００はドレーンパイプ２１２，２２２の出口と油路１１９の入口とに接続された油路３２１，３２２を含んでいる。

この構成により、仮にＰＣＶセパレータ３００がシリンダブロック１１０から外れると、潤滑油ＯＬ２が油路３２１，３２２や油路１１９から漏出し、急速に潤滑油ＯＬ２が消費される。また、ドレーンパイプ２１２，２２２がＰＣＶセパレータ３００から外れた場合、潤滑油ＯＬ２がドレーンパイプ２１２，２２２や油路３２１，３２２から漏出し、急速に潤滑油ＯＬ２が消費される。漏出した潤滑油ＯＬ２は内燃機関１０を搭載する車両１２（例えばアンダーカバーの開口など）から地面に落下して付着する。したがって、車両１２のドライバー１１が地面に付着した潤滑油ＯＬ２を目視で確認することで、ＰＣＶセパレータ３００が外れたことに気付くことができる。このように、潤滑油ＯＬ２の油量や油圧などを検出するセンサを内燃機関１０に設けなくても、ドライバー１１にＰＣＶセパレータ３００が外れたことを気付かせることができる。

一方で、以下のような構成を採用して、ドライバー１１にＰＣＶセパレータ３００が外れたことに気付かせてもよい。具体的には、潤滑油ＯＬ２を貯留するオイルパン１３０にオイルパン１３０の油面レベルを検知するセンサを設置する。そして、そのセンサが異常な油面レベルを検出した場合に、車両１２の計器盤に配置されたＭＩＬ（Malfunction Indicator Lamp：故障警告灯）が点灯するようにしてもよい。このような構成によっても、ドライバー１１にＰＣＶセパレータ３００が外れたことを気付かせることができる。

尚、上述した実施形態では、内燃機関１０の一例としてＶ型８気筒エンジンを用いて説明したが、シリンダブロック１１０に配置されるシリンダ数は特に限定されず、例えばＶ型６気筒エンジンなどであってもよい。また、シリンダ配列はＶ型に限定されず、直列であってもよい。すなわち、直列４気筒エンジンや直列６気筒エンジンなどを内燃機関１０として採用してもよい。この場合、直列に配置された複数のシリンダの配列方向に沿った側壁にＰＣＶセパレータ３００を取り付けることができる。

その他、図示しないが、冷媒又は潤滑油といった液体が流通する第１流路を含むシリンダヘッド、その液体が流通する第２流路を含むシリンダブロック、第１流路又は第２流路の出口と第１流路又は第２流路の入口とに接続された第３流路を含むＰＣＶセパレータを備える内燃機関であっても、ＰＣＶセパレータが外れたことを検出することができる。すなわち、ＰＣＶセパレータの第３流路が液体の迂回路となるため、仮にＰＣＶセパレータが外れた場合、第１流路又は第２流路の出口などから液体が漏出する。これにより、上述した説明と同様に、ＰＣＶセパレータが外れたことをドライバー１１に気付かせることができる。

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０ 内燃機関
１１０ シリンダブロック
１１９ 油路
２１０，２２０ ターボチャージャ
２１２，２２２ ドレーンパイプ
３００ ＰＣＶセパレータ
３２１，３２２ 油路

Claims (5)

1. 過給機と、
   前記過給機の潤滑油を排出する排出パイプと、
   第１油路を含むシリンダブロックと、
   前記排出パイプの出口と前記第１油路の入口とに接続された第２油路を含むＰＣＶ（Positive Crankcase Ventilation）セパレータと、を備え、
   前記排出パイプは前記ＰＣＶセパレータにボルトを用いて接続されている、
   ことを特徴とする車両用内燃機関。
2. 前記ＰＣＶセパレータはブローバイガス中のオイルミストからオイル成分を分離するセパレータ室を含み、
   前記第２油路は前記セパレータ室とは別に前記セパレータ室を貫通しない部分に設けられている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両用内燃機関。
3. 前記潤滑油は前記過給機の軸受を潤滑する油である、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用内燃機関。
4. 前記シリンダブロック上に載置されるシリンダヘッドと、
   前記シリンダヘッドに設けられた第３油路に接続される給油パイプと、を含み、
   前記潤滑油は前記給油パイプから前記過給機に供給される、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の車両用内燃機関。
5. 前記潤滑油を貯留するオイルパンと、
   前記オイルパンの油面レベルを検出するセンサと、を含み、
   前記センサが異常な油面レベルを検出した場合に、車両の計器盤に配置された故障警告灯が点灯する、
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の車両用内燃機関。

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