JP2009222043A - ブローバイガス処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関のブローバイガスの処理と制振作用とを単一の装置のもとで実現する。
【解決手段】内燃機関１００のバランサ軸１０１の一端をべーンハウジング１１０内に突出させ、べーンハウジング１１０内で複数のベーン１１１をバランスウェイト１１３とともにバランサ軸１０１に固定する。内燃機関１００のブローバイガス流入通路１０６をバランサ軸１０１の内側に形成し、べーンハウジング１１０内に開口させる。ベーンハウジング１１０の下端にオイル回収通路５を接続し，オイル回収通路５の上方においてべーンハウジング１１０にブローバイガス送出通路４を接続する。バランサ軸１０１とともに回転するベーン１１１が、ブローバイガスからのオイル分の分離とブローバイガスの送り出しを促進し、バランスウェイト１１３が'内燃機関１００に制振作用をもたすことにより、簡易な構成で多くの機能が得られる。
【選択図】図２

Description

この発明は、内燃機関のブローバイガスの処理に関する。

内燃機関の運転に伴って、燃焼室内の未年混合気の一部がピストンとシリンダとの摺動隙間を通って、ピストン下方のオイルパンに流出する。こうしたブローバイガスはブローバイガス通路を介して内燃機関の燃料として再供給される。ブローバイガスにオイルパン内の潤滑オイルがミスト状に混合しているので、再供給に先立ちブローバイガスからオイルを分離する必要がある。

ブローバイガスからオイルを分離するために、例えば内燃機関のクランク軸と同軸に設けられるバランサ軸をハウジングで囲い、ハウジング内に設けたポンプでハウジング内にブローバイガスの旋回流を形成する技術が提案されている(特許文献１参照）。

ブローバイガスの旋回流は遠心力によりブローバイガス中のオイル分を分離する。分離したオイル分はハウジングの壁面に付着し、ハウジングに開口するオイル回収通路からオイルパンに回収される。このようにしてオイル分を分離させたブローバイガスはコレクタに供給される。
実開平１−６１４１５号公報

従来技術によるブローバイガス処理装置は、ポンプ吐出量が少ないため、内燃機関の吸入負圧が小さい場合には、必要なブローバイガス流量を確保できない可能性がある。

また、バランサ軸には内燃機関のピストン摺動に伴う振動を抑制するためのバランスウェイトが取り付けられる。そのため、ポンプのハウジングは必然的にバランスウェイトの近傍に形成しなければならず、ポンプのレイアウトが難しく、構造も複雑になりがちである。ポンプの構造が複雑化することでハウジングのシール性の確保も難しくなる。

この発明は、従来技術のこれらの問題を解決すべくなされたもので、内燃機関のブローバイガスの処理と制振作用とを単一の装置のもとで実現することを目的とする。

この発明による内燃機関のブローバイガス処理装置は、内燃機関のバランサ軸にバランスウェイトとともに固定された複数のベーンと、ベーンとバランスウェイトとを収納するべーンハウジングと、べーンハウジングの内側に開口するブローバイガス流入通路と、べーンハウジングの下端に接続されたオイル回収通路と、オイル回収通路の上方においてべーンハウジングに接続されたブローバイガス送出通路と、を備えている。

この発明によれば、バランサ軸が回転すると、回転するベーンがべーンハウジング内のブローバイガスに遠心力を及ぼす。ブローバイガスに含まれる比重の大きなオイル分は遠心力により燃料分から分離して分離室の壁面に付着し、オイル回収通路に回収される。また、回転するベーンがブローバイガスにポンプ作用を及ぼし，ブローバイガス流量を増加させる。さらに、ハウジング内にバランスウェイトをベーンとともに収装することで、ブローバイガスの処理と内燃機関の制振機能とを単一の装置のもとで実現できる。

以下に図面を参照してこの発明を実施するための最良の形態を説明する。

図１の（ａ）と（ｂ）はこの発明を適用する内燃機関の概略縦断面図と概略横断面図である。図２の（ａ）と（ｂ）は、この発明によるブローバイガス処理装置の概略縦断面図と概略横断面図である。図３の（ａ）と（ｂ）は、バランスウェイトの構成に関するこの発明の第１の実施形態を示す、ブローバイガス処理装置の概略横断面図である。

図１の（ａ）と（ｂ）を参照すると、ブローバイガス処置装置は、内燃機関１００が備えるバランサ軸１０１の端面に臨んで、内燃機関１００に固定された固定ハウジング１を備える。バランサ軸１０１は、内燃機関１００のクランク軸に結合し、クランク軸とともに回転することでクランク軸の回転を安定させる役割をもつ公知の部材である。

内燃機関１００は吸気を供給するコレクタ１０２、ピストンを収装したシリンダブロック１０３、シリンダブロック１０３の下方に取り付けたオイルパン１０５、を備える。バランサ軸１０１にはスプロケットを介してチェーン１０９が掛け回される。チェーン１０９はシリンダブロック１０３に固定したチェーンカバー１０８に収装される。バランサ軸１０１はチェーンカバー１０８を貫通し、チェーンカバー１０８に固定されたベーンハウジング１１０内に突出する。

図２の（ａ）と（ｂ）を参照すると、バランサ軸１０１の一部は中空に形成され、この中空部にブローバイガス流入通路１０６が形成される。ブローバイガス流入通路１０６の一端はチェーンカバー１０８内に開口する。オイルパン１０５内のブローバイガスはチェーンカバー１０８の内側を通ってブローバイガス流入通路１０６に流入する。ブローバイガス流入通路１０６のもう一端はベーンハウジング１１０内に開口する。

ベーンハウジング１１０内に突出したバランサ軸１０１の外周には、8枚のベーン１１１とディスク１１２が固定される。ベーン１１１はバランサ軸１０１の外周から45度間隔でラジアル方向に突設される。ディスク１１２はベーン１１１に軸方向に隣接する位置に設けられる。ディスク１１２の外径はベーン１１１の外径と略同径である。

ブローバイガス流入通路１０６はバランサ軸１０１の外周の隣接するふたつのベーン１１１の間にそれぞれ開口部を備える。言い換えれば、ベーンハウジング１内において、ブローバイガス流入通路１０６はバランサ軸１０１の外周にベーン１１１の数に等しい開口部を備える。なお、バランサ軸１１１の端面はプラグにより閉鎖される。

ベーンハウジング１１０には、コレクタ１０２に連通するブローバイガス送出通路４とオイルパン１０５に連通するオイル回収通路５とが開口する。ブローバイガス送出通路４は円形断面のベーンハウジング１１０に対して接線方向から下向きに接続される。図２（ｂ）に示されたブローバイガス送出通路４のベーンハウジング１１０への取り付け位置は、ベーン１１１が反時計回りに回転するものと仮定して設定されている。一方オイル回収通路５は円形断面のベーンハウジング１１０の最も低い位置に開口する。

内燃機関１００の運転中、ベーンハウジング１１０内のベーン１１１がディスク１１２とともに図の反時計回りに回転する。内燃機関１００の運転に伴い未燃混合気がピストンとシリンダとの摺動隙間を通って、ピストン下方のオイルパン１０５に流出する。オイルパン１０５内では貯留された潤滑オイルが未燃混合気にミスト状に混合する。ミスト状のオイルを含む未燃混合気は、負圧化するコレクタ１０２とオイルパン１０５の圧力差に応じてブローバイガスとしてブローバイガス流入通路１０６からベーンハウジング１１０を通り、ブローバイガス送出通路４からコレクタ１０２に再供給される。

内燃機関１００の運転中は、ベーンハウジング１１０内でベーン１１１とディスク１１２が常に回転している。そのため、バランサ軸１０１の外周に形成されたブローバイガス流入通路１０６の開口部からベーン１１１の間に流入したブローバイガスは、回転するベーン１１１により遠心力を加えられ、図2の（ａ）と（ｂ）の実線矢印に示すようベーンハウジング１１０外周に向けて付勢される。この時、ブローバイガスに含まれる比重の大きなオイル分には比重の小さな燃料分より大きな外向きの力が加わる。その結果、オイル分は燃料分から分離し、ベーンハウジング１１０の壁面に付着する。

このようにしてベーンハウジング１１０の壁面に付着したオイル分は、ベーンハウジング１１０の壁面を伝って低い位置へと流れ，ベーンハウジング１１０の最も低い位置に開口するオイル回収通路５からオイルパン１０５へと回収される。

一方、オイル分を分離した後の燃料分を主成分とするブローバイガスは、ベーンハウジング１１０内で回転するベーン１１１と、ベーンハウジング１１０に接線方向から下向きに接続されたブローバイガス送出通路４とがもたらす遠心ポンプ作用により、図2の（ａ）と（ｂ）の破線矢印に示すようにブローバイガス送出通路４からコレクタ１０２へと送り出される。

この時、ベーン１１１と一体に形成されたディスク１１２は、ベーン１１１の間のブローバイガスがベーンハウジング１１０内で軸方向に逃げるのを阻止することで、ポンプ効率を向上させる。

以上のように、このブローバイガス処理装置は、オイルパン１０５からコレクタ１０２に至るブローバイガスの流路の途中に、一体的に設けられたベーンポンプとオイル分離機構を備えることになる。したがって、ブローバイガスの流量確保と、ブローバイガスからのオイル分の分離とを効率的に行なえる。バランサ軸１０１と一体回転するベーン１１１は、例えば内燃機関１００のカム軸に駆動されるポンプと比べて回転速度が高く、同一の機関回転速度においてより高いポンプ性能が得られる。

このブローバイガス処理装置は、さらにバランサ軸１０１が備えるべきバランスウェイト１１３をベーンハウジング１１０内に備える。

図３を参照すると、バランスウェイト１１３は８枚のベーン１１１のうちの連続する４枚のベーンの重量を他の４枚のベーンより重くすることで構成される。具体的には、ベーンの板厚を厚くすることで重量を増やすことができる。

このように、一部のベーン１１１を用いてバランスウェイト１１３を構成することにより、バランサ軸１０１の本来の目的である制振作用と、ブローバイガスの流量確保と、ブローバイガスからのオイル分の分離とを単一の装置で実現することができる。したがって、これらの機能を個別の機器で実現する場合と比べて機器の構成を著しく単純化することができ、機器のレイアウトが容易になるとともに、機器の重量の軽減や、機器の製造コストの軽減にも好ましい効果が得られる。さらに、すべての機能を単一のベーンハウジング１１０内で実現するので、ブローバイガスが外部に漏れないようにするためのシール性も十分に確保できる。

図４は、バランスウェイト１１３の構成に関するこの発明の第２の実施形態を示す、ブローバイガス処理装置の概略横断面図である。

この実施形態では、一部のベーン１１１の重量を変える代わりに、ディスク１１２の重量を所定の角度範囲において他の角度範囲よりも重く設定することでバランスウェイト１１３を構成する。具体的には、ディスク１１２の所定の角度範囲の板厚を厚くすることで重量を増やすことができる。

図５は、バランスウェイトの構成に関するこの発明の第３の実施形態を示す、ブローバイガス処理装置の概略横断面図である。

この実施形態では、ディスク１１２の所定の角度範囲の外周付近に複数のウェイト１１５を埋め込むことで、バランスウェイト１１３を構成する。

このように、バランスウェイト１１３の構成に関しては様々なバリエーションが可能である。

以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらもこの発明の技術的範囲に含まれることは言うまでもない。

この発明を適用する内燃機関の概略縦断面図と概略横断面図である。 この発明によるブローバイガス処理装置の概略縦断面図と概略横断面図である。 バランスウェイトの構成に関するこの発明の第１の実施形態を示す、ブローバイガス処理装置の概略横断面図である。 バランスウェイトの構成に関するこの発明の第２の実施形態を示す、ブローバイガス処理装置の概略横断面図である。 バランスウェイトの構成に関するこの発明の第３の実施形態を示す、ブローバイガス処理装置の概略横断面図である。

符号の説明

４ ブローバイガス送出通路
５ オイル回収通路
１００ 内燃機関
１０１ バランサ軸
１０６ ブローバイガス流入通路
１１０ ベーンハウジング
１１１ ベーン
１１３ バランサウェイト

Claims (7)

1. 内燃機関のバランサ軸にバランスウェイトとともに固定された複数のベーンと、
   ベーンとバランスウェイトとを収納するべーンハウジングと、
   べーンハウジングの内側に開口するブローバイガス流入通路と、
   べーンハウジングの下端に接続されたオイル回収通路と、
   オイル回収通路の上方においてべーンハウジングに接続されたブローバイガス送出通路と、
   を備えることを特徴とする内燃機関のブローバイガス処理装置。
2. バランスウェイトは、重量を他のベーンより重く設定した一部のベーンによって構成される、ことを特徴とする請求項１に記載のブローバイガス処理装置。
3. バランスウェイトは、ベーンと軸方向に並んでバランサ軸に固定された、角度によって肉厚の異なるディスクで構成される、ことを特徴とする請求項１に記載のブローバイガス処理装置。
4. ベーンと軸方向に並んでバランサ軸に固定されたディスクをさらに備え、バランスウェイトはディスクの外周付近に埋め込まれたウェイトで構成される、ことを特徴とする請求項１に記載のブローバイガス処理装置。
5. ブローバイガス流入通路はバランサ軸の内側を通ってベーンハウジング内に導かれ，隣接するベーンの間に開口する、ことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のブローバイガス処理装置。
6. ブローバイガス送出通路は、ベーンハウジングに対して接線方向から接続する、ことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のブローバイガス処理装置。
7. ブローバイガス流入通路は内燃機関のオイルパンに接続され、ブローバイガス出口は内燃機関のコレクタに接続される、ことを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載のブローバイガス処理装置。

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