(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクケースから吸気系に向けて案内されるブローバイガスからオイルミストを分離するエンジンのブリーザ装置であって、
シリンダヘッドのカム収容室に収容されるカムシャフトに取り付けられ、前記カムシャフトの端部に固定される基板部と、前記カムシャフトから離れる方向に前記基板部から伸びる複数の突起板とを備える回転セパレータと、
前記回転セパレータに対向する前記シリンダヘッドの側壁開口部に取り付けられ、一端側に前記カム収容室に連通する吸気口が形成され、他端側に前記吸気系に連通する排気口が形成されるセパレータハウジングと、
前記セパレータハウジングの前記吸気口に取り付けられ、前記カム収容室の圧力が上昇したときには前記吸気口を開口する一方、前記カム収容室の圧力が低下したときには前記吸気口を閉塞するリードバルブと、を有し、
前記クランクケースからのブローバイガスは、前記回転セパレータおよび前記リードバルブを通過した後に、前記吸気系に案内され、
前記セパレータハウジングは、前記排気口を囲むとともに前記他端側から前記吸気口に向けて伸びる筒状壁を備え、
前記リードバルブを経て導入されたブローバイガスは、前記セパレータハウジングの他端側で折り返した後に、前記筒状壁の開口端から前記排気口に案内されることを特徴とするエンジンのブリーザ装置。
【請求項２】
請求項１記載のエンジンのブリーザ装置において、
前記セパレータハウジングには前記カム収容室に連通する貫通孔が前記吸気口の下方に形成され、前記カム収容室の圧力が低下したときには前記貫通孔から前記カム収容室にオイルが戻されることを特徴とするエンジンのブリーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クランクケースから吸気系に向けて案内されるブローバイガスからオイルミストを分離するエンジンのブリーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンのクランクケースには、燃焼室からピストンとシリンダとの間を通過してブローバイガスが流入する。このブローバイガスは大気汚染の原因となることから、再び燃焼室に戻して燃焼させることが必要となっている。そこで、シリンダヘッドと吸気系とをブリーザパイプで接続することにより、クランクケースから吸気系にブローバイガスを案内するブリーザ装置が用いられている。
【０００３】
しかしながら、クランクケース内のブローバイガスにはオイルミストが含まれることから、ブローバイガスからオイルミストを分離することが重要となっている。そこで、カムシャフトにオイルセパレータを取り付けて回転させることにより、ブローバイガスからオイルミストを分離するようにした簡易構造のブリーザ装置が開発されている(例えば、特許文献１参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−３０５８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のブリーザ装置を用いることにより、ブローバイガスから多くのオイルミストを除去することが可能であるが、ブローバイガスから完全にオイルミストを除去することは困難であった。ブローバイガスに含まれるオイルミストは、吸気系のエアクリーナエレメント等を汚してしまう要因となることから、ブリーザ装置の簡単な構造を維持しつつ、更に多くのオイルミストを除去することが望まれている。
【０００６】
本発明の目的は、ブリーザ装置の複雑化を回避しつつ、ブローバイガスから多くのオイルミストを除去することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のエンジンのブリーザ装置は、クランクケースから吸気系に向けて案内されるブローバイガスからオイルミストを分離するエンジンのブリーザ装置であって、シリンダヘッドのカム収容室に収容されるカムシャフトに取り付けられ、前記カムシャフトの端部に固定される基板部と、前記カムシャフトから離れる方向に前記基板部から伸びる複数の突起板とを備える回転セパレータと、前記回転セパレータに対向する前記シリンダヘッドの側壁開口部に取り付けられ、一端側に前記カム収容室に連通する吸気口が形成され、他端側に前記吸気系に連通する排気口が形成されるセパレータハウジングと、前記セパレータハウジングの前記吸気口に取り付けられ、前記カム収容室の圧力が上昇したときには前記吸気口を開口する一方、前記カム収容室の圧力が低下したときには前記吸気口を閉塞するリードバルブと、を有し、前記クランクケースからのブローバイガスは、前記回転セパレータおよび前記リードバルブを通過した後に、前記吸気系に案内され、前記セパレータハウジングは、前記排気口を囲むとともに前記他端側から前記吸気口に向けて伸びる筒状壁を備え、前記リードバルブを経て導入されたブローバイガスは、前記セパレータハウジングの他端側で折り返した後に、前記筒状壁の開口端から前記排気口に案内されることを特徴とする。
【０００８】
本発明のエンジンのブリーザ装置は、前記セパレータハウジングには前記カム収容室に連通する貫通孔が前記吸気口の下方に形成され、前記カム収容室の圧力が低下したときには前記貫通孔から前記カム収容室にオイルが戻されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、回転セパレータによってオイルミストを分離した後に、セパレータハウジングによってオイルミストを更に分離している。これにより、ブローバイガスから多くのオイルミストを除去することができるため、クランクケースから吸気系に持ち出されるオイル量を大幅に抑制することが可能となる。しかも、セパレータハウジングの吸気口はリードバルブによって開閉されるため、ブローバイガスの流速を変化させることができ、効果的にオイルミストを分離することが可能となる。また、回転セパレータおよびセパレータハウジングを設けるという簡単な構造であるため、ブリーザ装置の複雑化を回避することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】エンジンの内部構造を示す断面図である。
【図２】シリンダヘッドに設けられるブリーザ装置およびその周辺構造を示す断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿ってブリーザ装置およびその周辺構造を示す断面図である。
【図４】ブリーザ装置およびその周辺構造を示す分解斜視図である。
【図５】(ａ)は隔壁板およびリードバルブを示す拡大平面図であり、(ｂ)および(ｃ)は(ａ)のＡ−Ａ線に沿って隔壁板およびリードバルブを示す拡大断面図である。
【図６】ブリーザ装置によるオイルミストの分離状況を示す説明図である。
【図７】ブリーザ装置によるオイルミストの分離状況を示す説明図である。
【図８】単位時間当たりのオイル排出量の実験データを示す比較図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１はエンジン１０の内部構造を示す断面図である。図１に示すように、エンジン１０はクランクケース１１を有しており、このクランクケース１１にはクランクシャフト１２が収容されるクランク室１３とオイル(潤滑油)が貯留されるオイル室１４とが形成されている。クランクケース１１の上端にはシリンダ１５が組み付けられており、シリンダ１５内にはピストン１６が往復動自在に収容されている。また、クランクシャフト１２とピストン１６とはコネクティングロッド１７を介して連結されている。さらに、シリンダ１５の上端にはシリンダヘッド１８が搭載されており、シリンダヘッド１８には燃焼室１９に開口する吸気ポート２０および図示しない排気ポートが形成されている。なお、吸気ポート２０には後述する吸気系５８を構成する図示しないキャブレターやエアクリーナボックス等が接続され、排気ポートには排気系を構成する図示しないマフラー等が接続される。
【００１３】
シリンダヘッド１８は、動弁機構２１が組み付けられるヘッド本体２２と、動弁機構２１を覆うようにヘッド本体２２に取り付けられるヘッドカバー２３とによって構成されている。ヘッド本体２２には、吸気ポート２０を開閉する吸気バルブ２４が組み付けられるとともに、排気ポートを開閉する図示しない排気バルブが組み付けられている。また、ヘッド本体２２には、吸気用カム２５ａと排気用カム２５ｂとを備えたカムシャフト２５が回転自在に支持されている。さらに、ヘッド本体２２には、吸気用カム２５ａの回転運動を吸気バルブ２４に伝達する吸気用ロッカーアーム２６と、排気用カム２５ｂの回転運動を排気バルブに伝達する排気用ロッカーアーム２７とが揺動自在に設けられている。このように、動弁機構２１を構成するカムシャフト２５等は、ヘッド本体２２とヘッドカバー２３との間に区画されるカム収容室２８に収容されている。
【００１４】
また、クランクシャフト１２に固定されるクランクスプロケット３０と、カムシャフト２５に固定されるカムスプロケット３１との間には、クランクシャフト１２の回転をカムシャフト２５に伝達するためのタイミングチェーン３２が掛け渡されている。このタイミングチェーン３２を掛け渡すため、シリンダ１５の側部には上下に貫通する連通路３３が形成されている。すなわち、クランクケース１１のクランク室１３とシリンダヘッド１８のカム収容室２８とは、シリンダ１５の連通路３３を介して連通するようになっている。
【００１５】
このようなエンジン１０においては、燃焼室１９内からシリンダ１５とピストン１６との間を通ってクランクケース１１内にブローバイガスが漏れるため、このブローバイガスを再び燃焼室１９に戻して燃焼させるようにしている。しかしながら、クランクケース１１内のブローバイガスには、オイルミスト(霧状となった潤滑油)が含まれることから、ブローバイガスからオイルミストを分離して除去することが必要となっている。そこで、図示するエンジン１０には本発明の一実施の形態であるエンジンのブリーザ装置４０が設けられており、このブリーザ装置４０によってブローバイガスからオイルミストが分離されている。
【００１６】
図２はシリンダヘッド１８に設けられるブリーザ装置４０およびその周辺構造を示す断面図である。また、図３は図２のＡ−Ａ線に沿ってブリーザ装置４０およびその周辺構造を示す断面図である。さらに、図４はブリーザ装置４０およびその周辺構造を示す分解斜視図である。
【００１７】
図２〜図４に示すように、カムシャフト２５の端部２５ｃには、カムスプロケット３１と共に回転セパレータ４１がボルト部材４２を用いて固定されている。回転セパレータ４１は、カムシャフト２５の端部２５ｃに固定される基板部４３と、カムシャフト２５から離れる方向に基板部４３から伸びる複数の突起板４４とを備えている。図３および図４に示すように、回転セパレータ４１には、基板部４３から伸びる６つの突起板４４が設けられており、この突起板４４は基板部４３に対してほぼ直角に折り曲げられている。すなわち、各突起板４４は、カムシャフト２５の軸方向とほぼ平行に伸びて形成されている。また、図３に示すように、回転セパレータ４１は矢印Ｒ方向に回転しており、この回転方向の前側に位置する突起板４４の前端部４４ａは、回転方向の後側に位置する突起板４４の後端部４４ｂに比べて、回転セパレータ４１の回転中心Ｃから離れるように形成されている。すなわち、各突起板４４の外面４４ｃは、回転方向に対して傾斜するように形成されている。なお、図示する回転セパレータ４１は、所定形状に打ち抜かれた鉄板等にプレス加工を施すことで製造されている。
【００１８】
また、図２に示すように、回転セパレータ４１に対向するシリンダヘッド１８の側壁開口部１８ａには、内部に気液分離室５０が区画される円筒形状のセパレータハウジング５１が取り付けられている。このセパレータハウジング５１は、シリンダヘッド１８の側壁に固定される円板部５２と、この円板部５２からカム収容室２８内に伸びる円筒部５３とを有している。また、円筒部５３の開口端５４には隔壁板５５が固定されており、セパレータハウジング５１の一端側を構成する隔壁板５５には吸気口５６および貫通孔５７が形成されている。さらに、セパレータハウジング５１の他端側を構成する円板部５２には、吸気系５８に連通する排気口５９が形成されている。また、円板部５２には、排気口５９を囲むとともに隔壁板５５に向けて伸びる筒状壁６０が形成されている。なお、円板部５２の排気口５９には、排気パイプ６１および排気ホース６２を介して吸気系５８が接続されている。
【００１９】
また、図２および図４に示すように、セパレータハウジング５１の隔壁板５５にはリーフバルブとも言われるリードバルブ６３が取り付けられている。このリードバルブ６３は、隔壁板５５の吸気口５６を覆うように取り付けられており、カム収容室２８から気液分離室５０に向かう流れを許容する一方、気液分離室５０からカム収容室２８に向かう流れを遮断する。ここで、図５(ａ)は隔壁板５５およびリードバルブ６３を示す拡大平面図であり、図５(ｂ)および(ｃ)は図５(ａ)のＡ−Ａ線に沿って隔壁板５５およびリードバルブ６３を示す拡大断面図である。図５(ａ)および(ｂ)に示すように、リードバルブ６３は、弾性変形自在となるリード片６４と、リード片６４の傾斜量を規制するストッパ６５とを有している。このような構造のリードバルブ６３は、ピストン１６が上死点に向けて上昇することにより、カム収容室２８の圧力が低下した場合には、図５(ｂ)に示すように、リード片６４によって吸気口５６が閉塞されることになる。一方、ピストン１６が下死点に向けて下降することにより、カム収容室２８の圧力が上昇した場合には、図５(ｃ)に示すように、弾性変形するリード片６４によって吸気口５６が開放されることになる。
【００２０】
続いて、本発明のブリーザ装置４０によるオイルミストの分離機能について説明する。図６および図７はブリーザ装置４０によるオイルミストの分離状況を示す説明図であり、図６には図２と同じ部位が示され、図７には図３と同じ部位が示されている。図６および図７に示すように、オイルミストを含んだブローバイガスは、クランクケース１１のクランク室１３から連通路３３を経てシリンダヘッド１８のカム収容室２８に案内される。このように、カム収容室２８に案内されたブローバイガスは、回転中心Ｃに向けて回転セパレータ４１を径方向に通過する。このとき、ブローバイガスが回転セパレータ４１の突起板４４に衝突することから、オイルミストが突起板４４の外面４４ｃに付着してブローバイガスから分離されることになる。そして、突起板４４に付着したオイル(油滴)は、突起板４４の後端部４４ｂに向けて流れた後に、遠心力によって後端部４４ｂから径方向外方に向けて飛散することになる。このように、ブローバイガスが回転セパレータ４１を径方向に通過する際に、突起板４４によってブローバイガスからオイルミストが除去されるようになっている。なお、回転セパレータ４１から飛散したオイルは、シリンダヘッド１８の内壁等に付着した後にクランクケース１１に向けて落下することになる。また、前述したように、回転セパレータ４１の突起板４４は、回転方向に対して傾斜することから、突起板４４に対して付着したオイルを効果的に飛散させることが可能となっている。
【００２１】
このように、回転セパレータ４１を経てブローバイガスから多くのオイルミストが除去されると、図６に示すように、ブローバイガスはピストン１６の上下運動に連動して開閉されるリードバルブ６３を経てセパレータハウジング５１内に導かれる。そして、セパレータハウジング５１内の気液分離室５０に導かれたブローバイガスは、円筒部５３と筒状壁６０との間を流れて円板部５２で折り返した後に、筒状壁６０の開口端６６から排気口５９に導かれることになる。このセパレータハウジング５１においては、ブローバイガスが気液分離室５０に流れ込む際に、リードバルブ６３を通過したブローバイガスは加速して進入することから、ブローバイガスが円筒部５３の内壁面５３ａに衝突し、オイルミストが内壁面５３ａに付着するようになっている。さらに、ブローバイガスは円板部５２で折り返されることから、ブローバイガスが円板部５２の内壁面５２ａに衝突し、オイルミストが内壁面５２ａに付着するようになっている。
【００２２】
このように、セパレータハウジング５１内の気液分離室５０には、カム収容室２８からリードバルブ６３を経てブローバイガスが導かれている。このリードバルブ６３はピストン１６の上下運動に連動して開閉されることから、ブローバイガスの流速を変化(加速または減速)させることが可能となる。すなわち、リードバルブ６３によって吸気口５６が開放され続けることはなく、吸気口５６を閉塞させてブローバイガスの流速を変化させることができるため、ブローバイガスから多くのオイルミストを分離することが可能となる。さらに、セパレータハウジング５１内の気液分離室５０は、筒状壁６０を備えた複雑な構造を有することから、気液分離室５０の各内壁面５２ａ，５３ａにブローバイガスを衝突させながら移動させることができ、各内壁面５２ａ，５３ａに多くのオイルミストを付着させて除去することが可能となる。
【００２３】
そして、セパレータハウジング５１の内壁面５２ａ，５３ａに付着したオイルは、重力によってセパレータハウジング５１の下部に溜まることになる。ここで、セパレータハウジング５１の隔壁板５５には吸気口５６の下方に貫通孔５７が形成されている。このようにセパレータハウジング５１の下部には、カム収容室２８に連通する貫通孔５７が形成されることから、溜まったオイルは定期的に貫通孔５７からカム収容室２８側に吸い出されている。すなわち、ピストン１６の上昇によってカム収容室２８内の圧力が低下する際には、気液分離室５０よりもカム収容室２８の圧力が低下することから、貫通孔５７からカム収容室２８側にオイルが吸い出されることになる。このように、セパレータハウジング５１によって捕捉されたオイルは、貫通孔５７からカム収容室２８内に戻されることから、オイルを戻すためのリターンパイプ等を設置する必要がなく、ブリーザ装置４０の低コスト化を達成することが可能となる。なお、図６に示すように、セパレータハウジング５１の隔壁板５５と、回転セパレータ４１の突起板４４の先端面とは、所定の間隔を空けて対向している。これにより、貫通孔５７からカム収容室２８側にオイルが吸い出される際に、突起板４４に衝突させずにオイルを落下させることが可能となる。
【００２４】
これまで説明したように、回転セパレータ４１によってブローバイガスからオイルミストを分離した後に、リードバルブ６３を備えたセパレータハウジング５１によってブローバイガスから更にオイルミストを分離している。これにより、ブローバイガスから多くのオイルミストを除去することができるため、クランクケース１１から吸気系５８に持ち出されるオイル量(オイル排出量)を大幅に抑制することが可能となる。ここで、図８は単位時間当たりのオイル排出量の実験データを示す比較図である。図８には本発明のブリーザ装置４０を用いた場合のオイル排出量と、従来のブリーザ装置を用いた場合のオイル排出量とが示されている、なお、従来のブリーザ装置として、背景技術として挙げた特開２００９−３０５８０号公報の図８に記載される内側環状フィン列および外側環状フィン列を備えたブリーザ装置を用いて実験を行っている。図８に示すように、本発明のブリーザ装置４０は、従来のブリーザ装置に比べて、オイル排出量を９０％以上低減することが可能となっている。
【００２５】
このように、回転セパレータ４１を用いるとともに、リードバルブ６３を備えたセパレータハウジング５１を用いることにより、ブローバイガスから多くのオイルミストを除去することが可能となる。これにより、オイル排出量を抑制することができるだけでなく、オイルミストの持ち出しによる吸気系５８の汚れを防止することができるため、エンジン１０のメンテナンス作業の簡素化を達成することが可能となる。しかも、回転セパレータ４１を設けるとともに、リードバルブ６３を備えたセパレータハウジング５１を設けるという簡単な構造であるため、ブリーザ装置４０の小型化および低コスト化を達成することが可能となる。
【００２６】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、前述の説明では、回転セパレータ４１に対して６つの突起板４４を形成しているが、これに限られることはなく、５つ以下の突起板４４を形成しても良く、７つ以上の突起板４４を形成しても良い。また、回転セパレータ４１の突起板４４は、回転方向に対して傾斜することが望ましいが、突起板４４を回転方向に対して傾斜させずに形成しても良い。さらに、前述の説明では、セパレータハウジング５１の排気口５９を回転セパレータ４１の回転中心Ｃと同心上に配置しているが、これに限られることはなく、排気口５９と回転中心Ｃとをずらして配置しても良い。
【００２７】
また、前述の説明では、隔壁板５５に対して貫通孔５７を形成しているが、これに限られることはなく、セパレータハウジング５１の円筒部５３に対してカム収容室２８に連通する貫通孔を形成しても良い。さらに、円筒部５３の開口端６６に切り欠きを形成し、この切り欠きをカム収容室２８に連通する貫通孔として機能させても良い。
【符号の説明】
【００２８】
１０    エンジン
１１    クランクケース
１２    クランクシャフト
１８    シリンダヘッド
１８ａ    側壁開口部
２５    カムシャフト
２５ｃ  端部
２８    カム収容室
４０    ブリーザ装置
４１    回転セパレータ
４３    基板部
４４    突起板
５１    セパレータハウジング
５２    円板部
５６    吸気口
５７    貫通孔
５８    吸気系
５９    排気口
６０    筒状壁
６３    リードバルブ
６６    開口端
【図１】
0005551556.tif 000002
【図２】
0005551556.tif 000003
【図３】
0005551556.tif 000004
【図４】
0005551556.tif 000005
【図５】
0005551556.tif 000006
【図６】
0005551556.tif 000007
【図７】
0005551556.tif 000008
【図８】
0005551556.tif 000009