(57)【要約】【課題】エンジンの小型軽量化を達成する。【解決手段】クランク軸１０には、クランクウエブ１５ａ，１５ｂの外周面に開口し径方向に伸びる分離通路２６ａ，２６ｂと軸方向に伸びる軸方向通路２７ａ，２７ｂとジャーナル１４ａ，１４ｂに径方向に伸びて形成されジャーナル１４ａ，１４ｂの外周面と軸方向通路２７ａ，２７ｂとを連通する径方向通路２８ａ，２８ｂとが形成されている。クランク軸１０のジャーナル１４ａ，１４ｂを支持する滑り軸受３１ａ，３１ｂの内周面には、径方向通路２８ａ，２８ｂに連通する連通溝３２ａ，３２ｂが形成されている。クランクケース１１にはブローバイガスを吸気系に供給する排気通路３３ａ，３３ｂが形成されている。【選択図】図１
2013036370.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクケースのクランク室のブローバイガスを外部に排出するためのブローバイガス環流装置であって、
クランクウエブの外周面に開口し前記クランクウエブに径方向に伸びて形成される分離通路、当該分離通路の中心部に連通し軸方向に伸びてクランク軸に形成される軸方向通路、および前記ジャーナルに径方向に伸びて形成されジャーナルの外周面と前記軸方向通路とを連通する径方向通路を有する軸内通路と、
前記クランク軸の前記ジャーナルを支持する滑り軸受の内周面に前記径方向通路に連通して形成される連通溝と、
前記クランクケースに前記連通溝に連通して形成されブローバイガスを吸気系に供給する排気通路とを有することを特徴とするブローバイガス環流装置。
【請求項２】
請求項１記載のブローバイガス環流装置において、前記連通溝を円弧状に形成し、ピストンが上死点から下死点に向けて移動する過程で前記連通溝が前記径方向通路と連通することを特徴とするブローバイガス環流装置。
【請求項３】
請求項１または２記載のブローバイガス環流装置において、前記連通溝と前記クランク室とを連通させる油滴戻し流路を前記クランクケースに形成することを特徴とするブローバイガス環流装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のブローバイガス環流装置において、前記クランク軸の一端部側のジャーナルを支持する第１の滑り軸受と、前記クランク軸の他端部側のジャーナルを支持する第２の滑り軸受とに、それぞれ前記ブローバイガスを吸気系に供給する排気通路に連通する前記連通溝をそれぞれ形成することを特徴とするブローバイガス環流装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼室内からクランクケース内に洩れ出るブローバイガスを燃焼室に還元させるブローバイガス環流装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの燃焼室内からは、ピストンとシリンダ壁との間隙を通ってクランクケース内にブローバイガスが漏出する。このブローバイガスを燃焼室に還元して燃焼処理するために、エンジンにはブローバイガス環流装置が設けられている。クランク室内のブローバイガスには潤滑油が油滴となって混入するので、ブローバイガス環流装置によりクランク室内のブローバイガスを燃焼室に還元するには、ブローバイガスを気液分離して油滴をガスから分離する必要がある。
【０００３】
クランク室内のブローバイガスをクランク室の外部に案内しながら気液分離するために、クランク軸にはガスをクランク室の外部に案内する軸内通路が形成される。軸内通路はクランク軸のバランスウエイトつまりクランクウエブの外周面に開口してクランク軸の中心部まで径方向に伸びる分離通路と、この分離通路の中心部からジャーナルに伸びる軸方向通路とを有している。
【０００４】
軸方向通路に流入したブローバイガスをクランクケースの外部に案内するために、特許文献１には、クランク軸の端部を支持する２つの軸受の間にブローバイガスコレクタを組み込み、これにブリーザパイプを接続するようにしたブローバイガス排出装置が記載されている。特許文献２に記載されたクランクケースの脱気装置においては、クランク軸の一端部側には中心軸に軸方向に伸びる接続通路が形成され、この接続通路はクランク軸の端面に開口されている。一方、クランク軸の他端部側には中心軸に平行に伸びる接続通路が成形され、この接続口はクランクケース内の中空室に連通しており、中空室に連通する接続配管によりブローバイガスが吸気装置つまり吸気系に供給される。さらに、特許文献３には、クランク軸の中心軸に形成された連通路をシリンダブロックとその外側のフロントカバーとの間に形成された通路に開口させるようにしたブローバイガス・オイル分離装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２７６９９８４号公報
【特許文献２】特開平９−２４２５２４号公報
【特許文献３】特開平８−２４６８３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のブローバイガス環流装置においては、ブローバイガスを吸気系に環流するために、クランク軸の軸方向に形成された軸方向通路と、クランクウエブの外周面に開口して軸方向通路にまで径方向に伸びる分離通路とをクランク軸に形成し、ブローバイガスとともに分離通路内に流入した油滴を遠心力によりクランク室内に戻すようにしている。遠心力により油滴が分離されたブローバイガスを、吸気系に供給するために、特許文献１に記載されるように、２つの軸受の間にブローバイガスコレクタを組み込み、これにブリーザパイプを接続するようにすると、クランクケースには軸受に加えてブローバイガスコレクタを設ける必要があり、エンジンの小型軽量化を図ることができない。
【０００７】
特許文献２に記載される脱気装置においては、油滴が遠心分離されたブローバイガスを連通通路によりクランクケース内の中空室に供給し、中空室から吸気系にブローバイガスを戻すようにしている。しかしながら、クランクケース内に中空室を形成する必要があり、このタイプのブローバイガス環流装置もエンジンの小型軽量化を図ることができない。さらに、特許文献３に記載されるように、油滴が遠心分離されたブローバイガスを吸気装置に戻すために、シリンダブロックの外側にこれとの間で通路を形成するフロントカバーを設けるようにすると、やはりエンジンの小型軽量化を図ることができない。このように、従来のブローバイガス環流装置においては、いずれもエンジンの小型軽量化を達成することができないという問題点がある。
【０００８】
本発明の目的は、エンジンの小型軽量化を達成することができるブローバイガス環流装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のブローバイガス環流装置は、クランクケースのクランク室のブローバイガスを外部に排出するためのブローバイガス環流装置であって、クランクウエブの外周面に開口し前記クランクウエブに径方向に伸びて形成される分離通路、当該分離通路の中心部に連通し軸方向に伸びてクランク軸に形成される軸方向通路、および前記ジャーナルに径方向に伸びて形成されジャーナルの外周面と前記軸方向通路とを連通する径方向通路を有する軸内通路と、前記クランク軸の前記ジャーナルを支持する滑り軸受の内周面に前記径方向通路に連通して形成される連通溝と、前記クランクケースに前記連通溝に連通して形成されブローバイガスを吸気系に供給する排気通路とを有することを特徴とする。
【００１０】
ブローバイガス環流装置は、前記連通溝を円弧状に形成し、ピストンが上死点から下死点に向けて移動する過程で前記連通溝が前記径方向通路と連通することを特徴とする。本発明のブローバイガス環流装置は、前記連通溝と前記クランク室とを連通させる油滴戻し流路を前記クランクケースに形成することを特徴とする。本発明のブローバイガス環流装置は、前記クランク軸の一端部側のジャーナルを支持する第１の滑り軸受と、前記クランク軸の他端部側のジャーナルを支持する第２の滑り軸受とに、それぞれ前記ブローバイガスを吸気系に供給する排気通路に連通する前記連通溝をそれぞれ形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、クランク軸に形成された径方向通路に連通する連通溝を滑り軸受に形成したので、従来のように軸受に加えてブローバイガスコレクタ等の付加的な部品を設ける必要がなく、ブローバイガスと油滴とを分離してブローバイガスを吸気系に戻すことができる。クランクケースに設けられる滑り軸受を利用することにより、簡単な構造でブローバイガスの戻りと、油滴のガスからの分離とを行うことができ、ブローバイガス環流装置を有するエンジンの製造コストを大幅に低減することができる。
【００１２】
クランクケースに油滴戻し流路を設けると、ブローバイガスと油滴との分離性能を向上させることができる。特に、エンジンが傾斜した状態で使用されると、従来技術では分離性能は低下するが、油滴戻し流路を設けることにより、エンジンが傾斜した状態で使用されても分離性能を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施の形態であるブローバイガス環流装置を備えたエンジンを示す断面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線拡大断面図である。
【図３】図２におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】ピストンの上下動ストロークを示すタイムチャートである。
【図５】本発明の他の実施の形態であるブローバイガス環流装置の要部を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
図１に示すエンジンは、１気筒の４サイクルエンジンを示す断面図であり、クランク軸１０が回転自在に装着されるクランクケース１１を有している。クランクケース１１に設けられたシリンダ１２内にはピストン１３が軸方向に往復動自在に組み込まれている。クランク軸１０の両端部はジャーナル１４ａ，１４ｂとなっており、それぞれのジャーナル１４ａ，１４ｂの軸方向内側には、それぞれ径方向に伸びるバランスウエイトつまりクランクウエブ１５ａ，１５ｂが一体に設けられている。それぞれのクランクウエブ１５ａ，１６ｂの基端部にはクランクウエブ１５ａ，１５ｂに対して反対側に伸びるアーム１６ａ，１６ｂが一体となっている。それぞれのアーム１６ａ，１６ｂの間にはクランクピン１７が設けられており、ピストン１３をクランク軸１０に連結するためのコネクティングロッド１８の大端部がクランクピン１７に嵌合されている。コネクティングロッド１８の小端部はピストン１３に取り付けられるピストンピン１９に嵌合されている。
【００１６】
シリンダ１２の頂部にはシリンダヘッド２１が装着されており、シリンダヘッド２１とシリンダ１２の内周面とピストン１３とにより燃焼室２２が形成される。シリンダヘッド２１には図示しない吸気ポートと排気ポートとが形成されており、燃焼室２２内に供給された混合ガスを点火する図示しない点火プラグがシリンダヘッド２１に設けられている。燃焼室２２内に供給された混合気をピストン１３の上昇移動により圧縮した状態のもとで点火プラグにより点火すると、燃焼室内の混合気が燃焼し、ピストン１３は下方に駆動される。図１はピストン１３が下死点の位置まで移動した状態を示す。吸気ポートを開閉する図示しない吸気弁と排気ポートを開閉する図示しない排気弁は、シリンダヘッド２１に設けられたカムシャフトにより開閉駆動される。カムシャフトに取り付けられた図示しない歯車には、クランク軸１０に取り付けられた歯車２３に噛み合うタイミング伝動装置２４が掛け渡されており、吸気弁と排気弁はそれぞれクランク軸１０により開閉駆動される。エンジンの燃焼室２２内からクランクケース１１内のクランク室２５には、ピストン１３とピストンリング１３ａの合口隙間とシリンダ１２の内周壁との間隙を通ってブローバイガスが漏出することになる。
【００１７】
それぞれのクランクウエブ１５ａ，１５ｂには、それぞれの外周面に開口する分離通路２６ａ，２６ｂが径方向に伸びて形成されている。それぞれの分離通路２６ａ，２６ｂ内にブローバイガスに混入した油滴がブローバイガスと一緒に入り込んだとしても、径方向に伸びる分離通路２６ａ，２６ｂにおいて油滴に加わる遠心力により油滴は径方向外方に飛散されることになる。油滴はガスに比して密度が約８００倍となっているので、ブローバイガスと一緒に油滴が分離通路２６ａ，２６ｂ内に入り込んでも、油滴は遠心力によりクランク室２５内に戻される。
【００１８】
クランク軸１０の両端部には分離通路２６ａ，２６ｂの径方向中心部に連通する軸方向通路２７ａ，２７ｂが軸方向に伸びて形成されている。それぞれの軸方向通路２７ａ，２７ｂはクランク軸１０の端面からドリルによる孔明け加工により形成され、加工後にはそれぞれの端面は閉塞される。ジャーナル１４ａ，１４ｂには径方向に伸びる径方向通路２８ａ，２８ｂが形成されており、径方向通路２８ａはジャーナル１４ａの外周面に開口し、径方向通路２８ｂはジャーナル１４ｂの外周面に開口している。径方向通路２８ａ，２８ｂの数としては、複数本を径方向に形成しても良く、ジャーナル１４ａ，１４ｂを貫通するように形成しても良い。
【００１９】
分離通路２６ａ，軸方向通路２７ａ，および径方向通路２８ａにより軸内通路２９ａが構成されている。同様に、分離通路２６ｂ，軸方向通路２７ｂ，および径方向通路２８ｂにより軸内通路２９ｂが構成されており、図１において左側の軸内通路２９ａは第１の軸内通路を形成し、右側の軸内通路２９ｂは第２の軸内通路を形成している。滑り軸受３１ａは第１の滑り軸受を形成し、滑り軸受３１ｂは第２の滑り軸受を形成している。
【００２０】
クランクケース１１にはクランク軸１０の両端部のジャーナル１４ａ，１４ｂを回転自在に支持するための滑り軸受３１ａ，３１ｂが設けられている。滑り軸受３１ａの内周面には、図２に示されるように、径方向通路２８ａに連通する連通溝３２ａが円周方向に伸びて円弧状に形成されている。図２に示されるように、ピストン１３が上死点（ＴＤＣ）から下死点（ＢＤＣ）に駆動される過程のもとでは、連通溝３２ａが径方向通路２８ａに連通するように円弧状の連通溝３２ａの円周方向長さ寸法が設定されている。図２に示す場合には、クランク軸１０が図２において矢印で示すように時計方向に回転するとピストン１３が上死点に達する前には径方向通路２８ａは連通溝３２ａに連通し始め、ピストン１３が下死点に達した後に僅かに下死点を過ぎる角度にまで連通するようになっている。滑り軸受３１ｂの内周面にも径方向通路２８ｂに連通する連通溝３２ｂが円周方向に伸びて円弧状に形成されており、連通溝３２ａと同様の形状となっている。
【００２１】
ピストン１３が上死点から下死点に向けて移動する過程においては、クランク室２５内はピストン１３により圧縮されることになり、この過程のもとでは径方向通路２８ａ，２８ｂが連通溝３２ａ，３２ｂに連通するので、ブローバイガスは軸内通路２９ａ，２９ｂ内に加圧流入されることになる。
【００２２】
クランクケース１１にはそれぞれの連通溝３２ａ，３２ｂに連通する排気通路３３ａ，３３ｂが形成されている。クランクケース１１にはジョイント３４ａ，３４ｂにより排気通路３３ａ、３３ｂに連通する吸気配管３５ａ，３５ｂが取り付けられており、排気通路３３ａ，３３ｂ内に排出されたブローバイガスは吸気配管３５ａ，３５ｂにより図示しない吸気系に供給される。
【００２３】
クランクケース１１には、図２および図３に示すように、連通溝３２ａとクランク室２５とを連通させるために、油滴戻し流路３６が形成されている。分離通路２６ａにおいてブローバイガスから分離されることなく、軸方向通路２７ａおよび径方向通路２８ａを経て連通溝３２ａまでブローバイガスに混入して流れた油滴は、この油滴戻し流路３６によってクランク室２５内に戻される。油滴戻し流路３６のクランク室２５側の開口部は、クランク軸１０の段部により覆われないように段部との間には隙間が形成されている。ただし、図３に二点鎖線で示すように、開口部に連通する凹溝３７をクランクケース１１の内面に形成するようにしても良い。クランクケース１１には、同様の油滴戻し流路が連通溝３２ｂをクランク室２５に連通させるために設けられている。油滴戻し流路３６は、図２に示されるように、円弧状の連通溝３２ｂのクランク軸回転方向の下流側に連通して形成されており、連通溝３２ａ内に流入した油滴はジャーナル１４ａの外周面に付着した状態で油滴戻し流路３６にまで案内されて、油滴戻し流路３６からクランク室２５内に戻される。これにより、ブローバイガスと油滴との分離効率を高めることができる。
【００２４】
図４はピストン１３の上下動ストロークを示すタイムチャートである。４サイクルエンジンは、ピストン１３が上死点（ＴＤＣ）位置から下死点（ＢＤＣ）位置に向けて下降移動する吸気行程と、吸入した混合気をピストン１３の上死点に向かう上昇移動により圧縮する圧縮行程と、混合気が圧縮された状態のもとで点火プラグにより点火されて燃焼し、燃焼圧力でピストン１３を下死点位置に向けて下降移動する膨張行程と、ピストン１３を上昇移動させて燃焼ガスを排気する排気行程とを有している。ピストン１３の上昇移動と下降移動とによりクランク軸１０は回転運動に変換される。
【００２５】
上述したエンジンにおいては、クランク室２５内に漏出したブローバイガスにはクランク室２５内に飛散する油滴が混合して気液が混合した混合流体となっている。混合流体は、遠心力が働く分離通路２６ａ，２６ｂ内を径方向外側から内側に向けて流れるときに、密度がガスよりも極めて高い油滴に加えられる遠心力によりガスと油滴に分離されて殆どの油滴がクランク室２５内に戻される。油滴が分離されたガスは軸方向通路２７ａ，２７ｂと径方向通路２８ａ，２８ｂを経て連通溝３２ａ，３２ｂ内に流れる。図４において上死点位置から下死点位置に向けてピストン１３が下降移動してクランク室２５の圧力が大気圧よりも高くなるときには、径方向通路２８ａ，２８ｂは、連通溝３２ａ，３２ｂと連通することになる。一方、下死点位置から上死点位置に向けてピストン１３が上昇移動し大気圧よりも低くなるときには径方向通路２８ａ，２８ｂは閉塞される。
【００２６】
このように、連通溝３２ａ，３２ｂにバルブ機能を持たせると、一定圧力以上のガスだけを排出してクランク室２５内を任意の圧力に保つことができる。
【００２７】
連通溝３２ａ，３２ｂ内にガスにより混入した油滴は、油滴戻し流路３６により常時クランク室２５に環流されるので、潤滑油がエンジン外部に排出されるのを完全に防止することができ、ガスと油滴との分離性能を向上させることができる。つまり、クランク室２５内の圧力は連通溝３２ａ，３２ｂ内の圧力よりも低いので、これとクランク室２５とを小径の油滴戻し流路３６により連通させると、連通溝３２ａ，３２ｂからクランク室２５へ微小流れを作り出すことができ、連通溝３２ａ，３２ｂ内に混入した潤滑油をクランク室２５内に常時環流させることができる。
【００２８】
図１に示すように、クランク軸１０の両端部のジャーナル１４ａ，１４ｂに対応させて滑り軸受３１ａ，３１ｂの両方に連通溝３２ａ，３２ｂを設けているが、少なくともいずれか一方に設けると、上述した機能を得ることができる。ただし、ジャーナル１４ａ，１４ｂの径が小さく、軸方向通路の径を大きくすることができない場合には、図１に示すように、両方の滑り軸受３１ａ，３１ｂに連通溝３２ａ，３２ｂを設けて流量を確保することが好ましい。
【００２９】
図５本発明の他の実施の形態であるブローバイガス環流装置の要部を示す断面図である。
【００３０】
図５に示す場合には、クランクケース１１の滑り軸受３１ａに形成された連通溝３２ａは環状となっている。これにより、径方向通路２８ａはピストン１３の上下方向位置に拘わらず、常に連通溝３２ａと連通することになる。径方向通路２８ａはジャーナル１４ａを貫通して形成されている。図５は図１における左側のジャーナル１４ａの構造を示すが、他のジャーナル１４ｂの部分における連通溝３２ｂについても環状としても良い。図５に示すように、常時連通形態とするときには、排気通路３３ａ，３３ｂに逆止弁を設けると、図２に示した場合と同様のバルブ機能を持たせることができる。
【００３１】
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。例えば、図１には単気筒エンジンを示すが、複数気筒のエンジンにも本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００３２】
１０    クランク軸
１１    クランクケース
１２    シリンダ
１３    ピストン
１３ａ  ピストンリング
１４ａ，１４ｂ    ジャーナル
１５ａ，１５ｂ    クランクウエブ
２１    シリンダヘッド
２２    燃焼室
２５    クランク室
２６ａ，２６ｂ    分離通路
２７ａ，２７ｂ    軸方向通路
２８ａ，２８ｂ    径方向通路
２９ａ，２９ｂ    軸内通路
３１ａ，３１ｂ    滑り軸受
３２ａ，３２ｂ    連通溝
３３ａ，３３ｂ    排気通路
３６    油滴戻し流路
【図１】
2013036370.tif 000003
【図２】
2013036370.tif 000004
【図３】
2013036370.tif 000005
【図４】
2013036370.tif 000006
【図５】
2013036370.tif 000007