内燃機関のスラッジ付着抑制構造
【課題】オイルが常時行き渡らない部位におけるスラッジの生成、付着、堆積を抑制する。
【解決手段】本発明に係る内燃機関のスラッジ付着抑制構造は、オイルが常時行き渡らず且つオイルミストが接触される内燃機関内部の部位の表面に、スラッジの生成又は付着を抑制するためのスラッジ抑制層３５Ｂを形成したことを特徴とする。好ましくはスラッジ抑制層３５Ｂが、固体のアルカリ性物質からなり、また、ヘッドカバー６に設けられてブローバイガスからオイルを分離するオイルセパレータ室２５Ｂの内面３６Ｂ，３７Ｂに形成される。
【解決手段】本発明に係る内燃機関のスラッジ付着抑制構造は、オイルが常時行き渡らず且つオイルミストが接触される内燃機関内部の部位の表面に、スラッジの生成又は付着を抑制するためのスラッジ抑制層３５Ｂを形成したことを特徴とする。好ましくはスラッジ抑制層３５Ｂが、固体のアルカリ性物質からなり、また、ヘッドカバー６に設けられてブローバイガスからオイルを分離するオイルセパレータ室２５Ｂの内面３６Ｂ，３７Ｂに形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関のスラッジ付着抑制構造に係り、特に、内燃機関の特定部位におけるスラッジの付着を抑制する構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用等の内燃機関において、潤滑油であるオイルの劣化に起因してスラッジが発生し、これがエンジン各部に様々な悪影響を与えることが知られている。スラッジは、オイル中に含まれるオレフィンと、ブローバイガスに含まれるＮＯｘやＳＯｘと、水とを主成分とし、これら主成分が熱や酸の力で反応し、スラッジプリカーサやスラッジバインダといった前駆物質を経て生成される。スラッジは視覚的には泥或いはヘドロ状の物質であり、例えば、これが内燃機関内部の通路に堆積すると通路を閉塞するといった問題を引き起こす。
【０００３】
特に、内燃機関内部で結露等によって生じる水と、ブローバイガス中に含まれるＮＯｘやＳＯｘとの反応によってできる酸性物質が、スラッジを生成する際の触媒となる。かかる酸性物質のオイルへの混入は、スラッジの生成を促進し、オイルの劣化を加速すると共に、潤滑油の各機能を低下させる。
【０００４】
従来、このような酸性物質の生成に対して、潤滑油に金属系清浄剤と称される添加剤を加え、オイル中に生成される酸性物質を中和し、これを以てスラッジの生成を抑制する手段が講じられている。また、弱カチオン性界面活性剤をオイルに添加し、オイルの有するスラッジの油中分散機能を増強することも行われている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１３０６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前記従来技術はオイル中に含まれる酸性物質を中和・除去することによってスラッジの発生を抑制するものである。言い換えれば、前記従来技術は、オイル中に分散・拡散するスラッジの量を低減させ、オイル自体の劣化を抑制することを主目的としている。
【０００７】
その一方で、内燃機関内部のオイルが常時行き渡らない部位にスラッジが付着・堆積することが問題となっている。即ち、オイルが常時行き渡る部位であれば、スラッジが発生したとしても、このスラッジがオイルで洗い流されるので付着・堆積が起こりにくい。しかしながら、オイルが常時行き渡らない部位であると、そのようなスラッジを洗い流す効果が期待できず、付着・堆積という問題が起こり得る。
【０００８】
そこで本発明は、上述の課題に鑑みて創案され、その目的は、オイルが常時行き渡らない部位におけるスラッジの生成又は付着を抑制することができる内燃機関のスラッジ付着抑制構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、第１の発明は、
内燃機関の内部の部位であって、液体としてのオイルが常時行き渡らず且つ気体としてのオイルミストが接触される部位の表面に、スラッジの生成又は付着を抑制するためのスラッジ抑制層を形成したことを特徴とする内燃機関のスラッジ付着抑制構造である。
【００１０】
これによれば、スラッジ抑制層により、オイルが常時行き渡らず且つオイルミストが接触される部位の表面におけるスラッジの生成又は付着を抑制することが可能となる。
【００１１】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記部位の表面が、外気に晒される外面を有する部位の内面であることを特徴とする。
【００１２】
前述したように、水とＮＯｘ，ＳＯｘとの反応によって酸性物質が生じ、この酸性物質がスラッジの生成を促進する触媒となる。一方、外気に晒される外面を有する部位の内面には、酸性物質の原料となる結露水が生じやすく、従ってスラッジが生成又は付着されやすい。しかしながら第２の発明によれば、このような部位の内面にスラッジ抑制層を形成するので、スラッジ生成又は付着が本来起きやすい表面でのスラッジの生成又は付着を効果的に抑制することができる。
【００１３】
また、第３の発明は、第２の発明において、
前記部位の表面が、シリンダヘッドを覆うヘッドカバーの内面、タイミングチェーンを覆うチェーンカバーの内面、及びブローバイガスからオイルを分離するオイルセパレータ室の内面のうちの少なくとも一つであることを特徴とする。
【００１４】
ヘッドカバー、チェーンカバー及びオイルセパレータ室のいずれも、外面が外気に晒されて冷却されやすく、内部に結露水が生じやすい。従って、これらの少なくとも一つの内面にスラッジ抑制層を設けることによって、スラッジ生成又は付着が本来起きやすい表面でのスラッジ生成又は付着を効果的に抑制することができる。
【００１５】
また、第４の発明は、第１乃至第３いずれかの発明において、
前記スラッジ抑制層が、固体のアルカリ性物質からなることを特徴とする。
【００１６】
これによれば、前記部位の表面に生成された酸性物質をアルカリ性物質と化学的に反応させて中和させることができる。よって、スラッジ生成を促進する触媒としての酸性物質を中和除去し、これを以てスラッジの発生、付着を抑制することができる。
【００１７】
また、第５の発明は、第４の発明において、
前記アルカリ性物質が、炭酸カルシウムからなることを特徴とする。
【００１８】
また、第６の発明は、第１乃至第５いずれかの発明において、
前記スラッジ抑制層の表面が凹凸状に形成されていることを特徴とする。
【００１９】
これによれば、スラッジ抑制層の表面を平坦な平面とした場合に比べ、スラッジ抑制層の表面積を実質的に増加し、酸性物質の中和反応を促進することができる。
【００２０】
また、第７の発明は、第６の発明において、
前記スラッジ抑制層が、多数の粒子の結合体、及び発泡状物質の少なくとも一つからなることを特徴とする。
【００２１】
この場合、スラッジ抑制層と酸性物質との接触面積ないし反応面積を拡大して酸性物質の中和反応を促進することができると共に、酸性物質を物理的に吸収又は吸着して除去することが可能となる。
【００２２】
また、第８の発明は、第１乃至第５いずれかの発明において、
前記スラッジ抑制層が、塗布により形成されていることを特徴とする。
【００２３】
これによりスラッジ抑制層を比較的容易に形成することが可能となる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、オイルが常時行き渡らない部位におけるスラッジの生成、付着、堆積を抑制することができるという、優れた効果が発揮される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態に係る内燃機関の概略断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る内燃機関の部分組立斜視図である。
【図３】ヘッドカバーを下方裏側から見たときの斜視図である。
【図４】バッフルプレートを上方から見たときの斜視図である。
【図５】オイルセパレータ室を示す部分断面図である。
【図６】スラッジ抑制層の形成方法及びその構造を示す拡大断面図である。
【図７】本発明が適用可能なドライサンプ式エンジンの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の好適一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２７】
図１には本発明が適用される内燃機関、特にそのブローバイガス環流装置が示されている。図示されるように、エンジン１はシリンダブロック２と、ピストン３と、クランクケース４と、シリンダヘッド５と、シリンダヘッド５を上方から覆うヘッドカバー６と、オイルパン７とを備える。ブローバイガスとは、ピストンリングと、シリンダブロック２のシリンダボアとの隙間からクランクケース４内へ漏れ出るガスのことである。このブローバイガスは多量の炭化水素や水分を含む。このため、あまりに多いとエンジンオイルの早期劣化やエンジン内部の錆の原因になる。また、炭化水素が含まれているため、このまま大気に解放することは環境上好ましくない。そのため、ブローバイガスは、吸気負圧を利用して後述の経路を通じて強制的に吸気系統へ戻される。なおエンジンの軽負荷時におけるブローバイガスおよび新気の流れを矢印で示す。
【００２８】
吸気通路８にはスロットルバルブ９が設けられ、スロットルバルブ９の下流側の吸気通路８と、ヘッドカバー６内とはＰＣＶ通路１０によって連通されている。ここでＰＣＶとはPositive Crankcase Ventilationの略称である。また、スロットルバルブ９の上流側の吸気通路８と、ヘッドカバー６内とは大気通路１１によって連通されている。ＰＣＶ通路１０にはこれを開閉するＰＣＶバルブ１２が設けられる。ＰＣＶバルブ１２は吸気負圧の大きさに応じて開閉し、流量を変えるものであり、本実施形態ではヘッドカバー６に固設されている。
【００２９】
シリンダブロック２とシリンダヘッド５には、ヘッドカバー６内とクランクケース４内とを連通するオイル落とし通路１３が設けられている。本実施形態のオイル落とし通路１３は、動弁系の潤滑を終えてシリンダヘッド５上に滞留したオイルをオイルパン７へ向けて落とすための通路であると同時に、クランクケース４内のブローバイガスをヘッドカバー６内に向けて上昇移動させるための通路である。クランクケース４からヘッドカバー６に向かって上昇移動するブローバイガスには、クランクケース４内のオイルの攪拌、蒸発によって生成されたオイルミストが含まれる。
【００３０】
図示されるように、エンジンの軽負荷時には、ＰＣＶバルブ１２が開かれ、クランクケース４内のブローバイガスはオイル落とし通路１３、ヘッドカバー６内、ＰＣＶ通路１０を順に通じて吸気通路８に戻され、その後シリンダブロック２内の燃焼室で燃焼される。一方このときヘッドカバー６内には大気通路１１を通じて大気が導入され、この大気はヘッドカバー６内のブローバイガスを適宜希釈する。
【００３１】
他方、図示しないが、エンジンの高負荷時には、ＰＣＶバルブ１２が閉じられ、ヘッドカバー６内のブローバイガスは大気通路１１を通じて吸気通路８に戻される。
【００３２】
このようにクランクケース４内のブローバイガスは、ヘッドカバー６内に導入された後、吸気通路８に戻されて燃焼される。ブローバイガスは、燃料成分であるＨＣ（炭化水素）、既燃焼ガスに含まれるＮＯｘ及びＳＯｘ、水分のほか、クランクケース４内のオイルの攪拌、蒸発によって生成された気体としてのオイルミストを含んでいる。このため、単にブローバイガスを吸気側に環流させるだけだとオイルも同時に燃焼されてしまい、オイルの消費量が多くなると同時に、オイル燃焼による白煙が生じて問題となる。
【００３３】
そこで、ヘッドカバー６内には、詳細は後述するが、ブローバイガスからオイルを分離するためのオイルセパレータ室が区画形成されている。このオイルセパレータ室により、ブローバイガスを吸気系に戻す前にオイルを分離して回収することができ、上記問題を解決することができる。
【００３４】
図２にエンジン１の外観を示す。図示されるように、エンジン１のクランク軸方向の一端部において、吸気側及び排気側の二本のカムシャフト１４Ｉ，１４Ｅがタイミングチェーン１５を介してクランク軸（図示せず）によって回転駆動される。そして、タイミングチェーン１５は、シリンダブロック２に設けられたオイルジェット１６から噴出されるオイルによって給油される。タイミングチェーン１５はチェーンカバー１７によって側方から覆われ、チェーンカバー１７は、シリンダブロック２及びクランクケース４に締結される。チェーンカバー１７の上端面にはヘッドカバー６が一部締結され、チェーンカバー１７の下端面にはオイルパン７が一部締結される。これによりチェーンカバー１７内には外部と仕切られた空間が形成される。
【００３５】
ヘッドカバー６は、その長手方向に沿って設けられた気筒数（本実施形態では４気筒）と同数のプラグ穴２０と、図示しないキャップによって開放可能に閉止される給油口２１とを有する。また、ヘッドカバー６には、前述のＰＣＶバルブ１２が取り付けられると共に、大気通路１１をなす配管が接続される管継手２２が取り付けられる。
【００３６】
図３に、ヘッドカバー６を裏側から見たときの斜視図が示されている。図示されるように、ヘッドカバー６の裏側上部には、前述のオイルセパレータ室を区画形成するための二つの溝２３Ａ，２３Ｂが設けられている。これら溝２３Ａ，２３Ｂは、ヘッドカバー６の長手方向Ｌに伸長されると共に、プラグ穴２０を間に挟んで幅方向Ｗの一方側と他方側とに設けられている。以下、幅方向Ｗにおける一方の溝２３Ａが設けられる側を「前」、他方の溝２３Ｂが設けられる側を「後」とする。これら方向は、エンジン１が図２に示されるように車両に横置きされた場合の車両の前後方向に対応する。
【００３７】
これら前後の溝２３Ａ，２３Ｂは、図４に示されるような略長方形の二つのバッフルプレート２４Ａ，２４Ｂによってそれぞれ閉止される。これにより、ヘッドカバー６の前部には、溝２３Ａとバッフルプレート２４Ａとによって区画される一つのオイルセパレータ室２５Ａが形成され、またヘッドカバー６の後部には、溝２３Ｂとバッフルプレート２４Ｂとによって区画される一つのオイルセパレータ室２５Ｂが形成されることとなる。これら前後のオイルセパレータ室２５Ａ，２５Ｂは別個独立である。
【００３８】
バッフルプレート２４Ａ，２４Ｂは、図示状態から上下左右に反転され、それら周縁部が、ヘッドカバー６の溝２３Ａ，２３Ｂの周縁部に形成された四角枠状の接合面２６Ａ，２６Ｂに接合された後、溶接、ボルト止め等の締結手段によりヘッドカバー６に固定される。接合面２６Ａ，２６Ｂに設けられた位置決めピン２７Ａ，２７Ｂと、バッフルプレート２４Ａ，２４Ｂに設けられた位置決め穴２８Ａ，２８Ｂとが、両者の位置合わせに使用される。こうして出来たオイルセパレータ室２５Ａ，２５Ｂは後述するガス出入口の部分を除いて基本的に閉じた空間である。
【００３９】
ヘッドカバー６において、溝２３Ａ，２３Ｂの底部には、そこから起立する複数のじゃま板２９Ａ，２９Ｂが長手方向に所定間隔で一体に設けられ、他方、バッフルプレート２４Ａ，２４Ｂの上面にも、そこから起立する複数のじゃま板３０Ａ，３０Ｂが長手方向に所定間隔で設けられる。図５を参照して、これら上下のじゃま板２９Ａ，２９Ｂ及び３０Ａ，３０Ｂは、バッフルプレート２４Ａ，２４Ｂが組み付けられたときに長手方向Ｌに交互に配置され、その長手方向Ｌにブローバイガスが流れるときの蛇行状の通路を画成する。これによって、オイルセパレータ室２５Ａ，２５Ｂの長手方向にブローバイガスが流れるとき、ブローバイガスは屈曲されつつ流されることになり、これによってブローバイガスからのオイルの分離が促進される。なお、オイルセパレータ室の通路構造については様々なものが知られており、このような上下に蛇行する構造の他、左右に蛇行する構造、両者を組み合わせた構造、より複雑な迷路構造などがある。いずれの通路構造を採用しても本発明は適用可能である。
【００４０】
図３に示すように、前部のオイルセパレータ室２５Ａに関しては、溝２３Ａの右端面に大気導入口３１Ａが形成され、この大気導入口３１Ａが前記管継手２２に接続されて大気の取り入れ口となる。また、図４に示すように、前部バッフルプレート２４Ａの取付状態における左端部（図４では右端部）に大気の出口穴３２Ａが形成される。
【００４１】
よって、ヘッドカバー６内に大気を導入するときは、図３、図４に白抜き矢印で示されるように、大気がまず大気導入口３１Ａから前部オイルセパレータ室２５Ａ内に入り、前部オイルセパレータ室２５Ａ内を図中右から左へと流れ、出口穴３２Ａから室外に流出される。また、エンジン高負荷時において、ブローバイガスが前部オイルセパレータ室２５Ａを通過して吸気側に戻されるときは、流れ方向が逆となり、ブローバイガスが出口穴３２Ａからオイルセパレータ室２５Ａ内に入って図中左から右へと流れ、このときブローバイガスからオイルが分離される。オイル分離後のブローバイガスは大気導入口３１Ａから大気通路１１へと流出され、分離されたオイルは出口穴３２Ａから落とされる。
【００４２】
他方、後部のオイルセパレータ室２５Ｂに関しては、図４に示すように、バッフルプレート２４Ｂの取付状態における右端部（図４では左端部）に、ブローバイガスの入口溝３１Ｂが形成される。この入口溝３１Ｂは、オイルセパレータ室２５Ｂに溜まったオイルの落とし穴を兼用する。また、図３に示すように、溝２３Ｂの左端部に後方に向かうブローバイガスの出口穴３２Ｂが形成され、この出口穴３２Ｂが前記ＰＣＶバルブ１２に接続される。
【００４３】
よって、ブローバイガスが吸気側に戻されるときは、図３、図４に黒塗り矢印で示されるように、ブローバイガスが入口溝３１Ｂから後部オイルセパレータ室２５Ｂ内に入って室内を右から左へと流れ、このときブローバイガスからオイルが分離される。オイル分離後のブローバイガスは出口穴３２ＢからＰＣＶ通路１０へと流出され、分離されたオイルは入口溝３１Ｂから落とされる。
【００４４】
ところで、かかるオイルセパレータ室２５Ａ，２５Ｂは、ブローバイガスに含まれる気体としてのオイルミストが存在し、且つその内壁にオイルミストが接触される部位ではあるものの、オイルが常時行き渡る部位ではなく、言い換えればオイルが積極的に流されるような部位ではない。従って、オイルセパレータ室２５Ａ，２５Ｂの内面にはスラッジが生成・付着・堆積し易い。
【００４５】
より詳しく述べると、ブローバイガス中に含まれるＮＯｘやＳＯｘと、結露等によって生じる水との反応によってできる酸性物質が、スラッジを生成する際の触媒となる。一方、オイルセパレータ室２５Ａ，２５Ｂ内のブローバイガスにはＮＯｘやＳＯｘが含まれており、また、ヘッドカバー６がエンジンからの熱を伝達されづらく且つ外面が外気に晒されて冷却風等によって冷却されるので、ヘッドカバー６の内面には結露等による凝縮水が生じやすい。よって、オイルセパレータ室２５Ａ，２５Ｂ内では酸性物質ができやすく、この結果スラッジが発生しやすくなってその付着・堆積が起きやすい。しかも、オイルが積極的に流されるような部位ではないので発生したスラッジを洗い流す効果も期待できない。
【００４６】
オイルセパレータ室２５Ａ，２５Ｂの内面にスラッジが付着・堆積すると、その室内に形成されたブローバイガス通路が半ば閉塞状態となり、オイル分離性能が低下する結果、ブローバイガス中のオイルミストが多量に吸気側に戻されてしまってオイル消費量増加やオイル燃焼による白煙発生などの不具合をもたらす。
【００４７】
そこで、本実施形態では、オイルセパレータ室２５Ａ，２５Ｂのような基本的にオイルの行き渡らない部位において、スラッジの生成又は付着を抑制するため、当該部位の表面にスラッジ抑制層を形成することとしている。スラッジ抑制層を図３及び図４にドット部分で示す。
【００４８】
スラッジ抑制層は、好ましくは固体のアルカリ性物質からなり、このアルカリ性物質としては例えば炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3）が用いられる。例えば後部のオイルセパレータ室２５Ｂにおいて、スラッジ抑制層３５Ｂは、ヘッドカバー６の内面となる溝２３Ｂの底面と、バッフルプレート２４Ｂの上面とに形成され、即ち、図５にも示されるように、オイルセパレータ室２５Ｂ内の上面（天井面）３６Ｂと下面（床面）３７Ｂとに形成される。
【００４９】
本実施形態において、スラッジ抑制層３５Ｂはオイルセパレータ室２５Ｂ内の上面３６Ｂ及び下面３７Ｂの全面に設けられるが、部分的に設けられてもよい。スラッジ抑制層３５Ｂを設けると、その厚さ分だけ室内の通路面積が減少するので、本実施形態では、その通路面積減少をできるだけ少なくするため、じゃま板２９Ｂ，３０Ｂにはスラッジ抑制層３５Ｂが形成されていない。但し、これを形成するのは任意である。なお、図４に示されるように、バッフルプレート２４Ｂの上面のうち、ヘッドカバー６の接合面２６Ａ，２６Ｂと接合される周縁部には、スラッジ抑制層３５Ｂは設けられていない。
【００５０】
オイルセパレータ室２５Ｂの上面３６Ｂは、外気に晒されるヘッドカバー外面の裏面若しくは内面であることから、図５に仮想線で示されるように、結露による水Ｍが生じやすく、また、その水Ｍは下面３７Ｂに滴下しやすい。よって上面３６Ｂと下面３７Ｂとでは水ＭとＮＯｘ、ＳＯｘとの反応による酸性物質ができやすいが、本実施形態ではそれら上面３６Ｂ及び下面３７Ｂにスラッジ抑制層３５Ａを形成するので、そこに生成された酸性物質を効果的に中和し、スラッジの発生・付着を抑制できる。
【００５１】
他方、前部のオイルセパレータ室２５Ａについても同様の構成がなされており、スラッジ抑制層３５Ａが、オイルセパレータ室２５Ａの上面（天井面）３６Ａと下面（床面）３７Ａとにのみ、全面に亘って形成される。
【００５２】
このように、オイルが常時行き渡らず且つオイルミストが接触されるオイルセパレータ室２５Ａ，２５Ｂの内面に、アルカリ性物質からなるスラッジ抑制層３５Ａ，３５Ｂを設けると、生成された酸性物質をアルカリ性物質と反応させて中和させることができる。従ってこれにより、スラッジ生成を促進させる酸性物質の除去が可能となり、これを以てスラッジの発生を抑制し、その付着・堆積を抑制することができる。
【００５３】
また、生成された酸性物質を中和除去するので、この酸性物質がオイル中に溶け込んでオイルを劣化させるのを同時に抑制できる。
【００５４】
なお、本実施形態では図３に示されるように、前後のオイルセパレータ室２５Ａ，２５Ｂ以外のヘッドカバー内面にも、スラッジ抑制層３５Ｃが形成されている。ヘッドカバー６はその全体が冷却されやすいので、本実施形態の如くオイルセパレータ室２５Ａ，２５Ｂ以外のヘッドカバー内面にスラッジ抑制層３５Ｃを形成することは好ましい。
【００５５】
以上の説明から理解されるように、本実施形態は、オイルが常時行き渡らず且つオイルミストが接触される部位の表面に、酸性物質を中和させるようなスラッジ抑制層を設けるものである。よって、オイル中に混入した酸性物質を中和させるためにオイルに添加剤を混入する特許文献１に記載されたような従来技術は、本実施形態と根本的に相違する。
【００５６】
かかるスラッジ抑制層３５Ａ，３５Ｂの形成方法としては例えば次のような方法がある。例えば図６（Ａ）に示すように、アルカリ性物質からなる多数の粒子３８を対象面３９に分散配置し、接着剤で結合、固定させる方法がある。これによりスラッジ抑制層３５Ａ，３５Ｂは多数の粒子の結合体からなる。図示例では中実の粒子３８を用いているが、中空の粒子を用いてもよい。或いは、図６（Ｂ）に示すように、溶液中にアルカリ性物質を分散させておいてこれを発泡状或いはムース状に対象面３９に塗布し、その後溶液を乾燥させることによりアルカリ性物質４２を対象面３９に固着させる方法がある。この場合、スラッジ抑制層３５Ａ，３５Ｂは発泡状物質からなることとなる。或いは、図６（Ｃ）に示すように、内部に多数の空孔４０を有するアルカリ性物質のプレート４１（例えば軽石板のようなもの）を予め作製しておき、このプレート４１を対象面３９に固定する方法がある。この場合もスラッジ抑制層３５Ａ，３５Ｂは発泡状物質からなることとなる。或いは、図６（Ｄ）に示すように、アルカリ性物質を分散させた溶液を刷毛又はスプレーにより対象面３９に塗布し、その後溶液を乾燥させることによりアルカリ性物質４２を対象面３９に固着させる方法がある。この場合、スラッジ抑制層３５Ａ，３５Ｂは実質的に空孔を含まない単一層からなり、比較的容易に形成されることとなる。スラッジ抑制層３５Ａ，３５Ｂの表面は、図６（Ａ）〜（Ｃ）の構造の場合、凹凸状に形成され、図６（Ｄ）の構造の場合、平坦な平面に形成される。
【００５７】
これら各方法、及び各方法によってもたらされる各構造は、異なる部位毎に二以上組み合わせて用いることもできる。特に図６（Ａ）〜（Ｃ）に示されたような各構造によれば、図６（Ｄ）に示されたような構造に比べて、スラッジ抑制層の表面積を実質的に拡大できると共に、スラッジ抑制層と酸性物質との接触面積ないし反応面積を拡大することができ、酸性物質の中和反応を促進することができる。また、図６（Ａ）〜（Ｃ）に示されたような各構造によれば、酸性物質を物理的に吸収或いは吸着することができる。そしてスラッジ抑制層を、アルカリ性物質を含むスポンジから構成すれば、かかる吸収・吸着を容易に行えるようになる。このことによっても酸性物質を除去し、スラッジの発生、付着を抑制することができる。
【００５８】
なお、スラッジ抑制層の形成方法や構造は上述のものに限られない。例えば、図６（Ｄ）に示されたような単一層の構造を採用しつつ、その表面を凹凸状に形成して表面積を実質的に拡大してもよい。
【００５９】
本実施形態に関して本発明者らは比較試験を行った。これによると、オイルセパレータ室の上下面にスラッジ抑制層を設けなかったものについては、オイルセパレータ室の上下面に著しいヘドロ状のスラッジの付着・堆積が見られた。これに対し、スラッジ抑制層を設けたものについては、同一条件で比較したときにオイルセパレータ室の上下面にはスラッジの付着がほぼ見られなかった。こうして本発明の効果を確認することができた。
【００６０】
ところで、スラッジ抑制層を形成する部位は、上記のようなオイルセパレータ室や、オイルセパレータ室以外のヘッドカバー部分に限られない。図２に一点鎖線で囲まれた領域にスラッジ抑制層を形成するのが好ましいが、この領域には前述したようなヘッドカバー６のほか、チェーンカバー１７、特にその上部が含まれる。チェーンカバー１７もヘッドカバー６と同様に、外面が外気に晒されて冷却されやすい。またチェーンカバー１７の上部は、エンジンの熱を受けにくく、且つヘッドカバー６の低温が伝わってくるので、特に冷却されやすい。よってチェーンカバー１７、特にその上部の内面には、結露による水が生じやすい。また、チェーンカバー１７の内側の空間にはオイル中に含まれるブローバイガスが蒸散しており、且つオイルミストが存在し、液体としてのオイルは流動されない。オイルはチェーン１５の潤滑に必要且つ十分な量しかオイルジェット１６から供給されず、よって、チェーンカバー１７内ではオイルの流動がない。これらの理由から、チェーンカバー１７、特にその上部の内面に、スラッジ抑制層を形成するのが好ましい。
【００６１】
このほか、次のような部位もスラッジ抑制層の形成に好適である。図７はドライサンプ式エンジン１００を概略的に示す。このドライサンプ式エンジン１００は、エンジン本体１０１側にオイル溜めとしてのオイルパンを有さず、エンジン本体１０１の底部からオイルをスカベンジングポンプ１０２で吸引し、別個独立に設置されたオイルタンク１０３に回収するようになっている。オイルタンク１０３に貯留されたオイルはフィードポンプ１０９によりエンジン１００の各潤滑部に循環供給される。
【００６２】
ところで、オイルタンク１０３に回収されるオイルにはブローバイガスが混入していることから、オイルタンク１０３内ではブローバイガスとオイルミストとが発生する。よって前記同様に、オイルタンク１０３の上端部には、ブローバイガスからオイルを分離するオイルセパレータ室１０４が形成されている。このオイルセパレータ室１０４の内面、特にその上面及び下面に、スラッジ抑制層を形成するのも好ましい。なお、オイルタンク１０３のオイルセパレータ室１０４におけるオイル分離後のブローバイガスは、ＰＣＶバルブ１０８を通って吸気側に戻される。
【００６３】
このほか、オイルセパレータ室は、クランクケースやシリンダブロックに隣接して設置される場合もある。このような場合にも、オイルセパレータ室の内面にスラッジ抑制層を形成するのが好ましい。
【００６４】
以上、本発明の好適実施形態を述べたが、本発明は上記以外の他の実施形態を採ることも可能である。例えば、スラッジ抑制層をなすアルカリ性物質は炭酸カルシウム以外のものも使用可能である。スラッジ抑制層を形成する部位としても様々な他の部位が考えられる。
【００６５】
前記実施形態では、オイルセパレータ室の上面及び下面にスラッジ抑制層を形成したものを述べたが、オイルセパレータ室の上面のみ、或いは下面のみに、スラッジ抑制層を形成してもよい。また、前記実施形態では、ヘッドカバー内にオイルセパレータ室を設け、ヘッドカバーの内面とオイルセパレータ室の上面とを兼用させたものについて述べたが、ヘッドカバー内にオイルセパレータ室が設けられていないものについても、ヘッドカバーの内面に単独でスラッジ抑制層を形成してもよい。また、ヘッドカバー内にオイルセパレータ室が設けられているものについて、オイルセパレータ室以外の部分におけるヘッドカバーの内面にスラッジ抑制層を形成してもよい。オイルセパレータ室の設置位置は特に限定されず、特にオイルセパレータ室が外気に晒される外面を有する場合は、その外面の裏側に位置するオイルセパレータ室の内面に、スラッジ抑制層を形成するのが好ましい。
【００６６】
本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。
【符号の説明】
【００６７】
１，１００ エンジン
２ シリンダブロック
５ シリンダヘッド
４ クランクケース
６ ヘッドカバー
１５ タイミングチェーン
１７ チェーンカバー
２３Ａ，２３Ｂ 溝
２４Ａ，２４Ｂ バッフルプレート
２５Ａ，２５Ｂ オイルセパレータ室
３５Ａ，３５Ｂ スラッジ抑制層
３６Ａ，３６Ｂ オイルセパレータ室の上面
３７Ａ，３７Ｂ オイルセパレータ室の下面
４２ アルカリ性物質
３８ 粒子
３９ 対象面
４０ 空孔
４１ プレート
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関のスラッジ付着抑制構造に係り、特に、内燃機関の特定部位におけるスラッジの付着を抑制する構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用等の内燃機関において、潤滑油であるオイルの劣化に起因してスラッジが発生し、これがエンジン各部に様々な悪影響を与えることが知られている。スラッジは、オイル中に含まれるオレフィンと、ブローバイガスに含まれるＮＯｘやＳＯｘと、水とを主成分とし、これら主成分が熱や酸の力で反応し、スラッジプリカーサやスラッジバインダといった前駆物質を経て生成される。スラッジは視覚的には泥或いはヘドロ状の物質であり、例えば、これが内燃機関内部の通路に堆積すると通路を閉塞するといった問題を引き起こす。
【０００３】
特に、内燃機関内部で結露等によって生じる水と、ブローバイガス中に含まれるＮＯｘやＳＯｘとの反応によってできる酸性物質が、スラッジを生成する際の触媒となる。かかる酸性物質のオイルへの混入は、スラッジの生成を促進し、オイルの劣化を加速すると共に、潤滑油の各機能を低下させる。
【０００４】
従来、このような酸性物質の生成に対して、潤滑油に金属系清浄剤と称される添加剤を加え、オイル中に生成される酸性物質を中和し、これを以てスラッジの生成を抑制する手段が講じられている。また、弱カチオン性界面活性剤をオイルに添加し、オイルの有するスラッジの油中分散機能を増強することも行われている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１３０６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前記従来技術はオイル中に含まれる酸性物質を中和・除去することによってスラッジの発生を抑制するものである。言い換えれば、前記従来技術は、オイル中に分散・拡散するスラッジの量を低減させ、オイル自体の劣化を抑制することを主目的としている。
【０００７】
その一方で、内燃機関内部のオイルが常時行き渡らない部位にスラッジが付着・堆積することが問題となっている。即ち、オイルが常時行き渡る部位であれば、スラッジが発生したとしても、このスラッジがオイルで洗い流されるので付着・堆積が起こりにくい。しかしながら、オイルが常時行き渡らない部位であると、そのようなスラッジを洗い流す効果が期待できず、付着・堆積という問題が起こり得る。
【０００８】
そこで本発明は、上述の課題に鑑みて創案され、その目的は、オイルが常時行き渡らない部位におけるスラッジの生成又は付着を抑制することができる内燃機関のスラッジ付着抑制構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、第１の発明は、
内燃機関の内部の部位であって、液体としてのオイルが常時行き渡らず且つ気体としてのオイルミストが接触される部位の表面に、スラッジの生成又は付着を抑制するためのスラッジ抑制層を形成したことを特徴とする内燃機関のスラッジ付着抑制構造である。
【００１０】
これによれば、スラッジ抑制層により、オイルが常時行き渡らず且つオイルミストが接触される部位の表面におけるスラッジの生成又は付着を抑制することが可能となる。
【００１１】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記部位の表面が、外気に晒される外面を有する部位の内面であることを特徴とする。
【００１２】
前述したように、水とＮＯｘ，ＳＯｘとの反応によって酸性物質が生じ、この酸性物質がスラッジの生成を促進する触媒となる。一方、外気に晒される外面を有する部位の内面には、酸性物質の原料となる結露水が生じやすく、従ってスラッジが生成又は付着されやすい。しかしながら第２の発明によれば、このような部位の内面にスラッジ抑制層を形成するので、スラッジ生成又は付着が本来起きやすい表面でのスラッジの生成又は付着を効果的に抑制することができる。
【００１３】
また、第３の発明は、第２の発明において、
前記部位の表面が、シリンダヘッドを覆うヘッドカバーの内面、タイミングチェーンを覆うチェーンカバーの内面、及びブローバイガスからオイルを分離するオイルセパレータ室の内面のうちの少なくとも一つであることを特徴とする。
【００１４】
ヘッドカバー、チェーンカバー及びオイルセパレータ室のいずれも、外面が外気に晒されて冷却されやすく、内部に結露水が生じやすい。従って、これらの少なくとも一つの内面にスラッジ抑制層を設けることによって、スラッジ生成又は付着が本来起きやすい表面でのスラッジ生成又は付着を効果的に抑制することができる。
【００１５】
また、第４の発明は、第１乃至第３いずれかの発明において、
前記スラッジ抑制層が、固体のアルカリ性物質からなることを特徴とする。
【００１６】
これによれば、前記部位の表面に生成された酸性物質をアルカリ性物質と化学的に反応させて中和させることができる。よって、スラッジ生成を促進する触媒としての酸性物質を中和除去し、これを以てスラッジの発生、付着を抑制することができる。
【００１７】
また、第５の発明は、第４の発明において、
前記アルカリ性物質が、炭酸カルシウムからなることを特徴とする。
【００１８】
また、第６の発明は、第１乃至第５いずれかの発明において、
前記スラッジ抑制層の表面が凹凸状に形成されていることを特徴とする。
【００１９】
これによれば、スラッジ抑制層の表面を平坦な平面とした場合に比べ、スラッジ抑制層の表面積を実質的に増加し、酸性物質の中和反応を促進することができる。
【００２０】
また、第７の発明は、第６の発明において、
前記スラッジ抑制層が、多数の粒子の結合体、及び発泡状物質の少なくとも一つからなることを特徴とする。
【００２１】
この場合、スラッジ抑制層と酸性物質との接触面積ないし反応面積を拡大して酸性物質の中和反応を促進することができると共に、酸性物質を物理的に吸収又は吸着して除去することが可能となる。
【００２２】
また、第８の発明は、第１乃至第５いずれかの発明において、
前記スラッジ抑制層が、塗布により形成されていることを特徴とする。
【００２３】
これによりスラッジ抑制層を比較的容易に形成することが可能となる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、オイルが常時行き渡らない部位におけるスラッジの生成、付着、堆積を抑制することができるという、優れた効果が発揮される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態に係る内燃機関の概略断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る内燃機関の部分組立斜視図である。
【図３】ヘッドカバーを下方裏側から見たときの斜視図である。
【図４】バッフルプレートを上方から見たときの斜視図である。
【図５】オイルセパレータ室を示す部分断面図である。
【図６】スラッジ抑制層の形成方法及びその構造を示す拡大断面図である。
【図７】本発明が適用可能なドライサンプ式エンジンの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の好適一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２７】
図１には本発明が適用される内燃機関、特にそのブローバイガス環流装置が示されている。図示されるように、エンジン１はシリンダブロック２と、ピストン３と、クランクケース４と、シリンダヘッド５と、シリンダヘッド５を上方から覆うヘッドカバー６と、オイルパン７とを備える。ブローバイガスとは、ピストンリングと、シリンダブロック２のシリンダボアとの隙間からクランクケース４内へ漏れ出るガスのことである。このブローバイガスは多量の炭化水素や水分を含む。このため、あまりに多いとエンジンオイルの早期劣化やエンジン内部の錆の原因になる。また、炭化水素が含まれているため、このまま大気に解放することは環境上好ましくない。そのため、ブローバイガスは、吸気負圧を利用して後述の経路を通じて強制的に吸気系統へ戻される。なおエンジンの軽負荷時におけるブローバイガスおよび新気の流れを矢印で示す。
【００２８】
吸気通路８にはスロットルバルブ９が設けられ、スロットルバルブ９の下流側の吸気通路８と、ヘッドカバー６内とはＰＣＶ通路１０によって連通されている。ここでＰＣＶとはPositive Crankcase Ventilationの略称である。また、スロットルバルブ９の上流側の吸気通路８と、ヘッドカバー６内とは大気通路１１によって連通されている。ＰＣＶ通路１０にはこれを開閉するＰＣＶバルブ１２が設けられる。ＰＣＶバルブ１２は吸気負圧の大きさに応じて開閉し、流量を変えるものであり、本実施形態ではヘッドカバー６に固設されている。
【００２９】
シリンダブロック２とシリンダヘッド５には、ヘッドカバー６内とクランクケース４内とを連通するオイル落とし通路１３が設けられている。本実施形態のオイル落とし通路１３は、動弁系の潤滑を終えてシリンダヘッド５上に滞留したオイルをオイルパン７へ向けて落とすための通路であると同時に、クランクケース４内のブローバイガスをヘッドカバー６内に向けて上昇移動させるための通路である。クランクケース４からヘッドカバー６に向かって上昇移動するブローバイガスには、クランクケース４内のオイルの攪拌、蒸発によって生成されたオイルミストが含まれる。
【００３０】
図示されるように、エンジンの軽負荷時には、ＰＣＶバルブ１２が開かれ、クランクケース４内のブローバイガスはオイル落とし通路１３、ヘッドカバー６内、ＰＣＶ通路１０を順に通じて吸気通路８に戻され、その後シリンダブロック２内の燃焼室で燃焼される。一方このときヘッドカバー６内には大気通路１１を通じて大気が導入され、この大気はヘッドカバー６内のブローバイガスを適宜希釈する。
【００３１】
他方、図示しないが、エンジンの高負荷時には、ＰＣＶバルブ１２が閉じられ、ヘッドカバー６内のブローバイガスは大気通路１１を通じて吸気通路８に戻される。
【００３２】
このようにクランクケース４内のブローバイガスは、ヘッドカバー６内に導入された後、吸気通路８に戻されて燃焼される。ブローバイガスは、燃料成分であるＨＣ（炭化水素）、既燃焼ガスに含まれるＮＯｘ及びＳＯｘ、水分のほか、クランクケース４内のオイルの攪拌、蒸発によって生成された気体としてのオイルミストを含んでいる。このため、単にブローバイガスを吸気側に環流させるだけだとオイルも同時に燃焼されてしまい、オイルの消費量が多くなると同時に、オイル燃焼による白煙が生じて問題となる。
【００３３】
そこで、ヘッドカバー６内には、詳細は後述するが、ブローバイガスからオイルを分離するためのオイルセパレータ室が区画形成されている。このオイルセパレータ室により、ブローバイガスを吸気系に戻す前にオイルを分離して回収することができ、上記問題を解決することができる。
【００３４】
図２にエンジン１の外観を示す。図示されるように、エンジン１のクランク軸方向の一端部において、吸気側及び排気側の二本のカムシャフト１４Ｉ，１４Ｅがタイミングチェーン１５を介してクランク軸（図示せず）によって回転駆動される。そして、タイミングチェーン１５は、シリンダブロック２に設けられたオイルジェット１６から噴出されるオイルによって給油される。タイミングチェーン１５はチェーンカバー１７によって側方から覆われ、チェーンカバー１７は、シリンダブロック２及びクランクケース４に締結される。チェーンカバー１７の上端面にはヘッドカバー６が一部締結され、チェーンカバー１７の下端面にはオイルパン７が一部締結される。これによりチェーンカバー１７内には外部と仕切られた空間が形成される。
【００３５】
ヘッドカバー６は、その長手方向に沿って設けられた気筒数（本実施形態では４気筒）と同数のプラグ穴２０と、図示しないキャップによって開放可能に閉止される給油口２１とを有する。また、ヘッドカバー６には、前述のＰＣＶバルブ１２が取り付けられると共に、大気通路１１をなす配管が接続される管継手２２が取り付けられる。
【００３６】
図３に、ヘッドカバー６を裏側から見たときの斜視図が示されている。図示されるように、ヘッドカバー６の裏側上部には、前述のオイルセパレータ室を区画形成するための二つの溝２３Ａ，２３Ｂが設けられている。これら溝２３Ａ，２３Ｂは、ヘッドカバー６の長手方向Ｌに伸長されると共に、プラグ穴２０を間に挟んで幅方向Ｗの一方側と他方側とに設けられている。以下、幅方向Ｗにおける一方の溝２３Ａが設けられる側を「前」、他方の溝２３Ｂが設けられる側を「後」とする。これら方向は、エンジン１が図２に示されるように車両に横置きされた場合の車両の前後方向に対応する。
【００３７】
これら前後の溝２３Ａ，２３Ｂは、図４に示されるような略長方形の二つのバッフルプレート２４Ａ，２４Ｂによってそれぞれ閉止される。これにより、ヘッドカバー６の前部には、溝２３Ａとバッフルプレート２４Ａとによって区画される一つのオイルセパレータ室２５Ａが形成され、またヘッドカバー６の後部には、溝２３Ｂとバッフルプレート２４Ｂとによって区画される一つのオイルセパレータ室２５Ｂが形成されることとなる。これら前後のオイルセパレータ室２５Ａ，２５Ｂは別個独立である。
【００３８】
バッフルプレート２４Ａ，２４Ｂは、図示状態から上下左右に反転され、それら周縁部が、ヘッドカバー６の溝２３Ａ，２３Ｂの周縁部に形成された四角枠状の接合面２６Ａ，２６Ｂに接合された後、溶接、ボルト止め等の締結手段によりヘッドカバー６に固定される。接合面２６Ａ，２６Ｂに設けられた位置決めピン２７Ａ，２７Ｂと、バッフルプレート２４Ａ，２４Ｂに設けられた位置決め穴２８Ａ，２８Ｂとが、両者の位置合わせに使用される。こうして出来たオイルセパレータ室２５Ａ，２５Ｂは後述するガス出入口の部分を除いて基本的に閉じた空間である。
【００３９】
ヘッドカバー６において、溝２３Ａ，２３Ｂの底部には、そこから起立する複数のじゃま板２９Ａ，２９Ｂが長手方向に所定間隔で一体に設けられ、他方、バッフルプレート２４Ａ，２４Ｂの上面にも、そこから起立する複数のじゃま板３０Ａ，３０Ｂが長手方向に所定間隔で設けられる。図５を参照して、これら上下のじゃま板２９Ａ，２９Ｂ及び３０Ａ，３０Ｂは、バッフルプレート２４Ａ，２４Ｂが組み付けられたときに長手方向Ｌに交互に配置され、その長手方向Ｌにブローバイガスが流れるときの蛇行状の通路を画成する。これによって、オイルセパレータ室２５Ａ，２５Ｂの長手方向にブローバイガスが流れるとき、ブローバイガスは屈曲されつつ流されることになり、これによってブローバイガスからのオイルの分離が促進される。なお、オイルセパレータ室の通路構造については様々なものが知られており、このような上下に蛇行する構造の他、左右に蛇行する構造、両者を組み合わせた構造、より複雑な迷路構造などがある。いずれの通路構造を採用しても本発明は適用可能である。
【００４０】
図３に示すように、前部のオイルセパレータ室２５Ａに関しては、溝２３Ａの右端面に大気導入口３１Ａが形成され、この大気導入口３１Ａが前記管継手２２に接続されて大気の取り入れ口となる。また、図４に示すように、前部バッフルプレート２４Ａの取付状態における左端部（図４では右端部）に大気の出口穴３２Ａが形成される。
【００４１】
よって、ヘッドカバー６内に大気を導入するときは、図３、図４に白抜き矢印で示されるように、大気がまず大気導入口３１Ａから前部オイルセパレータ室２５Ａ内に入り、前部オイルセパレータ室２５Ａ内を図中右から左へと流れ、出口穴３２Ａから室外に流出される。また、エンジン高負荷時において、ブローバイガスが前部オイルセパレータ室２５Ａを通過して吸気側に戻されるときは、流れ方向が逆となり、ブローバイガスが出口穴３２Ａからオイルセパレータ室２５Ａ内に入って図中左から右へと流れ、このときブローバイガスからオイルが分離される。オイル分離後のブローバイガスは大気導入口３１Ａから大気通路１１へと流出され、分離されたオイルは出口穴３２Ａから落とされる。
【００４２】
他方、後部のオイルセパレータ室２５Ｂに関しては、図４に示すように、バッフルプレート２４Ｂの取付状態における右端部（図４では左端部）に、ブローバイガスの入口溝３１Ｂが形成される。この入口溝３１Ｂは、オイルセパレータ室２５Ｂに溜まったオイルの落とし穴を兼用する。また、図３に示すように、溝２３Ｂの左端部に後方に向かうブローバイガスの出口穴３２Ｂが形成され、この出口穴３２Ｂが前記ＰＣＶバルブ１２に接続される。
【００４３】
よって、ブローバイガスが吸気側に戻されるときは、図３、図４に黒塗り矢印で示されるように、ブローバイガスが入口溝３１Ｂから後部オイルセパレータ室２５Ｂ内に入って室内を右から左へと流れ、このときブローバイガスからオイルが分離される。オイル分離後のブローバイガスは出口穴３２ＢからＰＣＶ通路１０へと流出され、分離されたオイルは入口溝３１Ｂから落とされる。
【００４４】
ところで、かかるオイルセパレータ室２５Ａ，２５Ｂは、ブローバイガスに含まれる気体としてのオイルミストが存在し、且つその内壁にオイルミストが接触される部位ではあるものの、オイルが常時行き渡る部位ではなく、言い換えればオイルが積極的に流されるような部位ではない。従って、オイルセパレータ室２５Ａ，２５Ｂの内面にはスラッジが生成・付着・堆積し易い。
【００４５】
より詳しく述べると、ブローバイガス中に含まれるＮＯｘやＳＯｘと、結露等によって生じる水との反応によってできる酸性物質が、スラッジを生成する際の触媒となる。一方、オイルセパレータ室２５Ａ，２５Ｂ内のブローバイガスにはＮＯｘやＳＯｘが含まれており、また、ヘッドカバー６がエンジンからの熱を伝達されづらく且つ外面が外気に晒されて冷却風等によって冷却されるので、ヘッドカバー６の内面には結露等による凝縮水が生じやすい。よって、オイルセパレータ室２５Ａ，２５Ｂ内では酸性物質ができやすく、この結果スラッジが発生しやすくなってその付着・堆積が起きやすい。しかも、オイルが積極的に流されるような部位ではないので発生したスラッジを洗い流す効果も期待できない。
【００４６】
オイルセパレータ室２５Ａ，２５Ｂの内面にスラッジが付着・堆積すると、その室内に形成されたブローバイガス通路が半ば閉塞状態となり、オイル分離性能が低下する結果、ブローバイガス中のオイルミストが多量に吸気側に戻されてしまってオイル消費量増加やオイル燃焼による白煙発生などの不具合をもたらす。
【００４７】
そこで、本実施形態では、オイルセパレータ室２５Ａ，２５Ｂのような基本的にオイルの行き渡らない部位において、スラッジの生成又は付着を抑制するため、当該部位の表面にスラッジ抑制層を形成することとしている。スラッジ抑制層を図３及び図４にドット部分で示す。
【００４８】
スラッジ抑制層は、好ましくは固体のアルカリ性物質からなり、このアルカリ性物質としては例えば炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3）が用いられる。例えば後部のオイルセパレータ室２５Ｂにおいて、スラッジ抑制層３５Ｂは、ヘッドカバー６の内面となる溝２３Ｂの底面と、バッフルプレート２４Ｂの上面とに形成され、即ち、図５にも示されるように、オイルセパレータ室２５Ｂ内の上面（天井面）３６Ｂと下面（床面）３７Ｂとに形成される。
【００４９】
本実施形態において、スラッジ抑制層３５Ｂはオイルセパレータ室２５Ｂ内の上面３６Ｂ及び下面３７Ｂの全面に設けられるが、部分的に設けられてもよい。スラッジ抑制層３５Ｂを設けると、その厚さ分だけ室内の通路面積が減少するので、本実施形態では、その通路面積減少をできるだけ少なくするため、じゃま板２９Ｂ，３０Ｂにはスラッジ抑制層３５Ｂが形成されていない。但し、これを形成するのは任意である。なお、図４に示されるように、バッフルプレート２４Ｂの上面のうち、ヘッドカバー６の接合面２６Ａ，２６Ｂと接合される周縁部には、スラッジ抑制層３５Ｂは設けられていない。
【００５０】
オイルセパレータ室２５Ｂの上面３６Ｂは、外気に晒されるヘッドカバー外面の裏面若しくは内面であることから、図５に仮想線で示されるように、結露による水Ｍが生じやすく、また、その水Ｍは下面３７Ｂに滴下しやすい。よって上面３６Ｂと下面３７Ｂとでは水ＭとＮＯｘ、ＳＯｘとの反応による酸性物質ができやすいが、本実施形態ではそれら上面３６Ｂ及び下面３７Ｂにスラッジ抑制層３５Ａを形成するので、そこに生成された酸性物質を効果的に中和し、スラッジの発生・付着を抑制できる。
【００５１】
他方、前部のオイルセパレータ室２５Ａについても同様の構成がなされており、スラッジ抑制層３５Ａが、オイルセパレータ室２５Ａの上面（天井面）３６Ａと下面（床面）３７Ａとにのみ、全面に亘って形成される。
【００５２】
このように、オイルが常時行き渡らず且つオイルミストが接触されるオイルセパレータ室２５Ａ，２５Ｂの内面に、アルカリ性物質からなるスラッジ抑制層３５Ａ，３５Ｂを設けると、生成された酸性物質をアルカリ性物質と反応させて中和させることができる。従ってこれにより、スラッジ生成を促進させる酸性物質の除去が可能となり、これを以てスラッジの発生を抑制し、その付着・堆積を抑制することができる。
【００５３】
また、生成された酸性物質を中和除去するので、この酸性物質がオイル中に溶け込んでオイルを劣化させるのを同時に抑制できる。
【００５４】
なお、本実施形態では図３に示されるように、前後のオイルセパレータ室２５Ａ，２５Ｂ以外のヘッドカバー内面にも、スラッジ抑制層３５Ｃが形成されている。ヘッドカバー６はその全体が冷却されやすいので、本実施形態の如くオイルセパレータ室２５Ａ，２５Ｂ以外のヘッドカバー内面にスラッジ抑制層３５Ｃを形成することは好ましい。
【００５５】
以上の説明から理解されるように、本実施形態は、オイルが常時行き渡らず且つオイルミストが接触される部位の表面に、酸性物質を中和させるようなスラッジ抑制層を設けるものである。よって、オイル中に混入した酸性物質を中和させるためにオイルに添加剤を混入する特許文献１に記載されたような従来技術は、本実施形態と根本的に相違する。
【００５６】
かかるスラッジ抑制層３５Ａ，３５Ｂの形成方法としては例えば次のような方法がある。例えば図６（Ａ）に示すように、アルカリ性物質からなる多数の粒子３８を対象面３９に分散配置し、接着剤で結合、固定させる方法がある。これによりスラッジ抑制層３５Ａ，３５Ｂは多数の粒子の結合体からなる。図示例では中実の粒子３８を用いているが、中空の粒子を用いてもよい。或いは、図６（Ｂ）に示すように、溶液中にアルカリ性物質を分散させておいてこれを発泡状或いはムース状に対象面３９に塗布し、その後溶液を乾燥させることによりアルカリ性物質４２を対象面３９に固着させる方法がある。この場合、スラッジ抑制層３５Ａ，３５Ｂは発泡状物質からなることとなる。或いは、図６（Ｃ）に示すように、内部に多数の空孔４０を有するアルカリ性物質のプレート４１（例えば軽石板のようなもの）を予め作製しておき、このプレート４１を対象面３９に固定する方法がある。この場合もスラッジ抑制層３５Ａ，３５Ｂは発泡状物質からなることとなる。或いは、図６（Ｄ）に示すように、アルカリ性物質を分散させた溶液を刷毛又はスプレーにより対象面３９に塗布し、その後溶液を乾燥させることによりアルカリ性物質４２を対象面３９に固着させる方法がある。この場合、スラッジ抑制層３５Ａ，３５Ｂは実質的に空孔を含まない単一層からなり、比較的容易に形成されることとなる。スラッジ抑制層３５Ａ，３５Ｂの表面は、図６（Ａ）〜（Ｃ）の構造の場合、凹凸状に形成され、図６（Ｄ）の構造の場合、平坦な平面に形成される。
【００５７】
これら各方法、及び各方法によってもたらされる各構造は、異なる部位毎に二以上組み合わせて用いることもできる。特に図６（Ａ）〜（Ｃ）に示されたような各構造によれば、図６（Ｄ）に示されたような構造に比べて、スラッジ抑制層の表面積を実質的に拡大できると共に、スラッジ抑制層と酸性物質との接触面積ないし反応面積を拡大することができ、酸性物質の中和反応を促進することができる。また、図６（Ａ）〜（Ｃ）に示されたような各構造によれば、酸性物質を物理的に吸収或いは吸着することができる。そしてスラッジ抑制層を、アルカリ性物質を含むスポンジから構成すれば、かかる吸収・吸着を容易に行えるようになる。このことによっても酸性物質を除去し、スラッジの発生、付着を抑制することができる。
【００５８】
なお、スラッジ抑制層の形成方法や構造は上述のものに限られない。例えば、図６（Ｄ）に示されたような単一層の構造を採用しつつ、その表面を凹凸状に形成して表面積を実質的に拡大してもよい。
【００５９】
本実施形態に関して本発明者らは比較試験を行った。これによると、オイルセパレータ室の上下面にスラッジ抑制層を設けなかったものについては、オイルセパレータ室の上下面に著しいヘドロ状のスラッジの付着・堆積が見られた。これに対し、スラッジ抑制層を設けたものについては、同一条件で比較したときにオイルセパレータ室の上下面にはスラッジの付着がほぼ見られなかった。こうして本発明の効果を確認することができた。
【００６０】
ところで、スラッジ抑制層を形成する部位は、上記のようなオイルセパレータ室や、オイルセパレータ室以外のヘッドカバー部分に限られない。図２に一点鎖線で囲まれた領域にスラッジ抑制層を形成するのが好ましいが、この領域には前述したようなヘッドカバー６のほか、チェーンカバー１７、特にその上部が含まれる。チェーンカバー１７もヘッドカバー６と同様に、外面が外気に晒されて冷却されやすい。またチェーンカバー１７の上部は、エンジンの熱を受けにくく、且つヘッドカバー６の低温が伝わってくるので、特に冷却されやすい。よってチェーンカバー１７、特にその上部の内面には、結露による水が生じやすい。また、チェーンカバー１７の内側の空間にはオイル中に含まれるブローバイガスが蒸散しており、且つオイルミストが存在し、液体としてのオイルは流動されない。オイルはチェーン１５の潤滑に必要且つ十分な量しかオイルジェット１６から供給されず、よって、チェーンカバー１７内ではオイルの流動がない。これらの理由から、チェーンカバー１７、特にその上部の内面に、スラッジ抑制層を形成するのが好ましい。
【００６１】
このほか、次のような部位もスラッジ抑制層の形成に好適である。図７はドライサンプ式エンジン１００を概略的に示す。このドライサンプ式エンジン１００は、エンジン本体１０１側にオイル溜めとしてのオイルパンを有さず、エンジン本体１０１の底部からオイルをスカベンジングポンプ１０２で吸引し、別個独立に設置されたオイルタンク１０３に回収するようになっている。オイルタンク１０３に貯留されたオイルはフィードポンプ１０９によりエンジン１００の各潤滑部に循環供給される。
【００６２】
ところで、オイルタンク１０３に回収されるオイルにはブローバイガスが混入していることから、オイルタンク１０３内ではブローバイガスとオイルミストとが発生する。よって前記同様に、オイルタンク１０３の上端部には、ブローバイガスからオイルを分離するオイルセパレータ室１０４が形成されている。このオイルセパレータ室１０４の内面、特にその上面及び下面に、スラッジ抑制層を形成するのも好ましい。なお、オイルタンク１０３のオイルセパレータ室１０４におけるオイル分離後のブローバイガスは、ＰＣＶバルブ１０８を通って吸気側に戻される。
【００６３】
このほか、オイルセパレータ室は、クランクケースやシリンダブロックに隣接して設置される場合もある。このような場合にも、オイルセパレータ室の内面にスラッジ抑制層を形成するのが好ましい。
【００６４】
以上、本発明の好適実施形態を述べたが、本発明は上記以外の他の実施形態を採ることも可能である。例えば、スラッジ抑制層をなすアルカリ性物質は炭酸カルシウム以外のものも使用可能である。スラッジ抑制層を形成する部位としても様々な他の部位が考えられる。
【００６５】
前記実施形態では、オイルセパレータ室の上面及び下面にスラッジ抑制層を形成したものを述べたが、オイルセパレータ室の上面のみ、或いは下面のみに、スラッジ抑制層を形成してもよい。また、前記実施形態では、ヘッドカバー内にオイルセパレータ室を設け、ヘッドカバーの内面とオイルセパレータ室の上面とを兼用させたものについて述べたが、ヘッドカバー内にオイルセパレータ室が設けられていないものについても、ヘッドカバーの内面に単独でスラッジ抑制層を形成してもよい。また、ヘッドカバー内にオイルセパレータ室が設けられているものについて、オイルセパレータ室以外の部分におけるヘッドカバーの内面にスラッジ抑制層を形成してもよい。オイルセパレータ室の設置位置は特に限定されず、特にオイルセパレータ室が外気に晒される外面を有する場合は、その外面の裏側に位置するオイルセパレータ室の内面に、スラッジ抑制層を形成するのが好ましい。
【００６６】
本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。
【符号の説明】
【００６７】
１，１００ エンジン
２ シリンダブロック
５ シリンダヘッド
４ クランクケース
６ ヘッドカバー
１５ タイミングチェーン
１７ チェーンカバー
２３Ａ，２３Ｂ 溝
２４Ａ，２４Ｂ バッフルプレート
２５Ａ，２５Ｂ オイルセパレータ室
３５Ａ，３５Ｂ スラッジ抑制層
３６Ａ，３６Ｂ オイルセパレータ室の上面
３７Ａ，３７Ｂ オイルセパレータ室の下面
４２ アルカリ性物質
３８ 粒子
３９ 対象面
４０ 空孔
４１ プレート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の内部の部位であって、液体としてのオイルが常時行き渡らず且つ気体としてのオイルミストが接触される部位の表面に、スラッジの生成又は付着を抑制するためのスラッジ抑制層を形成したことを特徴とする内燃機関のスラッジ付着抑制構造。
【請求項２】
前記部位の表面が、外気に晒される外面を有する部位の内面であることを特徴とする請求項１記載の内燃機関のスラッジ付着抑制構造。
【請求項３】
前記部位の表面が、シリンダヘッドを覆うヘッドカバーの内面、タイミングチェーンを覆うチェーンカバーの内面、及びブローバイガスからオイルを分離するオイルセパレータ室の内面のうちの少なくとも一つであることを特徴とする請求項２記載の内燃機関のスラッジ付着抑制構造。
【請求項４】
前記スラッジ抑制層が、固体のアルカリ性物質からなることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の内燃機関のスラッジ付着抑制構造。
【請求項５】
前記アルカリ性物質が、炭酸カルシウムからなることを特徴とする請求項４記載の内燃機関のスラッジ付着抑制構造。
【請求項６】
前記スラッジ抑制層の表面が凹凸状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載の内燃機関のスラッジ付着抑制構造。
【請求項７】
前記スラッジ抑制層が、多数の粒子の結合体、及び発泡状物質の少なくとも一つからなることを特徴とする請求項６記載の内燃機関のスラッジ付着抑制構造。
【請求項８】
前記スラッジ抑制層が、塗布により形成されていることを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載の内燃機関のスラッジ付着抑制構造。
【請求項１】
内燃機関の内部の部位であって、液体としてのオイルが常時行き渡らず且つ気体としてのオイルミストが接触される部位の表面に、スラッジの生成又は付着を抑制するためのスラッジ抑制層を形成したことを特徴とする内燃機関のスラッジ付着抑制構造。
【請求項２】
前記部位の表面が、外気に晒される外面を有する部位の内面であることを特徴とする請求項１記載の内燃機関のスラッジ付着抑制構造。
【請求項３】
前記部位の表面が、シリンダヘッドを覆うヘッドカバーの内面、タイミングチェーンを覆うチェーンカバーの内面、及びブローバイガスからオイルを分離するオイルセパレータ室の内面のうちの少なくとも一つであることを特徴とする請求項２記載の内燃機関のスラッジ付着抑制構造。
【請求項４】
前記スラッジ抑制層が、固体のアルカリ性物質からなることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の内燃機関のスラッジ付着抑制構造。
【請求項５】
前記アルカリ性物質が、炭酸カルシウムからなることを特徴とする請求項４記載の内燃機関のスラッジ付着抑制構造。
【請求項６】
前記スラッジ抑制層の表面が凹凸状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載の内燃機関のスラッジ付着抑制構造。
【請求項７】
前記スラッジ抑制層が、多数の粒子の結合体、及び発泡状物質の少なくとも一つからなることを特徴とする請求項６記載の内燃機関のスラッジ付着抑制構造。
【請求項８】
前記スラッジ抑制層が、塗布により形成されていることを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載の内燃機関のスラッジ付着抑制構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−２８５９９６（Ｐ２０１０−２８５９９６Ａ）
【公開日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８５４４２（Ｐ２０１０−１８５４４２）
【出願日】平成２２年８月２０日（２０１０．８．２０）
【分割の表示】特願２００６−３０４５１５（Ｐ２００６−３０４５１５）の分割
【原出願日】平成１８年１１月９日（２００６．１１．９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２０日（２０１０．８．２０）
【分割の表示】特願２００６−３０４５１５（Ｐ２００６−３０４５１５）の分割
【原出願日】平成１８年１１月９日（２００６．１１．９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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