JP2003293724A - クランクケース換気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バルブのガス出口近傍の負圧が増大してもバ
ルブがこれに対して過剰に応答せず、クランクケースの
圧力をゼロ圧（大気圧）近傍に保持するクランクケース
換気装置を提供する。 【解決手段】 エンジン１の吸気系に連通するガス出口
２７と相対して、ブローバイガスの流量を制御するダイ
ヤフラム２３を備えたクランクケース換気装置におい
て、ダイヤフラム２３の開弁方向への第１スプリング３
５と、ガス制御弁の閉弁方向への第２スプリング３７と
を所定の付勢バランスをとって配設したことを特徴とす
るクランクケース換気装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、閉鎖型ク
ランクケース換気システム（closed crankcase ventila
tion system）に用いられる、クランクケース換気装置
（crankcase ventilator）に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、エンジンでは、燃焼室内
からピストンとシリンダ壁との隙間を通って漏れるブロ
ーバイガスがクランクケース内に放出される。これらの
ブローバイガスは、クランクケースの圧力を高めてオイ
ル漏れを引き起こす原因となるが、これをそのまま大気
に開放すると大気汚染の原因になるため、エンジンに戻
すようにした閉鎖型クランクケース換気システムが知ら
れている。

【０００３】ブローバイガスをエンジンに戻す、従来の
クランクケース換気装置の主たる構成要素であるクラン
クケース換気バルブ（ＰＣＶバルブ）は、ブローバイガ
スを還元するためのガス出口を開閉するガス制御弁とし
てのダイヤフラムとこれを付勢する付勢手段としての１
個のスプリングを備え、非作動時のダイヤフラムがガス
出口を閉弁もしくは開弁するようにスプリングが配置さ
れている。非作動時に閉弁するＰＣＶバルブは、クラン
クケース内部の圧力を大気圧より高い正圧に保持する正
圧制御型と呼ばれ、非作動時に開弁するＰＣＶバルブ
は、クランクケース内部の圧力を大気圧より低い負圧に
保持する負圧制御型と呼ばれる。

【０００４】正圧制御型及び負圧制御型の一例を従来バ
ルブを図６に示す。図６は、従来バルブの縦断面を示す
図である。従来バルブ２のケーシング４の内部には、ダ
イヤフラム６が嵌設されている。ダイヤフラム６が閉弁
状態において、ケーシング４の内部は、ガスの入口に連
通する１次側領域８と、ガスの出口に連通し閉弁時にダ
イヤフラム６と当接するガス出口１０を有する２次側領
域１２とに区分される。

【０００５】図６（Ａ）は、１次側領域８が正圧制御
の、閉弁状態の従来バルブを示しており、ケーシング４
の内壁とダイヤフラム６のガス出口１０と反対側の面と
の間に、第２スプリング１４のみが嵌設されている。こ
のバルブは非作動時にはダイヤフラム６が閉弁する構造
である。閉弁時に第２スプリング１４が脱落しないよう
に、第２スプリング１４は撓んでいる。即ち、ダイヤフ
ラム６が閉弁する力は、撓んだ第２スプリング１４の弾
発力及び２次側領域１２の負圧によってもたらされ、ダ
イヤフラム６が開弁する力は１次側領域８の正圧によっ
てもたらされる。従って、ダイヤフラム６が開弁時に２
次側領域１２の負圧が大きくなると、第２スプリング１
４の弾発力にも付勢されて、ダイヤフラム６が早く閉弁
状態に向かい、ブローバイガスが１次側領域８からダイ
ヤフラム６とガス出口１０との間を通って２次側領域１
２に流れるコンダクタンスが急激に減少する。

【０００６】図６（Ｂ）は、１次側領域８が負圧制御
の、開弁状態の従来バルブを示しており、ガス出口１０
とダイヤフラム６のガス出口１０側の面との間に、第１
スプリング１６のみが嵌設されている。このバルブは非
作動時にはダイヤフラム６が開弁する構造である。開弁
時に第１スプリング１６が脱落しないように、第１スプ
リングは撓んでいる。即ち、ダイヤフラム６が閉弁する
力は２次側領域１２の負圧によってもたらされ、ダイヤ
フラム６が開弁する力は、主に、撓んだ第１スプリング
１６の弾発力によってもたらされる。従って、２次側領
域１２の負圧が大きくなっても、第１スプリング１６の
弾発力に反発されて、ダイヤフラム６が閉弁状態に向か
いにくく、ブローバイガスが１次側領域８からダイヤフ
ラム６とガス出口１０との間を通って２次側領域１２に
流れるコンダクタンスも減少しにくい。この場合、１次
側領域８の圧力は、２次側領域１２の圧力とおよそ等し
くなり、２次側領域１２の負圧の増大にともなって、１
次側領域８の負圧も増大する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
正圧制御型及び負圧制御型のＰＣＶバルブではガス出口
近傍が吸気され負圧になり、この負圧が増大するのにと
もなってクランクケース側のガス入口近傍の圧力が正圧
又は負圧のままで増大する。従って、クランクケース内
圧上昇によるオイル漏れ、又は、クランクケースの負圧
の増大によるエンジン内のオイル持ち去り等の欠点が問
題となっている。

【０００８】本発明はかかる課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、バルブのガス出口近
傍の負圧が増大してもバルブがこれに対して過剰に応答
せず、クランクケースの圧力をゼロ圧（大気圧）近傍に
保持するクランクケース換気装置を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、第１の発明は、エンジンのクランクケースから発生
するブローバイガスを前記エンジンの吸気系へ還流させ
るガス通路中に設けられ、ケーシングと、該ケーシング
内部に設けられて前記吸気系に連通するガス流出口と、
前記ガス流出口と相対して前記吸気系の負圧に応じた当
接又は非当接により前記ガス流出口を流れるブローバイ
ガスの圧力を制御する、前記ケーシング内部に設けられ
たガス制御弁とを備えたクランクケース換気装置におい
て、前記ガス制御弁の開弁方向への第一付勢手段と、該
ガス制御弁の閉弁方向への第二付勢手段とを所定の付勢
バランスをとって配設したことを特徴とするクランクケ
ース換気装置とした。

【００１０】第１の発明によれば、前記ガス制御弁が閉
弁する力は、前記第二付勢手段の弾発力及び前記吸気系
の負圧によってもたらされ、前記ガス制御弁が開弁する
力は、前記第１付勢手段の弾発力及び前記ガス制御弁を
境界としたクランクケース側の正圧によってもたらされ
る。前記第一付勢手段は、前記吸気系に大きな負圧が生
じた時、前記ガス制御弁が前記第二付勢手段によって付
勢されて容易に閉弁するのを防止する作用を有する。ま
た、前記第二付勢手段は、前記吸気系に小さな負圧が生
じたとしても第一付勢手段の弾発力によりなかなか閉弁
しにくい前記ガス制御弁を閉弁させるべく付勢する作用
を有する。従って、二つの付勢手段によって前記ケーシ
ング内部のコンダクタンスを調節して、ブローバイガス
の流量を効果的に制御することが可能となる。

【００１１】また、第１の発明において、前記第一付勢
手段及び前記第二付勢手段は、弾性部材であることを特
徴とするクランクケース換気装置を第２の発明とした。
第２の発明によれば、前記弾性部材は撓むと相手に弾発
力を及ぼすため、前記弾性部材を前記ガス制御弁の付勢
手段とすることにより、前記ガス制御弁と前記ガス流出
口とが相対する距離を、前記第一付勢手段と前記第二付
勢手段とが釣合った所定の位置近傍で調節することがで
き、これにより前記ケーシング内部のコンダクタンスを
調節して、より効果的にブローバイガスの流量を制御す
ることが可能となる。

【００１２】また、第２の発明において、前記所定の付
勢バランスは、前記第一付勢手段及び前記第二付勢手段
それぞれの弾発力の釣合いに相当することを特徴とする
クランクケース換気装置を第３の発明とした。第３の発
明によれば、前記第一付勢手段及び前記第二付勢手段は
互いに釣合っていることにより、前記ガス制御弁が閉弁
方向にずれれば、前記第一付勢手段が撓んで前記ガス制
御弁を開弁方向に引き離し、前記第二付勢手段の撓みは
小さくなって前記ガス制御弁を開弁方向に引き寄せ易く
なる。また、前記ガス制御弁が開弁方向にずれれば、前
記第一付勢手段の撓みが小さくなって前記ガス制御弁を
閉弁方向に引き寄せ易くなり、前記第二付勢手段は撓ん
で前記ガス制御弁を閉弁方向に引き離す。従って、前記
ガス制御弁を最も安定した付勢バランスに配設すること
が可能となる。

【００１３】また、第１乃至第３の発明のいずれかにお
いて、前記第一付勢手段及び前記第二付勢手段は、コイ
ルスプリングであることを特徴とするクランクケース換
気装置を第４の発明とした。第４の発明によれば、コイ
ルスプリングにより、クランクケース換気装置内のコン
ダクタンスを大きく損なうことなくブローバイガスのガ
ス流量の制御を行うことが可能となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】

＝＝＝ＰＣＶバルブの使用例＝＝＝ 以下、本発明の実施の形態におけるクランクケース換気
装置の使用例を、図１を参照しつつ説明する。図１は、
本発明に係る閉鎖型クランクケース換気システムをター
ボチャージャ過給式エンジンに適用した例を示す模式図
である。

【００１５】エンジン１のクランクケース３と、エンジ
ン１の吸気系としてのターボチャージャ５との間にクラ
ンクケース換気装置としてのクランクケース換気バルブ
（ＰＣＶバルブ）７が連結されている。クランクケース
３とＰＣＶバルブ７のガス入口部９とは、ブローバイガ
ス入口流路１１により連結され、ＰＣＶバルブ７のガス
出口部１３とターボチャージャ５とがガス還流路１５に
より連結されている。これにより、ターボチャージャ５
がクランクケース３からのブローバイガスの吸引を真空
補助する。

【００１６】尚、図１では、ＰＣＶバルブ７がエンジン
１の外部に設置されているが（外装式）、これに限定さ
れるものではなく、例えば、ＰＣＶバルブ７がクランク
ケース３等とともにエンジン１の内部に配設されるエン
ジン内蔵式としてもよい。

【００１７】＝＝＝第一の実施の形態＝＝＝ ＜＜＜ＰＣＶバルブの構成＞＞＞本実施の形態における
ＰＣＶバルブ７の構成について、図２を参照しつつ説明
する。図２は、開弁状態のＰＣＶバルブ７の縦断面を示
す図である。

【００１８】ＰＣＶバルブ７の円筒状のケーシング２１
の内部には、ブローバイガスの制御弁として、円盤状の
ダイヤフラム２３が嵌設されている。ダイヤフラム２３
が閉弁状態において、ケーシング２１の内部は、ガス入
口部９に連通する１次側領域２５と、ガス出口部１３に
連通し閉弁時にダイヤフラム２３と当接するガス流出口
としてのガス出口２７を有する２次側領域２９と、大気
導入孔３１を有する大気領域３３とに区分される。

【００１９】ガス出口２７とダイヤフラム２３のガス出
口２７側の面との間には、第一付勢手段としての円形の
第１スプリング３５が嵌設されている。また、ケーシン
グ２１の大気領域３３の内壁とダイヤフラム２３のガス
出口２７と反対側の面との間には、第二付勢手段として
の円形の第２スプリング３７が嵌設されている。本実施
の形態においては、バルブが非作動時に、第１スプリン
グ３５及び第２スプリング３７はそれぞれの弾発力が釣
合った状態で、ダイヤフラム２３は半開弁状態であると
する。

【００２０】＜＜＜ＰＣＶバルブの機能＞＞＞エンジン
１が起動して２次側領域２９が負圧になると、ダイヤフ
ラム２３は閉弁しようとする。ここで、第１スプリング
３５と第２スプリング３７のバネ定数の所定のバランス
をとると、２次側領域２９の負圧が大きくなっても、ダ
イヤフラム２３がこの負圧に急速に応答して閉弁するこ
となく、半開状態から緩慢に閉まるため、負圧の増大に
対して１次側領域２５の圧力が緩慢に増大する。何故な
ら、負圧によってダイヤフラム２３がガス出口２７に引
き寄せられる場合、第１スプリング３５は撓んで弾発力
が生じ、ダイヤフラム２３をガス出口２７から引き離す
力をダイヤフラム２３に及ぼすからである。

【００２１】従って、２次側領域２９の負圧が急激に増
大しても、ダイヤフラム２３とガス出口２７とが相対す
る距離の減少のし方は小さく、ブローバイガスが１次側
領域２５からダイヤフラム２３とガス出口２７との間を
通って２次側領域２９に流れるコンダクタンスは徐々に
減少し、１次側領域２５のガス圧は緩慢に増大する。

【００２２】また、第１スプリング３５と第２スプリン
グ３７のバネ定数の所定のバランスをとると、２次側領
域２９の負圧が小さい場合でも、ダイヤフラム２３が第
１スプリング３５の弾発力によって閉弁しにくくなるこ
とはない。即ち、ダイヤフラム２３は第２スプリング３
７の弾発力に付勢されて閉弁する。従って、ダイヤフラ
ム２３が閉弁しにくいことにより１次側領域２５が負圧
になることが防止できる。

【００２３】従って、２次側領域２９の負圧が小さい場
合でも、ダイヤフラム２３が閉弁に向かうことは可能で
あり、ブローバイガスが１次側領域２５からダイヤフラ
ム２３とガス出口２７との間を通って２次側領域２９に
流れるコンダクタンスは徐々に減少し、１次側領域２５
のガス圧は緩慢に増大する。

【００２４】＝＝＝第二の実施の形態＝＝＝ バルブが非作動時に、第１スプリング３５に対して第２
スプリング３７をより撓めた場合、ダイヤフラム２３の
平衡位置はガス出口２７の方向（閉弁方向）に変位し易
くなり、ブローバイガスが１次側領域２５からダイヤフ
ラム２３とガス出口２７との間を通って２次側領域２９
に流れるコンダクタンスは減少し易くなる。しかし、コ
ンダクタンスの絶対値は減少しても、２次側領域２９の
負圧が大きくなることにともなうコンダクタンスの減少
のし方と、ダイヤフラム２３の平衡位置との相関が小さ
いため、２次側領域２９の負圧の増大に対して１次側領
域２５の圧力は、例えばゼロ圧（大気圧）からゼロ圧
（大気圧）近傍の正圧に向けて、第一の実施の形態の場
合と同様の増大のし方で、緩慢に増大し得る。

【００２５】バルブが非作動時に、第２スプリング３７
に対して第１スプリング３５をより撓めた場合、２次側
領域２９の負圧の増大に対して１次側領域２５の圧力
は、例えばゼロ圧（大気圧）近傍の負圧からゼロ圧（大
気圧）に向けて、第一の実施の形態の場合と同様の増大
のし方で、緩慢に増大し得る。

【００２６】このように、第１スプリング３５と第２ス
プリング３７との撓みを非対称にすることによって、２
次側領域２９の負圧の増大にともなう１次側領域２５の
圧力の増大のし方を保持したまま、１次側領域２５の圧
力の絶対値をゼロ圧（大気圧）近傍で変化させることが
可能である。

【００２７】＝＝＝従来バルブとの比較＝＝＝ 本実施の形態のＰＣＶバルブ７及び従来バルブにおけ
る、２次側領域２９の負圧、−７５０ｍｍＡｑ乃至０ｍ
ｍＡｑ、に対する、大気圧をゼロ圧とした１次側領域２
５の圧力の相関を示すグラフを図３に示す。相関Ｅは正
圧制御の従来バルブによるものであり、相関Ｆは負圧制
御の従来バルブによるものであり、相関Ｇは、非作動時
に第１スプリング３５に対して第２スプリング３７がよ
り撓んだ本発明の第二の実施の形態のＰＣＶバルブ７に
よるものであり、相関Ｈは、非作動時に第１スプリング
３５及び第２スプリング３７が同じく撓んで釣合ってい
る本発明の第一の実施の形態のＰＣＶバルブ７によるも
のである。

【００２８】従来バルブによる相関Ｅ及び相関Ｆは、図
６における２次側領域１２の負圧の増大にともなって、
１次側領域８の圧力の大きな変化を示しているが、相関
Ｇ及び相関Ｈは、図２における１次側領域２５の圧力が
ゼロ圧（大気圧）の近傍で変化が少ないことを示してい
る。

【００２９】本実施の形態のＰＣＶバルブ７及び従来バ
ルブにおける、バルブの開閉状態に対する第１スプリン
グ３５及び第２スプリング３７の弾発力の相関を示すグ
ラフを図４に示す。図４のグラフの横軸はＰＣＶバルブ
７の開閉度を表し、縦軸の正領域は、第２スプリング３
７の弾発力の大きさを表し、縦軸の負領域の絶対値は第
１スプリング３５の弾発力の大きさを表す。相関Ｉは正
圧制御の従来バルブによるものであり、相関Ｍは負圧制
御の従来バルブによるものであり、相関Ｊは、非作動時
に第１スプリング３５に対して第２スプリング３７がよ
り撓んだＰＣＶバルブ７によるものであり（本発明の第
二の実施の形態）、相関Ｋは、非作動時に第１スプリン
グ３５及び第２スプリング３７が同じく撓んで釣合って
いる本発明の第一の実施の形態のＰＣＶバルブ７による
ものであり、相関Ｌは、非作動時に第２スプリング３７
に対して第１スプリング３５がより撓んだＰＣＶバルブ
７によるものである（本発明の第二の実施の形態）。

【００３０】図４において、従来バルブによる相関Ｉ及
び相関Ｍは、バルブの開閉の際にスプリングに大きな弾
発力が生じることを示しているが、相関Ｊ、相関Ｋ、及
び、相関Ｌは、本実施の形態におけるＰＣＶバルブ７の
開閉がスプリングに生じる弾発力ゼロの近傍で可能なこ
とを示している。

【００３１】本実施の形態のように、１次側領域２５に
おける圧力がゼロ圧（大気圧）近傍にある場合、クラン
クケース３の圧力増によるオイル漏れや、クランクケー
ス３の負圧増によるエンジン１からのオイルの持ち去り
等が少ない。

【００３２】＝＝＝その他の実施の形態＝＝＝ 上記実施の形態においては、ガス還流路１５をターボチ
ャージャ５と連結したが、これに限定されるものではな
い。例えば、自然吸気式エンジンにあっては、エンジン
の吸気系としてインテークマニホールド側に連結しても
よい。

【００３３】また、上記実施の形態においては、ダイヤ
フラム２３を付勢する手段として、第１スプリング３５
及び第２スプリング３７なる弾性部材としたが、これに
限定されるものではない。例えば図５に示すように、ダ
イヤフラム２３が磁性体４１から成り、付勢手段として
上記の磁性体４１と反発する円筒形磁石４３を使用して
もよい。この場合、上記実施の形態におけるスプリング
の密着長は、磁性体４１及び円筒形磁石４３の長さの合
計に相当する。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、エンジンの吸気系から
の吸気作用によってＰＣＶバルブ中のガス制御弁がガス
流出口をすぐに閉弁することなく、ガス制御弁とガス流
出口とが相対する距離を緩慢に変えることによってバル
ブ内部のコンダクタンスを変えて、ブローバイガスの流
量を効果的に制御することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】クランクケース換気システムをターボチャージ
ャ過給式エンジンに適用した例を示す模式図である。

【図２】開弁状態のＰＣＶバルブの縦断面を示す図であ
る。

【図３】２次側領域負圧に対する１次側領域の圧力の相
関のグラフを示す図である。

【図４】バルブの開閉状態に対するスプリングの弾発力
の相関のグラフを示す図である。

【図５】磁性体のダイヤフラムと円筒形磁石の付勢手段
とからなるＰＣＶバルブの縦断面を示す図である。

【図６】加圧制御（Ａ）及び負圧制御（Ｂ）の従来バル
ブの縦断面を示す図である。

【符号の説明】

６、２３ ダイヤフラム １６、３５ 第１スプリング １４、３７ 第２スプリング

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンのクランクケースから発生する
   ブローバイガスを前記エンジンの吸気系へ還流させるガ
   ス通路中に設けられ、ケーシングと、該ケーシング内部
   に設けられて前記吸気系に連通するガス流出口と、前記
   ガス流出口と相対して前記吸気系の負圧に応じた当接又
   は非当接により前記ガス流出口を流れるブローバイガス
   の圧力を制御する、前記ケーシング内部に設けられたガ
   ス制御弁とを備えたクランクケース換気装置において、 前記ガス制御弁の開弁方向への第一付勢手段と、該ガス
   制御弁の閉弁方向への第二付勢手段とを所定の付勢バラ
   ンスをとって配設したことを特徴とするクランクケース
   換気装置。
2. 【請求項２】 前記第一付勢手段及び前記第二付勢手段
   は、弾性部材であることを特徴とする請求項１に記載の
   クランクケース換気装置。
3. 【請求項３】 前記所定の付勢バランスは、前記第一付
   勢手段及び前記第二付勢手段それぞれの弾発力の釣合い
   に相当することを特徴とする請求項２に記載のクランク
   ケース換気装置。
4. 【請求項４】 前記第一付勢手段及び前記第二付勢手段
   は、コイルスプリングであることを特徴とする請求項１
   乃至請求項３のいずれかに記載のクランクケース換気装
   置。