JP2008215152A - 内燃機関のベンチレーション装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シリンダヘッドカバーに付設されてベンチレーション装置の一部を構成することになる電磁弁の大型化を招くことなく、必要十分な消音または減衰効果を得ることができるようにする。
【解決手段】シリンダヘッドカバー２に設けたＰＣＶバルブ８の流量制御機能によって、ブローバイガスに含まれるオイルミストをオイルセパレータ６で分離した上で、ブローバイガス通路７からインテークマニフォールド側にブローバイガスを戻す。ブローバイガス通路７のうちＰＣＶバルブ８よりも下流側位置に連通するレゾネータ部１１を設け、ブローバイガスの通流の伴う気流音や脈動を消音または減衰させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関のベンチレーション装置に関し、特にクランクケース内に漏れ出るブローバイガスを燃焼室に戻して燃焼処理するようにしたポジティブ・クランクケース・ベンチレーション（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｃｒａｎｋｃａｓｅ Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ）システム（以下、これを「ＰＣＶシステム」と略称する。）と称されるもののうち、特にシリンダヘッドカバー周りでの改良に関するものである。

この種のＰＣＶシステムにおける従来の代表的な概略構造を図８に示す。なお、ここではいわゆる蒸発燃料処理装置として機能するエバポシステム（エバポレーティブエミッションシステムまたはキャニスタシステム）を併記してある。

図８に示すように、クランクケース５０内のブローバイガスをブローバイガス通路５１を通してシリンダヘッドカバー５２内に導くとともに、新気の一部も新気導入通路５３を通してシリンダヘッドカバー５２内に導き、そのシリンダヘッドカバー５２内に設けたオイルセパレータ５４にてブローバイガス中に含まれるオイルミストを除去した上でブリーザ通路５５および電磁弁タイプのＰＣＶバルブ５６を介してインテークマニフォールド５７のうちスロットルバルブ５８よりも下流側の吸気通路５９に戻すようにしている。なお、ＰＣＶバルブ５６の開度調整をもって吸気系に戻されるブローバイガス流量が制御され、同時に高負荷条件下では新気導入通路５３を通してもスロットルバルブ５８の上流側にブローバイガスが戻されることになる。また、図８の６０はシリンダブロック、６１はシリンダヘッドである。

その一方、燃料タンク６２とキャニスタ６３とがチャージ通路６４を介して連通しているとともに、キャニスタ６３とインテークマニフォールド５７のうちスロットルバルブ５８の下流側とがパージ通路６５およびパージコントロールバルブ６６を介して接続されていて、キャニスタ６３での吸着処理後のパージ燃料がパージコントロールバルブ６６の開度に応じて流量調整されてスロットルバルブ５８の下流側に導入（パージ）される。なお、キャニスタ６３は必要に応じて大気開放バルブ６７を開くことで大気開放可能である。

そして、このようなＰＣＶシステムに適した電磁弁として、例えば特許文献１に記載のものが提案されている。この特許文献１に記載の電磁弁はいわゆるデューティー比制御を基本としたもので、バルブ本体たるハウジングの流体流入通路の一部に比較的ボリュームの大きなチャンバーを設けてあり、気流騒音や脈動音等をそのチャンバーにて消音または減衰させるようにしている。
特開２００６−３０８０４５号公報

しかしながら、電磁弁のハウジング内にチャンバーを設けた特許文献１に記載の技術では、必然的にチャンバーの容積の大きさが制限され、気流騒音や脈動音の必ずしも必要十分な消音または減衰効果を得ることができないおそれがあるほか、チャンバーの容積の大きさを優先すれば電磁弁全体が大型化し、いわゆる車載部品のコンパクト化に逆行することとなって好ましくない。

本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、シリンダヘッドカバーに付設されてベンチレーション装置の一部を構成することになる電磁弁の大型化を招くことなく、必要十分な消音または減衰効果を得ることができるようにしたベンチレーション装置を提供しようとするものである。

請求項１に記載の発明は、シリンダヘッドカバーに、吸気管側に接続されるブローバイガス通路とともにそのブローバイガス通路の流量制御のための電磁弁を設け、クランクケース内のブローバイガスを上記ブローバイガス通路および電磁弁を介して吸気管負圧により当該吸気管側に戻すようにした内燃機関のベンチレーション装置において、上記シリンダヘッドカバーの一部に、当該シリンダヘッドカバーに設けたブローバイガス通路のうち電磁弁よりも下流側位置に連通するレゾネータ部を設けたことを特徴とする。

上記電磁弁としては、例えば先に述べたようなデューティー比制御のものを用いる。

また、請求項２に記載のように、シリンダヘッドカバーに設けたブローバイガス通路のうち電磁弁よりも上流側に、ブローバイガス中に含まれるオイルを分離するオイルセパレータを設けることが望ましい。

したがって、少なくとも請求項１に記載発明では、シリンダヘッドカバー側の空間を有効利用してレゾネータ部を設けることにより、電磁弁自体にレゾネータ部を設ける場合に比べてスペース的な制約が緩和されることから、レゾネータ部として十分に大きな容積を確保して、必要十分な消音または減衰効果を得ることができるようになる。

請求項３に記載の発明は、上記のような吸気系側へのブローバイガスの戻しとキャニスタからのパージ燃料の戻しとを実質的に一本化したものであって、上記シリンダヘッドカバーに設けたブローバイガス通路のうち電磁弁よりも下流側位置に、キャニスタからのパージ燃料を吸気管側に戻すためのパージ燃料通路を合流させたことを特徴とする。

より具体的には、請求項４に記載のように、上記シリンダヘッドカバーの一部に、パージ燃料通路の流量制御のための電磁弁を設けるものとする。

この場合において、請求項５に記載のように、上記ブローバイガス通路を、吸気管のうち気筒ごとに独立したブランチ部に接続することがパージ燃料を均等に気筒分配する上で望ましい。

したがって、少なくとも請求項３に記載の発明では、従来ではそれぞれに独立していた上記のような吸気系側へのブローバイガスの戻しとキャニスタからのパージ燃料の戻しの経路を共通化することによって、とかく錯綜化しやすい吸気管周りでの構造を簡素化できるようになる。

請求項１に記載の発明によれば、レゾネータ部の容積の制限がなくなって必要十分な容積を確保することができるため、ブローバイガス通路を流れるガスの気流音や脈動音の消音または減衰効果が大幅に向上する。

請求項２に記載の発明によれば、ブローバイガス通路の一部にオイルセパレータを設けてあるため、上記のような気流音や脈動音の消音または減衰効果と併せて、ブローバイガス中に含まれるオイルを分離して、そのオイルの持ち出しを未然に防止できる。

請求項３に記載の発明によれば、ブローバイガス通路に、キャニスタからのパージ燃料を吸気管側に戻すためのパージ燃料通路を合流させたため、通路の共通化によって特に吸気管周りの構造を簡素化できるほか、請求項４に記載の発明のように、パージ燃料通路の流量制御のための電磁弁までもシリンダヘッドカバーに付帯させることによって上記吸気管周りの構造を一層簡素化できる。

請求項５に記載の発明によれば、ブローバイガス通路を、吸気管のうち気筒ごとに独立したブランチ部に接続したことによって、各気筒に均一にパージ燃料が戻されることから、各気筒間で空燃比に差が生じることがなくなり、燃焼効率の改善の上で一段と有利となる。

図１は本発明に係るベンチレーション装置のより具体的な実施の形態としてベンチレーションシステムの全体の概略構造を、図２は図１の要部の詳細を示している。

図１において、１はシリンダヘッド、２は例えば樹脂製のシリンダヘッドカバー、３は吸気管としてのインテークマニフォールド、４はスロットルバルブ、５はエアダクトであり、インテークマニフォールド３はコレクタ部３ａと気筒ごとに独立した吸気分配管たるブランチ部３ｂとから構成されている。なお、図中の３ｃは吸気ポートを示す。

シリンダヘッドカバー２には後述するオイルセパレータ６とともブローバイガス通路７が形成されており、シリンダヘッドカバー２内に導入されたブローバイガスはオイルセパレータ６を経た後に電磁弁たるＰＣＶバルブ８およびブローバイガス通路７を経て、最終的にはポート９からブリーザ通路１０にてインテークマニフォールド３の各ブランチ部３ｂに均等に分配されて戻されるようになっている。ＰＣＶバルブ８はいわゆるデューティー比制御によりその流量が制御され、結果としてブランチ部３ｂ側での吸入負圧によりブローバイガスが当該ブランチ部３ｂ側に戻されることになる。

図２は図１におけるシリンダヘッドカバー２のＰＣＶバルブ８付近の詳細を示しており、シリンダヘッドカバー２の内側には、ガス導入路６ａを有するオイルセパレータ６と、ポート９を有するブローバイガス通路７と、レゾネータ部１１とがそれぞれ隔離形成されている。そして、シリンダヘッドカバー２の外側にはＰＣＶバルブ８が装着されていて、その導入ポート８ａをオイルセパレータ６の出口側に、導出ポート８ｂをブローバイガス通路７の入口側にそれぞれ接続してある。つまり、オイルセパレータ６はブローバイガス通路７の一部として機能するとともに、オイルセパレータ６とブローバイガス通路７の間にＰＣＶバルブ８が介在している。

オイルセパレータ６は、例えばその内部にガスの流れ方向と直交するように設けた図示外の衝突板や多孔板に対して内部を通流するブローバイガスを積極的に衝突させることで、そのブローバイガス中に含まれるオイルミストを分離するようにした公知の構造のものである。そして、分離したオイルはシリンダヘッド１側に滴下して戻されるようになっている一方、オイル分離後のブローバイガスは後述するようにＰＣＶバルブ８の開度に応じてブローバイガス通路７側に導かれるようになっている。

レゾネータ部１１は、先に述べたようにＰＣＶバルブ８にて流量調整されたブローバイガスがそのＰＣＶバルブ８内やブローバイガス通路７を通流する際の気流騒音や脈動音等の消音または減衰を目的としたもので、オイルセパレータ６に隣接して所定の容積の箱形のものとして形成されているとともに、所定の大きさの連通孔１１ａをもってブローバイガス通路７に連通している。

したがって、このように構成されたベンチレーションシステムによれば、少なくともブローバイガス通路７にはインテークマニフォールド３のブランチ部３ｂ側の吸入負圧が作用することから、例えばデューティー比制御されるＰＣＶバルブ８の流量制御機能によってＰＣＶバルブ８が開くと、それによって直ちにブローバイガスがオイルセパレータ６やＰＣＶバルブ８およびブローバイガス通路７を経てブランチ部３ｂ側に吸引されて戻されることになる。なお、ブローバイガスがオイルセパレータ６を通過する際にそのガス中に含まれるオイルミストが分離されることは先に述べたとおりである。

この場合、ブローバイガス通路７等をブローバイガスが通流する際に、気流音やＰＣＶバルブ８の制御機能による脈動が発生することになるが、そのブローバイガス通路７が連通孔１１ａを介して容積の大きなレゾネータ部１１に連通しているため、そのレゾネータ部１１での急激な膨張による共鳴周波数のずれによって上記のような気流音や脈動を効果的に消音または減衰させることができるようになる。

図３，４は本発明の第２，３の実施の形態として図２の変形例をそれぞれ示し、図２と共通する部分には同一符号を付してある。

第２の実施の形態である図３では、図２と比較すると明らかなように、図２のレゾネータ部１１に相当する空間を容積の異なる二つの室に仕切って二つのレゾネータ部２１Ａ，２１Ｂを併設し、それぞれのレゾネータ部２１Ａ，２１Ｂは独立した連通孔２１ａまたは２１ｂを介してブローバイガス通路７に連通させてある。

また、第３の実施の形態である図４では、図２と比較すると明らかなように、図２のレゾネータ部１１に相当する空間をそれぞれに容積の異なる三つの室に仕切って三つのレゾネータ部３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃを併設し、それぞれのレゾネータ部３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃは独立した連通孔３１ａ〜３１ｃのいずれかを介してブローバイガス通路７に連通させてある。

これらの第２，第３の実施の形態よれば、先の第１の実施の形態と同様の効果が得られることはもちろんであるが、特にレゾネータ部２１Ａ，２１Ｂまたは３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃのいわゆる多室化とともにそれぞれの容積を異ならしめてあることにより、それぞれに異なった帯域の気流音等について共鳴周波数をずらすことが可能であり、全体として広い帯域での気流音や脈動を一段と効果的に消音または減衰させることができる利点がある。

図５の（Ａ），（Ｂ）は本発明の第４の実施の形態として図２の変形例を示し、図２と共通する部分には同一符号を付してある。

第４の実施の形態である図５では、図２と比較すると明らかなように、レゾネータ部４１の位置を連通孔４１ａとともに変更し、ポート９に至るブローバイガス通路７を取り囲むようにレゾネータ部４１を配置し、同時に導出ポート８ｂにより近い位置に横向きに連通孔４１ａを設定したものである。

この第４の実施の形態によれば、先の第１の実施の形態と同様の効果が得られることはもちろんのこと、ブローバイガス中になおもオイルミストが含まれている場合でも、レゾネータ部４１にオイルが残留しにくくなり、レゾネータ部４１の機能を長期にわたって安定して維持できるようになる。

図６は本発明に係るベンチレーション装置の第５の実施の形態としてエバポシステム（エバポレーティブエミッションシステムまたはキャニスタシステム）を含むベンチレーションシステムの全体の概略構造を、図７は図６の要部の詳細をそれぞれ示しており、図１，２に示した第１の実施の形態と共通する部分には同一符号を付してある。

図６において、１２は燃料タンク、１３はその燃料タンク１２に接続されて蒸発燃料処理（抑止）装置として機能するキャニスタ１３である。

キャニスタ１３からの戻し通路であるパージ通路１４はＰＣＶバルブ８とは別の電磁弁であるパージコントロールバルブ１５を介してシリンダヘッドカバー２のブローバイガス通路７に接続されている。このパージコントロールバルブ１５もまた上記のＰＣＶバルブ８と同様にデューティー比制御によりその流量が制御され、結果としてブランチ部３ｂ側での吸入負圧によりパージ燃料がブローバイガス通路７側に引き込まれた上で、そのパージ燃料が単独またはブローバイガスとともに当該ブランチ部３ｂ側に戻される（パージ）ことになる。

図７は図６のバルブ８，１５周りの詳細を示しており、シリンダヘッドカバー２の外側にはＰＣＶバルブ８と並んでパージコントロールバルブ１５が装着されており、このパージコントロールバルブ１５の導出側のポート１５ａがブローバイガス通路７に接続されている。つまり、ブローバイガス通路７のうちＰＣＶバルブ８よりも下流側において先のパージ通路１４がパージコントロールバルブ１５を介して合流している。

したがって、このように構成されたベンチレーションシステムによれば、シリンダヘッドカバー２内でのブローバイガスの流れ、およびインテークマニフォールド３側への戻し経路は先の第１の実施の形態のものと全く同様である。

その一方、パージコントロールバルブ１５はＰＣＶバルブ８とは無関係に独立してそのデューティー比制御が可能であことから、パージコントロールバルブ１５がそのデューティー比制御による流量制御のために開くと、キャニスタ１３側のパージ燃料がブランチ部３ｂ側での吸入負圧によりブローバイガス通路７側に引き込まれた上で、そのパージ燃料が単独またはブローバイガスとともにインテークマニフォールド３のブランチ部３ｂ側に気筒分配されるかたちで個別に戻される（パージ）ことになる。

このように上記第５の実施の形態によれば、第１の実施の形態と全く同様にレゾネータ部１１による気流音や脈動等の十分な消音または減衰効果が得られることはもちろんのこと、少なくともシリンダヘッドカバー２からブランチ部３ｂまでの通路がブローバイガスの戻し通路とパージ燃料の戻し通路とに共通化されているため、従来のようにパージ燃料の戻し通路が独立している場合と比べて特にインテークマニフォールド３周りの構造を簡素化してその錯綜化を回避できるようになる。

また、パージ燃料の戻し位置をインテークマニフォールド３の各ブランチ部３ｂとして、パージ燃料を均等に気筒分配しているので、各気筒に対してキャニスタ１３からのパージ燃料が不均一に戻されることがなく、気筒ごとの空燃比に差が生じることがなくなって、燃焼効率の向上にも寄与できるようになる。

ここで、この第５の実施の形態では、実質的に第１の実施の形態のベンチレーションシステムにおけるブローバイガス通路７にパージ通路１４を合流させているが、図３〜５に示した第２〜４の実施の形態のベンチレーションシステムにおけるブローバイガス通路７にパージ通路１４を合流させても良いことはもちろんである。

本発明に係るベンチレーション装置の第１の実施の形態を示す図で、全体の概略説明図。 図１の要部の断面説明図。 本発明に係るベンチレーション装置の第２の実施の形態を示す図で、図２と同等部位の断面説明図。 本発明に係るベンチレーション装置の第３の実施の形態を示す図で、図２と同等部位の断面説明図。 本発明に係るベンチレーション装置の第４の実施の形態を示す図で、（Ａ）は図２の同等部位の断面説明図、（Ｂ）は同図（Ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面説明図。 本発明に係るベンチレーション装置の第５の実施の形態を示す図で、全体の概略説明図。 図６の要部の断面説明図。 従来の内燃機関におけるＰＣＶシステムの代表的な例を示す概略説明図。

符号の説明

２…シリンダヘッドカバー
３…インテークマニフォールド（吸気管）
３ｂ…ブランチ部
６…オイルセパレータ
７…ブローバイガス通路
８…ＰＣＶバルブ（電磁弁）
１１…レゾネータ部
１３…キャニスタ
１４…パージ燃料通路
１５…パージコントロールバルブ（電磁弁）
２１Ａ，２１Ｂ…レゾネータ部
３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ…レゾネータ部

Claims (5)

1. シリンダヘッドカバーに、吸気管側に接続されるブローバイガス通路とともにそのブローバイガス通路の流量制御のための電磁弁を設け、クランクケース内のブローバイガスを上記ブローバイガス通路および電磁弁を介して吸気管負圧により当該吸気管側に戻すようにした内燃機関のベンチレーション装置において、
   上記シリンダヘッドカバーの一部に、当該シリンダヘッドカバーに設けたブローバイガス通路のうち電磁弁よりも下流側位置に連通するレゾネータ部を設けたことを特徴とする内燃機関のベンチレーション装置。
2. 上記シリンダヘッドカバーに設けたブローバイガス通路のうち電磁弁よりも上流側に、ブローバイガス中に含まれるオイルを分離するオイルセパレータを設けたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のベンチレーション装置。
3. 上記シリンダヘッドカバーに設けたブローバイガス通路のうち電磁弁よりも下流側位置に、キャニスタからのパージ燃料を吸気管側に戻すためのパージ燃料通路を合流させたことを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関のベンチレーション装置。
4. 上記シリンダヘッドカバーの一部に、パージ燃料通路の流量制御のための電磁弁を設けたことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関のベンチレーション装置。
5. 上記ブローバイガス通路を、吸気管のうち気筒ごとに独立したブランチ部に接続したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関のベンチレーション装置。

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