JP2009144673A - 内燃機関のｐｃｖシステム - Google Patents

Abstract

【課題】例えば、ブローバイガスがクランクケース内に蓄積されることを低減する。
【解決手段】一方向リード弁１０は、カバー部２５に設けられており、シリンダ２３内の燃焼室２４で燃料が燃焼した際におけるピストン４の動作によって、言い換えれば、ピストン４がケース内空間５ａに向かってシリンダ２３内を移動することによって生じたケース内空間５ａにおける圧力の上昇に応じて開く。このような一方向リード弁１０によれば、燃料の燃焼によって生じたブローバイガスのうち燃焼室２４からピストンリング及びリング溝を介してケース内空間５ａに導かれたブローバイガスをケース内空間５ａの外側の空間に排出することができ、ケース内空間５ａに蓄積されるブローバイガスの蓄積量を低減できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、エンジンなどの内燃機関に設けられるブローバイガス還元装置の一例である内燃機関のＰＣＶ（ポジティブ・クランクケース・ベンチレーション）システムの技術分野に関する。

この種のＰＣＶシステムでは、過給機によって内燃機関に過給されていない低負荷時にブローバイガスをスロットルの下流側に流し、過給機によって内燃機関（例えば、エンジン）に過給されている高負荷時に過給機の上流側にブローバイガスを流している（例えば、特許文献１乃至３参照。）。

特開２０００−８７７１４号公報 特開２００６−４６２４４号公報 実開平５−８７２１３号公報

しかしながら、エンジン等の内燃機関に過給された高負荷時には、クランクケース内の換気を十分に行うことが困難であり、クランクケース内のケース内空間に蓄積されるブローバイガス量が増大する。ケース内空間のブローバイガス量が増大すると、コンロッドの動作に応じてオイルパンから引き上げられたオイルのうちブローバイガスに混合されるオイル量が増大し、オイル消費量の増大を招く。このようなオイル量の増大によれば、エンジンオイルのメンテナンスピッチの増大、及びエンジンのランニングコストが増大する問題点が生じる。

加えて、ブローバイガスがエンジンの吸気系統に循環された際に、ブローバイガスが過給機の内部、及び吸気系統内部に付着すると、過給機の動作不良を招くうえ、スロットルバルブの固着を生じさせてしまい、エンジン性能を低下させてしまう技術的問題点も生じる。

よって、本発明は上記問題点等に鑑みてなされたものであり、例えば、クランクケース内のケース内空間に蓄積されるブローバイガスを低減できる内燃機関のＰＣＶシステムを提供することを課題とする。

本発明に係る内燃機関のＰＣＶシステムは上記課題を解決するために、（ｉ）シリンダ、（ｉｉ）クランクケース、（ｉｉｉ）前記シリンダ内に吸気する過給機、及び（ｉｖ）前記シリンダ内における燃料の燃焼に応じて前記シリンダ内を往復するピストンを有する内燃機関と、前記クランクケース内のケース内空間をシールするカバー部と、前記カバー部に設けられており、前記ピストンが前記ケース内空間に向かって前記シリンダ内を移動することによって生じた前記ケース内空間における圧力の上昇に応じて開き、前記ケース内空間からブローバイガスを排出する排出手段とを備える。

本発明に係る内燃機関のＰＣＶシステムによれば、内燃機関は、例えば、車両に搭載されたエンジンであり、シリンダ内における燃料の燃焼に応じてシリンダ内をピストンが往復し、当該車両の駆動力を発生させる。

カバー部は、クランクケース内のケース内空間、より具体的には、クランクシャフトが回転する回転軸が収納された空間をシールするように設けられており、ケース内空間及びその外側の空間を相互に隔てている。

排出手段は、前記カバー部に設けられており、例えば、シリンダ内の燃焼室で燃料が燃焼した際におけるピストンの動作することによって、言い換えれば、前記ピストンが前記ケース内空間に向かって前記シリンダ内を移動することによって生じた前記ケース内空間における圧力の上昇に応じて開く。このような排出手段は、ケース内空間の圧力の上昇に応じて開くリード弁等の一方向弁、或いはケース内空間内の圧力がその外側の空間の圧力より高い場合に、ケース内空間及びその外側の空間を相互に連通させるバルブ等の各種弁機構である。

したがって、このような排出手段によれば、燃料の燃焼によって生じたブローバイガスのうち燃焼室からピストンリング及びリング溝を介してケース内空間に導かれたブローバイガスをケース内空間の外側の空間に排出することができ、ケース内空間に蓄積されるブローバイガスの蓄積量を低減できる。このようにケース内空間に蓄積されるブローバイガスが低減可能であるため、ピストンに接続され、当該ピストンの動作に応じて駆動されるコンロッドの動作に応じてオイルパンからケース内空間に引き上げられるオイルのうちブローバイガスに混合されるオイル量を低減できる。

よって、本発明に係る内燃機関のＰＣＶシステムによれば、オイル消費量を低減でき、例えば、エンジンオイルのメンテナンスピッチの低減、及びエンジンのランニングコストの低減が可能になる。

加えて、本発明に係る内燃機関のＰＣＶシステムによれば、エンジン等の内燃機関の吸気系統に循環されるブローバイガスを低減できるため、ブローバイガスが過給機の内部、及び吸気系統内部に付着することを低減でき、過給機の動作不良の低減、及びスロットルバルブの固着の抑制が可能になる。したがって、本発明に係る内燃機関のＰＣＶシステムによれば、エンジン等の内燃機関の動作性能が低下することを抑制できる。

本発明に係る内燃機関のＰＣＶシステムの一の態様では、前記カバー部下に配置されたオイルパンを更に備え、前記クランクケースは、前記シリンダの下側に配置されており、前記排出手段は、前記ピストンが前記シリンダ内を上方に移動する際に前記圧力が低下することによって閉じてもよい。

この態様によれば、内燃機関における燃焼工程の後、燃焼室で発生したガスを排気する排気工程の際にピストンがシリンダ内を上方に移動することによって、ケース内空間の圧力が低下し、当該圧力の低下に応じて、排出手段が閉じる。したがって、内燃機関が高負荷で動作する高負荷時に、オイルパンのオイル面が変動することを低減でき、仮にオイル面が変動したとしても、排出手段が閉じられることによって、排出手段を介してオイルパン側からケース内空間にオイルが飛散することを低減できる。

したがって、この態様によれば、エンジンオイルの消費量を低減可能である。加えて、ケース内空間等の内燃機関内部へのオイル供給量が適正な量に維持されため、油圧により作動するＶＶＴ（可変動弁機構）、及び各種動弁系等の動作部が、内燃機関の高回転領域まで適切に動作可能になる。

本発明に係る内燃機関のＰＣＶシステムの他の態様では、前記過給機の上流に設けられた第１吸気路部と、前記第１吸気路部の途中から前記シリンダのシリンダヘッドに流れるガスの流路を構成する第１流路部と、前記過給機から前記シリンダヘッドに流れるガスの流路を構成する第２流路部と、前記第２流路部の途中に設けられたスロットル弁と、前記クランクケースに連通するように設けられており、前記ブローバイガス及びオイルを相互に分離するオイルセパレータと、前記オイルセパレータに設けられた一方向弁と、前記第２流路部のうち前記スロットル弁の下流側を占める流路部、及び前記一方向弁間に流れるガスの流路を構成する第３流路部と、前記第１吸気路部のうち前記途中の下流側を占める吸気路部、及び前記オイルセパレータ間に流れるガスの流路を構成する第４流路部と、前記第２流路部のうち前記スロットル弁の下流側の流路部、及び前記シリンダヘッド間に流れるガスの流路を構成する第５流路部とを備えていてもよい。

この態様によれば、第１吸気路部は、例えば、エアクリーナを介して内燃機関の外部から取り込まれた空気を過給機に向かって流す吸気路部である。第１流路部は、前記第１吸気路部の途中から前記シリンダのシリンダヘッドに流れる空気等のガスの流路を構成しており、例えば、第１吸気路部の途中からシリンダヘッドに向かってのみガスが流れるように設けられた弁機構を備えて構成されている。第２流路部は、前記過給機から前記シリンダヘッドに流れるガスの流路を構成している。したがって、内燃機関の動作時に、過給機で圧縮された空気が当該第２流路部を介してシリンダヘッドに供給される。

スロットル弁は、前記第２流路部の途中に設けられており、例えば、ドライバーによるアクセルペダルの操作に応じて開閉され、シリンダヘッドに供給される空気量を変更することが可能である。オイルセパレータは、前記クランクケースに設けられており、前記ブローバイガス及びオイルを相互に分離する。オイルと分離されたブローバイガスは、過給機の動作に応じて第３流路部及び第４流路部の夫々に供給される。一方向弁は、前記オイルセパレータに設けられており、第３流路部からオイルセパレータにブローバイガスが逆流することを低減する。第３流路部は、前記第２流路部のうち前記スロットル弁の下流側を占める流路部、及び前記一方向弁間に流れるガスの流路を構成しており、例えば、過給機が動作していない低負荷時において、オイルセパレータからスロットル弁の下流側の流路部へのガスを供給が可能になる。第４流路部は、前記第１吸気路部のうち前記途中の下流側を占める吸気路部、及び前記オイルセパレータ間に流れるガスの流路を構成しており、例えば、過給機が動作する高負荷時において、オイルセパレータから第１吸気路部へのブローバイガスの還流が可能になる。第５流路部は、前記第２流路部のうち前記スロットル弁の下流側の流路部、及び前記シリンダヘッド間に流れるガスの流路を構成しており、高負荷時における第２流路部からシリンダヘッドへの空気の供給が可能になる。

したがって、この態様によれば、過給機の動作及び非動作に応じて、ブローバイガスが還流される流路部を変更することが可能である。

本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。

以下、図１を参照しながら、本発明に係る内燃機関のＰＣＶシステムの実施形態を説明する。図１は、本実施形態に係るＰＣＶシステム１の構成を図式的に示した図式的構造図である。尚、図１において、後述する過給機が動作することによって、スロット弁の下流側の流路部内の圧力が負圧になっている際（即ち、低負荷時）に各流路部等を流れるガスの流れを黒色矢印で示し、高負荷時に各流路部等を流れるガスの流れを白色矢印で示している。

図１において、ＰＣＶシステム１は、シリンダ２３、クランクケース５、シリンダ２３内に吸気する過給機３、及びシリンダ２３内における燃料の燃焼に応じてシリンダ２３内を往復するピストン４を有する内燃機関１００と、クランクケース５内のケース内空間５ａをシールするカバー部２５と、カバー部２５に設けられており、ピストン４がケース内空間５ａに向かってシリンダ２３内を移動することによって生じたケース内空間５ａにおける圧力の上昇に応じて開く、本発明の「排出手段」の一例であるリード弁１０と、カバー部２５下に配置されたオイルパン９と、過給機３の上流に設けられた第１吸気路部３１と、第１吸気路部３１の途中からシリンダ２３のシリンダヘッド２２に流れるガスの流路を構成する第１流路部４１、過給機３からシリンダヘッド２２に流れるガスの流路を構成する第２流路部４２と、第２流路部４２の途中に設けられたスロットル弁７と、クランクケース５に連通するように設けられており、ブローバイガス及びオイルを相互に分離する、本発明の「オイルセパレータ」の一例であるオイルセパレータ６と、オイルセパレータ６に設けられた一方向弁１１と、第２流路部４２のうちスロットル弁７の下流側を占める流路部４２ａ、及び一方向弁１１間に流れるガスの流路を構成する第３流路部４３と、第１吸気路部３１のうちその途中の下流側を占める吸気路部３１ａ、及びオイルセパレータ６間に流れるガスの流路を構成する第４流路部４４と、第２流路部４２のうちスロットル弁７の下流側の流路部４２ａ、及びシリンダヘッド２２間に流れるガスの流路を構成する第５流路部４５とを備えている。

内燃機関１００は、例えば、車両に搭載されたエンジンであり、シリンダ２３内における燃料の燃焼に応じてシリンダ２３内をピストン４が往復し、当該車両の駆動力を発生させる。

カバー部２５は、クランクケース内のケース内空間５ａ、より具体的には、クランクシャフト（不図示）が回転する回転軸が収納された空間をシールするように設けられており、ケース内空間５ａ及びその外側の空間を相互に隔てている。

第１吸気路部３１は、エアクリーナ２を介して内燃機関１００の外部から取り込まれた空気を過給機３に向かって流す吸気路部である。第１流路部４１は、その途中に設けられた一方向弁１４を含んで構成されており、第１吸気路部３１の途中からシリンダ２３のシリンダヘッド２２に流れる空気等のガスの流路を構成している。第２流路部４２は、過給機３からシリンダヘッド２２に流れるガスの流路を構成している。したがって、内燃機関１００の動作時に、過給機３で圧縮された空気が当該第２流路部４２を介してシリンダヘッド２２に供給される。

スロットル弁７は、第２流路部４２の途中に設けられており、ドライバーによるアクセルペダルの操作に応じて開閉され、シリンダヘッド２２に供給される空気量を変更することが可能である。オイルセパレータ６は、クランクケース５に連通するように設けられており、ケース内空間５ａに蓄積されるブローバイガス及びオイルを相互に分離する。オイルと分離されたブローバイガスは、過給機３の動作に応じて、ホース及び一方向弁１１で構成された第３流路部４３及び第４流路部４４の夫々に供給される。一方向弁１１は、オイルセパレータ６に設けられており、第３流路部４３からオイルセパレータ６にブローバイガスが逆流することを低減する。

第３流路部４３は、第２流路部４２のうちスロットル弁７の下流側を占める流路部４２ａ、及び一方向弁１１間に流れるガスの流路を構成しており、過給機３が動作していない低負荷時において流路部４２ａ内の圧力が負圧であるため、オイルセパレータ６からスロットル弁７の下流側の流路部４２ａへのガスの供給が可能になる。第４流路部４４は、その途中に設けられた一方向弁１３を備えて構成されており、第１吸気路部３１の一部である吸気路部３１ａ、及び前記オイルセパレータ６間に流れるガスの流路を構成する。第４流路部４４は、過給機３が動作する高負荷時において、オイルセパレータ６から第１吸気路部３１へブローバイガスを還流させる。第５流路部４５は、流路部４２ａ、及びシリンダヘッド２２間に流れるガスの流路を構成しており、高負荷時における第２流路部４２からシリンダヘッド２２への空気の供給を可能にする。

したがって、ＰＣＶシステム１によれば、過給機３の動作及び非動作に応じて、ブローバイガスが還流される流路部を変更することが可能である。

次に、過給機３の動作及び非動作に応じて各流路部等に還流されるブローバイガスの経路、及びその際に動作するリード弁１０の動作を詳細に説明する。

内燃機関１０の動作時において、エアクリーナ２の上流側から取り込まれた空気は、第１吸気路部３１、過給機３、インタークーラ８、第２流路部４２、スロットル弁７を介してシリンダ２３内の燃焼室２４に供給される。燃焼室２４で燃料が燃焼することによって発生したブローバイガスは、ピストン４のピストンリング及びリング溝を介して、ピストン４の下側に位置するケース内空間５ａに導かれる。

ケース内空間５ａに導かれたブローバイガスは、ケース内空間５ａでオイルパン９から飛散したオイルと混合される。オイルが混合されたブローバイガスは、オイルセパレータ６によってブローバイガス及びオイルに分離された後、流路部４２ａに戻され、再度燃焼室２４で燃焼する。過給機３が動作していない低負荷時には、流路部４２ａ内の圧力が負圧になっているため、空気及びブローバイガスが燃焼室２４に供給される。

加えて、低負荷時には、第１吸気路部３１からシリンダヘッド用オイルセパレータ２１、シリンダヘッド２２を介して空気が供給されるため、ケース内空間５ａでは、空気及びブローバイガスの換気が良好な状態に維持されている。

一方、過給機３の動作時、即ち高負荷時には、流路部４２ａ内の圧力が高くなるため、オイルセパレータ６から流路部４２ａへのブローバイガスの供給量が減少し、ケース内空間５ａにブローバイガスが蓄積される。加えて、過給機３の動作に応じて、内燃機関１００内を循環するオイル量も増大する。

本発明の「排出手段」の一例である一方向リード弁１０は、カバー部２５に設けられており、シリンダ２３内の燃焼室２４で燃料が燃焼した際におけるピストン４の動作によって、言い換えれば、ピストン４がケース内空間５ａに向かってシリンダ２３内を移動することによって生じたケース内空間５ａにおける圧力の上昇に応じて開く。このような一方向リード弁１０によれば、燃料の燃焼によって生じたブローバイガスのうち燃焼室２４からピストンリング及びリング溝を介してケース内空間５ａに導かれたブローバイガスをケース内空間５ａの外側の空間に排出することができ、ケース内空間５ａに蓄積されるブローバイガスの蓄積量を低減できる。このようにケース内空間５ａに蓄積されるブローバイガスが低減可能であるため、ピストン４に接続され、当該ピストン４の動作に応じて駆動されるコンロッドの動作に応じてオイルパン９からケース内空間５ａに引き上げられるオイルのうちブローバイガスに混合されるオイル量を低減できる。

よって、ＰＣＶシステム１によれば、オイル消費量を低減でき、例えば、エンジンオイルのメンテナンスピッチの低減、及びエンジンのランニングコストの低減が可能になる。

加えて、ＰＣＶシステム１によれば、エンジン等の内燃機関１００の吸気系統に循環されるブローバイガスを低減できるため、ブローバイガスが、過給機３の内部、並びに、第１吸気路部３１、第１乃至５流路部４１、４２、４３、４４及び４５等を含む吸気系統内部に付着することを低減でき、過給機３の動作不良の低減、及びスロットル弁の固着の抑制が可能になる。したがって、ＰＣＶシステム１によれば、エンジン等の内燃機関１００の動作性能が低下することを抑制できる。

また、ＰＣＶシステム１によれば、オイルパン９がカバー部２５下に配置され、且つクランクケース５が、シリンダ２３の下側に配置されている。したがって、一方向にのみ開く一方向リード弁１０は、ピストン４がシリンダ２３内を上方に移動する際にケース内空間５ａの圧力が低下することによって閉じられる。

より具体的には、内燃機関１００における燃焼工程の後、燃焼室２４で発生したガスを排気する排気工程の際にピストン４がシリンダ内を上方に移動することによって、ケース内空間５ａの圧力が低下し、当該圧力の低下に応じて、一方向リード弁１０が閉じる。したがって、内燃機関１００が高負荷で動作する高負荷時に、オイルパン９のオイル面が変動することを低減でき、仮にオイル面が変動したとしても、リード弁１０が閉じられることによって、リード弁１０を介してオイルパン９側からケース内空間５ａにオイルが飛散することを低減できる。

したがって、ＰＣＶシステム１によれば、エンジンオイルの消費量を低減可能である。加えて、ケース内空間５ａ等の内燃機関内部へのオイル供給量が適正な量に維持されるため、油圧により作動するＶＶＴ（可変動弁機構）、及び各種動弁系等の動作部が、内燃機関の高回転領域まで適切に動作可能になる。

本発明の一実施形態に係るＰＣＶシステムの構成を図式的に示した図式的構造図である。

符号の説明

１・・・ＰＣＶシステム、９・・・オイルパン、１０・・・リード弁、２５・・・カバー部、１００・・・内燃機関

Claims (3)

1. （ｉ）シリンダ、（ｉｉ）クランクケース、（ｉｉｉ）前記シリンダ内に吸気する過給機、及び（ｉｖ）前記シリンダ内における燃料の燃焼に応じて前記シリンダ内を往復するピストンを有する内燃機関と、
   前記クランクケース内のケース内空間をシールするカバー部と、
   前記カバー部に設けられており、前記ピストンが前記ケース内空間に向かって前記シリンダ内を移動することによって生じた前記ケース内空間における圧力の上昇に応じて開き、前記ケース内空間からブローバイガスを排出する排出手段と
   を備えたことを特徴とする内燃機関のＰＣＶシステム。
2. 前記カバー部下に配置されたオイルパンを更に備え、
   前記クランクケースは、前記シリンダの下側に配置されており、
   前記排出手段は、前記ピストンが前記シリンダ内を上方に移動する際に前記圧力が低下することによって閉じること
   を特徴とする請求項１に記載の内燃機関のＰＣＶシステム。
3. 前記過給機の上流に設けられた第１吸気路部と、
   前記第１吸気路部の途中から前記シリンダのシリンダヘッドに流れるガスの流路を構成する第１流路部と、
   前記過給機から前記シリンダヘッドに流れるガスの流路を構成する第２流路部と、
   前記第２流路部の途中に設けられたスロットル弁と、
   前記クランクケースに連通するように設けられており、前記ブローバイガス及びオイルを相互に分離するオイルセパレータと、
   前記オイルセパレータに設けられた一方向弁と、
   前記第２流路部のうち前記スロットル弁の下流側を占める流路部、及び前記一方向弁間に流れるガスの流路を構成する第３流路部と、
   前記第１吸気路部のうち前記途中の下流側を占める吸気路部、及び前記オイルセパレータ間に流れるガスの流路を構成する第４流路部と
   前記第２流路部のうち前記スロットル弁の下流側の流路部、及び前記シリンダヘッド間に流れるガスの流路を構成する第５流路部と
   を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関のＰＣＶシステム。

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