JP2009293549A - 内燃機関のクランクケース換気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関のクランクケース内をより効率的に換気することの可能な内燃機関のクランクケース換気装置を提供する。
【解決手段】
少なくともピストン４の上下動の位相が異なるシリンダ３毎にクランクケース１１内が複数のクランク区画室（１１ａ〜１１ｄ）に分割される。各クランク区画室１１ａ〜１１ｄに形成される新気導入口４３は、該新気導入口４３と同一区画のピストン４の下降時にカウンタウェイト１７が近接し、且つ該ピストン４の上昇時にカウンタウェイト１７が近接しない位置に開口している。また、各クランク区画室１１ａ〜１１ｄに形成されるブローバイガス排出口４４は、該ブローバイガス排出口４４と同一区画のピストン４の上昇時にカウンタウェイト１７が近接し、且つ該ピストン４の下降時にカウンタウェイト１７が近接しない位置に開口している。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関のクランクケース換気装置に関する。

内燃機関のクランクケースには、シリンダの内壁とピストンとの間隙を通って、未燃ガスや既燃ガスが燃焼室から漏洩する場合があり、これらのガスは一般に「ブローバイガス」と呼ばれている。ブローバイガスにはＮＯｘ、ＣＯ_２等が含まれており、ブローバイガスをクランクケース内に放置するとスラッジが生成され易く、エンジンオイルの劣化等の原因となる。そのため、ブローバイガスをクランクケースから吸気通路に還流させるとともに、このブローバイガスを燃焼室で再燃焼させるようにしている。また、近年では、ピストンの上下動に伴うクランクケース内の圧力変動を利用してブローバイガスの強制的な換気を図るクランクケース換気装置も開発されている（例えば、特許文献１、２を参照）。
実開平３−６３７１０号公報 特開平７−１４５７１７号公報 特開平１１−２２３１１８号公報 特開平７−２１７４９６号公報

しかし、従来の内燃機関のクランクケース換気装置には、ブローバイガスの換気効率を更に向上させる余地があると考えられる。本発明は上記の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関のクランクケース内をより効率的に換気することの可能な内燃機関のクランクケース換気装置を提供することである。

上記目的を達成するための本発明に係る内燃機関のクランクケース換気装置は、以下の手段を採用する。
すなわち、多気筒内燃機関に適用される内燃機関のクランクケース換気装置であって、
少なくともピストン上下動の位相が異なる気筒毎にクランクケース内を複数の区画に分割する隔壁と、
前記各々の区画を形成する前記隔壁またはクランクケース内壁のうち、前記内燃機関のクランク軸に設けられたカウンタウェイトが間欠的に近接する部分に開口する少なくとも一つの新気導入口と、
一端が前記新気導入口に接続され且つ他端が前記内燃機関の吸気通路に接続される新気導入路と、
前記各々の区画を形成する前記隔壁またはクランクケース内壁のうち前記カウンタウェイトが間欠的に近接する部分に開口する少なくとも一つのブローバイガス排出口と、
一端が前記ブローバイガス排出口に接続され且つ他端が前記吸気通路に接続されるブローバイガス排出路と、
を備え、
前記各々の区画に形成される前記新気導入口は、該新気導入口と同一区画のピストンの下降時にカウンタウェイトが近接し、且つ該ピストンの上昇時に該カウンタウェイトが近接しない位置に開口し、
前記各々の区画に形成される前記ブローバイガス排出口は、該ブローバイガス排出口と同一区画のピストンの上昇時にカウンタウェイトが近接し、且つ該ピストンの下降時に該カウンタウェイトが近接しない位置に開口していることを特徴とする。

上記構成によれば、ピストン上下動の位相が異なる気筒どうしは、隔壁によって異なる区画に分割される。言い換えると、ある区画に複数のピストンが含まれる（属する）場合、当該複数のピストンが上下動するときの位相は等しい。

ここで、ある区画の圧力変動と、その区画と同一区画内のピストン（つまり、その区画に属するピストン）の上下動との関係について考える。ピストンの下降時には、当該ピストンに対応する区画の容積が減少するため、その区画内の圧力が上昇する。そして、ピストンが下死点に位置する（到達する）時点で、そのピストンの属する区画の容積が最小となり、その区画内の圧力は略最大値に到達する。一方、ピストンの上昇時には対応する区画の容積が増加するため、その区画内の圧力が低下する。そして、ピストンが上死点に位置する（到達する）時点で、そのピストンの属する区画の容積が最大となり、その区画内の圧力は略最小値に到達する。

上記構成においては、各々の区画に形成される新気導入口とブローバイガス排出口とには、回転運動するカウンタウェイトが間欠的（断続的）に近接する部分に開口している。これは、各区画内に形成された新気導入口或いはブローバイガス排出口に対して、カウンタウェイトが近接する時期と、近接しない時期とが断続的に繰り返されることを意味する。なお、カウンタウェイトが新気導入口に近接する時期（或いは近接しない時期）と、該カウンタウェイトがブローバイガス排出口に近接する時期（或いは近接しない時期）とが一致するか否かについてはなんら限定されるものではない。

上記構成において、各々の区画に形成される新気導入口は、該新気導入口と同一区画のピストンの下降時にカウンタウェイトが近接し、且つ該ピストンの上昇時に該カウンタウェイトが近接しない位置に開口している。ここで、カウンタウェイトが新気導入口に近接するとは、例えば新気導入口の上部をカウンタウェイトが僅かな隙間を伴って通過する状況等が該当する。

このように、新気導入口にカウンタウェイトが近接すると、該新気導入口からクランクケース内へと流入する新気の流路抵抗が急激に増加し、その結果としてクランクケース内への新気の導入が困難となる。この状態は、新気導入口がカウンタウェイトによって閉塞された状態として捉えることができる。そして、新気導入口が閉塞されることによって、カウンタウェイトが新気導入口に近接していない状態、つまり新気導入口が開放された状態に比べて新気の導入量が顕著に減少する。

一方、各々の区画に形成されるブローバイガス排出口は、該ブローバイガス排出口と同一区画内のピストンの上昇時にカウンタウェイトが近接し、且つ該ピストンの下降時にカウンタウェイトが近接しない位置に開口している。ここで、カウンタウェイトがブローバイガス排出口に近接するとは、例えばブローバイガス排出口の上部をカウンタウェイトが僅かな隙間を伴って通過する状況等が該当する。

このように、ブローバイガス排出口にカウンタウェイトが近接すると、該ブローバイガス排出口からブローバイガス排出路へと流出するブローバイガスの流路抵抗が急激に増加し、その結果としてクランクケースからのブローバイガスの排出が困難となる。この状態は、ブローバイガス排出口がカウンタウェイトによって閉塞された状態として捉えることができる。そして、ブローバイガス排出口がカウンタウェイトによって閉塞されることによって、カウンタウェイトがブローバイガス排出口に近接していない状態、つまりブローバイガス排出口が開放された状態に比べてブローバイガスの排出量が顕著に減少する。

次に、各々の区画におけるクランクケース内の換気、すなわちブローバイガスの排出お
よび新気の導入についての一連の流れを説明する。上記構成では、各区画に属するピストンの下降時、すなわち当該区画の容積が減少して区画内の圧力が上昇する際には、新気導入口はカウンタウェイトによって閉塞され、ブローバイガス排出口は開放される。

これにより、区画内におけるブローバイガス排出口近傍の圧力がブローバイガス排出路よりも高くなり、その圧力差によってクランクケースからブローバイガスがブローバイガス排出路へと排出される。また、上記ブローバイガスの排出する際には新気導入口が閉塞されているため、ブローバイガスのブローバイガス排出路への排出を効率良く行うことができる。

一方、各区画に属するピストンの上昇時、すなわち当該区画の容積が増加して区画内の圧力が低下する際には、ブローバイガス排出口はカウンタウェイトによって閉塞され、新気導入口は開放される。そのため、区画内における新気導入口近傍の圧力が新気導入路内の圧力よりも低くなり、この圧力差によって新気が新気導入路からクランクケース内へと導入される。また、その際にブローバイガス排出口は閉塞されているため、新気導入口からの新気の導入をより一層促進させることができる。

なお、上記構成において新気導入口とブローバイガス排出口とは、各々の区画に少なくとも一つずつ形成されていれば良い。例えば、新気導入口（またはブローバイガス排出口）が一の区画に複数形成される場合、隔壁とクランクケース内壁との双方に開口していても良い。

また、上記構成によれば、少なくともピストン上下動の位相が異なる気筒毎にクランクケース内が分割されているため、各々の区画内に圧力変動を確実に生じさせることができる。また、各々の区画毎に新気導入口とブローバイガス排出口との双方が形成されるため、クランクケース内の換気をより一層効率的に行うことができる。これにより、エンジンオイルの劣化等を好適に抑制することができる。

上記構成にかかるクランクケース換気装置において、各々の区画への新気の導入、および該区画からのブローバイガスの排出は間欠的（断続的に）に行われる。そのため、新気導入路およびブローバイガス排出路には脈動が生じ易くなるとも考えられる。

そこで、本発明においては、同一区画内に形成される新気導入口およびブローバイガス排出口は、該新気導入口および該ブローバイガス排出口と同一区画内のピストンが上死点および／または下死点に位置するときにカウンタウェイトが近接しない位置に開口していると好適である。

これによれば、ピストンが上死点に到達するタイミングおよび／または下死点に到達するタイミング毎に、新気導入口およびブローバイガス排出口が同時に開放されるので、新気導入路、クランクケース、およびブローバイガス排出路の全てが導通する。そのため、新気導入路およびブローバイガス排出路に発生した脈動を積極的に減衰させ、あるいは消滅させることができる。

そのため、例えばピストンが上死点に位置するときに新気導入口とブローバイガス排出口との双方を開放させることによって、その後におけるブローバイガスの排出をより円滑に行うことができる。また、ピストンが下死点に位置するときに新気導入口とブローバイガス排出口との双方を開放させることによって、その後における新気の導入をより円滑に行うことができる。

また、本発明における隔壁は、クランクケース内に形成され且つ潤滑油が貯留される貯
留部と各々の区画とを隔てる底面部を有して構成されていても良い。これによれば、潤滑油が貯留される貯留部を介して各区画が導通することがないので、各々の区画内における圧力変動を好適に確保することができる。ここで、貯留部とは、例えばオイルパン内部であって潤滑油が貯留される部分として捉えることができる。

ところで、クランクケース内に収容されたピストン、コンロッド、クランク軸等は、その潤滑を確保するために潤滑油が供給されるのが一般である。上記構成のように各々の区画と貯留部とが底面部によって区画されている場合であっても、上記ピストン等の潤滑のために用いられた潤滑油は、貯留部へと戻すことが望ましい。

そこで、本発明において、隔壁の底面部には各々の区画と貯留部とを連通する貫通孔と、該各々の区画内におけるピストンの上昇時に貫通孔を遮蔽し且つ該ピストンの下降時に該貫通孔の遮蔽状態を解除する開閉弁と、が設けられていると好適である。

この開閉弁は、ピストンの上昇時、すなわちクランクケース内への新気の導入時に貫通孔を遮蔽するため、この新気の導入が阻害されることがない。すなわち、新気導入時に貫通孔の遮蔽状態が解除されることに起因して、新気導入路からの新気導入量が減少してしまうことを抑制できる。また、開閉弁は、ピストンの下降時、すなわち各々の区画内におけるブローバイガス排出口からブローバイガスを排出する際に、貫通孔から潤滑油を好適に貯留部へと排出することができる。

また、本発明において、開閉弁は、隔壁の底面部における貯留部側の表面に配設されるリード弁であると好適である。ここで、リード弁とは、クランクケースと貯留部との圧力差によって、撓んで開閉する板状の弁である。この構成によれば、ピストンが下降する際に各々の区画内における圧力が貯留部に比して高くなると、リード弁が開弁される。また、ピストン上昇時には、各々の区画内における圧力が低下するため、リード弁が閉弁される。これによれば、区画内の圧力変動を利用して、より簡易な構成によって貫通孔の遮蔽および遮蔽状態の解除を切り替えることができる。

なお、本発明における課題を解決するための手段は、可能な限り組み合わせて使用することができる。

本発明によれば、クランクケース内部をより効率的に換気することができる。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。尚、本実施の形態に記載されている構成要素の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に特定的な記載がない限りは、発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

＜実施例＞
本発明を実施するための実施例について説明する。図１は、本実施例におけるエンジン１の概略構成を示した図である。本実施例におけるエンジン１は、４つのシリンダ２を有する直列４気筒エンジンである。エンジン１は、主としてシリンダブロック２、シリンダ３、ピストン４、シリンダヘッド５、オイルパン６等から構成されている。

シリンダブロック２は、４つのシリンダ３（＃１シリンダ〜＃４シリンダ）が直列に配置されるシリンダ部７と、その下部に位置するスカート部８とから構成されている。そして、各シリンダ３内にはピストン４が嵌挿されている。また、エンジン１の潤滑油として
のエンジンオイルを貯留するオイルパン６はスカート部８の下縁に取り付けられている。

そして、シリンダブロック２のスカート部８とオイルパン６とによって、エンジン１の出力軸としてのクランクシャフト１０が収容されたクランクケース１１が形成されている。ここで、オイルパン６（クランクケース１１内ということもできる）においてエンジンオイルが貯留される部分を「貯留部６ａ」と称する。なお、クランクシャフト１０は、コンロッド１２を介してピストン４に接続されている。

図２は、エンジン１の主要部の拡大断面図である。この図では、図１と直交する断面、すなわちエンジン１をシリンダ３の配列方向に沿って切断した断面を示している。図１および２を参照して、エンジン1の主要部について詳しく説明する。クランクケース１１内
には、クランクシャフト１０を回転自在に軸支する軸受け部を有する複数のバルクヘッド１３が、シリンダ部７から下方に向かって延設されている。この図では、隣接するシリンダ３間に各々のバルクヘッド１３が配置されており、各バルクヘッド１３によってクランクケース１１における上部の空間がシリンダ３毎に仕切られている。

次に、クランクシャフト１０の構成について説明する。クランクシャフト１０は、各バルクヘッド１３およびスカート部８に形成された軸受け部に軸受けされるジャーナル部１４と、コンロッド１２が連結されるクランクピン１５と、このクランクピン１５とジャーナル部１４とを連結するクランクアーム１６と、クランクアーム１６と一体に形成されたカウンタウェイト１７等から構成されている。

クランクピン１５は、＃１および＃４シリンダ用のものと、＃２および＃３シリンダ用のものとで、１８０°ずれた位置に設けられている。そのため、エンジン１における各シリンダ３に収容された各々のピストン４における上下動は、＃１シリンダと＃４シリンダ（＃２シリンダと＃３シリンダ）との夫々の位相が一致する。一方、＃１および＃４シリンダにおけるピストン４と、＃２および＃３シリンダにおけるピストン４とでは、その上下動に関する位相がクランク角で１８０°相違する。言い換えると、＃１および＃４シリンダにおけるピストン４が上昇（下降）する際には、＃２および＃３シリンダにおけるピストン４が下降（上昇）する関係が成り立つ。

カウンタウェイト１７は、各々のクランクアーム１６におけるクランクピン１５と反対側に付設されたものであり、その周面１７ａがクランクシャフト１０の軸心を中心とした円弧にほぼ沿うように形成されている。また、カウンタウェイト１７の側面１７ｂは、各バルクヘッド１３の側壁１３ａに僅かな間隙（例えば、数ｍｍ程度）をもって対向する平面として形成され、半円に近い扇形をなしている。

図１に戻り、エンジン１の吸排気系について説明する。シリンダ３内の燃焼室には、シリンダヘッド５に設けられた吸気ポート２１を介して吸気管２２が接続されている。シリンダ３への吸気（新気）の導入は吸気弁２３の開閉動作によって行われる。また、吸気ポート２１には、該吸気ポート２１を流れる新気（吸気）に燃料を噴射する燃料噴射弁（不図示）が取り付けられている。また、各シリンダ３には、シリンダ３内の混合気に点火する点火プラグ（不図示）が設けられている。また、吸気管２２には、吸気管２２内を流通する新気の流量を調節可能なスロットル弁２５が設けられている。また、スロットル弁２５よりも上流側の吸気管２２には、吸気管２２を流れる新気を冷却するインタークーラ２６が設けられている。

更に、インタークーラ２６よりも上流側の吸気管２２には、排気エネルギを駆動源として作動するターボチャージャのコンプレッサハウジング２７が設けられている。また、コンプレッサハウジング２７よりも上流側の吸気管２２にはエアクリーナ２９が設けられて
いる。

エンジン１の吸気系では、エアクリーナ２９によって塵や埃が除去された新気がコンプレッサハウジング２７に流入し、圧縮される。そして、圧縮されて高温となった新気はインタークーラ２６にて冷却された後、必要に応じてスロットル弁２５によって流量を調節された後、各シリンダ３に分配される。

一方、シリンダ３の燃焼室には、シリンダヘッド５に設けられた排気ポート３１を介して、排気管３２が接続されている。シリンダ３外への排気の排出は排気弁３３の開閉動作によって行われる。また、排気管３２には、ターボチャージャのタービンハウジング２８が接続されている。タービンハウジング２８より下流側の排気管３２には、排気中の有害物質を浄化する図示しない排気浄化装置（例えば、三元触媒等）が配置されている。

エンジン１の排気系では、各シリンダ３で燃焼された排気が排気ポート３１を介して排気管３２に排出され、次いでタービンハウジング２８に流入する。そして、タービンハウジング２８に流入した排気は、排気エネルギを利用してタービンハウジング２８に回転自在に支持されたタービンホイールを回転させる。その際、タービンホイールの回転トルクはコンプレッサハウジング２７内のコンプレッサホイールに伝達される。タービンハウジング２８から流出した排気は排気浄化装置において浄化された後、マフラー（不図示）を介して大気中に放出される。

以上のように構成されたエンジン１には、該エンジン１の運転条件や運転者の要求に応じて運転状態を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ３５が併設されている。ＥＣＵ３５には、吸気管２２を流通する吸気量を検出するエアフローメータ（不図示）、クランク角を検出するクランクポジションセンサ（不図示）、アクセル開度を検出するアクセルポジションセンサ（不図示）等の各種センサが電気的に接続されており、これらの出力信号がＥＣＵ３５に入力される。また、ＥＣＵ３５には、燃料噴射弁、スロットル弁２５等が電気的に接続されており、これらが制御される。

更に、エンジン１には、クランクケース１１内を換気するクランクケース換気装置が備えられている。クランクケース１１内には、ピストン４とシリンダ３との間隙（例えば、ピストンリングの合口）を通って燃焼室から既燃ガスや未燃燃料等から成るブローバイガスが漏出する。ブローバイガスには窒素酸化物（ＮＯｘ）、ＣＯ_２等が含まれている。これらがブローバイガス中に拡散しているオイル成分や、オイルパンに貯留されているエンジンオイルに作用すると、このオイル成分がスラッジ化してしまい、エンジンオイルが劣化する虞がある。

そこで、本実施例においては、クランクケース換気装置によってクランクケース１１内に吸気管２２を流れる新気を導き、且つクランクケース１１内のブローバイガスを吸気管２２へと排出させる。このように、クランクケース１１内を積極的に換気することで、ブローバイガスが該クランクケース１１内に澱んでしまうことを抑制する。以下、本実施例に係るクランクケース換気装置の構成について、図１および２を参照して説明する。

図１および２に示すように、上述したバルクヘッド１３の他、境界壁４０、側面壁４１、底壁４２によって、クランクケース１１がシリンダ３毎に分割されている。以下、＃１シリンダ〜＃４シリンダの夫々に対応して分割されたクランクケース１１内の空間を、クランク区画室１１ａ〜１１ｄとする。

境界壁４０、側面壁４１、底壁４２について詳しく説明すると、側面壁４１および底壁４２は、クランクケース１１のうち、クランクシャフト１０やカウンタウェイト１７等が
収容されている領域と、貯留部６ａとを遮断（隔離）している。また、境界壁４０は、各バルクヘッド１３の下縁からクランクケース１１内の下方に向かって延設され、且つ上記した側面壁４１および底壁４２に接続されている。そのため、各クランク区画室１１ａ〜１１ｄの夫々は、互いに独立した空間、つまり「閉鎖された空間」となっている。本実施例においてはクランクケース１１内を各クランク区画室１１ａ〜１１ｄの夫々に分割するバルクヘッド１３、境界壁４０、側面壁４１、底壁４２が、本発明における隔壁を構成している。また、本実施例においては底壁４２が本発明における隔壁の底面部に相当する。

本実施例の各バルクヘッド１３の側壁１３ａには、各クランク区画室１１ａ〜１１ｄの夫々に吸気管２２を流れる新気を取り込む（導入させる）ための新気導入口４３と、ブローバイガスを上記１１ａ〜１１ｄの夫々から排出するためのブローバイガス排出口４４とが開口形成されている。

より具体的には、クランク区画室１１ａとクランク区画室１１ｂとを隔てている（区画している）バルクヘッド１３（以下、「前端バルクヘッド」ともいう）には、その側壁１３ａの片面のみ（図２ではクランク区画室１１ａ側の面）に新気導入口４３およびブローバイガス排出口４４が１つずつ形成されている。同様に、クランク区画室１１ｃとクランク区画室１１ｄとを隔てるバルクヘッド１３（以下、「後端バルクヘッド」ともいう）には、その側壁１３ａの片面のみ（図２ではクランク区画室１１ｄ側の面）に新気導入口４３およびブローバイガス排出口４４が１つずつ形成されている。

更に、クランク区画室１１ｂとクランク区画室１１ｃとを隔てるバルクヘッド１３（以下、「中央バルクヘッド」ともいう）には、その側壁１３ａの両面の各々に新気導入口４３およびブローバイガス排出口４４が各１つずつ形成されている。つまり、本実施例では、各クランク区画室１１ａ〜１１ｄの夫々には、新気導入口４３とブローバイガス排出口４４とが１つずつ形成されている。

このように構成されるクランクケース換気装置では、各クランク区画室内１１ａ〜１１ｄに対して各新気導入口４３から新気を導入し、逆に各ブローバイガス排出口４４からブローバイガスを排出する。本実施例では、吸気管２２を流れる新気の一部を新気導入口４３へと導き、且つブローバイガス排出口４４からのブローバイガスを吸気管２２へと還流させることとした。以下、吸気管２２からの新気の導入経路およびブローバイガスの吸気管２２への排出経路について、図１を参照して説明する。

まず、新気の導入経路（以下、「新気導入経路」という）について説明する。ここで、シリンダブロッック２のスカート部８と側面壁４１とによって形成される隙間を隙間部４５と称する。隙間部４５と新気導入口４３とは、バルクヘッド１３内部に形成される新気導入通路４６によって連通されている。一方、吸気管２２におけるエアクリーナ２９およびコンプレッサハウジング２７の間の部分とシリンダヘッド５とは、新気導入管４７によって接続されている。

そして、シリンダヘッド５内部およびシリンダブロック２におけるシリンダ部７の側面には、新気を通過させるための通路であるヘッド部通路４８、シリンダ部通路４９が夫々形成されている。より詳しくは、ヘッド部通路４８の一端側は新気導入管４７に接続され、その他端側はシリンダ部通路４９の一端側と接続されている。また、シリンダ部通路４９の他端側は上記隙間部４５に接続されている。

ここで、各クランク区画室１１ａ〜１１ｄへの新気導入経路は、新気導入管４７、ヘッド部通路４８、シリンダ部通路４９、隙間部４５、新気導入通路４６によって構成される。すなわち、吸気管２２から新気導入管４７へと流入した新気は、ヘッド部通路４８、シ
リンダ部通路４９、隙間部４５、新気導入通路４６を順次通過し、各新気導入口４３から各クランク区画室１１ａ〜１１ｄへと導入される。本実施例においては新気導入経路を構成する上記各構成要素が本発明における新気導入路に相当する。

次に、ブローバイガスの排出経路（以下、「ブローバイガス排出経路」という）について説明する。図１に示すように、シリンダブロック２におけるシリンダ部通路４９が形成される方とは逆側の側面には、ＰＣＶ室５０がシリンダブロック２と一体的に形成されている。各ブローバイガス排出口４４とＰＣＶ室５０とはブローバイガス排出通路５１によって連通されている。このブローバイガス排出通路５１は、バルクヘッド１３およびシリンダブロック２の内部に形成された通路である。

ＰＣＶ室５０内には、ブローバイガスの流路が迷路状に形成されており、この迷路状の流路によってブローバイガス中に含まれるオイル成分が分離する。すなわち、上記流路がブローバイガスからミスト状のオイル成分を液化し、分離するためのオイルセパレータとして機能する。図１においては、ＰＣＶ室５０の最下部とオイルパン６とは、オイル戻し管５６を介して接続されている。そして、ＰＣＶ室５０内でブローバイガスから分離されたオイル成分は、オイル戻し管５６を通じてオイルパン６へと戻される。また、ＰＣＶ室５０と隙間部４５とは、孔５４によって連通されている。

また、吸気管２２における新気導入管４７との接続部およびコンプレッサハウジング２７の間の部分と、ＰＣＶ室５０とは、ブローバイガス還流管５２を介して接続されている。図１においては、ＰＣＶ室５０の最上部においてブローバイガス還流管５２が接続されている。また、ＰＣＶ室５０とブローバイガス還流管５２との接続部には、ＰＣＶ室５０から流出するブローバイガスの流量を調節可能な流量調節弁５３が設けられている。この流量調節弁５３は、ＥＣＵ３５と電気的に接続されており、ＥＣＵ３５によってその弁開度が調節されることで上記ブローバイガスの流量が制御される。

上記構成によれば、各クランク区画室１１ａ〜１１ｄ内のブローバイガスは、ブローバイガス排出口４４からブローバイガス排出通路５１へと排出される。次いで、ＰＣＶ室５０にてオイル成分が分離された後、ブローバイガス還流管５２を介して吸気管２２へと還流される。つまり、各クランク区画室１１ａ〜１１ｄからのブローバイガス排出経路は、ブローバイガス排出通路５１、ＰＣＶ室５０、ブローバイガス還流管５２によって構成される。本実施例においてはブローバイガス排出経路を構成する上記各構成要素が本発明におけるブローバイガス排出路に相当する。

また、流量調節弁５３の開度が小さく制御される際や、シリンダ３の燃焼室からクランクケース１１内に漏出するブローバイガスの量が多くなる状況においては、ＰＣＶ室５０内におけるブローバイガスの一部が孔５４を介して隙間部４５へと流出する。これにより、各クランク区画室１１ａ〜１１ｄや、ＰＣＶ室５０内が過度に昇圧することが抑制される。なお、ＰＣＶ室５０から隙間部４５へと戻されたブローバイガスは、新気導入口４３から新気とともに各クランク区画室１１ａ〜１１ｄへと導入される。

次に、各クランク区画室１１ａ〜１１ｄにおいて、カウンタウェイト側面１７ｂに開口する新気導入口４３とブローバイガス排出口４４との開口位置、およびピストン４の上下動と連動する開閉タイミングについて説明する。

本実施例では、ピストン４が上下動することによって、各クランク区画室１１ａ〜１１ｄの実質的な容積が増減し、それに伴って圧力が変動する。また、各クランク区画室１１ａ〜１１ｄは略完全に独立しているため、各クランク区画室では確実に圧力変動が生じる。本実施例では、ピストン４の上下動に起因する各クランク区画室の圧力変動を利用して
、各クランク区画室１１ａ〜１１ｄの換気を強制的に行う。

図１に示すように、新気導入口４３およびブローバイガス排出口４４は、カウンタウェイト１７が回転する際に、間欠的に該新気導入口４３およびブローバイガス排出口４４の上部を通過するような位置に形成されている。この図では、新気導入口４３とブローバイガス排出口４４との各々に対して、カウンタウェイト１７の側面１７ｂが間欠的に近接する。つまり、カウンタウェイト１７の側面１７ｂが新気導入口４３（或いは、ブローバイガス排出口４４）の上部を通過している時期にはカウンタウェイト１７が近接した状態に維持され、該上部を通過していない時期にはカウンタウェイト１７が近接していない状態に維持される。

図１においては、バルクヘッド１３の側面１７ｂ上であって、且つ各シリンダ３の軸線を含む平面に対して対象な位置に、新気導入口４３とブローバイガス排出口４４とが配置されている。また、これらはバルクヘッド１３の側壁１３ａ上において、高さ方向（シリンダ３の軸線方向）が略等しい位置に配置されている。そのため、カウンタウェイト１７が新気導入口４３と近接している時期の殆どは、該カウンタウェイト１７がブローバイガス排出口４４に対して近接していない状態に維持される。逆に、カウンタウェイト１７が新気導入口４３と近接していない時期の殆どは、該カウンタウェイト１７がブローバイガス排出口４４に対して近接している状態に維持される。

次に、本実施例におけるクランクケース換気装置において、新気導入口４３とブローバイガス排出口４４との開閉状態とピストン４の上下動と関係について、図３に基づいて詳しく説明する。図３は、ピストン４の上昇時および下降時における、カウンタウェイト１７、新気導入口４３、およびブローバイガス排出口４４の相対的な位置関係を模式的に示した図である。図３（ａ）は、ピストン４の下降時を示した図である。図３（ｂ）は、ピストン４の上昇時を示した図である。なお、図中にはピストン４の動作方向、およびカウンタウェイト１７の回転方向を矢印にて図示している。

ここで、ピストン４、カウンタウェイト１７、新気導入口４３、およびブローバイガス排出口４４の全ては、同一のクランク区画室（１１ａ〜１１ｄの何れでも良い）に属していることを前提に説明する。つまり、各クランク区画室１１ａ〜１１ｄにおいて、夫々のクランク区画室に対応したピストン４の上下動と、新気導入口４３とブローバイガス排出口４４との開放時期および閉塞時期とが関連付けられる。ここでは、便宜上、クランク区画室１１ａ〜１１ｄのうち１１ａに形成された新気導入口４３およびブローバイガス排出口４４の開閉状態と、これに対応するピストン４（つまり、クランク区画室１１ａ上部に位置するシリンダ３に収容されたピストン４）の上下動との関係について説明する。

図３（ａ）に示すように、ピストン４の下降時にはカウンタウェイト１７の側面１７ｂが新気導入口４３上部を通過する。すなわち、カウンタウェイト１７の側面１７ｂが新気導入口４３に対して僅かな隙間をもって対向することで該側面１７ｂが新気導入口４３に近接した状態に維持される。一方、ブローバイガス排出口４４に対してカウンタウェイト１７の側面１７ｂが近接していない状態に維持される。

このように、カウンタウェイト１７の側面１７ｂが新気導入口４３に近接すると、該新気導入口４３が物理的に遮断されてはないものの、新気導入口４３を通過する新気の流路抵抗が非常に大きくなり、側面１７ｂが近接していない場合に比べて新気導入量が著しく減少する。この状態は、新気導入口４３がカウンタウェイト１７によって閉塞された状態として捉えることができる。

本実施例では、ピストン４の下降時のように、クランク区画室１１ａの容積が減少して
該クランク区画室１１ａ内の圧力が上昇するときには、新気導入口４３が閉塞されるとともに、ブローバイガス排出口４４が開放された状態に維持される。ここでいう「開放」とは、「閉塞されていない状態」である。その結果、クランク区画室１１ａにおけるブローバイガス排出口４４近傍の圧力がブローバイガス排出通路５１よりも高くなることによって、ブローバイガス排出口４４を介してクランク区画室１１ａからブローバイガス排出通路５１へとブローバイガスが排出される。

また、上記したブローバイガスの排出時には新気導入口４３がカウンタウェイト１７の側面１７ｂによって閉塞されているので、ブローバイガスのブローバイガス排出通路５１への排出をより一層効率的に行うことができる。

一方、図３（ｂ）に示すように、ピストン４の上昇時にはカウンタウェイト１７の側面１７ｂがブローバイガス排出口４４上部を通過する。すなわち、カウンタウェイト１７の側面１７ｂがブローバイガス排出口４４に対して僅かな隙間をもって対向することで該側面１７ｂがブローバイガス排出口４４に近接した状態に維持される。一方、新気導入口４３に対してカウンタウェイト１７の側面１７ｂが近接していない状態に維持される。

このように、カウンタウェイト１７の側面１７ｂがブローバイガス排出口４４に近接すると、該ブローバイガス排出口４４が物理的に遮断されてはないものの、ブローバイガス排出口４４を通過する新気の流路抵抗が非常に大きくなり、側面１７ｂが近接していない場合に比べてブローバイガスの排出量が著しく減少する。この状態は、ブローバイガス排出口４４がカウンタウェイト１７によって閉塞された状態として捉えることができる。

本実施例では、ピストン４の上昇時のように、クランク区画室１１ａの容積が増加して該クランク区画室１１ａ内の圧力が低下するときには、ブローバイガス排出口４４が閉塞されるとともに、新気導入口４３が開放された状態に維持される。ここでいう「開放」とは、「閉塞されていない状態」である。その結果、クランク区画室１１ａにおける新気導入口４３近傍の圧力が新気導入通路４６よりも低くなることによって（例えば、新気導入口４３近傍の圧力が負圧になる）、新気導入口４３を介して新気導入通路４６からクランク区画室１１ａへと新気が導入される。

また、上記した新気の導入時にはブローバイガス排出口４４がカウンタウェイト１７の側面１７ｂによって閉塞されるので、ブローバイガスのブローバイガス排出通路５１への排出をより一層効率的に行うことができる。

以上のように、本実施例におけるクランクケース換気装置によれば、ピストン４の上下動に伴う各クランク区画室１１ａ〜１１ｄの圧力変動を利用して、該クランク区画室内の強制的な換気を効率的に行うことができる。なお、各クランク区画室１１ａ〜１１ｄは略完全に独立されているため、該各クランク区画室１１ａ〜１１ｄ内の圧力変動の発生は確実に担保される。

ところで、各クランク区画室１１ａ〜１１ｄに対して、ピストン４の上下動に連動して間欠的（断続的）な新気の導入、ブローバイガスの排出が行われると、新気導入通路４６およびブローバイガス排出通路５１に脈動が生じ易くなる。この脈動は、新気導入通路４６内およびブローバイガス排出通路５１内に周期的な圧力変動を引き起こす。

そこで、本実施例では、各クランク区画室１１ａ〜１１ｄの換気をより効率的に行うべく、ピストン４が上死点および下死点の位置にあるときに、カウンタウェイト１７、新気導入口４３、およびブローバイガス排出口４４の相対的な位置関係を関連付けることとした。

図４は、ピストン４が上死点および下死点の位置にあるときの、カウンタウェイト１７、新気導入口４３、およびブローバイガス排出口４４の相対的な位置関係を模式的に示した図である。図４（ａ）は、ピストン４における下死点到達時を示した図である。図４（ｂ）は、ピストン４における上死点到達時を示した図である。なお、ここでは便宜上、クランク区画室１１ａに形成された新気導入口４３およびブローバイガス排出口４４の開閉状態と、これに対応するピストン４の位置関係について説明する。

図４（ａ）および（ｂ）に示したように、本実施例では、ピストン４が上死点および下死点に位置するときに、カウンタウェイト１７の側面１７ｂが新気導入口４３およびブローバイガス排出口４４に対して近接しないように、これらを形成させることとした。言い換えると、本実施例においては、ピストン４が上死点および下死点に位置するときに、カウンタウェイト１７の側面１７ｂが新気導入口４３およびブローバイガス排出口４４の上部を通過しないように、カウンタウェイト１７の形状、新気導入口４３、ブローバイガス排出口４４の大きさや開口位置が決定されている。

これによれば、ピストン４の上死点および下死点において、新気導入口４３おとブローバイガス排出口４４との双方が共に開放される。つまり、新気導入口４３おとブローバイガス排出口４４の双方が上記上死点および下死点においてカウンタウェイト１７の側面１７ｂによって閉塞されない。その結果、クランク区画室１１ａ、新気導入通路４６、およびブローバイガス排出通路５１の全てが一斉に導通する。そのため、上述した新気導入通路４６およびブローバイガス排出通路５１に脈動が発生したとしてもこの脈動を積極的に減衰、あるいは消滅させることができる。従って、新気導入口４３からの新気の導入、およびブローバイガス排出口４４からのブローバイガスの排出をより一層効率良く行うことができる。

なお、本実施例では、ピストン４の上死点と下死点との双方において、新気導入口４３およびブローバイガス排出口４４が共に開放させているが、例えば、上死点又は下死点の何れかのみに新気導入口４３とブローバイガス排出口４４とを同時に開放させても構わない。つまり、上死点又は下死点の何れかのみにおいて、カウンタウェイト１７の側面１７ｂが新気導入口４３およびブローバイガス排出口４４に対して近接しないようにしても良い。これによっても、上記脈動を減衰させる効果を奏する。

ところで、本実施例においては、クランクケース１１内に収容された各部材（コンロッド１２、ピストン４、クランクシャフト１０、カウンタウェイト１７等）には、貯留部６ａに貯留されているエンジンオイルが図示しない潤滑系によって供給されることによって、これら各種部材の潤滑が確保されている。このように、各クランク区画室１１ａ〜１１ｄ内の潤滑に使用されたエンジンオイルは、貯留部６ａに戻す必要があるところ、各クランク区画室１１ａ〜１１ｄは底壁４２および側面壁４１によって貯留部６ａと隔離されている。

そこで、図１および２に図示するように、本実施例における底壁４２にはエンジンオイルを排出させるための貫通孔４２ａが形成されている。この貫通孔４２ａは、クランク区画室１１ａ〜１１ｄの夫々が貯留部６ａと連通するように、クランク区画室の数だけ形成されている。

更に、底壁４２の貯留部６ａ側の表面にはリード弁５５が配設されている。リード弁５５は、各クランク区画室１１ａ〜１１ｄと貯留部６ａとの圧力差によって、撓んで開閉する板状の弁である。図２を参照してリード弁５５の構成を説明すると、このリード弁５５は板バネ部５５ａを有している。この板バネ部５５ａは所定の付勢力をもって、板バネ部
５５ａ自身を貫通孔４２ａの縁部に押しつけることによって貫通孔４２ａを遮蔽して（塞いで）いる。なお、このリード弁５５によって貫通孔４２ａが遮蔽されている状態のときには、貫通孔４２ａおよび板バネ部５５ａによって形成される窪みにエンジンオイルを溜めることもできる。

次に、リード弁５５の開閉動作について説明する。本実施例では、各クランク区画室１１ａ〜１１ｄに属するピストン４の下降時（すなわち、クランク区画室からのブローバイガスの排出時）と同期させて、貯留部６ａに上記エンジンオイルを排出することとした。

ここで、各クランク区画室１１ａ〜１１ｄに属するピストン４の下降時には、このピストン４に対応したクランク区画室内が昇圧することは上述した通りである。各クランク区画室１１ａ〜１１ｄの圧力が貯留部６ａ内の圧力よりも高くなると、板バネ部５５ａを各クランク区画室１１ａ〜１１ｄ側から貯留部６ａ側に押圧する押圧力が作用する。そして、上記圧力差の増大に伴って板バネ部５５ａに作用する押圧力が該板バネ部５５ａの付勢力より大きくなると、リード弁５５が開弁される。つまり、貫通孔４２ａの遮蔽状態が解除される。なお、図２において破線で描かれた板バネ部５５ａの姿は、該板バネ部５５ａが開弁された状態、すなわち貫通孔４２ａの遮蔽状態が解除された状態を示している。

一方、ピストン４の上昇時には、各クランク区画室１１ａ〜１１ｄの圧力が低下するため、板バネ部５５ａに作用する押圧力が減少する。そして、この押圧力が板バネ部５５ａの付勢力より小さくなることでリード弁５５が閉弁するため、貫通孔４２ａが遮蔽される。なお、図２において実線で描かれた板バネ部５５ａの姿は、該板バネ部５５ａが閉弁された状態、すなわち貫通孔４２ａが遮蔽された状態を示している。

以上のように、本実施例におけるリード弁５５は、ピストン４の上昇時、すなわち新気導入時に貫通孔４２が遮蔽されるので、新気導入孔４３からの新気の導入量を好適に確保することができる。また、ピストン４の下降時、すなわちブローバイガスの排出時に貫通孔４２の遮蔽状態が解除されるので、各クランク区画室１１ａ〜１１ｄ内の潤滑に用いられたエンジンオイルを貯留部６ａに戻すことができる。この構成によれば、ブローバイガス排出口４４からのブローバイガスの排出と、貫通孔４２ａからのエンジンオイルの排出とがほぼ同時に行われる。

ここで、貫通孔４２の遮蔽およびその解除を切り替える構成としてリード弁５５を採用しているが、ピストン４の上昇時に貫通孔４２を遮蔽し、ピストン４の下降時に該貫通孔４２の遮蔽状態を解除する機能を有すれば他の構成を採用しても構わない。例えば、上記リード弁５５の代わりにＥＣＵ３５によって貫通孔４２の遮蔽、およびその解除を切り替えることの可能な制御弁を設置しても良い。しかしながら、本実施例のようにリード弁５５を作用することによって、ピストン４の上下動に伴った各クランク区画室１１ａ〜１１ｄの圧力変動を利用し、貫通孔４２の遮蔽およびその解除をより簡易な構成によって切り替えることができる。本実施例においてはリード弁５５が本発明における開閉弁に相当する。

以上述べた実施の形態は本発明を説明するための一例であって、本発明の本旨を逸脱しない範囲内において上記の実施形態には種々の変更を加え得る。例えば、各クランク区画室１１ａ〜１１ｄには、新気導入口４３とブローバイガス排出口４４との夫々を複数ずつ形成することもできる。これにより、クランクケース１１内の換気をより効率的に行うことができる。

また、本実施例では、バルクヘッド１３の側壁１３ａに新気導入口４３およびブローバイガス排出口４４を開口しているが、これに限定されるものではない。例えば、端部に位
置するクランク区画室（本実施例では、クランク区画室１１ａ、または１１ｄ）に形成される新気導入口４３やブローバイガス排出口４４は、シリンダブロック２におけるスカート部８の内壁（クランクケース１１内壁ということもできる）に形成しても構わない。この場合、カウンタウェイト１７の側面１７ｂを、上記クランクケース１１内壁に対して僅かな間隙をもって対向する平面として形成すれば良い。つまり、クランクケース１１内壁のうち、カウンタウェイト１７の側面１７ｂが間欠的に近接する部分に新気導入口４３および／またはブローバイガス排出口４４を形成させることができる。

また、本実施例では、新気導入口４３、ブローバイガス排出口４４をカウンタウェイト１７の側面１７ｂによって閉塞させる場合を例示して説明したが、カウンタウェイト１７の周面１７ａによって閉塞させる構成であっても良い。例えば、カウンタウェイト１７の回転運動に伴って該カウンタウェイト１７の周面１７ａが間欠的に近接する側面壁４１の部分に、新気導入口４３および／またはブローバイガス排出口４４を開口させることができる。そうすれば、側面壁４１に形成された新気導入口４３および／またはブローバイガス排出口４４に対して該周面１７ａが近接しているかどうかによって、これらの閉塞、開放の切り替えを行うことができる。

また、本実施例において、クランクケース１１内がシリンダ３毎に分割されているが、少なくともピストン４の上下動の位相が異なるシリンダ毎に分割されていれば良い。例えば、本実施例では、＃２シリンダおよび＃３シリンダに収容されたピストン４はその上下動の位相が等しいため、上述したクランク区画室１１ｂおよび１１ｃを合わせて１つの区画室にしても構わない。

実施例におけるエンジンの概略構成を示した図である。 実施例におけるエンジンの主要部の拡大断面図である。 ピストンの上昇時および下降時における、カウンタウェイト、新気導入口、およびブローバイガス排出口の相対的な位置関係を模式的に示した図である。（ａ）は、ピストンの下降時を示した図である。（ｂ）は、ピストンの上昇時を示した図である。 ピストンが上死点および下死点の位置にあるときの、カウンタウェイト、新気導入口、およびブローバイガス排出口の相対的な位置関係を模式的に示した図である。（ａ）は、ピストンにおける下死点到達時を示した図である。（ｂ）は、ピストンにおける上死点到達時を示した図である。

符号の説明

１・・・エンジン
２・・・シリンダブロック
３・・・シリンダ
４・・・ピストン
５・・・シリンダヘッド
６・・・オイルパン
６ａ・・貯留部
１０・・クランクシャフト
１１・・クランクケース
１３・・バルクヘッド
１７・・カウンタウェイト
３５・・ＥＣＵ
４０・・境界壁
４１・・側面壁
４２・・底壁
４２ａ・貫通孔
４３・・新気導入口
４４・・ブローバイガス排出口
４６・・新気導入通路
４７・・新気導入管
４８・・ヘッド部通路
４９・・シリンダ部通路
５０・・ＰＣＶ室
５１・・ブローバイガス排出通路
５２・・ブローバイガス還流管
５５・・リード弁

Claims (4)

1. 多気筒内燃機関に適用される内燃機関のクランクケース換気装置であって、
   少なくともピストン上下動の位相が異なる気筒毎にクランクケース内を複数の区画に分割する隔壁と、
   前記各々の区画を形成する前記隔壁またはクランクケース内壁のうち、前記内燃機関のクランク軸に設けられたカウンタウェイトが間欠的に近接する部分に開口する少なくとも一つの新気導入口と、
   一端が前記新気導入口に接続され且つ他端が前記内燃機関の吸気通路に接続される新気導入路と、
   前記各々の区画を形成する前記隔壁またはクランクケース内壁のうち前記カウンタウェイトが間欠的に近接する部分に開口する少なくとも一つのブローバイガス排出口と、
   一端が前記ブローバイガス排出口に接続され且つ他端が前記吸気通路に接続されるブローバイガス排出路と、
   を備え、
   前記各々の区画に形成される前記新気導入口は、該新気導入口と同一区画のピストンの下降時にカウンタウェイトが近接し、且つ該ピストンの上昇時に該カウンタウェイトが近接しない位置に開口し、
   前記各々の区画に形成される前記ブローバイガス排出口は、該ブローバイガス排出口と同一区画のピストンの上昇時にカウンタウェイトが近接し、且つ該ピストンの下降時に該カウンタウェイトが近接しない位置に開口していることを特徴とする内燃機関のクランクケース換気装置。
2. 同一区画内に形成される前記新気導入口および前記ブローバイガス排出口は、該新気導入口および該ブローバイガス排出口と同一区画のピストンが上死点および／または下死点に位置するときにカウンタウェイトが近接しない位置に開口していることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のクランクケース換気装置。
3. 前記隔壁は、前記クランクケース内に形成され、且つ潤滑油が貯留される貯留部と前記各々の区画とを隔てる底面部を有して構成されており、
   前記隔壁の底面部には前記各々の区画と前記貯留部とを連通する貫通孔と、該各々の区画におけるピストンの上昇時に前記貫通孔を遮蔽し且つ該ピストンの下降時に該貫通孔の遮蔽状態を解除する開閉弁と、が設けられている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クランクケース換気装置。
4. 前記開閉弁は、前記隔壁の底面部における前記貯留部側の表面に配設されるリード弁であることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関のクランクケース換気装置。

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