JP2011043133A - エンジンのブローバイガス還元装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸気系部品を組付作業性の向上と組付工数の削減を図ることができるエンジンのブローバイガス還元装置を提供すること。
【解決手段】ブローバイガス通路２７，２８，２９を介してクランク室に連通するブリーザ室２６と、該ブリーザ室２６とサージタンク１９とを接続するガス還元管３１と、該ガス還元管３１に設けられたＰＣＶバルブ３０を含んで構成されるエンジン３のブローバイガス還元装置において、前記ブリーザ室２６をシリンダヘッド５の吸気ポート１３の下方に形成し、該ブリーザ室２６を前記シリンダヘッド５の吸気側端面に開口させるとともに、その開口部を吸気マニホールド１８に一体に形成された取付フランジ１８ｂで閉鎖する。又、前記ＰＣＶバルブ３０を前記吸気マニホールド１８の取付フランジ１８ｂに取り付ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、ピストンとシリンダの間からクランク室内に漏れ出るブローバイガスを吸気負圧を利用して吸気中に還元するためのエンジンのブローバイガス還元装置に関するものである。

エンジンのピストンとシリンダの間からクランク室内に漏れ出るブローバイガスは多量のＨＣを含むため、このブローバイバスを吸気負圧を利用して吸気中に還元するブローバイガス還元装置が設けられる。このブローバイガス還元装置は、ブローバイガス通路を介してクランク室に連通するブリーザ室と、該ブリーザ室とサージタンクとを接続するガス還元管と、該ガス還元管に設けられたＰＣＶバルブ（Positive Crankcase Ventilation Valve）を含んで構成されている。

ところで、ブローバイガスにはオイルが伴走し易いため、ブローバイガスを吸気中に還元する前に該ブローバイガスに含まれるオイルを分離して除去する必要がある。このため、クランク室内に漏れ出たブローバイガスからオイル分を分離して除去するためのブリーザ室（気液分離室）を設ける必要があるが、従来はブリーザ室をシリンダヘッドカバー内に設ける構成が採用されていた。

しかし、上述のようにブリーザ室をシリンダヘッドカバー内に設けると、シリンダヘッドカバーの高さが高くなるためにエンジンの全高が高くなり、車両のフロントフードのデザインに制約を与える等の問題が発生する。

そこで、特許文献１には、ブリーザ室（気液分離室）をシリンダヘッドの吸気ポート下部に形成する構成が提案されている。この構成においては、ＰＣＶバルブ（流量制御弁）がブリーザ室から上方へ延びるブローバイガス入口通路を介して吸気ポートよりも上方に配置されたヘッドカバーに設けられている。

特開２００４−３０８５３９号公報

しかしながら、特許文献１において提案されたようにブリーザ室をシリンダヘッドの吸気ポート下部に形成し、ＰＣＶバルブをブローバイガス入口通路を介してヘッドカバーに設ける構成を採用すると、ブローバイガスを吸気中に還元するためのガス還元管が吸気マニホールドよりも上方に突出してしまう。このため、工場の組立ラインにおいて吸気マニホールドの上方にエアクリーナ等の吸気系部品を組み付ける際に作業者はＰＣＶバルブやガス還元管と吸気系部品とが干渉しないよう慎重に組み付ける必要があり、その分だけ組付作業性が悪くなってしまう。

又、ＰＣＶバルブやガス還元管は吸気マニホールドとは別に組み付ける必要があるため、組付工数が増加するという問題もあった。

従って、本発明の第１の目的とする処は、吸気系部品の組付作業性の向上と組付工数の削減を図ることができるエンジンのブローバイガス還元装置を提供することにある。

更に、特許文献１において提案された構成では、ＰＣＶバルブがエンジン最上部のヘッドカバーに取り付けられているため、該ＰＣＶバルブやこれに接続されたガス還元管が走行風によって冷却され、寒冷時にはＰＣＶバルブやガス還元管の内部で液化した水分が凍結し、ＰＣＶバルブやガス還元管に目詰まりが生じてブローバイガスが吸気中に安定的に還元されないという問題が発生する可能性がある。

従って、本発明の第２の目的とする処は、ＰＣＶバルブやガス還元管の内部での水分の凍結を防いでブローバイガスの吸気中への安定した還元を実現することができるブローバイガス還元装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、ブローバイガス通路を介してクランク室に連通するブリーザ室と、該ブリーザ室とサージタンクとを接続するガス還元管と、該ガス還元管に設けられたＰＣＶバルブを含んで構成されるエンジンのブローバイガス還元装置において、前記ブリーザ室をシリンダヘッドの吸気ポートの下方に形成し、該ブリーザ室を前記シリンダヘッドの吸気側端面に開口させるとともに、その開口部を吸気マニホールドに一体に形成された取付フランジで閉鎖したことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記ＰＣＶバルブを前記吸気マニホールドの取付フランジに取り付けたことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記ＰＣＶバルブを前記吸気マニホールドの取付フランジの下部且つ吸気マニホールドの分岐管によって上方と側方が囲まれる部分に取り付けるとともに、該ＰＣＶバルブから延びる前記ガス還元管を前記サージタンクに向かって下がるよう斜めに配設したことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記ガス還元管を平面視で略一直線状に配設したことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項３又は４記載の発明において、前記ＰＣＶバルブと前記ガス還元管を前記吸気マニホールドの複数の分岐管の間に配置するとともに、前記分岐管の間に形成される隙間を塞ぐようにエアクリーナを吸気マニホールドの上方に配置したことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、新たな部品を追加することなく、吸気マニホールドの取付フランジを有効に利用してブリーザ室の開口部を閉鎖することができ、シリンダヘッドの鋳造による成形が容易化する。又、ブリーザ室をシリンダヘッドの吸気ポートの下方に形成することによってエンジンの全高を低く抑えることができ、車両のフロントフードのデザインに制約を与えることがない。

請求項２記載の発明によれば、ＰＣＶバルブを吸気マニホールドの取付フランジに取り付けたため、工場の組立ラインにおいて吸気マニホールドやＰＣＶバルブ、ガス還元管等を組み付ける場合、ＰＣＶバルブとガス還元管を吸気マニホールドに予め組み付けておき、これらが組み付けられた吸気マニホールドをエンジンに取り付けることによってブローバイガス還元装置を一度に組み付けることができ、組付作業性の向上と組付工数の削減を図ることができる。

請求項３記載の発明によれば、ＰＣＶバルブを吸気マニホールドの取付フランジの下部且つ吸気マニホールドの分岐管によって上方と側方が囲まれる部分に取り付けるとともに、該ＰＣＶから延びるガス還元管をサージタンクに向かって下がるよう斜めに配設したため、ＰＣＶバルブやガス還元管が吸気マニホールドの突出することがない。このため、工場の組立ラインにおいて吸気マニホールドの上方にエアクリーナ等の吸気系部品を組み付ける際に作業者はＰＣＶバルブやガス還元管と吸気系部品との干渉を気にすることなく作業性良く吸気系部品を組み付けることができる。

又、ガス還元管をサージタンクに向かって下がるよう斜めに配設したため、ガス還元管の内部で液化した水分をガス還元管内で滞留させることなく自重でサージタンク側へと流すことができ、ガス還元管の目詰まりを防いでブローバイガスをサージタンクへと安定的に流して吸気中に還元することができる。

更に、ＰＣＶバルブが走行風を直接受けない吸気マニホールドの取付フランジの下部に取り付けたため、該ＰＣＶバルブやこれに接続されたガス還元管が走行風によって冷却されることがなく、寒冷時であってもＰＣＶバルブやガス還元管の内部で液化した水分が凍結することがない。このため、ガス還元管に目詰まりが発生することがなく、ブローバイガスがガス還元管を通ってサージタンクへと安定的に流れる。

請求項４記載の発明によれば、ガス還元管を平面視で略一直線上に配設したため、該ガス還元管に車幅方向に湾曲や屈曲する箇所がなく、ガス還元管の内部で液化した水分をガス還元管内で滞留させることなく自重でサージタンク側へと流すことができ、ガス還元管の目詰まりを防ぐことができる。

請求項５記載の発明によれば、吸気マニホールドの分岐管の間に形成される隙間がエアクリーナによって塞がれ、その隙間にはエンジンからの熱気がこもるため、その隙間に配置されたＰＣＶバルブとガス還元管が暖められ、特に寒冷時にＰＣＶバルブやガス還元管の内部で液化した水分の凍結によるＰＣＶバルブやガス還元管の目詰まりが防がれ、ブローバイガスをサージタンク側へと安定的に流すことができる。

本発明に係るブローバイガス還元装置を備えたエンジンを搭載した車両前部の右側面図である。 本発明に係るブローバイガス還元装置を備えたエンジンを搭載した車両前部の平面図である。 本発明に係るブローバイガス還元装置を備えたエンジンの吸気系の構成を示す分解斜視図である。 本発明に係るブローバイガス還元装置を備えたエンジンにおけるブローバイガスの流れを示す模式的断面図である。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係るブローバイガス還元装置を備えたエンジンを搭載した車両前部の右側面図、図２は同車両前部の平面図、図３は本発明に係るブローバイガス還元装置を備えたエンジンの吸気系の構成を示す分解斜視図、図４は同エンジンにおけるブローバイガスの流れを示す模式的断面図である。

図１及び図２に示すように、車両１前部のエンジンルーム２内には駆動源であるエンジン３が横置き状態で搭載されている。このエンジン３は４サイクル４気筒エンジンであり、図１及び図４に示すように、そのシリンダブロック４の上部にはシリンダヘッド５が被着され、該シリンダヘッド５の上部はヘッドカバー６によって覆われている。又、シリンダブロック４の下部にはクランクケース７が取り付けられており、該クランクケース７の下面にはオイルパン８が結着されている。

ところで、シリンダブロック４には４つの気筒が車幅方向に並設されており、図４に示すように、各気筒のシリンダ９にはピストン１０が上下動可能に嵌挿されている。そして、各ピストン１０はコンロッド１１を介してクランク軸１２に連結されており、ピストン１０のシリンダ９内での上下往復運動はコンロッド１１によってクランク軸１２の回転運動に変換される。

又、図４に示すように、シリンダヘッド５には各気筒ごとに吸気ポート１３と排気ポート１４及び燃焼室１５がそれぞれ形成されており、吸気ポート１３と排気ポート１４はシリンダヘッド５の上部に回転可能に配された吸気カム軸１６と排気カム軸１７を含む動弁機構によって適当なタイミングで開閉され、これによって各シリンダ９において所要のガス交換がなされる。

更に、シリンダヘッド５の後面（吸気側端面）に開口する４つの前記吸気ポート１３には吸気マニホールド１８の４本の分岐管１８ａがそれぞれ接続されるが、４本の分岐管１８ａの一端には幅方向に長い矩形プレート状の取付フランジ１８ｂが一体に形成されており、この取付フランジ１８ｂをシリンダヘッド５の後面に取り付けることによって吸気マニホールド１８の各分岐管１８ａがシリンダヘッド５の各吸気ポート１３に接続される。そして、吸気マニホールド１３の分岐管１３ａはシリンダヘッド５から湾曲しながら下方へと延びており、その端部はサージタンク１９に接続されている。

図３に示すように、上記サージタンク１９の上部にはスロットルボディ２０が取り付けられており、このスロットルボディ２０の上部であって、且つ、吸気マニホールド１８の上方には、矩形ボックス状のエアクリーナ２１が図２に示すように吸気マニホールド１８の各分岐管１８ａの間に形成される隙間を上方から覆うように配設されている。そして、図２に示すように、エアクリーナ２１には吸気ダクト２２が接続されており、該吸気ダクト２２はその端部が車両１の前部において大気中に開口している。尚、スロットルボディ２０には図４に示すスロットルバルブ２３が収容されている。

他方、図１に示すように、シリンダヘッド５の前面（排気側端面）に開口する前記排気ポート１４には排気マニホールド２４が接続されており、図示しないが、排気マニホールド２４は１本の排気管に接続され、排気管は車両１の後方へと延びて大気中に開口している。

以上のように構成されたエンジン３が駆動されると、該エンジン３内に発生する吸気負圧に引かれて新気（吸気）が吸気ダクト２２の開口部から吸気ダクト２２内へと取り入れられ、この新気は吸気ダクト２２を通ってエアクリーナ２１へと導入される。そして、エアクリーナ２１に導入された新気は、該エアクリーナ２１に内蔵された不図示のフィルタエレメントを通過することによって浄化された後、スロットルボディ２０においてスロットルバルブ２３によって計量され、サージタンク１９から吸気マニホールド１８の各分岐管１８ａを経てシリンダヘッド５の各吸気ポート１３に導入される。

エンジン３においては、新気がシリンダヘッド５の各吸気ポート１３を流れる過程で不図示のインジェクタによって燃料が噴射されることによって所定の空燃比（Ａ／Ｆ）の混合気が形成され、この混合気は、吸気ポート１３が不図示の吸気バルブによって開けられると燃焼室１５内に供給され、圧縮工程においてシリンダ９内を上動するピストン１０によって圧縮された後に不図示の点火プラグによって着火燃焼せしめられる。そして、燃焼室１５での混合気の燃焼によって発生した排気ガスは、シリンダヘッド５の排気ポート１４が不図示の排気バルブによって開けられると排気ポート１４へと噴出し、排気マニホールド２４から不図示の排気管へと流れて大気中に排出される。

以後、上記と同様の動作が繰り返されることによってエンジン３が連続運転されるが、このエンジン３の動作中においてピストン１０とシリンダ９の間からクランク室２５（図４参照）内に漏れ出るブローバイガスは多量のＨＣを含むため、このブローバイバスを吸気負圧を利用して吸気中に還元するブローバイガス還元装置が設けられている。

以下、本発明に係るブローバイガス還元装置について説明する。

ブローバイガスにはオイルが伴走し易いため、ブローバイガスを吸気中に還元する前に該ブローバイガスに含まれるオイルを分離して除去する必要があり、本実施の形態は、ブローバイガスからオイルを分離するためのブリーザ室２６をシリンダヘッド５の吸気ポート１３の下方に形成し、該ブリーザ室２６をシリンダヘッド５の吸気側端面である後面に開口させるとともに、その開口部を吸気マニホールド１８に一体に形成された取付フランジ１８ｂで閉鎖したことを特徴とする。

上記ブリーザ室２６は、図１及び図４に示すように、シリンダヘッド５とシリンダブロック４及びクランクケース７にそれぞれ形成されたブローバイガス通路２７，２８，２９を介してクランク室２５に連通するとともに、吸気マニホールド１８の取付フランジ１８ｂに取り付けられたＰＣＶバルブ３０と該ＰＣＶバルブ３０から延びるガス還元管３１によって前記サージタンク１９に接続されている。

ここで、図３に示すように、ＰＣＶバルブ３０は吸気マニホールド１８の取付フランジ１８ｂの下部且つ吸気マニホールド１８の分岐管１８ａによって上方と側方が囲まれる部分に取り付けるとともに、該ＰＣＶバルブ３０から延びる前記ガス還元管３１は、図１及び図３に示すように、サージタンク１９に向かって下がるよう斜めに配設されている。又、このガス還元管３１は、図２に示すように、ＰＣＶバルブ３０からサージタンク１９まで平面視で略一直線状に配設されている。

更に、本実施の形態では、図２及び３に示すように、ＰＣＶバルブ３０とガス還元管３１は吸気マニホールド１８の複数の分岐管１８ａの間に配置されるとともに、各分岐管１８ａの間に形成される隙間を塞ぐようにエアクリーナ２１が吸気マニホールド１８の上方に配置されている。

他方、図４に示すように、エアクリーナ２１からは新気導入管３２が延びており、この新気導入管３２は、ヘッドカバー６の上部に形成された新気側ブリーザ室３３に接続されている。そして、新気側ブリーザ室３３は、バッフルプレート３４に形成されたブリーザ孔３４ａを介してヘッドカバー６及びシリンダヘッド５内に連通しており、シリンダヘッド５内は該シリンダヘッド５とシリンダブロック４及びクランクケース７にそれぞれ形成された新気通路３５，３６，３７を介してクランク室２５に連通している。

而して、エンジン３が駆動されると、エアクリーナ２１に導入された新気の一部は、図４に白抜き矢印にて示すように、新気導入管３５〜３７を通ってヘッドカバー６の上部に形成された新気側ブリーザ室３３に導入される。そして、新気側ブリーザ室３３に導入された新気は、バッフルプレート３４に形成されたブリーザ孔３４ａからヘッドカバー６とシリンダヘッド５及び新気通路３５〜３７を通ってクランク室２５へと導入され、ピストン１０とシリンダ９の間からクランク室２５へと漏れ出たブローバイガスをブローバイガス通路２９側へと押し流す。

クランク室２５に導入される新気によってブローバイガス通路側２９へと押し流されたブローバイガスは、図４に矢印にて示すようにブローバイガス通路２９，２８，２７を通ってシリンダヘッド５に形成されたブリーザ室２６へと流入し、このブリーザ室２６においてオイル分が分離して除去される。そして、オイル分が除去されたブローバイガスは、ＰＣＶバルブ３０によって流量が制御された後にガス還元管３１を通ってサージタンク１９へと戻され、サージタンク１９内の新気（吸気）に還元されてエンジン３での燃焼に供される。尚、ブリーザ室２６においてブローバイガスから分離されたオイルは、自重によってブローバイガス通路２７〜２９を落下してオイルパン８内に回収される。

以上において、本実施の形態に係るブローバイガス還元装置においては、シリンダヘッド５の吸気ポート１３の下方に形成されたブリーザ室２６をシリンダヘッド５の後面（吸気側端面）に開口させるとともに、その開口部を吸気マニホールド１８に一体に形成された取付フランジ１８ｂで閉鎖する構成を採用したため、新たな部品を追加することなく、既存の吸気マニホールド１８の取付フランジ１８ｂを有効に利用してブリーザ室２６の開口部を閉鎖することができ、シリンダヘッド５の鋳造による成形が容易化する。そして、ブリーザ室２６をシリンダヘッド５の吸気ポート１３の下方に形成することによってエンジン３の全高を低く抑えることができ、車両１のフロントフードのデザインに制約を与えることがない。

又、本実施の形態では、ＰＣＶバルブ３０を吸気マニホールド１８の取付フランジ１８ｂに取り付けたため、工場の組立ラインにおいて吸気マニホールド１８やＰＣＶバルブ３０、ガス還元管３１等を組み付ける場合、ＰＣＶバルブ３０とこれに接続されるガス還元管３１を吸気マニホールド１８に予め組み付けておき、これらが組み付けられた吸気マニホールド１８をエンジン３に取り付けることによってブローバイガス還元装置を一度に組み付けることができ、該ブローバイガス還元装置の組付作業性の向上と組付工数の削減を図ることができる。

更に、本実施の形態では、ＰＣＶバルブ３０を吸気マニホールド１８の取付フランジ１８ｂの下部且つ吸気マニホールド１８の分岐管１８ａによって上方と側方が囲まれる部分に取り付けるとともに、該ＰＣＶバルブ３０から延びるガス還元管３１をサージタンク１９に向かって下がるよう斜めに配設したため、ＰＣＶバルブ３０やガス還元管３１が吸気マニホールド１８の上方に突出することがない。このため、工場の組立ラインにおいて吸気マニホールド１８の上方にエアクリーナ２１等の吸気系部品を組み付ける際に作業者はＰＣＶバルブ３０やガス還元管３１と吸気系部品との干渉を気にすることなく作業性良く吸気系部品を組み付けることができる。

そして、ガス還元管をサージタンクに向かって下がるよう斜めに配設したため、ガス還元管の内部で液化した水分をガス還元管内で滞留させることなく自重でサージタンク側へと流すことができ、ガス還元管の目詰まりを防いでブローバイガスをサージタンクへと安定的に流して吸気中に還元することができる。

又、ＰＣＶバルブ３０が走行風を直接受けない吸気マニホールド１８の取付フランジ１８ｂの下部に取り付けたため、該ＰＣＶバルブ３０やこれに接続されたガス還元管３１が走行風によって冷却されることがなく、寒冷時であってもＰＣＶバルブ３０やガス還元管３１の内部で液化した水分が凍結することがない。このため、ＰＣＶバルブ３０やガス還元管３１に目詰まりが発生することがなく、ブローバイガスがガス還元管３１を通ってサージタンク１９へと安定的に流れる。そして、本実施の形態では、ガス還元管３１を平面視で略一直線状に配設したため、該ガス還元管３１に車幅方向に湾曲や屈曲する箇所がなく、ガス還元管３１の内部で液化した水分を該ガス還元管３１内で滞留させることなく自重でサージタンク１９側へと流すことができ、ガス還元管３１の目詰まりを効果的に防ぐことができる。

更に、本実施の形態では、エアクリーナ２１を吸気マニホールド１８の分岐管１８ａの間に形成される隙間を上方から覆うように吸気マニホールド１８の上方に配置したため、吸気マニホールド１８の分岐管１８ａの間の隙間にはエンジン３からの熱気がこもる。このため、その隙間に配置されたＰＣＶバルブ３０とガス還元管３１が熱気によって暖められ、特に寒冷時にＰＣＶバルブ３０やガス還元管３１の内部で液化した水分の凍結によるＰＣＶバルブ３０やガス還元管３１の目詰まりが防がれ、ブローバイガスをサージタンク１９側へと安定的に流すことができるという効果が得られる。

尚、以上は本発明を４気筒エンジンに設けられたブローバイガス還元装置に対して適用した形態について説明したが、本発明は、４気筒エンジン以外の他の任意の多気筒エンジンに設けられたブローバイガス還元装置に対しても同様に適用可能であることは勿論である。

１ 車両
２ エンジンルーム
３ エンジン
４ シリンダブロック
５ シリンダヘッド
６ ヘッドカバー
７ クランクケース
８ オイルパン
９ シリンダ
１０ ピストン
１１ コンロッド
１２ クランク軸
１３ 吸気ポート
１４ 排気ポート
１５ 燃焼室
１６ 吸気カム軸
１７ 排気カム軸
１８ 吸気マニホールド
１８ａ 吸気マニホールドの分岐管
１８ｂ 吸気マニホールドの取付フランジ
１９ サージタンク
２０ スロットルボディ
２１ エアクリーナ
２２ 吸気ダクト
２３ スロットルバルブ
２４ 排気マニホールド
２５ クランク室
２６ ブリーザ室
２７〜２９ ブローバイガス通路
３０ ＰＣＶバルブ
３１ ガス還元管
３２ 新気導入管
３３ 新気側ブリーザ室
３４ バッフルプレート
３４ａ バッフルプレートのブリーザ孔
３５〜３７ 新気通路

Claims (5)

1. ブローバイガス通路を介してクランク室に連通するブリーザ室と、該ブリーザ室とサージタンクとを接続するガス還元管と、該ガス還元管に設けられたＰＣＶバルブを含んで構成されるエンジンのブローバイガス還元装置において、
   前記ブリーザ室をシリンダヘッドの吸気ポートの下方に形成し、該ブリーザ室を前記シリンダヘッドの吸気側端面に開口させるとともに、その開口部を吸気マニホールドに一体に形成された取付フランジで閉鎖したことを特徴とするエンジンのブローバイガス還元装置。
2. 前記ＰＣＶバルブを前記吸気マニホールドの取付フランジに取り付けたことを特徴とする請求項１記載のエンジンのブローバイガス還元装置。
3. 前記ＰＣＶバルブを前記吸気マニホールドの取付フランジの下部且つ吸気マニホールドの分岐管によって上方と側方が囲まれる部分に取り付けるとともに、該ＰＣＶから延びる前記ガス還元管を前記サージタンクに向かって下がるよう斜めに配設したことを特徴とする請求項１又は２記載のエンジンのブローバイガス還元装置。
4. 前記ガス還元管を平面視で略一直線状に配設したことを特徴とする請求項３記載のエンジンのブローバイガス還元装置。
5. 前記ＰＣＶバルブと前記ガス還元管を前記吸気マニホールドの複数の分岐管の間に配置するとともに、前記分岐管の間に形成される隙間を塞ぐようにエアクリーナを吸気マニホールドの上方に配置したことを特徴とする請求項３又は４記載のエンジンのブローバイガス還元装置。
   

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