JP2012117451A - Ｐｃｖ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】従来のＰＣＶホースを省略する構造では、シール材が必要であったり、グロメット等の取付部品が必要であるという課題があった。また、同時に組付けが悪くなったり、ＰＣＶバルブが困難になってサービス性が低下するという課題があった。
【解決手段】ＰＣＶ室とインテークマニホールドとの間を連通する連通路をシリンダヘッド内に設け、前記インテークマニホールドのエンジン取付フランジ内にブランチ管の開口と共に前記連通路との接続口を並設し、ＰＣＶバルブを前記シリンダヘッド側の前記連通路に螺着し、前記ＰＣＶバルブの前記インテークマニホールド側の端部と前記インテークマニホールドとの間の隙間寸法が、前記連通路に螺着した前記ＰＣＶバルブの螺着寸法より小さいことを特徴とするＰＣＶ構造を提供する。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関（以後「エンジン」ともいう。）のブローバイガスを還流させる構造に関するもので、特にＰＣＶ方式でブローバイガスを吸気側に還流させるＰＣＶ構造に関するものである。

内燃機関（以後「エンジン」ともいう）の特に４サイクルエンジンでは、クランク室内に未燃焼のガスであるブローバイガスが漏洩することが知られている。ブローバイガスは、燃料成分と共に、未燃焼のＨＣ（Ｈｙｄｒｏ Ｃａｒｂｏｎ）や煤を含有するため、放置しておくと、クランク室内の潤滑油を劣化させるという問題がある。したがって、このブローバイガスは何らかの方法で処理しなければならない。

ブローバイガスの処理方法にはいくつかの基本的な方法が提案されているが、近年では、インテークマニホールドの負圧を利用して、クランク室からブローバイガスを吸出すと共に、エアクリーナー直後から得た新気をクランク室内に導入するＰＣＶ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｃｒａｎｋｒｏｏｍ Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ）方式が多用される。

図４に従来のＰＣＶ構造の模式図を示す。エンジン１００はヘッドカバー１０５と、シリンダヘッド１０３、シリンダブロック１０２、オイルパン１０６から構成される場合を例示している。クランク室１０７はシリンダブロック１０２とオイルパン１０６の間に形成される。また、シリンダブロック１０２とシリンダヘッド１０３には、チェーンケース１０４が形成される。クランク軸からの回転を、カムシャフトを駆動するギアに伝えるためである。

シリンダヘッド１０３には、チェーンケース１０４に隣接してカムとカムシャフトが配置されるカム室１０３ａが形成される。ヘッドカバー１０５は、チェーンケース１０４とカム室１０３ａを覆う。クランク室１０７内で発生しブローバイガス滞留領域１１２に滞留していたブローバイガス１１１はチェーンケース１０４を通じてヘッドカバー１０５に設けられたＰＣＶバルブ１１８に到達し、ＰＣＶバルブ１１８を介して、インテークマニホールド１０８に吸引される。なお、ＰＣＶバルブ１１８からインテークマニホールド１０８までの間はＰＣＶホース１２０によって連結される。

一方、エアクリーナ１０９直後から得られた新気１１４はＰＣＶバルブ１１８と独立に設けられた新気吸入口１２１からヘッドカバー１０５に導入され、カム室１０３ａ、シリンダブロック１０２を経由してクランク室１０７に到達する。なお、新気１１４は、カム室１０３ａ、シリンダブロック１０２では符号１１５で表した。

しかし、このような構造にした際には、ＰＣＶホース１２０がＰＣＶバルブ１１８からインテークマニホールド１０８までの間で、剥き出しとなる。これは、保守点検中に工具や隣接する部材等がＰＣＶホース１２０に触って、ＰＣＶホース１２０が損傷を受けるおそれや、ＰＣＶホース１２０が外気にあたり、冷却されて内部の水分が凍結し、ＰＣＶホース１２０が詰まってしまう場合が考えられる。

そこで、ＰＣＶホースを省略し、エンジン側のＰＣＶバルブから直接吸気側に連通させる発明が提案されている。特許文献１には、サージタンクとＰＣＶバルブを直接連通させる発明が開示されている。ここでは、シリンダヘッドの上部に吸気系を配設する構造とし、シリンダヘッドカバーにＰＣＶバルブの基端部を設け、ＰＣＶバルブの先端部は吸気系部材内に貫設される。このような構造にすることによって、ＰＣＶパイプを省略し、ＰＣＶパイプが存在することによって生じる弊害を除去するようにしている。

また特許文献２には、シリンダヘッドとインテークマニホールドを一体形成し、その間の仕切壁にＰＣＶバルブが貫設される。このような構造でも、ＰＣＶホースが省略されるので、ＰＣＶパイプが存在することによって生じる弊害は除去される。

特開平０６−２２９２２１号公報 特開平１１−１１７７２２号公報

しかし、特許文献１のような構造であると、ＰＣＶバルブと吸気系の各部材の接合部にはシール材が必要となる。ブローバイガスは未燃焼のＨＣ等を含むので、接合部からのガス漏れは防止しなければならないからである。これは、シール材分だけコストが高くなり、部品点数も増加する。また、ＰＣＶバルブが吸気系の部材を支持する構造となるため、組付け性が悪いという課題が生じる。

また、特許文献２のようにシリンダヘッドとインテークマニホールドを一体形成すると、仕切壁にＰＣＶバルブを取り付けるグロメットが必要となる。これは同じくコスト高と部品点数の増加という課題が生じる。さらに、このような構造では、ＰＣＶバルブがシリンダヘッド内にあるので、交換は容易でなく、保守の容易性（サービス性）が悪いという課題が生じる。

本発明は上記の課題に鑑み想到されたものであり、ＰＣＶホースを省略できる構造であって、なおかつ部品点数の増加、組付け性の悪化、サービス性の低下という課題を生じることなく、ブローバイガスを吸気系に還流させることのできるＰＣＶ構造を提供するものである。

より具体的に本発明のＰＣＶ構造は、
シリンダヘッド上部のヘッドカバー内にクランクルームからのブローバイガスを一時貯留するＰＣＶ室を備え、前記ＰＣＶ室内のブローバイガスを前記シリンダヘッドに接続されたインテークマニホールドへ還流させる還流路を備える内燃機関のＰＣＶ構造であって、
前記ＰＣＶ室と前記インテークマニホールドとの間を連通する連通路を前記シリンダヘッド内に設け、
前記インテークマニホールドのエンジン取付フランジ内にブランチ管の開口と共に前記連通路との接続口を並設し、
ＰＣＶバルブを前記シリンダヘッド側の前記連通路に螺着し、
前記ＰＣＶバルブの前記インテークマニホールド側の端部と前記インテークマニホールドとの間の隙間寸法が、前記連通路に螺着した前記ＰＣＶバルブの螺着寸法より小さいことを特徴とする。

本発明のＰＣＶ構造では、従来のＰＣＶホースをシリンダヘッド内に構築するため、ブローバイガスの通路が隣接する部材等に触れて破損したり、冷気にあたって内部で水分が凍結し通路が塞がるといった弊害は回避することができる。したがって、ＰＣＶホースのプロテクタ等が不要となるので、軽量且つコンパクトな設計が可能となる。

また、ＰＣＶバルブは、シリンダヘッドのフランジに螺着されるので、取付のための部品は必要としない。特に、ブローバイガスの通路は、インテークマニホールドの取付フランジ内に設けられるので、仮にガス漏れが生じたとしても、インテークマニホールド内にしか漏れ出さない。つまり、インテークマニホールドとエンジン側の取付は十分気密に取り付けられるので、ＰＣＶバルブを取り付けるためのガスケットやグロメットといったシール材は不要である。

また、ＰＣＶバルブのシリンダヘッド側への螺着深さである螺着寸法は、ＰＣＶバルブ先端とインテークマニホールドの内壁との間の隙間寸法より大きいので、もしＰＣＶバルブの螺着部が緩んだとしても、ＰＣＶバルブはインテークマニホールド内に落下することなく、保守不要の構造を提供することができる。

また、ＰＣＶバルブはインテークマニホールドを取り外せば、交換できるので、従来のＰＣＶホースのない構造と比較して、サービス性は高いという効果を奏する。

また、上記のように取付のための部品を新たに必要としないので、コストダウンに大変効果的である。

本発明のＰＣＶ構造を示す概略図である。 ＰＣＶ室からサージタンクまでの連通路を示す概略図である。 インテークマニホールド側の取付フランジの正面図である。 従来のＰＣＶ構造を示す図である。

以下、図面を用いて本発明を説明するが、以下の説明による実施形態は、本発明の一実施形態を例示するだけであり、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、変更されてもよい。

図１には、本発明のＰＣＶ構造を搭載したエンジンの概略構成図を示す。エンジン２には、インテークマニホールド３とエキゾーストマニホールド（図示せず）が連結されている。インテークマニホールド３内にはサージタンク４が形成されていてもよい。また、インテークマニホールド３にはスロットルボディー５が連結されている。スロットルボディー５の上流には、エアクリーナ６が連結されている。

エンジン２は、ヘッドカバー８、シリンダヘッド９、シリンダブロック１０、オイルパン１１で形成されている場合を示すが、ロアブロックが追加される構成など、これ以外の構成であってもよい。オイルパン１１はエンジン２各部に供給するオイルを貯留しておく場所である。シリンダブロック１０は図示しないシリンダが形成され、ピストンが上下運動を行う。シリンダブロック１０とオイルパン１１の間に形成された空間がクランク室１２である。クランク室１２にはピストンの上下運動を回転運動に変換するクランク軸（図示せず）が配置されている。

また、シリンダブロック１０内にはエンジン２上部まで運ばれ、カムなどの駆動部分に供給されたオイルが最下方のオイルパン１１に戻るためのオイル落とし孔１３が形成されている。

シリンダブロック１０の上方にはシリンダヘッド９が配置さている。シリンダヘッド９には、点火プラグ孔と、シリンダへの吸気・排気経路（図示せず）とそれらの経路を開閉する吸気・排気弁（図示せず）とそれらの弁を駆動するカム、さらにそのカムを駆動するカムシャフトなどが配置される。

シリンダヘッド９とシリンダブロック１０には、隣接してチェーンケースが形成される。クランク軸の回転をカムシャフトに伝えるためである。シリンダヘッド９では、チェーンケースに隣接してカム室が形成される。なお、図１では、チェーンケースは紙面裏側若しくは紙面手前側になるために図示していない。

ヘッドカバー８は、シリンダヘッド９を覆うように締結固定される。したがって、ヘッドカバー８はカム室とチェーンケースの両方を覆う。ヘッドカバー８には、エアクリーナ６より下流側に連通した新気管７の接続口７ａが形成されている。

ヘッドカバー８内では、新気が通過する新気通路とブローバイガスが通過するブローバイガス通路が区分けされる。クランク室１２に貯留したブローバイガスを外部から取り入れた新気に、効率的に交換するためである。区分けされる方法については、特に限定されるものではなく、区分けのためのプレートを配したり、ヘッドカバー８の内壁に区分けされた通路を形成しておいてもよい。なお、図１では、新気を符号１６で表し、ブローバイガスを符号１７で表す。

本発明のＰＣＶ構造では、ヘッドカバー８内にＰＣＶ室２０が形成される。ＰＣＶ室２０はヘッドカバー８内において、ブローバイガス１７を一時貯留させておく空間である。ＰＣＶ室２０は、ヘッドカバー８の内壁と、シリンダヘッド９内に配置したプレート等で形成するのが好適であるが、その他の方法で形成してもよい。ＰＣＶ室２０は、完全に密閉されている必要はなく、実質的にヘッドカバー８内の新気１６のための通路と遮弊されていればよい。

クランク室１２に貯留したブローバイガス１７は、インテークマニホールド３で生じる負圧によって引き出される。このブローバイガス１７には、オイル等も含まれる。そこで、ＰＣＶ室２０は、ブローバイガス１７を一時集めてオイル落としを行う。また、ＰＣＶ室２０からブローバイガス１７を吸気側（インテークマニホールド３）に送る。

従って、ＰＣＶ室２０には、クランク室１２からのブローバイガス１７の吸引口２０ａと、インテークマニホールド３側に通じる連通路２２の入り口２２ａが形成されている。また、ＰＣＶ室２０には、オイル落とし孔用の開口が形成されていてもよい。なお、ブローバイガス１７の吸引口２０ａは、直接クランク室１２との間で貫通孔を有する必要はない。例えば、ブローバイガス１７のエンジン２内の通路として、チェーンケースなどが予定されている場合は、チェーンケースに対して貫通孔を有し、その吸引口がＰＣＶ室２０に形成されていてもよい。

インテークマニホールド３側に通じる連通路２２は、ヘッドカバー８内からシリンダヘッド９の壁内に内設される。したがって、このブローバイガス１７が通る連通路２２は、外部に露出していない。そのため、近接する他の部材に接触して損傷することはない。また、冬期に外気に触れる事で、内部が凍結することもない。仮に凍結したとしても、エンジン２が始動すると、その熱によって内部の凍結部分は解凍する。

連通路２２の他の開口２２ｂは、シリンダヘッドの側面連結されたインテークマニホールド３の取付フランジ２３内に開口される。この取付フランジ２３はエンジン２側に設けられる取付フランジである。この開口２２ｂの手前（ＰＣＶ室側）には、オイルパン１１まで通じるオイル落とし孔２５が形成される。ブローバイガス１７中のオイル分をさらに落とすためである。

次に本発明のＰＣＶ構造では、シリンダヘッド９にインテークマニホールド３が連結され、その連結フランジ内に連通路２２が設けられている。図２（ａ）には、エンジン２とインテークマニホールド３の接続部分を示す。シリンダヘッド９の壁内にＰＣＶ室２０に一方の入り口２２ａを有する連通路２２が形成されている。連通路２２は、シリンダヘッド９側面に設けられたインテークマニホールド３の取付フランジ２３に他方の開口２２ｂが設けられている。この他方の開口２２ｂの内壁には、ＰＣＶバルブ取付用のメスネジ溝２６が削成されている。

図３には、エンジン２の取付フランジ２３に接続される、インテークマニホールド３のエンジン取付フランジ２４の正面図を示す。インテークマニホールド３のエンジン取付フランジ２４には、各気筒に吸気を送るブランチ管の開口２７ａ〜２７ｃが形成されている。エンジン２側の取付フランジ２３には、このブランチ管の開口２７ａ〜２７ｃに対する開口が設けられている。なお、図３では、３気筒の場合を示す。

本発明のＰＣＶ構造では、このブランチ管の開口２７ａ〜２７ｃにブローバイガス１７が通る連通路２２に対する接続口２８が設けられている。すなわち、シリンダヘッド９の壁内に設けた連通路２２は、エンジン２側の取付フランジ２３の各気筒への開口に隣接して、開口２２ｂ（ブローバイガス放出口）を有する。ブローバイガス１７の通路をインテークマニホールド３の取付フランジ２４内に形成することで、ブローバイガス１７の連通路２２を気密を保ったまま接続するための部材や取付工数が不要となる。

より詳細には、接続口２８によってエンジン２側とインテークマニホールド３間に形成されるブローバイガス１７の通路は、各気筒への開口に並設されているので、インテークマニホールド３とシリンダヘッド９間に設けられたシール部材２９により、気密性が保たれる。したがって、ＰＣＶバルブ１を取り付ける際に、特別なシール材を必要としない。

再び図２に戻って、インテークマニホールド３の内部には、吸気の気流を整えるためにサージタンク４が形成されている。エンジン側の取付フランジ２３に設けられた連通路２２の開口２２ｂは、インテークマニホールド３側の取付フランジ２４の接続口２８からこのサージタンク４内に連通している。吸気の気流が整えられた箇所にブローバイガス１７を還流させるのが、各気筒に均一にブローバイガス１７を供給するのに好適であるからである。ただし、この開口２８はサージタンク４内に限定されるわけではなく、サージタンク４より上流に還流させてもよい。すなわち、インテークマニホールド３内に還流させればよい。また、インテークマニホールド３側の開口２８付近ではサージタンク４の内壁に開口２８を覆うように隆起部３０が形成されている。

ＰＣＶバルブ１には、シリンダヘッド９の開口２２ｂに固定するためオスネジ溝が形成されていて、シリンダヘッド９の連通路２２の開口２２ｂ内壁に削成されたメスネジ溝２６に螺着される。この場合にＰＣＶバルブ１のオスネジ溝が連通路２２の開口２２ｂ内壁に形成されたメスネジ溝２６に挿入された深さを螺着寸法３１と呼ぶ（図２（ｂ）参照）。螺着されたＰＣＶバルブ１の先端１ａは、インテークマニホールド３が連結された後は、サージタンク４内に配置されることになる。サージタンク４内の隆起部３０は、インテークマニホールド３が連結された際に、このＰＣＶバルブ１の先端１ａと干渉しないような大きさに形成されている。

さらに、隆起部３０は、隆起部３０とＰＣＶバルブ１の先端１ａとの間隔３２が、螺着寸法３１より小さくなるように形成されている。すなわち、隆起部３０は、ＰＣＶバルブ１がエンジン２側の開口２２ｂに螺着される際の螺着寸法３１より小さい間隔３２を有し、なおかつＰＣＶバルブ１の先端１ａとは干渉しない距離になるように形成されている。

このように構成すると、仮にＰＣＶバルブ１の螺着部分が緩んで、ＰＣＶバルブ１が抜けてきても、隆起部３０がＰＣＶバルブ１の先端１ａに当接し押さえるので、ＰＣＶバルブ１が脱着し、インテークマニホールド３内に落下するといったおそれがなくなる。すなわち、サージタンク４内の隆起部３０は、ＰＣＶバルブ１の落下防止ストッパーとして働く。

したがって、サージタンク４内の隆起部３０は、螺着したＰＣＶバルブ１が緩んで落下するのを防止することができれば、図２に示した形態に限定されることはない。例えば、所定の位置に配設した格子状のネットであってもよいし、ＰＣＶバルブ１の周囲が引っ掛かるような突起であってもよい。

ここで、ＰＣＶバルブ１の設置場所がサージタンク４内に限定されず、インテークマニホールド３内であればよいので、ＰＣＶバルブ１のインテークマニホールド３側の先端１ａと、ＰＣＶバルブ１が緩んできた時に最初に干渉するインテークマニホールド３内の部分との間を隙間寸法３２と呼び直す。たとえば、上記のように、螺着したＰＣＶバルブ１が緩んできた時に、サージタンク４内の隆起部３０とＰＣＶバルブ１の先端１ａが最初に干渉する場合においては、隆起部３０とＰＣＶバルブ１の先端１ａとの間の間隔が隙間寸法３２となる。

すなわち、ＰＣＶバルブ１とインテークマニホールド３内の関係を言い直すと、隙間寸法３２が螺着寸法３１より小さくなるように、構成されていると言える。

次に本発明のＰＣＶ構造の作用を説明する。クランク室１２内に漏れ出たブローバイガス１７は、エンジン回転数が低い場合に顕著に発生するとされている。このような状況下では、インテークマニホールド３内は各気筒の吸気の吸引によって負圧となっている。ＰＣＶバルブ１はエンジン２側からインテークマニホールド３側には開放となるため、連通路２２を通じてインテークマニホールド３と連通しているＰＣＶ室２０がエンジン２内部の気体の吸引源となる。

従ってクランク室１２内のブローバイガス１７は、チェーンケース等を通って、ＰＣＶ室２０に向かって吸引される。ＰＣＶ室２０に吸引されたブローバイガス１７は、さらにシリンダヘッド９の壁内に設けられた連通路２２を通り、インテークマニホールド３の取付フランジ２３に向かう。この連通路２２はシリンダヘッド９の壁内に設けられているので、隣接する部品等に触れて損傷したり、冷気にあたって、内部が凍結したり、保護のためのケース等の付属部品が必要になったり、といったことが不要となるのは既述したとおりである。

ＰＣＶバルブ１はインテークマニホールド３の取付フランジ２３に設けられた連通路２２の開口２２ｂに、その内壁に削成されたネジ溝に螺着して固定されている。ブローバイガス１７はこのＰＣＶバルブ１を通過して、サージタンク４内に導入される。サージタンク４内に導入されたブローバイガス１７は各気筒への吸気に混入される。

このＰＣＶバルブ１は、隙間寸法３２が螺着寸法３１より小さいので、もしＰＣＶバルブ１が緩んでも、サージタンク４（インテークマニホールド３）内に落下することがない。また、インテークマニホールド３を脱着すれば、ＰＣＶバルブ１を交換することができるので、サービス性も保持されている。

一方、スロットルが開いて吸気の流れが多い場合は、スロットルボディー５の上流は負圧になり、インテークマニホールド３内は与圧される。この場合はＰＣＶバルブ１はインテークマニホールド３からエンジン２側に吸気を伝えることがないので、連通路２２をブローバイガス１７が通過することはない。この場合は、エアクリーナ６より下流側に連通した新気管７を通じてブローバイガス１７は吸気に混入される。

以上の本発明のＰＣＶ構造では、エンジン２からインテークマニホールド３内にブローバイガス１７を還流させる際に、連通路２２のための部材や気密のための部材が必要ないので、部品コストや取付工数を省略することができ、低コスト化に寄与するものである。

本発明のＰＶＣ構造は、内燃機関のブローバイガス還流のために利用することができる。ガソリン車だけでなく、ディーゼル車においても、好適に利用することができる。

１ ＰＣＶバルブ
１ａ ＰＣＶバルブの先端
２ エンジン
３ インテークマニホールド
４ サージタンク
５ スロットルボディー
６ エアクリーナ
７ 新気管
７ａ 接続口
８ ヘッドカバー
９ シリンダヘッド
１０ シリンダブロック
１１ オイルパン
１２ クランク室
１３ オイル落とし孔
１６ 新気
１７ ブローバイガス
２０ ＰＣＶ室
２０ａ ブローバイガスの吸引口
２２ 連通路
２２ａ 連通路への入り口
２２ｂ （連通路の）他の開口
２３ 取付フランジ（エンジン側）
２４ 取付フランジ（インテークマニホールド側）
２５ オイル落とし孔
２６ メスネジ溝
２７ａ〜２７ｃ ブランチ管の開口
２８ 連通路に対するインテークマニホールド側の開口（接続口）
２９ シール部材
３０ 隆起部
３１ 螺着寸法
３２ 隙間寸法（間隔）

Claims (1)

1. シリンダヘッド上部のヘッドカバー内にクランクルームからのブローバイガスを一時貯留するＰＣＶ室を備え、前記ＰＣＶ室内のブローバイガスを前記シリンダヘッドに接続されたインテークマニホールドへ還流させる還流路を備える内燃機関のＰＣＶ構造であって、
   前記ＰＣＶ室と前記インテークマニホールドとの間を連通する連通路を前記シリンダヘッド内に設け、
   前記インテークマニホールドのエンジン取付フランジ内にブランチ管の開口と共に前記連通路との接続口を並設し、
   ＰＣＶバルブを前記シリンダヘッド側の前記連通路に螺着し、
   前記ＰＣＶバルブの前記インテークマニホールド側の端部と前記インテークマニホールドとの間の隙間寸法が、前記連通路に螺着した前記ＰＣＶバルブの螺着寸法より小さいことを特徴とするＰＣＶ構造。