JP2012145057A - ブローバイガス還元装置 - Google Patents

Abstract

【課題】逆止弁を使用することなく、新気通路内におけるブローバイガスの逆流を抑制し、スロットルバルブ上流にブローバイガスが流出することを抑制するブローバイガス還元装置を提供する。
【解決手段】クランクケース２ａ内へ新気を導入する新気導入通路２２を設け、新気導入通路２２の一端が吸気通路１５内に連通し、エンジンの燃焼室７から前記クランクケース２ａ内へ漏れ出たブローバイガスを、還元通路２５を介して前記燃焼室７へ還元するブローバイガス還元装置３０であって、前記新気導入通路２２に、同一圧力における逆流の流量を正流の流量よりも低減する制流部材２３を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明はブローバイガス還元装置、詳しくは、エンジンの燃焼室からクランクケース内へ漏れ出たブローバイガスを燃焼室へ還元するブローバイガス還元装置に関するものである。

従来、ブローバイガス還元装置として、クランク室と吸気通路におけるスロットルバルブより下流とを連通する還元通路と、吸気通路におけるスロットルバルブより上流とエンジンカバー内とを連通する新気通路と、エンジンカバー内とクランク室とを連通する通気孔と、前記還元通路の途中に設けたＰＣＶバルブと、前記新気通路の途中に設けた逆止弁と、で構成され、吸気通路内の吸気を、新気として、新気通路と通気孔を通ってクランク室内に導入し、クランク室内のブローバイガスを、還元通路と吸気通路を通じて、燃焼室に還元するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

ところで、スロットル開度を大きくした際などに、クランク室の圧力が吸気通路より高くなり、ブローバイガスが逆流（新気通路中における吸気通路方向への流れ）して、スロットルバルブ上流に流出すると、スロットルバルブにデポジットが蓄積する虞があるが、前記従来技術においては、前記新気通路中に吸気通路方向への流れを防止する逆止弁を設けることにより、スロットルバルブ上流へのブローバイガスの流出を抑制している。

特開２００９−１０３１１７号公報

前記従来技術における逆止弁は、その弁部が固着すると、吸気通路内の吸気をクランク室内へ導入する流量が減少する虞がある。

そこで、本発明は、逆止弁を使用することなく、新気通路内におけるブローバイガスの逆流を抑制し、スロットルバルブ上流にブローバイガスが流出することを抑制するブローバイガス還元装置を提供することを目的とするものである。

前記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、クランクケース内へ新気を導入する新気導入通路を設け、該新気導入通路の一端が吸気通路内に連通し、エンジンの燃焼室から前記クランクケース内へ漏れ出たブローバイガスを、還元通路を介して前記燃焼室へ還元するブローバイガス還元装置であって、
前記新気導入通路における前記吸気通路から前記クランクケース方向への流体の流れを正流、前記クランクケースから前記吸気通路方向への流体の流れを逆流とした場合に、
前記新気導入通路に、同一圧力における逆流の流量を正流の流量よりも低減する制流部材を設けたことを特徴とするものである。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記制流部材は、前記新気導入通路における正流時の上流から下流側に向うほど内径が縮径する縮径部を有することを特徴とするものである。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記縮径部の少なくとも一部において、流体が逆流方向に流れる際に、流れの剥離が生じることを特徴とするものである。

請求項４記載の発明は、請求項２又は３記載の発明において、前記制流部材を、板状の部材に前記縮径部を有する貫通穴を形成して構成したことを特徴とするものである。

請求項５記載の発明は、請求項２又は３記載の発明において、前記制流部材を筒体で形成し、筒体の一端部を前記新気導入通路内面に当接させ、筒体の少なくとも一部に、前記新気導入通路内面と離隔するように縮径して前記縮径部を形成したことを特徴とするものである。

請求項６記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記板状の部材に、前記貫通孔を複数設けたことを特徴とするものである。

請求項７記載の発明は、請求項４又は６記載の発明において、前記貫通孔は、板状の部材に打ち抜き加工を施すことにより形成されていることを特徴とするものである。

本発明は、前記新気導入通路に、同一圧力における逆流の流量を正流の流量よりも低減する制流部材を設けたことにより、ブローバイガスが、新気導入通路内を逆流し、スロットルバルブ上流に流出することを抑制することができる。そのため、前記従来技術の逆止弁のように、その弁部が固着して新気導入量が低減することを防止できる。

また、請求項４記載の発明によれば、更に、板状の部材に前記縮径部を有する貫通穴を形成して制流部材を構成したことにより、従来技術の逆止弁と比較して、構造が単純化でき、製造コストを低く抑えることができる。

本発明の実施例１のブローバイガス還元装置を有するエンジンの概略図。 本発明の実施例１のブローバイガス還元装置に用いる制流部材の縦断面図。 （ａ）図２の制流部材における正流方向への流れ、（ｂ）はその逆流方向への流れの解析結果。 図２の制流部材における圧力差と流量との関係を示す表。 本発明の実施例２の制流部材の斜視図。 図５の縦断面図。 図６の部分拡大縦断面図。 本発明の実施例３の制流部材の一例を示す斜視図。 図８の縦断面図。 図８の部分拡大縦断面図。 本発明の実施例４の制流部材の正面図。 図１１の縦断面図。

本発明を実施するための形態を図に示す実施例に基づいて説明する。
［実施例１］
図１乃至図４は、実施例１を示す。

図１は、本発明の実施例１のブローバイガス還元装置を有するエンジン１の概略図である。該エンジン１は、多気筒火花点火式エンジンであり、エンジン１を構成するエンジンブロック２には、複数のシリンダボア３が形成され、この各シリンダボア３内には、ピストン４が上下動可能に設けられている。前記エンジンブロック２の下部にはクランクケース２ａが設けられ、該クランクケース２ａには、内部にオイル５ａを貯留するオイルパン５が組み付けられ、このクランクケース２ａとオイルパン５でクランク室６が形成されている。

前記シリンダボア３内のピストン４の上側にはペントルーフ形状の燃焼室７が形成されている。また、エンジンブロック２の上部には、吸気ポート８及び排気ポート９が形成され、該吸気ポート８には吸気バルブ１０が開閉可能に、排気ポート９には排気バルブ１１が開閉可能に設けられている。前記吸気バルブ１０と排気バルブ１１は、周知の開閉機構１２により、前記ピストンの上下動に連動して開閉するようになっている。前記エンジンブロック２の上部には、前記開閉機構１２等を覆うエンジンカバー１３が設けられている。該エンジンカバー１３内は密閉され、その内部から外部へブローバイガス等が漏出しないようになっている。

前記エンジンブロック２には、前記燃焼室７内に燃料を供給する燃料供給手段（図示せず）と、燃焼室７内の燃料と吸気との混合気に点火する点火プラグ（図示せず）が設けられている。

前記吸気ポート８には、インテークマニホールド１５ａ及び吸気パイプ１５ｂ等により構成される吸気通路１５が接続されている。該吸気通路１５の入口部には、エアクリーナ１６が設けられ、吸気通路１５内のエアクリーナ１６より下流にはスロットルバルブ１８が設けられている。該スロットルバルブ１８は、運転席に設けられたアクセルペダルの操作に連動して開閉するようになっている。

前記スロットルバルブ１８より上流側の吸気通路１５内と前記エンジンカバー１３内との間には、これらを連通する第１通路２０が設けられ、エンジンブロック２には、前記クランク室６とエンジンカバー１３内とを連通する第２通路２１が設けられ、前記第１通路２０と第２通路２１により、吸気通路１５内の吸気を新気として、クランク室６内へ導入するための新気導入通路２２が構成されている。

この新気導入通路２２である第１通路２０の途中には、同一圧力、すなわち、流体の流れ方向への圧力差が同一の場合において、新気導入通路２２におけるクランク室６（エンジンカバー１３）側から吸気通路１５側方向への流れ（以下、逆流という）時の流体流量を、新気導入通路２２における吸気通路１５側からクランク室６（エンジンカバー１３）側方向への流れ（以下、正流という）時の流体流量よりも低減する制流部材２３が設けられている。該制流部材２３は、新気導入通路２２における流体の正流方向（図１の破線方向）への流れ時には、流れの剥離が生じないが、流体の逆流方向（図１の破線方向と反対方向）への流れ時には、流れの剥離を生じさせ、流体が通過する実質面積を、正流よりも逆流の際に小さくすることで、同一圧力において、新気導入通路２２における逆流時の流体流量を、正流時の流体流量よりも低減するようになっている。

前記スロットルバルブ１８より下流側の吸気通路１５内と前記エンジンカバー１３内とを連通する第３通路２５が設けられ、前記第２通路２１と第３通路２５により、クランク室６内のブローバイガスを吸気通路１５内へ戻すための還元通路２６が構成されている。前記第３通路２５の途中には、ブローバイガス流量を調整するＰＣＶバルブ２７が設けられている。

前記吸気通路１５、新気導入通路２２、制流部材２３、還元通路２６、ＰＣＶバルブ２７によりブローバイガス還元装置３０を構成している。

前記の構成により、吸気通路１５内の吸気は、新気として、第１通路２０と吸気通路１５との連通口から第１通路２０内に入り、エンジンカバー１３内、第２通路２１を通り、クランク室６内へと導入される。この新気により、燃焼室７からクランクケース２ａ内（クランク室６）へ漏れ出たブローバイガスは、図１の実線の矢印のように、第２通路２１、エンジンカバー１３内、第３通路２５を通り、スロットルバルブ１８より下流の吸気通路１５に戻された後に、吸気通路１５内の吸気と共に燃焼室７へ供給され、ブローバイガスは燃焼室７に還元される。

次に、前記制流部材２３について図２乃至４により詳述する。
この制流部材２３は、流体の正流方向（図２のＡ方向）への流れ時には、流れの剥離が生じないが、流体の逆流方向（図２のＢ方向）への流れ時には、流れの剥離を生じさせる縮径部２３ａを有する。該縮径部２３ａは、正流方向、すなわち、吸気通路１５側からクランク室６（エンジンカバー１３）側に向って縮径する断頭円錐の筒状に形成されている。縮径部２３ａの流体の流れ方向の軸心は、第１通路２０の流体の流れ方向の軸心と略同じに設定されている。

本実施例１の縮径部２３ａは、図２に示すように、制流部材２３の内面及び外面を、その全体に亘って、正流方向に向って一定の比率で縮径するテーパ状に形成され、縮径部２３ａの吸気通路１５側端（正流時における上流側端）２３ｃの内径は、第１通路２０の内径Ｌ１と略同じに設定されている。本実施例においては、第１通路２０の内径Ｌ１を１４ｍｍ、縮径部２３ａのエンジンカバー側端（正流時における下流側端）２３ｄの内径Ｌ２を６ｍｍとしたが、この縮径部２３ａのエンジンカバー側端２３ｄの内径Ｌ２は、正流時に吸気通路１５からの新気が、必要流量流れる径であれば、任意に設定することができ、異物による縮径部２３ａの目詰まりを防止するために２ｍｍ以上に設定することが好ましい。

また、縮径部２３ａの内面の第１通路２０の内面に対する角度αは、逆流時に縮径部２３ａの内側において、流れの剥離が生じる角度であれば任意の角度に設定することができ、好ましくは５°以上７０°以下とすると良く、本実施例１においては、８°に設定した。また、縮径部２３ａの軸方向の長さＬ３は、逆流時に縮径部２３ａの内側において、流れの剥離を生じさせることができれば、任意に設定することができる。

前記制流部材２３は、第１通路２０の内面に、溶接等の周知の固定手段により固設してもよいし、第１通路２０を軸心方向に分割し、その間から制流部材２３を挿入し、溶接等の周知の固定手段により固設してもよい。また、第１通路２０を軸心方向に２分割し、その分割された吸気通路１５（上流）側部材におけるエンジンカバー１３側端部を縮径して制流部材２３とし、この分割された上流側部材を、分割された下流側部材内に嵌合固定してもよい。

前記のように、第１通路２０の内径Ｌ１を１４ｍｍ、縮径部２３ａの正流時における下流側端の内径Ｌ２を６ｍｍ、縮径部２３ａの内面の第１通路２０の内面に対する角度αを８°とした制流部材２３を用いて、流体の流れの解析を行ったところ、図３（ａ）に示すように、流体の正流方向Ａへの流れ時には、流れの剥離が生じないが、図３（ｂ）に示すように、流体の逆流方向Ｂへの流れ時には、縮径部２３ａ内において、流れの剥離が生じた。

また、図３の実験に用いた制流部材２３を用いた場合の、圧力差と流量の関係を図４に示す。この図４から、流体の流れ方向への圧力差が同一の場合において、逆流時の流体の流量が、正流時の流体の流量よりも少ないことが分る。これは、縮径部２３ａにより、流体の正流方向への流れ時には、流れの剥離が生じないが、流体の逆流方向への流れ時には、流れの剥離を生じさせることにより、流体が通過する実質面積が、正流よりも逆流の際に小さくなるからである。これにより、吸気通路１５からの新気の流量を確保しつつ、ブローバイガスの逆流を抑制し、スロットルバルブ１８より上流へのブローバイガスの流出量を低減することができる。

また、この制流部材２３は、断頭円錐の筒状体で構成するのみであるため、従来技術の逆止弁よりも、構造がシンプルで、安価に製造することができる。また、制流部材２３を、筒状体で形成したため、前記従来技術の逆止弁のように、弁部の固着等による通路の開閉に不具合が生じることがない。

なお、前記制流部材２３は、新気導入通路２２である第１通路２０、第２通路２１内であれば任意の位置に設けることができ、制流部材２３を、第１通路２０における吸気通路１５側の開口部又はエンジンカバー１３側の開口部や、エンジン１の近傍等に設けてもよく、制流部材２３を、新気導入通路２２内のどの位置に設けても上記と同様の効果を発揮することができる。

前記本実施例１においては、制流部材２３の全体で縮径部２３ａを構成したが、制流部材２３の一部に、流体の正流方向への流れ時には、流れの剥離が生じないが、流体の逆流方向への流れ時には、流れの剥離を生じさせる縮径部を有していればよい。

［実施例２］
図５〜７は、実施例２を示す。

本実施例２のブローバイガス還元装置は、前記実施例１の前記制流部材２３と異なる制流部材３３を用いたもので、その他の構造、構成は前記実施例１と同様であるため、前記実施例１と同様の部分は省略し、本実施例２の制流部材３３についてのみ説明する。

制流部材３３は、図５〜７に示すように、略真円形状に形成された金属プレート等の板状の部材３５に、その表裏を貫通する貫通穴３４が２個、その軸心Ｘ１を、板状の部材３５の軸心から略等距離となるようにして切削加工等により形成されている。この各貫通穴３４の内面は、図６に示すように、吸気通路１５側からクランク室６（エンジンカバー１３）側への方向（正流方向Ａ）に向って縮径するテーパ状の縮径部３４ａと、その縮径端の内径と軸Ｘ１方向に略同一径の円筒状に形成された円筒部３４ｂで形成されている。前記縮径部３４ａと円筒部３４ｂは、その軸Ｘ１が板状の部材３５の表裏面に対して略直交するように形成され、貫通穴３４の軸Ｘ１方向の長さは、板状の部材３５の厚みと同じに形成されている。前記縮径部３４ａは、前記実施例１の縮径部２３ａと同様に、流体の正流方向Ａへの流れ時には、流れの剥離が生じないが、流体の逆流方向Ｂへの流れ時には、流れの剥離を生じさせるものである。

板状の部材３５の外形形状は、制流部材３３の前後の第１通路２０が、貫通穴３４のみで連通するような形状に形成されている。また、縮径部３４ａの軸Ｘ１方向の長さＬ４および、縮径部３４ａにおける内面の縮径部３４ａの軸Ｘ１方向に対する角度βは、流体の正流方向Ａへの流れ時には、流れの剥離が生じないが、流体の逆流方向Ｂへの流れ時には、流れの剥離を生じさせるものであれば任意に設定できるものであり、好ましくは、Ｌ４を０．２５ｍｍ以上、βを５°以上７０°以下とし、本実施例においては、Ｌ４を０．５ｍｍに、βを４５°に設定した。

また、縮径部３４ａのエンジンカバー１３側端の内径（円筒部３４ｂの内径）Ｌ５は、正流時に吸気通路１５からの新気が、必要流量流れる径であれば、任意に設定することができ、異物による貫通穴３４の目詰まりを防止するために２ｍｍ以上に設定することが好ましく、本実施例においては４．３ｍｍとした。また、縮径部３４ａの吸気通路１５側端の内径Ｌ６を５．３ｍｍに設定した。

また、貫通穴３４の間隔は、２つの縮径部３４ａ，３４ａが干渉しない範囲で任意に設定する。

また、制流部材３３の板厚Ｔ１は、前記必要寸法の縮径部３４ａと円筒部３４ｂが形成でき、かつ、貫通穴３４の形成時に制流部材３３に歪みが生じない厚みであれば、任意に設定できるもので、好ましくは０．５ｍｍ以上とし、本実施例においては１．０ｍｍに設定した。

本実施例２においても、前記実施例１と同様の作用、効果を発揮することができる。
なお、貫通穴３４の一部に、流体の正流方向Ａへの流れ時には、流れの剥離が生じないが、流体の逆流方向Ｂへの流れ時には、流れの剥離を生じさせる縮径部３４ａを有していればよく、例えば、貫通穴３４の円筒部３４ｂは形成しなくても良い。

［実施例３］
前記実施例２においては、貫通穴３４を２個形成したが、その数は、複数であれば、任意の個数に設定することができる。例えば、図８〜１０に示すように、板状の部材３５の軸心に１個と、その外周部に板状の部材３５の軸心を中心とする周方向に等間隔に８個、計９個の貫通穴３４を形成しても良い。

本実施例３の貫通穴３４は、前記実施例２の貫通穴３４と同様に形成されている。図８〜１０に示す実施例３においては、縮径部３４ａの軸長Ｌ４を０．２５ｍｍ、縮径部３４ａにおける内壁面の縮径部３４ａの軸に対する角度βを４５°、縮径部３４ａのエンジンカバー１３側端の内径Ｌ５を２ｍｍ、制流部材３３の板厚Ｔ１を０．５ｍｍと設定した。

その他の構造、構成は、前記実施例２と同様であるので、その説明を省略する。
本実施例３においても、前記実施例１、２と同様の作用、効果を発揮することができる。

また、貫通穴３４の数を増やすほど、逆流時の流れの剥離する部が増加し、逆流時の流体が通過する実質面積を、正流時よりも低下する割合を増加させることが出来、よりスロットルバルブ１８より上流へのブローバイガスの流出量を低減することができる。

［実施例４］
前記実施例２、３においては、貫通穴３４を切削加工等により形成し、貫通穴３４の軸方向の長さを、板状の部材３５の厚みと同じに形成したが、この貫通穴３４の代わりに、図１１、１２に示すように、板状の部材３５を打ち抜き加工により折曲して、この折曲部で縮径部４４ａを有する貫通穴４４を形成しても良い。

本実施例の制流部材４３における貫通穴４４には、前記実施例２、３の円筒部３４ｂは形成されておらず、流体の正流方向への流れ時には、流れの剥離が生じないが、流体の逆流方向への流れ時には、流れの剥離を生じさせる縮径部４４ａのみで構成されている。

貫通穴３４の数は、複数であれば良く、図１１、１２に示す２個以外にも、前記実施例３と同様に任意に設定する。

その他の構造、構成は、前記実施例２と同様であるので、その説明を省略する。
本実施例４においても、前記実施例１、２と同様の作用、効果を発揮することができる。

［その他の実施例］
また、前記各実施例においては、縮径部２３ａ、３４ａ、４４ａの内面をテーパ状に形成したが、この内面形状は、正流方向に向って縮径し、かつ、流体の正流方向への流れ時には、流れの剥離が生じないが、流体の逆流方向への流れ時には、流れの剥離を生じさせる形状であれば、縮径部の軸心側に突出する湾曲状でも、縮径部の軸心から外側に突出する湾曲状等任意の形状でもよい。

また、前記各実施例においては、縮径部２３ａ、３４ａ、４４ａの軸方向から見た形状を円形としたが、縮径部２３ａ、３４ａ、４４ａにおいて流体の正流方向への流れ時には、流れの剥離が生じないが、流体の逆流方向への流れ時には、流れの剥離を生じさせるものであれば、その軸方向から見た形状は楕円や多角形等の任意の形状とすることができる。

また、新気導入通路と還元通路の構成は、前記実施例の構成に限るものではなく、スロットルバルブ１８より上流の吸気通路１５内の吸気をクランク室６内に導入し、ブローバイガスをスロットルバルブ１８より下流の吸気通路１５に戻し、ブローバイガスを燃焼室７内に還元する構成であればよく、前記還元通路２５、新気導入通路２２は、エンジン１に任意に設けることができる。そして、還元通路２５の途中にはＰＣＶバルブ２７を、新気導入通路２２には制流部材２３、３３、４３を設ける。例えば、特許文献１のように、スロットルバルブ１８より下流の吸気通路１５とクランク室６とを直接連通するように還元通路を形成してもよい。

２ａ クランクケース
７ 燃焼室
１５ 吸気通路
２２ 新気導入通路
２６ 還元通路
２３、３３、４３ 制流部材
２３ａ、３３ａ、４３ａ 縮径部
３０ ブローバイガス還元装置
３４、４４ 貫通穴

Claims (7)

1. クランクケース内へ新気を導入する新気導入通路を設け、該新気導入通路の一端が吸気通路内に連通し、エンジンの燃焼室から前記クランクケース内へ漏れ出たブローバイガスを、還元通路を介して前記燃焼室へ還元するブローバイガス還元装置であって、
   前記新気導入通路における前記吸気通路から前記クランクケース方向への流体の流れを正流、前記クランクケースから前記吸気通路方向への流体の流れを逆流とした場合に、
   前記新気導入通路に、同一圧力における逆流の流量を正流の流量よりも低減する制流部材を設けたことを特徴とするブローバイガス還元装置。
2. 前記制流部材は、前記新気導入通路における正流時の上流から下流側に向うほど内径が縮径する縮径部を有することを特徴とする請求項１記載のブローバイガス還元装置。
3. 前記縮径部の少なくとも一部において、流体が逆流方向に流れる際に、流れの剥離が生じることを特徴とする請求項２記載のブローバイガス還元装置。
4. 前記制流部材を、板状の部材に前記縮径部を有する貫通穴を形成して構成したことを特徴とする請求項２又は３記載のブローバイガス還元装置。
5. 前記制流部材を筒体で形成し、筒体の一端部を前記新気導入通路内面に当接させ、筒体の少なくとも一部に、前記新気導入通路内面と離隔するように縮径して前記縮径部を形成したことを特徴とする請求項２又は３記載のブローバイガス還元装置。
6. 前記板状の部材に、前記貫通孔を複数設けたことを特徴とする請求項４記載のブローバイガス還元装置。
7. 前記貫通孔は、板状の部材に打ち抜き加工を施すことにより形成されていることを特徴とする請求項４又は６記載のブローバイガス還元装置。