JP2013253527A - 内燃機関のブローバイガス通路構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ＰＣＶバルブにおいてブローバイガス中のオイルミストが凝集して発生した液体オイルが、ブローバイガスによりブローバイガス通路を通じて吸気通路に持ち去られることを抑制できるブローバイガス通路構造を提供する。
【解決手段】このブローバイガス通路構造は、内燃機関のクランクケース内に漏出したブローバイガスを内燃機関の吸気通路に還流するブローバイガス通路７と、ブローバイガス通路７に配設されたＰＣＶバルブ１１と、ブローバイガス通路７におけるＰＣＶバルブ１３の下流側に配設され、ブローバイガス通路７の内径Ｒ１，Ｒ２よりも大きい内径Ｒ３を有する内径拡大部１１とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関のクランクケース内のブローバイガスを吸気通路に還流するブローバイガス通路構造に関する。

一般に、自動車用エンジン等の内燃機関には、クランクケース内に漏出したブローバイガス（未燃焼混合気）を吸気通路に還流して再燃焼するＰＣＶ（Positive Crankcase Ventilation）システムが搭載される。しかし、クランクケース内には、エンジンオイルが霧状になったオイルミストが対流しているので、クランクケース内に漏出したブローバイガスは、オイルミストを含んだ状態で吸気通路に還流される。そのため、このようなＰＣＶシステムには、ブローバイガス中のオイルミストをブローバイガスから分離するためのオイルセパレータ（気液分離器）が備えられる（例えば特許文献１）。

特許文献１のＰＣＶシステムは、クランクケース内に漏出したブローバイガスを吸気通路に還流するブローバイガス通路と、前記ブローバイガス通路に配設されたオイルセパレータと、前記ブローバイガス通路においてオイルセパレータの下流側に配設されたＰＣＶバルブとを備える。そして、吸気通路内の気圧が負圧のときにＰＣＶバルブが開弁すると、クランクケース内のブローバイガスは、ブローバイガス通路を流れて、オイルセパレータでオイルミストが分離されて、吸気通路に還流される。

特開２００７−１７７６８５号公報

しかしながら、オイルセパレータで分離し切れなかったオイルミストは、ＰＣＶバルブにおいて凝縮して液体オイルに変化する。そして、その液体オイルは、ブローバイガスによりブローバイガス通路を通じて吸気通路に持ち去れる。特に、過給器を備えたエンジンでは、ブローバイガス流量が多くなるので、ＰＣＶバルブにおいて凝縮してブローバイガスにより吸気通路に持ち去れる液体オイルが多くなる。このように、ＰＣＶバルブにおいて凝縮した液体オイルが吸気通路に持ち去られることで、クランクケース内のエンジンオイルの消費量が増大したり、吸気通路内でオイルミストが凝縮してデポ付着する等の問題が発生する。

そこで、本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、ＰＣＶバルブ（開閉弁）においてブローバイガス中のオイルミストが凝集して発生した液体オイルが、ブローバイガスによりブローバイガス通路を通じて吸気通路に持ち去られることを抑制できるブローバイガス通路構造を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のブローバイガス通路構造は、内燃機関のクランクケース内に漏出したブローバイガスを前記内燃機関の吸気通路に還流するブローバイガス通路と、前記ブローバイガス通路に配設された開閉弁と、を備えたブローバイガス通路構造において、前記ブローバイガス通路における前記開閉弁の下流側において、前記ブローバイガス通路の内径よりも大きい内径を有する内径拡大部を備えるものである。

上記の構成によれば、ブローバイガス通路における開閉弁の下流側において、ブローバイガス通路の内径よりも大きい内径を有する内径拡大部が備えられるので、内径拡大部内でブローバイガスの流速を減速でき、これにより、開閉弁においてブローバイガス中のオイルミストが凝集して発生した液体オイルを内径拡大部の内面に溜めることができ、当該液体オイルがブローバイガスにより吸気通路に持ち去られることを抑制できる。

また、本発明のブローバイガス通路構造は、上記に記載のブローバイガス通路構造であって、前記内径拡大部と、前記ブローバイガス通路における前記内径拡大部と前記クランクケースとの間の通路部分とが共に略鉛直方向に沿って配置されるものである。

上記の構成によれば、内径拡大部と、ブローバイガス通路における内径拡大部とクランクケースとの間の通路部分とが共に略鉛直方向に沿って配置されるので、内径拡大部の内面に溜まった液体オイルを、自重によりブローバイガス通路の前記通路部分の内面を伝ってクランクケース内に戻すことができる。

また、本発明のブローバイガス通路構造は、上記に記載のブローバイガス通路構造であって、前記内径拡大部の鉛直方向下側の端面には、ブローバイガス流入口が形成されており、前記内径拡大部の鉛直方向下側の前記端面は、その外周縁から前記ブローバイガス流入口に向かって鉛直方向下側に傾斜しているものである。

上記の構成によれば、内径拡大部の鉛直方向下側の端面は、その外周縁からそのブローバイガス流入口に向かって鉛直方向下側に傾斜しているので、内径拡大部の鉛直方向下側の端面に貯まった液体オイルを、円滑に、ブローバイガス流入口に集めてブローバイガス流入口からブローバイガス通路へと流出させることができる。

本発明のブローバイガス通路構造によれば、ＰＣＶバルブにおいてブローバイガス中のオイルミストが凝集して発生した液体オイルが、ブローバイガスによりブローバイガス通路を通じて吸気通路に持ち去られることを抑制できる。

本発明の実施形態に係るブローバイガス通路構造を含むＰＣＶシステムの構成概略図である。 図１の内径拡大部とＰＣＶバルブとの拡大図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。

＜構成説明＞
図１は、本発明の実施形態に係るブローバイガス通路構造を含むＰＣＶシステムの構成概略図である。

この実施形態に係るブローバイガス通路構造１は、図１に示すように、内燃機関３のクランクケース３ｂ内に漏出したブローバイガス（即ち、未燃焼混合気）を吸気通路５に還流するブローバイガス通路７においてＰＣＶ（Positive Crankcase Ventilation）バルブ（開閉弁）１１の下流側に内径拡大部１３を配設することで、ＰＣＶバルブ１１においてブローバイガス中のオイルミストが凝縮して発生した液体オイルが、ブローバイガスによりブローバイガス通路７を通じて吸気通路５に持ち去られることを抑制したものである。以下、このブローバイガス通路構造１を含むＰＣＶシステム１００について詳説する。

このＰＣＶシステム１００は、内燃機関３のクランクケース３ｂ内に漏出したブローバイガスを吸気通路５に還流するものであり、内燃機関３の一例である自動車用のエンジン（以後、エンジン３と呼ぶ）と、エンジン３の燃焼室３ｉに空気を供給する吸気通路５と、エンジン３の燃焼室３ｉからクランクケース３ｂ内に漏出したブローバイガスを吸気通路５に還流させるブローバイガス通路７と、ブローバイガスからオイルミストを分離するオイルセパレータ（気液分離器）９と、ブーバイガス通路７を開閉するＰＣＶバルブ１１と、ＰＣＶバルブ１１においてブローバイガス中のオイルミストが凝集して発生した液体オイルを一時的に貯留する内径拡大部１３とを備える。

エンジン３は、シリンダブロック３ａと、シリンダブロック３ａの下部に配設されたクランクケース３ｂと、クランクケース３ｂの下部に連設されてエンジンオイルＱを貯留するオイルパン３ｃと、シリンダブロック３ａの上部に配設されたシリンダヘッド３ｄと、シリンダヘッド３ｄの上部に配設されたシリンダヘッドカバー３ｅとを備える。

また、シリンダブロック３ａ内には、シリンダヘッド３ｄによりその開放上面が閉塞されたシリンダ３ｆが形成される。そして、そのシリンダ３ｆ内には、上下動可能にピストン３ｇが配置される。また、クランクケース３ｂ内には、ピストンロッド３ｐを介してピストン３ｇと連結されたクランク軸３ｈが配置される。また、シリンダ３ｆとシリンダヘッド３ｄとピストン３ｇとで囲まれた空間により燃焼室３ｉが形成される。燃焼室３ｉの天井面には、吸気ポート３ｊと排気ポート３ｋとが形成されると共に点火プラグ３ｍが配設される。吸気ポート３ｊには、吸気ポート３ｊを開閉する吸気弁３ｑが配設されると共に吸気通路５が連設される。また、排気ポート３ｋには、排気ポート３ｋを開閉する排気弁３ｒが配設されると共に排気通路１８が連設される。吸気通路５には、スロットル弁１５が配設されると共に、燃焼室３ｉの吸気ポート３ｊ付近に、燃料を噴射する燃料噴射弁１７が配設される。スロットル弁１５は、図示省略の制御装置の制御に応じて吸気通路５の流路面積を調整して、エンジン３への吸入空気量を調整するものである。

このエンジン３では、吸気通路５を通じて供給された吸入空気（矢印Ｕ１）と、燃料噴射弁１７から噴射された噴射燃料とが混合して混合気となり、その混合気が吸気ポート３ｊから燃焼室３ｉに供給される。そして、ピストン３ｇの上昇により燃料室３ｉ内の混合気が圧縮され、その際に点火プラグ３ｍの点火により混合気が爆発され、その爆発力によりピストン３ｇが押下されることで、クランク軸３ｈが回転され、その回転力がエンジン出力として出力される。そして、燃焼した混合気は、排気ガス（矢印Ｕ２）として排気ポート３ｋから排気通路１８を通じて外部に排出される。

なお、ピストン３ｇによる混合気の圧縮の際には、シリンダ３ｆとピストン３ｇとの間３ｎを通じて燃焼室３ｉからクランクケース３ｂ内に未燃焼混合気（ブローバイガス）が漏出する。クランクケース３ｂ内には、オイルパン３ｃ内のエンジンオイルが霧化したオイルミストが対流しているので、クランクケース３ｂ内に漏出したブローバイガスは、オイルミストを含んだ状態となる。

ブローバイガス通路７は、燃焼室３ｉ内からクランクケース３ｂ内に漏出したブローバイガスを吸気通路５に還流させるものである。このブローバイガス通路７は、その一端が、吸気通路５（より詳細には例えば吸気マニホールド）に連通され、その他端が、クランクケース３ｂに連通されて配設される。より詳細には、このブローバイガス通路７は、吸気通路５とシリンダヘッドカバー３ｅとを繋ぐ第１通路７ａと、シリンダヘッドカバー３ｅ内に配設されて第１通路７ａと連通した第２通路７ｂと、シリンダヘッド３ｄ内に配設されて第２通路７ｂと連通した第３通路７ｃと、シリンダブロック３ａ内に配設されて第３通路７ｃとクランクケース３ｂとを繋ぐ第４通路７ｄとから構成される。ここでは、例えば第３通路７ｃおよび第４通路７ｄは、略鉛直方向Ｐに沿って配置される。

オイルセパレータ９は、例えばシリンダブロック３ａ内の第４通路７ｄ上に介装されて配設されており、クランクケース３ｂ内からブローバイガス通路７を通じて吸気通路５に還流されるブローバイガスからオイルミストを分離するものである。オイルセパレータ９は、例えば、複数の邪魔板（図示省略）を有しており、この邪魔板にブローバイガスが衝突することで、ブローバイガス中のオイルミストが凝集して液体オイルになって邪魔板に付着して、ブローバイガスからオイルミストが分離される。そして、分離された液体オイルは、自重により、第４通路７ｄのうちオイルパン３ｃとクランクケース３ｂとの間の通路部分７ｄａの内面を伝ってクランクケース３ｂ内に戻ってオイルパン３ｃに再び貯留され、他方、オイルミストが分離されたブローバイガスは、オイルセパレータ９から流出してブローバイガス通路７を通じて吸気通路５に還流される。なお、このオイルセパレータ９は無くても構わない。

ＰＣＶバルブ１１は、ブローバイガス通路７（より詳細には例えば第３通路７ｃにおけるオイルセパレータ９の下流側（即ち、ブローバイガスの流通方向Ｕ３の下流側）に配設され、吸気通路５内の気圧に応じて自動的に開閉することで、ブローバイガス通路７を流れるブローバイガス流量を制御するものである。

ＰＣＶバルブ１１は、例えば図２に示すように構成される。即ち、ＰＣＶバルブ１１は、筒状の上部ハウジング１１ａと、上部ハウジング１１ａに連設された筒状の下部ハウジング１１ｂと、上部ハウジング１１ａと下部ハウジング１１ｂとの間に挟持された環状プレート１１ｃと、下部ハウジング１１ｂ内に上下動可能に配置された弁体１１ｄと、下部ハウジング１１ｂ内に配置されて弁体１１ｄを下方に付勢するバネ部材（例えば巻バネ）１１ｅとを備える。

下部ハウジング１１ｂの下端開口の周縁には、弁体１１ｄの抜け防止用の係止部１１ｆが内方に突出形成される。弁体１１ｄは、棒状に形成される。弁体１１ｄの上端部１１ｇは、テーパ状に縮径されており、環状プレート１１ｃの中央の貫通穴１１ｈ内に挿通位置される。また、弁体１１ｄの下端部の外周面には、外方に突出すると共に周方向に間欠的に係止部１１ｉが形成される。バネ部材１１ｅは、下部ハウジング１１ｂ内において、環状プレート１１ｃと弁体１１ｄの係止部１１ｉとの間に配置される。

このＰＣＶバルブ１１では、吸気通路５の負圧とバネ部材１１ｅの付勢力との釣り合いに応じて、弁体１１ｄが上下動する。そして、バネ部材１１ｅの付勢力により弁体１１ｄが下方に移動して、弁体１１ｄの係止部１１ｉが下部ハウジング１１ｂの係止部１１ｆに当接することで、ＰＣＶバルブ１１は閉弁する。この閉弁状態では、弁体１１ｄと環状プレート１１ｃの貫通孔１１ｈとの間に隙間１１ｋが形成されると共に、弁体１１ｄの係止部１１ｆが周方向に間欠的に形成されていることで、弁体１１ｄと下部ハウジングの係止部１１ｆとの間に液体オイル通過用の隙間１１ｊが形成される。このように各隙間１１ｋ，１１ｊが形成されることで、この閉弁状態において、後述のように、内径拡大部１３内に貯まった液体オイルが各隙間１１ｋ，１１ｊを通じてクランクケース３ｂ側に流れることができる。他方、吸気通路５の負圧により弁体１１ｄが上方に移動して、弁体１１ｄの係止部１１ｉが下部ハウジング１１ｂの係止部１１ｆから離れることで、ＰＣＶバルブ１１は開弁する。この開弁状態では、弁体１１ｄの位置に応じて環状プレート１１ｃの貫通孔１１ｈと弁体１１ｄとの間の隙間１１ｋが変化することで、ＰＣＶバルブ１１を通過するブローバイガス流量が制御される。

内径拡大部１３は、図２に示すように、ブローバイガス通路７の内径よりも大きい内径を有する通路であり、ブローバイガス通路７におけるＰＣＶバルブ１１の流通方向Ｕ３の下流側に配設されると共にブローバイガス通路７の長手方向の例えば一部に配設される。

より詳細には、内径拡大部１３は、例えば第４通路７ｄ（即ち、シリンダブロック３ａ内）において、その流通方向Ｕ３が鉛直方向Ｐに沿って配置される。そして、内径拡大部１３の上面（即ち、鉛直方向Ｐ上側の端面）１３ａには、その略中央に第３通路７ｃと連通する開口部１３ｂが形成されており、その上面１３ａは、シリンダヘッド３ｄとシリンダブロック３ａとの境界面Ｓ上に例えば平面状に形成される。また、内径拡大部１３の下面（即ち、鉛直方向Ｐ下側の端面）１３ｃには、その略中央に第４通路７ｄと連通する開口部（ブローバイガス流入口）１３ｄが形成されており、その下面１３ｃは、その外周縁１３ｅからその開口部１３ｄに向かって鉛直方向Ｐ下側に傾斜したテーパ状に形成される。ここでは、第４通路７ｄにおけるＰＣＶバルブ１１と内径拡大部１３との間の通路部分７ｄｂの内径Ｒ１と、第１〜第３通路７ａ，７ｂ，７ｃの内径Ｒ２とは同じ内径（例えばＲ１＝Ｒ２＝１３ｍｍ）で、内径拡大部１３の内径Ｒ３は、それら各内径Ｒ１，Ｒ２よりも大きい内径（例えば１９ｍｍ以上）に形成される。

ここでは、ブローバイガス通路７を流れるブローバイガスの最大流量は、例えば５０Ｌ／ｍｉｎである。この場合、ブローバイガス通路７が鉛直方向Ｐに沿って配置する場所（例えば第３通路７ｃまたは第４通路７ｄでは、ＰＣＶバルブ１１で凝集した液体オイルがブローバイガスにより持ち去れることを抑制するには、ブローバイガスの流速は、３ｍ／ｓ以下であることが望ましく、このためには、内径拡大部１３の内径Ｒ３は、１９ｍｍ以上であることが望ましい。

なお、ここでは、第２〜第３通路７ｂ，７ｃ，７ｄ、オイルセパレータ９、ＰＣＶバルブ１１、および、内径拡大部１３は、例えば、シリンダブロック３ａの側面側の部分に配置される。

また、この実施形態では、ブローバイガス通路７、オイルセパレータ９、ＰＣＶバルブ１１および内径拡大部１３を含む構成により、ブローバイガス通路構造１が構成される。

＜動作説明＞
図１および図２に基づいてこのＰＣＶシステム１００の動作を説明する。

図１を参照して、エンジン３運転中は、エンジン３の燃焼室３ｉからクランクケース３ｂ内にブローバイガスが漏出する。クランクケース３ｂ内では、そのブローバイガスは、クランクケース３ｂ内で対流するオイルミストを含んだ状態で存在する。また、エンジン３運転中に、吸気通路５内の気圧が負圧になると、その負圧により、ＰＣＶバルブ１１が開弁すると共にクランクケース３ｂ内のブローバイガスがブローバイガス通路７を通じて順にオイルセパレータ９、ＰＣＶバルブ１１および内径拡大部１３を通過して吸気通路５に還流される。

その際、オイルセパレータ９では、例えばブローバイガスが邪魔板に衝突してブローバイガス中のオイルミストが凝縮して液体オイルになって邪魔板に付着することで、ブローバイガスからオイルミストが分離される。そして、その分離された液体オイルは、その自重によりブローバイガス通路７の内面を伝ってクランクケース３ｂに戻ってオイルパン３ｃ内に再び貯留される。そして、そのブローバイガスは、オイルセパレータ９から流出してＰＣＶバルブ１１へと流れる。

そして、ＰＣＶバルブ１１では、図２を参照して、流路面積が狭くブローバイガスの流速が最速になるので、ブローバイミスト中のオイルミスト（即ち、オイルセパレータ９で分離し切れなかったオイルミスト）が凝集して液体オイルになってブローバイガスから分離される。そして、そのブローバイガスは、ＰＣＶバルブ１１を通過して内径拡大部１３へと流れると共に、その分離された液体オイルは、そのブローバイガスの流れによりブローバイガス通路７の内面を伝って内径拡大部１３に運ばれる。

そして、内径拡大部１３では、ブローバイガス通路７の内径よりも内径が大きいので、ブローバイガスの流速が低下する。これにより、内径拡大部１３内に運ばれた液体オイルＬは、図２に示すように、ブローバイガスによりこれ以上運ばれずに内径拡大部１３の内面に溜まり、ブローバイガスだけが内径拡大部１３から流出してブローバイガス通路７を通じて吸気通路５に還流される。

そして、図２を参照して、エンジン３が停止すると、吸気通路５内の気圧が負圧でなくなるので、ＰＣＶバルブ１１が閉弁されて、ブローバイガス通路７を通じてのブローバイガスの流れが停止する。これにより、内径拡大部１３の内面に溜まった液体オイルＬは、自重により、内径拡大部１３の開口部１３ｄからブローバイガス通路７の第４通路７ｄの内面に流出して順にＰＣＶバルブ１１内の各隙間１１ｋ，１１ｊおよびオイルセパレータ９を通過してクランクケース３ｂに戻ってオイルパン３ｃに再び貯留される。

その際、内径拡大部１３の下面１３ｃは、その外周縁１３ｅからその開口部１３ｄに向かって鉛直方向Ｐ下側に傾斜したテーパ状に形成されているので、内径拡大部１３内の内面に溜まった液体オイルＬは、自重により円滑に開口部１３ｄに集まって、ブローバイガス通路７の第４通路７ｄ内面へと流出する。

＜主要な効果＞
以上の様に構成されたブローバイガス通路構造１によれば、ブローバイガス通路７におけるＰＣＶバルブ１１の下流側（即ち、ブローバイガスの流通方向Ｕ３の下流側）において、ブローバイガス通路７の内径Ｒ１，Ｒ２よりも大きい内径Ｒ３を有する内径拡大部１３が備えられるので、内径拡大部１３内でブローバイガスの流速を減速でき、これにより、ＰＣＶバルブ１１においてブローバイガス中のオイルミストが凝集して発生した液体オイルを内径拡大部１３の内面に溜めることができ、当該液体オイルがブローバイガスによりブローバイガス通路７を通じて吸気通路５に持ち去られることを抑制できる。

また、内径拡大部１３と、ブローバイガス通路７における内径拡大部１３とクランクケース３ｂとの間の通路部分７ｄｂとが共に略鉛直方向Ｐに沿って配置されるので、内径拡大部１３の内面に溜まった液体オイルを、自重によりブローバイガス通路７の通路部分７ｄｂの内面を伝ってクランクケース３ｂ内に戻すことができる。

また、内径拡大部１３の鉛直方向Ｐ下側の端面１３ｃは、その外周縁１３ｅからその開口部１３ｄに向かって鉛直方向Ｐ下側に傾斜しているので、内径拡大部１３の鉛直方向Ｐ下側の端面１３ｃに貯まった液体オイルＬを、円滑に、開口部１３ｄに集めて開口部１３ｄからブローバイガス通路７（より詳細には第４通路７ｄ）へと流出させることができる。

＜付帯事項＞
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は斯かる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと解される。

本発明は、自動車用エンジン等の内燃機関のクランクケース内に漏出したブローバイガスを吸気通路に還流するブローバイガス通路構造への適用に最適である。

１ ブローバイガス通路構造
３ エンジン（内燃機関）
３ｂ クランクケース
５ 吸気通路
７ ブローバイガス通路
７ｄ 第４通路（ブローバイガス通路における内径拡大部とクランクケースとの間の通路部分）
１１ ＰＣＶバルブ（開閉弁）
１３ｃ 下面（内径拡大部の鉛直方向下側の端面）
１３ｄ 開口部（ブローバイガス流入口）
１３ｅ 下面の外周縁
Ｒ１，Ｒ２ ブローバイガス通路の内径
Ｒ３ 内径拡大部の内径
Ｐ 鉛直方向

Claims (3)

1. 内燃機関のクランクケース内に漏出したブローバイガスを前記内燃機関の吸気通路に還流するブローバイガス通路と、
   前記ブローバイガス通路に配設された開閉弁と、
   を備えたブローバイガス通路構造において、
   前記ブローバイガス通路における前記開閉弁の下流側において、前記ブローバイガス通路の内径よりも大きい内径を有する内径拡大部を備えることを特徴とするブローバイガス通路構造。
2. 請求項１に記載のブローバイガス通路構造であって、
   前記内径拡大部と、前記ブローバイガス通路における前記内径拡大部と前記クランクケースとの間の通路部分とが共に略鉛直方向に沿って配置されることを特徴とするブローバイガス通路構造。
3. 請求項２に記載のブローバイガス通路構造であって、
   前記内径拡大部の鉛直方向下側の端面には、ブローバイガス流入口が形成されており、
   前記内径拡大部の鉛直方向下側の前記端面は、その外周縁から前記ブローバイガス流入口に向かって鉛直方向下側に傾斜していることを特徴とするブローバイガス通路構造。

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