JP4511973B2 - 可変動弁エンジンにおけるブローバイガスおよびパージガス処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、吸気量を調量するように開閉制御される吸気弁がエンジン本体のシリンダヘッドに配設され、スロットル弁を有しない吸気系がシリンダヘッドに接続される可変動弁エンジンに関し、特に、クランクケースからのブローバイガスならびにキャニスタからパージされるパージガスを処理するための装置に関する。

吸気弁を開閉制御することで吸気量を調量することにより、吸気系にスロットル弁を介在させることのないようにした可変動弁エンジンが、特許文献１で既に知られている。
特開２００５−９４８７号公報

吸気系にスロットル弁が設けられている従来のエンジンにあっては、スロットル弁よりも下流側の吸気系では負圧が発生するので、クランクケースからのブローバイガスならびにキャニスタからパージされるパージガスを前記負圧で吸気系に吸引することが可能である。しかるに上記特許文献１で開示されるような可変動弁エンジンでは、吸気弁を開閉制御して吸気量を調量するので、吸気系での負圧の発生が期待できない。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、吸気弁の開閉制御によって吸気量を調量することで吸気系にスロットル弁を介在させないようにした上で、ブローバイガスおよびパージガスを吸気系に導き得るようにした可変動弁エンジンにおけるブローバイガスおよびパージガス処理装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、吸気量を調量するように開閉制御される吸気弁がエンジン本体のシリンダヘッドに配設され、スロットル弁を有しない吸気系がシリンダヘッドに接続される可変動弁エンジンにおいて、エンジン本体のクランクケースから吸引したブローバイガスを前記吸気系側に圧送する第１ポンプと、キャニスタからのパージガスを前記第１ポンプで圧送されるブローバイガス中に混入せしめる第２ポンプとを備え、第２ポンプが、ブローバイガスを高速で流過させることによって発生する負圧を利用して前記パージガスを吸引すべく、第１ポンプで圧送されるブローバイガスを吸気系に導く管路の途中に配設されるジェットポンプであることを特徴とする。

また請求項２記載の発明は、吸気量を調量するように開閉制御される吸気弁がエンジン本体のシリンダヘッドに配設され、スロットル弁を有しない吸気系がシリンダヘッドに接続される可変動弁エンジンにおいて、エンジン本体のクランクケースから吸引したブローバイガスを前記吸気系側に圧送する第１ポンプと、キャニスタからのパージガスを前記第１ポンプで圧送されるブローバイガス中に混入せしめる第２ポンプとを備え、第１ポンプが、オイルで潤滑されるベーンポンプであり、第１および第２ポンプ間にはオイルセパレータが介設されることを特徴とすることを特徴とする。

また請求項３記載の発明は、吸気量を調量するように開閉制御される吸気弁がエンジン本体のシリンダヘッドに配設され、スロットル弁を有しない吸気系がシリンダヘッドに接続される可変動弁エンジンにおいて、エンジン本体のクランクケースから吸引したブローバイガスを前記吸気系側に圧送する第１ポンプと、キャニスタからのパージガスを前記第１ポンプで圧送されるブローバイガス中に混入せしめる第２ポンプとを備え、第１ポンプの吸引側には、前記クランクケースからのブローバイガスを導く第１吸引管路と、吸気系に一端が接続されるとともに前記エンジン本体をバイパスする第２吸引管路とが接続されることを特徴とする。

また請求項４記載の発明は、請求項１または３記載の発明の構成に加えて、第１ポンプが、オイルで潤滑されるベーンポンプであることを特徴とする。

また請求項５記載の発明は、請求項３記載の発明の構成に加えて、第２ポンプが、ブローバイガスを高速で流過させることによって発生する負圧を利用して前記パージガスを吸引すべく、第１ポンプで圧送されるブローバイガスを吸気系に導く管路の途中に配設されるジェットポンプであることを特徴とする。

また請求項６記載の発明は、請求項３記載の発明の構成に加えて、第１および第２ポンプ間に、オイルセパレータが介設されることを特徴とする。

さらに請求項７記載の発明は、請求項２記載の発明の構成に加えて、前記オイルセパレータで捕集されるオイルを貯留するとともに前記エンジン本体のオイルパンにオイルを戻すための捕集タンクを備えることを特徴とする。

本発明によれば、第１ポンプでブローバイガスを吸引して吸気系に圧送するとともに、圧送するブローバイガス中に第２ポンプによってパージガスを混入するので、吸気系に負圧が発生しないノンスロットル運転でも、ブローバイガスおよびパージガスを吸気系に確実に導くことができ、しかもブローバイガスおよびパージガスを吸気系に導く管路を１つとしてラインの簡素化を図ることができる。

また特に請求項１又は５の発明によれば、構造が簡素であるジェットポンプとすることにより第２ポンプの軽量、コンパクト化を図るとともに第２ポンプの耐久信頼性を高めることができる。

また特に請求項２又は６の発明によれば、第１ポンプでブローバイガス中に混入したオイルをオイルセパレータで分離することにより、第２ポンプでの目詰まりや、吸気系へのオイルの付着を防止し、全体システムの信頼性を高めることができる。

また特に請求項３，５又は６の発明によれば、エンジン本体内でのブローバイガスの流通経路の流通抵抗はエンジン本体の内部構造の違いによって変化するが、クランクケースからのブローバイガスを導く第１吸引管路と、エンジン本体をバイパスする第２吸引管路とを第１ポンプに接続し、ブローバイガスおよび新気を第１ポンプで吸引することにより、エンジン本体の構造の違いによっても第１ポンプで充分な量のガス吸引ができるように流量調節を容易に行うことができ、第２ポンプをジェットポンプとしたときでも充分な負圧を発生させる量のガスを第１ポンプで圧送することが可能となる。

また特に請求項２，４又は７の発明によれば、第１ポンプをオイルで潤滑されるベーンポンプとすることで、第１ポンプでは、ベーンおよびポンプハウジング間のシール性を高めることができ、それによりブローバイガスの吸引・圧送効率を高めて大量のブローバイガスを吸引、圧送することができる。

さらに請求項７の発明によれば、オイルセパレータで分離したオイルをオイルパンに戻すことにより、エンジンオイルを無駄に消費することなく何度でも利用でき、効率がよい。

以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の一実施例に基づいて説明する。

図１〜図３は本発明の一実施例を示すものであり、図１はブローバイガスおよびパージガス処理装置の全体構成を示す図、図２は高リフト状態での吸気弁の動弁装置を示す縦断側面図、図３は低リフト状態での吸気弁の動弁装置を示す縦断側面図である。

先ず図１において、エンジン本体５のシリンダヘッド６には、外部からの空気を浄化するエアクリーナ１０と、該エアクリーナ１０に下流側で接続される吸気チャンバ１１とを備える吸気系９が接続されており、この吸気系９にスロットル弁が設けられることはない。

図２において、吸気弁１２は弁ばね１３で閉弁方向にばね付勢されつつシリンダヘッド６に開閉作動可能に配設されるものであり、この吸気弁１２は、吸気側カムシャフト１４によってリフト可変機構１６を介して駆動され、該リフト可変機構１５は、第１リンクアーム１６と、第１リンクアーム１６の下方に配置される第２リンクアーム１７と、ロッカアーム１８とを備える。

ロッカアーム１８の一端部には、吸気弁１２におけるステム１２ａの上端に上方から当接するタペットねじ１９が進退位置を調節可能として螺合される。また吸気側カムシャフト１４に設けられる動弁カム２０に転がり接触するローラ２１がアッパーピン２２を介してロッカアーム１８の他端部に軸支される。

第１リンクアーム１６の一端部は、前記アッパーピン２２を介して前記ロッカアーム１８の他端部に回動可能に連結される。また第２リンクアーム１７の一端部は、前記アッパーピン２２よりも下方でロッカアーム１８の他端部にロアピン２３を介して回動可能に連結される。

第１リンクアーム１６の他端部は、シリンダヘッド６に固定したロッカシャフト２４に回動可能に支承され、第２リンクアーム１７の他端部は可動軸２５で回動可能に支承される。この可動軸２５は、図示しないアクチュエータによって上下に駆動される。

このようなリフト可変機構１５において、可動軸２５が上昇した状態では、吸気側カムシャフト１４の動弁カム２０でローラ２１が押圧されると、ロッカシャフト２４、アッパーピン２２、ロアピン２３および可動軸２５を結ぶ四節リンクが変形してロッカアーム１８が鎖線位置から実線位置へと下方に揺動し、タペットねじ１９が吸気弁１２のステム１２ａを押圧し、吸気弁１２を高リフトで開弁する。

また可動軸２５が、図３で示すように下降した状態では、吸気側カムシャフト１４の動弁カム２０でローラ２１が押圧されると、前記四節リンクが変形してロッカアーム１８が鎖線位置から実線位置へと下方に揺動し、タペットねじ１９が吸気弁１２のステム１２ａを押圧し、吸気弁１２が低リフトで開弁する。

このようにして吸気弁１２のリフト量をリフト可変機構１５で変化させることができ、そのような吸気弁１２のリフト量変化によって吸気量を調量することが可能であるので、吸気量を調量するためのスロットル弁を吸気系９に設けることが不要となる。

再び図１において、エンジン本体５のクランクケース７にはブリーザ室２８が付設されており、そのブリーザ室２８には第１吸引管路２９の一端が接続される。また吸気系９においてエアクリーナ１０および吸気チャンバ１１間にはエンジン本体５をバイパスする第２吸引管路３０の一端が接続されており、第１および第２吸引管路２９，３０の他端は、吸引側一方向弁３１を介して第１ポンプ３２の吸引側に接続される。すなわち第１ポンプ３２は、エンジン本体５のクランクケース７からブローバイガスを吸引可能であるとともに、そのブローバイガス中に混入するように吸気系９からの新気を吸引することができる。

また第２吸引管路３０の途中から分岐した分岐管路３３がエンジン本体５の頂部に接続されており、エンジン本体５内には吸気系９からの新気を導入可能である。この実施例では第１吸引管路２９の途中に流通量を制御する制御弁３４が介設されるが、第２吸引管路３０に制御弁が設けられていてもよく、また第１および第２吸引管路２９，３０にともに制御弁が設けられていてもよく、第１ポンプ３２の吸引量全体を制御する制御弁が第１および第２吸引管路２９，３０の少なくとも一方に設けられていればよい。

第１ポンプ３２は、排気側カムシャフト３５に連動、連結されるとともにオイルで潤滑されるベーンポンプであり、エンジン本体５の各潤滑部にオイルを供給するためにエンジン本体５に装備されるオイルポンプ３６からのオイルを導く油路３７が、潤滑用として第１ポンプ３２に接続される。

第１ポンプ３２の吐出側は管路３８を介して吸気系９の吸気チャンバ１１に接続されるものであり、この管路３８には、第１ポンプ３２側から順に、吐出側一方向弁３９と、オイルセパレータ４０と、第２ポンプ４１とが介設される。

第２ポンプ４１は、キャニスタ４２からのパージガスを第１ポンプ３２で圧送されるブローバイガス中に混入せしめるためのものであり、燃料タンク４３で蒸発してキャニスタ４２で吸着された蒸発燃料が、第２ポンプ４１およびキャニスタ４２間に設けられるパージ制御弁４４の開弁時に、キャニスタ４２の底部から吸入した外気とともにパージガスとしてキャニスタ４２から第２ポンプ４１で吸引されることになる。

第２ポンプ４１は、ブローバイガスを高速で流過させることによって発生する負圧を利用してパージガスを吸引すべく、第１ポンプ３２で圧送されるブローバイガスを吸気系９に導く管路３８の途中に配設されるジェットポンプである。

第１および第２ポンプ３２，４１間で管路３８に介設されるオイルセパレータ４０は、第１ポンプ３２からのオイルを含むガスを邪魔板に衝突させて分離する第１セパレータ４５と、第１セパレータ４５からのガス中のオイルを分離する遠心分離式の第２セパレータ４６とから成るものであり、第１および第２セパレータ４５，４６の底部は、開閉弁４７，４８を介して捕集タンク４９に接続される。

すなわち開閉弁４７，４８の開弁によりオイルセパレータ４０で分離されたオイルは捕集タンク４９に貯留されることになり、この捕集タンク４９に貯留されたオイルは、エンジン本体５の底部のオイルパン８に戻される。

次にこの実施例の作用について説明すると、クランクケース７から吸引したブローバイガスは第１ポンプ３２で吸気系９側に圧送され、キャニスタ４２からのパージガスは、第１ポンプ３２で圧送されるブローバイガス中に第２ポンプ４１によって混入されるので、吸気系９に負圧が発生しないノンスロットル運転でも、ブローバイガスおよびパージガスを吸気系９に確実に導くことができ、しかもブローバイガスおよびパージガスを吸気系９に導く管路３８を１つとしてラインの簡素化を図ることができる。

また第１ポンプ３２が、オイルで潤滑されるベーンポンプであることにより、第１ポンプ３２では、ベーンおよびポンプハウジング間のシール性を高めることができ、それによりブローバイガスの吸引・圧送効率を高めて大量のブローバイガスを吸引、圧送することができる。しかも第１ポンプ３２には、エンジン本体５に装備されるオイルポンプ３６からのオイルを導く油路３７が潤滑用として接続されるものであり、エンジン本体５の各潤滑部にオイルを供給するためにエンジン本体５にもともと付設されているオイルポンプ３６からのオイルを第１ポンプ３２に供給するようにすることで、新たなオイル供給源を設けることを不要として簡素化を図ることが可能であり、しかもオイルポンプ３６の元圧は充分に高いものであり、充分な量のオイルを第１ポンプ３２に供給することができる。

それに加えて、第１ポンプ３２は、排気側カムシャフト３５に連動、連結されるものであり、吸気弁１２の開閉制御によって吸気量を調量するようにしたノンスロットル運転を行う場合、吸気弁１２側には吸気弁１２の制御装置が配設されるため充分なスペースがなく、排気側カムシャフト３５で第１ポンプ３２を駆動するようにして第１ポンプ３２の駆動系を配置するスペースを容易に確保することができる。

しかも第１ポンプ３２の吸引側には、クランクケース７からのブローバイガスを導く第１吸引管路２９と、吸気系９に一端が接続されるとともにエンジン本体５をバイパスする第２吸引管路３０とが接続されるので、第１ポンプ３２で充分な量のガス吸引ができるように流量調節を容易に行うことができる。すなわちエンジン本体５内でのブローバイガスの流通経路の流通抵抗はエンジン本体５の内部構造の違いによって変化するが、ブローバイガスおよび新気を第１ポンプ３２で吸引することにより、エンジン本体５の構造の違いによっても第１ポンプ３２で充分な量のガス吸引ができるように流量調節を容易に行うことが可能となり、ジェットポンプである第２ポンプ４１で充分な負圧を発生させる量のガスを第１ポンプ３２で圧送することが可能となる。

一方、第２ポンプ４１は、ブローバイガスを高速で流過させることによって発生する負圧を利用して前記パージガスを吸引すべく、第１ポンプ３２で圧送されるブローバイガスを吸気系９に導く管路３８の途中に配設されるジェットポンプであるので、構造が簡素であり、第２ポンプ４１の軽量、コンパクト化を図るとともに第２ポンプ４１の耐久信頼性を高めることができる。

また第１および第２ポンプ３２，４１間にはオイルセパレータ４０が介設されており、第１ポンプ３２でブローバイガス中に混入したオイルをオイルセパレータ４０で分離することにより、第２ポンプ４１での目詰まりや、吸気系９へのオイルの付着を防止し、全体システムの信頼性を高めることができる。

さらにオイルセパレータ４０で捕集されるオイルを貯留する捕集タンク４９からエンジン本体５のオイルパン８にオイルが戻されるので、エンジンオイルを無駄に消費することなく何度でも利用でき、効率がよい。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。

たとえば上記実施例では、吸気弁１２のリフト量を連続的に可変とすることで吸気量を調量するようにした可変動弁エンジンについて説明したが、ソレノイドで開閉駆動される吸気弁１２の閉弁時期を可変とすることで吸気量を調量するようにした可変動弁エンジンについても本発明を適用可能である。

ブローバイガスおよびパージガス処理装置の全体構成を示す図である。 高リフト状態での吸気弁の動弁装置を示す縦断側面図である。 低リフト状態での吸気弁の動弁装置を示す縦断側面図である。

５・・・エンジン本体
６・・・シリンダヘッド
７・・・クランクケース
８・・・オイルパン
９・・・吸気系
１２・・・吸気弁
２９・・・第１吸引管路
３０・・・第２吸引管路
３２・・・第１ポンプ
３５・・・排気側カムシャフト
３６・・・オイルポンプ
３７・・・油路
４０・・・オイルセパレータ
４１・・・第２ポンプ
４２・・・キャニスタ
４９・・・捕集タンク

Claims (7)

1. 吸気量を調量するように開閉制御される吸気弁（１２）がエンジン本体（５）のシリンダヘッド（６）に配設され、スロットル弁を有しない吸気系（９）がシリンダヘッド（６）に接続される可変動弁エンジンにおいて、
   エンジン本体（５）のクランクケース（７）から吸引したブローバイガスを前記吸気系（９）側に圧送する第１ポンプ（３２）と、キャニスタ（４２）からのパージガスを前記第１ポンプ（３２）で圧送されるブローバイガス中に混入せしめる第２ポンプ（４１）とを備え、
   第２ポンプ（４１）が、ブローバイガスを高速で流過させることによって発生する負圧を利用して前記パージガスを吸引すべく、第１ポンプ（３２）で圧送されるブローバイガスを吸気系（９）に導く管路の途中に配設されるジェットポンプであることを特徴とする、可変動弁エンジンにおけるブローバイガスおよびパージガス処理装置。
2. 吸気量を調量するように開閉制御される吸気弁（１２）がエンジン本体（５）のシリンダヘッド（６）に配設され、スロットル弁を有しない吸気系（９）がシリンダヘッド（６）に接続される可変動弁エンジンにおいて、
   エンジン本体（５）のクランクケース（７）から吸引したブローバイガスを前記吸気系（９）側に圧送する第１ポンプ（３２）と、キャニスタ（４２）からのパージガスを前記第１ポンプ（３２）で圧送されるブローバイガス中に混入せしめる第２ポンプ（４１）とを備え、
   第１ポンプ（３２）が、オイルで潤滑されるベーンポンプであり、第１および第２ポンプ（３２，４１）間にはオイルセパレータ（４０）が介設されることを特徴とする、可変動弁エンジンにおけるブローバイガスおよびパージガス処理装置。
3. 吸気量を調量するように開閉制御される吸気弁（１２）がエンジン本体（５）のシリンダヘッド（６）に配設され、スロットル弁を有しない吸気系（９）がシリンダヘッド（６）に接続される可変動弁エンジンにおいて、
   エンジン本体（５）のクランクケース（７）から吸引したブローバイガスを前記吸気系（９）側に圧送する第１ポンプ（３２）と、キャニスタ（４２）からのパージガスを前記第１ポンプ（３２）で圧送されるブローバイガス中に混入せしめる第２ポンプ（４１）とを備え、
   第１ポンプ（３２）の吸引側には、前記クランクケース（７）からのブローバイガスを導く第１吸引管路（２９）と、吸気系（９）に一端が接続されるとともに前記エンジン本体（５）をバイパスする第２吸引管路（３０）とが接続されることを特徴とする、可変動弁エンジンにおけるブローバイガスおよびパージガス処理装置。
4. 第１ポンプ（３２）が、オイルで潤滑されるベーンポンプであることを特徴とする請求項１又は３記載の可変動弁エンジンにおけるブローバイガスおよびパージガス処理装置。
5. 第２ポンプ（４１）が、ブローバイガスを高速で流過させることによって発生する負圧を利用して前記パージガスを吸引すべく、第１ポンプ（３２）で圧送されるブローバイガスを吸気系（９）に導く管路の途中に配設されるジェットポンプであることを特徴とする請求項３に記載の可変動弁エンジンにおけるブローバイガスおよびパージガス処理装置。
6. 第１および第２ポンプ（３２，４１）間にはオイルセパレータ（４０）が介設されることを特徴とする、請求項３記載の可変動弁エンジンにおけるブローバイガスおよびパージガス処理装置。
7. 前記オイルセパレータ（４０）で捕集されるオイルを貯留するとともに前記エンジン本体（５）のオイルパン（８）にオイルを戻すための捕集タンク（４９）を備えることを特徴とする請求項２に記載の可変動弁エンジンにおけるブローバイガスおよびパージガス処理装置。

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