JP4743559B1 - エンジンのブローバイガス還元装置 - Google Patents

Abstract

【課題】通路抵抗を小さくして応答性を向上できるとともに、メンテナンスサイクルを延長できるエンジンのブローバイガス還元装置を提供する。
【解決手段】ブローバイガス還元通路にはクランクケースから吸気通路への流れのみを許容するワンウェイバルブ２７が介設され、該ワンウェイバルブ２７は、クランクケース側に連通する流入口３０ａと吸気通路側に連通する流出口３０ｂとが形成されたバルブ本体３０と、該バルブ本体３０の流出口３０ｂを開閉する弁板３１と、該弁板３１の開度を規制するストッパ３２とを有し、バルブケース３３内に収容されている。
【選択図】図５

Description

本発明は、ピストンとシリンダとの隙間からクランクケース内に漏れ出たブローバイガスを吸気系に還元させるようにしたエンジンのブローバイガス還元装置に関する。

この種のブローバイガス還元装置は、クランクケースと、エアクリーナを含む吸気通路とをブローバイガス還元通路により連通接続し、該ブローバイガス還元通路にクランクケース内圧力と吸気通路内圧力との差に応じて開閉するＰＣＶバルブを介設した構造が一般的である（例えば、特許文献１，２参照）。

このＰＣＶバルブは、バルブボディ内に弁体をスライド可能に配置し、該弁体の円錐状に形成された先端部で開口部を開閉可能とするとともに、該弁体をスプリングにより付勢する構造となっており、前記圧力差により弁体がスプリングの付勢力に抗して移動することでブローバイガスの流量が調整される。

特開２００５−２５６６１３号公報 特開２０００−８８２８号公報

ところで、前記従来のブローバイガス還元装置に採用されるＰＣＶバルブは、スプリングのばね力を超える圧力差が生じたときに弁体が移動する構造であるから、ピストンの上下動に伴うクランクケース内圧力の脈動には追随できない場合があり、応答性に劣るという問題がある。

また前記従来のＰＣＶバルブは、弁体の円錐状に形成された先端部を開口部に挿入し、その隙間面積によりブローバイガスの流量を調整する構造を採用しているので、その構造上クランクケース内のオイル等が前記隙間に付着して堆積し易いことから、メンテナンスサイクルが短いという問題がある。

本発明は、前記従来の状況に鑑みてなされたもので、クランクケース内圧力の脈動への追従性を向上できるとともに、メンテナンスサイクルを延長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を課題としている。

請求項１の発明は、クランクケースと、燃焼室に連通するエアクリーナを含む吸気通路とをブローバイガス還元通路により連通接続したエンジンのブローバイガス還元装置において、前記ブローバイガス還元通路には、前記クランクケースから吸気通路への流れのみを許容するワンウェイバルブが介設され、該ワンウェイバルブは、バルブ本体と、該バルブ本体を収容するバルブケースとを有し、前記バルブ本体には、前記クランクケース側に連通する流入口及び前記吸気通路側に連通する流出口と、該流入口と流出口とを連通するブローバイガス流路とが形成され、該流出口には弁板が配設され、該弁板の一端が該流出口の縁部に固定され、該弁板が屈曲変形することにより該流出口を開閉するよう構成され、前記バルブ本体のブローバイガス流路の内周面の前記弁板より上流側に、前記流入口から流出口に向かって大略螺旋状に延びる溝が凹設されていることを特徴としている。

請求項２の発明は、請求項１に記載のエンジンのブローバイガス還元装置において、前記バルブ本体は、大略三角錐形状を有し、該三角錐形状の、３つの側面に前記流出口が形成され、底面に各流出口に共通の前記流入口が形成されていることを特徴としている。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載のエンジンのブローバイガス還元装置において、前記バルブケースは、前記ブローバイガス還元通路に接続される上流側開口及び下流側開口を有する筒状をなしていることを特徴としている。

請求項４の発明は、請求項３に記載のエンジンのブローバイガス還元装置において、前記バルブケースの、前記上流側開口に、上流側継手を有する前記バルブ本体が着脱可能に装着され、前記下流側開口に下流側継手が着脱可能に装着されていることを特徴としている。

請求項１の発明に係るブローバイガス還元装置によれば、ブローバイガス還元通路に介設したワンウェイバルブを、バルブ本体の流出口の縁部に弁板の一端を固定し、該弁板が屈曲することにより流出口を開閉する、いわゆるリードバルブで構成したので、弁板を薄板で構成することにより、通路抵抗が小さくなり、ピストンの上下動に伴うクランクケース内圧力の脈動に追従して流出口を開閉することができる。そのためクランクケース内を確実に減圧でき、ピストンの下降時の抵抗が減少し、ひいては機械的・電気的な要素を用いることなく燃費の向上やアクセルに対する応答性の改善を図ることができる。

またクランクケース内圧力が減圧されることから、アクセルオフ時に生じる急激なエンジンブレーキが緩和される。また信号待ちが連続したり、渋滞したときのようなアクセルのオン，オフ操作を繰り返し行なう場合のアクセルの踏込み時間を短縮でき、ひいては燃費を向上できる。

さらにまた、クランクケース内圧力を減圧できることから、クランクケースからのオイルの滲みや漏れを防止できる。

本発明では、バルブ本体の流出口に弁板を配置し、該弁板の一端を流出口の縁部に固定し、該弁板の屈曲により流出口を開閉する構造を採用したので、従来の開口部を円錐状の弁体で開閉するスライドタイプのバルブのように、弁体と開口部との隙間にオイルが噛み込む等の問題が生じることはなく、メンテナンスサイクルを延長できる。また性能低下時には前記弁板を簡単に交換することができ、性能を回復できる。

本発明では、バルブ本体の内周面に、流入口から流出口に向かって大略螺旋状に延びる溝を形成したので、該溝によりブローバイガスに回転が付与されることとなり、ブローバイガスの流れがスムーズになるとともに、前記クランクケース内圧力の脈動への追従性をより一層向上できる。

請求項２の発明では、大略三角錐形状をなすバルブ本体の３つの側面に流出口を形成し、底面に共通の流入口を形成したので、流入口から流入したブローバイガスは３つの流出口から略均等に流出することとなり、ブローバイガスの流れがよりスムーズになるとともに、通路抵抗をより小さくすることができる。

請求項３の発明では、前記バルブケースを、前記ブローバイガス還元通路に接続される上流側開口及び下流側開口を有する筒状としたので、ワンウェイバルブをブローバイガス還元通路に簡単に組み付けることができる。

請求項４の発明では、前記上流側開口に、上流側継手を有する前記バルブ本体を着脱可能に装着し、前記下流側開口に下流側継手を着脱可能に装着したので、ワンウェイバルブのブローバイガス還元通路への組付けをより一層容易に行なうことができる。

本発明の実施例１によるブローバイガス還元装置を備えたエンジンの概略構成図である。 前記ブローバイガス還元装置のワンウェイバルブのバルブ本体の側面図である。 前記バルブ本体の正面図である。 前記バルブ本体の背面図である。 前記バルブ本体の断面図（図４のV-V線断面図）である。 前記バルブ本体の斜視図である。 前記バルブ本体の溝の図である（図５のａ-ａ〜ｄ-ｄ線断面図）である。 前記ワンウェイバルブのバルブケースの一部断面側面図である。 前記バルブケースの背面図である。 前記ワンウェイバルブのバルブスリーブ（継手）の一部断面側面図である。 前記バルブスリーブの背面図である。

以下、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ないし図１１は、本発明の実施例１によるエンジンのブローバイガス還元装置を説明するための図である。なお、本実施例では、ブローバイガスの流れ方向の下流側から見た図面を正面図といい、上流側から見た図面を背面図という。

図において、１は自動車等に搭載される４サイクルエンジンを示している。このエンジン１は、クランクシャフト２が収容されたクランクケース３に、シリンダボア４ａが形成されたシリンダブロック４を結合し、該シリンダブロック４にシリンダヘッド５を結合し、該シリンダヘッド５にヘッドカバー６を装着した概略構造を有する。

前記シリンダブロック４のシリンダボア４ａ内には、ピストン７が摺動自在に挿入配置され、該ピストン７はコンロッド８を介して上記クランクシャフト２のクランクピン２ａに連結されている。

前記シリンダヘッド５には、これの下合面に形成された燃焼凹部５ａに連通する吸気ポート５ｂ及び排気ポート５ｃが形成されている。前記燃焼凹部５ａ，シリンダボア４ａ及びピストン７の頂面で囲まれた空間が燃焼室１４となっている。

前記シリンダヘッド５には、前記吸気ポート５ｂ，排気ポート５ｃの燃焼凹部５ａに連通する開口を開閉する吸気弁９，排気弁１０が配置されている。該吸気弁９，排気弁１０はそれぞれ吸気カムシャフト１１，排気カムシャフト１２により開閉駆動される。

また前記シリンダヘッド５には、点火プラグ１３が燃焼凹部５ａ内に臨むよう装着されている。

前記シリンダヘッド５の排気ポート５ｃには排気管１５が接続されており、該排気管１５の下流端にはマフラ１６が接続されている。この排気管１５の途中には排気ガスを浄化する触媒（不図示）が介設されている。

前記シリンダヘッド５の吸気ポート５ｂには吸気管１８が接続されており、該各吸気管１８の上流端にはエアクリーナ１９が接続されている。このエアクリーナ１９内の空気導入口１９ａと空気導出口１９ｂとの間には、空気を濾過するエアフィルタ１９ｃが配設されている。

前記エアクリーナ１９，前記吸気管１８及び吸気ポート５ｂにより燃焼室１４に連通する本実施例の吸気通路が形成されている。

前記吸気管１８の下流端部には、該吸気管１８の通路面積を変化させるバタフライ弁型のスロットルバルブ２０が配置されている。このスロットルバルブ２０には不図示のアクセルペダルが連結されている。

また前記吸気管１８のスロットルバルブ２０の下流側には燃料噴射弁２１が装着されている。この燃料噴射弁２１は、燃料を吸気ポート５ｂ内に噴射供給するように配置されている。

前記エンジン１は、前記ピストン７とシリンダブロック４のシリンダボア４ａとの間からクランクケース３内に進入した未燃焼ガスや燃焼ガスからなるブローバイガスを吸気管１８から燃焼室１４に還元させて再燃焼させるようにしたブローバイガス還元装置２５を備えている。

このブローバイガス還元装置２５は、前記ヘッドカバー６と前記吸気管１８とを連通接続するブローバイガス還元ホース（ブローバイガス還元通路）２６と、該ブローバイガス還元ホース２６の中途部に介設され、前記ヘッドカバー６から吸気管１８へのブローバイガスの流れ（矢印ａ参照）のみを許容するワンウェイバルブ２７とを有する。なお、前記ヘッドカバー６内はカムチェン配置室等を介して前記クランクケース３内に連通しており、従って前記ブローバイガス還元ホース２６はクランクケース３と吸気管１８とを連通していることとなる。

前記ピストン７の下降によりクランクケース３内の圧力が高くなり、また吸気管１８内が負圧になると、ワンウェイバルブ２７が開き、クランクケース３内のブローバイガスがブローバイガス還元ホース２６を通って吸気管１８から混合気とともに燃焼室１４に流入し、該燃焼室１４にて再燃焼される。これによりブローバイガスのエンジン外部への排出が防止されるとともに、エンジンオイルの劣化，錆の発生等の問題が回避される。

前記ワンウェイバルブ２７は、バルブケース３３と、該バルブケース３３内に収容されたバルブ本体３０と、該バルブ本体３０の接続開口３０ｉにＯリング３７を介在させて着脱可能に螺挿された上流側バルブスリーブ（上流側継手）３４と、バルブケース３３の下流側開口３３ｃにＯリング３７′を介在させて着脱可能に螺挿された下流側バルブスリーブ（下流側継手）３４′とを有する。

前記バルブケース３３は、上流側開口３３ｂ及び前記下流側開口３３ｃを有する角筒状のものである。前記バルブ本体３０は、前記バルブケース３３の上流側開口３３ｂにＯリング３６を介在させて着脱可能に螺着されている。

前記バルブケース３３、上流側バルブスリーブ３４及び下流側バルブスリーブ３４′は、アルミニューム合金製のものである。

前記上流側，下流側バルブスリーブ３４，３４′は、同一形状，寸法を有しており、円筒状の胴部３４ａと、該胴部３４ａに接続形成された外部接続部３４ｃと、前記胴部３４ａと外部接続部３４ｃとの境界部に形成された六角部３４ｂとを有する。

前記上流側バルブスリーブ３４の外部接続部３４ｃには、前記ブローバイガス還元ホース２６のクランクケース側還元ホース２６ｂが締結バンド（不図示）により着脱可能に接続固定されており、前記下流側バルブスリーブ３４′の外部接続部３４ｃには、前記ブローバイガス還元ホース２６の吸気通路側還元ホース２６ａが締結バンド（不図示）により着脱可能に接続固定されている。

前記バルブ本体３０内には、前記クランクケース３側に開口する流入口３０ａと前記吸気管１８側に開口する流出口３０ｂと、該流出口３０ｂと流入口３０ａを連通させるブローバイガス流路３０ｃとが形成されている。

そして前記バルブ本体３０の前記流出口３０ｂは、弁板３１により開閉され、該弁板３１の開度はストッパ３２により規制され、詳細には以下の構造となっている。

前記バルブ本体３０は、アルミニューム合金製又は耐久性，耐熱性に優れたポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の樹脂製のものである。

前記バルブ本体３０は、大略三角錐形状をなすよう形成された三角錐部３０ｈと、該三角錐部３０ｈに続いて一体に形成された円筒部３０ｇとを有する。

前記バルブ本体３０の三角錐部３０ｈの、３つの側面に前記流出口３０ｂが形成され、該三角錐部３０ｈに続く円筒部３０ｇに、前記３つの流出口３０ｂに共通の前記流入口３０ａが形成されている。

前記バルブ本体３０の三角錐部３０ｈの３つの側面に、前記各流出口３０ｂを覆うように前記弁板３１が配置され、該弁板３１を覆うように前記ストッパ３２が配置され、該ストッパ３２及び前記弁板３１の一端部は、ねじ３５により流出口３０ｂの上流側縁部に共締め固定されている。

前記各弁板３１は、鋼板製で短冊状をなしており、その板厚は、クランクケース側が高くなる僅かな圧力差によっても流出口３０ｂを開くように、具体的には例えば０．０８ｍｍ程度に設定されている。なお、前記弁板３１は、クランクケース側の圧力が低い場合は前記流出口３０ｂを確実に閉じ、空気等の逆流を防止する。

前記各ストッパ３２には、上流側端部から下流側端部にいくほど外側に湾曲するよう曲げ加工が施されており、これにより前記弁板３１はストッパ３２の湾曲形状に沿うようにその全開位置が規制される。

前記バルブ本体３０のブローバイガス流路３０ｃの内周面には、前記流入口３０ａから各流出口３０ｂに向かって大略螺旋状に延びる３つの溝３０ｄ，３０ｅ，３０ｆが周方向に１２０度の間隔あけて形成されている。これにより流入口３０ａから流入したブローバイガスは、各溝３０ｄ〜３０ｆにより捩じりが付与されて回転しつつ流出口３０ｂから流出する。

本実施例によれば、クランクケース３と吸気管１８とを連通させるブローバイガス還元ホース２６に、前記クランクケース３から吸気管１８への流れのみを許容するワンウェイバルブ２７を介設し、該ワンウェイバルブ２７を、バルブ本体３０の流出口３０ｂを開閉する薄板製の弁板３１と、該弁板３１の開度を規制するストッパ３２とを有するリードバルブ式のものとした。そのため通路抵抗が小さくなり、ピストン７の上下動に伴うクランクケース３内圧力の脈動に追従して流出口３０ｂを開閉することができる。その結果、クランクケース３内を確実に減圧でき、ピストン７の下降時の抵抗が減少し、ひいては機械的・電気的な要素を用いることなく燃費の向上やアクセルに対する応答性の改善を図ることができる。

またクランクケース３内圧力が減圧されることから、アクセルオフ時に生じる急激なエンジンブレーキが緩和される。さらにまた信号待ちが連続したり、渋滞したときのようなアクセルのオン，オフ操作を繰り返し行なう場合のアクセルの踏込み時間を短縮でき、ひいては燃費を向上できる。

また、クランクケース３内圧力を減圧できることから、クランクケース３からのオイルの滲みや漏れを防止できる。

さらにまた、バルブ本体３０の流出口３０ｂに弁板３１を配置し、該弁板３１の一端を流出口３０ｂの縁部に固定し、該弁板３１の屈曲変形により流出口３０ｂを開閉する構造を採用したので、従来の開口部を円錐状の弁体で開閉するスライドタイプのバルブのように、弁体と開口部との隙間にオイルが噛み込む等の問題が生じることはなく、メンテナンスサイクルを延長できる。

また弁板３１を前記流出口３０ｂの縁部にねじ３５で締め付け固定したので、性能低下時には前記弁板３１を簡単に交換することができ、性能を回復できる。

また、バルブ本体３０の内周面に、流入口３０ａから流出口３０ｂに向かって大略螺旋状に延びる溝３０ｄ，３０ｅ，３０ｆを形成したので、該溝３０ｄ〜３０ｆによりブローバイガスに回転が付与されることとなり、ブローバイガスの流れがスムーズになるとともに、前記クランクケース３内圧力の脈動への追従性をより一層向上できる。

さらにまた、大略三角錐形状をなすバルブ本体３０の３つの側面に３つの流出口３０ｂを形成し、該３つの流出口３０ｂに共通の流入口３０ａを形成したので、流入口３０ａから流入したブローバイガスは３つの流出口３０ｂから略均等に流出することとなり、ブローバイガスの流れがよりスムーズになるとともに、通路抵抗をより小さくすることができる。

また、前記バルブケース３３を、前記ブローバイガス還元通路に接続される上流側開口３３ｂ及び下流側開口３３ｃを有する筒状とし、上流側開口３３ｂに、上流側バルブスリーブ３４を有する前記バルブ本体３０を着脱可能に装着し、前記下流側開口３３ｃに下流側バルブスリーブ３４′を着脱可能に装着したので、ワンウェイバルブ２７をブローバイガス還元ホース２６に簡単に組み付けることができる。

なお、前記実施例では、ブローバイガス還元ホース２６の下流端を吸気管１８に接続した場合を例に説明したが、本発明では、前記ブローバイガス還元ホース２６の下流端をエアクリーナ１９の空気導出口１９ｂに接続してもよく、また吸気管１８のスロットルバルブ２０の下流側に接続してもよい。

また前記実施例では、ブローバイガス還元ホース２６の上流端をヘッドカバー６に接続したが、該上流端をクランクケース３に直接接続しても良い。

また前記実施例では、ガソリンエンジンを例に説明したが、本発明のブローバイガス還元装置は、ディーゼルエンジン，ガスエンジンにも適用できる。さらに本発明の適用範囲は、単気筒エンジンに限られるものではなく、複数気筒エンジン，多気筒エンジンにも勿論適用できる。

１ エンジン
３ クランクケース
１４ 燃焼室
１８ 吸気管（吸気通路）
１９ エアクリーナ（吸気通路）
２５ ブローバイガス還元装置
２６ ブローバイガス還元ホース（ブローバイガス還元通路）
２７ ワンウェイバルブ
３０ バルブ本体
３０ａ 流入口
３０ｂ 流出口
３０ｄ，３０ｅ，３０ｆ 溝
３１ 弁板
３２ ストッパ
３３ バルブケース
３３ｂ，３３ｃ 上流側開口，下流側開口
３４，３４′ バルブスリーブ

Claims (4)

1. クランクケースと、燃焼室に連通するエアクリーナを含む吸気通路とをブローバイガス還元通路により連通接続したエンジンのブローバイガス還元装置において、
   前記ブローバイガス還元通路には、前記クランクケースから吸気通路への流れのみを許容するワンウェイバルブが介設され、
   該ワンウェイバルブは、バルブ本体と、該バルブ本体を収容するバルブケースとを有し、
   前記バルブ本体には、前記クランクケース側に連通する流入口及び前記吸気通路側に連通する流出口と、該流入口と流出口とを連通するブローバイガス流路とが形成され、該流出口には弁板が配設され、該弁板の一端が該流出口の縁部に固定され、該弁板が屈曲変形することにより該流出口を開閉するよう構成され、
   前記バルブ本体のブローバイガス流路の内周面の前記弁板より上流側に、前記流入口から流出口に向かって大略螺旋状に延びる溝が凹設されている
   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. 請求項１に記載のエンジンのブローバイガス還元装置において、
   前記バルブ本体は、大略三角錐形状を有し、該三角錐形状の、３つの側面に前記流出口が形成され、底面に各流出口に共通の前記流入口が形成されている
   ことを特徴とするエンジンのブローバイガス還元装置。
3. 請求項１又は２に記載のエンジンのブローバイガス還元装置において、
   前記バルブケースは、前記ブローバイガス還元通路に接続される上流側開口及び下流側開口を有する筒状をなしている
   ことを特徴とするエンジンのブローバイガス還元装置。
4. 請求項３に記載のエンジンのブローバイガス還元装置において、
   前記バルブケースの、前記上流側開口に、上流側継手を有する前記バルブ本体が着脱可能に装着され、前記下流側開口に下流側継手が着脱可能に装着されている
   ことを特徴とするエンジンのブローバイガス還元装置。

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