JP4950112B2 - エンジンのブローバイガス還元装置 - Google Patents

Description

この発明は、エンジンの燃焼室からクランクケースの中へ漏れ出たブローバイガスをエンジンの吸気系へ戻して燃焼室へ還元するエンジンのブローバイガス還元装置に関する。

従来、この種の技術して、下記の特許文献１乃至４に記載される技術が知られている。特に、特許文献１には、電磁駆動式のＰＣＶバルブにより還元通路におけるブローバイガスの流量調整を行うことが記載されている。

一方、特許文献２には、過給機を備えたエンジンにおいて、過給機の上流側の吸気通路にエンジン本体からブローバイガスを流す第１の還元通路と、過給機の下流側の吸気通路にエンジン本体からブローバイガスを流す第２の還元通路とを備え、各還元通路のそれぞれに吸気通路からのガスの逆流を止める逆止弁が設けられることが記載される。また、特許文献３には、過給機を備えたエンジンにおいて、過給機の上流側の吸気通路にエンジン本体からブローバイガスを流す第１の還元通路と、過給機の下流側の吸気通路にエンジン本体からブローバイガスを流す第２の還元通路とを備え、各還元通路のそれぞれに吸気通路からのガスの逆流を止める逆止弁が設けられ、各還元通路の負圧レベルが共通の１個の制御装置により調節可能であることが記載される。更に、特許文献４には、過給機を備えたエンジンにおいて、過給機の上流側の吸気通路にエンジン本体からブローバイガスを流す第１の還元通路と、過給機の下流側の吸気通路にエンジン本体からブローバイガスを流す第２の還元通路とを備え、第２の還元通路にはＰＣＶバルブが設けられ、ＰＣＶバルブが開状態となるときに、第２の還元通路を閉鎖する開閉弁が設けられることが記載される。

特開平８−３３８２２２号公報 実開昭５６−１２９５５６号公報 特開２００３−１８４５３２号公報 実開昭６２−１５０５１４号公報

ところが、特許文献１に記載の技術を、特許文献２乃至４のように過給機を備えたエンジンに適用した場合、過給機による過給やバックファイアにより吸気通路の圧力が急激に上昇したときに、高圧のガスが還元通路を逆流してＰＣＶバルブに流れるおそれがあった。ここで、ＰＣＶバルブは電磁駆動式のバルブであることから、逆流した高圧のガスの作用によってＰＣＶバルブが閉弁することはない。このため、高圧のガスがＰＣＶバルブまで逆流すると、ＰＣＶバルブの弁体やクランクケースに破損のおそれがあった。

この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、吸気通路の中の圧力が急激に上昇して還元通路に作用しても、ＰＣＶバルブ又はクランクケースを過剰な圧力上昇から保護することを可能としたエンジンのブローバイガス還元装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、エンジンの燃焼室からクランクケースの中へ漏れ出たブローバイガスを還元通路を介して吸気通路へ流して燃焼室へ還元すると共に、還元通路に設けられたＰＣＶバルブによりブローバイガス流量を調整するようにしたエンジンのブローバイガス還元装置において、ＰＣＶバルブは、電磁力により弁体の位置を可変とすることで流路開口面積を可変とするものであり、ＰＣＶバルブの弁体と吸気通路との間の還元通路に、吸気通路からのガスの逆流を抑制するための抑制弁が設けられ、吸気通路における還元通路の開口部より上流側に吸気を昇圧する過給機が設けられ、一端が抑制弁とクランクケースとの間の還元通路に連通し、他端が過給機の上流側の吸気通路に連通する第２の還元通路が設けられ、第２の還元通路に第２のＰＣＶバルブが設けられ、第２のＰＣＶバルブは、圧力により弁体の位置を可変とすることで流路開口面積を可変とするものであることを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、燃焼室からのバックファイアにより吸気通路の中の圧力が急激に上昇した場合に、抑制弁が作動して吸気通路からＰＣＶバルブの中へのガスの逆流が抑制される。また、抑制弁が作動することにより、還元通路から吸気通路へのブローバイガスの流れが阻止され、クランクケースの中のブローバイガスの圧力が上昇するおそれがある。このとき、第２のＰＣＶバルブが、圧力により弁体の位置を可変とすることで流路開口面積を可変とすることにより、クランクケースの中のブローバイガスが第２の還元通路を通じて過給機の上流側の吸気通路へ流される。

上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、クランクケースの中に新気を導入する新気通路が設けられ、新気通路の入口が吸気通路において過給機の下流側に連通することを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１に記載の発明の作用に加え、過給機の下流側における吸気通路を流れる吸気が新気として入口から新気通路に流れてクランクケースに導入される。

上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、第２のＰＣＶバルブは、第２のＰＣＶバルブの上流側と下流側の圧力の差が大きいほど流路開口面積が大きくなることを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１又は２に記載の発明の作用に加え、クランクケースの中のブローバイガスの圧力が上昇するほど、第２のＰＣＶバルブの上流側と下流側の圧力の差が大きくなり、第２のＰＣＶバルブの流路開口面積が大きくなり、より多くのブローバイガスが第２の還元通路を通じて過給機の上流側の吸気通路へ流される。

請求項１に記載の発明によれば、吸気通路の中の圧力が急激に上昇して還元通路に作用しても、ＰＣＶバルブ及びクランクケースを過剰な圧力上昇から保護することができる。また、過給圧により抑制弁が吸気通路からのガスの逆流を抑制する状態となり、ブローバイガスが還元通路へ流れなくなっても、ブローバイガスが第２の還元通路を通じて吸気通路へ流されるので、クランクケースやＰＣＶバルブを過剰な圧力上昇から保護することができる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、クランクケースの中を新気により有効に掃気することができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明の効果に加え、クランクケースの中の圧力の程度に応じてブローバイガスを吸気通路へ流すことができる。

［第１実施形態］
以下、本発明におけるエンジンのブローバイガス還元装置を具体化した第１実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

図１に、この実施形態のブローバイガス還元装置を含むガソリンエンジンシステムを概略構成図により示す。このエンジンシステムを構成するエンジン１は、燃焼室２の中に燃料を直接噴射する直接噴射式の多気筒火花点火式エンジンである。このエンジン１を構成するエンジンブロック３には、複数のシリンダボア４が形成され、各シリンダボア４にはそれぞれピストン５が上下動可能に設けられる。エンジンブロック３の下部にはクランクケース３ａが設けられ、クランクケース３ａにはオイルパン６が組み付けられる。これらクランクケース３ａとオイルパン６によりクランク室７が形成される。クランク室７の中には、クランクシャフト８が回転可能に支持され、各ピストン５がコネクティングロッド９を介してクランクシャフト８にそれぞれ連結される。

各シリンダボア４にてピストン５の上側に形成される燃焼室２は、上部中央が高くなる傾斜したペントルーフ形状をなす。各燃焼室２に対応して、エンジンブロック３の上部には、吸気ポート１０及び排気ポート１１がそれぞれ形成される。吸気ポート１０には吸気バルブ１２が、排気ポート１１には排気バルブ１３がそれぞれ設けられる。各吸気バルブ１２及び各排気バルブ１３は、周知の動弁機構１４により、クランクシャフト８の回転に連動して開閉するようになっている。これら吸気バルブ１２及び排気バルブ１３が開閉することで、吸気ポート１０から燃焼室２に外気が導入され、燃焼室２から排気ポート１１へ燃焼後の排気ガスが排出される。エンジンブロック３の上部には、動弁機構１４等を覆うエンジンカバー１５が設けられる。

吸気ポート１０には、インテークマニホールド及び吸気パイプ等より構成されるを吸気通路２１が接続される。この吸気通路２１の入口には、エアクリーナ２２が設けられる。吸気通路２１の途中には、スロットルバルブ２３が設けられる。スロットルバルブ２３は、運転席に設けられたアクセルペダル（図示略）の操作に連動して開閉されるようになっている。エアクリーナ２２にて浄化された空気は、吸気通路２１及び吸気ポート１０を通じて燃焼室２に吸入される。この吸入空気量は、スロットルバルブ２３の開度に応じて調節される。エンジンブロック３には、各燃焼室２に燃料を直接噴射するためのインジェクタ２４が取り付けられる。インジェクタ２４から燃焼室２に噴射される燃料は、吸気ポート１０から燃焼室２に吸入された空気と混合気を形成する。エンジンブロック３の上部には、各燃焼室２にて混合気に点火する点火プラグ２５が設けられる。

排気ポート１１には、排気マニホールド及び排気パイプ等より構成される排気通路２６が接続される。各燃焼室２で生じた燃焼後の排気ガスは、排気ポート１１及び排気通路２６を通じて外部へ排出される。

この実施形態で、吸気通路２１と排気通路２６には、吸気通路２１における吸気を昇圧するための過給機２７が設けられる。過給機２７は、吸気通路２１に配置されたコンプレッサ２８と、排気通路２６に配置されたタービン２９と、コンプレッサ２８及びタービン２９を両端に設けて両者２８，２９を一体に回転させる回転軸３０とを含む。この過給機２７は、排気通路２６を流れる排気ガスによりタービン２９が回転し、コンプレッサ２８が回転軸３０を介して一体に回転することにより、吸気通路２１における吸気が昇圧される、過給が行われるようになっている。

上記したエンジン１には、各燃焼室２からクランクケース３ａの中（クランク室７）へ漏れ出たブローバイガスを吸気通路２１へ流して各燃焼室２へ還元するためのブローバイガス還元装置が設けられる。すなわち、クランクケース３ａには、そのクランク室７に連通するオイルセパレータ３１が設けられる。このオイルセパレータ３１は、クランク室７にてブローバイガスに混入した潤滑油等の油分をブローバイガスから分離して捕捉する機能を有する。オイルセパレータ３１と、スロットルバルブ２３より下流の吸気通路２１との間には、クランク室７から吸気通路２１へブローバイガスを流すために、還元パイプ等より構成される還元通路３２が設けられる。還元通路３２の途中には、ブローバイガス流量を調整するためのＰＣＶバルブ３３が設けられる。ＰＣＶバルブ３３の詳しい構成については後述する。吸気通路２１とエンジンカバー１５との間には、クランク室７におけるブローバイガスを掃気するためにクランク室７に吸気を新気として導入するための新気通路３４が設けられる。新気通路３４の入口３４ａは、吸気通路２１においてスロットルバルブ２３より上流側であり、過給機２７のコンプレッサ２８より下流側の位置に連通するように設けられる。エンジンブロック３には、クランク室７をエンジンカバー１５の中に連通させる通気孔３５が形成される。この通気孔３５を通じて、エンジンカバー１５の中に導入された新気がクランク室７へと導かれるようになっている。この通気孔３５も新気通路３４の一部を構成する。また、新気通路３４の途中には、圧力制御弁３６が設けられる。この圧力制御弁３６は、過給機２７による高い過給圧が新気通路３４にかかったときに新気通路３４を閉鎖するように構成される。

吸気通路２１における還元通路３２の開口部３２ａは、スロットルバルブ２３の下流側に配置される。この配置により、スロットルバルブ２３の下流側で発生する吸気負圧が開口部３２ａを通じて還元通路３２に作用するようになっている。過給機２７のコンプレッサ２８は、吸気通路２１において還元通路３２の開口部３２ａ及びスロットルバルブ２３より上流側に配置される。

ここで、ＰＣＶバルブ３３の構成を詳しく説明する。図２に、ＰＣＶバルブ３３を断面図により示す。図２に示すように、ＰＣＶバルブ３３は、電磁力により弁体４１の位置を可変とすることで弁体４１による流路開口面積を可変とするものであり、中空形状をなす樹脂製のハウジング４２を備える。このハウジング４２は、互いに組み付けられたメインハウジング４３とサブハウジング４４から構成される。

メインハウジング４３は、その上部に形成されたコネクタ部４３ａと、内部に一体的に設けられたステップモータ４５とを含み、ステップモータ４５の出力軸４６に弁体４１が設けられる。ステップモータ４５は、電磁力を発生させるステータ４７と、ステータ４７の中心にて出力軸４６と一体に設けられたロータ４８とを含む。出力軸４６と弁体４１はネジ山とネジ溝の関係で連結される。ステータ４７から延びる外部端子４９の先端部は、コネクタ部４３ａの中に配置される。

サブハウジング４４には、弁体４１を収容する弁室５０と、弁室５０に連通する２つのポート５１，５２が形成される。弁室５０には、弁体４１が回り止めした状態で軸線方向に沿ってスライド可能に設けられる。一方の入口ポート５１は、オイルセパレータ３１に連通し、クランク室７からブローバイガスを受け入れるようになっている。他方の出口ポート５２は、還元通路３２に連通し、ブローバイガスを導出するようになっている。従って、ブローバイガスの通路となる入口ポート５１、弁室５０及び出口ポート５２を含むサブハウジング４４は、本発明の還元通路の一部を構成する。サブハウジング４４には、入口ポート５１と出口ポート５２に対応して管継手５３，５４が形成される。出口ポート５２は、弁体４１の中心軸線と同軸上に形成され、その一端開口部５２ａから弁体４１の先端部４１ａが進入可能となっている。弁体４１の先端部４１ａは先細りのテーパ形状をなすことから、先端部４１ａが出口ポート５２の中へ入るほど、出口ポート５２の開口部５２ａと弁体４１の先端部４１ａとの間の流路開口面積（開度）が小さくなる。従って、ステップモータ４５の出力軸４６が正転し、弁体４１が出口ポート５２に近付くほど、出口ポート５２と弁体４１との間の開度が小さくなる。ステップモータ４５の出力軸４６が逆転し、弁体４１が出口ポート５２から退くほど、出口ポート５２と弁体４１との間の開度が大きくなる。

サブハウジング４４には、出口ポート５２の途中、すなわち、ＰＣＶバルブ３３の弁体４１と吸気通路２１との間の還元通路に、吸気通路２１からのガスの逆流を抑制するための本発明の抑制弁に相当するボール式の逆止弁５５が設けられる。この逆止弁５５は、ボール５６とスプリング５７を含み、それらが出口ポート５２の途中に形成された弁室５８に収容されて構成される。弁室５８の内壁には、ボール５６に対応する弁座５９が形成される。吸気通路２１から出口ポート５２へ高圧のガスが作用することにより、ボール５６がスプリング５７に抗して弁座５９に着座することで、逆止弁５５が閉じて吸気通路２１からの高圧のガスの逆流が抑制される。弁室５８の出口側には仕切板６０が設けられる。この仕切板６０は、図２には示されないが、板厚方向に貫通する複数の孔を有し、それら孔を通じてガスの流れが許容されるようになっている。また、弁室５８の内壁には、その長手方向に沿って複数の溝５８ａが形成され、それらの溝５８ａを通じてガスの流れが許容されるようになっている。

以上説明したこの実施形態のブローバイガス還元装置によれば、燃焼室２からのバックファイアにより吸気通路２１の中の圧力が急激に上昇した場合に、ＰＣＶバルブ３３の出口ポート５２に設けられた逆止弁５５が作動して、吸気通路２１からＰＣＶバルブ３３の中への高圧ガスの逆流が抑制される。過給機２７が作動時して過給圧により吸気圧が急激に昇圧した場合にも逆止弁５５が作動して、吸気通路２１からＰＣＶバルブ３３の中への高圧ガスの逆流が抑制される。このため、ＰＣＶバルブ３３とその上流に位置するクランクケース３ａ及びオイルパン６を過剰な圧力上昇から保護することができる。特に、この実施形態では、ＰＣＶバルブ３３を構成する弁体４１やステップモータ４５にバックファイア圧がかからないので、これらの部品４１，４５をバックファイア圧に耐えられるよう強固な構成にする必要がなく、ＰＣＶバルブ３３の軽量化及び低コスト化を図ることができる。また、クランク室７に過給圧がかからないので、クランク室７から新気通路３４を通じてオイル分が持ち去られることがなくなり、オイル消費を抑えることができる。

この実施形態では、新気通路３４が、その入口３４ａを過給機２７の下流側の吸気通路２１に連通させている。従って、過給機２７の下流側の吸気通路２１を流れる吸気が新気として入口３４ａから新気通路３４に流れてクランク室７に導入される。このため、クランク室７を新気により有効に掃気することができる。また、過給機２７による高い過給圧が新気通路３４にかかったときには、圧力制御弁３６により新気通路３４が閉鎖されるので、クランク室７に新気通路３２を通じて過剰な過給圧がかかることがない。この意味でも、クランクケース３ａやオイルパン６を過剰な圧力上昇から保護することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明におけるエンジンのブローバイガス還元装置を具体化した第２実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

なお、以下に説明する各実施形態において前記第１実施形態と同等の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略し、以下には異なった点を中心に説明する。

図３に、この実施形態のＰＣＶバルブ６１を断面図により示す。この実施形態のブローバイガス還元装置は、ＰＣＶバルブ６１の構成の点で第１実施形態と異なる。すなわち、このＰＣＶバルブ６１は、サブハウジング４４の形状と、逆止弁５５の配置の点で第１実施形態と異なる。サブハウジング４４は、第１実施形態のサブハウジング４４よりも軸線方向に短く形成される。この実施形態では、入口ポート５１に逆止弁５５が設けられる。この逆止弁５５の構成は、第１実施形態のそれと同じである。吸気通路２１から還元通路３４を通じてＰＣＶバルブ６１の出口ポート５２及び弁室５０に高圧のガスが作用することにより、ボール５６がスプリング５７に抗して弁座５９に着座することで、逆止弁５５が閉じて吸気通路２１からの高圧のガスの逆流が抑制される。

従って、この実施形態でも、バックファイアにより吸気通路２１の中の圧力が急激に上昇した場合や、過給機２７の過給圧により吸気圧が急激に上昇した場合に、ＰＣＶバルブ６１の入口ポート５１に設けられた逆止弁５５が作動して吸気通路２１からクランク室７への高圧ガスの逆流が抑制される。このため、クランクケース３ａやオイルパン６を過剰な圧力上昇から保護することができる。また、第１実施形態とは異なり、この実施形態では、ＰＣＶバルブ６１の弁室５０の中に高圧ガスが流入するが、弁体４１やステップモータ４５等の部品を強固な構成にすることで、それらの部品の高圧ガスに対する耐久性を確保することができる。この実施形態でも、クランク室７に過給圧がかからないので、クランク室７から新気通路３４を通じてオイル分が持ち去られることがなくなり、オイル消費を抑えることができる。この実施形態におけるその他の作用効果は、第１実施形態のそれと同じである。

［第３実施形態］
次に、本発明におけるエンジンのブローバイガス還元装置を具体化した第３実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

図４に、この実施形態のブローバイガス還元装置を含むガソリンエンジンシステムを概略構成図により示す。図５に、この実施形態の第１のＰＣＶバルブ６２を断面図により示す。この実施形態では、ブローバイガス還元装置の通路構成と、第１のＰＣＶバルブ６２の構成等の点で前記各実施形態と異なる。すなわち、図４に示すように、ブローバイガス還元装置は、第２の還元通路６３と第２のＰＣＶバルブ６４を更に備える。第２のＰＣＶバルブ６４は、第１のＰＣＶバルブ６２と一体に設けられる。第２の還元通路６３は、一端が第２のＰＣＶバルブ６４に接続され、他端が過給機２７の上流側の吸気通路２１に連通するように設けられる。図５に示すように、第１のＰＣＶバルブ６２は、サブハウジング４４の構成が第１実施形態と異なる。サブハウジング４４は、互いに組み付けられた複数のブロックから構成される。サブハウジング４４には、出口ポート５２の途中に逆止弁５５が設けられる。また、サブハウジング４４には、弁室５０に連通するネジ部６５が形成される。このネジ部６５に第２のＰＣＶバルブ６４が組み付けられる。

第２のＰＣＶバルブ６４は、２つのハウジング部材７１，７２を組み付けてなる中空状のハウジング７３を備える。第１ハウジング部材７１は、外周に装着されたシールリング７４を介して第１のＰＣＶバルブ６２のネジ部６５に締め込まれて、固定される。第２ハウジング部材７２は、その基端部外周が、第１ハウジング部材７１の先端開口部に超音波溶着により固定される。第２ハウジング部材７２の先端部は管継手７５となっている。この管継手７５に、第２の還元通路６３を構成するパイプの一端部が接続される。第１ハウジング部材７１の中空部は、弁体７６を収容した弁室７７となっている。弁室７７の一端にて、第１ハウジング部材７１には、第１のＰＣＶバルブ６２の弁室５０に連通する入口７８が形成される。第１ハウジング部材７１の弁室７７は、第２ハウジング部材７２の中空部７９に連通する。両ハウジング部材７１，７２の間には、円環状をなす弁座８０が設けられる。弁室７７に配置された弁体７６は、この弁座８０を貫通可能に設けられる。弁体７６は、その基端部７６ａ（図面下側）が円柱形をなし、その先端部７６ｂ（図面上側）が２段のテーパ形状をなす。先端部７６ｂは、先端へ向けて徐々に拡径した形状をなす。従って、弁体７６が弁座８０へ向けて移動することにより、弁座８０と弁体７６との間の流路開口面積（開度）が徐々に大きくなるように変化する。弁体７６は、その基端部７６ａの端にフランジ７６ｃが設けられる。弁座８０とフランジ７６ｃとの間には、圧縮スプリング８１が設けられる。このスプリング８１は、弁体７６を入口７８へ向けて、すなわち流路開口面積を小さくする方向（閉弁方向）へ付勢する。弁体７６の先端部７６ｂは、弁座８０を貫通して第２ハウジング部材７２の中空部７９に侵入可能に設けられる。第２ハウジング部材７２の中空部７９には、弁体７６の移動を規制する別の圧縮スプリング８２が設けられる。上記した第２のＰＣＶバルブ６４の弁室７７と中空部７９は、第２の還元通路６３の一部を構成する。

従って、逆止弁５５が閉じているとき、第１のＰＣＶバルブ６２の入口ポート５１から弁室５０に入ったブローバイガスは、第２のＰＣＶバルブ６４の入口７８からその弁室７７に浸入し、そのガスの圧力が弁体７６の基端部７６ａに作用する。また、弁体７６の先端部７６ｂには、吸気通路２１から第２の還元通路６３を通じて大気圧が作用する。これら弁体７６の基端部７６ａと先端部７６ｂに作用する圧力、並びにスプリング８１の付勢力との差（圧力差）に基づき、弁体７６がその軸線方向へ移動し、弁座８０と弁体７６との間の流路開口面積（開度）が変えられる。これにより、弁室７７から中空部７９へ抜ける、すなわち第２のＰＣＶバルブ６４で計量されるブローバイガス流量が調整される。このように、第２のＰＣＶバルブ６４は、その弁体７６がブローバイガスの圧力の作用により位置を変えることで、弁座８０との間の流路開口面積（開度）を変更するようになっている。

従って、この実施形態のブローバイガス還元装置によれば、第１のＰＣＶバルブ６２の逆止弁５５が作動して出口ポート５２が閉鎖されたときには、クランク室７のブローバイガスの圧力が、第１のＰＣＶバルブ６２の入口ポート５１から弁室５０に浸入するが、そのガスは第２のＰＣＶバルブ６４の入口７８から弁室７７へと浸入する。このとき、第２のＰＣＶバルブ６４の上流側と下流側の圧力の差に基づき、その弁体７６が移動して流路開口面積（開度）が増大し、クランク室７の中のブローバイガスが第２の還元通路６３を通じて過給機２７の上流側の吸気通路２１へと流れる。このため、過給圧により逆止弁５５が閉鎖してブローバイガスが還元通路３４を流れなくなっても、そのブローバイガスが第２の還元通路６３を通じて吸気通路２１へ流されるので、クランクケース３ａ、オイルパン６及び第１のＰＣＶバルブ６２をブローバイガスの過剰な圧力上昇から保護することができる。

加えて、この実施形態では、第２のＰＣＶバルブ６４につき、その上流側と下流側の圧力の差が大きいほど流路開口面積（開度）が大きくなるように構成される。従って、クランク室７の中のブローバイガスの圧力が上昇するほど、第２のＰＣＶバルブ６４の上流側と下流側の圧力の差が大きくなり、第２のＰＣＶバルブ６４の流路開口面積（開度）が増大し、より多くのブローバイガスが第２の還元通路６３を通じて吸気通路２１へ流される。このため、クランク室７の中の圧力上昇の程度に応じてブローバイガスを有効に吸気通路２１へ流すことができる。

［第４実施形態］
次に、本発明におけるエンジンのブローバイガス還元装置を具体化した第４実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

図６に、この実施形態の複合ＰＣＶバルブ８６を断面図により示す。この実施形態では、第１及び第２のＰＣＶバルブの構成の点で、前記第３実施形態と異なる。すなわち、図６に示すように、複合ＰＣＶバルブ８６は、バルブブロック８７に第１のＰＣＶバルブ８８と第２のＰＣＶバルブ６４を一体に設けたものである。第２のＰＣＶバルブ６４は、前記第３実施形態のそれと同じものである。第１のＰＣＶバルブ８８は、第１〜第３の実施形態のように電磁力により、すなわちステップモータ４５により弁体４１の位置を可変とするものではなく、圧力により弁体８９の位置を可変とするものである。バルブブロック８７は、内部に形成された中空部９０と、その中空部９０に連通する入口ポート９１と、その中空部９０に連通する第１組付孔９２及び第２組付孔９３とを備える。第１組付孔９２には、第１のＰＣＶバルブ８８が組み付けられ、第２組付孔９３には、第２のＰＣＶバルブ６４が組み付けられる。第１のＰＣＶバルブ８８の構成は、第２のＰＣＶバルブ６４の構成と類似するが、弁体８９の形状のみ異なる。第１のＰＣＶバルブ８８の弁体８９は、先端部８９ａが、先端へ向けて徐々に縮径したテーパ形状をなす。弁体８９の基端部のフランジ８９ｂと弁座８０との間に圧縮スプリング８１が設けられる。従って、弁体８９が弁座８０へ向けて移動することにより、弁座８０と弁体８９との間の流路開口面積（開度）が徐々に小さくなるように変化する。第１のＰＣＶバルブ８８の管継手７５には、還元通路３４を構成するパイプが接続される。第２のＰＣＶバルブ６４の管継手７５には、第２の還元通路６３を構成するパイプが接続される。入口ポート９１に対応して形成された管継手９４には、オイルセパレータ３１が接続される。

従って、エンジン１が運転状態に入り、過給機２７が作動していない状態では、第１のＰＣＶバルブ８８は次のように作動する。すなわち、第１のＰＣＶバルブ８８の弁室７７には、吸気通路２１から還元通路３２を通じて吸気負圧が作用する。また、エンジン１のクランク室７に充満したブローバイガスは、バルブブロック８７の入口ポート９１及び中空部９０から第１のＰＣＶバルブ８８の入口７８を通じて弁室７７に浸入し、そのガスの圧力が弁体８９に作用する。このとき、吸気負圧がスプリング８１の付勢力に抗して弁体８９に作用し、ガスの圧力が弁体８９に作用することで、弁体８９が弁座８０へ向けて移動し、弁座８０と弁体８９との間の流路開口面積（開度）の大きさが変わる。これにより、弁室７７から中空部７９へ抜ける、すなわち第１のＰＣＶバルブ８８により計量されるブローバイガス流量が調整される。

一方、過給機２７が作動する状態では、第１のＰＣＶバルブ８８の弁室７７に過給圧が作用することから、弁体８９が押されて入口７８がフランジ８９ｂにより閉鎖される。これにより、第１のＰＣＶバルブ８８から中空部９０への高圧ガスの逆流が遮断される。つまり、このとき第１のＰＣＶバルブ８８は、前記各実施形態の逆止弁５５と同様の機能を発揮する。このとき、第２のＰＣＶバルブ６４は、第３実施形態の場合と同様に機能することとなり、クランク室７からバルブブロック８７の中空部９０に浸入したブローバイガスは、第２のＰＣＶバルブ６４及び第２還元通路６３を通じて過給機２７の上流側の吸気通路２１へ流される。

従って、この実施形態のブローバイガス還元装置によれば、基本的には第３実施形態と同等の作用効果を得ることができる。加えて、この実施形態では、第１のＰＣＶバルブ８８を、圧力により弁体８９の位置を可変とする簡易な構成としたので、その分だけ装置の構成を簡略化することができる。

［第５実施形態］
次に、本発明におけるエンジンのブローバイガス還元装置を具体化した第５実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

図７，８に、この実施形態の逆止弁９６の概略を断面図により示す。この実施形態では、ボール式の逆止弁に代わってプレート式の逆止弁９６を設けた点で、第１〜第３の実施形態と構成が異なる。図７，８に示すように、この実施形態の逆止弁９６は、通路９７に固定されて設けられるプレート状のベース９８と、そのベース９８に対し、軸線方向へ移動可能に支持されたプレート状の弁体９９と、ベース９８より下流側にて通路９７に固定され、弁体９９の移動を規制するストッパ１００とを備える。ベース９８は、中心に形成されたボス９８ａと、ボス９８ａの周囲に複数形成された通気孔９８ｂと、ベース９８の下流側面にて通気孔９８ｂの周囲に突設された円環状のリブ９８ｃとを備える。弁体９９は、プレート状の本体９９ａと、本体９９ａから延びる支軸９９ｂとを含む。弁体９９は支軸９９ｂを介し、ボス９８ａに対してスライド可能に支持される。ストッパ１００は、例えば、平面視で十字枠形に形成され、枠間の隙間にてガスの通過が許容される。

上記したこの実施形態の逆止弁９６によれば、図７に示すように、通路９７を順方向にブローバイガスが流れる場合は、ベース９８の通気孔９８ｂを通るブローバイガスの圧力により弁体９９が押され、押された弁体９９はストッパ１００に当たって止められる。このとき、通気孔９８ｂを通るブローバイガスは、リブ９８ｃと弁体９９との間、並びに弁体９９とストッパ１００との間を通って下流側へ流れる。一方、図８に示すように、通路９７を高圧ガスが逆流しようとする場合は、弁体９６が高圧ガスに押されてリブ９８ｃに当接する。この状態では、リブ９８ｃと弁体９９との間がシールされ、高圧ガスの通過が止められる。これにより、通路９７における高圧ガスの逆流を防止することができる。

［第６実施形態］
次に、本発明におけるエンジンのブローバイガス還元装置を具体化した第６実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

図９〜１１に、この実施形態のＰＣＶバルブ１００を断面図により示す。この実施形態では、ＰＣＶバルブ１００の弁体１０２と逆止弁１０４のボール１１２との位置関係の点で第１実施形態のＰＣＶバルブ３３と構成が異なる。

この実施形態でも、ＰＣＶバルブ１００は電磁力により弁体１０２の位置を可変とすることで弁体１０２による流路開口面積を可変とするものである。すなわち、ＰＣＶバルブ１００は、図９に示すように、概略的には、弁座１０１と、弁体１０２と、弁体１０２を電磁力により移動させるためのステップモータ１０３と、吸気通路２１からのガスの逆流を抑制するための本発明の抑制弁に相当するボール式の逆止弁１０４と、弁座１０１、弁体１０２、ステップモータ１０３及び逆止弁１０４を収納するハウジング１０５とを備える。このＰＣＶバルブ１００は、ステップモータ１０３を通電により動作させて弁座１０１に対する弁体１０２の位置を可変とすることにより、弁座１０１と弁体１０２との間におけるブローバイガス通路の大きさ、すなわちブローバイガスの流路開口面積を可変とし、ＰＣＶバルブ１００で計量されるブローバイガス流量を調整するようになっている。

この実施形態で、ハウジング１０５は中空形状をなし、３分割された第１ハウジング１０６、第２ハウジング１０７及び第３ハウジング１０８から構成される。第１〜第３のハウジング１０６〜１０８は、それぞれ樹脂より成形される。第１ハウジング１０６は、その内部に形成された中空部１０６ａと、その下部に形成された入口側管継手１０６ｂとを含む。入口側管継手１０６ｂは、中空部１０６ａに通じる入口ポート１０６ｃを含み、その外周にシールリング１０９が装着される。中空部１０６ａの大部分により弁室１１０が構成され、その弁室１１０の中に弁体１０２が配置される。弁室１１０の出口側には、出口ポート１０６ｄが形成され、その出口ポート１０６ｄに対応して弁座１０１が配置される。

第２ハウジング１０７には、ステップモータ１０３が一体にインサート成形され、その上部にはコネクタ部１０７ａが形成される。ステップモータ１０３は、金属製のモータケース１１１に覆われて構成される。第３ハウジング１０８は、その基端外周部１０８ａが第１ハウジング１０６の先端開口１０６ｅに圧入され、超音波溶着されることで、第１ハウジング１０６に組み付けられる。第３ハウジング１０８は、先端部に出口側管継手１０８ｂを含み、内部には中空部１０８ｃを含む。第１ハウジング１０６の入口側間継手１０６ｂはオイルセパレータ３１に接続され、入口ポート１０６ｃにクランク室７からのブローバイガスを受け入れるようになっている。第３ハウジング１０８の出口側管継手１０８ｂには、エンジンの吸気通路２１に通じる還元通路３２の一端部が接続される。この実施形態で、第１ハウジング１０６の入口ポート１０６ｃ、弁室１１０及び出口ポート１０６ｄと、第３ハウジング１０８の中空部８ｃにより、ブローバイガスが流れるブローバイガス通路が構成される。

この実施形態では、第１ハウジング１０６において、出口ポート１０６ｄと先端開口１０６ｅとの間に逆止弁０４が設けられる。この逆止弁１０４は、ボール１１２と、ボール１１２の押さえ板１１３と、ボール１１２を開弁方向へ付勢するスプリング１１４とを含む。ボール１１２と押さえ板１１３は、出口ポート１０６ｄに隣接して形成された弁室１０６ｆに収容され、スプリング１１４は、出口ポート１０６ｄに収容される。ボール１１２は、弁室１０６ｆの中で出口ポート１０６ｄを開閉するようになっている。押さえ板１１３には、ガスの通過が許容する多数のスリットが形成される。この逆止弁１０４は、吸気通路２１から高圧ガスが還元通路３２を通じて第３ハウジング１０８の中空部１０８ｃへ逆流してきたときに、そのガスの逆流を阻止するために閉じるようになっている。この逆止弁１０４が閉じることで、高圧ガスがＰＣＶバルブ１００からエンジンのクランク室７へ逆流することを防止することができる。

ステップモータ１０３は、モータケース１１１の他に、電磁力を発生させるステータ１１５と、ステータ１１５の中心にて出力軸１１６と一体に設けられたロータ１１７とを含む。出力軸１１６の先端部には、弁体１０２が設けられる。出力軸１１６と弁体１０２は、弁体１０２に形成されたネジ穴１０２ａに対し、出力軸１１６の外周に形成されたネジ１１６ａが螺合することで連結される。従って、出力軸１１６が回転することにより、ネジ１１６ａとネジ穴１０２ａとの関係により、弁体１０２がその軸線方向へ移動する。弁体１０２の移動方向は、出力軸１１６の回転方向（正転・逆転）の違いにより決定される。ステータ１１５から延びる外部端子１１８の先端部は、コネクタ部１０７ａの中に配置される。

弁体１０２は、先端部が円錐台形状をなしている。弁座１０１は、円環状をなし、中央に弁孔１０１ａを有する。弁体１０２の先端部は、弁座１０１の弁孔１０１ａを貫通可能に設けられる。この実施形態では、ステップモータ１０３の出力軸１１６及び弁体１０２がアルミ等の金属より構成される。従って、ステップモータ１０３と弁体１０２は、樹脂製のハウジング１０５よりも熱伝導性の良い金属製の出力軸１１６により熱的に連結される。これにより、ステップモータ１０３に生じた熱が、出力軸１１６を介して弁体１０２に伝わるようになっている。

この実施形態では、弁室１１０の中にて弁体１０２を内包するようにカバー部材１１９が設けられる。カバー部材１１９は、略円筒形をなし、先端に形成された孔１１９ａと、基端に形成されたフランジ１１９ｂとを有する。孔１１９ａには、弁体１０２が貫通可能に設けられる。カバー部材１１９は、ハウジング１０５よりも熱伝導性の良い部材としてのアルミ等の金属により形成される。カバー部材１１９は、そのフランジ１１９ｂがステップモータ１０３のモータケース１１１の端面に接して設けられる。カバー部材１１９のフランジ１１９ｂはモータケース１１１の端面にかしめられて固定される。これにより、カバー部材１１９とモータケース１１１が一体的に設けられる。弁体１０２の基端にはフランジ１０２ｂが形成される。カバー部材１１９の中には、その先端内壁と弁体１０２のフランジ１０２ｂとの間に圧縮スプリング１２０が介装される。弁体１０２は、このスプリング１２０により弁座１０１から離間する方向へ付勢される。この実施形態で、カバー部材１１９は、ハウジング１０５よりも熱伝導性の良い材料により構成され、そのカバー部材１１９がブローバイガス通路を構成する弁室１１０に露出して設けられる。また、カバー部材１１９のフランジ１１９ｂがモータケース１１１に接することで、両者１１９，１１１が熱的に連結される。

この実施形態では、弁体１０２、ステップモータ１０３、第２ハウジング１０７、カバー部材１１９及びスプリング１２０を含むアッセンブリが、カバー部材１１９を第１ハウジング１０６の中空部１０６ａに圧入し、第１ハウジング１０６と第２ハウジング１０７との接合面を超音波溶着することで、第１ハウジング１０６に組み付けられる。

ここで、ＰＣＶバルブ１００の弁体１０２と逆止弁１０４のボール１１２との位置関係について説明する。図９は、逆止弁１０４のボール１１２が出口ポート１０６ｄから離れて開弁した状態を示すと共に、ＰＣＶバルブ１００の弁体１０２が弁座１０１から離れて開弁した状態を示す。この状態では、逆止弁１０４のボール１１２と、ＰＣＶバルブ１１２の弁体１０２は、互いに離れた状態となっている。このようにボール１１２が出口ポート１０６ｄから離れた状態は、ボール１１２がスプリング１１４により押されて開弁した正常な初期状態を示す。この初期状態から、第３ハウジング１０８の中空部１０８ｃに高圧ガスが逆流することにより、ボール１１２がスプリング１１４に抗して高圧ガスにより押されて出口ポート１０６ｄを塞ぎ、逆止弁１０４が閉弁状態となる。このように閉弁状態となることで、ＰＣＶバルブ１００からクランク室７への高圧ガスの逆流を防止することができる。一方、図９に示す状態から、図１０に示すように、ＰＣＶバルブ１００の弁体１０２が移動して弁座１０１に接する閉弁状態となっても、弁体１０２がボール１１２に衝突することはなく、弁体１０２は正常に機能するようになっている。ここで、この実施形態では、ボール１１２と弁体１０２は、図１１に実線で示すように、逆止弁１０４が閉じた状態、すなわちボール１１２が出口ポート１０６ｄに接した状態のときには、弁体１０２が弁座１０１に接して閉弁すると互いに衝突するような位置に設けられる。このように閉弁状態のボール１１２に弁体１０２を衝突可能に構成したのは、ボール１１２が閉弁状態で出口ポート１０６ｄの周縁に固着したり食い付いたりして正常に作動しなくなることを防止するためである。

従って、この実施形態のブローバイガス還元装置によれば、基本的には第１実施形態と同等の作用効果を得ることができる。加えて、この実施形態のＰＣＶバルブ１００によれば、図１１に実線で示すように、逆止弁１０４のボール１１２が、閉弁状態で万が一出口ポート１０６ｄの周縁に固着したり食い付いたりしたとしても、ＰＣＶバルブ１００の弁体１０２が閉弁することでボール１１２と弁体１０２が衝突することとなり、図１１に２点鎖線で示すように、ボール１１２の固着状態が強制解除されることとなる。この結果、逆止弁１０４の固着等による作動不良を防止することができる。このため、逆止弁１０４の作動不良によりＰＣＶバルブ１００が閉塞してブローバイガスが還元通路３２へ流れなくなることを防止することができる。これにより、クランク室７のブローバイガスが通気孔３５及び新気通路３４を通じて吸気通路２１へ逆流したり、吸気通路２１にデポジットが堆積したり、エンジンオイルが劣化したりすることを防止することができる。

ここで、ＰＣＶバルブ１００が通常使用される条件下では、その弁体１０２が逆止弁１０４のボール１１２に衝突することはない。そこで、この実施形態では、万が一、逆止弁１０４の固着等による作動不良が起きている場合にそれを強制解除するために、エンジン１の始動時毎にＰＣＶバルブ１００の弁体１０２を一旦閉弁させるようになっている。

なお、この発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜に変更して次のように実施することもできる。

（１）前記第１〜第３の実施形態では、逆止弁５５をＰＣＶバルブ３３，６１，６２，と一体に設けたが、逆止弁をＰＣＶバルブとは別に設けてもよい。例えば、逆止弁を還元通路を構成するパイプの途中に設けてもよい。

（２）前記第１及び第２の実施形態では、過給機２７を備えたエンジン１について本発明のブローバイガス還元装置を具体化したが、過給機を備えないエンジンについて本発明のブローバイガス還元装置を具体化することもできる。

第１実施形態に係り、ブローバイガス還元装置を含むガソリンエンジンシステムを示す概略構成図。 第１実施形態に係り、ＰＣＶバルブを示す断面図。 第２実施形態に係り、ＰＣＶバルブを示す断面図。 第３実施形態に係り、ブローバイガス還元装置を含むガソリンエンジンシステムを示す概略構成図。 第３実施形態に係り、ＰＣＶバルブを示す断面図。 第４実施形態に係り、複合ＰＣＶバルブを示す断面図。 第５実施形態に係り、逆止弁を示す断面図。 第５実施形態に係り、逆止弁を示す断面図。 第６実施形態に係り、ＰＣＶバルブを示す断面図。 第６実施形態に係り、ＰＣＶバルブを示す断面図。 第６実施形態に係り、ＰＣＶバルブを示す断面図。

１ エンジン
２ 燃焼室
３ａ クランクケース
７ クランク室
２１ 吸気通路
２７ 過給機
２８ コンプレッサ
２９ タービン
３２ 還元通路
３２ａ 開口部
３３ ＰＣＶバルブ
３４ 新気通路
３４ａ 入口
３５ 通気孔
４１ 弁体
５５ 逆止弁
６１ ＰＣＶバルブ
６２ 第１のＰＣＶバルブ
６３ 第２の還元通路
６４ 第２のＰＣＶバルブ
７６ 弁体
８８ 第１のＰＣＶバルブ
８９ 弁体
９６ 逆止弁
１００ ＰＣＶバルブ
１０２ 弁体
１０４ 逆止弁
１１２ ボール

Claims (3)

1. エンジンの燃焼室からクランクケースの中へ漏れ出たブローバイガスを還元通路を介して吸気通路へ流して前記燃焼室へ還元すると共に、前記還元通路に設けられたＰＣＶバルブによりブローバイガス流量を調整するようにしたエンジンのブローバイガス還元装置において、
   前記ＰＣＶバルブは、電磁力により弁体の位置を可変とすることで流路開口面積を可変とするものであり、前記ＰＣＶバルブの前記弁体と前記吸気通路との間の前記還元通路に、前記吸気通路からのガスの逆流を抑制するための抑制弁が設けられ、前記吸気通路における前記還元通路の開口部より上流側に吸気を昇圧する過給機が設けられ、一端が前記抑制弁と前記クランクケースとの間の前記還元通路に連通し、他端が前記過給機の上流側の前記吸気通路に連通する第２の還元通路が設けられ、前記第２の還元通路に第２のＰＣＶバルブが設けられ、前記第２のＰＣＶバルブは、圧力により弁体の位置を可変とすることで流路開口面積を可変とするものであ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. 前記クランクケースの中に新気を導入する新気通路が設けられ、前記新気通路の入口が前記吸気通路において前記過給機の下流側に連通することを特徴とする請求項１に記載のエンジンのブローバイガス還元装置。
3. 前記第２のＰＣＶバルブは、前記第２のＰＣＶバルブの上流側と下流側の圧力の差が大きいほど前記流路開口面積が大きくなることを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジンのブローバイガス還元装置。

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