JP5319000B2 - ブローバイガス還元装置 - Google Patents

Description

本発明は、吸気通路に過給機を備えたエンジンに設けられ、エンジンで発生するブローバイガスを、吸気通路を通じてエンジン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、自動車等に搭載されるエンジンにおいて、燃焼室から、シリンダとピストンの隙間を通ってクランクケースに漏れ出るブローバイガスは、エンジン内のエンジンオイルを劣化させることが知られている。
そして、クランクケース内に漏れ出したブローバイガスを換気するブローバイガス還元装置に関する技術が報告されている（特許文献１）。

特許文献１には、ブローバイガス還元装置として、クランクケース内からのブローバイガスをエンジンの吸気系に導くブローバイガス通路と、エンジンに対して並列に設けられた主ターボチャージャ及び副ターボチャージャと、副ターボチャージャの作動と非作動を切替える吸気切替弁及び排気切替弁と、副ターボチャージャの下流側と、主ターボチャージャの上流側を接続する吸気バイパス通路とを備え、ブローバイガス通路の負圧側放出口をスロットル弁下流の吸気通路に連通させ、ブローバイガス通路の大気側放出口を吸気バイパス通路に連通させることにより、クランクケース内から吸気系にブローバイガスを導く技術が記載されている。

実開平４−８７１１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、スロットルバルブの下流側の圧力がクランクケース内圧よりも高くなった時に、ブローバイガス通路の負圧側放出口からブローバイガス通路内へ空気が流入することにより、クランクケース内の換気を十分に行うことができないという問題があった。

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたものであって、ブローバイガス還元通路の吸気通路側出口の圧力がクランクケース内圧あるいはヘッドカバー内圧より高い場合でも、吸気通路側からエンジン側への流入を防止し、全運転領域においてクランクケース内及びヘッドカバー内の少なくとも一方の換気を良好に行うことができるブローバイガス還元装置を提供しようとするものである。

第１の発明は、吸気通路に、過給機と、該過給機の下流側に配設されたスロットルバルブとを備えるエンジンに設けられ、前記エンジンで発生するブローバイガスを前記吸気通路に流して前記エンジンへ還元するブローバイガス還元通路を備えた過給機付エンジンのブローバイガス還元装置であって、
前記ブローバイガス還元装置は、前記吸気通路における前記過給機の上流側と下流側を接続する吸気バイパス通路を備え、
前記ブローバイガス還元通路は、第１ブローバイガス還元通路と第２ブローバイガス還元通路とからなり、
前記第１ブローバイガス還元通路は、入口がシリンダーブロックあるいはヘッドカバーに接続され、出口が前記吸気バイパス通路に接続され、
前記第１ブローバイガス還元通路あるいは吸気バイパス通路は、前記第１ブローバイガス還元通路から前記シリンダーブロックあるいはヘッドカバーへの流入を禁止する第１逆流防止手段を備え、
前記第２ブローバイガス還元通路は、出口が前記スロットルバルブの下流にて前記吸気通路に接続されると共に、前記第２ブローバイガス還元通路から前記シリンダーブロックあるいはヘッドカバーへの流入を禁止する第２逆流防止手段を備えることを特徴とするブローバイガス還元装置にある（第１の発明）。

第１の発明のブローバイガス還元装置は、前記構成を有することにより、全運転領域においてクランクケース内及びヘッドカバー内の少なくとも一方の換気を良好に行うことができる。

前記ブローバイガス還元装置において、過給機より上流側の吸気通路内の圧力（以下、Ｐ１）は全運転領域で大気圧である。
そして、アイドル時には、コンプレッサの回転数が低いため、過給機の下流側からスロットルバルブまでの吸気通路内の圧力（以下、Ｐ２）は大気圧であり、スロットルバルブより下流側の吸気通路内の圧力（以下、Ｐ３）は負圧となる。つまり、アイドル時には、Ｐ１＝Ｐ２＞Ｐ３となる。

また、スロットル開度が小さい場合には、コンプレッサの回転数が上昇し、Ｐ２は上昇して正圧となるが、Ｐ３は負圧の状態である。つまり、スロットル開度が小さい時には、Ｐ２＞Ｐ１＞Ｐ３となる。

また、スロットル開度が大きい場合には、コンプレッサの回転数が上昇し、Ｐ２は上昇し、Ｐ３は正圧になり、Ｐ１よりも大きくなりＰ２と同等となる。つまり、スロットル開度が大きい時には、Ｐ２≧Ｐ３＞Ｐ１となる。

そして、第１の発明の構成によれば、前記アイドル時（Ｐ１＝Ｐ２＞Ｐ３）には、スロットルバルブの下流にて吸気通路内に発生する負圧（Ｐ３）が第２ブローバイガス還元通路に作用し、エンジンの燃焼室からクランクケース内あるいはヘッドカバー内へ漏れ出したブローバイガスが、第２ブローバイガス還元通路を通じて吸気通路へ流される。つまり、アイドル時には、第２ブローバイガス還元通路を通じてブローバイガスをエンジンに還元することができる。
また、このとき、Ｐ１とＰ２にはほとんど圧力差がないため、吸気バイパス通路に流量は発生せず、第１ブローバイガス還元通路を通じた還元は行われない。

また、前記スロットル開度が小さい場合（Ｐ２＞Ｐ１＞Ｐ３）には、アイドル時と同様に、スロットルバルブの下流にて、吸気通路に発生する負圧（Ｐ３）が第２ブローバイガス還元通路に作用し、エンジンの燃焼室から漏れ出したブローバイガスが、第２ブローバイガス還元通路を通じて吸気通路へ流される。

また、このとき、吸気通路における過給機の上流側と下流側との間で吸気に圧力差（Ｐ２＞Ｐ１）が生じ、吸気バイパス通路の両端の間にも圧力差が生じる。この圧力差によって吸気バイパス通路に空気が流れ、その空気流によって、エンジンで発生するブローバイガスが第１ブローバイガス還元通路、及び吸気バイパス通路を通じて吸気通路へ流される。そして、吸気通路へ導出されたブローバイガスは、過給機及び吸気通路を経由してエンジンの燃焼室へと還元される。つまり、スロットル開度が小さい時には、第１ブローバイガス還元通路、及び第２ブローバイガス還元通路を通じてブローバイガスをエンジンへ還元することができる。

また、過給機による過給圧が増大すると、それに応じて過給機の上流側と下流側の圧力差が大きくなることから、エンジンから第１ブローバイガス還元通路へ流れるブローバイガス流量が増大し、吸気通路へ流れるブローバイガス流量が増大する。
また、前記吸気バイパス通路は、吸気通路の一部を迂回して設けられるので、吸気バイパス通路が吸気通路の吸気抵抗に影響を与えることがない。そのため、過給機の作動時に吸気通路の吸気抵抗を増やすことなくブローバイガスを燃焼室へ還元することができると共に、過給圧の増大に応じてブローバイガス還元流量を増大させることができる。

このとき、吸気バイパス通路内の圧力は、クランクケース内圧及びヘッドカバー内圧よりも大きくなるが、第１ブローバイガス還元通路あるいは吸気バイパス通路に設けられた第１逆流防止手段により、エンジン側への逆流を防止することができ、逆流による換気能力の低下を防止することができる。

また、スロットル開度が大きい時（Ｐ２≧Ｐ３＞Ｐ１）には、前記スロットル開度が小さい時と同様に、吸気通路における過給機の上流側と下流側との間で吸気に圧力差（Ｐ２＞Ｐ１）が生じ、吸気バイパス通路の両端の間にも圧力差が生じる。この圧力差によって吸気バイパス通路に空気が流れ、その空気流によってエンジンで発生するブローバイガスが第１ブローバイガス還元通路、及び吸気バイパス通路を通じて吸気通路へ流される。
つまり、スロットル開度が大きい時には、第１ブローバイガス還元通路を通じてブローバイガスをエンジンへ還元することができる。

このとき、Ｐ３は正圧になるが、第２ブローバイガス還元通路に設けられた第２逆流防止手段により、エンジン側への逆流を防止することができ、逆流による換気能力の低下を防止することができる。

このように、第１の発明によれば、アイドル時、スロットル開度が小さい時、スロットル開度が大きい時のいずれの場合においても、ブローバイガスをエンジンへ還元することができる。つまり、ブローバイガス還元通路の吸気通路側出口の圧力がクランクケース内圧あるいはヘッドカバー内圧より高い場合でも、吸気通路側からエンジン側への流入を防止し、全運転領域においてシリンダーブロック及びオイルパンにより形成されるクランクケース内及びヘッドカバー内の換気を良好に行うことができるブローバイガス還元装置を提供することができる。
そして、良好に換気できることにより、エンジンにてオイルメンテナンスピッチを延長することができる。

実施例１における、ブローバイガス還元装置を含むエンジンシステムを示す説明図。 実施例１における、ジェットポンプを示す断面図。 実施例１における、逆止弁を示す断面図。（ａ）閉弁時を示す断面図。（ｂ）開弁時を示す断面図。 実施例１における、Ｐ１、Ｐ２、及びＰ３の関係を示すグラフ図。 実施例２における、ブローバイガス還元装置を含むエンジンシステムを示す説明図。 実施例２における、ブローバイガス還元流量特性を示すグラフ図。 実施例３における、ブローバイガス還元装置を含むエンジンシステム示す説明図。 実施例３における、ＥＣＵが実行する制御プログラムを示すフローチャート。 実施例４における、ブローバイガス還元装置を含むエンジンシステムを示す説明図。

第１の発明のブローバイガス還元装置は、上述したように、吸気通路に、過給機と、該過給機の下流側に配設されたスロットルバルブとを備えるエンジンに設けられる。
第１の発明のブローバイガス還元装置を設けるエンジンとしては、例えば、レシプロタイプのエンジンを用いることができる。また、エンジンは、一般的に、シリンダーブロック、シリンダーヘッド、ヘッドカバー、及びオイルパンにより構成される。
また、前記シリンダーブロックとオイルパンとにより形成されるクランクケース及びヘッドカバーは、シリンダーブロックに設けられた連通路を介して連通していることが好ましい。

また、前記吸気通路は、前記シリンダーヘッドの吸気ポートに接続される。そして、シリンダーヘッドの排気ポートには排気通路が接続される。
そして、前記吸気通路の入口には、空気の浄化を行うエアクリーナが設けられていることが好ましい。

前記過給機は、一般的に、前記吸気通路に配置され吸気を昇圧させるコンプレッサと、前記排気通路に配置されるタービンと、前記コンプレッサとタービンとを一体回転可能に連結する回転軸とを備える。
また、前記過給機は、排気通路を流れる排気ガスにより、タービンを回転させて回転軸を介してコンプレッサを一体回転させることにより、吸気通路における吸気を昇圧させる、すなわち過給を行うようになっている。
そして、前記コンプレッサは、前記エアクリーナより下流の吸気通路に設けられることが好ましい。

そして、前記排気通路には、前記タービンを迂回する排気バイパス通路が設けられることが好ましい。この排気バイパス通路には、ダイアフラム方式のアクチュエータにより開度が調節されるウエストゲートバルブが設けられることが好ましい。この場合には、ウエストゲートバルブにより排気バイパス通路を流れる排気ガスを調節することにより、タービンに供給される排気ガス流量を調節し、タービン及びコンプレッサの回転速度を調節し、過給機による過給を調節することができる。

また、前記吸気通路において、過給機のコンプレッサとスロットルバルブとの間には、インタークーラを設けることが好ましい。このインタークーラは、コンプレッサにより昇圧された吸気を適温に冷却することができる。

また、前記ブローバイガス還元装置は、前記吸気通路における前記過給機の上流側と下流側を接続する吸気バイパス通路を備える。
すなわち、過給圧の高いコンプレッサの直近下流側の吸気通路と、コンプレッサの上流側の吸気通路との間には、コンプレッサを迂回した吸気バイパス通路が設けられる。

また、前記第１ブローバイガス還元通路は、入口がエンジンのシリンダーブロックあるいはヘッドカバーに接続され、出口が前記吸気バイパス通路に接続される。
第１ブローバイガス還元通路を設けない場合には、スロットル開度の小さい場合、及びスロットル開度の大きい場合にブローバイガスの還元を十分に行うことができない。

また、前記第１ブローバイガス還元通路あるいは吸気バイパス通路は、前記第１ブローバイガス還元通路から前記シリンダーブロックあるいはヘッドカバーへの流入を禁止する第１逆流防止手段を備える。
前記第１逆流防止手段は、前記吸気バイパス通路がクランクケース内圧あるいはヘッドカバー内圧よりも大きい場合に、第１ブローバイガス還元通路からエンジン側への逆流を防止するものである。

前記第１逆流防止手段としては、第１ブローバイガス還元通路からエンジン側への流入を防ぐことが可能な手段であれば、どのような構成のものを用いてもよいが、例えば、後述するジェットポンプや、逆止弁を適用することができる。
また、前記第１逆流防止手段は、第１ブローバイガス還元通路上あるいは吸気バイパス通路上に設けられていればその位置は限定されないが、第１ブローバイガス還元通路と吸気バイパス通路の接続部に設けられていることが好ましい。

前記第１逆流防止手段がない場合には、吸気バイパス通路内圧力がクランクケース内圧あるいはヘッドカバー内圧よりも大きい場合に、シリンダーブロックやヘッドカバー内に逆流してブローバイガスの換気を十分に行うことができないおそれがある。

また、前記第２ブローバイガス還元通路は、出口が前記スロットルバルブの下流にて前記吸気通路に接続される。
第２ブローバイガス還元通路を設けない場合には、アイドル時、及びスロットル開度が小さい場合にブローバイガスの還元を十分に行うことができない。
前記第２ブローバイガス還元通路の入口は、シリンダブロックに接続されていてもよいし、後述するように、第１ブローバイガス還元通路に接続されていてもよい。

また、前記第２ブローバイガス還元通路は、前記第２ブローバイガス還元通路から前記シリンダーブロックあるいはヘッドカバーの内部への流入を禁止する第２逆流防止手段を備える。
前記第２逆流防止手段としては、第２ブローバイガス還元通路からのエンジン側への流入を防ぐことが可能な手段であれば、どのような構成のものを用いてもよいが、例えば、逆止弁を適用することができる。
なお、前記第２逆流防止手段は、Ｐ３が正圧の場合に限らず、Ｐ３がクランクケース内圧あるいはヘッドカバー内圧よりも大きい場合に、第２ブローバイガス還元通路からエンジン側への逆流を防止するものである。

また、前記第２逆流防止手段は、第２ブローバイガス還元通路上に設けられていればその位置は限定されないが、第２ブローバイガス還元通路の入口付近に設けられていることが好ましい。
前記第２逆流防止手段がない場合には、スロットルバルブの下流側が正圧の場合に、シリンダーブロックやヘッドカバー内に逆流してブローバイガスの換気を十分に行うことができないおそれがある。また、シリンダーブロックとオイルパンにより形成されたクランクケース内の圧力が上昇することでオイル上がりが発生し、エンジンの耐久性を低下させる心配がある。

また、前記ブローバイガス還元装置の前記第２ブローバイガス還元通路は、入口が前記第１ブローバイガス還元通路に接続されていることが好ましい（第２の発明）。
この場合には、エンジンに設ける配管を少なくすることができ、製造工程や製造コストを低減することができる。
また、この場合には、前記Ｐ３がエンジン内の圧力よりも低い場合に、第１ブローバイガス還元通路、及び第２ブローバイガス還元通路を通じてブローバイガスをエンジンに還元することとなる。

また、前記第２ブローバイガス還元通路は、前記第２逆流防止手段の上流にブローバイガス流量制限手段を備えることが好ましい（第３の発明）。
この場合には、過剰なブローバイガスがエンジンへ還元されるのを防止することができる。

前記ブローバイガス流量制限手段としては、ブローバイガス流量を制限できる手段であればいずれの手段を用いることもできるが、例えば、第２ブローバイガス通路を縮径することにより形成されるオリフィス等を適用することができる。
前記流量制限手段は、前記第２逆流防止手段に連続して設けてもよいし、間隔を空けて設けてもよい。

また、前記第１逆流防止手段として、前記吸気バイパス通路に負圧を発生させるためのジェットポンプを備え、前記第１ブローバイガス還元通路の出口は、前記ジェットポンプを介して前記吸気バイパス通路に接続されていることが好ましい（第４の発明）。
この場合には、第１ブローバイガス還元通路からエンジン側への逆流を防止するだけでなく、過給機の上流側と下流側との間で吸気に圧力差が生じる際のブローバイガス流量を増大させてエンジンへ還元することができる。

前記ジェットポンプとしては、例えば、空気入口側に設けられたノズルと、空気出口側に設けられたディフューザと、前記ノズルとディフューザとの間に設けられた減圧室とを含む構成を有するものを用いることができる。そして、前記第１ブローバイガス還元通路の出口は、前記減圧室に接続される。

そして、前記ジェットポンプは、ノズルから噴出される空気により減圧室に負圧を発生させる。すなわち、過給機の作動時に、コンプレッサにより吸気が昇圧されることにより、過給機の上流側と下流側との間で吸気に圧力差が生じる。このため、ジェットポンプのノズルとディフューザとの間には、吸気バイパス通路を通じて異なる吸気圧力が作用し、ノズルからディフューザへ向けて空気が噴出され、これによって減圧室に負圧が発生する。そして、減圧室の負圧が作用し、エンジンで発生するブローバイガスが第１ブローバイガス還元通路、ジェットポンプ、及び吸気バイパス通路を通じて吸気通路へ流れる。また、減圧室に負圧が発生することにより、吸気バイパス通路から第１ブローバイガス還元通路への流入を防止することができる。

また、減圧室に発生する負圧の大きさは、過給機による過給圧の大きさによって変わるようになっている。つまり、過給機による過給圧が増大すると、それに応じて減圧室に発生する負圧が大きくなることから、エンジンから第１ブローバイガス還元通路へ流れるブローバイガス流量が増大し、吸気通路へ流れるブローバイガス流量が増大する。

また、前記吸気バイパス通路は、開閉弁を備えることが好ましい（第５の発明）。
この場合には、過給機の作動時に、開閉弁により吸気バイパス通路を開くことで、吸気バイパス通路に空気が流れる。開閉弁により弁を閉じることで、吸気バイパス通路の空気の流れが遮断される。そのため、必要に応じて、ブローバイガスを吸気バイパス通路へ選択的に流してエンジンへ還元することができる。

また、前記第１ブローバイガス還元通路は、ブローバイガス流量調整弁を備えることが好ましい（第６の発明）。
この場合には、第１ブローバイガス還元通路を流れるブローバイガスの流量を調整することができる。そのため、過剰なブローバイガスがエンジンへ還元されることを防止することができる。

また、前記ブローバイガス還元装置は、新気を導入する新気導入路が前記シリンダーブロックあるいはヘッドカバーに接続されることが好ましい（第７の発明）。
この場合には、クランクケース内あるいはヘッドカバー内の換気をより良好に行うことができ、ブローバイガスによるエンジンオイルの劣化の抑制効果を向上させることができる。
前記新気導入通路は、入口が過給機の上流で吸気通路に接続され、出口がシリンダーブロックあるいはヘッドカバーに接続されていることが好ましい。

（実施例１）
本例は、本発明のブローバイガス還元装置にかかる実施例について、図１を用いて説明する。図１は、本例のブローバイガス還元装置１を含むエンジンシステムを示す概略構成図である。

図１に示すように、本例のブローバイガス還元装置１は、吸気通路２に、過給機２１と、該過給機２１の下流側に配設されたスロットルバルブ２２とを備えるエンジン３に設けられ、前記エンジン３で発生するブローバイガスを前記吸気通路２に流して前記エンジン３へ還元するブローバイガス還元通路４を備える。
前記ブローバイガス還元装置１は、前記吸気通路２における前記過給機２１の上流側と下流側を接続する吸気バイパス通路２３を備える。

前記ブローバイガス還元通路４は、第１ブローバイガス還元通路４１と第２ブローバイガス還元通路４２とからなり、前記第１ブローバイガス還元通路４１は、入口がシリンダーブロック３１あるいはヘッドカバー３２に接続され、出口が前記吸気バイパス通路２３に接続される。
前記第１ブローバイガス還元通路４１あるいは吸気バイパス通路２３は、前記第１ブローバイガス還元通路４１から前記シリンダーブロック３１あるいはヘッドカバー３２への流入を禁止する第１逆流防止手段２４を備える。
前記第２ブローバイガス還元通路４２は、出口が前記スロットルバルブ２２の下流にて前記吸気通路２に接続されると共に、前記第２ブローバイガス還元通路４２から前記シリンダーブロック３１あるいはヘッドカバー３２への流入を禁止する第２逆流防止手段４２１を備える。
以下、これを詳説する。

本例のブローバイガス還元装置１を含むエンジンシステムは、レシプロタイプのエンジン３を備える。図１に示すように、エンジン３は、シリンダーブロック３１、シリンダーヘッド３５、ヘッドカバー３２、及びオイルパン３６により構成される。また、エンジン３のシリンダーヘッド３５の吸気ポート３３には、吸気通路２が接続され、シリンダーヘッド３５の排気ポート３４には、排気通路７１が接続される。また、吸気通路２の入口には、エアクリーナ２５が設けられる。

過給機２１は、吸気通路２に配置され、吸気を昇圧させるためのコンプレッサ２１１と、排気通路７１に配置されたタービン２１２と、コンプレッサ２１１とタービン２１２を一体回転可能に連結する回転軸２１３とを含む。
過給機２１は、排気通路７１を流れる排気ガスにより、タービン２１２を回転させて回転軸２１３を介してコンプレッサ２１１を一体回転させることにより、吸気通路２における吸気を昇圧させる、すなわち過給を行うようになっている。
そして、前記コンプレッサ２１１は、エアクリーナ２５より下流に設けられる。

排気通路７１には、過給機２１に隣接してタービン２１２を迂回する排気バイパス通路７２が設けられる。この排気バイパス通路７２には、ウエストゲートバルブ７３が設けられる。ウエストゲートバルブ７３は、ダイアフラム方式のアクチュエータ７４により開度が調節されるようになっている。ウエストゲートバルブ７３により排気バイパス通路７２を流れる排気ガスが調節されることにより、タービン２１２に供給される排気ガス流量が調節され、タービン２１２及びコンプレッサ２１１の回転速度が調節され、過給機２１による過給が調節されるようになっている。

吸気通路２において、過給機２１のコンプレッサ２１１とエンジン３との間には、インタークーラ２６が設けられる。このインタークーラ２６は、コンプレッサ２１１により昇圧された吸気を適温に冷却するためのものである。インタークーラ２６とエンジン３との間の吸気通路２には、サージタンク２７が設けられる。サージタンク２７の上流側には、スロットルバルブ２２が設けられる。

吸気通路２における過給機２１の上流側と下流側は、吸気バイパス通路２３により接続される。すなわち、過給圧の高いコンプレッサ２１１の直近下流側の吸気通路２と、コンプレッサ２１１の上流側の吸気通路２との間には、コンプレッサ２１１を迂回した吸気バイパス通路２３が設けられる。この吸気バイパス通路２３には、第１逆流防止手段として、同通路を流れる空気により負圧を発生させるジェットポンプ２４が設けられる。

図２に、ジェットポンプ２４の概略構成を断面図により示す。ジェットポンプ２４は、空気入口側に設けられたノズル２４１と、空気出口側に設けられたディフューザ２４２と、ノズル２４１とディフューザ２４２との間に設けられた減圧室２４３とを含む。
そして、図１に示すように、ジェットポンプ２４の減圧室２４３には、第１ブローバイガス還元通路４１の出口が接続される。つまり、第１ブローバイガス還元通路４１の出口が、ジェットポンプ２４を介して吸気バイパス通路２３に接続されている。また、第１ブローバイガス還元通路４１の入口は、エンジン３のシリンダーブロック３１に接続される。

ジェットポンプ２４は、吸気バイパス通路２３から第１ブローバイガス還元通路４１への流入を防ぎ、第１ブローバイガス還元通路４１から前記シリンダーブロック３１あるいはヘッドカバー３２への流入を禁止する。
ジェットポンプ２４は、ノズル２４１から噴出される空気により減圧室２４３に負圧を発生させる。すなわち、過給機２１の作動時に、コンプレッサ２１１により吸気が昇圧されることにより、コンプレッサ２１１の上流側の吸気通路２と、コンプレッサ２１１の下流側の吸気通路２との間に吸気の圧力差が生じる。このため、ジェットポンプ２４のノズル２４１とディフューザ２４２との間には、吸気バイパス通路２３を通じて異なる吸気圧力が作用し、ノズル２４１からディフューザ２４２へ向けて空気が噴出され、これによって減圧室２４３に負圧が発生する。この負圧の大きさは、過給機２１による過給圧の大きさによって変わるようになっている。

そして、減圧室２４３に負圧が発生することにより、吸気バイパス通路２３内の圧力がクランクケース３９内の圧力よりも大きい場合であっても、第１ブローバイガス還元通路４１から吸気バイパス通路２３へのブローバイガスの導出のみが発生し、吸気バイパス通路２３から第１ブローバイガス還元通路４１への流入を防止することができる。また、減圧室２４３の負圧が作用して、エンジン３で発生するブローバイガスが第１ブローバイガス還元通路４１、ジェットポンプ２４、及び吸気バイパス通路２３を通じて吸気通路２へ流れる。

また、前記吸気通路２の前記スロットルバルブ２２の下流には、第２ブローバイガス還元通路４２の出口が接続される。この第２ブローバイガス還元通路４２の入口は、エンジン３のシリンダーブロック３１に接続される。また、前記第２ブローバイガス還元通路４２から前記シリンダーブロック３１あるいはヘッドカバー３２への流入を禁止する第２逆流防止手段として逆止弁４２１を備える。

図３に、逆止弁４２１の断面図を示す。図３（ａ）は、逆止弁４２１が閉じている状態を示し、図３（ｂ）は、逆止弁４２１が開いている状態を示す。
逆止弁４２１は、弁体８１がスプリング８２によってシート面８３方向に付勢されている。そして、サージタンク２７の内圧がクランクケース３９の内圧あるいはヘッドカバー３２の内圧よりも大きい場合には、図３（ａ）に示すように、弁体８１がシート面８３に当接して閉弁し、サージタンク側口８４からシリンダーブロック側口８５への流れを遮断することにより、第２ブローバイガス還元通路からエンジン側への逆流を防止する。一方、サージタンク２７の内圧がクランクケース３９の内圧あるいはヘッドカバー３２の内圧以下である場合には、弁体８１がサージタンク側口８４の方向に移動して開弁し、ブローバイガスを流入させる。

また、逆止弁４２１の上流には、ブローバイガス流量制限手段としてオリフィス４２２が設けられており、第２ブローバイガス還元通路４２へのブローバイガス流量を制限するようになっている。

また、本実施例では、ヘッドカバー３２の内部と、シリンダーブロック３１とオイルパン３６により形成されるクランクケース３９の内部に新気を導入するための新気導入通路７５が、エンジン３と吸気通路２との間に設けられる。
この新気導入通路７５は、エアクリーナ２５の下流で吸気通路２に接続され、その出口は、ヘッドカバー３２に接続される。
なお、ヘッドカバー３２の内部とクランクケース３９の内部は、エンジン３に設けられた連絡路３８を介して連通している。

ここで、図４に、全運転領域（本実施例においては、エンジン回転数８００〜３２００ｒｐｍ、３２００ｒｐｍ以上は同じ傾向につき省略）における、過給機２１より上流側の吸気通路２内の圧力（Ｐ１）、過給機２１の下流側からスロットルバルブ２２までの吸気通路２内の圧力（Ｐ２）、及びスロットルバルブ２２より下流側の吸気通路２内の圧力（Ｐ３）の関係を示す。図４は、横軸にスロットルバルブ２２より下流側の吸気通路２内の圧力（Ｐ３）（ｋＰａ、ゲージ圧）をとり、縦軸に圧力（ｋＰａ、ゲージ圧）をとった。図４における直線はＰ３を示し、記号●はＰ１を示し、記号×はＰ２を示す。また、図４における位置Ａはアイドル時を示し、領域Ｂはスロットル開度が小さい領域を示し、領域Ｃはスロットル開度が大きい領域を示す。

図４から知られるように、前記ブローバイガス還元装置１において、過給機２１より上流側の吸気通路２内の圧力（Ｐ１）は全運転領域で大気圧である。
そして、アイドル時には、コンプレッサ２１１の回転数が低いため、過給機２１の下流側からスロットルバルブ２２までの吸気通路２内の圧力（Ｐ２）は大気圧であり、スロットルバルブ２２より下流側の吸気通路２内の圧力（Ｐ３）は負圧となる。つまり、アイドル時には、Ｐ１＝Ｐ２＞Ｐ３となる。

また、スロットル開度が小さい時には、コンプレッサ２１１の回転数が上昇し、Ｐ２は上昇して正圧となるが、Ｐ３は負圧の状態である。つまり、スロットル開度が小さい時には、Ｐ２＞Ｐ１＞Ｐ３となる。

また、スロットル開度が大きい時には、コンプレッサ２１１の回転数が上昇し、Ｐ２は更に上昇し、Ｐ３は正圧となってＰ１よりも大きくなりＰ２とほとんど同等となる。つまり、スロットル開度が大きい時には、Ｐ２≧Ｐ３＞Ｐ１となる。

そして、本例のブローバイガス還元装置１によれば、前記アイドル時（Ｐ１＝Ｐ２＞Ｐ３）には、サージタンク２７に発生する負圧（Ｐ３）が第２ブローバイガス還元通路４２に作用し、エンジン３の燃焼室３７からクランクケース３９内部へ漏れ出したブローバイガスが、第２ブローバイガス還元通路４２を通じて吸気通路２に設けられたサージタンク２７へ流される。つまり、アイドル時には、第２ブローバイガス還元通路４２を通じてブローバイガスをエンジン３に還元することができる。

また、このとき、エンジン３から第２ブローバイガス還元通路４２へ流れるブローバイガス流量は、オリフィス４２２により制限される。
また、アイドル時にはＰ１とＰ２との間に圧力差がないため、吸気バイパス通路２３に流量は発生せず、第１ブローバイガス還元通路４１を通じた還元は行われない。

また、前記スロットル開度が小さい場合（Ｐ２＞Ｐ１＞Ｐ３）には、アイドル時と同様に、Ｐ３が第２ブローバイガス還元通路４２に作用し、エンジン３のブローバイガスが、第２ブローバイガス還元通路４２を通じて吸気通路２に設けられたサージタンク２７へ流される。

また、吸気通路２における過給機２１の上流側と下流側との間で吸気に圧力差（Ｐ２＞Ｐ１）が生じ、吸気バイパス通路２３の両端の間にも圧力差が生じる。この圧力差によって吸気バイパス通路２３に空気が流れ、その空気流によって、エンジン３で発生するブローバイガスが第１ブローバイガス還元通路４１、及び吸気バイパス通路２３を通じて吸気通路２へ導出される。

なお、本実施例においては、前記吸気バイパス通路２３にジェットポンプ２４が設けられている。そのため、吸気バイパス通路２３に流れる空気の空気量によってジェットポンプ２４の減圧室２４３に負圧が発生する。従って、第１ブローバイガス還元通路４１の出口にはジェットポンプ２４による負圧が作用し、クランクケース３９の内部に溜まったブローバイガスが、効率的に、第１ブローバイガス還元通路４１、ジェットポンプ２４、及び吸気バイパス通路２３を通じて吸気通路２へ導出される。

そして、吸気通路２へ流れたブローバイガスは、コンプレッサ２１１及び吸気通路２等を経由してエンジン３の燃焼室３７へと還元される。
つまり、スロット開度が小さい時には、第１ブローバイガス還元通路４１、及び第２ブローバイガス還元通路４２を通じてブローバイガスをエンジン３へ還元することができる。

また、過給機２１による過給圧が増大すると、それに応じて過給機２１の上流側と下流側の圧力差が大きくなることから、エンジン３から第１ブローバイガス還元通路４１へ流れるブローバイガス流量が増大し、吸気通路２へ流れるブローバイガス流量が増大する。
また、過給機２１の上流側と下流側の圧力差が大きくなると、それに応じてジェットポンプ２４により発生する負圧が大きくなり、吸気通路２へ流れるブローバイガス流量が増大する。

また、前記吸気バイパス通路２３は、吸気通路２の一部を迂回して設けられるので、吸気バイパス通路２３が吸気通路２の吸気抵抗に影響を与えることがない。このため、過給機２１の作動時に吸気通路２の吸気抵抗を増やすことなくブローバイガスを燃焼室３７へ還元することができると共に、過給圧の増大に応じてブローバイガス還元流量を増大させることができる。
また、このとき、吸気バイパス通路２３の内圧は、クランクケース３９の内圧及びヘッドカバー３２の内圧よりも大きくなるが、吸気バイパス通路２３に設けられた第１逆流防止手段（ジェットポンプ）２４により、エンジン３側への逆流を防止することができる。つまり、減圧室２４３に発生する負圧により、第１ブローバイガス還元通路４１から吸気バイパス通路２３へのブローバイガスの導出のみが発生し、吸気バイパス通路２３から第１ブローバイガス還元通路４１への流入を防止することができる。

また、スロットル開度が大きい場合（Ｐ２≧Ｐ３＞Ｐ１）には、前記スロットル開度が小さい場合と同様に、吸気通路２における過給機２１の上流側と下流側との間で吸気に圧力差（Ｐ２＞Ｐ１）が生じ、吸気バイパス通路２３の両端の間にも圧力差が生じる。この圧力差によって吸気バイパス通路２３に空気が流れ、その空気流によってエンジン３で発生するブローバイガスが第１ブローバイガス還元通路４１、及び吸気バイパス通路２３を通じて吸気通路２へ流される。

このとき、Ｐ３は正圧になるが、第２ブローバイガス還元通路４２に設けられた第２逆流防止手段（逆止弁）４２１により、エンジン３側への逆流を防止することができる。
つまり、スロットル開度が大きい時には、第１ブローバイガス還元通路４１を通じてブローバイガスをエンジン３へ還元することができる。

このように、本実施例によれば、アイドル時、スロットル開度が小さい時、スロットル開度が大きい時のいずれの場合においても、ブローバイガスをエンジン３へ還元することができる。つまり、ブローバイガス還元通路４の吸気通路２側出口の圧力がクランクケース３９内圧あるいはヘッドカバー３２内圧より高い場合でも、吸気通路２側からエンジン３側への流入を防止し、全運転領域においてクランクケース３９内及びヘッドカバー３２内の換気を良好に行うことができるブローバイガス還元装置１を提供できることが分かる。
なお、本例においては、第１逆流防止手段として吸気バイパス通路２３にジェットポンプ２４を設けたが、必ずしもジェットポンプである必要はなく、逆止弁等を設ける構成としてももちろんよい。

（実施例２）
本実施例は、図５に示すように、実施例１におけるブローバイガス還元通路４を、第１ブローバイガス還元通路５１と、出口が第１ブローバイガス還元通路５１に接続された構成を有する第２ブローバイガス還元通路５２とからなるブローバイガス還元通路５に変更したブローバイガス還元装置１０２である。第２ブローバイガス還元通路５２は、第２ブローバイガス還元通路５２から前記第１ブローバイガス還元通路５１への流入を禁止する第２逆流防止手段として逆止弁５２１を備える。また、逆止弁５２１の上流には、ブローバイガス流量制限手段としてオリフィス５２２が設けられており、第２ブローバイガス還元通路５２へのブローバイガス流量を制限するようになっている。その他の構成は、前記実施例１と同様である。

本例のブローバイガス還元装置１０２は、エンジン３に設ける配管を少なくすることができ、製造工程や製造コストを低減することができる。その他は、実施例１と同様の作用効果を得られる。

また、この場合には、サージタンク２７に発生する負圧（Ｐ３）がエンジン３内の圧力よりも低い場合（アイドル時、及びスロットル開度が小さい場合）に、第１ブローバイガス還元通路４１の一部、及び第２ブローバイガス還元通路４２を経由してブローバイガスをエンジン３に還元することとなる。

また、図６に、本実施例のブローバイガス還元装置１０２によるブローバイガス流量特性を示す。図６は、横軸にスロットルバルブ２２の下流側の吸気通路内圧力（Ｐ３）（ｋＰａ、ゲージ圧）をとり、縦軸に流量（Ｌ／ｍｉｎ）をとった。図４において、曲線Ｘはブローバイガス発生量を示し、曲線Ｙは第１ブローバイガス還元通路５１と第２ブローバイガス還元通路５２によるブローバイガス還元流量を示し、曲線Ｚは第１ブローバイガス還元通路５１によるブローバイガス還元流量を示す。そして、領域Ｓ（斜線部）は新気導入通路７５による新気の換気流量を示す。

図６より知られるように、アイドル時及びスロットル開度が小の時、すなわち吸気圧力が「−６０〜０（ｋＰａ）」となる間は、第１ブローバイガス還元通路５１及び第２ブローバイガス還元通路５２によって換気が行われ、スロットル開度が大の時、すなわち吸気圧力が「０〜６０（ｋＰａ）」となる間は、第１ブローバイガス還元通路５１を通じて換気が行われる。

図６からも明らかなように、本例のブローバイガス還元装置１０２によれば、アイドル時、スロットル開度が小の時、及びスロットル開度が大の時、つまり、全運転領域において、クランクケース３１内及びヘッドカバー３２内のブローバイガスの排出と換気を行うことができることが分かる。
また、過給圧が大きくなると共に、ブローバイガス還元流量が増大していることが分かる。
なお、前記実施例１のブローバイガス還元装置１でも同様のブローバイガス流量特性が得られる。

（実施例３）
本実施例は、図７に示すように、前記実施例２における吸気バイパス通路２３に、バキューム・スイッチング・バルブ（ＶＳＶ）６１を設け、このＶＳＶ６１を電子制御装置（ＥＣＵ）６２によりエンジン３の状態に応じて制御するように構成したブローバイガス還元装置１０３である。その他の構成は、前記実施例２と同様の構成を有する。

ここで、ＥＣＵ６２は、エンジン３に設けられた各種センサ（図示略）からエンジン回転速度及び吸気圧力等の検出値を入力し、それら検出値に基づいてＶＳＶ６１を制御するようになっている。本実施例において、ＶＳＶ６１は、本発明の開閉弁に相当する。

図８に、ＥＣＵ６２が実行する制御プログラムをフローチャートにより示す。処理がこのルーチンへ移行すると、ＥＣＵ６２は、まずステップ１００（Ｓ１００）で、エンジン始動後に所定時間経過したか否かを判断する。この判断結果が否定となる場合、エンジン３の暖機完了前であるとして、ＥＣＵ６２は、ステップ１３０（Ｓ１３０）でＶＳＶ６１を閉じる。この結果、ＶＳＶ６１により吸気バイパス通路２３が閉じられ、同通路２３の空気流が遮断され、ジェットポンプ２４による負圧が発生しなくなる。

一方、ステップ１００（Ｓ１００）の判断結果が肯定となる場合には、ＥＣＵ６２は、ステップ１１０（Ｓ１１０）で、吸気圧力が所定値以上か否かを判断する。この結果が否定となる場合には、エンジン３の暖機完了後に過給機２１が非作動であるとして、ＥＣＵ６２は前記と同様にステップ１３０（Ｓ１３０）で、前記と同様にＶＳＶ６１を閉じる。

一方、ステップ１１０（Ｓ１１０）の判断結果が肯定となる場合は、エンジン３の暖機終了後に過給機２１が作動しているとして、ＥＣＵ６２が、ステップ１２０（Ｓ１２０）でＶＳＶ６１を開く。この結果、ＶＳＶ６１により吸気バイパス通路２３が開かれ、吸気バイパス通路２３に過給圧に応じて空気が流れ、ジェットポンプ２４には過給圧の大きさに応じて負圧が発生する。これにより、クランクケース３９からは、過給圧の大きさに応じて第１ブローバイガス還元通路４１へブローバイガスが排出され、そのブローバイガスがジェットポンプ２４、吸気バイパス通路２３、及び吸気通路２を通じて燃焼室３７へと還元される。

従って、本実施例では、エンジン３の運転状態に応じてＶＳＶ６１により吸気バイパス通路２３を開くことで、吸気バイパス通路２３に空気が流れてジェットポンプ２４により負圧が発生する。一方、エンジン３の運転状態に応じてＶＳＶ６１により吸気バイパス通路２３を閉じることで、吸気バイパス通路２３における吸気の流れが遮断され、ジェットポンプ２４に負圧が発生しなくなる。このため、エンジン３の運転状態に応じて、すなわち、必要に応じて、ブローバイガスをクランクケース３９から第１ブローバイガス還元通路４１を通じて吸気バイパス通路２３へ選択的に流して燃焼室３７へ還元することができる。その他は、実施例２と同様の作用効果を得られる。

（実施例４）
本実施例は、図９に示すごとく、前記実施例１の第１ブローバイガス還元通路にＰＣＶバルブ４１１を設ける構成としたブローバイガス還元装置１０４である。その他の構成は実施例１と同様である。
本実施例のブローバイガス還元装置１０４は、クランクケース３９において、第１ブローバイガス還元通路４１の入口に、ブローバイガス流量調整弁としてＰＣＶバルブ４１１が設けられている。

そのため、ＰＣＶバルブ４１１により第１ブローバイガス還元通路４１へ流れるブローバイガス流量を適量に調整することができ、第１ブローバイガス還元通路４１を通じて過剰なブローバイガスが燃焼室３７へ還元するのを防止することができる。その他は、実施例１と同様の作用効果が得られる。

１ ブローバイガス還元装置
２ 吸気通路
２１ 過給機
２２ スロットルバルブ
２３ 吸気バイパス通路
２４ 第１逆流防止手段（ジェットポンプ）
３ エンジン
３１ シリンダーブロック
３２ ヘッドカバー
４ ブローバイガス還元通路
４１ 第１ブローバイガス還元通路
４２ 第２ブローバイガス還元通路
４２１ 第２逆流防止手段

Claims (7)

1. 吸気通路に、過給機と、該過給機の下流側に配設されたスロットルバルブとを備えるエンジンに設けられ、前記エンジンで発生するブローバイガスを前記吸気通路に流して前記エンジンへ還元するブローバイガス還元通路を備えた過給機付エンジンのブローバイガス還元装置であって、
   前記ブローバイガス還元装置は、前記吸気通路における前記過給機の上流側と下流側を接続する吸気バイパス通路を備え、
   前記ブローバイガス還元通路は、第１ブローバイガス還元通路と第２ブローバイガス還元通路とからなり、
   前記第１ブローバイガス還元通路は、入口がシリンダーブロックあるいはヘッドカバーに接続され、出口が前記吸気バイパス通路に接続され、
   前記第１ブローバイガス還元通路あるいは吸気バイパス通路は、前記第１ブローバイガス還元通路から前記シリンダーブロックあるいはヘッドカバーへの流入を禁止する第１逆流防止手段を備え、
   第２ブローバイガス還元通路は、出口がスロットルバルブの下流側にて吸気通路に接続され、
   前記第１逆流防止手段として、前記吸気バイパス通路に負圧を発生させるためのジェットポンプを備え、前記第１ブローバイガス還元通路の出口は、前記ジェットポンプを介して前記吸気バイパス通路に接続され、前記過給機の作動時に、前記吸気通路における前記過給機の上流側と下流側との間で圧力差が生じ、前記圧力差により前記吸気バイパス通路に空気が流れ、前記空気の流れにより前記ジェットポンプに負圧が発生し、
   前記吸気通路において、前記過給機の下流側でかつ前記吸気バイパス通路の接続部よりも上流側には、過給機により昇圧された吸気を冷却するインタークーラが設けられている
   ことを特徴とするブローバイガス還元装置。
2. 請求項１において、前記第２ブローバイガス還元通路は、第２ブローバイガス還元通路から前記シリンダーブロックあるいはヘッドカバーへの流入を禁止する第２逆流防止手段を備えることを特徴とするブローバイガス還元装置。
3. 請求項２において、前記第２ブローバイガス還元通路は、前記第２逆流防止手段の上流にブローバイガス流量制限手段を備えることを特徴とするブローバイガス還元装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項において、前記第２ブローバイガス還元通路は、入口が前記第１ブローバイガス還元通路に接続されていることを特徴とするブローバイガス還元装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項において、前記吸気バイパス通路は、開閉弁を備えることを特徴とするブローバイガス還元装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項において、前記第１ブローバイガス還元通路は、ブローバイガス流量調整弁を備えることを特徴とするブローバイガス還元装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項において、前記ブローバイガス還元装置は、新気を導入する新気導入路が前記シリンダーブロックあるいはヘッドカバーに接続されることを特徴とするブローバイガス還元装置。
   

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