JP6544045B2 - 過給機付き内燃機関の換気装置 - Google Patents

Description

本発明は、過給機付き内燃機関の換気装置に関する。

従来、過給機付き内燃機関の換気装置などが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、吸気の過給を行う排気タービン駆動式の過給機が設けられるとともに、クランクケース内の換気を行うブリーザ通路が吸気通路に組み込まれたブローバイガス処理装置付き内燃機関（過給機付き内燃機関の換気装置）が開示されている。このブローバイガス処理装置付き内燃機関では、吸気流れ方向に沿って、上流側フィルタおよび下流側フィルタが間隔を隔てて直列に仕込まれたエアクリーナと、コンプレッサインペラ（吸気側の過給機）と、インタークーラと、スロットル弁とがこの順に配置されて吸気通路が構成されている。そして、ブローバイガス処理装置として、内燃機関本体のクランクケースからスロットル弁の下流にブローバイガスを戻す第１のブリーザ通路（第１ブローバイガス通路）と、エアクリーナにおける上流側フィルタおよび下流側フィルタの中間部と内燃機関本体のヘッドカバーとを接続して内燃機関本体に新気を供給する新気導入通路と、内燃機関本体のクランクケースからエアクリーナの下流かつコンプレッサインペラの上流部分にブローバイガスを戻す第２のブリーザ通路（第２ブローバイガス通路）とが設けられている。

そして、非過給時には、第１のブリーザ通路を介してブローバイガスがスロットル弁の下流に位置する吸気通路に還流され、かつ、新気導入通路を介して新気が内燃機関本体に供給される。また、過給時には、第２のブリーザ通路を介してブローバイガスがコンプレッサインペラの上流に位置する吸気通路に還流され、かつ、新気導入通路を介して新気が内燃機関本体に供給される。このように、過給の有無に関係なく、エアクリーナにおける下流側フィルタの圧力損失（圧力差）分だけ上流側の高い圧力を利用して、新気が内燃機関本体に供給されるように構成されている。

特開２００８−９５５２８号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載されたブローバイガス処理装置付き内燃機関では、エアクリーナにおける下流側フィルタの圧力差を利用して新気が内燃機関本体に供給されるため、吸入空気量が少ない（過給機の回転数（仕事量）が小さい状態を含む）場合など下流側フィルタでの圧力差が十分に得られない場合には、新気の内燃機関本体への供給量が十分に確保できないと考えられる。また、新気の内燃機関本体への供給量が不足する分、ブローバイガスの吸気通路への還流量も十分に確保できなくなる。このため、過給機付き内燃機関においてクランクケース内の換気性能が十分に得られないという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、内燃機関本体内の換気性能を十分に得ることが可能な過給機付き内燃機関の換気装置を提供することである。

上記目的を達成するために、この発明の一の局面における過給機付き内燃機関の換気装置は、吸気装置と内燃機関本体とを連通する第１ブローバイガス通路と、吸気装置に接続されるスロットルバルブの上流かつ吸気側過給機の下流の部分と内燃機関本体とを連通する第１新気導入通路と、吸気側過給機の上流かつエアクリーナの下流の部分と内燃機関本体とを連通する第２ブローバイガス通路と、吸気側過給機の上流かつエアクリーナの下流の部分と内燃機関本体とを連通する第２新気導入通路と、吸気側過給機の上流かつエアクリーナの下流の部分に一方側が接続された共通通路部と、を備え、非過給時に第１ブローバイガス通路を介して内燃機関本体からのブローバイガスが吸気装置に吸引され、かつ、非過給時に第２新気導入通路を介して新気が内燃機関本体に導入されるように構成されるとともに、過給時に第２ブローバイガス通路を介して内燃機関本体からのブローバイガスが吸引され、かつ、第１新気導入通路を介して新気が内燃機関本体に導入されるように構成され、第２ブローバイガス通路と第２新気導入通路とが共通通路部の他方側にそれぞれ接続されている。

この発明の一の局面による過給機付き内燃機関の換気装置では、上記のように、非過給時に第１ブローバイガス通路を介して内燃機関本体からのブローバイガスを吸気装置に吸引し、かつ、第１新気導入通路を介して新気を内燃機関本体に導入するとともに、過給時に第２ブローバイガス通路を介して内燃機関本体からのブローバイガスを吸気装置に吸引し、かつ、第１新気導入通路を介して新気を内燃機関本体に導入するように構成する。これにより、非過給時には、吸気装置の負圧（吸引圧）を利用してブローバイガスを吸引しつつスロットルバルブよりも上流の第１新気導入通路を介して新気を内燃機関本体に導入することができる。また、過給時には、吸気側過給機の上流かつエアクリーナの下流部分に生じる負圧（大気圧よりも顕著に低い吸引圧）を有効に利用してブローバイガスを確実に吸引しつつスロットルバルブの上流かつ吸気側過給機の下流部分に生じる正圧（過給圧）を利用して第１新気導入通路を介して新気を内燃機関本体に十分に供給することができる。なお、過給機の回転数が小さい状態でも内燃機関本体内の負圧と吸気側過給機下流の正圧とによって新気を内燃機関本体に容易に供給することができる。このように、過給の有無に関係なく吸気装置または吸気側過給機上流のいずれかの負圧（吸引圧）と吸気側過給機下流の正圧とを共に利用して、内燃機関本体における新気とブローバイガスとの置換を行うことができるので、内燃機関本体内の換気性能を十分に得ることができる。また、特に、低負荷時（非過給時）にスロットルバルブの開度に応じたスロットルバルブの前後差圧（スロットルバルブの上流側と下流側との圧力差：吸気装置の負圧）が十分に得られない場合に、より大気圧（正圧）に近い吸気側過給機の上流かつエアクリーナの下流の部分から新気を取り込んで第２新気導入通路を介して内燃機関本体に容易に導入することができる。

上記一の局面による過給機付き内燃機関の換気装置において、好ましくは、第１新気導入通路に設けられ、内燃機関本体内部の圧力を制御するための内圧制御弁をさらに備える。

このように構成すれば、内圧制御弁により内燃機関本体内部の圧力を大気圧よりも若干低い圧力（負圧）の状態に維持することができるので、過給時においても内燃機関本体内部の圧力がスロットルバルブの上流かつ吸気側過給機の下流の部分の圧力（正圧）よりも低い圧力に維持される分、吸気側過給機の上流かつエアクリーナの下流の部分の負圧（大気圧よりも顕著に低い吸引圧）を最大限に活用して、内燃機関本体からのブローバイガスを、第２ブローバイガス通路を介して吸引することができる。これに加えて、内燃機関本体内部の圧力が大気圧よりも若干低い圧力（負圧）の状態に維持される分、スロットルバルブの上流かつ吸気側過給機の下流の部分に生じる過給圧を利用して新気を第１新気導入通路を介して内燃機関本体に確実に導入することができる。また、過給の有無に関係なく内燃機関本体内部の圧力が大気圧よりも若干低い圧力（負圧）の状態に維持される分、過給機付き内燃機関の性能低下を極力抑制することができる。

上記一の局面による過給機付き内燃機関の換気装置において、好ましくは、第１ブローバイガス通路に流通されるブローバイガスの流量を制御する第１流量制御弁と、第２ブローバイガス通路に流通されるブローバイガスの流量を制御する第２流量制御弁と、をさらに備え、内燃機関本体には、内燃機関本体からのブローバイガスに含まれるオイルミストを分離するためのオイルセパレータが接続されており、第１流量制御弁および第２流量制御弁は、共に、オイルセパレータの出口に設けられている。

このように構成すれば、内燃機関の運転状態（エンジン負荷状態）における過給の有無に関係なく、オイルセパレータによりオイルミスト（オイル成分）が分離されたブローバイガスを、第１ブローバイガス通路または第２ブローバイガス通路を介して内燃機関本体（吸気系統）に再循環（還流）させることができる。

上記第１流量制御弁および第２流量制御弁をさらに備える構成において、好ましくは、第１流量制御弁を閉じる方向に付勢する付勢力は、第２流量制御弁を閉じる方向に付勢する付勢力よりも大きく設定されている。

このように構成すれば、吸気側過給機の上流かつエアクリーナの下流の位置での負圧（大気圧よりも低い吸引圧）と比較して、内燃機関本体のピストンの往復動によるポンピングの負圧が相対的に大きい条件下で吸気装置に接続される第１ブローバイガス通路の第１流量制御弁が大型化するのを抑制することができる。すなわち、第１流量制御弁を閉じる方向に付勢する付勢力を調整することによって、より小型化された第１流量制御弁を用いて第１ブローバイガス通路に流通されるブローバイガスの流量を制御することができる。

上記一の局面による過給機付き内燃機関の換気装置において、以下の構成も考えられる。

（付記項１）
すなわち、上記内圧制御弁をさらに備える内燃機関の換気装置において、内圧制御弁は、内燃機関本体内部の圧力が正圧にならないように制御するように構成されている。

（付記項２）
また、上記第２新気導入通路をさらに備える過給機付き内燃機関の換気装置において、第２新気導入通路に設けられ、過給時に、内燃機関本体から吸気側過給機の上流にブローバイガスが逆流するのを防止する逆止弁をさらに備える。

第１参考例による過給機付きエンジンの構成を示した図である。 第１参考例による換気装置に使用される流量制御弁の断面図である。 第１参考例による換気装置に使用される内圧制御弁の断面図である。 第１参考例による換気装置に使用される内圧制御弁の断面図である。 第１参考例による過給機付きエンジンの構成（換気動作）を示した図である。 第１参考例による過給機付きエンジンの構成（換気動作）を示した図である。 一実施形態による過給機付きエンジンの構成（換気動作）を示した図である。 一実施形態による過給機付きエンジンの構成（換気動作）を示した図である。 第２参考例による過給機付きエンジンの構成を示した図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

［第１参考例］
図１〜図６を参照して、第１参考例によるエンジン１００について説明する。

（過給機付きエンジンの概略構成）
第１参考例による車両（自動車）用のエンジン１００（過給機付き内燃機関）は、図１に示すように、エンジン本体１０（内燃機関本体）を備えている。エンジン本体１０は、複数の気筒（シリンダ１ａ）が形成されたシリンダブロック１と、シリンダブロック１の上部に締結されるシリンダヘッド２と、シリンダブロック１の下部に締結されるクランクケース３と、シリンダヘッド２に被せられたヘッドカバー２ａとを含む。また、エンジン本体１０には、吸気系統３０と排気系統４０とが接続されている。エンジン１００は、シリンダブロック１内でピストン４が往復動することにより吸引・圧縮・膨張（燃焼）・排気の１サイクルを連続的に繰り返してクランク軸５を回転させる機能を有している。

シリンダヘッド２には、カムシャフトの回転により周期的に開閉される吸気バルブ６および排気バルブ７と、点火プラグ８とが組み込まれている。また、シリンダヘッド２は、燃焼室９と、燃焼室９に吸入空気を送り込む吸気ポート１１と、既燃ガスが排出される排気ポート１２とを有する。また、シリンダヘッド２の内部には、シリンダヘッド２とヘッドカバー２ａとの間の内部空間とクランクケース３とを連通する新気連通路１３が設けられている。また、エンジン１００は、クランク軸５の回転から駆動力を取り出すことにより車両（図示せず）を走行させる駆動源の役割を有している。

また、ガソリン機関からなるエンジン１００は、排気タービン駆動式の過給機（ターボチャージャ）２０を備えている。すなわち、過給機２０は、共通の回転軸（タービンシャフト）に接続されたタービンホイール２１とコンプレッサホイール２２（吸気側過給機）とがハウジング２０ａ内に回転可能に収容されている。また、過給機２０は、タービンホイール２１が排気ポート１２の下流の排気装置４１に接続されるとともに、コンプレッサホイール２２が吸気ポート１１の上流の吸気系統３０に接続されている。そして、過給機２０においては、エンジン１００の排気ガスの力を受けてタービンホイール２１が回転されることによりコンプレッサホイール２２も回転される。これにより、コンプレッサホイール２２に吸い込まれた空気が圧縮空気となって吐出されてシリンダ１ａに供給されるように構成されている。エンジン１００は、同一排気量の無過給エンジンに比べてシリンダ１ａに多量の空気が供給されて充填効率が高められる分、エンジン出力が増加されている。

また、エンジン１００は、ブローバイガスの換気装置５０を備えている。すなわち、ピストン４とシリンダ１ａとの隙間を通って燃焼室９からクランクケース３内に吹き漏れるブローバイガス（燃焼ガスを含む未燃焼混合気）を吸気系統３０に戻して燃焼室９で再び燃焼させる役割を有している。また、換気装置５０は、クランクケース３内からブローバイガスを排出するのとともに吸気系統３０からの新気（吸入空気の一部）をエンジン本体１０（シリンダ１ａ以外のクランクケース３などの内部空間）に供給してエンジン本体１０内の換気を行う役割を有している。

第１参考例では、過給機２０が搭載されたエンジン１００の運転中におけるブローバイガスの換気方式について説明する。以下では、吸気系統３０および排気系統４０の構成を説明し、これらの構成を前提としたうえで、ブローバイガスの換気装置５０の詳細な構成およびその機能について説明する。

（吸気系統および排気系統の構成）
吸気系統３０では、空気取入口３０ａからエンジン１００の吸気ポート１１（シリンダブロック１）に向かって、エアクリーナ３１、過給機２０におけるコンプレッサホイール２２、インタークーラ３２、スロットル弁（スロットバルブ）３３、吸気装置３４がこの順に接続されて構成されている。また、吸気系統３０においては、大気圧となるエアクリーナ３１の上流（空気取入口３０ａ）を位置Ａ、エアクリーナ３１の下流かつコンプレッサホイール２２の上流の部分を位置Ｂ、スロットル弁３３の上流かつコンプレッサホイール２２の下流の部分を位置Ｃとする。

エアクリーナ３１は、吸入空気に含まれるごみやほこりなどの異物を除去するとともに、下流に接続されているエアインレットダクト（図示せず）とともに吸気騒音を低減する役割を有している。インタークーラ３２は、過給機２０におけるコンプレッサホイール２２より圧縮された吸入空気を冷却して温度を下げる役割を有する。これにより空気密度の増加が図られてシリンダ１ａに対する吸入空気の更なる充填効率が向上される。スロットル弁３３は、吸入空気量を制御する役割を有しており、開度が相対的に小さいほど吸入空気量が絞られるのでスロットル弁３３の上流側と下流側との差圧（圧力損失）が増加される。

吸気装置３４は、サージタンク（図示せず）とサージタンクの下流側に配置され枝分かれする吸気管群（図示せず）を含む。また、スロットル弁３３の下流側がサージタンクに接続されるとともに、吸気管群の下流側が吸気ポート１１（シリンダブロック１）に接続されている。また、吸気装置３４は、各シリンダ１ａの上方に形成される燃焼室９に、シリンダヘッド２を介して吸入空気を分配供給する役割を有する。

また、排気系統４０では、排気ポート１２（シリンダブロック１）からマフラー（図示せず）に向かって、排気装置４１と、過給機２０におけるタービンホイール２１と、触媒コンバータ（図示せず）を含む排気管４２とがこの順に接続されている。そして、吸気系統３０に、ブローバイガスの換気を行う換気装置５０が組み込まれている。

（ブローバイガスの換気装置の構成）
換気装置５０は、第１ブローバイガス通路５１と、第２ブローバイガス通路５２と、第１新気導入通路５３とを備える。第１ブローバイガス通路５１は、吸気装置３４と、エンジン本体１０におけるクランクケース３とを連通している。また、第２ブローバイガス通路５２は、コンプレッサホイール２２の上流かつエアクリーナ３１の下流の位置Ｂと、エンジン本体１０におけるクランクケース３とを連通している。そして、第１参考例では、第１新気導入通路５３が、吸気装置３４に接続されるスロットル弁３３の上流かつコンプレッサホイール２２の下流の位置Ｃと、エンジン本体１０におけるヘッドカバー２ａとを連通するように設けられている。

また、エンジン本体１０には、ブローバイガスに含まれるオイル成分（オイルミスト）を分離するためのオイルセパレータ６０が接続されている。このオイルセパレータ６０も換気装置５０の一部を構成している。オイルセパレータ６０においては、未燃焼混合気とオイルミストとが互いに分離され、分離され液化したオイルはクランクケース３に戻される。オイルセパレータ６０は樹脂製であり、クランクケース３に接続されるブローバイガスを吸引する入口部６３と、出口部６１および出口部６２を有している。なお、オイルセパレータ６０は、エンジン本体１０の下部の外表面に固定されており、入口部６３がシリンダブロック１に形成された導入口に対して気密性を有して締結されている。

また、図１および図２に示すように、オイルセパレータ６０の出口部６１には、第１流量制御弁７１が設けられ、オイルセパレータ６０の出口部６２には、第２流量制御弁７２が設けられている。第１流量制御弁７１は、第１ブローバイガス通路５１に流通されるブローバイガスの流量を制御するとともに、第２流量制御弁７２は、第２ブローバイガス通路５２に流通されるブローバイガスの流量を制御する役割を有している。したがって、第１ブローバイガス通路５１は、オイルセパレータ６０の出口部６１から第１流量制御弁７１を介して吸気装置３４に接続されている。また、第２ブローバイガス通路５２は、オイルセパレータ６０の出口部６２から第２流量制御弁７２を介してコンプレッサホイール２２の上流かつエアクリーナ３１の下流の位置Ｂに接続されている。なお、位置Ｂは、より大きな負圧を得るためにもエアクリーナ３１の下流側でかつコンプレッサホイール２２の吸引口により近付けられた位置がより好ましい。

また、図２に示すように、第１流量制御弁７１は、内部が空洞を有するハウジング７１ａと、ハウジング７１ａ内に収容された樹脂製の弁体７５と、弁体７５を機械的に付勢する巻きばね７７とを含んでいる。第１流量制御弁７１は、ハウジング７１ａにおける一方側（Ｘ２側）の部材７１ｂ内に巻きばね７７および弁体７５が挿入された状態で他方側（Ｘ１側）の部材７１ｃが組み付けられている。なお、巻きばね７７は、自然長から圧縮された状態で弁体７５を閉じる方向（矢印Ｘ２方向）に付勢している。なお、第２流量制御弁７２についても同様の構造を有しており、ハウジング７２ａにおける部材７２ｂ内に巻きばね７８および樹脂製の弁体７６が挿入された状態で他方側の部材７２ｃが組み付けられている。また、巻きばね７８は、自然長から圧縮された状態で弁体７６を閉じる方向（矢印Ｘ２方向）に付勢している。

また、第１流量制御弁７１は、クランクケース３内のブローバイガス圧および吸気装置３４における負圧の大きさによって巻きばね７７が押し縮められる方向（矢印Ｘ１方向）に弁体７５が移動された場合に、弁体７５の移動量に応じた流量でブローバイガスが矢印Ｘ１方向に流通されるように構成されている。一方、第２流量制御弁７２は、クランクケース３内のブローバイガス圧およびエアクリーナ３１の下流かつコンプレッサホイール２２の上流の位置Ｂにおける負圧の大きさによって巻きばね７８が押し縮められる方向（矢印Ｘ１方向）に弁体７６が移動された場合に、弁体７６の移動量に応じた流量でブローバイガスが矢印Ｘ１方向に流通されるように構成されている。

ここで、第１参考例では、第１流量制御弁７１を閉じる方向に付勢する巻きばね７７の付勢力（ばね定数Ｋａ）は、第２流量制御弁７２を閉じる方向に付勢する巻きばね７８の付勢力（ばね定数Ｋｂ）よりも大きく設定されている（Ｋａ＞Ｋｂ）。なお、図２では、弁体７６が移動されてオイルセパレータ６０を通過したブローバイガスが第２ブローバイガス通路５２に流通される様子（図６に示す過給時における状態）を示している。

これにより、エンジン１００では、図１に示すように、吸気系統３０（吸気装置３４）の吸気負圧によってクランクケース３内に発生したブローバイガスがオイルセパレータ６０に吸引されて、オイルセパレータ６０によってブローバイガスに含まれるオイル成分が分離される。そして、オイル成分が分離されたブローバイガスが第１流量制御弁７１を含む第１ブローバイガス通路５１を介して吸気装置３４に還流される（図５参照）か、または、第２流量制御弁７２を含む第２ブローバイガス通路５２を介してコンプレッサホイール２２の上流かつエアクリーナ３１の下流の位置Ｂに還流される（図６参照）。また、ブローバイガスの還流とともに、スロットル弁３３の上流かつコンプレッサホイール２２の下流の位置Ｃから導入された新気（吸入空気の一部）が、第１新気導入通路５３を介してエンジン本体１０におけるヘッドカバー２ａに供給される。また、ヘッドカバー２ａに供給された新気が新気連通路１３を介してクランクケース３へと供給されることにより、エンジン本体１０（クランクケース３）内部の換気が行われる。

ここで、第１参考例では、エンジン１００の運転状態（過給の有無など）に応じて、換気装置５０におけるブローバイガスおよび新気の循環経路（使用する通路の組合せ）が異なるように構成されている。すなわち、エンジン１００における非過給時と過給時とで、ブローバイガスおよび新気の循環経路が部分的に異なるように構成されている。

具体的には、図５に示すように、エンジン１００の負荷が小さく（低く）過給機２０が機能を発揮しない非過給時においては、第１ブローバイガス通路５１を介してエンジン本体１０からのブローバイガスが吸気装置３４に吸引され、かつ、第１新気導入通路５３を介して新気がエンジン本体１０のヘッドカバー２ａに導入される。この場合、吸気装置３４における吸気負圧の大きさに応じてオイルセパレータ６０の下流の第１流量制御弁７１（図２参照）が開かれて弁体７５の移動量に応じた流量でブローバイガスが第１ブローバイガス通路５１に流通される。そして、スロットル弁３３の上流かつコンプレッサホイール２２の下流の位置Ｃから導入（分岐導入）された新気が、第１新気導入通路５３を介してエンジン本体１０におけるヘッドカバー２ａに供給される。

また、図６に示すように、エンジン１００の負荷が大きく（高く）過給機２０が機能を発揮する過給時においては、第２ブローバイガス通路５２を介してエンジン本体１０からのブローバイガスが吸気系統３０における位置Ｂの部分に吸引され、かつ、第１新気導入通路５３を介して新気がエンジン本体１０に導入される。この場合、コンプレッサホイール２２の上流（エアクリーナ３１の下流）の位置Ｂにおける負圧の大きさに応じてオイルセパレータ６０の下流の第１流量制御弁７２（図２参照）が開かれて弁体７６の移動量に応じた流量でブローバイガスが第２ブローバイガス通路５２を介して位置Ｂに還流される。そして、スロットル弁３３の上流かつコンプレッサホイール２２の下流の位置Ｃから導入された新気が、第１新気導入通路５３を介してエンジン本体１０におけるヘッドカバー２ａに供給される。なお、過給機２０の回転数が小さい状態でもクランクケース３内の負圧とコンプレッサホイール２２下流の正圧とによって新気がエンジン本体１０に供給される。

なお、大気圧を基準にした場合の非過給時における吸気装置３４の吸気負圧の大きさは、過給時におけるコンプレッサホイール２２の上流（エアクリーナ３１の下流）の位置Ｂにおける負圧（吸引圧）の大きさよりもはるかに大きい。したがって、第１流量制御弁７１の巻きばね７７のばね定数Ｋａを第２流量制御弁７２の巻きばね７８のばね定数Ｋｂよりも大きく（硬く）設定することにより、互いに異なる負圧（負圧源）であっても、弁体７５および弁体７６が同じような移動量の範囲で作動するように構成されている。

また、第１参考例では、第１新気導入通路５３には、内圧制御弁８０が設けられている。内圧制御弁８０は、エンジン本体１０内部の圧力が正圧にならないように制御する役割を有している。具体的には、図３および図４に示すように、内圧制御弁８０は、ハウジング８１と、弾性変形可能なダイヤフラム（弁体）８２と、２個の巻きばね８３および８４と含んでいる。ハウジング８１は、複数の圧力室（作動室）を有するように内壁部が構成されている。ダイヤフラム８２は、複数の圧力室を互いに隔てるように形成されている。そして、内圧制御弁８０は、ハウジング８１内に２個の巻きばね８３および８４によってダイヤフラム８２の上面８２ａおよび下面８２ｂを互いに反対方向から挟み込んだ状態で、ダイヤフラム８２の外周部がハウジング８１内の内壁の所定位置に固定されている。すなわち、巻きばね８３の下端部が上面８２ａに当接するとともに巻きばね８４の上端部が下面８２ｂに当接した状態で２個の巻きばね８３および８４が各々の座部８１ａおよび８１ｂに保持されるように構成されている。

これにより、内圧制御弁８０には、シリンダヘッド２とヘッドカバー２ａとの間の内部空間に連通する作動室８５と、スロットル弁３３の上流かつコンプレッサホイール２２の下流の位置Ｃに連通する作動室８６と、大気圧を引き込む圧力室８７とが互いに区画されるように構成されている。なお、エンジン本体１０の内圧が負圧になる場合に、ダイヤフラム８２が図４に示す状態となって作動室８６とヘッドカバー２ａの内部とが連通路８８によって連通されるように、２個の巻きばね８３および８４のばね定数が設定されている。なお、内圧制御弁８０は、ダイヤフラム（弁体）８２が連通路８８を完全に閉じるか（図３参照）または完全に開くか（図４参照）に作動されるわけではない。すなわち、エンジン本体１０の内圧が位置Ｃ（図１参照）よりも若干低い圧力であるならば、その差圧に応じてダイヤフラム８２が移動して連通路８８を僅かに開く作動状態も存在しうる。したがって、内圧制御弁８０は、新気の流通量（供給量）を制御する機能も兼ね備えている。

そして、図３に示すように、たとえば、エンジン本体１０の内圧が大気圧以上であった場合には、エンジン本体１０の内圧が作動室８５に作用してダイヤフラム８２を下方（矢印Ｚ２方向）に押し下げる（巻きばね８４を押し縮める）。これにより、ダイヤフラム８２の下面８２ｂが下方に移動して作動室８６と作動室８５とを連通させる連通路８８が閉じられる。一方、図４に示すように、エンジン本体１０の内圧が大気圧未満であった場合には、大気圧が圧力室８７に作用するダイヤフラム８２を上方（矢印Ｚ１方向）に押し上げる（巻きばね８３を押し縮める）。これにより、ダイヤフラム８２の下面８２ｂが上方に移動して作動室８６と作動室８５とを連通させる連通路８８が開かれる。

これにより、過給時に、第２ブローバイガス通路５２を介してエンジン本体１０からのブローバイガスが吸気系統３０における位置Ｂの部分に吸引され、かつ、第１新気導入通路５３を介して新気がエンジン本体１０（ヘッドカバー２ａ内）に供給される際に、内圧制御弁８０によってエンジン本体１０内部の圧力が正圧でない状態（大気圧よりも若干低い負圧の状態）に維持されるように構成されている。これにより、内圧制御弁８０によりエンジン本体１０内部の圧力が正圧でない状態（大気圧よりも若干低い負圧の状態）に維持されるので、過給時においてもエンジン本体１０内部の圧力が負圧に維持される分、コンプレッサホイール２２の上流かつエアクリーナ３１の下流の位置Ｂの負圧（大気圧よりも顕著に低くなる吸引圧）を最大限に活用して、エンジン本体１０からのブローバイガスが第２ブローバイガス通路５２を介して吸引される。加えて、エンジン本体１０内部の圧力が負圧に維持される分、スロットル弁３３の上流かつコンプレッサホイール２２の下流の位置Ｃに生じる正圧（過給圧）を利用して、新気が第１新気導入通路５３を介してエンジン本体１０（ヘッドカバー２ａ内）に確実に導入される。第１参考例によるエンジン１００に搭載されるブローバイガスの換気装置５０は、上記のように構成されている。

（第１参考例の効果）
第１参考例では、以下のような効果を得ることができる。

第１参考例では、非過給時に、第１ブローバイガス通路５１を介してエンジン本体１０（クランクケース３）からのブローバイガスを吸気装置３４に吸引し、かつ、第１新気導入通路５３を介して新気をエンジン本体１０（ヘッドカバー２ａ）に導入する。また、過給時に、第２ブローバイガス通路５２を介してエンジン本体１０からのブローバイガスを吸気装置に吸引し、かつ、第１新気導入通路５３を介して新気をエンジン本体１０（ヘッドカバー２ａ）に導入するように構成する。これにより、非過給時には、吸気装置３４の負圧（吸引圧）を利用してブローバイガスを吸引しつつスロットル弁３３よりも上流の第１新気導入通路５３を介して新気をエンジン本体１０に導入することができる。また、過給時には、コンプレッサホイール２２の上流かつエアクリーナ３１の下流部分（位置Ｂ）に生じる負圧（大気圧よりも顕著に低い吸引圧）を有効に利用してブローバイガスを確実に吸引しつつスロットル弁３３の上流かつコンプレッサホイール２２の下流部分（位置Ｃ）に生じる正圧（過給圧）を有効に利用して第１新気導入通路５３を介して新気をエンジン本体１０に十分に供給することができる。なお、過給機２０の回転数が小さい状態でもクランクケース３内の負圧とコンプレッサホイール２２下流の正圧とによって新気をエンジン本体１０に容易に供給することができる。このように、過給の有無に関係なく吸気装置３４またはコンプレッサホイール２２のいずれかの負圧とコンプレッサホイール２２下流の正圧とを共に利用して、クランクケース３内における新気とブローバイガスとの置換を行うことができるので、エンジン本体１０内の換気性能を十分に得ることができる。

また、第１参考例では、エンジン本体１０内部の圧力を制御する内圧制御弁８０を第１新気導入通路５３に設ける。これにより、内圧制御弁８０によりエンジン本体１０内部の圧力を大気圧よりも若干低い圧力（この場合は負圧）の状態に維持することができるので、過給時においてもエンジン本体１０内部の圧力が位置Ｃよりも低い圧力（負圧）に維持される分、コンプレッサホイール２２の上流かつエアクリーナ３１の下流の位置Ｂの負圧（大気圧よりも顕著に低くなる吸引圧）を最大限に活用して、エンジン本体１０からのブローバイガスを、第２ブローバイガス通路５２を介して吸引することができる。これに加えて、エンジン本体１０内部の圧力が大気圧よりも若干低い圧力（負圧）の状態に維持される分、位置Ｃ（スロットル弁３３の上流かつコンプレッサホイール２２の下流部分）に生じる正圧（過給圧）を利用して新気を、第１新気導入通路５３を介してエンジン本体１０（ヘッドカバー２ａ内）に確実に導入することができる。また、過給の有無に関係なくエンジン本体１０内部の圧力が負圧（大気圧よりも若干低い負圧の状態）に維持される分、過給機２０が搭載されたエンジン１００の性能低下を極力抑制することができる。

また、第１参考例では、第１ブローバイガス通路５１に流通されるブローバイガスの流量を制御する第１流量制御弁７１および第２ブローバイガス通路５２に流通されるブローバイガスの流量を制御する第２流量制御弁７２を共にオイルセパレータ６０の出口部６１および出口部６２に設ける。これにより、エンジン１００の運転状態（エンジン負荷状態）における過給の有無に関係なく、オイルセパレータ６０によりオイルミストが分離されたブローバイガスを、第１ブローバイガス通路５１または第２ブローバイガス通路５２を介してエンジン本体１０（吸気系統３０）に再循環（還流）させることができる。

また、第１参考例では、第１流量制御弁７１を閉じる方向に付勢する巻きばね７７のばね定数Ｋａを、第２流量制御弁７２を閉じる方向に付勢する巻きばね７８のばね定数Ｋｂよりも大きく設定する。これにより、過給機２０におけるコンプレッサホイール２２の上流かつエアクリーナ３１の下流の位置Ｂでの負圧（大気圧よりも低い吸引圧）と比較して、エンジン本体１０のピストン４の往復動によるポンピングの負圧が相対的に大きい条件下で吸気装置３４に接続される第１ブローバイガス通路５１の第１流量制御弁７１が大型化するのを抑制することができる。すなわち、第１流量制御弁７１を閉じる方向に付勢する巻きばね７７の付勢力（ばね定数Ｋａ）を調整することによって、より小型化された第１流量制御弁７１を用いて第１ブローバイガス通路５１に流通されるブローバイガスの流量を制御することができる。

［本実施形態］
次に、図７および図８を参照して、本実施形態について説明する。この本実施形態では、上記第１参考例と異なり、換気装置２５０における位置Ｂ（図７参照）からエンジン本体１０に新気を導入するための第２新気導入通路５４を設けた例について説明する。なお、図中において、上記第１参考例と同様の構成には、同じ符号を付して図示する。

（ブローバイガスの換気装置の構成）
本実施形態におけるブローバイガスの換気を行う換気装置２５０では、図７に示すように、第２ブローバイガス通路５２の途中の「位置Ｄ」と内圧制御弁８０の下流の「位置Ｅ」とを連通する第２新気導入通路５４を設けている。なお、第２ブローバイガス通路５２のうち、コンプレッサホイール２２の上流かつエアクリーナ３１の下流の位置Ｂと第２ブローバイガス通路５２の途中の位置Ｄとの区間は、第２ブローバイガス通路５２と第２新気導入通路５４との共通通路部５５として構成されている。

すなわち、換気装置２５０では、位置Ｂに共通通路部５５の一方側が接続されるとともに、他方側において第２ブローバイガス通路５２および第２新気導入通路５４がそれぞれ接続されている。また、第２新気導入通路５４には、位置Ｄから位置Ｅへの新気の流通のみを許容する逆止弁９０が設けられている。すなわち、逆止弁９０は、過給時に、エンジン本体１０から２新気導入通路５４を介してコンプレッサホイール２２の上流の位置Ｂにブローバイガスが逆流するのを防止する役割を有している。

これにより、本実施形態では、エンジン１００の負荷が低く過給機２０が機能を発揮しない非過給時においては、第１ブローバイガス通路５１を介してエンジン本体１０からのブローバイガスが吸気装置３４に吸引され、かつ、共通通路部５５を含む第２新気導入通路５４を介して新気がエンジン本体１０（ヘッドカバー２ａ内）に導入されるように構成されている。すなわち、低負荷時（非過給時）にスロットル弁３３の開度に応じたスロットル弁３３の前後差圧（スロットル弁３３の上流側と下流側との圧力差）が十分に得られない場合に、より大気圧（正圧）に近いコンプレッサホイール２２の上流かつエアクリーナ３１の下流の位置Ｄ（位置Ｂ）から新気を取り込んでエンジン本体１０に導入するように構成されている。

なお、エンジン１００の負荷が高く過給機２０が機能を発揮する過給時においては、共通通路部５５を含む第２ブローバイガス通路５２を介してエンジン本体１０からのブローバイガスが吸気系統３０における位置Ｂの部分に吸引され、かつ、第１新気導入通路５３を介して新気がエンジン本体１０（ヘッドカバー２ａ内）に導入される。この際、第２新気導入通路５４に逆止弁９０が設けられているので、過給時に第１新気導入通路５３を介して取り込まれた新気がエンジン本体１０（ヘッドカバー２ａ内）に導入されずに第２新気導入通路５４を逆流してコンプレッサホイール２２の上流（エアクリーナ３１の下流）の位置Ｂに戻されるのが防止されている。なお、本実施形態におけるその他の構成は、上記第１参考例と同様である。

（本実施形態の効果）
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

また、本実施形態では、コンプレッサホイール２２の上流かつエアクリーナ３１の下流の位置Ｄ（位置Ｂ）とエンジン本体１０（ヘッドカバー２ａ）とを連通する第２新気導入通路５４を備える。そして、非過給時に第２新気導入通路５４を介して新気がエンジン本体１０に導入されるように構成する。これにより、特に、低負荷時（非過給時）にスロットル弁３３の開度に応じたスロットル弁３３の前後差圧（スロットル弁３３の上流側と下流側との圧力差：吸気装置３４の負圧）が十分に得られない場合に、より大気圧（正圧）に近いコンプレッサホイール２２の上流かつエアクリーナ３１の下流の位置Ｄ（位置Ｂ）から新気を取り込んで第２新気導入通路５４を介してエンジン本体１０（ヘッドカバー２ａ内）に容易に導入することができる。

また、本実施形態では、過給時にエンジン本体１０からコンプレッサホイール２２の上流にブローバイガスが逆流するのを防止する逆止弁９０を第２新気導入通路５４に設ける。これにより、過給時に第１新気導入通路５３を介して取り込まれた新気がエンジン本体１０に導入されずに第２新気導入通路５４を逆流して位置Ｂ（コンプレッサホイール２２の上流かつエアクリーナ３１の下流）に戻されるのを確実に防止することができる。したがって、第２新気導入通路５４を設けた場合であっても、過給時に第２ブローバイガス通路５２を介してエンジン本体１０からのブローバイガスが吸気系統３０における位置Ｂの部分に吸引され、かつ、第１新気導入通路５３を介して新気を確実にエンジン本体１０（ヘッドカバー２ａ内）に導入することができる。

また、本実施形態では、コンプレッサホイール２２の上流かつエアクリーナ３１の下流の位置Ｂに一方側が接続された共通通路部５５を備える。そして、第２ブローバイガス通路５２と第２新気導入通路５４とを共通通路部５５の他方側（位置Ｄ）にそれぞれ接続する。これにより、第２ブローバイガス通路５２および第２新気導入通路５４の一部（位置Ｂから位置Ｄまでの区間）を共通通路部５５で代用することができる分、通路（配管）の本数が削減されて、ブローバイガスの換気装置２５０の構造を簡素化させることができる。なお、本実施形態のその他の効果は、上記第１参考例と同様である。

［第２参考例］
次に、図９を参照して、第２参考例について説明する。この第２参考例では、上記第１参考例と異なり、換気装置３５０における位置Ｆ（図９参照）から、エンジン本体１０に新気を導入するための第１新気導入通路５３ａを設けた例について説明する。

第２参考例におけるブローバイガスの換気を行う換気装置３５０では、図９に示すように、第１ブローバイガス通路５１と、第２ブローバイガス通路５２と、第１新気導入通路５３ａとを備える。すなわち、第１新気導入通路５３ａにおける新気の取り入れ口をコンプレッサホイール２２の下流かつインタークーラ３２の上流の「位置Ｆ」に設けている。これにより、ブローバイガスの還流とともに、インタークーラ３２の上流かつコンプレッサホイール２２の下流の位置Ｆから導入された新気が、第１新気導入通路５３ａを介してエンジン本体１０に供給され、新気が新気連通路１３を介してクランクケース３へと供給されることにより、クランクケース３の内部の換気が行われる。なお、第２参考例におけるその他の構成は、上記第１参考例と同様である。また、位置Ｅから新気を導入するように第１新気導入通路５３ａを構成しても、エンジン本体１０内の換気性能を十分に得ることができる。

［変形例］
今回開示された実施形態は、全ての点で例示であり制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更（変形例）が含まれる。

たとえば、上記実施形態では、排気タービン駆動式の過給機２０を備えたエンジン１００の換気装置２５０に対して本発明を適用したが、本発明はこれに限られない。すなわち、クランク軸５の駆動力により駆動される過給機（スーパーチャージャ）を備えたエンジンの換気装置に対して本発明を適用してもよい。

また、上記実施形態では、内圧制御弁８０において２個の巻きばね８３および８４を使用してダイヤフラム８２を保持したが、本発明はこれに限られない。たとえば、巻きばね８４を削減するとともに巻きばね８３の端部をダイヤフラム８２に固着して保持してもよい。また、ダイヤフラム８２自体に図３と図４との間で形状が復元可能な弾性部材（螺旋状の巻きばね）を組み付けて「内圧制御弁」を構成してもよい。

また、上記実施形態では、第２新気導入通路５４の下流端（逆止弁９０よりも下流の部分）を内圧制御弁８０の下流の位置Ｅに接続したが、本発明はこれに限られない。すなわち、第２新気導入通路５４の下流端（逆止弁９０よりも下流の部分）を内圧制御弁８０の上流に接続してもよい。これにより、非過給時に、第１ブローバイガス通路５１を介してエンジン本体１０からのブローバイガスが吸気装置３４に吸引され、かつ、第２新気導入通路５４を介して新気がエンジン本体１０（ヘッドカバー２ａ内）に導入される際にも、内圧制御弁８０によってエンジン本体１０内部の圧力が正圧でない状態（大気圧よりも若干低い負圧の状態）に維持されるので、新気を確実にエンジン本体１０に導入することができる。

また、上記実施形態では、第２ブローバイガス通路５２と第２新気導入通路５４とに共通に使用される共通通路部５５を設けたが、本発明はこれに限られない。すなわち、第２新気導入通路５４を、コンプレッサホイール２２の上流かつエアクリーナ３１の下流の部分（位置Ｂと類似の位置）に直接的に接続してもよい。これにより、ブローバイガスのみが流通する第２ブローバイガス通路５２と、新気のみが流通する第２新気導入通路５４とを完全に独立させることができる。したがって、オイルセパレータ６０で分離し切れなかったオイルミストが若干混入した新気が第２新気導入通路５４に流通するのを回避することができるので、内圧制御弁８０の内部にオイル成分が劣化したスラッジなどが生成するのを抑制することができる。

また、上記実施形態では、樹脂製のオイルセパレータ６０をエンジン本体１０の外表面に取り付けたが、本発明はこれに限られない。たとえば、金属材料を用いてオイルセパレータ６０を構成してもよい。

また、上記実施形態では、ガソリン機関からなるエンジン１００を備えた車両（自動車）に搭載される換気装置２５０に本発明を適用したが、本発明はこれに限られない。すなわち、ガソリンエンジン以外にも、過給機付きのディーゼルエンジンおよびガスエンジンなどに対して本発明を適用することが可能である。

１０ エンジン本体（内燃機関本体）
２０ 過給機
２２ コンプレッサホイール（吸気側過給機）
３１ エアクリーナ
３３ スロットル弁（スロットルバルブ）
３４ 吸気装置
２５０ 換気装置（過給機付き内燃機関の換気装置）
５１ 第１ブローバイガス通路
５２ 第２ブローバイガス通路
５３、５３ａ 第１新気導入通路
５４ 第２新気導入通路
６０ オイルセパレータ
７１ 第１流量制御弁
７２ 第２流量制御弁
８０ 内圧制御弁
１００ エンジン（内燃機関）

Claims (4)

1. 吸気装置と内燃機関本体とを連通する第１ブローバイガス通路と、
   前記吸気装置に接続されるスロットルバルブの上流かつ吸気側過給機の下流の部分と前記内燃機関本体とを連通する第１新気導入通路と、
   前記吸気側過給機の上流かつエアクリーナの下流の部分と前記内燃機関本体とを連通する第２ブローバイガス通路と、
   前記吸気側過給機の上流かつ前記エアクリーナの下流の部分と前記内燃機関本体とを連通する第２新気導入通路と、
   前記吸気側過給機の上流かつ前記エアクリーナの下流の部分に一方側が接続された共通通路部と、を備え、
   非過給時に前記第１ブローバイガス通路を介して前記内燃機関本体からのブローバイガスが前記吸気装置に吸引され、かつ、非過給時に前記第２新気導入通路を介して新気が前記内燃機関本体に導入されるように構成されるとともに、過給時に前記第２ブローバイガス通路を介して前記内燃機関本体からのブローバイガスが吸引され、かつ、前記第１新気導入通路を介して新気が前記内燃機関本体に導入されるように構成され、
   前記第２ブローバイガス通路と前記第２新気導入通路とが前記共通通路部の他方側にそれぞれ接続されている、過給機付き内燃機関の換気装置。
2. 前記第１新気導入通路に設けられ、前記内燃機関本体内部の圧力を制御するための内圧制御弁をさらに備える、請求項１に記載の過給機付き内燃機関の換気装置。
3. 前記第１ブローバイガス通路に流通されるブローバイガスの流量を制御する第１流量制御弁と、 前記第２ブローバイガス通路に流通されるブローバイガスの流量を制御する第２流量制御弁と、をさらに備え、 前記内燃機関本体には、前記内燃機関本体からのブローバイガスに含まれるオイルミストを分離するためのオイルセパレータが接続されており、
   前記第１流量制御弁および前記第２流量制御弁は、共に、前記オイルセパレータの出口に設けられている、請求項１または２に記載の過給機付き内燃機関の換気装置。
4. 前記第１流量制御弁を閉じる方向に付勢する付勢力は、前記第２流量制御弁を閉じる方向に付勢する付勢力よりも大きく設定されている、請求項３に記載の過給機付き内燃機関の換気装置。

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