JP7371534B2

JP7371534B2 - エンジンにおけるブローバイガス還流構造

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Publication number: JP7371534B2
Application number: JP2020035270A
Authority: JP
Inventors: 幸一白川
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2020-03-02
Filing date: 2020-03-02
Publication date: 2023-10-31
Anticipated expiration: 2040-03-02
Also published as: JP2021139301A

Description

本発明は、エンジンにおけるブローバイガス還流構造に関する。

例えばキャブオーバー型車両のようにエンジンを床下に搭載した車両においては、エンジンを含む全体シルエットの高さを低くするために、気筒の中心軸を傾斜させるようにエンジンを設置することがある。
特許文献１には、クランク軸を中心にして気筒の中心軸を所定角度傾斜させてレイアウトするようにしたエンジンにおいて、インテークマニホールドの分岐管がサージタンクの上方を通るようにした構成が開示されている。

特開２００１－４１１１８号公報

エンジン運転時に発生するブローバイガス（エンジンの圧縮、燃焼工程においてピストンとシリンダの隙間から洩れた気体）を、大気に放出するのではなく、吸気系に還流して再燃焼させるブローバイガス還流構造が知られている。
気筒の中心軸を傾斜させるように設置され、吸気マニホールドの分岐管がサージタンクの上方を通るように湾曲した構成のエンジンにおいて、エンジン上方の狭小な空間にブローバイガス還流構造を搭載する場合に、エンジンへの搭載性を向上させるとともに、オイルの分離効果を高めることが求められる。

本発明はかかる実情に鑑みてなされたものであり、エンジン上方の狭小な空間への搭載性を向上させるとともに、オイルの分離効果を高めるブローバイガス還流構造を提供することを目的とする。

本発明のエンジンにおけるブローバイガス還流構造は、複数の気筒の中心軸を傾斜させるように設置され、吸気ポートが上向きに開口し、排気ポートが下向きに開口するエンジン本体と、前記エンジン本体の上方に配置され、気筒列方向に延びるタンク部と、前記タンク部の端部につながり、気筒列と直交する方向で前記吸気ポートと反対方向に延びる空気導入部とを有するサージタンクと、前記タンク部の底部に接続して、前記吸気ポートと反対方向に延出するように湾曲し、さらに前記タンク部の上方を通るように湾曲した後、前記吸気ポートに向かって延出し、前記吸気ポートに接続する分岐管と、前記エンジン本体に設けられたオイルセパレータでオイルが分離されたブローバイガスを前記サージタンクに還流する還流管とを備え、前記タンク部は、前記空気導入部との連結部に気筒列方向に対して斜め方向に延びる傾斜部を有し、前記還流管の一端部が、上面視において、前記サージタンクの前記傾斜部の傍で前記エンジン本体に接続し、前記還流管の他端部が、前記サージタンクの前記空気導入部の上面に接続することを特徴とする。

本発明によれば、エンジン上方の狭小な空間への搭載性を向上させるとともに、オイルの分離効果を高めるブローバイガス還流構造を提供することができる。

実施例に係るエンジンを示す上面図である。実施例に係るエンジンを示す正面図である。実施例に係るエンジンを示す後面図である。実施例に係るエンジンの上面図の要部を示す拡大図である。図１のV-V線の断面図である。

本発明の一実施形態に係るブローバイガス還流構造は、複数の気筒の中心軸を傾斜させるように設置され、吸気ポートが上向きに開口し、排気ポートが下向きに開口するエンジン本体と、前記エンジン本体の上方に配置され、気筒列方向に延びるタンク部と、前記タンク部の端部につながり、気筒列と直交する方向で前記吸気ポートと反対方向に延びる空気導入部とを有するサージタンクと、前記タンク部の底部に接続して、前記吸気ポートと反対方向に延出するように湾曲し、さらに前記タンク部の上方を通るように湾曲した後、前記吸気ポートに向かって延出し、前記吸気ポートに接続する分岐管と、前記エンジン本体に設けられたオイルセパレータでオイルが分離されたブローバイガスを前記サージタンクに還流する還流管とを備え、前記タンク部は、前記空気導入部との連結部に気筒列方向に対して斜め方向に延びる傾斜部を有し、前記還流管の一端部が、上面視において、前記サージタンクの前記傾斜部の傍で前記エンジン本体に接続し、前記還流管の他端部が、前記サージタンクの前記空気導入部の上面に接続する。
このようにした構成により、エンジン上方の狭小な空間への搭載性を向上させるとともに、オイルの分離効果を高めるブローバイガス還流構造を提供することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施例について説明する。
本実施例に係る内燃機関であるエンジンＥは、動力源として車両に搭載される。図１に、実施例に係るエンジンＥの上面図を、図２に同エンジンＥの正面図を、図３に同エンジンＥの後面図を示す。また、図４に、同エンジンＥの上面図の要部の拡大図を示す。また、図５に、図１のV-V線の断面図を示す。以下の説明において、前後左右の方向は車両の運転席から見る方向を基準として規定するものとし、各図において適宜表示する。なお、各図において、構成要素の一部の図示を簡略化して模式的に示し、また、図示を省略することがある。例えば図２では、後述するチェーンカバー８や排気管２０等の図示を省略し、図３では、後述するＥＧＲ配管２３の一部等の図示を省略している。また、図５では、後述するチェーンカバー８や排気管２０等の図示を省略する。

エンジンＥにおいて、エンジン本体１の構成として、シリンダブロック２を挟んで右側にオイルパン３が、左側にシリンダヘッド４及びシリンダヘッドカバー５が結合する。エンジンＥは多気筒、本実施例では直列３気筒エンジンとして構成され、１番気筒から３番気筒が前後方向に直列に配置される。図２、図３に示すように、エンジン本体１は、各気筒の中心軸（シリンダ軸線）を傾斜させるように設置され、各気筒の吸気ポート６が上向きに開口し、排気ポート７が下向きに開口する。

シリンダブロック２及びシリンダヘッド４の前面には、不図示の動弁機構のカムシャフトに動力を伝達するスプロケットやカムタイミングチェーンが配置され、それらを覆うチェーンカバー８が取り付けられる。また、シリンダブロック２の後面には、不図示の変速機を取り付けるための変速機取り付け部９が形成される。

エンジンＥには、不図示のエアクリーナから供給される空気を供給する吸気装置と、燃焼後の排気ガスをエンジンＥから排出する排気装置とが付属する。

吸気装置の構成を説明する。
シリンダヘッド４において上向きに開口する各気筒の吸気ポート６に、吸気マニホールド１０が接続する。
吸気マニホールド１０は、シリンダブロック２の上方に配置されるサージタンク１１と、サージタンク１１から分岐して、吸気ポート６にそれぞれ接続する３本の分岐管１２とを備える。各分岐管１２の流路形状は、図５に示すように、上下の間隔を狭くし、横幅を広くした扁平形状としてもよい。吸気マニホールド１０は、例えば合成樹脂材料によって成形された複数のパーツを適宜組み合わせて構成される。

サージタンク１１は、中空体であり、図１、図４に示すように、気筒列方向に延びるタンク部１３と、タンク部１３の後端部（変速機取り付け部９側の端部）から気筒列方向に対して斜め方向に延びる傾斜部１３ａと、傾斜部１３ａにつながる空気導入部１４とを有する。タンク部１３は気筒列方向に延び、その後端部の傾斜部１３ａは吸気ポート６と反対方向、すなわちオイルパン３方向に向かうように傾斜する。そして、傾斜部１３につながる空気導入部１４は、気筒列方向と直交する方向であって、吸気ポート６と反対方向、すなわちオイルパン３方向に向かうように直線的に略水平に延びる。

図２に示すように、３本の分岐管１２は、サージタンク１１のタンク部１３の底部に接続して、吸気ポート６と反対方向に延出するように湾曲し、さらにタンク部１３の上方を通るように湾曲した後、吸気ポート６に向かって略水平に延出し、それぞれ吸気ポート６に接続する。すなわち、３本の分岐管１２は、気筒列方向視において、タンク部１３を囲むような（詳細にはタンク部１３の底部、タンク部１３の吸気ポート６と反対方向の端部（オイルパン３側の端部）、及びタンク部１３の上部を囲むような）環状部分と、環状部分につながって吸気ポート６に向かって延出する直線状部分とを有する。このようにタンク部１３を囲む分岐管１２の形状により、分岐管１２の長さを確保して、低中速域でのエンジンＥのトルク性能の向上を図ることができる。

また、図１、図４に示すように、上面視において、３本の分岐管１２は、タンク部１３を挟んでオイルパン３側の位置から吸気ポート６に向かう間に気筒列方向に湾曲する形状を有する。具体的には、３本の分岐管１２は、タンク部１３の上方を通って変速機取り付け部９に向かうように延出し、湾曲部１５を介して吸気ポート６に向かって延出する。このように気筒列方向に湾曲する分岐管１２の形状により、エンジンＥを含む全体シルエットの高さを高くすることなく分岐管１２の長さを確保して、低中速域でのエンジンＥのトルク性能の向上を図ることができる。

このようにして分岐管１２の長さを確保しつつ、サージタンク１１のタンク部１３を吸気ポート６に近づけることができる。タンク部１３を吸気ポート６に近づけることにより、空気導入部１４を直線的に延ばすスペースを確保することができる。
なお、３本の分岐管１２の上流側部は、強度を維持するために板状部１２ａを介して相互に連結される。

サージタンク１１の空気導入部１４の下流部には、ボス部１７が形成される。また、エンジン本体１の変速機取り付け部９の上部には、ブラケット１６が設けられる。そして、ボス部１７がブラケット１６に連結されることにより、空気導入部１４が変速機取り付け部９に支持される。このように空気導入部１４がブラケット１６を介して変速機取り付け部９で支持されるので、空気導入部１４の振動を抑制することができる。

空気導入部１４の上流端１４ａにフランジ部１４ｂが設けられ、フランジ部１４ｂを介してスロットルボディ１８が連結される。不図示のエアクリーナにより清浄化された空気が、スロットルボディ１８を介して吸気マニホールド１０に導入され、吸気ポート６からエンジンＥに供給される。
スロットルボディ１８の上部には、スロットルボディ１８内のスロットルバルブを駆動させるためのモータを含む駆動装置１９が設けられる。図４に示すように、上面視において、駆動装置１９は略円柱形状を有し、空気導入部１４の軸線Ｃ₁に交差するように配置されて、前方に延出する。

排気装置の構成を説明する。
シリンダヘッド４において下向きに開口する排気ポート７に、排気ガスが排出される排気管２０が接続する。

ここで、本実施例に係るエンジンＥにおいては、排気ガスの一部をサージタンク１１に導入するためにＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）バルブ２１が取り付けられる。
ＥＧＲバルブ２１は、サージタンク１１の空気導入部１４に変速機取り付け部９と隣り合うように配置される。ＥＧＲバルブ２１は、略筒状のハウジング２２を有し、図４に示すように、ハウジング２２の軸線Ｃ₂と空気導入部１４の軸線Ｃ₁とが同方向に延びるように配置される。図２、図３に示すように、気筒列方向視において、ハウジング２２は、空気導入部１４と上下方向で重なるように、空気導入部１４よりもやや高い位置に配置される。このように配置することにより、上流側となるハウジング２２から下流側となる空気導入部１４に排気ガスをスムーズに流れ込むようにすることができる。

ハウジング２２の軸方向の一端（シリンダヘッド４側の端部）には、ＥＧＲ配管２３を構成するパイプが接続する。ＥＧＲ配管２３は、排気管２０に接続し、排気ガスの一部をハウジング２２に導入する。図３に示すように、ＥＧＲ配管２３は、エンジン本体１の後方を通り、吸気マニホールド１０よりも上方には突出しないようにして、エンジンＥを含む全体シルエットの高さが高くならないように配置される。
また、ハウジング２２の軸方向の他端（オイルパン３側の端部）には、ハウジング２２内のバルブを駆動させるためのアクチュエータ２４が取り付けられる。

図４に示すように、空気導入部１４における上流端１４ａからボス部１７までの長さＬは、ＥＧＲバルブ２１のハウジング２２の長さｌよりも長く設定されている。そして、ハウジング２２は、空気導入部１４の上流端１４ａのフランジ部１４ｂとボス部１７との間に配置される。これにより、ＥＧＲバルブ２１を空気導入部１４及びスロットルボディ１８に近づけることができる。ＥＧＲバルブ２１は、吸入空気量に基づいて排気ガスの還流量を調整するよう制御されており、吸入空気量の変化に対する応答性を向上させるためにスロットルボディ１８の近くに配置することが望ましい。

また、上述したようにスロットルボディ１８に設けられた駆動装置１９は、前方に延出する、すなわちＥＧＲバルブ２１と反対方向に延出するように配置される。これにより、駆動装置１９とＥＧＲバルブ２１とが干渉するのを避け、ＥＧＲバルブ２１を空気導入部１４及びスロットルボディ１８に近づけることができる。ＥＧＲバルブ２１は、吸入空気量に基づいて制御されており、吸入空気量の変化に対する応答性を向上させるためにスロットルボディ１８の近くに配置することが望ましい。

空気導入部１４の途中、具体的には上流端１４ａとボス部１７との間の位置には、ＥＧＲバルブ２１のハウジング２２の方向に突出する連結部２５が設けられる。また、ハウジング２２の途中には、空気導入部１４の方向に向く連結部２６が設けられる。これら連結部２５、２６が連結することにより、ハウジング２２が空気導入部１４で支持されるとともに、連結部２５、２６内にハウジング２２と空気導入部１４と連通する連通路が構成される。上述したようにＥＧＲバルブ２１を空気導入部１４及びスロットルボディ１８に近づけることができるので、連結部２５、２６による連結長さを短くすることができる。

以上のように、分岐管１２の長さを確保しつつ、サージタンク１１のタンク部１３を吸気ポート６に近づけることにより、空気導入部１４を直線的に延ばすスペースを確保することができる。
そして、ＥＧＲバルブ２１は、そのハウジング２２の軸線Ｃ₂と空気導入部１４の軸線Ｃ₁とが同方向に延びるように、空気導入部１４に隣り合うように配置される。
これにより、ＥＧＲバルブ２１を上方に突出させることなくエンジンＥに取り付けることができ、エンジンＥを含む全体シルエットの高さを低く維持することができる。
そして、ＥＧＲバルブ２１を通過した排気ガスを、直線的に延びる空気導入部１４の上流部に導入するので、排気ガスをサージタンク１１に吸入された空気に拡散させ、３本の分岐管１２に均等に吸入させることができる。
このように、各気筒の中心軸を傾斜させるように設置されたエンジンＥにおいて、サージタンク１１に導入される排気ガスを各分岐管１２に均等に供給して、各気筒に均等に分配することが可能になる。

また、空気導入部１４における上流端１４ａからボス部１７までの長さＬを、ハウジング２２の長さｌよりも長くすることで、空気導入部１４においてスロットルボディ１８から吸入した空気とＥＧＲバルブ２１からの排気ガスとを十分に混ぜるための距離を確保することができる。これにより、サージタンク１１に導入される排気ガスを各分岐管１２に均等に供給することができる。

次に、本実施例に係るエンジンにおいては、サージタンク１１の上部に、サージタンク１１内の圧力を検出する圧力センサ２７（ＭＡＰ（Manifold Absolute Pressure）センサとも呼ばれる）が設けられる。
上述したように、上面視において、３本の分岐管１２は、タンク部１３の上方を通って変速機取り付け部９に向かうように延出し、湾曲部１５を介して吸気ポート６に向かって延出する。このように３本の分岐管１２が変速機取り付け部９に向かうように延出する形状により、上面視において、湾曲部１５付近で、タンク部１３の前端部（変速機取り付け部９側の端部とは反対方向の端部）が分岐管１２で覆われずに露出する。そこで、このタンク部１３の露出した箇所に圧力センサ２７を配置する。

以上のように、３本の分岐管１２がタンク部１３の上方を通る場合にも、３本の分岐管１２を気筒列方向に湾曲する形状として、タンク部１３の端部を露出させることにより、サージタンク１１の上部に圧力センサ２７を配置することができる。このように分岐管１２がサージタンク１１の上方を通るようにした構成において、エンジンＥを含む全体シルエットの高さを高くすることなく、サージタンク１１の上部に圧力センサ２７を配置することができる。したがって、吸気中に含まれる水蒸気等の影響を受けにくく、圧力センサ２７の圧力検出の精度を高めることができる。

また、タンク部１３において、空気導入部１４と反対方向の端部に圧力センサ２７を配置することができる。これにより、空気導入部１４からタンク部１３に流れ込む空気及び排気ガスが圧力センサ２７に与える影響を小さくすることができ、圧力センサ２７の圧力検出の精度を高めることができる。また、空気導入部１４の近くに圧力センサ２７は配置されると、圧力センサ２７が排気ガスやオイルによって汚れやすくなるが、空気導入部１４から離れた位置に圧力センサ２７を配置することにより、圧力センサ２７の汚れを防止し、圧力センサ２７の圧力検出の精度が低下するのを防ぐことができる。

次に、本実施例に係るエンジンにおいては、エンジン運転時に発生するブローバイガスを吸気系に還流して再燃焼させるブローバイガス還流構造が搭載される。
ブローバイガス還流構造の基本構成として、図４、図５に示すように、エンジン本体１に設けられたオイルセパレータ２８と、オイルセパレータ２８でオイルが分離されたブローバイガスをサージタンク１１に還流する還流管２９とを備える。

エンジン本体１の上面であって、分岐管１２の下方に、オイルセパレータ２８が設けられる。例えばオイルセパレータ２８は、図５に示すように、シリンダブロック２の上面であってサージタンク１１のタンク部１３と吸気ポート６との間に凹状の室３０が形成され、この室３０が蓋３１で閉塞された気液分離室として構成される。オイルセパレータ２８にはエンジン運転時に発生するブローバイガスが導入され、オイルセパレータ２８内に、具体的な図示は省略するが、ブローバイガスが流れる流路を迷路化する仕切板が設置されており、これによりブローバイガス中のオイルを分離させる。

オイルセパレータ２８の上面には、上面視において、サージタンク１１のタンク部１３の傾斜部１３ａの傍にブローバイガス出口３２が設けられる。具体的には、傾斜部１３ａの気筒列方向長さ範囲内で、タンク部１３の後方（変速機取り付け部９側）に隣り合うようにブローバイガス出口３２が配置される。このブローバイガス出口３２に、還流管２９の一端部が接続する。なお、例えば還流管２９の一端部には、不図示のＰＣＶバルブが内蔵される。
また、サージタンク１１の空気導入部１４の上面には、ブローバイガス入口となるコネクタ３３が設けられ、このコネクタ３３に還流管２９の他端部が接続する。ブローバイガス入口は、ＥＧＲバルブ２１から排気ガスが流れ込む箇所よりも下流位置に配置されている。

還流管２９は、エンジン本体１（オイルセパレータ２８）から上方に向かって延出し、そこから略水平方向に屈曲して変速機取り付け部９方向に向かうように延出し、再び上方に屈曲して上方向に向かって延出して、空気導入部１４の上面に設けられたコネクタ３３に接続する。
このようにタンク部１３に傾斜部１３ａを形成することにより、吸気マニホールド１０の下方であってタンク部１３に隣り合う空間があくので、そこに還流管２９を配置することができる。この場合に、還流管２９の途中に略水平方向に延出する屈曲部２９ａを有することにより、還流管２９を、分岐管１２との干渉を避けて、吸気マニホールド１０の後方（変速機取り付け部９側）から上方に向かわせることができる。
ただし、図４に示すように、還流管２９は、上面視において、変速機取り付け部９の端面（取り付け面）よりも内側に配置されるものとする。変速機取り付け部９はシリンダブロック２の上面よりも上方に突出するフランジ状の形状を有しており、還流管２９を変速機取り付け部９よりも内側に配置させて、変速機取り付け部９との干渉を避ける。

このようにしたブローバイガス還流構造では、エンジン運転時に発生するブローバイガスは、オイルセパレータ２８でオイルが分離された後、還流管２９を介して吸気マニホールド１０のサージタンク１３に導入される。

以上のように、サージタンク１１のタンク部１３の傾斜部１３ａの形状を利用して、還流管２９の一端部が、上面視において、傾斜部１３ｃの傍でエンジン本体１に接続し、還流管２９は、吸気マニホールド１０の下方であってタンク部１３に隣り合う空間に配置される。このように吸気マニホールド１０の下方の狭い空間に還流管２９を配置することにより、ブローバイガス還流構造のエンジン上方の狭小な空間への搭載性を向上させることができる。また、吸気マニホールド１０の下方の空間に還流管２９を配置することにより、還流管２９が不要に長くなるのを避けることができる。還流管が長いと、外気温が低いときにブローバイガスに含まれる水分が経路に溜まって凍結するリスクもあり、還流管が不要に長くなるのを避けるのが好適である。

また、還流管２９は、サージタンク１１の空気導入部１４の上面に接続するので、還流管２９の高さを高くして、還流管２９でもブローバイガス中に含まれるオイルを自重によって落下させることができ、オイルの分離効果が高められる。

また、還流管２９の途中に略水平方向に延出する屈曲部２９ａを有することにより、ブローバイガスの流れ方向を変えることができる。例えば還流管を上下方向に直線状に延ばす場合と比べて、ブローバイガスの流れ方向を変えることにより、ブローバイガス中に含まれるオイルの分離効果を高められる。

また、還流管２９が、上面視において、変速機取り付け部９の端面（取り付け面）よりも内側に配置されることにより、変速機取り付け部９との干渉を避けることができる。また、還流管２９の隣にフランジ状の変速機取り付け部９が位置することになり、還流管２９を保護することができる。

なお、エンジン本体１の上面であって分岐管１２の下方にオイルセパレータ２８が配置され、還流管２９がオイルセパレータ２８を介してエンジン本体１に接続する構成例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば還流管２９の一端部が、上面視において、傾斜部１３ｃの傍でエンジン本体１に接続することは実施例と同じであるが、この還流管２９にオイルが分離されたブローバイガスが導入されるのであれば、オイルセパレータ２８の位置は限定されるものではない。

以上、本発明の実施例を、図面を参照して詳細に説明したが、各実施例は、本発明の実施にあたっての具体例を示したに過ぎない。本発明の技術的範囲は、各実施例に限定されるものではない。本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に含まれる。

Ｅ：エンジン、１：エンジン本体、６：吸気ポート、７：排気ポート、９：変速機取り付け部、１０：吸気マニホールド、１１：サージタンク、１２：分岐管、１３：タンク部、１３ａ：傾斜部、１４：空気導入部、２８：オイルセパレータ、２９：還流管、２９ａ：屈曲部、３２：ブローバイガス出口、３３：コネクタ

Claims

複数の気筒の中心軸を傾斜させるように設置され、吸気ポートが上向きに開口し、排気ポートが下向きに開口するエンジン本体と、
前記エンジン本体の上方に配置され、気筒列方向に延びるタンク部と、前記タンク部の端部につながり、気筒列と直交する方向で前記吸気ポートと反対方向に延びる空気導入部とを有するサージタンクと、
前記タンク部の底部に接続して、前記吸気ポートと反対方向に延出するように湾曲し、さらに前記タンク部の上方を通るように湾曲した後、前記吸気ポートに向かって延出し、前記吸気ポートに接続する分岐管と、
前記エンジン本体に設けられたオイルセパレータでオイルが分離されたブローバイガスを前記サージタンクに還流する還流管とを備え、
前記タンク部は、前記空気導入部との連結部に気筒列方向に対して斜め方向に延びる傾斜部を有し、
前記還流管の一端部が、上面視において、前記サージタンクの前記傾斜部の傍で前記エンジン本体に接続し、
前記還流管の他端部が、前記サージタンクの前記空気導入部の上面に接続することを特徴とするエンジンにおけるブローバイガス還流構造。
前記オイルセパレータは、前記エンジン本体の上面であって前記分岐管の下方に配置され、
前記還流管の前記一端部が前記オイルセパレータに接続することを特徴とする請求項１に記載のエンジンにおけるブローバイガス還流構造。
前記還流管は、その途中に略水平方向に延出する屈曲部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジンにおけるブローバイガス還流構造。
前記エンジン本体の気筒列方向の端部に設けられた変速機取り付け部を備え、
前記空気導入部は、前記タンク部の前記変速機取り付け部側の端部につながり、
前記還流管は、上面視において、前記変速機取り付け部の取り付け面よりも内側に配置されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のエンジンにおけるブローバイガス還流構造。