JP2007092664A - ブローバイガス環流装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ブローバイガスにスロットル弁が晒されることを防止するブローバイガス環流装置を提供する。
【解決手段】ＰＣＶ弁３０は排出通路部５０に設置されている。ＥＣＵ４０がモータの回転を制御することにより、スロットル弁２０の開度の増加に応じてＰＣＶ弁３０の開度は増加される。排出通路部５０は、内燃機関７０のヘッドカバー７２と、スロットル弁２０の下流側の吸気通路１４とを接続している。排出通路部５０は、内燃機関７０のシリンダ７４とピストン７６との摺動部を通り燃焼室７８からクランクケース８０内に漏れ出たブローバイガスを、スロットル弁２０の下流側の吸気通路１４に環流する。導入通路部６０は、内燃機関７０のヘッドカバー７２と、スロットル弁２０の上流側の吸気通路１４とを接続している。導入通路部６０は、スロットル弁２０の上流側の吸気通路１４からヘッドカバー７２内に吸気を導入する。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の燃焼室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通路に環流するブローバイガス環流装置に関する。

従来、スロットル弁の下流側の吸気通路に発生する負圧により、スロットル弁の上流側の吸気通路から内燃機関のヘッドカバー内またはクランクケース内に吸気を導入し、燃焼室からクランクケース内に漏れ出たブローバイガスをスロットル弁の下流側の吸気通路に環流するブローバイガス環流装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
このようなブローバイガス環流装置では、ブローバイガスを吸気通路に排出する排出通路に流量制御弁としてＰＣＶ（Positive Crankcase Ventiration)弁を設置し、スロットル弁の下流側に発生する負圧によりＰＣＶ弁が開弁することにより、ブローバイガスを吸気通路に排出している。

しかしながら、ＰＣＶ弁は差圧弁であるため、スロットル弁の開度が大きくなり、スロットル弁の下流側に発生する負圧が小さくなると、ＰＣＶ弁の開度は小さくなる。その結果、図８に示すように、ヘッドカバー内またはクランクケース内に導入される吸気流量、ならびに吸気通路に排出されるブローバイガス量が減少する。一方、内燃機関の負荷の増加に応じてスロットル弁の開度が大きくなり吸気流量が増加すると、発生するブローバイガス量は増加する。

しかしながら、スロットル弁の開度が大きくなると差圧弁であるＰＣＶ弁の開度は逆に小さくなるので、スロットル弁の開度が大きくなりブローバイガスが増加すると、スロットル弁の下流側に増加したブローバイガスを十分に排出できない。その結果、排出されないブローバイガスによりクランクケース内の圧力が上昇し、ヘッドカバー内またはクランクケース内に吸気を導入する導入通路からスロットル弁の上流側の吸気通路にブローバイガスが逆流し、スロットル弁がブローバイガスに晒されることがある。すると、デポジットがスロットル弁に付着したり、低温時にブローバイガスに含まれる水分が凍結することにより、スロットル弁の回動が妨げられる恐れがある。

特許文献２、３では熱源による加熱、あるいは熱伝導の向上によりブローバイガスによる凍結を防止しようとしているが、熱源の熱量や外気温との関係で、十分に凍結を防止できないことがある。
特許文献４では、導入通路を主通路とバイパス通路とに分岐しているが、スロットル弁の上流側にブローバイガスが環流するという問題は解決されない。

特開平６−２２９２２１号公報 特開２００３−２０９２５号公報 特開２００３−２１４１３１号公報 特開平６−１０１４４２号公報

本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、ブローバイガスにスロットル弁が晒されることを防止するブローバイガス環流装置を提供することを目的とする。

請求項１から１３のいずれか一項に記載の発明によると、スロットル弁の開度または吸気流量または内燃機関の負荷の増加に応じて、開度制御手段が流量制御弁の開度を増加させる。この構成によれば、スロットル弁の開度が大きくなりスロットル弁の下流側の負圧が小さくなっても、ブローバイガスを排出する排出通路部に設置された流量制御弁の開度が大きくなるので、流量制御弁を通り排出通路部からスロットル弁の下流側にブローバイガスを排出しやすくなる。したがって、スロットル弁の開度または吸気流量または内燃機関の負荷が増加してブローバイガスの発生量が増加しても、導入通路部を通りスロットル弁の上流側にブローバイガスが逆流することを防止できる。その結果、スロットル弁がブローバイガスに晒されることを防止し、スロットル弁へのデポジットの付着、ならびに低温時におけるスロットル弁の凍結を防止できる。

また、スロットル弁の開度または吸気流量または内燃機関の負荷が増加してブローバイガスの発生量が増加しても、ブローバイガスを十分にスロットル弁の下流側に排出できるので、ブローバイガスによる内燃機関の潤滑油の劣化を低減できる。
請求項５に記載の発明によると、流量制御弁の回転軸とスロットル弁の回転軸とが直結している構成を採用しているので、スロットル弁の開度の増加に応じて流量制御弁の開度を簡単な構成で増加できる。

請求項６に記載の発明によると、流量制御弁およびスロットル弁の両方を共通のモータで駆動するので、モータの個数を減少できる。
請求項７に記載の発明によると、流量制御弁を駆動するモータの回転を開度制御手段が制御するので、スロットル弁の開度の増加に応じて、所望の特性で流量制御弁の開度を増加できる。

請求項１４から１６のいずれか一項に記載の発明によると、流量制御弁を含めた排出通路部の圧損は導入通路部の圧損よりも小さいので、導入通路部よりも排出通路部をブローバイガスが流れやすい。したがって、導入通路部にブローバイガスが逆流することを防止できる。その結果、スロットル弁がブローバイガスに晒されることを防止し、スロットル弁へのデポジットの付着、ならびに低温時におけるスロットル弁の凍結を防止できる。

請求項１７に記載の発明によると、導入通路部が吸気通路と接続する位置は、全開しているスロットル弁の上流端よりも下流側であるから、スロットル弁が全開しているときに導入通路部を通り吸気通路に逆流したブローバイガスは、スロットル弁に接触することなく下流側に流される。また、導入通路部が吸気通路と接続する位置は、全閉しているスロットル弁の上流端よりも上流側である。スロットル弁の開度が全閉付近になると、スロットル弁の下流側の負圧は大きくなるので、ブローバイガスは導入通路部に逆流することなく排出通路部を通りスロットル弁の下流側に排出される。このように、スロットル弁の開度に関わらず、スロットル弁がブローバイガスに晒されることを防止できるので、スロットル弁へのデポジットの付着、ならびに低温時におけるスロットル弁の凍結を防止できる。

以下、本発明の複数の実施形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１に本発明の第１実施形態によるブローバイガス環流装置１０を示す。吸気管１２には流量センサ１６が設置されており、吸気管１２が形成する吸気通路１４を流れる吸気流量を検出する。スロットル弁２０は、図２に示すように、シャフト２２を回転軸としてモータ２４により回転駆動される。

流量制御弁としてのＰＣＶ弁３０は、排出通路部５０に設置されている。ＰＣＶ弁３０は、図２に示すように、スロットル弁２０とシャフト２２を共通にして、同じモータ２４により回転駆動されている。ＰＣＶ弁３０は、図４の（Ａ）に示すように、スロットル弁２０の開度に比例してＰＣＶ弁３０の開度が大きくなるようにシャフト２２に取り付けられている。ＰＣＶ弁３０の開度に応じて、排出通路部５０の流量が制御される。

排出通路部５０は、内燃機関７０のヘッドカバー７２と、スロットル弁２０の下流側の吸気通路１４とを接続している。排出通路部５０は、内燃機関７０のシリンダ７４とピストン７６との摺動部を通り燃焼室７８からクランクケース８０内に漏れ出たブローバイガスを、スロットル弁２０の下流側の吸気通路１４に環流するためのものである。クランクケース８０の内部はシリンダ７４内の図示しない通路を通りヘッドカバー７２内と連通している。

導入通路部６０は、内燃機関７０のヘッドカバー７２と、スロットル弁２０の上流側の吸気通路１４とを接続している。導入通路部６０は、スロットル弁２０の上流側の吸気通路１４からヘッドカバー７２内に吸気を導入するためのものである。
開度制御手段としてのエンジン制御装置（ＥＣＵ）４０は、流量センサ１６、アクセル開度等の検出信号を入力し、モータ２４の回転を電気制御することによりスロットル弁２０およびＰＣＶ弁３０の開度を制御するとともに、インジェクタ９０の開閉タイミング、点火プラグ９２の点火タイミングを制御する。

第１実施形態では、スロットル弁２０の開度、吸気流量および内燃機関の負荷の増加に伴いブローバイガスの発生量が増加しても、スロットル弁２０の開度に比例してＰＣＶ弁３０の開度が大きくなる。その結果、スロットル弁２０の開度が大きくなり、スロットル弁２０の下流側の吸気通路１４の負圧が小さくなっても、導入通路部６０にブローバイガスが逆流することなく、ＰＣＶ弁３０を通り排出通路部５０からスロットル弁２０の下流側の吸気通路１４にブローバイガスを環流できる。これにより、スロットル弁２０がブローバイガスに晒されることを防止できるので、スロットル弁２０にデポジットが付着したり、低温時にブローバイガス中に含まれる水分によりスロットル弁２０が凍結することを防止できる。

また、スロットル弁２０の開度に比例してＰＣＶ弁３０の開度が大きくなるので、スロットル弁２０の開度が大きくなることにより増加するブローバイガスを十分にスロットル弁２０の下流側の吸気通路１４に環流できる。したがって、内燃機関７０の潤滑油の劣化を低減できる。
第１実施形態では１個のモータ２４によりスロットル弁２０およびＰＣＶ弁３０の両方を駆動するので、モータの個数を減少できる。また、スロットル弁２０およびＰＣＶ弁３０の回転軸が直結しているので、簡単な構成でスロットル弁２０の開度の増加に応じてＰＣＶ弁３０の開度を増加できる。

（第２実施形態）
第２実施形態では、図３に示すように、ＰＣＶ弁３０は、スロットル弁２０とは異なるシャフト３２を回転軸とし、スロットル弁２０とは異なるモータ３４により回転駆動される。スロットル弁２０の開度の増加に応じてＰＣＶ弁３０の開度が増加するように、ＥＣＵ４０はモータ３４の回転を制御する。
第２実施形態では、ＰＣＶ弁３０がスロットル弁２０とは異なるシャフト３２を回転軸とし、スロットル弁２０とは異なるモータ３４により回転駆動されるので、図４の（Ｂ）〜（Ｆ）に示すように、スロットル開度、吸気流量または内燃機関の負荷に対してＰＣＶ弁３０の開度の特性を種々に制御できる。図４の（Ｂ）、（Ｃ）では、吸気流量、内燃機関の負荷に比例してＰＣＶ弁３０の開度を大きくしている。また、図４の（Ｄ）〜（Ｆ）では、スロットル開度または内燃機関の負荷が小さいか吸気流量が少ないときには、ＰＣＶ弁３０の開度の変化率を小さくし、スロットル開度または内燃機関の負荷が大きいか吸気流量が多いときには、ＰＣＶ弁３０の開度の変化率を大きくしている。ＥＣＵ４０は、モータ２４を回転制御する制御信号または図示しない角度センサの検出信号によりスロットル開度を測定し、流量センサ１６の検出信号により吸気流量を測定し、燃料噴射弁９０の噴射量やアクセル開度により内燃機関の負荷を測定する。

（第３、第４実施形態）
本発明の第３実施形態を図５に、第４実施形態を図６に示す。尚、既述の実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。
図５に示す第３実施形態のブローバイガス環流装置１００では、流量制御弁としてのＰＣＶ弁１０２は差圧弁である。そして、導入通路部６０に絞り６２が形成されることにより、同じ通路面積であっても、ＰＣＶ弁１０２の全開時における排出通路部５０の圧損は導入通路部６０の圧損よりも小さくなっている。したがって、スロットル開度が大きく、スロットル弁２０の下流側の吸気通路１４の負圧が小さい場合にも、導入通路部６０よりも排出通路部５０にブローバイガスが流れやすい。これにより、導入通路部６０にブローバイガスが逆流することなく、スロットル弁２０の下流側の吸気通路１４にブローバイガスを環流できる。

図６に示す第４実施形態のブローバイガス環流装置１１０では、第３実施形態と同様にＰＣＶ弁１０２は差圧弁である。そして、排出通路部１１２の通路面積は導入通路部である導入通路部６０の通路面積よりも大きい。したがって、スロットル開度が大きく、スロットル弁２０の下流側の吸気通路１４の負圧が小さい場合にも、導入通路部６０よりも排出通路部１１２にブローバイガスが流れやすい。これにより、導入通路部６０にブローバイガスが逆流することなく、スロットル弁２０の下流側の吸気通路１４にブローバイガスを環流できる。

（第５実施形態）
本発明の第５実施形態を図７に示す。尚、既述の実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。
第５実施形態のブローバイガス環流装置１２０では、第３、第４実施形態と同様にＰＣＶ弁１０２は差圧弁である。
そして、導入通路部６０が吸気通路１４と接続している位置は、スロットル弁２０が全開しているときのスロットル弁２０の上流端２１の位置よりも下流側である。したがって、スロットル開度が大きくなり、スロットル弁２０の下流側の吸気通路１４の負圧が小さい場合に導入通路部６０から吸気通路１４にブローバイガスが逆流しても、ブローバイガスは、スロットル弁２０に接触することなく吸気流れにより下流側に流される。

また、導入通路部６０が吸気通路１４と接続している位置は、スロットル弁２０が全閉しているときのスロットル弁２０の上流端２１の位置よりも上流側である。スロットル弁２０の開度が小さい場合には、スロットル弁２０の下流側の吸気通路１４の負圧が大きくなるので、導入通路部６０にブローバイガスは逆流せず、排出通路部５０からスロットル弁２０の下流側の吸気通路１４にブローバイガスは排出される。
このように、スロットル弁２０の開度に関わらずスロットル弁２０がブローバイガスに晒されることを防止するので、スロットル弁２０にデポジットが付着したり、低温時にブローバイガス中に含まれる水分によりスロットル弁２０が凍結することを防止できる。

（他の実施形態）
上記第１実施形態では、開度制御手段としてのＥＣＵ４０によりモータ２４を制御し、ＰＣＶ弁３０の開度を制御したが、スロットル弁の開度がワイヤリンク等によりアクセル開度に連動して変化する場合にも、ＰＣＶ弁３０の回転軸をスロットル弁２０の回転軸と直結させる構成を開度制御手段として、スロットル弁２０の開度に比例してＰＣＶ弁３０の開度を増加できる。
このように、本発明は、上記複数の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。

第１実施形態によるブローバイガス環流装置を示す構成図。 スロットル弁およびＰＣＶ弁の回転軸の構成を示す模式図。 第２実施形態によるスロットル弁およびＰＣＶ弁の回転軸の構成を示す模式図。 スロットル開度、吸気流量および内燃機関の負荷とＰＣＶ弁の開度との関係を示す特性図。 第２実施形態によるブローバイガス環流装置を示す構成図。 第３実施形態によるブローバイガス環流装置を示す構成図。 第４実施形態によるブローバイガス環流装置を示す構成図。 従来のスロットル開度とＰＣＶのために導入される吸気量との関係を示す特性図。

符号の説明

１０、１００、１１０、１２０：ブローバイガス環流装置、１４：吸気通路、２０：スロットル弁、２１：上流端、２２、３２：シャフト（回転軸）、２４、３４：モータ、３０、１０２：ＰＣＶ弁、４０：ＥＣＵ（開度制御手段）、５０、１１２：排出通路部、６０：導入通路部、６２：絞り、７０：内燃機関、７２：ヘッドカバー、７８：燃焼室、８０：クランクケース

Claims (17)

1. 開度に応じて吸気通路の吸気流量を調整するスロットル弁と、
   前記スロットル弁の上流側の前記吸気通路から内燃機関のクランクケース内またはヘッドカバー内に吸気を導入する導入通路部と、
   前記スロットル弁の下流側の前記吸気通路に前記クランクケース内または前記ヘッドカバー内からブローバイガスを排出する排出通路部と、
   前記排出通路部に設置され前記排出通路部の流量を制御する流量制御弁と、
   前記スロットル弁の開度の増加に応じて前記流量制御弁の開度を増加する開度制御手段と、
   を備えるブローバイガス環流装置。
2. 開度に応じて吸気通路の吸気流量を調整するスロットル弁と、
   前記スロットル弁の上流側の前記吸気通路から内燃機関のクランクケース内またはヘッドカバー内に吸気を導入する導入通路部と、
   前記スロットル弁の下流側の前記吸気通路に前記クランクケース内または前記ヘッドカバー内からブローバイガスを排出する排出通路部と、
   前記排出通路部に設置され前記排出通路部の流量を制御する流量制御弁と、
   吸気流量の増加に応じて前記流量制御弁の開度を増加する開度制御手段と、
   を備えるブローバイガス環流装置。
3. 開度に応じて吸気通路の吸気流量を調整するスロットル弁と、
   前記スロットル弁の上流側の前記吸気通路から内燃機関のクランクケース内またはヘッドカバー内に吸気を導入する導入通路部と、
   前記スロットル弁の下流側の前記吸気通路に前記クランクケース内または前記ヘッドカバー内からブローバイガスを排出する排出通路部と、
   前記排出通路部に設置され前記排出通路部の流量を制御する流量制御弁と、
   内燃機関の負荷の増加に応じて前記流量制御弁の開度を増加する開度開度制御手段と、
   を備えるブローバイガス環流装置。
4. 前記流量制御弁はバタフライ形状である請求項１から３のいずれか一項に記載のブローバイガス環流装置。
5. 前記流量制御弁の回転軸と前記スロットル弁の回転軸とは直結している請求項４に記載のブローバイガス環流装置。
6. 前記流量制御弁および前記スロットル弁の両方を駆動するモータをさらに備え、前記開度制御手段は前記モータの回転を制御する請求項１から５のいずれか一項に記載のブローバイガス環流装置。
7. 前記流量制御弁を駆動するモータをさらに備え、前記開度制御手段は前記モータの回転を制御する請求項１から４のいずれか一項に記載のブローバイガス環流装置。
8. 前記開度制御手段は、前記スロットル弁の開度に比例して前記流量制御弁の開度を制御する請求項１に記載のブローバイガス環流装置。
9. 前記開度制御手段は、前記スロットル弁の開度が小さいときには前記流量制御弁の開度の変化率を小さくし、前記スロットル弁の開度が大きいときには前記流量制御弁の開度の変化率を大きくする請求項１に記載のブローバイガス環流装置。
10. 前記開度制御手段は、吸気流量に比例して前記流量制御弁の開度を制御する請求項２に記載のブローバイガス環流装置。
11. 前記開度制御手段は、吸気流量が少ないときには前記流量制御弁の開度の変化率を小さくし、吸気流量が多いときには前記流量制御弁の開度の変化率を大きくする請求項２に記載のブローバイガス環流装置。
12. 前記開度制御手段は、内燃機関の負荷に比例して前記流量制御弁の開度を制御する請求項３に記載のブローバイガス環流装置。
13. 前記開度制御手段は、内燃機関の負荷が小さいときには前記流量制御弁の開度の変化率を小さくし、内燃機関の負荷が大きいときには前記流量制御弁の開度の変化率を大きくする請求項３に記載のブローバイガス環流装置。
14. 吸気通路の吸気流量を調整するスロットル弁と、
    前記スロットル弁の上流側の前記吸気通路から内燃機関のクランクケース内またはヘッドカバー内に吸気を導入する導入通路部と、
    前記スロットル弁の下流側の前記吸気通路に前記クランクケース内または前記ヘッドカバー内からブローバイガスを排出する排出通路部と、
    前記排出通路部に設置され前記排出通路部の流量を制御する流量制御弁と、
    を備え、
    前記流量制御弁を含めた前記排出通路部の圧損は前記導入通路部の圧損よりも小さいブローバイガス環流装置。
15. 前記導入通路部の通路面積は前記排出通路部の通路面積よりも小さい請求項１４に記載のブローバイガス環流装置。
16. 前記導入通路部に絞りを形成している請求項１４に記載のブローバイガス環流装置。
17. 開度に応じて吸気通路の吸気流量を調整するスロットル弁と、
    前記スロットル弁の上流側の前記吸気通路から内燃機関のクランクケース内またはヘッドカバー内に吸気を導入する導入通路部と、
    前記スロットル弁の下流側の前記吸気通路に前記クランクケース内または前記ヘッドカバー内からブローバイガスを排出する排出通路部と、
    前記排出通路部に設置され前記排出通路部の流量を制御する流量制御弁と、
    を備え、
    前記導入通路部が前記吸気通路と接続する位置は、全開している前記スロットル弁の上流端よりも下流側であり、全閉している前記スロットル弁の上流端よりも上流側であるブローバイガス環流装置。
    

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