(57)【要約】【課題】構成の複雑化を抑えつつ、過給時、自然吸気時のいずれにおいてもブローバイガスの換気が可能な過給機付き内燃機関のブローバイガス換気システムを提供する。【解決手段】クランクケース１５から吸気通路２０にブローバイガスを送るＰＣＶ通路を、その途中において、内燃機関の自然吸気時に使用される第１の経路３５と、同内燃機関の過給時に使用される第２の経路３６とに分岐するとともに、それら第１の経路３５と第２の経路３６との分岐部を含むＰＣＶ通路の一部をシリンダーヘッド１３に一体形成するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
過給機を備える内燃機関に適用されて、クランクケース内のブローバイガスを吸気中に放出して換気する過給機付き内燃機関のブローバイガス換気システムにおいて、
前記クランクケースから吸気通路にブローバイガスを送るＰＣＶ通路がその途中において、前記内燃機関の自然吸気時に使用される第１の経路と、同内燃機関の過給時に使用される第２の経路とに分岐され、
前記第１の経路と前記第２の経路との分岐部を含む前記ＰＣＶ通路の一部がシリンダーヘッドに一体形成されてなる
ことを特徴とする過給機付き内燃機関のブローバイガス換気システム。
【請求項２】
前記シリンダーヘッドにおける前記第１の経路の下流側の開口が同シリンダーヘッドの側面に形成され、前記シリンダーヘッドにおける前記第２の経路の下流側の開口が同シリンダーヘッドの上面に形成されてなる
請求項１に記載の過給機付き内燃機関のブローバイガス換気システム。
【請求項３】
前記第２の経路を通じた前記ブローバイガスの換気を、前記過給機の下流側からその上流側へと吸気を流す循環通路に設けられたエゼクターによる前記ブローバイガスの吸引により行うとともに、そのエゼクターがヘッドカバーに取付けられてなる
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の過給機付き内燃機関のブローバイガス換気システム。
【請求項４】
前記ＰＣＶ通路の一部に、その上流側の部分における該ＰＣＶ通路の一部よりもブローバイガスの流路面積が拡張された拡張室が形成されてなる
請求項１〜３のいずれか１項に記載の過給機付き内燃機関のブローバイガス換気システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過給機付き内燃機関のブローバイガス換気システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、クランクケース内のブローバイガスを換気するブローバイガス換気システムとして、特許文献１に記載のシステムが知られている。同文献に記載のブローバイガス換気システムは、クランケースから吸気通路にブローバイガスを流すＰＣＶ通路の一部と、ブローバイガスのオイル成分を分離するオイルセパレーター室とをシリンダーヘッド内に一体形成した構成とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２５０１５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、内燃機関の自然吸気時には、吸気通路におけるスロットルバルブの下流側とクランケースとを繋ぐようにＰＣＶ通路を形成して、スロットルバルブ下流に形成される吸気負圧によりクランケース内のブローバイガスを吸引することで、クランクケース内のブローバイガスを換気できる。しかしながら、過給機付き内燃機関の場合、その過給時には、吸気通路のスロットルバルブの下流側が正圧となり、上記のような吸気負圧を利用したブローバイガスの換気を行うことができなくなる。その点、上記従来のブローバイガス換気システムでは、過給時のブローバイガスの換気について考慮されておらず、自然吸気時にしか換気ができないものとなっている。
【０００５】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、構成の複雑化を抑えつつ、過給時、自然吸気時のいずれにおいてもブローバイガスの換気が可能な過給機付き内燃機関のブローバイガス換気システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する過給機付き内燃機関のブローバイガス換気システムは、過給機を備える内燃機関に適用されて、クランクケース内のブローバイガスを吸気中に放出して換気する過給機付き内燃機関のブローバイガス換気システムにおいて、クランクケースから吸気通路にブローバイガスを送るＰＣＶ通路をその途中において、内燃機関の自然吸気時に使用される第１の経路と、同内燃機関の過給時に使用される第２の経路とに分岐するとともに、第１の経路と第２の経路との分岐部を含むＰＣＶ通路の一部をシリンダーヘッドに一体形成している。
【０００７】
上記構成では、ＰＣＶ通路を構成する自然吸気時用、過給時用の２つの経路において、クランクケースからシリンダーヘッドまでの部分が共有されるため、構成がより簡易となる。したがって、構成の複雑化を抑えつつ、過給時、自然吸気時のいずれにおいてもブローバイガスの換気を可能とすることができる。
【０００８】
なお、より多量のブローバイガスの換気が必要な過給時には、ブローバイガスと共に持ち去られるオイルの量が増加する。その点、シリンダーヘッドにおける第１の経路の下流側の開口を同シリンダーヘッドの側面に形成し、シリンダーヘッドにおける第２の経路の下流側の開口を同シリンダーヘッドの上面に形成すれば、第２の経路は、分岐部から上方に延伸されるようになる。そのため、重力の作用により、第２の経路を流れるブローバイガスからより多くのオイルが分離されるようになり、オイルの持ち去り量が抑えられる。
【０００９】
ちなみに、過給時のブローバイガスの換気は、例えば過給機の下流側からその上流側へと吸気を流す循環通路に設けられたエゼクターにより行うことが可能である。こうした場合において、そうしたエゼクターをヘッドカバーに取付けるようにすれば、内燃機関の外部を経由せずに、第２の経路をエゼクターに接続することが可能となり、構成がより簡易となる。
【００１０】
さらに、ＰＣＶ通路の一部に、その上流側の部分における該ＰＣＶ通路の一部よりもブローバイガスの流路面積が拡張された拡張室を形成するようにすれば、拡張室への流入時や拡張室からの流出時における流速の変化で、ブローバイガス中のオイルが分離されるようになり、オイルの持ち去りが抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】過給機付き内燃機関のブローバイガス換気システムの一実施形態についてその全体構成を模式的に示す略図。
【図２】同実施形態のブローバイガス換気システムにおけるシリンダーヘッドにおけるヘッド内通路の位置を示す図。
【図３】同実施形態のブローバイガス換気システムにおけるヘッド内通路の斜視構造を示す斜視図。
【図４】同実施形態のブローバイガス換気システムにおけるヘッド内通路の側面構造を示す側面図。
【図５】同実施形態のブローバイガス換気システムにおける内燃機関の自然吸気時の空気及びブローバイガスの流れを示す図。
【図６】同実施形態のブローバイガス換気システムにおける内燃機関の過給時の空気及びブローバイガスの流れを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、過給機付き内燃機関のブローバイガス換気システムの一実施形態を、図１〜図６を参照して詳細に説明する。
図１に示すように、内燃機関のシリンダーブロック１２には、ピストン１０が往復動可能に配設されたシリンダー１１が形成されている。シリンダーブロック１２の上部には、シリンダーヘッド１３が取付けられ、その上部には、ヘッドカバー１４が取付けられている。一方、シリンダーブロック１２の下部には、クランクケース１５が形成され、その下部には、内燃機関の潤滑油が貯留されるオイルパン１６が取付けられている。
【００１３】
内燃機関の吸気通路２０には、上流側から順に、吸気通路２０に導入された空気を濾過するエアクリーナー２１、排気駆動式の過給機であるターボチャージャーのコンプレッサー２２、過給により高温となった空気を冷却するインタークーラー２３、吸入空気量を調節するスロットルバルブ２４が設けられている。そして、吸気通路２０は、スロットルバルブ２４の下流に設けられた吸気マニホールド２５を介してシリンダーヘッド１３に接続されている。
【００１４】
こうした過給機付き内燃機関は、ピストン１０とシリンダー１１との摺接面の隙間を通じてクランクケース１５に漏出したブローバイガスを換気するためのブローバイガス換気システムが設けられている。ブローバイガス換気システムは、ブローバイガスの換気中にクランクケース１５に新気を導入するための新気導入路と、クランクケース１５から吸気通路２０にブローバイガスを送るためのＰＣＶ（Positive Crankcase Ventilation）通路と、を有している。このうち、新気導入路は、吸気通路２０におけるエアクリーナー２１の下流側とヘッドカバー１４とを繋ぐ新気導入管３０と、シリンダーヘッド１３及びシリンダーブロック１２に形成されてヘッドカバー１４の内部とクランクケース１５とを連通する新気導入路３１とにより構成されている。
【００１５】
一方、ブローバイガス換気システムのＰＣＶ通路は、以下のように構成されている。すなわち、シリンダーブロック１２の内部には、ブロック内通路３２が形成されている。ブロック内通路３２は、クランクケース１５からシリンダーブロック１２の上面へと貫通するように形成されている。また、ブロック内通路３２の途中には、その内部を流れるブローバイガスからオイル分を除去するためのオイルセパレーター３３が設けられている。なお、本実施形態では、このオイルセパレーター３３として、その内部で旋回流を発生させて、遠心分離によりブローバイガスからオイル分を分離するサイクロンセパレーターが採用されている。
【００１６】
ブロック内通路３２は、シリンダーヘッド１３の内部に形成されたヘッド内通路３４に連結されている。そして、このヘッド内通路３４においてＰＣＶ通路は、内燃機関の自然吸気時に使用される第１の経路と、過給時に使用される第２の経路とに分岐されている。第１の経路３５は、ＰＣＶバルブ３７を介して吸気マニホールド２５に接続されている。ＰＣＶバルブ３７は、その前後の差圧に応じて開閉し、吸気マニホールド２５側からクランクケース１５側への新気の逆流を防止するともに、吸気中に導入されるブローバイガスの流量を調整する。これに対して、第２の経路３６は、ヘッドカバー１４の内側に取付けられたエゼクター３８に接続されている。エゼクター３８は、吸気通路２０におけるコンプレッサー２２の下流側とその上流側とを連通する循環通路３９の途中に設けられ、その循環通路３９を流れる空気の流勢によりクランクケース１５内のブローバイガスを吸引するジェットポンプとして機能する。なお、吸気通路２０におけるコンプレッサー２２の上流側の循環通路３９の接続位置は、同吸気通路２０における新気導入管３０の接続位置よりも下流側とされている。
【００１７】
図２に示すように、第１の経路３５と第２の経路３６との分岐部を含むＰＣＶ通路の一部を構成するヘッド内通路３４は、隣接する２つの気筒の吸気ポート４０の間に形成されている。図３に示すように、ヘッド内通路３４は、シリンダーヘッド１３の下面から上方に向って延伸された後、拡張室４１に接続されている。拡張室４１は、ヘッド内通路３４における同拡張室４１の上流側の部分（以下、分岐前通路４２と記載する）よりもブローバイガスの流路面積が大きくなるように形成されている。なお、この拡張室４１は、流路面積の変化による流速の変化により、ブローバイガスからオイル分を分離するオイルセパレーターとして機能する。そして、この拡張室４１からは、第１の経路３５を構成するＮ／Ａ域通路４４が斜め上方に向って、第２の経路３６を構成する過給域通路４５が上方に向って、それぞれ延伸されている。なお、このブローバイガス換気システムでは、シリンダーヘッド１３に形成可能な穴の径の制限のため、ヘッド内通路３４における第２の経路３６の構成部分を２本のＮ／Ａ域通路４４で形成することで、必要な流路面積を確保している。
【００１８】
図４に示すように、Ｎ／Ａ域通路４４の下流側の開口は、シリンダーヘッド１３の側面（より詳しくは、吸気マニホールド２５の取り付け面４３）に形成されている。そして、Ｎ／Ａ域通路４４には、ＰＣＶバルブ３７が取付けられるようになっている。一方、過給域通路４５の下流側の開口は、ヘッドカバー１４が取付けられるシリンダーヘッド１３の上面に形成されている。ちなみに、こうしたヘッド内通路３４におけるＮ／Ａ域通路４４及び拡張室４１は、シリンダーヘッド１３の鋳造時に中子鋳造により形成され、過給域通路４５及び分岐前通路４２は、鋳造後の穴開け加工により形成されている。
【００１９】
次に、以上のように構成された過給機付き内燃機関のブローバイガス換気システムの作用を説明する。
内燃機関の自然吸気時には、吸気通路２０におけるスロットルバルブ２４の下流側が負圧となる。このときのＰＣＶバルブ３７は、その前後の差圧により開弁する。そして、吸気マニホールド２５内の負圧により、クランクケース１５からブロック内通路３２、オイルセパレーター３３、ヘッド内通路３４、Ｎ／Ａ域通路４４、ＰＣＶバルブ３７を通って吸気マニホールド２５にブローバイガスが吸入される。また、こうしたクランクケース１５からのブローバイガスの換気に際しては、新気導入管３０及び新気導入路３１を通じてクランクケース１５に吸気通路２０内の空気が導入される。なお、このときには、吸気通路２０におけるコンプレッサー２２の上流側と下流側との圧力差は小さく、循環通路３９に空気が流れないため、エゼクター３８は作動しない。
【００２０】
一方、内燃機関の過給時には、吸気通路２０におけるコンプレッサー２２の下流側の圧力が高くなる。このときには、吸気通路２０におけるコンプレッサー２２の上流側と下流側との間に大きい圧力差が生じるため、循環通路３９に空気が流れ、その空気の流勢でエゼクター３８が作動する。そして、その作動により、クランクケース１５からブロック内通路３２、オイルセパレーター３３、ヘッド内通路３４、第２の経路３６を通じてエゼクター３８にブローバイガスが吸引される。エゼクター３８に吸引されたブローバイガスは、循環通路３９を流れる空気と共に、吸気通路２０におけるコンプレッサー２２の上流側の吸気中に送られる。なお、このときのＰＣＶバルブ３７は閉弁されており、過給により高圧となった吸気マニホールド２５からクランクケース１５への空気の逆流が阻止される。
【００２１】
ちなみに、クランクケース１５に漏出するブローバイガスの量が多くなる過給時には、大量のブローバイガスの換気が必要となる。そして、換気されるブローバイガスの流量が増加すれば、そのブローバイガスと共に持ち去られるオイルの量も自ずと増加する。その点、このブローバイガス換気システムでは、過給時にブローバイガスが流される第２の経路３６が重力方向上方に延伸されており、その内部でのブローバイガスの流れの方向とは反対方向に重力が作用するようになっている。そのため、重力の作用により、第２の経路３６を流れるブローバイガスからより多くのオイルが分離され、オイルの持ち去り量が抑えられるようになる。
【００２２】
以上説明した過給機付き内燃機関のブローバイガス換気システムによれば、以下の効果を奏することができる。
（１）本実施形態では、クランクケース１５から吸気通路２０にブローバイガスを送るＰＣＶ通路をその途中において、内燃機関の自然吸気時に使用される第１の経路３５と、同内燃機関の過給時に使用される第２の経路３６とに分岐している。そして、そうした第１の経路３５と第２の経路３６との分岐部（拡張室４１）を含むＰＣＶ通路の一部（ヘッド内通路３４）をシリンダーヘッド１３に一体形成している。こうした本実施形態では、ＰＣＶ通路を構成する自然吸気時用、過給時用の２つの経路（３５、３６）において、クランクケース１５からシリンダーヘッド１３までの部分が共有されるため、ホースや配管等を不要として部品点数を減らすことができる。したがって、構成の複雑化を抑えつつ、過給時、自然吸気時のいずれにおいてもブローバイガスの換気を可能とすることができる。
【００２３】
（２）本実施形態では、ヘッド内通路３４における第１の経路３５（Ｎ／Ａ域通路４４）の下流側の開口をシリンダーヘッド１３の側面（吸気マニホールド２５の取付面４３）に形成し、第２の経路３６（過給域通路４５）の下流側の開口をシリンダーヘッド１３の上面に形成している。そのため、ＰＣＶ通路の分岐部となる拡張室４１から重力方向上方に向って第２の経路３６が延伸されるようになり、その第２の経路３６においては、重力の作用方向と反対方向にブローバイガスが流れるようになる。したがって、より多量のブローバイガスの換気が必要な過給時におけるオイルの持ち去り量の増加を抑えることができる。
【００２４】
（３）本実施形態では、エゼクター３８をヘッドカバー１４に取付け、内燃機関の外部を経由せずに、第２の経路３６をエゼクター３８に直接接続している。そのため、第２の経路３６をエゼクター３８に接続するためのホースや配管等を不要として、構成をより簡易とすることができる。
【００２５】
（４）本実施形態では、ヘッド内通路３４に、その上流側及び下流側よりも流路面積が拡張された拡張室４１を形成している。そのため、拡張室４１への流入時や拡張室４１からの流出時における流速の変化で、ブローバイガス中のオイルが分離されるようになり、オイルの持ち去りが抑えられる。
【００２６】
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・上記実施形態では、過給域通路４５を２本設けるようにしていたが、十分な径の通路をシリンダーヘッド１３に形成することが可能であれば、過給域通路４５を１本だけ設けるようにしても良い。
【００２７】
・上記実施形態では、ヘッド内通路３４にオイル分離のための拡張室４１を形成していたが、拡張室４１が無くともオイルの持ち去りが十分に抑えられるのであれば、拡張室４１を割愛しても良い。
【００２８】
・上記実施形態では、ヘッドカバー１４の内側にエゼクター３８を取付けていたが、ヘッドカバー１４の外側にエゼクター３８を取付けるようにしても良い。そうした場合にも、内燃機関の外部を通るホースや配管を設けずとも、第２の経路３６をエゼクター３８に接続することが可能となる。
【００２９】
・上記実施形態では、エゼクター３８をヘッドカバー１４に取付けていたが、循環通路３９の取り回しの都合上、エゼクター３８のヘッドカバー１４への取付けが困難な場合には、エゼクター３８をヘッドカバー１４以外の部位に取付けるようにしても良い。
【００３０】
・上記実施形態では、過給時におけるブローバイガスの換気をエゼクター３８で行うようにしていたが、電動ポンプなどの別の方法で行うようにしても良い。
・上記実施形態では、ヘッド内通路３４における第１の経路３５の下流側の開口をシリンダーヘッド１３の側面に、第２の経路３６の下流側の開口をシリンダーヘッド１３の上面にそれぞれ形成していたが、それらの開口をシリンダーヘッド１３の他の部位に形成するようにしても良い。
【符号の説明】
【００３１】
１０…ピストン、１１…シリンダー、１２…シリンダーブロック、１３…シリンダーヘッド、１４…ヘッドカバー、１５…クランクケース、１６…オイルパン、２０…吸気通路、２１…エアクリーナー、２２…コンプレッサー、２３…インタークーラー、２４…スロットルバルブ、２５…吸気マニホールド、３０…新気導入管、３１…新気導入路、３２…ブロック内通路、３３…オイルセパレーター、３４…ヘッド内通路、３５…第１の経路、３６…第２の経路、３７…ＰＣＶバルブ、３８…エゼクター、３９…循環通路、４０…吸気ポート、４１…拡張室、４２…分岐前通路、４３…取付面、４４…Ｎ／Ａ域通路、４５…過給域通路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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