(57)【要約】      （修正有）【課題】クランクケースのベンチレーション／ディベンチレーションを効率よく行い得る動作が早く費用効率の高いバルブを提供する。【解決手段】内燃機関エンジンのＰＣＶバルブが、内燃機関の吸気系と接続される外気側部分と；クランクケースと接続されるエンジン側部分と；全体として移動可能で、バルブを介した流体抵抗を変化させるバルブインサートとを含む。バルブインサートは、初期負荷なしに前記バルブ内部に保持され、エンジン側部分に対して外気側部分の負圧のもとでストップポジションまで自由に移動でき、エンジン側部分に対して外気側部分の過剰圧力時にストップポジションまで自由に移動出来る。バルブインサートは、ストップポジションにおいてディベンチレーション断面を開き、ストップポジションにおいてベンチレーション断面とは異なるディベンチレーション断面を開く。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関エンジンのクランクケースベンチレーション用のバルブにおいて、
内燃機関エンジンのインテークセクションと接続される外気側部分と；
クランクケースと接続されるエンジン側部分と；
全体として移動可能であり、バルブを介した流体抵抗を変化させるバルブインサートとを含み、
前記バルブインサートは、初期負荷無しに前記バルブ内部に保持され、
前記バルブインサートは、エンジン側部分に対して外気側部分の負圧のもとでディベンチレーションリミットストップポジションまで自由に移動でき、エンジン側部分に対して外気側部分の過剰圧力のもとでベンチレーションリミットストップポジションまで自由に移動できるように設計され、
バルブインサートは、ディベンチレーションリミットストップポジションにおいてディベンチレーション断面を開き、ベンチレーションリミットストップポジションにおいてベンチレーション断面とは異なるディベンチレーション断面を開くように設計されていることを特徴とするバルブ。
【請求項２】
請求項１に記載のバルブにおいて、バルブは、ディベンチレーションリミットストップポジションにおいて、ベンチレーションリミットストップポジションよりも小さな流体抵を有するように設計されていることを特徴とするバルブ。
【請求項３】
請求項１に記載のバルブにおいて、
バルブインサートはプラスチック、熱可塑性エラストマ及び／又はエラストマによって作られていることを特徴とするバルブ。
【請求項４】
請求項１に記載のバルブは、さらに当該バルブ内に少なくとも一つの通過開口を備え、
バルブインサートは前記少なくとも一つの通過開口カバーするカバー要素を含むことを特徴とするバルブ。
【請求項５】
請求項４に記載のバルブにおいて、
前記カバー要素は、ディベンチレーションリミットストップポジションにおいて前記少なくとも一つの通過開口開き、ベンチレーションリミットストップポジションにおいてこれをカバーする（塞ぐ）ように設計されていることを特徴とするバルブ。
【請求項６】
請求項４に記載のバルブにおいて、
前記カバー要素はディスク状に成形されていることを特徴とするバルブ。
【請求項７】
請求項４に記載のバルブにおいて、
前記カバー要素は前記リミットストップの一つを形成することを特徴とするバルブ。
【請求項８】
請求項１に記載のバルブにおいて、
バルブインサートは、当該バルブインサートを移動可能な状態で保持するように設計されたシャフト含むことを特徴とするバルブ。
【請求項９】
請求項１に記載のバルブは、ボアを有するハウジング壁部を備え、
前記バルブインサートは、移動可能な状態で前記ボアの内部に設置されることを特徴とするバルブ。
【請求項１０】
請求項９に記載のバルブにおいて、
ハウジング壁部の内部には、ボアに加えて、少なくとも一つの通過開口が設けられていることを特徴とするバルブ。
【請求項１１】
請求項１に記載のバルブにおいて、
バルブインサートは通過ボアを有することを特徴とするバルブ。
【請求項１２】
内燃機関エンジン用のシリンダヘッドカバーにおいて、
クランクケースベンチレーション用のバルブを備え、
前記バルブは、
内燃機関エンジンのインテークセクションと接続される外気側部分と；
クランクケースと接続されるエンジン側部分と；
全体として移動可能であり、バルブを介した流体抵抗を変化させるバルブインサートとを含み、
前記バルブインサートは、初期負荷なしに前記バルブ内部に保持され、
前記バルブインサートは、エンジン側部分に対して外気側部分の負圧のもとでディベンチレーションリミットストップポジションまで自由に移動でき、エンジン側部分に対して外気側部分の過剰圧力のもとでベンチレーションリミットストップポジションまで自由に移動できるように設計され、
バルブインサートは、ディベンチレーションリミットストップポジションにおいてディベンチレーション断面を開き、ベンチレーションリミットストップポジションにおいてベンチレーション断面とは異なるディベンチレーション断面を開くように設計されていることを特徴とするシリンダヘッドカバー。
【請求項１３】
請求項１２に記載のシリンダヘッドカバーにおいて、
前記燃焼エンジンは、エアフィルタとスロットルバルブ要素含み、
前記バルブの前記外気側部分が、前記エアフィルタと前記スロットルバルブ要素との間において前記インテークセクションと連結されていることを特徴とするシリンダヘッドカバー。
【請求項１４】
請求項１２に記載のシリンダヘッドカバーにおいて、
バルブは、ディベンチレーションリミットストップポジションにおいて、ベンチレーションリミットストップポジションよりも小さな流体抵を有するように設計されていることを特徴とするシリンダヘッドカバー。
【請求項１５】
請求項１２に記載のシリンダヘッドカバーは、さらにバルブ内に少なくとも一つの通過開口を備え、
バルブインサートは前記少なくとも一つの通過開口カバーするカバー要素を含むことを特徴とするシリンダヘッドカバー。
【請求項１６】
請求項１５に記載のシリンダヘッドカバーにおいて、
前記カバー要素は、ディベンチレーションリミットストップポジションにおいて前記少なくとも一つの通過開口開き、ベンチレーションリミットストップポジションにおいてこれをカバーする（塞ぐ）ように設計されていることを特徴とするシリンダヘッドカバー。
【請求項１７】
請求項１５に記載のシリンダヘッドカバーにおいて、
前記カバー要素はディスク状に成形されていることを特徴とするシリンダヘッドカバー。
【請求項１８】
請求項１５に記載のシリンダヘッドカバーにおいて、
前記カバー要素は前記リミットストップの一つを形成することを特徴とするシリンダヘッドカバー。
【請求項１９】
請求項１２に記載のシリンダヘッドカバーにおいて、
バルブインサートは、当該バルブインサートを移動可能な状態で保持するように設計されたシャフト含むことを特徴とするシリンダヘッドカバー。
【請求項２０】
請求項１２に記載のシリンダヘッドカバーは、ボアを有するハウジング壁部を備え、
前記バルブインサートは、移動可能な状態で前記ボアの内部に設置されることを特徴とするシリンダヘッドカバー。
【請求項２１】
請求項２０に記載のシリンダヘッドカバーにおいて、
ハウジング壁部の内部には、ボアに加えて、少なくとも一つの通過開口が設けられていることを特徴とするシリンダヘッドカバー。
【請求項２２】
請求項１２に記載のシリンダヘッドカバーにおいて、
前記バルブインサートは通過ボアを有することを特徴とするシリンダヘッドカバー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のクランクケースベンチレーション用のバルブ及び、このようなバルブと一体的に構成されたシリンダヘッドカバーに関する。
【背景技術】
【０００２】
クランクケースベンチレーション用のバルブは周知であり、例えばドイツ特許出願ＤＥ１０１５３１２０Ａ１及び日本特許出願２００３−０９２７０７Aに示されている。これらのバルブは、チェックバルブとして作られている。したがって、クランクケースのディベンチレーションは不可能であり、ディベンチレーションはベンチレーションラインを介した最大負荷動作のときに特に要求される。
【０００３】
米国特許５，４９９，６０４には、スロットルバルブの上流側に接続されたディベンチレーションラインの中に設けられたＰＣＶバルブが開示されている。周知のＰＣＶバルブ（例えば、米国特許２，４０７，１７８、米国特許３，７６６，８９８、米国特許４，６８６，９５２、米国特許出願２００３−０２１３４７９Ａ１を参照）は、しかしながら、移動するべきバルブコーンの容積が非常に大きく、スラストスプリングが必要となり、比較的不動であり、現代的なエンジン制御の要求を満足しないという問題がある。加えて、開放断面が過剰圧力に依存する。
【０００４】
クランクケースとインテークセクションとの間に設けられるエアバルブは、ドイツ特許出願１０２００５０４３７３５Ａ１２開示されており、スプリングによって予め付勢されたバルブディスクを含んでいる。クランクケースディベンチレーションが正常に機能している場合には、バルブディスクは初期付勢されたスプリングの力によってバルブを閉じた状態に維持する。クランクケースディベンチレーションが正常に機能していない時には、バルブ要素はクランクケース内部の過剰圧力により、スプリングによる力に反して上昇し、バルブは過剰圧力制御バルブとしてディベンチレーション方向に動作する。
【０００５】
フレキシブルな素材によって作られた傘部分を有する傘形状のベンチレーション／ディベンチレーションバルブは、英国特許１５１４２３７、米国特許３１５９１７６、国際公開２００５‐１１６４９７Ａ１、国際公開９８２０２３６Ａ１、日本特許出願公開６１−０１６２１８Ａに開示されている。傘部分の下に過剰圧力が存在すると、傘部分はフレキシブルな変形のもとで上昇し、通過オリフィスを開くようになっている。このような傘タイプのバルブは、克服されるべき傘タイプ部分の回復力によって比較的受動的に反応し、オリフィスの開放断面は過剰圧力に依存する。さらに、このような傘タイプバルブは、永久的な変形のため、伏せた状態で使用される。
【０００６】
ドイツ公開公報ＤＥ１９１６７８８には、ベンチレーションチェックバルブ及びセパレート・ディベンチレーションチェックバルブとを備えたクランクケース用のベンチレーションシステムが開示されている。チェックバルブは、フレキシブルな素材から作られたプレートを有する実施例の中に示されており、プレートの下で過剰圧力が優勢なときに、プレートがフレキシブルな変形によって上昇し、通過オリフィスを開く。スロットルバルブの下の方に接続された他のディベンチレーションラインの中には、流量を調整する装置を設けることができ、例えば、球体及び内側に突出した部分を有するパイプとして形成することができる。パイプ部分の内側に集められたスラッジは、球体の往復運動によって排出され又は除去される。
【０００７】
ドイツ公開公報ＤＥ１１４９９５７には、特に、ベンチレーション／ディベンチレーションバルブとして、オープンポジションで動作する低圧スチーム発生器用の安全バルブが開示されている。バルブ本体は、特定の過剰圧力値に達したときにシーリングポジションに移されるが、しかしながら、最大許容圧力に達した時点で即座に、弾性カラーの復元力に反して安全ディベンチレーション・ポジションに移動する。
【０００８】
ドイツ特許出願公開ＤＥ２７０２６２１Ａ１には、スプリングによって予め負荷が掛けられた（プリロードされた）エアバルブを備えたオイル充填用ノズルの蓋及び、フレキシブル傘バルブとして形成された分離ディベンチレーションバルブが開示されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、クランクケースのベンチレーション／ディベンチレーションを効率よく行い得る動作が早く費用効率の高いバルブを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明はこのような目的を達成する。バルブ本体のスラストスプリングを省略することにより、バルブ本体は限界停止ポジションから他のポジションまで即座に移動可能となる。仮にほんの少しの圧力差しか存在しない場合においても、バルブ本体は各限界停止ポジションまで移動し、規定された流路断面を開放し、開放された流路断面は外気とのエンジン内部との圧力差の程度には依存せず、小さな圧力差の場合においても適切なディベンチレーション／ディベンチレーションを同様に提供することができる。
【００１１】
流路断面の変化は、全体としてのバルブインサートの移動を介してのみ達成される。「全体として」とは、バルブインサートに強固に連結された全ての部材が一緒に移動する意味である。特に、流路断面の変化は、例えば、従来の傘形状バルブのように、バルブインサートの変形なしに達成することができる。バルブインサートが変形することなく移動することにより、流路断面が動作圧力から独立して開放される。加えて、変形による摩耗が防止される。
【００１２】
本発明においては、ディベンチレーション方向の流路断面をベンチレーション方向の流路断面と異なるようにセットすることが可能であることが重要である。ベンチレーション方向においては、特に近アイドリング動作において、スロットルバルブにおいてバイパスされた外気量によってエンジンをコントロールすることは難しく、ディベンチレーション方向においては、特に近フルスロットル動作において、クランクケース内部の許容範囲により高い過剰圧力を防ぐためには最大限の流路断面が要求される。したがって、バルブインサートにより、ディベンチレーション方向において限界停止位置にあるときは、ベンチレーション方向における限界停止位置にあるときよりも大きな流路断面を開放することは有利である。大きな断面は、好ましくは少なくとも２５％大きいことを意味し、さらに好ましくは少なくとも５０％大きいことを意味する。しかしながら、ある特定の条件のもとでは、ベンチレーション方向における流路断面はディベンチレーション方向における流路断面よりも大きくすることが適切である。
【００１３】
軽量化及び小さな慣性の点においては、バルブインサートは好ましくはプラスチック、熱可塑性プラスチック及び／又はエラストマによって形成される。バルブインサートは又、適切な複数の材料を組み合わせて成形することができ、例えば、シャフトはプラスチックにより成形し、ディスクが熱可塑性プラスチックエラストマ又はエラストマによって成形することができる。バルブインサートの材質は上記のようなものに限定されるものではなく、例えば、軽金属も考えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明について、好ましい実施例にもとづいて、添付図面を参照しつつ以下に説明する。
【００１５】
図１及び図２に示す内燃機関エンジン１０は、オイルサンプ１１、クランクケース１２、シリンダー１３、シリンダヘッド１４、オイルセパレータ１６及び圧力制御バルブ１７を有するシリンダヘッドカバー１５を含んでいる。ブローバイガスは、エンジンブロック内部の流路１８を通ってシリンダヘッドカバー１５内部のガスインレット１９に送られ、オイルセパレータ１６を通り、分離されたオイルはオイルリターンライン２０を介してエンジンオイルサーキットに戻され、洗浄されたガスは圧力制御バルブ１７及びディベンチレーション第２２を介してインテーク部分２１に戻る。
【００１６】
上述したクランクケース１２のディベンチレーションに加えて、クランクケース１２のベンチレーションは、インテークセクション２１をクランクケース１２に連結する中継ライン２３を介して提供される。これは特に、ブローバイガスの中の水及び／又は燃料が比較的多いオットエンジンに適している。
【００１７】
ベンチレーションは外部動力なしにライン２３を介して発生し、ライン２２を介したインテークセクション２１において、インテークセクション２１から供給される外気のポイントから、ブローバイガスと一緒に水及び燃料気体を多く含む導入空気までの圧力こう配が要求される。通常は、外気供給用のライン２３はエアフィルタ２４の後でスロットルバルブ２６を有するスロットルバルブ要素２５の前でインテークセクション２１から分岐され、排出用のライン２２はスロットルバルブ要素２５の後でインテークセクション２１に導かれる。「前」及び「後」は、燃焼空気の流れの方向を示す。
【００１８】
ベンチレーションの前提条件は、さらに、スロットルバルブ要素の前のタップポイントとスロットルバルブ要素２５の後の排出ポイントとの間での十分な圧力こう配であり、少なくともスロットルバルブ２６を部分的に閉じる。したがって、ベンチレーションは、図１に示すように、スロットルバルブ２６が閉じたアイドリング状態又は、スロットルバルブが部分的に閉じた部分負荷動作の状態でのみ可能となる。
【００１９】
特に、近アイドリング動作において、ライン又はチャンネル２３，１８，２２を介してスロットルバルブ２６をバイパスする外気量によってエンジン制御することはさらに難しくなる。この効果の反作用として、クランクケース１２をベンチレーションする外気量を計測するバルブ２７をライン２３の途中に配置する。
【００２０】
スロットルバルブ２６をさらに開放、すなわち最大エンジン負荷まで負荷を増加させると、ブローバイガスの増加により、クランクケース１２の内部の圧力が上昇しスロットルバルブ２６の上流の圧力を超過する。バルブ２７は２方向要素として実現することができ、クランクケースをディベンチレーションするライン２３中の流れ方向を逆にすることができる。したがって、ライン２３は圧力の関係に依存して、ベンチレーション及びディベンチレーションラインとして機能する。
【００２１】
バルブ２７の好ましい実施例が図３及び図４に示されている。バルブ２７は、パイプ状のハウジング部分２８と、バルブ２７の外気側３９をエンジン側４０から分離するハウジング壁部３８を備えている。ハウジング壁部３８は、バルブ２７を介した流れ方向に対して適切且つ基本的に垂直である。
【００２２】
外気側端部３９においては、チューブ状ハウジング部分２８は、例えばインテーク部分２１と接続されるホース３７の接続のためのホース接続ニップル３６を有することを特徴とする。
【００２３】
バルブ２７のエンジン側４０は、エンジンクランクケース１２と接続されている。バルブ２７が分割構造（複数部材によって形成される）の場合、これは例えばホース接続４２とすることができる（図１及び図２参照）。図３及び図４に示す実施例によれば、バルブ２７はシリンダヘッドカバー１５と一体成形であり、バルブ２７のエンジン側４０はシリンダヘッドカバーのガスインレット１９セクション内に配置され、エンジン側４０はブローバイガス用のチャンネル１８を介してクランクケース１２と接続され、特別な外部ホース又はライン接続は不要となる。
【００２４】
バルブインサート３１は、バルブ２７の中で移動可能に設けられている。正確には、バルブインサート３１は、ハウジング壁部３８のボア３０内に移動可能に設けられたシャフト３２を備えている。
【００２５】
バルブインサート３１はさらに、シャフト３２の外気側端部においてディスク３４の形式をとる第１のリミットストップと、シャフト３２の反対側のエンジン側端部における他のリミットストップ３５とを備えている。本実施例におけるリミットストップ３５は、バルブインサート３１のエンジン側端部においてフック状の留め具として形成される。フック状の留め具３５により、バルブインサート３１を外気側３９からボア３０内部にラッチすることができ、紛失しないように対応するクリップ状のコネクターによって内側に保持される。
【００２６】
ハウジング壁部３８の内側において、ディスク３４によって表面がカバーされているボア３３の外側には、放射状に他の通過開口４１が設けられている。バルブ２７の外気側３９の圧力が、エンジン側４０の圧力よりも高い時、バルブインサートは図３に示すようなリミットストップポジションに自動的にシフトする、ここで、ディスク３４はハウジング壁部３８に接触することになり、通過開口４１をカバーする。このようなリミットストップポジションにおいて、断面が規定されたシャフトの通過ボア３３を介してクランクケース１２に外気が供給される。「自動的に」とは、特別な制御手段を備えることなく又、外部動力を必要とせず、圧力差のみによって動作するという意味である。
【００２７】
他方、バルブ２７の外気側３９の圧力がエンジン側４０よりも低い場合には、図４に示すように、バルブインサートは逆側のリミットストップポジションに自動的に上昇する、ここで、フック状留め金３５はハウジング壁部３８と接触するようになる。このようなリミットストップポジションにおいては、流れ方向が逆になり、一方で、シャフトの通過ボア３３を介してトブローバイガスをクランクケース１２から外に排出することができる。同時に、ディスク３４が通過開口４１を開放し、ブローバイガスを通過開口４１を介してクランクケース１２の外にさらに排出することができる。したがって、流路の断面は、通過開口４１の流路断面に等しい大きさだけディベンチレーション方向の方がディベンチレーション方向よりも大きくなる。これによって、安定したエンジンコントロールの観点において、クランクケースの効率的なディベンチレーション及びベンチレーションを達成することが可能となる。
【００２８】
上述したように、バルブインサート３１は、ディベンチレーションポジション及びベンチレーションポジションという二つのリミットストップポジションに基づく安定した二つのポジションのみを持っている。これら二つの安定したポジションの間において、バルブインサート３１は自由に移動することができ、例えばスプリングによって与えられる初期負荷を考慮（克服）する必要がない。バルブ２７の外気とエンジン側の小さな圧力差のみで、バルブインサート３１を対応するリミットストップポジションにシフトさせ、ディベンチレーション又はベンチレーションの最大の流路断面を開くことができる。
【００２９】
この点に関して、バルブ２７はドイツ特許出願ＤＥ１０２００５０４３７３５Ａ１に係るベンチレーションバルブと異なっており、ドイツ公報においてはバルブ本体がベンチレーション方向にスラストスプリングの力に反して移動しなければならず、最大のベンチレーション断面はクランクケース内部の実質的過剰圧力のもとで開かれるだけである。
【００３０】
実施例においては図示していないが、バルブインサート３１の通過ボア３３に代わって又は加えて、外気側３９とエンジン側４０との間に通過開口設けることができ、これらはバルブインサート３１のポジションとは関係なく開く。したがって、シャフト３２は必ずしも中空シャフトである必要はなく、ソリッドであっても良い。
【００３１】
図に示した実施例においては、バルブはシリンダヘッドカバー１５と一体成形されている。しかしながら、バルブはセパレータユニット内に収容することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、インテーク部分及び基本的に閉じたスロットルバルブを有する内燃機関である。
【図２】図２は、インテーク部分及び開放状態のスロットルバルブを有する内燃機関である。
【図３】図３は、ベンチレーション限界停止ポジションにあるスロットルバルブを示す。
【図４】図４は、ディベンチレーション限界停止ポジションにあるスロットルバルブを示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
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