(57)【要約】【課題】ブローバイガスの水分の捕集が十分でない場合であっても、スロットルバルブを氷結させない。【解決手段】ＰＣＶ装置１２０は、ブローバイガスに含まれる水分を分離するための水分分離部と、水分が分離されたブローバイガスを吸気管１１２に供給する連通路１２６とを含む。水分分離部は、吸気管１１２を流れる吸気とブローバイガスとの間で熱交換可能なように、吸気管１１２と予め定められた区間以上平行して隣接させる。吸気管１１２は、連通路１２６が接続された位置から吸気の下流側に向かって上方に傾斜する傾斜部１６０を含み、吸気管１１２には連通路１２６が接続された位置よりも下流側にスロットルバルブ１１８が設けられる。【選択図】　　　　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクケースおよび吸気管を有するエンジンにおいて、前記クランクケース内に生じるブローバイガスを、前記クランクケース内から前記吸気管に還流するためのＰＣＶ装置であって、
前記ブローバイガスに含まれる水分を分離するための水分分離手段と、
前記水分分離手段に接続され、水分が分離されたブローバイガスを吸気管に供給する連通路とを含み、
前記水分分離手段は、前記吸気管を流れる吸気とブローバイガスとの間で熱交換可能なように、前記吸気管と予め定められた区間以上平行して隣接するように設置されたＰＣＶ装置。
【請求項２】
前記水分分離手段は、ラビリンス構造を有する管路により実現される、請求項１に記載のＰＣＶ装置。
【請求項３】
前記吸気管と前記水分分離手段とがエンジンカバー内に一体に設けられた、請求項１または２に記載のＰＣＶ装置。
【請求項４】
前記吸気管は、前記連通路が接続された位置から吸気の下流側に向かって上方に傾斜する傾斜部を含み、前記吸気管には前記連通路が接続された位置の下流側にスロットルバルブが設けられた、請求項１〜３のいずれかに記載のＰＣＶ装置。
【請求項５】
前記傾斜部は、前記連通路が接続された位置から吸気の下流側に向かってなだらかに上方に傾斜するとともに、前記傾斜部における最上部から下方に傾斜する曲面を有する、請求項４に記載のＰＣＶ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のエンジンに用いられるＰＣＶ装置に関し、特に、スロットルバルブの氷結を防止することができるＰＣＶ装置に関する。ここで、ＰＣＶ装置とは、「Ｐｏｓｉｔｉｖｅ　Ｃｌａｎｋｃａｓｅ　Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ」の略であり、ＰＣＶ装置とは、ブローバイガス還元装置を意味する。
【０００２】
【従来の技術】
一般の車両には、内燃機関（エンジン）のシリンダとピストンの隙間から吹き抜けるガスを大気中に放出せずに、再び吸気マニホールドを通してエンジンに導いて再燃焼させるブローバイガス還元装置が設けられている。ブローバイガスを再燃焼させることにより、炭化水素（ＨＣ）の低減が可能となる。
【０００３】
このブローバイガスには多量の水分が含まれており、このようなブローバイガスが吸気装置のスロットル付近に吸入されると、エンジンの低温始動直後にスロットルバルブがロックするおそれがある。例えば、寒冷地等において、スロットルバルブの開度が小さいエンジン始動直後にスロットルバルブとスロットルボディとの間に水分が付着して氷結するとスロットルバルブがロックする。
【０００４】
このようなスロットルバルブの氷結によるロックを防ぐための従来技術として、特開平１１−６２５４６号公報に開示された吸気装置がある。この公報に開示された吸気装置は、ブローバイガスの還元通路内外にこのブローバイガスに含まれる水分を凝縮させる熱交換部材を備え、この熱交換部材は、吸気通路内の吸入空気の流れに沿って露出するように配置されている。
【０００５】
この吸気装置によると、ブローバイガス中の水分を熱交換部材によって凝縮して捕集することにより、スロットルバルブ近傍に到達する水分を減らすことができるため、この水分が原因で生じるスロットルバルブの氷結によるロックを防止することができる。このとき、ブローバイガス中に含まれる水分を凝縮させるには、その水分を結露させる必要があるが、熱交換部材を吸入空気の流れに沿って露出させることにより、熱交換部材を露点以下の温度に冷却することが容易となり、ブローバイガス中の水分を効率よく分離することができる。このような熱交換部材をステンレスやアルミニウム等の金属、好ましくは網目状部材としての金網によって形成し、表面積を増すことにより、効率よい熱交換が可能となり、ブローバイガス中の水分をさらに効率よく分離することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した公報に開示された吸気装置は、サージタンクの一部であってエアクリーナ部に隣接する位置に、ブローバイガス中の水分を捕集して分離するトラッパー室を設けている。そのため、サージタンク内に設けたトラッパー室の保守が行ないにくいという問題等があった。また、この吸気装置では、水分が十分除去されていないブローバイガスが冷たい吸気に接触して露点温度にまで下がると水分がスロットルバルブに流れて氷結するという問題があった。さらに、この吸気装置では、エンジンの吸気に対して管路により発生する圧力損失について考慮されておらず、エンジンに吸入される吸気が減じる場合がある。
【０００７】
本発明の目的は、上述の課題を解決するためになされたものであって、メンテナンス性に優れたＰＣＶ装置を提供することである。本発明の別の目的は、水分の捕集効率に優れたＰＣＶ装置を提供することである。本発明のさらに別の目的は、エンジンの吸気に対する圧力損失を減じさせて所望のエンジン出力を発生させるＰＣＶ装置を提供することである。本発明のさらに別の目的は、水分の捕集が十分でない場合であっても、スロットルバルブを氷結させることがないＰＣＶ装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係るＰＣＶ装置は、クランクケースおよび吸気管を有するエンジンにおいて、クランクケース内に生じるブローバイガスを、クランクケース内から吸気管に還流する。このＰＣＶ装置は、ブローバイガスに含まれる水分を分離するための水分分離手段と、水分分離手段に接続され、水分が分離されたブローバイガスを吸気管に供給する連通路とを含む。水分分離手段は、吸気管を流れる吸気とブローバイガスとの間で熱交換可能なように、吸気管と予め定められた区間以上平行して隣接するように設置されている。
【０００９】
第１の発明によると、水分分離手段は、炭化水素とともに多量の水分を含むブローバイガスから、たとえば、ラビリンス構造や、メッシュ構造によって、水分を捕集する。連通路は、水分が除去されたブローバイガスを吸気管に供給する。
吸気管に供給されたブローバイガスは、エンジンで再度燃焼され、有害物質である炭化水素の大気への放出を防ぐことができる。このＰＣＶ装置においては、吸気管と予め定められた区間以上平行して隣接するように設置されている。これにより、吸気管を流れる吸気とブローバイガスとの間で熱交換できる。このように、水分分離手段と吸気管とを別の構造体とするとともに連通管により接続され、水分分離手段と吸気管とは、熱交換可能なように予め定められた区間以上平行して隣接した。このため、メンテナンス性の向上を図るとともに、水分分離手段における高温のブローバイガスを低温の吸気により、露点温度以下に冷却することにより、水蒸気が水分になって、水分除去を効率的に行うことができる。その結果、メンテナンス性に優れ、水分の捕集効率に優れる、スロットルバルブを氷結させることがないＰＣＶ装置を提供することができる。
【００１０】
第２の発明に係るＰＣＶ装置は、第１の発明の構成に加えて、水分分離手段は、ラビリンス構造を有する管路により実現されるものである。
【００１１】
第２の発明によると、ラビリンス構造により、水分の捕集を効率的に行うことができる。
【００１２】
第３の発明に係るＰＣＶ装置は、第１または２の発明の構成に加えて、吸気管と水分分離手段とがエンジンカバー内に一体に設けられたものである。
【００１３】
第３の発明によると、吸気管と水分分離手段とを、エンジンカバー内に一体として設けたので省スペース化が図れる。
【００１４】
第４の発明に係るＰＣＶ装置は、第１〜３のいずれかの発明の構成に加えて、吸気管は、連通路が接続された位置から吸気の下流側に向かって上方に傾斜する傾斜部を含み、吸気管には連通路が接続された位置の下流側にスロットルバルブが設けられたものである。
【００１５】
第４の発明によると、吸気管には、水分分離手段から水分除去後のブローバイガスが供給される連通路がある。この連通路が接続された位置から吸気の下流側（すなわちスロットルバルブ側）に向かって上方に傾斜する傾斜部がある。このため、連通路から進入したブローバイガスは、吸気管を流れている吸気により、冷却されるとともに、吸気が負圧であるため圧力が低下する。このとき、一応水分が分離されているとはいえ、飽和水蒸気圧が低下し、露点温度以下になると、さらに水蒸気が水分になる。この場合、連通路の位置から下流側に向かって上方に傾斜する傾斜部がある。この傾斜部があるので、水分が発生したとしても、吸気の下流側に流れないで、この傾斜に沿って吸気の上流側に流れる。すなわち、連通路から吸気の下流側に設置されたスロットルバルブに水分が到達することがなく、スロットルバルブが氷結することもない。
【００１６】
第５の発明に係るＰＣＶ装置は、第４の発明の構成に加えて、傾斜部は、連通路が接続された位置から吸気の下流側に向かってなだらかに上方に傾斜するとともに、傾斜部における最上部から下方に傾斜する曲面を有するものである。
【００１７】
第５の発明によると、吸気が流れる吸気管に設けられた傾斜部には、連通路の位置から下流側に向かってなだらかに上方に傾斜するため、この部分で吸気に対して大きな圧力損失を与えない。さらに、傾斜の最上部から下方に傾斜する曲面があるため、この部分で吸気に対して大きな圧力損失を与えない。その結果、水分の捕集効率に優れ、水分の捕集が十分でない場合であっても、スロットルバルブを氷結させることがないＰＣＶ装置において、エンジンへの吸気に対してエンジンの出力性能に影響を与えるほど過度の圧力損失を発生させないようにすることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１９】
図１を参照して、本実施の形態に係るＰＣＶ装置が実装されるエンジン１００の断面について説明する。図１に示すように、このエンジン１００は、主として、シリンダ１０４と、ピストン１０６と、クランクケース１０２と、シリンダヘッド１１６とから構成される。ブローバイガスは、ピストンリングとシリンダ１０４との隙間からクランクケース１０２へ漏れる混合ガスのことであって、このブローバイガスには多量の炭化水素が含まれており、かつ強酸性であるため、あまり多いとエンジンオイルの劣化やエンジン内部の錆の原因になる。また、炭化水素が含まれているため、このまま大気に解放することは環境によくない。そのため、ブローバイガスはＰＣＶ管路１２２を通して、吸気マニホールド１２４の負圧を利用して強制的に吸気系統へ戻されることになる。このブローバイガスの流れを矢印で示す。
【００２０】
ピストンリングとシリンダとの隙間で発生したブローバイガスは、シリンダヘッド内１１６内を通り、ＰＣＶ管路１２２を介してＰＣＶ装置１２０に到達する。このとき、ＰＣＶ管路１２２は、水分捕集部に接続され、水分捕集部と吸気マニホールド１２４とが連通路１２６により接続されている。ＰＣＶ装置１２０の下流側にはスロットルバルブ１１８が設けられている。スロットルバルブ１１８にてエンジンへ供給される吸気の量が調整され、吸気管１１２を、その量が調整された吸気が通って吸気バルブ１０８からエンジン１００の内部の燃焼室に吸気が供給される。供給された吸気により燃料が燃焼され、排気バルブ１１０および排気管１１４を介して燃焼ガスがエンジン外部に排出される。
【００２１】
このようなエンジンに設置されるＰＣＶ装置は、図２に示すようにエンジンカバー２００の内部に設置される。
【００２２】
図３および図４を参照して、本実施の形態に係るＰＣＶ装置の内部構造について説明する。図３にＰＣＶ装置１２０を上面から見た断面図を、図４に本実施の形態に係るＰＣＶ装置１２０を側面から見た断面図を示す。
【００２３】
図３および図４に示すように、ＰＣＶ装置は、水分捕集部１５０と吸気管１１２（吸気管１１２は合流部１５４を含む）とから構成される。水分分離部１５０と吸気管１１２とは連通管１２６により接続されている。また、水分分離部１５０は、予め定められた区間において吸気管１１２と平行にかつ接触するように設置される。図３に示すように、本実施の形態においては、距離Ｌだけ吸気管１１２に水分捕集部１５０が隣接して設置されている。
【００２４】
連通管１２６を介して吸気管１１２に侵入したブローバイガスは合流部１５４により吸気と混合される。ブローバイガス１１２は、ＰＣＶ管路１２２を介してラビリンス構造１５２を有する水分分離部に侵入し、ラビリンス構造１５２により、十分な水分分離時間を経て水分が除去された後に、連通管１２６を介して吸気管１１２に供給されスロットルバルブ１１８を介してエンジン内部にブローバイガスおよび吸気が供給される。
【００２５】
図４を参照して、本実施の形態に係るＰＣＶ装置１２０の断面においては、連通路１２６の位置から吸気管の下流側（すなわちスロットルバルブ１２８側）に向かって高くなるように設けられた傾斜部１６０を有する。この傾斜部１６０は、管路抵抗を著しく増さないようになだらかな傾斜となっている。また、この傾斜の最上部の点からスロットルバルブ管１６８に接続する管路になだらかに接続されるような曲面部１６２を有する。連通管１２６から供給されたラビリンス構造１５２にて水分が除去されたブローバイガスが、合流部１５４に供給されると、合流部１５４に流れてくる吸気の温度および圧力によりブローバイガスからさらに水分が分離される場合がある。その場合、図４に示すように、傾斜部１６０の存在によりスロットル弁１１８側には水分が落ちていかない。図４の断面図に示すように、傾斜部１６０および曲面部１６２の作用により、吸気に対する圧力損失は極めて小さいものとなる。
【００２６】
図５を参照して、本実施の形態に係るＰＣＶ装置１２０の断面について説明する。図５に示す断面は、前述の図４に示した断面をより詳しく記載したものである。図５に示すように、前述の図４における説明と同様、連通部１２６の位置から吸気の下流に向かって上方に傾斜する傾斜部１６０がある。
【００２７】
図６に、図５に示す断面を吸気の上流方向から見た斜視図を、図７に、吸気の下流方向から見た斜視図を示す。図６に示すように、ＰＣＶ装置１２０は、ブローバイガスが供給されるＰＣＶ管路１２２と、水分が水分分離部１５０で除去されたブローバイガスが吸気管１１２に供給される連通路１２６とを含む。図６に示すように、傾斜部１６０および曲面部１６２がこのように形成されているため、吸気に対して著しく大きくなるような管路抵抗を生じさせることはない。
【００２８】
図７に示すように、ＰＣＶ装置は吸気の下流側から見ても同様に吸気の圧力損失を著しく高くするような構成となっていない。
【００２９】
図８〜図１０を参照して、本実施の形態に係るＰＣＶ装置の水分分離部の内部構造について説明する。図８にラビリンス構造を、図９にラビリンス構造にメッシュ（金網）を設けたものを、図１０に金網を設けたものを示す。
【００３０】
図８に示すように、この水分分離部１７０は、その内部にラビリンス管路１７２を多数含む。ラビリンス管路１７２は、ＰＣＶ管路１２２から供給されたブローバイガスを急拡大して流速を落として、さらにラビリンス管路で管路長を長くして水分分離帯（水切りトラッパ）に対応する時間をできるだけ延ばして水分をできるだけ落とすことができる。水分が十分に落とされたブローバイガスは連通路１２６から吸気管１１２へ供給される。
【００３１】
図９を参照して、図８の変形例として、ラビリンス管路１８２に（たとえば折返し点）に金網１８４を多数設けた。この金網に直接ブローバイガスを当てることにより水分が分離される。
【００３２】
図１０に示すようにこの水分分離部１９０は、ブローバイガスをＰＣＶ管路１２２から急拡大させて流速を低下させしめて、金網１９２にブローバイガスを当てる。直接ブローバイガスが金網に当ることにより水分が除去されることになる。
【００３３】
図１１を参照して、吸気管内部における圧力損失を説明する。図１１には空気量に対する空気抵抗の割合を示す。図１に示す〇が図５の角部１６３に、△が図５の曲面部１６２に対応する。図１１からわかるように、角部１６３に対して曲面部１６２の方が同じ空気量を供給するための通気抵抗が小さく、圧力損失が低いことがわかる。
【００３４】
以上の構造を有するＰＣＶ装置の動作について説明する。エンジン１００のピストンリングとシリンダ１０４との間から漏れたブローバイガスは、ＰＣＶ管路１２２を介して水分分離部１５０に供給される。水分分離部１５０においては、たとえば図８に示すラビリンス管路１７２により水分が捕集される。そのときに、図３に示すように水分分離部１５０と吸気管１１２とは、距離Ｌの分だけ平行して隣接するように設置されている。吸気管１１２を流れる吸気の温度は低く、ＰＣＶ管路１２２を流れるブローバイガスの温度は高いため、吸気管１１２と水分分離部１５０との間でそれぞれの管路の内を流れる空気の間で熱交換が行なわれる。その結果、ＰＣＶ管路１１２から供給されたブローバイガスの温度が下がり、露点温度に達し、ブローバイガスから水分が除去される。
【００３５】
水分が除去されたブローバイガスは連通路１２６を介して合流部１５４に到達し吸気管１１２を流れてきた吸気と合流する。このとき吸気は温度が低いため、連通路１２６を介して導入されたブローバイガスは、さらに水蒸気が水分になる場合がある。その場合であっても、図４に示すように、連通路１２６を介して導入されたブローバイガスから出た水分は、傾斜部１６０に沿って流れ、吸気管１１２の吸気の上流側に流れていく。このため、吸気の下流側にあるスロットルバルブ１１８には水分が到達せず、スロットルバルブ１１８が氷結することはない。
【００３６】
また、図４に示すように、この傾斜部の最上部からスロットルバルブ１１８の管路に関しては曲面部１６２を有する。そのため、図１１に示すように、圧力損失を生じることがない。その結果、エンジンに供給される吸気を十分に確保することができる。
【００３７】
以上のようにして、本実施の形態に係るＰＣＶ装置によると、水分分離部を連通管に接続する形状としたため、別々の構造物とすることができるため、メンテナンス性に優れている。吸気管を流れる冷たい吸気によりブローバイガスを冷却して露点温度に到達させることにより水分の捕集効率を上昇させることができる。さらに、連通路から吸気管に導入されたブローバイガスの温度や圧力によりさらに水蒸気が水分になったとしても、傾斜部があるためスロットルバルブの方には水分が流れない。そのためスロットルバルブを氷結させることがない。
【００３８】
なお、本実施の形態に係るＰＣＶ装置の水分分離部と吸気管とを樹脂の溶着品で製作することもできる。この場合樹脂の溶着品とは、一体成形された樹脂品をたとえば上下別々に製作して、熱、レーザ、振動などで溶着するものである。このようにすると部品点数を減じることなどができ、生産性を向上させることができる。
【００３９】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって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した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るＰＣＶ装置が実装されるエンジンの断面図である。
【図２】エンジンカバーの外観を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るＰＣＶ装置の上部断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るＰＣＶ装置の側部断面図（その１）である。
【図５】本発明の実施の形態に係るＰＣＶ装置の側部断面図（その２）である。
【図６】本発明の実施の形態に係るＰＣＶ装置の斜視断面図（その１）である。
【図７】本発明の実施の形態に係るＰＣＶ装置の斜視断面図（その２）である。
【図８】水分分離部の内部構造を示す図（その１）である。
【図９】水分分離部の内部構造を示す図（その２）である。
【図１０】水分分離部の内部構造を示す図（その３）である。
【図１１】空気量に対する通気抵抗を示す図である。
【符号の説明】
１００　エンジン、１０２　クランクケース、１０４　シリンダ、１０６　ピストン、１０８　吸気バルブ、１１０　排気バルブ、１１２　吸気管、１１４　排気管、１１６　シリンダヘッド、１１８　スロットルバルブ、１２０　ＰＣＶ装置、１２２　ＰＣＶ管路、１２４　吸気マニホールド、１２６　連通路、１５０　水分分離部、１５２　ラビリンス構造、１５４　合流部、１６０　傾斜部、１６２　曲面部、１６８　スロットル管、１７０、１８０、１９０　水分分離部、１７２、１８２　ラビリンス管路、１８２、１９２　金網、２００　エンジンカバー。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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