(57)【要約】【課題】ブローバイガス中に含まれるオイル成分等の吸気系への進入を確実に防止でき、吸気系内におけるデポジットの堆積を低減可能な内燃機関のブローバイガス還流装置を提供することにある。【解決手段】ブローバイガスを吸気系に還流させる還流通路４２と、前記還流通路４２に介装され、前記ブローバイガス中の液体成分を分離し貯留する気液分離器４４と、前記気液分離器４４に接続され、前記貯留された液体成分を液体溜め３ｃに戻す液体返戻通路４８と、前記気液分離器４４と前記液体返戻通路４８との間に介装され、前記液体返戻通路４８の連通と遮断とを行う開閉手段５０とを備え、吸気系内圧が所定値を越えるときに前記開閉手段５０によって連通され、吸気系内圧が所定値以下のときに前記開閉手段５０によって遮断されることを特徴とする。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブローバイガスを吸気系に還流させる還流通路と、前記還流通路に介装され、前記ブローバイガス中の液体成分を分離し貯留する気液分離器と、前記気液分離器に接続され、前記貯留された液体成分を液体溜めに戻す液体返戻通路と、前記気液分離器と前記液体返戻通路との間に介装され、前記液体返戻通路の連通と遮断とを行う開閉手段とを備え、前記液体返戻通路は、吸気系内圧が所定値を越えるときに前記開閉手段によって連通され、吸気系内圧が所定値以下のときに前記開閉手段によって遮断されることを特徴とする内燃機関のブローバイガス還流装置。
【請求項２】
内燃機関の作動状態を検出する作動状態検出手殿と、前記作動状態検出手段により内燃機関の作動が検出されると前記開閉手段により前記液体返戻通路を遮断し、内燃機関の停止状態が検出されると前記液体返戻通路を連通させる制御手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の内燃機関のブローバイガス還流装置。
【請求項３】
前記開閉手段は、通電により閉弁する一方、通電しないときには常時閉弁状態にある電磁弁を含み、前記制御手段は、前記作動状態検出手段により内燃機関の作動状態が検出されたときにのみ通電して前記電磁弁を閉弁し、前記液体返戻通路を遮断することを特徴とする請求項２記載の内燃機関のブローバイガス還流装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関のブローバイガス還流装置に関する。詳しくは、ブローバイガス中に含まれるオイル成分等からなるデポジットが吸気バルブや吸気ポート壁に付着することを防止する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関（エンジン）では、シリンダ壁とピストン間の隙間から燃焼室内で燃焼した排ガスの一部が僅かながらブローバイガスとしてクランクケース側に洩れており、当該ブローバイガスを吸気系に還流させて燃焼室内で再燃焼させる技術が実用化されている。
【０００３】
ところが、ブローバイガスの流入するクランクケース内には、潤滑オイルのオイルミストが多く飛散しており、ブローバイガスがこのような潤滑オイルを含んでエンジンの吸気系に還流されると、吸気バルブや吸気ポートの壁面にオイル成分が付着してデポジットとして堆積し、吸気バルブの作動や吸気効率等に悪影響を与えるという問題がある。
【０００４】
このようなことから、例えばカムシャフトケース内に障壁を設け、ブローバイガスを当該カムシャフトケース内に導くとともに障壁に衝突させてブローバイガス内の液体成分を滴化し回収することが考えられているが、この方法では、カムシャフトケースの大きさに制限があるため、ブローバイガス内の液体成分を十分に回収することができない。
【０００５】
そこで、デポジットの主成分となるオイル成分を吸気系に進入させないように、ブローバイガス通路の上流部分に専用の気液分離器を設け、気体成分のみを吸気系内の負圧によって吸気系に送る一方、オイル成分については捕獲し滴化して気液分離器内に貯留させるという方法が考えられる。
【０００６】
ところで、オイル成分を気液分離器内に貯留させる場合、貯留したオイルを排出しなければならないという問題があり、例えば気液分離器にドレン用の孔を設け、オイル成分を当該ドレン用の孔からオイル通路やクランクケース内に戻すことが考えられている。
【０００７】
しかしながら、エンジンの作動中にあっては、吸気系内が負圧である一方、オイル迎路内やクランクケース内の圧力は大気圧若しくは正圧であるため、気液分離器内に貯留させたオイル成分の多くが返戻されることなく気圧差によってやはり吸気系に吸引されてしまうという問題がある。そして、この傾向はエンジン回転速度が大きくなるほど顕著である。
【０００８】
そこで、エンジンの作動中にあっては吸気管の負圧によって閉弁する一方、エンジンが停止するとオイルの重量で開弁するようなポペット弁を気液分離器の底部に備えた装置が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００９】
【特許文献１】
特開２０００−８８２８号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記公報に開示されたポペット弁の場合、エンジンの作動中であっても吸気管の負圧が大気圧に近いと十分に閉弁しないおそれがあり、また、エンジンが停止しても、オイルの経時劣化による粘性増大によりポペット弁が固着しているようなときには、オイルの貯留量が少ないと十分に開弁しないおそれがあり、信頼性の高いものとは言えない。
【００１１】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、ブローバイガス中に含まれるオイル成分等の吸気系への持ち去りを抑制し、吸気系内におけるデポジットの堆積を低減可能な内燃機関のブローバイガス還流装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の請求項１に係る内燃機関のブローバイガス還流装置は、ブローバイガスを吸気系に還流させる還流通路と、前記還流通路に介装され、前記ブローバイガス中の液体成分を分離し貯留する気液分離器と、前記気液分離器に接続され、前記貯留された液体成分を液体溜めに戻す液体返戻通路と、前記気液分離器と前記液体返戻通路との間に介装され、前記液体返戻通路の連通と遮断とを行う開閉手段とを備え、前記液体返戻通路は、吸気系内圧が所定値を越えるときに前記開閉手段によって連通され、吸気系内圧が所定値以下のときに前記開閉手段によって遮断されることを特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決する本発明の請求項２に係る内燃機関のブローバイガス還流装置は、請求項１において、内燃機関の作動状態を検出する作動状態検出手殿と、前記作動状態検出手段により内燃機関の作動が検出されると前記開閉手段により前記液体返戻通路を遮断し、内燃機関の停止状態が検出されると前記液体返戻通路を連通させる制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
上記課題を解決する本発明の請求項３に係る内燃機関のブローバイガス還流装置は、請求項２において、前記開閉手段は、通電により閉弁する一方、通電しないときには常時閉弁状態にある電磁弁を含み、前記制御手段は、前記作動状態検出手段により内燃機関の作動状態が検出されたときにのみ通電して前記電磁弁を閉弁し、前記液体返戻通路を遮断することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例に係る内燃機関のブローバイガス還流装置を図１に示す。
図１に示すように、内燃機関（以下、単にエンジンという）１においてはシリンダブロック３にシリンダヘッド２が載置され、シリンダブロック３にそれぞれピストン４が往復動自在に挿入されている。
ピストン４はコンロッド５を介してクランクシャフト（図示せず）に接続されており、各ピストン４上面とシリンダヘッド２間にはそれぞれ燃焼室６が形成されている。
コンロッド５やクランクシャフトは、シリンダブロック３の下部に一体に形成されたクランクケース３ｂ内に収納されており、クランクケース３ｂの底部には潤滑オイルを貯留するオイルパン３ｃが取り付けられている。
【００１６】
シリンダヘッド２には、電磁式の燃料噴射弁１０が取り付けられ、この燃料噴射弁１０は燃料供給装置（図示せず）が接続され、燃料を燃焼室内に直接噴射可能である。
また、シリンダヘッド２には、各気筒毎に略直立方向に吸気ポート１３が形成されており、各吸気ポート１３と連通するようにして吸気マニホールド１２の一端がそれぞれ接続されている。
吸気マニホールド１２には吸入空気量を調節する電磁式のスロットル弁１４が設けられている。
また、シリンダヘッド２には、各気筒毎に略水平方向に排気ポート１７が形成されており、各排気ポート１７と連通するようにして排気マニホールド１６の一端がそれぞれ接続されている。
【００１７】
さらに、シリンダヘッド２には、吸気ポート１３と燃焼室６との連通と遮断を行う吸気バルブ２０や排気ポート１７と燃焼室６との速通と遮断を行う排気バルブ２２が設けられ、これら吸気バルブ２０や排気バルブ２２を作動させるための各種動弁機構（図示省略）が設けられている。
そして、シリンダヘッド２の上部には、各種動弁機構を覆うようにして、吸気バルブ２０側にロッカカバー２４が、排気バルブ２２側にロッカカバー２６がそれぞれガスケット等を介して気密状態に載置されており、これにより、シリンダヘッド２とロッカカバー２４間にＰＣＶ（ポジティブクランクケースベンチレーション）室３０が形成され、シリンダヘッド２とロッカカバー２６間にブリーザ室３２が形成されている。
【００１８】
ブリーザ室３２からはブリーザパイプ３４が延びており、ブリーザパイプ３４の先端はスロットル弁１４よりも上流側において吸気管に接続されている。
また、シリンダブロック３にはブリーザ室３２とクランクケース３ｂ内とを連通するようにして連通路３６が穿設されており、クランクケース３ｂ内とＰＣＶ室３０とを連通するようにして連通路３８が穿設されている。
そして、ロッカカバー２４にはＰＣＶバルブ４０が取り付けられており、ＰＣＶバルブ４０からはＰＣＶパイプ（還流通路）４２が延び、当該ＰＣＶバイブ４２の先端は吸気マニホールド１２に接続されている。
なお、ＰＣＶバルブ４０は気圧に応じて流量を調節可能な流量調節弁としての機能を果たすものである。
【００１９】
これにより、燃焼室６内で燃料が燃焼してシリンダ内をピストン４が往復動すると、シリンダとピストン４の隙間から排ガスの一部がブローバイガスとしてクランクケース３ｂ内に流出するが、ピストン４の作動により吸気マニホールド１２内が負圧になると、当該負圧により、図中実線の矢印で示すように、ブローバイガスはブリーザパイプ３４からブリーザ室３２及び連通路３６を経て導入される空気によって帰気されながら連通路３８，ＰＣＶ室３０及びＰＣＶパイプ４２を経て吸気マニホールド１２内に供給される。
そして、当該ブローバイガスは燃焼室６において新気とともに再燃焼させられる。
この際、ブローバイガスの還流量は負圧に応じてＰＣＶハルブ４０により調節される。
【００２０】
ところで、上記オイルパン３ｃに溜められた潤滑オイルは、シリンダヘッド２やシリンダブロック３に穿設されたオイル通路を通って各種動弁機構やピストン４、コンロッド５、クランクシャフト等の作動部分に撒布され、これにより各作動部分の潤滑と冷却とが行われており、クランクケース３ｂ内では、クランクシャフトが高速回転するため、潤滑オイルが拡散されてオイルミストとなり飛散している。そして、連通路３８を経てＰＣＶ室３０に供給される。ブローバイガス中には当該オイルミストが多量に含まれている。
【００２１】
従って、ＰＣＶパイプ４２には、ブローバイガス中に含まれるオイル成分（液体成分）と排ガス成分とを分離するためのオイルセパレータ（気液分離器）４４が介装されている。
オイルセパレータ４４は、オイル成分を分離して油溜部４６に貯留し、ガス成分のみを吸気系に還流するように構成されている。
【００２２】
なお、オイルセパレータ４４は、図１のものに限られず、流入したブローバイガスがそのまま真っ直ぐに排出されないように構成され、ガス成分のみを吸気系に還流するような構成であれば特に制限するものではない。
【００２３】
オイルセパレータ４４の油溜部４６からは電気式開閉弁（開閉手段）５０を介してリターンパイプ（液体返戻通路）４８が延びており、その先端はオイルパン３ｃに接続されている。
従って、電気式開閉弁５０が開弁していると、図中破線の矢印で示すように、油溜部４６に溜まったオイル成分がリターンパイプ４８を介してオイルパン３ｃに戻されることとなる。
尚、図中破線で示すように、リターンパイプ４８をシリンダヘッド２又はシリンダブロック３に接続して、オイル成分をオイルパン３ｃに戻す代わりにシリンダヘッド２、シリンダブロック３等に戻しても良い。
【００２４】
電気式開閉弁５０としては、通電しているときには閉弁する一方、通電していないときには開弁状態が維持される常開型（ノーマルオープン）のソレノイドバルブが使用される。
従って、通電により電気式開閉弁５０が閉弁されると、リターンパイプ４８が遮断されてブローバイガスから分離して油溜部４６に貯留されているオイル成分はそのまま貯留され、通電が解除されると、電気式開閉弁５０が自動的に開弁して油溜部４６に貯留されたオイル成分がリターンパイプ４８を通ってオイルパン３ｃに戻される。
【００２５】
ＥＣＵ６０は、ブローバイガス還流装置を含めたエンジン１の総合的な制御を行う。
ＥＣＵ６０の入力側には、エンジン回転数センサ６１、アクセル開度（スロットル開度）センサ６２、吸気管内圧センサ６３などの各種センサ類が接続されており、これらセンサ類からの検出情報が入力される。
一方、ＥＣＵ６０の出力側には、上述の電気式開閉弁５０が接続されており、各種センサ類からの検出情報に基づき電気式開閉弁５０に対する指令がそれぞれ出力される。
【００２６】
例えば、吸気管内圧が、下式に示す条件を満たすときに、電気式開閉弁５０を開くための指令を出力する。
吸気管内圧＞所定値　　…（１）
ここで、吸気管内圧としては、エンジン回転数センサ６１又はアクセル開度６２により検出される負荷及び回転数に対するマップにより求めても良いし、吸気管内圧センサ６３により直接検出しても良い。
更には、エンジン１が作動状態か停止状態か否かを検出し、エンジン１が停止状態のときには、上記条件（１）が満たされていると判定しても良い。
また、上記所定値の具体例としては、例えば、大気圧の９０％とすることができる。
【００２７】
上記条件（１）が満たされるときは、吸気管内圧が大気圧近傍となるため、電気式開閉弁５０を開いても、オイルミストを含む空気がクランクケース３ｂ内からリターンパイプ４８を通じてオイルセパレータ４０に逆流することがない。
言い換えると、上記条件（１）を満たさないときに、オイルセパレータ４４に溜まったオイルをクランクケース３ｂへ戻すために電気式開閉弁５０を開くと、オイルミスとを含んだクランクケース３内のブローバイガスが吸気管負圧によりエンジン側からリターンパイプ４８、オイルセパレータ４４及びＰＣＶバルブ４２を通じて吸気マニホールド１２に逆流することとなり、オイル持ち去りが増えることになる。
【００２８】
このように構成された本実施例に係るブローバイガス還流装置は、図２に示すフローチャートに従い、電気式開閉弁５０の制御を行う。
先ず、エンジン１の作動状態か停止状態にあるか否かを判別する（ステップＳ１）。
エンジン１が停止状態にあるときは、吸気マニホールド１２内の圧力が大気圧に近いので、電気式開閉弁５０を開弁しても吸気マニホールド１２内の負圧によって、クランクケース３内のブローバイガスがリターンパイプ４８を通じてオイルセパレータ４０に逆流することがない。
そのため、エンジン１が停止状態にあるかときは、電気式開閉弁５０への通電をオフとしリターンパイプ４８を連通させ、油溜部４６に貯留されたオイル成分をオイルパン３ｃに戻す（ステップＳ２）。
【００２９】
一方、エンジン１が停止状態ではないとき、つまり、作動状態のときには、上記条件（１）に従い、吸気管内圧が所定値を越えるか否かを判定する（ステップＳ３）。
吸気管内圧が所定値を越えるときは、吸気マニホールド１２内の圧力が大気圧に近いので、電気式開閉弁５０を開弁しても吸気マニホールド１２内の負圧によって、ブローバイガスがリターンパイプ４８を通じてオイルセパレータ４０に逆流することがない。
そのため、エンジン１が作動状態にあって、かつ、吸気管内圧が所定値を越えるときは、電気式開閉弁５０への通電をオフとしリターンパイプ４８を連通させ、油溜部４６に貯留されたオイル成分をオイルパン３ｃに戻す（ステップＳ２）。
【００３０】
これに対し、エンジン１が作動状態にあって、吸気管内圧が所定値以下のときに、電気式開閉弁５０へ通電（オン）して閉弁させリターンパイプ４８を遮断する（ステップＳ４）。
このようにリターンパイプ４８を遮断すると、ブローバイガスから分離したオイル成分が油溜部４６に貯留されることとなり、また、オイル成分を含む空気（ブローバイガス）が吸気マニホールドＩ２内の負圧によってリターンパイプ４８を通じて吸気系に吸引されてしまうことが確実に防止される。
これにより、オイル成分が吸気ポート１３壁や吸気バルブ２０に付着すると排ガス成分と反応してデポジットとなり吸気ポート１３壁や吸気バルブ２０に堆積してしまうことになるのであるが、このようなデポジットの堆積が確実に低減され、吸気バルブ２０の作動不良や吸気効率の低下が抑制される。
【００３１】
尚、本実施例では、電気式開閉弁５０を使用したが、ＥＣＵ６０からの信号によりリターンパイプ４８の連通と遮断を行えるものであれば、特に限定するものではなく、モータにより駆動するバタフライ弁、ロータリー弁等を使用できる。
また、開閉手段として電気式開閉弁５０を使用したが、これに限定されることなく、開閉手段は、吸気管内圧が所定値より大きいときに、リターンパイプ４８を連通するように構成されていればよい。
尚、直立ポートの場合、オイルセパレータ４４の容量は、ブリーザ室３２の容量、ＰＣＶ室３０の容量との間において、下式（２）のような関係がある。
ＰＣＶ室容量＋オイルセパレータ容量≧ブリーザ室容量　…（２）
【００３２】
即ち、図１に示すように、各気筒毎に略直立方向に吸気ポート１３が形成される直立ポートの場合、ＰＣＶ室３０の上にインテークマニホールド１２のポート部分が覆い被さるレイアウトとなる。
一方、エンジン１の全高は低くしたいという要求もあるため、必然的にＰＣＶ室３０の容量が通常ポートエンジンに比べ小さくなる。
ＰＣＶ室３０の容量としては、目安として、ブリーザ室３２と同じぐらいと考えることができる。
ブローバイガスの流速に対するオイル切りという観点から、ブリーザ室３２とＰＣＶ室３０を通過するガスの流速は同程度であるためである。
【００３３】
従って、上述の直立ポートによる制約がなければ、通常、ブリーザ室３２とＰＣＶ室３０の容量は同じくらいに設計する。
ここで、オイルセパレータ４４は、ＰＣＶ室３０の後流に設置し、ＰＣＶ室３０で取り除ききれなかったオイルを除去する役目を持つ。
その結果として、ＰＣＶ室３０の容量をオイルセパレータ４４の容量で補うことが可能となる。
【００３４】
その結果、上記条件（２）に示すように、「ＰＣＶ室容量＋オイルセパレータ容量≧ブリーザ室容量」が目安となるのである。
【００３５】
【発明の効果】
以上、実施例に基づいて詳細に説明したように、本発明の請求項１に記載した内燃機関のブローバイガス還流装置によれば、吸気系内圧が所定値以下のときには、開閉手段により液体返戻通路を遮断することでブローバイガス中の液体成分の吸気系内への進入を確実に防止でき、一方、吸気系内圧が所定値を越えるときには、吸気系内は大気圧近傍となるので、開閉手段により液体返戻通路を連通することで気液分離器内に貯留された液体成分を確実に液体溜めに戻すようにできる。これにより、吸気系へのオイル持ち去りを抑制し、オイル消費量を減少させ、更に、吸気バルブや吸気ポート壁へのデポジットの堆積を確実に低減でき、吸気バルブの作動不良や吸気効率の低下を抑制することができる。
【００３６】
また、本発明の請求項２に記載した内燃機関のブローバイガス還流装置によれば、作動状態検出手段により内燃機関の作動が検出されると、開閉手段により液体返戻通路を遮断することでブローバイガス中の液体成分の吸気系内への進入を確実に防止でき、一方、作動状態検出手段により内燃機関の停止が検出されると、吸気系内は大気圧に戻っているので、開閉手段により液体返戻通路を連通することで気液分離器内に貯留された液体成分を確実に液体溜めに戻すようにできる。これにより、吸気バルブや吸気ポート壁へのデポジットの堆積を確実に低減できる。
【００３７】
また、本発明の請求項３に記載した内燃機関のブローバイガス還流装置によれば、常開型の電磁弁を用いるようにしたので、内燃機関が作動状態にあるときには、電磁弁を通電により閉弁して液体返戻通路を遮断することでブローバイガス中の液体成分の吸気系内への進入を確実に防止でき、一方、内燃機関が停止状態にあるときには、電磁弁への通電を解除し電磁弁を一動的に閉弁させて液体返戻通路を連通させることで気液分離器内に貯留された液体成分を確実に液体溜めに戻すようにできる。これにより、液体返戻通路を確実に連通させることができ、省電力化を図りながら、吸気バルブや吸気ポート壁へのデポジットの堆積を確実に低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る内燃機関のブローバイガス還流装置の断面図である。
【図２】本発明の一実施例に係る内燃機関のブローバイガス還流装置のフローチャートである。
【符号の説明】
１　エンジン本体
２　シリンダヘッド
３　シリンダブロック
３ｂ　クランクケース
３ｃ　オイルパン
４　ピストン
１２　吸気マニホールド
１３　吸気ポート
１４　スロットルバルブ
４０　ＰＣＶバルブ
４４　オイルセパレータ
４６　油溜部
４８　リターンパイプ
５０　電気式開閉弁
６０　ＥＣＵ（電子コントロールユニット）
【図１】
2004137921.tif 000003
【図２】
2004137921.tif 000004