(57)【要約】【課題】ＰＣＶバルブ装置を内燃機関の吸気系に連通させた場合に生じるクランクケース内の圧力上昇を抑える。【解決手段】内燃機関のクランクケースに連通する流入口３と内燃機関の吸気系に連通する流出口６とが連通する調整室１０と、弾性変形によって調整弁１２が流出口６を開閉する弁体１１とを備えるＰＣＶバルブ装置１に、内燃機関の吸気系と調整室１０とに連通するバイパス流路Ａを設ける。これにより、内燃機関の吸気系の吸引力により弁体１１が流出口６を閉じた状態となっても、クランクケースからのブローバイガスをバイパス流路Ａを介して内燃機関に還流させることが可能となる。【選択図】    図２
2005023854.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のクランクケースに連通する流入口と内燃機関の吸気系に連通する流出口とこの流出口に対面して大気に開放される大気口とが連通する調整室と、
前記大気口を密閉的に覆うように一端が配置され、他端に調整弁が設けられ、弾性変形によって前記調整弁が前記流出口を開閉する弁体と、
前記流入口から流入するブローバイガスによる前記調整室内の圧力上昇によって前記流出口を開ける方向に前記弁体が変形可能に、前記流出口を閉じる方向に前記弁体を付勢する付勢手段と、
前記吸気系と前記流入口に連通する前記調整室とに連通するバイパス流路と、を備えるＰＣＶバルブ装置。
【請求項２】
前記調整室を形成する本体ケーシングを備え、
前記バイパス流路は、前記ケーシングに形成されたオリフィスにより形成されている請求項１記載のＰＣＶバルブ装置。
【請求項３】
前記オリフィスの直径は、３．３ｍｍよりも小さい請求項２記載のＰＣＶバルブ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＰＣＶ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ  Ｃｒａｎｋｃａｓｅ  Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ）バルブ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関であるディーゼルエンジンではブローバイガスによってクランクケースの内圧が上昇するので、ディーゼルエンジンにはクランクケースの内圧を調整するＰＣＶバルブ装置が設けられている。
【０００３】
ＰＣＶバルブ装置は、概略的には、クランクケースに連通されて、クランクケースのブローバイガスの圧力に応じて調整弁が動作してクランクケースの内部を大気に開放させてブローバイガスをクランクケースから放出させる構造である。このような従来のＰＣＶバルブ装置を図６に示す。
【０００４】
図６に示すように、ＰＣＶバルブ装置１０１の本体ケーシング１０２内には、調整室１０３が設けられている。この調整室１０３は、クランクケース（図示せず）に連通しブローバイガスが流入する流入口１０４とブローバイガスが流出する流出口１０５とに連通している。流出口１０５は、大気に開放されている。
【０００５】
調整室１０３内には、弁体１０６が設けられており、調整室１０３は、弁体１０６によってブローバイガスが流入する流体室１０７と、大気が出入りする大気口１０８に連通し大気圧に保たれる大気室１０９とに区画されている。
【０００６】
弁体１０６は、流出口１０５を開閉する調整弁１１１と、この調整弁１１１が先端に取り付けられた円錐形状のダイヤフラム１１２とから構成されている。ダイヤフラム１１２の他端は、本体ケーシング１０２の内面に固着されている。
【０００７】
弁体１０６は、調整弁１１１が流出口１０５を閉じる方向にコイルバネ１１３によって付勢されている。これにより、ディーゼルエンジンが駆動していないとき、調整弁１１１は、コイルバネ１１３の付勢力により流出口１０５を閉じる位置に位置付けられている（図６（ａ）参照）。このとき、ダイヤフラム１１２は、張った状態となっている。
【０００８】
このような構造のＰＣＶバルブ装置１０１では、クランクケースから流体室１０７に流入したブローバイガスにより流体室１０７内の圧力が大きくなり、その圧力が大気室１０９の大気圧とコイルバネ１１３による付勢力との合力よりも大きくなった場合、弁体１０６のダイヤフラム１１２が大気室１０９の大きさが小さくなる方向につぶれ変形する。これにより、調整弁１１１が流出口１０５を開ける方向に移動し（図６（ｂ）参照）、流体室１０７内のブローバイガスが流出口１０５から大気側へ流出し、クランクケースの内圧が調整される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、大気汚染防止のためにディーゼルエンジンにおけるこのようなブローバイガスの大気への放出が規制されるのを受け、ブローバイガスを内燃機関の吸気系を介して内燃機関内に還流させることが必要となる。具体的には、流出口１０５を内燃機関の吸気系に連通させることにより流出口１０５から流出するブローバイガスを吸気系に吸わせて内燃機関内に還流させる。
【００１０】
しかしながら、このように流出口１０５を内燃機関の吸気系に連通させると以下のような問題が発生してしまう。例えば、内燃機関にかかる負荷が増加し内燃機関の吸気量が増えた場合、吸気系の吸引力により調整弁１１１が流出口１０５側に吸われて流出口１０５を閉じた状態のまま動かなくなってしまう（図６（ａ）参照）。これにより、内燃機関のクランクケースからのブローバイガスを流出口１０５から排出できなくなってしまい、クランクケース内の圧力が高くなってしまうという問題が発生する。
【００１１】
本発明の目的は、ＰＣＶバルブ装置を内燃機関の吸気系に連通させた場合に生じるクランクケース内の圧力上昇を抑えることである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明のＰＣＶバルブ装置は、内燃機関のクランクケースに連通する流入口と内燃機関の吸気系に連通する流出口とこの流出口に対面して大気に開放される大気口とが連通する調整室と、前記大気口を密閉的に覆うように一端が配置され、他端に調整弁が設けられ、弾性変形によって前記調整弁が前記流出口を開閉する弁体と、前記流入口から流入するブローバイガスによる前記調整室内の圧力上昇によって前記流出口を開ける方向に前記弁体が変形可能に、前記流出口を閉じる方向に前記弁体を付勢する付勢手段と、前記吸気系と前記流入口に連通する前記調整室とに連通するバイパス流路と、を備える。
【００１３】
したがって、弁体の調整弁によって流出口が閉じられた状態であっても、バイパス流路によって流入口と内燃機関の吸気系とが連通される。これにより、内燃機関の吸気系の吸引力により調整弁が流出口を閉じた状態となっても、クランクケースからのブローバイガスをバイパス流路を介して内燃機関に還流させることが可能となる。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のＰＣＶバルブ装置において、前記調整室を形成する本体ケーシングを備え、前記バイパス流路は、前記ケーシングに形成されたオリフィスにより形成されている。
【００１５】
したがって、簡素な構成でバイパス流路が実現される。
【００１６】
請求項３記載の発明は、請求項２記載のＰＣＶバルブ装置において、前記オリフィスの直径は、３．３ｍｍよりも小さい。
【００１７】
したがって、調整弁が流出口を閉じた状態での内燃機関の吸気系からの吸引力を受けすぎることがなく、これにより、クランクケースの内部が負圧になることが防止される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態を図１ないし図３に基づいて説明する。ここで、図１は本実施の形態のＰＣＶバルブ装置を内燃機関とともに示す縦断側面図、図２は調整弁が流出口を閉じた状態のＰＣＶバルブ装置を示す縦断側面図、図３は調整弁が流出口を開いた状態のＰＣＶバルブ装置を示す縦断側面図である。
【００１９】
図１に示すように、ＰＣＶバルブ装置１は、その本体ケーシング２に形成された流入口３がディーゼルエンジンなどの内燃機関４のクランクケース５内に連通され、本体ケーシング２に形成された流出口６が流出管６ａを介して内燃機関４の吸気系の一部であるインテークマニホールド７に連通されている。流出管６ａは本体ケーシング２に形成されている。インテークマニホールド７はエアクリーナ８及び吸気手段（図示せず）に連通されている。そして、このＰＣＶバルブ装置１は、概略的には、クランクケース５の内圧を調整し、かつ、クランクケース５からのブローバイガスをインテークマニホールド７及び吸気手段を介して燃焼室９内に還流させるものである。
【００２０】
このようなＰＣＶバルブ装置１を図２及び図３に基づいて詳しく説明する。図２及び図３に示すように、ＰＣＶバルブ装置１の本体ケーシング２内には、流入口３と流出口６とに連通した調整室１０が設けられている。
【００２１】
調整室１０内には、弁体１１が設けられている。この弁体１１は、流出口６を開閉する円盤状の調整弁１２と、この調整弁１２により一端が塞がれた弁保持体である円筒状の伸縮体１３とから構成されている。これらの調整弁１２と伸縮体１３とはゴムの一体成型により形成されている。伸縮体１３の他端は、本体ケーシング２の内面に固着されている。そして、調整室１０は、この弁体１１によって、流入口３と流出口６とに連通しブローバイガスが流入する流体室１４と、大気に開放された大気口１５に連通し大気圧に保たれる大気室１６とに区画されている。大気口１５は流出口６に対面している。そして、弁体１１によって流体室１４と大気室１６との間が密閉されている。
【００２２】
伸縮体１３は、その軸心方向に山部１３ａと谷部１３ｂとが交互に位置する蛇腹状に形成されて、その軸心方向に弾性的に伸縮自在とされており、その軸心方向に弾性を有している。詳しくは、伸縮体１３は、弾性力による復元力により調整弁１２を流出口６に向けて付勢しており、付勢手段として機能している。そして、これにより調整弁１２によって流出口６が閉じられる。伸縮体１３がその軸方向に縮むことにより、調整弁１２が流出口６から離反する。これにより流出口６が開かれる。
【００２３】
調整弁１２は、円盤状の板部材により形成されており、板部材の中央部に凸状に形成され流出口６を開閉する円盤状の弁部１７と、弁部１７以外の平板部により形成された受圧部１８とを有している。弁部１７が流出口６を閉じた状態においても、受圧部１８の流体室１４側の面と本体ケーシング２との間には空間が形成されている。これにより、受圧部１８は、弁部１７が流出口６を閉じた状態でも調整弁１２が流出口６から離反する方向にブローバイガスから力を受けることが可能となっている。
【００２４】
ＰＣＶバルブ装置１には、弁体１１の受圧部１８と本体ケーシング２の内面との間に圧縮バネとして機能するコイルバネ１９が設けられている。このコイルバネ１９は、ブローバイガスの流れなどの影響による弁体１１のふらつきを防止する機能を有している。
【００２５】
また、本体ケーシング２には、オリフィス２０が形成されている。このオリフィス２０は、流体室１４と流出管６ａとを連通するバイパス流路Ａを形成している。つまり、このバイパス流路Ａによって流体室１４は、内燃機関４の吸気系の一部であるインテークマニホールド７に連通されている。このオリフィス２０は、流出口６とは別に設けられている。
【００２６】
加えて、ＰＣＶバルブ装置１には、流入口３の近傍の本体ケーシング２内に油分分離材２２が設けられている。この油分分離材２２は、金属製のワイヤメッシュにより形成されており、流入口３から流入したブローバイガスはこの油分分離材２２を通過することとなる。この油分分離材２２は、通過するブローバイガスに含まれている油分を捕捉してブローバイガスから取り除くものであり、取り除いた油分は、下方へ落ちて、本体ケーシング２の底面を通ってクランクケース５内に戻される。
【００２７】
このような構成において、内燃機関４が駆動して、ブローバイガスによりクランクケース５の内圧が上昇すると、流入口３から流体室１４に流入したブローバイガスにより流体室１４内の圧力が大きくなる。そして、受圧部１８に作用するブローバイガスの圧力が、受圧部１８にかかる大気室１６の大気圧と伸縮体１３の付勢力と吸気手段による吸引力との合力よりも大きくなった場合、弁体１１の伸縮体１３が縮み、これにより、調整弁１２が流出口６を開ける方向に移動し、流出口６が開かれる。そして、流体室１４内のブローバイガスが流出口６から流出管６ａを介してインテークマニホールド７へ流出し燃焼室９に還流される。そして、流体室１４内のブローバイガスの圧力が下がると、伸縮体１３が伸び、調整弁１２が流出口６に近接するように移動する。このように、受圧部１８がブローバイガスから受ける力に応じて、伸縮体１３の縮み量が決まるので、受圧部１８がブローバイガスから受ける力に応じて弁部１７と流出口６の間の流路Ｂ（図３参照）の大きさが変化し、これにより、流出口６から流れ出すブローバイガスの流量が調整され、クランクケース５の内圧が調整される。
【００２８】
内燃機関にかかる負荷が増加し内燃機関の吸気量が増えた場合、吸気系の吸引力により調整弁１２が流出口６側に強く吸引されて流出口６を閉じてしまうことがあるが（図２参照）、このような状態においても、オリフィス２０のバイパス流路Ａによって流体室１４と内燃機関４の吸気系の一部であるインテークマニホールド７とが連通されているので、クランクケース５からのブローバイガスがそのバイパス流路Ａを通って流体室１４から内燃機関４の吸気系に流出する。これにより、ブローバイガスが吸気系を介して内燃機関４に還流され、クランクケース５内の圧力上昇が抑えられる。
【００２９】
このように、調整弁１２が流出口６側に強く吸引されて流出口６を閉じてしまった場合、流出管６ａの流体室１４側は負圧となるが、オリフィス２０のバイパス流路Ａによって流体室１４と流出管６ａとが連通されていることから流出管６ａ内にブローバイガスが流れこむので、流出管６ａの流体室１４側の負圧が軽減される。これにより、従来のようにオリフィス２０が設けられていないものに比べ、内燃機関４の吸気系による調整弁１２に対する吸引力が小さくなり、調整弁１２が移動しやすくなる。よって、従来のものに比べブローバイガスの圧力が低い状態で調整弁１２が移動し流出口６が開かれる。これにより、クランクケース５内の圧力の上昇がさらに防止される。
【００３０】
なお、本実施の形態では、バイパス流路Ａを流出口６とは別体に形成した例を説明したが、バイパス流路Ａとしてはこれに限るものではなく、例えば、流出口６にバイパス流路Ａが連通していても良い。具体的には、流出口６の一部を拡大させてその部分をバイパス流路Ａとし、流出口６とバイパス流路Ａとを連通させても良い。
【００３１】
【実施例】
次に、本発明の実施例を図４及び図５に基づいて説明する。
【００３２】
本発明のＰＣＶバルブ装置１及びそれの比較対象としてオリフィス２０のないタイプのＰＣＶバルブ装置（図示せず）に対する実験を行った。この実験は、小型のディーゼルエンジン（排気量４０００ｃｃクラス）を想定したものであり、図４に実験装置３１を示す。
【００３３】
図４に示すように、実験装置３１は、ブロア３２、流量計３３、クランクケース５の内圧を想定した第一圧力計３４、ＰＣＶバルブ装置１、第二圧力計３５、内燃機関の吸気系を想定した吸気手段３６が順に接続されて構成されている。吸気手段３６にはエアクリーナ８が接続されている。ここで、本実験では、第一圧力計３４が計測する圧力をクランクケース５の内圧とみなすこととする。ブロア３２から送風されたガス（ブローバイガスを想定したもの）は、流量計３３、第一圧力計３４を通り、流入口３からＰＣＶバルブ装置１内に流入して流出口６から流出し、第二圧力計３５を通り吸気手段３６に吸い込まれる。ＰＣＶバルブ装置１の下流側に配置された第二圧力計３５は吸気手段３６によるＰＣＶバルブ装置１に対する吸気圧を計測するものである。なお、図４ではＰＣＶバルブ装置としてオリフィス２０付のＰＣＶバルブ装置１を示している。
【００３４】
実験は、
・ブロア３２による流量範囲：５０Ｌ／ｍｉｎ〜１２０Ｌ／ｍｉｎ、
・吸気手段３６による吸気：吸気無し、吸気圧−３００ｍｍＡｑ、吸気圧−６００ｍｍＡｑ、吸気圧−８００ｍｍＡｑの４種類、
として、オリフィスの直径が２ｍｍ、２．８ｍｍ、３．３ｍｍ、３．９ｍｍであるそれぞれのＰＣＶバルブ装置１、及び、オリフィス２０のないＰＣＶバルブでのクランクケース５の内圧を計測した。なお、流出管６ａの直径は１３ミリに設定した。
【００３５】
この実験結果を図５に示す。図５（ａ）は吸気無しの場合の結果を示すグラフ、図５（ｂ）は吸気圧が−３００ｍｍＡｑの場合の結果を示すグラフ、図５（ｃ）は吸気圧が−６００ｍｍＡｑの場合の結果を示すグラフ、図５（ｄ）は吸気圧が−８００ｍｍＡｑの場合の結果を示すグラフである。
【００３６】
図５から、オリフィス２０が設けられていることにより、オリフィス２０がない場合に対し、クランクケース５の内圧の上昇が防止されていることが分かる。また、オリフィス２０の直径が大きくなるに従いクランクケース５の内圧が下がることが分かる。
【００３７】
ここで、ＰＣＶバルブ装置１ではクランクケース５の内圧が低い場合には、弁部１７が流出口６を閉じた状態となる。仮に弁体１１がないＰＣＶバルブ装置では、クランクケース５と吸気系とが常時連通することとなる。このとき、クランクケース５の内圧が低い状態で吸気系の吸引力がクランクケース５内に作用した場合には、クランクケース５内の圧力が負圧となり、クランクケース５の各部が損傷するおそれがあるが、本発明のＰＣＶバルブ装置１では、クランクケース５の内圧が低い場合には調整弁１２が流出口６を閉じているので、流出口６を介してクランクケース５に負圧が作用することが防止されている。ところで、本発明のＰＣＶバルブ装置１では、オリフィス２０により常時クランクケース５と吸気系とを連通させているので、このオリフィス２０を介してクランクケース５へ負圧が作用するのを防止することが望ましい。これには以下のようにオリフィス２０の直径を設定すれば良い。
【００３８】
図６から、オリフィス２０の直径が大きくなるに従いクランクケース５の内圧は下がるが、オリフィス２０の直径が３．３ｍｍ以上になると吸気手段３６による負圧の影響が大きくなり、オリフィス２０によるバイパス流路Ａのみで多量のガスが吸気手段３６に吸い込まれてしまう。これにより、オリフィス２０の直径が３．３ｍｍ以上のときには、クランクケース５からの流量が低い場合（クランクケースの内圧が低い場合）において吸気手段３６による吸入圧が大きくなるとクランクケース５の内圧が負圧になるおそれが生じる。これにより、オリフィス２０の直径は３．３ｍｍより小さいことが望ましい。これにより、調整弁１２が流出口６を閉じた状態での吸気手段３６からの吸引力を受けすぎることが防止され、これにより、クランクケース５の内部が負圧になることが防止される。なお、クランクケース５の内圧が高い場合には、このような問題は発生しない。
【００３９】
【発明の効果】
請求項１記載の発明のＰＣＶバルブ装置によれば、内燃機関のクランクケースに連通する流入口と内燃機関の吸気系に連通する流出口とこの流出口に対面して大気に開放される大気口とが連通する調整室と、前記大気口を密閉的に覆うように一端が配置され、他端に調整弁が設けられ、弾性変形によって前記調整弁が前記流出口を開閉する弁体と、前記流入口から流入するブローバイガスによる前記調整室内の圧力上昇によって前記流出口を開ける方向に前記弁体が変形可能に、前記流出口を閉じる方向に前記弁体を付勢する付勢手段と、前記吸気系と前記流入口に連通する前記調整室とに連通するバイパス流路と、を備えることにより、内燃機関の吸気系の吸引力により弁体の調整弁が流出口を閉じた状態となっても、クランクケースからのブローバイガスをバイパス流路を介して内燃機関に還流させることができ、これにより、クランクケース内の圧力上昇を抑えることができる。
【００４０】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載のＰＣＶバルブ装置において、前記調整室を形成する本体ケーシングを備え、前記バイパス流路は、前記ケーシングに形成されたオリフィスにより形成されていることにより、簡素な構成でバイパス流路を実現することができる。
【００４１】
請求項３記載の発明によれば、請求項２記載のＰＣＶバルブ装置において、前記オリフィスの直径は、３．３ｍｍよりも小さいことにより、調整弁が流出口を閉じた状態での内燃機関の吸気系からの吸引力を受けすぎることがなく、これにより、クランクケースの内部が負圧になることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態のＰＣＶバルブ装置を内燃機関とともに示す縦断側面図である。
【図２】調整弁が流出口を閉じた状態のＰＣＶバルブ装置を示す縦断側面図である。
【図３】調整弁が流出口を開いた状態のＰＣＶバルブ装置を示す縦断側面図である。
【図４】本発明の実施例のＰＣＶバルブ装置の実験装置を概略的に示すブロック図である。
【図５】直径の異なるオリフィス毎のクランクケース内圧を計測した結果を示すグラフであり、（ａ）は吸気無しの場合の結果を示すグラフ、（ｂ）は吸気圧が−３００ｍｍＡｑの場合の結果を示すグラフ、（ｃ）は吸気圧が−６００ｍｍＡｑの場合の結果を示すグラフ、（ｄ）は吸気圧が−８００ｍｍＡｑの場合の結果を示すグラフである。
【図６】従来のＰＣＶバルブ装置を示し、（ａ）は調整弁が流出口を閉じた状態を示す縦断側面図、（ｂ）は調整弁が流出口を開けた状態を示す縦断側面図である。
【符号の説明】
１      ＰＣＶバルブ装置
２      本体ケーシング
３      流入口
４      内燃機関
５      クランクケース
６      流出口
７      インテークマニホールド（吸気系）
１０    調整室
１１    弁体
１２    調整弁
１３    伸縮体（付勢手段）
１５    大気口
２０    オリフィス
Ａ    バイパス流路
【図１】
2005023854.tif 000003
【図２】
2005023854.tif 000004
【図３】
2005023854.tif 000005
【図４】
2005023854.tif 000006
【図５】
2005023854.tif 000007
【図６】
2005023854.tif 000008