(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボユニットを有するターボ過給機付きの自動車のエンジンにおいて加圧された気体および自然に吸引された気体の流れを制御する弁組立体であって、
前記ターボ過給機付きの自動車のエンジンは、エンジンに流入する気体が自然に吸引される、エンジンの通常動作と、前記ターボユニットを通ってエンジンに流入する気体が加圧される、加圧された動作で動作するように構成されており、前記エンジンの前記加圧された動作において、前記ターボユニットは作動させられ、前記エンジンの前記通常動作において、前記ターボユニットは作動せず、
前記弁組立体は、自然に吸引された気体が通過することができる第１の流路と加圧された気体が通過することができる第２の流路とを画定する筐体を備え、
前記筐体は、前記第２の流路内に配置された逆止弁およびＰＣＶ弁の両方を囲み、
前記逆止弁は、通常および加圧されたそれぞれのエンジンの動作中に、第１の流路と前記第２の流路との間で気体の流れを制御する、弁組立体。
【請求項２】
前記逆止弁は、中央流路を有する弁本体と、前記中央流路から外側に向かって延びる少なくとも１つの通気孔と含む、請求項１に記載の弁組立体。
【請求項３】
前記弁本体は、気体が通り抜けることができるように、前記通気孔と前記第１の流路に導く対応する流れ開口とが位置合わせされる第１の位置と、前記第２の流路を通る空気流れを生じさせる様に前記通気孔と前記流れ開口とが位置合わせされていない第２の位置との間で移動可能である、請求項２に記載の弁組立体。
【請求項４】
前記弁本体は、前記中央流路から半径方向の外側に向かってそれぞれが延びる複数の通気孔を含む、請求項２に記載の弁組立体。
【請求項５】
前記第２の流路は、前記逆止弁を取り囲む第１室と、前記ＰＣＶ弁を取り囲む第２室と含み、
前記第１室および前記第２室は、中央の開口を有する中間壁により分離されている、請求項１に記載の弁組立体。
【請求項６】
前記第２室は、前記第１室よりも小さい直径を有する、請求項５に記載の弁組立体。
【請求項７】
前記ＰＣＶ弁は、ほぼ三角形の形状を有する頭部と、前記頭部から延びるほぼ円筒状のシャフトとを有するプランジャを含む、請求項６に記載の弁組立体。
【請求項８】
前記第２室は、前記プランジャの前記シャフトをスライド可能に受け入れる減少された直径の部分を含む、請求項７に記載の弁組立体。
【請求項９】
前記頭部は、ほぼ平坦な端面を有する、請求項７に記載の弁組立体。
【請求項１０】
前記端面は、前記中間壁とほぼ平行である、請求項９に記載の弁組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のためのＰＣＶ弁に関連する。より特定的には、本発明は、二方向ＰＣＶ弁およびターボ過給機付き自動車のエンジンのシステムに関連する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関は、一般的に、混合気が燃焼し、往復式ピストンの組を動作させる燃焼室と、ピストンにより駆動されるクランクシャフトを含むクランクケースとを含む。運転期間中において、エンジンでは、通常、燃焼ガスがピストンの傍を通り過ぎて燃焼室からクランクケースに漏れる吹き抜け（ブローバイ）が生じる。これらの燃焼またはブローバイガスは、水分、酸、およびその他の望ましくない燃焼過程の副生成物を含む。
【０００３】
したがって、ポジティブ・クランクケース・ベンチレーション（ＰＣＶ）システムは、これらの有害な気体をエンジンから除去し、これらの気体が大気中に排出されることを防止するために用いられる。ＰＣＶシステムは、マニホールドの真空を用いることにより、蒸気をクランクケースから吸気マニホールドに引き抜く。蒸気は、次に燃料および空気の混合物と共に燃焼室の吸気マニホールドに搬送されて、燃焼室にて燃焼される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的に、システムの内部における流れまたは循環は、クランクケースの通気システムおよび汚染制御装置として作動するＰＣＶ弁により制御されている。ＰＣＶシステムを有する場合でさえも、ブローバイガスは、特にエンジンがスロットル全開で作動しているときに、まだエンジンの空洞内に集まり、さらに換気を悪化させる。エンジンがスロットル全開で作動しているときに、マニホールドの圧力は、エンジンのクランクケースと同程度であり、それ故に、付加的な通路が他の生成されたブローバイガスを逃れさせる。ターボ過給機付きエンジンにおけるターボ過給機の動作は、スロットル全開で作動しているエンジンの動作と同様である。それ故に、エンジンヘッドにおけるブローバイガスの濃度は比較的高い。ターボ過給機付きのエンジンＰＣＶシステムにて用いられるための改良されたＰＣＶ弁の設計を提供することが望まれたままである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一の態様に従えば、ターボ過給機付き自動車のエンジンにおいて、加圧された気体および自然に吸引された気体の排出を制御するために弁組立体が設けられる。弁組立体は、筐体と、筐体の内部に配置されている管部材とを含む。筐体は、ほぼ円筒状の内面を有する。管部材は、ほぼ円筒状の外面を有する。管部材の外面は、筐体の内面とほぼ同心円状であり、管部材と筐体との間に迂回流路を画定するように筐体から離れている。管部材は、実質的に筐体を通って延びる流路を画定する略円筒状の内面を有する。弁組立体は、迂回流路と加圧流路との間の空気流れを制御するために、管部材に配置されている逆止弁を含む。逆止弁は、中央流路を有する弁本体と、中央流路と管部材の内面との間に延びる少なくとも１つの通気孔を有する。弁本体は、迂回流路を通り抜ける空気流れを生じさせるために、通気孔が管部材の流れ開口に位置合わせされている第１の位置と、迂回流路を通り抜ける空気流れを防止し、加圧流路を通り抜ける空気流れを生じさせるように、管部材の内面により通気孔が閉鎖される第２の位置との間で移動可能である。
【０００６】
本発明の他の態様に従えば、ターボ過給機付き自動車のエンジンにおいて加圧された気体および自然に吸引された気体の流れを制御するために、弁組立体が設けられる。弁組立体は、自然に吸引される気体が通り抜ける第１の流路と、加圧された気体が通り抜ける第２の流路とを画定する筐体を含む。筐体は、第２の流路に逆止弁およびＰＣＶ弁の両方を含む。逆止弁は、通常および加圧されたエンジンの動作のそれぞれにおいて、第１の流路と第２の流路との間で気体の流れを制御する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の１つの実施形態に従うターボ過給機付きエンジンおよびＰＣＶシステムの概略図である。
【図２】ＰＣＶシステムの二方弁の分解斜視図である。
【図３】吸気が二方弁を通じてエンジンヘッドカバーに供給されている迂回の又は通常の吸引されているエンジンの動作状態における二方弁の断面図である。
【図４】ブローバイガスが、エンジンヘッドカバーから吸入口に放出されている迂回の又は通常の吸引されているエンジンの動作状態における二方弁の断面図である。
【図５】過給され、又は加圧されているエンジンの動作状態における二方弁の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の利点は、付随する図に関連して考慮されたときに、次の詳細な説明の参照により、より良く理解されるので、容易に評価されるであろう。
【０００９】
図１を参照して、自動車のターボ過給機付きエンジンは、概して符号１０で示されている。エンジン１０は、往復式のピストン５０およびシリンダ５２の配列を含む。ピストン５０は、燃焼室に導入され、その後にスパークプラグにより着火される（図示せず）空気および燃料の混合物（混合気）の燃焼により、シリンダ５２の内部で駆動される。燃焼により、気体の形態で空気および燃料の混合物の膨張が生じるので、これらの気体が逃れると共にエンジン１０に導かれるために、様々な導管が設けられている。
【００１０】
エンジン１０は、空気清浄器２０、ターボユニット３０および空気中間冷却器４０を有するターボ過給システムを含む。矢印に示すように、フィルタ処理された周囲の空気が空気清浄器２０を出て、ターボユニット３０の第１の空気吸入口１０６に流入する。ターボユニット３０が駆動したときには、加圧された空気がターボユニット３０から排出されて、導入管１１６を介してシリンダ５２の燃焼室に流入し、燃焼室では、空気が第１の補助導管１１２からの気化した燃料と混合され、点火することによりピストン５０を下側に向かわせ、または動力工程を生じさせる。燃焼された空気は、その次に、排気管１１４を介して環境に放出される。スロットル４１は、空気と混合された燃料を制御する。燃焼室に導入される空気および燃料の混合物および燃焼室から排出される排気ガスの量は、吸気弁５１ａおよび排気弁５１ｂによりそれぞれ規制される。
【００１１】
外気は、ヘッドカバーの換気を行なうために、第２の空気吸入口１１０および二方弁６０を介してヘッド空洞に供給される。エンジンの気体に長く曝されることに起因するオイルの劣化を防止することにより、エンジンの性能を維持できるので、この換気は望ましい。ターボユニット３０が作動していないときには、自然に吸引される空気は、空気導入管１１６に沿ってターボユニット３０を通り抜ける。エンジン１０が作動する時には、ガスがエンジン１０の内部で生成される。導管は、通気の手段として役立ち、エンジン１０に戻る再利用を提供し、有害なガスが環境に逃れることも防止する。第１の補助導管１１２は、エンジンオイル分離器１０４と第１の空気吸入口１０６の一部分との間に延び、そして、第２の補助導管１１３は、エンジンオイル分離器１０４と空気導入管１１６の一部分との間に延び、エンジンの換気を可能にするために設けられている。第１の補助導管１１２は、空気がエンジンオイル分離器１０４に進入することを防止するために、エンジンオイル分離器の逆止弁１０２に取り付けられている。第２の補助導管１１３は、一方向のポジティブクランクケースベンチレーション（ＰＣＶ）弁１００に取り付けられている。一方向のＰＣＶ弁１００は、エンジンオイル分離器１０４の内部で、予め定められた圧力に達したときのみに、気体がエンジンオイル分離器１０４から排出されることを可能にする。しかしながら、ヘッドカバー４６の内部の圧力を開放する必要性の生じる状況が、まだ存在している。典型的には、エンジンオイル分離器の逆止弁１０２または一方向のＰＣＶ弁１００のいずれかを通して気体を無理に送ることにより圧力が開放される。さらに、空気がヘッドカバー４６に直接的に進入させることも望ましいであろう。
【００１２】
したがって、改良されたポジティブクランクケースベンチレーション（ＰＣＶ）システムは、加圧された動作、自然に吸引された空気の動作の期間中に、エンジン１０で有害なＰＣＶガスを換気するために提供され、空気をヘッドカバー４６に導入する付加的な手段を提供する。１つの実施形態においては、ＰＣＶシステムは、通常の吸引される動作状態および加圧されるエンジン１０の動作状態との間でエンジン１０が作動する時に、空気中間冷却器４０に向かって導く第２の空気吸入口１１０と、エンジン１０のヘッドカバー４６の内部に配置されているヘッドカバーオイル分離器４４との間での二方向の空気の流れの制御を容易にする二方弁６０を用いる。特に、二方弁６０は、ヘッドカバー４６内で生成された空気が、空気導入管１１６に戻って放出されることを可能にし、一方で他のエンジン１０の状態においては、空気が空気導入管１１６からエンジン１０のヘッドカバー４６に導入されること、または、ヘッドカバー４６の空気がエンジン１０のヘッドカバー４６から空気導入管１１６に向かって流れることを可能にする。
【００１３】
図２から図５を参照して、二方弁６０は、筐体入口６２および筐体出口６８を有する筐体６４を含む。筐体６４は、ほぼ円筒状の内面６３も有する。外面６７を有する管部材６６は、筐体６４を通って延びている。通常時に吸引される流路、すなわち迂回流路６５は、筐体６４の内面６３と、管部材６６の外面６７との間で画定されている。外面６７は、ほぼ円筒状の形状を有する。外面６７は、筐体６４の内面６３に関して同心状としてよい。
【００１４】
管部材６６は、第１室６９ａおよび第２室６９ｂを有する長手方向に延びる加圧流路６９を画定する。第１室６９ａおよび第２室６９ｂは、概して、中間壁８２により分離されている。中間壁８２に形成されている中央の開口８９により、第１室６９ａと第２室６９ｂとの間に空気流れが生じる。加圧流路６９は、迂回流路６５に対してほぼ同心状としてよい。
【００１５】
二方弁６０は、迂回流路６５と加圧流路６９との間の空気流れを制御するための、筐体６４に囲まれた逆止弁７０を含む。逆止弁７０は、止め具７９に対して押圧されている。止め具７９は、逆止弁７０の一部分が通過できるようにリング状に形成されている。止め具７９は、筐体入口６２と逆止弁７０との間に配置され、このように、筐体入口６２から逆止弁７０に向かって、およびその逆も同様に、空気を流れさせる。逆止弁７０は、管部材６６の第１室６９ａに配置されている弁本体７２を含む。逆止弁７０は、ボール７４、ボール支持体７８、ボール付勢部材７６および第１の付勢部材８０をも含む。弁本体７２は、弁本体７２が管部材６６の内面８１に沿って滑るように、管部材６６の内部に取り付けられている。弁本体７２は、中央流路７１、筐体入口６２から中央流路７１に導く弁本体入口７３、中央流路７１から延びる弁本体出口８３、および中央流路７１と管部材６６の内面との間で延びる少なくとも１つの通気孔７５とを含む。説明される実施形態における弁本体７２は、中央流路７１から径方向に延びる複数の通気孔７５を含む。
【００１６】
弁本体７２は、図３および図４に示される第１の位置と図５に示される第２の位置との間で移動可能である。第１の位置においては、弁本体７２の通気孔７５は、通常時に吸引された気体が、筐体入口６２と迂回流路６５との間で移動できるように、管部材６６に形成された流れ開口７７に対応して位置合わせされている。凹部７５ａは、名目上の第１の位置の両側における弁本体７２の幾らかの軸方向の移動を収容し、筐体入口６２と迂回流路６５との間の気体の流れが生じるように、弁本体７２の外面に形成することができる。
【００１７】
第２の位置においては、通気孔７５および流れ開口７７は位置合わせされておらず、それ故に、迂回流路６５への空気流れが閉鎖される。この位置においては、空気の流れは、ボール７４に送り込まれ、ボール７４がボール付勢部材７６を圧縮し、このように空気が弁本体出口８３を介して弁本体７２から排出されるように、弁本体７２の中央流路７１を通り抜ける通路が提供される。特に、ボール７４は、弁本体７２の弁本体出口８３に沿って着座し、そして、ボール支持体７８によりその位置に保持される。第１の付勢部材８０は、管部材６６の内側に固定された中間壁８２とボール支持体７８との間で加圧され、又は押圧される。第１の付勢部材８０は、弁本体７２を第１の位置に向かって付勢する。図２に最も良く見られるように、ボール支持体７８は、弁本体７２の出口８３と中間壁８２の中央の開口との間で加圧された空気が移動することを可能にする少なくとも１つの細穴７８ａを含む。
【００１８】
ＰＣＶ弁９０は、加圧流路６９の第２室６９ｂ内に配置されている。ＰＣＶ弁９０は、第２の付勢部材８６とプランジャ８４とを有する。プランジャ８４は、加圧流路６９の内部に配置され、図４および図５のそれぞれに示されるように、閉位置と開位置との間でスライド可能である。第２の付勢部材８６は、連続的に、中間壁８２に向かってプランジャ８４を付勢する。プランジャ８４は、第１端部としての頭部９３と、第２端部９５と、第１端部および第２端部９５の間に軸方向に延びるほぼ円筒状のシャフトすなわち中央部分９４とを含む。図２に最も良く示されるように、プランジャ８４の頭部９３は、加圧された気体が、その間を通過することができるように加圧流路６９を画定する管部材６６の内面８１から離れている側面９７を有するほぼ三角形に形成されている。ほぼ平坦な端面８５は、中間壁８２に対向するプランジャ８４の頭部９３に形成されている。端面および中間壁８２は、互いにほぼ平行である。プランジャ８４は、中間壁に隣接する閉位置と、中間壁から離れている開位置との間で移動可能である。
【００１９】
加圧流路６９の第２室６９ｂは、前側部分９１および後側部分９２を含む。第２の付勢部材８６は、第２室６９ｂの前側部分９１に配置されている。第２の付勢部材８６は、プランジャ８４の中央部分９４を覆う様に延び、中央部分９４に同心状である。第２の付勢部材８６は、第２室６９ｂの前側部分９１と後側部分９２との間に配置されている環状の位置決め端と、プランジャ８４の第１端部との間で軸方向に圧縮される。
【００２０】
加圧流路６９の第２室６９ｂは、第１室６９ａよりも小さな直径を有する。第２室６９ｂの後側部分９２は、プランジャ８４の中央部分９４および第２端部９５を受け入れる。プランジャ８４の中央部分９４および第２端部９５は、管部材６６の加圧流路６９の内面９６から径方向に離れ、空気がそこを通り抜けることを可能にする。第３の付勢部材８８は、第２室６９ｂの内部に配置されている。第３の付勢部材８８は、図３に示されるように、閉位置においてプランジャ８４の第２端部９５から離れている。第３の付勢部材８８は、図５に示されるように、プランジャ８４が開位置に向かって移動する時に、プランジャ８４に接触して中間壁８２に向かって付勢する。
【００２１】
二方弁６０は、使用時には、通常のエンジン１０の動作の期間中に、自然に吸引された気体が、空気吸入口とオイル分離器との間を通過させる。この状態において、逆止弁７０の弁本体７２は、弁本体７２の通気孔７５が管部材６６の流れ開口７７と位置合わせされている第１の位置にある。この位置においては、空気は、弁本体７２の中央流路７１を通じて流れることができ、次に迂回流路６５を通じて流れることができる。
【００２２】
中央流路７１の圧力が、予め定められた閾値に到達したときに、すなわち、ターボ過給機が駆動したときに、弁本体７２は、第１の付勢部材８０により供給される力に対抗して第２の位置に向かって移動する。この位置においては、通気孔７５と流れ開口７７とは位置合わせされておらず、空気は迂回流路６５の代わりに加圧流路６９を通じて流れる。特に、空気は、ボール７４に向かって流れ、ボール付勢部材７６に対してボール７４を押し付ける。ボール付勢部材７６は圧縮され、ボール７４は弁本体７２の出口８３から移動し、空気が出口８３を介して中央流路７１から加圧流路６９に向かって通り抜ける。加圧流路６９を通る空気流れは、空気流れ方向に、又は弁出口に向かって、プランジャ８４をほぼ軸方向に移動させることにより、ＰＣＶ弁９０を開口する。第２の付勢部材８６は、弁出口に向かうプランジャ８４の移動により軸方向に圧縮される。プランジャ８４は、第３の付勢部材８８に接触し押圧もする。
【００２３】
中央流路７１の圧力が、閾値よりも小さくなったとき、すなわち、ターボ過給機が、駆動せずおよび／または非直結になったときに、第１の付勢部材８０は、弁本体７２を第１の位置に向かって押す。このように、通気孔７５が流れ開口７７と位置合わせされて、空気が通り抜ける通路を提供する。空気の逃れる手段が提供されたので、逆止弁７０のばねは、ボール７４に向かって十分な圧力を維持して、それ故に、弁本体７２の出口８３を通じる空気流れを閉鎖するようにボール７４を配置する。第２の付勢部材８６および第３の付勢部材８８は、閉位置に向かってプランジャ８４を戻す。したがって、空気は、迂回流路に沿って、いずれか一方の方向に、自由に移動することができる。例えば、エンジン１０に向かう空気吸入口の流れに沿って流れる空気は、図３に示されるように、ヘッドカバー４６に直接的に導入され得る。代替的に、ヘッドカバー４６における高い濃度の空気またはブローバイガスは、図４に示されるように、空気吸入口に向かって戻されることができ、ヘッドカバー４６の空気圧力を開放するのに役立ち、および、長い時間の高い空気の濃縮またはブローバイガスの濃縮により生じる関連する残留物の生成を減少させることに役立つ。
【００２４】
二方弁６０は、中間冷却器に導く空気吸入口とヘッドカバー４６におけるオイル分離器との間で、パイプラインと直列に配置されている単一の筐体６４を通じる通常の吸引された空気流れおよび加圧された空気流れを提供する。この単一の筐体６４の設計は、エンジン１０のシステム、特に、エンジン１０の鋳造を改変する必要性を排除することにより、エンジン１０を簡略化する。このように、一般的なエンジン１０の鋳造は、ターボ過給機が付された、およびターボ過給機が付されていないエンジン１０の両方の使用のために設計することができる。
【００２５】
本発明のもう一つの実施形態においては、エンジン１０は、第２のＰＣＶ弁９０と、第２のオイル分離器とターボユニット３０に導く低圧空気吸入口との間に配置された一方向弁と含む。二方弁６０におけるＰＣＶ弁９０および一方向弁に隣接する第２のＰＣＶ弁９０は、ヘッドカバー４６から蒸気を引き出すために共働する。次に、蒸気は、空気導入管１１６を通じて燃料および空気の混合物と共に燃焼室に戻され、燃焼室にて燃焼サイクルの期間中に燃焼される。本実施形態におけるＰＣＶシステムは、従来のシステムに対して、ターボ過給機付きのエンジン１０の加給動作の期間中に、ＰＣＶガスの改善された換気を提供する。
【００２６】
本発明は、説明に役立つ方法で記述されている。それ故に、使用されている専門用語は、限定ではなく、むしろ、記述の言葉の本質が発明の範囲に入ることが意図されていると解されるべきである。本発明の多くの改造および改変が、上記の教示を考慮すると可能である。このように、付随する請求項の範囲内で、具体的に記述されたものを超えて発明が実施されることができる。
【符号の説明】
【００２７】
６０    二方弁
６４    筐体
６５    迂回流路
６６    管部材
６９    加圧流路
７０    逆止弁
７１    中央流路
７２    弁本体
７５    通気孔
７７    流れ開口
７８    支持体
７８ａ    細穴
７９    止め具
８０    第１の付勢部材
８２    中間壁
８４    プランジャ
８６    第２の付勢部材
８８    第３の付勢部材
９１    前側部分
９２    後側部分
１００    ＰＣＶ弁
１０２    逆止弁
【図１】
0005319800.tif 000002
【図２】
0005319800.tif 000003
【図３】
0005319800.tif 000004
【図４】
0005319800.tif 000005
【図５】
0005319800.tif 000006