(57)【要約】      （修正有）【課題】脈動の大きいブローバイガスに適応したブローバイガス還流装置を実現する。【解決手段】流通するブローバイガスに含まれる潤滑油をブローバイガスから分離させるラビリンス構造６０１の上流側に、開閉特性の異なる複数個のリードバルブを、ブローバイガスの流れの方向に沿って直列に配列した。リードバルブの弁体６０３は、ラビリンス構造６０１の如く作用し、潤滑油をブローバイガスから除去する。加えて、複数段のリードバルブが、ラビリンス構造６０１に流入するブローバイガスの脈動を鎮圧する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に適用されるブローバイガス還流装置において、
流通するブローバイガスに含まれる潤滑油を当該ブローバイガスから分離させるオイルセパレータに、開閉特性の異なる複数個のリードバルブを、ブローバイガスの流れの方向に沿って直列に配列している
ことを特徴とするブローバイガス還流装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のブローバイガス還流装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、内燃機関のクランク室は、気筒及びピストンにより燃焼室から隔絶されている。しかし、この隔絶は完全なものではなく、内燃機関の圧縮行程では未燃焼ガスが、また膨張行程では燃焼ガスが、気筒とピストンとの隙間からクランク室内に漏洩する。漏洩したブローバイガスは、クランク室内に蓄えている潤滑油の劣化や、内燃機関本体の腐食を招くおそれがある。
【０００３】
そのために、従来より、クランク室に溜まるブローバイガスを換気する機構を実装することが通例となっている。現状では、クランク室とサージタンクとをＰＣＶ通路を介して連通するとともに、カム室とコンプレッサの上流とをブローバイ通路を介して連通し、ブローバイ通路経由で新気をカム室及びクランク室に取り入れ、ＰＣＶ通路経由でブローバイガスをサージタンクに向けて送り出している（例えば、下記特許文献１を参照）。
【０００４】
ブローバイガス中には潤滑油が微小粒子即ちオイルミストとなって存在しており、これをそのままサージタンクに送り出すと潤滑油が徐々に減少してしまう。そこで、ラビリンス構造を有するオイルセパレータを用い、ブローバイガスに含まれる潤滑油をブローバイガスから分離させてクランク室に戻すようにしている（例えば、下記特許文献２を参照）。
【０００５】
二気筒エンジンのような、クランク室の容積が大きく拡縮する内燃機関では、ブローバイガスの脈動も大きくなる。ブローバイガスの流速が大きく変動するため、低速の流れだけでなく高速の流れにも適合したオイルセパレータのラビリンス構造を設計しなければならないが、これは困難であった。また、流速の速いガスから潤滑油を除去しようとする都合上、オイルセパレータの容積も大形化せざるを得なかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−２０２５９１号公報
【特許文献２】特開２０１１−１７４４０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述の問題に初めて着目してなされたものであって、脈動の大きいブローバイガスに適応したブローバイガス還流装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明では、内燃機関に適用されるブローバイガス還流装置において、流通するブローバイガスに含まれる潤滑油を当該ブローバイガスから分離させるオイルセパレータに、開閉特性の異なる複数個のリードバルブを、ブローバイガスの流れの方向に沿って直列に配列した。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、脈動の大きいブローバイガスに適応したブローバイガス還流装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態における内燃機関及びブローバイガス還流装置の構成を示す図。
【図２】同実施形態におけるブローバイガス還流装置のオイルセパレータを示す要部平断面図。
【図３】ブローバイガスの気体部分の脈動、オイルミストまたは油滴の脈動の模様を例示する図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１に、本実施形態のブローバイガス還流装置６が適用される車両用内燃機関０の概要を示す。本実施形態における内燃機関０は、複数の気筒１（図１には、そのうち一つを図示している）と、各気筒１内に燃料を噴射するインジェクタ１１と、各気筒１に吸気を供給するための吸気通路３と、各気筒１から排気を排出するための排気通路４と、吸気通路３を流通する吸気を過給する排気ターボ過給機５と、排気通路４から吸気通路３に向けてＥＧＲガスを還流させる外部ＥＧＲ通路２とを備えている。
【００１２】
本実施形態における内燃機関０は、二気筒の４サイクルエンジンであり、第一気筒１の行程と第二気筒１の行程との間には３６０°ＣＡ（クランク角度）の位相差が存在する。換言すれば、第一気筒１のピストン１２と第二気筒１のピストン１２とは同時に上昇し、また同時に下降する。よって、内燃機関０のクランクケース内のクランク室７の容積は、多気筒エンジンと比べて大きく拡大／縮小する。
【００１３】
吸気通路３は、外部から空気を取り入れて気筒１の吸気ポートへと導く。吸気通路３上には、エアクリーナ３１、吸気絞り弁３５、過給機５のコンプレッサ５１、インタクーラ３２、スロットルバルブ３３、サージタンク３４を、上流からこの順序に配置している。
【００１４】
排気通路４は、気筒１内で燃料を燃焼させた結果発生した排気を気筒１の排気ポートから外部へと導く。この排気通路４上には、過給機５の駆動タービン５２及び三元触媒４１を配置している。
【００１５】
排気ターボ過給機５は、駆動タービン５２とコンプレッサ５１とを同軸で連結し連動するように構成したものである。そして、駆動タービン５２を排気のエネルギを利用して回転駆動し、その回転力を以てコンプレッサ５１にポンプ作用を営ませることにより、吸入空気を加圧圧縮（過給）して気筒１に送り込む。
【００１６】
外部ＥＧＲ通路２は、いわゆる低圧ループＥＧＲを実現するものである。低圧ループＥＧＲ通路２の圧力損失は、数百Ｐａ程度と非常に小さい。外部ＥＧＲ通路２の入口は、排気通路４における三元触媒４１の下流の所定箇所に接続している。外部ＥＧＲ通路２の出口は、吸気通路３における吸気絞り弁３５の下流、かつコンプレッサ５１の上流の所定箇所に接続している。外部ＥＧＲ通路２上には、ＥＧＲクーラ２１及びＥＧＲバルブ２２を設けてある。
【００１７】
低圧ループＥＧＲでは、大気圧に近い低圧の排気ガスをＥＧＲ通路２を通じて吸気通路３に還流する。そのために、ＥＧＲ通路２の出口の上流にある吸気絞り弁３５を絞ることで、ＥＧＲ通路２の出口の周囲を負圧化する。
【００１８】
内燃機関０の運転制御を司るＥＣＵ９は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。入力インタフェースには、車速を検出する車速センサから出力される車速信号ａ、エンジン回転数を検出する回転数センサから出力される回転数信号ｂ、スロットルバルブ３３の開度を検出するスロットルポジションセンサから出力されるスロットル開度信号ｃ、サージタンク３４内の吸気圧（過給圧）を検出する圧力センサから出力される吸気圧信号ｄ、冷却水温を検出する水温センサから出力される水温信号ｅ等が入力される。出力インタフェースからは、インジェクタ１１に対して燃料噴射信号ｆ、点火プラグ（のイグニッションコイル）に対して点火信号ｇ、ＥＧＲバルブ２２に対して開度操作信号ｈ、吸気絞り弁３５に対して開度操作信号ｉ等を出力する。
【００１９】
ＥＣＵ９のプロセッサは、予めメモリに格納されているプログラムを解釈、実行して、内燃機関０の運転を制御する。ＥＣＵ９は、内燃機関０の運転制御に必要な各種情報ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅを入力インタフェースを介して取得し、それらに基づいて吸入空気量や要求燃料噴射量、点火時期、目標ＥＧＲ率等を演算する。そして、演算結果に対応した各種制御信号ｆ、ｇ、ｈ、ｉを出力インタフェースを介して印加する。
【００２０】
ブローバイガス還流装置６は、内燃機関０の内室７、８で発生するブローバイガスを吸気通路３に送り出し、ブローバイガスを換気するためのものである。なお、カム室８は、クランク室７に連通している。ブローバイガス還流装置６は、ＰＣＶ通路６３と、ＰＣＶバルブ６４と、ブローバイ通路６５と、オイルセパレータ６１、６２とを具備してなる。
【００２１】
ＰＣＶ通路６３は、その一端がクランク室７の外周壁に接続し、他端が吸気通路３のサージタンク３４に接続しており、クランク室７を吸気通路３に連通せしめる。
【００２２】
ＰＣＶバルブ６４は、ＰＣＶ通路６３を流通するブローバイガスの流量を増減させる。ＰＣＶバルブ６４は、弾性付勢されて弁座に押し付けられている弁体が、ブローバイガスの圧力により（弾性付勢力に抗して）弁座から離反する方向に変位する態様の、機械式（差圧作動形）のバルブである。ＰＣＶバルブ６４は、サージタンク３４内の吸気圧が大気圧以上であるときには閉じており、サージタンク３４内の吸気圧が低くなるほど（大気圧に対して負圧になるほど）開度が大きく開く。但し、サージタンク３４内の吸気圧が顕著に低下した場合には、その開度が逆に小さくなる。
【００２３】
クランク室７とＰＣＶバルブ６４との間には、オイルセパレータ６１を介設する。オイルセパレータ６１、６２は、ラビリンス構造を有し、流通するガスに含まれる潤滑油を当該ガスから分離させる気液分離作用を営むもので、クランク室７から潤滑油が失われることを抑止する。
【００２４】
ブローバイ通路６５は、その一端が内燃機関０のシリンダヘッドカバー内のカム室８に接続し、他端が吸気通路３におけるコンプレッサ５１の上流側に接続しており、カム室８を吸気通路３に連通せしめる。このブローバイ通路６５のカム室８への接続箇所にも、オイルセパレータ６２を設けてある。
【００２５】
以降、オイルセパレータ６１、６２に関して詳述する。図２に示すように、本実施形態におけるオイルセパレータ６１、６２では、ラビリンス構造の上流（図中下方）に、複数個のリードバルブを、オイルミストを含むガスの流れの方向（図中下方から上方）に沿って直列に配置してなる。
【００２６】
ラビリンス構造は、ブローバイガスの流れの方向に対し交差する方向に拡張した複数の壁６０１を要素とする。ラビリンス構造の壁の具体的な形状や配置は、一意に限定されない。壁６０１は、ガスの流れにとって障害となるものであり、ガスが壁６０１にぶつかることでガスに含まれる潤滑油のミストが壁６０１に付着し、ガスから分離される。ガスから分離された潤滑油は、オイルセパレータ６１、６２の底壁等に穿ったオイル落とし穴６０２に集められ、そこからクランク室７へと流下する。
【００２７】
リードバルブは、ワンウェイバルブの一種であり、ブローバイガスが下流側即ち吸気通路３側から上流側即ちクランク室７側に向けて逆流することを阻止する。
【００２８】
リードバルブの弁体６０３は、カーボンまたは金属等を素材とする弾性変形可能な薄板体であり、その一端部６０３ｂが固定された固定端、他端部６０３ａが弾性変形を通じてフラップ動作可能な可動端となっている。弁体６０３は、弁座６０４に当接してガスの通り抜ける流路を閉鎖する（図中実線で示す）。
【００２９】
クランク室７側から吸気通路３側に向かって流れるＥＧＲガスは、弁体６０３に当たり、この弁体６０３を押圧して弾性変形させ弁座６０４から離反させる（図中鎖線で示す）。結果、ＥＧＲ通路２０と吸気通路３とが連通し、ＥＧＲガスが吸気通路３に流入する。弁体６０３は、ちょうど板ばねのような作用を営む。弁体６０３上流の圧力と下流の圧力との差圧が小さい、または後者が前者を上回る場合には、弁体６０３は弁座６０４に着座する。
【００３０】
リードバルブの開閉特性、即ち弁体６０３上流の圧力と下流の圧力との差圧がどれくらい大きければ弁体６０３が弁座６０４から離れるのか（前後差圧とバルブ開度との関係）は、弁体６０３の材質、寸法、形状等に応じて異なる。本実施形態では、開閉特性が互いに異なる複数のリードバルブをラビリンス構造の上流に設けている。好ましくは、下流側に位置するリードバルブを、上流側に位置するリードバルブよりも開きにくい（前後差圧がより大きくないと開かない）特性のものとする。
【００３１】
また、隣接するリードバルブについて、弁体６０３の固定端６０３ｂと可動端６０３ａとの位置関係を互い違いにしている。
【００３２】
本実施形態のオイルセパレータ６１、６２では、各リードバルブの弁体６０３自体がラビリンス構造の壁６０１の如く作用する。これにより、ブローバイガスに含まれる潤滑油をブローバイガスから分離除去できる。
【００３３】
また、図３に示しているように、ブローバイガスの気体部分の流速（図中実線で示す）の変動と、ブローバイガスに含まれるオイルミストや油滴の流速（図中鎖線で示す）の変動との間には、時間差が存在している。ブローバイガスの気流の流速が速い時期にリードバルブが開弁し、ブローバイガスの気流の流速が遅い時期にリードバルブが閉弁することにより、速い流速で流れようとするオイルミストや油滴をリードバルブにて遮ることができる。
【００３４】
複数個のリードバルブの開閉特性が互いに異なっていることは、各リードバルブが同時に開く可能性が減少することを意味し、リードバルブ間の空間領域にブローバイガスを一時的に貯留して、ラビリンス構造に流入するガスの脈動を小さくし、当該ガスの流速を低下させることにつながる。つまり、ラビリンス構造における潤滑油トラップ効果が向上する。
【００３５】
本実施形態では、内燃機関に適用されるブローバイガス還流装置６において、流通するブローバイガスに含まれる潤滑油を当該ブローバイガスから分離させるオイルセパレータ６１、６２の上流側に、開閉特性の異なる複数個のリードバルブを、ブローバイガスの流れの方向に沿って直列に配列した。
【００３６】
本実施形態によれば、複数段のリードバルブによって潤滑油を除去できる上、ラビリンス構造に流れ込むブローバイガスの脈動を鎮圧することができる。従って、ラビリンス構造の要素となる壁６０１の数を減らすことが可能で、ラビリンス構造の設計も容易となり、オイルセパレータ６１、６２の小形軽量化、オイルセパレータ６１、６２の作製コストの低減に資する。
【００３７】
なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態では、複数個のリード弁をおしなべてラビリンス構造よりも上流に配置していたが、リード弁の一部または全部を、ラビリンス構造の中やラビリンス構造よりも下流に配置することを妨げない。要するに、複数個のリード弁を常にオイルセパレータ６１、６２の上流側に設けなければいけないわけではない。
【００３８】
その他各部の具体的構成は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、車両等に搭載される内燃機関に適用することができる。
【符号の説明】
【００４０】
０…内燃機関
６…ブローバイガス還流装置
６１、６２…オイルセパレータ
６０１…ラビリンス構造の壁
６０３…リードバルブの弁体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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