JP2007205192A - ブローバイガス還元装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 エンジンの高負荷時においても吸気管のスロットルバルブ上流側からクランク室内に空気が流れるようにするとともに、ブローバイガスが吸気管のスロットルバルブ上流側に逆流しないようにすることを目的とする。
【解決手段】 本発明に係るブローバイガス還流装置は、エンジンに燃焼空気を供給する吸気管１２のスロットルバルブ下流側とエンジンのクランク室内とを連通させるブローバイガス還流通路と、吸気管１２のスロットルバルブ上流側とクランク室内とを連通させる空気導入通路２４とを備えるブローバイガス還流装置であって、空気導入通路２４の上流側端部３０は、吸気管１２の内壁面１２ｗからその吸気管１２の流路中心方向に突出する突出管体３２と、その突出管体３２の先端で開口する空気流入口３４とを有しており、空気流入口３４は、空気の流れ方向に対してほぼ正対するように開口していることを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、エンジンに燃焼空気を供給する吸気管のスロットルバルブ下流側とエンジンのクランク室内とを連通させるブローバイガス還元通路と、前記吸気管のスロットルバルブ上流側と前記クランク室内とを連通させる空気導入通路とを備えるブローバイガス還元装置に関する。

上記したブローバイガス還元装置に関する技術が特許文献１に記載されている。
ブローバイガス還元装置１１０は、図５に示すように、エンジン１００の各気筒（図示省略）からクランク室１００ｃへ漏れ出たブローバイガスを吸気装置１０２に戻す装置である。ブローバイガス還元装置１１０は、エンジン１００のクランク室１００ｃと吸気装置１０２のスロットルバルブ下流側１０４とを連通させるブローバイガス還元通路１１３と、吸気装置１０２のスロットルバルブ上流側１０３とクランク室１００ｃとを連通させる空気導入通路１１５とを備えている。
エンジンのクランク室１００ｃ内のブローバイガスは、ブローバイガス還元通路１１３を介して吸気装置１０２のスロットルバルブ下流側１０４に吸引され、インテークマニホールド（図示省略）を介して燃焼空気と共にエンジンの各々の気筒に供給される。また、ブローバイガスが吸引されることにより負圧となったエンジンのクランク室１００ｃには空気導入通路１１５によって空気が供給される。さらに、空気導入通路１１５の途中には、ブローバイガスの逆流を防止するための逆止弁１２０が取付けられている。

実開昭５８−４４４１３号公報

エンジンの高負荷時、即ち、スロットルバルブ１０１の開度が大きいときには、スロットルバルブ下流側１０４の圧力は大気圧に近づくようになる。このため、エンジンのクランク室１００ｃからブローバイガス還元通路１１３を通って吸気装置１０２に吸引されるブローバイガス量は少なくなる。さらに、スロットルバルブ１０１の開度が大きく負荷が高いときはクランク室１００ｃ内の圧力が高くなるため、吸気装置１０２のスロットルバルブ上流側１０３から空気導入通路１１５を介してクランク室１００ｃ内に空気が流れ難くなる。このため、空気導入通路１１５の途中に逆止弁１２０が存在すると、その逆止弁１２０の位置で圧損が生じるため空気がさらに流れ難くなり、エンジンの高負荷時にクランク室１００ｃ内に空気を供給できなくなるという問題が生じる。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、本発明の技術的課題は、エンジンの高負荷時においても吸気管のスロットルバルブ上流側からクランク室内に空気が流れるようにするとともに、ブローバイガスが吸気管のスロットルバルブ上流側に逆流しないようにすることである。

上記した課題は、各請求項の発明によって解決される。
請求項１の発明は、エンジンに燃焼空気を供給する吸気管のスロットルバルブ下流側とエンジンのクランク室内とを連通させるブローバイガス還元通路と、前記吸気管のスロットルバルブ上流側と前記クランク室内とを連通させる空気導入通路とを備えるブローバイガス還元装置であって、前記空気導入通路の上流側端部は、前記吸気管の内壁面からその吸気管の流路中心方向に突出する突出管体と、その突出管体の先端で開口する空気流入口とを有しており、前記空気流入口は、空気の流れに対してほぼ正対するように開口していることを特徴とする。

本発明によると、空気導入通路の上流側端部に形成された空気流入口は、空気の流れに対してほぼ正対するように開口している。このため、エンジンの負荷が増加するにつれて吸気管内を流れる空気の流速が大きくなると、空気流入口から突出管体、及び空気導入通路内に流入する空気量が増加するようになる。したがって、エンジンの高負荷時にクランク室内の圧力が大気圧に近づいたり、あるいはクランク室内が若干正圧になったとしても、空気導入通路によって前記クランク室内に多量の空気を供給できるようになる。さらに、エンジンの高負荷時においても、吸気管側からクランク室に向けて空気の流れを確保できるため、前記クランク室から吸気管のスロットルバルブ上流側にブローバイガスが逆流するような不具合がない。したがって、空気導入通路の途中に従来のように逆止弁を設ける必要がなくなる。

請求項２の発明によると、空気流入口は、吸気管の半径方向における中央位置に設けられていることを特徴とする。このため、吸気管内を流れる空気が空気流入口から突出管体、及び空気導入通路内に流入し易くなる。
請求項３の発明によると、突出管体は、吸気管の内壁面に固定されている基端部よりも空気流入口が形成されている先端部が前記吸気管の上流側に位置するように、傾斜した状態で形成されていることを特徴とする。
請求項４の発明によると、前記突出管体は、前記吸気管の内壁面から半径方向に延びるように突出する横断管と、その横断管の先端位置で、前記吸気管と同軸に形成された同軸短管とを有しており、その同軸短管の先端に空気流入口が形成されていることを特徴とする。
請求項５の発明は、突出管体は、前記吸気管の内壁面から半径方向に延びるように突出しており、その突出管体の先端側面に空気流入口が形成されていることを特徴とする。

本発明によると、エンジンの高負荷時にもクランク室内に吸気管側から確実に空気を供給できるようになる。さらに、前記クランク室から吸気管のスロットルバルブ上流側にブローバイガスが逆流するような不具合が生じない。

［実施形態１］
以下、図１〜図４に基づいて本発明の実施形態１に係るエンジンのブローバイガス還元装置の説明を行う。ここで、図１は本実施形態に係るエンジンのブローバイガス還元装置、及びエンジンの吸気装置を表す模式図であり、図２は空気導入通路の上流側端部を表す側面図、及び正面図、図３は空気導入通路、及びブローバイガス還元通路を流れる流体の流量を表すグラフである。また、図４は空気導入通路の上流側端部の変更例を表す側面図である。

＜エンジンの吸気装置１０について＞
エンジンのブローバイガス還元装置の説明を行なう前に、先ず、エンジンの吸気装置１０の概要について説明する。
エンジンの吸気装置１０は、エンジン１の各々の気筒（図示省略）に燃焼空気を供給するための装置であり、図１に示すように、燃焼空気の通路である吸気管１２を備えている。吸気管１２には、上流側から順番にエアクリーナ１４、流量計１５、スロットルバルブ１７が取付けられており、そのスロットルバルブ１７の弁体１７ｖが自動車の運転室内に設置されたアクセルペタル（図示省略）の動作と連動するように構成されている。さらに、吸気管１２はスロットルバルブ１７の下流側にサージタンク１８を備えており、そのサージタンク１８を介してインテークマニホールド１９により各々の気筒毎に燃焼空気が供給される。

＜エンジンのブローバイガス還元装置２０について＞
次に、ブローバイガス還元装置２０について説明する。
ブローバイガス還元装置２０は、エンジン１の各気筒からクランク室１ｃへ漏れ出たブローバイガスを吸気装置１０に戻し、大気への放出を防止する装置である。ブローバイガス還元装置２０は、図１に示すように、エンジン１のクランク室１ｃと吸気装置１０のサージタンク１８とを連通させるブローバイガス還元通路２２と、エンジン１のクランク室１ｃと吸気管１２のスロットルバルブ上流側とを連通させる空気導入通路２４とを備えている。

ここで、吸気管１２のスロットルバルブ上流側は、ほぼ大気圧と等しい圧力（約0ＫＰａ）に保持されている。また、サージタンク１８内の圧力は、スロットルバルブ１７の開度がほぼ零に近い状態（アイドリング状態）では約−70ＫＰａ程度に保持されており、スロットルバルブ１７の開度が大きくなるにつれて大気圧（約0ＫＰａ）に近づくようになる。このため、スロットルバルブ１７の開度が零に近い状態（アイドリング状態）で、クランク室１ｃ内のブローバイガスはサージタンク１８内に吸引され易くなる。しかし、前記ブローバイガス還元通路２２には、クランク室１ｃ内とサージタンク１８内との差圧の変動によりブローバイガスの吸引量が急変しないように、流量調節弁２２ｆが設けられている。
ブローバイガス還元通路２２によってサージタンク１８内に導かれたブローバイガスは、燃焼空気と共にインテークマニホールド１９を介してエンジン１の各々の気筒に供給され、ここで再び燃焼される。
また、エンジン１のクランク室１ｃ内には空気導入通路２４によってエアクリーナ１４を通過した空気が供給される。

＜空気導入通路２４の上流側端部３０について＞
次に、空気導入通路２４の上流側端部３０について説明する。
空気導入通路２４は、横断面形状が円形をした管体であり、図１、図２（Ａ）（Ｂ）に示すように、吸気管１２に対して上方からほぼ直角に接続されている。そして、その空気導入通路２４の上流側端部３０が吸気管１２の天井面１２ｗ（内壁面１２ｗ）から下方に突出するように形成されている。空気導入通路２４の上流側端部３０は、突出管体３２と、その突出管体３２の先端３２ｆに形成された空気流入口３４とから構成されている。突出管体３２は、空気導入通路２４と同様に横断面形状が円形をした管体であり、その空気導入通路２４とほぼ等しい内径寸法を有している。突出管体３２は吸気管１２の上流方向に傾斜した状態で、その突出管体３２の基端部３２ｍが吸気管１２の天井面１２ｗに固定されている。そして、突出管体３２の先端部３２ｆに形成された空気流入口３４が吸気管１２の半径方向中央位置で、空気の流れ方向（白矢印参照）に対して正対するように形成されている。このため、吸気管１２を流れる空気の流速が速くなるにつれて、空気流入口３４から突出管体３２、及び空気導入通路２４に流れ込む空気流量が増加するようになる。

＜エンジンのブローバイガス還元装置２０の働きについて＞
次に、エンジンのブローバイガス還元装置２０の働きについて説明する。
エンジン１が、例えば、アイドリングに近い状態では、前述のように、サージタンク１８内（スロットルバルブ下流側）の圧力は約−70ＫＰａに近い値であるため、エンジン１のクランク室１ｃ内のブローバイガスはブローバイガス還元通路２２を介してサージタンク１８内に吸引される。このとき、エンジン１のクランク室１ｃ内は負圧になるため、そのクランク室１ｃ内には空気導入通路２４によってエアクリーナ１４を通過した空気が吸引される。即ち、エンジン１がアイドリングに近い状態では、吸気管１２を流れる空気の流速は小さいが、クランク室１ｃ内が負圧になることで、エアクリーナ１４を通過した空気はスムーズにクランク室１ｃ内に供給される。
ここで、図３（Ａ）は縦軸に空気導入通路２４を流れる空気の流量、横軸にスロットルバルブ下流側の圧力（エンジンの負荷）を表したグラフであり、図３（Ｂ）は縦軸にブローバイガス還元通路２２を流れる流体（ブローバイガス）の流量、横軸にスロットルバルブ下流側の圧力（エンジンの負荷）を表したグラフ（特性Ｉ）である。なお、図３（Ｂ）の特性ＩＩはブローバイガスの発生量を表すグラフである。

アイドリング状態からスロットルバルブ１７が開かれてエンジン１の負荷が増加すると、サージタンク１８内（スロットルバルブ下流側）の圧力が徐々に上昇して大気圧に近くなる。このため、エンジン１の高負荷時には、クランク室１ｃ内とサージタンク１８内との間の差圧が小さくなり、クランク室１ｃ内のブローバイガスがブローバイガス還元通路２２を通ってサージタンク１８内に流れ込み難くなる。同様に、吸気管１２のスロットルバルブ上流側とクランク室１ｃ内との間の差圧が小さくなり、吸気管１２のスロットルバルブ上流側の空気が空気導入通路２４を通ってクランク室１ｃ内に流れ込み難くなる。
しかし、空気導入通路２４の上流側端部３０に形成された空気流入口３４は、吸気管１２の半径方向における中央位置で、空気の流れ方向に対して正対するように開口している。このため、エンジン１の負荷が増加するにつれて吸気管１２を流れる空気の流速が大きくなると、図３（Ａ）に示すように、空気流入口３４から突出管体３２、及び空気導入通路２４内に流入する空気量が増加するようになる。

これにより、エンジン１の高負荷時にクランク室１ｃ内の圧力が大気圧に近づいたり、あるいはクランク室１ｃ内が若干正圧になったとしても、空気導入通路２４からクランク室１ｃ内に多量の空気を供給できるようになる。この結果、図３（Ｂ）の特性Ｉに示すように、クランク室１ｃからブローバイガス還元通路２２によってサージタンク１８に供給されるブローバイガスの流量が増加する。
さらに、エンジン１の高負荷時においても、吸気管１２のスロットルバルブ上流側からクランク室１ｃに向けて空気の流れを確保できるため、クランク室１ｃから吸気管１２のスロットルバルブ上流側にブローバイガスが逆流するような不具合が生じない。したがって、空気導入通路２４の途中に従来のように逆止弁を設ける必要がなくなる。

＜変更例＞
本実施形態では、空気導入通路２４の上流側端部３０を構成する突出管体３２を吸気管１２の上流側に傾斜させた状態で形成する例を示した。しかし、これに限らず、図４（Ａ）に示すように、突出管体３２を吸気管１２の天井面１２ｗから真下に延びる縦管３２ｔと、その縦管３２ｔの先端位置で吸気管１２と同軸に形成された横短管３２ｙとから構成し、その横短管３２ｙの先端に空気流入口３４を形成する構成でも可能である。なお、上記した縦管３２ｔが本発明の横断管に相当し、横短管３２ｙが本発明の同軸短管に相当する。
さらに、図４（Ｂ）に示すように、突出管体３２を吸気管１２の天井面１２ｗから真下に延びるように形成し、その突出管体３２の先端側面に空気流入口３４を形成することも可能である。

本発明の実施形態１に係るブローバイガス還元装置、及びエンジンの吸気装置を表す模式図である。 空気導入通路の上流側端部を表す側面図（Ａ図）、及び正面図（Ａ図のＢ−Ｂ矢視図）（Ｂ図）である。 ブローバイガス還元装置の空気導入通路を流れる空気流量の変化を表すグラフ（Ａ図）、ブローバイガス還元通路を流れる流体流量の変化を表すグラフ（特性Ｉ）、及びブローバイガスの発生量を表すグラフ（特性ＩＩ）である（Ｂ図）。 空気導入通路の上流側端部の変更例を表す側面図（Ａ図）（Ｂ図）である。 従来のブローバイガス還元装置を表す模式図である。

符号の説明

１ エンジン
１ｃ クランク室
１２ 吸気管
１２ｗ 天井面（内壁面）
２０ ブローバイガス還元装置
２２ ブローバイガス還元通路
２４ 空気導入通路
３０ 上流側端部
３２ 突出管体
３２ｔ 縦管（横断管）
３２ｙ 横短管（同軸短管）
３４ 空気流入口

Claims (5)

1. エンジンに燃焼空気を供給する吸気管のスロットルバルブ下流側とエンジンのクランク室内とを連通させるブローバイガス還元通路と、前記吸気管のスロットルバルブ上流側と前記クランク室内とを連通させる空気導入通路とを備えるブローバイガス還元装置であって、
   前記空気導入通路の上流側端部は、前記吸気管の内壁面からその吸気管の流路中心方向に突出する突出管体と、その突出管体の先端で開口する空気流入口とを有しており、
   前記空気流入口は、空気の流れに対してほぼ正対するように開口していることを特徴とするブローバイガス還元装置。
2. 請求項１に記載のブローバイガス還元装置であって、
   前記空気流入口は、前記吸気管の半径方向における中央位置に設けられていることを特徴とするブローバイガス還元装置。
3. 請求項１又は請求項２のいずれかに記載のブローバイガス還元装置であって、
   前記突出管体は、前記吸気管の内壁面に固定されている基端部よりも空気流入口が形成されている先端部が前記吸気管の上流側に位置するように、傾斜した状態で形成されていることを特徴とするブローバイガス還元装置。
4. 請求項１又は請求項２のいずれかに記載のブローバイガス還元装置であって、
   前記突出管体は、前記吸気管の内壁面から半径方向に延びるように突出する横断管と、その横断管の先端位置で、前記吸気管と同軸に形成された同軸短管とを有しており、その同軸短管の先端に空気流入口が形成されていることを特徴とするブローバイガス還元装置。
5. 請求項１又は請求項２のいずれかに記載のブローバイガス還元装置であって、
   前記突出管体は、前記吸気管の内壁面から半径方向に延びるように突出しており、その突出管体の先端側面に空気流入口が形成されていることを特徴とするブローバイガス還元装置。
   

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