JP5690132B2 - エンジンの換気システム - Google Patents

Description

本発明は、ターボチャージャー等による過給式エンジンの換気システムに関し、特にブローバイガス処理システムの一部を構成することになるポジティブ・クランクケース・ベンチレーション・システム（ＰＣＶシステム）に関するものである。

例えば特許文献１に記載されているように、自然吸気式または無過給式エンジンにおけるＰＣＶシステムは、吸気通路であるインテークマニホールドのうちスロットルバルブよりも下流側位置とエンジンのクランク室（クランクケース）とを連通するブローバイガス還元通路と、インテークマニホールドのうちスロットルバルブよりも上流側位置と上記クランク室とを連通する新気導入通路と、上記ブローバイガス還元通路に設けられたＰＣＶバルブと、を備えている。

そして、エンジンの低負荷時には、ＰＣＶバルブの作用によりエンジン内部が負圧となることから、上記新気導入通路を経て新気がクランクケース内に導入され、同時にブローバイガスはクランクケース内で新気と混ざり、ＰＣＶバルブを経てインテークマニホールドのうちスロットルバルブよりも下流側位置に導かれることになる。このようにクランクケース内が換気されることで、クランクケース内のエンジンオイルの劣化が抑制される。

一方、エンジンの高負荷時には、インテークマニホールド内の負圧が小さくなり（正圧に近づく）、ＰＣＶバルブを経て排出されるブローバイガスの量が、エンジンそれ自体から発生するブローバイガスの量よりも少なくなる。その結果、クランクケース内のブローバイガスが上記新気導入通路を通しても排出され、クランクケース内に新気が導入されなくなることから、クランクケース内のエンジンオイルがブローバイガスによって劣化されてしまう。

このような構成は、例えばターボチャージャーによる過給式エンジンにおいても基本的に同様であり、特に過給式エンジンの場合には、自然吸気式または無過給式エンジンと比較して、エンジンの低負荷時にも過給圧の影響でインテークマニホールド内の圧力が大きくなるため、クランクケース内に新気が導入されない運転領域が多くなり、結果としてクランクケース内のエンジンオイルがブローバイガスによって一段と劣化されやすくなってしまうという課題があった。

そこで、本発明者らは、特許文献２に記載されているように、過給式エンジンのＰＣＶバルブに新気導入用のオリフィスを設け、吸気通路の圧力であるブースト圧が正圧となった場合に、ＰＣＶバルブを通じてクランク室内に新気を導入し、クランク室内のエンジンオイルの劣化を抑制するようにしたエンジンの換気システムを先に提案した。

特開２００７−１６６６４号公報 特開２０１０−１１２１７８号公報

しかしながら、特許文献２に記載の技術では、ブースト圧が正圧となった場合に、吸気通路のうちスロットルバルブよりも下流側の位置からＰＣＶバルブを経てクランク室内に新気を導入することでクランク室の換気効率は向上することになるものの、クランク室内に導入される新気の流量を積極的に制御するものではなく、なおも改善の余地がある。

本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、特に過給式エンジンにおいて、吸気通路のブースト圧が正圧であるときに、エンジンの運転状態に応じ、そのエンジンの運転状態に適した量の新気をクランク室内に導入するようにしたエンジンの換気システムを提供することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、過給式エンジンの吸気通路のうちスロットルバルブよりも下流側位置とエンジンのクランク室とを連通するブローバイガス還元通路と、上記吸気通路のうちスロットルバルブよりも上流側位置と上記クランク室とを連通する新気導入通路と、上記ブローバイガス還元通路に設けられ、上記吸気通路のうちスロットルバルブよりも下流側位置のブースト圧が負圧である場合に、上記吸気通路側へ向かうブローバイガスの流量を制御するＰＣＶバルブと、上記吸気通路のうちスロットルバルブよりも下流側位置のブースト圧が正圧となった場合に、上記吸気通路のうちスロットルバルブよりも下流側位置から上記クランク室へ新気を導入する新気流量制御手段と、を備えていて、上記新気流量制御手段は、上記吸気通路のうちスロットルバルブよりも下流側位置のブースト圧が正圧であって且つ所定の設定圧力よりも低い中負荷運転領域で、上記クランク室に新気を導入する一方、上記吸気通路のうちスロットルバルブよりも下流側位置のブースト圧が上記設定圧力以上となる高負荷運転領域で、上記吸気通路のうちスロットルバルブよりも下流側から上記クランク室への新気の導入を停止、またはその新気の流量を少なくとも上記中負荷運転領域における最大流量よりも小さくするようになっていることを特徴としている。

ここで、請求項１に記載の発明は、上記吸気通路のうちスロットルバルブよりも下流側から上記クランク室に新気を導入すると、その分だけエンジンに供給する新気の量が減少してしまうという知見に基づいてなされたものである。すなわち、上記中負荷運転領域では、上記吸気通路のうちスロットルバルブよりも下流側から上記クランク室に新気を導入することにより、上記クランク室を積極的に換気する一方、エンジンに高出力が要求される上記高負荷運転領域では、エンジンに供給される新気量の減少を抑制すべく、上記吸気通路のうちスロットルバルブよりも下流側から上記クランク室への新気の導入を停止、またはその新気の流量を少なくとも上記中負荷運転領域における最大流量よりも小さくするようにしている。

この場合、請求項２に記載の発明のように、上記新気流量制御手段として機能する可変オリフィスを上記ブローバイガス還元通路に設け、上記高負荷運転領域において、上記新気流量制御手段として機能する可変オリフィスの流路断面積を、少なくとも上記中負荷運転領域での流路断面積よりも小さくすることが、構造の簡素化の上で望ましい。

具体的には、請求項３に記載の発明のように、上記ＰＣＶバルブが、ＰＣＶバルブ本来の機能であるブローバイガス流量制御用の可変オリフィスとは別に、上記新気流量制御手段として機能する可変オリフィスを有しているとよい。

一方、請求項４に記載の発明のように、上記新気流量制御手段として機能する可変オリフィスを上記ＰＣＶバルブと並列に配置し、上記高負荷運転領域において、上記新気流量制御手段として機能する可変オリフィスの流路断面積を、少なくとも上記中負荷運転領域での流路断面積よりも小さくするようにしてもよい。

また、請求項５に記載の発明のように、上記高負荷運転領域において、上記新気流量制御手段として機能する可変オリフィスを閉止するようになっていることが、上記高負荷運転領域でより多くの新気をエンジンに供給する上で望ましい。

そして、請求項６の発明のように、上記中負荷運転領域において、上記吸気通路のうちスロットルバルブよりも下流側から上記クランク室への新気の流量が一定となり、上記高負荷運転領域において、上記吸気通路のうちスロットルバルブよりも下流側から上記クランク室への新気の流量が、上記中負荷運転領域における流量とと等しくなっていれば、ブローバイガス還元通路の少なくとも一部を通して一定量以上の新気がクランク室に導入されることはないので、エンジンの高負荷時に、エンジンへ流れる新気の量（空気量）が減ることはない。

請求項１に記載の発明によれば、上記中負荷運転領域では、上記クランク室の換気を重視して比較的多くの新気をクランク室に導入する一方、上記高負荷運転領域では、エンジン出力を重視してより多くの新気をエンジンに供給することで、上記クランク室内のエンジンオイルの劣化を抑制しつつ、上記高負荷運転領域におけるエンジンの出力低下を抑制できる。

その上で請求項２に記載の発明によれば、既存の通路を利用して上記クランク室へ新気を導入することになるため、構造の簡素化の上で有利になる。

さらにその上で請求項３に記載の発明によれば、既存のＰＣＶバルブにわずかな改良を加えるだけで所期の目的を達成できるようになるから、構造の簡素化の上で一段と有利になる。

一方、請求項４に記載の発明によれば、上記新気流量制御手段として機能する可変オリフィスをＰＣＶバルブとは別に設け、その可変オリフィスによって上記クランク室に導入する新気の流量を制御するようになっているから、上記クランク室に導入する新気の流量をより高精度で且つ安定して制御できるようになる。

また、請求項５に記載の発明によれば、上記高負荷運転領域で上記クランク室への新気の導入を止めることで、上記高負荷運転領域におけるエンジンの出力低下をより効果的に抑制できる。

そいて、請求項６に記載の発明によれば、スロットルバルブよりも下流側位置のブースト圧が正圧の状態では、スロットルバルブよりも下流側位置の位置からクランクケースに導入される新気の量は一定量以上とはならないので、エンジンの出力低下を招くことなく、換気効率を向上させ、クランク室内のエンジンオイルの劣化を抑制することができる。

本発明の第１の実施の形態を示す図で、エンジンの低負荷運転時におけるブローバイガスおよび新気の流れを示す図。 図１において、エンジンの中負荷運転時におけるブローバイガスおよび新気の流れを示す図。 図１において、エンジンの高負荷運転時におけるブローバイガスおよび新気の流れを示す図。 図１〜３におけるＰＣＶバルブの詳細を示す図。 図１〜３における吸気系のブースト圧とブローバイガスおよび新気の流量との関係を示す特性図。 図４に示す新気流量制御オリフィスの動作状態を示す要部拡大図であって、同図（ａ），（ｂ）は図５に示す中負荷運転領域における新気流量制御オリフィスの動作状態を示す図、同図（ｃ）は図５に示す高負荷運転領域における新気流量制御オリフィスの動作状態を示す図。 本発明の第２の実施の形態を示す図で、エンジンの低負荷運転時におけるブローバイガスおよび新気の流れを示す図。 図７において、エンジンの中負荷運転時におけるブローバイガスおよび新気の流れを示す図。 図７において、エンジンの高負荷運転時におけるブローバイガスおよび新気の流れを示す図。 図７〜９におけるＰＣＶバルブの詳細を示す図。 図７〜９における新気流量制御バルブの詳細を示す図。 本発明の第３の実施の形態を示す図で、エンジンの低負荷運転時におけるブローバイガスおよび新気の流れを示す図。 第４の実施の形態におけるＰＣＶバルブの詳細を示す図。 図１３におけるＰＣＶバルブの弁体のみの斜視図。 第４の実施の形態における吸気系のブースト圧とブローバイガスおよび新気の流量との関係を示す特性図。 図１３に示す新気流量制御オリフィスの動作状態を示す要部拡大図であって、同図（ａ），（ｂ）は図１５に示す中負荷運転領域における新気流量制御オリフィスの動作状態を示す図、同図（ｃ）は図５に示す高負荷運転領域における新気流量制御オリフィスの動作状態を示す図。 他の実施の形態におけるＰＣＶバルブの弁体のみの斜視図。 参考例におけるＰＣＶバルブの弁体のみの斜視図。 第４の実施の形態において、図１７に示す弁体を有するＰＣＶバルブを適用した場合における吸気系のブースト圧とブローバイガスおよび新気の流量との関係を示す特性図。 参考例における吸気系のブースト圧とブローバイガスおよび新気の流量との関係を示す特性図。 第５の実施の形態における新気流量制御バルブの詳細を示す図。 参考例における新気流量制御バルブの詳細を示す図。

図１〜６は本発明に係る換気システムの好適な第１の実施の形態を示す図であり、特に図１はエンジンの低負荷運転時におけるブローバイガスおよび新気の流れを示し、図２はエンジンの中負荷運転時におけるブローバイガスおよび新気の流れを示し、図３はエンジンの高負荷運転時におけるブローバイガスおよび新気の流れを示している。

図１では、過給式直列多気筒型エンジンの単一の気筒を便宜的にエンジン１として示し、その吸気通路としての吸気系２には、上流側から順に、エアクリーナー３、エアフローメーター４、過給機であるターボチャージャー５の圧縮機インペラー５ｂ、インタークーラー６、スロットルバルブ７をそれぞれ介装してある。他方、エンジン１の排気系８にはターボチャージャー５のタービンインペラー５ａを介装してある。

そして、周知のように、吸入空気はエアクリーナー３およびエアフローメーター４を経て、エンジン１からの排気により駆動されるターボチャージャー５の圧縮機インペラー５ｂにより圧縮（過給）された後に後段のインタークーラー６にて冷却され、さらにスロットルバルブ７にて流量調整された上でエンジン１の燃焼室に導入されることになる。なお、エンジン１からの排気の一部はＥＧＲクーラー９を経て吸気系２側に還流される。

そして、吸気系２のうちスロットルバルブ７よりも下流側位置とエンジン１のクランク室１ａとを連通するブローバイガス還元通路１０を設けてあるとともに、吸気系２のうちスロットルバルブ７よりも上流側位置、ここでは吸気系２のうちターボチャージャー５の圧縮機インペラー５ｂよりも上流側位置とエンジン１のクランク室１ａとを連通する新気導入通路１１を設けてある。

上記ブローバイガス還元通路１０には、ＰＣＶバルブ１２とオイルミストセパレーター１３とをＰＣＶバルブ１２がスロットルバルブ７側となるように直列に介装してあるとともに、新気導入通路１１にも別のオイルミストセパレーター１４を介装してある。なお、いずれのオイルミストセパレーター１３，１４も、エンジン１とは別体に独立して設けられてホース等により接続される場合のほか、エンジン１のロッカーカバー（シリンダヘッドカバー）と一体に設けられる場合もある。

さらに、ＰＣＶバルブ１２には、ＰＣＶバルブ１２本来の流量制御機能、すなわち吸気系２側へ向かうブローバイガスの流量を制御する機能を司るブローバイガス流量制御オリフィス１５とは別に、後述するようにクランク室１ａ側へ向かう新気の流量を制御するための新気流量制御オリフィス１６を新気流量制御手段として設けてある。つまり、ブローバイガス流量制御オリフィス１５がブローバイガス流量制御用の可変オリフィスとして機能する一方、新気流量制御オリフィス１６が新気流量制御用の可変オリフィスとして機能することになる。また、新気流量制御オリフィス１６は、ブローバイガス流量制御オリフィス１５のオイルミストセパレーター１３側に直列に設けてある。

図４はＰＣＶバルブ１２の詳細を示している。このＰＣＶバルブ１２は、内外周面ともに段付き円筒状を呈する中空状のバルブボディ（ケーシングまたはハウジング）１７内にスプール型の弁体２２をスライド可能に内挿したものであり、バルブボディ１７は、略有底円筒状のバルブボディ本体１８と、そのバルブボディ本体１８の開口部に接続された略円筒状のカバー１９と、に軸心方向で二分割されている。そして、カバー１９のうち反バルブボディ本体１８側の開口部である第１ポート２０が吸気系２のうちスロットルバルブ７の下流側に、バルブボディ本体１８の底壁に開口形成された第２ポート２１がオイルミストセパレーター１３側（クランク室１ａ側）にそれぞれ繋がることになる。

弁体２２の軸心方向中間部にはフランジ部２３が形成されており、そのフランジ部２３とカバー１９との間に第１圧縮コイルスプリング２６を介装し、フランジ部２３とバルブボディ本体１８の底壁との間に第２圧縮コイルスプリング２７を介装してある。両圧縮コイルスプリング２６，２７の先端同士はフランジ部２３の肉厚よりも大きく離間していて、フランジ部２３が両圧縮コイルスプリング２６，２７の一方に着座したときに、両圧縮コイルスプリング２６，２７の他方とフランジ部２３との間に隙間Ｇが形成されるように設定してある。このように弁体２２にいわゆる遊びを設け、両圧縮コイルスプリング２６，７のうち一方のみの弾性力が弁体２２に作用するように構成することで、弁体２２が安定して動作するようにしている。

また、カバー１９のうちバルブボディ本体１８側の開口部には、段状部をもって第１スロート部１９ａを形成してある一方、弁体２２のうちフランジ部２３よりも第１ポート２０側の部分は、フランジ部２３側に向かって直径が大きくなる先細り形状のブローバイガス計量部２４として形成してある。そして、吸気系２側のブースト圧が負圧である場合には、その負圧により引っ張られた弁体１６がバルブボディ１７に対してスライド変位し、そのブースト圧と第１圧縮コイルスプリング２６の弾性力とが釣り合った位置で弁体２２が静止することになる。つまり、上記負圧の大きさに応じて第１スロート部１９ａとブローバイガス計量部２４とが相対移動することにより、両者のなす開度、ひいてはＰＣＶバルブ１２を流れるブローバイガスの流量が連続的に可変制御されることになる。言い換えれば、第１スロート部１９ａとブローバイガス計量部２４とのなす隙間が、上述したブローバイガス流量制御オリフィス１５として機能することになる。

他方、バルブボディ本体１８に形成された第２ポート２１はオイルミストセパレーター１３側に向かって漸次大径となるテーパ状に形成されている一方、弁体２２のうちフランジ部２３よりも第２ポート２１側の部分はフランジ部２３側に向かって段階的に大径となる略段付円柱状の新気計量部２５として形成してある。

新気計量部２５は、当該新気計量部２５の根元に形成され、第２ポート２１の最小直径部である第２スロート部１８ａよりも大径な大径部２５ａと、その大径部２５ａの反フランジ部２３側に隣接して形成され、第２スロート部１８ａよりも小径な中径部２５ｂと、新気計量部２５の先端に形成され、中径部２５ｂよりもさらに小径な小径部２５ｃと、中径部２５ｂと小径部２５ｃとの間に形成され、小径部２５ｃ側に向かって漸次小径となるテーパ部２５ｄと、から構成してある。

そして、吸気系２側のブースト圧が正圧である場合には、その正圧により押圧された弁体１６がバルブボディ１７に対してスライド変位し、そのブースト圧と第２圧縮コイルスプリング２７の弾性力とが釣り合った位置で弁体が静止することになる。つまり、上記正圧の大きさに応じて第２スロート部１８ａと新気計量部２５とが相対移動することにより、両者のなす開度、ひいてはＰＣＶバルブ１２を流れる新気の流量が連続的に可変制御されることになる。言い換えれば、第２スロート部１８ａと新気計量部２５とのなす隙間が、上述した新気流量制御オリフィス１６として機能することになる。

図５は、吸気系２におけるスロットルバルブ７の下流側のブースト圧とブローバイガス等の流量との関係を示したグラフであって、符号Ａはブローバイガスの発生量を、符号Ｂはブローバイガス還元通路１０側のオイルミストセパレーター１３でのブローバイガス等の流量特性を、符号Ｃは新気導入通路１１側のオイルミストセパレーター１４でのブローバイガス等の流量特性をそれぞれ示している。なお、図５では、ブースト圧が負圧となってその度合が大きい右側が低負荷側となり、反対にブースト圧が正圧となってその度合が大きい左側ほど高負荷側となっている。また、符号Ｂ，Ｃで示すブローバイガス等の流量特性については、クランク室１ａ側から吸気系２側に向かうブローバイガスの流れを「正（＋）」とし、吸気系２側からクランク室１ａ側に向かう新気の流れを「負（−）」としている。

そして、図１に示したブローバイガス還元通路１０において、ＰＣＶバルブ１２はオイルミストセパレーター１３と直列に配置されていることから、両流量制御オリフィス１５，１６によるＰＣＶバルブ１２のブースト圧−流量特性としては、図５の符号Ｂで示す特性と略同等のものとなるように予め調整してある。

このように構成された換気システムによれば、図１，５に示すように、ブースト圧が負圧であって且つその負圧の程度が大きいとき、すなわち図５に示す低負荷運転領域Ａ１のうち図中右側の領域では、図４に示したＰＣＶバルブ１２の弁体２２が同図の左方向に大きく引っ張られ、ブローバイガス流量制御オリフィス１５における流路断面積（開度）が比較的小さくなる。したがって、図５の低負荷運転領域Ａ１のうち図中右側の領域では、図１のオイルミストセパレーター１３およびＰＣＶバルブ１２を通して吸気系２側に排出（還元）されるブローバイガス流量が比較的小さいものとなるとともに、図５の符号Ａで示すブローバイガス発生量そのものも他の領域と比較して小さいものとなる。なお、このとき新気流量制御オリフィス１６の開度は最大となる。

そして、この場合には、図５の符号Ａで示すブローバイガス発生量よりもブローバイガス還元通路１０を通して吸気系２側に排出される符号Ｂのブローバイガス流量の方が大きいことから、符号Ｃで示すように両者の流量差分の新気が新気導入通路１１を通してクランク室１ａへ導入される。このように、ブローバイガス還元通路１０を通してクランク室１ａから吸気系２側へブローバイガスを排出しつつ、新気導入通路１１を通してクランク室１ａへ新気を導入することで、そのクランク室１ａが換気されることになる。

また、その状態からエンジンの負荷が大きくなり、ブースト圧が徐々に正圧に近づくと、図４のＰＣＶバルブ１２の弁体２２が先の場合よりも右側にスライド変位し、ブローバイガス流量制御オリフィス１５における流路断面積（開度）が先の場合よりも大きくなる。これにより、ブローバイガス還元通路１０を通して吸気系２側に排出される符号Ｂのブローバイガス流量、および新気導入通路１１を通してクランク室１ａに導入される符号Ｃの新気流量がそれぞれ増加することになる。

さらに、ブースト圧が限りなく正圧に近付く正圧直前状態では、ブローバイガス還元通路１０のオイルミストセパレータ１３およびＰＣＶバルブ１２を通して吸気系２側へ排出される符号Ｂのブローバイガス流量は符号Ａで示すブローバイガス発生量よりも少なくなり、やがては図２に示すように新気導入通路１１からもブローバイガスが排気されるようになる。

エンジン１の負荷がさらに大きくなって、図５のブースト圧が図１に示したターボチャージャー５の過給圧の影響で正圧に転じると、図４に示すＰＣＶバルブ１２の弁体２２がブースト圧を受けて同図の右方向にスライド変位し、図２に示すように、吸気系２のうちスロットルバルブ７下流側からブローバイガス還元通路１０へブースト圧によって流入した新気が、ＰＣＶバルブ１２の新気流量制御オリフィス１６によって計量された上で、オイルミストセパレーター１３を経てクランク室１ａ側へ逆流することになる。同時にエンジン１で発生するブローバイガスはクランク室１ａ内で新気と混ざり、新気導入通路１１を通して吸気系２のうちスロットルバルブ７上流側に排出され、クランク室１ａ内が換気されることになる。つまり、ブースト圧が正圧であるときには、ブローバイガス流量制御オリフィス１５の開度が最大となり、ＰＣＶバルブ１２のうち新気流量制御オリフィス１６をもってブローバイガス還元通路１０側のオイルミストセパレーター１３での新気の流量が制御される。

これにより、図５のブースト圧が正圧であって且つ予め定めた設定圧力Ｐ１より小さい中負荷運転領域Ａ２では、符号Ｂで示すブローバイガス還元通路１０側でのガス流量が「負（−）」に転じる。なお、このとき新気導入通路１１を通して吸気系２のうちスロットルバルブ７上流側に排出されるブローバイガスの流量は、図５の符号Ａで示すブローバイガス発生量に符号Ｂで示すブローバイガス還元通路１０側での新気の流量を加えた量となることから、符号Ｃで示す新気導入通路１１側でのブローバイガス流量が符号Ａのブローバイガス発生量を上回ることになる。

図６の（ａ）〜（ｃ）は、吸気系２のうちスロットルバルブ７よりも下流側のブースト圧が正圧のときのＰＣＶバルブ１２の作動状態を示す要部拡大図である。図５の中負荷運転領域Ａ２のうち正圧の程度が比較的小さい領域では、図６の（ａ），（ｂ）に示すように、ブースト圧の増加に伴って弁体２２が図中右側にスライド移動し、新気計量部２５のテーパ部２５ｄによって新気流量制御オリフィス１６の流路断面積が徐々に小さくなるが、図５に符号Ｂで示すブローバイガス還元通路１０側での新気の流量はブースト圧の増加の影響で徐々に大きくなり、やがては中負荷運転領域Ａ２における最大流量Ｑに達する。

さらに、図５に符号Ｂで示すブローバイガス還元通路１０側での新気の流量が最大流量Ｑを超え、ブースト圧が予め定めた設定圧力Ｐ１に限りなく近付く設定圧力Ｐ１直前位置では、図６の（ｂ）に示す新気計量部２５のうち大径部２５ａと中径部２５ｂとの間の段状部２５ｅがバルブボディ本体１８の底壁に接近し、新気流量制御オリフィス１６の流路断面積が一段と小さくなる。これにより、図５に符号Ｂで示すブローバイガス還元通路１０側での新気の流量、および図５に符号Ｃで示す新気導入通路１１側でのブローバイガスの流量は、ブースト圧の増加に伴って徐々に小さくなる。

そして、ブースト圧が設定圧力Ｐ１に達すると、図６の（ｃ）に示すように新気計量部２５の段状部２５ｅがバルブボディ１７の底壁に着座し、新気流量制御オリフィス１６が全閉状態となる。これにより、図５のほか図３に示すように、ブースト圧が設定圧力Ｐ１以上となる高負荷運転領域Ａ３では、符号Ｂで示すブローバイガス還元通路１０側での新気の流量がほぼ零または極めて小さくなり、中負荷運転領域Ａ２ではクランク室１ａに導入されていた新気がエンジン１に供給されるようになる。なお、このとき図５の符号Ｃで示す新気導入通路１１側でのブローバイガスの流量は符号Ａで示すブローバイガス発生量と同等になる。

したがって、本実施の形態によれば、図５の中負荷運転領域Ａ２では、クランク室１ａの換気を重視し、ブローバイガス還元通路１０を通してクランク室１ａに積極的に新気を導入する一方、エンジン１により高い出力が要求される高負荷運転領域Ａ３では、エンジン１により多くの新気を供給すべく、ブローバイガス還元通路１０を通じたクランク室１ａへの新気の導入を止めることにより、ブローバイガスによるエンジンオイルの劣化を抑制しつつも、高負荷運転領域Ａ３におけるエンジン１の出力低下を防止することができる。なお、設定圧力Ｐ１は、エンジン出力とクランク室１ａの換気効率とのバランスを考慮して適宜設定すればよい。

また、上記第１の実施の形態では、図５に示すように、ブースト圧が設定圧力Ｐ１を超える高負荷運転領域Ａ３で、ブローバイガス還元通路１０を通じたクランク室１ａへの新気の導入を止めるようにしているが、高負荷運転領域Ａ３でクランク室１ａへ導入する新気の流量は、必ずしもほぼ零または極めて小さくする必要はなく、少なくとも図５の中負荷運転領域Ａ２における最大流量Ｑよりも小さく設定すれば、エンジン１の出力低下を少なくとも抑制ことができる。但し、高負荷運転領域Ａ３におけるエンジン出力を重視する場合には、図５に示すブースト圧−流量特性に設定することが望ましいことは言うまでもない。

図７〜１１は、本発明に係る換気システムの第２の実施の形態を示す図であり、特に図７はエンジンの低負荷運転時におけるブローバイガスおよび新気の流れを示し、図８はエンジンの中負荷運転時におけるブローバイガスおよび新気の流れを示し、図９はエンジンの高負荷運転時におけるブローバイガスおよび新気の流れを示している。なお、図７〜９において、先の図１〜３と共通する部分には同一の符号を付してある。

この第２の実施の形態では、上述した第１の実施の形態におけるＰＣＶバルブ１２に代えて、クランク室１ａから吸気系２側へのブローバイガスの排出量のみを制御するＰＣＶバルブ２８を採用し、吸気系２側からクランク室１ａへの新気の導入量を制御する新気流量制御バルブ２９をＰＣＶバルブ２８と並列に設けたものである。すなわち、吸気系２のうちスロットルバルブ７下流側位置からブローバイガス還元通路１０が分岐または合流していることは上述した第１の実施の形態と同様であるが、同等位置から分岐または合流するバイパス通路３０を設け、そのバイパス通路３０に新気流量制御バルブ２９を設けるとともに、バイパス通路３０の他端をオイルミストセパレーター１３に接続してある点で上述した第１の実施の形態と相違している。そして、ＰＣＶバルブ２８および新気流量制御バルブ２９のブースト圧−流量特性としては、図５に示した符号Ｂの特性と略同等のものとなるように予め調整してある。

図１０はＰＣＶバルブ２８の詳細を示している。このＰＣＶバルブ２８は、上述した第１の実施の形態におけるＰＣＶバルブ２８と略同様のいわゆる２ピース構造のバルブボディ３１内にスプール型の弁体３６をスライド可能に内挿したものであり、バルブボディ３１のうちカバー３２側の第１ポート３４が吸気系２のうちスロットルバルブ７下流側に、バルブボディ３１のうちバルブボディ本体３３側の第２ポート３５がオイルミストセパレーター１３側にそれぞれ繋がることになる。

弁体３６は、当該弁体３６のうち第２ポート３５側の端部に形成されたフランジ部３７と、そのフランジ部３７から第１ポート３４側へ突出する先細り形状のブローバイガス計量部３８と、を備えていて、フランジ部３７とカバー３２との間に介装した圧縮コイルスプリング３９によって第２ポート３５側へ付勢されている。そして、当該弁体３６のブローバイガス計量部３８およびカバー３２に形成されたスロート部３２ａは上述した第１の実施の形態と同等のものとして形成してあり、両者の間には上述した第１の実施の形態と同等のブローバイガス流量制御オリフィス４０が形成されている。

すなわち、吸気系２側のブースト圧が負圧である場合には、そのブースト圧と圧縮コイルスプリング３９の付勢力とが釣り合う位置に弁体３６がスライド変位し、ブローバイガス流量制御オリフィス４０の開度、ひいては吸気系２側に向かって流れるブローバイガスの流量が可変制御されることになる。一方で、吸気系側のブースト圧が正圧である場合には、弁体３６のフランジ部３７がバルブボディ本体３３の底壁に着座することで第２ポート３５が閉塞され、ＰＣＶバルブ２８が閉弁することになる。

図１１は新気流量制御バルブ２９の詳細を示している。この新気流量制御バルブ２９は、ＰＣＶバルブ２８と同様のいわゆる２ピース構造のバルブボディ４１内にスプール型の弁体４６をスライド可能に内挿したものであり、バルブボディ４１のうちカバー４２側の第１ポート４４が吸気系２のうちスロットルバルブ７下流側に、バルブボディ４１のうちバルブボディ本体４３側の第２ポート４５がオイルミストセパレーター１３側にそれぞれ繋がることになる。

弁体４６は、当該弁体４６のうち第１ポート４４側の端部に形成されたフランジ部４７と、そのフランジ部４７から第２ポート４５側へ突出する略段付円柱状の新気計量部４８と、を備えていて、フランジ部４７とバルブボディ本体４３の底壁との間に介装した圧縮コイルスプリング４９によって第１ポート４４側へ付勢されている。そして、当該弁体４６の新気計量部４８は、大径部４８ａ、中径部４８ｂ、小径部４８ｃおよびテーパ部４８ｄをもって上述した第１の実施の形態と同様に形成されているほか、第２ポート４５の最小直径部であるスロート部４３ａも上述した第１の実施の形態と同等のものとして形成してあり、両者の間には上述した第１の実施の形態と同等の新気流量制御オリフィス５０が形成されている。

すなわち、吸気系２側のブースト圧が負圧である場合には、弁体４６のフランジ部４７がカバー４２の底壁部４２ａに着座することで第２ポート４５が閉塞され、新気流量制御バルブ２９が閉弁することになる。一方で、吸気系２側のブースト圧が正圧である場合には、そのブースト圧と圧縮コイルスプリング４９の付勢力とが釣り合う位置に弁体４６がスライド変位し、新気流量制御オリフィス５０の開度、ひいてはオイルミストセパレーター１３側へ向かって流れる新気の流量が可変制御されることになる。なお、吸気系のブースト圧が図５に示す設定圧力Ｐ１以上である場合に、新気計量部４８のうち大径部４８ａと中径部４８ｂとの間の段状部４８ｅがバルブボディ本体４３の底壁に着座し、第２ポート４５を閉塞するようになっていることは上述した第１の実施の形態と同様である。

以上のように構成した第２の実施の形態では、吸気系２側のブースト圧が負圧となる図５の低負荷運転領域Ａ１では、図７に示すように、新気流量制御バルブ２９によってバイパス通路３０が遮断される一方、吸気系２側に排出するブローバイガスの流量はＰＣＶバルブ２８によって制御され、ブローバイガス還流通路１０が本来の機能を発揮する。

また、吸気系２側のブースト圧が正圧であって且つ設定圧力Ｐ１よりも低い図５の中負荷運転領域Ａ２では、図８に示すように、ＰＣＶバルブ２８によってブローバイガス還流通路１０が遮断されるとともに、新気流量制御バルブ２９によって計量された新気がバイパス通路３０を通してクランク室１ａに導入されることになる。これにより、クランク室１ａが積極的に換気される。

さらに、吸気系２側のブースト圧が設定圧力Ｐ１以上となる図５の高負荷運転領域Ａ３では、図９に示すように、新気流量制御バルブ２９によってバイパス通路３０も遮断され、エンジン１により多くの新気が供給されることになる。これにより、エンジン１の出力低下が防止される。

したがって、第２の実施の形態によれば、上述した第１の実施の形態と同様の機能が発揮されるのは勿論のこと、吸気系２側のブースト圧が正圧であるときにクランク室１ａへ導入する新気の流量を制御する新気流量制御バルブ２９をＰＣＶバルブ２８とは別に設けたため、クランク室１ａへ導入する新気の流量をより高精度で且つ安定して制御できるようになるメリットがある。

図１２は上述した第２の実施の形態の変形例を示し、図７と同様に低負荷時におけるブローバイガスおよび新気の流れを示している。

この変形例では、新気流量制御バルブ２９を有するバイパス通路５１を、オイルミストセパレーター１３ではなく、エンジン１のクランク室１ａに直接接続している。

したがって、この場合にも上述した第２の実施の形態と同様の機能が発揮されることは言うまでもない。

図１３〜１６を用いて、本発明の第４の実施の形態を説明する。なお、この第４の実施の形態は、上述した第１の実施の形態に示した図１〜３の換気システムに、適用されるものであり、具体的には、上述した第１の実施の形態において、上述したＰＣＶバルブ１２に代えて、ＰＣＶバルブ１２とは異なる特性のＰＣＶバルブ８０を介装したものである。

図１３は、第４の実施の形態におけるＰＣＶバルブ８０の詳細を示している。
なお、ＰＣＶバルブ１２と同一の構成要素については、同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

このＰＣＶバルブ８０は、上述したＰＣＶバルブ１２と略同一構成となっているが、図１４に示すように、弁体２２の新気計量部８１は、当該新気計量部８１の根元に形成され、第２ポート２１の最小直径部である第２スロート部１８ａよりも大径な大径部８１ａと、その大径部８１ａの反フランジ部２３側に隣接して形成され、第２ポート部２１側に向かって外径が漸次小径となるテーパ部８１ｂと、新気計量部８１の先端に形成され、テーパ部８１ｂよりも小径な小径部８１ｃと、大径部８１ａとテーパ部８１ｂとの間に形成された段状部８１ｄと、テーパ部８１ｂと小径部８１ｃとの間に形成された段状部８１ｅとから構成されている。

そして、吸気系２側のブースト圧が正圧である場合には、その正圧により押圧された弁体２２がバルブボディ１７に対してスライド変位し、そのブースト圧と第２圧縮コイルスプリング２７の弾性力とが釣り合った位置で弁体が静止することになる。

この図１４に示すように新気計量部８１が形成された場合には、吸気系２におけるスロットルバルブ７の下流側のブースト圧が正圧に切り替わり、ブースト圧の増加に伴って弁体２２がスライド移動して、段状部８１ｄがバルブボディ本体１８の底壁に着座すると、新気流量制御オリフィス１６が全閉状態となる。なお、このＰＣＶバルブ８０においては、第２スロート部１８ａと新気計量部８１とのなす隙間が、上述した新気流量制御オリフィス１６として機能することになる。

図１５は、上述した図１〜３の換気システムにＰＣＶバルブ８０を適用した場合における、吸気系２におけるスロットルバルブ７の下流側のブースト圧とブローバイガス等の流量との関係を示したグラフであって、符号Ａはブローバイガスの発生量を、符号Ｂはブローバイガス還元通路１０側のオイルミストセパレーター１３でのブローバイガス等の流量特性を、符号Ｃは新気導入通路１１側のオイルミストセパレーター１４でのブローバイガス等の流量特性をそれぞれ示している。なお、図１５においても、上述した図５と同様に、ブースト圧が負圧となってその度合が大きい右側が低負荷側となり、反対にブースト圧が正圧となってその度合が大きい左側ほど高負荷側となっている。また、符号Ｂ，Ｃで示すブローバイガス等の流量特性についても、上述した図５と同様に、クランク室１ａ側から吸気系２側に向かうブローバイガスの流れを「正（＋）」とし、吸気系２側からクランク室１ａ側に向かう新気の流れを「負（−）」としている。

そして、ブローバイガス還元通路１０において、ＰＣＶバルブ８０はオイルミストセパレーター１３と直列に配置されていることから、両流量制御オリフィス１５，１６によるＰＣＶバルブ８０のブースト圧−流量特性として、この第４の実施の形態では、図１５の符号Ｂで示す特性と略同等のものとなるように予め調整してある。詳述すると、吸気系２のうちスロットルバルブ７下流側のブースト圧が正圧となる運転領域のうち、中負荷運転領域では、スロットルバルブ７下流側からブローバイガス還元通路１０へ流入する新気の量がブースト圧に関わらず一定となり、高負荷運転領域ではスロットルバルブ７下流側からブローバイガス還元通路１０へ流入する新気の量がほぼ零または極めて小さくなるように、新気計量部８１が設定されている。

このような第４の実施の形態においても、図１５に示す低負荷運転領域Ａ１では、ブースト圧の負圧の程度が大きくなるほど、ブローバイガス流量制御オリフィス１５における流路断面積（開度）が比較的小さくなる。したがって、図１５の低負荷運転領域Ａ１のうち図中右側の領域では、オイルミストセパレーター１３およびＰＣＶバルブ８０を通して吸気系２側に排出（還元）されるブローバイガス流量が比較的小さいものとなるとともに、図１５の符号Ａで示すブローバイガス発生量そのものも他の領域と比較して小さいものとなる。なお、このとき新気流量制御オリフィス１６の開度は最大となる。

そして、この場合にも、図１５の符号Ａで示すブローバイガス発生量よりもブローバイガス還元通路１０を通して吸気系２側に排出される符号Ｂのブローバイガス流量の方が大きいことから、符号Ｃで示すように両者の流量差分の新気が新気導入通路１１を通してクランク室１ａへ導入される。このように、ブローバイガス還元通路１０を通してクランク室１ａから吸気系２側へブローバイガスを排出しつつ、新気導入通路１１を通してクランク室１ａへ新気を導入することで、そのクランク室１ａが換気されることになる。

また、その状態からエンジンの負荷が大きくなり、ブースト圧が徐々に正圧に近づくと、図１３のＰＣＶバルブ８０の弁体２２が先の場合よりも右側にスライド変位し、ブローバイガス流量制御オリフィス１５における流路断面積（開度）が先の場合よりも大きくなる。これにより、ブローバイガス還元通路１０を通して吸気系２側に排出される符号Ｂのブローバイガス流量、および新気導入通路１１を通してクランク室１ａに導入される符号Ｃの新気流量がそれぞれ増加することになる。

さらに、ブースト圧が限りなく正圧に近付く正圧直前状態では、ブローバイガス還元通路１０のオイルミストセパレータ１３およびＰＣＶバルブ８０を通して吸気系２側へ排出される符号Ｂのブローバイガス流量は符号Ａで示すブローバイガス発生量よりも少なくなり、やがては新気導入通路１１からもブローバイガスが排気されるようになる。

エンジン１の負荷がさらに大きくなって、図１５のブースト圧が正圧に転じると、図１３に示すＰＣＶバルブ８０の弁体２２がブースト圧を受けて同図の右方向にスライド変位し、吸気系２のうちスロットルバルブ７下流側からブローバイガス還元通路１０へブースト圧によって流入した新気が、ＰＣＶバルブ８０の新気流量制御オリフィス１６によって計量された上で、オイルミストセパレーター１３を経てクランク室１ａ側へ逆流することになる。同時にエンジン１で発生するブローバイガスはクランク室１ａ内で新気と混ざり、新気導入通路１１を通して吸気系２のうちスロットルバルブ７上流側に排出され、クランク室１ａ内が換気されることになる。つまり、このＰＣＶバルブ８０においても、ブースト圧が正圧であるときには、ブローバイガス流量制御オリフィス１５の開度が最大となり、ＰＣＶバルブ８０のうち新気流量制御オリフィス１６をもってブローバイガス還元通路１０側のオイルミストセパレーター１３での新気の流量が制御される。

これにより、図１５のブースト圧が正圧となる運転領域、すなわちブースト圧が正圧であって且つ予め定めた設定圧力Ｐ１よりも小さい中負荷運転領域Ａ２及びブースト圧がこの設定圧力Ｐ１以上の高負荷運転領域Ａ３では、符号Ｂで示すブローバイガス還元通路１０側でのガス流量が「負（−）」に転じる。なお、このとき新気導入通路１１を通して吸気系２のうちスロットルバルブ７上流側に排出されるブローバイガスの流量は、図１５の符号Ａで示すブローバイガス発生量に符号Ｂで示すブローバイガス還元通路１０側での新気の流量を加えた量となることから、符号Ｃで示す新気導入通路１１側でのブローバイガス流量が符号Ａのブローバイガス発生量を上回ることになる。

図１６の（ａ）〜（ｃ）は、吸気系２のうちスロットルバルブ７よりも下流側のブースト圧が正圧のときのＰＣＶバルブ８０の作動状態を示す要部拡大図である。図１５の中負荷運転領域Ａ２の領域では、図１６の（ａ），（ｂ）に示すように、ブースト圧の増加に伴って弁体２２が図中右側にスライド移動し、新気計量部８１のテーパ部８１ｂによって新気流量制御オリフィス１６の流路断面積が徐々に小さくなる。ここで、この第４の実施の形態では、吸気系２のうちスロットルバルブ７よりも下流側のブースト圧が正圧に切り替わると、中負荷運転領域Ａ２では、図１５に符号Ｂで示すブローバイガス還元通路１０側での新気の流量が、吸気系２のうちスロットルバルブ７よりも下流側のブースト圧が大きくなっても一定の流量Ｑ１となるように、ＰＣＶバルブ８０のブースト圧−流量特性が設定されている。

そして、ブースト圧が予め定めた設定圧力Ｐ１に限りなく近付く設定圧力Ｐ１直前位置では、図１６の（ｂ）に示すように、新気計量部８１のうち大径部８１ａとテーパ部８１ｂとの間の段状部８１ｄがバルブボディ本体１８の底壁に接近し、新気流量制御オリフィス１６の流路断面積が一段と小さくなる。これにより、図１５に符号Ｂで示すブローバイガス還元通路１０側での新気の流量、および図１５に符号Ｃで示す新気導入通路１１側でのブローバイガスの流量は、ブースト圧の増加に伴って徐々に小さくなる。

そして、ブースト圧が設定圧力Ｐ１に達すると、図１６の（ｃ）に示すように新気計量部８１の段状部８１ｄがバルブボディ１７の底壁に着座し、新気流量制御オリフィス１６が全閉状態となる。これにより、図１５に示すように、ブースト圧が設定圧力Ｐ１以上となる高負荷運転領域Ａ３では、符号Ｂで示すブローバイガス還元通路１０側での新気の流量がほぼ零または極めて小さくなり、中負荷運転領域Ａ２ではクランク室１ａに導入されていた新気がエンジン１に供給されるようになる。なお、このとき図１５の符号Ｃで示す新気導入通路１１側でのブローバイガスの流量は符号Ａで示すブローバイガス発生量と同等になる。

このように構成された第４の実施形態における換気システムによれば、中負荷運転領域ではクランク室１ａの換気を重視し、ブローバイガス還元通路１０を通してクランク室１ａに積極的の一定量Ｑ１の新気を導入する一方、エンジンの高負荷運転領域では、ブローバイガス還元通路１０を通してクランク室１ａに新気が略導入されないようにすることで、エンジン出力を重視してより多くの新気をエンジンに供給することができる。

なお、ＰＣＶバルブ８０を適用する場合、中負荷運転領域Ａ２おいて設定される一定流量Ｑ１は、エンジン出力とクランク室１ａの換気効率とのバランスを考えて適宜設定すればよい。

また、上述した第４の実施の形態におけるＰＣＶバルブ８０における弁体２２の新気計量部８１は、図１７及び図１８に示すように構成することも可能である。

図１７に示す例では、弁体２２の新気計量部９１が、フランジ部２３側に向かって直径が大きくなり、第２ポート部２１側の先端側が先細り形状に形成された第１テーパ部９１ａ及び第２テーパ９１ｂと、第１テーパ部９１ａと第２テーパ９１ｂとの間に形成された段状部９１ｃと、から構成されている。第１テーパ部９１ａは第２テーパ部９１ｂよりも大径に形成されている。

この図１７に示すように新気計量部９１が形成された場合には、吸気系２におけるスロットルバルブ７の下流側のブースト圧が正圧に切り替わると、ＰＣＶバルブを流れる新気の流量が、負荷に応じて２段階に切り替えられるように制御されることになる。なお、この新気計量部９１を有する弁体２２を備えたＰＣＶバルブにおいては、第２スロート部１８ａと新気計量部９１とのなす隙間が、上述した新気流量制御オリフィス１６として機能することになる。

図１９は、上述した図１〜３の換気システムに、新気計量部９１を有する弁体２２を備えたＰＣＶバルブを適用した場合における、吸気系２におけるスロットルバルブ７の下流側のブースト圧とブローバイガス等の流量との関係を示したグラフである。

図１９の中負荷運転領域Ａ２においては、ブースト圧の増加に伴い、新気計量部９１の第２テーパ部９１ｂによって新気流量制御オリフィス１６の流路断面積が徐々に小さくなるが、図１９中に符号Ｂで示すブローバイガス還元通路１０側での新気が一定の流量Ｑ１となるように、ＰＣＶバルブのブースト圧−流量特性が設定されている。そして、ブースト圧が予め定めた設定圧力Ｐ１に限りなく近付く設定圧力Ｐ１直前位置では、段状部９１ｃがバルブボディ本体１８の底壁に接近し、新気流量制御オリフィス１６の流路断面積が一段と小さくなる。これにより、図１９に符号Ｂで示すブローバイガス還元通路１０側での新気の流量、および図１９に符号Ｃで示す新気導入通路１１側でのブローバイガスの流量は、ブースト圧の増加に伴って徐々に小さくなる。

そして、ブースト圧が設定圧力Ｐ１以上になる図１９の高負荷運転領域Ａ３においては、ブースト圧の増加に伴い第１テーパ部９１ａによって、新気流量制御オリフィス１６の流路断面積が徐々に小さくなるが、図１９中に符号Ｂで示すブローバイガス還元通路１０側での新気が一定の流量Ｑ２となるように、ＰＣＶバルブのブースト圧−流量特性が設定されている。なお、高負荷運転領域Ａ３における一定の流量Ｑ２は、中負荷運転領域Ａ２における一定の流量Ｑ１よりも小さく設定されている。

そのため、このような新気計量部９１を有する弁体２２を備えたＰＣＶバルブを適用すれば、スロットルバルブ７よりも下流側位置のブースト圧が正圧の状態であっても、エンジン１の高負荷時におけるエンジン１の出力低下を招くことなく、換気効率を向上させ、クランク室１ａ内のエンジンオイルの劣化を抑制することができる。

なお、新気計量部９１を有する弁体２２を備えたＰＣＶバルブを適用する場合、中負荷運転領域Ａ２おいて設定される一定流量Ｑ１及び高負荷運転領域Ａ３おいて設定される一定流量Ｑ２は、エンジン出力とクランク室１ａの換気効率とのバランスを考えて適宜設定すればよい。

図１８に示す参考例では、弁体２２のうちフランジ部２３よりも第２ポート側の部分に形成された新気計量部１０１が、フランジ部２３側に向かって直径が大きくなり、第２ポート部２１側の先端側が先細り形状に形成されたテーパ部１０１ａと、テーパ部１０１ａの先端と同一径に形成された円柱状の先端部１０１ｂと、から構成されている。

この新気計量部１０１を有する弁体２２を備えたＰＣＶバルブにおいては、上記正圧の大きさに応じて第２スロート部１８ａと新気計量部１０１とが相対移動することにより、両者のなす開度が連続的に可変制御されるが、上記正圧の大きさに関わらずＰＣＶバルブを流れる新気の流量が一定となるように制御されることになる。なお、この新気計量部１０１を有する弁体２２を備えたＰＣＶバルブにおいては、第２スロート部１８ａと新気計量部１０１とのなす隙間が、上述した新気流量制御オリフィス１６として機能することになる。

図２０は、上述した図１〜３の換気システムに、新気計量部１０１を有する弁体２２を備えたＰＣＶバルブを適用した場合における、吸気系２におけるスロットルバルブ７の下流側のブースト圧とブローバイガス等の流量との関係を示したグラフである。

図２０の中負荷運転領域Ａ２のうち正圧の程度が比較的小さい領域から図２０の高負荷運転領域Ａ３においては、ブースト圧の増加に伴って新気計量部１０１のテーパ部１０１ａによって新気流量制御オリフィス１６の流路断面積が徐々に小さくなる。ここで、本実施の形態では、吸気系２のうちスロットルバルブ７よりも下流側のブースト圧が正圧に切り替わると、図２０に符号Ｂで示すブローバイガス還元通路１０側での新気の流量が、吸気系２のうちスロットルバルブ７よりも下流側のブースト圧が大きくなっても一定の流量Ｑ１となるように、新気計量部１０１を有する弁体２２を備えたＰＣＶバルブのブースト圧−流量特性が設定されている。

このように構成された新気計量部１０１を有する弁体２２を備えたＰＣＶバルブにおいては、スロットルバルブ７よりも下流側位置のブースト圧が大きな正圧になるほど、新気流量制御オリフィス１６の流路断面積が小さくなるため、スロットルバルブ７よりも下流側位置のブースト圧が大きな正圧となっても、ＰＣＶバルブを通してクランク室１ａに導入される新気の量を一定の流量Ｑ１とすることが可能となる。

換言すれば、スロットルバルブ７よりも下流側位置のブースト圧が大きな正圧の状態になっても、新気計量部１０１を有する弁体２２を備えたＰＣＶバルブを通してクランク室１ａに導入される新気を一定量とすることができる。すなわち、エンジン１の高負荷時にスロットルバルブ７よりも下流側位置のブースト圧が大きな正圧となっても、ＰＣＶバルブを通して一定量以上の新気がクランク室１ａに導入されることはないので、エンジン１の高負荷時に、エンジン１へ流れる新気の量（空気量）が減ることはない。

そのため、スロットルバルブ７よりも下流側位置のブースト圧が正圧の状態では、エンジン１の高負荷時におけるエンジン１の出力低下を招くことなく、換気効率を向上させ、クランク室１ａ内のエンジンオイルの劣化を抑制することができる。

なお、新気計量部１０１を有する弁体２２を備えたＰＣＶバルブを適用する場合、中負荷運転領域Ａ２及び高負荷運転領域Ａ３おいて設定される一定流量Ｑ１は、エンジン出力とクランク室１ａの換気効率とのバランスを考えて適宜設定すればよい。

図２１は、本発明に係る換気システムの第５の実施の形態に用いられる新気流量制御バルブ１３０を示している。

この第５の実施の形態は、上述した第２の実施の形態におけるＰＣＶ量制御バルブ２９に代えて、吸気系２側からクランク室１ａへの新気の導入量を制御する新気流量制御バルブ１３０をＰＣＶバルブ２８と並列に設けたものである。

そして、ＰＣＶバルブ２８および新気流量制御バルブ１３０のブースト圧−流量特性としては、上述した第４の実施の形態におけるＰＣＶバルブ８０の特性と同等、すなわち図１５に示した符号Ｂの特性と略同等のものとなるように予め調整してある。

図２１は、新気流量制御バルブ１３０の詳細を示している。この新気流量制御バルブ１３０は、上述した新気流量制御バルブ２９と同様のいわゆる２ピース構造のバルブボディ１４１内にスプール型の弁体１４６をスライド可能に内挿したものであり、バルブボディ１４１のうちカバー１４２側の第１ポート１４４が吸気系２のうちスロットルバルブ７下流側に、バルブボディ１４１のうちバルブボディ本体１４３側の第２ポート１４５がオイルミストセパレーター１３側にそれぞれ繋がることになる。

弁体１４６は、当該弁体１４６のうち第１ポート１４４側の端部に形成されたフランジ部１４７と、そのフランジ部１４７から第２ポート１４５側へ突出する略テーパ状の新気計量部１４８と、を備えていて、フランジ部１４７とバルブボディ本体１４３の底壁との間に介装した圧縮コイルスプリング１４９によって第１ポート１４４側へ付勢されている。そして、当該弁体１４６の新気計量部１４８は、大径部１４８ａ、テーパ部１４８ｂ、小径部１４８ｃ、段状部１４８ｄ、段状部１４８ｅをもって上述した第４の実施の形態と同様に形成されているほか、第２ポート１４５の最小直径部であるスロート部１４３ａも上述した第４の実施の形態と同等のものとして形成してあり、両者の間には上述した第４の実施の形態と同等の新気流量制御オリフィス１５０が形成されている。

吸気系２側のブースト圧が負圧である場合には、弁体１４６のフランジ部１４７がカバー１４２の底壁部１４２ａに着座することで第２ポート１４５が閉塞され、新気流量制御バルブ１３０が閉弁することになる。一方で、吸気系２側のブースト圧が正圧である場合には、そのブースト圧と圧縮コイルスプリング１４９の付勢力とが釣り合う位置に弁体１４６がスライド変位する。そして、中負荷運転領域では、スロットルバルブ７下流側からブローバイガス還元通路１０へ流入する新気の量がブースト圧に関わらず一定となり、高負荷運転領域ではスロットルバルブ７下流側からブローバイガス還元通路１０へ流入する新気の量がほぼ零または極めて小さくなるように、新気流量制御バルブ１３０のブースト圧−流量特性が設定されている。

以上のように構成した第５の実施の形態では、吸気系２側のブースト圧が負圧となる低負荷運転領域では、新気流量制御バルブ１３０によってバイパス通路３０が遮断される一方、吸気系２側に排出するブローバイガスの流量はＰＣＶバルブ２８によって制御され、ブローバイガス還流通路１０が本来の機能を発揮する。

また、吸気系２側のブースト圧が正圧である中負荷運転領域では、ＰＣＶバルブ２８によってブローバイガス還流通路１０が遮断されるとともに、新気流量制御バルブ１３０によって計量された一定流量Ｑ１の新気がバイパス通路３０を通してクランク室１ａに導入されることになる。これにより、クランク室１ａが積極的に換気される。

そして、吸気系２側のブースト圧が正圧である高負荷運転領域では、ＰＣＶバルブ２８によってブローバイガス還流通路１０が遮断されるとともに、新気流量制御バルブ１３０によってバイパス通路３０も遮断される。

したがって、第５の実施の形態においても、上述した各実施の形態と同様の機能が発揮されるのは勿論のこと、下流クランク室１ａへ導入する新気の流量を制御する新気流量制御バルブ２９をＰＣＶバルブ２８とは別に設けたため、クランク室１ａへ導入する新気の流量をより高精度で且つ安定して制御できるようになるメリットがある。特に、この第５実施形態では、吸気系２側のブースト圧が正圧である高負荷運転領域では、スロットルバルブ７下流側からブローバイガス還元通路１０へ流入する新気の量がほぼ零または極めて小さくなるようにしているため、エンジンの高負荷運転領域でエンジン出力を重視してより多くの新気をエンジンに供給できるメリットがある。

上述した第５の実施の形態においては、新気流量制御バルブ１３０に替えて、図２２に示す新気流量制御バルブ１６０を用いることも可能である。図２２は、参考例の新気流量制御バルブ１６０を示している。

この参考例において、ＰＣＶバルブ２８および新気流量制御バルブ１６０のブースト圧−流量特性としては、上述した新気計量部１０１を有する弁体２２を備えたＰＣＶバルブの特性と同等、すなわち図２０に示した符号Ｂの特性と略同等のものとなるように予め調整してある。

図２２は、新気流量制御バルブ１６０の詳細を示している。この新気流量制御バルブ１６０は、上述した新気流量制御バルブ２９と同様のいわゆる２ピース構造のバルブボディ１６１内にスプール型の弁体１６６をスライド可能に内挿したものであり、バルブボディ１６１のうちカバー１６２側の第１ポート１６４が吸気系２のうちスロットルバルブ７下流側に、バルブボディ１６１のうちバルブボディ本体１６３側の第２ポート１６５がオイルミストセパレーター１３側にそれぞれ繋がることになる。

弁体１６６は、当該弁体１６６のうち第１ポート１６４側の端部に形成されたフランジ部１６７と、そのフランジ部１６７から第２ポート１６５側へ突出する略テーパ状の新気計量部１６８と、を備えていて、フランジ部１６７とバルブボディ本体１６３の底壁との間に介装した圧縮コイルスプリング１６９によって第１ポート１６４側へ付勢されている。そして、当該弁体１６６の新気計量部１６８は、テーパ部１６８ａ、円柱状の小径部１６８ｂをもって上述した図１８の新気計量部１０１と同様に形成されている。そして、この新気計量部１６８と、第２ポート１６５の最小直径部であるスロート部１６３ａと、の間に新気流量制御オリフィス１７０が形成されている。

吸気系２側のブースト圧が負圧である場合には、弁体１６６のフランジ部１６７がカバー１６２の底壁部１６２ａに着座することで第２ポート１６５が閉塞され、新気流量制御バルブ１６０が閉弁することになる。一方で、吸気系２側のブースト圧が正圧である場合には、そのブースト圧と圧縮コイルスプリング１６９の付勢力とが釣り合う位置に弁体１６６がスライド変位し、ブースト圧の増加に伴い新気流量制御オリフィス１５０の流路断面積が徐々に小さくなるが、オイルミストセパレーター１３側へ向かって流れる新気の流量は一定の流量Ｑ１となるように、新気流量制御バルブ１６０のブースト圧−流量特性が設定されている。

以上のように構成したこの参考例では、吸気系２側のブースト圧が負圧となる低負荷運転領域では、新気流量制御バルブ１６０によってバイパス通路３０が遮断される一方、吸気系２側に排出するブローバイガスの流量はＰＣＶバルブ２８によって制御され、ブローバイガス還流通路１０が本来の機能を発揮する。

また、吸気系２側のブースト圧が正圧である中負荷運転領域及び高負荷運転領域では、ＰＣＶバルブ２８によってブローバイガス還流通路１０が遮断されるとともに、新気流量制御バルブ１６０によって計量された一定流量Ｑ１の新気がバイパス通路３０を通してクランク室１ａに導入されることになる。これにより、クランク室１ａが積極的に換気される。

したがって、この参考例においても、上述した第５の実施の形態と略同様の作用効果を得ることができる。また、この参考例では、吸気系２側のブースト圧が正圧である高負荷運転領域おいても一定流量Ｑ１の新気が、スロットルバルブ７下流側からブローバイガス還元通路１０を介してクランク室１ａ内に導入されるので、高負荷時におけるエンジン１の出力低下を招くことなく、高負荷時における換気効率を向上させ、クランク室１ａ内のエンジンオイルの劣化を抑制することができる。

また、この参考例及び第５の実施の形態においても、新気流量制御バルブ１６０、１３０を、オイルミストセパレーター１３ではなく、エンジン１のクランク室１ａに対して直接連通するよう接続してもよい。

１…エンジン
１ａ…クランク室
２…吸気系（吸気通路）
５…ターボチャージャー（過給機）
７…スロットルバルブ
１０…ブローバイガス還元通路
１１…新気導入通路
１２…ＰＣＶバルブ
１５…ブローバイガス流量制御オリフィス（ブローバイガス流量制御用の可変オリフィス）
１６…新気流量制御オリフィス（新気流量制御手段として機能する可変オリフィス）
２８…ＰＣＶバルブ
４０…ブローバイガス流量制御オリフィス（ブローバイガス流量制御用の可変オリフィス）

Claims (5)

1. 過給式エンジンの吸気通路のうちスロットルバルブよりも下流側位置とエンジンのクランク室とを連通するブローバイガス還元通路と、
   上記吸気通路のうちスロットルバルブよりも上流側位置と上記クランク室とを連通する新気導入通路と、
   上記ブローバイガス還元通路に設けられ、上記吸気通路のうちスロットルバルブよりも下流側位置のブースト圧が負圧である場合に、上記吸気通路側へ向かうブローバイガスの流量を制御するＰＣＶバルブと、
   上記吸気通路のうちスロットルバルブよりも下流側位置のブースト圧が正圧となった場合に、上記吸気通路のうちスロットルバルブよりも下流側位置から上記クランク室へ新気を導入する新気流量制御手段と、を備えていて、
   上記新気流量制御手段は、上記吸気通路のうちスロットルバルブよりも下流側位置のブースト圧が正圧であって且つ所定の設定圧力よりも低い中負荷運転領域で、上記クランク室に新気を導入する一方、上記吸気通路のうちスロットルバルブよりも下流側位置のブースト圧が上記設定圧力以上となる高負荷運転領域で、上記吸気通路のうちスロットルバルブよりも下流側から上記クランク室への新気の導入を停止、またはその新気の流量を少なくとも上記中負荷運転領域における最大流量よりも小さくするようになっていることを特徴とするエンジンの換気システム。
2. 上記新気流量制御手段として機能する可変オリフィスが上記ブローバイガス還元通路に設けられていて、
   上記高負荷運転領域において、上記新気流量制御手段として機能する可変オリフィスの流路断面積を、少なくとも上記中負荷運転領域での流路断面積よりも小さくするようになっていることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの換気システム。
3. 上記ＰＣＶバルブは、ＰＣＶバルブ本来の機能であるブローバイガス流量制御用の可変オリフィスとは別に、上記新気流量制御手段として機能する可変オリフィスを有していることを特徴とする請求項２に記載のエンジンの換気システム。
4. 上記新気流量制御手段として機能する可変オリフィスが上記ＰＣＶバルブと並列に配置されていて、
   上記高負荷運転領域において、上記新気流量制御手段として機能する可変オリフィスの流路断面積を、少なくとも上記中負荷運転領域での流路断面積よりも小さくするようになっていることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの換気システム。
5. 上記高負荷運転領域において、上記新気流量制御手段として機能する可変オリフィスを閉止するようになっていることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載のエンジンの換気システム。

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