JP2007092649A - ブローバイガス還元装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】減筒運転が可能な内燃機関に備えられるものであって、ブローバイガスに起因するスラッジの発生を抑制することができるブローバイガス還元装置を提供する。
【解決手段】V型エンジンEの各バンク2L,2RそれぞれにPCV装置9L,9Rを備えさせる。エンジンEの減筒運転時、休止側バンク2LのPCV装置9LのPCVバルブ97Lを全閉にし、稼働側バンク2RのPCV装置9RのPCVバルブ97Rを開放してクランク室61内の換気を行う。休止側バンク2L側のオイルセパレータ92L内には負圧が生じないため、このオイルセパレータ92L内オイルをクランク室61内に円滑に排出でき、スラッジの発生を回避できる。
【選択図】図1
【解決手段】V型エンジンEの各バンク2L,2RそれぞれにPCV装置9L,9Rを備えさせる。エンジンEの減筒運転時、休止側バンク2LのPCV装置9LのPCVバルブ97Lを全閉にし、稼働側バンク2RのPCV装置9RのPCVバルブ97Rを開放してクランク室61内の換気を行う。休止側バンク2L側のオイルセパレータ92L内には負圧が生じないため、このオイルセパレータ92L内オイルをクランク室61内に円滑に排出でき、スラッジの発生を回避できる。
【選択図】図1
Description
本発明は、例えば自動車等に搭載されるエンジン(内燃機関)のブローバイガスをエンジンの吸気系へ送るブローバイガス還元装置(以下、PCV(Positive Crankcase Ventilation)装置という)に係る。特に、本発明は、ブローバイガスに起因するスラッジの発生を防止するための対策に関する。
従来より、自動車用エンジンには、シリンダとピストンとの隙間からクランクケース内に吹き抜けたブローバイガスを吸気系に導くためのPCV装置が備えられている。つまり、このPCV装置によって、一酸化炭素や炭化水素等を含むブローバイガスをエンジンの吸気系を経て燃焼室に送り込み、このブローバイガスの大気中への放出を防止し、またオイルパンに貯留されているエンジンオイルの劣化を防止している。
また、下記の特許文献1にも開示されているように、このPCV装置はオイルセパレータを備えている。このオイルセパレータの内部には、オイルミストを分離するためのオイル分離機構が収容されている。このオイル分離機構としては、例えば、複数のバッフルプレートによりブローバイガス流路が迷路状に構成されたものや、パンチングプレートが配置されたものが一般に知られている。つまり、オイルセパレータ内部をブローバイガスが流れていく間に所謂慣性衝突作用によってオイルミストを捕捉するようになっている。これにより、ブローバイガス中に含まれているオイルミストがオイルセパレータ内部で分離され、このオイルがオイルパン等のオイル溜まり部へ送られる。
一方、オイルセパレータには、PCVバルブが備えられており、オイルミストが分離除去された後のブローバイガスが、このPCVバルブを経てエンジンの吸気系に還流されるようになっている。このPCVバルブの一例として、下記の特許文献2に開示されているように電磁弁により開閉動作を行うものが採用されており、このPCVバルブの開度を調整することによってブローバイガスのエンジン吸気系への還流量を調整するようになっている。
また、エンジン形態の一つとしてV型エンジンが知られているが、この種のエンジンにおける上記オイルセパレータの配置形態として、例えば特許文献3に開示されているように、左右の各バンクそれぞれに設置されたものがある。この場合、エンジンの低負荷時には一方のバンクに設けられたオイルセパレータからクランクケース内に外気(新気)を導入し、他方のバンクに設けられたオイルセパレータからブローバイガスを吸気系に送り出してクランクケース内の換気を行う一方、エンジンの高負荷時には両バンクのオイルセパレータそれぞれからブローバイガスを吸気系に送り出すようにしている。
また、この種のV型エンジンとしては、所謂減筒運転を行うものも知られている(例えば下記の特許文献4を参照)。つまり、エンジンのアイドリング時等のように、余剰出力のある状態では、各気筒に掛かる負荷が小さいため、吸排気損失が大きくなり、燃焼効率の悪化が懸念される。このため、一方のバンクの気筒への燃料供給を遮断して、これら気筒を休止させる減筒運転を行い、燃料が供給される稼動気筒(他方のバンクの気筒)の負荷を高めて運転効率を上げることにより、燃費向上を図るようにしている。
実公平6−45611号公報
特開平8−33822号公報
特開平7−243316号公報
特開2005−127216号公報
ところで、従来のオイルセパレータは、設置スペースの制約から、外気に晒される位置に配設される場合が多い。通常、ブローバイガスの発生はエンジンの運転時であって、このエンジン運転時は、燃焼室内で発生する熱がオイルセパレータに伝達されるため、このオイルセパレータ内部は比較的高温(例えば60℃程度)になっている。
また、上述したような減筒運転を行うV型エンジンにあっては、その減筒運転時、一方のバンク(稼働しているバンク)では混合気の燃焼が行われるため、このバンクに取り付けられているオイルセパレータには燃焼ガスの熱が伝わり、このオイルセパレータ内部は比較的高温度になっている。ところが、他方のバンク(休止しているバンク)では混合気の燃焼が行われていないので、このバンクに取り付けられているオイルセパレータには燃焼熱が伝わり難く、このバンクのオイルセパレータ内部は比較的低温度になっている。このため、クランクケース内から回収されたブローバイガスがこの休止気筒側のオイルセパレータ内部を流れていく際に冷却されることになり、これに伴ってブローバイガス中に含まれている水分がオイルセパレータ内部で結露してその結露水が滞留するといった状況を招くことがある。
また、オイルセパレータの内部にはブローバイガスまたは新気が流れているために負圧状態となっており、クランク室内との圧力差が原因で、オイルセパレータ内に存在しているオイル(ブローバイガスから分離されたオイル)がクランク室内に流下し難い状況となっている。
このような状況では、この休止気筒側のオイルセパレータ内部において、ブローバイガス中の酸化窒素成分(NOx)と結露水とが結合してスラッジが発生する可能性がある。例えば、分離後のオイルをオイルパンへ戻すためのオイル戻し通路からのオイルミストの逆流を阻止するためのオイルプールを備えさせたものでは、このオイルプールに滞留しているオイル等が上記スラッジの原因となったりする。
そして、このスラッジが大量に発生した場合には、分離後のオイルをオイルパンへ戻すためのオイル戻し通路がスラッジによって閉塞され、オイルセパレータからオイルパンへのオイル排出が不能になってオイルセパレータ内部に大量の液状オイルが滞留する状況となり、この液状オイルがブローバイガスと共にエンジンの吸気系に送り込まれ、エンジン出力の低下、オイル消費量の増大、排気の白煙化等を招くといった不具合が懸念される。また、オイル分離機構としてパンチングプレートを備えたものにおいて、その開口がスラッジによって閉塞されてしまってオイル分離性能に支障を来してしまう可能性もある。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、減筒運転が可能な内燃機関に備えられるものであって、ブローバイガスに起因するスラッジの発生を抑制することができるブローバイガス還元装置を提供することにある。
−課題の解決原理−
上記の目的を達成するために講じられた本発明の解決手段は、休止気筒に対応するPCVバルブを強制的に閉鎖させ、この休止気筒側のオイルセパレータにブローバイガス等を流さないようにすることで、オイルセパレータ内部が負圧になってしまうことを阻止し、このオイルセパレータからのオイルの排出を円滑に行うことでスラッジの発生を回避できるようにしている。
上記の目的を達成するために講じられた本発明の解決手段は、休止気筒に対応するPCVバルブを強制的に閉鎖させ、この休止気筒側のオイルセパレータにブローバイガス等を流さないようにすることで、オイルセパレータ内部が負圧になってしまうことを阻止し、このオイルセパレータからのオイルの排出を円滑に行うことでスラッジの発生を回避できるようにしている。
−解決手段−
具体的に、本発明は、複数の気筒群のうち一部の気筒群のみの稼働を休止させる減筒運転が可能な内燃機関に備えられ、各気筒群それぞれに対応してブローバイガスを吸気系へ導入するためのPCVバルブを備えたブローバイガス還元装置を前提とする。このブローバイガス還元装置に対し、上記内燃機関の減筒運転時、稼働している気筒群に対応するPCVバルブを開放すると共に、稼働を休止している気筒群に対応するPCVバルブを閉鎖するPCVバルブ制御手段を備えさせている。
具体的に、本発明は、複数の気筒群のうち一部の気筒群のみの稼働を休止させる減筒運転が可能な内燃機関に備えられ、各気筒群それぞれに対応してブローバイガスを吸気系へ導入するためのPCVバルブを備えたブローバイガス還元装置を前提とする。このブローバイガス還元装置に対し、上記内燃機関の減筒運転時、稼働している気筒群に対応するPCVバルブを開放すると共に、稼働を休止している気筒群に対応するPCVバルブを閉鎖するPCVバルブ制御手段を備えさせている。
より具体的には、内燃機関を、左右一対のバンクを有するV型内燃機関とし、各バンクそれぞれにオイルセパレータを備えさせると共に、各バンクに、オイルセパレータによってオイルが分離除去された後のブローバイガスを内燃機関の吸気系へ導入するためのPCVバルブをそれぞれ設ける。そして、PCVバルブ制御手段が、減筒運転時、稼働しているバンクに備えられているPCVバルブを開放すると共に、稼働を休止しているバンクに備えられているPCVバルブを閉鎖する構成としている。
これらの特定事項により、内燃機関の減筒運転時には、低温度となる気筒群(休止している気筒群)に対応するPCVバルブを閉鎖し、他方のPCVバルブのみによるブローバイガスの回収動作を行う。このため、休止気筒群側のオイルセパレータの内部にはブローバイガスが流れなくなる。従って、このオイルセパレータの内部が負圧になることが阻止され、このオイルセパレータからオイルパンへのオイルの回収が円滑に行われる。このため、休止気筒群側が比較的低温になってこの休止気筒群側のオイルセパレータ内で結露が発生したとしても、このオイルセパレータ内にはオイルが殆ど存在していないため、スラッジが発生することはなく、このスラッジが原因でオイル戻し通路等が閉塞してしまうといった状況を回避できる。その結果、液状オイルがブローバイガスと共にエンジンの吸気系に送り込まれることが原因でエンジン出力が低下したり、オイル消費量が増大したり、排気の白煙化を招くといったことが回避できる。また、オイルセパレータ内のオイル分離機構としてパンチングプレートを備えたものの場合には、このパンチングプレートの開口がスラッジによって閉塞されてしまってオイル分離性能に支障を来してしまうといったこともなく、オイル分離性能が良好に確保される。
また、クランクケース内の換気を良好に行うための構成として、内燃機関のVバンクの中間位置に、クランクケース内に外気を導入するための外気導入孔を設けている。これにより、クランクケース内への外気(新気)の導入が円滑に行われ、良好にクランクケース内の換気が行える。
また、PCVバルブの具体的な制御動作としては以下のものが挙げられる。先ず、減筒運転の開始と同時に、稼働を休止する気筒群に対応するPCVバルブを閉鎖するものである。また、減筒運転が開始された後、稼働を休止している気筒群の温度が所定のバルブ閉鎖温度まで低下した時点で、この稼働を休止している気筒群に対応するPCVバルブを閉鎖するものである。
前者の構成によれば、減筒運転の開始を指示する制御動作と同時に、休止気筒群側のPCVバルブに閉鎖信号を送信してこのPCVバルブを全閉状態にすることになるため、制御動作の簡素化を図ることができる。また、後者の構成では、減筒運転の開始時には、稼働を休止する気筒群の温度は未だ高い状態にある(結露が発生する状態ではない)ので、この時点ではPCVバルブを閉鎖せず、稼働を休止している気筒群の温度が所定のバルブ閉鎖温度(オイルセパレータ内部に結露が発生する可能性のある温度)まで低下するのを待ってPCVバルブを閉鎖するようにしている。このため、全てのPCVバルブを開放させておく時間帯をできる限り長く得ることで、ブローバイガスの回収が効果的に行える。
本発明では、一部の気筒群のみの稼働を休止させる減筒運転が可能な内燃機関に備えられるブローバイガス還元装置に対し、休止気筒群に対応するPCVバルブを強制的に閉鎖させ、この休止気筒群側のオイルセパレータにブローバイガス等を流さないようにしている。このため、オイルセパレータの内部が負圧になることが阻止され、このオイルセパレータ内からのオイルの排出が円滑に行われる。その結果、休止気筒群側のオイルセパレータが低温になって内部に結露が発生したとしても、このオイルセパレータ内にはオイルが殆ど存在していないため、スラッジが発生することはなく、このスラッジが原因でオイル戻し通路等が閉塞してしまうといった状況を回避することができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、本発明に係るPCV装置(ブローバイガス還元装置)を自動車用V型エンジン(内燃機関)に適用した場合について説明する。
−エンジンの全体構成の説明−
図1は、本実施形態に係るV型エンジンEをクランク軸Cの軸心に沿った方向から見たエンジン内部の概略構成を示す図である。また、図2は、このエンジンE及び吸排気系の概略を示すシステム構成図である。
図1は、本実施形態に係るV型エンジンEをクランク軸Cの軸心に沿った方向から見たエンジン内部の概略構成を示す図である。また、図2は、このエンジンE及び吸排気系の概略を示すシステム構成図である。
これら図に示すように、V型エンジンEは、シリンダブロック1の上部にV型に突出した一対のバンク2L,2Rを有している。各バンク2L,2Rは、シリンダブロック1の上端部に設置されたシリンダヘッド3L,3Rと、その上端に取り付けられたヘッドカバー4L,4Rとをそれぞれ備えている。上記シリンダブロック1には複数のシリンダ5L,5R,…(例えば各バンク2L,2Rに3個ずつ)が所定の挟み角(例えば60°)をもって配設されており、これらシリンダ5L,5R,…の内部にピストン51L,51R,…が往復移動可能に収容されている。また、各ピストン51L,51R,…はコネクティングロッド52L,52R,…を介してクランク軸Cに動力伝達可能に連結されている。更に、シリンダブロック1の下側にはクランクケース6が取り付けられており、上記シリンダブロック1内の下部からクランクケース6の内部に亘る空間がクランク室61となっている。また、このクランクケース6の更に下側にはオイル溜まり部となるオイルパン11が配設されている。
また、上記シリンダヘッド3L,3Rには吸気ポート31L,31Rを開閉するための吸気バルブ32L,32R及び排気ポート33L,33Rを開閉するための排気バルブ34L,34Rがそれぞれ組み付けられており、シリンダヘッド3L,3Rとヘッドカバー4L,4Rとの間に形成されているカム室41L,41Rに配置されたカムシャフト35L,35R,36L,36Rの回転によって各バルブ32L,32R,34L,34Rの開閉動作が行われるようになっている。
一方、上記各バンク2L,2Rの内側(バンク間側)の上部には各バンク2L,2Rに対応する吸気マニホールド7L,7Rが配設されており、各吸気マニホールド7L,7Rの下流端が各吸気ポート31L,31R,…に連通している。また、図2に示すように、吸気マニホールド7L,7Rは各バンク共通のサージタンク72及びスロットルバルブ73を備えた吸気管74に連通されており、吸気管74の上流側にはエアクリーナ75が設けられている。これにより、上記エアクリーナ75から吸気管74内に導入された空気は、サージタンク72を通じて吸気マニホールド7L,7Rに導入される。この吸気マニホールド7L,7Rにはインジェクタ(燃料噴射弁)76L,76Rがそれぞれ設けられており、吸気マニホールド7L,7R内に導入された空気は、このインジェクタ76L,76Rから同マニホールド7L,7R内に噴射された燃料と混合されて混合気となり、吸気バルブ32L,32Rの開弁に伴って燃焼室77L,77Rへと導入されることになる。また、この燃焼室77L,77Rの頂部には点火プラグ78L,78Rが配設されている。
上記燃焼室77L,77Rにおいて、点火プラグ78L,78Rの点火に伴う混合気の燃焼により生じた燃焼ガスは、排気バルブ34L,34Rの開弁に伴い排気ガスとして排気マニホールド8L,8Rに排出される。排気マニホールド8L,8Rには排気管81L,81Rがそれぞれ接続され、更に、排気管81L,81Rは共通の集合排気管82に接続されている。この集合排気管82には三元触媒を内蔵した触媒コンバータ83が設けられている。上記排気マニホールド8L,8Rに排出された排気ガスは、排気管81L,81R及び集合排気管82を通過して外部に排出される。この際、触媒コンバータ83を排気ガスが通過することにより、同ガス中に含まれる炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)、及び酸化窒素成分(NOx)が浄化されるようになっている。
−ECU−
上述の如く構成されたエンジンEの運転は、ECU(電子制御ユニット)100によって制御される。このECU100は、図3に示すように、CPU101、ROM102、RAM103、バックアップRAM104、燃料噴射回数などをカウントするカウンタ105を備えている。
上述の如く構成されたエンジンEの運転は、ECU(電子制御ユニット)100によって制御される。このECU100は、図3に示すように、CPU101、ROM102、RAM103、バックアップRAM104、燃料噴射回数などをカウントするカウンタ105を備えている。
上記ROM102は、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されている。CPU101は、このROM102に記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。上記RAM103は、CPU101での演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップRAM104は、エンジンEの停止時にその保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。これらROM102、CPU101、RAM103、バックアップRAM104、カウンタ105は、バス108を介して互いに接続されるとともに、外部入力回路106及び外部出力回路107と接続されている。
外部入力回路106には、エンジンEのウォータジャケットを循環する冷却水の温度(冷却水温)を検出する水温センサ110、スロットルバルブ73の下流側の吸気圧を検出するバキュームセンサ111、アクセル開度を検出するアクセルポジションセンサ112、スロットルバルブ73の開度を検出するスロットルポジションセンサ113、クランクシャフトCの回転数に応じたパルス信号を発信するクランクポジションセンサ114、カムシャフト35L,35Rの回転数に応じたパルス信号を発信するカムポジションセンサ115、イグニッションスイッチ116等が接続されている。外部出力回路107には、インジェクタ76L,76R、点火プラグ78L,78Rを作動させるイグナイタ117、スロットルバルブ73を作動させるスロットルモータ118、エンジン始動時のクランキング動作を行うためのスタータモータ119等が接続されている。更には、この外部出力回路107には、後述するPCV装置9L,9Rに備えられてる電磁弁方式のPCVバルブ97L,97Rも接続されており、このPCVバルブ97L,97Rの開閉動作を制御するようになっている。つまり、ECU100は本発明でいうPCVバルブ制御手段としての機能を備えている。
そして、ECU100は、上記水温センサ110、バキュームセンサ111、アクセルポジションセンサ112、スロットルポジションセンサ113、クランクポジションセンサ114、及びカムポジションセンサ115などの各種センサの出力に基づいて、インジェクタ76L,76Rの開閉制御(燃料の噴射開始時期及び噴射終了時期の制御)を含むエンジンEの各種制御を実行する。さらに、ECU100は後述する減筒運転制御も実行するようになっている。
−減筒運転−
本実施形態に係るV型エンジンEは、左側バンク2L及び右側バンク2Rのうち一方のバンクに属する気筒群(本実施形態では3気筒)の稼働を休止する減筒運転が可能となっている。つまり、エンジンEのアイドリング時等のように、余剰出力のある状態では、各気筒に掛かる負荷が小さいため、吸排気損失が大きくなり、燃焼効率の悪化が懸念される。このため、低負荷時には、一方のバンクの気筒への燃料供給を遮断して、これら気筒を休止させる減筒運転を行い、燃料が供給される稼動気筒(他方のバンクの気筒)の負荷を高めて運転効率を上げることにより、燃費向上を図るようにしている。
本実施形態に係るV型エンジンEは、左側バンク2L及び右側バンク2Rのうち一方のバンクに属する気筒群(本実施形態では3気筒)の稼働を休止する減筒運転が可能となっている。つまり、エンジンEのアイドリング時等のように、余剰出力のある状態では、各気筒に掛かる負荷が小さいため、吸排気損失が大きくなり、燃焼効率の悪化が懸念される。このため、低負荷時には、一方のバンクの気筒への燃料供給を遮断して、これら気筒を休止させる減筒運転を行い、燃料が供給される稼動気筒(他方のバンクの気筒)の負荷を高めて運転効率を上げることにより、燃費向上を図るようにしている。
この減筒運転の具体的な動作としては、上記クランクポジションセンサ114により検出されるエンジン回転数、アクセルポジションセンサ112により検出されるアクセル開度等に基づいて、エンジンEがアイドリング等の低負荷運転状態にあるか否かを判定し、低負荷運転状態にある際には減筒運転に移行するようにしている。
そして、この減筒運転への移行時には、前回の減筒運転時に稼働していたバンクを休止バンクとし、前回の減筒運転時に休止していたバンクを稼働バンクとして運転するようにしている。つまり、減筒運転が開始される度に、休止させるバンクを交互に切り換えることで、各気筒の累積稼働時間の均一化を図り、エンジンEの長寿命化を図るようになっている。
また、本実施形態においては、減筒運転中は、休止気筒の吸気バルブ32L,32R及び排気バルブ34L,34Rを全閉状態としている。これにより、ピストン51L,51Rの往復動によるポンピングロスを低減し、エンジンEの効率を向上させるようにしている。
−PCV装置の説明−
次に、PCV装置9L,9Rについて説明する。PCV装置9L,9Rは、シリンダ5L,5Rの内面とピストン51L,51Rの外面との隙間からクランク室61内に吹き抜けたブローバイガスを吸気系に導くためのものであって、各バンク2L,2Rそれぞれに個別に設けられている。尚、図4は、一方のPCV装置9L及びその周辺を示す断面図(気筒列方向に直交する方向から見た断面図)である。各PCV装置9L,9Rの構成は共に同様であるので、ここでは一方のPCV装置9Lを代表して説明する。
次に、PCV装置9L,9Rについて説明する。PCV装置9L,9Rは、シリンダ5L,5Rの内面とピストン51L,51Rの外面との隙間からクランク室61内に吹き抜けたブローバイガスを吸気系に導くためのものであって、各バンク2L,2Rそれぞれに個別に設けられている。尚、図4は、一方のPCV装置9L及びその周辺を示す断面図(気筒列方向に直交する方向から見た断面図)である。各PCV装置9L,9Rの構成は共に同様であるので、ここでは一方のPCV装置9Lを代表して説明する。
上記PCV装置9Lは、クランク室61内に吹き抜けたブローバイガスを抜き出すためのブローバイガス通路91L、このブローバイガス通路91Lによって抜き出されたブローバイガスからオイルミストを分離するためのオイルセパレータ92L、このオイルセパレータ92Lからブローバイガスを吸気系に導くためのブローバイガス供給配管93Lを備えている。以下、それぞれについて説明する。
(ブローバイガス通路91L)
上記ブローバイガス通路91Lは、シリンダブロック1からシリンダヘッド3Lに亘って形成されており、これによってクランク室61とカム室41Lとが連通している。つまり、ブローバイガス回収時には、このブローバイガス通路91Lによってクランク室61内のブローバイガスがカム室41Lに導入されるようになっている(図4に実線で示す矢印参照)。
上記ブローバイガス通路91Lは、シリンダブロック1からシリンダヘッド3Lに亘って形成されており、これによってクランク室61とカム室41Lとが連通している。つまり、ブローバイガス回収時には、このブローバイガス通路91Lによってクランク室61内のブローバイガスがカム室41Lに導入されるようになっている(図4に実線で示す矢印参照)。
(オイルセパレータ92L)
オイルセパレータ92Lは、ヘッドカバー4Lの内面(下側の面)に取り付けられており、図4に示すように、セパレータケーシング94Lと、このセパレータケーシング94L内に配置された複数のバッフルプレート(オイル捕捉手段)95L,95L,…とを備えている。
オイルセパレータ92Lは、ヘッドカバー4Lの内面(下側の面)に取り付けられており、図4に示すように、セパレータケーシング94Lと、このセパレータケーシング94L内に配置された複数のバッフルプレート(オイル捕捉手段)95L,95L,…とを備えている。
上記セパレータケーシング94Lは、一端側が開放された金属製で略直方体形状の箱形部材であって、この開放側がヘッドカバー4Lの内面に取り付けられることによって、このヘッドカバー4Lとの間で略密閉されたセパレータ室(ブローバイガス流路)96Lを形成している。このセパレータケーシング94Lのヘッドカバー4Lの内面に対する取り付け手段としてはボルト止め等が掲げられる。尚、ここでは、セパレータケーシング94Lとヘッドカバー4Lの内面とによってセパレータ室96Lを形成しているが、セパレータケーシング94Lのみによってセパレータ室96Lを形成する構成としてもよい。
そして、このセパレータケーシング94Lには、ブローバイガス導入孔94a、オイル回収部94bがそれぞれ形成されていると共に、PCVバルブ97Lが取り付けられている。
上記ブローバイガス導入孔94aは、セパレータケーシング94Lの長手方向(ヘッドカバー4Lに取り付けられた状態での気筒配列方向)の一方寄り(図4における左寄り)の底面に形成されており、セパレータケーシング94Lの内部空間である上記セパレータ室96Lとカム室41Lとを連通するものである。
上記オイル回収部94bは、セパレータケーシング94Lの長手方向の他方寄り(図4における右寄り)の底面に設けられた所謂オイルプールとして構成されている。つまり、このオイル回収部94bは、セパレータケーシング94Lの底面の一部分が凹陥され、且つこの凹陥部分の底面に比較的小径の開口が形成された構成となっている。これにより、上記セパレータ室96Lとカム室41Lとを連通していると共に、このオイルプールにオイルが貯留されることで、クランク室61内のオイルミストがこのオイル回収部94bからセパレータケーシング94L内に流れ込むことを阻止している。
また、上記PCVバルブ97Lは、開閉自在な電磁弁により構成されており、このPCVバルブ97Lの開動作時には、セパレータケーシング94L内でオイルが分離除去された後のブローバイガスが、このPCVバルブ97Lを経てブローバイガス供給配管93LによりエンジンEの吸気系(サージタンク72)に導入されることになる。一方、PCVバルブ97Lの閉動作時には、セパレータケーシング94L内には吸気系の吸入負圧が作用しないため、このセパレータケーシング94L内での気流は発生しないことになる。
(ブローバイガス供給配管93L)
ブローバイガス供給配管93Lは、上記セパレータケーシング94L内においてオイルが分離除去された後のブローバイガスを吸気系に導くための配管であって、下流端が上記サージタンク72に接続され、上記PCVバルブ97Lの開放に伴い、ブローバイガスを、サージタンク72を介してエンジンEの吸気系に戻すようにしている。
ブローバイガス供給配管93Lは、上記セパレータケーシング94L内においてオイルが分離除去された後のブローバイガスを吸気系に導くための配管であって、下流端が上記サージタンク72に接続され、上記PCVバルブ97Lの開放に伴い、ブローバイガスを、サージタンク72を介してエンジンEの吸気系に戻すようにしている。
(新気導入用開口98)
また、上記シリンダブロック1の前面におけるVバンクの中間位置(クランクシャフトCの鉛直上方位置)には、新気導入用の開口(外気導入孔)98(図1に仮想線で示す)が形成されている。この開口98は、一端が外気に、他端がクランク室61にそれぞれ連通しており、クランク室61内を換気するための外気(新気)を導入するようになっている。より具体的に、この新気導入用開口98は、シリンダブロック1に形成された水平方向に延びる通路で成り、外気側の一端はチェーンケースの内部空間に開放されている一方、クランク室61内側の他端はエンジンオイル等の飛散のない比較的高い位置に設定されている。尚、この新気導入用開口98には、クランク室61内のブローバイガスがエンジン外部に噴出するのを防止するために逆止弁を設けておいてもよい。
また、上記シリンダブロック1の前面におけるVバンクの中間位置(クランクシャフトCの鉛直上方位置)には、新気導入用の開口(外気導入孔)98(図1に仮想線で示す)が形成されている。この開口98は、一端が外気に、他端がクランク室61にそれぞれ連通しており、クランク室61内を換気するための外気(新気)を導入するようになっている。より具体的に、この新気導入用開口98は、シリンダブロック1に形成された水平方向に延びる通路で成り、外気側の一端はチェーンケースの内部空間に開放されている一方、クランク室61内側の他端はエンジンオイル等の飛散のない比較的高い位置に設定されている。尚、この新気導入用開口98には、クランク室61内のブローバイガスがエンジン外部に噴出するのを防止するために逆止弁を設けておいてもよい。
以上、一方のPCV装置9Lを代表して説明したが、他方のPCV装置9Rも同様の構成となっており、各図においては、上記符号「L」に代えて符号「R」を付している。
−PCV装置9L,9Rの動作説明−
(基本動作)
次に、上述の如く構成された各PCV装置9L,9Rの基本的な動作について説明する。エンジンEの圧縮行程や膨張行程においてシリンダ5L,5Rとピストン51L,51Rとの隙間からクランク室61内に吹き抜けたブローバイガスは、上記ブローバイガス通路91L及びカム室41L,41Rを経てセパレータケーシング94L,94R内に導入される。このセパレータケーシング94L,94R内のセパレータ室96Lに流れ込んだブローバイガスは、各バッフルプレート95L,95L,…に衝突しながらセパレータケーシング94L,94R内を流れることにより、所謂慣性衝突作用によってオイルミストが捕捉される。これにより、ブローバイガスとオイルミストとが分離される。
(基本動作)
次に、上述の如く構成された各PCV装置9L,9Rの基本的な動作について説明する。エンジンEの圧縮行程や膨張行程においてシリンダ5L,5Rとピストン51L,51Rとの隙間からクランク室61内に吹き抜けたブローバイガスは、上記ブローバイガス通路91L及びカム室41L,41Rを経てセパレータケーシング94L,94R内に導入される。このセパレータケーシング94L,94R内のセパレータ室96Lに流れ込んだブローバイガスは、各バッフルプレート95L,95L,…に衝突しながらセパレータケーシング94L,94R内を流れることにより、所謂慣性衝突作用によってオイルミストが捕捉される。これにより、ブローバイガスとオイルミストとが分離される。
そして、オイルミストが分離除去されたブローバイガスは、セパレータケーシング94L,94R内の下流端に達し(図4に破線で示す矢印参照)、PCVバルブ97L,97Rの開放動作に伴ってブローバイガス供給配管93L,93Rに流出されてサージタンク72に導入される。尚、各PCVバルブ97L,97Rの開度はブローバイガスの発生量に応じて調整される。例えば、上記クランクポジションセンサ114により検出されるエンジン回転数や、スロットルポジションセンサ113により検出されるスロットルバルブ73の開度等に基づいてブローバイガスの発生量を推測し、それに応じて各PCVバルブ97L,97Rの開度が調整される。
一方、分離後のオイルは、図4に一点鎖線で示す矢印の如く、セパレータケーシング94L,94Rのオイル回収部94bからオイル戻し通路99L,99Rに排出された後、オイルパン11に向けて回収される。
また、この際、上記新気導入用開口98からクランク室61内に新気が導入され、このクランク室61内の換気が行われている。
(減筒運転時の動作)
そして、本実施形態において特徴とするPCV装置9L,9Rの動作としては、上述したエンジンEの減筒運転時にある。具体的には、稼働を休止している気筒群(休止バンク)側のPCV装置のPCVバルブのみを閉鎖するようにしている。以下、具体的に説明する。
そして、本実施形態において特徴とするPCV装置9L,9Rの動作としては、上述したエンジンEの減筒運転時にある。具体的には、稼働を休止している気筒群(休止バンク)側のPCV装置のPCVバルブのみを閉鎖するようにしている。以下、具体的に説明する。
先ず、エンジンEがアイドリング運転になる等して低負荷運転状態になった場合には、一方のバンク2L(2R)の気筒への燃料供給を遮断し、そのバンク2L(2R)に属する気筒を休止させる。例えば、左側バンク2Lの各気筒への燃料供給を遮断し、この左側バンク2Lの各気筒を休止させる。この減筒運転に伴い、左側バンク2Lに備えられているPCV装置9LのPCVバルブ97Lを全閉状態にする。これにより、この左側バンク2LのPCV装置9Lにおけるセパレータケーシング94L内にはブローバイガスが流れなくなる。従って、このセパレータケーシング94L内が負圧になることが阻止され、オイル回収部94bに貯留されていたオイルは、その自重により流下し、オイル戻し通路99Lを経てオイルパン11に回収されることになる。このため、休止バンク側が比較的低温になりこの休止バンク側のセパレータケーシング94L内が低温になって結露が発生したとしても、このセパレータケーシング94L内にはオイルが殆ど存在していないため、スラッジが発生することはなく、このスラッジが原因でオイル回収部94bの開口やオイル戻し通路99が閉塞してしまうといった状況を回避できる。
このような減筒運転時におけるPCVバルブ97L,97Rの開閉制御動作の手順について図5のフローチャートに沿って説明する。この図5に示すルーチンはエンジンEの運転中の所定時間毎、例えば、数ms毎に実行される。また、所定クランク角度毎に実行するようにしてもよい。
先ず、ステップST1において、エンジンEの運転中に減筒運転開始条件が成立したか否かを判定する。この減筒運転開始条件としては、例えばアイドル運転状態が5sec継続したこと等が挙げられる。この判定がNOの場合には、各バンク2L,2Rを共に稼働させた状態で本ルーチンを終了する。一方、減筒運転開始条件が成立したYESに判定された場合には、ステップST2に移り、前回実行した減筒運転は右側バンク2Rを休止させたものであったか否かを判定する。この前回実行した減筒運転の休止バンクの情報は予め上記RAM103に記憶されている。前回実行した減筒運転が右側バンク2Rを休止させたものであったYESに判定された場合には、左側バンク2LのPCVバルブ97Lを全閉にする(ステップST3)。つまり、前回実行した減筒運転では右側バンク2Rが休止されていたため、今回実行する減筒運転では左側バンク2Lが休止されることになるので、この左側バンク2LのPCVバルブ97Lを全閉にする。一方、前回実行した減筒運転が左側バンク2Lを休止させたものであったNOに判定された場合には、右側バンク2RのPCVバルブ97Rを全閉にする(ステップST4)。つまり、前回実行した減筒運転では左側バンク2Lが休止されていたため、今回実行する減筒運転では右側バンク2Rが休止されることになるので、この右側バンク2RのPCVバルブ97Rを全閉にする。
このようにして減筒運転が行われている状況において、ステップST5では、減筒運転終了条件が成立したか否かを判定している。この減筒運転終了条件としては、例えばアクセル開度が所定開度以上に操作された場合等が挙げられる。この判定がYESとなるまで減筒運転は継続されることになるので、上記PCVバルブ97L,97Rの制御も継続される。つまり、一方のPCVバルブ97L(97R)のみが全閉とされた状態が維持される。そして、減筒運転終了条件が成立したYESに判定された場合には、ステップST6に移り、上記PCVバルブ97L(97R)の全閉制御を解除し、両PCVバルブ97L,97Rを開放する通常のバルブ制御に戻って本ルーチンを終了する。
このように、本実施形態では、休止バンク側のPCVバルブ97L(97R)を閉鎖して、この休止バンク側のセパレータケーシング94L(94R)内にブローバイガスが流れないようにしている。これにより、セパレータケーシング94L(94R)内が負圧になることが阻止され、オイル回収部94bに貯留されていたオイルが円滑にオイルパン11に回収され、仮に休止バンク側が比較的低温になってこの休止バンク側のセパレータケーシング94L(94R)内が低温になって結露が発生したとしてもスラッジが発生することはなく、このスラッジが原因でオイル戻し通路99等が閉塞してしまうといった状況を回避できる。その結果、液状オイルがブローバイガスと共にエンジンの吸気系に送り込まれてエンジン出力の低下やオイル消費量の増大や排気の白煙化等を招くといったことが回避できる。また、セパレータケーシング94L,94R内のオイル分離機構としてパンチングプレートを備えたものの場合には、そのパンチングプレートの開口がスラッジによって閉塞されてしまってオイル分離性能に支障を来してしまうといったこともなく、オイル分離性能が十分に確保される。
−変形例−
次に、減筒運転時におけるPCVバルブ97L,97Rの開閉制御動作の変形例について説明する。上述した実施形態では減筒運転が開始されると同時に一方のPCVバルブ97L(97R)を全閉にしていた。本変形例では、それに代えて、減筒運転が開始された後、休止しているバンク2L(2R)の温度が所定のバルブ閉鎖温度まで低下した時点で、この休止バンク側のPCVバルブ97L(97R)を全閉にするものである。このため、各バンク2L,2Rのカム室41L,41R内または各オイルセパレータ92L,92Rに温度センサが備えられており、これらの温度を検出できるようになっている。
次に、減筒運転時におけるPCVバルブ97L,97Rの開閉制御動作の変形例について説明する。上述した実施形態では減筒運転が開始されると同時に一方のPCVバルブ97L(97R)を全閉にしていた。本変形例では、それに代えて、減筒運転が開始された後、休止しているバンク2L(2R)の温度が所定のバルブ閉鎖温度まで低下した時点で、この休止バンク側のPCVバルブ97L(97R)を全閉にするものである。このため、各バンク2L,2Rのカム室41L,41R内または各オイルセパレータ92L,92Rに温度センサが備えられており、これらの温度を検出できるようになっている。
以下、本変形例におけるPCVバルブ97L,97Rの開閉制御動作の手順について図6のフローチャートに沿って説明する。先ず、ステップST11において、エンジンEの運転中に減筒運転開始条件が成立したか否かを判定する。この判定がNOの場合には、各バンク2L,2Rを共に稼働させた状態で本ルーチンを終了する。一方、減筒運転開始条件が成立したYESに判定された場合には、ステップST12に移り、前回実行した減筒運転は右側バンク2Rを休止させたものであったか否かを判定する。この前回実行した減筒運転の休止バンクの情報は予め上記RAM103に記憶されている。前回実行した減筒運転が右側バンク2Rを休止させたものであったYESに判定された場合には、ステップST13に移り、左側バンク2Lに備えられた上記温度センサにより検出されるバンク温度が所定のバルブ閉鎖温度A以下に低下したか否かを判定する。このバンク温度がバルブ閉鎖温度Aを越えているNOに判定されている間は左側バンク2LのPCVバルブ97Lを開状態に維持する一方、バンク温度がバルブ閉鎖温度A以下に低下したYESに判定された場合には、ステップST14に移り、左側バンク2LのPCVバルブ97Lを全閉にする。つまり、前回実行した減筒運転では右側バンク2Rが休止されていたため、今回実行する減筒運転では左側バンク2Lが休止されることになり、また、左側バンク2Lの温度が低下してきたためにオイルセパレータ92L内部で結露が発生する可能性があるとして、この左側バンク2LのPCVバルブ97Lを全閉にする。一方、前回実行した減筒運転が左側バンク2Lを休止させたものであり、ステップST12でNOに判定された場合には、ステップST15に移り、右側バンク2Rに備えられた上記温度センサにより検出されるバンク温度が所定のバルブ閉鎖温度A以下に低下したか否かを判定する。このバンク温度がバルブ閉鎖温度Aを越えているNOに判定されている間は右側バンク2RのPCVバルブ97Rを開状態に維持する一方、バンク温度がバルブ閉鎖温度A以下に低下したYESに判定された場合には、ステップST16に移り、右側バンク2RのPCVバルブ97Rを全閉にする。つまり、前回実行した減筒運転では左側バンク2Lが休止されていたため、今回実行する減筒運転では右側バンク2Rが休止されることになり、また、右側バンク2Rの温度が低下してきたためにオイルセパレータ92R内部で結露が発生する可能性があるとして、この右側バンク2RのPCVバルブ97Rを全閉にする。
このようにして減筒運転が行われている状況において、ステップST17では、減筒運転終了条件が成立したか否かを判定している。この判定がYESとなるまで減筒運転は継続されることになるので、上記PCVバルブ97L,97Rの制御も継続される。そして、減筒運転終了条件が成立したYESに判定された場合には、ステップST18に移り、上記PCVバルブ97L(97R)の全閉制御を解除し、両PCVバルブ97L,97Rを開放する通常のバルブ制御に戻って本ルーチンを終了する。
このように、本変形例においても、上述した実施形態と同様に、スラッジの発生が防止でき、液状オイルがブローバイガスと共にエンジンの吸気系に送り込まれてエンジン出力の低下やオイル消費量の増大や排気の白煙化等を招くといったことが回避できる。また、本変形例では、両PCVバルブ97L,97Rを共に開放させておく時間帯をできる限り長く得ることができ、ブローバイガスの回収を効果的に行うことができる。
−その他の実施形態−
以上説明した実施形態では、本発明に係るPCV装置9L,9Rを自動車用V型エンジンEに適用した場合について説明した。本発明はこれに限らず、自動車用水平対向型エンジン、自動車用直列型エンジン等に対しても適用可能である。尚、この直列型エンジンの場合、直列配置された複数気筒が複数の気筒群にグループ分けされ、各気筒群それぞれにPCV装置が個別に備えられたものに対して本発明が適用されることになる。また、ガソリンエンジンに限らずディーゼルエンジンにも適用可能である。更に、自動車用に限らず、その他のエンジンにも適用可能である。また、気筒数、燃料噴射方式、その他、エンジンEの仕様は特に限定されるものではない。
以上説明した実施形態では、本発明に係るPCV装置9L,9Rを自動車用V型エンジンEに適用した場合について説明した。本発明はこれに限らず、自動車用水平対向型エンジン、自動車用直列型エンジン等に対しても適用可能である。尚、この直列型エンジンの場合、直列配置された複数気筒が複数の気筒群にグループ分けされ、各気筒群それぞれにPCV装置が個別に備えられたものに対して本発明が適用されることになる。また、ガソリンエンジンに限らずディーゼルエンジンにも適用可能である。更に、自動車用に限らず、その他のエンジンにも適用可能である。また、気筒数、燃料噴射方式、その他、エンジンEの仕様は特に限定されるものではない。
また、セパレータケーシング94L,94R内に配置されるオイル捕捉手段としては、パンチングプレートとバッフルプレートとを備えさせ、パンチングプレートの開口を通過して流速が上昇したブローバイガスをバッフルプレートに衝突させるようにしたものを適用してもよい。また、パンチングプレートに代えてメッシュ状のプレートを採用してもよい。
また、クランク室61内に外気を導入するための新気導入用の開口98の形成位置としては、シリンダブロック1の前面におけるVバンクの中間位置に設定していたが、この形成位置は、クランク室61内に外気が導入可能な位置であれば任意に設定可能である。
2L,2R バンク
9L,9R PCV装置(ブローバイガス還元装置)
92L,92R オイルセパレータ
97L,97R PCVバルブ
98 新気導入開口(外気導入孔)
E エンジン(内燃機関)
9L,9R PCV装置(ブローバイガス還元装置)
92L,92R オイルセパレータ
97L,97R PCVバルブ
98 新気導入開口(外気導入孔)
E エンジン(内燃機関)
Claims (5)
- 複数の気筒群のうち一部の気筒群のみの稼働を休止させる減筒運転が可能な内燃機関に備えられ、各気筒群それぞれに対応してブローバイガスを吸気系へ導入するためのPCVバルブを備えたブローバイガス還元装置において、
上記内燃機関の減筒運転時、稼働している気筒群に対応するPCVバルブを開放すると共に、稼働を休止している気筒群に対応するPCVバルブを閉鎖するPCVバルブ制御手段を備えていることを特徴とするブローバイガス還元装置。 - 上記請求項1記載のブローバイガス還元装置において、
内燃機関は、左右一対のバンクを有するV型内燃機関であって、各バンクそれぞれにオイルセパレータを備えていると共に、各バンクにはオイルセパレータによってオイルが分離除去された後のブローバイガスを内燃機関の吸気系へ導入するためのPCVバルブがそれぞれ設けられており、
PCVバルブ制御手段は、減筒運転時、稼働しているバンクに備えられているPCVバルブを開放すると共に、稼働を休止しているバンクに備えられているPCVバルブを閉鎖するよう構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。 - 上記請求項2記載のブローバイガス還元装置において、
内燃機関のVバンクの中間位置に、クランクケース内に外気を導入するための外気導入孔が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。 - 上記請求項1、2または3記載のブローバイガス還元装置において、
PCVバルブ制御手段は、減筒運転の開始と同時に、稼働を休止する気筒群に対応するPCVバルブを閉鎖するよう構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。 - 上記請求項1、2または3記載のブローバイガス還元装置において、
PCVバルブ制御手段は、減筒運転が開始された後、稼働を休止している気筒群の温度が所定のバルブ閉鎖温度まで低下した時点で、この稼働を休止している気筒群に対応するPCVバルブを閉鎖するよう構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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005283436A JP2007092649A (ja) | 2005-09-29 | 2005-09-29 | ブローバイガス還元装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publication Number | Publication Date |
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ID=37978651
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009281247A (ja) * | 2008-05-21 | 2009-12-03 | Honda Motor Co Ltd | 多気筒エンジンにおけるブローバイガス処理装置 |
JP2010180755A (ja) * | 2009-02-04 | 2010-08-19 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の制御装置 |
JP2013117176A (ja) * | 2011-12-01 | 2013-06-13 | Ud Trucks Corp | ブローバイガス還元装置及びブローバイガス還元装置の異常診断方法 |
-
2005
- 2005-09-29 JP JP2005283436A patent/JP2007092649A/ja active Pending
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US8316831B2 (en) | 2009-02-04 | 2012-11-27 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control device for internal combustion engine and control method for internal combustion engine |
JP2013117176A (ja) * | 2011-12-01 | 2013-06-13 | Ud Trucks Corp | ブローバイガス還元装置及びブローバイガス還元装置の異常診断方法 |
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