JP2008215152A - 内燃機関のベンチレーション装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】シリンダヘッドカバーに付設されてベンチレーション装置の一部を構成することになる電磁弁の大型化を招くことなく、必要十分な消音または減衰効果を得ることができるようにする。
【解決手段】シリンダヘッドカバー2に設けたPCVバルブ8の流量制御機能によって、ブローバイガスに含まれるオイルミストをオイルセパレータ6で分離した上で、ブローバイガス通路7からインテークマニフォールド側にブローバイガスを戻す。ブローバイガス通路7のうちPCVバルブ8よりも下流側位置に連通するレゾネータ部11を設け、ブローバイガスの通流の伴う気流音や脈動を消音または減衰させる。
【選択図】図2
【解決手段】シリンダヘッドカバー2に設けたPCVバルブ8の流量制御機能によって、ブローバイガスに含まれるオイルミストをオイルセパレータ6で分離した上で、ブローバイガス通路7からインテークマニフォールド側にブローバイガスを戻す。ブローバイガス通路7のうちPCVバルブ8よりも下流側位置に連通するレゾネータ部11を設け、ブローバイガスの通流の伴う気流音や脈動を消音または減衰させる。
【選択図】図2
Description
本発明は、内燃機関のベンチレーション装置に関し、特にクランクケース内に漏れ出るブローバイガスを燃焼室に戻して燃焼処理するようにしたポジティブ・クランクケース・ベンチレーション(Positive Crankcase Ventilation)システム(以下、これを「PCVシステム」と略称する。)と称されるもののうち、特にシリンダヘッドカバー周りでの改良に関するものである。
この種のPCVシステムにおける従来の代表的な概略構造を図8に示す。なお、ここではいわゆる蒸発燃料処理装置として機能するエバポシステム(エバポレーティブエミッションシステムまたはキャニスタシステム)を併記してある。
図8に示すように、クランクケース50内のブローバイガスをブローバイガス通路51を通してシリンダヘッドカバー52内に導くとともに、新気の一部も新気導入通路53を通してシリンダヘッドカバー52内に導き、そのシリンダヘッドカバー52内に設けたオイルセパレータ54にてブローバイガス中に含まれるオイルミストを除去した上でブリーザ通路55および電磁弁タイプのPCVバルブ56を介してインテークマニフォールド57のうちスロットルバルブ58よりも下流側の吸気通路59に戻すようにしている。なお、PCVバルブ56の開度調整をもって吸気系に戻されるブローバイガス流量が制御され、同時に高負荷条件下では新気導入通路53を通してもスロットルバルブ58の上流側にブローバイガスが戻されることになる。また、図8の60はシリンダブロック、61はシリンダヘッドである。
その一方、燃料タンク62とキャニスタ63とがチャージ通路64を介して連通しているとともに、キャニスタ63とインテークマニフォールド57のうちスロットルバルブ58の下流側とがパージ通路65およびパージコントロールバルブ66を介して接続されていて、キャニスタ63での吸着処理後のパージ燃料がパージコントロールバルブ66の開度に応じて流量調整されてスロットルバルブ58の下流側に導入(パージ)される。なお、キャニスタ63は必要に応じて大気開放バルブ67を開くことで大気開放可能である。
そして、このようなPCVシステムに適した電磁弁として、例えば特許文献1に記載のものが提案されている。この特許文献1に記載の電磁弁はいわゆるデューティー比制御を基本としたもので、バルブ本体たるハウジングの流体流入通路の一部に比較的ボリュームの大きなチャンバーを設けてあり、気流騒音や脈動音等をそのチャンバーにて消音または減衰させるようにしている。
特開2006−308045号公報
しかしながら、電磁弁のハウジング内にチャンバーを設けた特許文献1に記載の技術では、必然的にチャンバーの容積の大きさが制限され、気流騒音や脈動音の必ずしも必要十分な消音または減衰効果を得ることができないおそれがあるほか、チャンバーの容積の大きさを優先すれば電磁弁全体が大型化し、いわゆる車載部品のコンパクト化に逆行することとなって好ましくない。
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、シリンダヘッドカバーに付設されてベンチレーション装置の一部を構成することになる電磁弁の大型化を招くことなく、必要十分な消音または減衰効果を得ることができるようにしたベンチレーション装置を提供しようとするものである。
請求項1に記載の発明は、シリンダヘッドカバーに、吸気管側に接続されるブローバイガス通路とともにそのブローバイガス通路の流量制御のための電磁弁を設け、クランクケース内のブローバイガスを上記ブローバイガス通路および電磁弁を介して吸気管負圧により当該吸気管側に戻すようにした内燃機関のベンチレーション装置において、上記シリンダヘッドカバーの一部に、当該シリンダヘッドカバーに設けたブローバイガス通路のうち電磁弁よりも下流側位置に連通するレゾネータ部を設けたことを特徴とする。
上記電磁弁としては、例えば先に述べたようなデューティー比制御のものを用いる。
また、請求項2に記載のように、シリンダヘッドカバーに設けたブローバイガス通路のうち電磁弁よりも上流側に、ブローバイガス中に含まれるオイルを分離するオイルセパレータを設けることが望ましい。
したがって、少なくとも請求項1に記載発明では、シリンダヘッドカバー側の空間を有効利用してレゾネータ部を設けることにより、電磁弁自体にレゾネータ部を設ける場合に比べてスペース的な制約が緩和されることから、レゾネータ部として十分に大きな容積を確保して、必要十分な消音または減衰効果を得ることができるようになる。
請求項3に記載の発明は、上記のような吸気系側へのブローバイガスの戻しとキャニスタからのパージ燃料の戻しとを実質的に一本化したものであって、上記シリンダヘッドカバーに設けたブローバイガス通路のうち電磁弁よりも下流側位置に、キャニスタからのパージ燃料を吸気管側に戻すためのパージ燃料通路を合流させたことを特徴とする。
より具体的には、請求項4に記載のように、上記シリンダヘッドカバーの一部に、パージ燃料通路の流量制御のための電磁弁を設けるものとする。
この場合において、請求項5に記載のように、上記ブローバイガス通路を、吸気管のうち気筒ごとに独立したブランチ部に接続することがパージ燃料を均等に気筒分配する上で望ましい。
したがって、少なくとも請求項3に記載の発明では、従来ではそれぞれに独立していた上記のような吸気系側へのブローバイガスの戻しとキャニスタからのパージ燃料の戻しの経路を共通化することによって、とかく錯綜化しやすい吸気管周りでの構造を簡素化できるようになる。
請求項1に記載の発明によれば、レゾネータ部の容積の制限がなくなって必要十分な容積を確保することができるため、ブローバイガス通路を流れるガスの気流音や脈動音の消音または減衰効果が大幅に向上する。
請求項2に記載の発明によれば、ブローバイガス通路の一部にオイルセパレータを設けてあるため、上記のような気流音や脈動音の消音または減衰効果と併せて、ブローバイガス中に含まれるオイルを分離して、そのオイルの持ち出しを未然に防止できる。
請求項3に記載の発明によれば、ブローバイガス通路に、キャニスタからのパージ燃料を吸気管側に戻すためのパージ燃料通路を合流させたため、通路の共通化によって特に吸気管周りの構造を簡素化できるほか、請求項4に記載の発明のように、パージ燃料通路の流量制御のための電磁弁までもシリンダヘッドカバーに付帯させることによって上記吸気管周りの構造を一層簡素化できる。
請求項5に記載の発明によれば、ブローバイガス通路を、吸気管のうち気筒ごとに独立したブランチ部に接続したことによって、各気筒に均一にパージ燃料が戻されることから、各気筒間で空燃比に差が生じることがなくなり、燃焼効率の改善の上で一段と有利となる。
図1は本発明に係るベンチレーション装置のより具体的な実施の形態としてベンチレーションシステムの全体の概略構造を、図2は図1の要部の詳細を示している。
図1において、1はシリンダヘッド、2は例えば樹脂製のシリンダヘッドカバー、3は吸気管としてのインテークマニフォールド、4はスロットルバルブ、5はエアダクトであり、インテークマニフォールド3はコレクタ部3aと気筒ごとに独立した吸気分配管たるブランチ部3bとから構成されている。なお、図中の3cは吸気ポートを示す。
シリンダヘッドカバー2には後述するオイルセパレータ6とともブローバイガス通路7が形成されており、シリンダヘッドカバー2内に導入されたブローバイガスはオイルセパレータ6を経た後に電磁弁たるPCVバルブ8およびブローバイガス通路7を経て、最終的にはポート9からブリーザ通路10にてインテークマニフォールド3の各ブランチ部3bに均等に分配されて戻されるようになっている。PCVバルブ8はいわゆるデューティー比制御によりその流量が制御され、結果としてブランチ部3b側での吸入負圧によりブローバイガスが当該ブランチ部3b側に戻されることになる。
図2は図1におけるシリンダヘッドカバー2のPCVバルブ8付近の詳細を示しており、シリンダヘッドカバー2の内側には、ガス導入路6aを有するオイルセパレータ6と、ポート9を有するブローバイガス通路7と、レゾネータ部11とがそれぞれ隔離形成されている。そして、シリンダヘッドカバー2の外側にはPCVバルブ8が装着されていて、その導入ポート8aをオイルセパレータ6の出口側に、導出ポート8bをブローバイガス通路7の入口側にそれぞれ接続してある。つまり、オイルセパレータ6はブローバイガス通路7の一部として機能するとともに、オイルセパレータ6とブローバイガス通路7の間にPCVバルブ8が介在している。
オイルセパレータ6は、例えばその内部にガスの流れ方向と直交するように設けた図示外の衝突板や多孔板に対して内部を通流するブローバイガスを積極的に衝突させることで、そのブローバイガス中に含まれるオイルミストを分離するようにした公知の構造のものである。そして、分離したオイルはシリンダヘッド1側に滴下して戻されるようになっている一方、オイル分離後のブローバイガスは後述するようにPCVバルブ8の開度に応じてブローバイガス通路7側に導かれるようになっている。
レゾネータ部11は、先に述べたようにPCVバルブ8にて流量調整されたブローバイガスがそのPCVバルブ8内やブローバイガス通路7を通流する際の気流騒音や脈動音等の消音または減衰を目的としたもので、オイルセパレータ6に隣接して所定の容積の箱形のものとして形成されているとともに、所定の大きさの連通孔11aをもってブローバイガス通路7に連通している。
したがって、このように構成されたベンチレーションシステムによれば、少なくともブローバイガス通路7にはインテークマニフォールド3のブランチ部3b側の吸入負圧が作用することから、例えばデューティー比制御されるPCVバルブ8の流量制御機能によってPCVバルブ8が開くと、それによって直ちにブローバイガスがオイルセパレータ6やPCVバルブ8およびブローバイガス通路7を経てブランチ部3b側に吸引されて戻されることになる。なお、ブローバイガスがオイルセパレータ6を通過する際にそのガス中に含まれるオイルミストが分離されることは先に述べたとおりである。
この場合、ブローバイガス通路7等をブローバイガスが通流する際に、気流音やPCVバルブ8の制御機能による脈動が発生することになるが、そのブローバイガス通路7が連通孔11aを介して容積の大きなレゾネータ部11に連通しているため、そのレゾネータ部11での急激な膨張による共鳴周波数のずれによって上記のような気流音や脈動を効果的に消音または減衰させることができるようになる。
図3,4は本発明の第2,3の実施の形態として図2の変形例をそれぞれ示し、図2と共通する部分には同一符号を付してある。
第2の実施の形態である図3では、図2と比較すると明らかなように、図2のレゾネータ部11に相当する空間を容積の異なる二つの室に仕切って二つのレゾネータ部21A,21Bを併設し、それぞれのレゾネータ部21A,21Bは独立した連通孔21aまたは21bを介してブローバイガス通路7に連通させてある。
また、第3の実施の形態である図4では、図2と比較すると明らかなように、図2のレゾネータ部11に相当する空間をそれぞれに容積の異なる三つの室に仕切って三つのレゾネータ部31A,31B,31Cを併設し、それぞれのレゾネータ部31A,31B,31Cは独立した連通孔31a〜31cのいずれかを介してブローバイガス通路7に連通させてある。
これらの第2,第3の実施の形態よれば、先の第1の実施の形態と同様の効果が得られることはもちろんであるが、特にレゾネータ部21A,21Bまたは31A,31B,31Cのいわゆる多室化とともにそれぞれの容積を異ならしめてあることにより、それぞれに異なった帯域の気流音等について共鳴周波数をずらすことが可能であり、全体として広い帯域での気流音や脈動を一段と効果的に消音または減衰させることができる利点がある。
図5の(A),(B)は本発明の第4の実施の形態として図2の変形例を示し、図2と共通する部分には同一符号を付してある。
第4の実施の形態である図5では、図2と比較すると明らかなように、レゾネータ部41の位置を連通孔41aとともに変更し、ポート9に至るブローバイガス通路7を取り囲むようにレゾネータ部41を配置し、同時に導出ポート8bにより近い位置に横向きに連通孔41aを設定したものである。
この第4の実施の形態によれば、先の第1の実施の形態と同様の効果が得られることはもちろんのこと、ブローバイガス中になおもオイルミストが含まれている場合でも、レゾネータ部41にオイルが残留しにくくなり、レゾネータ部41の機能を長期にわたって安定して維持できるようになる。
図6は本発明に係るベンチレーション装置の第5の実施の形態としてエバポシステム(エバポレーティブエミッションシステムまたはキャニスタシステム)を含むベンチレーションシステムの全体の概略構造を、図7は図6の要部の詳細をそれぞれ示しており、図1,2に示した第1の実施の形態と共通する部分には同一符号を付してある。
図6において、12は燃料タンク、13はその燃料タンク12に接続されて蒸発燃料処理(抑止)装置として機能するキャニスタ13である。
キャニスタ13からの戻し通路であるパージ通路14はPCVバルブ8とは別の電磁弁であるパージコントロールバルブ15を介してシリンダヘッドカバー2のブローバイガス通路7に接続されている。このパージコントロールバルブ15もまた上記のPCVバルブ8と同様にデューティー比制御によりその流量が制御され、結果としてブランチ部3b側での吸入負圧によりパージ燃料がブローバイガス通路7側に引き込まれた上で、そのパージ燃料が単独またはブローバイガスとともに当該ブランチ部3b側に戻される(パージ)ことになる。
図7は図6のバルブ8,15周りの詳細を示しており、シリンダヘッドカバー2の外側にはPCVバルブ8と並んでパージコントロールバルブ15が装着されており、このパージコントロールバルブ15の導出側のポート15aがブローバイガス通路7に接続されている。つまり、ブローバイガス通路7のうちPCVバルブ8よりも下流側において先のパージ通路14がパージコントロールバルブ15を介して合流している。
したがって、このように構成されたベンチレーションシステムによれば、シリンダヘッドカバー2内でのブローバイガスの流れ、およびインテークマニフォールド3側への戻し経路は先の第1の実施の形態のものと全く同様である。
その一方、パージコントロールバルブ15はPCVバルブ8とは無関係に独立してそのデューティー比制御が可能であことから、パージコントロールバルブ15がそのデューティー比制御による流量制御のために開くと、キャニスタ13側のパージ燃料がブランチ部3b側での吸入負圧によりブローバイガス通路7側に引き込まれた上で、そのパージ燃料が単独またはブローバイガスとともにインテークマニフォールド3のブランチ部3b側に気筒分配されるかたちで個別に戻される(パージ)ことになる。
このように上記第5の実施の形態によれば、第1の実施の形態と全く同様にレゾネータ部11による気流音や脈動等の十分な消音または減衰効果が得られることはもちろんのこと、少なくともシリンダヘッドカバー2からブランチ部3bまでの通路がブローバイガスの戻し通路とパージ燃料の戻し通路とに共通化されているため、従来のようにパージ燃料の戻し通路が独立している場合と比べて特にインテークマニフォールド3周りの構造を簡素化してその錯綜化を回避できるようになる。
また、パージ燃料の戻し位置をインテークマニフォールド3の各ブランチ部3bとして、パージ燃料を均等に気筒分配しているので、各気筒に対してキャニスタ13からのパージ燃料が不均一に戻されることがなく、気筒ごとの空燃比に差が生じることがなくなって、燃焼効率の向上にも寄与できるようになる。
ここで、この第5の実施の形態では、実質的に第1の実施の形態のベンチレーションシステムにおけるブローバイガス通路7にパージ通路14を合流させているが、図3〜5に示した第2〜4の実施の形態のベンチレーションシステムにおけるブローバイガス通路7にパージ通路14を合流させても良いことはもちろんである。
2…シリンダヘッドカバー
3…インテークマニフォールド(吸気管)
3b…ブランチ部
6…オイルセパレータ
7…ブローバイガス通路
8…PCVバルブ(電磁弁)
11…レゾネータ部
13…キャニスタ
14…パージ燃料通路
15…パージコントロールバルブ(電磁弁)
21A,21B…レゾネータ部
31A,31B,31C…レゾネータ部
3…インテークマニフォールド(吸気管)
3b…ブランチ部
6…オイルセパレータ
7…ブローバイガス通路
8…PCVバルブ(電磁弁)
11…レゾネータ部
13…キャニスタ
14…パージ燃料通路
15…パージコントロールバルブ(電磁弁)
21A,21B…レゾネータ部
31A,31B,31C…レゾネータ部
Claims (5)
- シリンダヘッドカバーに、吸気管側に接続されるブローバイガス通路とともにそのブローバイガス通路の流量制御のための電磁弁を設け、クランクケース内のブローバイガスを上記ブローバイガス通路および電磁弁を介して吸気管負圧により当該吸気管側に戻すようにした内燃機関のベンチレーション装置において、
上記シリンダヘッドカバーの一部に、当該シリンダヘッドカバーに設けたブローバイガス通路のうち電磁弁よりも下流側位置に連通するレゾネータ部を設けたことを特徴とする内燃機関のベンチレーション装置。 - 上記シリンダヘッドカバーに設けたブローバイガス通路のうち電磁弁よりも上流側に、ブローバイガス中に含まれるオイルを分離するオイルセパレータを設けたことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関のベンチレーション装置。
- 上記シリンダヘッドカバーに設けたブローバイガス通路のうち電磁弁よりも下流側位置に、キャニスタからのパージ燃料を吸気管側に戻すためのパージ燃料通路を合流させたことを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関のベンチレーション装置。
- 上記シリンダヘッドカバーの一部に、パージ燃料通路の流量制御のための電磁弁を設けたことを特徴とする請求項3に記載の内燃機関のベンチレーション装置。
- 上記ブローバイガス通路を、吸気管のうち気筒ごとに独立したブランチ部に接続したことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の内燃機関のベンチレーション装置。
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Cited By (3)
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---|---|---|---|---|
US20140190439A1 (en) * | 2011-07-25 | 2014-07-10 | Kojima Press Industry Co., Ltd. | Intake apparatus |
EP3029288A4 (en) * | 2013-07-31 | 2016-10-05 | Nissan Motor | DEVICE FOR TREATING GAS LEAKAGE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE |
KR102113658B1 (ko) * | 2018-12-20 | 2020-05-22 | 콘티넨탈 오토모티브 시스템 주식회사 | 내연기관 엔진의 cps 및 pcv 통합밸브 제어 장치와 방법 |
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2007
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