JP2016089693A - Pcvバルブの取付構造 - Google Patents

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Shigeki Yamada
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Abstract

【課題】PCVバルブの計量孔の周辺部におけるアイシングの抑制効果を向上することのできるPCVバルブの取付構造を提供する。
【解決手段】シリンダヘッド10とインテークマニホールド12との接合により、ブローバイガス通路14の両通路部15,16が連通される。シリンダヘッド10とインテークマニホールド12との間にはPCVバルブ18が両通路部15,16に跨るように内蔵される。PCVバルブ18は、ガス通路34が形成された弁ケース24と、ガス通路34内に軸方向に移動可能に設けられた弁体26と、弁体26をガス通路34の上流側方向へ付勢する弁ばね28とを備える。弁ケース24の計量孔46を形成する弁座部材32は、熱伝導性を有しかつシリンダヘッド10の上流側通路部15の通路壁面に対向する熱導入部50を有する。
【選択図】図1

Description

本発明は、主として自動車等の車両に搭載されるエンジン(内燃機関)のクランク室から吸気通路に還流されるブローバイガスの流量を調節するPCVバルブ(ポジティブ・クランクケース・ベンチレーション・バルブ)の取付構造に関する。
PCVバルブの取付構造の従来例を述べる。図6はPCVバルブの取付構造を示す断面図である。図6に示すように、エンジンのシリンダヘッド102には、ブローバイガス通路106の上流側通路部108が形成されている。インテークマニホールド104には、ブローバイガス通路106の下流側通路部112が形成されている。シリンダヘッド102とインテークマニホールド104との接合により、ブローバイガス通路106の両通路部108,112が連通されている。また、シリンダヘッド102とインテークマニホールド104との間には、ブローバイガスの流量を調節するPCVバルブ100がブローバイガス通路106の両通路部108,112に跨るように内蔵されている。上流側通路部108の開口端部には、大径孔状の段付凹部110が形成されている。
PCVバルブ100は、弁ケース114と弁体116と弁ばね118とを備えている。弁ケース114は、軸方向(図6において左右方向)に二分割された樹脂製のメインケース部材114aと、樹脂製のサブケース部材114bとの結合により構成されている。両ケース部材114a,114bによりガス通路120が形成されている。両ケース部材114a,114bの間には、金属製の弁座部材122が同心状に内蔵されている。弁座部材122は、計量孔122aを有する円環プレート形状に形成されている。弁体116は、ガス通路120内に軸方向に移動可能に設けられ、その移動によって弁座部材122の計量孔122a内の通路断面積を可変する。弁ばね118は、弁体116をガス通路120の上流側方向(図6において左方)へ付勢している。PCVバルブ100の下流側端部(図6においてサブケース部材114bの右端部)がインテークマニホールド104の下流側通路部112の開口端部に嵌合され、サブケース部材114bの残りの部分及びメインケース部材114aがシリンダヘッド102の段付凹部110に嵌合されている。このようなPCVバルブの取付構造は、特許文献1に記載されている。
特開2011−169258号公報
従来例において、寒冷地等でのエンジンの始動時の場合、インテークマニホールド104の吸気通路(不図示)には冷気が入り続ける。また、PCVバルブ100の弁座部材122の計量孔122aと弁体116の外周面(計量面)との間の計量部124の通路面積が狭く、ブローバイガスに含まれる水分による凍結いわゆるアイシングが発生し、弁体116が固着しやすい。そのため、エミッション不良などの不都合をきたす場合がある。また、弁座部材122が弁ケース114に内蔵されているため、シリンダヘッド102からの熱が、樹脂製の弁ケース114により遮断されていまう。このため、シリンダヘッド102からの熱を計量孔122aに効率的に伝えることができず、計量孔122aのアイシングの抑制効果が低いという問題があった。また、仮に、弁ケース114を金属製としても、シリンダヘッド102からの熱が弁ケース114を介して弁座部材122に間接的に伝わるものの、直接的に伝わる場合と比べ、計量孔122aのアイシングの抑制効果は低い。
本発明が解決しようとする課題は、PCVバルブの計量孔の周辺部におけるアイシングの抑制効果を向上することのできるPCVバルブの取付構造を提供することにある。
第1の発明は、エンジンのシリンダヘッドとインテークマニホールドとの接合により、該シリンダヘッドのブローバイガス通路の上流側通路部とインテークマニホールドのブローバイガス通路の下流側通路部とが連通され、前記シリンダヘッドと前記インテークマニホールドとの間に、ブローバイガスの流量を調節するPCVバルブがブローバイガス通路の両通路部に跨るように内蔵されるPCVバルブの取付構造であって、前記PCVバルブは、計量孔を備えるガス通路が形成された弁ケースと、前記ガス通路内に軸方向に移動可能に設けられ、その移動によって前記計量孔内の通路断面積を可変する弁体と、前記弁体を前記ガス通路の上流側方向へ付勢する弁ばねとを備え、前記弁ケースの計量孔を形成する計量孔形成部材は、熱伝導性を有しかつ前記シリンダヘッドの上流側通路部の通路壁面に対向する熱導入部を有する。この構成によると、シリンダヘッドの上流側通路部の通路壁面に対してPCVバルブの計量孔形成部材の熱導入部が対向する。このため、計量孔形成部材によって、シリンダヘッドからの熱を計量孔へ直接的に伝達する熱伝達経路を形成することができる。これにより、シリンダヘッドからの熱を計量孔へ効率的に伝達することができる。したがって、PCVバルブの計量孔の周辺部におけるアイシングの抑制効果を向上することができる。ひいては、寒冷地等のエンジンの始動時におけるアイシングによる弁体の固着を防止することができる。
第2の発明は、第1の発明において、前記計量孔形成部材は、熱伝導性の良い金属材料により形成されている。この構成によると、計量孔形成部材の熱導入部から計量孔へ熱を一層伝達しやすくすることができる。
第3の発明は、第1又は2の発明において、前記計量孔形成部材は、前記計量孔の半径方向に延在しかつ半径方向の外端部を熱導入部とするプレート形状に形成されている。この構成によると、計量孔形成部材の形状を簡素化することができる。
第4の発明は、第3の発明において、前記計量孔形成部材の熱導入部は、板厚方向に延在する延在部を有している。この構成によると、計量孔形成部材の熱導入部の受熱面積を増大することができる。
第5の発明は、第1又は2の発明において、前記弁ケースは、前記計量孔形成部材と同一の材料により形成されている。この構成によると、弁ケースが計量孔形成部材を兼用する。このため、弁ケースによって、シリンダヘッドからの熱を計量孔へ直接的に伝達する熱伝達経路を形成することができる。
第6の発明は、第1〜5のいずれかの発明において、前記PCVバルブは、前記シリンダヘッドの隣接する吸気ポートの相互間に配置されている。この構成によると、PCVバルブがシリンダヘッドの接合面の外周部に配置される場合と比べて、計量孔形成部材がシリンダヘッドから受ける熱量を増加することができる。
実施形態1にかかるPCVバルブの取付構造を示す側断面図である。 インテークマニホールドのシリンダヘッド側の接合面を示す説明図である。 弁座部材を示す正面図である。 実施形態2にかかるPCVバルブの取付構造を示す側断面図である。 実施形態3にかかるPCVバルブの取付構造を示す側断面図である。 従来例にかかるPCVバルブの取付構造を示す側断面図である。
以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。
[実施形態1]実施形態1を説明する。図1はPCVバルブの取付構造を示す側断面図である。図1に示すように、エンジンのシリンダヘッド10には、ブローバイガス通路14の上流側通路部15が形成されている。上流側通路部15の下流端は、シリンダヘッド10の接合面10aに開口されている。また、上流側通路部15の上流端(不図示)は、ブローバイガスが流れるエンジンのクランク室あるいはオイルセパレータ室等のブローバイガスの通気空間(不図示)に連通されている。シリンダヘッド10は、例えばアルミニウム合金製である。エンジンは、例えば4気筒エンジン等の多気筒エンジンである。
インテークマニホールド12には、ブローバイガス通路14の下流側通路部16が形成されている。下流側通路部16の上流端は、インテークマニホールド12の接合面12aに開口されている。また、下流側通路部16の下流端(不図示)は、インテークマニホールド12内の分配通路あるいはサージタンク内空間等の吸気通路に連通されている。インテークマニホールド12は、例えば樹脂製である。
シリンダヘッド10とインテークマニホールド12とは、締結、クリップ止め、スナップフィット等の連結手段(不図示)によって接合されている。これにより、シリンダヘッド10の接合面10aとインテークマニホールド12の接合面12aとが面接触されている。シリンダヘッド10とインテークマニホールド12との接合によって、上流側通路部15の下流側端部と下流側通路部16の上流側端部とが、直管状にかつ同心状に連通されている。すなわち、ブローバイガスを吸気系に還流させるブローバイガス通路14の両通路部15,16が一連状に連通されている。シリンダヘッド10とインテークマニホールド12との間には、PCVバルブ18がブローバイガス通路14の両通路部15,16に跨るように内蔵されている。なお、PCVバルブ18の構成については後で述べる。
なお、図示しないが、シリンダヘッド10には、燃焼室に連通する吸気ポート及び排気ポートが形成されているとともに、吸気バルブ及び排気バルブ等(不図示)が設けられている。インテークマニホールド12は、樹脂製で、吸気(新気)を導入するサージタンクと、そのサージタンクの下流側に連通されかつサージタンクの吸気をシリンダヘッド10の各吸気ポートに分配する分配通路を有している。
図2はインテークマニホールドのシリンダヘッド側の接合面を示す説明図である。図2に示すように、インテークマニホールド12の接合面12aには、エンジンの気筒数(例えば4個)に応じた分配通路20が横並び状に開口されている。また、ブローバイガス通路14の下流側通路部16は、分配通路20の並び方向の中央部において隣接する分配通路20の相互間に配置されている。図2中、符号、22は、シリンダヘッド10とインテークマニホールド12との間をシールするガスケットである。
PCVバルブ18について説明する。図1に示すように、PCVバルブ18は、弁ケース24と弁体26と弁ばね28とを備えている。弁ケース24は、ケース本体30と弁座部材32とからなる。ケース本体30は、樹脂製で、中空円筒状に形成されている。ケース本体30の中空部が、軸方向(図1において左右方向)に延び、かつ、ブローバイガスが流れるガス通路34になっている。なお、弁ケース24のガス通路34の上流側に対応する側(図1において右側)を基端側とし、そのガス通路34の下流側に対応する側(同、左側)を先端側として説明を行う。
ガス通路34の通路壁面は、基端側から先端側に向かって内径を段階的に小さくする段付孔状に形成されている。また、ガス通路34の先端側の開口がガス出口36となっている。また、ケース本体30は、軸方向の基端部及び先端部を小径軸部38,39とし、中央部を大径軸部40とする段付軸状に形成されている。大径軸部40の中央部の基端寄りの位置には、環状の第1Oリング溝42が形成されている。先端側の小径軸部39の軸方向の中間部には、環状の第2Oリング溝44が形成されている。
弁座部材32は、金属製で、円環プレート形状に形成されている。図3は弁座部材を示す正面図である。図3に示すように、弁座部材32の中空孔が、計量孔46となっている。弁座部材32の半径方向の中央部には、複数(図3では4個を示す)の連通孔48が形成されている。弁座部材32は、例えば金属板材をプレス成形することによって形成されている。弁座部材32は、熱伝導性の良い金属材料により形成されている。熱伝導性の良い金属材料としては、例えば、ステンレス材、アルミニウム合金材、鉄鋼材等を用いることができる。弁座部材32の外径は、ケース本体30の大径軸部40の外径と同一又は略同一の大きさに設定されている。弁座部材32の外周面を含む外周部が、熱導入部50になっている。
図1に示すように、弁座部材32は、インサート成形によってケース本体30に一体化されている。弁座部材32は、ケース本体30の大径軸部40の先端部に配置されている。詳しくは、弁座部材32は、ケース本体30の大径軸部40の先端面と第1Oリング溝42との間の中間部において同心状に配置されている。弁座部材32の計量孔46は、ケース本体30の当該部位における通路径よりも小さい内径を有している。弁座部材32の連通孔48には、ケース本体30の樹脂が流れ込んでいる。これによって、弁座部材32を間にして軸方向に二分される分割部分が相互に連結されている。また、弁座部材32の熱導入部50の外周面は、ケース本体30の大径軸部40の外周面に露出されている。なお、弁座部材32は本明細書でいう「計量孔形成部材」に相当する。
ケース本体30の先端部内には、金属製のコイルばねからなるクッションばね52が設けられている。クッションばね52は、弁体26の下流側への過度の移動を弾性的に規制する。クッションばね52は、ケース本体30の基端側の開口からガス通路34内に嵌合され、かつ、弁座部材32の計量孔46を通して、ケース本体30の先端部内に配置されている。クッションばね52は、ケース本体30のガス出口36の口縁部をばね受け部として受け止められる。
弁ばね28は、例えば金属製のコイルばねからなる。弁ばね28は、ケース本体30の基端側の開口からガス通路34内に嵌合され、かつ、弁座部材32の計量孔46の孔縁部をばね受け部として受け止められている。弁ばね28は、弁体26をガス通路34の上流側の方向(図1において右方)に向けて付勢する。
弁体26は、例えば金属製で、弁本体部54とフランジ部56とを有している。弁本体部54は、丸軸状に形成されている。フランジ部56は、弁本体部54の基端部に半径方向外方へ張り出す多角形状に形成されている。弁体26は、ケース本体30の基端側の開口からガス通路34に装入され、ガス通路34内に軸方向(図1において左右方向)に移動可能に配置されている。弁本体部54が弁ばね28内に嵌合され、かつ、フランジ部56が弁ばね28の基端側端面により受け止められている。フランジ部56は、ケース本体30の当該部位における通路壁面に対して、ブローバイガスを通過可能とする開口を形成しかつ摺動接触可能に配置されている。
弁本体部54の先端部(下流側端部)の外周面には、先細りをなすテーパ状の計量面58が形成されている。弁本体部54の先端部は、弁座部材32の計量孔46内に挿通されている。計量孔46の内周面と弁体26の計量面58との間に計量部60が形成されている。弁体26が上流側へ移動すなわち後退するにともなって計量孔46内の有効開口面積すなわち通路断面積が増大される。また逆に、弁体26が下流側へ移動すなわち前進するにともなって計量孔46内の通路断面積が減少される。
弁ケース24のケース本体30の基端側の開口部内には、円環状の抜け止め部材62が嵌合された状態で熱かしめ等の固定手段によって固定されている。抜け止め部材62の中空孔が、ガス入口64になっている。また、弁ケース24のケース本体30の第1Oリング溝42には、第1Oリング66が装着されている。ケース本体30の第2Oリング溝44には、第2Oリング68が装着されている。
続いて、PCVバルブ18の取付構造を説明する。図1に示すように、シリンダヘッド10の接合面10aには、上流側通路部15の開口端部の内径を拡大する段付凹部70が同心状に形成されている。段付凹部70は、弁ケース24の大径軸部40を嵌合可能に形成されている。
シリンダヘッド10とインテークマニホールド12との接合に際して、シリンダヘッド10の段付凹部70には、弁ケース24の大径軸部40が嵌合されている。また、弁ケース24の基端側の小径軸部38が、段付凹部70に連続する上流側通路部15に嵌合されている。これにより、弁ケース24のガス入口64が上流側通路部15と連通されている。続いて、シリンダヘッド10とインテークマニホールド12とが接合される。このとき、弁ケース24の先端側の小径軸部39が、下流側通路部16に嵌合されている。これにより、弁ケース24のガス出口36が下流側通路部16と連通されている。このようにして、PCVバルブ18がシリンダヘッド10とインテークマニホールド12との間にブローバイガス通路14の両通路部15,16に跨るように内蔵されている。
この状態では、弁ケース24の弁座部材32の熱導入部50を含む大径軸部40の外周面が、上流側通路部15の段付凹部70の通路壁面に近接又は当接されている。また、大径軸部40の基端側の端面は、シリンダヘッド10の段付凹部70の奥端面に近接又は当接されている。また、大径軸部40の先端側の端面は、インテークマニホールド12の接合面12aに近接又は当接されている。また、第1Oリング66により、弁ケース24とシリンダヘッド10との間がシールされている。また、第2Oリング68により、弁ケース24とインテークマニホールド12との間がシールされている。
エンジンの稼動時(運転時)において、インテークマニホールド12内の吸気負圧が、ブローバイガス通路14を通じてエンジンのブローバイガスの通気空間(不図示)内に作用する。すると、その通気空間内のブローバイガスがブローバイガス通路14の両通路部15,16を通ってインテークマニホールド12の吸気通路(不図示)へと還流される。これにともない、新気(外気)が図示しない新気導入通路を通って通気空間内に導かれる。また、ブローバイガスの還流に際して、PCVバルブ18は、エンジンの負荷状態つまり吸気負圧によって作動し、ブローバイガス通路14の上流側通路部15から下流側通路部16へ流れるブローバイガスの還流量(ブローバイガス流量)を調整する。
すなわち、PCVバルブ18の弁体26は、その弁体26に作用する弁ばね28の付勢力とエンジンのクランク室(不図示)の圧力と吸気負圧とが釣り合う位置に移動する。弁体26の移動によってブローバイガスの流量が調節される。また、エンジンの燃焼室(不図示)からのバックファイア等により逆流が生じたときには、PCVバルブ18が閉弁する。すなわち、弁体26のフランジ部56が弁ケース24の抜け止め部材62に着座し、ガス入口64を閉鎖する。なお、ブローバイガス通路14及びPCVバルブ18は、ブローバイガス還流装置を構成している。
前記したPCVバルブ18の取付構造によると、シリンダヘッド10の上流側通路部70の通路壁面に対してPCVバルブ18の弁座部材32の熱導入部50が対向する。このため、弁座部材32によって、シリンダヘッド10からの熱を計量孔46へ直接的に伝達する熱伝達経路を形成することができる。これにより、シリンダヘッド10からの熱を、計量孔46へ効率的に伝達することができる。したがって、PCVバルブ18の計量孔46の周辺部におけるアイシングの抑制効果を向上することができる。ひいては、寒冷地等のエンジンの始動時におけるアイシングによる弁体26の固着を防止することができる。
また、弁座部材32は、熱伝導性の良い金属材料により形成されている。したがって、弁座部材32の熱導入部50から計量孔46へ熱を一層伝達しやすくすることができる。
また、弁座部材32は、計量孔46の半径方向に延在しかつ半径方向の外端部を熱導入部50とするプレート形状に形成されている。したがって、弁座部材32の形状を簡素化することができる。
また、インテークマニホールド12の下流側通路部16は、隣接する分配通路20の相互間に配置されている(図2参照)。インテークマニホールド12の各分配通路20は、シリンダヘッド10の各吸気ポート(不図示)と連通されている。したがって、PCVバルブ18は、シリンダヘッド10の隣接する吸気ポートの相互間に配置されていることになる。このため、PCVバルブ18がシリンダヘッド10の接合面10aの外周部に配置される場合と比べて、弁座部材32がシリンダヘッド10から受ける熱量を増加することができる。
[実施形態2]実施形態2について説明する。本実施形態は、実施形態1に変更を加えたものであるから、その変更部分について説明し、重複する説明は省略する。図4はPCVバルブの取付構造を示す側断面図である。図4に示すように、本実施形態は、実施形態1(図1参照)における弁座部材32の熱導入部50が、板厚方向(軸方向)の両方向に円環状に延在すなわち突出する延在部72を有している。したがって、弁座部材32の熱導入部50が板厚方向に突出する延在部72を有しているため、弁座部材32の熱導入部50の受熱面積を増大することができる。また、図4では、延在部72のインテークマニホールド12側の端面が、ケース本体30の大径軸部40の先端面と同一面をなしているが、大径軸部40の樹脂部で覆われていてもよい。また、延在部72は、板厚方向(軸方向)のいずれか一方向にのみ延在させてもよい。また、延在部72は、円周方向に連続的に形成する他、円周方向に断続的に形成してもよい。
[実施形態3]実施形態3について説明する。本実施形態は、実施形態1に変更を加えたものであるから、その変更部分について説明し、重複する説明は省略する。図5はPCVバルブの取付構造を示す側断面図である。図5に示すように、本実施形態は、実施形態1(図1参照)における弁座部材32を含む弁ケース24を弁ケース(符号、74を付す)に変更したものである。弁ケース74は、弁座部材32(図1参照)と同一の材料すなわち熱伝導性の良い金属材料により一体形成されている。弁ケース74の計量孔(符号、76を付す)の孔縁部が、ガス通路34の内周面に突出する弁座部78として形成されている。計量孔76の内周面と弁体26の計量面58との間に計量部80が形成されている。また、弁ケース74の主として大径軸部40の外周部が、熱導入部82になっている。また、抜け止め部材62は、例えば、弁ケース24のケース本体30の基端側の端部のかしめ等の固定手段によって固定されている。本実施形態によると、弁ケース74が計量孔形成部材を兼用する。このため、弁ケース74によって、シリンダヘッド10からの熱を計量孔76へ直接的に伝達する熱伝達経路を形成することができる。
[他の実施形態]本発明は実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、PCVバルブ18をシリンダヘッド10に全体的に嵌合してもよい。また、PCVバルブの取付構造は、1つのエンジンに対して複数並設してもよい。また、計量孔形成部材としての弁座部材32、弁ケース74は、金属製に限らず、熱伝導性の良い伝熱性樹脂による樹脂製としてもよい。また、弁体26、弁ばね28、及び、クッションばね52の少なくとも1つの部品は、樹脂製としてもよい。また、PCVバルブ18は、シリンダヘッド10の隣接する吸気ポートの相互間ではなく、接合面10aの外周部に配置してもよい。
10…シリンダヘッド
12…インテークマニホールド
14…ブローバイガス通路
15…上流側通路部
16…下流側通路部
18…PCVバルブ
24…弁ケース
26…弁体
28…弁ばね
32…弁座部材(計量孔形成部材)
34…ガス通路
46…計量孔
50…熱導入部
72…延在部
74…弁ケース(計量孔形成部材)
76…計量孔
78…弁座部
82…熱導入部

Claims (6)

  1. エンジンのシリンダヘッドとインテークマニホールドとの接合により、該シリンダヘッドのブローバイガス通路の上流側通路部とインテークマニホールドのブローバイガス通路の下流側通路部とが連通され、
    前記シリンダヘッドと前記インテークマニホールドとの間に、ブローバイガスの流量を調節するPCVバルブがブローバイガス通路の両通路部に跨るように内蔵される
    PCVバルブの取付構造であって、
    前記PCVバルブは、計量孔を備えるガス通路が形成された弁ケースと、前記ガス通路内に軸方向に移動可能に設けられ、その移動によって前記計量孔内の通路断面積を可変する弁体と、前記弁体を前記ガス通路の上流側方向へ付勢する弁ばねとを備え、
    前記弁ケースの計量孔を形成する計量孔形成部材は、熱伝導性を有しかつ前記シリンダヘッドの上流側通路部の通路壁面に対向する熱導入部を有する
    PCVバルブの取付構造。
  2. 請求項1に記載のPCVバルブの取付構造であって、
    前記計量孔形成部材は、熱伝導性の良い金属材料により形成されているPCVバルブの取付構造。
  3. 請求項1又は2に記載のPCVバルブの取付構造であって、
    前記計量孔形成部材は、前記計量孔の半径方向に延在しかつ半径方向の外端部を熱導入部とするプレート形状に形成されているPCVバルブの取付構造。
  4. 請求項3に記載のPCVバルブの取付構造であって、
    前記計量孔形成部材の熱導入部は、板厚方向に延在する延在部を有しているPCVバルブの取付構造。
  5. 請求項1又は2に記載のPCVバルブの取付構造であって、
    前記弁ケースは、前記計量孔形成部材と同一の材料により形成されているPCVバルブの取付構造。
  6. 請求項1〜5のいずれか1つに記載のPCVバルブの取付構造であって、
    前記PCVバルブは、前記シリンダヘッドの隣接する吸気ポートの相互間に配置されているPCVバルブの取付構造。
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