JPH0741855Y2 - 内燃機関のｐｃｖ装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、内燃機関のPCV（ポジティブクランクケース
ベンチレーション）装置に関し、とくに膨張室にて分離
されたオイルを強制的にクランクケースに戻すようにし
たPCV装置に関する。

［従来の技術］ 車両に搭載される内燃機関には、クランクケースに漏れ
出た可燃性の炭化水素を含むブローバイガスを再び吸気
側に戻して再燃焼させ、それと同時にクランクケース内
を強制的に換気するPCV装置が設けられている。

PCV装置は、従来から種々のものが提案されており、そ
の一例として、たとえば特公昭64−11804号公報が知ら
れている。本公報に開示されているPCV装置は、PCVバル
ブの上流側と下流側でブローバイガス中のオイル成分を
分離するようになっており、かつ燃料成分を蒸発させて
無駄なく吸気系へ送るようになっている。したがって、
吸気系へのオイルの混入量が抑制され、しかも燃料成分
と水分との分離によってオイルの劣化の抑制がはかれ
る。

［考案が解決しようとする課題］ しかしながら、上記の特公昭64−11804号公報にも解決
すべき問題が残されていた。すなわち、この装置では、
膨張室内で分離されたオイルは、PCVバルブのオイル戻
し孔から排出されることになるが、機関の運転時には逆
向きのブローバイガス流によってオイルが戻りにくくな
り、機関を長時間にわたって運転した場合は、膨張室内
に多量のオイルが溜ってしまう。そのため、膨張室内の
オイルが吸気系へ多量に混入するようになり、以下のよ
うな問題が生ずる。

（イ）電子制御燃料噴射装置では、ブローバイガス中の
オイルがインジェクタの先端部に付着し、デポジットを
生成する。そのため、インジェクタの燃料噴射通路の面
積が小さくなり、インジェクタからの燃焼噴射量が極端
に減少する。

（ロ）吸気系へのオイルの混入により、インテークバル
ブの傘部にデポジットが生成され、このデポジットへの
燃料の付着によって過渡的に空燃比の制御が困難にな
る。

（ハ）燃焼室の壁面へのデポジットの生成により、燃焼
の悪化を招く。

（ニ）オイルの持ち去り量の増加に伴ない、オイル消費
量が大幅に増加する。

ところで、膨張室内に溜ったオイルを機関の運転中にク
ランクケース側に確実に戻すようにすれば、吸気系へ混
入するオイルの量を著しく抑制することができるが、従
来では分離されたオイルを機関の運転中に強制的にクラ
ンクケース内に戻す装置は存在しなかった。

本考案は、上記の問題に着目し、膨張室で分離されたオ
イルを機関の運転中に強制的にクランクケース内に戻
し、吸気系へのオイルの流入を大幅に抑制することので
きるPCV装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この目的に沿う本考案に係る内燃機関のPCV装置は、PCV
バルブの下流に位置するオイル分離用の膨張室に、吸気
管内の圧力の変動によって作動し膨張室に滞留したオイ
ルをクランクケース内に戻すオイル排出手段を設けたも
のから成る。

［作用］ このように構成された内燃機関のPCV装置においては、
オイル排出手段は吸気管内の圧力の変動によって作動さ
れる。すなわち、機関の運転時には、吸気管内の圧力が
負荷の状態によって変動することを利用して、オイル排
出手段を作動させるため、機関の運転時には膨張室に滞
留したオイルはオイル排出手段によって強制的に排出さ
れ、クランクケース内に確実に戻される。したがって、
膨張室内のオイルが吸気系に多量に流入することは抑制
され、オイルの流入による弊害が解消される。

［実施例］ 以下に、本考案に係る内燃機関のPCV装置の望ましい実
施例を、図面を参照して説明する。

第１実施例 第１図ないし第４図は、本考案の第１実施例を示してい
る。図中、１は内燃機関のシリンダヘッドを示してお
り、２はシリンダヘッドカバーを示している。シリンダ
ヘッドカバー２の内側には、ブローバイガス中に含まれ
るオイルを分離させるためのオイルセパレータ３が取付
けられている。また、シリンダヘッドカバー２には、オ
イル分離用の膨張室４を形成するための膨張室カバー５
が取付けられている。シリンダヘッドカバー２の外壁2a
には、シリンダヘッドカバー２の内側と膨張室４とを連
通するPCVバルブ６が取付けられている。PCVバルブ６
は、周知の通りブローバイガスの流量を制御する機能を
有する。膨張室カバー５には流出口７が設けられてお
り、流出口７はゴムホース８を介して吸気管としてのイ
ンテークマニホールド21に接続されている。

膨張室４の最下部には、この膨張室４に滞留したオイル
をクランクケース９に戻すオイル排出手段10が設けられ
ている。オイル排出手段10は、ケース11、ピストン12、
圧縮コイルスプリング13、ストップリング14とから構成
されている。

ケース11は、PCVバルブ６と同様にシリンダヘッドカバ
ー２の外壁2aを貫通するように固定されている。ケース
11は、円筒状に形成されており、膨張室４側の端面は閉
塞されている。ケース11には、ピストン12が摺動自在に
嵌装されている。ピストン12は、第２図に示すように、
軸方向の断面形状が略Ｈ字状となっている。ケース11内
には、ピストン12を膨張室４側と逆方向に付勢する圧縮
コイルスプリング13が収納されている。ケース11の内壁
面には、圧縮コイルスプリング13の付勢力によってピス
トン12がケース11から抜け出すのを防止するストップリ
ング（Ｅリング）14が装着されている。

ケース11には、オイル流入口15、オイル流出口16、通気
孔17、18、21が穿設されている。オイル流入口15は、膨
張室４側に開口しており、オイル流出口16は、クランク
ケース９側に開口している。ピストン12の中央部には、
オイル20を溜めるための貯溜室19を有している。ピスト
ン12の貯溜室13に位置する壁部には、通気孔22が設けら
れている。たとえばピストン12は、膨張室４の負圧が大
のときは、第３図に示すように、圧縮コイルスプリング
13の付勢力に打勝って膨張室４側に移動するようになっ
ている。この場合は、膨張室４の下部に溜ったオイル20
は、オイル流入口15を介してピストン12の貯溜室19に流
入するようになっている。逆に、ピストン12は、たとえ
ば膨張室４の負圧が小になったとき、または正圧のとき
は、第４図に示すように、圧縮コイルスプリング13の付
勢力によってストップリング14側に移動するようになっ
ている。この場合は、ピストン12の貯溜室19に流入した
オイルがピストン12とともに移動し、オイル流出口16か
らクランクケース９内に排出されるようになっている。

このように、ピストン12は吸気管内の圧力の変動によっ
て往復動し、貯溜室19のオイルを排出する機能を有す
る。なお、吸気孔21はオイルの排出を確実に行なうため
のものであり、ピストン12の通気孔22は貯溜室19へのオ
イルの流入、流出を確実に行なうためのものである。

つぎに、第１実施例における作用について説明する。

機関が起動されると、ゴムホース８を介してインテーク
マニホールド21と連通される膨張室４内の圧力は変化
し、この圧力変動によってオイル排出手段10が作動され
る。機関の低負荷時には、燃焼室（図示略）内に供給さ
れる吸気量が少ないので、インテークマニホールド21と
連通する膨張室４の圧力も負圧となり、ケース11内の空
気が通気孔17を介して排出される。そのため、ピストン
12は圧縮コイルスプリング13を圧縮しつつ膨張室４側に
移動される。ピストン12が膨張室４側に移動すると、膨
張室４の下部に溜められたオイル20がオイル流入口15を
介してピストン12の貯溜室19に流入する。この場合、貯
溜室19は他方の通気孔18を介して膨張室４と連通してい
るので、オイル20は貯溜室19にスムーズに流入される。

機関が低負荷状態から高負荷状態になると、燃焼室に供
給される吸気量が多くなり、インテークマニホールド21
と連通する膨張室４の圧力は高くなり、正圧となる。そ
のため、ピストン12は圧縮コイルスプリング13の付勢力
によってクランクケース９側に押し戻され、ピストン12
は貯溜室19がオイル流出口16と重なる位置で停止する。
したがって、貯溜室19内のオイルは、第４図に示すよう
に、クランクケース９内に排出される。以下、膨張室４
内の圧力の変化に伴ない上記の動作が繰返えされる。

このように、本実施例では、機関の運転中に膨張室４内
に滞留したオイル20は、ピストン12の移動によって強制
的にクランクケース９内に戻されるため、運転が長時間
にわたっても膨張室４に多量のオイルが溜ることはなく
なり、吸気系へのオイルの混入量が大幅に抑制される。

第２実施例 第５図は、本考案の第２実施例を示している。第２実施
例が第１実施例と異なるところは、オイル排出手段の構
成のみであり、その他の部分は第１実施例に準じるの
で、準じる部分に第１実施例と同一の付号を付すことに
より準じる部分の説明を省略し、異なる部分についての
み説明する。

第５図において、図中、31はオイル排出手段を示してお
り、オイル排出手段31は膨張室４の下部に設けられてい
る。オイル排出手段31は、シリンダ32、ピストン33、ダ
イヤフラムアクチュエータ34とから構成されている。シ
リンダ32は、ヘッドカバー２の外壁2aを貫通するように
固定されている。シリンダ32には、ピストン33が摺動自
在に嵌装されており、ピストン33はシリンダヘッドカバ
ー２の外周面に固定されたダイヤフラムアクチュエータ
34のロッド34aと連結されている。ダイヤフラムアクチ
ュエータ34は、ゴムホース８を介して図示されないイン
テークマニホールドと接続されている。ダイヤフラムア
クチュエータ34内には、ロッド34aを付勢するばね部材3
4bが配置されており、インテークマニホールドの圧力を
変化とばね部材34bによる付勢力とによってロッド34aが
伸縮するようになっている。

シリンダ32には、オイル流入口35、オイル流出口36、通
気孔37、39が穿設されている。ピストン33には、オイル
を貯溜する貯溜室38が形成されている。ピストン33の貯
溜室38に位置する壁部には、通気孔33aが設けられてい
る。貯溜室38は、たとえばインテークマニホールド内が
負圧のときはピストンの移動によって流入口35と重なる
ようになっており、逆にインテークマニホールド内がの
負圧が小のとき、または正圧のときは、ピストンの移動
に伴なってオイル流出口36および通気孔37と重なるよう
になっている。

このように構成された第２実施例においては、ダイヤフ
ラムアクチュエータ34を介してピストン33を作動させる
ようにしているので、ピストン33を大きな力で作動させ
ることができ、作動の信頼性を高めることができる。ま
た、膨張室４の圧力変化によってピストンを作動させる
第１実施例よりもピストン33の作動の応答性を高めるこ
とができる。

第３実施例 第６図は、本考案の第３実施例を示しており、とくにメ
タノールを燃料とするエンジンに適用した例を示してい
る。

第６図において、図中、41はブローバイガス中に含まれ
るオイルを補足するオイル分離器を示している。オイル
分離器41には、ガス流入口42とガス流出口45とが設けら
れている。ガス流入口42は、管路43およびPCVバルブ40
を介してシリンダヘッドカバー44の内側空間と連通して
いる。ガス流出口45は、管路46を介してク吸気管47内の
スロットルバルブ48が配置される位置よりも下流と連通
している。また、シリンダヘッドカバー44の内側空間
は、管路49を介してエアクリーナ50と連通している。

オイル分離器41内には、膨張室51が形成されている。膨
張室51内には、第７図に示すように、オイルを捕捉する
機能を有するリング状の仕切板52が配置されている。仕
切板52は、ガス流入口42とガス流出口45との間に配置さ
れており、外周部が膨張室51の内壁面に固定されてい
る。仕切板52の中央には、後述するダイヤフラムアクチ
ュエータ62のロッドが挿通される穴53が形成されてい
る。穴53の周囲には、複数の小孔54が形成されている。

なお、仕切板52は、第９図に示すように、穴53の周囲に
放射状に延びる複数のスリット55を設けた構成にしても
よい。

膨張室51には、オイル排出手段61が設けられている。オ
イル排出手段61は、ダイヤフラムアクチュエータ62、ピ
ストン63、シリンダ64、スプリング65、チェック弁66と
から構成されている。ダイヤフラムアクチュエータ62
は、ダイヤフラム62a、ロッド62b、スプリング62cとを
有しており、ダイヤフラム室62dはダイヤフラム62aによ
って区画されている。スプリング62cは、ダイヤフラム
室62d内に収納されており、ダイヤフラム62aを付勢する
ようになっている。ロッド62bは、ダイヤフラム62aと連
結されている。ダイヤフラム室62dは、管路67を介して
吸気管47内のスロットルバルブ48の下流と連通してお
り、ダイヤフラム室62dには負圧が作用するようになっ
ている。

ダイヤフラムアクチュエータ62のロッド62bは、膨張室5
1の下部に形成されたシリンダ64の近傍まで延びてい
る。シリンダ64には、ピストン63が摺動自在に嵌装され
ており、ピストン63の頂部はダイヤフラムアクチュエー
タ62のロッド62bと当接している。シリンダ64内には、
ピストン63をロッド62b側に付勢するスプリング65が配
設されている。ピストン63の外周面には、軸方向に延び
る複数の溝63aが形成されている。溝63aが形成されてい
るのは、ピストン63のほぼ中央部より下方のみである。
ロッド62bが当接するピストン63の上部は、シリンダ64
の径とほぼ同一の径に形成されており、ピストン63の上
部とシリンダ64との間の隙間は、液漏れがほとんど生じ
ない程度の隙間となっている。

シリンダ64内は、通路68を介して、チェック弁66と連通
している。チェック弁66は、チェックボール66aとスプ
リング66bの付勢力によって通路68を塞ぐように付勢さ
れている。チェック弁66は、管路69を介してシリンダヘ
ッドカバー44の内側空間と連通している。

ピストン63は、吸気管47内の圧力の変化に伴ないダイヤ
フラムアクチュエータ62を介してシリンダ64内を摺動す
るようになっており、膨張室51の下部に滞留したオイル
は、ピストン63の摺動によってチェック弁66側に排出さ
れるようになっている。チェック弁66は、シリンダヘッ
ドカバー44の内側空間からピストン63側へのブロバイガ
スの流れを阻止する機能を有している。

このように構成された第３実施例においては、オイルミ
ストを多量に含むブローバイガスは、PCVバルブ40およ
び管路43を介してガス流入口42から膨張室51に流入され
る。ブローバイガスは、膨張室51に流入すると流速が急
速に低下し、仕切板52によってブローバイガス中に混入
しているオイルが捕捉される。このオイルは、膨張室51
の下部に滞留され、残りのガスはガス流出口45から管路
46を介して吸気管47側に導かれる。

膨張室51の下部に溜められたオイルは、吸気管47内の圧
力の変動に伴なうピストン63の移動によってクランクケ
ース（シリンダヘッドカバー44の内側空間）側に戻され
る。すなわち、機関の低負荷時には、吸気管47内の負圧
が大きくなるので、ダイヤフラム室62d内の圧力も低下
し、ロッド62bはダイヤフラム室62d側に引き寄せられ
る。この場合は、ピストン63の溝63aを介して膨張室51
とシリンダ64内とが連通し、膨張室51に溜ったオイルが
シリンダ64内に流入する。

機関が低負荷状態から高負荷状態になると、吸気管47の
負圧が小となり、ダイヤフラム62aはスプリング62cによ
って押し戻される。この場合は、ピストン63の移動によ
ってピストン63の溝63aが完全にシリンダ64内に入り、
ピストン63の上部によって膨張室51とシリンダ64とは完
全に仕切られる。

ダイヤフラムアクチュエータ62のロッド62bによってピ
ストン63が押圧されると、シリンダ64内の圧力が高くな
り、通路68を塞ぐチェック弁66のチェックボール66aが
押し返えされ、シリンダ64内のオイルはチェック弁66側
に排出される。チェック弁66側に排出されたオイルは、
管路69を介してシリンダヘッドカバー44の内側空間に戻
され、オイルパン（図示略）に至る。

このように、本実施例においても、膨張室51に溜められ
たオイルは、機関の運転時に自動的にクランクケース側
に戻されるため、運転が長時間にわたっても、膨張室51
に多量のオイルが溜ることはなくなり、吸気系へのオイ
ルの混入量を著しく制御することが可能となる。

また、本実施例は、ガソリンエンジンにも適用できる。
したがってオイルの流入に起因する吸気通路へのデポジ
ットの生成が抑制され、HCエミッションの低減がはかれ
る。また、オイルの流入量の抑制により、オイル中の添
加剤や高沸点炭化水素に起因するパティキュレートエミ
ッションの低減がはかれるとともに、オイル中のＰ（り
ん）の燃焼に起因する触媒の劣化が抑制される。

第８図は、本考案の第４実施例を示している。本実施例
が第３実施例と異なるところは、オイル排出手段の相違
のみであり、その他の部分は第３実施例に準じるので、
準じる部分に第３実施例と同一の符号を付し、異なる部
分についてのみ説明する。

第３実施例では、ピストン63に複数の溝63aを形成し、
この溝63aを介して膨張室51とシリンダ64内を連通する
ようにしていたが、本実施例ではシリンダ64の内壁面に
複数の溝64aが形成されている。溝64aは、膨張室51の底
面からシリンダ64のほぼ中央部まで延びている。

このように構成された第４実施例では、膨張室51の底面
に溝64aが形成されているので、膨張室51の下部に溜っ
たオイルがシリンダ64内に流入しやすくなり、オイルの
クランクケース側への戻りが促進される。

［考案の効果］ 以上説明したように、本考案に係る内燃機関のPCV装置
によるときは、PCVバルブの下流に位置するオイル分離
用の膨張室に、吸気管内の圧力の変動によって作動し膨
張室に滞留したオイルをクランクケース内に戻すオイル
排出手段を設けるようにしたので、機関の運転時に膨張
室に滞留したオイルを強制的に排出することが可能とな
り、運転が長時間にわたっても、膨張室に多量のオイル
が溜るのを防止することができる。

したがって、膨張室内のオイルが吸気系に多量に流入す
るのを抑制することができ、オイルの消費量を抑制する
ことができる。

また、吸気系へのオイルの混入量の抑制により、吸気バ
ルブおよび燃焼室壁面へのデポジットの生成が抑制さ
れ、機関の運転性能を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の第１実施例に係る内燃機関のPCV装置
の要部断面図、 第２図は第１図におけるオイル排出手段近傍の拡大断面
図、 第３図および第４図は第２図のオイル排出手段の作動状
態を示す断面図、 第５図は本考案の第２実施例に係る内燃機関のPCV装置
の要部断面図、 第６図は本考案の第３実施例に係る内燃機関のPCV装置
の概略構成図、 第７図は第６図における仕切板の平面図、 第８図は本考案の第４実施例に係る内燃機関のPCV装置
の要部断面図、 第９図は第７図の仕切板の変形例を示す平面図、であ
る。 ２、44……シリンダヘッドカバー ４、51……膨張室 ６、40……PCVバルブ ９……クランクケース 10、61……オイル排出手段 21、47……吸気管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−210211（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−111212（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−122722（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−105712（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−194116（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−17113（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】PCVバルブの下流に位置するオイル分離用
   の膨張室に、吸気管内の圧力の変動によって作動し膨張
   室に滞留したオイルをクランクケース内に戻すオイル排
   出手段を設けたことを特徴とする内燃機関のPCV装置。