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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022051693
(43)【公開日】2022-04-01
(54)【発明の名称】ＰＣＶバルブ
(51)【国際特許分類】
F01M 13/00 20060101AFI20220325BHJP
【ＦＩ】
F01M13/00 J
【審査請求】未請求
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021148689
(22)【出願日】2021-09-13
(31)【優先権主張番号】63/081,102
(32)【優先日】2020-09-21
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】17/412,709
(32)【優先日】2021-08-26
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】521403502
【氏名又は名称】マーレ フィルター システムズ ノース アメリカ インコーポレイテッド
(71)【出願人】
【識別番号】506292974
【氏名又は名称】マーレ インターナショナル ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング
【氏名又は名称原語表記】ＭＡＨＬＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ＧｍｂＨ
【住所又は居所原語表記】Ｐｒａｇｓｔｒａｓｓｅ ２６－４６， Ｄ－７０３７６ Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ， Ｇｅｒｍａｎｙ
(74)【代理人】
【識別番号】110001427
【氏名又は名称】特許業務法人前田特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】スパダフォラ アントニオ
(72)【発明者】
【氏名】マスィス エリック
(72)【発明者】
【氏名】コルシャッツ キャスリーン
(72)【発明者】
【氏名】ソールト マイケル
(72)【発明者】
【氏名】ドレヴァニー ジェイスン
(72)【発明者】
【氏名】セイシャス トム
(72)【発明者】
【氏名】リブレクト タミー
【テーマコード（参考）】
3G015
【Ｆターム（参考）】
3G015BD28
3G015CA16
3G015DA05
3G015EA20
3G015EA30
(57)【要約】
【課題】ＰＣＶバルブがクランクケースから外れたことを検出する。
【解決手段】ポジティブクランクケースベンチレーション（ＰＣＶ）バルブは、第１端部と第２端部との間で軸心に沿って延びる管状体であって該管状体を通って延びる中央通路の周りの壁を画定するとともに軸心に直交する外径及び内径を有する管状体と、中央通路内で第１端部に近接して固定される計量装置と、を有する。前記壁は、計量装置と前記第２端部との間にウィンドウを有し、ウィンドウは、クランクケースからＰＣＶバルブが外れたことを検出するために前記壁を通って中央通路に入る空気流路を区画し、ウィンドウの総面積は、計量装置が最大流量の状態にあるときに計量装置内の軸方向の開放面積よりも大きい。
【選択図】図３
【解決手段】ポジティブクランクケースベンチレーション（ＰＣＶ）バルブは、第１端部と第２端部との間で軸心に沿って延びる管状体であって該管状体を通って延びる中央通路の周りの壁を画定するとともに軸心に直交する外径及び内径を有する管状体と、中央通路内で第１端部に近接して固定される計量装置と、を有する。前記壁は、計量装置と前記第２端部との間にウィンドウを有し、ウィンドウは、クランクケースからＰＣＶバルブが外れたことを検出するために前記壁を通って中央通路に入る空気流路を区画し、ウィンドウの総面積は、計量装置が最大流量の状態にあるときに計量装置内の軸方向の開放面積よりも大きい。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ポジティブクランクケースベンチレーション（ＰＣＶ）バルブであって、
第１端部と第２端部との間で軸心に沿って延びる管状体であって該管状体を通って延びる中央通路の周りの壁を画定するとともに軸心に直交する外径及び内径を有する管状体と、
中央通路内で第１端部に近接して固定される計量装置と、を有し、
前記壁は、計量装置と前記第２端部との間にウィンドウを有し、ウィンドウが、クランクケースからＰＣＶバルブが外れたことを検出するために前記壁を通って中央通路に入る空気流路を区画し、ウィンドウの総面積は、計量装置が最大流量の状態にあるときに計量装置内の軸方向の開放面積よりも大きい
ポジティブクランクケースベンチレーションバルブ。
第１端部と第２端部との間で軸心に沿って延びる管状体であって該管状体を通って延びる中央通路の周りの壁を画定するとともに軸心に直交する外径及び内径を有する管状体と、
中央通路内で第１端部に近接して固定される計量装置と、を有し、
前記壁は、計量装置と前記第２端部との間にウィンドウを有し、ウィンドウが、クランクケースからＰＣＶバルブが外れたことを検出するために前記壁を通って中央通路に入る空気流路を区画し、ウィンドウの総面積は、計量装置が最大流量の状態にあるときに計量装置内の軸方向の開放面積よりも大きい
ポジティブクランクケースベンチレーションバルブ。
【請求項2】
請求項１のＰＣＶバルブにおいて、
ウィンドウは、複数、少なくとも２つの個別の開口部を有するＰＣＶバルブ。
ウィンドウは、複数、少なくとも２つの個別の開口部を有するＰＣＶバルブ。
【請求項3】
請求項１のＰＣＶバルブにおいて、
ウィンドウの形状が長方形であるＰＣＶバルブ。
ウィンドウの形状が長方形であるＰＣＶバルブ。
【請求項4】
請求項１のＰＣＶバルブにおいて、
前記総面積が、第２端部の近傍の内径の断面積と同じまたはそれより大きいＰＣＶバルブ。
前記総面積が、第２端部の近傍の内径の断面積と同じまたはそれより大きいＰＣＶバルブ。
【請求項5】
請求項４のＰＣＶバルブにおいて、
ウィンドウは、管状体の軸方向の距離に沿って定められる１つの開口部のみを有し、開口部の総面積は、第２端部の近傍の内径の断面積よりも大きいＰＣＶバルブ。
ウィンドウは、管状体の軸方向の距離に沿って定められる１つの開口部のみを有し、開口部の総面積は、第２端部の近傍の内径の断面積よりも大きいＰＣＶバルブ。
【請求項6】
請求項１のＰＣＶバルブにおいて、
前記壁は、ウィンドウと第２端部との間に溝を有する外面を定めるＰＣＶバルブ。
前記壁は、ウィンドウと第２端部との間に溝を有する外面を定めるＰＣＶバルブ。
【請求項7】
請求項６のＰＣＶバルブにおいて、
インテークマニホールドへの組み付け時にＰＣＶバルブをシールするために、溝に着座するＯリングをさらに有するＰＣＶバルブ。
インテークマニホールドへの組み付け時にＰＣＶバルブをシールするために、溝に着座するＯリングをさらに有するＰＣＶバルブ。
【請求項8】
ポジティブクランクケースベンチレーション（ＰＣＶ）バルブの製造方法であって
第１端部と第２端部との間で軸心に沿って延びる管状体であって該管状体を通って延びる中央通路の周りの壁を画定するとともに軸心に直交する外径及び内径を有する管状体を準備するステップと、
中央通路内で第１端部に近接して計量装置を固定するステップと、
計量装置と第２端部との間の壁にウィンドウを配置するステップであって、ウィンドウが、クランクケースからＰＣＶバルブが外れたことを検出するために壁を通って中央通路に入る空気流路を区画し、ウィンドウの総面積は、計量装置が最大流量の状態にあるときに計量装置内の軸方向の開放面積よりも大きいステップと、を有する方法。
第１端部と第２端部との間で軸心に沿って延びる管状体であって該管状体を通って延びる中央通路の周りの壁を画定するとともに軸心に直交する外径及び内径を有する管状体を準備するステップと、
中央通路内で第１端部に近接して計量装置を固定するステップと、
計量装置と第２端部との間の壁にウィンドウを配置するステップであって、ウィンドウが、クランクケースからＰＣＶバルブが外れたことを検出するために壁を通って中央通路に入る空気流路を区画し、ウィンドウの総面積は、計量装置が最大流量の状態にあるときに計量装置内の軸方向の開放面積よりも大きいステップと、を有する方法。
【請求項9】
請求項８の方法において、
ウィンドウを配置するステップが、複数、少なくとも２つの個別の開口部を配置することを含む方法。
ウィンドウを配置するステップが、複数、少なくとも２つの個別の開口部を配置することを含む方法。
【請求項10】
請求項８の方法において、
ウィンドウを配置するステップが、長方形のウィンドウを配置することを含む方法。
ウィンドウを配置するステップが、長方形のウィンドウを配置することを含む方法。
【請求項11】
請求項８の方法において、ウィンドウを配置するステップは、総面積が、第２端部の近傍の内径の断面積と同じまたはそれよりも大きくなるように配置することを含む方法。
【請求項12】
請求項１１の方法において、
開口部の総面積が第２端部の近傍の内径の断面積よりも大きくなるように、管状体の軸方向の距離に沿ってウィンドウを１つのみの開口部として定めることをさらに含む方法。
開口部の総面積が第２端部の近傍の内径の断面積よりも大きくなるように、管状体の軸方向の距離に沿ってウィンドウを１つのみの開口部として定めることをさらに含む方法。
【請求項13】
請求項８の方法において、
さらに、ウィンドウと第２端部との間に溝を備えた外面を有する壁を画定するステップを含む方法。
さらに、ウィンドウと第２端部との間に溝を備えた外面を有する壁を画定するステップを含む方法。
【請求項14】
請求項１３の方法において、
さらに、インテークマニホールドへの取り付け時にＰＣＶバルブをシールするために、溝にＯリングを配置するステップを含む方法。
さらに、インテークマニホールドへの取り付け時にＰＣＶバルブをシールするために、溝にＯリングを配置するステップを含む方法。
【請求項15】
エンジンであって、
クランクケースと、
エアインテークと、
クランクケースとエアインテークとの間に流体的に連通して配置されるポジティブクランクケースベンチレーション（ＰＣＶ）バルブとを有し、
ＰＣＶバルブは、
第１端部と第２端部との間で軸心に沿って延びる管状体であって該管状体を通って延びる中央通路の周りの壁を画定するとともに軸心に直交する外径及び内径を有する管状体と、
中央通路内で第１端部に近接して固定される計量装置と、
を有し、
前記壁が、計量装置と第２端部との間にウィンドウを有し、ウィンドウは、クランクケースからＰＣＶバルブが外れたことを検出するために壁を通って中央通路に入る空気流路を区画し、ウィンドウの総面積は、計量装置が最大流量の状態にあるときに計量装置内の軸方向の開放面積よりも大きいエンジン。
クランクケースと、
エアインテークと、
クランクケースとエアインテークとの間に流体的に連通して配置されるポジティブクランクケースベンチレーション（ＰＣＶ）バルブとを有し、
ＰＣＶバルブは、
第１端部と第２端部との間で軸心に沿って延びる管状体であって該管状体を通って延びる中央通路の周りの壁を画定するとともに軸心に直交する外径及び内径を有する管状体と、
中央通路内で第１端部に近接して固定される計量装置と、
を有し、
前記壁が、計量装置と第２端部との間にウィンドウを有し、ウィンドウは、クランクケースからＰＣＶバルブが外れたことを検出するために壁を通って中央通路に入る空気流路を区画し、ウィンドウの総面積は、計量装置が最大流量の状態にあるときに計量装置内の軸方向の開放面積よりも大きいエンジン。
【請求項16】
請求項１５のエンジンにおいて、
ウィンドウは、複数、少なくとも２つの個別の開口部を有するエンジン。
ウィンドウは、複数、少なくとも２つの個別の開口部を有するエンジン。
【請求項17】
請求項１５のエンジンにおいて、
ウィンドウが長方形の形状であるエンジン。
ウィンドウが長方形の形状であるエンジン。
【請求項18】
請求項１５のエンジンにおいて、
前記総面積が、第２端部の近傍の内径の断面積と同じまたはそれより大きいエンジン。
前記総面積が、第２端部の近傍の内径の断面積と同じまたはそれより大きいエンジン。
【請求項19】
請求項１８のエンジンにおいて、
ウィンドウは、管状体の軸方向の距離に沿って定められた１つのみの開口部を有し、開口部の総面積が、第２端部の近傍の内径の断面積よりも大きいエンジン。
ウィンドウは、管状体の軸方向の距離に沿って定められた１つのみの開口部を有し、開口部の総面積が、第２端部の近傍の内径の断面積よりも大きいエンジン。
【請求項20】
請求項１５に記載のエンジンにおいて、
前記壁は、ウィンドウと第２端部との間に溝を有する外面を定め、インテークマニホールドへの取り付け時にＰＣＶバルブをシールするために溝に装着されるＯリングをさらに有するエンジン。
前記壁は、ウィンドウと第２端部との間に溝を有する外面を定め、インテークマニホールドへの取り付け時にＰＣＶバルブをシールするために溝に装着されるＯリングをさらに有するエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
［関連出願の参照］
本出願は、２０２０年９月２１日に提出された米国仮特許出願番号６３／０８１，１０２の優先権を主張するものであり、その内容は全体が参照により本明細書に明示的に組み込まれる。
本出願は、２０２０年９月２１日に提出された米国仮特許出願番号６３／０８１，１０２の優先権を主張するものであり、その内容は全体が参照により本明細書に明示的に組み込まれる。
【0002】
本願で説明される例示的な図は、概して、ＰＣＶバルブを介してブローバイガスを戻し通路及びインテークマニホールド通路内に流すことを可能にすることによって、エンジンの燃焼室から漏れるブローバイガスを燃焼室に戻すためのブローバイガス戻し装置に関する。
【背景技術】
【0003】
自動車のエンジンは、有害な気体が大気中に漏れないようにするために、クローズドまたはポジティブクランクケースベンチレーション（ＰＣＶ）システムを用いている。一般的なＰＣＶシステムは、エンジンのクランクケースからインテークマニホールドへの直接的な空気の流れを確立して陽圧換気を確実にし、クランクケース内の圧力を低減して、ブローバイ燃焼ガスをエアインテークに戻せるようにしている。
【0004】
一般的に、エンジンの運転中に公知のＰＣＶバルブを通過する流量は、（アイドリング時やエアインテークの高真空時の）無視できる程度から、高速運転時（且つエアインテークが高真空より低い時）に発生する最大限にまで拡がる。アイドリング中にエアインテークが高真空になると、ＰＣＶバルブのピントル軸がＰＣＶバルブの内側の端部に着座し、ガスの流れがほぼ遮断される。エンジンの作動中は、エアインテークが高真空ではないため、ピントル軸の両側に圧力差が生じてピントル軸が移動し、クランクケースからインテークマニホールドへのガスの流れが生じる。
【0005】
時には、ＰＣＶバルブがクランクケースから外れてしまうことがある。このことが生じると、ＰＣＶバルブのエアインテーク側の圧力は、どのような条件設定下でも高真空ではなくなり、ピントル軸が着座しないためにＰＣＶバルブが少なくとも多少のガスの流れを許容する。この外れた状況では、ＰＣＶバルブを通じた外気の流れが生じ、ＰＣＶバルブを通る流量を、通常の運転中に発生する空気質量流量と区別できないことがある。そのため、エンジンの質量流量センサではＰＣＶバルブが外れたことを検知できず、車両のコンピュータや運転者に警告が発されないことがある。ＰＣＶバルブが外れた状態で車両を運転すると、不燃ガスが大気中に直接放出される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
排出ガス規制はますます厳しくなってきており、クランクケースから外れたＰＣＶバルブを迅速に検知する機能が車両に求められている。現状のＰＣＶバルブでは、ピントル軸のアセンブリを通る流路に制限があり、インテークマニホールド及びエンジンコントローラの現状のエアセンサでは、一般に空気の量が検出できない。ＰＣＶバルブの本体に小さな穴を設け、ＰＣＶバルブが外れたときに空気を通せるようにしたＰＣＶバルブが知られている。しかし、ＰＣＶバルブの標準的な動作では多少のガスは流れるため、ＰＣＶバルブが外れたことを質量流量センサが検知できない状況が発生することがある。
【0007】
したがって、ＰＣＶバルブがクランクケースから外れたことを検出できる、改良されたＰＣＶバルブの必要性は依然として存在する。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本開示は、ＰＣＶバルブがクランクケースから外れたことを検出できる、改良されたＰＣＶバルブの装置と方法に関する。
【0009】
一態様によれば、ポジティブクランクケースベンチレーション（ＰＣＶ）バルブは、第１端部と第２端部との間で軸心に沿って延びる管状体であって該管状体を通って延びる中央通路の周りの壁を画定するとともに軸心に直交する外径及び内径を有する管状体と、中央通路内で第１端部に近接して固定される計量装置と、を有する。前記壁は、計量装置と前記第２端部との間にウィンドウを有し、ウィンドウは、クランクケースからＰＣＶバルブが外れたことを検出するために前記壁を通って中央通路に入る空気流路を区画し、ウィンドウの総面積は、計量装置が最大流量の状態にあるときに計量装置内の軸方向の開放面積よりも大きい。
【0010】
ポジティブクランクケースベンチレーション（ＰＣＶ）バルブの製造方法は、第１端部と第２端部との間で軸心に沿って延びる管状体であって該管状体を通って延びる中央通路の周りの壁を画定するとともに軸心に直交する外径及び内径を有する管状体を準備するステップと、中央通路内で第１端部に近接して計量装置を固定するステップと、計量装置と第２端部との間の壁にウィンドウを配置するステップであって、ウィンドウが、クランクケースからＰＣＶバルブが外れたことを検出するために壁を通って中央通路に入る空気流路を区画し、ウィンドウの総面積が、計量装置が最大流量の状態にあるときに計量装置内の軸方向の開放面積よりも大きいステップと、を有する。
【0011】
エンジンは、クランクケースと、エアインテークと、クランクケースとエアインテークとの間に流体的に連通して配置されるポジティブクランクケースベンチレーション（ＰＣＶ）バルブとを有する。ＰＣＶバルブは、第１端部と第２端部との間で軸心に沿って延びる管状体であって該管状体を通って延びる中央通路の周りの壁を画定するとともに軸心に直交する外径及び内径を有する管状体と、中央通路内で第１端部に近接して固定される計量装置とを有する。前記壁は、計量装置と前記第２端部との間にウィンドウを有し、ウィンドウは、クランクケースからＰＣＶバルブが外れたことを検出するために壁を通って中央通路に入る空気流路を区画し、ウィンドウの総面積は、計量装置が最大流量の状態にあるときに計量装置内の軸方向の開放面積よりも大きい。
【0012】
特許請求の範囲は特定の図に限定されるものではないが、様々な例の説明によりその様々な態様を最大限に理解できる。ここで、図面には典型的な例が詳細に示されている。図面は例を示しているが、図面は必ずしも縮尺通りではなく、実施例の新しい態様をよりよく説明するために特定の特徴を誇張している場合がある。さらに、本願で説明される典型的な例は、図面に示されるとともに以下の詳細な説明に開示されている正確な形態及び構成を網羅することを意図するものでなく、限定ないし制限することを意図するものでもない。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【発明を実施するための形態】
【0014】
特許請求の範囲は特定の図に限定されるものではないが、様々な例の説明によりその様々な態様を最大限に理解できる。ここで、図面には典型的な例が詳細に示されている。図面は例を示しているが、図面は必ずしも縮尺通りではなく、実施例の新しい態様をよりよく説明するために特定の特徴を誇張している場合がある。さらに、本願で説明される典型的な例は、図面に示されるとともに以下の詳細な説明に開示されている正確な形態及び構成を網羅することを意図するものでなく、限定ないし制限することを意図するものでもない。
【0015】
以下は、本開示に係る例示的なＰＣＶバルブの図及び説明である。
【0016】
図１は、ＰＣＶバルブを備えたエンジンの概略図であり、図２Ａから図２Ｃは、流量が最小のアイドリング状態（図２Ａ）、流量が最大の動作状態（図２Ｂ）、及びバックファイア状態（図２Ｃ）におけるＰＣＶバルブの例示的な動作状態を示す。
【0017】
図１において、エンジン１００は、計量された空気をインテークマニホールドまたはエアインレットライン１０４及びブリーザライン１０６へ通過させる空気質量流量センサ１０２を有する。エアインレットライン１０４は、スロットルボディプレート１０８により絞られて燃焼室１１０へ通じる。燃焼室１１０には、エアインレットライン１０４を介して空気が供給され、燃焼プロセス中には燃料（ラインは図示せず）も供給される。燃焼中は、ピストン１１２がピストン壁１１４に対して往復動作をし、既に知られているように、ブローバイガス１１６は、ピストン１１２とピストン壁１１４（ピストンの溝にはピストンリングが配置され、リング及び溝は図示せず）との間をブローバイガス１１８として通過し、エンジン１００のクランクケース１２０に流入し得る。ブローバイガス１１８は、クランクケース１２０内の圧力を高める原因となるだけでなく、一般に、燃焼機関の空気品質の基準と要件を超える過剰な排出ガスになり得る不燃の燃料／空気を含む。
【0018】
従来、エアインテーク内の空気質量センサに対する車両センサの検出と、エアインテークを通る空気の混合量を制御及び監視する車両のエンジンコントローラとが原因で、既存のセンサでは、ＰＣＶバルブが外れたか緩んだかを確実には判断できない。これは、公知のＰＣＶバルブが、確実に接続されている状態と、外れた状態のときに大気がＰＣＶバルブを通過する状態のどちらでも、空気の流れを同じように制限するからである。そして、ＰＣＶバルブが外れると、炭化水素及び燃焼ガスが、クランクケースまたはエンジンブロックの開いたポートや接続開口を通って大気中へ放出される。このことによって、調整されていない燃焼ガス及び炭化水素が、排出ガスフィルタなしで自由に流れることになり、自動車の排出ガスが増加する。
【0019】
ＣＡＲＢで要求される排出ガス規制が強化されてきているため、このような状況は、ＰＣＶバルブが外れたときに気体や燃焼副生成物がクランクケースの開いたポートまたは開口部から大気中に放出されるので問題となる。例えば、ＣＡＲＢは、Ｃａｌ．Ｃｏｄｅ Ｒｅｇｓ．Ｔｉｔ．１３Ｓｅｃｔｉｏｎ １９６８．２において、２０２４年に発売される車両の排出ガスのモニタリングに、ＰＣＶバルブとクランクケースの接続部／シールの監視と検出を含ませることを要求している。これは、そして国際的に同様の排出ガス規制は、ＰＣＶバルブを通って排出される空気をインテークエアに取り込んで、車両の排出ガスから炭化水素や燃焼ガスをさらに削減するために、ＰＣＶバルブが固定されて機能していることを検出できる診断方法を車両に要求するものである。
【0020】
そのために、ＰＣＶバルブ１２２は、クランクケース１２０からエアインレットライン１０４に流体的に連結された戻りラインに配置されている。一般に、空気流は空気質量流量センサ１０２によって計測されるので、エアインレットライン１０４へ戻るのは空気質量流量センサ１０２の後になる。
【0021】
エンジン１００は、アイドリング状態からフルスロットルの状態まで、その間のどこでも動作することができる。また、時には、エンジン１００においてエンジンバックファイアが発生することがあり、したがってＰＣＶバルブ１２２は、これらの変化中の条件または変化し得る条件に基づいてその動作を調整する。
【0022】
例えば、図２Ａ、図２Ｂ、及び図２Ｃには、ＰＣＶバルブ２００と称する、ＰＣＶバルブを極めて一般化した例が示されている。ＰＣＶバルブ２００は、入口２０２と、出口２０４と、ピントル軸２０６と、圧縮ばね２０８とを有する。ピントル軸２０６は、この例では、テーパ状または円錐状の表面２１０を有し、ＰＣＶバルブ２００は、テーパ状または円錐状の表面２１０に対してシールないし「着座」するように構成されたテーパ状または円錐状の内側表面２１４を有するハウジング２１２を備える。図から分かるように、表面２１０と表面２１４との間のテーパ状または円錐状の構成により、ピントル軸２０６がハウジング２１２内で移動すると、表面２１０と２１４との間の開口部の断面積が変化し、ＰＣＶバルブ２００を通る質量流量を制御できる。
【0023】
図示されているように、ピントル軸２０６は、圧縮ばね２０８が押し付けられるリップ２１６を有する。図１のＰＣＶバルブ１２２に対応するＰＣＶバルブ２００は、出口２０４が第１位置１２６に対応するかその方向を向き、入口２０２が第２位置１２８に対応するかその方向を向くように配置される。
【0024】
ピントル軸２０６の位置は、動作中のエンジン１００の動作条件に応じて調整されるようになっている。例えば図２Ａは、エンジン１００のアイドリング動作に対応し、その間はエアインレットライン１０４が高真空状態になる。高真空状態であると、その高真空状態が位置１２６及び出口２０４に対応することにより、ピントル軸２０６が圧縮ばね２０８に抗して引っ張られてピントル軸が出口２０４に向かって移動し、表面２１０及び２１４が互いに強制的に引き寄せられる。このように、最小の流れ２１８（図２Ａ）が生じることがあり、特定の条件下では流れが完全に遮断され得る。
【0025】
エンジン１００にスロットルが適用され、アイドリング状態よりもエンジンの往復動作の速度が大きくなると、エアインテークライン１０４がもはや十分な真空にならず、圧縮ばね２０８に対抗する圧力が低下する。ピントル軸２０６に作用する圧力差の変化によって、ピントル軸２０６が入口２０２に向かって移動し、その結果、表面２１０と２１４の間のクリアランス量が大きくなる。エンジン速度が上昇してブローバイガス１１６がクランクケース１２０に通じる傾向が大きくなると、それによってＰＣＶバルブが開き、増加した流れ２２０が許容されるようになる（図２Ｂ）。このように、エンジンの動作条件、特にエアインテークライン１０４の真空状態（これ自体はエンジン速度に依存する）により、エンジン速度と協調して、そしてエアインテークライン１０４の真空状態に基づいて、ＰＣＶバルブが開閉する。
【0026】
図２Ｃは、エンジン１００のバックファイアが発生した場合に起こり得る偶発的な状態を示している。このような状態では、バックファイアに起因してインテークライン１０４に急激な圧力のバーストが発生することにより、突然且つ爆発的に生じた高圧圧力２２２がピントル軸２０６を押すことでピントル軸２０６が入口２０２に向かって急速に移動することを強いられ、リップ２１６がハウジング２１２の端部２２４に係合して、クランクケース１２０へ、損傷が生じる可能性のある圧力が伝達されるのが防止される。
【0027】
以上は、ＰＣＶバルブ２００の動作に関して一般的な説明であり、他の構成及び配置も同様に考えられる。例えば、表面２１０／２１４は、円錐形またはテーパ状でなくてもよいが、概略の動作は、ＰＣＶバルブの動作のために、インテークマニホールドまたはエアインテークラインの真空状態に応じて断面積を可変に形成することによって達成される。
【0028】
図３は、本開示に係るＰＣＶバルブ３００の斜視図を示し、図４は、ＰＣＶバルブ３００の断面図を示す。ＰＣＶバルブは、出口３０２及び入口３０５を有し、これらは、エンジン１００における入口２０２及び出口２０４並びに位置１２８及び１２６と概ね一致する。計量装置３０８内にはピントル軸３０６が配置され、圧縮バネ３１０がピントル軸３０６のリップ３１２に対して配置されている。ここで開示された例では、ピントル軸３０６は、それ自体が溝に配置されて収容されているワッシャまたはシールリング３１６に押し付けることのできるテーパ状または円錐状の表面３１４を有する。したがって、上述したような条件下で、ＰＣＶバルブ３００がエンジン１００内に適切に組み込まれると、エアインテークライン１０４の真空状態によって、ピントル軸３０４に対して様々な真空度が形成され、その結果、真空に依存する圧力がピントル軸３０４に形成されて、ＰＣＶバルブの動作が前述した動作に適するようになる。
【0029】
ＰＣＶバルブ２００は、バルブとクランクケースまたはエンジンブロック（図示せず）との間で、様々なツイスト及びロック機構を含む公知の方法により固定することができる。例示的なＰＣＶバルブ３００は、クランクケースに固定するために、入口３０５に近接するねじ部と、固定用リップ３１８と一致するタブとを有する。
【0030】
図５は、クランクケース５００に完全に固定されたＰＣＶバルブ３００の側面図である。ＰＣＶバルブ３００の固定用リップ３１８は、それによってクランクケース５００の外側ボア５０２に押し付けられる。圧縮装置として機能できるＰＣＶバルブ３００にチューブリップ３２０を任意に設けてもよく、ある構成においては、エアインレットライン１０４を可撓性チューブ（図示せず）にする。ＰＣＶバルブ３００は、第１溝３２４内の第１Ｏリング３２２と、第２溝３２８内の第２Ｏリング３２６とを有する。
【0031】
このように、Ｏリング３２２，３２６を適切に取り付けることによって、外側ボア５０２の内面に対してガスシールが形成され、エンジンの動作中にＰＣＶバルブ３００を通過するガスの流れを制御できる。
【0032】
排出ガスのＣＡＲＢ（California Air Resources Board）の基準ないし規制の強化により、ＣＡＲＢの基準では、ＰＣＶバルブがクランクケースまたはエンジンブロックに適切に固定されていないかどうかを判断できるようにする車両診断が求められる。ＰＣＶバルブ３００が適切に固定されていない場合、燃焼ガス、燃料ガス、そして一般的にはブローバイガスが大気中へ直接に通じ、排出ガスをバイパスして、許容できないレベルの炭化水素または燃焼ガスがクランクケースから大気中に放出されることがある。典型的には、例示的なＰＣＶバルブ３００及び図１に示す構成により、ＰＣＶバルブを通るとともに計量装置３０８をバイパスして移動できる、調整されない空気を車両の診断のために検出できる。
【0033】
図６は、この例示的な状態を示し、ＰＣＶバルブの一部がクランクケースから完全に外れた状態の側面図である。図から分かるように、また上述の説明に基づいて、典型的なＰＣＶバルブがクランクケースから部分的または完全に外れると、完全な大気圧がＰＣＶバルブの入口に加えられることがあり、その結果、通常の動作条件中に圧縮ばねによりピントル軸がそのシール位置から少なくとも部分的に移動する。典型的なＰＣＶバルブの動作により、クランクケース内に組み込まれているかどうか、ＰＣＶバルブを通る質量流量を互いに区別できない状態になることがある。
【0034】
本開示によれば、ここで開示されたＰＣＶバルブ３００は、図６に示すように、ＰＣＶバルブ３００がクランクケースから外れた場合に、比較的多量の空気またはガスをＰＣＶバルブの本体に導入できるウィンドウ３３０を有する。つまり、ＰＣＶバルブ３００がクランクケース５００から少なくとも部分的に外れると、第２Ｏリング３２６も同様に外側ボア５０２の内周面に対するシール位置から外れ、空気流がＰＣＶバルブ内に導入されるようにウィンドウ３３０が露出する。したがって、この状態では、エンジンの正常な動作中に生成されるブローバイガスはＰＣＶバルブへ通じるが、ＰＣＶバルブの不適切な動作に起因して周囲へ抜けることがある。
【0035】
さらに悪いことに、ＰＣＶバルブ３００がクランクケース５００から完全に外れると、ブローバイガス及びその他のエンジンガスは、外側ボア５０２から周囲へ直接に通じて、ＰＣＶバルブ３００を全く通過しない。しかし、ウィンドウ３３０が存在するため、このような動作は、少なくともある程度は測定できる空気がＰＣＶバルブ３３０を通過するであろうことが原因で、やはり検出されないであろう。
【0036】
ＰＣＶバルブは、第１端部３３４と第２端部３３６との間で軸心３３４に沿って延びる管状体３３２を有し、管状体３３２は、管状体３３２を通って延びるとともに軸心３３４に直交する中央通路３４４の周りで壁３４２を画定する外径３３８及び内径３４０を有する。計量装置３０８は、第１端部３３４に隣接する中央通路３４４内に固定される。壁３４２は、計量装置３０８と第２端部３３６との間に１つまたは複数のウィンドウ３３０を含み、ウィンドウ３３０は、クランクケース５００からＰＣＶバルブ３００が外れるのを検出するために、壁３４２を通って中央通路３４４に入る空気流路３４６を区画する。ウィンドウ３３０の総面積、またはすべてのウィンドウ３３０の合計面積は、計量装置３０８が最大流量の状態のときに、計量装置３０８内の軸方向の開放面積３４３よりも大きい。つまり、ウィンドウ３３０の総断面積が比較的大きいサイズであるため、本開示によれば、ウィンドウ３３０内に通じるか、ウィンドウ３３０を通過する空気の量が、計量装置３０８を通る気体の全流量を超える。このように、ＰＣＶバルブ３００を通る質量流量が、エンジンの正常な動作条件で発生してＰＣＶバルブ３００を通る任意の質量流量を超えると検出された場合、そのような流れは、明らかに検出可能で且つ区別可能であるだけでなく、ウィンドウ３００を通ったことが分かり、ＰＣＶバルブがクランクケースに適切に装着されずに完全に外れている可能性があるという確証になる。したがって、この例では、軸方向の開放面積３４３は、動作中に流体が流れる軸方向面積に対応し、本実施例では、ピントル軸３０４の外面３４１と、ワッシャまたはシールリング３１６の内面３４５との間にある面積の総計である。しかしながら、本開示によれば、外面３４１と内面３４５との間の面積は単に一例であり、他のＰＣＶバルブの構成では、ＰＣＶバルブの開状態での開放面積の量を異なるように定めてもよい。したがって、本開示によれば、ウィンドウ３３０の総断面積は、ＰＣＶバルブがクランクケースから外れたり、壊れたり、またはそれ以外でクランクケースにシールされない状態になったりすると、適切に機能しているＰＣＶバルブの最大流量での面積を超えて、過剰な量のガスの流れがそこを通過して過剰な質量流量として検出できる。
【0037】
計量装置３０８は、計量装置１５のピントル軸３０４とピントルシート３２を流れて通過する空気の量を制限して制御する。スプリング３６は、エアインテークとクランクケースとの間の圧力差から、その圧力差の力でスプリング３６がピントル軸３８の動きを規制してエアインテークに対してエンジン及びクランクケース内の計量装置１５を開閉するときに必要な力を定める。図示されたＰＣＶバルブ１０における計量装置１５は、管状体１６の第１端部１８に隣接して配置されている。第１端部１８の近くに配置された追加のスナップリング４０または他の既知の方法または留め具により、計量装置１５内のピントル軸３８及びスプリング３６を固定できる。
【0038】
このように、脱落状態の図６では、ウィンドウ３３０により、計量されず規制されていない空気が流れることが可能になり、その空気は、現在のＯＢＤII及びエアインテーク内のエンジンコントローラの空気センサが問題を検出して運転者に通知するのに十分に多い量である。規制されていない空気の流れに起因するＯＢＤII及びエンジンコントローラは、ＰＣＶバルブの接続の診断及び検出に関するＣＡＲＢ基準に従うために、確実にエラーを警告し、空気の遮断または漏れを警告できる。
【0039】
本開示によれば、ウィンドウ３３０は、任意の数の開口部を有することができ、一実施例では、少なくとも２つの別々の、複数の開口部を有する。一つの例によれば、各ウィンドウ３３０は形状が長方形である。長方形の形状は、ウィンドウ３３０の軸方向領域で利用可能な空間の量が限られていて、開放された空間の量が最大になることによって、欠陥のあるＰＣＶバルブの取り付けを最も効率的に示すことができるために有利である。さらに、円形、長円形、または楕円形のウィンドウは、ＰＣＶバルブへの流量を制限することがあり、軸方向に無駄なスペースが生じる可能性がある。言い換えると、ウィンドウスペースを最大限の量にするために、１つの例では、形状が長方形のウィンドウを用いることが望ましく、その理由は、１つのウィンドウと次のウィンドウとの間の壁のスペースを最小限にでき、それによってＰＣＶバルブで利用可能な所定の軸方向のスペースにおいて、ウィンドウの開口部の合計量を最大にすることができるからである。
【0040】
一例では、ウィンドウの総面積は、第２端部３３６の近傍の内径の断面積と同じかそれより大きい。この態様では、空気の通過のために露出したウィンドウの面積が大きすぎることに起因してこの最大の空気流れが検出された場合に、取り付けが適切でないＰＣＶバルブが検出システムに容易に検出されるように、検出システムを明確かつ容易に較正できる。
【0041】
一例では、ウィンドウ３３０は、開口部３４６の総面積が第２端部３３６の近傍の内径の断面積よりも大きくなるように、管状体の軸方向の距離に沿って定められた１つの開口部３４６のみを有する。したがって、図３のＰＣＶバルブ３００の斜視図では複数のウィンドウ３３０が示されているのに対し、一例では図４のように１つのウィンドウ３４６のみが示されている。例えば、特定のエンジンの適用における各ウィンドウ３３０は、軸３３４に沿った高さ３３１を７．８５ｍｍまでにし、軸３３４に直角に且つ管状体３３２の外面３３５に沿って測定される幅３３３を７．８３ｍｍまでにすることができる。この例の管状体３３２は、管状体３３２を貫通し、軸方向の開口部３４３において内径が１１．５ｍｍの中央通路３４４を有する。この例では、各ウィンドウ３３０の開口面積は、６１．４７ｍｍ２（すなわち、７．８５ｍｍ×７．８３ｍｍ）である。中央通路３４４は、直径が１１．５ｍｍ、断面積が１０３．８７ｍｍ２（すなわち、Ａ＝π・Ｘ・（１１．５／２）２ｍｍ２）であり、その結果、全てのウィンドウ３３０を合計した開口部３４６の総面積の比率は、この例４では２４５．８８ｍｍ２（すなわち、６１．４７ｍｍ２×４）であり、これは第２端部３３６の近傍の中央通路３４４の断面積よりも大きく、面積比で２．３７（すなわち、２４５．８８ｍｍ２／１０３．８７ｍｍ２）となる。管状体３３２の周囲に間隔をあけたウィンドウ３３０を有するＰＣＶバルブは、ＰＣＶバルブのどれかが外れてしまったことを判断するために空気センサの各用途と感度に応じて比率を調整できる。他の用途及び本開示によれば、面積比は、２とほぼ同じかそれよりも大きく、それによって、オペレータに解決すべきエラーまたは問題として警告するための検出システムによって検出可能な、ＰＣＶバルブを通る十分かつスムーズな流れを確保している。
【0042】
本開示によれば、ポジティブクランクケースベンチレーション（ＰＣＶ）バルブの製造方法は、第１端部と第２端部との間で軸心に沿って延びる管状体であって該管状体を通って延びる中央通路の周りの壁を画定するとともに軸心に直交する外径及び内径を有する管状体を準備するステップと、中央通路内で第１端部に近接して計量装置を固定するステップと、計量装置と第２端部との間の壁にウィンドウを配置するステップであって、ウィンドウが、クランクケースからＰＣＶバルブが外れたことを検出するために壁を通って中央通路に入る空気流路を区画し、ウィンドウの総面積が、計量装置が最大流量の状態にあるときに計量装置内の軸方向の開放面積よりも大きいステップとを有する。
【0043】
図７～１３は、例示的なＰＣＶバルブ及びクランクケース内のＰＣＶバルブに固有のデザイン、形状、及び装飾的な外観を明確にするものである。図７は、例示的なＰＣＶバルブの装飾的なデザインの斜視図である。図８は、例示的なＰＣＶバルブの装飾的なデザインを示す正面図である。図９は、例示的なＰＣＶバルブの装飾的なデザインを示す背面図である。図１０は、例示的なＰＣＶバルブの装飾的なデザインを示す左側面図である。図１１は、例示的なＰＣＶバルブの装飾的なデザインを示す右側面図である。図１２は、例示的なＰＣＶバルブの装飾的なデザインを示す平面図である。図１３は、例示的なＰＣＶバルブの装飾的なデザインを示す底面図である。
【0044】
例示的な図は、先に説明した例に限定されない。むしろ、例示的な図のアイデアを用いることにより保護範囲に含まれる複数の変更や修正が可能である。このように、上記の説明は例示を目的としたものであり、制限的なものではないことを理解されたい。例示的なバルブ、ウィンドウ、シール、及び空気流量は、バルブの外れの検出が動作に重要である他の車両、排気ガス、及び空気または真空システムに使用できる。バルブ本体とウィンドウの配置により、空気が計量されずに通過して検出された量になるか、またはウィンドウを通る調節されていない空気の流れをエンジンコントローラが補正できないためにエラーコードが発生する可能性がある。上記の例では流体は空気であるが、このようなバルブは、他の媒体、流体、及び気体で使用でき、エンジンブロックからのパージ空気は、バルブ内の計量装置をバイパスするためのバルブ本体とウィンドウの通路構成の１つの適用例に過ぎない。
【0045】
本明細書に記載されたプロセス、システム、方法、経験則などに関し、これらのプロセスなどのステップは、特定順序のシーケンスにより生じるものとして説明したが、そのようなプロセスは、記載されたステップを本明細書に記載された順序以外の順序で実行しても実施できる。さらに、特定のステップを同時に実行でき、他のステップを追加でき、または本明細書に記載された特定のステップを省略できる。言い換えると、本明細書のプロセスの記述は、特定の実施形態を説明するために用いられており、特許請求の範囲に記載された発明を限定する解釈をしてはならない。
【0046】
このように、上記の説明は例示であり、制限的ではないことを理解されたい。示された例以外の多くの実施形態及び応用は、上記の説明を読むことで理解されるであろう。本発明の範囲は、上記の説明を参照するのではなく、むしろ添付の特許請求の範囲に準拠して、そのような特許請求の範囲に権利が与えられる均等物の全ての範囲と共に定められるべきである。本明細書で論じた技術が将来的に発展して、開示されたシステム及び方法がそのような将来の実施形態に組み込まれることが見込まれるとともに意図されている。要するに、本発明は修正及び変形が可能であり、特許請求の範囲によってのみ制限されることを理解されたい。
【0047】
特許請求の範囲で使用されるすべての用語は、本明細書で明確な逆の記載がない限り、最も広い合理的な解釈であると当業者に理解される通常の意味を表すためのものである。特に、英文明細書における「ａ」、「ｔｈｅ」などの単数形の冠詞の使用は、請求項に明確な逆の限定が記載されていない限り、示された要素の１つまたは複数を表すと読むべきである。
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
