特許 7112297 エンジン

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-07-26

(45)【発行日】2022-08-03

(54)【発明の名称】エンジン

(51)【国際特許分類】

   F01M 13/00 20060101AFI20220727BHJP

【ＦＩ】

F01M13/00 E

F01M13/00 J

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2018173348

(22)【出願日】2018-09-18

(65)【公開番号】P2020045788

(43)【公開日】2020-03-26

【審査請求日】2021-08-02

(73)【特許権者】

【識別番号】000005348

【氏名又は名称】株式会社ＳＵＢＡＲＵ

(74)【代理人】

【識別番号】110000936

【氏名又は名称】特許業務法人青海特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】斉藤 猛

【審査官】中田 善邦

(56)【参考文献】

【文献】独国特許出願公開第１０２０１６２２２１１７（ＤＥ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－１１５５８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０４６２４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１９１７９０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０１Ｍ １１／００－１３／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

排気通路に設けられたフィルタと、
クランク室と吸気通路とを連通する第１ブローバイ通路と、
前記第１ブローバイ通路に設けられ、前記クランク室の圧力と、前記排気通路のうち、前記フィルタより上流の圧力との差圧に応じて開弁する第１開閉弁と、
を備えるエンジン。

【請求項2】

前記第１開閉弁は、前記差圧により移動する弁体を有する請求項１に記載のエンジン。

【請求項3】

前記差圧に応じて前記第１開閉弁を閉弁させる第１アクチュエータを備える請求項１に記載のエンジン。

【請求項4】

前記クランク室と、前記吸気通路における前記第１ブローバイ通路との接続部位よりも上流の部位とを連通する第２ブローバイ通路と、
前記第２ブローバイ通路に設けられ、前記差圧に応じて開弁する第２開閉弁と、
を備える請求項１から３のいずれか１項に記載のエンジン。

【請求項5】

前記第２開閉弁は、前記差圧により移動する弁体を有する請求項４に記載のエンジン。

【請求項6】

前記差圧に応じて前記第２開閉弁を閉弁させる第２アクチュエータを備える請求項４に記載のエンジン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エンジンに関する。

【背景技術】

【0002】

エンジンでは、ピストンとシリンダの隙間からクランクケースに漏出するブローバイガスが生じることがある。そこで、特許文献１に記載のように、クランクケースと吸気通路を連通するブローバイ通路が設けられたエンジンが開発された。ブローバイガスは、ブローバイ通路を介してクランクケースから吸気通路に還流する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１０－０９６１５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、排気通路にはフィルタが設けられる。フィルタの詰まり具合によっては、排気ガスが排気通路に流出し難く、燃焼室の圧力が下がり難くなる。その結果、ブローバイガスが増加してしまう。そのため、ブローバイガスの増加を抑制する技術の開発が希求される。

【0005】

そこで、本発明は、ブローバイガスの増加を抑制することができるエンジン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】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明によるエンジンは、排気通路に設けられたフィルタと、クランク室と吸気通路とを連通する第１ブローバイ通路と、第１ブローバイ通路に設けられ、クランク室の圧力と、排気通路のうち、フィルタより上流の圧力との差圧に応じて開弁する第１開閉弁と、を備える。

【0007】

第１開閉弁は、差圧により移動する弁体を有してもよい。

【0008】

差圧に応じて第１開閉弁を閉弁させる第１アクチュエータを備えてもよい。

【0009】

クランク室と、吸気通路における第１ブローバイ通路との接続部位よりも上流の部位とを連通する第２ブローバイ通路と、第２ブローバイ通路に設けられ、差圧に応じて開弁する第２開閉弁と、を備えてもよい。

【0010】

第２開閉弁は、差圧により移動する弁体を有してもよい。

【0011】

差圧に応じて第２開閉弁を閉弁させる第２アクチュエータを備えてもよい。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、ブローバイガスの増加を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】エンジンの構成を示す概略図である。

【図2】第１開閉弁の開弁を説明するための図である。

【図3】第２開閉弁の開弁を説明するための図である。

【図4】変形例を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

【0015】

図１は、エンジン１の構成を示す概略図である。図１に示すように、エンジン１は、複数のシリンダ２が対向して配される水平対向エンジンである。ただし、エンジン１は、水平対向エンジンに限らない。

【0016】

シリンダ２内には、ピストン３が配される。ピストン３には、コネクティングロッド４の一端が連結される。コネクティングロッド４の他端は、クランクシャフト５に連結される。クランクシャフト５は、クランク室６内の不図示の軸受に回転自在に軸支される。

【0017】

シリンダ２のうち、クランクシャフト５と反対側の端部には、シリンダヘッド７が設けられる。シリンダヘッド７には、吸気ポート７ａおよび排気ポート７ｂが形成される。吸気ポート７ａおよび排気ポート７ｂは、シリンダヘッド７を、シリンダヘッド７の内側（燃焼室８側）から外側まで貫通する。

【0018】

吸気ポート７ａには、インテークマニホールドを含んで構成される吸気通路９が連通する。吸気通路９には、上流側から順に、エアクリーナ１０、スロットルバルブ１１が設けられる。

【0019】

排気ポート７ｂには、エキゾーストマニホールドを含んで構成される排気通路１２が連通する。排気通路１２には、上流から順に、フィルタ１３、マフラ１４が設けられる。フィルタ１３は、例えば、パティキュレートフィルタで構成され、排気ガス中の煤やアッシュを捕集する。

【0020】

第１ブローバイ通路２０は、クランク室６と、吸気通路９とを連通する。第１ブローバイ通路２０は、吸気通路９のうち、スロットルバルブ１１の下流側に接続される。第１ブローバイ通路２０には、上流側から順に、第１開閉弁３０、ＰＣＶ４０（Positive Crankcase Ventilation）が設けられる。ＰＣＶ４０は、第１ブローバイ通路２０側の圧力と、吸気通路９側の圧力との差圧に応じて開閉する。

【0021】

第１開閉弁３０は、ケーシング３１、弁体３２、バネ３３を有する。弁体３２は、例えば、ダイヤフラムで構成される。ケーシング３１の内部は、弁体３２によって第１室３４および第２室３５に仕切られる。バネ３３は、第１室３４に配される。バネ３３は、弁体３２を第２室３５側に押圧する。

【0022】

第１室３４は、第１ブローバイ通路２０の一部を構成する。第１室３４には、第１ブローバイ通路２０のうち、下流側を構成する配管２１の一端が突出する。図１に示す例では、配管２１の一端は、弁体３２によって閉じられている。

【0023】

第２室３５には、連通路５０が連通する。連通路５０は、排気通路１２のうち、フィルタ１３よりも上流に接続される。ここで、排気通路１２に触媒が設けられる場合、連通路５０は、排気通路１２のうち、触媒よりも上流に接続されてもよいし、触媒よりも下流に接続されてもよい。

【0024】

第２ブローバイ通路６０は、クランク室６と、吸気通路９とを連通する。第２ブローバイ通路６０は、吸気通路９のうち、スロットルバルブ１１の上流側に接続される。すなわち、第２ブローバイ通路６０は、第１ブローバイ通路２０の吸気通路９との接続部位よりも、吸気通路９の上流側に接続される。第２ブローバイ通路６０には、第２開閉弁７０が設けられる。

【0025】

第２開閉弁７０は、第１開閉弁３０と同様、ケーシング７１、弁体７２、バネ７３を有する。弁体７２は、例えば、ダイヤフラムで構成される。ケーシング７１の内部は、弁体７２によって第１室７４および第２室７５に仕切られる。バネ７３は、第１室７４に配される。バネ７３は、弁体７２を第２室７５側に押圧する。バネ７３の押圧力（弾性係数）は、第１開閉弁３０のバネ３３の押圧力よりも小さい。

【0026】

第１室７４は、第２ブローバイ通路６０の一部を構成する。第１室７４には、第２ブローバイ通路６０のうち、下流側を構成する配管６１の一端が突出する。図１に示す例では、配管６１の一端は、弁体７２によって閉じられている。

【0027】

第２室７５には、連通路５０が連通する。連通路５０は、上記の第１開閉弁３０の第２室３５側と、第２開閉弁７０の第２室７５側とに分岐する。２つの第２室３５、７５の圧力は、それぞれ、排気通路１２のうち、フィルタ１３よりも上流の排気ガスの圧力（以下、背圧という）となっている。

【0028】

ところで、フィルタ１３が煤やアッシュによって詰まると、背圧が上昇する。背圧が上昇すると、排気ガスが排気通路１２に流出し難く、燃焼室８の圧力が下がり難くなる。その結果、ブローバイガスが増加してしまう。そこで、エンジン１には、第１開閉弁３０、第２開閉弁７０が設けられる。

【0029】

図１に示す状態では、第１開閉弁３０、第２開閉弁７０は、いずれも閉弁している。そのため、クランク室６内に流出したブローバイガスは、第１ブローバイ通路２０、第２ブローバイ通路６０から吸気通路９に還流することなく、クランク室６内に留まる。その結果、クランク室６の圧力が上昇する。

【0030】

クランク室６の圧力が上昇すると、クランク室６の圧力と燃焼室８の圧力との差圧が小さくなり、燃焼室８からクランク室６内に流出するブローバイガスが減少する。

【0031】

そして、クランク室６の圧力が上昇して、背圧に近づく。弁体３２に作用する、第１室３４側の圧力（すなわち、クランク室６の圧力）による力と、バネ３３の押圧力との和が、第２室３５の背圧による力を超えると、弁体３２が移動して配管２１の一端から離隔する。

【0032】

図２は、第１開閉弁３０の開弁を説明するための図である。図２に示すように、弁体３２が配管２１の一端から離隔して第１開閉弁３０が開弁すると、クランク室６内のブローバイガスは、第１ブローバイ通路２０を通って吸気通路９に還流する。

【0033】

クランク室６内の圧力が減少し、弁体３２に作用する、第１室３４側の圧力による力と、バネ３３の押圧力との和が、第２室３５の背圧による力未満となると、弁体３２が配管２１の一端に当接して、第１開閉弁３０が閉弁する（図１参照）。

【0034】

このように、第１開閉弁３０は、クランク室６の圧力と、第２室３５の圧力との差圧に応じて開弁する。具体的に、第１開閉弁３０は、クランク室６の圧力から第２室３５の圧力を引いた差圧が第１閾値を超えると開弁する。ここで、第１閾値は、バネ３３の押圧力によって定まる。こうして、クランク室６の圧力は、第１開閉弁３０によって調圧される。そのため、上記のように、クランク室６の圧力と燃焼室８の圧力との差圧が小さくなり、フィルタ１３がない構成と大凡同等にまで差圧が抑制される。その結果、燃焼室８からクランク室６内に流出するブローバイガスが減少する。ブローバイガスの減少に伴い、フィルタ１３にアッシュが堆積し難くなる。そのため、フィルタ１３を小型化するなど、コストを削減することができる。また、フィルタ１３の交換周期が長くなり、ユーザの負担を抑制することができる。

【0035】

上記のように、第２開閉弁７０のバネ７３は、第１開閉弁３０のバネ３３よりも押圧力が小さい。そのため、図２では、第１開閉弁３０が開弁しても、第２開閉弁７０は、開弁しない状態となっている。

【0036】

クランク室６内の圧力が上昇し、第１ブローバイ通路２０だけでは、ブローバイガスの還流量が不足する場合がある。この場合、第１ブローバイ通路２０の圧力損失分だけ、一時的にクランク室６の圧力が高まる。このとき、第２開閉弁７０が作動する。

【0037】

図３は、第２開閉弁７０の開弁を説明するための図である。クランク室６の圧力が上昇し、弁体７２に作用する、第１室７４側の圧力による力と、バネ７３の押圧力との和が、第２室７５の背圧による力を超えると、図３に示すように、弁体７２が移動して配管６１の一端から離隔する。こうして、第２開閉弁７０が開弁する。クランク室６内のブローバイガスは、第１ブローバイ通路２０および第２ブローバイ通路６０を通って吸気通路９に還流する。

【0038】

このように、第２開閉弁７０は、クランク室６の圧力と、第２室７５の圧力との差圧に応じて開弁する。具体的に、第２開閉弁７０は、クランク室６の圧力から第２室７５の圧力を引いた差圧が第２閾値を超えると開弁する。ここで、第２閾値は、バネ７３の押圧力によって定まり、第１閾値よりも大きい。こうして、クランク室６の圧力は、第１開閉弁３０および第２開閉弁７０によって調圧される。第２ブローバイ通路６０および第２開閉弁７０を設けることで、ブローバイガスの流量が多い場合にも対応可能となる。

【0039】

第１開閉弁３０、第２開閉弁７０は、第２室３５、７５の圧力からクランク室６の圧力を引いた差圧に応じて機械的に開閉するものである。そのため、構造を簡略化することが可能となる。

【0040】

図４は、変形例を説明するための図である。図４に示すように、変形例のエンジン１ａには、上述した機械式の第１開閉弁３０、第２開閉弁７０の代わりに、電動式の第１開閉弁１３０、第２開閉弁１７０が設けられている。第１開閉弁１３０は、第１ブローバイ通路２０に設けられ、第１アクチュエータ１３２によって作動し、第１ブローバイ通路２０を開閉する。第２開閉弁１７０は、第２ブローバイ通路６０に設けられ、第２アクチュエータ１７２によって作動し、第２ブローバイ通路６０を開閉する。

【0041】

クランク室６には、圧力センサＳａが設けられる。圧力センサＳａは、クランク室６の圧力を示す信号をＥＣＵ１００に出力する。排気通路１２のうち、フィルタ１３の上流には、圧力センサＳｂが設けられる。圧力センサＳｂは、背圧を示す信号をＥＣＵ１００に出力する。

【0042】

ＥＣＵ１００は、圧力センサＳａ、Ｓｂからの信号に基づき、クランク室６の圧力から背圧を引いた差圧を導出する。ＥＣＵ１００は、導出された差圧が第１閾値を超えると、第１アクチュエータ１３２を制御して第１開閉弁１３０を開弁させる。ＥＣＵ１００は、導出された差圧が第１閾値以下であると、第１アクチュエータ１３２を制御して第１開閉弁１３０を閉弁させる。このように、第１アクチュエータ１３２は、導出された差圧に応じて第１開閉弁１３０を開閉する。

【0043】

ＥＣＵ１００は、導出された差圧が第２閾値を超えると、第２アクチュエータ１７２を制御して第２開閉弁１７０を開弁させる。ＥＣＵ１００は、導出された差圧が第２閾値以下であると、第２アクチュエータ１７２を制御して第２開閉弁１７０を閉弁させる。このように、第２アクチュエータ１７２は、導出された差圧に応じて第２開閉弁１７０を開閉する。

【0044】

このように、電動式の第１開閉弁１３０、第２開閉弁１７０を用いる場合、例えば、運転条件などに応じ、第１閾値や第２閾値を容易に変更できる。

【0045】

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【0046】

例えば、上述した実施形態および変形例では、第２ブローバイ通路６０、第２開閉弁７０、１７０が設けられる場合について説明した。しかし、第２ブローバイ通路６０、第２開閉弁７０、１７０は必須の構成ではない。

【産業上の利用可能性】

【0047】

本発明は、エンジンに利用できる。

【符号の説明】

【0048】

１、１ａ エンジン
６ クランク室
９ 吸気通路
１２ 排気通路
１３ フィルタ
２０ 第１ブローバイ通路
３０、１３０ 第１開閉弁
３２ 弁体
６０ 第２ブローバイ通路
７０、１７０ 第２開閉弁
７２ 弁体
１３２ 第１アクチュエータ
１７２ 第２アクチュエータ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】