特許 7729295 内燃機関のブローバイガス還流装置

(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】2025-08-18

(45)【発行日】2025-08-26

(54)【発明の名称】内燃機関のブローバイガス還流装置

(51)【国際特許分類】

   F01M 13/00 20060101AFI20250819BHJP

【ＦＩ】

F01M13/00 E

F01M13/00 M

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2022146232

(22)【出願日】2022-09-14

(65)【公開番号】P2024041416

(43)【公開日】2024-03-27

【審査請求日】2024-07-24

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110004370

【氏名又は名称】弁理士法人片山特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】三浦 健史

【審査官】家喜 健太

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－１８３７３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０４４７４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２７８５４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６３－１９０５３９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０２１－１１３５２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１６１１８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２１８６５４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０１Ｍ １３／００

Ｇ０１Ｌ １９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

過給機を備えた内燃機関のブローバイガス還流装置において、
前記内燃機関のヘッドカバーに連通した第１連通口、前記過給機のコンプレッサよりも上流側で吸気通路に連通した第２連通口、及び第３連通口、を有したオイルセパレータと、
前記第３連通口に連通した副室を画定したケースと、
前記副室内の圧力を検出する圧力センサと、
を備え、
前記第２連通口と前記第３連通口との間の直線距離は、前記第１連通口と前記第２連通口との間の直線距離よりも長く、且つ前記第１連通口と前記第３連通口との間の直線距離よりも長く、
前記第２連通口は、前記第１連通口よりも前記オイルセパレータの長手方向の一方側に位置し、
前記第３連通口は、前記第１連通口よりも前記オイルセパレータの長手方向の他方側に位置し、
前記第１連通口と前記第２連通口との間の直線距離は、前記第１連通口と前記第３連通口との間の直線距離よりも長く、
前記第３連通口と前記副室とを連通した第１連通管と、
前記ケースと前記圧力センサとを連通した第２連通管と、を備え、
前記内燃機関は、４気筒エンジンであり、
前記オイルセパレータは、略直方体状に形成され、
前記オイルセパレータの前記長手方向は、前記内燃機関のクランク軸と略平行であり、
前記第２連通口は、前記第１連通口と前記長手方向に離れており、
前記第３連通口は、前記第１連通口と前記長手方向に離れており、
前記第３連通口の径の大きさは、前記第１連通口の径の大きさよりも小さく且つ前記第２連通口の径の大きさよりも小さく、
前記第２連通口は、前記第１連通口と前記長手方向に直交する方向で離れており、
前記第３連通口は、前記第１連通口と前記長手方向に直交する前記方向で離れている、内燃機関のブローバイガス還流装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内燃機関のブローバイガス還流装置に関する。

【背景技術】

【0002】

大気側セパレータと圧力センサとを、副室を介して連通させることにより、ブローバイガスの流れの影響を抑制してブローバイガスの圧力を検出することができる（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０２１－１１３５２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら副室の容積に対してブローバイガスの流量が大きい場合には、ブローバイガスの流れにより圧力センサによる圧力の検出精度が低下するおそれがある。

【0005】

そこで本発明は、ブローバイガスの圧力の検出精度の低下が抑制された内燃機関のブローバイガス還流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】

【0006】

上記目的は、過給機を備えた内燃機関のブローバイガス還流装置において、前記内燃機関のヘッドカバーに連通した第１連通口、前記過給機のコンプレッサよりも上流側で吸気通路に連通した第２連通口、及び第３連通口、を有したオイルセパレータと、前記第３連通口に連通した副室を画定したケースと、前記副室内の圧力を検出する圧力センサと、備え、前記第２連通口と前記第３連通口との間の直線距離は、前記第１連通口と前記第２連通口との間の直線距離よりも長く、且つ前記第１連通口と前記第３連通口との間の直線距離よりも長く、前記第２連通口は、前記第１連通口よりも前記オイルセパレータの長手方向の一方側に位置し、前記第３連通口は、前記第１連通口よりも前記オイルセパレータの長手方向の他方側に位置し、前記第１連通口と前記第２連通口との間の直線距離は、前記第１連通口と前記第３連通口との間の直線距離よりも長く、前記第３連通口と前記副室とを連通した第１連通管と、前記ケースと前記圧力センサとを連通した第２連通管と、を備え、前記内燃機関は、４気筒エンジンであり、前記オイルセパレータは、略直方体状に形成され、前記オイルセパレータの前記長手方向は、前記内燃機関のクランク軸と略平行であり、前記第２連通口は、前記第１連通口と前記長手方向に離れており、前記第３連通口は、前記第１連通口と前記長手方向に離れており、前記第３連通口の径の大きさは、前記第１連通口の径の大きさよりも小さく且つ前記第２連通口の径の大きさよりも小さく、前記第２連通口は、前記第１連通口と前記長手方向に直交する方向で離れており、前記第３連通口は、前記第１連通口と前記長手方向に直交する前記方向で離れている、内燃機関のブローバイガス還流装置によって達成できる。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、ブローバイガスの圧力の検出精度の低下が抑制された内燃機関のブローバイガス還流装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、エンジンの概略構成図である。

【図2】図２Ａ及び図２Ｂは、大気側セパレータの概略構成図である。

【図3】図３Ａ及び図３Ｂは、過給運転状態での大気側セパレータ内でのブローバイガスの流れを示した概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

［エンジンの概略構成］
図１は、エンジン１０の概略構成図である。エンジン１０は、火花点火式の４気筒ガソリンエンジンであり、内燃機関の一例であるが、これに限定されず、４気筒以外であってもよく、例えば圧縮着火式のディーゼルエンジンなど他の方式のエンジンであってもよい。

【0013】

エンジン１０は、機関本体１１、ヘッドカバー１２、クランクケース１３、ピストン１４、燃焼室１５、吸気通路１６、過給機２０、インタークーラ２２、及びスロットルバルブ２４を備えている。機関本体１１は、シリンダ１１ａ、シリンダ１１ａの上方に設けられたヘッドカバー１２、及びシリンダ１１ａの下方に設けられたクランクケース１３を有している。ピストン１４は、シリンダ１１ａの燃焼室１５内を往復動する。機関本体１１の各気筒には、吸気通路１６が吸気マニホールド１６ａを介して接続されている。

【0014】

エアクリーナ１７は、吸気通路１６の入口部分の近傍に取り付けられている。過給機２０のコンプレッサ２０ａは、吸気通路１６におけるエアクリーナ１７の下流に設置され、吸入空気を圧縮する。コンプレッサ２０ａは、排気通路に配置されたタービン２０ｂと連結軸を介して一体的に連結されている。

【0015】

インタークーラ２２は、吸気通路１６におけるコンプレッサ２０ａの下流に設置され、過給された空気を冷却する。電子制御式のスロットルバルブ２４は、インタークーラ２２の下流に設けられている。スロットルバルブ２４の下流には、吸気マニホールド１６ａが配置されている。

【0016】

シリンダ１１ａとヘッドカバー１２内に、ブローバイガス案内通路３１が設けられている。このブローバイガス案内通路３１は、シリンダ１１ａ及びヘッドカバー１２内を貫通して形成され、クランクケース１３内とメインセパレータ４３とを連通しており、クランクケース１３内に存在するブローバイガスをメインセパレータ４３に導く。また、メインセパレータ４３には連通口４３１が設けられており、ヘッドカバー１２とメインセパレータ４３とを連通しており、ヘッドカバー１２の内部空間に存在するブローバイガスをメインセパレータ４３に導く。

【0017】

ブローバイガスは、ブローバイガス案内通路３１を介してメインセパレータ４３に導かれ、メインセパレータ４３でオイルミストが分離されたブローバイガスは、メインセパレータ４３と吸気マニホールド１６ａとを連通するブローバイガス還流通路３６によって、吸気マニホールド１６ａに還流される。

【0018】

ブローバイガス還流通路３６のメインセパレータ４３側の端部には、ＰＣＶ（Positive Crankcase Ventilation）バルブ３８が設置されている。ＰＣＶバルブ３８は、その上流側であるヘッドカバー１２の内部空間とその下流側である吸気マニホールド１６ａとの差圧に応じて作動する差圧作動弁として構成されている。このようなＰＣＶバルブ３８によって、吸気マニホールド１６ａに還流するブローバイガスの流量が調整されるとともに、ヘッドカバー１２の内部空間へのブローバイガスの逆流が防止される。

【0019】

ヘッドカバー１２の内部空間とコンプレッサ２０ａの上流側であってエアクリーナ１７の下流側の吸気通路１６とを連通する新気導入通路３４が設けられている。より具体的には、新気導入通路３４は、吸気通路１６と、後述するブローバイガス還流装置４に含まれる大気側セパレータ４４とを連通している。大気側セパレータ４４には第１連通口４４１が設けられており、大気側セパレータ４４とヘッドカバー１２の内部空間を連通している。更に新気案内通路３３が、ヘッドカバー１２内とクランクケース１３内とを連通している。よって、新気導入通路３４、大気側セパレータ４４、新気案内通路３３によって、吸気通路１６を通過する新気を、ヘッドカバー１２の内部空間とクランクケース１３に導入する。

【0020】

エンジン１０が自然吸気状態で運転されている場合、スロットルバルブ２４よりも下流側である燃焼室１５や吸気マニホールド１６ａ内は負圧となり、コンプレッサ２０ａよりも上流側の吸気通路１６は大気圧となる。このため新気が新気導入通路３４、大気側セパレータ４４、ヘッドカバー１２、新気案内通路３３、及びクランクケース１３に流れる。またブローバイガスは、クランクケース１３やヘッドカバー１２からメインセパレータ４３、及びブローバイガス還流通路３６を介して吸気マニホールド１６ａに戻される。メインセパレータ４３では、ブローバイガスからオイル成分が分離される。このようにしてブローバイガスが吸気マニホールド１６ａから燃焼室１５内に供給され、ブローバイガスを燃焼させることができる。

【0021】

エンジン１０が過給運転状態で運転されている場合、コンプレッサ２０ａの下流側である燃焼室１５や吸気マニホールド１６ａ内は正圧となり、コンプレッサ２０ａよりも上流側の吸気通路１６は負圧となる。このためブローバイガスはクランクケース１３から、ブローバイガス案内通路３１、メインセパレータ４３、ヘッドカバー１２、大気側セパレータ４４、新気導入通路３４を順に流れてコンプレッサ２０ａよりも上流側の吸気通路１６に逆流する。大気側セパレータ４４では、ブローバイガスからオイル成分が分離される。このようにしてブローバイガスが燃焼室１５内に供給され、ブローバイガスを燃焼させることができる。

【0022】

［ブローバイガス還流装置の概略構成］
ブローバイガス還流装置４は、大気側セパレータ４４、第１連通管５１、第２連通管５２、ケース６０、及び圧力センサ７０を有している。大気側セパレータ４４は、オイルセパレータの一例である。大気側セパレータ４４は、第１連通口４４１、第２連通口４４２、及び第３連通口４４３を含む。第１連通口４４１は、ヘッドカバー１２内と連通している。第２連通口４４２は、新気導入通路３４と連通している。第３連通口４４３は、第１連通管５１、ケース６０、及び第２連通管５２を介して圧力センサ７０と連通している。ケース６０は、副室６１を画定する。ケース６０は、図１では模式的に示しているが実際にはヘッドカバー１２の上面に固定されている。

【0023】

大気側セパレータ４４に圧力センサ７０が直接取り付けられているわけではなく、大気側セパレータ４４に連通した副室６１を介して圧力センサ７０が取り付けられている。詳細には、ケース６０の副室６１が第１連通管５１を介して大気側セパレータ４４に連通しており、圧力センサ７０は第２連通管５２を介してケース６０の副室６１に連通している。このため圧力センサ７０は、大気側セパレータ４４内でのブローバイガスの流れの影響を受けにくい位置に設けられており、ブローバイガスの流れの影響による圧力センサ７０の検出精度の低下が抑制されている。

【0024】

［大気側セパレータの概略構成］
大気側セパレータ４４の構成について説明する。図２Ａ及び図２Ｂは、大気側セパレータ４４の概略構成図である。図２Ａは、大気側セパレータ４４をエンジン１０の側方から見た模式図である。図２Ｂは、大気側セパレータ４４をエンジン１０の上方から見た模式図である。図２Ａ及び図２Ｂでは、紙面の水平方向が大気側セパレータ４４の長手方向となる。大気側セパレータ４４は、略直方体状に形成されている。大気側セパレータ４４の長手方向がエンジン１０のクランク軸と略平行となるように、大気側セパレータ４４はヘッドカバー１２に取り付けられている。

【0025】

図２Ａ及び図２Ｂでは、直線距離Ｌ１２、Ｌ１３、及びＬ２３を示している。直線距離Ｌ１２は、第１連通口４４１の中心と第２連通口４４２の中心との間の直線距離を示す。直線距離Ｌ１３は、第１連通口４４１の中心と第３連通口４４３の中心との間の直線距離を示す。直線距離Ｌ２３は、第２連通口４４２の中心と第３連通口４４３の中心との間の直線距離を示す。直線距離Ｌ１２、Ｌ１３、及びＬ２３のうち、直線距離Ｌ２３が最も長くなるように第１連通口４４１、第２連通口４４２、及び第３連通口４４３の位置が設定されている。

【0026】

図３Ａ及び図３Ｂは、過給運転状態での大気側セパレータ４４内でのブローバイガスの流れを示した概略構成図である。図３Ａ及び図３Ｂはそれぞれ図２Ａ及び図２Ｂに対応している。このように第２連通口４４２と第３連通口４４３との間の直線距離が長く確保されていることにより、第１連通口４４１から第２連通口４４２へのブローバイガスの流れる領域から第３連通口４４３が離れている。このため、例えば第１連通口４４１から第２連通口４４２へのブローバイガスの流量が副室６１の容積よりも大きい場合であっても、第３連通口にブローバイガスが流れることが抑制される。これにより、ブローバイガスの流れによる圧力センサ７０の検出精度の低下を抑制することができる。

【0027】

また、第２連通口４４２は、第１連通口４４１よりも大気側セパレータ４４の長手方向の一方側（図２Ａにおいては左側）に位置している。これに対して第３連通口４４３は、第１連通口４４１よりも大気側セパレータ４４の長手方向の他方側（図２Ａにおいては右側）に位置している。このような構成によっても、第１連通口４４１から第２連通口４４２へ流れるブローバイガスが第３連通口４４３に流れることが抑制され、圧力センサ７０の検出精度の低下を抑制することができる。

【0028】

尚、第１連通口４４１と第２連通口４４２との間の直線距離Ｌ１２は、第１連通口４４１と第３連通口４４３との間の直線距離Ｌ１３よりも長い。これにより、ブローバイガスが第１連通口４４１から流入して第２連通口４４２から流出するまでの時間を確保して、ブローバイガスからオイル成分を十分に分離させることができる。

【0029】

上記実施例ではケース６０は大気側セパレータ４４とは別体に形成されているが、これに限定されず、大気側セパレータ４４と一体的に形成されていてもよいし、他の部品に一体的に設けられていてもよい。

【0030】

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

【符号の説明】

【0031】

１０ エンジン
１６ 吸気通路
２０ 過給機
２０ａ コンプレッサ
４４ 大気側セパレータ（オイルセパレータ）
４４１ 第１連通口
４４２ 第２連通口
４４３ 第３連通口
５１ 第１連通管
５２ 第２連通管
６０ ケース
６１ 副室
７０ 圧力センサ

【図1】

【図2】

【図3】