JP2008544142A - クランクケースブローバイ換気装置（ｃｃｖ）からの吸気口を備えるターボチャージャ吸気室 - Google Patents

Abstract

吸気室（２３）にクランクケースブローバイ吸気口(２２)を備え、ターボチャージャ（６）へ流入する前にクランクケースブローバイ空気を外部空気と混合して、車両エンジンのターボチャージャ（６）の吸気口の前で氷の形成を減少させる方法および装置。クランクケース吸気口(２２)は、ターボチャージャ吸気口に近接して、クランクケース吸気口(２２)から生じる水滴がかなりの距離を移動するように高い位置に配置され、クランクケース吸気口(２２)からの移動方向は、該室（２３）内の該ターボチャージャ（６）に向かう外気の主要移動方向とほぼ同様の方向を持つ。
【選択図】図２

Description

本発明は、クランクケース換気システム（ＣＣＶ）、特に同システムにおける結氷の危険性を低下させるための解決法に関連する。

燃焼ガスがクランクケース内のピストンリングを通過する時に、クランクケースブローバイガスが発生する。

車両のエンジン排気から大気への排出物質を減少させるため、クランクケースブローバイはエンジンの燃焼室へ戻される。これは、エンジンのターボチャージャの前の混合室において、クランクケースブローバイガスを吸気と混合することにより行われる。燃焼室へ送られる空気中に存在する水分と油分の量を減少させるため、クランクケースブローバイ換気装置出口とターボチャージャとの間には油分・水分分離器が存在することが多い。

しかし、分離器が使用されても、ブローバイ空気は、車両が凍結環境にある場合には凍結する水分／蒸気を含有し、この氷がシステム内でいくつかの氷塊となる。たいてい、氷はパイプまたは混合室で形成されて、気流を停止または妨害する、および／またはターボの部品を破損させることがある。例えば、パイプまたは混合室内で形成される氷片がターボへ移動してターボチャージャタービンブレードに衝突し、これを破損させることがある。エンジンが切られると、車両の停止中に結氷が発生するか、低温環境ではエンジンが作動中でも氷が形成されることがある。

特許文献１では、混合室内での水分凝縮の危険性を低下させるように、ガスを加熱するための電気ヒータが使用される。しかし、このシステムはエンジンからの動力を必要とするという点で制限を受け、（超低温環境など）場合によっては水分凝縮を確実になくすのは不可能である。

特許文献２では、やはり空気が加熱されるが、この場合、油溜めと熱接触することにより空気が予め加熱される。やはりこの場合にも、超低温において空気の凝縮を防止するのに充分なほど加熱が効率的でないという危険性がある。

欧州特許第１５１５０１０号明細書（ＥＰ１５１５０１０） スウェーデン国特許出願公開第２００４００８９６号明細書（ＳＥ２００４００８９６）

ターボにとっての危険性が最小となるレベルまで水分凝縮が減少するような方法でターボにブローバイガスを提供することによりこれらの問題のいくつかを軽減することと、低温表面と接触するか凍結する可能性が生じる前に、ガス流が凝縮物をターボブレードへ確実に運搬することが、本発明の目的である。

本発明の第一面によれば、車両エンジンのターボチャージャのための吸気室は、外部空気供給源からの第１吸気口とエンジンのクランクケースブローバイ換気装置からの第２吸気口とを具備し、開口部から生じる可能性のある水滴が室内の主要気流とともにターボチャージャへ導出される位置において、第２吸気口の開口部が室に配置されることを特徴とする。

吸気開口部からターボチャージャの空気取入ポートへの気流の略自由通路を設けるように、室内の主要気流の方向においてターボチャージャの上流に吸気開口部が配置される。

室内の主要気流の方向とほぼ同様の方向を持つ開口部からの気流をターボへ発生させるように、開口部がターボチャージャにほぼ面した状態で吸気開口部が配置される。

室は、密閉式クランクケース換気装置（ＣＣＶ）ホースを具備し、かかるホースはゴム、プラスチック、金属、複合物のうち少なくとも一つで製作される。

室はターボチャージャを具備する。第２吸気開口部はターボチャージャに組み込まれる。室は、ターボチャージャに隣接した空気導管でもよい。

室内の主要気流速度と同程度の空気速度で吸気開口部からの気流を発生させるような寸法を、室の第２吸気開口部は有する。

開口部は、室の上半分に配置され、さらに好ましくは室の四分割上方位置に配置される。開口部は室の排気口に隣接して配置される。

本発明の以上および他の面は、後述する実施例を参照すると明白となり解明される。

以下、同封された図面に図示された実施例を参照して本発明を非限定的かつより詳細に説明する。

図１は、エンジン２のクランクケースブローバイ空気換気装置を備える、本発明による吸気システム１の概略を示す。クランクケースブローバイ空気は、ターボチャージャ吸気口の前に配置された混合室４へ流入する前に、クランクケース換気装置の空気から油分と水分とを分離する分離器３に接続されている。混合室４のクランクケースブローバイ空気吸気口８は、混合室４の中に配置され、クランクケースからの空気を混合室４へ提供する。外部供給源からの空気５が混合室４へ流入し、クランクケースブローバイ空気と混合する。ターボ６は、可能であれば任意の給気冷却器（ＣＡＣ）７を介して燃焼室へ流入する前に、空気を圧縮する。

混合室４での結氷の危険性を低下させるため、クランクケースからの空気は、ターボに近接して配置された混合室４のクランクケースブローバイ空気吸気口８から供給され、吸気口８から混合室４へ流入する水滴が混合室４内の低温表面に衝突する可能性がかなり低下するように混合室４へ導入される。例えばクランクケース空気吸気口８を混合室４内で高く配置することにより、クランクケース吸気口８から混合室４へ流入する液滴は、表面に衝突する前にかなりの距離を移動する。水滴は浮遊中に速度を上げて混合室内の外部空気の主要気流と同じ方向に移動し、移動距離がかなり長い場合には、水滴は主要気流と同じ速度および移動方向となるため、混合室４内の表面に衝突せずにターボチャージャへ移動する。

クランクケース吸気口８をターボ６に向かう開口部を備える混合室４に配置することにより、吸気口からの空気は混合室４へ出る際にすでに外気とほぼ同じ方向の移動方向を持ち、ほぼ妨害されることなくターボチャージャへ移動して、水滴が表面に衝突する危険性をさらに低下させる。クランクケースブローバイ空気吸気口８から出る空気を混合室４内の主要空気の速度と同様の速度にするように調整された開口部直径をこの吸気口８に持たせることにより、本発明はさらに改善される。

図２は、エンジン２のクランクケース（または他の適当な中間段階）からの空気導管コネクタ２１を備えるＣＣＶ（クランクケース換気装置）ホース２０の形である本発明の一例を示す。クランクケースからの空気は内側クランクケース吸気口２２から混合室２３へ導入され、ここでクランクケース空気は、外気取入口２４から流入する外部からの空気と混合される。ＣＣＶホース２０は、空気排気口２５によりターボに接続されている。凝縮流体が低温の可能性のある表面と接触する危険性を低下させるため、クランクケース吸気開口部２２は、ターボチャージャに近接させるためホース２０の空気排気口２５に近接して配置されている。吸気口２２の位置はターボに近接するべきであるが、距離は吸気口２２の開口部の設計および外気の空気速度など他のパラメータに左右される。混合室２３へ流入する空気は、ターボへ向かってほぼ妨害されずに移動すべきであるが、低温表面に衝突する湿潤空気は凝縮して水滴を形成して氷を形成し、これは剥離されてターボへ移動し、おそらくはターボの重要部品を破損させる可能性がある。吸気口２２からの空気の移動方向が外気吸気口２４から空気排気口２５へ移る空気の主要移動方向となってクランクケースからの空気がすでにターボへ向かう方向となるように、吸気口２２が配置されてもよい。

クランクケース吸気口２２は、外気吸気口２４からの空気と同程度の速度を持つ吸気口２２からの空気の流れを発生させるような寸法を持つ。こうして、クランクケース吸気口２２から落下する液滴またはクランクケース吸気口２２からの空気中の水分が、液滴または湿った空気が低温表面に衝突する前に外気取入口からの空気によって導出されることが確実となる。この作用は、混合室２３の上部かつ空気排気口２５に近接してクランクケース吸気口２２を配置することによって強化される。クランクケース２２吸気口から落下する液滴は表面に衝突する前に長い距離を移動し、吸気口２２が排気口２５に近接しているので、空気速度は高く、ターボのタービンブレードまでの移動距離は短い。そして、吸気口２２の位置ゆえに上述したようにすでに同じ主移動方向で空気が流出するため、水滴が低温表面と衝突して結氷する危険性が低下する。

水分が混合室内の低温表面で凝縮した場合には、混合室の底部に水分が集まって結氷する。水分は、凝縮点の周囲または付近で局所的に結氷する。

タービンブレードに衝突する水分は、ブレードにとってそれほど大きな脅威にはならない。しかし、吸気口２２からターボチャージャのコンプレッサブレードへの浮遊中に水滴が凍結した場合でも、水滴は細かくなって氷片というよりは雪の性質を持つ。そのため、従来の技術と比較して、ターボのタービンブレードを破損させる危険性は著しく低下する。

ホース２０は、ゴム、プラスチック、金属、複合物など適当な材料で製作されるが、これに限定されるわけではない。

ＣＣＶホースは屈曲部を有することが多く、このような屈曲部２６を通る空気は乱流となって、図２に示された例のように、クランクケース吸気口２２と関連の管材料２７は外気を調整して乱流を減少させ、さらには水分凝縮と混合室内での水分／氷の形成の危険性を低下させる。クランクケース吸気口２２からの水滴が乱流に遭遇した場合、空気の主移動方向に流されるのでなく、水滴は混合室２３内で霧状となって室２３の内壁に凝縮し、外気温度が摂氏ゼロ度を下回る場合には氷となり、最終的には剥離されてターボチャージャ６へ移動し、ターボ６内の部品を破損させることがあり得る。

図３ａと３ｂは、図２のＣＣＶホース２０の概略的な側面図および上面図をそれぞれ示す。図３ａと３ｂに見られるように、クランクケース吸気口２２は、上記のようにホース空気排気口２５に近接して、混合室２３内の高い位置に配置されている。

ターボに向かう方向に、そしてクランクケース吸気口２２からの液滴が低温表面に衝突する前にある距離を移動するような位置で、ターボチャージャに近接したクランクケースからの空気を管理するという基本的機能が提供される限りは、本発明による解決法とは別のホースの設計も実現できる。

本発明は、クランクケース空気および／または混合室の外部加熱を伴わずに機能するが、法規、冗長性、極限温度条件での安全面での理由から必要であれば、このような加熱とともに使用されてもよい。

また、凝縮水分がターボチャージャ６の付近で発生する危険性をさらに低下させるため、分離器３とＣＣＶホース２０との間の導管にバックドロップが設けられてもよく、このバックドロップは、凝縮水分を分離器３へ戻すことができる。空気導管コネクタ２１とクランクケース吸気口２２との間では、エンジンの停止中に少量の流体が凝縮するかもしれないが、水の量は非常に少なく、その一部はコネクタ２１と吸気口２２との間で捕捉される。混合室２３へ流入する流体は結氷することがある。しかし、少量の氷がターボチャージャ６のタービンブレードを破損させる危険性は低い。

混合室とは、クランクケースからと外部供給源からの二種類の空気の流れが、どのように流れが調整されるかに応じて混合するおよび／または随伴するという室を意味するに過ぎない。二種類の異なる気流の文字通りの意味での混合は、本発明では必要ない。

しかし、本発明はＣＣＶホースの吸気口２２に限定されず、吸気口は実際には、ターボチャージャハウジングそのもの、またはターボへ空気を運搬する空気導管に組み込まれるか、ターボ付近の位置にあるものでもよい。

本書類では、「ガス」と「空気」の語は広範な意味で使用されており、原子、分子、および／またはイオンの混合物、様々な組成（時間とともに変化するものも含めて）を包含することを意味するが、実際的な組成は本発明には関係ない。

「〜を具備する」の語は列挙されたもの以外の要素または段階の存在を除外するものでなく、要素の前に置かれた“ａ”、“ａｎ”の語は、このような要素が複数存在することを除外するものではないことに注意すべきである。さらに、参照符号は請求項の範囲を限定しないことと、いくつかの「手段」が同じハードウェア部材により実施されることにも注意すべきである。

上述した実施例は例として挙げられたものに過ぎず、本発明を限定すべきでない。後述する特許請求項に記載される発明の範囲に含まれる他の解決法、用途、目的、機能は、当該技術の熟練者には自明なはずである。

本発明によるＣＣＶシステムを示す。 本発明によるＣＣＶホースの斜視図である。 本発明によるＣＣＶホースの概略側面図である。 本発明によるＣＣＶホースの概略上面図である。

Claims (12)

1. 外部空気供給源からの第１吸気口（２４）と、エンジンのクランクケースブローバイ換気装置からの第２吸気口（２１）とを具備し、該第２吸気口（２１）の開口部（２２）が、該開口部（２２）から生じる可能性のある水滴が室（２３）内の主要気流とともにターボチャージャ（６）に向かって導出される位置で該室（２３）に配置されることを特徴とする車両エンジンのターボチャージャ（６）のための吸気室。
2. 前記吸気開口部（２２）から前記ターボチャージャ（６）の空気取入ポートへのほぼ自由な気流通路を設けるように、該吸気開口部（２２）が前記室（２３）内での主要気流の方向において該ターボチャージャ（６）の下流に配置される、請求項１に記載の室（２３）。
3. 該吸気開口部（２２）が、該室（２３）内での主要気流の方向とほぼ同様の方向を持つ該開口部（２２）からの気流を該ターボチャージャ（６）に向かって発生させるように、該ターボチャージャ（６）にほぼ面した状態で該開口部（２２）が配置される、請求項１または２に記載の室（２３）。
4. 前記室（２３）が密閉式クランクケース換気装置（ＣＣＶ）ホース（２０）を具備する、請求項１乃至３のいずれかに記載の室（２３）。
5. 前記ホース（２０）がゴム、プラスチック、金属、複合物のうち少なくとも一つで製作される、請求項４に記載の室（２３）。
6. 前記室（２３）が前記ターボチャージャ（６）を具備する、請求項１乃至３のいずれかに記載の室（２３）。
7. 前記第２吸気開口部（２２）が前記ターボチャージャ（６）に組み込まれる、請求項６に記載の室（２３）。
8. 前記室（２３）が前記ターボチャージャ（６）に隣接する空気導管である、請求項１乃至３のいずれかに記載の室（２３）。
9. 前記室（２３）内の前記主要気流速度と同程度の空気速度を持つ前記第２吸気開口部（２２）からの気流を発生させるような寸法を該開口部（２２）が持つ、請求項１乃至８のいずれかに記載の室（２３）。
10. 前記開口部（２２）が前記室（２３）の上半分に配置される、請求項１乃至９のいずれかに記載の室（２３）。
11. 前記開口部（２２）が前記室（２３）の四分割上方位置に配置される、請求項１０に記載の室（２３）。
12. 前記開口部（２２）が前記室（２３）の排気口（２５）に隣接して配置される、請求項２に記載の室（２３）。

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