JP2009091904A - 接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ブローバイガス配管と吸気配管との接続部分において、ブローバイガスに含まれる水分の氷結を、より効果的に抑制すること。
【解決手段】エンジンのブローバイガス配管と吸気配管との接続構造において、前記吸気配管の側部に接続され、前記吸気配管内と連通した内部空間を有する筒状部と、前記筒状部と前記ブローバイガス配管とを接続すると共に、前記ブローバイガス配管から前記内部空間へ導入されるブローバイガスの導入方向を規定する導入方向規定部と、を備え、前記導入方向規定部は、前記内部空間内を流れるブローバイガスが前記筒状部の内壁面に沿って前記吸気配管内へ向かう旋回流を生じるように、前記導入方向を規定していることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、エンジンのブローバイガス配管と吸気配管との接続構造に関し、特に、ブローバイバスに含まれる水分の氷結抑制技術に関する。

レシプロエンジンでは、ピストンリングとシリンダとの間から未燃ガスがクランクケース内へブローバイガスとしてリークする場合がある。このブローバイガスを大気開放しないように、一般にはシリンダヘッドカバー内にオイルセパレータ室を設けてブローバイガスをオイルセパレータ室に導入し、オイルミストを分離したのち、吸気負圧を利用して吸気中に還流するようにしている。吸気中へのブローバイガスの還流は、通常、オイルセパレータ室と吸気配管とを結ぶブローバイガス配管を介して行う。

ここで、ブローバイガスは水分を含むことから、寒冷地等においては、ブローバイガス配管と吸気配管との接続部分において水分が氷結して接続部分が閉塞し、ブローバイガスが還流できなくなるという問題がある。このため、氷結を抑制するための技術が提案されている。例えば、特許文献１には、ブローバイガス配管と吸気配管との接続部分を内筒と外筒との二重構造とし、内筒と外筒とを断熱することで、内筒に氷結が生じることを抑制したものが開示されている。

特開２００２−１５５７２０号公報

ブローバイガスの水分の氷結は、ブローバイガス配管と吸気配管との接続部分において、ブローバイガス通路の壁面が冷却されることに起因する。壁面の冷却は、外気温度、吸気配管の温度の他、吸気配管内を流れる吸気の温度にも影響されると考えられる。特許文献１のものは、内筒を外筒から断熱することで、内筒の冷却を防止しようとしたものとであるが、吸気配管内を流れる吸気の影響により冷却され、氷結が生じる場合が懸念される。

本発明の目的は、ブローバイガス配管と吸気配管との接続部分において、ブローバイガスに含まれる水分の氷結を、より効果的に抑制することにある。

本発明によれば、エンジンのブローバイガス配管と吸気配管との接続構造において、前記吸気配管の側部に接続され、前記吸気配管内と連通した内部空間を有する筒状部と、前記筒状部と前記ブローバイガス配管とを接続すると共に、前記ブローバイガス配管から前記内部空間へ導入されるブローバイガスの導入方向を規定する導入方向規定部と、を備え、前記導入方向規定部は、前記内部空間内を流れるブローバイガスが前記筒状部の内壁面に沿って前記吸気配管内へ向かう旋回流を生じるように、前記導入方向を規定していることを特徴とする接続構造が提供される。

ブローバイガスは燃焼室から漏れ出た気体であるため、一定の温度を有している。したがって、ブローバイガスにより、ブローバイガス配管と吸気配管との接続部分を効果的に加温できれば、その水分の氷結を抑制できる。本発明では、前記導入方向規定部により、前記内部空間内を流れるブローバイガスが前記筒状部の内壁面に沿って前記吸気配管内へ向かう旋回流を生じさせることで、当該内壁面とブローバイガスとの熱交換を促進し、当該内壁面をブローバイガスにより加温できる。したがって、当該内壁面近傍に氷結の基点となる温度雰囲気をつくることがなく、ブローバイガスに含まれる水分の氷結を、より効果的に抑制することができる。

本発明においては、前記筒状部を、前記吸気配管の湾曲部の内周側の側部に接続してもよい。この構成によれば、前記吸気配管のうち、吸気の流速が相対的に遅い部分に前記筒状部を接続することで、前記筒状部内に吸気が侵入することを抑制し、吸気により前記内壁面の冷却を抑制することができる。

また、本発明においては、前記筒状部が、前記内部空間を前記吸気配管内に連通させる開口端部を有し、前記筒状部を、前記開口端部の端面の法線方向と前記吸気配管の軸線方向とが鋭角をなすように前記吸気配管に接続してもよい。この構成によれば、前記筒状部内に吸気が侵入することを抑制し、吸気により前記内壁面の冷却を抑制することができる。

以上述べた通り、本発明によれば、ブローバイガス配管と吸気配管との接続部分において、ブローバイガスに含まれる水分の氷結を、より効果的に抑制することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る接続構造Ａを適用したエンジン１００の部分平面図であり、エンジン１００の排気側の一部の平面図である。エンジン１００は、排気ターボ過給機付きの直列４気筒エンジンであり、シリンダヘッドカバー１０１と、シリンダヘッド（不図示）との間の空間に、ブローバイガスの気液分離を行うオイルセパレータ室１０２が形成されている。

エンジン１００は、吸気通路を形成する吸気配管１１０及び１１１を有する。吸気配管１１０はエアフィルタ（不図示）と排気ターボ過給機１２０との間を連結し、エアフィルタを通過した吸気を排気ターボ過給機１２０に導く。吸気配管１１０は排気ターボ過給機１２０とインタークーラ（不図示）との間を連結し、排気ターボ過給機１２０で過給された吸気をインタークーラに導く。インタークーラを通過した吸気は、吸気マニホールド（不図示）を介してエンジン１００の燃焼室（不図示）に導かれる。

シリンダヘッドカバー１０１は、オイルセパレータ室１０２内部に連通した排気管１０３を有しており、排気管１０３にはブローバイガス配管１０４が接続されている。ブローバイガス配管１０４は接続構造Ａを介して吸気配管１１０に接続されている。したがって、オイルセパレータ室１０２で気液分離されたブローバイガスは排気管１０３、ブローバイガス配管１０４を通って、吸気配管１１０内へ還流される。

図２（ａ）は接続構造Ａの斜視図、図２（ｂ）は接続構造Ａの分解斜視図、図３は接続構造Ａの作用説明図であり、接続構造Ａの断面図である。

図２に示すように、接続構造Ａは、チャンバ形成部品１０と、チャンバ形成部品１０を吸気配管１１０の側部に接続する、吸気配管１１０に固定された接続部品２０と、チャンバ形成部品１０をブローバイガス配管１０４に接続する接続部品３０と、から構成されている。チャンバ形成部品１０は更に、半割された部品１０ａ及び１０ｂから構成されている。接続構造Ａは、これらの部品を接着又は溶着により一体化して構成される。尤も、これらを一体成形するようにしてもよい。これらの各部品は、例えば、樹脂材料から形成される。

チャンバ形成部品１０は、一方端部１１と、一方端部１１と反対側の他方端部１２と、を有し、他方端部１２は接続部品２０に挿入される。図３に示すように、チャンバ形成部品１０は、その外形が略円錐台形状をなすと共にその内部に略円錐台形状の空間を有している。接続部品２０は、外周に鍔部が形成された円筒状をなしており、その内部に円柱状の空間を有している。

本実施形態の場合、チャンバ形成部品１０と接続部品２０とは、吸気配管１１０の側部に接続され、吸気配管１１０内と連通した内部空間１（図３）を有する筒状部を構成している。内部空間１は、全体として略円柱状をなしているが、チャンバ形成部品１０が形成する空間については円錐台形状をなしている。接続部品２０は、内部空間１を吸気配管１１０内に連通させる開口端部２１（図３）を有しており、その端面の法線方向は、内部空間１の軸線方向Ｌ１（図３）と一致している。

チャンバ形成部品１０の一方端部１１には、接続部品３０が連結される連結部１１ａが形成されている。本実施形態の場合、連結部１１ａと接続部品３０とが、筒状部（チャンバ形成部品１０と接続部品２０）とブローバイガス配管１０４とを接続すると共に、ブローバイガス配管１０４から内部空間１へ導入されるブローバイガスの導入方向を規定する導入方向規定部を構成している。より詳細には、本実施形態では、連結部１１ａと接続部品３０とは、その内部に、ブローバイガス配管１０４内と連通した、ブローバイガスの導入通路２を有している（図３）。導入通路２は内部空間１と連通しており、本実施形態の場合、この導入通路２が、内部空間１へ導入されるブローバイガスの導入方向を規定する。

導入通路２は、内部空間１内を流れるブローバイガスが、チャンバ形成部品１０及び接続部品２０の内壁面１ａ（図３）に沿って吸気配管１０４内へ向かう旋回流（図３の矢印参照）を生じるように、ブローバイガスの導入方向を規定している。本実施形態の場合、図３に示すように、導入通路２は、ブローバイガスが内部空間１に対して、内部空間１の接線方向に指向しており、これにより旋回流を生じさせる。旋回流を生じさせるためには、例えば、ブローバイガスの導入方向と軸線方向Ｌ１とが同一又は平行でないこと、つまり、空間的にねじれの関係にあればよく、軸線方向Ｌ１と直交する平面の面方向若しくはそれよりも若干吸気配管側へ導入方向が指向していることが望ましい。

なお、内部空間１が円錐台形状となっていることは、旋回流の発生を促進する。本実施形態では内部空間１が部分的に円錐台形状となっているが、全体を円錐台形状としてもよい。

係る構成からなる接続構造Ａでは、吸気配管１１０を流れる吸気圧を利用して、オイルセパレータ室１０２からブローバイガスが、排気管１０３、ブローバイガス配管１０４、接続構造Ａの導入通路２及び内部空間１を通過して吸気配管１１０内に還流される。吸気圧は、本実施形態の場合、排気ターボ過給機１２０が主として発生するが、自然吸気エンジンの場合、ピストンの往復動による負圧による。

図３に示すように、ブローバイガスが内部空間１を通過する際、ブローバイガスは内壁面１ａに沿う旋回流となって、内部空間１を通過する。ブローバイガスは燃焼室から漏れ出た気体であるため、一定の温度を有している。したがって、ブローバイガスが内壁面１ａに沿って流れることで、内壁面１ａとブローバイガスとの熱交換を促進し、特に旋回流とすることで接触時間が増加することから内壁面１ａの加温効果が高まる。したがって、内壁面１ａ近傍に氷結の基点となる雰囲気温度がつくられることがなく、ブローバイガスに含まれる水分の氷結を、より効果的に抑制することができる。

ここで、万が一の氷結による閉塞を防ぐためには、開口端部２１の開口面積を広げることが望ましい。この場合、仮に、ブローバイガスが軸線方向Ｌ１に平行な軸流として構成した場合、開口端部２１の開口面積を広げる程、内壁面１ａ近傍で流速が下がることから、ブローバイガスと内壁面１ａとの熱交換が悪化する。しかし、本実施形態のように旋回流とすることで、内壁面１ａ近傍で流速が下がらないので、開口端部２１の開口面積を広げても、ブローバイガスと内壁面１ａとの熱交換が悪化することはない。

本実施形態の場合、接続部品２０を、吸気配管１１０の湾曲部の内周側の側部に接続し、当該内周側の側部に接続構造Ａを形成している。図３に示すように、吸気配管１１０内において、吸気は矢印ｄ２で示す内周側の気流よりも矢印ｄ３で示す外周側の気流の方が相対的に流速が早くなるとともに流量も多い。したがって、吸気の流速、流量が小さい箇所に接続構造Ａを設けることで、内部空間１内に吸気が侵入して内壁面１ａを冷却することを防止することができ、氷結抑制効果を更に高めることができる。

また、本実施形態の場合、図３に示すように、開口端部２１の端面の法線方向（Ｌ１）と、吸気配管１１０の軸線方向Ｌ２とが鋭角をなすように、接続部品２０を吸気配管１１０に接続している。吸気配管１１０内を流れる吸気が、内部空間１に侵入しようとすると、流れの向きが逆になるので、内部空間１に侵入し難くなる。したがって、この構成も、内部空間１内に吸気が侵入して内壁面１ａを冷却することを防止することができ、氷結抑制効果を更に高めることができる。

本発明の一実施形態に係る接続構造Ａを適用したエンジン１００の部分平面図である。 （ａ）は接続構造Ａの斜視図、（ｂ）は接続構造Ａの分解斜視図である。 接続構造Ａの作用説明図である。

符号の説明

Ａ 接続構造
１０ チャンバ形成部品
１ 内部空間
１ａ 内壁面
２ 導入通路
２０、３０ 接続部品
２１ 開口端部
１００ エンジン
１１０ 吸気配管

Claims (3)

1. エンジンのブローバイガス配管と吸気配管との接続構造において、
   前記吸気配管の側部に接続され、前記吸気配管内と連通した内部空間を有する筒状部と、
   前記筒状部と前記ブローバイガス配管とを接続すると共に、前記ブローバイガス配管から前記内部空間へ導入されるブローバイガスの導入方向を規定する導入方向規定部と、
   を備え、
   前記導入方向規定部は、
   前記内部空間内を流れるブローバイガスが前記筒状部の内壁面に沿って前記吸気配管内へ向かう旋回流を生じるように、前記導入方向を規定していることを特徴とする接続構造。
2. 前記筒状部を、前記吸気配管の湾曲部の内周側の側部に接続したことを特徴とする請求項１に記載の接続構造。
3. 前記筒状部が、前記内部空間を前記吸気配管内に連通させる開口端部を有し、
   前記筒状部を、前記開口端部の端面の法線方向と前記吸気配管の軸線方向とが鋭角をなすように前記吸気配管に接続したことを特徴とする請求項１又は２に記載の接続構造。

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