JP2010053829A - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ブローバイ通路の凍結を抑制する。
【解決手段】本発明は、内燃機関の吸気通路に還流させるブローバイガスが流れるブローバイ通路の構造であって、シリンダヘッドに設けられる吸気マニホールド接続部１２と、吸気マニホールド接続部１２の外周表面に形成されるブローバイガス流入口１２５ｃと、吸気マニホールド接続部１２の内部を貫通する吸気通路１２３の内周面に形成されてブローバイガス入口１２５ｃよりも重力方向下方に形成されるブローバイガス放出口１２５ｄと、を連通するブローバイ内部通路１２５と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は内燃機関の吸気装置に関する。

従来の内燃機関の吸気装置として、ブローバイガスを吸気通路に還流させるブローバイ通路を備えるものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−１１３８４４号公報

しかしながら、前述した従来の内燃機関の吸気装置は、車両走行風にさらされるブローバイ通路を吸気マニホールドの吸気ブランチに接続してブローバイガスを還流させていた。そのため、発泡ウレタンなどの保温剤やエンジンカバーによってブローバイ通路を遮熱しなければ、特に極寒地での走行時などにブローバイ通路が凍結するという問題点があった。

本発明はこのような従来の問題点に着目してなされたものであり、ブローバイ通路を遮熱することなく、ブローバイ通路の凍結を抑制することを目的とする。

本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。

本発明は、内燃機関（２）の吸気通路に還流させるブローバイガスが流れるブローバイ通路の構造であって、シリンダヘッド（４）に設けられる吸気マニホールド接続部（１２）と、前記吸気マニホールド接続部（１２）の外周表面に形成されるブローバイガス流入口（１２５ｃ）と、前記吸気マニホールド接続部（１２）の内部を貫通する吸気通路（１２３）の内周面に形成されて前記ブローバイガス入口（１２５ｃ）よりも重力方向下方に形成されるブローバイガス放出口（１２５ｄ）と、を連通するブローバイ内部通路（１２５）と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、シリンダヘッドに設けられる吸気マニホールド接続部の内部にブローバイ内部通路を形成した。シリンダヘッドからの伝熱によって、走行中に吸気マニホールド接続部の温度がマイナスとなることはない。またブローバイ通路の放出口が流入口よりも重力方向下側に形成されるので、エンジン停止後においても、余熱があるうちにブローバイガス中の水分は吸気通路へ自然に流れ落ちる。したがって、ブローバイ通路を遮熱することなく、ブローバイ通路の凍結を抑制することができる。

以下、図面等を参照して本発明の実施形態について説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態によるブローバイ通路構造を適用するエンジン２の縦断面図である。

エンジン２は、シリンダブロック３と、その頂部を覆うシリンダヘッド４とを備える。

シリンダブロック３には、シリンダ３１が形成される。シリンダ３１には、ピストン３２が摺動自在に設けられる。シリンダブロック３とシリンダヘッド４とピストン３２とによって、ペントルーフ形の燃焼室３３が形成される。

シリンダヘッド４は、吸気ポート４１と、排気ポート４２と、吸気弁４３と、排気弁４４と、燃料噴射弁４５と、点火栓４６と、を備える。

吸気ポート４１は、燃焼室３３に空気及び燃料の混合気を導入するための流路であり、一端がシリンダヘッド４の端面に開口し、他端が燃焼室３３の一方の傾斜面に開口する。排気ポート４２は、燃焼室３３で発生した排ガスを排出するための流路であり、燃焼室３３の他方の傾斜面に開口する。

吸気弁４３は、ピストン３２の上下動に応じて、吸気ポート４１の開口を開閉する。排気弁４４は、ピストン３２の上下動に応じて、排気ポート４２の開口を開閉する。

燃料噴射弁４５は、吸気ポート４１の開口へ向けて燃料を噴射する。

点火栓４６は、燃焼室３３の頂壁中心に設けられ、燃料噴射弁４５から噴射された燃料と吸気との混合気を着火する。

図２は、エンジン２の斜視図である。

エンジン２は、直列４気筒エンジンであって、吸気側を車両前方に、排気側を車両後方に向けた横置き姿勢で車両のエンジンルームに搭載される。

吸気装置１は、吸気マニホールド１１と、吸気マニホールドアダプタ１２と、ブローバイホース１３と、を備える。

吸気マニホールド１１は、吸気コレクタ１１１と、吸気ブランチ１１２と、を備える。

吸気コレクタ１１１は、外部から取り込まれた空気を一旦貯蔵する。吸気コレクタ１１１は、ヘッドカバー２１の上方に位置する。

吸気ブランチ１１２は、吸気コレクタ１１１から４本に分岐し、それぞれがエンジン２の車両前方の上方を囲うように湾曲しながら延びて、吸気マニホールドアダプタ１２に接続する。

吸気マニホールドアダプタ１２はアルミ製であり、一端にシリンダヘッド接続用フランジ１２１を、他端に吸気マニホールド接続用フランジ１２２を備える。シリンダヘッド接続用フランジ１２１は、シリンダヘッド４の側面に形成されて各シリンダ３１へ連なる４つの吸気ポート４１が直列に開口している吸気装置取付座面にボルト固定される。吸気マニホールド接続用フランジ１２２は、吸気ブランチ１１２の端部に形成された吸気マニホールドアダプタ接続用フランジ１１３にボルト固定される。

ブローバイホース１３は、燃焼室３３からクランクケース内に吹き抜けるブローバイガスを吸気通路に戻すための外部通路である。ブローバイホース１３は、エンジン２の車両前方の上方をヘッドカバー２１に沿って湾曲しながら延び、途中で４本に分岐する。分岐後、各ブローバイホース１３は吸気ブランチ１１２の間を通って、吸気マニホールドアダプタ１２の内部に形成される４本のブローバイ内部通路１２５（図３及び図４参照）に接続する。

続いて図３及び図４を参照して、吸気マニホールドアダプタ１２の構成について詳しく説明する。

図３は、吸気マニホールドアダプタの背面図である。なお、理解を容易にするため、吸気マニホールド１１及びブローバイホース１３を併せて図示した。

吸気マニホールドアダプタ１２は、連通路１２３と、気流制御装置１２４と、ブローバイ内部通路１２５と、を備える。

連通路１２３は、吸気通路の一部を構成し、吸気マニホールド１１と吸気ポート４１とを連通する。

気流制御装置１２４は、燃焼室内で混合気の燃焼を促進させる縦方向の吸気渦流（以下「タンブル流」という）を発生させる。気流制御装置１２４は、タンブルコントロールバルブ（以下「ＴＣＶ」という）１２４ａと、ＴＣＶモータ１２４ｂと、を備える。

ＴＣＶ１２４ａは、各連通路１２３に設けられ、各連通路１２３を開閉する。各ＴＣＶ１２４ａは、一本の弁軸によって支持される。各ＴＣＶ１２４ａの先端側（弁軸に支持された根元の反対側）には、所定の開高面積を有する切欠き部１２４ｃが形成される。

ＴＣＶモータ１２４ｂは、弁軸を回転させることで全てのＴＣＶ１２４ａを同時に開閉する。ＴＣＶモータ１２４ｂによってＴＣＶ１２４ａが閉じられると、燃焼室内に強いタンブル流が発生する。

ブローバイ内部通路１２５は、ブローバイガスを吸気系に戻すための内部通路であり、各連通路１２３に対応して４本設けられる。ブローバイ内部通路１２５は、第１通路１２５ａと、第２通路１２５ｂと、を備える。

第１通路１２５ａについては、図４を参照して説明する。図４は、吸気マニホールドアダプタの側面透視図である。図４についても、理解を容易にするため、吸気マニホールド１１及びブローバイホース１３を併せて図示した。

図４に示すように、第１通路１２５ａは、吸気マニホールド接続用フランジ１２２からシリンダヘッド接続用フランジ１２１に向けてドリル加工によって形成される。第１通路１２５ａは、吸気マニホールド接続用フランジ１２２からシリンダヘッド接続用フランジ１２１に向かうにつれて重力方向下側に傾斜している。

第１通路１２５ａの径は、ブローバイホース１３の径よりも細い。これは、ブローバイホース１３はブローバイガスの凍結を抑制するため、できるだけ径を太くしてブローバイガスの流量を増やしたいという要求がある。一方でブローバイ内部通路１２５は、吸気通路の一部を構成する連通路１２３に開口しているため、気筒間連通による出力低下を抑制するため、できるだけ細くしたいという要求があるためである。

また、吸気マニホールド１１のアダプタ接続用フランジ１１３と、吸気マニホールドアダプタ１２の吸気マニホールド接続用フランジ１２２とは、ブローバイホース開口端１３ａの最下面及び第１通路開口端１２５ｃの最下面の高さが同じになるように接続される。

再び図３を参照して、第２通路１２５ｂについて説明する。

図３に示すように、第２通路１２５ｂは、連通路１２３から第１通路１２５ａの終端に向けてドリル加工によって形成され、連通路１２３と第１通路１２５ａとをつなぐ。第２通路１２５ｂは、第１通路側から連通路側に向かうにつれて重力方向に傾斜している。第２通路１２５ｂと連通路１２３との開口部となる第２通路開口端１２５ｄは、ＴＣＶ１２４ａが閉じたときにＴＣＶ１２４ａに形成された切欠き部１２４ｃが位置する部分に位置する。

次に、本実施形態による吸気装置１の作用効果について説明する。

吸気側を車両前側として車両に横置きするエンジンの場合、ブローバイホース１３を流れるブローバイガスが車両走行風の影響を受けやすくなるため、ブローバイガスの温度が低下しやすい。そのため、従来では凍結対策として、エンジンカバーや発泡ウレタンなどでブローバイホース１３を保温していたので、コスト高となっていた。

本実施形態によれば、シリンダヘッド４に接続される吸気マニホールドアダプタ１２の内部にブローバイ内部通路１２５を設け、そのブローバイ内部通路１２５にブローバイホース１３を接続した。吸気マニホールドアダプタ１２は、シリンダヘッド４からの伝熱により極寒地走行中でもマイナスとなることはない。そのため、ブローバイ内部通路１２５を流れるブローバイガス中の水分が凍結することはないので、凍結対策としてカバーなどの追加が不要となる。したがって、コストを抑えることができる。

また、ブローバイ内部通路１２５を設けた分だけブローバイホース１３を短くすることができる。そのため、ブローバイガスがブローバイホース１３を流れている間の温度低下を抑えることができる。さらに、ブローバイホース１３を吸気マニホールド１１に接続する場合と比べてレイアウト上の自由度が大きくすることができる。

また、ブローバイ内部通路１２５を、第１通路開口端１２５ｃから第２通路開口端１２５ｄに向かうにつれて重力方向に傾斜するように形成した。つまり、第１通路開口端１２５ｃよりも第２通路開口端１２５ｄを重力方向下側に形成した。これにより、エンジン２の運転時及び停止時を問わず、ブローバイガス中の水分又は油分が重力によって連通路１２３に自然に流れ落ちる。したがって、ブローバイ内部通路１２５の凍結を抑制することができる。

また、ブローバイ内部通路１２５の径をブローバイホース１３の径よりも細くした。これにより、ブローバイガスの凍結を抑制しつつ、エンジン２の出力低下を抑制できる。さらに、ブローバイ内部通路１２５は、シリンダヘッド４に接続される吸気マニホールドアダプタ１２の内部に形成されているため、シリンダヘッド４からの伝熱によって、径を細くしてもブローバイガスの凍結を抑制できる。

また、吸気マニホールド１１の吸気マニホールドアダプタ接続用フランジ１１３と、吸気マニホールドアダプタ１２の吸気マニホールド接続用フランジ１２２とは、ブローバイホース１３の開口端１３ａの最下面及び第１通路開口端１２５ｃの最下面の高さが同じになるように接続した。これにより、第１通路１２５ａの径をブローバイホース１３の径より細くしても、最下面同士が接続されているためブローバイガス中の水分又は油分がスムーズに流れ、吸気マニホールドアダプタ接続用フランジ１１３と吸気マニホールド接続用フランジ１２２との接続面に溜まるのを抑制できる。

また、吸気マニホールドアダプタ１２に設けたＴＣＶ１２４ａの先端に切欠き部１２４ｃを形成し、その切欠き部１２４ｃにブローバイ内部通路１２５を開口させた。切欠き部１２４ｃには、ＴＣＶ１２４ａが閉じられているときも吸気が流れる。したがって、ＴＣＶ１２４ａの開閉によらず、ブローバイ内部通路１２５を通って連通路１２３に還流したブローバイガスを吸気と均一に混ぜることができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を、図５を参照して説明する。本実施形態は、ブローバイ内部通路１２５の構造を変更した点で第１実施形態と相違する。以下、その相違点を中心に説明する。なお、以下に示す各実施形態では前述した第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を用いて重複する説明を適宜省略する。

図５は、本実施形態による吸気マニホールドアダプタ１２の斜視図である。

吸気ポートの形状によっては、第１実施形態のように、各ＴＣＶ１２４ａの切欠き部１２４ｃを同じ位置に設けるよりも、隣り合うＴＣＶ１２４ａの切欠き部１２４ｃが左右対称となるようにした方が良い場合がある。

そこで、そのような場合には、図５に示すように、各第１通路１２５ａから隣り合う連通路１２３に開口する２本の第２通路１２５ｂをドリル加工で形成することができる。これにより、吸気ポートの形状に応じて最適なタンブル流を発生させつつ、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

例えば上記各実施形態では、ブローバイ内部通路１２５の第２通路１２５ｂを吸気マニホールドアダプタ１２の内部にドリル加工によって形成したが、吸気マニホールドアダプタ１２のシリンダヘッド接続用フランジ１２１のエンドミル（吸気装置取付座面との接触面）に半円状の溝を掘ることによって形成してもよい。

また、吸気マニホールドアダプタ１２をアルミ製としたが、樹脂製としてもよい。この場合、成型によってブローバイ内部通路１２５を形成すればよい。

また、吸気マニホールドアダプタ１２は、吸気マニホールド１１又はシリンダヘッド４と一体形成してもよい。

本発明の第１実施形態による吸気装置１を適用したエンジンの縦断面図である。 本発明の第１実施形態による吸気装置１を適用したエンジンの斜視図である。 本発明の第１実施形態による吸気マニホールドアダプタの背面図である。 本発明の第１実施形態による吸気マニホールドアダプタの側面透視図である。 本発明の第２実施形態による吸気マニホールドアダプタの斜視図である。

符号の説明

１ 吸気装置
２ エンジン（内燃機関）
４ シリンダヘッド
１２ 吸気マニホールドアダプタ（吸気マニホールド接続部）
１３ ブローバイホース（ブローバイ外部通路）
３３ 燃焼室
４１ 吸気ポート
１２３ 連通路（吸気通路）
１２４ａ タンブルコントロールバルブ（気流制御弁）
１２４ｃ 切欠き部
１２５ ブローバイ内部通路
１２５ｃ 第１通路開口端（ブローバイガス流入口）
１２５ｄ 第２通路開口端（ブローバイガス放出口）

Claims (7)

1. 内燃機関の吸気通路に還流させるブローバイガスが流れるブローバイ通路の構造であって、
   シリンダヘッドに設けられる吸気マニホールド接続部と、
   前記吸気マニホールド接続部の外周表面に形成されるブローバイガス流入口と、前記吸気マニホールド接続部の内部を貫通する吸気通路の内周面に形成されて前記ブローバイガス入口よりも重力方向下方に形成されるブローバイガス放出口と、を連通するブローバイ内部通路と、
   を備えることを特徴とする内燃機関のブローバイ通路構造。
2. 前記ブローバイガス流入口に接続されて、前記シリンダヘッドから還流するブローバイガスが流れるブローバイ外部通路を備え、
   前記ブローバイ内部通路の径は、前記ブローバイ外部通路の径よりも細い
   ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のブローバイ通路構造。
3. 前記ブローバイ外部通路の径よりも細い前記ブローバイ内部通路は、前記ブローバイ外部通路の下端部に接続される
   ことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関のブローバイ通路構造。
4. 前記吸気マニホールド接続部は、先端に所定の切欠き部を備えて閉弁時に燃焼室内で混合気の燃焼を促進させる気流を発生させる気流制御弁を内部に備え、
   前記ブローバイガス放出口は、前記気流制御弁の切欠き部に開口する
   ことを特徴とする請求項１から３までのいずれか１つに記載の内燃機関のブローバイ通路構造。
5. 前記気流制御弁の切欠き部の位置を、前記吸気通路の一部を構成する吸気ポートの形状に応じて決定する
   ことを特徴とする請求項４に記載の内燃機関のブローバイ通路構造。
6. 前記吸気マニホールド接続部は、前記シリンダヘッドに接続されるアルミニウム製の吸気マニホールドアダプタである
   ことを特徴とする請求項１から５までのいずれか１つに記載の内燃機関のブローバイ通路構造。
7. 前記吸気マニホールド接続部は、前記シリンダヘッドに接続される樹脂製の吸気マニホールドアダプタである
   ことを特徴とする請求項１から５までのいずれか１つに記載の内燃機関のブローバイ通路構造。

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