JP2013096353A - エンジン吸気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】正常運転時にキャッチタンク１０内にオイルが流入することなく、インタークーラから冷却水が漏れた場合には、漏れた冷却水が燃焼室に吸い込まれないエンジン吸気装置を提供する。
【解決手段】吸気装置１によれば、キャッチタンク１０は、吸気通路４の経路中において漏れた冷却水が最も溜まりやすい箇所に接続されている。そして、キャッチタンク１０と吸気管５との連通口である開口１６ｃは、吸気通路４の最下部１３ａを構成する吸気管５内における最下部５ａよりも上方に位置している。これによれば、正常運転時に、吸気管５内の油位がキャッチタンク１０への連通口である開口１６ｃの位置に達しにくく、オイルがキャッチタンク１０へ流入することがない。このため、正常運転時にキャッチタンク１０内にオイルを流入させることなく、冷却水漏れ時には、冷却水をキャッチタンク１０に流入させて貯留し、燃焼室に吸い込まれないようにすることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、吸入空気を冷却するインタークーラを備えるエンジン吸気装置に関する。

従来より、エンジン（内燃機関）の燃焼室への吸気通路の一部をなすサージタンクの内部にインタークーラを配置して、吸気を冷却する技術がある（例えば、特許文献１参照）。

インタークーラは、冷却水と吸気の熱交換を行う熱交換器であり、インタークーラの内部を冷却水が通過する。
この種のインタークーラは、長期に使用されても冷却水の漏れが生じないように高い品質管理で製造される。
しかしながら、車両が予期しない過酷な使用環境（過大な振動や、想定外の海水分を含む吸気等）で使用されたり、車両が予期しないほど長期に亘って使用されたり、あるいは車両のメンテナンス等においてインタークーラや冷却水配管の接合部に、過大な負荷や衝撃が加えられる可能性が想定される。

そして、インタークーラ内の冷却水配管や、インタークーラと冷却水配管との接合部に、腐食や応力疲労によって亀裂や孔が発生した場合を想定すると、インタークーラから冷却水が吸気通路内に漏れる可能性がある。
このため、インタークーラから冷却水が漏れる事態が生じたとしても、その漏れた冷却水がエンジンに吸い込まれないようにする必要がある。

そこで、仮にインタークーラから冷却水が漏れたとしても、その冷却水が流入可能なキャッチタンクを設ける技術がある。
しかし、キャッチタンクは吸気通路に連通しているため、正常運転時に過給機やプローバイガス還元装置（ＰＣＶシステム）からのオイルが、キャッチタンクの接続された箇所に到達して、キャッチタンク内に流入してしまう虞がある。
キャッチタンク内にオイルが溜まってしまうと、インタークーラから冷却水が漏れた場合に、冷却水を溜めることのできる容量が少なくなってしまう。
このため、正常運転時にキャッチタンク内にオイルが流入することなく、インタークーラから冷却水が漏れた場合には、漏れた冷却水が燃焼室に吸い込まれないような構造が必要となる。

特表２０１０−５１０４２５号公報

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、正常運転時にキャッチタンク内にオイルが流入することなく、インタークーラから冷却水が漏れた場合には、漏れた冷却水が燃焼室に吸い込まれないエンジン吸気装置を提供することにある。

〔請求項１の手段〕
請求項１のエンジン吸気装置は、エンジンの燃焼室に吸入される吸気が流通する吸気通路を形成する吸気管と、吸気を冷却水により冷却するインタークーラと、インタークーラから漏れた冷却水が流入するキャッチタンクとを備える。

そして、キャッチタンクは、吸気通路の経路中において漏れた冷却水が最も溜まりやすい箇所に接続されており、重力方向を下方向とすると、キャッチタンクの吸気管への連通口は、吸気管の最下部よりも上方に開口している。

これによれば、仮にインタークーラから冷却水が漏れた場合には、冷却水をキャッチタンクへ溜めることができる。そして、正常運転時に過給機やプローバイガス還元装置からのオイルが、吸気通路においてキャッチタンクが接続された箇所に到達して、吸気管の最下部に溜まったとしても、キャッチタンクとの連通口は吸気管の最下部よりも上方にあるため、オイルが直ちにキャッチタンク内に流入することはない。

〔請求項２の手段〕
請求項２のエンジン吸気装置によれば、キャッチタンクは、先端に連通口を有するとともに、吸気管に接続されて、キャッチタンク内と吸気管内とを連通する連通管を有しており、連通管は、先端が吸気管の内周面より内部に突出して吸気管に接続されている。
オイルは吸気管の内周面を伝わって流れる。このため、吸気管の内周面に連通口が開口していると、オイルがキャッチタンク内に流入しやすくなってしまう。本手段では、連通口が吸気管の内周面よりも内部に突出した位置にあるため、内周面を伝うオイルのキャッチタンクへの流入をより抑制することができる。

〔請求項３の手段〕
請求項３のエンジン吸気装置によれば、連通口近傍の吸気管は、下部の管壁の内周面に下方にへこんだ凹部を有する。
これによれば、流れ方向において連通口近傍に至ったオイルは凹部に誘導されるとともに、凹部に貯留される。このため、連通口の開口位置を凹部よりも上方にすれば、オイルのキャッチタンクへの流入が抑制できる。そして、凹部がない場合と比べて、連通口の開口位置を下方にすることができるため、インタークーラから漏れた冷却水が少量であってもすばやくキャッチタンク内へ誘導することができる。

エンジン吸気装置の全体構成図である（実施例１）。 吸気管とキャッチタンクとの接続部を説明する説明図である（実施例１）。 エンジン吸気装置の全体構成図である（実施例２）。 吸気管とキャッチタンクとの接続部を説明する説明図である（実施例３）。 エンジン吸気装置の全体構成図である（変形例）。

本発明を実施するための形態を以下の実施例により詳細に説明する。

〔実施例１の構成〕
実施例１の吸気装置１を図１及び図２を用いて説明する。
吸気装置１は、エンジン本体２の燃焼室２ａに吸入される吸気が流通する吸気通路４を形成する吸気管５、吸気を冷却水により冷却するインタークーラ８、吸気量を調整するスロットル装置９、及び後に詳述するキャッチタンク１０等により構成されている。

本実施例の吸気通路４には、下流側から順に、スロットル装置９、キャッチタンク１０、インタークーラ８が配されている。
なお、本実施例の車両には、コンプレッサにより吸気を加圧する過給機（図示せず）が搭載されており、インタークーラ８には、コンプレッサで加圧されて温度の上昇した吸気が流入する。
また、図示しないが、スロットル装置９と燃焼室２ａとの間の吸気通路４には、プローバイガス還元装置（ＰＣＶシステム）の配管が接続されて、クランクケース２ｂの内部と連通している。

インタークーラ８は水冷式であって、冷却水が流通する冷却通路を有する周知の構造である。冷却通路には、図示しない冷却水配管が接続されており、冷却水配管を介してインタークーラ８への冷却水の供給及び排水が行われる。

インタークーラ８が収容される収容空間１１から下流側の吸気通路４を形成する吸気管５は、インタークーラ８が収容される収容空間１１の出口１１ａから下方（重力方向下側）に傾斜して延び、インタークーラ８とスロットル装置９との間の吸気通路４を形成する吸気管５は下方に凸となるように湾曲する湾曲部１３を有している。そして、湾曲部１３の最下部となる位置（以下、最下部１３ａ）は、収容空間１１の底部１１ｂよりも下方に位置している。
このため、最下部１３ａ付近は、吸気通路４の経路中において、仮にインタークーラ８から冷却水が漏れた場合の冷却水が溜まりやすい箇所となる。

〔実施例１の特徴〕
本実施例の吸気装置１は、インタークーラ８の下流に、インタークーラ８から漏れた冷却水が流入するキャッチタンク１０を備える。
そして、キャッチタンク１０は、吸気通路４の経路中で漏れた冷却水が最も溜まりやすい流れ方向の箇所に連通している。すなわち、本実施例では、流れ方向における吸気通路４へのキャッチタンク１０の連通位置が、最下部１３ａ付近となっている。
なお、湾曲部１３を形成する吸気管５は円管であり、最下部１３ａにおける流れ方向に垂直な断面は、図２に示すように、円形をなしている。

キャッチタンク１０は吸気管５に接続する連通管１６を有している。
連通管１６は、図２に示すように、吸気管５への接続側である先端部１６ａと、先端部１６ａとキャッチタンク１０との間に形成される接続部１６ｂとを有しており、接続部１６ｂはキャッチタンク１０から上方に伸び、先端部１６ａは接続部１６ｂから屈曲して、吸気管５に接続するように設けられている。
そして、先端部１６ａの先端には、吸気管５への連通口となる開口１６ｃが形成されている。
なお、先端部１６ａは、水平方向に対してわずかに下方に傾斜するように接続部１６ｂの先端から延びている。

また、吸気通路４の最下部１３ａでは、開口１６ｃが吸気管５内における最下部５ａよりも上方に位置している。
すなわち、開口１６ｃは、プローバイガス還元装置や過給機から伝わって貯留する可能性のあるオイルの油位よりも上方で、且つ、漏れた冷却水の吸気管５内での許容水位よりも下方に開口している。

〔実施例１の作用効果〕
本実施例では、流れ方向における吸気通路４へのキャッチタンク１０の連通位置が、最下部１３ａ付近となっている。そして、キャッチタンク１０と吸気管５との連通口である開口１６ｃは、吸気管５の最下部５ａよりも上方に位置している。
以下、正常運転時と冷却水漏れ時（インタークーラ８から冷却水が漏れた緊急時）とに分けて、作用効果を説明する。

（１）正常運転時
正常運転時には、過給機やプローバイガス還元装置からのオイルが、流速によって、吸気管５の内周面を伝って吸気通路４を流れ、エンジン本体２に向かう。この際に、オイルが最下部１３ａ付近に到達して、重力により吸気管５の最下部５ａの付近に貯留する場合がある。しかし、このとき、油位がキャッチタンク１０への連通口である開口１６ｃの位置に達していないため、オイルがキャッチタンク１０へ流入することがない。

また、開口１６ｃが吸気管５の内周面ではなく、内周面よりも内側に突出した位置にあるため、内周面を伝うオイルが開口１６ｃからキャッチタンク１０へ流入するのを抑制できる。
なお、連通管１６の先端部１６ａが水平方向に対してわずかに下方に傾斜するように接続部１６ｂの先端から延びていることにより、オイルが仮に先端部１６ａの内周面まで伝ってしまっても、重力によって開口１６ｃ側に戻され、オイルがキャッチタンク１０内まで到達するのが抑制される。

（２）冷却水漏れ時
インタークーラ８から冷却水が漏れた場合には、冷却水は重力により吸気管５の下方に溜まる。そして、水位が開口１６ｃの位置に達すると、冷却水は開口１６ｃからキャッチタンク１０へ流入し、冷却水をキャッチタンク１０に溜めることができる（図２の二点鎖線及び矢印参照）。

すなわち、正常運転時にキャッチタンク１０内にオイルを流入させることなく、インタークーラ８から冷却水が漏れた場合には、冷却水をキャッチタンク１０に流入させて貯留し、燃焼室２ａに吸い込まれないようにすることができる。

〔実施例２〕
実施例２の吸気装置１を、図３を用いて実施例１とは異なる点を中心に説明する。
本実施例では、スロットル装置９の下流にキャッチタンク１０が配されている。
すなわち、本実施例の吸気通路４には、下流側から順に、キャッチタンク１０、スロットル装置９、インタークーラ８が配されている。

そして、流れ方向において最下部１３ａ付近にキャッチタンク１０が連通しており、最下部１３ａと収容空間１１の出口１１ａとの間の吸気通路４にスロットル装置９が配されている。
これによっても、実施例１と同様の作用効果を奏することができる。

〔実施例３〕
実施例３の吸気装置１を、図４を用いて実施例１とは異なる点を中心に説明する。
本実施例では、吸気通路４の流れ方向における開口１６ｃの近傍の吸気管５は、下部の管壁５ｃの内周面に下方にへこんだ凹部５ｂを有している。
すなわち、流れ方向において開口１６ｃの近傍に位置する吸気管５は、下方に位置する管壁５ｃの内周面に下方にへこむ凹部５ｂが形成されている。本実施例では、管壁５ｃが下に凸となる形状を呈することにより、凹部５ｂが形成されている。

これによれば、吸気通路４の最下部１３ａ付近で吸気管５を伝うオイルは、凹部５ｂに誘導されて貯留される。
このため、同じ油量であっても、実施例１と比較すると、凹部５ｂの容量分だけ吸気管５内での油位は低くなる。

そのため、開口１６ｃの位置を実施例１よりも低い位置に設定することができる。
そして、開口１６ｃの位置を低くできるため、インタークーラ８から冷却水が漏れた場合に、冷却水が開口１６ｃからキャッチタンク１０へ流入することのできる水位を低くすることができる。これにより、吸気管５内に溜まる冷却水の量を少量にすることができる。なお、吸気管５内に溜まる冷却水の量が少なければ少ないほど、ウォーターハンマーなどの不具合が発生する危険度を減らすことができる。

〔変形例〕
吸気装置１の態様は、実施例に限定されず種々の変形例を考えることができる。
例えば、実施例１〜３では、インタークーラ８の下流側にキャッチタンク１０が接続されていたが、図５に示すように、インタークーラ８の上流側に、吸気通路４の経路中で最も冷却水が溜まりやすい箇所が存在する場合には、インタークーラ８の上流にキャッチタンク１０を接続してもよい。

また、インタークーラ８の上流及び下流の両方で吸気管５が下方に下がって延びている場合には、インタークーラ８の上流及び下流の両方で冷却水が溜まりやすい箇所が存在するようになる。この場合には、インタークーラ８の上流及び下流の両方にキャッチタンク１０を接続する。なお、１つのキャッチタンク１０に２つの連通管１６を設け、一方の連通管１６をインタークーラ８の上流側の冷却水が溜まりやすい箇所に接続し、他方の連通管１６をインタークーラ８の下流側の冷却水が溜まりやすい箇所に接続してもよい。

１ 吸気装置
２ エンジン本体
２ａ 燃焼室
４ 吸気通路
５ 吸気管
５ａ 吸気管の最下部
５ｂ 凹部
５ｃ 管壁
８ インタークーラ
１０ キャッチタンク
１６ 連通管
１６ａ 先端部
１６ｃ 開口（連通口）

Claims (3)

1. エンジンの燃焼室に吸入される吸気が流通する吸気通路を形成する吸気管と、
   前記吸気通路に配置され、吸気を冷却水により冷却するインタークーラと、
   前記吸気管に接続され、前記インタークーラから漏れた冷却水が流入するキャッチタンクとを備えるエンジン吸気装置であって、
   前記キャッチタンクは、前記吸気通路の経路中において前記漏れた冷却水が最も溜まりやすい箇所に接続されており、
   重力方向を下方向とすると、前記キャッチタンクの前記吸気管への連通口は、前記吸気管の最下部よりも上方に開口していることを特徴とするエンジン吸気装置。
2. 請求項１に記載のエンジン吸気装置において、
   前記キャッチタンクは、先端に前記連通口を有するとともに、前記吸気管に接続されて、前記キャッチタンク内と前記吸気管内とを連通する連通管を有しており、
   前記連通管は、前記先端が前記吸気管の内周面より内部に突出するように前記吸気管に接続されていることを特徴とするエンジン吸気装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のエンジン吸気装置において、
   前記連通口近傍の前記吸気管は、下部の管壁の内周面に下方にへこんだ凹部を有することを特徴とするエンジン吸気装置。
   

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