JP2013100789A - 過給機付エンジンの吸気通路内オイル排出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】過給機から流下するオイルを燃焼室へ吸い込ませることなく吸気通路から排出すること。
【解決手段】吸気通路内オイル排出装置は、吸気通路21に過給機27を備えたエンジン1に設けられる。吸気通路21には、その上流側から順に過給機27とスロットルバルブ23が設けられる。エンジン1のクランクケース3aの中には、オイルが溜められる。過給機27から吸気通路21を流下するオイルを溜めるオイル溜まり部41と、オイル溜まり部41に溜まったオイルを排出する排出通路42とを備える。オイル溜まり部41は、過給機27より下流であって、スロットルバルブ23より上流の吸気通路21に設けられる。排出通路42は、オイル溜まり部41に溜まったオイルをクランクケース3aの中へ排出するように接続される。オイル溜まり部41には、過給機27の運転状態に応じて排出通路42を開閉する排出弁43が設けられる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、過給機付エンジンに係り、詳しくは、その吸気通路内を過給機から流下するオイルを集めて排出するための吸気通路内オイル排出装置に関する。

従来、この種の技術として、例えば、下記の特許文献１に記載される技術が知られている。この技術は、過給機付エンジンにおいて、吸気通路に設けられたインタークーラの底部にオイル溜まり部が設けられる。このオイル溜まり部とスロットルバルブの近傍における吸気通路とが連通路を介して連通している。オイル溜まり部に溜まったオイルは、この連通路を介してスロットルバルブ近傍の吸気通路へ排出されるようになっている。

特開２００５−２２６４７６号公報

ところが、特許文献１に記載の技術では、オイル溜まり部から連通路を介してスロットルバルブ近傍の吸気通路へ流れるオイルが、エンジンの燃焼室へ吸引されてしまう。このため、このオイルが原因で、エンジンの低速時や高速時に、プレイグニッションを引き起こすおそれがあり、エンジンの運転を不安定にする懸念があった。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、過給機から流下するオイルを燃焼室へ吸い込ませることなく吸気通路から排出することを可能とした過給機付エンジンの吸気通路内オイル排出装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、吸気通路に過給機を備えたエンジンに設けられ、吸気通路には、その上流側から順に過給機とスロットルバルブが設けられ、エンジンのクランクケースには、オイルが溜められており、過給機から吸気通路を流下するオイルを溜めるオイル溜まり部と、オイル溜まり部に溜まったオイルを排出する排出通路とを備えた過給機付エンジンの吸気通路内オイル排出装置において、オイル溜まり部は、過給機より下流であって、スロットルバルブより上流の吸気通路に設けられ、排出通路は、オイル溜まり部に溜まったオイルをクランクケースへ排出するように接続され、オイル溜まり部には、過給機の運転状態に応じて排出通路を開閉する排出弁が設けられることを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、過給機から吸気通路を流下したオイルは、スロットルバルブより上流に設けられたオイル溜まり部に入り込み、その中に溜まることになる。ここで、過給機の運転状態に応じて、オイル溜まり部に設けられた排出弁が開弁することにより、オイル溜まり部に溜まったオイルが、排出通路を通じてクランクケースへ排出される。また、過給機の運転状態に応じて排出弁が閉弁することにより、オイル溜まり部に入るオイルは、排出通路へ流れることなくオイル溜まり部の中に溜まることとなる。

上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、排出弁は、過給機の非過給時に開弁し、過給時に閉弁するように構成されることを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１に記載の発明の作用に加え、過給機の非作動時に排出弁が開弁することにより、オイル溜まり部に溜まったオイルが排出通路を通じてクランクケースへ排出される。このとき吸気通路を流れる空気が、排出通路を通じてクランクケースへ新気として導入されることとなる。一方、過給機の作動時に排出弁が閉弁することにより、オイル溜まり部に入り込むオイルが排出通路へ流れることなくオイル溜まり部に溜まることとなる。

上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、排出弁は、付勢部材の付勢力によって開弁し、付勢力に抗して閉弁するように構成されることを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１又は２に記載の発明の作用に加え、付勢部材の付勢力に応じて排出弁が開弁及び閉弁するので、例えば、過給機の過給圧に対する開弁及び閉弁の程度を、付勢部材の付勢力により容易に設定することが可能となる。

請求項１に記載の発明によれば、過給機から流下するオイルを燃焼室へ吸い込ませることなく吸気通路からクランクケースの中へ排出することができる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、過給機の非作動時に、オイル溜まり部に溜まるオイルを、排出通路を介してクランクケースの中へ排出することができ、吸気通路を流れる吸気を、新気として、オイル溜まり部及び排出通路を介してクランクケースの中へ導入することができる。また、過給機の作動時に、オイル溜まり部に、吸気通路を流下するオイルを溜めることができ、過給圧がオイル溜まり部及び排出通路を介してクランクケースの中へ無駄に作用することを防止することができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明の効果に加え、排出弁の開閉を、過給圧に応じて任意に容易に設定することができる。

一実施形態に係り、吸気通路内オイル排出装置を含む過給機付エンジンシステムを示す概略構成図。 同実施形態に係り、図１における鎖線楕円の部分を拡大して示す断面図。 同実施形態に係り、図２の排出弁が閉弁した状態を示す断面図。

以下、本発明における過給機付エンジンの吸気通路内オイル排出装置を具体化した一実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

図１に、この実施形態の吸気通路内オイル排出装置を含む過給機付エンジンシステムを概略構成図により示す。このエンジンシステムを構成するエンジン１は、燃焼室２の中に燃料を直接噴射する直接噴射式の多気筒火花点火式エンジンである。このエンジン１を構成するエンジンブロック３には、複数のシリンダボア４が形成される。各シリンダボア４には、それぞれピストン５が上下動可能に設けられる。エンジンブロック３の下部には、クランクケース３ａが設けられる。クランクケース３ａには、オイルパン６が組み付けられる。これらクランクケース３ａとオイルパン６によりクランク室７が形成される。クランク室７の中には、クランクシャフト８が回転可能に支持される。各ピストン５は、コネクティングロッド９を介してクランクシャフト８にそれぞれ連結される。

各シリンダボア４にてピストン５の上側に形成された各燃焼室２に対応して、エンジンブロック３の上部には、吸気ポート１０及び排気ポート１１がそれぞれ形成される。吸気ポート１０には吸気バルブ１２が、排気ポート１１には排気バルブ１３が、それぞれ設けられる。各吸気バルブ１２及び各排気バルブ１３は、周知の動弁機構１４により、クランクシャフト８の回転に連動して開閉するようになっている。これら吸気バルブ１２及び排気バルブ１３が開閉することで、吸気ポート１０から燃焼室２に外気が導入され、燃焼室２から排気ポート１１へ燃焼後の排気ガスが排出される。エンジンブロック３の上部には、動弁機構１４等を覆うエンジンカバー１５が設けられる。

吸気ポート１０には、インテークマニホールド及び吸気パイプ等より構成されるを吸気通路２１が接続される。この吸気通路２１の入口には、エアクリーナ２２が設けられる。吸気通路２１の途中には、スロットルバルブ２３が設けられる。スロットルバルブ２３は、運転席に設けられたアクセルペダル（図示略）の操作に連動して開閉されるようになっている。エアクリーナ２２にて浄化された空気は、吸気通路２１及び吸気ポート１０を通じて燃焼室２に吸入される。この吸入空気量は、スロットルバルブ２３の開度に応じて調節される。エンジンブロック３には、各燃焼室２に燃料を直接噴射するためのインジェクタ２４が取り付けられる。インジェクタ２４から燃焼室２へ噴射される燃料は、吸気ポート１０から燃焼室２に吸入される空気と混合気を形成する。エンジンブロック３の上部には、各燃焼室２にて混合気に点火する点火プラグ２５が設けられる。

排気ポート１１には、排気マニホールド及び排気パイプ等より構成される排気通路２６が接続される。各燃焼室２で生じた燃焼後の排気ガスは、排気ポート１１及び排気通路２６を通じて外部へ排出される。

この実施形態で、吸気通路２１と排気通路２６には、吸気通路２１における吸気を昇圧するための過給機２７が設けられる。過給機２７は、吸気通路２１に配置されたコンプレッサ２８と、排気通路２６に配置されたタービン２９と、コンプレッサ２８及びタービン２９を一体的に回転させる回転軸３０とを含む。この過給機２７は、排気通路２６を流れる排気ガスによりタービン２９が回転することにより、回転軸３０を介してコンプレッサ２８が一体的に回転する。このコンプレッサ２８の回転により、吸気通路２１の吸気が昇圧される、すなわち、過給が行われるようになっている。

また、吸気通路２１において、コンプレッサ２８とスロットルバルブ２３との間には、インタークーラ２０が設けられる。インタークーラ２０は、過給により温度上昇した吸気を冷やすようになっている。

上記したエンジン１には、各燃焼室２からクランクケース３ａの中（クランク室７）へ漏れ出たブローバイガスを吸気通路２１へ流して各燃焼室２へ還元するためのブローバイガス還元装置が設けられる。すなわち、クランクケース３ａには、そのクランク室７に連通するオイルセパレータ３１が設けられる。このオイルセパレータ３１は、クランク室７にてブローバイガスに混入した潤滑オイル等のオイル分をブローバイガスから分離して捕捉する機能を有する。オイルセパレータ３１と、スロットルバルブ２３より下流の吸気通路２１との間には、クランク室７から吸気通路２１へブローバイガスを流すために、還元パイプ等より構成される還元通路３２が設けられる。還元通路３２の途中には、ブローバイガス流量を調整するための周知のＰＣＶバルブ３３が設けられる。吸気通路２１とエンジンカバー１５との間には、クランク室７におけるブローバイガスを掃気するためにクランク室７に新気を導入する新気通路３４が設けられる。新気通路３４の入口３４ａは、吸気通路２１において、スロットルバルブ２３及びコンプレッサ２８よりも上流側の位置に連通する。エンジンブロック３には、クランク室７をエンジンカバー１５の中に連通させる通気孔３５が形成される。この通気孔３５を通じて、エンジンカバー１５の中に導入された新気がクランク室７へと導かれる。この通気孔３５も新気通路３４の一部を構成する。ここで、新気通路３４には、過給機２７による過給圧が新気通路３４に作用したときに新気通路３４を閉鎖する圧力制御弁を設けてもよい。

吸気通路２１における還元通路３２の出口３２ａは、スロットルバルブ２３の下流側に配置される。この配置により、スロットルバルブ２３の下流側で発生する吸気負圧が出口３２ａを通じて還元通路３２に作用するようになっている。コンプレッサ２８は、吸気通路２１において還元通路３２の出口３２ａ及びスロットルバルブ２３より上流側に配置される。

ここで、過給機２７を備えたエンジン１では、過給機２７を潤滑、冷却するためのオイルが使用される。このオイルが、過給機２７の作動時に吸気通路２１を流下することがある。このオイルが、スロットルバルブ２３等の吸気系部品へ流れると、デポジット堆積の原因となり得る。このため、過給機２７から流下するオイル分を集めて適正に処理する必要がある。

そこで、この実施形態では、吸気通路２１に、吸気通路内オイル排出装置が設けられる。この装置は、過給機２７から吸気通路２１を流下するオイルを溜めるためのオイル溜まり部４１と、そのオイル溜まり部４１に溜まったオイルを排出するための排出通路４２とを備える。オイル溜まり部４１は、過給機２７及びインタークーラ２０より下流であって、スロットルバルブ２３より上流の吸気通路２１に設けられる。オイル溜まり部４１は、カップ形状をなし、吸気通路２１を構成する吸気パイプの内面に対し、重力方向で下側に設けられる。より詳しくは、オイル溜まり部４１は、レイアウト上、オイルが重力で集まりやすくなる、吸気通路２１の最も低くなる部位の下側に設けられる。排出通路４２は、オイル溜まり部４１に溜まったオイルをクランクケース３ａの中へ排出するように接続される。すなわち、排出通路４２の入口４２ａは、オイル溜まり部４１の底部に接続され、排出通路４２の出口４２ｂは、クランクケース３ａに接続される。また、オイル溜まり部４１には、過給機２７の運転状態に応じて排出通路４２を開閉する排出弁４３が設けられる。

図２に、図１における鎖線楕円Ｓ１の部分を拡大して断面図により示す。図２の排出弁４３は、開弁した状態を示す。図３に、図２の排出弁４３が閉弁した状態を断面図により示す。排出弁４３は、排出通路４２の入口４２ａを弁座として開閉する弁体４４と、その弁体４４を付勢力によって開弁する付勢部材としてのコイルスプリング４５と、弁体４４とコイルスプリング４５を覆って保持する保持フレーム４６とを備える。図２及び図３に示すように、弁体４４は、逆円錐台形状をなし、上端にフランジ４４ａを有する。コイルスプリング４５は、この弁体４４のフランジ４４ａとオイル溜まり部４１の底壁との間に設けられる。この底壁には、コイルスプリング４５を位置決めするためのリブ４１ａが突設される。保持フレーム４６は、弁体４４等を覆うために筒状の外形を有し、孔４６ａや多数のスリット４６ｂを有する。

この排出弁４３は、過給機２７の非過給時に、図２に示すように開弁し、過給機２７の過給時に、図３に示すように閉弁するように構成される。すなわち、排出弁４３は、コイルスプリング４５の付勢力によって弁体４４が開弁し、過給圧が作用したときに、コイルスプリング４５の付勢力に抗して弁体４４が閉弁するように構成される。

以上説明したこの実施形態における過給機付エンジンの吸気通路内オイル排出装置によれば、過給機２７から吸気通路２１を流下したオイルは、スロットルバルブ２３より上流に設けられたオイル溜まり部４１に入り込み、その中に溜まることになる。ここで、過給機２７の運転状態に応じて、オイル溜まり部４１に設けられた排出弁４３が開弁することにより、オイル溜まり部４１に溜まったオイルが、排出通路４２を通じてクランクケース３ａの中（クランク室７）へ排出される。また、過給機２７の運転状態に応じて排出弁４３が閉弁することにより、オイル溜まり部４１に入るオイルは、排出通路４２へ流れることなくオイル溜まり部４１の中に溜まることとなる。このため、過給機２７から流下するオイルを燃焼室２へ吸い込ませることなく吸気通路２１からクランクケース３ａの中（クランク室７）へ排出することができ、オイルパン６に溜めることができる。この結果、オイルが燃焼室２に吸い込まれることが原因で、エンジン１の低速時や高速時に、プレイグニッションを起こしたり、運転が不安定になったりすることがない。

より詳しくは、過給機２７の非作動時には、排出弁４３に過給圧が作用しないことから、排出弁４３が開弁することになる。これにより、オイル溜まり部４１に溜まったオイルが排出通路４２を通じてクランクケース３ａの中（クランク室７）へ排出される。このとき吸気通路２１を流れる空気は、排出通路４２を通じてクランクケース３ａの中（クランク室７）へ新気として導入されることとなる。一方、過給機２７の作動時には、排出弁４３に過給圧が作用することから、排出弁４３が閉弁することになる。これにより、オイル溜まり部４１に入り込むオイルが排出通路４２へ流れることなくオイル溜まり部４１に溜まることとなる。このため、過給機２７から流下するオイルを燃焼室２へ吸い込ませることなく吸気通路２１からクランクケース３ａの中（クランク室７）へ排出することができ、オイルパン６に溜めることができる。加えて、過給機２７の非作動時に、オイル溜まり部４１に溜まるオイルを、排出通路４２を介してクランクケース３ａの中（クランク室７）へ排出することができる。また、吸気通路２１を流れる吸気を、新気として、オイル溜まり部４１及び排出通路４２を介してクランクケース３ａの中（クランク室７）へ導入することができる。また、過給機２７の作動時に、オイル溜まり部４１に、吸気通路２１を流下するオイルを溜めることができる。また、過給圧がオイル溜まり部４１及び排出通路４２を介してクランクケース３ａの中（クランク室７）へ無駄に作用することを防止することができる。

この実施形態では、排出弁４３に設けられたコイルスプリング４５の付勢力に応じて排出弁４３が開弁及び閉弁するので、例えば、過給機２７の過給圧に対する開弁及び閉弁の程度を、コイルスプリング４５の付勢力により容易に設定することが可能となる。このため、排出弁４３の開閉を、過給圧に応じて任意に容易に設定することができる。

なお、この発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜に変更して実施することができる。

例えば、前記実施形態では、排出弁４３の付勢部材としてコイルスプリング４５を使用したが、これを板バネ等のコイルスプリングと異なるスプリングに置き換えることもできる。

この発明は、車両等に搭載される過給機付エンジンに利用することができる。

１ エンジン
３ａ クランクケース
２１ 吸気通路
２３ スロットルバルブ
２６ 排気通路
２７ 過給機
４１ オイル溜まり部
４２ 排出通路
４３ 排出弁
４５ コイルスプリング（付勢部材）

Claims (3)

1. 吸気通路に過給機を備えたエンジンに設けられ、前記吸気通路には、その上流側から順に過給機とスロットルバルブが設けられ、前記エンジンのクランクケースには、オイルが溜められており、前記過給機から前記吸気通路を流下するオイルを溜めるオイル溜まり部と、前記オイル溜まり部に溜まったオイルを排出する排出通路とを備えた過給機付エンジンの吸気通路内オイル排出装置において、
   前記オイル溜まり部は、前記過給機より下流であって、前記スロットルバルブより上流の吸気通路に設けられ、
   前記排出通路は、前記オイル溜まり部に溜まったオイルを前記クランクケースへ排出するように接続され、
   前記オイル溜まり部には、前記過給機の運転状態に応じて前記排出通路を開閉する排出弁が設けられる
   ことを特徴とする過給機付エンジンの吸気通路内オイル排出装置。
2. 前記排出弁は、前記過給機の非過給時に開弁し、過給時に閉弁するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の過給機付エンジンの吸気通路内オイル排出装置。
3. 前記排出弁は、付勢部材の付勢力によって開弁し、前記付勢力に抗して閉弁するように構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の過給機付エンジンの吸気通路内オイル排出装置。

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