JP2018123778A - ブローバイガス装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で、ブローバイガスの凍結の防止、および、軽量化を両立する。【解決手段】ブローバイガス装置は、吸気が流通する吸気流路４８と、ブローバイガスが吸気流路に向けて還流する開口部４８ｃとを有する樹脂製のコンプレッサ前ダクト４８ａと、開口部に外側から伝熱する加熱部１０２と、排気系を形成するタービンハウジング８４ａから受熱して加熱部に伝熱する連結部材１０４とを有し、ダクトより熱伝導率の高い部材で構成された加熱装置１００とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、ブローバイガスが還流するブローバイガス流路を備えたブローバイガス装置に関する。

従来、過給機を備えたエンジンのブローバイガス装置では、エンジンから排出されるブローバイガスを過給機のコンプレッサよりも上流側に還流するようになされている。このようなブローバイガス装置では、外気温（吸気）が０℃以下の低温である場合、ブローバイガスが吸気によって冷却され、ブローバイガス中の水蒸気が凍結することがある。

そこで、金属材料でなる過給機のコンプレッサハウジングに、ブローバイガスが吸気流路に向けて還流するブローバイガス導入開口まで延設させた延設部を設けることで、コンプレッサで過給された吸気の熱を、延設部を介してブローバイガス導入開口に伝達し、ブローバイガス導入開口を加温する技術が開示されている（例えば、特許文献１）。

特開２０１６−２３６３０号公報

しかし、特許文献１の技術では、コンプレッサハウジングに金属材料の延設部を設ける必要があるため、構成が複雑なものとなってしまうとともに、重量が重くなってしまうといった問題があった。

本発明は、簡易な構成で、ブローバイガスの凍結の防止、および、軽量化を両立することが可能なブローバイガス装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明のブローバイガス装置は、吸気が流通する吸気流路と、ブローバイガスが前記吸気流路に向けて還流する開口部とを有する樹脂製のダクトと、前記開口部に外側から伝熱する加熱部と、排気系を形成する高熱部から受熱して前記加熱部に伝熱する連結部材とを有し、前記ダクトより熱伝導率の高い部材で構成された加熱装置と、を備える。

また、前記連結部材は、前記高熱部である過給機のタービンハウジングに連結されるとよい。

また、前記開口部には、前記ブローバイガスが流通するホースが接続され、前記加熱部は、前記開口部における前記ホースよりも前記吸気流路側に設けられるとよい。

また、前記開口部には、前記ブローバイガスが流通するホースが接続され、前記加熱部は、前記ホースを介して前記開口部に伝熱するとよい。

本発明によれば、簡易な構成で、ブローバイガスの凍結の防止、および、軽量化を両立することが可能となる。

第１の実施形態におけるブローバイガス装置の構成を示す概略図である。 第１の実施形態における加熱装置の構成を説明する図である。 第２の実施形態における加熱装置の構成を説明する図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

<第１の実施形態>
図１は、第１の実施形態にかかるブローバイガス装置１の構成を示す概略図である。図１に示すように、ブローバイガス装置１は、エンジン１０が設けられている。エンジン１０は、シリンダブロック１２と、クランクケース１４と、シリンダヘッド１６と、ヘッドカバー１８と、オイルパン２０とを含んで構成される。クランクケース１４は、シリンダブロック１２と一体形成されている。シリンダヘッド１６は、シリンダブロック１２に連結される。ヘッドカバー１８は、シリンダヘッド１６に連結される。オイルパン２０は、クランクケース１４に連結される。

シリンダブロック１２には、複数のシリンダボア２２が形成されており、複数のシリンダボア２２には、それぞれピストン２４が摺動可能にコネクティングロッド２６に支持されている。そして、エンジン１０は、シリンダボア２２と、シリンダヘッド１６と、ピストン２４の冠面とによって囲まれた空間が燃焼室２８として形成される。

また、エンジン１０は、クランクケース１４およびオイルパン２０に囲まれた空間がクランク室３０として形成される。クランク室３０内には、クランクシャフト３２が回転可能に支持されており、ピストン２４がコネクティングロッド２６を介してクランクシャフト３２に連結される。

シリンダヘッド１６には、吸気ポート３４および排気ポート３６が燃焼室２８に連通するように設けられる。吸気ポート３４と燃焼室２８との間には、吸気弁３８の先端が位置し、排気ポート３６と燃焼室２８との間には、排気弁４０の先端が位置している。

また、エンジン１０は、シリンダヘッド１６およびヘッドカバー１８に囲まれた空間がカム室４２として形成される。カム室４２には、吸気用カムシャフト４４および排気用カムシャフト４６が回転可能に支持されている。

吸気用カムシャフト４４には、複数の吸気弁用カム４４ａが固定されている。吸気弁用カム４４ａは、吸気弁３８の末端に当接されており、吸気用カムシャフト４４の回転に伴って回転することで、吸気弁３８を軸方向に移動させる。これにより、吸気弁３８は、吸気ポート３４と燃焼室２８との間を開閉させる。

排気用カムシャフト４６には、複数の排気弁用カム４６ａが固定されている。排気弁用カム４６ａは、排気弁４０の末端に当接されており、排気用カムシャフト４６の回転に伴って回転することで排気弁４０を軸方向に移動させる。これにより、排気弁４０は、排気ポート３６と燃焼室２８との間を開閉する。

また、シリンダヘッド１６には、不図示のインジェクタおよび点火プラグが設けられる。インジェクタから燃焼室２８に噴射された燃料は、吸気ポート３４を介して燃焼室２８に供給された空気と混ざり混合気となる。そして、所定のタイミングで点火プラグが点火され、燃焼室２８内で生成された混合気が燃焼される。かかる燃焼により、ピストン２４が往復運動を行い、その往復運動が、コネクティングロッド２６を通じてクランクシャフト３２の回転運動に変換される。

吸気ポート３４の上流側には、吸気マニホールドを含む吸気流路４８が連通される。吸気流路４８内には、エアクリーナ５０、過給機８０のコンプレッサ８２、インタークーラ５２、スロットル弁５４が上流側から順に設けられる。エアクリーナ５０によって浄化された吸気は、吸気流路４８、吸気ポート３４を通じて燃焼室２８に導入される。なお、吸気流路４８は、主に、コンプレッサ８２よりも上流側の樹脂製でなるコンプレッサ前ダクト（ダクト）４８ａ、コンプレッサ８２のコンプレッサハウジング８２ａ、および、コンプレッサ８２よりも下流側の樹脂製でなるコンプレッサ後ダクト４８ｂによって形成されている。

排気ポート３６の下流側には、排気マニホールドを含む排気流路５６が連通される。排気流路５６には、過給機８０のタービン８４、触媒５８およびマフラ６０が上流側から順に設けられており、燃焼室２８で生じた燃焼後の排気ガスは、排気流路５６の通過過程で、触媒５８によって浄化され、マフラ６０を通じて外部に排出されることとなる。

過給機８０は、コンプレッサ８２、タービン８４、ロータ軸８６およびハウジング８８を備えている。

コンプレッサ８２は、内部空間が吸気流路４８の一部としても機能するコンプレッサハウジング８２ａと、コンプレッサハウジング８２ａ内に収容されたコンプレッサインペラ８２ｂとによって構成されている。コンプレッサインペラ８２ｂは、タービンインペラ８４ｂにロータ軸８６を介して接続されており、タービンインペラ８４ｂと一体的に回転する。コンプレッサインペラ８２ｂは、タービンインペラ８４ｂの回転動力によって回転することで、吸気を圧縮する。

タービン８４は、排気流路５６に設けられており、内部空間が排気流路５６の一部としても機能するタービンハウジング（高熱部）８４ａと、タービンハウジング８４ａ内に収容されたタービンインペラ８４ｂとによって構成されている。タービンインペラ８４ｂは、燃焼室２８から排出された排気ガスによって回転する。

ハウジング８８は、コンプレッサハウジング８２ａおよびタービンハウジング８４ａの間に設けられ、ロータ軸８６を回転可能に支持する。

クランクケース１４には、クランク室３０に連通するオイルセパレータ６２ａ、６２ｂが設けられる。オイルセパレータ６２ａ、６２ｂは、シリンダボア２２およびピストン２４の隙間を介してクランク室３０に流出したブローバイガスから、混入したオイルを分離する。

オイルセパレータ６２ａは、第１ブローバイガス流路６４が接続されている。第１ブローバイガス流路６４は、オイルセパレータ６２ａと、吸気流路４８における吸気ポート３４およびスロットル弁５４の間とを連通する流路である。第１ブローバイガス流路６４は、ブローバイガスを吸気流路４８へ還流させる。なお。第１ブローバイガス流路６４には、逆止弁（ＰＣＶバルブ）６６が設けられ、吸気流路４８からオイルセパレータ６２ａへの吸気の逆流を防止している。

オイルセパレータ６２ｂは、第２ブローバイガス流路６８が接続されている。第２ブローバイガス流路６８は、オイルセパレータ６２ｂと、吸気流路４８におけるエアクリーナ５０およびコンプレッサ８２の間とを連通する流路である。第２ブローバイガス流路６８は、ブローバイガスを吸気流路４８へ還流させる。

また、ブローバイガス装置１には、カム室４２と、吸気流路４８におけるインタークーラ５２およびスロットル弁５４の間とを連通する掃気流路７０が設けられる。さらに、シリンダブロック１２およびシリンダヘッド１６には、クランク室３０とカム室４２とを連通する通気孔７２が形成されている。

ブローバイガス装置１では、過給機８０が実質的に過給していない場合、吸気流路４８におけるスロットル弁５４の下流側は負圧になる。このため、掃気流路７０、カム室４２、通気孔７２を介して吸気がクランク室３０に供給されるとともに、クランク室３０内のブローバイガスが、オイルセパレータ６２ａ、第１ブローバイガス流路６４を通じて吸気流路４８に還流されることとなる。

一方、過給機８０が過給している場合、コンプレッサ８２より上流側が負圧になる。このため、掃気流路７０、カム室４２、通気孔７２を介して吸気がクランク室３０に供給されるとともに、クランク室３０内のブローバイガスが、オイルセパレータ６２ｂ、第２ブローバイガス流路６８を通じて吸気流路４８に還流されることとなる。

図２は、第１の実施形態における加熱装置１００の構成を説明する図である。ところで、ブローバイガスは、半燃焼ガスであるため、水蒸気が含まれている。したがって、外気温が０℃以下になると、吸気流路４８に還流されたブローバイガスが吸気によって冷却され、ブローバイガスに含まれる水蒸気が凍結し氷（霜）が生成されることがある。特に、過給機８０によって圧縮される前の吸気は温度が低いため、第２ブローバイガス流路６８から還流されるブローバイガスは凍結しやすい。

生成された氷がコンプレッサ８２に混入してしまうと、コンプレッサ８２に破損等の不具合が生じてしまうおそれもある。また、コンプレッサ前ダクト４８ａは、樹脂製であるため、熱伝導率が低く、コンプレッサ８２の熱を開口部４８ｃ（図２参照）まで伝達することが困難である。

そこで、本実施形態のブローバイガス装置１では、第２ブローバイガス流路６８においてブローバイガスが冷却されて氷が生成されるおそれがある箇所を加熱装置１００によって温め、ブローバイガス中の水蒸気によって氷が生成されてしまうことを防止する。以下、加熱装置１００について説明する。

図２に示すように、コンプレッサ前ダクト４８ａには、第２ブローバイガス流路６８を形成するゴム製のホース６８ａを接続するための開口部４８ｃが径方向外側に突出するように一体形成されている。そして、開口部４８ｃには、例えば金属製でなる締結クランプ１１０によってホース６８ａが締結される。

加熱装置１００は、加熱部１０２、連結部材１０４および締結部材１０６によって構成されている。加熱部１０２および連結部材１０４は、例えば、樹脂（コンプレッサ前ダクト４８ａ）よりも熱伝導率の高い金属製（銅）の部材であり、これらが一体形成されている。

加熱部１０２は、円筒形状に形成されている。加熱部１０２は、開口部４８ｃにおけるホース６８ａが締結された部分よりもコンプレッサ前ダクト４８ａ（吸気流路４８）側に、内周面が開口部４８ｃに当接されるように配置される。

連結部材１０４は、一端に加熱部１０２が接続され、他端が過給機８０のタービンハウジング８４ａに締結部材１０６によって締結（当接）されている。なお、連結部材１０４の他端側には、締結部材１０６を挿通するための貫通孔が形成されている。

連結部材１０４は、板状に形成されており、一端から他端にかけて、コンプレッサ前ダクト４８ａおよび過給機８０の外側面に沿って配される。

タービンハウジング８４ａは、排気ガスが流通するため、排気ガスによって温められて高温に維持される。そして、連結部材１０４は、他端がタービンハウジング８４ａに当接しているので、タービンハウジング８４ａの熱を受熱して加熱部１０２に伝熱する。加熱部１０２は、連結部材１０４から伝熱された熱によって、開口部４８ｃに外側から伝熱し、開口部４８ｃを温める。

ブローバイガス中の水蒸気が凍結する場合、コンプレッサ前ダクト４８ａ内を流通する吸気によって、ホース６８ａを介して開口部４８ｃを流通してきたブローバイガス中の水蒸気が冷却されることになるので、コンプレッサ前ダクト４８ａと開口部４８ｃとの接続部分でブローバイガス中の水蒸気が凍結することになる。

そして、加熱装置１００は、ブローバイガス中の水蒸気が凍結するおそれがある箇所、つまり、コンプレッサ前ダクト４８ａと開口部４８ｃとの接続部分を加熱部１０２によって加熱する。これにより、加熱装置１００は、開口部４８ｃの内表面において氷が生成されてしまうことを防止することができる。

このように、ブローバイガス装置１は、加熱装置１００を設けるといった簡易な構成で、ブローバイガス中の水蒸気の凍結を防止することができる。また、ブローバイガス中の水蒸気の凍結を防止することにより、氷がコンプレッサ８２に混入されてしまい、コンプレッサ８２に不具合が発生することも防止することができる。また、ブローバイガス装置１は、加熱装置１００を設けるのみで済むため、例えばコンプレッサ前ダクト４８ａを金属製で形成する場合と比して、軽量化を図ることができる。つまり、ブローバイガス装置１は、樹脂製のコンプレッサ前ダクト４８ａによる軽量化と、加熱装置１００による凍結防止を簡単な構成で両立させることができる。

<第２の実施形態>
図３は、第２の実施形態における加熱装置２００の構成を説明する図である。図３に示すように、加熱装置２００は、締結クランプ（加熱部）２０２、連結部材１０４および締結部材１０６によって構成されている。締結クランプ２０２および連結部材１０４は、例えば、熱伝導率の高い銅によって一体形成されている。

締結クランプ２０２は、開口部４８ｃにホース６８ａを締結する。また、締結クランプ２０２は、連結部材１０４に接続されているため、タービンハウジング８４ａの熱が伝達される。

したがって、締結クランプ２０２は、伝達された熱によって、ホース６８ａを介して開口部４８ｃを温める。これにより、開口部４８ｃの内表面において氷が生成されてしまうことを防止することができる。

第２の実施形態における加熱装置２００では、第１の実施形態における締結クランプ１１０の機能と、加熱部１０２の機能とを、締結クランプ２０２が共に有しているため、第１の実施形態における加熱装置１００と比べて、より構成を簡素化することができる。

ただし、第１の実施形態における加熱装置１００では、加熱部１０２が直接、開口部４８ｃに伝熱（加熱）することができるのに対し、第２の実施形態における加熱装置２００では、締結クランプ２０２が、ホース６８ａを介して開口部４８ｃに伝熱（加熱）することになる。したがって、ブローバイガス中の水蒸気の凍結を防止する観点では、第１の実施形態における加熱装置１００の方が、第２の実施形態における加熱装置２００よりも、より効果が高いといえる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

なお、上記の実施形態では、加熱部１０２または締結クランプ２０２が連結部材１０４と一体形成されている場合について説明したが、加熱部１０２または締結クランプ２０２が連結部材１０４と一体形成されていなくてもよい。

また、上記の実施形態では、連結部材１０４が締結部材１０６によってタービンハウジング８４ａに締結されているようにした。しかしながら、連結部材１０４がタービンハウジング８４ａに常に当接しているのであれば、連結部材１０４の締結方法はこれに限らない。

また、上記の実施形態では、加熱部１０２または締結クランプ２０２が、円筒形状に形成されている場合について説明したが、加熱部１０２または締結クランプ２０２が開口部４８ｃに当接していれば、その形状は問わない。

また、上記の実施形態では、連結部材１０４の他端がタービンハウジング８４ａに当接されているようにした。しかしながら、連結部材１０４は、排気ガスが流通する排気流路５６を形成する排気系の他の部品である高熱部に当接されるようにしてもよい。

本発明は、ブローバイガスが還流するブローバイガス流路を備えたブローバイガス装置に利用できる。

４８ａ コンプレッサ前ダクト（ダクト）
４８ｃ 開口部
６８ａ ホース
８０ 過給機
８４ａ タービンハウジング（高熱部）
１００、２００ 加熱装置
１０２ 加熱部
１０４ 連結部材
２０２ 締結クランプ（加熱部）

Claims (4)

1. 吸気が流通する吸気流路と、ブローバイガスが前記吸気流路に向けて還流する開口部とを有する樹脂製のダクトと、
   前記開口部に外側から伝熱する加熱部と、排気系を形成する高熱部から受熱して前記加熱部に伝熱する連結部材とを有し、前記ダクトより熱伝導率の高い部材で構成された加熱装置と、
   を備えるブローバイガス装置。
2. 前記連結部材は、
   前記高熱部である過給機のタービンハウジングに連結される請求項１に記載のブローバイガス装置。
3. 前記開口部には、前記ブローバイガスが流通するホースが接続され、
   前記加熱部は、
   前記開口部における前記ホースよりも前記吸気流路側に設けられる請求項１または２に記載のブローバイガス装置。
4. 前記開口部には、前記ブローバイガスが流通するホースが接続され、
   前記加熱部は、
   前記ホースを介して前記開口部に伝熱する請求項１または２に記載のブローバイガス装置。

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