JP2019132259A - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ブローバイガスに含まれるオイルによるエアフローセンサの汚損を抑制できる内燃機関の吸気装置を提供する。【解決手段】内燃機関１の吸気装置１００は、吸気管１０と、吸気管１０に設けられたエアフローセンサ２０と、エアフローセンサ２０より下流側の吸気管１０に設けられ、ブローバイガスを還流させる還流通路２が接続されるガス戻し口３０と、エアフローセンサ２０とガス戻し口３０との間に位置する吸気管１０に設けられ、ブローバイガスに含まれるオイルＯの吸気管１０内での流れを遮断する遮断部４０と、を備える。【選択図】図２

Description

本開示は、主として吸気管とエアフローセンサとを備えた内燃機関の吸気装置に関する。

一般に、内燃機関の吸気装置は、吸気管と、吸気管に設けられたエアフローセンサと、を備える。

また、吸気装置としては、エアフローセンサより下流側の吸気管に、ブローバイガスを還流させる還流通路のガス戻し口を備えた吸気装置が知られている。

特開２０１６−１２１５４４号公報

上記の吸気装置においては、ブローバイガスに含まれるオイルがガス戻し口の周辺の吸気管内に付着し、上流側に向かって吸気管内を流れて、エアフローセンサより上流側の吸気管内等にオイルが溜まる場合がある。

この場合、溜まったオイルが吸気によって下流側に飛散されて、エアフローセンサが汚損される可能性がある。特に、エアフローセンサ内部の感知部にオイルが付着すると、センサ出力が変化する虞がある。

そこで、本開示は、かかる事情に鑑みて創案され、その目的は、ブローバイガスに含まれるオイルによるエアフローセンサの汚損を抑制できる内燃機関の吸気装置を提供することにある。

本開示に係る内燃機関の吸気装置は、吸気管と、前記吸気管に設けられたエアフローセンサと、前記エアフローセンサより下流側の前記吸気管に設けられ、ブローバイガスを還流させる還流通路が接続されるガス戻し口と、前記エアフローセンサと前記ガス戻し口との間に位置する前記吸気管に設けられ、前記ブローバイガスに含まれるオイルの前記吸気管内での流れを遮断する遮断部と、を備えている。

また、前記遮断部は、前記吸気管の下面部に設けられた凹部を有することが好ましい。

また、前記遮断部は、前記吸気管の下面部から径方向内側に突出された凸部を有することが好ましい。

また、前記吸気管内に設けられ、前記遮断部によって遮断されたオイルに向かって吸気を噴出する噴出部を更に備えることが好ましい。

また、前記吸気管は、前記ガス戻し口と前記エアフローセンサとの間の位置に、下流から上流に向けて斜め下方に延びる傾斜部を有し、前記遮断部は、前記傾斜部の下面部に設けられることが好ましい。

本開示に係る内燃機関の吸気装置によれば、ブローバイガスに含まれるオイルによるエアフローセンサの汚損を抑制することができる。

第１実施形態に係る吸気装置を含む内燃機関全体の概略構成図である。 図１に示した吸気装置の上流側の拡大断面図である。 図１に示した吸気装置の下流側の拡大断面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ断面図である。 図３のＶ−Ｖ断面図である。 第２実施形態に係る吸気装置の下流側の拡大断面図である。 図６のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。 第３実施形態に係る吸気装置の下流側の拡大断面図である。 第１変形例に係る吸気装置の下流側の拡大断面図である。 第２変形例に係る吸気装置の下流側の拡大断面図である。 第３変形例に係る吸気装置の下流側の拡大断面図である。 図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ断面図である。 第４変形例に係る吸気装置の下流側の拡大断面図である。 第５変形例に係る吸気装置の下流側の拡大断面図である。

以下、添付図面に基づいて、本開示の実施形態を説明する。なお、図中に示す左右方向は、説明の便宜上定められたものに過ぎないものとする。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る吸気装置１００を含む内燃機関１全体の概略構成図である。図２は、図１に示した吸気装置１００の上流側の拡大断面図であり、図３は、図１に示した吸気装置１００の下流側の拡大断面図である。また、図４は、図３のＩＶ−ＩＶ断面図であり、図５は、図３のＶ−Ｖ断面図である。なお、図中において、白抜き矢印Ａは、吸気の流れを示し、点線矢印Ｂは、ブローバイガスに含まれるオイルＯの流れを示すものとする。また、符号Ｃは、吸気管１０の管軸を示すものとする。

図１に示すように、内燃機関１の吸気装置１００は、吸気管１０と、吸気管１０に設けられたエアフローセンサ２０と、を備える。また、吸気装置１００は、エアフローセンサ２０より下流側の吸気管１０に設けられ、ブローバイガスを還流させるガスホース２が接続されるガス戻し口３０を備える。また、吸気装置１００は、エアフローセンサ２０とガス戻し口３０との間に位置する吸気管１０に設けられ、ブローバイガスに含まれるオイルＯの吸気管１０内での流れを遮断する遮断部４０を備える。

また、本実施形態の吸気装置１００は、吸気管１０内に設けられ、遮断部４０によって遮断されたオイルＯに向かって吸気を噴出する噴出部５０を備える。

内燃機関１は、車両（不図示）に搭載された多気筒の圧縮着火式内燃機関、すなわちディーゼルエンジンである。但し、内燃機関１の用途、種類等は、任意であって良い。

内燃機関１は、シリンダブロック３と、シリンダブロック３の上部に接続されたシリンダヘッド４と、シリンダブロック３の下部に形成されたクランクケース５と、を備える。

シリンダヘッド４には、吸気マニホールド６及びターボチャージャのコンプレッサ７を介して吸気管１０が接続される。但し、ターボチャージャは、設けられなくても良い。

ガスホース２は、クランクケース５内のブローバイガスを吸気管１０に還流させる還流通路の一部を構成する。ガスホース２は、コンプレッサ７よりも上流側の吸気管１０に接続される。

図２に示すように、吸気管１０の入口１０ｉｎには、エアクリーナ８の出口８ｏｕｔが接続される。エアクリーナ８は、円筒型フィルタエレメント８ａを内設する。但し、フィルタエレメント８ａは、任意の種類であって良い。

エアクリーナ８の入口８ｉｎには、吸気口（不図示）を有する吸気ダクト９の出口９ｏｕｔが接続される。

図１〜図３に示すように、本実施形態の吸気管１０は、ガス戻し口３０とエアフローセンサ２０との間の位置に、下流から上流に向けて斜め下方に延びる傾斜部１１を有する。

また、吸気管１０は、コンプレッサ７から上流側に水平方向に延びるガス戻し部１２と、入口１０ｉｎから下流側に水平方向に延びるセンサ取付部１３と、を有する。

傾斜部１１の下流端は、ガス戻し部１２の上流端に接続される。また、傾斜部１１の上流端は、センサ取付部１３の下流端に接続される。

ガス戻し部１２には、ガス戻し口３０が形成される。ガス戻し部１２には、ガス戻し口３０を通じてガスホース２からブローバイガスが還流される。

ガス戻し部１２においては、ブローバイガスに含まれるオイルＯがガス戻し口３０近傍の内面に付着して下方に集まる。特に、吸気量が少なくなる内燃機関１の低負荷運転時には、ガス戻し部１２の内面に付着して下方に集まったオイルＯが溜まり易い傾向がある。また、点線矢印Ｂで示すように、特に、吸気が停止される内燃機関１の運転停止時には、オイルＯが傾斜部１１の下面部を伝って、上流側に流れて移動する傾向がある。このオイルＯの流れを遮断するのが遮断部４０であり、その作用効果は後に詳述する。

センサ取付部１３の上面部には、エアフローセンサ２０を取り付けるための挿通孔１３ａが形成される。

エアフローセンサ２０には、熱線式のエアフローセンサが適用される。但し、エアフローセンサ２０は、熱線式ではなく、任意の種類（例えば、カルマン渦式）であっても良い。

本実施形態のエアフローセンサ２０は、挿通孔１３ａに挿入されてセンサ取付部１３内に配置されるケース２１を有する。また、エアフローセンサ２０は、ケース２１内に収容される感知部としてのホットワイヤ２２を有する。

また、図示しないが、エアフローセンサ２０は、ホットワイヤ２２で感知した吸気温度を電子制御ユニットもしくはコントローラに出力し、吸気温度の変化によって吸気流量を検出できるように構成される。

より詳しくは、ケース２１は、上流側端面に吸気導入口２０ｉｎを有し、下流側端面に吸気排出口２０ｏｕｔを有する。ホットワイヤ２２は、ケース２１内において、吸気導入口２０ｉｎから吸気排出口２０ｏｕｔに向かう流路の途中に設けられる。

図３及び図４に示すように、遮断部４０は、吸気管１０の下面部に設けられた凹部４１を有する。具体的には、本実施形態の場合、遮断部４０は、凹部４１により形成される。

凹部４１は、傾斜部１１の途中に位置する下面部を鉛直下方に湾曲状に凹ませて形成され、傾斜部１１の下面部を流れ落ちるオイルＯを溜めて、上流側に向かうオイルＯの流れを遮断する。

より詳しくは、凹部４１は、下方に湾曲された底部４１ａを有し、底部４１ａから上流側及び下流側に拡がるように開口される。但し、凹部４１の位置、形状等は、任意であって良い。また、凹部４１は、吸気管１０と別体として形成されても良い。

また、凹部４１は、十分な量のオイルＯを溜められる容積を有する。例えば、凹部４１の容積は、所定の時間（例えば、１時間）に亘って所定の運転状態（例えば、低負荷運転状態）が継続されたときの１回の運転時に、ガス戻し部１２の下面部に付着するオイル量よりも多いものとする。

より詳しくは、凹部４１の容積は、上記の１回の運転時に付着する量のオイルＯを、所定の回数分（例えば、５回分）溜められる大きさとする。但し、凹部４１の容積は、任意の大きさであって良い。

図３〜図５に示すように、噴出部５０は、平板部材５１と、傾斜部１１の下面部とにより画成される。平板部材５１は、傾斜部１１内で上流側から下流側に延びると共に、吸気流路断面を上下方向に区切るように配置される。平板部材５１の側部５１Ｌ，５１Ｒは、傾斜部１１の左右の内周面に溶接等により固定される。

また、平板部材５１は、傾斜部１１の上流側端部から下流側に管軸Ｃと平行に延びると共に、凹部４１の直上流の位置で下面部側に湾曲された下流側端部５１ａを有する。下流側端部５１ａは、凹部４１内のオイルＯに向けて上流側から指向される。また、平板部材５１は、管軸Ｃよりも傾斜部１１の下面部側に配置される。

また、平板部材５１の下流側端部５１ａは、傾斜部１１の下面部との隙間により、凹部４１内のオイルＯに向けて吸気を噴出する噴出口５２を画成する。より詳しくは、平板部材５１の下流側端部５１ａは、傾斜部１１の下面部との距離が徐々に小さくなるように配置され、噴出口５２がノズル状に形成される。

次に、第１実施形態における吸気装置１００の作用効果を説明する。

図３の点線矢印Ｂで示したように、吸気装置１００においては、内燃機関１の運転停止時に、ガス戻し部１２の下面部に付着したオイルＯが、傾斜部１１の下面部を伝って上流側に流れて移動する傾向がある。

ここで、図示しないが、凹部４１を備えていない比較例の吸気装置では、エアフローセンサより上流側の吸気管内や、エアクリーナのフィルタエレメントにオイルが流れて付着し或いは溜まり、その付着し或いは溜まったオイルが吸気によって下流側に飛散される可能性がある。そして、飛散されて霧状になったオイルが、エアフローセンサを汚損する虞がある。

これに対して、本実施形態の吸気装置１００であれば、図２〜図４に示すように、ガス戻し部１２から上流側に流れるオイルＯを凹部４１に溜めて、上流側に向かうオイルＯの流れを傾斜部１１の途中で遮断できる。そのため、エアフローセンサ２０より上流側の吸気管１０内やフィルタエレメント８ａにオイルＯが流れて付着し或いは溜まるのを抑制できる。その結果、付着し或いは溜まったオイルＯが下流側に飛散されるのを抑制して、オイルＯによるエアフローセンサ２０の汚損を抑制できる。

特に、本実施形態においては、吸気導入口２０ｉｎからエアフローセンサ２０内にオイルＯが侵入すること、更には、ホットワイヤ２２にオイルＯが付着することを抑制できる。これにより、エアフローセンサ２０のセンサ出力が変化することを抑制できる。

また、吸気量が多くなる内燃機関１の高負荷運転時には、凹部４１付近を流れる吸気によって、凹部４１内のオイルＯを排出して下流側に送り出すことができる。

特に、図３〜図５に示すように、本実施形態の噴出部５０を設けた場合には、噴出部５０から吸気を噴出することによって、凹部４１内のオイルＯを凹部４１外に、積極的に或いは強制的に押し出すことができる。これにより、オイルＯを下流側により効率良く送り出すことができる。

特に、噴出部５０は、噴出口５２がノズル状に形成されるので、吸気を加速させて噴出できる。そのため、オイルＯの排出効率を向上し、凹部４１に溜まるオイルＯの量を可能な限り減らすことができる。

他方、平板部材５１より下面部側の傾斜部１１内には、下流側端部５１ａによって吸気抵抗が生じる。しかし、本実施形態の平板部材５１は、管軸Ｃよりも下面部側に配置されるため、吸気抵抗が生じる下面部側の流路面積を減少すると共に、吸気抵抗が生じない上面部側の流路面積を相対的に増加させることができる。これにより、傾斜部１１内を流れる吸気全体の吸気抵抗を抑制することが可能になる。

（第２実施形態）
図６は、第２実施形態に係る吸気装置２００の下流側の拡大断面図であり、図７は、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。なお、第２実施形態では、遮断部４０の構成が第１実施形態と異なるが、他の部分は第１実施形態と同じなので、同一の構成要素には同じ符号を用い、それらの詳細な説明は省略する。

図６及び図７に示すように、第２実施形態の遮断部４０は、第１実施形態で説明した凹部４１の代わりに、吸気管１０の下面部から径方向内側に突出された凸部４２を有する。具体的には、本実施形態の場合、遮断部４０は、凸部４２により形成される。

凸部４２は、傾斜部１１の途中に位置する下面部に立設された板状部材４３により形成される。板状部材４３は、傾斜部１１の下面部を流れ落ちるオイルＯを堰き止めるように配置される。

より詳しくは、板状部材４３は、略半円状の平板で形成され、傾斜部１１の吸気流路断面の下端部のみを塞ぐように設けられる。また、板状部材４３は、傾斜部１１の軸方向に対して直交して配置される。但し、板状部材４３の位置、形状等は、任意であって良い。

また、本実施形態の噴出部５０は、平板部材５１と、傾斜部１１の下面部と、板状部材４３とにより画成される。平板部材５１は、板状部材４３の直上流の位置から下面部側に向かって湾曲された下流側端部５１ｂを有する。下流側端部５１ｂは、板状部材４３で堰き止められたオイルＯに向けて上流側から指向される。

また、平板部材５１の下流側端部５１ｂは、板状部材４３との隙間により、板状部材４３で堰き止められたオイルＯに向けて吸気を噴出する噴出口５３を画成する。より詳しくは、平板部材５１の下流側端部５１ｂは、板状部材４３との距離が徐々に小さくなるように配置され、噴出口５３がノズル状に形成される。

第２実施形態によれば、板状部材４３により形成された凸部４２によって、ガス戻し部１２から上流側に流れるオイルＯを堰き止めて、上流側に向かうオイルＯの流れを傾斜部１１の途中で遮断できる。これにより、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

また、第２実施形態の板状部材４３は、傾斜部１１の吸気流路断面の下端部のみを塞ぐように設けられる。そのため、板状部材４３を設けることによって生じる吸気抵抗及び圧力損失の増加を最小限に抑えることができる。

（第３実施形態）
図８は、第３実施形態に係る吸気装置３００の下流側の拡大断面図である。

第１実施形態及び第２実施形態においては、遮断部４０が凹部４１または凸部４２のみにより形成された。これに対して、第３実施形態においては、遮断部４０が凹部４１と凸部４２とによって形成される。

より詳しくは、第３実施形態の遮断部４０では、下流側から順に、凹部４１と凸部４２とが連続して設けられる。凸部４２は、板状部材４３により形成される。但し、凹部４１と凸部４２とは、互いに離間して配置されても良く、また、下流側から凸部４２、凹部４１の順で配置されても良い。

本実施形態によれば、凹部４１と凸部４２とを組み合わせることで、第１実施形態及び第２実施形態と比較して、流れを遮断できるオイルＯの量を増加させることができる。

なお、本開示は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して実施することが可能である。

例えば、噴出部５０を画成する平板部材５１の形状、位置等は、任意であって良い。また、噴出部５０は、設けられなくても良い。

また、上述の各実施形態は、以下のように変形することができる。なお、下記の説明においては、上記の各実施形態と同一の構成要素に同じ符号を用い、それらの詳細な説明は省略する。

（第１変形例）
図９は、第１変形例に係る吸気装置４００の拡大断面図である。

第１実施形態においては、傾斜部１１の下面部に凹部４１が形成された。これに対して、第１変形例においては、図９に示すように、傾斜部１１の代わりに、水平方向に延びる水平部１４が設けられ、水平部１４の下面部に凹部４１が形成される。但し、凹部４１は、エアフローセンサ２０より下流側に位置するセンサ取付部１３の下面部や、ガス戻し口３０より上流側に位置するガス戻し部１２の下面部に形成されても良い。

水平方向に延びる水平部１４であっても、車両の傾き等によってオイルＯがその下面部を上流側に流れる場合がある。本変形例によれば、このオイルＯの流れを遮断することで、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。なお、図示しないが、本変形例において、凹部４１の代わりに、或いはそれに加えて、第２実施形態の凸部４２を適用しても良い。

（第２変形例）
図１０は、第２変形例に係る吸気装置５００の拡大断面図である。

第２実施形態の板状部材４３は、傾斜部１１の下面部から、管軸Ｃに対して直交して配置された。これに対して、第２変形例の板状部材４４は、図１０に示すように、傾斜部１１の下面部から鉛直上方に延びて配置される。すなわち、板状部材４４は、管軸Ｃに直交する直交軸（二点鎖線Ｄ）に対して、下流側に後傾される。

本変形例の板状部材４４であれば、図６及び図１０の白抜き矢印Ａを見比べて分かるように、第２実施形態の板状部材４３の上流側端面で上方に曲げられる吸気よりも、曲がり角度が緩やかな鈍角になる。そのため、板状部材４４を設けることによって生じる吸気抵抗及び圧力損失の増加量を、第２実施形態の板状部材４３よりも抑えることができる。

（第３変形例）
図１１は、第４変形例に係る吸気装置６００の下流側の拡大断面図であり、図１２は、図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ断面図である。

第２実施形態の凸部４２は、略半円状の板状部材４３により形成された。これに対して、第３変形例の凸部４２は、図１１及び図１２に示すように、中央部分に吸気通路４５ａが形成された環状部材４５により形成される。

具体的には、環状部材４５は、環状の平板で形成され、環状部材４５の外周面が傾斜部１１の内周面に全周に亘って当接される。また、吸気通路４５ａの高さ中心は、管軸Ｃに対して上方に偏在されており、環状部材４５の下端部によりオイルＯを堰き止めるように設けられる。なお、本変形例の環状部材４５は、傾斜部１１内に、管軸Ｃに対して直交する方向に配置されているが、鉛直上下方向に配置されていても良い。

この第３変形例であれば、第２実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

（第４変形例）
図１３は、第４変形例に係る吸気装置７００の下流側の拡大断面図である。

第２実施形態の凸部４２は、傾斜部１１の下面部に立設された板状部材４３により形成された。これに対して、第４変形例の凸部４２は、図１３に示すように、傾斜部１１の下面部を上方に凹ませた凹状の壁部４６により形成される。

この第４変形例であれば、上述した板状部材４３，４４や環状部材４５を凸部４２として別途設ける必要がなくなるので、部品点数を削減できる。

（第５変形例）
図１４は、第５変形例に係る吸気装置８００の下流側の拡大断面図である。第５変形例の噴出部６０は、平板部材５１等の代わりに、筒部材６１によって画成される。

具体的には、筒部材６１は、円筒状に形成され、支持部材（不図示）を介して傾斜部１１の内壁部に固定される。また、筒部材６１は、傾斜部１１の上流側端部から下流側に管軸Ｃと平行に延びると共に、凹部４１の直上流の位置で下面部側に湾曲された下流側端部６１ａを有する。下流側端部６１ａは、凹部４１内のオイルＯに向けて上流側から指向される。

また、筒部材６１は、下流側端部６１ａに形成された噴出口６２を有する。より詳しくは、下流側端部６１ａは、上流側から下流側に向かうにつれ、内径が小さくなるように形成され、噴出口６２がノズル状に形成される。

本変形例の筒部材６１であれば、上述した各実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

１ 内燃機関
２ ガスホース（還流通路）
１０ 吸気管
１１ 傾斜部
１２ ガス戻し部
１３ センサ取付部
２０ エアフローセンサ
３０ ガス戻し口
４０ 遮断部
４１ 凹部
４２ 凸部
４３ 板状部材
５０ 噴出部
５１ 平板部材
１００ 吸気装置
Ｏ オイル

Claims (5)

1. 吸気管と、
   前記吸気管に設けられたエアフローセンサと、
   前記エアフローセンサより下流側の前記吸気管に設けられ、ブローバイガスを還流させる還流通路が接続されるガス戻し口と、
   前記エアフローセンサと前記ガス戻し口との間に位置する前記吸気管に設けられ、前記ブローバイガスに含まれるオイルの前記吸気管内での流れを遮断する遮断部と、を備えた ことを特徴とする内燃機関の吸気装置。
2. 前記遮断部は、前記吸気管の下面部に設けられた凹部を有する
   請求項１記載の内燃機関の吸気装置。
3. 前記遮断部は、前記吸気管の下面部から径方向内側に突出された凸部を有する
   請求項１記載の内燃機関の吸気装置。
4. 前記吸気管内に設けられ、前記遮断部によって遮断されたオイルに向かって吸気を噴出する噴出部を更に備える
   請求項１〜３何れか一項に記載の内燃機関の吸気装置。
5. 前記吸気管は、前記ガス戻し口と前記エアフローセンサとの間の位置に、下流から上流に向けて斜め下方に延びる傾斜部を有し、
   前記遮断部は、前記傾斜部の下面部に設けられる
   請求項１〜４何れか一項に記載の内燃機関の吸気装置。

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