JP2019210855A - ブローバイガスシステム - Google Patents

Abstract

【課題】オイルコーキング物質に起因する過給機の過給効率の低下を抑制することができるブローバイガスシステムを提供する。【解決手段】ブローバイガスシステム６０は、内燃機関１０と吸気通路２０と過給機４０のコンプレッサ４１とを備える車両１に適用されたブローバイガスシステムであって、車両はエアー吸引機構５１とエアー導入通路５６とを備え、ブローバイガスシステムは、内燃機関から排出されたブローバイガス（Ｇｂ）が通過するブローバイガス流路６１と、ブローバイガス流路の途中箇所に配置されたオイルセパレータ６２と、を備え、ブローバイガス流路のブローバイガス流動方向で下流側の端部は、吸気通路の所定箇所、又は、エアー導入通路の途中箇所に接続し、所定箇所は、ブローバイガス流路を通過して吸気通路に流入したブローバイガスの少なくとも一部が吸気通路の吸気（Ａ）とともにエアー導入通路に流入する箇所である。【選択図】図１

Description

本開示は、ブローバイガスシステムに関する。

従来、内燃機関と吸気通路と過給機のコンプレッサとを備える車両に適用されたブローバイガスシステムが知られている。そして、このようなブローバイガスシステムとして、内燃機関から排出されたブローバイガスを、このブローバイガスからオイルを除去するオイルセパレータを経由させた後に、過給機のコンプレッサよりも上流側の吸気通路へ還流させるブローバイガス流路を有するものが知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１７−２０４５４号公報

上述したような従来のブローバイガスシステムにおいて、内燃機関から排出されたブローバイガスに含まれるオイルは、オイルセパレータを経由することで除去される。しかしながら、オイルセパレータによってオイルを完全に除去できない場合があり、この場合には、オイルセパレータを経由後のブローバイガスに少量のオイルが含まれる。

このようにオイルセパレータを経由後のブローバイガスにオイルが含まれる場合において、過給機のコンプレッサの運転状態が高過給運転状態のとき（過給後の吸気温度が高いときや、過給後の吸気圧力が高いとき等）には、過給機のコンプレッサに導入されたブローバイガス中のオイルがコンプレッサにおいてコーキング（炭化）する「オイルコーキング」が生じる可能性がある。このようなオイルコーキングによって生じた物質（オイルコーキング物質）が多量に発生した場合、この多量に発生したオイルコーキング物質が吸気抵抗となり得るため、過給機の過給効率が低下してしまう。

本開示は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、オイルコーキング物質に起因する過給機の過給効率の低下を抑制することができるブローバイガスシステムを提供することである。

上記目的を達成するため、本発明の態様に係るブローバイガスシステムは、内燃機関と、前記内燃機関に吸入される吸気が通過する吸気通路と、前記吸気通路に配置された過給機のコンプレッサと、を備える車両に適用されたブローバイガスシステムであって、前記車両は、導入口からエアーを吸引し、この吸引されたエアーを排出口から排出するエアー吸引機構と、前記吸気通路における前記コンプレッサよりも上流側の箇所と前記エアー吸引機構の前記導入口とを連通するエアー導入通路と、を備え、前記ブローバイガスシステムは、前記内燃機関から排出されたブローバイガスが通過するブローバイガス流路と、前記ブローバイガス流路の途中箇所に配置されたオイルセパレータと、を備え、前記ブローバイガス流路のブローバイガス流動方向で下流側の端部は、前記吸気通路の所定箇所、又は、前記エアー導入通路の途中箇所に接続し、前記所定箇所は、前記ブローバイガス流路を通過して前記吸気通路に流入したブローバイガスの少なくとも一部が前記吸気通路の吸気とともに前記エアー導入通路に流入する箇所であることを特徴とする。

上記のブローバイガスシステムによれば、オイルコーキング物質に起因する過給機の過給効率の低下を抑制することができる。

実施形態１に係るブローバイガスシステムが適用された車両の模式的構成図である。 実施形態２に係るブローバイガスシステムが適用された車両の模式的構成図である。 実施形態２に係るガイド部材の周辺構造の模式的拡大断面図である。 図３のＸ−Ｘ線の模式的断面図である。 実施形態３に係るブローバイガスシステムが適用された車両の模式的構成図である。

（実施形態１）
以下、実施形態１に係るブローバイガスシステム６０について図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態に係るブローバイガスシステム６０が適用された車両１の模式的構成図である。車両１は、内燃機関１０と、吸気通路２０と、エアクリーナ３０と、過給機４０と、エアー圧縮システム５０と、ブローバイガスシステム６０とを備えている。なお、車両１の具体的な種類は特に限定されるものではなく、商用車や乗用車等の種々の車両を用いることができる。本実施形態では、車両１の一例として、商用車、具体的にはトラックを用いている。

内燃機関１０は内燃機関本体１１を備えている。内燃機関本体１１は、気筒が形成されたシリンダブロックと、シリンダブロックの上部に配置されたシリンダヘッドと、気筒内に配置されたピストンと、このピストンにコンロッドを介して接続されたクランクシャフトとを備えている。また、内燃機関１０はクランクケース１２を備えている。クランクケース１２はシリンダブロックの下部に接続されている。クランクケース１２の内部にはクランクシャフトが収容されている。また、内燃機関１０はシリンダヘッドカバー１３を備えている。シリンダヘッドカバー１３はシリンダヘッドの上部に配置されている。このシリンダヘッドカバー１３の内部には、カム等の動弁機構が収容されている。

なお、内燃機関１０の具体的な種類は特に限定されるものではなく、ディーゼル機関やガソリン機関等、種々の内燃機関を用いることができる。本実施形態では、内燃機関１０の一例として、ディーゼル機関を用いている。

吸気通路２０は、内燃機関１０に吸入される吸気（Ａ）が通過する通路である。吸気通路２０の下流側端部は、内燃機関１０の吸気ポートに接続している。なお、図示はされていないが、内燃機関１０は、内燃機関１０から排出された排気が通過する排気通路も備えている。この排気通路の上流側端部は、内燃機関１０の排気ポートに接続している。エアクリーナ３０は、吸気通路２０における過給機４０よりも上流側の部分に配置されている。なお、吸気通路２０の上流側端部から吸気通路２０に流入する吸気は、新気である。エアクリーナ３０は、この新気に含まれる塵や埃等の異物を除去する機能を有する部材である。

過給機４０は、内燃機関１０に吸入される吸気をコンプレッサ４１によって過給する装置である。このような機能を有するものであれば、過給機４０の具体的な構成は特に限定されるものではなく、排気のエネルギを利用してコンプレッサ４１が駆動するターボ式過給機や、内燃機関１０の動力によってコンプレッサ４１が駆動する機械式過給機や、電動
モータの動力によってコンプレッサ４１が駆動する電動式過給機等、種々の過給機を用いることができる。本実施形態では、過給機４０の一例として、ターボ式過給機を用いている。具体的には、本実施形態に係る過給機４０は、排気通路に配置されたタービン（図示せず）と、吸気通路２０に配置されたコンプレッサ４１と、このタービン及びコンプレッサ４１を連結する回転シャフト（図示せず）とを備えている。タービンが排気のエネルギを受けて駆動することで、回転シャフトを介してタービンに接続されたコンプレッサ４１が駆動して吸気を過給する。

エアー圧縮システム５０は、エアーを圧縮するシステムであり、本実施形態では、エアー圧縮機５１と、エアードライヤ５４と、エアータンク５５と、エアー導入通路５６と、排出エアー通路５７とを備えている。

エアー圧縮機５１は、導入口５２からエアーを吸引し、この吸引されたエアーを圧縮して、排出口５３から排出する機器（すなわち、エアーコンプレッサ）である。なお、このエアー圧縮機５１は、「エアー吸引機構」の一例である。

エアー圧縮機５１の駆動源は特に限定されるものではないが、本実施形態に係るエアー圧縮機５１は、一例として内燃機関１０によって駆動されている。具体的には、本実施形態に係るエアー圧縮機５１は、動力伝達部材（図示せず）を介して、内燃機関本体１１のクランクシャフトに接続されている。すなわち、本実施形態に係るエアー圧縮機５１は、クランクシャフトの動力によって駆動されている。このため、エアー圧縮機５１は、内燃機関１０の始動開始と同時に運転（圧縮）を開始している。

エアー導入通路５６は、吸気通路２０における過給機４０のコンプレッサ４１よりも上流側の箇所（本実施形態では、さらにエアクリーナ３０よりも下流側の箇所）と、エアー圧縮機５１の導入口５２とを連通する通路である。

排出エアー通路５７は、エアー圧縮機５１の排出口５３と、エアードライヤ５４と、エアータンク５５とを連通する通路である。エアー圧縮機５１から排出されたエアー（圧縮後のエアー）は、エアードライヤ５４に導入され、このエアードライヤ５４を経由した後に、エアータンク５５に貯留される。

エアードライヤ５４は、排出エアー通路５７におけるエアー圧縮機５１の排出口５３とエアータンク５５との間の部分に配置されており、エアードライヤ５４に導入されたエアーに含まれるオイルや水分を除去する機能を有している。

エアータンク５５は、排出エアー通路５７におけるエアードライヤ５４よりも下流側の部分に配置されており、エアータンク５５に導入されたエアーを貯留するタンクである。なお、このエアータンク５５に貯留されたエアーの使用用途は、特に限定されるものではなく、車両１のブレーキシステムや、車両１のエアーサスペンションや、車両１のホーン（クラクション）等、圧縮されたエアーを使用可能な種々の機器に使用することができる。

そこで、一例として、本実施形態に係るエアー圧縮システム５０は、エアータンク５５に貯留されたエアーを、ブレーキシステム（具体的にはブレーキブースタ）、エアーサスペンション、及び、ホーンの全てに使用している。より具体的には、この場合、ブレーキブースタ、エアーサスペンション及びホーンと、エアータンクとは、配管部材によって連通されている。これにより、エアータンクに貯留されたエアーは、この配管部材を介して、これらの機器へ供給されている。

以上のような車両１に、本実施形態に係るブローバイガスシステム６０は適用されている。続いてブローバイガスシステム６０の構成について説明する。ブローバイガスシステム６０は、ブローバイガス流路６１と、オイルセパレータ６２とを備えている。

ブローバイガス流路６１は、内燃機関１０から排出されたブローバイガス（Ｇｂ）が通過する流路である。具体的には、本実施形態に係るブローバイガス流路６１は、ブローバイガスの流動方向で上流側の端部が、内燃機関１０のシリンダヘッドカバー１３の側面外壁に設けられたブローバイガス排出口に接続されている。また、ブローバイガス流路６１のブローバイガス流動方向で下流側の端部は、吸気通路２０の所定箇所に接続されている。この所定箇所の詳細については、後述する。内燃機関１０において発生したブローバイガスは、各気筒とその内部のピストンとの間隙からクランクケース１２に漏出後、シリンダヘッドカバー１３の内部を通過して、ブローバイガス流路６１に流入する。

オイルセパレータ６２は、このブローバイガス流路６１の途中箇所に配置されている。オイルセパレータ６２は、オイルセパレータ６２に流入したブローバイガスに含まれるオイルを除去する機能を有している。このような機能を有するものであれば、オイルセパレータ６２の具体的な構成は特に限定されるものではなく、公知のオイルセパレータ（これはオイルミスト分離器と別称されている場合がある）を用いることができる。このため、このオイルセパレータ６２の詳細な構造の説明は省略する。

なお、内燃機関１０から排出されたブローバイガスに含まれるオイルは、基本的には、オイルセパレータ６２を経由することで除去される。しかしながら、オイルセパレータ６２によってオイルを完全に除去することができない場合があり得る。この場合には、このオイルセパレータ６２を経由後のブローバイガスに、少量のオイルが含まれる。

続いて、ブローバイガス流路６１の下流側端部の接続先である「所定箇所」について説明する。本実施形態においては、この所定箇所として、ブローバイガス流路６１を通過して吸気通路２０に流入したブローバイガスの少なくとも一部が吸気通路２０の吸気とともにエアー導入通路５６に流入する箇所を用いている。この所定箇所の具体例として、本実施形態においては、吸気通路２０におけるエアー導入通路５６が接続している箇所と吸気通路２０における吸気流動方向で同位置の箇所を用いている。

すなわち、本実施形態に係るブローバイガス流路６１は、オイルセパレータ６２を経由後のブローバイガス（Ｇｂ）を、吸気通路２０におけるエアー導入通路５６が接続している箇所と吸気通路２０における吸気流動方向で同位置の箇所に導入している。換言すると、本実施形態において、ブローバイガス流路６１の下流側端部が吸気通路２０に接続している箇所と、エアー導入通路５６の上流側端部が吸気通路２０に接続している箇所とは、吸気通路２０における同一の円周上に位置しており、これにより、吸気通路２０におけるブローバイガス流路６１の下流側端部が接続している箇所と、吸気通路２０におけるエアー導入通路５６が接続している箇所とは、吸気通路２０内における吸気流動方向で見た場合に、同じ位置になっている。

この構成により、オイルセパレータ６２を経由後にブローバイガス流路６１を通過して吸気通路２０に流入したブローバイガスの一部は、エアー圧縮機５１によって吸引されることで、吸気通路２０の吸気とともにエアー導入通路５６に流入し、次いで、エアー圧縮機５１に導入される。このエアー圧縮機５１に導入されたエアー（ブローバイガスを含むエアー）は、エアー圧縮機５１において圧縮され、次いで、エアードライヤ５４に流入する。このエアードライヤ５４において、エアーに含まれるオイルや水分が除去され、このオイルや水分が除去されたエアーがエアータンク５５に貯留される。そして、エアータンク５５に貯留されたエアーは、その後、ブレーキシステム、エアーサスペンション、及び
、ホーンに使用される。

以上説明した本実施形態の作用効果について、まとめて説明すると次のようになる。まず、本実施形態によれば、オイルセパレータ６２を経由後にブローバイガス流路６１を通過して吸気通路２０に流入したブローバイガスの一部を、吸気とともにエアー圧縮機５１（「エアー吸引機構」）に導入することができる。これにより、オイルセパレータ６２を経由後のブローバイガスの全量が過給機４０のコンプレッサ４１に導入される場合に比較して、コンプレッサ４１に導入されるブローバイガスの流量を減少させることができる。この結果、コンプレッサ４１にオイルコーキング物質が多量に発生することを抑制することができる。これにより、オイルコーキング物質に起因する過給機４０の過給効率の低下を抑制することができる。

また、本実施形態によれば、排出エアー通路５７におけるエアー圧縮機５１の排出口５３とエアータンク５５との間の部分にエアードライヤ５４が配置されているので、エアー圧縮機５１から排出されたエアーに含まれるオイルや水分をエアードライヤ５４によって除去することができ、この結果、このオイルや水分が除去されたエアーをエアータンク５５に貯留することができる。これにより、エアータンク５５内にオイルや水分が溜まることを抑制することができる。

（実施形態２）
続いて、実施形態２に係るブローバイガスシステム６０ａについて説明する。図２は、本実施形態に係るブローバイガスシステム６０ａが適用された車両１ａの模式的構成図である。本実施形態に係るブローバイガスシステム６０ａは、ブローバイガス流路６１に代えて、ブローバイガス流路６１ａを備えている点と、ガイド部材７０をさらに備えている点とにおいて、実施形態１に係るブローバイガスシステム６０（図１）と異なっている。ブローバイガスシステム６０ａの他の構成は、ブローバイガスシステム６０のそれと同様であるので、この他の構成の説明は省略する。

本実施形態に係るブローバイガス流路６１ａは、その下流側端部の接続先である「所定箇所」が、実施形態１に係るブローバイガス流路６１のそれと異なっている。具体的には、本実施形態に係る所定箇所は、吸気通路２０におけるエアー導入通路５６が接続している箇所よりも、吸気通路２０における吸気流動方向で上流側の箇所である。

より具体的には、本実施形態に係るブローバイガス流路６１ａの下流側端部は、吸気通路２０におけるエアー導入通路５６が接続している箇所よりも吸気通路２０における吸気流動方向で上流側、且つ、エアクリーナ３０が配置されている箇所よりも吸気通路２０における吸気流動方向で下流側の箇所に、接続している。

図３は、ガイド部材７０の周辺構造を拡大して模式的に断面図示する模式的拡大断面図である。図４は、図３のＸ−Ｘ線で切断した断面を模式的に示す模式的断面図である。具体的には図４は、吸気通路２０の中心軸線を法線とする面で吸気通路２０のガイド部材７０が配置されている箇所（Ｘ−Ｘ線の箇所）を切断した模式的断面図となっている。

図３及び図４に例示されているように、ガイド部材７０は、吸気通路２０の内部に配置されている。このガイド部材７０は、ブローバイガス流路６１を通過して吸気通路２０に流入したブローバイガスをエアー導入通路５６へ導くガイド部材としての機能を有している。このような機能を有するものであれば、ガイド部材７０の具体的な構成は特に限定されるものではないが、本実施形態に係るガイド部材７０は、一例として、以下の構成を有している。

具体的には、このガイド部材７０は、吸気通路２０の内周面２１に対向するように延在する対向壁部７１と、対向壁部７１の下流側端部と吸気通路２０の内周面２１とを接続する脚壁部７２ａと、対向壁部７１の左右方向の両端部（図４の断面視において左右方向にある両端部）と吸気通路２０の内周面２１とを接続する脚壁部７２ｂと、を備えている。なお、図４に例示するように、本実施形態に係る対向壁部７１及び脚壁部７２ｂは、全体的に逆凹状の断面形状を呈しているが、この断面形状に限定されるものではない。

対向壁部７１及び脚壁部７２ｂの吸気流動方向で上流側の端部は、吸気通路２０の内部において、ブローバイガス流路６１の下流側端部が吸気通路２０へ接続している箇所（所定箇所）と同位置、又は、ブローバイガス流路６１の下流側端部が吸気通路２０へ接続している箇所（所定箇所）よりも上流側の位置にまで至るように、延在している。また、対向壁部７１及び脚壁部７２ｂの吸気流動方向で下流側端部は、吸気通路２０の内部において、エアー導入通路５６の上流側端部が吸気通路２０へ接続している箇所と同位置、又は、エアー導入通路５６の上流側端部が吸気通路２０へ接続している箇所よりも下流側の位置にまで至るように、延在している。

以上のような本実施形態に係るブローバイガスシステム６０ａによれば、ガイド部材７０を備えているので、オイルセパレータ６２を経由後にブローバイガス流路６１を通過して吸気通路２０に流入したブローバイガスを、ガイド部材７０の対向壁部７１と脚壁部７２ａと脚壁部７２ｂと吸気通路２０の内周面２１とによって区画された空間（これがガイド通路として機能する）を通過させて、エアー導入通路５６へ導入させることができる。すなわち、本実施形態によれば、吸気通路２０へ流入したブローバイガスを、ガイド部材７０によって、効果的にエアー導入通路５６へ導入させ、次いで、エアー圧縮機５１に導入させることができる。これにより、過給機４０のコンプレッサ４１に導入されるブローバイガスの流量を効果的に減少させることができるので、過給機４０のコンプレッサ４１にオイルコーキング物質が多量に発生することを効果的に抑制することができる。この結果、オイルコーキング物質に起因する過給機４０の過給効率の低下を効果的に抑制することができる。

（実施形態２の変形例）
なお、上記の実施形態２において、ブローバイガスシステム６０ａはガイド部材７０を備えているが、この構成に限定されるものではない。ブローバイガスシステム６０ａはガイド部材７０を備えていない構成とすることもできる。この場合においても、実施形態１の場合と同様に、吸気通路２０に流入したブローバイガスの少なくとも一部は、吸気通路２０の吸気とともに、エアー導入通路５６に流入して、エアー圧縮機５１に導入される。これにより、実施形態１の場合と同様に、過給機４０のコンプレッサ４１にオイルコーキング物質が多量に発生することを抑制することができるので、オイルコーキング物質に起因する過給機４０の過給効率の低下を抑制することができる。

（実施形態３）
続いて、実施形態３に係るブローバイガスシステム６０ｂについて説明する。図５は、本実施形態に係るブローバイガスシステム６０ｂが適用された車両１ｂの模式的構成図である。本実施形態に係るブローバイガスシステム６０ｂは、ブローバイガス流路６１に代えて、ブローバイガス流路６１ｂを備えている点において、実施形態１に係るブローバイガスシステム６０（図１）と異なっている。ブローバイガスシステム６０ｂの他の構成は、ブローバイガスシステム６０のそれと同様であるので、この他の構成の説明は省略する。

本実施形態に係るブローバイガス流路６１ｂは、その下流側端部の接続先が実施形態１に係るブローバイガス流路６１のそれと異なっている。具体的には、本実施形態に係るブ
ローバイガス流路６１ｂの下流側端部は、エアー導入通路５６の途中箇所に接続している。すなわち、ブローバイガス流路６１ｂは、オイルセパレータ６２を経由後のブローバイガスを、エアー導入通路５６の途中箇所に導入している。この場合、エアー圧縮機５１には、このブローバイガス流路６１ｂを通過したブローバイガスと、吸気通路２０からエアー導入通路５６に流入した吸気とが導入される。

以上のような本実施形態によれば、オイルセパレータ６２を経由後のブローバイガスがエアー導入通路５６の途中箇所に導入されているので、オイルセパレータ６２を経由後のブローバイガスが過給機４０のコンプレッサ４１に導入されない構成になっている。これにより、コンプレッサ４１にオイルコーキング物質が発生することを確実に抑制することができるので、オイルコーキング物質に起因する過給機４０の過給効率の低下を確実に抑制することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１，１ａ，１ｂ 車両
１０ 内燃機関
２０ 吸気通路
３０ エアクリーナ
４０ 過給機
４１ コンプレッサ
５０ エアー圧縮システム
５１ エアー圧縮機（エアー吸引機構）
５２ 導入口
５３ 排出口
５４ エアードライヤ
５５ エアータンク
５６ エアー導入通路
５７ 排出エアー通路
６０，６０ａ，６０ｂ ブローバイガスシステム
６１，６１ａ，６１ｂ ブローバイガス流路
６２ オイルセパレータ
７０ ガイド部材

Claims (3)

1. 内燃機関と、前記内燃機関に吸入される吸気が通過する吸気通路と、前記吸気通路に配置された過給機のコンプレッサと、を備える車両に適用されたブローバイガスシステムであって、
   前記車両は、導入口からエアーを吸引し、この吸引されたエアーを排出口から排出するエアー吸引機構と、前記吸気通路における前記コンプレッサよりも上流側の箇所と前記エアー吸引機構の前記導入口とを連通するエアー導入通路と、を備え、
   前記ブローバイガスシステムは、前記内燃機関から排出されたブローバイガスが通過するブローバイガス流路と、前記ブローバイガス流路の途中箇所に配置されたオイルセパレータと、を備え、
   前記ブローバイガス流路のブローバイガス流動方向で下流側の端部は、前記吸気通路の所定箇所、又は、前記エアー導入通路の途中箇所に接続し、
   前記所定箇所は、前記ブローバイガス流路を通過して前記吸気通路に流入したブローバイガスの少なくとも一部が前記吸気通路の吸気とともに前記エアー導入通路に流入する箇所であることを特徴とするブローバイガスシステム。
2. 前記所定箇所は、前記吸気通路における前記エアー導入通路が接続している箇所よりも前記吸気通路における吸気流動方向で上流側の箇所であり、
   前記吸気通路の内部には、前記ブローバイガス流路を通過して前記吸気通路に流入したブローバイガスを前記エアー導入通路へ導くガイド部材が配置されていることを特徴とする請求項１記載のブローバイガスシステム。
3. 前記エアー吸引機構の前記排出口は、排出エアー通路を介してエアータンクに接続されており、
   前記排出エアー通路における前記排出口と前記エアータンクとの間の部分には、エアードライヤが配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のブローバイガスシステム。

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