JP5319461B2 - 排気ターボ過給機付き内燃機関におけるブローバイガス処理装置 - Google Patents

Description

本発明は，排気ターボ過給機を備えた内燃機関において，この内燃機関から排出されるブローバイガスを，前記排気ターボ過給機のうちブロワー圧縮機に吸い込ませて処理するようにした装置に関するものである。

一般に，排気ターボ過給機を備えた内燃機関においては，その内燃機関から搬出されるブローバイガスを，前記排気ターボ過給機におけるブロワー圧縮機に吸い込ませて処理するように構成している。

この場合，先行技術としての特許文献１には，大気空気を取り入れるエアクリーナから前記排気ターボ過給機のブロワー圧縮機における吸い込み口に至る吸気経路の途中にエルボ管を設け，このエルボ管のうちその曲がり管部より下流における出口管部を横向きにして，この出口管部のうちその軸線よりも上側の部分に，ブローバイガス吸入ポートを，前記出口管部内に開口するように設けて，内燃機関からのブローバイガスを，前記ブローバイガス吸入ポートから前記エルボ管内に導入するという構成にすることが記載されている。

特表２００８−５４４１４２号公報

しかし，この先行技術のものは，前記エルボ管内へのブローバイガス吸入ポートを，前記ブロワー圧縮機の向かう方向に開口するという構成にしている。

この構成においては，前記吸入ポートからエルボ管に導入するブローバイガスを，前記エルボ管内における吸気の流れに円滑に乗せることができるから，ブローバイガスの吸気に対する混合性が高いという利点を有するが，その反面，以下に述べるような問題があった。

すなわち，ブローバイガスに含まれる水分の一部は，凝縮水になってブローバイガスと一緒にエルボ管内に入る。

この場合，内燃機関を始動した直後における暖気運転の状態では，前記ブローバイガス吸入ポートからブローバイガスと一緒にエルボ管内に入る凝縮水が多いにもかかわらず，前記エルボ管内を流れる吸気の流れ速度は，暖気運転中であることにより遅いから，前記ブローバイガスと一緒にエルボ管内に入った凝縮水は，ブローバイガスのように吸気の流れに乗ることなく，前記ブローバイガス吸入ポートの開口部の縁より水滴になって滴り落ちるという状態になる。

前記水滴になって垂れ落ちる凝縮水は，寒冷地等のように気温が低いときにおいて，氷柱状に氷結することになる。

この氷柱は，振動等にて折れるか欠けて，ブロワー圧縮機に吸い込まれることになるから，ブロワー圧縮機におけるインペラの破損を招来するおそれが大きいのである。

また，ブローバイガス吸入ポートがエルボ管内に突出するような形状となるため，寒冷地等のように気温が低いときにおいては，ブローバイガス吸入ポートが吸入空気に晒されることよって冷却されてしまい，ブローバイガス吸入ポート内で凝縮水が氷結して当該ポートの開口部を閉塞してしまうおそれがあった。

本発明は，この問題を解消することを技術的課題としている。

この技術的課題を達成するため請求項１は，
「エアクリーナから排気ターボ過給機におけるブロワー圧縮機に至る吸気経路の途中に，前記ブロワー圧縮機に向かって横向きに曲がるようにしたエルボ管を設け，このエルボ管のうちその曲がり管部より下流の出口管部における上側に，当該エルボ管内へのブローバイガスの吸入ポートを設けて成る内燃機関におけるブローバイガス処理装置において，
前記エルボ管のうち前記出口管部の内面には，当該内面からの凹み溝が，前記出口管部の軸線方向に延びるように設けられ，この凹み溝内には前記吸入ポートが開口しており，前記凹み溝のうち上流側における一端は，前記吸入ポートを越えて前記エルボ管のうち前記曲がり管部の部分から始まるか，又はこの曲がり管部より上流の入口管部の部分から始まる構成にされている。」
ことを特徴としている。

請求項２は，
「前記請求項１の記載において，前記凹み溝のうち下流側における他端は，前記吸入ポートを越えてその下流の部分で終わる構成にされている。」
ことを特徴としている。

請求項３は，
「前記請求項１又は２の記載において，前記凹み溝における左右両側面のうち少なくとも一方の内側面には，前記吸入ポートにおける開口部の一部を塞ぐようにした突起部が設けられている。」
ことを特徴としている。
請求項４は，
「前記請求項３の記載において，前記突起部のうち前記吸入ポートの開口部に対向する表面は，前記凹み溝のうち前記開口部より下流に向かって前記開口部から離れるように傾斜している。」
ことを特徴としている。

請求項１によると，エルボ管内をブロワー圧縮機に向かって流れる吸気は，前記エルボ管のうち曲がり管部において，横向きに方向変換するとき，その一部が，凹み溝内に導入され，前記凹み溝内をその長さ方向に流れる。

この場合，前記凹み溝のうち上流側の一端は，吸入ポートを越えて前記エルボ管のうち前記曲がり管部の部分から始まるか，又はこの曲がり管部より上流の入口管部の部分から始まっていて，この凹み溝に吸気を積極的に導入することができるから，前記凹み溝内には，内燃機関の始動直後における暖気運転中においても，吸気の強い流れを形成することができる。

これにより，前記吸入ポートの開口部からエルボ管内に導入されるブローバイガス及び凝縮水は，直ちに，前記凹み溝内における吸気の強い流れにスムースに乗せられるから，前記ブローバイガスの吸気への混合性を確保した状態の上で，前記凝縮水が開口部の縁から水滴になって滴り落ちること，ひいては，寒冷地等のように気温が低いときにおいて，凝縮水による氷柱ができてブロワー圧縮機の破損を招来することを確実に低減できる。

次に，請求項２によると，前記凹み溝のうち下流側の他端は吸入ポートを越えてその下流の部分で終わっていることにより，前記凹み溝内における吸気の強い流れは，前記吸入ポートの開口部を吹き抜けることになって，ブローバイガス及び凝縮水をよりスムースに吸気の流れに乗せることができるから，前記した効果を助長できる。

また，請求項３によると，前記吸入ポートの開口部からエルボ管内に導入される凝縮水の一部は，前記凹み溝に設けた突起部にて受け止められることにより，ブローバイガス抽出管路より流れてきた際の勢いが低減されるため，凝縮水がエルボ管内に飛び出し，吸入ポートの開口部とは反対側のエルボ管内壁等へと付着し，そこで吸入空気に晒されて氷塊となることを防止できる。さらに，前記吸入ポートの開口部からエルボ管内に導入される凝縮水の一部は，前記凹み溝に設けた突起部のうち前記開口部側の表面にて受け止められることにより大きな水滴に成長できる。この場合，前記突起部のうち前記開口部側の表面にて受け止められた凝縮水には，ブローバイガスが吹き当り続けることになる。ブローバイガスは比較的温度が高いため，受け止められた凝縮水が前記突起部のうち開口部側の表面にて氷塊となることはない。

しかも，前記凹み溝に設けた突起部は，凹み溝における左右両側面のうち少なくとも片側に設けられることにより，前記凹み溝内のうち前記開口部付近における吸気の流れ速度を加速することに加えて，前記出口管路内を流れる吸気の前記開口部内への進入を阻止するから，これら三者が相俟って，凝縮水を吸気の流れに乗せることがより確実になり，前記した効果を助長できる。

更にまた，請求項４によると，前記突起部にて受け止められた凝縮水は，当該突起部における傾斜に沿って下流に流れるように，前記開口部より下流側に順次排除されることになるから，前記凝縮水による氷柱ができることをより一層に低減できる。

本発明の実施の形態を示す図である。 排気ターボ過給機のブロワー圧縮機への吸い込み用エルボ管の縦断正面図で，図３のII−II視断面図である。 図２及び図４のIII −III 視断面図である。 図３のIV−IV視断面図である。 図３のＶ−Ｖ視断面図である。 図３のVI−VI視断面図である。

以下，本発明の実施の形態を，図１〜図６の図面について説明する。

これらの図において，符号１は，多気筒の内燃機関を示し，この内燃機関１には，各気筒への吸気マニホールド２と，各気筒からの排気マニホールド３とを備えている。

また，前記内燃機関１のうちシリンダヘッドカバー又はクランクケース等のようなブローバイガスの集合部４には，当該集合部４からのブローバイガス抽出管路５が接続されている。

符号６は，排気タービン７とブロワー圧縮機８とを直結して成る排気ターボ過給機を示す。

この排気ターボ過給機６のうち排気タービン７における入口には，前記排気マニホールド３が接続され，排気タービン７における出口には，大気への排気管９が接続されている。

一方，前記排気ターボ過給機６のうちブロワー圧縮機８における吸い込み側１０には，大気空気の取り入れようエアクリーナ１１からの吸気管路１２が接続され，ブロワー圧縮機８における吐出口は，過給管路１３を介して前記吸気マニホールド２に接続されている。

前記吸気管路１２のうち途中部分には，下向きの方向から前記ブロワー圧縮機８に向かって横向きの方向に曲がるように構成したエルボ管１４が設けられている。

前記エルボ管１４はアルミニウム等の軽合金製であり，曲がり管部１５と，この曲がり管部１５より上流の入口管部１６と，前記曲がり管部１５より下流の出口管部１７を備えて，前記出口管部１７が，前記ブロワー圧縮機８における吸い込み側１０に，フランジ接合にて着脱可能に接合されている一方，前記入口管部１６に，前記エアクリーナ１１からの吸気管路１２が接続されている。

この場合，前記入口管部１６における軸線１６ａは，前記出口管部１７における軸線１７ａの方向から見て，図３に示すように，前記出口管部１７における中心１７ｂよりも適宜寸法Ｅだけ横方向にずらせる（偏心）ことにより，前記出口管部１７内に吸気の流れに，矢印Ａで示す方向に旋回させるという構成にしており，また，前記出口管部１７の外周には，前記内燃機関１に対する冷却水の一部を流すことによって，前記出口管部１７の部分及び後述する吸入ポート１９における開口部２１の部分を暖めるようにしたジャケット１８が一体に設けられている。

前記エルボ管１４における出口管部１７のうちその軸線１７ａよりも上側には，出口管部１７内に開口する吸入ポート１９が，当該吸入ポート１９における軸線１９ａが，図３に示すように，前記出口管部１７の中心１７ｂ又はその付近に向かうように設けられ，この吸入ポート１９には，前記内燃機関１からのブローバイガス抽出管路５が接続されている。

そして，前記エルボ管１４の出口管部１７における内面のうち前記吸入ポート１９の部分には，その内面からの凹み溝２０が，前記出口管部１７における軸線１７ａの方向に延びるように設けられ，この凹み溝２０内に，前記吸入ポート１９における開口部２１が位置している。

この凹み溝２０のうち上流側における一端２２は，前記吸入ポート１９の開口部２１を越えて前記エルボ管１４のうち前記曲がり管部１５の部分において，図２に示すように，その深さが次第に深くなるように始まるという構成にされている一方，前記凹み溝２０のうち下流側における他端２３は，前記吸入ポート１９の開口部２１を越えてその下流の部分において，図２に示すように，その深さが零になって終わるように構成されているとともに，図４及び図５に示すように，他端２３は，吸気の旋回方向に沿った方向に延びる溝形状となっている。

なお，別の実施の形態においては，前記凹み溝２０の他端２３を，図２に二点鎖線２３′で示すように，前記開口部２１の箇所で終わるように構成しても良い。

更に，前記凹み溝２０における左右両側面２０ａ，２０ｂのうち，矢印Ａで示す旋回流に対して下流側に位置する一方の内側面２０ｂには，前記吸入ポート１９における開口部２１の一部を塞ぐようにした突起部２４が一体に設けられている。

この突起部２４のうち前記開口部２１側の表面２４ａは，前記出口管部１７における軸線１７ａの方向から見て，図３に示すように，吸入ポート１９の軸線１９ａと直角又は略直角であり，前記吸入ポート１９における軸線１９ａと直角の方向から見て，図４に示すように，適宜角度θだけ下流に向かって斜め下向き，つまり，前記開口部２１から離れるように傾斜している。

この構成において，エルボ管１４内をブロワー圧縮機８に向かって流れる吸気は，前記エルボ管１４のうち曲がり管部１５において，横向きに方向変換するとき，その一部が，凹み溝２０内にその一端２２の始まり部より導入され，前記凹み溝２０内をその長さ方向に流れる。

この場合，前記凹み溝２０のうち上流側の一端２２は，吸入ポート１９を越えて前記エルボ管１４のうち前記曲がり管部１５の部分から始まっていて，この凹み溝２０に吸気を積極的に導入することができるから，前記凹み溝２０内には，内燃機関の始動直後における暖気運転中においても，吸気の強い流れを形成することができる。

そして，前記凹み溝２０内における吸気の強い流れは，当該凹み溝２０のうち下流側の他端２３が吸入ポート１９を越えてその下流の部分で終わっていることにより，前記吸入ポート１９の開口部２１を吹き抜けることになるから，前記吸入ポート１９の開口部２１からエルボ管１４内に導入されるブローバイガス及び凝縮水は，直ちに，前記凹み溝２０内における吸気の強い流れにスムースに乗せられることになる。

また，前記吸入ポート１９の開口部２１からエルボ管１４内に導入される凝縮水の一部は，前記凹み溝２０に設けた突起部２４のうち前記開口部２１側の表面２４ａにて受け止められることにより，ブローバイガス抽出管路５より流れてきた際の勢いが低減されるため，凝縮水がエルボ管１４内に飛び出し，吸入ポート１９の開口部２１とは反対側のエルボ管内壁等へと付着し，そこで吸入空気に晒されて氷塊となることを防止できる。さらに，前記吸入ポート１９の開口部２１からエルボ管１４内に導入される凝縮水の一部は，前記凹み溝２０に設けた突起部２４のうち前記開口部２１側の表面２４ａにて受け止められることにより大きな水滴に成長できる。この場合，前記突起部２４のうち開口部２１側の表面２４ａにて受け止められた凝縮水には，ブローバイガスが吹き当り続けることとなる。ブローバイガスは比較的温度が高いため，受け止められた凝縮水が前記突起部２４のうち開口部２１側の表面２４ａにて氷塊となることはない。

しかも，前記突起部２４は，前記凹み溝２０内のうち前記開口部２１の付近における吸気の流れ速度を加速する。

更にまた，前記突起部２４のうち前記開口部２１側の表面２４ａにて受け止められた凝縮水は，当該表面が２４ａにおける傾斜に沿って下流に流れるように，前記開口部２１より下流側に順次排除されることになる。

前記した実施の形態は，前記凹み溝２０における上流側の一端２２を，曲がり管部１５において始まるように構成した場合であったが，本発明においては，これに限らず，前記凹み溝２０における上流側の一端２２を，前記曲がり管部１５より上流の入口管部１６において始まるように構成することができ，これにより，更に多くの吸気を凹み溝２０内に導入することができる。

なお，図示の実施の形態の場合，前記突起部２４のうち前記開口部２１とは反対側の裏面２４ｂは，前記出口管部１７における軸線１７ａの方向から見て，図３に示すように，出口管部１７の内面に接線状に傾斜している。

これにより，前記出口管部１７における矢印Ａで示す旋回流を，前記開口部２１内には進入しないようにガイドすることができ，開口部２１内での氷塊発生を防止できる。

また，図示しない別の実施の形態においては，凹み溝２０における左右両内側面２０ａ，２０ｂのうち矢印Ａで示す旋回流に対して上流側の内側面２０ａにも突起部を設けることによって，前記旋回流の開口部２１への進入を更に確実に阻止するという構成にすることができる。

そして，前記吸入ポート１９に前記ブローバイガス抽出管路５を接続するに際しては，このブローバイガス抽出管路５を，図３に示すように，前記突起部２４とは反対方向に湾曲することにより，このブローバイガス抽出管路５の内面を伝いながら流れる凝縮水は，前記湾曲したことによって，前記突起部２４に向かうように集められるから，前記突起部２４による効果を助長できる。

１ 内燃機関
２ 吸気マニホールド
３ 排気マニホールド
４ ブローバイガスの集合部
５ ブローバイガス抽出管路
６ 排気ターボ過給機
８ ブロワー圧縮機
１０ ブロワー圧縮機の吸い込み側
１１ エアクリーナ
１２ 吸気管路
１４ エルボ管
１５ エルボ管の曲がり管部
１６ エルボ管の入口管部
１７ エルボ管の出口管部
１９ 吸入ポート
２０ 凹み溝
２１ 開口部
２２ 凹み溝の一端
２３ 凹み溝の他端
２４ 突起部

Claims (4)

1. エアクリーナから排気ターボ過給機におけるブロワー圧縮機に至る吸気経路の途中に，前記ブロワー圧縮機に向かって横向きに曲がるようにしたエルボ管を設け，このエルボ管のうちその曲がり管部より下流の出口管部における上側に，当該エルボ管内へのブローバイガスの吸入ポートを設けて成る内燃機関におけるブローバイガス処理装置において，
   前記エルボ管のうち前記出口管部の内面には，当該内面からの凹み溝が，前記出口管部の軸線方向に延びるように設けられ，この凹み溝内には前記吸入ポートが開口しており，前記凹み溝のうち上流側における一端は，前記吸入ポートを越えて前記エルボ管のうち前記曲がり管部の部分から始まるか，又はこの曲がり管部より上流の入口管部の部分から始まる構成にされていることを特徴とする内燃機関におけるブローバイガス処理装置。
2. 前記請求項１の記載において，前記凹み溝のうち下流側における他端は，前記吸入ポートを越えてその下流の部分で終わる構成にされていることを特徴とする内燃機関におけるブローバイガス処理装置。
3. 前記請求項１又は２の記載において，前記凹み溝における左右両側面のうち一方の内側面には，前記吸入ポートにおける開口部の一部を塞ぐようにした突起部が設けられていることを特徴とする内燃機関におけるブローバイガス処理装置。
4. 前記請求項３の記載において，前記突起部のうち前記吸入ポートの開口部に対向する表面は，前記凹み溝のうち前記開口部より下流に向かって前記開口部から離れるように傾斜していることを特徴とする内燃機関におけるブローバイガス処理装置。

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