JP5440277B2 - 過給機付エンジンのブローバイガス処理装置 - Google Patents
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Description
本発明は、過給機付エンジンのブローバイガス処理装置に関する。
エンジンからの排ガスにより回転するタービンインペラと、該タービンインペラと同軸で回転して空気を圧縮することにより燃焼用の圧縮空気を前記エンジンに供給するようにしたコンプレッサインペラとからなる過給機を備えた過給機付エンジンは知られている。
自動車等のエンジンのクランクケースには、シリンダとピストンリングの隙間から漏出するブローバイガス（未燃焼ガス）が導かれるようになっており、このブローバイガスは未燃成分を含んでいるためにそのまま外部に排出することはできない。このため、前記クランクケース内と、空気の吸引によって負圧が発生するコンプレッサインペラ上流の吸気通路との間をガス流路で接続し、クランクケース内のブローバイガスを前記コンプレッサインペラ上流の吸気通路によって吸引することによりクランクケース内を換気するようにしたものがある。（特許文献１、２参照）。
特許文献１、２のような過給機付エンジンにおいて、エンジン回転数とブローバイガス流量とは図５に示すようにエンジン回転数が増加するとブローバイガス流量Ａが増加する関係にあり、エンジンが高回転領域で運転している時は、過給機も高回転で運転することができるために、コンプレッサインペラによる吸気通路の負圧を大きく保持して、クランクケース内のブローバイガスの吸引を良好に行って換気することができる。
しかし、エンジンが低回転領域で運転される時は、過給機の回転も低回転となるために、コンプレッサインペラによる吸気通路の負圧が小さくなってクランクケース内のブローバイガスを良好に吸引することは困難となり、特に、エンジンの低回転時に高負荷で運転される低回転高負荷運転時には、クランクケースへのブローバイガスの漏出が増加するためより大きな吸引力で吸引する必要があるにも拘らず吸引力が不足し、ブローバイガスの換気を充分に行うことができないという問題を有していた。
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなしたもので、低回転高負荷運転時においても、クランクケース内のブローバイガスをコンプレッサインペラ上流の吸気通路により効果的に吸引してクランクケース内の換気を充分に行えるようにした過給機付エンジンのブローバイガス処理装置を提供しようとするものである。
本発明は、エンジンの排ガスにより回転するタービンインペラと、該タービンインペラと同軸に回転して燃焼用の圧縮空気を前記エンジンに供給するコンプレッサインペラとからなる過給機を備え、前記エンジンのクランクケースとコンプレッサインペラ上流の吸気通路との間をガス流路により接続するようにした過給機付エンジンのブローバイガス処理装置であって、前記コンプレッサインペラの上流に、角度調整機構によりベーン体の角度を変えて吸気通路の通路断面積を変更可能な可変インレットガイドベーンを設け、該可変インレットガイドベーンと前記コンプレッサインペラとの間に、一端が前記クランクケースに接続されたガス流路の他端を接続し、エンジンが規定回転数以下で且つ規定負荷以上で運転される低回転高負荷運転時に通路断面積を減少させるように前記角度調整機構を介して可変インレットガイドベーンのベーン体の角度を調整する制御器を備えたことを特徴とする過給機付エンジンのブローバイガス処理装置、に係るものである。
上記過給機付エンジンのブローバイガス処理装置において、前記可変インレットガイドベーンは、コンプレッサインペラを有するコンプレッサハウジング内に備えられ、前記可変インレットガイドベーンとコンプレッサインペラとの間のコンプレッサハウジングに、前記ガス流路の他端に連通するガス導孔を備えたことは好ましい。
本発明の過給機付エンジンのブローバイガス処理装置によれば、エンジンが規定回転数以下で且つ規定負荷以上で運転される低回転高負荷運転時に、可変インレットガイドベーンの通路断面積が減少するようベーン体の角度を自動的に調整するようにしたので、より大きな吸引力が要求される低回転高負荷運転時にコンプレッサインペラ入口の負圧を大きくして、クランクケース内のブローバイガスを効果的に吸引できるという優れた効果を奏し得る。
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
図１は発明の一実施例である過給機付エンジンのブローバイガス処理装置の全体構成図であり、１はエンジン、２は過給機である。エンジン１の排ガスは排気通路３を介して過給機２のタービンインペラ４に供給されて該タービンインペラ４を回転駆動しており、該タービンインペラ４と軸５ａで連結されたコンプレッサインペラ５が回転すると、エアフィルタ６を通して吸気通路７に取り入れた空気を圧縮し、インタークーラ８により冷却した後燃焼用の圧縮空気として前記エンジン１に供給するようにしている。
９はエンジン１に備えられるクランクケースであり、クランクケース９内には、オイル１０が貯留されていると共に、ピストン１１のピストンリング１２とシリンダ１３との隙間から漏出したブローバイガス（未燃焼ガス）が導かれるようになっている。
前記コンプレッサインペラ５の上流の吸気通路７には、吸気通路７の通路断面積を変更できるようにした可変インレットガイドベーン１４を設けており、一端が前記クランクケース９に接続されたガス流路１５の他端を、前記可変インレットガイドベーン１４と前記コンプレッサインペラ５との間に接続し、クランクケース９内のブローバイガス１６をコンプレッサインペラ５の入口に導くようにしている。図中１７はガス流路１５に備えてブローバイガス１６中のオイルミストを分離して分離したオイルをクランクケース９に戻すオイル分離器である。
図２は前記過給機２の一部を示した断面図であり、コンプレッサインペラ５を包囲するコンプレッサハウジング１８におけるコンプレッサインペラ５入口の入口通路１９には、可変インレットガイドベーン１４が固定リング２１によって固定されている。
可変インレットガイドベーン１４は、頂点が過給機２の軸線に向かう略三角形状のベーン体２２を周方向へ複数個等間隔に配置しており、各ベーン体２２の外側に固定されて放射方向に延びる回動軸２３が前記コンプレッサハウジング１８と固定リング２１によって回転可能に挾持されている。各回動軸２３には、コンプレッサハウジング１８に設けた室２０の位置において、例えば扇形を有する歯車２４が設けられており、又、回動軸２３の一側の室２０には、全ての回動軸２３の歯車２４に噛み合う環状歯車２５が配置されており、更に環状歯車２５は、板バネ等の付勢手段２６により付勢されて、全ての歯車２４と常に噛み合うようになっている。図中２３ａシールプレートである。
前記回動軸２３のうちの一本の外側端には、コンプレッサハウジング１８の外側から駆動軸２７の一端が嵌合部２８を介して連結されている。嵌合部２８は、回動軸２３に形成した板状部２８ａに、駆動軸２７に形成した凹状部２８ｂが嵌合することにより、抜き差し可能、回転不能に連結されるようになっている。
前記駆動軸２７の他端におけるコンプレッサハウジング１８の外側位置には、直角方向に曲げられたレバー２９が一体に設けてあり、更に、コンプレッサハウジング１８の外側には、図３に示すように、レバー２９を押し引きして前記駆動軸２７を回転させるシリンダ等の駆動装置３０を設けて角度調整機構３１を構成している。
図４は前記角度調整機構３１の他の例を示すもので、この例では前記シリンダによる駆動装置３０に代えて、前記駆動軸２７と同芯の従動ピニオン３２を設け、該従動ピニオン３２に噛合する駆動ピニオン３３を駆動するモータからなる駆動装置３４を備えた場合を示している。
前記駆動装置３０，３４により駆動軸２７を回転させて１本の回動軸２３が回転すると、各回動軸２３の歯車２４と噛合している環状歯車２５によって各回動軸２３は同時に回転され、図２中実線断面で示すようにベーン体２２が過給機２の軸線と直交する方向に向いて入口通路１９を閉じる方向に断面積を減少させた状態と、二点鎖線で示すようにベーン体２２が過給機２の軸線と平行な方向に向いて入口通路１９を全開する方向に断面積を増加させた状態との間でベーン体２２を回動させて、入口通路１９の断面積を任意に変更できるようにしている。
前記したように、コンプレッサインペラ５の入口に備えた可変インレットガイドベーン１４では、コンプレッサインペラ５の回転数に応じてコンプレッサインペラ５に向かう空気の流れを整流することによりサージングの発生を抑制することができ、これによって過給機２の安定運転領域を拡大できるという効果がある。
前記可変インレットガイドベーン１４とコンプレッサインペラ５との間におけるコンプレッサハウジング１８には、前記ガス流路１５の他端に連通するガス導孔３５を設けている。
図１中、３６は制御器であり、該制御器３６には、エンジンの負荷を表わすアクセル開度、吸入空気量等の負荷信号３７と共に、エンジン回転数３８が入力されて、エンジンの負荷と回転数の状態が判断されており、更に、制御器３６には開度指令３９が入力されており、制御器３６は、前記開度指令３９に応じて角度調整機構３１の駆動装置３０，３４に制御指令４０を出力してベーン体２２の開度制御を行うようになっていると共に、前記制御器３６がエンジンの負荷と回転数の状態に基づいて例えば回転数が３０００ｒｐｍの設定回転数以下でしかも負荷が任意に設定した設定負荷以上である低回転高負荷運転時と判断した時には、前記開度指令３９は無視し、通路断面積を減少させてコンプレッサインペラ入口の負圧が増加するように前記角度調整機構３１を介して可変インレットガイドベーン１４のベーン体２２の角度を閉じる方向に調整するようにしている。
次に、上記実施例の作動を説明する。
エンジン１が高回転領域で運転している時は、過給機２も高回転で運転することができるため、コンプレッサインペラ５による吸気通路７の負圧は大きく保持することができ、よって、ガス流路１５によりクランクケース９内のブローバイガス１６を効果的に吸引してクランクケース９を換気することができる。このとき、同時に、コンプレッサインペラ５に向かう空気の流れをベーン体２２の角度を調整して整流することによりサージングの発生を抑制し、これによって過給機２の安定運転領域を拡大することができる。
一方、エンジン１が低回転領域で運転される時は、過給機２の回転も低回転となってしまうために、コンプレッサインペラ５による吸気通路７の負圧が小さくなってクランクケース９内のブローバイガス１６を良好に吸引することが困難となり、特に、エンジン１の低回転時に高負荷で運転される低回転高負荷運転時には、従来では、クランクケース９へのブローバイガスの漏出が増加するためより大きな吸引力で吸引する必要があるにも拘らず吸引力が不足し、ブローバイガスの換気を充分に行うことができない。
しかし、上記実施例では、負荷信号３７とエンジン回転数３８が制御器３６に入力されており、制御器３６が回転数が３０００ｒｐｍの設定回転数以下の低回転数でしかも負荷が任意に設定した設定負荷以上の高負荷である低回転高負荷運転時と判断した時には、制御器３６は低回転高負荷運転の程度に応じて、入口通路１９の通路断面積を減少させてコンプレッサインペラ５入口の負圧が増加するように前記角度調整機構３１を介してベーン体２２の角度を閉じる方向に調整する。
このように、ベーン体２２の角度が閉じる方向に調整されることにより、コンプレッサインペラ５入口の負圧は増加されるので、ガス流路１５による吸引力が高められ、低回転高負荷運転時にもクランクケース９内のブローバイガス１６を効果的に吸引してクランクケース９を換気できるようになる。
又、可変インレットガイドベーン１４は、図２に示すようにコンプレッサハウジング１８に備えることにより、コンパクトな構成とすることができる。
尚、本発明の過給機付エンジンのブローバイガス処理装置は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
１ エンジン
２ 過給機
３ 排気通路
４ タービンインペラ
５ コンプレッサインペラ
７ 吸気通路
９ クランクケース
１４ 可変インレットガイドベーン
１５ ガス流路
１６ ブローバイガス
１８ コンプレッサハウジング
２２ ベーン体
３１ 角度調整機構
３５ ガス導孔
３６ 制御器
２ 過給機
３ 排気通路
４ タービンインペラ
５ コンプレッサインペラ
７ 吸気通路
９ クランクケース
１４ 可変インレットガイドベーン
１５ ガス流路
１６ ブローバイガス
１８ コンプレッサハウジング
２２ ベーン体
３１ 角度調整機構
３５ ガス導孔
３６ 制御器
Claims (2)
- エンジンの排ガスにより回転するタービンインペラと、該タービンインペラと同軸に回転して燃焼用の圧縮空気を前記エンジンに供給するコンプレッサインペラとからなる過給機を備え、前記エンジンのクランクケースとコンプレッサインペラ上流の吸気通路との間をガス流路により接続するようにした過給機付エンジンのブローバイガス処理装置であって、前記コンプレッサインペラの上流に、角度調整機構によりベーン体の角度を変えて吸気通路の通路断面積を変更可能な可変インレットガイドベーンを設け、該可変インレットガイドベーンと前記コンプレッサインペラとの間に、一端が前記クランクケースに接続されたガス流路の他端を接続し、エンジンが規定回転数以下で且つ規定負荷以上で運転される低回転高負荷運転時に通路断面積を減少させるように前記角度調整機構を介して可変インレットガイドベーンのベーン体の角度を調整する制御器を備えたことを特徴とする過給機付エンジンのブローバイガス処理装置。
- 前記可変インレットガイドベーンは、コンプレッサインペラを有するコンプレッサハウジング内に備えられ、前記可変インレットガイドベーンとコンプレッサインペラとの間のコンプレッサハウジングに、前記ガス流路の他端に連通するガス導孔を備えた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ブローバイガス処理装置。
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