JP5626463B2 - 内燃機関の吸気構造 - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関の吸気通路にターボ式過給機のコンプレッサインペラが設けられている内燃機関の吸気構造に関する。
例えば車両に搭載される内燃機関(エンジン)では、燃焼室から未燃焼の混合気や燃焼済みの燃焼ガスがシリンダとピストンとの間の隙間を通ってクランクケース内に漏れ出ることがある。
前記燃焼ガスがクランクケース内のエンジンオイルに混じるとエンジンオイルが劣化することになるので、このエンジンオイルの劣化を防止するために、エンジンにはクランクケース内を換気するPCV(Positive Crankcase Ventilation)方式のブローバイガス還元装置が装備される。
このブローバイガス還元装置を備えたエンジンでは、クランクケース内のブローバイガスがオイルセパレータを通して気液分離された後、PCVバルブ(流量制御弁)およびPCVホース(ブローバイガス通路)を通して吸気管内に還流されるようになっており、PCVホースの一端部が吸気管に接続されている。
ところで、例えば外気温が低い状態でエンジンをアイドリング運転しているとき等のように吸気温度が低くなる場合、ブローバイガスに含まれる水分が吸気管の内壁面においてPCVホースの接続部付近に氷結して大きな氷塊に成長することがある。
このような氷塊が剥離して吸気流によって吸気管の下流側に移送されるようなことがあると、前記吸気管の下流側に設置されるターボ式過給機のコンプレッサインペラに衝突するおそれがある。特に、コンプレッサインペラにおいて薄肉に形成されている羽根に大きな氷塊が衝突することは好ましくない。
これに対して、本願出願人は、例えば特許文献1に示すような技術を提案している。この特許文献1では、吸気管の内壁面に複数の凹部を区画して形成することにより、吸気管の内壁面に大きな氷塊ができてしまうことを阻止するようにしている。
特開2009−281317号公報
上記特許文献1に係る従来例は、大きな氷塊が吸気管の内壁面にできてしまうことを阻止する技術であって、大きな氷塊を過給機のコンプレッサインペラの特に羽根に衝突させないようにすることが可能である。
これに対し、本発明は、内燃機関の吸気通路にターボ式過給機のコンプレッサインペラが設けられている内燃機関の吸気構造において、前記吸気通路の内壁面に氷塊ができてしまうことを阻止するのではなく、前記吸気通路の内壁面にできてしまう氷塊が剥離したときに、この氷塊をコンプレッサインペラに衝突させないようにすることを目的としている。
本発明は、内燃機関の吸気通路にターボ式過給機のコンプレッサインペラが設けられている内燃機関の吸気構造であって、前記吸気通路において前記コンプレッサインペラよりも上流側に、当該吸気通路の内壁面に形成される氷塊が剥離したときに当該氷塊を捕捉するための捕捉部材が設けられ、前記捕捉部材は、前記吸気通路に吸入される空気の通過を許容して前記氷塊の通過を阻止するフィルタとされる、ことを特徴としている。
この場合、吸気通路内の水分が当該吸気通路の内壁面に氷結して大きく成長してから剥離したとしても、その氷塊は捕捉部材によって捕捉されることになって、吸気通路において捕捉部材よりも吸気流方向の下流側に設置されるコンプレッサインペラの所まで到達できなくなる。
これにより、吸気通路において捕捉部材よりも吸気流方向の下流側に設置されるコンプレッサインペラに氷塊が衝突することを阻止できるようになるから、前記コンプレッサインペラの回転性能に悪影響を及ぼすことが長期にわたって回避されるようになる。ここで、捕捉部材(フィルタ)を樹脂材料で形成することによって、捕捉部材を金属材料で形成する場合に比べ、熱伝導率が低くなり、捕捉部材に当接する氷塊や水分が氷結することに起因する捕捉部材の目詰まりを抑制できる。
好ましくは、前記吸気通路において前記捕捉部材よりも上流側には、前記内燃機関のクランクケース内のブローバイガスを導入させるためのブローバイガス通路が接続されている、構成とすることができる。
ここでは氷塊が発生する要因として、ブローバイガスを特定している。これにより、吸気通路内の吸気温度が低い場合に、クランクケースからブローバイガス通路を経て吸気通路に導入されるブローバイガスに含まれる水分が、吸気通路においてブローバイガス通路との接続部分付近に氷結することが明らかになる。
好ましくは、前記捕捉部材は、前記吸気通路の内壁面から径方向内向きに延びるように設けられて前記吸気通路の中心部分に中心軸線方向に貫通する孔を有する環状部材とされており、さらに前記孔の周縁は、吸気流方向の上流側に向けて突出されている、構成とすることができる。この場合、捕捉部材の外形をダイヤフラム状に形成することが可能である。詳しくは、捕捉部材は、円形板状に形成されており、その中心部分に設けられる円形孔の周縁が吸気流方向の上流側へ向けて徐々に突出されているようにすることが可能である。
この構成では、捕捉部材が吸気通路の途中に径方向全域に設置されるものではなく、吸気通路の内壁面から径方向内向きに延びるような環状部材とされている。つまり、捕捉部材の中心部分が開放されているから、当該中心部分を開放していない場合に比べると吸気通路内の吸気抵抗が軽減されることになって吸気の圧力損失が低減される。
しかも、捕捉部材の中心部分に孔が設けられていても、当該孔を氷塊が通過しにくくなる。というのは、吸気通路にターボ式過給機のコンプレッサインペラを設けている場合、コンプレッサインペラの回転に伴い吸気通路の内周面に沿う旋回流が発生することになる。つまり、剥離した氷塊が吸気流によって捕捉部材の上流側まで移送されると、この氷塊が前記旋回流によって吸気通路の内周面を伝って捕捉部材の一側面(吸気流方向の上流側の面)の外周部に当接させられることになって停止させられることになる。その一方で、吸気流はフィルタからなる捕捉部材の内部を通り抜けるようになる。
さらに、円形孔の周縁を吸気流方向の上流側に向けて突出させているから、捕捉部材に捕捉された氷塊が捕捉部材の円形孔から下流側へ乗り越えて通過することが阻止されるようになる。これにより、氷塊が捕捉部材を通過する可能性が低くなる。
好ましくは、前記捕捉部材は、前記吸気通路の内壁面から径方向内向きに延びるように設けられる、構成とすることができる。この場合、捕捉部材の外形をダイヤフラム状に形成することが可能である。また、吸気通路の直線形状で横向き姿勢とされた領域に捕捉部材を設ける場合、捕捉部材を、吸気通路内において鉛直方向下半分の領域に設けたり、鉛直方向下側1/3の領域に設けたりすることが可能である。
この構成では、捕捉部材が吸気通路の途中に径方向全域に設置されるものではなく、吸気通路の内壁面から径方向内向きに延びるようなものとされている。つまり、捕捉部材の中心部分が開放されているから、当該中心部分を開放していない場合に比べると吸気通路内の吸気抵抗が軽減されることになって吸気の圧力損失が低減される。
しかも、捕捉部材の中心部分が開放されていても、当該開放部分を氷塊が通過しにくくなる。というのは、吸気通路にターボ式過給機のコンプレッサインペラを設けている場合、コンプレッサインペラの回転に伴い吸気通路の内周面に沿う旋回流が発生することになる。つまり、剥離した氷塊が吸気流によって捕捉部材の上流側まで移送されると、この氷塊が前記旋回流によって吸気通路の内周面を伝って捕捉部材の一側面(吸気流方向の上流側の面)の外周部に当接させられることになって停止させられることになる。その一方で、吸気流はフィルタからなる捕捉部材の内部を通り抜けるようになる。
本発明は、内燃機関の吸気通路にターボ式過給機のコンプレッサインペラが設けられている内燃機関の吸気構造において、前記吸気通路の内壁面に氷塊ができてしまうことを阻止するのではなく、前記吸気通路の内壁面にできてしまう氷塊が剥離したときに、この氷塊をコンプレッサインペラの特に羽根に衝突させないようにすることが可能になる。これにより、コンプレッサインペラを保護することが可能になるので、このターボ式過給機本来の機能を長期にわたって安定して発揮させることが可能になる。
本発明に係る内燃機関の一実施形態の概略構成を示す図である。 図1の吸気構造の一実施形態を示す断面図である。 図2の捕捉部材の斜視図である。 本発明に係る内燃機関の他実施形態の概略構成を示す図である。 図2の捕捉部材の他実施形態を示す斜視図である。 図2の捕捉部材のさらに他実施形態を示す斜視図である。 図2の捕捉部材のさらに他実施形態を示す斜視図である。 図2の捕捉部材のさらに他実施形態を示す斜視図である。
以下、本発明を実施するための最良の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
図1から図3に、本発明の一実施形態を示している。この実施形態で例示するエンジン1は例えば直列4気筒になっている。このエンジン1の図示していないシリンダヘッドには、各気筒に吸入空気を分配して供給するためのインテークマニホールド2と、各気筒から排出される排気ガスを集合させるためのエキゾーストマニホールド3とが取り付けられている。
インテークマニホールド2には、大気中から空気を取り込むための吸気管4が接続されている。この吸気管4の入口にはエアクリーナ6が取り付けられている。このインテークマニホールド2と吸気管4とが吸気通路を構成している。
なお、インテークマニホールド2において吸気流れ方向の上流側には、エンジン1の吸入空気量を調整するためのスロットルバルブ7が設けられている。このスロットルバルブ7は、図示していないが、スロットルモータおよびエレクトロニックコントロールユニット(ECU)によって作動される。
一方、エキゾーストマニホールド3には排気管5が接続されている。この排気管5の下流側には、排気ガスを浄化するための触媒9が設置されている。これらエキゾーストマニホールド3と排気管5とが排気通路の一部を構成している。
この実施形態のエンジン1には、ターボ式過給機20が装備されている。このターボ式過給機20は、排気圧を利用して吸入空気を過給してエンジン1に供給するものであって、タービンホイール21、コンプレッサインペラ22などを備えている。
タービンホイール21は、エキゾーストマニホールド3と排気管5との間(排気通路の途中)に設置されるタービンハウジング24内に設けられている。コンプレッサインペラ22は、吸気管4の途中に設置されるコンプレッサハウジング25内に設けられている。このコンプレッサインペラ22はタービンホイール21と一体のタービンシャフト23に取り付けられている。これにより、タービンホイール21とコンプレッサインペラ22とは一体に回転するようになっている。
このターボ式過給機20の動作としては、エンジン1から排出される排気ガスのエネルギーによってタービンホイール21が回転され、これと一体にコンプレッサインペラ22が回転されることにより、吸気管4に吸入される空気が過給されて、エンジン1の各気筒の燃焼室に強制的に送り込まれるようになる。このコンプレッサインペラ22によって過給された空気はインタークーラ8によって冷却されるようになっている。インタークーラ8は、吸気管4においてコンプレッサインペラ22よりも吸気流れ方向の下流側に設置されている。
さらに、このエンジン1には、PCV(Positive Crankcase Ventilation)方式のブローバイガス還元装置(符号省略)が装備されている。このブローバイガス還元装置は、図示していないがシリンダヘッドカバー内の空気をクランクケース内に流入させるための換気通路(図示省略)を設け、この換気通路を介してクランクケース内に空気の流れを生じさせて、この吸気流によってクランクケース内のブローバイガスをブローバイガス通路(例えばPCVホース)10を介して吸気管4においてエアクリーナ6よりも下流側でかつターボ式過給機20のコンプレッサインペラ22よりも上流側の領域に導入させるような構成になっている。
そして、この実施形態でのブローバイガス還元装置は、クランクケース内のブローバイガスに混入しているオイルが吸気管4に入ることを防止するために、ブローバイガス中のオイルを分離するためのオイルセパレータ(気液分離室ともいう)11と、吸気負圧に応じて吸気管4へのブローバイガス導入量を調整するための流量制御弁(例えばPCVバルブ)12とを備えている。
オイルセパレータ11は、図示していないクランクケースとブローバイガス通路10との連通連結部分に介装されていて、エンジン1の外側または内側に設置されている。さらに流量制御弁12は、ブローバイガス通路10の途中に設置されている。
このように、ブローバイガス還元装置は、前記換気通路(図示省略)、ブローバイガス通路10、オイルセパレータ11、流量制御弁12などを備えた構成になっている。
ところで、このようなブローバイガス還元装置を備える場合には、吸気管4においてブローバイガス通路10の接続部付近に氷塊15ができることがある。具体的に、従来例でも説明したが、例えば外気温が低い状態でエンジン1をアイドリング運転しているとき等のように吸気温度が低くなる場合、ブローバイガスに含まれる水分が吸気管4の内壁面においてブローバイガス通路10の接続部付近に氷結して大きな氷塊15に成長することがある。このような大きな氷塊15が剥離して吸気流によって吸気管4の下流側に移送されるようなことがあると、ターボ式過給機20のコンプレッサインペラ22の特に羽根22aに衝突するおそれがある。
そこで、この実施形態では、吸気管4においてエアクリーナ6からターボ式過給機20のコンプレッサハウジング25までの領域に、氷塊15を捕捉するための捕捉部材30を設置するようにしている。前記領域は、この実施形態において直線形状で横向き姿勢とされている。
この捕捉部材30は、この実施形態において所定以上の大きさの氷塊15を捕捉して吸気管4に吸入される空気を通過させるようなフィルタとされている。
このフィルタからなる捕捉部材30は、例えばメッシュ状プレートあるいはメッシュ状シートとしたもの、前記メッシュ状プレートあるいはメッシュ状シートを多数積層したもの、繊維を綿状に絡めてプレート形状に成形したものなどとされる。前記シート、プレートならびに繊維は、例えば樹脂などの材料で形成することが好ましい。というのは、前記シート、プレートならびに繊維を金属材料にすると、そこに氷塊15や水分が当接すると、氷結しやすくなって目詰まりしやすくなることが懸念される。つまり、捕捉部材30を前記のように樹脂製にすると、前記のように金属製にする場合に比べると、熱伝導率が低く冷えにくいため、前記目詰まりがしにくくなる。
詳しくは、このフィルタからなる捕捉部材30のろ過能力(あるいはメッシュサイズ)については、次のように特定することができる。つまり、捕捉部材30が前記氷塊15を捕捉した状態で、仮に前記氷塊15が徐々に小さくなって捕捉部材30の内部を通り抜けた場合に、この通り抜けた氷塊15がターボ式過給機20のコンプレッサインペラ22の特に羽根22aに衝突しても当該コンプレッサインペラ22の回転性能に悪影響を及ぼさないように、前記捕捉部材30の内部を通り抜けることが可能な氷塊15の大きさ、つまり捕捉部材30のろ過能力を特定することが好ましい。ちなみに、捕捉部材30の内部を通り抜けることが可能な氷塊15の大きさの一例としては、10mm×10mm未満に特定することができる。
そして、この捕捉部材30は、円形板状に形成されており、その中心部には中心軸線方向(板厚方向)に貫通する円形孔31が設けられているとともに、この円形孔31の周縁は吸気流方向の上流側へ向けて突出されている。この突出部分を輪状部32と言うことにする。
このように捕捉部材30の中心部に円形孔31を設けている理由を説明する。まず、吸気抵抗を軽減するとともに、目詰まりを防止することにより吸気の圧力損失を低減するためである。そのことに加えて、さらに次の点を加味している。
つまり、そもそも、吸気管4においてターボ式過給機20のコンプレッサインペラ22の上流側ではコンプレッサインペラ22の回転によって吸気流が吸気管4の内周面に沿って旋回して流れるようになる。そのために、例えば吸気管4においてブローバイガス通路10の接続部付近に氷塊15ができて、この氷塊15が剥離した場合に、この氷塊15が吸気管4の内周面を伝って下流側へ移送されるようになることを本願発明者は知見した。但し、氷塊15が大きい場合には、吸気管4の内周面において鉛直方向下側領域を伝って下流側へ移送されるようになる。このような氷塊15の移送形態に着目すると、氷塊15を確実に捕捉するにあたって捕捉部材30の中心部分は必ずしも存在している必要がないと考え、捕捉部材30を前記したような環状の部材に特定するに至ったのである。
ちなみに、このような円形孔31を有する捕捉部材30の環状部分の径方向寸法W(図2参照)は、次のような観点で特定するのが好ましい。なお、前記径方向寸法Wとは、詳しくは図2に示すように、捕捉部材30の円形孔31の周縁から吸気管4の内周面に対応する位置までの寸法のことである。ここで、図2に示すように、吸気管4において捕捉部材30よりも吸気流方向の上流側の位置から下流側を見たときに、捕捉部材30の環状部分がコンプレッサインペラ22の羽根22aを覆い隠すような状態になるように、捕捉部材30の環状部分の径方向寸法Wを特定することができる。このように特定すれば、万一、捕捉部材30の円形孔31を氷塊15が通過したとしても、この氷塊15はコンプレッサインペラ22において比較的頑強な回転中心部分に衝突することになり、コンプレッサインペラ22の回転性能に悪影響を与えずに済むようになる。
また、捕捉部材30に輪状部32を設けている理由としては、捕捉部材30の一側面(吸気流方向の上流側の面)に氷塊15が当接して停止されたときに、この氷塊15が円形孔31から下流側へ乗り越えることを阻止するためである。
次に、このような捕捉部材30を設置している場合の作用について説明する。
例えばブローバイガスに含まれる水分が吸気管4の内壁面においてブローバイガス通路10の接続部付近に氷結して大きな氷塊15に成長することがある。このような氷塊15が剥離すると、吸気管4に吸入される空気流によって吸気管4の下流側に移送させられることになる。
このように移送される氷塊15は、ターボ式過給機20のコンプレッサインペラ22の回転に伴い発生する旋回流によって、吸気管4の内周面の鉛直方向下側領域を伝って捕捉部材30の一側面(吸気流方向の上流側の面)に向かうことになり、最終的に氷塊15が捕捉部材30の前記一側面に当接することになって停止させられることになる。この状態が氷塊15の捕捉状態である。このように捕捉された氷塊15は、捕捉部材30の輪状部32によって円形孔31から下流側へ乗り越えることが阻止されるようになる。
仮に、前記のように捕捉された氷塊15が時間経過に伴い徐々に小さくなって、フィルタである捕捉部材30の内部を通り抜けたとすると、ターボ式過給機20のコンプレッサインペラ22の特に羽根22aに衝突する可能性が高くなる。しかしながら、前記のように氷塊15が小さくなっているから、このような小さな氷塊15がコンプレッサインペラ22の特に羽根22aに衝突したとしてもコンプレッサインペラ22の回転性能に悪影響を与えることはない。
以上説明したように、本発明を適用した実施形態では、ブローバイガスに含まれる水分が吸気管4の内壁面においてブローバイガス通路10の接続部付近に氷結して大きな氷塊15に成長して、この氷塊15が剥離したとしても、この氷塊15がターボ式過給機20のコンプレッサインペラ22の特に羽根22aに衝突することを阻止できるようになる。これにより、ターボ式過給機20のコンプレッサインペラ22を保護することが可能になるので、このターボ式過給機20本来の機能を長期にわたって安定して発揮させることが可能になる。
なお、本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内および当該範囲と均等の範囲内で適宜に変更することが可能である。
(1)上記実施形態では、氷塊15の発生原因がブローバイガスに含まれる水分である場合を例に挙げているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えばブローバイガス以外の要因で吸気管4の内壁面に氷塊15ができるような場合にも、本発明の捕捉部材30を備える吸気構造であれば、上記実施形態と基本的に同様に、吸気管4の内壁面にできる氷塊15がターボ式過給機20のコンプレッサインペラ22の特に羽根22aに衝突することを阻止できるようになる。
(2)図4には本発明に係る吸気構造の他実施形態を示している。この実施形態の吸気構造は、吸気管4においてエアクリーナ6からターボ式過給機20のコンプレッサインペラ22までの領域41がクランク状に屈曲していて、当該領域41において吸気流方向の中間に位置する直線部位41aにブローバイガス還元装置のブローバイガス通路10が接続されるようになっている。
この場合、吸気管4の前記領域41の直線部位41aにおいてブローバイガス通路10の接続部分にブローバイガスに含まれる水分が氷結して氷塊15ができるようになる。このような実施形態の場合でも上記実施形態と基本的に同様の作用、効果が得られる。
(3)図5には捕捉部材30の他実施形態を示している。この実施形態の捕捉部材30は、外形がダイヤフラム状に形成されている。詳しくは、捕捉部材30は、円形板状に形成されており、その中心部分に設けられる円形孔31の周縁が吸気流方向の上流側へ向けて徐々に突出されている。この突出部分を輪状部32とする。このような突出形態により、捕捉部材30の環状部分が湾曲したような形状になっている。このような捕捉部材30でも、図1から図3に示した実施形態と遜色のない作用、効果が得られる。
(4)図6には捕捉部材30の他実施形態を示している。この実施形態の捕捉部材30は、図3に示した実施形態の捕捉部材30の輪状部32を無くした形状になっている。このような捕捉部材30でも、図1から図3に示した実施形態と基本的に同様に氷塊15を捕捉することが可能である。
(5)図7には捕捉部材30の他実施形態を示している。この実施形態の捕捉部材30は、図3に示した実施形態の捕捉部材30を半分にした形状になっている。この捕捉部材30は、図7に示すように、横向き姿勢にした直線形状の吸気管4内において鉛直方向下半分領域に設置されている。
そもそも、吸気管4に形成される氷塊15が剥離して吸気流によって下流側に移送されるときには、氷塊15が吸気管4の内周面において鉛直方向下側領域に落ちた状態で吸気流で押されるような形で下流側に移送されるようになる。さらに、ターボ式過給機20のコンプレッサインペラ22の回転に伴い発生する旋回流によって、氷塊15が吸気管4の内周面において鉛直方向下側領域を伝って捕捉部材30の一側面(吸気流方向の上流側の面)に向かうことになる。そのことから、捕捉部材30については吸気管4の内周全周に設けずに、前記したような形状の捕捉部材30を吸気管4内の鉛直方向下半分領域に設置するようにしている。このような形状の捕捉部材30でも、吸気管4内にできる氷塊15を捕捉することが可能になる。
(6)図8には捕捉部材30の他実施形態を示している。この実施形態の捕捉部材30は、図3に示した実施形態の捕捉部材30を約1/3にした形状になっている。この捕捉部材30は、図8に示すように、横向き姿勢にした直線形状の吸気管4内において鉛直方向下側領域に設置されている。
そもそも、吸気管4に形成される氷塊15が剥離する場合、ターボ式過給機20のコンプレッサインペラ22の回転に伴い発生する旋回流によって、氷塊15が吸気管4の内周面において鉛直方向下側領域を伝って捕捉部材30の一側面(吸気流方向の上流側の面)に当接させられて停止させられることになる。氷塊15が大きい場合には、そのほとんどが自重により吸気管4の内周面において鉛直方向下側領域を伝って移送されるようになる。そのことから、捕捉部材30については吸気管4の内周全周に設けずに、前記したような形状の捕捉部材30を吸気管4内の鉛直方向下側領域に設置するようにしている。このような形状の捕捉部材30でも、吸気管4内にできる氷塊15を十分に捕捉することが可能になる。
本発明は、内燃機関1の吸気通路(4)にターボ式過給機20のコンプレッサインペラ22が設けられている内燃機関1の吸気構造に好適に利用することが可能である。
1 エンジン
4 吸気管(吸気通路)
10 ブローバイガス通路
15 氷塊
20 ターボ式過給機
22 コンプレッサインペラ
22a コンプレッサインペラの羽根
30 捕捉部材
31 円形孔
32 輪状部

Claims (8)

  1. 内燃機関の吸気通路にターボ式過給機のコンプレッサインペラが設けられている内燃機関の吸気構造であって、
    前記吸気通路において前記コンプレッサインペラよりも上流側に、当該吸気通路の内壁面に形成される氷塊が剥離したときに当該氷塊を捕捉するための捕捉部材が設けられ、
    前記捕捉部材は、前記吸気通路に吸入される空気の通過を許容して前記氷塊の通過を阻止するフィルタとされる、ことを特徴とする内燃機関の吸気構造。
  2. 請求項1に記載の内燃機関の吸気構造において、
    前記捕捉部材は、樹脂材料で形成されている、ことを特徴とする内燃機関の吸気構造。
  3. 請求項1または2に記載の内燃機関の吸気構造において、
    前記吸気通路において前記捕捉部材よりも上流側には、前記内燃機関のクランクケース内のブローバイガスを導入させるためのブローバイガス通路が接続されている、ことを特徴とする内燃機関の吸気構造。
  4. 請求項1〜3のいずれか1つに記載の内燃機関の吸気構造において、
    前記捕捉部材は、前記吸気通路の内壁面から径方向内向きに延びるように設けられる、ことを特徴とする内燃機関の吸気構造。
  5. 請求項4に記載の内燃機関の吸気構造において、
    前記捕捉部材は、前記吸気通路の中心部分に中心軸線方向に貫通する孔を有する環状部材とされており、
    さらに前記孔の周縁は、吸気流方向の上流側に向けて突出されている、ことを特徴とする内燃機関の吸気構造。
  6. 請求項4または5に記載の内燃機関の吸気構造において、
    前記捕捉部材は、外形がダイヤフラム状に形成されている、ことを特徴とする内燃機関の吸気構造。
  7. 請求項4に記載の内燃機関の吸気構造において、
    前記捕捉部材は、前記吸気通路が直線形状で横向き姿勢とされた領域に設置され、かつ、前記吸気通路内において鉛直方向下半分の領域に設けられている、ことを特徴とする内燃機関の吸気構造。
  8. 請求項4に記載の内燃機関の吸気構造において、
    前記捕捉部材は、前記吸気通路が直線形状で横向き姿勢とされた領域に設置され、かつ、前記吸気通路内において鉛直方向下側1/3の領域に設けられている、ことを特徴とする内燃機関の吸気構造。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016093143A1 (ja) * 2014-12-09 2016-06-16 日野自動車株式会社 ターボチャージャのインテーク継手構造

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9074563B2 (en) 2013-08-07 2015-07-07 Ford Global Technologies, Llc Engine system having a condensate bypass duct
US9316183B2 (en) 2013-08-15 2016-04-19 Ford Global Technologies, Llc Air intake duct ice ingestion features
JP2015071957A (ja) * 2013-10-02 2015-04-16 株式会社デンソー スロットルバルブ装置
DE112015000249B4 (de) * 2014-01-07 2018-11-15 Borgwarner Inc. Passiver Ölfänger für Verdichterstufeneintritt
JP6246934B2 (ja) * 2014-07-29 2017-12-13 川崎重工業株式会社 エンジンのブリーザ装置
JP6361419B2 (ja) * 2014-09-24 2018-07-25 Nok株式会社 吸気音低減装置
WO2016083885A1 (en) * 2014-11-24 2016-06-02 Ufi Filters S.P.A. An aspiration system for internal combustion engines
JP6053835B2 (ja) * 2015-01-21 2016-12-27 本田技研工業株式会社 ブローバイガス処理装置
CN106286040A (zh) * 2015-06-01 2017-01-04 观致汽车有限公司 发动机进气组件、发动机系统及防止发动机进气管内积聚大冰块的方法
CN106286041A (zh) * 2015-06-04 2017-01-04 观致汽车有限公司 发动机进气组件、发动机系统及防止发动机进气管内积聚大冰块的方法
CN106321300A (zh) * 2015-06-16 2017-01-11 观致汽车有限公司 一种发动机进气管及发动机系统
WO2017187872A1 (ja) * 2016-04-26 2017-11-02 ヤンマー株式会社 エンジン装置
DE102016208248B3 (de) * 2016-05-13 2017-06-14 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Ölabscheider zur Abscheidung von Öl aus Aerosol in einem Verbrennungsmotor
US10132216B2 (en) * 2016-05-31 2018-11-20 Progress Rail Locomotive Inc. Crankcase ventilation system for an internal combustion engine
JP6730218B2 (ja) * 2017-03-28 2020-07-29 トヨタ自動車株式会社 吸気ダクト
KR102383464B1 (ko) * 2017-08-29 2022-04-06 현대자동차주식회사 블로바이 가스 결빙 방지 구조
JP2020016174A (ja) * 2018-07-24 2020-01-30 株式会社Ihi 圧縮機および圧縮システム
JP6655138B1 (ja) * 2018-08-23 2020-02-26 本田技研工業株式会社 圧縮機ユニット
CN111042959A (zh) * 2018-10-11 2020-04-21 观致汽车有限公司 发动机进气增压管
CN111927593A (zh) * 2020-08-06 2020-11-13 一汽解放汽车有限公司 一种增压器进气接管及发动机

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57195853A (en) * 1981-05-27 1982-12-01 Eiichiro Yoshino Cartridge type aircleaner element to be fixed at the air inlet of aircleaner case for car engine
JP2008255960A (ja) * 2007-04-09 2008-10-23 Toyota Motor Corp 過給システム
JP2009281317A (ja) * 2008-05-23 2009-12-03 Toyota Motor Corp 内燃機関の吸気管構造
JP2010077833A (ja) * 2008-09-24 2010-04-08 Toyota Industries Corp 排気ガス再循環システム

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3326198A (en) * 1965-03-19 1967-06-20 Connie L Jackson Smog reduction filter for internal combustion engines
EP0131566A1 (de) * 1983-01-25 1985-01-23 Jenbacher Werke AG Verbrennungsmotor mit einer einrichtung zur vorverdichtung
DE4118265A1 (de) * 1990-06-13 1991-12-19 Volkswagen Ag Aggregateanordnung zum antrieb eines kraftwagens
JP3261636B2 (ja) * 1993-09-08 2002-03-04 三信工業株式会社 船外機のブローバイガス取入れ構造
US6123061A (en) * 1997-02-25 2000-09-26 Cummins Engine Company, Inc. Crankcase ventilation system
SE522391C2 (sv) * 2000-01-26 2004-02-03 Volvo Personvagnar Ab Vevhus- och emissionsventilation i en överladdad förbränningsmotor
DE10026492A1 (de) * 2000-05-27 2001-11-29 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Funktionsdiagnose eines Entlüftungssystems eines Kurbelgehäuses eines Verbrennungsmotors
DE20009605U1 (de) * 2000-05-30 2001-10-18 Ing. Walter Hengst GmbH & Co. KG, 48147 Münster Vorrichtung zur Entölung von Kurbelgehäuse-Entlüftungsgasen einer Brennkraftmaschine
US6354283B1 (en) * 2000-08-29 2002-03-12 Fleetguard, Inc. Diesel engine modular crankcase ventilation filter
JP2002155720A (ja) * 2000-11-20 2002-05-31 Yamaha Motor Co Ltd ブローバイガス還元装置のユニオン構造
SE527027C2 (sv) * 2004-04-29 2005-12-06 Saab Automobile Vevhusventilation
SE529167C2 (sv) 2005-06-15 2007-05-22 Volvo Lastvagnar Ab Vevhusventilation
JP4711199B2 (ja) * 2008-05-16 2011-06-29 トヨタ自動車株式会社 内燃機関のオイルミストセパレータ
US20100186686A1 (en) * 2009-01-27 2010-07-29 International Engine Intellectual Property Company, Llc Heating systems to prevent freezing of condensation in breather tubes
JP2010216376A (ja) 2009-03-17 2010-09-30 Daihatsu Motor Co Ltd 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
JP2010255545A (ja) 2009-04-27 2010-11-11 Daihatsu Motor Co Ltd 内燃機関におけるブローバイガス処理装置
CN201428510Y (zh) * 2009-07-07 2010-03-24 大连恒通机车配件有限公司 柴油机用涡轮增压器
US20110197864A1 (en) * 2010-02-17 2011-08-18 Rolf Karcher Internal combustion engine and method for monitoring a tank ventilation system and a crankcase ventilation system
DE102011010289A1 (de) * 2011-02-03 2012-08-09 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Gesetzen des Staates Delaware) Kurbelgehäuse-Entlüftungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug
US8992667B2 (en) * 2012-08-16 2015-03-31 Cummins Filtration Ip, Inc. Systems and methods for closed crankcase ventilation and air filtration

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57195853A (en) * 1981-05-27 1982-12-01 Eiichiro Yoshino Cartridge type aircleaner element to be fixed at the air inlet of aircleaner case for car engine
JP2008255960A (ja) * 2007-04-09 2008-10-23 Toyota Motor Corp 過給システム
JP2009281317A (ja) * 2008-05-23 2009-12-03 Toyota Motor Corp 内燃機関の吸気管構造
JP2010077833A (ja) * 2008-09-24 2010-04-08 Toyota Industries Corp 排気ガス再循環システム

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016093143A1 (ja) * 2014-12-09 2016-06-16 日野自動車株式会社 ターボチャージャのインテーク継手構造
JPWO2016093143A1 (ja) * 2014-12-09 2017-09-14 日野自動車株式会社 ターボチャージャのインテーク継手構造
US10221757B2 (en) 2014-12-09 2019-03-05 Hino Motors, Ltd. Intake joint structure for turbocharger

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Publication number Publication date
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