JP6053835B2 - ブローバイガス処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、ブローバイガス処理装置に関する。

従来、内燃機関のブローバイガスを吸気通路に還流するブローバイガス処理装置が知られている。ブローバイガス処理装置は、例えばシリンダヘッドカバー内の内部空間により形成されてクランク室に連通するブリーザ室と、吸気通路とを通気可能に接続するブリーザパイプを備える。このブリーザパイプは、通常時は新気をブリーザ室に導入する一方で、低温時にＰＣＶ（ポジティブ・クランクケース・ベンチレーション）ラインを流通するブローバイガス中に含まれる水分が凍結してＰＣＶラインが閉塞した場合には、ブローバイガスが逆流して流れ込むことで、ブローバイガスを吸気通路に還流する。

ところが、ＰＣＶラインに加えてブリーザパイプが凍結して閉塞した場合には、クランク室の内圧が上昇し、オイル漏れが生じるおそれがある。そこで、水分の凍結によるブリーザパイプの閉塞を防止するために、エンジン冷却水（温水）が流通する温水パイプを、ブリーザパイプに対して熱交換可能な状態で配置することで、ブリーザパイプを保温する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−２０４７２０号公報

しかしながら、従来の技術では、ブリーザパイプ内における水分の凍結は回避できるものの、ブリーザパイプが接続された吸気通路内で水分が凍結する場合があった。吸気通路内で水分が凍結した場合には、特にターボチャージャ搭載車両では、氷によってターボチャージャが破損するおそれがあった。

また、通常、吸気通路はレイアウトの都合で屈曲部が生じ易く、屈曲部の剛性の向上が課題であった。特にターボチャージャ搭載車両では、構造上、吸気通路に大きな屈曲部が形成されるため、この課題が顕著であった。

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、吸気通路内における水分の凍結を防止できるとともに、吸気通路の屈曲部の剛性を向上できるブローバイガス処理装置を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明は、内燃機関（例えば、後述のエンジン２）のブローバイガスを吸気通路（例えば、後述の吸気管３）に還流するブリーザパイプ（例えば、後述のブリーザパイプ７）を備えたブローバイガス処理装置（例えば、後述のブローバイガス処理装置１）であって、前記吸気通路の屈曲部（例えば、後述の屈曲部３Ａ）の内側において前記吸気通路から突出して設けられ、前記ブリーザパイプの一端が導入される導入孔（例えば、後述の導入孔８１）が形成されたチャンバ（例えば、後述のチャンバ８）を備えるブローバイガス処理装置を提供する。

本発明では、吸気通路の屈曲部の内側において、吸気通路から突出するチャンバを設ける。また、該チャンバに、ブリーザパイプの一端が導入される導入孔を設ける。
本発明によれば、吸気通路から突出するチャンバ内において、ブリーザパイプから還流されたブローバイガスを滞留させることができる。これにより、低温時において、ブリーザパイプから還流されたブローバイガスが低温の新気に直接当たるのを回避できるため、ブローバイガス中に含まれる水分の凍結を防止できる。
また本発明によれば、吸気通路の屈曲部の内側にチャンバを設けるため、該チャンバにより、屈曲部の剛性を向上できる。ひいては、屈曲部の振動も防止できる。

前記吸気通路の屈曲部の内側において前記チャンバの車両前方側を覆うように設けられた防風板（例えば、後述の防風板９）をさらに備えることが好ましい。

この発明では、吸気通路の屈曲部の内側において、チャンバの車両前方側を覆うように防風板を設ける。これにより、チャンバ内における水分の凍結をより確実に防止できるとともに、吸気通路の屈曲部の剛性をより向上できる。
更に、チャンバは、吸気通路と一体に吸気通路の径よりも小さい略円筒状の樹脂成形品により構成され、且つ、屈曲部に略沿うように、吸気通路から斜め上方に向かって突出することによりブリーザパイプの一端が導入される側から吸気通路内に向かって斜め下方に傾斜して延びた後に吸気通路内に合流している。これによりチャンバでは、吸気管内を流通する新気の流れ方向に沿うように、ブローバイガスが導入される。従って、ブローバイガスがチャンバ内で一旦滞留することとなり、新気に直接当たるのが抑制されるため、吸気管内における水分の凍結が防止される。

前記内燃機関は、ターボチャージャ（例えば、後述のターボチャージャ１０）を備え、前記チャンバは、前記ターボチャージャの上流側の吸気通路に形成された屈曲部に設けられることが好ましい。

この発明では、ターボチャージャの上流側の吸気通路に形成された屈曲部に、上述のチャンバを設ける。上述したようにターボチャージャ搭載車両では、氷によってターボチャージャが破損するおそれがあるうえ、構造上、吸気通路に大きな屈曲部が形成されるため、上述の効果がより顕著に発揮される。

本発明によれば、吸気通路内における水分の凍結を防止できるとともに、吸気通路の屈曲部の剛性を向上できるブローバイガス処理装置を提供できる。

本発明の一実施形態に係るブローバイガス処理装置を備える内燃機関の斜視図である。 図１の要部拡大図である。 通常時における本実施形態に係るブローバイガス処理装置の模式図である。 低温時における本実施形態に係るブローバイガス処理装置の模式図である。 本実施形態に係るブローバイガス処理装置が備えるブリーザパイプ、チャンバ及び防風板を斜め下方から見た図である。 本実施形態に係るブローバイガス処理装置が備える防風板を車両前方側から見た図である。 本実施形態に係るブローバイガス処理装置が備えるブリーザパイプ、チャンバ及び防風板を下方から見た図である。 本実施形態に係るブローバイガス処理装置が備えるブリーザパイプ及びチャンバの断面図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るブローバイガス処理装置１を備える内燃機関２の斜視図である。図２は、図１の要部拡大図である。図２では、説明の便宜上、吸気管３を透過させて示している。
なお、図１及び図２において、「Ｆｒ」は車両前方、「Ｒｒ」は車両後方、「Ｒ」は運転者から見た右方向、「Ｌ」は運転者から見た左方向を表している（図５〜図８においても同様）。

図１及び図２に示すように、本実施形態に係るブローバイガス処理装置１は、内燃機関（以下、「エンジン」という。）２のエンジン本体２０に設けられる。本実施形態に係るブローバイガス処理装置１は、低温時において、エンジン本体２０内で発生するブローバイガスを吸気管３に還流する。本実施形態に係るブローバイガス処理装置１は、シリンダヘッドカバー２５と吸気管３に接続されたブリーザパイプ７と、吸気管３にそれぞれ設けられたチャンバ８及び防風板９を備える点に特徴を有する。これらについては、後段で詳述する。

エンジン２は、エンジン本体２０に設けられたターボチャージャ１０を備える。そのため、後段で詳述するように吸気管３は、ターボチャージャ１０の上流側において大きく屈曲している。より具体的には、吸気管３は、左側から右側に延びた後、そのやや下方に設けられたターボチャージャ１０に向かって略Ｕ字状に大きく屈曲（湾曲）した屈曲部３Ａを有する。本実施形態に係るブローバイガス処理装置１の特徴部であるブリーザパイプ７、チャンバ８及び防風板９は、この屈曲部３Ａに設けられる。

先ず、本実施形態に係るブローバイガス処理装置１の全体構成について、図３及び図４の模式図を参照して説明する。ここで、図３は、通常時における本実施形態に係るブローバイガス処理装置１の模式図である。図４は、低温時における本実施形態に係るブローバイガス処理装置１の模式図である。

図３及び図４に示すように、エンジン本体２０は、シリンダボア２１が形成されたシリンダブロック２２と、シリンダブロック２２の上部に取り付けられてシリンダボア２１の上端を閉鎖するシリンダヘッド２３と、シリンダヘッド２３の上部に取り付けられてシリンダヘッド２３とともにブリーザ室２４を形成するシリンダヘッドカバー２５と、シリンダブロック２２の下部に取り付けられてシリンダブロック２２とともにクランク室２６を形成するオイルパン２７と、を備える。
なお、シリンダブロック２２及びシリンダヘッド２３は、アルミニウム等のダイキャスト品により構成される。また、シリンダヘッドカバー２５は樹脂成形品により構成され、オイルパン２７は鋼板プレス成形品により構成される。

シリンダボア２１には、ピストン２８が上下方向に摺動可能に設けられる。ピストン２８は、クランク室２６内に配置され、図示しないクランク軸に連結されたコネクティングロッド２９に連結される。

シリンダヘッド２３には、吸気ポート３０及び排気ポート４０が形成されるとともに、吸気ポート３０を開閉する吸気バルブ３１と、排気ポート４０を開閉する排気バルブ４１が設けられる。これら吸気バルブ３１及び排気バルブ４１は、シリンダヘッド２３に設けられた図示しない動弁機構により、クランク軸の回転に同期して開閉駆動される。

吸気ポート３０には、下流側から順に、吸気マニホールド３２と、スロットルバルブ３３を有するスロットルボディ３４と、エアフローメータ３５が取り付けられた吸気管３と、エアクリーナ３６が設けられる。なお、吸気管３は、樹脂成形品により構成される。
排気ポート４０には、上流側から順に、排気マニホールド４２と、排気を浄化する触媒コンバータ４３と、排気管４が設けられる。

クランク室２６には、ＰＣＶバルブ５１とＰＣＶチューブ５２で構成されるＰＣＶライン５が設けられる。ＰＣＶライン５は、吸気マニホールド３２の集合管部であるサージタンク部３７に接続される。これにより、クランク室２６は、ＰＣＶライン５を介してサージタンク部３７に連通している。
また、クランク室２６には、ブリーザ室２４に接続された内部連通路２６Ａが設けられる。これにより、クランク室２６は、内部連通路２６Ａを介してブリーザ室２４に連通している。

ブリーザ室２４の上部には、オイルセパレータ２５Ａと、オイルセパレータ２５Ａを介してブリーザ室２４に一端側が接続されて連通するブリーザパイプ７が設けられる。ブリーザパイプ７は、他端側が吸気管３に接続される。これにより、ブリーザ室２４は、ブリーザパイプ７を介して吸気管３に連通している。

ブリーザパイプ７は、金属管で形成されており、その外周には、略全長に亘って温水パイプ６が熱交換可能な状態で設けられる。この温水パイプ６には、暖機後のエンジン冷却水が流通し、これにより、ブリーザパイプ７は加熱される。

本実施形態に係るブローバイガス処理装置１の基本動作は、次の通りである。
先ず図３に示すように、低温時以外の通常時においては、クランク室２６内のブローバイガスはＰＣＶライン５により、サージタンク部３７に還流される（図３中の矢印を参照）。このとき、クランク室２６内及びクランク室２６に連通するブリーザ室２４内が負圧となるため、ブリーザ室２４に連通するブリーザパイプ７を介して、吸気管３から新気がブリーザ室２４に導入される。

これに対して図４に示すように、低温時においては、ＰＣＶライン５内を流通するブローバイガス中に含まれる水分が凍結することで、ＰＣＶライン５が閉塞する。すると、クランク室２６内のブローバイガスが、内部連通路２６Ａ及びブリーザ室２４を介してブリーザパイプ７内に逆流して流れ込む（図４中の矢印を参照）。このとき、ブリーザパイプ７は温水パイプ６内を流通する暖機後のエンジン冷却水によって加熱されるため、その内部における水分の凍結が回避される。これにより、ブリーザパイプ７内で水分が凍結することがなく、吸気管３に還流される。

次に、本実施形態に係るブローバイガス処理装置１のブリーザパイプ７、チャンバ８及び防風板９について、図５〜図８を参照してさらに詳しく説明する。
ここで、図５は、本実施形態に係るブリーザパイプ７、チャンバ８及び防風板９を斜め下方から見た図である。図６は、本実施形態に係る防風板９を車両前方側から見た図である。図７は、本実施形態に係るブリーザパイプ７、チャンバ８及び防風板９を下方から見た図である。図８は、本実施形態に係るブリーザパイプ７及びチャンバ８の断面図である。

ブリーザパイプ７は、シリンダヘッドカバー２５から車両前方側に延びて吸気管３に接続されている。具体的には、上述したようにブリーザパイプ７は、シリンダヘッドカバー２５の下部に形成されたブリーザ室２４に、その一端側が接続されている。また、その他端側は、吸気管３の屈曲部３Ａの内側（本実施形態では右側）に設けられた後述のチャンバ８の導入孔８１に接続されている。
なお、ブリーザパイプ７は、温水パイプ６にろう付けされて一体化され、これらは取り付け部材６１，６２によって、互いに固定されている。

チャンバ８は、ターボチャージャ１０の上流側の吸気管３に形成された屈曲部３Ａの内側において、吸気管３から突出して設けられる。チャンバ８は、吸気管３と一体成形され、吸気管３の径よりも小さい略円筒状の樹脂成形品により構成される。このチャンバ８は、より具体的には、屈曲部３Ａに略沿うように、吸気管３から斜め上方に向かって突出して設けられている。即ち、チャンバ８は、ブリーザパイプ７の一端が導入される側から、吸気管３内に向かって斜め下方に傾斜して延びた後、吸気管３により形成される吸気通路に合流している。

これにより、チャンバ８では、吸気管３内を流通する新気の流れ方向に沿うように、ブローバイガスが導入される。従って、ブローバイガスがチャンバ８内で一旦滞留することとなり、新気に直接当たるのが抑制されるため、吸気管３内における水分の凍結が防止される。
なお万が一、チャンバ８内で水分が凍結したとしても、凍結して生成した氷は、チャンバ８の下方に傾斜した内壁面を移動して少しずつ吸気管３内に落下していくこととなるため、下流側のターボチャージャ１０の破損が回避される。

ここで、図８に示すように、吸気管３の屈曲部３Ａの直下には、ターボチャージャ１０が設けられている。ターボチャージャ１０は、排気側に設けられる図示しないタービンと、筒状のベアリングハウジング１６及び図示しないベアリングにより回転可能に支持されたシャフト１５と、このシャフト１５によりタービンと同軸に連結されたコンプレッサ１１と、を備えている。このコンプレッサ１１は、シャフト１５に連結された略円錐台状のインペラ１２と、インペラ１２に配列された複数のコンプレッサブレード１３と、インペラ１２を収容する略円筒状のコンプレッサハウジング１４と、を備え、排気管４を流通する排気の運動エネルギーにより駆動されたタービンによって回転駆動され、吸気を圧送するようになっている。
従って、従来のように吸気管３内で水分が凍結すると、下流側に設けられたターボチャージャ１０のコンプレッサ１１を構成するインペラ１２やコンプレッサブレード１３等が破損するおそれがあるところ、本実施形態ではそのおそれが回避されている。

また、チャンバ８には、ブリーザパイプ７の一端側が導入される導入孔８１が形成されている。具体的には、吸気管３から斜め上方に向かって突出したチャンバ８の上端面の略中央に、導入孔８１が形成されている。ブリーザパイプ７の一端側は、チャンバ８の中心軸線の延長線上に配置されており、これにより、ブリーザパイプ７の一端側がスムーズに導入孔８１に導入される。

導入孔８１の開口縁まわりには、ブリーザパイプ７の一端側を導入孔８１に接続して固定するために、筒状でゴム製の弾性部材８２が取り付けられる。ブリーザパイプ７は、この弾性部材８２にその一端側が挿通された状態で、導入孔８１に導入される。弾性部材８２の外周には、クランプベルト８３が巻回されて取り付けられることで、弾性部材８２がブリーザパイプ７の一端側に固定されている。

防風板９は、吸気管３の屈曲部３Ａの内側において、チャンバ８の車両前方側を覆うように設けられる。これにより、走行中にチャンバ８に対して直接、走行風があたるのが回避され、チャンバ８内における凍結がより確実に回避される。防風板９は、樹脂成形品で構成され、チャンバ８とともに吸気管３と一体成形される。防風板９は、吸気管３の屈曲部３Ａの内側において、吸気管３から垂下して左右に延びるように設けられている。また、防風板９は、チャンバ８の車両前方側と一体化されている。
なお、本実施形態の防風板９は、チャンバ８に加えて、チャンバ８に形成された導入孔８１に導入されるブリーザパイプ７の一端側も車両前方側から覆っている。これにより、ブリーザパイプ７の一端側と導入孔８１との接続部における凍結もより確実に回避される。

以上の構成を備える本実施形態に係るブローバイガス処理装置１によれば、以下の効果が奏される。
本実施形態では、吸気管３の屈曲部３Ａの内側において、吸気管３から突出するチャンバ８を設けた。また、該チャンバ８に、ブリーザパイプ７の一端が導入される導入孔８１を設けた。
本実施形態によれば、吸気管３から突出するチャンバ８内において、ブリーザパイプ７から還流されたブローバイガスを滞留させることができる。これにより、低温時において、ブリーザパイプ７から還流されたブローバイガスが低温の新気に直接当たるのを回避できるため、ブローバイガス中に含まれる水分の凍結を防止できる。
また本実施形態によれば、吸気管３の屈曲部３Ａの内側にチャンバ８を設けるため、該チャンバ８により、屈曲部３Ａの剛性を向上できる。ひいては、屈曲部３Ａの振動も防止できる。

また本実施形態では、吸気管３の屈曲部３Ａの内側において、チャンバ８の車両前方側を覆うように防風板９を設けた。これにより、チャンバ８内における水分の凍結をより確実に防止できるとともに、吸気管３の屈曲部３Ａの剛性をより向上できる。

また本実施形態では、ターボチャージャ１０の上流側の吸気管３に形成された屈曲部３Ａに、上述のチャンバ８を設けた。ターボチャージャ１０を搭載する車両では、氷によってターボチャージャ１０が破損するおそれがあるうえ、構造上、吸気管３に大きな屈曲部３Ａが形成されるため、上述の効果がより顕著に発揮される。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良は本発明に含まれる。

１…ブローバイガス処理装置
２…エンジン（内燃機関）
３…吸気管（吸気通路）
３Ａ…屈曲部
７…ブリーザパイプ
８…チャンバ
９…防風板
１０…ターボチャージャ
８１…導入孔

Claims (2)

1. 内燃機関のブローバイガスを吸気通路に還流するブリーザパイプを備えたブローバイガス処理装置であって、
   前記吸気通路の屈曲部の内側において前記吸気通路から突出して設けられ、前記ブリーザパイプの一端が導入される導入孔が形成されたチャンバと、前記屈曲部の内側において前記チャンバの車両前方側を覆うように設けられた防風板と、を備え、
   前記チャンバは、前記吸気通路と一体に前記吸気通路の径よりも小さい略円筒状の樹脂成形品により構成され、且つ、前記屈曲部に略沿うように、前記吸気通路から斜め上方に向かって突出することにより前記ブリーザパイプの一端が導入される側から前記吸気通路内に向かって斜め下方に傾斜して延びた後に前記吸気通路内に合流している、ブローバイガス処理装置。
2. 前記内燃機関は、ターボチャージャを備え、
   前記チャンバは、前記ターボチャージャの上流側の吸気通路に形成された屈曲部に設けられる請求項１に記載のブローバイガス処理装置。

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