JP7192256B2 - Blow-by gas system for supercharged engines - 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装置に関する。 The present invention relates to a blow-by gas system for a supercharged engine.
以下の特許文献1には、機械式過給機付エンジンの吸気装置において、ブローバイガス導入部をスーパーチャージャバイパス通路の分岐部と接続する構成が記載されている。
一般に、機械式過給機は、過給機本体の内部にベアリングによる複数の軸受部を介して回転可能に配置された一対の過給ロータを備えている。 Generally, a mechanical supercharger includes a pair of supercharger rotors rotatably arranged inside a supercharger main body via a plurality of bearings.
上記の特許文献1には、過給機の上流側の吸気通路に、EGR(排気再循環:Exhaust Gas Recirculation)ガスを導入するようになっており、該EGRガスによる煤等のダスト及び凝縮水が、複数の軸受部及びそれと隣接して配置される各シール材に悪影響を与えるおそれがある。このため、各軸受部及び各シール材の潤滑性、並びにシール性の確保が重要となっている。
In the
本発明は、前記従来の問題を解決し、過給ロータの軸受部及びシール材に対するオイルミストによる潤滑性の向上と、軸受部へのダスト及び凝縮水等の浸入の防止とを実現できるようにすることを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and is capable of improving the lubricating property of the bearing portion and seal material of the supercharging rotor by oil mist and preventing the entry of dust, condensed water, etc. into the bearing portion. intended to
前記の目的を達成するため、本発明は、ブローバイガス通路におけるPCVバルブの下流部分から分岐して、過給機本体の各軸受部の近傍に設けられた空間部とそれぞれ接続される複数の連通路を設ける構成とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a plurality of links branched from a portion downstream of a PCV valve in a blow-by gas passage and connected to spaces provided in the vicinity of bearings of a supercharger main body. A passage is provided.
具体的に、本発明は、過給機付エンジンのブローバイガス装置を対象とし、次のような解決手段を講じた。 Specifically, the present invention is aimed at a blow-by gas system for a supercharged engine, and has taken the following solutions.
すなわち、第1の発明は、過給機本体の作動室に吸入側の軸受部及び吐出側の軸受部を介して回転可能に配置された過給ロータを有する駆動式過給機と、吸気経路におけるスロットルバルブの下流部分から分岐し、駆動式過給機を迂回して吸気集合部と接続され、非過給時に開くバイパスバルブを有するバイパス通路と、エンジンのクランクケースから排出されるブローバイガスを、吸気経路におけるスロットルバルブの下流部分にPCVバルブを介して導入するブローバイガス通路とを備えた過給機付エンジンのブローバイガス装置であって、過給機本体は、各軸受部の近傍にそれぞれ設けられた空間部を有しており、ブローバイガス通路には、該ブローバイガス通路におけるPCVバルブの下流部分から分岐して各空間部とそれぞれ接続された第1連通路及び第2連通路が設けられている。 That is, a first invention provides a driven supercharger having a supercharger rotor rotatably disposed in a working chamber of a supercharger body via a suction-side bearing and a discharge-side bearing, and an intake path. A bypass passage that branches off from the downstream portion of the throttle valve, bypasses the driven supercharger and is connected to the intake manifold, has a bypass valve that opens when not supercharged, and blow-by gas discharged from the crankcase of the engine. , a blow-by gas passage introduced through a PCV valve to a downstream portion of a throttle valve in an intake passage, and a blow-by gas device for a turbocharged engine, wherein the turbocharger main body is located near each bearing portion. The blow-by gas passage is provided with a first communication passage and a second communication passage branched from a portion downstream of the PCV valve in the blow-by gas passage and connected to the respective spaces. It is
これによれば、一端が吸気経路におけるスロットルバルブの下流部分と接続されたブローバイガス通路と接続され、他端が過給機本体の吸入側及び吐出側の各軸受部の近傍にそれぞれ設けられた空間部と接続された2つの連通路を設けることにより、過給ロータによる作動室と各空間部とに圧力差が生じる。このため、各空間部には、この圧力差によってブローバイガスの流入又は換気の作用が生じる。その結果、過給ロータの各軸受部においてオイルミストによる潤滑性が向上すると共に、各軸受部へのダスト及び凝縮水の浸入を防止することができる。 According to this, one end is connected to the blow-by gas passage connected to the downstream portion of the throttle valve in the intake passage, and the other end is provided in the vicinity of each bearing on the intake side and the discharge side of the supercharger main body. By providing two communication passages connected to the space, a pressure difference is generated between the working chamber by the supercharging rotor and each space. Therefore, in each space, this pressure difference causes an inflow of blow-by gas or an action of ventilation. As a result, the lubricating properties of the bearings of the supercharging rotor due to the oil mist are improved, and the entry of dust and condensed water into the bearings can be prevented.
第2の発明は、上記第1の発明において、ブローバイガス通路における吸気経路への導入路と、該導入路から分岐した第1連通路及び第2連通路の各分岐路とは、バイパス通路におけるバイパスバルブを含む本体部と一体に形成されていてもよい。 A second invention is based on the first invention, wherein the introduction passage to the intake passage in the blow-by gas passage and the branch passages of the first communication passage and the second communication passage branched from the introduction passage are provided in the bypass passage. It may be formed integrally with the main body including the bypass valve.
これによれば、バイパス通路の本体部に、ブローバイガス通路の吸気経路への導入路と、該導入路から分岐した2つの連通路の各分岐路とを一体に形成するため、ブローバイガス通路と、各連通路とのレイアウトを有機的に且つコンパクトに構成することができる。 According to this, since the introduction passage of the blow-by gas passage to the intake passage and the branch passages of the two communication passages branched from the introduction passage are integrally formed in the body portion of the bypass passage, the blow-by gas passage and the , the layout with each communication path can be configured organically and compactly.
第3の発明は、上記第2の発明において、第1連通路及び第2連通路は、エンジンの気筒列方向に配向されると共に、過給機本体と該過給機本体の上方に配置されたバイパス通路の本体部を除くパイプ部との間を通って配設されていてもよい。 In a third aspect based on the second aspect, the first communication passage and the second communication passage are oriented in the direction of the row of cylinders of the engine and arranged above the supercharger main body and the supercharger main body. It may be arranged through between the pipe portion excluding the body portion of the bypass passage.
これによれば、各連通路においてはガスの流れがスムーズになると共に、各連通路におけるレイアウトをコンパクト化することができる。 According to this, the gas flows smoothly in each communicating path, and the layout of each communicating path can be made compact.
第4の発明は、上記第1~第3の発明において、過給ロータは2つの過給ロータからなり、2つの過給ロータにおける吸入側の各軸受部の近傍の空間部は、各軸受部の近傍にそれぞれ配置されたシール材と隣接されて形成された環状空間部であり、各環状空間部は、第1連通路から延びた単一の第1接続路によって接続されていてもよい。 In a fourth aspect of the invention, in the first to third aspects of the invention, the supercharging rotor is composed of two supercharging rotors, and the space near each bearing on the suction side of the two supercharging rotors is defined by each bearing. The annular spaces are formed adjacent to sealing materials arranged in the vicinity of the respective annular spaces, and each annular space may be connected by a single first connection path extending from the first communication path.
これによれば、過給機本体に単一の第1接続路を形成するという簡単な構成により、各環状空間部と第1連通路との接続が可能となる。 According to this, it is possible to connect each annular space and the first communication path with a simple configuration in which a single first connection path is formed in the turbocharger main body.
第5の発明は、上記第1~第3の発明において、過給ロータは2つの過給ロータからなり、2つの過給ロータにおける吐出側の各軸受部の近傍の空間部は、各軸受部の近傍にそれぞれ配置された2重のシール材の間に形成されてなる環状空間部であり、各環状空間部は、第2接続路で連結されて第2連通路と接続されていてもよい。 According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the supercharging rotor is composed of two supercharging rotors, and the space near each bearing portion on the discharge side of the two supercharging rotors is defined by each bearing portion. is an annular space formed between the double sealing materials respectively arranged in the vicinity of each of the annular spaces, and each annular space may be connected by a second connection path and connected to the second communication path .
これによれば、吐出側の各環状空間部は、簡単な構成により第2連通路との接続が可能となる。 According to this, each annular space on the discharge side can be connected to the second communication passage with a simple configuration.
本発明によれば、過給ロータの軸受部及びシール材に対するオイルミストによる潤滑性の向上と、軸受部へのダスト及び凝縮水等の浸入の防止とを実現することができる。 According to the present invention, it is possible to improve the lubricating property of the bearing portion and the sealing material of the supercharging rotor by the oil mist, and to prevent dust, condensed water, and the like from entering the bearing portion.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物又はその用途を制限することを意図しない。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on the drawings. The following description of preferred embodiments is merely exemplary in nature and is not intended to limit the invention, its applications or its uses.
(一実施形態)
本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
(one embodiment)
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本実施形態に係る駆動式過給機付エンジンであって、ここでは、機械式過給機付エンジン(以下、単に「エンジン」と呼称する。)1の構成を概略的に表している。図2はエンジン1を正面から見て示す図であり、図3はエンジン1を上側から見て示す図である。なお、図2及び図3並びにこれ以降の各図面において、図1に示した構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
FIG. 1 schematically shows the configuration of a drive-type supercharged engine according to the present embodiment, here, a mechanical supercharged engine (hereinafter simply referred to as "engine") 1. there is FIG. 2 is a front view of the
エンジン1は、例えば、自動車に搭載される4ストローク式の内燃機関であり、図1~図3に示すように、機械式の過給機34を備えている。エンジン1の燃料は、特に限定はされないが、本実施形態においてはガソリンである。
The
また、エンジン1は、詳細な図示は省略するが、列状に配置された4つのシリンダ(気筒)11を備えており、4つのシリンダ11が車幅方向に沿って並ぶように搭載される、いわゆる直列4気筒の横置きエンジンとして構成されている。これにより、本構成例においては、4つのシリンダ11の配列方向(気筒列方向)であるエンジンの前後方向が車幅方向とほぼ一致していると共に、エンジン幅方向が車両の前後方向とほぼ一致している。
Further, although not shown in detail, the
なお、直列多気筒エンジンにおいては、気筒列方向と、機関出力軸としてのクランクシャフト15の中心軸方向(機関出力軸方向)とが一致する。以下の記載では、これらの方向を気筒列方向(又は車幅方向)と総称する場合がある。
In an in-line multi-cylinder engine, the direction of the row of cylinders coincides with the direction of the central axis of the
以下、特に断らない限り、前側とは車両の前後方向における前側を指し、後側とは車両の前後方向における後側を指し、左側とは車幅方向における一方側(気筒列方向の一方側であり、エンジンリヤ側)を指し、右側とは車幅方向における他方側(気筒列方向の他方側であり、エンジンフロント側)を指す。 Hereinafter, unless otherwise specified, the front side refers to the front side in the longitudinal direction of the vehicle, the rear side refers to the rear side in the longitudinal direction of the vehicle, and the left side refers to one side in the vehicle width direction (one side in the cylinder row direction). The right side indicates the other side in the vehicle width direction (the other side in the cylinder row direction, the engine front side).
また、以下の記載において、上側とはエンジン1を車両に搭載した状態(以下、「車両搭載状態」ともいう。)における車高方向の上側を指し、下側とは車両搭載状態における車高方向の下側を指す。
Further, in the following description, the upper side refers to the upper side in the vehicle height direction when the
(エンジンの概略構成)
本実施形態において、エンジン1は、前方吸気/後方排気式に構成されている。すなわち、エンジン1は、4つのシリンダ11を有するエンジン本体10と、該エンジン本体10の前側に配置され、吸気ポート18を介して各シリンダ11と連通する吸気経路30と、エンジン本体10の後側に配置され、排気ポート19を介して各シリンダ11と連通する排気通路50とを備えている。
(Schematic configuration of the engine)
In this embodiment, the
本構成例では、吸気経路30は、吸気を導く複数の通路と、過給機34及びインタークーラ36等の装置と、これらの装置を迂回して燃焼室16に通じるエアバイパス通路(以下、単に「バイパス通路」と呼ぶ。)40とが組み合わされてユニット化された吸気装置を構成している。
In this configuration example, the
エンジン本体10は、吸気経路30から供給された吸気と燃料との混合気を、各シリンダ11内で、所定の燃焼順に従って燃焼させるように構成されている。具体的に、エンジン本体10は、シリンダブロック12と、該シリンダブロック12の上に載置されるシリンダヘッド13とを有している。
シリンダブロック12の内部には、前述の4つのシリンダ11が形成されている。4つのシリンダ11は、クランクシャフト15の中心軸方向(気筒列方向)に沿って並んでいる。なお、図1では、1つのシリンダのみを示す。
The
The aforementioned four
各シリンダ11の内部には、ピストン14が、それぞれ摺動自在に挿入されている。各ピストン14は、コネクティングロッド141を介してクランクシャフト15と連結されている。各ピストン14は、シリンダ11及びシリンダヘッド13と共に燃焼室16を区画する。なお、ここでいう「燃焼室」は、ピストン14が圧縮上死点に至ったときに形成される空間のみの意味に限定されない。「燃焼室」の語は広義で用いる。
A
シリンダヘッド13には、1つのシリンダ11につき、例えば2つの吸気ポート18が形成されている。図1には1つの吸気ポート18のみを示す。2つの吸気ポート18は、気筒列方向に隣接しており、それぞれ対応するシリンダ11と連通している。
For example, two
2つの吸気ポート18には、それぞれ吸気バルブ21が配設されている。吸気バルブ21は、燃焼室16と各吸気ポート18との間を開閉する。吸気バルブ21は、吸気動弁機構によって所定のタイミングで開閉する。
An
吸気動弁機構は、本構成例においては、図1に示すように、可変動弁機構23を有している。可変動弁機構23は、吸気カムシャフトの回転位相を所定の角度範囲で連続的に変更するよう構成されている。これにより、各吸気バルブ21の開弁時期及び閉弁時期は、連続的に変化する。
In this configuration example, the intake valve mechanism has a
また、シリンダヘッド13には、1つのシリンダ11につき、例えば2つの排気ポート19が形成されている。図1には1つの排気ポート19のみを示す。2つの排気ポート19は、気筒列方向に隣接しており、それぞれ対応するシリンダ11と連通している。
For example, two
2つの排気ポート19には、それぞれ排気バルブ22が配設されている。排気バルブ22は、燃焼室16と各排気ポート19との間を開閉する。排気バルブ22は、排気動弁機構によって所定のタイミングで開閉する。
An
排気動弁機構は、本構成例においては、図1に示すように、可変動弁機構24を有している。可変動弁機構24は、排気カムシャフトの回転位相を所定の角度範囲で連続的に変更するよう構成されている。これにより、各排気バルブ22の開弁時期及び閉弁時期は、連続的に変化する。
In this configuration example, the exhaust valve mechanism has a
シリンダヘッド13には、シリンダ11毎にインジェクタ6が取り付けられている。各インジェクタ6は、本構成例においては、例えば多噴口型の燃料噴射弁であり、各燃焼室16内に、燃料を直接に噴射するように構成されている。
An injector 6 is attached to the
各インジェクタ6には、燃料供給システム61が接続されている。燃料供給システム61は、燃料を貯留する燃料タンク63と、該燃料タンク63とインジェクタ6とを互いに連結する燃料供給路62とを備えている。燃料供給路62には、燃料ポンプ65とコモンレール64とが介設されている。
A
また、シリンダヘッド13には、シリンダ11毎に点火プラグ25が取り付けられている。点火プラグ25は、その先端が燃焼室16に臨む配置として取り付けられており、燃焼室16中の混合気に強制的に点火をする。
A
また、本実施形態に係る吸気経路30は、エンジン本体10の一側面(具体的には、前側の側面)と接続されており、各シリンダ11の吸気ポート18と連通している。すなわち、吸気経路30は、燃焼室16に導入される吸気が流れる通路であり、従って各吸気ポート18を介して燃焼室16と接続されている。
Also, the
吸気経路30におけるエアクリーナ31とサージタンク38との間には、スロットルバルブ32が配設されている。スロットルバルブ32は、その開度を調整することによって、燃焼室16に導入される新気の量を調整するように構成されている。
A
吸気経路30におけるスロットルバルブ32の下流部分には、過給機34が配設されている。過給機34は、各燃焼室16に導入される吸気を過給するように構成されている。本構成例において、過給機34は、エンジン1(具体的には、クランクシャフト15から伝達される動力)によって駆動される機械式の過給機である。過給機34は、例えば、2軸ロータ式のルーツブロワとして構成されている。
A
過給機34とクランクシャフト15との間には、例えば電磁クラッチ34aが介設されている。電磁クラッチ34aは、過給機34とクランクシャフト15との間で駆動力を伝達したり、駆動力の伝達を遮断したりする。後述するように、ECU(Engine Control Unit)等、不図示の制御手段が電磁クラッチ34aの遮断及び接続を切り替えることによって、過給機34のオン状態とオフ状態とが切り替わる。すなわち、本エンジン1は、過給機34のオン状態とオフ状態とを切り替えることにより、燃焼室16に導入する吸気を過給する運転(過給運転)と、燃焼室16に導入する吸気を過給しない運転(自然吸気運転)とを切り替えることができる。
For example, an electromagnetic clutch 34 a is interposed between the
吸気経路30における過給機34の下流部分には、インタークーラ36が配設されている。インタークーラ36は、過給機34を通過した吸気との間で熱交換をするように構成されたコア(不図示)を収容して成り、過給機34において圧縮された吸気を冷却するように構成されている。ここでのインタークーラ36は、例えば水冷式である。
An
また、吸気経路30に組み込まれた各種の装置を結ぶ通路として、吸気経路30は、エアクリーナ31よりも下流側に配設され、該エアクリーナ31によって浄化された吸気を過給機34へ導く第1通路33と、過給機34によって圧縮された吸気をインタークーラ36へ導く第2通路35と、インタークーラ36によって冷却された吸気をサージタンク(吸気集合部)38へ導く第3通路37とを有している。
Further, the
また、吸気経路30において、第1通路33、第2通路35、第3通路37及びサージタンク38は、吸気の流れ方向に沿って上流側から順に過給機34及びインタークーラ36が介設された「主吸気経路」を構成している。以下、主吸気経路に対して符号“30A”を付す。
In the
また、吸気経路30は、上述の主吸気経路30Aとは別に、過給機34及びインタークーラ36を迂回するバイパス通路40が設けられている。詳細には、バイパス通路40は、主吸気経路30Aにおいて過給機34の上流側から分岐してインタークーラ36の下流側、具体的にはサージタンク38と接続されている。
Further, the
バイパス通路40には、該バイパス通路40の流路断面積を変更するエアバイパスバルブ(以下、単に「バイパスバルブ」と呼ぶ。)41が配設されている。バイパスバルブ41は、バイパス通路40の流路断面積を変更することによって、バイパス通路40を流れる吸気の流量を調節する。
The
図4及び図5に吸気経路30における吸気の流れを過給時と自然吸気時とで比較して示す。
4 and 5 show a comparison of the flow of intake air in the
図4に示すように、過給機34をオンにしたとき(つまり、電磁クラッチ34aを接続したとき)には、バイパスバルブ41の開度を適宜調整する。これにより、吸気経路30において過給機34を通過した吸気の一部は、バイパス通路40を通って過給機34の上流に逆流する。このように、バイパスバルブ41の開度を調整することによって、吸気の逆流量を調節できるので、この逆流量により、燃焼室16に導入する吸気の過給圧を調節することができる。本構成例においては、過給機34とバイパス通路40とバイパスバルブ41とによって、過給システムが構成されている。
As shown in FIG. 4, when the
一方、図5に示すように、過給機34をオフにしたとき(つまり、電磁クラッチ34aを遮断したとき)には、バイパスバルブ41を全開にする。これにより、吸気経路30を流れる吸気は、過給機34をバイパスしてサージタンク38に流入し、独立通路39を介して燃焼室16に導入される。この場合、エンジン1は、非過給、つまり自然吸気によって運転する。
On the other hand, as shown in FIG. 5, when the
これに対し、図1に示すように、排気通路50は、エンジン本体10の他側面(具体的には、後側の側面)と接続されており、各シリンダ11の排気ポート19と連通している。排気通路50は、燃焼室16から排出された排気が流れる通路である。詳細な図示は省略するが、排気通路50の上流部分は、シリンダ11毎に分岐する独立通路を構成している。それら独立通路の上流端が、各シリンダ11の排気ポート19と接続されている。
On the other hand, as shown in FIG. 1, the
排気通路50には、1つ以上の触媒コンバータ51を有する排気浄化システムが配設されている。触媒コンバータ51は、三元触媒を含んで構成されている。なお、排気浄化システムは、三元触媒のみを含む構成に限られない。
An exhaust purification system having one or more
吸気経路30と排気通路50との間には、外部EGRシステムを構成するEGR通路52が接続されている。EGR通路52は、既燃ガスの一部を吸気経路30に還流させるための通路である。詳しくは、EGR通路52の上流端は、排気通路50における触媒コンバータ51の下流部分と接続されている。一方、EGR通路52の下流端は、吸気経路30における過給機34の上流で且つスロットルバルブ32の下流部分と接続されている。
An
EGR通路52には、水冷式のEGRクーラ53が配設されている。EGRクーラ53は、既燃ガスを冷却するように構成されている。EGR通路52を流れる既燃ガスの流量は、EGRバルブ54によって調節されるように構成されている。EGRバルブ54は、図1の図面上では、EGR通路52の上に配設されているように図示されているものの、実際の構成では、後述するように、バイパス通路40の上に配設されている。EGRバルブ54の開度を調整することにより、冷却された既燃ガス、つまり外部EGRガスの還流量を調節することができる。
A water-cooled
本構成例において、EGRシステム55は、EGR通路52及びEGRバルブ54を含めて構成される外部EGRシステムと、前述した吸気側の可変動弁機構23及び排気側の可変動弁機構24を含めて構成される内部EGRシステムとによって構成されている。
In this configuration example, the
また、エンジン1には、前述した燃料ポンプ65以外にも、各種の補機が付設されている。当該エンジン1は、このような補機として、図示はしていないが、電気系統で使用する交流電流を発生するオルタネータと、空調用のエアコンディショナと、冷却水を循環させるウォータポンプとを備えている。
In addition to the
図2に示すように、エンジン本体10における右端側の上方には、過給機34を駆動する駆動プーリ34dが配置されている。詳細は省略するが、駆動プーリ34dは、過給機34を駆動するためのタイミングベルトが巻き掛けられるように構成され且つ配置されている。なお、本実施形態においては、過給機34の動力源としてエンジン本体10の出力を用いる機械式過給機としたが、これに代えて、電気モータを動力源に用いる電気式過給機としてもよい。
As shown in FIG. 2, a driving
また、吸気経路30には、燃料タンク63からの蒸発燃料を還流する蒸発燃料通路66が配設されている。詳細には、図1に示すように、蒸発燃料通路66は、燃料タンク63の上部からキャニスタ67を介し、吸気経路30の第1通路33における過給機34の上流側に配設されたパージバルブ68と接続されている。なお、キャニスタ67は、蒸発した燃料を一時的に貯留する容器である。
Further, an evaporated
また、エンジン1には、ブローバイガス還元システム70が配設されている。詳細には、図1に示すように、ブローバイガス還元システム70を構成するブローバイガス通路71は、その上流側の端部がエンジン本体10のシリンダヘッドカバー26の上部に設けられたPCVバルブ72と接続され、その下流側の端部がバイパス通路40における第1通路33との接続部の近傍と接続されている。本実施形態の特徴として、ブローバイガス通路71は、バイパス通路40との接続部の上流側で分岐して、過給機34の吸入側と接続される第1連通路73と、該第1連通路73とバイパス通路40との間で分岐して、過給機34の吐出側と接続される第2連通路74とを有している。ブローバイガス通路71の第1連通路73及び第2連通路74の具体的な構成例は後述する。
Further, the
(吸気経路の構成)
以下、吸気経路30の要部の構成について詳細に説明する。
(Structure of intake path)
The configuration of the main parts of the
吸気経路30を構成する各部は、いずれもエンジン本体10の前側、具体的には、シリンダヘッド13及びシリンダブロック12の前面に沿うように配置されている。
Each part constituting the
また、前述したように、吸気経路30は、吸気を導く複数の通路(具体的には、第1通路33、第2通路35、第3通路37、サージタンク38及び独立通路39)と、過給機34及びインタークーラ36等の装置と、これらの装置を迂回するバイパス通路40とが組み合わされて構成されている。また、吸気経路30を構成する主吸気経路30Aは、バイパス通路40の下方に配置されている。
Further, as described above, the
前述したように、過給機34は、2軸ロータ式のルーツブロワとして構成されている。すなわち、図6に示すように、過給機34は、ケーシング34bの内部において、回転軸81の軸心方向に延びる第1ロータ341と、該第1ロータ341に対して平行に延び且つ中心軸に対して直交する方向において第1ロータ341と隣接して配置された第2ロータ342と、第1ロータ341及び第2ロータ342を収容するロータ室343とを備えている。ここでは、第2ロータ342の回転軸81が駆動プーリ34dの回転軸として構成されている。
As described above, the
また、図6のVIa-VIa線における右断面図に示すように、ケーシング34bにおける吸気側には、吸気口34cが開口されている。一方、2つのロータ341、342によって圧縮された吸気は、ケーシング34bの側面にV字状に開口する吐出口34eから、図2に示す第2通路35に吐出される。
Further, as shown in the right sectional view taken along the line VIa-VIa of FIG. 6, an
なお、本構成例においては、各回転軸81の軸心方向は、気筒列方向と一致している(図2及び図3を参照。)。このため、以下の記載では軸心方向(中心軸方向)を単に気筒列方向と呼ぶ。
In this configuration example, the axial direction of each
また、図1及び図2に示すように、本実施形態に係るエンジン1は、過給レスポンスを高めるべく、吸気ポート18の上流端部の近傍に、過給機34とインタークーラ36とを集約して配設している。
Further, as shown in FIGS. 1 and 2, the
以下、これらの構成要素の概略的なレイアウトについて説明をする。図3に示すように、過給機34は、サージタンク38を挟んでエンジン本体10の反対側(前側)に対向して配置されている。過給機34の後面とエンジン本体10の前面との間には、サージタンク38の寸法に応じた隙間が空いている。第1通路33は、過給機34の左端側において気筒列方向に沿って延設されており、過給機34の左端部と接続されている。
A schematic layout of these components is described below. As shown in FIG. 3 , the
また、図2に示すように、過給機34及びインタークーラ36は、この順に上下方向に沿って並設されており、この上下方向に隣接している。第2通路35は、過給機34の前部とインタークーラ36の前部とを接続するように、ほぼ上下方向に延設されている。サージタンク38は、過給機34とエンジン本体10との間に配置されており(図3及び図7を参照。)、吸気ポートの上流端部に対して、複数の独立通路39を挟んで反対側に対向して配置されている。第3通路37は、インタークーラ36及び過給機34と、エンジン本体10との間の隙間を縫うように延設されており、インタークーラ36がサージタンク38よりも下方に位置するように、インタークーラ36の後部とサージタンク38の底部とを接続している(図7を参照。)。バイパス通路40は、第1通路33の途中から分岐して上方へ延びた後、エンジン本体10の内方(右方)へ向かって延びるように形成されており、下流側において二股に分岐した上でサージタンク38の上部と接続されている(図3及び図7を参照。)。
Moreover, as shown in FIG. 2, the
-ブローバイガス通路の構成-
以下、ブローバイガス通路の詳細な構成について図1、図3及び図6~図10を参照しながら説明する。
- Configuration of blow-by gas passage -
A detailed configuration of the blow-by gas passage will be described below with reference to FIGS. 1, 3, and 6 to 10. FIG.
EGR通路52を介して還流される既燃ガスに含まれる水分は、EGR通路52及びバイパス通路40において凝縮水となり、バイパス通路40から第1通路33に流入し、ひいては過給機34に流れ込むおそれがある。
Moisture contained in the burned gas recirculated through the
そこで、図8に示すように、本実施形態においては、ブローバイガス還元システム70において、ブローバイガス通路71から分岐する2本の連通路73、74を、過給機34のケーシング34bを通して、吸入側及び吐出側の各軸受部に設けた空間部(環状空間部)と連通している。
Therefore, as shown in FIG. 8, in the present embodiment, in the blow-by
また、図3及び図7に示すように、ブローバイガス通路71における吸気経路30の第1通路33への導入路71aと、該導入路71aから分岐した第1連通路73及び第2連通路74の各分岐路73a、74aとは、バイパス通路40におけるバイパスバルブ41を含む本体部40aと一体に形成されている。さらに、過給機34と接続される第1連通路73及び第2連通路74は、エンジン本体10の気筒列方向に配向されている。ここで、第1連通路73及び第2連通路74は、過給機本体34bと、該過給機本体34bの上方に配置されたバイパス通路40の本体部40aを除くパイプ部40bとの間を通って配設されている。
Further, as shown in FIGS. 3 and 7, an
このように、ブローバイガス通路71の第1通路33への導入路71aと、第1連通路73及び第2連通路74の各分岐路73a、74aとを一体に形成しているため、ブローバイガス通路71と各連通路73、74とのレイアウトを有機的且つコンパクトに構成することができる。また、各連通路73、74を気筒列方向に配設しているので、ガスをスムーズに流すことができると共に、各連通路73、74のレイアウトに関してもコンパクト化を図ることができる。
In this manner, since the
図9に本実施形態に係るブローバイガス還元システム70の構成例を模式的に示す。
FIG. 9 schematically shows a configuration example of a blow-by
まず、図9に示すように、本実施形態に係る過給機34には、吸入側の2つの軸受部83の内側(ロータ室343側)の側面をシールする各シール材(オイルシール)91を露出する環状空間部34fがそれぞれ設けられている。また、吸入側の各環状空間部34fには、図9の領域Aを拡大した図10に示すように、過給機34のケーシング34bに環状段部34f1をそれぞれ設けている。この環状段部34f1によって、環状空間部34fの容積が増大される。なお、この環状段部34f1は、ケーシング34bにおける各シール材の91の内側部分を、エンドミル(end mill)等を用いて切削することにより形成することができる。
First, as shown in FIG. 9, in the
ブローバイガス通路71から分岐する第1連通路73は、過給機34の吸入側の軸受部83の周囲が拡大された各環状空間部34fと接続されている。さらに、図6の右断面図に示すように、2つの環状空間部34fは、単一の第1接続路34gによって互いに接続されている。このようにすると、2つの環状空間部34f同士を接続する加工(例えば、ドリル加工)を容易に行うことができる。なお、各軸受部83には、グリス(grease)が塗布されている。
A
一方、過給機34における吐出側の2つの軸受部84の内側(ロータ室343側)には、軸受部84の内側の側面をシールする各外側シール材92の内側(ロータ室343側)の側面と、ロータ室343における吐出側の隔壁の外側で各回転軸81をシールする内側シール材93の外側の側面とから形成された環状空間部34hがそれぞれ設けられている。
On the other hand, on the inside (
また、ブローバイガス通路71から分岐する第2連通路74は、過給機34の吐出側の軸受部84の周囲の各環状空間部34hと接続されている。図6の左断面図に示すように、2つの環状空間部34hは、第2接続路34iによって互いに接続されている。また、各軸受部84は、ケーシング34b内の歯車室に貯留の潤滑オイルで潤滑されている。
A
ここで、ブローバイガス通路71における上流側の端部は、図1に示したように、エンジン本体10のシリンダヘッドカバー26に設けたPCVバルブ72と接続されている。なお、PCVバルブ72は、図9に模式的に示すように、シリンダヘッドカバー26内に配設されているオイルセパレータ27と接続されている。
Here, the upstream end of the blow-by
-ブローバイガス還元システムの作用/効果-
本実施形態においては、ブローバイガス還元システム70として、ブローバイガス通路71から分岐する各連通路73、74を、上記のように、過給装置34における吸入側の軸受部83及び吐出側の軸受部84のそれぞれの近傍の領域に設けた環状空間部34f、34hと接続する構成としている。これにより、以下のような作用及び効果を得ることができる。
-Action/effect of blow-by gas reduction system-
In this embodiment, as the blow-by
(過給時)
まず、過給機34が過給動作を行っている場合、図9に示す吐出側の環状空間部34hの内圧は過給により、第2連通路74のブローバイガス通路71との分岐部に対して正圧となる。一方、吸入側の環状空間部34fの内圧は、負圧ではあるものの、第1連通路73のブローバイガス通路71との分岐部における負圧よりも高いため、相対的に正圧となる。
(when supercharging)
First, when the
これにより、環状空間部34f、34hの吸気は、その内部からそれぞれ第1連通路73及び第2連通路74を通ってブローバイガス通路71に吸い出される。従って、各軸受部83、84から、主にEGRガスによるダスト及び凝縮水等を吸い出すことができる。また、運転モードによっては、過給機34による過給動作が続く場合には、これらダスト及び凝縮水等の環状空間部34f、34hへの浸入を防止することができる。
As a result, the intake air in the
(自然吸気時)
次に、過給機34が過給動作を行っていない場合は、本願発明者らの種々の検討により、図9に示す吐出側の環状空間部34hの内圧(負圧)は、低負荷時及び中負荷時においても、第2連通路74のブローバイガス通路71との分岐部での圧力(負圧)とほとんど差が生じない。これに対し、吸入側の環状空間部34fの内圧は、負圧ではあるものの、低負荷時及び中負荷時において、第1連通路73のブローバイガス通路71との分岐部における負圧よりも若干低いため、やや負圧となる。
(at the time of natural aspiration)
Next, when the
これにより、吐出側の環状空間部34hには、吸気の流入及び流出がほとんど生じず、一方、吸入側の環状空間部34fには、ブローバイガス通路71を流通するガスが、その内部に導入される。その結果、図9に模式的に示すように、ブローバイガス通路71からのガスが第1連通路73を通って環状空間部34fに導入される。このとき、ブローバイガス通路71を通るブローバイガスは、オイルセパレータ27を既に通過しているため、オイル成分はほとんど除去されているものの、ガス中にはオイルミストが若干残留している。このため、吸入側の環状空間部34fから露出するシール材91及びその近傍の軸受部83に対するオイルミストにより、これらの潤滑性を高めることができる。
As a result, almost no intake air flows into or out of the discharge-side
さらに、図9に模式的に示すように、第1連通路73におけるブローバイガス通路71との分岐部は、該ブローバイガス通路71とほぼ直線状に接続される一方、第2連通路74におけるブローバイガス通路71との分岐部は、例えばクランク状に接続される。これにより、ブローバイガス通路71の上流から流通してきたブローバイガスのオイル成分は、第1連通路73に流入し易くなる一方、第2連通路74には流入し難くなる。このように、ブローバイガス中のオイル成分を慣性分離(気液分離)することにより、過給機34が過給動作を行っていない場合の、吸入側の環状空間部34fに対して、オイルミストの供給量を増やすことができる。
Further, as schematically shown in FIG. 9, the branching portion of the
なお、本願発明者らは、過給機34が過給動作を行っていない場合における、各環状空間部34f、34hとブローバイガス通路71との圧力差は、エンジン1の運転状況によって、その正負が相対的に入れ替わることを確認している。
The inventors of the present application have found that the pressure difference between the
本発明は、過給ロータの軸受部及びシール材に対するオイルミストによる潤滑性の向上と、軸受部へのダスト及び凝縮水等の浸入の防止とを実現でき、過給機付エンジンのブローバイガス装置として有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to improve the lubricating property of the bearing portion and sealing material of a supercharger rotor by means of oil mist, and to prevent the entry of dust and condensed water into the bearing portion. is useful as
1 エンジン(機械式過給機付エンジン)
10 エンジン本体
17 クランクケース
26 シリンダヘッドカバー
27 オイルセパレータ
30 吸気経路
32 スロットルバルブ
33 第1通路
34 過給機(駆動式過給機)
34a 電磁クラッチ
34b ケーシング(過給機本体)
34c 吸気口
34d 駆動プーリ
34e 吐出口
34f 環状空間部(空間部)
34f1 環状段部
34g 第1接続路
34h 環状空間部(空間部)
34i 第2接続路
341,342 過給ロータ
343 ロータ室(作動室)
35 第2通路
36 インタークーラ
37 第3通路
38 サージタンク(吸気集合部)
39 独立通路
40 バイパス通路(エアバイパス通路)
40a 本体部
40b パイプ部
41 バイパスバルブ(エアバイパスバルブ)
70 ブローバイガス還元システム(ブローバイガス装置)
71 ブローバイガス通路
71a 導入路
72 PCVバルブ
73 第1連通路(連通路)
73a 分岐路
74 第2連通路(連通路)
74a 分岐路
81 回転軸
83 軸受部(吸入側)
84 軸受部(吐出側)
91 シール材
92 外側シール材(シール材)
93 内側シール材
1 engine (engine with mechanical supercharger)
10
34a electromagnetic clutch 34b casing (supercharger body)
34i
35
39
70 blow-by gas reduction system (blow-by gas device)
71 blow-by
84 bearing (discharge side)
91 sealing
93 inner sealing material
Claims (4)
吸気経路におけるスロットルバルブの下流部分から分岐し、前記駆動式過給機を迂回して吸気集合部と接続され、非過給時に開くバイパスバルブを有するバイパス通路と、
エンジンのクランクケースから排出されるブローバイガスを、前記吸気経路における前記スロットルバルブの下流部分にPCVバルブを介して導入するブローバイガス通路と、既燃ガスを還流させるEGRシステムとを備えた過給機付エンジンのブローバイガス装置であって、
前記過給機本体は、前記各軸受部の近傍にそれぞれ設けられた空間部を有しており、
前記ブローバイガス通路には、該ブローバイガス通路における前記PCVバルブの下流部分から分岐して前記各空間部とそれぞれ接続された第1連通路及び第2連通路が設けられていて、
前記ブローバイガス通路における前記吸気経路への導入路と、該導入路から分岐した前記第1連通路及び第2連通路の各分岐路とは、前記バイパス通路における前記バイパスバルブを含む本体部と一体に形成されている、過給機付エンジンのブローバイガス装置。 a driven supercharger having a supercharger rotor rotatably disposed in a working chamber of a supercharger body via a suction-side bearing and a discharge-side bearing;
a bypass passage branching from a downstream portion of the throttle valve in the intake passage, bypassing the driven supercharger and connected to the intake collecting portion, and having a bypass valve that opens during non-supercharging;
A turbocharger comprising a blow-by gas passage for introducing blow-by gas discharged from a crankcase of an engine to a portion downstream of the throttle valve in the intake passage via a PCV valve, and an EGR system for recirculating the burned gas. A blow-by gas device for an engine with
The supercharger main body has a space provided near each bearing,
The blow-by gas passage is provided with a first communication passage and a second communication passage branched from a portion downstream of the PCV valve in the blow-by gas passage and connected to the respective spaces ,
An introduction passage to the intake passage in the blow-by gas passage and branch passages of the first communication passage and the second communication passage branched from the introduction passage are integrated with a body portion including the bypass valve in the bypass passage. A blow-by gas system for a supercharged engine, formed in
前記第1連通路及び第2連通路は、前記エンジンの気筒列方向に配向されると共に、前記過給機本体と、該過給機本体の上方に配置された前記バイパス通路の前記本体部を除くパイプ部との間を通って配設されている、過給機付エンジンのブローバイガス装置。 In the blow-by gas device for a supercharged engine according to claim 1,
The first communication passage and the second communication passage are oriented in the cylinder row direction of the engine and connect the turbocharger main body and the main body portion of the bypass passage disposed above the supercharger main body. A blow-by gas device for a supercharged engine, which is disposed between pipes excluding.
前記過給ロータは、2つの過給ロータからなり、
2つの前記過給ロータにおける前記吸入側の各軸受部の近傍の前記空間部は、前記各軸受部の近傍にそれぞれ配置されたシール材と隣接されて形成された環状空間部であり、
前記各環状空間部は、前記第1連通路から延びた単一の第1接続路によって接続されている、過給機付エンジンのブローバイガス装置。 In the blow-by gas device for a supercharged engine according to claim 1 or 2,
The supercharging rotor consists of two supercharging rotors,
The space near each bearing on the suction side of the two supercharging rotors is an annular space formed adjacent to a sealing material disposed near each bearing,
A blow-by gas device for a supercharged engine, wherein the annular spaces are connected by a single first connection path extending from the first communication path.
前記過給ロータは、2つの過給ロータからなり、
2つの前記過給ロータにおける吐出側の各軸受部の近傍の前記空間部は、前記各軸受部の近傍にそれぞれ配置された2重のシール材の間に形成されてなる環状空間部であり、
前記各環状空間部は、第2接続路で連結されて前記第2連通路と接続されている、過給機付エンジンのブローバイガス装置。 In the blow-by gas device for a supercharged engine according to claim 1 or 2,
The supercharging rotor consists of two supercharging rotors,
The space near the discharge-side bearings of the two supercharging rotors is an annular space formed between double seals arranged near the bearings,
A blow-by gas device for a supercharged engine, wherein each of the annular spaces is connected by a second connection path and connected to the second communication path.
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