JPH1162546A - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 配管が複雑にならず、スロットルバルブの氷
結によるロックを防止することができる内燃機関の吸気
装置を提供すること。 【解決手段】 エンジンのクランクケースから回収した
ブローバイガス中の水分を捕集するトラッパー室４２が
エアクリーナ部１０とサージタンク４０との境界部に設
けられている。このトラッパー室４２は、迷路構造の通
路を有する２つの水分捕集室１００、１１０からなって
いる。各水分捕集室１００、１１０内に吸入されたブロ
ーバイガスは、部分的にエアクリーナ部１０内に露出し
て常時冷却されている金網１０８、１１８を通過する際
に水分が結露して捕集され、水分が分離された状態でス
ロットル５０の上流であるエアクリーナ部１０あるいは
下流側であるサージタンク４０に吸入される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エアクリーナや吸
気マニホールド等を一体化した内燃機関の吸気装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】一般の車両には、内燃機関（エンジン）
のシリンダとピストンの隙間から吹き抜けるガスを大気
中に放出せずに、再び吸気マニホールドを通してエンジ
ンに導いて再燃焼させるブローバイガス還元装置（ＰＣ
Ｖ；Positive Crankcase Ventilation）が設けられてい
る。ブローバイガスを再燃焼させることにより、ＨＣの
低減が可能となる。

【０００３】上述したブローバイガスには多量の水分が
含まれており、このようなブローバイガスが吸気装置の
スロットル付近に吸入されると、エンジンの低温始動直
後にスロットルバルブがロックするおそれがある。例え
ば、寒冷地等において、スロットルバルブの開度が小さ
いエンジン始動直後にスロットルバルブとスロットルボ
ディとの間に水分が付着して氷結するとスロットルバル
ブがロックする。

【０００４】このようなスロットルバルブの氷結による
ロックを防ぐための従来技術として、実開昭５７−１２
６５６０号公報に開示された「内燃機関のスロットルボ
ディ加熱装置」が知られている。この加熱装置は、エン
ジン冷却水通路を管部材で構成し、これをスロットルボ
ディに取り付けることにより、スロットルボディをエン
ジン冷却水で加熱してその温度を０℃以上に保ってい
る。したがって、エンジン始動時にスロットルバルブが
氷結によりロックしている場合であっても、ごく短時間
でスロットルボディが加熱されて、このロック状態を解
除することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した実
開平５７−１２６５６０号公報に開示された加熱装置
は、スロットルボディの外周に設けられた管部材に通し
たエンジン冷却水によってスロットルボディを加熱し、
熱伝導によって伝わった熱により、スロットルバルブと
スロットルボディ内壁面（スロットルボア）との間に付
着した氷を融かしている。したがって、軽量化やコスト
ダウンの要求から、スロットルボディを樹脂材料で形成
しようとしたときに、熱伝導率が低くなって、スロット
ルバルブに付着した氷が融けにくく、スロットルバルブ
のロックを充分に防止できないおそれがある。また、エ
ンジン冷却水の配管をスロットルボディまで引き回さな
ければならず、配管が複雑になる。

【０００６】本発明は、このような点に鑑みて創作され
たものであり、その目的は配管が複雑にならず、スロッ
トルバルブの氷結によるロックを防止することができる
内燃機関の吸気装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明の内燃機関の吸気装置は、ブローバイガ
スの還元通路内外にこのブローバイガスに含まれる水分
を凝縮させる熱交換部材を備えている。したがって、ブ
ローバイガス中の水分を熱交換部材によって凝縮して捕
集することにより、スロットルバルブ近傍に到達する水
分を減らすことができるため、この水分が原因で生じる
スロットルバルブの氷結によるロックを防止することが
できる。また、スロットルボディを加熱しているわけで
はないため、その熱伝導率の高低は特に問題にはなら
ず、スロットルボディを熱伝導率の低い樹脂材料で形成
した場合にも適用することができる。さらに、エンジン
冷却水の引き回しが不要となるため、そのために必要な
配管も不要であり、配管の簡略化が可能となる。

【０００８】また、上述した熱交換部材は、吸気通路内
の吸入空気の流れに沿って露出するように配置すること
が好ましい。ブローバイガス中に含まれる水分を凝縮さ
せるには、その水分を結露させる必要があるが、熱交換
部材を吸入空気の流れに沿って露出させることにより、
熱交換部材を露点以下の温度に冷却することが容易とな
り、ブローバイガス中の水分を効率よく分離することが
できる。また、上述した熱交換部材をステンレスやアル
ミニウム等の金属、好ましくは網目状部材としての金網
によって形成し、表面積を増すことにより、効率よい熱
交換が可能となり、ブローバイガス中の水分をさらに効
率よく分離することができる。

【０００９】また、上述した熱交換部材を有する水分捕
集装置は、エアクリーナ部とサージタンクとの間の境界
部に配置することが好ましい。一般に、ブローバイガス
の還元を行う場合に、効率よく還元させるために、スロ
ットルの上流側であるエアクリーナ部からエンジンのク
ランクケース内に空気を流し、クランクケースから排出
されるブローバイガスを含む空気をスロットルの下流側
であるサージタンクに吸入している。このように、エア
クリーナ部とサージタンクのそれぞれからはエンジンの
クランクケースにつながる２種類の配管が延びているた
め、エアクリーナ部とサージタンクの境界部に熱交換部
材を有する水分補修装置を配置することにより、２種類
の配管に対応する水分補修装置を１箇所にまとめること
ができ、吸気装置の構造を簡略化することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明を適用した一実施形態のエ
ンジンの吸気装置は、サージタンクの一部であってエア
クリーナ部に隣接する位置に、エンジンのクランクケー
スから進入するブローバイガス中の水分を捕集して分離
するトラッパー室を設けることに特徴がある。以下、本
発明を適用した一の実施形態のエンジンの吸気装置につ
いて、図面を参照しながら具体的に説明する。

【００１１】図１は、本発明を適用した一実施形態によ
るエンジンの吸気装置の構造を示す図である。また、図
２は図１に示すＩＩ−ＩＩ線拡大断面図である。図１お
よび図２に示すように、本実施形態の吸気装置は、取込
口１２から吸入された空気に含まれる塵芥を取り除くエ
アクリーナ部１０と、この吸気装置をエンジン（図示せ
ず）に取り付ける取付部２２が一方端に形成された吸気
マニホールド２０と、吸気マニホールド２０の各枝管２
４の端部近傍に取り付けられた燃料噴射装置としてのイ
ンジェクタ３０と、インジェクタ３０に燃料を供給する
デリバリパイプ３２と、吸気マニホールド２０の他方端
に設けられたサージタンク４０と、サージタンク４０の
端部に取り付けられたスロットル５０と、このスロット
ル５０とエアクリーナ部１０とを連結する通路６０とを
含んで構成されている。

【００１２】上述した吸気装置の各部品は一体化されて
いる。例えば、図２に示すように、ハウジング７０によ
って、エアクリーナ部１０の一部と吸気マニホールド２
０とサージタンク４０とが形成されており、これにエア
クリーナ部１０の一部を含むキャップ７２等が取り付け
られて、全体が一体化される。以下、上述した吸気装置
の各部分の構成について詳細に説明する。エアクリーナ
部１０は、不織布やろ紙を材料とするエアクリーナエレ
メント１４と、これを装着して収納するガイド１６と、
ハウジング７０の一部およびキャップ７２によって構成
されるエアクリーナケース１８とを含んで構成される。
なお、エアクリーナケース１８の中で、特にエアクリー
ナエレメント１４に対して吸入空気の上流側をダスティ
サイドケース８０、下流側をクリーンサイドケース８２
といい、それぞれのケース８０、８２で囲まれた空間を
ダスティサイド空間、クリーンサイド空間という。ま
た、ダスティサイド空間とクリーンサイド空間によって
吸気通路の一部が形成される。

【００１３】ガイド１６に装着されたエアークリーナエ
レメント１４を挟んでダスティサイドケース８０内のダ
スティサイド空間とクリーンサイドケース８２内のクリ
ーンサイド空間が分離されており、取込口１２を通って
ダスティサイド空間に導入された空気は、エアクリーナ
エレメント１４を通ることにより塵芥が取り除かれてク
リーンサイド空間に導入される。また、このガイド１６
は、エアクリーナエレメント１４を介した空気の流れに
対して垂直方向にスライドして着脱が可能であり、エア
クリーナ部１０に装着したときにその外周部に形成され
たシール部材（図示せず）によって、ダスティサイド空
間とクリーンサイド空間とが分離される。また、ガイド
１６は、エアクリーナケース１８に形成された装着用の
開口部を隙間なく覆うカバーとしての機能を有してお
り、この開口部を介したダスティサイド空間内への空気
の流入を阻止している。

【００１４】通路６０は、エアクリーナエレメント１４
を通してクリーンサイド空間に通された空気をスロット
ル５０を介してサージタンク４０に導くためのものであ
り、円形断面を有するＵ字形状に形成されている。スロ
ットル５０は、スロットルバルブとスロットルボディに
よって構成されており、エンジンの各気筒列に吸入され
る空気の吸込み量を調整する。また、スロットル５０に
は、スロットル５０内の圧力を検出する圧力センサ５２
と、スロットルバルブの開度を検出するポジションセン
サ５４が取り付けられており、これらの各センサ出力が
図示しないエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）に入力され
る。

【００１５】サージタンク４０は、吸気脈動を吸収する
ためのものであり、端部に取り付けられたスロットル５
０を介して吸入された空気を吸気マニホールド２０の各
枝管２４に分配する。また、サージタンク４０の一部を
分離して水分捕集装置としてのトラッパー室４２が形成
されており、エンジンのクランクケースから回収したブ
ローバイガスに含まれる水分が分離される。このトラッ
パー室４２の詳細な構造については後述する。

【００１６】吸気マニホールド２０は、サージタンク４
０を介して導入された塵芥が除去された後の空気をエン
ジンの各気筒列に導入するためのものであり、エンジン
の気筒数と同数の枝管２４によって構成されている。例
えば、本実施形態の吸気装置が取り付けられるエンジン
は３気筒であり、吸気マニホールド２０は３本の各枝管
２４によって構成されている。各枝管２４の先端（サー
ジタンク４０と反対側の端部）には、吸気装置をエンジ
ンに取り付けるための取付部２２が形成されており、こ
の取付部２２に設けられたボルト挿通孔２６にボルト
（図示せず）を通して締め付けることにより、エンジン
への吸気装置の取り付けが行われる。

【００１７】インジェクタ３０は、燃料供給装置として
の管状のデリバリパイプ３２から供給される燃料（ガソ
リン）を所定のタイミングでエンジン内に噴射する。吸
気マニホールド２０の各枝管２４の先端近傍には、取付
部２２の取付面とエアクリーナ部１０のダスティサイド
空間とをつないで直管状に貫通した装着孔２８が形成さ
れており、この装着孔２８にインジェクタ３０が挿入さ
れる。また、インジェクタ３０の固定は、その端部（エ
アクリーナ部１０のダスティサイドケース８０側）に取
り付けられたデリバリパイプ３２を固定することによっ
て行われる。

【００１８】図３は、本実施形態の吸気装置の平面図で
あり、トラッパー室４２の部分的な横断面が示されてい
る。また、図４は図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。図
５は、図４のＶ−Ｖ線断面図である。図６は、図４のＶ
Ｉ−ＶＩ線断面図である。これらの図に示すように、ト
ラッパー室４２は、迷路構造の通路を有する２つの水分
捕集室１００、１１０からなっている。いずれの水分捕
集室１００、１１０もサージタンク４０とエアクリーナ
部１０の境界部に形成されている。

【００１９】一方の水分捕集室１００は、迷路構造の通
路の一方端に設けられた吐出口１０２と、迷路構造の通
路の他方端であってエアクリーナ部１０との境界壁１０
４に設けられた通風口１０６と、迷路構造の通路の途中
を遮るように設けられた網目状部材としての金網１０８
とを有している。吐出口１０２は、エンジンのクランク
室とをつなぐ還元通路としての配管を嵌合するためのも
のであり、通風口１０６は、エアクリーナ部１０のクリ
ーンサイド空間から空気を取り込むためのものである。
また、金網１０８は、メッシュ状の金属材料（例えばス
テンレスやアルミニウム）によって形成されており、そ
の一部が境界壁１０４を貫通してクリーンサイド空間に
露出し、クリーンサイド空間内の空気の流れに沿ってこ
の露出部分が冷却される。この金網１０８は、熱伝導性
が良好な熱交換部材として機能するものであり、一部を
クリーンサイド空間内の吸入空気によって冷却すること
により、全体が冷却される。

【００２０】また、他方の水分捕集室１１０は、迷路構
造の通路の一方端に設けられた吸入口１１２と、迷路構
造の通路の他方端であってサージタンク４０との境界壁
１１４に設けられた通風口１１６と、迷路構造の通路の
途中を遮るように設けられた金網１１８とを有してい
る。吸入口１１２は、エンジンのクランク室とをつなぐ
還元通路としての配管を嵌合するためのものであり、通
風口１１６は、サージタンク４０にブローバイガスを取
り込むためのものである。また、金網１１８は、上述し
た金網１０８と同様に、一部がエアクリーナ部１０との
境界壁１０４を貫通してクリーンサイド空間に露出して
おり、クリーンサイド空間内の空気の流れに沿ってこの
露出部分が冷却される。この金網１１８は、熱伝導性が
良好な熱交換部材として機能するものであり、一部をク
リーンサイド空間内の吸入空気によって冷却することに
より、全体が冷却される。

【００２１】エンジンが回転している通常動作において
は、スロットル５０の上流であるエアクリーナ部１０の
クリーンサイド空間は大気圧になっており、スロットル
５０の下流であるサージタンク４０内は負圧になってい
る。したがって、エンジンのクランクケース内に充満し
たブローバイガスは、サージタンク４０内の負圧によっ
て排気され、代わりにエアクリーナ部１０のクリーンサ
イド空間から新鮮な空気がクランクケース内に送り込ま
れる。このようにしてクランクケース内のブローバイガ
スが吸気装置のサージタンク４０内に還元され、回収さ
れる。

【００２２】また、このようにしてエンジンのクランク
ケースからサージタンク４０に回収されるブローバイガ
スには多量の水分が含まれるが、これらの水分は、水分
捕集室１１０を通る際に金網１１８に接触して結露す
る。このようにして水分が分離された後のブローバイガ
スが通風口１１６を介してサージタンク４０に導かれ
る。したがって、エンジン始動直後であってスロットル
開度が小さい暖機運転時にブローバイガスが吸入された
場合であっても、このブローバイガスに含まれる水分が
水分捕集室１１０内で捕集され、スロットル５０の下流
側のサージタンク４０には水分が分離された乾いたブロ
ーバイガスが吸入されるため、スロットルバルブに水分
が付着して氷結によりロックすることを防止することが
できる。

【００２３】また、このようにして金網１１８に捕集さ
れた水分は、所定量に達するとブローバイガスとともに
通風口１１６からサージタンク４０側に吸入されるが、
エンジンの暖機運転終了後の通常運転時であれば、スロ
ットルバルブの開度が大きくなり、しかもエンジンルー
ムの温度も上昇してスロットルバルブ全体の温度も０℃
より高くなるため、スロットルバルブに付着しても氷結
することはない。なお、水分捕集室１１０の容積や金網
１１８の面積等は、エンジン始動直後の暖機運転時に、
スロットルバルブの氷結によるロックを防止するために
捕集しなければならない水分の量を考慮して設定する必
要がある。

【００２４】また、他方の水分捕集室１００は、エアク
リーナ部１０からエンジンのクランクケースに送り込ま
れる空気が通過するため、ブローバイガス中の水分を分
離するためには必要ないように思われるが、実際にはク
ランクケース内の圧力が大気圧よりも高くなると、クラ
ンクケース内のブローバイガスがエアクリーナ部１０に
逆流する。このブローバイガスに含まれる水分を金網１
０８を通して捕集することにより、エアクリーナ部１０
のクリーンサイド空間から通路６０を介してスロット５
０側に乾いたブローバイガスを流すことができるため、
スロットルバルブに水分が付着して氷結によりロックす
ることを防止することができる。

【００２５】また、各水分捕集室１００、１１０内の金
網１０８、１１８は、いずれもその一部がエアクリーナ
部１０との境界壁１０４を貫通してエアクリーナ部１０
のクリーンサイド空間に露出しており、このクリーンサ
イド空間を流れる吸入空気によって冷却されている。し
たがって、金網１０８、１１８の温度を常時低温に保つ
ことができ、比較的温度が高いブローバイガスが継続し
て回収された場合であっても、その中に含まれる水分を
結露させて効率よく分離することができる。

【００２６】また、上述した２つの水分捕集室１００、
１１０からなるトラッパー室４２をエアクリーナ部１０
とサージタンク４０との境界部に形成することにより、
境界壁１０４、１１４に通風口１０６、１１６を設ける
だけでエアクリーナ部１０やサージタンク４０との間の
ブローバイガスの還元通路を確保することができ、必要
な配管を低減することができる。

【００２７】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施
が可能である。例えば、上述した実施形態では、ブロー
バイガスに含まれる水分を除去することにより、スロッ
トルバルブの氷結によるロックを防止する場合を説明し
たが、ＩＳＣＶ（アイドル・スピード・コントロール・
バルブ）の氷結によるロックを防止することもできる。
ずなわち、スロットルバルブを介した吸入通路をバイパ
スするようにＩＳＣＶを介した吸入通路が確保されてい
るため、スロットル５０の上流および下流に流れ込むブ
ローバイガス中の水分を分離するということはＩＳＣＶ
に流れる吸入空気に含まれる水分を低減することでもあ
るため、ＩＳＣＶの氷結によるロックを防止する効果も
ある。

【００２８】また、上述した本実施形態では、エアクリ
ーナ部１０とサージタンク４０の境界部にトラッパー室
４２を形成したが、吸気装置から分離してトラッパー室
４２を形成したり、２つの水分捕集室１００、１１０を
分けて、一方の水分捕集室１００をエアクリーナ部１０
に隣接する位置に、他方の水分捕集室１１０をサージタ
ンク４０に隣接する位置に形成するようにしてもよい。
また、ブローバイガスに含まれる水分を結露させるため
に金網１０８、１１８を用いたが、他の熱交換部材、例
えばメッシュ状でない金属板やヒートパイプ等をブロー
バイガスの流れの途中に置いて、水分を分離するように
してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した一実施形態によるエンジンの
吸気装置の構造を示す図である。

【図２】図１に示すＩＩ−ＩＩ線拡大断面図である。

【図３】本実施形態の吸気装置の平面図である。

【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。

【図５】図４のＶ−Ｖ線断面図である。

【図６】図４のＶＩ−ＶＩ線断面図である。

【符号の説明】

１０ エアクリーナ部 １８ エアクリーナケース ４０ サージタンク ４２ トラッパー室 ５０ スロットル ６０ 通路 １００、１１０ 水分捕集室 １０２ 吐出口 １０４、１１４ 境界壁 １０６、１１６ 通風口 １０８、１１８ 金網 １１２ 吸入口

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ブローバイガスの還元通路内外に配置さ
   れて、前記還元通路内の水分を凝縮させる熱交換部材を
   有することを特徴とする内燃機関の吸気装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記熱交換部材は、吸気通路内の吸入空気の流れに沿っ
   て露出していることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
3. 【請求項３】 請求項２において、 エアクリーナ部とサージタンクとが隣接して配置されて
   おり、これらの境界部に前記熱交換部材を有する水分捕
   集装置が配置されていることを特徴とする内燃機関の吸
   気装置。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかにおいて、 前記熱交換部材は金属材料によって形成されていること
   を特徴とする内燃機関の吸気装置。
5. 【請求項５】 請求項４において、 前記熱交換部材は網目状部材であることを特徴とする内
   燃機関の吸気装置。