(57)【要約】【課題】ブローバイガス還流通路の出口部内でのブローバイガスに含まれる水分による凍結を防止する。【解決手段】エンジン１０の吸気通路１４上に配置されるコンプレッサホイール４２と、エンジン１０の排気通路３０上に配置されるタービンホイール４４と、コンプレッサホイール４２とタービンホイール４４とを連結する回転軸４６とを有するロータ４０を備える過給機１２を搭載する。エンジン１０で発生したブローバイガスを過給機１２の上流側の吸気通路１４に導くブローバイガス還流通路５０が設けられる。排気ガスの熱によるロータ４０のコンプレッサホイール４２側軸部の熱影響を受ける領域内にブローバイガス導入パイプ５２の出口部５４を配置する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの吸気通路上に配置されるコンプレッサホイールと、エンジンの排気通路上に配置されるタービンホイールと、コンプレッサホイールとタービンホイールとを連結する回転軸とを有するロータを備える過給機を搭載し、前記エンジンで発生したブローバイガスを前記過給機の上流側の吸気通路に導くブローバイガス還流通路が設けられている過給機付エンジンにおけるブローバイガス還流装置であって、
排気ガスの熱による前記ロータのコンプレッサホイール側軸部の熱影響を受ける領域内に前記ブローバイガス還流通路の出口部を配置したことを特徴とする過給機付エンジンにおけるブローバイガス還流装置。
【請求項２】
請求項１に記載の過給機付エンジンにおけるブローバイガス還流装置であって、
前記過給機のロータの回転軸に、熱伝導性の良い熱伝導部材を備えたことを特徴とする過給機付エンジンにおけるブローバイガス還流装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の過給機付エンジンにおけるブローバイガス還流装置であって、
前記過給機のロータのコンプレッサホイール側軸部に、前記ブローバイガス還流通路の出口部側に向かって延びる延出部を形成したことを特徴とする過給機付エンジンにおけるブローバイガス還流装置。
【請求項４】
請求項２に記載の過給機付エンジンにおけるブローバイガス還流装置であって、
前記熱伝導部材は、ヒートパイプであることを特徴とする過給機付エンジンにおけるブローバイガス還流装置。
【請求項５】
請求項２に記載の過給機付エンジンにおけるブローバイガス還流装置であって、
前記熱伝導部材は、熱伝導率の高い高熱伝導率材料で形成されていることを特徴とする過給機付エンジンにおけるブローバイガス還流装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過給機付エンジンにおけるブローバイガス還流装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車等の車両に搭載される過給機付エンジンにおけるブローバイガス還流装置には、過給機付エンジンで発生したブローバイガスを過給機の上流側の吸気通路に導くブローバイガス還流通路が設けられている（例えば特許文献１参照）。特許文献１のものでは、ブローバイガス還流通路をエンジンの排気系を配置した側面又はその近傍の排気系の熱影響を受けるエリアに配設することによって、寒冷時等において、排気系の熱によりブローバイガス還流通路内でのブローバイガス中に含まれる水分による凍結を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭６０−４３１１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的に、ブローバイガス還流通路の出口部は、低温の吸気により冷却される。このため、寒冷地における走行時等の低温時において、ブローバイガス還流通路の出口部内でブローバイガスに含まれる水分が凍結する可能性があった。そして、甚だしいときには、ブローバイガス還流通路の出口部内で成長した氷塊が過給機に吸込まれてコンプレッサホイールに噛み込まれることにより、コンプレッサホイールのインペラの変形や破損をきたすおそれがある。前記特許文献１では、ブローバイガス還流通路の管路の途中について、外部温度の影響を受け凍結が生じることに対策を施しているが、ブローバイガス還流通路の出口部付近において、吸気により冷却されることについては配慮されていない。特に、出口部は、過給機のコンプレッサより上流側の吸気通路に接続される為、出口部と過給機のタービンを含む排気系とは離間し、排気系の熱を積極的に活用することが出来ない。
本発明が解決しようとする課題は、ブローバイガス還流通路の出口部内でのブローバイガスに含まれる水分による凍結を防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題は、以下の各発明により解決される。
第１の発明は、エンジンの吸気通路上に配置されるコンプレッサホイールと、エンジンの排気通路上に配置されるタービンホイールと、コンプレッサホイールとタービンホイールとを連結する回転軸とを有するロータを備える過給機を搭載し、エンジンで発生したブローバイガスを過給機の上流側の吸気通路に導くブローバイガス還流通路が設けられている過給機付エンジンにおけるブローバイガス還流装置であって、排気ガスの熱によるロータのコンプレッサホイール側軸部の熱影響を受ける領域内にブローバイガス還流通路の出口部を配置している。この構成によると、ブローバイガス還流通路の出口部が過給機のロータのコンプレッサホイール側軸部の熱影響を受けて加熱されることにより、ブローバイガス還流通路の出口部内でのブローバイガスに含まれる水分による凍結を防止することができる。ひいては、ブローバイガス還流通路の出口部内での氷塊の成長を防止するとともに、氷塊が過給機のロータのコンプレッサホイールに噛み込まれることによるコンプレッサホイールのインペラの変形や破損等を防止することができる。
【０００６】
第２の発明は、第１の発明において、過給機のロータの回転軸に、熱伝導性の良い熱伝導部材を備えている。この構成によると、過給機のロータの回転軸に備えた熱伝導性の良い熱伝導部材により、排気ガスの熱をタービンホイール側からコンプレッサホイール側へ効率良く伝導することができる。このため、ブローバイガス還流通路の出口部の加熱効率を向上することができる。また、排気ガスの熱によるロータのコンプレッサホイール側軸部の熱影響を受ける領域を拡大することができる。
【０００７】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、過給機のロータのコンプレッサホイール側軸部に、ブローバイガス還流通路の出口部側に向かって延びる延出部を形成している。この構成によると、過給機のロータのコンプレッサホイール側軸部に形成した延出部により、排気ガスの熱によるロータのコンプレッサホイール側軸部の熱影響を受ける領域をブローバイガス還流通路の出口部に近接させることができる。
【０００８】
第４の発明は、第２の発明において、熱伝導部材は、ヒートパイプである。この構成によると、ヒートパイプにより、排気ガスの熱をタービンホイール側からコンプレッサホイール側へ効率良く伝導することができる。
【０００９】
第５の発明は、第２の発明において、熱伝導部材は、熱伝導率の高い高熱伝導率材料で形成されている。この構成によると、熱伝導率の高い高熱伝導率材料で形成された熱伝導部材により、排気ガスの熱をタービンホイール側からコンプレッサホイール側へ効率良く伝導することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態１にかかる過給機付エンジンにおけるブローバイガス還流装置を示す構成図である。
【図２】過給機の周辺部を示す断面図である。
【図３】実施形態２にかかる過給機の周辺部を示す断面図である。
【図４】実施形態３にかかる過給機の周辺部を示す断面図である。
【図５】実施形態４にかかる過給機の周辺部を示す断面図である。
【図６】実施形態５にかかる過給機の周辺部を示す断面図である。
【図７】実施形態６にかかる過給機の周辺部を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。
【００１２】
［実施形態１］
実施形態１を説明する。説明の都合上、図１は過給機付エンジンにおけるブローバイガス還流装置を示す構成図である。
過給機付エンジンの概要から説明する。図１に示すように、エンジン（内燃機関）１０には、ターボチャージャすなわち過給機１２が搭載されている。エンジン１０の吸気通路１４は、上流側から下流側に向け配置されたエアクリーナ１５、吸入パイプ１６、過給機１２のコンプレッサハウジング１８、接続パイプ２０、サージタンク２１、スロットル装置２３のスロットルボデー２４、吸気マニホールド２６、エンジン１０の吸気ポート２７等で構成されている。スロットル装置２３は、スロットルボデー２４内を流れる吸気量を調節するスロットルバルブ２５を備えている。また、吸気マニホールド２６には燃料噴射弁２８が設けられている。また、エンジン１０の排気通路３０は、上流側から下流側に向け配置されたエンジン１０の排気ポート３１、排気マニホールド３２、過給機１２のタービンハウジング３４、接続パイプ３６、排気管（図示省略）などで構成されている。
【００１３】
前記過給機１２は、ハウジング１７とロータ４０とを備えている。ハウジング１７は、コンプレッサハウジング１８とタービンハウジング３４とセンタハウジング３８とにより構成されている。コンプレッサハウジング１８は、前記吸気通路１４上すなわち吸入パイプ１６と接続パイプ２０との間に配置されている。また、タービンハウジング３４は、前記排気通路３０上すなわち排気マニホールド３２と接続パイプ３６との間に配置されている。また、センタハウジング３８は、コンプレッサハウジング１８とタービンハウジング３４とを連結している。また、ロータ４０は、前記ハウジング１７内に回転可能に収容されている。ロータ４０は、コンプレッサホイール４２とタービンホイール４４と回転軸４６とを有する。コンプレッサホイール４２は、外周部に多数のインペラ４２ａを有し、コンプレッサハウジング１８内に配置されている。また、タービンホイール４４は、外周部に多数のインペラ４４ａを有し、タービンハウジング３４内に配置されている。また、回転軸４６は、コンプレッサホイール４２とタービンホイール４４とを連結し、センタハウジング３８内に回転可能に支持されている。また、過給機１２は、図示はしないが、センタハウジング３８に対する回転軸４６の軸受部に潤滑油を循環させる潤滑油循環機構を備えている。
【００１４】
前記エアクリーナ１５から吸気通路１４に導入された空気すなわち吸気は、過給機１２のコンプレッサホイール４２により加圧され、スロットル装置２３のスロットルバルブ２５により吸気量が調整された後、燃料噴射弁２８から噴射された燃料とともにエンジン１０の燃焼室１１に吸入される。また、燃焼室１１から排気通路３０に排出された排気ガスは、過給機１２のタービンホイール４４を駆動した後、外部に放出される。
【００１５】
前記過給機付エンジンにおけるブローバイガス還流装置を説明する。エンジン１０内で発生したブローバイガスは、シリンダヘッドカバー４８内やクランクケース（図示省略）内に溜まる。そのブローバイガスは、ブローバイガス還流通路５０を介して吸気通路１４に還流される。ブローバイガス還流通路５０は、一端部（入口側端部）がシリンダヘッドカバー４８に接続され、他端部（出口側端部）が前記吸入パイプ１６に接続されている。なお、ブローバイガス還流通路５０の入口側端部は、シリンダヘッドカバー４８に代えて、クランクケースに接続してもよい。
【００１６】
次に、過給機付エンジンにおけるブローバイガス還流装置の要部について説明する。図２は過給機の周辺部を示す断面図である。
図２に示すように、前記吸入パイプ１６には、半径方向すなわち上方からパイプ中心部に向けて貫通する直管状のブローバイガス導入パイプ５２が設けられている。ブローバイガス導入パイプ５２は、ブローバイガス還流通路５０の出口側通路部分を構成している。また、ブローバイガス導入パイプ５２の先端部（下端部）には、吸入パイプ１６の吸気通路１４の下流側（図２において右側）に向けて開口する出口５３が形成されている。ブローバイガス導入パイプ５２の出口５３の周辺部を出口部５４という。なお、図２における上下方向は、エンジン１０に対する過給機１２の搭載上の上下方向に対応する。
【００１７】
前記過給機１２において、ロータ４０の回転軸４６は中実軸状に形成されている。回転軸４６は、タービンホイール４４に形成された軸孔５５に貫通状に挿通されかつタービンホイール４４に一体的に結合されている。また、回転軸４６は、コンプレッサホイール４２に形成された軸孔５６に貫通状に挿通されかつコンプレッサホイール４２に一体的に結合されている。また、回転軸４６の先端部に形成されたねじ軸部４７には、コンプレッサホイール４２を締付けるナット５８が螺合されている。また、回転軸４６は、センタハウジング３８に軸受６０を介して回転可能に支持されている。また、コンプレッサハウジング１８と回転軸４６との間には、両者間をシールするシール部材６２が設けられている。
【００１８】
前記回転軸４６のねじ軸部４７の先端面には、ねじ軸部４７の谷径よりも小さい外径を有する丸軸状の延出軸部６４が同心状に一体形成されている。延出軸部６４の先端部は、前記ブローバイガス導入パイプ５２の出口部５４の出口５３に対して対向状に近接されている。また、延出軸部６４を有する回転軸４６は、熱伝導率の高い高熱伝導率材料で形成されている。熱伝導率の高い高熱伝導率材料としては、一般的な鉄鋼材料で形成された回転軸に比べて、高熱伝導率を有する金属材料、例えば銅系合金材料を用いることができる。したがって、回転軸４６は、それ自体が熱伝導性の良い熱伝導部材であって、熱伝導性の良い熱伝導部材を全体的に備えている。なお、延出軸部６４は本明細書でいう「延出部」に相当する。また、回転軸４６におけるコンプレッサホイール４２側の軸部（ねじ軸部４７及び延出軸部６４を含む）は、本明細書でいう「コンプレッサホイール側軸部」に相当する。
【００１９】
また、エンジン１０の排気ガスの熱は、タービンホイール４４側から回転軸４６を介してコンプレッサホイール４２側軸部に伝達される。このため、ロータ４０のコンプレッサホイール４２側軸部（延出軸部６４を含む）は、排気ガスの熱による熱影響を受ける。その熱影響を受ける領域Ｒ内に、前記ブローバイガス導入パイプ５２の出口部５４が配置されている。
【００２０】
前記過給機付エンジンにおけるブローバイガス還流装置によると、排気ガスの熱による過給機１２のロータ４０のコンプレッサホイール４２側軸部（延出軸部６４を含む）の熱影響を受ける領域Ｒ内にブローバイガス導入パイプ５２の出口部５４が配置されている。したがって、ブローバイガス導入パイプ５２の出口部５４が過給機１２のロータ４０のコンプレッサホイール４２側軸部（詳しくは延出軸部６４）の熱影響を受けて加熱されることにより、ブローバイガス導入パイプ５２の出口部５４内でのブローバイガスに含まれる水分による凍結を防止することができる。ひいては、ブローバイガス導入パイプ５２の出口部５４内での氷塊の成長を防止するとともに、氷塊が過給機１２のロータ４０のコンプレッサホイール４２に噛み込まれることによるコンプレッサホイール４２のインペラの変形や破損等を防止することができる。なお、エンジン１０の始動時においては、過給機１２の潤滑油循環機構による潤滑油の循環量を減らし、その潤滑油による回転軸４６の冷却を抑制するとよい。
【００２１】
また、回転軸４６の延出軸部６４の先端部が、前記ブローバイガス導入パイプ５２の出口部５４に近接されているので、ブローバイガス導入パイプ５２の出口部５４の加熱効率を向上することができる。さらに、回転軸４６の延出軸部６４の先端部が、ブローバイガス導入パイプ５２の出口部５４の出口５３に対して対向状に近接されているので、ブローバイガス導入パイプ５２の出口部５４のの出口５３の口縁部を効率良く加熱することができる。
【００２２】
また、過給機１２のロータ４０の熱伝導率の高い高熱伝導率材料で形成された熱伝導性の良い熱伝導部材を全体的に備える回転軸４６により、排気ガスの熱をタービンホイール４４側からコンプレッサホイール４２側（詳しくは延出軸部６４）へ効率良く伝導することができる。このため、ブローバイガス導入パイプ５２の出口部５４の加熱効率を向上することができる。このことは、排気ガスの熱によるロータ４０のコンプレッサホイール４２側軸部の熱影響を受ける領域Ｒの拡大に有効である。
【００２３】
また、過給機１２のロータ４０のコンプレッサホイール４２側軸部に形成した延出軸部６４により、排気ガスの熱によるロータ４０のコンプレッサホイール４２側軸部の熱影響を受ける領域Ｒをブローバイガス導入パイプ５２の出口部５４に近接させることができる。
【００２４】
なお、回転軸４６を一般的な鉄鋼材料で形成してもよい。また、回転軸４６の延出軸部６４は、回転軸４６と別体の軸部材を回転軸４６に結合することによって形成してもよい。この場合、延出軸部（軸部材）６４の形状、寸法、材質等を適宜変更することが可能である。また、延出軸部６４は、回転軸４６に代え、コンプレッサホイール４２自体に形成してもよい。この場合、回転軸４６は、コンプレッサホイール４２に貫通することなく一体的に結合してもよい。また、回転軸４６は、タービンホイール４４に貫通することなく一体的に結合してもよい。また、ブローバイガス導入パイプ５２の出口５３を下方に向けて開口してもよい。この場合、ブローバイガス導入パイプ５２の出口５３の真下付近に延出軸部６４を配置するとよい。
【００２５】
［実施形態２］
実施形態２を説明する。本実施形態及び以降の実施形態は、前記実施形態１に変更を加えたものであるから、その変更部分について説明し、重複する説明は省略する。図３は過給機の周辺部を示す断面図である。
本実施形態は、図３に示すように、前記実施形態１（図２参照）における回転軸４６の延出軸部６４が省略されている。また、ブローバイガス導入パイプ５２の先端部（下端部）に、吸入パイプ１６の吸気通路１４の下流側（図２において右側）に向かって延びる延出管部６６が形成されている。延出管部６６の先端部に出口６７が形成されており、その出口６７の周辺部が出口部６８になっている。延出管部６６の出口部６８は、回転軸４６のねじ軸部４７の先端面に対向状に近接されている。これにより、排気ガスの熱によるロータ４０のコンプレッサホイール４２側軸部の熱影響を受ける領域Ｒ内にブローバイガス導入パイプ５２の延出管部６６の出口部６８が配置されている。なお、延出管部６６は「ロータ４０のコンプレッサホイール４２側軸部側に向かって延びる延出部」に相当する。
【００２６】
［実施形態３］
実施形態３を説明する。本実施形態は、前記実施形態１に変更を加えたものである。図４は過給機の周辺部を示す断面図である。
本実施形態は、図４に示すように、前記実施形態１（図２参照）における回転軸４６を、中空軸状に形成された回転軸７０に変更したものである。回転軸７０の中空部７２は、延出軸部６４の先端部において閉鎖部７３によって閉鎖されている。これにより、回転軸７０の中空部７２内に排気ガスを流入させ、排気ガスの熱で回転軸７０を加熱することができる。なお、回転軸７０の中空部７２の軸方向長さ、孔径等は適宜変更することができる。
【００２７】
［実施形態４］
実施形態４を説明する。本実施形態は、前記実施形態２に変更を加えたものである。図５は過給機の周辺部を示す断面図である。
本実施形態は、図５に示すように、前記実施形態２（図３参照）における回転軸４６を、中空軸状に形成された回転軸７５に変更したものである。回転軸７５の中空部７７は、ねじ軸部４７の先端部において閉鎖部７８によって閉鎖されている。これにより、回転軸７５の中空部７７内に排気ガスを流入させ、排気ガスの熱で回転軸７５を加熱することができる。なお、回転軸７５の中空部７７の軸方向長さ、孔径等は適宜変更することができる。
【００２８】
［実施形態５］
実施形態５を説明する。本実施形態は、前記実施形態４に変更を加えたものである。図６は過給機の周辺部を示す断面図である。
本実施形態は、図６に示すように、前記実施形態４（図５参照）における回転軸７５の閉鎖部７６が開口されるとともに中空部７７の口径が拡大されている。回転軸７５の中空部７７内に、丸棒状のヒートパイプ８０が一体的に組込まれている。ヒートパイプ８０は、アルミニウム又は銅などの高熱伝導率材料により形成された丸棒状の管体８１を備え、管体８１内の密閉空間に、毛細管作用を有するウィックと狭い温度域で蒸発および凝縮する作動流体が封入されてなる。ヒートパイプ８０は、タービンホイール４４側の端部が吸熱部８０ａとなり、コンプレッサホイール４２側の端部が放熱部８０ｂとなっている。そして、ヒートパイプ８０は、吸熱部８０ａと放熱部８０ｂとの温度差によって吸熱部８０ａと放熱部８０ｂとの間で作動流体を循環させ、この作動流体の循環によって吸熱部８０ａから放熱部８０ｂに熱を移動させるものである。したがって、ヒートパイプ８０により、排気ガスの熱をタービンホイール４４側からコンプレッサホイール４２側へ効率良く伝導することができる。なお、ヒートパイプ８０は本明細書でいう「熱伝導性の良い熱伝導部材」に相当する。また、回転軸７５を一般的な鉄鋼材料で形成してもよい。また、ヒートパイプ８０自体を回転軸として用いることもできる。
【００２９】
［実施形態６］
実施形態６を説明する。本実施形態は、前記実施形態３に変更を加えたものである。図７は過給機の周辺部を示す断面図である。
本実施形態は、図７に示すように、前記実施形態３（図４参照）における回転軸７０を外軸７０（回転軸と同一符号を付す）として、中空部７２内に内軸８３が一体的に組込まれている。すなわち、内外二重軸構造をなす回転軸（符号、８４を付す）に変更したものである。外軸７０は、一般的な鉄鋼材料で形成されている。また、内軸８３は、熱伝導率の高い高熱伝導率材料、例えば銅系合金材料で形成されており、熱伝導性の良い熱伝導部材である。したがって、熱伝導率の高い高熱伝導率材料で形成された熱伝導性の良い熱伝導部材である内軸８３により、排気ガスの熱をタービンホイール４４側からコンプレッサホイール４２側へ効率良く伝導することができる。なお、外軸７０の閉鎖部７３を省略し、中空部７２を開放してもよい。また、内軸８３を一般的な鉄鋼材料で形成し、外軸８６を熱伝導率の高い高熱伝導率材料で形成してもよい。
【００３０】
本発明は上記した実施形態に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における変更が可能である。前記実施形態で説明した技術的要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものである。例えば、前記実施形態２（図３参照）において、過給機１２のロータ４０のコンプレッサホイール４２側軸部の熱影響を受ける領域Ｒ内に、実施形態１（図２参照）におけるブローバイガス導入パイプ５２の出口部５４が配置されるように、ブローバイガス導入パイプ５２の配置位置を変更してもよい。また、前記実施形態１（図２参照）における回転軸４６の延出軸部６４と、前記実施形態２（図３参照）におけるブローバイガス導入パイプ５２の延出管部６６とを備えてもよい。また、回転軸に、熱伝導率の高い高熱伝導率材料で形成された熱伝導性の良い熱伝導部材を部分的あるいは分散的に配置してもよい。
【符号の説明】
【００３１】
１０…エンジン
１２…過給機
１４…吸気通路
３０…排気通路
４０…ロータ
４２…コンプレッサホイール
４４…タービンホイール
４６…回転軸（熱伝導部材）
５４…出口部
６４…延出軸部
６６…延出管部
６８…出口部
７０…回転軸
７５…回転軸
５０…ブローバイガス還流通路
８０…ヒートパイプ（熱伝導部材）
８４…回転軸
８３…内軸（熱伝導部材）
８６…外軸
Ｒ…領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2014105591.tif 000006
【図５】
2014105591.tif 000007
【図６】
2014105591.tif 000008
【図７】
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