(57)【要約】【課題】吸気管３１内に流入するブローバイガスＰに含まれる水分の凍結を確実に防止する。【解決手段】吸気ヒータ１０は、エンジンで発生したブローバイガスＰが流入する吸気管３１の内部に設けられるとともに、吸気管３１を流通する吸入空気Ｉを加熱する。吸気ヒータ１０は、伝熱管１３と、伝熱管１３に回転可能に設けられるシャフト１２と、伝熱管１３の内部に封入され、シャフト１２と接触して摩擦熱Ｈを発する低粘度オイル１１とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関で発生したブローバイガスが流入する吸気管の内部に設けられるとともに、前記吸気管を流通する吸入空気を加熱する吸気ヒータであって、
伝熱管と、
前記伝熱管に回転可能に設けられるシャフトと、
前記伝熱管の内部に封入され、前記シャフトと接触して摩擦熱を発する粘性流体と、
を備える吸気ヒータ。
【請求項２】
前記シャフトを回転可能にする駆動手段をさらに備え、
前記駆動手段は、前記吸気管の内部に設けられている請求項１に記載の吸気ヒータ。
【請求項３】
前記駆動手段は、ターボチャージャである請求項２に記載の吸気ヒータ。
【請求項４】
前記駆動手段は、前記シャフトに備えられるとともに前記吸入空気によって回転するプロペラである請求項２に記載の吸気ヒータ。
【請求項５】
前記吸気管には、前記ブローバイガスが流入する導入口が設けられ、
前記吸気ヒータは、前記導入口に対向する位置又は前記導入口の上流に設けられる請求項１〜４のいずれかに記載の吸気ヒータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車用エンジンに接続する吸気通路に設けられる吸気ヒータに関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンは、ピストンの内部で混合気体を圧縮し爆発させ、ピストンがシリンダ内を高速で往復運動するように構成されている。しかし、ピストン内で爆発する混合気体は圧力が高いため、一部の未燃焼気体がピストンリングとシリンダ壁との間を通り抜け、クランク室側にブローバイガスとなって抜けてしまう。そこで、図４に示すように、クランク室（図示せず）と吸気管１とをＰＣＶパイプ２で連結し、ブローバイガスＰを再びエンジンの吸気側に循環させ、新しい混合気体とともに燃焼させることが行われる。
【０００３】
このブローバイガスＰは水分を多量に含んでいるため、冬季の駐車後のように低温の外気が吸気管を通ってエンジンに流入する場合、この低温の吸入空気ＩによってブローバイガスＰの水分が冷やされて凍結してしまうことがあった。凍結した水分は、吸気管１内においてブローバイガスＰの導入口４周辺の領域Ａに氷塊となって付着する。そして、この氷塊が領域Ａから剥がれ、吸入空気Ｉとともに吸気管を通って下流に配置されるピストン内に流入するおそれがあり、その場合、氷塊が吸気バルブ等に噛みこんでバルブ等を破損したり、エンジンの燃焼が悪化してしまうおそれがあった。
また、エンジンがターボチャージャ３を備える場合、氷塊がターボチャージャ３に噛みこみ、タービンブレード等を破損してしまう可能性もあった。
【０００４】
このような問題を考慮して、特許文献１では、ＰＣＶパイプの外周にヒータを設置し、吸気管に流入する前のブローバイガスを加熱することで凍結を防いでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１０６６３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ブローバイガスの流量は吸気管を流れる吸入空気の流量に比べてかなり少ない。そのため、特許文献１のように吸気管に流入する前のブローバイガスを加熱したとしても、熱量が足りず、結局はブローバイガスの水分が低温の吸入空気によって冷却されてしまって凍結が起こるおそれがあった。
【０００７】
この発明はこのような問題点を解決するためになされたものであり、吸気管内に流入するブローバイガスに含まれる水分の凍結を確実に防止することができる吸気ヒータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、この発明に係る吸気ヒータは、内燃機関で発生したブローバイガスが流入する吸気管の内部に設けられるとともに、吸気管を流通する吸入空気を加熱し、伝熱管と、伝熱管に回転可能に設けられるシャフトと、伝熱管の内部に封入され、シャフトと接触して摩擦熱を発する粘性流体とを備える。
これによって、吸気ヒータ内で発生した摩擦熱によって吸気管内の吸入空気が加熱される。
【０００９】
シャフトを回転可能にする駆動手段をさらに備え、駆動手段は、吸気管の内部に設けられていてもよい。
駆動手段は、ターボチャージャであってもよい。
また、駆動手段は、シャフトに備えられるとともに吸入空気によって回転するファンであってもよい。
さらに、吸気管にはブローバイガスが流入する導入口が設けられ、吸気ヒータは導入口に対向する位置又は導入口の上流に設けられてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
この発明に係る吸気ヒータによれば、吸気管内に流入するブローバイガスに含まれる水分の凍結を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１に係る吸気ヒータが設けられた吸気管内部の様子を示す模式図である。
【図２】図１に記載の吸気ヒータ及び吸気管をＩＩ−ＩＩに沿って切った模式的な断面図である。
【図３】この発明の実施の形態２に係る吸気ヒータが設けられた吸気管内部の様子を示す模式図である。
【図４】ブローバイガスが流入する、従来の吸気管内部の様子を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、この発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る吸気ヒータ１０について、図１及び２を用いて説明する。
図１に示すように、吸気管３１には、吸気管３１よりも内径の小さいＰＣＶパイプ３２が連結されている。ＰＣＶパイプ３２内部において、吸気管３１との連結部分は導入口３４を形成する。また、ＰＣＶパイプ３２はエンジンのクランク室（図示せず）に連通している。また、吸気管３１は一端においてエンジンと連通し、他端において大気に開放している。そして、吸気管３１の途中にはターボチャージャ４１のコンプレッサホイール４１ａが設けられる。コンプレッサホイール４１ａにはタービンシャフト４１ｂの一端が接続され、タービンシャフト４１ｂの他端は排気系に設けられたタービンホイール（図示せず）に接続している。
なお、図１において、吸気管３１が延在する方向を軸方向Ｘとする。また、吸気管３１内部において、吸入空気Ｉが車両外部から流入してくる側を上流とし、吸入空気Ｉがエンジンに向かって流通していく側を下流とする。
【００１３】
吸気管３１内部において導入口３４に対向する位置には吸気ヒータ１０が設けられる。吸気ヒータ１０は、伝熱管１３と、伝熱管１３に回転可能に設けられるシャフト１２とを備える。伝熱管１３は両端が閉鎖された円筒形状をしており、伝熱性の高い金属によって形成されている。伝熱管１３の下流側の端面にはシャフト１２が貫通するための開口１３ａが設けられる。伝熱管１３は固定部材（図示せず）によって、吸気管３１内部の中央に配置されるように、吸気管３１に固定されている（図２参照）。また、シャフト１２の下流側の端部はターボチャージャ４１のコンプレッサホイール４１ａに固定される。シャフト１２の回転中心軸は、ターボチャージャ４１のタービンシャフト４１ｂの回転中心軸Ｑと一致する。すなわち、ターボチャージャ４１がシャフト１２の駆動手段であり、シャフト１２は吸気管３１の内部に設けられた駆動手段を有することになる。そして、シャフト１２は伝熱管１３に開口１３ａを介して回転可能に取り付けられ、上流側の端部が伝熱管１３内部に位置するように、軸方向Ｘにおいて延在する。また、伝熱管１３の内部には低粘度オイル１１が封入され、シャフト１２と接触している。低粘度オイル１１はシリコンオイルであるが、これに限定されない。なおここで、低粘度オイル１１は粘性流体を構成する。
【００１４】
次に、図１及び２を参照して、吸気ヒータ１０の動作について説明する。
まず、エンジンが作動すると排気ガスによってタービンシャフト４１ｂが回転中心軸Ｑを中心として回転を開始する。それと同時に、吸気管３１を流通する吸入空気Ｉがコンプレッサホイール４１ａによって圧縮されてエンジンへ送られる。また、エンジンではブローバイガスＰが発生し、ブローバイガスＰはＰＣＶパイプ３２を通って導入口３４から吸気管３１に流入する。そして、タービンシャフト４１ｂの回転とともに、ターボチャージャ４１に固定されたシャフト１２が矢印Ｒ１の方向に回転中心軸Ｑを中心として回転する。吸気ヒータ１０の内部では回転するシャフト１２と低粘度オイル１１との間に摩擦熱Ｈが発生し、伝熱管１３を介して、吸気管３１内部に伝わり、吸入空気Ｉ及びブローバイガスＰを加熱する。
【００１５】
以上より、この発明の実施の形態１に係る吸気ヒータ１０によれば、吸気管３１の内部で吸入空気Ｉを加熱するため、ブローバイガスＰが冷却されず、ブローバイガスＰに含まれる水分の凍結を防ぐことができる。
また、吸気ヒータ１０のシャフト１２の駆動手段は、排気ガスによって駆動されるターボチャージャ４１であるため、外部からの電気等の余分なエネルギーを必要とすることもない。
また、吸気ヒータ１０は吸気管３１の内部に設けられているため、吸気管３１の外部から吸入空気Ｉを加熱するよりも効率がよく、構造も簡易で、余分のスペースをとることもない。
さらに、吸気ヒータ１０は吸気管３１内部の中央に設けられて軸方向Ｘに延在しているため、吸入空気Ｉの流通を妨げない。
【００１６】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る吸気ヒータ２０について、図３を用いて説明する。なお、実施の形態２において、図１及び２の参照符号と同一の符号は、同一又は同様な構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。
吸気管３１内部において導入口３４に対向する位置には吸気ヒータ２０が設けられる。吸気ヒータ２０は、伝熱管２３と、伝熱管２３に回転可能に設けられ、軸方向Ｘにおいて延在するシャフト２２とを備える。伝熱管２３は、実施の形態１の伝熱管１３と同様に、円筒形状であり、伝熱性の高い金属によって形成され、吸気管３１の中央に配置されるように固定されている。伝熱管１３の上流側の端面にはシャフト２２が貫通するための開口２３ａが設けられ、下流側の端面は閉鎖されている。シャフト２２は伝熱管２３に開口２３ａを介して回転可能に支持されており、シャフト２２の下流側の端部が伝熱管２３の内部に位置するように配置されている。また、シャフト２２の上流側の端部には、吸入空気Ｉの風力によって回転駆動するプロペラ２４が固定されている。すなわち、プロペラ２４がシャフト２２の駆動手段であり、シャフト２２は吸気管３１の内部に設けられた駆動手段を有することになる。また、伝熱管２３の内部には低粘度オイル２１が封入され、シャフト２２と接触している。低粘度オイル２１は、実施の形態１の低粘度オイル１１と同様に、シリコンオイルである。
【００１７】
次に、吸気ヒータ２０の動作について説明する。
まず、エンジンが作動し、吸入空気Ｉが吸気管３１内部を上流から下流に向かって流通する。それに伴って、吸入空気Ｉの風力により、プロペラ２４が矢印Ｒ２の方向に回転し、プロペラ２４が固定されたシャフト２２も同一の方向Ｒ２に回転する。また、エンジンで発生したブローバイガスＰがＰＣＶパイプ３２を通って導入口３４から吸気管３１に流入する。そして、吸気ヒータ２０の内部では、回転するシャフト２２と低粘度オイル２１との間に摩擦熱Ｈが発生し、伝熱管２３を介して吸入空気Ｉ及びブローバイガスＰを加熱する。
【００１８】
以上より、この発明の実施の形態２に係る吸気ヒータ２０によれば、実施の形態１と同様に吸気管３１の内部で吸入空気Ｉを加熱し、ブローバイガスＰの水分の凍結を防止することができる。
また、吸気ヒータ２０のシャフト２２の駆動手段はシャフト２２に設けられたプロペラ２４であるため、外部からの余分なエネルギーを必要とすることもなく、構造も簡易である。
また、実施の形態１の吸気ヒータ１０はターボチャージャ４１に接続されているため、配置場所がターボチャージャ４１と隣接する箇所に限定される。一方、この実施の形態にかかる吸気ヒータ２０は、ターボチャージャ４１との接続の必要がないため、吸気管３１内部の比較的自由な位置に配置することができる。
【００１９】
なお、実施の形態１及び２において、吸気ヒータ１０及び２０は、導入口３４と対向する位置に設けられているが、ブローバイガスＰが吸気管３１に流入する前に吸入空気Ｉが加熱されていれば、ブローバイガスＰの水分の凍結を防ぐことができる。従って、吸気ヒータは、導入口３４の上流に設けられてもよい。
【符号の説明】
【００２０】
１０，２０  吸気ヒータ、１１，２１  粘性流体、１２，２２  シャフト、１３，２３  伝熱管、２４  プロペラ（駆動手段）、３１  吸気管、３４  導入口、４１  ターボチャージャ（駆動手段）、Ｈ  摩擦熱、Ｉ  吸入空気、Ｐ  ブローバイガス。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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