(57)【要約】  【課題】ブローバイガスや排気ガスの還流を、電気のような外部エネルギを要することなく的確に行う。  【手段】排気ターボ過給機１２と吸気マニホールド１０とをつなぐ過給通路１８に機械的ポンプ手段２０が取付けられており、機械的ポンプ手段２０に、還流ガスを吸引する吸引管２７と、還流ガス２７を吸気マニホールド１０に向けて送る還流管２８とが接続されている。機械的ポンプ手段２０は過給通路１８の空気流に晒される駆動羽根２５を有しており、駆動羽根２５を介して主軸２２が回転するとポンプ羽根２６が回転し、ブローバイガス等のガスが吸気マニホールド１０に送られる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気通路に過給機を設けた内燃機関であって、
前記吸気通路に、当該吸気通路を通る空気で駆動される機械的ポンプ手段が設けられており、前記機械的ポンプ手段には、当該機械的ポンプ手段で還流ガスを吸引するための吸引管と、吸引された還流ガスを吸気通路のうち前記過給機と前記吸気ポートとの間の部位に放出する還流管とが接続されている、
過給機付き内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、過給機とガス還流手段とを備えた内燃機関に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
排気ターボ過給機のような過給機を備えた内燃機関は広く知られている。他方、排気ガスの一部を吸気ポートに還流させるＥＧＲや、シリンダボアとピストンとの間の隙間からシリンダブロックの内部に漏洩した燃焼ガス（ブローバイガス）を吸気ポートに還流させでシリンダブロック内部を換気することも知られている。
【０００３】
そして、排気ターボ過給機を使用してガスを還流させる手段として特許文献１には、排気ターボ過給機と吸気ポートとをつなぐ過給通路に通路面積が狭くなったベンチュリー流動回路を設け、このベンチュリー流動回路にガス通路を接続して、ベンチュリー流動回路に発生した負圧によって排気ガスを吸引してこれを過給通路に放出することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２２９４４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
さて、例えばシリンダブロックに流れ出たブローバイガスを還流させて機関の内部を換気するのはスラッジの生成を防止するためであるが、シリンダブロックの内部の気圧はピストンの動きによって変動するものの基本的には大気圧と同じである一方、過給通路は大気圧よりも高い正圧状態になることがあるため、シリンダブロックの内部と過給通路とを単に管路で接続しただけではブローバイガスを過給通路に還流させることはできない。さりとて、電動式ポンプのように外部エネルギで駆動されるポンプを採用するとコストが嵩む。
【０００６】
これに対して特許文献１の構成は、吸気の流れを利用して生成した負圧によってガスを吸引するものであるため、原理的にはブローバイガス等のガスを吸引して還流させ得ると考えられる。しかし、還流ガスの管路はある程度の長さがあるため、管路の内部では相当の流れ抵抗が生じており、この流れ抵抗に打ち勝ってガスを吸引させ得るほどの負圧をベンチュリー部に生じさせ得るか疑問であり、このため確実性が懸念される。
【０００７】
更に述べると、特許文献１は、ベンチュリー部に還流管の端部を開口させることでガスを吸引させているが、ベンチュリー部の負圧を維持するためには還流管の開口面積はできるだけ小さいのが好ましく、すると、負圧による吸引力よりも還流管の流れ抵抗が強くなってガスが吸引されない可能性もある。或いは、還流管の端部に渦流が発生してガスの吸引が阻害される可能性もある。
【０００８】
また、管路の負圧が高くなればなるほど（気圧が低くなればなるほど）水分は凝集しやすくなるため、寒冷地を走行する自動車に搭載した内燃機関の場合、還流ガスに含まれている水分がベンチュリー部で凝集して氷結し、この氷結によって生じた氷粒が燃焼室に流入してエンジンに損傷を与える可能性も懸念される。
【０００９】
本願発明は、このような現状を改善すべく成されたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願発明は、吸気通路に過給機を設けた内燃機関において、前記吸気通路に、当該吸気通路を通る空気で駆動される機械的ポンプ手段が設けられており、前記機械的ポンプ手段には、当該機械的ポンプ手段で還流ガスを吸引するための吸引管と、吸引された還流ガスを吸気通路のうち前記過給機と前記吸気ポートとの間の部位に放出する還流管とが接続されている。
【００１１】
この場合、吸引管がどこに接続されるかは、還流ガスの種類によって相違する。すなわち、還流ガスが機関内部に漏洩したブローバイガスである場合は、吸引管はシリンダブロックに接続されることになり、還流ガスが排気ポートから排出された排気ガスである場合は、吸引管は排気通路に接続される。
【発明の効果】
【００１２】
本願発明の機械的ポンプ手段は過給通路を通る空気で駆動されるが、過給通路には必ず空気が流れているため機械的ポンプ手段の駆動の確実性は高い。そして、排気ガスもブローバイガスも内燃機関の回転数及び負荷に比例して多くなるため、それらのガスの還流必要量は回転数及び負荷に比例しているが、内燃機関の回転数及び負荷が高くなると過給通路を通る空気の量も多くなるため機械的ポンプ手段によるガスの吸引量も多くなる。すなわち、機械的ポンプ手段でガスを吸引する量は内燃機関の回転数及び負荷に比例する。従って、内燃機関の回転数及び負荷に応じてガスを的確に還流させることができる。
【００１３】
また、本願発明は過給通路に大きな負圧を発生させるものではないため、寒冷地を走行する自動車に搭載した内燃機関であっても、還流ガスに含まれていた水分が凝集して氷結することはなく、このためガスを還流させることに起因して氷粒が発生して内燃機関を損傷させるといった不具合は生じない。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態を示す模式図である。
【図２】図１のうち点線で囲ったＸ部（要部）の断面図である。
【図３】（Ａ）は図２のIIIA-IIIA 視断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ視断面図である。
【図４】機械的ポンプ手段の別例である第２実施形態を示す図で、（Ａ）は過給通路の軸心方向から見た断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１〜図３では第１実施形態を示している。内燃機関は、シリンダボア１を有するシリンダブロック（機関本体）２と、シリンダボア１を摺動するピストン３と、ピストン３の往復動を回転運動に変えるクランク軸４と、シリンダブロック２の上面に固定されたシリンダヘッド５とを有している。
【００１６】
シリンダヘッド５には、吸気弁６で開閉される吸気ポート７と排気弁８で開閉される排気ポート９とが形成されており、かつ、シリンダヘッド５の側面には吸気マニホールド１０と排気マニホールド１１とが固定されている。
【００１７】
内燃機関は過給機の一例として排気ターボ過給機１２を有している。排気ターボ過給機１２はタービン室１２ａとポンプ室１２ｂとを有しており、タービン室１２ａには駆動タービン１３が配置され、ポンプ室１２ｂにはコンプレッサ１４が配置されている。タービン室１２ａが排気通路１５に介挿されている。
【００１８】
なお、排気ターボ過給機１２は排気マニホールド１１の集合部１１ａに接続してもよいし、図１に一点鎖線で示すように、排気通路１５に流路切り換え弁１６から分岐したバイパス通路１５ａを設けて、排気ターボ過給機１２が駆動される状態と駆動されない状態とに切り換えることも可能である。排気ターボ過給機１２におけるポンプ室１２ａの入り口には新気導入管１７が接続されており、エアクリーナ（図示せず）で浄化された新気が吸引される。排気ターボ過給機１２におけるポンプ室１２ｂの出口と吸気マニホールド１０の集合部１０ａとは過給通路（過給管）１８で接続されている。
【００１９】
過給通路１８の適宜部位には機械的ポンプ手段２０を取付けている。機械的ポンプ手段２０は、過給通路１８に固定された円筒状のケーシング２１と、このケーシング２１の内部にこれと同心に配置された主軸２２とを有しており、主軸２２は軸受け２３を介して回転自在に保持されており、軸受け２３はリブ２４を介してケーシング２１の内面に固定されている。
【００２０】
図３に示すように、ケーシング２１は、過給通路１８の軸心と直交し、かつ、主軸２２が過給通路１８の外側に位置するように軸心を過給通路１８の軸心から大きくずらした状態に配置されており、更に、ケーシング２１の一端部は端部は過給通路１８と連通している。
【００２１】
そして、機械的ポンプ手段２０の主軸２２のうち過給通路１８に対応した部位に、放射状に延びる複数枚の駆動羽根２５を固定している。駆動羽根２５は平板状の形態を成しており、駆動羽根２５の群のうち一部が過給通路１８の内部に露出している。従って、過給通路１８に空気が流れると駆動羽根２５が空気の流れ方向のみに押されることになり、これにより、主軸２２は一定方向に回転する。
【００２２】
主軸２２のうち軸受け２３を挟んで駆動羽根２５と反対側の部分には、軸線に対して傾斜した多数枚のポンプ羽根２６が固定されている。すなわち、機械的ポンプ手段２０には空気を軸方向に吸引するポンプ部（ファン部、コンプレッサ部）が形成されている。ケーシング２１のうちポンプ羽根２６を挟んで過給通路１８の側には吸引管（吸引通路）２７の一端（出口端）が接続されており、ケーシング２１のうちポンプ羽根２６を挟んで過給通路１８と反対側の端部には還流管（還流通路）２８の一端（流入端）が接続されている。
【００２３】
流入管２７の他端（流入端）は逆止弁２９を介してシリンダブロック２に接続されており、他方、還流管２８の他端（出口端）は、吸気マニホールド１０の集合部１０ａに接続されている（還流管２８の他端（出口端）は、過給通路１８のうち機械的ポンプ手段２０よりも下流側の任意の部位に接続したらよい。）。
【００２４】
以上の構成において、内燃機関を運転すると過給通路１８に流れた空気で機械的ポンプ手段２０が駆動され、その結果、シリンダブロック２に漏洩したブローバイガスを吸引して燃焼室に還流させることができ、これにより、シリンダブロックの内部にスラッジが発生することを防止できる。そして、機械的ポンプ手段２０は過給通路１８を通る加圧空気によって強制的に駆動されるため、ブローバイガスを的確に吸引することができる。
【００２５】
還流管２８の他端（出口）は吸気通路の任意の部位に接続することが可能である。従って、排気ターボ過給機１２と機械的ポンプ手段２０との間に接続したり、新規導入管１７に接続したりすることが可能である。但し、本実施形態のように機械的ポンプ手段２０の下流側に接続すると、排気ガス等によって管路の内部が汚れたり機械的ポンプ手段２０が汚れたりすることを防止できるため好適である。
【００２６】
内燃機関の運転状態によってはブローバイガスを還流させる必要がない場合もある。この点は、図１に一点差線で示すように、流入管２７の途中（或いはシリンダブロック２又はケーシング２１）に遠隔操作できる流量制御弁３０を設けたらよい。また、排気ガスを還流させる場合は、図１に二点鎖線で示すように、排気通路１５と機械的ポンプ手段２０とをＥＧＲ用流入管３１で接続したらよい。この場合も、ＥＧＲ用流入管３１の途中やその端部に流量制御弁を設けることが可能である。
【００２７】
なお、排気ガスを還流させる場合、当該排気ガスはできるだけ冷えているのが好ましいので、ＥＧＲ用流入管３１は排気通路１５のうち排気ターボ過給機１２における駆動タービン１３よりも下流側に接続するのが好ましい。
【００２８】
図４に示す第２実施形態では、機械的ポンプ手段２０は主軸２２の軸心が過給通路１８の軸心を通るように配置されている（芯ずれしていてもよい。）。そして、この実施形態では、駆動羽根２５は回転軸心の方向から見て湾曲した形態になっている。従って、過給通路１８を通る空気によって受ける抵抗は、軸方向から見て空気の流れ方向に対向した方向に凹の姿勢のときに大きな抵抗が生じる。その結果、主軸２２は一定方向に回転する。
【００２９】
上記した両実施形態において、過給通路１８と還流管２８とを連通させて、過給通路１８を流れる空気の一部がケーシング２１を介して還流管２８に流れる構成とすることも可能である。この場合は、過給空気のプッシュ効果によって還流ガスの吸引が一層的確に実現できると期待される。両実施形態とも、ケーシング２１は過給通路１８に一体に形成してもよい。
【００３０】
本願発明は上記の実施形態の他にも様々に具体化できる。例えば機械的ポンプ手段２０の駆動手段としては、風車のように空気が軸線方向に流れるものを採用することも可能である。また、機械的ポンプ手段２０は過給通路１８に直接的に接続する必要はないのであり、過給通路１８にバイパス通路を設けて、このバイパス通路に機械的ポンプ手段２０を接続することも可能である（この場合は、上記したように駆動手段として軸流方式の羽根車を使用するのが好ましい。）。
【００３１】
また、還流させるガスとしては、例えば動弁機構の充満しているブローバイガスも挙げられる。複数のガスを一つの機械的ポンプ手段で吸引還流させたり、複数のガスを１つの機械的ポンプ手段で選択的に吸引・還流させることも可能である。過給機はモータ等で駆動される方式であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本願発明はガソリンエンジンやディーゼルエンジンのような内燃機関に適用してその有用性を発揮する。従って、産業上利用できる。
【符号の説明】
【００３３】
２  シリンダブロック（機関本体）
３  ピストン
７  吸気ポート
９  排気ポート
１０  吸気マニホールド
１１  排気マニホールド
１２  排気ターボ過給機
１５  排気通路
１８  過給通路
２０  機械的ポンプ手段
２１  ケーシング
２２  主軸
２５  駆動羽根
２６  ポンプ羽根
２７  流入管
２８  還流管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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