(57)【要約】【課題】ＥＧＲガスに含まれる異物によるエアフローセンサの汚損を抑制できる内燃機関の吸気装置を提供する。【解決手段】内燃機関１の吸気装置１００は、吸気管１０と、吸気管１０に設けられたエアフローセンサ２０と、エアフローセンサ２０より下流側の吸気管１０に設けられ、吸気管１０をスクロール状に拡径して形成された凹部３０と、凹部３０に接続され、ＥＧＲガスを吸気管１０に還流させるＥＧＲ通路４０と、を備える。【選択図】図２
2019132261.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気管と、
前記吸気管に設けられたエアフローセンサと、
前記エアフローセンサより下流側の前記吸気管に設けられ、前記吸気管をスクロール状に拡径して形成された凹部と、
前記凹部に接続され、ＥＧＲガスを前記吸気管に還流させるＥＧＲ通路と、を備えた
ことを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【請求項２】
前記凹部は、吸気下流側に向けて螺旋状に延びる
請求項１記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項３】
前記凹部は、吸気上流側の端部から吸気下流側に向かって突出した舌片部を有する
請求項１または２記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項４】
前記吸気管または前記凹部に接続され、ブローバイガスを前記吸気管に還流させるブローバイガス通路を更に備えた
請求項１〜３何れか一項に記載の内燃機関の吸気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、吸気管とエアフローセンサとを備えた内燃機関の吸気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、内燃機関の吸気装置は、吸気管と、吸気管に設けられたエアフローセンサと、を備える。
【０００３】
また、吸気装置としては、エアフローセンサより下流側の吸気管にＥＧＲガスを還流させる吸気装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１１３９３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の吸気装置においては、ＥＧＲガスに含まれる異物（例えば、煤）が、吸気管内を上流側に向かって逆流し、エアフローセンサを汚損する場合がある。特に、エアフローセンサ内部の感知部に異物が付着すると、センサ出力が変化する虞がある。
【０００６】
そこで、本開示は、かかる事情に鑑みて創案され、その目的は、ＥＧＲガスに含まれる異物によるエアフローセンサの汚損を抑制できる内燃機関の吸気装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示に係る内燃機関の吸気装置は、吸気管と、前記吸気管に設けられたエアフローセンサと、前記エアフローセンサより下流側の前記吸気管に設けられ、前記吸気管をスクロール状に拡径して形成された凹部と、前記凹部に接続され、ＥＧＲガスを前記吸気管に還流させるＥＧＲ通路と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、前記凹部は、吸気下流側に向けて螺旋状に延びることが好ましい。
【０００９】
また、前記凹部は、吸気上流側の端部から吸気下流側に向かって突出した舌片部を有することが好ましい。
【００１０】
また、前記吸気管または前記凹部に接続され、ブローバイガスを前記吸気管に還流させるブローバイガス通路を更に備えたことが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本開示に係る内燃機関の吸気装置によれば、ＥＧＲガスに含まれる異物によるエアフローセンサの汚損を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態に係る吸気装置を含む内燃機関全体の概略構成図である。
【図２】図１に示した吸気装置の概略構成図である。
【図３】図２に示した吸気装置のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ断面図である。
【図５】第２実施形態に係る吸気装置の概略構成図である。
【図６】第３実施形態に係る吸気装置の概略構成図である。
【図７】図６に示した吸気装置のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図である。
【図９】第１実施形態の変形例に係る吸気装置の概略構成図である。
【図１０】図９に示した変形例の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面に基づいて、本開示の実施形態を説明する。
【００１４】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る吸気装置１００を含む内燃機関１全体の概略構成図である。また、図２は、図１に示した吸気装置１００の概略構成図であり、図３は、図２に示した吸気装置１００のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図であり、図４は、図３のＩＶ−ＩＶ断面図である。なお、図中において、白抜き矢印Ａは、吸気の流れを示し、黒抜き矢印Ｂは、排気の流れを示す。また、符号Ｃは、吸気管１０の管軸を示し、符号Ｄは、異物（例えば、煤）を示すものとする。
【００１５】
図１及び図２に示すように、内燃機関１の吸気装置１００は、吸気管１０と、吸気管１０に設けられたエアフローセンサ２０と、を備える。また、吸気装置１００は、エアフローセンサ２０より下流側の吸気管１０に設けられ、吸気管１０をスクロール状に拡径して形成された凹部３０と、凹部３０に接続されるＥＧＲ管４０と、を備える。本実施形態でいう「スクロール状」とは、管軸Ｃに対して吸気管１０の径が周方向一方側に向かうにつれ徐々に拡大される形状を意味する。ＥＧＲ管４０は、排気の一部であるＥＧＲガスを吸気管１０に還流させるＥＧＲ通路を構成する。
【００１６】
内燃機関１は、車両（不図示）に搭載された多気筒の圧縮着火式内燃機関、すなわちディーゼルエンジンである。但し、内燃機関１は、任意の用途、種類（例えば、ガソリンエンジン）等であっても良い。
【００１７】
内燃機関１は、複数の燃焼室（不図示）を含むエンジン本体２と、各燃焼室内に吸気を分配する吸気マニホールド３と、各燃焼室内から排出される排気を集合させる排気マニホールド４と、を備える。
【００１８】
吸気マニホールド３には、ターボチャージャ５のコンプレッサ５ａを介して吸気管１０が接続される。排気マニホールド４には、ターボチャージャ５のタービン５ｂを介して排気管１１が接続される。但し、ターボチャージャ５は、設けられなくても良い。
【００１９】
吸気管１０の上流端には、吸気中のダスト等を取り除くためのエアクリーナ６が接続される。
【００２０】
エアフローセンサ２０は、エアクリーナ６とコンプレッサ５ａとの間に位置する吸気管１０に設けられる。
【００２１】
具体的には、エアフローセンサ２０は、例えば熱線式のエアフローセンサを用いる。但し、エアフローセンサ２０は、熱線式ではなく、任意の種類（例えば、カルマン渦式）であっても良い。
【００２２】
本実施形態のエアフローセンサ２０は、吸気管１０内に配置されるケース２１と、ケース２１内に収容される感知部としてのホットワイヤ２２と、を有する。また、図示しないが、エアフローセンサ２０は、ホットワイヤ２２で感知した吸気温度を電子制御ユニットもしくはコントローラに出力し、吸気温度の変化によって吸気流量を検出できるように構成される。
【００２３】
より詳しくは、ケース２１は、吸気上流側の端面に吸気導入口２０ｉｎを有し、吸気下流側の端面に吸気排出口２０ｏｕｔを有する。ホットワイヤ２２は、ケース２１内において、吸気導入口２０ｉｎから吸気排出口２０ｏｕｔに向かう流路の途中に設けられる。
【００２４】
排気管１１の途中には、排気中の有害物質を浄化するための後処理ユニット７が設けられる。
【００２５】
後処理ユニット７は、タービン５ｂより下流側の排気管１１に設けられ、上流側から順に、酸化触媒（ＤＯＣ：Diesel Oxidation Catalyst）７ａとフィルタ（ＤＰＦ：Diesel Particulate Filter）７ｂとを有する。ＤＯＣ７ａは、排気中の未燃成分を酸化させ、その酸化熱で排気を昇温する機能を有する。ＤＰＦ７ｂは、排気中に含まれる煤等の粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を捕集して、ＤＯＣ７ａで昇温された排気によりＰＭを燃焼除去する機能を有する。なお、本開示の異物Ｄ（図３を参照）には、ＤＰＦ７ｂから下流側の排気管１１内に漏出した煤が含まれる。
【００２６】
ＥＧＲ管４０の上流端は、ＤＰＦ７ｂより下流側の排気管１１に接続される。ＥＧＲ管４０の下流端は、エアフローセンサ２０とコンプレッサ７ａとの間の吸気管１０に形成された凹部３０に接続される。すなわち、本実施形態のＥＧＲ管４０は、いわゆる低圧ＥＧＲ装置を構成するものである。
【００２７】
また、ＥＧＲ管４０の途中には、上流側から順に、ＥＧＲ管４０を流れるＥＧＲガスと熱交換するＥＧＲクーラ４１と、ＥＧＲガスの流路を開閉するＥＧＲ弁４２とが設けられる。
【００２８】
図２及び図３に示すように、凹部３０は、管軸Ｃと直交する軸回りに、吸気管１０をスクロール状に拡径して形成される。より詳しくは、凹部３０は、管軸Ｃ方向の幅が徐々に大きくなり、凹部の断面積が徐々に大きくなるように形成される。
【００２９】
また、凹部３０は、径の大きさが最大となるスクロール端に、ＥＧＲガス入口３１を有する。ＥＧＲガス入口３１には、ＥＧＲ管４０の出口４３が接続される。
【００３０】
具体的には、凹部３０は、水平方向に延びる吸気管１０の下端部の開始位置ＰからＥＧＲガス入口３１の位置にかけて、軸回りに少なくとも４分の３回転した周方向領域に形成される。また、凹部３０は、その全周ないし全長が吸気管１０内に開放している。但し、凹部３０は、任意の周方向領域（例えば、吸気管１０の軸回りに２分の１回転した周方向領域）に形成されても良い。
【００３１】
ＥＧＲ管４０の下流側端部４４は、軸方向が吸気管１０の接線方向（図示例では、上方向）を向くように設けられる。但し、ＥＧＲ管４０の下流側端部４４は、任意の向き（例えば、吸気管１０の接線方向に対して直交する方向）であって良い。
【００３２】
図４に示すように、本実施形態の凹部３０は、径方向外側に湾曲した略半円状の断面形状を有する。但し、凹部３０は、任意の断面形状（例えば、三角形状）であっても良い。
【００３３】
また、凹部３０は、管軸Ｃ方向の吸気上流側の端部から、吸気下流側に向かって突出した舌片部３２を有する。
【００３４】
具体的には、舌片部３２は、凹部３０の開口端の位置における吸気上流側の内壁部から、吸気下流側に向かって所定の長さＬで突出して形成される。詳細は後述するが、ここでいう所定の長さＬは、凹部３０の吸気上流側の内壁部に沿って凹部３０内から吸気管１０内へ流出しようとする異物Ｄを堰き止め、かつ、凹部３０内から吸気管１０の下流側に排出される吸気の流路を広く確保できる長さとする。本実施形態の舌片部３２の長さＬは、凹部３０の開口幅Ｗの約４分の１の長さとする。更に、舌片部３２の先端部は、径方向外側に僅かに湾曲した断面形状を有する。
【００３５】
また、図３に示すように、舌片部３２は、吸気管１０の周方向において、凹部３０の開始位置Ｐ付近を除くほぼ全周に亘って形成される。但し、舌片部３２は、設けられなくても良い。
【００３６】
次に、第１実施形態に係る吸気装置１００の作用効果を説明する。
【００３７】
図１及び図２に示すように、ＥＧＲ管４０を流れるＥＧＲガスは、凹部３０に形成されたＥＧＲガス入口３１及び凹部３０を通じて吸気管１０内に還流される。
【００３８】
具体的には、図２〜図４に示すように、ＥＧＲ管４０から導入されたＥＧＲガスは、凹部３０内を軸回り（図示例では、右回り）に旋回しつつ、吸気管１０内に入り、吸気管１０内を流れる吸気によって吸気下流側に送られる。
【００３９】
ここで、ＥＧＲ管４０を流れるＥＧＲガスは、吸気管１０を流れる吸気よりも圧力が大きく、また、圧力脈動も大きいため、吸気の流れに逆らって吸気管１０内を上流側に逆流する場合もある。
【００４０】
そのため、図示しないが、凹部３０を備えていない比較例の吸気装置では、ＥＧＲガスに含まれる異物ＤがＥＧＲガスと共に吸気管１０内の上流側に逆流して、エアフローセンサ２０を汚損する場合がある。特に、ホットワイヤ２２に異物Ｄが付着すると、エアフローセンサ２０のセンサ出力が変化する虞がある。
【００４１】
これに対して、本実施形態に係る吸気装置１００であれば、ＥＧＲガスの旋回（図３を参照）で生じる遠心力によって、異物Ｄが径方向外側に付勢されることで、凹部３０の内壁部に異物Ｄを付着させて捕集することができる。そのため、異物Ｄが凹部３０より上流側の吸気管１０内に逆流することを抑制できる。その結果、異物Ｄによるエアフローセンサ２０の汚損を抑制することが可能になる。また特に、ホットワイヤ２２に対する異物Ｄの付着を抑えて、エアフローセンサ２０のセンサ出力の変化を抑制できる。
【００４２】
また、本実施形態では、図４に示したように、凹部３０付近を流れる吸気が吸気上流側から凹部３０内に流入し、凹部３０内から吸気下流側に吸気が排出される。そのため、吸気と共に凹部３０内に捕集された異物Ｄを吸気下流側に送り出すことができる。
【００４３】
特に、吸気量が多くなる内燃機関１の高負荷運転時には、より多くの吸気が凹部３０内に流れ込むことで、凹部３０内から異物Ｄを積極的に吸気下流側に送り出すことできる。
【００４４】
また、凹部３０は、径方向外側に湾曲した略半円状の断面形状を有する。これにより、凹部３０内に捕集された異物Ｄを吸気と共に下流側に円滑に送り出すことができる。
【００４５】
他方、凹部３０に舌片部３２を設けた場合には、凹部３０の吸気上流側の内壁部に沿って凹部３０内から吸気管１０の上流側に流出しようとする異物Ｄを舌片部３２で堰き止めることができる。これにより、異物Ｄが吸気管１０の上流側に向かって凹部３０から漏出することを抑制し、異物Ｄによるエアフローセンサ２０の汚損を、より効果的に抑制できる。
【００４６】
また、本実施形態の舌片部３２であれば、凹部３０内から吸気管１０の下流側に排出される吸気の流路が広く確保されるので、舌片部３２によって吸気の流れが阻害されるのを抑制できる。
【００４７】
更に、舌片部３２の先端部は、径方向外側に僅かに湾曲した断面形状を有するので、この先端部に沿って吸気を凹部３０内に円滑に流入させることができる。
【００４８】
（第２実施形態）
図５は、第２実施形態に係る吸気装置２００の概略構成図である。
【００４９】
図５に示すように、第２実施形態の凹部５０は、吸気下流側に向けて螺旋状に延びる。本実施形態でいう「螺旋状」とは、吸気管１０の軸回りに延びながら軸方向に延びる形状を意味する。すなわち、第１実施形態の凹部３０（図２を参照）が、管軸Ｃと直交する軸回りに延びるのに対し、第２実施形態の凹部５０は、ＥＧＲガス入口３１の位置から開始位置Ｐに向かって、吸気管１０の軸回りに延びながら吸気下流側にも延びる。なお、その他の部分は第１実施形態と同じなので、共通する構成要素については、それらの詳細な説明を省略する。
【００５０】
本実施形態に係る吸気装置２００によれば、ＥＧＲガスを螺旋状の凹部５０に沿って旋回させながら吸気下流側にスムーズに送ることができる。すなわち、ＥＧＲガスに吸気下流側に向かう速度成分を与えつつ、ＥＧＲガスを吸気管１０内に還流させることができる。
【００５１】
そのため、吸気の圧力のみでＥＧＲガスを吸気下流側に送る第１実施形態と比較して、ＥＧＲガスの吸気上流側への逆流を効果的に抑制できる。その結果、第１実施形態よりも確実に異物Ｄの吸気上流側への逆流を抑制できる。
【００５２】
（第３実施形態）
図６は、第３実施形態に係る吸気装置３００の概略構成図である。また、図７は、図６に示した吸気装置３００のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図であり、図８は、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図である。なお、網掛け矢印Ｅは、ブローバイガスの流れを示すものとする。
【００５３】
図６〜図８に示すように、吸気装置３００は、凹部６０に接続されたＰＣＶ管７０を備える。なお、その他の部分は第１実施形態と同じなので、共通する構成要素については、それらの詳細な説明を省略する。
【００５４】
ＰＣＶ管７０は、エンジン本体２の下部に形成されたクランクケース（不図示）から、ブローバイガスを吸気管１０に還流させるブローバイガス通路の一部を構成する。
【００５５】
本実施形態の凹部６０は、第１実施形態の凹部３０に対して、ＰＣＶ管７０の出口７１が接続されるブローバイガス入口６１を追加したものである。
【００５６】
具体的には、ブローバイガス入口６１は、第１実施形態で述べたＥＧＲガスの旋回方向（右回り方向）において、ＥＧＲガス入口３１付近、具体的には、その直下流の凹部６０内にブローバイガスを導入するように設けられる。
【００５７】
より詳しくは、凹部６０は、吸気管１０の下端部の開始位置ＰからＥＧＲガス入口３１の位置にかけてスクロール状に拡径して形成される。また、凹部６０は、仮想線Ｆで示すように、ＥＧＲガス入口３１の手前の位置にて、スクロール状に更に拡径されたブローバイガス導入部６２を有する。ブローバイガス入口６１は、ブローバイガス導入部６２のスクロール端に形成される。なお、図示しないが、凹部６０は、第２実施形態の凹部５０のように、吸気下流側に向けて螺旋状に延びても良い。
【００５８】
ＰＣＶ管７０の下流側端部７２は、ＥＧＲ管４０の下流側端部４４と並列するように配置される。
【００５９】
本実施形態に係る吸気装置３００によれば、ＰＣＶ管７０からブローバイガス導入部６２に導入されたブローバイガスが、凹部６０内を軸回りに旋回しつつ、吸気管１０内に入り、吸気下流側に送られる。また、ブローバイガスの旋回で生じる遠心力によって、ブローバイガスに含まれるオイルＯが径方向外側に付勢されることで、凹部６０の内壁部にオイルＯが付着される。その結果、この付着したオイルＯに異物Ｄを吸着させることが可能になり、第１実施形態及び第２実施形態よりも確実に異物Ｄを捕集できる。
【００６０】
また、オイルＯに吸着された異物Ｄは、吸気上流側から凹部６０内に流入させた吸気によって、オイルＯと共に凹部６０内から吸気下流側に送り出すことができる。
【００６１】
他方、上述した各実施形態は、以下のように変形することができる。
【００６２】
（変形例）
図９は、第１実施形態の変形例に係る吸気装置４００の概略構成図であり、図１０は、図９に示した変形例の拡大断面図である。
【００６３】
図９に示すように、吸気装置４００は、吸気管１０に接続されたＰＣＶ管８０を備えても良い。
【００６４】
本変形例のＰＣＶ管８０は、凹部３０とエアクリーナ６との間に位置する吸気管１０に接続され、ブローバイガスを吸気管１０に還流させるブローバイガス通路の一部を構成する。なお、図示しないが、本変形例の凹部３０の代わりに、図５に示した第２実施形態の凹部５０を用いても良い。
【００６５】
本変形例によれば、図１０に示すように、凹部３０付近を流れるブローバイガスＥが、吸気と共に上流側から凹部３０内に流入する。そのため、遠心力によって径方向外側にオイルＯを付勢させる第３実施形態（図７を参照）ほどではないが、凹部３０の内壁部にオイルＯを付着させることができる。その結果、第３実施形態に近い捕集効果を得ることができる。
【００６６】
また、本変形例によれば、第３実施形態のように、凹部６０にブローバイガス導入部６２を形成する必要がなくなるので、凹部３０の成形が容易になる。これにより、生産コストを抑えることができる。
【００６７】
なお、本開示は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して実施することが可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１  内燃機関
１０  吸気管
２０  エアフローセンサ
２１  ケース
２２  ホットワイヤ
３０，５０，６０  凹部
３１  ＥＧＲガス入口
４０  ＥＧＲ管（ＥＧＲ通路）
７０，８０  ＰＣＶ管（ブローバイガス通路）
１００  吸気装置
Ｄ  異物
【図１】
2019132261.tif 000003
【図２】
2019132261.tif 000004
【図３】
2019132261.tif 000005
【図４】
2019132261.tif 000006
【図５】
2019132261.tif 000007
【図６】
2019132261.tif 000008
【図７】
2019132261.tif 000009
【図８】
2019132261.tif 000010
【図９】
2019132261.tif 000011
【図１０】
2019132261.tif 000012