(57)【要約】【課題】吸気連通路を介してエゼクターを通過する吸気の流速が高すぎるクランク軸の高回転運転領域においては、ブローバイガスに対するエゼクターの吸引力も大きくなり過ぎてしまう。【解決手段】一端が過給機３０のコンプレッサー３０ａよりも下流側の吸気通路２６ａに連通すると共に他端が過給機３０のコンプレッサー３０ａよりも上流側の吸気通路２６ａに連通する吸気連通路３６と、この吸気連通路３６に配されてブローバイガスを導くための負圧発生部３８ａが形成されたエゼクター３８とを具えた本発明による内燃機関は、吸気連通路３６の一端が連通する吸気通路２６ａの連通部分Ｃの直近を流れる吸気の流れ方向と、吸気連通路３６の一端側に流入する吸気の流れ方向とのなす角θが鋭角となるように、吸気連通路３６の一端側が吸気通路２６ａに対し傾斜状態で配されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が過給機のコンプレッサーよりも下流側の吸気通路に連通すると共に他端が前記過給機のコンプレッサーよりも上流側の前記吸気通路に連通する吸気連通路と、
この吸気連通路に配されて内燃機関からのブローバイガスを導くための負圧発生部が形成されたエゼクターと
を具え、前記吸気連通路の一端が連通する前記吸気通路の連通部分の直近を流れる吸気の流れ方向と、前記吸気連通路の一端側に流入する吸気の流れ方向とのなす角が鋭角となるように、前記吸気連通路の一端側が前記吸気通路に対し傾斜状態で配されていることを特徴とする内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃焼室からクランクケース内に吹き抜けるブローバイガスを吸気系に送り戻すためのブローバイガス還元装置が組み込まれた内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
ブローバイガス還元装置は、内燃機関の燃焼室からシリンダーとピストンとの隙間を通ってクランク室に吹き抜ける未燃混合気、つまりブローバイガスがそのまま大気中に排出されないように、これを吸気系に送り戻すためのものである。このブローバイガス還元装置を搭載した過給機付き内燃機関において、ブローバイガスをさらに速やかに吸気通路へと還元させるための技術が特許文献１などで提案されている。より具体的には、過給機のコンプレッサーよりも下流側の吸気通路と上流側の吸気通路とに吸気連通路の両端を連通させ、内燃機関からのブローバイガスを導くための負圧発生部が形成されたエゼクターをこの吸気連通路に配している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２２１４８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された従来の内燃機関においては、過給機のコンプレッサーとエゼクターとを組み合わせることにより、ブローバイガスを迅速かつ効率よく吸気通路へと還流させることができる。その反面、吸気連通路を介してエゼクターを通過する吸気の流速が高すぎる内燃機関の運転領域においては、ブローバイガスに対するエゼクターの吸引力が大きくなり過ぎてしまうおそれがあった。
【０００５】
（発明の目的）
本発明の目的は、吸気連通路を介してエゼクターを通過する吸気の流速が高すぎる内燃機関の運転領域であっても、ブローバイガスに対するエゼクターの吸引力が大きくなり過ぎないように配慮した過給機付き内燃機関を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による内燃機関は、一端が過給機のコンプレッサーよりも下流側の吸気通路に連通すると共に他端が前記過給機のコンプレッサーよりも上流側の前記吸気通路に連通する吸気連通路と、この吸気連通路に配されて内燃機関からのブローバイガスを導くための負圧発生部が形成されたエゼクターとを具え、前記吸気連通路の一端が連通する前記吸気通路の連通部分の直近を流れる吸気の流れ方向と、前記吸気連通路の一端側に流入する吸気の流れ方向とのなす角が鋭角となるように、前記吸気連通路の一端側が前記吸気通路に対し傾斜状態で配されていることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明においては、吸気通路の連通部分を通過する吸気の流れ方向と、この吸気通路の連通部分から吸気連通路の一端側へと流れ込む吸気の流れ方向とが逆向きとなる。このため、吸気通路の連通部分を通過する吸気の流速が高くなるほど、吸気連通路へと流れ込む吸気流量が少なくなる傾向を持つ。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の内燃機関によると、吸気通路の連通部分を通過する吸気の流速が高いほど、吸気連通路へと流れ込む吸気流量を少なくすることができる。この結果、吸気連通路を介してエゼクターを通過する吸気の流速が高すぎる内燃機関の運転領域であっても、ブローバイガスに対するエゼクターの吸引力を大きくならないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ブローバイガス還元装置が組み込まれた本発明による火花点火方式の過給機付き内燃機関の一実施形態の概略構造を表す概念図である。
【図２】図１に示した実施形態における吸気通路の連通部分の他の実施形態の構造を表す拡大断面図である。
【図３】図１に示した実施形態における吸気通路の連通部分のさらに他の実施形態の構造を表す拡大断面図である。
【図４】吸気通路の連通部分の別な構造を表す拡大断面図である。
【図５】吸気通路の連通部分の別な他の構造を表す拡大断面図である。
【図６】吸気通路の連通部分のさらに別な構造を表す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明による内燃機関を火花点火方式の多気筒内燃機関に応用した実施形態について、その概念を模式的に表す図１を参照しながら詳細に説明する。しかしながら、本発明はこのような実施形態に限らず、軽油を燃料噴射弁から圧縮状態にある燃焼室内に直接噴射することにより、自然着火させる圧縮点火方式の内燃機関に対してもそのまま適用させることができる。
【００１１】
本実施形態における内燃機関、すなわちエンジン１０は、オイルパン１１と、クランクケース１２と、シリンダーブロック１３と、シリンダーヘッド１４と、シリンダーヘッドカバー１５とで主要部が構成されている。エンジンオイル１６を溜めるオイルパン１１は、クランク軸１７を収容するクランクケース１２の一端部に取り付けられ、このクランクケース１２の他端部にはピストン１８を収容するシリンダーブロック１３の一端側が連結されている。これらオイルパン１１と、クランクケース１２と、シリンダーブロック１３と、ピストン１８とでクランク室１９が画成され、これはピストン１８の往復運動に伴って容積が周期的に可変となる。シリンダーブロック１３の他端側には、動弁機構２０を組み込んだシリンダーヘッド１４の一端側が連結されている。これらシリンダーブロック１３とシリンダーヘッド１４とピストン１８とで燃焼室２１が画成され、これもピストン１８の往復運動に伴って容積が周期的に可変となる。さらにシリンダーヘッド１４の他端側にはシリンダーヘッドカバー１５が仕切り部材２２を介して取り付けられ、この仕切り部材２２によってシリンダーヘッドカバー１５の他端側にカム室２３が画成される。
【００１２】
このエンジン１０は、ガソリンやアルコールまたはこれらの混合物あるいは液化天然ガスなどの燃料を燃料噴射弁２４から吸気ポート１３ａ内に噴射し、点火プラグ２５によって着火させる火花点火方式の多気筒内燃機関である。しかしながら、本発明の特性上、単気筒の内燃機関であってもかまわない。また、このポート噴射形式の燃料噴射弁２４に代え、燃料を燃焼室２１内に直接噴射する直噴形式のものを採用することも可能である。
【００１３】
シリンダーヘッド１４には、燃焼室２１にそれぞれ臨む吸気ポート１３ａおよび排気ポート１３ｂが形成されている。このシリンダーヘッド１４には、吸気ポート１３ａを開閉する吸気弁２０ａおよび排気ポート１３ｂを開閉する排気弁２０ｂならびにこれら吸気弁２０ａおよび排気弁２０ｂを駆動するカム２０ｃなどを含む先の動弁機構２０も組み込まれている。また、燃料噴射弁２４や、燃焼室２１内の混合気を着火させる点火プラグ２５などもこのシリンダーヘッド１４に組み付けられている。
【００１４】
吸気ポート１３ａに連通するようにシリンダーヘッド１４に連結されて吸気ポート１３ａと共に吸気通路２６ａを画成する吸気管２６には、スロットル弁２７が組み込まれている。本実施形態におけるスロットル弁２７は、運転者によって操作される図示しないアクセルペダルの踏み込み量に基づき、スロットルアクチュエーター２８を介して吸気通路２６ａの開度を電気的に調整するものである。しかしながら、アクセルペダルとスロットル弁２７とを機械的に連結したものであってもよく、この場合にはスロットルアクチュエーター２８などが不要となる。
【００１５】
排気ポート１３ｂに連通するようにシリンダーヘッド１４に連結される排気管２９は、排気ポート１３ｂと共に排気通路２９ａを画成する。本実施形態におけるエンジン１０には、排気タービン式過給機（以下、単に過給機と記述する）３０が組み付けられている。この過給機３０は、排気通路２９ａを流れる排気の運動エネルギーを利用して燃焼室２１への過給を行い、吸気密度を高め、吸気流量を増加させるためのものである。過給機３０は、吸気タービン、すなわちコンプレッサー３０ａとこのコンプレッサー３０ａと一体に回転する排気タービン３０ｂとで主要部が構成される。コンプレッサー３０ａはスロットル弁２７よりも上流側の吸気管２６に組み込まれ、排気タービン３０ｂは排気管２９に組み込まれている。
【００１６】
なお、高温の排気にさらされる排気タービン３０ｂ側からの伝熱によりコンプレッサー３０ａを介して加熱される吸気温度を低下させるため、コンプレッサー３０ａよりも下流側の吸気通路２６ａにはインタークーラー３０ｃが組み込まれている。
【００１７】
シリンダーブロック１３に収容されたピストン１８は、クランクケース１２に取り付けられたクランク軸１７に連接棒３１を介して連結され、ピストン１８の往復運動がクランク軸１７の回転運動に変換される。つまり、吸気管２６から燃焼室２１内に供給される吸気は、燃料噴射弁２４から吸気ポート１３ａ内に噴射される燃料と混合気を形成し、点火プラグ２５の火花により着火して燃焼し、これによりピストン１８を往復運動させる。
【００１８】
このようなエンジン１０に付設される本実施形態におけるブローバイガス還元装置３２は、ブローバイガス回収通路３２ａと、油分離器３２ｂと、ブローバイガス第１還元部３３と、ブローバイガス第２還元部３４と、換気通路３５とを具えている。
【００１９】
ブローバイガス回収通路３２ａは、ブローバイガスをエンジン１０のクランク室１９から油分離器３２ｂへと導くためのものである。このため、ブローバイガス回収通路３２ａは、クランク室１９とシリンダーヘッドカバー１５内に画成される油分離器３２ｂとに連通するように、シリンダーブロック１３とシリンダーヘッド１４とに跨がって形成されている。
【００２０】
ブローバイガスに含まれる油を捕捉する図示しないフィルターが組み込まれた油分離器３２ｂは、仕切り部材２２によりシリンダーヘッドカバー１５内に画成されている。仕切り部材２２には、ブローバイガス回収通路３２ａと油分離器３２ｂとを連通させるための入口ポート２２ａが形成されている。油分離器３２ｂのフィルターによって捕捉されたエンジンオイル１６などは、仕切り部材２２に形成された油回収ポート２２ｂからエンジン１０のカム室２３へと戻される。油回収ポート２２ｂには、カム室２３を正圧に維持するための図示しない逆止め弁が組み込まれ、油分離器３２ｂ内が負圧になった場合でもカム室２３が負圧にならないように配慮されている。
【００２１】
ブローバイガス第１還元部３３は、シリンダーヘッドカバー１５に形成された第１の出口ポート１５ａと、ブローバイガス第１戻し配管３３ａと、ＰＣＶ(Positive Crankcase Ventilation)弁３３ｂとを有する。第１の出口ポート１５ａは、油分離器３２ｂとブローバイガス第１戻し配管３３ａとを連通するようにシリンダーヘッドカバー１５に形成されている。ブローバイガス第１戻し配管３３ａは、その一端側が第１の出口ポート１５ａに連通すると共に他端側がスロットル弁２７よりも下流側の吸気通路２６ａに連通する。ブローバイガス第１戻し配管３３ａに組み込まれたＰＣＶ弁３３ｂは周知の逆止め弁の一種であり、スロットル弁２７よりも下流側の吸気通路２６ａの負圧により開弁して油分離器３２ｂおよびブローバイガス回収通路３２ａを負圧状態に維持する。これにより、ブローバイガスをエンジン１０のクランク室１９からブローバイガス回収通路３２ａを介して油分離器３２ｂへと吸い込ませることができる。
【００２２】
ブローバイガス第２還元部３４は、両端が過給機３０のコンプレッサー３０ａと並列に吸気通路２６ａに連通する吸気連通路３６と、可変絞り弁３７と、第２の出口ポート１５ｂと、エゼクター３８とを具えている。
【００２３】
吸気連通路３６は、エゼクター３８の入口側に接続する吸気導入管３６ａと、エゼクター３８の出口側に接続するブローバイガス第２戻し配管３６ｂとで画成される。より詳細には、吸気導入管３６ａの一端が過給機３０のコンプレッサー３０ａとインタークーラー３０ｃとの間の吸気通路２６ａに連通すると共にその他端がエゼクター３８の入口側に接続している。また、一端がエゼクター３８の出口側に接続するブローバイガス第２戻し配管３６ｂの他端は、過給機３０のコンプレッサー３０ａよりも上流側の吸気通路２６ａに連通している。
【００２４】
過給機３０のコンプレッサー３０ａの過給効果により、吸気の一部が吸気導入管３６ａからエゼクター３８を通ってブローバイガス第２戻し配管３６ｂへと流れると、エゼクター３０内の負圧発生部３８ａが減圧状態となる。これに伴い、油分離器３２ｂが負圧となってブローバイガスがクランク室１９からブローバイガス回収通路３２ａを通って油分離器３２ｂへと吸引される。
【００２５】
可変絞り弁３７は、吸気導入管３６ａにて画成される吸気連通路３６を流れる吸気の流量が所定値よりも大きい場合、この吸気連通路３６の開度をある程度絞る機能を有する。この可変絞り弁３７の開度の変更に関しては、吸気連通路３６を流れる吸気のパイロット圧を利用するか、あるいは電気的に制御することが可能である。
【００２６】
ブローバイガスを導くための負圧発生部３８ａが内部に形成されたエゼクター３８は、シリンダーヘッドカバー１５に取り付けられ、その負圧発生部３８ａがシリンダーヘッドカバー１５に形成された第２の出口ポート１５ｂを介して油分離器３２ｂに連通している。
【００２７】
従って、燃焼室２１からクランク室１９に吹き抜けるブローバイガスは、一方においてブローバイガス回収通路３２ａから油分離器３２ｂを通ってブローバイガス第１戻し配管３３ａにより吸気通路２６ａへと流れ、再度燃焼室２１へと導かれる。また、他方において油分離器３２ｂからエゼクター３８を通ってブローバイガス第２戻し配管３６ｂにて画成される吸気連通路３６により、過給機３０のコンプレッサー３０ａよりも上流側の吸気通路２６ａへと導かれる。
【００２８】
本実施形態では、吸気連通路３６の一端側、すなわち吸気導入管３６ａが吸気通路２６ａに対し傾斜状態で配されている。より詳細には、吸気連通路３６の一端が連通する吸気通路２６ａの連通部分Ｃの直近を流れる吸気の流れ方向と、吸気連通路３６（吸気導入管３６ａ）の一端側に流入する吸気の流れ方向とのなす角θが鋭角に設定されている。このように吸気通路２６ａに対する吸気連通路３６の接続角度を設定したことにより、吸気通路２６ａの連通部分Ｃを通過する吸気の流速が高まるほど、吸気導入管３６ａにて画成される吸気連通路３６へと流れ込む吸気流量が少なくなる傾向を持たせることができる。この結果、吸気連通路３６を介してエゼクター３８を通過する吸気の流速が高すぎるエンジン１０の運転領域であっても、ブローバイガスに対するエゼクター３８の吸引力が余り大きくならないようにすることができる。前述の可変絞り弁３７もこれと同じ機能を有しているので、必要に応じて可変絞り弁３７を省略することも可能である。しかしながら、本実施形態のように可変絞り弁３７を併用することによって、さらに大きな効果、つまり過給機３０によるブローバイガスの過大な吸引を緩和させることが可能となる。
【００２９】
過給機３０のコンプレッサー３０ａによる過給にかかわらず、吸気を吸気導入管３６ａ側へ流入させにくくするため、本発明の他の一実施例における先の連通部分Ｃの断面構造を抽出拡大した図２および図３に示すような構成を採用することも可能である。
【００３０】
図２においては、吸気導入管３６ａの一端には、開口部分が吸気通路２６ａの下流側を向くように、吸気通路２６ａに突出する邪魔板部３９が形成されている。この邪魔板部３９の突出量や形状などは、吸気通路２６ａの連通部分Ｃの直近を流れる吸気の流れ方向と、吸気連通路３６の一端側に流入する吸気の流れ方向とのなす角θと併せ、エンジン１０の特性などに応じて適宜変更し得る。
【００３１】
また、図３においては、吸気管２６と吸気導入管３６との連通部分Ｃよりも下流側の吸気通路２６ａの通路断面積をその上流側よりも増大させ、吸気導入管３６ａの一端である開口端が吸気通路２６ａの下流側を向くように設定している。吸気導入管３６との連通部分Ｃを境として吸気管２６の上流側および下流側の寸法形状、すなわち吸気通路２６ａの通路断面積は、エンジン１０の特性などに応じて適宜選択し得る。
【００３２】
ブローバイガスが導かれる吸気連通路３６の他端よりも上流側の吸気通路２６ａから清浄な空気をクランク室１９へと導くための換気通路３５は、連通路３５ａと、チャンバー３５ｂと、空気導入配管３５ｃとで画成されている。連通路３５ａは、クランク室１９とカム室２３とを連通するように、シリンダーヘッド１４とシリンダーブロック１３とに跨がって形成されている。仕切り部材２２によってシリンダーヘッドカバー１５内に画成されるチャンバー３５ｂは、仕切り部材２２に形成された連通口２２ｃを介してカム室２３に連通する。空気導入配管３５ｃは、吸気管２６とブローバイガス第２戻し配管３６ｂとの接続部分よりも上流側の吸気通路２６とチャンバー３５ｂとに連通する。
【００３３】
従って、清浄な空気は、空気導入配管３５ｃからチャンバー３５ｂおよびカム室２３に導かれ、さらに連通路３５ａを通ってクランク室１９へと送り込まれることとなる。
【００３４】
なお、本発明とは直接関係がないけれども、エンジン１０の特性などに応じて吸気通路２６ａの連通部分Ｃの直近を流れる吸気の流れ方向と吸気連通路３６の一端側に流入する吸気の流れ方向とのなす角θを鋭角以外に自由に変更することが可能である。例えば、先の連通部分Ｃの断面構造を抽出拡大した図４〜図６に示すように、吸気通路２６ａの連通部分Ｃの直近を流れる吸気の流れ方向と吸気連通路３６の一端側に流入する吸気の流れ方向とのなす角θを鈍角に変更することも可能である。図４〜図６に示す構成は、先の実施形態における図１〜図３に示す構成をそれぞれ逆向きに設定したものである。これにより、過給に伴う吸気のエゼクター効果を最大限に発揮させることも可能となる。
【００３５】
本発明は、その特許請求の範囲に記載された事項のみから解釈されるべきものであり、上述した実施形態においても、本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が記載した事項以外に可能である。つまり、上述した実施形態におけるすべての事項は、本発明を限定するためのものではなく、本発明とは直接的に関係のないあらゆる構成を含め、その用途や目的などに応じて任意に変更し得るものである。
【符号の説明】
【００３６】
１０  エンジン
２２  仕切り部材
２２ａ  入口ポート
２２ｂ  油回収ポート
２２ｃ  連通口
２６  吸気管
２６ａ  吸気通路
３０  過給機（排気タービン式過給機）
３０ａ  コンプレッサー
３０ｂ  排気タービン
３２  ブローバイガス還元装置
３２ａ  ブローバイガス回収通路
３２ｂ  油分離器
３３  ブローバイガス第１還元部
３３ａ  ブローバイガス第１戻し配管
３３ｂ  ＰＣＶ弁
３４  ブローバイガス第２還元部
３６  吸気連通路
３６ａ  吸気導入管
３６ｂ  ブローバイガス第２戻し配管
３８  エゼクター
３８ａ  負圧発生部
３９  邪魔板部
Ｃ  吸気通路と吸気連通路との連通部分
θ  連通部分を流れる吸気の流れ方向と吸気連通路の一端側に流入する吸気の流れ方向とのなす角
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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