(57)【要約】【課題】油分を可能な限り分離させた状態の凝縮水を蒸発させることのできる吸気通路の凝縮水処理装置を提供する。【解決手段】凝縮水処理装置は、吸気通路１０の壁面に設けられて凝縮水を溜める液溜まり部２０と、表面に吸水撥油材５０ａを備えており液溜まり部２０から吸気通路１０内に延びるフィン５０とを備える。このフィン５０は、吸気通路１０内を回転可能に設けられている。【選択図】図１
2015092065.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気通路の壁面に設けられて凝縮水を溜める液溜まり部と、
表面に吸水性素材を備えており前記液溜まり部から吸気通路内に延びる吸水部材と、を備える
ことを特徴とする吸気通路の凝縮水処理装置。
【請求項２】
前記吸水部材は、前記吸気通路内を回転可能に設けられている
請求項１に記載の吸気通路の凝縮水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気通路に設けられる凝縮水処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の吸気通路内には、ブローバイガスやＥＧＲガスに含まれる水蒸気が液化した凝縮水が付着する。こうした凝縮水は、吸気系を構成する部材の腐食を招く。また、そうした液状の凝縮水が吸気とともに大量にシリンダ内に吸い込まれると、ウォーターハンマが起きて機関内が損傷するおそれもある。
【０００３】
そこで、従来、吸気通路の凝縮水を処理する装置が種々提案されている。
例えば、特許文献１に記載の装置では、下方に凹曲した部位を吸気通路に設け、この凹曲部位に凝縮水を導くようにしている。また、ＥＧＲガスの流れるＥＧＲ通路が凹曲部位の底部に接続されており、その凹曲部位の底部を高温のＥＧＲガスで加熱することにより、凹曲部位に導かれた凝縮水を蒸発処理するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１７７６４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ブローバイガスやＥＧＲガスにはオイルなどの油分も含まれており、そうしたオイルが凝縮水に混ざった状態でシリンダ内に吸い込まれると種々の不都合が生じるおそれがある。そのため、凝縮水を蒸発処理するに際しては、できる限り凝縮水から油分を分離させることが望ましい。
【０００６】
本発明は、こうした実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、油分が可能な限り分離された状態の凝縮水を蒸発させることのできる吸気通路の凝縮水処理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】
上記課題を解決する吸気通路の凝縮水処理装置は、吸気通路の壁面に設けられて凝縮水を溜める液溜まり部を備えている。そして、表面に吸水性素材を備えており液溜まり部から吸気通路内に延びる吸水部材を備えるようにしている。
【０００８】
同構成によれば、液溜まり部に溜まった凝縮水が吸水部材の吸水性素材に吸い上げられる。ここで、凝縮水が吸水性素材に吸い上げられるときには、凝縮水から油分が分離されるため、油分を可能な限り分離させた状態の凝縮水が、吸水部材の吸水性素材に吸い上げられる。この吸水性素材に吸水された凝縮水は、吸水部材の表面を伝わりながら吸気通路内に移動し、吸水部材の表面から気化して水蒸気になる。このように同構成では、液溜まり部に溜まった凝縮水を吸水性素材で吸い上げてから蒸発させるようにしているため、油分が可能な限り分離された状態の凝縮水を蒸発させることができるようになる。
【０００９】
上記凝縮水処理装置において、吸水部材は、吸気通路内を回転可能に設けることが好ましい。
同構成によれば、吸水部材が吸気通路内を回転するため、そうした吸水部材を吸気通路内に固定した状態で設ける場合と比べて、吸水部材の設置による吸気圧損の増大を抑えることができる。また、吸水部材が回転すると、吸水部材において吸気上流から流れてくる吸気との接触部位が変化するため、吸水部材の表面に吸水された凝縮水全体の蒸発を促すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態における吸気通路の凝縮水処理装置について、これが適用される吸気通路の構造を示す断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図。
【図３】同実施形態の変形例における凝縮水処理装置について、これが適用される吸気通路の構造を示す断面図。
【図４】図３のＢ−Ｂ断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、吸気通路の凝縮水処理装置を具体化した一実施形態について、図１及び図２を参照して説明する。
図１に、内燃機関の吸気通路１０に設けられた凝縮水処理装置を示す。
【００１２】
この図１に示すように、凝縮水処理装置は、凝縮水Ｇを溜める液溜まり部２０や、表面に吸水性素材を備えた吸水部材としてのフィン５０や、液溜まり部２０の底部２１に接続されたオイルドレン通路３０等で構成されている。
【００１３】
液溜まり部２０は、吸気を冷却するインタークーラと吸気を内燃機関の各気筒に分配するインテークマニホールドとの間であって重力方向下方に突出して湾曲した吸気通路１０の壁面に設けられている。液溜まり部２０は、吸気通路１０の壁面から膨出した形状をなしており、その内部空間は、吸気通路１０の壁面を伝って流れ込んできた凝縮水Ｇを溜める貯留部になっている。
【００１４】
液溜まり部２０の底部２１には、液溜まり部２０の内部空間に連通する孔２２が設けられている。この孔２２には、オイルパンに繋がるオイルドレン通路３０が接続されている。オイルドレン通路３０の途中には、同オイルドレン通路３０を開閉する電磁弁４０が設けられている。
【００１５】
フィン５０は、液溜まり部２０の底部２１から円管状に形成された吸気通路１０内の径方向に延びる棒状の部材であって、フィン５０の一方の端部は、液溜まり部２０の底部２１の内壁近傍にまで延びており、同一方の端部には、底部２１によって回転支持されて同底部２１から脱着可能な第１軸５１が設けられている。フィン５０の他方の端部は、底部２１に対向する吸気通路１０の内壁近傍にまで延びており、同他方の端部には、キャップ６０によって回転支持されて同キャップから脱着可能な第２軸５２が設けられている。なお、第２軸５２は、第１軸５１と同軸上に設けられている。つまり、第１軸５１や第２軸５２の回転軸は、フィン５０の回転軸と一致する。また、フィン５０の回転軸は、吸気通路１０内を流れる吸気の流れ方向に対して交差しており、吸気の流勢によってフィン５０は回転する。
【００１６】
キャップ６０は、吸気通路１０の壁面に設けられた孔１０ａに嵌合されており、また吸気通路１０に対して脱着可能にされている。
吸気通路１０の孔１０ａの大きさは、フィン５０の回転軸に直交する当該フィン５０の断面の大きさよりも大きくされている。これにより、吸気通路１０からキャップ６０を外すと、フィン５０を交換することができる。
【００１７】
図２に示すように、フィン５０の表面全体には、吸水性素材としての吸水撥油材５０ａ（水分を吸収する一方で油分をはじく素材）が貼り付けられている。なお、こうした吸水性素材は、貼り付けだけではなく、塗布したり、フィン５０の構成素材に含ませたりしてもよい。
【００１８】
また、同図２に示すように、フィン５０の回転軸に直交する当該フィン５０の断面形状は、流線形状、本実施形態では楕円形状をなしている。このようにフィン５０の断面形状が流線形状になっているため、その断面形状の長手方向（本実施形態では楕円の長径方向）が吸気の流れ方向と平行になったときのフィン５０の圧損が低減される。
【００１９】
次に、本実施形態の作用を説明する。
液溜まり部２０に溜まった凝縮水Ｇは、フィン５０に設けられた吸水撥油材５０ａに吸い上げられる。ここで、凝縮水Ｇが吸水撥油材５０ａに吸い上げられるときには、凝縮水Ｇから油分が分離されるため、油分を可能な限り分離させた状態の凝縮水Ｇが、フィン５０の吸水撥油材５０ａに吸い上げられる。この吸水撥油材５０ａに吸水された凝縮水Ｇは、フィン５０の表面を伝わりながら吸気通路１０内に移動し、フィン５０の表面から気化して水蒸気になる。
【００２０】
このようにして液溜まり部２０に溜まった凝縮水Ｇが蒸発処理されるため、こうした凝縮水は、凝縮水による吸気系部材の腐食が抑えられる。また、液状の凝縮水が吸気とともに大量にシリンダ内に吸い込まれるといった状態が起きにくくなるため、ウォーターハンマによる機関の損傷や、凝縮水の吸入による混合気の失火などが抑えられる。
【００２１】
また、液溜まり部２０に溜まった凝縮水Ｇを吸水撥油材５０ａで吸い上げてから蒸発させるようにしているため、油分が可能な限り分離された状態の凝縮水Ｇが、フィン５０の表面から蒸発するようになる。従って、ブローバイガスやＥＧＲガスに含まれるオイルが凝縮水に含まれた状態で、吸気とともにシリンダ内に吸い込まれるという不都合の発生が抑えられる。そのため、シリンダ内に付着したオイルに起因するプレイグニッションの発生を抑えることができる。また、シリンダ内にオイルを吸い込むことよる内燃機関の空燃比ずれに起因した排気浄化性能の悪化も抑えることができる。
【００２２】
また、フィン５０は、吸気通路１０内を回転可能に設けられている。そのため、フィン５０の姿勢を、吸入空気量の変化による吸気流れの変化に追従させることができる。従って、フィン５０を吸気通路１０内に固定した状態で設ける場合と比べて、フィン５０の設置による吸気圧損の増大が抑えられる。
【００２３】
また、フィン５０が回転すると、フィン５０において吸気上流から流れてくる吸気との接触部位が変化するため、フィン５０の表面に吸水された凝縮水全体の蒸発が促進される。
【００２４】
また、凝縮水Ｇから分離されることにより液溜まり部２０に残った油分は、電磁弁４０を開弁させることにより、オイルドレン通路３０を介してオイルパンに回収される。そのため、凝縮水から分離された油分が液溜まり部２０から溢れることを抑えることができる。
【００２５】
ここで、ブローバイガスやＥＧＲガスに含まれるオイルに対して凝縮水が混入すると、オイルは白濁化して劣化する。こうした劣化オイルがオイルドレン通路３０を介してオイルパンに戻されると、オイルパンに貯留されたオイルも劣化してしまうおそれがある。この点、本実施形態では、液溜まり部２０に残っている油分は、凝縮水Ｇから分離されたオイルであり、水分があまり含まれていないため、上述したようなオイル劣化が起きにくい。従って、液溜まり部２０に残った油分をオイルパンに戻すようにしても、オイルパンに貯留されたオイルの劣化は起きにくい。
【００２６】
以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）液溜まり部２０に溜まった凝縮水Ｇを、フィン５０に設けた吸水撥油材５０ａで吸い上げてから蒸発させるようにしているため、油分が可能な限り分離された状態の凝縮水を蒸発させることができる。
【００２７】
（２）フィン５０を回転可能に設けているため、吸気通路１０へのフィン５０の設置による吸気圧損の増大を抑えることができる。また、フィン５０の表面に吸水された凝縮水全体の蒸発を促すこともできる。
【００２８】
（３）液溜まり部２０にオイルドレン通路３０を繋ぐようにしているため、凝縮水から分離された油分が、液溜まり部２０から溢れたりすることを抑えることができる。
（４）凝縮水から分離された油分をオイルパンに戻すようにしているため、オイルパンに貯留されたオイルの劣化を抑えることができる。
【００２９】
（５）脱着可能なキャップ６０でフィン５０の第２軸５２を回転支持するようにしており、吸気通路１０からキャップ６０を外すと、フィン５０を交換することができる。従って、フィン５０の吸水性能が低下した場合、新しいフィン５０に交換することで、凝縮水から油分を分離する機能を回復させることができる。
【００３０】
なお、上記実施形態は以下のように変更して実施することもできる。
・上記実施形態とは異なる構成を有した凝縮水処理装置で、凝縮水から油分を分離させるようにしてもよい。そうした一例を図３及び図４に示す。
【００３１】
図３に示すように、この凝縮水処理装置は、凝縮水から分離されたオイルＤを溜める液溜まり部７０や、吸水性素材として吸気通路１０の内壁に貼り付けられた吸水撥油材８０や、液溜まり部７０の底部に接続されたオイルドレン通路３０等で構成されている。
【００３２】
液溜まり部７０は、吸気を冷却するインタークーラと吸気を内燃機関の各気筒に分配するインテークマニホールドとの間であって重力方向下方に湾曲した吸気通路１０の壁面に設けられている。液溜まり部７０は、吸気通路１０の壁面から膨出した形状をなしており、その内部空間は、吸水撥油材８０で吸水しきれなかった凝縮水や、吸水撥油材８０によって凝縮水から分離されたオイルＤを溜める貯留部になっている。
【００３３】
液溜まり部７０の底部には、液溜まり部７０の内部空間に連通する孔７１が設けられている。この孔７１には、オイルパンに繋がるオイルドレン通路３０が接続されている。オイルドレン通路３０の途中には、同オイルドレン通路３０を開閉する電磁弁４０が設けられている。また、液溜まり部７０が設けられている吸気通路１０には、吸気通路１０内と液溜まり部７０の内部空間とを連通する連通孔１１が設けられている。
【００３４】
図３及び図４に示すように、吸気通路１０において液溜まり部７０が設けられた区間を含む同吸気通路１０の内壁には、その周方向全体に渡って上記吸水撥油材８０が貼り付けられている。なお、こうした吸水性素材は、貼り付けだけではなく、塗布したり、吸気通路１０の構成素材に含ませたりしてもよい。また、吸気通路１０の内壁において、その周方向の一部に吸水撥油材８０を貼り付けてもよい。  
【００３５】
こうした変形例では、吸気通路１０内を流れてきた凝縮水の水分は、吸水撥油材８０に吸水される。吸水撥油材８０に吸水された水分は、その後蒸発し、水蒸気としてシリンダ内に吸い込まれる。
【００３６】
一方、吸気通路１０内を流れてきた凝縮水に含まれている油分（オイル）は、吸水撥油材８０で吸水されることなく、凝縮水から分離されて、同吸水撥油材８０の表面を流れていき、連通孔１１から液溜まり部７０内に流れていく。そして、液溜まり部７０内に流れて込んだ油分は、電磁弁４０を開弁させることにより、オイルドレン通路３０を介してオイルパンに回収される。
【００３７】
こうした変形例でも、油分が可能な限り分離された状態の凝縮水を蒸発させることが可能である。
・フィン５０を、液溜まり部２０の底部２１の内壁近傍から、底部２１に対向する吸気通路１０の内壁近傍にまで延ばすようにした。この他、液溜まり部２０の底部２１の内壁近傍から吸気通路１０内の途中まで（例えば径方向の中心部付近まで）延ばすようにしてもよい。この場合でも、フィン５０が吸気に曝されるため、吸水した凝縮水を蒸発させることができる。
【００３８】
・フィン５０を回転不能に固定してもよい。この場合でも上記（２）以外の効果を得ることができる。
・フィン５０の吸水性能等を長期間に渡って維持することができるのであれば、フィン５０を交換不能な態様で設けてもよい。
【００３９】
・フィン５０の断面形状を楕円形状にしたが、その他の流線形状にしてもよい。また、流線形状以外の形状、例えば四角形状や三角形状、あるいは丸円形状にしてもよい。
・フィン５０の形状は適宜変更することができる。例えば、上記実施形態では、フィン５０を吸気通路１０の径方向に向けて直線状に延ばすようにしたが、フィン５０を途中から吸気の流れ方向に向けて曲げてもよい。
【００４０】
・フィン５０の吸水性素材として吸水撥油材５０ａを用いるようにした。また、上記変形例では、吸気通路１０の内壁に貼り付ける吸水性素材として吸水撥油材８０を用いるようにした。しかし、その他の吸水性を有した素材、例えば布などでもよい。この場合でも、凝縮水から油分をある程度分離することができる。
【００４１】
・フィン５０の回転軸（例えば第１軸５１や第２軸５２）にモータ等を接続して、同モータによりフィン５０を強制的に回転させてもよい。
・上記液溜まり部２０、７０の配設位置は適宜変更することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１０…吸気通路、１０ａ…孔、１１…連通孔、２０…液溜まり部、２１…底部、２２…孔、３０…オイルドレン通路、４０…電磁弁、５０…フィン、５０ａ…吸水撥油材、５１…第１軸、５２…第２軸、６０…キャップ、７０…液溜まり部、７１…孔、８０…吸水撥油材、Ｄ…オイル、Ｇ…凝縮水。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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