(57)【要約】【課題】エンジンの性能を低下させることなく、ＥＧＲガスをコンプレッサ中央寄りのインペラ翼先端に導くことができる過給機付き内燃機関の排気還流装置を提供する。【解決手段】過給機のコンプレッサの上流側に設けられた整流板と、整流板の内部に設けられＥＧＲ通路と連通する中空通路と、コンプレッサの上流かつ吸気通路の中央に設けられ中空通路に連通するＥＧＲガスの導出口と、を備えることを特徴とする。【選択図】図１
2015124661.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
過給機のコンプレッサの上流側に設けられた整流板と、
前記整流板の内部に設けられＥＧＲ通路と連通する中空通路と、
前記コンプレッサの上流かつ吸気通路の中央に設けられ前記中空通路に連通するＥＧＲガスの導出口と、
を備えることを特徴とする過給機付き内燃機関の排気還流装置。
【請求項２】
前記整流板は、前記コンプレッサの上流で前記コンプレッサの中央の先端付近に配置されたハブから前記吸気通路の外周方向に複数放射状に延びていることを特徴とする請求項１に記載の過給機付き内燃機関の排気還流装置。
【請求項３】
前記導出口は、前記ハブに形成されていることを特徴とする請求項２に記載の過給機付き内燃機関の排気還流装置。
【請求項４】
前記導出口は、前記整流板に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の過給機付き内燃機関の排気還流装置。
【請求項５】
前記ハブは、前記吸気通路の上流側が閉塞され前記吸気通路の下流側が開口され、前記中空通路と連通している中空部が形成され、前記中空部の開口部が導出口となることを特徴とする請求項３に記載の過給機付き内燃機関の排気還流装置。
【請求項６】
前記中空部内に設けられ前記吸気通路の下流側に摺動するピストンと、
前記ピストンを前記吸気通路の上流側から付勢するバネと、
前記ピストンの位置を負圧で制御する負圧発生装置と、
ＥＧＲガス量を調整するために前記ピストンに設けられ前記中空通路と前記ピストンによって区画された前記中空部のうち前記吸気通路の下流側の中空部とを連通するＥＧＲガスの導入穴と、
をさらに備えていることを特徴とする請求項５に記載の過給機付き内燃機関の排気還流装置。
【請求項７】
前記導出口は、前記ハブの側面に形成されていることを特徴とする請求項３または５に記載の過給機付き内燃機関の排気還流装置。
【請求項８】
前記整流板は、前記吸気通路の直径方向に延びていることを特徴とする請求項１に記載の過給機付き内燃機関の排気還流装置。
【請求項９】
前記導出口は、前記整流板に形成されていることを特徴とする請求項８に記載の過給機付き内燃機関の排気還流装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、過給機付き内燃機関の排気還流装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、過給機付き内燃機関において、コンプレッサの上流からＥＧＲガスを導入する排気還流装置が知られている。例えば、特許文献１には、コンプレッサの上流の吸気通路の中央部に管状部材を設けて、この管状部材からＥＧＲガスを導入する技術が開示されている。この管状部材からＥＧＲガスを導入すれば、コンプレッサ中央寄りのインペラ翼先端に導くことができる。このため、ＥＧＲガスにカーボン微粒子、水蒸気、水滴及び氷結等の異物が含まれていても、その異物はインペラの周方向速度が相対的に低い回転中心部に衝突する。これにより、周方向速度が相対的に速い外周部分への異物の衝突を回避できる。このため、異物の衝突によるインペラの破損及び摩耗を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−０２４６９２号公報
【特許文献２】特表２００９−５２４７７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の技術では、管状部材を吸気通路の中央に設けるため、吸気圧力損失が大きくなる。このため、エンジンの性能が低下する恐れがある。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、エンジンの性能を低下させることなく、ＥＧＲガスをコンプレッサ中央寄りのインペラ翼先端に導くことができる過給機付き内燃機関の排気還流装置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】
【０００６】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、過給機付き内燃機関の排気還流装置であって、
過給機のコンプレッサの上流側に設けられた整流板と、
前記整流板の内部に設けられＥＧＲ通路と連通する中空通路と、
前記コンプレッサの上流かつ吸気通路の中央に設けられ前記中空通路に連通するＥＧＲガスの導出口と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、第２の発明は、第１の発明において、前記整流板は、コンプレッサの上流でコンプレッサの中央の先端付近に配置されたハブから吸気通路の外周方向に複数放射状に延びていることを特徴とする。
【０００８】
また、第３の発明は、第２の発明において、前記導出口は、前記ハブに形成されていることを特徴とする。
【０００９】
また、第４の発明は、第２の発明において、前記導出口は、前記整流板に形成されていることを特徴とする。
【００１０】
また、第５の発明は、第３の発明において、前記ハブは、前記吸気通路の上流側が閉塞され前記吸気通路の下流側が開口され、前記中空通路と連通している中空部が形成され、前記中空部の開口部が導出口となることを特徴とする。
【００１１】
また、第６の発明は、第５の発明において、
前記中空部内に設けられ吸気通路の下流側に摺動するピストンと、
前記ピストンを吸気通路の上流側から付勢するバネと、
前記ピストンの位置を負圧で制御する負圧発生装置と、
ＥＧＲガス量を調整するために前記ピストンに設けられ前記中空通路と前記ピストンによって区画された前記中空部のうち吸気通路の下流側の中空部とを連通するＥＧＲガスの導入穴と、
をさらに備えていることを特徴とする。
【００１２】
また、第７の発明は、第３または第５の発明において、前記導出口は、前記ハブの側面に形成されていることを特徴とする。
【００１３】
また、第８の発明は、第１の発明において、前記整流板は、吸気通路の直径方向に延びていることを特徴とする。
【００１４】
また、第９の発明は、第８の発明において、前記導出口は、前記整流板に形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ＥＧＲガスをインペラ翼先端のコンプレッサのシャフト側に導くことができる。このため、ＥＧＲガスに凝縮水が含まれていても、このＥＧＲガスを回転周速が遅いインペラ翼先端のコンプレッサのシャフト側に導くことができる。この結果、インペラの損傷を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施の形態１において、吸気通路内に配置される過給機及び排気還流装置の断面図である。
【図２】実施の形態１におけるＩＧＶの全体構造を説明するための図である。
【図３】実施の形態２において、吸気通路内に配置される過給機及び排気還流装置の断面図である。
【図４】実施の形態３において、ＥＧＲガスを導入する制御が行われている場合の排気還流装置の断面図である。
【図５】実施の形態３において、ＥＧＲガスを導入しない制御が行われている場合の排気還流装置の断面図である。
【図６】実施の形態４において、吸気通路内に配置される過給機及び排気還流装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
実施の形態１．
［排気還流装置の構造］
実施の形態１の過給機付き内燃機関の排気還流装置について、以下に図１及び図２を参照して説明する。
【００１８】
図１は、実施の形態１において、吸気通路内に配置される過給機及び排気還流装置の断面図である。実施の形態１では、過給機として、排気を利用して吸気を圧縮するターボチャージャが採用されている。図１には、過給機の一部として吸気通路に配置されるコンプレッサ５５が表されている。過給機は、吸気通路に配置されるコンプレッサ５５と、排気通路に設けられるタービン（不図示）とがシャフト３２を介在して連結される構造をとっている。
【００１９】
コンプレッサ５５は、シャフト３２、インペラ３０、ナット３３そしてコンプレッサハウジング３５によって構成されている。インペラ３０は、シャフト３２の先端でナット３３によって固定されている。ここで、インペラ３０の吸気通路側の先端部をインペラ翼先端３１という。インペラ３０はその外周をコンプレッサハウジング３５によって覆われている。
【００２０】
また、コンプレッサ５５の上流には、インレットガイドベーン１０（以下、ＩＧＶ１０という。）が設けられている。通常、ＩＧＶ１０は、コンプレッサ５５に吸入される新気の流れを整流するために設けられている。具体的には、インペラ３０入口の空気に対して、インペラ３０の回転方向と同じ向きに予旋回を加えることで、サージ及び効率を改善する目的で設けられている。まず、実施の形態１のＩＧＶ１０の全体構造について、図２を参照して説明する。
【００２１】
図２は、実施の形態１におけるＩＧＶ１０の全体構造を説明するための図である。ＩＧＶ１０は、その中央に形成されたハブ２０から吸気通路の外周方向に放射状に延びている。実施の形態１では５つのＩＧＶ１０がハブ２０から吸気通路の外周方向に放射状に延びている。吸気通路の外周方向に伸びたＩＧＶ１０は、外周フランジ１２によって固定されている。外周フランジ１２の外側には、外周通路３７が形成されている。外周通路３７の外側は、コンプレッサハウジング３５によって覆われている。次に、実施の形態１のＩＧＶ１０の内部構造について、図１を参照して説明する。
【００２２】
図１には、Ａの矢印で示す位置の断面図（ＩＧＶ１０拡大断面図ＡＡ）が表されている。ＩＧＶ１０拡大断面図ＡＡに示すように、ＩＧＶ１０の内部には軸方向に中空通路１１が形成されている。中空通路１１は、外周通路３７と連通している。次に、ハブ２０の内部構造について、図１を参照して説明する。
【００２３】
ハブ２０は、吸気通路の上流側が閉塞され、吸気通路の下流側が開口されており、ハブ２０の内部には中空部２１が形成されている。ＩＧＶ１０の中空通路１１と中空部２１とが連通している。ここで、中空部２１の開口されている側を開口部５８と称する。
【００２４】
また、ハブ２０の側面には、導出口２２が形成されている。導出口２２は、中空部２１と連通している。
【００２５】
なお、ハブ２０とコンプレッサ５５のナット３３との間には、隙間が形成されている。この隙間は、中空部２１と連通している。
【００２６】
［ＥＧＲガスの流れ］
図２には、エンジンの燃焼で発生した排気の一部がＥＧＲガスとして外周通路３７に導かれる様子が白抜きの矢印で示されている。外周通路３７に導かれたＥＧＲガスのその後の流れについて、図１を参照して説明する。
【００２７】
図１には、ＥＧＲガスの流れが破線の矢印で示されている。この破線の矢印によると、外周通路３７に導かれたＥＧＲガスは、中空通路１１に導かれる。次に、中空通路１１のＥＧＲガスは、ハブ２０の中空部２１に導かれる。そして、中空部２１のＥＧＲガスは、導出口２２及び開口部５８とコンプレッサ５５の先端のナット３３との隙間から吸気通路に導出される。そして、破線の矢印が示すように、インペラ翼先端３１のコンプレッサ５５のシャフト３２側にＥＧＲガスが導かれる。外周通路３７から導出口２２及び上記隙間へのＥＧＲガスの流れは、コンプレッサ５５が回転することで発生する吸入空気流による負圧に引き込まれることで発生する。
【００２８】
上記のようにＥＧＲガスをハブ２０の中空部２１から導くことで、ＥＧＲガスがコンプレッサ５５に入る前に新気と合流することを抑制することができる。このため、ＥＧＲガスの温度低下が小さくなる。この結果、ＥＧＲガス中の凝縮水の発生を抑制することができる。
【００２９】
加えて、実施の形態１によれば、ＥＧＲガスをインペラ翼先端３１のコンプレッサ５５のシャフト３２側に導くことができる。このため、たとえＥＧＲガスに凝縮水が含まれていても、回転周速が遅いインペラ翼先端３１のコンプレッサ５５のシャフト３２側に導くことができる。この結果、インペラ３０の損傷を防止することができる。
【００３０】
また、寒冷地において、ＰＣＶバルブを用いてブローバイガスをコンプレッサ５５の上流に導く場合に、ブローバイガスの凍結を防止することができる。これは、ＥＧＲガスがＩＧＶ１０を暖機するため、ブローバイガス中の水分が凍結することを防止できるからである。
【００３１】
また、図２において、外周通路３７の下部に溜まった凝縮水を、エンジンの暖機後にコンプレッサハウジング３５及びＥＧＲガスの熱によって蒸発させて、ＥＧＲガスと共にコンプレッサ５５に導入することができる。これにより、外周通路３７の腐食などによる損傷を防止できる。
【００３２】
なお、実施の形態１においては、ＩＧＶ１０が、前記第１の発明における「整流板」に、導出口２２及び開口部５８が、前記第１の発明における「導出口」に、それぞれ該当する。
【００３３】
実施の形態２．
次に、図３を参照して、本発明の実施の形態２を説明する。図３では、実施の形態１と共通の構成に同一符号を付して説明を省略する。
【００３４】
図３は、実施の形態２において、吸気通路内に配置される過給機及び排気還流装置の断面図である。実施の形態２は、実施の形態１との構造上の相違点が２つある。１つ目はハブ２０に中空部２１が形成されておらず中実であること、そして２つ目はＩＧＶ１０の側面に導出口２２が設けられていることである。
【００３５】
実施の形態２において、ハブ２０に中空部が設けられていないのは、ハブ２０の径が小さい小型の過給機において実装する場合を想定しているからである。このように、中空部２１が形成されていないため、ＥＧＲガスを導出するための導出口２２がＩＧＶ１０の側面に設けられている。以下に、実施の形態２の導出口２２について説明する。
【００３６】
図３には、Ｂの矢印で示す位置の断面図（ＩＧＶ１０拡大断面図ＢＢ）が表されている。ＩＧＶ１０拡大断面図ＢＢに示すように、ＩＧＶ１０の側面には、ＩＧＶ１０の内部の中空通路１１と吸気通路とを連通する導出口２２が設けられている。
【００３７】
中空通路１１に導出口２２を設けることにより、実施の形態１と同様に、ＥＧＲガスをインペラ翼先端３１のコンプレッサ５５のシャフト３２側に導くことができる。
【００３８】
実施の形態３．
次に、図４及び図５を参照して、本発明の実施の形態３を説明する。図４及び図５では、実施の形態１と共通の構成に同一符号を付して説明を省略する。
【００３９】
実施の形態３では、ハブ２０内部にピストンを設けて、ピストンの摺動を利用してＥＧＲガスを導入するか否かの制御を行う。以下に、図４を用いてＥＧＲガスを導入する場合のピストン位置、そして図５を用いてＥＧＲガスを導入しない場合のピストン位置についてそれぞれ説明する。
【００４０】
図４は、実施の形態３において、ＥＧＲガスを導入する制御が行われている場合の排気還流装置の断面図である。実施の形態３のハブ２０の内部には、ピストン２５が設けられている。ピストン２５には、ＥＧＲガスを中空通路１１から導入するための導入穴２６が形成されている。ここで、実施の形態３では、ピストン２５によって区画されたハブ２０の内部空間のうち、開口部５８側を中空部５２と称し、他方を負圧室２４と称す。中空部５２には、ピストン２５を固定するためのストッパ５１が設けられている。
【００４１】
負圧室２４には、ピストンを開口部５８側へ付勢するバネ２３が設けられている。さらに、負圧室２４には、ＩＧＶ１０の内部に設けられている負圧供給通路１５が連通している。負圧室２４の上流の負圧供給通路１５には、制御バルブ４０が設けられている。さらに制御バルブ４０の上流には、負圧ポンプが設けられている。ここで、負圧供給通路１５、制御バルブ４０、そして負圧ポンプは負圧発生装置を構成するものである。なお、負圧供給通路１５の設けられるＩＧＶ１０は、中空通路１１の設けられるＩＧＶ１０とは異なるものである。
【００４２】
次に、負圧によるピストン２５の位置の制御について説明する。図４に示すピストン２５の位置は、負圧室２４内で負圧が発生することでピストン２５が負圧室２４側に摺動した際の位置である。負圧室２４の負圧は、制御バルブ４０が開いた状態で負圧ポンプが動作することによって発生する。図４に示すように、ピストン２５に形成されている導入穴２６と中空通路１１とが連通する位置でピストン２５の摺動が停止するように負圧の大きさが設定されている。ピストン２５が図４の位置で停止することで、中空通路１１からのＥＧＲガスが中空部５２に導かれて、その後開口部５８へと導かれる。これにより、ＥＧＲガスをインペラ翼先端３１のコンプレッサ５５のシャフト３２側に導くことができる。
【００４３】
図５は、実施の形態３において、ＥＧＲガスを導入しない制御が行われている場合の排気還流装置の断面図である。図５に示すピストン２５の位置は、負圧室２４内で負圧が発生していないためピストン２５が中空部５２側に摺動した際の位置である。これは、制御バルブ４０が閉じて負圧室２４に負圧が発生せず、ピストン２５がバネ２３に付勢されてピストン２５がストッパ５１に当たった際の位置である。ピストン２５が図５の位置で停止することで中空通路１１がピストン２５によって塞がれる。このため、ＥＧＲガスが中空部５２に導入されなくなる。
【００４４】
図４及び図５で説明したピストン２５位置の制御によって、ＥＧＲガスをエンジンに供給するか否かの制御を行うことができる。このため、ＥＧＲ制御バルブを別置きする必要がなくなる。このため、排気還流装置全体としての小型化が図れる。これにより、部品点数を減らしてコストを削減することができる。
【００４５】
また、実施の形態３において、負圧ポンプの出力及び制御バルブ４０の開度を調節することにより、導入穴２６の開度を調節してもよい。これにより、中空通路１１から中空部５２へ流れるＥＧＲガスの量を調節することができる。
【００４６】
実施の形態４．
次に、図６を参照して、本発明の実施の形態４を説明する。図６では、実施の形態１と共通の構成に同一符号を付して説明を省略する。
【００４７】
図６は、実施の形態４において、吸気通路内に配置される過給機及び排気還流装置の断面図である。図６には、吸気通路の直径方向に向かって伸びる整流板８０が３つ表されている。この整流板８０のうち、真ん中にある整流板８０は、コンプレッサ５５の先端のナット３３の近傍に設置されている。
【００４８】
図６に示すように、真ん中の整流板８０の内部には、ＥＧＲ通路８４が設けられている。さらに、真ん中の整流板８０には、ＥＧＲ通路８４と吸気通路とを連通する導出口８２が形成されている。この導出口８２からＥＧＲガスを導出することで、ＥＧＲガスをインペラ翼先端３１のコンプレッサ５５のシャフト３２側に導くことができる。
【符号の説明】
【００４９】
１０  インレットガイドベーン（ＩＧＶ）
１１  中空通路
２０  ハブ
２１  中空部
２２  導出口
３０  インペラ
３１  インペラ翼先端
３２  シャフト
３３  ナット
３５  コンプレッサハウジング
３７  外周通路
５５  コンプレッサ
５８  開口部
【図１】
2015124661.tif 000003
【図２】
2015124661.tif 000004
【図３】
2015124661.tif 000005
【図４】
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【図５】
2015124661.tif 000007
【図６】
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