(57)【要約】【課題】ブローバイガスを過給器上流側の吸気通路に戻す過給器付き内燃機関において、エアフローメータの流量測定精度を確保する。【解決手段】エアフローメータ４とブローバイガス通路７の吸気通路２１への戻し口７１との間の吸気通路２１内に、オイルミストを捕捉するメッシュネット８を配置する。このようにメッシュネット８を設けることにより、エンジン停止中に過給器５の近傍に存在するブローバイガスが過給器５によって暖められて、ブローバイガス中のオイル成分がミスト状に膨張しても、そのオイルミストＭをエアフローメータ４の手前でメッシュネット８にて捕捉することが可能となり、エアフローメータ４へのオイル付着に起因する測定精度の低下を抑制することができる。【選択図】図１
2008025533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気通路にエアフローメータ及び過給器が上流側から順に配設されているとともに、燃焼室からクランク室へ漏出したブローバイガスを、ブローバイガス通路を通じて前記過給器の上流側で前記エアフローメータの下流側の吸気通路に戻す過給器付き内燃機関において、前記エアフローメータと前記ブローバイガス通路の前記吸気通路への戻し口との間の吸気通路内に、オイルミストを捕捉するトラッパが設けられていることを特徴とする過給器付き内燃機関。
【請求項２】
前記トラッパがメッシュ状部材であることを特徴とする請求項１記載の過給器付き内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過給器付き内燃機関に関し、さらに詳しくは、ブローバイガスを過給器上流側の吸気通路に戻す過給器付き内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両等に搭載される内燃機関（以下、エンジンともいう）においては、ピストンとシリンダの壁面との隙間を通じてブローバイガス（未燃焼の混合気や燃焼ガス）が燃焼室からクランク室内に漏出する。ブローバイガスはエンジンオイルを劣化させ、エンジンの内部を錆びさせる原因となり得る。また、ブローバイガスの未燃焼ガスは、多量の炭化水素（ＨＣ）を含むため大気に放出することができない。そのため、クランク室内に漏出したブローバイガスをブローバイガス通路を通じて吸気通路に戻して再燃焼させることが一般に行われている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
過給器付きエンジンにおいて、ブローバイガスを過給器下流側の吸気通路に還流させる場合、過給器が作動したときに過給器下流側の吸気通路内の圧力が上昇するため、ブローバイガスが吸気通路内に還流し難くなる。そのため、過給器付きエンジンにおいては、吸気通路の過給器上流側（エアフローメータの下流側）にブローバイガスを還流させている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
一方、エンジンにおいては、運転状態を監視したり、各種制御を実行するために、エアクリーナの直後（下流側）にエアフローメータを配置して、エンジンへの吸入空気量を検出している。エアフローメータとしては、フラップ式エアフローメータや熱線式エアフローメータなどがある。
【０００５】
フラップ式エアフローメータは、吸入空気が通過するときに生じる圧力差によって押し開かれるフラップを有し、そのフラップの開度をポテンショメータなどで検出することにより吸入空気量を測定するセンサである。このようなフラップ式エアフローメータは、フラップの開度によって吸入空気量を測定する方式であるので応答性が悪く、また、フラップによる吸入空気抵抗が大きくて吸気通路内の圧力損失が増大するという欠点がある。
【０００６】
熱線式エアフローメータは、空気流の中に熱線（主として白金線）を配置すると、空気流量に応じて熱線の熱が奪われる性質を利用して吸入空気量を測定するセンサであり、可動部分がないため、上記したフラップ式エアフローメータのような欠点はない。また、熱線式エアフローメータでは、吸入空気の重量を測定することが可能であるため、温度や大気圧による空気密度変化の影響も受け難いという利点もある。このようなことから、現在では、吸入空気量の測定に熱線式エアフローメータを用いることが主流となっている。
【０００７】
なお、エアフローメータとしては、上記したフラップ式や熱線式のエアフローメータのほか、吸気通路内に空気抵抗となる小さな柱を設け、その後方に発生する小さな空気の渦を検出するカルマン渦式エアフローメータや負圧感知式エアフローメータなどがある。
【特許文献１】特開２００３−２７８５２３号公報
【特許文献２】特開２００５−２６４７５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、ブローバイガスはオイル成分を多量に含んでいるため、ブローバイガスを過給器上流側の吸気通路に還流させると、エンジン停止中で過給器の温度が高い状態のときに以下のような問題が発生する。
【０００９】
まず、エンジン運転中において、吸気通路に還流されたブローバイガスは、吸気管負圧によってエンジンに吸入されるため、ブローバイガス中のオイル成分が、過給器上流側のエアフローメータに到達しないので問題はない。
【００１０】
これに対し、エンジン停止中は吸気通路内に吸気管負圧が発生していないので、過給器近傍に存在するブローバイガスが過給器によって暖められてガス中のオイル成分がミスト状に膨張していき、そのオイルミストが吸気通路内を漂って上流側のエアフローメータに達するようになる。そして、オイルミストが温度の低いエアフローメータに接触すると、オイルミストが液化し、オイルとなってエアフローメータに付着する。このようにしてエアフローメータにオイルが付着すると、エンジンを再始動した際に、エアクリーナを通り抜けたすす等のダストがエアフローメータに付着しやすくなり、エアフローメータが熱線式エアフローメータである場合、ダストの付着によりエアフローメータの流量測定精度が低下するという問題がある。また、カルマン渦式や負圧感知式のエアフローメータにおいても、同様な問題が発生する。
【００１１】
なお、フラップ式エアフローメータを用いる場合、上記したオイルミストの付着の問題は発生しないが、フラップ式エアフローメータは、上述したように、吸入空気抵抗が大きくて吸気通路内の圧力損失が増大するという欠点がある。
【００１２】
また、以上のような問題を解決する方法の１つとして、エアクリーナ内にダスト捕捉用のフィルタを追加することが考えられるが、このようなフィルタ追加を行っても、捕捉することが可能なダストの大きさには限界がある。
【００１３】
本発明はそのような実情を考慮してなされたもので、ブローバイガスを過給器上流側の吸気通路に還流させる過給器付き内燃機関において、エアフローメータへのオイル付着によって発生するダストの付着を抑制して、エアフローメータの流量測定精度を確保することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明は、吸気通路にエアフローメータ及び過給器が上流側から順に配設されているとともに、燃焼室からクランク室へ漏出したブローバイガスを、ブローバイガス通路を通じて前記過給器の上流側で前記エアフローメータの下流側の吸気通路に戻す過給器付き内燃機関において、前記エアフローメータと前記ブローバイガス通路の前記吸気通路への戻し口との間の吸気通路内に、オイルミストを捕捉するトラッパを設けていることを特徴としている。本発明において、トラッパの具体的な例として、メッシュ状部材（例えばメッシュネット）を挙げることができる。
【００１５】
本発明によれば、エアフローメータとブローバイガス通路の吸気通路への戻し口との間に、メッシュネット等のトラッパを設けているので、機関停止中に過給器近傍に存在するブローバイガスが過給器によって暖められて、ブローバイガス中のオイル成分がミスト状に膨張してオイルミストがエアフローメータ側に流れても、そのオイルミストは、エアフローメータよりも先にトラッパに接触して捕捉される。これによってトラッパ上流側のエアフローメータにオイルミストが到達することを防止することができ、エアフローメータへのオイル付着を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ブローバイガスを過給器上流側の吸気通路に戻す過給器付き内燃機関において、エアフローメータとブローバイガス通路の吸気通路への戻し口との間の吸気通路内に、オイルミストを捕捉するトラッパを設けているので、エアフローメータにオイルが付着することを抑制することができ、エアフローメータにダストが付着することを防止することができる。その結果として、エアフローメータの流量測定精度を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１は本発明を適用した過給器付きエンジンの一例を示す概略構成図である。なお、図１にはエンジンの１気筒の構成のみを示している。
【００１９】
図１に示すエンジン１は、例えば筒内直噴４気筒エンジンであって、その各気筒を構成するシリンダブロック１１内には上下方向に往復動するピストン１０が設けられている。ピストン１０はコネクティングロッド１９を介してクランクシャフト１８に連結されており、ピストン１０の往復運動がコネクティングロッド１９によってクランクシャフト１８の回転へと変換される。
【００２０】
エンジン１のシリンダブロック１１の上端にはシリンダヘッド１２が設けられており、このシリンダヘッド１２とピストン１０との間に燃焼室１４が形成されている。
【００２１】
エンジン１のシリンダブロック１１の下側には、潤滑オイルを貯留するオイルパン２０が設けられている。このオイルパン２０に貯留された潤滑オイルは、エンジン１の運転時に、異物を除去するオイルストレーナを介してオイルポンプによって汲み上げられ、さらにオイルフィルタで浄化された後に、ピストン１０、クランクシャフト１８、コネクティングロッド１９などに供給され、各部の潤滑・冷却等に使用される。そして、このようにして供給された潤滑オイルは、エンジン１の各部の潤滑・冷却等のために使用された後、オイルパン２０に戻され、再びオイルポンプによって汲み上げられるまでオイルパン２０内に貯留される。
【００２２】
エンジン１のシリンダヘッド１２には、エンジン１の燃焼室１４内に燃料を直接噴射するためのインジェクタ（燃料噴射弁）２が設けられている。インジェクタ２にはコモンレール（図示せず）が接続されており、インジェクタ２の電磁弁が開いている間、コモンレール内の燃料がインジェクタ２から燃焼室１４内に噴射される。
【００２３】
エンジン１のシリンダブロック１１及びシリンダヘッド１２には、ブローバイガス流路１７が形成されており、燃焼室１４からクランク室１６に漏れたブローバイガスはブローバイガス流路１７を通じてシリンダヘッド室１５内に流入する。シリンダヘッドカバー１３には、シリンダヘッド室１５内に連通するブローバイガス通路７が接続されている。ブローバイガス通路７については後述する。
【００２４】
一方、エンジン１の燃焼室１４には吸気通路２１と排気通路２２が接続されている。吸気通路２１と燃焼室１４との間に吸気バルブ２３が設けられており、この吸気バルブ２３を開閉駆動することにより、吸気通路２１と燃焼室１４とが連通または遮断される。また、排気通路２２と燃焼室１４との間に排気バルブ２４が設けられており、この排気バルブ２４を開閉駆動することにより、排気通路２２と燃焼室１４とが連通または遮断される。これら吸気バルブ２３及び排気バルブ２４の開閉駆動は、クランクシャフト１８の回転が伝達される吸気カムシャフト及び排気カムシャフトの各回転によって行われる。
【００２５】
吸気通路２１には、エアクリーナ３及び吸気空気量を検出する熱線式のエアフローメータ４が上流側から順に配置されている。また、排気通路２２には触媒装置６などが配置されている。
【００２６】
触媒装置６は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６１とＤＰＮＲ（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ−ＮＯｘ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍ）触媒６２とを備えている。ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６１は、排気中に多量の酸素が存在している状態においてはＮＯｘを吸蔵し、排気中の酸素濃度が低く、かつ還元成分（例えば燃料の未燃成分（ＨＣ））が多量に存在している状態においてはＮＯｘをＮＯ2もしくはＮＯに還元して放出する。ＮＯ2やＮＯとして放出されたＮＯｘは、排気中のＨＣやＣＯと速やかに反応することによってさらに還元されてＮ2となる。また、ＨＣやＣＯは、ＮＯ2やＮＯを還元することで、自身は酸化されてＨ2ＯやＣＯ2となる。
【００２７】
ＤＰＮＲ触媒６２は、例えば多孔質セラミック構造体にＮＯｘ吸蔵還元型触媒を担持させたものであり、排気ガス中のＰＭは多孔質の壁を通過する際に捕集される。また、排気ガスの空燃比がリーンの場合、排気ガス中のＮＯｘはＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸蔵され、空燃比がリッチになると吸蔵したＮＯｘは還元・放出される。さらに、ＤＰＮＲ触媒９２には、捕集したＰＭを酸化・燃焼する触媒（例えば白金等の貴金属を主成分とする酸化触媒）が担持されている。
【００２８】
エンジン１には、排気圧を利用して吸入空気を過給する過給器（ターボチャージャ）５が設けられている。過給器５は、排気通路２２に配置されたタービンホイール５１と、吸気通路２１に配置されたコンプレッサインペラ５２によって構成されており、排気通路２２に配置のタービンホイール５１が排気のエネルギによって回転し、これに伴って吸気通路２１に配置のコンプレッサインペラ５２が回転する。このコンプレッサインペラ５２の回転により吸入空気が過給され、エンジン１の各気筒の燃焼室１４に過給空気が強制的に送り込まれる。
【００２９】
そして、この例のエンジン１には、ブローバイガスを吸気通路２１に戻すためのブローバイガス通路７が設けられている。ブローバイガス通路７の一端はシリンダヘッド室１５内に連通している。ブローバイガス通路７の他端（戻し口７１）は、吸気通路２１の過給器５の上流側でエアフローメータ４の下流側に連通している。このようなブローバイガス通路７を設けておくことにより、燃焼室１４からクランク室１６内に漏れたブローバイガスを、エンジン１内のブローバイガス流路１７、シリンダヘッド室１５、及び、ブローバイガス通路７を通じて吸気通路２１に戻して再燃焼させることができる。
【００３０】
ところで、ブローバイガスはオイル成分を多量に含んでいるため、ブローバイガスを吸気通路２１の過給器５の上流側に還流すると、エンジン１が停止中で過給器５の温度が高い状態のときに以下のような問題が発生する。
【００３１】
まず、エンジン運転中において、吸気通路２１に還流されたブローバイガスは、吸気管負圧によってエンジン１に吸入されるため、ブローバイガス中のオイル成分が過給器５の上流側のエアフローメータ４に到達しないので問題はない。
【００３２】
これに対し、エンジン停止中には吸気通路２１内に吸気管負圧が発生していないので、過給器５の近傍に存在するブローバイガスが過給器５によって暖められてガス中のオイル成分がミスト状に膨張していき、そのオイルミストが吸気通路２１内を漂って上流側のエアフローメータ４に達するようになる。そして、オイルミストが温度の低いエアフローメータ４に接触すると、オイルミストが液化し、オイルとなってエアフローメータ４に付着する。このようにしてエアフローメータ４にオイルが付着すると、エンジン１を再始動した際に、エアクリーナ３を通り抜けたすす等のダストがエアフローメータ４に付着しやすくなり、そのダストの付着によってエアフローメータ４の流量測定精度が低下するという問題がある。
【００３３】
このような問題を解消するため、この例では、エアフローメータ４とブローバイガス通路７の吸気通路２１への戻し口７１との間の吸気通路２１内に、図２に示すようなオイルミスト捕捉用のメッシュネット８（例えばステンレス製）を設けている点に特徴がある。
【００３４】
このように過給器５の上流側でエアフローメータ４の下流側の吸気通路２１内に、オイルミストトラップ用のメッシュネット８を設けておくと、エンジン停止中に過給器５の近傍に存在するブローバイガスが過給器５によって暖められて、ブローバイガス中のオイル成分がミスト状に膨張してオイルミストＭがエアフローメータ４側に流れても、そのオイルミストＭは、エアフローメータ４よりも先にメッシュネット８に接触する。ここで、メッシュネット８は、エアフローメータ４と同等に温度が低いので、メッシュネット８に接触したオイルミストＭは液化してメッシュネット８に捕捉される。これによってメッシュネット８の上流側のエアフローメータ４にオイルミストＭが到達することを防止することができ、エアフローメータ４へのオイル付着を抑制することができる。
【００３５】
以上のように、この例では、エアフローメータ４とブローバイガス通路７の戻し口７１との間の吸気通路２１内に配置したメッシュネット８によって、エアフローメータ４にオイルが付着することを抑制することができるので、エンジン１を再始動した際に、エアクリーナ３を通り抜けたすす等のダストがエアフローメータ４の付近を通過しても、エアフローメータ４にダストが付着することを防止することができる。その結果として、エアフローメータ４の流量測定精度を確保することができる。しかも、オイルミストＭの捕捉にメッシュネット８を用いることで、吸入空気抵抗の増加を抑えながら、エアフローメータ４へのダスト付着を防止することができる。
【００３６】
−他の実施形態−
以上の例では、エアフローメータ４とブローバイガス通路７の戻し口７１との間の吸気通路２１内にメッシュネット８を配置しているが、これに限られることなく、吸入空気抵抗の増加を抑えながらオイルミストを捕捉できるものであれば、他の形態のトラッパを配置してもよい。例えば、多数の小孔が加工されたパンチングプレートをエアフローメータ４とブローバイガス通路７の戻し口７１との間の吸気通路２１内に配置してもよい。
【００３７】
以上の例では、熱線式のエアフローメータが搭載されたエンジンの例を示したが、これに限られることなく、例えばカルマン渦式や負圧感知式のエアフローメータなど、ダストの付着により測定精度が低下する、他のエアフローメータが搭載されたエンジンにも適用することできる。
【００３８】
以上の例では、エンジン１のシリンダヘッド室１５からブローバイガスを吸気通路２１の過給器５の上流側に還流させているが、これに限られることなく、クランク室１６からブローバイガスを吸気通路２１の過給器５の上流側に還流させてもよい。
【００３９】
以上の例では、本発明の排気浄化装置を筒内直噴４気筒ディーゼルエンジンに適用した例を示したが、本発明はこれに限られることなく、例えば筒内直噴６気筒ディーゼルエンジンなどの他の任意の気筒数のディーゼルエンジンにも適用できる。さらに、筒内直噴ディーゼルエンジンに限られることなく、他のタイプのディーゼルエンジンにも本発明を適用することは可能である。また、車両用に限らず、その他の用途に使用されるエンジンにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明を適用した過給器付きエンジンの一例を示す概略構成図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  エンジン
１４  燃焼室
１５  シリンダヘッド室
１６  クランク室
１７  ブローバイガス流路
１８  クランクシャフト
２１  吸気通路
２２  排気通路
２３  吸気バルブ
２４  排気バルブ
２  インジェクタ
３  エアクリーナ
４  エアフローメータ
５  過給器
７  ブローバイガス通路
７１  戻し口
８  メッシュネット（トラッパ）
【図１】
2008025533.tif 000003
【図２】
2008025533.tif 000004