(57)【要約】  【課題】低圧ループ式の排気ガス再循環装置を備える内燃機関において、エゼクタを用いてブローバイガスを還流させる場合に、エゼクタにおいて凝縮水が発生することを抑制する。  【解決手段】コンプレッサを有する過給機を備え、且つ排気通路における触媒の下流から吸気通路のコンプレッサの上流に排気ガスを還流する排気ガス再循環装置を備える内燃機関に適用されるブローバイガス還流装置であって、コンプレッサの上流と下流とを接続するバイパス通路と、バイパス通路に設けるエゼクタと、エゼクタを介してクランク室とバイパス通路とを連通するブローバイ通路と、吸気通路とバイパス通路との接続部位とコンプレッサとの間に設けるインタークーラと、インタークーラ内に生じる凝縮水を排出する凝縮水排出手段とを備える。【選択図】図１
2012237231.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンプレッサを有する過給機を備え、且つ排気通路における触媒の下流から吸気通路のコンプレッサの上流に排気ガスを還流する排気ガス再循環装置を備える内燃機関に適用されるブローバイガス還流装置であって、
コンプレッサの上流と下流とを接続するバイパス通路と、
バイパス通路に設けるエゼクタと、
エゼクタを介してクランク室とバイパス通路とを連通するブローバイ通路と、
吸気通路とバイパス通路との接続部位とコンプレッサとの間に設けるインタークーラと、
インタークーラ内に生じる凝縮水を排出する凝縮水排出手段とを備えるブローバイガス還流装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過給機と排気ガス再循環装置とを備える内燃機関におけるブローバイガス還流装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、内燃機関のクランク室は、シリンダ及びピストンにより燃焼室から隔絶されている。しかし、この隔絶は完全なものではなく、内燃機関の圧縮行程では未燃焼ガスが、又膨張行程では既燃焼ガスが、シリンダとピストンとの隙間からクランク室内に漏洩する。この漏洩したガス、ブローバイガスは、クランク室内下部に蓄えている潤滑油の劣化や、内燃機関本体の腐食を招くおそれがある。
【０００３】
そのために、従来より、クランク室内からブローバイガスを排出する機構を備えることがこの種の内燃機関では通例となっている。例えば、吸気通路におけるコンプレッサの上流と下流とをバイパス通路で接続し、バイパス通路上に負圧を発生させるジェットポンプを設けるとともに、クランク室に連通するブローバイガス通路を、ジェットポンプを介してバイパス通路に連通させる構成のブローバイガス還流装置（エゼクタシステム）が知られている（引用文献１）。
【０００４】
ところで、近年においては、燃費を改善するために、吸入空気に排気ガスの一部を混合して吸入するための排気ガス再循環装置を備える内燃機関が普及している。過給機を備える内燃機関にあっては、タービンの下流からコンプレッサの上流に排気ガスを還流する、いわゆる低圧ループ式の排気ガス再循環装置が知られている。
【０００５】
このような低圧ループ式の排気ガス再循環装置を備える内燃機関では、上述したブローバイガス還流装置のバイパス通路に排気ガスが流入する。排気ガスには水蒸気が混入しているため、ジェットポンプ内において流速が上昇すると、排気ガスの温度が低下してジェットポンプ内に凝縮水が発生する。この凝縮水により、吸気系が腐食するといった不具合が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９‐２９９６４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで本発明は以上の点に着目し、低圧ループ式の排気ガス再循環装置を備える内燃機関において、エゼクタを用いてブローバイガスを還流させる場合に、エゼクタにおいて凝縮水が発生することを抑制することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち、本発明のブローバイガス還流装置は、コンプレッサを有する過給機を備え、且つ排気通路における触媒の下流から吸気通路のコンプレッサの上流に排気ガスを還流する排気ガス再循環装置を備える内燃機関に適用されるブローバイガス還流装置であって、コンプレッサの上流と下流とを接続するバイパス通路と、バイパス通路に設けるエゼクタと、エゼクタを介してクランク室とバイパス通路とを連通するブローバイ通路と、吸気通路とバイパス通路との接続部位とコンプレッサとの間に設けるインタークーラと、インタークーラ内に生じる凝縮水を排出する凝縮水排出手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
このような構成によれば、排気ガス再循環装置により還流された一部の排気ガスがバイパス通路のエゼクタを通過するが、インタークーラが、吸気通路とバイパス通路との接続部位とコンプレッサとの間に配置されるので、凝縮水がエゼクタにおいて発生することが抑制される。しかも、インタークーラ内で発生する凝縮水は、凝縮水排出手段によりインタークーラ内から排出されるので、吸気系の腐食を抑制することが可能になる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、以上説明したような構成であり、エゼクタにおける凝縮水の発生を抑制することができ、吸気系の腐食を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態の内燃機関及びブローバイガス還流装置の構成を示す図。
【図２】同実施形態のエゼクタの構造を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１に、本実施形態のブローバイガス還流装置６が適用される車両用内燃機関０の概要を示す。本実施形態における内燃機関０は、複数の気筒１（図１には、そのうち一つを図示している）と、各気筒１内に燃料を噴射するインジェクタ１１と、各気筒１に吸気を供給するための吸気通路３と、各気筒１から排気を排出するための排気通路４と、吸気通路３を流通する吸気を過給する排気ターボ過給機５と、排気通路４から吸気通路３に向けてＥＧＲガスを還流させる排気ガス再循環装置（以下、ＥＧＲ装置と称する）２０を構成するＥＧＲ通路２とを備えている。
【００１３】
本実施形態における内燃機関０は、二気筒の４サイクルエンジンであり、第一気筒１の行程と第二気筒１の行程との間には３６０°ＣＡ（クランク角度）の位相差が存在する。換言すれば、第一気筒１のピストン１２と第二気筒１のピストン１２とは同時に上昇し、また同時に下降する。よって、内燃機関０のクランクケース内のクランク室７の容積は、三気筒以上の多気筒エンジンと比べて大きく拡大し縮小する。
【００１４】
吸気通路３は、外部から空気を取り入れて吸気マニホルド１３を介して気筒１の吸気ポート１４へと導く。吸気通路３上には、エアクリーナ３１、吸気絞り弁６５、排気ターボ過給機５のコンプレッサ５１、インタクーラ３２、スロットルバルブ３３、サージタンク３４を、上流からこの順序に配置している。
【００１５】
インタークーラ３２は、吸気マニホルド１３の上部に配置される。そして吸気マニホルド１３と相対しているインタークーラ３２の底部に、インタークーラ３２内に発生する凝縮水を吸気マニホルド１３に排出するための凝縮水排出手段としての凝縮水通路１５が設けてある。この凝縮水通路１５は、インタークーラ３２内と吸気マニホルド１３とを連通するものである。従って、インタークーラ３２は、内燃機関０の上部において凝縮水通路１５の方向に傾いた状態で取り付けてある。このようなインタークーラ３２の取付姿勢により、その内部で発生した凝縮水は何らの動力を用いることなく、凝縮水通路１５を介して回収することができる。
【００１６】
排気通路４は、気筒１内で燃料を燃焼させた結果、発生した既燃ガスを気筒１の排気ポート４２から排気マニホルド４３を介して外部へと導く。この排気通路４上には、排気ターボ過給機５の駆動タービン５２及び三元触媒４１を配置している。
【００１７】
排気ターボ過給機５は、駆動タービン５２とコンプレッサ５１とを同軸で連結し連動するように構成したものである。そして、駆動タービン５２を排気のエネルギを利用して回転駆動し、その回転力を以てコンプレッサ５１にポンプ作用を営ませることにより、吸入空気を加圧圧縮（過給）して気筒１に送り込む。
【００１８】
ＥＧＲ装置２０は、いわゆる低圧ループのものである。ＥＧＲ通路２の圧力損失は、数百Ｐａ程度と非常に小さい。ＥＧＲ通路２の入口は、排気通路４における三元触媒４１の下流の所定箇所に接続している。ＥＧＲ通路２の出口は、吸気通路３における吸気絞り弁６５の下流、かつコンプレッサ５１の上流の所定箇所に接続している。ＥＧＲ通路２上には、ＥＧＲバルブ２２を設けてある。
【００１９】
低圧ループ式のＥＧＲ装置２０では、ＥＧＲ通路２を通じて大気圧に近い低圧の排気ガスを吸気通路３に還流する。そのために、ＥＧＲ通路２の出口の上流にある吸気絞り弁６５を絞ることで、ＥＧＲ通路２の出口の周囲を負圧にする。なお、吸気通路３における、吸気絞り弁６５よりも上流側の圧力はほぼ大気圧、またはコンプレッサ５１の稼働によって幾分負圧となる。因みに、内燃機関０の減速時に吸気絞り弁６５が絞られていると、吸気絞り弁６５が抵抗となってＥＧＲ通路２の出口の周囲の圧力に乱れが発生し、ＥＧＲ通路２を流れるＥＧＲガス量が大きく振動する。そこで、内燃機関０の減速時には吸気絞り弁６５を一旦全開し、エンジントルクが低下した後に本来あるべき開度に戻す過渡制御を実施する。
【００２０】
内燃機関０の運転制御を司るＥＣＵ（電子制御装置）９は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。入力インタフェースには、車速を検出する車速センサから出力される車速信号ａ、エンジン回転数を検出する回転数センサから出力される回転数信号ｂ、スロットルバルブ３３の開度を検出するスロットルポジションセンサから出力されるスロットル開度信号ｃ、サージタンク３４内の吸気圧（過給圧）を検出する圧力センサから出力される吸気圧信号ｄ等が入力される。出力インタフェースからは、インジェクタ１１に対して燃料噴射信号ｆ、点火プラグ（のイグニッションコイル）に対して点火信号ｇ、ＥＧＲバルブ２２に対して開度操作信号ｈ、吸気絞り弁６５に対して開度操作信号ｉ等を出力する。
【００２１】
ＥＣＵ９のプロセッサは、予めメモリに格納されているプログラムを解釈、実行して、内燃機関０の運転を制御する。ＥＣＵ９は、入力インタフェースを介して、内燃機関０の運転制御に必要な各種信号ａ、ｂ、ｃ、ｄを取得し、それらに基づいて吸入空気量や要求燃料噴射量、点火時期、目標ＥＧＲ率等を演算する。そして、出力インタフェースを介して、演算結果に対応した各種制御信号ｆ、ｇ、ｈ、ｉをそれぞれの制御対象に出力する。
【００２２】
本実施形態のブローバイガス還流装置６は、内燃機関０のクランク室７で発生するブローバイガスを吸気通路３に送り出すためのものである。ブローバイガス還流装置６は、バイパス通路６１と、エゼクタ６２と、ブローバイ通路６３と、ブローバイホース６４と、吸気絞り弁６５と、ＰＣＶ通路６６とを具備してなる。
【００２３】
バイパス通路６１は、吸気通路３におけるコンプレッサ５１の上流と下流とを接続する。このバイパス通路６１の入口６１ａ、つまり吸気通路３とバイパス通路６１との接続部位は、インタークーラ３２の下流に位置する。言い換えれば、コンプレッサ５１とバイパス通路６１の入口６１ａとの間に、インタークーラ３２が取り付けられる。またバイパス通路６１の出口６１ｂは、コンプレッサ５１の上流であって吸気絞り弁６５よりも下流の箇所に接続している。
【００２４】
エゼクタ６２は、いわゆるベンチュリ管であり、バイパス通路６１に配設されて、負圧を発生させる。図２に例示するように、エゼクタ６２は、コンプレッサ５１の下流側に接続している入口方に設けたノズル６２１と、コンプレッサ５２の上流側に接続している出口方に設けたディフューザ６２２と、これらノズル６２１とディフューザ６２２との間に介在した減圧室６２３とを要素とする。バイパス通路６１の入口の圧力が出口の圧力よりも高いとき、ノズル６２１からディフューザ６２２に向けて空気が噴出され、減圧室６２３に負圧が発生する。この負圧の大きさは、バイパス通路６１の入口と出口との圧力差、即ちコンプレッサ５１の上流側と下流側との圧力差に応じて変動する。
【００２５】
ブローバイ通路６３は、内燃機関０のクランク室７をバイパス通路６１に連通せしめる。ブローバイ通路６３の一端は、エゼクタ６２の減圧室６２３に接続してある。
【００２６】
ブローバイホース６４は、内燃機関０のクランク室７を、エアクリーナ３１の下流で、且つ吸気絞り弁６５の上流の吸気通路３に連通せしめる。このブローバイホース６４は、クランク室７内に新気を導入するためのものである。
【００２７】
ＰＣＶ通路６６は、内燃機関０のクランク室７を吸気通路３に連通せしめる。ＰＣＶ通路６６の一端は、サージタンク３４に接続している。ＰＣＶ通路６６上には、ＰＣＶバルブ６６１を設けてある。ＰＣＶバルブ６６１は、サージタンク３４内の吸気圧が大気圧以上であるときには閉じ、サージタンク３４内の吸気圧が低くなるほど（大気圧に対して負圧になるほど）その開度が大きく開く。但し、アイドル時等、サージタンク３４内の吸気圧が顕著に低下して所定の閾値を下回った場合には開度を小さくする。
【００２８】
ブローバイ通路６３及びＰＣＶ通路６６のそれぞれの他端近傍には、オイルセパレータ６３２、６６２が存在している。オイルセパレータ６３２、６６２は、ラビリンス構造を有し、流通するガスに含まれる潤滑油を当該ガスから分離させる気液分離作用を営むもので、クランク室７から潤滑油が失われることを抑止する。
【００２９】
排気ターボ過給機５が仕事をする過給域（または、正圧域）にあっては、当然にコンプレッサ５１の下流側の圧力がコンプレッサ５１の上流側の圧力よりも高くなる。このコンプレッサ５１の上流側と下流側との間の圧力差に起因して、エゼクタ６２の減圧室６２３内に負圧が発生する。この負圧により、クランク室７内のブローバイガスが、ブローバイ通路６３を通じて減圧室６２３に吸い出され、バイパス通路６１の出口６１ｂから吸気通路３におけるコンプレッサ５１の上流側へと還流する。同時に、図示しない新気通路を介してクランク室７に新気が流入させ、クランク室７内のブローバイガスを追い出す。
【００３０】
これとは反対に、排気ターボ過給機５が仕事をしない軽負荷域（または、負圧域）にあっては、ＥＣＵ９から吸気絞り弁６５に開度操作信号ｉを入力し、吸気絞り弁６５の開度を絞る操作を行う。この操作により、コンプレッサ５１の上流側に負圧が発生し、コンプレッサ５１の下流側の圧力が相対的にコンプレッサ５１の上流側の圧力よりも高くなる。従って、エゼクタ６２の減圧室６２３内に負圧が発生し、クランク室７内のブローバイガスが吸い出されてバイパス通路６１の出口から吸気通路３におけるコンプレッサ５１の上流側へと還流する。この際にも、新気通路を介してクランク室７に新気が流れ込むことは言うまでもない。このようにコンプレッサ５１の上流にブローバイガスを還流することによって、２気筒の内燃機関０に顕著な脈動の影響を抑制することができる。
【００３１】
さらに、軽負荷域において、サージタンク３４内の吸気圧が極端に低下しない限り、ＰＣＶバルブ６６１が開弁するため、ＰＣＶ通路６１経由でもブローバイガスを排出することができる。
【００３２】
このように、非過給時にあっても、吸気絞り弁６５を絞ることでコンプレッサ５１の上流側を下流側に対して負圧化し、クランク室７からブローバイ通路６３を通じてブローバイガスを吸い出すことができる。ひいては、過給時、非過給時を問わず、好適にブローバイガスの換気を行うことが可能となる。
【００３３】
アイドル時にはサージタンク３４内の吸気圧が顕著に低下し、ＰＣＶバルブ６６１が閉じるが、このときにもブローバイ通路６３からバイパス通路６１を経由して吸気通路３にブローバイガスを還流させることができる。換言すれば、ブローバイガスの換気の目的でアイドル時にＰＣＶバルブ６１１を開かずに済むので、アイドル運転が安定化する。
【００３４】
クランク室７内の圧力を十分に低下させることができるため、ピストン１２の下降動作に対する抵抗が減ってポンプロスが低減し、燃費の向上にも寄与する。加えて、オイルパンに蓄えている潤滑油面の変動や、オイルパンとシリンダブロックとの間の潤滑油漏れ等を抑制できる。
【００３５】
この実施形態では、ブローバイガスを還流すると、還流したブローバイガスは新気と混合され、新気とともにコンプレッサ５１で圧縮された後、インタークーラ３２を通過する。ブローバイガス及びＥＧＲガスを含んだ新気がインタークーラ３２で冷却されることで、インタークーラ３２内で凝縮水が発生する。つまり、ブローバイガスによる凝縮水はインタークーラ３２で回収され、凝縮水通路１５を介して吸気マニホルド１３に排出される。従って、エゼクタ６２の内部で凝縮水が発生することを抑制することができ、吸気通路３等の腐食を抑制することができる。
【００３６】
この実施形態にあっては、一般的なＥＧＲ装置において用いられるＥＧＲクーラを備えていない。ＥＧＲガスに含まれる水蒸気による凝縮水は、そのようなＥＧＲクーラにより回収することが可能である。その一方で、ＥＧＲクーラの上流と下流との温度差に起因して凝縮水が発生することは避けられず、そのようにして発生した凝縮水がコンプレッサ５１を通ってその下流に流れる。しかしながら、この実施形態では、インタークーラ３２がコンプレッサ５１の下流で、且つバイパス通路６１の入口６１ａの上流にインタークーラ３２を配置しているので、一般的なＥＧＲ装置と同様にＥＧＲクーラを備える場合であっても、そのような凝縮水を回収することができる。つまり、ＥＧＲガス及びブローバイガスから生じる凝縮水を効率よく回収することができる。また、ＥＧＲクーラを省略することができるので、製造コストを低減することができる。
【００３７】
なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。
【００３８】
その他各部の具体的構成は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、車両等に搭載される過給機付きの内燃機関に適用することができる。
【符号の説明】
【００４０】
０…内燃機関
３…吸気通路
５…過給機
６…ブローバイガス還流装置
７…クランク室
１５…凝縮水通路
３２…インタークーラ
５１…コンプレッサ
６１…バイパス通路
６２…エゼクタ
６３…ブローバイ通路
【図１】
2012237231.tif 000003
【図２】
2012237231.tif 000004