(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼用の空気が流通する吸気通路を有し、吸気通路は空気がインタークーラで冷却された後、吸気管を介して吸気マニホールドに供給されるように構成され、かつ吸気通路のインタークーラよりも上流側にブローバイガスが導入される内燃機関の吸気装置において、インタークーラの冷却通路よりも下流に設けられて上記吸気管を流れる空気に周方向に旋回する旋回流を与え、吸気管内に入ったブローバイガス中のオイル分を吸気管の内周面に押しつける旋回流発生手段と、インタークーラの冷却作用により凝縮して吸気管の内周面を伝うオイル分を回収するオイル回収手段とを具備せしめたことを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【請求項２】
請求項１記載の内燃機関の吸気装置において、上記旋回流発生手段は、吸気管と連通するインタークーラの出口が吸気管の内周面の周方向に開口する構成とした内燃機関の吸気装置。
【請求項３】
請求項１または２いずれか記載の内燃機関の吸気装置において、上記オイル回収手段は、上記吸気管の内周面に段部を形成するとともに、該段部と内燃機関のオイル溜まりとを連通せしめるオイル回収通路を設けて吸気管の段部に滞留するオイル分を回収する構成とした内燃機関の吸気装置。
【請求項４】
請求項３記載の内燃機関の吸気装置において、上記オイル回収通路の途中に絞りを形成した内燃機関の吸気装置。
【請求項５】
請求項３または４いずれか記載の内燃機関の吸気装置において、上記オイル回収通路に、上記吸気管から上記オイル溜まりに向かう方向を順方向とする逆止弁を設けた内燃機関の吸気装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の吸気装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の吸気装置は、燃焼用の空気を内燃機関の吸気ポートに供給するためのもので、燃焼用の空気が流通する吸気通路を有している。ターボチャージャーを搭載した内燃機関では、空気が圧縮して昇温するため、吸気通路にインタークーラを設け、空気がインタークーラで冷却された後、吸気管を介して吸気マニホールドに供給されるように構成されている。
【０００３】
吸気通路には、クランクケースからＰＣＶ（Ｐositive Ｃrankcase  Ｖentilation）系通路を介してブローバイガスが戻るようになっている。このブローバイガスは通常、吸気通路に戻される前に気液分離装置（オイルセパレータ）やヘッドカバー内に設けた邪魔板により予めオイル分が分離され、吸気マニホールドや、排気ガス再循環（ＥＧＲ）量の制御のために取り付けられているＯ2 センサへのオイル分の付着の防止を図っている。オイルセパレータとしてはサイクロン式のものが広く知られており、例えば特開平８−２８４６３４号公報等に開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記オイルセパレータや邪魔板による対策では必ずしも十分ではなかった。吸気マニホールドの入口にフィルタ等を設けることも考えられるが圧力の損失が大きくなり、吸気性能に影響を与えるという問題がある。
【０００５】
本発明は上記実情に鑑みなされたもので、十分なオイル分の除去効果が得られ、しかも圧力の損失が小さく十分な吸気性能が得られる内燃機関の吸気装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
発明者らがブローバイガス中のオイル分の挙動について得た知見によれば、インタークーラにミストの状態で流入したオイル分は、インタークーラにおいて液膜化し、吸気管壁を伝って吸気マニホールドに達する。本発明はかかる知見に基づきなされたものである。
【０００７】
請求項１記載の発明では、燃焼用の空気が流通する吸気通路を、空気がインタークーラで冷却された後、吸気管を介して吸気マニホールドに供給されるように構成し、吸気通路のインタークーラよりも上流側にはブローバイガスが導入されるようにした内燃機関の吸気装置において、インタークーラの冷却通路よりも下流に設けられて上記吸気管を流れる空気に周方向に旋回する旋回流を与え、吸気管内に入ったブローバイガス中のオイル分を吸気管の内周面に押しつける旋回流発生手段と、インタークーラの冷却作用により凝縮して吸気管の内周面を伝うオイル分を回収するオイル回収手段とを具備せしめる。
【０００８】
インタークーラから吸気管に移動したオイル分は、旋回流発生手段により発生する旋回流により飛散することなく壁面に押さえつけられたまま、吸気管の内周面を伝って下流側へと移動し、オイル回収手段により回収される。これによりオイル分が飛行して吸気ポートに達することも吸気管の内周面を伝って吸気ポートに達することも防止される。
【０００９】
吸気管を流通する空気に旋回流を与えることでオイル分が回収され、空気の流通が阻害されることはなく圧力損失は小さく抑えられる。
【００１０】
請求項２記載の発明では、上記旋回流発生手段は、吸気管と連通するインタークーラの出口が吸気管の内周面の周方向に開口する構成とする。これにより特に新たな部材を加えることなく構成簡単に旋回流を発生させることができる。
【００１１】
請求項３記載の発明では、上記オイル回収手段は、上記吸気管の内周面に段部を形成するとともに、該段部と内燃機関のオイル溜まりとを連通せしめるオイル回収通路を設けて吸気管の段部に滞留するオイル分を回収する構成とする。これにより簡単に効率よくオイル分を回収することができる。
【００１２】
請求項４記載の発明では、上記オイル回収通路の途中に絞りを形成することで、吸気管内の圧力の低下を防止することができる。
【００１３】
請求項５記載の発明では、上記オイル回収通路に、上記吸気管から上記オイル溜まりに向かう方向を順方向とする逆止弁を設けることで、無負荷時等に吸気管の圧力によらず吸気管からオイル溜まりへのガス流のみが許容され、オイル溜まりに存在するブローバイガス等の吸気管への流入が禁止される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
発明者らがブローバイガス中のオイル分の挙動について鋭意、実験研究を重ねた結果、次のことが分かった。ブローバイガス中のミスト状態のオイル分はインタークーラの空気冷却作用により凝縮するが、インタークーラは吸気流路としての内表面が広くなっているため、オイル分の付着確率が高く、多くのオイル分がインタークーラの冷却通路の内表面に接触、付着し、液膜化する。すなわちオイル分は、インタークーラにおいて液膜化し、吸気流路の内周面を伝って吸気マニホールドに達することが分かった。本発明はかかる知見に基づきなされたものである。
【００１５】
（第１実施形態）
図１に本発明の内燃機関の吸気装置を付設した内燃機関を示す。図１（Ａ）は上面を示し、図１（Ｂ）は正面を示している。内燃機関１は吸気マニホールド７と排気マニホールド１０１とを有し、排気マニホールド１０１からの一部の排気がＥＧＲ通路１０２を介して吸気マニホールド７に還流する構成のものである。図略のシリンダヘッドを覆うオイル溜まりたるヘッドカバー９が設けられ、これにバルブ駆動部が収容されオイルに浸漬している。
【００１６】
吸気装置２は吸気マニホールド７を最下流部として内燃機関１の各気筒の吸気ポートに空気を送出せしめる吸気通路２ａを有している。吸気通路２ａの上流にはエアホース３が設けてあり、新気が導入されるとともに、ヘッドカバー９からＰＣＶ通路２ｂを介してブローバイガスが導入されるようになっている。エアホース３の下流端はターボチャージャー４のコンプレッサ部に通じており、排気マニホールド１０１からの排気の駆動力で空気が圧縮される。排気はターボチャージャー４から排気管へと排出される。
【００１７】
吸気通路２ａはターボチャージャー４の下流に、インタークーラ５、吸気管６がこの順に設けられ、吸気マニホールド７に達している。
【００１８】
インタークーラ５は、ハウジング５０１内に複数の冷却通路５０３が形成され、冷却通路５０３にターボチャージャー４からの空気が分流して流れ、冷却されるようになっている。ハウジング５０１の下流側の端面５０２には、右半部と左半部とがそれぞれ膨出し、旋回流発生手段２ｃを構成する接続管５０４，５０５としてある。冷却通路５０３は図の右半部が第１の接続管５０４で再び合流し、図の左半部が第２の接続管５０５で再び合流する。また両接続管５０４，５０５は、第１の接続管５０４が天側に偏した位置に、第２の接続管５０５が地側に偏した位置としてある（図１（Ｂ）参照）。
【００１９】
吸気管６は、図２に示すようにＬ字に屈曲した円管で、水平部６０２の端面は閉鎖され、インタークーラ５の上記端面５０２と密着対向している。水平部６０２の端部の周壁には、図３に示すように両接続管５０４，５０５が水平部６０２の軸心を中心とする点対称位置に接続してある。両接続管５０４，５０５の出口５０６，５０７は水平部６０２の内周面６０１の周方向に開口せしめてある。出口５０６は図中左向きに、出口５０７は右向きに形成され、接続管５０４，５０５から水平部６０２に流入した空気に、吸気管６の軸心に沿った方向の流れに加えて、図中、矢印で示すような旋回流が与えられる。この旋回流の向きは、接続管５の出口５０６，５０７の開口方向で決定し、図例では右旋回となる。
【００２０】
オイル回収手段２ｄについて説明する。図４に示すように、吸気管６の水平部６０２は、接続管５０４，５０５の出口５０６，５０７よりも下流の、ほぼ水平部６０２の中程に段部６０３が形成してあり、水平部６０２の上記端部側の半部６０５が拡径している。この大径部６０５の段面６０４直近位置において、内周面６０１に沿って空気流が上流（インタークーラ５側）方向へ逆流する渦が形成されるようになっている。
【００２１】
オイル回収手段２ｄを構成するオイル回収通路８は、吸気管６とヘッドカバー９とを接続するもので、細径の管８０１を有し、管８０１が吸気管６の水平部６０２の下部から水平に延び途中で斜め下方に屈曲してヘッドカバー９にその上面から貫通し、ヘッドカバー９と連通している。図２、図４に示すようにオイル回収通路８の吸気管６との接続端８０４は、吸気管６の大径部６０５の段面６０４直近位置に開口している。接続端８０４は開口方向が大径部６０５の内周面６０１の周方向で、かつ上記旋回流と逆方向としてある。
【００２２】
オイル回収通路８の途中には絞り８０２が形成してあり、吸気管６の内圧がヘッドカバー９の内圧によらず保持されるようになっている。またオイル回収通路８の途中には、絞り８０２よりもヘッドカバー９側に逆止弁８０３が設けてある。逆止弁８０３はポペット弁等の公知の構成のもので、オイル回収通路８において吸気管６からヘッドカバー９へ向かう方向を順方向として取り付けられる。
【００２３】
吸気管６の垂直部６０６には、吸気マニホールド７との接続部よりもやや上流位置にスロットルボディ１０３が設けてあり、吸気マニホールド７への空気の吸入量を図略のアクセルペダルの踏み込み量に応じて調整するようになっている。
【００２４】
上記吸気装置２の作動を説明する。ＰＣＶ通路２ｂからエアホース３に導入されたブローバイガスは新気とともにターボチャージャー４を経てインタークーラ５に流入する。インタークーラ５では、ブローバイガス中のオイル分がインタークーラ５の空気冷却作用により凝縮する。しかもインタークーラ５は、複数の冷却通路５０３からなり、各冷却通路５０３は受熱面積が大きいため、吸気流路２ａとしての内表面が広くなっており、オイル分の付着確率が高い。しかして多くのオイル分が冷却通路５０３の内表面に接触、付着し、液膜化する。液膜化したオイル分は接続管５０４，５０５を経て吸気管６に移動する。
【００２５】
吸気管６を流通する空気には、吸気管６の軸心に沿った方向の流れに加えて周方向の旋回流が形成されているので、オイル分は、旋回流による吸気管６の内周面６０１への押しつけ力を受け、飛散することなく内周面６０１を下流方向（吸気マニホールド７の方向）へ伝っていく。
【００２６】
さて吸気管６の大径部６０５の段面６０４直近位置では、空気流が内周面６０１に沿って逆流する渦が形成されているから、オイル分は吸気管６の段部６０３まで移動すると、この渦流により段部６０３において滞留し、段部６０３よりも下流へは移動しない。すなわちオイル分の吸気マニホールド７への流入が阻止される。そして吸気管６とヘッドカバー９との圧力差（吸気管６側が高圧）により、滞留したオイル分は、オイル回収通路８の開口部８０４からオイル回収通路８を通ってヘッドカバー９に回収される。開口部８０４は開口方向が上記旋回流と逆方向としてあるのでオイル分はスムーズにオイル回収通路８へと流入する。
【００２７】
またヘッドカバー９には、オイル回収通路８を通ってオイル分とともに新気が流入するので、ヘッドカバー９内のブローバイガス濃度が低下し、ヘッドカバー９内に貯留するオイルの劣化を防止する効果をも奏する。
【００２８】
無負荷時等には、吸気管６の内圧がヘッドカバー９の内圧よりも低いことがあり得るが、オイル回収通路８には逆止弁８０３が設けてあるので、吸気管６からヘッドカバー９へ向かうガス流のみが許容され、ヘッドカバー９に存在するブローバイガスの吸気管６への流入が禁止され、吸気マニホールド７に流入する空気に新たにブローバイガスが混入することはないし、吸気管６の段部６０３に滞留したオイル分が飛散する等の不具合が生じることはない。
【００２９】
このように、吸気管６を流通する空気に旋回流を与えることで吸気管６の内周面６０１にオイル分を押しつけ、それを回収する構成としたので、ＰＣＶ系通路の途中に設けられるサイクロンやフィルタのように大きな圧力の損失を生じることはなく、良好な吸気性能が得られる。
【００３０】
（第２実施形態）
図５に本発明の第２の吸気装置の要部を示す。図５は第１実施形態における図４に相当する断面図である。第１実施形態の構成において、吸気管の水平部の形状を変えたもので、図中、図１〜図４に示した番号と同一番号を付した部分については実質的に同じ作動をするので、第１実施形態との相違点を中心に説明する。吸気管６Ａの水平部６０２Ａは第１実施形態と同様に段付き形状を有するが、段部６０７よりも垂直部６０６側（下流側）が拡径せしめてあり、大径部６０９には、段面６０８直近位置にオイル回収通路の開口部８０４が形成してある。
【００３１】
この段面６０８直近位置において、空気が内周面６０１を上流方向へ逆流する渦流が生じてオイル分が滞留し、オイル回収通路の開口部８０４から回収される。
【００３２】
（第３実施形態）
図６に本発明の第３の吸気装置を示す。図６（Ａ）は第１実施形態における図１（Ｂ）に相当する、内燃機関の正面図である。第１実施形態の構成において、吸気管６Ｂを上端閉鎖の垂直部のみで構成したもので、図中、図１〜図４に示した番号と同一番号を付した部分については実質的に同じ作動をするので、第１実施形態との相違点を中心に説明する。インタークーラ５の、吸気管６Ｂとの接続部である接続管５０４Ａ，５０５Ａは、インタークーラ５Ａの下流側の端面５０２から水平に延び、第１の接続管５０４Ａは吸気管６Ｂの端部の、正面部分において接続している。第２の接続管５０５Ａは第１の接続管５０４Ａの接続位置とは吸気管６Ｂの軸心を中心とする点対称位置において接続している。すなわち第２の接続管５０５Ａは吸気管６Ｂの、インタークーラ５Ａと対向する部分において吸気管６Ｂと接続している。
【００３３】
両接続管５０４Ａ，５０５Ａの出口（接続管５０５Ａの出口５０７Ａのみ図示）は、開口方向が吸気管６Ｂの内周面６０１の周方向に沿う方向に形成され、互いに逆方向である。しかして図６（Ａ）におけるＸ−Ｘ線に沿う断面の形状は図３に示す断面をミラー反転したものと同じとなり、第１実施形態と同様に吸気管６Ｂを流れる空気に旋回流が与えられ、オイル分が吸気管６Ｂの内周面６０１に押しつけられる。
【００３４】
吸気管６Ｂには、接続管５０４Ａ，５０５Ａの出口よりも下流位置に段部６１０が形成してあり、吸気管６Ｂは接続管５０４Ａ，５０５Ａの出口側が拡径している。大径部６１２の、段面６１１直近位置にオイル回収通路の開口部８０４が形成してある。
【００３５】
かかる構成においても、段部６１０にオイル分が滞留し、これをオイル回収通路８を経て図略のヘッドカバー（第１実施形態参照）に回収することができる。また本実施形態の吸気管６Ｂは屈曲部がないので吸気管において空気の旋回がよりスムーズに行われる。
【００３６】
なお上記各実施形態では、オイル分はヘッドカバーに回収する構成としているが、クランクケースに回収する構成でもよい。またオイル回収通路に絞りおよび逆止弁とを設けているが、吸気管の内圧の低下の程度やヘッドカバーからのブローバイガスの逆流の程度が許容できるものであれば、絞りや逆止弁は省略することもできる。
【００３７】
オイル回収手段、旋回流発生手段の構成は上記各実施形態に記載の態様に限定されるものではなく本発明の趣旨に反しない限り任意である。
【００３８】
本発明はＥＧＲを行う内燃機関だけではなく、ＥＧＲを行わない内燃機関にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本発明の内燃機関の吸気装置を適用した内燃機関の上面図であり、（Ｂ）は該内燃機関の正面図である。
【図２】図１（Ｂ）におけるＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】図１（Ａ）におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。
【図４】図１（Ｂ）におけるＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
【図５】本発明の別の内燃機関の吸気装置を適用した内燃機関の要部断面図である。
【図６】（Ａ）は本発明のさらに別の内燃機関の吸気装置を適用した内燃機関の正面図であり、（Ｂ）は（Ａ）におけるＶＩＢ−ＶＩＢ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
１  内燃機関
１０１  排気マニホールド
１０２  ＥＧＲ配管
２  吸気装置
２ａ  吸気通路
２ｂ  ＰＣＶ通路
２ｃ  旋回流発生手段
２ｄ  オイル回収手段
３  エアホース
４  ターボチャージャー
５，５Ａ  インタークーラ
５０３  冷却通路
５０４，５０５，５０４Ａ，５０５Ａ  接続管
５０６，５０７，５０７Ａ  出口
６，６Ａ，６Ｂ  吸気管
６０１  内周面
６０２，６０２Ａ  水平部
６０３，６０７，６１０  段部
７  吸気マニホールド
８  オイル回収通路
８０２  絞り
８０３  逆止弁
９  ヘッドカバー（オイル溜まり）
【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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