(57)【要約】【課題】過給機付き内燃機関において、エンジンの高出力化に伴って高過給化が進行しても、コンプレッサハウジング内でのオイルコーキングの発生を抑制すること。【解決手段】エンジン２の吸気通路３に設けられたコンプレッサハウジング３０内では、コンプレッサホイール５２がタービンホイール５１の回転力を受け、吸気が強制的にエンジン２の燃焼室２ａに送り込まれる。このときに、コンプレッサハウジング３０の内面にオイル溜まり部１００が形成されているので、このオイル溜まり部１００に、コンプレッサホイール５２の回転を契機に生じる遠心力によって吸気に含まれるオイルが溜められる。【選択図】図３
2009270524.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの吸気通路に設けられたコンプレッサハウジングと、
このコンプレッサハウジング内に収容され且つタービンホイールの回転力を受けて吸気を強制的にエンジンの燃焼室に送り込むコンプレッサホイールとを備え、
上記コンプレッサハウジングの内面には、オイル溜まり部が形成され、このオイル溜まり部に上記コンプレッサホイールの回転を契機に生じる遠心力によって吸気に含まれるオイルが溜められることを特徴とする過給機付き内燃機関。
【請求項２】
請求項１に記載の過給機付き内燃機関において、
上記オイル溜まり部の入口は、上記コンプレッサホイールの端面よりも吸気通路下流側であって上記コンプレッサハウジングの内面及びコンプレッサホイールの両者間で吸気が加圧される領域に設けられていることを特徴とする過給機付き内燃機関。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の過給機付き内燃機関において、
上記オイル溜まり部には、当該オイル溜まり部に溜まったオイルをオイルドレインに戻すためのホースが接続されていることを特徴とする過給機付き内燃機関。
【請求項４】
請求項３に記載の過給機付き内燃機関において、
上記ホースの途中部には、上記オイル溜まり部へのオイルの逆流を防止するための逆止弁が備えられていることを特徴とする過給機付き内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過給機付き内燃機関に関し、特に、過給機内でのオイルコーキング抑制技術に係る。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載されるエンジンにおいては、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。
【０００３】
このブローバイガスは、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）を含むので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還流装置（ＰＣＶ：ポジティブ・クランクケース・ベンチレーション）によっ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。
【０００４】
過給機付き内燃機関において、過給機下流の吸気通路にブローバイガスを還流させる場合、過給機が作動したときに過給機下流側の吸気通路内の圧力が上昇する。そのため、ブローバイガスが吸気通路内に還流し難くなる。
【０００５】
そこで、特許文献１では、過給機上流側の吸気通路にブローバイガスを還流させるよう構成したブローバイガス還流装置が提案されている。
【０００６】
ところで、上記特許文献１のように、過給機の上流側の吸気通路にブローバイガスを還流させるブローバイガス還流装置では、過給機が高過給状態となる場合に、コンプレッサ内でオイルがコーキング（炭化）するといった問題が生じてしまう。
【０００７】
具体的には、過給機が高過給状態となる場合、エンジン内で高温となったブローバイガスは、吸入空気と共にコンプレッサで圧縮されて更に高温となる。そのため、ブローバイガスに含まれるオイルがコンプレッサの出口付近でコーキングし、それが吸気抵抗となって過給効率の低下を招いてしまう。
【０００８】
かかる事態に対処するため、特許文献２では、ブローバイガス通路を通じてブローバイガスを過給機の上流側の吸気通路に還流させる際に、ブローバイガス通路の途中に設けたＰＶＣクーラでブローバイガスを冷却し、それによって過給機でのオイルコーキングを抑制するようにしたブローバイガス還流装置が提案されている。
【特許文献１】特開平６−２１２９３９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】
【０００９】
近時、エンジンの高出力化に伴い、高過給化が進行しつつある。このような環境の下では、上記特許文献２のように、ブローバイガス通路を通じてブローバイガスを過給機の上流側の吸気通路に還流させる際に、ブローバイガス通路の途中に設けたＰＶＣクーラでブローバイガスを冷却したとしても、コンプレッサの出口の高温化が不可避であり、コンプレッサハウジング内でオイルコーキングが発生してしまう。そのため、過給機付き内燃機関の空力性能が低下し、結果として、エンジン出力が低下する可能性が多くなると予測される。
【００１０】
本発明は、上記の実情に鑑みなされたもので、エンジンの高出力化に伴って高過給化が進行しても、コンプレッサハウジング内でのオイルコーキングの発生を抑制し得る、過給機付き内燃機関の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明に係る過給機付き内燃機関は、エンジンの吸気通路に設けられたコンプレッサハウジングと、このコンプレッサハウジング内に収容され且つタービンホイールの回転力を受けて吸気を強制的にエンジンの燃焼室に送り込むコンプレッサホイールとを備え、上記コンプレッサハウジングの内面には、オイル溜まり部が形成され、このオイル溜まり部に上記コンプレッサホイールの回転を契機に生じる遠心力によって吸気に含まれるオイルが溜められる。
【００１２】
上記構成によると、過給機付き内燃機関を作動させると、エンジンの吸気通路に設けられたコンプレッサハウジング内では、コンプレッサホイールがタービンホイールの回転力を受け、吸気を強制的にエンジンの燃焼室に送り込む。このとき、コンプレッサハウジングの内面にオイル溜まり部が形成されているので、このオイル溜まり部に、コンプレッサホイールの回転を契機に生じる遠心力によって吸気（ブローバイガスと空気とを含む概念である。）に含まれるオイルが溜められる。そのため、吸気に含まれるオイルのコンプレッサの出口付近でのコーキングが抑制される。
【００１３】
また、上記過給機付き内燃機関において、上記オイル溜まり部の入口は、上記コンプレッサホイールの端面よりも吸気通路下流側であって上記コンプレッサハウジングの内面及びコンプレッサホイールの両者間で吸気が加圧される領域に設けられている。
【００１４】
上記構成によると、オイル溜まり部の入口を、コンプレッサホイールの端面よりも吸気通路下流側であってコンプレッサハウジングの内面及びコンプレッサホイールの両者間で吸気が加圧される領域に設けているので、その加圧力により吸気に含まれるオイルがオイル溜まり部に確実に流れ込む。
【００１５】
さらに、上記過給機付き内燃機関において、上記オイル溜まり部には、当該オイル溜まり部に溜まったオイルをオイルドレインに戻すためのホースが接続されている。
【００１６】
上記構成によると、オイル溜まり部に溜まったオイルは、ホースを通じてオイルドレインに戻される。そのため、オイル溜まり部に溜まったオイルがコンプレッサハウジング内に溢れ出すことはない。
【００１７】
さらにまた、上記過給機付き内燃機関において、上記ホースの途中部には、上記オイル溜まり部へのオイルの逆流を防止するための逆止弁が備えられている。
【００１８】
上記構成によると、逆止弁によりオイルドレインに戻されたオイルのオイル溜まり部への逆流が阻止される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によると、エンジンの高出力化に伴って高過給化が進行しても、コンプレッサハウジング内でのオイルコーキングの発生を抑制することができる。そのため、過給機付き内燃機関の空力性能の低下を防止できる。その結果、エンジン出力が低下する可能性も少なくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
＜過給機付き内燃機関１の全体構成＞
図１は本発明の実施の形態に係る過給機付き内燃機関１の全体構成を簡略化して示す図である。
【００２２】
図１を参照して、本実施の形態に係る過給機付き内燃機関１は、車両に搭載されるものであって、エンジン２を含む。このエンジン２の吸気通路３には、その上流側から順に、エアクリーナ４、過給機５及び空冷式のインタークーラ６が設けられている。
【００２３】
過給機５は、タービンホイール５１とコンプレッサホイール５２とを備え、排気圧を利用してエンジン２の燃焼室２ａに導入される吸気を過給する。タービンホイール５１は、排気通路７における図示しない触媒コンバータよりも上流側に設けられている。一方、コンプレッサホイール５２は、吸気通路３におけるエアクリーナ４の下流側に設けられている。なお、過給機５の詳細な構成については後述する。
【００２４】
インタークーラ６は、吸気通路３におけるコンプレッサホイール５２よりも下流側に設けられている。
【００２５】
エンジン２の運転時に、過給機５におけるタービンホイール５１に排気が吹き付けられてタービンホイール５１が回転すると、これに伴いコンプレッサホイール５２が回転して、エアクリーナ４から吸入された空気が圧縮されてインタークーラ６に入る。吸入空気は、そのインタークーラ６にて冷却されると共にその容積も圧縮された後、エンジン２の燃焼室２ａに供給される。
【００２６】
本実施の形態では、ブローバイガスを還流させるために、エンジン２のヘッドカバー２ｃ内に設けられたベンチレーションケース２dと、ベンチレーションケース２d内のブローバイガスを吸気系に還流させるブローバイガス通路８とを備える。
【００２７】
ブローバイガス通路８は、その一端がエンジン２のヘッドカバー２ｃに接続され、他端が吸気通路３における過給機５の上流側（即ち、エアクリーナ４と過給機５との間）に接続されている。
【００２８】
エンジン２において、燃焼室２ａからクランク室２ｂに漏れたブローバイガスは、エンジン２内部の図示しないガス通路を通ってベンチレーションケース２ｄに導入される。ベンチレーションケース２ｄには、図示ないバッフルプレートが設けられており、ブローバイガスに含まれるミスト状（霧状）のオイルがそのバッフルプレートに付着してブローバイガスから分離される。オイルが分離されたブローバイガスは、ベンチレーションケース２ｄ内からブローバイガス通路８に流出する。
【００２９】
ブローバイガス通路８の途中部には、ＰＣＶクーラ９が設けられている。ＰＣＶクーラ９は、過給機５のインタークーラ６と同様に空冷式のクーラであって、車両のエンジンルーム内においてインタークーラ６の近傍に設けられている。なお、図１においては、便宜上、ＰＣＶクーラ９は、インタークーラ６から離れた箇所に図示している。このＰＣＶクーラ９は、車両走行時に通風される冷却風との熱交換によって、ブローバイガス通路８を流れるブローバイガスを冷却する。
【００３０】
上記過給機付き内燃機関１には、その運転状態を検出するための各種のセンサが設けられる。本実施の形態では、インタークーラ６の下流側の吸気圧力（過給圧）を検出するための過給圧センサ１０と、エンジン２の回転速度を検出するためのクランク角センサ１１と、アクセル踏込量を検出するためのアクセルセンサ１２とが設けられている。
【００３１】
上記の各センサ１０，１１，１２の検出信号は、電子制御装置１３に取り込まれる。この電子制御装置１３は、エンジン２の各種制御を統括して実行するものであって、制御プログラムや同プログラムの実行に際して必要なデータを記憶するメモリ等を備えて構成されている。それゆえ、電子制御装置１３は、アクセルセンサ１２の検出信号から求められるアクセル踏込量、及びクランク角センサ１１の検出信号から求められるエンジン回転速度等に基づいて、燃料噴射量及び燃料噴射時期についての指令値を算出する。そして、これら指令値に基づいて、電子制御装置１３は、図示しない燃料噴射弁を駆動することで、熱効率及び排気エミッション等が良好なものとなるよう、燃料噴射量及び燃料噴射時期を制御する。
【００３２】
＜過給機５の構成＞
図２は過給機５の縦断面図、図３は図２のＸ部を拡大して示す図である。
【００３３】
図２及び図３を参照して、過給機５は、上記エンジン２の排気通路７に設けられたタービンハウジング２０と、このタービンハウジング２０内に収容され且つタービンハウジング２０内に送り込まれる排気ガスによって回転する上記タービンホイール５１と、上記エンジン２の吸気通路３に設けられたコンプレッサハウジング３０と、このコンプレッサハウジング３０内に収容され且つタービンホイール５１の回転力を受けて吸気を強制的に上記エンジン２の燃焼室２ａへ送り込む上記コンプレッサホイール５２とを備えている。
【００３４】
タービンホイール５１及びコンプレッサホイール５２の両者は、金属製のタービンシャフト５３によって一体回転可能に連結されている。つまり、タービンホイール５１、コンプレッサホイール５２及びタービンシャフト５３が同一軸心上に配置され、一体的に組み付けられてターボロータ５０が構成されており、タービンホイール５１の回転に伴ってタービンシャフト５３及びコンプレッサホイール５２がこの軸心回りに回転する構成となっている。
【００３５】
タービンホイール５１は、外周面に多数のタービンブレード５１ａを備えている。
【００３６】
タービンハウジング２０には、タービンホイール５１を取り囲むように、渦巻き状をなすスクロール室２１が形成されている。このスクロール室２１は、ターボロータ５０の接線方向に開口する排気ガス取入れ口と、ターボロータ５０の軸線方向に開口する排気ガス排出口２２とを有している。排気ガス取入れ口は、エンジン２の排気マニホールドに接続され、排気ガス排出口２２は、触媒コンバータへと排気ガスを導く排気管に接続される。
【００３７】
一方、コンプレッサホイール５２は、外周面に多数のコンプレッサブレード５２ａを備えている。
【００３８】
コンプレッサハウジング３０には、コンプレッサホイール５２を取り囲むように、渦巻き状をなすスクロール３１が形成されている。このスクロール３１は、コンプレッサホイール５２の軸線方向に開口する給気取入れ口３２と、コンプレッサホイール５２の接線方向に開口する過給気吐出口とを有している。給気取入れ口３２は、エアクリーナに接続され、過給気吐出口は、内燃機関の吸気マニホールドに接続される。
【００３９】
なお、上記タービンホイール５１の形状は特に限定されるものではなく、衝撃型、反射型、斜流式等が採用可能である。同様に、コンプレッサホイール５２の形状も特に限定されるものではなく、ラジアル型、バックワード型、バックワードレイク型等が採用可能である。また、本実施の形態では、ターボロータ５０は、タービンホイール５１、コンプレッサホイール５２及びタービンシャフト５３をそれぞれ別体として形成して、これらを一体的に組み付けるものとしたが、これらを一体形成したものであってもよい。
【００４０】
タービンシャフト５３は、軸受ハウジング４０内に形成された軸受部材４１に挿通されている。この軸受部材４１は、その内部に円筒形状の空間が形成されており、その内周面には、軸受である軸受メタル４２が遊嵌されている。
【００４１】
軸受メタル４２の内周面は、タービンシャフト５３に遊嵌されている。すなわち、軸受メタル４２は、タービンシャフト５３と軸受部材４１との間の摺動部に配設されている。さらに、この軸受メタル４２には、軸受ハウジング４０内に形成された潤滑油供給路４３から潤滑油が供給されるようになっている。この潤滑油の供給によって、軸受部材４１の内周面と軸受メタル４２の外周面との間に油膜が形成される。一方、軸受メタル４２には、その外周面から内周面に亘って貫通する油供給孔４２ａが複数箇所に形成されている。したがって、軸受メタル４２の外周面に供給された潤滑油は、これら複数の油供給孔４２ａを介して軸受メタル４２の内周面にも供給され、軸受メタル４２の内周面とタービンシャフト５３の外周面との間にも油膜が形成される。このように、本実施の形態におけるタービンシャフト５３の軸受方式は、いわゆるフローティングベアリング方式とされており、軸受メタル４２は、タービンシャフト５３と軸受部材４１との間で自由に回転することができるようになっている。
【００４２】
上記軸受メタル４２は、スナップリング４４によって、軸心方向への移動が規制されている。このような構成の軸受構造がタービンシャフト５３の長手方向の両端部（タービンホイール５１に近接する箇所とコンプレッサホイール５２に近接する箇所の２箇所）に設けられている。
【００４３】
本実施の形態の特徴は、図２及び図３に示すように、上記コンプレッサハウジング３０の内面には、オイル溜まり部１００が形成され、このオイル溜まり部１００に上記コンプレッサホイール５２の回転を契機に生じる遠心力によって吸気に含まれるオイルが溜められるように構成されている点にある。以下、具体的に説明する。
【００４４】
なお、本実施の形態に係る過給機付き内燃機関１は、ブローバイガス還流機能を有しているので、吸気には、ブローバイガスと空気とが含まれるので、以下において、「吸気」と称するときは、ブローバイガスと空気とを含んでいるものとして説明する。
【００４５】
オイル溜まり部１００は、凹溝形状をなしており、コンプレッサホイール５２を取り囲むように、コンプレッサハウジング３０の内周全長にわたって形成されている。このオイル溜まり部１００の入口は、図３に良く示されているように、オイル溜まり領域よりも絞り込まれていて、コンプレッサホイール５２の端面よりも吸気通路下流側であってコンプレッサハウジング３０の内面及びコンプレッサホイール５２の両者間で吸気が加圧される領域（即ち、大気圧以上となる領域）に設けられている。
【００４６】
本実施の形態では、コンプレッサホイール５２の端面からオイル溜まり部１００の入口にかけてのコンプレッサハウジング３０の内面は、コンプレッサホイール５２とコンプレッサハウジング３０との隙間間隔がオイル溜まり部１００の入口に向かうに従って漸次拡大し、且つ、オイル溜まり部１００の吸気通路上流側入口の上端面が吸気通路下流側の入口の上端面よりも低くなるように、テーパ形状をなしている。この状態は、図３に良く示されている。
【００４７】
下側領域のオイル溜まり部１００の適所には、このオイル溜まり部１００に溜まったオイルを図示しないオイルドレイン（ドレインパン）に戻すためのホース１１０が接続されている。このホース１１０の途中部には、上記オイル溜まり部１００へのオイルの逆流を防止するための逆止弁１２０が設けられている。
【００４８】
＜動作＞
本過給機付き内燃機関１を作動させると、エンジン２の吸気通路３に設けられたコンプレッサハウジング３０内では、コンプレッサホイール５２がタービンホイール５１の回転力を受け、吸気を強制的にエンジン２の燃焼室２ａに送り込む。このとき、図３に示すように、コンプレッサハウジング３０の内面のオイル溜まり部１００に、コンプレッサホイール５１の回転を契機に生じる遠心力によってブローバイガス及び空気（吸気）に含まれるオイルが溜められ、空気のみがコンプレッサハウジング３０の出口から吸気通路３内に流出する。
【００４９】
上記オイル溜まり部１００に溜まったオイルは、ホース１１０を通じてオイルドレインに戻される。このオイルドレインに戻されたオイルは、逆止弁１２０によりオイル溜まり部１００への逆流が阻止される。
【００５０】
＜作用・効果＞
本実施の形態によると、以下の作用・効果を奏する。
【００５１】
（１）本過給機付き内燃機関１を作動させると、エンジン２の吸気通路３に設けられたコンプレッサハウジング３０内では、コンプレッサホイール５２がタービンホイール５１の回転力を受け、吸気が強制的にエンジン２の燃焼室２ａに送り込まれるときに、コンプレッサハウジング３０の内面にオイル溜まり部１００が形成されているので、このオイル溜まり部１００に、コンプレッサホイール５２の回転を契機に生じる遠心力によってブローバイガス及び空気（吸気）に含まれるオイルが溜められ、空気のみが流出する。そのため、ブローバイガスが低減され、吸気に含まれるオイルのコンプレッサの出口付近でのコーキングが抑制される。
【００５２】
（２）オイル溜まり部１００の入口を、コンプレッサホイール３０の端面よりも吸気通路下流側であってコンプレッサハウジング３０の内面及びコンプレッサホイール５２の両者間で吸気が加圧される領域に設けているので、その加圧力により吸気に含まれるオイルがオイル溜まり部に確実に流れ込む。
【００５３】
（３）オイル溜まり部１００には、当該オイル溜まり部１００に溜まったオイルをオイルドレインに戻すためのホース１１０が接続されているので、オイル溜まり部１００に溜まったオイルは、ホース１１０を通じてオイルドレインに戻される。そのため、オイル溜まり部１００に溜まったオイルがコンプレッサハウジング３０内に溢れ出すことはない。
【００５４】
（４）ホース１１０の途中部には、オイル溜まり部１００へのオイルの逆流を防止するための逆止弁１２０が備えられているので、この逆止弁によりオイルドレインに戻されたオイルのオイル溜まり部１００への逆流が阻止される。
【００５５】
（５）コンプレッサホイール５２の端面からオイル溜まり部１００の入口にかけてのコンプレッサハウジング３０の内面は、コンプレッサホイール５２とコンプレッサハウジング３０との隙間間隔がオイル溜まり部１００の入口に向かうに従って漸次拡大し、且つ、オイル溜まり部１００の吸気通路上流側入口の上端面が吸気通路下流側の入口の上端面よりも低くなるように、テーパ形状をなしているので、オイルのオイル溜まり部１００への流入をより確実なものとすることができる。
【００５６】
以上のことから、エンジン２の高出力化に伴って高過給化が進行しても、コンプレッサハウジング３０内でのオイルコーキングの発生を抑制することができるため、過給機付き内燃機関１の空力性能の低下を防止できる結果、エンジン出力が低下する可能性も少なくなる。
【００５７】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、上記実施の形態においては、コンプレッサハウジング３０の内面がテーパ形状をなしている例について記載したが、このようにテーパ形状をなしていない場合であっても、本発明の目的は十分に達成し得る。その他、本明細書に添付の特許請求の範囲内での種々の設計変更及び修正を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施の形態に係る過給機付き内燃機関の全体構成を簡略化して示す図である。
【図２】過給機の縦断面図である。
【図３】図２のＸ部を拡大して示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
１  過給機付き内燃機関
２  エンジン
２ａ  燃焼室
５  過給機
３０  コンプレッサハウジング
５１  タービンホイール
５２  コンプレッサホイール
１００  オイル溜まり部
１１０  ホース
１２０  逆止弁
【図１】
2009270524.tif 000003
【図２】
2009270524.tif 000004
【図３】
2009270524.tif 000005