(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブローバイガスの還元通路内外に配置されて、前記還元通路内の水分を凝縮させる熱交換部材を有し、
前記熱交換部材は、吸気通路内の吸入空気の流れに沿って露出している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において、エアクリーナ部とサージタンクとが隣接して配置されており、これらの境界部に前記熱交換部材を有する水分捕集装置が配置されていることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【請求項３】
請求項１〜２のいずれかにおいて、前記熱交換部材は金属材料によって形成されていることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【請求項４】
請求項３において、前記熱交換部材は網目状部材であることを特徴とする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、エアクリーナや吸気マニホールド等を一体化した内燃機関の吸気装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般の車両には、内燃機関（エンジン）のシリンダとピストンの隙間から吹き抜けるガスを大気中に放出せずに、再び吸気マニホールドを通してエンジンに導いて再燃焼させるブローバイガス還元装置（ＰＣＶ；Positive Crankcase Ventilation）が設けられている。ブローバイガスを再燃焼させることにより、ＨＣの低減が可能となる。
【０００３】
上述したブローバイガスには多量の水分が含まれており、このようなブローバイガスが吸気装置のスロットル付近に吸入されると、エンジンの低温始動直後にスロットルバルブがロックするおそれがある。例えば、寒冷地等において、スロットルバルブの開度が小さいエンジン始動直後にスロットルバルブとスロットルボディとの間に水分が付着して氷結するとスロットルバルブがロックする。
【０００４】
このようなスロットルバルブの氷結によるロックを防ぐための従来技術として、実開昭５７−１２６５６０号公報に開示された「内燃機関のスロットルボディ加熱装置」が知られている。この加熱装置は、エンジン冷却水通路を管部材で構成し、これをスロットルボディに取り付けることにより、スロットルボディをエンジン冷却水で加熱してその温度を０℃以上に保っている。したがって、エンジン始動時にスロットルバルブが氷結によりロックしている場合であっても、ごく短時間でスロットルボディが加熱されて、このロック状態を解除することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した実開平５７−１２６５６０号公報に開示された加熱装置は、スロットルボディの外周に設けられた管部材に通したエンジン冷却水によってスロットルボディを加熱し、熱伝導によって伝わった熱により、スロットルバルブとスロットルボディ内壁面（スロットルボア）との間に付着した氷を融かしている。したがって、軽量化やコストダウンの要求から、スロットルボディを樹脂材料で形成しようとしたときに、熱伝導率が低くなって、スロットルバルブに付着した氷が融けにくく、スロットルバルブのロックを充分に防止できないおそれがある。また、エンジン冷却水の配管をスロットルボディまで引き回さなければならず、配管が複雑になる。
【０００６】
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は配管が複雑にならず、スロットルバルブの氷結によるロックを防止することができる内燃機関の吸気装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明の内燃機関の吸気装置は、ブローバイガスの還元通路内外にこのブローバイガスに含まれる水分を凝縮させる熱交換部材を備えている。したがって、ブローバイガス中の水分を熱交換部材によって凝縮して捕集することにより、スロットルバルブ近傍に到達する水分を減らすことができるため、この水分が原因で生じるスロットルバルブの氷結によるロックを防止することができる。また、スロットルボディを加熱しているわけではないため、その熱伝導率の高低は特に問題にはならず、スロットルボディを熱伝導率の低い樹脂材料で形成した場合にも適用することができる。さらに、エンジン冷却水の引き回しが不要となるため、そのために必要な配管も不要であり、配管の簡略化が可能となる。
【０００８】
また、上述した熱交換部材は、吸気通路内の吸入空気の流れに沿って露出するように配置することが好ましい。ブローバイガス中に含まれる水分を凝縮させるには、その水分を結露させる必要があるが、熱交換部材を吸入空気の流れに沿って露出させることにより、熱交換部材を露点以下の温度に冷却することが容易となり、ブローバイガス中の水分を効率よく分離することができる。また、上述した熱交換部材をステンレスやアルミニウム等の金属、好ましくは網目状部材としての金網によって形成し、表面積を増すことにより、効率よい熱交換が可能となり、ブローバイガス中の水分をさらに効率よく分離することができる。
【０００９】
また、上述した熱交換部材を有する水分捕集装置は、エアクリーナ部とサージタンクとの間の境界部に配置することが好ましい。一般に、ブローバイガスの還元を行う場合に、効率よく還元させるために、スロットルの上流側であるエアクリーナ部からエンジンのクランクケース内に空気を流し、クランクケースから排出されるブローバイガスを含む空気をスロットルの下流側であるサージタンクに吸入している。このように、エアクリーナ部とサージタンクのそれぞれからはエンジンのクランクケースにつながる２種類の配管が延びているため、エアクリーナ部とサージタンクの境界部に熱交換部材を有する水分補修装置を配置することにより、２種類の配管に対応する水分補修装置を１箇所にまとめることができ、吸気装置の構造を簡略化することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明を適用した一実施形態のエンジンの吸気装置は、サージタンクの一部であってエアクリーナ部に隣接する位置に、エンジンのクランクケースから進入するブローバイガス中の水分を捕集して分離するトラッパー室を設けることに特徴がある。以下、本発明を適用した一の実施形態のエンジンの吸気装置について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００１１】
図１は、本発明を適用した一実施形態によるエンジンの吸気装置の構造を示す図である。また、図２は図１に示すＩＩ−ＩＩ線拡大断面図である。図１および図２に示すように、本実施形態の吸気装置は、取込口１２から吸入された空気に含まれる塵芥を取り除くエアクリーナ部１０と、この吸気装置をエンジン（図示せず）に取り付ける取付部２２が一方端に形成された吸気マニホールド２０と、吸気マニホールド２０の各枝管２４の端部近傍に取り付けられた燃料噴射装置としてのインジェクタ３０と、インジェクタ３０に燃料を供給するデリバリパイプ３２と、吸気マニホールド２０の他方端に設けられたサージタンク４０と、サージタンク４０の端部に取り付けられたスロットル５０と、このスロットル５０とエアクリーナ部１０とを連結する通路６０とを含んで構成されている。
【００１２】
上述した吸気装置の各部品は一体化されている。例えば、図２に示すように、ハウジング７０によって、エアクリーナ部１０の一部と吸気マニホールド２０とサージタンク４０とが形成されており、これにエアクリーナ部１０の一部を含むキャップ７２等が取り付けられて、全体が一体化される。
以下、上述した吸気装置の各部分の構成について詳細に説明する。エアクリーナ部１０は、不織布やろ紙を材料とするエアクリーナエレメント１４と、これを装着して収納するガイド１６と、ハウジング７０の一部およびキャップ７２によって構成されるエアクリーナケース１８とを含んで構成される。なお、エアクリーナケース１８の中で、特にエアクリーナエレメント１４に対して吸入空気の上流側をダスティサイドケース８０、下流側をクリーンサイドケース８２といい、それぞれのケース８０、８２で囲まれた空間をダスティサイド空間、クリーンサイド空間という。また、ダスティサイド空間とクリーンサイド空間によって吸気通路の一部が形成される。
【００１３】
ガイド１６に装着されたエアークリーナエレメント１４を挟んでダスティサイドケース８０内のダスティサイド空間とクリーンサイドケース８２内のクリーンサイド空間が分離されており、取込口１２を通ってダスティサイド空間に導入された空気は、エアクリーナエレメント１４を通ることにより塵芥が取り除かれてクリーンサイド空間に導入される。また、このガイド１６は、エアクリーナエレメント１４を介した空気の流れに対して垂直方向にスライドして着脱が可能であり、エアクリーナ部１０に装着したときにその外周部に形成されたシール部材（図示せず）によって、ダスティサイド空間とクリーンサイド空間とが分離される。また、ガイド１６は、エアクリーナケース１８に形成された装着用の開口部を隙間なく覆うカバーとしての機能を有しており、この開口部を介したダスティサイド空間内への空気の流入を阻止している。
【００１４】
通路６０は、エアクリーナエレメント１４を通してクリーンサイド空間に通された空気をスロットル５０を介してサージタンク４０に導くためのものであり、円形断面を有するＵ字形状に形成されている。スロットル５０は、スロットルバルブとスロットルボディによって構成されており、エンジンの各気筒列に吸入される空気の吸込み量を調整する。また、スロットル５０には、スロットル５０内の圧力を検出する圧力センサ５２と、スロットルバルブの開度を検出するポジションセンサ５４が取り付けられており、これらの各センサ出力が図示しないエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）に入力される。
【００１５】
サージタンク４０は、吸気脈動を吸収するためのものであり、端部に取り付けられたスロットル５０を介して吸入された空気を吸気マニホールド２０の各枝管２４に分配する。また、サージタンク４０の一部を分離して水分捕集装置としてのトラッパー室４２が形成されており、エンジンのクランクケースから回収したブローバイガスに含まれる水分が分離される。このトラッパー室４２の詳細な構造については後述する。
【００１６】
吸気マニホールド２０は、サージタンク４０を介して導入された塵芥が除去された後の空気をエンジンの各気筒列に導入するためのものであり、エンジンの気筒数と同数の枝管２４によって構成されている。例えば、本実施形態の吸気装置が取り付けられるエンジンは３気筒であり、吸気マニホールド２０は３本の各枝管２４によって構成されている。各枝管２４の先端（サージタンク４０と反対側の端部）には、吸気装置をエンジンに取り付けるための取付部２２が形成されており、この取付部２２に設けられたボルト挿通孔２６にボルト（図示せず）を通して締め付けることにより、エンジンへの吸気装置の取り付けが行われる。
【００１７】
インジェクタ３０は、燃料供給装置としての管状のデリバリパイプ３２から供給される燃料（ガソリン）を所定のタイミングでエンジン内に噴射する。吸気マニホールド２０の各枝管２４の先端近傍には、取付部２２の取付面とエアクリーナ部１０のダスティサイド空間とをつないで直管状に貫通した装着孔２８が形成されており、この装着孔２８にインジェクタ３０が挿入される。また、インジェクタ３０の固定は、その端部（エアクリーナ部１０のダスティサイドケース８０側）に取り付けられたデリバリパイプ３２を固定することによって行われる。
【００１８】
図３は、本実施形態の吸気装置の平面図であり、トラッパー室４２の部分的な横断面が示されている。また、図４は図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。図５は、図４のＶ−Ｖ線断面図である。図６は、図４のＶＩ−ＶＩ線断面図である。これらの図に示すように、トラッパー室４２は、迷路構造の通路を有する２つの水分捕集室１００、１１０からなっている。いずれの水分捕集室１００、１１０もサージタンク４０とエアクリーナ部１０の境界部に形成されている。
【００１９】
一方の水分捕集室１００は、迷路構造の通路の一方端に設けられた吐出口１０２と、迷路構造の通路の他方端であってエアクリーナ部１０との境界壁１０４に設けられた通風口１０６と、迷路構造の通路の途中を遮るように設けられた網目状部材としての金網１０８とを有している。吐出口１０２は、エンジンのクランク室とをつなぐ還元通路としての配管を嵌合するためのものであり、通風口１０６は、エアクリーナ部１０のクリーンサイド空間から空気を取り込むためのものである。また、金網１０８は、メッシュ状の金属材料（例えばステンレスやアルミニウム）によって形成されており、その一部が境界壁１０４を貫通してクリーンサイド空間に露出し、クリーンサイド空間内の空気の流れに沿ってこの露出部分が冷却される。この金網１０８は、熱伝導性が良好な熱交換部材として機能するものであり、一部をクリーンサイド空間内の吸入空気によって冷却することにより、全体が冷却される。
【００２０】
また、他方の水分捕集室１１０は、迷路構造の通路の一方端に設けられた吸入口１１２と、迷路構造の通路の他方端であってサージタンク４０との境界壁１１４に設けられた通風口１１６と、迷路構造の通路の途中を遮るように設けられた金網１１８とを有している。吸入口１１２は、エンジンのクランク室とをつなぐ還元通路としての配管を嵌合するためのものであり、通風口１１６は、サージタンク４０にブローバイガスを取り込むためのものである。また、金網１１８は、上述した金網１０８と同様に、一部がエアクリーナ部１０との境界壁１０４を貫通してクリーンサイド空間に露出しており、クリーンサイド空間内の空気の流れに沿ってこの露出部分が冷却される。この金網１１８は、熱伝導性が良好な熱交換部材として機能するものであり、一部をクリーンサイド空間内の吸入空気によって冷却することにより、全体が冷却される。
【００２１】
エンジンが回転している通常動作においては、スロットル５０の上流であるエアクリーナ部１０のクリーンサイド空間は大気圧になっており、スロットル５０の下流であるサージタンク４０内は負圧になっている。したがって、エンジンのクランクケース内に充満したブローバイガスは、サージタンク４０内の負圧によって排気され、代わりにエアクリーナ部１０のクリーンサイド空間から新鮮な空気がクランクケース内に送り込まれる。このようにしてクランクケース内のブローバイガスが吸気装置のサージタンク４０内に還元され、回収される。
【００２２】
また、このようにしてエンジンのクランクケースからサージタンク４０に回収されるブローバイガスには多量の水分が含まれるが、これらの水分は、水分捕集室１１０を通る際に金網１１８に接触して結露する。このようにして水分が分離された後のブローバイガスが通風口１１６を介してサージタンク４０に導かれる。したがって、エンジン始動直後であってスロットル開度が小さい暖機運転時にブローバイガスが吸入された場合であっても、このブローバイガスに含まれる水分が水分捕集室１１０内で捕集され、スロットル５０の下流側のサージタンク４０には水分が分離された乾いたブローバイガスが吸入されるため、スロットルバルブに水分が付着して氷結によりロックすることを防止することができる。
【００２３】
また、このようにして金網１１８に捕集された水分は、所定量に達するとブローバイガスとともに通風口１１６からサージタンク４０側に吸入されるが、エンジンの暖機運転終了後の通常運転時であれば、スロットルバルブの開度が大きくなり、しかもエンジンルームの温度も上昇してスロットルバルブ全体の温度も０℃より高くなるため、スロットルバルブに付着しても氷結することはない。なお、水分捕集室１１０の容積や金網１１８の面積等は、エンジン始動直後の暖機運転時に、スロットルバルブの氷結によるロックを防止するために捕集しなければならない水分の量を考慮して設定する必要がある。
【００２４】
また、他方の水分捕集室１００は、エアクリーナ部１０からエンジンのクランクケースに送り込まれる空気が通過するため、ブローバイガス中の水分を分離するためには必要ないように思われるが、実際にはクランクケース内の圧力が大気圧よりも高くなると、クランクケース内のブローバイガスがエアクリーナ部１０に逆流する。このブローバイガスに含まれる水分を金網１０８を通して捕集することにより、エアクリーナ部１０のクリーンサイド空間から通路６０を介してスロット５０側に乾いたブローバイガスを流すことができるため、スロットルバルブに水分が付着して氷結によりロックすることを防止することができる。
【００２５】
また、各水分捕集室１００、１１０内の金網１０８、１１８は、いずれもその一部がエアクリーナ部１０との境界壁１０４を貫通してエアクリーナ部１０のクリーンサイド空間に露出しており、このクリーンサイド空間を流れる吸入空気によって冷却されている。したがって、金網１０８、１１８の温度を常時低温に保つことができ、比較的温度が高いブローバイガスが継続して回収された場合であっても、その中に含まれる水分を結露させて効率よく分離することができる。
【００２６】
また、上述した２つの水分捕集室１００、１１０からなるトラッパー室４２をエアクリーナ部１０とサージタンク４０との境界部に形成することにより、境界壁１０４、１１４に通風口１０６、１１６を設けるだけでエアクリーナ部１０やサージタンク４０との間のブローバイガスの還元通路を確保することができ、必要な配管を低減することができる。
【００２７】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、ブローバイガスに含まれる水分を除去することにより、スロットルバルブの氷結によるロックを防止する場合を説明したが、ＩＳＣＶ（アイドル・スピード・コントロール・バルブ）の氷結によるロックを防止することもできる。ずなわち、スロットルバルブを介した吸入通路をバイパスするようにＩＳＣＶを介した吸入通路が確保されているため、スロットル５０の上流および下流に流れ込むブローバイガス中の水分を分離するということはＩＳＣＶに流れる吸入空気に含まれる水分を低減することでもあるため、ＩＳＣＶの氷結によるロックを防止する効果もある。
【００２８】
また、上述した本実施形態では、エアクリーナ部１０とサージタンク４０の境界部にトラッパー室４２を形成したが、吸気装置から分離してトラッパー室４２を形成したり、２つの水分捕集室１００、１１０を分けて、一方の水分捕集室１００をエアクリーナ部１０に隣接する位置に、他方の水分捕集室１１０をサージタンク４０に隣接する位置に形成するようにしてもよい。また、ブローバイガスに含まれる水分を結露させるために金網１０８、１１８を用いたが、他の熱交換部材、例えばメッシュ状でない金属板やヒートパイプ等をブローバイガスの流れの途中に置いて、水分を分離するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した一実施形態によるエンジンの吸気装置の構造を示す図である。
【図２】図１に示すＩＩ−ＩＩ線拡大断面図である。
【図３】本実施形態の吸気装置の平面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】図４のＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【符号の説明】
１０  エアクリーナ部
１８  エアクリーナケース
４０  サージタンク
４２  トラッパー室
５０  スロットル
６０  通路
１００、１１０  水分捕集室
１０２  吐出口
１０４、１１４  境界壁
１０６、１１６  通風口
１０８、１１８  金網
１１２  吸入口
【図１】
0003843550.tif 000002
【図２】
0003843550.tif 000003
【図３】
0003843550.tif 000004
【図４】
0003843550.tif 000005
【図５】
0003843550.tif 000006
【図６】
0003843550.tif 000007