JP5508632B2 - 排気ターボ過給機付き内燃機関におけるブローバイガスの処理装置 - Google Patents

Description

本発明は，排気ターボ過給機を備えた内燃機関において，そのクランク室及び動弁機構室内に集まるブローバイガスを，吸気経路に導いて処理する装置に関するものである。

排気ターボ過給機を備えた内燃機関において，そのブロワー圧縮機から内燃機関に至る吸気経路における圧力は，前記排気ターボ過給機が作動しているＯＮターボの状態において，大気圧より高い過給圧になるから，このＯＮターボの状態では，ブローバイガスを前記吸気経路に導くことは困難である。

そこで先行技術としての特許文献１は，
「シリンダブロックにおけるクランク室とシリンダヘッドにおける動弁機構室とを互いに連通するように構成して成る内燃機関に，排気タービンとブロワー圧縮機とから成る排気ターボ過給機を設けたものにおいて，前記クランク室を，前記ブロワー圧縮機から内燃機関に至る吸気通路のうちスロットル弁より下流側の部分に，第１ブローバイガス通路を介して接続し，前記第１ブローバイガス通路中に，前記吸気経路への方向にのみ開く逆止弁を設ける一方，前記動弁機構室を，前記ブロワー圧縮機への大気吸い込み用通路に，第２ブローバイガス通路を介して接続する。」
ことを提案している。

そして，前記先行技術は，排気ターボ過給機が作動しないＯＦＦターボの状態において，吸気経路のうちスロットル弁より下流側の部分が大気圧より低い負圧になることを利用して，クランク室内のブローバイガスを，第１ブローバイガスを介して吸気経路を経て内燃機関に導く一方，前記ブロワー圧縮機への大気吸い込み用通路における新鮮な空気を，第１ブローバイガスを介して動弁機構室に導くという構成にしている。

また，排気ターボ過給機が作動するＯＮターボの状態において，前記吸気経路のうちスロットル弁より上流側の圧力は大気圧を越えて高い過給圧に上昇する一方，前記ブロワー圧縮機への大気吸い込み用通路における圧力は，吸入空気量の増加に伴いＯＦＦターボの状態のときにおける圧力よりも低くなることを利用して，前記動弁機構室内のブローバイガスを，第２ブローバイガス通路を介して，前記前記ブロワー圧縮機への大気吸い込み用通路に導く一方，前記スロットル弁より下流における過給圧がクランク室内に入ることを第１ブローバイガス通路中に設けた逆止弁にて阻止するという構成にしている。

実開平０５−０８７２１３号公報

前記先行技術によると，ＯＦＦターボの状態において，前記クランク室及び動弁機構室の両方を，これらからのブローバイガスの吸い出しと，これらへの新鮮な空気の導入とによって確実に換気することができる。

しかし，その反面，ＯＮターボの状態において，前記吸気経路における過給圧のクランク室への導入，つまり，前記クランク室への新鮮な空気の導入は，第１ブローバイガス通路中に設けた逆止弁にて阻止されていて，前記クランク室における新鮮な空気の導入による換気は行なわれていないことにより，このクランク室及び前記動弁機構室におけるブローバイガスの濃度が，前記ＯＦＦターボの状態のときよりも著しく高くなるから，潤滑油の劣化が促進されるばかりか，シール用ガスケット等の各種ゴム製品の劣化も促進されるという問題があった。

本発明は，この問題を解消することを技術的課題としている。

この技術的課題を達成するため請求項１は，
「クランク室による第１ブローバイガス室及び動弁機構室による第２ブローバイガス室を備え，これら両ブローバイガス室を互いに連通する構成にした内燃機関と，排気タービン及びブロワー圧縮機を有する排気ターボ過給機とから成り，前記排気タービンを迂回する排気バイパス通路に，前記ブロワー圧縮機から内燃機関に至る吸気通路のうちスロットル弁より上流側における圧力が高くなったときに開く排気バイパス弁を設ける一方，前記両ブローバイガス室のうち一方のブローバイガス室を，前記吸気通路のうち前記スロットル弁より下流の部位に第１ブローバイガス通路を介して接続し，第１ブローバイガス通路に前記吸気通路への方向にのみ開く逆止弁を設ける一方，前記両ブローバイガス室のうち他方のブローバイガス室を，前記ブロワー圧縮機への大気吸い込み通路に第２ブローバイガス通路を介して接続したものにおいて，
前記一方のブローバイガス室と，前記吸気通路から前記排気バイパス弁に至る圧力伝達通路とを，前記排気バイパス弁に対する過給圧を制御する圧力制御弁を備えた過給圧制御通路を介して接続した。」
ことを特徴としている。

また，請求項２は，
「前記請求項１の記載において，前記過給圧制御通路を前記一方のブローバイガス室に対して接続する部分を，前記一方のブローバイガス室のうち他方のブローバイガス室に連通する部分から離れた部位に位置した。」
ことを特徴としている。

請求項１において，排気ターボ過給機が作動しないＯＦＦターボの状態のとき，過給圧制御通路における圧力制御弁は閉じている一方，スロットル弁の開度が小さく，吸気通路のうち前記スロットル弁より下流側は，大気圧よりも低い負圧になっているから，両ブローバイガス室のうち一方のブローバイガス室内におけるブローバイガスは，第１ブローバイガス通路を通って，前記吸気通路のうちスロットル弁より下流側の部分に吸い込まれて処理される。

これに伴い，前記一方のブローバイガス室内には，これに連通する他方のブローバイガス室内におけるブローバイガスが吸い込まれ，この他方のブローバイガス室内には，排気ターボ過給機のブロワー圧縮機への大気吸い込み通路における新鮮な空気が，第２ブローバイガス通路を通って入ることになる。

これにより，前記両ブローバイガス室内の両方を，これらからのブローバイガスの吸い出しと，これらへの新鮮な空気の導入とによって確実に換気することができる。

次に，排気ターボ過給機が作動するＯＮターボの状態のとき，前記吸気通路における圧力は，大気圧を越えて高い過給圧に上昇する一方，前記ブロワー圧縮機への大気吸い込み用通路における圧力は，吸入空気量の増加に伴いＯＦＦターボの状態のときにおける圧力よりも低くなる。

そして，前記過給圧制御通路における圧力制御弁が，内燃機関における加速時等のように高い過給圧を必要とするときにおいて開き作動したとき，前記ブロワー圧縮機にて圧縮された過給空気が，圧力伝達通路及び過給圧制御通路を通って，一方のブローバイガス室内に押し込まれることにより，この一方のブローバイガス室内に存在しているブローバイガスは，これに連通する他方のブローバイガス室内に押し出される。

そして，前記一方のブローバイガス室内から他方のブローバイガス室内に押し出されたブローバイガスは，当該他方のブローバイガス室内におけるブローバイガスと一緒に，第２ブローバイガス通路を通って，前記ブロワー圧縮機への大気吸い込み通路に吸い込まれて処理される。

これにより，前記両ブローバイガス室内の両方を，新鮮な空気の押し込みによって換気することができて，ＯＮターボの状態のときに，前記両ブローバイガス室内におけるブローバイガスの濃度が高くなることを防止できるから，ブローバイガスによる潤滑油及び各種ゴム製品の劣化を大幅に低減することができる。

また，請求項２によると，一方のブローバイガス室内に過給圧制御通路から入った新鮮な空気は，前記一方のブローバイガス室内の広い領域に行き渡ったのち，他方のブローバイガス室に流出することになるから，前記一方のブローバイガス室内における換気を効果的に行なうことができる利点がある。

本発明の実施の形態を示す図である。 ＯＦＦターボの状態を示す図である。 ＯＮターボの状態を示す図である。

以下，本発明の実施の形態を，図１〜図３の図面について説明する。

これらの図において，符号１は，複数の気筒を備えた内燃機関を示し，この内燃機関１は，シリンダブロック２と，その上面に締結したシリンダヘッド３と，前記シリンダブロック２の下部におけるクランクケース４の下面にクランク室５を塞ぐように締結したオイルパン６と，前記シリンダヘッド３の上面に動弁機構室７を塞ぐように締結したヘッドカバー８とによって構成されている。

前記内燃機関１には，各気筒への吸気マニホールド９及び各気筒からの排気マニホールド１０が取付けられているほか，そのクランク室５と動弁機構室７との相互間は，動弁機構室７からクランク室５へのオイル落とし通路１１とか，タイミングチエンを収容するチエンカバー（図示せず）等によって互いに連通するように構成されている。

また，前記クランク室５には，当該クランク室５から排出されるブローバイガスに対するオイルセパレータ１２が，前記動弁機構室７には，当該動弁機構室７から排出されるブローバイガスに対するオイルセパレータ１３が各々設けられている。

なお，前記クランク室５におけるオイルセパレータ１２への入口は，前記クランク室５内のうち前記動弁機構室７からのオイル落とし通路１１等が開口する部分１１ａから離れた部位に位置している。

次に，符号１４は，排気タービン１５とブロワー圧縮機１６とを直結して成る排気ターボ過給機を示す。

この排気ターボ過給機１４における排気タービン１５には，その入口に前記排気マニホールド１０からの第１排気通路１７が接続され，その出口に大気への第２排気通路１８が接続されており，前記第１排気通路１７と前記第２排気通路１８との間には，前記排気タービン１５を迂回する排気バイパス通路１９が設けられている。

一方，前記ブロワー圧縮機１６には，その吸い込み口にエアクリーナ２０からの大気吸い込み通路２１が接続され，その吐出口に前記吸気マニホールド９への吸気通路２２が接続されており，この吸気通路２２には，サージタンク２３，スロットル弁２４及びインタークーラ２５が，サージタンク２３を最も下流に位置し，その上流側にスロットル弁２４を位置し，インタークーラ２５を最も上流側に位置するようにして設けられている。

前記排気タービン１５に対する排気バイパス通路１９には，圧力作動式の排気バイパス弁２６が設けられている。

この排気バイパス弁２６における弁体２６ａは，そのアクチェータ２６ｂにおいて第１圧力室２６ｃと第２圧力室２６ｄとに区画するダイヤフラム２６ｅに連結され，前記第１圧力室２６ｃ内に設けたばね２６ｆにより常閉に保持されている。

前記第１圧力室２６ｃを大気に連通する一方，第２圧力室２６ｄに，前記吸気通路２２のうちブロワー圧縮機１６より下流側で前記スロットル弁２４より上流側の部位における圧力を，圧力伝達通路２７を介して導入することにより，前記圧力が大気より高い所定の過給圧を越えたとき，前記弁体２６ａが，そのばね２６ｆに抗して開くことにより，前記圧力が所定の過給圧を越えることがないように構成している。

そして，前記クランク室５におけるオイルセパレータ１２には，前記サージタンク２３又は吸気マニホールド９への第１ブローバイガス通路２８が接続されており，この第１ブローバイガス通路２８には，前記サージタンク２３又は吸気マニホールド９への方向にのみ開くようにした逆止弁２９が設けられている。

前記動弁機構室７におけるオイルセパレータ１３には，前記大気吸い込み通路２１への第２ブローバイガス通路３０が接続されている。

前記吸気通路２２から前記排気バイパス弁２６への圧力伝達通路２７には，圧力制御弁３１を備えた過給圧制御通路３２が接続されている。

前記圧力制御弁３１は，前記スロットル弁２４の開度センサ３３及び内燃機関１における回転センサ３４等からの信号を入力とするコントローラ３５によって，内燃機関１における加速時等のように高い過給圧を必要とするときにおいて開き作動し，前記排気バイパス弁２６を閉じることで過給圧を上昇させ過給圧が所定値を越えた際には，閉じ作動することによって，前記排気バイパス弁２６が開いて過給圧を下げるという構成になっている。

前記過給圧制御通路３２における他端３２ａは，前記クランク室５のうちそのオイルセパレータ１２に近い部分，つまり，前記クランク室５のうち前記動弁機構室７からのオイル落とし通路１１等が開口する部分１１ａから離れた部位に接続されている。

この構成において，排気ターボ過給機１４が作動しないＯＦＦターボの状態のとき，過給圧制御通路３２における圧力制御弁３１は閉じている一方，スロットル弁２４の開度が小さく，吸気通路２２のうち前記スロットル弁２４より下流側は，大気圧よりも低い負圧になっているから，前記クランク室５及び前記動弁機構室７は，エアクリーナ２０からの新鮮な空気又はクランク室５及び動弁機構室７内のブローバイガスが，図２に点線矢印で示すように流れることによって換気される。

すなわち，クランク室５内におけるブローバイガスは，第１ブローバイガス通路２８を通って，前記吸気通路２２のうちスロットル弁より下流側におけるサージタンク２３又は吸気マニホールド９に吸い込まれて処理される。

これに伴い，前記クランク室５内には，これに連通する動弁機構室７内におけるブローバイガスが吸い込まれ，この動弁機構室７内には，排気ターボ過給機１４のブロワー圧縮機１６への大気吸い込み通路２１における新鮮な空気が，第２ブローバイガス通路３０を通って入ることになる。

これにより，前記クランク室５及び動弁機構室７の両方を，これらからのブローバイガスの吸い出しと，これらへの新鮮な空気の導入とによって確実に換気できる。

次に，排気ターボ過給機１４が作動するＯＮターボの状態のとき，前記吸気通路２２における圧力は，大気圧を越えて高い過給圧に上昇する一方，前記ブロワー圧縮機１６への大気吸い込み用通路２１における圧力は，吸入空気量の増加に伴いＯＦＦターボの状態のときにおける圧力よりも低くなるから，前記クランク室５及び前記動弁機構室７は，エアクリーナ２０からの新鮮な空気又はクランク室５及び動弁機構室７内のブローバイガスが，図３に実線矢印で示すように流れることによって換気される。

すなわち，ＯＮターボの状態で，前記過給圧制御通路３２における圧力制御弁３１が，内燃機関１における加速時等のように高い過給圧を必要とするときにおいて開き作動したとき，前記ブロワー圧縮機１６にて圧縮された過給空気が，圧力伝達通路２７及び過給圧制御通路３２を通って，クランク室５内に押し込まれることにより，このクランク室５内に存在しているブローバイガスは，これに連通する動弁機構室７内に押し出される。

そして，前記クランク室５内から動弁機構室７内に押し出されたブローバイガスは，当該動弁機構室７内におけるブローバイガスと一緒に，第２ブローバイガス通路３０を通って，前記ブロワー圧縮機１６への大気吸い込み通路２１に吸い込まれて処理される。

これにより，前記クランク室５及び動弁機構室７の両方を，新鮮な空気の押し込みによって確実に換気することができて，ＯＮターボの状態のときに，前記クランク室５及び動弁機構室７内におけるブローバイガスの濃度が高くなることを防止できる。

前記過給圧制御通路３２から前記クランク室５内への新鮮な空気の押し込みは，前記クランク室５内のうち前記動弁機構室７からのオイル落とし通路１１等が開口する部分１１ａから離れた部位において行なわれることにより，このクランク室５内に過給圧制御通路３２から入った新鮮な空気は，前記クランク室５内広い領域に行き渡ることになるから，換気を効果的に行なうことができる。

しかも，前記過給圧制御通路３２から排出される新鮮な空気を，前記クランク室５内の換気に有効に利用できる。

また，前記過給圧制御通路３２よりクランク室５内に押し込まれた空気は，動弁機構室７内に入り，この動弁機構室７におけるオイルセパレータ１３にて気液分離されたのち，前記ブロワー圧縮機１６に吸い込まれることになるから，前記圧力制御弁３１が開くことによるクランク室５内の換気に起因して前記ブロワー圧縮機１６に汚染が発生することを確実に低減できるとともに，潤滑油の消費量を抑制できる。

１ 内燃機関
５ クランク室（一方のブローバイガス室）
７ 動弁機構室（他方のブローバイガス室）
１１ オイル落とし通路
１４ 排気ターボ過給機
１５ 排気タービン
１６ ブロワー圧縮機
１７，１８ 排気管
１９ 排気バイパス通路
２０ エアクリーナ
２１ 大気吸い込み通路
２２ 吸気通路
２４ スロットル弁
２６ 排気バイパス弁
２７ 圧力伝達通路
２８ 第１ブローバイガス通路
２９ 逆止弁
３０ 第２ブローバイガス通路
３１ 圧力制御弁
３２ 過給圧制御通路

Claims (2)

1. クランク室による第１ブローバイガス室及び動弁機構室による第２ブローバイガス室を備え，これら両ブローバイガス室を互いに連通する構成にした内燃機関と，排気タービン及びブロワー圧縮機を有する排気ターボ過給機とから成り，前記排気タービンを迂回する排気バイパス通路に，前記ブロワー圧縮機から内燃機関に至る吸気通路のうちスロットル弁より上流側における圧力が高くなったときに開く排気バイパス弁を設ける一方，前記両ブローバイガス室のうち一方のブローバイガス室を，前記吸気通路のうち前記スロットル弁より下流の部位に第１ブローバイガス通路を介して接続し，第１ブローバイガス通路に前記吸気通路への方向にのみ開く逆止弁を設ける一方，前記両ブローバイガス室のうち他方のブローバイガス室を，前記ブロワー圧縮機への大気吸い込み通路に第２ブローバイガス通路を介して接続したものにおいて，
   前記一方のブローバイガス室と，前記吸気通路から前記排気バイパス弁に至る圧力伝達通路とを，前記排気バイパス弁に対する過給圧を制御する圧力制御弁を備えた過給圧制御通路を介して接続したことを特徴とする排気ターボ過給機付き内燃機関におけるブローバイガスの処理装置。
2. 前記請求項１の記載において，前記過給圧制御通路を前記一方のブローバイガス室に対して接続する部分を，前記一方のブローバイガス室のうち他方のブローバイガス室に連通する部分から離れた部位に位置したことを特徴とする排気ターボ過給機付き内燃機関におけるブローバイガスの処理装置。

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