JP7192256B2 - 過給機付エンジンのブローバイガス装置 - Google Patents

Description

本発明は、過給機付エンジンのブローバイガス装置に関する。

以下の特許文献１には、機械式過給機付エンジンの吸気装置において、ブローバイガス導入部をスーパーチャージャバイパス通路の分岐部と接続する構成が記載されている。

一般に、機械式過給機は、過給機本体の内部にベアリングによる複数の軸受部を介して回転可能に配置された一対の過給ロータを備えている。

特開平０４－２０３２１３号公報

上記の特許文献１には、過給機の上流側の吸気通路に、ＥＧＲ（排気再循環：Exhaust Gas Recirculation）ガスを導入するようになっており、該ＥＧＲガスによる煤等のダスト及び凝縮水が、複数の軸受部及びそれと隣接して配置される各シール材に悪影響を与えるおそれがある。このため、各軸受部及び各シール材の潤滑性、並びにシール性の確保が重要となっている。

本発明は、前記従来の問題を解決し、過給ロータの軸受部及びシール材に対するオイルミストによる潤滑性の向上と、軸受部へのダスト及び凝縮水等の浸入の防止とを実現できるようにすることを目的とする。

前記の目的を達成するため、本発明は、ブローバイガス通路におけるＰＣＶバルブの下流部分から分岐して、過給機本体の各軸受部の近傍に設けられた空間部とそれぞれ接続される複数の連通路を設ける構成とする。

具体的に、本発明は、過給機付エンジンのブローバイガス装置を対象とし、次のような解決手段を講じた。

すなわち、第１の発明は、過給機本体の作動室に吸入側の軸受部及び吐出側の軸受部を介して回転可能に配置された過給ロータを有する駆動式過給機と、吸気経路におけるスロットルバルブの下流部分から分岐し、駆動式過給機を迂回して吸気集合部と接続され、非過給時に開くバイパスバルブを有するバイパス通路と、エンジンのクランクケースから排出されるブローバイガスを、吸気経路におけるスロットルバルブの下流部分にＰＣＶバルブを介して導入するブローバイガス通路とを備えた過給機付エンジンのブローバイガス装置であって、過給機本体は、各軸受部の近傍にそれぞれ設けられた空間部を有しており、ブローバイガス通路には、該ブローバイガス通路におけるＰＣＶバルブの下流部分から分岐して各空間部とそれぞれ接続された第１連通路及び第２連通路が設けられている。

これによれば、一端が吸気経路におけるスロットルバルブの下流部分と接続されたブローバイガス通路と接続され、他端が過給機本体の吸入側及び吐出側の各軸受部の近傍にそれぞれ設けられた空間部と接続された２つの連通路を設けることにより、過給ロータによる作動室と各空間部とに圧力差が生じる。このため、各空間部には、この圧力差によってブローバイガスの流入又は換気の作用が生じる。その結果、過給ロータの各軸受部においてオイルミストによる潤滑性が向上すると共に、各軸受部へのダスト及び凝縮水の浸入を防止することができる。

第２の発明は、上記第１の発明において、ブローバイガス通路における吸気経路への導入路と、該導入路から分岐した第１連通路及び第２連通路の各分岐路とは、バイパス通路におけるバイパスバルブを含む本体部と一体に形成されていてもよい。

これによれば、バイパス通路の本体部に、ブローバイガス通路の吸気経路への導入路と、該導入路から分岐した２つの連通路の各分岐路とを一体に形成するため、ブローバイガス通路と、各連通路とのレイアウトを有機的に且つコンパクトに構成することができる。

第３の発明は、上記第２の発明において、第１連通路及び第２連通路は、エンジンの気筒列方向に配向されると共に、過給機本体と該過給機本体の上方に配置されたバイパス通路の本体部を除くパイプ部との間を通って配設されていてもよい。

これによれば、各連通路においてはガスの流れがスムーズになると共に、各連通路におけるレイアウトをコンパクト化することができる。

第４の発明は、上記第１～第３の発明において、過給ロータは２つの過給ロータからなり、２つの過給ロータにおける吸入側の各軸受部の近傍の空間部は、各軸受部の近傍にそれぞれ配置されたシール材と隣接されて形成された環状空間部であり、各環状空間部は、第１連通路から延びた単一の第１接続路によって接続されていてもよい。

これによれば、過給機本体に単一の第１接続路を形成するという簡単な構成により、各環状空間部と第１連通路との接続が可能となる。

第５の発明は、上記第１～第３の発明において、過給ロータは２つの過給ロータからなり、２つの過給ロータにおける吐出側の各軸受部の近傍の空間部は、各軸受部の近傍にそれぞれ配置された２重のシール材の間に形成されてなる環状空間部であり、各環状空間部は、第２接続路で連結されて第２連通路と接続されていてもよい。

これによれば、吐出側の各環状空間部は、簡単な構成により第２連通路との接続が可能となる。

本発明によれば、過給ロータの軸受部及びシール材に対するオイルミストによる潤滑性の向上と、軸受部へのダスト及び凝縮水等の浸入の防止とを実現することができる。

図１は本発明の一実施形態に係るエンジンを示す模式的な構成図である。 図２は本発明の一実施形態に係るエンジンにおける吸気経路の要部を示す正面図である。 図３は本発明の一実施形態に係るエンジンにおける吸気経路の要部を示す平面図である。 図４は本発明の一実施形態に係るエンジンの吸気経路における過給時の吸気の流れを示す模式的な構成図である。 図５は本発明の一実施形態に係るエンジンの吸気経路における自然吸気時の吸気の流れを示す模式的な構成図である。 図６は本発明の一実施形態に係るエンジンの吸気経路に配設される過給機を示す回転軸方向の断面図、VIａ－VIａ線における右断面図、及びVIｂ－VIｂ線における左断面図である。 図７は本発明の一実施形態に係るエンジンにおける吸気経路の要部を示す背面図である。 図８は本発明の一実施形態に係るエンジンの吸気経路に配設される過給機を示す平面図である。 図９は本発明の一実施形態に係るエンジンにおける過給機とブローバイガス還元システムとの接続を示す模式的な構成図である。 図１０は図９の領域Ａを拡大して示す部分断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物又はその用途を制限することを意図しない。

（一実施形態）
本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。

図１は本実施形態に係る駆動式過給機付エンジンであって、ここでは、機械式過給機付エンジン（以下、単に「エンジン」と呼称する。）１の構成を概略的に表している。図２はエンジン１を正面から見て示す図であり、図３はエンジン１を上側から見て示す図である。なお、図２及び図３並びにこれ以降の各図面において、図１に示した構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。

エンジン１は、例えば、自動車に搭載される４ストローク式の内燃機関であり、図１～図３に示すように、機械式の過給機３４を備えている。エンジン１の燃料は、特に限定はされないが、本実施形態においてはガソリンである。

また、エンジン１は、詳細な図示は省略するが、列状に配置された４つのシリンダ（気筒）１１を備えており、４つのシリンダ１１が車幅方向に沿って並ぶように搭載される、いわゆる直列４気筒の横置きエンジンとして構成されている。これにより、本構成例においては、４つのシリンダ１１の配列方向（気筒列方向）であるエンジンの前後方向が車幅方向とほぼ一致していると共に、エンジン幅方向が車両の前後方向とほぼ一致している。

なお、直列多気筒エンジンにおいては、気筒列方向と、機関出力軸としてのクランクシャフト１５の中心軸方向（機関出力軸方向）とが一致する。以下の記載では、これらの方向を気筒列方向（又は車幅方向）と総称する場合がある。

以下、特に断らない限り、前側とは車両の前後方向における前側を指し、後側とは車両の前後方向における後側を指し、左側とは車幅方向における一方側（気筒列方向の一方側であり、エンジンリヤ側）を指し、右側とは車幅方向における他方側（気筒列方向の他方側であり、エンジンフロント側）を指す。

また、以下の記載において、上側とはエンジン１を車両に搭載した状態（以下、「車両搭載状態」ともいう。）における車高方向の上側を指し、下側とは車両搭載状態における車高方向の下側を指す。

（エンジンの概略構成）
本実施形態において、エンジン１は、前方吸気／後方排気式に構成されている。すなわち、エンジン１は、４つのシリンダ１１を有するエンジン本体１０と、該エンジン本体１０の前側に配置され、吸気ポート１８を介して各シリンダ１１と連通する吸気経路３０と、エンジン本体１０の後側に配置され、排気ポート１９を介して各シリンダ１１と連通する排気通路５０とを備えている。

本構成例では、吸気経路３０は、吸気を導く複数の通路と、過給機３４及びインタークーラ３６等の装置と、これらの装置を迂回して燃焼室１６に通じるエアバイパス通路（以下、単に「バイパス通路」と呼ぶ。）４０とが組み合わされてユニット化された吸気装置を構成している。

エンジン本体１０は、吸気経路３０から供給された吸気と燃料との混合気を、各シリンダ１１内で、所定の燃焼順に従って燃焼させるように構成されている。具体的に、エンジン本体１０は、シリンダブロック１２と、該シリンダブロック１２の上に載置されるシリンダヘッド１３とを有している。
シリンダブロック１２の内部には、前述の４つのシリンダ１１が形成されている。４つのシリンダ１１は、クランクシャフト１５の中心軸方向（気筒列方向）に沿って並んでいる。なお、図１では、１つのシリンダのみを示す。

各シリンダ１１の内部には、ピストン１４が、それぞれ摺動自在に挿入されている。各ピストン１４は、コネクティングロッド１４１を介してクランクシャフト１５と連結されている。各ピストン１４は、シリンダ１１及びシリンダヘッド１３と共に燃焼室１６を区画する。なお、ここでいう「燃焼室」は、ピストン１４が圧縮上死点に至ったときに形成される空間のみの意味に限定されない。「燃焼室」の語は広義で用いる。

シリンダヘッド１３には、１つのシリンダ１１につき、例えば２つの吸気ポート１８が形成されている。図１には１つの吸気ポート１８のみを示す。２つの吸気ポート１８は、気筒列方向に隣接しており、それぞれ対応するシリンダ１１と連通している。

２つの吸気ポート１８には、それぞれ吸気バルブ２１が配設されている。吸気バルブ２１は、燃焼室１６と各吸気ポート１８との間を開閉する。吸気バルブ２１は、吸気動弁機構によって所定のタイミングで開閉する。

吸気動弁機構は、本構成例においては、図１に示すように、可変動弁機構２３を有している。可変動弁機構２３は、吸気カムシャフトの回転位相を所定の角度範囲で連続的に変更するよう構成されている。これにより、各吸気バルブ２１の開弁時期及び閉弁時期は、連続的に変化する。

また、シリンダヘッド１３には、１つのシリンダ１１につき、例えば２つの排気ポート１９が形成されている。図１には１つの排気ポート１９のみを示す。２つの排気ポート１９は、気筒列方向に隣接しており、それぞれ対応するシリンダ１１と連通している。

２つの排気ポート１９には、それぞれ排気バルブ２２が配設されている。排気バルブ２２は、燃焼室１６と各排気ポート１９との間を開閉する。排気バルブ２２は、排気動弁機構によって所定のタイミングで開閉する。

排気動弁機構は、本構成例においては、図１に示すように、可変動弁機構２４を有している。可変動弁機構２４は、排気カムシャフトの回転位相を所定の角度範囲で連続的に変更するよう構成されている。これにより、各排気バルブ２２の開弁時期及び閉弁時期は、連続的に変化する。

シリンダヘッド１３には、シリンダ１１毎にインジェクタ６が取り付けられている。各インジェクタ６は、本構成例においては、例えば多噴口型の燃料噴射弁であり、各燃焼室１６内に、燃料を直接に噴射するように構成されている。

各インジェクタ６には、燃料供給システム６１が接続されている。燃料供給システム６１は、燃料を貯留する燃料タンク６３と、該燃料タンク６３とインジェクタ６とを互いに連結する燃料供給路６２とを備えている。燃料供給路６２には、燃料ポンプ６５とコモンレール６４とが介設されている。

また、シリンダヘッド１３には、シリンダ１１毎に点火プラグ２５が取り付けられている。点火プラグ２５は、その先端が燃焼室１６に臨む配置として取り付けられており、燃焼室１６中の混合気に強制的に点火をする。

また、本実施形態に係る吸気経路３０は、エンジン本体１０の一側面（具体的には、前側の側面）と接続されており、各シリンダ１１の吸気ポート１８と連通している。すなわち、吸気経路３０は、燃焼室１６に導入される吸気が流れる通路であり、従って各吸気ポート１８を介して燃焼室１６と接続されている。

吸気経路３０におけるエアクリーナ３１とサージタンク３８との間には、スロットルバルブ３２が配設されている。スロットルバルブ３２は、その開度を調整することによって、燃焼室１６に導入される新気の量を調整するように構成されている。

吸気経路３０におけるスロットルバルブ３２の下流部分には、過給機３４が配設されている。過給機３４は、各燃焼室１６に導入される吸気を過給するように構成されている。本構成例において、過給機３４は、エンジン１（具体的には、クランクシャフト１５から伝達される動力）によって駆動される機械式の過給機である。過給機３４は、例えば、２軸ロータ式のルーツブロワとして構成されている。

過給機３４とクランクシャフト１５との間には、例えば電磁クラッチ３４ａが介設されている。電磁クラッチ３４ａは、過給機３４とクランクシャフト１５との間で駆動力を伝達したり、駆動力の伝達を遮断したりする。後述するように、ＥＣＵ（Engine Control Unit）等、不図示の制御手段が電磁クラッチ３４ａの遮断及び接続を切り替えることによって、過給機３４のオン状態とオフ状態とが切り替わる。すなわち、本エンジン１は、過給機３４のオン状態とオフ状態とを切り替えることにより、燃焼室１６に導入する吸気を過給する運転（過給運転）と、燃焼室１６に導入する吸気を過給しない運転（自然吸気運転）とを切り替えることができる。

吸気経路３０における過給機３４の下流部分には、インタークーラ３６が配設されている。インタークーラ３６は、過給機３４を通過した吸気との間で熱交換をするように構成されたコア（不図示）を収容して成り、過給機３４において圧縮された吸気を冷却するように構成されている。ここでのインタークーラ３６は、例えば水冷式である。

また、吸気経路３０に組み込まれた各種の装置を結ぶ通路として、吸気経路３０は、エアクリーナ３１よりも下流側に配設され、該エアクリーナ３１によって浄化された吸気を過給機３４へ導く第１通路３３と、過給機３４によって圧縮された吸気をインタークーラ３６へ導く第２通路３５と、インタークーラ３６によって冷却された吸気をサージタンク（吸気集合部）３８へ導く第３通路３７とを有している。

また、吸気経路３０において、第１通路３３、第２通路３５、第３通路３７及びサージタンク３８は、吸気の流れ方向に沿って上流側から順に過給機３４及びインタークーラ３６が介設された「主吸気経路」を構成している。以下、主吸気経路に対して符号“３０Ａ”を付す。

また、吸気経路３０は、上述の主吸気経路３０Ａとは別に、過給機３４及びインタークーラ３６を迂回するバイパス通路４０が設けられている。詳細には、バイパス通路４０は、主吸気経路３０Ａにおいて過給機３４の上流側から分岐してインタークーラ３６の下流側、具体的にはサージタンク３８と接続されている。

バイパス通路４０には、該バイパス通路４０の流路断面積を変更するエアバイパスバルブ（以下、単に「バイパスバルブ」と呼ぶ。）４１が配設されている。バイパスバルブ４１は、バイパス通路４０の流路断面積を変更することによって、バイパス通路４０を流れる吸気の流量を調節する。

図４及び図５に吸気経路３０における吸気の流れを過給時と自然吸気時とで比較して示す。

図４に示すように、過給機３４をオンにしたとき（つまり、電磁クラッチ３４ａを接続したとき）には、バイパスバルブ４１の開度を適宜調整する。これにより、吸気経路３０において過給機３４を通過した吸気の一部は、バイパス通路４０を通って過給機３４の上流に逆流する。このように、バイパスバルブ４１の開度を調整することによって、吸気の逆流量を調節できるので、この逆流量により、燃焼室１６に導入する吸気の過給圧を調節することができる。本構成例においては、過給機３４とバイパス通路４０とバイパスバルブ４１とによって、過給システムが構成されている。

一方、図５に示すように、過給機３４をオフにしたとき（つまり、電磁クラッチ３４ａを遮断したとき）には、バイパスバルブ４１を全開にする。これにより、吸気経路３０を流れる吸気は、過給機３４をバイパスしてサージタンク３８に流入し、独立通路３９を介して燃焼室１６に導入される。この場合、エンジン１は、非過給、つまり自然吸気によって運転する。

これに対し、図１に示すように、排気通路５０は、エンジン本体１０の他側面（具体的には、後側の側面）と接続されており、各シリンダ１１の排気ポート１９と連通している。排気通路５０は、燃焼室１６から排出された排気が流れる通路である。詳細な図示は省略するが、排気通路５０の上流部分は、シリンダ１１毎に分岐する独立通路を構成している。それら独立通路の上流端が、各シリンダ１１の排気ポート１９と接続されている。

排気通路５０には、１つ以上の触媒コンバータ５１を有する排気浄化システムが配設されている。触媒コンバータ５１は、三元触媒を含んで構成されている。なお、排気浄化システムは、三元触媒のみを含む構成に限られない。

吸気経路３０と排気通路５０との間には、外部ＥＧＲシステムを構成するＥＧＲ通路５２が接続されている。ＥＧＲ通路５２は、既燃ガスの一部を吸気経路３０に還流させるための通路である。詳しくは、ＥＧＲ通路５２の上流端は、排気通路５０における触媒コンバータ５１の下流部分と接続されている。一方、ＥＧＲ通路５２の下流端は、吸気経路３０における過給機３４の上流で且つスロットルバルブ３２の下流部分と接続されている。

ＥＧＲ通路５２には、水冷式のＥＧＲクーラ５３が配設されている。ＥＧＲクーラ５３は、既燃ガスを冷却するように構成されている。ＥＧＲ通路５２を流れる既燃ガスの流量は、ＥＧＲバルブ５４によって調節されるように構成されている。ＥＧＲバルブ５４は、図１の図面上では、ＥＧＲ通路５２の上に配設されているように図示されているものの、実際の構成では、後述するように、バイパス通路４０の上に配設されている。ＥＧＲバルブ５４の開度を調整することにより、冷却された既燃ガス、つまり外部ＥＧＲガスの還流量を調節することができる。

本構成例において、ＥＧＲシステム５５は、ＥＧＲ通路５２及びＥＧＲバルブ５４を含めて構成される外部ＥＧＲシステムと、前述した吸気側の可変動弁機構２３及び排気側の可変動弁機構２４を含めて構成される内部ＥＧＲシステムとによって構成されている。

また、エンジン１には、前述した燃料ポンプ６５以外にも、各種の補機が付設されている。当該エンジン１は、このような補機として、図示はしていないが、電気系統で使用する交流電流を発生するオルタネータと、空調用のエアコンディショナと、冷却水を循環させるウォータポンプとを備えている。

図２に示すように、エンジン本体１０における右端側の上方には、過給機３４を駆動する駆動プーリ３４ｄが配置されている。詳細は省略するが、駆動プーリ３４ｄは、過給機３４を駆動するためのタイミングベルトが巻き掛けられるように構成され且つ配置されている。なお、本実施形態においては、過給機３４の動力源としてエンジン本体１０の出力を用いる機械式過給機としたが、これに代えて、電気モータを動力源に用いる電気式過給機としてもよい。

また、吸気経路３０には、燃料タンク６３からの蒸発燃料を還流する蒸発燃料通路６６が配設されている。詳細には、図１に示すように、蒸発燃料通路６６は、燃料タンク６３の上部からキャニスタ６７を介し、吸気経路３０の第１通路３３における過給機３４の上流側に配設されたパージバルブ６８と接続されている。なお、キャニスタ６７は、蒸発した燃料を一時的に貯留する容器である。

また、エンジン１には、ブローバイガス還元システム７０が配設されている。詳細には、図１に示すように、ブローバイガス還元システム７０を構成するブローバイガス通路７１は、その上流側の端部がエンジン本体１０のシリンダヘッドカバー２６の上部に設けられたＰＣＶバルブ７２と接続され、その下流側の端部がバイパス通路４０における第１通路３３との接続部の近傍と接続されている。本実施形態の特徴として、ブローバイガス通路７１は、バイパス通路４０との接続部の上流側で分岐して、過給機３４の吸入側と接続される第１連通路７３と、該第１連通路７３とバイパス通路４０との間で分岐して、過給機３４の吐出側と接続される第２連通路７４とを有している。ブローバイガス通路７１の第１連通路７３及び第２連通路７４の具体的な構成例は後述する。

（吸気経路の構成）
以下、吸気経路３０の要部の構成について詳細に説明する。

吸気経路３０を構成する各部は、いずれもエンジン本体１０の前側、具体的には、シリンダヘッド１３及びシリンダブロック１２の前面に沿うように配置されている。

また、前述したように、吸気経路３０は、吸気を導く複数の通路（具体的には、第１通路３３、第２通路３５、第３通路３７、サージタンク３８及び独立通路３９）と、過給機３４及びインタークーラ３６等の装置と、これらの装置を迂回するバイパス通路４０とが組み合わされて構成されている。また、吸気経路３０を構成する主吸気経路３０Ａは、バイパス通路４０の下方に配置されている。

前述したように、過給機３４は、２軸ロータ式のルーツブロワとして構成されている。すなわち、図６に示すように、過給機３４は、ケーシング３４ｂの内部において、回転軸８１の軸心方向に延びる第１ロータ３４１と、該第１ロータ３４１に対して平行に延び且つ中心軸に対して直交する方向において第１ロータ３４１と隣接して配置された第２ロータ３４２と、第１ロータ３４１及び第２ロータ３４２を収容するロータ室３４３とを備えている。ここでは、第２ロータ３４２の回転軸８１が駆動プーリ３４ｄの回転軸として構成されている。

また、図６のVIａ－VIａ線における右断面図に示すように、ケーシング３４ｂにおける吸気側には、吸気口３４ｃが開口されている。一方、２つのロータ３４１、３４２によって圧縮された吸気は、ケーシング３４ｂの側面にＶ字状に開口する吐出口３４ｅから、図２に示す第２通路３５に吐出される。

なお、本構成例においては、各回転軸８１の軸心方向は、気筒列方向と一致している（図２及び図３を参照。）。このため、以下の記載では軸心方向（中心軸方向）を単に気筒列方向と呼ぶ。

また、図１及び図２に示すように、本実施形態に係るエンジン１は、過給レスポンスを高めるべく、吸気ポート１８の上流端部の近傍に、過給機３４とインタークーラ３６とを集約して配設している。

以下、これらの構成要素の概略的なレイアウトについて説明をする。図３に示すように、過給機３４は、サージタンク３８を挟んでエンジン本体１０の反対側（前側）に対向して配置されている。過給機３４の後面とエンジン本体１０の前面との間には、サージタンク３８の寸法に応じた隙間が空いている。第１通路３３は、過給機３４の左端側において気筒列方向に沿って延設されており、過給機３４の左端部と接続されている。

また、図２に示すように、過給機３４及びインタークーラ３６は、この順に上下方向に沿って並設されており、この上下方向に隣接している。第２通路３５は、過給機３４の前部とインタークーラ３６の前部とを接続するように、ほぼ上下方向に延設されている。サージタンク３８は、過給機３４とエンジン本体１０との間に配置されており（図３及び図７を参照。）、吸気ポートの上流端部に対して、複数の独立通路３９を挟んで反対側に対向して配置されている。第３通路３７は、インタークーラ３６及び過給機３４と、エンジン本体１０との間の隙間を縫うように延設されており、インタークーラ３６がサージタンク３８よりも下方に位置するように、インタークーラ３６の後部とサージタンク３８の底部とを接続している（図７を参照。）。バイパス通路４０は、第１通路３３の途中から分岐して上方へ延びた後、エンジン本体１０の内方（右方）へ向かって延びるように形成されており、下流側において二股に分岐した上でサージタンク３８の上部と接続されている（図３及び図７を参照。）。

－ブローバイガス通路の構成－
以下、ブローバイガス通路の詳細な構成について図１、図３及び図６～図１０を参照しながら説明する。

ＥＧＲ通路５２を介して還流される既燃ガスに含まれる水分は、ＥＧＲ通路５２及びバイパス通路４０において凝縮水となり、バイパス通路４０から第１通路３３に流入し、ひいては過給機３４に流れ込むおそれがある。

そこで、図８に示すように、本実施形態においては、ブローバイガス還元システム７０において、ブローバイガス通路７１から分岐する２本の連通路７３、７４を、過給機３４のケーシング３４ｂを通して、吸入側及び吐出側の各軸受部に設けた空間部（環状空間部）と連通している。

また、図３及び図７に示すように、ブローバイガス通路７１における吸気経路３０の第１通路３３への導入路７１ａと、該導入路７１ａから分岐した第１連通路７３及び第２連通路７４の各分岐路７３ａ、７４ａとは、バイパス通路４０におけるバイパスバルブ４１を含む本体部４０ａと一体に形成されている。さらに、過給機３４と接続される第１連通路７３及び第２連通路７４は、エンジン本体１０の気筒列方向に配向されている。ここで、第１連通路７３及び第２連通路７４は、過給機本体３４ｂと、該過給機本体３４ｂの上方に配置されたバイパス通路４０の本体部４０ａを除くパイプ部４０ｂとの間を通って配設されている。

このように、ブローバイガス通路７１の第１通路３３への導入路７１ａと、第１連通路７３及び第２連通路７４の各分岐路７３ａ、７４ａとを一体に形成しているため、ブローバイガス通路７１と各連通路７３、７４とのレイアウトを有機的且つコンパクトに構成することができる。また、各連通路７３、７４を気筒列方向に配設しているので、ガスをスムーズに流すことができると共に、各連通路７３、７４のレイアウトに関してもコンパクト化を図ることができる。

図９に本実施形態に係るブローバイガス還元システム７０の構成例を模式的に示す。

まず、図９に示すように、本実施形態に係る過給機３４には、吸入側の２つの軸受部８３の内側（ロータ室３４３側）の側面をシールする各シール材（オイルシール）９１を露出する環状空間部３４ｆがそれぞれ設けられている。また、吸入側の各環状空間部３４ｆには、図９の領域Ａを拡大した図１０に示すように、過給機３４のケーシング３４ｂに環状段部３４ｆ１をそれぞれ設けている。この環状段部３４ｆ１によって、環状空間部３４ｆの容積が増大される。なお、この環状段部３４ｆ１は、ケーシング３４ｂにおける各シール材の９１の内側部分を、エンドミル（end mill）等を用いて切削することにより形成することができる。

ブローバイガス通路７１から分岐する第１連通路７３は、過給機３４の吸入側の軸受部８３の周囲が拡大された各環状空間部３４ｆと接続されている。さらに、図６の右断面図に示すように、２つの環状空間部３４ｆは、単一の第１接続路３４ｇによって互いに接続されている。このようにすると、２つの環状空間部３４ｆ同士を接続する加工（例えば、ドリル加工）を容易に行うことができる。なお、各軸受部８３には、グリス（grease）が塗布されている。

一方、過給機３４における吐出側の２つの軸受部８４の内側（ロータ室３４３側）には、軸受部８４の内側の側面をシールする各外側シール材９２の内側（ロータ室３４３側）の側面と、ロータ室３４３における吐出側の隔壁の外側で各回転軸８１をシールする内側シール材９３の外側の側面とから形成された環状空間部３４ｈがそれぞれ設けられている。

また、ブローバイガス通路７１から分岐する第２連通路７４は、過給機３４の吐出側の軸受部８４の周囲の各環状空間部３４ｈと接続されている。図６の左断面図に示すように、２つの環状空間部３４ｈは、第２接続路３４ｉによって互いに接続されている。また、各軸受部８４は、ケーシング３４ｂ内の歯車室に貯留の潤滑オイルで潤滑されている。

ここで、ブローバイガス通路７１における上流側の端部は、図１に示したように、エンジン本体１０のシリンダヘッドカバー２６に設けたＰＣＶバルブ７２と接続されている。なお、ＰＣＶバルブ７２は、図９に模式的に示すように、シリンダヘッドカバー２６内に配設されているオイルセパレータ２７と接続されている。

－ブローバイガス還元システムの作用／効果－
本実施形態においては、ブローバイガス還元システム７０として、ブローバイガス通路７１から分岐する各連通路７３、７４を、上記のように、過給装置３４における吸入側の軸受部８３及び吐出側の軸受部８４のそれぞれの近傍の領域に設けた環状空間部３４ｆ、３４ｈと接続する構成としている。これにより、以下のような作用及び効果を得ることができる。

（過給時）
まず、過給機３４が過給動作を行っている場合、図９に示す吐出側の環状空間部３４ｈの内圧は過給により、第２連通路７４のブローバイガス通路７１との分岐部に対して正圧となる。一方、吸入側の環状空間部３４ｆの内圧は、負圧ではあるものの、第１連通路７３のブローバイガス通路７１との分岐部における負圧よりも高いため、相対的に正圧となる。

これにより、環状空間部３４ｆ、３４ｈの吸気は、その内部からそれぞれ第１連通路７３及び第２連通路７４を通ってブローバイガス通路７１に吸い出される。従って、各軸受部８３、８４から、主にＥＧＲガスによるダスト及び凝縮水等を吸い出すことができる。また、運転モードによっては、過給機３４による過給動作が続く場合には、これらダスト及び凝縮水等の環状空間部３４ｆ、３４ｈへの浸入を防止することができる。

（自然吸気時）
次に、過給機３４が過給動作を行っていない場合は、本願発明者らの種々の検討により、図９に示す吐出側の環状空間部３４ｈの内圧（負圧）は、低負荷時及び中負荷時においても、第２連通路７４のブローバイガス通路７１との分岐部での圧力（負圧）とほとんど差が生じない。これに対し、吸入側の環状空間部３４ｆの内圧は、負圧ではあるものの、低負荷時及び中負荷時において、第１連通路７３のブローバイガス通路７１との分岐部における負圧よりも若干低いため、やや負圧となる。

これにより、吐出側の環状空間部３４ｈには、吸気の流入及び流出がほとんど生じず、一方、吸入側の環状空間部３４ｆには、ブローバイガス通路７１を流通するガスが、その内部に導入される。その結果、図９に模式的に示すように、ブローバイガス通路７１からのガスが第１連通路７３を通って環状空間部３４ｆに導入される。このとき、ブローバイガス通路７１を通るブローバイガスは、オイルセパレータ２７を既に通過しているため、オイル成分はほとんど除去されているものの、ガス中にはオイルミストが若干残留している。このため、吸入側の環状空間部３４ｆから露出するシール材９１及びその近傍の軸受部８３に対するオイルミストにより、これらの潤滑性を高めることができる。

さらに、図９に模式的に示すように、第１連通路７３におけるブローバイガス通路７１との分岐部は、該ブローバイガス通路７１とほぼ直線状に接続される一方、第２連通路７４におけるブローバイガス通路７１との分岐部は、例えばクランク状に接続される。これにより、ブローバイガス通路７１の上流から流通してきたブローバイガスのオイル成分は、第１連通路７３に流入し易くなる一方、第２連通路７４には流入し難くなる。このように、ブローバイガス中のオイル成分を慣性分離（気液分離）することにより、過給機３４が過給動作を行っていない場合の、吸入側の環状空間部３４ｆに対して、オイルミストの供給量を増やすことができる。

なお、本願発明者らは、過給機３４が過給動作を行っていない場合における、各環状空間部３４ｆ、３４ｈとブローバイガス通路７１との圧力差は、エンジン１の運転状況によって、その正負が相対的に入れ替わることを確認している。

本発明は、過給ロータの軸受部及びシール材に対するオイルミストによる潤滑性の向上と、軸受部へのダスト及び凝縮水等の浸入の防止とを実現でき、過給機付エンジンのブローバイガス装置として有用である。

１ エンジン（機械式過給機付エンジン）
１０ エンジン本体
１７ クランクケース
２６ シリンダヘッドカバー
２７ オイルセパレータ
３０ 吸気経路
３２ スロットルバルブ
３３ 第１通路
３４ 過給機（駆動式過給機）
３４ａ 電磁クラッチ
３４ｂ ケーシング（過給機本体）
３４ｃ 吸気口
３４ｄ 駆動プーリ
３４ｅ 吐出口
３４ｆ 環状空間部（空間部）
３４ｆ１ 環状段部
３４ｇ 第１接続路
３４ｈ 環状空間部（空間部）
３４ｉ 第２接続路
３４１，３４２ 過給ロータ
３４３ ロータ室（作動室）
３５ 第２通路
３６ インタークーラ
３７ 第３通路
３８ サージタンク（吸気集合部）
３９ 独立通路
４０ バイパス通路（エアバイパス通路）
４０ａ 本体部
４０ｂ パイプ部
４１ バイパスバルブ（エアバイパスバルブ）
７０ ブローバイガス還元システム（ブローバイガス装置）
７１ ブローバイガス通路
７１ａ 導入路
７２ ＰＣＶバルブ
７３ 第１連通路（連通路）
７３ａ 分岐路
７４ 第２連通路（連通路）
７４ａ 分岐路
８１ 回転軸
８３ 軸受部（吸入側）
８４ 軸受部（吐出側）
９１ シール材
９２ 外側シール材（シール材）
９３ 内側シール材

Claims (4)

1. 過給機本体の作動室に吸入側の軸受部及び吐出側の軸受部を介して回転可能に配置された過給ロータを有する駆動式過給機と、
   吸気経路におけるスロットルバルブの下流部分から分岐し、前記駆動式過給機を迂回して吸気集合部と接続され、非過給時に開くバイパスバルブを有するバイパス通路と、
   エンジンのクランクケースから排出されるブローバイガスを、前記吸気経路における前記スロットルバルブの下流部分にＰＣＶバルブを介して導入するブローバイガス通路と、既燃ガスを還流させるＥＧＲシステムとを備えた過給機付エンジンのブローバイガス装置であって、
   前記過給機本体は、前記各軸受部の近傍にそれぞれ設けられた空間部を有しており、
   前記ブローバイガス通路には、該ブローバイガス通路における前記ＰＣＶバルブの下流部分から分岐して前記各空間部とそれぞれ接続された第１連通路及び第２連通路が設けられていて、
   前記ブローバイガス通路における前記吸気経路への導入路と、該導入路から分岐した前記第１連通路及び第２連通路の各分岐路とは、前記バイパス通路における前記バイパスバルブを含む本体部と一体に形成されている、過給機付エンジンのブローバイガス装置。
2. 請求項１に記載の過給機付エンジンのブローバイガス装置において、
   前記第１連通路及び第２連通路は、前記エンジンの気筒列方向に配向されると共に、前記過給機本体と、該過給機本体の上方に配置された前記バイパス通路の前記本体部を除くパイプ部との間を通って配設されている、過給機付エンジンのブローバイガス装置。
3. 請求項１または２に記載の過給機付エンジンのブローバイガス装置において、
   前記過給ロータは、２つの過給ロータからなり、
   ２つの前記過給ロータにおける前記吸入側の各軸受部の近傍の前記空間部は、前記各軸受部の近傍にそれぞれ配置されたシール材と隣接されて形成された環状空間部であり、
   前記各環状空間部は、前記第１連通路から延びた単一の第１接続路によって接続されている、過給機付エンジンのブローバイガス装置。
4. 請求項１または２に記載の過給機付エンジンのブローバイガス装置において、
   前記過給ロータは、２つの過給ロータからなり、
   ２つの前記過給ロータにおける吐出側の各軸受部の近傍の前記空間部は、前記各軸受部の近傍にそれぞれ配置された２重のシール材の間に形成されてなる環状空間部であり、
   前記各環状空間部は、第２接続路で連結されて前記第２連通路と接続されている、過給機付エンジンのブローバイガス装置。

Images