JP2009215915A - インタークーラ内のオイル溜り防止装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インタークーラ内にオイルが溜るのを防止することができるインタークーラ内のオイル溜り防止装置を提供する。
【解決手段】エンジンにはターボチャージャおよびインタークーラ１２が設けられている。開閉蓋３２はインタークーラ１２のオイル受け部２２に設けたオイル抜き用貫通孔３１を開閉する。センサ３４はインタークーラ１２のオイル受け部２２におけるオイルの有無を検出し、エンジンＥＣＵ３５はセンサ３４によりインタークーラ１２のオイル受け部２２にオイルが有ると、エンジン停止時において駆動機器３３を制御して、開閉蓋３２を、オイル抜き用貫通孔３１を閉じる位置から開く位置に駆動させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、インタークーラ内のオイル溜り防止装置に関するものである。

ディーゼルエンジンやガソリンエンジンにおいて、ターボチャージャとインタークーラを搭載した場合、ターボチャージャやブローバイガス還元装置（ＰＣＶ）から給気系配管に混入したオイルがインタークーラ内に溜りやすくなる。インタークーラ内に溜ったオイルは行き場所がないためエンジンの吸気の力でインテークマニホールドに吸込まれ、やがて、エンジン内にて燃焼する。

しかし、エンジンの低負荷・低回転状態ではインテークマニホールドに入ったオイルは、吸気流量が少ないためにインテークマニホールドより流れ難く、インテークバルブに付着したオイルも燃焼室内の燃焼温度が低い為に燃焼が進まない。その結果、インテークバルブに固まったオイルが付着することによりインテークバルブの閉じ渋りが発生し、やがて、エンジンの出力の低下を引き起こすことになる。

特許文献１には、過給機を備えたマリン用エンジンのインタークーラのドレインパンの底部にドレインポートを設け、自重で閉弁するフロートバルブをドレインポートに上方から接離自在に着座させる構成が開示されている。そして、この構成により、エンジンの運転中はインタークーラの内圧を利用してフロートバルブを閉弁保持させ、ドレインポートを閉鎖して給気の洩れ回避し、また、エンジン停止に伴うインタークーラの内圧低下時に結露水の浮力でフロートバルブをリフトさせて結露水を排出させる。

この特許文献１の技術を使うことにより、インタークーラ内に溜ったオイルをフロートバルブの開弁時に抜くことが考えられる。
特開２００２−３４９２７３号公報

しかしながら、上記特許文献１による構成は水抜き用であり、オイルが劣化してくるとオイルの粘度が高くなりフロートバルブの周りに溜ったオイルが冷却されるとフロートバルブが固着してしまう。このようにして、フロートバルブの開弁時において、劣化し粘度が高くなったオイルをドレインポートとフロートバルブとの間の僅かな隙間を通して抜くことはできない。また、特にエンジンの運転時では、インタークーラ内が負圧のため、インタークーラ内に溜った粘度の高いオイルを隙間から取り出すための装置が必要となる。

本発明は、このような背景の下になされたものであり、その目的は、インタークーラ内にオイルが溜るのを防止することができるインタークーラ内のオイル溜り防止装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明では、過給機およびインタークーラを設けたエンジンにおいて、前記インタークーラのオイル受け部に設けたオイル抜き用貫通孔を開閉する開閉蓋と、前記開閉蓋を、前記オイル抜き用貫通孔を閉じる位置と開く位置とに駆動する駆動手段と、前記インタークーラのオイル受け部におけるオイルの有無を検出するセンサと、前記センサにより前記インタークーラのオイル受け部にオイルが有ると、エンジン停止時において前記駆動手段を制御して、前記開閉蓋を、前記オイル抜き用貫通孔を閉じる位置から開く位置に駆動させる制御手段と、を備えたことを要旨とする。

請求項１に記載の発明によれば、制御手段はセンサによりインタークーラのオイル受け部にオイルが有ると、エンジン停止時において駆動手段を制御して開閉蓋をオイル抜き用貫通孔を閉じる位置から開く位置に駆動させる。これにより、インタークーラのオイル受け部の劣化オイル、即ち、高粘度のオイルを確実に排出することができる。その結果、インタークーラ内にオイルが溜るのを防止することができる。

請求項１に記載のインタークーラ内のオイル溜り防止装置において、請求項２に記載のように開閉蓋は、スライドして前記オイル抜き用貫通孔を開閉する構成とすると、オイルを抜きやすくできる。

請求項１に記載のインタークーラ内のオイル溜り防止装置において、請求項３に記載のように開閉蓋は、回動して前記オイル抜き用貫通孔を開閉する構成とすると、オイルを抜きやすくできる。

本発明によれば、インタークーラ内にオイルが溜るのを防止することができる。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１において、自動車用ディーゼルエンジン１の排気系配管において、ターボチャージャ１１のタービンホイールが設けられ、エンジンから排出された排気ガスによりターボチャージャ１１のタービンホイールが回転する。

一方、ディーゼルエンジン１の給気系配管には外気側から順に、エアクリーナ１０、ターボチャージャ１１のコンプレッサホイール、インタークーラ１２、インテークマニホールド１３が接続されている。そして、外気がエアクリーナ１０を通して給気管に導入されてターボチャージャ１１のコンプレッサホイールにより吸入空気が圧縮され、インタークーラ１２を通過することにより圧縮された吸入空気が冷却されて温度が下がった空気がインテークマニホールド１３を介して燃焼室に送られる。ターボチャージャ１１における潤滑のためにオイルが用いられ、エンジン側から供給されたオイルが軸受け部（タービンホイールとコンプレッサホイールを連結しているシャフトを支える軸受け部）などを潤滑および冷却しエンジン側に戻される。このときターボチャージャ１１においてオイルが給気系に洩れる。

また、ブローバイガス還元装置の配管（ＰＣＶ用配管）１５にて、エンジン１のシリンダヘッドカバー１４と、給気系配管におけるエアクリーナ１０とターボチャージャ１１の間が接続されている。なお、ＰＣＶ用配管１５にてシリンダヘッドカバー１４とエアクリーナ１０のケースとを接続してもよい。

前述のインタークーラ１２について、筐体２０が上下に延びる筒状をなしている。筐体２０における上下方向の中央部分に空冷式熱交換器２１が配置されている。筐体２０における熱交換器２１よりも下方がオイル受け部２２となっている。

筐体２０における下部に空気導入管２３が接続され、この空気導入管２３によりターボチャージャ１１からの圧縮空気が筐体２０に導入される。筐体２０における上部に空気排出管２４が接続され、この空気排出管２４に圧縮空気が排出されインテークマニホールド１３に向かう。筐体２０を下から上に圧縮空気が通過する際に空冷式熱交換器２１において外気と熱交換される。よって、ターボチャージャ１１により圧縮・昇温した空気が熱交換器２１を通過することにより冷却され、冷却された空気がインテークマニホールド１３を介して燃焼室に送られる。なお、熱交換器２１は空冷式に代わり水冷式であってもよい。

さらに、インタークーラ内のオイル溜り防止装置３０が設けられている。以下、インタークーラ１２の下部を拡大した図２を用いてインタークーラ内のオイル溜り防止装置３０について説明する。

インタークーラ１２のオイル受け部２２においてオイル抜き用貫通孔３１が設けられるとともに開閉蓋３２、駆動機器３３、センサ３４等が配置されている。
図２においてインタークーラ１２のオイル受け部２２の底面に円形のオイル抜き用貫通孔３１が形成されている。また、インタークーラ１２のオイル受け部２２に開閉蓋３２が設けられている。開閉蓋３２はオイル抜き用貫通孔３１を開閉することができるようになっている。エンジン運転時においてオイル抜き用貫通孔３１は開閉蓋３２により塞がれており、給気は洩れない。駆動手段としての駆動機器３３により開閉蓋３２を、オイル抜き用貫通孔３１を閉じる位置と開く位置とに駆動することができるようになっている。

インタークーラ１２におけるオイル受け部２２の天井部には赤外線式センサ３４が設けられている。赤外線式センサ３４は、下方のオイル受け部２２の底面に向かって赤外線を出し、その反射光を受光する。オイル受け部２２にオイルが無いときには反射光は強いがオイル受け部２２にオイルが有ると反射光が弱くなり、これによりインタークーラ１２のオイル受け部２２におけるオイルの有無を検出することができるようになっている。

一方、駆動機器３３およびセンサ３４はエンジンＥＣＵ（電子制御ユニット）３５と接続されている。エンジンＥＣＵ３５はイグニッションスイッチの操作信号やエンジン回転数センサからの信号等を入力する。これによりエンジンＥＣＵ３５はエンジン停止時か否か検知することができるようになっている。

図３には、開閉蓋３２と駆動機器３３の一例を示す。図３（ａ）は縦断面図であり、図３（ｂ）はインタークーラ１２の下面図、つまり、図３（ａ）のＡ矢視図である。
図３においてインタークーラ１２のオイル受け部２２の底部は水平方向に延びている。オイル受け部２２の底部における中央部には円形の貫通孔３１が形成されている。オイル受け部２２の底部における下面には長方形状のスライドプレート４０が配置されるとともに、長方形のスライドプレート４０における長辺に対応する箇所に一対の断面Ｌ字型ガイドレール４１，４２が設けられている。この一対の断面Ｌ字型ガイドレール４１，４２によりスライドプレート４０がオイル受け部２２の下面に沿って水平方向に摺動できるようになっている。

長方形状のスライドプレート４０には円形の貫通孔４０ａが形成されている。また、スライドプレート４０は圧縮スプリング４３により図３に力Ｆ１で示すように左方向に付勢されている。スライドプレート４０とガイドレール４１，４２により開閉蓋３２が構成されている。

アクチュエータとしてのシリンダ４４がインタークーラ１２のオイル受け部２２の下面に取り付けられ、シリンダ４４のロッド４４ａが出没可能となっている。シリンダ４４を作動させないときにはスプリング４３の付勢力にてスライドプレート４０が左側に位置し、インタークーラ１２のオイル受け部２２の貫通孔３１がスライドプレート４０により塞がれている。一方、シリンダ４４のロッド４４ａの突出動作によりスライドプレート４０がスプリング４３の付勢力に抗してスライドプレート４０をスライドさせる。これにより、インタークーラ１２のオイル受け部２２の円形の貫通孔３１とスライドプレート４０の円形の貫通孔４０ａとが重なり、オイル受け部２２の貫通孔３１が開放され、インタークーラ１２のオイル受け部２２の内部がインタークーラ１２の外部と連通状態となる。

シリンダ４４と圧縮スプリング４３により、開閉蓋３２を、オイル抜き用貫通孔３１を閉じる位置と開く位置とに駆動する駆動機器（駆動手段）３３が構成されている。
次に、このように構成したオイル溜り防止装置３０の作用を説明する。

ターボチャージャ１１、ブローバイガス還元装置（ＰＣＶ）から発生したオイルは、ある程度は、インテークマニホールド１３を介して燃焼室に入り燃焼されるが、低負荷・低回転時はインテークマニホールド１３まで上がりにくくインタークーラ１２の下部のオイル受け部２２にオイルが溜りやすい。

図３においてセンサ３４はインタークーラ１２のオイル受け部２２におけるオイルの有無を検出している。一方、エンジンＥＣＵ３５はエンジン停止時でないか否か判定している。そして、インタークーラ１２のオイル受け部２２にオイルが無ければエンジンＥＣＵ３５はエンジンが停止してもスライドプレート４０により貫通孔３１を塞いだままにする。

一方、図４（ａ）に示すようにインタークーラ１２のオイル受け部２２にオイル３６が有ると、次のように動作する。
センサ３４がインタークーラ１２のオイル受け部２２にオイルが有ることを検出し、このオイル検出信号がエンジンＥＣＵ３５に送られる。エンジンＥＣＵ３５はインタークーラ１２のオイル受け部２２にオイル３６が有ることを検知すると、イグニッションスイッチがオフに操作される、あるいはエンジン回転数がゼロとなったか否か判断する。そして、エンジンＥＣＵ３５はエンジン停止時に、シリンダ４４を駆動してシリンダロッド４４ａを突出させる。これにより、スライドプレート４０が図４中右側にスライドしてインタークーラ１２のオイル受け部２２の円形の貫通孔３１とスライドプレート４０の円形の貫通孔４０ａとが重なり、インタークーラ１２のオイル受け部２２の内部が外部と連通状態となる。このように、制御手段としてのエンジンＥＣＵ３５は、赤外線式センサ３４によりインタークーラ１２のオイル受け部２２にオイルが有ると、エンジン停止時において駆動機器３３を制御して、開閉蓋３２を、オイル抜き用貫通孔３１を閉じる位置から開く位置に駆動させる。

これにより、貫通孔３１が完全に開口してインタークーラ１２のオイル受け部２２における劣化オイル、即ち、高粘度のオイル３６がオイル受け部２２の貫通孔３１を通して外部に排出される。その結果、インタークーラ１２内にオイルが溜るのを防止することができる。よって、オイルがインタークーラ１２の下流側に行き難くでき、エンジンのインテークバルブに固まったオイルが付着してインテークバルブが閉じ渋るのを防止することができる。

より詳しく説明する。
従来、インタークーラ１２のオイル受け部２２に溜ったオイルは吸気力にてインテークマニホールド１３内に吸い込まれ、やがて、エンジンのインテークバルブに固形状のオイルが付き、インテークバルブの閉じ渋りを起こし、性能が低下する。

これに対し、本実施形態においては、センサ３４によりインタークーラ１２のオイル受け部２２にオイル３６が有ると、オイルを自動的にエンジン停止時に排出する。これにより、インタークーラ１２内に溜ったオイルが吸気の影響でインテークマニホールド１３内に吸い込まれることが防止でき（インテークマニホールド１３内にオイルが流入するのを防止して）、インテークバルブへの固体形状のオイルのへばりつきを防止することができる。これによって、バルブの閉じ渋りが防止される。その結果、経年、車を使用しても、エンジン性能を維持することができる。

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）インタークーラ内のオイル溜り防止装置３０は、インタークーラ１２のオイル受け部２２に設けたオイル抜き用貫通孔３１を開閉するスライド式の開閉蓋３２を備えており、センサ３４によりインタークーラ１２のオイル受け部２２にオイルが有るとエンジン停止時に駆動機器３３によりオイル抜き用貫通孔３１を開けるようにした。よって、インタークーラ１２内にオイルが溜るのを防止することができる。

（２）開閉蓋３２は、スライドしてオイル抜き用貫通孔３１を開閉する構成としたので、オイルを抜きやすくできる。
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。

・図３ではスライド式の開閉蓋３２であったが、ヒンジ式の開閉蓋としてもよい。例えば、図５（ａ），（ｂ）に示すように、一対の軸受用プレート５２，５３によりシャフト５１が回転可能に支持され、シャフト５１に回動プレート５０が固定されている。シャフト５１には付勢機構（例えば、捩りコイルばね）５４が設けられ、付勢機構５４により付勢力Ｆ１０が回動プレート５０に加わり、これにより回動プレート５０が貫通孔３１を塞いでいる。また、シャフト５１にはギヤ５５，５６を介してモータ５７が連結されている。モータ５７を駆動することにより付勢機構５４による付勢力Ｆ１０に抗して回動プレート５０を水平方向から鉛直方向に回動させて貫通孔３１を開く。軸受用プレート５２，５３とシャフト５１と回動プレート５０とにより開閉蓋が構成されるとともに、付勢機構５４とモータ５７により駆動機器（駆動手段）が構成されている。このようにして開閉蓋は、回動してオイル抜き用貫通孔３１を開閉する構成としたので、オイルを抜きやすくできる。

・インタークーラのオイル受け部の構造は図６に示すように下側ほど尖った構造であってもよい。インタークーラのオイル受け部における下側の先端部分の側面に貫通孔３１を設け、開閉蓋３２で塞ぎ、駆動機器（駆動手段）３３にて開口するようにしてもよい。

・センサとして赤外線式センサを用いたが、これに代わり温度感知式センサを用いてもよい。つまり、温度感知式センサをインタークーラのオイル受け部２２の底部に配置し、感知した温度が低ければオイルが無いことを、また、感知した温度が高ければオイルが有ることを検出することができる。この温度感知式センサを用いればオイルを定量的に検出することが可能となる（温度が高いほどオイルの量が多いと判定することが可能となる）。

・エンジンＥＣＵに代わり専用のコントローラを用いて当該コントローラにイグニッションスイッチからの操作信号とインタークーラのオイル検出センサからの信号を取り込んで駆動機器（駆動手段）を制御してもよい。

・図１等では排気タービン駆動式過給機を備えたエンジンについて説明してきたが、図１において機械駆動式過給機を備えたエンジンに適用することも可能である。つまり、ブローバイガス還元装置（ＰＣＶ）によるオイルがインタークーラ内に溜るのを防止する構成としてもよい。

・ディーゼルエンジンの他にもガソリンエンジンに適用することができる。
・駆動機器（駆動手段）で開閉蓋３２を開閉駆動するのではなく、手動にて開閉蓋３２を開閉操作してオイル抜き用貫通孔３１を開閉してもよい。

本実施形態におけるエンジン回りの構成図。 オイル溜り防止装置の構成図。 （ａ）はオイル溜り防止装置の縦断面図、（ｂ）は（ａ）の下面図。 （ａ）はオイル溜り防止装置の縦断面図、（ｂ）は（ａ）の下面図。 （ａ）は別例のオイル溜り防止装置の縦断面図、（ｂ）は（ａ）の下面図。 別例のオイル溜り防止装置の縦断面図。

符号の説明

１…エンジン、１１…ターボチャージャ、１２…インタークーラ、２２…オイル受け部、３０…オイル溜り防止装置、３１…オイル抜き用貫通孔、３２…開閉蓋、３３…駆動機器、３４…センサ、３５…エンジンＥＣＵ。

Claims (3)

1. 過給機およびインタークーラを設けたエンジンにおいて、
   前記インタークーラのオイル受け部に設けたオイル抜き用貫通孔を開閉する開閉蓋と、
   前記開閉蓋を、前記オイル抜き用貫通孔を閉じる位置と開く位置とに駆動する駆動手段と、
   前記インタークーラのオイル受け部におけるオイルの有無を検出するセンサと、
   前記センサにより前記インタークーラのオイル受け部にオイルが有ると、エンジン停止時において前記駆動手段を制御して、前記開閉蓋を、前記オイル抜き用貫通孔を閉じる位置から開く位置に駆動させる制御手段と、
   を備えたことを特徴とするインタークーラ内のオイル溜り防止装置。
2. 前記開閉蓋は、スライドして前記オイル抜き用貫通孔を開閉する
   ことを特徴とする請求項１に記載のインタークーラ内のオイル溜り防止装置。
3. 前記開閉蓋は、回動して前記オイル抜き用貫通孔を開閉する
   ことを特徴とする請求項１に記載のインタークーラ内のオイル溜り防止装置。

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