JP2013167204A - Blowby gas treatment device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関本体からブローバイガス通路を介して吸気通路にブローバイガスを戻すように構成されたブローバイガス処理装置に関する。 The present invention relates to a blow-by gas processing device configured to return blow-by gas from an internal combustion engine body to an intake passage through a blow-by gas passage.
自動車用の内燃機関には、クランクケースやシリンダヘッドで発生したブローバイガスを吸気通路に戻すためのブローバイガス処理装置が設けられている。ブローバイガス処理装置に関しては、かねてより様々な発明が提案されている。例えば特許文献1には、過給機付き内燃機関のブローバイガス処理装置に関する発明が開示されている。この公報に開示された発明では、吸気通路におけるコンプレッサの上流にブローバイガス通路が接続され、ブローバイガス通路を流れるガスをEGRクーラによって冷却し、それにより液化したブローバイガス中の油分をミストセパレータによってブローバイガスから分離することが行われる。 An internal combustion engine for automobiles is provided with a blow-by gas processing device for returning blow-by gas generated in a crankcase or a cylinder head to an intake passage. Various inventions have been proposed for blow-by gas processing apparatuses. For example, Patent Document 1 discloses an invention relating to a blow-by gas processing device for an internal combustion engine with a supercharger. In the invention disclosed in this publication, the blow-by gas passage is connected upstream of the compressor in the intake passage, the gas flowing through the blow-by gas passage is cooled by the EGR cooler, and the oil component in the liquefied blow-by gas is blow-by by the mist separator. Separation from the gas takes place.
また、ブローバイガス通路の構造に関しても様々な提案がなされている。特許文献2−4には、ブローバイガス通路を内管と外管とからなる2重管構造とした例が開示されている。このうち特許文献2に開示されたブローバイガス通路は、内管と外管の両方が熱伝導率の低い材質で形成され、両管の間に空気層からなる断熱層が設けられている。特許文献3に開示されたものでは、内管にブローバイガスが流され、外管にはエンジン冷却水が流されるようになっている。一方、特許文献4に開示されたものでは、内管と外管の両方にブローバイガスが流されるようになっている。
Various proposals have also been made regarding the structure of the blow-by gas passage. Patent Documents 2-4 disclose an example in which the blow-by gas passage has a double pipe structure including an inner pipe and an outer pipe. Among these, in the blow-by gas passage disclosed in
ところで、ブローバイガス処理装置では、ブローバイガスに含まれる油分が吸気通路に付着してデポジットとなる場合がある。特に、特許文献1に開示されているコンプレッサの上流にブローバイガスを戻す構成では、コンプレッサの出口温度が上昇する高負荷域においてデポジットが発生しやすい。コンプレッサの内部でのデポジットの発生は、コンプレッサ効率を低下させてコンプレッサの出口温度をさらに上昇させるため、デポジットの発生を加速させるという悪循環を生じさせる。 By the way, in a blow-by gas processing apparatus, the oil component contained in blow-by gas may adhere to an intake passage, and may become a deposit. In particular, in the configuration in which blow-by gas is returned upstream of the compressor disclosed in Patent Document 1, deposits are likely to occur in a high load region where the outlet temperature of the compressor rises. The generation of deposits inside the compressor causes a vicious cycle in which the generation of deposits is accelerated because the compressor efficiency is lowered and the outlet temperature of the compressor is further increased.
内燃機関の吸気効率の観点から、また、コンプレッサ効率の観点から、吸気通路内でのデポジットの発生は可能な限り抑えたいし、発生したデポジットは可能な限り除去したい。しかし、上記の特許文献も含め従来提案されているブローバイガス処理装置には、このような要望を満たす技術は採用されていない。特許文献1に開示されたブローバイガス処理装置の場合は、油分を液化させてミストセパレータによってブローバイガスから分離することにより吸気通路内への油分の流入は抑えられるものの、一旦流入した油分によるデポジットの発生を抑えたり、一旦発生したデポジットを除去したりできるようにはなっていない。 From the viewpoint of intake efficiency of the internal combustion engine and from the viewpoint of compressor efficiency, it is desirable to suppress the generation of deposits in the intake passage as much as possible, and to remove the generated deposits as much as possible. However, techniques that satisfy such demands are not employed in the blow-by gas processing apparatuses that have been proposed in the past, including the above-mentioned patent documents. In the case of the blow-by gas processing apparatus disclosed in Patent Document 1, although the oil component is liquefied and separated from the blow-by gas by the mist separator, the inflow of the oil component into the intake passage can be suppressed, It is not possible to suppress the generation or to remove the deposit once generated.
一方、本出願に係る発明者らは、本発明の創案過程において、上記の問題に対しては水の供給が有効であることを見出した。ブローバイガス中の油分に水が混ざることで油分の温度上昇を防いでデポジットの発生を抑えることができるだけでなく、水がデポジットに衝突することでデポジットを洗い流すことができる。デポジットの付着により効率が低下したコンプレッサに水を流入させることで、付着したデポジットが除去されてコンプレッサの圧力低下が回復することも実験により確認されている。 On the other hand, the inventors of the present application have found that water supply is effective for the above problem in the inventive process. By mixing water with the oil in the blow-by gas, it is possible not only to prevent the temperature of the oil from rising, but to suppress the generation of deposits, and it is also possible to wash away the deposits when the water collides with the deposits. It has also been confirmed by experiments that water is allowed to flow into a compressor whose efficiency has been lowered due to deposit adhesion, whereby the deposited deposit is removed and the pressure drop in the compressor is restored.
吸気通路内に適量の水を供給する方法として、本出願に係る発明者らは、油分と同じくブローバイガスに含まれている水分を有効活用することを検討した。内燃機関本体から発生するブローバイガスには、水蒸気の状態で相当量の水分が含まれている。よって、これを冷却して液化することにより液体状態の水を得ることができる。ただし、単にブローバイガス通路を冷却するだけでは、低温時にブローバイガス通路が凍結するといった別の問題を生じさせることになりかねない。 As a method of supplying an appropriate amount of water into the intake passage, the inventors of the present application have studied to effectively use the moisture contained in the blow-by gas as well as the oil. The blow-by gas generated from the internal combustion engine main body contains a considerable amount of moisture in the state of water vapor. Therefore, liquid water can be obtained by cooling and liquefying this. However, simply cooling the blow-by gas passage may cause another problem that the blow-by gas passage freezes at low temperatures.
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、ブローバイガスに含まれる水分を有効活用することにより、吸気通路内でのデポジットの発生を抑制し、また、吸気通路内で発生したデポジットを除去することのできるブローバイガス処理装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and by effectively utilizing the moisture contained in the blow-by gas, the occurrence of deposits in the intake passage is suppressed, and the occurrence occurred in the intake passage. An object of the present invention is to provide a blow-by gas processing apparatus capable of removing deposits.
上記目的を達成するため、本発明が提供するブローバイガス処理装置では、内燃機関本体、すなわち、クランクケースやシリンダヘッドで発生したブローバイガスを吸気通路に戻すためのブローバイガス通路が内管と外管との2重管構造とされている。そして、内管は外管よりも熱伝導率の低い材質で形成され、内管と外管の両方にブローバイガスが流れるように構成されている。これによれば、内管内は温度が保たれるが外管内は周囲からの冷却が進むことになるので、外管内においてブローバイガスに含まれる水分の液化が促進され、外管内で生じた水が吸気通路内に供給されるようになる。 In order to achieve the above object, in the blow-by gas processing apparatus provided by the present invention, the blow-by gas passage for returning the blow-by gas generated in the internal combustion engine main body, that is, the crankcase or the cylinder head, to the intake passage is an inner pipe and an outer pipe. And a double-pipe structure. The inner tube is made of a material having a lower thermal conductivity than the outer tube, and blowby gas flows through both the inner tube and the outer tube. According to this, the temperature in the inner pipe is maintained, but the cooling in the outer pipe proceeds from the surroundings, so that the liquefaction of moisture contained in the blow-by gas is promoted in the outer pipe, and the water generated in the outer pipe is The air is supplied into the intake passage.
なお、内管は水よりも熱伝導率の低い材質、例えば樹脂で形成されるのが好ましい。そのような材質の選択によれば、内管内の断熱性に関して特に高い効果を得ることができる。一方、外管は氷よりも熱伝導率の高い材質、例えば炭素鋼で形成されるのが好ましい。そのような材質の選択によれば、外管内の冷却性に関して特に高い効果を得ることができる。 The inner tube is preferably formed of a material having a lower thermal conductivity than water, such as a resin. According to the selection of such a material, a particularly high effect can be obtained with respect to the heat insulation in the inner pipe. On the other hand, the outer tube is preferably made of a material having a higher thermal conductivity than ice, such as carbon steel. According to the selection of such a material, a particularly high effect can be obtained with respect to the cooling performance in the outer tube.
本発明によれば、吸気通路内でのデポジットの発生の抑制と、吸気通路内で発生したデポジットの除去において、ブローバイガスに含まれる水分を有効活用することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the water | moisture content contained in blowby gas can be used effectively in suppression of the generation | occurrence | production of the deposit in an intake passage, and the removal of the deposit generate | occur | produced in the intake passage.
本発明の実施の形態について図を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本実施の形態において本発明のブローバイガス処理装置が適用される内燃機関の構成を示す図である。この内燃機関では、内燃機関本体2はガソリンエンジンとして構成されている。内燃機関本体2には、吸気マニホールド4を介して吸気通路10が接続され、排気マニホールド6を介して排気通路20が接続されている。吸気通路10においてエアクリーナ14の下流にはターボ過給機のコンプレッサ12が取り付けられている。吸気通路10においてコンプレッサ12の下流にはインタークーラ16とスロットルバルブ18が設けられている。一方、排気通路20にはターボ過給機のタービン22が取り付けられている。タービン22にはそれを迂回するウエストゲートバルブ24が付設されている。排気通路20においてタービン22の下流には触媒装置26とマフラー28が設けられている。このエンジンシステムでは、内燃機関本体2のクランクケースやシリンダヘッドで発生したブローバイガスは、ブローバイガス通路30を介して吸気通路10におけるコンプレッサ12の上流に戻されるようになっている。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an internal combustion engine to which the blow-by gas processing apparatus of the present invention is applied in the present embodiment. In this internal combustion engine, the internal
図2は、図1に示すブローバイガス通路30の横断面図である。ブローバイガス通路30は内管32と外管34との2重管構造とされている。ブローバイガスは内管32と外管34の両方を流れるようになっている。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the blow-by
内管32は外管34よりも熱伝導率の低い材質で形成されている。具体的には、内管32は樹脂で形成され、外管34は炭素鋼で形成されている。樹脂の熱伝導率は0.2W/mKと低く、これは水の熱伝導率(0.58W/mK)よりも低い。よって、内管32はその内部を流れるブローバイガスへの断熱材として機能する。一方、炭素鋼の熱伝導率は約40W/mKと高く、これは氷の熱伝導率(2.2W/mK)よりもはるかに高い。よって、外管34はその内部を流れるブローバイガスからの放熱を促してその温度を低下させ、ブローバイガスに含まれる水分を液化させる冷却層として機能する。
The
上記のように構成されたブローバイガス通路30の作用について、図3及び図4を用いて説明する。図3は、ブローバイガス通路30の常温時の内部状態を示す縦断面図である。図4は、ブローバイガス通路30の低温時の内部状態を示す縦断面図である。各図において符号40で示す矢印は内管32内のブローバイガスの流れであり、符号42で示す矢印は外管34内のブローバイガスの流れである。
The operation of the
まず、常温時における作用について図3を用いて説明する。常温時には、外管34を熱伝導率の高い材質で形成したことにより、外管34を流れるブローバイガスからの放熱が促され、外管34内ではブローバイガスに含まれる水蒸気が液化する。こうして、外管34内には水50が生じることになって、この水50が吸気通路10におけるコンプレッサ12の上流に供給されることになる。液体状態の水が吸入空気とともにコンプレッサ12の内部に流入し、コンプレッサ12の内部に発生しているデポジットに水が衝突することによって、デポジットは剥離してコンプレッサ12から除去される。
First, the operation at normal temperature will be described with reference to FIG. When the
低温時には、外管34の内側から外側への放熱がさらに促進される。そして、図4の(a)に示すように、外管34内を流れるブローバイガスに含まれる水分が凍結して氷52が発生する。水分を含むブローバイガスが流れこむことで氷52は成長していき、やがて、図4の(b)に示すように、外管34の内側の流路を完全に閉塞する。ブローバイガスの流路が氷52で閉塞されると、ブローバイガスの流れが止まって水分の流入がなくなるために、氷52の成長はそこで停止する。
When the temperature is low, heat radiation from the inside to the outside of the
一方、内管32の内側は、内管32を熱伝導率の低い材質、つまり、断熱性の高い材質で形成したことにより、外側への放熱は抑えられている。さらに、氷52の熱伝導率は外管34を形成する炭素鋼の熱伝導率よりも低いため、外管34の内側に形成された氷52の層は内管32に対して断熱層として作用する。これにより、内管32の内側では水分が凍結して氷が発生するようなことはなく、外管34が氷52により閉塞されている場合であっても内管32内ではブローバイガスの流通は維持される。
On the other hand, since the
なお、図4に示すケースでは、水分が氷52となって外管34内に停まることで、吸気通路10への液体状態の水の供給は減少或いは停止する。しかし、外管34内が凍結するほどに外気温が低い場合は、コンプレッサ12に流入する空気の温度も下がっている。このため、内燃機関が高負荷になっていたとしてもコンプレッサ12の内部温度は低いままであり、水の流入が減少或いは停止したとしてもデポジットが発生することはない。
In the case shown in FIG. 4, the supply of water in the liquid state to the
最後に、ブローバイガス通路30における内管32の支持方法について図5を用いて説明する。図5には、内管32の支持方法の具体例として、(a)〜(f)の6つの例が示されている。例(a)では、外管34に対して内管32を浮かせるように弾性素材製の支持部材60によって複数方向から内管32を支持している。例(b)では、弾性素材製の支持部材62により外管34の内壁に内管32を押し当てるようにして内管32を支持している。例(c)では、外管34に対して内管32を浮かせるように金属或いは樹脂製の支持部材64によって両側から内管32を支持している。例(d)では、金属或いは樹脂製の支持部材66により外管34の内壁に内管32を押し当てるようにして内管32を支持している。例(e)では、例(d)とは別形状の金属或いは樹脂製の支持部材68により内管32を支持している。そして、例(f)では、弾性素材の部品と金属或いは樹脂製の部品とを組み合わせてなる支持部材70により内管32を支持している。本実施の形態においては、これらの例のどの支持方法を採用してもよい。
Finally, a method for supporting the
以上、本発明の1つの実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、ブローバイガス通路30の全区間において2重管構造とするのではなく、吸気通路10に接続される出口付近については1重管構造、すなわち、外管34のみとしてもよい。また、内管32の内部と外管34の内部とを完全に分離するのではなく、内管32の内部と外管34の内部とを接続する穴を内管32の管壁に設けてもよい。
Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, the double pipe structure is not used in the entire section of the blow-by
また、本発明はガソリンエンジン以外の内燃機関、例えばディーゼルエンジンにも適用することができるし、過給機付きの内燃機関ではなく自然吸気型の内燃機関にも適用することができる。 Further, the present invention can be applied to an internal combustion engine other than a gasoline engine, for example, a diesel engine, and can be applied not only to an internal combustion engine with a supercharger but also to a naturally aspirated internal combustion engine.
2 内燃機関本体
10 吸気通路
12 コンプレッサ
30 ブローバイガス通路
32 内管
34 外管
40 内管内のガスの流れ
42 外管内のガスの流れ
50 水
52 氷
60,62,64,66,68,70 支持部材
2 Internal
Claims (4)
前記ブローバイガス通路は内管と外管との2重管構造をなし、前記内管は前記外管よりも熱伝導率の低い材質で形成され、前記内管と前記外管の両方にブローバイガスが流れるようになっていることを特徴とする内燃機関のブローバイガス処理装置。 A blow-by gas processing device for an internal combustion engine configured to return blow-by gas from the internal combustion engine body to the intake passage through the blow-by gas passage,
The blow-by gas passage has a double pipe structure of an inner pipe and an outer pipe, and the inner pipe is formed of a material having a lower thermal conductivity than the outer pipe, and blow-by gas is provided in both the inner pipe and the outer pipe. The blow-by gas processing device for an internal combustion engine, wherein
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JP2015148188A (en) * | 2014-02-06 | 2015-08-20 | 愛三工業株式会社 | Intake device |
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