JP2013167204A - 内燃機関のブローバイガス処理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】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。
【解決手段】内燃機関本体から吸気通路にブローバイガスを戻すためのブローバイガス通路を内管32と外管34との2重管構造とする。内管32は外管34よりも熱伝導率の低い材質で形成する。そして、内管32と外管34の両方にブローバイガスが流れるようにする。これによれば、内管32内は温度が保たれるが外管34内は周囲からの冷却が進むことになるので、外管34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34内で生じた水50が吸気通路内に供給されるようになる。
【選択図】図3
【解決手段】内燃機関本体から吸気通路にブローバイガスを戻すためのブローバイガス通路を内管32と外管34との2重管構造とする。内管32は外管34よりも熱伝導率の低い材質で形成する。そして、内管32と外管34の両方にブローバイガスが流れるようにする。これによれば、内管32内は温度が保たれるが外管34内は周囲からの冷却が進むことになるので、外管34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34内で生じた水50が吸気通路内に供給されるようになる。
【選択図】図3
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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
Claims (4)
- 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内燃機関のブローバイガス処理装置であって、
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。 - 前記内管は水よりも熱伝導率の低い材質で形成され、前記外管は氷よりも熱伝導率の高い材質で形成されていることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関のブローバイガス処理装置。
- 前記内管は樹脂で形成され、前記外管は炭素鋼で形成されていることを特徴とする請求項2に記載の内燃機関のブローバイガス処理装置。
- 前記内燃機関は過給機付き内燃機関であり、前記ブローバイガス通路は前記吸気通路におけるコンプレッサの上流に接続されていることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の内燃機関のブローバイガス処理装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012030865A JP2013167204A (ja) | 2012-02-15 | 2012-02-15 | 内燃機関のブローバイガス処理装置 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Family Applications (1)
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JP2012030865A Pending JP2013167204A (ja) | 2012-02-15 | 2012-02-15 | 内燃機関のブローバイガス処理装置 |
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JP (1) | JP2013167204A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015148188A (ja) * | 2014-02-06 | 2015-08-20 | 愛三工業株式会社 | 吸気装置 |
WO2016175039A1 (ja) * | 2015-04-27 | 2016-11-03 | ヤンマー株式会社 | エンジン装置 |
KR20210046091A (ko) * | 2019-10-17 | 2021-04-28 | 말레동현필터시스템 주식회사 | 니플 조립체 |
-
2012
- 2012-02-15 JP JP2012030865A patent/JP2013167204A/ja active Pending
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WO2016175039A1 (ja) * | 2015-04-27 | 2016-11-03 | ヤンマー株式会社 | エンジン装置 |
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US20180135479A1 (en) | 2015-04-27 | 2018-05-17 | Yanmar Co., Ltd. | Engine device |
US10337368B2 (en) | 2015-04-27 | 2019-07-02 | Yanmar Co., Ltd. | Engine device |
KR20210046091A (ko) * | 2019-10-17 | 2021-04-28 | 말레동현필터시스템 주식회사 | 니플 조립체 |
KR102363934B1 (ko) * | 2019-10-17 | 2022-02-17 | 말레동현필터시스템 주식회사 | 니플 조립체 |
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