JP2003535252A - 内燃機関のクランクケース換気ガスから脱油をする装置 - Google Patents
内燃機関のクランクケース換気ガスから脱油をする装置Info
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Abstract
Description
たガス流出口と、内燃機関の油溜めと接続された油流出口とを有する少なくとも
1つの油霧分離器を備える、内燃機関のクランクケース換気ガスから脱油をする
装置に関する。
間に入り込むので、これを外へ逃がさなければならない。そうしないと、クラン
クケースの内圧の好ましくない上昇が起こるからである。この目的のためにブロ
ーバイガスは、クランクケース換気ガスとして、換気経路を介して内燃機関の空
気吸込管に再び戻される。クランクケース換気ガスの脱油をするために、ガスは
公知のやり方で油霧分離器に通される。この油霧分離器のガス流入口は直接的に
、またはクランクケース負圧制御弁を介して間接的に、クランクケースと接続さ
れており、油霧分離器のガス流出口は直接的に、またはクランクケース負圧制御
弁を介して間接的に、空気吸込管と接続されている。その際、油霧分離器はその
流れ抵抗に基づいて圧力差を生成する(Δp=p1−p2)。
ス流出口側の圧力領域を第2圧力領域(p2)と呼ぶ。
昇を直接的に引き起こす。しかも、油霧分離器の分離効率は圧力差に依存してい
る。
離器などの形態のいわゆる凝集分離器が用いられる。サイクロン油霧分離器は、
たとえばドイツ特許公報DE4214324C2から公知である。凝集分離器を
備える脱油装置はドイツ特許公報19729439A1に記載されている。
、これに伴って油霧分離器で生じる圧力差が一定ではなく、油霧分離器の種類毎
に、一定のパラメータに依存して変化することである。サイクロンの場合、流れ
抵抗と、これに伴う圧力差は、ブローバイガスの容積流量に依存している。さら
にこの容積流量は、短時間で変化する可能性のある内燃機関の負荷状態や回転数
に依存している。さらにブローバイガスの容積流量は、時間の経過とともに増大
する内燃機関の磨耗によっても左右される。網目型分離器または巻回型分離器の
場合、流れ抵抗は、やはり時間の経過とともに増える可能性のある汚れ度に依存
している。その対策として従来技術は、差圧に応じて調節可能な弁によって制御
される迂回流路を提案している。しかしながら、迂回流路を通って流れるガスか
ら油霧を分離することができないという欠点がある。
ない圧力上昇を引き起こし、こうした圧力上昇は、特にそれが長時間生じている
場合や頻繁に生じる場合、内燃機関の損傷につながってしまう。
るとともに、クランクケース内での許容されない圧力上昇が防止されるような、
クランクケース換気ガスを脱油する装置を開発することである。
属請求項は、本発明の好適な実施形態や変形例を記載している。
経路に配置された、その貫流に関して制御可能な迂回流路を使用する。この目的
のために、迂回流路は、クランクケース(第1圧力領域)と直接的または間接的
に接続されたガス流入口と、空気吸込管(第2圧力領域)と直接的または間接的
に接続されたガス流出口とを有している。ガスの貫流を制御するために、本発明
によれば、クランクケース換気ガスが貫流するための迂回流路を、両方の圧力領
域の圧力差(Δp=p1−p2)に依存して無段階に、または段階的に開閉する
と同時に、迂回流路が開いているときに油霧分離を行う手段が設けられている。
つまり制御手段を含めた迂回流路は、迂回流路の中でも流れの方向転換と衝突分
離によって、ないしは衝撃によって、迂回流路で油分離が行われるように構成さ
れている。したがって、装置全体(油霧分離器プラス制御可能な迂回流路)の分
離挙動に関して、バイパスが開いているときでもなお分離度が十分に高いことが
保証される。迂回流路で分離された油を排出するために、迂回流路は、たとえば
油流出口を介して油溜めと接続されている。
流させるため迂回流路を前記手段が開放するので、クランクケース換気ガスの部
分容積流量が油霧分離器をそれて、迂回流路を通って第2圧力領域(空気吸込管
)に流れ込む。このようにして、クランクケース内での有害な圧力上昇と油霧分
離不足とを防止することができる。
ように設計され、このことには一定の差圧降下も含んでいる。その際作動点の設
定にあたっては、場合によりある程度の許容差をプラスした差圧が、クランクケ
ース圧力にとってクリティカルな限度以下になるように配慮する。
バイガスの容積流量が磨耗のために恒常的に大きくなると、このことはサイクロ
ン油霧分離器の場合、急激な差圧増大を引き起こし、これがひいてはクランクケ
ース内部の有害な圧力上昇につながってしまう。そこでこうした差圧増大には、
制御可能なバイパスで対処することができる。このとき迂回流路を開閉する前記
手段は、開放圧力が、クランクケースにとってのクリティカルな限度値に必要に
応じて許容値を付与した値と等しくなるように設計される。
容積流量で装置全体のはるかに高い差圧を生成することになる網目型分離器また
は巻回型分離器でも同様に適用できる。特に網目型分離器または巻回型分離器の
場合、本発明によれば、迂回流路が開いているか否かを検知するセンサがさらに
設けられる。そして迂回流路が開いているとき(弁が開放位置であるとき)には
、内燃機関の操作者に対する視覚的または音響的な警告信号が生成される。そし
てこの信号は、網目型分離器または巻回型分離器が一定の汚れ度に達したことを
表す合図になる。そこで操作者は相応の対処をし、網目型分離器または巻回型分
離器を交換することができる。
過してから内燃機関の磨耗や油霧分離器の汚れによって差圧増大が発生したとき
に生じるだけではなく、差圧増大が短期間で発生した場合にも機能する。
いる。ここではクランクケース負圧制御弁が本発明に基づく装置の前に配置され
ている。装置(1)は、油霧分離器(2)と制御可能な迂回流路(3)とで構成
されており、これらは換気されるべきクランクケース(5)と空気吸込管(6)
との間に配置されている。空気吸込管(6)の中で生じている負圧は、内燃機関
の特定の動作状態のときに著しく増大する。大きすぎる負圧を防止するために、
ここでは脱油装置(1)の手前に配置された、いわゆるクランクケース負圧制御
弁(9)が設けられている。したがって油霧分離器(2)および迂回流路(3)
のガス流入口(2A,3A)は、クランクケース負圧制御弁(9)を介して、ク
ランクケース(5)の圧力領域と間接的に接続されている。ガス流入口側の圧力
は、第1圧力領域として図示されている。油霧分離器(2)および迂回流路(3
)のガス流出口(2B,3B)は、ここでは、第2圧力領域として図示されてい
る空気吸込管(6)と直接つながれている。
ている。
示されている。実線は、制御可能な迂回流路のないサイクロンについてのもので
ある。破線は、サイクロンと制御可能な迂回流路とで構成された本発明に基づく
装置の実施形態についてのものである。図からわかるように、サイクロン油霧分
離器では、容積流量の増加とともに差圧が急激に増大している。特に内燃機関が
磨耗していると容積流量が恒常的に多くなる可能性があり、これと結びついた差
圧増大が容認できなくなる。本発明に基づく装置はこうした圧力増加を防止する
。このグラフに見られるように、サイクロンでのクリティカルな限度までの圧力
降下を引き起こす一定の容積流量になると迂回流路が自動的に開くので、それ以
後の差圧増大は、容積流量が増えてもはるかに平坦に推移することになる。
が示されている。実線は制御可能な迂回流路のないサイクロンについてのもので
あり、破線は、サイクロンと制御可能な迂回流路とで構成された本発明に基づく
装置の実施形態についてのものである。図からわかるように、迂回流路が開いて
いるときでも、迂回流路のないサイクロン油霧分離器の場合よりは低いものの、
なおも良好な分離度が得られている。
手段を含めた迂回流路の特別な構成にある。すなわちこの迂回流路と制御手段は
、流れの方向転換と衝突分離によって、ないしは衝撃によって、脱油が引き起こ
されるように構成されている。図6は、衝撃原理に基づく油分離を明示するため
に弁体の領域で迂回流路を示す拡大図である。ここでは、ばね作用で負荷されて
いる弁体は、動的に適応する衝撃体の衝突板として作用し、弁体の流れ隙間(S
)は弁ばねを介して差圧依存的に調整可能である。
しており、容積流量が多いときにはクランクケース内の過圧が確実に防止される
とともに、その場合でも十分に高い分離度がもたらされる。
イクロン(2)として構成されており、これに一体的に迂回流路(3)が配置さ
れている。サイクロン(2)と迂回流路(3)は射出成形法で一体的に構成する
のが好ましく、それによって本発明に基づく装置を低コストに製造することがで
きる。ここでは一体化されたユニットとして構成されているサイクロン(2)と
迂回流路(3)は、ここでは示唆だけしている収容ケース(7)の中に収納する
のが好ましい。収容ケース(7)は第1圧力領域と接続されているので、サイク
ロン(2)と迂回流路(3)のガス流入口(2A,3A)は、収容室(7)の内
部において圧力p1がかかっている。サイクロン(2)と迂回流路(3)のガス
流出口(2B,3B)は、収容ケース(7)の内部の圧力領域に対して密閉され
、収容ケースから外へ出るように第2圧力領域へ(空気吸込管へ)通じている。
サイクロン(2)と迂回流路(3)のガス流出口(2B,3B)は、第2圧力領
域と接続された、密閉されている中間室(8)に開口しているのが好ましい。一
体化されたユニット(サイクロン+迂回流路)と、圧力密閉された収容ケース(
7)への取付とによって、クランクケースからガス流入口、ガス流入口から空気
吸込管への、普通ならば二重に施工される別個の接続配管を省くことができる。
(4A)が、ここでは弁板が、迂回流路(3)に配置されている。所定の開放圧
力差を下回っているとき、弁体(4A)は圧縮ばね(4C)によって、迂回流路
(3)に配置された弁座(4B)に対して閉鎖位置に押圧されている。所定の開
放圧力差を上回ると、弁体(4A)は圧縮ばね(4C)に抗して、流れ隙間(S
)を作り出すように弁座(4B)から持ち上げられる。開放圧力差は、ばね定数
と、流れに面した弁体(4A)の面積とから算出される。圧縮ばね(4C)の製
作誤差を補償するために、開放差圧に適合した目標の初期付勢力をかけて、圧縮
ばね(4C)を迂回流路(3)に取り付けるとよい。この目的のために、差圧の
ない状態のときに圧縮ばね(4C)の取付長さは調整可能である。このことは、
たとえば圧縮ばね(4C)の弁体(4A)と反対を向いている方の端部を、迂回
流路(3)にある支持部材(4D)に支持させ、この支持部材(4D)と弁座(
4B)との軸方向の長さを調整可能に構成することによって実現可能である(図
示せず)。
重力によって弁座に対して閉鎖位置に押圧される弁体を使用することもでき、開
放圧力差を上回ると、この弁体が流れ隙間を作り出すように弁座から持ち上げら
れる。
ストッパ(図示せず)が設けられていてもよい。
油を引き起こす、迂回流路に揺動可能に配置されたスロットルバルブや、初期付
勢力のもとで開口部を閉止するプレート開閉弁(Blattventil)なども利用可能
である(いずれの実施形態も図示せず)。
で分離された油は、油流出口(2C)に配置された排出弁(2D)を介して油溜
めに入る。迂回流路(3)で分離された油はガス流入口(3A)を介して再び排
出され、直接的に、または中間備蓄室(図示せず)を介して間接的に、油溜めに
流れて戻るか、または滴下して戻る。
拡大図
Claims (20)
- 【請求項1】 少なくとも1つの油霧分離器(2)を備える、内燃機関のク
ランクケース換気ガスから脱油をする装置であって、この油霧分離器は、 − 直接的または間接的にクランクケース(5)と接続され、第1圧力領域(
p1)とつながっているガス流入口(2A)と、 − 直接的または間接的に空気吸込管(6)と接続され、第2圧力領域(p2
)とつながっているガス流出口(2B)と、 − 内燃機関の油溜めと接続された油流出口(2C)とを有しており、 − 第1圧力領域とつながっているガス流入口(3A)と、第2圧力領域とつ
ながっているガス流出口(3B)とを有する迂回流路(3)が設けられており、 − クランクケース換気ガスが貫流するための迂回流路(3)を、両方の圧力
領域の差圧(Δp=p1−p2)に依存して無段階に、または段階的に開閉する
少なくとも1つの手段(4)が設けられており、 − 迂回流路(3)が開いているとき、クランクケース換気ガスの部分容積流
量分が油霧分離器(2)をさけて通過し、迂回流路(3)を通って第2圧力領域
に流れ込むものにおいて、 迂回流路(3)と迂回流路(3)を開閉するための手段(4)は、迂回流路(
3)が開いているときに、流れの方向転換と衝突分離によって迂回流路で油分離
が行われるように構成されていることを特徴とする装置。 - 【請求項2】 迂回流路(3)を開閉するための手段(4)が圧縮ばね(4
C)で付勢される弁体(4A)であり、この弁体は、所定の開放圧力差を下回っ
ているときには圧縮ばね(4C)によって迂回流路(3)に配置された弁座(4
B)に対する閉止位置に押圧されており、所定の開放圧力差を上回ると、弁体(
4A)は圧縮ばね(4C)に抗して流れ隙間(S)を作り出すように弁座(4B
)から持ち上げられることを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 【請求項3】 差圧のない状態での圧縮ばね(4C)の取付長さを調整可能
であることを特徴とする請求項2に記載の装置。 - 【請求項4】 圧縮ばね(4C)の弁体(4A)とは反対側の端部が、迂回
流路(3)にある支持部材(4D)に支持されており、この支持部材と弁座との
軸方向の間隔が調整可能であることを特徴とする請求項3に記載の装置。 - 【請求項5】 迂回流路(3)を開閉するための手段(4)が弁体(4A)
で構成されており、この弁体は、所定の開放圧力差を下回っているときには重力
によって、迂回流路(3)に配置された弁座(4B)に対して閉鎖位置に押圧さ
れ、所定の開放圧力差を上回ると弁体(4A)は弁座(4B)から持ち上げられ
て流れ隙間(S)を作り出すことを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 【請求項6】 弁体(4A)を弁座(4B)に対して持ち上げることのでき
る最大量を規定する弁ストローク制限ストッパが設けられていることを特徴とす
る請求項2から5のいずれか1項に記載の装置。 - 【請求項7】 迂回流路(3)を開閉するための手段(4)が、迂回流路(
3)内で揺動可能に配置されたスロットルバルブで構成されていることを特徴と
する請求項1に記載の装置。 - 【請求項8】 迂回流路(3)を開閉するための手段(4)がプレート開閉
弁で構成されていることを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 【請求項9】 油霧分離器(2)がサイクロンとして構成されていることを
特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の装置。 - 【請求項10】 油霧分離器(2)が、網目型分離器または巻回型分離器な
どの形態の凝集分離器として構成されていることを特徴とする請求項1から9の
いずれか1項に記載の装置。 - 【請求項11】 迂回流路(3)が、油霧分離器(2)の一体化された構成
要素として構成されていることを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に
記載の装置。 - 【請求項12】 迂回流路(3)とサイクロン(2)が一体的にプラスチッ
クで製造されていることを特徴とする請求項9から11のいずれか1項に記載の
装置。 - 【請求項13】 油霧分離器(2)と迂回流路(3)がそれぞれのガス流入
口(2A,3A)とともに共通の収容ケース(7)の中に配置されており、この
収容ケースは第1圧力領域とつながっており、油霧分離器(2)と迂回流路(3
)のガス流出口(2B,3B)は収容ケース(7)内の圧力領域に対して密閉さ
れ、収容ケース(7)から第2圧力領域へ通じていることを特徴とする請求項1
1または12に記載の装置。 - 【請求項14】 油霧分離器(2)と迂回流路(3)のガス流出口(2B,
3B)が、第2圧力領域とつながっている密閉された中間室(8)に連通してい
ることを特徴とする請求項13に記載の装置。 - 【請求項15】 油霧分離器(2)と迂回流路(3)のガス流出口(2B,
3B)が別々に収容ケース(7)から出て第2圧力領域に通じていることを特徴
とする請求項12に記載の装置。 - 【請求項16】 迂回流路(3)の壁部が、間隙空間(3C)を作り出すよ
うに開閉手段(4)を包囲していることを特徴とする請求項1から15のいずれ
か1項に記載の装置。 - 【請求項17】 間隙空間(3C)の流れ断面積が最大で前記手段(4)の
通過断面積と同じ大きさであることを特徴とする請求項16に記載の装置。 - 【請求項18】 迂回流路(3)が油流出口を介して直接的または間接的に
油溜めとつながっていることを特徴とする請求項1から17のいずれか1項に記
載の装置。 - 【請求項19】 迂回流路(3)が開いているか否かを検知するセンサが設
けられており、このセンサは、迂回流路(3)が開いているときに視覚的または
音響的な警告信号を生成する、前記請求項のうちいずれか1項に記載の装置。 - 【請求項20】 前記手段(4)の手前における迂回流路(3)の断面積が
、前記手段(4)の流れ衝突面(4E)の1/3から1/8であることを特徴と
する請求項1から19のいずれか1項に記載の装置。
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