JP2006170164A - ブローバイガス還元装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 水分が混入したオイルをクランクケース内部に戻すことを極力防止し、潤滑性能の低下を抑制する。
【解決手段】 エンジン１０のブローバイガスから気液を分離するエレメント３２により上下に２分割される上部空間３４Ａ及び下部空間３４Ｂからなる密閉空間３４が形成されるブローバイガスフィルタ３６と、上部空間３４Ａと吸気系とを連通する気体戻し通路３８と、ブローバイガスフィルタ３６の最下部に配設され、下部空間３４Ｂを外部開放する開閉弁４０と、下部空間３４Ｂの上下方向中間部において、下部空間３４Ｂとクランクケース１８内部とを連通する液体戻し通路４６と、を含んでブローバイガス還元装置を構成する。そして、ブローバイガスから分離された液体を下部空間３４Ｂに貯留してオイルと水分とを更に分離させ、その上部に存在するオイルのみをクランクケース１８内部へと戻すようにする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ブローバイガス還元装置において、ブローバイガスに含まれる水分を処理する技術に関する。

ピストン隙間を通ってクランクケース内へと漏れたブローバイガスを処理する装置として、特開２００１−１８２５２０号公報（特許文献１）に記載されたブローバイガス還元装置が提案されている。かかるブローバイガス還元装置は、気液を分離するフィルタを用いて、ブローバイガスから分離したオイルをクランクケース内に戻す一方、オイルが分離されたブローバイガスを吸気系に戻す構成が採用されている。
特開２００１−１８２５２０号公報

ところで、ＣＮＧ（Compressed Natural Gas）などの天然ガスを燃料とするガスエンジンでは、ブローバイガスにはオイルミストだけではなく水分が多く含まれている。このため、水分が混入したオイルをクランクケース内に戻すと、オイルの乳化による潤滑性能の低下などが起こるおそれがあった。
そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、ブローバイガスから分離された液体を貯留してオイルと水分とを更に分離させ、その上部に存在するオイルのみをクランクケース内に戻すことで、潤滑性能の低下を抑制したブローバイガス還元装置を提供することを目的とする。

このため、請求項１記載の発明では、エンジンのブローバイガスから気液を分離する気液分離手段と、前記気液分離手段により分離された気体を吸気系に戻す気体戻し通路と、前記気液分離手段により分離された液体を貯留する液体貯留手段と、前記液体貯留手段の上部に存在する液体をクランクケース内部に戻す液体戻し通路と、前記液体貯留手段に貯留される液体を外部に排出する液体排出手段と、を含んで構成されたことを特徴とする。

請求項２記載の発明では、前記液体貯留手段に貯留される液体の水位を検出する水位検出手段と、前記水位検出手段により検出された水位が所定上限値に達したときに、前記液体排出手段を遠隔作動させて液体を外部に排出する液体排出制御手段と、を備えたことを特徴とする。
請求項３記載の発明では、前記液体排出制御手段は、前記液体排出手段を所定時間だけ作動させることを特徴とする。

請求項４記載の発明では、前記液体排出制御手段は、前記水位検出手段により検出される水位が所定下限値に低下するまで、前記液体排出手段を作動させることを特徴とする。
請求項５記載の発明では、エンジンのブローバイガスから気液を分離するエレメントにより上下に２分割される上部空間及び下部空間からなる密閉空間が形成されるブローバイガスフィルタと、前記上部空間と吸気系とを連通する上部空間連通路と、前記ブローバイガスフィルタの最下部に配設され、前記下部空間を外部開放する開閉弁と、前記下部空間の上下方向中間部において、該下部空間とクランクケース内部とを連通する下部空間連通路と、を含んで構成されたことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、エンジンのブローバイガスは、気液分離手段により気体及び液体に分離される。そして、ブローバイガスから分離された気体は、気体戻し通路を通って吸気系に戻される一方、ブローバイガスから分離された液体は、液体貯留手段に貯留される。液体貯留手段に貯留された液体は、オイル及び水分を含んで構成されているため、比重違いによりオイルと水分とに更に分離され、その上部に存在するオイルが液体戻し通路を通ってクランクケース内部に戻される。また、液体貯留手段に貯留された液体は、液体排出手段により外部に排出される。このとき、液体排出手段を適切なタイミングで操作することで、その下部に存在する水分のみを外部に排出することができる。従って、水分が混入したオイルがクランクケース内部に戻されることが極力防止され、オイルの乳化による潤滑性能の低下を抑制することができる。

請求項２記載の発明によれば、液体貯留手段に貯留される液体の水位が所定上限値に達すると、その液体が自動的に外部に排出されるので、液体排出手段を操作する手間を省くことができる。
請求項３記載の発明によれば、液体貯留手段に貯留される液体の水位が所定上限値に達すると、その液体が所定時間だけ外部に排出されるので、所定時間を適切に設定することで、液体の下部に存在する水分だけを排出させることができる。

請求項４記載の発明によれば、液体貯留手段に貯留される液体の水位が所定上限値に達すると、その水位が所定下限値に低下するまで液体が外部に排出されるので、液体の下部に存在する水分のみを高精度に排出させることができる。このため、その上部に存在するオイルが外部に排出されることを極力抑制することができる。
請求項５記載の発明によれば、エンジンのブローバイガスは、エレメントにより気液分離される。そして、ブローバイガスから分離された気体は、外部空間及び上部空間連通路を通って吸気系に戻される一方、ブローバイガスから分離された液体は、重力により鉛直下方に落ちて下部空間に貯留される。下部空間に貯留された液体は、オイル及び水分を含んで構成されているため、比重違いによりオイルと水分とに更に分離され、その上部に存在するオイルが下部空間連通路を通ってクランクケース内部に戻される。また、液体の下部に存在する水分は、開閉弁を適宜操作することで、外部に排出される。従って、請求項１に係る発明と同様に、水分が混入したオイルがクランクケース内部に戻されることが極力防止され、オイルの乳化による潤滑性能の低下を抑制することができる。

以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
図１は、本発明を具現化したブローバイガス還元装置の全体構成を示す。
エンジン１０のシリンダブロック１２には、ピストン１４が往復動可能に嵌挿されるシリンダ１２Ａが形成される。また、シリンダブロック１２の下方に形成されたスカート部１２Ｂの下面には、オイルパン１６が締結され、スカート部１２Ｂ及びオイルパン１６により、クランク軸を回転可能に収容しつつオイルを貯留するクランクケース１８が形成される。一方、シリンダブロック１２の上面には、吸気ポート２０及び排気ポート２２が夫々形成されると共に、図示せぬ吸気弁及び排気弁が夫々配設されたシリンダヘッド２４が締結される。シリンダヘッド２４の上面には、吸気弁及び排気弁を夫々開閉駆動する動弁機構が収納されるヘッドカバー２６が締結される。さらに、シリンダブロック１２及びシリンダヘッド２４には、シリンダ１２Ａとピストン１４との微小隙間を通ってクランクケース１８内部へと漏れたブローバイガスを、ヘッドカバー２６内部へと導くブローバイガス通路２８が夫々形成される。

ヘッドカバー２６の内部空間は、ブローバイガス導入路３０を介して、気液分離手段としてのエレメント３２により上下に２分割される上部空間３４Ａ及び下部空間３４Ｂからなる密閉空間３４が形成されたブローバイガスフィルタ３６に連通接続される。詳しくは、ヘッドカバー２６の内部空間は、ブローバイガスフィルタ３６の下部空間３４Ｂの上部に連通接続される。また、上部空間３４Ａは、上部空間連通路としての気体戻し通路３８を介して、吸気ポート２０を含んで構成される吸気系に連通接続される。ここで、エレメント３２としては、いわゆるオイルミストフィルタを用いる一方、下部空間３４Ｂは、液体貯留手段として機能する。

一方、ブローバイガスフィルタ３６の最下部には、必要に応じて下部空間３４Ｂを外部開放すべく、常閉式の電磁開閉弁（以下「開閉弁」という）４０（液体排出手段）が配設される。また、ブローバイガスフィルタ３６の下部には、エレメント３２により分離された液体であって、下部空間３４Ｂに貯留される液体の水位を検出する水位センサ４２（水位検出手段）が配設される。そして、水位センサ４２の出力は、コンピュータを内蔵したコントロールユニット４４へと入力され、そのＲＯＭ（Read Only Memory）に記憶された制御プログラムによって実現される液体排出制御手段により、開閉弁４０が開閉制御される。さらに、下部空間３４Ｂであってその最下部から所定距離だけ上方に位置する部位は、下部空間連通路としての液体戻し通路４６を介して、クランクケース１８の内部へと連通接続される。

図２は、コントロールユニットユニット４４において、エンジン１０の始動後所定時間ごとに繰り返し実行される制御プログラムの第１実施形態を示す。
ステップ１（図では「Ｓ１」と略記する。以下同様）では、水位センサ４２から水位を読み込む。
ステップ２では、水位が所定上限値以上となったか否かを判定する。ここで、所定上限値は、エレメント３２によりブローバイガスから分離された液体を外部排出すべきか否かを判定するための閾値であって、下部空間３４Ｂの容積及び液体戻し通路４６の接続位置などを考慮して適宜設定される。そして、水位が所定上限値以上となったならばステップ３へと進み（Ｙｅｓ）、開閉弁４０を所定時間開弁させる。一方、水位が所定上限値未満であれば処理を終了する（Ｎｏ）。

かかるブローバイガス還元装置によれば、シリンダ１２Ａとピストン１４との微小隙間を通ってクランクケース１８の内部へと漏れたブローバイガスは、ブローバイガス通路２８を通ってヘッドカバー２６の内部空間へと導かれる。ヘッドカバー２６の内部空間へと導かれたブローバイガスは、ブローバイガス導入路３０を通ってブローバイガスフィルタ３６へと導入される。ブローバイガスフィルタ３６において、エレメント３２によりブローバイガスから気液が分離される。そして、分離された気体は、吸気負圧により上部空間３４Ａ及び気体戻し通路３８を通って吸気系へと戻される一方、分離された液体は、重力により下部空間３４Ｂへと落下し、その下部に貯留される。このとき、液体を構成する水分及びオイルは比重が異なることから、図１に示すように、下部に水分が、上部にオイルが存在することとなる。

そして、下部空間３４Ｂに貯留される液体の水位が、液体戻し通路４６の接続部位まで上昇すると、その上部に存在するオイルのみが、液体戻し通路４６を通ってクランクケース１８の内部へと戻される。このため、クランクケース１８には、水分が導入されることが極力防止され、オイルに水分が混入することで潤滑性能が低下することを抑制することができる。また、下部空間３４Ｂに貯留される液体の水位が所定上限値まで上昇したときには、開閉弁４０が所定時間開弁されるので、この所定時間を適宜設定することで、液体の下部に存在する水分のみが外部へと排出される。

図３は、コントロールユニットユニット４４において、エンジン１０の始動後所定時間ごとに繰り返し実行される制御プログラムの第２実施形態を示す。
ステップ１１では、水位センサ４２から水位を読み込む。
ステップ１２では、水位が所定上限値以上となったか否かを判定する。そして、水位が所定上限値以上となったならばステップ１３へと進む一方（Ｙｅｓ）、水位が所定上限値未満であれば処理を終了する（Ｎｏ）。

ステップ１３では、開閉弁４０を開弁させる。
ステップ１４では、水位センサ４２から水位を読み込む。
ステップ１５では、水位が所定下限値以下となったか否かを判定する。ここで、所定下限値は、ブローバイガスから分離された液体の外部排出を停止すべきか否かを判定するための閾値であって、下部空間３４Ｂの容積などを考慮して適宜設定される。そして、水位が所定下限値以下になったならばステップ１６へと進み（Ｙｅｓ）、開閉弁４０を閉弁させる。一方、水位が所定下限値より大であればステップ１４へと戻る（Ｎｏ）。

かかるブローバイガス還元装置によれば、下部空間３４Ｂに貯留される液体の水位が所定上限値以上となると、その水位が所定下限値に達するまで、液体が外部排出される。このため、先の実施形態の作用及び効果に加え、下部空間３４Ｂに貯留される液体のうち、下部に存在する水分のみを高精度に外部排出させることができ、その上部に存在するオイルが排出されることを極力抑制することができる。

本発明を具現化したブローバイガス還元装置の全体構成図 制御プログラムの第１実施形態を示すフローチャート 制御プログラムの第２実施形態を示すフローチャート

符号の説明

１０ エンジン
１８ クランクケース
３２ エレメント
３４ 密閉空間
３４Ａ 上部空間
３４Ｂ 下部空間
３６ ブローバイガスフィルタ
３８ 気体戻し通路
４０ 開閉弁
４２ 水位センサ
４４ コントロールユニット
４６ 液体戻し通路

Claims (5)

1. エンジンのブローバイガスから気液を分離する気液分離手段と、
   前記気液分離手段により分離された気体を吸気系に戻す気体戻し通路と、
   前記気液分離手段により分離された液体を貯留する液体貯留手段と、
   前記液体貯留手段の上部に存在する液体をクランクケース内部に戻す液体戻し通路と、
   前記液体貯留手段に貯留される液体を外部に排出する液体排出手段と、
   を含んで構成されたことを特徴とするブローバイガス還元装置。
2. 前記液体貯留手段に貯留される液体の水位を検出する水位検出手段と、
   前記水位検出手段により検出された水位が所定上限値に達したときに、前記液体排出手段を遠隔作動させて液体を外部に排出する液体排出制御手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項１記載のブローバイガス還元装置。
3. 前記液体排出制御手段は、前記液体排出手段を所定時間だけ作動させることを特徴とする請求項２記載のブローバイガス還元装置。
4. 前記液体排出制御手段は、前記水位検出手段により検出される水位が所定下限値に低下するまで、前記液体排出手段を作動させることを特徴とする請求項２記載のブローバイガス還元装置。
5. エンジンのブローバイガスから気液を分離するエレメントにより上下に２分割される上部空間及び下部空間からなる密閉空間が形成されるブローバイガスフィルタと、
   前記上部空間と吸気系とを連通する上部空間連通路と、
   前記ブローバイガスフィルタの最下部に配設され、前記下部空間を外部開放する開閉弁と、
   前記下部空間の上下方向中間部において、該下部空間とクランクケース内部とを連通する下部空間連通路と、
   を含んで構成されたことを特徴とするブローバイガス還元装置。

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