JP2007278247A - 内燃機関のブローバイガス処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クランクケース内のブローバイガスを吸気通路に還流させるブローバイガス処理装置を備えた内燃機関において、内燃機関が停止した時にブローバイガスが吸気通路に滞留して結露を発生させることを抑制する技術を提供する。
【解決手段】クランクケースと吸気通路８とを連通するＰＣＶ通路１７の吸気通路８との接続部近傍にＰＣＶ通路１７を開閉する開閉弁１８を設け、内燃機関１が停止した時には開閉弁１８を閉弁する。これにより、内燃機関１の停止後、給気の流れが停止した低温の吸気通路８に高温のブローバイガスが滞留することによる結露の発生を抑制することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関のブローバイガス処理装置に関する。

内燃機関のクランクケースには、シリンダとピストンとの間隙を通って未燃ガスや既燃ガスが燃焼室から漏出している。これは一般にブローバイガスと呼ばれ、クランクケース内に放置すると燃費の悪化やエンジンオイルの劣化等の原因となる。そのため、ブローバイガスをクランクケースから吸気通路に還流させるとともに、燃焼室で再燃焼させることで、クランクケース内のブローバイガスを換気するブローバイガス処理装置が開発されている（例えば、特許文献１を参照）。
実公平６−２７７７２号公報 実開平５−８７２１２号公報 特開平５−２５６１１９号公報 特開平５−４４４２３号公報 特開平１１−２００８３０号公報

このようなブローバイガス処理装置を備えた内燃機関では、クランクケース内の高温のブローバイガスが低温の吸気通路に還流される。内燃機関が運転状態にある場合には吸気通路には吸気が流れているため、吸気通路に還流したブローバイガスは吸気の流れによって吸気とともに吸気通路を流通する。しかし、運転状態にある内燃機関が停止した場合は吸気の流れが停止するため、ブローバイガス配管やクランクケース内に残留しているブローバイガスが吸気通路に流れ込み、吸気通路に滞留する。内燃機関の停止直後のブローバイガスは高温であるのに対し吸気通路の温度は低いため、滞留したブローバイガス中の水蒸気は凝縮して吸気通路に結露する。すると、結露によって発生した水滴にブローバイガス中のオイルや未燃燃料、燃焼生成物等が付着してデポジットを生成する原因となる虞があった。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、クランクケース内のブローバイガスを吸気通路に還流させるブローバイガス処理装置を備えた内燃機関において、内燃機関が停止した時にブローバイガスが吸気通路に滞留して結露を発生させることを抑制する技術を提供することである。

上記目的を達成するための本発明の内燃機関のブローバイガス処理装置は、
内燃機関のクランクケース内のブローバイガスを内燃機関の吸気通路へ還流させるブローバイガス換気通路と、
前記ブローバイガス換気通路を開通又は遮断する開閉装置と、
前記内燃機関が停止した時に前記開閉装置に前記ブローバイガス換気通路を遮断させる制御手段と、
を備えることを特徴としている。

この構成によれば、クランクケース内のブローバイガスはブローバイガス換気通路を通って吸気通路へ還流する。そのため、クランクケースの換気が促進され、燃費の悪化やエンジンオイルの劣化を抑制することができる。また、内燃機関が停止した時には、開閉装置によってブローバイガス換気通路が遮断されるため、吸気通路にブローバイガスが流入
しなくなる。そのため、吸気の流れが停止した低温の吸気通路内に高温のブローバイガスが流入して滞留することを抑制できる。これにより、高温のブローバイガス中の水蒸気が吸気通路内で凝縮して結露することを抑制できる。その結果、ブローバイガス中のオイルや未燃燃料、燃焼生成物等が結露による水滴に付着してデポジット生成の要因となることを抑制できる。

上記構成において、開閉装置としては、ブローバイガス換気通路に設けられブローバイガス換気通路を開閉する開閉弁であっても良い。また、開閉装置の形態としては開閉弁に限られることはなく、例えばブローバイガス換気通路を開閉するシャッターであってもよい。

ところで、内燃機関の停止時に開閉弁によってブローバイガス換気通路を遮断した場合であっても、開閉弁の閉弁時に開閉弁よりブローバイガスの流れ方向において下流側のブローバイガス換気通路に残留しているブローバイガスは吸気通路に流入してしまう。その場合、その残留ブローバイガス中の水蒸気が吸気通路内で結露する可能性も考えられる。

そこで、上記構成において、開閉弁はブローバイガス換気通路と吸気通路との接続部に設けられるようにしても良い。こうすることによって、開閉弁がブローバイガス換気通路を遮断した時に吸気通路と連通しているブローバイガス換気通路の長さを短くすることができる。これにより、内燃機関の停止時に吸気通路に流入する残留ブローバイガスの量を可及的に少なくすることができる。その結果、吸気通路における結露の発生をより確実に抑制することが可能になる。

ところで、上記構成によるブローバイガス処理装置においても、内燃機関の停止後に吸気通路において結露が発生することを完全には防止できない場合も考えられる。また、ブローバイガス換気通路においてブローバイガスが冷却される際にブローバイガス換気通路内に結露が発生する可能性も考えられる。このような場合、開閉弁よりブローバイガスの流れ方向において上流及び／又は下流のブローバイガス換気通路が開閉弁より上方に配置されていると、結露によって発生した水滴がブローバイガス換気通路を伝って開閉弁に流れ込み、開閉弁に溜まる虞がある。そうすると、特に寒冷地においては開閉弁に溜まった水分が氷結して開閉弁が固着する虞がある。

そこで、ブローバイガス換気通路内のブローバイガスの流れにおいて開閉弁より上流及び／又は下流の部分は開閉弁より下方に配置するようにしても良い。これにより、吸気通路及び／又はブローバイガス換気通路において結露が発生した場合であっても、開閉弁に水滴が溜まることが抑制され、例えば寒冷地において上記のような不具合が発生することを抑制できる。

本発明により、クランクケース内のブローバイガスを吸気通路に還流させるブローバイガス処理装置を備えた内燃機関において、内燃機関が停止した時にブローバイガスが吸気通路に滞留して結露を発生させることを抑制できる。これにより、結露によって発生した水滴にブローバイガス中のオイルや未燃燃料、燃焼生成物等が付着してデポジットが生成されることを抑制できる。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。

図１は本発明にかかるブローバイガス処理装置を適用する内燃機関及びその吸排気系の概略構成を示す図である。

図１の内燃機関１の燃焼室は吸気枝管２を介して吸気通路８と接続されている。吸気通路８にはインタークーラ４が設けられ、インタークーラ４より上流にはターボチャージャ７のコンプレッサ５が設けられている。コンプレッサ５より上流にはエアクリーナ１５が設けられている。

一方、内燃機関１の燃焼室は排気枝管３を介して排気通路９と接続されている。排気通路９にはターボチャージャ７のタービン６が設けられている。タービン６より下流には排気浄化装置１４が設けられている。排気浄化装置１４としては、例えば、排気中の微粒子物質（以下、「ＰＭ」と略す）を捕集するＰＭフィルタ、排気中のＮＯｘを吸蔵・還元するＮＯｘ触媒、排気中の未燃燃料等を酸化する酸化触媒等を例示することができる。或いはこれらの適当な組み合わせであっても良い。排気浄化装置１４より下流において排気通路９は大気に開放されている。

排気通路９の排気浄化装置１４より下流の部位と、吸気通路８のコンプレッサ５より上流の部位とは、低圧ＥＧＲ通路１１によって連通されている。低圧ＥＧＲ通路１１には低圧ＥＧＲ通路１１を流れる排気を冷却する低圧ＥＧＲクーラ１２、低圧ＥＧＲ通路１１を流れる排気の量を調節する低圧ＥＧＲ弁１３が設けられている。また、排気枝管３と吸気枝管２とは高圧ＥＧＲ通路１６によって連通されている。高圧ＥＧＲ通路１６には高圧ＥＧＲ通路１６を流れる排気の量を調節する高圧ＥＧＲ弁２３が設けられている。

低圧ＥＧＲ通路１１及び高圧ＥＧＲ通路１６によって排気の一部が内燃機関１の吸気系に還流される。これにより内燃機関１の燃焼室に排気が再循環され、内燃機関１におけるＮＯｘの生成量が低減される。

内燃機関１のクランクケース（図示せず）と吸気通路８のコンプレッサ５より上流の部位とはブローバイガス換気通路１７（以下、「ＰＣＶ通路」と略す。ただしＰＣＶはＰｏｓｉｔｉｖｅ Ｃｒａｎｋｃａｓｅ Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎを意味する）によって連通されている。ＰＣＶ通路１７には、吸気通路８との接続部近傍にＰＣＶ通路１７を開閉する開閉弁１８が設けられている。

図２は開閉弁１８及びその近傍の吸気通路８、ＰＣＶ通路１７、低圧ＥＧＲ通路１１の断面図である。開閉弁１８はＰＣＶ通路１７を開閉する弁体２２、弁体２２に設けられたダイヤフラム２０、ダイヤフラム２０に付勢力を発生させるスプリング２１を有して構成されている。開閉弁１８には、ダイヤフラム２０に対して負圧による圧力を作用させるバキュームポンプ１９が接続されている。バキュームポンプ１９は内燃機関１のカム（不図示）によって駆動され、内燃機関１が運転状態にある時には、ダイヤフラム２０に負圧が作用するので、開閉弁１８の弁体２２は開弁位置に維持される。一方、内燃機関１が停止した時には、ダイヤフラム２０に負圧が作用しなくなるため、スプリング２１の付勢力によって弁体２２は閉弁位置に移動する。

これにより、内燃機関１が運転中はＰＣＶ通路１７を経由して吸気通路８にブローバイガスが流入する。また、内燃機関１が停止した時にはＰＣＶ通路１７やクランクケース内の残留するブローバイガスが吸気通路８に流入することが遮断される。本実施例のバキュームポンプ１９は本発明に係る制御手段に相当する。

ＰＣＶ通路１７及び開閉弁１８を有して構成されるブローバイガス処理装置を有する本実施例の内燃機関１においては、内燃機関１の運転中は開閉弁１８が開弁され、燃焼室か
らクランクケース内へ漏出したブローバイガスがＰＣＶ通路１７を介して吸気通路８に還流することができるようになっている。これにより、クランクケース内のブローバイガスが換気され、ブローバイガスに含まれるＮＯｘによるエンジンオイルの劣化や、クランクケース内に未燃燃料が放置されることによる燃費の悪化等を抑制することができる。ＰＣＶ通路１７は本発明に係るブローバイガス換気通路に相当する。

内燃機関１の運転中は、上記のようにＰＣＶ通路１７を介して吸気通路２に流入したブローバイガスは、吸気通路８における吸気の流れによって内燃機関１の燃焼室まで運ばれる。一方、内燃機関１が停止した場合、吸気通路８における吸気の流れは停止する。この時、クランクケース内へ新たに漏出するブローバイガスもなくなるが、内燃機関１が停止する直前にクランクケースやＰＣＶ通路１７に存在していたブローバイガスが、内燃機関１の停止後にＰＣＶ通路１７を伝って吸気通路８に流入する。この時、吸気通路８には吸気の流れが存在しないため、吸気通路８に流入したブローバイガスは吸気通路８に滞留することになる。

内燃機関１が停止した直後の高温のブローバイガスが低温の吸気通路８内に滞留することによって、ブローバイガス中の水蒸気が吸気通路８内で凝縮し、吸気通路８に結露が生じる場合があった。吸気通路８に結露が生じた状態で再び内燃機関１が運転されると、ブローバイガス中のエンジンオイルや未燃燃料、燃焼生成物などが結露によって生じた水滴に付着し、デポジット生成の要因となる場合があった。特に、低圧ＥＧＲ通路１１が備えられている場合、吸気通路８における低圧ＥＧＲ通路１１の接続部とＰＣＶ通路１７の接続部とが近接している場合には、デポジットが発生し易い。

それに対し、本実施例の場合、ＰＣＶ通路１７を開閉する開閉弁１８が設けられており、内燃機関１が停止した時には開閉弁１８が閉弁される。そのため、内燃機関１の停止時にクランクケースやＰＣＶ通路１７内に残留していたブローバイガスが吸気通路８に流入することを抑制できる。これにより、吸気の流れが停止した吸気通路８内に高温のブローバイガスが滞留して吸気通路８に結露が発生することが抑制される。その結果、結露によって生じた水滴にブローバイガスやＥＧＲガス中の汚れが付着してデポジット生成の要因となることを抑制することが可能になる。

ところで、上記のような構成を有するブローバイガス処理装置においては、内燃機関１の停止後にＰＣＶ通路１７においてブローバイガスが冷却されることによってＰＣＶ通路１７内に結露が発生する場合が考えられる。ＰＣＶ通路１７が開閉弁１８より上方に配置されていると、結露によって生じた水滴がＰＣＶ通路１７を伝って開閉弁１８に流れ込み、開閉弁１８に溜まる可能性がある。この場合、特に寒冷地においては開閉弁１８に溜まった水分が氷結して開閉弁１８が固着する虞があった。

それに対し、本実施例の場合、図２に示されるように、ＰＣＶ通路１７が鉛直方向に関して開閉弁１８より下方に配置されているため、内燃機関１の停止後にＰＣＶ通路１７内に結露が発生した場合であっても、結露によって生じた水滴は開閉弁１８には流れ込まない。従って、例えば寒冷地においても開閉弁１８の固着などの不具合が発生することを抑制できる。

なお、以上述べた実施の形態は本発明を説明するための一例であって、本発明の本旨を逸脱しない範囲内において上記の実施形態には種々の変更を加え得る。例えば、上記の実施例ではカム駆動されるバキュームポンプによる負圧を利用して内燃機関の運転状態に応じた開閉弁の開閉制御を行ったが、開閉弁として電磁力によって開閉される電磁弁を採用し、ＥＣＵからの制御信号に基づいて開閉動作をさせるようにしても良い。この場合、ＥＣＵは内燃機関が運転中には開閉弁に対して開弁制御信号を送信し、内燃機関が停止した
時には開閉弁に対して閉弁制御信号を送信するようにすることができる。

本発明の実施例１における内燃機関及びその吸排気系の概略構成を示す図である。 本発明の実施例１における開閉弁及びその近傍の吸気通路、ＰＣＶ通路、低圧ＥＧＲ通路の断面図である。

符号の説明

１ 内燃機関
２ 吸気枝管
３ 排気枝管
４ インタークーラ
５ コンプレッサ
６ タービン
７ ターボチャージャ
８ 吸気通路
９ 排気通路
１１ 低圧ＥＧＲ通路
１２ 低圧ＥＧＲクーラ
１３ 低圧ＥＧＲ弁
１４ 排気浄化装置
１５ エアクリーナ
１６ 高圧ＥＧＲ通路
１７ ＰＣＶ通路
１８ 開閉弁
２３ 高圧ＥＧＲ弁

Claims (4)

1. 内燃機関のクランクケース内のブローバイガスを内燃機関の吸気通路へ還流させるブローバイガス換気通路と、
   前記ブローバイガス換気通路を開通又は遮断する開閉装置と、
   前記内燃機関が停止した時に前記開閉装置に前記ブローバイガス換気通路を遮断させる制御手段と、
   を備え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。
2. 請求項１において、前記開閉装置は前記ブローバイガス換気通路に設けられ前記ブローバイガス換気通路を開閉する開閉弁であ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。
3. 請求項２において、前記開閉弁は前記ブローバイガス換気通路と前記吸気通路との接続部に設けられたことを特徴とする内燃機関のブローバイガス処理装置。
4. 請求項２又は３において、前記開閉弁より上流及び／又は下流の前記ブローバイガス換気通路は前記開閉弁より下方に配置され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。
   
   

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