JP2007327447A - ブローバイガス処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料を潤滑油として利用するエンジンにおけるブローバイガスを適切に処理することができるブローバイガス処理装置を提供することを課題とする。
【解決手段】ブローバイガス処理装置（１）は、ブローバイガス中から潤滑油を分離する潤滑油分離装置（２）と、潤滑油分離装置（２）によって分離された潤滑油を燃料として噴射系に供給する燃料供給装置（３）とを備える。潤滑油分離装置（２）は、ブローバイガスを導入し、潤滑油の分離を行う潤滑油分離室（５）と、この潤滑油分離室（５）の周囲に冷却水を流通させる冷却媒体通路（６）と、ブローバイガスから冷却分離した潤滑油を貯留する潤滑油貯留部（７）とを備える。潤滑油貯留部（７）にはサプライポンプ（９）が接続されている。サプライポンプ（９）は、潤滑油貯留部（７）及び燃料タンク（１０）内の燃料を高圧でコモンレール（１２）へ供給する。
【選択図】図１

Description

本発明は、軽油等の燃料を潤滑油として利用するエンジンにおけるブローバイガスを処理するブローバイガス処理装置に関するものである。

従来、燃料タンクとディーゼルエンジンとの間に気泡分離を行うリザーバを配設し、そのリザーバとエンジンとの間に潤滑系燃料循環回路と、燃焼系燃料循環回路とを構成した軽油潤滑式ディーゼルエンジンが開示されている（特許文献１）。このような軽油潤滑式ディーゼルエンジンでは、燃料となる軽油がエンジン各部の潤滑剤としても用いられ、エンジン各部を循環する。このため、潤滑専用のオイルは不要であり、オイル交換の手間も省くことができる。

図４は、特許文献１に記載された燃料潤滑式ディーゼルエンジン１００の主として燃料供給部分の概略構成を示した説明図である。燃料潤滑式ディーゼルエンジン１００は、燃料タンク１０１、リザーバタンク１０２、オイルパン１０３を備えている。燃料タンク１０１とリザーバタンク１０２とは、セジメンタ（油水分離器）１０４、供給ポンプ（送油ポンプ）１０５を備えた油路１０６により連通している。

燃料潤滑式ディーゼルエンジン１００は、潤滑剤の供給を必要とするエンジン各部１０７へ潤滑剤としての燃料を供給する潤滑系燃料循環回路１０８を有している。この潤滑系燃料供循環回路１０８には、冷却器１１２、フィルタ１０９、潤滑ポンプ１１０が配設されており、潤滑ポンプ１１０を駆動することにより燃料をリザーバタンク１０２から吸い上げてエンジン各部１０７へ供給している。エンジン各部１０７へ供給された後の燃料は、オイルパン１０３内へ流下し、スカベンジポンプ１１１により吸い上げられて再びリザーバタンク１０２へ戻されるようになっている。

また、燃料潤滑式ディーゼルエンジン１００は、筒内へ燃料を噴射する噴射系１１４へ燃料を供給する燃焼系燃料循環回路１１３を有している。この燃焼系燃料循環回路１１３には、前記潤滑系燃料循環回路１０８と共通の冷却器１１２、フィルタ１１５、噴射ポンプ１１６が配設されており、噴射ポンプ１１６を駆動することにより燃料をリザーバタンク１０２から吸い上げて噴射系１１４へ供給している。噴射系１１４に供給された燃料のうち、燃焼に供されなかった燃料は再びリザーバタンク１０２へ戻される。

ところで、ピストンが上下動するエンジンでは、ピストンが上下する際にクランクケース内にブローバイガスが充満する。このようなブローバイガスには潤滑油が混入することがある。このような現象は、燃料とは別に潤滑油を準備する形式の一般的なエンジンで起こるのみならず、特許文献１に開示されたような燃料潤滑式ディーゼルエンジン１００においても発生し得る。潤滑油が混入したブローバイガスから潤滑油を分離回収しない場合は大気中に放出されたり、燃焼室内で燃焼され、消費されたりする。
このような現象に対し、燃料とは別に潤滑油を準備する一般的なエンジンでは、ブローバイガス中に混入した潤滑油を分離回収する提案が種々なされている。例えば、特許文献２や特許文献３では、潤滑油を含んだブローバイガスを冷却することによってブローバイガス中から潤滑油を分離することが行われている。

実開昭６０−１９４１１２号公報 特表平１１−５０７７０９号公報 実公平６−１４００８号公報

潤滑油が混入したブローバイガスの処理として、前記のように種々の対策が考えられている。
しかし、特許文献２や特許文献３の提案は、いずれも、燃料とは異なる潤滑油をブローバイガス中から分離するものである。すなわち、燃料を潤滑油として利用する形式のエンジンに適用することは考慮されていない。
また、燃料を潤滑油として利用する場合に、ブローバイガス中に潤滑油が混入することは、燃料がブローバイガス中に混入することとなる。このため、燃費の悪化ともなる。また、潤滑油が混入したブローバイガスを処理する手法としてブローバイガスを燃焼室に導入し、燃焼させることも行われているが、潤滑油が燃料である場合には混入している潤滑油の正確な量、すなわち燃料の正確な量を把握することは困難でありエンジンのオーバーランにつながるおそれがある。

そこで、本発明は、燃料を潤滑油として利用するエンジンにおけるブローバイガスを適切に処理することができるブローバイガス処理装置を提供することを課題とする。

かかる課題を達成するための、本発明のブローバイガス処理装置は、燃料を潤滑油として利用するエンジンのブローバイガス中から潤滑油を分離する潤滑油分離装置と、当該潤滑油分離装置によって分離された潤滑油を燃料として噴射系に供給する燃料供給装置と、を備えたことを特徴とする（請求項１）。本発明は、ブローバイガス中に混入した潤滑油を分離し、この分離した潤滑油を燃料として噴射系で消費する構成としている。ブローバイガスから分離した状態の潤滑油を一旦分離して燃料として用いることにより、インジェクタから噴射される燃料量の緻密な制御を行うことができる。

ブローバイガス中の潤滑油は、ブローバイガスを冷却することにより分離することができる。そこで、前記潤滑油分離装置は、ブローバイガスを導入し、潤滑油の分離を行う潤滑油分離室と、当該潤滑油分離室の周囲に冷却媒体を流通させる冷却媒体通路と、ブローバイガスから冷却分離した潤滑油を貯留する潤滑油貯留部と、を備えた構成とすることができる（請求項２）。

また、クランクケース内に漏れ出た後、クランクケース内をシリンダヘッドまで上昇したブローバイガスを処理すべく、前記潤滑油分離装置は、シリンダヘッドカバー内に設置した構成とすることができる（請求項３）。

また、シリンダヘッドカバーに潤滑油分離装置を設置する場合、設置スペースに制限があることを考慮して、前記潤滑油分離装置は、シリンダヘッド外部に設置した構成とすることもできる（請求項４）。このように潤滑油分離装置をシリンダヘッド外部に設置した構成とすると、各構成要素の容量を大きく設定することができることからブローバイガスの回収量を増加させることができ、処理能力を向上させることができる。

また、潤滑油分離室は、ブローバイガスが流通する管体とすることができるが、この経路を長くすれば潤滑油の分離量を増加させることができる。そこで、前記潤滑油分離室は、螺旋状に形成した螺旋管体とすることができる（請求項５）。

ブローバイガス中の潤滑油は、冷却することにより分離することができる。そこで、前記冷却媒体通路に冷却水を流通させる構成とすることができる（請求項６）。なお、空冷式とすることもできる。

本発明は、ブローバイガスから分離した潤滑油を燃料として用いる。そこで、前記潤滑油供給手段は、噴射系へ燃料を供給するサプライポンプを含む構成とすることができる（請求項７）。このような構成とすることにより、ブローバイガスから分離した潤滑油を燃料タンク内の燃料と共に噴射系に供給することができる。また、噴射する燃料量の緻密な制御を行うことができる。

前記のようにブローバイガス中の潤滑油は、冷却することにより分離することができる。そこで、前記潤滑油分離装置は、インタークーラーとした構成とすることができる（請求項８）。インタークーラーは、本発明における潤滑油分離装置が備える、潤滑油分離室、冷却媒体通路、潤滑油貯留部に相当する構成要素を備えていることからインタークーラーを潤滑油分離装置として利用した構成とすることができる。

本発明は、ブローバイガス中の潤滑油を分離するものであるが、潤滑油分離後のブローバイガスは、インテークマニホールドへ供給して燃焼処理する構成とすることができる（請求項９）。このような構成することにより有害物質の大気放出を抑制することができる。

本発明によれば、ブローバイガスから分離した潤滑油を燃料として噴射系に導入するようにしたので、噴射される燃料量の緻密な制御を行うことができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。

図１は、本発明のブローバイガス処理装置１の概略構成を示した模式図である。ブローバイガス処理装置１は、燃料を潤滑油として利用するエンジンのブローバイガスを処理するものである。ブローバイガス処理装置１は、ブローバイガス中から潤滑油を分離する潤滑油分離装置２と、潤滑油分離装置２によって分離された潤滑油を燃料として噴射系に供給する燃料供給装置３とを備えている。

潤滑油分離装置２は、シリンダヘッドカバー４内に設置されている。このような潤滑油分離装置２は、ブローバイガスを導入し、潤滑油の分離を行う潤滑油分離室５と、この潤滑油分離室５の周囲に冷却媒体を流通させる冷却媒体通路６と、ブローバイガスから冷却分離した潤滑油を貯留する潤滑油貯留部７とを備えている。潤滑油分離室５には、図示しないクランクケース内を上昇してきたブローバイガスを矢示１５で示すように導入するブローバイガス導入口５ａが形成されている。また、本実施例では、冷却媒体として冷却水を用いている。このため、冷却媒体通路６には、冷却水を導入する冷却水入口６ａと冷却水を排出する冷却水出口６ｂが設けられている。

一方、燃料供給装置３は、潤滑油貯留部７と接続された第一供給パイプ８と、この第一供給パイプ８と接続されたサプライポンプ９を備えている。サプライポンプ９は、第二供給パイプ１１を介して燃料タンク１０とも接続されている。このようなサプライポンプ９は、コモンレール１２と接続されており、潤滑油貯留部７及び燃料タンク１０内の燃料を高圧でコモンレール１２へ供給する。コモンレール１２内に一旦貯留された燃料はインジェクタ１３から図示しない筒内へ噴射される。コモンレール１２、インジェクタ１３は、本発明における噴射系を構成するものである。

潤滑油分離室５には、潤滑油を分離した後のブローバイガスを図示しないインテークマニホールドへ供給するブローバイガスホース１４が接続されている。

次に、以上のように構成されるブローバイガス処理装置１の動作について説明する。エンジンが稼働状態となると、図示しないクランクケース内に漏れ出たブローバイガスがシリンダヘッドカバー４まで上昇する。このブローバイガスは燃料と共通の潤滑油が含まれている。このようにシリンダヘッドカバー４内にまで上昇したブローバイガスは、ブローバイガス導入口５ａから矢示１５で示すように潤滑油分離室５内へ浸入する。一方、冷却媒体通路６内にはエンジン始動と同時に冷却水が流通し始める。

潤滑油分離室５内に浸入したブローバイガスは冷却媒体通路６を流通する冷却水により冷却される。ブローバイガスが冷却されることによりブローバイガスから潤滑油が分離される。分離された潤滑油は潤滑油貯留部７に一旦貯留される。一方、潤滑油が分離された後のブローバイガスは、ブローバイガスホース１４を通じてインテークマニホールドへ供給され、筒内で燃料され、処理される。

潤滑油貯留部７内の潤滑油は、燃料タンク１０内の燃料と共に、サプライポンプ９により吸い上げられ、高圧でコモンレール１２へ供給される。コモンレール１２内の燃料はインジェクタ１３から筒内へ噴射される。このとき、インジェクタ１３から噴射される燃料量はエンジンの運転状況等に応じて制御されることになる。ここで、潤滑油貯留部７内の潤滑油は、ブローバイガスから分離され、その性状は燃料タンク１０内の燃料とほぼ等しい状態なっている。このため、インジェクタ１３から噴射される燃料量を緻密に制御することができる。すなわち、潤滑油貯留部７内の潤滑油をコモンレール１２へ供給し、燃料として消費する場合に、不都合が生じることはない。

なお、本実施例のブローバイガス処理装置１は、燃料を潤滑油として利用するエンジンに装着されるものである。ここで、エンジンの配管や燃料タンク１０の配置は、エンジンを稼働することができるものであればどのようなものであってもよい。ブローバイガス処理装置１は、例えば、燃料タンク１０の他にオイルパン又はオイルパンに相当する他のタンク、さらに他の構成要素を含むエンジンに装着することができる。

また、ブローバイガスから分離した潤滑油を再び潤滑油として潤滑部に供給することも考えられる。しかし、一旦ブローバイガスに混入した潤滑油は燃料タンク１０内のフレッシュな燃料と比較して多少汚れが混入しているおそれがある。そこで、ブローバイガスから分離された潤滑油は燃料として即座に消費してしまうことが望ましい。

次に、本発明の実施例２について、図２を参照しつつ説明する。図２に示したブローバイガス処理装置２０は、潤滑油分離装置２１が図示しないシリンダヘッドの外部に設置されている。潤滑油分離装置２１は、ブローバイガスを導入し、潤滑油の分離を行う潤滑油分離室２２と、この潤滑油分離室２２の周囲に冷却媒体を流通させる冷却媒体通路２３と、ブローバイガスから冷却分離した潤滑油を貯留する潤滑油貯留部２４とを備えている。潤滑油分離室２２は、図に示すように螺旋状に形成した螺旋管体によって形成されており、この螺旋管体の下部がそれぞれ潤滑油貯留部２４を形成している。

螺旋管体からなる潤滑油分離室２２は、シリンダヘッドカバー２５からブローバイガスを導入する導管２６と接続されている。また、冷却媒体通路２３には、冷却水を導入する冷却水入口２３ａと冷却水を排出する冷却水出口２３ｂが設けられている。

潤滑油分離装置２１は、実施例１の潤滑油分離装置１と同様の燃料供給装置３を備えている。この燃料供給装置３は、潤滑油貯留部２４と接続された第一供給パイプ８ａ、８ｂ、８ｃと、これらの第一供給パイプ８ａ、８ｂ、８ｃと接続されたサプライポンプ９を備えている。サプライポンプ９は、第二供給パイプ１１を介して燃料タンク１０とも接続されている。このようなサプライポンプ９は、コモンレール１２と接続されており、潤滑油貯留部２４及び燃料タンク１０内の燃料を高圧でコモンレール１２へ供給する。コモンレール１２内に一旦貯留された燃料はインジェクタ１３から図示しない筒内へ噴射される。この点は、実施例１と同様である。

このような構成とすることにより、実施例１のブローバイガス処理装置１と同様の効果をさらに効率よく得ることができる。すなわち、潤滑油分離室２２を螺旋管体により形成することによって経路を長く取り、ブローバイガスの冷却効率を高めることができる。また、潤滑油分離装置２１をシリンダヘッド外部に設置するようにしているので、各構成要素の容量を大きく設定することが可能となる。

次に、本発明の実施例３について、図３を参照しつつ説明する。図３に示したブローバイガス処理装置３０は、潤滑油分離装置としてインタークーラー３１を用いている。インタークーラー３１の上流にはターボチャージャー３２が配置されている。このターボチャージャー３２のコンプレッサホイール３２ａの上流にはブローバイガスを導入する導管３３が接続されており、図示しないエアークリーナを通過した空気にブローバイガスが合流するようになっている。ブローバイガスと合流した空気はコンプレッサホイール３２ａによって加圧されインタークーラー３１に送られる。インタークーラー３１内でブローバイガスを含んだ空気が冷却されると、ブローバイガスに含まれていた潤滑油が分離される。すなわち、インタークーラー３１において冷媒が通過する通路が本発明における冷却媒体通路として機能し、また、圧縮された空気が通過する通路が本発明における潤滑油分離室として機能する。分離された潤滑油は、インタークーラー３１のロアタンク３１ａ内に貯留される。すなわち、ロアタンク３１ａが本発明における潤滑油貯留部として機能する。

ロアタンク３１ａには、実施例１の潤滑油分離装置１と同様の燃料供給装置３を構成する第一供給パイプ８が接続されている。第一供給パイプ８はサプライポンプ９と接続され、このサプライポンプ９は、第二供給パイプ１１を介して燃料タンク１０とも接続されている。このようなサプライポンプ９は、コモンレール１２と接続されており、潤滑油貯留部、すなわち、ロアタンク３１ａ及び燃料タンク１０内の燃料を高圧でコモンレール１２へ供給する。コモンレール１２内に一旦貯留された燃料はインジェクタ１３から図示しない筒内へ噴射される。この点は、実施例１と同様である。また、インタークーラー３１を通過し、潤滑油が分離された空気は、インテークマニホールドへ送られ、燃焼に供される。

このような構成とすることにより、実施例１のブローバイガス処理装置１と同様の効果を得ることができる。また、潤滑油分離装置としてインタークーラー３１をそのまま用いている。このため、別途潤滑油分離装置を準備する必要がなく、コスト面や、設置スペースの面で有利となる。

上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。

実施例１のブローバイガス処理装置の概略構成を示した模式図である。 実施例２のブローバイガス処理装置の概略構成を示した模式図である。 実施例３のブローバイガス処理装置の概略構成を示した模式図である。 従来の燃料潤滑式ディーゼルエンジンの主として燃料供給部分の概略構成を示した説明図である。

符号の説明

１、２０、３０ ブローバイガス処理装置
２、２１ 潤滑油分離装置
３ 燃料供給装置
４、２５ シリンダヘッドカバー
５、２２ 潤滑油分離室
５ａ ブローバイガス導入口
６、２３ 冷却媒体通路
６ａ、２３ａ 冷却水入口
６ｂ、２３ｂ 冷却水出口
７、２４ 潤滑油貯留部
８、８ａ、８ｂ、８ｃ 第一供給パイプ
９ サプライポンプ
１０ 燃料タンク
１１ 第二供給パイプ
１２ コモンレール
１３ インジェクタ
１４ ブローバイガスホース
２６、３３ 導管
３１ インタークーラー
３１ａ ロアタンク
３２ ターボチャージャー
３２ａ コンプレッサホイール

Claims (9)

1. 燃料を潤滑油として利用するエンジンのブローバイガス中から潤滑油を分離する潤滑油分離装置と、
   当該潤滑油分離装置によって分離された潤滑油を燃料として噴射系に供給する燃料供給装置と、
   を備えたことを特徴とするブローバイガス処理装置。
2. 請求項１記載のブローバイガス処理装置において、
   前記潤滑油分離装置は、
   ブローバイガスを導入し、潤滑油の分離を行う潤滑油分離室と、
   当該潤滑油分離室の周囲に冷却媒体を流通させる冷却媒体通路と、
   ブローバイガスから冷却分離した潤滑油を貯留する潤滑油貯留部と、
   を備えたことを特徴とするブローバイガス処理装置。
3. 請求項１記載のブローバイガス処理装置において、
   前記潤滑油分離装置は、シリンダヘッドカバー内に設置したことを特徴とするブローバイガス処理装置。
4. 請求項１記載のブローバイガス処理装置において、
   前記潤滑油分離装置は、シリンダヘッド外部に設置したことを特徴とするブローバイガス処理装置。
5. 請求項１記載のブローバイガス処理装置において、
   前記潤滑油分離装置は、
   ブローバイガスを導入し、潤滑油の分離を行う潤滑油分離室と、
   当該潤滑油分離室の周囲に冷却媒体を流通させる冷却媒体通路と、
   ブローバイガスから冷却分離した潤滑油を貯留する潤滑油貯留部と、
   を備え、
   前記潤滑油分離室は、螺旋状に形成した螺旋管体であることを特徴としたブローバイガス処理装置。
6. 請求項１記載のブローバイガス処理装置において、
   前記潤滑油分離装置は、
   ブローバイガスを導入し、潤滑油の分離を行う潤滑油分離室と、
   当該潤滑油分離室の周囲に冷却媒体を流通させる冷却媒体通路と、
   ブローバイガスから冷却分離した潤滑油を貯留する潤滑油貯留部と、
   を備え、
   前記冷却媒体通路に冷却水を流通させることを特徴としたブローバイガス処理装置。
7. 請求項１記載のブローバイガス処理装置において、
   前記潤滑油供給手段は、噴射系へ燃料を供給するサプライポンプを含むことを特徴としたブローバイガス処理装置。
8. 請求項１記載のブローバイガス処理装置において、
   前記潤滑油分離装置は、インタークーラーとしたことを特徴とするブローバイガス処理装置。
9. 請求項１乃至８のいずれか一項記載のブローバイガス処理装置において、
   潤滑油が分離された後のブローバイガスをインテークマニホールドへ供給することを特徴としたブローバイガス処理装置。
   

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