JP2009144637A - 内燃機関のブローバイガス処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成であって、吸気系に還流させずにブローバイガスを浄化させて大気に放出することのできる内燃機関のブローバイガス処理装置を提供することのできる内燃機関のブローバイガス処理装置を提供すること。
【解決手段】エンジン(1)の排気管(14)に絞り部(26)を有するバイパス通路(24)を形成し、当該絞り部にエンジンから延びるブローバイガス通路(28)を連通させ、バイパス通路より、排気下流側に酸化触媒(20)及びＤＰＦ(22)を内装する排気後処理装置(18)を備える。
【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（以下エンジンともいう）では、燃焼室内で燃焼した排ガスの一部がピストンとシリンダ壁との隙間を通りブローバイガスとしてクランクケース内に吹き抜ける。当該ブローバイガス中には未燃燃料（ＨＣ）や、クランクケース内に飛散しているオイル等が多量に含まれるため、そのまま大気に放出することは好ましくない。
従来は、エンジンのクランクケースと吸気管とをブローバイガス通路により連通し、吸気の負圧を利用してブローバイガスを吸気系に還流させ、再度燃焼室で燃焼させていた。

また、ブローバイガス通路中には気液分離器等が設けられ、ブローバイガス中のオイル成分等を除去して吸気系に還流していた。しかし、オイル成分を完全に除去するのは困難であり、オイル成分を含んだブローバイガスが吸気系に還流されると、吸気系に設けられている装置や吸気弁等に当該オイルが付着しデポジットが生じる。
例えば、過給機を備える内燃機関である場合、過給機より吸気上流側にブローバイガスを還流させる。しかし、このような構成であると、過給機やインタークーラ等の装置にオイルが付着し、デポジットが生じることで各装置の汚損、性能低下、オイル滲み等の問題が生じていた。

そこで、ブローバイガス通路の一端に絞り部を形成し、当該絞り部を介してブローバイガス通路を排気通路に接続させるとともに、過給機より吸気下流側の吸気通路を分岐させ当該絞り部に接続させた構成が開示されている（特許文献１参照）。当該特許文献１では、このような構成により、過給機で加圧され高温となった加圧空気を絞り部に供給し、当該加圧空気により絞り部を通るブローバイガスを排気通路へ吹き飛しつつオイル成分を燃焼させ、ブローバイガスを無害化させている。
特開昭６４−２４１０６号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示された技術では、過給機を備えたエンジンにしか適用できない上、ブローバイガス燃焼のために加圧空気の一部を排気系に分岐させるため、当該過給機の過給性能が悪化するという問題がある。
また、内燃機関からのブローバイガス通路に加え、吸気通路から分岐させ絞り部へと接続させた加圧空気供給通路を形成する必要があるため、コストの増加や、エンジン周囲の構造が複雑化し、好ましくない。

本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、簡易な構成であって、吸気系に還流させずにブローバイガスを浄化させて大気に放出することのできる内燃機関のブローバイガス処理装置を提供することにある。

上記した目的を達成するために、請求項１の内燃機関のブローバイガス処理装置では、内燃機関の排気通路に設けられた酸化触媒と、前記排気通路の前記酸化触媒より排気上流側で、該排気通路から分岐し再び合流するバイパス通路と、該バイパス通路に形成され、該バイパス通路の流路断面積を縮小し負圧を生じさせる絞り部と、前記内燃機関及び前記絞り部を接続し、該内燃機関で発生するブローバイガスが該絞り部へと流通するブローバイガス通路とを備えることを特徴としている。

請求項２の内燃機関のブローバイガス処理装置では、請求項１において、前記排気通路には、前記バイパス通路よりも排気上流側に排気通路内の流路面積を可変する排気制御弁が設けられていることを特徴としている。

上記手段を用いる本発明の請求項１の内燃機関のブローバイガス処理装置によれば、内燃機関の排気通路に絞り部を有するバイパス通路を形成し、当該絞り部に内燃機関から延びるブローバイガス通路を連通させることで、絞り部で生じる負圧により当該内燃機関で発生するブローバイガスをバイパス通路内へと吸入させる。そして、ブローバイガスを含んだ排気がバイパス通路より排気下流側にある酸化触媒に流入することで、ブローバイガス中に含まれるオイル成分が酸化触媒に付着し、排気は浄化されて大気に放出される。また、当該酸化触媒に付着したオイル成分は当該酸化触媒の酸化作用により燃焼される。

このように、ブローバイガスを排気通路へと流入させる構成と、従来のようにブローバイガスを吸気系に還流させないことから、吸気系にあるコンプレッサやインタークーラ等の装置の汚損、性能低下、オイル滲み等の問題を解消させることができる。
また、絞り部を有するバイパス通路を排気通路に形成し、ブローバイガス通路を当該絞り部に接続させ、所謂ベンチュリ効果による負圧を利用してブローバイガスを吸入する簡素な構成で、ブローバイガスを排気通路に流入させることができる。そして、排気通路に設けられている酸化触媒を利用してブローバイガス中のオイル成分を除去することができることから、コストの上昇を抑えつつブローバイガスを十分に浄化させることができる。

請求項２の内燃機関のブローバイガス処理装置によれば、排気通路に流路面積を可変する排気制御弁が設けられる場合に、当該排気制御弁をバイパス通路よりも排気上流側に設けることとしている。
これにより、排気制御弁が流路面積を縮小させたときに当該排気制御弁より排気上流側の排気圧力が上昇した場合にも、当該排気制御弁よりも排気下流側に形成されているバイパス通路の排気圧力は低く維持されることから、排気制御弁作動時にもブローバイガス通路を介してのエンジンへの排気の逆流を防止し、ブローバイガスの処理を良好に維持することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１を参照すると、本発明の実施形態に係る内燃機関のブローバイガス処理装置の概略構成図が示されている。
図１に示すエンジン１（内燃機関）はディーゼルエンジンである。
当該エンジン１の吸気側には吸気マニホールド２が接続されており、当該吸気マニホールド２からは吸気管４が延びている。当該吸気管４には、吸気上流側から下流側に向けて順に、空気中の塵や埃を取り除くエアクリーナ６、吸気を加圧するターボ過給機８のコンプレッサ８ａ、加圧され高温となった吸気を冷却するインタークーラ１０が設けられている。

一方、エンジン１の排気側には排気マニホールド１２が接続されており、当該排気マニホールド１２からは排気管１４が延びている。当該排気管１４には、排気上流側から下流側に向けて順に、コンプレッサ８ａと同軸上に連結されているターボ過給機８のタービン８ｂ、排気制御弁１６、排気後処理装置１８が設けられている。
タービン８ｂは排気流により回転することで同軸上のコンプレッサ８ａを回転させるものである。

また、排気制御弁１６は、排気管１４内の流路断面積を可変するバタフライ弁であり、図示しないアクチュエータにより作動するものである。そして、当該排気制御弁１６は、排気ブレーキとして使用される。
また、排気後処理装置１８には、排気上流側に酸化触媒２０、排気下流側にディーゼルパティキュレートフィルタ（以下ＤＰＦという）２２が内装されている。酸化触媒２０は、ハニカム型のセラミック担体上にプラチナ（Ｐｔ）等の貴金属からなる触媒層が担持されており、例えばエンジン１でのポスト噴射により燃料（ＨＣ）等の還元剤が供給されることで酸化反応を生じさせるものである。なお、当該酸化触媒２０は、プラチナ（Ｐｔ）が１．０ｇ／ｌ以上含まれた、所謂高活性酸化触媒である。一方、ＤＰＦ２２はハニカム型の多孔質のセラミック担体からなり、排気中のパティキュレートマター（ＰＭ）を捕集するものである。そして、当該ＤＰＦ２２において所定量のＰＭが捕集されたときには、例えばエンジン１でのポスト噴射によりＨＣが酸化触媒に供給され酸化反応が生じることで、ＰＭが焼却されＤＰＦ３８は再生される。

また、排気管１４には、排気制御弁１６及び排気後処理装置１８との間に、当該排気管１４から分岐し、再度排気管１４に合流するバイパス通路２４が形成されている。
当該バイパス通路２４にはベンチュリ状の絞り部２６が形成されている。
詳しくは図２に示すように、当該絞り部２６は、バイパス通路２４において排気上流側から排気下流側に向け、流路面積が縮小する縮小部２６ａ、一定の流路面積をなす中央部２６ｂ、及び流路面積が拡大する拡大部２６ｃから構成されている。

そして、当該絞り部２６の中央部２６ｂには、ブローバイガス通路２８の一端が接続されている。
当該ブローバイガス通路２８は、他端がエンジン１の図示しないクランク室と連通されている。
以下、このように構成された本発明に係る内燃機関のブローバイガス処理装置の作用について説明する。

エンジン１の駆動時、エアクリーナ６から空気が吸入され、当該吸気は吸気管を介し、途中でコンプレッサ８ａにより加圧されてエンジン１内に吸気される。
そして、エンジン１内で燃焼した排ガスは排気マニホールド１２から排気管１４内を通り、途中タービン８ｂを回転させて排気後処理装置１８に流入する。なお、排気ブレーキ作動時には、アクチュエータにより排気制御弁１６が閉じられ、当該排気制御弁１６より排気上流側の排気圧力が上昇する。

また、排気制御弁１６と排気後処理装置１８との間を流れる排気の一部は、バイパス通路２４へと流れる。
当該バイパス通路２４を流通する排気は、絞り部２６通過時に所謂ベンチュリ効果によって中央部２６ｂに負圧を生じさせる。そして、当該負圧により、ブローバイガス通路２８を介してエンジン１のクランク室から当該中央部２６ｂにブローバイガスが吸入される。これにより、バイパス通路２４の絞り部２６より排気下流側では、排気とブローバイガスとが混合される。

また、ブローバイガスを含む排気はバイパス通路２４から排気管１４内に合流し、排気後処理装置１８に流入する。排気後処理装置１８内では、ブローバイガスを含む排気が酸化触媒２０に流入し、ブローバイガス中に含まれているオイル成分等は酸化触媒２０に付着する。さらに、排気中のＰＭはＤＰＦ２２に捕集されることで、無害化された排気が大気に放出される。

一方、酸化触媒２０に付着したオイル成分等は、ＤＰＦ２２の再生等で当該酸化触媒２０において酸化反応が生じることで燃焼される。
以上のように、ブローバイガスを排気通路へと流入させる構成として、従来のようにブローバイガスを吸気系に戻さないことから、吸気系にあるコンプレッサ８ａやインタークーラ１０等の装置の汚損等の問題を確実に解消させることができる。

また、絞り部２６を有するバイパス通路２４を排気管１４に形成し、ブローバイガス通路２８を当該絞り部２６に接続させ、所謂ベンチュリ効果による負圧を利用してブローバイガスを吸入するという簡素な構成で、ブローバイガスを排気通路に流入させることができる。そして、排気管１４に設けられている排気後処理装置１８内の酸化触媒２０を利用してブローバイガス中のオイル成分を除去することができることから、コストの上昇を抑えつつブローバイガスを十分に浄化させることができる。

なお、当該酸化触媒２０はプラチナを１．０ｇ／ｌ以上含む所謂高活性触媒であることから、エンジン１の運転状態に関わらず、ブローバイガスのオイル成分を良好に燃焼させることができる。
また、排気管１４には排気制御弁１６が設けられているが、バイパス通路２４は当該排気制御弁１６より排気下流側に位置して形成されていることから、当該排気制御弁１６が閉じたときの排気圧力の上昇の影響を受けることはなく、当該排気制御弁１６作動時にもブローバイガス通路２８を介するエンジン１への排気の逆流を防止し、ブローバイガスの処理を良好に維持することができる。

このように、本発明に係る内燃機関のブローバイガス処理装置では、簡易な構成であって、吸気系に還流させずにブローバイガスを浄化して大気に放出することができる。
以上で本発明に係る内燃機関のブローバイガス処理装置の実施形態についての説明を終えるが、実施形態は上記実施形態に限られるものではない。
例えば、上記実施形態では、エンジン１はディーゼルエンジンであるが、本発明の内燃機関のブローバイガス処理装置は、ガソリンエンジンにも適用可能である。また、上記
エンジン１は、ターボ過給機８を備えているが、ターボ過給機８を備えていないエンジンにも本発明の内燃機関のブローバイガス処理装置は適用可能である。

また、上記実施形態では、ブローバイガス通路２８に排気管１４からエンジン１への流れを防ぐ逆止弁を設けても構わない。当該逆止弁を設けることで排気の逆流をより確実に防止することができる。
また、上記実施形態では、排気後処理装置１８として酸化触媒２０とＤＰＦ２２が設けられているが、排気後処理装置は酸化触媒を有する構成であればよく、当該構成に限られるものではない。例えば酸化触媒と選択還元型のＮＯｘ触媒（所謂ＳＣＲ触媒）を有する排気後処理装置であっても構わない。

本発明の実施形態に係る内燃機関のブローバイガス処理装置の概略構成図である。 図１の要部拡大図である。

符号の説明

１ エンジン（内燃機関）
４ 吸気管
１２ 排気マニホールド
１４ 排気管（排気通路）
１６ 排気制御弁
１８ 排気後処理装置
２０ 酸化触媒
２２ ＤＰＦ
２４ バイパス通路
２６ 絞り部
２６ａ 縮小部
２６ｂ 中央部
２６ｃ 拡大部
２８ ブローバイガス通路

Claims (2)

1. 内燃機関の排気通路に設けられた酸化触媒と、
   前記排気通路の前記酸化触媒より排気上流側で、該排気通路から分岐し再び合流するバイパス通路と、
   該バイパス通路に形成され、該バイパス通路の流路断面積を縮小し負圧を生じさせる絞り部と、
   前記内燃機関で発生するブローバイガスが前記絞り部へと流通するブローバイガス通路と、
   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. 前記排気通路には、前記バイパス通路よりも排気上流側に排気通路内の流路面積を可変する排気制御弁が設けられていることを特徴とする請求項１記載の内燃機関のブローバイガス処理装置。

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