JP2010084742A - Fuel separating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料分離装置に関し、更に詳しくは、潤滑オイルから気化分離された燃料成分を含むブローバイガス中の燃料濃度を低減して空燃比のバランスの崩れを抑制することができる燃料分離装置に関する。 The present invention relates to a fuel separation device, and more particularly, to a fuel separation device that can reduce a fuel concentration in a blow-by gas containing a fuel component vaporized and separated from lubricating oil to suppress an air-fuel ratio imbalance. .
従来より、自動車等のエンジンにおいて、燃焼室からクランク室へ漏れるブローバイガスを吸気系に還流して大気中への放出を防止するブローバイガス還流手段を設けることが一般的に知られている(例えば、特許文献1参照)。
上記特許文献1には、空燃比(A/F)に影響が出やすいアイドリング時又は低負荷時にPCVバルブの流量を調整して、燃料成分を過多に含むブローバイガスの吸気系への流入を調整することが開示されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in an engine such as an automobile, it is generally known to provide blow-by gas recirculation means for recirculating blow-by gas leaking from a combustion chamber to a crank chamber to an intake system to prevent release into the atmosphere (for example, , See Patent Document 1).
In Patent Document 1, the flow rate of the PCV valve is adjusted during idling or low load, which tends to affect the air-fuel ratio (A / F), thereby adjusting the flow of blow-by gas containing excessive fuel components into the intake system. Is disclosed.
ここで、自動車のドライバには、エンジンオイルが温まる前にエンジンの始動・停止を繰り返すようなショートトリップをメインとする短距離ドライバがいる。しかしながら、上記特許文献1では、アイドリング時又は軽負荷時にのみPCVバルブの流量を調整しているので、上述の短距離ドライバである場合には、PCVバルブが絞り調整される頻度が高まり、シリンダヘッドカバー内の燃料濃度が上昇を続けてしまう。このとき、突発的に高負荷運転を行うと、アイドリング時でなくても空燃比のバランスが崩れてノッキング等の異常燃焼を起こす恐れがある。 Here, among automobile drivers, there is a short-distance driver mainly using a short trip that repeatedly starts and stops the engine before the engine oil warms up. However, since the flow rate of the PCV valve is adjusted only during idling or light load in the above-mentioned Patent Document 1, in the case of the short distance driver described above, the frequency of the PCV valve being throttled is increased, and the cylinder head cover is increased. The fuel concentration inside continues to rise. At this time, if the high-load operation is suddenly performed, the air-fuel ratio may be out of balance even during idling, which may cause abnormal combustion such as knocking.
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、潤滑オイルから気化分離された燃料成分を含むブローバイガス中の燃料濃度を低減して空燃比の崩れを抑制することができる燃料分離装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described situation, and provides a fuel separation device that can reduce the fuel concentration in the blowby gas containing the fuel component vaporized and separated from the lubricating oil and suppress the collapse of the air-fuel ratio. The purpose is to provide.
本発明は、以下の通りである。
1.内燃機関で生じるブローバイガスを吸気系に還流させるブローバイガス還流手段と、
前記ブローバイガス還流手段を構成するブローバイガス通路に該ブローバイガス通路の一部を迂回して設けられるバイパス通路と、
前記バイパス通路に設けられ且つ該バイパス通路を流れるブローバイガス中に含まれる燃料成分を捕集する捕集手段と、
前記ブローバイガス中に含まれる燃料成分の濃度に基づいて、前記バイパス通路及び前記ブローバイガス通路の一部のうちの一方の通路を導通させる通路切替手段と、を備えることを特徴とする燃料分離装置。
2.前記捕集手段により捕集された燃料成分を該捕集手段から離脱させて前記内燃機関のクランク室内に戻す離脱手段を更に備える上記1.記載の燃料分離装置。
3.前記離脱手段は、前記バイパス通路の前記捕集手段の上流側と前記内燃機関のクランク室内とを連絡する連絡路と、該連絡路を開閉するための電磁弁と、前記ブローバイガス中に含まれる燃料成分の濃度に基づいて前記電磁弁を作動制御する制御装置と、を有する上記1.又は2.に記載の燃料分離装置。
4.前記通路切替手段は、前記バイパス通路及び前記ブローバイガス通路の一部のうちの一方の通路を導通させる電磁弁と、前記ブローバイガス中に含まれる燃料成分の濃度に基づいて前記電磁弁を作動制御する制御装置と、を有する上記1.乃至3.のいずれか一項に記載の燃料分離装置。
5.前記ブローバイガス通路は、前記内燃機関のクランク室内と前記吸気系とを連絡する通路である上記1.乃至4.のいずれか一項に記載の燃料分離装置。
6.前記ブローバイガス通路は、前記内燃機関のシリンダヘッドカバーの内部空間と前記吸気系とを連絡する通路である上記1.乃至4.のいずれか一項に記載の燃料分離装置。
The present invention is as follows.
1. Blow-by gas recirculation means for recirculating blow-by gas generated in the internal combustion engine to the intake system;
A bypass passage provided around the blowby gas passage in the blowby gas passage constituting the blowby gas recirculation means;
A collecting means for collecting a fuel component provided in the blow-by gas provided in the bypass passage and flowing through the bypass passage;
A fuel separation device comprising: a passage switching means for conducting one of the bypass passage and a part of the blowby gas passage based on the concentration of the fuel component contained in the blowby gas. .
2. 1. The fuel cell according to the above 1., further comprising a detaching unit that detaches the fuel component collected by the collecting unit from the collecting unit and returns the fuel component to the crank chamber of the internal combustion engine. The fuel separator described.
3. The detaching means is included in the blow-by gas, a communication path that connects the upstream side of the collection means of the bypass passage and the crank chamber of the internal combustion engine, an electromagnetic valve for opening and closing the communication path, and And 1. a control device that controls the operation of the solenoid valve based on the concentration of the fuel component. Or 2. The fuel separator described in 1.
4). The passage switching means controls the operation of the solenoid valve based on a concentration of a fuel component contained in the blow-by gas, and a solenoid valve that conducts one of the bypass passage and a part of the blow-by gas passage. And 1. a control device that performs the above. To 3. The fuel separator according to any one of the above.
5). The blow-by gas passage is a passage connecting the crank chamber of the internal combustion engine and the intake system. To 4. The fuel separator according to any one of the above.
6). The blow-by gas passage is a passage connecting the internal space of a cylinder head cover of the internal combustion engine and the intake system. To 4. The fuel separator according to any one of the above.
本発明の燃料分離装置によると、ブローバイガス還流手段によって、内燃機関で生じるブローバイガスがブローバイガス通路を介して吸気系に還流されると共に、通路切替手段によって、ブローバイガス中に含まれる燃料成分の濃度に基づいて、捕集手段を有するバイパス通路とバイパス通路が迂回するブローバイガス通路の一部とのうちの一方の通路が導通される。これにより、ブローバイガス中の燃料成分の濃度が高い場合にバイパス通路を導通させ、捕集手段によりバイパス通路を流れるブローバイガス中に含まれる燃料成分が捕集される。したがって、潤滑オイルから気化分離された燃料成分を含むブローバイガス中の燃料濃度を低減して空燃比の崩れを抑制することができる。また、ブローバイガス通路内での無駄な圧力損失を抑制することができる。
また、前記捕集手段により捕集された燃料成分を該捕集手段から離脱させて前記内燃機関のクランク室内に戻す離脱手段を更に備える場合は、捕集手段で捕集された燃料成分をクランク室内に自動的に戻すことができ、メンテナンス性を高めることができる。
また、前記離脱手段が、前記バイパス通路の前記捕集手段の上流側と前記内燃機関のクランク室内とを連絡する連絡路と、該連絡路を開閉するための電磁弁と、前記ブローバイガス中に含まれる燃料成分の濃度に基づいて前記電磁弁を作動制御する制御装置と、を有する場合は、ブローバイガス中の燃料成分の濃度が低くバイパス通路が非導通とされた状態、即ち捕集手段の未使用状態において、連絡路を介して捕集手段で捕集された燃料成分を捕集手段から容易且つ確実に離脱させてクランク室内に戻すことができる。
また、前記通路切替手段が、前記バイパス通路及び前記ブローバイガス通路の一部のうちの一方の通路を導通させる電磁弁と、前記ブローバイガス中に含まれる燃料成分の濃度に基づいて前記電磁弁を作動制御する制御装置と、を有する場合は、ブローバイガス中の燃料成分の濃度が高い場合にバイパス通路をより確実に導通させることができる。
また、前記ブローバイガス通路が、前記内燃機関のクランク室内と前記吸気系とを連絡する通路である場合は、捕集手段をクランク室の近傍に設置することができる。これにより、捕集手段で捕集された燃料成分をクランク室内に戻す場合には、その戻し通路を比較的短くすることができる。
さらに、前記ブローバイガス通路が、前記内燃機関のシリンダヘッドカバーの内部空間と前記吸気系とを連絡する通路である場合は、シリンダヘッドカバーの上流側の比較的広い空間を利用してバイパス通路及び捕集手段を容易に設置することができる。
According to the fuel separator of the present invention, blow-by gas generated in the internal combustion engine is recirculated to the intake system via the blow-by gas passage by the blow-by gas recirculation means, and the fuel component contained in the blow-by gas is recirculated by the passage switching means. Based on the concentration, one of the bypass passage having the collecting means and a part of the blow-by gas passage bypassed by the bypass passage is conducted. Thereby, when the density | concentration of the fuel component in blow-by gas is high, a bypass channel is made into conduction and the fuel component contained in blow-by gas which flows through a bypass channel by a collection means is collected. Therefore, the fuel concentration in the blow-by gas containing the fuel component vaporized and separated from the lubricating oil can be reduced, and the collapse of the air-fuel ratio can be suppressed. Moreover, useless pressure loss in the blow-by gas passage can be suppressed.
Further, in the case of further comprising a detaching means for detaching the fuel component collected by the collecting means from the collecting means and returning it to the crank chamber of the internal combustion engine, the fuel component collected by the collecting means is cranked. It can be automatically returned to the room, and maintainability can be improved.
Further, the detaching means includes a communication path connecting the upstream side of the collecting means of the bypass passage and the crank chamber of the internal combustion engine, an electromagnetic valve for opening and closing the communication path, and the blow-by gas. And a control device that controls the operation of the solenoid valve based on the concentration of the contained fuel component, in a state where the concentration of the fuel component in the blow-by gas is low and the bypass passage is non-conductive, that is, the collecting means In the unused state, the fuel component collected by the collecting means via the communication path can be easily and reliably detached from the collecting means and returned to the crank chamber.
Further, the passage switching means is configured to connect an electromagnetic valve that conducts one of the bypass passage and a part of the blow-by gas passage, and the electromagnetic valve based on the concentration of the fuel component contained in the blow-by gas. And a control device that controls the operation, the bypass passage can be more reliably conducted when the concentration of the fuel component in the blow-by gas is high.
When the blow-by gas passage is a passage connecting the crank chamber of the internal combustion engine and the intake system, the collecting means can be installed in the vicinity of the crank chamber. Thereby, when returning the fuel component collected by the collection means into the crank chamber, the return passage can be made relatively short.
Further, when the blow-by gas passage is a passage connecting the internal space of the cylinder head cover of the internal combustion engine and the intake system, the bypass passage and the collection are made using a relatively wide space upstream of the cylinder head cover. Means can be easily installed.
本実施形態1.に係る燃料分離装置は、以下に述べるブローバイガス還流手段、バイパス通路、捕集手段、及び通路切替手段を備える。この燃料分離装置は、例えば、後述する離脱手段を更に備えることができる。 Embodiment 1 The fuel separation device according to the present invention includes a blow-by gas recirculation means, a bypass passage, a collection means, and a passage switching means described below. This fuel separation device can further include, for example, a detachment means described later.
上記「ブローバイガス還流手段」は、内燃機関で生じるブローバイガスを吸気系に還流させる限り、その構造、還流形態、設置形態、大きさ、形状、材質、数量などは特に問わない。このブローバイガス還流手段は、1又は2以上のブローバイガス通路を有している。 The “blowby gas recirculation means” is not particularly limited in its structure, recirculation form, installation form, size, shape, material, quantity, etc., as long as the blowby gas generated in the internal combustion engine is recirculated to the intake system. This blow-by gas recirculation means has one or more blow-by gas passages.
上記ブローバイガス通路としては、例えば、(1)内燃機関のクランク室内と吸気系とを連絡する通路、(2)内燃機関のシリンダヘッドカバーの内部空間と吸気系とを連絡する通路、(3)内燃機関のクランク室内とシリンダヘッドカバーの内部空間とを連絡する通路、(4)シリンダヘッドカバーの内部空間等のうちの1種又は2種以上の組み合わせを挙げることができる。
上記(1)〜(4)形態において、上記ブローバイガス通路としては、例えば、配管、内燃機関の本体又は機構部に形成された通路、空間等のうちの1種又は2種以上の組み合わせを挙げることができる。
上記(1)(2)形態において、上記ブローバイガス通路は、通常、吸気管に送るガス流量を調整可能な流量調整バルブ(「PCVバルブ」とも呼ばれる。)を有している。また、上記吸気系は、例えば、吸気管のスロットルバルブの下流側であることができる。
Examples of the blowby gas passage include (1) a passage connecting the crank chamber of the internal combustion engine and the intake system, (2) a passage connecting the internal space of the cylinder head cover of the internal combustion engine and the intake system, and (3) the internal combustion engine. One or a combination of two or more of a passage connecting the crank chamber of the engine and the internal space of the cylinder head cover, and (4) the internal space of the cylinder head cover can be given.
In the embodiments (1) to (4), examples of the blow-by gas passage include one type or a combination of two or more types of piping, a passage formed in a main body or mechanism of an internal combustion engine, a space, and the like. be able to.
In the above configurations (1) and (2), the blow-by gas passage usually has a flow rate adjustment valve (also referred to as a “PCV valve”) that can adjust the flow rate of gas sent to the intake pipe. The intake system can be, for example, downstream of the throttle valve of the intake pipe.
上記「バイパス通路」は、上記ブローバイガス通路にこの通路の一部を迂回して設けられる限り、その構造、設置形態、大きさ、形状、材質、数量などは特に問わない。このバイパス通路としては、例えば、配管、内燃機関の本体又は機構部に形成された通路、空間等のうちの1種又は2種以上の組み合わせを挙げることができる。 The “bypass passage” is not particularly limited in its structure, installation form, size, shape, material, quantity, etc. as long as it is provided in the blow-by gas passage so as to bypass a part of this passage. Examples of the bypass passage include one or a combination of two or more of piping, a passage formed in a main body or a mechanism portion of the internal combustion engine, a space, and the like.
上記「捕集手段」は、上記バイパス通路に設けられ且つバイパス通路を流れるブローバイガス中に含まれる燃料成分を捕集する限り、その構造、捕集形態、設置形態、大きさ、形状、材質、数量などは特に問わない。この捕集手段は、例えば、上記バイパス通路を流れるブローバイガス中に含まれる燃料成分及びオイル成分(主に、オイルミスト)を捕集する手段であることができる。これにより、潤滑オイルの無駄な消失を抑制することができる。 As long as the “collecting means” collects the fuel component contained in the blow-by gas provided in the bypass passage and flowing through the bypass passage, the structure, the collection form, the installation form, the size, the shape, the material, The quantity is not particularly limited. This collection means can be means for collecting, for example, a fuel component and an oil component (mainly oil mist) contained in blow-by gas flowing through the bypass passage. Thereby, useless loss | disappearance of lubricating oil can be suppressed.
上記捕集手段としては、例えば、(1)ブローバイガスを濾過してブローバイガス中に含まれる燃料成分を捕集するろ材を有するフィルタ、(2)ブローバイガス中に含まれる燃料成分を吸着して捕集する吸着材を有するキャニスタ等を挙げることができる。
上記(1)形態において、上記ろ材は、不織布、織物、紙等から形成されていてもよいが、上記ろ材がゴム状高分子分離膜(特に、ゴム状高分子中空糸膜)であることが好ましい。ブローバイガス中の燃料成分を更に効率よく捕集できるためである。
上記(2)形態において、上記吸着材としては、例えば、活性炭、活性炭素繊維、分子ふるい炭素、シリカゲル、活性アルミナ、ゼオライト等を挙げることができる。
Examples of the collecting means include (1) a filter having a filter medium that filters the blow-by gas to collect the fuel component contained in the blow-by gas, and (2) adsorbs the fuel component contained in the blow-by gas. A canister having an adsorbent to be collected can be used.
In the above (1) form, the filter medium may be formed from a nonwoven fabric, a woven fabric, paper, or the like, but the filter medium is a rubber-like polymer separation membrane (particularly, a rubber-like polymer hollow fiber membrane). preferable. This is because the fuel component in the blow-by gas can be collected more efficiently.
In the form (2), examples of the adsorbent include activated carbon, activated carbon fiber, molecular sieve carbon, silica gel, activated alumina, and zeolite.
上記「通路切替手段」は、ブローバイガス中に含まれる燃料成分の濃度に基づいて、上記バイパス通路及びブローバイガス通路の一部のうちの一方の通路を導通させる限り、その構造、切替形態、設置形態、大きさ、形状、材質、数量などは特に問わない。 The above-mentioned “passage switching means” is structured, switched, and installed as long as one of the bypass passage and part of the blowby gas passage is conducted based on the concentration of the fuel component contained in the blowby gas. The form, size, shape, material, quantity, etc. are not particularly limited.
上記通路切替手段は、例えば、上記バイパス通路及びブローバイガス通路の一部のうちの一方の通路を導通させる電磁弁と、ブローバイガス中に含まれる燃料成分の濃度に基づいて電磁弁を作動制御する制御装置と、を有することができる。
上記電磁弁は、例えば、上記バイパス通路及びブローバイガス通路の一部の上流側の連絡部に配設されていることができる。
上記制御装置は、例えば、上記ブローバイガス中に含まれる燃料成分の濃度に加えて又は代えて、潤滑オイルの燃料濃度、圧力、温度、粘度、潤滑オイルを冷却する冷却水の温度、内燃機関を構成する部位の温度、内燃機関の運転状態(例えば、回転数、パイロット噴射又はポスト噴射等の副噴射が実施されている時期等)のうちの1種又は2種以上の組み合わせに基づいて上記電磁弁を作動制御することができる。
上記燃料濃度の取得形態としては、例えば、(a)燃料希釈センサによりブローバイガス中の燃料成分の希釈度を検出してその検出値から燃料濃度を取得する形態、(b)酸素センサによりブローバイガス中の酸素濃度を検出してその検出値から燃料濃度を取得する形態等を挙げることができる。
The passage switching means controls the operation of the solenoid valve based on, for example, an electromagnetic valve that conducts one of the bypass passage and a part of the blow-by gas passage, and the concentration of the fuel component contained in the blow-by gas. And a control device.
The solenoid valve can be disposed, for example, in a communication part on the upstream side of a part of the bypass passage and the blow-by gas passage.
The control device, for example, in addition to or instead of the concentration of the fuel component contained in the blow-by gas, the fuel concentration, pressure, temperature, viscosity of the lubricating oil, the temperature of the cooling water for cooling the lubricating oil, the internal combustion engine The electromagnetic wave based on one or a combination of two or more of the temperature of the constituent parts and the operating state of the internal combustion engine (for example, the time when the sub-injection such as the rotational speed, pilot injection or post injection is performed). The valve can be controlled.
Examples of the fuel concentration acquisition mode include (a) a mode in which the dilution of the fuel component in the blow-by gas is detected by the fuel dilution sensor and the fuel concentration is acquired from the detected value, and (b) the blow-by gas by the oxygen sensor. The form etc. which detect the oxygen concentration in the inside and acquire fuel concentration from the detected value can be mentioned.
上記「離脱手段」は、上記捕集手段により捕集された燃料成分を捕集手段から離脱させて内燃機関のクランク室内に戻す限り、その構造、離脱形態、設置形態、大きさ、形状、材質、数量などは特に問わない。 As long as the “detaching means” is configured to remove the fuel component collected by the collecting means from the collecting means and return it to the crank chamber of the internal combustion engine, its structure, disengagement form, installation form, size, shape, material The quantity is not particularly limited.
上記離脱手段は、例えば、上記バイパス通路の捕集手段の上流側と内燃機関のクランク室内とを連絡する連絡路と、この連絡路を開閉するための電磁弁と、ブローバイガス中に含まれる燃料成分の濃度に基づいて電磁弁を作動制御する制御装置と、を有することができる。これにより、捕集手段(特に、上記(1)形態のフィルタ)から燃料成分を容易且つ確実に離脱させることができる。 The separation means includes, for example, a communication path that connects the upstream side of the collection means of the bypass passage and the crank chamber of the internal combustion engine, an electromagnetic valve that opens and closes the communication path, and fuel contained in blow-by gas. And a control device that controls the operation of the solenoid valve based on the concentration of the component. As a result, the fuel component can be easily and reliably separated from the collecting means (particularly, the filter having the form (1)).
上記連絡路としては、例えば、配管、内燃機関の本体又は機構部に形成された通路、空間等のうちの1種又は2種以上の組み合わせを挙げることができる。
上記電磁弁は、例えば、上記連絡路と上記バイパス通路との連絡部に配設されていることができる。
上記制御装置は、例えば、上記ブローバイガス中に含まれる燃料成分の濃度に加えて又は代えて、潤滑オイルの燃料濃度、圧力、温度、粘度、潤滑オイルを冷却する冷却水の温度、内燃機関を構成する部位の温度、内燃機関の運転状態(例えば、回転数、パイロット噴射又はポスト噴射等の副噴射が実施されている時期等)のうちの1種又は2種以上の組み合わせに基づいて上記電磁弁を作動制御することができる。
なお、上記燃料濃度の取得形態としては、例えば、上述の通路切替手段で説明した形態を適用することができる。
Examples of the communication path include one or a combination of two or more of pipes, passages formed in the main body or mechanism of the internal combustion engine, spaces, and the like.
For example, the electromagnetic valve may be disposed in a communication portion between the communication path and the bypass path.
The control device, for example, in addition to or instead of the concentration of the fuel component contained in the blow-by gas, the fuel concentration, pressure, temperature, viscosity of the lubricating oil, the temperature of the cooling water for cooling the lubricating oil, the internal combustion engine The electromagnetic wave based on one or a combination of two or more of the temperature of the constituent parts and the operating state of the internal combustion engine (for example, the time when the sub-injection such as the rotational speed, pilot injection or post injection is performed). The valve can be controlled.
In addition, as a form of acquiring the fuel concentration, for example, the form described in the above-described passage switching unit can be applied.
上記捕集手段からの燃料成分の離脱形態としては、例えば、(1)上記連絡路内に負圧を作用させて上記捕集手段から燃料成分を吸引離脱させる形態、(2)上記捕集手段を加熱して燃料成分を離脱させる形態、(3)燃料成分の重量により上記捕集手段から燃料成分を自然離脱させる形態等のうちの1種又は2種以上の組み合わせを挙げることができる。
上記(1)形態では、例えば、ポンプ、ブロア等の負圧発生源で発生された負圧を上記連絡路内に作用させたり、内燃機関の吸気系で生じる負圧を上記連絡路内に作用させたりすることができる。
For example, (1) a mode in which a negative pressure is applied to the communication path to suck and desorb the fuel component from the collection unit; and (2) the collection unit. Or a combination of two or more of (3) a mode in which the fuel component is spontaneously released from the collecting means by the weight of the fuel component.
In the mode (1), for example, a negative pressure generated by a negative pressure generating source such as a pump or a blower is applied to the communication path, or a negative pressure generated in an intake system of an internal combustion engine is applied to the communication path. You can make it.
なお、上記「内燃機関」としては、例えば、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、バイオ燃料エンジン等を挙げることができる。したがって、上記実施形態1.に係る燃料分離装置により分離される燃料としては、例えば、ガソリン、ディーゼル燃料、バイオ燃料等を挙げることができる。 Examples of the “internal combustion engine” include a gasoline engine, a diesel engine, and a biofuel engine. Therefore, the first embodiment. Examples of the fuel separated by the fuel separation device according to the above include gasoline, diesel fuel, biofuel, and the like.
以下、図面を用いて実施例により本発明を具体的に説明する。
なお、本実施例では、本発明に係る「内燃機関」として、主噴射の前後に副噴射を行う筒内噴射型エンジン(以下、単に「エンジン」とも記載する。)を例示する。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
In this embodiment, as an “internal combustion engine” according to the present invention, an in-cylinder injection type engine (hereinafter, also simply referred to as “engine”) that performs sub-injection before and after main injection is illustrated.
(1)エンジンの構成
本実施例1に係るエンジン1は、図1に示すように、気筒2が形成されたシリンダブロック1aと、このシリンダブロック1aの上部に固定されたシリンダヘッド1bとを備えている。このシリンダブロック1aの気筒2内には、ピストン3が往復動自在に支持されている。また、シリンダブロック1aの下部には、クランクシャフト4を回転自在に支持してなるクランクケース1cが固定されている。このクランクシャフト4は、コネクティングロッド5を介してピストン3に連結されている。このピストン3の上方には、ピストン3の頂面とシリンダヘッド1bの壁面と気筒2の壁面とに囲まれた燃焼室6が形成されている。
(1) Engine Configuration As shown in FIG. 1, the engine 1 according to the first embodiment includes a cylinder block 1a in which a
上記シリンダヘッド1bには、その一端側が吸気管7a(本発明に係る「吸気系」として例示する。)に接続され且つその他端側が燃焼室6に接続される吸気ポート8aと、その一端側が排気管7bに接続され且つその他端側が燃焼室6に接続される排気ポート8bとが形成されている。また、シリンダヘッド1bには、吸気ポート8aを開閉する吸気弁9a及び排気ポート8bを開閉する排気弁9bが設けられると共に、これら吸気弁9a及び排気弁9bを駆動するカムシャフト10a,10bがそれぞれ回転自在に支持されている。さらに、シリンダヘッド1bの上部には、上記弁機構を覆うシリンダヘッドカバー1dが取り付けられている。上記吸気管7aの一端側は、エアクリーナボックス11に接続されている。この吸気管7aの途中には、吸気管7a内を流れる吸気量を調整するスロットルバルブ12が設けられている。
One end side of the
上記シリンダブロック1aの下部には、潤滑オイルを貯留するオイルパン15が取り付けられている。このオイルパン15とエンジン1の被潤滑部(例えば、クランクシャフト、コネクティングロッド、ピストン、カムシャフト、駆動系等)とは、オイル供給路16を含むオイル循環経路を介して連絡されている。また、オイルパン15内の略中央部には、オイルパン15内のオイルをエンジン1の被潤滑部に供給するためのオイル供給路16の一端側のオイルストレーナ17が配設されている。このオイル供給路16の途中には、エンジン1の駆動力により作動されるオイルポンプ18が配設されている。
An
(2)燃料分離装置の構成
本実施例に係る燃料分離装置20は、気筒2とピストン3との隙間からクランク室14へ漏れるブローバイガスを吸気管7aに還流させるブローバイガス還流部21(本発明に係る「ブローバイガス還流手段」として例示する。)を備えている。このブローバイガス還流部21は、ブローバイガス通路23、第1連絡路24及び第2連絡路25を有している。
(2) Configuration of Fuel Separation Device The
上記ブローバイガス通路23は、エンジン1のクランク室14内と吸気管7aのスロットルバルブ12の下流側とを連絡している。また、このブローバイガス通路23のクランク室24内への接続端側には、吸気管7aに送るブローバイガスの流量を調整するための周知の流量調整バルブ26(「PCVバルブ」とも呼ばれる。)が設けられている。また、第1連絡路24は、シリンダヘッドカバー1dの内部空間13と吸気管7aのスロットルバルブ12の上流側とを連絡している。さらに、上記第2連絡路25は、シリンダブロック1a及びシリンダヘッド1bに上下方向に貫通して形成され、クランク室14内とシリンダヘッドカバー1dの内部空間13とを連絡している。
The blow-by
上記ブローバイガス通路23には、その一部23aを迂回するようにバイパス通路29が設けられている。このバイパス通路29には、図2(a)に示すように、ブローバイガス中の燃料成分及びオイル成分を分離するフィルタ30(本発明に係る「捕集手段」として例示する。)が配設されている。このフィルタ30は、筒状の本体31と、この本体31内に収容されるシリコンゴム製の中空糸膜32(ろ材)とを有している。この中空糸膜32は、一端を閉じたストロー状に形成されている。この中空糸膜32によって、本体31内が中空糸膜32の内側のダスティ空間31aと中空糸膜32の外側のクリーン空間31bとに区画されており、このダスティ空間31a内でブローバイガス中の燃料成分及びオイル成分が捕集されるようになっている。また、バイパス通路29及びブローバイガス通路23の一部23aの上流側の連絡部には、後述のECUにより作動制御される3方向電磁弁34が配設されている。また、バイパス通路29のフィルタ30の下流側には、バイパス通路29を吸気管7aに向かって流れるブローバイガスの逆流を防止する逆止弁35が配設されている。
The blow-by
上記バイパス通路29のフィルタ30の上流側とクランク室14内とは連絡路37により連絡されている。この連絡路37とバイパス通路29との連絡部には、後述のECUにより作動制御される3方向電磁弁38が配設されている。また、この連絡路37には、連絡路37内に負圧を作用させてフィルタ30から燃料成分を吸引離脱させるためのポンプ39(図1参照)が設けられている。このポンプ39は、後述のECUによって、所定のタイミングでエンジン1の駆動力が伝達されて作動されるようになっている。
The upstream side of the
上記シリンダヘッドカバー1d内には、図1に示すように、ブローバイガス中に含まれる燃料成分の希釈度を検出する燃料希釈度センサ40が設けられている。この燃料希釈度センサ40には、エンジン1の各種アクチュエータを制御するECU41(本発明に係る「制御装置」として例示する。)が電気的に接続されている。このECU41は、燃料希釈度センサ40からの検出結果に基づいて、ブローバイガス中の燃料成分の濃度が所定の設定値(例えば、5vol%)以上のときに、バイパス通路29とブローバイガス通路23の一部23aのうちのバイパス通路29を導通させるように上記電磁弁34を作動制御すると共に、連絡路37を閉鎖するように上記電磁弁38を作動制御するようになっている。また、このECU41は、燃料希釈度センサ40からの検出結果に基づいて、ブローバイガス中の燃料成分の濃度が所定の設定値(例えば、5vol%)未満のときに、バイパス通路29とブローバイガス通路23の一部23aのうちのブローバイガス通路23の一部23aを導通させるように上記電磁弁34を作動制御すると共に、連絡路37を開放するように上記電磁弁38を作動制御し、更にポンプ39を作動させるようになっている。
In the
ここで、本実施例に係る上記電磁弁34及びECU41によって、本発明に係る「通路切替手段」が構成されている。また、本実施例に係る上記連絡路37、電磁弁38及びECU41によって、本発明に係る「離脱手段」が構成されている。
Here, the above-mentioned
(3)燃料分離装置の作用
次に、上記構成の燃料分離装置20の作用について説明する。
エンジン1の運転中において、オイルパン15内のオイルは、オイルポンプ18の作動によりオイルストレーナ17を介してオイル供給路16を通ってエンジン1の被潤滑部に圧送されてオイルパン15内に戻される。このオイルパン15内のオイル中に含まれる燃料成分は、オイル温度の上昇と共に気化分離されてクランク室14内で生じるブローバイガスに混入する。このブローバイガスは、第2連絡路25を介してクランク室14からシリンダヘッドカバー1dの内部空間13に送られると共に、エンジン1の低負荷運転状態(スロットルバルブ12の開度が小さな運転状態)ではブローバイガス通路23を介して吸気管7aに還流される一方、エンジン1の高負荷運転状態(スロットルバルブ12の開度が大きな運転状態)ではブローバイガス通路23に加えて第1連絡路24を介して吸気管7aに還流される。
なお、エンジン1の低負荷運転状態では、第1連絡路24を介して吸気管7aのスロットルバルブ12の上流を流れる新気がシリンダヘッドカバー1dの内部空間13に吸い込まれ、その空間13内のブローバイガスが換気される。
(3) Operation of Fuel Separation Device Next, the operation of the
During the operation of the engine 1, the oil in the
When the engine 1 is in a low load operation state, fresh air flowing upstream of the
ここで、エンジン1の運転中において、燃料希釈度センサ40によりシリンダヘッドカバー1dの内部空間13を流れるブローバイガス中に含まれる燃料成分の希釈度が検出され、その検出結果がECU41に入力される。そして、ECU41は、燃料希釈度センサ40の検出結果に基づいて燃料成分の濃度が所定の設定値(例えば、5vol%)以上であるときに3方向電磁弁34,38を作動制御して、バイパス通路29及びブローバイガス通路23の一部23aのうちのバイパス通路29を導通させると共に、連絡路37を閉鎖する{図2(a)参照}。すると、このバイパス通路29には燃料成分の濃度が比較的高いブローバイガスが流れ、そのブローバイガス中の燃料成分及びオイル成分はフィルタ30により捕集される。その燃料成分及びオイル成分の分離されたブローバイガスはブローバイガス通路23を介して吸気管7aに送られる。
Here, during the operation of the engine 1, the
一方、ECU41は、燃料希釈度センサ40の検出結果に基づいて燃料成分の濃度が所定の設定値(例えば、5vol%)未満であるときに3方向電磁弁34,38を作動制御して、バイパス通路29及びブローバイガス通路23の一部23aのうちのブローバイガス通路23の一部23aを導通させると共に、連絡路37を開放する{図2(b)参照}。さらに、ECU41は、ポンプ39を作動させて連絡路37及びフィルタ30に負圧を作用させる。すると、このブローバイガス通路23には燃料成分の濃度が比較的低いブローバイガスが流れ、そのブローバイガスは吸気管7aに送られる。また、フィルタ30で捕集された燃料成分及びオイル成分は、負圧の作用で吸引離脱され連絡路37を介してクランク室14内に戻されることとなる。
On the other hand, the
(4)実施例の効果
以上より、本実施例の燃料分離装置20では、ブローバイガス通路23に、ブローバイガス中に含まれる燃料成分を捕集するフィルタ30を有するバイパス通路29を設け、ブローバイガス中の燃料成分の濃度に基づいてバイパス通路29を導通・非導通させるようにしたので、ブローバイガス中の燃料成分の濃度が高い場合にバイパス通路29を導通させ、フィルタ30によりバイパス通路29を流れるブローバイガス中の燃料成分を捕集することができる。その結果、潤滑オイルから気化分離された燃料成分を含むブローバイガス中の燃料濃度を低減して空燃比の崩れを抑制することができる。また、ブローバイガス通路23内での無駄な圧力損失を抑制することができる。
(4) Effects of the Embodiment As described above, in the
また、本実施例では、フィルタ30により捕集された燃料成分をフィルタ30から離脱させてエンジン1のクランク室14内に戻すようにしたので、フィルタ30自体を交換するものに比べて、そのメンテナンス性を高めることができる。
Further, in this embodiment, the fuel component collected by the
また、本実施例では、バイパス通路29のフィルタ30の上流側とエンジン1のクランク室14内とを連絡路37で連絡し、この連絡路37を開閉するための電磁弁38を設け、ブローバイガス中の燃料成分の濃度に基づいて電磁弁38を作動制御するECU41を備えたので、ブローバイガス中の燃料成分の濃度が低くバイパス通路29にブローバイガスが流れていない状態、即ちフィルタ30の未使用状態において、フィルタ30で捕集された燃料成分をフィルタ30から容易且つ確実に離脱させてクランク室14内に戻すことができる。
In the present embodiment, the upstream side of the
また、本実施例では、ECU41により作動制御されて連絡路37内に負圧を作用させるポンプ39を設けたので、フィルタ30で捕集された燃料成分を吸引離脱させることができ、燃料成分をより確実にクランク室14内に戻すことができる。
In the present embodiment, the
また、本実施例では、バイパス通路29を導通・非導通させる電磁弁34を設け、ブローバイガス中の燃料成分の濃度に基づいて電磁弁34を作動制御するECU41を備えたので、ブローバイガス中の燃料成分の濃度が高い場合にバイパス通路29をより確実に導通させることができる。
In the present embodiment, the
また、本実施例では、エンジン1のクランク室14内と吸気管7aとを連絡するブローバイガス通路23にフィルタ30を有するバイパス通路29を設けたので、フィルタ30をクランク室14の近傍に設置することができ、フィルタ30で捕集された燃料成分の戻し通路(連絡路37)を比較的短くすることができる。
Further, in the present embodiment, the
さらに、本実施例では、ブローバイガス中の燃料成分及びオイル成分を捕集するシリコンゴム等のゴム状高分子製の中空糸膜32を有するフィルタ30を採用したので、ブローバイガス中の燃料成分を効率よく分離できると共に、オイルの無駄な消失を抑制することができる。
Furthermore, in this embodiment, the
尚、本発明においては、上記実施例に限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施例とすることができる。即ち、上記実施例では、エンジン1のクランク室14内と吸気管7aとを連絡するブローバイガス通路23にフィルタ30を有するバイパス通路29を設けるようにしたが、これに限定されず、例えば、図3に示すように、エンジン1のシリンダヘッドカバー1dの内部空間13と吸気管7aとを連絡するブローバイガス通路43にフィルタ30を有するバイパス通路29を設けるようにしてもよい。この場合、例えば、シリンダヘッドカバー1dの内部空間13に、ブローバイガス中のオイル成分を分離するためのラビリンス構造、オイルセパレータ、フィルタ等を設けるようにすれば、ブローバイガス中の燃料成分を主に捕集する中空糸膜を有するフィルタを採用することができる。
In the present invention, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the present invention depending on the purpose and application. That is, in the above-described embodiment, the
また、上記実施例では、フィルタ30で捕集された燃料成分をフィルタ30から離脱させてクランク室14内に戻すようにしたが、これに限定されず、例えば、所定量の燃料成分を捕集したフィルタ30又はろ材(中空糸膜32)を定期的に交換するようにしてもよい。
In the above embodiment, the fuel component collected by the
また、上記実施例では、ポンプ39の作動により連絡路37内に負圧を作用させて、フィルタ30から燃料成分を吸引離脱させるようにしたが、これに限定されず、例えば、ポンプ39に代えて又は加えて、吸気管7aで生じる負圧を連絡路37内に作用させて、フィルタ30から燃料成分を吸引離脱させるようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the negative pressure is applied to the
また、上記実施例では、シリンダヘッドカバー1dに燃料希釈度センサ40を設けるようにしたが、これに限定されず、例えば、ブローバイガス通路23に燃料希釈度センサ40を設けるようにしてもよい。また、燃料希釈度センサ40に代えて又は加えて、ブローバイガス中の酸素濃度を検出する酸素センサを採用するようにしてもよい。
In the above embodiment, the
さらに、上記実施例では、捕集手段として、ブローバイガス中の燃料成分を捕集するフィルタ30を採用したが、これに限定されず、例えば、ブローバイガス中の燃料成分を吸着して捕集する粒状活性炭等の吸着材を有するキャニスタを採用してもよい。
Furthermore, in the said Example, although the
内燃機関で生じるブローバイガス中に含まれる燃料成分を分離する技術として広く利用される。 It is widely used as a technique for separating fuel components contained in blow-by gas generated in an internal combustion engine.
1;エンジン、1d;シリンダヘッドカバー、7a;吸気管、13;内部空間、14;クランク室、20;燃料分離装置、21;ブローバイガス還流部、23,43;ブローバイガス通路、23;ブローバイガス通路の一部、29;バイパス通路、30;フィルタ、34;3方向電磁弁、37;連絡路、38;3方向電磁弁、41;ECU。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1; Engine, 1d; Cylinder head cover, 7a; Intake pipe, 13; Interior space, 14; Crank chamber, 20; Fuel separator, 21; Blow-by gas recirculation part, 23, 43; 29; bypass passage, 30; filter, 34; three-way solenoid valve, 37; communication path, 38; three-way solenoid valve, 41;
Claims (6)
前記ブローバイガス還流手段を構成するブローバイガス通路に該ブローバイガス通路の一部を迂回して設けられるバイパス通路と、
前記バイパス通路に設けられ且つ該バイパス通路を流れるブローバイガス中に含まれる燃料成分を捕集する捕集手段と、
前記ブローバイガス中に含まれる燃料成分の濃度に基づいて、前記バイパス通路及び前記ブローバイガス通路の一部のうちの一方の通路を導通させる通路切替手段と、を備えることを特徴とする燃料分離装置。 Blow-by gas recirculation means for recirculating blow-by gas generated in the internal combustion engine to the intake system;
A bypass passage provided around the blowby gas passage in the blowby gas passage constituting the blowby gas recirculation means;
A collecting means for collecting a fuel component provided in the blow-by gas provided in the bypass passage and flowing through the bypass passage;
A fuel separation device comprising: a passage switching means for conducting one of the bypass passage and a part of the blowby gas passage based on the concentration of the fuel component contained in the blowby gas. .
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