JP2011033031A - ブローバイガスコークス化を減少させる方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの閉鎖型通気システム中のブローバイガスコークス化を制限する。
【解決手段】閉鎖型ブリーザ組立体（16）中においてエンジン（14）のブローバイガス（Ｆ）から同伴油をコークス化する方法は、エンジンからのブローバイガスをミスト分離器（18）まで運ぶステップ、ミスト分離器からのブローバイガスをブリーザコークス化装置（12）まで運ぶステップ、ブリーザコークス化装置をエンジンの排気マニホルド（32）で熱伝導方式及び熱対流方式の少なくとも一方により加熱するステップ、ブローバイガスからの同伴油の少なくとも一部をコークス化して除去し、コークス化油をブリーザコークス化装置のところに堆積させるステップ及びブリーザコークス化装置からのブローバイガスをターボチャージャコンプレッサ及びエンジンの一方に運ぶステップを有する。
【選択図】図１

Description

本明細書において説明する実施形態は、概略的には、燃焼エンジンの通気に関する。詳細には、本明細書において説明する実施形態は、燃焼エンジンの閉鎖型通気システム中におけるブローバイガスコークス化の減少に関する。

燃焼エンジンの作動中に、ガスが燃焼チャンバから押し出され、ピストンリングとシリンダ壁との間の隙間を通ってクランクケース内に押し込まれる。ガスは、バルブステムシール及びターボチャージャシールからも来る場合がある。この油同伴ガスは、ブローバイガスと呼ばれている。クランクケースから除去されなければ、ブローバイガスは、クランクケース内の圧力を増大させる。

従来、ブローバイガスは、ブリーザ組立体とも呼ばれているクランクケース通気システムによりクランクケースからガス抜きされていた。開放型通気システムでは、ブリーザ組立体は、大気中にガス抜きするが、大気中へのブローバイ通気は、車両の全エミッションの一部であると考えられる。この理由で、周囲へのブローバイのエミッションは、通常は回避されている。

別の従来公知のクランクケース通気システムは、閉鎖型ブリーザ組立体であり、この場合、ブローバイガスを例えば、まず最初にターボチャージャコンプレッサに抜くことによりエンジンに戻していた。エンジン吸気／ターボチャージャコンプレッサ入口へのブローバイガスのガス抜きにより、エンジン／ターボチャージャコンプレッサの吸気ハードウェアが潜在的に汚染される場合がある。高温下において、ブローバイガス中に同伴されている油は、硬化し、エンジン／ターボチャージャコンプレッサにくっつく場合がある。ブローバイガスからの油の硬化及びくっつきプロセスは、コークス化又はコーキングと呼ばれている。

ブローバイガスをガス抜きする別の公知の方法は、ブローバイガスを排気ガス中に押し込んで両方のエミッションを車両の後処理システム、例えばディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）及び／又はディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）のいずれかにより処理するようになっている。ブローバイガスを排気ガス中に注入するためには、ブローバイガスをこれが気相のままでいることができるよう加熱すると共に圧縮しなければならない。さらに、同伴油は、ＤＯＣ上に堆積して触媒の活性部位を覆う場合があり、それにより、例えば受動ＤＰＦ再生レベルを下げると共に能動ＤＰＦ再生に必要な着火温度を増大させることにより後処理システムの有効性が低減する場合がある。変形例として、ブローバイガスエミッションの結果として、ＤＰＦのところでのアッシュ体積率が高くなる場合があり、それにより頻繁なアッシュ除去という手入れが必要になる場合がある。

閉鎖型ブリーザ組立体中においてエンジンのブローバイガスから同伴油をコークス化する方法は、エンジンからのブローバイガスをミスト分離器まで運ぶステップと、ミスト分離器からのブローバイガスをブリーザコークス化装置まで運ぶステップと、ブリーザコークス化装置をエンジンの排気マニホルドで熱伝導方式及び熱対流方式の少なくとも一方により加熱するステップと、ブローバイガスからの同伴油の少なくとも一部をコークス化して除去し、コークス化された油をブリーザコークス化装置に堆積させるステップと、ブリーザコークス化装置からのブローバイガスをターボチャージャコンプレッサ及びエンジンの一方に運ぶステップと、を備えている。

ターボチャージャコンプレッサ及びエンジンと流体連通状態にあるブリーザコークス化装置を備えたブローバイ処理組立体のブロック図である。 エンジン及びターボチャージャコンプレッサと流体連通状態にあるブリーザコークス化装置を備えたターボチャージャコンプレッサ付きエンジンの側面図である。

図１及び図２を参照すると、ブローバイ処理組立体が全体を符号１０で示されており、このブローバイ処理組立体は、エンジン１４と下流側において流体連通状態にあるブリーザコークス化装置１２を有している。エンジン１４は、ブリーザ組立体１６からブローバイガスＦの流れを放出し、このブリーザ組立体は、ブローバイガスの流れ方向において、ブリーザコークス化装置１２から見て上流側に位置している。ブリーザ組立体１６は、エンジン１４のところ、又はその下流側に配置される場合のあるブリーザオイルミスト分離器１８を有している。ミスト分離器１８は、ブローバイガスＦの流れ中に含まれている同伴油炭化水素の何割か（全てではない）を除去する。

ブローバイガスＦの流れの方向で見て、ミスト分離器１８は、ブリーザコークス化装置１２の上流側に配置されている。ブローバイ処理組立体１０では、ブリーザコークス化装置１２は、ブリーザ組立体１６からターボチャージャコンプレッサ２４の入口２２まで延びる管状本体２０を有している。ブリーザコークス化装置１２は、管状本体２０を有しているが、ブリーザコークス化装置１２は、他の形状及び形態を有することも又可能である。例えば、ブリーザコークス化装置１２は、内部表面積を増大させ、従ってコークス化装置の手入れ又は点検整備間隔を延ばす非円形の断面のものであって良い。変形例として、ブリーザコークス化装置１２は、これが熱遮蔽体も又形成するようエンジン１４の排気管及びマニホルドの形状に一致するよう形づくられても良い。ブリーザコークス化装置１２は、任意の耐熱性材料で作られ、かかる耐熱性材料としては、金属、例えばステンレス鋼や炭素鋼が挙げられる。

ブリーザコークス化装置１２のコークス化入口２６は、ブリーザ組立体１６の出口２８と下流側において流体連通状態にある。コークス化入口２６は、出口２８に取り付けられても良い。ブリーザコークス化装置１２のコークス化出口３０は、ターボチャージャコンプレッサ２４の入口２２の上流側に流体連通状態にあり、このコークス化出口は、入口２２に取り付けられても良い。

ブリーザコークス化装置１２は、マウント３４によりエンジン１４の排気マニホルド３２を含むエンジン１４に取り付けられている。ブリーザコークス化装置１２の少なくとも一部分３６は、全体として排気マニホルド３２の外面に平行に差し向けられるのが良い。ブリーザコークス化装置１２の第２の部分３８は、エンジンの排気管４０に密接して、例えばこれから６インチ（１５．２４ｃｍ）未満の範囲内に配置されている。変形例として、ブリーザコークス化装置１２は、排気管４０に接触していても良い。ブリーザコークス化装置１２は、排気管４０から１インチ（２．５４ｃｍ）未満のところに位置することが可能である。また、ブリーザコークス化装置１２の任意の部分が多量の熱を放出するエンジンの部分に隣接して、又はこれらと接触して配置されることが可能である。

ブリーザコークス化装置１２は、これが高温排気ガスを受け入れる排気マニホルド３２に接触して又はこれと密接して、例えばこれから６インチ未満又は１インチ未満のところに位置するようエンジン１４に取り付けられている。排気マニホルド３２は、典型的には７００〜１４００°Ｆ（３７１．１〜７６０．０℃）の高温状態にあり、この排気マニホルドは、熱対流又は熱伝導を介して熱をブリーザコークス化装置１２に伝達する。さらに、排気管４０も又、熱をブリーザコークス化装置１２に伝達することができる。排気マニホルド３２、排気管４０及びエンジン１４の任意他の部分からの熱伝達が行われている状態で、ブリーザコークス化装置１２は、代表的には３００〜３５０°Ｆ（１４８．９〜１７６．７℃）のコークス化温度に達する。

ブローバイガスＦがブリーザコークス化装置１２を通って流れているとき、コークス化装置の温度が高いので、同伴油は、コークス化状態になってブローバイガスから出てコークス化装置１２の内面上に堆積する。ブリーザコークス化装置１２がターボチャージャコンプレッサ２４の上流側に配置されているので、油は、ブローバイガスＦからコークス化されて除去され、その後、ブローバイガスは、ターボチャージャコンプレッサ２４に流れる。この構成では、ターボチャージャコンプレッサ２４のところにおけるコークス化の量は、減少すると共に／或いはゼロになる。

また、ターボチャージャコンプレッサ２４が設けられていない場合、ブリーザコークス化装置１２は、エンジン１４の吸気マニホルド４２の上流側に直接的な流体連通状態にあることが可能である。この構成では、ブローバイガスＦ中の同伴油は、コークス化されて除去され、その後ブローバイガスは、エンジン１４の吸気マニホルド４２に達する。

ブリーザコークス化装置１２が大きなコークス化度を受けると共にコークス化装置１２を通るブローバイガスＦの流れが妨げられると、コークス化装置を交換し又はクリーニングする必要がある場合がある。ブリーザコークス化装置１２をこの装置がエンジン１４の寿命全体を通じて有効であるように寸法決めされることが可能である。

ブローバイ処理組立体１０は、ブローバイガス１８を、吸気ハードウェアがブローバイガスに曝されることによって損傷状態になる場合があるエンジン／ターボチャージャコンプレッサの吸気ハードウェアに直接、逸らす方式の代替手段である。さらに、ブローバイ処理組立体１０は、ブローバイガスを環境中に放出し又はブローバイガス１８を排気ガスと混合し、これを車両の後処理システムに逸らす方式の代替手段である。ブリーザコークス化装置１２では、ブローバイガスＦ中に同伴された油は、コークス化されて除去され、その後、ブローバイガスは、ターボチャージャコンプレッサ２４の入口２２に達し又は変形例としてエンジン１４の吸気マニホルド４２に達する。ブローバイガスＦがターボチャージャコンプレッサ２４又はエンジン１４に達する前に油の大部分又は実質的に全てがブローバイガスＦからコークス化されて除去される場合、ターボチャージャコンプレッサ２４又はエンジン１４のところでのコークス化がほとんどない状態からゼロの状態になる。

１０ ブローバイ処理組立体
１２ ブリーザコークス化装置
１４ エンジン
１６ 閉鎖型ブリーザ組立体
１８ ミスト分離器
２０ 管状本体
２４ ターボチャージャコンプレッサ
３２ 排気マニホルド
Ｆ ブローバイガス

Claims (20)

1. ブローバイガスを放出するエンジンを搭載した車両用のブローバイ処理組立体であって、
   排気ガスを受け入れる前記エンジンの排気マニホルドと、
   前記エンジンと下流側において流体連通状態に配置され、ブローバイガスを受け入れるオイルミスト分離器と、
   ブローバイガスを受け入れるよう前記オイルミスト分離器と下流側において流体連通状態に配置されたブリーザコークス化装置を備え、前記ブリーザコークス化装置の少なくとも一部分は、同伴油が前記ブローバイガスからコークス化されて除去され、前記ブリーザコークス化装置上に堆積するコークス化温度に達するよう前記排気マニホルドから伝達された熱を受け取り、前記ブローバイ処理組立体はさらに、
   ターボチャージャコンプレッサ及び前記エンジンの少なくとも一方の上流側に流体連通状態に配置された前記ブリーザコークス化装置のコークス化出口を備えている、
   ことを特徴とするブローバイ処理組立体。
2. 前記ブリーザコークス化装置は、前記排気マニホルドに接触して前記排気マニホルドから熱伝導により伝達された熱を受け取る、
   請求項１記載のブローバイ処理組立体。
3. 前記ブリーザコークス化装置は、前記排気マニホルドから熱対流により伝達された熱を受け取るよう前記排気マニホルドから約６インチ（１５．２４ｃｍ）の範囲内に設けられている、
   請求項１記載のブローバイ処理組立体。
4. 前記ブリーザコークス化装置の前記コークス化運動は、少なくとも３００°Ｆ（１４８．９℃）である、
   請求項１記載のブローバイ処理組立体。
5. 前記ブリーザコークス化装置は、管状本体を有する、
   請求項１記載のブローバイ処理組立体。
6. 前記ブリーザコークス化装置に取り付けられたコークス化入口及び前記ターボチャージャコンプレッサに取り付けられたコークス化出口を更に有する、
   請求項１記載のブローバイ処理組立体。
7. 前記エンジンと流体連通状態に配置され、排気ガスを受け入れる排気管を更に有し、
   前記ブリーザコークス化装置の第２の部分は、同伴油が前記ブローバイガスからコークス化されて除去され、前記ブリーザコークス化装置上に堆積するコークス化温度に達するよう前記排気マニホルドから伝達された熱を受け取る、
   請求項１記載のブローバイ処理組立体。
8. 前記ブリーザコークス化装置の前記少なくとも一部分は、全体として前記排気マニホルドに平行に差し向けられている、
   請求項１記載のブローバイ処理組立体。
9. 前記ブリーザコークス化装置は、マウントにより前記エンジンに取り付けられている、
   請求項１記載のブローバイ処理組立体。
10. 閉鎖型ブリーザ組立体中においてエンジンのブローバイガスから同伴油をコークス化する方法であって、
    前記エンジンからの前記ブローバイガスをミスト分離器まで運ぶステップと、
    前記ミスト分離器からのブローバイガスをブリーザコークス化装置まで運ぶステップと、
    前記ブリーザコークス化装置を前記エンジンの排気マニホルドで熱伝導方式及び熱対流方式の少なくとも一方により加熱するステップと、
    前記ブローバイガスからの同伴油の少なくとも一部をコークス化して除去し、前記コークス化された油を前記ブリーザコークス化装置のところに堆積させるステップと、
    前記ブリーザコークス化装置からの前記ブローバイガスをターボチャージャコンプレッサ及び前記エンジンの一方まで運ぶステップと、を備えている、
    ことを特徴とする方法。
11. 前記ブリーザコークス化装置を少なくとも３００°Ｆ（１４８．９℃）まで加熱するステップを更に有する、
    請求項１０記載の方法。
12. 前記ブリーザコークス化装置を排気管により熱伝導方式及び熱対流方式の少なくとも一方で加熱するステップを更に有する、
    請求項１０記載の方法。
13. 前記ブローバイガスからの同伴油の少なくとも第２の部分を前記オイルミスト分離器のところで分離するステップを更に有する、
    請求項１０記載の方法。
14. 前記ブリーザコークス化装置を前記オイルミスト分離器及び前記ターボチャージャコンプレッサに取り付けるステップを更に有する、
    請求項１０記載の方法。
15. ブローバイガスを放出するエンジンを搭載した車両用のブローバイ処理組立体であって、
    排気ガスを受け入れる前記エンジンの排気マニホルドと、
    前記エンジンと下流側において流体連通状態に配置され、ブローバイガスを受け入れるオイルミスト分離器と、
    ブローバイガスを受け入れるよう前記オイルミスト分離器に取り付けられると共にこれと下流側で流体連通状態にある管状本体を備えたブリーザコークス化装置を備え、前記管状本体の少なくとも一部分は、同伴油が前記ブローバイガスからコークス化されて除去され、前記ブリーザコークス化装置上に堆積するコークス化温度に達するよう前記排気マニホルドから伝達された熱を受け取り、前記ブローバイ処理組立体は更に、
    ターボチャージャコンプレッサに取り付けられると共にその上流側に流体連通状態にある前記管状本体のコークス化出口を有する、
    ことを特徴とするブローバイ処理組立体。
16. 前記ブリーザコークス化装置は、前記排気マニホルドに接触して前記排気マニホルドから熱伝導により伝達された熱を受け取る、
    請求項１５記載のブローバイ処理組立体。
17. 前記ブリーザコークス化装置は、前記排気マニホルドから熱対流により伝達された熱を受け取るよう前記排気マニホルドから約６インチ（１５．２４ｃｍ）の範囲内に設けられている、
    請求項１５記載のブローバイ処理組立体。
18. 前記ブリーザコークス化装置の前記コークス化運動は、少なくとも３００°Ｆ（１４８．９℃）である、
    請求項１５記載のブローバイ処理組立体。
19. 前記エンジンと流体連通状態に配置され、排気ガスを受け入れる排気管を更に有し、
    前記ブリーザコークス化装置の第２の部分は、同伴油が前記ブローバイガスからコークス化されて除去され、前記ブリーザコークス化装置上に堆積するコークス化温度に達するよう前記排気マニホルドから伝達された熱を受け取る、
    請求項１５記載のブローバイ処理組立体。
20. 前記ブリーザコークス化装置の前記少なくとも一部分は、全体として前記排気マニホルドに平行に差し向けられている、
    請求項１５記載のブローバイ処理組立体。

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