JP2013194629A - Blow-by gas treating device for internal combustion engine with supercharger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、過給機付き内燃機関のブローバイガス処理装置に関する。 The present invention relates to a blow-by gas processing device for an internal combustion engine with a supercharger.
車両用の内燃機関には、燃焼室からクランクケースに漏れ出たブローバイガスを吸気通路に戻して処理するブローバイガス処理装置が備えられている。以下に列挙する特許文献1−4には、そのようなブローバイガス処理装置に関する発明が開示されている。 BACKGROUND ART An internal combustion engine for a vehicle is provided with a blow-by gas processing device that processes blow-by gas leaking from a combustion chamber into a crankcase by returning it to an intake passage. Patent Documents 1-4 listed below disclose inventions related to such blow-by gas processing apparatuses.
特許文献1と特許文献2には、過給機付き内燃機関のブローバイガス処理装置が開示されている。特許文献1に開示された装置では、吸気通路におけるコンプレッサの上流とクランクケースとがブローバイガス通路で連通させられ、ブローバイガス通路にはオイルセパレータが設けられている。また、吸気通路におけるブローバイガス通路の出口の上流にはインレットガイドベーンが設けられている。この装置によれば、インレットガイドベーンを制御してブローバイガス通路の出口に作用する負圧を大きくすることで、ブローバイガス通路に引かれるブローバイガスの量が増加してクランクケース内が換気される。 Patent Literature 1 and Patent Literature 2 disclose blow-by gas processing apparatuses for an internal combustion engine with a supercharger. In the apparatus disclosed in Patent Document 1, the upstream of the compressor in the intake passage and the crankcase are communicated with each other by a blow-by gas passage, and an oil separator is provided in the blow-by gas passage. An inlet guide vane is provided upstream of the outlet of the blow-by gas passage in the intake passage. According to this device, by controlling the inlet guide vane and increasing the negative pressure acting on the outlet of the blow-by gas passage, the amount of blow-by gas drawn into the blow-by gas passage increases and the inside of the crankcase is ventilated. .
特許文献2に開示された装置では、吸気通路におけるスロットル弁の下流とクランクケースとがブローバイガス通路(第1の連絡通路)で連通させられ、吸気通路におけるコンプレッサの上流とシリンダヘッドとが別のブローバイガス通路(第2の連絡通路)で連通させられている。第1の連絡通路にはPCV弁が設けられている。この装置によれば、過給機による過給時には、PCV弁が開弁したとき、高圧の空気が第1の連絡通路を介してクランクケース内に導入され、クランクケース内のブローバイガスは第2の連絡通路を介して吸気通路に戻される。一方、無過給時には、PCV弁が開弁したとき、空気は第2の連絡通路を介してクランクケース内に導入され、クランクケース内のブローバイガスは第1の連絡通路を介して吸気通路に戻される。 In the apparatus disclosed in Patent Document 2, the downstream of the throttle valve in the intake passage and the crankcase are communicated with each other by a blow-by gas passage (first communication passage), and the upstream of the compressor in the intake passage and the cylinder head are different from each other. The blow-by gas passage (second communication passage) communicates. A PCV valve is provided in the first communication passage. According to this device, during supercharging by the supercharger, when the PCV valve is opened, high-pressure air is introduced into the crankcase through the first communication passage, and the blowby gas in the crankcase is the second It is returned to the intake passage through the communication passage. On the other hand, when there is no supercharging, when the PCV valve is opened, air is introduced into the crankcase through the second communication passage, and blow-by gas in the crankcase is introduced into the intake passage through the first communication passage. Returned.
特許文献3及び特許文献4には、過給機を備えない自然吸気型内燃機関のブローバイガス処理装置が開示されている。これらのブローバイガス処理装置では、吸気通路におけるスロットル弁の下流とシリンダヘッドとが第1のPCV通路で連通させられ、吸気通路におけるスロットル弁の上流とシリンダヘッドとが第2のPCV通路で連通させられている。第1のPCV通路にはPCV弁が設けられている。これらの装置の構成は、そのまま過給機付き内燃機関に適用することができる。その場合の構成は特許文献2に開示されている構成と同様になる。 Patent Document 3 and Patent Document 4 disclose a blow-by gas processing apparatus for a naturally aspirated internal combustion engine that does not include a supercharger. In these blow-by gas processing apparatuses, the downstream of the throttle valve in the intake passage and the cylinder head are communicated by the first PCV passage, and the upstream of the throttle valve in the intake passage and the cylinder head are communicated by the second PCV passage. It has been. A PCV valve is provided in the first PCV passage. The configuration of these devices can be applied to an internal combustion engine with a supercharger as it is. The configuration in that case is the same as the configuration disclosed in Patent Document 2.
過給機付き内燃機関のブローバイガス処理装置における問題の1つが、ブローバイガス中のオイルミストが原因で生じるデポジットの堆積である。クランクケース内で発生するオイルミストには、燃料の燃焼により生じたカーボンスーツが含まれている。スーツを含んだオイルミストはブローバイガスによってクランクケース内から持ち出され、ブローバイガスとともに吸気通路へと運ばれる。過給機付き内燃機関では、スーツを含んだオイルミストは空気とともにコンプレッサ内に持ち込まれる。コンプレッサ内は空気の圧縮に伴い高温になっているので、コンプレッサの内壁面、特に、ディフューザ面に付着したオイルは蒸発が進み、また、酸化劣化することによって粘着性が増加する。高粘度化したスーツ濃度の高いオイルは次第にスラッジ化していき、やがてデポジットとなって壁面に堆積する。コンプレッサ内に堆積したデポジットはコンプレッサの効率を低下させ、ひいては、内燃機関の燃費を低下させてしまう。 One of the problems in the blow-by gas processing apparatus of an internal combustion engine with a supercharger is deposit accumulation caused by oil mist in the blow-by gas. The oil mist generated in the crankcase includes a carbon suit generated by fuel combustion. The oil mist including the suit is taken out of the crankcase by blow-by gas and is carried along with the blow-by gas to the intake passage. In an internal combustion engine with a supercharger, oil mist including a suit is brought into a compressor together with air. Since the inside of the compressor becomes hot as the air is compressed, the oil adhering to the inner wall surface of the compressor, particularly the diffuser surface, evaporates, and the stickiness increases due to oxidative degradation. The high-viscosity oil with high suit concentration gradually becomes sludge and eventually deposits and accumulates on the wall. Deposits accumulated in the compressor reduce the efficiency of the compressor, and consequently reduce the fuel consumption of the internal combustion engine.
このような問題は上述の特許文献1、2に開示された各装置にも当てはまる。特許文献1に開示された装置の場合、ブローバイガス通路にはオイルセパレータが設けられているので、ブローバイガス中のオイルミストはオイルセパレータによって分離回収することができる。ただし、内燃機関で用いられている一般的なオイルセパレータは、粒径の大きなオイルミストは捕集できるが、粒径の小さいオイルミストまでも捕集できるような構造にはなっていない。オイルセパレータの構造を小粒径のオイルミストまでも捕集可能な構造とした場合、オイルセパレータの前後における圧力損失が高くなってクランクケース内圧力の上昇を招いてしまうからである。このため、ブローバイガス通路から吸気通路には、粒径の小さいオイルミストを多く含んだブローバイガスが戻されることになる。図4はブローバイガス通路から吸気通路に戻されるブローバイガス中のオイルミストの粒径の分布を表している。小粒径のオイルミストはコンプレッサ内で高温にさらされたときのオイル分の蒸発が速く、コンプレッサ内でデポジットになりやすい。このようなことから、特許文献1に開示された装置では、オイルセパレータで捕集されなかった小粒径のオイルミストによってコンプレッサ内にデポジットが堆積していくおそれがある。 Such a problem also applies to each device disclosed in Patent Documents 1 and 2 described above. In the case of the apparatus disclosed in Patent Document 1, since an oil separator is provided in the blow-by gas passage, oil mist in the blow-by gas can be separated and recovered by the oil separator. However, a general oil separator used in an internal combustion engine can collect oil mist having a large particle size, but does not have a structure capable of collecting even oil mist having a small particle size. This is because if the oil separator has a structure capable of collecting even oil mist having a small particle size, the pressure loss before and after the oil separator increases and the crankcase pressure increases. For this reason, blow-by gas containing a large amount of oil mist having a small particle diameter is returned from the blow-by gas passage to the intake passage. FIG. 4 shows the particle size distribution of the oil mist in the blow-by gas returned from the blow-by gas passage to the intake passage. Oil mist with a small particle size evaporates quickly when exposed to high temperatures in the compressor, and tends to deposit in the compressor. For this reason, in the apparatus disclosed in Patent Document 1, deposits may accumulate in the compressor due to the oil mist having a small particle diameter that has not been collected by the oil separator.
特許文献2に開示された装置の場合は、過給機による過給時、コンプレッサで圧縮された高温の空気が第1の連絡通路を介してクランクケース内に導入され、それがクランクケース内のブローバイガスとともに第2の連絡通路を介して吸気通路に戻される。このため、コンプレッサに流入する空気の温度が上昇し、デポジットが発生しやすい温度環境がコンプレッサ内にできてしまう。このようなことから、特許文献2に開示された装置でもコンプレッサ内にデポジットが堆積していくおそれがある。また、特許文献2に開示された装置では、一度圧縮した空気を再度コンプレッサの入口に戻すため、コンプレッサの効率が低下するという別の問題も生じてしまう。 In the case of the apparatus disclosed in Patent Document 2, high-temperature air compressed by the compressor is introduced into the crankcase through the first communication passage when supercharging is performed by the supercharger, The blow-by gas is returned to the intake passage through the second communication passage. For this reason, the temperature of the air flowing into the compressor rises, and a temperature environment in which deposits are likely to occur is created in the compressor. For this reason, deposits may accumulate in the compressor even in the apparatus disclosed in Patent Document 2. Moreover, in the apparatus disclosed in Patent Document 2, air once compressed is returned again to the inlet of the compressor, which causes another problem that the efficiency of the compressor is lowered.
本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたものであり、ブローバイガスに含まれるオイルが原因となって生じるコンプレッサへのデポジットの堆積を抑制することのできる過給機付き内燃機関のブローバイガス処理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 problems, and is a blow-by of an internal combustion engine with a supercharger capable of suppressing deposit accumulation on a compressor caused by oil contained in blow-by gas. An object is to provide a gas processing apparatus.
本発明は、吸気通路にコンプレッサを備える過給機付き内燃機関に設けられ、内燃機関のシリンダヘッドと吸気通路におけるコンプレッサの上流とをブローバイガス通路で接続するブローバイガス処理装置に応用される発明である。本発明に係るブローバイガス処理装置は、前記のブローバイガス通路に加えて、内燃機関のクランクケース内と吸気通路におけるコンプレッサの上流とを連通させる第2のブローバイガス通路を備える。一般に、シリンダヘッドと吸気通路のコンプレッサの上流とを接続するブローバイガス通路にはオイルセパレータが設けられるが、第2のブローバイガス通路にはオイルセパレータは設けられない。第2のブローバイガス通路の入口は好ましくはオイルパンに接続される。また、本発明に係るブローバイガス処理装置は、第2のブローバイガス通路に設けられた制御弁と、制御弁の開閉を制御する制御装置とをさらに備える。 The present invention is an invention applied to a blow-by gas processing apparatus that is provided in an internal combustion engine with a supercharger having a compressor in an intake passage and connects a cylinder head of the internal combustion engine and an upstream of the compressor in the intake passage by a blow-by gas passage. is there. The blow-by gas processing apparatus according to the present invention includes, in addition to the blow-by gas passage, a second blow-by gas passage that communicates the inside of the crankcase of the internal combustion engine and the upstream of the compressor in the intake passage. Generally, an oil separator is provided in the blow-by gas passage connecting the cylinder head and the upstream side of the compressor in the intake passage, but no oil separator is provided in the second blow-by gas passage. The inlet of the second blow-by gas passage is preferably connected to an oil pan. The blow-by gas processing apparatus according to the present invention further includes a control valve provided in the second blow-by gas passage and a control device that controls opening and closing of the control valve.
このような構成によれば、制御装置によって制御弁が開かれたときには、クランクケース内のブローバイガスが第2のブローバイガス通路を通ってコンプレッサの上流に供給される。ブローバイガスに含まれるオイルミストのうちデポジットの原因となるのは小粒径のオイルミストであるが、クランクケース内に充満しているブローバイガスには大粒径のオイルミストが高い割合で含まれている。大粒径のオイルミストはコンプレッサの壁面に付着したオイルの流動性を増加させ、コンプレッサを通過する高速の空気によって吹き飛ばされ易くする。よって、制御弁を開きクランクケース内のブローバイガスをコンプレッサの上流に供給することによって、コンプレッサへのデポジットの堆積を抑制することができる。 According to such a configuration, when the control valve is opened by the control device, blow-by gas in the crankcase is supplied to the upstream of the compressor through the second blow-by gas passage. Of the oil mist contained in blow-by gas, the cause of deposits is oil mist with a small particle size, but the blow-by gas filled in the crankcase contains a high percentage of oil mist with a large particle size. ing. The oil mist having a large particle size increases the fluidity of oil adhering to the wall surface of the compressor, and is easily blown away by high-speed air passing through the compressor. Therefore, deposits on the compressor can be suppressed by opening the control valve and supplying blow-by gas in the crankcase upstream of the compressor.
ただし、制御弁をどのような場合に開くかは重要な問題である。仮に制御弁を常時開にした場合には、オイルパン内から多量のオイルが常時ブローバイガスによって持ち去られることになるため、内燃機関のオイル消費量が増大してしまう。本発明に求められているのは、オイル消費量の増大といった別の問題を生じさせることなくコンプレッサへのデポジットの堆積を抑制することである。 However, when to open the control valve is an important issue. If the control valve is always open, a large amount of oil is always taken away by blow-by gas from the oil pan, and the oil consumption of the internal combustion engine increases. What is needed in the present invention is to suppress deposit build-up on the compressor without causing other problems such as increased oil consumption.
このため、本発明に係るブローバイガス処理装置は、制御装置によって制御弁の開閉を次のように制御する。 For this reason, the blow-by gas processing apparatus according to the present invention controls the opening and closing of the control valve as follows by the control device.
本発明に係るブローバイガス処理装置の制御装置は、まず、オイル中のスーツ濃度とオイル交換後の走行距離とをそれぞれ取得する。スーツ濃度はセンサにより光学的或いは電気化学的な方法で計測することができる。走行距離は車両に搭載された走行距離計から得ることができる。制御装置は、次に、スーツ濃度を走行距離で除算して得られる値或いはそれに比例する値を計算する。スーツ濃度はオイルの劣化度を示す指標値であることから、走行距離に対してスーツ濃度が高いほどそのオイルは劣化が速いと見ることができる。よって、スーツ濃度を走行距離で除算して得られる値やそれに比例する値はオイルの劣化速度を示す指標値として扱うことができる。制御装置は上記の計算を任意のタイミングで行い、算出したオイル劣化速度の指標値を基準値と比較し、指標値が基準値よりも大きくなった場合に制御弁を開く。ここで用いる基準値の設定は任意であるが、好ましくは、スーツ濃度の限界値と最低限確保したい走行距離とに基づいて設定する。 The control device of the blow-by gas processing apparatus according to the present invention first acquires the suit concentration in the oil and the travel distance after the oil change. The suit concentration can be measured by a sensor using an optical or electrochemical method. The mileage can be obtained from an odometer mounted on the vehicle. Next, the control device calculates a value obtained by dividing the suit density by the travel distance or a value proportional thereto. Since the suit concentration is an index value indicating the degree of deterioration of the oil, it can be seen that the higher the suit concentration with respect to the travel distance, the faster the oil deteriorates. Therefore, a value obtained by dividing the suit concentration by the travel distance or a value proportional thereto can be treated as an index value indicating the oil deterioration rate. The control device performs the above calculation at an arbitrary timing, compares the calculated index value of the oil deterioration rate with the reference value, and opens the control valve when the index value becomes larger than the reference value. Although the setting of the reference value used here is arbitrary, it is preferably set based on the limit value of the suit density and the travel distance to be secured at a minimum.
このように制御弁の開閉を制御することで、オイルの劣化度が限界に達する前にクランクケース内を換気することができ、ブローバイガスによる汚染によってオイルの劣化がさらに進行するのを抑制することができる。しかも、オイル劣化速度の指標値が基準値未満の場合には制御弁は閉じておかれるので、ブローバイガスによる持ち去りによってオイルパン内のオイルが多量に持ち去られてしまうことは防がれる。つまり、本発明に係るブローバイガス処理装置は、クランクケース内の換気によるオイル劣化抑制効果の高い状況に限定して制御弁を開くことで、オイルを多量に消費することなく、コンプレッサへのデポジットの堆積の抑制とオイルパン内のオイルの劣化の抑制とをともに達成している。 By controlling the opening and closing of the control valve in this way, the inside of the crankcase can be ventilated before the degree of oil deterioration reaches the limit, and the further deterioration of oil due to contamination by blow-by gas is suppressed. Can do. In addition, when the index value of the oil deterioration rate is less than the reference value, the control valve is closed, so that a large amount of oil in the oil pan is prevented from being taken away by blow-by gas. That is, the blow-by gas processing apparatus according to the present invention opens the control valve only in a situation where the effect of suppressing oil deterioration due to ventilation in the crankcase is high, so that a large amount of oil is not consumed and the deposit to the compressor is reduced. Both suppression of accumulation and suppression of deterioration of oil in the oil pan are achieved.
制御装置による制御弁の開閉制御では、コンプレッサの出口温度が基準温度以上であることが制御弁を開く条件に含まれていることが好ましい。つまり、コンプレッサの出口温度が基準温度以上であり、且つ、オイル劣化速度の指標値が基準値よりも大きい場合に限定して制御弁が開かれるようになっていてもよい。基準温度としては、デポジットが生成し始める温度付近、具体的には、160℃付近の温度が好ましい。大粒のオイルミストを含むブローバイガスをコンプレッサに供給することで得られるデポジットの堆積抑制効果は、コンプレッサ出口温度の高低に関わらず得られる効果である。しかし、コンプレッサ出口温度がデポジットの発生温度以上になっている場合には、壁面のオイルに流動性を与えることによる予防効果と、発生し始めたデポジットを洗い流す効果の双方を得ることができることから、ブローバイガスに含まれるオイルミストの利用効率はとりわけて高い。よって、コンプレッサの出口温度に関する上記の条件を制御弁を開く条件に加えることで、オイルの消費を最小限に止めつつ、コンプレッサへのデポジットの堆積の抑制に関して高い効果を得ることが可能となる。 In the opening / closing control of the control valve by the control device, it is preferable that the condition that the outlet temperature of the compressor is equal to or higher than the reference temperature is included in the condition for opening the control valve. In other words, the control valve may be opened only when the outlet temperature of the compressor is equal to or higher than the reference temperature and the index value of the oil deterioration rate is larger than the reference value. As the reference temperature, a temperature near a temperature at which deposits start to be generated, specifically, a temperature around 160 ° C. is preferable. The deposit accumulation suppression effect obtained by supplying blow-by gas containing large oil mist to the compressor is an effect obtained regardless of the compressor outlet temperature. However, when the compressor outlet temperature is equal to or higher than the generation temperature of the deposit, it is possible to obtain both a preventive effect by giving fluidity to the oil on the wall surface and an effect of washing away the deposit that has started to be generated. The utilization efficiency of oil mist contained in blow-by gas is particularly high. Therefore, by adding the above-mentioned conditions relating to the outlet temperature of the compressor to the conditions for opening the control valve, it is possible to obtain a high effect in terms of suppressing deposit accumulation on the compressor while minimizing oil consumption.
本発明によれば、オイルパン内のオイルの劣化の進行を抑えつつ、ブローバイガスに含まれるオイルが原因となって生じるコンプレッサへのデポジットの堆積を抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress deposit accumulation on the compressor caused by the oil contained in the blow-by gas while suppressing the progress of the deterioration of the oil in the oil pan.
本発明の実施の形態について図を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明に係るブローバイガス処理装置が適用された過給機付き内燃機関の構成を示す図である。図1に示す内燃機関100はディーゼルエンジンとして構成されている機関本体10を備えている。機関本体10には、吸気マニホールド12を介して吸気通路32が接続されている。また、機関本体10には、排気マニホールド13を介して排気通路34が接続されている。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an internal combustion engine with a supercharger to which a blow-by gas processing apparatus according to the present invention is applied. An
吸気通路32はその入口にエアクリーナ31を備えている。エアクリーナ31を通過した空気が吸気通路32内に取り込まれて機関本体10に供給される。吸気通路32の途中にはターボ過給機20のコンプレッサ21が取り付けられている。吸気通路32におけるコンプレッサ21の下流にはスロットル弁11が設けられている。吸気通路32におけるコンプレッサ21とスロットル弁11との間にはインタークーラ33が設けられている。インタークーラ33の下部には、インタークーラ33内に溜まったオイルをオイルパン14に戻すためのオイル戻し通路35が接続されている。オイル戻し通路35には、オイル戻し通路35を開閉するための開閉弁36が設けられている。
The
排気通路34には、排気ガスを浄化するための触媒装置95が設けられている。そして、排気通路34における機関本体10と触媒装置95との間にターボ過給機20のタービン22が取り付けられている。タービン22とコンプレッサ21は回転軸によって連結されている。
The
内燃機関100は2本のブローバイガス通路41,43を備えている。第1のブローバイガス通路41は機関本体10のシリンダヘッドと吸気通路32におけるコンプレッサ21の上流とを接続する。第1のブローバイガス通路41にはオイルセパレータ42が設けられている。第2のブローバイガス通路43は機関本体10のクランクケース内と吸気通路32におけるコンプレッサ21の上流とを連通させる。より詳しくは、第2のブローバイガス通路43の入口はオイルパン14の上部、具体的には、オイルの液面よりも上の部分に接続されている。第2のブローバイガス通路43には制御弁としてのPCV弁44が設けられている。なお、第1のブローバイガス通路41にはPCV弁は設けられておらず、第2のブローバイガス通路43にはオイルセパレータは設けられてはいない。
The
上記のように構成された内燃機関100はECU90によってその動作を制御される。ECU90はプログラムによって動作するコンピュータであり、本発明に係るブローバイガス処理装置の制御装置が応用されている。ECU90は内燃機関100及び車両が備える各種センサの信号を取り込み処理する。センサは内燃機関100や車両の各所に取り付けられている。例えば、吸気通路32におけるコンプレッサ21の下流には、コンプレッサ出口温度を計測するための温度センサ51が取り付けられている。また、オイルパン14には、オイル中のスーツ濃度を計測するためのオイルセンサ52が取り付けられている。さらに、イグニッション(IG)のオン/オフを検知するセンサなども設けられている。ECU90は、取り込んだ各センサの信号を処理して所定の制御プログラムにしたがって各アクチュエータを操作する。ECU90によって操作されるアクチュエータには、スロットル弁11、開閉弁36、PCV弁44などが含まれている。なお、ECU90に接続されるアクチュエータやセンサは図中に示す以外にも多数存在するが、本明細書においてはその説明は省略する。
The operation of the
内燃機関100はコンプレッサ21の上流にブローバイガスを再循環させる構成になっているため、ブローバイガスに含まれるオイルミストがコンプレッサ21の内部、特に、ディフューザ面に付着し、それが堆積してデポジットになるおそれがある。デポジットの堆積が進めばコンプレッサ21の圧縮効率は低下し、内燃機関100の燃費を悪化させてしまう。このため、本実施の形態においてECU90により実行されるエンジン制御には、コンプレッサ21へのデポジットの堆積を抑制するためのエンジン制御(以下、デポジット堆積抑制制御)が含まれる。以下、本実施の形態に係るデポジット堆積抑制制御の概要から説明する。
Since the
内燃機関100においてコンプレッサ21の内部にデポジットを発生させる原因となるのが、第1のブローバイガス通路41から吸気通路32に戻されるブローバイガスである。第1のブローバイガス通路41にはPCV弁は設けられていないため、第1のブローバイガス通路41から吸気通路32には常時ブローバイガスが戻されている。第1のブローバイガス通路41を流れるブローバイガスはオイルセパレータ42を通過したブローバイガスである。このため大粒のオイルミストは除去されているものの、オイルセパレータ42では捕集できない粒径の小さいオイルミストは多く含まれている。この小粒のオイルミストを多く含むブローバイガスが空気とともにコンプレッサ21に流入することで、コンプレッサ21にデポジットが堆積する原因となる。
In the
本実施の形態に係るデポジット堆積抑制制御の1つの特徴は、第2のブローバイガス通路43から吸気通路32に戻されるブローバイガスを利用してコンプレッサ21の内壁面を洗浄することである。第2のブローバイガス通路43にはオイルセパレータは設けられていないので、大粒径のオイルミストが高い割合で含まれているクランクケース内のブローバイガスをそのまま吸気通路32に供給することができる。大粒径のオイルミストはコンプレッサ21の壁面に付着したオイルの流動性を増加させ、コンプレッサ21を通過する高速の空気によって吹き飛ばされ易くする。よって、第2のブローバイガス通路43から吸気通路32へのブローバイガスの再循環を行うことにより、大粒径のオイルミストによってコンプレッサ21の内壁面を洗浄し、それによりデポジットの堆積を抑制することができる。
One feature of the deposit accumulation suppression control according to the present embodiment is that the inner wall surface of the
ただし、第2のブローバイガス通路43はオイルパン14に接続され、その入口はオイルの液面に非常に近い位置であるため、第2のブローバイガス通路43に取り込まれるブローバイガスには多量のオイルが含まれている。ブローバイガスによってオイルが持ち去られる量が増えれば、当然のことながらオイルパン14のオイル貯留量は減少していく。このため、オイル消費量の増大といった別の問題を生じさせないためには、第2のブローバイガス通路43から吸気通路32へのブローバイガスの再循環を単純に許容することはできない。この点に関し、第2のブローバイガス通路43にはPCV弁44が設けられているので、第2のブローバイガス通路43から吸気通路32へのブローバイガスの供給はPCV弁44の開閉によって任意に制御することができる。本実施の形態に係るデポジット堆積抑制制御では、PCV弁44はその開閉を次のように制御される。
However, since the second blow-by
本実施の形態に係るデポジット堆積抑制制御では、温度センサ51により計測されるコンプレッサ21の出口温度が取得される。コンプレッサ21内でデポジットが発生する主要条件の1つがコンプレッサ21内の温度、詳しくは、ディフューザ部における出口温度である。デポジットはコンプレッサ21の出口温度がおよそ160℃まで上昇した場合に発生し始める。大粒のオイルミストを含むブローバイガスの供給により得られるデポジットの堆積抑制効果は、コンプレッサ21の出口温度の高低に関わらず得られる効果である。しかし、コンプレッサ21の出口温度がデポジットの発生温度以上になっているときには、壁面のオイルに流動性を与えることによる予防効果と、生成し始めたデポジットを洗い流す効果の双方を得ることができる。つまり、ブローバイガスに含まれるオイルミストをより効率的に利用してオイル消費の無駄を減らすことができる。このようなことから、本実施の形態に係るデポジット堆積抑制制御では、コンプレッサ21の出口温度がデポジット発生温度付近に設定された基準温度以上になっていることをPCV弁44の開弁条件の1つとする。
In the deposit accumulation suppression control according to the present embodiment, the outlet temperature of the
本実施の形態に係るデポジット堆積抑制制御では、さらに、オイルセンサ52により計測されるオイル中のスーツ濃度が取得される。スーツ濃度は現時点におけるオイルの劣化度を示す指標値である。このため、スーツ濃度にはオイルの交換が必要となる限界値が存在する。スーツ濃度が上昇する原因はブローバイガスによるオイルの汚染であって、それは車両の走行距離に応じて進行する。図2に示すグラフはスーツ濃度とオイル交換後の走行距離との関係を表している。このグラフに記載しているように、各車両にはスーツ濃度の限界値α0に対応して標準のオイル交換距離Lsが設定されている。ただし、標準オイル交換距離Lsはあくまでも標準的なモードで車両が運転された場合であるので、高負荷なモードで運転された場合にはオイルの劣化の速度が速く、走行距離が標準オイル交換距離に達する前にスーツ濃度が限界値に達してしまうおそれがある。
In the deposit accumulation suppression control according to the present embodiment, the suit concentration in the oil measured by the
オイル交換後の走行可能距離を標準オイル交換距離に近づけるためには、スーツ濃度が限界値に達するのをできる限り遅らせるようにすればよい。そのための手段として、本実施の形態に係るデポジット堆積抑制制御はPCV弁44を利用する。PCV弁44を開くことで第2のブローバイガス通路43を介してのクランクケース内の換気が可能となる。本実施の形態に係る内燃機関100の構成によれば、第1のブローバイガス通路41は常時開いているので、PCV弁44が開いたときには2つのブローバイガス通路41,43による換気が同時に行われるようになる。これによりクランクケース内の換気は促進され、ブローバイガスによる汚染でオイルの劣化がさらに進行することは抑制される。
In order to make the travelable distance after the oil change closer to the standard oil change distance, the suit concentration may be delayed as much as possible. As a means for that, the deposit accumulation suppression control according to the present embodiment uses the
ここで重要となるのがPCV弁44を開くタイミングであるが、本実施の形態に係るデポジット堆積抑制制御では、オイル劣化速度が基準値を超えていることをもう1つのPCV弁44の開弁条件とする。すなわち、コンプレッサ出口温度が基準温度以上であり、且つ、オイル劣化速度が基準値を超えていることがPCV弁44の開弁条件とされている。本明細書では、スーツ濃度をオイル交換後の走行距離で除算して得られる値をオイル劣化速度と定義する。同一走行距離に対してスーツ濃度が高いほど、或いは、同一スーツ濃度に対して走行距離が短いほど、オイルは速く劣化していると判断することができるからである。オイル交換後の走行距離は車両に搭載された走行距離計から取得することができる。本実施の形態に係るデポジット堆積抑制制御では、スーツ濃度とオイル交換後の走行距離がそれぞれ一定の周期で取得され、それらの情報からオイル劣化速度が計算される。そして、オイル劣化速度が所定の基準値よりも大きくなったときにPCV弁44が開かれる。オイル劣化速度の基準値は、スーツ濃度の限界値と最低限確保したい走行距離とに基づいて設定されている。
What is important here is the timing at which the
オイル劣化速度が基準値を超えた時点でPCV弁44を開くことにすれば、オイルの劣化を抑えて走行可能距離を延ばすことができる。図2を用いて説明すると、ある時点においてスーツ濃度がα1、走行距離がL1となり、それらから計算されるオイル劣化速度が基準値を超えたとする。この場合、PCV弁44が閉じたままとされればそのままの速度でオイルの劣化が進み、やがて走行距離がL2の時点でスーツ濃度が限界値α0に達してしまう。しかし、オイル劣化速度が基準値を超えた時点でPCV弁44を開けば、それ以降のオイル劣化速度を遅くすることができ、スーツ濃度が限界値α0に達するまでの走行可能距離L3を標準オイル交換距離Lsに近づけることができる。
If the
また、コンプレッサ21内でデポジットが発生する主要条件の1つがオイル中のスーツ濃度であり、スーツ濃度が高くなるほどオイルの粘度が高まって高温条件下においてデポジットになりやすい。このため、スーツ濃度が限界値に達したときには既にコンプレッサ21内に多くのデポジットが堆積しているおそれがある。この点に関し、上記のようにオイル劣化速度に基づいてPCV弁44の開閉を制御すれば、スーツ濃度が限界値に達するよりも先に第2のブローバイガス通路43からのブローバイガスの供給を開始することができる。これによれば、壁面に付着して高粘度化したオイルはブローバイガスに含まれる大粒のオイルミストによって除去されるので、コンプレッサ21にデポジットが堆積するのを効果的に防ぐことができる。
Further, one of the main conditions for depositing in the
以上説明したデポジット堆積抑制制御を実行するためのルーチンをフローチャートで表すと図3のようになる。ECU90はこのルーチンを一定の周期で実行する。最初のステップS102では、ECU90はデポジット堆積抑制制御で用いる各種条件をメモリから読み込む。その条件には、標準のオイル交換推奨距離Ls、オイルの限界スーツ濃度α0、及び、コンプレッサ21のデポジット発生温度Tcが含まれる。
FIG. 3 is a flowchart showing a routine for executing the deposit accumulation suppression control described above. The
次のステップS104では、ECU90は温度センサ51を用いて計測されるコンプレッサ出口温度T3とデポジット発生温度Tcとを比較し、コンプレッサ出口温度T3がデポジット発生温度Tc以上になっているかどうか判定する。ステップS104の判定結果が否定であれば、ECU90による処理はステップS116に進む。ステップS116では、ECU90は通常通りPCV弁44を閉じたままにする。既にPCV弁44が開いていたのであれば閉状態に戻す。
In the next step S104, the
コンプレッサ出口温度T3がデポジット発生温度Tc以上になっている場合、ECU90による処理はステップS106に進む。ステップS106では、ECU90はステップS102で読み込んだ標準オイル交換推奨距離Lsと限界スーツ濃度α0とを用いて基準のオイル劣化速度βs(=α0/Ls)を算出する。
When the compressor outlet temperature T3 is equal to or higher than the deposit generation temperature Tc, the processing by the
次のステップS108では、ECU90は現時点での運転状態値を取得する。その運転状態値には、オイルセンサ52を用いて計測されるスーツ濃度α1と走行距離計から得られるオイル交換後の走行距離L1とが含まれる。
In the next step S108, the
次のステップS110では、ECU90はステップS108で取得した現時点のスーツ濃度α1とオイル交換後走行距離L1とを用いてオイル劣化速度β1(=α1/L1)を算出する。
In the next step S110, the
そして、次のステップS112では、ECU90はステップS110で算出した現時点のオイル劣化速度β1とステップS106で算出した基準のオイル劣化速度βsとを比較し、現時点のオイル劣化速度β1が基準のオイル劣化速度βsを超えているかどうか判定する。ステップS112の判定結果が否定であれば、ECU90による処理はステップS116に進み、ECU90は通常通りPCV弁44を閉じたままにする。既にPCV弁44が開いていたのであれば閉状態に戻す。
In the next step S112, the
現時点のオイル劣化速度β1が基準のオイル劣化速度βsを超えている場合は、ECU90による処理はステップS114に進む。ステップS114では、ECU90はPCV弁44を開く。これにより、第2のブローバイガス通路43からコンプレッサ21の上流へ大粒のオイルミストを含むブローバイガスが供給される。
If the current oil deterioration rate β1 exceeds the reference oil deterioration rate βs, the processing by the
以上説明した各ステップで構成されるルーチンをECU90が実行することにより、オイルの消費を最小限に止めつつ、ブローバイガスに含まれるオイルを利用したコンプレッサ21の洗浄が行われる。これにより、コンプレッサ21へのデポジットの堆積は抑制され、コンプレッサ21の効率を維持して内燃機関100の燃費の悪化を抑えることができる。
When the
なお、本実施の形態に係る内燃機関100の構成によれば、コンプレッサ21の洗浄に利用されたオイルはインタークーラ33の下部に溜まって行く。インタークーラ33の下部にはオイルパン14に通じるオイル戻し通路35が接続されているので、オイル戻し通路35に設けられた開閉弁36を開くことにより、インタークーラ33内のオイルをオイルパン14に戻すことができる。ECU90はイグニッションがオンのときには開閉弁36を閉じておき、イグニッションがオフになったら開閉弁36を開く。
Note that, according to the configuration of the
以上、本発明の1つの実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、上述の実施の形態に係る内燃機関が備える過給機はターボ過給機であるが、本発明においては過給機は機械式であってもよい。また、本発明においては内燃機関はガソリンエンジンであってもよい。 Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, the supercharger provided in the internal combustion engine according to the above-described embodiment is a turbocharger. However, in the present invention, the supercharger may be a mechanical type. In the present invention, the internal combustion engine may be a gasoline engine.
上述の実施の形態では温度センサを用いてコンプレッサ出口温度を計測している。しかし、コンプレッサの出口温度と出口圧力との間には相関があるから、圧力センサによってコンプレッサの出口圧力を計測し、出口圧力から出口温度を推定してもよい。 In the above-described embodiment, the compressor outlet temperature is measured using a temperature sensor. However, since there is a correlation between the outlet temperature of the compressor and the outlet pressure, the outlet temperature of the compressor may be measured by a pressure sensor, and the outlet temperature may be estimated from the outlet pressure.
10 機関本体
11 スロットル弁
14 オイルパン
20 ターボ過給機
21 コンプレッサ
32 吸気通路
33 インタークーラ
35 オイル戻し通路
36 開閉弁
41 第1のブローバイガス通路
42 オイルセパレータ
43 第2のブローバイガス通路
44 PCV弁
51 温度センサ
52 オイルセンサ
90 ECU
100 内燃機関
DESCRIPTION OF
100 Internal combustion engine
Claims (2)
前記内燃機関のクランクケース内と前記吸気通路における前記コンプレッサの上流とを連通させる第2のブローバイガス通路と、
前記第2のブローバイガス通路に設けられた制御弁と、
前記制御弁の開閉を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
オイル中のスーツ濃度とオイル交換後の走行距離とをそれぞれ取得し、スーツ濃度を走行距離で除算して得られる値或いはそれに比例する値が基準値よりも大きくなった場合に前記制御弁を開くようにプログラムされていることを特徴とする過給機付き内燃機関のブローバイガス処理装置。 In a blow-by gas processing apparatus that is provided in an internal combustion engine with a supercharger that includes a compressor in an intake passage and connects a cylinder head of the internal combustion engine and an upstream of the compressor in the intake passage by a blow-by gas passage,
A second blow-by gas passage communicating the crankcase of the internal combustion engine with the upstream of the compressor in the intake passage;
A control valve provided in the second blow-by gas passage;
A control device for controlling opening and closing of the control valve,
The controller is
Acquire the suit concentration in oil and the travel distance after oil change, and open the control valve when the value obtained by dividing the suit concentration by the travel distance or a value proportional to it is greater than the reference value A blow-by gas processing apparatus for an internal combustion engine with a supercharger, which is programmed as follows.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012063443A JP2013194629A (en) | 2012-03-21 | 2012-03-21 | Blow-by gas treating device for internal combustion engine with supercharger |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2017048776A (en) * | 2015-09-04 | 2017-03-09 | 株式会社デンソー | Abnormality diagnosis device of internal combustion engine with supercharger |
-
2012
- 2012-03-21 JP JP2012063443A patent/JP2013194629A/en active Pending
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JP2017048776A (en) * | 2015-09-04 | 2017-03-09 | 株式会社デンソー | Abnormality diagnosis device of internal combustion engine with supercharger |
WO2017038517A1 (en) * | 2015-09-04 | 2017-03-09 | 株式会社デンソー | Error diagnosis device for internal combustion engine having supercharger |
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