JP2014013020A - Internal combustion engine - Google Patents

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Hajime Takagawa
元 高川
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an internal combustion engine capable of sufficiently suppressing the deposition of oil mist on a passage surface of a diffuser passage.SOLUTION: PCV gas includes: oil mist such that oil in a crank case is changed into mist, and soot derived from carbon based fuel. Most of the oil mist exists in the PCV gas in the state of incorporating the soot therein. A modulation current is carried into a coil 32 so that the oil mist can be charged with electric charges having the same polarity as a passage surface of a diffuser passage 30. As a result, electrostatic repulsion is caused between the oil mist when distributed in the diffuser passage 30, and the passage surface thereof, to suppress the contact of the oil mist with the passage surface.

Description

本発明は、内燃機関に関する。より詳細には、PCV(Positive Crankcase Ventilation)ガス還流機構を備える内燃機関に関する。   The present invention relates to an internal combustion engine. More specifically, the present invention relates to an internal combustion engine having a PCV (Positive Crankcase Ventilation) gas recirculation mechanism.

従来、コンプレッサよりも上流側から、PCVガスを導入する内燃機関においては、PCVガス中のオイルミストが該コンプレッサのデフューザ通路の通路表面に付着して固化した結果、コンプレッサ効率が低下するという問題がある。この問題を解決するものとして、例えば特許文献1には、デフューザ通路の通路表面に撥油性のフッ素樹脂をコーティングしたコンプレッサが開示されている。このコンプレッサによれば、上記フッ素樹脂の撥油機能により、オイルミストの上記通路表面への付着を抑制することができる。   Conventionally, in an internal combustion engine that introduces PCV gas from the upstream side of the compressor, the oil mist in the PCV gas adheres to the surface of the diffuser passage of the compressor and solidifies, resulting in a problem that the compressor efficiency decreases. is there. As a solution to this problem, for example, Patent Document 1 discloses a compressor in which a passage surface of a diffuser passage is coated with an oil-repellent fluororesin. According to this compressor, the oil repellent function of the fluororesin can suppress the adhesion of oil mist to the passage surface.

特開2004−044452号公報JP 2004-044452 A 特開2010−196537号公報JP 2010-196537 A 特開2000−282891号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2000-282891 特開2009−002305号公報JP 2009-002305 A

しかしながら、上記特許文献1のコンプレッサにおいては、そのデフューザ通路の通路表面にオイルミストが依然として接触可能である。オイルミストが接触可能である以上は、当該通路表面に付着する可能性が残る。従って、より一層の付着抑制を図るためには、更なる改良が必要であると言える。   However, in the compressor of Patent Document 1, the oil mist can still contact the surface of the diffuser passage. As long as the oil mist can be contacted, the possibility of adhering to the surface of the passage remains. Therefore, it can be said that further improvement is necessary in order to further suppress adhesion.

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものである。即ち、デフューザ通路の通路表面へのオイルミストの付着を十分に抑制可能な内燃機関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. That is, an object of the present invention is to provide an internal combustion engine that can sufficiently suppress oil mist from adhering to the surface of the diffuser passage.

第1の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関であって、
内燃機関の吸気管にオイルミストを含むブローバイガスを導入するガス導入手段と、
前記吸気管のガス導入手段接続部よりも下流側に設けられ、その通路表面に電荷を帯電させたデフューザ通路を備えるコンプレッサと、
前記デフューザ通路流入前のオイルミストに、前記通路表面の帯電極性と同極性の電荷を帯電させるオイル帯電手段と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first invention is an internal combustion engine,
Gas introduction means for introducing blow-by gas containing oil mist into the intake pipe of the internal combustion engine;
A compressor provided with a diffuser passage provided on the downstream side of the gas introduction means connecting portion of the intake pipe and charged on the passage surface;
Oil charging means for charging the oil mist before flowing into the diffuser passage with a charge having the same polarity as the charge polarity of the passage surface;
It is characterized by providing.

また、第2の発明は、第1の発明において、
前記オイル帯電手段は、前記吸気管のPCV管接続部よりも下流側かつコンプレッサ設置部の上流側に巻きつけたコイルを備えることを特徴とする。
The second invention is the first invention, wherein
The oil charging means includes a coil wound around a downstream side of the PCV pipe connection portion of the intake pipe and an upstream side of the compressor installation portion.

また、第3の発明は、第1または第2の発明において、
前記コンプレッサは、前記通路表面に電荷を帯電させるための電極を備えることを特徴とする。
The third invention is the first or second invention, wherein
The compressor includes an electrode for charging the surface of the passage.

本発明によれば、コンプレッサのデフューザ通路の通路表面に電荷を帯電させると共に、該通路表面の帯電極性と同極性の電荷を該デフューザ通路流入前のオイルミストに帯電させることができる。そのため、上記通路表面とオイルミストとを静電反発させることができる。従って、上記通路表面へのオイルミストの接触、付着を十分に抑制できる。   According to the present invention, electric charges can be charged on the surface of the diffuser passage of the compressor, and electric charges having the same polarity as the charged polarity of the passage surface can be charged on the oil mist before flowing into the diffuser passage. Therefore, the passage surface and the oil mist can be electrostatically repelled. Therefore, the contact and adhesion of the oil mist to the passage surface can be sufficiently suppressed.

実施形態のシステム構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the system configuration | structure of embodiment. 図1のコンプレッサ12b近傍の断面拡大図である。It is a cross-sectional enlarged view of the compressor 12b vicinity of FIG. コンプレッサ12b内部におけるガス流れを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the gas flow inside the compressor 12b.

以下、図1乃至図3を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本実施形態のシステム構成を模式的に示す図である。図1に示すように、本実施形態のシステムは、エンジン10を備えている。エンジン10の各気筒には、ピストン、吸気弁、排気弁、燃料インジェクタ等が設けられている。なお、エンジン10の気筒数および気筒配置は特に限定されない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
FIG. 1 is a diagram schematically showing a system configuration of the present embodiment. As shown in FIG. 1, the system of this embodiment includes an engine 10. Each cylinder of the engine 10 is provided with a piston, an intake valve, an exhaust valve, a fuel injector, and the like. Note that the number of cylinders and the cylinder arrangement of the engine 10 are not particularly limited.

また、本実施形態のシステムは、過給機12を備えている。過給機12は、排気管14に設けられたタービン12aと、吸気管16に設けられたコンプレッサ12bとを備えている。タービン12aとコンプレッサ12bとは相互に連結されている。過給機12の作動時には、タービン12aが排気圧を受けて回転し、これによりコンプレッサ12bが駆動され、コンプレッサ12b内部に流入したガスが圧縮される。吸気管16には、圧縮ガスを冷却するインタークーラ18が設けられている。   Further, the system of the present embodiment includes a supercharger 12. The supercharger 12 includes a turbine 12 a provided in the exhaust pipe 14 and a compressor 12 b provided in the intake pipe 16. The turbine 12a and the compressor 12b are connected to each other. When the supercharger 12 is operated, the turbine 12a rotates by receiving the exhaust pressure, thereby driving the compressor 12b and compressing the gas flowing into the compressor 12b. The intake pipe 16 is provided with an intercooler 18 for cooling the compressed gas.

また、本実施形態のシステムは、PCVガスを還流するPCV還流機構を備えている。PCVガスとは、エンジン10のピストンとシリンダ壁面との隙間からクランクケース(不図示)内に流入するガス(ブローバイガスともいう)である。このPCVガス還流機構は、PCV管20を備えている。PCV管20は、コンプレッサ12bよりも上流側の吸気管16と、エンジン10のシリンダヘッドカバー(不図示)とを接続するものである。PCVガスは、PCV管20、吸気管16をこの順に流れることで、エンジン10に再導入される。   In addition, the system of the present embodiment includes a PCV reflux mechanism that refluxes PCV gas. The PCV gas is a gas (also referred to as blow-by gas) that flows into a crankcase (not shown) from the gap between the piston of the engine 10 and the cylinder wall surface. The PCV gas recirculation mechanism includes a PCV pipe 20. The PCV pipe 20 connects the intake pipe 16 upstream of the compressor 12b and a cylinder head cover (not shown) of the engine 10. The PCV gas is reintroduced into the engine 10 by flowing through the PCV pipe 20 and the intake pipe 16 in this order.

次に、図2乃至図3を参照しながら本実施形態の特徴について説明する。図2は、図1のコンプレッサ12b近傍の断面拡大図である。図2に示すように、コンプレッサ12bは、コンプレッサハウジング22とコンプレッサプレート24とを備えている。コンプレッサハウジング22には、吸気管16に連通する吸気通路26と、インペラ(不図示)の外周に配置される渦巻き状のスクロール通路28と、吸気通路26とスクロール通路28とを連通するデフューザ通路30とが設けられている。   Next, features of the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the compressor 12b of FIG. As shown in FIG. 2, the compressor 12 b includes a compressor housing 22 and a compressor plate 24. In the compressor housing 22, an intake passage 26 that communicates with the intake pipe 16, a spiral scroll passage 28 disposed on the outer periphery of an impeller (not shown), and a diffuser passage 30 that communicates the intake passage 26 and the scroll passage 28. And are provided.

また、図2に示すように、コンプレッサハウジング22の上流側の吸気管16には、コイル32が設けられている。コイル32は、吸気管16の外周に巻きつけられると共に、変調した微弱電流を発生可能な変換器(不図示)に接続されている。変換器を作動してコイル32に変調電流を流すと磁界を発生させることができるので、コイル32を設けた吸気管16の内部を通過するガス(吸気ガスやPCVガス)に電荷を付与することができる。また、デフューザ通路30の通路表面には電極34が埋め込まれている。電極34は帯電器(不図示)の一部を構成するものであり、当該帯電器を作動させると上記通路表面に、帯電させた上記ガスと同極性の電荷を帯電させることができる。   As shown in FIG. 2, a coil 32 is provided in the intake pipe 16 on the upstream side of the compressor housing 22. The coil 32 is wound around the outer periphery of the intake pipe 16 and is connected to a converter (not shown) that can generate a modulated weak current. Since a magnetic field can be generated by operating the converter and supplying a modulation current to the coil 32, a charge is given to the gas (intake gas or PCV gas) passing through the inside of the intake pipe 16 provided with the coil 32. Can do. An electrode 34 is embedded in the surface of the diffuser passage 30. The electrode 34 constitutes a part of a charger (not shown). When the charger is operated, a charge having the same polarity as the charged gas can be charged on the surface of the passage.

図3は、コンプレッサ12b内部におけるガス流れを説明するための図である。尚、図中に示す矢印は、吸気ガスやPCVガスの流れを示している。上述したように、コイル32に変調電流を流すことで、吸気ガスやPCVガスに上記通路表面と同極性の電荷(図中においてはプラス電荷)に帯電させることができる。そのため、これらの帯電ガスは、当該通路表面からの静電斥力を受け続けながらデフューザ通路30を流れることになる。従って、吸気通路26を流れた上記帯電ガスは、デフューザ通路30の表面通路と静電反発しながらスクロール通路28側に到達する。   FIG. 3 is a view for explaining the gas flow inside the compressor 12b. In addition, the arrow shown in the figure has shown the flow of intake gas or PCV gas. As described above, by supplying a modulation current to the coil 32, the intake gas or the PCV gas can be charged with the same polarity as the surface of the passage (plus charge in the figure). Therefore, these charged gases flow through the diffuser passage 30 while continuing to receive electrostatic repulsion from the surface of the passage. Accordingly, the charged gas that has flowed through the intake passage 26 reaches the scroll passage 28 side while electrostatically repelling the surface passage of the diffuser passage 30.

ここで、PCVガス中には、クランクケース内のオイルがミスト化したオイルミストや、炭素系燃料由来のスートが含まれている。また、このオイルミストの多くは、上記スートをその内部に取り込んだ状態でPCVガス中に存在する。そのため、PCVガスを吸気管16に導入すれば、スート含有オイルミストがコンプレッサ12b内での圧縮に伴い高温化し、その内部のオイル成分を蒸発により失い小粒径化する。この現象は、コンプレッサ出口温度が160℃以上の場合に特に顕著であり、小粒径化したスート含有オイルミストが上記通路表面に付着した場合には高確率でデポジットに変わってしまう。   Here, the PCV gas contains oil mist in which the oil in the crankcase is mist and soot derived from carbon-based fuel. Further, most of the oil mist is present in the PCV gas in a state where the soot is taken into the inside thereof. For this reason, if PCV gas is introduced into the intake pipe 16, the soot-containing oil mist increases in temperature as it is compressed in the compressor 12b, and the oil component in the soot is lost by evaporation to reduce the particle size. This phenomenon is particularly prominent when the compressor outlet temperature is 160 ° C. or higher, and when soot-containing oil mist having a reduced particle size adheres to the passage surface, it changes to deposit with a high probability.

この点、本実施形態によれば、PCVガス同様にスート含有オイルミストも帯電させることができるので、デフューザ通路30に流通時に上記通路表面と静電反発させることができる。そのため、スート含有オイルミストの上記通路表面への接触を抑制できる。よって、スート含有オイルミストの接触に起因した上記通路表面でのデポジット発生を良好に抑制でき、該デポジットの堆積に起因したコンプレッサ効率の低下を防止できる。   In this regard, according to the present embodiment, the soot-containing oil mist can be charged in the same manner as the PCV gas, so that it can be electrostatically repelled from the surface of the passage when it flows through the diffuser passage 30. Therefore, contact of the soot-containing oil mist with the passage surface can be suppressed. Therefore, it is possible to satisfactorily suppress the occurrence of deposits on the passage surface due to the contact of the soot-containing oil mist, and to prevent a decrease in compressor efficiency due to the deposits.

尚、上記実施形態においては、コイル32に変調電流を流すことで吸気ガスやPCVガスに電荷を付与したが、この電荷付与に関しては、次のような変形が可能である。第1に、コイル32の設置箇所はコンプレッサ12bの直上流の吸気管16でなくてもよく、例えば、吸気管16とPCV管20との接続箇所でもよく、更にはPCV管20でもよい。つまり、デフューザ通路30流入前のスート含有オイルに電荷を帯電できる限りにおいて、コイル32の設置箇所はその変形が可能である。第2に、吸気ガスやPCVガスへの電荷付与は、コイル32以外の帯電手段、例えば接触帯電や摩擦帯電を利用した電荷付加が可能な他の公知の帯電装置を用いて行ってもよい。   In the above-described embodiment, a charge is applied to the intake gas or PCV gas by flowing a modulation current through the coil 32. However, the following modifications are possible with respect to the charge application. First, the installation location of the coil 32 may not be the intake pipe 16 immediately upstream of the compressor 12b. For example, it may be a connection location between the intake pipe 16 and the PCV pipe 20, or may be the PCV pipe 20. That is, as long as the soot-containing oil before flowing into the diffuser passage 30 can be charged, the installation location of the coil 32 can be modified. Second, the charge imparting to the intake gas and the PCV gas may be performed using a charging means other than the coil 32, for example, another known charging device capable of adding a charge using contact charging or frictional charging.

10 エンジン
12 過給機
12a タービン
12b コンプレッサ
16 吸気管
20 PCV管
22 コンプレッサハウジング
24 コンプレッサプレート
26 吸気通路
28 スクロール通路
30 デフューザ通路
32 コイル
34 電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Engine 12 Supercharger 12a Turbine 12b Compressor 16 Intake pipe 20 PCV pipe 22 Compressor housing 24 Compressor plate 26 Intake passage 28 Scroll passage 30 Diffuser passage 32 Coil 34 Electrode

Claims (3)

内燃機関の吸気管にオイルミストを含むブローバイガスを導入するガス導入手段と、
前記吸気管のガス導入手段接続部よりも下流側に設けられ、その通路表面に電荷を帯電させたデフューザ通路を備えるコンプレッサと、
前記デフューザ通路流入前のオイルミストに、前記通路表面の帯電極性と同極性の電荷を帯電させるオイル帯電手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関。
Gas introduction means for introducing blow-by gas containing oil mist into the intake pipe of the internal combustion engine;
A compressor provided with a diffuser passage provided on the downstream side of the gas introduction means connecting portion of the intake pipe and charged on the passage surface;
Oil charging means for charging the oil mist before flowing into the diffuser passage with a charge having the same polarity as the charge polarity of the passage surface;
An internal combustion engine comprising:
前記オイル帯電手段は、前記吸気管のPCV管接続部よりも下流側かつコンプレッサ設置部の上流側に巻きつけたコイルを備えることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関。   2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the oil charging unit includes a coil wound around a downstream side of a PCV pipe connection portion of the intake pipe and an upstream side of a compressor installation portion. 前記コンプレッサは、前記通路表面に電荷を帯電させるための電極を備えることを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関。   The internal combustion engine according to claim 1, wherein the compressor includes an electrode for charging an electric charge on the passage surface.
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AT515459A1 (en) * 2014-02-06 2015-09-15 Ift Gmbh Blow-by filter unit
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