JP2014185540A

JP2014185540A - Ｐｃｖシステム

Info

Publication number: JP2014185540A
Application number: JP2013059862A
Authority: JP
Inventors: Kazunari Furukawa; 和成古川; Yukihiro Kumagai; 幸博熊谷; Masaharu Nishi; 正治西; Ryota Anan; 良太阿南; Takao Ishibashi; 孝夫石橋
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2013-03-22
Filing date: 2013-03-22
Publication date: 2014-10-02
Anticipated expiration: 2033-03-22
Also published as: JP6079349B2

Abstract

【課題】ブローバイガスの凍結を抑制可能なＰＣＶシステムを提供する。
【解決手段】セパレータ６の上流側のブローバイガス配管５である上流側ブローバイガス配管５ａと、セパレータ６の下流側のブローバイガス配管５である下流側ブローバイガス配管５ｂとを、エンジン冷却水を通す冷却水配管１１に沿うように配置し、上流側ブローバイガス配管５ａと、下流側ブローバイガス配管５ｂと、冷却水配管１１と、を固定する熱伝導性の材料からなる受熱板１３を有する熱交換部１２を備えたものである。
【選択図】図２

Description

本発明は、エンジンで発生したブローバイガスをエンジンの吸気側に還流するＰＣＶ（Positive Crankcase Ventilation）システムに関するものである。

従来より、エンジンで発生したブローバイガスをエンジンの吸気側に還流するＰＣＶ（Positive Crankcase Ventilation）システムが知られている。

ＰＣＶシステムは、エンジンに設けられたブローバイガス出口に一端が接続され、他端がエンジンの吸気管に接続されるブローバイガス配管を有しており、このブローバイガス配管を介して、ブローバイガスをエンジン側に還流するように構成されている。ブローバイガス配管の途中には、オイル分離用のセパレータが設けられており、ブローバイガスからオイルを分離してエンジンに戻すように構成されている。

ところで、寒冷地環境下においては、ブローバイガス配管が外気により冷却され、ブローバイガスに含まれる水蒸気が凍結してブローバイガス配管内が閉塞してしまうおそれがある。ブローバイガス配管内が閉塞すると、クランクケースの内圧が上昇し、オイル漏れ等の不具合が発生するおそれがある。

ブローバイガスの凍結を抑制した従来のＰＣＶシステムとして、図３（ａ），（ｂ）に示すものがある。

図３（ａ），（ｂ）に示すＰＣＶシステム３１では、エンジンとセパレータ間のブローバイガス配管３２にエンジン冷却水を通す冷却水配管３３を沿わせるように配管し、これら配管３２，３３を湾曲した板状の受熱板３４により固定した構造となっている。

ＰＣＶシステム３１では、エンジン冷却水の熱は、冷却水配管３３とブローバイガス配管３２を介して、あるいは、冷却水配管３３と受熱板３４とブローバイガス配管３２を介してブローバイガスに伝わり、これによりブローバイガスを昇温させてブローバイガスの凍結を抑制している。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、特許文献１，２がある。

特開２００８−２１５１９１号公報特開平８−２４６８３７号公報

しかしながら、図３のＰＣＶシステム３１では、ブローバイガスの昇温効果が十分ではなく、外気温が低下すると、外気によりブローバイガスが冷却されてブローバイガスが凍結してしまう場合があった。

本発明は上記事情に鑑み為されたものであり、ブローバイガスの凍結を抑制可能なＰＣＶシステムを提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、エンジンに設けられたブローバイガス出口に一端が接続されると共に、他端が前記エンジンの吸気管に接続され、前記エンジンで発生したブローバイガスを前記吸気管に導くブローバイガス配管と、前記ブローバイガス配管の途中に設けられ、ブローバイガスのオイル分離を行うセパレータと、を備えたＰＣＶシステムにおいて、前記セパレータの上流側の前記ブローバイガス配管である上流側ブローバイガス配管と、前記セパレータの下流側の前記ブローバイガス配管である下流側ブローバイガス配管とを、エンジン冷却水を通す冷却水配管に沿うように配置し、前記上流側ブローバイガス配管と、前記下流側ブローバイガス配管と、前記冷却水配管と、を固定する熱伝導性の材料からなる受熱板を有する熱交換部を備えたＰＣＶシステムである。

前記受熱板は、前記上流側ブローバイガス配管と、前記下流側ブローバイガス配管と、前記冷却水配管に沿う形状に形成されてもよい。

前記熱交換部は、前記受熱板の周囲を覆うように設けられる断熱材を備えてもよい。

前記断熱材は、前記受熱板の周囲を覆うように設けられる樹脂断熱材と、該樹脂断熱材の周囲を覆うように設けられる金属断熱材と、からなってもよい。

排気ガスの一部を吸気側に還流するＥＧＲシステムを備えた車両に搭載され、前記ＥＧＲシステムは、エンジン冷却水により還流する排気ガスを冷却するＥＧＲクーラを有し、前記ＥＧＲクーラの下流側の前記冷却水配管に、前記熱交換部を設けるようにしてもよい。

本発明によれば、ブローバイガスの凍結を抑制可能なＰＣＶシステムを提供できる。

本発明の一実施の形態に係るＰＣＶシステムの概略構成図である。（ａ）は、図１のＰＣＶシステムの要部拡大平面図であり、（ｂ）はその２Ｂ−２Ｂ線断面図である。（ａ）は、従来のＰＣＶシステムの要部拡大平面図であり、（ｂ）はその３Ｂ−３Ｂ線断面図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

図１は、本実施の形態に係るＰＣＶシステムの概略構成図である。また、図２（ａ）は、図１のＰＣＶシステムの要部拡大平面図であり、図２（ｂ）はその２Ｂ−２Ｂ線断面図である。

図１および図２に示すように、ＰＣＶシステム１は、エンジン２に設けられたブローバイガス出口３に一端が接続されると共に、他端がエンジン２の吸気管４に接続され、エンジン２で発生したブローバイガスを吸気管４に導くブローバイガス配管５と、ブローバイガス配管５の途中に設けられ、ブローバイガスのオイル分離を行うセパレータ６と、を備えている。

エンジン２は、シリンダブロック２ａの上部にシリンダヘッド２ｂを搭載し、そのシリンダヘッド２ｂの上部にシリンダヘッドカバー２ｃを設けて構成される。シリンダブロック２ａ内には、クランクシャフト等を収容するクランクケースや潤滑用のオイルを収容するオイルパンが備えられている。また、シリンダヘッドカバー２ｃには、ブローバイガスのオイル分離を行うセパレータ２ｄが内蔵されており、そのセパレータ２ｄの出口がブローバイガス出口３となっている。

シリンダヘッド２ｂには、図示していないが、吸気管４が接続される吸気マニホールドや排気マニホールドが接続されている。本実施の形態では、図示していないが、吸気マニホールドと排気マニホールドを接続し排気ガスの一部を吸気側に還流するＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）配管と、ＥＧＲ配管に設けられたＥＧＲバルブと、ＥＧＲ配管に設けられ、エンジン冷却水により還流する排気ガスを冷却するＥＧＲクーラ７と、を有するＥＧＲシステムを備えた車両に適用する場合について説明する。

セパレータ６におけるブローバイガスの出口には、逆止弁であるＰＣＶバルブ８が設けられる。セパレータ６でブローバイガスから分離したオイルの出口には、逆止弁（ワンウェイバルブ）９を介してオイル戻り配管１０の一端が接続されている。オイル戻り配管１０の他端はシリンダブロック２ａに接続されており、セパレータ６で分離されたオイルは、オイル戻り配管１０を通ってシリンダブロック２ａ内のオイルパンに戻るようになっている。

さて、本実施の形態に係るＰＣＶシステム１では、セパレータ６の上流側のブローバイガス配管５である上流側ブローバイガス配管５ａと、セパレータ６の下流側のブローバイガス配管５である下流側ブローバイガス配管５ｂとを、エンジン冷却水を通す冷却水配管１１に沿うように配置し、上流側ブローバイガス配管５ａと、下流側ブローバイガス配管５ｂと、冷却水配管１１と、を固定する熱伝導性の材料からなる受熱板１３を有する熱交換部１２を備えている。

つまり、ＰＣＶシステム１では、熱源としてエンジン冷却水を用い、熱交換部１２にてエンジン冷却水とブローバイガス間で熱交換させることによりブローバイガスを昇温させ、ブローバイガスの凍結を抑制している。

エンジン冷却水からの熱は、冷却水配管１１からブローバイガス配管５ａ，５ｂに直接伝熱するルートと、冷却水配管１１から受熱板１３を介してブローバイガス配管５ａ，５ｂに伝熱するルートを通って、ブローバイガスに伝熱することになる。

図２（ｂ）に示すように、受熱板１３は、上流側ブローバイガス配管５ａと、下流側ブローバイガス配管５ｂと、冷却水配管１１に沿う形状に形成される。受熱板１３を各配管５ａ，５ｂ，１１に沿う形状とすることで、受熱板１３の各配管５ａ，５ｂ，１１への接触面積を増加させて、冷却水配管１１からブローバイガス配管５ａ，５ｂへの伝熱の効率を向上させ、ブローバイガスを効率よく昇温させることが可能になる。

また、受熱板１３は、各配管５ａ，５ｂ，１１を直接接触させた状態で保持するように構成されている。図１では、冷却水配管１１を左右から挟み込むようにブローバイガス配管５ａ，５ｂを配置した場合を示しているが、各配管５ａ，５ｂ，１１の位置関係はこれに限定されず、断面視で各配管５ａ，５ｂ，１１の中心位置を結んだ形状が三角形状となるように配置してもよい。

本実施の形態では、受熱板１３を２分割構成とし、各配管５ａ，５ｂ，１１を上下から挟み込んで固定するように受熱板１３を構成したが、受熱板１３の構造はこれに限定されるものではない。また、受熱板１３をろう付け等により各配管５ａ，５ｂ，１１に固定するように構成してもよい。

受熱板１３の材質としては、熱伝導率の高いものを用いることが望ましい。本実施の形態では、受熱板１３として、熱間圧延鋼板などのスチール材からなるものを用いた。

また、熱交換部１２は、受熱板１３の周囲を覆うように設けられる断熱材１４を備えている。断熱材１４を備えることで、熱交換部１２において外部に熱が逃げないようにし、外気温が低い場合であっても十分にブローバイガスを昇温させ凍結を抑制することが可能になる。

本実施の形態では、断熱材１４を、受熱板１３の周囲を覆うように設けられる樹脂断熱材１４ａと、樹脂断熱材１４ａの周囲を覆うように設けられる金属断熱材１４ｂと、からなる２層構造としている。

樹脂断熱材１４ａの材質は、断熱効果が高いものであればよく、特に限定するものではないが、本実施の形態では、成形性が良好でかつ軽量なウレタンを用いた。金属断熱材１４ｂの材質は、輻射熱の放射を抑制する遮熱効果が高いものであればよく、特に限定するものではないが、本実施の形態では、アルミニウムを用いた。

本実施の形態では、受熱板１３の周囲を覆うようにウレタンシートを貼付して樹脂断熱材１４ａを形成し、さらにその周囲を覆うようにアルミニウムシートを貼付して金属断熱材１４ｂを形成し、これらを結束バンド１５で結束し固定して熱交換部１２を構成した。

また、本実施の形態では、ＥＧＲクーラ７よりも下流側の冷却水配管１１に、熱交換部１２を設けている。これにより、エンジン２で昇温され、かつＥＧＲクーラ７で昇温された高温のエンジン冷却水を熱交換部１２に供給することが可能になり、ブローバイガスをより効率よく昇温させることが可能になる。

本実施の形態の作用を説明する。

本実施の形態に係るＰＣＶシステム１では、セパレータ６の上流側のブローバイガス配管５である上流側ブローバイガス配管５ａと、セパレータ６の下流側のブローバイガス配管５である下流側ブローバイガス配管５ｂとを、エンジン冷却水を通す冷却水配管１１に沿うように配置し、上流側ブローバイガス配管５ａと、下流側ブローバイガス配管５ｂと、冷却水配管１１と、を固定する熱伝導性の材料からなる受熱板１３を有する熱交換部１２を備えている。

従来、エンジン２とセパレータ６間、あるいはセパレータ６と吸気管４間のどちらかのブローバイガス配管５をエンジン冷却水で加熱する場合はあったが、この場合、ブローバイガス配管５を加熱する面積を大きくしようとすると、熱交換部１２のサイズが大きくなり、配管のレイアウトが制限されるという問題があった。

これに対してＰＣＶシステム１では、セパレータ６の上流側と下流側の両方のブローバイガス配管５ａ，５ｂをエンジン冷却水で加熱するよう構成しているため、熱交換部１２をコンパクトとしつつも、ブローバイガスを十分に昇温させ、ブローバイガスの凍結を抑制することが可能になる。

また、ＰＣＶシステム１では、受熱板１３を、上流側ブローバイガス配管５ａと、下流側ブローバイガス配管５ｂと、冷却水配管１１に沿う形状に形成しているため、受熱板１３の各配管５ａ，５ｂ，１１への接触面積を増加させて、受熱板１３を介した冷却水配管１１からブローバイガス配管５ａ，５ｂへの伝熱の効率を向上させ、ブローバイガスを効率よく昇温させることが可能になる。

さらに、ＰＣＶシステム１では、熱交換部１２が、受熱板１３の周囲を覆うように設けられる断熱材１４を備えており、さらに、断熱材１４を、受熱板１３の周囲を覆うように設けられる樹脂断熱材１４ａと、樹脂断熱材の周囲を覆うように設けられる金属断熱材１４ｂと、で構成しているため、熱源であるエンジン冷却水からの熱が外部に逃げることを効果的に抑制でき、断熱材１４よりも内部での温度を高く保つことによりブローバイガスの昇温を促進させ、ブローバイガスをより効率よく昇温させることが可能になる。

さらにまた、ＰＣＶシステム１では、ＥＧＲクーラ７の下流側の冷却水配管１１に熱交換部１２を設けているため、高温のエンジン冷却水を熱交換部１２に供給でき、ブローバイガスをより効率よく昇温させることが可能になる。

本発明は上記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の変更を加え得ることは勿論である。

例えば、上記実施の形態では、断熱材１４を樹脂断熱材１４ａと金属断熱材１４ｂとからなる２層構造としたが、断熱材１４を樹脂断熱材１４ａのみで構成することも当然に可能である。

また、上記実施の形態では、断熱材１４を結束バンド１５で固定したが、断熱材１４を固定する構造はこれに限定されない。

１ＰＣＶシステム
２エンジン
３ブローバイガス出口
４吸気管
５ブローバイガス配管
６セパレータ
７ＥＧＲクーラ
８ＰＣＶバルブ
９逆止弁
１０オイル戻り配管
１１冷却水配管
１２熱交換部
１３受熱板
１４断熱材
１４ａ樹脂断熱材
１４ｂ金属断熱材
１５結束バンド

Claims

エンジンに設けられたブローバイガス出口に一端が接続されると共に、他端が前記エンジンの吸気管に接続され、前記エンジンで発生したブローバイガスを前記吸気管に導くブローバイガス配管と、
前記ブローバイガス配管の途中に設けられ、ブローバイガスのオイル分離を行うセパレータと、
を備えたＰＣＶシステムにおいて、
前記セパレータの上流側の前記ブローバイガス配管である上流側ブローバイガス配管と、前記セパレータの下流側の前記ブローバイガス配管である下流側ブローバイガス配管とを、エンジン冷却水を通す冷却水配管に沿うように配置し、
前記上流側ブローバイガス配管と、前記下流側ブローバイガス配管と、前記冷却水配管と、を固定する熱伝導性の材料からなる受熱板を有する熱交換部を備えた
ことを特徴とするＰＣＶシステム。
前記受熱板は、前記上流側ブローバイガス配管と、前記下流側ブローバイガス配管と、前記冷却水配管に沿う形状に形成される
請求項１記載のＰＣＶシステム。
前記熱交換部は、前記受熱板の周囲を覆うように設けられる断熱材を備える
請求項１または２記載のＰＣＶシステム。
前記断熱材は、前記受熱板の周囲を覆うように設けられる樹脂断熱材と、該樹脂断熱材の周囲を覆うように設けられる金属断熱材と、からなる
請求項３記載のＰＣＶシステム。
排気ガスの一部を吸気側に還流するＥＧＲシステムを備えた車両に搭載され、
前記ＥＧＲシステムは、エンジン冷却水により還流する排気ガスを冷却するＥＧＲクーラを有し、
前記ＥＧＲクーラの下流側の前記冷却水配管に、前記熱交換部を設けるようにした
請求項１〜４いずれかに記載のＰＣＶシステム。