JP2017193963A - Blow-by gas recirculation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、クランク室に漏れ出たブローバイガスを吸気通路に還流するブローバイガス還流装置に関する。 The present invention relates to a blow-by gas recirculation device that recirculates blow-by gas leaked into a crank chamber to an intake passage.
ディーゼルエンジンには性能向上のため、ターボチャージャー(過給機)が搭載されている。ターボチャージャーは、タービンとコンプレッサの対で構成されている。ターボチャージャーは、エンジンの排気エネルギーを利用してタービンが回転し、同軸でコンプレッサを駆動する。コンプレッサはエアークリーナより吸気通路の下流側に配置され、外気を吸引圧縮してエンジンのシリンダ内に供給する。コンプレッサとエアークリーナ間にはPCV(ポジティブ・クランクケース・ベンチレーション)経路が設置され、エンジン内からオイルミストを含むガスが還流される。このPCV経路の問題点として、還流されたオイルミストがコンプレッサ内でデポジット化し、コンプレッサ経路を閉塞させることにより過給効率が低下し、燃費および排気が悪化することが挙げられる。 Diesel engines are equipped with turbochargers (superchargers) to improve performance. A turbocharger is composed of a pair of a turbine and a compressor. In the turbocharger, the turbine rotates using the exhaust energy of the engine, and the compressor is driven coaxially. The compressor is arranged downstream of the air cleaner from the air cleaner, sucks and compresses the outside air, and supplies it to the engine cylinder. A PCV (positive crankcase ventilation) path is installed between the compressor and the air cleaner, and gas containing oil mist is circulated from the engine. A problem with this PCV path is that the oil mist that has been refluxed deposits in the compressor and closes the compressor path, thereby reducing supercharging efficiency and worsening fuel consumption and exhaust.
従来、ブローバイガス還流装置として、ブローバイガスからオイルを分離するための複数のオイルセパレータを有するものが知られている。特許文献1には、シリンダブロックの側面に第1のオイルセパレータを設けるとともに、シリンダヘッドの上面とシリンダヘッドカバーとで囲まれる空間に第2のオイルセパレータを設けている。そして、これら第1及び第2のオイルセパレータを連通路によって連通し、連通路の全体をシリンダブロック及びシリンダヘッドの内部に形成するようにしたブローバイガス還流装置が提案されている。このブローバイガス還流装置は、ブローバイガスに含まれる水分が第1のオイルセパレータと第2のオイルセパレータとを連通する連通路内において凍結することを抑制することを目的としている。 Conventionally, a blow-by gas recirculation device having a plurality of oil separators for separating oil from blow-by gas is known. In Patent Document 1, a first oil separator is provided on the side surface of the cylinder block, and a second oil separator is provided in a space surrounded by the upper surface of the cylinder head and the cylinder head cover. A blow-by gas recirculation device has been proposed in which the first and second oil separators are communicated with each other through a communication path, and the entire communication path is formed inside the cylinder block and the cylinder head. The blow-by gas recirculation device is intended to suppress freezing of moisture contained in the blow-by gas in a communication path that connects the first oil separator and the second oil separator.
特許文献1には、PCV通路を経て還流されたオイルミストがコンプレッサ内でデポジット化して堆積することを回避または抑制することに関しては、何ら記載がない。コンプレッサでのデポジット堆積を回避する手段としては、(1)コンプレッサ表面温度低下、(2)PCVオイルミスト量削減、(3)油中スーツ(煤)低減がある。 Patent Document 1 has no description regarding avoiding or suppressing the oil mist that has been refluxed through the PCV passage from being deposited and deposited in the compressor. As means for avoiding deposit accumulation in the compressor, there are (1) a decrease in the compressor surface temperature, (2) a reduction in the amount of PCV oil mist, and (3) a reduction in suit in the oil.
しかし、(1)のコンプレッサ表面温度低下は、エンジンの出力低下を伴うためエンジンとしての商品性を下げる。(2)のPCVオイルミスト量削減は、PCV(多くのエンジンではヘッドカバーに内蔵)容量拡大を伴いエンジンの全高大となり、搭載が困難である。また、(3)の油中スーツ低減は燃焼改善等が必要であり、燃焼現象解明が必要(現在の技術では未解明の分野)である。このため、現状の温度条件およびエンジンレイアウトを変更することなくオイルミスト量を低減する手段がコンプレッサのデポジット堆積低減には有効である。 However, the decrease in the compressor surface temperature of (1) is accompanied by a decrease in engine output, so that the commercial value of the engine is lowered. The reduction in the amount of PCV oil mist (2) is accompanied by an increase in the PCV (built into the head cover in many engines) capacity, making the engine taller and difficult to mount. In addition, (3) reducing suit in oil requires improvement of combustion, etc., and it is necessary to clarify the combustion phenomenon (an unexplained field with the current technology). For this reason, means for reducing the amount of oil mist without changing the current temperature conditions and engine layout is effective in reducing the deposit accumulation of the compressor.
本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、エンジン体格を変更することなく搭載が可能で、既存エンジンにも反映可能で、コンプレッサでのオイル蒸発、デポジット堆積を抑制し、エンジンの出力低下を回避可能なブローバイガス還流装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, the purpose of which can be installed without changing the engine physique, can be reflected in the existing engine, suppresses oil evaporation and deposit accumulation in the compressor, An object of the present invention is to provide a blow-by gas recirculation device that can avoid a reduction in engine output.
上記課題を解決するブローバイガス還流装置は、排気通路に設けられたタービンと、吸気通路に設けられ前記タービンにより駆動されるコンプレッサとを具備するターボチャージャーを備えた内燃機関のブローバイガス還流装置であって、ヘッドカバー内でオイルセパレータによりオイルの分離作用を受けたブローバイガスを前記吸気通路に導くPCV経路の形状を、前記PCV経路に流入したブローバイガスに旋回流を生じさせる形状にした。 A blow-by gas recirculation device that solves the above problem is a blow-by gas recirculation device for an internal combustion engine that includes a turbocharger that includes a turbine provided in an exhaust passage and a compressor provided in an intake passage and driven by the turbine. Thus, the shape of the PCV path that guides the blow-by gas that has been subjected to the oil separating action by the oil separator in the head cover to the intake passage is made to generate a swirling flow in the blow-by gas that flows into the PCV path.
この構成によれば、オイルミストを含んだ状態でブローバイガスがPCV経路の入口からPCV経路内に流入すると、ブローバイガスは旋回流となってPCV経路内を出口に向かって進む。ブローバイガスが旋回流となってPCV経路内を進むと、ブローバイガス中に含まれるオイルミストがブローバイガスから分離されてPCV経路の壁面に液滴となって付着する。そのため、オイルミストがコンプレッサまでブローバイガスによって運ばれる量が減少して、コンプレッサにおけるデポジット堆積が抑制される。 According to this configuration, when blow-by gas flows from the inlet of the PCV path into the PCV path in a state including oil mist, the blow-by gas becomes a swirling flow and travels in the PCV path toward the outlet. When the blow-by gas is swirled and travels through the PCV path, the oil mist contained in the blow-by gas is separated from the blow-by gas and adheres as droplets to the wall surface of the PCV path. Therefore, the amount of oil mist carried by blow-by gas to the compressor is reduced, and deposit accumulation in the compressor is suppressed.
前記PCV経路は、内径が入口側から出口側に向かって徐々に縮小する部分を有し、ブローバイガスの流入口は、ブローバイガスが前記PCV経路内に斜めに流入するように設けられている。この構成によれば、PCV経路の入口からPCV経路内に流入したブローバイガスが旋回流となる構成を簡単に形成することができる。 The PCV path has a portion in which the inner diameter gradually decreases from the inlet side toward the outlet side, and the blow-by gas inlet is provided so that the blow-by gas flows obliquely into the PCV path. According to this configuration, it is possible to easily form a configuration in which the blow-by gas that has flowed into the PCV path from the inlet of the PCV path becomes a swirling flow.
前記PCV経路は、入口側が出口側より低く設けられている。この構成によれば、PCV経路内で液滴化したオイルは、エンジン停止中にヘッドカバー内に逆流し、オイルをシリンダヘッド内に還流させる。そのため、エンジンのオイル消費を低減することが可能になる。 The PCV path is provided such that the entrance side is lower than the exit side. According to this configuration, the oil dropletized in the PCV path flows back into the head cover while the engine is stopped, and the oil is refluxed into the cylinder head. As a result, the oil consumption of the engine can be reduced.
本発明によれば、エンジン体格を変更することなく搭載が可能で、既存エンジンにも反映可能で、コンプレッサでのオイル蒸発、デポジット堆積を抑制し、エンジンの出力低下を回避可能にすることができる。 According to the present invention, it can be installed without changing the engine size, can be reflected in an existing engine, can suppress oil evaporation and deposit accumulation in the compressor, and can avoid a decrease in engine output. .
以下、本発明を具体化したディーゼルエンジンにおけるブローバイガス還流装置の一実施形態を図1〜図3を参照して説明する。
図1に示すように、エンジン10は、エンジンオイルOを貯留するオイルパン11と、シリンダブロック12と、シリンダヘッド13とを有する。オイルパン11とシリンダブロック12とによりクランクケース(クランク室)14が形成されている。シリンダブロック12に設けられたシリンダボア内にピストン15が収容されている。
Hereinafter, an embodiment of a blow-by gas recirculation device in a diesel engine embodying the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the
シリンダブロック12のピストン15より上側が燃焼室16を形成している。シリンダヘッド13には燃焼室16に連通する吸気ポート17及び排気ポート18が形成されている。吸気ポート17は図示しない吸気弁によって開閉される。排気ポート18は図示しない排気弁によって開閉される。シリンダヘッド13内には燃料噴射弁(図示せず)が備えられている。
A
シリンダヘッド13の上側にはシリンダヘッド13を覆うヘッドカバー19が設けられている。ヘッドカバー19内には図示しないオイルセパレータが設けられている。
吸気ポート17は、吸気通路20を介してターボチャージャー21のコンプレッサ22に接続されている。吸気通路20の途中にはインタークーラ23が設けられている。コンプレッサ22はエアークリーナ24で浄化された外気を、吸気通路20を介して取り込む。排気ポート18は、排気通路26を介してターボチャージャー21のタービン27に接続されており、エンジン10の排気のエネルギーでタービン27が駆動される。タービン27の回転はシャフトを介してコンプレッサ22に伝達されて、コンプレッサ22が回転する。このコンプレッサ22の回転によって吸気が圧縮され、ターボチャージャー21が過給を行う。
A
The
シリンダブロック12には、シリンダブロック12とピストン15との隙間からクランクケース14内へ漏出してくるブローバイガスを排出するためのブローバイガス排出路30が設けられている。ブローバイガス排出路30は、複数設けられ、複数のブローバイガス排出路30はヘッドカバー19内で合流し、PCV経路31を経て吸気通路20へ供給される。PCV経路31は、吸気通路20に対してエアークリーナ24とコンプレッサ22との間において接続されている。
The
詳述すると、図2に示すように、PCV経路31は、ホース32で形成されている。ホース32は、ヘッドカバー19内でオイルセパレータによりオイルの分離作用を受けた後、PCV経路31、即ちホース32に流入したブローバイガスに旋回流を生じさせる形状に形成されている。
More specifically, as shown in FIG. 2, the
この実施形態では、ホース32は、図3に示すように、内径が入口側から出口側に向かって徐々に縮小する部分を有し、ブローバイガスの流入口は、ブローバイガスがホース32内に斜めに流入するように設けられている。なお、図3にはブローバイガスの流れが破線の矢印で図示されている。
In this embodiment, as shown in FIG. 3, the
また、図2に示すように、ホース32は、PCV経路31の入口側32a、即ちヘッドカバー19に突接された連結部19aに接続される側が、出口側32b、即ちコンプレッサ22に接続される側より低くなる状態でコンプレッサ22のコンプレッサインレットパイプ33の連結部33aに連結されるようになっている。即ち、PCV経路31は、入口側が出口側より低く設けられている。
As shown in FIG. 2, the
次に前記のように構成されたブローバイガス還流装置の作用を説明する。
ターボチャージャー21は、エンジン10の排気ポート18から排出される排気ガスのエネルギーを利用してタービン27を回転させ、タービン27の回転によりコンプレッサ22が回転される。このコンプレッサ22の回転によって吸気が圧縮されて、ターボチャージャー21が過給を行う。
Next, the operation of the blow-by gas recirculation device configured as described above will be described.
The
燃焼室16からピストン15とシリンダボアとの隙間からクランクケース14内に侵入したブローバイガスは、ブローバイガス排出路30を経てヘッドカバー19内に流入する。そして、ヘッドカバー19内に設けられたオイルセパレータによってオイルミストの一部が分離された後、PCV経路31を構成するホース32内に流速を向上した状態で流入する。
The blow-by gas that has entered the
オイルミストを含んだブローバイガスは、ホース32内に流入すると、旋回流となってホース32内を出口に向かって進む。ブローバイガスが旋回流となってホース32内を進むと、ブローバイガス中に含まれるオイルミストの一部がブローバイガスから分離されてホース32の壁面に液滴となって付着する。そのため、コンプレッサ22までブローバイガスによって運ばれるオイルミストの量が減少して、コンプレッサ22におけるデポジット堆積が抑制される。
When blow-by gas containing oil mist flows into the
また、ブローバイガスの流速が向上することにより、オイルミストの粒径が大きくなり、熱容量が増えて蒸発し難くなる。オイルミストを含んだ状態でブローバイガスがPCV経路31の入口からPCV経路31内に流入すると、ブローバイガスは旋回流となってPCV経路31内を出口に向かって進む。ブローバイガスが旋回流となってPCV経路31内を進むと、ブローバイガス中に含まれるオイルミストの一部がホース32の内壁面に液滴となって付着し易くなる。また、ブローバイガスの流速が上がることにより、オイルミストが凝集することで液滴化し易くなり、ホース32の内壁面に液滴となってより付着し易くなる。
Moreover, the improvement in the flow rate of blow-by gas increases the particle size of the oil mist, increases the heat capacity, and makes it difficult to evaporate. When blow-by gas flows into the
ホース32を通過する間に液滴となってホース32の壁面に付着しなかった残りのオイルミストは、ブローバイガスとともにコンプレッサインレットパイプ33を経てコンプレッサ22に流入する。ブローバイガスは流速を上げてコンプレッサ22内に流入するため、オイルミストは凝集して液滴になり、コンプレッサ22に付着する。オイルミストが液滴になると、コンプレッサ22におけるデポジット堆積が抑制される。また、オイルミストが凝集して液滴になることにより、熱容量が増え蒸発し難くなる。
The remaining oil mist that did not adhere to the wall surface of the
エンジン運転中は、ホース32内及びコンプレッサ22内に吸気のガス流れがあるため、ホース32内及びコンプレッサ22内で液滴化したオイルミスト、即ちオイルは、コンプレッサインレットパイプ33及びコンプレッサ22の表面を伝いシリンダブロック12内に流入する。また、ホース32は、入口側32aが出口側32bより低く形成されているため、ホース32内で液滴化したオイルは、エンジン停止中にはヘッドカバー19内に逆流し、オイルをシリンダヘッド13内に還流させる。
During engine operation, since there is an intake gas flow in the
この実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
(1)ブローバイガス還流装置は、排気通路26に設けられたタービン27と、吸気通路20に設けられタービン27により駆動されるコンプレッサ22とを具備するターボチャージャー21を備えた内燃機関のブローバイガス還流装置である。そして、ヘッドカバー19内でオイルセパレータによりオイルの分離作用を受けたブローバイガスを吸気通路20に導くPCV経路31の形状を、PCV経路31に流入したブローバイガスに旋回流を生じさせる形状にした。
According to this embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The blow-by gas recirculation device is a blow-by gas recirculation of an internal combustion engine including a
この構成によれば、オイルミストを含んだ状態でブローバイガスがPCV経路31の入口からPCV経路31内に流入すると、ブローバイガスは旋回流となってPCV経路31内を出口に向かって進む。ブローバイガスが旋回流となってPCV経路31内を進むと、ブローバイガス中に含まれるオイルミストがブローバイガスから分離されてPCV経路31の壁面に液滴となって付着する。そのため、オイルミストがコンプレッサ22までブローバイガスによって運ばれる量が減少して、コンプレッサ22におけるデポジット堆積が抑制される。
According to this configuration, when blow-by gas flows into the
また、PCV経路31を構成するホース32は、外気に触れる面積がヘッドカバー19内より多いため、温度が低く、ホース32内で旋回したガスが壁面に接触することでガス温度が低下し、オイルミストが液滴化し易くなる。
Further, since the
(2)PCV経路31を構成するホース32は、内径が入口側32aから出口側32bに向かって徐々に縮小する部分を有し、ブローバイガスの流入口は、ブローバイガスがPCV経路31内に斜めに流入するように設けられている。この構成によれば、PCV経路31の入口からPCV経路31内に流入したブローバイガスが旋回流となる構成を簡単に形成することができる。
(2) The
(3)PCV経路31を構成するホース32は、入口側32aが出口側32bより低く設けられている。この構成によれば、PCV経路31内で液滴化したオイルは、エンジン停止中にヘッドカバー19内に逆流し、オイルをシリンダヘッド13内に還流させる。そのため、エンジンのオイル消費を低減することが可能になる。
(3) As for the
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○ PCV経路31を構成するホース32は、図3に示すように内径が入口側32aから出口側32bに向かって徐々に縮小する部分を途中まで有する形状に限らず、ホース32の全長にわたって内径が入口側32aから出口側32bに向かって徐々に縮小する形状としてもよい。
The embodiment is not limited to the above, and may be embodied as follows, for example.
As shown in FIG. 3, the
○ ホース32は、断面が円形に限らず、例えば楕円形や長円形(一対の円弧が2本の直線で連結された形状)であってもよい。
○ PCV経路31を構成するホース32は、入口側32aが出口側32bと同じ高さに設けたり、入口側32aが出口側32bより高く設けたりしてもよい。
The
The
○ ホース32の入口側32a側に連結される連結部19a及び出口側32bに連結される連結部33aが直接ホース32に連結される構成に限らず、例えば、図4に示すように、連結部19a及び連結部33aがホース32に対して、連結パイプ35a,35bを介して連結される構成としてもよい。この場合、形状や大きさの異なるホース32に対する連結や、ブローバイガスがホース32内に流入する角度を旋回流が生じやすい角度に調整することが容易になる。
The connecting
○ ディーゼルエンジンにおけるブローバイガス還流装置に限らず、ガソリンエンジンにおけるブローバイガス還流装置に適用してもよい。ガソリンエンジンでは、バルブを設けてPCV経路を使う場合と使わない場合とに切り替える。 (Circle) You may apply not only to the blowby gas recirculation apparatus in a diesel engine but to the blowby gas recirculation apparatus in a gasoline engine. In a gasoline engine, a valve is provided to switch between using and not using the PCV route.
19…ヘッドカバー、20…吸気通路、21…ターボチャージャー、22…コンプレッサ、26…排気通路、27…タービン、31…PCV経路、32a…入口側、32b…出口側。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
ヘッドカバー内でオイルセパレータによりオイルの分離作用を受けたブローバイガスを前記吸気通路に導くPCV経路の形状を、前記PCV経路に流入したブローバイガスに旋回流を生じさせる形状にしたことを特徴とするブローバイガス還流装置。 A blow-by gas recirculation device for an internal combustion engine comprising a turbocharger comprising a turbine provided in an exhaust passage and a compressor provided in an intake passage and driven by the turbine,
A blow-by characterized in that the shape of the PCV path that guides the blow-by gas that has been subjected to oil separation action by the oil separator in the head cover to the intake passage is shaped to generate a swirling flow in the blow-by gas that flows into the PCV path. Gas reflux device.
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