JP2019163706A

JP2019163706A - ブローバイガス還流装置

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Publication number: JP2019163706A
Application number: JP2018050902A
Authority: JP
Inventors: 弘志幾竹; Hiroshi Ikutake; 英樹長田; Hideki Osada
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2018-03-19
Filing date: 2018-03-19
Publication date: 2019-09-26
Anticipated expiration: 2038-03-19
Also published as: JP7127312B2

Abstract

【課題】消費電力の増大を防止しつつ、吸気管でコーキングが発生することを抑制することが可能なブローバイガス還流装置を提供する【解決手段】ブローバイガス還流装置は、内燃機関に外気を吸気する吸気管と、内燃機関内のブローバイガスを吸気管に還流させる還流管とを有するブローバイガス還流装置であって、ブローバイガスに同伴する炭素含有物質を加熱燃焼させる加熱部と、吸気管内の流体の温度が、炭素含有物質が炭化する第１温度未満である場合、加熱部を停止させ、吸気管内の流体の温度が第１温度以上である場合、加熱部を動作させる制御部と、を備える。【選択図】図２

Description

本開示は、ブローバイガス還流装置に関する。

従来、過給機が設けられた内燃機関の吸排気系において、内燃機関のクランクケースに漏出するブローバイガスを吸気管における圧縮機の上流側に戻す還流管を備えたものが知られている。例えば、特許文献１に記載の構成は、吸気管のブローバイガスが戻される部位に加熱部が設けられており、加熱部で当該部位を加熱することでブローバイガス内のオイル成分がミスト状になることを抑制する。

特開２００８−３８６９６号公報

ところで、内燃機関に過剰な負荷がかかると、吸気管が過剰に昇温する場合がある。吸気管が過剰に昇温すると、ブローバイガスに同伴する炭素含有物質が、圧縮機により圧縮された高温高圧の空気によって、炭化して固形化するコーキングが発生するという問題が生じる。このような場合、加熱部でブローバイガスを加熱し続けると、炭素含有物質を加熱燃焼させてコーキングの発生を防止できるが、加熱部により常時管を加熱し続けることとなるため、装置の消費電力が増大してしまう問題が生じる。

本開示の目的は、消費電力の増大を防止しつつ、吸気管でコーキングが発生することを抑制することが可能なブローバイガス還流装置を提供することである。

本開示に係るブローバイガス還流装置は、
内燃機関に外気を吸気する吸気管と、前記内燃機関内のブローバイガスを前記吸気管に還流させる還流管とを有するブローバイガス還流装置であって、
前記ブローバイガスに同伴する炭素含有物質を加熱燃焼させる加熱部と、
前記吸気管内の流体の温度が、前記炭素含有物質が炭化する第１温度未満である場合、前記加熱部を停止させ、前記吸気管内の流体の温度が前記第１温度以上である場合、前記加熱部を動作させる制御部と、
を備える。

本開示によれば、消費電力の増大を防止しつつ、吸気管にコーキングが発生することを抑制することができる。

本開示の実施の形態に係るブローバイガス還流装置が適用された内燃機関の吸排気系を示す図である。ブローバイガス還流装置の制御系を示すブロック図である。ブローバイガス還流装置における加熱制御の動作例を示すフローチャートである。

以下、本実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本開示の実施の形態に係るブローバイガス還流装置１００が適用された車両１の吸排気系を示す図である。

図１に示すように、車両１の吸排気系は、内燃機関１０と、過給機２０と、還流管３０と、第１温度検出部４０と、加熱部５０と、第２温度検出部６０と、制御部７０（図２参照）とを有する。

内燃機関１０は、例えば車両１に搭載されるディーゼルエンジンであり、吸気管１１および排気管１２に接続されている。吸気管１１は、内燃機関１０に外気を吸気する。排気管１２は、内燃機関１０で生じた排気ガスを排気する。

過給機２０は、圧縮機２１と、タービン２２と、接続部２３とを有する。圧縮機２１は、吸気管１１に設けられている。また、吸気管１１における圧縮機２１の下流側には、圧縮機２１により圧縮された外気を冷却する冷却部１３が設けられている。

タービン２２は、排気管１２に設けられており、図示しないタービンインペラが、内燃機関１０から排出された排気ガスにより回転する。

圧縮機２１とタービン２２とは接続部２３により接続されており、圧縮機２１の図示しないコンプレッサインペラとタービンインペラとが図示しない回転軸により一体に回転する。これにより、圧縮機２１では、コンプレッサインペラが回転して、吸気管１１から送り込まれる外気を圧縮して内燃機関１０に送り出す。

還流管３０は、内燃機関１０で生じたブローバイガスを吸気管１１に還流させる。ブローバイガスは、内燃機関１０のクランクケース内で、シリンダとピストンとの間隙を通過した未燃ガスや既燃ガスが燃焼室から漏出することで発生する。ブローバイガスには、炭素含有物質（例えば、炭化水素）、油滴、粒子状物質が含まれている。

還流管３０は、内燃機関１０のクランクケースと、吸気管１１における圧縮機２１よりも上流側の第１吸気管１１Ａとを接続する。なお、ここでいう「上流側」は、第１吸気管１１Ａにおける吸気方向（矢印Ａ）の上流側である。還流管３０では、内燃機関１０および圧縮機２１の働きによって吸気管１１内で発生する負圧により、ブローバイガスが内燃機関１０から吸引されて第１吸気管１１Ａに還流する。

第１温度検出部４０は、吸気管１１における圧縮機２１と冷却部１３との間の第２吸気管１１Ｂに設けられ、第２吸気管１１Ｂ内の流体の温度を検出する。

加熱部５０は、還流管３０に設けられる電熱線ヒータであり、制御部７０の制御の下、還流管３０を加熱することで、ブローバイガスに同伴する炭素含有物質を燃焼させる。

第２温度検出部６０は、還流管３０における加熱部５０よりも下流側に設けられ、還流管３０内の流体の温度を検出する。なお、ここでいう「下流側」は、還流管３０における還流方向（矢印Ｂ）の下流側である。

図２に示すように、制御部７０は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）および入出力回路を備えている。制御部７０は、予め設定されたプログラムに基づいて、ブローバイガス還流装置１００の加熱制御を行う。ブローバイガス還流装置１００は、上述した吸気管１１、圧縮機２１、還流管３０、第１温度検出部４０、加熱部５０および第２温度検出部６０と、制御部７０とで構成される。

具体的には、制御部７０は、第１温度検出部４０の検出結果に基づいて、第２吸気管１１Ｂ内の流体の温度が、ブローバイガスに同伴する炭素含有物質が炭化する第１温度以上である場合、加熱部５０を動作させる。第１温度は、吸気管１１内で炭素含有物質から炭素が分離するような温度であり、装置の使用条件等に応じて異なる温度となる。

車両１が重い荷物を搬送する等のように、内燃機関１０に過剰な負荷がかかると、吸気管１１が過剰に昇温する場合がある。吸気管１１が昇温して第１温度に到達した場合、吸気管１１内に戻されたブローバイガスに同伴する炭素含有物質が炭化して固形化するコーキングが発生してしまう。このようなコーキングが吸気管１１における圧縮機２１周辺で発生すると、吸気管１１内を流れる流体や、圧縮機２１におけるコンプレッサインペラに悪影響を及ぼす可能性がある。

そこで、本実施の形態では、吸気管１１の温度が第１温度以上である場合、加熱部５０を動作させてブローバイガスに同伴する炭素含有物質が酸化する第２温度まで還流管３０内の温度を上昇させる。これにより、還流管３０でブローバイガスに同伴する炭素含有物質が燃焼するので、当該ブローバイガスが吸気管１１に戻されても、コーキングの発生を抑制することができる。

また、加熱された状態のブローバイガスが吸気管１１に戻されるが、ブローバイガスの流量は、吸気管１１に送り込まれる外気の流量と比べると微小な量である。そのため、高温のブローバイガスが外気と混ざったとしても、当該ブローバイガスの影響で、外気の温度が必要以上に上昇しない。

また、制御部７０は、第１温度検出部４０の検出温度が第１温度未満である場合、加熱部５０を停止させる。車両１に過剰な負荷がかからない場合、吸気管１１は過剰に昇温せず、ひいてはコーキングが発生しない。そのため、吸気管１１の温度が、コーキングが発生しないような温度である場合、加熱部５０が停止させることで、加熱部５０の動作に伴う消費電力を低減することができる。

また、制御部７０は、加熱部５０の動作中において、第２温度検出部６０の検出結果に基づいて、還流管３０内の流体の温度が、炭素含有物質が酸化する第２温度より高い場合、加熱部５０を停止させる。このようにすることで、還流管３０が必要以上に昇温することを抑制し、かつ、加熱部５０の動作に伴う消費電力の増大を防止することができる。

次に、ブローバイガス還流装置１００における加熱制御の動作例について説明する。図３は、ブローバイガス還流装置１００における加熱制御の動作例を示すフローチャートである。図３における処理は、例えば、車両１の動作中に適宜実行される。

図３に示すように、制御部７０は、吸気管１１の温度が第１温度以上であるか否かについて判定する（ステップＳ１０１）。判定の結果、吸気管１１の温度が第１温度未満である場合（ステップＳ１０１、ＮＯ）、本制御は終了する。一方、吸気管１１の温度が第１温度以上である場合（ステップＳ１０１、ＹＥＳ）、制御部７０は、加熱部５０を動作させる（ステップＳ１０２）。

次に、制御部７０は、還流管３０の温度が第２温度より高いか否かについて判定する（ステップＳ１０３）。判定の結果、還流管３０の温度が第２温度以下の場合（ステップＳ１０３、ＮＯ）、ステップＳ１０３の処理が繰り返される。一方、還流管３０の温度が第２温度より高い場合（ステップＳ１０３、ＹＥＳ）、制御部７０は、加熱部５０を停止させる（ステップＳ１０４）。その後、本制御は終了する。

以上のように構成された本実施の形態によれば、制御部７０が、吸気管１１の温度が第１温度以上である場合、加熱部５０を動作させてブローバイガスに同伴する炭素含有物質を加熱燃焼させる。これにより、炭素含有物質が燃焼した状態のブローバイガスが吸気管１１に戻されるので、当該炭素含有物質に起因したコーキングの発生を抑制することができる。

また、制御部７０が、第１温度検出部４０の温度が第１温度未満である場合、加熱部５０を停止させる。これにより、吸気管１１の温度が、コーキングが発生しないような温度である場合、加熱部５０が停止するので、加熱部５０の動作に伴う消費電力の増大を防止することができる。

また、制御部７０が、還流管３０の温度が、第２温度より高い場合、加熱部５０を停止させる。これにより、還流管３０が必要以上に昇温することを抑制し、かつ、加熱部５０の動作に伴う消費電力の増大を防止することができる。

なお、上記実施の形態では、還流管３０の温度が第２温度より高い場合、制御部７０の制御の下、加熱部５０を停止させていたが、本開示はこれに限定されない。例えば、サーモスタットのように、還流管３０の温度が第２温度より高くなった場合、加熱部５０を自動的に停止させる停止部が設けられていても良い。

また、上記実施の形態では、還流管３０の温度が第２温度より高い場合、加熱部５０を停止させていたが、本開示はこれに限定されない。例えば、制御部７０が、加熱部５０を動作させたまま、還流管３０の温度が第２温度に維持されるように制御しても良い。このようにすることで、ブローバイガスに同伴する炭素含有物質を燃焼させる適切な温度が維持されるので、還流管３０における炭素含有物質の燃焼効率を向上させることができる。また、この場合、吸気管１１の温度が第１温度未満になったとき、加熱部５０を停止させると良い。

また、上記実施の形態では、図３に示すフローチャートに沿って、ブローバイガス還流装置１００における加熱制御が行われていた。つまり、上記実施の形態では、吸気管の温度が第１温度以上である場合、還流管３０の温度に関わらず、加熱部５０を動作させていたが、本開示はこれに限定されない。例えば、吸気管１１の温度が第１温度以上であり、かつ、還流管３０の温度が第２温度未満である場合に限り、加熱部５０を動作させるように制御部７０が制御しても良い。

その他、上記実施の形態は、何れも本開示を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本開示の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本開示はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

本開示のブローバイガス還流装置は、消費電力の増大を防止しつつ、吸気管でコーキングが発生することを抑制することが可能なブローバイガス還流装置として有用である。

１車両
１０内燃機関
１１吸気管
１１Ａ第１吸気管
１１Ｂ第２吸気管
１２排気管
１３冷却部
２０過給機
２１圧縮機
２２タービン
２３接続部
３０還流管
４０第１温度検出部
５０加熱部
６０第２温度検出部
７０制御部
１００ブローバイガス還流装置

Claims

内燃機関に外気を吸気する吸気管と、前記内燃機関内のブローバイガスを前記吸気管に還流させる還流管とを有するブローバイガス還流装置であって、
前記ブローバイガスに同伴する炭素含有物質を加熱燃焼させる加熱部と、
前記吸気管内の流体の温度が、前記炭素含有物質が炭化する第１温度未満である場合、前記加熱部を停止させ、前記吸気管内の流体の温度が前記第１温度以上である場合、前記加熱部を動作させる制御部と、
を備えるブローバイガス還流装置。
前記吸気管における前記還流管との接続部位より下流側に設けられる圧縮機と、
前記圧縮機よりも下流側における前記吸気管内の流体の温度を検出する温度検出部と、
を備え、
前記制御部は、前記温度検出部の検出結果に基づいて、前記加熱部を制御する、
請求項１に記載のブローバイガス還流装置。
前記加熱部は、前記還流管に設けられる、
請求項１または請求項２に記載のブローバイガス還流装置。
前記制御部は、前記加熱部の動作中において、前記還流管内の流体の温度が、前記炭素含有物質が酸化する第２温度より高い場合、前記加熱部を停止させる、
請求項３に記載のブローバイガス還流装置。
前記還流管内の流体の温度が、前記炭素含有物質が酸化する第２温度より高い場合、前記加熱部を自動的に停止させる停止部を備える、
請求項３に記載のブローバイガス還流装置。