JP2021175886A - Blow-by gas treatment device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、ブローバイガス処理装置に関する。 The present disclosure relates to a blow-by gas processing apparatus.
内燃機関においては、ピストンとシリンダの隙間からクランクケース内に漏出したブローバイガスを、ブローバイガス通路から大気開放するブローバイガス処理装置が公知である。 In an internal combustion engine, a blow-by gas treatment device that releases blow-by gas leaking into a crankcase from a gap between a piston and a cylinder to the atmosphere from a blow-by gas passage is known.
しかしながら、上記のブローバイガス処理装置では、ブローバイガス中の水分に起因して、ブローバイガス通路の出口部の周辺で白煙が発生する場合がある。この場合、その白煙の原因が、内燃機関の異常であると誤認される可能性があり、不必要な整備につながる虞がある。 However, in the above blow-by gas treatment apparatus, white smoke may be generated around the outlet of the blow-by gas passage due to the moisture in the blow-by gas. In this case, the cause of the white smoke may be mistaken as an abnormality of the internal combustion engine, which may lead to unnecessary maintenance.
そこで、本開示は、かかる事情に鑑みて創案され、その目的は、ブローバイガス中の水分に起因する白煙の発生を抑制できるブローバイガス処理装置を提供することにある。 Therefore, the present disclosure was devised in view of such circumstances, and an object of the present disclosure is to provide a blow-by gas treatment apparatus capable of suppressing the generation of white smoke due to moisture in blow-by gas.
本開示の一の態様によれば、内燃機関のブローバイガス処理装置であって、出口部が大気開放されたブローバイガス通路と、前記出口部の内部に設けられ、ブローバイガスを攪拌させるミキサー部材と、を備えることを特徴とするブローバイガス処理装置が提供される。 According to one aspect of the present disclosure, a blow-by gas processing apparatus for an internal combustion engine, a blow-by gas passage having an outlet portion open to the atmosphere, and a mixer member provided inside the outlet portion to agitate the blow-by gas. , A blow-by gas processing apparatus is provided.
好ましくは、前記ミキサー部材は、前記出口部の軸回りに旋回流を生じさせる複数のフィンを備える。 Preferably, the mixer member comprises a plurality of fins that generate a swirling flow around the outlet.
また、前記ミキサー部材は、前記出口部の軸方向に対して傾斜して設けられ、互いに並行に配置された複数の板状部材を備える。 Further, the mixer member is provided so as to be inclined with respect to the axial direction of the outlet portion, and includes a plurality of plate-shaped members arranged in parallel with each other.
また、前記ミキサー部材は、前記出口部の軸方向に垂直な断面視において、格子状に形成された格子状部材を備える。 Further, the mixer member includes a grid-like member formed in a grid pattern in a cross-sectional view perpendicular to the axial direction of the outlet portion.
本開示のブローバイガス処理装置によれば、ブローバイガス中の水分に起因する白煙の発生を抑制できる。 According to the blow-by gas treatment apparatus of the present disclosure, it is possible to suppress the generation of white smoke due to the moisture in the blow-by gas.
以下、添付図面を参照して本開示の実施形態を説明する。なお、本開示は以下の実施形態に限定されない点に留意されたい。また、図中に示す上下前後左右の各方向は、説明の便宜上定められたものに過ぎないが、内燃機関1を搭載した車両(不図示)の各方向と一致する。
Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the present disclosure is not limited to the following embodiments. Further, the directions of up, down, front, back, left, and right shown in the figure are merely defined for convenience of explanation, but coincide with each direction of the vehicle (not shown) equipped with the
先ず、図1を参照して、本実施形態の内燃機関1の全体構成を説明する。図中において、白抜き矢印Aは、吸気の流れを示し、黒塗り矢印Gは、排気の流れを示す。
First, the overall configuration of the
図1に示すように、内燃機関1は、車両に搭載された多気筒の圧縮着火式内燃機関、例えばディーゼルエンジンである。車両は、トラック等の大型車両である。しかしながら、車両及び内燃機関1の種類、形式、用途等に特に限定はなく、例えば車両は、乗用車等の小型車両であっても良いし、内燃機関1は、ガソリンエンジン等の火花点火式内燃機関であっても良い。なお、内燃機関1は、車両以外の移動体、例えば船舶、建設機械、または産業機械に搭載されたものであっても良い。また、内燃機関1は、移動体に搭載されたものでなくても良く、定置式のものであっても良い。
As shown in FIG. 1, the
内燃機関1は、エンジン本体2と、吸気通路3と、排気通路4と、ターボチャージャ5と、を備える。
The
エンジン本体2は、シリンダブロック2aと、シリンダブロック2aの上部に接続されたシリンダヘッド2bと、シリンダブロック2aの下部に一体形成されたクランクケース2cと、クランクケース2cの下部に接続されたオイルパン2dと、を備える。また、エンジン本体2は、シリンダヘッド2bの上部に接続されたヘッドカバー2eと、クランクケース2cの前方かつ近傍に配置された冷却ファン2fと、を備える。
The
図示しないが、シリンダブロック2aには、複数のシリンダが設けられ、シリンダには、ピストンが収容される。シリンダヘッド2bには、カムシャフト等の動弁機構が取り付けられ、動弁機構は、ヘッドカバー2eにより上側から覆われる。
Although not shown, the
冷却ファン2fは、クランクシャフトの回転によって駆動される。冷却ファン2fは、エンジン冷却水を冷却するためのラジエータの後方かつ近傍に配置され、ラジエータを通過する空気流を発生させる。 The cooling fan 2f is driven by the rotation of the crankshaft. The cooling fan 2f is arranged behind and near the radiator for cooling the engine cooling water, and generates an air flow passing through the radiator.
吸気通路3は、シリンダヘッド2bに接続された吸気マニホールド(不図示)と、吸気マニホールドの上流端に接続された吸気管3aと、を含む。
The
吸気管3aには、上流側から順に、エアクリーナ(不図示)、ターボチャージャ5のコンプレッサ5C、及びインタークーラ(不図示)が設けられる。
The
排気通路4は、シリンダヘッド2bに接続された排気マニホールド4aと、排気マニホールド4aの下流側に配置された排気管4bと、を含む。
The
排気マニホールド4aと排気管4bの間には、ターボチャージャ5のタービン5Tが設けられる。排気管4bには、上流側から順に、排気スロットル弁4c、及び、排気を浄化するための後処理ユニット(不図示)が設けられる。
A
図示しないが、後処理ユニットは、排気管4b内に燃料を噴射する排気管内インジェクタと、ディーゼル酸化触媒(DOC:Diesel Oxidation Catalyst)と、ディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF:Diesel Particulate Filter)と、を備える。DOCは、排気中の未燃成分に含まれる炭化水素HC及び一酸化炭素COを酸化して浄化すると共に、その酸化熱で排気を昇温する。DPFは、排気中に含まれる粒子状物質(PM:Particulate Matter)を捕集する。また、DPFに堆積したPMは、DOCで昇温された排気によって燃焼除去される。 Although not shown, the aftertreatment unit includes an injector in the exhaust pipe that injects fuel into the exhaust pipe 4b, a diesel oxidation catalyst (DOC: Diesel Oxidation Catalyst), and a diesel particulate filter (DPF: Diesel Particulate Filter). .. The DOC oxidizes and purifies the hydrocarbon HC and carbon monoxide CO contained in the unburned components in the exhaust gas, and raises the temperature of the exhaust gas by the heat of oxidation. The DPF collects particulate matter (PM: Particulate Matter) contained in the exhaust gas. Further, the PM deposited on the DPF is burned and removed by the exhaust gas heated by the DOC.
排気スロットル弁4cは、排気管4bを流れる排気の流量を調整する電子制御式の流量調整弁(バタフライ弁)である。排気スロットル弁4cは、図示しない電子制御ユニット(ECU:Electronic Control Unit)によって電子制御され、フィルタ再生制御中や内燃機関1の暖機促進制御中に閉弁される。
The
フィルタ再生制御は、排気管内インジェクタから燃料を噴射させて、DOCから高温の排気をDPFに流入させることで、DPFに堆積したPMを燃焼除去する制御である。一方、暖機促進制御は、内燃機関1の始動直後のアイドル運転時に、内燃機関1の暖機を促進させる制御である。
The filter regeneration control is a control in which fuel is injected from an injector in the exhaust pipe and high-temperature exhaust gas is made to flow into the DPF from the DOC to burn and remove PM accumulated on the DPF. On the other hand, the warm-up promotion control is a control that promotes the warm-up of the
次に、図1〜図3を参照して、本実施形態のブローバイガス処理装置100の構成を説明する。図中、点線矢印Bは、ブローバイガスの流れを示す。また、図2において、一点鎖線Cは、ブローバイガス管10の中心軸を示す。また、図1中、波状の点線矢印Fは、冷却ファン2fから送風された空気の流れを示す。
Next, the configuration of the blow-by
図1に示すように、エンジン本体2の内部には、ブローバイガスが流れるエンジン内通路6が設けられる。周知のように、ブローバイガスは、シリンダとピストンとの隙間からクランクケース2c内に漏れ出たガスである。
As shown in FIG. 1, an in-engine passage 6 through which blow-by gas flows is provided inside the
エンジン内通路6は、クランクケース2c内からシリンダブロック2a及びシリンダヘッド2bの内部を通過してヘッドカバー2e内に延びる。ヘッドカバー2eの上面部には、エンジン内通路6の出口6aが形成される。エンジン内通路6の出口6aには、後述するブローバイガス管10の上流端が接続される。
The in-engine passage 6 passes through the inside of the
ブローバイガス処理装置100は、出口部10aが大気開放されたブローバイガス通路としてのブローバイガス管10と、出口部10aの内部に設けられ、ブローバイガスを攪拌させるミキサー部材20と、を備える。
The blow-by
ブローバイガス管10は、ゴム等の樹脂材料で形成され、エンジン本体2の外部に配置される。ブローバイガス管10の途中には、ブローバイガスからオイルを除去するためのオイルセパレータ7が設けられる。
The blow-by
オイルセパレータ7は、フィルタエレメント7aを内蔵し、ヘッドカバー2eの上面部に設置される。但し、オイルセパレータ7の種類及び位置は、任意であって良く、例えば、フィルタエレメントを有しない遠心分離式のオイルセパレータであっても良い。
The oil separator 7 has a built-in
オイルセパレータ7では、これに導入されたブローバイガスからオイルが分離される。ブローバイガスから分離されたオイルは、オイル戻り通路(不図示)を通じてクランクケース2c内に戻される。
In the oil separator 7, oil is separated from the blow-by gas introduced therein. The oil separated from the blow-by gas is returned to the
ブローバイガス管10の出口部10aは、エンジン本体2(本実施形態では、クランクケース2c)の前端部の右側面部に近接して配置され、下方に向かって延びる。
The
ブローバイガス管10の出口部10aは、大気開放されたブローバイガスに冷却ファン2fから送風された空気Fが当たるように配置される。本実施形態の出口部10aは、冷却ファン2fの後方かつ近傍に配置される。
The
図2に示すように、ミキサー部材20は、出口部10aの下流端の直上流に配置される。また、ミキサー部材20は、出口部10aの軸回りに旋回流を生じさせる複数(本実施形態では、6枚)のフィン21を備える。また、ミキサー部材20は、出口部10aの中心軸Cと同軸に配置された、軸部22及び筒部23を備える。なお、図中のハッチング部分Xは、各フィン21の表側の面(上面)を表す。
As shown in FIG. 2, the
図3に示すように、本実施形態の各フィン21は、軸部22から半径方向外側に放射状に延びて筒部23の内周部に固定される。筒部23は、円筒状に形成され、出口部10aに下方から挿入されて嵌合固定される。
As shown in FIG. 3, each
また、図4に示すように、各フィン21は、ブローバイガス管10の軸方向下流側、すなわち下方に向かうにつれ、同じ向きの周方向(図示例では、図3の右回り方向)に向かうように傾斜される。なお、ブローバイガス管10の軸方向に対するフィン21の傾斜角度は、ブローバイガスの撹拌ないし旋回に適した角度(例えば、45°)に設定される。
Further, as shown in FIG. 4, each
次に、本実施形態に係るブローバイガス処理装置100の作用効果について、具体的に説明する。
Next, the operation and effect of the blow-by
図1に示したように、本実施形態では、内燃機関1の稼働中、クランクケース2c内のブローバイガスが、エンジン内通路6及びブローバイガス管10を順に流れて、ブローバイガス管10の出口部10aから大気開放される。
As shown in FIG. 1, in the present embodiment, during the operation of the
一般的なブローバイガス処理装置では、ブローバイガス管の出口部の内部にミキサー部材が設けられておらず、ブローバイガス管の出口部でブローバイガスが撹拌されない。そのため、ブローバイガスは、流れの向きを変えることなく、出口部から軸方向下流側、すなわち下方に向かって大気中に排出される。 In a general blow-by gas processing apparatus, a mixer member is not provided inside the outlet portion of the blow-by gas pipe, and the blow-by gas is not agitated at the outlet portion of the blow-by gas pipe. Therefore, the blow-by gas is discharged into the atmosphere from the outlet portion to the downstream side in the axial direction, that is, downward, without changing the direction of the flow.
しかしながら、このようなブローバイガス処理装置では、ブローバイガス中の水分に起因して、ブローバイガス管の出口部の周辺で白煙が発生する場合がある。すなわち、大気温度が低い環境下では、ブローバイガスに含まれ目に見えない気体である水蒸気が、ブローバイガス管から排出された直後に、外気によって冷却される。そして、水蒸気の温度が露点温度以下になると、水蒸気が凝縮、更には凝集して、目に見える水滴すなわち湯気となって現れる。この湯気が白煙の正体である。 However, in such a blow-by gas treatment device, white smoke may be generated around the outlet of the blow-by gas pipe due to the moisture in the blow-by gas. That is, in an environment where the atmospheric temperature is low, water vapor, which is an invisible gas contained in blow-by gas, is cooled by the outside air immediately after being discharged from the blow-by gas pipe. Then, when the temperature of the water vapor becomes equal to or lower than the dew point temperature, the water vapor condenses and further aggregates to appear as visible water droplets, that is, steam. This steam is the true identity of white smoke.
特に、内燃機関のアイドル運転時において、フィルタ再生制御中や暖機促進制御中に、排気スロットル弁が閉弁されているときは、内燃機関の負荷の上昇に伴って燃料噴射量が増加されることにより、ブローバイガス中の水分が多くなるため、白煙が発生し易い傾向がある。 In particular, when the exhaust throttle valve is closed during filter regeneration control or warm-up promotion control during idle operation of the internal combustion engine, the fuel injection amount increases as the load on the internal combustion engine increases. As a result, the amount of water in the blow-by gas increases, so that white smoke tends to be generated easily.
この場合、その白煙の原因が、内燃機関の異常であると誤認される可能性があり、不必要な整備につながる虞がある。 In this case, the cause of the white smoke may be mistaken as an abnormality of the internal combustion engine, which may lead to unnecessary maintenance.
これに対して、図2に示したように、本実施形態のブローバイガス処理装置100では、ブローバイガス管10の出口部10aの内部にミキサー部材20が設けられる。ミキサー部材20は、ブローバイガスを撹拌させることで、出口部10aから排出されるブローバイガスの流れの向きを、軸方向下流側(下方)に向かう方向から半径方向外側に向かう方向に変えることができる。
On the other hand, as shown in FIG. 2, in the blow-by
特に、本実施形態のミキサー部材20は、複数のフィン21によって出口部10aの軸回りにブローバイガスを旋回させることで、ブローバイガスの旋回による遠心力を利用して、出口部10aから半径方向外側にブローバイガスを飛ばして排出できる。
In particular, the
これにより、ブローバイガスに含まれる水蒸気を出口部10aから半径方向外側に流して大気中に拡散できる。その結果、大気温度が低い環境下において、水蒸気の温度が露点温度以下になった場合でも、水蒸気の凝集が抑制されて湯気(白煙)が発生するのを抑制できる。
As a result, the water vapor contained in the blow-by gas can flow outward in the radial direction from the
よって、本実施形態のブローバイガス処理装置100であれば、ブローバイガス中の水分に起因する白煙の発生を抑制できる。その結果、白煙の原因が内燃機関1の異常であると誤認して、不必要な整備が行われるのを抑制できる。また、仮に、白煙が発生している場合には、ブローバイガス中の水分以外の原因に絞って、白煙の原因を特定できるので、整備を効率化できる。
Therefore, the blow-by
他方、図1に示すように、ブローバイガス管10の出口部10aは、大気開放されたブローバイガスに冷却ファン2fから送風された空気Fが当たるように配置される。これにより、ブローバイガス中の水蒸気を、冷却ファン2fからの送風によって更に拡散できる。
On the other hand, as shown in FIG. 1, the
上述した実施形態は、以下のような変形例またはその組み合わせとすることができる。なお、下記の説明では、上記の実施形態と同一の構成要素に同じ符号を用い、それらの詳細な説明は省略する。 The above-described embodiment can be a modification or a combination thereof as follows. In the following description, the same reference numerals are used for the same components as those in the above embodiment, and detailed description thereof will be omitted.
(第1変形例)
ミキサー部材は、任意の種類及び形状であって良い。図5及び図6に示すように、第1変形例のミキサー部材30は、第1実施形態で述べたフィン21及び軸部22の代わりに、出口部10aの軸方向に対して傾斜して設けられた複数(図示例では、4枚)の板状部材31を備える。
(First modification)
The mixer member may be of any type and shape. As shown in FIGS. 5 and 6, the
各板状部材31は、互いに並行(平行)に配置される。また、板状部材31は、左右方向に延びる平板状に形成され、上方から下方に向かうにつれ、後方に向かうように傾斜される。板状部材31の左右方向の両端部31a,31b(図6を参照)は、筒部23の内周部に固定される。なお、出口部10aの軸方向に対する板状部材31の傾斜角度は、ブローバイガスの撹拌に適した角度(例えば、45°)に設定される。
The plate-shaped
図5に示すように、第1変形例では、板状部材31によってブローバイガスの流れの向きが変えられることで、出口部10aの内部でブローバイガスが撹拌される。これにより、出口部10aから排出されるブローバイガスの流れの向きを、軸方向下流側(下方)に向かう方向から半径方向外側に向かう方向に変えることができる。その結果、上記の実施形態と同様の作用効果が得られる。
As shown in FIG. 5, in the first modification, the direction of the blow-by gas flow is changed by the plate-shaped
(第2変形例)
図7及び図8に示すように、第2変形例のミキサー部材40は、第1実施形態で述べたフィン21及び軸部22の代わりに、出口部10aの軸方向に垂直な断面視(図8を参照)において、格子状に形成された格子状部材41を備える。
(Second modification)
As shown in FIGS. 7 and 8, the
格子状部材41は、前後方向及び左右方向に並んだ井桁状ないし四角格子状に形成され、また、ブローバイガスの撹拌に適した軸方向の長さを有する。また、格子状部材41の前後左右の端部41aは、筒部23の内周部に固定される。
The grid-
第2変形例では、ブローバイガスの一部が格子状部材41に当たって撹拌される。これにより、出口部10aから排出されるブローバイガスの流れの向きを、軸方向下流側に向かう方向から半径方向外側に向かう方向に変えることができる。その結果、上記の実施形態と同様の作用効果が得られる。
In the second modification, a part of the blow-by gas hits the grid-
(第3変形例)
図示しないが、ミキサー部材は、出口部の内部の任意の位置に設けられても良い。例えば、第3変形例では、ミキサー部材が出口部の下流端に配置される。
(Third modification example)
Although not shown, the mixer member may be provided at an arbitrary position inside the outlet portion. For example, in the third modification, the mixer member is arranged at the downstream end of the outlet portion.
1 内燃機関
10 ブローバイガス管(ブローバイガス通路)
10a 出口部
20 ミキサー部材
21 フィン
100 ブローバイガス処理装置
B ブローバイガス
1
Claims (4)
出口部が大気開放されたブローバイガス通路と、
前記出口部の内部に設けられ、ブローバイガスを攪拌させるミキサー部材と、を備える
ことを特徴とするブローバイガス処理装置。 It is a blow-by gas processing device for internal combustion engines.
A blow-by gas passage with the outlet open to the atmosphere,
A blow-by gas processing apparatus provided inside the outlet portion, comprising a mixer member for stirring blow-by gas.
請求項1に記載のブローバイガス処理装置。 The blow-by gas treatment apparatus according to claim 1, wherein the mixer member includes a plurality of fins that generate a swirling flow around the axis of the outlet portion.
請求項1に記載のブローバイガス処理装置。 The blow-by gas treatment apparatus according to claim 1, wherein the mixer member is provided so as to be inclined with respect to the axial direction of the outlet portion, and includes a plurality of plate-shaped members arranged in parallel with each other.
請求項1に記載のブローバイガス処理装置。 The blow-by gas treatment apparatus according to claim 1, wherein the mixer member includes a grid-like member formed in a grid pattern in a cross-sectional view perpendicular to the axial direction of the outlet portion.
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