JP5240142B2 - 希釈オイル再生装置 - Google Patents

Description

この発明は、希釈オイル再生装置に係り、特に、ディーセルエンジンにおいて軽油が混合したエンジンオイルを、軽油とエンジンオイルとに分離する装置に関する。

ディーゼルエンジンにおいて、排気管にディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）を設けることにより、排気ガス中のパティキュレートマター（ＰＭ）をＤＰＦで捕捉して排気ガス中からＰＭを除去することができる。ＤＰＦに捕捉されたＰＭは、定期的に除去、すなわち、定期的にＤＰＦを再生する必要がある。ＤＰＦよりも上流側の排気管に酸化触媒を設け、燃料である軽油を排気ガス中に添加することにより、添加された軽油が酸化触媒によって酸化反応を起こし、その際に発生する反応熱を利用して、ＤＰＦに捕捉されたＰＭを燃焼除去し、ＤＰＦの再生が行われる。

排気ガス中への軽油の添加を、ディーゼルエンジンのシリンダーへのポスト噴射により行う場合には、ポスト噴射により添加された軽油の一部がシリンダーボア壁面に付着し、ピストンのオイルリングでオイルパンへ掻き落とされて、エンジンオイルに軽油が混合してしまう。特許文献１及び２に記載のディーゼルエンジンでは、軽油が混合したエンジンオイルを加熱して、蒸留温度の違いを利用して軽油を蒸発させ、再度軽油を凝縮することにより、軽油とエンジンオイルとを分離している。

特開２００２−２６６６１９号公報 特開２００４−２９３３９４号公報

しかしながら、エンジンオイルを加熱すると、エンジンオイルの劣化が促進されるおそれがあるといった問題点があった。また、完全に軽油を揮発させるためには、約３６０℃という高温にする必要があり、各部品や周辺部品には耐熱設計する必要があり、搭載上の制約も受けるといった問題点もあった。さらに、エンジンオイルを加熱するために、特許文献１及び２では電気ヒータを使用しているが、電気ヒータは、消費電力が大きく、バッテリーやオルタネーターを大型化する必要があり、ディーセルエンジン自身への負担も大きいので燃費の悪化を伴うといった問題点もあった。

この発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、ディーゼルエンジンの燃費を悪化させることなく、かつ、エンジンオイルを劣化させることなく、燃料が混合したエンジンオイルから燃料とエンジンオイルとを分離することができる希釈オイル再生装置を提供することを目的とする。

この発明に係る希釈オイル再生装置は、ディーセルエンジンの燃料が混合したエンジンオイルを、燃料とエンジンオイルとに分離する希釈オイル再生装置であって、メッシュ部を有すると共にエンジンオイルが収容される収容室を有する回転可能に設けられた回転メッシュ部材と、回転メッシュ部材を回転させる回転手段と、一端がディーゼルエンジンのオイルパンに接続されると共に他端が回転メッシュ部材の収容室に連通するエンジンオイル取り出し管とを備え、燃料が混合したエンジンオイルを、エンジンオイル取り出し管を介して回転メッシュ部材の収容室内に導入して、回転手段が回転メッシュ部材を回転させると、燃料のみがメッシュ部を通り抜けることにより、燃料がエンジンオイルから分離される。回転メッシュ部材を回転させると、回転メッシュ部材の収容室に収容されたエンジンオイルに混合された燃料が、メッシュ部によってエンジンオイルから分離されるので、燃料とエンジンオイルとの分離においてエンジンオイルの加熱が不要となる。
回転手段は、回転メッシュ部材に取り付けられた回転軸部材と、ディーゼルエンジンのクランクシャフト又はカムシャフトの回転を回転軸部材に伝達する伝達部材とを備えてもよい。
回転手段はモータであってもよい。
回転手段に作用して、回転メッシュ部材の回転の開始及び停止と、回転メッシュ部材の回転速度の変更との少なくとも一方を行う回転調整手段を備えてもよい。
回転調整手段は、ディーゼルエンジンへのポスト噴射を開始したら回転メッシュ部材を回転させ、ポスト噴射を終了したら回転メッシュ部材の回転を停止させてもよい。
回転メッシュ部材は、重なり合った複数のメッシュ部を有してもよい。

この発明によれば、回転メッシュ部材を回転させると、回転メッシュ部材の収容室に収容されたエンジンオイルに混合された燃料が、メッシュ部によってエンジンオイルから分離される。燃料とエンジンオイルとの分離においてエンジンオイルを加熱する必要がないので、ディーゼルエンジンの燃費を悪化させることなく、かつ、エンジンオイルを劣化させることなく、燃料が混合したエンジンオイルから燃料とエンジンオイルとを分離することができる。

この発明の実施の形態に係る希釈オイル再生装置の構成模式図である。 この実施の形態に係る希釈オイル再生装置の回転メッシュ部材の断面図である。 この実施の形態に係る希釈オイル再生装置の変形例の構成模式図である。 この実施の形態に係る希釈オイル再生装置の回転メッシュ部材の変形例の断面図である。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
この発明の希釈オイル再生装置の構成を図１に示す。ディーゼルエンジン１は、排気ガスが流通する排気管３０を有し、排気管３０には、酸化触媒３１及びＤＰＦ３２が設けられている。ディーゼルエンジン１のオイルパン２には、エンジンオイル取り出し管３の一端が接続されている。エンジンオイル取り出し管３の他端には、ディーゼルエンジン１の燃料である軽油が混合したエンジンオイルを軽油とエンジンオイルとに分離する分離装置４が接続されている。エンジンオイル取り出し管３には、オイルパン２と分離装置４とを連通または遮断するバルブ５が設けられている。

分離装置４は、カバー６を備え、カバー６の内部には、回転メッシュ部材７が回転可能に設けられている。回転メッシュ部材７には、回転メッシュ部材７が回転する際の回転軸に沿って延びる棒状の回転軸部材９が取り付けられている。回転軸部材９とディーゼルエンジン１のクランクシャフト１０とは、クラッチ１１を介して、連結または切り離し可能に接続されている。ここで、クラッチ１１は、クランクシャフト１０の回転を回転軸部材９に伝達する伝達部材を構成する。

回転メッシュ部材７の下方には、軽油が分離されたオイルを受ける受け皿部１３が設けられ、エンジンオイル流通管１４を介してオイルパン２に連通されている。カバー６の底部には、軽油が流通する軽油流通管１５の一端が接続され、軽油流通管１５の他端は、燃料タンクに接続されている。ディーゼルエンジン１の図示しない燃焼室に軽油を噴射するインジェクタ１６と、クラッチ１１と、バルブ５とはそれぞれ、制御装置であるＥＣＵ１７に電気的に接続されている。ＥＣＵ１７は、クラッチ１１に作用することにより、すなわちクラッチ１１を接続及び切り離すことにより、回転メッシュ部材７の回転を調整する回転調整手段を構成する。

図２に示されるように、回転メッシュ部材７は、金属製のメッシュ材から構成された円筒形状のメッシュ部８を有している。メッシュ部８の上端には、円板形状の蓋部７ａが設けられている。蓋部７ａの中心部には、エンジンオイル取り出し管３（図１参照）が挿入される挿入孔７ａ１が形成されている。メッシュ部８の下端には、皿形状の底部７ｂが設けられている。底部７ｂの中心部には、回転軸部材９が取り付けられている。底部７ｂには、回転軸部材９を取り囲むように、複数の排出孔２１が間隔をあけて形成されている。また、底部７ｂには、円筒形状の仕切部２２が、複数の排出孔２１を囲むようにして設けられている。蓋部７ａと、メッシュ部８と、底部７ｂとは、エンジンオイル取り出し管３を介して導入されるエンジンオイルを収容するための収容室２３を画定している。

次に、この実施の形態に係る希釈オイル再生装置の動作を、図１及び２に基づいて説明する。
ディーゼルエンジン１の始動時には、ＥＣＵ１７は、バルブ５を閉じた状態にすると共に、クラッチ１１を切り離した状態にしている。従って、オイルパン２内のエンジンオイルは分離装置４に導入されないと共に回転メッシュ部材７は回転しない状態となっている。ディーゼルエンジン１が始動すると、図示しない燃焼室にインジェクタ１６から軽油が噴射されて燃焼室内で燃焼が起こり、燃焼により発生した排気ガスが燃焼室から排出されて排気管３０を流通する。排気ガスは、ＤＰＦ３２においてＰＭが捕捉され、ＰＭが除去された排気ガスとして大気中へ排出される。

ディーゼルエンジン１の稼働が継続すると、ＤＰＦ３２に捕捉されたＰＭの量が増加していくので、捕捉されたＰＭの除去、すなわちＤＰＦ３２の再生が必要となる。ＤＰＦ３２の再生を開始するために、ＥＣＵ１７は、燃焼室における燃焼を生じさせるためのインジェクタ１６による軽油の噴射（メイン噴射）の後に、インジェクタ１６から燃焼室に軽油を噴射（ポスト噴射）させる。ポスト噴射により噴射された軽油は燃焼に寄与しないので、排気ガスとともに排気管３０を流通する。排気ガスに同伴された軽油が酸化触媒３１に流入すると、酸化反応が生じる。この酸化反応により生じた反応熱を利用して、ＤＰＦ３２に捕捉されたＰＭを燃焼除去することで、ＤＰＦ３２の再生が行われる。ＤＰＦ３２の再生を終了するためには、ＥＣＵ１７は、インジェクタ１６によるポスト噴射を終了させる。

ポスト噴射により燃焼室へ噴射された軽油は燃焼に寄与しないので、噴射された軽油の一部がシリンダーボア壁面に付着し、ピストンのオイルリングでオイルパンへ掻き落とされて、エンジンオイルに軽油が混合してしまう。すると、エンジンオイルは、軽油で希釈された状態でディーゼルエンジン１の各部に供給されることになり、各ベアリングの焼き付きの原因となる。また、オイルパン２内のエンジンオイルの油面が上昇し、クランクシャフト１０により油面たたきが発生して、ＰＣＶ（ポジティブクランク室ベンチレーション）異常となる。

そこで、ＥＣＵ１７は、ＤＰＦ３２の再生を開始したら、すなわち、インジェクタ１６からポスト噴射を開始したら、バルブ５を開く。すると、オイルパン２内のエンジンオイルの一部が、エンジンオイル取り出し管３を介して回転メッシュ部材７の収容室２３に導入される。収容室２３内に設けられた図示しない検知手段により収容室２３内のエンジンオイルの分離が適当と判断されたら、ＥＣＵ１７は、バルブ５を閉じると共にクラッチ１１をつなげる。すると、クランクシャフト１０の回転が回転軸部材９に伝達され、回転メッシュ部材７が回転する。回転メッシュ部材７が回転すると、収容室２３内のエンジンオイルは、遠心力により、メッシュ部８に対向する方向に力をかけられる。ここで、メッシュ部８のメッシュの大きさを、軽油とエンジンオイルとを分離できるものにしておけば、軽油のみがメッシュ部８を通り抜け、エンジンオイルは収容室２３内に留まる。尚、このようなメッシュの大きさは、当業者であれば、容易に決定できるものである。

メッシュ部８を通り抜けた軽油は、カバー６内を落下し、軽油流通管１５を流通して燃料タンクに流入する。一方、収容室２３内に留まるエンジンオイルは、円筒形状の仕切部２２を乗り越えた分だけ、排出孔２１を介して回転メッシュ部材７から排出され、受け皿部１３に集められる。受け皿部１３に集められたエンジンオイルは、エンジンオイル流通管１４を介して、オイルパン２に戻される。収容室２３内のエンジンオイルが少なくなったら、ＥＣＵ１７は、バルブ５を開いてオイルパン２内のエンジンオイルの一部を、エンジンオイル取り出し管３を介して収容室２３に導入する。これらの動作を繰り返し、ＥＣＵ１７は、ＤＰＦ３２の再生を終了したら、すなわち、インジェクタ１６からのポスト噴射を終了したら、バルブ５を閉じると共にクラッチ１１を切り離す。尚、クラッチ１１を切り離すタイミングは、ポスト噴射の終了直後でなく、ポスト噴射の終了後、収容室２３内に収容されているエンジンオイルの分離が終了した後であってもよい。
なお、オイルパン２からのエンジンオイルの取り出しは、図示しないポンプで行われてもよい。あるいは、エンジン内各所の負圧部分（クランクケース内部等）を利用して取り出させる構成としてもよい。また、分離装置４をディーゼルエンジン１の側部に設け、受け皿部１３に集められたエンジンオイルが、オイル自身の重力によりオイルパン２へ戻される構成としてもよい。同様に、燃料タンクへ戻される軽油も、その軽油自身の重力により燃料タンクへ戻される構成としてもよい。

このように、回転メッシュ部材７を回転させると、回転メッシュ部材７の収容室２３に収容されたエンジンオイルに混合された軽油が、メッシュ部８によってエンジンオイルから分離される。軽油とエンジンオイルとの分離においてエンジンオイルを加熱する必要がないので、ディーゼルエンジン１の燃費を悪化させることなく、かつ、エンジンオイルを劣化させることなく、軽油が混合したエンジンオイルから軽油とエンジンオイルとを分離することができる。

この実施の形態によれば、ＤＰＦ３２の再生時のみ、軽油とエンジンオイルとの分離操作を行っているが、この形態に限定するものではない。ディーゼルエンジン１の稼働中、常に分離操作を行うようにしてもよく、適当な時間間隔や走行間隔をあけて分離操作を行うようにしてもよい。また、クランクシャフト１０と回転軸部材９との連結において、クラッチ１１に代えて又はクラッチ１１に加えて変速機を設け、ＤＰＦ３２の再生時と再生を行っていない時とで回転メッシュ部材７の回転速度を変えるようにしてもよく、適当な時間間隔や走行間隔をあけて回転メッシュ部材７の回転速度を変えるようにしてもよい。尚、変速機の制御はＥＣＵ１７が行い、この場合には、変速機及びＥＣＵ１７が回転調整手段を構成する。

この実施の形態では、伝達部材はクラッチ１１であったが、これに限定するものではない。クラッチ１１の代わりに、ギアやチェーン等で、クランクシャフト１０の回転を回転軸部材９に伝達するようにしてもよい。また、また、クランクシャフト１０の回転に代えて、カムシャフトの回転を利用して回転メッシュ部材７を回転させるようにしてもよい。さらに、回転メッシュ部材を回転させる回転手段として、回転軸部材９及び伝達部材に限定するものではなく、図３に示されるように、回転手段としてモータ２０を使用し、モータ２０によって直接回転メッシュ部材７を回転させるようにしてもよい。この場合には、ＥＣＵ１７が、モータ２０を稼働及び停止することにより、回転メッシュ部材７の回転を調整する。また、ＥＣＵ１７が、モータ２０の回転速度を調整することにより、回転メッシュ部材７の回転速度を調整するようにしてもよい。

この実施の形態では、分離された軽油を燃料タンクに戻しているが、この形態に限定するものではない。ＰＣＶを介して、負圧で吸気へ戻すようにしてもよい。

この実施の形態では、回転メッシュ部材７は、１つの円筒状のメッシュ部材８を有していたが、この形態に限定するものではない。例えば、図４に示される回転メッシュ部材７’のように、外径の異なる３つの円筒状のメッシュ部８，８’，８”を同心円状に重ねた形態であってもよく、２つの円筒状のメッシュ部または４つ以上の円筒状のメッシュ部を同心円状に重ねた形態であってもよい。

１ ディーゼルエンジン、２ オイルパン、３ エンジンオイル取り出し管、７，７’ 回転メッシュ部材、８，８’，８” メッシュ部、９ 回転軸部材、１０ クランクシャフト、１１ クラッチ（伝達部材）、１７ ＥＣＵ（回転調整手段）、２０ モータ、２３ 収容室。

Claims (6)

1. ディーセルエンジンの燃料が混合したエンジンオイルを、前記燃料と前記エンジンオイルとに分離する希釈オイル再生装置であって、
   メッシュ部を有すると共に前記エンジンオイルが収容される収容室を有する回転可能に設けられた回転メッシュ部材と、
   該回転メッシュ部材を回転させる回転手段と、
   一端が前記ディーゼルエンジンのオイルパンに接続されると共に他端が前記回転メッシュ部材の前記収容室に連通するエンジンオイル取り出し管と
   を備え、
   前記燃料が混合した前記エンジンオイルを、前記エンジンオイル取り出し管を介して前記回転メッシュ部材の前記収容室内に導入して、前記回転手段が前記回転メッシュ部材を回転させると、前記燃料のみが前記メッシュ部を通り抜けることにより、燃料がエンジンオイルから分離される希釈オイル再生装置。
2. 前記回転手段は、
   前記回転メッシュ部材に取り付けられた回転軸部材と、
   前記ディーゼルエンジンのクランクシャフト又はカムシャフトの回転を前記回転軸部材に伝達する伝達部材と
   を備える、請求項１に記載の希釈オイル再生装置。
3. 前記回転手段はモータである、請求項１に記載の希釈オイル再生装置。
4. 前記回転手段に作用して、前記回転メッシュ部材の回転の開始及び停止と、該回転メッシュ部材の回転速度の変更との少なくとも一方を行う回転調整手段を備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の希釈オイル再生装置。
5. 前記回転調整手段は、前記ディーゼルエンジンへのポスト噴射を開始したら前記回転メッシュ部材を回転させ、ポスト噴射を終了したら前記回転メッシュ部材の回転を停止させる、請求項４に記載の希釈オイル再生装置。
6. 前記回転メッシュ部材は、重なり合った複数のメッシュ部を有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の希釈オイル再生装置。

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