JPH06173630A - Ｐｃｖシステム内のガスを処理するための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 クランクケースのヒュームを内燃式エンジン
の吸気側に再循環させることのできる装置を提供する。 【構成】 内燃式エンジンのＰＣＶシステム内のガスを
処理するための装置は、ガス処理室を構成するハウジン
グを有する。ガス濾材を室に通し、ガスがエンジンの吸
気部分内に導かれる前にガスをエンジンのクランクケー
スから室内のガス濾材に通す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、全体として、内燃式エ
ンジンの汚染制御装置及び効率化装置に関する。更に詳
細には、本発明は、内燃式エンジンのＰＣＶ（ブローバ
イガス還元）システムに設置されるべき装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】クランクシャフトを駆動して捩じり力を
出す往復動ピストンを使用する種類の内燃式エンジン、
例えば、一般的な自動車用エンジンでは、シリンダの燃
焼室内で形成された燃焼ガスの一部が圧力並びにピスト
ンの背後の部分吸引によって押しやられ、ピストンを通
ってエンジンのクランクケース領域に向かってこの領域
内に通過する。この現象は「ブローバイ」として知られ
ている。クランクケース内に押し込まれたこれらのガス
には、二酸化炭素、一酸化炭素並びに不完全燃焼した炭
化水素燃料分子及び完全に未燃焼の炭化水素燃料分子が
含まれる。エンジンの効率を改善し、自動車のエミッシ
ョンを減少させる努力において、クランクケースからこ
れらのガスの一部を吸引し、次いでエンジンの吸気部分
に導くように、クランクケースをエンジンの吸気部分に
連結することが自動車産業で行われた。加熱されたガス
は、来入する空気の温度を部分的に上昇させることによ
ってエンジンの作動に寄与し、不完全燃焼の炭化水素燃
料分子及び完全に未燃焼の炭化水素燃料分子をエンジン
に通すことによって燃焼工程を完全にする。

【０００３】しかしながら、ガスがクランクケースを通
過するとき、ガスは、エンジンの作動中にクランクケー
ス内に存在するオイル蒸気及び粒子スプレーと幾分混合
される。オイルを含む蒸気、粒状物、汚れ等は、エンジ
ンの吸気部分内に伝わると、オイルを含む蒸気が燃焼工
程で適正に或いは完全に燃焼しないため、吸気を汚染す
ることによって、エンジンが発生する汚染物質に実際に
寄与する傾向がある。更に、オイルを含む蒸気及び粒状
物はキャブレータ又は燃料噴射装置のような構成要素に
損傷を加えることがある。

【０００４】別の考えとして、環境には、内燃式エンジ
ンに不完全燃焼をもたらし、その結果、大量の汚染物質
のエミッションを発生させる幾つかの要因がある。これ
らの要因には、大気の状態の変化が含まれ、とりわけ、
空気中の酸素及び窒素の相対的な量、周囲温度の季節的
変化、産業用煙突からの化合物のエミッション、及び交
通におけるディーゼルエンジン車及びガソリンエンジン
車からの排気ヒュームの可変レベルが含まれる。

【０００５】内燃式エンジンが出した汚染物質は、地面
の高さに止まるためにエンジンの吸気部分に流入する空
気の質（酸素含有量）を汚染し、更に悪化した汚染エミ
ッションを出すため、特に厄介である。

【０００６】更に、クランクケースのヒュームと周囲吸
気を混合すると、燃焼に利用できる使用可能な酸素分子
（O2) 全体の、シリンダ内に取り入れたガスの全容積に
対するパーセンテージが更に低下し、かくして、燃焼効
率に悪影響を与える。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従って、クランクケー
スのヒュームを内燃式エンジンの吸気側に再循環させる
ことのできる装置を提供するのが望ましい。

【０００８】本発明の別の目的は、クランクケースのヒ
ュームをエンジンの吸気側に戻す前に、望ましからぬオ
イルを含む蒸気及び粒状物等を分離できる、クランクケ
ースのヒュームを再循環させるためのシステムを提供す
ることである。

【０００９】本発明の更に別の目的は、クランクケース
のヒュームをエンジンの吸気側に戻したときに生じる、
システム内に取り入れたガス中の使用可能な酸素のパー
センテージの低下を、クランクケース内に存在する空気
中の酸素を燃焼に更に利用できるようにすることによっ
て相殺する方法を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、内燃式エンジ
ンのＰＣＶシステム内のガスを処理するための装置であ
り、この装置では、有用に燃焼させることのできる未燃
焼炭化水素材料並びに汚染物質を含むガスをエンジンの
クランクケースから吸引し、エンジンで更に燃焼するた
め再循環させるため、エンジンの吸気部分に導く。

【００１１】この装置は、ガス処理室を密封的に包囲す
るハウジングを有する。ガス濾材に露呈したとき汚染物
をガスから分離できる濾材の供給源を備えている。ガス
濾材の流れを供給源からガス処理室へ導くため、第１入
口手段がハウジングに配置されている。ガス濾材は、ガ
ス濾材をガスに露呈し、汚染物質をガスから濾し取った
後、第１出口手段を通ってガス処理室を出る。ガス濾材
を浄化するための手段にガス濾材を通し、汚染物質をガ
ス濾材から除去する。

【００１２】ガスは、クランクケースからガス処理室内
へ第２入口手段を通って導かれ、第２出口手段を通って
エンジンの吸気部分に向かってガス処理室の外に導かれ
る。ハウジング内には、ガス及びガス濾材がガス処理室
にある状態でガスの流れをガス濾材を通して導くための
手段が設けられている。

【００１３】本発明の好ましい実施例では、ガスの少な
くとも一部をガス処理室内で負にイオン化するための手
段が更に設けられ、この手段には、ハウジングと作動的
に関連した負イオンエミッタ手段が含まれる。負イオン
エミッタ手段は、ガス処理室内に突出した少なくとも一
つのイオンエミッタプローブを備えている。ガスが少な
くとも一つの負イオンエミッタプローブを通って流れる
ように制限するための手段もまた設けられている。

【００１４】ガス濾材の供給源は、好ましくは、液体の
リザーバとして形成され、このリザーバは、適当な導管
で第１入口手段及び第１出口手段に連結されている。内
燃式エンジンの作動時に圧送手段が液体をリザーバから
ガス処理室内にガス濾材を浄化するための手段を通して
圧送し、リザーバに戻す。ガス濾材を浄化するための手
段は、第１出口手段とリザーバとの間の導管に配置され
た、液体から汚染物質を除去するための別のフィルタ手
段を有する。本発明の好ましい実施例では、使用される
液体は水である。変形例では凍結防止剤の混合物を使用
してもよい。

【００１５】これらのガスは、液体で第２入口手段を包
囲するように液体をガス処理室内に収集することによっ
て、ガス濾材に強制的に通され、液体は汚染物質をガス
から物理的に分離する。

【００１６】

【実施例】内燃式エンジンシステムを図１に概略に示
す。エンジン１０は任意の周知の形体のエンジンである
のがよい。ＰＣＶ弁１５がエンジンの潤滑回路（図示せ
ず）と連通した状態でエンジン１０に配置されている。
これはクランクシャフトクランクケースを含む。この従
来技術の形体では、ＰＣＶ弁１５はエンジンの吸気側２
０に、キャブレータに直接連結され、燃料噴射式エンジ
ンの場合には吸気マニホールドに直接連結されている。
潤滑回路からの吸引力でエンジンの吸気側に吸い込まれ
るヒュームには、未燃焼又は不完全燃焼の炭化水素燃料
分子の他にエンジンの内部潤滑回路の潤滑オイルからの
オイルを含む蒸気及び粒状物並びに酸素を含む空気が含
まれる。オイルを含む蒸気及び粒状物は、両方とも、エ
ンジンの吸気側の構成要素に損傷を加える潜在的な可能
性があり、そして、きれいに燃えず、従ってエンジンか
らの汚染エミッションに寄与する。

【００１７】図２に概略に示す内燃式エンジンシステム
には本願の発明が組み込んである。エンジン２１にはＰ
ＣＶ弁２５が設けられている。しかしながら、ＰＣＶ弁
２５と吸気側２９との間にはガス処理装置３０が設けら
れている。導管２７がガス処理装置３０を吸気側２９に
連結し、導管２８がＰＣＶ弁２５をガス処理装置３０に
連結する。ガス処理装置３０は、主ユニット３１及び濾
材リザーバ３２及びインラインフィルタ３３を含む。使
用される濾材は水であるが、好ましくは、水と凍結防止
剤の混合物を使用してもよい。ポンプ３４はリザーバ３
２に組み込んでもよいし、導管３５又は３６に沿って配
置してもよい。ポンプ３４は、適当な周知の形体のポン
プであるのがよく、装置の好ましい構造では、エンジン
２１が作動しているときにだけポンプ３４が賦勢され且
つ作動するように、内燃式エンジン２１の制御システム
（図示せず）に連結されている。

【００１８】主ユニット３１を図３の拡大断面斜視図に
示す。この図では、明瞭化を図るため、側壁及び端壁の
一部が省略してある。ハウジング４０がガス処理室４１
を包囲する。入口４２及び出口４３が室４１をリザーバ
３２からの導管３６及びリザーバ３２への導管３５に夫
々連結する。入口４４は、ＰＣＶ弁２５と連通し、出口
４５は、吸気側２９に繋がっている。

【００１９】本発明の好ましい実施例では、ハウジング
４０は、代表的には、アルミニウム又は他の適当な材料
からつくられており、熱、振動、又は装置を通過する腐
蝕性の燃焼副生物による侵蝕を受けない。入口４２及び
４４、及び出口４３及び４５は、従来構造の管接手であ
るのがよい。これらの管接手は、代表的には、真鍮、
銅、等から形成される。

【００２０】ハウジング４０内には、細長い円筒形スパ
ウト４６が入口４２から設けられ、このスパウトにはそ
の長さに沿って多数の孔４７が設けられている。同様
に、スパウト４８が入口４４から室４１内に延びてお
り、このスパウトにはその下側に沿って孔４９が設けら
れている。互いにほぼ平行に配置され且つ互いに近接し
たスパウト４６及びスパウト４８は、両方とも、閉鎖さ
れた端部を有し、長さ方向に延びる隙間５１を持つトラ
フ５０によって部分的に包囲されている。

【００２１】エンジン２１の作動中、ヒュームをＰＣＶ
弁２５から導管２８、ガス処理装置３０、及び導管２７
を通して吸気側２９に引き込む傾向を持つ負圧が吸気側
２９に生じる。ヒュームは、導管２７からハウジング４
０内に入口４４を通ってスパウト４８内に移動する。ス
パウト４８が水に完全に浸漬しているため、ヒュームは
孔４９から気泡の形体で出、これらの気泡はトラフ５０
内の水を通って浮き上がり、トラフ５０内の水の表面に
浮かび上がる。この工程中、オイルを含む蒸気及び粒状
材料が凝縮し、トラフ５０内に収集され、及びかくして
気体の形体を保っている所望の炭化水素材料から分離さ
れる。オイルを含む蒸気及び粒状材料は、連続的に流れ
ている水のため、トラフ５０の縁部５２を溢れて下方に
孔５５へ運ばれ、出口４３を通り、リザーバ３２に向か
って戻される。しかしながら、導管３５にはインライン
フィルタ３３が設けられており、このフィルタが汚染材
料を捕捉し、汚染材料を水から除去し、その結果、リザ
ーバ３２に戻る水はほぼ清浄であり、ポンプ３４でハウ
ジング４０に戻す準備ができている。

【００２２】汚染材料を炭化水素ガスから分離し、除去
すると、炭化水素ガス及びクランクケース空気が出口４
５につくりだされた吸引力の作用で室４１で上昇する。
さらに、ガスが液体濾材を通して気泡をなしているとき
に幾らかの追加の酸素を液体濾材から引き出すことがで
きる。ガスはバッフル６０、６１の周りを通過し、陰イ
オンエミッタプローブ６６を通り、出口４５に到る。炭
化水素ガスとともに所定量の水蒸気が生じ、炭化水素ガ
スによって出口４５を通って外に運ばれる。これらの水
蒸気分子は、これらが陰イオンエミッタプローブ６６の
近くを通過することによって負に帯電される。

【００２３】オイルを含む汚染蒸気及び粒状物が除去さ
れてきれいにされた濾過済の炭化水素ガスは、エンジン
２０で、改善された更に完全な燃焼できれいに燃焼され
る。更に、炭化水素ガスは、エンジン内に導入される周
囲空気よりも実質的に高温のままであり、その結果、有
利な予熱効果を持ち、これも燃焼効率を改善する。

【００２４】更に、本発明の装置を作動させると、燃焼
に利用できる更に多くの酸素が供給され、周囲空気及び
戻されたクランクケースヒュームの両方からの吸気混合
物中の汚染物質の影響をなくすのを助けるものと考えら
れ、これは吸気混合物中の酸素のパーセンテージを下げ
る。この過剰の、即ち更に多くの利用できる酸素をクラ
ンクケース空気に供給するのがよく、或いは、クランク
ケースガスが液体濾材を通して気泡をなしているときに
この液体濾材から解放されたものであるのがよい。いず
れの場合でも、装置を通って現れるガス中の酸素が陰イ
オンエミッタを通過するため、酸素は負に帯電され、燃
焼の影響を受け易い。更に、装置を通って現れる水蒸気
もまた負に帯電され、導入された空気と混合したとき、
導入した空気中に酸素を生じ、これもまた燃焼の影響を
受け易い。

【００２５】酸素に負の電荷を印加することは、エンジ
ン、特にキャブレータ及び／又は燃焼室内に水蒸気或い
は正に帯電させた酸素を導入することにより生じるエン
ジン内の腐蝕を阻止するのを能動的に助けるという点
で、更に有利な効果をもたらすものと考えられる。

【００２６】更に、負に帯電させた水蒸気は、引火点又
は燃焼室内の最大燃焼温度を下げるものと考えられる。
引火点を下げることによって、窒素酸化物(NOx) の生成
の傾向が減少される。本発明の装置の作動中にこのよう
なNOx エミッションの減少が観察された。

【００２７】更に、装置３０を作動させると、燃焼室内
のガソリン混合気の自然爆発（ノッキング）を遅らせる
効果が得られるものと考えられる。これによって、エン
ジンは他の方法で可能であるよりも高い圧縮比で効率的
に作動することができる。火花点火式ガソリンエンジン
について、エンジンの作動効率、及び燃料の消費効率
は、一般に、圧縮比の増加に伴って増大する。

【００２８】装置３０を作動させることにより得られる
効果には、燃焼室での乾燥燃焼状態が（水蒸気の存在に
より）なくされるという効果が含まれると考えられる。
これは、エンジンの寿命を延ばし、ＰＣＶラインからオ
イルを含む蒸気を除去することによりカーボン粒子エミ
ッションを減少すると考えられる。

【００２９】第３図でわかるように、主ユニット３１の
形体は、六気筒エンジン又は八気筒エンジンのような大
型の多気筒エンジンに適した実施例である。しかしなが
ら、エンジンが発生する吸引力に対し、ガス流の特定量
の抵抗を与える、このような主ユニット３１のバッフル
形体は、今日多く使用されている四気筒エンジンのよう
な小型エンジンについては流れ抵抗が大き過ぎることが
わかっている。したがって、変形例の主ユニット７０を
図４に示す。

【００３０】小型エンジン車輛で使用するための主ユニ
ットの実施例では、主ユニット７０はハウジング７１を
有し、このハウジングには濾過水循環用入口７３及び出
口７４が設けられている。入口７５及び出口７６は、ク
ランクケースガスの流入及び流出のために設けられてい
る。入口７３は水を出すため多数の孔７９が底に沿って
設けられたスパウト７８に続き、スパウト７８は閉鎖端
を有する。同様に、入口７５はスパウト８０を有し、こ
のスパウトもまた閉鎖端を有する。クランクケースガス
を出すため、孔８１がスパウト８０の長さに沿って設け
られている。出口７４は、孔８２を通してハウジング７
１に連結している。ハウジング７１の幅に亘って延びる
堰板８３がスパウト７８及び８０を孔８２から分離す
る。この堰板の高さは、ハウジング７１の底壁８９の上
方のスパウト８０の上面の高さよりも僅かに大きい。

【００３１】出口７６は、出口スパウト８５で室７２の
内部に連結されている。出口スパウト８５は、ハウジン
グ７１の全長に亘って延びる円筒形形状のバッフル８６
で完全に包囲されている。バッフル８６には多数の孔８
７が設けられ、これらの孔により、スパウト８０から来
入するガスが出口スパウト８５の端で開口部８８に到
る。陰イオンエミッタ９０がハウジング７１の側部に出
口スパウト８５の開口部８８に隣接して取り付けられて
いる。このエミッタ９０は、ハウジング７１内及び出口
スパウト８５の開口部８８内に延びるプローブ９１を有
する。

【００３２】主ユニット７０の作動は、主ユニット３１
について説明したのとほぼ同じである。入口７３及び出
口７４は、上述のように、リザーバ、ポンプ、及びフィ
ルタの同様の構成に連結されている。ポンプ（図示せ
ず）は、孔７９を通して水を供給したときに水が室７２
の領域８４内に溜まってプールを構成し始めるような流
量で水を入口７３に供給するように適当に形成されてい
る。水面高さが上昇するに従って、水は入口７５のスパ
ウト８０を徐々に覆い、最終的にはこれを完全に浸漬す
る。エンジンが作動していない場合には、ポンプは水を
主ユニット７１に供給しないため、スパウト８０の孔８
１を通って放出されるガスの力により、水はこのスパウ
トに流入しない。水面高さは、堰板８３の頂部の高さに
到るまで上昇し続け、堰板８３の頂部の高さに到ると溢
れて出口７４の孔８２を通って外に排液される。所望の
可燃炭化水素及び所望でない汚染材料を含むガスが孔８
１から出るとき、汚染材料は凝縮し且つ凝固し、未だガ
ス状の炭化水素ヒュームから物理的に分離されるように
なる。次いで、汚染材料は、水流により堰板８３を越え
て流され、孔８２の外に運び出され、上述の方法で水か
ら濾過される。ガスは室７２内で上昇し、出口７６に連
結された管路内につくりだされた吸引力によって引き出
される。出口７６は、吸気マニホールド又はキャブレー
タに連結されている。ガスは、孔８７に強制的に通さ
れ、出口スパウト８５の開口部８８に向かって吸い込ま
れる。これを行う際、ガス及びこれに伴う水蒸気を陰イ
オンエミッタ９０のプローブ９１に強制的に通し、水蒸
気を負に帯電させる。

【００３３】これらの実施例に説明した装置を作動させ
ると、水蒸気の存在は燃焼室内の引火温度を下げる作用
をなし、かくして内燃式エンジンの排気の主な汚染物質
である窒素酸化物(NOx) の生成につながることが知られ
ている望ましからぬ極めて高い燃焼温度が阻止されると
いうことを示した。更に、エンジンを通してリサイクル
される未燃焼炭化水素及び不完全燃焼炭化水素に再び燃
焼工程が加えられ、更に完全に使用されるという点で改
善された燃焼が得られる。

【００３４】図４に示すこの形体は、ハウジングを通る
ガス流に対する抵抗が幾分小さいということが知られて
おり、従って、大型エンジンで可能である吸気側での吸
引力の大きさを発生することができない小型内燃式エン
ジンで有利に使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＰＣＶシステムを持つ内燃式エンジンの概略図
である。

【図２】本発明の装置を備えたＰＣＶシステムを示す内
燃式エンジンの概略図である。

【図３】ガス処理室内の特定の構成要素を示す、ガス処
理室の拡大斜視図である。

【図４】変形例のガス処理室等を示す部分断面斜視図で
ある。

【符号の説明】

２１ エンジン ２５ ＰＣＶ弁 ２７、２８ 導管 ３０ ガス処理装置 ３１ 主ユニット ３２ 濾材リザーバ ３３ インラインフィルタ ３４ ポンプ ４０ ハウジング ４１ ガス処理室 ４２ 入口 ４３ 出口 ４４ 入口 ４５ 出口 ４６、４８ スパウト ５０ トラフ ５１ 隙間 ６０、６１ バッフル ６６ 陰イオンエミッタプローブ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃式エンジンのＰＣＶシステム内のガ
   スを処理するための装置であって、有用に燃焼させるこ
   とのできる未燃焼炭化水素材料及び汚染物質を含む前記
   ガスを前記エンジンのクランクケースから吸引し且つ前
   記エンジンの吸気部分に導き前記エンジン内を再循環さ
   せて更に燃焼させる、ＰＣＶシステム内のガスを処理す
   るための装置において、 ガス処理室を密封的に包囲するハウジングと、 前記ガスを通したときにこのガスから前記汚染物質を分
   離できるガス濾材の供給源と、 前記ガス濾材の流れを前記供給源から前記ガス処理室へ
   導くため、前記ハウジングに作動的に配置された第１入
   口手段と、 前記ガスの処理後、前記ガス濾材の流れを前記供給源に
   向かって前記ガス処理室から戻すように導くため、前記
   ハウジングに作動的に配置された第１出口手段と、 前記ガス濾材を前記ガスに露呈し前記ガスを濾過した
   後、前記汚染物質を前記ガス濾材から除去する、前記ガ
   ス濾材を浄化するための手段と、 前記ガスの流れを前記クランクケースから前記ガス処理
   室内へ導くため、前記ハウジングに作動的に配置された
   第２入口手段と、 前記ガス濾材に露呈した後の前記処理済のガスの流れを
   前記ガス処理室から外に前記エンジンの前記吸気部分に
   向かって導くため、前記ハウジングに作動的に配置され
   た第２出口手段と、 前記ガス及び前記ガス濾材が前記ガス処理室にある状態
   で前記ガスの流れを前記ガス濾材を通して導くための手
   段と、を有するガス処理装置。
2. 【請求項２】 前記汚染物質の前記分離後、前記ガスが
   前記ガス処理室を出る前にガスの少なくとも一部を前記
   ガス処理室内で負にイオン化するための手段を更に有す
   る、請求項１に記載のガス処理装置。
3. 【請求項３】 ガスを前記ガス処理室内で負にイオン化
   するための前記手段が、 前記ガス処理室内に突出した少なくとも一つの負イオン
   放出プローブを持つ、前記ハウジングと作動的に関連し
   た、負イオンエミッタ手段と、 前記ガスが前記ガス処理室を出る前に前記負イオン放出
   プローブを通過するように前記ガスの前記流れを制限す
   るための手段とを有する、請求項２に記載のガス処理装
   置。
4. 【請求項４】 ガス濾材の前記供給源が、 液体のリザーバと、 前記液体リザーバを前記第１入口及び前記第１出口に作
   動的に連結する導管手段と、 前記内燃式エンジンの作動中、液体を前記リザーバから
   前記ガス処理室内へ連続的に圧送し、ガス濾材を浄化す
   るための手段を通して前記ガス処理室から出して前記リ
   ザーバへ戻すように作動的に形成された圧送手段とを有
   する、請求項１に記載のガス処理装置。
5. 【請求項５】 前記ガス濾材を浄化するための前記手段
   は、 前記汚染物質を前記液体から除去するため、前記リザー
   バと、前記ガス処理室の前記第１出口手段との間で前記
   導管に作動的に配置されたフィルタ手段を有する、請求
   項４に記載のガス処理装置。
6. 【請求項６】 前記液体は水である、請求項５に記載の
   ガス処理装置。
7. 【請求項７】 前記液体は水と凍結防止剤の混合物であ
   る、請求項５に記載のガス処理装置。
8. 【請求項８】 前記ガスの流れを前記ガス濾材を通して
   導くための前記手段は、 前記液体で前記第２入口手段を包囲し、前記液体に前記
   ガスを強制的に通し、前記液体が前記汚染物質を前記ガ
   スから物理的に分離するように前記液体を前記ガス処理
   室内に収集するための手段を有する、請求項４に記載の
   ガス処理装置。