(57)【要約】【課題】ブローバイガス中の水分の凍結によってブローバイガス通路が閉塞されることを抑制できる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２３は、ブローバイガス通路２４と、ブローバイガス通路２４に設けられるオイルセパレータ２５と、オイルセパレータ２５より下流のブローバイガス通路２４に設けられる除湿器２６と、除湿器２６に設けられたヒータ３４と、除湿器２６の詰まりを検出するためのセンサ３５と、除湿器２６が詰まったときヒータ３４を作動させる制御装置３６とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン内で発生するブローバイガスを吸気通路に戻すブローバイガス通路と、
前記ブローバイガス通路に設けられ、ブローバイガスに含まれるオイルを分離させるオイルセパレータと、
前記オイルセパレータより下流の前記ブローバイガス通路に設けられ、ブローバイガスに含まれる水分を捕集する除湿器とを備えた
ことを特徴とするブローバイガス還流装置。
【請求項２】
前記除湿器に設けられたヒータと、
前記除湿器の詰まりを検出するためのセンサと、
前記除湿器が詰まったとき前記ヒータを作動させる制御装置とをさらに備えた
請求項１に記載のブローバイガス還流装置。
【請求項３】
前記除湿器は、ブローバイガスを衝突させる衝突部を備えた
請求項１又は２に記載のブローバイガス還流装置。
【請求項４】
前記ヒータは、電熱線で構成され、前記除湿器の外周に設けられる
請求項１から３のいずれか一項に記載のブローバイガス還流装置。
【請求項５】
前記除湿器には、捕集した水分を排出する排水通路が接続された
請求項１から４のいずれか一項に記載のブローバイガス還流装置。
【請求項６】
前記センサは、前記除湿器の入口及び出口の差圧を検出する差圧センサで構成され、
前記制御装置は、前記差圧センサで検出される差圧が閾値を超えたとき前記除湿器が詰まったものと判断する
請求項１から５のいずれか一項に記載のブローバイガス還流装置。
【請求項７】
前記センサは、前記除湿器の入口の圧力を検出する圧力センサで構成され、
前記制御装置は、前記圧力センサで検出される圧力が閾値を超えたとき前記除湿器が詰まったものと判断する
請求項１から５のいずれか一項に記載のブローバイガス還流装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示はブローバイガス還流装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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を通じて吸気通路に還流させるブローバイガス還流装置（ＰＣＶ）が公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１８０１４９号公報
【特許文献２】特開２０１６−２２３３５７号公報
【特許文献３】特開２００４−６０４８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ガソリンや軽油等の燃料が燃焼するときには水が発生する。このため、低温環境下ではブローバイガス中の水分がブローバイガス通路内で凍結する可能性がある。
【０００５】
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の凍結によってブローバイガス通路が閉塞されることを抑制できるブローバイガス還流装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一の態様によれば、
エンジン内で発生するブローバイガスを吸気通路に戻すブローバイガス通路と、
前記ブローバイガス通路に設けられ、ブローバイガスに含まれるオイルを分離させるオイルセパレータと、
前記オイルセパレータより下流の前記ブローバイガス通路に設けられ、ブローバイガスに含まれる水分を捕集する除湿器とを備えた
ことを特徴とするブローバイガス還流装置が提供される。
【０００７】
好ましくは、前記ブローバイガス還流装置は、前記除湿器に設けられたヒータと、前記除湿器の詰まりを検出するためのセンサと、前記除湿器が詰まったとき前記ヒータを作動させる制御装置とをさらに備える。
【０００８】
好ましくは、前記除湿器は、ブローバイガスを衝突させる衝突部を備える。
【０００９】
好ましくは、前記ヒータは、電熱線で構成され、前記除湿器の外周に設けられる。
【００１０】
好ましくは、前記除湿器には、捕集した水分を排出する排水通路が接続される。
【００１１】
好ましくは、前記センサは、前記除湿器の入口及び出口の差圧を検出する差圧センサで構成され、前記制御装置は、前記差圧センサで検出される差圧が閾値を超えたとき前記除湿器が詰まったものと判断する。
【００１２】
また、前記センサは、前記除湿器の入口の圧力を検出する圧力センサで構成され、前記制御装置は、前記圧力センサで検出される圧力が閾値を超えたとき前記除湿器が詰まったものと判断する。
【発明の効果】
【００１３】
上記の態様によれば、ブローバイガス中の水分の凍結によってブローバイガス通路が閉塞されることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本開示の一実施の形態に係る内燃機関の概略説明図である。
【図２】オイルセパレータ及び除湿器の説明図である。
【図３】除湿器の正面断面図である。
【図４】他の実施の形態を示す除湿器の正面断面図である。
【図５】他の実施の形態を示す除湿器の正面断面図である。
【図６】他の実施の形態を示す除湿器の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
図１は、本開示の実施形態の構成を示す概略図である。内燃機関（エンジン）１は、車両（図示せず）に搭載された多気筒の圧縮着火式内燃機関すなわち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、車両および内燃機関の種類、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よいし、エンジンは火花点火式内燃機関すなわちガソリンエンジンであってもよい。図示例は直列４気筒エンジンを示すが、エンジンのシリンダ配置形式、気筒数等も任意である。
【００１７】
エンジン１は、エンジン本体２と、エンジン本体２に接続された吸気通路３および排気通路４と、ターボチャージャ１４と、燃料噴射装置５とを備える。エンジン本体２は、シリンダヘッド、シリンダブロック、クランクケース等の構造部品と、その内部に収容されたピストン、クランクシャフト、バルブ等の可動部品とを含む。
【００１８】
吸気通路３は、エンジン本体２（特にシリンダヘッド）に接続された吸気マニホールド１０と、吸気マニホールド１０の上流端に接続された吸気管１１とにより主に画成される。吸気マニホールド１０は、吸気管１１から送られてきた吸気を各気筒の吸気ポートに分配供給する。吸気管１１には、上流側から順に、エアクリーナ１２、ターボチャージャ１４のコンプレッサ１４Ｃ、およびインタークーラ１５が設けられる。
【００１９】
排気通路４は、エンジン本体２（特にシリンダヘッド）に接続された排気マニホールド２０と、排気マニホールド２０の下流側に接続された排気管２１とにより主に画成される。排気マニホールド２０は、各気筒の排気ポートから送られてきた排気ガスを集合させる。排気管２１、もしくは排気マニホールド２０と排気管２１の間には、ターボチャージャ１４のタービン１４Ｔが設けられる。タービン１４Ｔより下流側の排気管２１には排気浄化用の後処理部材（図示せず）が設けられる。
【００２０】
エンジン１はブローバイガス還流装置２３を備える。ブローバイガス還流装置２３は、コンプレッサ１４Ｃよりも上流側の吸気通路３にブローバイガスを還流させるためのブローバイガス通路２４を備える。ブローバイガス通路２４は、クランクケース内の空間と、コンプレッサ１４Ｃより上流側の吸気通路３とを接続する。周知のように、ブローバイガスは、エンジン本体２においてシリンダ９とピストンとの隙間からクランクケース内に漏れ出たガスである。
【００２１】
図１及び図２に示すように、ブローバイガス還流装置２３は、ブローバイガス通路２４に設けられ、ブローバイガスからオイルを分離するオイルセパレータ２５と、オイルセパレータ２５より下流側のブローバイガス通路２４に設けられブローバイガス中の水分を捕集する除湿器２６とをさらに備える。
【００２２】
図３に示すように、除湿器２６は、ブローバイガス通路２４を構成するブローバイガス管２４ａに一端（基端）が接続され他端（先端）が開放されるパイプ部２７と、パイプ部２７に接続されるケーシング２８と、パイプ部２７から吐出されるブローバイガスを衝突させる衝突部２９とを備える。
【００２３】
パイプ部２７は直線状に形成される。また、パイプ部２７の先端は、管軸方向に対して直角に切断された形状に形成される。これにより、パイプ部２７の先端には、管軸方向に向けて開口する先端開口２７ａが形成される。パイプ部２７の流路断面は、円形に形成され、基端から先端まで同じ形状且つ同じ断面積に形成される。また、パイプ部２７の流路断面は、ブローバイガス管２４ａと同じ形状且つ同じ断面積に形成される。パイプ部２７の内周面は、ブローバイガス管２４ａの内周面と段差無く滑らかに接続される。
【００２４】
また、パイプ部２７には、ガス噴出孔２７ｂがパイプ部２７の径方向に貫通して形成される。ガス噴出孔２７ｂは、パイプ部２７の周方向に間隔を隔てて複数形成される。
【００２５】
ケーシング２８は、両端を塞がれた円筒状に形成され、その軸方向に長く形成される。ケーシング２８は、パイプ部２７より大径に形成される。ケーシング２８の一端には、パイプ部２７が挿入される。パイプ部２７の全てのガス噴出孔２７ｂは、ケーシング２８内に位置される。また、ケーシング２８は、パイプ部２７と概ね同軸に配置される。ケーシング２８は金属で構成され、外気に晒される。ケーシング２８の他端には、ブローバイガスを排出するためのブローバイガス出口２８ａが形成される。ブローバイガス出口２８ａには、ブローバイガス通路２４が接続される。また、ケーシング２８の底部には、ケーシング２８内の水を排出するための排水口２８ｂが形成される。排水口２８ｂには、排水通路３０の上流端が接続される。排水通路３０の下流端には、ケーシング２８から排出された水を収容するためのタンク３１が接続される。
【００２６】
衝突部２９は、パイプ部２７の先端開口２７ａから吐出されるブローバイガスを衝突させる第１衝突板３２と、ガス噴出孔２７ｂから吐出されるブローバイガスを衝突させる第２衝突板３３とを備える。
【００２７】
第１衝突板３２は、金属で構成され、一方の面が窪むと共に他方の面が円錐状に膨らむ円盤状に形成される。また、第１衝突板３２の外径Ｄは、パイプ部２７の内径ｄ１より大きく且つケーシング２８の内径ｄ２より小さく形成される。第１衝突板３２は、ケーシング２８又はパイプ部２７に図示しない支持フレームを介して設けられる。第１衝突板３２は、パイプ部２７の先端に臨む位置にパイプ部２７から離間して配置される。また、第１衝突板３２は、パイプ部２７と同軸に配置される。第１衝突板３２の一方の面は、パイプ部２７の先端に対向される。第１衝突板３２の外周端とケーシング２８の内周面との間には、ブローバイガスを通過させるための間隙が形成される。
【００２８】
第２衝突板３３は、金属で構成され、第１衝突板３２の中心部に板厚方向に貫通する孔３３ａを設けた形状に形成される。第２衝突板３３の外径は、第１衝突板３２の外径Ｄと同じに設定される。すなわち、第２衝突板３３は、孔３３ａを有する点で第１衝突板３２と相違するものの、この相違点を除いて第１衝突板３２と同じ形状、同じ寸法に形成される。孔３３ａには、パイプ部２７が挿通される。第２衝突板３３の内周端は、ガス噴出孔２７ｂより下流側のパイプ部２７に溶接等にて固定される。第２衝突板３３は、その内周端から径方向外方に延びるにつれてパイプ部２７の基端側に傾斜される。これにより、第２衝突板３３の外周部は、ガス噴出孔２７ｂに臨む位置に配置される。また、第２衝突板３３の外周端とケーシング２８の内周面との間には、ブローバイガスを通過させるための間隙が形成される。
【００２９】
なお、ケーシング２８、第１衝突板３２及び第２衝突板３３は、金属で構成されるものとしたが、これに限られない。ケーシング２８、第１衝突板３２及び第２衝突板３３は、熱伝導性が金属と同程度又はそれ以上に高い他の高熱伝導材料で構成されてもよい。また、第２衝突板３３は、ケーシング２８に設けられてもよい。この場合、第２衝突板３３は、パイプ部２７から径方向に離間されてもよい。
【００３０】
図２に示すように、ブローバイガス還流装置２３は、除湿器２６に設けられたヒータ３４と、除湿器２６の詰まりを検出するためのセンサ３５と、除湿器２６が詰まったときヒータ３４を作動させる制御装置３６とをさらに備える。
【００３１】
ヒータ３４は、電熱線で構成され、ケーシング２８の外周に巻き付けられた状態で設けられる。
【００３２】
センサ３５は、除湿器２６の入口及び出口の差圧を検出する差圧センサで構成される。センサ３５には、除湿器２６の入口圧力が第１導圧管３５ａを介して導入される。また、センサ３５には、除湿器２６の出口圧力が第２導圧管３５ｂを介して導入される。
【００３３】
制御装置３６は、制御ユニット、回路要素（circuitry）もしくはコントローラをなす電子制御ユニットで構成される。制御装置３６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポートおよび記憶装置等を含む。制御装置３６は、ヒータ３４及びセンサ３５に電気的に接続される。制御装置３６は、センサ３５で検出される差圧Ｐが閾値ｔを超えたとき（Ｐ＞ｔ）、除湿器２６が詰まったものと判断し、ヒータ３４をオン（作動状態）にする。また、制御装置３６は、センサ３５で検出される差圧Ｐが閾値ｔ以下のとき（Ｐ≦ｔ）、除湿器２６は詰まっていないものと判断し、ヒータ３４をオフ（非作動状態）にする。閾値は、予め実験、シミュレーション等で決定される。例えば、実験で閾値を決定する場合、詰まった状態の模擬除湿器（図示せず）を作成するとよい。そして、かかる模擬除湿器にブローバイガスを通したときの入口及び出口の差圧を計測し、この差圧に基づいて閾値を決定するとよい。
【００３４】
次に、本実施形態に係るブローバイガス還流装置２３の作用効果を説明する。
【００３５】
エンジン本体２内の圧力は、コンプレッサ１４Ｃより上流の吸気通路３内の圧力より概ね高い。このため、エンジン本体２内のブローバイガスは、エンジン本体２内からブローバイガス通路２４を通ってコンプレッサ１４Ｃより上流の吸気通路３に流れる。
【００３６】
このブローバイガスの流れについて詳しく説明する。
【００３７】
エンジン本体２内からブローバイガス通路２４に流れたブローバイガスは、オイルセパレータ２５内に入る。オイルセパレータ２５内においてブローバイガスは、例えばラビリンス状の通路等を通過する。これにより、ブローバイガスに含まれるオイルはブローバイガスから分離され、エンジン本体２内に戻される。
【００３８】
この後、オイルが除去されたブローバイガスは、除湿器２６のパイプ部２７内に入る。パイプ部２７内のブローバイガスは、先端開口２７ａとガス噴出孔２７ｂとに分岐されてパイプ部２７外に吐出される。
【００３９】
先端開口２７ａから吐出されたブローバイガスは、第１衝突板３２に衝突する。また、ガス噴出孔２７ｂから吐出されたブローバイガスは、第２衝突板３３に衝突する。
【００４０】
エンジン１が低温環境下で運転されている場合、外気に晒される除湿器２６も低温となっている。このため、第１衝突板３２又は第２衝突板３３に衝突したブローバイガス中の水分は、第１衝突板３２又は第２衝突板３３に衝突することで冷却される。これにより、第１衝突板３２又は第２衝突板３３の表面で結露が発生する。この結露によって発生した凝縮水は、第１衝突板３２又は第２衝突板３３の表面にて凍結することもある。これにより、ブローバイガスは、水分と分離される。
【００４１】
この後、ブローバイガスは、ブローバイガス出口２８ａ及びブローバイガス通路２４を通って吸気通路３に流れる。このとき、ブローバイガスは水分と分離されて乾燥している。このため、除湿器２６より下流のブローバイガス通路２４で結露及び凍結が発生することは抑制される。よって、除湿器２６より下流のブローバイガス通路２４が、凍結した凝縮水で塞がれることは抑制される。
【００４２】
一方、除湿器２６内で発生した氷が成長すると、除湿器２６が閉塞される場合がある。この場合、除湿器２６の入口圧力は上昇し、除湿器２６の入口及び出口の差圧は大きくなる。そこで、本実施の形態では、除湿器２６の入口及び出口の差圧をセンサ３５で所定の演算周期毎に繰り返し検出し且つその差圧情報を制御装置３６に伝達している。制御装置３６は、センサ３５から差圧Ｐが伝達される度に差圧Ｐと閾値ｔとを比較する。そして、差圧Ｐが閾値ｔより大きくなった場合（Ｐ＞ｔ）、制御装置３６はヒータ３４をオンにする。これにより、除湿器２６の氷は融解され、除湿器２６の詰まりは解消又は緩和される。氷が融解することで生じた水は、排水口２８ｂ及び排水通路３０を通ってタンク３１に収容される。タンク３１内の水は、オイルセパレータ２５を通過した後のブローバイガスから生じたものであり、ほとんどオイルを含まない。このため、比較的容易に処理できる。
【００４３】
また、除湿器２６の詰まりが解消又は緩和されて差圧Ｐが閾値ｔ以下になった場合（Ｐ≦ｔ）、制御装置３６はヒータ３４をオフにする。これにより、電気が無駄に使用されることが抑制される。
【００４４】
このように、本実施の形態にかかるブローバイガス還流装置２３は、ブローバイガス通路２４と、ブローバイガス通路２４に設けられたオイルセパレータ２５と、オイルセパレータ２５より下流のブローバイガス通路２４に設けられた除湿器２６とを備える。このため、本実施の形態にかかるブローバイガス還流装置２３は、除湿器２６を通過するブローバイガスから水分を分離させることができる。そして、除湿器２６より下流のブローバイガス通路２４がブローバイガス中の水分の凍結によって閉塞されることを抑制できる。
【００４５】
また、ブローバイガス還流装置２３は、除湿器２６に設けられたヒータ３４と、除湿器２６の詰まりを検出するセンサ３５と、除湿器２６が詰まったときヒータ３４を作動させる制御装置３６とをさらに備える。このため、本実施の形態にかかるブローバイガス還流装置２３は、除湿器２６内で凍結が発生して除湿器２６が氷で詰まり気味になった場合であっても、除湿器２６内の氷をヒータ３４の熱で溶かすことができる。そして、除湿器２６の詰まりを解消又は緩和できる。
【００４６】
以上、本開示の実施形態を詳細に述べたが、本開示は以下のような他の実施形態も可能である。なお、上述と同様の構成については同符号を付し、説明を省略する。
【００４７】
（１）図４に示すように、例えば除湿器４０は、ワイヤーメッシュで構成されるトラップ４１を備えるものであってもよい。この場合、トラップ４１は、ケーシング２８内にブローバイガスの流れ方向に沿って複数設けられてもよい。
【００４８】
（２）また、図５に示すように、除湿器４２は、スチールウールで構成されるトラップ４３を備えるものであってもよい。この場合、ケーシング２８内は、トラップ４３で埋め尽くされてもよい。
【００４９】
（３）排水通路３０の下流端には、タンク３１が接続されるものとしたが、これに限られない。図６に示すように、排水通路３０は、開放されてもよい。この場合、排水通路３０の開放端４４は下方に向けられるとよい。また、排水通路３０には、排水弁４５が設けられるとよい。排水弁４５は、スプリング（不図示）の付勢力によって閉弁すると共に、排水通路３０内の水の荷重によってスプリングの付勢力に反して開弁するように構成されるとよい。
【００５０】
（４）センサ３５は、除湿器２６の詰まりを検出できるものであればよく、上述したものに限られない。例えばセンサ３５は、除湿器２６の入口圧力を検出する圧力センサで構成されてもよい。この場合、制御装置３６は、センサ３５で検出される圧力が閾値を超えたとき除湿器２６が詰まったものと判断するとよい。
【００５１】
前述の各実施形態の構成は、特に矛盾が無い限り、部分的にまたは全体的に組み合わせることが可能である。本開示の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本開示の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本開示に含まれる。従って本開示は、限定的に解釈されるべきではなく、本開示の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１    エンジン
２    エンジン本体
３    吸気通路
４    排気通路
５    燃料噴射装置
７    インジェクタ
８    コモンレール
９    シリンダ
１０    吸気マニホールド
１１    吸気管
１２    エアクリーナ
１４    ターボチャージャ
１４Ｃ  コンプレッサ
１４Ｔ  タービン
１５    インタークーラ
２０    排気マニホールド
２１    排気管
２３    ブローバイガス還流装置
２４    ブローバイガス通路
２４ａ  ブローバイガス管
２５    オイルセパレータ
２６    除湿器
２７    パイプ部
２７ａ  先端開口
２７ｂ  ガス噴出孔
２８    ケーシング
２８ａ  ブローバイガス出口
２８ｂ  排水口
２９    衝突部
３０    排水通路
３１    タンク
３２    第１衝突板
３３    第２衝突板
３３ａ  孔
３４    ヒータ
３５    センサ
３５ａ  第１導圧管
３５ｂ  第２導圧管
３６    制御装置
４０    除湿器
４１    トラップ
４２    除湿器
４３    トラップ
４４    開放端
４５    排水弁
【図１】
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【図２】
2020084772.tif 000004
【図３】
2020084772.tif 000005
【図４】
2020084772.tif 000006
【図５】
2020084772.tif 000007
【図６】
2020084772.tif 000008