(57)【要約】【課題】凝縮水によって各電極板の間が導通することを抑制できる。【解決手段】内燃機関の静電式オイルミストセパレータ１０は、複数の電極板４０と、電気絶縁材料により形成され、各電極板４０の間に介設されたフィルタ５０と、各電極板４０及びフィルタ５０を収容するケース１１と、各電極板４０の間に電圧を印加する電圧発生装置とを備えている。オイルミストセパレータ１０は、各電極板４０の間に電圧が印加されている状態においてフィルタ５０に内燃機関のブローバイガスを通過させることにより、ブローバイガスに含まれるオイルミストを静電吸着力により分離するものであり、電極板４０を加熱する加熱装置を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電極板と、
電気絶縁材料により形成され、前記電極板の各々の間に介設されたフィルタと、
前記電極板の各々及び前記フィルタを収容するケースと、
前記電極板の各々の間に電圧を印加する電圧発生装置と、を備え、
前記電極板の各々の間に電圧が印加されている状態において前記フィルタに内燃機関のブローバイガスを通過させることにより、ブローバイガスに含まれるオイルミストを静電吸着力により分離する内燃機関のオイルミストセパレータであって、
前記電極板を加熱する加熱装置を備える、
内燃機関の静電式オイルミストセパレータ。
【請求項２】
前記加熱装置は、通電により発熱する電熱部材を有している、
請求項１に記載の内燃機関の静電式オイルミストセパレータ。
【請求項３】
前記電熱部材は、前記電極板の側面に貼り付けられている、
請求項２に記載の内燃機関の静電式オイルミストセパレータ。
【請求項４】
請求項３に記載の内燃機関の静電式オイルミストセパレータに適用される制御装置であって、
前記電熱部材の電気抵抗値または同電気抵抗値と相関関係を有するパラメータに基づいて前記フィルタを通過するブローバイガスの流量を検出する検出部を備える、
静電式オイルミストセパレータの制御装置。
【請求項５】
前記検出部により検出されたブローバイガスの流量が多いときには少ないときに比べて前記電極板の各々の間に印加する電圧が大きくされるように前記電圧発生装置を制御する、
請求項４に記載の静電式オイルミストセパレータの制御装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の内燃機関の静電式オイルミストセパレータに適用される制御装置であって、
前記ケースの内部での結露の発生の有無を予測するとともに、結露の発生が予測された場合には前記電極板を加熱すべく前記加熱装置を制御する制御部を備える、
静電式オイルミストセパレータの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブローバイガスに含まれるオイルミストを静電吸着力により分離する内燃機関の静電式オイルミストセパレータ及びその制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関には、クランク室内のブローバイガスを吸気通路に還流する還流通路が設けられている。こうした還流通路の途中には、ブローバイガスに含まれるオイルミストを分離するオイルミストセパレータが設けられている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載のオイルミストセパレータは、複数の電極板と、電気絶縁材料により形成され、各電極板の間に介設されたフィルタと、各電極板及びフィルタを収容するケースと、各電極板の間に電圧を印加する電圧発生装置とを備えている。
【０００４】
こうしたオイルミストセパレータでは、各電極板の間に電圧が印加されることにより、フィルタが帯電するとともに、同フィルタを通過するブローバイガスに含まれるオイルミストが帯電する。そして、帯電したオイルミストが静電気力によってフィルタに吸着されることでブローバイガスから分離される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−１０９０３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、例えば内燃機関の冷間始動時のように電極板の温度が低いときには、高温のブローバイガスに含まれる水蒸気が電極板の表面で凝縮することで結露が生じる。そのため、凝縮水がフィルタの内部で拡がることによって各電極板の間が凝縮水を介して導通され、消費電力の増大を招くおそれがある。
【０００７】
本発明の目的は、凝縮水によって各電極板の間が導通することを抑制できる内燃機関の静電式オイルミストセパレータ及び静電式オイルミストセパレータの制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための内燃機関の静電式オイルミストセパレータは、複数の電極板と、電気絶縁材料により形成され、前記電極板の各々の間に介設されたフィルタと、前記電極板の各々及び前記フィルタを収容するケースと、前記電極板の各々の間に電圧を印加する電圧発生装置と、を備え、前記電極板の各々の間に電圧が印加されている状態において前記フィルタに内燃機関のブローバイガスを通過させることにより、ブローバイガスに含まれるオイルミストを静電吸着力により分離する内燃機関のオイルミストセパレータであって、前記電極板を加熱する加熱装置を備える。
【０００９】
同構成によれば、加熱装置により電極板を加熱することが可能となるため、電極板の温度を高めることができる。これにより、例えば内燃機関の冷間始動時のように電極板の温度が低いときに電極板を加熱するようにすれば、電極板の温度を高くすることができ、電極板の表面での結露、すなわち凝縮水の発生を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、凝縮水によって各電極板の間が導通することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】内燃機関の静電式オイルミストセパレータの第１実施形態について、オイルミストセパレータを示す斜視図。
【図２】同実施形態の電極板と電圧発生装置との電気的な接続態様を示す模式図。
【図３】同実施形態の電極板を示す側面図。
【図４】同実施形態の電圧発生装置を中心とした電気的構成を示す回路図。
【図５】同実施形態の加熱装置を中心とした電気的構成を示す回路図。
【図６】変形例の加熱装置が設けられた電極板を示す側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜第１実施形態＞
以下、図１〜図５を参照して、一実施形態について説明する。
図１に示すように、静電式オイルミストセパレータ（以下、オイルミストセパレータ１０）は、車載内燃機関のクランク室内のブローバイガスを吸気通路に還流する還流通路に設けられるものであり、電気絶縁性の硬質樹脂材料によって形成されたケース１１を有している。
【００１３】
ケース１１は、上部開口を有するケース本体２０と、ケース本体２０の上部開口を閉塞するリッド３０とを有している。ケース本体２０は、上部開口を取り囲む側壁２１と、長方形板状の底壁２２とを有している。なお、以降において、底壁２２の長手方向をそれぞれ単に長手方向として説明する。
【００１４】
長手方向における一端側の側壁２１には、ケース１１の内外を連通する円筒状のガス流入口２３が外側に向けて突設されている。また、長手方向における他端側の側壁２１には、ケース１１の内外を連通する円筒状のガス流出口２４が外側に向けて突設されている。底壁２２におけるガス流出口２４に近接した位置には、ケース１１の内外を連通するオイル排出口２５が下側に向けて突設されている。
【００１５】
ケース１１の内部には、ステンレス鋼板によって形成された複数枚（本実施形態では４枚）の電極板４０が互いに間隔をおいて長手方向に沿って配置されている。また、各電極板４０は、ガス流入口２３が形成された側壁２１及びガス流出口２４が形成された側壁２１とそれぞれ間隔をおいて配置されている。なお、電極板４０は２枚以上であればよく、電極板４０の枚数を任意に変更することができる。
【００１６】
図３に示すように、本実施形態では、各電極板４０を加熱する加熱装置４１が設けられている。具体的には、各電極板４０の側面には、通電により発熱する電熱線４２が貼り付けられている。本実施形態では、電熱線４２としてニクロム線が用いられている。
【００１７】
図１及び図２に示すように、各電極板４０の間には、電気絶縁材料であるポリエステルの繊維によって形成されたフィルタ５０が介設されている。フィルタ５０は、同フィルタ５０を挟む一対の電極板４０にそれぞれ当接している。なお、ポリエステルなどの電気絶縁材料は誘電分極が生じる誘電材料でもある。
【００１８】
＜電圧発生装置６０＞
図２に示すように、各電極板４０には、導線を介して電圧発生装置６０が電気的に接続されている。同図の左から奇数番目の電極板４０には、電圧発生装置６０の陽極（＋）が接続されている。また、同図の左から偶数番目の電極板４０には、電圧発生装置６０の陰極（−）が接続されている。電圧発生装置６０により、各電極板４０の間に数ｋＶの電圧を印加することが可能とされている。
【００１９】
図４に示すように、車載の直流電源（以下、電源６１）には、昇圧用のトランス６２の一次コイル６３、及びスイッチング素子としてこの例では電界効果トランジスタ（以下、ＦＥＴ６４）が直列にて順に接続されている。ＦＥＴ６４のゲート端子には、ＦＥＴ６４をスイッチング駆動する昇圧駆動回路６５が接続されている。
【００２０】
トランス６２の二次コイル６６には、ダイオード６７及びオイルミストセパレータ１０の電極板４０が順に直列にて接続されている。また、二次コイル６６には、平滑用のコンデンサ６８が接続されている。
【００２１】
昇圧駆動回路６５には、内燃機関の電子制御装置７０が接続されている。
＜電子制御装置７０＞
電子制御装置７０は、中央処理制御装置（ＣＰＵ）、各種プログラムやマップなどを予め記憶した読出専用メモリ（ＲＯＭ）、ＣＰＵの演算結果などを一時記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、タイマカウンタ、入力インターフェース、出力インターフェースなどを備えて構成されている。
【００２２】
電子制御装置７０には、内燃機関の運転状態や車両の走行状態を検出するための各種センサが接続されている。各種センサには、イグニッションスイッチや、吸入空気量を検出するエアフローメータや、機関回転速度を検出する回転速度センサ、機関温度（例えば冷却水温）を検出する機関温度センサ、外気温センサなどが含まれている。
【００２３】
＜加熱装置４１＞
図５に示すように、電源６１には、スイッチ８４、電熱線４２、検出抵抗器８１、抵抗器８２が順に直列にて接続されている。抵抗器８２と電源６１との間の点Ｓ１において接地されている。また、スイッチ８４と電熱線４２との間の点Ｓ２と、上記点Ｓ１との間に抵抗器８３が接続されている。
【００２４】
電子制御装置７０の加熱制御部７１により、スイッチ８４の開閉制御、すなわち電源６１から電熱線４２への通電態様が制御される。
前述したように、内燃機関の冷間始動時のように電極板４０の温度が低いときには、高温のブローバイガスに含まれる水蒸気が電極板４０の表面で凝縮することで結露が生じる。
【００２５】
そこで、本実施形態の加熱制御部７１は、イグニッションスイッチがオンされたときなどの機関始動指令信号が入力されたときに、スイッチ８４を閉成して電熱線４２に対する通電を開始する。また、イグニッションスイッチがオフされたときなどの機関停止指令信号が入力されると、スイッチ８４を開成して電熱線４２に対する通電を停止する。
【００２６】
また、電子制御装置７０は、検出抵抗器８１を流れる電流値を検出するとともに、同電流値に基づいてフィルタ５０を通過するブローバイガスの流量を検出する検出部７２を備えている。検出部７２は、電熱線４２と検出抵抗器８１との間の点Ｓ３と、検出抵抗器８１と抵抗器８２との間の点Ｓ４とに接続されている。
【００２７】
電熱線４２の温度が一定であり、且つブローバイガスの温度が一定とすると、フィルタ５０を通過するブローバイガスの流量が多くなるほど、ブローバイガスによって電熱線４２から持ち去られる熱量が多くなる。また、熱量が持ち去られることにより電熱線４２の温度が低下すると、電熱線４２の電気抵抗値が低下し、これに伴って検出抵抗器８１に流れる電流が大きくなる。こうした関係が成立することを利用して、検出抵抗器８１に流れる電流値に基づいてフィルタ５０を通過するブローバイガスの流量を検出することができる。
【００２８】
本実施形態では、電子制御装置７０は、検出部７２により検出されたブローバイガスの流量が多いときには少ないときに比べて各電極板４０の間に印加する電圧が大きくされるように、電圧発生装置６０の昇圧駆動回路６５を制御する。
【００２９】
次に、本実施形態の作用について説明する。
オイルミストセパレータ１０においては、内燃機関の運転中、各電極板４０の間に例えば数ｋＶの電圧が印加されている状態で、ガス流入口２３を通じてケース１１内にブローバイガスが流入する。
【００３０】
このとき、電圧の印加に伴ってフィルタ５０が帯電するとともに、ガス流出口２４に向けてフィルタ５０を通過するブローバイガスに含まれるオイルミストが帯電する。そして、帯電したオイルミストが静電気力によってフィルタ５０に吸着される。
【００３１】
またこのとき、ブローバイガスに含まれるオイルミストのうち帯電していないものは、フィルタ５０の繊維同士の隙間を通過する際に誘電分極によりその表面に正または負の電荷が生じる。このため、静電気力によってオイルミストがフィルタ５０の繊維表面の負または正の電荷に引き寄せられることとなり、フィルタ５０に吸着されやすくなる。
【００３２】
こうして吸着されたオイル成分は、自重により落下するとともに底壁２２を伝ってオイル排出口２５を通じて外部に排出される。
このように、本実施形態のオイルミストセパレータ１０によれば、目の粗いフィルタ５０であってもオイルミストを効果的に捕捉することができ、フィルタ５０の通気抵抗を低減することができる。
【００３３】
さて、本実施形態では、加熱装置４１により電極板４０を加熱することが可能となるため、電極板４０の温度を高めることができる。これにより、例えば内燃機関の冷間始動時のように電極板４０の温度が低いときに電極板４０を加熱するようにすれば、電極板４０の温度を高くすることができ、電極板４０の表面での結露、すなわち凝縮水の発生を抑制することができる。したがって、凝縮水によって各電極板４０の間が導通することを抑制できる。
【００３４】
以上説明した本実施形態に係る内燃機関の静電式オイルミストセパレータ及び静電式オイルミストセパレータの制御装置によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）オイルミストセパレータ１０は、各電極板４０の間に電圧が印加されている状態においてフィルタ５０に内燃機関のブローバイガスを通過させることにより、ブローバイガスに含まれるオイルミストを静電吸着力により分離するものであり、電極板４０を加熱する加熱装置４１を備えている。
【００３５】
こうした構成によれば、上記作用を奏することから、凝縮水によって各電極板４０の間が導通することを抑制できる。
（２）加熱装置４１は、通電により発熱する電熱線４２を有している。
【００３６】
こうした構成によれば、通電により電熱線４２を発熱させることで電極板４０を加熱することができる。このため、電熱線４２への通電態様を制御することにより、電熱線４２の発熱態様、すなわち電極板４０の加熱態様を容易に変更することができる。
【００３７】
また、加熱装置４１を追加することに伴うオイルミストセパレータ１０の体格の増大を抑制することができる。
（３）電熱線４２は、電極板４０の側面に貼り付けられている。このため、電極板４０の広い範囲を効果的に加熱することができる。
【００３８】
（４）電子制御装置７０は、電熱線４２の電気抵抗値と相関関係を有するパラメータである検出抵抗器８１を流れる電流値に基づいてフィルタ５０を通過するブローバイガスの流量を検出する検出部７２を備えている。
【００３９】
こうした構成によれば、電極板４０を加熱するために設けられた電熱線４２を利用してブローバイガスの流量を検出することができる。
（５）電圧発生装置６０は、検出部７２により検出されたブローバイガスの流量が多いときには少ないときに比べて各電極板４０の間に印加する電圧を大きくする。
【００４０】
こうした構成によれば、検出部７２により検出されたブローバイガスの流量、すなわちオイルミストの流量が多いときには少ないときに比べて各電極板４０の間に印加される電圧が大きくされることにより、オイルミストを効果的に捕集することができる。このように、上記構成によれば、フィルタ５０を通過するオイルミストの流量に見合った態様にて各電極板４０の間に印加する電圧を設定することができる。したがって、オイルミストの捕集効率を高めつつ、電力消費を抑制することができる。
【００４１】
＜第２実施形態＞
本実施形態では、電子制御装置７０の加熱制御部７１において、機関温度に基づいて結露の発生の有無を予測し、結露の発生が予測された場合には電極板４０を加熱すべく加熱装置４１を制御するようにしている。なお、本実施形態では、検出部７２によるブローバイガスの流量の検出を行わない。
【００４２】
すなわち、加熱制御部７１は、イグニッションスイッチがオンされたときなどの機関始動指令信号が入力された際に、そのときの機関温度が所定温度（例えば数十度）以下であるか否かを判断する。そして、機関温度が上記所定温度以下である場合には、電極板４０の温度が結露の発生し得る温度範囲内であり、ケース１１の内部で結露が発生する可能性が高いとして、電極板４０を加熱すべくスイッチ８４を閉成して電熱線４２に対する通電を行う。
【００４３】
一方、機関温度が上記所定温度よりも高い場合には、ケース１１の内部で結露が発生しないとして、スイッチ８４を開成して電熱線４２に対する通電を停止する。
以上説明した本実施形態に係る内燃機関の静電式オイルミストセパレータ及び静電式オイルミストセパレータの制御装置によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
【００４４】
（６）電子制御装置７０は、ケース１１の内部での結露の発生を予測するとともに、結露の発生が予測された場合には電極板４０を加熱すべく加熱装置４１を制御する加熱制御部７１を備えている。
【００４５】
こうした構成によれば、ケース１１の内部での結露の発生が予測された場合には電極板４０が加熱される。電極板４０の加熱制御を適切に行うことができ、電力消費を抑制することができる。
【００４６】
＜変形例＞
なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・第２実施形態において、電極板４０の温度を直接検出するとともに、電極板４０の温度に基づいてケース１１の内部での結露の発生の有無を予測するようにしてもよい。
【００４７】
・第１実施形態において、検出部７２によるブローバイガスの流量の検出を行わないようにすることもできる。この場合、ブローバイガスの流量にかかわらず各電極板４０の間に印加する電圧が一定にされる。
【００４８】
・電熱線４２を白金線やステンレス鋼線などの他の電熱線に変更することもできる。
・図６に示すように、電熱線４２に代えて、電極板４０の側面にセラミックヒータ４３を貼り付けるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１０…オイルミストセパレータ、１１…ケース、２０…ケース本体、２１…側壁、２２…底壁、２３…ガス流入口、２４…ガス流出口、２５…オイル排出口、３０…リッド、４０…電極板、４１…加熱装置、４２…電熱線（電熱部材）、４３…セラミックヒータ（電熱部材）、５０…フィルタ、６０…電圧発生装置、６１…電源、６２…トランス、６３…一次コイル、６４…ＦＥＴ、６５…昇圧駆動回路、６６…二次コイル、６７…ダイオード、６８…コンデンサ、７０…電子制御装置、７１…加熱制御部、７２…検出部、８１…検出抵抗器、８２…抵抗器、８３…抵抗器、８４…スイッチ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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