(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブローバイガスをエンジンから吸気管に戻す連絡通路中に配置された吸収部材であって、水分を吸収可能な材料からなり前記連絡通路を通過するブローバイガス中の水分を吸収する吸収部材と、
前記吸収部材を加熱する加熱手段と、
前記吸収部材の下流側を、前記連絡通路のうち前記吸気管に接続する部分と、前記エンジンの排気管に接続する第二排出路との間で選択的に切り替える下流切替弁と、
前記吸収部材よりも上流側の前記連絡通路と、前記第二供給路とを切り替える上流切替弁と、を備え、
前記加熱手段は、前記吸収部材に向けられた第二供給路を備え、当該第二供給路を通じて外気よりも温度の高い気体を前記吸収部材に供給することを特徴とするブローバイガス水分除去装置。
【請求項２】
請求項１に記載のブローバイガス水分除去装置であって、
前記連絡通路に配置されて前記連絡通路内のガスをエンジン側から吸気管側へと輸送する輸送手段を更に備えたことを特徴とするブローバイガス水分除去装置。
【請求項３】
ブローバイガスをエンジンから吸気管に戻す連絡通路中に、水分を吸収可能な材料からなる吸収部材を配置し、
吸収部材を加熱すべく前記吸収部材に向けられて外気よりも温度の高い気体を前記吸収部材に供給する第二供給路を有する加熱手段と、
前記吸収部材よりも上流側の前記連絡通路と、前記第二供給路とを切り替える上流切替弁と、
前記吸収部材の下流側を、前記連絡通路のうち前記吸気管に接続する部分と、前記エンジンの排気管に接続する第二排出路との間で選択的に切り替える下流切替弁と、
前記上流切替弁と前記下流切替弁とを制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記上流切替弁により前記吸収部材よりも上流側の前記連絡通路を選択すると共に前記下流切替弁により前記連絡通路のうち前記吸気管に接続する部分を選択する第１の状態と、前記上流切替弁により前記第二供給路を選択すると共に前記下流切替弁により前記第二排出路を選択する第２の状態とを選択的に実現することを特徴とするブローバイガス水分除去装置。
【請求項４】
請求項３に記載のブローバイガス水分除去装置であって、
前記連絡通路に配置されて前記連絡通路内のガスをエンジン側から吸気管側へと輸送する輸送手段を更に備え、
前記制御手段は、エンジンの始動時、冷間時及び停止中のうちの少なくともいずれかにおいて、前記上流切替弁及び前記下流切替弁によって前記第１の状態を実現し、
前記制御手段は、エンジン停止中に前記第１の状態を実現する場合には、前記輸送手段を動作させることを特徴とするブローバイガス水分除去装置。  
【請求項５】
請求項３又は４に記載のブローバイガス水分除去装置であって、
前記制御手段は、エンジンの動作中かつ暖機後、又は前記吸収部材の吸収機能が低下すべき所定条件の成立時において、前記上流切替弁及び前記下流切替弁によって前記第２の状態を実現することを特徴とするブローバイガス水分除去装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載のブローバイガス除去装置であって、
前記連絡通路における前記吸収部材よりも上流側に、ブローバイガスの流れ方向をジグザグに変更する迂回通路を配置したことを特徴とするブローバイガス水分除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンのブローバイガスの水分を除去する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの燃焼室からピストン隙間を通じてクランク室に漏出したブローバイガスを吸気管に戻すブローバイガス還元装置が種々提案されている。例えば特許文献１に開示された装置は、ブローバイガス中の水分を除去するために、クランク室から吸気管への連絡通路中に通路湾曲部を設けて、通過するブローバイガス中の水分を通路湾曲部の内面に衝突させ、通路湾曲部に設けられたドレン孔から水分を排出している。特許文献２及び特許文献３は、クランク室から吸気管への連絡通路中に水分を分離するタンクを設け、これによってブローバイガス中の水分を除去している。
【０００３】
他方、特許文献４に開示された装置は、エンジンから吸気管への連絡通路中に、エンジン停止中に圧縮空気を導入し、連絡通路内に残留する残留液を吸気管内に排出している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５‐１２０９７７号公報
【特許文献２】特開２００６‐１７０１６４号公報
【特許文献３】特開２００７‐４０２８３号公報
【特許文献４】特開２００７‐１２７０８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１ないし同３の装置は、クランクケース内の正圧や吸気管内との圧力差によって動作するものであるため、エンジンの停止中にはブローバイガス中の水分を除去できない。また特許文献４の装置では、エンジンの運転中にブローバイガス中の水分を除去することはできず、また、エンジンの運転中にオイルポンプによって加圧される圧縮空気生成器を用いるため、オイルポンプの負荷を増やすことになる。
【０００６】
また、いずれの特許文献も、凝結により生じた水滴を物理的に捕集するものであるため、その水分除去作用は必ずしも満足なものとはいえない。
【０００７】
そこで本発明の目的は、ブローバイガス中の水分を除去するための新規な手段を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のブローバイガス水分除去装置は、ブローバイガスをエンジンから吸気管に戻す連絡通路中に、水分を吸収可能な材料からなる吸収部材を配置し、当該吸収部材によって前記連絡通路を通過するブローバイガス中の水分を吸収することを特徴とする。
【０００９】
本発明では、水分を吸収可能な材料からなる吸収部材によって、連絡通路を通過するブローバイガス中の水分を吸収するので、水分に起因する潤滑油やエンジンの劣化を抑制することができる。
【００１０】
本発明の装置は、吸収部材を加熱する加熱手段を更に備えてもよい。この場合には、加熱により吸収部材を乾燥させ、吸着力の回復を促進することができる。
【００１１】
本発明の装置は、吸収部材の下流側を、前記連絡通路のうち前記吸気管に接続する部分と、前記エンジンの排気管に接続する第二排出路との間で選択的に切り替える下流切替弁を更に備えてもよい。この場合には、吸収部材の乾燥の実行中に第二排出路を選択することにより、水分を好適に排出し処理することができる。
【００１２】
加熱手段は、吸収部材に向けられた第二供給路を備え、当該第二供給路を通じて外気よりも温度の高い気体を前記吸収部材に供給してもよい。この場合には、簡易な構成によって吸収部材を加熱できる。この場合には、吸収部材よりも上流側の連絡通路と、第二供給路とを切り替える上流切替弁を更に備えるのが好適である。加熱手段は専用のヒータを備えても良く、排気通路など他の部材の熱を利用しても良い。
【００１３】
本発明の装置は、連絡通路に配置されて連絡通路内のガスをエンジン側から吸気管側へと輸送する輸送手段を更に備えるのが好適である。この場合には、エンジン停止中や低回転時であっても輸送手段によってブローバイガスを吸収部材に好適に供給することができる。
【００１４】
本発明の別の一態様は、ブローバイガスをエンジンから吸気管に戻す連絡通路中に、水分を吸収可能な材料からなる吸収部材を配置し、吸収部材を加熱すべく前記吸収部材に向けられて外気よりも温度の高い気体を前記吸収部材に供給する第二供給路を有する加熱手段と、前記吸収部材よりも上流側の前記連絡通路と、前記第二供給路とを切り替える上流切替弁と、前記吸収部材の下流側を、前記連絡通路のうち前記吸気管に接続する部分と、前記エンジンの排気管に接続する第二排出路との間で選択的に切り替える下流切替弁と、前記上流切替弁と前記下流切替弁とを制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記上流切替弁により前記吸収部材よりも上流側の前記連絡通路を選択すると共に前記下流切替弁により前記連絡通路のうち前記吸気管に接続する部分を選択する第１の状態と、前記上流切替弁により前記第二供給路を選択すると共に前記下流切替弁により前記第二排出路を選択する第２の状態とを選択的に実現することを特徴とするブローバイガス水分除去装置である。この場合には、第１の状態が実現されているときにブローバイガス中の水分を吸収し、第２の状態が実現されているときに吸収部材を乾燥させることができる。
【００１５】
この場合には更に、連絡通路に配置されて連絡通路内のガスをエンジン側から吸気管側へと輸送する輸送手段を更に備え、制御手段は、エンジンの始動時、冷間時及び停止中のうちの少なくともいずれかにおいて、前記上流切替弁及び前記下流切替弁によって前記第１の状態を実現し、前記制御手段は、エンジン停止中に前記第１の状態を実現する場合には、前記輸送手段を動作させるのが好適である。この場合には、結露を抑制する必要性の高いエンジンの始動時、冷間時または停止中において、ブローバイガス中の水分を除去することができる。また、制御手段が、エンジン停止中に第１の状態を実現する場合に輸送手段を動作させるので、エンジン停止中であっても水分を除去することができる。
【００１６】
制御手段は、エンジンの動作中かつ暖機後、又は吸収部材の吸収機能が低下すべき所定条件の成立時において、上流切替弁及び下流切替弁によって第２の状態を実現するのが好適である。この場合には、吸収部材を回復させる際に放出された水分を排気管に導入して好適に処理することができる。
【００１７】
連絡通路における吸収部材よりも上流側に、ブローバイガスの流れ方向をジグザグに変更する迂回通路を配置してもよい。この場合にはブローバイガスからのオイルミストの除去を促進することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の実施形態について、以下に図面に従って説明する。図１において、エンジン１は不図示の燃料噴射弁を有する４サイクルガソリン内燃機関である。吸気ポート２に連通する吸気マニホールド３には吸気管４が接続されており、吸気管４の上流側はエアクリーナ５を介して外気に開放している。排気ポート６に連通する排気マニホールド７には排気管８が接続されており、排気管８の下流側は触媒装置９に接続されている。触媒装置９の下流側は、図示しない後続の触媒装置及び消音器を介して外気に開放している。
【００１９】
エンジン１は、シリンダヘッド１０、シリンダ１１及びクランクケース１２を有する。シリンダ１１内にはピストン１３が上下動自在に配置されている。なお、図１は１つのシリンダ１１のみを図示しているが、エンジン１は４つのシリンダ１１を有する。
【００２０】
クランクケース１２には、ブローバイガスを排出するためのＰＣＶ（Positive Crankcase Ventilation）管１４の一端が接続されている。ＰＣＶ管１４の他端は、吸気管４におけるスロットル弁よりも下流側に接続されている。ＰＣＶ管１４の中途に設置されたＰＣＶバルブ１５は逆止弁であって、クランクケース１２から吸気管４への流れのみを許容する。ＰＣＶバルブ１５よりも上流側のＰＣＶ管１４には、オイルミストセパレータ１８が設置されており、分離したオイルをクランクケース１２内に戻す不図示の戻し通路が設けられている。他方、吸気管４とシリンダヘッドカバー１６の内部とは新規導入路１７によって連通されている。
【００２１】
クランクケース１２には更に、ブローバイガス中の水分を除去するための除去ユニット２０が設置されている。除去ユニット２０の上流側はクランクケース１２の内部に連通している。除去ユニット２０の下流側（クランクケース１２の外部側）は、戻し通路２１によって吸気管４に接続されており、この除去ユニット２０と戻し通路２１によって、ブローバイガスをエンジン１から吸気管４に戻す連絡通路が形成される。なお、戻し通路２１の下流側は、ＰＣＶ管１４のＰＣＶバルブ１５よりも下流側に接続してもよい。除去ユニット２０の下流側はまた、第二排出路２２によってエンジン１の排気管８に接続されている。第二排出路２２の中途には逆止弁２２Ａが設置されており、逆止弁２２Ａは除去ユニット２０から排気管８への流れのみを許容する。なお逆止弁２２Ａに代えて電気的に制御可能な弁を用いてもよい。
【００２２】
図２に示されるように、除去ユニット２０は、上流側（クランクケース１２の内部側）に設けられた蛇行部２３を有し、蛇行部２３は多数の衝突板２３Ａを有する。除去ユニット２０はまた、水分を吸収可能な材料からなる吸収部材２４を保持している。蛇行部２３よりも下流側であって吸収部材２４よりも上流側には、第二供給路２５の一端が接続されており、第二供給路２５の他端は外気に開放されている。第二供給路２５には、上流ファン２６Ａ及びヒータ２８が設けられており、第二供給路２５を通過する空気を加熱可能にされている。第二供給路２５及びヒータ２８は本発明の加熱手段を構成する。
【００２３】
除去ユニット２０と第二供給路２５との接続点には、上流切替弁２７Ａが設置されており、この上流切替弁２７Ａは、吸収部材２４よりも上流側の連絡通路と、第二供給路２５とを選択的に接続可能である。
【００２４】
除去ユニット２０と第二排出路２２との接続点には、下流切替弁２７Ｂが設置されており、この下流切替弁２７Ｂは、吸収部材２４の下流側を、戻し通路２１と第二排出路２２とに選択的に接続可能である。吸収部材２４と下流切替弁２７Ｂとの間には、下流ファン２６Ｂが配置されている。
【００２５】
吸収部材２４に用いられる材料としては、化学的作用によって液相又は気相の水分を吸収するものが好適であり、吸着性又は潮解性を利用した各種の公知の各種の乾燥剤、例えばシリカゲル、ゼオライト、塩化リチウム、いわゆる高吸水性高分子などの固体や、トリエチレングリコールなどの液体を用いることができる。これらの固体や液体は、これを別途の材料で形成したハニカム構造や複数の波状の板に固定してもよく、また固体自体によってハニカム構造や複数の波状の板を形成してもよい。また、密閉された液体槽に液体を収容すると共に、上流側に連通する供給管の開口を液体底部に、また下流側に連通する排出管の開口を液面よりも上方に臨ませてなる周知のガス洗浄器と同様の構造としてもよい。吸収部材２４は、加熱されていない場合には供給されるブローバイガス中の水分を吸収し、所定温度以上に加熱されている場合には水分を放出する。吸収部材２４はクランクケース１２の外部に配置されており、これによってクランクケース１２からの熱伝導による温度上昇が抑制されて飽和水蒸気量が抑制され、加熱されていない場合の水分の吸収を促進することができる。
【００２６】
電子制御ユニット（以下ＥＣＵという）３０は周知のワンチップマイクロプロセッサであって、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート、および記憶装置等を含む。ＥＣＵ３０の出力側には、上述した上流ファン２６Ａ、下流ファン２６Ｂ、上流切替弁２７Ａ、下流切替弁２７Ｂ及びヒータ２８が、それぞれ不図示の駆動回路を介して制御可能に接続されている。ＥＣＵ３０は、エンジン１の動作状態を条件としてこれらファン２６Ａ，２６Ｂ、切替弁２７Ａ,２７Ｂ及びヒータ２８を制御する。エンジンの動作状態を示す信号は、クランク角センサの検出値から取得される回転数信号、吸気温度センサの検出値から取得される吸気温信号、湿度計の検出値から取得される外気湿度信号、スロットル開度センサの検出値から取得される開度信号を含み、ＥＣＵ３０はこのような動作状態の情報をエンジン１の制御コンピュータから取得する。
【００２７】
以上のとおり構成された実施形態の動作について説明する。
【００２８】
（１）除湿時：除去ユニット２０によってブローバイガス中の水分を除去する場合には、ＥＣＵ３０の制御により、上流切替弁２７Ａを図２に実線ａで示される姿勢として、吸収部材２４よりも上流側の連絡通路（すなわち蛇行部２３）を選択すると共に、下流切替弁２７Ｂを実線ｃで示される姿勢として、連絡通路のうち吸気管４に接続する部分（すなわち戻し通路２１）を選択する第１の状態を実現する。このときヒータ２８への通電はオフされる。
【００２９】
この場合には、クランクケース１２内と吸気管４内との圧力差により、あるいはＥＣＵ３０に制御されて下流ファン２６Ｂが回転することにより、クランクケース１２内のブローバイガスが輸送され、蛇行部２３を経て吸収部材２４を通過して、吸気管４へと移動させられる。その際に、ブローバイガス中のオイルミストは蛇行部２３の衝突板２３Ａに衝突し、自重によってクランクケース１２内に滴下する。このようにしてオイルミストが除去されたブローバイガスは、吸収部材２４を通過することによってその水分が除去され、戻し通路２１を経由して吸気管４に戻される。
【００３０】
（２）脱離時：吸収部材２４に吸収された水分を脱離（乾燥、回復）する場合には、ＥＣＵ３０の制御により、上流切替弁２７Ａを図２に二点鎖線ｂで示される姿勢として、第二供給路２５を選択すると共に、下流切替弁２７Ｂを二点鎖線ｄで示される姿勢として、第二排出路２２を選択する第２の状態を実現する。またＥＣＵ３０の制御により、ヒータ２８に通電すると共に、上流ファン２６Ａを回転させる。このとき下流ファン２６Ｂを回転させてもよく、その場合には上流ファン２６Ａを休止させ、あるいは上流ファン２６Ａ自体を省略することができる。
【００３１】
この場合には、ファン２６Ａ及び／又はファン２６Ｂの駆動によって、外気が第二供給路２５からヒータ２８及び除去ユニット２０内を通って第二排出路２２に輸送され、排気管８へと移動させられる。その際に、加熱された外気によって吸収部材２４が加熱されるため、吸収部材２４に吸着された水分は吸収部材２４から脱離され、第二排出路２２を経由して排気管８に排出される。
【００３２】
以上のとおり、本実施形態では、水分を吸収可能な材料からなる吸収部材２４によって、連絡通路を通過するブローバイガス中の水分を吸収するので、水分に起因する潤滑油中の硝酸などの発生を抑制し、潤滑油やエンジン１の劣化を抑制することができる。
【００３３】
また、吸収部材２４を加熱するヒータ２８を更に備えたので、加熱により吸収部材２４を乾燥させ、吸着力の回復を促進することができる。
【００３４】
また、吸収部材２４の下流側を、連絡通路のうち吸気管４に接続する部分である戻し通路２１と、排気管８に接続する第二排出路２２との間で選択的に切り替える下流切替弁２７Ｂを更に備えたので、吸収部材２４の乾燥の実行中に第二排出路２２を選択することにより、水分を排気管８で好適に処理することができる。また、吸収部材２４から脱離された水分にはＮＯｘなどの物質が多く含まれることになるが、第二排出路２２の終端部を排気管８における触媒装置９よりも上流側に接続したので、エミッションに対する影響を抑制することができる。なお、第二排出路２２の終端部は、排気管８における触媒装置９よりも上流側であってＡ／Ｆ（空燃比）センサやＯ２センサよりも下流側に接続するのが特に好適であり、これによって各センサの検出値への影響を抑制することができる。
【００３５】
また、本実施形態の装置は、吸収部材２４に向けられた第二供給路２５を備え、当該第二供給路２５を通じて外気よりも温度の高い気体を吸収部材２４に供給するので、簡易な構成によって吸収部材２４を加熱できる。なお、本発明における加熱手段は専用のヒータ２８のほか、排気マニホールド７や排気管８など他の部材の熱を利用しても良い。
【００３６】
また、本実施形態の装置は、連絡通路に配置されて連絡通路内のガスをエンジン１側から吸気管４側へと輸送する輸送手段である下流ファン２６Ｂを更に備えるので、水分の凝結のおそれが大きいエンジン停止中や低回転時であっても、ブローバイガスを吸収部材２４に好適に供給し水分を除去することができる。また、下流ファン２６Ｂは下流切替弁２７Ｂよりも上流側に配置したので、水分脱離の際に下流ファン２６Ｂの動作に伴う正圧によって逆止弁２２Ａを開かせ、第二排出路２２内の水分の排出を促進することができる。
【００３７】
また本実施形態では、ＥＣＵ３０が、上流切替弁２７Ａにより吸収部材２４よりも上流側の連絡通路を選択すると共に下流切替弁２７Ｂにより連絡通路のうち吸気管４に接続する部分を選択する第１の状態と、上流切替弁２７Ａにより第二供給路２５を選択すると共に下流切替弁２７Ｂにより第二排出路２２を選択する第２の状態とを選択的に実現するので、第１の状態が実現されているときにブローバイガス中の水分を吸収し、第２の状態が実現されているときに吸収部材２４を乾燥させることができる。
【００３８】
第１の状態の実現によるブローバイガスの除湿は、ＥＣＵ３０の判断により、エンジンの始動時、冷間時及び停止中のうちの少なくともいずれかにおいて行うのが好適である。始動時であるかの判断は、イグニッションキーの動作から所定時間内であるかにより実行できる。冷間時であるかの判断は、水温センサの検出値に基づいて実行できる。停止中であるかの判断は、クランク角センサの検出値に基づいて実行できる。この場合には、結露を抑制する必要性の高いエンジン１の始動時、冷間時または停止中において水分を除去することができる。また本実施形態では輸送手段である下流ファン２６Ｂを備え、ＥＣＵ３０がエンジン１の停止中に第１の状態を実現する場合に下流ファン２６Ｂを動作させるので、エンジン１の停止中であっても水分を除去することができる。
【００３９】
第２の状態の実現による水分脱離（吸収部材の乾燥・回復）は、ＥＣＵ３０の判断により、エンジン１の動作中かつ暖機後、又は吸収部材の吸収機能が低下すべき所定条件の成立時において行うのが好適である。動作中かつ暖機後であるかの判断は、クランク角センサ及び水温センサの検出値に基づいて実行できる。吸収機能が低下すべき所定条件は、例えば累積の走行距離や、出荷後あるいは前回の回復処理後のエンジン回転数・吸気温及び外気湿度から推定される累積の水分吸着量が、所定のしきい値を上回っているかに基づいて実行できる。なお、乾燥処理の際の加熱温度及び／又は加熱時間を、推定される累積または現在の水分吸着量、あるいは吸収部材の吸収機能の低下度合いに応じて変更してもよい。
【００４０】
また本実施形態では、連絡通路における吸収部材２４よりも上流側に、ブローバイガスの流れ方向をジグザグに変更する迂回通路である蛇行部２３を配置したので、ブローバイガスからのオイルミストの除去を促進することができる。
【００４１】
なお、上記実施形態では、本発明をある程度の具体性をもって説明したが、本発明については、特許請求の範囲に記載された発明の精神や範囲から離れることなしに、さまざまな改変や変更が可能であることは理解されなければならない。すなわち、本発明は特許請求の範囲およびその等価物の範囲および趣旨に含まれる修正および変更を包含するものである。例えば、上記実施形態では、除去ユニット２０のために専用の連絡通路を設けたが、除去ユニットはＰＣＶ管からのバイパス通路に設けてもよい。すなわち、図３に示される変形例では、除去ユニット１２０をＰＣＶ管１４からのバイパス通路に設けている。除去ユニット１２０は、蛇行部２３を有せずその代わりにバイパス供給路１２３を有する点を除いて、上記実施形態における除去ユニット２０と同様であるため、その構造及び制御の説明は省略する。戻し通路２１はＰＣＶ管１４に接続されているが、吸気管４に接続してもよい。この変形例の場合には、ＰＣＶ管１４にオイルミストセパレータ１８が設けられているため、上記実施形態における蛇行部２３を省略することができる。
【００４２】
また、上記実施形態及び変形例では本発明をガソリンエンジンに適用した例について説明したが、本発明は自然着火式のディーゼルエンジンなど各種の内燃機関に適用することが可能であり、そのような変形も本発明の範疇に属するものである。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１実施形態に係るブローバイガス水分除去装置が適用されたエンジンシステムの概略構成図である。
【図２】水分除去装置の構造を示す縦断面図である。
【図３】変形例のブローバイガス水分除去装置が適用されたエンジンシステムの概略構成図である。
【符号の説明】
【００４４】
１      エンジン
４      吸気管
８      排気管
１２    クランクケース
１４    ＰＣＶ管
２０，１２０  除去ユニット
２１    戻し通路
２２Ａ  逆止弁
２２    第二排出路
２３    蛇行部
２４    吸収部材
２５    第二供給路
２６Ａ  上流ファン
２６Ｂ  下流ファン
２７Ａ  上流切替弁
２７Ｂ  下流切替弁
２８    ヒータ
３０    ＥＣＵ
【図１】
0004993305.tif 000002
【図２】
0004993305.tif 000003
【図３】
0004993305.tif 000004