用于内燃机的油雾分离器 【技术领域】
本发明涉及一种用于内燃机的油雾分离器。背景技术 已知，当含有未烧尽的燃料的所谓的漏气与曲轴箱中的油混合时，产生所谓的 油泥，所述窜气通过活塞与气缸之间的空隙泄漏到曲轴箱中，所述油泥显著地加速机油 的劣化。 油泥的主要成分是机油中的烯烃 ( 碳氢化合物 ) 以及窜气中的 NOX 和水，并且 这些主要成分在热和酸的帮助下起反应以产生油泥前体和油泥粘结剂，所述油泥前体和 油泥粘结剂继而产生油泥。 油泥看起来是泥状的物质。
曲轴箱强制通风 (PCV) 系统是可用的，所述曲轴箱强制通风 (PCV) 系统为了 抑制机油的劣化而将曲轴箱中的窜气引入到进气系统中，以使窜气中未烧尽的燃料燃烧 ( 参见日本专利申请公开 No.2003-322052(JP-A-2003-322052))。
因为曲轴箱中的窜气含有油成分，所以通常在引入窜气的路径中设置有油雾分 离器。 一般而言，油雾分离器包括多个挡板。 当引入的气体穿过由挡板限定的气体通道 时，气体撞击挡板，因而油从气体分离，并且分离的油返回到曲轴箱中。
然而，问题是这种油雾分离器没有实现油从气体充分分离。 因此，在日本实用 新型公开 No.1-15852 中，说明了这样一种技术，即，所述技术用于通过在油雾分离器中 设置由泡沫金属制成的多孔过滤器而补偿挡板在分离油成分方面能力的不足。
然而，当在油雾分离器中设置多孔过滤器时，可能会产生油泥，并且因此出现 多孔过滤器堵塞。 尤其，因为油雾分离器暴露于空气，所以容易在其中形成冷凝水。 因 为气体中的冷凝水和 NOX 产生硝酸，所以容易产生油泥。 问题是，当多孔过滤器堵塞 时，阻塞气体的流动，并且油雾分离器原本具有的能力劣化。
发明内容 本发明提供一种用于内燃机的油雾分离器，所述油雾分离器有效地从曲轴箱中 的气体分离油成分并且防止由于所产生的油泥而出现故障。
根据本发明的方面的用于内燃机的油雾分离器是从气体分离所述气体中的油成 分的用于内燃机的油雾分离器，所述气体是从内燃机的曲轴箱引入的，其特征在于，所 述油雾分离器包括多孔过滤器，所述多孔过滤器从所述气体分离所述气体中的油成分， 所述多孔过滤器设置在所述气体穿过的通道中，并且涂覆有用于中和酸性物质的反作用 剂。
在上述的方面中，可以采用这样一种构造，即，在所述构造中油雾分离器还包 括设置在多孔过滤器的表面上的粘结剂，其中反作用剂散布和保持在粘结剂中。
在上述的方面中，可以采用这样一种构造，即，在所述构造中油雾分离器具有 彼此分离的多个气体通道，多个气体通道中的每个都设有涂覆有反作用剂的多孔过滤 器，并且油雾分离器还包括切换装置，所述切换装置选择多个气体通道中的一个作为允
许所述气体穿过的气体通道。
在上述的方面中，可以采用这样一种构造，即，在所述构造中油雾分离器还包 括控制器，所述控制器基于与反作用剂的量的减少程度相关的信息推定出所述减少程 度，并且当所述减少程度超过预定的程度时，所述控制器控制切换装置以改变允许所述 气体穿过的气体通道。
在上述的方面中，与所述减少程度相关的所述信息包括安装有内燃机的车辆的 里程。
在上述的方面中，可以采用这样一种构造，即，在所述构造中设置在多个气体 通道中的多孔过滤器在孔隙的细度方面彼此不同。
在上述的方面中，可以采用这样一种构造，即，在所述构造中油雾分离器还包 括控制器，所述控制器通过根据所述气体的流量使用切换装置来改变允许所述气体穿过 的气体通道，其中所述控制器控制切换装置，使得所述流量越高，设置在由切换装置所 选择的气体通道中的多孔过滤器的孔隙越精细。
在上述的方面中，可以采用这样一种构造，即，在所述构造中涂覆有反作用剂 的多孔过滤器是可去除的。
在上述的方面中，可以采用这样一种构造，即，在所述构造中反作用剂是碳酸钙。 在上述的方面中，可以采用这样一种构造，即，在所述构造中多孔过滤器由泡 沫金属或泡沫树脂制成。
在上述的方面中，可以采用这样一种构造，即，在所述构造中多孔过滤器设置 成使得可以从外部看到所涂覆的反作用剂的减少程度。
通过本发明，能够有效地从曲轴箱中的气体分离油成分并且防止由于所产生的 油泥而出现故障。
附图说明 本发明的特征、优点以及技术和工业重要性将在以下参照附图的本发明的示例 性实施例的详细说明中说明，在附图中相同的附图标记指示相同的元件，并且其中 ：
图 1 是示出应用本发明的内燃机的示例的示意性结构图 ；
图 2 是示出根据本发明的实施例的油雾分离器的结构的示意性剖视图 ；
图 3 是示出根据本发明的实施例的多孔过滤器的结构的放大的剖视图 ；
图 4A 和 4B 是用于解释将多孔过滤器的碳酸钙固定到基体材料的方法的视图 ；
图 5 是示出根据本发明的另一个实施例的油雾分离器的结构的示意性剖视图 ； 以及
图 6 是示出根据本发明的又一个实施例的油雾分离器的结构的示意性剖视图。
具体实施方式
以下将参照附图说明本发明的示例性实施例。
图 1 是其中使用根据本发明实施例的油雾分离器的内燃机的示意性结构图。
内燃机 1 包括气缸盖 30、气缸体 31 以及与气缸体 31 一体地形成的曲轴箱 32。另外，内燃机 1 具有用于将进气引入到气缸盖 30 中的进气通道 11 和用于从气缸盖 30 排 出排气的排气通道 13。
内燃机 1 还包括 ：转速传感器 43，其检测曲轴 ( 未示出 ) 的转速 ；水温传感器 45，其检测用于冷却气缸体 31 的冷却水的温度 ；进气量传感器 42，其设置在进气通道 11 中并且检测进气量 ；加速器传感器 44，其设置在加速器踏板 60 附近并且检测压下的量 ( 加速器开度 ) ；以及空燃比传感器 46，其设置在排气通道 13 中并且检测空燃比。
内燃机 1 还包括 ：节气门 26，其设置在进气通道 11 中并且调节引入到燃烧室 12 中的进气的量 ；燃料喷射阀 35，其设置在节气门 26 的下游 ；和火花塞 22，其设置在气 缸 18 中，以下将说明。 电子控制单元 (ECU)50 接收来自多种传感器的输出并且控制节气 门 26 的开度、火花塞 22 的点火正时、从燃料喷射阀 35 喷射的燃料的量和喷射正时等。 ECU 50 执行空燃比反馈控制，在所述空燃比反馈控制中将燃料喷射的量控制成使得由空 燃比传感器 46 所检测到的空燃比成为目标空燃比。
在气缸体 31 中，活塞 14 设置在气缸 18 中，以便能够在气缸中往复运动。 燃烧 室 12 由活塞 14 的上部分和气缸 18 限定。 在气缸盖 30 中，燃烧室 12 连接到进气通道 11 和排气通道 13。
通过进气通道 11 引入的进气与从燃料喷射阀 35 所喷射的燃料混合以形成空气燃 料混合物，所述空气燃料混合物在进气门 21 打开时引入到燃烧室 12 中。 在空气燃料混 合物被火花塞 22 点燃并且从而爆燃之后，燃烧了的气体在排气门 23 打开时从燃烧室 12 排放到排气通道 13 中。 排气通道 13 设有具有净化排气的功能的催化器 27。
催化器 27 包括例如三元催化器，所述三元催化器减少排气中的氮氧化合物并且 将一氧化碳和碳氢化合物 ( 未烧尽的燃料 ) 氧化。
曲轴箱 32 中具有曲轴 ( 未示出 ) 并且在底部部分中保留有预定量的机油 OL( 润 滑油 )。 机油 OL 通过润滑油供给系统 ( 未示出 ) 供给到内燃机中的多个部分。 通过气 缸 18 与活塞 14 之间的空隙泄漏的窜气 BG 中未烧尽的燃料与机油 OL 混合。
润滑油供给系统包括油泵、过滤器、喷油机构等。 油泵通过过滤器吸取曲轴箱 32 中的机油 OL 并且所述机油 OL 被供给到喷油机构。 为了润滑活塞 14 与气缸 18 之间 的界面，润滑油通过喷油机构供给到气缸 18。
在内燃机 1 中，进气通道 11 在节气门 26 上游的部分和气缸盖 30 的内侧通过大 气通道 76 彼此连通。
在气缸体 31 中，形成有滴油通道 33，所述滴油通道 33 将气缸盖 30 和曲轴箱 32 彼此连通。 该滴油通道 33 是用于在机油润滑气门系统之后使残留在气缸盖 30 中的油滴 落到曲轴箱 32 中的通道，并且同时，滴油通道 33 用作通过大气通道 76 将新鲜空气 ( 大 气空气 ) 供给到曲轴箱 32 中的通道。
在内燃机 1 中，在曲轴箱 32 的一个外侧面上设置有油雾分离器 100，所述油雾 分离器 100 用于分离曲轴箱 32 中的气体 G 中的油成分。 油雾分离器 100 使从曲轴箱 32 引入的气体 G 中的油雾成分变成液滴并且将所述油雾成分返回到曲轴箱 32。 以下将说明 油雾分离器 100 的内部结构。 曲轴箱 32 中的气体 G 由以下成分构成 ：窜气，所述窜气 通过活塞 14 与气缸 18 之间的空隙漏出，所述窜气包括未烧尽的燃料、氮氧化合物、二氧 化碳、水蒸汽等 ；汽化了的燃料，所述汽化了的燃料从燃料与机油 OL 混合的状态再次汽化 ；油雾等。
在油雾分离器 100 的出口处设置有包括单向阀的 PCV 阀 110，并且该 PCV 阀 110 通过气体通道 120 连接到进气通道 11 在节气门 26 下游的部分。 当进气通道 11 中的压力 是低于大气压的负压时，在曲轴箱 32 与进气通道 11 之间出现压差，并且这种压差导致 PCV 阀 110 打开，而且使曲轴箱 32 中的气体循环到进气通道 11。
图 2 是示出根据本发明的实施例的油雾分离器的结构的示意性剖视图。
如图 2 中所示，在油雾分离器 100 中，设置有多个挡板 101，所述多个挡板 101 限定通道 102。 来自曲轴箱 32 的气体 G 通过进口 103 流到通道 102 中。 流到通道 102 中的气体 G 通过设置在出口 104 处的 PCV 阀 110 流出。
在通道 102 中设置有多个多孔过滤器 150，使得多孔过滤器 150 将填充通道 102 的一部分。
如图 3 中所示，多孔过滤器 150 主要由基体材料 151 形成，所述基体材料 151 由 具有大量孔隙 152 的泡沫金属或泡沫树脂制成。 铝合金、镁合金、铁等用作用于泡沫金 属的材料。 例如，聚丙烯 (PP) 用作用于泡沫树脂的材料。
当气体 G 通过孔隙 152 穿过多孔过滤器 150 时，气体 G 中的油雾依靠多孔过滤 器 150 的过滤功能而变成液滴，从其它的气体成分分离，并且通过集油通道 ( 未示出 ) 收 集到曲轴箱 32( 油底壳 ) 中。 用于多孔过滤器 150 的基体材料 151 涂覆有碳酸钙 153，所述碳酸钙 153 用作用 于中和酸性物质的反作用剂。
因为油雾分离器 100 暴露于空气，所以油雾分离器 100 的温度趋向于降低，并且 穿过油雾分离器 100 的气体 G 中的水蒸汽可以容易地冷凝而变成冷凝水。 因此，在油雾 分离器 100 中，气体 G 中的 NOX 溶解在冷凝水中，使得产生含有硝酸的酸性物质。 酸性 物质导致油泥的产生。 当在多孔过滤器 150 中产生油泥时，多孔过滤器 150 的孔隙 152 被 油泥填充，这导致多孔过滤器 150 堵塞。 为了防止多孔过滤器 150 堵塞，碳酸钙 153 被 涂覆到多孔过滤器 150，并且通过借助碳酸钙中和酸性物质来防止油泥产生。
为了将碳酸钙 153 涂覆到多孔过滤器 150，即，为了将碳酸钙 153 固定到基体材 料 151，例如，将基体材料 151 浸入到其中溶解有碳酸钙的溶液中，以便使溶液浸渍到基 体材料 151 中。 然后，从溶液中取出多孔过滤器 150 并且通过自然干燥或者通过在加热 器中加热而弄干。 这样，能够将碳酸钙 153 固定到基体材料 151 的内部。
通过所涂覆的碳酸钙 153 的厚度来确定多孔过滤器 150 的孔隙 152 的尺寸。
然而，随着涂覆到多孔过滤器 150 的碳酸钙 153 中和诸如硝酸的酸性物质，碳酸 钙 153 的量由于中和反应而减少。 当碳酸钙 153 的厚度以这种方式减小时，孔隙 152 的 尺寸，即，气体 G 穿过的孔隙的尺寸，变大。 因而，当气体 G 穿过多孔过滤器 150 时产 生的压力损失改变。 当压力损失改变时，循环到进气通道 11 的气体 G 的量以及油雾分离 器的分离效率改变。
图 4A 和 4B 是示出将多孔过滤器的碳酸钙固定到基体材料的另一种方法。
如图 4A 中所示，碳酸钙 153 与粘结剂 154 混合并且保持在基体材料 151 的表面 上。 可以使用例如聚氨酯树脂或类似物作为粘结剂 154。
当碳酸钙 153 散布在用于保持的粘结剂 154 中 ( 与粘结剂 154 混合 ) 时，如图
4B 中所示，即使当碳酸钙 153 的量由于中和反应减少时，也能保持粘结剂 154 的形状。 因而，即使当碳酸钙 153 的量减少时，孔隙 152 的尺寸改变也较小。 因而，随着碳酸钙 153 的量在多孔过滤器 150 中减少，能够抑制压力损失的变化，并且因此能够抑制在循环 到进气通道 11 的气体 G 的量方面以及在油雾分离器的分离效率方面的变化。
图 5 是示出根据本发明另一个实施例的油雾分离器的结构的示意性剖视图。 在 图 5 中，相同的附图标记用于指示与图 2 中所示的相对应的构成元件相同的构成元件。
如图 5 中所示，在油雾分离器 100A 中，设置有多个挡板 101A，所述多个挡板 101A 限定气体 G 流过的通道 102。 在通道 102 的端部部分中，还设置有挡板 101B，所 述挡板 101B 将通道 102 分成两个分离的通道 102A 和 102B。 穿过通道 102A 或 102B 的 气体 G 分别流过出口 104A 或 104B，而没有流到其它通道中。
循环管 105A 和 105B 分别连接到出口 104A 和 104B，并且循环管 105A 和 105B 连接到循环管 106，所述循环管 106 通过切换阀 160 连接到 PCV 阀 110，所述切换阀 160 用作切换装置。
切换阀 160 基于从上述的 ECU 50 发送的控制命令在循环管 105A 和循环管 106 连 接的状态与循环管 105B 和循环管 106 连接的状态之间选择地切换。 具体地，切换阀 160 选择循环管 105A 和 105B 中的一个作为允许气体 G 穿过的管，所述循环管 105A 和 105B 用作气体通道。 在分离的两个通道 102A 和 102B 中设置有多孔过滤器 150A 和 150B，以便使多 孔过滤器 150A 和 150B 分别填充通道 102A 和 102B 的一部分。
多孔过滤器 150A 和 150B 具有与参照图 3 或 4 说明的多空过滤器类似的结构。
现在将说明 ECU 50 控制切换阀 160 的方法。
首先， ECU 50 控制切换阀 160，以便使气体 G 不流过通道 102B 而是流过通道 102A。 当气体 G 穿过通道 102A 时，涂覆到多孔过滤器 150A 的碳酸钙的量减少。 当气 体 G 穿过通道 102A 时，气体 G 没有穿过通道 102B，并且因此，涂覆到多孔过滤器 150B 的碳酸钙的量没有减少。
ECU 50 基于诸如车辆的里程的信息来推定出多孔过滤器 150A 中碳酸钙的量的 减少程度。 当碳酸钙的量的减少程度超过预定的程度时，ECU 50 控制切换阀 160，以便 使气体 G 不穿过通道 102A 而是穿过通道 102B。 这样，能够避免碳酸钙完全耗尽且在多 孔过滤器 150A 中产生油泥的情况。 应注意，可以用除了车辆的里程以外的信息来推定出 碳酸钙的量的减少程度，只要所述信息指示与碳酸钙的量的减少程度相关的量即可。
或者，例如，设置有孔隙的平均尺寸不同的多孔过滤器 150A 和 150B。 具体 地，具有不同孔隙细度的过滤器用作多孔过滤器 150A 和 150B。
ECU 50 基于例如在进气通道 11 中出现的负压的大小来推定出气体 G 的流量，并 且基于例如气体 G 的流量来控制切换阀 160。 例如，当气体 G 的流量较高时，气体 G 中 的油雾的量也较高，并且因此，选择精细孔隙的过滤器，以便有效地将油雾变成液滴。 另一方面，当气体 G 的流量较低时，气体 G 中的油雾的量也较低，并且因此，选择粗孔 隙的过滤器。
图 6 是示出根据本发明又一个实施例的油雾分离器的结构的示意性剖视图。 在 图 6 中，相同的附图标记用于指示与图 2 中所示的相对应的构成元件相同的构成元件。
油雾分离器 100B 的通道 102 设有多孔过滤器 150。 通过在多孔过滤器 150 的上 部分处的保持板 155 来保持该多孔过滤器 150。
保持板 155 的一部分是诸如玻璃板的透明构件 156。
另外，在油雾分离器 100B 的上侧部分中形成有用于更换多孔过滤器 150 的开口 170。
当多孔过滤器 150 附装到油雾分离器 100B 时，例如，保持板 155 通过诸如螺栓 的紧固装置紧固到油雾分离器 100B 的壳体，以便密封开口 170。
可以从外部通过透明构件 156 看到涂覆到多孔过滤器 150 的碳酸钙的量的减少程 度。
因而，用户等可以通过透明构件 156 观察多孔过滤器 150 来确定多孔过滤器 150 的碳酸钙的减少程度。 当确定碳酸钙耗尽而失去中和能力时，能够通过去除诸如螺栓的 紧固装置而从油雾分离器 100B 去除多孔过滤器 150，并且用新的多孔过滤器 150 替换该 多孔过滤器 150。
虽然上述的实施例说明了油雾分离器设置在曲轴箱外侧的示例，但是本发明不 限于这些实施例，并且本发明也可以应用到例如油雾分离器设置在气缸盖罩中的情况。 虽然上述的实施例说明了在曲轴箱中的气体循环到进气系统的路径中设置的油 雾分离器，但是本发明不限于这些实施例。 例如，本发明可以应用到在曲轴箱中的气体 循环到排气系统的路径中设置油雾分离器的情况。