专利名称：用于内燃机的油雾分离器的制作方法
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。
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。
具体实施例方式以下将参照
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 —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，S卩，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，g卩，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 IOlA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IOlB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。
权利要求
1.一种用于内燃机的油雾分离器，所述油雾分离器从气体分离所述气体中的油成 分，所述气体是从所述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。
2.根据权利要求1所述的油雾分离器，还包括设置在所述多孔过滤器的表面上的粘结 剂，其中，所述反作用剂散布和保持在所述粘结剂中。
3.根据权利要求1或2所述的油雾分离器，其中所述油雾分离器具有彼此分离的多个气体通道；所述多个气体通道中的每个都设有涂覆有所述反作用剂的所述多孔过滤器；并且所述油雾分离器还包括切换装置，所述切换装置选择所述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。
4.根据权利要求3所述的油雾分离器，还包括控制器，所述控制器基于与所述反作用 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，所述控制器控制所述切换装置以改变允许所述气体穿过的气体通道。
5.根据权利要求4所述的油雾分离器，其中，与所述减少程度相关的所述信息包括安装有所述内燃机的车辆的里程。
6.根据权利要求3所述的油雾分离器，其中，设置在所述多个气体通道中的所述多孔 过滤器在孔隙的细度方面彼此不同。
7.根据权利要求6所述的油雾分离器，还包括控制器，所述控制器通过根据所述气体 的流量使用所述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 所述切换装置，使得所述流量越高，设置在由所述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。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的油雾分离器，其中，涂覆有所述反作用剂的所 述多孔过滤器是能去除的。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的油雾分离器，其中，所述反作用剂是碳酸钙。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的油雾分离器，其中，所述多孔过滤器由泡沫 金属或泡沫树脂制成。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的油雾分离器，其中，所述多孔过滤器设置成 使得能够从外部看到所涂覆的反作用剂的减少程度。
全文摘要
本发明涉及一种用于内燃机的油雾分离器(100)，所述油雾分离器从气体分离所述气体中的油成分，所述气体是从内燃机的曲轴箱引入的，所述油雾分离器包括多孔过滤器(150)，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(150)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。
文档编号F01M9/02GK102027205SQ200980117688
公开日2011年4月20日 申请日期2009年5月15日 优先权日2008年5月16日
发明者小山石直人, 小池龙治, 村上元一, 稻见规夫, 铃木彻志 申请人:丰田自动车株式会社