除油装置的制作方法

本发明涉及一种除去内燃发动机中的窜气中包含的油粒子(油雾)的除油装置。

背景技术：

在内燃发动机中采用的常规技术中，窜气从曲柄箱经窜气通路再循环到进气系统。在窜气通路中设置有除去窜气中包含的油粒子的除油装置。例如，专利文献(ptl)1公开了一种静电除尘器，其具有收集由通过脉冲驱动的高电压电晕放电电极形成的电场内的电离油雾的收集电极。

此外，非专利文献(npl)1公开了一种用在洁净间的洁净电梯中的微粒子除去单元。该除去单元主要利用电介质过滤法除去被认为源于油的微粒子。该除去单元构造成使得在平行平板电极的正极(阳极)和负极(阴极)之间充填有用作电介质纤维层的无纺布。通过向电极施加电压而在无纺布中产生电介质极化，并且除了作用在带电粒子上的库仑力以外还利用作用在纤维和微粒子之间的电介质极化力将微粒子收集在无纺布中。

引用清单

专利文献

ptl1：日本专利特开申请no.2005-334876

非专利文献

npl1：日本气溶胶科学与技术学会vol.14no.4,338-347(1999)

技术实现要素：

技术问题

当在除去从内燃发动机的窜气通路流过的窜气中包含的油粒子的除油装置中采用使用过滤器的电介质极化的方法时，除油装置构造成使得在双极电极的沿窜气的流动方向延伸的正极和负极之间配置有由绝缘体形成的过滤器。利用此构型，通过向双极电极施加电压而在过滤器中产生电介质极化，以使得电介质极化力作用在流过过滤器的油粒子上。此外，窜气中所包含的许多油粒子带电，因此，当向双极电极施加电压时，除了电介质极化力以外，还有库仑力作用在带电的油粒子上。结果，油粒子被捕集在过滤器中并且由此从窜气被除去。

这里，窜气包含水分，因此当窜气中的水分凝结时除油装置中可能产生凝结水。当如上所述构成的除油装置中产生凝结水时，凝结水可能经过滤器扩散，使得正极和负极之间发生导通。当正极和负极之间由于凝结水而发生导通时，电力消耗会增加。

考虑到上述问题而设计了本发明，并且本发明的一个目的在于抑制由除油装置中的凝结水所导致的双极电极的正极和负极之间的导通，在所述除油装置中油粒子被捕集在配置于正极和负极之间的过滤器中。

问题的解决方案

根据本发明，当除油装置装设在车辆中时，双极电极和过滤器以沿水平方向排布的方式配置在外壳内。此外，在该外壳的下方内壁面与双极电极和过滤器之间在该外壳内形成有供窜气流过的空间。

更具体地，根据本发明的除油装置能够除去从内燃发动机的窜气通路流过的窜气中包含的油粒子，并且包括：

双极电极，所述双极电极具有沿所述窜气的流动方向延伸的正极和负极；

过滤器，所述过滤器由绝缘体形成并且配置在所述双极电极的所述正极和所述负极之间；

外壳，所述外壳收纳所述双极电极和所述过滤器；和

电压施加部，所述电压施加部构造成向所述双极电极供给电压，

其中，当所述除油装置装设在车辆中时，所述双极电极和所述过滤器以沿水平方向排布的方式配置在所述外壳内，并且在所述外壳的下方内壁面与所述双极电极和过滤器之间形成有供所述窜气流过的空间。

过滤器中产生的凝结水沿重力方向向下移动。这里，当根据本发明的除油装置装设在车辆中时，双极电极和过滤器以沿水平方向排布的方式配置在外壳内。因此，过滤器中产生的凝结水朝过滤器的下端部移动。在外壳的下方内壁面与双极电极和过滤器之间形成有供窜气流过的空间，因此凝结水在到达过滤器的下端部之后形成水滴，于是水滴经该空间滴落到外壳的下方内壁面上。

因此，根据本发明，能抑制凝结水经过过滤器从而将双极电极的正极和负极连接的状况。此外，外壳的下方内壁面与双极电极和过滤器之间的空间用作绝缘层。因此，根据本发明，能抑制正极和负极之间由于凝结水而导通。

在本发明中，可对外壳的下方内壁面施行亲水处理。根据此构型，滴落到外壳的下方内壁面上的凝结水的水滴难以在下方内壁面上维持水滴状，因此更易于在下方内壁面的表面上薄薄地散开。因此，滴落到外壳的下方内壁面上的凝结水不易于与过滤器和双极电极接触。相应地，能抑制正极和负极之间由于凝结水而导通。此外，即使当外壳的下方内壁面与双极电极和过滤器之间的空间的高度减小时也能抑制正极和负极之间由于凝结水而导通，并且通过减小该空间的高度，能抑制除油装置的油粒子捕集率(被捕集的油粒子的量与流入的油粒子的量的比率)的下降。

此外，在本发明中，过滤器可以是纤维质过滤器，并且可对形成纤维质过滤器的纤维的表面施行疏水处理。这种情况下，凝结水更易于在形成过滤器的纤维的表面上形成水滴，并且难以渗透纤维。因此，凝结水难以经过滤器扩散。此外，凝结水滴更易于沿重力方向向下滴落(移动)。因此，根据此构型，在过滤器中难以形成通过凝结水进行的连接。结果，能更加有效地抑制正极和负极之间由于凝结水而导通。

本发明的有利效果

根据本发明，在捕集配置于双极电极的正极和负极之间的过滤器中的油粒子的除油装置中，能抑制由凝结水所导致的正极和负极之间的导通。

附图说明

[图1]图1是示出根据一实施例的内燃发动机及其进气/排气系统的构型的示意图。

[图2]图2是根据第一实施例的除油装置的构型的示意图。

[图3]图3是示出图2所示的除油装置的a-a截面的视图。

[图4]图4是示出除油装置的油粒子捕集率的视图。

[图5]图5是示出根据第一实施例及其修改例的外壳的下方内壁面上的凝结水的图。

具体实施方式

以下将基于附图说明本发明的具体实施例。除非另外指出，否则本发明的技术范围不限于在实施例中记载的构成部件的尺寸、材质、形状、相对配置等。

第一实施例

将说明根据本发明的除油装置应用于柴油发动机的情形的实施例。注意，根据本发明的除油装置不限于柴油发动机，而是也可用在使用油(润滑油)的其它发动机如汽油发动机中。

<内燃发动机及其进气/排气系统的构型>

图1是示出根据本实施例的内燃发动机及其进气/排气系统的构型的示意图。内燃发动机1是装设在车辆中的柴油发动机。进气通路2和排气通路3与内燃发动机1连接。在进气通路2的中途设置有涡轮增压器4的压缩机4a。在排气通路3的中途设置有涡轮增压器4的涡轮机4b。

内燃发动机1并设有电子控制单元(ecu)10。曲柄位置传感器11和加速器操作量传感器12与ecu10电连接。曲柄位置传感器11检测内燃发动机1的输出轴(曲轴)的旋转位置。加速器操作量传感器12检测内燃发动机1装设在其中的车辆的加速器操作量。来自相应传感器的输出信号输入到ecu10中。ecu10基于来自加速器操作量传感器12的输出值来计算内燃发动机1的发动机负荷。此外，ecu10基于来自曲柄位置传感器11的输出值来计算内燃发动机1的发动机转速。

内燃发动机1还设置有窜气通路5。窜气通路5的一端与内燃发动机1的曲柄箱连通。窜气通路5穿过内燃发动机1的气缸盖罩延伸，使得其另一端在压缩机4a的上游侧与进气通路2连接。窜气从曲柄箱经窜气通路5再循环到进气通路2。

窜气包含当油在内燃发动机1中飞散时产生的油粒子(油雾)。因此，在内燃发动机1的气缸盖内的窜气通路5中设置有除油装置6以便除去窜气中包含的油粒子。

<除油装置的构型>

这里，将基于图2和3简要说明根据本实施例的除油装置的构型。图2是沿重力方向从上方示出除油装置6的模式图。注意，在图2中，黑色轮廓的箭头表示窜气的流动。图3是示出图2所示的除油装置6的a-a截面的视图。注意，图3中的上侧和下侧对应于除油装置6装设在车辆中时的重力方向上的上侧和下侧。

在除油装置6的外壳64内设置有第一双极电极61、第二双极电极62和过滤器63。上游侧(曲柄箱侧)窜气通路5a与外壳64的气体入口64a连接。窜气从窜气通路5a经气体入口64a流入外壳64内。下游侧(进气通路侧)窜气通路5b与外壳64的气体出口64b连接。窜气从外壳64经气体出口64b流出到窜气通路5b中。

第一双极电极61是包括沿窜气的流动方向延伸的正极61a和负极61b的平行平板电极。第二双极电极62是包括沿窜气的流动方向延伸的正极62a和负极62b的平行平板电极，并且设置在第一双极电极61的正极61a和负极61b之间。此外，当除油装置6装设在车辆中时，第一双极电极61的正极61a和负极61b以及第二双极电极62的正极62a和负极62b沿水平方向配置。此外，第二双极电极62的正极62a位于第一双极电极61的负极61b侧，而第二双极电极62的负极62b位于第一双极电极61的正极61a侧。换言之，相应的双极电极配置成使得，第二双极电极62的正极62a和负极62b互相对向，第一双极电极61的正极61a和第二双极电极62的负极62b互相对向，并且第一双极电极61的负极61b和第二双极电极62的正极62a互相对向。

过滤器63设置在第一双极电极61的正极61a和第二双极电极62的负极62b之间、第二双极电极62的负极62b和第二双极电极62的正极62a之间以及第二双极电极62的正极62a和第一双极电极61的负极61b之间。换言之，相应的正极和负极61a、61b、62a、62b和过滤器63以沿水平方向排布的方式配置在外壳64内。过滤器63是由诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)或玻璃纤维的绝缘纤维形成的纤维质过滤器。此外，为了减小压力损失，采用充填率小(例如，约0.014(1.4％)的充填率)的过滤器作为过滤器63。注意，过滤器63不必一定从双极电极的上游端到下游端设置在双极电极之间的全部区域上。此外，在外壳64的下方内壁面64c与相应的正极和负极61a、61b、62a、62b和过滤器63之间形成有供窜气流过的空间70。

此外，排出通路66在配置有双极电极61、62和过滤器63的部分的下游侧与外壳64的下侧连接。排出通路66与内燃发动机1的气缸盖的内部连通。由过滤器63捕集的回收油经排出通路66返回到内燃发动机1。为了使回收油能够更容易地流入排出通路66中，除油装置6可以以一定倾斜度配置在内燃发动机1的气缸盖中，使得外壳64的气体出口64b位于气体入口64a下方。此外，外壳64的下方壁面可形成为倾斜面，使得外壳64的气体出口64b侧位于气体入口64a侧的下方。此外，在外壳64的下方壁面中可设置有用于将回收油引导到排出通路66的引导通路。

相应的双极电极61、62与向双极电极61、62施加电压的电源65电连接。电源65与ecu10电连接。向相应的双极电极61、62的电压施加由ecu10控制。

注意，在根据本实施例的除油装置中，采用了包括两个双极电极组——即第一双极电极61和第二双极电极62——的构型。然而，根据本发明的除油装置不限于该电极构型，而是也可改为采用具有单个双极电极组的构型或具有三个以上双极电极组的构型。

<用于捕集油粒子的机构>

现在将说明用以将窜气中所包含的油粒子捕集在根据本实施例的除油装置中的机构。在除油装置6中，如上所述，过滤器63的充填率小，并且因此，当不向双极电极61、62施加电压时，窜气中所包含的油粒子基本上不会被捕集在过滤器63中。然而，当向双极电极61、62施加电压时，电介质极化力和库仑力作用在油粒子上，并且结果，油粒子被捕集在过滤器63中。

图4是示出除油装置的油粒子捕集率的视图。图4中的实线示出向除油装置的正极和负极施加电压时的油粒子捕集率，所述除油装置构造成使得在正极和负极之间设置有如本实施例中那样由绝缘体形成并且充填率小的过滤器。此外，图4中的虚线示出向构造成使得在正极和负极之间未设置过滤器的除油装置的正极和负极施加电压时的油粒子捕集率。图4中的实线和虚线示出在向两种除油装置的正极和负极施加相同的预定电压的情况下的捕集率。注意，在图4中，纵轴示出除油装置的油粒子捕集率，而横轴示出油粒子的粒径。此外，图4中的油粒子捕集率的数值是在正极和负极之间的距离被设定为特定距离的情况下获得的数值，并且当设置了过滤器时(实线)，过滤器的充填率被设定在特定充填率。换言之，图4所示的油粒子捕集率的数值仅为示例，并且这些数值按照正极和负极之间的距离而变化。

如图4中的虚线所示，即使对于在正极和负极之间未设置过滤器的构型，当向电极施加预定电压时，不论油粒子的粒径如何，都获得了至少为50％的油粒子捕集率。换言之，即使当正极和负极之间未设置过滤器时，也通过电极捕集了窜气中所包含的一部分油粒子。其原因在于，当内燃发动机的各作动部中的油变成雾时，许多油粒子带电，因此窜气中的许多油粒子带电。因此，当向除油装置中的双极电极施加电压时，库仑力作用在带电的油粒子上。

此外，如图4中由实线所示，对于在正极和负极之间设置有过滤器的构型，除油装置的油粒子捕集率与在正极和负极之间未设置过滤器的构型相比提高，使得获得约90％的捕集率。其原因在于，当向双极电极施加电压时，在由绝缘体(电介质)形成的过滤器中发生电介质极化，因此除库仑力以外还有电介质极化力作用在窜气中所包含的油粒子上，结果油粒子被捕集在过滤器中。库仑力仅作用在带电的油粒子上，而电介质极化力也作用在未带电的油粒子和过滤器之间。因此，不仅带电的油粒子而且未带电的油粒子都被捕集在过滤器中。此外，作用在未带电的油粒子上的力由于除库仑力以外还向未带电的油粒子施加电介质极化力而增大。因此，对于在正极和负极之间设置有过滤器的构型，即使过滤器的充填率如此之小以致于当不向电极施加电压时基本上没有油粒子被捕集在其中，除油装置的油粒子捕集率也比正极和负极之间未设置过滤器的构型高。

<针对凝结水的对策>

窜气包含水分。因此，窜气中的水分可能在除油装置6的内部凝结而产生凝结水。当凝结水经过滤器63扩散时，凝结水可能导致双极电极的正极和负极之间发生导通，所述正极和负极以互相对向的方式设置在过滤器63的两侧，结果，电力消耗可能增加。因此，在本实施例中，通过将各正极和负极61a、61b、62a、62b以及过滤器63以沿水平方向排布的方式配置在外壳64内并且在外壳64的下方内壁面64c与各正极和负极61a、61b、62a、62b和过滤器63之间形成空间70，抑制了由凝结水导致的正极和负极之间的导通。

过滤器63中产生的凝结水沿重力方向向下移动。因此，其中各正极和负极61a、61b、62a、62b和过滤器63以沿水平方向排布的方式配置在外壳64内的除油装置6的过滤器63中产生的凝结水朝过滤器63的下端部移动。由于在过滤器63的下端部和外壳64的下方内表面64c之间形成有空间70，所以凝结水在到达过滤器63的下端部之后形成水滴，藉此水滴经空间70滴落到外壳64的下方内壁面64c上。

因此，对于根据本实施例的构型，凝结水难以经过滤器63扩散到将过滤器63夹在中间的正极和负极，结果，能抑制凝结水经过过滤器63从而将双极电极的正极和负极连接的状况。此外，空间70具有预定高度，因此滴落到外壳64的下方内壁面64c上的凝结水不会与过滤器63的下端部以及各正极和负极61a、61b、62a、62b的下端部接触。此外，供窜气流过的空间70用作绝缘层。因此，根据此构型，能抑制正极和负极之间由于凝结水而导通。

注意，在本实施例中，滴落到外壳64的下方内壁面64c上的凝结水连同油一起流入排出通路66内，并经排出通路66返回到内燃发动机1。

<第一修改例>

在本实施例中，可对外壳64的下方内壁面64c施行亲水处理。可列举用于对双极电极的表面涂覆包含硅烷醇基作为官能基的物质的处理作为亲水处理的例子。

图5是示出外壳64的下方内壁面64c上的凝结水的图。图5(a)示出未对下方内壁面64c施行亲水处理时的凝结水，而图5(b)示出对下方内壁面64c施行亲水处理时的凝结水。当未对外壳64的下方内壁面64c施行亲水处理时，如图5(a)所示，滴落到下方内壁面64c上的凝结水的水滴更易于呈水滴状维持在下方内壁面64c上。当下方内壁面64c上的凝结水的水滴与过滤器63的下端部或者正极或负极的下端部接触时，正极和负极之间可能经由下方内壁面64c上的凝结水而发生导通。因此，为了抑制正极和负极之间由于凝结水而导通，必须使空间70的高度ds大于外壳64的下方内壁面64c上存在的凝结水的水滴的高度。然而，随着空间70的高度ds增大，正极和负极之间的过滤器63在垂直方向上的截面积相对于其在窜气的流动方向上的截面积而言减小，结果，除油装置6的油粒子捕集率减小。

另一方面，当对外壳64的下方内壁面64c施行亲水处理时，如图5(b)所示，滴落到下方内壁面64c上的凝结水的水滴难以呈水滴状维持在下方内壁面64c上，因此更易于在下方内壁面64c的表面上薄薄地散开。因此，滴落到外壳64的下方内壁面64c上的凝结水不易于与过滤器63以及正极和负极的下端部接触。因此，能更有效地抑制正极和负极之间由于凝结水而导通。此外，即使当空间70的高度ds减小时也能抑制正极和负极之间由于凝结水而导通，并且通过减小空间70的高度ds，能抑制除油装置6的油粒子捕集率的下降。

<第二修改例>

此外，可对形成过滤器63的纤维的表面施行疏水处理。可列举用于对纤维的表面涂覆包含饱和氟烷基、烷硅基、氟硅基或长链烷基作为官能基的物质的处理作为疏水处理的例子。这种情况下，凝结水更易于在形成过滤器63的纤维的表面上形成水滴，并且难以渗透纤维。因此，凝结水难以经过滤器63扩散。此外，凝结水滴更易于沿重力方向向下滴落(移动)。因此，通过对形成过滤器63的纤维的表面施行疏水处理，在过滤器63中难以形成通过凝结水进行的连接。结果，能更加有效地抑制正极和负极之间由于凝结水而导通。

附图标记列表

1内燃发动机

5窜气通路

6除油装置

61，62双极电极

61a，61b正极

62a，62b负极

63过滤器

64外壳

64c下方内壁面

65电源

66排出通路

70空间

10ecu