JP2003013723A - ブローバイガスのセパレータ - Google Patents

ブローバイガスのセパレータ

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 セパレータ内に一時的に溜まったオイルを吸
気マニホルド側に逆流させることなく確実にオイル落し
通路を介してクランク室側に戻すことができるブローバ
イガスのセパレータを提供する。 【解決手段】 エンジンのクランク室と吸気通路とを連
通するブローバイガス通路４の途中に設けられ、ブロー
バイガスからオイルを分離してオイル落し通路を介して
クランク室に戻すブローバイガスのセパレータ１であっ
て、エアとオイルを分離する分離室２と、その下部に設
けた弁機構３とを備え、弁機構３にオイル落し通路を接
続したセパレータにおいて、弁機構３は入口５と出口６
を有し、これらの間に弁座７を設け、弁座７の一方の側
に第１弁体８を、他方の側に第２弁体９を配設し、両弁
体８，９を連結して入口５および出口６間の圧力差に応
じて両弁体８，９が連動し、一方の弁体が閉じたときに
他方の弁体が開くように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンのブロー
バイガスのセパレータに関する。
【０００２】
【従来の技術】エンジンのクランク室と吸気通路とを連
通するブローバイガス通路の途中に、ブローバイガスか
らオイルを分離してオイル落し通路を介してクランク室
に戻すセパレータが備わる。このセパレータは、例えば
排気エミッション向上のためのブローバイガス還元装置
を構成するＰＣＶバルブ（Positive Crankcase Venti
lationバルブ）が装着されたブローバイガス通路に取り
付けられる。
【０００３】図５は、ターボエンジンに装着された従来
のブローバイガスのセパレータ構造を示す。（Ａ）は無
負荷状態、（Ｂ）は低負荷（ＰＯＴ）から高負荷（ＷＯ
Ｔ）までの運転状態を示す。
【０００４】セパレータ３１は、分離室３２とタンク室
３３とからなり、ブローバイガス通路３４の途中に装着
される。ブローバイガス通路３４はＰＣＶバルブ（不図
示）に接続する通路３４ａと吸気マニホルド（不図示）
に接続する通路３４ｂからなり、各通路３４ａ，３４ｂ
はそれぞれ分離室３２に連通する。タンク室３３の下部
にオイル落し通路３５が接続される。オイル落し通路３
５はクランク室（不図示）に連通する。タンク室３３と
その上側の分離室３２との仕切部に過圧弁３６が装着さ
れる。タンク室３３とその下側のオイル落し通路３５の
接続部に逆止弁３７が装着される。
【０００５】無負荷時には、吸気マニホルド圧力は−７
０〜−６０ｋＰａ、クランク室圧力は−０．２〜０ｋＰ
ａである。この状態では、クランク室側の圧力が吸気マ
ニホルド側の圧力より高いため、（Ａ）に示すように、
過圧弁３６は開き、逆止弁３７が閉じる。この状態でＰ
ＣＶバルブ側から矢印Ａのように分離室３２内に流入す
るブローバイガスからオイルが分離されて矢印Ｂのよう
にエアが吸気マニホルドに戻される。分離したオイル３
８はタンク室３３内に溜まる。タンク室３３内に溜まっ
たオイル３８は、運転状態により、クランク室圧力がタ
ンク室圧力より低くなったときに逆止弁３７が開いてオ
イル落し通路３５を介してクランク室に戻される。
【０００６】スロットル（不図示）が開いて負荷がかか
った状態では、吸気マニホルドの圧力は−５０〜＋９０
ｋＰａ、クランク室の圧力は−６．５〜＋０．５ｋＰａ
となる。この状態では、（Ｂ）に示すように、過圧弁３
６が閉じる。タンク室３３に溜まったオイル３８は運転
状態によりクランク室圧力がタンク室圧力より低くなっ
たときに逆止弁３７が開いてオイル戻し通路３５を介し
てクランク室に戻される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ブローバイガスのセパレータにおいては、運転状態によ
りタンク室３３内にオイル３８が溜まった状態で逆止弁
３７が開く前に、吸気マニホルド側の圧力が高くなって
過圧弁３６が閉じる場合がある。この状態から吸気マニ
ホルドの圧力が下がってもタンク室３３の圧力より分離
室３２の圧力が低くならない限り過圧弁３６は開かな
い。また、クランク室の圧力がタンク室３３より低くな
らない限り逆止弁３７は開かない。このため、吸気マニ
ホルドの圧力がタンク室３３より高い間は分離室３２に
オイルが溜まり、吸気マニホルド側に逆流する場合があ
った（図５（Ｃ））。
【０００８】本発明は上記従来技術を考慮したものであ
って、セパレータ内に一時的に溜まったオイルを吸気マ
ニホルド側に逆流させることなく確実にオイル落し通路
を介してクランク室側に戻すことができるブローバイガ
スのセパレータの提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明では、エンジンのクランク室と吸気通路とを
連通するブローバイガス通路の途中に設けられ、ブロー
バイガスからオイルを分離してオイル落し通路を介して
クランク室に戻すブローバイガスのセパレータであっ
て、エアとオイルを分離する分離室と、該分離室の下部
に設けた弁機構とを備え、該弁機構に前記オイル落し通
路を接続したセパレータにおいて、前記弁機構は、前記
分離室側の入口とオイル落し通路側の出口を有し、該入
口および出口間に弁座を設け、この弁座の一方の側に第
１弁体を、他方の側に第２弁体を配設し、該第１弁体お
よび第２弁体同士を連結して前記入口および出口間の圧
力差に応じて両弁体が連動し、一方の弁体が閉じたとき
に他方の弁体が開くように構成したことを特徴とするブ
ローバイガスのセパレータを提供する。
【００１０】この構成によれば、第１弁体および第２弁
体のいずれか一方は必ず弁座に対し開いた状態となるた
め、弁の入口側と出口側の圧力差の変化により弁体が移
動すれば一方が閉じていた状態で溜まったオイルが必ず
流出してオイル落し通路を介してクランク室に戻され、
吸気側に逆流することが防止される。
【００１１】好ましい構成例では、前記弁座または弁体
に、弁体が閉じたときにガスを逃す切欠きを形成したこ
とを特徴としている。
【００１２】この構成によれば、弁体が閉じた状態で運
転性能に影響を与えない程度の適度な量のエアをクラン
ク室に供給することができ、これによりクランク室内で
のオイルの劣化を抑制できる。
【００１３】好ましい適用例では、前記エンジンは、タ
ーボエンジンであることを特徴としている。
【００１４】この適用例によれば、吸気マニホルドが負
圧となる無負荷あるいは低負荷運転から正圧となる過給
状態の高負荷運転まで吸気マニホルド圧力が大きく変化
するターボエンジンにおいて、運転状態に応じてクラン
ク室内圧力と吸気マニホルド内圧力との差が頻繁にある
いは大きく変化したり逆転した場合であっても、分離し
たオイルを吸気マニホルド側に逆流させることなく確実
にオイル落し通路を通してクランク室側に導入すること
ができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態について説明する。図１は本発明の実施形態に係
るセパレータの構成図である。この例は、ターボエンジ
ンに装着されたブローバイガスのセパレータであり、
（Ａ）は無負荷からＰＯＴ（Partial Open Throttl
e）運転状態で、吸気マニホルドが負圧の状態であり、
（Ｂ）はＰＯＴ又はエンジン停止状態で吸気マニホルド
がほぼ大気圧の状態であり、（Ｃ）はＰＯＴ〜ＷＯＴ
（Wide Open Throttle）の高負荷運転状態で吸気マニ
ホルドが正圧の状態である。
【００１６】セパレータ１は、分離室２とその下部に設
けた弁機構３とからなり、ブローバイガス通路４の途中
に装着される。弁機構３は後述のようにオイルが溜まる
タンク室としても作用する。ブローバイガス通路４は、
ＰＣＶバルブ（不図示）に接続する通路４ａと、吸気マ
ニホルド（不図示）に接続する通路４ｂとからなり、各
通路４ａ，４ｂは分離室２に連通する。
【００１７】弁機構（タンク室）３は、分離室２に連通
する入口５と、オイル落し通路（不図示）に連通する出
口６と、入口５および出口６間に設けた弁座７と、この
弁座７の入口側に配設した第１弁体８と、弁座７の出口
側に配設した第２弁体９からなる。第１弁体８と第２弁
体９同士は、弁座７の開口を挿通する弁棒１０を介して
連結される。
【００１８】クランク室内圧力が吸気マニホルド圧力よ
り高い場合には、（Ａ）に示すように、第１および第２
弁体８，９は連動して押上げられ、第２弁体９が弁座７
に下から当接して閉じる。この状態で分離室２で分離し
たオイル１１は弁座７の上側に溜まる。
【００１９】クランク室内圧力と吸気マニホルド圧力が
ほぼ等しい場合（圧力差が約１ｋＰａ以下）は、（Ｂ）
に示すように、第１および第２弁体８，９はともに弁座
７から離れ開いた状態となる。なお、このように両方の
弁体８，９が開いた中間位置で両弁体８，９を保持する
ために、両弁体の重量を支持する程度の強さのスプリン
グ（不図示）が備わっている。この状態で、弁座７の上
に溜まったオイルは弁座７の下側に流出し、出口６を通
してオイル落し通路（不図示）に流入し、クランク室に
戻される。このような圧力差がゼロになる状態は、圧力
差が逆転する場合にはその過渡状態で常に起こるため、
運転状態に応じて弁体８，９が開閉動作するときには、
その途中で常に弁座７上に溜まったオイルが排出され
る。
【００２０】吸気マニホルド圧力がクランク室圧力より
高い場合には、第１弁体８が弁座７に上から当接して閉
じる。この状態で分離室２で分離したオイル１１は弁座
７の上側に溜まる。このように弁座７上に溜まったオイ
ル１１は、運転状態に応じた圧力差の変化により弁体
８，９が移動することにより、弁座７の下側に排出され
る。
【００２１】図２は、本発明の別の実施形態の説明図で
ある。この実施形態は、弁座７の上面に切欠き１２又は
オリフィスを形成したものである。このような切欠き１
２又はオリフィスを設けることにより、（Ｃ）に示すよ
うに、吸気マニホルド側の圧力が高い過給時に、第１弁
体８が閉じた状態で、弁座７との間に隙間１３が形成さ
れ、この隙間１３を通して吸気マニホルド側から清浄エ
ア（オイルが混入していないエア）が漏れてクランク室
に導入される。この場合、前の運転状態のときに弁座７
上にオイルが溜まっていた場合には、この隙間１３を通
して溜まっていたオイルがクランク室内に戻される。こ
のように清浄エアをクランク室内に導入することによ
り、クランク室内におけるオイルの劣化が抑制される。
クランク室に導入されるエアの量は、クランク室内でエ
ンジン性能を低下させない程度の量以下となるように予
め切欠き１２又はオリフィスの大きさを調整しておく。
【００２２】このような過給時には、清浄エアは、さら
にＰＣＶバルブを通過して逆流し、クランク室に導入さ
れるようにしてもよい。この場合には、セパレータを通
過してクランク室に導入されるエアの量は、ＰＣＶバル
ブを通過してクランク室に導入されるエアの量を合わせ
て、クランク室内でエンジン性能を低下させない程度の
量以下となるように予め切欠き１２又はオリフィスの大
きさを調整しておく。なお、ＰＣＶバルブからの清浄エ
アの導入を止めて、セパレータのみからクランク室に清
浄エアを導入するようにしてもよい。
【００２３】図３は、上記図１または図２のセパレータ
を組込んだターボエンジンの構成図であり、ＰＯＴ状態
におけるエアの流れを示す。白矢印は清浄エア、黒矢印
はブローバイガスの流れを示す。
【００２４】エンジン１４の下部にクランク軸１５を装
着したクランク室１６が形成され、その底部にオイル１
７が溜まる。エンジン１４の上部のシリンダヘッド１８
内にカム室１９が形成され、その上面側にＰＣＶバルブ
２０が備わる。カム室上部のシリンダヘッド１８内とク
ランク室１６は、オイル落し兼ブローバイガス流通用の
連通路３９および４０を介して連通している。
【００２５】ＰＣＶバルブ２０にブローバイガス通路２
１が接続される。ＰＣＶバルブ２０は、このブローバイ
ガス通路２１を介して吸気マニホルド２２に連通する。
ブローバイガス通路２１の途中に前述の図１または図２
と同様の構成のセパレータ２３が装着される。セパレー
タ２３の下部にオイル落し通路２９が接続され、前述の
ようにセパレータ２３で分離したオイルをクランク室１
６に戻す。
【００２６】吸気マニホルド２２の上流側にサージタン
ク４１が備わる。サージタンク４１は不図示の吸気管を
介してターボ２４の出口２４ａに接続される。この吸気
管上にスロットル（不図示）が設けられる。ターボ２４
の入口側に吸気通路２５を介してエアクリーナ２６が接
続される。吸気通路２５はブローバイガス通路２７を介
してシリンダヘッド１８と連通する。このブローバイガ
ス通路２７の途中に前述の図１または図２と同様の構成
のセパレータ２８が装着される。セパレータ２８の下部
にオイル落し通路３０が接続され、分離したオイルをク
ランク室１６に戻す。
【００２７】ＰＯＴ運転状態でクランク室圧力が吸気マ
ニホルド圧力より高い場合には、ブローバイガスは図の
黒矢印で示すように、ＰＣＶバルブ２０を通してブロー
バイガス通路２１を流れ、途中のセパレータ２３でオイ
ルを分離されて吸気マニホルド２２に戻される。分離し
たオイルは、オイル落し通路２９を介してクランク室１
６に戻される。
【００２８】図４は、上記図３のターボエンジンのＷＯ
Ｔ運転状態でのブローバイガスの流れを示す。過給状態
で吸気マニホルド圧力がクランク室圧力より高い場合、
図示したように、黒矢印のブローバイガスはクランク室
１６から連通路４０およびブローバイガス通路２７を通
り、セパレータ２８でオイルを分離されてエアクリーナ
２６の下流の吸気通路２５に導入される。このとき、高
圧の吸気マニホルド側からセパレータ２３およびＰＣＶ
バルブ２０を通して清浄エアがクランク室１６内に導入
される。
【００２９】なお、上記実施形態ではサイクロン式のセ
パレータを示したが、他の形式のセパレータ（例えば迷
路式）であってもよい。また、ターボエンジンに限らず
他のエンジンにも適用可能である。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、セパ
レータ下部のタンク室を構成する弁機構が、相互に連結
された第１弁体および第２弁体からなり、第１弁体およ
び第２弁体のいずれか一方は必ず弁座に対し開いた状態
となるため、弁の入口側と出口側の圧力差の変化により
弁体が移動すれば、一方が閉じていた状態で溜まったオ
イルが必ず流出してオイル落し通路を介してクランク室
に戻される。したがって、圧力差の変化によりオイルが
吸気側に逆流することが防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るセパレータの構成および作用説
明図。
【図２】 本発明に係るセパレータの別の例の構成およ
び作用説明図。
【図３】 本発明が適用されるターボエンジンのＰＯＴ
状態でのブローバイガスの流れを説明する図。
【図４】 図３のターボエンジンのＷＯＴ状態でのブロ
ーバイガスの流れを説明する図。
【図５】 従来のブローバイガスのセパレータの構成説
明図。
【符号の説明】
１：セパレータ、２：分離室、３：弁機構（タンク
室）、４：ブローバイガス通路、５：入口、６：出口、
７：弁座、８：第１弁体、９：第２弁体、１０：弁棒、
１１：オイル、１２：切欠き、１３：隙間、１４：エン
ジン、１５：クランク軸、１６：クランク室、１７：オ
イル、１８：シリンダヘッド、１９：カム室、２０：Ｐ
ＣＶバルブ、２１：ブローバイガス通路、２２：吸気マ
ニホルド、２３：セパレータ、２４：ターボ、２５：吸
気通路、２６：エアクリーナ、２７：ブローバイガス通
路、２８：セパレータ、２９：オイル落し通路、３０：
オイル落し通路、３１：セパレータ、３２：分離室、３
３：タンク室、３４：ブローバイガス通路、３５：オイ
ル落し通路、３６：過圧弁、３７：逆止弁、３８：オイ
ル、３９：連通路、４０：連通路、４１：サージタン
ク。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森 隆雄 静岡県磐田市新貝2500番地 ヤマハ発動機 株式会社内 Ｆターム(参考） 3G015 AA06 AA13 BD13 BD24 BE03 BE11 BF05 BF06 DA10

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】エンジンのクランク室と吸気通路とを連通
    するブローバイガス通路の途中に設けられ、ブローバイ
    ガスからオイルを分離してオイル落し通路を介してクラ
    ンク室に戻すブローバイガスのセパレータであって、エ
    アとオイルを分離する分離室と、該分離室の下部に設け
    た弁機構とを備え、該弁機構に前記オイル落し通路を接
    続したセパレータにおいて、 前記弁機構は、前記分離室側の入口とオイル落し通路側
    の出口を有し、該入口および出口間に弁座を設け、この
    弁座の一方の側に第１弁体を、他方の側に第２弁体を配
    設し、該第１弁体および第２弁体同士を連結して前記入
    口および出口間の圧力差に応じて両弁体が連動し、一方
    の弁体が閉じたときに他方の弁体が開くように構成した
    ことを特徴とするブローバイガスのセパレータ。
  2. 【請求項２】前記弁座または弁体に、弁体が閉じたとき
    にガスを逃す切欠きを形成したことを特徴とする請求項
    １に記載のブローバイガスのセパレータ。
  3. 【請求項３】前記エンジンは、ターボエンジンであるこ
    とを特徴とする請求項１または２に記載のブローバイガ
    スのセパレータ。
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