JP2006070766A - ブローバイガス還元装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ブローバイガス還元装置２において、簡素な構成で、ブローバイガスからオイルミストを効率よく分離できるようにする。
【解決手段】ケース３内をセパレータ４で上下２つの空間６，７に仕切る。ケース３の下方空間６側に設けたブローバイガス導入路１１からクランクケース内のブローバイガスが導入され、セパレータ４の絞り通路４３を経て上方空間７に通過される。絞り通路４３を通過したブローバイガスはオイルセパレータ５に衝突されることによってブローバイガスからオイルミストが分離される。上方空間７内のブローバイガスはブローバイガス排出路１２を経て吸気系で吸引されて排出される。このようないわゆる慣性衝突作用を利用してブローバイガスに混在するオイルミストを分離させているから、オイルミストが分離されやすくなり、構成も簡素にできる。
【選択図】図３

Description

本発明は、ブローバイガス中に含まれるオイルミストを分離した後、ブローバイガスを内燃機関の吸気系へ送るとともに、分離したオイルを内燃機関のオイル溜まり部側へ送るブローバイガス還元装置に関する。

従来のブローバイガス還元装置として、コンパクトに内燃機関に装備するため、シリンダブロックの側壁部内にセパレータ室を一体的に形成し、このセパレータ室の下方空間にクランクケースからブローバイガスを導いてオイルミストを分離した後、ブローバイガスをセパレータ室の上方空間から吸気系へ送るようにした構造が知られている（例えば、特許文献１参照。）。シリンダブロックの側壁部内にセパレータ室を構成する凹部を設け、この凹部にカバー部材を取り付け、このカバー部材に、上記凹部内に突出する仕切り壁を上下複数段に設けている。

上記従来例では、セパレータ室の下方空間に導入されるブローバイガスをバッフルプレートに干渉させてセパレータ室内を蛇行して通すようにしているだけであるため、ブローバイガスからオイルミストを分離する効率が悪いと言える。しかも、シリンダブロックの側壁部内にセパレータ室を構成する凹部を一体的に設けているため、オイルミストの分離機能を向上させるようセパレータ室の容積を大きくするには、シリンダブロックの設計変更が必要になる等、難しいと言える。

これに対し、クランクケースから供給されるブローバイガスを旋回流発生装置における二重の筒部の外周側空間および内周側空間を旋回させることによってブローバイガス中のオイルミストを分離させて液膜化して、液膜化したオイルをオイルセパレータの環状溝内に貯留させつつ、オイルミストを分離したブローバイガスを内燃機関の吸気系へ送る一方で、前記環状溝内のオイルをオイルポンプ、リリーフバルブ、ジェットポンプによる吸引作用でもって吸引してクランクケース側またはオイルパン側へ戻すようにした構造が考えられている（例えば特許文献２参照。）。
特開２００２−１０６３１９号 特開平３−１７５１０９号

上記従来例では、まず、ブローバイガスからオイルミストを分離するための構成が複雑であって構成部品点数が多くなる等、コストが高くつくことが指摘される。また、ブローバイガスから分離されて液化したオイルだけでなく、ブローバイガスも同時に吸引してクランクケース側へ戻すようにしているため、クランクケースからのブローバイガスの除去効率が悪いことが指摘される。さらに、オイルポンプの吐出圧は油温や内燃機関回転数によってバラツキが生じるが、例えば内燃機関回転数が低い場合等、リリーフバルブが閉状態になっている場合にはオイルセパレータの環状溝に溜まっているオイルを回収できなくなる等、油温や内燃機関の回転数によってオイル回収機能が不安定になることが懸念される。

本発明は、ブローバイガス還元装置において、簡素な構成で、ブローバイガスからオイルミストを効率よく分離できるようにすることを目的としている。本発明は、さらに、ブローバイガスから分離したオイルを効率よく回収できるようにすることを目的としている。

本発明は、ブローバイガス中に含まれるオイルミストを分離した後、ブローバイガスを内燃機関の吸気系へ送るとともに、分離したオイルを内燃機関のオイル溜まり部側へ送るブローバイガス還元装置であって、ケースにその内部空間を上下２つの空間に仕切るセパレータを設け、前記ケースの下方空間側に、内燃機関のクランクケースと連通連結されるブローバイガス導入路を、また、前記ケースの上方空間側に、内燃機関の吸気系と連通連結されるブローバイガス排出路をそれぞれ設け、前記セパレータに、前記下方空間に供給されるブローバイガスをその流速を速めて前記上方空間へ通過させる絞り通路を設け、前記ケースにおける上方空間側に、前記絞り通路を通過したブローバイガスが衝突されてこのブローバイガス中に混在するオイルミストを分離するオイルセパレータを設けたことを特徴としている。

なお、前記オイル溜まり部とは、内燃機関のクランクケース、オイルパン、その他内燃機関内においてオイルが溜まる部位のいずれであってもよい。

この場合、ブローバイガスが下方空間から上方空間へ絞り通路を介して通過するときに、ブローバイガスの流速を速くすることができるから、オイルセパレータに対してブローバイガスを勢いよく衝突させることができる。このようにブローバイガスに混在するオイルミストをいわゆる慣性衝突作用によって分離させるように構成しているから、オイルミストの分離を効率よく行うことができる。これにより、従来例のようにケースの容積を格別大きくする必要がなくなるので、車両の内燃機関ルーム内における占有スペースを小さくできる等、内燃機関ルーム内における内燃機関配置に関する設計自由度の向上に貢献できる。但し、ケースの容積は、内燃機関の排気量等によるブローバイガスの発生量に基づいてブローバイガス還元装置に要求される処理能力を考慮して適宜設計される。

また、オイルミストを分離したブローバイガスのみを吸気系に送ることができるから、クランクケース内のブローバイガス除去能力が向上することになる。

好ましくは、前記セパレータは、ケース内空間を上下２つに仕切る面積を有しかつ一端側から他端側へ向けて下り勾配となるとともに前記一端側がケースの一方内側面に隙間なく当接される傾斜仕切り壁部と、この傾斜仕切り壁部の他端側からケース底部側へ下向きに延びてケースの他方内側面に対し上方空間と下方空間とを連通するオイル落下通路となりうる隙間を作るよう対向される垂下壁部とを有するものとすることができる。

この場合、ケース内にセパレータを配置するだけでオイル回収通路を形成して、オイルの自重によってオイルの回収を行うようにしているから、オイル回収に関する特別な装置が不要であり、ブローバイガス還元装置の構成簡素化とコスト低減に貢献できる。

好ましくは、前記セパレータの傾斜仕切り壁部を板状としたうえで、この傾斜仕切り壁部の一端側に上下方向に沿う貫通孔を設けるとともに、前記傾斜仕切り壁部の少なくとも上面の前記貫通孔対応位置に前記貫通孔と一直線に連続する中心孔を有する輪状突起部を上向きに突出形成し、この貫通孔を前記絞り通路としたものとすることができる。

この場合、絞り通路の孔長を長くしているから、下方空間から上方空間へ通過するブローバイガスの流速をさらに速くすることができる。これにより、オイルセパレータに対してブローバイガスをさらに勢いよく衝突させることができ、ブローバイガスからそれに混在しているオイルミストをさらに効率よく分離することができる。

好ましくは、前記オイルセパレータにおけるブローバイガスの被衝突面に、オイルセパ
レータに対するブローバイガスの衝突に伴いブローバイガスから分離されたオイルミストを捕らえて漸次油滴状に成長させるオイル吸着部材を設けてもよい。

この場合、ブローバイガスから分離されたオイルミストをオイル吸着部材に確実に捕らえることができるようになり、また、捕らえた微小粒からなるオイルに対し、順次分離されるオイルミストが付着することになって油滴状に成長されるので、この油滴状のオイルがオイルセパレータからセパレータ上に滴下しやすくなり、回収性が向上する。

好ましくは、前記ケースは、内燃機関のシリンダブロックにおける側壁部の外面に設置されたものとすることができる。

この場合、例えば内燃機関の排気量の大小等によるブローバイガスの発生量に基づいてブローバイガス還元装置の処理能力を変更する必要がある場合に、ケースの容積を変更することで対処できるので、シリンダブロックの側壁部を窪ませてブローバイガス還元装置を設けていた従来例に比べて、簡単に対応できるようになるとともに、シリンダブロックの設計変更が不要になり、好ましい。

本発明によれば、簡素な構成で、プローバイガス中のオイルミストを効率よく分離することができる。

また、本発明によれば、簡素な構成で、ブローバイガスから分離したオイルを効率よく回収してオイル溜まり部に戻すことができる。

以下、本発明の最良の実施形態を図１から図３に示して説明する。この実施形態では、内燃機関のシリンダブロック１の側壁部外部にブローバイガス還元装置２を設けた例を挙げている。

図１では、直列４気筒内燃機関のシリンダブロック１のみを示している。図示していないが、基本的には、シリンダブロック１の上部にはシリンダヘッドが、また、シリンダブロック１の下部にはクランクケースならびにオイルパンがそれぞれ取り付けられ、シリンダヘッドには、吸気系（インテークマニホールド、燃料噴射装置またはキャブレタ等）および排気系（エキゾーストマニホールド、マフラー等）が取り付けられる。

ブローバイガス還元装置２は、図示していないクランクケース内のブローバイガスが導入されて、このブローバイガス中に含まれるオイルミストを分離した後、ブローバイガスを内燃機関の吸気系へ送るとともに、分離したオイルを内燃機関のオイル溜まり部（例えばクランクケースまたはオイルパン）へ戻すものである。

このブローバイガス還元装置２は、縦長の長方体形状のケース３の内部に、その内部空間を上下２つの空間６，７に仕切るための板状のセパレータ４と、ブローバイガスからそれに混在しているオイルミストを分離するための板状のオイルセパレータ５とを設けた構成である。なお、ケース３内のブローバイガスの流通方向を考慮して、セパレータ４で仕切ったケース３の下方空間を上流空間６とし、上方空間を下流空間７とする。

ケース３は、シリンダブロック１の側壁部の外面に一体に形成される四角い枠状部３ａと、枠状部３ａの開口部に覆い被せるように取り付けられる蓋３ｂとで構成されている。蓋３ｂの内側面には、セパレータ４およびオイルセパレータ５が取り付けられている。但し、セパレータ４およびオイルセパレータ５を蓋３ｂと一体に形成してもよい。セパレー
タ４はオイルセパレータ５よりも下側に配置されている。

セパレータ４は、水平方向に対し斜めに傾斜する傾斜仕切り壁部４１の低い側の端部に鉛直方向に略平行な垂下壁部４２を一体に設けた板状のものである。傾斜仕切り壁部４１は、ケース３内空間を上下２つに仕切るのに必要な面積を有している。傾斜仕切り壁部４１の高い側の端部には、上流空間６から下流空間７へブローバイガスを通過させるとともにブローバイガスの流速を可及的に速くするための絞り通路４３が設けられている。この絞り通路４３は、絞り通路４３の孔長を可及的に長くするために、傾斜仕切り壁部４１の高い側に上下方向に沿う貫通孔を設けるとともに、傾斜仕切り壁部４１の上面および下面の前記貫通孔対応位置に前記貫通孔と一直線に連続する中心孔を有する輪状突起部４４，４５をそれぞれ上向きおよび下向きに突出形成することにより作られるもので、前記貫通孔および中心孔とで構成されている。

枠状部３ａに蓋３ｂを取り付けた状態において、セパレータ４は、その傾斜仕切り壁部４１の高い側の端縁が枠状部３ａの幅方向一側の第１側板部３１の内面における上下方向中央よりも所定量上側に隙間なく当接されるようになっており、垂下壁部４２が枠状部３ａにおける幅方向他側の第２側板部３２の内面に略平行に所定の隙間１０を介して対向されるようになっている。この隙間１０がオイル落下通路となる。また、垂下壁部４２の下端は、枠状部３ａの底板部３３の内面に所定の隙間を介して対向されるようになっている。

オイルセパレータ５は、水平方向に対し斜めに傾斜する板状のものである。このオイルセパレータ５は、枠状部３ａに蓋３ｂを取り付けた状態において、セパレータ４の傾斜仕切り壁部４１に対し略平行に離隔して対向するとともに、傾斜仕切り壁部４１の絞り通路４３を覆うようになっている。

なお、上記枠状部３ａの底板部３３においてセパレータ４の絞り通路４３に対応する位置には、図示していないクランクケース側から供給されるブローバイガスの導入路１１が設けられている。ブローバイガスの導入路１１は、底板部３３の厚み方向に貫通する孔３５にパイプ３６を装着して構成されており、パイプ３６は、上流空間６内に突出せずに、底板部３３の内側開口と面一になっている。

また、枠状部３ａの第２側板部３２において天板部３４寄りには、図示していない吸気系へブローバイガスを送る排出路１２が設けられている。この排出路１２は、第２側板部３２の厚み方向に貫通する孔３７にパイプ３８を装着して構成されており、パイプ３８は第２側板部３２の厚み方向両側へ突出する状態になっている。なお、枠状部３ａの底板部３３は、ブローバイガス導入路１１へ向けて下り勾配となる適度の傾斜が付けられており、ブローバイガスから分離して液化したオイルがブローバイガス導入路１１へ流れ込みやすいようになっている。

ところで、上流空間６は、ブローバイガス導入路１１と連通連結されているクランクケース（図示省略）からのブローバイガス導入圧によって正圧になり、下流空間７は、ブローバイガス排出路１２と連通連結されている吸気系（図示省略）の吸引圧によって負圧となる。但し、内燃機関の運転中は、下流空間７が負圧になることに伴い上流空間６も負圧になる。そのため、相対的に見ると、上流空間６が負圧小側空間となり、下流空間７が負圧大側空間となる。

上述したような構成において、セパレータ４の傾斜仕切り壁部４１の傾斜角度、セパレータ４の垂下壁部４２と枠状部３ａの第２側板部３２との間の隙間１０の大きさ、ケース３における上流空間６と下流空間７との容積比率、絞り通路４３の口径や長さ等について
は、内燃機関の排気量等によるブローバイガスの発生量、つまりブローバイガス還元装置２に要求される処理能力に基づいて適宜設計すればよい。

次に、ブローバイガス還元装置２の動作を説明する。

クランクケース内のブローバイガスがブローバイガス導入路１１からケース３の上流空間６に導入されると、この上流空間６内に導入されたブローバイガスは、下流空間７と上流空間６との圧力差により、絞り通路３３を介して下流空間７へ吸引される。このとき、ブローバイガスが絞り通路３３を通過することによって流速が速められて下流空間７側へ噴射されることになり、オイルセパレータ５の下面にブローバイガスが勢いよく衝突させられることになる。

これにより、オイルセパレータ５の下面でブローバイガス内に混在しているオイルミストが分離されることになって、この分離されたオイルミストは、オイルセパレータ５の下面に付着して液化するとともに、オイルセパレータ５により反射されて飛び散ってセパレータ４の傾斜仕切り壁部４１における高い側の上面に付着して液化することになる。

ここでまず、上記のように下流空間７においてオイルミストが分離されたブローバイガスは、ブローバイガス排出路１２を通じて吸気系へ吸引される。

一方、オイルセパレータ５の下面に付着して液化したオイルは、オイルセパレータ５の傾斜勾配に従いセパレータ４の上面に滴下されてから、セパレータ４の傾斜仕切り壁部４１の傾斜勾配に従い傾斜仕切り壁部４１の低い側へ流れる。また、セパレータ４の傾斜仕切り壁部４１の上面に付着して液化したオイルも、上記滴下したオイルと共にセパレータ４の傾斜仕切り壁部４１の傾斜勾配に従い低い側へ流れる。

セパレータ４の傾斜仕切り壁部４１において低い側にまで流れてきたオイルは、その自重によって垂下壁部４２とケース３の第２側板部３２との対向間の隙間１０を介して上流空間６の底板部３３に落下する。最終的に、ケース３の底板部３３に落下したオイルは、底板部３３の内面に設けてある傾斜勾配によってブローバイガス導入路１１側に集められ、このブローバイガス導入路１１を経て、クランクケース側へ回収される。

ところで、ブローバイガス導入路１１から導入されるブローバイガスの流量が多い場合、隙間１０から落下したオイルがブローバイガス導入路１１に流れ込みにくくなる。そのような場合、隙間１０や傾斜仕切り壁部４１の低い側上部に、オイルが一時的に溜まり、ブローバイガス導入路１１から導入されるブローバイガスの流量が少なくなってから、前記溜まったオイルが自重および水頭作用により徐々にブローバイガス導入路１１に流れ込んで、クランクケース側へ戻されることになる。

以上説明したように、本実施形態のブローバイガス還元装置２では、ブローバイガスに混在するオイルミストをいわゆる慣性衝突作用によって分離させるように構成しているから、オイルミストの分離を効率よく行うことができる。これにより、シリンダブロック１の側壁部の外面に設置されるケース３の容積を格別大きくする必要がないので、車両の内燃機関ルーム内における占有スペースを小さくできる等、内燃機関ルーム内における内燃機関配置に関する設計自由度の向上に貢献できる。但し、ケース３の容積は、内燃機関の排気量等によるブローバイガスの発生量に基づいてブローバイガス還元装置２に要求される処理能力を考慮して適宜設計することができる。

また、オイルミストを分離したブローバイガスのみを吸気系に送ることができるから、ブローバイガスの一部をクランクケースへ戻すようにしていた従来例に比べて、クランク
ケース内のブローバイガス除去能力が向上することになり、好ましい。

さらに、ケース３内にセパレータ４を配置するだけで、オイル回収通路を形成して、オイルの自重によってオイルの回収を行うようにしているから、オイル回収に関する特別な装置が不要であり、ブローバイガス還元装置２の構成簡素化とコスト低減に貢献できる。

以下、本発明の応用例や変形例を説明する。

（１）シリンダブロック１の気筒数、シリンダブロック１の傾斜度合い及びインテークマニホールドの配置等といった内燃機関の仕様は特に限定されるものではなく、いろいろな内燃機関に本発明を適用できる。

（２）シリンダブロック１に対するブローバイガス還元装置２の設置場所についても特に限定されるものでない。

（３）図４に示すように、セパレータ４の垂下壁部４２の下端側に、さらに枠状部３ａのブローバイガス導入路１１側まで延びて底板部３３に所定の隙間を介して対向する延長壁部４６を設けることができる。この場合、セパレータ４の垂下壁部４２と枠状部３ａの第２側板部３２との間の隙間１０から落下するオイルをブローバイガス導入路１１へ速やかに案内できる等、オイル排出作用が向上する。

（４）図５に示すように、絞り通路４３は、傾斜仕切り壁部４１に厚み方向に貫通する孔４７を設けて、この孔４７にパイプ４８を傾斜仕切り壁部４１の厚み方向両側へ突出する状態に装着することによって得られるもので、パイプ４８の内孔とすることができる。この場合、孔長の長い絞り通路４３を簡単に得ることができる。

（５）図示していないが、例えばオイルセパレータ５の下面つまりオイルセパレータ５におけるブローバイガスの被衝突面に、オイル吸着部材を設けてもよい。このオイル吸着部材は、オイルセパレータ５に対するブローバイガスの衝突に伴いブローバイガスから分離されたオイルミストを捕らえて漸次油滴状に成長させるものであり、例えばメッシュ状のコーティング膜あるいはシート等が挙げられる。つまり、このオイル吸着部材を備えていれば、ブローバイガスから分離されたオイルミストをオイル吸着部材の各メッシュ凹部内に確実に捕らえることができるようになり、また、各凹部内の微小粒からなるオイルに対し、順次分離されるオイルミストが付着することになって油滴状に成長されるので、セパレータ４上に滴下しやすくなる。このように、オイルセパレータ５の下面からある程度大きく成長したオイルをセパレータ４上に落としやすくなるので、オイルの回収が効率よく行えるようになり、好ましい。

（６）図示していないが、枠状部３ａをシリンダブロック１と別体にすることができる。その一例として、ケース３を、四角い角筒形状の枠体と、上述したセパレータ４およびオイルセパレータ５付きの蓋３ｂとで構成し、前記枠体をシリンダブロック１の側壁部外面に取り付けるようにしてもよい。この例において、前記枠体の内面にセパレータ４およびオイルセパレータ５を取り付けるようにしてもよい。また、他の例として、蓋３ｂを有底の四角い角筒形とするとともに、セパレータ４およびオイルセパレータ５を、シリンダブロック１の側壁部外面に一体に形成し、このシリンダブロック１の側壁部外面に、前記有底の四角い角筒形の蓋３ｂを取り付けるようにしてもよい。さらに他の例として、蓋３ｂを有底の四角い角筒形とし、この蓋３ｂの内部にセパレータ４およびオイルセパレータ５を取り付け、この蓋３ｂをその開口部を塞ぐ状態でシリンダブロック１の側壁部外面に取り付けるようにしてもよい。

本発明の最良の実施形態に係るブローバイガス還元装置を示す斜視図である。 図１に示したブローバイガス還元装置の分解斜視図である。 図１に示したブローバイガス還元装置の内部を示す側面図である。 本発明の他の実施形態に係るブローバイガス還元装置で、図２対応図である。 本発明のさらに他の実施形態に係るブローバイガス還元装置で、図２対応図である。

符号の説明

１ シリンダブロック
２ ブローバイガス還元装置
３ ケース
３ａ 枠状部
３ｂ 蓋
３１ 第１側板部
３２ 第２側板部
３３ 底板部
４ セパレータ
４１ 傾斜仕切り壁部
４２ 垂下壁部
４３ 絞り通路
５ オイルセパレータ
６ 上流空間
７ 下流空間
１０ 隙間（オイル落下通路）
１１ ブローバイガス導入路
１２ ブローバイガス排出路

Claims (5)

1. ブローバイガス中に含まれるオイルミストを分離した後、ブローバイガスを内燃機関の吸気系へ送るとともに、分離したオイルを内燃機関のオイル溜まり部側へ送るブローバイガス還元装置であって、
   ケースにその内部空間を上下２つの空間に仕切るセパレータを設け、
   前記ケースの下方空間側に、内燃機関のクランクケースと連通連結されるブローバイガス導入路を、また、前記ケースの上方空間側に、内燃機関の吸気系と連通連結されるブローバイガス排出路をそれぞれ設け、
   前記セパレータに、前記下方空間に供給されるブローバイガスをその流速を速めて前記上方空間へ通過させる絞り通路を設け、
   前記ケースにおける上方空間側に、前記絞り通路を通過したブローバイガスが衝突されてこのブローバイガス中に混在するオイルミストを分離するオイルセパレータを設けたことを特徴とするブローバイガス還元装置。
2. 請求項１に記載のブローバイガス還元装置において、
   前記セパレータは、ケース内空間を上下２つに仕切る面積を有しかつ一端側から他端側へ向けて下り勾配となるとともに前記一端側がケースの一方内側面に隙間なく当接される傾斜仕切り壁部と、この傾斜仕切り壁部の他端側からケース底部側へ下向きに延びてケースの他方内側面に対し上方空間と下方空間とを連通するオイル落下通路となりうる隙間を作るよう対向される垂下壁部とを有することを特徴とするブローバイガス還元装置。
3. 請求項１または２に記載のブローバイガス還元装置において、
   前記セパレータの傾斜仕切り壁部を板状としたうえで、この傾斜仕切り壁部の一端側に上下方向に沿う貫通孔を設けるとともに、前記傾斜仕切り壁部の少なくとも上面の前記貫通孔対応位置に前記貫通孔と一直線に連続する中心孔を有する輪状突起部を上向きに突出形成し、この貫通孔を前記絞り通路としたことを特徴とするブローバイガス還元装置。
4. 請求項１から３のいずれかに記載のブローバイガス還元装置において、
   前記オイルセパレータにおけるブローバイガスの被衝突面に、前記オイルセパレータに対するブローバイガスの衝突に伴いブローバイガスから分離されたオイルミストを捕らえて漸次油滴状に成長させるオイル吸着部材が設けられていることを特徴とするブローバイガス還元装置。
5. 請求項１から４のいずれかに記載のブローバイガス還元装置において、
   前記ケースは、内燃機関のシリンダブロックにおける側壁部の外面に設置されていることを特徴とするブローバイガス還元装置。

Images