JP2006526731A - サイクロン切換え装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、内燃機関のクランクケースベンチレーションガスからオイルを分離する装置に関し、クランクケースベンチレーションガスが通過する少なくとも２つのオイル分離エレメントをサイクロンの形で有する。これらのサイクロンは並列に配置されている。装置にはクランクケースベンチレーションガスの体積流をその流量によって少なくとも２つの部分流に分割し、これらの部分流を少なくとも２つのオイル分離エレメントに導く。制御ピストンが設けられてクランクケースガスの動圧に応じて第１のサイクロン或は追加のサイクロンへのガスの流入口を開き、あるいは閉じる。

Description

本発明は、サイクロンの切換え装置に関する。サイクロンは、例えば内燃機関のクランクケースブリーザに使用され、クランクケースガスからオイルミストのような液体成分を分離する役割を果たす。その際、クランクケースガスはサイクロン内で回転される。オイルミストや油滴はサイクロンの壁に当たって沈降し、そこから導出管を介してオイルパンに戻される。オイルが分離されたガスは圧力制御弁を介して内燃機関の吸気管に達し吸気に再導入される。

クランクケースガスの流量は機関の運転状況によって異なり、５０乃至２２０ l/minの範囲にある。サイクロンはあるガス流量の時に最大の分離性能を発揮する。いろいろなガス流量に対してオイル分離を確実に行なうためには、ガス流量に応じて接続されたり接続を断ったりされる切換え可能な複数のサイクロンを設ける必要がある。このために、例えばサイクロンに接続或は接続を断つ弁を追加する解決策が知られている。

そのようなものとして、特許文献１（DE19918311）に、クランクケースベンチレーションガスからのオイル分離方法および該方法を実施する装置が開示されている。それによれば、クランクケースガスの体積流は少なくとも２つの部分体積流に分けられ、少なくとも１つの部分体積流が少なくとも１つのオイル分離エレメントに導かれ、その際、前記部分体積流の流量は前記体積流の流量に応じて制御される。

さらに、特許文献２（DE10205981）には、流体流から粒子や粒滴を分離するための切換え可能なサイクロンを備えた装置が開示されている。それによれば、少なくとも２つのサイクロンが並列に配置され、それらは各々流体流が導入される接線方向の流入口を有する。それぞれの流体流の流入口は個々に閉じ、あるいは開くことができる。サイクロンが最良の性能を発揮するのは非常に狭い流量範囲に限られているので、クランクケースガスからオイルを最もよく分離するには流体流の流量を制御することが重要である。そのため、体積流量はサイクロンの最良の作動点に正確に合致するように制御しなければならない。他方、装置は製作が容易で故障が生じにくいものでなければならない。
ＤＥ １９９ １８ ３１１ ＤＥ １０２ ０５ ９８１

本発明は、したがって、多くない構成部品でサイクロンへの接続の切り替えを高い信頼性で行なうことができる装置を提供することを課題とする。この課題は独立請求項１に記載の特徴によって解決される。

本発明の基本的利点は制御ピストンが設けられていることにある。該制御ピストンはクランクケースガスの動圧に応じて第１のサイクロン或は追加のサイクロンへのガスの流入口を開き或は閉鎖する。制御ピストンの戻りのため、つまりクランクケースガスの動圧に抗する力を作用させるために圧縮ばねが設けられる。これにより、体積流の効果的な制御と複数の部分流への分割がなされる。

本発明の他の実施例では、少なくとも２つのサイクロンへの入口はシリンダ状に形成され、該入り口には圧縮ばねを保持し制御ピストンを保持する支持ピンが設けられる。さらに別の有利な実施例では３つのサイクロンが設けられ、制御ピストンはその底に第１のサイクロンに連通する貫流開口を有する。このことは、体積流量が小さい時には第１のサイクロンが作動して液体の分離を行ない、大きな体積流を清浄化しなければならない場合には制御ピストンは圧縮ばねのばね力に抗して静止位置を離れて他のサイクロンへの流入口を開く。体積流量がさらに増加すると第３のサイクロンへの流入口が開かれ、最大の体積流量時にはクランクケースガスが３つのサイクロンに導入されて清浄化される。制御ピストンとシリンダ間のシールのために制御ピストンには適切なシールリングが設けられる。

サイクロンは共通のハウジング内に配置するのが有利で、該ハウジングは底部流出口を有し、さらに他の実施例では該流出口には弁が設けられ、集められた液体を循環回路の戻す、即ち内燃機関のオイル循環回路に戻すのに適するようにする。

膜弁によって体積流の制御もできる。該膜弁は、サイクロンに導入される前のクランクケースガスの圧力、つまり清浄化前のクランクケースガスとサイクロンを出た後のクランクケースガスの圧力との差圧によって制御される。該圧力差によって追加のサイクロンが開かれ或は閉鎖される。圧力差が最大の時は全てのサイクロンが開かれる。

別の実施例では、膜弁は圧縮ばねにより付勢されたゴム弾性の膜からなる。該膜には皿部材の上に２つの凸子が設けられている。これらの凸子は２つのサイクロンへの流入口を開き或は閉じる。前記皿部材とそれに設けられた凸子の代わりに前記膜弁にシリンダ壁に沿って動くピストンを装着してもよい。該シリンダ壁にはサイクロンに連通する開口が設けられる。前記ピストンの移動によりこれらの開口が閉じられ、或は開かれる。また、この相当に簡単な構成はクランクケースガスの配分を制御し、それにより最良の清浄化の効果を得るのに適する。

上記およびその他の本発明の好ましい実施例の特徴が、請求項のほか、明細書及び図面から読み取れ、それらの特徴が個々にあるいは幾つかが組み合わされて本発明の実施形態に実施され、および他の分野で適用されて有利かつそれ自身保護され得る実施形態を具現することができ、それらに対して茲に保護を要請するものである。

本発明は、実施例を参照して、以下にさらに詳細に説明される。

図１における装置１０は３個のサイクロン１１、１２、１３を含み、これらは共通のハウジング１４に配設されている。該ハウジングは出口弁１６で閉鎖された底部流出口１５を有する。該出口弁１６に一定の圧力が掛かっている限り開口１７は開かれている。前記ハウジング１４は蓋１８で閉じられている。該蓋１８の上にはサイクロン１１、１２、１３で清浄化されたクランクケースベンチレーションガスを収容する端末体１９がある。このガスは導管２０および図では詳しくは描かれていない圧力調整弁２１を介して導出管２２に導かれる。前記清浄化されたクランクケースガスは内燃機関の吸気管に導くことができる。清浄化されるガスは開口２３から流入する。

該開口は図２に詳細が示されている。図１と同じ構成には同じ符号が付してある。図２の上面図にはサイクロン１１、１２、１３が示されている。それぞれのサイクロンに導入通路２４、２５、２６が通じている。これらの導入通路は共に開口２３に通じている。シリンダ状に形成された該開口２３内には制御ピストン２７がある。該制御ピストンは支持ピン２８に摺動自在に保持されている。該支持ピンには前記制御ピストンを前記開口２３の方向に押す圧縮ばね２９が挿着されている。制御ピストンには該圧縮ばねに向う底面に少なくとも１個の貫流開口３０が設けられている。そして該開口を通じて清浄化されるクランクケースガスがサイクロン１３への導入通路２６につながる。したがって、制御ピストンが鎖線で示した第１の位置にあって該制御ピストンが導入通路２４および２５を閉鎖している時に、導入通路２６のみが開口３０に連通しており、清浄化されるクランクケースガスはサイクロン１３のみに導入されることになる。体積流量が大きく、したがって制御ピストン２７に掛かる動圧が大きくなると、該ピストンは圧縮ばね２９の弾性力に抗してサイクロン１３の方に移動され、先ず導入通路２４が開かれる。そして２つのサイクロンにクランクケースガスが導入されることになる。動圧がさらに増大すると制御ピストンはさらに導入通路２５をも開き、３つのサイクロンにクランクケースガスが導入されることになる。制御ピストンには３つのシールリング３１、３２、３３が装着されており、これらのシールリングにより制御ピストンが各位置にある時にクランクケースガスが正確に最適に各サイクロンに導入されることが保証される。

図３は３個のサイクロン３４、３５、３６を備えたクランクケースベンチレーションガスからオイルを分離する装置の構成を示す。これらのサイクロンはそれぞれの導入通路３７、３８、３９を有する。清浄化されるクランクケースガスは開口４０から前記導入通路に達する。体積流のサイクロンへの分配を制御するために膜弁４１が設けられている。該膜弁は、ハウジング４３と蓋４４の間に挟み込まれたゴム膜４２で構成されている。該ゴム膜はその中心領域に皿部材４５を支持している。該皿部材には２つの凸子４６、４７が設けられている。凸子４６は導入通路３９を閉じることができ、凸子４７は導入通路３８を閉じることができる。図では導入通路３８は開かれ、導入通路３８は閉じられた状態が示されている。ゴム膜４２の前記皿部材とは反対側には圧縮ばね４８とスプリングリテーナ４９が設けられている。圧縮ばねはゴム膜４２に導入通路３８、３９方向の作用力を及ぼす。蓋４４内の部屋は開口５０を介してサイクロンから清浄化されてガスを導く連結導管に連結され、該連結導管の圧力が前記蓋４４内の部屋に進む。ゴム膜４２の反対側には開口５１を通じて清浄化されるガスの圧力が作用している。したがって、清浄化前のガスの圧力が低い時は、導入通路３８、３９は凸子４６、４７によって閉じられることになる。清浄化前のガスの圧力が高くなると、ゴム膜は圧縮ばね４８のばね力に抗して押し下げられ、先ず導入通路３８が開き、次に導入通路３９が開くことになる。

図４はサイクロン５２、５３、５４へのガス配分の制御を行なう簡単な解決策の概略を示す。これらのサイクロンは導入通路５５のすぐ横に配置されている。該導入通路には膜５７に固定された滑り弁５６が設けてある。ここでも、前記膜は清浄化されるガスの圧力によって右方向に押され、清浄化されたガスの圧力によって左方向に押される。前記滑り弁５６は流出開口５８を備えている。サイクロン５２は常に開かれており、前記開口５８は前記膜へ掛かる圧力に応じて移動してサイクロン５３、５４を開く。

図５は、図２と似た構成の制御ピストンのハウジングの斜視図である。制御ピストン６０は、シリンダ状ハウジング６１内に配置されていて矢印６２に沿って移動可能であり、圧縮ばね６３を介してハウジングの端面に支持されている。該圧縮ばねはクリップ部６４、６５、６６で前記制御ピストン６０に保持されている。該制御ピストンはその端板７１でクランクケースガスのＡ方向の流動圧力を受ける。制御ピストンは体積流による該圧力によってばね６３のばね力に抗して移動される。前記端板７１とハウジング６１間にはリング状隙間が設けてあるので、クランクケースガスは前記端板を通過して第１のサイクロンに達する。制御ピストン６０はキャリヤー７２に移動可能に配置されている。該キャリヤー７２は案内面６７、６７aを有する。該キャリヤー７２はこの案内面の領域で該領域に設けられている境界壁で挟まれている。このいわゆるダブテール形の案内部を制御ピストン６０がキャリヤー７２に沿って移動できる。該キャリヤー７２自体は２つの開口６８、６９を有する。これらの開口は図示されていないさらに別の２つのサイクロンに連結されている。制御ピストン６０の窓７０は、これらの開口６８、６９を開き、或はクランクケースガスの圧力が低い場合にはこれらの開口を閉じる。図示の状態は、クランクケースガスの圧力が最も高い場合、即ち常時開いているサイクロンと共に前記２つのサイクロンも開いた場合を示している。クランクケースガスの圧力が低下すると、先ず開口６９が閉じられ、つづいて開口６８が閉じられる。この構成は、クランクケースガスの流れを制御し複数のサイクロンに配分する簡単で効果的な弁の構成を示している。勿論、窓７０ならびに該窓の下側の開口を多数のサイクロンを制御するように構成することも可能である。

クランクケースガスのオイル分離装置の１実施例を示す概略部である。 図１に示す装置の一部断面を含む上面図である。 膜弁を備えた他の実施例を示す図である。 膜板を供えたさらに他の実施例を示す図である。 サイクロンの接続を制御する弁の斜視図である。

符号の説明

１０ 装置
１１、１２、１３ サイクロン
１４ ハウジング
１５ 底部流出口
１６ 出口弁
１７、２３ 開口
１８ 蓋
１９ 端末体
２０ 導管
２１ 圧力調整弁
２２ 導出管
２４、２５、２６ 導入通路
２７ 制御ピストン
２８ 支持ピン
２９ 圧縮ばね
３０ 貫流開口
３１、３２、３３ シールリング
３４、３５、３６ サイクロン
３７、３８、３９ 導入通路
４０ 開口
４１ 膜弁
４２ ゴム膜
４３ ハウジング
４４ 蓋
４５ 皿部材
４６、４７ 凸子
４８ 圧縮ばね
４９ スプリングリテーナ
５０、５１ 開口
５２、５３、５４ サイクロン
５５ 導入通路
５６ 滑り弁
５７ 膜
５８ 流出開口
６０ 制御ピストン
６１ ハウジング
６２ 矢印
６３ 圧縮ばね
６４、６５、６６ クリップ部
６７、６７a 案内面
６８、６９ 開口
７０ 窓
７１ 端板
７２ キャリヤー

Claims (9)

1. クランクケースベンチレーションガスが流れる少なくとも２つのサイクロン形状のオイル分離エレメントを備えたクランクケースベンチレーションガスからオイルを分離する装置であって、前記サイクロンは平行して制御でき、クランクケースベンチレーションガスの体積流をその流量に応じて少なくとも２つの部分体積流に分割して少なくとも２つのオイル分離エレメントに導くように制御する構成要素が設けられた装置において、圧縮ばねが制御ピストンをクランクケースガスの圧力に抗して押すように作用し、該制御ピストンがクランクケースガスの動圧に応じてガスの第１或は他のサイクロンへの流入路を開き或は閉じることを特徴とするクランクケースベンチレーションガスのオイル分離装置。
2. 前記少なくとも２つのサイクロンへの流入開口はシリンダ状に形成され、該流入開口には支持ピンが設けられ、該支持ピンに圧縮ばねが保持されることを特徴とする請求項１記載の装置。
3. ３つのサイクロンを有し、前記制御ピストンは、その底に第１のサイクロンにつながる貫流開口を有し、その静止位置ではその外筒面で第２のサイクロンへの開口とともに第３のサイクロンへの開口も閉鎖し、体積流量が最大の時はクランクケースガスの動圧によって移動されて第２および第３のサイクロンへの開口を開くことを特徴とする請求項２記載の装置。
4. 前記制御ピストンはその外筒面にシールリングを有することを特徴とする請求項３記載の装置。
5. 前記複数のサイクロンは共通のハウジングに配置され、該共通ハウジングは分離された液体を流出させる底面流出口を有することを特徴とする請求項３記載の装置。
6. 前記底面流出口には弁が配設されていることを特徴とする請求項５記載の装置。
7. 体積流を制御するために膜弁が設けられ、該膜弁の制御はサイクロンへ流入前のクランクケースガスの圧力とサイクロンから流出したクランクケースガスの圧力との差圧により行なわれ、該差圧が小さいか差圧がない時には追加のサイクロンは閉鎖され、差圧が最大の時には追加のサイクロンが閉鎖されることを特徴とする請求項１記載の装置。
8. 前記膜弁はゴム弾性膜からなり、該膜弁は圧縮ばねにより付勢されており、その静止位置においては１つの皿部材に設けられた２つの凸子によりサイクロンへの２つの開口を閉鎖し、前記膜弁はハウジング内に設けられ、該ハウジングは一方においてサイクロンに流入前のクランクケースベンチレーションガスに通じ、他方においてサイクロンから流出後のクランクケースベンチレーションガスに通じていることを特徴とする請求項７記載の装置。
9. 前記膜弁はピストンを備え、該ピストンはシリンダ壁に沿って移動して該シリンダ壁におけるサイクロンへの開口を開き或は閉じることを特徴とする請求項７記載の装置。

Images