JP2007064029A - 内燃機関のオイルセパレータ - Google Patents

Abstract

【課題】 簡素な構造でオイル分離性能が良好なオイルセパレータ５の提供。
【解決手段】 シリンダヘッドカバー１の天井壁部１１とセパレータカバー８の底壁部１２とに架け渡された仕切壁部２０により、セパレータ室１３を入口側セパレータ室１８と出口側セパレータ室１９とに仕切る。この仕切壁部２０が、底壁部１２より上方へ立ち上がる縦壁部２１と、底壁部１２の衝突壁部２７に対向するように、縦壁部２１の上端から折曲する横壁部２３と、を有する。この横壁部２３に微細通路２６をほぼ鉛直方向２５に沿って貫通形成する。微細通路２６を通過して衝突壁部２７に衝突・付着したオイルは、底壁部１２を伝ってオイルドレイン１６から下方へ排出される。
【選択図】 図１

Description

この発明は、内燃機関のシリンダヘッドカバーに一体に設けられ、該シリンダヘッドカバーを通して外部に取り出されるブローバイガスからオイルミストを分離するオイルセパレータの改良に関する。

周知のように、自動車用内燃機関などにおいては、燃焼室からクランクケース内に漏洩した未燃成分を含むブローバイガスを、外部から取り込んだ新気とともに機関吸気系に導いて燃焼させるようになっている。クランクケース内を通るブローバイガスは、オイルミストを含んだものとなるので、機関吸気系へのオイルの持ち去りを防止するために、一般に、シリンダヘッドカバーに一体にオイルセパレータを設け、このオイルセパレータを介してオイルを除去した後に、ブローバイガスを取り出すようにしている。

シリンダヘッドカバーに設けられるオイルセパレータとしては種々の形式のものが提案されているが、例えば特許文献１には、いわゆるインパクタ方式のオイルセパレータが記載されている。このオイルセパレータでは、シリンダヘッドカバーの頂部内側にセパレータカバーが取り付けられ、シリンダヘッドカバーの天井壁部とセパレータカバーの底壁部との間にセパレータ室が画成されている。また、セパレータ室を入口側セパレータ室と出口側セパレータ室とに仕切る仕切壁部と、この仕切壁部に対向する衝突壁部と、が天井壁部や底壁部から略垂直に立設されている。上記の仕切壁部には、底壁部とほぼ平行に延びる微細通路が形成されている。この微細通路によりブローバイガスを整流しつつその流速を上げることによって、ブローバイガス中のオイルミストの運動エネルギーを上昇させて、衝突壁部に衝突・付着させることにより、オイルが分離される。分離されたオイルは、衝突壁部から底壁部へ滴下し、この底壁部に形成されたオイルドレインを通して下方の動弁室へと排出される。
特開２００５−１２０８５５号公報

しかしながら、上述した特許文献１のように、微細通路が底壁部と平行にほぼ水平方向に貫通形成されていると、衝突壁部を底壁部や天井壁部から略垂直に立設する必要があり、その内部構造が複雑化するとともに、衝突壁部に衝突・付着したオイルが底壁部へ落下する際に再び飛散してしまい、オイル分離・捕獲性能を低下させるおそれがある。本発明はこのような課題に鑑みてなされたものである。

本発明に係る内燃機関のオイルセパレータは、天井壁部とその下方の底壁部との間に、内燃機関のブローバイガスが通流するセパレータ室が形成され、かつ、上記底壁部に、オイルを下方へ排出するためのオイルドレインが形成されている。上記セパレータ室を入口側セパレータ室と出口側セパレータ室とに仕切るように、実質的に上記天井壁部と底壁部とに架け渡された仕切壁部を有している。この仕切壁部が、上記底壁部より上方へ立ち上がる縦壁部と、上記底壁部又は天井壁部の衝突壁部に対向するように、上記縦壁部の上端から折曲する横壁部と、を有している。そして、この横壁部に、上記入口側セパレータ室と出口側セパレータ室とを連通する微細通路が貫通形成されている。

この発明によれば、セパレータ室を画成する底壁部又は天井壁部の一部を、微細通路が貫通形成された横壁部に対向する衝突壁部として利用することができ、上記従来例のように衝突壁部を別途立設する場合に比して、その構造が簡素化される。また、底壁部の一部を衝突壁部とすることによって、底壁部の衝突壁部に衝突・付着したオイルが、この底壁部を伝って直接的にオイルドレインより下方へ排出されることとなり、上記従来例のようにオイルの再飛散を招くおそれがないので、良好なオイル分離・捕獲性能を得ることができる。

以下、この発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１〜３は、この発明を直列４気筒内燃機関のシリンダヘッドカバー１に適用した第１実施例を示している。このシリンダヘッドカバー１は、図１に示すように、内燃機関のシリンダヘッド２の上面にシール部材４を挟んで取り付けられ、動弁機構を収容した動弁室３を画成する。動弁室３は、図示せぬシリンダブロック側のクランクケースと連通しており、クランクケースから動弁室３へと流れてきたブローバイガスが、シリンダヘッドカバー１の出口部１５に接続されたブローバイガス通路（図示せず）を介して外部（機関吸気系）に供給されるようになっている。

上記シリンダヘッドカバー１は、ポリアミドなどの合成樹脂により一体に成形されたもので、周囲６箇所に、シリンダヘッド２に固定するためのボルト挿通孔６を備えているとともに、各気筒のボア中心に対応する４箇所に、点火プラグ挿入孔７を備えている。そして、隣り合う２つの気筒の点火プラグ挿入孔７の間に、本発明に係るオイルセパレータ５が構成されている。具体的には、ポリアミドなどの合成樹脂により別に成形されたセパレータカバー８がシリンダヘッドカバー１の頂部内側に取り付けられ、シリンダヘッドカバー１の左右方向つまりカムシャフトと直交する方向に細長く延びた扁平形状にオイルセパレータ５が形成されている。より詳しくは、オイルセパレータ５は、図２のＡ−Ａ線に沿うように、平面図上で見て略Ｌ字形に延在している。

図１は、図２のＡ−Ａ線に沿ったオイルセパレータ５の断面図を示している。図示するように、シリンダヘッドカバー１の頂部内側には、下方へ延びるフランジ部９が形成されており、このフランジ部９の下端部に、セパレータカバー８の周縁部が接合されている。そして、シリンダヘッドカバー１の天井壁部１１と、セパレータカバー８の底壁部１２との間に扁平形状をなすセパレータ室１３が画成されている。矢印Ｙ１に示すように、ブローバイガスは、底壁部１２に開口形成された入口部１４を通して下方の動弁室３よりセパレータ室１３内に導入され、天井壁部１１に形成された筒状の出口部１５を通して機関吸気系へ供給される。また、底壁部１２には、セパレータ室１３を通流するブローバイガスから分離したオイルを下方の動弁室３へ排出するための２つのオイルドレイン１６，１７が形成されている。

セパレータ室１３は、実質的に天井壁部１１と底壁部１２とに架け渡される仕切壁部２０によって、上記の入口部１４が設けられた入口側セパレータ室１８と、上記の出口部１５が設けられた出口側セパレータ室１９とに仕切られている。この仕切壁部２０は、底壁部１２より上方へ略垂直に立ち上がる第１縦壁部２１と、天井壁部１１より略垂直に下方へ延びる第２縦壁部２２と、両縦壁部２１，２２を接続する横壁部２３と、を有する階段状に折曲形成されている。この仕切壁部２０は、例えばセパレータカバー８に一体形成され、その上端がシリンダヘッドカバー１の天井壁部１１に僅かな隙間を介して近接配置されている。あるいは、仕切壁部２０をシリンダヘッドカバー１に一体形成しても良い。

横壁部２３は、車載状態での基準水平面２４に沿うように、第１縦壁部２１の上端から出口側セパレータ室１９側（図１の左側）へ折曲するとともに、第２縦壁部２２の下端から入口側セパレータ室１８側（図１の右側）へ折曲している。ここで、上記の基準水平面２４に対し、底壁部１２の平坦部が所定の傾斜角度αで傾斜していることから、横壁部２３は底壁部１２に対して上記の傾斜角度αで傾斜している。また、底壁部１２に対して縦壁部２１，２２が直交している場合、横壁部２３は、縦壁部２１，２２の直交面に対しても上記の傾斜角度αで傾斜している。

そして、横壁部２３に、入口側セパレータ室１８と出口側セパレータ室１９とを連通する微細通路２６が、ほぼ鉛直方向２５に沿って貫通形成されている。従って、微細通路２６を鉛直方向２５に沿って上方より下方へブローバイガスが流れることとなり、この微細通路２６によって、ブローバイガスの流れが整流されるとともに、その流速が高められる。

また、底壁部１２は、横壁部２３のガス流れＹ１の下流側に対向する衝突壁部２７を有している。つまり、底壁部１２の一部が、微細通路２６を通過したブローバイガスが衝突する衝突壁部２７としての機能を兼用している。この衝突壁部２７には複数（この実施例では４つ）の突条部２８が立設されている。突条部２８は、横壁部２３へ向けて上方へ突出しており、かつ、第１縦壁部２１と平行に適宜間隔おきに設けられている。

第１オイルドレイン１６は、出口側セパレータ室１９内に仕切壁部２０に近接して配置され、より詳しくは、ガス流れＹ１方向で衝突壁部２７の直ぐ下流側に配置されている。また、図３に示すように、衝突壁部２７には、突条部２８の両側に、第１オイルドレイン１６へオイルを導くためのガイド溝２９が形成されている。また、捕獲したオイルが第１オイルドレイン１６から確実に排出されるように、底壁部１２には、第１オイルドレイン１６の直ぐ下流側にじゃま板部３１が立設されている。

天井壁部１１には、上記の入口部１４の上方位置に、複数の突起壁３２が適宜な間隔で複数、互いに平行に形成されている。突起壁３２は、それぞれ天井面から下方へ突出しており、図示例では、入口部１４に対応する範囲に、４個の突起壁３２がほぼ等間隔に設けられている。入口部１４の下方に位置するカムシャフトの回転に伴って、その接線方向に沿って油滴が飛散するが、この油滴が天井壁部１１の天井面に衝突して反射しても、天井面から突出した突起壁３２に遮られ、下流側へ侵入することがない。なお、突起壁３２に衝突して付着した油滴は、徐々に大きな油滴へと成長し、該突起壁３２から動弁室３へと自重により滴下する。

以上のような本実施例によれば、微細通路２６を通過したブローバイガスが底壁部１２の衝突壁部２７に衝突することによりここに付着したオイルが分離され、このオイルが底壁部１２を伝ってオイルドレイン１６，１７から下方の動弁室３へ排出される。このように、仕切壁部２０に折曲形成された横壁部２３に微細通路２６を貫通形成することにより、底壁部１２の一部を衝突壁部２７として利用することができ、上述した従来技術のように底壁部や天井壁部から衝突壁部を別途立設する場合に比して、その構造が簡素化される。

そして、底壁部１２の衝突壁部２７に衝突して分離したオイルが、この底壁部１２を伝ってオイルドレイン１６より直接的に排出されるために、上記従来技術のようにオイルの落下に伴う再飛散を招くおそれがなく、オイル捕捉効率を格段に向上することができる。また、矢印Ｙ１に示すように、ブローバイガスが微細通路２６を鉛直方向２５に沿って上方から下方へ向けて通過することから、重力加速分も加わり、オイルミストの運動エネルギーをより一層高めることができる。また、縦壁部２１の高さｈを十分に確保することで、横壁部２３への液状オイルの侵入を防止することができ、オイル持ち出し量の低減化を図ることができる。

図４は、本発明の第２実施例に係るオイルセパレータ５Ａを示しており、上記の第１実施例における図１と同様、図２のＡ−Ａ線に沿う断面対応図である。なお、この第２実施例では、上記の第１実施例と共通する部分には同じ参照符号を付し、重複する説明を適宜省略する。

この第２実施例では、仕切壁部２０Ａの横壁部２３Ａが、底壁部１２より上方へ立ち上がる第１縦壁部２１Ａの上端より入口側セパレータ室１８側（図４の右側）へ折曲し、天井壁部１１から下方へ突出する第２縦壁部２２Ａの下端より出口側セパレータ室１９側（図４の左側）へ折曲している。このため、矢印Ｙ２に示すように、ブローバイガスは、横壁部２３Ａに略鉛直方向に沿って貫通形成された微細通路２６を鉛直上方向へ向けて流れることになる。そして、天井壁部１１には、ブローバイガスが衝突する横壁部２３Ａの上方位置に、衝突壁部２７Ａが設けられ、この衝突壁部２７Ａに、下方へ向けて突出する複数の突条部２８Ａが形成されている。また、天井壁部１１には、第１オイルドレイン１６の上方位置にじゃま板部３１Ａが形成されている。

以上の説明より把握し得る本発明の特徴的な技術思想について、上記実施例を参照しつつ説明する。但し、本発明は参照符号を付した実施例の構成に限定されるものではなく、種々の変形・変更を含むものである。例えば、横壁部に上記の微細通路を多数形成しても良い。

（１）本発明に係る内燃機関のオイルセパレータ５（５Ａ）は、天井壁部１１とその下方の底壁部１２との間に、内燃機関のブローバイガスが通流するセパレータ室１３が形成され、かつ、上記底壁部１２に、オイルを下方へ排出するためのオイルドレイン１６，１７が形成されている。上記セパレータ室１３を入口側セパレータ室１８と出口側セパレータ室１９とに仕切るように、実質的に上記天井壁部１１と底壁部１２とに架け渡された仕切壁部２０（２０Ａ）を有する。この仕切壁部２０が、上記底壁部１２より上方へ立ち上がる縦壁部２１（２１Ａ）と、上記底壁部１２又は天井壁部１１の衝突壁部２７（２７Ａ）に対向するように、縦壁部２１の上端から折曲する横壁部２３（２３Ａ）と、を有している。この横壁部２３に、上記入口側セパレータ室１８と出口側セパレータ室１９とを連通する微細通路２６（２６Ａ）が貫通形成されている。

このような構成によれば、ブローバイガスは、微細通路２６を通過する際に、整流されつつ流速が高められて、底壁部１２又は天井壁部１１の衝突壁部２７に衝突する。これにより、ブローバイガス中に含まれるオイルミストが分離し、オイルドレイン１６，１７から底壁部１２の下方へ排出される。このように、仕切壁部２０に折曲形成された横壁部２３に微細通路２６を貫通形成することにより、底壁部１２又は天井壁部１１の一部を衝突壁部２７として利用することができ、上述した従来技術のように底壁部や天井壁部から衝突壁部を別途立設する場合に比して、その構造が簡素化されるとともに、後述するように分離したオイルの再飛散を有効に低減・防止することができる。また、縦壁部２１の高さｈを十分に確保することで、横壁部２３への液状オイルの侵入を防止して、オイル持ち出し量を低減しつつ、液状オイルによる微細通路２６の目詰まりを回避することができる。

（２）好適には、上記天井壁部１１が、内燃機関のシリンダヘッドカバー１に形成されており、上記底壁部１２が、上記シリンダヘッドカバー１の頂部内側に取り付けられるセパレータカバー８に形成されている。つまり、シリンダヘッドカバー１の頂部内側に一体に設けられるオイルセパレータ５に本発明は好適である。

（３）好ましくは、オイルドレイン１６が仕切壁部２０に近接して出口側セパレータ室１９に設けれている。このため、仕切壁部２０の微細通路２６を通して分離されたオイルをオイルドレイン１６より速やかに排出させることができる。

（４）好ましくは、上記横壁部２３がほぼ基準水平面２４に沿うように設定されている。これにより、横壁部２３上への油溜まりを防ぐことができる。この場合、上記微細通路２６は、ほぼ鉛直方向２５に沿って貫通形成されることとなる。

（５）車載状態での底壁部１２が基準水平面２４に対して所定の傾斜角度αで傾斜しているような場合であっても、縦壁部２１に対する横壁部２３の折曲角度を適宜に設定して、横壁部２３を底壁部１２に対して傾斜角度αで傾斜させることにより、上述したように横壁部２３が基準水平面２４に沿うレイアウトを容易に実現することができる。

（６）好ましくは、オイルミストの捕獲効率を更に向上するために、上記衝突壁部２７に、上記横壁部２３へ向かって突出する複数の突条部２８が形成されている。複数の突条部２８に衝突して付着した油滴は、徐々に大きな油滴へと成長して、底壁部１２を伝ってオイルドレイン１６から下方の動弁室３へと排出される。

（７）典型的には、図１に示す第１実施例のように、上記横壁部２３が縦壁部２１の上端から出口側セパレータ室１９側へ折曲している。この場合、矢印Ｙ１に示すように、ブローバイガスが微細通路２６を下方へ向けて通過することとなり、底壁部１２の衝突壁部２７に衝突して分離したオイルが、この底壁部１２を伝ってオイルドレイン１６より直接的に排出されるために、上記従来技術のようにオイルの落下に伴う再飛散を招くおそれがなく、オイル捕捉効率を一層向上することができる。

また、微細通路２６を通過するブローバイガスがほぼ鉛直下向きとなることから、重力加速分も加わり、オイルミストの運動エネルギーをより一層高めることができ、ひいてはオイル捕捉効率を更に高めることができる。

更に、上記底壁部１２の上面に、上記突条部２８の両側から上記オイルドレイン１６へ向けて延びるガイド溝２９が凹設されていると、衝突壁部２７で分離したオイルをガイド溝２９を通してオイルドレイン１６へ良好に導くことができ、オイル分離・捕獲性能を一層向上することができる。

（８）あるいは、図４に示す第２実施例のように、横壁部２３Ａが、底壁部１２から上方へ立ち上がる縦壁部２１Ａの上端から入口側セパレータ室１８側へ折曲しているものであっても良い。この場合、天井壁部１１に衝突壁部２７Ａや突条部２８Ａが設けられることとなる。

本発明の第１実施例に係るオイルセパレータを示す図２のＡ−Ａ線に沿う断面対応図。 シリンダヘッドカバーの上面図。 図１のＣ部を示す斜視対応図。 本発明の第２実施例に係るオイルセパレータを示す図２のＡ−Ａ線に沿う断面対応図。

符号の説明

１…シリンダヘッドカバー
５…オイルセパレータ
８…セパレータカバー
１１…天井壁部
１２…底壁部
１３…セパレータ室
１６，１７…オイルドレイン
１８…入口側セパレータ室
１９…出口側セパレータ室
２０…仕切壁部
２１…第１縦壁部（縦壁部）
２３…横壁部
２４…基準水平面
２５…鉛直方向
２６…微細通路
２７…衝突壁部
２８…突条部

Claims (8)

1. 天井壁部とその下方の底壁部との間に、内燃機関のブローバイガスが通流するセパレータ室が形成され、かつ、上記底壁部に、オイルを下方へ排出するためのオイルドレインが形成された内燃機関のオイルセパレータであって、
   上記セパレータ室を入口側セパレータ室と出口側セパレータ室とに仕切るように、実質的に上記天井壁部と底壁部とに架け渡された仕切壁部を有し、
   この仕切壁部が、上記底壁部より上方へ立ち上がる縦壁部と、上記底壁部又は天井壁部の衝突壁部と対向するように、上記縦壁部の上端から折曲する横壁部と、を有し、
   この横壁部に、上記入口側セパレータ室と出口側セパレータ室とを連通する微細通路が貫通形成されていることをする内燃機関のオイルセパレータ。
2. 上記天井壁部が、内燃機関のシリンダヘッドカバーに形成されており、
   上記底壁部が、上記シリンダヘッドカバーの頂部内側に取り付けられるセパレータカバーに形成されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のオイルセパレータ。
3. 上記オイルドレインが、上記仕切壁部に近接して上記出口側セパレータ室に設けれていることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関のオイルセパレータ。
4. 上記横壁部がほぼ基準水平面に沿っており、上記微細通路がほぼ鉛直方向に沿って貫通形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関のオイルセパレータ。
5. 上記底壁部が基準水平面に対して所定の傾斜角度で傾斜しており、
   上記横壁部が上記底壁部に対して上記傾斜角度で傾斜していることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関のオイルセパレータ。
6. 上記衝突壁部に、上記横壁部へ向かって突出する複数の突条部が設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関のオイルセパレータ。
7. 上記横壁部が上記縦壁部の上端から出口側セパレータ室側へ折曲していることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関のオイルセパレータ。
8. 上記横壁部が上記縦壁部の上端から入口側セパレータ室側へ折曲していることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関のオイルセパレータ。
   

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