JP2008255820A - 分離器、及びエンジンシステム - Google Patents

Abstract

【課題】加熱器を設けることなく、低速断続運転時においても、オイルに混入している燃料及び水を当該オイルから十分に分離することが可能な分離器、及びこの分離器を備えたエンジンシステムを提供する。
【解決手段】エンジンシステム１００は、オイルパン１、ポンプ２、オイルフィルタ３、ギャラリー４、連結管５、逃し弁６，７などによって構成されるオイル回路２０を有し、分離器１０が、導入管３３及び導出管３４を介してオイル回路２０に並列に設けられ、さらに吸気管３２を介してエンジン３０に接続されている。この分離器１０は、圧力容器１１の上部１１ａ、側部１１ｂ及び底部１１ｃに、それぞれ負圧口１２、オイル入口１３及びオイル出口１４が形成され、当該圧力容器１１の内部に、オイル入口１３と底部１１ｃとの間の中間層として濾網１５が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、オイルに混入した燃料及び水を当該オイルから分離するための分離器、及びこの分離器を備えたエンジンシステムに関する。

オイルには、燃料（ガソリン）及び水が混入することがあり、この場合には、オイルの性能低下や燃費の悪化などの各種の弊害をもたらす。

例えば、エンジンオイルにあっては、エンジンの噴射燃料の一部が未燃焼状態のままピストンリングを通過し、この未燃焼状態の燃料（ブローバイガス）がエンジンオイルに混入して希釈現象が生じることがある。また、ブローバイガスがシリンダヘッドに付着して水分となり、この水分がエンジンオイルに混入することがある。これらの燃料及び水分は、エンジンの高速回転時又は高負荷運転時には、エンジンオイルの温度上昇に伴って揮発するものの、家庭の主婦が近隣の用事で車を運転する場合などの低速断続運転時においては、エンジンオイルの温度が十分に上昇せず、エンジンオイル中に堆積することとなる。そして、エンジンオイルに堆積した燃料及び水分は、油膜切れ現象を引き起こすとともに、エンジンオイルの酸化劣化やエンジンオイル中の不溶解分の増加を招いて、エンジンオイルの寿命を縮めてしまう。

そこで、従来より、オイルに混入した燃料及び水を当該オイルから分離するための分離器（セパレータ）、及びこの分離器を備えたエンジンシステムが開発されている（下記特許文献１参照）。

下記特許文献１には、燃料が混入した潤滑油（オイル）を、加熱器を備えた容器に導入して燃料のみ蒸発させ、蒸発した燃料をコンデンサで凝縮して燃料タンクに戻すと共に、燃料が除かれた再生潤滑油をオイルパンに戻すことを特徴とする燃料・オイル分離機付きディーゼルエンジンが開示されている。

このような従来の技術によれば、加熱器によってオイルの温度を十分に上昇させることが可能となり、燃料及び水のみをオイルから蒸発させることができる。これにより、前述した低速断続運転時（低温、低負圧の条件下）においても、オイルに混入した燃料及び水を当該オイルから分離することが可能となる。
特開２００２−２６６６１９号公報

しかしながら、従来の技術の如く、加熱器を設ける場合には、例えば、分離器の製造コストが増加してしまうなどの問題があった。

本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであり、加熱器を設けることなく、低速断続運転時においても、オイルに混入している燃料及び水を当該オイルから十分に分離することが可能な分離器、及びこの分離器を備えたエンジンシステムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、オイルに混入した燃料及び水を当該オイルから分離するための分離器であって、上部、側部及び底部に、それぞれ負圧口、オイル入口及びオイル出口が形成された容器と、前記容器内に、前記オイル入口と前記底部との間の中間層として設けられる濾網と、を備えたことを特徴とする。

かかる構成によれば、オイル入口から導入された燃料及び水を含むオイルは、濾網を通過してから容器の底部に貯留されることとなる。このオイルは、濾網を通過する際に油滴となって、容器内の負圧空気と接触する機会が増大し、当該オイルに含まれる燃料及び水の蒸発が著しく促進される。蒸発した燃料及び水は、負圧口から容器外に導出され、燃料及び水が除去されたオイルは、容器の底部に貯留されてオイル出口から容器外に導出される。このようにして、本発明の分離器によれば、加熱器を設けることなく、低速断続運転時においても、オイルに混入した燃料及び水を当該オイルから十分に分離することが可能となる。

また、本発明のエンジンシステムは、分離器がオイル回路と並列に設けられ、前記負圧口には、エンジンに通じる吸気管が接続され、前記オイル入口には、前記オイル回路内のオイルパンに貯留されたオイルを導入するための導入管がオリフィスを介して接続され、前記オイル出口には、前記オイルパンにオイルを戻すための導出管が接続されていることを特徴とする。

かかる構成によれば、オイル回路内のオイルパンに貯留されているオイルは、導入管内を流れ、その途中に設けられたオリフィスで噴射された状態となって、オイル入口から容器内に導入される。導入されたオイルは、濾網を通過してから容器の底部に貯留されることとなる。このオイルは、濾網を通過する際に油滴となって、容器内の負圧空気と接触する機会が増大し、当該オイルに含まれる燃料及び水の蒸発が著しく促進される。蒸発した燃料及び水は、負圧口から容器外に導出され、負圧口に接続された吸気管内を流れてエンジンに到達し、このエンジンにて燃焼する。他方、燃料及び水が除去されたオイルは、容器の底部に貯留されてオイル出口から容器外に導出され、オイル出口に接続された導出管内を流れてオイルパンに戻される。このようにして、本発明のエンジンシステムによれば、加熱器を設けることなく、低速断続運転時においても、オイルに混入した燃料及び水を当該オイルから十分に分離することが可能となり、さらに、分離した燃料及び水をエンジンにて有効利用することもできる。

本発明の分離器、及びエンジンシステムによれば、加熱器を設けることなく、低速断続運転時においても、オイルに混入している燃料及び水を当該オイルから十分に分離することが可能となる。

以下、図１、２を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るエンジンシステムを示す概略図、図２は本発明の実施形態に係る分離器を示す概略図である。

図１に示すように、エンジンシステム１００は、オイルパン１、ポンプ２、オイルフィルタ３、ギャラリー４、連結管５、逃し弁６，７などによって構成されるオイル回路２０を有し、図２に示す分離器１０が、導入管３３及び導出管３４を介してオイル回路２０に並列に設けられ、さらに吸気管３２を介してエンジン３０に接続されている。なお、オイル回路２０では、オイルパン１に貯留されたオイルがポンプ２によってオイルフィルタ３に供給され、このオイルフィルタ３を通過する際にオイルに含まれている異物が除去される。そして、異物が除去されたオイルがギャラリー４に供給され、このギャラリー４によってオイルがオイルパン１に戻されるようになっている。

図２に示すように、分離器１０は、オイルに混入した燃料及び水を当該オイルから分離するための装置であって、圧力容器１１の上部１１ａ、側部１１ｂ及び底部１１ｃに、それぞれ負圧口１２、オイル入口１３及びオイル出口１４が形成され、当該圧力容器１１の内部に、オイル入口１３と底部１１ｃとの間の中間層として濾網１５が設けられている。

負圧口１２には、エンジン３０に通じる吸気管３２が接続されている。また、オイル入口１３には、オイルパン１に貯留されたオイルを導入するための導入管３３がオリフィス３１を介して接続され、オイル出口１４には、オイルパン１にオイルを戻すための導出管３４が接続されている。

図１に示したエンジンシステム１００において、オイルパン１に貯留されているオイルは、導入管３３内を流れ、その途中に設けられたオリフィス３１で噴射された状態となって、オイル入口１３から圧力容器１１内に導入される。導入されたオイルは、濾網１５を通過してから圧力容器１１の底部１１ｃに貯留されることとなる。このオイルは、濾網１５を通過する際に油滴となって、圧力容器１１内の負圧空気と接触する機会が増大し、当該オイルに含まれる燃料及び水の蒸発が著しく促進される。

蒸発した燃料及び水は、負圧口１２から圧力容器１１外に導出され、負圧口１２に接続された吸気管３２内を流れてエンジン３０に到達し、このエンジン３０にて燃焼することとなる。他方、燃料及び水が除去されたオイルは、圧力容器１１の底部１１ｃに貯留されて、オイル出口１４から圧力容器１１外に導出され、オイル出口１４に接続された導出管３４内を流れてオイルパン１に戻される。

以上の通り、エンジンシステム１００によれば、低速断続運転時においても、オイルに混入した燃料及び水を当該オイルから十分に分離することが可能となり、さらに分離した燃料及び水をエンジン３０にて有効利用することもできる。かかるエンジンシステム１００では、従来技術の如く、圧力容器１１に加熱器を設ける必要はない。

＝＝＝確認試験＝＝＝
次に、図３〜７を参照しながら、本発明の確認試験について説明する。本確認試験は、図２に示した分離器１０を用いることにより、低速断続運転時においても、オイルに混入した燃料及び水を、当該オイルから十分に分離することが可能であることを確認するためのものである。なお、本確認試験では、分離装置１０のモデルとして、図３に示す試験装置を用いることとし、同図に示すフラスコ内には、φ０．２程度の金属メッシュからなる濾網を設けることとした。また、試験油として、オイル（グレード０Ｗ２０：市販品）１００ｇに、燃料（市販のガソリン）５ｗｔ％と、水１０００ｐｐｍとを加えたものを使用した。そして、この試験油にバブリングを付加していないもの（静止オイルを想定）と、バブリングを付加したもの（オリフィスで噴射させたオイルを想定）とについて、それぞれ同一条件下での燃料及び水の除去率を算定した。その際、試験油の温度条件と負圧条件は、下記表１に示す通りとし、試験油の油温度を一定（８０℃）にした状態での負圧変化による燃料及び水の除去率、並びに負圧を一定（−５０ｋＰａ）にした状態での温度変化による燃料及び水の除去率をそれぞれ算定した。燃料の除去率は、重量法によることとした。

具体的には、フラスコ内に１００ｇのオイルを注入し、さらに水１０００ｐｐｍを加えてからフラスコを手で良く振った。そして、設定温度に加熱したオイルバスに、フラスコを浸漬し、フラスコ内の溶液が設定温度まで上昇した後に、このフラスコ内にガソリンを投入した。次に、バキュームポンプのスイッチをＯＮにし、ニードルバルブを調整して所定の負圧にし、フラスコ内の吸引を開始した。吸引を開始してから経過時間５min，１０min，１５min、２０min毎に、フラスコ内の試験油をサンプリングし、サンプリングした試験油に含まれる燃料及び水の濃度を測定した。その上で、これら燃料及び水の除去率をそれぞれ算出し、グラフにブロットした。その結果を図４〜７に示す。

図４〜７に示すように、低速断続運転時を想定した、オイル温度８０℃、負圧５０ｋＰａの条件下では、試験油にバブリングを付加することにより、当該試験油から燃料及び水をいずれも８０％程度除去することができた。従って、図２に示した分離器１０をエンジンシステム１００に用いることにより、低速断続運転時においても、オイルに混入した燃料及び水を、当該オイルから十分に分離することが可能であるといえる。

本発明の実施形態に係るエンジンシステムを示す概略図である。 本発明の実施形態に係る分離器を示す概略図である。 本発明の確認試験における試験装置を示す概略図である。 油温固定（８０℃）での負圧変化による燃料除去率を示すグラフである。 負圧固定（−５０ｋＰａ）での温度変化による燃料除去率を示すグラフである。 油温固定（８０℃）での負圧変化による水分除去率を示すグラフである。 負圧固定（−５０ｋＰａ）での温度変化による水分除去率を示すグラフである。

符号の説明

１ オイルパン
１０ 分離器
１１ 圧力容器
１２ 負圧口
１３ オイル入口
１４ オイル出口
２０ オイル回路
３０ エンジン
３１ オリフィス
３２ 吸気管
３３ 導入管
３４ 導出管
１００ エンジンシステム

Claims (2)

1. オイルに混入した燃料及び水を当該オイルから分離するための分離器であって、
   上部、側部及び底部に、それぞれ負圧口、オイル入口及びオイル出口が形成された容器と、
   前記容器内に、前記オイル入口と前記底部との間の中間層として設けられる濾網と、
   を備えたことを特徴とする分離器。
2. 請求項１に記載の分離器がオイル回路と並列に設けられ、
   前記負圧口には、エンジンに通じる吸気管が接続され、
   前記オイル入口には、前記オイル回路内のオイルパンに貯留されたオイルを導入するための導入管がオリフィスを介して接続され、
   前記オイル出口には、前記オイルパンにオイルを戻すための導出管が接続されていることを特徴とするエンジンシステム。