JP2009108682A - オイル処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の運転状態を監視するセンサ類等が不要で装置構成が簡素化されたオイル処理装置を提供する。
【解決手段】オイル処理装置１は、内燃機関１のクランクケース２１より取り出されたブローバイガスからオイルを分離し、分離されたオイルをクランクケース２１側に戻すためのオイル戻し通路３が設けられるとともに、そのオイル戻し通路３を開通又は閉鎖するための弁体１２と、クランクケース２１内に保持されたオイルの液面Ｓ１に連動して運動するフロート１３と、フロート１３の運動を、弁体１２によるオイル戻し通路３を開通又は閉鎖させる運動に変換して弁体１２へ伝達する連結軸１４と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関のクランクケースから取り出されたブローバイガスからオイルを分離し、分離されたオイルをクランクケース側に戻すオイル処理装置に関する。

内燃機関のクランクケースから取り出されるブローバイガスにはオイルミストが含まれている。そのオイルミストを含んだままブローバイガスを吸気系に導入するとオイル消費が促進する等の弊害が生じる。そのため、ブローバイガスからオイルを分離することが行われている。このようなオイルの分離を行うオイル処理装置として、ブローバイガスから分離したオイル分を一旦貯留し、内燃機関の停止を検知すると貯留したオイル分をクランクケース内に開放させる弁機構を備えたものが知られている（特許文献１）。その他、本発明に関連する先行技術文献として、特許文献２〜４が存在する。

特開２００５−１４６９７２号公報 特開２００１−６５３２７号公報 特開２００７−９７４６号公報 実開昭６２−１８３１５号公報

特許文献１のオイル処理装置は、内燃機関の運転状態を監視して、その停止に応答させて弁機構を駆動させる必要がある。そのため、内燃機関の運転状態を監視するセンサ類やそのセンサ類の信号に応答して弁機構を駆動する駆動装置が不可欠であり、装置構成が複雑化してコスト高等を招く。

そこで、本発明は、内燃機関の運転状態を監視するセンサ類等が不要で装置構成が簡素化されたオイル処理装置を提供することを目的とする。

本発明のオイル処理装置は、オイルが保持されたクランクケースを有する内燃機関に適用され、前記クランクケースより取り出されたブローバイガスからオイルを分離し、分離されたオイルを前記クランクケース側に戻すためのオイル戻し通路が設けられたオイル処理装置において、前記オイル戻し通路を開通又は閉鎖するための弁体と、前記クランクケース内に保持されたオイルの液面に連動して運動する連動部材と、前記連動部材の運動を、前記弁体による前記オイル戻し通路を開通又は閉鎖させる運動に変換して前記弁体へ伝達する伝達部材と、を備えることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。

内燃機関の運転時にはクランクケース内のオイルが内燃機関の各部に送られて潤滑や冷却等に供される。内燃機関の停止時には各部に送られたオイルがクランクケースに戻される。そのため、クランクケース内に保持されるオイルの液面はその高さが運転時よりも停止時の方が低くなる。つまり、その液面の高さは内燃機関の運転状態によって変動する。本発明のオイル処理装置によれば、オイルの液面に連動して運動する連動部材の運動が伝達部材を介して弁体に伝達されることにより、オイル戻し通路を開通又は閉鎖することができる。即ち、ブローバイガスから分離されたオイルをクランクケース側に戻すことを許容又は禁止する動作をクランクケース内のオイルの液面変動を利用して実現できる。従って、内燃機関の運転状態を監視するセンサ類やそのセンサ類の信号に応答して弁体を駆動する駆動装置が不要であるので、装置構成を簡素化できる。

本発明のオイル処理装置の一態様においては、所定の容積を持ち、前記オイル戻し通路の一部をなすオイル保持室と、前記弁体にて開閉される貫通孔が形成されかつ前記オイル保持室を鉛直方向に関して上下に仕切る仕切部材と、を更に備えてもよい（請求項２）。この態様によれば、弁体によって仕切部材の貫通孔が閉じられることにより、ブローバイガスから分離されたオイルをオイル保持室の上部に保持することができる。これによりオイル戻し通路がオイルで塞がれることになるため、ブローバイガスの逆流を防止できる。

このオイル保持室は、その底部が前記クランクケース内の前記液面の高さよりも低い位置に設けられていてもよい（請求項３）。この場合、オイル保持室には、クランクケース内のオイルの液面の高さと同一高さまでクランクケース内のオイルが引き込まれ、そのオイルの液面はクランクケース内のオイルの液面の変動に応じて変化する。これにより、クランクケース内のオイルの液面の変動のみならず、オイル保持室内のオイルの液面の変動を弁体の動作に利用することも可能になる。

例えば、前記連動部材は、前記オイル保持室内に設けられるとともにオイルに浮ぶことができるように構成され、前記伝達部材は前記連動部材と前記弁体とを前記オイル保持室内で連結するように構成されてもよい（請求項４）。この場合は、オイル保持室に引き込まれるオイルの液面の変動幅を考慮して、連動部材や伝達部材の寸法等の諸条件を適宜設定することにより、連動部材に生じる浮力を利用して弁体を液面の変動に連動して動作させることができる。また、弁体、連動部材及び伝達部材がオイル保持室内に収まっているので装置の小型化を容易に実現できる。更に、この場合は、連動部材等をクランクケース内に、弁体をオイル戻し通路内に別々に配置する場合に比べて整備が容易になる利点がある。このように構成した場合には、弁体を仕切部材の鉛直方向の上面側に配置することにより、液面が高い内燃機関の停止時に仕切部材の貫通孔が開かれかつ液面が低い内燃機関の運転時にその貫通孔が閉じられるように弁体を動作させることができる。反対に、弁体を仕切部材の下面側に配置することにより、内燃機関の停止時に貫通孔が閉じられかつ内燃機関の運転時に貫通孔が開かれるように弁体を動作させることもできる。

前記仕切部材は、その鉛直方向の上面が下方に向かって凹むように構成され、前記仕切部材の凹みの底部に前記貫通孔が形成されていることが好ましい（請求項５）。この場合には、弁体にて貫通孔が開かれたときに仕切部材の上部に溜まったオイルが重力によって底部に形成された貫通孔に導かれる。これにより、速やかにオイル保持室に保持されたオイルを落下させることができるとともに、仕切部材の上面にオイルが残存することを防止できる。

以上説明したように、本発明によれば、オイルの液面に連動して運動する連動部材の運動が伝達部材を介して弁体に伝達されることにより、オイル戻し通路を開通又は閉鎖することができるため、内燃機関の運転状態を監視するセンサ類やそのセンサ類の信号に応答して弁体を駆動する駆動装置が不要になり、装置構成を簡素化できる。

図１は本発明の一形態に係るオイル処理装置が内燃機関に適用された状態を模式的に示している。オイル処理装置１は、内燃機関２０のクランクケース２１より取り出されたブローバイガスからオイルを分離する分離装置２と、その分離装置２にて分離されたオイル５をクランクケース２１側に戻すためのオイル戻し通路３と、そのオイル戻し通路３を開通又は閉鎖する弁機構４とを備えている。周知のようにクランクケース２１は、シリンダブロック下部２２とオイルパン２３とが接続されることにより構成され、所定量のオイル２４を保持する。内燃機関２０の運転時にはそのオイル２４が内燃機関２０の各部（例えば、クランクシャフトやコンロッドの摺動部）に送られて潤滑や冷却等に供される。内燃機関２０の停止時には各部に送られたオイル２４が所定の経路に沿ってクランクケース２１に戻される。そのため、オイル２４の液面Ｓ１はその高さが運転時よりも停止時の方が低くなる。つまりその液面Ｓ１の高さは内燃機関２０の運転状態によって変動する。

分離装置２はクランクケース２１と内燃機関２０の吸気系（不図示）とを結ぶ換気通路６に配置されている。換気通路６の入口部６ａはクランクケース２１の所定位置に、出口部６ｂは吸気系の負圧源（不図示）にそれぞれ接続される。これにより、換気通路６には図示の矢印方向にブローバイガスが流れる。出口部６ｂが接続される負圧源は、例えばタービン式過給機付きの内燃機関の場合、その過給機のコンプレッサ上流に設けることができる。分離装置２は換気通路６の一部をなすハウジング７と、換気通路６の長手方向に延びる軸線Ａｘの回りに回転自在な状態でハウジング７内に設けられた羽根車８とを備えている。ハウジング７は羽根車８の下流側に位置して径方向外側に膨らんだ分離部７ａを含み、その分離部７ａには換気通路６がファンネル状に分離部７ａの内部に突出した状態で接続されている。負圧源にて形成された流れに乗ってブローバイガスが分離装置２を通過することにより、羽根車８が回転しブローバイガスに回転成分が与えられる。それにより、ブローバイガスに含まれる比重の重いオイルが遠心力によって径方向外側に偏り、分離部７ａによって行き場を失ったオイル９は分離部７ａにて捕捉されて分離部７ａの下部に集められる。これによりオイルがブローバイガスから分離される。分離部７ａの下部にはオイル戻し通路３が開口している。そのためブローバイガスから分離されたオイル５はオイル戻し通路３に導かれる。

オイル戻し通路３には所定の容積を持つオイル保持室としてのオイルタンク１０が形成されている。つまり、オイルタンク１０はオイル戻し通路３の一部をなしている。オイルタンク１０は円筒形状に構成されている。オイル戻し通路３の他の一端はクランクケース２１内のオイル２４の液面Ｓ１よりも低い位置に開口しており、かつオイルタンク１０の底部１０ａは液面Ｓ１よりも低い位置に設けられている。そのため、オイルタンク１０には、液面Ｓ１の高さと同一高さまでクランクケース２１内のオイル２４が引き込まれる。それにより、オイルタンク１０内の液面Ｓ２はクランクケース２１内の液面Ｓ１とともに変化する。

オイルタンク１０には、その内部を鉛直方向の上下に仕切る仕切部材としての仕切板１１が設けられている。仕切板１１はその上面が下方に凹むように逆円錐状に形成されている。仕切板１１の中央部、換言すれば仕切板１１の凹みの底部には中央貫通孔１１ａが形成される。そして、中央部よりも外側の傾斜する位置には複数の外側貫通孔１１ｂが形成されている。仕切板１１に形成された各貫通孔１１ａ、１１ｂは弁機構４にて開閉され、これらの貫通孔１１ａ、１１ｂは本発明に係る貫通孔に相当する。

弁機構４は、各貫通孔１１ａ、１１ｂを開閉でき、かつ仕切板１１の上面側に配置された弁体１２と、オイルタンク１０内の液面Ｓ２に連動して運動する連動部材としてのフロート１３と、中央貫通孔１１ａに挿入された状態で弁体１２とフロート１３とを連結する伝達部材としての連結軸１４とを備えている。連結軸１４の外径は、中央貫通孔１１ａとの間に所定の隙間ができるように、中央貫通孔１１ａの孔径よりも小さくなっている。弁体１２は仕切板１１と密着できるようにその接触面１２ａが円錐状に構成されている。フロート１３はオイルタンク１０内のオイル２４に浮ぶことができるように構成されていて、弁体１２及び連結軸１４を重力に抗して持ち上げることができる浮力を発生させる。

以上の構成によれば、オイルタンク１０内の液面Ｓ２に連動するフロート１３の運動が連結軸１４を介して弁体１２に伝達され、弁体１２は仕切板１１の各貫通孔１１ａ、１１ｂを開閉させるように動作する。言い換えれば、連結軸１４は、フロート１３の運動を弁体１２によるオイル戻し通路３を開通又は閉鎖させる運動に変換して弁体１２へ伝達することができる。

上述したように、クランクケース２１内の液面Ｓ１は内燃機関２０の運転状態に応じてその高さが変動する。同一高さの液面Ｓ２も液面Ｓ１と同様にその高さが変動する。図２及び図３は弁機構４の動作を説明する説明図であり、図２は内燃機関２０の停止時における弁機構４の状態を、図３は内燃機関２０の運転時における弁機構４の状態をそれぞれ示している。各液面Ｓ１、Ｓ２は内燃機関２０の運転時よりも停止時の方がその高さが高くなる。そのため、図２に示すように、内燃機関２０の停止時にはフロート１３の浮力によて弁体１２が仕切板１１から離れる。これにより、各貫通孔１１ａ、１１ｂが開かれてオイル戻し通路３が開通する。一方、図３に示すように、内燃機関２０の運転時には液面Ｓ２がフロート１３とオイル２４とが触れない位置まで低くなるため、弁機構４の自重、即ち弁体１２、フロート１３及び連結軸１４の合計重量によって弁体１２と仕切板１１とが密着し、各貫通孔１１ａ、１１ｂが閉じられてオイル戻し通路３が閉鎖する。図２及び図３に示す動作を実現するため、オイルタンク１０に引き込まれるオイル２４の液面Ｓ２の変動幅を考慮して、フロート１３や連結軸１４の寸法等の諸条件が適宜設定されている。

このように、弁機構４が内燃機関２０の運転状態に応じて動作するので、内燃機関２０の運転中には弁機構４にてオイル戻し通路３が閉鎖されることにより、分離装置２にて分離されたオイル５が仕切板１１にて仕切られたオイルタンク１０の上部に保持される。その結果、内燃機関２０の運転中にオイル戻し通路３がオイルで塞がれることになるため、ブローバイガスの逆流を防止できる。一方、内燃機関２０が停止した場合にはオイルタンク１０の上部に保持されていたオイル５が各貫通孔１１ａ、１１ｂを通じてオイルタンク１０の下部に落下して、クランクケース２１側に戻されることになる。仕切板１１は、逆円錐状に構成されて上面が下方に凹みその凹みの底部に中央貫通孔１１ａが形成されているので、弁体１２にて中央貫通孔１１ａが開かれたときに仕切板１１の上部に溜まったオイルが重力によって中央貫通孔１１ａに導かれる。これにより、速やかにオイルタンク１０の上部に保持されたオイルを落下させることができるとともに、仕切板１１の上面にオイルが残存することを防止できる。図示の形態では、中央貫通孔１１ａの他に、仕切板１１の凹みの傾斜位置に複数の外側貫通孔１１ｂが形成されているので上記の効果が一層向上する。

以上の説明から明らかなように、オイル処理装置１は、弁機構４を所定の形態で動作させるために、内燃機関２０の運転状態を監視するセンサ類やそのセンサ類の信号に応答して弁体１２を駆動する駆動装置を必要としない。そのため、装置構成を簡素化でき、製造コストを抑制できる。しかも、弁体１２、フロート１３及び連結軸１４がオイルタンク１０内に収まっているので装置の小型化を容易に実現できる。また、各部材が一つにまとまっているので整備が容易になる利点もある。

但し、本発明は以上の形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の形態にて実施できる。オイルタンク１０内の液面Ｓ２の変動を利用することは一例にすぎず、クランクケース２１内の液面Ｓ１の変動を利用して弁体１２を動作させることも可能である。例えば、フロート１３をクランクケース２１内に、弁体１２をオイル戻し通路３（オイルタンク１０）内に別々に配置して、これらをリンク機構等の不図示の伝達部材で連結することもできる。また、オイル戻し通路３に形成したオイルタンク１０は任意であり、これを省略して本発明を実施することもできる。

図２及び図３に示した弁体１２の動作は一例であって、上述した形態とは異なる動作を弁体１２に与えることもできる。例えば、上述の形態とは反対に、内燃機関２０の停止時に各貫通孔１１ａ、１１ｂが閉じられかつ内燃機関２０の運転時に各貫通孔１１ａ、１１ｂが開かれるように弁体１２を動作させるため、弁体１２を仕切板１１の鉛直方向の下面側に配置することもできる。

ブローバイガスからオイルを分離する分離装置２は一例であり、いかなる分離装置を用いて本発明を実施しても構わない。例えば、逆カップ状をなす胴部と逆円錐部とを備えたサイクロン型の分離装置や、オイル戻し通路内に複雑に入り組んだ複数の仕切板を設けたラビリンス型の分離装置等の他形式の分離装置を用いてオイルの分離を行ってもよい。

本発明の一形態に係るオイル処理装置が内燃機関に適用された状態を模式的に示した図。 図１の弁機構の動作を説明する説明図であって、内燃機関の停止時における弁機構の状態を示した図。 図１の弁機構の動作を説明する説明図であって、内燃機関の運転時における弁機構の状態を示した図。

符号の説明

１ オイル処理装置
３ オイル戻し通路
１０ オイルタンク（オイル保持室）
１０ａ 底部
１１ 仕切板（仕切部材）
１１ａ 中央貫通孔（貫通孔）
１１ｂ 外側貫通孔（貫通孔）
１２ 弁体
１３ フロート（連動部材）
１４ 連結軸（伝達部材）
２０ 内燃機関
２１ クランクケース
Ｓ１ クランクケース内のオイルの液面
Ｓ２ オイルタンクに引き込まれたオイルの液面

Claims (5)

1. オイルが保持されたクランクケースを有する内燃機関に適用され、前記クランクケースより取り出されたブローバイガスからオイルを分離し、分離されたオイルを前記クランクケース側に戻すためのオイル戻し通路が設けられたオイル処理装置において、
   前記オイル戻し通路を開通又は閉鎖するための弁体と、前記クランクケース内に保持されたオイルの液面に連動して運動する連動部材と、前記連動部材の運動を、前記弁体による前記オイル戻し通路を開通又は閉鎖させる運動に変換して前記弁体へ伝達する伝達部材と、を備えることを特徴とするオイル処理装置。
2. 所定の容積を持ち、前記オイル戻し通路の一部をなすオイル保持室と、前記弁体にて開閉される貫通孔が形成されかつ前記オイル保持室を鉛直方向に関して上下に仕切る仕切部材と、を更に備える請求項１に記載のオイル処理装置。
3. 前記オイル保持室は、その底部が前記クランクケース内の前記液面の高さよりも低い位置に設けられている請求項２に記載のオイル処理装置。
4. 前記連動部材は前記オイル保持室内に設けられるとともにオイルに浮ぶことができるように構成され、前記伝達部材は前記連動部材と前記弁体とを前記オイル保持室内で連結するように構成されている請求項３に記載のオイル処理装置。
5. 前記仕切部材はその鉛直方向の上面が下方に向かって凹むように構成され、前記仕切部材の凹みの底部に前記貫通孔が形成されている請求項２〜４のいずれか一項に記載のオイル処理装置。

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