JP2010501788A - クランク室の排気装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、クランク室（３）からブローバイガスを吸引除去するための吸気装置（５）と、上記吸気装置（５）によって上記クランク室（３）内に作り出される負圧を制限するために、その途中にスロットル装置（６）又は圧力調整機構（７）が設けられる、上記クランク室（３）から上記吸気装置（５）へ至る排気通路（４）と、を備えたクランク室の排気装置（１）に関するものである。インパクターとして具体化されるオイルミストセパレータ（８）が、上記スロットル装置（６）又は上記圧力調整機構 (７)と一体化されていることが、本発明の本質である。

Description

本発明は、請求項１のプレアンブルに記載された内燃機関におけるクランク室の排気装置に関するものである。

一般的なこの種の装置は、特に自動車工学において、エンジン製作の実務から知られている。この種の装置の本質的な目的は、クランクケース及び／又はクランク室の排気により、技術的及び法的に必要な、内燃機関のクランクケース内の負圧を維持することである。クランク室から排出された排気ガスに溶解及び／又は混入したオイル構成成分は、オイルミストセパレータ内で分離され、クランク室の潤滑油循環に戻されることでオイルとして再利用されるのが望ましい。オイルが除かれたガスは、内燃機関の吸気マニホルドに達して、これを流れ過ぎ、その後シリンダー内で再び燃焼が行われる。

本発明は、非常に複雑な技術を要することなく、オイルミストの効果的な分離を達成できるクランク室の排気装置の改善された実施形態又は少なくとも一般的なものとは異なる実施形態を提供するという課題に関するものである。

この課題は、本発明の請求項１に記載の構成を全て備える装置によって解決される。望ましく且つ適当な実施形態は従属項の主題である。

本発明は、内燃機関のクランク室の排気装置においては、インパクターとして具体化されるオイルミストセパレータを、排気通路又は圧力調整機構にとにかく設けられるスロットル装置と一体化できるという一般的な思想に基づいている。クランク室からブローバイガスを排除し、且つ、吸気装置によってクランクケース内で作り出される負圧を制限するために、その経路にスロットル装置及び圧力調整機構のどちらか一方を備える排気通路は、クランク室から吸気装置へ至っている。この種のスロットル装置又は圧力調整機構は、通常、ブローバイガスの激しい加速を生じさせるバルブにより圧力の調整及び／又は絞りを実行することから、そのようなバルブの直ぐ下流にインパクターとして具体化されるオイルミストセパレータを配置することは、特に効果的であり、また構造的な複雑さの増大が要求されない。排気されたブローバイガスは、圧力調整機構及び／又はスロットル装置において既に高速になっているので、特に、排気されたブローバイガスの更なる加速は不要である。したがって、本発明は、とにかく設けられる圧力調整機構及び／又はとにかく設けられるスロットル装置は、直ぐ下流に設けられたオイルミストセパレータでオイルミスト構成成分が取り除かれて浄化されるブローバイガスを加速し得るという知識を利用する。

オイルミストセパレータは、クランク室に送り返されることが可能な分離されたオイルが通るオイル戻り通路に、上記バルブによって接続されるオイル収集空間を有しているのが望ましい。このバルブは、内燃機関の運転中は閉じられていて、例えば、燃焼機関を止めたときのみ開かれる、所謂不連続動作バルブであることが望ましい。このような不連続動作バルブは、例えば、負圧のときは閉じ、負圧でないときは開くバルブによって実現することができる。ブローバイガスの中に存在し且つオイルミストセパレータで分離されるオイルは、オイルミストセパレータのオイル収集空間に集められ、オイル戻り通路を通ってクランク室に戻され、潤滑にまわされる。このように、潤滑に必要なオイルの閉鎖式循環回路が形成されるので、実質的に自然環境にオイルが排出されなくなる。

上記創意工夫に満ちたアプローチのさらに望ましい実施形態では、圧力調整機構は、ばね押しのスロットルバルブ又は弾性のある回転対称のダイヤフラムを有している。スロットルバルブが、回転対称のダイヤフラムと同様に、高い負圧のときよりも低い負圧のときに、より大量の流れが圧力調整機構を通過するのを許容するように、両装置は、適用される負圧に依存して、圧力調整機構を通る大量の流れを規制する。

弾性のあるダイヤフラムは、ここでは、隙間通路の開口縁とともにノズルを形成するように、圧力調整機構が部分的に閉じたときに、圧力調整機構内の隙間通路を通過する円錐状心棒を有していて、当該円錐状心棒は、少なくとも一部がオイルミストの分離のための不織布で覆われているのが望ましい。適用される負圧次第で、円錐状心棒は隙間通路との距離が変化し、又は隙間通路を貫くので、心棒と隙間通路の開口縁との間に形成される環状の間隙は大きさが変化する。適用される負圧の上昇に伴って、心棒は隙間通路まで達し、これにより、心棒と隙間通路の開口縁との間に残されている環状の間隙は小さくなり、それゆえ小さな流路断面が形成される。心棒の一方の表面は、心棒及び開口縁によって形成されたノズルと実質的に向かい合っており、それゆえ心棒は、オイルミストの分離を増進させるための不織布で覆われている邪魔板として利用できる。このように、とにかく設けられる圧力調整機構を同時にオイルミストセパレータとしても用いるので、圧力調整機構の機能を大いに増大させることができる。これにより他の独立したオイルミストセパレータを必要としないので、第１に、材料費及び物流管理を削減することが可能となり、第２に、特にコンパクトなデザインを実現することが可能となる。

以下にかなり詳細に説明される望ましい代表的な実施形態は、図中に模式的に示されている。

図１に示すように、一部分だけが示された内燃機関１は、排気通路４を介して吸気装置５に接続されているクランク室３を有するクランクケース２を備えている。吸気装置５は、クランク室３からブローバイガスを吸引除去するために、クランク室３のそばに形成されており、かようなわけで、吸気装置５によって作り出されるクランク室３内の負圧を規制するために、クランク室３と吸気装置５との間の排気通路４の経路にスロットル装置６又は圧力調整機構７が設けられている。本発明によれば、インパクターとして具体化されるオイルミストセパレータ８は、スロットル装置６又は圧力調整機構７と一体化される。オイルミストセパレータ８は、オイル戻り通路９によってクランク室３と接続されているので、オイルミストセパレータ８によってブローバイガスから分離されたオイルは、集められてクランク室３に戻されることが可能となる。このように、ブローバイガスに溶解したオイルの外部への排出を少なくとも減少させることができ、それに加えて、ほぼ閉じたオイル回路を作り出すことができる。

図２に示すように、スロットル装置６と一体化されたオイルミストセパレータ８は、インパクターとして具体化される。邪魔板１０を有するオイルミストセパレータ８は、オイルミストを分離するための不織布１１で覆われているのが望ましい。不織布１１は、ノズル１２に向かい合う邪魔板１０の一方側に配置されているので、ブローバイガスは、ノズル１２内で加速された後、邪魔板１０及び／又は不織布１１に 一直線に当たる。不織布１１は、オイルミストを捕集して、当該不織布１１が飽和したときに、オイルミストは、分離され且つ下方に落下して、オイルミストセパレータ８のオイル収集空間１３に流入する。分離されたオイルは、オイル収集空間１３に集められ、必要に応じて、オイルを再度クランク室３に供給するオイル戻り通路９にバルブ１４を介して排出される。バルブ１４は、不連続動作バルブとして具体化することが可能であり、また、例えば、オイルミストセパレータ８が稼働していないときに、バルブ１４が開く方向にプレストレスを与えるようなばね１５を備えてもよい。他方、稼働状態においてオイルミストセパレータ８内で支配的になっている負圧は強いので、バルブ１４は、ばね１５により作用する力に抗して閉じられる。

図３は、図２の上記オイルミストセパレータ８及び／又は上記スロットル装置６の変形例を示しており、ここでは上記ノズルの代わりに圧力調整弁１６が設けられている。圧力調整弁１６は、例えば、マッシュルーム弁として具体化することが可能であり、また、圧力調整弁１６が開く方向にプレストレスを与えるようなばね１５を備えてもよい。圧力調整弁１６は、適用される負圧次第で、種々の程度に開閉するので、圧力調整弁１６は、高い負圧ではほぼ閉じているのに対し、わずかな負圧又は非負圧のときは, 最大開位置となる。圧力調整弁１６の下流側且つ向かい側には、再び、不織布１１が設けられた邪魔板１０があり, これにより、オイルミストを含むブローバイガスが不織布に当たり、そのオイル構成成分を完全に排出するのが望ましい。不織布１１が飽和した後、オイルが滴り落ちて、オイル収集空間１３の中へと流れ、そこからバルブ１４を通ってオイル戻り通路９の中へ不連続に徐々に排出される。

図４は、弾性のある回転対称のダイヤフラム１７を備えた圧力調整機構７を示している。弾性のあるダイヤフラム１７は、その調整方向１８に沿って圧力に依存するものとして調整可能になっており、わずかな負圧又は非負圧では、優先的に図４に示す姿勢をとるのに対し、高い負圧のときには、優先的に図５に示す姿勢をとる。弾性のあるダイヤフラム１７は、その内側に、圧力調整機構７が少なくとも部分的に閉じたときに当該圧力調整機構７内で隙間通路２０を貫通する円錐状心棒１９を有しており,これにより、円錐状心棒１９は、隙間通路２０の開口縁２１と共にノズルを形成し、且つ少なくとも一部が、オイルミストを分離するための不織布１１で覆われている。それゆえ、クランク室３から流れるブローバイガスは、心棒１９と隙間通路２０の開口縁２１との間を流れ、心棒１９に配置された不織布１１に当たり、こういった具合で、ブローバイガスは運んできたオイルの少なくとも大部分を失う。その後、不織布１１が飽和したとき、分離されたオイルが滴り落ち、オイル収集空間１３に流れ、そこからバルブ１４を介してオイル戻り通路９に周知の方法で不連続的に排出される。

図４及び図５に示すように、高い負圧でダイヤフラム１７の心棒１９が接触する対向心棒２２は、圧力調整機構７内で心棒１９に向かい合うように配置されている。この種のレイアウトは、特に、閉じた圧力調整機構７の場合であり、ここでは、対向心棒２２が心棒１９の不織布１１を押す。

心棒１９の近傍部分で、ダイヤフラム１７は、圧力調整機構７が閉じられることによって（図５に示すように）、排気通路４が閉じたときに、隙間通路２０の回転対称の外周環状突起２４とぴったりと接触するエラストマー２３で覆われている。一方においてエラストマー２３により、他方において外周環状突起により、ノズルのような狭窄部が形成され、この狭窄部の通路断面が圧力に依存して変化するので、低い負圧のときは、エラストマー２３と外周環状突起２４との間の通路断面が大きいのに対し、高い負圧のときは、断面が小さく又は滴が完全にゼロとなる。

原則として、図５に示すように、心棒１９と共に又は選択的に、オイルミストの作用を受ける邪魔板１０’を、対向心棒２２の範囲でオイルミストを分離するための不織布１１によって覆うことも可能である。可能であれば、オイルミストを分離するために設けられる邪魔板１０，１０’を、ブローバイガスの流速が最も速くなる位置に配置することは極めて重要である。

一般的に、本発明に基づいてスロットル装置６又は圧力調整機構７と一体化されたオイルミストセパレータ８を、ロッカーカバー（図示せず）の一部とすることやそのようなフードと一体化することが可能であり、これによりロッカーカバーの機能を付加的に増大させることが可能となる。また、スロットル装置６又は圧力調整機構７と一体化されたオイルミストセパレータ８をシリンダーヘッドカバーと一体化することも考えられる。

要約すると、上記創意工夫に満ちたアプローチの本質的な特徴は、以下のように記述することができる。

本発明は、オイルミストセパレータ８を、排気通路４及び／又はスロットル装置６にとにかく設けられる圧力調整機構７と一体化するとともに、それによって吸気装置５とクランク室３との間の排気通路４における流れ技術的に見て好適な位置にオイルミストセパレータを配置することで、取付空間を最小化することを提案する。これにより、オイルミストセパレータ８の別個の配置を省略することが可能となり、一方では組立て費及び材料費を節約でき、他方ではより適切に必要な大きさにされた取付空間をより役立たせることができる。

明細書及び以下の請求項に記載された全ての機構は、個別であろうが如何様に組み合わせようが、本発明の本質である。

本発明のクランク室の排気装置を備えた内燃機関のクランク室を示す。 一体化されたオイルミストセパレータを有する本発明のスロットル装置を示す。 図２と同様のダイヤフラムを示す図であるが、異なる実施形態を示すものである。 オイルミストセパレータと一体化された圧力調整機構を示す。 図４と同様のダイヤフラムを示す図であるが、圧力調整機構がほぼ完全に閉じた状態を示すものである。

Claims (10)

1. クランク室（３）からブローバイガスを吸引除去するための吸気装置（５）と、
   上記吸気装置（５）によって上記クランク室（３）内に作り出される負圧を制限するために、その途中にスロットル装置（６）又は圧力調整機構（７）が設けられる、上記クランク室（３）から上記吸気装置（５）へ至る排気通路（４）と、を備えたクランク室の排気装置（１）であって、
   インパクターとして具体化されるオイルミストセパレータ（８）が、上記スロットル装置（６）又は上記圧力調整機構 (７)と一体化されていることを特徴とするクランク室の排気装置。
2. 請求項１記載のクランク室の排気装置において、
   上記オイルミストセパレータ（８）は、オイル戻り通路（９）を介して上記クランク室（３）に接続されていることを特徴とするクランク室の排気装置。
3. 請求項２記載のクランク室の排気装置において、
   上記オイルミストセパレータ（８）は、バルブ（１４）によって上記オイル戻り通路（９）に接続されているオイル収集空間（１３）を有していることを特徴とするクランク室の排気装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載のクランク室の排気装置において、
   上記インパクターは、オイルミストを分離するための不織布（１１）で覆われた邪魔板（１０，１０’）を少なくとも１つ有していることを特徴とするクランク室の排気装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１つに記載のクランク室の排気装置において、
   上記圧力調整機構（７）は、ばね押しのスロットルバルブ（１６）又は弾性のある回転対称のダイヤフラム（１７）を有していることを特徴とするクランク室の排気装置。
6. 請求項５記載のクランク室の排気装置において、
   上記弾性のあるダイヤフラム（１７）は、
   上記圧力調整機構（７）が少なくとも部分的に閉じたときに、上記圧力調整機構（７）の内部で隙間通路（２０）を貫通し、上記隙間通路（２０）の開口縁（２１）と共にノズルを形成し、且つ少なくとも一部がオイルミストを分離するための不織布（１１）で覆われている円錐状心棒（１９）を有していることを特徴とするクランク室の排気装置。
7. 請求項６記載のクランク室の排気装置において、
   上記圧力調整機構（７）内で上記心棒（１９）に向かい合うように配置された対向心棒（２２）は、上記圧力調整機構（７）が閉じたときに、上記ダイヤフラム（１７）の心棒（１９）と接触することを特徴とするクランク室の排気装置。
8. 請求項６又は７記載のクランク室の排気装置において、
   上記ダイヤフラム（１７）は、上記心棒（１９）の近傍部分で、エラストマー （２３）で覆われており、
   上記エラストマー（２３）は、上記隙間通路（２０）で回転対称の外周環状突起（２４）とぴったりと接触するとともに、それゆえ上記圧力調整機構（７）が閉じたときに上記排気通路（４）を閉じることを特徴とするクランク室の排気装置。
9. 請求項８記載のクランク室の排気装置において、
   圧力に依存して通路断面が変化するノズルが、一方がエラストマー（２３）によって、他方が外周環状突起（２４）によって形成されていることを特徴とするクランク室の排気装置。
10. 請求項７〜９のいずれか１つに記載のクランク室の排気装置において、
    オイルミストを受けることが可能な邪魔板（１０）が、上記対向心棒（２２）の範囲でオイルミストを分離するための不織布（１１）で覆われていることを特徴とするクランク室の排気装置。

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