JP2011231694A - オイルセパレータ - Google Patents

Abstract

【課題】 ガス導入口からガス導入管に流入した液状のオイルを従来よりもガス導入口から排出させることができる、オイルセパレータの提供。
【解決手段】ブローバイガス中からオイルを分離する分離機構２１を備えるセパレータ本体２０と、ガス導入口３１を備えセパレータ本体２０にブローバイガスを導入するガス導入管３０と、セパレータ本体２０の分離機構２１によって分離されたオイルをセパレータ本体２０から排出するドレイン４０と、セパレータ本体２０の分離機構２１によってオイルが分離されたブローバイガスをセパレータ本体２０から排出するガス排出口５０と、を有し、ガス導入管３０の管軸方向長さが管周方向で異なっている、オイルセパレータ１０。
【選択図】 図５

Description

本発明は、ブローバイガス用のオイルセパレータに関する。

内燃機関、たとえば自動車のエンジン等においては、その作動時において、ピストンリングとシリンダ壁との間の隙間から漏出するブローバイガスを大気中に排出することは大気汚染の原因になるとして、いわゆるＰＣＶ（ポジティブクランクケースベンチレーション）システムにより吸気系に戻し再燃焼させることが行なわれている。
ところで、ブローバイガス中にはエンジンオイル等の潤滑油が微粒化されたオイルミストが含まれている。そのため、ブローバイガス中のオイルミストを分離回収する手段として、シリンダヘッドカバーの内側やクランクケースと吸気管路とを連結する連結流路の途中等にオイルミスト捕集装置（オイルセパレータ）が設けられる。

そのようなオイルセパレータは、たとえば、特開２００９−２２１８５７号公報に開示されている。
該公報開示のオイルセパレータでは、ガス導入口を備えオイルセパレータ内にブローバイガスを導入するガス導入管の管軸方向長さが、管周方向で一定となっている。

しかし、従来のオイルセパレータには、つぎの問題点がある。
ガス導入管の管軸方向長さが管周方向で一定となっているため、ガス導入管の周方向でガス導入管を流れるブローバイガスの流れに偏りが生じず、ガス導入管を流れるブローバイガスの流速はガス導入管の周方向で一定または略一定である。そのため、ガス導入管の周方向でブローバイガスの流速が比較的遅い部分が存在せず、ガス導入口からガス導入管に液状のオイルが流入した際に、液状のオイルがガス導入口から流入してくるブローバイガスの流れによって押さえ込まれてしまい、ガス導入口付近で滞留してしまう又は下流(出口)方向に持ち去られてしまいガス導入口から排出されなくなってしまう。液状のオイルがガス導入口から排出されないと、（ａ）そのオイルがオイルセパレータで捕集しきれずにオイルセパレータのガス排出口から持ち去られてしまう、（ｂ）オイルセパレータ内の流路断面積を狭めてしまいオイルセパレータ内の圧力損失が増加して、ドレインから液状のオイルを吸い上げ、ラビリンスやサイクロン等の分離機構を通過せず、直接出口管の排出口に液状のオイルが達してしまい、オイル持ち去り量が高まる、等の問題が生じる。

特開２００９−２２１８５７号公報

本発明の目的は、ガス導入口からガス導入管に流入した液状のオイルを従来よりもガス導入口から排出させることができる、オイルセパレータを提供することにある。

上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
（１） ブローバイガス中からオイルを分離する分離機構を備えるセパレータ本体と、
ガス導入口を備え前記セパレータ本体にブローバイガスを導入するガス導入管と、
前記セパレータ本体の分離機構によって分離されたオイルを前記セパレータ本体から排出するドレインと、
前記セパレータ本体の分離機構によってオイルが分離されたブローバイガスを前記セパレータ本体から排出するガス排出口と、
を有し、
前記ガス導入管の管軸方向長さが管周方向で異なっている、オイルセパレータ。

上記（１）のオイルセパレータによれば、ガス導入管の管軸方向長さが管周方向で異なっているため、つぎの効果を得ることができる。
ブローバイガスの、ガス導入口からセパレータ本体までの流路長を、ガス導入管の周方向で異ならせることができる。すなわち、ブローバイガスの、ガス導入口からガス導入管内に流入しセパレータ本体を通ってガス排出口から排出されるまでの流路長を、ガス導入管の周方向で異ならせることができる。その結果、ガス導入管の管周方向で流路長が比較的短い部分を流れるブローバイガスの流速が比較的長い部分を流れるブローバイガスの流速より速くなり、ガス導入管を流れるブローバイガスの管周方向での流速が不均一になる。そのため、ガス導入管にガス導入口から液状のオイルが流入した場合であっても、この液状のオイルを、ガス導入口から流入してくるブローバイガスによって押し戻されることなく、ガス導入管の管周方向で流速の比較的遅い部分から排出することができる。よって、ガス導入口からガス導入管に流入した液状のオイルを従来よりもガス導入口から排出させることができる。

本発明実施例のオイルセパレータの正面図である。 本発明実施例のオイルセパレータの側面図である。 本発明実施例のオイルセパレータの底面図である。 本発明実施例のオイルセパレータの断面模式図である。 本発明実施例のオイルセパレータの、ガス導入管のみの拡大斜視図である。 本発明実施例のオイルセパレータの、ガス導入管のみの拡大断面図である。 ガス導入管の横断面積一定部分における内径が１３．０ｍｍ、１５，６ｍｍ、１８．０ｍｍであるときに、ガス導入口の軸直交方向からの角度を０°、２０°、４０°、５０°と変えたときの、ガス導入管を流れるブローバイガスの流量（Ｌ／ｍｉｍ）であってガス導入管内の液状のオイルがガス導入口から滴下し始める流量（Ｌ／ｍｉｍ）と、ガス導入管内の液状のオイルがガス導入口から滴下し始めるときのブローバイガスのガス導入管内での平均流速（ｍ／ｓ）と、を示す表である。 図７の値を、〔ガス導入管内の液状のオイルがガス導入口から滴下し始めるときのガス導入管内を流れるブローバイガスの平均流速（ｍ／ｓ）〕―〔ガス導入口の軸直交方向からの角度〕に表したグラフである。 本発明実施例の変形例を示す、ガス導入管のみの側面図である。 本発明実施例の変形例を示す、ガス導入管のみの側面図である。

以下に、本発明実施例のオイルセパレータ（ブローバイガス用オイルセパレータ）を、図１〜図１０を参照して、説明する。
本発明実施例のオイルセパレータ１０は、自動車の内燃機関に設けられていてもよく、自動車以外の内燃機関に設けられていてもよい。

オイルセパレータ１０は、図示略のシリンダヘッドカバーの内側やクランクケースと吸気管路とを連結する連結流路の途中等に設けられる。ただし、オイルセパレータ１０は、ヘッドカバー上部に設けられることもある。オイルセパレータ１０は、たとえば樹脂製である。オイルセパレータ１０は、図１に示すように、ブローバイガス中からオイル（オイルミスト）を分離する分離機構２１（図４参照）を備えるセパレータ本体２０と、ガス導入口３１を備えセパレータ本体２０にオイルミストを含むブローバイガスを導入するガス導入管３０と、セパレータ本体２０の分離機構２１によって分離されたオイルをセパレータ本体２０から排出するドレイン４０と、セパレータ本体２０の分離機構２１によってオイルが分離されたブローバイガスをセパレータ本体２０から排出するガス排出口５０と、を有する。

本実施形態のセパレータ本体２０は、オイルセパレータ１０のガス導入管３０とドレイン４０が図示略のシリンダヘッドカバーの内側に設けられ、シリンダヘッドカバーに固定されるものを例示している。
分離機構２１は、（ａ）いわゆる慣性衝突方式によってオイルミストを含むブローバイガス中からオイルミストを分離する機構であってもよく、（ｂ）従来技術の公報と同様に、いわゆるサイクロン方式によってオイルミストを含むブローバイガス中からオイルミストを分離する機構であってもよく、（ｃ）上記（ａ）、（ｂ）以外の方式によってオイルミストを含むブローバイガス中からオイルミストを分離する機構であってもよく、（ｄ）上記（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のいずれか少なくとも２つ以上の方式の複合によってオイルミストを含むブローバイガス中からオイルミストを分離する機構であってもよい。なお、本発明図示例（図４）では、慣性衝突方式によってオイルミストを分離する機構である場合（上記（ａ）の場合）を示している。
分離機構２１が慣性衝突方式によってオイルミストを分離する機構である場合（上記（ａ）の場合）、分離機構２１は、図４に示すように、それぞれ所定間隔を隔てて配置される複数の衝突板２１ａを備える。

ガス導入管３０は、セパレータ本体２０の下壁から下方に延びて設けられる単一の管である。ガス導入管３０の軸芯は、直線状に上下方向に延びていてもよく、少なくとも一箇所に湾曲または屈曲する図示略の曲がり部を備えて上下方向に延びていてもよい。ガス導入管３０は、セパレータ本体２０に一体に形成されていてもよく、セパレータ本体２０と別体に形成されてセパレータ本体２０に固定されていてもよい。ガス導入管３０内は、セパレータ本体２０内と連通している。ガス導入管３０は、オイルセパレータ１０内を流れるガス流れ方向で、分離機構２１よりも上流側に設けられる。

ガス導入口３１は、ガス導入管３０の、セパレータ本体２０側（上側）と反体側の下壁の全体に設けられる開口からなる。ガス導入口３１がガス導入管３０の下壁の全体に設けられるため、ガス導入口３１がガス導入管３０の下壁の一部のみに設けられる場合やガス導入口３１がガス導入管３０の側壁に設けられる場合等と異なり、ガス導入口３１からガス導入管３０に流入した液状のオイルが、ガス導入管３０の下壁で保持されてしまいガス導入口３１から排出されなくなることを抑制できる。

ガス導入管３０（管壁）の管軸方向長さは、図５に示すように、管周方向で異なっている。ガス導入管３０の管軸方向長さは、下縁を側面視テーパ形状にすることで、すなわち、下縁の側面視形状を、ガス導入管３０の軸直交方向からの角度が０度より大で９０度未満の角度θの直線状にすることで、管周方向で異なっている。この結果、ガス導入管３０は、竹槍形状になっている。
ガス導入管３０は、ガス導入管３０を型成形するときにガス導入管３０を竹槍形状に成形することで、または、管軸方向長さが管周方向で一定の円筒管形状のガス導入管を成形した後に該ガス導入管を斜めに切断するなど該ガス導入管に後加工を施すことで、竹槍形状になっている。但し、導入管３０は、円筒形ではなく、多角形状でもよい。

ガス導入管３０の管軸方向長さが管周方向で異なっているため、ガス導入口３１の全体がガス導入管３０の管軸方向と直交する面上に位置することはない。ガス導入管３０の管軸方向長さが管周方向で異なっているため、ガス導入口３１の形状は非円形である。ガス導入管３０の管軸方向長さが管周方向で異なっているため、ガス導入口３１の開口面積は、ガス導入口の全体がガス導入管の管軸方向と直交する面上に位置する場合に比べて（従来に比べて）、大になっている。ガス導入口３０の開口面積が広くなったことで、流入したブローバイガスの平均流速も低くなるので、ガス導入口３１に留まる液状オイルがより排出し易くなる。

ここで、図７、図８について説明する。
図７は、ガス導入管３０の横断面積一定部分における内径（ガス導入口３１以外の部分における内径）が１３．０ｍｍ、１５，６ｍｍ、１８．０ｍｍであるときに、ガス導入口３１の軸直交方向からの角度θ（切り口角度、図５参照）を０°、２０°、４０°、５０°と変えたときの、ガス導入管３０を流れるブローバイガスの流量（ガス導入口３１から流入しガス導入管３０内をセパレータ本体２０側に流れるブローバイガスの流量）であってガス導入管３０内の液状のオイルがガス導入口３１から排出され始める（滴下し始める）流量（Ｌ／ｍｉｍ）と、ガス導入管３０内の液状のオイルがガス導入口３１から排出され始めるときのブローバイガスのガス導入管３０内での平均流速（ガス導入口３１から流入しガス導入管３０内をセパレータ本体２０側に流れるブローバイガスのガス導入管３０内での平均流速）（ｍ／ｓ）と、を示す表である。
また、図８は、図７の値を、〔ガス導入管内の液状のオイルがガス導入口から排出され始めるときのブローバイガスのガス導入管内での平均流速（ｍ／ｓ）〕―〔ガス導入口の軸直交方向からの角度（切り口角度）〕に表したグラフである。

図７からつぎのことがわかる。
ガス導入管３０の内径が１３．０ｍｍ、１５，６ｍｍ、１８．０ｍｍと異なっていても、ガス導入口３１の軸直交方向からの角度θが同じであれば、ガス導入口３１から液状のオイルが排出され始めるときのブローバイガスの平均流速（ｍ／ｓ）は、一定または略一定である。すなわち、ガス導入口３１から液状のオイルが排出され始めるときの、ガス導入管３０内を流れるブローバイガスの平均流速（ｍ／ｓ）は、ガス導入管３０の横断面一定部分における内径にはほとんど依存せず、θの値に大きく依存する。

また、図７、図８の両方からつぎのことがわかる。
θ＝０°のとき、ガス導入管３０内を流れるブローバイガスの平均流速が約２，７（ｍ／ｓ）以下であれば、ガス導入口３１から液状のオイルが排出され得る。
θ＝２０°のとき、ガス導入管３０内を流れるブローバイガスの平均流速が３．５（ｍ／ｓ）以下であれば、ガス導入口３１から液状のオイルが排出され得る。
θ＝４０°のとき、ガス導入管３０内を流れるブローバイガスの平均流速が４．６（ｍ／ｓ）以下であれば、ガス導入口３１から液状のオイルが排出され得る。
θ＝５０°のとき、ガス導入管３０内を流れるブローバイガスの平均流速が約５．０（ｍ／ｓ）以下であれば、ガス導入口３１から液状のオイルが排出され得る。
すなわち、θの値を大きくすればするほど、ガス導入口３１から液状のオイルが排出され始めるときの、ガス導入管３０内を流れるブローバイガスの平均流速（ｍ／ｓ）の限界が高まり、液状オイルが排出しやすくする。このブローバイガスの平均流速（ｍ／ｓ）の限界は、θの値が大きくなるにしたがって直線状に高まる。

図８からθの値は大きいほうが望ましいことが分かるが、θの値は５０°以下とされていることが望ましい。

ドレイン４０は、図４に示すように、分離機構２１によって分離された液状のオイルをセパレータ本体２０からセパレータ本体２０の外部に（オイルセパレータ１０外に）排出する部分である。ドレイン４０は、セパレータ本体２０の下壁から下方に延びて設けられる単一の管である。ドレイン４０の軸芯は、上下方向に直線状に延びていてもよいが、少なくとも一箇所に湾曲または屈曲する図示略の曲がり部を備えていてもよい。ドレイン４０は、セパレータ本体２０に一体に形成されていてもよく、セパレータ本体２０と別体に形成されてセパレータ本体２０に固定されていてもよい。ドレイン４０内は、セパレータ本体２０内と連通している。ドレイン４０は、オイルセパレータ１０内を流れるガス流れ方向で、分離機構２１よりも下流側でガス排出口５０よりも上流側に設けられる。ドレイン４０の下端には、小径のドレイン孔４１が少なくとも１個形成されている。ドレイン孔４１は、ドレイン４０の側壁に形成されていてもよく、ドレイン４０の下壁（底壁）に形成されていてもよい。

ドレイン４０の下端から上端までの高さ（上下方向高さ）は、オイルセパレータ１０内、外の圧力差とオイルの自重とにより定まる油面高さ以上とされており、ドレイン４０に溜まるオイルがオイルセパレータ内、外の圧力差とオイルの自重により定まる油面高さになるまでオイルをドレイン４０内に保持し、油面高さ以上のオイルがドレイン４０内に入ったときにその分だけのオイルがドレイン孔４１から排出（滴下）されるようになっている。

ガス排出口５０は、図１に示すように、分離機構２１によってオイルが分離されたブローバイガスをセパレータ本体２０からセパレータ本体２０の外部に（オイルセパレータ１０外に）排出する部分である。ガス排出口５０は、セパレータ本体２０の上壁または側壁の上部（側壁の上下方向中央部より上側にある部分）に１個設けられる。ガス排出口５０は、セパレータ本体２０に直接設けられる開口からなっていてもよく、図２に示すように、セパレータ本体２０に管状に延びる管状延設部２２が設けられる場合には該管状延設部２２の延び方向先端に設けられる開口からなっていてもよい。

つぎに、本発明実施例の作用を説明する。
クランクケース内に漏出したブローバイガスは、図示略の所定の通管を通り、ガス導入口３１からガス導入管３０内に流入する。ガス導入管３０内に流入したブローバイガスは、セパレータ本体２０に流入し、分離機構２１によってガス中からオイルミストが分離されて、液状のオイルが生成される。その液状のオイルは、オイルの自重により、セパレータ本体２０の底部を流れ、ドレイン４０内に入り、ドレイン孔４１から排出される。また、分離機構２１によってオイルミストが分離されたブローバイガスは、ガス排出口５０から排出される。

本発明実施例では、ガス導入管３０の管軸方向長さが管周方向で異なっているため、つぎの作用を得ることができる。
ブローバイガスの、ガス導入口３１からセパレータ本体２０までの流路長を、ガス導入管３０の周方向（横断面上）で異ならせることができる。すなわち、ブローバイガスの、ガス導入口３１からガス導入管３０内に流入しセパレータ本体２０を通ってガス排出口５０から排出されるまでの流路長を、ガス導入管３０の周方向（横断面上）で異ならせることができる。その結果、ガス導入管３０内を流れるブローバイガスの主流がガス導入管３０の管周方向で流路長が比較的長い部分よりも比較的短い部分を流れようとし、ガス導入管３０の周方向でガス導入管３０を流れるブローバイガスの流れに偏りを生じさせることができる。そのため、ガス導入管３０の管周方向で流路長が比較的短い部分を流れるブローバイガスの流速が比較的長い部分を流れるブローバイガスの流速より速くなり、ガス導入管３０を流れるブローバイガスの管周方向での流速が不均一になる。そのため、図６に示すように、ガス導入管３０にガス導入口３１から液状のオイル６０が流入した場合であっても、この液状のオイル６０を、ガス導入口３１から流入してくるブローバイガスによって均一に押されなくなるため、ガス導入管３０の管周方向で流速の比較的遅い部分から（主流以外の部分から）排出することができる。よって、ガス導入口３１からガス導入管３０に流入した液状のオイル６０を従来よりもガス導入口３１から排出させることができる。

本発明実施例では、ガス導入管３０の管軸方向長さが、下縁を側面視テーパ形状にすることで、管周方向で異なっている場合を例にとって説明したが、ガス導入管３０の管軸方向長さは、（ａ）図９に示すように、下縁の側面視形状を１つまたは複数の曲率の曲線状、または該曲線と直線との合成線状にすることで、管周方向で異なっていてもよく、（ｂ）図１０に示すように、下縁の側面視形状を少なくとも１個のＵ字（コ字を含む）またはＶ字形の凹部または凸部をもつギザギザ形状（鋸歯形状）にすることで、管周方向で異なっていてもよく、（ｃ）図示はしないが、その他の下縁側面視形状にすることで、管周方向で異なっていてもよい。

１０ オイルセパレータ
２０ セパレータ本体
２１ 分離機構
２２ 管状延設部
３０ ガス導入管
３１ ガス導入口
４０ ドレイン
４１ ドレイン孔
５０ ガス排出口

Claims (1)

1. ブローバイガス中からオイルを分離する分離機構を備えるセパレータ本体と、
   ガス導入口を備え前記セパレータ本体にブローバイガスを導入するガス導入管と、
   前記セパレータ本体の分離機構によって分離されたオイルを前記セパレータ本体から排出するドレインと、
   前記セパレータ本体の分離機構によってオイルが分離されたブローバイガスを前記セパレータ本体から排出するガス排出口と、
   を有し、
   前記ガス導入管の管軸方向長さが管周方向で異なっている、オイルセパレータ。

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