JP2012241551A - 内燃機関のオイルセパレータ - Google Patents

Abstract

【課題】ドレンパイプ３７のオイル溜めとしての機能を維持し、ブローバイガスの逆流を防止する。
【解決手段】シリンダヘッドカバー１の頂部内側にオイルセパレータ５が設けられている。オイルセパレータ５は、微細通路３２を有する隔壁部３１によって入口側セパレータ室２２と出口側セパレータ室２３とに区分される。出口側セパレータ室２３で分離したオイルは、ドレンパイプ３７に集まり、排出口３８から動弁室３内に滴下する。ドレンパイプ３７の外側壁面に付着した油滴が流れ落ちる際に、排出口３８に存在するオイルを持ち去る、という現象を回避するために、ドレンパイプ３７下端に排出口３８を囲むようにオイル誘導壁４０が設けられている。外側壁面の油滴はオイル誘導壁４０の下端から滴下するので、排出口３８に影響しない。
【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。

例えば自動車用内燃機関などにおいては、周知のように、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。そして、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、特許文献１に開示されているように、シリンダヘッドカバーに一体にオイルセパレータが設けられており、このオイルセパレータを介してオイルを分離除去した後に、ブローバイガスを取り出す構成となっている。なお、一般にシリンダヘッドカバーに２本のブローバイガス通路が接続され、通常の運転条件下では一方の通路から新気が導入されるようになっているが、高負荷条件では双方の通路をブローバイガスが流れるので、シリンダヘッドカバーには、それぞれに対しオイルセパレータが設けられる。

上記オイルセパレータにおいて分離されたオイルは、特許文献１に記載のように、細長い筒状をなすドレンパイプに集められ、その下端の排出口から動弁室内に滴下する。

ここで、上記のようなオイルセパレータにおいてオイルの分離を行うセパレータ部は、例えば微細な通路や邪魔板などから構成され、必然的に圧力損失を伴うので、セパレータ部の下流に位置するドレンパイプの内部の圧力は、動弁室内の圧力よりも相対的に低くなる。そのため、排出口が開放されていると、オイルミストを含んだブローバイガスが排出口から流入（オイルの排出方向に対して逆流）することとなるので、上記特許文献１では、上下に細長いドレンパイプ内にオイルを溜めておくことで、このオイルを一種の「蓋」として機能させ、排出口を通したブローバイガスの逆流を防止している。

特開２００５−１２０８５５号公報

上記のドレンパイプは、動弁室内に露出しているので、カムシャフトの回転などに伴って動弁室内に飛散するオイルが外側の壁面に付着し、やがて大きな油滴に集合してドレンパイプ下端から滴下する。このとき、ドレンパイプの外側壁面を伝わって下方へ流れる油滴が、ドレンパイプ下端の排出口へと回り込むことがあり、この油滴が排出口の開口縁から滴下する際に、ドレンパイプ内のオイルを同伴する、という現象が生じる。つまり、外側壁面から排出口へと回り込んだ油滴が排出口に存在するオイルと集合し、このオイルを持ち去る形で滴下する。

このような現象によってドレンパイプ内部からオイルが持ち出されてしまうと、上述したオイル溜めとしての機能が失われ、排出口を通してオイルミストを大量に含んだブローバイガスが逆流するため、オイルセパレータとしてのオイル分離性能が著しく低下する。

そこで、この発明は、ドレンパイプの外側壁面に付着したオイルが油滴に成長して動弁室内に滴下する際に、ドレンパイプ下端の排出口の開口縁から離れた箇所で滴下するようにしたものである。

すなわち、本発明は、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であって、オイルミストの分離を行うセパレータ部の下流側に、分離したオイルが集まる筒状のドレンパイプを備えるとともに、このドレンパイプの下端に、オイルを動弁室内に滴下させるための排出口が設けられてなるオイルセパレータを前提としており、一つの態様では、上記ドレンパイプの下端に、上記排出口の開口縁から離れて該排出口の周囲を囲むオイル誘導壁が設けられている。

従って、ドレンパイプの外側壁面に付着したオイルは、オイル誘導壁の下端から下方へ滴下し、排出口に存在するオイルに影響を与えない。

また、他の一つの態様では、ドレンパイプ下端の排出口が、上記ドレンパイプに最も近いカムシャフトに対して、該カムシャフトに対面しない側のドレンパイプ側面に開口している。

ドレンパイプが動弁室内でカムシャフトに隣接している場合、カムシャフトの回転に伴って飛翔する油滴は、ドレンパイプのカムシャフト側の側面に主に付着し、ここから下方へ滴下する。従って、カムシャフトに対面しない側のドレンパイプ側面に排出口を開口させることで、ドレンパイプ側面に付着するオイルの滴下による影響が抑制される。

この発明によれば、ドレンパイプの外側壁面を伝わって下方へ流れる油滴が、ドレンパイプ下端の排出口に存在するオイルを持ち去る、という現象を抑制でき、ドレンパイプのオイル溜めとしての機能を維持できる。従って、オイルミストを大量に含んだブローバイガスの排出口を通した逆流を防止でき、オイル分離性能の悪化が回避される。

この発明に係るオイルセパレータを備えたシリンダヘッドカバーの断面図。 ドレンパイプの下端部を拡大して示す断面図。 ドレンパイプの下端を下方から見た平面図。 オイル誘導壁の変形例を示す断面図。 排出口を側面に設けた実施例を示す断面図。 その変形例を示す断面図。

以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、直列多気筒内燃機関のシリンダヘッドカバー１にこの発明を適用した一実施例を示している。このシリンダヘッドカバー１は、内燃機関のシリンダヘッド２の上面にシール部材４とともに取り付けられ、所謂ＤＯＨＣ型の動弁機構を収容した動弁室３を画成している。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、オイル除去された後に、シリンダヘッドカバー１のブローバイガス取出口１７から外部（機関吸気系）に案内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、適宜な合成樹脂材料により一体に成形されたもので、機関長手方向の適宜位置、例えば♯１気筒と♯２気筒との間に、オイルセパレータ５が構成されている。詳しくは、適宜な合成樹脂材料により別に成形されたセパレータカバー１５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６，７と直交する方向（機関幅方向）に沿って細長く延びた形にオイルセパレータ５が構成されている。

このようにセパレータカバー１５とシリンダヘッドカバー１とにより構成されるオイルセパレータ５の内部は、左右方向の一端部に位置する入口室２１と、左右方向の中間部に位置する入口側セパレータ室２２と、左右方向の他端部に位置する出口側セパレータ室２３と、の３つの部分に大別される。上記入口室２１の部分では、上記セパレータカバー１５は、ブローバイガスの入口となる矩形の開口部２４を有しており、この開口部２４を通して、上記入口室２１は、動弁室３に開口している。

上記入口室２１と上記入口側セパレータ室２２とは、シリンダヘッドカバー１の天井面から下方へ突出した仕切壁２５によってほぼ仕切られており、この仕切壁２５の下端とセパレータカバー１５のセパレータ室底壁部２７との間に、スリット状に入口２６が形成されている。

なお、上記開口部２４の下方には、吸気側カムシャフト６が位置しているが、このカムシャフト６の回転に伴い接線方向に飛散する油滴が直接上記入口２６に入り込むことがないように、上記仕切壁２５の長さならびに開口部２４の位置が設定されている。

上記入口側セパレータ室２２と上記出口側セパレータ室２３との間は、カムシャフト１６の軸方向に沿って設けられた隔壁部３１によって仕切られている。上記隔壁部３１には、両セパレータ室２２，２３を連通するように多数の微細通路３２が貫通形成されている。

微細通路３２を備えた隔壁部３１は、一種のフィルタとして機能し、オイルミストの分離を行うが、さらに、上記微細通路３２の出口側に、僅かな間隔を置いて隔壁部３１と対向するように、衝突板３３が配置されている。従って、微細通路３２により絞られたブローバイガスの流れが、衝突板３３の表面に衝突することで、さらにオイルミストが分離される。このように本実施例では、微細通路３２を有する隔壁部３１と衝突板３３とを組み合わせたものとして、オイルミストの分離を実質的に行うセパレータ部が構成されているが、本発明においては、セパレータ部の構成はこれに限らず、邪魔板の組み合わせや迷路状の通路など公知の種々の形式のものを用いることができる。

上記入口側セパレータ室２２の底面つまりセパレータ室底壁部２７には、分離したオイルを動弁室３側へ排出するためのドレンパイプ３５が設けられている。このドレンパイプ３５は、機関長手方向の寸法が機関幅方向の寸法よりも大きな偏平な筒状をなし、動弁室３へ向かって下方へ延びているとともに、先端に小さな排出口３６を備えている。

また、出口側セパレータ室２３では、分離したオイルを集めるように底面全体が漏斗状をなし、かつその下端に、集まったオイルを動弁室３側へ排出するためのドレンパイプ３７が設けられている。このドレンパイプ３７は、やはり機関長手方向の寸法が機関幅方向の寸法よりも大きな偏平な筒状をなし、動弁室３へ向かって下方へ延びているとともに、先端に小さな排出口３８を備えている。上記出口側セパレータ室２３は、排気側カムシャフト７の上方へと側方へ延びており、シリンダヘッドカバー１上面のブローバイガス取出口１７が、該出口側セパレータ室２３に連通している。

上記排出口３８は、図２，図３に示すように、ドレンパイプ３７の偏平形状に対応して細長いスリット状ないし長孔状をなし、かつドレンパイプ３７の底壁３７ａから下方へ突出した筒状部３８ａによって囲まれている。そして、ドレンパイプ３７の底壁３７ａの外周縁には、上記排出口３８の開口縁から離れて該排出口３８の周囲を囲むように、底壁３７ａから下方へ突出したオイル誘導壁４０が設けられている。このオイル誘導壁４０は、ドレンパイプ３７の一部として該ドレンパイプ３７と一体に樹脂成形されており、金型を図１の下方の方向へ型抜きできるように、ドレンパイプ３７の上下方向に沿った抜き勾配を有している。より詳しくは、この実施例では、オイル誘導壁４０は、下端が鋭端となったテーパ状の断面形状を有しており、その外周側の壁面４０ａは、ドレンパイプ３７の外側の壁面を下方へ延長したものとなっている。

上記のように構成されたオイルセパレータ５においては、動弁室３内のブローバイガスがブローバイガス取出口１７へと向かう際に、まず開口部２４を通して入口室２１に入り、ここからスリット状の入口２６を経て入口側セパレータ室２２に入る。そして、ブローバイガスが隔壁部３１の微細通路３２を通過することで、オイルミストが分離され、かつ微細通路３２通過直後に衝突板３３に衝突することで、さらにオイルミストが分離される。また、出口側セパレータ室２３の容積は大きく、ブローバイガスの流速が低下するため、ここでも自重によりオイルミストが分離される。そして、分離されて下方に集まった油滴は、ドレンパイプ３５，３７を通して動弁室３に滴下するが、排出口３６，３８における表面張力によって、ドレンパイプ３５，３７内にある程度の高さ位置までオイルが溜まった状態となる。このようなオイル溜め機能によって、排出口３６，３８を通したブローバイガスの流れが阻止される。

ここで、上記構成においては、ドレンパイプ３７の外側壁面に付着して大きな油滴に成長したオイルは、ドレンパイプ３７の外側壁面を伝わって下方へ流れていくが、ドレンパイプ３７の下端では、オイル誘導壁４０の壁面４０ａを伝わり、鋭端となったオイル誘導壁４０の下端から滴下する。つまり、ドレンパイプ３７の外側壁面を伝わって流れ落ちるオイルは排出口３８に回り込むことがなく、排出口３８に存在するオイルに影響することがない。従って、ドレンパイプ３７内でのオイル溜めとしての機能が維持され、ドレンパイプ３７の排出口３８を通したブローバイガスの逆流（動弁室３から出口側セパレータ室２３への流入）ひいてはブローバイガス取出口１７への流出が阻止される。

なお、入口側セパレータ室２２のドレンパイプ３５について、同様のオイル誘導壁を設けるようにしてもよいが、この入口側セパレータ室２２は、主たる圧力損失の要因となる微細通路３２の上流側にあり、動弁室３内との圧力差が小さいため、ブローバイガスの逆流は生じにくい。しかも、仮にブローバイガスが排出口３６から入口側セパレータ室２２内に逆流しても、このブローバイガスは微細通路３２等を通過してオイル除去がなされるので、ドレンパイプ３５については、ブローバイガスの逆流はそれほど問題とならない。

次に、図４は、この発明に係るオイル誘導壁４０の変形例を示している。この実施例では、ドレンパイプ３７の底壁３７ａの外周縁部分が下方へ突出するように折り曲げて成形されており、これによって、先端が鋭端となったテーパ状の断面形状を有するオイル誘導壁４０が形成されている。従って、ドレンパイプ３７の外側壁面とオイル誘導壁４０の壁面４０ａとは、境界なく連続している。換言すれば、排出口３８が開口する底壁３７ａの中央部分が、底壁３７ａの外周縁部分に比べて相対的に上方へ窪んだ形となっている。

なお、図２，３の実施例および図４の実施例のいずれも、オイル誘導壁４０は、排出口３８の全周を囲むように矩形ないし長円形に連続した構成となっているが、本発明においては、必ずしも全周に亘って連続した構成でなくてもよく、例えば、隣接した排気側カムシャフト７から飛翔した油滴を受ける一方の側にのみオイル誘導壁４０を設けた構成とすることも可能である。

次に、図５に示す実施例は、上記のオイル誘導壁４０の形成に代えて排出口３８の位置を変更することによって、ドレンパイプ３７内からのオイルの持ち去りを抑制するようにしたものである。具体的には、図１に示したように、ドレンパイプ３７が一対のカムシャフト６，７の中で排気側カムシャフト７に隣接している構成を前提とした場合に、排気側カムシャフト７と対面しない側となるドレンパイプ３７の一方の側面に、排出口３８が開口形成されている。つまり、ドレンパイプ３７の下端において、側方へ向かって排出口３８が開口している。

ドレンパイプ３７の外側壁面に付着する油滴の多くは、隣接するカムシャフトつまりこの場合は排気側カムシャフト７の回転に伴って接線方向に飛翔するオイルからなる。従って、この飛翔するオイルを受けない側に排出口３８を配置することで、ドレンパイプ３７の外側壁面を伝わって流れ落ちるオイルの影響が大幅に減少し、ドレンパイプ３７のオイル溜めとしての機能を維持し得る。

図６に示す実施例は、さらに、排気側カムシャフト７に対面しない側のドレンパイプ３７側面に、局部的に窪んだ凹部４１が設けられており、この凹部４１の中に、上記のように側方へ向かって開口する排出口３８が配置されている。換言すれば、側方を向いた排出口３８の上方に庇状の段部４２が形成され、排出口３８上方を覆っている。従って、この排出口３８が位置する側のドレンパイプ３７の壁面（排気側カムシャフト７に対面しない側の壁面）を伝わって油滴が流れ落ちてきたとしても、この油滴は、段部４２の端縁において滴下し、排出口３８の方には流れ込まない。これにより、ドレンパイプ３７の外側壁面を流れるオイルの影響がさらに低減する。

１…シリンダヘッドカバー
５…オイルセパレータ
２２…入口側セパレータ室
２３…出口側セパレータ室
３２…微細通路
３７…ドレンパイプ
３８…排出口
４０…オイル誘導壁
４１…凹部

Claims (6)

1. 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であって、オイルミストの分離を行うセパレータ部の下流側に、分離したオイルが集まる筒状のドレンパイプを備えるとともに、このドレンパイプの下端に、オイルを動弁室内に滴下させるための排出口が設けられてなるオイルセパレータにおいて、
   上記ドレンパイプの下端に、上記排出口の開口縁から離れて該排出口の周囲を囲むオイル誘導壁が設けられていることを特徴とする内燃機関のオイルセパレータ。
2. 上記オイル誘導壁は、上記ドレンパイプの側面を下方へ延長してなる壁面を有す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. 上記オイル誘導壁は、ドレンパイプの一部として該ドレンパイプと一体に樹脂成形されており、ドレンパイプの上下方向に沿った抜き勾配を有することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関のオイルセパレータ。
4. 上記オイル誘導壁は、下端が鋭端となったテーパ状の断面形状を有す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. 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であって、オイルミストの分離を行うセパレータ部の下流側に、分離したオイルが集まる筒状のドレンパイプを備えるとともに、このドレンパイプの下端に、オイルを動弁室内に滴下させるための排出口が設けられてなるオイルセパレータにおいて、
   上記排出口が、上記ドレンパイプに最も近いカムシャフトに対して、該カムシャフトに対面しない側のドレンパイプ側面に開口していることを特徴とする内燃機関のオイルセパレータ。
6. 上記カムシャフトに対面しない側のドレンパイプ側面が局部的に窪んでおり、上記排出口は、この凹部内に位置していることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関のオイルセパレータ。

Images