JP2014009610A - オイルセパレータ - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の側壁に取り付けられるオイルセパレータにおいて、コンパクトな構成により、比較的小径のオイルに粒子を含めて良好な捕集効率を達成する。
【解決手段】オイルセパレータ１は、シリンダブロック６の側壁７の一部を覆うように設置され、この側壁との間にブローバイガスの流通空間８を形成するカバー部材２と、流通空間内に設けられたバッフルプレート４と、カバー部材の内側に取り付けられたサイクロン３とを備え、サイクロンは、内部にサイクロン室Ｓが形成されたサイクロン本体２１と、サイクロン室に対してブローバイガスを導入するガス導入管２２と、オイルを分離した後のブローバイガスをサイクロン室から外部に導くガス導出管２３とを有し、ガス導入管における流路入口２２ａは流通空間内におけるバッフルプレートの下流側に開口し、ガス導出管２３における流路出口２３ｂはカバー部材の外側（エンジンの吸気系）に連通する構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関のブローバイガス中のオイルを分離するためのオイルセパレータに関する。

自動車のエンジン等において、ピストンとシリンダーとの隙間からクランクケース内に漏出するブローバイガスは、多量のＨＣ（炭化水素）を含んでいるため、これを吸気系に戻して混合気と共に再燃焼させる還元方式が普及している。ブローバイガス中にはエンジンオイル等が微粒化されたオイルが含まれているため、このオイルを除去した後のガスが吸気系に送られる。ブローバイガス中のオイルミストを分離する手段としては、種々の方式（ラビリンス式、慣性衝突式及びサイクロン式等）のオイルセパレータが知られている。

従来、この種のオイルセパレータにおいて、エンジンのシリンダブロックに取り付けたものが知られている（特許文献１参照）。この従来のオイルセパレータでは、シリンダブロックの凹所との間に閉空間が形成され、この閉空間は、隔壁プレートにより内室と外室とに区画され、更に、内室は、仕切壁部によりクランクケース内に連通する第１の内室と、ブローバイガス排出口に連通する第２の内室とに区画され、それら各室においてオイルの分離が行われる。

特開２００４−２４５１７６号公報

ところで、自動車のエンジン等に用いられる従来のオイルセパレータは、１０〜２０μｍ程度までのオイル粒子を捕集対象としていたが、近年の排ガス規制や環境負荷等の観点から、比較的小径（１μｍ前後）のオイル粒子（オイルミスト）を効率的に捕集可能であることが望まれている。しかしながら、上記特許文献１に記載された従来技術では、３つのオイル分離室を設けてオイルの分離性能を効果的に高めることができるものの、上記のような比較的小径のオイルの捕集効率については必ずしも十分ではなかった。

本発明は、このような従来技術の課題を鑑みて案出されたものであり、コンパクトな構成により、比較的小径（１μｍ前後）のオイルに粒子を含めて良好な捕集効率を達成することができるオイルセパレータを提供することを主目的とする。

本発明の第１の側面によるオイルセパレータは、内燃機関のブローバイガス中のオイルを分離するためのオイルセパレータであって、前記内燃機関の側壁の一部を覆うように設置されることにより、当該側壁との間に前記ブローバイガスの流通空間を形成するカバー部材と、前記流通空間内に設けられたバッフルプレートと、前記流通空間内となる前記カバー部材の内側に取り付けられたサイクロンとを備え、前記サイクロンは、内部にサイクロン室が形成されたサイクロン本体と、前記サイクロン室に対して前記ブローバイガスを導入するガス導入管と、前記オイルを分離した後の前記ブローバイガスを前記サイクロン室から外部に導くガス導出管とを有し、前記ガス導入管における流路入口は前記流通空間内における前記バッフルプレートの下流側に開口し、前記ガス導出管における流路出口は前記流通空間外となる前記カバー部材の外側に連通することを特徴とする。

この第１の側面によるオイルセパレータは、ブローバイガスの流通空間の上流側に位置するバッフルプレートによって比較的大径のオイル粒子を捕集すると共に、下流側に位置するサイクロンによって比較的小径（１μｍ前後）のオイル粒子を捕集するため、比較的小径のオイルに粒子を含めて良好な捕集効率を達成することができる。また、流通空間内の流路が複雑化することなく、コンパクトな構成を維持できるという利点もある。

本発明の第２の側面では、上記第１の側面に関し、前記サイクロンは、前記サイクロン本体の一端に接続され、前記サイクロン室に連通する捕集室が内部に形成されたオイル捕集箱を更に有し、前記オイル捕集箱における前記内燃機関の側壁側には、当該オイル捕集箱からオイルを排出するための弁が設けられたことを特徴とする。

この第２の側面によるオイルセパレータは、オイル捕集箱の内側（内燃機関の側壁側）に弁を設けたため、オイルセパレータ（すなわち、ブローバイガスの流通空間）のガス流通方向のサイズの増大を抑制することができる。

本発明の第３の側面では、上記第１または第２の側面に関し、前記バッフルプレートは、前記オイル捕集箱において前記弁が設けられた部位の下面側を覆うように配置されたＵ字状部を有することを特徴とする。

この第３の側面によるオイルセパレータは、サイクロン（オイル捕集箱）とバッフルプレートとの間の距離を低減したコンパクトな構成を実現することができ、また、オイル捕集箱から排出されたオイルをバッフルプレートのＵ字状部によって所定の方向に導くことができる。

本発明の第４の側面では、上記第１または第２の側面に関し、前記オイル捕集箱は、前記弁が設けられた箱下部と、この箱下部よりも前記内燃機関の側壁側に突出して設けられた箱上部とを有することを特徴とする。

この第４の側面によるオイルセパレータは、オイル捕集箱の内側（内燃機関の側壁側）に弁を設けてオイルの排出経路を確保した場合でも、オイル捕集箱における捕集室の必要な容量を確保することが可能となる。

本発明の第５の側面では、上記第１から第４の側面のいずれかに関し、前記サイクロン本体の中心軸は、前記流通空間におけるガス流通方向に対して傾斜して配置されたことを特徴とする。

この第５の側面によるオイルセパレータは、中心軸方向のサイズが大きいサイクロン本体に関し、その中心軸をガス流通方向に対して傾斜して配置したため、オイルセパレータ（ブローバイガスの流通空間）のガス流通方向のサイズの増大を効果的に抑制することができる。

このように本発明によれば、コンパクトな構成により、比較的小径（１μｍ前後）のオイルに粒子を含めて良好な捕集効率を達成することが可能となるという優れた効果を奏する。

本発明に係るオイルセパレータの後側斜視図 図１に示したオイルセパレータの前側斜視図 図１に示したオイルセパレータの設置状態を示す要部断面図 図２中のIV−IV線断面図 図２中のV−V線断面図

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。説明にあたり、方向を示す用語は、図１中の矢印で示す方向に従うものとする。ただし、本発明に係るオイルセパレータの実用上の配置は必ずしもそれらの方向に限定されるものではない。

図１及び図２はそれぞれ本発明に係るオイルセパレータの後側斜視図及び前側斜視図であり、図３は図１に示したオイルセパレータの設置状態を示す要部断面図であり、図４は図２中のIV−IV線断面図であり、図５は図２中のV−V線断面図である。

このオイルセパレータ１は、図示しない自動車のエンジンにおいて、ブローバイガス中のオイル（ミスト）を分離する手段として用いられる。オイルセパレータ１は、主として合成樹脂材料から形成され、シリンダブロック６の側壁７（図３参照）の一部を覆うように設置されることにより、その側壁７に形成された上下の凹部７ａ，７ｂとの間にブローバイガスの流通空間８を形成する凹状のカバー部材２と、カバー部材２の後面側に取り付けられた接線流入式のサイクロン３と、カバー部材２の後面（内面）から後方に突設されたバッフルプレート４とを備える。流通空間８は、図示しないエンジンのクランク室と連通する。

カバー部材２は、凹状をなすカバー本体１１と、このカバー本体１１を外囲するように設けられたフランジ部１２とを有している。カバー本体１１の周縁とフランジ部１２との間に設けられた環状の溝１３には、シリンダブロック６に対する取付時にその側壁７との間に介装されるシール部材（図示せず）が収容される。カバー本体１１の後面側の中央には、サイクロン３がボルト締結されている。フランジ部１２には、カバー部材２をシリンダブロック６の側壁７（図３参照）に対してボルト締結するための複数のボルト挿通孔１５が設けられている。

また、カバー部材２において、サイクロン３の左方には、カバー本体１１の内部空間の一部を上下に仕切るように、サイクロン３（より詳細には、後述する箱下部４１の左側壁）からカバー本体１１の左縁まで略左右方向に延在する仕切り壁１４ａが設けられている。同様に、サイクロン３の右方には、サイクロン３（より詳細には、後述する箱上部４２の右側壁）からカバー本体１１の右縁まで略左右方向に延在する仕切り壁１４ｂが設けられている。仕切り壁１４ｂの後方への突出長さは、仕切り壁１４ａよりも短く設定されている。

カバー部材２では、フランジ部１２の後面１２ａ（図４参照）を含む仮想面とカバー部材２の凹状の後面（内面）とにより、流通空間８の一部を形成するカバー部材２の内部空間が画定されている。

サイクロン３は、図４に示すように、内部にサイクロン室Ｓが形成されたサイクロン本体２１と、サイクロン本体２１の側部に接続され、サイクロン室Ｓにブローバイガスを導入するガス導入管２２（図１参照）と、サイクロン本体２１の上部（ここでは、左端側）に接続され、オイル分離後のガス（以下、分離ガスという。）をサイクロン室Ｓから外部に導くガス導出管２３と、サイクロン本体２１の下部（ここでは、右端側）に接続され、分離されたオイルを捕集する略直方体状のオイル捕集箱２４とを備える。

サイクロン本体２１は、円筒部３１と、この円筒部３１の下部（ここでは、右端側）に連なる中空円錐部３２とを有している。中空円錐部３２の縮径側の端部は、オイル捕集箱２４の側部（左側壁２４ａ）に接続されている。円筒部３１および中空円錐部３２は、オイルセパレータ１の中心軸Ｃと同軸に配置されており、円筒部３１の孔３１ｈおよびその下端に連なる中空円錐部３２の先細り状の孔３２ｈによってサイクロン室Ｓの側周面が画定されている。中心軸Ｃは、後述するブローバイガスの流通方向（上下方向）に対して傾斜するように配置されている。サイクロン３は、サイクロン本体２１が上側となり、オイル捕集箱２４が下側となるように傾斜する。これにより、オイルセパレータ１（ブローバイガスの流通空間８）のガス流通方向のサイズがコンパクト化され、自動車のエンジンにおける狭い設置スペースにオイルセパレータ１を配置することが可能となる。

ガス導入管２２（図１参照）は、サイクロン本体２１の円筒部３１と一体に形成されている。ガス導入管２２は、矩形断面を有する流路を有しており、図示しない一端側の流路出口を介してサイクロン室Ｓに連通する。また、ガス導入管２２における他端側の流路入口２２ａは、流通空間８におけるバッフルプレート４の上方（すなわち、下流側）に開口する。ガス導入管２２の流路出口側は円筒部３１の孔３１ｈに対してその接線方向に接続されている。これにより、ブローバイガスは円筒部３１の内周面に沿って導入される。

ガス導出管２３は、図４に示すように、下流側が前方に折れ曲がったＬ字状の円管からなり、一端側の流路入口２３ａを介してサイクロン室Ｓに連通する。また、ガス導出管２３における他端側の流路出口２３ｂは、カバー部材２を貫通する管路を有するＰＣＶバルブ（逆止弁）２５を介して流通空間８の外部となるカバー部材２の外側（すなわち、エンジンの吸気系側）に連通する。

オイル捕集箱２４の内部には、サイクロン室Ｓに連通する捕集室Ｒが形成されている。図１に示すように、オイル捕集箱２４は、下方に位置する箱下部４１と、上方に位置すると共に、後面側が箱下部４１よりも後方（シリンダブロック６の側壁７側）に突出して設けられた箱上部４２とを有する。箱下部４１は、側面視において（前後方向から見て）半円形状に下方に突出した突出部４３を有しており、この突出部４３には、チェック弁４４（図５も併せて参照）が取り付けられている。チェック弁４４は、箱下部４１の後面側に取り付けられており、これにより捕集室Ｒ内のオイルはオイル捕集箱２４の後方に排出される。

このように、オイル捕集箱２４は後方に突出した箱上部４２を有するため、箱下部４１にチェック弁４４を設けてオイルの排出経路を確保した場合でも、オイル捕集箱２４における捕集室Ｒの必要な容量を確保することが可能となる。また、オイル捕集箱２４では、後面側の壁（シリンダブロック６の側壁７側の壁）にチェック弁４４が設けられているため、オイルセパレータ１（すなわち、ブローバイガスの流通空間８）のガス流通方向（上下方向）のサイズの増大を抑制することができる。

上記サイクロン３では、ブローバイガス中の比較的小径のオイル粒子は、ガス導入管２２の流路入口２２ａからサイクロン室Ｓに導入される。その後、オイル粒子は、図４に示すガス導出管２３の外周面２３ｃと円筒部３１の孔（内周面）３１ｈとの間で旋回運動しながら右方（中空円錐部３２側）へ移動する。さらに、ブローバイガス中のオイル粒子は、中空円錐部３２内で旋回しながら、オイル捕集箱２４の捕集室Ｒに導かれる。

ここで、中空円錐部３２からのオイル粒子は、まず、箱上部４２内（捕集室Ｒ上部）に導かれ、その内壁に付着した後、その壁面を伝って重力により下方に移動して最終的に箱下部４１内（捕集室Ｒ下部）に貯留される。貯留されたオイルは、エンジン停止時にチェック弁４４が開放されることにより、オイル捕集箱２４から排出される。なお、分離ガスは、ガス導出管２３を通して外部（エンジンの吸気系）に導かれる。また、オイル粒子の一部は、旋回時の遠心力により、サイクロン室Ｓの側周面（孔３１ｈおよび孔３２ｈ）に付着し、その後、側周面を伝って重力により下方に移動して最終的に捕集室Ｒで捕集される。

バッフルプレート４は、図１に示すように、カバー部材２におけるサイクロン３の取付部位の下方（流通空間８における上流側）において、カバー部材２の右縁付近から左縁付近まで略左右方向に延在する。バッフルプレート４は、図４に示すように、サイクロン３の下面全体（少なくともサイクロン本体２１およびオイル捕集箱２４の下面）を覆うように配置されている。バッフルプレート４の先端（後端）は、フランジ部１２の後面１２ａよりも後方に突出している。

また、バッフルプレート４の左右方向の中間部には、側面視において略Ｕ字状をなすＵ字状部４ａが形成されている。このＵ字状部４ａの上面（内周面）は、オイル捕集箱２４の箱下部４１における突出部４３の下面（外周面）に近接した状態で、当該下面に沿って形成されている。このような構成により、オイル捕集箱２４（サイクロン３）とバッフルプレート４との間の距離が低減されたコンパクトな構成を実現することができる。また、オイル捕集箱２４のチェック弁４４から排出されたオイルをバッフルプレートのＵ字状部によって所定の方向（すなわち、図示しないオイルパンに連通するドレン管路側）に導くことができる。

バッフルプレート４の左右端部４ｂ，４ｃとカバー部材２の左右端部（より厳密には、図３中のシリンダブロック６における下側凹部７ｂの左右端を含む）の間にはブローバイガスの上下方向の流通を容易とする間隙が設けられている。また、図４に示すように、バッフルプレート４のＵ字状部４ａは、後端側が切り欠かれて、他の部位よりも後方への突出長さが小さくなるように形成されている。

上記構成のオイルセパレータ１は、図３に示すように、シリンダブロック６の側壁７に形成された上下の凹部７ａ，７ｂの開口を覆うように、シリンダブロック６に対してボルト締結される。これにより、シリンダブロック６の側壁７の一部（凹部７ａ，７ｂおよびそれらの間を仕切る仕切り壁９を含む）は、実質的にオイルセパレータ１の一部を構成する。このとき、サイクロン３の一部（後部側）は、上側凹部７ａ内に突出した状態となり、また、バッフルプレート４の先端部は、下側凹部７ｂ内に突出した状態となる。なお、図示は省略するが、凹部７ａ，７ｂは、カバー部材２の内部空間と対応するサイズで形成されており、凹部７ａ，７ｂの左右方向の幅は、カバー部材２の内部空間の幅と略同一の大きさである。

図３中には、矢印によりブローバイガスの流れのイメージが示されている。ブローバイガスは、図示しないクランクケース側から下側凹部７ｂの下部開口１０を通して流通空間８に導入される。その後、ブローバイガスは、その下方から上方への流れを遮るように突出したバッフルプレート４を迂回するようにしてその上方に流れる。このとき、ブローバイガス中のオイル粒子の一部は、バッフルプレート４の下面に付着することにより捕集される。

ここで、シリンダブロック６の側壁７に形成された仕切り壁９は、バッフルプレート４と同様に、ブローバイガスの下方から上方への流れを遮るように突設されており、仕切り壁９の前端縁９ａは、オイル捕集箱２４の箱下部４１の後面４１ａ上部と、カバー部材２の仕切り壁１４（図１参照）の前端とに当接する。これにより、仕切り壁９によって流通空間８の一部が上下に仕切られた状態にある。また、箱上部４２において箱下部４１よりも後方に突出した部位は、仕切り壁９の上部に位置する。

バッフルプレート４を通過した後のブローバイガスは、仕切り壁９の前端縁９ａ（右側部分）とカバー部材２の仕切り壁１４ｂ（図１参照）の後端との間隙を通過して、更に上方に流れる。このようなブローバイガスの流れにより、比較的大きなオイル粒子は、流速が低下した領域で失速したり、流通空間８の周壁等に衝突したりしてブローバイガスから分離される。そして、比較的小径のオイル粒子を含むブローバイガスが、後方（凹部７ａ側）に向けて開口したガス導入管２２の流路入口２２ａからサイクロン３内に導入される。

このように、オイルセパレータ１は、ブローバイガスの流通空間８の上流側に位置するバッフルプレート４によって比較的大径のオイル粒子を捕集すると共に、下流側に位置するサイクロン３によって比較的小径（１μｍ前後）のオイル粒子を捕集するため、比較的小径のオイルに粒子を含めて良好な捕集効率を達成することができる。また、流通空間８内の流路が複雑化することなく、コンパクトな構成を維持できるという利点もある。特に、カバー部材２の後面側に取り付けられたサイクロン３におけるオイル捕集箱２４等の外周面が、仕切り壁９，１４ａ，１４ｂやバッフルプレート４と共に流通空間８におけるガスの流路の一部を画成するため、ラビリンス式のセパレータと同様の効果が発揮される。

本発明を特定の実施形態に基づいて説明したが、これらの実施形態は単なる例示であって、本発明はこれらの実施形態によって限定されるものではない。例えば、本発明に係るオイルセパレータは、上述のシリンダブロックに限らず、少なくともブローバイガスが流通する空間と接続可能な限りにおいて、内燃機関における任意の壁の一部を覆うように設置されればよい。バッフルプレートの形状や配置は、少なくともブローバイガスの流通空間におけるガスの流れを妨げる邪魔板として機能する限りにおいて種々の変更が可能である。また、バッフルプレートは、必ずしもカバー部材に取り付けられる必要はなく、上述の仕切り壁９にようにシリンダブロック側から突設させたもののみでもよい。なお、上記実施形態に示した本発明に係るオイルセパレータの各構成要素は、必ずしも全てが必須ではなく、少なくとも本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。

１ オイルセパレータ
２ カバー部材
３ サイクロン
４ バッフルプレート
４ａ Ｕ字状部
６ シリンダブロック
７ 側壁
７ａ 凹部
８ 流通空間
９ 仕切り壁
２１ サイクロン本体
２２ ガス導入管
２２ａ 流路入口
２３ ガス導出管
２３ｂ 流路出口
２４ オイル捕集箱
４１ 箱下部
４２ 箱上部
４４ チェック弁
Ｃ 中心軸
Ｒ 捕集室
Ｓ サイクロン室

Claims (5)

1. 内燃機関のブローバイガス中のオイルを分離するためのオイルセパレータであって、
   前記内燃機関の側壁の一部を覆うように設置されることにより、当該側壁との間に前記ブローバイガスの流通空間を形成するカバー部材と、
   前記流通空間内に設けられたバッフルプレートと、
   前記流通空間内となる前記カバー部材の内側に取り付けられたサイクロンと
   を備え、
   前記サイクロンは、内部にサイクロン室が形成されたサイクロン本体と、前記サイクロン室に対して前記ブローバイガスを導入するガス導入管と、前記オイルを分離した後の前記ブローバイガスを前記サイクロン室から外部に導くガス導出管とを有し、
   前記ガス導入管における流路入口は前記流通空間内における前記バッフルプレートの下流側に開口し、
   前記ガス導出管における流路出口は前記流通空間外となる前記カバー部材の外側に連通することを特徴とするオイルセパレータ。
2. 前記サイクロンは、前記サイクロン本体の一端に接続され、前記サイクロン室に連通する捕集室が内部に形成されたオイル捕集箱を更に有し、
   前記オイル捕集箱における前記内燃機関の側壁側には、当該オイル捕集箱からオイルを排出するための弁が設けられたことを特徴とする請求項１に記載のオイルセパレータ。
3. 前記バッフルプレートは、前記オイル捕集箱において前記弁が設けられた部位の下面側を覆うように配置されたＵ字状部を有することを特徴とする請求項２に記載のオイルセパレータ。
4. 前記オイル捕集箱は、前記弁が設けられた箱下部と、この箱下部よりも前記内燃機関の側壁側に突出して設けられた箱上部とを有することを特徴とする請求項２または請求項３に記載のオイルセパレータ。
5. 前記サイクロン本体の中心軸は、前記流通空間におけるガス流通方向に対して傾斜して配置されたことを特徴とする請求項２から請求項４のいずれかに記載のオイルセパレータ。

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