JP2016023631A - 内燃機関のオイル分離装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 内燃機関のオイル分離装置において、オイルの分離性能を高める。
【解決手段】 オイル分離装置１０は、下壁５６Ａ、上壁５６Ｂ、及び一対の側壁５６Ｃ、５６Ｄによって形成され、水平方向に延びる気液分離通路５６と、気液分離通路の両端に設けられたガス入口５４及びガス出口６３と、下壁から突出する複数の下側隔壁５６Ｈと、上壁から突出する複数の上側隔壁５６Ｊとを有する。各下側隔壁及び各上側隔壁は、平面視において気液分離通路の長手方向に対して傾斜し、気液分離通路内に長手方向に延びる螺旋状流路を形成する。螺旋状流路に沿ってガス入口からガス出口に向うときの旋回方向を正旋回方向とすると、下壁は、長手方向に沿った方向から見て、正旋回方向における上流側に対応した上流側部分が下流側に対応した下流側部分よりも下方に位置するように水平面に対して傾斜して配置される。
【選択図】 図４

Description

本発明は、内燃機関のオイル分離装置に関し、ブローバイガス中のオイルミストを分離するオイル分離装置に関する。

内燃機関において、クランク室内のブローバイガスを吸気系に還流させるブローバイガス通路にオイル分離装置を設けたものが公知となっている。例えば、特許文献１及び２では、複数の部材を組み合わせて構成されるヘッドカバーの内部に、複数のバッフルプレートが突設された気液分離室が形成されている。オイルミストを含むブローバイガスは、バッフルプレートと衝突することによって、方向を変えながら気液分離室内を入口から出口に向けて流れる。ブローバイガスがバッフルプレートと衝突して向きを変えるとき、ブローバイガス中のオイルは慣性力によってバッフルプレートに付着し、ブローバイガスから除去される。

特許第４０４３８２５号公報 特許第４３５３４７３号公報

上記のような複数のバッフルプレートによってオイルを除去するオイル分離装置では、オイルの分離性能を高めるために、バッフルプレートの数を増やす、ブローバイガスが流れる流路の屈曲の程度を高める、又は流路長を長くする等の手法が適用される。しかしながら、これらの手法では、流路抵抗が増大し、ブローバイガスの流速が低下するため、分離性能の向上には限界がある。

本発明は、以上の背景に鑑み、内燃機関のオイル分離装置において、オイルの分離性能を高めることを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は、内燃機関（１）のオイル分離装置（１０）であって、下壁（５６Ａ）、上壁（５６Ｂ）、及び一対の側壁（５６Ｃ、５６Ｄ）を含む通路形成部材（４１、４２）に内側に形成され、水平方向に延びる気液分離通路（５６）と、前記気液分離通路の一端に設けられたガス入口（５４）及び他端に設けられたガス出口（６３）と、前記下壁から上方に向けて突出する複数の互いに平行に配置された下側隔壁（５６Ｈ）と、前記上壁から下方に向けて突出する複数の互いに平行に配置された上側隔壁（５６Ｊ）とを有し、前記下側隔壁のそれぞれが、平面視において前記気液分離通路の長手方向に対して傾斜した第１方向に延在し、前記上側隔壁のそれぞれは、平面視において前記第１方向と交差する第２方向に延在し、前記下側隔壁及び前記上側隔壁によって前記気液分離通路内に前記長手方向に延びる螺旋状流路が形成され、前記螺旋状流路に沿って前記ガス入口から前記ガス出口に向うときの旋回方向を正旋回方向とすると、前記下壁は、前記長手方向に沿った方向から見て、前記正旋回方向における上流側に対応した上流側部分が下流側に対応した下流側部分よりも下方に位置するように水平面に対して傾斜していることを特徴とする。

この構成によれば、螺旋状流路が気液分離通路に形成され、螺旋状流路を通過するブローバイガスは螺旋状に旋回する渦流となる。これにより、ガス中に含まれるオイルは遠心力によって下壁、上壁、及び一対の側壁に付着し、ガスから分離される。下側隔壁及び上側隔壁は、螺旋状流路を形成し、ガスを螺旋状に流すため、ラビリンス状の流路を形成する場合に比べて流路抵抗を小さくすることができ、ガスの流速の低下を抑制することができる。また、下壁がガス入口からガス出口に向うガスの正旋回方向に対して対向するように傾斜しているため、ガス中のオイルは下壁に付着し易くなり、オイルの分離性能が向上する。また、下壁に付着したオイルは、重力によって傾斜した下壁上を上流側部分に流れ、集められる。

上記の発明において、前記側壁のうちで前記上流側部分に設けられた第１側壁（５６Ｃ）と前記下壁とが鋭角をなすように配置されているとよい。

この構成によれば、螺旋状流路に沿って旋回するガスは、第１側壁と下壁との境界で第１側壁及び下壁に沿って鋭角に屈曲される。これにより、ガス中のオイルは下壁に一層付着し易くなる。

上記の発明において、前記側壁のうちで前記下流側部分に設けられた第２側壁（５６Ｄ）は前記第１側壁と平行に配置され、前記上壁は前記下壁と平行に配置され、前記気液分離通路の前記長手方向に直交する横断面が平行四辺形に形成されているとよい。

この構成によれば、螺旋状流路に沿って旋回するガスは、第２側壁と上壁との境界で第２側壁及び上壁に沿って鋭角に屈曲される。これにより、ガス中のオイルは上壁に一層付着し易くなる。また、上壁に付着したオイルは、上壁及び側壁を伝って、或は落下することにより下壁の上流側部分に流れ、集められる。

上記の発明において、前記下側隔壁は、前記側壁のうちで前記上流側部分に設けられた第１側壁（５６Ｃ）との間に空隙を形成するように配置されているとよい。

この構成によれば、下壁の上流側部分に集められたオイルは、第１側壁と下側隔壁との間に形成された空隙を通過して気液分離通路の長手方向に移動することができる。そのため、上流側部分に集められたオイルを長手方向における一部分に更に集合させることができる。

上記の発明において、前記上側隔壁の下端面は前記下側隔壁の上端面よりも上方に位置し、任意の前記上側隔壁は、平面視において少なくとも１つの前記下側隔壁と交差しているとよい。

この構成によれば、上側隔壁及び下側隔壁が互いに干渉しないため、気液分離通路内に配置可能な上側隔壁及び下側隔壁の数を増加させることができる。上側隔壁及び下側隔壁の数が増加することによって、螺旋状流路の単位長さ当りの旋回数が増加する。これにより、ガス入口からガス出口に到達するまでのガスの旋回数が増加し、オイルの分離性能が向上する。

上記の発明において、前記上側隔壁の下端面と前記下側隔壁の上端面とは互いに当接する部分を有するとよい。

この構成によれば、上側隔壁の下端面と下側隔壁の上端面とが互いに当接することによって、螺旋状流路の外形が一層明確に画定される。これにより、螺旋状流路を流れるブローバイガスは、一層確実に螺旋状に旋回する渦流となる。

上記の発明において、前記気液分離通路は、前記長手方向における少なくとも一部に、横断面積が他の部分に対して縮小された絞り部（５６Ｇ）を有するとよい。

この構成によれば、絞り部においてブローバイガスの流速が高められ、オイルが遠心力によって一層分離され易くなる。

上記の発明において、前記通路形成部材は、互いに組み合わされて内燃機関のヘッドカバーの一部をなす第１及び第２カバー部材（４１、４２）を含み、前記第１カバー部材は、少なくとも前記下壁及び前記下側隔壁を有し、前記第２カバー部材は、少なくとも前記上壁及び前記上側隔壁を有するとよい。

この構成によれば、上側隔壁及び下側隔壁を有する気液分離通路を簡単な構成で形成することができる。

以上の構成によれば、内燃機関のオイル分離装置において、オイルの分離性能を高めることができる。

実施形態に係るオイル分離装置を備えた内燃機関の模式図 実施形態に係るオイル分離装置を備えたヘッドカバーの平面図 図２のIII−III断面図 図３のIV−IV断面図 図４のV−V断面図 図４のVI−VI断面図 図４のVII−VII断面図 図４のVIII−VIII断面図

以下、図面を参照して、本発明を自動車の内燃機関に適用した実施形態について詳細に説明する。

本実施形態に係る内燃機関１は、直列４気筒のレシプロエンジンである。図１に示すように、内燃機関１は、シリンダブロック２と、シリンダブロック２の上部に結合されたシリンダヘッド３と、シリンダヘッド３の上部に結合されたヘッドカバー４と、シリンダブロック２の下部に結合されたオイルパン５とを有する。ヘッドカバー４には、流通するガスからオイルを除去するオイル分離装置１０が２つ設けられている。

シリンダブロック２には、４つのシリンダ８が形成されている。各シリンダ８は、それぞれの軸線であるシリンダ軸線が互いに平行になり、かつ１つの仮想平面上に配置されるように直列に列設されている。各シリンダ８が列設された方向をシリンダ列方向という。以下の説明では、シリンダ軸線が延在する方向を上下方向、シリンダ列方向を左右方向、上下方向及び左右方向に直交する方向を前後方向とする。シリンダ８は、左側から順に第１、第２、第３、及び第４シリンダとする。

各シリンダ８は、上端がシリンダブロック２の上面に開口し、下端がシリンダブロック２の下部に形成されたクランク室１１に連通している。各シリンダ８には、コネクティングロッド１２を介してクランク軸１３に連結されたピストン１４が摺動自在に収容されている。クランク軸１３の軸線は、左右方向に延在している。

シリンダヘッド３は、シリンダ列方向、すなわち左右方向に延在し、その下面の各シリンダ８に対応する部分に燃焼室凹部１６を有する。燃焼室凹部１６は、シリンダ８と共に燃焼室１７を形成する。シリンダヘッド３には、燃焼室凹部１６からシリンダヘッド３の後側面に延びる吸気ポート１８と、燃焼室凹部１６からシリンダヘッド３の前側面に延びる排気ポート１９とが形成されている。

内燃機関１の吸気系２１は、上流側から順にエアインレット２２、エアクリーナ２３、ターボチャージャのコンプレッサ２４Ａ、スロットルバルブ２５、及び吸気マニホールド２６を有する。吸気マニホールド２６は、シリンダヘッド３に結合され、吸気ポート１８と連通している。内燃機関１の排気系３１は、上流側から順に排気マニホールド３２、ターボチャージャのタービン２４Ｂ、触媒コンバータ（不図示）、消音器（不図示）、排気出口（不図示）を有する。排気マニホールド３２は、シリンダヘッド３に結合され、排気ポート１９と連通している。

オイルパン５は、上方に開口した箱形に形成され、シリンダブロック２の下部に結合され、エンジンオイルを貯留するオイル室３３を形成する。

シリンダブロック２及びシリンダヘッド３には、上下に延在し、下端がクランク室１１に向けて開口する一方、上端がシリンダヘッド３の上面に開口するオイル戻し通路３５、第１ブローバイガス通路３６、ゲージ通路３７が形成されている。オイル戻し通路３５は、シリンダヘッド３の上面に捕集されたオイルをクランク室１１及びオイル室３３に戻す通路である。ゲージ通路３７は、オイルレベルゲージ５１が挿通される通路である。第１ブローバイガス通路３６は第１シリンダ８の左前に延設されている。ゲージ通路３７は、左右方向において第２シリンダ８と第３シリンダ８の間であり、かつ第２シリンダ８及び第３シリンダ８の中心よりも前方に延設されている。

図２〜図４に示すように、ヘッドカバー４は、互いに結合された第１カバー部材４１及び第２カバー部材４２を有する。第１カバー部材４１は、上壁４１Ａと、上壁４１Ａの側縁から垂下すると共に側縁に沿って延在する側壁４１Ｂとを有し、下方に向けて開口した箱形をなす。第１カバー部材４１は、側壁４１Ｂの下端面においてシリンダヘッド３の上部縁部に当接し、シリンダヘッド３の上部全体を覆うようにシリンダヘッド３に結合される。第１カバー部材４１とシリンダヘッド３との間には、動弁室４４が形成される。動弁室４４には、公知のカムシャフトやロッカアーム等を含む動弁機構が設けられる。

図２及び図４に示すように、第１カバー部材４１の上壁４１Ａにおいて、各シリンダ８の上方に対応する部分には、点火プラグを挿入するためのプラグ孔４５Ａ〜４５Ｄが形成されている。各プラグ孔４５Ａ〜４５Ｄは、上壁４１Ａを貫通するように形成されている。各プラグ孔４５Ａ〜４５Ｄは、シリンダ８の番号に対応して、左側から順に第１、第２、第３、第４とする。各プラグ孔４５Ａ〜４５Ｄは、点火プラグが挿入されることによって閉塞される。

第１カバー部材４１の上壁４１Ａにおいて、第４プラグ孔４５Ｄの前方には、下方に向けて凹設された凹部４７が形成されている。凹部４７の底部には、複数の貫通孔４７Ａが形成されている。

図４に示すように、第１カバー部材４１の上壁４１Ａにおいて、左右方向において第２プラグ孔４５Ｂと第３プラグ孔４５Ｃとの間に対応し、かつ第２プラグ孔４５Ｂ及び第３プラグ孔４５Ｃよりも前側には、貫通孔であるゲージ孔４８が形成されている。ゲージ孔４８の下端は、ゲージ通路３７の上端に接続されている。ゲージ孔４８及びゲージ通路３７には、オイルレベルゲージ５１が挿通される。オイルレベルゲージ５１は、ゲージ孔４８に挿入された状態で、ゲージ孔４８の孔壁と密着してゲージ孔４８を閉じるプラグ部（不図示）を基端部に有している。

第１カバー部材４１の上壁４１Ａにおいて、第１プラグ孔４５の左前に位置する部分には貫通孔である第１ガス入口孔５３が形成されている。第１ガス入口孔５３の下端は、第１ブローバイガス通路３６の上端に接続されている。

第１カバー部材４１の上壁４１Ａにおいて、左右方向において第３プラグ孔４５Ｃと第４プラグ孔４５Ｄとの間に対応し、かつ第３プラグ孔４５Ｃ及び第４プラグ孔４５Ｄよりも前側には、貫通孔である通気孔５４が形成されている。通気孔５４は、凹部４７の左方に配置されている。通気孔５４は、上壁４１Ａの上面側と動弁室４４とを連通する。

第１カバー部材４１の上壁４１Ａの上面には、第２カバー部材４２が結合され、第１カバー部材４１の上壁４１Ａと第２カバー部材４２との間に、第１気液分離通路５６、第２気液分離通路５７、第２ブローバイガス通路５８、第３ブローバイガス通路５９、及びオイル補給通路６０が形成される。すなわち、第１カバー部材４１及び第２カバー部材４２は、各通路５６〜６０を形成する通路形成部材として機能する。第１気液分離通路５６及び第２気液分離通路５７は、それぞれオイル分離装置１０を構成する。

図２〜図４に示すように、第１気液分離通路５６は、ゲージ孔４８よりも前側を左右方向に延在している。第１気液分離通路５６の左端は左右方向において第１及び第２プラグ孔４５Ａ、４５Ｂの間に対応する部分に配置され、右端は左右方向において第３及び第４プラグ孔４５Ｃ、４５Ｄの間に対応する部分に配置されている。通気孔５４の上端側は第１気液分離通路５６の右端下部に連通している。

第１気液分離通路５６は、下壁５６Ａ、上壁５６Ｂ、前側壁５６Ｃ、後側壁５６Ｄ、左側壁５６Ｅ、及び右側壁５６Ｆを含む壁部によって形成されている。下壁５６Ａは第１カバー部材４１の上壁４１Ａによって形成され、上壁５６Ｂは第２カバー部材４２によって形成され、前側壁５６Ｃ、後側壁５６Ｄ、左側壁５６Ｅ、及び右側壁５６Ｆは第１カバー部材４１及び第２カバー部材４２の少なくとも一方によって形成されている。

第１気液分離通路５６の後側壁５６Ｄは、ゲージ孔４８を避けるために、左右方向における中間部が前側に湾曲している。これにより、第１気液分離通路５６は、左右方向における中間部に、前後方向における幅が他の部分に対して狭くなった絞り部５６Ｇを有する。第１気液分離通路５６は、絞り部５６Ｇにおいて他の部分よりも横断面積が小さくなっている。

第１気液分離通路５６の左側壁５６Ｅには、ガス流通口６３が形成されている。図１に示すように、ガス流通口６３は、ホースや管によって形成されるガス通路６４によって吸気系２１のエアクリーナ２３とコンプレッサ２４Ａとの間の部分に接続されている。後述するが、ガス流通口６３は、図２に白色抜き矢印で示すように吸気系２１側から第１気液分離通路５６に新気を導入する新気導入口として機能すると共に、図２に黒色矢印で示すように第１気液分離通路５６から吸気系２１側にブローバイガスを排出するブローバイガス排出口として機能する。

図２〜図４に示すように、第２気液分離通路５７は、第１〜第４プラグ孔４５Ａ〜４５Ｄよりも後側を左右方向に延在している。第２気液分離通路５７の左端は左右方向において第１プラグ孔４５に対応する部分に配置され、右端は左右方向において第４プラグ孔４５Ｄの間に対応する部分に配置されている。

第２気液分離通路５７は、下壁５７Ａ、上壁５７Ｂ、前側壁５７Ｃ、後側壁５７Ｄ、左側壁５７Ｅ、及び右側壁５７Ｆを含む壁部によって形成されている。下壁５７Ａは第１カバー部材４１の上壁４１Ａによって形成され、前側壁５７Ｃ、後側壁５７Ｄ、左側壁５７Ｅ、及び右側壁５７Ｆは第１カバー部材４１及び第２カバー部材４２の少なくとも一方によって形成され、上壁５７Ｂは第２カバー部材４２によって形成されている。

図４に示すように、第２気液分離通路５７の前側壁５７Ｃは、左半部が右半部に対して後方にオフセットして配置されている。これにより、第２気液分離通路５７は、右半部が左半部に対して前後の幅が大きくなり、横断面積が大きくなっている。また、第２気液分離通路５７の後側壁５７Ｄは、前後に蛇行しながら左右に延び、平面視において波形を呈する。これにより、第２気液分離通路５７は、前後方向における幅が他の部分に対して狭くなった絞り部５７Ｇを複数有する。第２気液分離通路５７は、絞り部５７Ｇにおいて他の部分よりも横断面積が小さくなっている。

第２気液分離通路５７の後側壁５７Ｄの右端部には、ガス出口６５が形成されている。図１に示すように、ガス出口６５は、ホースや管によって形成されるブローバイガス供給通路６６によって吸気系２１のスロットルバルブ２５よりも下流側、具体的には吸気マニホールド２６に接続されている。図２に黒色矢印で示すように、ガス出口６５は、第２気液分離通路５７から吸気系２１側にブローバイガスを排出するブローバイガス排出口として機能する。

図４に示すように、第２ブローバイガス通路５８は、第１プラグ孔４５の左前に配置された一端から、第１プラグ孔４５の前方を右方に延び、その後、後方に屈曲し、第１プラグ孔４５と第２プラグ孔４５Ｂとの間を後方に延びる。その後、第２ブローバイガス通路５８は、第２気液分離通路５７の前側壁５７Ｃの前側を左方に延び、第２気液分離通路５７の左側壁５７Ｅの左側に到る。第２ブローバイガス通路５８の他端は、第２気液分離通路５７の左側壁５７Ｅを挟んで、第２気液分離通路５７の左端と隣り合っている。

第１ガス入口孔５３は、第２ブローバイガス通路５８の一端の下部に連通している。第２ブローバイガス通路５８の下壁は、前方に位置する一端側が後方に位置する他端側に対して下方に位置するように傾斜している。これにより、第２ブローバイガス通路５８の他端の下壁上にある液体は、重力によって傾斜した下壁上を流れ、一端にある第１ガス入口孔５３に到達する。

第３ブローバイガス通路５９は、ゲージ孔４８の前方かつ第１気液分離通路５６の後方に配置された一端から、ゲージ孔４８及び第１気液分離通路５６の間を通過して後方に延び、更に第２プラグ孔４５Ｂと第３プラグ孔４５Ｃの間を通過して後方に延びる。その後、第３ブローバイガス通路５９は左側に屈曲し、第２プラグ孔４５Ｂと第２気液分離通路５７の間を通過して左方に延び、他端が第２ブローバイガス通路５８と接続されている。第３ブローバイガス通路５９の一端は、ゲージ孔４８の径方向に延びる通路である第２ガス入口孔６７によってゲージ孔４８と接続されている。第２ガス入口孔６７の一端は、ゲージ孔４８において、オイルレベルゲージ５１のプラグ部が挿入される位置よりも下方に開口している。これにより、オイルレベルゲージ５１がゲージ孔４８に挿入された状態で、ゲージ孔４８と第２ガス入口孔６７との連通状態が維持される。

第３ブローバイガス通路５９の下壁は、前方に位置する一端側が後方に位置する他端側に対して下方に位置するように傾斜している。これにより、第３ブローバイガス通路５９の他端の下壁上にある液体は、重力によって傾斜した下壁上を流れ、一端にある第２ガス入口孔６７に到達する。

図４及び図６に示すように、第２ブローバイガス通路５８と第２気液分離通路５７との間に配置された第２気液分離通路５７の左側壁５７Ｅには、ＰＣＶバルブ７０が貫通するように設けられている。ＰＣＶバルブ７０は、第２ブローバイガス通路５８と第２気液分離通路５７とを連通するバルブ内通路を有するハウジングと、バルブ内通路に設けられ、第２気液分離通路５７側を向く弁座と、弁座に着座可能な弁体と、弁体を弁座に向けて付勢する付勢部材とを有する。ＰＣＶバルブ７０は、付勢部材に付勢された弁体が弁座に着座することによって初期状態では閉じられている。ＰＣＶバルブ７０は、第２ブローバイガス通路５８側の圧力に対して第２気液分離通路５７側の圧力が所定値以上低下したときに、付勢部材の付勢力に抗して弁体が弁座から離れることによって開き、第２ブローバイガス通路５８側から第２気液分離通路５７側への流れを許容する。

ＰＣＶバルブ７０は、第２カバー部材４２の第２ブローバイガス通路５８を形成する壁部を貫通し、第２気液分離通路５７の左側壁５７Ｅに延びている。このため、ＰＣＶバルブ７０は、第２カバー部材４２の外方から第２気液分離通路５７の左側壁５７Ｅに取り付けることができる。

図２及び図４に示すように、オイル補給通路６０は、第１カバー部材４１の上壁４１Ａに形成された凹部４７と、凹部４７を覆う第２カバー部材４２とによって形成される。第２カバー部材４２の凹部４７を覆う部分には、上方に突出した筒部７３が形成されている。筒部７３の内側には両端が開口した通路が形成されている。図３に示すように、筒部７３の上端開口には、キャップ７４が着脱可能に取り付けられる。オイルを補給するときには、使用者はキャップ７４を筒部７３から取り外し、筒部７３の上端開口にオイルを注ぐ。筒部７３に注がれたオイルは、凹部４７の底壁の貫通孔４７Ａを通過してシリンダヘッド３の上面に流れ、続いてオイル戻し通路３５を通ってオイル室３３に流れる。

図７に示すように、第１気液分離通路５６の下壁５６Ａの上面は、前部（前側壁５６Ｃ側）が後部（後側壁５６Ｄ側）に対して下方に配置されるように、水平面に対して傾斜している。第１気液分離通路５６の上壁５６Ｂの下面は、下壁５６Ａの上面と平行に配置されている。第１気液分離通路５６の前側壁５６Ｃ及び後側壁５６Ｄは、上下方向に延在している。このため、第１気液分離通路５６の長手方向（左右方向）に直交する横断面が略平行四辺形となっている。また、第１気液分離通路５６の下壁５６Ａの上面は、右端部が左端部に対して下方に配置されるように、水平面に対して傾斜している。

図３〜図５及び図７に示すように第１気液分離通路５６の下壁５６Ａの上面には複数の下側隔壁５６Ｈが上方に向けて突設されている。各下側隔壁５６Ｈは、板状に形成され、水平方向に所定の長さを有する。各下側隔壁５６Ｈは、平面視において、互いに平行に配置され、左右方向において概ね等間隔に配置されている。各下側隔壁５６Ｈは、平面視において、左右方向に対してそれぞれ傾斜した第１方向に沿って延在している。具体的には、各下側隔壁５６Ｈは、前方に進むにつれて右方に進む第１方向に沿って延在し、前端部が後端部に対して右方に配置されている。

各下側隔壁５６Ｈの後端部は、第１気液分離通路５６の後側壁５６Ｄと連結されている。一方、各下側隔壁５６Ｈの前端部は、第１気液分離通路５６の前側壁５６Ｃから離間して遊端を形成し、前側壁５６Ｃとの間に空隙を形成している。また、各下側隔壁５６Ｈの前端部は、前方に進むにつれて右方への変位量が大きくなるように右方に向けて湾曲している。各下側隔壁５６Ｈの上下方向における長さは、下壁５６Ａ及び上壁５６Ｂ間の距離の約半分に設定されている。

第１気液分離通路５６の上壁５６Ｂの下面には複数の上側隔壁５６Ｊが下方に向けて突設されている。各上側隔壁５６Ｊは、板状に形成され、水平方向に所定の長さを有する。各上側隔壁５６Ｊは、平面視において、互いに平行に配置され、左右方向において概ね等間隔に配置されている。各上側隔壁５６Ｊは、平面視において、左右方向に対してそれぞれ傾斜した第２方向に沿って延在している。具体的には、各上側隔壁５６Ｊは、前方に進むにつれて左方に進む第２方向に沿って延在し、前端部が後端部に対して右方に配置されている。第１方向及び第２方向は、左右に延びる軸を対称軸として前後対称となっている。

各上側隔壁５６Ｊの後端部は第１気液分離通路５６の後側壁５６Ｄに連結され、各上側隔壁５６Ｊの前端部は第１気液分離通路５６の前側壁５６Ｃに連結されている。各上側隔壁５６Ｊの上下方向における長さは、下壁５６Ａ及び上壁５６Ｂ間の距離の約半分に設定されている。平面視において、各上側隔壁５６Ｊは少なくとも１つの下側隔壁５６Ｈと交差している。そして、図５及び図７に示すように、上側隔壁５６Ｊ及び下側隔壁５６Ｈの交差部において、上側隔壁５６Ｊの下端面は下側隔壁５６Ｈの上端面に当接している。すなわち、上側隔壁５６Ｊの下端面は下側隔壁５６Ｈの上端面に当接する部分を有する。

図４及び図７に示すように、下側隔壁５６Ｈ及び上側隔壁５６Ｊによって、第１気液分離通路５６内には、左右方向から見て右巻きの螺旋状通路が形成される。これにより、通気孔５４からガス流通口６３にガスが流れる場合、図４及び図７の矢印１００で示すように、ガスは上側隔壁５６Ｊに沿って左方かつ前方に流れ、続いて前側壁５６Ｃに沿って下方に流れ、続いて下側隔壁５６Ｈに沿って左方かつ後方に流れ、続いて後側壁５６Ｄに沿って上方に流れる右巻き螺旋の旋回を繰り返す。一方、ガス流通口６３から通気孔５４にガスが流れる場合、図４の矢印１０１で示すように、ガスは上側隔壁５６Ｊに沿って右方かつ後方に流れ、続いて後側壁５６Ｄに沿って下方に流れ、続いて下側隔壁５６Ｈに沿って右方かつ前方に流れ、続いて前側壁５６Ｃに沿って上方に流れる右巻き螺旋の旋回を繰り返す。

図５及び図７に示すように、第１気液分離通路５６の上壁５６Ｂの下面には、下方に突出し、左右方向に延在するリブ５６Ｋが前後に間隔をおいて複数設けられている。リブ５６Ｋの下方への突出長さは、上側隔壁５６Ｊの下方への突出長さに比べて小さく設定されている。

図３、図４、図６及び図８に示すように、第２気液分離通路５７の下壁５７Ａの上面は、前部（前側壁５７Ｃ側）が後部（後側壁側）に対して下方に配置されるように、水平面に対して傾斜している。第２気液分離通路５７の上壁５７Ｂの下面は、下壁５７Ａの上面と平行に配置されている。第２気液分離通路５７の前側壁５７Ｃ及び後側壁５７Ｄは、上下方向に延在している。このため、第２気液分離通路５７の長手方向に直交する横断面が略平行四辺形となっている。また、第２気液分離通路５７の下壁５７Ａの上面は、左端部が右端部に対して下方に配置されるように、水平面に対して傾斜している。

第２気液分離通路５７の下壁５７Ａの上面には複数の下側隔壁５７Ｈが上方に向けて突設されている。各下側隔壁５７Ｈは、板状に形成され、水平方向に所定の長さを有する。各下側隔壁５７Ｈは、平面視において、互いに平行に配置され、左右方向において概ね等間隔に配置されている。各下側隔壁５７Ｈは、平面視において、左右方向に対してそれぞれ傾斜した第３方向に沿って延在している。具体的には、各下側隔壁５７Ｈは、前方に進むにつれて左方に進む第３方向に沿って延在し、前端部が後端部に対して左方に配置されている。

各下側隔壁５７Ｈの前端部は、第２気液分離通路５７の前側壁５７Ｃから離間して遊端を形成し、前側壁５７Ｃとの間に空隙を形成している。また、各下側隔壁５７Ｈの後端部は、第２気液分離通路５７の後側壁５７Ｄから離間して遊端を形成し、後側壁５７Ｄとの間に空隙を形成している。また、各下側隔壁５７Ｈの前端部は前方に進むにつれて左方への変位量が大きくなるように左方に向けて湾曲し、各下側隔壁５７Ｈの後端部は後方に進むにつれて右方への変位量が大きくなるように右方に向けて湾曲している。各下側隔壁５７Ｈの上下方向における長さは、下壁５７Ａ及び上壁５７Ｂ間の距離の約半分に設定されている。

第２気液分離通路５７の上壁５７Ｂの下面には複数の上側隔壁５７Ｊが下方に向けて突設されている。各上側隔壁５７Ｊは、板状に形成され、水平方向に所定の長さを有する。各上側隔壁５７Ｊは、平面視において、互いに平行に配置され、左右方向において概ね等間隔に配置されている。各上側隔壁５７Ｊは、平面視において、左右方向に対してそれぞれ傾斜した第４方向に延在している。具体的には、各上側隔壁５７Ｊは、前方に進むにつれて右方に進む第４方向に沿って延在し、前端部が後端部に対して右方に配置されている。第３方向及び第４方向は、左右に延びる軸を対称軸として前後左右対称となっている。

各上側隔壁５７Ｊの後端部は第２気液分離通路５７の後側壁５７Ｄに連結され、各上側隔壁５７Ｊの前端部は第２気液分離通路５７の前側壁５７Ｃに連結されている。各上側隔壁５７Ｊの上下方向における長さは、下壁５７Ａ及び上壁５７Ｂ間の距離の約半分に設定されている。平面視において、各上側隔壁５７Ｊは少なくとも１つの下側隔壁５７Ｈと交差している。そして、図６及び図８に示すように、上側隔壁５７Ｊ及び下側隔壁５７Ｈの交差部において、上側隔壁５７Ｊの下端面は下側隔壁５７Ｈの上端面に当接している。すなわち、上側隔壁５７Ｊの下端面は下側隔壁５７Ｈの上端面に当接する部分を有する。

図４及び図８に示すように、下側隔壁５７Ｈ及び上側隔壁５７Ｊによって、第２気液分離通路５７内には、左右方向から見て左巻きの螺旋状通路が形成される。これにより、ＰＣＶバルブ７０からガス出口６５に流れるガスは、図４及び図８に矢印１０２で示すように上側隔壁５７Ｊに沿って右方かつ前方に流れ、続いて前側壁５７Ｃに沿って下方に流れ、続いて下側隔壁５７Ｈに沿って右方かつ後方に流れ、続いて後側壁５７Ｄに沿って上方に流れる左巻き螺旋の旋回を繰り返す。

第２気液分離通路５７の前側壁５７Ｃの左端部の後面には、ＰＣＶバルブ７０の第２気液分離通路５７側の開口に対向するように後方に向けてバッフル壁７５が突設されている。第２気液分離通路５７の下壁５７Ａの左端部の前部であってバッフル壁７５の右方に位置する部分には下方に貫通するオイル排出孔７６が形成されている。オイル排出孔７６によって第２気液分離通路５７は動弁室４４と連通している。

以上のように構成した内燃機関１のブローバイガス及び新気の流れについて説明する。内燃機関１の低出力時には、ターボチャージャが休止されている。この状態では、吸気系２１のスロットルバルブ２５よりも下流側は、ピストン１４の下降に応じて負圧になり、スロットルバルブ２５よりも上流側よりも圧力が低くなる。スロットルバルブ２５の下流側の負圧は、ブローバイガス供給通路６６を介して第２気液分離通路５７に供給され、ＰＣＶバルブ７０が開く。これにより、クランク室１１のブローバイガスは、第１ブローバイガス通路３６及び第１ガス入口孔５３を通過する経路と、ゲージ通路３７、第２ガス入口孔６７、及び第３ブローバイガス通路５９を通過する経路の少なくとも一方を通り、第２ブローバイガス通路５８に流れる。その後、ブローバイガスは、ＰＣＶバルブ７０、第２気液分離通路５７、ガス出口６５、ブローバイガス供給通路６６を通過して吸気マニホールド２６に供給される（図１中の黒色矢印参照）。

ブローバイガスに含まれるオイルミストは、各通路を通過する際に通路の壁面に付着することによってブローバイガスから除去される。オイルミストは、特に、第２気液分離通路５７を通過するときに除去される。第２気液分離通路５７では、ブローバイガスは長手方向に対して螺旋状に流れるため、オイルミストは遠心力によって長手方向に延在する中心線の径方向外方に移動し、各壁５７Ａ〜５７Ｆ及び下側隔壁５７Ｈ及び上側隔壁５７Ｊに付着することによって除去される。

また、クランク室１１内のブローバイガスが吸気系２１に排出されると同時に、吸気系２１のスロットルバルブ２５よりも上流側の新気が、ガス通路６４、ガス流通口６３、第１気液分離通路５６、通気孔５４、動弁室４４、及びオイル戻し通路３５を順に通過してクランク室１１に流入する。これにより、クランク室１１の換気が行われる（図１中の白抜き矢印参照）。

内燃機関１の高出力時には、ターボチャージャが駆動され、吸気系２１はコンプレッサ２４Ａよりも下流側が正圧となり、コンプレッサ２４Ａよりも上流側よりも圧力が高くなる。このコンプレッサ２４Ａよりも下流側の正圧は、ブローバイガス供給通路６６を介して第２気液分離通路５７に供給され、ＰＣＶバルブ７０が閉じられる。これにより、クランク室１１のブローバイガスは、第１ブローバイガス通路３６及びゲージ通路３７に流れず、オイル戻し通路３５、動弁室４４、通気孔５４、第１気液分離通路５６、ガス流通口６３、ガス通路６４を順に通過して吸気系２１のコンプレッサ２４Ａの上流側部分に供給される（図１中の黒色矢印参照）。すなわち、高出力時には、低出力時に新気が流入する通路として機能したガス通路６４、ガス流通口６３、第１気液分離通路５６、通気孔５４、動弁室４４、オイル戻し通路３５を、ブローバイガスが逆流する。

ブローバイガスに含まれるオイルミストは、各通路を通過する際に通路の壁面に付着することによってブローバイガスから除去される。オイルミストは、特に、第１気液分離通路５６を通過するときに除去される。第１気液分離通路５６では、ブローバイガスは長手方向に対して螺旋状に流れるため、オイルミストは遠心力によって長手方向に延在する中心線の径方向外方に移動し、各壁５６Ａ〜５６Ｆ、下側隔壁５６Ｈ及び上側隔壁５６Ｊに付着することによって除去される。

以下に本実施形態に係る内燃機関１のオイル分離装置１０の効果について説明する。第１及び第２気液分離通路５６、５７には、螺旋状流路が形成されるため、第１及び第２気液分離通路５６、５７を通過するブローバイガスは螺旋状に旋回する渦流となる。これにより、ガス中に含まれるオイルは遠心力によって各壁５６Ａ〜５６Ｆ、５７Ａ〜５７Ｆ及び下側隔壁５６Ｈ、５７Ｈ及び上側隔壁５６Ｊ、５７Ｊに付着し、ガスから分離される。下側隔壁５６Ｈ、５７Ｈ及び上側隔壁５６Ｊ、５７Ｊは、螺旋状流路を形成し、ガスを螺旋状に流すため、ラビリンス状の流路を形成する場合に比べて流路抵抗を小さくすることができ、ガスの流速の低下を抑制することができる。

また、第１気液分離通路５６では、下壁５６Ａがガス入口としての通気孔５４からガス出口としてのガス流通口６３に向うガスの正旋回方向に対して対向するように、前方に進むにつれて下方に進むように傾斜しているため、ブローバイガス中のオイルは下壁５６Ａに付着し易くなり、オイルの分離性能が向上する。また、下壁５６Ａに付着したオイルは、重力によって傾斜した下壁５６Ａ上を上流側部分（前部）に流れ、集められる。同様に、第２気液分離通路５７では、下壁５７Ａがガス入口としてのＰＣＶバルブ７０からガス出口６５に向うガスの正旋回方向に対して対向するように後方に進むにつれて下方に進むように傾斜しているため、ガス中のオイルは下壁５７Ａに付着し易くなり、オイルの分離性能が向上する。また、下壁５７Ａに付着したオイルは、重力によって傾斜した下壁５７Ａ上を上流側部分（後部）に流れ、集められる。

第１気液分離通路５６では、下壁５６Ａと前側壁５６Ｃとのなす角度が鋭角に形成されているため、螺旋状流路に沿って旋回するガスは、前側壁５６Ｃと下壁５６Ａとの境界で前側壁５６Ｃ及び下壁５６Ａに沿って鋭角に屈曲され、ガス中のオイルは下壁５６Ａに一層付着し易くなる。同様に、第２気液分離通路５７では、下壁５７Ａと前側壁５７Ｃとのなす角度が鋭角に形成されているため、螺旋状流路に沿って旋回するガスは、前側壁５７Ｃと下壁５７Ａとの境界で前側壁５７Ｃ及び下壁５７Ａに沿って鋭角に屈曲され、ガス中のオイルは下壁５７Ａに一層付着し易くなる。

また、第１気液分離通路５６は、横断面が平行に四辺形に形成されているため、後側壁５６Ｄと上壁５６Ｂとが鋭角をなすため、上壁５６Ｂにオイルが付着し易くなっている。また、上壁５６Ｂ付近を流れるガスは、複数のリブ５６Ｋと衝突することによってオイルが一層除去される。上壁５６Ｂ及びリブ５６Ｋに付着したオイルは、重力によって下壁５６Ａ上に落下し、下壁５６Ａの前部に集められる。

同様に、第２気液分離通路５７は、横断面が平行に四辺形に形成され、鋭角をなす後側壁５７Ｄと上壁５７Ｂとによって、上壁５７Ｂにオイルが付着し易くなっている。上壁５７Ｂに付着したオイルは、上壁５７Ｂ及び前側壁５７Ｃを伝って、或は落下することによって下壁５７Ａの前部に集められる。

第１気液分離通路５６では下側隔壁５６Ｈの前端と前側壁５６Ｃとの間に空隙が形成されているため、下壁５６Ａの前部に集められたオイルは左右方向に移動することができる。本実施形態では、第１気液分離通路５６の下壁５６Ａは右端部が左端部よりも下方に配置されるように傾斜しているため、第１気液分離通路５６の下壁５６Ａの前部に集められたオイルは、右方に流れ、通気孔５４を通って動弁室４４に排出される。

第２気液分離通路５７では下側隔壁５７Ｈの前端と前側壁５７Ｃとの間に空隙が形成されているため、下壁５７Ａの前部に集められたオイルは左右方向に移動することができる。本実施形態では、第２気液分離通路５７の下壁５７Ａの上面は、左端部が右端部に対して下方に配置されるように、水平面に対して傾斜しているため、第２気液分離通路５７の下壁５７Ａの前部に集められたオイルは、左方に流れ、オイル排出孔７６を通って動弁室４４に排出される。

第１及び第２気液分離通路５６、５７の下側隔壁５６Ｈ、５７Ｈ及び上側隔壁５６Ｊ、５７Ｊは、上側隔壁５６Ｊ、５７Ｊの下端面が下側隔壁５６Ｈ、５７Ｈの上端面よりも上方に位置し、任意の上側隔壁５６Ｊ、５７Ｊが、平面視において少なくとも１つの下側隔壁５６Ｈ、５７Ｈと交差するように配置されている。上側隔壁５６Ｊ、５７Ｊ及び下側隔壁５６Ｈ、５７Ｈは互いに干渉することがないため、第１及び第２気液分離通路５６、５７内に配置可能な上側隔壁５６Ｊ、５７Ｊ及び下側隔壁５６Ｈ、５７Ｈの数を増加させることができる。上側隔壁５６Ｊ、５７Ｊ及び下側隔壁５６Ｈ、５７Ｈの数が増加することによって、螺旋状流路の単位長さ当りの旋回数が増加する。これにより、第１及び第２気液分離通路５６、５７を通過するガスの旋回数が増加し、オイルの分離性能が向上する。

また、上側隔壁５６Ｊ、５７Ｊの下端面と下側隔壁５６Ｈ、５７Ｈの上端面とは互いに当接する部分を有するため、上側隔壁５６Ｊ、５７Ｊ及び下側隔壁５６Ｈ、５７Ｈによって形成される螺旋状流路の外形が一層明確に画定される。これにより、螺旋状流路を流れるブローバイガスは、一層確実に螺旋状に旋回する渦流となる。

第１及び第２気液分離通路５６、５７を流れるブローバイガスは、絞り部５６Ｇ、５７Ｇにおいて流速が高くなり、ブローバイガス中のオイルに作用する遠心力が大きくなる。これにより、オイルの分離性能が向上する。

第１及び第２気液分離通路５６、５７は、互いに組み合わされる第１及び第２カバー部材４２の間に形成されるため、比較的に簡単に形成することができる。特に、下壁５６Ａ、５７Ａ及び下側隔壁５６Ｈ、５７Ｈを第１カバー部材４１に形成し、上壁５６Ｂ、５７Ｂ及び上側隔壁５６Ｊ、５７Ｊを第２カバー部材４２に形成したため、比較的複雑な形状の螺旋状流路を容易に形成することができる。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。本実施形態では、第１及び第２気液分離通路５６、５７は、シリンダ列方向（左右方向）に沿うように配置したが、他の実施形態では第１及び第２気液分離通路５６、５７は、前後方向等の他の水平方向に延在していてもよい。また、ＰＣＶバルブ７０の位置は、変更可能であり、第２気液分離通路５７と吸気系２１との間に設けてもよい。

１...内燃機関、４...ヘッドカバー、１０...オイル分離装置、１１...クランク室、２１...吸気系、２４Ａ...コンプレッサ、２５...スロットルバルブ、２６...吸気マニホールド、３３...オイル室、３５...オイル戻し通路、３６...第１ブローバイガス通路、３７...ゲージ通路、４１...第１カバー部材、４２...第２カバー部材、４４...動弁室、４８...ゲージ孔、５１...オイルレベルゲージ、５３...第１ガス入口孔、５４...通気孔（ガス入口）、５６...第１気液分離通路、５６Ａ...下壁、５６Ｂ...上壁、５６Ｃ...前側壁、５６Ｄ...後側壁、５６Ｇ...絞り部、５６Ｈ...下側隔壁、５６Ｊ...上側隔壁、５７...第２気液分離通路、５７Ａ...下壁、５７Ｂ...上壁、５７Ｃ...前側壁、５７Ｄ...後側壁、５７Ｇ...絞り部、５７Ｈ...下側隔壁、５７Ｊ...上側隔壁、５８...第２ブローバイガス通路、５９...第３ブローバイガス通路、６３...ガス流通口（ガス出口）、６４...ガス通路、６５...ガス出口、６６...ブローバイガス供給通路、６７...第２ガス入口孔、７０...ＰＣＶバルブ（ガス入口）、７６...オイル排出孔

Claims (8)

1. 内燃機関のオイル分離装置であって、
   下壁、上壁、及び一対の側壁を含む通路形成部材に内側に形成され、水平方向に延びる気液分離通路と、
   前記気液分離通路の一端に設けられたガス入口及び他端に設けられたガス出口と、
   前記下壁から上方に向けて突出する複数の互いに平行に配置された下側隔壁と、
   前記上壁から下方に向けて突出する複数の互いに平行に配置された上側隔壁とを有し、
   前記下側隔壁のそれぞれが、平面視において前記気液分離通路の長手方向に対して傾斜した第１方向に延在し、前記上側隔壁のそれぞれは、平面視において前記第１方向と交差する第２方向に延在し、前記下側隔壁及び前記上側隔壁によって前記気液分離通路内に前記長手方向に延びる螺旋状流路が形成され、
   前記螺旋状流路に沿って前記ガス入口から前記ガス出口に向うときの旋回方向を正旋回方向とすると、前記下壁は、前記長手方向に沿った方向から見て、前記正旋回方向における上流側に対応した上流側部分が下流側に対応した下流側部分よりも下方に位置するように水平面に対して傾斜していることを特徴とする内燃機関のオイル分離装置。
2. 前記側壁のうちで前記上流側部分に設けられた第１側壁と前記下壁とが鋭角をなすように配置されてい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分離装置。
3. 前記側壁のうちで前記下流側部分に設けられた第２側壁は前記第１側壁と平行に配置され、前記上壁は前記下壁と平行に配置され、前記気液分離通路の前記長手方向に直交する横断面が平行四辺形に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関のオイル分離装置。
4. 前記下側隔壁は、前記側壁のうちで前記上流側部分に設けられた第１側壁との間に空隙を形成するように配置されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つの項に記載の内燃機関のオイル分離装置。
5. 前記上側隔壁の下端面は前記下側隔壁の上端面よりも上方に位置し、任意の前記上側隔壁は、平面視において少なくとも１つの前記下側隔壁と交差していることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つの項に記載の内燃機関のオイル分離装置。
6. 前記上側隔壁の下端面と前記下側隔壁の上端面とは互いに当接する部分を有す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分離装置。
7. 前記気液分離通路は、前記長手方向における少なくとも一部に、横断面積が他の部分に対して縮小された絞り部を有することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１つの項に記載の内燃機関のオイル分離装置。
8. 前記通路形成部材は、互いに組み合わされて内燃機関のヘッドカバーの一部をなす第１及び第２カバー部材を含み、
   前記第１カバー部材は、少なくとも前記下壁及び前記下側隔壁を有し、
   前記第２カバー部材は、少なくとも前記上壁及び前記上側隔壁を有することを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１つの項に記載の内燃機関のオイル分離装置。

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