JP2016098711A

JP2016098711A - 内燃機関

Info

Publication number: JP2016098711A
Application number: JP2014235680A
Authority: JP
Inventors: 俊行臼井; Toshiyuki Usui
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2014-11-20
Filing date: 2014-11-20
Publication date: 2016-05-30

Abstract

【課題】ブローバイガスに含まれるオイル成分を油滴化してオイル排出孔より分離するオイルセパレータにおいて、オイル排出孔における吹き返しを防止できて、オイル成分の分離性能を高めることができて、燃焼室内へのオイル成分の流入とこれに起因する異常燃焼を防止することができるオイルセパレータ及び内燃機関を提供する。【解決手段】クランク室内のブローバイガスＧｂを吸気通路に還流するブローバイガス還流路に設けられ、ブローバイガスＧｂに含まれるオイル成分Ｏを油滴化して分離してオイル排出部１５より排出するオイルセパレータ１において、オイル排出部１５に、オイル成分Ｏの貯留量Ｖが予め設定された設定量Ｖｃ未満では閉弁し、設定量Ｖｃ以上で開弁するジグル弁１６を設ける。【選択図】図１

Description

本発明は、ブローバイガスに含まれるオイル成分を油滴化してオイル排出孔より分離するオイルセパレータにおいて、オイル排出孔における吹き返しを防止できて、燃焼室内へのオイル成分の流入とこれに起因する異常燃焼を防止することができるオイルセパレータ及び内燃機関に関する。

ディーゼルエンジン等の内燃機関には、エンジン内のピストンと気筒（シリンダ）の間隙からクランク室内に漏出した燃料が空気と混合したブローバイガスがクランク室内に溜まる。このブローバイガスをクランク室内に滞留させたままにしておくと、エンジンオイルの汚染及び劣化やクランク室内の金属部品の腐食等を生じてしまう。

そのため、クランク室内と吸気通路との間にブローバイガス還流路を設けて、吸気通路側の負圧により、ブローバイガスをクランク室内からブローバイガス還流路を経由して吸気通路に還流している。なお、このブローバイガス還流路には、ＰＣＶバルブ（逆止弁：チェックバルブ）を設けて、吸気通路側の圧力が高くなっても、ブローバイガスが逆流しないようにしている。

このブローバイガスには、燃料以外に、クランク室内に流入するエンジンオイル等のオイル成分（オイルミスト）が混入するため、このオイル成分がブローバイガスと共に、ブローバイガス還流路及び吸気通路を経由して気筒内に流入すると、オイル成分による異常燃焼が発生する場合があるので、これを防止するために、ブローバイガス還流路にオイルセパレータを備えて、ブローバイガスに含まれるオイル成分を分離して、クランクケース側のオイル溜まりに戻している。

例えば、図４に示すように、シリンダヘッドカバー７内に設けられるオイルセパレータ１Ｘにおいて、ブローバイガス入口１４からブローバイガス出口２４との間に、入口室２８と出口室２９とからなるセパレータ室２３を設けて、ブローバイガス入口１４から入口室２８に流入したブローバイガスＧｂを、小孔３０が貫通した隔壁２７と、これに隣接した衝突板３２に高速で衝突させてオイルミストを分離し、出口室２９で衝突板３２からの距離に正比例した高さをそれぞれ有して衝突板３２の下流に設けられた隔壁４１、４２、４３で、衝突板３２の下側の開口部３３において再飛散したオイルミストを再捕捉して、オイルセパレータ１Ｘ全体の捕捉効率を向上させた内燃機関のオイルミストセパレータが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

このオイルセパレータ１Ｘのオイル排出では、図４及び図５に示すように、ドレンパイプ３５を用いて、油滴化したオイル成分Ｏを貯留して、この貯留したオイル成分Ｏの自重により、オイル排出孔３５ａからオイル成分Ｏを出口室２９の外部に流下又は滴下している。この構成では、オイル成分Ｏにより出口室２９が液封されている。

しかしながら、このドレンパイプ３５による液封では、エンジンの運転状態によっては、油面レベルＬが低く、深さＤのオイル成分Ｏの自重だけでは液封状態を維持できずに、クランク室内の圧力が出口室２９の内部圧力よりも一時的に高くなって、クランク室内のブローバイガスＧｂが点線の矢印のように逆流してしまう「吹き返し現象」が発生し、ドレンパイプ３５内のオイル成分ＯをブローバイガスＧｂ内に飛散させて、オイルセパレータ１Ｘでのオイル成分Ｏの分離性能が一時的に低下するという問題がある。

特開２０１２−２５５３７２号公報

本発明は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、ブローバイガスに含まれるオイル成分を油滴化してオイル排出孔より分離するオイルセパレータにおいて、オイル排出孔における吹き返しを防止できて、オイル成分の分離性能を高めることができて、燃焼室内へのオイル成分の流入とこれに起因する異常燃焼を防止することができるオイルセパレータ及び内燃機関を提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明のオイルセパレータは、クランク室内のブローバイガスを吸気通路に還流するブローバイガス還流路に設けられ、ブローバイガスに含まれるオイル成分を油滴化して分離してオイル排出部より排出するオイルセパレータにおいて、前記オイル排出部に、オイル成分の貯留量が予め設定された設定量未満では閉弁し、前記設定量以上で開弁するジグル弁を設けて構成される。

なお、このジグル弁は、小穴を開閉するジグル状（小さなロート）の浮動弁であり、オイル排出部において、排出孔部分に軸部があり、この軸部の内部側に浮きが設けられ、軸部の外部側に抜け止めが設けられた構造をしている。このジグル弁は、例えば、使用方法は本発明とは異なるが、エンジンではサーモスタットの主流量制御部のわきに設けた小穴に設けられており、この小穴を開閉して、水路内に残ってしまった少量の空気を抜くために使用されている。

この構成によれば、このジグル弁により、オイルセパレータの外部にオイル成分を排出するとき以外は、オイルセパレータの内部と外部の間をフロートで閉じることができるため、オイル排出孔における吹き返しを防止することができる。その結果、吹き返しによる、オイル成分の再飛散を回避でき、オイルセパレータによるオイル成分の分離性能を向上させることができる。これにより、燃焼室内へのオイル成分の流入を防止して、異常燃焼を防止することができる。

また、上記のオイルセパレータにおいて、ブローバイガスが流入する流入孔を備えた入口室と、ブローバイガスが流出する流出孔を備えた出口室と、前記入口室と前記出口室の間に設けられ、かつ、小孔を備えた流速加速部材と、前記出口室内に設けられた衝突部材と、前記ジグル弁を備えた前記オイル排出部を備えて構成されると共に、前記流入孔から入口室に流入したブローバイガスを前記流速加速部材の小孔から噴出させて、前記衝突部材に衝突させることでブローバイガスに含まれるオイル成分を油滴化して、ブローバイガスを前記出口室の流出孔から流出させると共に、油滴化したオイル成分をジグル弁経由で外部に排出するように構成される。

この構成によれば、比較的簡単な構成で、ブローバイガスに含まれるオイル成分をガスの衝突部材への衝突により分離して油滴化できると共に、油滴化されてオイル排出部に溜まったオイル成分を、オイル排出部のジグル弁により、吹き返しを防止しながら外部に排出することができる。

また、上記のオイルセパレータにおいて、前記衝突部材の入口室側にオイル跳ね返り防止部材を設けて、ブローバイガスの衝突により油滴化したオイル成分の跳ね返りを防止するように構成される。このオイル跳ね返り防止部材としては、不織布等の弾力性があってオイル成分を吸着し易く、また、吸着したオイル成分を流下し易い素材を使用することが好ましい。

この構成によれば、オイル衝突壁からのオイル成分の跳ね返りを防止することで、ブローバイガスにオイル成分が再飛散して、再度混入されることを防止することができる。従って、オイルセパレータでのオイル成分の分離性能をより向上させることができる。

そして、上記の目的を達成するための本発明の内燃機関は、上記のオイルセパレータを備えて構成され、上記のオイルセパレータと同様な効果を奏することができる。

本発明のオイルセパレータ及び内燃機関によれば、オイル排出部に設けたジグル弁により、オイルセパレータの外部にオイル成分を排出するとき以外は、オイルセパレータの内部と外部の間をフロートで閉じることができるため、オイル排出孔における吹き返しを防止することができる。その結果、吹き返しによる、オイル成分の再飛散を回避でき、オイルセパレータによるオイル成分の分離性能を向上させることができる。これにより、燃焼室内へのオイル成分の流入を防止して、異常燃焼を防止することができる。

本発明に係る実施の形態のオイルセパレータの構成を示す図である。図１のオイル排出孔を拡大した図であり、ジグル弁が閉弁している状態を示す図である。図１のオイル排出孔を拡大した図であり、ジグル弁が開弁している状態を示す図である。従来技術のオイルセパレータの構成を示す図である。図４のオイルセパレータのオイル排出孔の構成を示す図である。

以下、本発明に係る実施の形態のオイルセパレータ及び内燃機関について、図面を参照しながら説明する。

図１に示すように、この実施の形態のオイルセパレータ１は、ブローバイガスＧｂが流入する流入孔１１ａを備えた入口室１１と、ブローバイガスＧｂが流出する流出孔１２ａを備えた出口室１２と、入口室１１と出口室１２の間に設けられ、かつ、一つ若しくは複数（図では４つ）の小孔１３ａを備えた流速加速部材１３と、出口室１２内に設けられた衝突部材１４と、ジグル弁１６を備えたオイル排出部１５を備えて構成される。

このジグル弁１６は、図２及び図３に示すように、小穴である排出孔１５ａを開閉するジグル状（小さなロート）の浮動弁であり、オイル排出部１５において、排出孔１５ａの部分に軸部１６ｂがあり、この軸部１６ｂの内部側に弁体を兼ねる浮き１６ａが設けられ、軸部１６ｂの外部側に抜け止め１６ｃが設けられている。そして、オイル成分Ｏの貯留量Ｖが予め設定された設定量Ｖｃ未満では閉弁し、設定量Ｖｃ以上で開弁する。この設定量Ｖｃは、予め実験等により最適な値に設定され、この設定された値を基にしてジグル弁１６の形状、寸法等が設定される。

そして、オイル排出部１５にオイル成分Ｏが一時的に貯留され、図２に示すように、この貯留量Ｖが予め設定された量Ｖｃ未満のときは、油面レベルＬが設定量Ｖｃの設定レベルＬｃ未満（Ｖ＜Ｖｃ、Ｌ＜Ｌｃ）には、浮き１６ａにおけるオイル成分Ｏに浸かっている体積が少なく、浮力Ｆｆがジグル弁１６の自重Ｇｆよりも小さくなるため、浮き１６ａは排出孔１５ａを塞ぐので、オイル成分Ｏが外部に排出されず、また、吹き返しを防止できる。

一方、図３に示すように、オイル排出部１５のオイル成分Ｏの貯留量Ｖが予め設定された量Ｖｃ以上のときは、油面レベルＬが設定量Ｖｃ以上で油面レベルＬが設定レベルＬｃ以上のとき（Ｖ≧Ｖｃ、Ｌ≧Ｌｃ）には、浮き１６ａにおけるオイル成分Ｏに浸かっている体積が大きくなり、浮力Ｆｆがジグル弁１６の自重Ｇｆよりも大きくなるため、浮き１６ａは浮き上がって排出孔１５ａを開くので、排出孔１５ａと浮き１６ａとの間に形成された隙間から、オイル成分Ｏが外部に排出される。

更に、衝突部材１４の入口室１１側にオイル跳ね返り防止部材１７を設けて、ブローバイガスＧｂの衝突により油滴化したオイル成分Ｏの跳ね返りを防止する。このオイル跳ね返り防止部材１７としては、弾力性があってオイル成分を吸着し易く、また、吸着したオイル成分を流下し易い素材、例えば、ナイロン等、耐油性の優れる樹脂繊維の不織布を用いることができる。

なお、この小孔１３ａの孔径は、クランク室内の圧力が、クランク室内に配設された各部品の破損防止を考慮して予め設定された基準圧力を超えないように設定される。また、流速加速部材１３と衝突部材１４との間の距離は、小孔１５ａを通過するブローバイガスＧｂの平均流速が、ブローバイガスＧｂＧｂに含まれるオイルミスト状のオイル成分Ｏを効率良く、衝突部材１４で捕捉できるように設定される。

そして、ブローバイガスＧｂを流入孔１１ａから入口室１１に流入させて、流速加速部材１３の小孔１３ａから、ガス流速を高めた状態で噴出させて、衝突部材１４に衝突させる。この衝突により、ブローバイガスＧｂに含まれるオイルミスト状のオイル成分Ｏを衝突部材１４の表面若しくはオイル跳ね返り防止部材１７の表面で受け止めて油滴化する。

そして、オイルミストを分離したブローバイガスＧｂは出口室１２の流出孔１２ｂから外部に流出させる。それと共に、ブローバイガスＧｂから分離したオイル成分Ｏを衝突部材１４の表面若しくはオイル跳ね返り防止部材１７の表面を伝わらせて出口室１２の床面１２ｂに流下させ、この流下したオイル成分Ｏをオイル排出部１５に流入させて一時的に貯留し、ジグル弁１６経由で外部に排出する。なお、図１では、油滴化したオイル成分Ｏを丸印で示している。

また、本発明に係る実施の形態の内燃機関は、特に図示はしないが、クランク室内のブローバイガスを吸気通路に還流するブローバイガス還流路を備えると共に、このブローバイガス還流路に、上記のオイルセパレータ１０を備えて構成される。このオイルセパレータ１は、シリンダヘッドカバー上面２と、バッフルプレート上面３との間に設置される。

つまり、オイルセパレータ１０は、クランク室内のブローバイガスを吸気通路に還流するブローバイガス還流路に設けられ、ブローバイガスＧｂに含まれるオイル成分Ｏを油滴化して分離してオイル排出部より排出するオイルセパレータであり、オイル排出部１５に、オイル成分Ｏの貯留量が予め設定された設定量Ｌｃ未満では閉弁し、設定量Ｌｃ以上で開弁するジグル弁１６を設けて構成される。

上記の構成のオイルセパレータ１０及び内燃機関によれば、ジグル弁１６により、オイルセパレータ１の外部にオイル成分Ｏを排出するとき以外は、オイルセパレータ１０の内部と外部の間をフロート１６ａで閉じることができるため、オイル排出孔１５ａにおける吹き返しを防止することができる。その結果、吹き返しによる、オイル成分Ｏの再飛散を回避でき、オイルセパレータ１によるオイル成分Ｏの分離性能を向上させることができる。これにより、燃焼室内へのオイル成分Ｏの流入を防止して、異常燃焼を防止することができる。

また、このオイルセパレータ１０の流速加速部材１３と衝突部材１４の組み合わせの構成によれば、比較的簡単な構成で、ブローバイガスＧｂに含まれるオイルミスと状のオイル成分ＯをブローバイガスＧｂの衝突部材１４への衝突により分離して油滴化できる。

更に、オイル跳ね返り防止部材１７により、衝突部材１４からのオイル成分Ｏの跳ね返りを防止することで、ブローバイガスＧｂにオイル成分Ｏが再飛散して、再度オイルんミストかしてブローバイガスＧｂ中に混入されることを防止することができる。

従って、オイルセパレータ１０によるオイル成分の分離性能を向上させることができる。これにより、燃焼室内へのオイル成分の流入を防止して、異常燃焼を防止することができる。

１、１Ｘオイルセパレータ
１１ａ流入孔
１１入口室
１２出口室
１２ａ流出孔
１２ｂ出口室の床面
１３流速加速部材
１３ａ小孔
１４衝突部材
１５オイル排出部
１５ａ排出孔
１６ジグル弁
１６ａ浮き
１６ｂ軸部
１６ｃ抜け止め
１７オイル跳ね返り防止部材
Ｌ油面レベル
Ｌｃ設定レベル
Ｆｆ浮力
Ｇｂブローバイガス
Ｇｆジグル弁の自重
Ｏオイル成分
Ｖオイル成分の貯留量
Ｖｃ設定量

Claims

クランク室内のブローバイガスを吸気通路に還流するブローバイガス還流路に設けられ、ブローバイガスに含まれるオイル成分を油滴化して分離してオイル排出部より排出するオイルセパレータにおいて、前記オイル排出部に、オイル成分の貯留量が予め設定された設定量未満では閉弁し、前記設定量以上で開弁するジグル弁を設けたことを特徴とするオイルセパレータ。
ブローバイガスが流入する流入孔を備えた入口室と、ブローバイガスが流出する流出孔を備えた出口室と、前記入口室と前記出口室の間に設けられ、かつ、小孔を備えた流速加速部材と、前記出口室内に設けられた衝突部材と、前記ジグル弁を備えた前記オイル排出孔を備えて構成されると共に、
前記流入孔から入口室に流入したブローバイガスを前記流速加速部材の小孔から噴出させて、前記衝突部材に衝突させることでブローバイガスに含まれるオイル成分を油滴化して、ブローバイガスを前記出口室の流出孔から流出させると共に、油滴化したオイル成分をジグル弁経由で外部に排出する請求項１に記載のオイルセパレータ。
前記衝突部材の入口室側にオイル跳ね返り防止部材を設けて、ブローバイガスの衝突により油滴化したオイル成分の跳ね返りを防止する請求項２に記載のオイルセパレータ。
請求項１〜３のいずれか１項に記載のオイルセパレータを備えた内燃機関。