JP2023177455A - オイルミストセパレータ及びオイルミストセパレータの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】オイルがブローバイガスから分離されやすくなるオイルミストセパレータを提供する。【解決手段】オイルミストセパレータは、内燃機関のブローバイガスからミスト状のオイルを分離するオイルミストセパレータであって、オイルミストセパレータの内部におけるブローバイガスの流れ方向の下流側を下流側とするとき、オイルミストセパレータの内部にブローバイガスを導入する導入口１４と、導入口１４の下流側に位置し、ブローバイガスに含まれるミスト状のオイルを分離する分離部１７，２４及び分離部１７，２４で分離されたオイルをオイルミストセパレータの外部に排出するオイル排出部１８を有する複数の分岐通路１６，２３と、複数の分岐通路１６，２３の下流側に位置し、ブローバイガスをオイルミストセパレータの外部に排出する排出口１９，２５と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、オイルミストセパレータ及びオイルミストセパレータの製造方法に関する。

内燃機関には、クランクケース内のブローバイガスを吸気通路に還流するＰＣＶ（Positive Crankcase Ventilation）通路が設けられている。ＰＣＶ通路の途中には、ブローバイガスに含まれるミスト状のオイルを分離するオイルミストセパレータが設けられている（例えば特許文献１参照）。

特許文献１に開示のオイルミストセパレータは、ブローバイガスが流入する流入口及びブローバイガスが流出する流出口を有するケースを備えている。ケースの内部には、ブローバイガスに含まれるオイルを分離する分離部が設けられている。ケースの下部には、分離部で分離されたオイルをケースの下方に位置するシリンダヘッドの内部に排出するオイル排出部が設けられている。

特開２０１９－１２７８９９号公報

ところで、機関出力の最大値の大きい内燃機関（以下、高出力型の内燃機関）においては、機関出力の最大値の小さい内燃機関（以下、低出力型の内燃機関）に比べて高出力での機関運転が行われることが多い。このため、高出力型の内燃機関においては、多くのブローバイガスが発生することで、オイルミストセパレータの内部を流れるブローバイガスの流速も大きくなりやすい。その結果、低出力型の内燃機関に用いられるオイルミストセパレータを、高出力型の内燃機関に対して適用すると、以下の不都合が生じる。すなわち、分離部においてブローバイガスから分離されたオイルが、オイル排出部から外部に排出される前に、ブローバイガスによって吸気通路に持ち去られやすくなる。

上記課題を解決するためのオイルミストセパレータは、内燃機関のブローバイガスからミスト状のオイルを分離するオイルミストセパレータであって、前記オイルミストセパレータの内部におけるブローバイガスの流れ方向の下流側を下流側とするとき、前記オイルミストセパレータの内部にブローバイガスを導入する導入口と、前記導入口の下流側に位置し、ブローバイガスに含まれるミスト状のオイルを分離する分離部及び前記分離部で分離されたオイルを前記オイルミストセパレータの外部に排出するオイル排出部を有する複数の分岐通路と、前記複数の分岐通路の下流側に位置し、ブローバイガスを前記オイルミストセパレータの外部に排出する排出口と、を備える。

同構成によれば、オイルミストセパレータが複数の分岐通路を有しているため、複数の分岐通路を有していない構成、すなわち通路が分岐していない構成に比べて、通路の断面積の総和が大きくなる。これにより、各分岐通路を流れるブローバイガスの流速を低下させることができる。その結果、ブローバイガスがオイルミストセパレータの内部を通過するのに要する時間が長くなる。したがって、ブローバイガスに含まれるミスト状のオイルがブローバイガスから分離されやすくなる。また、ブローバイガスの流速が低下することで、分離部において分離されたオイルがオイル排出部から排出される前にブローバイガスによって持ち去られにくくなる。したがって、吸気通路に還流されるブローバイガスに含まれるオイルを低減することができる。

図１は、一実施形態に係るオイルミストセパレータの断面図である。 図２は、同実施形態に係る第１ケースを成形する様子を表す側面視の断面図である。 図３は、同実施形態に係る第２ケースを成形する様子を表す側面視の断面図である。 図４は、比較例に係るオイルミストセパレータの側面視の断面図である。

以下、図１～図４を参照して、オイルミストセパレータの一実施形態について説明する。
図１に示すように、オイルミストセパレータは、内燃機関のクランクケース内のブローバイガスを吸気通路に還流するＰＣＶ通路の途中に設けられている。

なお、以降において、オイルミストセパレータの内部におけるブローバイガスの流れ方向の下流側を下流側として説明することがある。
オイルミストセパレータは、第１ケース１０及び第２ケース２０を備えている。

オイルミストセパレータには、ホース３０が接続されている。
＜第１ケース１０＞
図１に示すように、第１ケース１０は、第１底壁１１及びケース本体１０Ａを備えている。

第１底壁１１は、図１の左右方向において延在している。
なお、以降において、第１底壁１１の延在方向を単に延在方向Ｘとして説明する。また、図１の上下方向を単に上下方向Ｙとして説明する。また、延在方向Ｘと上下方向Ｙの双方に直交する方向を幅方向Ｚとして説明する。

ケース本体１０Ａは、第１頂壁１２及び第１周壁１３を有している。
第１頂壁１２は、第１底壁１１の上方に位置するとともに第１底壁１１に対向している。第１周壁１３は、第１頂壁１２の周縁から下方に突出している。第１周壁１３は、第１頂壁１２の全周にわたって設けられている。

第１周壁１３の下側の周縁は、第１底壁１１の周縁に接合されている。
第１底壁１１には、第１ケース１０の内部にブローバイガスを導入する導入口１４が設けられている。導入口１４は、延在方向Ｘにおいて第１底壁１１の一側（同図の左側）に位置している。

第１周壁１３には、ブローバイガスを第１ケース１０の外部に排出する第１排出口１９が設けられている。第１排出口１９は、延在方向Ｘにおいて導入口１４とは反対側（同図の右側）に位置している。第１排出口１９は、筒状であり、第１周壁１３から第１ケース１０の外方に突出している。

第１頂壁１２の下面には、第１衝突板１７が設けられている。第１衝突板１７は、第１底壁１１に向かって突出している。第１衝突板１７と第１底壁１１との間には、ブローバイガスが通過するための隙間１７ａが設けられている。第１衝突板１７は、延在方向Ｘにおいて導入口１４と第１排出口１９との間に位置している。

第１底壁１１には、第１衝突板１７で分離されたオイルを第１ケース１０の外部に排出するオイル排出部１８が設けられている。オイル排出部１８は、延在方向Ｘにおいて第１衝突板１７と第１排出口１９との間に位置している。

第１頂壁１２における導入口１４の上方には、第１頂壁１２を貫通する連通部１５が設けられている。
第１ケース１０は、硬質樹脂製である。

＜第２ケース２０＞
図１に示すように、第２ケース２０は、第１頂壁１２の上側に設けられている。第２ケース２０は、第２頂壁２１及び第２周壁２２を有している。

第２頂壁２１は、第１頂壁１２に対向している。
第２周壁２２は、第２頂壁２１の周縁から下方に突出している。
第２周壁２２の下側の周縁２６は、第１頂壁１２の上面に接合されている。上記連通部１５は、周縁２６の内周側に位置している。したがって、第１ケース１０の内部と第２ケース２０の内部とは、連通部１５を通じて連通されている。

第２周壁２２には、ブローバイガスを第２ケース２０の外部に排出する第２排出口２５が設けられている。
第２排出口２５は、延在方向Ｘにおいて連通部１５とは反対側（同図の右側）に位置している。第２排出口２５は、筒状であり、第２周壁２２から第２ケース２０の外方に突出している。第２排出口２５と第１排出口１９とは、互いに平行に突出している。

第２頂壁２１の下面には、第２衝突板２４が設けられている。第２衝突板２４は、第１頂壁１２に向かって突出している。第２衝突板２４と第１頂壁１２との間には、ブローバイガスが通過するための隙間２４ａが設けられている。第２衝突板２４は、延在方向Ｘにおいて連通部１５と第２排出口２５との間に位置している。

第１頂壁１２には、第２衝突板２４で分離されたオイルを第１ケース１０の内部、すなわち第２ケース２０の外部に排出するオイル排出部２７が設けられている。オイル排出部２７は、延在方向Ｘにおいて第２衝突板２４と第２排出口２５との間に位置している。また、オイル排出部２７は、幅方向Ｚにおいて第２排出口２５とは異なる位置に設けられている。

第２ケース２０は、硬質樹脂製である。
第１衝突板１７及び第２衝突板２４が、本開示に係る分離部を構成している。また、第１ケース１０が、本開示に係る第１分岐通路１６を構成している。また、第２ケース２０が、第２分岐通路２３を構成している。したがって、第２分岐通路２３は、連通部１５によって第１分岐通路１６と連通されている。

＜ホース３０＞
図１に示すように、ホース３０は、いずれも筒状の第１接続部３１、第２接続部３２、及び合流部３３を有している。

第１接続部３１は、第１排出口１９に接続されている。
第２接続部３２は、第２排出口２５に接続されている。
合流部３３は、第１接続部３１及び第２接続部３２の双方の下流側に連なるとともに図示しない吸気通路に接続されている。

次に、オイルミストセパレータの製造方法について説明する。
上記製造方法は、第１ケース１０を成形する工程と、第２ケース２０を成形する工程と、第１ケース１０に対して第２ケース２０を接合する工程とを備えている。

＜第１ケース１０を成形する工程＞
第１ケース１０を成形する工程は、ケース本体１０Ａを成形する工程と、第１底壁１１を成形する工程と、ケース本体１０Ａに対して第１底壁１１を接合する工程とを備えている。

まず、ケース本体１０Ａを成形する工程について説明する。
図２に示すように、ケース本体１０Ａを成形する第１成形型４０は、第１上型４１、第１下型４２、及びスライド型４３を備えている。

第１上型４１及び第１下型４２は、上下方向Ｙにおいて相対移動可能に構成されている。スライド型４３は、延在方向Ｘにおいてスライド可能に構成されている。
第１上型４１、第１下型４２、及びスライド型４３によって形成されるキャビティ４４に対して、ゲート４１ｃを通じて溶融樹脂を射出することにより、ケース本体１０Ａが成形される。

第１上型４１及び第１下型４２によって第１頂壁１２及び第１周壁１３が成形される。第１下型４２によって第１衝突板１７が成形される。また、スライド型４３によって第１排出口１９の内周面及び端面が成形される。

本実施形態では、第１上型４１は、型本体４１ａと、型本体４１ａに対して着脱自在に構成される入れ子型４１ｂとを備えている。入れ子型４１ｂによって連通部１５が成形される。

こうして成形されたケース本体１０Ａに対して、別途成形された第１底壁１１を接合することで第１ケース１０が形成される。ケース本体１０Ａと第１底壁１１とは、例えば溶着により接合される。

＜第２ケース２０を成形する工程＞
図３に示すように、第２ケース２０を成形する第２成形型５０は、第２上型５１、第２下型５２、及びスライド型５３を備えている。

第２上型５１及び第２下型５２は、上下方向Ｙにおいて相対移動可能に構成されている。スライド型５３は、延在方向Ｘにおいてスライド可能に構成されている。
第２上型５１、第２下型５２、及びスライド型５３によって形成されるキャビティ５４に対して、ゲート５１ｃを通じて溶融樹脂を射出することにより、第２ケース２０が成形される。

第２上型５１及び第２下型５２によって第２頂壁２１及び第２周壁２２が成形される。第２下型５２によって第２衝突板２４が成形される。また、スライド型５３によって第２排出口２５の内周面及び端面が成形される。

最後に、第１ケース１０に対して第２ケース２０を接合することにより、オイルミストセパレータが製造される。第１ケース１０と第２ケース２０とは、例えば溶着により接合される。

次に、本実施形態の作用について説明する。
内燃機関のクランクケース内のブローバイガスは、図示しないＰＣＶ通路を介して、導入口１４から第１ケース１０内に導入される。

導入口１４から第１ケース１０内に導入されたブローバイガスの一部は、第１ケース１０内を第１排出口１９に向かって移動する。このとき、ブローバイガスが第１衝突板１７に衝突することで、ブローバイガスに含まれるミスト状のオイルが分離される。分離されたオイルは、第１衝突板１７を伝って第１底壁１１上に移動する。そして、オイルは、オイル排出部１８を通じて第１ケース１０の下方、すなわち外部に排出される。

また、導入口１４から第１ケース１０内に導入されたブローバイガスの残りは、第２ケース２０内を第２排出口２５に向かって移動する。このとき、ブローバイガスが第２衝突板２４に衝突することで、ブローバイガスに含まれるミスト状のオイルが分離される。分離されたオイルは、第２衝突板２４を伝って第１頂壁１２上に移動する。そして、オイルは、オイル排出部２７を通じて第１ケース１０の内部に排出され、その後、オイル排出部１８を通じて第１ケース１０の下方、すなわち外部に排出される。

また、第１排出口１９及び第２排出口２５を通じて排出されたブローバイガスは、ホース３０を介して内燃機関の吸気通路に吸入される。
次に、本実施形態の効果について説明する。

（１）オイルミストセパレータは、第１分岐通路１６と、第２分岐通路２３とを備える。
こうした構成によれば、図４に示すような複数の分岐通路を有していない構成、すなわち通路が分岐していない構成に比べて、通路の断面積の総和が大きくなる。これにより、第１分岐通路１６及び第２分岐通路２３を流れるブローバイガスの流速を低下させることができる。その結果、ブローバイガスがオイルミストセパレータの内部を通過するのに要する時間が長くなる。したがって、ブローバイガスに含まれるミスト状のオイルがブローバイガスから分離されやすくなる。また、ブローバイガスの流速が低下することで、第１衝突板１７及び第２衝突板２４において分離されたオイルがオイル排出部１８，２７から排出される前にブローバイガスによって持ち去られにくくなる。したがって、吸気通路に還流されるブローバイガスに含まれるオイルを低減することができる。

（２）第１分岐通路１６は第１ケース１０によって構成され、第２分岐通路２３は第２ケース２０によって構成される。第１ケース１０には、連通部１５が設けられている。
こうした構成によれば、第１ケース１０に設けられた導入口１４から第１ケース１０の内部に導入されたブローバイガスの一部が第１ケース１０の第１衝突板１７に向かって流れるようになる。一方、残りのブローバイガスは、第２ケース２０の第２衝突板２４に向かって流れるようになる。このため、第２ケース２０には、導入口を設けなくて済む。したがって、オイルミストセパレータの構成を簡単にすることができる。

（３）オイルミストセパレータは、第１ケース１０に設けられている第１排出口１９と、第２ケース２０に設けられている第２排出口２５とを備える。
例えば第２ケース２０の第２排出口２５を省略し、オイル排出部２７を通じて第２ケース２０内のブローバイガスを第１ケース１０内に戻す構成が考えられる。この場合、排出口は、第１ケース１０のみに設けられることになる。ただし、この場合、第２ケース２０の第２衝突板２４において分離されたオイルが、第２ケース２０内を流れるブローバイガスによって第１ケース１０内に持ち去られた後、第１ケース１０内を流れるブローバイガスによって吸気通路に持ち去られるおそれがある。

この点、上記構成によれば、第１ケース１０に第１排出口１９が設けられるとともに、第２ケース２０に第２排出口２５が設けられている。このため、第２ケース２０内を流れるブローバイガスは第２排出口２５を通じて外部に排出されるので、当該ブローバイガスが第１ケース１０内に流入することがない。これにより、上述した問題の発生を回避できる。したがって、吸気通路に還流されるブローバイガスに含まれるオイルを一層低減することができる。

（４）連通部１５は、第１頂壁１２に設けられている。第２周壁２２の周縁２６は、第１頂壁１２に接合されている。
こうした構成によれば、第２周壁２２の周縁２６を、第１頂壁１２に接合することによってオイルミストセパレータが形成される。このため、既存のケースの頂壁に連通部１５を設けるといった簡単な設計変更を行うことによって第１ケース１０を形成できる。また、第２頂壁２１及び第２周壁２２を有する一方、底壁を有していない簡単な構成の第２ケース２０を第１ケース１０に対して接合することによって、オイルミストセパレータを形成できる。したがって、オイルミストセパレータの構成を簡単にできる。

（５）入れ子型４１ｂを型本体４１ａに取り付けた状態の第１成形型４０を用いることによって、連通部１５を有する第１ケース１０を成形するようにした。
ここで、入れ子型４１ｂが取り付けられていない第１成形型４０を用いることによって、図４に示す連通部１５を有していないケースを成形することができる。

したがって、本実施形態における第１ケース１０と、複数の分岐通路を有していない構成、すなわち通路が分岐していない構成のオイルミストセパレータを構成するケースとを、共通の型本体４１ａを用いて製造することができる。

＜変更例＞
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・上記実施形態では、第１ケース１０と第２ケース２０とを上下方向Ｙにおいて隣り合うように配置したが、第１ケース１０と第２ケース２０とを幅方向Ｚにおいて隣り合うように配置してもよい。この場合、連通部１５を第１ケース１０の第１周壁１３に設ければよい。

・第１ケース１０と第２ケース２０とを互いに離間させて配置することもできる。この場合、第２周壁２２の下部開口を覆う第２底壁を設けるとともに、第１ケース１０と第２ケース２０とをホースなどによって連通するようにすればよい。こうした構成によれば、第１分岐通路１６と第２分岐通路２３とを互いに離間させて配置することが可能であるため、オイルミストセパレータの形状の自由度を高めることができる。

・ブローバイガスの分岐通路は、３つ以上でもよい。この場合、分岐通路の数に応じて分岐通路を構成するケースを設けることで、オイルミストセパレータを具現化できる。
・本開示に係る分離部は、第１衝突板１７及び第２衝突板２４のような板部に限定されない。例えば、ブローバイガスが通過可能な多孔質部材によって分離部を構成することもできる。

上記実施形態は、以下の付記に記載する構成を含む。
［付記１］内燃機関のブローバイガスからミスト状のオイルを分離するオイルミストセパレータであって、前記オイルミストセパレータの内部におけるブローバイガスの流れ方向の下流側を下流側とするとき、前記オイルミストセパレータの内部にブローバイガスを導入する導入口と、前記導入口の下流側に位置し、ブローバイガスに含まれるミスト状のオイルを分離する分離部及び前記分離部で分離されたオイルを前記オイルミストセパレータの外部に排出するオイル排出部を有する複数の分岐通路と、前記複数の分岐通路の下流側に位置し、ブローバイガスを前記オイルミストセパレータの外部に排出する排出口と、を備える、オイルミストセパレータ。

［付記２］前記複数の分岐通路は、第１分岐通路及び第２分岐通路を含み、前記第１分岐通路を構成する第１ケースと、前記第２分岐通路を構成する第２ケースと、を備え、前記導入口は、前記第１ケースのみに設けられており、前記第１ケース及び前記第２ケースには、前記第１分岐通路と前記第２分岐通路とを連通する連通部が設けられている、［付記１］に記載のオイルミストセパレータ。

［付記３］前記排出口は、前記第１ケースに設けられている第１排出口と、前記第２ケースに設けられている第２排出口と、含む、［付記２］に記載のオイルミストセパレータ。

［付記４］前記第１ケースは、第１底壁、前記第１底壁に対向する第１頂壁、及び前記第１底壁と前記第１頂壁との間に設けられる第１周壁を備えており、前記第２ケースは、前記第１頂壁に対向する第２頂壁、及び前記第１頂壁と前記第２頂壁との間に設けられる第２周壁を備えており、前記連通部は、前記第１頂壁に設けられており、前記第２周壁の周縁部は、第１頂壁に接合されている、［付記２］または［付記３］に記載のオイルミストセパレータ。

［付記５］［付記２］～［付記４］のいずれか１つに記載のオイルミストセパレータの製造方法であって、型本体に対して着脱自在に構成され、前記連通部を成形する入れ子型を前記型本体に取り付けた状態の第１成形型を用いて前記第１ケースを成形する工程と、第２成形型を用いて前記第２ケースを成形する工程と、前記第１ケースに対して前記第２ケースを接合する工程と、を備える、オイルミストセパレータの製造方法。

１０…第１ケース
１０Ａ…ケース本体
１１…第１底壁
１２…第１頂壁
１３…第１周壁
１４…導入口
１５…連通部
１６…第１分岐通路（分岐通路）
１７…第１衝突板（分離部）
１７ａ…隙間
１８…オイル排出部
１９…第１排出口（排出口）
２０…第２ケース
２１…第２頂壁
２２…第２周壁
２３…第２分岐通路（分岐通路）
２４…第２衝突板（分離部）
２４ａ…隙間
２５…第２排出口（排出口）
２６…周縁
２７…オイル排出部
３０…ホース
３１…第１接続部
３２…第２接続部
３３…合流部
４０…第１成形型
４１…第１上型
４１ａ…型本体
４１ｂ…入れ子型
４１ｃ…ゲート
４２…第１下型
４３…スライド型
４４…キャビティ
５０…第２成形型
５１…第２上型
５１ｃ…ゲート
５２…第２下型
５３…スライド型
５４…キャビティ

Claims (5)

1. 内燃機関のブローバイガスからミスト状のオイルを分離するオイルミストセパレータであって、
   前記オイルミストセパレータの内部におけるブローバイガスの流れ方向の下流側を下流側とするとき、
   前記オイルミストセパレータの内部にブローバイガスを導入する導入口と、
   前記導入口の下流側に位置し、ブローバイガスに含まれるミスト状のオイルを分離する分離部及び前記分離部で分離されたオイルを前記オイルミストセパレータの外部に排出するオイル排出部を有する複数の分岐通路と、
   前記複数の分岐通路の下流側に位置し、ブローバイガスを前記オイルミストセパレータの外部に排出する排出口と、を備える、
   オイルミストセパレータ。
2. 前記複数の分岐通路は、第１分岐通路及び第２分岐通路を含み、
   前記第１分岐通路を構成する第１ケースと、
   前記第２分岐通路を構成する第２ケースと、を備え、
   前記導入口は、前記第１ケースのみに設けられており、
   前記第１ケースには、前記第１分岐通路と前記第２分岐通路とを連通する連通部が設けられている、
   請求項１に記載のオイルミストセパレータ。
3. 前記排出口は、前記第１ケースに設けられている第１排出口と、前記第２ケースに設けられている第２排出口と、含む、
   請求項２に記載のオイルミストセパレータ。
4. 前記第１ケースは、第１底壁、前記第１底壁に対向する第１頂壁、及び前記第１底壁と前記第１頂壁との間に設けられる第１周壁を備えており、
   前記第２ケースは、前記第１頂壁に対向する第２頂壁、及び前記第１頂壁と前記第２頂壁との間に設けられる第２周壁を備えており、
   前記連通部は、前記第１頂壁に設けられており、
   前記第２周壁の周縁は、前記第１頂壁に接合されている、
   請求項２または請求項３に記載のオイルミストセパレータ。
5. 請求項４に記載のオイルミストセパレータの製造方法であって、
   型本体に対して着脱自在に構成され、前記連通部を成形する入れ子型を前記型本体に取り付けた状態の第１成形型を用いて前記第１ケースを成形する工程と、
   第２成形型を用いて前記第２ケースを成形する工程と、
   前記第１ケースに対して前記第２ケースを接合する工程と、を備える、
   オイルミストセパレータの製造方法。

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