JP4344579B2 - シリンダヘッドカバーのオイルセパレータ - Google Patents

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１，２に開示されているように、一般に、シリンダヘッドカバーに一体にオイルセパレータを設け、このオイルセパレータを介してオイルを除去した後に、ブローバイガスを取り出すようにしている。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。
特開２０００−４５７５０号公報 特開平７−２４３３１７号公報

シリンダヘッドカバーに設けられるオイルセパレータとしては種々の形式のものが提案されているが、上記の特許文献１に記載の構成では、オイル分離を行う多数の小孔を有するインナプレートが水平方向に設けられ、その小孔を通ったブローバイガスが天井面の突条部分に衝突するようになっているため、分離した油滴がインナプレート上面に広がって小孔を塞いでしまい、オイル分離性能が低下する、という不具合がある。

また、特許文献２記載の構成では、カムシャフトの上方に開口するオイルセパレータの入口孔へ、カムシャフトが掻き上げた油滴が直接に侵入しないように、入口孔下面にカバー状の入口部材を設けてあり、従って、それだけシリンダヘッドカバーの全高が高くなってしまう、という問題がある。

この発明に係るオイルセパレータは、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、シリンダヘッドカバーの頂部内側にセパレータカバーを取り付けることにより、カムシャフトと直交する左右方向に延びたオイルセパレータが構成されている。そして、その左右方向の一端部が、上記セパレータカバーの開口部を通して動弁室内に開口しており、かつこの開口部分に隣接して入口側セパレータ室が、上記開口部と反対側の端部に出口側セパレータ室が、それぞれ形成され、両セパレータ室の間を仕切るようにカムシャフト軸方向に沿って設けられた隔壁部に、多数の微細通路が貫通形成されている。

従って、動弁室内のブローバイガスは、上記開口部を通して入口側セパレータ室に入り、かつ隔壁部の微細通路を通して出口側セパレータ室へ流れ、該出口側セパレータ室から外部へ取り出される。つまり、シリンダヘッドカバーの左右方向にブローバイガスが流れ、主に、微細通路を通過する際に、オイルミストが分離される。隔壁部は、上下方向に配置されているので、分離した油滴は下方へ流れ落ち、微細通路が閉塞されることはない。

そして、特に本発明では、上記開口部を通して動弁室内に向かって露出するシリンダヘッドカバーの天井面に、動弁室側へ突出しかつカムシャフト軸方向に沿って延びた突起壁が、適宜な間隔で複数形成されている。そのため、カムシャフトが掻き上げた油滴が上記天井面に衝突して反射しても、上記突起壁に遮られ、入口側セパレータ室へ直接に侵入することがない。

本発明では、好ましくは、上記開口部分と上記入口側セパレータ室との間に、シリンダヘッドカバーの天井面から下方へ突出した仕切壁が設けられており、この仕切壁とセパレータカバーとの間にスリット状に入口が形成されている。そして、上記セパレータカバーの上記開口部と上記入口との間における入口室底壁部が、上記開口部側が低位となるように傾斜している。

このように構成すれば、カムシャフトで掻き上げた油滴の侵入が、上記仕切壁により阻止され、より一層生じにくい。そして、入口室底壁部に落ちた油滴は、その傾斜によって動弁室側へ流れ落ち、入口側への侵入が回避される。ブローバイガスの流れに押されて入口側へ油滴が流入することを確実に防止するために、入口室底壁部と上記入口との間に、段差部が設けられていることが望ましい。

この発明によれば、セパレータカバーの開口部の下方に別のカバー等を設ける必要がなく、開口部が下方へ向かってそのまま開口した構成とすることができるため、オイルセパレータの上下方向の寸法が小型となり、シリンダヘッドカバーの全高を低くすることが可能である。また、ブローバイガスは、微細通路を備えた隔壁部を横方向に通過し、隔壁部が上下方向に沿って配設されるので、分離した油滴により微細通路が閉塞されることがなく、安定したオイル分離性能を得ることができる。

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４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おり、特に、シリンダヘッドカバー１の内側面を示している。このシリンダヘッドカバー１は、図２に示すように、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を画成する。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、シリンダヘッドカバー１に接続されたブローバイガス通路（図示せず）を介して外部（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、ポリアミドなどの合成樹脂により一体に成形されたもので、周囲６箇所に、シリンダヘッド２に固定するためのボルト挿通孔１１を備えているとともに、各気筒のボア中心に対応する４箇所に、点火プラグ挿入孔１２を備えている。そして、♯１気筒の点火プラグ挿入孔１２と♯２気筒の点火プラグ挿入孔１２との間に、本発明に係るオイルセパレータ５が構成されている。具体的には、ポリアミドなどの合成樹脂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１６と直交する方向に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。より詳しくは、図１に示すように、平面図上で見て略Ｌ字形に延び、図示せぬ配管が接続されるブローバイガス取出口１７の下部に達している。

図３は、図１のＡ−Ａ線に沿ったオイルセパレータ５の断面図を示している。図示するように、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、大きな矩形の開口部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。なお、図示例では、セパレータカバー１５の周縁部を残す形で矩形に開口部２４が設けられているが、セパレータカバー１５の端部に開口部を切欠形成する形とすることもできる。

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、上記仕切壁２５は、カムシャフト１６の軸方向に沿って設けられている。また、上記セパレータカバー１５における上記開口部２４の開口端縁２４ａと上記入口２６部分との間には、開口部２４の半分程度の幅で入口室底壁部２８が残存している。つまり、入口室２１の下面は、入口２６寄りの１／３程度が入口室底壁部２８によって覆われ、残りの２／３程度が開口部２４として開口している。そして上記入口室底壁部２８の高さ位置は、上記セパレータ室底壁部２７の高さ位置よりも一段低く、これにより、入口２６と入口室底壁部２８との間に、段差部２９が確保されている。上記開口部２４の下方には、一方のカムシャフト１６が位置しているが、このカムシャフト１６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の長さならびに上記入口室底壁部２８の長さ（換言すれば開口端縁２４ａ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は、上下方向に沿って位置し、かつ両セパレータ室２２，２３を連通するように多数の微細通路３２が水平方向に沿って貫通形成されている。上記微細通路３２の通路長をある程度確保するために、上記隔壁部３１は、比較的厚い壁となるように成形されている。なお、図示例では、上記隔壁部３１がセパレータカバー１５の一部として一体に成形されているが、必ずしもこれに限定されず、別部品を取り付けるようにしてもよい。

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、凹凸板３３が配置されている。この凹凸板３３は、シリンダヘッドカバー１側に一体に成形されており、隔壁部３１に対向する面に、上下方向に沿った凹溝部３３ａと突条部３３ｂとが交互に形成されている。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、その凹凸状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。具体的には、ブローバイガスは、拡散しながら一部が突条部３３ｂの頂面に衝突するとともに、残部が凹溝部３３ａ内に進入し、該凹溝部３３ａの底面および側面に複数回衝突して、衝突の度にオイルミストが分離される。そして、凹溝部３３ａや突条部３３ｂに衝突したブローバイガスは、凹溝部３３ａおよび突条部３３ｂに沿って上昇および下降して出口側セパレータ室２３へと流れていく。

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、分離した油滴を動弁室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、偏平（図１参照）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を備えている。また、出口側セパレータ室２３では、底面全体が漏斗状をなし、かつ下端に同様のドレンパイプ３６を備えている。上記出口側セパレータ室２３は、前述したように、Ｌ字形（図１参照）をなすように♯１気筒側へ延びており、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。

さらに、上記入口室２１の上面となるシリンダヘッドカバー１の天井面には、カムシャフト１６の軸方向に沿った突起壁４１が、適宜な間隔で複数、互いに平行に形成されている。上記突起壁４１は、それぞれ天井面から下方へ突出しており、図示例では、開口部２４に対応する範囲に、４個の突起壁４１がほぼ等間隔に設けられている。なお、この入口室２１の天井面は、図示するように、上記入口側セパレータ室２２へ向かう方向に傾いた傾斜面となっている。これは、ちょうどこの部分が、図外の排気系のＥＧＲバルブの位置に対応し、該ＥＧＲバルブとの干渉を避けるために、シリンダヘッドカバー１が部分的に窪んで形成されているためである。

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。このように入口室２１から入口側セパレータ室２２へと流れる際にも、ある程度のオイルミストの分離がなされる。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、かつ前述したように、微細通路３２通過直後に凹凸板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３５，３６を介して動弁室３に滴下する。ここで、上記構成では、カムシャフト１６と直交する左右方向つまりシリンダヘッドカバー１の幅方向に沿って基本的にブローバイガスが流れるようにオイルセパレータ５が構成されているので、限られたスペースの中で、入口室２１からブローバイガス取出口１７までの流路を十分に長く確保でき、良好なオイル分離性能が得られる。そして、隔壁部３１に付着した油滴は、上下方向に沿って配設された隔壁部３１を伝わって速やかに流れ落ちるため、微細通路３２が閉塞されてしまうことはなく、安定したオイル分離性能が得られる。

また、開口部２４の下方に位置するカムシャフト１６の回転に伴って、その接線方向に沿って油滴が飛散するが、この油滴が入口室２１の天井面に衝突して反射しても、天井面から突出した突起壁４１に遮られ、入口２６へ直接に侵入することがない。特に、上記のように天井面が傾斜面である場合には、仮に突起壁４１がないと、上方へ進行した油滴が天井面の傾斜により入口２６側へ跳ね返る傾向となるが、上記のように、突起壁４１を並べて配置しておくことにより、反射した油滴が確実に突起壁４１に遮られ、入口２６へ飛び込むことがない。なお、突起壁４１に衝突して付着した油滴は、徐々に大きな油滴へと成長し、該突起壁４１から動弁室３へと自重により滴下する。

従って、上記構成によれば、図２に示すように、開口部２４をカムシャフト１６の上方に比較的近接して配置することが可能であり、かつ、開口部２４下面を覆うカバー等が不要であるので、シリンダヘッドカバー１そのものを小型化できるのみならず、内燃機関におけるシリンダヘッドカバー１の高さ位置をより低くすることができる。

さらに上記実施例では、合成樹脂にてそれぞれ成形されたシリンダヘッドカバー１とセパレータカバー１５との２つの部材によってオイルセパレータ５が構成されているので、組立も簡単であり、非常に低コストに提供することができる。

なお、前述したように、ブローバイガスの還流のためには２本のブローバイガス通路が必要であり、低中負荷域では、一方のブローバイガス通路から新気が導入されるのであるが、上記実施例のオイルセパレータ５は、この新気導入通路を兼ねたブローバイガス通路用のものとして構成されている。図１に示すように、上記シリンダヘッドカバー１には、♯３気筒と♯４気筒との間に、第２のオイルセパレータ６が設けられており、所謂ＰＣＶバルブを備えた他方のブローバイガス通路がこの第２のオイルセパレータ６に接続されることになる。

次に、図４および図５は、一部を変更したこの発明の第２の実施例を示している。この実施例は、セパレータカバー１５の開口部２４に隣接した入口室底壁部２８が、セパレータ室底壁部２７と平行な平面ではなく、開口部２４側が低位となるように傾斜した傾斜面となっている。より詳細には、図５に示すように、Ｖ溝状をなすように２つの平面２８ａが組み合わされ、かつその稜線が、図４に示すように、開口部２４側が低位となるように傾斜している。また、前述した実施例と同様に、スリット状の入口２６を構成するセパレータ室底壁部２７と上記入口室底壁部２８との間には、段差部２９を備えている。なお、図５は、理解を容易にするために、概ね図４のＢ−Ｂ線に沿って切り取った断面の斜視図である。

このような構成によれば、例えば入口室２１の天井面に衝突して入口室底壁部２８の上に落ちた油滴が、入口室底壁部２８の傾斜に沿って開口部２４側に流れ落ちやすくなり、入口２６から入口側セパレータ室２２内に侵入することがない。特に、開口部２４から入口２６へ向かうブローバイガスの流れによって、入口室底壁部２８上の油滴が入口２６側へ押される傾向にあるが、入口室底壁部２８と入口２６との間には、段差部２９が存在するので、確実に堰き止められ、ある程度大きな油滴に成長した段階で自重により傾斜に沿って流れ落ちることになる。

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底面図。 このシリンダヘッドカバーをシリンダヘッドに取り付けた状態を示す断面図。 図１のＡ−Ａ線に沿った断面図。 この発明の第２の実施例を示す図３と同様の断面図。 図４のＢ−Ｂ線に沿って切り欠いた断面斜視図。

符号の説明

１…シリンダヘッドカバー
５…オイルセパレータ
１５…セパレータカバー
２１…入口室
２２…入口側セパレータ室
２３…出口側セパレータ室
２４…開口部
２５…仕切壁
２６…入口
２８…入口室底壁部
３１…隔壁部
３２…微細通路
４１…突起壁

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、
   シリンダヘッドカバーの頂部内側にセパレータカバーを取り付けることにより、カムシャフトと直交する左右方向に延びたオイルセパレータが構成され、その左右方向の一端部に入口室が、他端部に出口側セパレータ室が、両者間に入口側セパレータ室が、それぞれ形成されており、
   上記入口室は上記セパレータカバーの開口部を通して動弁室内に開口しており、
   上記入口室と上記入口側セパレータ室との間を仕切るように、シリンダヘッドカバーの天井面から下方へ突出した仕切壁が設けられており、この仕切壁とセパレータカバーとの間にスリット状に入口が形成されており、
   上記入口側セパレータ室と出口側セパレータ室との間を仕切るようにカムシャフト軸方向に沿って設けられた隔壁部に、多数の微細通路が貫通形成されており、
   上記開口部を通して動弁室内に向かって露出する上記入口室におけるシリンダヘッドカバーの天井面に、動弁室側へ突出しかつカムシャフト軸方向に沿って延びた突起壁が、適宜な間隔で複数形成されていることを特徴とするシリンダヘッドカバーのオイルセパレータ。
2. 上記突起壁および上記開口部が、カムシャフトの上方に位置することを特徴とする請求項１に記載のシリンダヘッドカバーのオイルセパレータ。
3. 上記天井面が、上記入口側セパレータ室へ向かう方向に傾いた傾斜面をなしていることを特徴とする請求項１または２に記載のシリンダヘッドカバーのオイルセパレータ。
4. 上記セパレータカバーの上記開口部と上記入口との間における入口室底壁部が、上記開口部側が低位となるように傾斜していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のシリンダヘッドカバーのオイルセパレータ。
5. 上記セパレータカバーの上記開口部と上記入口との間における入口室底壁部が、上記入口側セパレータ室の底壁部の高さ位置よりも低く、この入口室底壁部と上記入口との間に、段差部が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のシリンダヘッドカバーのオイルセパレータ。
6. 上記シリンダヘッドカバーおよび上記セパレータカバーが、合成樹脂成形品からなることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のシリンダヘッドカバーのオイルセパレータ。

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