JP4581829B2 - オイルセパレータ及びブローバイガス還元装置 - Google Patents

Description

この発明は、エンジンのブローバイガスに含まれるオイルミストを分離するオイルセパレータ及び同オイルセパレータを具備するブローバイガス還元装置に関する。

従来、エンジンの燃焼室からクランクケース内に漏れ出るブローバイガスを吸気通路に還流させて、クランクケース内の換気を行うブローバイガス還元装置が知られている。ここで、ブローバイガスはオイルミストを含んでいるため、このオイルミストが吸気通路の内壁に付着すると、これに吸入空気に含まれる異物が付着して成長することにより、デポジットの原因となるおそれがある。そこで、ブローバイガス中のオイルミストを分離、回収するオイルセパレータが提案されている。例えば特許文献１に記載のオイルセパレータでは、流入ポートから流入したブローバイガスをブローバイガス通路に設けられた複数の迂回板に吹き付けて、迂回板に付着したオイルミストを排出ポートから回収する一方、オイルミストが分離されたブローバイガスを流出ポートから吸気通路に流出させるようにしている。
特開平９−８８５４４号公報

ところで、特許文献１に示すようなオイルセパレータでは、ブローバイガスをブローバイガス流路に沿って迂回させる一方、迂回板に付着したオイルミストを排出ポートに導く構成となっており、オイルミストが導かれる方向とブローバイガスの流れる方向とが交錯することによりオイルミストが再飛散してしまうことがある。そして、このようにオイルミストが再飛散すると、オイルミストの回収効率が低下し、結果として、吸気通路にはオイルミストを多く含んだブローバイガスが戻されてしまうという問題がある。

この発明は、このような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、分離されたオイルミストの再飛散を抑制することのできるオイルセパレータ及びブローバイガス還元装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、ブローバイガスが流入する流入ポート及び同ブローバイガスが流出する流出ポートが形成されたケースと、同ケースの内部に区画形成されて前記流入ポート及び前記流出ポートを接続するブローバイガス通路と、同ブローバイガス通路の途中に設けられ、ブローバイガス中のオイルミストを捕捉してこれを前記ケースに形成された排出ポートから排出する分離機構とを備えるオイルセパレータにおいて、前記分離機構は捕捉板を有し、その捕捉板は前記ブローバイガス通路を流れるブローバイガスが捕捉板に衝突し得るように構成され、前記排出ポートは前記流出ポートの形成される前記ケースの側部と対向する側部に形成されており、前記ブローバイガス通路は折り返し部分を有するとともに、前記分離機構の上流側に位置する第１通路部分と、前記分離機構及び前記折り返し部分の下流側に位置する第２通路部分と、前記第２通路部分の下流側に位置する第３通路部分とを備え、前記分離機構よりも鉛直方向上方に位置する前記第３通路部分の通路断面積は前記第２通路部分の通路断面積よりも小さく設定されていることをその要旨とする。

請求項２に記載の発明は、ブローバイガスが流入する流入ポート及び同ブローバイガスが流出する流出ポートが形成されたケースと、同ケースの内部に区画形成されて前記流入ポート及び前記流出ポートを接続するブローバイガス通路と、同ブローバイガス通路の途中に設けられ、ブローバイガス中のオイルミストを捕捉してこれを前記ケースに形成された排出ポートから排出する分離機構とを備えるオイルセパレータにおいて、前記分離機構は捕捉板を有し、その捕捉板は前記ブローバイガス通路を流れるブローバイガスが捕捉板に衝突し得るように構成され、前記排出ポートは前記流出ポートから流出するブローバイガスの流出方向と逆方向に向けて開口されており、前記ブローバイガス通路は折り返し部分を有するとともに、前記分離機構の上流側に位置する第１通路部分と、前記分離機構及び前記折り返し部分の下流側に位置する第２通路部分と、前記第２通路部分の下流側に位置する第３通路部分とを備え、前記分離機構よりも鉛直方向上方に位置する前記第３通路部分の通路断面積は前記第２通路部分の通路断面積よりも小さく設定されていることをその要旨とする。

請求項１又は請求項２に記載の構成では、流入ポートから流入したブローバイガスに含まれるオイルミストは分離機構により分離されて排出ポートから排出される。また一方、このようにオイルミストが捕捉された後、ブローバイガスは流出ポートから排出される。そしてこの際に、オイルミストの排出方向とブローバイガスの流出方向とを大きく異ならしめることができる。従って、分離機構により分離されたオイルミストがブローバイガスの流れにより巻き上げられて再飛散してしまうのを好適に抑制することができる。
また、同構成によれば、ブローバイガス通路において分離機構よりも鉛直方向上方に位置する第３通路部分では、同第３通路部分を流れるブローバイガスに含まれるオイルミストが少なく、それが再飛散する可能性も少ない。従って、オイルの再飛散を抑制しつつ、通路部の断面積を小さくすることによりオイルセパレータのコンパクト化を図ることができるようになる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のオイルセパレータにおいて、前記流入ポート及び前記流出ポートは前記ケースにおいて同じ側に位置する側部に形成され、これら流入ポート及び流出ポートを接続する前記ブローバイガス通路はＵ字状を呈するように区画形成されることをその要旨とする。

同構成によれば、ブローバイガス通路がＵ字状を呈しているため、流入ポートから流入したブローバイガスが流出ポートから流出するのに先立ち、そのブローバイガスの流れが折り返される。この際、ブローバイガスに含まれるオイルミストは、その質量が比較的大きく、慣性効果によってその流れ方向が変化し難いため、ブローバイガス通路の折り返し部分に滞留するようになる。従って、同構成によれば、比較的コンパクトな構成をもって好適にブローバイガスからオイルミストを分離することができるようになる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のオイルセパレータにおいて、前記排出ポートは前記ブローバイガス通路の前記折り返し部分に形成されることをその要旨とする。
同構成によれば、ブローバイガス通路の折り返し部分に滞留したオイルミストを排出ポートから好適に排出することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載のオイルセパレータを具備するブローバイガス還元装置において、前記オイルセパレータは前記流出ポートからブローバイガスが鉛直方向上方に流出するように配設されることをその要旨とする。

ブローバイガスに含まれるオイルミストはその質量が大きく、重力の作用により鉛直方向上方には流れ難い。従って、流出ポートからブローバイガスが鉛直方向上方に流出するようにオイルセパレータを配設するようにした上記構成によれば、オイルミストが流出ポートから流出することを極力抑えることができる。

以下、図１〜３を参照して、本発明にかかるブローバイガス還元装置の実施形態について説明する。
図１は、ブローバイガス還元装置、並びにこれが搭載されるエンジン１を示している。エンジン１のエンジン本体２にはシリンダ３が設けられ、シリンダ３内にはピストン４が往復移動可能に設けられている。エンジン本体２にはインテークマニホールド５が接続され、その内部はシリンダ３内と連通している。エンジン本体２の上部には動弁室６が設けられ、動弁室６には吸気・排気バルブを駆動するカムシャフト（図示略）が回動可能に支持された状態で収容されている。エンジン本体２には動弁室６とシリンダ３下方のクランクケース７とを連通する案内通路８，９が形成されている。

動弁室６の上方にはオイルセパレータ１０が設けられ、オイルセパレータ１０の流入ポート１０ａは動弁室６と連通している。オイルセパレータ１０は、流入ポート１０ａから流入したブローバイガスに含まれたオイルミストを捕捉し、流出ポート１０ｂから浄化したブローバイガスを流出する一方、排出ポート１０ｃからオイルセパレータ１０内で捕捉したオイルミストを排出する。オイルセパレータ１０の流出ポート１０ｂとインテークマニホールド５とを接続する配管１１には電磁弁からなるＰＣＶバルブ１２が設けられ、ＰＣＶバルブ１２が開閉駆動されることで、流出ポート１０ｂとインテークマニホールド５とが連通・遮断される。

次に、ブローバイガスの流れについて説明する。エンジン１の運転中にインテークマニホールド５が負圧になりＰＣＶバルブ１２が開いた状態になると、ピストン４とシリンダ３との隙間から漏れ出たブローバイガスは、図１の実線矢印にて示されるように、クランクケース７、案内通路８、動弁室６を経由してオイルセパレータ１０の流入ポート１０ａに導かれる。

そして、ブローバイガスは、オイルセパレータ１０の流入ポート１０ａから流入し、オイルセパレータ１０内でオイルミストが捕捉されることにより浄化される。浄化されたブローバイガスは、流出ポート１０ｂから流出され、インテークマニホールド５に導かれる。インテークマニホールド５に流入したブローバイガスに含まれる未燃焼燃料は、シリンダ３内に導かれ燃焼する。

一方、オイルセパレータ１０内で捕捉されたオイルミストは、図１の点線矢印に示されるように、オイルセパレータ１０の排出ポート１０ｃから排出され、案内通路９、クランクケース７を経由して、クランクケース７の下部に設けられたオイルパン１３に回収される。また、ブローバイガスが排出されたクランクケース７内には、図示しない通路から外気が導かれる。

次に、オイルセパレータ１０の内部構造について説明する。図２にオイルセパレータ１０の断面図を、図３（ａ）に図２のＡ−Ａ断面図を、図３（ｂ）に図２のＢ−Ｂ断面図を示す。オイルセパレータ１０のケース２１は、オイルミストを含んだブローバイガスが流入する流入ポート１０ａと、オイルミストが分離されたブローバイガスを流出する流出ポート１０ｂと、オイルミストを排出する排出ポート１０ｃとを備えている。

流入ポート１０ａと流出ポート１０ｂとはケース２１の一側部に設けられ、排出ポート１０ｃはケース２１の前記一側部と対向する側部に設けられている。ケース２１の内部はケース２１の仕切り部２１ａによって、ブローバイガス通路２３，２４，２５がＵ字状を呈するように区画形成されている。流入ポート１０ａ及び流出ポート１０ｂとはこのブローバイガス通路２３，２４，２５によって接続されている。排出ポート１０ｃは、ブローバイガス通路２３，２４，２５の折り返し部分に位置してケース２１に形成され、ブローバイガス通路２４，２５を通じて流出ポート１０ｂから流出するブローバイガスの流出方向と逆方向に向けて開口されている。

ブローバイガス通路２３，２４の途中には、ブローバイガス中のオイルミストを捕捉してこれを排出ポート１０ｃから排出する分離機構３０が設けられる。この分離機構３０は、複数の穴３１ａが設けられた絞り板３１と、ブローバイガス中のオイルミストを捕捉する捕捉板３２と、排出ポート１０ｃからのオイルの逆流を防止する逆流防止板３３と、排出ポート１０ｃとを備えている。

オイルセパレータ１０のケース２１は、図３に示すように、流入ポート１０ａと流出ポート１０ｂとが排出ポート１０ｃよりも鉛直方向上方に位置するように傾斜して配設されている。分離機構３０の下流側に位置し且つ分離機構３０よりも鉛直方向上方に位置するブローバイガス通路２５の通路幅Ｄ１は、分離機構３０の絞り板３１及び捕捉板３２より鉛直方向下方に位置するブローバイガス通路２４の通路幅Ｄ２より小さく設定されている。すなわち、ブローバイガス通路２５の通路断面積はブローバイガス通路２４の通路断面積よりも小さく設定されている。また、流出ポート１０ｂはその開口がケース２１の上面に設けられており、ブローバイガスが鉛直方向上方に流出するように構成されている。

次に、オイルセパレータ１０におけるブローバイガスとオイルミストの流れについて説明する。エンジンの運転中にインテークマニホールド５が負圧になりＰＣＶバルブ１２が開いた状態になると、ブローバイガスは流入ポート１０ａからケース２１内に流入し流出ポート１０ｂから流出する。

ブローバイガスの流れを、図２，３の実線矢印で示す。オイルミストを含んだブローバイガスは、流入ポート１０ａからブローバイガス通路２３に流入し、絞り板３１に設けられた複数の穴３１ａにより流れが絞られ流速が速くなる。絞り板３１を通過して流速が速くなったブローバイガスは捕捉板３２に衝突し、ブローバイガスに含まれるオイルミストの一部は捕捉板３２に付着して凝集する。このように捕捉板３２によってオイルミストの一部が分離されたブローバイガスは、図２の実線矢印で示すように、捕捉板３２の側方を通った後にＵターンする。このとき、ブローバイガスに残されたオイルミストは、その質量が比較的大きく、慣性効果によってその流れ方向が変化し難いため、排出ポート１０ｃが形成されているケース２１の内壁２１ｃ等に付着する。ケース２１の内壁２１ｃや逆流防止板３３の内壁３３ａによって更にオイルミストが分離されたブローバイガスは、ブローバイガス通路２４を通過し、通路断面積が小さく構成されているブローバイガス通路２５で流速を速めて流出ポート１０ｂから鉛直方向上方に向かって流出される。

捕捉板３２に付着したオイルミストの流れを破線矢印で示す。捕捉板３２に付着したオイルミストは、互いに凝集することによって液状のオイル２６となり、捕捉板３２の前面３２ａを流れ落ちてケース２１の底面２１ｂに達する。底面２１ｂ上に達したオイル２６は、斜面で構成されている底面２１ｂを伝って排出ポート１０ｃに導かれる。また、ケース２１の内壁２１ｃや逆流防止板３３の内壁３３ａに付着したオイルミストもケース２１の底面２１ｂに流れ落ち排出ポート１０ｃに導かれる。そして、排出ポート１０ｃに導かれたオイル２６は、前述のようにオイルパン１３に回収される。

上記のようにオイルセパレータ１０を構成すると、オイルミストの排出方向とブローバイガスの流出方向とを大きく異ならしめることができ、分離機構３０により分離されたオイルミストがブローバイガスの流れによって巻き上げられ再飛散するのを抑制することができる。ブローバイガスとケース２１の底面２１ｂに拡散したオイル２６とが接する部分においては、オイル２６が巻き上げられて再飛散するおそれがあるので、ブローバイガス通路２４の通路断面積を相対的に大きくしてブローバイガスの流速を遅くしておくことが望ましい。一方、分離機構３０より鉛直方向上方に位置するブローバイガス通路２５においては、ケース２１の底面２１ｂにオイル２６がほとんどない状態となるので、ブローバイガス通路２５の通路断面積を相対的に小さくしてブローバイガスの流速を速くしてもオイル２６の再飛散は発生し難い。

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記実施形態では、捕捉板３２によってオイル分が分離され浄化されたブローバイガスは、ケース２１の一側部に設けられた流出ポート１０ｂに導かれ、捕捉板３２に付着したオイルミストは、ケース２１の前記一側部と対向する側部に設けられた排出ポート１０ｃに導かれる。このため、オイルミストの排出方向とブローバイガスの流出方向とを大きく異ならしめることができる。従って、ブローバイガスがケース２１の底面２１ｂに拡散したオイル２６に接触するのを抑えることができ、ブローバイガスの流れによってオイルミストが巻き上げられ再飛散することを抑制することができる。

（２）上記実施形態では、ブローバイガスが流出する流出ポート１０ｂをケース２１の一側部に設けるとともに、オイルが排出される排出ポート１０ｃをケース２１の前記一側部と対向する側部に設けている。従って、流出ポート１０ｂと排出ポート１０ｃとの位置を遠ざけることができ、排出ポート１０ｃに滞留しているオイルが流出ポート１０ｂから流出することを極力抑えることができる。

（３）上記実施形態では、排出ポート１０ｃは、オイルミストが分離されたブローバイガスが流出されるブローバイガス通路２４，２５側とは逆方向に向けて開口されている。従って、オイルミストの排出方向とブローバイガスの流出方向とを大きく異ならしめることができ、ブローバイガスの流れによってオイルミストが巻き上げられ再飛散することを抑制することができる。

（４）上記実施形態では、流入ポート１０ａと流出ポート１０ｂとをケース２１の一側部に設け、排出ポート１０ｃをケース２１の前記一側部と対向する側部に設けることによりブローバイガス通路２３，２４，２５をＵ字状に構成している。このため、ブローバイガスがＵターンする際に、ブローバイガスに含まれるオイルミストは、その質量が比較的大きく、慣性効果によってその流れ方向が変化し難いため、ブローバイガス通路の折り返し部分、例えばケース２１の内壁２１ｃや逆流防止板３３の内壁３３ａに付着し滞留するようになる。従って、比較的コンパクトな構成をもって好適にブローバイガスからオイルミストを分離することができるようになる。

（５）上記実施形態では、排出ポート１０ｃは、Ｕ字状のブローバイガス通路の折り返し部分に配置されている。従って、ブローバイガス通路の折り返し部分に滞留するオイル２６の排出ポート１０ｃから効率よく排出することができる。

（６）上記実施形態では、流出ポート１０ｂの開口がケース２１の上面に設けられており、ブローバイガスが鉛直方向上方に流出するように構成されている。また、ブローバイガスに含まれるオイルミストはその質量が大きく、重力の作用により鉛直方向上方には流れ難い。従って、オイルミストが流出ポート１０ｂから流出することを極力抑えることができる。

（７）上記実施形態では、分離機構３０の下流側に位置し且つ分離機構３０よりも鉛直方向上方に位置するブローバイガス通路２５の通路断面積は、分離機構３０の絞り板３１及び捕捉板３２より鉛直方向下方に位置するブローバイガス通路２４の通路断面積より小さく設定されている。また、ブローバイガス通路において鉛直方向上方に位置する部分では、同部分を流れるブローバイガスに含まれるオイルミストが少なく、それが再飛散する可能性も少ない。従って、オイルの再飛散を抑制しつつ、通路部の断面積を小さくすることによりオイルセパレータのコンパクト化を図ることができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、ケース２１内のブローバイガス通路２３，２４，２５をＵ字状に構成しているが、例えばオイルセパレータ４０のケース４１内のブローバイガス通路を図４に示す形状を有するように構成してもよい。オイルセパレータ４０は、流入ポート４０ａから流入したブローバイガスのオイルミストを捕捉板４２によって分離し、ブローバイガスをケース４１の一側部に設けた流出ポート４０ｂに導き（実線矢印）、オイルミストをケース４１の前記一側部と対向する側部に設けられた排出ポート４０ｃに導く（破線矢印）。このように構成しても、オイルミストの排出方向とブローバイガスの流出方向とを大きく異ならしめることができ、オイルミストの再飛散を抑制することができる。

・上記実施形態では、排出ポート１０ｃはＵ字状のブローバイガス通路の折り返し部分に配置され、ブローバイガス通路２４，２５側とは逆方向に向けて開口されているが、排出ポート１０ｃはブローバイガス通路の折り返し部分の上流側もしくは下流側に設けてもよく、また任意の方向に開口されていてもよい。

・上記実施形態では、流出ポート１０ｂの開口をケース２１の上面に設けて、ブローバイガスを上方に向けて流出するように構成しているが、流出ポート１０ｂの開口を上面以外の面に設けて、ブローバイガスを鉛直方向上方以外の方向に向けて流出するように構成してもよい。

・上記実施形態では、流入ポート１０ａと流出ポート１０ｂとが排出ポート１０ｃよりも鉛直方向上方に位置するようにケース２１が傾斜して配置されているが、ケース２１は傾斜して配置しなくてもよく、流入ポート１０ａと流出ポート１０ｂとは排出ポート１０ｃよりも鉛直方向下方に位置するように配置してもよい。

・上記実施形態では、分離機構３０の下流側に位置し且つ分離機構３０よりも鉛直方向上方に位置するブローバイガス通路２５の通路断面積は、それより鉛直方向下方に位置するブローバイガス通路２４の通路断面積より小さく設定されている。ブローバイガスの再飛散の影響がなければブローバイガス通路２４の通路断面積を相対的に小さく構成してもよく、ブローバイガス通路２４とブローバイガス通路２５との通路断面積が同一となるように構成してもよい。

・上記実施形態では、捕捉板３２を１枚のみ用いているが、捕捉板３２を複数枚設けてもよい。また、捕捉板３２は板状のものでなくてもよく、オイルミストを捕捉できる形状のものであればよい。

・上記実施形態では、絞り板３１及び捕捉板３２はＵ字状のブローバイガス通路の折り返し部分よりも上流側に設けられているが、折り返し部分の下流側に設けられていてもよい。

ブローバイガス還元装置及びこれが搭載されるエンジンの構成図。 オイルセパレータの断面図。 （ａ）図２のＡ−Ａ断面図、（ｂ）図２のＢ−Ｂ断面図。 本発明の他の例におけるオイルセパレータの上面図。

符号の説明

１…エンジン、２…エンジン本体、５…インテークマニホールド、１０…オイルセパレータ、１０ａ…流入ポート、１０ｂ…流出ポート、１０ｃ…排出ポート、１２…ＰＣＶバルブ、２１…ケース、２３，２４，２５…ブローバイガス通路、３０…分離機構、３１…絞り板、３２…捕捉板、３３…逆流防止板。

Claims (5)

1. ブローバイガスが流入する流入ポート及び同ブローバイガスが流出する流出ポートが形成されたケースと、同ケースの内部に区画形成されて前記流入ポート及び前記流出ポートを接続するブローバイガス通路と、同ブローバイガス通路の途中に設けられ、ブローバイガス中のオイルミストを捕捉してこれを前記ケースに形成された排出ポートから排出する分離機構とを備えるオイルセパレータにおいて、
   前記分離機構は捕捉板を有し、その捕捉板は前記ブローバイガス通路を流れるブローバイガスが捕捉板に衝突し得るように構成され、
   前記排出ポートは前記流出ポートの形成される前記ケースの側部と対向する側部に形成されており、
   前記ブローバイガス通路は折り返し部分を有するとともに、前記分離機構の上流側に位置する第１通路部分と、前記分離機構及び前記折り返し部分の下流側に位置する第２通路部分と、前記第２通路部分の下流側に位置する第３通路部分とを備え、
   前記分離機構よりも鉛直方向上方に位置する前記第３通路部分の通路断面積は前記第２通路部分の通路断面積よりも小さく設定されている
   ことを特徴とするオイルセパレータ。
2. ブローバイガスが流入する流入ポート及び同ブローバイガスが流出する流出ポートが形成されたケースと、同ケースの内部に区画形成されて前記流入ポート及び前記流出ポートを接続するブローバイガス通路と、同ブローバイガス通路の途中に設けられ、ブローバイガス中のオイルミストを捕捉してこれを前記ケースに形成された排出ポートから排出する分離機構とを備えるオイルセパレータにおいて、
   前記分離機構は捕捉板を有し、その捕捉板は前記ブローバイガス通路を流れるブローバイガスが捕捉板に衝突し得るように構成され、
   前記排出ポートは前記流出ポートから流出するブローバイガスの流出方向と逆方向に向けて開口されており、
   前記ブローバイガス通路は折り返し部分を有するとともに、前記分離機構の上流側に位置する第１通路部分と、前記分離機構及び前記折り返し部分の下流側に位置する第２通路部分と、前記第２通路部分の下流側に位置する第３通路部分とを備え、
   前記分離機構よりも鉛直方向上方に位置する前記第３通路部分の通路断面積は前記第２通路部分の通路断面積よりも小さく設定されている
   ことを特徴とするオイルセパレータ。
3. 請求項１又は２に記載のオイルセパレータにおいて、
   前記流入ポート及び前記流出ポートは前記ケースにおいて同じ側に位置する側部に形成され、これら流入ポート及び流出ポートを接続する前記ブローバイガス通路はＵ字状を呈するように区画形成される
   ことを特徴とするオイルセパレータ。
4. 請求項３に記載のオイルセパレータにおいて、
   前記排出ポートは前記ブローバイガス通路の前記折り返し部分に形成される
   ことを特徴とするオイルセパレータ。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のオイルセパレータを具備するブローバイガス還元装置において、
   前記オイルセパレータは前記流出ポートからブローバイガスが鉛直方向上方に流出するように配設される
   ことを特徴とするブローバイガス還元装置。

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