JP4690257B2 - オイルミストセパレータ - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関のブローバイガス中に含まれるオイルミスト（オイル）を分離・回収するオイルミストセパレータに関する。

従来より、自動車に搭載される内燃機関では、ピストンリングとシリンダ壁との隙間等からクランクケース内へ漏れ出るブローバイガスを、シリンダヘッドやヘッドカバーを通して吸気系へ戻し、混合気とともに燃焼室内へ送り込むように構成されている。このブローバイガスがオイルミストを含んだまま吸気系へ戻されることのないように、ブローバイガス中に含まれるオイルミストを分離・回収するオイルミストセパレータが設けられる。

このようなオイルミストセパレータの一例として、特許文献１に記載されているような所謂インパクト方式のものでは、ブローバイ通路に立設された立上プレートに絞り通路としての多数の孔を貫通形成し、これらの絞り通路を通過した高速のブローバイガスを下流側の衝突壁に衝突させることによって、この衝突壁にオイルミストを付着させて分離するようになっている。
特開平９−９６２０９号公報

このようなインパクト方式のオイルミストセパレータでは、オイル補足効率を高めるためには、絞り通路を通過するガスの流速を高める必要がある。しかしながら、例えば図１２に示すように、衝突壁１の上流側に絞り通路４が形成された立上プレート２をブローバイ通路３の通路底壁３Ａより立設し、この立上プレート２の周縁とブローバイ通路３の内面との間に隙間を形成し、この隙間の前後にリブ５を設けて迷路状の隙間通路６を形成した構造では、絞り通路４を通過するブローバイガスの流速を高めてオイル補足効率を向上するために、絞り通路４の通路断面積を小さくすると、その抵抗が大きくなり、立上プレート２の周縁の隙間通路６を通ってブローバイガスが下流側へ流れ出る割合が増し、絞り通路４での流速を有効に高めることができない。そこで、立上プレート２の周縁とブローバイ通路３の内面との隙間を完全に塞ぐと、絞り通路４での流速は向上するものの、立上プレート２の上流側にオイルが溜まるといった新たな課題を生じてしまう。

また、上記の衝突壁１や立上プレート２やリブ５は、通路上壁や通路側壁を構成するヘッドカバーの型成形時に同時に形成することができるものの、立上プレート２を貫通する絞り通路４は、孔形状であるために型成形時に同時に形成することはできず、後加工により別途形成する必要があり、加工工数が嵩みコストが高くなるといった課題がある。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものである。すなわち、第１の発明は、ブローバイ通路に設けられた衝突壁にブローバイガスを絞り通路を通して衝突させることによりオイルミストを分離するオイルミストセパレータであって、上記衝突壁の上流側にブローバイ通路を仕切る隔壁を設け、この隔壁に、ブローバイ通路の通路底壁まで延びるスリットを貫通形成し、かつ、このスリットの下部を遮蔽するように、上記隔壁の上流側及び下流側に一対の遮蔽板部を設けて、上記スリットの上部に上記絞り通路を形成したことを特徴としている。

このように、ブローバイ通路の通路断面を隔壁により実質的に遮断・閉塞しているために、この隔壁に形成されたスリット、特に、前後の遮蔽板部により遮蔽されるスリット下部を除くスリット上部に形成される絞り通路を通過するブローバイガスの流量及び流速を大幅に増大し、オイル補足効率を著しく向上することができる。しかも、スリットがブローバイ通路の通路底壁まで延びているために、隔壁よりも上流側の通路底壁上に溜まる液状のオイルを、スリット下部を通して下流側へ排出することができる。つまり、スリットは、その上部が絞り通路として機能するとともに、その下部がオイル排出通路として機能することとなり、両者を個別に形成する場合に比して、構造が簡素化されるとともに加工工数を低減することができる。

特に、上記隔壁の上部に下流側へ張り出した段部を設けることによって、この段部の下面と下流側の遮蔽板部の上面との間に上記絞り通路の下流側へ連なる整流通路を形成することができ、隔壁や下流側の遮蔽板部を利用した簡素な構造でありながら、整流効果を高め、オイル補足効率を一段と向上することが可能となる。

このようなオイルミストセパレータは、例えば、シリンダヘッドカバーとその裏面側に振動溶着等により固定されるバッフルプレートと、の合成樹脂材料により型成形される２部材により構成することができる。具体的には、ブローバイ通路の通路上壁及び通路側壁を構成するヘッドカバーの裏面側に、隔壁と衝突壁とを通路上壁より一体的に立設し、通路底壁を構成するバッフルプレートに遮蔽板部を一体的に立設すれば良い。そして、隔壁を通路上壁と通路側壁とに一体的に接続し、かつ、この隔壁の下端縁を通路底壁に実質的に隙間なく近接させることによって、隔壁の周囲を通過してブローバイガスが下流側へ流れ出ることを確実に防止し、隔壁を通過するブローバイガスをより一層スリット上部の絞り通路に集中させることができる。加えて、この隔壁の下端縁にスリットの一端を開放することによって、このスリットをヘッドカバーの型成型時に同時に形成することが可能となり、製造コストをより一層削減することができる。

第２の発明は、ブローバイ通路に設けられた衝突壁にブローバイガスを絞り通路を通して衝突させることによりオイルミストを分離するオイルミストセパレータであって、上記衝突壁の上流側にブローバイ通路を仕切る隔壁を設け、この隔壁に、ブローバイ通路の通路底壁まで延びるスリットを貫通形成し、かつ、このスリットの下部に嵌合する突起を上記ブローバイ通路の底壁より立設して、上記スリットの上部に上記絞り通路を形成したことを特徴としている。このように、ブローバイ通路の通路断面を隔壁により実質的に遮断・閉塞しているために、この隔壁に形成されたスリット、特に、突起が嵌合するスリット下部を除くスリット上部に形成される絞り通路を通過するブローバイガスの流量及び流速を大幅に増大し、オイル補足効率を著しく向上することができる。

以上のように本発明によれば、簡素な構造でありながらオイル補足効率に優れるとともにオイル排出通路の確保されたオイルミストセパレータを提供することができる。

以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して説明する。図１〜６は、本発明の第１実施例に係るオイルミストセパレータ１０を示している。このオイルミストセパレータ１０は、内部にブローバイ通路１１が形成された略横長四角形型のボックス形状をなし、内燃機関で生じるブローバイガスを、絞り通路２３Ａを通して衝突壁２１へ衝突させることによって、このブローバイガス中からオイルミストを分離・回収する、いわゆるインパクト方式のものである。

このオイルミストセパレータ１０は、構造的には内燃機関の図外のシリンダヘッドの上方を覆うヘッドカバー３０と、このヘッドカバー３０の裏面側に振動溶着等により接合・固定されるバッフルプレート３１と、の合成樹脂材料により型成形される２部材により構成されており、ヘッドカバー３０の裏面側にブローバイ通路１１を画成する通路上壁１３及びこの通路上壁１３より図１の下方へ立設する四方の通路側壁１４が一体的に形成されている。これら通路側壁１４の先端にバッフルプレート３１が固定されて、ブローバイ通路１１の通路底壁１２を構成するようになっている。

シリンダヘッド内のブローバイガスは、通路底壁１２の上流側に開口形成されたブローバイ入口１５よりブローバイ通路１１内へ導入され、後述するオイル分離部２０で分離されたオイルミストが通路底壁１２の下流側に形成された筒状のオイル排出口１７よりシリンダヘッド内へ戻される一方、オイルミスト分離後のオイルミストを含まないクリーンなガスが通路上壁１３の下流側に開口形成されたブローバイ出口１６を通して吸気系へ供給される。

図２は上記オイル分離部２０を示す要部断面図である。通路上壁１３には、矩形板状をなす衝突壁２１が図２の下方へ向けて一体的に立設されているとともに、この衝突壁２１の上流側（図１の左側）に、略矩形板状をなす隔壁２２が下方へ向けて一体的に立設されている。この隔壁２２は、ブローバイ通路１１をブローバイ入口１５を含む上流側の室１１Ａとブローバイ出口１６を含む下流側の室１１Ｂとに隔てる・仕切るように、ブローバイ通路１１の通路断面を実質的に閉塞している。すなわち、隔壁２２は、ヘッドカバー３０と一体的に型成形され、その上縁及び両側縁がそれぞれ通路上壁１３及び通路側壁１４に一体的に接続しており、かつ、下縁が通路底壁１２に実質的に隙間なく近接又は接触するように、通路側壁１４と同等又は僅かに短い高さに設定されている。つまり、隔壁２２の周縁とブローバイ通路１１の内壁面とが全周にわたって接続又は隙間無く近接配置されている。そして、この隔壁２２に、２本のスリット２３が貫通形成されている。これらのスリット２３は同等の長さで細長い縦長の帯状に形成され、そのスリット上部が後述する遮蔽板部２４，２５との間で上記の絞り通路２３Ａとして機能し、その下端が通路底壁１２に実質的に隙間無く近接する隔壁２２の下端縁に開放している。つまり、スリット２３は、図１及び図２に示す組付状態では絞り通路２３Ａから通路底壁１２まで延びている。

また、通路底壁１２には、スリット２３が形成された隔壁２２の下部を挟んでその上流側と下流側に、一対の上流側遮蔽板部２４及び下流側遮蔽板部２５がそれぞれ立設されている。これらの遮蔽板部２４，２５は、ほぼ同じ高さ・幅・厚さの矩形板状をなしており、スリット２３が形成された薄肉板状の隔壁２２の下部にそれぞれ所定の間隙Ｄ１，Ｄ２を隔てて平行に配置されている。これらの遮蔽板部２４，２５は、図４に示すように通路進行方向から見て、スリット２３のうちでその上部の遮蔽板部２４，２５との間に形成される絞り通路２３Ａを除くスリット下部２３Ｂを遮蔽つまり覆い隠すように、スリット２３の形成範囲を超える十分な幅に設定されている。つまり、各遮蔽板部２４，２５が絞り通路２３Ａの高さ分だけスリット２３よりも低く設定されていて、通路進行方向から見て遮蔽板部２４，２５よりも上方に露出するスリット上部が絞り通路２３Ａとして機能することとなる。また、図３に示すように、各遮蔽板部２４，２５の幅はブローバイ通路１１の内幅よりも短く設定されており、遮蔽板部２４，２５の側縁とブローバイ通路１１の通路側壁１４との間には所定の間隙Ｄ３，Ｄ４が確保されている。

隔壁２２は、その上部に下流側へ張り出した段部２２Ａが一体的に形成されている。この段部２２Ａは、スリット２３が形成される薄肉板状の下部に比して厚肉な形状をなし、この段部２２Ａの下面と下流側遮蔽板部２５の上面との間に、絞り通路２３Ａの下流側へ連なる整流通路２６が形成されている。なお、衝突壁２１の高さは絞り通路２３Ａと対向し得る程度に設定されるが、オイルが溜まることのないように、衝突壁２１と通路底壁１２との間には十分な隙間Ｄ５が確保されている。

以上のように本実施例によれば、隔壁２２の周縁とブローバイ通路１１の内面との間に実質的に隙間がなく、スリット２３を除いて隔壁２２がブローバイ通路１１をほぼ完全に閉塞・遮蔽しており、かつ、スリット２３の前後に遮蔽板部２４，２５を配置しているために、隔壁２２を通過するブローバイガスを、スリット２３、特にその上部の絞り通路２３Ａの部分に集中させることができる。このために、絞り通路２３Ａを通過するブローバイガスの流量及び流速を大幅に高めることができ、オイル補足効率を著しく向上することができる。

また、スリット２３が通路底壁１２まで延びているとともに、遮蔽板部２４，２５の両側に間隙Ｄ３，Ｄ４が確保されているために、通路底壁１２上のオイルを、スリット２３及び間隙Ｄ３，Ｄ４、更には上記の間隙Ｄ５を通してオイル排出口１７が形成される下流側へ良好に排出することができ、通路底壁１２上にオイルが溜まることはない。つまりスリット２３が、絞り通路２３Ａとしての機能と、オイルを下流側へ流すためのオイル排出通路としての機能と、を兼用しており、両者を別々に形成する必要がない。

更に、オイルミストセパレータ１０を、ヘッドカバー３０とバッフルプレート３１の２つの部品で構成することができ、かつ、合成樹脂製のヘッドカバー３０の型成形時に通路上壁１３及び通路側壁１４の他、通路上壁１３から立設する隔壁２２や衝突壁２１、更にはブローバイ出口１６や上下方向に延びるスリット２３を同時に形成することができる。特に、スリット２３の一端が隔壁２２の下端縁に開放する所定幅の切り込み形状をなしているために、このスリット２３を型成形時に同時に形成することができる。同様に、合成樹脂製のバッフルプレート３１の型成形時に、通路底壁１２とともに遮蔽板部２４，２５、ブローバイ入口１５及びオイル排出口１７を同時に形成することができる。このため、加工工数が少なくてすみ、製造コストを低く抑制することができる。

しかも、下流側遮蔽板部２５と隔壁上部の段部２２Ａを利用した簡素な構造で整流通路２６を形成することができる。そして、オイルミストを含むブローバイガスが整流通路２６を通過することにより流速を高めつつ整流され、この整流効果によりオイルミストに大きな慣性力が与えられて、下流の衝突壁２１に直角又はそれに近い角度で衝突させることができ、オイル補足効率を一段と向上することができる。

以下の説明では、既述した実施例と同様の構成要素には同じ参照符号を付し、重複する説明を適宜省略する。

図７に示す第２実施例のように、Ｖ型内燃機関のように車載状態で通路底壁１２が水平面に対して傾斜するものでは、通路底壁１２の下側の隅角部分に対向する隔壁２２の下端コーナー部に、オイル排出口４０を形成することによって、通路底壁１２上のオイルをオイル排出口４０を通して隔壁２２の上流側から下流側へ良好に排出することができる。このオイル排出口４０は、上記のスリット２３と同様に、ヘッドカバー３０の型成形時に同時に形成することが可能である。

図８〜１０に示す第３実施例では、スリット下部２３Ｂに嵌合する一対の突起４２がブローバイ通路１１の通路底壁１２から一体的に立設されている点でのみ、上記第１実施例と異なっている。突起４２は、遮蔽板部２４，２５と同一高さの帯状をなしており、スリット下部２３Ｂに入り込む上流側（図９の左側）の部分がスリット下部２４の空間を埋めるようにスリット下部２４に実質的に隙間なく嵌合しており、その上流側の端面が隔壁２２の上流側の端面と略同一平面に設定され、かつ、下流側で下流側遮蔽板部２５に一体的に接続している。つまり、下流側遮蔽板部２５と突起４２とで下駄状の断面形状を呈している。

このような第３実施例によれば、突起４２によってスリット下部２３Ｂの空間を埋めることによって、このスリット下部２３Ｂをブローバイガスが通過することをより確実に防止でき、これによって、隔壁２２を通過するブローバイガスを、スリット上部に形成される絞り通路２３Ａに、より一層集中させることができ、オイル補足効率を更に高めることができる。

図１１に示す第４実施例では、第３実施例と同様、スリット下部２３Ｂに嵌合する一対の突起４３がブローバイ通路１１の通路底壁１２から一体的に立設されており、かつ、隔壁２２の前後の遮蔽板部（２４，２５）が設けられていない。つまり、遮蔽板部（２４，２５）が省略された簡素な構造となっている。突起４３は、スリット下部２３Ｂに実質的に隙間無く嵌合することによって、スリット下部２３Ｂの空間を過不足なく埋めるように、ガス通流方向に沿って隔壁２２と略同一の厚みをもっており、かつ、スリット２３と同幅に設定されている。

このような第４実施例によれば、第３実施例と同様、突起４３によってスリット下部２３Ｂの空間を過不足なく埋めることによって、このスリット下部２３Ｂをブローバイガスが通過することをより確実に防止でき、これによって、隔壁２２を通過するブローバイガスを、スリット上部に形成される絞り通路２３Ａに、より一層集中させることができ、オイル補足効率を更に高めることができる。

また、上記第３，第４実施例では、上記第２実施例と同様、通路底壁１２の下側の隅角部分に対向する隔壁２２の下端コーナー部に、オイル排出口４０を形成することによって、通路底壁１２上のオイルをオイル排出口４０を通して隔壁２２の上流側から下流側へ良好に排出することができる。このオイル排出口４０は、上記のスリット２３と同様に、ヘッドカバー３０の型成形時に同時に形成することが可能である。なお、上記実施例ではオイル排出口４０を隔壁２２の下端コーナー部の片側の一箇所にのみ設けたものを示したが、必要により反対側の下端コーナー部を含めた両側２箇所にオイル排出項４０を設けても良い。これにより、上記第３，第４実施例では、スリット下部２３Ｂが突起４２，４３により埋められることから、上記第１，第２実施例のようなスリット２３のオイル排出通路としての機能は失われることとなるものの、ブローバイガスの流れに沿ったオイル排出通路４０を確保することはできる。

以上のように本発明を具体的な実施例に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変形・変更を含むものである。

本発明の第１実施例に係るオイルミストセパレータを示す断面図。 図１のオイル補足部を拡大して示す断面図。 図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図。 図２のＣ−Ｃ線に沿う断面図。 図４のＤ−Ｄ線に沿う一部破断斜視図。 図２のオイル補足部を分解して示す説明図。 本発明の第２実施例に係る図２のＣ−Ｃ断面に対応した断面図。 本発明の第３実施例に係るオイルミストセパレータのオイル補足部を拡大して示す断面図。 図８のＥ−Ｅ線に沿う断面図。 図８のオイル補足部を分解して示す説明図。 本発明の第４実施例に係るオイルミストセパレータのオイル補足部を分解して示す説明図。 本発明の課題を説明するためのオイルミストセパレータを示す断面図。

符号の説明

１０…オイルミストセパレータ
１１…ブローバイ通路
１２…通路底壁
１３…通路上壁
１４…通路側壁
２１…衝突壁
２２…隔壁
２３…スリット
２３Ａ…絞り通路
２４…上流側遮蔽板部
２５…下流側遮蔽板部
４３，４３…突起

Claims (4)

1. ブローバイ通路に設けられた衝突壁にブローバイガスを絞り通路を通して衝突させることによりオイルミストを分離するオイルミストセパレータであって、
   上記衝突壁の上流側にブローバイ通路を仕切る隔壁を設け、この隔壁に、ブローバイ通路の通路底壁まで延びるスリットを貫通形成し、
   かつ、このスリットの下部を遮蔽するように、上記隔壁の上流側及び下流側に一対の遮蔽板部を設けて、上記スリットの上部に上記絞り通路を形成したことを特徴とするオイルミストセパレータ。
2. 上記隔壁の上部に下流側へ張り出した段部が設けられ、この段部の下面と下流側の遮蔽板部の上面との間に上記絞り通路の下流側へ連なる整流通路が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のオイルミストセパレータ。
3. 上記ブローバイ通路の通路上壁及び通路側壁と、上記通路上壁から立設する隔壁及び衝突壁とが合成樹脂製のヘッドカバーに一体的に形成され、
   上記隔壁がブローバイ通路の通路上壁と通路側壁とに一体的に接続しており、
   かつ、上記ブローバイ通路の通路底壁に実質的に隙間なく近接する隔壁の下端縁に、上記スリットの一端が開放していることを特徴とする請求項１又は２に記載のオイルミストセパレータ。
4. ブローバイ通路に設けられた衝突壁にブローバイガスを絞り通路を通して衝突させることによりオイルミストを分離するオイルミストセパレータであって、
   上記衝突壁の上流側にブローバイ通路を仕切る隔壁を設け、この隔壁に、ブローバイ通路の通路底壁まで延びるスリットを貫通形成し、
   かつ、このスリットの下部に嵌合する突起を上記ブローバイ通路の底壁より立設して、上記スリットの上部に上記絞り通路を形成したことを特徴とするオイルミストセパレータ。

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