JP4811412B2 - オイルセパレータ - Google Patents

Description

本発明はオイルセパレータに関し、特にエンジンに設けられ、オイル分とガス分とを含む流体の気液分離を行うオイルセパレータに関する。

従来より、自動車用エンジンには、シリンダとピストンとの隙間からクランクケース内に吹き抜けたブローバイガスを吸気系（ブローバイガス還元装置）に導くためのＰＣＶ装置が設けられている。このＰＣＶ装置を経て、一酸化炭素や炭化水素等を含むブローバイガスが、エンジンの吸気系及び燃焼室に送り込まれることで、ブローバイガスの大気中への放出が防止されるとともに、オイルパンに貯留されているエンジンオイルの劣化が防止されている。

また、ＰＣＶ装置は、下記特許文献１に開示されているようにオイルセパレータを備えており、このオイルセパレータが有するオイル分離手段によって、ブローバイガス中のオイルミストが分離される。この分離されたオイルミスト（オイル）は、オイルパン等のオイル溜まり部へ送られ、オイルミストの分離除去が行われたブローバイガスは、エンジンの吸気系に還流されるようになっている。このオイル分離手段としては、例えば、複数のバッフルプレートによりブローバイガス流路が迷路状に構成されたものや、パンチングプレートが配置されたものなどが採用されており、オイルセパレータ内部をブローバイガスが流れていく間に慣性衝突作用を生じることにより、オイルミストが捕捉されるようになっている。

実公平６−４５６１１号公報

上記のようなオイル分離手段は、オイルセパレータ内に、バッフルプレートやパンチングプレートなどのプレートを圧着することにより製造されることが多い（カシメ工程）。しかしながら、オイルセパレータの多くは樹脂で形成されるため、カシメ工程を行う際にオイルセパレータが溶融してしまうことがある。また、エンジンの動作中に発生する熱により、プレートとオイルセパレータとの間の固定力が弱まり、プレートがオイルセパレータから脱落するおそれもある。

これに対し、特開平７−１８０６０９号公報には、エンジン用ヘッドカバー内側に設けられるブリーザーチャンバを樹脂で一体化構造とする技術が提案されているが、この技術では、ブリーザーチャンバをブロー成形により形成するため、例えば、サイクロン式のオイルセパレータなどの複雑な構造を有するオイルセパレータを製造するのは困難である。

したがって、上記複雑な構造のオイルセパレータは、従来、ヘッドカバーとは別に製造せざるを得ず、当該オイルセパレータをエンジン（ヘッドカバー）に搭載するときには両者をボルト等で締結する必要があった。これにより、エンジン全体の重量の増加やコストの増加を招くおそれがあった。

更に、ヘッドカバーをアルミ鋳物やダイキャスト等で製造し、オイルセパレータを樹脂等で製造する場合には、両部材の組付けを容易にするためにオイルセパレータとヘッドカバーの製造誤差を考慮した設計を行う必要があった。しかしながら、このように製造誤差を考慮すると、オイルセパレータとヘッドカバーとの間に隙間が開いてしまう可能性があるため、その隙間分だけセパレータの容積を小さくせざるを得なかった。このようなセパレータの容積の減少は、ガスの流速の効果的な低減やオイルミストとガスの効果的な分離を阻害する一因となるおそれがある。

そこで、本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、ボルト等を用いず、かつヘッドカバーとの間に隙間を形成せずにヘッドカバーに対して一体的に固定可能で、内部空間を広くとることが可能なオイルセパレータを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のオイルセパレータは、エンジンに設けられ、オイル分とガス分とを含む流体の気液分離を行うものであって、前記エンジンのヘッドカバーを射出成形用の型として用い、前記ヘッドカバーの内側に樹脂を射出成形することにより形成されるオイルセパレータ本体と、前記オイルセパレータ本体に固定され、前記オイルセパレータ本体との間に前記気液分離のための空間を形成する蓋体と、を備え、前記ヘッドカバーにはその内側から第１の径を有する第１孔部と、前記第１の径よりも大きい第２の径を有し、前記第１孔部と連通する第２孔部とを有する係合孔が形成され、当該係合孔内にも前記オイルセパレータ本体を形成する樹脂が充填されることにより、前記オイルセパレータ本体と前記ヘッドカバーとの間が一体的に固定されていることを特徴とする。

これによれば、エンジンのヘッドカバーを射出成形用の型として用い、その内側に樹脂を射出成形してオイルセパレータ本体を形成することにより、オイルセパレータとヘッドカバーとの間の隙間を無くすことができるので、その分オイルセパレータ内の空間を広く取ることができる。また、ヘッドカバーの内側から形成された係合孔に、オイルセパレータ本体を形成する樹脂が充填されることにより、オイルセパレータ本体とヘッドカバーとの間が一体的に固定されているので、オイルセパレータ本体をヘッドカバーに対して固定する際に、ボルト等を用いる必要が無く、軽量化及び／又はコスト低減を図ることが可能となる。

本発明のオイルセパレータでは、前記オイルセパレータ本体と、前記蓋体との間を、振動溶着により固定しても良い。かかる場合には、オイルセパレータ本体と蓋体との間を、ボルトやネジを用いずに固定するので、軽量化及び／又はコスト低減を図ることが可能となる。

また、本発明のオイルセパレータでは、前記オイルセパレータ本体と前記蓋体との間に形成された空間には、前記流体が入り込むための浸入口と、前記分離されたオイル分を排出する排油口と、前記分離されたガス分が排出される排気口と、が形成された隔離室が設けられていても良い。この場合において、前記隔離室が、前記流体の渦流を形成する渦流形成室であっても良い。かかる場合には、渦流形成室のような複雑な形状を有する隔離室であっても、ボルト等を用いること無く、かつ隙間無く、ヘッドカバーに固定することが可能となる。

本発明によれば、ボルト等を用いず、かつヘッドカバーとの間に隙間を形成せずにヘッドカバーに対して一体的に固定可能で、内部空間を広くとることが可能なオイルセパレータを提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図１〜図６（ｂ）に基づいて説明する。

図１は、本発明のオイルセパレータを備えるエンジン１０を概略的に示している。この図１に示すように、エンジン１０は、内部にピストン８が設けられたシリンダブロック１２及びオイルパン１４を有するクランクケース１６と、動弁機構１８を有するシリンダヘッド２０と、シリンダヘッド２０の上部を閉塞して動弁機構１８を覆うヘッドカバー２２と、ヘッドカバー２２の内部（内側）に設けられたオイルセパレータ（ＰＣＶセパレータ）２４と、を備えている。このうち、オイルセパレータ２４は、ピストン８とシリンダヘッド２０との間の間隙からクランクケース１６内に漏出した混合気（ブローバイガス）ＢＧから潤滑油ミスト（オイル液滴）を分離し、オイルが分離されたガスのみをブローバイガス還元装置に送出するためのものである。

図２は、ヘッドカバー２２の一部を斜視図にて示す図であり、図３（ａ）は、図２のＡ−Ａ線断面図であり、図３（ｂ）は、図２のＢ−Ｂ線断面図である。これらの図を総合すると分かるように、オイルセパレータ２４は、その上面部に設けられた複数の係合部２６及び２８が、ヘッドカバー２２に貫通形成された係合孔２２ａ、２２ｂそれぞれに係合した状態で、ヘッドカバー２２に対して一体的に固定されている。係合孔２２ａは、図３（ａ）に示すように、ヘッドカバー２２の内側から形成された所定径の第１孔部１２２ａと、この第１孔部１２２ａに連通する、前記所定径よりも大きい径を有する第２孔部１２２ｂとを含む断面Ｔ字状の孔であり、また、係合孔２２ｂは、図３（ｂ）に示すように、ヘッドカバー２２の内側から形成された第３孔部１２２ｃと、この第３孔部１２２ｃに連通する、第３孔部１２２ｃの径よりも大きい径を有する第４孔部１２２ｄとを含む断面Ｔ字状の孔である。

次に、オイルセパレータ２４の構成について具体的に説明する。オイルセパレータ２４は、図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように、樹脂により形成され、下側が開放された略箱状の形状を有するオイルセパレータ本体３２と、オイルセパレータ本体３２の下部開口を閉塞するような状態で固定された、樹脂製のバッフルプレート３４と、オイルセパレータ本体３２とバッフルプレート３４とにより形成された空間（ＰＣＶルーム）４０内に設けられた接線流入式のサイクロンセパレータ３６と、を有している。なお、図３（ａ）では、便宜上、サイクロンセパレータ３６の図示を省略している（図６（ａ）も同様）。

オイルセパレータ本体３２は、その上面に前述した係合部２６、２８を有している。このうち、係合部２８は、他の係合部２６よりも一回り大きく設定され、かつ、上下方向に沿って排気通路２８ａが貫通形成されている。この排気通路２８ａはその一部（略上半部）がネジ穴状になっており、当該ネジ穴状の部分には、図３（ｂ）に示すように、排気管４２の一端が接続（螺合）されている。

バッフルプレート３４は、樹脂から形成され、その一部には、図３（ｂ）に示すように、ブローバイガスＢＧを空間４０内に浸入させるための開口３４ａと、ブローバイガスＢＧから分離されたオイルミスト（オイル液滴）を空間４０外に排出するための排油口３４ｂとが貫通形成されている。

サイクロンセパレータ３６は、樹脂により形成されており、不図示であるが、その内壁には、ブローバイガスＢＧの渦流を形成するための構成（内壁に沿って複数の平板を並べた構成）が設けられている。また、サイクロンセパレータ３６には、その内部と外部とを連通する状態で、ブローバイガスＢＧを内部に導く浸入口３６ａが形成されている。このサイクロンセパレータ３６内に、浸入口３６ａを介して外部（空間４０内）からブローバイガスＢＧが導入されると、サイクロンセパレータ３６内ではブローバイガスＢＧの流れが、直線流から渦流に変化するため、ブローバイガスＢＧは、サイクロンセパレータ３６の内壁に沿って回転速度を増しながら螺旋状に下降する。そして、ブローバイガスＢＧがサイクロンセパレータ３６の最下端近傍に到達すると、反転上昇し、サイクロンセパレータ３６の略中心部を回転しながら上昇する。このとき、ブローバイガスＢＧ中に微小粒子として含まれるオイルミスト（オイル液滴）は、旋回運動によって遠心力を得てサイクロンセパレータ３６の内壁に向かって水平方向に移動し、前述した内壁に沿って並べられた平板に衝突することにより運動量を失い、平板を伝って流下する。その後、オイルは、排油口３４ｂから排出されオイルパン１４に戻される。このようにしてブローバイガスＢＧの気液分離が行われ、サイクロンセパレータ３６の略中心部を上昇するガス（オイルミスト（オイル液滴）が分離されたガス）は、排気通路２８ａ及び排気管４２を介してエンジン１０外部の不図示のブローバイガス還元装置に送られるようになっている。

次に、上述したように構成されるオイルセパレータ２４の製造方法について図４（ａ）〜図６（ｂ）に基づいて説明する。

このオイルセパレータ２４の製造に際しては、まず、図４（ａ）に示すように、ヘッドカバー２２を上下逆さまにした状態で作業台４４上に載置する。次いで、図４（ｂ）に示すように、ヘッドカバー２２の内壁に対して所定間隔をあけた状態で、上型４６を配置する。この上型４６は、ヘッドカバー２２の内壁の形状を一回り小さくした形状を有している。

なお、上記のように上型４６を配置する際には、図４（ｃ）に示すように、ヘッドカバー２２の係合孔２２ｂ内に、一部（略下半分）がネジ状に加工された型（「ネジ型」と呼ぶ）４８を配置しておく。この場合、ネジ型４８の上端部が、上型４６の下面に接触するようにしておく必要がある。

次いで、図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、上型４６とヘッドカバー２２との間の隙間に樹脂を充填（射出成形）することにより、オイルセパレータ本体３２を成形する。ここで、ヘッドカバー２２は、樹脂の射出成形を行うための下型としての機能を果たしている。

本実施形態においては、図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように係合孔２２ａ，２２ｂ内にも樹脂が充填されることから、当該係合孔２２ａ，２２ｂとその内部に充填された樹脂（係合部２６，２８に相当）とが係合することにより、オイルセパレータ本体３２をヘッドカバー２２に一体的に固定することができる。また、ヘッドカバー２２を下型として用いているため、ヘッドカバー２２とオイルセパレータ本体３２との間には、隙間が一切生じないようになっている。

その後、射出成形が終了した段階で、上型４６とネジ型４８とを取り除くとともに、図６（ａ）に示すように、オイルセパレータ本体３２の上部開口（図１では下部開口）を閉塞する状態で、樹脂製のバッフルプレート３４を載置する。そして、バッフルプレート３４又はヘッドカバー２２を微振動させ、当該振動により発生する摩擦熱を利用してオイルセパレータ本体３２とバッフルプレート３４との間を溶着（振動溶着）する。

なお、前述のように、サイクロンセパレータ３６は、オイルセパレータ本体３２及びバッフルプレート３４と同様、樹脂により形成されていることから、バッフルプレート３４を振動溶着する際に、サイクロンセパレータ３６を図６（ｂ）に示す位置に配置しておくことで、サイクロンセパレータ３６とバッフルプレート３４との間、及びサイクロンセパレータ３６とオイルセパレータ本体３２との間を振動溶着することができる。

以上説明したように、本実施形態によると、エンジン１０のヘッドカバー２２を射出成形用の型として用い、その内側に樹脂を射出成形することによりオイルセパレータ本体３２を形成することとしているので、オイルセパレータ本体３２とヘッドカバー２２との間の隙間を無くすことができる。これにより、オイルセパレータ２４内の空間４０の容積を大きくとることが可能である。

また、本実施形態によると、ヘッドカバー２２の内側から外側にかけて形成された係合孔２２ａ，２２ｂに、オイルセパレータ本体３２を形成する樹脂の一部（係合部２６，２８）が充填されることにより、オイルセパレータ本体３２とヘッドカバー２２との間が固定されることから、オイルセパレータ本体３２をヘッドカバー２２に対して固定する際に、ボルト等を用いる必要が無い。これにより、オイルセパレータを固定する手間が省けるとともに、エンジン１０全体の軽量化、コスト低減を図ることが可能である。

また、本実施形態では、オイルセパレータ本体３２と、バッフルプレート３４（サイクロンセパレータ３６）との間を振動溶着により固定することとしているので、オイルセパレータ本体３２とバッフルプレート３４（サイクロンセパレータ３６）との間を、ボルトやネジを用いずに固定することができる。この点からも、エンジン１０全体の軽量化やコスト低減を図ることが可能である。

なお、上記実施形態では、サイクロンセパレータ３６をオイルセパレータ本体３２とは別に作成し、振動溶着によりオイルセパレータ本体３２等に対して固定する場合について説明したが、これに限らず、上型４６の一部に予めサイクロンセパレータ３６を射出成形するための型を形成しておき、オイルセパレータ本体３２の作成と同時に、射出成形によって形成するようにしても良い。また、上記実施形態では、空間（ＰＣＶルーム）４０内に、サイクロンセパレータ３６を設けた場合について説明したが、これに限られるものではなく、例えば、空間４０内に複数のバッフルプレートを設けることにより、迷路状のブローバイガス流路を形成したり、パンチングプレートを配置するような構成を採用しても良い。

また、上記実施形態では、係合孔２２ａが、ヘッドカバー２２の内側から外側にかけて貫通する貫通孔である場合について説明したが、これに限らず、係合孔２２ａは、外側に貫通していなくても良い。

上述した実施形態は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。

本発明のオイルセパレータを備えるエンジンの構成を概略的に示す図である。 図１のヘッドカバーの一部を斜視図にて示す図である。 図２のＡ−Ａ線断面図及びＢ−Ｂ線断面図を示す図である。 オイルセパレータの製造方法を示す図（その１）である。 オイルセパレータの製造方法を示す図（その２）である。 オイルセパレータの製造方法を示す図（その３）である。

符号の説明

１０ エンジン
２２ ヘッドカバー
２２ａ，２２ｂ 係合孔
２４ オイルセパレータ
２８ａ 排気口（排気通路）
３２ オイルセパレータ本体
３４ バッフルプレート（蓋体）
３４ｂ 排油口
３６ サイクロンセパレータ（隔離室、渦流形成室）
３６ａ 浸入口
４０ 空間

Claims (4)

1. エンジンに設けられ、オイル分とガス分とを含む流体の気液分離を行うオイルセパレータであって、
   前記エンジンのヘッドカバーを射出成形用の型として用い、前記ヘッドカバーの内側に樹脂を射出成形することにより形成されるオイルセパレータ本体と、
   前記オイルセパレータ本体に固定され、前記オイルセパレータ本体との間に前記気液分離のための空間を形成する蓋体と、を備え、
   前記ヘッドカバーにはその内側から第１の径を有する第１孔部と、前記第１の径よりも大きい第２の径を有し、前記第１孔部と連通する第２孔部とを有する係合孔が形成され、当該係合孔内にも前記オイルセパレータ本体を形成する樹脂が充填されることにより、前記オイルセパレータ本体と前記ヘッドカバーとの間が一体的に固定されていることを特徴とするオイルセパレータ。
2. 前記オイルセパレータ本体と、前記蓋体との間は、振動溶着により固定されていることを特徴とする請求項１に記載のオイルセパレータ。
3. 前記オイルセパレータ本体と前記蓋体との間に形成された空間には、前記流体が入り込むための浸入口と、前記分離されたオイル分を排出する排油口と、前記分離されたガス分が排出される排気口と、が形成された隔離室が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のオイルセパレータ。
4. 前記隔離室は、前記流体の渦流を形成する渦流形成室であることを特徴とする請求項３に記載のオイルセパレータ。

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