JP4890230B2

JP4890230B2 - 内燃機関におけるブローバイガス流路のオイルミストセパレータ

Info

Publication number: JP4890230B2
Application number: JP2006344077A
Authority: JP
Inventors: 映元望月; 一成佐藤
Original assignee: 株式会社マーレフィルターシステムズ
Priority date: 2006-12-21
Filing date: 2006-12-21
Publication date: 2012-03-07
Anticipated expiration: 2026-12-21
Also published as: JP2008157047A

Description

本発明は、内燃機関におけるブローバイガス流路のオイルミストセパレータに関し、特にブローバイガス流路を流れるブローバイガス中に含まれるオイルミストを積極的に分離・回収するためのオイルミストセパレータに関するものである。

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に戻し、混合気とともに燃焼室内に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に戻されることのないよう、自動車に搭載される内燃機関には、ブローバイガス中に含まれるオイルミストを分離・回収するためのオイルミストセパレータが設けられている。

このようなオイルミストセパレータとしては、例えば特許文献１に記載されているように、ブローバイガスの流速を高めてから、このブローバイガスをブローバイガス流路内に突出した壁体に衝突させて、その衝突作用をもってオイルミストを付着させて分離・捕捉するようにしたものが知られている。

なお、分離したオイルは、例えば特許文献２に記載のように、オイルミストセパレータの底部に開口したオイルドレンパイプをもって外部に排出（ドレン）される。
特開平９−９６２０９号公報特開平８−２７０４３０号公報

しかしながら、オイル排出のためのオイルドレンパイプの位置としてオイルミストセパレータのうちブローバイガス流出口の近くに設定して、そのオイルドレン開口部の上方をブローバイガスが流れるように構成した場合、オイルドレン開口部の上方を流れるブローバイガスの流速が高くなるのに伴い、衝突作用によって分離・捕捉したオイルがオイルドレンパイプに集まらず、オイルを効率良くドレンすることができないことがある。

これは、オイルミストセパレータ内を流れるブローバイガスの流速によって、オイルドレンパイプの内部までもが掻き乱されてしまうことが原因と考えられる。

本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、オイルミストセパレータ内の流れの影響によるオイルドレンパイプからのオイルドレン不良を未然に防止して、確実にオイルのドレンが行われるようにしたオイルミストセパレータを提供しようとするものである。

請求項１に記載の発明は、内燃機関のブローバイガス流路の一部に設けられて、そのブローバイガス中に含まれるオイルを分離・回収するためのオイルミストセパレータであって、上記ブローバイガス流路の一部を形成しているとともに、ブローバイガス流入口とブローバイガス流出口とを有するケーシングと、上記ケーシング内に設けられた細孔とその細孔の下流側に近接する衝突板とから構成され、ブローバイガス中に含まれるオイルミストを少なくとも衝突板との衝突作用によってオイルとして分離するオイル分離機構と、上記ケーシング内において衝突板とブローバイガス流出口との中間の底部の一部に底面側開口部をもって開口していて、そのケーシング内に溜まったオイルを外部に流下・排出するオイルドレンパイプと、上記ケーシングの全幅を遮ることなく底面側開口部の上流側直近位置にこれを取り囲むように起立配置された整流板と、を備えている。その上で、上記衝突板の下部は整流板と上下方向でオーバーラップしないように開口部をもって開口しているとともに、上記整流板と上下方向でオーバーラップしないように当該整流板の上端よりも高い位置に開口しているブローバイガス流出口をもってオイル分離後のブローバイガスがケーシング外部に流出するようになっていることを特徴とする。

したがって、少なくとも請求項１に記載の発明では、ケーシング内の底面側開口部の上部をブローバイガスが高速で流れたとしても、整流板による整流効果のために、オイルドレンパイプの内部までもが乱されてしまうことがない。そのために、オイルドレンパイプ本来の機能が発揮されて、オイルドレン性能を維持することが可能となる。

請求項１に記載の発明によれば、整流板があるために、ブローバイガスの流れによってオイルドレンパイプの内部までもが乱されてしまうことがなく、オイルドレンパイプ本来のオイルドレン性能を維持することが可能となり、オイルミストセパレータで分離・捕捉したオイルを確実に外部に排出することが可能となる。

図１，２は本発明に係るオイルミストセパレータのより具体的な実施の形態を示し、図示しない内燃機関のシリンダヘッドカバーの内側にブローバイガス流路の一部を形成するべく装着されるタイプの例を示している。そして、図１はその平面図を、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図をそれぞれ示している。

図１，２に示すように、オイルミストセパレータ１は閉断面ボックス構造のケーシング２を主要素として構成されていて、そのケーシング２の底壁部２ａに平面視にて矩形状のブローバイガス流入口３が形成されているとともに、そのブローバイガス流入口３から可及的に遠い位置、例えば一方の側壁部２ｂにはブローバイガス流出口４が形成されている。

ケーシング２内にはブローバイガス流路の一部として機能することになるその内部空間を上流側の室Ｒ１と下流側の室Ｒ２とに仕切るべく隔壁部５を設けてあり、さらにその隔壁部５の下流側にはその隔壁部５と所定距離隔てて衝突板６を設けてある。ただし、衝突板６の下側はブローバイガス流路の一部として開口している。

隔壁部５にはその隔壁部５を厚み方向に貫通する複数の細孔７を横一連に設けてあり、その各細孔７の下流側開口は隔壁部５に隣接する衝突板６と正対している。また、衝突板６のうち少なくとも上記隔壁部５と正対することになる側面部には上下方向にそって多数の凸状部８を形成してあり、それによって側面部を断面が略矩形波状の凹凸面としてある。このように側面部が凹凸面であることは、後述するようにオイルミストを含んだブローバイガスとの接触面積または衝突面積の拡大化の上で有効に作用する。したがって、上記隔壁部５に形成された細孔７と衝突板６とでオイル分離機構を形成している。

ケーシング２の底壁部２ａのうち衝突板６とブローバイガス流出口４との間に相当する位置には、下方に向かって先細りとなるオイルドレンパイプ９を突出形成してある。このオイルドレンパイプ９は図１に示すように平面視にて長円形をなしているとともに、底壁部２ａの幅方向で左右いずれかの方向にオフセットしていて、その長円形の底面側開口部９ａをもって下流側の室Ｒ２に開口している。

そして、上記底面側開口部９ａの上流側直近位置には平面視にて略Ｌ字状をなす整流板としてのドレンガイド１０を直立または起立配置してある。このドレンガイド１０は長手方向の一端が側壁部２ｃに接しているとともに、長手方向の他端１０ａが底面側開口部９ａの下流側開口縁位置まで回り込んでいて、上記底面側開口部９ａの少なくとも上流側を取り囲んでいる。また、ドレンガイド１０は、衝突板６の下方に確保されている開口部６ａの高さとほぼ同じ高さで、且つブローバイガス流出口４の高さ位置までは及ばないような高さに設定されている。

したがって、このように構成されたオイルミストセパレータ１によれば、ブローバイガス流入口３から上流側の室Ｒ１に流入したブローバイガスは、隔壁部５に形成された細孔７を通過する際にその流速が高められ、その流速が高められたまま隣接する衝突板６に衝突する。その衝突によって、ブローバイガス中に含まれるオイルミストが衝突板６に付着して分離・捕捉される。そして、衝突板６との衝突によって方向を変えられたブローバイガスは衝突板６の下方の開口部６ａを通過して下流側の室Ｒ２に流入し、最終的にはブローバイガス流出口４から流出する。

ここで、上記のように衝突板６との衝突によって分離・捕捉されたオイルはその衝突板６を伝い落ちて下流側の室Ｒ２に溜まった上で、底面側開口部９ａからオイルドレンパイプ９内に流下して外部に回収される。

また、ケーシング２内を流通するブローバイガスの流速が高くなった場合に、底面側開口部９ａの上流側にドレンガイド１０が設置されていないと、下流側の室Ｒ１におけるブローバイガスの渦流の影響でオイルドレンパイプ９の内部下端までもが渦状に掻き乱されてしまい、そのオイルドレンパイプ９内にオイルが溜まらず、いつまでたってもオイルドレンが行われない事態が発生することは先に述べた通りである。

その一方、本実施の形態によれば、底面側開口部９ａの上流側直近位置にドレンガイド１０を設けてあるため、ブローバイガスの渦流の影響によるオイルドレンパイプ９の内部の掻き乱しの度合いを著しく小さくすることができ、ケーシング２内、特に下流側の室Ｒ２内でのブローバイガスの流速が高くなっても、オイルドレンパイプ９によるオイルドレン性能を確保できる。

これは、オイルドレンパイプ９のうち下流側の室Ｒ２に臨んでいる底面側開口部９ａにおいて、その上流側からの流速の影響が少なくなるためで、平面視での流速ベクトル解析の結果によれば、流れ剥離による乱れが多かれ少なかれ上記底面側開口部９ａに及ぶことになるものの、ドレンガイド１０があるとドレンガイド１０がない場合に比べてその度合いを著しくできることが判明した。

また、図２のような縦断面での流速ベクトル解析の結果によれば、ドレンガイド１０がない場合には、底面側開口部９ａでの上流側からの流速の影響でオイルドレンパイプ９の内部下端まで渦が発生し、オイルドレンパイプ９内に溜まろうとするオイルをその内部の乱れで掻き出してしまうような傾向が観察された。

これに対して、上記実施の形態のように底面側開口部９ａでの上流側にドレンガイド１０を設けた場合には、オイルドレンパイプ９の内部のうち底面側開口部９ａに近い比較的浅い部分ではわずかながら渦が発生するものの、その渦による乱れがオイルドレンパイプ９の内部下端まで及ぶことがなく、そのオイルドレンパイプ９に溜まったオイルが確実にドレンされることを確認できた。

図３は上記のような整流板としてのドレンガイド１０を設けない場合と設けた場合とのオイルドレン性能を比較した図である。

図３から明らかなように、黒塗り丸印はドレンガイド１０がない場合を、白抜き角印はドレンガイド１０がある場合をそれぞれ示しており、ドレンガイド１０がない場合には、ケーシング２内の流速が高くなると（図３の例では２５ｌ／ｍｉｎ以上）オイルドレンパイプ９からのオイルドレンが行われなくなるのに対して、ドレンガイド１０がある場合には、ケーシング２内の流速が高くなってもオイルドレンパイプ９からのオイルドレンが確実に行われることが理解できる。

図４，５は本発明に係るオイルミストセパレータ１の第２の実施の形態を示し、先の第１の実施の形態と共通する部分には同一符号を付してある。

図４，５に示す第２の実施の形態では、図１，２と比較すると明らかなように、オイルドレンパイプ９をケーシング２の底壁部２ａの幅方向中央部に配置するとともに、そのオイルドレンパイプ９のうちケーシング２内に臨む底面側開口部９ａの上流側直近位置に、平面視にて略Ｕ字状をなす整流板としてのドレンガイド１１を直立または起立配置してある。このドレンガイド１１は平面視にてオイルドレンパイプ９における底面側開口部９ａの上流側の半周以上を取り囲みつつ、その長手方向両端１１ａは底面側開口部９ａの下流側開口縁位置まで及んでいる。

この第２の実施の形態においても、先の第１の実施の形態のものとほぼ同等のオイルドレン性能を確保することができる。

本発明に係るオイルミストセパレータの第１の実施の形態を示す平面図。図１のＡ−Ａ線に沿う断面図。図１，２に示した整流板としてのドレンガイドがある場合とない場合とでそのオイルドレン性能を比較して特性図。本発明に係るオイルミストセパレータの第２の実施の形態を示す平面図。図４のＢ−Ｂ線に沿う断面図。

符号の説明

１…オイルミストセパレータ
２…ケーシング
３…ブローバイガス流入口
４…ブローバイガス流出口
５…隔壁部
６…衝突板（オイル分離機構）
７…細孔（オイル分離機構）
９…オイルドレンパイプ
９ａ…底面側開口部
１０…整流板としてのドレンガイド
１１…整流板としてのドレンガイド

Claims

内燃機関のブローバイガス流路の一部に設けられて、そのブローバイガス中に含まれるオイルを分離・回収するためのオイルミストセパレータであって、
上記ブローバイガス流路の一部を形成しているとともに、ブローバイガス流入口とブローバイガス流出口とを有するケーシングと、
上記ケーシング内に設けられた細孔とその細孔の下流側に近接する衝突板とから構成され、ブローバイガス中に含まれるオイルミストを少なくとも衝突板との衝突作用によってオイルとして分離するオイル分離機構と、
上記ケーシング内において衝突板とブローバイガス流出口との中間の底部の一部に底面側開口部をもって開口していて、そのケーシング内に溜まったオイルを外部に流下・排出するオイルドレンパイプと、
上記ケーシングの全幅を遮ることなく底面側開口部の上流側直近位置にこれを取り囲むように起立配置された整流板と、
を備えていて、
上記衝突板の下部は整流板と上下方向でオーバーラップしないように開口部をもって開口しているとともに、
上記整流板と上下方向でオーバーラップしないように当該整流板の上端よりも高い位置に開口しているブローバイガス流出口をもってオイル分離後のブローバイガスがケーシング外部に流出するようになっていることを特徴とする内燃機関におけるブローバイガス流路のオイルミストセパレータ。