JP4946856B2

JP4946856B2 - オイル分離装置

Info

Publication number: JP4946856B2
Application number: JP2007330568A
Authority: JP
Inventors: 竜啓寺田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-12-21
Filing date: 2007-12-21
Publication date: 2012-06-06
Anticipated expiration: 2027-12-21
Also published as: JP2009150351A

Description

本発明は、オイル分離装置に関する。

自動車等の車両に搭載される内燃機関においては、その運転中に燃焼室からシリンダ内壁とピストンリングとの間を介してクランクケースに燃料を含んだガス（ブローバイガス）が漏れるため、その燃料が含まれるガスを吸気通路に戻して処理するためのブローバイガス処理が実施される。

こうしたブローバイガス処理を実施する際には、例えば特許文献１に示されるようなオイル分離装置を用いて、クランクケースから吸気通路に向けて流されるブローバイガスからオイルを分離させることが行われる。上記オイル分離装置は内燃機関のシリンダブロックに形成されてブローバイガスの導入される導入空間に対して組み付けられる組付部材を備えており、この組付部材には導入空間に導入されたブローバイガスを取り込んで同ガス中のオイルを同ガスから分離させるセパレータが形成されている。同セパレータは、取り込んだブローバイガスの流れを分離壁に当てて同ガス中のオイルを上記分離壁に付着させることにより同ガスから上記オイルを分離させるものである。

そして、ブローバイガスを吸気通路に戻す際には、同ガスを上記オイル分離装置のセパレータを通過させて同ガスからオイルを分離させた後、そのオイルとの分離後のブローバイガスが上記導入空間から導出されて吸気通路に戻されることとなる。また、オイル分離装置において、オイルと分離された後のブローバイガスを上記導入空間から導出する際、そのブローバイガスの導出流量をＰＣＶバルブの開度調整を通じて可変とすることも実用化されている。
特開２００６−３３６５９５公報（段落［００１５］、［００１６］、［００１８］、［００２４］）

ところで、オイル分離装置のＰＣＶバルブに関しては、それを設ける箇所によっては低温時に凍結して作動に支障を来すおそれがある。例えば、内燃機関からの熱が伝わりにくい箇所にＰＣＶバルブが設けられる場合、上述したようなＰＣＶバルブの凍結が発生する可能性が高くなる。

本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、ＰＣＶバルブの凍結を抑制することのできるオイル分離装置を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明において、内燃機関のシリンダブロックに形成されてブローバイガスの導入される導入空間に対し、その導入空間に導入されたブローバイガスを取り込むとともに内部通路を介して同ガスの流れを分離壁に当てて同ガス中のオイルを前記分離壁に付着させることにより同ガスから前記オイルを分離させるセパレータの形成された組付部材が組み付けられ、前記セパレータによるオイル分離後のブローバイガスを前記導入空間から導出させる際の同ガスの導出流量がＰＣＶバルブの開度調整を通じて可変とされるオイル分離装置において、前記組付部材は前記シリンダブロックの側壁に組み付けられて前記導入空間を閉塞する金属製のカバー部を備え、前記セパレータは前記分離壁を含めその内部通路が樹脂により形成され、前記ＰＣＶバルブは、前記カバー部に取り付けられるものであることを要旨とした。

組付部材に形成されたセパレータに関しては、ブローバイガスからオイルを効率よく分離させるうえで、取り込まれたブローバイガスの流れを分離壁に当てるための通路構造の寸法等に正確さが要求される。上記構成によれば、組付部材のセパレータは分離壁を含めその内部通路が形成のしやすい材料である樹脂により形成されるため、上述した通路構造の寸法等が正確なものとなるよう同セパレータを形成し、そのセパレータによってブローバイガスからのオイルの分離を効率よく行うことができるようになる。

また、上記構成によれば、ＰＣＶバルブがカバー部に取り付けられるため、そのカバー部を備える組付部材を内燃機関に組み付ける際に同時にＰＣＶバルブを同機関に組み付けることができ、ＰＣＶバルブの内燃機関への組み付けが容易になる。更に、ＰＣＶバルブをカバー部に組み付けることにより、同カバー部を備える組付部材に形成されたセパレータとＰＣＶバルブとの距離を短くすることができるため、両者の間でのブローバイガスの漏れの発生の可能性を可能な限り小さくすることもできる。

ただし、組付部材におけるＰＣＶバルブの取り付けられる部分をセパレータと同じく樹脂によって形成したのでは、その部分の熱の伝達率が高くはなくなることから内燃機関の熱がＰＣＶバルブに伝わりにくくなり、低温時にＰＣＶバルブが凍結して同バルブの作動に支障を来すおそれがある。しかし、上記構成によれば、ＰＣＶバルブが取り付けられるカバー部を熱の伝達率の高い金属製としているため、カバー部によって内燃機関の熱を広く受けることができるとともに、そのカバー部を介して内燃機関の熱が効果的にＰＣＶバルブに伝わり、低温時におけるＰＣＶバルブの凍結を効果的に抑制することができる。従って、ＰＣＶバルブの凍結により同ＰＣＶバルブの作動に支障が生じることを抑制できるようになる。

以下、本発明を、内燃機関のブローバイガス処理に際しブローバイガスからオイルを分離させるオイル分離装置に具体化した一実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。

このオイル分離装置は、図１に示される内燃機関のシリンダブロック１の側壁に形成されて同側壁に対し略垂直に突出する枠状の立壁部２と、その立壁部２に対しボルト等によって図２に示されるように組み付けられる組付部材３とを備えている。上記枠状の立壁部２の内部は図１に示される導入空間４となっており、このことから同立壁部２に組み付けられる組付部材３（図２）は導入空間４に組み付けられることにもなる。この導入空間４には内燃機関のクランクケース内に存在するブローバイガスがシリンダブロック１に形成された通路１２を介して導入される。

図３は上記組付部材３を導入空間４（図１）側から見た斜視図である。組付部材３には、導入空間４に導入されたブローバイガスを取り込んで同ガス中のオイルを同ガスから分離させるセパレータ５が形成されている。こうしたセパレータ５として、この実施形態では例えば慣性衝突式のセパレータが採用される。そして、同セパレータ５によりオイルと分離されたブローバイガスは導入空間４から導出されて内燃機関の吸気通路に戻される。また、組付部材３には、オイルと分離された後のブローバイガスを導入空間４から導出させて吸気通路に戻す際、そのブローバイガスの導出流量を可変とすべく開度調整されるＰＣＶバルブ６が取り付けられている。具体的には、組付部材３はシリンダブロック１の側壁に組み付けられたとき上記導入空間４を閉塞するカバー部３ａを備えており、そのカバー部３ａにＰＣＶバルブ６が取り付けられている。

このように組付部材３に取り付けられたＰＣＶバルブ６は、同組付部材３に形成された通路を介してセパレータ５と接続されるとともに、ホース等を介して内燃機関の吸気通路と接続される。そして、セパレータ５によりオイルと分離されたブローバイガスは、組付部材３に形成された上記通路、ＰＣＶバルブ６、及び上記ホース等を介して、導入空間４から導出されて内燃機関の吸気通路に戻されるようになる。また、ＰＣＶバルブ６の開度調整が行われると、組付部材３に形成された上記通路から上記ホース等に流れるブローバイガスの流通面積が変化し、それによって導入空間４から導出される上記ブローバイガスの導出流量が可変とされる。

図４は、組付部材３（図３）におけるセパレータ５の内部構造を示す概略図である。このセパレータ５には、導入空間４に繋がって同空間４からのブローバイガスが流入する増速通路７と、その増速通路７を通過して流れるブローバイガスの流れが当てられる分離壁８とが形成されている。上記増速通路７に関しては、分離壁８側の部分が導入空間４側の部分よりも小径とされるとともに、分離壁８に対し略垂直となって伸びるように形成されている。この増速通路７により、導入空間４から同通路７に流入したブローバイガスの流速が速められるとともに、そのガスの流れの向きが分離壁８の壁面に対して略垂直となるように定められる。セパレータ５に取り込まれたブローバイガスの流れは、増速通路７により増速されつつ分離壁８に向けて当てられ、それによってブローバイガス中のオイルが分離壁８に付着する。このようにブローバイガス中のオイルが分離壁８に付着することにより、同ガス中からオイルが分離される。

そして、オイルと分離されたブローバイガスは、組付部材３に形成された通路１３を介してＰＣＶバルブ６側に送り出される。一方、ブローバイガスから分離して分離壁８に付着したオイルは、重力により同分離壁８から滴下して導入空間４の下部に流れ、同空間４の下部にて開口する通路１２を介してクランクケースに戻される。

ところで、組付部材３に形成されたセパレータ５に関しては、ブローバイガスからオイルを効率よく分離させるうえで、取り込まれたブローバイガスの流れを適切な速度に増速させつつ分離壁８に当てるべく精密な通路構造及び分離壁８の配置構造を有するものとなる。このため、増速通路７等の通路構造における内径や通路長さ等の寸法に正確さが要求される。こうした実情を考慮して、組付部材３におけるセパレータ５の材料として形成のしやすい材料である樹脂が採用される。すなわち、組付部材３におけるセパレータの形成される部分が樹脂製とされる。これにより、上述した通路構造の寸法等が正確なものとなるよう同セパレータ５を形成することができ、ひいては同セパレータ５によるブローバイガスからのオイルの分離を効率よく行うことができるようになる。

ただし、組付部材３におけるＰＣＶバルブ６の取り付けられる部分、すなわちカバー部３ａをセパレータ５と同じく樹脂によって形成したのでは、その部分の熱の伝達率が高くはなくなることから内燃機関の熱がＰＣＶバルブ６に伝わりにくくなり、低温時にＰＣＶバルブ６が凍結して同バルブ６の作動に支障を来すおそれがある。こうした不具合に対処するため、組付部材３においてＰＣＶバルブ６の取り付けられる部分であるカバー部３ａが熱の伝達率の高い金属製とされる。これにより、その部分（カバー部３ａ）を介して内燃機関の熱が効果的にＰＣＶバルブ６に伝わり、低温時におけるＰＣＶバルブ６の凍結を効果的に抑制することができる。従って、ＰＣＶバルブ６の凍結により同ＰＣＶバルブ６の作動に支障が生じることを抑制できるようになる。

以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）ＰＣＶバルブ６が組付部材３に取り付けられるため、その組付部材３の立壁部２への組み付けと同時にＰＣＶバルブ６を内燃機関に組み付けることができ、ＰＣＶバルブ６の内燃機関への組み付けが容易になる。更に、ＰＣＶバルブ６を組付部材３に組み付けることにより、同組付部材３に形成されたセパレータ５とＰＣＶバルブ６との間の通路の距離を短くすることができるため、その通路からのブローバイガスの漏れの発生の可能性を可能な限り小さくすることもできる。すなわち、仮にＰＣＶバルブ６を組付部材３以外の箇所に設けたとすると、そのＰＣＶバルブ６とセパレータ５の形成された組付部材３とをホース等で接続しなければならず、その分だけＰＣＶバルブ６とセパレータ５との間の通路が長くなって同通路からのブローバイガスの漏れの発生の可能性が高くなる。こうしたブローバイガスの漏れ発生の可能性を可能な限り小さくすることができる。

（２）組付部材３に形成されたセパレータ５に関しては、ブローバイガスからオイルを効率よく分離させるうえで、取り込まれたブローバイガスの流れを分離壁８に当てるための通路構造の寸法等に正確さが要求される。この点、組付部材３においてセパレータ５の形成される部分が形成の行いやすい樹脂製とされるため、上述した通路構造の寸法等が正確なものとなるよう同セパレータ５を形成することができ、そのセパレータ５によってブローバイガスからのオイルの分離を効率よく行うことができるようになる。

（３）組付部材３においては、セパレータ５が熱の伝わりにくい樹脂製であるのに対し、ＰＣＶバルブ６の取り付けられる部分（カバー部３ａ）が熱の伝わりやすい金属製とされているため、低温時におけるＰＣＶバルブ６の凍結を内燃機関からの熱の伝達によって効果的に抑制することができる。従って、上記（３）の効果を得つつ、ＰＣＶバルブ６の凍結により同ＰＣＶバルブ６の作動に支障が生じることを抑制できるようになる。

（４）組付部材３においてカバー部３ａは内燃機関の熱を広く受けることが可能であり、そのカバー部３ａにＰＣＶバルブ６が取り付けられるため、低温時におけるＰＣＶバルブ６の凍結を内燃機関からの熱の伝達により一層効果的に抑制することができるようになる。

なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・組付部材３のカバー部３ａ全体を金属製とする代わりに、同カバー部３ａ全体のうちＰＣＶバルブ６の取り付けられる部分のみや同部分周りのみを金属製としてもよい。

・組付部材３のセパレータ５として慣性衝突式のセパレータを例示したが、これに代えてラビリンス式のセパレータを採用してもよい。このラビリンス式のセパレータは、ブローバイガスを屈曲した通路に流して同通路の壁面にブローバイガスの流れを当てることにより、同ガス中のオイルを上記壁面に付着させて同ガスから分離するものである。

本実施形態のオイル分離装置が設けられる内燃機関のシリンダブロック、及び同オイル分離装置の立壁部を示す斜視図。上記オイル分離装置の組付部材を立壁部に取り付けた状態を示すシリンダブロックの斜視図。上記オイル分離装置の組付部材を示す斜視図。上記組付部材に形成されたセパレータの内部構造を示す概略図。

符号の説明

１…シリンダブロック、２…立壁部、３…組付部材、３ａ…カバー部、４…導入空間、５…セパレータ、６…ＰＣＶバルブ、７…増速通路、８…分離壁、１２…通路、１３…通路。

Claims

内燃機関のシリンダブロックに形成されてブローバイガスの導入される導入空間に対し、その導入空間に導入されたブローバイガスを取り込むとともに内部通路を介して同ガスの流れを分離壁に当てて同ガス中のオイルを前記分離壁に付着させることにより同ガスから前記オイルを分離させるセパレータの形成された組付部材が組み付けられ、前記セパレータによるオイル分離後のブローバイガスを前記導入空間から導出させる際の同ガスの導出流量がＰＣＶバルブの開度調整を通じて可変とされるオイル分離装置において、
前記組付部材は前記シリンダブロックの側壁に組み付けられて前記導入空間を閉塞する金属製のカバー部を備え、
前記セパレータは前記分離壁を含めその内部通路が樹脂により形成され、
前記ＰＣＶバルブは、前記カバー部に取り付けられるものである
ことを特徴とするオイル分離装置。