JP4978422B2

JP4978422B2 - ブローバイガス還元装置

Info

Publication number: JP4978422B2
Application number: JP2007276993A
Authority: JP
Inventors: 泰啓斉藤
Original assignee: Toyota Boshoku Corp
Current assignee: Toyota Boshoku Corp
Priority date: 2007-10-24
Filing date: 2007-10-24
Publication date: 2012-07-18
Anticipated expiration: 2027-10-24
Also published as: US7980234B2; US20090107425A1; JP2009103081A

Description

本発明は、ブローバイガス還元装置に関し、さらに詳しくは、吐出量の小さな排出用ポンプを採用でき、オイル中の気泡混入を低減してオイル劣化を抑制できるブローバイガス還元装置に関する。

従来より、ドライサンプ式エンジンとして、シリンダとピストンの隙間からクランク室へ漏れるブローバイガスの大気中への放出を防止するブローバイガス還元装置を備えるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
ここで、従来一般のブローバイガス還元装置について図５を用いて説明する。この装置１０１では、オイルタンク１０３に貯留されるオイル（潤滑油）を潤滑用ポンプ１１１で潤滑用通路１１０を介してエンジン１０２の各部に圧送して潤滑し、オイルパン１０４内のオイル及びブローバイガスを排出用ポンプ１０６でオイルガス通路１１６を介してオイルタンク１０３に戻してエアセパレータ１０７で気液分離し、ブローバイガスを還流通路１１３を介して吸気管１１２に還流させるようにしている。

特開８−２４０１１３号公報

しかし、上記従来のブローバイガス還元装置では、オイルガス通路１１６を介してオイルとブローバイガスとを同時にオイルタンクに送っているため、吐出量の大きな排出用ポンプを採用する必要がありポンプのフリクション（機械損失）が増加してしまう。また、オイルガス通路１１６内でオイルとブローバイガスとが攪拌され、オイル中の気泡混入が増加し、ブローバイガスとの接触によるオイル劣化が促進されてしまうといった問題があった。

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、吐出量の小さな排出用ポンプを採用でき、オイル中の気泡混入を低減してオイル劣化を抑制できるブローバイガス還元装置を提供することを目的とする。

本発明は、以下の通りである。
１．エンジンのオイルパンと、
オイルタンクと、
前記オイルパンのオイル貯留部と前記オイルタンクとを連結する第１連結路と、
前記第１連結路に設けられ且つ前記オイルパンのオイル貯留部のオイルを前記オイルタンクに圧送するオイルポンプと、
前記エンジンのブローバイガス滞在部と前記オイルタンクとを連結する第２連結路と、
前記第１連結路内のオイルの流れ力により前記エンジンのブローバイガス滞在部のブローバイガスを前記第２連結路を介して前記オイルタンクに送出するガス送出手段と、を備え、
前記第１連絡路の前記オイルタンクのオイル貯留部に接続される一端側は、前記オイルタンク内で略水平に向かって延びる水平部と、該水平部に連なり該オイルタンク内で下方に向かって斜めに延びて開口する傾斜開口部とからなり、
前記第２連絡路の前記オイルタンクのオイル貯留部の上方側に接続される一端側は、前記オイルタンク内で略水平に向かって延びる水平部と、該水平部に連なり該オイルタンク内で上方に向かって斜めに延びて開口する傾斜開口部とからなり、
前記ガス送出手段は、前記第１連絡路の前記水平部に設けられ且つ該第１連結路内を前記オイルタンクに向かって流れるオイルにより回転されるオイル側ファン部材と、前記第２連絡路の前記水平部に設けられ且つ該オイル側ファン部材の回転力が伝達されて回転さるガス側ファン部材と、を備え、該ガス側ファン部材の回転によりブローバイガスが前記オイルタンクに圧送されることを特徴とするブローバイガス還元装置。
２．前記オイルタンク内には、前記第２連結路の一端側の開口部に対向して邪魔板が設けられている上記１．記載のブローバイガス還元装置。

本発明のブローバイガス還元装置によると、オイルパン内のオイルは、オイルポンプによって第１連結路を介してオイルタンクに圧送される一方、エンジン内のブローバイガスは、ガス送出手段によって第１連結路のオイルの流れ力を利用して第２連結路を介してオイルタンクに送出される。このように、ガス送出手段によって第１連結路のオイルの流れ力を利用してエンジン内のブローバイガスをオイルタンクに送出するようにしたので、吐出量の小さな排出用ポンプを採用できポンプのフリクションを低下できる。また、第１及び第２連結路を介してオイルとブローバイガスとを別々にオイルタンクに戻すようにしたので、オイル中の気泡混入を低減してオイル劣化を抑制できる。
また、前記第１連結路の一端側が前記オイルタンクのオイル貯留部に接続されており、前記第２連結路の一端側が前記オイルタンクのオイル貯留部の上方側に接続されている場合は、オイルとブローバイガスとをより完全に分離してオイルタンクへ送出できるため、オイル中の気泡混入を低減してオイル劣化をさらに確実に抑制できる。
また、前記第１連結路の一端側が前記オイルタンク内で下方に向かって延びている場合は、オイルタンク内でオイル液面から離れる方向にオイルが送出されるため、オイル液面の乱れを低減して気泡の再巻き込みを抑制することができる。
また、前記第２連結路の一端側が前記オイルタンク内で上方に向かって延びている場合は、オイルタンク内でオイル液面から離れる方向にブローバイガスが送出されるため、オイル液面の乱れを低減して気泡の再巻き込みを抑制することができる。
また、前記ガス送出手段が、前記第２連結路内に設けられ且つ前記第１連結路内のオイルの流れ力により回転されるファン部材を有する場合は、ファン部材の回転により吸い出し力を発生させてエンジンからブローバイガスを好適に吸い出すことができる。また、ガス送出手段を簡易且つ安価な構造にできる。
また、前記ガス送出手段が、前記オイルタンク内に配設されており、前記ファン部材が、前記オイルタンク内に延びる前記第２連結路の一端側に設けられている場合は、オイルタンク内でファン部材の回転力（遠心力）によりブローバイガスが飛散されるため、ブローバイガス中に含まれるオイルミストを分離することができる。また、ガス送出手段からのオイル漏れが発生しても、その漏れオイルをオイルタンク内で回収できる。
また、前記オイルタンク内に、前記第２連結路の一端側の開口部に対向して邪魔板が設けられている場合は、ファン部材の回転力により飛散されるブローバイガスが邪魔板に衝突され、ブローバイガス中に含まれるオイルミストをより確実に分離することができる。
また、前記ガス送出手段が、前記オイルポンプの近傍に配設されている場合は、オイルポンプから吐出された直後のオイル、即ち管内抵抗を殆ど受けていないオイルの流れ力を利用してブローバイガスをオイルタンクに送出できる。

本実施形態に係るブローバイガス還元装置は、以下に述べるオイルパン、オイルタンク、第１連結路、オイルポンプ、第２連結路及びガス送出手段を備えて構成される。

上記「オイルパン」は、ドライサンプ式エンジンに用いられるものである限り、その形状、材質、大きさ等は特に問わない。

上記「オイルタンク」は、エンジンとは別体である限り、その形状、材質、大きさ等は特に問わない。このオイルタンクの材質としては、例えば、鉄製、アルミニウム製、樹脂製等を挙げることができる。

上記「第１連結路」は、オイルパンのオイル貯留部とオイルタンクとを連結する限り、その形状、材質、大きさ等は特に問わない。この第１連結路は、例えば、その一端側がオイルタンクのオイル貯留部に接続されていることができる。また、この第１連結路は、例えば、その一端側がオイルタンク内で下方に向かって斜め又は略垂直に延びて開口していることができる。

上記「オイルポンプ」は、第１連結路に設けられ且つオイルパンのオイル貯留部のオイルをオイルタンクに圧送する限り、その構成、配設形態等は特に問わない。

上記「第２連結路」は、エンジンのブローバイガス滞在部とオイルタンクとを連結する限り、その形状、材質、大きさ等は特に問わない。この第２連結路は、例えば、その一端側がオイルタンクのオイル貯留部の上方側（即ち、オイルタンクのブローバイガス滞在部）に接続されていることができる。また、この第２連結路は、例えば、その一端側がオイルタンク内で上方に向かって斜め又は略垂直に延びて開口していることができる。

なお、上記「エンジンのブローバイガス滞在部」としては、例えば、シリンダの下部、クランク室、オイルパンの上部等を挙げることができる。シリンダとピストンの隙間から漏れるブローバイガスを素早く排出できるといった観点から、上記第２連結路の他端側がシリンダの下部又はクランク室の上部に接続されていることが好ましい。

上記「ガス送出手段」は、上記第１連結路内のオイルの流れ力によりエンジンのブローバイガス滞在部のブローバイガスを第２連結路を介してオイルタンクに送出する限り、その構成、配設形態、送出形態等は特に問わない。

上記ガス送出手段の配設形態としては、例えば、（１）オイルタンクと一体に設けられている形態、（２）オイルポンプの下流側の近傍に設けられている形態、（３）第１及び第２連結路の長尺方向の途中に設けられている形態等を挙げることができる。上記（１）形態では、エンジン室内での第１及び第２連結路の取り回しが容易となる。また、上記（２）形態では、例えば、エンジンと一体に設けることができる。

上記ガス送出手段は、例えば、上記第２連結路内に設けられ且つ第１連結路内を流れるオイルの流れ力により駆動されるガス送出部材を有することができる。
上記ガス送出部材としては、例えば、（１）ターボ型の吸気発生器（例えば、送風機、圧縮機等）を構成するファン部材、（２）容積型の吸気発生器（例えば、送風機、圧縮機等）を構成する可動部材（例えば、各種ロータ、ピストンなど）等を挙げることができる。これらのうち、エンジンからブローバイガスを吸い出すのに適しているといった観点から、上記（１）形態であることが好ましい。なお、上記（１）形態の吸気発生器としては、軸流式、遠心式、斜流式、横流式等を挙げることができる。また、上記（２）形態の吸気発生器としては、スクリュー式、ベーン式、ルーツ式、レシプロ式等を挙げることができる。

上記（１）形態では、上記ファン部材は、例えば、オイルタンク内に延びる第２連結路の一端側に設けられていることができる。この場合、上記オイルタンク内に、上記第２連結路の一端側の開口部に対向して邪魔板を設けることが好ましい。この邪魔板は、第２連結路の開口部から飛散されるブローバイガスが衝突する限り、その形状、個数、配置形態等は特に問わない。

尚、上記ガス送出手段としては、例えば、上記第１連結路内に設けられ且つ第１連結路内を流れるオイルにより回転されるオイル側ファン部材と、上記第２連結路内に設けられ且つオイル側ファン部材の回転力が伝達されて回転される上述のファン部材（ガス側ファン部材）と、を有する形態を挙げることができる。これにより、ガス送出手段をさらに簡易且つ安価な構造にできる。
上記オイル側ファン部材は、通常、タービンを構成するファン部材である。このタービンとしては、例えば、軸流式、遠心式、斜流式、横流式等を挙げることができる。なお、上記ガス側及びオイル側ファン部材の種類の組み合わせは適宜選択できる。

以下、図面を用いて実施例により本発明を具体的に説明する。
（１）ブローバイガス還元装置の構成
本実施例に係るブローバイガス還元装置１は、図１に示すように、ドライサンプ式エンジン２（以下、単に「エンジン」とも記載する。）とは別体のオイルタンク３を備えている。このエンジン２のオイルパン４のオイル貯留部４ａとオイルタンク３のオイル貯留部３ａとは、オイル通路５（本発明に係る「第１連結路」として例示する。）で連結されている。このオイル通路５の一端側（エンジン側）には、オイルパン４内のオイルをオイルタンク３に圧送する排出用ポンプ６（本発明に係る「オイルポンプ」として例示する。）が接続されている。この排出用ポンプ６は、オイルパン４内のオイルストレーナ７に接続されている。また、エンジン２のブローバイガス滞在部８（例えば、クランク室の上部）とオイルタンク３のブローバイガス滞在部３ｂとは、ガス通路９（本発明に係る「第２連結路」として例示する。）で連結されている。

また、オイルタンク３のオイル貯留部３ａとエンジン２とは潤滑用通路１０で連結されている。この潤滑用通路１０の一端側（エンジン側）には、オイルタンク３内のオイルをエンジン２の各部に圧送する潤滑用ポンプ１１が接続されている。また、オイルタンク３のブローバイガス滞在部３ｂと吸気管１２とは還流通路１３で連結されている。なお、吸気管１３の途中にはスロットルバルブ１４が設けられている。

上記オイル通路５の一端側（オイルタンク側）は、図２に示すように、オイルタンク３内で略水平に向かって延びる水平部５ａと、この水平部５ａに連なりオイルタンク３内で下方に向かって斜めに延びる傾斜開口部５ｂとからなっている。また、上記ガス通路９の一端側（オイルタンク側）は、オイルタンク３内で略水平に向かって延びる水平部９ａと、この水平部９ａに連なりオイルタンク３内で上方に向かって斜めに延びる傾斜開口部９ｂとからなっている。この傾斜開口部９ｂに対向してオイルタンク３内には邪魔板１５が設けられている。

次に、図３に用いて、オイルタンク３内に設けられるガス送出機構２０（本発明に係る「ガス送出手段」として例示する。）について説明する。上記オイル通路５の水平部５ａとガス通路９の水平部９ａとは円筒状のハウジング２１で連繋されている。このハウジング２１内には、上下の軸受２２を介して連結シャフト２３が垂直軸周りに回転自在に支持されている。また、ハウジング２１の上部には、ハウジング２１の内部からのオイル漏れを防止するオイルシール２４が設けられている。また、連結シャフト２３の下端側は、オイル通路５の水平部５ａに設けられるオイル側ファン部材２５に連結されている。このオイル側ファン部材２５は、横流式タービンを構成している。また、連結シャフト２３の上端側は、ガス通路９の水平部９ａに設けられるガス側ファン部材２６（本発明に係る「ファン部材」として例示する。）に連結されている。このガス側ファン部材２６は、横断流式吸気発生器を構成している。

（２）ブローバイガス還元装置の作用
次に、上記構成のブローバイガス還元装置１の作用について説明する。
図１に示すように、オイルタンク３内に貯留されるオイルは、潤滑用ポンプ１１によって潤滑用通路１０を介してエンジン２の各部に圧送され潤滑される。また、オイルパン４内のオイルは、排出用ポンプ６によってオイル通路５を介してオイルタンク３内に圧送される。このとき、オイル通路５を流れるオイルによりオイル側ファン部材２５が回転され、その回転力が連結シャフト２３を介してガス側ファン部材２６に伝達され、ガス側ファン部材２６が回転される。そして、エンジン２内のブローバイガスは、このガス側ファン部材２６の回転によってガス通路９へ吸い出されオイルタンク３内に送出される。なお、オイルタンク３内のブローバイガスは、還流通路１３を介して吸気管１２へ還流される。

また、図２に示すように、オイル通路５からオイルタンク３内に送られるオイルは、傾斜開口部５ｂによりオイル液面から離れる斜め下方に吐出される。一方、ガス通路９からオイルタンク３内に送られるガスは、ガス側ファン部材２６の回転力（遠心力）によって傾斜開口部９ｂからオイル液面から離れる斜め上方に飛散される。この飛散によりガス中に含まれるオイルミストが分離される。また、飛散ガスの大部分が邪魔板１５に衝突されて、ガス中に含まれるオイルミストが邪魔板１５に沿って落下してオイル貯留部３ａに回収される。

（３）実施例の効果
本実施例のブローバイガス還元装置１によると、ガス送出機構２０によってオイル通路５を流れるオイルの流れ力を利用してエンジン２内のブローバイガスをオイルタンク３に送出するようにしたので、吐出量の小さな排出用ポンプ６を採用できポンプのフリクションを低下できる。また、オイル通路５及びガス通路９を介してオイルとブローバイガスとを別々にオイルタンク３に戻すようにしたので、オイル中の気泡混入を低減してオイル劣化を抑制できる。

また、本実施例では、オイル通路５の一端側をオイルタンク３のオイル貯留部３ａに接続し、ガス通路９の一端側をオイルタンク３のブローバイガス滞在部３ｂに接続したので、オイルとブローバイガスとをより完全に分離してオイルタンク３へ送出でき、オイル中の気泡混入を低減してオイル劣化をさらに確実に抑制できる。

また、本実施例では、オイル通路５の一端側に傾斜開口部５ｂを設けたので、オイルタンク３内でオイル液面から離れる方向にオイルが送出され、オイル液面の乱れを低減して気泡の再巻き込みを抑制することができる。また、ガス通路９の一端側に傾斜開口部９ｂを設けたので、オイルタンク３内でオイル液面から離れる方向にブローバイガスが送出され、オイル液面の乱れを低減して気泡の再巻き込みを抑制することができる。

また、本実施例では、ガス送出機構２０として、オイル通路５内に設けられるオイル側ファン部材２５と、ガス通路９内に設けられるガス側ファン部材２６と、オイル側及びガス側ファン部材２５，２６を連結する連結シャフト２３と、を備えるものを採用したので、ガス送出機構２０を極めて簡易且つ安価な構造にできる。

また、本実施例では、ガス送出機構２０をオイルタンク３内に設け、ガス側ファン部材２６を、オイルタンク３内に延びるガス通路９の水平部９ａに設け、オイル側ファン部材２５を、オイルタンク３内に延びるオイル通路５の水平部５ａに設けるようにしたので、オイルタンク３内でガス側ファン部材２６の回転力（遠心力）によりブローバイガスが飛散され、ブローバイガス中に含まれるオイルミストを分離することができる。また、ガス送出機構２０のハウジング２１からのオイル漏れが発生しても、その漏れオイルをオイルタンク３内に回収できる。さらに、排出用ポンプ６の吐出力をオイル側ファン部材２５の回転力として使用するため、オイル側ファン部材２５でオイルの吐出力が適度に弱められ、その吐出オイルによるオイル液面の乱れを低減でき、オイルタンク３内での気泡の再巻き込みを抑制できる。

また、本実施例では、オイルタンク３内に、ガス通路９の一端側の傾斜開口部９ｂに対向して邪魔板１５を設けたので、ガス側ファン部材２６の回転力により飛散されるブローバイガスが邪魔板１５に衝突され、ブローバイガス中に含まれるオイルミストをより確実に分離することができる。

尚、本発明においては、上記実施例に限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施例とすることができる。即ち、上記実施例では、ガス送出機構２０をオイルタンク内に配設する形態を例示したが、これに限定されず、例えば、図１に仮想線で示すように、排出用ポンプ６の下流側の近傍にガス送出機構２０ａを設けたり、オイル通路５及びガス通路９の長尺方向の途中にガス送出機構２０ｂを設けたりしてもよい。

また、上記実施例では、オイル通路５の一端側を、水平部５ａ及び傾斜開口部５ｂからなるようにしたが、これに限定されず、例えば、オイル通路の一端側を、水平部のみからなるようにしたり、水平部及びこれに連なる垂直開口部からなるようにしたりしてもよい。また、ガス通路９の一端側を、水平部９ａ及び傾斜開口部９ｂからなるようにしたが、これに限定されず、例えば、ガス通路の一端側を、水平部のみからなるようにしたり、水平部及びこれに連なる垂直開口部からなるようにしたりしてもよい。

また、上記実施例では、横流式吸気発生器を構成するガス側ファン部材２６を例示したが、これに限定されず、例えば、遠心式吸気発生器を構成するガス側ファン部材２６ａ（図４参照）としたり、軸流式又は斜流式吸気発生器を構成するガス側ファン部材としたりしてもよい。また、上記実施例では、横流式タービンを構成するオイル側ファン部材２５を例示したが、これに限定されず、例えば、遠心式、斜流式又は軸流式タービンを構成するオイル側ファン部材としてもよい。

また、上記実施例において、図２中に仮想線で示すように、オイル通路９の傾斜開口部９ｂに対向してオイルタンク３内に邪魔板１６を設けるようにしてもよい。

ドライサンプ式エンジンにおいてブローバイガスを還元する技術として広く利用される。

本実施例に係るブローバイガス還元装置を示す全体回路図である。本実施例に係るオイルタンクの縦断面図である。図２の要部拡大図である。ガス側ファン部材の他の形態を示す縦断面図である。従来のブローバイガス還元装置を示す全体回路図である。

符号の説明

１；ブローバイガス還元装置、２；エンジン、３；オイルタンク、３ａ；オイル貯留部、３ｂ；ブローバイガス滞在部、４；オイルパン、４ａ；オイル貯留部、５；オイル通路、６；排出用ポンプ、８；ブローバイガス滞在部、９；ガス通路、２０，２０ａ，２０ｂ；ガス送出機構、２６，２６ａ；ガス側ファン部材。

Claims

エンジンのオイルパンと、
オイルタンクと、
前記オイルパンのオイル貯留部と前記オイルタンクとを連結する第１連結路と、
前記第１連結路に設けられ且つ前記オイルパンのオイル貯留部のオイルを前記オイルタンクに圧送するオイルポンプと、
前記エンジンのブローバイガス滞在部と前記オイルタンクとを連結する第２連結路と、
前記第１連結路内のオイルの流れ力により前記エンジンのブローバイガス滞在部のブローバイガスを前記第２連結路を介して前記オイルタンクに送出するガス送出手段と、を備え、
前記第１連絡路の前記オイルタンクのオイル貯留部に接続される一端側は、前記オイルタンク内で略水平に向かって延びる水平部と、該水平部に連なり該オイルタンク内で下方に向かって斜めに延びて開口する傾斜開口部とからなり、
前記第２連絡路の前記オイルタンクのオイル貯留部の上方側に接続される一端側は、前記オイルタンク内で略水平に向かって延びる水平部と、該水平部に連なり該オイルタンク内で上方に向かって斜めに延びて開口する傾斜開口部とからなり、
前記ガス送出手段は、前記第１連絡路の前記水平部に設けられ且つ該第１連結路内を前記オイルタンクに向かって流れるオイルにより回転されるオイル側ファン部材と、前記第２連絡路の前記水平部に設けられ且つ該オイル側ファン部材の回転力が伝達されて回転さるガス側ファン部材と、を備え、該ガス側ファン部材の回転によりブローバイガスが前記オイルタンクに圧送されることを特徴とするブローバイガス還元装置。
前記オイルタンク内には、前記第２連結路の一端側の開口部に対向して邪魔板が設けられている請求項１記載のブローバイガス還元装置。