JP5076841B2

JP5076841B2 - オイルセパレータ

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Publication number: JP5076841B2
Application number: JP2007308834A
Authority: JP
Inventors: 英次橋本
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-11-29
Filing date: 2007-11-29
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2027-11-29
Also published as: JP2009133235A

Description

本発明は、オイルを含んだガスに遠心力を利用した気液分離作用を与えてオイルを分離するオイルセパレータに関する。

内燃機関は、ピストンとシリンダとの間からクランク室に漏出したブローバイガスを吸気通路に導入して処理するブローバイガス装置（ＰＣＶシステムとも呼ばれる。）を備えている。周知のようにこのブローバイガスにはオイルが含まれているため、そのまま吸気通路に導入するとブローバイガスとともにオイルも処理され、オイルの消費量が増大する。そこで、ブローバイガスからオイルを分離するためのオイルセパレータを備えたブローバイガス還元装置が知られている。ブローバイガス還元装置に設けられるオイルセパレータとして、共通の吸入管からブローバイガスが導入され、かつ有効断面径が互いに異なる２つのサイクロン部を備え、オイルセパレータに流入するブローバイガスの流量に応じて各サイクロン部に導かれるブローバイガス量が変更されるように吸入管に設けられる切替弁を制御するものが知られている（特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２〜４が存在する。

特開２００５−１０６０１９号公報特表２００３−５３５２５２号公報特開平５−２３１１２１号公報特開平１１−２６４３１２号公報

特許文献１のオイルセパレータでは、オイルを分離することが可能なブローバイガスの流量の下限値が有効断面径の小さいサイクロン部の大きさによって決まる。そのため、オイルを分離可能なブローバイガスの流量の下限値を下げるためには、有効断面径の小さいサイクロン部をより小型化する必要がある。この場合、２つのサイクロン部の有効断面径の差が大きくなりすぎると小量のブローバイガス及び大量のブローバイスには対応できるが、その中間の流量域における分離効率が低下するおそれがある。そのため、有効断面径の小さいサイクロン部の小型化にも限界があり、このオイルセパレータでオイルを分離可能なブローバイガスの流量範囲が制限される。また、このオイルセパレータでは、２つのサイクロン部が必要であるため、装置が大型化するおそれがある。

そこで、本発明は、従来よりも広い流量範囲においてオイルを含むガスからオイルを適切に分離す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。

本発明のオイルセパレータは、円筒状の分離部を有する本体と、前記分離部に前記分離部の接線方向からガスが導入されるように前記本体に接続される導入管と、前記本体の下部に接続される液体排出管と、前記本体の上部に接続される気体排出管と、を備え、前記導入管から前記分離部に流入したオイルを含むガスに遠心力を利用した気液分離作用を与え、得られたオイルを前記液体排出管から排出し、残余のガスを前記気体排出管から排出するオイルセパレータにおいて、前記導入管内の圧力と前記気体排出管内の圧力との差であるセパレータ前後圧力差又は前記セパレータ前後圧力差と相関する物理量の少なくともいずれか一方に応じて前記導入管の出口部の流路断面積を変更する流路断面積変更手段を備え、前記液体排出管には、前記本体と連通するように設けられて前記本体から排出されたオイルが貯留されるオイル貯留部と、前記オイル貯留部から外部へのオイルの流出を許容するとともに外部から前記オイル貯留部へのオイルの流入を阻止し、かつ所定の開弁差圧で開弁する逆止弁と、が設けられ、前記流路断面積変更手段は、前記逆止弁の前後の差圧が前記開弁差圧よりも小さくなるように前記セパレータ前後圧力差又は前記物理量の少なくともいずれか一方に応じて前記導入管の流路断面積を変更することにより、上述した課題を解決する（請求項１）。

本発明のオイルセパレータによれば、導入管の出口部の流路断面積を変更できるので、導入管から分離部に流入するガスの流量が変化してもその流量に応じて流路断面積を変化させることにより、ガスから適切にオイルを分離させることが可能な流速でガスを分離部に流入させることができる。本発明のオイルセパレータにおいては、導入管から本体にガスが流入し、気体排出管から残余のガスが流出するので、分離部に流入するガスの流量は気体排出管の圧力と導入管の圧力との差であるセパレータ前後圧力差に影響される。そのため、このセパレータ前後圧力差又はセパレータ前後圧力差と相関する物理量の少なくともいずれか一方に応じて導入管の出口部の流路断面積を変更することにより、分離部に流入するガスの流速を適切に調整し、このガスから適切にオイルを分離することができる。これにより、従来よりも広い流量範囲においてオイルを含むガスからオイルを適切に分離することができる。また、本発明のオイルセパレータでは、一つの分離部で対応できるので、大型化を抑制することができる。さらに本発明のオイルセパレータによれば、逆止弁からの逆流を防止しつつ分離部におけるオイルの捕集効率を高めることができる。

本発明のオイルセパレータの一形態において、前記流路断面積変更手段は、前記セパレータ前後圧力差が小さい場合に前記セパレータ前後圧力差が大きい場合と比べて前記導入管の出口部の流路断面積が小さくなるように前記セパレータ前後圧力差又は前記物理量の少なくともいずれか一方に応じて前記導入管の流路断面積を変更してもよい（請求項２）。セパレータ前後圧力差が小さい場合は分離部に流入するガスの流量が少なくなり、セパレータ前後圧力差が大きい場合はこのガスの流量が多くなる。そのため、このように導入管の出口部の流路断面積を変更することにより、分離部に流入するガスの流速をそのガスから適切にオイルを分離することが可能な流速に調整できる。

本発明のオイルセパレータの一形態においては、前記流路断面積変更手段として、前記導入管の出口部の流路断面積を変更可能なように前記導入管を全開する全開位置と前記全開位置より閉じ側に設定される所定の最小面積位置との間で移動可能であり、かつ一端がガス流れの上流側に、他端がガス流れの下流側にそれぞれ配置され、さらに前記導入管内に前記一端を中心に回転可能に設けられる弁体と、前記導入管の流路断面積が減少する方向に前記弁体を付勢する付勢手段と、が設けられてもよい（請求項３）。この形態では、セパレータ前後圧力差が小さくガスの流量が少ない場合、付勢手段によって弁体が最小面積位置に駆動される。そのため、導入管の出口部の流路断面積が小さくなり、分離部に流入するガスの流速が高くなる。一方、セパレータ前後圧力差が大きくガスの流量が多い場合は、このガスによって弁体が押されて開けられるので、導入管の出口部の流路断面積が大きくなる。そのため、分離部にガスを速やかに導入することができる。

この形態において、前記弁体は、前記導入管の壁面のうち前記分離部の中心に近い側に位置する壁面に設けられてもよい（請求項４）。この場合、弁体の他端が導入管の壁面のうち分離部の中心に対して遠い側に位置する壁面に向かって動くため、弁体によってガスを分離部の外周側に流入させることができる。そのため、ガスに対してよる強い遠心力を作用させ、これによるガスに与えられる気液分離作用を強めることができる。そのため、オイルの捕集効率をさらに向上させることができる。

本発明のオイルセパレータの一形態においては、前記流路断面積変更手段として、前記導入管の出口部の流路断面積を変更可能なように前記導入管を全開する全開位置と前記全開位置より閉じ側に設定される所定の最小面積位置との間で移動可能であり、かつ一端がガス流れの上流側に、他端がガス流れの下流側にそれぞれ配置され、さらに前記導入管内に前記一端を中心に回転可能に設けられる弁体と、前記弁体を駆動する駆動手段と、前記セパレータ前後圧力差を検出する差圧検出手段と、前記差圧検出手段が検出したセパレータ前後圧力差に基づいて前記弁体の開度が変更されるように前記駆動手段を制御する制御手段と、が設けられてもよい（請求項５）。このように弁体を駆動手段で駆動することにより、弁体の開度をセパレータ前後圧力差に応じた開度に確実に変更することができる。そのため、より確実にガスからオイルを分離することができる。

この形態において、前記オイルセパレータは、ブローバイガスからオイルを分離するべく内燃機関に設けられ、前記制御手段は、前記ブローバイガスに含まれるオイルの量と相関関係を有する前記内燃機関の運転パラメータに基づいて前記弁体の開度を補正してもよい（請求項６）。このように弁体の開度を補正することにより、ブローバイガスからオイルを適切に分離することができる。例えば、ブローバイガスに含まれるオイルの量が多い場合は弁体の開度を閉じ側に補正する。これにより、分離部に流入するブローバイガスの流速を高めることができるので、ブローバイガスからより多くのオイルを分離することができる。そのため、ブローバイガスからオイルを適切に分離することができる。

また、前記内燃機関の運転パラメータは、前記内燃機関のオイルの温度、前記内燃機関の暖機状態、前記内燃機関に設けられるターボ過給機のコンプレッサより下流の吸気の圧力のうちの少なくともいずれか一つであってもよい（請求項７）。オイルの温度が高い場合はオイルの温度が低い場合と比較してブローバイガス中のオイルの量が増加する。また、コンプレッサより下流の吸気の圧力、いわゆる過給圧が高い場合は、過給圧が低い場合と比較してブローバイガス中のオイルの量が増加する。さらに、内燃機関の暖機が不十分の場合は、内燃機関の暖機が十分に行われた後と比較してブローバイガス中のオイルの量が増加する。そのため、これらの運転パラメータに応じて弁体の開度を補正することにより、ブローバイガスからオイルを適切に分離することができる。

以上に説明したように、本発明のオイルセパレータによれば、流路断面積変更手段によって導入管の出口部の流路断面積を変更できるので、従来よりも広い流量範囲においてオイルを含むガスからオイルを適切に分離することができる。

（第１の形態）
図１は、本発明の第１の形態に係るオイルセパレータが組み込まれた内燃機関の概略を示している。図１の内燃機関（以下、エンジンと称することがある。）１は、車両に走行用動力源として搭載されるものであり、複数（図１では４つ）の気筒２を有する機関本体３と、各気筒２に接続される吸気通路４及び排気通路５とを備えている。吸気通路４には、吸気濾過用のエアクリーナ６、吸入空気量を調整するためのスロットルバルブ７、ターボ過給機８のコンプレッサ８ａ、及び吸気を冷却するためのインタークーラ９が設けられている。排気通路５には、ターボ過給機８のタービン８ｂが設けられている。また、エンジン１は、機関本体３で発生したブローバイガスを吸気通路４に導くためのブローバイガス還元装置１０を備えている。ブローバイガス還元装置１０は、スロットルバルブ７より下流かつコンプレッサ８ａより上流の吸気通路４と機関本体３のクランク室（不図示）とを連通するブローバイガス通路１１と、ブローバイガス通路１１に設けられてブローバイガスからオイルを分離するオイルセパレータ２０Ａとを備えている。

図２及び図３を参照してオイルセパレータ２０Ａについて説明する。なお、図２は、オイルセパレータ２０Ａを拡大して示す図であり、図３は、図２のIII−III線におけるオイルセパレータ２０Ａの断面を示す図である。オイルセパレータ２０Ａは、その内部にてガスを旋回させ、このガスに遠心力を利用した気液分離作用を与える周知のサイクロン方式のオイルセパレータである。オイルセパレータ２０Ａは、本体２１と、本体２１の中央に本体２１内に突出するように設けられる中空円筒状の気体排出管２２とを備えている。気体排出管２２は、ブローバイガス通路１１の一部を形成するガス排出通路１１ａ（図１参照）を介して吸気通路４と接続される。本体２１は、気体排出管２２を取り囲むように配置された円筒状の円筒部２１ａと、その円筒部２１ａの下方に連なる漏斗状の回収部２１ｂとを備えている。そして、円筒部２１ａによって本体２１の内部に円筒状の分離部２３が形成される。回収部２１ｂの下部には液体排出管２４が接続され、この液体排出管２４にはブローバイガスから分離したオイルを一時貯留するためのオイル貯留部２５が設けられている。オイル貯留部２５は、図１に示したようにリターン通路２６を介して機関本体３のクランク室と接続されている。オイル貯留部２５とリターン通路２６との接続部には、オイル貯留部２５からリターン通路２６へのオイルの流出は許容し、リターン通路２６からオイル貯留部２５へのオイルの流入は阻止するための逆止弁２７が設けられている。逆止弁２７は、図２の上下方向に移動自在に設けられる弁体２７ａと、逆止弁２７が閉状態になるように弁体２７ａを図２の上方向に付勢するスプリング２７ｂとを備えている。スプリング２７ｂの強さは、オイル貯留部２５に貯留されているオイルの量が所定量に達した場合、又は逆止弁２７の前後の圧力の差が予め設定した所定の開弁差圧に達した場合に弁体２７ａが図２の下方向に移動して逆止弁２７が開くように設定されている。

図２及び図３に示したように本体２１の円筒部２１ａには、導入管としてのガス導入管２８が接続されている。ガス導入管２８にはブローバイガス通路１１が接続され、機関本体３で発生したブローバイガスはこのガス導入管２８を介して分離部２３に導入される。ガス導入管２８は、図２及び図３に矢印Ｆで示したようにブローバイガスが分離部２３に分離部２３の接線方向から流入するように設けられている。このようにガス導入管２８を設けることにより、分離部２３に導入したブローバイガスを分離部２３の壁面に沿って旋回させることができる。

ガス導入管２８の出口部２８ａには、ガス導入管２８の流路断面積を変更可能な流路断面積変更手段としての断面積調整機構３０が設けられている。図２及び図３に示したように断面積調整機構３０は、ガス導入管２８を全開する全開位置と所定の最小面積位置との間で移動可能な弁体３１と、弁体３１の一端に弁体３１と一体に設けられ、弁体３１がこの一端を中心に回転するように弁体３１を支持する回転軸３２と、ガス導入管２８の流路断面積が減少する方向（以下、閉方向と称することがある。）に弁体３１を付勢する付勢手段としてのリターンスプリング３３と、回転軸３２の突起部３２ａと当接して弁体３１が最小面積位置までしか閉方向に回転しないように弁体３１の動作を制限するストッパ３４とを備えている。弁体３１の最小面積位置には、全開位置とガス導入管２８を全閉する全閉位置との間の位置が設定され、例えばアイドリング運転時における吸気通路４とクランク室との差圧において、分離部２３に流入する際のブローバイガスの流速を分離部２３にてこのガスからオイルが分離する流速範囲内に調整することが可能な位置が設定される。このような位置は、ガス導入管２８の直径や分離部２３の直径などにより変化するため、これらに応じて適宜変更してよい。

図３に示したように弁体３１は、上流側に位置する一端が回転軸３２によって回転可能に支持され、下流側に位置する他端がガス導入管２８内に突出するようにリターンスプリング３３にて付勢される。また、弁体３１は、ガス導入管２８の壁面のうち円筒部２１ａの中心Ｃに近い側に位置する壁面に設けられる。リターンスプリング３３の強さは、リターンスプリング３３にて弁体３１が最小面積位置に維持されている際に分離部２３の圧力が上昇して逆止弁２７の前後の圧力の差が所定の開弁差圧に達しないように設定される。言い換えると、リターンスプリング３３の強さは、このリターンスプリング３３にて弁体３１の開度が調整されている間、すなわちリターンスプリング３３による弁体３１の開度の調整範囲内においては分離部２３の圧力が過度に上昇して逆止弁２７の前後の圧力の差が逆止弁２７の開弁差圧に達しないように設定される。

次に第１の形態に係るオイルセパレータ２０Ａによるオイルの分離方法について説明する。このオイルセパレータ２０Ａによれば、ガス導入管２８から分離部２３に導入されたブローバイガスが分離部２３にて旋回流を形成するので、遠心力を利用してブローバイガスに含まれているオイルを分離部２３の壁面に付着させて捕集することができる。捕集したオイルは、回収部２１ｂ及び液体排出管２４を介してオイル貯留部２５に排出される。そして、オイル貯留部２５のオイルが所定量に達すると逆止弁２７が開き、オイル貯留部２５からリターン通路２６を介して機関本体３のクランク室にオイルが戻される。一方、残余のブローバイガスは気体排出管２２から排出されて吸気通路４に導かれる。これにより、吸気通路４へのオイルの導入を抑制することができる。

分離部２３に流入するブローバイガスの流速は、ガス導入管２８に設けた断面積調整機構３０によって調整される。例えば、断面積調整機構３０よりも上流のガス導入管２８内の圧力と気体排出管２２内の圧力との差であるセパレータ前後圧力差が小さく、そのために分離部２３に流入するブローバイガスの流量が少ない場合は、リターンスプリング３３によって弁体３１が閉方向に駆動されるので、ガス導入管２８の流路断面積が小さくなり分離部２３に流入する際のブローバイガスの流速が高められる。これにより、分離部２３に強い旋回流を形成することができるので、ブローバイガスの流量が少なくてもブローバイガスからオイルを適切に分離することができる。一方、セパレータ前後圧力差が大きく、分離部２３に流入するブローバイガスの流量が多い場合は、そのブローバイガスに押されて弁体３１が閉方向とは逆の開方向に駆動されるので、ガス導入管２８の流路断面積が大きくなる。そして、セパレータ前後圧力差が所定値以上になり、ブローバイガスの流量が所定量以上になると、弁体３１が全開位置に駆動され、ガス導入管２８が全開となる。そのため、分離部２３にブローバイガスを速やかに導入することができる。なお、このようにブローバイガスの流量が多い場合は、全開のガス導入管２８から流入したブローバイガスの流速が分離部２３にブローバイガスからオイルを十分に分離可能な流速範囲内になるため、ブローバイガスからオイルを適切に分離することができる。

以上に説明したように、第１の形態に係るオイルセパレータ２０Ａによれば、断面積調整機構３０によりセパレータ前後圧力差が小さくブローバイガスの流量が少ない場合は分離部２３に流入するブローバイガスの流速を高め、オイルセパレータ２０Ａにてブローバイガスからオイルを適切に分離することができる。一方、セパレータ前後圧力差が大きくブローバイガスの流量が多い場合はガス導入管２８の流路断面積が全開になるため、分離部２３にブローバイガスを速やかに導入することができる。このように本発明のオイルセパレータ２０Ａによれば、広い流量範囲においてブローバイガスからオイルを適切に分離することができる。また、断面積調整機構３０は、ガス導入管２８内に設けられるので、オイルセパレータ２０Ａの大型化を抑制することができる。さらに、この形態では、弁体３１がリターンスプリング３３及びブローバイガスにて回転駆動されるので、弁体３１を駆動するための駆動装置を設ける必要がない。

（第２の形態）
次に図４〜図８を参照して本発明の第２の形態に係るオイルセパレータについて説明する。図４は第２の形態に係るオイルセパレータが組み込まれた内燃機関の概略を示す図であり、図５はオイルセパレータを拡大して示す図である。また、図６は、図５のVI−VI線におけるオイルセパレータの断面を示す図である。すなわち、図４〜図６は第１の形態の図１〜図３にそれぞれ対応する図である。そのため、図４〜図６において第１の形態と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。

第２の形態のオイルセパレータ２０Ｂでは、リターンスプリング３３に代わって弁体３１が駆動手段としてのアクチュエータ４０にて駆動される点が異なる。図５に示したようにアクチュエータ４０の出力軸には、回転軸３２が一体に回転するように連結される。なお、アクチュエータ４０には、出力軸の回転位置を検出するためのレゾルバ、ロータリエンコーダ等の位置検出センサ４０ａが内蔵されている。また、オイルセパレータ２０Ｂは、断面積調整機構３０より上流のガス導入管２８内の圧力と気体排出管２２内の圧力との差（セパレータ前後圧力差）に対応する信号を出力する差圧検出手段としての差圧センサ４１と、逆止弁２７が閉弁状態に維持されるように弁体２７ａの移動を禁止する禁止位置と弁体２７ａの移動を許可する許可位置とに切り替え可能な逆止弁動作禁止機構４２とを備えている。なお、通常、この逆止弁動作禁止機構４２は許可位置に切り替えられており、逆止弁２７は開弁可能な状態に維持される。

アクチュエータ４０及び逆止弁動作禁止機構４２の動作は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）５０にてそれぞれ制御される。ＥＣＵ５０は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＡＭ、ＲＯＭ等の周辺機器を含んだコンピュータとして構成され、種々のセンサからの出力信号を参照してスロットルバルブ７などの動作を制御し、これによりエンジン１の運転状態を制御する周知のコンピュータユニットである。ＥＣＵ５０には、例えばコンプレッサ８ａより下流の吸気の圧力（過給圧）に対応する信号を出力する過給圧センサ５１、コンプレッサ８ａより下流の吸気の温度（以下、過給温度と称することがある。）に対応する信号を出力する吸気温センサ５２、エンジン１のオイルの温度に対応する信号を出力する油温センサ５３、及びエンジン１の機関回転速度（回転数）に対応する信号を出力するクランク角センサ５４などが接続されている。また、図５に示したようにＥＣＵ５０には、差圧センサ４１及びアクチュエータ４０の位置検出センサ４０ａも接続されている。

図７は、ＥＣＵ５０が弁体３１の開度を制御するためにエンジン１の運転中に所定の周期で繰り返し実行する弁動作制御ルーチンを示すフローチャートである。図７の制御ルーチンを実行することにより、ＥＣＵ５０が本発明の制御手段として機能する。

図７の制御ルーチンにおいてＥＣＵ５０は、まずステップＳ１１でエンジン１の運転状態を取得する。エンジン１の運転状態としては、セパレータ前後圧力差、過給温度、過給圧、オイルの温度、及び回転数などが取得される。続くステップＳ１２においてＥＣＵ５０は、取得したセパレータ前後圧力差に基づいて弁体３１の開度を算出する。弁体３１の開度の算出は、例えば図８に一例を示したようにセパレータ前後圧力差と弁体３１の開度との関係を予め実験などにより求めてＥＣＵ５０のＲＯＭにマップとして記憶させておき、このマップを参照して行えばよい。上述したようにセパレータ前後圧力差が小さい場合はオイルセパレータ２０Ｂに導かれるブローバイガスの流量が少なく、セパレータ前後圧力差が大きいほどブローバイガスの流量が増加する。そこで、弁体３１の開度としては、図８に一例を示したようにセパレータ前後圧力差が小さい場合はガス導入管２８の流路断面積が小さくなる閉じ側の開度が算出される。なお、図８に示したように弁体３１は、最も閉じ側に駆動された場合においても最小面積位置までしか駆動されず、ガス導入管２８が全閉にならないように制御される。一方、セパレータ前後圧力差が大きい場合はガス導入管２８の流路断面積が大きくなる開き側の開度が算出される。また、セパレータ前後圧力差が予め設定した所定値以上になった場合はガス導入管２８が全開になるように全開位置が算出される。次のステップＳ１３においてＥＣＵ５０は、弁体３１の開度が算出した開度になるようにアクチュエータ４０を制御する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。

この第２の形態のオイルセパレータ２０Ｂによれば、セパレータ前後圧力差が小さくブローバイガスの流量が少ない場合は弁体３１が閉じ側に制御されるので、分離部２３に流入するブローバイガスの流速を高め、分離部２３に強い旋回流を形成することができる。そのため、ブローバイガスからオイルを適切に分離することができる。一方、セパレータ前後圧力差が大きくブローバイガスの流量が多い場合は弁体３１が開き側に制御されるので、分離部２３に速やかにブローバイガスを導入できる。そのため、従来よりも広い流量範囲においてブローバイガスからオイルを適切に分離することができる。また、このようにアクチュエータ４０で弁体３１を制御することにより、逆止弁２７の前後の圧力の差が所定の開弁差圧に達しないように分離部２３の圧力を精度良く制御することができる。なお、弁体３１を制御するためのパラメータは、セパレータ前後圧力差に限定されない。上述したようにブローバイガスの流量はセパレータ前後圧力差と相関しているので、ブローバイガスの流量を推定したり検出したりして取得し、取得したブローバイガスの流量に応じて弁体３１を制御してもよい。

弁体３１の制御方法は、上述した制御方法に限定されない。例えば、セパレータ前後圧力差に基づいて算出した弁体３１の開度をセパレータ前後圧力差以外のエンジン１の運転状態を示すパラメータに応じて補正し、この補正後の開度に調整されるように弁体３１を制御してもよい。過給温度が高いほど吸気通路４に導かれたオイルが吸気通路４や吸気通路４に設けられた機器に固着し易くなり、オイルコーキングが発生し易くなる。そして、サイクロン方式のオイルセパレータにおいては、分離部に流入するガスの流速を高くするほど、小さい粒子のオイルミストの捕集効率を向上させることができる。そこで、過給温度が高い場合は過給温度が低い場合と比較して分離部２３に流入するブローバイガスの流速が速くなるように弁体３１の開度を閉じ側に補正してもよい。このように弁体３１の開度を補正することにより、吸気通路４に導かれるオイルの量をさらに低減させ、オイルコーキングの発生を抑制することができる。

また、弁体３１の開度は、過給圧、オイルの温度、及びエンジン１の暖機状態などに応じて補正してもよい。これらの運転パラメータは、ブローバイガスに含まれるオイルの量と相関関係を有している。例えば、過給圧が高い場合は過給圧が低い場合と比較してブローバイガスに含まれるオイルの量が増加する。また、オイルの温度が高い場合もオイルの温度が低い場合と比較してブローバイガスに含まれるオイルの量が増加する。さらに、暖機中のエンジン１では、暖機完了後のエンジン１と比較してブローバイガス中のオイルの量が多くなる。そこで、過給圧が高い場合、オイルの温度が高い場合、又はエンジン１が暖機中の場合は、弁体３１の開度を閉じ側に補正する。このように弁体３１の開度を補正することにより、オイルセパレータ２０Ｂにおいてより多くのオイルをブローバイガスから分離することができるので、吸気通路４へのオイルの流入を抑制できる。

なお、このように弁体３１の開度を補正する場合、分離部２３の圧力が高くなって逆止弁２７の前後の差圧と開弁差圧との差が殆ど無くなり、逆止弁２７が開いてオイルが逆流するおそれがある。そこで、このように分離部２３の圧力が高くなると予想される場合は逆止弁動作禁止機構４２を禁止位置に切り替えてもよい。これにより、逆止弁２７を介したオイルの逆流を防止することができる。

本発明は、上述した各形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本発明のオイルセパレータが適用される装置は内燃機関に限定されず、オイルを含んだガスが発生し、そのガスからオイルを分離する必要がある種々の装置に適用してよい。

本発明の第１の形態に係るオイルセパレータが組み込まれた内燃機関の概略を示す図。第１の形態に係るオイルセパレータを拡大して示す図。図２のIII−III線におけるオイルセパレータの断面を示す図。本発明の第２の形態に係るオイルセパレータが組み込まれた内燃機関の概略を示す図。第２の形態に係るオイルセパレータを拡大して示す図。図５のVI−VI線におけるオイルセパレータの断面を示す図。ＥＣＵが実行する弁動作制御ルーチンを示すフローチャート。セパレータ前後圧力差と弁体の開度との関係の一例を示す図。

符号の説明

１内燃機関
８ターボ過給機
８ａコンプレッサ
２０Ａ、２０Ｂオイルセパレータ
２１本体
２２気体排出管
２３分離部
２４液体排出管
２５オイル貯留部
２７逆止弁
２８ガス導入管（導入管）
２８ａ出口部
３０断面積調整機構（流路断面積変更手段）
３１弁体
３３リターンスプリング（付勢手段）
４０アクチュエータ（駆動手段）
４１差圧センサ（差圧検出手段）
５０エンジンコントロールユニット（制御手段）

Claims

円筒状の分離部を有する本体と、前記分離部に前記分離部の接線方向からガスが導入されるように前記本体に接続される導入管と、前記本体の下部に接続される液体排出管と、前記本体の上部に接続される気体排出管と、を備え、
前記導入管から前記分離部に流入したオイルを含むガスに遠心力を利用した気液分離作用を与え、得られたオイルを前記液体排出管から排出し、残余のガスを前記気体排出管から排出するオイルセパレータにおいて、
前記導入管内の圧力と前記気体排出管内の圧力との差であるセパレータ前後圧力差又は前記セパレータ前後圧力差と相関する物理量の少なくともいずれか一方に応じて前記導入管の出口部の流路断面積を変更する流路断面積変更手段を備え、
前記液体排出管には、前記本体と連通するように設けられて前記本体から排出されたオイルが貯留されるオイル貯留部と、前記オイル貯留部から外部へのオイルの流出を許容するとともに外部から前記オイル貯留部へのオイルの流入を阻止し、かつ所定の開弁差圧で開弁する逆止弁と、が設けられ、
前記流路断面積変更手段は、前記逆止弁の前後の差圧が前記開弁差圧よりも小さくなるように前記セパレータ前後圧力差又は前記物理量の少なくともいずれか一方に応じて前記導入管の流路断面積を変更することを特徴とするオイルセパレータ。
前記流路断面積変更手段は、前記セパレータ前後圧力差が小さい場合に前記セパレータ前後圧力差が大きい場合と比べて前記導入管の出口部の流路断面積が小さくなるように前記セパレータ前後圧力差又は前記物理量の少なくともいずれか一方に応じて前記導入管の流路断面積を変更する請求項１に記載のオイルセパレータ。
前記流路断面積変更手段として、前記導入管の出口部の流路断面積を変更可能なように前記導入管を全開する全開位置と前記全開位置より閉じ側に設定される所定の最小面積位置との間で移動可能であり、かつ一端がガス流れの上流側に、他端がガス流れの下流側にそれぞれ配置され、さらに前記導入管内に前記一端を中心に回転可能に設けられる弁体と、前記導入管の流路断面積が減少する方向に前記弁体を付勢する付勢手段と、が設けられる請求項１又は２に記載のオイルセパレータ。
前記弁体は、前記導入管の壁面のうち前記分離部の中心に近い側に位置する壁面に設けられる請求項３に記載のオイルセパレータ。
前記流路断面積変更手段として、前記導入管の出口部の流路断面積を変更可能なように前記導入管を全開する全開位置と前記全開位置より閉じ側に設定される所定の最小面積位置との間で移動可能であり、かつ一端がガス流れの上流側に、他端がガス流れの下流側にそれぞれ配置され、さらに前記導入管内に前記一端を中心に回転可能に設けられる弁体と、前記弁体を駆動する駆動手段と、前記セパレータ前後圧力差を検出する差圧検出手段と、前記差圧検出手段が検出したセパレータ前後圧力差に基づいて前記弁体の開度が変更されるように前記駆動手段を制御する制御手段と、が設けられる請求項１又は２に記載のオイルセパレータ。
前記オイルセパレータは、ブローバイガスからオイルを分離するべく内燃機関に設けられ、
前記制御手段は、前記ブローバイガスに含まれるオイルの量と相関関係を有する前記内燃機関の運転パラメータに基づいて前記弁体の開度を補正する請求項５に記載のオイルセパレータ。
前記内燃機関の運転パラメータは、前記内燃機関のオイルの温度、前記内燃機関の暖機状態、前記内燃機関に設けられるターボ過給機のコンプレッサより下流の吸気の圧力のうちの少なくともいずれか一つであることを特徴とする請求項６に記載のオイルセパレータ。