JP6248804B2 - 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、詳しくは、オイルセパレータで分離されたオイルが、ブローバイガスとともに上方に流れる現象を抑制する技術に関する。

上記のように構成されたオイルセパレータとして特許文献１には、オイルセパレータを構成する分離室の下側に入口の下側に弁座を配置し、入口側の第１弁体と、弁座側の第２弁体とを弁棒により連結した弁機構が示されている。この特許文献１では、クランク室内圧力と吸気マニホルド圧力と間に圧力差が生じた場合には、弁機構の上下作動により、入口側又は弁座に当接する位置まで弁機構が作動し、入口と弁座との何れかにオイルが留まることになる。

また、クランク室内圧力と吸気マニホルド圧力との圧力が略等しい場合には、弁機構が入口と弁座とが開放する位置に保持され、内部に留まっていたオイルが存在する場合には、クランク室への流下を可能にする。

特許文献２には、オイルセパレータを構成するケース部材の内部でオイル排出口から排気パイプに向かう部位に、邪魔板を備えた構成が示されている。この構成では、上方に向けて気流が発生した場合には、オイル排出口から上方に流れるガスを邪魔板が阻止すると共に、この邪魔板がガスをオイルセパレータの内周面に流し、上部旋回流れを作り出し、オイルの遠心分離を図るように構成されている。

特開２００３‐１３７２３号公報 特開２００７‐２６３０６６号公報

内燃機関のクランクケースで発生するブローバイガスには、未燃焼ガスやエンジンオイルのオイルミストを含んでいるため、そのまま大気中に放出せず内燃機関の燃焼室に供給し混合気とともに燃焼させている。

また、オイルミストを含むブローバイガスを内燃機関の燃焼室で混合気とともに燃焼させた場合にはエミッションを悪化させ、エンジンオイルの減少を助長する。従って、ブローバイガスに含まれるオイルをオイルセパレータで捕集し内燃機関に戻すことが行われている。

オイルセパレータは、ブローバイガスを内燃機関の吸気系に戻す経路中に配置されるため、内燃機関の吸気タイミングにおいて内部のブローバイガス流通部に吸気系から負圧が作用する。また、ブローバイガス流通部に送られるブローバイガスに含まれるオイルミストからオイルを捕集し、底部に形成されたオイル排出口からオイルの自重により排出する構成のオイルセパレータでは、負圧の作用によりオイル排出口からオイルセパレータ内部のオイルが逆流し、オイルが再びミスト化することもあった。

このように捕集したオイルが逆流する現象を抑制するために特許文献１と特許文献２との構成は有効に機能するものであるが、特許文献１の構成では、弁機構が作動する部材を有しているため、作動不良に陥った場合には、クランクケース側から上方へのガスの流れを抑制できず安定性の点で改善の余地がある。また、特許文献２の構成では、サイクロン型のオイルセパレータの空間の内部に邪魔板を配置した構成であるため、上方へのガスの流れを阻止できるものであるが、強い気流が発生した場合にはオイルの逆流も考えられ改善の余地がある。

本発明の目的は、オイル分離部で分離したオイルがブローバイガスに混入する現象を抑制し得るオイルセパレータを合理的に構成する点にある。

本発明の特徴は、ブローバイガスに含まれるオイルミストを分離するサイクロン型のオイル分離部と、当該オイル分離部の下部で最も小径となる排出開口から下側に連なる部位においてオイルの下方への流下を許容しつつオイルの排出方向と逆向きの空気の流れを抑制する逆流抑制部とを備えて構成されると共に、前記逆流抑制部が、前記排出開口に面する上端から当該逆流抑制部の下端に達する領域において、当該逆流抑制部の構成部材に対して固定状態で形成された非直線的な連通路により形成され、前記連通路が、螺旋状に構成されると共に、前記連通路の螺旋の方向が、前記オイル分離部でのブローバイガスの旋回方向と同方向にガスが流れた場合にガスを上方に流す姿勢に設定されている点にある。

この構成によると、オイル分離部に作用する負圧が増大し、逆流抑制部からオイル分離部の方向にガスが流れる状況でも、逆流抑制部が排出開口側へのガスの流れを抑制するため、排出開口からオイル分離部の内部に吸引されるガスの流速と流量とは増大しない。この逆流抑制部が、構成部材の上端から下端に達する領域に固定状態で形成された非直線的な流路により形成されているため、例えば、従来の位置が変位する弁体を備えたオイルセパレータ等と比較して構成が単純になる。
従って、オイル分離部で分離したオイルがブローバイガスに混入する現象を抑制し得るオイルセパレータが構成された。

逆流抑制部が、排出開口からのオイルを下方に送る螺旋状の連通路に形成することにより、逆流抑制部の上下方向での寸法を拡大することなく、連通路の流路長を長くして、この連通路に流れるガスに作用する抵抗を大きくする。これにより、オイル分離部に作用する負圧が急激に上昇し、排出開口から上方に向かけてガスが上昇する状況であっても、連通路に流れるガスの流速、流量の増大を制限し、ガスの上昇量、上昇速度を制限してオイルの再ミスト化を抑制する。
また、サイクロン型のオイル分離部は、遠心力によってオイルミストを分離するためにブローバイガスを旋回させている。仮に、連通路が、オイル分離部でのブローバイガスの旋回方向と同方向にガスが流れた場合に、ガスを下方に送るように構成すると、ブローバイガスが連通路の内部に流れ込んで、連通路を流下するオイルに接触して再ミスト化することも想像された。これに対して、本発明のように連通路の螺旋の方向を設定することにより、オイル分離部からのガスの旋回流が連通路に流入する現象を抑制し、オイルの排出性能の向上を図ることが可能となる。

本発明は、前記逆流抑制部が、前記排出開口から流下するオイルの透過を許容しつつ、このオイルの透過と逆向きのガスの流れを抑制する不織布を備えても良い。

これによると、オイル分離部でブローバイガスから分離されたオイルミストは、流下経路を下方に流れ、このように流れる際に不織布を透過する。これに対して、オイル分離部に作用する負圧が急激に上昇し、排出開口から上方に向かけてガスが上昇する状況でも、不織布がガスに対して抵抗を作用させるため、流下流路に流れるガスの流速、流量の増大を制限してオイルの再ミスト化を抑制する。
本発明は、前記逆流抑制部が、前記オイル分離部と一体で形成されても良い。
本発明は、前記逆流抑制部が、前記オイル分離部と別体で形成されても良い。

本発明は、前記オイル分離部と前記逆流抑制部との間に、前記排出開口の流路断面積より大きい流路断面積となるバッファ空間を備えても良い。

これによると、オイル分離部に接続する吸気系に作用する負圧が増大した場合には、バッファ空間のガスが排出開口からオイル分離部の方向に流動することになり、バッファ空間の下側に接続する流路からオイル分離部に作用する負圧を軽減する。これにより、ガスの逆流を抑制してオイルの再ミスト化を一層良好に抑制できる。

オイルセパレータの縦断側面図である。 図１のII−II線断面図である。 図１のIII−III線断面図である。 オイル分離部と逆流抑制部とを示す断面図である。 別実施形態（ａ）のオイル分離部と逆流抑制部とを示す断面図である。 別実施形態（ｂ）のオイル分離部と逆流抑制部とを示す断面図である。 別実施形態（ｃ）のオイル分離部と逆流抑制部とを示す断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔基本構成〕
図１〜図４に示すように、ガス供給ケースＡと、複数のサイクロン型のオイル分離部Ｂと、このオイル分離部Ｂの下部に接続する逆流抑制部Ｃと、ガス排出ケースＤと、オイル排出ケースＥとを備えてオイルセパレータが構成されている。

オイルセパレータは、内燃機関としてのエンジンのクランク室で発生するブローバイガスを、エンジンの吸気系に戻す経路に介装され、ブローバイガスに含まれるオイルミストを除去するように機能する。

ガス供給ケースＡは、ブローバイガスが供給されるガス吸引口１が形成され、このガス供給ケースＡの内部にオイル分離部Ｂが一体的に形成されている。オイル分離部Ｂは、ブローバイガスに含まれるオイルミストを分離捕集し、液滴化して下方に送り出す機能を有する。このオイルセパレータでは複数のオイル分離部Ｂを備えており、各々のオイル分離部Ｂの上部の円筒ケース部５がガス供給ケースＡの内部空間に露出するように並列的に配置されている。

逆流抑制部Ｃは、オイル分離部Ｂの下端に連結し、オイル分離部Ｂで液滴化したオイルをオイル排出ケースＥの内部空間に排出すると共に、ガス供給ケースＡに作用する負圧が急激に上昇した場合でも、その内部を上方に流れるガスの流速を減ずることにより、ガスがオイル分離部Ｂの内部に噴き上がる現象を抑制し、オイルの再ミスト化を防止する。

ガス排出ケースＤにはブローバイガスを排出するガス排出口２が形成され、このガス排出口２がエンジンの吸気経路に連通している。オイル排出ケースＥは、逆流抑制部Ｃから排出されたオイルを受け止め、外部に排出するオイル排出口３が形成され、このオイル排出口３から排出されたオイルは、エンジンのシリンダヘッドの内部やクランクケースの内部等の位置に戻される。

このオイルセパレータでは、ガス供給ケースＡと、複数のオイル分離部Ｂと、逆流抑制部Ｃと、ガス排出ケースＤと、オイル排出ケースＥとが樹脂により形成されている。また、ガス排出ケースＤは、ガス供給ケースＡの上部を覆う位置に配置され、オイル排出ケースＥは、逆流抑制部Ｃの下方に配置されている。

〔オイル分離部・逆流抑制部の構成〕
オイル分離部Ｂは、図１及び図４に示すように、円筒ケース部５の下部位置に、旋回軸芯を中心として下側ほど小径となるコーン部６を一体形成し、このコーン部６の内部の下端で最も小径となる位置に排出開口７が形成されている。

円筒ケース部５には、ガス供給ケースＡに供給されるブローバイガスを、この円筒ケース部５の接線方向に取り込む供給口５Ａが形成され、ガス排出ケースＤの底壁１０には円筒ケース部５の軸芯と同軸芯とで配置される排出筒１１が下方に突出する形態で一体的に形成されている。

逆流抑制部Ｃは、オイル分離部Ｂのコーン部６の下端に接続する排出部材１５（構成部材の一例）の内部にはコーン部６の排出開口７からのオイルを下方に案内する螺旋状（スパイラル状）の貫通孔となる排出流路１６（連通路の一例）を固定状態で備えて構成されている。つまり、逆流抑制部Ｃの構成部材としての排出部材１５において、排出開口７に面する上端から、この排出部材１５の下端に達する領域において、非直線的な連通路として螺旋状に排出流路１６が形成されているのである。

この逆流抑制部Ｃの排出流路１６を形成するには、排出部材１５を製造する金型の内部に螺旋形の中子型をセットし、樹脂による成形の後に、中子型を回転させながら抜き出すことになる。また、排出流路１６は螺旋形の孔状に形成するものに限るものではなく、排出部材１５の内部に深い溝となる螺旋溝を形成しても良い。このような螺旋溝を形成する場合には、排出部材１５を製造する金型の内部にスクリュー状の中子型（スクリューコンベア等の形状のもの）をセットし、樹脂による成形の後に中子型を回転させながら抜き出すことになる。

排出流路１６は、オイル分離部Ｂでのブローバイガスの旋回方向と同方向にガスが流れた場合にガスを上方に流す姿勢に設定されている。つまり、コーン部６の内部でブローバイガスが旋回する状況で排出開口７の部位に達した場合でも、排出流路１６の内部には流入できないように螺旋の方向が設定されている。

この排出流路１６は、逆流抑制部Ｃに１つだけ形成されるものでも良いが、オイル分離部Ｂの下端に複数形成しても良い。また、図４では、オイル分離部Ｂのコーン部６の下端に、逆流抑制部Ｃの排出部材１５が一体形成された構造を示しているが、これらを別部材で構成し、溶着やネジ止め等の手段により固定するように構成しても良い。

〔オイルミストの捕集形態〕
このようにオイルセパレータが構成されているため、ガス排出ケースＤのガス排出口２には、吸気系の負圧が作用し、この負圧は排出筒１１を介してガス供給ケースＡの内部空間に作用する。この負圧の作用によってブローバイガスは、ガス供給ケースＡのガス吸引口１から内部空間に吸引され、更に複数の円筒ケース部５の供給口５Ａの何れかに供給される。

前述したように供給口５Ａは、ブローバイガスを円筒ケース部５の接線方向に取り込むように形成されているため、供給されたブローバイガスは円筒ケース部５の内周面に沿って流れ、旋回する状態でコーン部６の内周に沿って下方に移動する。

この旋回によりブローバイガスに含まれるオイルミストは、遠心力によりコーン部６の内周面に付着し、液滴化する形態で捕集される。また、オイルミストが分離捕集されたブローバイガスは、排出筒１１の内部を上昇することによりガス排出ケースＤの内部に流れ、更にガス排出口２からエンジンの吸気系に吸引される。尚、このブローバイガスはエンジンの燃焼室に供給され、混合気とともに燃焼する。

また、コーン部６の内面で液滴化したオイルは、自重によって下方に流動し、排出開口７から排出流路１６に流れ、この排出流路１６の下端からオイル排出ケースＥに排出され、最終的にはエンジンに戻されることになる。

特に、本発明のオイルセパレータでは、排出流路１６が螺旋状（スパイラル状）に形成されているため、逆流抑制部Ｃの上下方向での寸法を拡大することなく、排出流路１６の流路長を長くし、この排出流路１６の流路抵抗を大きくしている。これにより、オイル分離部Ｂに作用する負圧が急激に上昇する状況でも、排出開口７から上昇するガスの流速と流量とを低減し、排出流路１６に存在するオイルや、コーン部６の内面のオイルがガスによって噴き上げられる現象を無くして、オイルの再ミスト化を抑制する。

更に、逆流抑制部Ｃでは、排出流路１６の螺旋の方向の設定により、コーン部６の内部でのガスの旋回流が排出流路１６に侵入する不都合を抑制すると共に、オイル分離部Ｂの円筒ケース部５の内部の負圧が上昇して排出流路１６から排出開口７にガスが上昇する場合にも、このガスが旋回するため、ガスが上方に向けて直線的に噴き上げられる不都合を解消し、オイルの再ミスト化を一層良好に抑制する。

〔別実施形態〕
本発明は、上記した実施形態以外に以下のように構成しても良い。

（ａ）図５に示すように、逆流抑制部Ｃを、コーン部６の排出開口７からのオイルを下方に案内する流下ケース２１と、この流下ケース２１の内部に設けた不織布２２とを備えて構成する。不織布２２は、オイルの下方への透過を許容し、ガスの透過に対して大きい抵抗を付与するように機能する。尚、この別実施形態（ａ）では、流下ケース２１が上部ケース２１ａと下部ケース２１ｂとに上下に分割自在に構成され、これらに挟み込む状態で不織布２２が備えられ、不織布２２の交換も可能に構成されている。

この別実施形態（ａ）の構成では、オイル分離部Ｂでブローバイガスから分離されたオイルミストは、流下ケース２１に流れ込み不織布２２を透過し、流下ケース２１の下端の開口から外部に排出される。つまり、不織布２２は、その不織布２２を形成する多数の繊維の間に非直線的な連通路が形成されたものであり、オイル分離部Ｂに作用する負圧が急激に上昇し、排出開口７から上方に向かけてガスが上昇する状況では、不織布２２の繊維の間の連通路を流れるガスに抵抗を作用させるため、排出開口７から上昇するガスの流速と流量とを低減してオイルの再ミスト化を抑制する。

（ｂ）図６に示すように、オイル分離部Ｂと逆流抑制部Ｃとの間に、排出開口７の流路断面積より大きい流路断面積となるバッファケース２５を備えることにより、排出開口７に連通するバッファ空間２５Ｓを形成する。この別実施形態（ｂ）では実施形態と同様に排出部材１５に対して螺旋状となる排出流路１６を形成した構成の逆流抑制部Ｃを示しているが、これに代えて、別実施形態（ａ）のように、流下ケース２１と不織布２２とで逆流抑制部Ｃを構成したものに適用しても良い。

この構成により、オイル分離部Ｂに接続する吸気系に作用する負圧が急激に増大し、排出開口７から上方に向かけてガスが上昇する状況でも、バッファ空間２５Ｓがガスの圧力変動を抑制し、その下側に接続する逆流抑制部Ｃに作用する負圧の作用を軽減する。これにより、ガスの逆流を抑制してオイルの再ミスト化を一層良好に抑制する。

（ｃ）本発明の逆流抑制部Ｃとして、図７に示すように、コーン部６の下端に接続する排出部材１５に対して螺旋状となる単一の貫通孔で排出流路１６を形成する。この構成により、螺旋状となる一対の貫通孔で排出流路１６を形成するものと比較して排出流路１６の流路長を長くして排出流路１６の流路抵抗を更に大きくすることが可能となり、オイル分離部Ｂに作用する負圧が急激に上昇する状況でも排出開口７から上昇するガスの流速と流量とを一層低減してオイルの再ミスト化の抑制を実現する。

また、この別実施形態（ｃ）の構成の排出流路１６を別実施形態（ａ）の不織布２２と組み合わせる、あるいは、別実施形態（ｂ）のバッファ空間２５Ｓと組み合わせても良い。このように組み合わせることにより、ガスの逆流を抑制してオイルの再ミスト化を一層良好に抑制する。

（ｄ）本発明の逆流抑制部Ｃとして、排出流路１６を用いる場合に、この排出流路１６を必ずしも螺旋状に形成する必要はなく、例えば、ジグザグ状に形成しても良い。また、本発明では、排出流路１６と不織布２２とを組みあわせて逆流抑制部Ｃを構成しても良い。

本発明は、サイクロン型のオイル分離部を備えたオイルセパレータに利用できる。

７ 排出開口
１５ 構成部材（排出部材）
１６ 連通路（排出流路）
２２ 不織布
２５Ｓ バッファ空間
Ｂ オイル分離部
Ｃ 逆流抑制部

Claims (5)

1. ブローバイガスに含まれるオイルミストを分離するサイクロン型のオイル分離部と、当該オイル分離部の下部で最も小径となる排出開口から下側に連なる部位においてオイルの下方への流下を許容しつつオイルの排出方向と逆向きの空気の流れを抑制する逆流抑制部とを備えて構成されると共に、
   前記逆流抑制部が、前記排出開口に面する上端から当該逆流抑制部の下端に達する領域において、当該逆流抑制部の構成部材に対して固定状態で形成された非直線的な連通路により形成され、
   前記連通路が、螺旋状に構成されると共に、前記連通路の螺旋の方向が、前記オイル分離部でのブローバイガスの旋回方向と同方向にガスが流れた場合にガスを上方に流す姿勢に設定されているオイルセパレータ。
2. 前記逆流抑制部が、前記排出開口から流下するオイルの透過を許容しつつ、このオイルの透過と逆向きのガスの流れを抑制する不織布を備えている請求項１記載のオイルセパレータ。
3. 前記逆流抑制部が、前記オイル分離部と一体で形成される請求項１又は２に記載のオイルセパレータ。
4. 前記逆流抑制部が、前記オイル分離部と別体で形成される請求項１又は２に記載のオイルセパレータ。
5. 前記オイル分離部と前記逆流抑制部との間に、前記排出開口の流路断面積より大きい流路断面積となるバッファ空間を備えている請求項１〜４のいずれか一項に記載のオイルセパレータ。

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