JP6289885B2 - オイルミストセパレータのオイルドレイン構造 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関のブローバイガスを処理するオイルミストセパレータのオイルドレイン構造に関する。

周知のように、内燃機関のヘッドカバーには、燃焼室からクランクケースに吹き抜けたブローバイガス中のオイルミストを分離・除去するオイルミストセパレータが設けられる。このオイルミストセパレータは、衝突板等を用いてブローバイガスからオイルミストを分離し、分離後のガスを吸気系へ供給するとともに、分離したオイルをドレインパイプを通して内燃機関の内部へ戻すようになっている。

ここで、吸気負圧が作用するオイルミストセパレータの内部と機関内部との圧力差が大きくなると、機関内部からドレインパイプを通してオイルミストセパレータの内部へオイルが逆流したり、ブローバイガスによる吸気系へのオイルの持ち出しや吹き出しを生じるおそれがある。

その対策として、特許文献１には、ドレインパイプの下端のオイル排出孔に、逆止弁を設けたオイルセパレータが開示されている。上記逆止弁は、オイル排出孔を下面側から開閉する弁体と、ドレインパイプ内にオリフィスとなる微小間隙を介して嵌合した弁頭部と、これらの弁体と弁頭部とを連結した軸部と、から構成され、上記軸部が上記オイル排出孔を貫通している。

このものでは、機関内部の圧力とオイルミストセパレータ内部の負圧との圧力差によりオイル排出孔を通してブローバイガスが通流しようとすると、オリフィスとなる微小間隙を通る流れにより弁頭部に上向きの付勢力が作用し、軸部を介して連結されている弁体がオイル排出孔を下面側から閉塞する。一方、ドレインパイプ内にオイルが溜まり、その油面高さが上昇してくると、オイルの重力が逆止弁に下向きに作用し、いずれ逆止弁が下方へ移動して弁体がオイル排出孔を開放する。

このような動作の繰り返しにより、ドレインパイプ内にオイルが過度に溜まることなく、逆止弁を概ね閉弁状態に維持することができ、ブローバイガスの通流やオイルの逆流が抑制される。

国際公開ＷＯ２０１３／０９４４５２Ａ１

しかしながら、特許文献１の構成においては、オイル排出孔の下方に位置する弁体が径方向に拘束されておらず、また軸部とオイル排出孔内周との間には実質的なオイル流路となる比較的大きな間隙が存在するので、内燃機関の振動や車両走行中の加速度などによって逆止弁の姿勢が不安定となりやすい。例えば、逆止弁がオイル排出孔に対し傾いた姿勢でもって上下動した結果、軸部がオイル排出孔の開口縁に引っ掛かって、所期の開閉動作が得られない、といった懸念がある。

また、特許文献１の構成では、下方へ向かって細長く突出したドレインパイプの下端から、逆止弁（特に弁体部分）がさらに下方へ突出しているので、内燃機関に組み付ける前の状態で、他部品と衝突しやすく、逆止弁が破損したり、オイル排出孔から脱落してしまう虞がある。

本発明は、内燃機関のブローバイガスからオイルミストを分離し、分離後のガスを吸気系へ供給するとともに、分離したオイルをドレインパイプを通して内燃機関の内部へ排出するオイルミストセパレータのオイルドレイン構造において、
上記ドレインパイプの下端にオイル排出孔が該ドレインパイプの軸方向に沿って貫通形成されるとともに、このオイル排出孔を開閉する逆止弁を有し、
この逆止弁は、
上記オイル排出孔の下方に位置し、該オイル排出孔を下面側から開閉する弁体と、
上記ドレインパイプ内にオリフィスとなる微小間隙を介して嵌合し、かつ上記ドレインパイプの軸方向に移動可能な弁頭部と、
上記オイル排出孔を貫通して延び、上記弁体と上記弁頭部とを連結した軸部と、
を備えてなり、
さらに、上記ドレインパイプの下端に、上記弁体の移動空間の外周を囲むガイド部材が設けられている。

好ましい一つの態様では、オリフィスとなる微小間隙が安定的に得られるように、上記弁頭部が球形をなしており、オイル排出孔上端の着座部に揺動可能に着座する。

本発明の逆止弁においては、例えば、弁体がオイル排出孔の下端開口よりも下方に離間してオイル排出孔が開いている状態で、機関運転中の吸気系の負圧がオイルミストセパレータ内に作用すると、ドレインパイプ内にオリフィスとなる微小間隙を介して配置された弁頭部が吸気負圧により上方へ吸引されるために、逆止弁が上昇つまり閉弁方向へ移動し、弁体によってオイル排出孔が閉塞される。一方、この閉弁状態でドレインパイプ内にオイルが溜まり、その油面高さが上昇してくると、オイルの重力が逆止弁に下向きに作用し、いずれ逆止弁が下方へ移動して弁体がオイル排出孔を開放する。これにより、ドレインパイプ内のオイルが排出される。そして、オイルの排出後は、再び吸気負圧によって逆止弁が閉作動する。従って、内燃機関の運転中は、逆止弁が閉じた状態でオイルが適当量まで溜まっては逆止弁が開いてオイルが排出される、という動作を繰り返す形となり、ドレインパイプ内にオイルが過度に溜まることなく、ブローバイガスの流入が抑制される。

そして、本発明では、上下に移動する弁体の移動空間の外周をガイド部材が囲っている。従って、逆止弁の過度の傾きが制限され、運転中の逆止弁の姿勢が安定したものとなる。

また、ガイド部材によって弁体が囲まれているので、逆止弁が外部との接触から保護され、内燃機関に組み付ける前の逆止弁の破損や脱落が回避される。

好ましい一つの態様では、上記ガイド部材は、上記弁体の径よりも大きな内径を有する円筒形をなしている。ガイド部材の内周面と上記弁体外周縁との間における間隙が、上記微小間隙よりも大きく設定されていることが好ましい。このような円筒形のガイド部材に、さらに上下方向に沿って延びた複数のスリットを設けるようにしてもよい。

また好ましい他の一つの態様では、上記ガイド部材は、上下方向に沿って延びた複数の棒状部材からなり、これらの棒状部材が上記移動空間の外周を囲むように配置されている。

この発明によれば、ドレインパイプ内でのブローバイガスの流れおよびオイルの自重によって開閉動作を繰り返す逆止弁の姿勢が安定したものとなり、内燃機関の振動や車両走行中の加速度などに対し、所期の特性をより安定的に得ることができる。

また、内燃機関に組み付ける前の段階で逆止弁を破損等から保護することができる。

本発明のオイルドレイン構造が適用されるオイルミストセパレータを示す概略構成図。 第１実施例におけるドレインパイプ下端部分を示す断面図。 着座面を示す図２のＡ−Ａ線に沿った断面図。 第２実施例におけるドレインパイプ下端部分を示す正面図。 この第２実施例の断面図。 第３実施例におけるドレインパイプ下端部分を示す正面図。 この第３実施例におけるドレインパイプ下端の底面図。 第４実施例におけるドレインパイプ下端部分を示す断面図。

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１に示すように、オイルミストセパレータ１は、内燃機関のシリンダヘッドの上面を覆うように取り付けられるシリンダヘッドカバーの内部に設けられており、クランク室からブローバイガスが導入されるガス導入部２と、導入されたブローバイガスからオイルミストを分離するオイルミスト分離部３と、オイルミスト分離後のガスを吸気系へ供給するガス出口部４と、分離されたオイルを内燃機関のシリンダヘッドの内部へ排出するドレインパイプ５と、を備えている。オイルミスト分離部３では、例えばブローバイガスを衝突板に衝突させることにより気液分離が行われる。ドレインパイプ５は、車両搭載状態でオイルミストセパレータ１の下壁部より概ね鉛直下方へ延びており、その下端がシリンダヘッドの内部に開放し、オイルミストセパレータ１内のオイルをシリンダヘッド内へ滴下するように構成されている。そして、このドレインパイプ５の下端部に逆止弁１０が取り付けられている。ドレインパイプ５は、本発明の要部である円筒状のガイド部材２１を一体に備えている。これらのドレインパイプ５、逆止弁１０およびガイド部材２１を主体として、オイルドレイン構造が構成されている。

図２および図３は、オイルドレイン構造の第１実施例を示している。ドレインパイプ５は、合成樹脂材料によりオイルミストセパレータ１の少なくとも一部と一体的に形成されるもので、オイルミストセパレータ１の底壁部から下方へ延びる円筒状の筒部６を主体としている。このドレインパイプ５の下端部内側には、下向きに凸な略円錐状の面をなす着座部７が設けられており、この着座部７の中央に、筒部６内径よりも小径のオイル排出孔８がドレインパイプ５の軸方向に沿って貫通形成されている。

また、オイル排出孔８の周囲に位置する上記の着座部７には、径方向に延びる３本の補助オイル排出通路９が周方向に等間隔に形成されている。各補助オイル排出通路９は、径方向に延在するスリット状に形成されており、従って、着座部７は実質的に３つの円弧状部分に分割されている（図３参照）。そのため、後述する逆止弁１０の弁頭部１２が着座部７に着座している状態においても、ドレインパイプ５内に溜まったオイルが補助オイル排出通路９を通してオイル排出孔８から排出可能である。

逆止弁１０は、ドレインパイプ５のオイル排出孔８よりも下方に配置された三角錐形の弁体１１と、ドレインパイプ５の筒部６内にオリフィスとなる微小間隙１４を隔てて嵌合した弁頭部１２と、両者を一体的に連結する棒状をなす軸部１３と、から構成されている。筒部６内に収容された上記弁頭部１２は、上記微小間隙１４の存在によりドレインパイプ５の軸方向に移動可能であり、かつ軸部１３は、オイル排出孔８よりも小径であって、同様に、ドレインパイプ５の軸方向に移動可能な状態でオイル排出孔８を貫通している。従って、逆止弁１０は、全体として、ドレインパイプ５の軸方向つまり上下方向に所定量移動可能である。逆止弁１０の下端に位置する弁体１１は、逆止弁１０が最も上方に位置するときに、オイル排出孔８の下端開口を閉塞し、逆止弁１０が下降した位置では、オイル排出孔８を開放する。

弁頭部１２は、所定半径の球形をなす。詳しくは、弁頭部１２の半径は筒部６内周面の半径よりも微小間隙１４の分だけ短い。このように弁頭部１２が球形をなすことから、逆止弁１０が傾いても微小間隙１４の大きさは変化しない。弁頭部１２は、図２に示すように、逆止弁１０が最も下方に位置する開弁状態のときに、オイル排出孔８の上端周縁に設けられた着座部７に着座する。弁頭部１２は球形であるので、逆止弁１０は、弁頭部１２が着座した状態においても揺動可能となっている。この開弁状態では、ドレインパイプ５内に溜まったオイルが、弁頭部１２と筒部６との間の微小間隙１４および補助オイル排出通路９を経由して下方の機関内部へと排出される。なお、上記筒部６の内周面は、少なくとも上記弁頭部１２が移動する範囲においては一定通路断面の単純な円筒形に構成されている。

弁体１１は、逆止弁１０が最も上方に位置するときにオイル排出孔８の下端開口を閉塞する平坦なシール面１１ａと、下面側の適宜な角度の円錐面１１ｂと、からなる三角錐形をなす。

本実施例では、逆止弁１０は、弁体１１、弁頭部１２および軸部１３の三者がゴム材料を用いて一体に成形されている。この逆止弁１０は、ゴムの弾性変形を利用してオイル排出孔８に組み付けられる。例えば、筒部６の内側に上方から逆止弁１０を挿入し、かつ空気圧を用いて圧力差を与えることで、三角錐形の弁体１１が弾性変形しつつオイル排出孔８を通過する。従って、筒部６先端部を半割構造としたり、弁体１１と弁頭部１２とを軸部１３の挿入後に一体に接合するなどの複雑な工程は不要である。

上記の逆止弁１０は、シリンダヘッドの内部空間からオイル排出孔８を通してオイルミストセパレータ１内に流入しようとするブローバイガスの流れと、ドレインパイプ５内に溜まるオイルの自重と、の関係によって開閉動作を繰り返す。これにより、オイル排出孔８を通したブローバイガスの流入やオイルの逆流を阻止しつつ、ドレインパイプ５内に溜まったオイルを確実にシリンダヘッド内に排出することができる。

一方、逆止弁１０を保護ならびにガイドするガイド部材２１が、ドレインパイプ５の下端からさらに下方に延びるように設けられている。この第１実施例においては、ガイド部材２１は、ドレインパイプ５と一体に合成樹脂材料にて成形されているとともに、ドレインパイプ５の外径と等しい外径を有する単純な円筒形をなしており、従って、外観上は、ドレインパイプ５とガイド部材２１とが１本の連続した円筒形状をなしている。

図２に示すように、逆止弁１０が下端位置にあるときに、弁体１１の下端頂点よりも下方までガイド部材２１は延びている。つまり、逆止弁１０の上下移動に伴う弁体１１の移動空間の全長に亘って該移動空間の外周を囲むように、円筒状のガイド部材２１が設けられている。ガイド部材２１の内周面２１ａは、単純な円筒面をなしており、弁体１１外周縁との間に適宜な間隙２２が生じるように、弁体１１の径よりも僅かに大きな内径を有している。ここで、ガイド部材２１における間隙２２は、弁頭部１２と筒部６内周面との間の微小間隙１４より大きく設定されており、間隙２２を通過するブローバイガスの流れによる特性変化ができるだけ生じないようにしている。また逆に間隙２２が過度に大きいと、それだけ逆止弁１０の姿勢変化が許容されてしまうので、逆止弁１０が最大限に傾いても軸部１３がオイル排出孔８の開口縁に接触することがない程度に、間隙２２の大きさを設定することが望ましい。

このようにガイド部材２１を備えたオイルドレイン構造によれば、内燃機関の振動や車両走行中の加速度などによって逆止弁１０が傾こうとしたときに、弁体１１がガイド部材２１の内周面２１ａに接触するので、逆止弁１０の傾きが制限される。従って、開閉動作を繰り返す逆止弁１０の姿勢が安定したものとなり、例えば軸部１３がオイル排出孔８の開口縁に引っ掛かって一時的に動作不良となるようなことがない。

また、合成樹脂製の剛性を有するガイド部材２１によって逆止弁１０が囲まれているため、逆止弁１０が外部に露出することなく保護される。例えば、オイルミストセパレータ１を備えたシリンダヘッドカバーを部品状態で搬送する際やシリンダヘッドに取り付ける際などに、逆止弁１０が他部品と衝突して破損したり、オイル排出孔８から脱落してしまうことがない。

次に、図４および図５は、本発明のオイルドレイン構造の第２実施例を示している。この実施例のガイド部材２１は、第１実施例のガイド部材２１と同様の円筒形の基本形状を有しているが、さらに、上下方向に沿って延びた複数のスリット２３を備えている。このスリット２３は、筒部６ならびにガイド部材２１の中心軸線と平行に延びた直線状をなし、かつガイド部材２１の下端に達している。

このような構成によれば、第１実施例と同様にガイド部材２１によって逆止弁１０に対するガイド機能ならびに保護機能が得られるが、特に、弁体１１とオイル排出孔８との間に生じる空間がスリット２３を介して外部に開放されているため、スリット２３を通してブローバイガスやオイルが流れることができる。従って、例えばブローバイガスの流れによるガイド部材２１内での弁体１１上下の圧力差の発生などが抑制され、逆止弁１０の所期の作動特性を損なうことがない。

次に、図６および図７は、本発明のオイルドレイン構造の第３実施例を示している。この実施例のガイド部材２１は、上下方向に沿って延びた複数（例えば６本）の棒状部材２５から構成されている。これらの棒状部材２５は、例えばドレインパイプ５と一体に成形された合成樹脂製のものであって、各々、断面円形の細長い棒状をなし、ドレインパイプ５の下端から該ドレインパイプ５の中心軸線と平行に延びており、その下端は、逆止弁１０が下端位置にあるときの弁体１１の下端頂点よりも下方に達している。そして、複数の棒状部材２５は、図７に示すように、弁体１１の外側を囲む円に沿って配置されており、全体として、弁体１１の移動空間の外周を囲んでいる。

この第３実施例においても、第１実施例や第２実施例と同様に、ガイド部材２１によって逆止弁１０のガイドおよび保護がなされる。特に、この実施例では、第２実施例と同じく、ガイド部材２１の内側が閉空間とならないので、逆止弁１０の作動特性に影響を与えることがない。

なお、棒状部材２５の本数は、図示の実施例に限定されるものではなく、弁体１１の位置の規制ならびに外部との衝突からの保護が図れる範囲であれば、その本数は任意である。また、断面が非円形の棒状部材２５であってもよい。

次に、図８は、本発明のオイルドレイン構造の第４実施例を示している。この実施例は、第１〜第３実施例に比較してより大型のオイルドレイン構造に適した構成であり、逆止弁１０の弁頭部１２が、オイル中で浮子として機能するように、合成樹脂材料にて中空形状に形成されている。従って、ドレインパイプ５中にオイルが溜まると、浮力により逆止弁１０を上方へ付勢する力が発生し、オイルが所定レベルに達するまで、より確実に閉弁状態を保つように作用する。

なお、この実施例では、弁体１１および軸部１３も合成樹脂製であり、弁体１１は単純な円板状をなしている。着座部７は、４つの円弧状部分に分割されている。

弁体１１の移動空間の外周を囲むガイド部材２１は、第２実施例と同様の構成であり、円筒形の基本形状を有し、かつ上下方向に沿って延びた複数のスリット２３を備えている。なお、このガイド部材２１は、やはりドレインパイプ５と一体に成形されている。

５…ドレインパイプ
６…筒部
７…着座部
８…オイル排出孔
１０…逆止弁
１１…弁体
１２…弁頭部
１３…軸部
２１…ガイド部材
２３…スリット

Claims (4)

1. 内燃機関のブローバイガスからオイルミストを分離し、分離後のガスを吸気系へ供給するとともに、分離したオイルをドレインパイプを通して内燃機関の内部へ排出するオイルミストセパレータのオイルドレイン構造において、
   上記ドレインパイプの下端にオイル排出孔が該ドレインパイプの軸方向に沿って貫通形成されるとともに、このオイル排出孔を開閉する逆止弁を有し、
   この逆止弁は、
   上記オイル排出孔の下方に位置し、該オイル排出孔を下面側から開閉する弁体と、
   上記ドレインパイプ内にオリフィスとなる微小間隙を介して嵌合し、かつ上記ドレインパイプの軸方向に移動可能な弁頭部と、
   上記オイル排出孔を貫通して延び、上記弁体と上記弁頭部とを連結した軸部と、
   を備えてなり、
   さらに、上記ドレインパイプの下端に、上記弁体の移動空間の外周を囲むガイド部材が設けられており、
   上記ガイド部材は、上記弁体の径よりも大きな内径を有する円筒形をなし、このガイド部材の内周面と上記弁体外周縁との間における間隙が、上記微小間隙よりも大きく設定されている、ことを特徴とするオイルミストセパレータのオイルドレイン構造。
2. 内燃機関のブローバイガスからオイルミストを分離し、分離後のガスを吸気系へ供給するとともに、分離したオイルをドレインパイプを通して内燃機関の内部へ排出するオイルミストセパレータのオイルドレイン構造において、
   上記ドレインパイプの下端にオイル排出孔が該ドレインパイプの軸方向に沿って貫通形成されるとともに、このオイル排出孔を開閉する逆止弁を有し、
   この逆止弁は、
   上記オイル排出孔の下方に位置し、該オイル排出孔を下面側から開閉する弁体と、
   上記ドレインパイプ内にオリフィスとなる微小間隙を介して嵌合し、かつ上記ドレインパイプの軸方向に移動可能な弁頭部と、
   上記オイル排出孔を貫通して延び、上記弁体と上記弁頭部とを連結した軸部と、
   を備えてなり、
   さらに、上記ドレインパイプの下端に、上記弁体の移動空間の外周を囲むガイド部材が設けられており、
   上記ガイド部材は、上記弁体の径よりも大きな内径を有する円筒形をなし、
   上記ガイド部材が、上下方向に沿って延びた複数のスリットを備えている、ことを特徴とするオイルミストセパレータのオイルドレイン構造。
3. 内燃機関のブローバイガスからオイルミストを分離し、分離後のガスを吸気系へ供給するとともに、分離したオイルをドレインパイプを通して内燃機関の内部へ排出するオイルミストセパレータのオイルドレイン構造において、
   上記ドレインパイプの下端にオイル排出孔が該ドレインパイプの軸方向に沿って貫通形成されるとともに、このオイル排出孔を開閉する逆止弁を有し、
   この逆止弁は、
   上記オイル排出孔の下方に位置し、該オイル排出孔を下面側から開閉する弁体と、
   上記ドレインパイプ内にオリフィスとなる微小間隙を介して嵌合し、かつ上記ドレインパイプの軸方向に移動可能な弁頭部と、
   上記オイル排出孔を貫通して延び、上記弁体と上記弁頭部とを連結した軸部と、
   を備えてなり、
   さらに、上記ドレインパイプの下端に、上記弁体の移動空間の外周を囲むガイド部材が設けられており、
   上記ガイド部材は、上下方向に沿って延びた複数の棒状部材からなり、これらの棒状部材が上記移動空間の外周を囲むように配置されている、ことを特徴とするオイルミストセパレータのオイルドレイン構造。
4. 上記弁頭部が球形をなし、オイル排出孔上端の着座部に揺動可能に着座する、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のオイルミストセパレータのオイルドレイン構造。

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