JP6412424B2 - オイルミストセパレータ - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関のオイルミストセパレータに関する。

例えば、自動車用内燃機関においては、周知のように、燃焼室からクランクケース内に漏洩した未燃成分を含むブローバイガスを機関吸気系に導いて燃焼させるようになっている。そして、クランクケース内を通ったブローバイガスは、オイルミストを含んでいるので、機関吸気系へとオイルが流出するのを防止するために、例えば、シリンダヘッドカバーの内部に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。例えば、特許文献１には、オイルミスト分離部として、セパレータ室内に上方に延びる衝突板と下方に延びる衝突板とを設けて、プローバイガスの流れを曲げることで、プローバイガスからオイルミストを分離するものが開示されている。また、特許文献２には、オイルミストの分離・除去をさらに促進させるために、セパレータ室に設けられた隔壁に複数の通路孔を開口形成し、これらの通路孔を通してブローバイガスの流速を高めて、隔壁下流の衝突板に衝突させることにより、オイルミストの分離・除去を行うものが開示されている。

このようなオイルミスト分離部により分離されたオイルは、特許文献１，２に開示されているように、オイルミストセパレータの底壁に設けられたドレンパイプを通してオイルミストセパレータから排出されて内燃機関内に戻される。一方、オイルミストが除去されたブローバイガスはオイルミストセパレータから吸気系へと排出される。

特開平８−１５８８５３号公報 特開２００９−１２１２８１号公報

一般に、オイルミスト分離部の分離性能を高めると、オイルミスト分離部で生じる圧力損失が増大する。例えば、オイルミストの捕捉性能を向上させるために、隔壁に設けた通路孔の通路断面積を小さくすると、隔壁前後での圧力損失が大きくなる。この圧力損失により、隔壁よりも下流のオイルミストセパレータ下流側部分の圧力が低くなり、オイルミストセパレータ下流側部分と内燃機関内部との間の圧力差が大きくなる。この圧力差により、ブローバイガスがドレンパイプ先端の開口を通してオイルミストセパレータ下流側部分に流入し、これに伴ってドレンパイプ内のオイルがオイルミストセパレータ室内に流入することがある。オイルの逆流はドレンパイプの長さを長くすることによって防止することができるが、ドレンパイプが長くなるとヘッドカバーの下方に位置する内燃機関の部品と干渉してしまうため望ましくない。

本発明は、内燃機関のシリンダヘッドカバーの天井面に設けられたオイルミストセパレータであって、機関内部に開口したブローバイガス入口を有する入口室と、ブローバイガス出口を有する出口室と、の間にオイルミスト分離部が位置し、分離したオイルを上記出口室から機関内部に排出するオイルミストセパレータに関し、
上記出口室の底壁と該底壁よりも下方に位置するオイル回収室底壁との間に画成されたオイル回収室と、
上記オイル回収室と上記出口室との間を連通するように上記出口室の底壁に開口形成されたオイル通流孔と、
このオイル回収室の底面から下方へ突出し、上記オイル回収室から機関内部にオイルを排出するドレンパイプと、
このドレンパイプの先端開口に設けられており、機関内部と上記出口室との圧力差によって閉じかつ上記ドレンパイプ内のオイルの自重によって開く逆止弁と、
を備えている。

このような構成では、オイルミスト分離部により分離したオイルは、出口室の底壁に滴下し、この底壁に沿って下流側へと流れ、オイル通流孔を通って滴下し、オイル回収室内に集められる。ブローバイガス発生量が多く、出口室と機関内部との圧力差が大きい運転状態では、逆止弁が閉じており、オイルはオイル回収室内に一時的に蓄えられる。そして、ブローバイガス発生量が少なく圧力差が小さくなった運転状態になると、ドレンパイプを通して下方へ排出される。

本発明の好ましい一態様では、オイル回収室は、矩形の箱状をなしており、その底壁には、２つのドレンパイプが設けられている。これら２つのドレンパイプは、オイル回収室の角部にそれぞれ配置され、かつ互いに対角線上に位置している。

このような構成とすることにより、車両ひいてはオイルミストセパレータが前後左右に傾斜した場合であっても、オイル回収室に溜まったオイルがいずれかのドレンパイプから排出される。

さらに本発明の好ましい一態様では、オイルをオイル通流孔に導くためのリブが出口室の底壁から突出している。

このような構成とすることにより、出口室の底面に沿って下流側に流れるオイルが各オイル通流孔に円滑に導かれる。

本発明によれば、分離したオイルをオイル回収室内に一時的に溜めることができるため、オイルミスト分離部に起因して生じる圧力差が大きい場合でも、分離したオイルのオイルミストセパレータ室内への逆流を防ぐことができる。

本発明に係るオイルミストセパレータの長手方向に沿った断面図。 本発明に係るオイルミストセパレータの底面図。 第１の実施例に係るオイル回収室の断面図。 図３の線Ａ−Ａに沿った要部の断面図。 図３の線Ｂ−Ｂに沿った要部の断面図。 第２の実施例に係るオイル回収室の断面図。 図６の線Ｃ−Ｃに沿った要部の断面図。 図６の線Ｄ−Ｄに沿った要部の断面図。

以下、図１〜図５に基づいて、本発明の一実施例について詳細に説明する。

図１は、オイルミストセパレータ１０の長手方向に沿った断面図であり、図２は、オイルミストセパレータ１０の底面図であり、オイルミストセパレータ１０内部の構成要素を破線で示している。図１に示すように、オイルミストセパレータ１０は、下面が開口した細長い通路状をなすハウジング部１２と、このハウジング部１２の下面開口を覆うようにハウジング部１２に取り付けられたセパレータカバー１３と、から構成される。ハウジング部１２は、合成樹脂製のシリンダヘッドカバー１１の天井面に当該シリンダヘッドカバー１１の一部として一体に成形されている。合成樹脂製のセパレータカバー１３は、ハウジング部１２とは別に成形され、ハウジング部１２つまりシリンダヘッドカバー１１に取り付けられている。なお、本実施例では、ハウジング部１２は、シリンダヘッドカバー１１の一部として一体に成形されているが、シリンダヘッドカバー１１と別に成形してもよい。

上記オイルミストセパレータ１０は、例えば、気筒列と直交する方向（機関の幅方向）に沿って細長く延びており、ハウジング部１２とセパレータカバー１３との間に、断面矩形の細長いセパレータ室１４が画成されている。このセパレータ室１４の長手方向の一端部には、ブローバイガス入口１５が位置し、他端部には、ブローバイガス出口１６が位置している。従って、ブローバイガスは、基本的に、セパレータ室１４内をその長手方向に沿って流れていく。なお、上記セパレータ室１４は、内燃機関のシリンダ中心軸線に対しほぼ直交する面に沿って形成されているが、内燃機関が傾いた姿勢で車両に搭載されることを考慮して、シリンダ中心軸線に対し傾斜した形で形成してもよい。内燃機関に搭載した状態において、セパレータ室１４は水平面にほぼ沿っていることが望ましい。

上記ブローバイガス入口１５は、図２に示すように、セパレータカバー１３に開口形成された矩形の開口部からなる。つまり、この実施例では、ブローバイガス入口１５は、セパレータ室１４の底面に開口しており、このブローバイガス入口１５を介してセパレータ室１４が機関内部に連通している。また、ブローバイガス出口１６は、この実施例では、ハウジング部１２の下流側の端部壁１７に設けられている。なお、本明細書における「上流」及び「下流」とは、特に明記していない場合には、ブローバイガスの流れについてみたときの上流及び下流を示している。

上記セパレータ室１４の長手方向の中間部には、図２に示すように、該セパレータ室１４の長手方向と直交する板状の隔壁２０が設けられており、この隔壁２０は、図示例では、セパレータカバー１３と一体に成形され、ハウジング部１２の天井面に達する高さまで上方に延びている。なお、隔壁２０をハウジング部１２つまりシリンダヘッドカバー１１と一体に成形するようにしてもよい。この隔壁２０には、ブローバイガスの流速を高めるための絞りとなる複数の通路孔２３が開口形成されている。

上記隔壁２０の下流側には、該隔壁２０に隣接して衝突板２４が配設されている。衝突板２４は、隔壁２０と平行をなしてハウジング部１２の天井面から所定の高さ位置まで下方へ延びており、隔壁２０から適宜な間隔を隔てて対向している。衝突板２４の下端２４ａとセパレータ室１４の底面との間には、スリット状に開口する開口部２６が設けられており、この開口部２６の下流には、後述するオイル回収室３０が設けられている。

本実施例では、衝突板２４と隔壁２０とにより、オイルミストを含んだ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２５が形成される。そして、このオイルミスト分離部２５によって、セパレータ室１４が、ブローバイガス入口１５側の入口室２１と、ブローバイガス出口１６側の出口室２２と、に二分される。

次に、図３〜図５を参照して、出口室２２の構造について説明する。出口室２２の下方には、オイル回収室３０が形成されている。このオイル回収室３０は、出口室２２の底面を構成するセパレータカバー１３の一部を部分的に下方に凹ませてなる凹部３１と、凹部３１の上面開口３１ａを覆うようにセパレータカバー１３に取り付けられた矩形の蓋部３２と、から構成されている。

凹部３１は、出口室２２の長手方向中央部を占める矩形の箱状に凹んでおり、セパレータカバー底面１３ａと平行をなす底壁３４と、この底壁３４に対して直交して垂直方向に延びるとともに、ハウジング部１２の側壁１８（図２）と平行をなす一対の側壁３５ａ，３５ｂと、底壁３４に対して直交して垂直方向に延びるとともに、ハウジング部１２の端部壁１７と平行をなす一対の端部壁３６ａ，３６ｂと、を有している。図２，５に示すように、凹部３１は、実質的に出口室２２の全幅に亘っている。また、凹部３１は、端部壁３６ａ，３６ｂ間の長さ及び側壁３５ａ，３５ｂ間の幅に比べて、上面開口部３１ａから底壁３４までの深さが小さな扁平形状をなしている。そして、底壁３４中央には、ドレンパイプ３８が設けられている。

図３に示すように、蓋部３２は、セパレータカバー１３と同一の合成樹脂材料を用いてセパレータカバー１３と別体に成形されており、その周囲の端部が凹部３１の上面開口３１ａの開口縁上に重なる形で取り付けられている。これにより、蓋部３２は、出口室２２の底壁の一部を構成する。本実施例では、蓋部３２は、蓋部３２の下面から突出する係止片３２ａが凹部３１の上面開口３１ａに係合することによってセパレータカバー１３に取り付けられている。なお、本発明は、これに限定されず、蓋部３２をセパレータカバー１３に溶着ないし接着してもよい。

図５に示すように、蓋部３２の上面には、出口室２２と凹部３１を連通する４つの円形のオイル通流孔４０ａ〜４０ｄが開口形成されているとともに、分離したオイルを各オイル通流孔４０に導くための４つのリブ４１が突出している。

各オイル通流孔４０ａ〜４０ｄの大きさ及び位置は、分離したオイルを凹部３１内へと円滑に流すように設定されており、本実施例では、オイル通流孔４０ａ〜４０ｄは、ドレンパイプ３８の上流側に２つのオイル通流孔４０ａ，４０ｂが位置し、下流側に２つのオイル通流孔４０ｃ，４０ｄが位置するように配置されており、また、セパレータ室１４の長手方向の中心線を挟んで一方の側（図上方）に２つのオイル通流孔４０ａ，４０ｃが位置し、他方の側（図下方）に２つのオイル通流孔４０ｂ，４０ｄが位置している。

また、各リブ４１の形状及び位置は、下流へ向かうオイルを各オイル通流孔４０に円滑に導くように設定されており、本実施例では、各リブ４１は、上流側部分４１ａが斜めに直線状に延びており、下流側部分４１ｂがオイル通流孔４０の下流側部分の外周を部分的に囲むように湾曲している。

図３，４に示すように、ドレンパイプ３８は、セパレータカバー１３つまり底壁３４と一体に成形されており、底壁３４から下方へ円筒状に延びている。このドレンパイプ３８の下端には、オイルミストセパレータ１０（出口室２２）と機関内部との圧力差及び溜まったオイルの自重により開閉する逆止弁４２が取り付けられている。

上記のように構成されたオイルミストセパレータ１０においては、図１に示すように、ブローバイガス入口１５からブローバイガス出口１６へとセパレータ室１４内を流れるブローバイガスは、隔壁２０の通路孔２３で通路面積が絞られることにより高速となり、衝突板２４に衝突する。これにより、ブローバイガスからオイルミストが分離され、オイルミストは衝突板２４に付着する。オイルミストは徐々に大きな液滴に成長して衝突板２４の下端２４ａから滴下し、開口部２６を通り出口室２２の底壁に沿って下流側へと流れる。このとき、オイルは、蓋部３２上のリブ４１に案内されてオイル通流孔４０に集まり、かつこのオイル通流孔４０を通って滴下し、オイル回収室３０内に集められる。

ここで、車両の加速時等の内燃機関の高負荷時には、オイルミスト分離部２５を通るブローバイガス量が多くなるため、オイルミスト分離部２５に起因した圧力損失が大きくなり、入口室２１と出口室２２との間の圧力差、つまり機関内部と出口室２２との間の圧力差が大きくなる。この圧力差により逆止弁４２が上方に移動して、弁先端部４２ａがドレンパイプ３８のオイル排出孔３８ａを閉じるため、オイル回収室３０内のオイルはドレンパイプ３８を通って排出されず、オイル回収室３０内に一時的に留まる。一方、オイルミストが除去されたブローバイガスは、ブローバイガス出口１６を通してオイルミストセパレータ１０から排出される。運転条件が変わり、内燃機関がアイドル状態等の低負荷になると、オイルミスト分離部２５を通るブローバイガス量が少なくなるため、オイルミスト分離部２５に起因した圧力損失が減少して、入口室２１と出口室２２との間の圧力差、つまり機関内部と出口室２２との間の圧力差が小さくなるため、オイルの自重により逆止弁４２が下方に移動してオイル排出孔３８ａが開かれ、オイル回収室３０に溜まったオイルはドレンパイプ３８を通って機関内部に排出される。オイル回収室３０は、比較的大きな容積を有しているので、内燃機関の高負荷状態が長く継続した場合でも、オイルを保持でき、オイルが出口室２２に溢れ出ることがない。また、オイル回収室３０と出口室２２とは蓋部３２によって仕切られているので、オイル回収室３０内に溜まっているオイルがブローバイガスによって出口室２２内に持ち出されることはない。

次に、図６〜図８を参照して、オイル回収室の第２の実施例について説明する。なお、図１〜図５に示した第１実施例の形態と共通する部分には同一符号を付してある。

第２実施例において、オイル回収室１３０の基本的な形状は、第１実施例と同様であり、オイル回収室１３０は、セパレータカバー１３と一体に成形された凹部３１と、凹部３１に取り付けられた蓋部３２と、からなり、蓋部３２には、４つのオイル通流孔４０ａ〜４０ｄ及び４つのリブ４１が形成されている。

図６に示すように、凹部３１の底壁３４には、２つのドレンパイプ１３８ａ，１３８ｂがセパレータカバー１３つまり底壁３４と一体に成形されている。ドレンパイプ１３８ａ，１３８ｂ自体の構造は、第１実施例のドレンパイプ３８と同様であり、各ドレンパイプ１３８ａ，１３８ｂは、底壁３４から下方へと円筒状に延びており、下端部には逆止弁４２が取り付けられている。ドレンパイプ１３８ａ，１３８ｂは、矩形の凹部３１に対し、内燃機関を車両に搭載したときに車両の前後左右の２隅に位置するように配設されている。具体的には、図７に示すように、ドレンパイプ１３８ａは、上流側に位置する端部壁３６ａと側壁３５ａとにより画定された角部近傍に位置し、ドレンパイプ１３８ｂは、下流側に位置する端部壁３６ｂと側壁３５ｂとにより画定された角部近傍に位置している。つまり、ドレンパイプ１３８ａとドレンパイプ１３８ｂとは、互いに対角線上に配置されている。

このような実施例では、車両が坂やカーブ等で傾斜して、内燃機関ひいてはオイルミストセパレータ１０が前後左右に傾斜した場合であっても、オイル回収室１３０に溜まったオイルは、傾斜方向に応じて、２つのドレンパイプ１３８ａ，１３８ｂのいずれか一方を通って確実に排出される。

以上、この発明の一実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限られず、種々の変更が可能である。

例えば、上記の実施例では、セパレータカバー１３と凹部３１を一体に成形し、別体の蓋部３２を取り付けているが、凹部３１の部分を、セパレータカバー１３とは別体として成形してセパレータカバー１３の底部に溶着するようにしてもよい。この場合、セパレータカバー１３自体が構成する出口室の壁部にオイル通流孔４０ａ〜４０ｄが形成される。

また、上記の実施例では、オイルミストセパレータ１０は、通路孔２３を有する隔壁２０と衝突板２４とからなるオイルミスト分離部２５を備えているが、本発明はこれに限定されず、他の構成を有するオイルミスト分離部２５を備えていてもよい。また、オイル通流孔４０及びリブ４１の形状及び個数は、例示的なものに過ぎず、上記実施例で示した形状及び個数に限定されない。

１０ オイルミストセパレータ
２５ オイルミスト分離部
３０ オイル回収室
３１ 凹部
３２ 蓋部
３８，１３８ａ，１３８ｂ ドレンパイプ

Claims (2)

1. 内燃機関のシリンダヘッドカバーの天井面に設けられたオイルミストセパレータであって、機関内部に開口したブローバイガス入口を有する入口室と、ブローバイガス出口を有する出口室と、の間にオイルミスト分離部が位置し、分離したオイルを上記出口室から機関内部に排出するオイルミストセパレータにおいて、
   上記出口室の底壁と該底壁よりも下方に位置するオイル回収室底壁との間に画成されたオイル回収室と、
   上記オイル回収室と上記出口室との間を連通するように上記出口室の底壁に開口形成されたオイル通流孔と、
   このオイル回収室の底面から下方へ突出し、上記オイル回収室から機関内部にオイルを排出するドレンパイプと、
   このドレンパイプの先端開口に設けられており、機関内部と上記出口室との圧力差によって閉じかつ上記ドレンパイプ内のオイルの自重によって開く逆止弁と、
   を備えており、
   上記オイル回収室は、矩形の箱状をなしており、その底壁には、２つのドレンパイプが設けられており、これら２つのドレンパイプは、上記オイル回収室の角部にそれぞれ配置され、かつ互いに対角線上に位置している、ことを特徴とするオイルミストセパレータ。
2. オイルを上記オイル通流孔に導くためのリブが上記出口室の底壁から突出している、ことを特徴とする請求項１に記載のオイルミストセパレータ。

Images