JP7139614B2

JP7139614B2 - オイルミストセパレータ

Info

Publication number: JP7139614B2
Application number: JP2018020076A
Authority: JP
Inventors: 斎庸宮永; 洋志堀内; 豪人森下
Original assignee: Toyota Boshoku Corp
Current assignee: Toyota Boshoku Corp
Priority date: 2018-02-07
Filing date: 2018-02-07
Publication date: 2022-09-21
Anticipated expiration: 2038-02-07
Also published as: US10851691B2; JP2019138176A; US20190242281A1

Description

本発明は、内燃機関のブローバイガスに含まれるオイルミストを分離するオイルミストセパレータに関する。

内燃機関には、クランクケース内のブローバイガスを吸気通路に還流する還流通路が設けられている。この還流通路には、ブローバイガスに含まれるオイルミストを分離するオイルミストセパレータが設けられている（例えば特許文献１参照）。また、オイルミストセパレータには、分離したオイルを排出するドレイン孔を有するドレインが設けられている。

特許文献１に記載のオイルミストセパレータは、シリンダヘッドカバーの内側に設けられている。シリンダヘッドとシリンダヘッドカバーとの間の空間内においては、カムシャフトによってオイルが跳ね上げられて飛散する。このオイルミストセパレータでは、ドレイン内にオイルを貯留させて液封することで、飛散するオイルがドレイン孔を介してオイルミストセパレータ内に逆流することを抑制している。また、このオイルミストセパレータにおいては、内燃機関の始動後、ドレイン内にオイルを早期に貯留するために、ドレインがカムシャフト付近まで延在している。このため、カムシャフトによって跳ね上げられたオイルが、ドレイン孔を通じてドレイン内に積極的に貯留されることとなる。なお、ドレイン内に貯留されたオイルは、オイルの自重、粘性力、表面張力やオイルミストセパレータ内外の圧力差などが釣り合うことにより、ドレイン内に保持される。

特開２０１１－８５０５７号公報

ところで、特許文献１に記載のオイルミストセパレータにおいては、ドレインを上下方向に延在させる必要がある。そのため、オイルミストセパレータの体格が大きくなるといった問題が生じる。

本発明の目的は、小型化を可能としたオイルミストセパレータを提供することにある。

上記目的を達成するためのオイルミストセパレータは、ブローバイガスが流入する流入口及びブローバイガスが流出する流出口を有するケースを備え、前記ケース内に設けられた分離部にてブローバイガスに含まれるオイルミストを分離する一方、前記ケースの下部に設けられたオイル排出部を介して前記分離部で分離されたオイルを前記ケース外に排出するものであり、前記オイル排出部は、前記分離部で分離されたオイルを排出する第１排出孔を有する第１排出部と、前記第１排出孔を外側から覆うとともに前記第１排出孔から排出されたオイルを貯留する貯留部及び前記貯留部の下部に設けられ、オイルを排出可能な第２排出孔を有する第２排出部と、を備え、前記第２排出部には、前記第２排出孔とは別に前記第２排出部の内外を連通する連通部が設けられている。

同構成によれば、第１排出部の第１排出孔から排出されたオイルは、第２排出部の貯留部内に貯留される。すなわち、貯留部内におけるオイルの自重、粘性力や表面張力などが釣り合うことでオイルは第２排出孔から排出されることなく貯留部内に保持される。しかしながら、機関運転中、ケース内の負圧が大きくなり、オイル排出部内外の圧力差が大きくなった場合には、貯留部内に貯留されたオイルが吹き上げられてケース内に逆流するおそれがある。

この点、上記構成によれば、第２排出部に連通部が設けられているため、第２排出部内外の圧力差の増大を抑制できる。これにより、オイルの吹き上がりを抑制することができる。また、少ないオイル量であっても、オイルを貯留部に溜めることができることから、貯留部の上下寸法を小さくすることができる。

本発明によれば、オイルミストセパレータの小型化が可能となる。

オイルミストセパレータの一実施形態について、オイルミストセパレータの構造を示す断面図。第１変更例のオイルミストセパレータのオイル排出部を示す断面図。第２変更例のオイルミストセパレータのオイル排出部を示す断面図。第３変更例のオイルミストセパレータのオイル排出部を示す断面図。第４変更例のオイルミストセパレータのオイル排出部を示す断面図。第５変更例のオイルミストセパレータのオイル排出部を示す断面図。

以下、図１を参照して、オイルミストセパレータの一実施形態について説明する。
オイルミストセパレータは、車載内燃機関のクランクルーム内のブローバイガスを吸気通路に還流する還流通路（いずれも図示略）の途中に設けられるものである。

図１に示すように、オイルミストセパレータ１０は、シリンダヘッドカバー１００の一部を構成するケース１１を備えている。ケース１１は、上下方向に対して直交する所定の方向（同図の左右方向であり、以下、長手方向）に対して長いケース本体２０と、ケース本体２０の長手方向の一端側（同図の右端側）の下端部に固定されるカバー５０とを備えている。ケース本体２０及びカバー５０は、共に硬質樹脂材料によって形成されている。ケース本体２０は、底壁２１と、底壁２１から上方に向かって延びる側壁２２と、側壁２２の上端に連結されるとともに底壁２１に対向する頂壁２３とを有している。

底壁２１の長手方向の他端側（同図の左端側）には、シリンダヘッド（図示略）とシリンダヘッドカバー１００との間の空間に連通するとともにブローバイガスが流入する流入口２４が設けられている。底壁２１の長手方向の一端側における側壁２２には、ブローバイガスが流出する筒状の流出口２５が外側に向けて突設されている。なお、流出口２５には、ケース１１の内部と吸気通路とを連通するホース（図示略）が接続される。

ケース本体２０内には、流入口２４から流出口２５に向かってブローバイガスが流れる流路７０が形成されている。
ケース本体２０内には、底壁２１、側壁２２、及び頂壁２３の各々の内面に対して全周にわたって連結された区画壁部３１が設けられている。上記流路７０は、区画壁部３１によって、ブローバイガスの流れ方向の上流側となる上流側流路７１と、下流側となる下流側流路７２とに区画されている。区画壁部３１の上部には、上流側流路７１及び下流側流路７２を連通する連通孔３１ａが設けられている。下流側流路７２における連通孔３１ａの軸線上に位置する部分には、頂壁２３から下方に向かって延びる衝突壁３２が設けられている。本実施形態では、連通孔３１ａと衝突壁３２とにより、ブローバイガスに含まれるオイルミストを分離する分離部３０が構成されている。

ケース本体２０の底壁２１における長手方向の一端部（同図の右端部）には、下方に向けて突出された筒状の第１排出部４０が設けられている。第１排出部４０は、下方に向かって延びるとともに、その下端部において屈曲して長手方向の他端側（同図の左端側）に向かって延在しており、同他端側の端部に開口する第１排出孔４４を有している。

ケース本体２０の下面には、第１排出部４０を外側から覆う有底四角筒状のカバー５０が固定されている。
カバー５０は、ケース本体２０の底壁２１に連結され、下方に向けて突出する四角筒状の側壁５２と、側壁５２の下端に連結され、底壁２１に対向する四角形板状の底壁５１とを有している。

カバー５０の底壁５１の中央部には、有底筒状の貯留部５３が下方に向けて突設されている。貯留部５３の下部には、貯留部５３のオイルをケース１１外に排出する第２排出孔５４が設けられている。なお、第２排出孔５４の通路断面積は、貯留部５３の通路断面積よりも小さくされている。

カバー５０の側壁５２のうち、第１排出部４０の先端部が指向する部分に対向する部分の上部には、カバー５０内外を連通する連通部５５が設けられている。なお、連通部５５の通路断面積は、第２排出孔５４の通路断面積よりも大きくされている。なお、本実施形態では、カバー５０が本発明に係る第２排出部として機能する。また、ケース本体２０の第１排出部４０とカバー５０とにより、分離部３０で分離されたオイルをケース１１外に排出するオイル排出部６０が構成されている。

次に、オイルミストセパレータ１０による基本的な作用について説明する。
クランクルーム内のブローバイガスは、シリンダブロック及びシリンダヘッドに形成された還流通路（いずれも図示略）を介してシリンダヘッドとシリンダヘッドカバー１００との間の空間に流入する。

そして、図１に示すように、ブローバイガスは、流入口２４からケース本体２０内の上流側流路７１に流入する。
次に、ブローバイガスは、区画壁部３１に設けられた連通孔３１ａを通過して、衝突壁３２に衝突する。ここで、連通孔３１ａは、上流側流路７１よりも通路断面積が小さくされているため、連通孔３１ａを通過するブローバイガスの流速が高められる。このため、ブローバイガスに含まれるオイルミストが衝突壁３２に付着することで、ブローバイガスからオイルミストが分離される。

その後、オイルミストが分離されたブローバイガスは、流出口２５からホースを介して吸気通路に排出される。
一方、分離部３０によりブローバイガスから分離されたオイルは、底壁２１を伝って第１排出部４０内に流入するとともに、第１排出孔４４を通じてカバー５０内に流入する。カバー５０内に流入したオイルは、カバー５０の底壁５１に設けられた貯留部５３に貯留される。このとき、オイルは、貯留部５３内におけるオイルの自重、粘性力や表面張力などの力の釣り合いにより貯留部５３内に保持される。したがって、貯留部５３内において所定の量以上のオイルが貯留された場合には、オイルが第２排出孔５４からカバー５０外に排出されることとなる。

ここで、カバー５０の側壁５２には連通部５５が設けられているため、カバー５０内外における圧力差が生じにくくなる。
ところで、機関運転中、ケース１１内の負圧が大きくなり、オイル排出部６０内外の圧力差が大きくなった場合には、貯留部５３内に貯留されたオイルが吹き上げられてケース１１内に逆流するおそれがある。

この点、本実施形態によれば、カバー５０に連通部５５が設けられているため、カバー５０内外の圧力差の増大を抑制できる。これにより、オイルの吹き上がりを抑制することができる。また、少ないオイル量であっても、オイルを貯留部５３に溜めることができることから、貯留部５３の上下寸法を小さくすることができる。

本実施形態の効果について説明する。
（１）オイル排出部６０は、分離部３０で分離されたオイルを排出する第１排出孔４４を有する第１排出部４０と、第１排出孔４４を外側から覆うとともに第１排出孔４４から排出されたオイルを貯留する貯留部５３及び貯留部５３の下部に設けられ、オイルを排出可能な第２排出孔５４を有するカバー５０とを備える。カバー５０には、第２排出孔５４とは別にカバー５０の内外を連通する連通部５５が設けられている。

こうした構成によれば、上述した作用を奏することから、貯留部５３の上下寸法を小さくすることができ、セパレータの小型化が可能となる。
（２）カバー５０は、貯留部５３を有する底壁５１と、底壁５１から上方に向けて延びる側壁５２とを有している。側壁５２には、連通部５５が設けられている。第１排出部４０の第１排出孔４４は、側壁５２のうち連通部５５が設けられた部分に対向する部分に向けて開口している。

こうした構成によれば、連通部５５からカバー５０内に流入したオイルは、第１排出部４０の外面やカバー５０の内面などに衝突して付着することとなり、第１排出孔４４にそのまま流入することが抑制される。

（３）カバー５０がケース本体２０に対して取り付けられている。
こうした構成によれば、既存のオイルミストセパレータのケースに対して、カバー５０を取り付けるだけで、本発明に係る第２排出部を実現することができる。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
なお、以下の図２～図６にそれぞれ示す第１～５変更例において、上記実施形態と同一の構成については、同一の符号を付すとともに、対応する構成については、それぞれ「１００」、「２００」、「３００」、「４００」、「５００」を加算した符号を付すことにより、重複した説明を省略する。

・図２に示す第１変更例のように、第１排出孔１４４を、第１排出部１４０の底部のうちカバー１５０の第２排出孔１５４と同一軸線上の位置に設けることもできる。
この場合、例えば傾斜した路面を走行中に、オイルミストセパレータが傾斜したり、同図に二点鎖線で示すように、車両の旋回時に作用する遠心力によってオイルがカバー１５０内において偏在したりする場合に、オイルの液面と第１排出孔１４４との間隔を確保することができる。これにより、貯留部１５３に溜められたオイルが第１排出孔１４４からケース内に流入することを抑制できる。

・図３に示す第２変更例のように、カバー２５０の内部における連通部２５５と第１排出孔２４４との間に、邪魔板２５１ａ，２２１ａを設けることもできる。
この場合、連通部２５５から流入したオイルミストが邪魔板２２１ａ，２５１ａに衝突して付着するようになる。これにより、第１排出孔２４４を介してオイルミストがケース本体２０内に逆流することを抑制できる。なお、こうしたオイル排出部２６０内の邪魔板の数は、１つでもあってもよいし、３つ以上であってもよい。

・図４に示す第３変更例のように、第１排出孔３４４を、第１排出部３４０の底部のうち第２排出孔３５４の中心線に対して偏倚した位置に設けることもできる。この場合、第２排出孔３５４を介してカバー３５０内に流入したオイルが第１排出孔３４４に直接流入することを抑制できる。

・図５に示す第４変更例のように、カバー４５０の底壁４５１に連通部４５５を設けることもできる。この場合、底壁４５１のうち、飛散するオイルの当たりにくい位置に連通部４５５を設けることが好ましい。

・第１排出部は、ケース本体の底壁から下方に突出するものに限定されない。例えば、図６に示す第５変更例のように、ケース本体の底壁５２１に第１排出孔５４４を設け、同第１排出孔５４４によって第１排出部５４０を構成することもできる。

・上記実施形態では、有底四角筒状のカバー５０について例示したが、カバーの形状を適宜変更することもできる。すなわち、他に例えば、有底円筒状のカバーであってもよい。

・第１排出部４０の先端部を下方に向かうほど底壁２１から離間するように傾斜させることもできる。この場合、分離部３０で分離されたオイルが自重により第１排出部４０からカバー５０内に流入しやすくなる。したがって、オイルの排出性を向上させることができる。

・連通部５５の数や形状を適宜変更することができる。

１０…オイルミストセパレータ、１１…ケース、２０…ケース本体、２１，１２１，２２１，３２１，４２１，５２１…底壁、２２…側壁、２３…頂壁、２４…流入口、２５…流出口、３０…分離部、３１…区画壁部、３１ａ…連通孔、３２…衝突壁、４０，１４０，２４０，３４０，４４０，５４０…第１排出部、４４，１４４，２４４，３４４，４４４，５４４…第１排出孔、５０，１５０，２５０，３５０，４５０，５５０…カバー（第２排出部）、５１，１５１，２５１，３５１，４５１，５５１…底壁、５２…側壁、５３，１５３，２５３，３５３，４５３，５５３…貯留部、５４，１５４，２５４，３５４，４５４，５５４…第２排出孔、５５，１５５，２５５，３５５，４５５，５５５…連通部、６０，１６０，２６０，３６０，４６０…オイル排出部、７０…流路、７１…上流側流路、７２…下流側流路、１００…内壁、２２１ａ…邪魔板、２５１ａ…邪魔板。

Claims

ブローバイガスが流入する流入口及びブローバイガスが流出する流出口を有するケースを備え、前記ケース内に設けられた分離部にてブローバイガスに含まれるオイルミストを分離する一方、前記ケースの下部に設けられたオイル排出部を介して前記分離部で分離されたオイルを前記ケース外に排出するオイルミストセパレータにおいて、
前記ケースは、
前記流入口、前記流出口、及び前記分離部を有し、シリンダヘッドカバーの一部として構成されるケース本体と、
シリンダヘッド内に位置し、前記シリンダヘッドとは別体として構成され、前記ケース本体の底壁の下面に接合されたカバーと、を備え、
前記オイル排出部は、
前記底壁から下方に延び、前記分離部で分離されたオイルを前記ケース本体内から排出する第１排出孔を有する第１排出部と、
前記カバーの一部として構成され、前記第１排出孔を外側から覆うとともに前記第１排出孔から排出されたオイルを貯留する貯留部及び前記貯留部の下部に設けられ、オイルを排出可能な第２排出孔を有する第２排出部と、を備え、
前記第２排出部には、前記第２排出孔とは別に前記第２排出部の内側と前記ケースの外側とを連通する連通部が設けられている、
オイルミストセパレータ。
前記第２排出部は、前記貯留部を有する底壁と、前記底壁から上方に向けて延びる側壁とを有しており、
前記連通部は、前記側壁に設けられている、
請求項１に記載のオイルミストセパレータ。
前記第１排出孔は、前記側壁のうち前記連通部が設けられた部分に対向する部分に向けて開口している、
請求項２に記載のオイルミストセパレータ。
前記第１排出孔は、前記第２排出孔と同一軸線上に位置している、
請求項１または請求項２に記載のオイルミストセパレータ。
前記第２排出部の内部における前記連通部と前記第１排出孔との間には、邪魔板が突設されている、
請求項１～請求項４のいずれか一項に記載のオイルミストセパレータ。