JPH06173629A - ブローバイガス用オイル分離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ブローバイガスがオイル分離装置内を通過す
る際の通気抵抗を低く保ちつつオイルを分離することに
より、ブローバイガス中に含まれるオイルの回収を円滑
に行う。 【構成】 シリンダヘッドカバー１０内部に構成された
オイル分離装置１１の油滴捕捉部材１２に、複数の互い
に平行な管状体２２が横一列に並んだ管状体束２４が多
層に重なった集合体が用いられており、管状体束２４を
構成する管状体２２の両端面が管状体２２の軸方向に対
して４０°の傾斜を有している。また、両端部には繊維
状材料からから成る上部及び下部マット部材２８，３０
が設けられ、下部マット部材は、オイル排出口に繋がる
溝が形成されたアンダカバー１４で支持されている。ブ
ローバイガス中の油滴が管状体束２４を通過する過程で
管状体２２の内壁面に付着してブローバイガスより分離
され、クランクケースに回収される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ブローバイガス用オイ
ル分離装置であって、特に油滴を含むブローバイガスを
管状体内部に通して、その内壁面に油滴を付着させるこ
とによりブローバイガス中のオイルを分離する装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の燃焼室からピストンとシリン
ダの隙間よりクランクケース内へ洩れ出すブローバイガ
スは、炭化水素化合物，一酸化炭素，水蒸気等の燃焼生
成物を含んでいる。これらの燃焼生成物には、クランク
ケース中に滞留すると内燃機関の構成部品に錆を発生さ
せ、あるいは潤滑用オイルを劣化させる等内燃機関の寿
命に悪影響を及ぼす物質が含まれているので、速やかに
クランクケース外に排出することが必要である。自動車
用内燃機関にあっては、前記の燃焼生成物による大気汚
染を防止するため、ブローバイガスを空気燃料混合気ま
たは空気とともに内燃機関の燃焼室に導入して燃焼させ
ている。しかし、前記クランクケースの内部およびブロ
ーバイガスが通過するシリンダヘッドカバーの内側の空
間には、ピストンやクランクシャフトあるいはカムシャ
フトを潤滑するオイルの飛沫が存在するので、排出され
るブローバイガス中には微細な油滴が多く含まれてい
る。したがって、ブローバイガスをそのまま内燃機関の
燃焼室に導くと、潤滑用オイルが消費され、またオイル
の不完全燃焼により排気中の有害物質の濃度が増大する
等の不具合が生じる。

【０００３】これらの不具合を防止するため、様々なオ
イル分離装置が開発されている。その機構としては、例
えば、実開昭５５−４６７０３号公報に開示されたブロ
ーバイガスを邪魔板に吹きつけて油滴を邪魔板に付着さ
せる機構をはじめ、回転翼または案内翼でブローバイガ
スに旋回運動を起こさせ、遠心力で油滴を通路内壁面や
容器壁面に衝突させ付着させる機構、繊維集合体または
発泡体にブローバイガスを通し、繊維表面または泡の内
壁面に油滴を付着させる機構、容器のオイル中にブロー
バイガスを通して気泡としてオイル中を上昇させ、その
間に油滴をオイルに捕捉させる機構等がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらのいず
れにおいてもブローバイガスの通気抵抗が高くなる。油
滴を壁面等に衝突させる機構では、ブローバイガスを高
速で壁面に衝突させて、その流れの方向を急激に転換さ
せることが必要であるため、流路断面積が小さくされて
通気抵抗が高くなり、また、繊維集合体等を用いる機構
では、繊維集合体等を通過する際に方向転換が頻繁に行
われるため通気抵抗が高くなり、オイル中にガスを吹き
込む機構では、ブローバイガスをオイルに吹き込む際の
抵抗が大きいため通気抵抗が高くなる。このように、通
気抵抗が高い場合、オイル分離装置のオイル排出口側圧
力とクランクケースやシリンダヘッドカバーの内部圧力
との差が大きくなる。クランクケース等から排出され、
オイル分離機構で捕捉されたオイルは、オイル排出口か
ら重力による自然落下によってクランクケース等に回収
されるのであるが、オイル分離装置のオイル排出口側圧
力とクランクケース等の内部圧力との差が大きいと、重
力による自然落下が起こりにくくなる。特に内燃機関が
高速で回転する場合のようにブローバイガスの発生量が
多くなり圧力差が大きくなると、重力によるオイルの落
下が妨げられ、あるいはオイルが分離装置の中を逆流す
る場合がある。そこで、本発明は、通気抵抗を低く保ち
つつブローバイガス中のオイルを捕捉することにより、
オイルの回収を円滑に行うことのできるオイル分離装置
を開発することを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１の発明は、油滴捕捉部材として複数の互い
に平行な管状体からなる管状体束を用いることを要旨と
し、請求項２の発明は、管状体の端面と軸方向とのなす
角を鋭角とすることを要旨とし、請求項３の発明は、管
状体束に接して繊維状材料で形成されたマット部材を設
けることを要旨とし、請求項４の発明は、オイル排出口
に繋がる溝が形成された溝形成部材を前記マット部材に
接して設けることを要旨とするものである。

【０００６】

【作用】請求項１のブローバイガス分離装置では、ブロ
ーバイガスが油滴捕捉部材を構成する複数の平行な管状
体の束である管状体束中を通過する際に、ブローバイガ
ス中に含まれる油滴が管状体内壁面に付着し、ブローバ
イガスより分離される。ブローバイガスが管状体内を通
過する際、管状体内壁面がオイルに対する濡れ性の良い
材質、例えば鋼板やアルミニウム板、あるいはポリプロ
ピレン樹脂等で形成されていると、ブローバイガス中の
油滴は管状体内壁面に容易に付着し、油膜が形成され
る。特に、ブローバイガスの流動方向が管状体の軸方向
と一致せず種々の方向を有する場合には、ブローバイガ
ス中の油滴は管状体内壁面と接近，離間を繰り返すた
め、管状体内を通過する間にその殆どが管状体内壁面に
接触し、付着して管状体内壁面に油膜が形成される。こ
の際、管状体内壁面への油滴の付着量は、ブローバイガ
スの流速に依存している。流速が大きい場合には、ブロ
ーバイガス中の油滴が管状体内壁面に接触する機会が少
なく、油滴の多くは管状体を通過してしまうが、流速が
小さい場合にはブローバイガス中の油滴が管状体内壁面
に接触する機会が多くなり、油滴の殆どが管状体内壁面
に付着する。したがって、管状体束からなる油滴捕捉部
材によって油滴を捕捉するにはブローバイガスの流速が
小さい方が良い。

【０００７】ブローバイガス中の油滴の付着により管状
体内壁面に形成された油膜は、重力，管状体内壁面の傾
斜，ブローバイガスの風圧および内燃機関の振動等によ
り管状体のブローバイガス入口部や出口部に移動させら
れる。この際、管状体のブローバイガス入口部または出
口部、すなわち管状体端部の形状が適当でないと、端部
に移動させられたオイルが、その粘性および表面張力に
より管状体の開口部に滞留し、その滞留量が増してブロ
ーバイガスの通路が閉塞される場合がある。例えば、管
状体の軸方向が重力方向と一致する場合、管状体の下端
面が重力方向と直角であればオイルが下端部に滞留しや
すく、開口部が閉塞されやすい。しかし、下端面が重力
方向に対して傾斜していると、オイルは重力により傾斜
部の最下端部に流れて油滴となり、この油滴が成長して
自らの重量で最下端部より落下する。

【０００８】例えば、常温において鉛直に設置されたポ
リプロピレン製の管状体（約４ｍｍ角）と粘度指数ＳＡ
Ｅ３０のエンジンオイルを用いた場合、管状体下部の端
面が管状体の軸線に対して９０°をなす場合には、管状
体端部内壁面に約４ｍｍの長さのオイルが滞留するが、
端面と軸線の成す角が４０°になると殆ど滞留は起こら
ない。更にこの角度を小さくして零度に近づければオイ
ルは一層滞留しにくくなる。オイルの粘度等によって滞
留が発生しない角度は変化するが、内燃機関に一般に使
用されるオイルの場合には、管状体端面と管状体軸線と
の成す角度は４０°以下が望ましい。

【０００９】繊維状材料で形成されたマット部材が管状
体端部に接して設けられておれば、管状体内壁面に付着
し、重力等の作用で管状体端部に移動させられたオイル
が毛細管現象により速やかにマット部材に吸収される。
また、ブローバイガスが油滴捕捉部材中のつづら折り上
に配置された複数の管状体束を次々に通過する場合に管
状体束の端部に接してマット部材を設ければ、マット部
材自体によってもブローバイガス中の油滴が分離され
る。ブローバイガスがつづら折り上に配置された各管状
体束を通過する場合、その端部において反転を繰り返
す。その反転の際に、管状体束の端部にあるマット部材
に油滴が衝突し、付着する。特に、マット部材が繊維状
材料で形成されている場合には、ブローバイガス中の油
滴がマット内部に進入して繊維により捕捉され繊維間に
大量に保持される。

【００１０】マット部材内に保持されたオイルは、その
マット部材に接して溝形成部材が設けられていれば、溝
形成部材の溝に沿って速やかに流れ、排出口から排出さ
れる。

【００１１】

【発明の効果】管状体束を油滴捕捉部材に使用すること
によって、ブローバイガスの流速が低い状態で油滴をブ
ローバイガスから分離できる。そのため、オイル分離装
置のオイル排出口側の圧力とクランクケース等の内部の
圧力との差が小さくなり、オイル分離装置のオイル排出
口からのオイルの自然落下が容易に行われる。また、管
状体の端面と軸方向とのなす角を鋭角、好ましくは４０
°以下にすることによって、オイルの管状体端部での滞
留が無くなり、あるいは減少するので、管状体内部をブ
ローバイガスが容易に通過し、管状体束によるオイルの
捕捉が好適に行われる。さらに、管状体に接して繊維状
材料からなるマット部材を設けることによって、管状体
内壁面に付着し、重力等によって管状体端部に移動させ
られたオイルが管状体からマット部材へ速やかに移動す
る。そのため、管状体内に滞留するオイルの量が減少
し、管状体束中のブローバイガスの流れが妨げられな
い。そして、溝形成部材をマット部材に接して設けるこ
とによって、マット部材中に保持されたオイルが溝形成
部材の溝に案内されて排出口から速やかに排出される。

【００１２】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。図１及び図２に示す如く、内燃機関の上部に備え
られるシリンダヘッドカバー１０の内部にオイル分離装
置１１（本発明に係るブローバイガス用オイル分離装置
を構成する）が設けられている。そのオイル分離装置１
１の主構成要素であり、内燃機関の燃焼室からクランク
ケースに洩れ出すブローバイガスと共にクランクケース
から流出する微細な油滴を捕捉する油滴捕捉部材１２
が、アンダカバー１４に支持されている。アンダカバー
１４には、ブローバイガス入口１６，ブローバイガスか
ら分離されたオイルの排出口１８および分離されたオイ
ルを排出口１８に導く複数本の溝２０が形成されてい
る。アンダカバー１４が溝形成部材としても機能するの
である。

【００１３】油滴捕捉部材１２は、図４に示すように、
横断面が長方形の複数の管状体２２が横一列に束ねられ
た管状体束２４が多層に重なり合った集合体であり、各
層間の隔壁の位置が互いに平行を保ったまま管状体２２
の長手方向に交互にずれさせられることによって、各管
状体束２４が直列につながれて、つづら折り状のブロー
バイガス通路を形成している。なお、この油滴捕捉部材
１２は、アルミニウムの押出成形により製造されたもの
である。各管状体２２の上端面および下端面は、図３に
示すように管状体２２の軸方向に対して４０°の傾斜角
をもって形成されている。格子状の隔壁を持つ押出成形
された長手部材をワイヤカッティング等により鋸歯状に
切断することによって油滴捕捉部材１２を製造する場
合、上下端の形状が互いに補完的となり、上下端面の傾
斜角が同一となっているので、この形状における油滴捕
捉部材１２の量産の歩留りが向上するものの、本来上下
端面の傾斜は同一である必要はない。なお、長手部材を
切断する際には両側壁に複数のＶ字形の切欠が生じるた
め、油滴捕捉部材１２の両側面には、管状体２２内部を
通過するブローバイガスが横に洩れるのを防ぐ目的で側
板２６が当てられている。

【００１４】油滴捕捉部材１２は、メタルウールで形成
された上部マット部材２８および下部マット部材３０で
上下から挟まれてており、上部マット部材２８はシリン
ダヘッドカバー１０の天板下面に接し、下部マット部材
３０はアンダカバー１４の溝２０を形成する凸部の頂面
に接して設けられている。排出口１８近傍のアンダカバ
ー１４の上方には、オイル分離後のブローバイガスをシ
リンダヘッドカバー１０の外部へ放出するブローバイガ
ス出口３２が設けられている。ブローバイガス出口３２
とアンダカバー１４との間には、カバー３４が設けら
れ、溝２０を流れるオイルがアンダカバー１４の振動に
よって撥ね上げられ、ブローバイガス出口３２から流出
するブローバイガスと共に外部へ排出されることが防止
されている。

【００１５】次に作用について説明する。油滴を含むブ
ローバイガスは、ブローバイガス入口１６よりオイル分
離装置１１内に流入し、油滴捕捉部材１２の入口３６を
経て油滴捕捉部材１２内部を上方および下方への反転を
繰り返しつつ流れ、出口３８から油滴捕捉部材１２の外
に出て、さらにブローバイガス出口３２からシリンダヘ
ッドカバー１０の外に排出される。

【００１６】ブローバイガスが油滴捕捉部材１２内部を
反転しながら流れる間に、ブローバイガスに含まれる油
滴は管状体２２の内壁面に付着し、また、一部の油滴は
反転時に上部および下部マット部材２８，３０に捕捉さ
れ吸収される。管状体２２の内壁面に付着した油滴は凝
集して油膜を形成し、重力及びブローバイガスの風圧に
より、内壁面を上方あるいは下方に移動する。重力方向
とブローバイガスの流れの方向とが一致している場合は
油膜は下方に移動する。重力方向とブローバイガスの流
れの方向とが逆である場合には重力とブローバイガスの
風圧の大きさによって移動方向が決まる。重力よりブロ
ーバイガスの風圧の方が大きい場合には、油膜が上方に
移動し、逆の場合には下方へ移動するのである。したが
って、管状体２２の内壁面に付着し、管状体２２の内壁
面を下方に移動する油膜は、下部マット部材３０に流れ
込み、一方、上方に移動する油膜は上部マット部材２８
に一旦吸収された後、油膜が下方に移動する内壁面に流
れ出し、その内壁面を移動して下部マット部材３０に流
れ込む。また、反転時に上部マット部材２８に捕捉され
吸収されたオイルも、管状体２２の内壁面に流れ出し、
内壁面を移動して下部マット部材３０に流れ込む。

【００１７】管状体２２の内壁面の油膜を形成するオイ
ルが下部マット部材３０に流れ込む際、管状体２２の端
面が軸方向に垂直に近い角度を有していると、オイルの
粘性抵抗および表面張力により端部にオイルが滞留し、
端部の閉塞を起こす場合がある。特にオイルの捕捉効率
を向上させるために断面積の小さい管状体２２を用いる
場合には閉塞が起きやすい。この閉塞を回避するため、
本実施例では図３に示すように管状体２２の端面が軸方
向に対して角度４０°で傾斜させられ、管状体２２から
オイルが流出しやすいようにされている。そのため、管
状体２２の内壁面を下降してきたオイルは、管状体２２
下端部から下部マット部材３０に速やかに流出する。さ
らに、溝２０と下部マット部材３０とが接しているた
め、下部マット部材３０に流れ込んだオイルは、溝２０
と下部マット部材３０との接触部から容易に溝２０に流
れ出し、排出口１８からオイル分離装置１１の外部、す
なわちシリンダヘッドカバー１０内へ流れ出す。

【００１８】以上のように、油滴を含んだブローバイガ
スが油滴捕捉部材１２を通過することにより、管状体２
２の内壁面，上部マット部材２８および下部マット部材
３０にオイルが捕捉される。この際、油滴捕捉部材１２
内の流速は小さくてよいため、通気抵抗を小さくするこ
とができ、クランクケース等の内部圧力とオイル分離装
置１１の出口側の圧力との差は小さく、したがって捕捉
されたオイルは溝２０および排出口１８を経て、円滑に
オイル分離装置の外部に流出し、当該内燃機関の潤滑油
として回収される。その結果、当該内燃機関のオイル消
費量が減少する。

【００１９】次に、図５および図６に第２の実施例を示
す。油滴捕捉部材を除く各部材の番号と機能は第１の実
施例の場合と同じである。本実施例では、２束の管状体
束４２が一定の距離を隔てて直列に並べられて、油滴捕
捉部材を構成している。管状体束４２は、図６に示すよ
うに、横断面が上下方向に長い長方形である管状体４４
が複数個組み合わされたものであり、上部マット部材２
８および下部マット部材３０を介してシリンダヘッドカ
バー１０の天板とアンダカバー１４とに挟まれている。
また、管状体束４２の軸方向はブローバイガス入口１６
からブローバイガス出口３２を結ぶ方向とほぼ一致して
おり、管状体束４２へのブローバイガスの入口４６およ
び出口４８の端面５０，５２はそれぞれ軸方向に対して
４０°傾斜させられている。また、管状体４４の底板に
は開口５４が形成されており、管状体４４に捕捉された
オイルが開口５４からも下部マット部材３０へ流出す
る。

【００２０】油滴を含むブローバイガスは、ブローバイ
ガス入口１６よりオイル分離装置１１内に流入し、各管
状体束４２の入口４６を経て管状体４４内部を流れ、出
口４８から管状体束４２の外に出る。２束の管状体束４
２を通過したブローバイガスは、ブローバイガス出口３
２からシリンダヘッドカバー１０の外に排出される。こ
の際、ブローバイガス中の油滴は、管状体４２の内壁面
に付着する。第１の実施例では上部および下部マット部
材２８，３０によっても油滴が捕捉されたが、本実施例
においては上部および下部マット部材２８，３０は管状
体４４の天板および底板によってブローバイガス通路か
ら隔離されているため、油滴の捕捉機能は殆ど果たさな
い。本実施例における上部および下部マット部材２８，
３０の役割は、管状体束４２によって捕捉されたオイル
を出口４８または開口５４を経て速やかに溝２０へ導く
ことと、管状体束４２を弾性的に保持してがたつきをな
くすこととである。

【００２１】管状体４４の内壁面に付着したオイルはブ
ローバイガスの風圧により内壁面を移動し、その一部は
開口５４から下部マット部材３０に流れ込み、他のオイ
ルは出口４８に到って下部マット部材３０に流れ込む。
下部マット部材３０に流れ込んだオイルは溝２０に流れ
出し、排出口１８に到ってオイル分離装置１１の外部に
流れ出す。なお、オイルの表面張力および粘性抵抗によ
るオイルの管状体４４端部での滞留は、第１の実施例と
同様問題である。

【００２２】図５の如くほぼ水平に置かれた管状体４４
の内部では、内壁面上部に付着したオイルが重力により
内壁面下部に移動するため、管状体４４の断面下部に比
較的多量のオイルが溜まる。この断面下部のオイルはブ
ローバイガスの風圧により管状体４４の下流方向に移動
させられ、出口４８付近に油滴が成長する。油滴の成長
に伴って出口４８の開口断面積は徐々に縮小するが、油
滴はある大きさに成長すると、重力による平衡が崩れ、
油滴は潰れて下部マット３０に流れ、吸収される。適当
な角度の傾斜が端面５２に付与されていると、ブローバ
イガスの風圧によりオイルは傾斜部の先端方向に吹き寄
せられるが、傾斜部にある油滴はオイルの表面張力の影
響で、傾斜部の上縁より実質的には高くならないから、
油滴の成長は傾斜を端部に設けることで制限される。ま
た、出口の端面５２に直角な方向の開口断面積は管状体
４４の軸直角方向の断面積より傾斜角の余割（cosec ）
倍だけ大きいから、端部に成長する油滴がブローバイガ
スの流れに与える影響は小さい。

【００２３】以上、２つの実施例について説明したが、
本発明はこれらに限定されるものではない。例えば、オ
イル分離装置の設置場所はシリンダヘッド上部に限定さ
れるものではなく油滴捕捉部材が設置可能な場所であれ
ば良い。また、管状体の材料は、アルミニウムに限ら
ず、鋼板等の他の金属，セラミックス等の焼結材料でも
よく、あるいはポリプロピレン樹脂等の樹脂でもよい。
管状体の軸方向は何ら規制されず、どのような傾斜を有
していてもよい。管状体束の製造方法についても限定さ
れず、例えば複数枚の波形板材の波の頂面同士を突き合
わせて管状体束を形成する方法等によってもよい。管状
体端部の加工についても特に限定はなく、少数の管状体
束４４からなる管状体束に端面の加工を施した後に目的
とする管状体束に組み立てる方法、あるいは予め端部が
加工された単独の管状体を組み合わせて管状体束を形成
する方法等によってもよい。さらに、管状体の横断面は
一定の断面積を有する必要はなく、管状体の軸方向に異
なった断面積を有していてもよい。その他、特許請求の
範囲を逸脱すること無く、当業者の知識に基づいて種々
の変形，改良を施した態様で本発明を実施することが出
来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例であるブローバイガス用
オイル分離装置の正面断面図である。

【図２】上記ブローバイガス用オイル分離装置のＡ−Ａ
断面図である。

【図３】上記ブローバイガス用オイル分離装置の有する
管状体の断面の一部拡大図である。

【図４】上記ブローバイガス用オイル分離装置の油滴捕
捉部材の斜視図である。

【図５】本発明の第２の実施例であるブローバイガス用
オイル分離装置の正面断面図である。

【図６】上記ブローバイガス用オイル分離装置のＢ−Ｂ
断面図である。

【符号の説明】

１１ オイル分離装置 １２ 油滴捕捉部材 １８ 排出口 ２０ 溝部 ２２ 管状体 ２４ 管状体束 ２８ 上部マット部材 ３０ 下部マット部材 ４２ 管状体束 ４４ 管状体

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の互いに平行な管状体からなる管状
   体束を油滴捕捉部材として含むことを特徴とするブロー
   バイガス用オイル分離装置。
2. 【請求項２】 前記管状体の端面と軸方向とのなす角が
   鋭角であることを特徴とする請求項１記載のブローバイ
   ガス用オイル分離装置。
3. 【請求項３】 前記管状体束に接して繊維状材料で形成
   されたマット部材を備えることを特徴とする請求項１ま
   たは請求項２記載のブローバイガス用オイル分離装置。
4. 【請求項４】 前記マット部材に接し、かつオイル排出
   口に繋がる溝が形成された溝形成部材を含むことを特徴
   とする請求項３記載のブローバイガス用オイル分離装
   置。