(57)【要約】【課題】回転構成要素を有するオイル捕捉装置を提供する。【解決手段】クランクケース・ガスからオイルを捕捉するためのオイル捕捉装置。オイル捕捉装置は、中央チャンバを含むハウジングと、中央チャンバ内に配設された回転子とを含む。回転子は、軸の周りで回転可能なシャフトと、シャフトから中央チャンバの内壁に向けて延在するフランジとを含む。フランジは、内壁と接触し、シャフトに沿って螺旋状に延びて、入口を第１のポートに相互接続させるガス通路を画定する。ガス通路は、クランクケース・ガスが入口から第１のポートに流れる通路を提供し、入口からポートに進むにつれて狭まって、入口から第１のポートに進行するクランクケース・ガスを圧縮する。回転子は、モータ、エンジンに接続されたプーリ、またはエンジンの排気によって駆動されるタービンによって動作可能であってよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクケース・ガスからオイルを捕捉するためのオイル捕捉装置であって、
内壁を有する中央チャンバを含むハウジングであって、前記中央チャンバが、クランクケース・ガスを前記中央チャンバ内に流入できるようにするためにエンジンを前記中央チャンバと相互接続させる入口と、前記ハウジングを前記エンジンと相互接続させる排油口と、前記ハウジングをエンジン吸気口と相互接続させる出口とを含む、ハウジングと、
クランクケース・ガスおよび捕捉されたオイルが前記中央チャンバから前記ハウジング内に流れることができるようにするために前記中央チャンバを前記ハウジングに相互接続させる第１のポートと、
前記入口と前記第１のポートとの間で前記中央チャンバ内に配設された回転子と、を備え、
前記回転子が、軸の周りで回転可能なシャフトと、前記シャフトから前記中央チャンバの内壁に向けて延在するフランジとを有し、前記フランジが、前記内壁と少なくとも部分的に接触する遠位縁部を含み、前記フランジが、前記シャフトに沿って螺旋状に延びて、前記入口を前記第１のポートに相互接続させるガス通路を画定し、前記ガス通路が、クランクケース・ガスが前記入口から前記第１のポートに流れる通路を提供し、前記ガス通路が、前記第１の端部から前記第２の端部に進むにつれて狭まって、クランクケース・ガスが前記入口から前記第１のポートに進行するにつれてクランクケース・ガスを圧縮し、前記圧縮されたガスが、前記第１のポートを通して流通され、そこで、前記圧縮されたガスからオイルが捕捉され、前記捕捉されたオイルが、前記排油口に排出され、前記フィルタされたクランクケース・ガスが、前記出口に流通される、
オイル捕捉装置。
【請求項２】
前記ハウジングが、前記中央チャンバを部分的に取り囲む中間チャンバと、前記中間チャンバを部分的に取り囲む外側チャンバとをさらに含み、前記排油口が、前記中間チャンバに配設され、前記出口が、前記外側チャンバを前記エンジン吸気口と相互接続させる、請求項１に記載のオイル捕捉装置。
【請求項３】
前記中間チャンバを前記外側チャンバに相互接続させる第２のポートをさらに含み、前記第１のポートが、前記オイル捕捉装置がエンジンに取り付けられるときに前記第２のポートよりも上に配設される、請求項２に記載のオイル捕捉装置。
【請求項４】
前記排油口が、前記エンジン・オイル溜めの上方に、前記エンジン・オイル溜めと連通して配設されて、捕捉されたオイルが、前記エンジン内に排出されて戻り、再利用できるようになる、請求項３に記載のオイル捕捉装置。
【請求項５】
前記出口が、前記エンジン・マニホールドと連通して、前記クランクケース・ガスの再循環を可能にする、請求項４に記載のオイル捕捉装置。
【請求項６】
前記回転子を回転させるように動作可能なモータをさらに含む、請求項１に記載のオイル捕捉装置。
【請求項７】
前記回転子を回転させるように動作可能なプーリをさらに含み、前記プーリが、前記エンジンによって駆動される、請求項１に記載のオイル捕捉装置。
【請求項８】
前記回転子に固定して取り付けられたピンをさらに含み、前記プーリが、前記回転子を回転させるために前記ピンおよびエンジンに取り付けられる、請求項７に記載のオイル捕捉装置。
【請求項９】
回転子をスピンさせるために、前記回転子に固定して接続されたタービン・アセンブリをさらに含む、請求項１に記載のオイル捕捉装置。
【請求項１０】
前記車両の排気系統に相互接続されたハウジング入口を有するタービン・ハウジングをさらに含み、前記タービンを回転させるために排気ガスが使用される、請求項９に記載のオイル捕捉装置。
【請求項１１】
前記シャフトが、前記入口に隣接する第１の端部と、前記第１の端部に対向する、前記第１のポートに隣接する第２の端部とを含む、請求項１に記載のオイル捕捉装置。
【請求項１２】
前記第１の端部が第１の周縁部を有し、前記第２の端部が、前記第１の周縁部よりも大きい第２の周縁部を有し、前記シャフトが、前記第１の端部から前記第２の端部に進むにつれて広がる、請求項１１に記載のオイル捕捉装置。
【請求項１３】
前記フランジが、互いに離隔されかつ対向する上面と下面とをさらに含み、前記遠位縁部が、前記上面を前記下面と相互接続させ、前記ガス通路が、前記下面と前記上面との間の空間によって画定され、前記下面と上面との間の前記空間が、前記フランジが前記第１の端部から前記第２の端部に進むにつれて縮小する、請求項１に記載のオイル捕捉装置。
【請求項１４】
クランクケース・ガスからオイルを分離するためのオイル捕捉装置であって、
内壁を有する中央チャンバを含むハウジングであって、前記中央チャンバが、クランクケース・ガスを前記エンジンから前記中央チャンバ内に流入できるようにするためにエンジンを中央チャンバと相互接続させる入口と、前記ハウジングを前記エンジンと相互接続させる排油口と、前記ハウジングをエンジン吸気口と相互接続させる出口とを含む、ハウジングと、
クランクケース・ガスおよび捕捉されたオイルが前記中央チャンバから前記ハウジング内に流れることができるようにするために前記中央チャンバを前記ハウジングに相互接続させる第１のポートと、
前記入口と前記第１のポートとの間で前記中央チャンバ内に配設された回転子と、
前記回転子を回転させるためのアクチュエータであって、モータ、前記エンジンによって駆動されるプーリおよびタービンからなる群から選択される１つであるアクチュエータと、を備え、
前記回転子が、軸の周りで回転可能なシャフトと、前記シャフトから前記中央チャンバの内壁に向けて延在するフランジと、を有し、
前記フランジが、互いに離隔されかつ対向する上面と下面と、前記下面を前記上面に相互接続させる遠位縁部とを含み、前記遠位縁部が、前記内壁と少なくとも部分的に接触し、前記フランジが、前記シャフトに沿って螺旋状に延びて、クランクケース・ガスが前記第１のポートを通って前記ハウジング内に流れるためのガス通路を画定し、
前記シャフトが、互いに対向する第１の端部と第２の端部とを含み、前記第１の端部が前記入口に隣接し、前記第２の端部が前記第１のポートに隣接し、前記第１の端部が第１の周縁部を有し、前記第２の端部が、前記第１の周縁部よりも大きい第２の周縁部を有し、それにより、シャフトが、前記第１の端部から前記第２の端部に進むにつれて狭まり、かつ
前記ガス通路が、前記下面と、前記上面と、シャフトと、内壁との間の空間によって画定され、前記空間が、前記フランジが前記第１の端部から前記第２の端部に進むにつれて縮小して、クランクケース・ガスが前記ガス通路内部を進行するにつれてクランクケース・ガスを圧縮する、
オイル捕捉装置。
【請求項１５】
クランクケース・ガスからオイルを捕捉するためのオイル捕捉装置であって、内壁を有する中央チャンバを含むハウジングを有し、前記中央チャンバが、クランクケース・ガスを前記中央チャンバ内に流入できるようにするために、エンジンを前記中央チャンバと相互接続させる入口と、前記ハウジングを前記エンジンと相互接続させる排油口と、前記ハウジングを前記エンジン吸気口と相互接続させる出口と、クランクケース・ガスおよび捕捉されたオイルが前記中央チャンバから前記ハウジング内に流れることができるようにするために、前記中央チャンバを前記ハウジングに相互接続させる第１のポートと、を含み、
前記オイル捕捉装置が、前記入口と前記第１のポートとの間で前記中央チャンバ内に配設された回転子を備え、前記回転子が、軸の周りで回転可能なシャフトと、前記シャフトから前記中央チャンバの内壁に向けて延在するフランジとを有し、前記フランジが、前記内壁と少なくとも部分的に接触する遠位縁部を含み、前記フランジが、前記シャフトに沿って螺旋状に延びて、前記入口を前記第１のポートに相互接続させるガス通路を画定し、前記ガス通路が、クランクケース・ガスが前記入口から前記第１のポートに流れる通路を提供し、前記ガス通路が、前記第１の端部から前記第２の端部に進むにつれて狭まって、クランクケース・ガスが前記入口から前記第１のポートに進行するにつれてクランクケース・ガスを圧縮し、前記圧縮されたガスが、前記第１のポートを通して流通され、そこで、前記圧縮されたガスからオイルが捕捉され、前記捕捉されたオイルが、前記排油口に排出し、前記フィルタされたクランクケース・ガスが、前記出口に流通される、
オイル捕捉装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン・ガスからオイルを分離するためのオイル分離装置に関する。より詳細には、本発明は、シャフトと、ガス通路を画定するためにシャフトに沿って螺旋状に延びるフランジとを有する回転子を含むオイル分離装置に関する。クランクケース・ガスを圧縮するために、かつオイルの捕捉を容易にするために、ガス通路は狭まる。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関は、一組の往復ピストンを移動させるために混合気が燃焼される燃焼室と、ピストンによって駆動されるクランクシャフトを収容するクランクケースとを含む。動作中、通常、エンジンで「ブローバイ」が発生し、その際、燃焼されたエンジン・ガスが、ピストンとシリンダとの隙間を通って、燃焼室からクランクケース内に漏れる。これらのブローバイ・ガスまたはクランクケース・ガスは、水分、酸、および他の望ましくない燃焼プロセス副生成物を含有する。
【０００３】
また、通常、クランクケース・ガスは、微細なオイル・ミストを含む。オイル・ミストは、エンジンからマニホールドに逃げる。次いで、オイル・ミストは、混合気と共に、マニホールドから燃焼室内に戻るように搬送される。これは、オイル消費の増加をもたらす。さらに、オイル・ミストの燃焼は、燃焼室内およびピストン上に残留物の蓄積をもたらし、これは、時間と共にエンジン効率を低下させる。エンジンは、典型的には、エンジンからこれらの有害ガスを除去するためのポジティブ・クランクケース・ベンチレーション（ＰＣＶ）システムを含み、かつ有害ガスが大気に放出されるのを防止する。これらのクランクケース・ガスからオイルを除去するために、ＰＣＶシステムにオイル分離装置を組み込むことが知られている。ガスからのオイルの分離を促進するために、マニホールドの真空を用いてクランクケース・ガスをオイル分離器の局所高速領域内に流入させることが知られている。オイルは、排出装置を通して再びオイル溜めに導き入れられ、排出装置は、オイルの排出を重力が補助できるように、一般にオイル分離器の下部に配置される。一般に、オイル溜めは、システム内の余剰なオイルを貯留する。
【０００４】
しかし、エンジンがスロットル全開で動作しているときなど、特定のエンジン動作状態においては、クランクケース・ガスを流入させるのに十分なマニホールドの真空が存在しない。したがって、いくつかのオイル分離装置は、クランクケース・ガスを流入させるために補助的な力を使用する。例えば、いくつかのオイル分離装置は、遠心オイル分離器を使用して、クランクケース・ガスを流入させ、クランクケース・ガスからオイルを分離する。そのような装置は、モータまたはターボ・トランスミッションによって駆動される回転構成要素を使用する。しかし、そのような遠心オイル分離器は、オイルを捕捉せず、オイルは、クランクケース・ガスから分離されて、収集される。回転構成要素を有するさらに他のオイル分離装置は、シャフトと、シャフトに沿って螺旋状に延びる螺旋部材とを含む。螺旋構成要素は、入口を出口に相互接続させる一様に成形された通路を画定する。これらの装置によって生成されるサイクロン効果は、クランクケース・ガスを壁に押し付け、それによりオイルがクランクケース・ガスから分離される。そのような装置は、クランクケース・ガスを圧縮せず、分離されたオイルは、ハウジングの内壁に飛散され、内壁上で集まり、エンジンに排出される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、ミクロンおよびサブミクロン・オイル粒子は、クランクケース・ガス中に残る。したがって、クランクケース・ガスからミクロンおよびサブミクロン・オイル粒子を捕捉する従来のオイル分離器設計よりも効率が良く、それと同時に、クランクケース・ガスを流入させるためにマニホールドの真空に依拠しない、改良された装置を提供することが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、クランクケース・ガスからオイルを捕捉するためのオイル捕捉装置が提供される。オイル捕捉装置は、中央チャンバを含むハウジングを含む。中央チャンバは、内壁と、中央チャンバをハウジングに相互接続させる第１のポートと、回転子とを含む。回転子は、軸の周りで回転可能なシャフトと、シャフトから中央部材の内壁に向けて延在するフランジとを含む。フランジは、内壁と接触する遠位縁部を含む。フランジは、シャフトに沿って螺旋状に延びて、入口を第１のポートに相互接続させるガス通路を画定する。ガス通路は、クランクケース・ガスが入口から第１のポートに流れる通路を提供し、ガス通路は、入口からポートに進むにつれて狭まって、クランクケース・ガスが入口から第１のポートに進行するときにクランクケース・ガスを圧縮する。圧縮されたガスは、第１のポートを通して流通され、そこで、圧縮されたガスからオイルが捕捉され、捕捉されたオイルは、排油口に排出され、フィルタされたクランクケース・ガスは、出口に流通される。クランクケース・ガスは、回転子をスピンさせることによって、中央チャンバを通して流通される。回転子は、モータ、エンジンに接続されたプーリ、またはエンジンの排気によって駆動されるタービンによって動作可能であることがある。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】オイル捕捉装置の一実施形態の斜視図である。
【図２】線２−２に沿った断面図であって、装置を通って進むクランクケース・ガスの経路を示す矢印３９と、オイル溜め内に排出される捕捉されたオイルを示す矢印４１とを含む図である。
【図３】矢印のない図２の図である。
【図４】入口から第１のポートに進むにつれて狭まるガス通路を示す、回転子の断面図である。
【図５】ガス通路が入口から第１のポートに進むにつれて減少する上面と下面との間の距離と、広がるシャフトとを示す、図４の斜視図である。
【図６】タービンによって動作可能なオイル捕捉装置の分解図である。
【図７】モータによって動作可能なオイル捕捉装置の図である。
【図８】エンジンによって駆動されるプーリによって動作可能なオイル捕捉装置の図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図面（複数の図面を通じて、同様の参照番号は、対応する部分を示す）を参照すると、クランクケース・ガスからオイルを捕捉するためのオイル捕捉装置１０が提供される。図１〜３を参照すると、オイル捕捉装置１０は、中央チャンバ１４を含むハウジング１２を含む。中央チャンバ１４は、内壁１６を有し、エンジンを中央チャンバ１４に相互接続させる入口１８を含む。入口１８は、クランクケース・ガスが中央チャンバ１４内に流入される通路を提供する。第１のポート２０が、中央チャンバ１４をハウジング１２に相互接続させる。さらに、ハウジング１２は、ハウジング１２をエンジンと相互接続させる排油口２２と、ハウジング１２をエンジン吸気口と相互接続させる出口２４とを含む。
【０００９】
ここで図１〜５を参照すると、回転子２６が、入口１８と第１のポート２０との間で中央チャンバ１４内に配設される。回転子２６は、軸３０の周りで回転可能なシャフト２８と、中央チャンバ１４の内壁１６に向かってシャフト２８から延在するフランジ３２とを含む。フランジ３２は、遠位縁部３４を含み、遠位縁部３４の少なくとも一部分が、中央チャンバ１４の内壁１６と接触する。フランジ３２は、シャフト２８に沿って螺旋状に延びて、入口１８を第１のポート２０に相互接続させるガス通路３６を画定する。具体的には、ガス通路３６は、シャフト２８と、フランジ３２と、内壁１６との間の空間によって画定される。ガス通路３６は、クランクケース・ガスが入口１８から第１のポート２０に流れる通路を提供する。シャフト２８は、互いに対向する第１の端部３８と第２の端部４０とを含む。第１の端部３８は入口１８に隣接し、第２の端部４０は第１のポート２０に隣接する。ガス通路３６は、第１の端部３８から第２の端部４０に進むにつれて狭まり、クランクケース・ガスが入口１８から第１のポート２０に進行するにつれてクランクケース・ガスを圧縮する。圧縮されたガスは、第１のポート２０を通して、パンチングおよびインパクト・プレート（ｐｕｎｃｈｉｎｇ  ａｎｄ  ｉｍｐａｃｔ  ｐｌａｔｅ）４２に流通され、そこで、圧縮されたクランクケース・ガスからオイルが捕捉される。次いで、捕捉されたオイルは、排油口２２に排出され、フィルタされたクランクケース・ガスは、出口２４に流通される。
【００１０】
上述したように、ガス通路３６は、図２の白抜き矢印によって示されるように、シャフト２８と、フランジ３２と、中央チャンバ１４の内壁１６との間の空間によって画定される。さらに、フランジ３２は、互いに離隔されかつ対向する上面４４と下面４６とを含む。遠位縁部３４が、上面４４を下面４６に相互接続させ、フランジ３２は、入口１８から出口２４に螺旋状に延びる。上面４４が下面４６に対面して、ガス通路３６を画定し、上面４４と、対面する下面４６との間の距離は、フランジ３２が入口１８から第１のポート２０に進むにつれて減少する。したがって、ガス通路３６は狭まり、クランクケース・ガスは、ガスが第１のポート２０に達するまでに圧縮される。フランジ３２のピッチは、所望の量のクランクケース・ガスを送達するように、またはそれらのガスの圧縮率および圧力に影響を及ぼすように調節されることがあると考えられる。例えば、フランジ３２は、シャフト２８の周りで２周しかせずに螺旋状に延びることがあり、それにより、圧縮されるクランクケース・ガスの圧力を低減する。
【００１１】
再び図２を参照すると、ガス通路３６はまた、入口１８から第１のポート２０に進むにつれてシャフト２８を広げることによって狭められる。具体的には、シャフト２８の第１の端部３８は、第１の周縁部４８を有し、第２の端部４０は、第１の周縁部４８よりも大きい第２の周縁部５０を有する。したがって、シャフト２８が広がるにつれて、ガス通路３６が狭まる。ガス通路３６を狭めるために他の構成が使用されることもあると考えられ、本明細書で提示される例示は限定ではない。
【００１２】
再び図２および３を参照すると、オイル捕捉装置１０の第１の好ましい実施形態が提供される。具体的には、ハウジング１２は、さらに、中央チャンバ１４を部分的に取り囲む中間チャンバ５２と、中間チャンバ５２を部分的に取り囲む外側チャンバ５４とを含む。排油口２２が、中間チャンバ５２に配設され、第１のポート２０が、中央チャンバ１４を中間チャンバ５２と相互接続させる。第２のポート５６が、中間チャンバ５２を外側チャンバ５４に相互接続させ、出口２４が、外側チャンバ５４をエンジン吸気口と相互接続させる。第１のポート２０は、第２のポート５６よりも上に配設されて、捕捉されたオイルの排油口２２への排出と、フィルタされたクランクケース・ガスの出口２４への流れとを促進する。排油口２２は、エンジン・オイル溜め（図示せず）の上方に、エンジン・オイル溜めと連通して配設され、それにより、捕捉されたオイルが、エンジン内に排出されて戻り、再利用できるようになる。出口２４は、エンジン・マニホールド（図示せず）と連通して、クランクケース・ガスの再循環を可能にする。
【００１３】
回転子２６は、モータ５８、プーリ６０、またはタービン６２によってスピンされることがあると考えられる。ここで図７を参照すると、モータ５８が回転子２６に取り付けられている。モータ５８は、車両のバッテリ（図示せず）に接続されることがあり、エンジンの吸気口内の真空圧を検出するセンサ５９（図示せず）によって制御されることがある。したがって、センサ５９は、真空圧が予め定められた量未満に低下したことを検出すると、モータ５８を作動させて、回転子２６をスピンさせる。さらに、回転子２６のスピンは、クランクケース・ガスをエンジンから排出させ、クランクケース・ガスをガス通路３６に沿って流通させ、それにより、クランクケース・ガスは、上述したように圧縮され、次いで捕捉される。好ましくは、モータ５８は、ＲＰＭ（毎分回転数）で回転子２６をスピンさせることができる。オイル捕捉装置１０にわたって一定の圧力レベルを保つために、モータ５８の速度を連続的に変えることができると考えられる。したがって、真空圧が、吸気口内で、またはオイル捕捉装置１０にわたって変わるとき、モータ５８の速度も変えることができる。そのようなモータ５８およびセンサは知られている。例えば、回転子２６は、ブラシレス・サーボ・モータによって駆動されることがあり、静圧トランスデューサ・タイプのセンサが、モータ５８を制御するため、および車両マニホールド内の真空圧を監視するために使用されることがある。
【００１４】
次に図８を参照すると、プーリ６０が回転子２６に取り付けられている。具体的には、回転子２６はピン５９を含み、プーリ６０は、ピン５９に取り付けられて、ピン５９を回転させ、それにより回転子２６を回転させる。プーリ６０は、エンジンによって駆動され、回転子２６を回転させるように動作可能である。プーリ６０は、歯車構成（図示せず）によってエンジンとの係合および係合解除を行うことができる。さらに、回転子２６のＲＰＭは、プーリ比を変えることによって制御することができる。したがって、モータ５８と同様に、プーリ６０は、オイル分離装置にわたって一定の圧力レベルを保つように調節することができる。
【００１５】
次に図６を参照すると、回転子２６をスピンさせるために、タービン・アセンブリ６４が回転子２６に固定接続されている。タービン・アセンブリ６４は、タービン・アセンブリ６４を車両の排気系統に相互接続させるハウジング入口６８を有するタービン・ハウジング６６を含む。さらに、タービン・アセンブリ６４は、タービン・ハウジング６６内部に回転可能に収容されたタービン・ブレード７０を含む。タービン・ブレード７０を回転させ、それにより回転子２６を回転させるために、排気が使用される。したがって、クランクケース・ガスは、エンジンが動作している限り、常にエンジンから流入される。
【００１６】
明らかに、上述の教示を考慮して、本発明の多くの修正形態および変形形態が可能であり、具体的に説明したのとは異なるが添付の特許請求の範囲内にある様式でそれらを実施することができる。
【符号の説明】
【００１７】
１０    オイル捕捉装置
１２    ハウジング
１４    中央チャンバ
１６    内壁
１８    入口
２０    第１のポート
２２    排油口
２４    出口
２６    回転子
２８    シャフト
３０    軸
３２    フランジ
３４    遠位縁部
３６    ガス通路
３８    第１の端部
４０    第２の端部
４２    パンチングおよびインパクト・プレート
４４    上面
４６    下面
４８    第１の周縁部
５０    第２の周縁部
５２    中間チャンバ
５４    外側チャンバ
５６    第２のポート
５８    モータ
５９    ピン
６０    プーリ
６２    タービン
６４    タービン・アセンブリ
６６    タービン・ハウジング
６８    ハウジング入口
７０    タービン・ブレード
【図１】
2010127284.tif 000003
【図２】
2010127284.tif 000004
【図３】
2010127284.tif 000005
【図４】
2010127284.tif 000006
【図５】
2010127284.tif 000007
【図６】
2010127284.tif 000008
【図７】
2010127284.tif 000009
【図８】
2010127284.tif 000010
【外国語明細書】
2010127284000001.pdf