(57)【要約】本発明は、内燃機関のシリンダヘッド（１）であって、オイルミスト含有ブローバイガスのクランク筐体からの排出部を形成すると共に、油分をそのガスから事前に分離するためにオイルミスト前段分離器として構成されている少なくとも１つの中空カム軸（２）を有するシリンダヘッドに関する。さらに、カム軸（２）には、軸方向の端部に、オイルミスト後段分離器（５）が備えられており、これにより、ブローバイガスに溶けた油を特に効果的に分離できる。
2009539012.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの中空カム軸（２）を備え、前記中空カム軸（２）は、クランク筐体（６）からのオイルミスト含有ブローバイガス用の排出部を形成するとともに前記油分を前記ガスから事前に分離するためのオイルミスト前段分離器としても構成されており、
前記カム軸（２）には、軸方向の端部にオイルミスト後段分離器（５）が接続され、
前記オイルミスト後段分離器（５）は、前記クランク筐体（６）の内部に設けられている、内燃機関のシリンダヘッド（１）。
【請求項２】
請求項１に記載のシリンダヘッドにおいて、
前記オイルミスト後段分離器（５）は、前記クランク筐体（６）に接続されている
ことを特徴とするシリンダヘッド。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のシリンダヘッドにおいて、
前記オイルミスト後段分離器（５）は、衝突式採集器又は集塵器として構成されている
ことを特徴とするシリンダヘッド。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載のシリンダヘッドにおいて、
前記オイルミスト後段分離器（５）は、前記中空カム軸（２）に突入する浸漬管（８）を有し、及び／又は、
前記オイルミスト後段分離器（５）の前記浸漬管（８）は、前記中空カム軸（２）と共にラビリンスシールを形成し、又は、
前記浸漬管（８）の外周面（９）と前記中空カム軸（２）の内面との間に、リングシールが配置されるように構成されている
ことを特徴とするシリンダヘッド。
【請求項５】
前記請求項のいずれか１項に記載のシリンダヘッドにおいて、
前記オイルミスト後段分離器（５）は、前記オイルミストを加速させる流通ノズル（１１）を有している
ことを特徴とするシリンダヘッド。
【請求項６】
請求項５に記載のシリンダヘッドにおいて、
前記流通ノズル（１１）の下流であって前記流通ノズル（１１）に対向して、油を捕集するための偏向板（１２）が設けられている
ことを特徴とするシリンダヘッド。
【請求項７】
請求項６に記載のシリンダヘッドにおいて、
前記偏向板（１２）の前記流通ノズル（１１）に対向する面は、不織布材料（１３）又は編地（１３）として構成されていてもよい、毛羽立った又は穴の開いた表面を有している
ことを特徴とするシリンダヘッド。
【請求項８】
請求項１から３のいずれか１項に記載のシリンダヘッドにおいて、
集塵器として構成された前記オイルミスト後段分離器の流れの当たる内面の少なくとも一部は、毛羽立った又は穴の開いた表面を有している
ことを特徴とするシリンダヘッド。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載のシリンダヘッドにおいて、
前記中空カム軸（２）に、軸方向の体積流量を生成するための換気装置（１７）が設けられている
ことを特徴とするシリンダヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの中空カム軸を有する内燃機関のシリンダヘッドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関では、いわゆるオイルミスト含有ブローバイガスをクランク筐体から中空カム軸へ供給し、この中空カム軸において遠心分離してブローバイガスに含まれる油をカム軸の内壁に堆積させることが知られている。カム軸の内壁にこのように分離された油滴は、油膜を形成し、この油膜は、カム軸におけるガスの流れにより、カム軸の軸方向の端部側出口へ搬送される。この既知のシステムの欠点は、ブローバイガスに溶けた油をカム軸において完全に分離することができず、その結果、クランク筐体から出るブローバイガスには不都合なことに油分が依然として残留している、という点である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、オイルミスト分離をさらに改善して、クランク筐体から出るブローバイガスに含まれる油分を大幅に低減することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的は、特許請求項１の全ての特徴を有するシリンダヘッドにより達成される。
【０００５】
有利且つ好ましい形態は、従属する下位請求項の対象である。
【０００６】
本発明は、オイルミスト前段分離器として機能する中空カム軸に加えて、カム軸に軸方向の端部において接続され、カム軸によって既に予め清浄されたブローバイガスをさらに清浄するオイルミスト後段分離器を設ける、という概念に基づくものである。本発明は、２段階の清浄コンセプトをなし、その終了時にクランク筐体から出るブローバイガスに含まれる油分は、カム軸での既知のオイルミスト分離プロセスに比べて大幅に低減されている。したがって、中空カム軸はオイルミスト前段分離器として機能し、その一方で、オイルミスト前段分離器の後にはオイルミスト後段分離器が設けられている。
【０００７】
オイルミスト後段分離器は、クランク筐体の内部に設けられていることが好ましい。オイルミスト後段分離器をクランク筐体に組み込むことで、構造を特に小さくすることができ、それに伴って、必要な設置空間が小さくなる。このことは、特に今日の狭いエンジン室では大きな利点である。同時に、クランク筐体の内部に設けられたオイルミスト後段分離器は、外部の影響からできる限り保護され、それによってその寿命が延びる。この場合、今日知られている製造方法により、オイルミスト後段分離器の輪郭すなわち外側の形及び形状を、クランク筐体内部の利用可能な設置空間についてのほぼ全ての要求に適合させることができ、その結果、カム軸の軸方向の端部側に設けられていたがこれまでは使用されていなかった設置空間をこれからは活用することができる。
【０００８】
本発明の解決手段の有利な一発展形態では、オイルミスト後段分離器が衝突式採集器又は集塵器として構成されている。２種類のオイルミスト分離器は、従来技術によって知られており、実際に効果的且つ低コストであることが既に証明されている。この場合、オイルミスト後段分離器の種類を、衝突式採集器の形態でも集塵器の形態でも、クランク筐体における利用可能な空間条件に応じて選択することができ、これにより、利用可能な設置空間を特に活用できる。
【０００９】
本発明の解決手段のさらに有利な一形態では、オイルミスト後段分離器は、中空カム軸に突入する浸漬管を有している。この場合、浸漬管は、好ましくは無接触で中空カム軸に突入し、同時に、この突入は、オイルミスト後段分離器がオイルミスト含有ブローバイガスを中空カム軸のみから吸引できるように、一種のラビリンスシールを提供することができる。その一方で、浸漬管の外周面と中空カム軸の対向面との間にリングシールを設けて浸漬管とカム軸とを滑り接触させる、ということも考えられる。浸漬管を中空カム軸に正確に配置できるように、オイルミスト後段分離器は、クランク軸筐体にしっかりと接続、特にネジ止めされている。
【００１０】
集塵器又は衝突式採集器として構成されたオイルミスト後段分離器の流れの当たる内面の少なくとも一部は、毛羽立った又は穴の開いた表面を有していることが好ましい。なお、この表面は、例えば、不織布材料又は編地として構成されていてもよく、油を特に効果的に分離するものである。この場合、流れの当たる内面の少なくとも一部のこのような構成は、低コストで且つ簡単に製造することができ、オイルミスト分離を著しく改善する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明のオイルミスト後段分離器を有する本発明のシリンダヘッドの内部を示す概略的な詳細図である。
【図２】図２は、オイルミスト後段分離器を側方から見た概略的な斜視図である。
【図３】図３は、図２のオイルミスト後段分離器を一部切り欠いた概略的な斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下でより詳細に説明する有利な実施形態を、図にそれぞれ概略的に示す。
【００１３】
図１には、内燃機関のシリンダヘッド１の一部が示されており、内燃機関のその他の部分は示されていない。このシリンダヘッド１は、２つのカム軸２，２’を有している。これら２つのカム軸のうちの少なくとも１つは、中空状に構成され、オイルミスト前段分離器として機能している。カム軸２は、内燃機関の図示されてない弁を制御する複数のカム３を有している。この場合、カム軸２が中空状に構成されていることで、その中空空間への油含有ブローバイガスの搬送が可能となり、これにより、クランク筐体を換気することができる。
【００１４】
回転により、オイルミスト前段分離器として構成されたカム軸２は、内燃機関の動作中に、中空空間へ搬送されたブローバイガスの遠心加速を引き起こし、この中空空間において、煙霧質の溶けた油滴は放射状に外へ向けて加速され、中空カム軸２の内表面に油膜の形態で堆積する。中空カム軸２の内部のブローバイガスの流れにより、油膜は、カム軸２の軸方向の端部４へ搬送される。この端部４には、本発明のオイルミスト後段分離器５が接続されている。このようなオイルミスト後段分離器５は、図２及び図３を参照して詳しく示される。この場合、カム軸２におけるブローバイガスの搬送は、負圧の生成により行われることが好ましい。
【００１５】
図１に示すように、オイルミスト後段分離器５は、クランク筐体６又はシリンダヘッド１に接続、特にネジ止めされている。この接続を、オイルミスト後段分離器５のピン７（図２参照）をクランク筐体６又はシリンダヘッド１の対応する窪みに嵌め込む押し嵌めによってさらに安定させてもよい。同じく図１から分かるように、オイルミスト後段分離器５は、クランク筐体６の内部に省スペースで設けられている。このため、クランク筐体６の外側にさらに場所が必要となることはない。したがって、オイルミスト前段分離器として構成されると共に、オイルミスト後段分離器５が接続されているカム軸２により、多段階のオイルミスト分離コンセプトが提供される。なお、このコンセプトは、クランク筐体６から出るブローバイガスが特に高い純度を有しているように、ブローバイガスに溶けた油の特に効果的な分離を保証するものである。
【００１６】
この場合、一般的に、オイルミスト後段分離器５は、衝突式採集器として構成されていてもよいし、集塵器として構成されていてもよい。オイルミスト後段分離器５が衝突式採集器として構成されている場合、このオイルミスト後段分離器５は、図１に示すように中空カム軸２に突入する浸漬管８を有している。カム軸２に突入する浸漬管８は、カム軸２と共にラビリンスシールを構成する。このラビリンスシールは、清浄しようとするブローバイガスが、クランク筐体内部空間からではなくカム軸２のみから吸引されることを保証するものである。この場合、当然、浸漬管８は、ラビリンスシールの可能な一形態を表しているにすぎず、したがって、例えばカム軸２を取り囲む浸漬スリーブも発明に含まれるものとする。さらに、浸漬管８の外周面９と中空カム軸２の内面との間に、浸漬管８の外周面９又は中空カム軸２の内面に滑り接触しているリングシールを設けることも考えられる。このようなリングシールは、低コストで製造可能であり、カム軸２と浸漬管８との間を密閉することもできる。当然、ラビリンスシールとリングシールとの組合せも考えられる。
【００１７】
カム軸２と浸漬管８との間の遷移部が環状ギャップを有するラビリンスシールとして構成されているならば、中空カム軸２の内部には、例えば独国特許出願公開第１０２００５０４２７２０号明細書に開示された換気装置のように、クランク筐体６からブローバイガスが吸引されないようにカム軸２と浸漬管８との間の遷移部の領域にクランク筐体６における圧力よりも少なくとも僅かにでも高い圧力を生成する換気装置１７がさらに備えられていてもよい。ここでは、中空カム軸２の内表面にしっかりと接続されたファンブレード１８を有する換気装置１７が考えられる。この場合、カム軸２の回転数は、カム軸２にしっかりと接続されているファンブレード１８による軸方向の体積流量がブローバイガスの吸引により生じる負圧よりも大きくなるように、非常に多いことが好ましい。
【００１８】
以下に、衝突式採集器として構成されたオイルミスト後段分離器５を、図２及び図３を参照して手短により詳細に説明する。
【００１９】
図３に示すように、オイルミスト後段分離器５は、有孔壁１０を備えている。この有孔壁１０は、複数の流通ノズル１１を有している。浸漬管８を介してオイルミスト後段分離器５に入るブローバイガスは、この流通ノズル１１によって加速される。この場合、流通ノズル１１の数又は有孔壁１０の向きは、図３では例示的に示されたものにすぎず、したがって、他の数の流通ノズル１１又は他の向き若しくは構成の有孔壁１０も本発明に含まれるものとする。
【００２０】
オイルミスト後段分離器５には、油を捕集するように構成された偏向板１２が、流通ノズル１１の下流であって流通ノズル１１に対向するように備えられている。油の分離を偏向板１２において改善するため、偏向板１２の流通ノズル１１又は有孔壁１０に対向する面は、毛羽立った又は穴の開いた表面を有し、この表面には、例えば、不織布材料１３又は編地１３又は布地が備えられていてもよい。不織布材料１３又は偏向板１２によって分離された油は、不織布材料１３の飽和限界に達した後、滴となって下に落ち、排出口１４へ流れる。この排出口１４には、図２によれば、弁１５が備えられていてもよい。この場合、この弁１５は、例えば逆止弁として構成されていてもよい。清浄されたブローバイガスは、排出管１６を介してオイルミスト後段分離器５から放出される。
【００２１】
衝突式採集器として構成されたオイルミスト後段分離器５の代わりに、上述のように、集塵器として構成されたオイルミスト後段分離器が備えられていてもよい。このようなオイルミスト後段分離器では、オイルミスト後段分離器の内部における遠心加速によって油が排出される。この場合、オイルミスト分離作用を高めるために、集塵器として構成されたオイルミスト後段分離器の流れの当たる内面の少なくとも一部は、粗い、つまり、毛羽立った又は穴の開いた表面を有していてもよい。この場合、衝突式採集器として構成されたオイルミスト後段分離器５のように、穴の開いた表面は、不織布材料又は編地又は布地によって構成されていてもよいし、このようなものによって覆われていてもよい。
【００２２】
上記説明及び以下に記載の全ての特徴は、単独でも任意の形態で組み合わせても本発明の本質的要素であり得る。
【図１】
2009539012.tif 000003
【図２】
2009539012.tif 000004
【図３】
2009539012.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成21年1月29日(2009.1.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの中空カム軸（２）を備え、前記中空カム軸（２）は、クランク筐体（６）からのオイルミスト含有ブローバイガス用の排出部を形成するとともに前記油分を前記ガスから事前に分離するためのオイルミスト前段分離器としても構成されており、
前記カム軸（２）には、軸方向の端部にオイルミスト後段分離器（５）が接続され、
前記オイルミスト後段分離器（５）は、前記クランク筐体（６）の内部に設けられている、内燃機関のシリンダヘッド（１）であって、
前記オイルミスト後段分離器（５）は、衝突式採集器として構成され、
前記オイルミスト後段分離器（５）は、前記オイルミストを加速させる流通ノズル（１１）を有し、
前記流通ノズル（１１）の下流であって前記流通ノズル（１１）に対向して、油を捕集するための偏向板（１２）が設けられ、
前記偏向板（１２）の前記流通ノズル（１１）に対向する面は、不織布材料（１３）又は編地（１３）として構成されていてもよい、毛羽立った又は穴の開いた表面を有していること、
又は、
前記オイルミスト後段分離器（５）は、集塵器として構成され、集塵器として構成されたオイルミスト後段分離器の流れの当たる内面の少なくとも一部は、毛羽立った又は穴の開いた表面を有している
ことを特徴とするシリンダヘッド（１）。
【請求項２】
請求項１に記載のシリンダヘッドにおいて、
前記オイルミスト後段分離器（５）は、前記クランク筐体（６）に接続されている
ことを特徴とするシリンダヘッド。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のシリンダヘッドにおいて、
前記オイルミスト後段分離器（５）は、前記中空カム軸（２）に突入する浸漬管（８）を有し、及び／又は、
前記オイルミスト後段分離器（５）の前記浸漬管（８）は、前記中空カム軸（２）と共にラビリンスシールを形成し、又は、
前記浸漬管（８）の外周面（９）と前記中空カム軸（２）の内面との間に、リングシールが配置されるように構成されている
ことを特徴とするシリンダヘッド。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載のシリンダヘッドにおいて、
前記中空カム軸（２）に、軸方向の体積流量を生成するための換気装置（１７）が設けられている
ことを特徴とするシリンダヘッド。
【国際調査報告】
2009539012.tif 000006
2009539012.tif 000007
2009539012.tif 000008
2009539012.tif 000009
2009539012.tif 000010
2009539012.tif 000011