(57)【要約】      （修正有）【課題】クランク軸、カム軸が垂直な内燃機関のオイルセパレータを提供する。【解決手段】カム軸１０およびカム軸１１で構成される垂直なカム軸システム１２を有する内燃機関１のオイルセパレータ１７は、オイル粒子を含み濃縮された吹き抜けガスＤｇに作用して、オイル粒子と吹き抜けガスとを分離し、内燃機関のオイル回路あるいはインテークシステム１８に供給する。吹き抜けガスからのオイル粒子の分離は、カム軸システムの各カム軸に結合された遠心分離羽根装置１９を構成する羽根車２６および２７の回転により実施される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カム軸システムを有する内燃機関用のオイルセパレータであって、
媒体としての、オイル粒子を含み濃縮された吹き抜けガスに作用して、前記オイル粒子と前記吹き抜けガスとを分離し、前記内燃機関のオイル回路あるいはインテークシステムに供給するようになっており、前記吹き抜けガスからの前記オイル粒子の分離は、前記カム軸システムの回転により実施される、
オイルセパレータにおいて、
前記カム軸システム（１２）は、少なくとも１つのカム軸（例えば１０）を有し、前記少なくとも１つのカム軸（例えば１０）において、オイルセパレータ（１７）として機能する遠心分離羽根装置（１９）が機能しており、
前記遠心分離羽根装置（１９）は、前記媒体の前記オイル粒子（Ｏｅｐ）を、前記カム軸（１０）に対して相対的に隣接し、かつ前記オイル回路に通じるケース壁部分（２０，２１および２２，２３）に向かって搬送し、前記内燃機関（１）のクランクケース内を支配する圧力状態により、オイル粒子（Ｏｅｐ）から解放された前記吹き抜けガスは、前記インテークシステム（１８）内に導かれる、
ことを特徴とする、内燃機関用のオイルセパレータ。
【請求項２】
前記遠心分離羽根装置（１９）は、羽根車（２６）を有し、前記羽根車（２６）は、前記カム軸（１０）に相対回動不能に結合されていることを特徴とする、請求項１記載のオイルセパレータ。
【請求項３】
前記カム軸システム（１２）は、平行な２つのカム軸（１０および１１）を有し、前記２つのカム軸（１０および１１）は、それぞれ１つの羽根車（２６および２７）に結合されていることを特徴とする、請求項１および２記載のオイルセパレータ。
【請求項４】
前記羽根車（２６および２７）は、前記カム軸（１０および１１）の端部領域（１３および１４）に配置されていることを特徴とする、請求項１および３記載のオイルセパレータ。
【請求項５】
前記羽根車（２６および２７）は、シリンダヘッド（２５）の少なくとも１つの画定壁（２８）に隣接して配置されており、前記画定壁（２８）には、前記カム軸（１０および１１）の領域に貫通開口（２９および３０）が設けられていることを特徴とする、請求項４記載のオイルセパレータ。
【請求項６】
前記カム軸（１０および１１）は、直立し、前記カム軸（１０および１１）の端部領域（１３および１４）は、前記内燃機関（１）の上面（Ｏｓ）近傍に位置し、前記貫通開口（２９および３０）が設けられた前記画定壁（２８）の上方には、オイル粒子（Ｏｅｐ）から解放された前記吹き抜けガス（Ｄｇ）を排出する、前記インテークシステム（１８）に接続された空間（３１）が形成されていることを特徴とする、請求項１、３、４および５記載のオイルセパレータ。
【請求項７】
前記空間（３１）は、例えば槽状のフード（３２）により覆われ、前記フード（３２）には、前記インテークシステム（１８）用の接続管体（３３）が設けられていることを特徴とする、請求項１および６記載のオイルセパレータ。
【請求項８】
前記画定壁（２８）の、前記空間（３１）から背離した側（３４）で、前記羽根車（２６および２７）は、前記カム軸（１０および１１）および／または例えば互いに係合し、前記羽根車（２６および２７）が所定の位置に保持される歯車（１５および１６）に当接することを特徴とする、請求項５および６記載のオイルセパレータ。
【請求項９】
各羽根車（例えば２６）は、前記カム軸（例えば１０）の軸受ジャーナル部分（３６）用の収容孔（３５）が設けられたリング部分（３７）を有し、前記リング部分（３７）は、単数または複数の貫通開口（３８および３９）を有することを特徴とする、請求項８記載のオイルセパレータ。
【請求項１０】
前記羽根車（例えば２６）は、軸方向で作用するねじ（４０および４１）を介して保持され、前記ねじ（４０および４１）は、前記リング部分（３７）の、互いに反対側に位置する部分で前記貫通開口（３８および３９）を貫通し、前記羽根車（例えば２６）は、前記カム軸（１０）の対応する前記歯車（１５）に保持されていることを特徴とする、請求項８および９記載のオイルセパレータ。
【請求項１１】
各羽根車（例えば２６）は、前記リング部分（３７）の周方向で分配される多数の羽根（４６，４７，４８等）を有し、前記羽根（４６，４７，４８等）は、軸方向で前記画定壁（２８）に向かって延在していることを特徴とする、請求項１、２、５、６、８および１０記載のオイルセパレータ。
【請求項１２】
軸方向の前記羽根（４６，４７および４８）は、矩形の形状を有していることを特徴とする、請求項１１記載のオイルセパレータ。
【請求項１３】
前記羽根車（例えば２６）の前記リング部分（３７）と前記羽根（４６，４７および４８）とは、一体に製造されていることを特徴とする、請求項１１および１２記載のオイルセパレータ。
【請求項１４】
各羽根車（例えば２６）は、プラスチック、軽金属、鋼またはこれらに類するものからなることを特徴とする、請求項１３記載のオイルセパレータ。
【請求項１５】
前記羽根車（例えば２６）は、ナイロンからなり、射出成形法で製造されていることを特徴とする、請求項１４記載のオイルセパレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念部に記載の、カム軸システムを有する内燃機関用のオイルセパレータであって、媒体としての、オイル粒子を含み濃縮された吹き抜けガス（Ｄｕｒｃｈｂｌａｓｇａｓ）に作用するオイルセパレータに関する。
【０００２】
公知の内燃機関（独国特許出願公開第１２５６４７６号明細書）には、クランクケースを換気し、換気に随伴される潤滑オイルを分離し、この媒体を内燃機関のオイルサンプに戻す装置が設けられている。この構成では、クランクケース内に、実質的にクランクケースの構造高さにわたって延在する分離空間が設けられている。この分離空間は、クランク室に、クランク室の上端から延び、分離空間の底のすぐ上で開口する入口ダクトを介して接続されている。分離空間内のサンプは、ドライサンプとして形成されている。ドライサンプは、カム軸歯車を有する歯車ポンプに接続されている。
【０００３】
米国特許第４６５１７０４号明細書は、複数のカム軸を有するエンジン用のブリーザ装置に関する。カム軸の１つに設けられた軸方向の孔は、内燃機関の運転時、ブローバイ媒体（吹き抜けガス）により貫流される。貫流時、遠心力により滴状のオイル粒子が吹き抜けガスから分離される。そしてオイル粒子は、カム軸に設けられた半径方向孔を通して流出し、かつこの吹き抜けガスは、シリンダヘッドあるいはシリンダクランクケース内のシステム圧により、管路を介してエンジンの吸気装置に供給される。
【０００４】
本発明の課題は、容易かつ経済的に有利にカム軸システムに統合され、さらには良好な機能の点で優れた内燃機関用のオイルセパレータを設計することである。
【０００５】
本発明により上記課題は、請求項１の特徴により解決される。本発明を構成するさらなる特徴は、従属請求項に含まれている。
【０００６】
本発明により主として達成される利点は、カム軸システムの少なくとも１つのカム軸に設けられたオイルセパレータとして機能する遠心分離羽根装置が、その機能を奏するように、オイル粒子を、カム軸システムに隣接して延在するケース壁部分に向かって加速し、そこから上述のオイル粒子が、オイル回路内に導かれることにある。そして、オイル粒子から解放された吹き抜けガスは、綿密に練られた形で、内燃機関のクランクケース由来の圧力状態によりインテークシステム内に搬送される。遠心分離羽根装置は、典型的には、カム軸システムのカム軸に設けられた羽根車により実現される。カム軸システムは、平行な２つのカム軸を有し、両カム軸には、それぞれ１つの羽根車が設けられている。このことは、オイル分離機能の最適化に顕著に貢献する。
【０００７】
構造的かつ空間的に有利な状況は、羽根車がカム軸の端部領域に配置されていると達成される。この関連でいえば、羽根車は、少なくとも１つの画定壁に隣接して設けられており、画定壁には、カム軸の領域に貫通開口が設けられている。これについてさらに積極的にいえば、カム軸は、直立し、カム軸の端部領域は、内燃機関の上面近傍に位置し、貫通開口が設けられた画定壁の上方には、オイル粒子から解放された吹き抜けガスを排出する、インテークシステムに接続された空間が形成されている。この空間は、構造的に簡単に槽状のカバーによって閉鎖されており、カバーには、インテークシステム用の接続管体が設けられている。有意義な解決手段は、空間から離れて位置する側で、羽根車が、カム軸および／または例えば互いに係合する歯車に固定されていることにある。例えば、一方では、各羽根車は、カム軸の軸受ジャーナル部分用の収容孔が設けられたディスク状のリング部分を有し、リング部分は、単数または複数の貫通開口を有し、他方では、羽根車は、リング部分に設けられたこれらの貫通開口を貫く軸方向で作用するねじを介してカム軸の歯車に保持される。この解決手段は、一方では、各羽根車が、リング部分の周囲に、均等に分配される多数の羽根を有し、羽根が、軸方向で画定壁に向かって延在し、他方では、軸方向の羽根が、矩形の形状を有していることによって補足される。
【０００８】
最後に、リング部分と羽根とが、一体に製造されており、かつ羽根車が、プラスチック、軽金属、鋼またはこれらに類するものからなり、上述の羽根車が、ナイロンからなり、射出成形法で製造されていると、基準が定まる。
【０００９】
図面に本発明の一実施例を示し、以下に詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】２つのクランク軸と、２つのカム軸を有するカム軸システムとを有する内燃機関の概略図である。
【図２】カム軸の端部領域、具体的には、図１に示した内燃機関の上面近傍の領域における、オイルセパレータを有する内燃機関の部分断面図である。
【図３】図２に示したオイルセパレータを形成する羽根車を有するカム軸の端部領域の斜視図である。
【図４】図３に示した羽根車の単体斜視図である。
【図５】図４に示した羽根車の一方の斜視図である。
【００１１】
内燃機関１は、水の乗り物、陸の乗り物等を駆動するために用いられ、直接噴射を行うディーゼル法で作動し、動作を最適化すべく、排ガスターボチャージャ装置が設けられている。垂直に延びる平行な２つのクランク軸２および３は、２つのピストン６および７の各ピストンのそれぞれ２つのコンロッド４および５を介して駆動される。クランク軸の一方、例えばクランク軸２は、平歯車伝動装置８を動かし、平歯車伝動装置８は、無端伝動装置９を介して、カム軸システム１２の、同様に垂直に方向付けられた平行な２つのカム軸１０および１１の１つを動かす。軸方向の内孔ＩｂＩおよびＩｂＩＩと半径方向孔ＲＩおよびＲＩＩとが設けられたカム軸１０および１１は、端部領域１３および１４において、互いに係合する２つの歯車１５および１６を介して協働する（図２）。歯車１５および１６は、力結合（ｋｒａｆｔｓｃｈｌｕｅｓｓｉｇ：摩擦力等の力による束縛）を介して、例えば収縮ばめによって、これらのカム軸１０および１１に結合されている。上述した「デュアルクランク軸内燃機関（Ｄｏｐｐｅｌｋｕｒｂｅｌｗｅｌｌｅｎ−Ｂｒｅｎｎｋｒａｆｔｍａｓｃｈｉｎｅ）」１に関するより詳細な内容は、欧州特許出願公開第２６９６０５４号明細書に記載されている。
【００１２】
内燃機関１は、オイルセパレータ１７を有する。オイルセパレータ１７により、媒体、つまり、オイル粒子を含み濃縮された吹き抜けガス（ブローバイガスともいう）が処理される。処理時、オイル粒子Ｏｅｐと吹き抜けガスＤｇ（図２）とが、大部分、互いに分離され、前者は、一種の膜Ｆｉとしてオイル回路に供給され、後者は、空気／燃料を受け入れる燃焼室（図示せず）に接続されるインテークシステム１８に供給される。吹き抜けガスＤｇからのオイル粒子の分離は、カム軸システム１２の回転により実施される。しかし、カム軸１０および１１の内孔ＩｂＩおよびＩｂＩＩを介しても、オイル粒子から分離処理された吹き抜けガスＤｇが、インテークシステム１８に流入する。
【００１３】
カム軸の少なくとも一方、例えばカム軸１０において、遠心分離羽根装置１９が機能しており、遠心分離羽根装置１９は、処理すべき媒体のオイル粒子を、機関ケース構造２４、例えば内燃機関１のシリンダヘッド２５の、上述のカム軸１０に対して相対的に隣接し、かつオイル回路に通じるケース壁部分２０，２１および２２，２３に向かって搬送する。換言すれば、ケース壁部分２０，２１および２２，２３に向かって飛ばされた滴状のオイル粒子Ｏｅｐは、上述のケース壁部分で弛緩し、既述したとおり、膜Ｆｉとして内燃機関１のオイル回路あるいはオイルパンに向かって滑り落ちる。そして、図示しないクランクケース内を支配する圧力状態により、オイル粒子ＯｅＰから解放された吹き抜けガスＤｇは、インテークシステム１８内に導かれる（図２）。遠心分離羽根装置１９は、羽根車２６を有し、羽根車２６は、カム軸１０に相対回動不能に結合されている。まさに２つのカム軸、すなわち、カム軸１０とカム軸１１とを有するカム軸システム１２の場合、上述の両カム軸１０および１１に羽根車が設けられている。具体的には、羽根車２６がカム軸１０に設けられ、羽根車２７がカム軸１１に設けられている。
【００１４】
羽根車２６および２７は、カム軸１０および１１の端部領域１３および１４の近傍に取り付けられており、かつ羽根車２６および２７は、シリンダヘッド２５の、カム軸１０および１１に対して横方向に方向付けられた画定壁２８に隣接するように延びている。画定壁２８は、ケース壁部分２１および２２を形成している。シリンダヘッド２５の画定壁２８には、カム軸１０および１１の領域に、孔状の貫通開口２９および３０が設けられている。
【００１５】
上述のように内燃機関１内で直立したカム軸１０および１１の端部領域１３および１４は、この内燃機関１の上面Ｏｓ近傍に位置している。シリンダヘッド２５の、貫通開口２９および３０が設けられた画定壁２８の上方には、オイル粒子Ｏｅｐから解放された吹き抜けガスＤｇを排出する空間３１が形成されている。空間３１は、例えば断面槽状のフード３２によりカバーされている。フード３２には、インテークシステム１８に通じる接続管体３３が設けられている。
【００１６】
画定壁２８の、空間３１から背離した側３４では、羽根車２６および２７がカム軸１０および１１および／または歯車１５および１６に当接している。歯車１５および１６は、例えば互いに係合（図３）しており、歯車１５および１６には、羽根車２６および２７が所定の位置に保持される。各羽根車、例えば羽根車２６は、カム軸１１の軸受ジャーナル部分３６（図２）用の収容孔３５が設けられたディスク状のリング部分３７（図４）を有し、リング部分３７内には、単数または複数の貫通孔３８および３９が設けられている。羽根車２６および２７は、上述の貫通孔３８および３９を貫いて機能する、ねじ頭４２および４３を有するねじ４０および４１を介して、歯車１５および１６に取り付けられている（図３）。ねじ頭４２および４３の領域には、リング部分３７に、これらのねじ頭用の支持ディスク４４および４５が設けられている。
【００１７】
羽根車２６のリング部分３７の周方向で均等に分配されて、多数の、例えば１２枚の羽根４５，４６，４７等（図３および４）が設けられている。羽根４５，４６，４７等は、軸方向で、具体的には画定壁２８に向かって延在している。これらの軸方向の羽根４５，４６および４７等は、矩形の平らな形状を有している。しかし、湾曲した、つまり凹面または凸面の形状を有する羽根を使用することも可能である。リング部分３７および羽根４５，４６，４７等は、一体に製造されており、プラスチック、軽金属、鋼またはこれらに類するものが、羽根車２６および２７の製造に特に好適である。最後に、羽根車２６および２７を開発する過程にて、射出成形法で処理される素材、ナイロンが、この用途にとって良好な特性を示すとの考察に至った。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【外国語明細書】
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