(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１２）用のクランクケース排出抑制システム（１０）であって、ハウジング（５７）、エンジン・クランクケース（３２）からのブローバイガスを受け取るハウジング内の第二のポート（２０）、および、エンジン吸気系（３４）に実質的にオイルの無いガスを送るハウジング内の第一のポート（２２）を備えており、システム内で油面と共に上下でき、オイルが設定値を超えて上昇したとき、ハウジング内のオイルが第一のポート（２２）を通過してエンジン吸気系（３４）に送られるのを阻止するために、閉位置に移動するフロート部材（１６２、２１４）を有する締切り弁（１６０）を備えると共に、ハウジング（５７）を通過するブローバイガスからオイルを除去するため、ハウジング（５７）内にフィルター・エレメント（７３）を備えているクランクケース排出抑制システムにおいて、
該フィルター・エレメント（７３）は、中央空間（９５）を囲む濾過材のリング（９４）を備えており、かつ、この濾過材のリング（９４）の一端に密封するように取付けた第一の環状の端部キャップ（９６）、および、濾過材のリング（９４）の別の端部に密封するように取付けた第二の環状の端部キャップ（９８）を備え、上記の第一端部キャップ（９６）は濾過材のリングの中央空間（９５）への中央開口部（１００）を備えていて、その場合、締切り弁（１６０）が上記第一端部キャップ（９６）により保持されて支えられていることを特徴とするクランクケース排出抑制システム（１０）。
【請求項２】
第一端部キャップ（９６）は、フィルター・エレメント（７３）の中央空間に向かって内側に伸びていて、かつ、フロート部材（１６２）を密に囲む構造（１７４）を有するウエル領域（１７２）を備えていることを特徴とする請求項１に記載のクランクケース排出抑制システム。
【請求項３】
フロート部材（１６２）は支持ボディ（１６４）および弾性シール（１６６）を備え、これら支持ボディ及び弾性シールが一緒になって空洞を形成することを特徴とする請求項１又は２記載のクランクケース排出抑制システム。
【請求項４】
支持ボディ（１６４）は長いガイド部材（１６９）を備え、ハウジング（５７）は、ハウジング（５７）内でフロート部材（１６２）が全体として軸方向の動きをするように拘束するためにガイド部材（１６９）と協調している支持構造（１７６、１８０、１９０、１９２）を備えていることを特徴とする請求項３に記載のクランクケース排出抑制システム（１０）。
【請求項５】
保持部（１８２）がガイド部材（１６９）の末端に設けられ、かつ、支持構造（１７６、１８０、１９０、１９２）は、中央開口部（１９２）を持つ端部壁（１９０）を備え、保持部（１８２）が中央開口部（１９２）内にスライド可能に受入れられ、かつ、ガイド部材（１６９）が開口部（１９２）から外れないように、端部壁（１９０）と協調することを特徴とする請求項４記載のクランクケース排出抑制システム（１０）。
【請求項６】
締切り弁（１６０）がハウジング（５７）の内部に支えられ、フロート部材（１６２）が弁座（１６８）に対して密封して、ハウジング内のオイルが第一のポート（２２）を通って吸気系に流れるのを防止するようにできることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のクランクケース排出抑制システム（１０）。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［産業上の利用分野］
本発明はクランクケース排出抑制システムを対象としている。クランクケース排出抑制システムはディーゼル機関のような重負荷内燃機関にとって有用である。
【０００２】
［従来の技術及びその課題］
環境被害と汚染に関する関心が生じて、国会議員に厳しい排出抑制を通すように促すと共に、内燃機関の排出抑制システムは次第に重要になっている。排出抑制システムの改善で多くの進歩が図られた。しかしながら、クランクケース排出抑制システムは全体として無視されている。
【０００３】
クランクケース排出物は、圧縮と燃焼の間に生じるシリンダー内の高圧により、内燃機関のピストン・リングを通過して、クランクケースに入る流出ガスによる。ブローバイ・ガスはクランクケースを通過して、ブリーザから流出するので、ガスがオイル・ミスト、摩耗粒子および空気／燃料の排出物で汚染されている。一部のディーゼル機関はこれらのクランクケース排出物をドラフト・チューブまたは同様のブリーザ・ベントを通して排出して、空気汚染に寄与する。さらに、クランクケース排出物はエンジン吸気系に吸引できるけれども、内燃機関の汚染と効率低下を生じる。
【０００４】
重負荷ディーゼル機関でクランクケース排出抑制機能を有しているのは比較的少ない。クランクケース排出抑制システムはクランクケースの粒子排出物を濾過し、オイル・ミストをクランクケース・ヒュームから分離する。分離されたオイルは捕集されて定期的に処分するか、または、クランクケースに戻す。クランクケース排出抑制システムはエンジン性能を改善し、保守頻度を低減し、かつ、現場の、および、重要なエンジン要素の汚染を低減する。このシステムは大気汚染低減で次第に重要になっている。
【０００５】
クランクケース排出抑制システムには「開放型」または「閉鎖型」のシステムがある。開放型システムでは、浄化したガスは大気に放出される。開放型システムは多くのマーケットで容認されているけれども、排出物を大気に放出することにより、大気を汚染し、また、効率低下を生じることがある。閉鎖型システムの場合、クランクケースのブリーザが閉鎖型クランクケース排出抑制システムの入口に接続される。システムの出口はエンジン吸気系に接続され、濾過されたブローバイ・ガスは燃焼プロセスを通じてリサイクルされる。閉鎖型システムはクランクケース排出物を大気に出さず、厳しい環境規制に適合し、現場および外部の重要要素の汚染を生じない。
【０００６】
最初の閉鎖型システムのひとつは、Diesel Research, Inc. of Hampton Bays, New York, により開発され、２要素のクランクケース圧力調節器およびフィルターが含まれている。フィルターは粒子を除去して、ターボチャージャー、アフタークーラ、内燃機関の要素の汚染を防止している。圧力調節器はクランクケースの広範囲のガス流量および吸入面の制約に対してクランクケースの圧力を許容レベルに維持している。圧力調節器がフィルターとは別個の要素になっているので、システムに配管とスペースを追加する必要がある。これにより、システムの設置と保守のコストが有意になる。
【０００７】
閉鎖型クランクケース排出抑制システムに対する最近の改善はDiesel Research,Inc. が所有する特許の明細書US-A-5,564,401に示されている。このシステムでは、圧力制御アセンブリーとフィルターを単一のコンパクトな装置に一体化している。圧力制御アセンブリーはハウジング・ボディ内に位置し、システムを通る圧力を制御するだけでなく、ブローバイガス内に浮遊している粒子を凝集させる構造になっている。入口および出口のポートによりブローバイガスはエンジン・ブロックからハウジング・ボディへ、またはハウジング・ボディから流す。フィルター・ハウジングは交換可能なフィルター・エレメントを収容していて、ハウジング・ボディに取外し可能に取付けられ、残留オイルをブローバイガスから分離する。交換のために、ハウジング・ボディからフィルター・ハウジングを取り外した後で、フィルター・ハウジングからフィルター・エレメントを容易に取り外せる。分離したオイルは流下して、フィルター・ハウジングの底部にあるリザーバーに集められる。オイル・ドレインはフィルター・ハウジングの底壁に位置していて、自由浮遊型（一方向）逆止弁が含まれる。逆止弁は別個の戻り通路を通って、オイル・パンまたはエンジン・ブロックに接続されていて、捕集したオイルをエンジンに戻す。システムはコンパクトで、種々の要素をまとめて、単一の統合ユニットにしてあり、効率的で、単純で、製造コストも低い。
【０００８】
Diesel Researchの特許に示されている排出抑制システムには多くの利点があるけれども、濾過材リングの内面に集められたオイルが下部端部キャップ上に流下し、濾過材を通って半径方向外向きに流れてから、エンジンに戻るためにオイル・リザーバー領域に滴下しなければならない。濾過材を通る戻り通路はフィルター・エレメントが使い古される共に、詰まることがある。その結果として、オイルがエレメント内に保持され、それによりエンジン・クランクケースに戻るオイルが減少する。エレメント交換中にオイルのこぼれも生じることがあり、取扱いの問題を生じうる。
【０００９】
このDiesel Researchのシステム用のハウジング内の逆止弁も時間が経過すると詰まり、および（または）、摩耗することがあり、取外して交換しなければならない。逆止弁はフィルター・ハウジングの一部なので、一般的に、このことは（比較的高価な）フィルター・ハウジング全体を交換すること、および、フィルター・ハウジング／逆止弁のための別の保守スケジュールも必要なことを意味する。
【００１０】
さらに、オイルのための戻り配管はエンジンからのクランクケース排出配管とは別個の要素になる。このことで、エンジンと排出抑制システムの間に別の配管系を必要とし、また、全体的に、システムに関連する材料、設置、保守のコストも増大する。
【００１１】
クランクケース排出抑制システムのために改善された別のフィルターアセンブリーが、本発明の譲受人が所有する特許の仕様書US-A-6,161,529に示されている。このアセンブリーでは、フィルター・ドレインに集められたオイルは（濾過材を通らず）直接油受けチャンバーに送られる。そして、逆止弁を通ってエンジンに戻すことができる。オイル・ドレインはクランクケース排出配管を通って戻り、エンジンを出入りするのに必要な配管数を低減している。逆止弁もフィルター・エレメントと一体になっていて、それゆえ、フィルター・エレメントの交換と同時に交換される。それゆえ、このアセンブリーはDiesel Researchのシステムの欠点の一部に対応している。
【００１２】
そうではあるが、ある用途では、車両が極端な角度で配置された場合、または、横転を生じた場合のようなときに、かなりの量のエンジン・オイルがディーゼル・エンジンの吸気系に吸引される可能性があることが見いだされている。これらの状況で、オイルがシリンダーヘッド上に蓄積することがあり、また、クランクケース排出抑制系に流入した場合、エンジンがオイル吸入を無制限に続けることがあり得る。
【００１３】
それゆえ、さらに改善すること、特にオイルがシステムを通過して、エンジンに吸引されないように、また、コンパクトで、種々の要素を単一統合ユニットにまとめ、効率的で、単純で、製造コストが低いシステムを提供するように、クランクケース排出抑制系を改善することへの需要が産業界にあると信じられている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明のひとつの側面に基づき、クランクケース排出抑制アセンブリーのためのハウジングに取外せるように配置できる交換可能なフィルター・エレメントを提供している。この交換可能なフィルター・エレメントは中央空間を囲む濾過材のリングを含み、かつ、第一の端部と第二の端部を有する。第一の環状端部キャップが濾過材リングの第一の端部に密封可能に取付けられ、上記第一の端部キャップは濾過材リングの中央空間への中央開口部を有している。第二の環状端部キャップが濾過材リングの第二の端部に密封するように取付けられる。さらに、締切り弁がハウジング内の油面と共に上下できる。
【００１５】
シリンダーヘッド内にオイルが集まることを、締切り弁により排出抑制システムを通過させないことで防止する。締切り弁は油面に浮いていて、オイルと共に上昇して空気の吸引を閉じる。締切り弁は単純な構造で、ハウジングと一体の中央管の中またはクランクケース排出抑制システム用の入口または出口の継ぎ手の中でフィルターアセンブリーと結合できる。
【００１６】
本発明の第一の実施例に基づくと、締切り弁は支持ボディおよびシールと共に円筒フロート部材を含む。ボディにはエンジンに通じるガス流路に対して正しい向きでフロート部材を維持するためのガイド部材が含まれている。フロート部材は排出抑制システムのハウジング内で油面に浮いている。そして、油面がガス流路の高さまで上昇するとき、フロート部材のシールが通路への開口部で弁座に対して流体的にシールして、エンジンへのオイルの通過を阻止する。油面が低下するとフロート部材も低下し、ガスが再びエンジンに流れるようにする。
【００１７】
締切り弁はフィルター・エレメントに組込むことができ、そのような場合、エレメントの一方の端部キャップがフロート部材のガイドを保持するためのウエル領域(well area)が含まれる。または、その代わりに、締切り弁を排出抑制システムのハウジングと一体の中央支持管に組込むことができる。同様に、中央支持管はフロート部材をガイドするのに適当な構造を持つ。別の実施例に基づくと、フロート部材は中空のボールで、通路内で弁座に寄せた位置にガイドしうる。これらの実施例の締切り弁は、クランクケースのカバーに、または、ハウジングの入口または出口の継ぎ手に組込むことができる。
【００１８】
圧力逃し弁を締切り弁の上流に設けて、締切り弁が閉鎖位置になったときに系統内の過剰圧力を逃すことができる。圧力逃し弁と締切り弁は入口継ぎ手または出口継ぎ手に一緒に取付けることができる。または、圧力逃し弁を入口継ぎ手内に配置する一方で締切り弁を出口継ぎ手内に配置することができる。
【００１９】
それにより本発明のクランクケース排出抑制システムは、オイルがクランクケース排出抑制システムを通過して、エンジンに吸入されるのを阻止し、かつ、コンパクトで、種々の要素を単一統合ユニットに組込み、効率的で、単純で、製造コストが低いシステムを提供する。
【００２０】
本発明の別の特徴は以下の明細書と添付図面を検討すれば、当該分野の技術者には明らかであろう。
【００２１】
本発明は添付した図面内で例として概略的に示されている。
【００２２】
【実施例】
図面を、最初に図１を参照すると、閉鎖型クランクケース・システムは全体として１０で示されている。システムには、全体として１２で示した内燃機関、および一体型クランクケース排出抑制システム１４が示されている。以下に示すように、一体型クランクケース排出抑制システム１４にはフィルターと圧力制御アセンブリーが含まれている。
【００２３】
クランクケース排出抑制システム１４はガス入口２０とガス出口２２を有している。ガス入口２０は入り口ホース３０を介してエンジンのクランクケース・ブリーザ２８に接続している。クランクケース放出制御システム１４は汚染したオイルを含むガスを分離し、小さな粒子を凝集して大きな粒子を形成し、その大きな粒子を濾過する。
【００２４】
浄化されたクランクケース排出物はガス出口２２から出て、出口ホース３６を経由して燃焼用にエンジン吸気系３４に入る。
【００２５】
図２は図１のブロック線図であり、ここで、浄化されたクランクケース排出物は全体として４４で示したターボチャージャー系の吸気系４２のような導入系に入る。ターボチャージャー系にはコンプレッサー４６、ターボチャージャー４８、アフタークーラー５０が含まれる。さらに、エンジンはサイレンサー・フィルター５４を通じて浄化空気を受け、その一方で、エンジンの排気マニフォールド（図示せず）およびターボチャージャーが排気管５６に接続されている。
【００２６】
図３および４はエンジン用のクランクケース排出抑制システム１４の断面を示す。そのクランクケース排出抑制システム１４には円筒側壁６０と取外し可能なカバー６１を含むハウジング５７が含まれる。ガス入口２０は側壁６０の底壁６２に位置している。一方、ガス出口２２はカバー６１に位置している。ガス出口２２にはクランクケース排出抑制システム１４内に内向きに伸びている円筒スリーブ６３が含まれる。ガス入口２０とガス出口２２は適当な入口と出口のホースを取付けやすいように凸部を有することがある。
【００２７】
カバー６１は適当な方法で側壁６０に取外し可能に取付けられている。例えば、カバー６１は外ねじ付きで下方に伸びている円筒フランジ６５を有していて、ハウジング１４の上端にある内ねじと係合している。この方法で、カバー６１は側壁６０に容易にねじ込め、または、ゆるめることができる。ハウジングには適当な取付フランジ６７を含めて、クランクケース排出抑制アセンブリーをエンジンの適当な位置に取付けることができる。
【００２８】
ハウジングには全体として７０で示した圧力調節アセンブリー（図３）、および、全体として７１で示したフィルター・アセンブリーを含む。圧力調節アセンブリー７０はエンジンから受けるブローバイガス(blow-by gas)に対する圧力調節器および慣性分離器、凝集器として機能する。フィルター・アセンブリーは、ブローバイガス内で浮遊するオイルを分離する、そして、ブローバイガスが圧力調節アセンブリー７０に達する前に重い油滴を分離するための一次ブリーザ・フィルター７２、および、ガスが圧力調節アセンブリー７０を通過した後で残る小さな油滴を、さらに、ガス中の全ての粒状物質を分離するためのクランクケース・フィルター７３を含む。
【００２９】
圧力調節アセンブリー７０はハウジング１４のサイドに取付けられ、弁ヘッド７５に接続した弁ボディ７４を有する弁を含んでいる。そして、弁ヘッド７５は弁プラグ７６に接続している。弁ガイド７８は弁プラグ７６に接続している。環状でうねりがあるダイアフラム８０は弁ボディ７４の周辺に配置されている。ダイアフラム８０は大気に通じている環状チャンバー８２から弁ボディ８６を分離している。コイル・スプリング８６が弁プラグ７６の周辺で、弁ボディ７４と環状入口チャンバー８８の下面の間に位置している。弁ボディ７４、弁ヘッド７５、弁プラグ７６、弁ガイド７８、ダイアフラム８０、コイル・スプリング８６が、カバー８９，および、側壁６０と一体になっている円筒フランジ９０の間に収容されている。
【００３０】
圧力調節アセンブリー７０の入口チャンバー８８は、ブリーザ・フィルター７２を通じてガス入口２０に流体的に接続している。さらに、円筒形のボディ内流路９１の開口部は入口チャンバー８８の中央に位置している。ボディ内流路９１は圧力調節アセンブリーからクランクケース・フィルター７３への、結果としてガス出口２２への出口通路９２を形成している。弁ガイド７８はボディ内流路９１内に位置している。
【００３１】
ボディ内流路９１は弁プラグ７６に対する弁座を形成する外端を有している。流路９１の弁座は弁プラグ７６及び弁ヘッド７４との組合わせで、慣性分離器および凝集器の可変オリフィスを形成している。ガス入口２０を通して受ける圧力により、弁プラグ７６は流路９１の弁座に近づいたり、離れたりする。圧力調節アセンブリー７０は入口チャンバー８８およびエンジン・クランクケースの圧力を一定に保つ。さらに、油滴は弁プラグ７６に衝突して、捕集され、ハウジング１４の底部に滴下する。
【００３２】
圧力調節アセンブリーの補足的詳細は特許仕様書US-A-5,564,401に見いだされる。
【００３３】
フィルター・アセンブリー７１のブリーザ・フィルター７２には側壁６０の下端に一連の半径方向フィンないしリッジ(ridge)９２で支持される適当な材料（例えば、スチール・メッシュ）から形成された環状濾過材を含む。ブリーザ・フィルターは典型的には適当な方法でハウジング内に固定され、一般的には交換せず、または、少なくともクランクケース・フィルター７３に一般的に見られる間隔では交換しない。ブリーザ・フィルターには中央開口部９３があり、ガス入口７２に支障なく接近できる。ガス入口２０に入るブローバイガスは最初にブリーザ・フィルター７２を通って半径方向外向きに通過する。そこで重い油滴はブリーザ・フィルター内で除去され、捕集されて、ガス入口２０を通って滴下してエンジンに戻る。次ぎに、ブローバイガスは圧力調節アセンブリーの入口チャンバー８８を通過し、圧力調節アセンブリーを通ってクランクケース・フィルター７３に流れる。上記のように、ブローバイガス内に浮遊する別のオイルを弁プラグ７６で捕集し下方に滴下し、大きなメッシュ構造のフィルター・ブリーザー７２を通して、次ぎにガス入口２０を通して、エンジンに戻す。
【００３４】
次ぎに、ブローバイガスは残りの浮遊オイルを伴って、クランクケース・フィルター７３を半径方向内向きに通る。ここで図５および６を参照すると、クランクケース・フィルター７３は中央空間９５の周辺に濾過材のリング９４を有する交換可能なフィルター・エレメントを含む。濾過材のリングは特定用途に適当な材料から形成できる。第一および第二の不透過性端部キャップ９６、９８が濾過材の両端に設けられていて、適当な接着剤または注入材料でそれに接着されている。第一(上側）の端部キャップ９６は中央開口部１００を形成する環状構造になっている。開口部１００はカバー６２の円筒部６３（図３）より僅かに大きく、その円筒部をこの開口部が受入れられるようになっている。上側端部キャップ９６には開口部１００に外側で接し、かつ、開口部１００から中央空間９５に向けて内部側に伸びている円筒部１０２が含まれる。上側端部キャップ９６の円筒部１０２はカバー６２の円筒部６３を囲み、かつ、その内部側の末端部で、カバー６２と第一の端部キャップ９６の間で流体シールを行っている、弾性があり、環状で、半径方向内向きに施したシール１０４を含んでいる（例えば図３参照）。シール１０４は円筒部１０２と一体であるように示されているけれども、このシールを別個のシール（例えば、Ｏリング）にして、円筒部１０２内（または、カバー６２の円筒部６３上）に形成したチャンネルまたは溝の中で保持することもできる。
【００３５】
さらに、第一の端部キャップ９６は、端部キャップの周辺に半径方向外向きの環状フランジ１０６を伴う短い円筒スカートを有している。弾性的環状シールまたはＯリング１０８がこのスカートとフランジにより保持されていて、側壁６０、カバー６２、第一の端部キャップの間で流体のシールになっている（例えば、図３参照）。側壁６０が内側環状ショルダー１１０（図３）を設けることができ、それがハウジング内でフィルター・エレメントの位置決めと保持をするために、フランジ１０６の末端部を密に受ける。
【００３６】
第二の端部キャップ９８も中央開口部１１４を形成する環状構造を有している。短い円筒部１１６は開口部１１４との境界が外側で、開口部１１４から中央空間９５に向けて内向きに伸びている。図７でも示すように、短い円筒部１２０も、第二の端部キャップの円周部に向かう途中で第二の端部キャップから離れて下方に伸びている。円筒部１２０にはその下方の末端部に向けて、円筒部の外周を囲んで、環状で、半径方向外向きに突出している保持部または凸部１２１が含まれる。短い円筒フランジ１２２が第二の端部キャップ９８の円周部を囲んで上方に突出している。次ぎに、短い環状フランジ１２３がフランジ１２２から半径方向外向きに突出している。
【００３７】
カップ型の弁用受け皿１２４が第二の端部キャップ９８に取付けられ、第二の端部キャップと共に、フィルター・エレメントと一体で、即ち、エレメントを収容するハウジングとは別個に油受け容器を形成する。油受け容器は全体として１２６で示した内部油受けチャンバーを含む。弁用受け皿１２４は円筒形側壁１２８と一体化（そして好ましくは単一部品化）した端部壁１３０を有する。円筒形側壁１２８は第二の端部キャップ９８の円筒形部分１２０を密に受入れていて、円筒形部分１２０の保持部１２２を受入れている、内向きで円周方向に伸びた溝１３２を含んでいる。保持部１２１と溝１３２は弁用受け皿１２４をその恒久的関係で第二の端部キャップ９８に容易に組み込める。保持部１２１と溝１３２は弁用受け皿１２４を第二の端部キャップ９８に固定するためのひとつの手段になっているけれども、弁用受け皿１２４の側壁１２８も代替的に接着剤または超音波溶接のような他の適当な手段により第二の端部キャップ９８に固定でき、または、第二の端部キャップ９８と（単一部品として）一体成形することもできる。
【００３８】
さらに弁用受け皿１２４には弁用受け皿の上端で半径方向外向きに突出したフランジ１３４が含まれていて、上記フランジ１３４は円筒部１２０から半径方向外向きに、第二の端部キャップ９８に対して面同士が同一面になる関係で伸びている。弁用受け皿１２４を第二の端部キャップ９８に固定するとき、第二の端部キャップ９８上のフランジ１２２と１２３、および、弁用受け皿１２４のフランジ１３４が環状の溝を形成する。弾性のある環状シールまたはＯリング１３６がこの溝内に位置し、油受け容器に外側で接する関係になり、弁用受け皿１２４、第二の端部キャップ９８および側壁６０の間で流体のシールになっている（例えば、図３参照）。さらに、第二の端部キャップ９８は図示されているよりも半径方向に小さくでき、それによって弁用受け皿１２４のフランジ１３４が第二の端部キャップを囲む関係に、また、濾過材リング９４を直接支持する関係に配置できる。この場合、濾過材９４は第二の端部キャップ９８および弁用受け皿１２４のフランジ１３４に接着剤で取付けることができ、シール１３６は弁用受け皿１２４によってのみ保持される。
【００３９】
フィルター・エレメント７３がハウジング内に置かれたとき、シール１０８と１３６は開口部９２の両側で側壁６０に対して流体的シールをを行う。それにより周辺チャンバー１３７がクランクケース・フィルター７３とハウジングの側壁６０の間に形成される。それにより、圧力調節アセンブリー７０を通過したガスは周辺チャンバー１３７に入らなければならず、エレメントを迂回しないで、濾過材９４を半径方向に内向きに通過する。ガスに残るオイルは濾過材９４により分離され、中央空間９５内の濾過材の内面で集められる。そこで、図４に示すように、オイルは濾過材９４と下側端部キャップ９８の円筒部１１６の間の領域に滴下する。最終的に、オイルは円筒部の高さを超えて集められ、その時点でオイルは油受けチャンバー１２６に滴下し、弁用受け皿に収容される。
【００４０】
さらに、油受け容器には図８で全体的に１４０として示している一体化した一方向逆止弁が含まれ、それにより、ブローバイガスがフィルター・アセンブリー７１を通過せずに油受けチャンバー１２６に直接入るのを防止し、集めたオイルを油受けチャンバー１２６から排出して、エンジンに戻せるようにしている。この目的に対して、ここで図８および９を参照すると、逆止弁はＴ型の弾性のある弁部材１４２を含み、それには僅かに凹型の円形頭部１４４と一体で円筒形のポストないしベースの部分１４６が含まれる。ポスト１４６にはポストの長さに沿って、半径方向外側に突き出している凸部ないしショルダー１４８が含まれる。好ましくは、弁部材１４２は適当な材料から単一部品で形成される。
【００４１】
弁部材の円筒形ポストは弁用受け皿１２４の底壁１３０の中央に形成された円形の穴１５０にスライド可能に受入れられていて、弁頭部１４４は弁用受け皿１２４の外側に位置している。ポスト１４６は穴に押し込むことができ、凸部１４８も圧縮されて穴１５０を通せるが、その後に外に突出している凸部１４８が穴から弁エレメントを抜けなくしている。図５に示すように、一連の流出ないしドレイン用の開口部１５２が弁用受け皿の底壁１３０の環状構造内に形成されている。流出用開口部１５２が、油受けチャンバー１２６をブリーザ・フィルター７２の中央開口部９３と、それゆえ、ガス入口２０と流体的に接続させている。弁部材が図４および８に示す位置に、即ち、開位置にあるとき、油受けチャンバー１２６に集められたオイルは弁部材１４２の弁頭部１４４の回りにある流出用開口部１５２を通って、ブリーザ・フィルター７２の中央開口部９３に、さらに、ガス入口まで通過できる。ポスト１４６上の凸部１４８により、これらの図面に示された位置に弁部材をスライドできるが、弁部材が穴１５０から完全に落下または除去されないようになっている。そこで、オイルはガス入口２０を通ってエンジンのドレイン・パンに戻される。そのような４個の流出用開口部１５２が示されているけれども、これは単に例示目的であり、流出用開口部の数と寸法は考えられるように個別用途による。
【００４２】
弁部材１４２が図３に示す位置、即ち、閉位置にあるとき、弁頭部１４４が弁用受け皿１２４の外面に押付けられて、流出用開口部１５２を通る流れを阻止する。流出用開口部１５２を囲む弁用受け皿の外面に僅かな凹部１５４を設けることができ、流体封止用シールが容易になる。ガス入口２０で受けるブローバイガスの圧力は一般に油受けチャンバー１２６に集められたオイルの圧力よりも大きく、それゆえ、エンジンの運転中は一般的に弁部材が閉位置に維持される。しかしながら、エンジンのアイドリング中または停止中に、ガス入口２０を通じて受ける圧力が低下し、油受けチャンバー１２６に集められたオイルが開口部を通過し、弁頭部を押して開位置にする。それゆえ、逆止弁は、エンジンの運転中にブローバイガスが油受けチャンバー１２６に直接入るのを（それによりフィルター・アセンブリーを迂回して、エンジンを害する可能性を）防止するが、集めたオイルをエンジンに戻せて、エンジンの油面を適正に維持できる。
【００４３】
逆止弁１４０は、フィルター・エレメントの一部であり、エレメントの取外しと交換を行うときに、取外しと交換を行う。これにより、排出抑制システム内に新しい逆止弁を維持でき、それにより、逆止弁単独で取外しと交換をする可能性を低減する。明らかに、フィルター・エレメントの取外しと交換をするとき、油受け容器も同様にフィルター・エレメントと共に取外しと交換をする。
【００４４】
エンジン１２（図１）の運転中に、エンジン吸気系３４またはターボチャージャ付きエンジンのターボ吸気系４２（図２）は、ガス出口（２２）に接続されていて、クランクケース・フィルター７３の中央空間９５内に真空を生じる。圧力調節アセンブリー７０はガス入口２０とエンジン・クランクケースの圧力を一定に保つ。さらに、上記のように、ブリーザ・フィルターが大きな油滴を最初に除去するが、その一方で、ブローバイガスのオイルが弁プラグ７６に付着する。どちらの場合でも、オイルは排出され、エンジンに戻る。
【００４５】
オイルがブリーザ・フィルター７２および圧力調節アセンブリー７０で除去されるので、非常に微細な粒子を濾過できる微細な濾過材はクランクケース・フィルター７３用には不必要である。その代わり、圧力損失の低い粗い濾過材を用いても有効な濾過を行える。粗いフィルターは微細フィルターより安価で、多くの場合、詰まりが少なく、有効な濾過に必要な圧力損失が少ない。それで、コストが低減し、フィルター交換をするための保守の間隔を延ばせる。さらに、適正濾過をするのに大きな圧力損失はもはや必要ない。
【００４６】
粒子とオイルを含まないクランクケース排出物が濾過材７３を出てガス出口２２から出る。そして、浄化されたクランクケース排出物はエンジン吸気系３４（図１）またはターボ吸気系４２（図２）に燃焼用として供給される。
【００４７】
ここで、図１０および１１を参照すると、特に、車両が極端な角度に置かれた場合、または横転状態になった場合、排出抑制システムで集めたオイルが出口通路６３を通過しないようにするための締切り弁が示されている。締切り弁は全体として１６０で示され、支持ボディ１６４およびシール１６６と共に円筒形のフロート部材１６２が含まれている。支持ボディ１６４は全体として上端が開いたカップ型で、シールはボディの開放端内に圧入または他の方法で組み込まれている。空洞１６７が支持ボディ１６４とシールで形成されている。シールは円形の外周にシール面を持ち、通路６３の円形開放端をシールするのに十分な構造になっている。通路６３の円形開放端が１６８で示された弁座を形成している。その代わりに、図示されていないけれども、シールを、端部キャップの一部に、例えば、通路６３への流入を防止するためのウエル領域(well area)１７２で、環状の、半径方向内向きに突出したショルダーに係合できる。
【００４８】
ボディ１６４には、フロート部材をガス通路６３に対して正しい方向に保持するために長い円筒形ガイド部材１６９が含まれる。締切り弁の第一の実施例では、締切り弁はクランクケース・フィルター７３の上側端部キャップ９６により支持されている。図１１では、濾過材９４の端部に接着剤で取付けられる前の端部キャップを示していることに留意されたい。どの場合でも、端部キャップ９６には、端部壁１７６を保持する一連の長く軸方向に伸びた支持ポスト１７４を収容し、全体として１７２で示されるウエル領域が含まれる。中央の円形開口部１８０が端部壁１７６内に設けられている。ガイド部材１６９は開口部１８０内にスライド可能に受入れられていて、支持ボディ１６４がポスト１７４内に密に受入れられていて、フロート部材が全体として軸方向上下の運動をするように強制されるようになっている。保持部１８２がガイド部材１７０の内部側末端に設けられて、ガイド部材１７０が開口部１８０に容易に挿入できるが、ガイド部材が開口部１８０から偶発的に抜けるのを阻止している。
【００４９】
フロート部材１６２は排出抑制システムのハウジング内で油面に浮いている。ハウジング内で油面が上昇すると、フロート部材のシール１６６が弁座１６８と流体シールを行って、オイルがエンジンに移るのを阻止する。フロート部材内の空洞１６７により、フロート部材はハウジング内の油面に浮く。実際には、オイルがガス通路６３に達する僅か前にフロート部材がガス通路６３をシールする。油面が低下したとき、フロート部材１６２も落下して、ガスが再びエンジンに流れるようになる。示されていないけれども、フロート部材のシール面、または、弁座は逃げ道（例えば、浅い溝または切り欠き）を有していて、油面低下時にフロート部材前後の圧力を等しくする。そうしないと、オイル面が低くなっても、エンジンの真空により、フロート部材が閉鎖位置を保つことがある。
【００５０】
代わりに、締切り弁１６０を排出抑制システムのハウジングと一体の中央支持管に組込むことができる。この目的のために、図１２および１３に示すように、中央支持管は全体として１８４で示されていて、適当な方法で通路６３と下側端部壁１８６の間に組込まれている。この実施例では、クランクケース・フィルターが全ての用途で必要がないので、クランクケース・フィルターを示していないことに留意されたい。通路１８８が中央支持管１８４に設けられている。支持壁１９０が中央支持管の長さに沿って設けられていて、中央の円形開口部１９２が含まれている。上記のウエル領域と同様に、支持管と壁１９０はフロート部材を密に囲んでいて、ガイド部材が開口部１９２内でスライドできるように受入れられていて、フロート部材が全体として軸方向に上下運動のみを行えるようにしている。
【００５１】
予想されるように、フロート部材の支持部材１６４とシール１６６はそれぞれ比較的単純で、製造・組立てのコストが低い。好ましくは、ボディ１６４はプラスチックのような材料から一体（単一部品）として成形する一方で、シール１６６は適当な弾性材料から成形する。
【００５２】
図１４−１９に示す別の実施例に基づくと、締切り弁はハウジングの中または周辺の他の場所に配置できる。例えば、図１４−１６に示すように、締切り弁２００がクランクケース排出抑制アセンブリーのカバー６１に取付けられた状態で示されている。この実施例では、締切り弁には弁ハウジング２１０、弁カバー２１２、および、ハウジング２１０とカバー２１２の間に支持された中空の弁ボール２１４が含まれる。弁ハウジング２１０には円筒形のガイドチャンバー２１６が含まれる。ガイドチャンバー２１６はボール２１４を受け、かつ、そのボールを保持し、ガイドする一連の半径方向に伸びたフランジないしリブ２１８を含む。上記のボールは通常ガイドチャンバーの下端に支持され、かつ、リブ２１８によりガイドされて上方に動くことができ、円筒スリーブ６３により形成された弁座２１９と接触して密封する。
【００５３】
開口部２２０がガイドチャンバー２１６の下端に設けられ、排出抑制アセンブリーのオイルが締切り弁に流れることができる。図１６に示すように、開口部２２０は弁ボール２１４を位置決めし、着座させる構造を持つが、弁ボール２１４が開口部に着座しようとしているときに、弁ボール２１４により遮断されない。開口部２２２も弁ハウジングとカバーの間に形成されていて、ガス（及びオイル）が締切り弁に流れることができる。この実施例では、ガス出口２２がカバー２１２に設けられている。
【００５４】
弁カバー２１２を、例えば、カバー２１２内の穴２２３と弁ボディ２１０の対応する穴２２４を通した適当な締結材（ボルト等）を用いることにより適当な方法で弁ボディ２１０に取付けることができる。前記締結材の使用のような適当な方法で、締切り弁２００もカバー６１に取付けることができる。一般的に、カバー内の適当なサイズの開口部で締切り弁２００を受入れる。そして、弁カバー２１２とクランクケース排出抑制アセンブリーのカバー６１の間にＯリング・シール２２６を設けて、ガスとオイルの漏洩を防止する。
【００５５】
好ましくは、図１４−１６に示す締切り弁２００は、図１０−１４に関連して以前に示した締切り弁１６０と同じ機能を持ち、実質的に同じように動作する。即ち、弁ボール２１４はクランクケース排出抑制アセンブリーのハウジング内で油面と共に上下する。正常なエンジン運転中、ガスは開口部２２２を通過して、出口２２に流れる。しかし、オイルが排出抑制アセンブリー内に存在して、弁ボール２１４の高さまで上昇すると、オイルは弁ボールを上昇させて、弁座２１９に接触してシールするので、オイルがエンジンに流れなくなる。オイルは主として円筒形のガイド２１６内の開口部２２０を通って締切り弁に入るが、開口部２２２を通っても入れる。前と同様に、システム内で油面が低下すると、弁ボールは弁座から離れて、ブローバイガスが再びエンジンに戻れる。好ましくは、以前に論じたように、ボール弁内または弁座に逃げ道も設けられる。
【００５６】
弁ボールが弁座とシールをしたとき、締切り弁内に圧力が蓄積されるのを防ぐために、全体として２３０で示した圧力逃し弁も設けることができる。圧力逃し弁２３０には弁スリーブ２３８の円筒形弁チャンバー２３６内に支持された環状の弁エレメント２３４が含まれる。弁スリーブ２３８は内部側の端部壁として弁カバー２１２を有し、かつ、弁エレメント２３４を密にガイドする一連の半径方向に突出したフランジないしリブ２４０を含む。アーチ型開口部２４２（図１５）が、弁エレメント２３４の位置に対応して、弁カバー２１２内に設けられ、エレメントが弁スリーブの端部壁に寄せて位置したとき、弁エレメント２３４が開口部２４２を完全に閉鎖する。
【００５７】
弁エレメント２３４は、環状スプリング・キャップ２４６と円形のダスト・カバー２４８によりスリーブ２３８内に収容されている。圧縮スプリング２５０がスプリング・キャップ２４６と弁エレメント２３４の間に位置して、開口部を流体的にシールするために、弁エレメント２３４をカバー２１２の方に偏らせる。キャップ２４６は、例えば、キャップ２４６上のフレキブル・タブ２５２がスリーブ２３８のラジアル・フランジ２５４に係合するようにして、スリーブ２３８に取外し可能に固定できる。タブ２５２とフランジ２５４により、キャップ２４６を容易に取外せて、弁エレメント２３４とスプリング２５０の検査を行える。ダスト・カバー２４８は、キャップ２４６内の中央開口部２５８内にスライド可能に受入れている中央のポスト２５６を持つことができ、汚染物が締切り弁にはいるのを阻止するが、圧力は大気に逃げられるようにできる。
【００５８】
弁ボール２１４が弁座２１９に密着して、締切り弁２００の圧力が設定値を超えて上昇したとき（この値はスプリング２５０を適当に選ぶことにより選択できる）、弁エレメント２３４がスプリング２５０に対して上方に動いて開口部２４２を開く。それによりガスが大気に流出できる。
【００５９】
締切り弁２００の別の形が図１７に示されている。この形では、ガス出口２２がカバー２１２の代わりに弁ボディ内に形成される。締切り弁の他の側面と機能は全て、図１４−１６と同じであり、弁座２１９はスリーブ６３の内部側端部に形成され、システム内で弁ボールが油面と共に上昇したとき、弁ボール２１４により覆われる。そうでない場合、前記のように、ガスが開口部２２２に流入でき、出口２２に流れる。
【００６０】
締切り弁の別の実施例が図１８および１９に示されている。これらの実施例で、締切り弁２６６が、排出抑制アセンブリー１４の入口継ぎ手２６８（図１８）内または出口継ぎ手２７０（図１９）内に配置できる。どちらの場合でも、締切り弁には、弁ボール２７２のような球形中空部材が含まれ、システム内で油面と共に上下するように、継ぎ手内でガイドされている。弁座２７４が継ぎ手内に設けられ、オイルがエンジンに流出するのを防止するために、オイルがシステム内で上昇したときに弁ボールと弁座でシールする。それ以外では、継ぎ手２６８、２７０は通常の継ぎ手であることが好ましく、アセンブリーのカバー６１と共に、または、アセンブリー内の適当な位置でシーリング・アタッチメントにねじ込むことができる。
【００６１】
締切り弁が入口継ぎ手２６８内に配置される場合、入口継ぎ手にはドレイン２７６も含める。ドレイン２７６はクランクケースに流体的に接続され、オイルをエンジンに戻す。そうでない場合に、または、追加的に、ドレイン２７８をフィルター・ハウジングの下端に設けて、オイルをエンジンに戻すことができる。
【００６２】
圧力逃し弁２３０は好ましくは図１４−１６について既に述べたのと同じ構造で、締切り弁２６２の上流に位置している。圧力逃し弁を、入口継ぎ手（図１８）に位置する締切り弁より上流側で入口継ぎ手２６８内に、出口継ぎ手（図１９）内に位置する締切り弁より上流側に配置できる。または、圧力逃し弁を、出口継ぎ手２７０内に配置し、さらに下流側に締切り弁を配置しうる。上記のように、ボール弁２７２と弁座２７４でシールしたときに、圧力逃し弁２３０が過大な圧力を大気に排出する。
【００６３】
上記のように、締切り弁２００は（単独で、または、圧力逃し弁２３０と組合わせて）、個々の用途により、排出制御アセンブリー内でフィルター・エレメントと共に、または、フィルター・エレメント無しで使用できる。
【００６４】
それにより、本発明のクランクケース排出抑制アセンブリーはオイルがクランクケース排出抑制システムを通過して、エンジンに吸引されるのを防止し、さらに、コンパクトで、種々の要素を単一統合ユニットに組込み、効率的で、単純で、製造コストが低いシステムを提供している。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に基づく閉鎖型クランクケース排出抑制システムを有する内燃機関の略図である。
【図２】  図１に示した閉鎖型クランクケース排出抑制システムのブロック線図である。
【図３】  本発明に基づいて構成されたフィルターアセンブリーを付けた閉鎖型クランクケース排出抑制システムの断面を示す側面図である。
【図４】  図３と同様の断面を示す側面図であるが、明確化のためにクランクケース排出抑制システムを９０度回転している。
【図５】  図３のクランクケース排出抑制システムのためのフィルター・エレメントの端面図である。
【図６】  図５の線６−６で示す平面に実質的に沿って切断したフィルター・エレメントの断面を示す側面図である。
【図７】  図６のフィルター・エレメントの一部を拡大して断面を示す側面図である。
【図８】  図６のフィルター・エレメントの他の部分を拡大して断面を示す側面図である。
【図９】  フィルター・エレメントの逆止弁のための逆止弁エレメントを正面から見た透視図である。
【図１０】  本発明の締切り弁を示すクランクケース排出抑制システムの断面を示す側面図である。
【図１１】  図１０のクランクケース排出抑制システムのための交換可能なフィルター・エレメントの正面から見た透視図である。
【図１２】  締切り弁の別の実施例を示すクランクケース排出抑制システムの断面を示す側面図である。
【図１３】  図１２のクランクケース排出抑制システムのための中央管アセンブリーの正面から見た透視図である。
【図１４】  本発明の別の実施例に基づく内蔵の締切り弁および圧力逃し弁を示しているクランクケース排出抑制システムの一部の断面を示す側面図である。
【図１５】  図１４の内蔵の締切り弁および圧力逃し弁の分解図である。
【図１６】  図１４の内蔵の締切り弁および圧力逃し弁の底面図である。
【図１７】    図１４の内蔵の締切り弁および圧力逃し弁の別の実施例の断面を示す側面図である。
【図１８】  本発明の別の実施例に基づく内蔵の締切り弁および圧力逃し弁を示すクランクケース排出抑制システムの断面を示す側面図である。
【図１９】  本発明の別の実施例に基づく締切り弁および圧力逃し弁を示すクランクケース排出抑制システムの断面を示す側面図である。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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