(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのクランク室と吸気通路とを連通するブローバイガス通路の途中に設けられ、ブローバイガスからオイルを分離してオイル落し通路を介してクランク室に戻すブローバイガスのセパレータであって、エアとオイルを分離する分離室と、該分離室の下部に設けた弁機構とを備え、該弁機構に前記オイル落し通路を接続したセパレータにおいて、
前記弁機構は、前記分離室側の入口とオイル落し通路側の出口を有し、該入口および出口間に弁座を設け、この弁座の一方の側に第１弁体を、他方の側に第２弁体を配設し、該第１弁体および第２弁体同士を連結して前記入口および出口間の圧力差に応じて両弁体が連動し、一方の弁体が閉じたときに他方の弁体が開くように構成したことを特徴とするブローバイガスのセパレータ。
【請求項２】
前記弁座または弁体に、弁体が閉じたときにガスを逃す切欠きを形成したことを特徴とする請求項１に記載のブローバイガスのセパレータ。
【請求項３】
前記エンジンは、ターボエンジンであることを特徴とする請求項１または２に記載のブローバイガスのセパレータ。
【請求項４】
前記弁機構は、前記第１弁体および第２弁体の重量を支持する程度の強さのスプリングを備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のうちいずれか一つに記載のブローバイガスのセパレータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンのブローバイガスのセパレータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンのクランク室と吸気通路とを連通するブローバイガス通路の途中に、ブローバイガスからオイルを分離してオイル落し通路を介してクランク室に戻すセパレータが備わる。このセパレータは、例えば排気エミッション向上のためのブローバイガス還元装置を構成するＰＣＶバルブ（Positive  Crankcase  Ventilationバルブ）が装着されたブローバイガス通路に取り付けられる。
【０００３】
図５は、ターボエンジンに装着された従来のブローバイガスのセパレータ構造を示す。（Ａ）は無負荷状態、（Ｂ）は低負荷（ＰＯＴ）から高負荷（ＷＯＴ）までの運転状態を示す。
【０００４】
セパレータ３１は、分離室３２とタンク室３３とからなり、ブローバイガス通路３４の途中に装着される。ブローバイガス通路３４はＰＣＶバルブ（不図示）に接続する通路３４ａと吸気マニホルド（不図示）に接続する通路３４ｂからなり、各通路３４ａ，３４ｂはそれぞれ分離室３２に連通する。タンク室３３の下部にオイル落し通路３５が接続される。オイル落し通路３５はクランク室（不図示）に連通する。タンク室３３とその上側の分離室３２との仕切部に過圧弁３６が装着される。タンク室３３とその下側のオイル落し通路３５の接続部に逆止弁３７が装着される。
【０００５】
無負荷時には、吸気マニホルド圧力は−７０〜−６０ｋＰａ、クランク室圧力は−０．２〜０ｋＰａである。この状態では、クランク室側の圧力が吸気マニホルド側の圧力より高いため、（Ａ）に示すように、過圧弁３６は開き、逆止弁３７が閉じる。この状態でＰＣＶバルブ側から矢印Ａのように分離室３２内に流入するブローバイガスからオイルが分離されて矢印Ｂのようにエアが吸気マニホルドに戻される。分離したオイル３８はタンク室３３内に溜まる。タンク室３３内に溜まったオイル３８は、運転状態により、クランク室圧力がタンク室圧力より低くなったときに逆止弁３７が開いてオイル落し通路３５を介してクランク室に戻される。
【０００６】
スロットル（不図示）が開いて負荷がかかった状態では、吸気マニホルドの圧力は−５０〜＋９０ｋＰａ、クランク室の圧力は−６．５〜＋０．５ｋＰａとなる。この状態では、（Ｂ）に示すように、過圧弁３６が閉じる。タンク室３３に溜まったオイル３８は運転状態によりクランク室圧力がタンク室圧力より低くなったときに逆止弁３７が開いてオイル戻し通路３５を介してクランク室に戻される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のブローバイガスのセパレータにおいては、運転状態によりタンク室３３内にオイル３８が溜まった状態で逆止弁３７が開く前に、吸気マニホルド側の圧力が高くなって過圧弁３６が閉じる場合がある。この状態から吸気マニホルドの圧力が下がってもタンク室３３の圧力より分離室３２の圧力が低くならない限り過圧弁３６は開かない。また、クランク室の圧力がタンク室３３より低くならない限り逆止弁３７は開かない。このため、吸気マニホルドの圧力がタンク室３３より高い間は分離室３２にオイルが溜まり、吸気マニホルド側に逆流する場合があった（図５（Ｃ））。
【０００８】
本発明は上記従来技術を考慮したものであって、セパレータ内に一時的に溜まったオイルを吸気マニホルド側に逆流させることなく確実にオイル落し通路を介してクランク室側に戻すことができるブローバイガスのセパレータの提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明では、エンジンのクランク室と吸気通路とを連通するブローバイガス通路の途中に設けられ、ブローバイガスからオイルを分離してオイル落し通路を介してクランク室に戻すブローバイガスのセパレータであって、エアとオイルを分離する分離室と、該分離室の下部に設けた弁機構とを備え、該弁機構に前記オイル落し通路を接続したセパレータにおいて、前記弁機構は、前記分離室側の入口とオイル落し通路側の出口を有し、該入口および出口間に弁座を設け、この弁座の一方の側に第１弁体を、他方の側に第２弁体を配設し、該第１弁体および第２弁体同士を連結して前記入口および出口間の圧力差に応じて両弁体が連動し、一方の弁体が閉じたときに他方の弁体が開くように構成したことを特徴とするブローバイガスのセパレータを提供する。
【００１０】
この構成によれば、第１弁体および第２弁体のいずれか一方は必ず弁座に対し開いた状態となるため、弁の入口側と出口側の圧力差の変化により弁体が移動すれば一方が閉じていた状態で溜まったオイルが必ず流出してオイル落し通路を介してクランク室に戻され、吸気側に逆流することが防止される。
【００１１】
好ましい構成例では、前記弁座または弁体に、弁体が閉じたときにガスを逃す切欠きを形成したことを特徴としている。
【００１２】
この構成によれば、弁体が閉じた状態で運転性能に影響を与えない程度の適度な量のエアをクランク室に供給することができ、これによりクランク室内でのオイルの劣化を抑制できる。
【００１３】
好ましい適用例では、前記エンジンは、ターボエンジンであることを特徴としている。
【００１４】
この適用例によれば、吸気マニホルドが負圧となる無負荷あるいは低負荷運転から正圧となる過給状態の高負荷運転まで吸気マニホルド圧力が大きく変化するターボエンジンにおいて、運転状態に応じてクランク室内圧力と吸気マニホルド内圧力との差が頻繁にあるいは大きく変化したり逆転した場合であっても、分離したオイルを吸気マニホルド側に逆流させることなく確実にオイル落し通路を通してクランク室側に導入することができる。
好ましい構成例では、前記第１弁体および第２弁体の重量を支持する程度の強さのスプリングを備えていることを特徴としている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の実施形態に係るセパレータの構成図である。この例は、ターボエンジンに装着されたブローバイガスのセパレータであり、（Ａ）は無負荷からＰＯＴ（Partial  Open  Throttle）運転状態で、吸気マニホルドが負圧の状態であり、（Ｂ）はＰＯＴ又はエンジン停止状態で吸気マニホルドがほぼ大気圧の状態であり、（Ｃ）はＰＯＴ〜ＷＯＴ（Wide  Open  Throttle）の高負荷運転状態で吸気マニホルドが正圧の状態である。
【００１６】
セパレータ１は、分離室２とその下部に設けた弁機構３とからなり、ブローバイガス通路４の途中に装着される。弁機構３は後述のようにオイルが溜まるタンク室としても作用する。ブローバイガス通路４は、ＰＣＶバルブ（不図示）に接続する通路４ａと、吸気マニホルド（不図示）に接続する通路４ｂとからなり、各通路４ａ，４ｂは分離室２に連通する。
【００１７】
弁機構（タンク室）３は、分離室２に連通する入口５と、オイル落し通路（不図示）に連通する出口６と、入口５および出口６間に設けた弁座７と、この弁座７の入口側に配設した第１弁体８と、弁座７の出口側に配設した第２弁体９からなる。第１弁体８と第２弁体９同士は、弁座７の開口を挿通する弁棒１０を介して連結される。
【００１８】
クランク室内圧力が吸気マニホルド圧力より高い場合には、（Ａ）に示すように、第１および第２弁体８，９は連動して押上げられ、第２弁体９が弁座７に下から当接して閉じる。この状態で分離室２で分離したオイル１１は弁座７の上側に溜まる。
【００１９】
クランク室内圧力と吸気マニホルド圧力がほぼ等しい場合（圧力差が約１ｋＰａ以下）は、（Ｂ）に示すように、第１および第２弁体８，９はともに弁座７から離れ開いた状態となる。なお、このように両方の弁体８，９が開いた中間位置で両弁体８，９を保持するために、両弁体の重量を支持する程度の強さのスプリング（不図示）が備わっている。この状態で、弁座７の上に溜まったオイルは弁座７の下側に流出し、出口６を通してオイル落し通路（不図示）に流入し、クランク室に戻される。このような圧力差がゼロになる状態は、圧力差が逆転する場合にはその過渡状態で常に起こるため、運転状態に応じて弁体８，９が開閉動作するときには、その途中で常に弁座７上に溜まったオイルが排出される。
【００２０】
吸気マニホルド圧力がクランク室圧力より高い場合には、第１弁体８が弁座７に上から当接して閉じる。この状態で分離室２で分離したオイル１１は弁座７の上側に溜まる。このように弁座７上に溜まったオイル１１は、運転状態に応じた圧力差の変化により弁体８，９が移動することにより、弁座７の下側に排出される。
【００２１】
図２は、本発明の別の実施形態の説明図である。
この実施形態は、弁座７の上面に切欠き１２又はオリフィスを形成したものである。このような切欠き１２又はオリフィスを設けることにより、（Ｃ）に示すように、吸気マニホルド側の圧力が高い過給時に、第１弁体８が閉じた状態で、弁座７との間に隙間１３が形成され、この隙間１３を通して吸気マニホルド側から清浄エア（オイルが混入していないエア）が漏れてクランク室に導入される。
この場合、前の運転状態のときに弁座７上にオイルが溜まっていた場合には、この隙間１３を通して溜まっていたオイルがクランク室内に戻される。このように清浄エアをクランク室内に導入することにより、クランク室内におけるオイルの劣化が抑制される。クランク室に導入されるエアの量は、クランク室内でエンジン性能を低下させない程度の量以下となるように予め切欠き１２又はオリフィスの大きさを調整しておく。
【００２２】
このような過給時には、清浄エアは、さらにＰＣＶバルブを通過して逆流し、クランク室に導入されるようにしてもよい。この場合には、セパレータを通過してクランク室に導入されるエアの量は、ＰＣＶバルブを通過してクランク室に導入されるエアの量を合わせて、クランク室内でエンジン性能を低下させない程度の量以下となるように予め切欠き１２又はオリフィスの大きさを調整しておく。なお、ＰＣＶバルブからの清浄エアの導入を止めて、セパレータのみからクランク室に清浄エアを導入するようにしてもよい。
【００２３】
図３は、上記図１または図２のセパレータを組込んだターボエンジンの構成図であり、ＰＯＴ状態におけるエアの流れを示す。白矢印は清浄エア、黒矢印はブローバイガスの流れを示す。
【００２４】
エンジン１４の下部にクランク軸１５を装着したクランク室１６が形成され、その底部にオイル１７が溜まる。エンジン１４の上部のシリンダヘッド１８内にカム室１９が形成され、その上面側にＰＣＶバルブ２０が備わる。カム室上部のシリンダヘッド１８内とクランク室１６は、オイル落し兼ブローバイガス流通用の連通路３９および４０を介して連通している。
【００２５】
ＰＣＶバルブ２０にブローバイガス通路２１が接続される。ＰＣＶバルブ２０は、このブローバイガス通路２１を介して吸気マニホルド２２に連通する。ブローバイガス通路２１の途中に前述の図１または図２と同様の構成のセパレータ２３が装着される。セパレータ２３の下部にオイル落し通路２９が接続され、前述のようにセパレータ２３で分離したオイルをクランク室１６に戻す。
【００２６】
吸気マニホルド２２の上流側にサージタンク４１が備わる。サージタンク４１は不図示の吸気管を介してターボ２４の出口２４ａに接続される。この吸気管上にスロットル（不図示）が設けられる。ターボ２４の入口側に吸気通路２５を介してエアクリーナ２６が接続される。吸気通路２５はブローバイガス通路２７を介してシリンダヘッド１８と連通する。このブローバイガス通路２７の途中に前述の図１または図２と同様の構成のセパレータ２８が装着される。セパレータ２８の下部にオイル落し通路３０が接続され、分離したオイルをクランク室１６に戻す。
【００２７】
ＰＯＴ運転状態でクランク室圧力が吸気マニホルド圧力より高い場合には、ブローバイガスは図の黒矢印で示すように、ＰＣＶバルブ２０を通してブローバイガス通路２１を流れ、途中のセパレータ２３でオイルを分離されて吸気マニホルド２２に戻される。分離したオイルは、オイル落し通路２９を介してクランク室１６に戻される。
【００２８】
図４は、上記図３のターボエンジンのＷＯＴ運転状態でのブローバイガスの流れを示す。
過給状態で吸気マニホルド圧力がクランク室圧力より高い場合、図示したように、黒矢印のブローバイガスはクランク室１６から連通路４０およびブローバイガス通路２７を通り、セパレータ２８でオイルを分離されてエアクリーナ２６の下流の吸気通路２５に導入される。このとき、高圧の吸気マニホルド側からセパレータ２３およびＰＣＶバルブ２０を通して清浄エアがクランク室１６内に導入される。
【００２９】
なお、上記実施形態ではサイクロン式のセパレータを示したが、他の形式のセパレータ（例えば迷路式）であってもよい。また、ターボエンジンに限らず他のエンジンにも適用可能である。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、セパレータ下部のタンク室を構成する弁機構が、相互に連結された第１弁体および第２弁体からなり、第１弁体および第２弁体のいずれか一方は必ず弁座に対し開いた状態となるため、弁の入口側と出口側の圧力差の変化により弁体が移動すれば、一方が閉じていた状態で溜まったオイルが必ず流出してオイル落し通路を介してクランク室に戻される。したがって、圧力差の変化によりオイルが吸気側に逆流することが防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るセパレータの構成および作用説明図。
【図２】  本発明に係るセパレータの別の例の構成および作用説明図。
【図３】  本発明が適用されるターボエンジンのＰＯＴ状態でのブローバイガスの流れを説明する図。
【図４】  図３のターボエンジンのＷＯＴ状態でのブローバイガスの流れを説明する図。
【図５】  従来のブローバイガスのセパレータの構成説明図。
【符号の説明】
１：セパレータ、２：分離室、３：弁機構（タンク室）、
４：ブローバイガス通路、５：入口、６：出口、７：弁座、８：第１弁体、
９：第２弁体、１０：弁棒、１１：オイル、１２：切欠き、１３：隙間、
１４：エンジン、１５：クランク軸、１６：クランク室、１７：オイル、
１８：シリンダヘッド、１９：カム室、２０：ＰＣＶバルブ、
２１：ブローバイガス通路、２２：吸気マニホルド、２３：セパレータ、
２４：ターボ、２５：吸気通路、２６：エアクリーナ、
２７：ブローバイガス通路、２８：セパレータ、２９：オイル落し通路、
３０：オイル落し通路、３１：セパレータ、３２：分離室、３３：タンク室、
３４：ブローバイガス通路、３５：オイル落し通路、３６：過圧弁、
３７：逆止弁、３８：オイル、３９：連通路、４０：連通路、
４１：サージタンク。
【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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