(57)【要約】【課題】簡易な構造のオイルセパレータを採用しながらも、エンジン内部でのオイルミストの円滑な循環を促すことのできるブローバイガス還元装置を提供する。【解決手段】ブローバイガス通路２１は、クランクケース１０側から、ヘッドカバー２の内部に設けられたオイルセパレータ２２へと鉛直方向に延びる態様で形成される。このブローバイガス通路２１は、ブローバイガスに含まれる特定の質量以上のオイルミストの流速をオイルセパレータ２２の入口から見て「０」以下とせしめる通路断面積及び通路長さを満たすかたちで形成されている。【選択図】図１
2013096269.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車載エンジンのクランクケース内に発生するブローバイガスを吸気通路に還流させるブローバイガス通路と該ブローバイガス通路を還流するブローバイガスからオイルミストを捕集するオイルセパレータとを備えるブローバイガス還元装置であって、
前記ブローバイガス通路は、前記ブローバイガスに含まれる特定の質量以上のオイルミストの流速を前記オイルセパレータの入口から見て「０」以下とせしめる通路断面積及び通路長さを満たすかたちで形成されてなる
ことを特徴とするブローバイガス還元装置。
【請求項２】
前記ブローバイガス通路は鉛直方向に延びる態様で形成されてなり、
前記ブローバイガス通路の通路断面積及び通路長さは、前記オイルミストに働く重力と抵抗力とが加味されて設定されてなる
請求項１に記載のブローバイガス還元装置。
【請求項３】
前記ブローバイガス通路の通路長さを「ｈ」、前記通路断面積を「Ｓ」、前記ブローバイガス通路におけるブローバイガスの流量を「Ｑ」、前記ブローバイガス通路の両端の圧力差を「ΔＰ」、前記オイルミストに働く抵抗力を「Ｆ」、重力を「ｇ」、前記オイルミストの質量を「ｍ」とするとき、前記ブローバイガス通路の長さ「ｈ」は、
ｈ＞（ｍＱ２／２Ｓ２＋ΔＰ−Ｆ）／ｍｇ
なる条件を満たすかたちで設定されてなる
請求項２に記載のブローバイガス還元装置。
【請求項４】
前記オイルミストの特定の質量が、前記オイルミストに働く抵抗力が前記ブローバイガスに含まれるオイルミストのなかで相対的に大きいオイルミストの質量である
請求項１〜３のいずれか一項に記載のブローバイガス還元装置。
【請求項５】
前記オイルミストの特定の質量が、前記ブローバイガス通路の長さに伴う流速の低減量が前記ブローバイガスに含まれるオイルミストのなかで相対的に大きいオイルミストの質量である
請求項１〜３のいずれか一項に記載のブローバイガス還元装置。
【請求項６】
前記オイルミストの特定の質量が、前記ブローバイガスの流速との速度差が前記ブローバイガスに含まれるオイルミストのなかで相対的に大きいオイルミストの質量である
請求項１〜３のいずれか一項に記載のブローバイガス還元装置。
【請求項７】
前記オイルミストの特定の質量が、前記ブローバイガスに含まれるオイルミストのうち、単位時間当たりの流量が最も多いオイルミストの質量である
請求項１〜３のいずれか一項に記載のブローバイガス還元装置。
【請求項８】
前記オイルセパレータが、前記車載エンジンのヘッドカバー内に設けられてなり、
前記ブローバイガス通路の前記ブローバイガスの流通方向下流となる一端が、前記オイルセパレータに接続されてなる
請求項１〜７のいずれか一項に記載のブローバイガス還元装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載エンジンの内部を循環するブローバイガスの還元に適用して有益なブローバイガス還元装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車に搭載される車載エンジンには、シリンダとピストンとの隙間からクランクケース内に吹き抜けたブローバイガスを吸気系に導くためのポジティブクランクケースベンチレーション装置、すなわちＰＣＶ装置が備えられている。そして、このＰＣＶ装置によって、未燃焼の混合気や燃焼ガスを含むブローバイガスをエンジンの吸気系を経て燃焼室に送り込むことにより、このブローバイガスの大気中への放出を防止したり、オイルパンに貯留されているエンジンオイルの劣化を防止したりするようにしている。
【０００３】
また、ＰＣＶ装置には通常、ブローバイガス中のオイルを捕集するオイルセパレータが設けられている。そして、このオイルセパレータによってブローバイガスに含まれているオイルのミストが捕集され、この捕集されたオイル（ミスト）がオイルパンに案内される。また、オイルセパレータによりオイルのミストが分離除去された後のブローバイガスがエンジンの吸気系に還流される。なお、オイルセパレータには、ＰＣＶバルブが備えられており、上記オイルミストが分離除去された後のブローバイガスは、このＰＣＶバルブの開放動作に伴ってエンジンの吸気系に還流される。
【０００４】
一方、こうしたオイルセパレータとしては、例えば特許文献１に見られるように、複数のサイクロンを備えるものが知られている。この特許文献１に記載のオイルセパレータでは、ブローバイガスがオイルセパレータを通過する際、各サイクロンで旋回流が発生し、その遠心力によってブローバイガスからオイルミストが分離される。
【０００５】
なお、従来はこの他、パンチングプレートを備えたオイルセパレータもある。このパンチングプレートを備えたオイルセパレータにあっては、オイルセパレータに取り込まれたブローバイガスがパンチングプレートを通過する際、ブローバイガス中のオイルミストがパンチングプレートに捕集されることにより、ブローバイガス中のオイルミストが除去される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２２１８５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、ブローバイガスに含まれるオイルミストの量は流動的に変化するものであり、車載エンジンの運転状態等によってはオイルミストが大量に発生することもある。そして、このようにオイルミストが大量に発生するようなことがあると、オイルセパレータでオイルミストを十分に捕集することができず、オイルミストを含んだブローバイガスがオイルセパレータを通過してしまうこともある。
【０００８】
一方、このようなオイルセパレータをブローバイガスが通過する際には、ブローバイガスが上述したサイクロンやパンチングプレートに衝突することにより、圧損が少なからず発生する。すなわち、オイルセパレータによるオイルミストの捕集能力を高めようとすると、オイルセパレータとしての構造の複雑化が避けられず、またこの複雑化に伴い、オイルセパレータでの圧損の増大も避けられない。さらに、エンジンの運転状態の変化等に伴い、オイルセパレータによるオイルの排出能力を超える大量のオイルミストが捕集されるようなことがあると、オイルセパレータからオイルが一気に噴出するなどの事態も起こしかねない。
【０００９】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡易な構造のオイルセパレータを採用しながらも、エンジン内部でのオイルミストの円滑な循環を促すことのできるブローバイガス還元装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、車載エンジンのクランクケース内に発生するブローバイガスを吸気通路に還流させるブローバイガス通路と該ブローバイガス通路を還流するブローバイガスからオイルミストを捕集するオイルセパレータとを備えるブローバイガス還元装置であって、前記ブローバイガス通路は、前記ブローバイガスに含まれる特定の質量以上のオイルミストの流速を前記オイルセパレータの入口から見て「０」以下とせしめる通路断面積及び通路長さを満たすかたちで形成されてなることを要旨とする。
【００１１】
上記構成によれば、ブローバイガス通路を流通するオイルミストのうち特定の質量のオイルミストの流速が、ブローバイガス通路に接続されたオイルセパレータに到達する以前に「０」以下となるように減速させられる。このため、ブローバイガスがブローバイガス通路を流通する過程で、同ブローバイガスに含まれる特定の質量を有するオイルミストの流速が低下し、ブローバイガスからオイルミストが分離される。そして、このオイルミストの流速がオイルセパレータに到達する以前に「０」以下となることにより、特定の質量を有するオイルミストはオイルセパレータに流入せずにクランクケース側へと戻されることとなる。したがって、オイルセパレータは、流速が「０」以下とならない一部のオイルミストだけを捕集すれば足りる。よって、たとえ大量のオイルミストが発生したとしても、この大量のオイルミストがオイルセパレータに流入することもなく、オイルセパレータによるオイルの処理能力を超えるオイルミストが同オイルミストに取り込まれることが抑制される。これにより、オイルセパレータには、その手前で流速が「０」以下とならない一部のオイルミストを捕集可能な機能を設ければよく、オイルセパレータの構造上の簡略化が図られるようになる。また、これにより、オイルセパレータによるオイルの処理能力を超えるオイルミストが同オイルセパレータに流入することが抑制され、オイルセパレータを介したオイルの円滑な循環が図られるようにもなる。さらに、これにより、オイルセパレータの捕集能力を超える大量のオイルミストがオイルセパレータに流入することが抑制されることから、オイルセパレータで捕集しきれないオイルミストが外部に漏れることもなく、オイルをエンジン内で長期的に循環させることが可能となる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のブローバイガス還元装置において、前記ブローバイガス通路は鉛直方向に延びる態様で形成されてなり、前記ブローバイガス通路の通路断面積及び通路長さは、前記オイルミストに働く重力と抵抗力とが加味されて設定されてなることを要旨とする。
【００１３】
鉛直方向に延設されたブローバイガス通路を流通するオイルミストには、その質量に相関する重力とオイルミストの断面積等に相関する抵抗力とがそれぞれ働く。よって、オイルミストの流速は、同オイルミストに重力や抵抗力が加わることにより次第に低下することとなる。
【００１４】
そこで、上記構成によるように、こうしたオイルミストの特性を踏まえてブローバイガス通路の通路断面積と通路長さとを形成することとすれば、ブローバイガスとともにブローバイガス通路を流通するオイルミストそのものの減速特性を踏まえてブローバイガス通路を形成することが可能となる。これにより、オイルミストの減速特性を利用して、同オイルミストがオイルセパレータに到達する以前に特定の質量のオイルミストの流速を「０」以下とすることが可能となる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のブローバイガス還元装置において、前記ブローバイガス通路の通路長さを「ｈ」、前記通路断面積を「Ｓ」、前記ブローバイガス通路におけるブローバイガスの流量を「Ｑ」、前記ブローバイガス通路の両端の圧力差を「ΔＰ」、前記オイルミストに働く抵抗力を「Ｆ」、重力を「ｇ」、前記オイルミストの質量を「ｍ」とするとき、前記ブローバイガス通路の長さ「ｈ」は、
ｈ＞（ｍＱ２／２Ｓ２＋ΔＰ−Ｆ）／ｍｇ
なる条件を満たすかたちで設定されてなることを要旨とする。
【００１６】
上記条件を満たすかたちで上記ブローバイガス通路の通路長さや通路断面積を設定することとすれば、大部分のオイルミストの流速をオイルセパレータの入口手前で「０」以下とすることが可能であることが発明者によって確認されている。そして、上記条件に基づいてブローバイガスの通路長さや通路断面積を設定することにより、特定の質量のオイルミストの流速をオイルセパレータの入口以前でより確実に「０」以下とすることが可能となる。これにより、上記ブローバイガス通路を有するブローバイガス還元装置としての高機能化が図られるようになるとともに汎用性の向上が図られるようになる。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載のブローバイガス還元装置において、前記オイルミストの特定の質量が、前記オイルミストに働く抵抗力が前記ブローバイガスに含まれるオイルミストのなかで相対的に大きいオイルミストの質量であることを要旨とする。
【００１８】
抵抗力の大きいオイルミストほど、ブローバイガス通路を流通する際の減速度が大きく、オイルセパレータ入口に到達する以前に流速が「０」以下となり易い。よって、抵抗力の大きなオイルミストがオイルセパレータの入口に到達することが好適に抑制され、オイルセパレータへのオイルミストの流入量が好適に低減されるようになる。
【００１９】
また、抵抗力の大きいオイルミストの質量は、例えば断面積等が大きく、抵抗力が小さいオイルミストの質量と比較して大きくなる。よって、こうした質量の大きいオイルミストがオイルセパレータに大量に流入することが抑制されることにより、オイルセパレータに流入するオイルミスト量の低減が図られるようになる。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載のブローバイガス還元装置において、前記オイルミストの特定の質量が、前記ブローバイガス通路の長さに伴う流速の低減量が前記ブローバイガスに含まれるオイルミストのなかで相対的に大きいオイルミストの質量であることを要旨とする。
【００２１】
通常、ブローバイガス通路の長さに伴う流速の低減量が大きいオイルミストほどブローバイガス通路の長さに比例して流速が低下し、オイルセパレータ入口に到達する以前に流速が「０」以下となり易い。よって、流速の低減量が大きいオイルミストがオイルセパレータの入口に到達することが好適に抑制され、オイルセパレータへのオイルミストの流入量が好適に低減されるようになる。
【００２２】
また、流速の低減量が相対的に大きいオイルミストは、ブローバイガス通路を流通する際の抵抗力が大きいために流速の低減量が大きくなる。そして、抵抗力が大きいオイルミストは断面積等が大きく、その質量は、抵抗力が小さいオイルミストよりも大きくなる。よって、こうした質量の大きいオイルミストがオイルセパレータに大量に流入することが抑制されることにより、オイルセパレータに流入するオイルミスト量の低減が図られるようになる。
【００２３】
さらに、流速の低減量が大きいオイルミストと流速の低減量が小さいオイルミストとでは、流速の低減量が大きいオイルミストの方が先に流速が「０」以下となる。よって、上記構成によれば、このように流速の低減量が大きいオイルミストを対象としてブローバイガス通路の長さを設定することで、ブローバイガス通路の長さを必要最小限の長さに設定することが可能となる。これにより、ブローバイガス通路の長さを必要最小限に抑えつつ、特定の質量を有するオイルミストがオイルセパレータに流入することを的確に抑制することが可能となる。
【００２４】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載のブローバイガス還元装置において、前記オイルミストの特定の質量が、前記ブローバイガスの流速との速度差が前記ブローバイガスに含まれるオイルミストのなかで相対的に大きいオイルミストの質量であることを要旨とする。
【００２５】
通常、ブローバイガスの流速との速度差が大きいオイルミストほど、オイルセパレータの入口に至るまでに流速が大幅に低下し、オイルセパレータに到達する以前に流速が「０」以下となりやすい。よって、このようにブローバイガスの流速との速度差が大きいオイルミストを対象としてブローバイガス通路の長さを設定することで、ブローバイガス通路の長さを必要最小限としつつ、こうした特性を有するオイルミストがオイルセパレータに流入することを的確に抑制することが可能となる。
【００２６】
さらに、流速の低減量が大きいオイルミストと流速の低減量が小さいオイルミストとでは、流速の低減量が大きいオイルミストの方が先に流速が「０」以下となる。よって、上記構成によれば、このように流速の低減量が大きいオイルミストを対象としてブローバイガス通路の長さを設定することで、ブローバイガス通路の長さを必要最小限の長さに設定することが可能となる。これにより、ブローバイガス通路の長さを必要最小限に抑えつつ、特定の質量を有するオイルミストがオイルセパレータに流入することを的確に抑制することが可能となる。
【００２７】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載のブローバイガス還元装置において、前記オイルミストの特定の質量が、前記ブローバイガスに含まれるオイルミストのうち、単位時間当たりの流量が最も多いオイルミストの質量であることを要旨とする。
【００２８】
上記構成によれば、上記ブローバイガス通路の長さが、ブローバイガスに含まれるオイルミストのうちの単位時間当たりの流量が最も多いオイルミストの流速をオイルセパレータの入口手前で「０」以下とせしめるかたちで設定される。これにより、単位時間当たりの流量が最も多いオイルミストがオイルセパレータに流入することが抑制されることとなり、オイルセパレータに流入するオイルミストの量が大幅に低減することとなる。
【００２９】
請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれか一項に記載のブローバイガス還元装置において、前記オイルセパレータが、前記車載エンジンのヘッドカバー内に設けられてなり、前記ブローバイガス通路の前記ブローバイガスの流通方向下流となる一端が、前記オイルセパレータに接続されてなることを要旨とする。
【００３０】
一般にブローバイガスは、エンジンブロック中に設置される。そしてこのような構成ででは、ブローバイガス通路のブローバイガスの進行方向上流側の端からオイルセパレータの距離を十分に確保することは難しい。
【００３１】
そこで、上記構成によるように、オイルセパレータをエンジンブロックよりも鉛直方向上方に形成されるヘッドカバー内に設けるとともに、ブローバイガス通路のオイルミストの進行方向下流となる一端をオイルセパレータに接続する。このため、ブローバイガス通路の一端が接続されるオイルセパレータの設置位置を変えるだけで、ブローバイガス通路の長さの長大化を図ることが可能となり、長大化されたブローバイガス通路中でのオイルミストの分離を助長させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明にかかるブローバイガス還元装置の実施の形態について、同装置が適用されるエンジンの概略構成を示すブロック図。
【図２】ブローバイガス通路の内部を流通するブローバイガスとオイルミストとを示す図。
【図３】ブローバイガス通路の概略構成を示す図であり、ブローバイガス通路の内部を流通するオイルミストの流速、同オイルミストに働く圧力、及びブローバイガス通路の長さの関係を示す図。
【図４】粒径（質量）毎のオイルミストの流量をブローバイガス通路の位置の別に示すグラフ。
【図５】ブローバイガスの長さとブローバイガスの流速とに応じて変化するオイルミストの落下推移の一例を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明にかかるブローバイガス還元装置を具体化した一実施の形態について図１〜図５を参照して説明する。
図１に示すように、本実施の形態のブローバイガス還元装置が適用されるエンジン１は、大きくは、シリンダヘッド３及びシリンダブロック４を備えて構成されている。このうち、シリンダヘッド３にはヘッドカバー２が固定されており、このヘッドカバー２とシリンダヘッド３とにより動弁室３４が形成されている。この動弁室３４には、図示は省略するが、燃焼室１５に吸気を取り込むとともに燃焼後の排気を排出するための動弁機構が設けられている。
【００３４】
また、エンジン１は、エンジンオイルが貯留されるオイルパン５を備えており、このオイルパン５と上記シリンダブロック４とによって、クランクシャフト（図示省略）が収容されるクランクケース１０が形成されている。このクランクケース１０には、クランクシャフトの回転運動を利用して駆動される油圧ポンプ（図示省略）が設けられている。また、シリンダヘッド３及びシリンダブロック４には、それらを冷却する冷却水が流通するウォータジャケット等が設けられている。そして、このウォータジャケットに接続された冷却水ポンプの駆動を通じてウォータジャケット内を冷却水が流通することにより、この冷却水との熱交換を通じてシリンダヘッド３及びシリンダブロック４が冷却される。
【００３５】
また、シリンダヘッド３に形成されている吸気ポート３１には、吸気マニホールド６が接続されている。この吸気マニホールド６の上流側はサージタンク９やスロットルバルブを備えた吸気管７に連通されており、吸気管７の上流側にはエアクリーナ８が設けられている。これにより、上記エアクリーナ８から吸気管７内に導入された空気は、サージタンク９を通じて吸気マニホールド６に導入される。
【００３６】
また、エンジン１には、シリンダの内面とピストンの外面との隙間からクランクケース１０内に吹き抜けたブローバイガスＢＧを吸気系に導くためのブローバイガス還元装置２０が設けられている。
【００３７】
ブローバイガス還元装置２０は、クランクケース１０内に吹き抜けたブローバイガスＢＧを抜き出すためのブローバイガス通路２１と、このブローバイガス通路２１によって抜き出されたブローバイガスＢＧからオイルミストを分離するためのオイルセパレータ２２とを備えている。また、ブローバイガス還元装置２０は、オイルセパレータ２２からブローバイガスＢＧを吸気系に導くためのブローバイガス供給配管２４を備えている。なお、ブローバイガスＢＧに含まれるオイルミストの粒径及び同粒径に相関する質量は一定ではなく、例えば、「極小」、「小」、「中」、及び「大」といった態様で各々相違するものとなっている。また、オイルミストの粒径が大きいほど、換言すれば、オイルミストの質量が大きいほど、ブローバイガス通路２１を流通するオイルミストに働く抵抗力は大きくなる。すなわち、粒径及び質量が「大」となるオイルミストに働く抵抗力は、粒径及び質量が「極小」、「小」、及び「中」となるオイルミストに働く抵抗力よりも大きくなる。
【００３８】
ブローバイガス通路２１は、シリンダブロック４からシリンダヘッド３に亘って鉛直方向に延びる通路として形成されている。そして、このブローバイガス通路２１により、クランクケース１０と動弁室３４とが連通されている。また、ブローバイガスＢＧの回収時には、このブローバイガス通路２１によってクランクケース１０内のブローバイガスＢＧが動弁室３４に導入されるようになっている。
【００３９】
なお、本実施の形態のブローバイガス通路２１の長さは、ブローバイガスＢＧに含まれる特定の質量（粒径）以上のオイルミストの流速をオイルセパレータ２２の入口から見て「０」以下とせしめる通路断面積及び通路長さを満たすかたちで形成されている。
【００４０】
オイルセパレータ２２は、ヘッドカバー２の鉛直方向下方の面に取り付けられている。このオイルセパレータ２２は、例えば、同セパレータケース内に複数配置されてブローバイガスＢＧに含まれるオイルミストを捕集するバッフルプレートとセパレータケースとを備えて構成されている。このオイルセパレータ２２には、同オイルセパレータ２２でブローバイガスＢＧから分離されたオイルをオイルパン５に案内するオイル戻し油路２２ａが接続されている。そして、オイルセパレータ２２により捕集されたオイルは、このオイル戻し油路２２ａを介してオイルパン５に戻される。また、オイルセパレータ２２には、オイルミストと分離されたブローバイガスＢＧを吸気系に案内するブローバイガス供給配管２４が接続されている。このブローバイガス供給配管２４の下流端は、上記吸気管７の途中に配置されるスロットルバルブの直下流側に接続されている。
【００４１】
こうしたオイルセパレータ２２とブローバイガス通路２１との接続部分には、ブローバイガス通路２１を流通するブローバイガスＢＧの流量を調整するＰＣＶバルブ２３が設けられている。
【００４２】
ＰＣＶバルブ２３は、例えば、開閉自在な電磁弁により構成されており、図示を省略する車載制御装置から入力される制御信号を受けて開閉動作する。そして、このＰＣＶバルブ２３の開動作時には、オイルセパレータ２２内でオイルが分離除去された後のブローバイガスＢＧが、当該ＰＣＶバルブ２３を経てブローバイガス供給配管２４に案内される。その後、ブローバイガス供給配管２４に導入されたブローバイガスＢＧはエンジン１の吸気系に案内されることになる。
【００４３】
次に、本実施の形態のブローバイガス還元装置の原理を図２〜図５を参照して説明する。
図１の領域α１の拡大構造を図２に示すように、ブローバイガス通路２１を流通するオイルミストＯｍの流速Ｖは、ブローバイガス通路２１の通路断面積を「Ｓ」、ブローバイガス通路２１中のブローバイガスＢＧの流量を「Ｑ」とするとき、以下の式（イ）によって示される。
【００４４】
Ｖ＝Ｑ／Ｓ      …（イ）
また、こうした流速Ｖを有するオイルミストＯｍには、ブローバイガスＢＧの進行方向とは反対側に重力と抵抗力とが働く。すなわち、オイルミストＯｍには、オイルセパレータ２２側に進行するブローバイガスＢＧの進行方向とは反対側の力が働く。
【００４５】
そして、こうしたオイルミストＯｍに働く重力及び抵抗力は、重力を「Ｆα」、抵抗力を「Ｆβ」とするとき、それぞれ以下の式（ロ）、（ハ）によって示される。
Ｆα＝ｍｇ      …（ロ）
ｍ：オイルミストの質量（ｍ＝４πｒ３ρ／３）
ｇ：重力加速度
Ｆβ＝ρＶ２ＡＣｄ／２      …（ハ）
ρ：空気密度
Ｖ：ブローバイガスの流速
Ａ：オイルミストの断面積
Ｃｄ：抵抗力係数
そして、こうした重力Ｆαと抵抗力ＦβとがオイルミストＯｍに働くことによって、ブローバイガスＢＧにより運ばれるオイルミストＯｍの流速Ｖがブローバイガス通路２１を流通する過程で次第に低下することとなる。
【００４６】
また、図３に示すように、鉛直方向に形成されたブローバイガス通路２１中を流通するオイルミストＯｍに成り立つエネルギー保存の法則は、ベルヌーイの定理（式（ニ））に基づいて以下のように示される。なお、ここでは、ブローバイガス通路２１のブローバイガスＢＧの進行方向上流端、換言すれば、鉛直方向下方端におけるオイルミストＯｍの流速が「Ｖ１」、内部圧力が「Ｐ１」、高さが「ｈ１」として表される。同様に、ブローバイガス通路２１のブローバイガスＢＧの進行方向下流端、換言すれば、鉛直方向上方端におけるオイルミストＯｍの流速が「Ｖ２」、内部圧力が「Ｐ２」、高さが「ｈ２」として表される。
【００４７】
１／２ｍＶ２＋Ｐ＋ｍｇｈ＝ｃｏｎｓｔ      …（ニ）
そして、上記式（ニ）に、流速「Ｖ１」、「Ｖ２」、内部圧力「Ｐ１」、「Ｐ２」、高さ「ｈ１」、「ｈ２」をそれぞれ代入すると、以下の式（ホ）が得られる。
【００４８】
１／２ｍＶ１２＋Ｐ１＋ｍｇｈ１＝１／２ｍＶ２２＋Ｐ２＋ｍｇｈ２＋Ｆβ      …（ホ）
ここで、Ｖ２＝０、すなわち、オイルミストＯｍがブローバイガス通路２１の下流端に接続されたオイルセパレータ２２に到達するときの流速が「０」であり、Ｐ１−Ｐ２＝ΔＰ、ｈ１−ｈ２＝ｈとすると、
１／２ｍＶ１２＋ΔＰ−ｍｇｈ＋Ｆβ＝０…（ヘ）
となる。そして、上記式（ヘ）を「ｈ」について解くと、
ｈ＝（１／２ｍＶ１２＋ΔＰ−Ｆβ）／ｍｇ      …（ト）
が得られる。ここで、上記式（イ）を上記式（ト）に代入すると、以下の式（リ）が得られる。
【００４９】
ｈ＝（ｍＱ２／２Ｓ２＋ΔＰ−Ｆβ）／ｍｇ      …（リ）
そして、上記式（リ）を満たすことにより、Ｖ２＝０、すなわち、ブローバイガス通路２１の下流端であるオイルセパレータ２２の入口部２２ｂにおけるオイルミストＯｍの流速が「０」となる。よって、以下の条件（ヌ）を満たすかたちでブローバイガス通路２１の長さ「ｈ」を設定することとすれば、オイルセパレータ２２の入口部２２ｂにおけるオイルミストＯｍの流速は「０」よりも小さくなる。
【００５０】
ｈ＞（ｍＱ２／２Ｓ２＋ΔＰ−Ｆβ）／ｍｇ      …（ヌ）
すなわち、ブローバイガス通路２１を介してブローバイガスＢＧによりクランクケース１０側からオイルセパレータ２２側へと運ばれる質量ｍのオイルミストＯｍの流速Ｖは、オイルセパレータ２２の入口部２２ｂに到達する以前に「０」以下に低下する。この結果、クランクケース１０側からオイルセパレータ２２側に向かって進行する質量ｍのオイルミストＯｍは、オイルセパレータ２２に到達する以前に自然落下し、オイルセパレータ２２に流入しないこととなる。そこで、本実施の形態では、こうした特性を踏まえて、ブローバイガス通路２１の長さｈが上記条件（ヌ）を満たすかたちで形成されることとなる。
【００５１】
次に、本実施の形態のブローバイガス通路２１を流通するオイルミストＯｍの落下特性を図４を参照して説明する。なお、図４において、破線で示す推移Ｌ１は、オイルセパレータ２２の出口部におけるオイルミストＯｍの単位時間当たりの流量を粒径の別に示している。また、一点鎖線で示す推移Ｌ２は、ブローバイガス通路２１の下流端であるオイルセパレータ２２の入口部２２ｂにおけるオイルミストＯｍの単位時間当たりの流量を粒径の別に示している。また、二点鎖線で示す推移Ｌ３は、ブローバイガス通路２１の中央付近におけるオイルミストＯｍの単位時間当たりの流量を粒径の別に示している。また、実践で示す推移Ｌ４は、ブローバイガス通路２１の上流端であるクランクケース１０との接続部におけるオイルミストＯｍの単位時間当たりの流量を粒径の別に示している。なお、オイルミストＯｍの粒径は、同オイルミストＯｍの質量に相関するものとなっている。
【００５２】
図４に示すように、推移Ｌ４→推移Ｌ３→推移Ｌ２→推移Ｌ１といった順、すなわち、ブローバイガスＢＧの進行方向の上流であるクランクケース１０側から同進行方向の下流であるオイルセパレータ２２側に向かうにつれて、ブローバイガスＢＧに含まれるオイルミストＯｍの量が低減する。特に、推移Ｌ４、Ｌ３、Ｌ２は、オイルミストＯｍに働く重力Ｆα及び抵抗力Ｆβによって、ブローバイガスＢＧに含まれるオイルミストＯｍがブローバイガス通路２１を流通する途中で同オイルミストＯｍがブローバイガスＢＧから自然分離されていることを示している。また、推移Ｌ１は、ブローバイガスＢＧがオイルセパレータ２２を通過する際に、このブローバイガスＢＧに含まれるオイルミストＯｍがオイルセパレータ２２により除去されていることを示している。また、同図４に示されるように、特定の粒径Ｒｓの範囲において、単位時間当たりのオイルミストＯｍの流量の低減量が顕著となっている。
【００５３】
そこで、本実施の形態では、こうした特定の粒径Ｒｓ、ひいては、特定の粒径Ｒｓに相関する質量を有するオイルミストＯｍを、ブローバイガス通路２１の長さ「ｈ」の設定を通じてブローバイガスＢＧの中から自然分離する。
【００５４】
次に、図５を参照して、ブローバイガス通路２１の長さ、同ブローバイガス通路２１内のブローバイガスＢＧの流速Ｖ（＝流量Ｑ／通路断面積Ｓ）、及びブローバイガスＢＧに含まれるオイルミストＯｍの粒径（質量）の関係を詳述する。
【００５５】
なお、図５において、推移Ｓ１は、ブローバイガスＢＧに含まれるオイルミストＯｍのうち、粒径が極めて小さく、質量が極小となるオイルミストの特性を示している。また、各推移Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４はそれぞれ、ブローバイガスＢＧに含まれるオイルミストＯｍのうち、粒径及び質量が「小」、「中」、「大」のオイルミストの特性を示している。
【００５６】
ここで、例えば、ブローバイガス通路２１内を流通するブローバイガスＢＧの流速が「Ｖｘ」であるとき、推移Ｓ４として示すように、ブローバイガス通路２１の長さを「ｈｘ３」とすれば、粒径及び質量が「大」のオイルミストＯｍはオイルセパレータ２２に到達しないこととなる。すなわち、推移Ｓ４は、ブローバイガス通路２１の長さが「ｈｘ３」に設定されると、粒径及び質量が「大」のオイルミストＯｍは、オイルセパレータ２２の入口部２２ｂに到達する以前に速度が「０」以下となり、オイルセパレータ２２に流入しないことを示している。なお、粒径及び質量が「大」のオイルミストＯｍに働く抵抗力Ｆβは、その粒径が大きいために、その他の粒径及び質量を有するオイルミストＯｍよりも大きくなっている。また、粒径及び質量が「大」のオイルミストＯｍとブローバイガスＢＧとの速度差は、粒径及び質量が「大」となるオイルミストＯｍに働く抵抗力Ｆβが大きいために、その他の粒径及び質量を有するオイルミストＯｍとブローバイガスＢＧとの速度差よりも相対的に大きくなっている。
【００５７】
また、ブローバイガス通路２１の長さを「ｈｘ２」とすれば、推移Ｓ３、Ｓ４として示すように、粒径及び質量が「中」、「大」のオイルミストＯｍがオイルセパレータ２２に到達しないこととなる。すなわち、推移Ｓ３、Ｓ４は、ブローバイガス通路２１の長さが「ｈｘ２」に設定されると、粒径及び質量が「中」、「大」の各オイルミストＯｍは、オイルセパレータ２２の入口部２２ｂに到達する以前に速度が「０」以下となり、オイルセパレータ２２に流入しないことを示している。
【００５８】
そして、さらにブローバイガス通路２１の長さを延ばして「ｈｘ１」とすれば、推移Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３として示すように、粒径及び質量が「小」、「中」、「大」のオイルミストＯｍがオイルセパレータ２２に到達しないこととなる。すなわち、推移Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は、ブローバイガス通路２１の長さが「ｈｘ１」に設定されると、粒径及び質量が「小」、「中」、「大」の各オイルミストＯｍは、オイルセパレータ２２の入口部２２ｂに到達する以前に流速Ｖが「０」以下となり、オイルセパレータ２２に流入しないことを示している。
【００５９】
さらに、同図５に推移Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４として示すように、例えば、粒径及び質量が「小」、「中」、及び「大」のオイルミストＯｍは、粒径及び質量が「極小」のオイルミストＯｍよりも、ブローバイガス通路２１の長さに伴う流速Ｖの低減量が相対的に大きくなっている。
【００６０】
よって、このような特性に鑑み、オイルセパレータ２２への流入を抑制するオイルミストＯｍの粒径及び質量を予め選定してブローバイガス通路２１の長さｈを設定することにより、粒径や質量が異なるオイルミストＯｍのうち、特定の粒径及び質量を有するオイルミストＯｍのオイルセパレータ２２への流入量を低減することが可能となる。
【００６１】
以下、先の図１を参照して、本実施の形態のブローバイガス還元装置の作用を説明する。なお、ここでの例では、上記式（ヌ）右辺のオイルミストＯｍの質量ｍとして、粒径及び質量が「大」となるオイルミストＯｍの質量が設定されている。また、例えば、こうした粒径及び質量を有するオイルミストＯｍがオイルセパレータ２２に流入することを抑制すべく、先の図５に示した特性、及び上記式（ヌ）に基づいて、例えばブローバイガス通路２１の長さは「ｈｘ３」に設定されている。
【００６２】
図１に示すように、まず、車両の走行時においてエンジン１が運転状態にあり、ＰＣＶバルブ２３が開放しているとき、エンジン１の圧縮行程や膨張行程においてシリンダとピストンとの隙間からクランクケース１０内に吹き抜けたブローバイガスＢＧは、ブローバイガス通路２１を介して、クランクケース１０からオイルセパレータ２２へと案内される。また、このブローバイガスＢＧには、エンジンオイル等がミスト化したオイルミストＯｍが含まれたものとなっている。なお、ＰＣＶバルブ２３の開量は、ブローバイガスＢＧの流量に応じて調整される。また、ブローバイガスＢＧの流量は、例えば、エンジン１の回転数やスロットルバルブの開度等に基づきブローバイガスＢＧの発生量が推定され、この推定結果に基づいて算出される。
【００６３】
ここで、ブローバイガスＢＧに含まれるオイルミストＯｍに重力「Ｆα」及び抵抗力「Ｆβ」が働くことによって、ブローバイガスＢＧにより運ばれるオイルミストＯｍの流速Ｖが鉛直方向に延びるブローバイガス通路２１を流通する過程で低下する。この際、重力「Ｆα」及び抵抗力「Ｆβ」が最大となるオイルミストＯｍ、すなわち、粒径及び質量が「大」となるオイルミストＯｍの流速Ｖの低減量が特に大きくなる。
【００６４】
そして、ブローバイガス通路２１の長さが「ｈｘ３」に設定されていることによって、粒径及び質量が「大」となるオイルミストＯｍの流速Ｖは、同オイルミストＯｍがオイルセパレータ２２の入口部２２ｂに到達する以前に「０」以下に低下する。すなわち、クランクケース１０からオイルセパレータ２２に向かっていたオイルミストＯｍの流速Ｖが「０」まで低下したのちに自然落下し、このオイルミストＯｍがブローバイガスＢＧから分離される。よって、オイルセパレータ２２には、粒径及び質量が「大」となるオイルミストＯｍが流入せず、その他の粒径及び質量を有するオイルミストＯｍのみが流入することとなる。
【００６５】
そして、ブローバイガス通路２１を通過する途中でブローバイガスＢＧから分離されなかったオイルミストＯｍがブローバイガスＢＧとともにオイルセパレータ２２に流入すると、このオイルミストＯｍがオイルセパレータ２２により捕集される。これにより、オイルセパレータ２２に流入したブローバイガスＢＧからオイルミストＯｍが分離される。次いで、ブローバイガスＢＧから分離されたオイルミストＯｍは、オイル戻し油路２２ａを経由してクランクケース１０に戻される。なお、このときオイルセパレータ２２に流入するオイルミストＯｍは、粒径及び質量が大きく、一つ当たりのオイル量が多いオイルミストＯｍが既に分離された状態となっている。よって、オイルセパレータ２２にオイルミストＯｍが過剰に流入することが抑制され、オイルセパレータ２２にオイルミストＯｍが大量に溜まることなく、オイル戻し油路２２ａを介してオイルパン５へと円滑に戻されることとなる。
【００６６】
こうして、クランクケース１０に吹き出したオイルミストＯｍが、クランクケース１０、ブローバイガス通路２１、オイルセパレータ２２、及びオイル戻し油路２２ａを循環することとなる。これにより、オイルミストＯｍと化したオイルがオイルセパレータ２２に接続されたブローバイガス供給配管２４、吸気管７に漏れることが抑制されるようになる。
【００６７】
一方、ブローバイガス通路２１及びオイルセパレータ２２を通過する過程でオイルミストＯｍが分離されたブローバイガスＢＧは、ブローバイガス供給配管２４を介して吸気管７に導入されることとなる。
【００６８】
以上説明したように、本実施の形態にかかるブローバイガス還元装置によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）ブローバイガス通路２１を、ブローバイガスＢＧに含まれる特定の質量以上のオイルミストの流速Ｖをオイルセパレータ２２の入口から見て「０」以下とせしめる通路断面積Ｓ及び通路長さｈを満たすかたちで形成した。これにより、オイルセパレータ２２には、その手前で流速Ｖが「０」以下とならない一部のオイルミストＯｍを捕集可能な機能を設ければよく、オイルセパレータ２２としての構造上の簡略化が図られるようになる。また、これにより、オイルセパレータ２２によるオイルの処理能力を超えるオイルミストＯｍが同オイルセパレータ２２に流入することが抑制され、オイルセパレータ２２からオイル戻し油路２２ａへのオイルの円滑な循環が図られるようにもなる。さらに、これにより、オイルセパレータ２２の捕集能力を超える大量のオイルミストＯｍが同オイルセパレータ２２に流入することが抑制されることから、オイルセパレータ２２で捕集しきれないオイルミストＯｍが吸気管７側に漏れることもなく、オイルをエンジン内で長期的に循環させることが可能となる。
【００６９】
（２）ブローバイガス通路２１を鉛直方向に延びる態様で形成した。また、ブローバイガス通路２１の通路断面積Ｓ及び通路長さｈを、オイルミストＯｍに働く重力Ｆαと抵抗力Ｆβとを加味して設定した。これにより、鉛直方向に延びるブローバイガス通路２１を流通するオイルミストＯｍに働く重力Ｆα及び抵抗力Ｆβを利用して、同オイルミストＯｍがオイルセパレータ２２に到達する以前に特定の質量（粒径）のオイルミストＯｍの流速Ｖを「０」以下とすることが可能となる。
【００７０】
（３）ブローバイガス通路２１の長さ「ｈ」を、上記条件（ヌ）を満たすかたちで設定した。このため、特定の質量のオイルミストＯｍの流速Ｖをオイルセパレータ２２の入口以前でより確実に「０」以下とすることが可能となる。これにより、ブローバイガス通路２１を有するブローバイガス還元装置としての汎用性、実現性の向上が図られるようになる。
【００７１】
（４）オイルミストＯｍの特定の質量として、オイルミストＯｍに働く抵抗力ＦβがブローバイガスＢＧに含まれるオイルミストＯｍのなかで相対的に大きいオイルミストの質量を選定した。これにより、抵抗力Ｆβがの大きなオイルミストＯｍがオイルセパレータ２２の入口に到達することが好適に抑制され、オイルセパレータ２２へのオイルミストＯｍの流入量が好適に低減されるようになる。また、これにより、オイルセパレータ２２に流入するオイルミストＯｍの流入量の効果的な低減が図られるようになる。
【００７２】
（５）オイルミストＯｍの特定の質量として、ブローバイガス通路２１の長さに伴う流速Ｖの低減量がブローバイガスＢＧに含まれるオイルミストＯｍのなかで相対的に大きいオイルミストの質量を選定した。これにより、流速Ｖの低減量が大きいオイルミストＯｍがオイルセパレータ２２の入口に到達することが好適に抑制され、オイルセパレータ２２へのオイルミストＯｍの流入量が好適に低減されるようになる。また、これにより、流速Ｖの低減量が大きいオイルミストＯｍ、換言すれば、質量の大きいオイルミストＯｍがオイルセパレータ２２に大量に流入することが抑制されることにより、オイルセパレータ２２に流入するオイルミストＯｍの量の低減が図られるようになる。さらに、これにより、ブローバイガス通路２１の長さを必要最小限に抑えつつ、特定の質量を有するオイルミストＯｍがオイルセパレータ２２に流入することを的確に抑制することが可能となる。
【００７３】
（６）オイルミストＯｍの特定の質量として、ブローバイガスＢＧの流速Ｖとの速度差が同ブローバイガスＢＧに含まれるオイルミストＯｍのなかで相対的に大きいオイルミストの質量を選定した。これにより、ブローバイガス通路２１の長さを必要最小限としつつ、こうした特性を有するオイルミストＯｍがオイルセパレータ２２に流入することを的確に抑制することが可能となる。また、これにより、ブローバイガス通路２１の長さを必要最小限に抑えつつ、特定の質量を有するオイルミストＯｍがオイルセパレータ２２に流入することを的確に抑制することが可能となる。
【００７４】
（７）オイルセパレータ２２を、エンジン１のヘッドカバー２内に設けた。そして、ブローバイガス通路２１のブローバイガスＢＧの流通方向下流となる一端を、オイルセパレータ２２の入口部２２ｂに接続する構成とした。これにより、ブローバイガス通路２１の一端が接続されるオイルセパレータ２２の設置位置を変えるだけで、ブローバイガス通路２１の長さの長大化を図ることが可能となり、長大化されたブローバイガス通路２１中でのオイルミストＯｍの分離を助長させることが可能となる。
【００７５】
なお、上記実施の形態は、以下のような形態をもって実施することもできる。
・オイルセパレータ２２を、エンジン１のヘッドカバー２内に設けた。そして、ブローバイガス通路２１のブローバイガスＢＧの流通方向下流となる一端を、オイルセパレータ２２の入口部２２ｂに接続する構成とした。これに限らず、オイルセパレータ２２をシリンダブロック４内に設けてもよい。そして、ブローバイガス通路２１の途中にオイルセパレータ２２を介在させる構成としてもよい。この構成では、ブローバイガス通路２１のうち、クランクケース１０に接続される部分からオイルセパレータ２２が介在される部分までの長さが上記条件（ヌ）を満たすかたちで形成される。この構成であれ、上記（１）〜（６）の効果を得ることは可能である。
【００７６】
・オイルミストＯｍの特定の質量として、（ａ）ブローバイガスＢＧの流速Ｖとの速度差が同ブローバイガスＢＧに含まれるオイルミストＯｍのなかで相対的に大きいオイルミストの質量を選定した。また、オイルミストＯｍの特定の質量として、（ｂ）ブローバイガス通路２１の長さに伴う流速Ｖの低減量がブローバイガスＢＧに含まれるオイルミストＯｍのなかで相対的に大きいオイルミストの質量を選定した。さらに、オイルミストＯｍの特定の質量として、（ｃ）オイルミストＯｍに働く抵抗力ＦβがブローバイガスＢＧに含まれるオイルミストＯｍのなかで相対的に大きいオイルミストの質量を選定した。これに限らず、これら（ａ）〜（ｃ）のうち、一つの条件を満たす質量を有するオイルミストＯｍを、上記特定の質量のオイルミストＯｍとして選定することも可能である。また、この他、オイルミストＯｍの特定の質量として、ブローバイガスＢＧに含まれるオイルミストＯｍのうち、単位時間当たりの流量が最も多いオイルミストの質量を選定してもよい。このように、単位時間当たりの流量が最も多いオイルミストの質量を選定することとすれば、ブローバイガスＢＧに含まれるオイルミストＯｍのうちの単位時間当たりの流量が最も多いオイルミストの流速Ｖがオイルセパレータ２２の入口手前で「０」となる。このため、単位時間当たりの流量が最も多いオイルミストＯｍがオイルセパレータ２２に流入することが抑制されることとなる。よって、ブローバイガス通路２１を流通するオイルミストＯｍの大部分は同ブローバイガス通路２１を流通する過程で自然落下し、オイルセパレータ２２に流入されない。これにより、オイルセパレータ２２に流入するオイルミストが大幅に低減することとなり、オイルセパレータ２２は、ブローバイガス通路２１を流通する過程で自然落下しなかった僅かなオイルミストＯｍのみを捕集するだけでよく、同オイルミストＯｍの確実な捕集とより円滑な循環処理とが図られるようになる。
【００７７】
・ブローバイガス通路２１の長さ「ｈ」を、上記条件（ヌ）を満たすかたちで設定した。これに限らず、ブローバイガス通路２１の長さ「ｈ」とは、ブローバイガス通路２１を流通するオイルミストＯｍに働く重力Ｆα及び抵抗力Ｆβを利用して、オイルセパレータ２２に到達する以前にオイルミストＯｍの流速Ｖを「０」以下とせしめる長さであればよい。
【００７８】
・ブローバイガス通路２１を鉛直方向に延びる態様で形成した。これに限らず、ブローバイガス通路２１を、鉛直方向に対して所定の傾斜を有した方向に延びる態様で形成してもよい。また、ブローバイガス通路２１を、水平方向に延びる態様で形成してもよい。これらの構成であれ、ブローバイガス通路２１を流通するオイルミストＯｍに重力Ｆαや抵抗力Ｆβが働くことによって、同オイルミストＯｍの流速Ｖが低下させられ、オイルセパレータ２２に到達するオイルミストＯｍが低減することとなる。
【００７９】
・ブローバイガス通路２１の通路断面積Ｓ及び通路長さｈを、オイルミストＯｍに働く重力Ｆαと抵抗力Ｆβとを加味して設定した。これに限らず、ブローバイガス通路２１の通路断面積Ｓ及び通路長さｈを、オイルミストＯｍに働く重力Ｆα及び抵抗力Ｆβのいずれか一つのみを加味して設定してもよい。またこの他、ブローバイガス通路２１の通路断面積Ｓ及び通路長さｈとは、特定の質量（粒径）を有するオイルミストＯｍがオイルセパレータ２２に到達する以前に同オイルミストＯｍの流速Ｖを「０」以下に低下せしめるものであればよい。
【符号の説明】
【００８０】
１…エンジン、２…ヘッドカバー、３…シリンダヘッド、４…シリンダブロック、５…オイルパン、６…吸気マニホールド、７…吸気管、８…エアクリーナ、９…サージタンク、１０…クランクケース、１５…燃焼室、２０…ブローバイガス還元装置、２１…ブローバイガス通路、２２…オイルセパレータ、２２ａ…オイル戻し油路、２２ｂ…オイルセパレータ入口部、２３…ＰＣＶバルブ、２４…ブローバイガス供給配管、３１…吸気ポート、３４…動弁室、ｈ…ブローバイガス通路の長さ、ｍ…オイルミストの質量、Ｓ…ブローバイガス通路の通路断面積、Ｖ…ブローバイガスの流速、ＢＧ…ブローバイガス、Ｆα…オイルミストに働く重力、Ｆβ…オイルミストに働く抵抗力、Ｏｍ…オイルミスト。
【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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