(57)【要約】【課題】一旦分離したオイルのブローバイガスへの再巻き込みを防止して、オイルの分離・回収効率の向上を図る。【解決手段】ブローバイガス流入口１４と流出口１５を備えたセパレータ室１３内に隔壁１６を設けるとともに、隔壁１６に細孔１９を形成し、この細孔１９と二次衝突板１７とで二次的なオイル分離・捕捉処理のためのオイル分離機構２０を形成する。オイル分離機構２０の上流側と下流側の底面にオイルドレンパイプ２２，２３を配置する。ブローバイガス流入口１４の下流側直近位置に、一次的なオイル分離・捕捉処理のための凹凸面２５ａを有する一次衝突板２５を設け、その両側にガス通路２６を設定する。【選択図】図２
2009121281.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッドカバー内において水平方向を指向するブローバイガス通路の一部に設けられて、そのブローバイガスに含まれるミスト状のオイルを分離・回収するオイルセパレータであって、
上記ブローバイガス通路の一部を形成しているとともに、それ自体の長手方向がブローバイガスの流れ方向を指向しているセパレータ室と、
上記セパレータ室の長手方向の一端に開口形成されていて、セパレータ室の長手方向を指向しているとともにその断面積がセパレータ室の断面積よりも小さく、且つ直径に比べて長さの方が大きいブローバイガス流入口と、
上記セパレータ室の長手方向の他端に開口形成されたブローバイガス流出口と、
上記セパレータ室の長手方向の中央部に設けられて、ブローバイガスに含まれるオイルミストを少なくとも衝突作用によってオイルとして分離するオイル分離機構と、
上記セパレータ室内においてオイル分離機構をはさんでその両側の底部に開口していて、セパレータ室内に溜まったオイルを外部に滴下・排出するオイルドレンパイプと、
上記セパレータ室内においてブローバイガス流入口の直近位置に当該ブローバイガス流入方向と面直角となるように形成された衝突板と、
上記セパレータ室内のうち衝突板の幅方向両側において少なくともその下半部が開放されることで形成されたガス通路と、
を備えていて、
上記セパレータ室内に流入した直後のブローバイガスを衝突板に衝突させた上で、その衝突板の両側のガス通路を通して当該衝突板の下流側に通流させるようになっていることを特徴とする内燃機関のオイルセパレータ。
【請求項２】
上記衝突板のうちブローバイガスとの衝突面は、凹部および凸部の軸線が上下方向を指向する凹凸面形状のものとして形成されいているとともに、
上記ガス通路は、衝突板の幅方向両側がセパレータ室の全高にわたり開放されたものとして形成されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のオイルセパレータ。
【請求項３】
上記オイル分離機構は、ケーシング内に設けた隔壁に細孔を形成し、この細孔を通過したブローバイガスを、その隔壁に近接しつつ下方側が開放された衝突板に衝突させてオイルミストを分離・捕捉するようになっていることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関のオイルミストセパレータ。
【請求項４】
上記オイル分離機構を形成している隔壁には複数の細孔を形成してあることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関のオイルミストセパレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関、特にシリンダヘッドカバーに設けられるブローバーガス通路のオイルセパレータに関し、特にブローバーガス通路を流れるブローバイガスに含まれるオイルミストを積極的に分離・回収するためのオイルセパレータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より自動車に搭載される内燃機関では、ピストンリングとシリンダ壁との隙間等からクランクケース内へ漏れ出るブローバイガスを、シリンダヘッドやシリンダヘッドカバーを通して吸気系に戻し、混合気とともに燃焼室内に送り込む一方、代わって新気を導入するように構成されている。なお、このようなシステムをポシティブ・クランクケース・ベンチレーションという。
【０００３】
このようなシステムにおいて、ブローバイガスがオイルミストを含んだまま吸気系に戻されることのないように、自動車に搭載される内燃機関には、ブローバイガスに含まれるオイルミストを積極的にオイルとして分離・回収するためのオイルセパレータが設けられている。
【０００４】
かかるオイルセパレータとしては、例えば特許文献１に記載されているように、ブローバイガスの流速を高めてから、このブローバイガスをブローバイガス流路内の壁体に衝突させて、その衝突作用をもってオイルミストを付着させて分離・捕捉するようにしたものが知られている。
【０００５】
なお、分離したオイルは、オイルセパレータの底部に開口したオイルドレンポートをもって外部に排出（ドレン）される。
【特許文献１】特開２００２−１０６３２０号公報  （図１および図８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の図１に記載のものでは、流入パイプから流入したブローバイガスを上段側の凹凸の衝突部に衝突させた上でガス噴出口に導き、さらにそのガス噴出口から下段側の凹凸の衝突部に衝突させ、最終的にはオイルは底部のドレンパイプから、ブローバイガスは別の流出パイプからそれぞれ流出させるようにしているものであるが、下段側の凹凸の衝突部に衝突するまでは、上段側の凹凸の衝突部との衝突によって一旦分離したオイルもブローバイガスも共に同じ狭い経路を通ることになるので、一旦分離したオイルがブローバイガスに再度巻き込まれやすく、必然的にオイルの分離・回収の効率が悪いものとなる。
【０００７】
また、特許文献１の図８に記載のものでは、小さな噴出溝を通過したブローバイガスを前側の衝突板に衝突させた上で、その衝突板の上部の連通路を通過させ、さらに後側の流出側側壁に衝突させるようにしているものであるが、前側の衝突板との衝突によって分離されたオイルはその衝突板の根元部に溜まることから、上記噴出溝を通してオイルがブローバイガス通路の上流側に逆流することになる。そのため、一旦分離したオイルが再度ブローバイガスに巻き込まれやすく、上記と同様にオイルの分離・回収効率が悪いものとなる。
【０００８】
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、とりわけ一旦分離したオイルのブローバイガスへの再巻き込みを防止して、オイルの分離・回収効率の向上を図ったオイルセパレータを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、シリンダヘッドカバー内において水平方向を指向するブローバイガス通路の一部に設けられて、そのブローバイガスに含まれるミスト状のオイルを分離・回収するオイルセパレータであることを前提とする。
【００１０】
その上で、上記ブローバイガス通路の一部を形成しているとともに、それ自体の長手方向がブローバイガスの流れ方向を指向しているセパレータ室と、上記セパレータ室の長手方向の一端に開口形成されていて、セパレータ室の長手方向を指向しているとともにその断面積がセパレータ室の断面積よりも小さく、且つ直径に比べて長さの方が大きいブローバイガス流入口と、上記セパレータ室の長手方向の他端に開口形成されたブローバイガス流出口と、上記セパレータ室の長手方向の中央部に設けられて、ブローバイガスに含まれるオイルミストを少なくとも衝突作用によってオイルとして分離するオイル分離機構と、上記セパレータ室内においてオイル分離機構をはさんでその両側の底部に開口していて、セパレータ室内に溜まったオイルを外部に滴下・排出するオイルドレンパイプと、上記セパレータ室内においてブローバイガス流入口の直近位置に当該ブローバイガス流入方向と面直角となるように形成された衝突板と、上記セパレータ室内のうち衝突板の幅方向両側において少なくともその下半部が開放されることで形成されたガス通路と、を備えていて、上記セパレータ室内に流入した直後のブローバイガスを衝突板に衝突させた上で、その衝突板の両側のガス通路を通して当該衝突板の下流側に通流させるようになっていることを特徴とする。
【００１１】
衝突板との衝突によるオイルの分離とそのオイルの下方への流下を促進し、且つ衝突板の両側のガス通路をブローバイガスが通過する際にオイルの再巻き込みを確実に防止する上では、請求項２に記載のように、上記衝突板のうちブローバイガスとの衝突面は、凹部および凸部の軸線が上下方向を指向する凹凸面形状のものとして形成されているとともに、上記ガス通路は、衝突板の幅方向両側がセパレータ室の全高にわたり開放されたものとして形成されていることが望ましい。
【００１２】
また、上記オイル分離機構のより具体的な構造としては、例えば請求項３に記載のように、ケーシング内に設けた隔壁に細孔を形成し、この細孔を通過したブローバイガスを、その隔壁に近接しつつ下方側が開放された衝突板に衝突させてオイルミストを分離・捕捉するようになっているものとする。
【００１３】
この場合において、請求項４に記載のように、上記オイル分離機構を形成している隔壁には複数の細孔を形成してあることが望ましい。
【００１４】
したがって、少なくとも請求項１に記載の発明では、セパレータ室内において、ブローバイガス流入口から流入した直後のブローバイガスが当該ブローバイガス流入口に近接する衝突板に衝突することで一次的なオイル分離がなされることになる。さらに、その一次的なオイル分離がなされたブローバイガスは、後段のオイル分離機構を通過することで二次的なオイル分離がなされることになる。
【００１５】
この場合において、一次的なオイル分離がなされたブローバイガスも分離後のオイルも、衝突板の両側に形成されたガス通路を通過して下流側に流れることになるものの、比重の大きな分離後のオイルはセパレータ室の底面を伝って後段のオイルドレンパイプに捕集される一方、一次的なオイル分離がなされたブローバイガスはセパレータ室内の上部空間を通る故に一旦分離したオイルを巻き込むことなく、後段のオイル分離機構へと導かれることになる。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に記載の発明によれば、上記セパレータ室内に流入した直後のブローバイガスを衝突板に衝突させて一次的なオイル分離を行い、その一次的なオイル分離後のブローバイガスをオイルとともに衝突板の両側の下半部に形成されたガス通路を通して当該衝突板の下流側に通流させるようにしたので、一次的なオイル分離後のブローバイガスへのオイルを再巻き込みを未然に防止することができ、従来の構造のものと比べてオイルの分離・回収効率が向上する。
【００１７】
また、請求項項２に記載の発明によれば、衝突板の衝突面が凹凸面形状となっていることにより、衝突によって分離・捕集されたオイルの下方への流下を促進することができるほか、衝突板の両側が上下方向で完全に開放されたガス通路となっていることにより、一次的なオイル分離後のブローバイガスとオイルとが共に通過しても、ブローバイガスへのオイルを再巻き込みを確実に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１，２は本発明に係るオイルセパレータのより具体的な実施の形態を示し、図１は内燃機関としてのエンジン１の概略断面構造を、図２の（Ａ）は図１のシリンダヘッドカバー５に組み込まれたオイルセパレータ１１の垂直断面図を、同図の（Ｂ）は同図（Ａ）のオイルセパレータ１１の水平断面図をそれぞれ示している。
【００１９】
図１に示すように、エンジン１は、周知のようにオイルパン２、シリンダブロック３、シリンダヘッド４、シリンダヘッドカバー（ロッカカバー）５等からなり、クランクケース６に収容されたクランクシャフト７にてピストン８がレシプロ駆動されることになる。そして、図１の例では、クランクケース６はシリンダヘッド４の内部空間を介してシリンダヘッドカバー５の内部に連通しているとともに、シリンダヘッドカバー５にはＰＣＶコントロールバルブ９のほか新気導入口１０が付設されている。
【００２０】
例えばエンジン１の低負荷時には、ＰＣＶコントロールバルブ９の作用でエンジン１内部が負圧となり、新気が図示外のエアクリーナ側から新気導入口１０およびシリンダヘッドカバー５を経由してクランクケース６に導入される一方、ブローバイガスＧはクランクケース６内で新気と混ざり、シリンダヘッドカバー５の内部およびＰＣＶコントロールバルブ９を経由してインテークマニホールド側に導かれることになる。なお、高負荷時にはブローバイガスＧが新気導入口１０からも排出されて、図示外の吸気ダクトを経由してインテークマニホールドに導入されることになる。
【００２１】
ここで、シリンダヘッドカバー５内のブローバイガス通路の一部には、ブローバイガスＧに含まれるオイルの分離・回収のためのオイルセパレータ１１が設けられていて、その詳細を図２に示す。
【００２２】
図２の（Ａ），（Ｂ）に示すように、例えば樹脂製のシリンダヘッドカバー５の一部の内側に同じく樹脂製のインナカバー１２を装着することで、オイルセパレータ１１の主要素となるセパレータ室１３、すなわちブローバイガス通路の一部として機能するセパレータ室１３が隔離形成されている。ここでは、シリンダヘッドカバー５の内部においてブローバイガスＧの流れが水平方向を指向するように設定してあることから、セパレータ室１３はその長手方向がブローバイガスＧの流れの指向方向と一致していて、且つ矩形断面形状のものとして形成されている。
【００２３】
セパレータ室１３の長手方向の一端にはブローバイガス流入口１４が、同じくセパレータ室１３の長手方向の他端、すなわちブローバイガス流入口１４から可及的に遠い位置にはブローバイガス流出口１５がそれぞれ形成されていて、ブローバイガス流入口１４の上流側は開口部１４ａをもってシリンダヘッド４の内部に開口している一方、ブローバイガス流出口１５は図１のＰＣＶコントロールバルブ９を介してインテークマニホールド側に接続される。
【００２４】
上記ブローバイガス流入口１４は、セパレータ室１３に流入するブローバイガスＧの流速を高めるためにその断面積がセパレータ室１３の断面積よりも著しく小さく形成されているとともに、先に述べたように所定の大きさの開口部１４ａをもってシリンダヘッド４の内部に開口してはいても、セパレータ室１３の直近位置にてブローバイガス流入口１４自体の直径よりもその長さが大きい水平長さを有するものとして形成されている。
【００２５】
なお、上記ブローバイガス流入口１４はセパレータ室１３の底面として機能するインナカバー１２に近い部分に開口形成されている一方、ブローバイガス流出口１５はセパレータ室１３の上壁面または上壁面に近い部分、すなわちブローバイガス流入口１４よりも高い位置に開口形成されている。
【００２６】
セパレータ室１３の長手方向の中央部には、ブローバイガス通路の一部として機能することになるその内部空間を上流側の室Ｒ１と下流側の室Ｒ２とに仕切るべく隔壁１６を設けてあり、さらに隔壁１６の下流側にはその隔壁１６と所定距離隔てて二次衝突板１７を設けてある。ただし、二次衝突板１７の下端部においてその幅方向の全部または一部はブローバイガス通路の一部となる通路１８として開口している。隔壁１６にはその高さ方向の中央部に複数の細孔１９を横一連に設けてあり、それらの各細孔１９の下流側の開口部は隔壁１６に隣接する二次衝突板１７うち通路１８以外の部分と正対している。したがって、隔壁１６に形成された細孔１９と二次衝突板１７とでオイル分離機構２０を形成している。
【００２７】
ここで、隔壁１６の下端部において二次衝突板１７側の通路１８と同様の通路２１が形成されていて、後述するように隔壁１６の上流側と下流側とでオイル等の通流が可能となっているが、本実施の形態では隔壁１６の下端部の通路２１は必ずしも必須ではない。
【００２８】
セパレータ室１３の底面として機能するインナカバー１２のうちオイル分離機構２０をはさんでその両側には、下端部が先細り形状のオイルドレンパイプ２２または２３がそれぞれ下方に向かって突出形成されている。これらのオイルドレンパイプ２２，２３の上端部では円形の開口をもってセパレータ室１３に開口しているとともに、下端部では上端部よりも極小面積の長円形の開口２４をもってシリンダヘッド４の内部に開口している。
【００２９】
また、セパレータ室１３内のうちブローバイガス流入口１４の開口位置の下流側であって且つその直近位置には一次衝突板２５を設けてある。この一次衝突板２５は、ブローバイガス流入口１４の軸線ひいてはそのブローバイガス流入口１４からのブローバイガスの流入方向に対して面直角となるように設定されているとともに、セパレータ室１３の底面側から同じくセパレータ室１３の上壁面側にまたがるように立設されてはいても、その一次衝突板２５の幅方向の両側ではガス通路２６として開放されている。つまり、一次衝突板２５の幅方向両側位置では、セパレータ室１３の底面側から同じくセパレータ室１３の上壁面側にわたって開放されていて、これにより一次衝突板２５の上流側と下流側とを連通するガス通路２６が形成されている。
【００３０】
また、一次衝突板２５のうちブローバイガス流入口１４の開口部と正対する一方の面、すなわちブローバイガス流入口１４から流入したブローバイガスが衝突することになる一方の面を凹凸面２５ａとしてある。ここでは、一次衝突板２５の一方の面に軸線が上下方向を指向する複数の凸部と凹部を板幅方向に交互に且つ等ピッチで形成し、これによって平面視にて略矩形波形状の凹凸面２５ａとしてある。このように一次衝突板２５に対するブローバイガスＧの衝突面が凹凸面２５であることは、後述するようにオイルミストを含んだブローバイガスＧとの接触面積または衝突面積の拡大化に寄与するとともに、衝突によって分離したオイルの速やかな流下を促進する役目をする。
【００３１】
ここで、ブローバイガス流入口１４におけるブローバイガスＧの流速を例えば５〜１５ｍ／ｓｅｃ程度とすれば、そのブローバイガス流入口１４のセパレータ室１３側の開口部と一次衝突板２５とのなす距離ａは５ｍｍ程度に設定することが望ましい。また、先のオイル分離機構２０を形成している二次衝突板１７として、一次衝突板２５を同様の凹凸面形状のものを採用してもよい。
【００３２】
さらに、上記隔壁１６や二次衝突板１７さらには一次衝突板２５等は予めインナカバー１２と一体に形成しておき、インナカバー１２をシリンダヘッドカバー５の内側にセットして融着等にて一体化すれば、セパレータ室１３が隔離形成されるのと同時に、それらの隔壁１６や二次衝突板１７さらには一次衝突板２５がセパレータ室１３内の所定位置に位置決めされることになる。
【００３３】
したがって、このように構成されたオイルセパレータ１１によれば、図１のクランクケース６内のブローバイガスＧは通路６ａを経た上で図２の（Ａ）の開口部１４ａからブローバイガス流入口１４に流入する。ブローバイガス流入口１４に流入したブローバイガスＧは、その通路面積が小さいために加速され、その流速が高められた状態で一次衝突板２５に対して面直角方向から衝突する。その衝突によって、ブローバイガスＧに含まれるオイルミストが一次衝突板２５の凹凸面２５ａに付着して、一次的なオイルの分離・捕捉処理がなされる。そして、一次衝突板２５との衝突によって方向を変えられたブローバイガスＧは一次衝突板２５の両側のガス通路２６を通過して室Ｒ１側に流入する。
【００３４】
ここで、一次衝突板２５との衝突によって分離・捕捉されたオイルはその凹凸面２５ａを伝い落ちて底面であるインナカバー１２上に溜まり、やがてはガス通路２６を通って室Ｒ１側に流入した上でオイルドレンパイプ２２に捕集され、最終的にはシリンダヘッド４の空間に滴下・排出される。
【００３５】
この場合において、一次的なオイルの分離・捕捉処理がなされたブローバイガスＧも一次衝突板２５にて分離・捕捉されたオイルも、最終的には共に同じガス通路２６を通過して室Ｒ１側に流入することになるものの、比重の大きなオイルはガス通路２６において底面上を移動するだけであるから、オイルがブローバイガスＧに再度巻き込まれてしまうようなことはない。
【００３６】
なお、図２の例では、一次衝突板２５の両側のガス通路２６がセパレータ室１３の全高において開放されているが、所期の目的を達成する上ではガス通路２６としてセパレータ室１３の全高のうち少なくとも下半部が開放されていれば良い。
【００３７】
室Ｒ１内において一次衝突板２５の下流側に流入したブローバイガスＧは、オイル分離機構２０を形成している隔壁１６に形成された細孔１９を通過する際にその流速が再度高められ、その流速が高められたまま隣接する二次衝突板１７に衝突して、先の一次衝突と同じ原理で二次的なオイルの分離・捕捉処理がなされることになる。すなわち、二次衝突板１７に対するブローバイガスＧの二次衝突によって、そのブローバイガスＧに含まれるオイルミストが二次衝突板１７に付着して分離・捕捉される一方、二次衝突板１７との衝突によって方向を変えられたブローバイガスＧは二次衝突板１７の下方の通路１８を通過して下流側の室Ｒ２に流入し、最終的にはブローバイガス流出口１５から流出する。
【００３８】
そして、二次衝突板１７との衝突によって分離・捕捉されたオイルはその二次衝突板１７を伝い落ちて底面としてのインナカバー１２上に溜まり、やがては開口部１８を通って下流側の室Ｒ２側に流入した上でオイルドレンパイプ２３に捕集されることになる。
【００３９】
この場合においても、二次的なオイルの分離・捕捉処理がなされたブローバイガスＧも二次衝突板１７にて分離・捕捉されたオイルも、最終的には共に同じガス通路１８を通過して室Ｒ２側に流入することになるものの、通路１８の面積を比較的大きく確保してあるために、比重の大きなオイルは通路１８において底面上を移動するだけであり、オイルがブローバイガスＧに再度巻き込まれてしまうようなことはない。
【００４０】
ここで、図２の（Ａ）に示すように隔壁１６の下端部に通路２１が形成されていると、万が一上流側のオイルドレンパイプ２２にオイルが十分に捕集されない場合でも、そのオイルは通路２１の底面を伝って下流側の室Ｒ２に流入することが可能であり、最終的には上流側のオイルドレンパイプ２２に捕集されなかったオイルも下流側のオイルドレンパイプ２３で捕集することが可能となる。
【００４１】
このように本実施の形態によれば、一次衝突によるオイルの一次的な分離・捕捉処理と、二次衝突によるオイルの二次的な分離・捕捉処理とを繰り返すことを前提として、分離後のオイルのブローバイガスＧへの再巻き込みを未然に防止できることで、オイルの分離・回収効率が飛躍的に向上するようになる。
【００４２】
図３，４は本発明に係るオイルセパレータ１１の第２の実施の形態を示し、先の第１の実施の形態と共通する部分には同一符号を付してある。
【００４３】
この第２の実施の形態は、オイルセパレータ１１のブローバイガス流入口１４がシリンダヘッド４の内部空間を経由せずに通路６ｂを介してクランクケース６に直接開口している点で図１に示した第１の実施の形態と異なっており、図４に示したセパレータ室１３の内部構造等は基本的に図２に示したものと同一である。
【００４４】
したがって、この第２の実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果が得られることになる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す図で、オイルセパレータを備えたエンジンの概略断面説明図。
【図２】図１のシリンダヘッドカバーに組み込まれたオイルセパレータの詳細を示す図で、（Ａ）はその垂直断面図、（Ｂ）は同図（Ａ）の水平断面図。
【図３】本発明の第２の実施の形態を示す図で、オイルセパレータを備えたエンジンの概略断面説明図。
【図４】図３のシリンダヘッドカバーに組み込まれたオイルセパレータの詳細を示す図で、（Ａ）はその垂直断面図、（Ｂ）は同図（Ａ）の水平断面図。
【符号の説明】
【００４６】
５…シリンダヘッドカバー
１１…オイルセパレータ
１３…セパレータ室
１４…ブローバイガス流入口
１５…ブローバイガス流出口
１６…隔壁
１７…二次衝突板
１９…細孔
２０…オイル分離機構
２２，２３…オイルドレンパイプ
２５…一次衝突板
２５ａ…凹凸面
２６…ガス通路
Ｇ…ブローバイガス
Ｒ１…上流側の室
Ｒ２…下流側の室
【図１】
2009121281.tif 000003
【図２】
2009121281.tif 000004
【図３】
2009121281.tif 000005
【図４】
2009121281.tif 000006