(57)【要約】【課題】スラッジの発生を抑制できるオイルセパレータを提供する。【解決手段】ブローバイガスからオイルを遠心力により分離するオイルセパレータであって、ブローバイガスが接触する内壁面５０ｆにスラッジの発生を抑制すべく、酸性物質を中和するスラッジ抑制層６０が形成されている。硝酸水などの酸性物質を中和するための炭酸カルシウムからなるスラッジ抑制層を内壁面に形成することにより、オイルセパレータ内部で旋回するブローバイガスに含まれるスラッジの発生を促進する硝酸水が中和される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブローバイガスからオイルを遠心力により分離するオイルセパレータであって、
前記ブローバイガスが接触する内壁面にスラッジの発生を抑制すべく、酸性物質を中和するスラッジ抑制層が形成されている、
ことを特徴とするオイルセパレータ。
【請求項２】
前記スラッジ抑制層は、前記ブローバイガスとの接触領域を拡大すべく、表面が凹凸化された凹凸領域を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載のオイルセパレータ。
【請求項３】
前記凹凸領域は、らせん状の溝を含む、
ことを特徴とする請求項２に記載のオイルセパレータ。
【請求項４】
前記スラッジ抑制層は、表面が平滑化された平滑領域をさらに含む、
ことを特徴とする請求項２又は３に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、内燃機関に適用されるオイルセパレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用等の内燃機関において、潤滑油であるオイルの劣化等に起因していわゆるスラッジが発生し、これがエンジン各部に様々な悪影響を与えることが知られている。スラッジは、オイル中に含まれるオレフィン、ブローバイガスに含まれるＮＯｘ、水等を主成分とし、これら主成分が熱や酸の力で反応し、スラッジプリカーサやスラッジバインダといった前駆物質を経て生成される。スラッジは、視覚的には泥或いはヘドロ状の物質であり、例えば、これが内燃機関内部の通路に堆積すると通路を閉塞する等の問題を引き起こす可能性がある。
【０００３】
特に、内燃機関内部で結露等により生じる水と、ブローバイガス中に含まれるＮＯｘとの反応によりできる酸性物質（硝酸水）のオイルへの混入は、スラッジの生成を促進し、オイルの劣化を加速するとともに、潤滑油の各機能を低下させる。
【０００４】
このような硝酸水の生成に対して、潤滑油に金属系清浄剤と称される添加剤を加え、オイル中に生成される酸性物質を中和し、これを以ってスラッジの生成を抑制する方法が知られている。また、弱カオチン性界面活性剤をオイルに添加し、オイルの有するスラッジの油中分散機能を増強することも行われている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１３０６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ブローバイガスを吸気系に戻すブローバイガス循環システムの循環路には、ブローバイガスからオイル成分を分離するために、オイルセパレータが設けられる。このオイルセパレータでは、エンジン内の他の箇所に比べてスラッジが発生しやすい。その理由としては、オイルセパレータには、ＮＯ2、Ｈ2Ｏ、オイル、オイルに希釈した燃料、蒸発した燃料などからなるブローバイガスが全量通過する。また、オイルセパレータは、エンジン外壁部、特に、シリンダヘッドやシリンダブロックへ設置されることが多いことから、温度が低くブローバイガス中の水分が凝縮しやすく、スラッジを凝縮させる原因となる硝酸水が発生しやすい。さらに、サイクロン式のオイルセパレータでは、ブローバイガスに含まれるオイル、水分、燃料を内壁面に遠心力により飛散させ付着させるため、液体が微量で流れにくく、スラッジ化しやすい条件が発生しやすい。
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、スラッジの発生を抑制できるオイルセパレータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るオイルセパレータは、ブローバイガスからオイルを遠心力により分離するオイルセパレータであって、前記ブローバイガスが接触する内壁面にスラッジの発生を抑制すべく、酸性物質を中和するスラッジ抑制層が形成されている、ことを特徴としている。
【０００９】
この構成によれば、例えば、硝酸水などの酸性物質を中和するための炭酸カルシウムからなるスラッジ抑制層を内壁面に形成することにより、オイルセパレータ内部で旋回するブローバイガスに含まれるスラッジの発生を促進する硝酸水が中和される。また、ブローバイガスは、スラッジ抑制層に遠心力により押し付けられるので、硝酸水とスラッジ抑制層との中和反応がより促進される。
【００１０】
上記構成において、前記スラッジ抑制層は、前記ブローバイガスとの接触領域を拡大すべく、表面が凹凸化された凹凸領域を有する、構成を採用できる。また、前記凹凸領域は、らせん状の溝を含む、構成を採用できる。
【００１１】
上記構成において、前記スラッジ抑制層は、表面が平滑化された平滑領域をさらに含む、構成を採用できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、スラッジの発生を抑制できるオイルセパレータが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の最良の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
【００１４】
図１には本発明の一実施形態にかかるオイルセパレータが適用される内燃機関、特にそのブローバイガス環流装置が示されている。図示されるように、エンジン１はシリンダブロック２と、ピストン３と、クランクケース４と、シリンダヘッド５と、シリンダヘッド５を上方から覆うヘッドカバー６と、オイルパン７と、オイルセパレータ５０とを備える。
【００１５】
ブローバイガスとは、ピストンリングと、シリンダブロック２のシリンダボアとの隙間からクランクケース４内へ漏れ出るガスのことである。このブローバイガスは多量の炭化水素や水分を含む。このため、あまりに多いとエンジンオイルの早期劣化やエンジン内部の錆の原因になる。また、炭化水素が含まれているため、このまま大気に解放することは環境上好ましくない。そのため、ブローバイガスは、吸気負圧を利用して後述の経路を通じて強制的に吸気系統へ戻される。また、ブローバイガスの還流経路の途中にオイルセパレータ５０が設けられ、ブローバイガスＢＧからオイルＯＬ１を遠心力により分離し、分離したオイルＯＬ１をオイルパン７へ戻し、ブローバイガスＢＧから分離されたガスＧＳ１をヘッドカバー６の内部へ戻す。
【００１６】
尚、エンジンの軽負荷時におけるブローバイガスおよび新気の流れを矢印で示す。
【００１７】
吸気通路８にはスロットルバルブ９が設けられ、スロットルバルブ９の下流側の吸気通路８と、ヘッドカバー６内とはＰＣＶ通路１０によって連通されている。ここでＰＣＶとはPositive Crankcase Ventilationの略称である。また、スロットルバルブ９の上流側の吸気通路８と、ヘッドカバー６内とは大気通路１１によって連通されている。ＰＣＶ通路１０にはこれを開閉するＰＣＶバルブ１２が設けられる。ＰＣＶバルブ１２は吸気負圧の大きさに応じて開閉し、流量を変えるものであり、本実施形態ではヘッドカバー６に固設されている。
【００１８】
シリンダブロック２とシリンダヘッド５には、ヘッドカバー６内とクランクケース４内とを連通するオイル落とし通路１３が設けられている。本実施形態のオイル落とし通路１３は、動弁系の潤滑を終えてシリンダヘッド５上に滞留したオイルをオイルパン７へ向けて落とすための通路であると同時に、クランクケース４内のブローバイガスをヘッドカバー６内に向けて上昇移動させるための通路である。クランクケース４からヘッドカバー６に向かって上昇移動するブローバイガスには、クランクケース４内のオイルの攪拌、蒸発によって生成されたオイルミストが含まれる。
【００１９】
尚、通路１３を上昇するオイルミストが含まれるブローバイガスは全部がヘッドカバー６内を通過した後、オイルセパレータ５０へ供給される。このオイルセパレータ５０の詳細については後述する。
【００２０】
図示されるように、エンジンの軽負荷時には、ＰＣＶバルブ１２が開かれ、クランクケース４内のブローバイガスはオイル落とし通路１３、オイルセパレータ５０、ヘッドカバー６内、ＰＣＶ通路１０を順に通じて吸気通路８に戻され、その後シリンダブロック２内の燃焼室で燃焼される。一方このときヘッドカバー６内には大気通路１１を通じて大気が導入され、この大気はヘッドカバー６内のブローバイガスを適宜希釈する。
【００２１】
他方、図示しないが、エンジンの高負荷時には、ＰＣＶバルブ１２が閉じられ、ヘッドカバー６内のブローバイガスは大気通路１１を通じて吸気通路８に戻される。
【００２２】
このようにクランクケース４内のブローバイガスは、オイルセパレータ５０を経てヘッドカバー６内に導入された後、吸気通路８に戻されて燃焼される。ブローバイガスは、燃料成分であるＨＣ（炭化水素）、既燃焼ガスに含まれるＮＯｘ及びＳＯｘ、水分のほか、クランクケース４内のオイルの攪拌、蒸発によって生成された気体としてのオイルミストを含んでいる。このため、オイルセパレータ５０によりオイルを分離する。
【００２３】
図２は、本発明の一実施形態に係るオイルセパレータの構造を示す断面図である。
図２において、オイルセパレータ５０は、いわゆるサイクロン式のオイルセパレータであり、略円筒状の金属性のタンク５０ａを略鉛直に設置して用いるものである。タンク５０ａは、その上端が天板５０ｔで閉塞され、その下端が底板５０ｅで閉塞されている。タンク５０ａの上端側には、ブローバイガスＢＧの流入口５０ｘが形成され、下端側には、オイルＯＬ１の流出口５０ｙが形成され、天板５０ｔの中心部には、排出管５１が貫通している。
【００２４】
さらに、タンク５０ａの内壁面５０ｆには、スラッジの発生を抑制すべく、後述する硝酸水などの酸性物質を中和するためのスラッジ抑制層６０が形成されている。
【００２５】
スラッジ抑制層６０は、例えば、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3）からなり、タンク５０ａの内壁面５０ｆに全面的にかつ一様な厚さで塗布されている。すなわち、このスラッジ抑制層６０は、スラッジにおいて生成される硝酸水等の酸性物質を中和可能な材料で形成される。
【００２６】
オイルセパレータ５０の作用について図３を参照して説明すると、エンジン１の通路１３からヘッドカバー６へ導かれ流入口５０ｘを通じてタンク５０ａ内に流入したブローバイガスＢＧは旋回し、ブローバイガスＢＧには、図３に示すように、遠心力が作用する。
【００２７】
ブローバイガスＢＧは、ＮＯｘ、Ｈ2Ｏ（水）、オイル、オイルに希釈した燃料、蒸発した燃料などからなり、旋回されて攪拌されることにより、分離した水とＮＯｘから発生した硝酸水ＮＷがスラッジ抑制層６０に付着する。ブローバイガスＢＧは攪拌され、遠心力によりスラッジ抑制層６０に押し付けられるので、硝酸水ＮＷと炭酸カルシウムとの中和反応が促進され、硝酸水ＮＷの生成が抑制される。この結果、スラッジのの発生を抑制できる。
【００２８】
尚、流入口５０ｘからのブローバイガスＢＧのうち、分離されたオイルＯＬ１は、流出口５０ｙを通じてオイルパン７へ戻され、分離されたガスＧＳ１は、ＰＣＶバルブ１２を通じて吸気通路８に戻される。
【００２９】
図４は、本発明の他の実施形態を示す図であって、（Ａ）はオイルセパレータの構造を示す断面図、及び（Ｂ）は（Ａ）における円Ａ内の拡大断面図である。尚、図４において図２に示したオイルセパレータと同一構成部分には同一の符号を使用している。
【００３０】
このオイルセパレータ５０Ａは、図４（Ａ）に示すように、タンク５０ａの内壁面５０ｆに全面的にスラッジ抑制層６０Ａが形成されている。
【００３１】
スラッジ抑制層６０Ａは、炭酸カルシウムで形成され、図６（Ａ），（Ｂ）に示すように、らせん状の溝６０ｔが形成され、このらせん状の溝６０ｔは、ブローバイガスＢＧの旋回流に沿うように形成されている。尚、らせん状の溝６０ｔにより凹凸領域が構成されている。
【００３２】
らせん状の溝６０ｔを形成することにより、スラッジ抑制層６０Ａの表面が凹凸化され、表面積が拡大する。このため、スラッジ抑制層６０Ａに付着する硝酸水ＮＷをより効率よく中和することができる。また、スラッジ抑制層６０Ａの表面積が拡大されることにより、ブローバイガスＢＧが炭酸カルシウムからなるスラッジ抑制層６０Ａに触れる確率が増加し、ブローバイガスＢＧ中に含まれる微小な硝酸水ＮＷがトラップされやすくなる。さらに、らせん状の溝６０ｔを形成することにより、この溝６０ｔに硝酸水ＮＷが保持されやすくなり、一層中和反応を促進できる。
【００３３】
図５は、本発明の他の実施形態を示す図であって、（Ａ）はオイルセパレータの構造を示す断面図、及び（Ｂ）は凹凸領域と平滑領域との関係を示す拡大図である。尚、図５において図２に示したオイルセパレータと同一構成部分には同一の符号を使用している。
【００３４】
このオイルセパレータ５０Ｂは、図５（Ａ）に示すように、タンク５０ａの内壁面５０ｆの上側部分に炭酸カルシウムからなるスラッジ抑制層６０Ｂが形成されている。
【００３５】
スラッジ抑制層６０Ｂは、表面にらせん状の溝が形成された凹凸領域６０ｒと、表面が平滑化された平滑領域６０ｓとから構成されている。
【００３６】
平滑領域６０ｓは、図６（Ａ）に示すように、所定幅でタンク５０ａの長手方向に沿って形成されており、平滑領域６０ｓに隣接して凹凸領域６０ｒが形成されている。
【００３７】
凹凸領域６０ｒは、図４に示したのと同様に、溝がブローバイガスＢＧの旋回流に沿うように形成されている。
【００３８】
上記のように、スラッジ抑制層６０Ｂを凹凸領域６０ｒと平滑領域６０ｓとに分けることにより、凹凸領域６０ｒでは、上述したように、ブローバイガスＢＧ中に含まれる微小な硝酸水ＮＷがトラップされやすくなり、また、溝に硝酸水ＮＷが保持されやすくなり、硝酸水ＮＷが効率良く中和される。一方、平滑領域６０ｓは、図５（Ｂ）に示すように、中和された水Ｗ、エンジン停止中やＰＣＶバルブ１２が閉鎖されてブローバイガスＢＧが流入しないときに結露して発生した水をその平滑な表面により下方に落下させる。すなわち、炭酸カルシウムは中性である水とは反応しない。このため、エンジン停止中等に発生した水を不必要にスラッジ抑制層６０Ｂに保持させてこれをエンジン運転中にＮＯｘと反応させて硝酸水化させずに、平滑面により落下させてエンジン内に戻すほうがスラッジの発生の抑制には効果的だからである。
【００３９】
上記実施形態では、凹凸領域をらせん状の溝で形成した場合について説明したが、これに限定されるわけではなく、半球状の凹凸等であってもよい。また、平滑領域は、上記の形態に限定されるわけではなく、複数本の平滑領域を形成してもよく、また、らせん状に形成する等も可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施形態にかかるオイルセパレータが適用される内燃機関の構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るオイルセパレータの構造を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るオイルセパレータの作用を説明するための図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係るオイルセパレータの構造を示す断面図及び部分拡大図である。
【図５】本発明のさらに他の実施形態に係るオイルセパレータの構造を示す断面図及び部分拡大図である。
【符号の説明】
【００４１】
１…エンジン
２…シリンダブロック
３…ピストン
４…クランクケース
５…シリンダヘッド
６…ヘッドカバー
７…オイルパン
５０…オイルセパレータ
５０ａ…タンク
５０ｆ…内壁面
５０ｘ…流入口
５０ｙ…流出口
６０，６０Ａ，６０Ｂ…スラッジ抑制層
６０ｔ…溝
６０ｒ…凹凸領域
６０ｓ…平滑領域
ＮＷ…硝酸水
ＧＳ１…ガス
ＢＧ…ブローバイガス
ＯＬ１…オイル
【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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