(57)【要約】【課題】内燃機関に発生するブローバイガスからのオイルの分離効率を高める。【解決手段】内燃機関１００のバランサ軸１０１の外周面を覆って、バランサ軸１０１と相対回転する分離室１Ａを設ける。分離室１Ａの上流に設けたブローバイガス入口３を設け、分離室１Ａの下流にブローバイガス出口４を設ける。分離室１Ａ内においてバランサ軸１０１の外周にフィン２またはスクリュー２０を形成することで、分離室１Ａ内にブローバイガスの旋回流を生起する。旋回流の遠心力でブローバイガスに含まれるオイル分を分離して、分離室１Ａの壁面に付着させ，分離室の壁面に開口するオイル回収通路５から内燃機関１００のオイルパン１０５に回収する。バランサ軸１０１の外側に旋回流を形成することで、ブローバイガスに大きな遠心力を作用させ、ブローバイガスからのオイル分の分離効率を高めることができる。【選択図】図２
2009222044.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のバランサ軸の外周面を覆って、バランサ軸と相対回転する分離室と、
分離室にブローバイガスを流入させるブローバイガス入口と、
分離室からブローバイガスを流出させるブローバイガス出口と、
分離室内にブローバイガスの旋回流を形成する手段と、
分離室の壁面に溜まったオイルを回収するオイル回収通路と、
を備えたことを特徴とする内燃機関のブローバイガス処理装置。
【請求項２】
旋回流形成手段はバランサ軸の外周からラジアル方向に突出するフィンである、ことを特徴とする請求項１に記載のブローバイガス処理装置。
【請求項３】
フィンは、バランサ軸の外周から等しい角度間隔でラジアル方向に突出する複数のフィンからなる第１のグループのフィンと、第１のグループのフィンに軸方向に隣接して、第１のグループのフィンと異なる角度位置においてバランサ軸の外周から等しい角度間隔でラジアル方向に突出する複数の別のフィンからなる第２のグループのフィンとで構成される、ことを特徴とする請求項２に記載のブローバイガス処理装置。
【請求項４】
旋回流形成手段はバランサ軸の外周に形成されたスクリュー部である、ことを特徴とする請求項１に記載のブローバイガス処理装置。
【請求項５】
ブローバイガス入口とブローバイガス出口は、バランサ軸と直交する断面内において、分離室に対して接線方向から接続する請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のブローバイガス処理装置。
【請求項６】
ブローバイガス入口は内燃機関のオイルパンに接続され、ブローバイガス出口は内燃機関のコレクタに接続される、ことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のブローバイガス処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関のブローバイガスからオイルを分離するブローバイガス処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の運転に伴って、燃焼室内の未年混合気の一部がピストンとシリンダとの摺動隙間を通って、ピストン下方のオイルパンに流出する。こうしたブローバイガスはブローバイガス通路を介して内燃機関の燃料として再供給される。ブローバイガスにオイルパン内の潤滑オイルがミスト状に混合しているので、再供給に先立ちブローバイガスからオイルを分離する必要がある。
【０００３】
ブローバイガスからオイルを分離するために、例えば内燃機関のクランク軸と同軸に設けられるバランサ軸を、内筒と外筒からなる二重のバイプで構成したブローバイガス処理装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
このブローバイガス処理装置は、ブローバイガス中の燃料とオイルの比重の違いを利用する。すなわち、ブローバイガス処理装置の内筒に複数の孔部を形成し、内筒内に導いたブローバイガス中のオイルを、バランサ軸の回転による遠心力で孔部を介して内筒の外側へ流出させる。結果として内筒の内側に燃料が、内筒の外側にはオイルが滞留する。バランサ軸には内筒の内側に臨む燃料回収口と、内筒の外側に臨むオイル回収口を設け、燃料とオイルを個別に回収している。
【特許文献１】特開平１１―２２４４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術による遠心分離方式のブローバイガス処理装置は、バランサ軸の内部で燃料とオイルを分離するので、十分な遠心力が得られず、分離効率は必ずしも高いとは言えない。
【０００６】
この発明は、従来技術の上記の問題を解決すべくなされたもので、ブローバイガス処理装置の燃料とオイルの分離効率を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明による内燃機関のブローバイガス処理装置は、内燃機関のバランサ軸を覆って、バランサ軸と相対回転する分離室と、分離室にブローバイガスを流入させるブローバイガス入口と、分離室からブローバイガスを流出させるブローバイガス出口と、バランサ軸との相対回転に応じて分離室内にブローバイガスの旋回流を形成する手段と、分離室の壁面に溜まったオイルを回収するオイル回収通路と、を備えている。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、バランサ軸が回転すると、分離室内にブローバイガスの旋回流が形成される。ブローバイガスに含まれるオイル分は旋回流の強い遠心力により分離され分離室の壁面に付着し、オイル回収通路から回収される。したがって、バランサ軸の内側でオイルを分離する従来技術によるブローバイガス処理装置と比べて、より大きな遠心力のもとでオイルを効率良く分離できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に図面を参照してこの発明を実施するための最良の形態を説明する。
図１の（ａ）と（ｂ）はこの発明を適用する内燃機関の概略縦断面図と概略横断面図である。図２の（ａ）と（ｂ）は、この発明の第１の実施形態によるブローバイガス処理装置の概略縦断面図と概略横断面図である。図４の（ａ）と（ｂ）は、この発明の第１の実施形態によるブローバイガス処理装置の固定ハウジングに設けたブローバイガス入口と出口の縦断面図である。
【００１０】
図１の（ａ）と（ｂ）を参照すると、ブローバイガス処置装置は、内燃機関１００が備えるバランサ軸１０１に臨んで、内燃機関１００に固定された固定ハウジング１を備える。バランサ軸１０１は、内燃機関１００のクランク軸に結合し、クランク軸とともに回転するとでクランク軸の回転を安定させる役割をもつ公知の部材である。内燃機関１００は吸気を供給するコレクタ１０２、ピストンを収装したシリンダブロック１０３、シリンダブロック１０３の下方に取り付けたオイルパン１０５を備える。オイルパン１０５内のブローバイガスはブローバイガス通路１０６を介してコレクタ１０２に流入する。
【００１１】
図２の（ａ）と（ｂ）を参照すると、固定ハウジング１はバランサ軸１０１の外周の回りに形成される。バランサ軸１０１は外周にラジアル方向に突出する９０度間隔で配置された４枚のフィン２を旋回手段として備える。固定ハウジング１は中間にフィン２の周囲に外側へ膨らんだ分離室１Ａを備える。
【００１２】
ブローバイガス通路１０６は分離室１Ａの上流に相当する固定ハウジング１の上流部に開口するブローバイガス入口３と、分離室１Ａの下流に相当する固定ハウジングブローバイガス出口４を備える。分離室１Ａの下端の壁面中央にはオイルパン１１に連通するオイル回収通路５が開口する。なお、ブローバイガス通路１０６はオイルパン１０５から内燃機関のタイミングチェーン１０７を覆うチェーンカバー１０８の内側を通って固定ハウジング１に導かれる。
【００１３】
内燃機関１００の運転中は、オイルパン１０５中に排出されたブローバイガスがチェーンカバー１０８を通るブローバイガス通路１０６を通ってコレクタ１０２に再供給され、その途中でブローバイガス処理装置によりブローバイガスからオイルを分離する。
ブローバイガス入口３から固定ハウジング１内に流入したブローバイガスは、バランサ軸１０１の外周に沿って軸方向に流れ，分離室１Ａに流入する。
【００１４】
分離室１Ａ内では回転するフィン２により、分離室１Ａ内に旋回流を形成する。この旋回流がもたらす遠心力は、ブローバイガスに混合している比重の大きなオイル分を比重の小さい燃料分から分離させる。分離したオイル分は図の矢印のように分離室１Ａの壁面に付着する。分離室１Ａの壁面に付着したオイル分は分離室１Ａの下端の壁面中央に開口するオイル回収通路５からオイルパン１０５に回収される。
【００１５】
分離室１Ａの壁面は、オイル回収通路５の開口部においてもっとも外側へ膨らむようよう、楕円形断面に形成される。その結果，オイル回収通路５は分離室１Ａの最も低い位置に開口することになる。この構成は分離室１Ａの壁面に付着したオイル分を集めるうえで好ましい。各フィン２は矩形に形成される。結果として、オイル回収通路５の開口部付近ではフィン２と分離室１Ａの壁面との隙間が最も大きくなる。一方、開口部の両側ではフィン２と分離室１Ａの壁面との隙間が最小限となるようにフィンの寸法を設定する。これは、ブローバイガスが確実にフィンに接するようにするためである。
【００１６】
このようにして分離室１Ａ内でオイル分を分離したブローバイガスは、分離室１Ａからバランサ軸１０１の外周に沿って下流側の固定ハウジング１に流出し、ブローバイガス出口４を通ってコレクタ１０２に流入する。
【００１７】
このように、この発明は、分離室１Ａにおいてバランサ軸１０１の外周に形成されたフィン２により、分離室１Ａ内にブローバイガスの強力な旋回流を生成する。したがって、バランサ軸の内側でオイル分の遠心分離を行なう前記従来技術のブローバイガス処理装置と比べて、バランサ軸１０１の同一の回転速度において、より大きな遠心力をブローバイガスに作用させることができる。したがって、ブローバイガスからのオイル分の遠心分離をより効率的に行なうことができる。前述のようにフィン２に確実にブローバイガスが当たるようにフィン２と分離室１Ａの壁面との隙間を小さく設定することは、オイルの分離効率を高める上で好ましい効果をもたらす。
【００１８】
フィン２はエンジン回転と同期回転するバランサ軸１０１に取り付けられているので、フィン２の回転速度はエンジン回転速度に対応して変化する。ブローバイガス流量はエンジン回転速度の上昇とともに増加する。一方、エンジンの回転速度上昇に応じてフィン２の回転速度も上昇し、ブローバイガスからのオイル分の分離能力が高くなる。このように、バランサ軸１に取り付けたフィン２をもちいてブローバイガスからオイル分を分離することで、フィン２の回転速度がエンジン回転速度に対応するので、分離室１Ａのオイル分離能力をブローバイガス流量に応じて変化させることができる。
【００１９】
また、フィン２による旋回流は、ブローバイガス通路１０６内の圧力変動を減衰する作用を及ぼす。その結果、コレクタ１０２とオイルパン１０５との圧力差が小さい場合でもブローバイガス流量のばらつきが抑制され、安定的にブローバイガス供給を行なうことができる。
【００２０】
さらに、バランサ軸１０１を覆うように形成された分離室１Ａ内でオイル分の分離を行なうので、例えばラビリンス通路を用いてブローバイガスからオイルを分離するスタティック方式のブローバイガス処理装置と比べて、ブローバイガス処理装置を小型化することができる。
【００２１】
図３の（ａ）と（ｂ）はこの発明の第２の実施形態によるブローバイガス処理装置の概略縦断面図と概略横断面図である。
この実施形態では、旋回手段として分離室１Ａ内のバランサ軸１０１の外周にフィン２を４５度間隔で８枚設けている。その他の構成は前記第１の実施形態と同一である。この実施形態に示すように、フィン２の枚数については任意に設定することができる。
【００２２】
図４の（ａ）と（ｂ）はこの発明の第３の実施形態によるブローバイガスの出入口の形状を説明する固定ハウジングの概略横断面図である。この実施形態では、ブローバイガスがフィン２の回転方向に対応する接線方向から固定ハウジング１に流入するように、固定ハウジング１の上流部へのブローバイガス入口３の形成位置を、固定ハウジング１の中心線からオフセットした位置に設定する。
【００２３】
同様に，ブローバイガスがフィン２の回転方向に対応する接戦方向へと固定ハウジング１から流出するように、固定ハウジング１の下流部へのブローバイガス出口４の形成位置を、固定ハウジング１の中心線からオフセットした位置に設定する。
【００２４】
ブローバイガス入口３とブローバイガス出口４をこのように形成することで、分離室１Ａ内における旋回流の形成が一層促進される。その結果、ブローバイガスが旋回流を形成することなくフィン２と分離室１Ａの壁面との隙間を通って流下する現象を抑制することができ、オイルの分離効率をさらに向上させることができる。
【００２５】
また、ブローバイガス入口３とブローバイガス出口４を旋回流の旋回方向に合わせた接線方向に形成することで、ブローバイガスの固定ハウジング１への流入及び固定ハウジング１からの流出に伴う圧力損失を低減することができる。圧力損失の低減は、コレクタ１０２とオイルパン１０５の圧力差が小さい場合にブローバイガス流量を確保する上で好ましい効果をもたらす。
【００２６】
この実施形態は、前述の第１及び第２の実施形態のいずれとも組み合わせが可能である。さらに、後述の第４及び第５の実施形態とも組み合わせることができる。
【００２７】
図５の（ａ）と（ｂ）はこの発明の第４の実施形態によるブローバイガス処理装置の概略縦断面図と概略横断面図である。
【００２８】
この実施形態では、分離室１Ａ内のバランサ軸１０１の外周にフィン２を設ける代わりに、スクリュー２０を形成している。スクリュー２０は分離室１Ａの壁面との間に螺旋状のブローバイガスの通路を形成する。バランサ軸１０１が回転すると、螺旋状の通路も回転し、結果的としてブローバイガスに螺旋状の旋回流を生起させる。その他の構成は、前記第１の実施形態と同一である。
【００２９】
この実施形態によれば、回転するスクリュー２０それ自体がブローバイガスに推進力を及ぼすので、前記第１の実施形態の効果に加えて、コレクタ１０２とオイルパン１０５との圧力差が小さい場合のブローバイガス流量の確保に関して、さらに好ましい効果が得られる。
【００３０】
図６の（ａ）と（ｂ）はこの発明の第５の実施形態によるブローバイガス処理装置の概略縦断面図と概略横断面図である。
【００３１】
この実施形態では、第１の実施形態のフィン２の代わりに、位相の異なる２組のフィン２Ａと２Ｂをバランサ軸１０１に固定する。
【００３２】
フィン２Ａは第１の実施形態のフィン２と同様に、９０度間隔でバランザ軸１０１の外周に形成されるが、軸方向の長さは第１の実施形態のフィン２の半分の長さに設定される。フィン２Ｂはフィン２Ａの下流側に隣接して、やはり９０度間隔でバランザ軸１０１の外周に形成される。ただし、フィン２Ｂはフィン２Ａに対して４５度の位相差をもってバランザ軸１０１の外周に形成される。
【００３３】
このように、分離室１Ａ内に設けられるフィンの数や配置に関しては様々なバリエーションが可能である。
【００３４】
以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらもこの発明の技術的範囲に含まれることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】この発明を適用する内燃機関の概略縦断面図と概略横断面図である。
【図２】この発明の第１の実施形態によるブローバイガス処理装置の概略縦断面図と概略横断面図である。
【図３】この発明の第２の実施形態によるによるブローバイガス処理装置の概略縦断面図と概略横断面図である。
【図４】この発明の第３の実施形態によるブローバイガスの出入口の形状を説明するハウジングの概略横断面図である。
【図５】この発明の第４の実施形態によるブローバイガス処理装置の概略縦断面図と概略横断面図である。
【図６】この発明の第５の実施形態によるブローバイガス処理装置の概略縦断面図と概略横断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１Ａ  分離室
２，２Ａ，２Ｂ  旋回流形成手段としてのフィン
２０  旋回流形成手段としてのスクリュー
３  ブローバイガス入口
４  ブローバイガス出口
５  オイル回収通路
１００  内燃機関
１０１  バランサ軸
【図１】
2009222044.tif 000003
【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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