(57)【要約】【課題】ブローバイガス中のオイルミストがサイクロン室内で十分に分離されないうちにサイクロン出口を通過した場合でも、オイルミストがガス排出口に持ち去られないように確実にオイルを分離できる構造のオイルセパレータを提供する。【解決手段】オイルセパレータ１０はガス導入口と複数のサイクロン室３０ａ〜３０ｄとガス排出口１４を備えている。そして、サイクロン室３０ａ〜３０ｄの中央に形成されたサイクロン出口３２ａ〜３２ｄの出口側には、ガス排出口１４に通じる出口通路２０が形成されており、サイクロン出口３２ａ〜３２ｄとガス排出口１４は出口通路２０で離間して配置されている。そして、出口通路２０にはサイクロン出口３２ａ〜３２ｄから流出するブローバイガスの流れる方向に面して配置され、サイクロン出口３２ａ〜３２ｄから流出するブローバイガスが衝突する衝突板２２が設けられている。【選択図】図３
2009221858.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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に含まれるオイルミストを捕集するオイルセパレータであって、
ガス導入口とサイクロン室とガス排出口を備え、ブローバイガスがガス導入口から導入されてガス排出口から排出されるガス流路中に、ブローバイガスの旋回運動による遠心力によりオイルミストを凝集するサイクロン室が配設されており、
該サイクロン室は中央部にサイクロン出口を備え、該サイクロン出口は前記ガス排出口へ通じる前記ガス流路の出口通路に開口して配設されており、該サイクロン出口と該ガス排出口は離間しており、
該サイクロン出口が開口する前記ガス流路の出口通路には、該サイクロン出口から流出するブローバイガスの流れ方向に面して配置され、該流出するブローバイガスが衝突しオイルミストを凝集することのできる衝突板が配設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】
請求項１に記載のオイルセパレータであって、
前記サイクロン室は複数室がオイルセパレータの片側に一列に並んで配設され、前記サイクロン出口が前記出口通路の片側に一列に並ぶ構成とされており、該サイクロン出口には該出口通路側で拡径する拡径部が形成されており、
該出口通路のサイクロン出口が一列に並ぶ側が下側となり、かつ、前記拡径部の中央部が周辺部よりも下側となる傾斜状態でエンジン本体に取付けられることを特徴とするオイルセパレータ。
【請求項３】
請求項２に記載のオイルセパレータであって、
自動車エンジンのシリンダヘッドカバーの内部に配置されることを特徴とするオイルセパレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はブローバイガス用オイルセパレータに関する。より詳しくは、自動車エンジン等の内燃機関のエンジンクランクケース内に発生するブローバイガス中のオイルミストを捕集するオイルセパレータであって、サイクロンによりオイルミストを捕集するオイルセパレータの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関、例えば自動車のエンジン等においては、その稼働時において、ピストンリングとシリンダ壁の隙間から漏出するブローバイガスを大気中に排出することは大気汚染の原因になるため、いわゆるＰＣＶ（ポジティブクランクケースベンチレーション）システムによりブローバイガスを吸気系に戻して再燃焼させている。
ここで、ブローバイガス中にはエンジンオイル等の潤滑油が微粒化されたオイルミストが含まれているため、ブローバイガス中のオイルミストが吸気系に流出することを防止する必要がある。そこで、ブローバイガス中のオイルミストを分離回収する手段として、シリンダヘッドカバーの内側やクランクケースと吸気管路を連結する連結流路の途中等にオイルミスト捕集装置（オイルセパレータ）が設けられている。
【０００３】
そのようなオイルセパレータとしては、所謂サイクロン式と呼ばれる方式のオイルセパレータが普及している。例えば、特開２００１−２４６２１６号公報（特許文献１）には、サイクロン式のオイルセパレータが記載されている。
ところで、サイクロン式のオイルセパレータは、サイクロンが最良の性能を発揮することのできるブローバイガスの流量の範囲が限られている。特許文献１のように単一のサイクロンでオイルセパレータを構成する場合は、ブローバイガスの流量が少ないときに、オイルミストの捕集能力が低下するという問題がある。
【０００４】
そこで、特表２００２−５４０３３８号公報（特許文献２）では、単一のサイクロンの代わりに複数のサイクロンを備えたオイルセパレータが提案されている。サイクロンを小型にすることでブローバイガスの流量が少なくても旋回流を生じさせてオイルミストを有効に捕集することができ、ブローバイガスの流量が多いときは、複数のサイクロンでオイルミストの捕集作業を分担して対処するというものである。
【０００５】
図７に、特許文献２に記載されたオイルセパレータとほぼ同一の構成のオイルセパレータ１１０を示す。オイルセパレータ１１０は図７に現れないものを含めて４個のサイクロン室１３０を備えている。そして、オイルセパレータ１１０では、クランクケース内で漏出したブローバイガスが、ガス導入口１１２からガス流路を通過して各サイクロン室１３０に導入される。そして、ブローバイガスはサイクロン室１３０で旋回運動をしながらサイクロン室１３０の中央の上方に設けられたサイクロン出口１３２へ排出され、出口通路１２０を経てガス排出口１１４を通過して内燃機関の吸気系に吸引される。このとき、ブローバイガス中のオイルミストは、旋回運動による遠心力によってブローバイガスから分離されて液状となり、液状となったオイルはオイルセパレータ１１０の底部を流れ、オイルドレン１１６より排出されクランクケースへと戻される。
【特許文献１】特開２００１−２４６２１６号公報
【特許文献２】特表２００２−５４０３３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の図７に示した形式のオイルセパレータ１１０においては、エンジンが高速回転する状態では、ブローバイガスの流量が多くなってオイルセパレータ１１０内のブローバイガスの流速が速くなる。そして、サイクロン室１３０の室内やサイクロン出口１３２での流速も速くなるため、ブローバイガス中のオイルミストがサイクロン室１３０の室内で十分に分離されないうちにサイクロン出口１３２を通過する。そのため、オイルミストが出口通路１２０を通って、ガス排出口１１４へ持ち去られてしまうという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、ブローバイガス中のオイルミストがサイクロン室内で十分に分離されないうちにサイクロン出口を通過した場合でも、オイルミストがガス排出口に持ち去られないように確実にオイルを分離できる構造の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】
上記課題を解決するため、本発明に係るオイルセパレータは、サイクロン出口に面して衝突板を設け、サイクロン出口を通過したオイルミストを衝突板に衝突、付着させて確実にオイルを分離できる構造とした。
【０００９】
そこで、本発明の第１の発明は、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に含まれるオイルミストを捕集するオイルセパレータであって、
ガス導入口とサイクロン室とガス排出口を備え、ブローバイガスがガス導入口から導入されてガス排出口から排出されるガス流路中に、ブローバイガスの旋回運動による遠心力によりオイルミストを凝集するサイクロン室が配設されており、
該サイクロン室は中央部にサイクロン出口を備え、該サイクロン出口は前記ガス排出口へ通じる前記ガス流路の出口通路に開口して配設されており、該サイクロン出口と該ガス排出口は離間しており、
該サイクロン出口が開口する前記ガス流路の出口通路には、該サイクロン出口から流出するブローバイガスの流れ方向に面して配置され、該流出するブローバイガスが衝突しオイルミストを凝集することのできる衝突板が配設されていることを特徴とする。
【００１０】
この第１の発明によれば、サイクロン室で分離されずにサイクロン出口から流出して出口通路に流入したブローバイガス中のオイルミストは、サイクロン出口に面して配置された衝突板に衝突し、付着してブローバイガスから分離される。
よって、ブローバイガス中のオイルミストがサイクロン室内で十分に分離されないうちにサイクロン出口を通過した場合でも、オイルミストがガス排出口に持ち去られないように確実にオイルを分離することができる。そして、サイクロン出口とガス排出口が離間しているので、衝突板に付着したオイルがガス排出口に持ち去られるおそれがない。
【００１１】
次に、本発明の第２の発明は、上記第１の発明に係るオイルセパレータであって、
前記サイクロン室は複数室がオイルセパレータの片側に一列に並んで配設され、前記サイクロン出口が前記出口通路の片側に一列に並ぶ構成とされており、該サイクロン出口には該出口通路側で拡径する拡径部が形成されており、
該出口通路のサイクロン出口が一列に並ぶ側が下側となり、かつ、前記拡径部の中央部が周辺部よりも下側となる傾斜状態でエンジン本体に取付けられることを特徴とする。
この第２の発明によれば、衝突板に付着したオイルは、傾斜した衝突板及び出口通路の通路底部のサイクロン出口が形成された側に堆積する。そして、ブローバイガスの流量低下時あるいはエンジン停止時にサイクロン出口の拡径部からサイクロン室内を経由してオイルドレンより回収される。よって、出口通路で捕集されたオイルの回収が容易である。
【００１２】
次に、本発明の第３の発明は、上記第２の発明に係るオイルセパレータであって、自動車エンジンのシリンダヘッドカバーの内部に配置されることを特徴とする。
この第３の発明によれば、サイクロンが一列に並んで形成されておりオイルセパレータが横長の形状となるため、シリンダヘッドカバーの内部に配置がすることができる。そして、オイルセパレータをシリンダヘッドカバーの内部に配置できるため、自動車エンジンのコンパクト化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１３】
上述の本発明の各発明によれば、次の効果が得られる。
まず、上述の第１の発明によれば、ブローバイガス中のオイルミストがサイクロン室内で十分に分離されないうちにサイクロン出口を通過した場合でも、オイルミストがガス排出口に持ち去られないように確実にオイルを分離することができる。そして、サイクロン出口とガス排出口が離間しているので、衝突板に付着したオイルがガス排出口に持ち去られるおそれがない。
次に上述の第２の発明によれば、衝突板に付着したオイルは、衝突板及び出口通路の通路底部のサイクロン出口が形成された側に堆積する。そして、ブローバイガスの流量低下時あるいはエンジン停止時にサイクロン出口の拡径部からサイクロン室内を経由してオイルドレンより回収される。よって、出口通路で捕集されたオイルの回収が容易である。
次に上述の第３の発明によれば、オイルセパレータをシリンダヘッドカバーの内部に配置できるため、自動車エンジンのコンパクト化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。まず、本発明の一実施例であるオイルセパレータ１０の構造について説明する。
図１に本発明の一実施例である自動車エンジンのシリンダヘッドカバーの内部に配置されるオイルセパレータ１０の外観正面図を示す。図１に示すとおり、オイルセパレータ１０は一列に並んだ４個の小型のサイクロン室３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄを備えたサイクロン方式のオイルセパレータであって、サイクロン室３０ａ〜３０ｄの出口側に位置する出口通路２０と、ブローバイガスを導入するガス導入口１２と、ブローバイガスを排出するガス排出口１４と、ブローバイガスから分離されたオイルを回収するオイルドレン１６とを備えている。
【００１５】
図２にオイルセパレータ１０の外観平面図を示す。図２に示すように、サイクロン室３０ａ〜３０ｄは、図２で見て下方となる位置に配設されている。
図３は、図２のＡ−Ａ位置における断面図である。図３により、オイルセパレータ１０の構造について説明する。オイルセパレータ１０は、樹脂製であって、図３に示すように、ケース１０Ａ、サイクロン構造部１０Ｂ、ガス排出構造部１０Ｃ及び天板１０Ｄの４部品から構成されている。
ケース１０Ａには、図１に示したガス導入口１２とオイルドレン１６が形成されている。そして、サイクロン構造部１０Ｂにはサイクロン室３０ａ〜３０ｄおよびオイルを回収するオイル出口３６ａ〜３６ｄが形成されている。そして、ガス排出構造部１０Ｃと天板１０Ｄで出口通路２０を形成している。ガス排出構造部１０Ｃには、サイクロン出口３２ａ〜３２ｄと出口通路２０の通路底部２４が形成されている。そして、天板１０Ｄのサイクロン出口３２ａ〜３２ｄに面する部位が衝突板２２とされており、サイクロン出口３２ａ〜３２ｄから平面方向で見て離間した位置にガス排出口１４が形成されている。なお、サイクロン出口３２ａ〜３２ｄから衝突板２２までの配設間隔は、サイクロン出口３２ａ〜３２ｄから流出したブローバイガスが、その流出時の衝突によりオイルミストを凝集することができる配設間隔とされている。
【００１６】
次に、図１及び図３により、オイルセパレータ１０のオイル分離機能を説明する。
クランクケース内に漏出したブローバイガスは、図１に示したガス導入口１２からオイルセパレータ１０に流入し、図３に示したサイクロン室３０ａ〜３０ｄの背面側に形成されているガス流路を経て、サイクロン室３０ａ〜３０ｄに導入される。そして、サイクロン室３０ａ〜３０ｄの内部で生じる旋回流による遠心力により、オイルミストが凝集されてブローバイガスから分離される。分離されたオイルはサイクロン室３０ａ〜３０ｄの内周壁に付着して流れ落ち、あるいはサイクロン室の下部に落下して、オイル出口３６ａ〜３６ｄからサイクロン室３０ａ〜３０ｄの外部へ排出される。そして、ケース１０Ａの底に溜まったオイルは、図１で示したオイルドレイン１６から回収される。一方、オイルミストが分離されたブローバイガスはサイクロン出口３２ａ〜３２ｄから、サイクロン室３０ａ〜３０ｄの出口側に形成された出口通路２０へと排出される。
【００１７】
ここで、オイルセパレータ１０のサイクロン室３０ａ〜３０ｄは、サイクロンを小型にすることでブローバイガスの流量が少なくても旋回流を生じさせてオイルミストを有効に捕集することができ、ブローバイガスの流量が多いときは、複数のサイクロンでオイルミストの捕集作業を分担するという特性を有している。しかし、サイクロンの処理能力を超えるブローバイガスが流入する場合には、サイクロンでオイルミストを捕集しきれないという問題が生じる。
すなわち、エンジンが高速回転する状態では、ブローバイガスの流量が多くなってオイルセパレータ１０内のブローバイガスの流速が速くなる。そのため、サイクロン室３０ａ〜３０ｄの室内やサイクロン出口３２ａ〜３２ｄでの流速も速くなるため、ブローバイガス中のオイルミストがサイクロン室３０ａ〜３０ｄの室内で十分に分離されないうちにサイクロン出口３２ａ〜３２ｄを通過してしまうことがある。
【００１８】
そこで、オイルセパレータ１０では、前述の通り、サイクロン室３０ａ〜３０ｄから排出されるブローバイガスの出口側に衝突方式のオイル捕集機構を備えた出口通路２０を設けることで、オイルミストがガス排出口１４へ持ち去られることを抑止している。
すわなち、サイクロン出口３２ａ〜３２ｄからオイルミストを含むブローバイガスが流出して出口通路２０に流れ込んだ時は、ブローバイガスがサイクロン出口３２ａ〜３２ｄに面して設けられた衝突板２２に衝突して、オイルミストが衝突板２２に付着してブローバイガスから分離される。よって、ブローバイガス中のオイルミストがサイクロン室３０ａ〜３０ｄの室内で十分に分離されないうちにサイクロン出口３２ａ〜３２ｄを通過した場合でも、オイルミストがガス排出口１４に持ち去られないように確実にオイルを分離することができる。そして、サイクロン出口３２ａ〜３２ｄとガス排出口１４が離間しているので、衝突板２２に付着したオイルがガス排出口１４に持ち去られるおそれがない。
なお、サイクロン出口３２ａ〜３２ｄは、サイクロンの径に比べて小径とされており、ブローバイガスがサイクロン出口３２ａ〜３２ｄから高速で流出するため、ブローバイガスが高速で衝突板２２に衝突するので、衝突板２２によるオイルの捕集が効率よい。
【００１９】
次に、出口通路２０の衝突板２２で捕集されたオイルの回収方法について説明する。
図４に、オイルセパレータ１０から天板１０Ｄを外した状態の外観平面図を示す。図４に示すとおり、サイクロン出口３２ａ〜３２ｄは、通路底部２４の図で見て下方となる端に並んで形成されている。
図５に、オイルセパレータ１０を自動車エンジンのシリンダヘッドカバー内部に取付けた状態における図４のＢ−Ｂ位置での断面図を示す。図５に示すとおり、サイクロン出口３２ｄには出口通路２０側で拡径する円錐状の拡径部３４ｄが形成されている。なお、サイクロン出口３２ａ〜３２ｃにも同様の拡径部３４ａ〜３４ｃが形成されている。
そして、図５に示すとおり、オイルセパレータ１０はサイクロン出口３２ｄ等が一列に並んだ側が下側となるように傾斜した状態で取り付けられている。そして、拡径部３４ｄ等の中央部が周辺部よりも下側となる傾斜状態とされている。
よって、オイルセパレータ１０を自動車エンジンのシリンダヘッドカバー内部に取付けた状態では、出口通路２０のサイクロン出口３２ａ〜３２ｄ近くに付着したオイルが、自由落下により、サイクロン出口３２ａ〜３２ｄからサイクロン室３０ａ〜３０ｄの室内へ流入できる構造となっている。
【００２０】
そこで、サイクロン出口３２ｄ等から流出して出口通路２０に流れ込み衝突板２２に衝突して付着したオイルは、エンジンが高速回転しブローバイガスが高速で出口通路２０に流入している間は、傾斜した衝突板２２を伝って出口通路２０の通路底部２４のサイクロン出口３２ｄ等が形成された側に堆積し続ける。そして、ブローバイガスの流量が低下するアイドリング時あるいはエンジン停止時に、サイクロン出口３２ｄ等の拡径部３４ｄ等から、サイクロン出口３２ｄ等に流入し、サイクロン室３０ｄ等の室内へ流れ、オイル出口３６ｄ等からケース１０Ａの底を伝ってオイルドレン１６により回収される。よって、出口通路２０で捕集されたオイルの回収が容易である。
【００２１】
図６に、図５に示した断面におけるブローバイガスの流れを示す。ブローバイガスは、図６の紙面手前側からサイクロン室３０ｄ等に流入し、サイクロン室３０ｄ等でオイルミストが分離される。そして、サイクロン室３０ｄ等で分離されなかったオイルミストを含むブローバイガスはサイクロン出口３２ｄ等から流出して出口通路２０に流入し、衝突板２２に衝突して、オイルミストが分離された状態で、ガス排出口１４からオイルセパレータ１０の外部へ排出される。
【００２２】
上記の実施例では、複数室のサイクロン室を一列に並べた構成のオイルセパレータを傾斜させて取付けた示したが、サイクロン室は１室でも良く、一列に並べなくても良い。また、傾斜させずに取付けても良い。これらの構成はオイルセパレータを取付けるスペースに対応させて変更することができる。
また、上記の実施例では、オイルセパレータは自動車エンジンのシリンダヘッドカバーの内部に組み付けられる形態としたが、シリンダヘッドカバーとは個別の形態とされていても良い。
また、衝突板はサイクロン出口のガスの流れの方向に面して配置されていれば如何なる形状であっても良い。
【００２３】
そして、本発明は、自動車のエンジンに取り付けられるオイルセパレータの他、自動車エンジン以外の内燃機関についても、内部で発生するブローバイガス中のオイルを分離するセパレータとして適用可能である。
その他、本発明に係るオイルセパレータはその発明の思想の範囲で、各種の形態で実施できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】一実施例におけるオイルセパレータの外観正面図である。
【図２】一実施例におけるオイルセパレータの外観平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ位置における断面図である。
【図４】一実施例におけるオイルセパレータから天板を外した状態の外観平面図である。
【図５】オイルセパレータがエンジンに取付けられた状態の図４のＢ−Ｂ位置における断面図である。
【図６】図５におけるブローバイガスの流れを示す図である。
【図７】従来技術による、複数のサイクロンを備えたオイルセパレータの断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０   オイルセパレータ
１０Ａ ケース
１０Ｂ サイクロン構造部
１０Ｃ ガス排出構造部
１０Ｄ 天板
１２   ガス導入口
１４   ガス排出口
１６   オイルドレン
２０   出口通路
２２   衝突板
２４   通路底部
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ     サイクロン
３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ     サイクロン出口
３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ     拡径部
３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ     オイル出口
【図１】
2009221858.tif 000003
【図２】
2009221858.tif 000004
【図３】
2009221858.tif 000005
【図４】
2009221858.tif 000006
【図５】
2009221858.tif 000007
【図６】
2009221858.tif 000008
【図７】
2009221858.tif 000009