JP2005146972A - ブリーザ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ブローバイガスから分離除去されたオイル分が一旦貯留されるときに、そのオイル分を確実に排出できブリーザ装置を提供する。
【解決手段】 ブリーザ装置１は、オイルセパレータ２と、その下方に設けられたオイル保持タンク６を備えるものである。オイル保持タンク６の底壁にはオイル分Ｌのオイル排出口６１が形成され、その外部に逆止弁７が設置されている。逆止弁７は、受圧面８４ａが形成された受圧板８４及び巻バネ８５が設けられたリンク機構８によって、内燃機関１０１が運転されているときに負圧によってオイル排出口６１を閉止し、且つ、内燃機関１０１が停止されているときにオイル排出口６１を開放するように強制的に駆動される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ブローバイガスの気液分離が行われるブリーザ装置に関する。

一般に、内燃機関の圧縮工程又は膨張工程においてピストンとシリンダとの間からクランクケース内に漏出するブローバイガスは、霧状のオイル粒子と混合されてオイルミストになる。このようにオイル分とガス分を含むブローバイガスは、通常、気液分離が施された後、オイル分は回収され、ガス分は内燃機関側へ還元される。このとき、気液分離が不十分であると、オイル消費が増大するため、オイルセパレータ、ブリーザ装置といった種々の気液分離構造又は装置が提案されている。

このような気液分離構造又は装置の一例として、特許文献１には、ブローバイガスのセパレータであって分離室とその下部に設けられた弁機構とを備えるものが記載されている。その弁機構は、分離室側の入口とオイル落とし通路側の出口を有し、それらの入口と出口との間にそれぞれ第１弁体及び第２弁体が配設されたものであり、分離室とオイル落とし通路との圧力差に応じて両弁体が連動し、一方の弁体が閉じたときに他方の弁体が開くように構成されている。

この従来装置においては、連動する弁体が、分離室内の負圧によって弁体が分離室側に引き上げられ、逆に分離室内が正圧になったとき、その正圧と弁体の自重及びオイル重量によってオイル落とし通路側に引き下げられる。これにより、セパレータ内に一時的に溜まったオイルを吸気マニホールド側に逆流させることなく確実にオイル落とし通路を介してクランク室側に戻すように企図されている。
特開２００３−１３７２３号公報

しかし、弁体の開閉動作によってオイルを排出させるような弁機構を用いると、弁体周辺の又は弁体に付着したオイルが経時的に劣化してその粘度が増大し、それにより弁体が周囲の部材に固着してしまうおそれがある。上記の従来装置では、特に、弁体が自重で引き下げられている状態において、弁体の固着が生じ易い傾向にあると考えられる。このとき弁体が強力に固着していると、上記従来のセパレータでは、弁体を開閉させる動力として分離室とオイル落とし通路との圧力差を利用するため、十分な駆動力を実現できず、弁体が動作しない状態が生じ得る。

そうなると、セパレータ内からオイルが排出されず、吸気側負圧の大きさとセパレータ内に溜まったオイル量との関係によっては、ブローバイガス通路を通して瞬時に多量のオイルがエンジン等の内燃機関に一気に流入してしまうおそれがある。こうなると、その際の衝撃によってエンジン性能が低下したり、場合によってはエンジンや吸気系等のエンジン周辺部位が破損したりといった不都合が生じてしまう。

そこで、本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、ブローバイガスから分離除去されたオイル分が一旦貯留されるときに、そのオイル分を確実に排出でき、これによりオイル分が内燃機関に一気に流入してしまうことを防止できるブリーザ装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明によるブリーザ装置は、内燃機関に接続されており、オイル分とガス分とを含むブローバイガスが供給され、そのブローバイガスの気液分離が行われる気液分離部と、その気液分離部に連通するように接続されており、ブローバイガスから分離されたオイル分が貯留され、そのオイル分の排出口が設けられたオイル保持部と、弁体、及び、その弁体と連結され且つ内燃機関の状態に応じて排出口を開閉させるように弁体を駆動する駆動部を有する開閉機構とを備える。

このように構成されたブリーザ装置においては、内燃機関の運転によって発生したブローバイガスが気液分離部に導入され、オイル分とガス分とが互いに分離される。ガス分は、通常、ブリーザ装置が設置された内燃機関の吸気系に戻され、一方、オイル分は気液分離部に接続されたオイル保持部へ送出される。そして、オイル保持部に設けられた排出口が弁体によって閉止されると、オイル分がオイル保持部内に一時的に貯留され、排出口が弁体によって開放されると、貯留されていたオイル分がオイル保持部の外部へ排出され、最終的に内燃機関側へ戻される。

このとき、弁体の開閉が、開閉機構の駆動部により内燃機関の状態に応じて言わば強制的に行われるので、万一、弁体が固着した場合でも、その固着を解消して弁体を移動させ得る。この場合、駆動部による弁体の駆動力が、想定される弁体の固着力を上回るようにしておけば、弁体の固着がより確実に防止される。よって、オイル保持部に許容値を超えるような量のオイル分が溜まってしまうことが防止される。その結果、過度の吸気系負圧が作用したとしても、気液分離部を通して急激且つ多量なオイル分が内燃機関側へ逆流してしまうことが抑制される。

また、内燃機関が運転状態にある時に、吸気系側の負圧によってオイル分の回収系側からのオイル分の逆流を防ぐべく、開閉機構は、内燃機関が運転されているときにはオイル保持部の排出口を閉止し、内燃機関が停止しているときにはその排出口を開放してオイル保持部内に貯留されたオイル分を外部へ排出するように設けられると好適である。

より具体的には、開閉機構は、排出口が閉止されるように弁体を移動させる第１の力、又は、排出口が開放されるように弁体を移動させる第２の力が印加されることによりその弁体と連動するように形成された面を有するものであると有用である。このようにすれば、第１の力又は第２の力がその面を介して弁体へ伝達され、排出口の開閉動作が行われる。

さらに、内燃機関の状態との関係で言えば、開閉機構は、内燃機関が運転されているときに第１の力が上記面に印加され、且つ、内燃機関が停止されているときに第２の力が上記面に印加されるものであると一層好ましい。

その面に印加される第１の力としては、内燃機関に接続された吸気系の内部で生じる圧力を例示できる。なお、この場合、第１の力は、厳密にはその圧力に面の有効面積を乗じた値であり、ベクトル量で考えてもスカラ量で考えてもよい。具体的には、例えば、弁体をオイル保持部の外方に設け、その弁体と連結されており且つ受圧面が形成された部材を一定の空間内に封止してその空間を複数の領域に画成し、一方の空間領域を吸気系、例えばインテークマニホールド等の適宜の負圧発生部位と連通させると共に、その受圧面を他方の空間側へ付勢しておくと好ましい。

そして、受圧面がそのように付勢された状態で弁体が排出口から離隔され、且つ、受圧面に負圧が印加されて吸引されたときに弁体が排出口を覆うようにその周囲に当接するような可動機構（リンク機構）を設けると好適である。その受圧面を付勢する手段としては、例えば、受圧面を押し付けるように設置された各種バネ等の弾性体が挙げられ、その押付力が第２の力としてその受圧面に作用する。

このように構成すれば、内燃機関が運転状態にあると、インテークマニホールド等の負圧発生部位に発生した負圧が受圧面に印加される。その負圧による引張力（引付力）がバネ等によって反対方向に作用する押付力を上回ると、受圧面が形成された部材は負圧側へ移動し、それに連結された弁体が排出口の周囲へ当接するように駆動され、これにより排出口が閉止された状態が維持される。

逆に、内燃機関が停止状態にあると、インテークマニホールド等の負圧発生部位内は大気圧とされ、受圧面にはバネ等による押付力が印加されて負圧発生部位とは反対側へ移動し、それに連結された弁体は排出口から遠ざかるように駆動され、排出口が開放された状態が維持される。こうして、排出口の強制的な開閉が簡略な機構で実現される。

本発明のブリーザ装置によれば、ブローバイガスから分離除去されたオイル分が一旦貯留されるオイル保持部に設けられた排出口を開閉する弁体の固着を確実に防止でき、これにより、過量のオイル分がオイル保持部内に溜まってしまうことを防止できる。また、それにより、オイル分が内燃機関に一気に流入してしまうことを確実に防止でき、内燃機関及びその周辺部位が破損してしまうおそれを解消できる。

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り図面に示す位置関係に基づくものとする。また、図面の寸法比率は、図示の比率に限られるものではない。

図１は、本発明によるブリーザ装置の好適な一実施形態の構成及び要部断面を示す図である。ブリーザ装置１は、車両や動機器等（図示せず）に備わる内燃機関１０１、吸気系１０２、及びオイル回収系１０３に接続されたＰＣＶ（Positive Crankcase Ventilation）システムを構成するものである。

ブリーザ装置１は、内燃機関１０１の例えば図示しないクランクケースに配管Ｐ１を介して接続されたプレセパレータ（図示せず）の後段にオイルセパレータ２（気液分離部）が接続され、更にその下方に配置されたオイル保持タンク６（オイル保持部）を備えるものである。オイルセパレータ２は、サイクロンセパレータであり、逆カップ状を成す胴部２１１と逆円錐部２１２とを備えており、その逆円錐部２１２の下端にオイル排出管２１３が接合されたものである。

その胴部２１１の側壁に設けられたガス導入口３ａには、配管Ｐ１から延設されたガス供給管３が接続されている。また、胴部２１１の上壁には、オイル分が分離除去されたブローバイガスが排出され且つ配管Ｐ２から延設されたガス排出管４が貫通設置されている。

オイル保持タンク６は、一定の空間容積を有し底壁にオイル排出口６１（排出口）が設けられた容器の上壁に、オイル導入口２ａが穿設されたものである。オイル導入口２ａには、オイルセパレータ２のオイル排出管２１３の下端が接合されている。また、オイル排出口６１の外方周囲には、配管Ｐ３を介してオイル回収系１０３に接続され且つ管状を成すオイル排出部７０の一方端が接合されている。またさらに、オイル排出部７０の内部には、オイル排出口６１の全体を覆うことができる面積を有し且つ可動する逆止弁７（弁体）が設けられている。

逆止弁７は、配管９を介して負圧調整部１０５に接続されたリンク機構８と接続されている。なお、負圧調整部１０５は、配管Ｐ５を介して内燃機関１０１の例えば図示しないインテークマニホールドに連通するように設けられている。また、負圧調整部１０５は、内燃機関１０１の状態及び／又は運転されている時の条件を監視（モニタ）するモニタ部１０４と接続されている。なお、モニタ部１０４は、通常、車両等に搭載される内燃機関等のコントロールユニットにおける制御機能の一つとして設けることが好ましい。

リンク機構８は、連結具８１，８２，８３がこの順に連結された連結部と筐体８６内に収容された受圧部とを有している。連結具８１は、断面柄状を成して略鉛直方向に延在するように配置され、その上端部が逆止弁７の下面略中央部に枢動可能に結合され、且つ、その下端部が連結具８２の一方端部と枢動可能に結合されている。また、連結具８２は、断面略くの字状を成し、その屈曲部において、固定された支持部材９０と枢動可能に結合されている。

さらに、連結具８３は、断面柄状を成して略水平方向に延在するように配置され、その一方端部が連結具８２の他方端部と枢動可能に接合されている。またさらに、連結具８３の他方端部は、筐体８６内に設けられた受圧板８４の略中央部に結合されている。

受圧板８４は、略平板状部材であり、周縁の端壁が全周にわたって筐体８６の内壁と摺動可能に当接している。これにより、筐体８６の内部に、空間領域Ｋｂ，Ｋｆが画成されている。また、受圧板８４における連結具８３が結合されていない面８４ａ（以下、「受圧面８４ａ」と云う）と筐体８６の内壁との間には、巻バネ８５が配置されている。巻バネ８５の両端部は、それぞれ受圧面８４ａ、及びそれに対向する筐体８６の内壁面と当接している。また、巻バネ８５が当接する筐体８６の周壁には、貫通孔９ａが設けられており、その貫通孔９ａには、上述した負圧調整部１０５に接続された配管９が接合されている。

このように構成されたブリーザ装置１においては、オイル粒子（オイル分）と燃焼ガス（ガス分）との気液混合体であるブローバイガスが、まず、図示しないプレセパレータに供給され、ブローバイガスに含まれるオイル粒子のうち比較的径が大きいものが分離除去される。次に、ブローバイガスは、オイルセパレータ２の胴部２１１内にその接線方向に沿って供給される。こうして、オイルセパレータ２は接線流入式のサイクロンセパレータとして機能する。

オイルセパレータ２内に導入されたブローバイガスの流れは、胴部２１１内で直線流から渦流に変化し、胴部２１１の内壁に沿って回転しながら螺旋状に下降する。それから、逆円錐部２１２に到達すると、回転速度を増しながら更に下降し、逆円錐部２１２の下端近傍で反転上昇し、胴部２１１の略中心部を回転しながら上昇する。

この際、ブローバイガスから分離除去されていない比較的微小なオイル粒子は、旋回運動によって遠心力を得て胴部２１１の内壁に向かって水平方向に移動し、その内壁に衝突して運動量を失う。このオイル粒子は、胴部２１１及び逆円錐部２１２の内壁を順次伝って流下しながら集積され、オイル排出管２１３の下端からオイル導入口２ａを通してオイル保持タンク６内に滴下する。

こうして、ブローバイガスの気液分離が行われ、オイルセパレータ２の胴部２１１内を上昇するガスはオイル分が分離された清澄ガスとなり、ガス排出管４の下端４ａからガス排出管４内へ吸入され、配管Ｐ２を通して吸気系１０２へ送られる。

一方、オイル保持タンク６内に滴下したオイル分Ｌは、内燃機関１０１の状態に応じて、オイル保持タンク６内に一旦貯留され、且つ、そこから外部へ排出される。本実施形態では、内燃機関１０１の状態として内燃機関１０１が運転状態にある場合と停止状態にある場合とで、逆止弁７の動作状態が異なるように構成されている。

まず、内燃機関１０１が停止状態にあると、その内部及びそれに連通する部位の内部は大気圧に保持される。よって、負圧調整部１０５及びそれに連通する筐体８６の内部の空間領域Ｋｂ内も大気圧とされる。また、受圧板８４で画成された他方の空間領域Ｋｆ内も大気圧であり、両空間領域Ｋｂ，Ｋｆの内部圧力に有意な差異は生じない。

このとき、筐体８６は固定されているので、その内部において巻バネ８５と当接する受圧板８４の受圧面８４ａには、巻バネ８５による押付圧力（第２の圧力）が常時印加されている。よって、空間領域Ｋｂ，Ｋｆ内が同等の気圧であるため、受圧面８４ａは空間領域Ｋｆ側に押し付けられた状態とされる。これにより、連結具８３は、図示矢印Ｄｐで示す方向へ押しやられる。ところで、連結具８３と連結具８２との接続部８ｃ、及び、連結具８２と連結具８１との接続部８ａは非固定端すなわち動節である。なお、連結具８１における逆止弁７との接合部も非固定端である。これに対し、連結具８２の支持部材への接合部８ｂは固定端すなわち静節である。

よって、連結具８３が図示矢印Ｄｐで示す方向へ移動すると、接続部８ｃは同方向へ移動すると共に、連結具８２が接合部８ｂを軸点として回動し、接続部８ａひいては連結具８１が下方（図示矢印Ｄｄで示す方向）へ移動する。したがって、連結具８１と接合された逆止弁７は、連結具８１と連動してオイル排出口６１から遠ざかるように引き下げられる。かかる動作により、オイル排出口６１が開放され、オイル保持タンク６内にオイル分Ｌが貯留されていた場合、そのオイル分Ｌがオイル排出部７０を通してオイル回収系１０３へ送出される。

一方、内燃機関１０１が運転状態にある場合、インテークマニホールド等の吸気系内部（負圧発生部）には、大気圧よりも有意に小さい気圧すなわち負圧が発生する。さらに、そのような部位に連通する負圧調整部１０５の内部及び筐体８６内の空間領域Ｋｂも負圧とされる。このとき、負圧調整部１０５内及び空間領域Ｋｂの負圧値は、モニタ部１０４により、内燃機関１０１の運転状態又は運転条件に応じて一定且つ所望の圧力範囲となるように調節される。

空間領域Ｋｂの負圧に受圧面８４ａの有効面積を乗じた値の絶対値が、受圧面８４ａに印加される巻バネ８５による押付力の絶対値を上回ると、受圧板８４及び連結具８３は図示矢印Ｄｒで示す方向へ移動する。こうなると、接続部８ｃは同方向へ移動すると共に、連結具８２が接合部８ｂを軸点として回動し、接続部８ａひいては連結具８１が上方（図示矢印Ｄｕで示す方向）へ移動する。したがって、連結具８１と接合された逆止弁７は、連結具８１と連動してオイル排出口６１へ近づくように上方へ駆動される。かかる動作により、逆止弁７がオイル排出口６１を覆うようにその周囲に当接し、オイル排出口６１が閉止される。よって、内燃機関１０１の運転によって発生したブローバイガスから分離されたオイル分Ｌがオイル保持タンク６内に貯留される。

したがって、ブリーザ装置１によれば、上述したように、逆止弁７、リンク機構８、及び負圧調整部１０５から開閉機構が構成され、これにより、オイル排出口６１の開閉動作が内燃機関１０１の状態（運転／停止）に応じて強制的に実行される。その結果、逆止弁７が、オイル分Ｌの劣化による粘性の増大等に起因してオイル排出口６１を覆った状態で固着してしまうことを確実に防止できる。よって、オイル保持タンク６からオイル分Ｌを確実に排出できるので、その内部に許容値を超えるような過量のオイル分Ｌが溜まってしまうことを抑止できる。

したがって、オイル保持タンク６から、瞬時に多量のオイル分Ｌがオイルセパレータ２を介して吸気系１０２ひいては内燃機関１０１まで一気に流入することを十分に防止できる。これにより、内燃機関１０１や吸気系１０２へ荷重衝撃が印加されることによるそれらの性能低下や破損を抑止できる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない限度において様々な変形が可能である。例えば、モニタ部１０４及び負圧調整部１０５は必ずしも必要ではなく、筐体８６を内燃機関１０１又は吸気系１０２における負圧発生部に直接接続してもよい。この場合、内燃機関１０１の運転条件に応じて想定される負圧の範囲及び受圧面８４ａの有効面積と巻バネ８５による押付力との均衡（バランス）を予め求めておき、その結果に基づいて受圧板８４に対する巻バネ８５の押付力及び／又は受圧板８４の実効面積を適宜に調整することができる。受圧板８４の実効面積を適宜変更することにより、負圧値が同じであっても、巻バネ８５の押付力に対する抗力、つまり受圧板８４全体に作用する引張力を簡便に調節できる。

また、内燃機関１０１や吸気系１０２以外の負圧、例えば、減圧ポンプ等によって強制的に発生させた負圧を用いてもよいが、車両等の構成をより簡略化する観点から、内燃機関１０１や吸気系１０２の負圧を用いることが望ましい。さらに、オイルセパレータ２としてサイクロンセパレータ以外のものを用いてもよい。またさらに、オイルセパレータ２は複数台設けてもよ。さらにまた、オイル保持タンク６の形状も限定されず、例えば、下部を逆錐状として、その下端にオイル排出口６１を設け、そこに逆止弁７及びオイル排出部７０を接続してもよい。

本発明によるブリーザ装置は、ブローバイガスから分離除去されたオイル分が一旦貯留されるオイル保持部に設けられた排出口を開閉する弁体の固着を確実に防止でき、これにより、オイル分をオイル保持部から確実に排出できる。よって、過量のオイル分がオイル保持部内に溜まってしまうことを防止できる。また、それにより、オイル分が内燃機関に一気に流入してしまうことを確実に防止でき、内燃機関及びその周辺部位が破損してしまうおそれを解消できるので、更なる高出力化及び高性能化が図られ且つ更なる信頼性及び安全性が追求される内燃機関、及びそのような内燃機関を備える機器、動機、設備等に広く利用できる。

本発明によるブリーザ装置の好適な一実施形態の構成及び要部断面を示す図である。

符号の説明

１…ブリーザ装置、２…オイルセパレータ、２ａ…オイル導入口、３…ガス供給管、３ａ…ガス導入口、４…ガス排出管、４ａ…下端、６…オイル保持タンク（オイル保持部）、７…逆止弁（弁体）、８…リンク機構、８ｂ…接合部、８ａ，８ｃ…接続部、９ａ…貫通孔、９，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ５…配管、６１…オイル排出口（排出口）、７０…オイル排出部、８１，８２，８３…連結具、８４…受圧板、８４ａ…受圧面（面）、８５…巻バネ（弾性体）、８６…筐体、９０…支持部材、１０１…内燃機関、１０２…吸気系、１０３…オイル回収系、１０４…モニタ部、１０５…負圧調整部、２１１…胴部、２１２…逆円錐部、２１３…オイル排出管、Ｋｂ，Ｋｆ…空間領域、Ｌ…オイル分。

Claims (4)

1. 内燃機関に接続されており、オイル分とガス分とを含むブローバイガスが供給され、該ブローバイガスの気液分離が行われる気液分離部と、
   前記気液分離部に連通するように接続されており、前記ブローバイガスから分離されたオイル分が貯留され、該オイル分の排出口が設けられたオイル保持部と、
   弁体、及び、該弁体と連結され且つ前記内燃機関の状態に応じて前記排出口を開閉させるように該弁体を駆動する駆動部、を有する開閉機構と、
   を備える、ブリーザ装置。
2. 前記開閉機構は、前記内燃機関が運転されているときに前記排出口を閉止し、該内燃機関が停止されているときに該排出口を開放するものである、
   請求項１記載のブリーザ装置。
3. 前記開閉機構は、前記排出口が閉止されるように前記弁体を移動させる第１の力、又は、該排出口が開放されるように該弁体を移動させる第２の力が印加されることにより該弁体と連動するように形成された面を有するものである、
   請求項１又は２に記載のブリーザ装置。
4. 前記開閉機構は、前記内燃機関が運転されているときに前記第１の力が前記面に印加され、且つ、該内燃機関が停止されているときに前記第２の力が前記面に印加されるものである、
   請求項３記載のブリーザ装置。
   
   
   
   

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