JP2007120431A - Oil separating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は内燃エンジンのブローバイガスを吸気系に循環させるシステムに適用され、ブローバイガスからオイル成分を分離するオイル分離装置に関するものである。 The present invention is applied to a system that circulates blow-by gas of an internal combustion engine to an intake system, and relates to an oil separation device that separates an oil component from blow-by gas.
ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの火花点火式あるいは圧縮点火式のエンジンでは、燃焼室からピストンとシリンダ壁の間隙を通ってクランクケース内にブローバイガスが漏れることが避けられない。このブローバイガスは約80%が未燃ガス(未燃のHCまたは部分酸化を受けた燃料で、約20%が排出ガス(燃焼ガス)である。 In a spark ignition type or compression ignition type engine such as a gasoline engine or a diesel engine, it is inevitable that blow-by gas leaks from the combustion chamber through the gap between the piston and the cylinder wall into the crankcase. About 80% of this blow-by gas is unburned gas (unburned HC or partially oxidized fuel, and about 20% is exhaust gas (combustion gas).
このブローバイガスは大気へ放出する大気汚染の大きな原因となる。またブローバイガスは水分を含んでいるが、この水分はPH2という強い酸性を示すため、機関内部を汚濁させ、潤滑油の劣化をもたらす。そこで従来よりこのブローバイガスを吸気管に導き機関に再循環させるPCVシステム(Positive Crankcase Ventilation System)が用いられている。 This blow-by gas is a major cause of air pollution released to the atmosphere. Blow-by gas contains moisture, but this moisture shows a strong acidity of PH2, so that the inside of the engine is polluted and the lubricating oil is deteriorated. Therefore, a PCV system (Positive Crankcase Ventilation System) that guides this blow-by gas to the intake pipe and recirculates it to the engine has been used.
図10は従来のPCVシステムの一例であるクローズドシステムを示す概略図である。この図において符号10は4サイクル火花点火式燃料噴射ガソリンエンジンであり、12はクランクケース、14はシリンダブロック、16はシリンダヘッド、18はシリンダヘッドカバーである。クランクケース12内に軸支されたクランク軸20と、シリンダブロック14のシリンダ内を上下動するピストン22とがコンロッド24で連結されている。
FIG. 10 is a schematic diagram showing a closed system which is an example of a conventional PCV system. In this figure,
シリンダヘッド16には吸気弁26、排気弁28が設けられ、これらは動弁機構(図示せず)により開閉駆動される。なおクランクケース12内とシリンダヘッドカバー18内とは、シリンダブロック14およびシリンダヘッド16を通る通路(図示せず)により連通している。30は吸気マニホールド、32は排気マニホールドであって、それぞれ吸気弁26、排気弁28に接続される。
The
吸気マニホールド30にはサージタンク34を介して吸気管36が接続され、このサージタンク34の上流側にスロットル弁38が取付けられている。40は燃料噴射弁(フューエルインジェクター)であり、シリンダヘッド16内の吸気管30内壁から吸気弁26方向を指向して燃料を噴射する。
An
PCVシステムは、シリンダヘッドカバー18からブローバイガスをサージタンク34に環流させるガス通路50と、スロットル弁36の上流側の吸気管36から外気をシリンダヘッドカバー18内に導く新気通路52と、ガス通路50に設けたPCVバルブ54とを有する。PCVバルブ54は、ブローバイガスの流量がエンジンの負荷によって変化することを考慮して、ブローバイガスの吸入量を制御する。
The PCV system includes a
このようなクローズドシステムに対し、シールドシステムも従来より知られている。このシールドシステムは、シリンダヘッドカバー18からブローバイガスをエアクリーナに導くものである。クローズドシステムによれば新気がクランクケース12に導かれるためクランクケースの換気性に優れる一方、シールドシステムはエアクリーナエレメントが水分やオイル(燃料を含む)などで汚れホコリが付きやすい、という問題がある。
In contrast to such a closed system, a shield system is also conventionally known. This shield system guides blow-by gas from the
ブローバイガスを吸気系に環流させると、ブローバイガスに含まれる強酸性の水分や汚れたオイルがエアクリーナ、吸気マニホールド30、吸気弁26、燃焼室に流れることになり、これらを傷めたり汚すことになる。従来よりブローバイガスからガス成分とオイル成分(水分とオイルを含む。以下単にオイルともいう。)を分離してオイル成分はシリンダヘッド内へ戻しガス成分だけを吸気系に戻すために、オイルセパレータを用いることが行われているが、従来のオイルセパレータはオイルの分離が不十分であり、エンジンを傷め汚すという従来の問題を十分に解消することはできなかった。
When the blow-by gas is circulated to the intake system, strongly acidic water or dirty oil contained in the blow-by gas flows to the air cleaner, the
この発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、ブローバイガスのガス成分とオイル成分とを一層確実に分離することができ、エンジンの傷みと汚れを防ぐことができるオイル分離装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and provides an oil separation device that can more reliably separate the gas component and the oil component of blow-by gas and prevent the engine from being damaged and dirty. For the purpose.
この発明によればこの目的は、エンジンの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設けられ、前記ブローバイガスからオイル成分を分離するオイル分離装置において、内面を略円筒状としたタンクと、このタンク内に開口し前記ブローバイガスを前記タンクの内面に沿って旋回させるように導く流入管と、前記タンク内に開口し前記タンクの中心軸線付近から主としてガス成分を取出して前記吸気系に導く排出管と、前記タンクの底部付近に貯まるオイル成分を排出する排油栓と、を備えることを特徴とするオイル分離装置、により達成される。 According to the present invention, this object is provided in a circulation path of a blow-by gas circulation system that returns blow-by gas of an engine to an intake system, and an inner surface of the oil separation device that separates an oil component from the blow-by gas has a substantially cylindrical shape. A tank, an inflow pipe that opens into the tank and guides the blow-by gas to swirl along the inner surface of the tank, and an intake pipe that opens into the tank and mainly extracts a gas component from the vicinity of the central axis of the tank. This is achieved by an oil separation device comprising a discharge pipe leading to the system and a drain plug for discharging an oil component stored near the bottom of the tank.
ブローバイガスは流入管からタンクの略円筒状の内面に向かってタンク内に流入し、タンク内面に沿って旋回する。このため重い液状のオイル成分が遠心力によって外周側すなわちタンク内面に向かい、軽いガス成分はタンク中心部に向かって移動し、ガス成分とオイル成分が分離される。中心部からは排出管によってガス成分が吸気負圧によって吸い出され吸気系に導かれる。 The blow-by gas flows into the tank from the inflow pipe toward the substantially cylindrical inner surface of the tank, and swirls along the inner surface of the tank. For this reason, the heavy liquid oil component moves toward the outer peripheral side, that is, the tank inner surface by centrifugal force, and the light gas component moves toward the center of the tank, so that the gas component and the oil component are separated. From the center, gas components are sucked out by the negative intake pressure through the exhaust pipe and guided to the intake system.
タンク内面に向かって移動したオイル成分は、タンク内面に付着し、重力によってタンクの底部に集まる。このオイル成分は適宜量溜まると、排油栓を開くことにより外へ排出することができる。 The oil component moved toward the tank inner surface adheres to the tank inner surface and collects at the bottom of the tank by gravity. When an appropriate amount of this oil component is stored, it can be discharged to the outside by opening the drain plug.
ブローバイガスはタンク内面に接触して冷やされるので、オイル成分の油滴は能率良く液状化しタンク内面に付着してタンク底部に集まる。このためガス成分とオイル成分の分離(気液分離)が確実に行われ、オイル成分が吸気系に入ることによりエンジンを傷めたりエンジンを汚したりするのを防ぐことができる。 Since blow-by gas is cooled by contacting the inner surface of the tank, the oil droplets of the oil component efficiently liquefy and adhere to the inner surface of the tank and collect at the bottom of the tank. For this reason, the gas component and the oil component are reliably separated (gas-liquid separation), and it is possible to prevent the oil component from entering the intake system and damaging the engine or polluting the engine.
タンクは略円筒状の内面の中心軸線を上下方向(例えば垂直)にしてエンジン付近に設置する場合は、円筒状タンク内の底部をオイル溜めとして、ここにオイル成分を溜める。また流入管はタンク上部から内面の略接線方向(すなわち水平断面上で内面が形成する円のほぼ接線方向)にブローバイガスを吐出すれば、ブローバイガスは中心軸線回りの強い旋回流となり、オイル分離を一層確実にすることができる。 When the tank is installed near the engine with the central axis of the substantially cylindrical inner surface in the vertical direction (for example, vertical), the bottom of the cylindrical tank is used as an oil reservoir, and oil components are stored here. In addition, if the blow-in gas is discharged from the upper part of the tank to the inner tangential direction of the inner surface (that is, the tangential direction of the circle formed by the inner surface on the horizontal section), the blow-by gas becomes a strong swirling flow around the central axis, and oil separation occurs. Can be further ensured.
タンクは略円筒状の内面の中心軸線を略水平方向にして、すなわち円筒状タンクを横に倒して、設置してもよい。この場合にはブローバイガスは内面の略接線方向(中心軸線に対して直交する垂直面上で内面が形成する円のほぼ接線方向)に吐出し、タンクの下部にはオイル溜めを設ける。この場合のオイル溜めは、略円筒状のタンク内面の下部に連通して下方に突出するように形成しておくのがよい。 The tank may be installed such that the central axis of the substantially cylindrical inner surface is in a substantially horizontal direction, that is, the cylindrical tank is tilted sideways. In this case, blow-by gas is discharged in a substantially tangential direction of the inner surface (substantially tangential direction of a circle formed by the inner surface on a vertical plane orthogonal to the central axis), and an oil sump is provided at the lower portion of the tank. The oil sump in this case is preferably formed so as to communicate with the lower part of the inner surface of the substantially cylindrical tank and protrude downward.
ブローバイガスはタンクの設置向きを垂直にするか水平にするかにかかわらず、タンク内面に沿って旋回するから、この旋回に沿うように螺旋状の溝をタンク内面に形成しておくのがよい。こうすることにより、ブローバイガスの旋回を促進し、安定させることができるからである。また旋回により分離されたオイル成分をこの溝によってオイル溜めに円滑に導くことができる。 The blow-by gas swirls along the inner surface of the tank regardless of whether the tank is installed vertically or horizontally, so a spiral groove should be formed on the inner surface of the tank along this swirl. . This is because the swirling of blow-by gas can be promoted and stabilized. Further, the oil component separated by the turning can be smoothly guided to the oil sump by this groove.
タンクは冷却性がよい金属製、例えばステンレス製やアルミニューム製とするのがよい。アルミニューム製タンクの場合には、板厚を3mm以上にするのがよい。エンジンルーム内温度が一時的上昇した場合にタンク内温度が直ちに上昇するのを防げるからである。タンクの外周面には空冷用フィンを設ければ、タンクの冷却性は一層向上し、気液分離を一層確実に行うことができる。タンクには、オイル溜めに貯まったオイル成分の液面を目視可能にするオイルレベルゲージを設けておくのがよい。ここに溜まるオイル成分が一定量を越えないように、適時に排油栓を開いて溜まったオイル成分を排出するのに便利になるからである。 The tank is preferably made of a metal with good cooling properties, such as stainless steel or aluminum. In the case of an aluminum tank, the plate thickness should be 3 mm or more. This is because when the temperature in the engine room rises temporarily, the temperature in the tank can be prevented from rising immediately. If air cooling fins are provided on the outer peripheral surface of the tank, the cooling performance of the tank can be further improved and gas-liquid separation can be performed more reliably. The tank is preferably provided with an oil level gauge that enables visual observation of the liquid level of the oil component stored in the oil reservoir. This is because it is convenient to open the oil drain valve and discharge the accumulated oil component in a timely manner so that the oil component collected here does not exceed a certain amount.
図1は本発明の一実施例を適用したクローズドシステムの概略図、図2はオイル分離装置の側断面図、図3は図2におけるIII-III線断面図である。図1においては図10と同一部分に同一符号を付したのでその説明は繰り返さない。図1が図10と異なるのは、ガス通路50の途中に本願発明に係るオイル分離装置(一般にオイルキャッチタンクともいう。)60を設けた点である。
1 is a schematic diagram of a closed system to which an embodiment of the present invention is applied, FIG. 2 is a side sectional view of an oil separator, and FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. In FIG. 1, the same parts as those in FIG. FIG. 1 differs from FIG. 10 in that an oil separation device (generally also referred to as an oil catch tank) 60 according to the present invention is provided in the middle of the
このオイル分離装置60は、金属製の円筒状タンク62を略垂直に設置して用いるものである。すなわちタンク62の中心軸線64を略垂直にして用いる。タンク62は円筒の上下を上板66と底板68で塞いだものである。なおガス通路50はエアクリーナ49に接続したものもある(図1の仮想線参照)。
The
上板66には外周寄りを上下方向に流入管70が貫通し、中心軸線64上に排出管72が貫通している。流入管70の先端71は斜めにカットされ、タンク内面の周方向すなわち水平断面上(図3)でタンク内面が形成する円のほぼ接線方向に向かって開口している。この開口71はタンク62の内面に向かって斜めにブローバイガスを吐出する方向であればよい。排出管72は流入管70より太径であって、流入管70よりも下方までのびている。
An
底板68には、中心軸線64上に排油栓74が着脱可能に取付けられている。この排油栓74は下方から底板68に螺着可能であり螺着状態ではタンク62内の底部に形成されるオイル溜め76を閉じ、排油栓74を抜いた時にはこのオイル溜め76の底を開き、ここに溜まるオイル成分を外へ排出することができる。なおこの排油栓74の先端は略円錐状に形成され、タンク62内に進入している。このためタンク62内にブローバイガスの旋回流が形成されるのを助けることができる。
An
タンク62の側面にはオイルレベルゲージ78が取付けられている。このオイルレベルゲージ78はタンク62内の底部と上部とを連通する透明管80を持ち、オイル溜め76の液面と同じ高さまでオイルがこの透明管80に入る。このため透明管80の液面を目視により確認することにより、オイル溜め76に溜まったオイル量を知ることができる。透明管80は少なくとも一端が着脱可能であり、一端を外した状態でタンク62をエンジンルーム内に金属バンドなどで固定し、その後透明管80を元の状態に接続するものである。
An
このオイル分離装置60はエンジン10の近くにステンレスバンドでタンク62を締付けることによって取付けられる。例えば自動車エンジンであれば、エンジンルーム内などに設置される。ステンレスバンドで固定することにより、タンク62の取付位置を容易に調整でき、狭いエンジンルーム内への配設に都合がよい。前記ガス通路50はその途中が切断され、図1に示すようにその切断した端のうちシリンダヘッドカバー18側の端がコネクタ82および接続管84によって、オイル分離装置60の流入管70に接続される。他方の端すなわちサージタンク34側の端はコネクタ86および接続管88によって、オイル分離装置60の排出管72に接続される。
The
この実施例によれば、エンジン10のブローバイガスはPCVバルブ54を通り、オイル分離装置60の流入管70からタンク62内に入る。流入管70の先端の開口71からブローバイガスはタンク62の内周方向に吐出され、タンク62内に旋回流90(図2)を形成する。この旋回流90は遠心力によりオイル成分をタンク62の内面に付着させ、軽いガス成分を中心軸線64側に集める。
According to this embodiment, the blow-by gas of the
このため重いオイル成分はタンク62の底、すなわちオイル溜め76に集まる。また軽いガス成分は排出管72の開口73から排出管72内に入り、さらにサージタンク34内に吸入される。従ってガス成分は吸気管36から吸入される新気と共にエンジン10の燃焼室に吸入され、燃焼される。一方シリンダヘッドカバー18内には新気通路52によって新気(外気)が導かれる。
Therefore, heavy oil components are collected at the bottom of the
なおオイル分離装置60を接続する接続管84、88は、エンジン10のガス通路50の管と径が異なることがある。この場合は図4に示すコネクタ82、86を用いる。すなわちコネクタ82、84は一端がガス通路50の管に適合する径を持ち、他端が接続管84、88に適合する径を持つものである。またこの接続管84、88は、外径が異なる部分を3つ連続させているので、接続管84、88やガス通路50の管径が接続管84、86の3つの管径に対応する場合に対応でき、便利である。
The connecting
図5は他の実施例であるオイル分離装置の60Aの側断面図である。この実施例は、タンク62Aの内面に螺旋状の溝100を形成したものである。従って流入管70から流入するブローバイガスはこの螺旋状の溝100に沿って旋回し、内面に付着するオイル成分はこの溝100によってオイル溜め76に円滑に流下する。この結果タンク62Aの内面に付着したオイル成分がブローバイガスの旋回の障害になるのを防ぐことができる。なお溝100は10mm間隔で形成するのがよい。
FIG. 5 is a side cross-sectional view of an
またこの実施例では、排油栓74Aの先端を水平端面とし、排出管72Aを短くしてその下端をタンク62A内に開口させた。さらにタンク62Aの外周面に空冷用のフィン102を形成した。このフィン102はタンク62Aを冷却するので、タンク62Aの内面に接触して旋回するブローバイガスを冷やし、オイル分離を促進させることができる。なおこの図5においては図2と同一部分に同一符号を付したのでその説明は繰り返さない。
In this embodiment, the tip of the
図6は他の実施例を示す側断面図である。このオイル分離装置60Bは、排出管72Bの下部を下方に向かって拡径する略円錐状として、その下端の開口にオイル分離用フィルタ104を取付けたものである。
FIG. 6 is a side sectional view showing another embodiment. The
この実施例によれば、流入管70から流入するブローバイガスは、タンク62Bの内面と、排出管72B下部の円錐状部分の外周面とに案内されて円滑に旋回できる。またオイルはフィルタ104でも捕獲(トラップ)される。このためオイル分離を一層確実にすることができる。なおこの図6では図2、5と同一部分に同一符号を付したから、その説明は繰り返さない。
According to this embodiment, the blow-by gas flowing from the
図7は他の実施例の斜視図、図8はその中央付近で中心軸線64Cに直交する垂直面で断面した断面図である。このオイル分離装置60Cは、タンク62Cを水平にして、すなわち中心軸線64Cを水平にして配置するものである。
FIG. 7 is a perspective view of another embodiment, and FIG. 8 is a cross-sectional view taken along a vertical plane perpendicular to the
この場合流入管70Cはタンク62Cの上部に水平に配設され、タンク62Cの内面に沿う方向、すなわちタンク内面の略接線方向に向かって複数の開口71Cが設けられる。排出管72Cは中心軸線64Cに沿って配設され、その周面には適宜数の開口が形成され、ガス成分を抽出して排出する。
In this case, the
タンク62Cの下部にはオイル溜め76Cが下方に突出するように取付けられ、タンク62Cの円筒状の内面とこのオイル溜め76Cとが連通孔106で連通している。このオイル溜め76Cの底には排油栓74Cが取付けられている。
An
この実施例はタンク62Cを横向きにして使用するので、自動車のエンジンルームのように取付けスペースに制限がある場合に、配置自由度が増える。
In this embodiment, since the
図9はブローバイガス循環システムの他の例を示す。この実施例は図1のものに対してガス通路50DおよびPCVバルブ54Dの位置が異なり、クランクケース12からブローバイガスをオイル分離装置60(60A〜60C)に導くようにしたものである。
FIG. 9 shows another example of the blow-by gas circulation system. In this embodiment, the positions of the
すなわちPCVバルブ54Dとサージタンク34をつなぐガス通路50Dの途中を切断し、その両端をそれぞれコネクタ82D、84Dを介して、接続管84D、88Dでオイル分離装置60(60A〜60C)に接続したものである。なおこの図では前記図1と同一部分に同一符号を付したので、その説明は繰り返さない。またオイル分離装置60、60A、60Bを使う場合は図10に示すように縦置きとし、図7、8のオイルタンク分離装置60Cを用いる場合は横置きにするのは勿論である。
That is, the
10 エンジン
34 サージタンク
36 吸気管
50、50D ガス通路
54、54D PCVバルブ
60、60A〜60C オイル分離装置
62、62A、62C タンク
64、64C 中心軸線
70、70C 流入管
72、72A、72B、72C 排出管
74、74A、74C 排油栓
76、76C オイル溜め
78 オイルレベルゲージ
100 螺旋状の溝
102 空冷用フィン
10
Claims (7)
内面を略円筒状としたタンクと、
このタンク内に開口し前記ブローバイガスを前記タンクの内面に沿って旋回させるように導く流入管と、
前記タンク内に開口し前記タンクの中心軸線付近から主としてガス成分を取出して前記吸気系に導く排出管と、
前記タンクの底部付近に貯まるオイル成分を排出する排油栓と、
を備えることを特徴とするオイル分離装置。 In an oil separation device that is provided in a circulation path of a blow-by gas circulation system that returns an engine blow-by gas to an intake system, and separates an oil component from the blow-by gas,
A tank whose inner surface is substantially cylindrical,
An inflow pipe that opens into the tank and guides the blow-by gas to swirl along the inner surface of the tank;
A discharge pipe that opens into the tank and mainly extracts a gas component from the vicinity of the central axis of the tank and leads it to the intake system;
A drain plug for discharging the oil component stored near the bottom of the tank;
An oil separation device comprising:
2. The oil separator according to claim 1, wherein the tank is provided with an oil level gauge that enables visual observation of the liquid level of the oil component stored in the oil reservoir.
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