JP2009156087A

JP2009156087A - エンジンのオイルミスト分離装置

Info

Publication number: JP2009156087A
Application number: JP2007332603A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Hagiwara; 慎一萩原; Koji Kojima; 浩嗣小嶋
Original assignee: Toyota Boshoku Corp
Current assignee: Toyota Boshoku Corp
Priority date: 2007-12-25
Filing date: 2007-12-25
Publication date: 2009-07-16

Abstract

【課題】オイルミストの分離効率を向上でき、フィルタに目詰まりが生じてもオイルミストの分離能力を維持できるエンジンのオイルミスト分離装置を提供する。
【解決手段】シリンダヘッドカバー１２の内部に形成されたオイルミスト分離室１６の内部に第１〜第４分離壁２１〜２４を千鳥状に配設し、各分離壁２１〜２４によって分離室１６の内部に蛇行通路１６Ａを形成する。蛇行通路１６Ａの上流側にクランク室１８内のオイルミスト含有空気を吸入し、蛇行通路１６Ａの下流側に出口１５ａを形成する。第１〜第４分離壁２１〜２４の取付枠２５の内部に不織布よりなるフィルタ２６を設ける。蛇行通路１６Ａの上流側に吸入された空気の一部は、蛇行通路１６Ａを蛇行しながら流れ、残りの空気は第１〜第４分離壁２１〜２４のフィルタ２６を順次透過し、各フィルタ２６により空気からオイルミストが効率よく分離される。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンのクランク室内等において発生するオイルミスト含有空気中からオイルミストを分離するためのオイルミスト分離装置に関するものである。

オイルミストを分離して回収するためのオイルミスト分離装置として、特許文献１に開示されたものが提案されている。このオイルミスト分離装置は、エンジンのクランク室内に配設された本体ケースの内部に複数の仕切板を上下に千鳥状に配設して、本体ケースの内部に上下に蛇行するオイルミスト分離通路を形成している。そして、該通路にクランク室からオイルミストを含有した空気を吸入し、オイルミスト分離通路を蛇行させながら通過させて、前記各仕切板にオイルミストを付着させる。

なお、上記のような迷路構造を用いたオイルミスト分離装置の他に、特許文献２に開示されたようにオイルミスト含有空気を分離容器の内部で旋回させて、オイルミストを遠心力により分離するサイクロン方式の分離装置が提案されている。又、特許文献３に開示されたように、オイルミスト含有空気の通路を塞ぐようにフィルタを配設し、このフィルタによって空気中のオイルミストを分離するフィルタ方式の分離装置も提案されている。
特開平１１−３２４６３６号公報特開平９−１７７５２９号公報実開平６−７６６１４号公報

ところが、特許文献１に開示されたオイルミスト分離装置は、オイルミスト含有空気が蛇行通路を流れるので、各仕切板に付着されずに流れるオイルミスも多く、オイルミストの分離効率を向上することが難しいという問題があった。

又、特許文献２に開示されたサイクロン方式のオイルミスト分離装置は、本体の上部の中心部に設けたガス排出管の内周面に不織布が貼着されている。そして、前記本体内でガスが旋回されると、遠心力により粒径が大きい粒子は分離され、次に、除去され難い粒径が５μｍ程度以下の微小な粒子を含むガスが前記ガス排出管に流入し、この排出管内を螺旋状に旋回して進行し、微細な粒子が前記不織布により吸着除去されるようになっている。このため、長期使用により前記不織布が不純物等によって目詰まりを起こし易く、目詰まりが進行すると、オイルミストの分離効率が低下するばかりでなく、回収装置が大型化し、エンジンルーム内への搭載に制約があるという問題があった。

さらに、特許文献３に開示されたフィルタ方式のオイルミスト分離装置は、フィルタの網目が劣化したオイルや不純物等によって目詰まりを起こした場合、オイルミスト含有空気の流れに支障を来たすことになる。このような場合、オイルミストの分離そのものに支障を来たすというおそれがあるという問題があった。

本発明は、上記のような問題点を解消するためになされたものである。その目的は、オイルミストの分離効率を向上することができるとともに、フィルタの目詰まりを抑制することができ、仮にフイルタが目詰まりを起したとしてもオイルミストの分離能力を維持することができるエンジンのオイルミスト分離装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、オイルミスト含有空気の通路を形成するオイルミスト分離室内に複数の分離壁を配設して、各分離室により蛇行通路を形成し、前記各分離壁のうち少なくとも１枚の分離壁に、オイルミスト含有空気を透過させてオイルミストを分離するフィルタを設けたことを要旨とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記分離壁は環状の取付枠と、この取付枠の内部に張設されたフィルタとによって形成されていることを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２において、前記フィルタは不織布よりなることを要旨とする。

請求項４に記載の発明は、請求項３において、前記フィルタの不織布の目付けは５０〜５００ｇ／ｍ^２の範囲に設定されていることを要旨とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項において、エンジンのシリンダヘッドカバーの内部に同シリンダヘッドカバーの頂壁と平行なバッフルプレートが同頂壁と間隔をおいて配置されるとともに、前記頂壁とバッフルプレートとの間に区画壁が設けられ、前記シリンダヘッドカバーとバッフルプレートの間に前記区画壁によってオイルミスト分離室が形成され、その分離室と対応するようにバッフルプレートにはオイルの排出口が形成され、該分離室の内部に複数の分離壁が千鳥状に配設され、各分離壁によって該分離室の内部に蛇行通路が形成されていることを要旨とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項において、前記フィルタを設けた分離壁は本体ケースに対し取り外し可能に装着されていることを要旨とする。
（作用）
この発明はオイルミスト分離室に吸入されたオイルミスト含有空気の一部が蛇行通路を流れるとともに、残りのオイルミスト含有空気は、前記分離壁に設けられたフィルタを透過し、該フィルタによってオイルミストが空気から分離される。このため、単に仕切板を設けた従来の構造と比較して、前記フィルタによってオイルミストの分離効率を向上することができる。仮に、フィルタが長期使用により不純物によって目詰まりを生じたとしても、オイルミストの分離効率は従来の仕切板を配設した分離装置と同程度に保たれ、オイルミストは分離壁に衝突して分離され、分離能力が維持される。

本発明によれば、オイルミストの分離効率を向上することができるとともに、フィルタの目詰まりを抑制することができ、仮にフイルタが目詰まりを起したとしてもオイルミストの分離能力を維持することができる。

以下、本発明を具体化したエンジンのオイルミスト分離装置の一実施形態を図１〜図５に従って説明する。
図３に示すように、この実施形態においては、エンジンのシリンダヘッド１１上に合成樹脂製のシリンダヘッドカバー１２が装着されている。図４に示すようにこのシリンダヘッドカバー１２の天板１２ａの外周縁には左右の側壁１２ｂ，１２ｃ及び前後の側壁１２ｄ，１２ｅが一体に形成されている。前記天板１２ａの裏面には第１区画壁１２ｆが一体に形成され、前記天板１２ａ、側壁１２ｂ及び第１区画壁１２ｆにより第１溝１３が形成されている。同じく天板１２ａの裏面には第２区画壁１２ｇが平面視細長袋状に一体形成され、前記天板１２ａ及び第２区画壁１２ｇにより第２溝１４が形成されている。

図３に示すように、前記第１及び第２区画壁１２ｆ，１２ｇの下端縁には、平板状をなす合成樹脂製のバッフルプレート１５の上面が溶着されている。このバッフルプレート１５によって前記シリンダヘッドカバー１２に形成された第１溝１３及び第２溝１４の下側開口部がそれぞれ閉鎖され、オイルミスト含有空気からオイルミストを分離するためのトンネル状の第１オイルミスト分離室１６及び第２オイルミスト分離室１７が形成されている。

前記第１オイルミスト分離室１６及び第２オイルミスト分離室１７にそれぞれ適用されるオイルミスト分離構造は、ほぼ同様の構成であるため、前記第１オイルミスト分離室１６側の分離構造について以下に説明し、第２オイルミスト分離室１７側の分離構造については、同一の符号を付して後述するように説明を簡略する。

図１及び図３に示すように、前記シリンダヘッドカバー１２にはブローバイガス等のオイルミスト含有空気を図示しない配管を通して前記第１オイルミスト分離室１６の内部に吸入するための吸入口１９ａを有する吸入筒１９が一体に形成されている。前記バッフルプレート１５には第１オイルミスト分離室１６の内部に吸入され、かつオイルミストが分離された空気をエンジンの吸入側２０へ図示しない配管を通して送出するための出口１５ａが形成されている。

図１に示すように、前記第１オイルミスト分離室１６の内部には第１〜第４分離壁２１〜２４が千鳥状に配設されている。そして、各分離壁２１〜２４によって第１オイルミスト分離室１６の内部に蛇行通路１６Ａが形成されている。前記各分離壁２１〜２４は合成樹脂製の四角環状の取付枠２５と、該取付枠２５の内部に装着されたフィルタ２６とによって構成されている。前記フィルタ２６として例えば天然繊維や合成繊維等からなる不織布が用いられる。本実施形態では前記フィルタ２６の不織布の目付けを５０〜５００ｇ／ｍ^２としている。前記第１分離壁２１及び第３分離壁２３の取付枠２５は前記シリンダヘッドカバー１２の天板１２ａの裏面及び側壁１２ｂの内面に溶着され、取付枠２５と区画壁１２ｆとの間に通路ｔが形成されている。前記第２分離壁２２及び第４分離壁２４の取付枠２５は前記シリンダヘッドカバー１２の天板１２ａの裏面及び区画壁１２ｆの内面に溶着され、取付枠２５と側壁１２ｂとの間に通路ｔが形成されている。

図３に示すように、前記バッフルプレート１５には前記第１オイルミスト分離室１６の内部でそれぞれ分離され、バッフルプレート１５の上面に回収された潤滑油を下方の後述のオイル回収溝２８に導くための排出孔１５ｂが複数箇所に、かつ図１に示すように第１オイルミスト分離室１６の長手方向に所定の間隔をおいて形成されている。図３に示すように前記バッフルプレート１５の下面には溝部材２７が溶着され、溝部材２７とバッフルプレート１５との間にオイル回収溝２８が形成されている。前記溝部材２７にはオイル回収溝２８に貯留された潤滑オイルを下方に落下させるための孔２７ａが複数箇所に形成されている。

前記第２オイルミスト分離室１７の内部にも図３及び図４に示すように前述した第１オイルミスト分離室１６側に設けられた各分離壁２１〜２４と同様な第１〜第４分離壁２１〜２４が配設されるとともに、蛇行通路１７Ａが形成されている。前記バッフルプレート１５にはオイルミスト含有空気を蛇行通路１７Ａに吸入するための吸入口（図示略）及び前記バッフルプレート１５に設けた出口１５ａと同様の出口（図示略）が設けられている。

次に、前記のように構成されたエンジンのオイルミスト分離装置の作用を前記第１オイルミスト分離室１６側について説明する。
オイルミスト含有空気は、図示しない配管及び吸入筒１９を通して第１オイルミスト分離室１６の蛇行通路１６Ａに吸入される。この蛇行通路１６Ａに吸入されたオイルミスト含有空気は、第１〜第４分離壁２１〜２４のフィルタ２６を透過し、このフィルタ２６によって空気中に含まれるオイルミストが分離される。

オイルミストを分離された空気は、出口１５ａから図示しない配管を通してエンジンの吸入側２０に吸入される。
一方、前記第１〜第４分離壁２１〜２４のフィルタ２６によって分離されたオイルはバッフルプレート１５の上面に回収された後、図３に示す複数の排出孔１５ｂからオイル回収溝２８に流れ、溝部材２７の孔２７ａから例えば図示しないカム機構に供給される。

仮に、第１〜第４分離壁２１〜２４のフィルタ２６に長期使用等により不純物が付着して目詰まりを生じたとしても、蛇行通路１６Ａが存在するので、図２に矢印で示すように蛇行通路１６Ａをオイルミスト含有空気が流れる。そして、このときオイルミスト含有空気は、第１〜第４分離壁２１〜２４に衝突してオイルが分離される。このため、オイルミストの分離効率は従来の仕切板を配設したオイルミスト分離装置と同程度に保たれ、分離能力が維持される。

なお、前記第２オイルミスト分離室１７側のオイルミスト分離装置の作用も前記第１オイルミスト分離室１６側のオイルミスト分離装置の作用と同様である。
上記実施形態のエンジンのオイルミスト分離装置によれば、以下のような効果を得ることができる。

（１）上記実施形態では、オイルミスト含有空気が透過されるフィルタ２６によってオイルミストを分離するようにした。このため、フィルタとしての機能を持たない仕切板を用いた従来の分離装置と比較して、前記フィルタ２６によってオイルミスト含有空気中に含まれるオイルミストを効率よく分離することができ、オイルミストの分離効率を向上することができる。

（２）上記実施形態では、フィルタ２６に不純物が付着しても蛇行する空気流によって剥がれ易く、フィルタ２６の目詰まりが抑制される。仮に、第１〜第４分離壁２１〜２４のフィルタ２６が長期使用により目詰まりを生じたとしても、蛇行通路１６Ａがあるので、オイルミストの分離効率は従来の仕切板を配設した分離装置と同程度に保たれ、分離の能力が維持される。

ちなみに、従来の仕切板を用いた蛇行通路を有するオイルミスト分離装置のオイルミストの分離効率と、本実施形態のオイルミスト分離装置のオイルミストの分離効率とを実験により測定したところ、図５に示すようなデータが得られた。本実施形態の分離装置は、図１に示す第１〜第４分離壁２１〜２４の高さ寸法及び幅寸法をそれぞれ４０ｍｍ、取付枠２５自体の幅寸法を２ｍｍ、従って、フィルタ２６の高さ寸法及び幅寸法をそれぞれ３６ｍｍ、前記各通路ｔの水平方向の幅寸法をそれぞれ１０ｍｍ、第１〜第４分離壁２１〜２４の各配列ピッチをそれぞれ４０ｍｍとした。又、フィルタ２６を形成する不織布の目付けを３２０ｇ／ｍ^２とした。一方、比較例のオイルミスト分離装置として、上述した実験条件のうち前記第１〜第４分離壁２１〜２４をフィルタ機能を持たない単なる仕切板としたことのみが異なるものを用いた。実験の結果、本実施形態のオイルミスト分離装置の場合には、オイルミストの粒径により分離効率の差が生じるものの、本実施形態の分離装置の方が比較例の分離装置のオイルミストの分離効率よりも優れていることが判明した。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・図６に示すように、前記シリンダヘッドカバー１２の天板１２ａの裏面に第１〜第４分離壁２１〜２４の取付枠２５を係合する係合溝１２ｈを設けるとともに、前記側壁１２ｂの内面に取付枠２５に形成されたＴ字状のフランジ部２５ａを係合する係合溝１２ｉを形成する。そして、第１〜第４分離壁２１〜２４を前記係合溝１２ｈ，１２ｉに取り外し可能に嵌合するようにし、シリンダヘッドカバー１２に対するバッフルプレート１５の取り付けにより第１〜第４分離壁２１〜２４が第１及び第２オイルミスト分離室１６，１７内に千鳥状に装着されるようにしてもよい。この場合には、第１〜第４分離壁２１〜２４のフィルタ２６が目詰まりを起こして機能を低下させた場合に、新しい第１〜第４分離壁２１〜２４と交換することができるという利点がある。

・図７（ａ）に示すように前記第１オイルミスト分離室１６の内部に第１〜第４分離壁２１〜２４をその通路ｔ側の端部がオイルミスト含有空気の流通方向上流側に位置するように、即ち、オイルミスト含有空気の蛇行通路１６Ａが長くなる方向に傾斜するようにして配設してもよい。この場合にはオイルミスト含有空気の蛇行通路１６Ａが長くなるので、オイルミストの分離効率を向上することができる。同様の趣旨で、図７（ｂ）に示すように前記第１〜第４分離壁２１〜２４の形状を円弧としてもよい。図７（ｃ）に示すように、第１分離壁第１〜第４分離壁２１〜２４の先端部にそれぞれフィルタの機能を持たない分離板２９をオイルミスト含有空気の流通方向の上流側に向かって突出するように、かつ分離壁と直交するように設け、蛇行通路１６Ａが長くなるようにしてもよい。

・図示しないが、前記分離壁２１〜２４の枚数を２枚にしたり、３枚にしたり５枚以上にしたりしてもよい。
・前記バッフルプレート１５に対し前記第１及び第２区画壁１２ｆ，１２ｇあるいは第１〜第４分離壁２１〜２４を形成してもよい。

・前記フィルタ２６として、多孔質材料を用いたり、例えば天然繊維や合成繊維等からなる織布、金属又はセラミックからなる網状構造体、ラバーフォームやプラスチックフォーム等のプラスチック又はゴムからなるフォーム等を用いたりしてもよい。

・前記実施形態では、シリンダヘッドカバー１２の内部に区画壁１２ｆ，１２ｇを設け、この区画壁１２ｆ，１２ｇの下端縁にバッフルプレート１５を接合固定して、第１及び第２オイルミスト分離室１６，１７を形成するようにした。これに代えて、図示しないが別途、筒状の本体ケースを製造し、この本体ケースにオイルミスト含有空気の入口と、オイルミストを分離された空気の出口とを設け、前記本体ケースの内部のオイルミスト分離室に前記第１〜第４分離壁２１〜２４と同様の構造の複数の分離壁を配設することにより、ユニット化したオイルミスト分離装置としてもよい。

この発明のオイルミスト分離装置を具体化した一実施形態を示す斜視図。同じくオイルミスト分離装置の斜視図。エンジンのシリンダブロックの上部に装着されたシリンダヘッドカバーの内部構造を示す横断面図。シリンダヘッドカバーの内側を示す斜視図。本実施形態のオイルミスト分離装置と従来のオイルミスト分離装置のオイルミストの分離効率を示すグラフ。この発明の別の実施形態を示す分離壁の取付構造を示す部分斜視図。（ａ）〜（ｃ）は、この発明のオイルミスト分離装置の分離壁の配列構造の別例を示す略体平面図。

符号の説明

１１…シリンダヘッド、１２…シリンダヘッドカバー、１２ｆ，１２ｇ…区画壁、１５…バッフルプレート、１５ｂ…連通孔、１６…第１オイルミスト分離室、１６Ａ，１７Ａ…蛇行通路、１７…第２オイルミスト分離室、２１〜２４…第１〜第４分離壁、２６…フィルタ。

Claims

オイルミスト含有空気の通路を形成するオイルミスト分離室内に複数の分離壁を配設して、各分離室により蛇行通路を形成し、前記各分離壁のうち少なくとも１枚の分離壁に、オイルミスト含有空気を透過させてオイルミストを分離するフィルタを設けたことを特徴とするエンジンのオイルミスト分離装置。
請求項１において、前記分離壁は環状の取付枠と、この取付枠の内部に張設されたフィルタとによって形成されていることを特徴とするエンジンのオイルミスト分離装置。
請求項１又は２において、前記フィルタは不織布よりなることを特徴とするエンジンのオイルミスト分離装置。
請求項３において、前記フィルタの不織布の目付けは５０〜５００ｇ／ｍ^２の範囲に設定されていることを特徴とするエンジンのオイルミスト分離装置。
請求項１〜４のいずれか一項において、エンジンのシリンダヘッドカバーの内部に同シリンダヘッドカバーの頂壁と平行なバッフルプレートが同頂壁と間隔をおいて配置されるとともに、前記頂壁とバッフルプレートとの間に区画壁が設けられ、前記シリンダヘッドカバーとバッフルプレートの間に前記区画壁によってオイルミスト分離室が形成され、その分離室と対応するようにバッフルプレートにはオイルの排出口が形成され、該分離室の内部に複数の分離壁が千鳥状に配設され、各分離壁によって該分離室の内部に蛇行通路が形成されていることを特徴とするエンジンのオイルミスト分離装置。
請求項１〜５のいずれか一項において、前記フィルタを設けた分離壁は本体ケースに対し取り外し可能に装着されていることを特徴とするエンジンのオイルミスト分離装置。