JP3942693B2

JP3942693B2 - 内燃機関のオイルセパレータ構造

Info

Publication number: JP3942693B2
Application number: JP18125797A
Authority: JP
Inventors: 健一桜井
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1997-07-07
Filing date: 1997-07-07
Publication date: 2007-07-11
Anticipated expiration: 2017-07-07
Also published as: JPH1122443A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関のオイルセパレータ構造に関し、特にバランサ回転の遠心力を利用してオイルを分離するオイルセパレータ構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
４サイクルエンジンの爆発行程において、燃焼室内の燃焼ガスまたは未燃焼ガスの一部がブローバイガスとしてピストンリングの隙間を通過してクランク室内に入る。このブローバイガスは、新気とともに吸気系に戻され再び燃料ガスとして吸入行程で燃焼室内に吸引される。クランク室底部には、エンジン各部を循環したオイルが落下して溜められている。ブローバイガスはこのクランク室内のオイルと混合したミストとなってクランク室から取り出される。クランク室から取り出されたブローバイガスとオイルとの混合体（ミスト）は、途中でオイルセパレータによりオイルを分離され、ブローバイガス（微粒化した液体燃料）のみが吸気系に戻される。
【０００３】
従来のオイルセパレータは、シリンダブロックまたはシリンダヘッドの壁体内に設けたラビリンス（迷路）構造の分離通路からなり、このラビリンス通路部分にミストを導入することにより、ガスのみがラビリンスを通過しオイルはラビリンス壁面に衝突してガスと分離されクランク室内に滴下する。
【０００４】
一方、クランク軸による回転モーメントを打消すように回転し、エンジンの振動を抑えるためのバランサがクランク軸に並列して設けられる。このバランサはクランク軸から回転伝達されるバランサ軸とこのバランサ軸に設けたバランサウェイトからなり、クランク軸に同期してバランサウェイトが回転する。このようなバランサには、クランク軸と平行に１本のバランサ軸を設けた１軸バランサと、クランク軸前後に平行な２本のバランサ軸を設けた２軸バランサがある。１軸バランサは、クランクウェイトの一次慣性力に対する不釣り合いをバランスさせる。２軸バランサは、この一次慣性力による振動を抑えるとともにバランサとクランクウェイト間の偶力モーメントによる振動を抑制する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のオイルセパレータ構造においては、ラビリンス構造がエンジン壁体に形成されるため、エンジン自体の形状が複雑になり、鋳型による製造作業も面倒になる。
【０００６】
本発明は、このような従来技術のラビリンス構造のオイルセパレータに代えて、オイル分離方式を遠心力による分離方式として、クランク軸に近接して設けられているバランサ軸を利用し、エンジン壁体自体を複雑にすることなく、またスペースを増加させることなく、エンジン回転力を有効に利用して確実なオイル分離が達成できる内燃機関のオイルセパレータ構造の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明に係るオイルセパレータ構造は、内筒と外筒との間に隙間を有する二重管構造をなし、クランク軸により回転駆動される回転軸と、この回転軸の外筒の軸方向中間部に位置しかつ前記隙間から半径方向外側に延在するオイル分離通路とを備え、前記内筒の軸方向中間部を遮蔽板で塞ぐとともに、この遮蔽板の両側に位置する内筒の側壁に連通孔を設け、この連通孔および前記隙間を介して、前記遮蔽板の両側の内筒内どうしを連通させ、前記内筒の一端側に分離すべき混合体の導入口を有し、他端側に分離したガスの取り出し口を有するものである。
【０００８】
この構成によれば、二重管の一端側の導入口から内筒内に流入した混合ミストは、遠心力により連通孔を通して内筒外に流出し、内筒と外筒との間の隙間を流れる。この隙間を流れる間にも混合ミストは遠心力を受け、質量が大きいオイルは、この隙間を進む間に外筒側に設けた分離通路を通して半径方向外側に向けて放出される。混合ミスト中のガスはこの隙間内に充満して分離通路を通過してさらに進行し、内筒の連通孔を通して内筒内に流入する。内筒内に流入したガスは端部のガス取出し口から外部に吸引されて流出する。
【０００９】
このような構成により、二重管に作用する遠心力を利用して混合ミストからオイルを分離し、ガスのみを取り出すことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
好ましい実施の形態においては、前記二重管は、バランサ軸またはバランサ軸への回転伝達用アイドラ軸であることを特徴としている。
【００１１】
この構成によれば、エンジンのクランク室に備るバランサ軸またはアイドラ軸を二重管構造として、オイルセパレータを構成することができエンジン壁体側にラビリンス構造を設ける必要がなく、バランサ内にオイルセパレータを組込んで構成しコンパクトなエンジン形状が得られる。
【００１２】
さらに好ましい実施の形態においては、前記二重管の混合体導入口は、クランク室に隣接するカムチェーン室に連通することを特徴としている。
【００１３】
この構成によれば、チェーン駆動の動弁機構を有するエンジンにおいて、カムチェーン室を通してクランク室に新気を導入し、ブローバイガスとともに吸気系に戻すブローバイガス循環系を利用して、混合ミストを二重管内に取入れ、ここからオイルを分離することができる。
【００１４】
【実施例】
図１は本発明の実施例に係る遠心力を利用したオイルセパレータの断面図である。この例は、１軸バランサのアイドラ軸にオイルセパレータを組込んだ例である。このアイドラ軸１は、内筒２および外筒３からなる二重管構造である。内筒２は例えば圧入により外筒３内に装着される。このアイドラ軸１はベアリング４を介してクランク室壁５に装着される。外筒３上の両端部近傍には、一対のギヤ６が装着される。各ギヤ６は図示しないクランク軸のバランサウェイトと噛み合う。この場合、各ギヤ６には互いに反対方向のスラスト力を受けるヘリカルギヤ６ａ，６ｂが形成され、軸方向のスラスト力を打消して安定した回転伝達作用が図られる。
【００１５】
内筒２と外筒３との間には、隙間７が形成される。また、内筒２内の中間部には遮蔽板８が装着され内筒２内を分離して仕切る。この遮蔽板８の両側の内筒２の側壁にはそれぞれ複数の連通孔９が設けられる。
外筒３のほぼ中央部外側には円板１０が設けられ、この円板１０内に、例えば十字状に半径方向外側に向かうオイル分離通路１１が形成される。このオイル分離通路１１は、内外筒２、３間の隙間７に開口する。
【００１６】
アイドラ軸１の一端部側はガス導入口１２が形成され、図示しないカムチェーン室に連通する。アイドラ軸１の他端部側はガス取出し口１３が形成され、図示しない吸気系に連通する。
【００１７】
アイドラ軸１を支持する入口側および出口側のベアリング４の内面側はシール用のバッフル材１４、１５で覆われる。この場合、出口側のバッフル材１５については、ベアリング４に対し、軸内で分離したブローバイガスを逃すことなくクランク室側から幾分かのオイルを供給するために、若干の隙間を形成しておく。なお、このような構成に代えて、外部からのオイル供給が不要なシールドベアリングを用いてもよい。
【００１８】
上記構成の二重管構造のアイドラ軸において、ガス導入口１２から導入されたブローバイガスと新気およびオイルが混合したミストは、矢印のように内筒２内に流入し、連通孔９を通して内外筒２、３間の隙間７内に入り、この隙間７内を流れる。このときアイドラ軸１が回転しているため、隙間７内を流れるミストに対し半径方向外側に向かう遠心力が作用する。この場合、ミスト中のオイルは質量が大きいため大きな遠心力が作用し、隙間７に開口するオイル分離通路１１から外側に押出される。これにより、ミスト中のオイルはオイル分離通路１１の端部からクランク室内に放出される。
【００１９】
一方、隙間７内を進行するガスに対しては大きな遠心力は作用しないため、ブローバイガスは、オイル分離通路１１内に押出されることなく、隙間７内を進行し、遮蔽板８を越えた位置の連通孔９を通して内筒２内に流入する。このブローバイガスはガス出口１３を通して図示しない吸気系のスロットル下流側に戻される。
【００２０】
図２（Ａ）（Ｂ）は、図１のアイドラ軸が装着されたバランサ全体を示すエンジンの平面図およびバランサウェイトの正面図である。クランク室１６内にクランク軸１７が装着される。このクランク軸１７のクランクウェブ１８の両外側にバランサウェイト１９が装着される。バランサウェイト１９は、（Ｂ）図に示すように、外側に前記アイドラ軸のヘリカルギヤ６ａ，６ｂと噛み合うヘリカルギヤ１９ａが形成され、ウェブ部分に凹み（又は穴）１９ｂが形成されこれにより肉厚が厚いウェイト部１９ｃが形成される。このバランサウェイト１９はベアリング２０を介してクランク軸１７に回転可能に装着される。
【００２１】
クランク軸１７の端部にはフライホイル２１が装着され、反対側の端部にはオイルポンプ等のエンジン補機を駆動するための補機プーリ２２が装着される。クランク室１６の外側のクランク軸１７上にはカムスプロケット２３が装着され、図示しないカムチェーンを介してカム軸を駆動する。このカムスプロケット２３の外側のクランク軸１７上にアイドラスプロケット２４が装着されアイドラチェーン２５を介してアイドラ軸１を回転駆動する。
【００２２】
クランク室１６の外側のカムスプロケット２３やアイドラスプロケット２４およびカムチェーンやアイドラチェーン２５はチェーンカバー２６で覆われ、クランク室１６の外側にカムチェーン室２７が形成される。このカムチェーン室２７は図示しない開口部を介してクランク室１６内と連通し、カムチェーン等に上部シリンダヘッド側から供給されるオイルはクランク室内に落下して戻る。
【００２３】
このような構成において、クランク軸１７が回転すると、アイドラスプロケット２４およびアイドラチェーン２５を介して、アイドラ軸１がクランク軸１７と同じ方向に回転する。このアイドラ軸１の回転はギヤ６を介して逆回転でバランサウェイト１９に伝達される。これにより、バランサウェイト１９はクランク軸１７上でベアリング２０を介して、クランク軸１７と逆方向に回転して、所定のバランサ機能を達成する。
【００２４】
図３、図４および図５はそれぞれ図２のエンジンの正面図、左側面図および右側面図である。エンジン２８のシリンダヘッドに相当する上部外側に新気導入口２９が設けられ、エアクリーナ（図示しない）を通した新気がオリフィス３０およびリード弁装置３１を介してエンジン上部（シリンダヘッド部３２）内に導入される。このエンジン上部には動弁機構を構成するカム軸３３が設けられその端部にカムスプロケット３４が装着される。このカムスプロケット３４にカムチェーン３５が巻回し、クランク軸１７のカムスプロケット２３（図２、図３）を介して回転力が伝達される。
【００２５】
前述のオイルセパレータを構成するアイドラ軸１のガス取出し口１３は、エンジン壁体に設けたガス通路３６を通し、リード弁装置３７を介してガス室３８に連通する。このガス室３８は連通口３９を介してスロットル下流側の吸気通路に連通する。
【００２６】
このような構成において、エンジン吸入行程では、クランク室内が負圧となるため、カムチェーン室２７に連通するリード弁装置３１が開く。これにより、新気が新気導入口２９を介してエンジン内に導入される。この新気およびブローバイガスとオイルとの混合ミストは、前述のようにアイドラ軸１内に流入し、軸内に形成したオイルセパレータ構造を通して遠心力によりオイルが分離される。
【００２７】
一方、エンジンの圧縮および排気行程では、クランク室内が高圧になって、エンジン上部のリード弁装置３１は閉じる。これにより、エンジン側から新気導入口２９を介してオイルや燃料ガス等が逆流することが防止される。
【００２８】
混合ミストからオイルが除去されたブローバイガスは、吸気負圧により、ガス取出し口１３からガス通路３６を通してリード弁装置３７を介してガス室３８内に吸引される。この場合、リード弁装置３７により、吸気系側とアイドラ軸１内部との圧力バランスがくずれてアイドラ軸側が高い負圧になっても、吸気系側からの燃焼ガスがアイドラ軸１側に逆流することはない。
【００２９】
このような遠心力によるオイルセパレータ構造によりオイルが分離されたブローバイガスは、従来と同様の通路あるいは新たな連通管等を介して吸気系のスロットル下流側に導入される。
【００３０】
図６は本発明の別の実施例の断面図である。この例は２軸バランサに本発明を適用した例であり、図６は、一方のバランサ軸の構成を示す（他方のバランサ軸の構成も同じである）。
【００３１】
このバランサ軸４０は、前述の図１の実施例と同様に、内筒２と外筒３からなる二重管構造である。図６の実施例では、図１の例と異なり、外筒３に設けたバランサウェイト４１内にオイル分離通路４２が形成され、またバランサウェイトを駆動するためのギヤ６は不要である。その他の構成および作用効果は前述の図１の実施例と同様であり、混合ミストがガス導入口１２から導入され、遠心力によりオイルのみがオイル分離通路４２を通してクランク室内に放出される。
【００３２】
図７および図８はこの２軸バランサを装着したエンジンの平面図および側面図である。２本のバランサ軸４０はクランク軸１７に設けたバランサスプロケット２４’に巻回するバランサチェーン２５’によりクランク軸１７と逆方向に回転する。このバランサ軸４０の回転により、前述の実施例と同様に遠心力によりオイルが分離される。
【００３３】
なお、図６、図７および図８において、図１から図５までの実施例と同じまたは対応する部材には同じ番号を付してあり、その構成および作用効果は実質上同じである。
【００３４】
また、上記実施例は４サイクル単気筒エンジンについて説明したが、本発明はこれに限らず、３６０度クランクの直列２気筒エンジンに対しても有効であり、また２サイクルエンジンに対しても適用可能である。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては、クランク軸と平行に設けたバランサ軸等を二重管構造とすることにより、二重管に作用する遠心力を利用して混合ミストからオイルを分離し、ブローバイガスを取り出すことができる。これにより、エンジン壁体内にオイルセパレータを形成する構成に代えて、バランサ等を利用してコンパクトなエンジン壁体構造を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の断面図。
【図２】図１の実施例を装着したエンジンの平面図およびバランサウェイトの正面図。
【図３】図１の実施例を装着したエンジンの正面図。
【図４】図３のエンジンの左側面図。
【図５】図３のエンジンの右側面図。
【図６】本発明の別の実施例の断面図。
【図７】図６の実施例を装着したエンジンの平面図。
【図８】図７のエンジンの側面図。
【符号の説明】
１：アイドラ軸、２：内筒、３：外筒、４：ベアリング、
５：クランク室壁、６：ギヤ、７：隙間、８：遮蔽板、９：連通孔、
１０：円板、１１：オイル分離通路、１２：ガス導入口、
１３：ガス取出し口、１４，１５：バッフル材、１６：クランク室、
１７：クランク軸、１８：クランクウェブ、１９：バランサウェイト、
２０：ベアリング、２１：フライホイル、２２：補機プーリ、
２３：カムスプロケット、２４：アイドラスプロケット、
２４’：バランサスプロケット、２５：アイドラチェーン、
２５’：バランサチェーン、２６：チェーンカバー、２７：カムチェーン室、
２８：エンジン、２９：新気導入口、３０：オリフィス、
３１：リード弁装置、３２：シリンダヘッド部、３３：カムシャフト、
３４：カムスプロケット、３５：カムチェーン、３６：ガス通路、
３７：リード弁装置、３８：ガス室、３９：連通口、４０：バランサ軸、
４１：バランサウェイト、４２：オイル分離通路。

Claims

内筒と外筒との間に隙間を有する二重管構造をなし、クランク軸により回転駆動される回転軸と、
この回転軸の外筒の軸方向中間部に位置しかつ前記隙間から半径方向外側に延在するオイル分離通路とを備え、
前記内筒の軸方向中間部を遮蔽板で塞ぐとともに、この遮蔽板の両側に位置する内筒の側壁に連通孔を設け、
この連通孔および前記隙間を介して、前記遮蔽板の両側の内筒内どうしを連通させ、
前記内筒の一端側に分離すべき混合体の導入口を有し、他端側に分離したガスの取り出し口を有することを特徴とする内燃機関のオイルセパレータ構造。
前記回転軸は、バランサ軸またはバランサ軸への回転伝達用アイドラ軸であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のオイルセパレータ構造。
前記回転軸の混合体導入口は、クランク室に隣接するカムチェーン室に連通することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関のオイルセパレータ構造。