JP5321088B2 - 潤滑油回収装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の吸気通路及び排気通路と内燃機関本体との間に配設される過給機における吸気通路と内燃機関本体との間に配設されるコンプレッサ通路内の潤滑油を内燃機関本体に導入する潤滑油回収装置に関する。

内燃機関のブロック内に形成されたシリンダとその内部に配置されたピストンとの間には、微小間隙が形成されているため、内燃機関が圧縮及び膨張の工程を繰り返し行う間に、燃焼室側の燃焼ガスが上記間隙を介してクランクケース側に漏出してしまう、いわゆるブローバイガスが発生してしまう。このブローバイガスには、酸性の水蒸気成分等が含まれているため、ブローバイガスを放置するとクランクケースの下部に配置されたオイルパンのエンジンオイルが劣化してしまう場合がある。その上、クランクケース内にはミスト状もしくは気体状のオイル成分が浮遊しているため、クランクケース内のブローバイガスはオイル成分を含んだ状態となる。

また、ブローバイガスを大気に放出すると汚染の原因となるため、ブローバイガスを内燃機関の内部で処理する必要がある。そこで、近年の内燃機関には、ブローバイガスを再度燃焼室に導入するブローバイガス還元装置が設けられている。例えば、特許文献１では、ディーゼルエンジンのブローバイガス還元装置について開示されている。このブローバイガス還元装置は、過給機のコンプレッサ側の下流からインテークマニホールドを接続する吸気通路の途中にベンチュリ管が配置されるとともに、このベンチュリ管が配管によってクランクケースと接続されている。そして、吸気通路内に吸気を流したときにベンチュリ管内に負圧を発生させて、クランクケース内のブローバイガスを吸気通路側に吸い出すようにしている。吸気管側に吸い出されたブローバイガスは、吸気に混合されて燃焼室で燃焼されることとなる。

特開平８−２７０５０９号公報

しかしながら、特許文献１のブローバイガス還元装置では、エンジンオイルを含んだブローバイガスが燃焼されることになるので排気エミッションの悪化が懸念されるとともに、エンジンオイルが燃焼されてしまうので定期的に補充することについても配慮が必要である。

そこで、本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、排気エミッションの悪化とエンジンオイルの低減との両方を抑制した潤滑油回収装置を提供することである。

（１）請求項１の発明では、内燃機関の吸気通路及び排気通路と内燃機関本体との間に配設される過給機における前記吸気通路と前記内燃機関本体との間に配設されるコンプレッサ通路内の潤滑油を前記内燃機関本体に導入する潤滑油回収装置において、前記過給機は、ベアリング室と、前記ベアリング室と連通するとともにオイルパン接続路を介して前記過給機の潤滑油を前記内燃機関本体のオイルパンに導入するドレンパン部を有し、前記過給機には、前記コンプレッサ通路の下流側および前記ベアリング室のそれぞれに接続され、前記コンプレッサ通路の前記潤滑油を前記内燃機関本体に導入するための連通路が設けられることを要旨とする。

この発明によれば、コンプレッサ通路には、同コンプレッサ通路に吸入されたブローバイガスが遠心力の作用によって分離されるとともに、同コンプレッサ通路の内周面に付着するオイル成分や過給機の軸受部等からコンプレッサ通路に漏出するオイル等の潤滑油が存在する。そして、潤滑油は、コンプレッサ通路内の気流によりコンプレッサ通路の下流側に向かい移動する。そこで、コンプレッサ通路の下流側に連通路が設けられることにより、潤滑油は連通路を介して内燃機関本体に導入される。したがって、ブローバイガスに含まれるオイル成分を内燃機関本体に導入するため、同オイル成分が燃焼室にて燃焼されることに起因する排気エミッションの悪化とエンジンオイルの低減との両方を抑制することができるようになる。
（２）請求項２の発明では、前記連通路と前記コンプレッサ通路との接続部分となる導出側開口部の周縁の下流側において前記コンプレッサ通路に付着した潤滑油を前記連通路に案内する案内部を有し、前記案内部は、前記コンプレッサ通路から突出した壁部として形成されることを要旨とする。

本発明に係る内燃機関のブローバイガス還元装置の実施形態について、同内燃機関の全体構造を示す模式図。 同実施形態の内燃機関のブローバイガス還元装置について、過給機を回転主軸に沿った平面にて切った断面構造を示す断面図。

図１及び図２を参照して、本発明の潤滑油回収装置を具体化した一実施形態について説明する。まず、図１を用いて、内燃機関１の全体構成について説明する。
図１に示すように、内燃機関本体（以下、「エンジン」という。）２の吸気側には、吸気通路３が接続され、排気側には排気通路４が接続されている。吸気通路３には、その上流側からエアクリーナ５及びインタークーラ６が配設されている。これにより、吸気通路３に導入された吸気ＳＡは、エアクリーナ５及びインタークーラ６を介してエンジン２に接続されたインテークマニホールドＴＭを介して燃焼室に供給される。また、排気通路４には、排気浄化装置（あるいは、触媒コンバータ）７が配設されている。これにより、エキゾーストマニホールドＥＭから排気通路４へ流出した排気ＥＧは浄化されてから機外へ排出される。

また、内燃機関１には、過給機１０が配設されている。具体的には、過給機１０のコンプレッサ部１１は、吸気通路３のインタークーラ６より上流側、且つエアクリーナ５より下流側に接続され、タービン部１２は排気通路４の排気浄化装置７より上流側に接続されている。即ち、吸気通路３の吸気ＳＡは、コンプレッサ部１１を介してエンジン２に導入され、エンジン２からの排気ＥＧは、タービン部１２を介して排気通路４に流出する。

また、内燃機関１には、ブローバイガス還元装置が配設されている。具体的には、エンジン２上部のヘッドカバー８と、過給機１０のコンプレッサ部１１より上流側とを接続するとともにその内部で発生したブローバイガスＢＧを取り出すブローバイガス供給路９が設けられている。次いで、コンプレッサ部１１における下流側には、ブローバイガスＢＧのオイル成分を過給機１０のハウジング１３内に導入するための連通路２０が設けられている。そして、このオイル成分は、ハウジング１３を介して、エンジン２のオイルパン（不図示）に導入される。

以下に、図２を参照して、過給機１０に設けられるとともに、ブローバイガスＢＧに含有されたオイル成分等の潤滑油をエンジン２に回収する潤滑油回収機構の詳細構造について説明する。

図２に示すように、過給機１０のハウジング１３内には、所定の空間であるベアリング室１４が設けられる。そして、ベアリング室１４には、回転主軸１５が横置きの状態にて収容されている。回転主軸１５の一端は、コンプレッサ部１１側まで延設されるとともに、その端部にはコンプレッサ羽根を供えたコンプレッサホイール１６が固定されている。一方、回転主軸１５の他端は、タービン部１２側まで延設されるとともに、その端部にはタービン羽根を備えたタービンホイール１７が固定されている。

また、回転主軸１５は、軸方向に離間して２つ配置されるとともに、そのそれぞれがハウジング１３に固定される略円筒形状の軸受部１９により、回転可能に支持される。この軸受部１９は、回転主軸１５を軸受部１９の内周面に供給されるオイルによって支持される、いわゆる、すべり軸受である。

ここで、ベアリング室１４は、回転主軸１５及び軸受部１９をその回転径方向から取り囲むように形成された環状の空間である。そして、ベアリング室１４における鉛直方向の下側には、ベアリング室１４内のオイル成分等の潤滑油をオイルパンに戻すためのオイルドレン部１８が設けられている。このオイルドレン部１８の鉛直方向の下側には、オイルパンと接続する配管であるオイルパン接続路２４が設けられている。

コンプレッサ部１１には、吸気通路３から吸気ＳＡが導入されるコンプレッサ通路１１０が設けられている。コンプレッサ通路１１０には、回転主軸１５に沿って設けられるとともに、吸気口１１ａを有する導入部１１１が設けられている。そして、導入部１１１の吸気口とは反対側の端部には、回転主軸１５をその径方向から取り囲むように形成された通路である遠心部１１２が設けられている。そして、遠心部１１２の導入部１１１とは反対側の端部には、回転主軸１５に直交する方向に延設される通路である導出部１１３が設けられている。また、遠心部１１２は、導出部１１３に向かうにつれて、その通路断面積が増大するように形成されている。ここで、コンプレッサ通路１１０は、同コンプレッサ通路１１０のうち、導出部１１３の通路断面積が最大となるように形成されている。

導出部１１３には、連通路２０にオイル成分を案内する案内部であるとともに、その内周部から内側に向かい突出する円環形状の壁部１１４が設けられている。そして、壁部１１４の直前には、導出部１１３を貫通する貫通孔である導出側開口部１１５が設けられている。また、ベアリング室１４には、ベアリング室１４と過給機１０の外部とを連通する貫通孔であるベアリング室側開口部１４１が設けられている。そして、連通路２０は、導出側開口部１１５とベアリング室側開口部１４１とを互いに接続している。

導出側開口部１１５には、円筒形状の金属管である第１接続管２１が圧入されている。また、ベアリング室側開口部１４１には、円筒形状の金属管である第２接続管２２が圧入されている。そして、第１接続管２１と第２接続管２２とを接続するように、ゴム等の弾性部材にて形成された可撓性を有するホース２３が接続されている。これら第１接続管２１、第２接続管２２、及びホース２３により、連通路２０が構成されている。

また、ベアリング室側開口部１４１が設けられるハウジング１３の部位の厚さは、ハウジング１３の上記部位の周囲の厚さよりも厚く形成されている。また、図２中の破線円の拡大図（Ａ拡大図）に示すように、ベアリング室側開口部１４１には、第２接続管が圧入される圧入部１４１ａが設けられている。そして、圧入部１４１ａに接続するとともに、第２接続管２２に向かい拡径するテーパ状の開口部１４１ｂが設けられている。そして、開口部１４１ｂに接続するとともに、開口部１４１ｂの内径より小さい内径となるように形成される絞り部１４１ｃが設けられている。この絞り部１４１ｃにより、連通路２０に導入されるブローバイガスＢＧの流量が制御されている。

次に、ブローバイガスＢＧに含有されたオイル成分の分離及びオイル成分の流れについて説明する。
吸気ＳＡとともに、コンプレッサ通路１１０に導入されるブローバイガスＢＧは、遠心部１１２において、遠心力の作用により、ブローバイガスＢＧに含有されたオイル成分が分離する。そして、分離したオイル成分は、遠心部１１２の内周面に付着する。そして、遠心部１１２に付着したオイル成分は、気流の作用により、導出部１１３に移動する。

次いで、導出部１１３の内周面に移動したオイル成分は、壁部１１４に衝突することにより、導出側開口部１１５に案内される。即ち、オイル成分は、壁部１１４により連通路２０に案内される。また、同時に導出部１１３を通過するブローバイガスＢＧの一部も導出側開口部１１５に導入される。そして、導出側開口部１１５から第１接続管２１、ホース２３、及び第２接続管２２を介して、オイル成分は、ベアリング室１４に案内される。

最後に、ベアリング室１４に案内されたオイル成分は、重力及びブローバイガスＢＧの作用により、回転主軸１５及び軸受部１９より鉛直方向の上側の空間Ｓ１から同鉛直方向の下側の空間Ｓ２に移動するとともに、ベアリング室１４における最も鉛直方向の下側であるオイルドレン部１８に移動する。そして、このオイルドレン部１８を介して、オイルパン接続路２４を介してオイルパンに戻される。以上により、ブローバイガスＢＧに含有されたオイル成分は、再びオイルパンに戻るため、オイルパンに貯留されたエンジンオイルの減少を抑制することが可能となる。

また、過給機１０において、コンプレッサ通路１１０とベアリング室１４との圧力差、即ち、コンプレッサ通路１１０が負圧になることによって発生する同圧力差に起因して、軸受部１９からコンプレッサ通路１１０に軸受部１９のオイルが漏出してしまう場合がある。その点においても、コンプレッサ部１１の下流側に連通路２０が設けられることにより、上記オイルは、連通路２０へ案内されるので、上述のようにベアリング室１４を介してオイルパンに戻される。

本実施形態の潤滑油回収装置によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）本実施形態によれば、ブローバイガスＢＧがブローバイガス供給路９を介して過給機１０のコンプレッサ部１１に導入され、コンプレッサ部１１のコンプレッサ通路１１０の下流側からオイルパンにオイル成分を導入するための連通路２０が設けられる構成である。この構成によれば、コンプレッサ部１１に供給されるブローバイガスＢＧがコンプレッサ部１１の遠心部１１２において、ブローバイガスＢＧに含有されたオイル成分が分離され、遠心部１１２の内周面に付着する。そして、付着したオイル成分は、連通路２０に案内される。そして、オイル成分は、連通路２０を介してオイルパンに戻されるようになる。その結果、過給機１０に導入されたブローバイガスＢＧに含有されたオイル成分は、オイルパンに戻されるため、オイルパンに貯留したエンジンオイルの減少を抑制することが可能となる。その上、連通路２０にオイル成分が導入されるため、燃焼室に導入される同オイル成分の量が抑制される。したがって、オイル成分が燃焼室にて燃焼されることに起因する排気エミッションの悪化とエンジンオイルの低減との両方を抑制することができるようになる。

また、コンプレッサ通路１１０とベアリング室１４との圧力差に起因して、軸受部１９からコンプレッサ通路１１０にオイルが漏出する場合があるが、コンプレッサ部１１の下流側に連通路２０が設けられることにより、同オイルも同様にオイルパンに戻される。したがって、上記エンジンオイルの減少の抑制の効果をより一層向上させることが可能となる。

（２）本実施形態によれば、壁部１１４は、導出部１１３の内周面に円環状に形成される構成である。この構成によれば、導出部１１３の内周面に付着した潤滑油を効率よく連通路２０に案内することが可能となる。したがって、潤滑油が吸気通路３を介して燃焼室に導入されることをさらに抑制されるため、エンジンオイルの減少と排気エミッションの悪化との両方をさらに抑制することが可能となる。

（３）本実施形態によれば、壁部１１４は、導出側開口部１１５の周縁の下流側に設けられる構成である。この構成によれば、壁部１１４に付着した潤滑油は、導出側開口部１１５に流れていく。したがって、壁部１１４から連通路２０に同潤滑油を効率よく案内することが可能となる。

（４）本実施形態によれば、ベアリング室側開口部１４１には、絞り部１４１ｃが設けられる構成である。この構成によれば、コンプレッサ通路１１０の導出部１１３から連通路２０に導入されるブローバイガスＢＧ自体の流量を抑制することが可能となる。したがって、導出部１１３からエンジン２に向かうブローバイガスＢＧの流量や吸気通路３からの吸気の流量の低下を抑制することが可能となり、過給機１０の性能の低下を抑制することが可能となる。

（５）本実施形態によれば、連通路２０を構成するホース２３は、可撓性を有する構成である。この構成によれば、ホース２３が撓むことにより、第１接続管２１と第２接続管２２との接続が容易となるため、過給機１０の製造が容易となる。その上、ホースが可撓性を有さないＬ字形状の配管部材であることと比較して、ホース２３を配置するスペースを小さくすることができる。

（他の実施形態）
本発明のブローバイガス還元装置は、上記実施形態に限定されることなく、以下の変更も可能である。

・本実施形態では、連通路２０を構成するホース２３が可撓性を有する部材にて構成されていたが、ホース２３の材質はこれに限定されることはない。例えば、ホース２３の代わりに、パイプ等の可撓性を有さない配管を用いてもよい。

・本実施形態では、導出部１１３の内周面に設けられた壁部１１４は円環形状にて構成されていたが、壁部１１４の形状は、これに限定されることはない。壁部１１４は、連通路２０にオイル成分を案内することができる形状であればよいため、例えば、壁部１１４は、導出側開口部１１５に向かい延設される円弧形状であってもよい。

・本実施形態では、ブローバイガス還元装置が１つの過給機１０を備えたが、ブローバイガス還元装置の構成は、これに限定されることはない。例えば、ブローバイガス還元装置が複数の過給機１０を備えた構成であってもよい。

１…内燃機関、２…エンジン（内燃機関本体）、３…吸気通路、４…排気通路、５…エアクリーナ、６…インタークーラ、７…排気浄化装置、８…ヘッドカバー、９…ブローバイガス供給口、１０…過給機、１１…コンプレッサ部、１１ａ…吸気口、１１０…コンプレッサ通路、１１１…導入部、１１２…遠心部、１１３…導出部、１１４…壁部、１１５…導出側開口部、１２…タービン部、１３…ハウジング、１４…ベアリング室、１４１…ベアリング室側開口部、１４１ａ…圧入部、１４１ｂ…開口部、１４１ｃ…絞り部、１５…回転主軸、１６…コンプレッサホイール、１７…タービンホイール、１８…オイルドレン部、１９…軸受部、２０…連通路、２１…第１接続管、２２…第２接続管、２３…ホース、２４…オイルパン接続路、３０…副過給機、３１…ベアリング室、３２…ハウジング、３２１…接続路、３３…軸受部、３３１…収容部、３４…シールリング。

Claims (2)

1. 内燃機関の吸気通路及び排気通路と内燃機関本体との間に配設される過給機における前記吸気通路と前記内燃機関本体との間に配設されるコンプレッサ通路内の潤滑油を前記内燃機関本体に導入する潤滑油回収装置において、
   前記過給機は、ベアリング室と、前記ベアリング室と連通するとともにオイルパン接続路を介して前記過給機の潤滑油を前記内燃機関本体のオイルパンに導入するドレンパン部を有し、
   前記過給機には、前記コンプレッサ通路の下流側および前記ベアリング室のそれぞれに接続され、前記コンプレッサ通路の前記潤滑油を前記内燃機関本体に導入するための連通路が設けられる
   ことを特徴とする潤滑油回収装置。
2. 前記連通路と前記コンプレッサ通路との接続部分となる導出側開口部の周縁の下流側において前記コンプレッサ通路に付着した潤滑油を前記連通路に案内する案内部を有し、
   前記案内部は、前記コンプレッサ通路から突出した壁部として形成される
   ことを特徴とする請求項１に記載の潤滑油回収装置。

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