JP5737420B2

JP5737420B2 - オイルセパレータ

Info

Publication number: JP5737420B2
Application number: JP2013540705A
Authority: JP
Inventors: 信人荒井; 崇博大西
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2011-10-25
Filing date: 2012-10-03
Publication date: 2015-06-17
Anticipated expiration: 2032-10-03
Also published as: WO2013061741A1; JPWO2013061741A1

Description

本発明は、内燃機関のシリンダヘッドカバーに一体に設けられ、ブローバイガス中のオイルミストを分離するオイルセパレータに関する。

自動車に搭載される内燃機関においては、燃焼室からクランクケース内に漏洩したブローバイガスを、外部から取り込んだ新気とともに内燃機関の吸気系へ導いて燃焼させるように構成されている。このブローバイガスは、クランクケース内を通るため、オイルミストを含んだものとなる。そのため、ブローバイガスがオイルミストを含んだまま内燃機関の吸気系に導入されないように、例えば、特許文献１においては、シリンダヘッドカバーと一体に設けたオイルセパレータによりブローバイガス中のオイルミストを除去している。この特許文献１に記載の構成においては、隔壁部に貫通形成された多数の微細通路を通過することで流速を速めたブローバイガスを凹凸板に衝突させることによって、ブローバイガス中のオイルミストを分離し、分離したオイルをオイルセパレータの底壁面から動弁室に向かって下方へ延びるドレンパイプを介して排出している。

しかしながら、このような特許文献１においては、高速のブローバイガスがドレンパイプの上方を通過する際に、ドレンパイプに溜まったオイルの油面からオイルが巻き上げられてオイルが持ち出され、内燃機関の吸気系に導入されてしまう虞がある。また、このブローバイガスによるオイルの巻き上げ防止のため、ドレンパイプを長くし、オイルセパレータの底壁面からドレンパイプに溜まった油面までの距離が常に大きくなるよう設定することも考えられるが、レイアウト上の制約からドレンパイプの長さを十分に確保できない場合も考えられる。

特開２００５−１２０８５５号公報

本発明は、多数の微細通路が貫通形成された隔壁と、この隔壁よりもブローバイガス通流方向の下流側に位置して上記隔壁と対向する衝突板と、ブローバイガスから分離したオイルが一端側のオイル導入開口部から流入する筒状のドレン通路と、を有するオイルセパレータにおいて、上記ドレン通路は、上記隔壁と上記衝突板との間に位置し、上記オイル導入開口部が上記セパレータカバーの底壁面に設けられ、上記隔壁と上記衝突板との間に位置して上記シリンダヘッドカバーの裏面側から突出する突出壁によって、上記オイル導入開口部が覆われていることを特徴としている。

本発明によれば、オイル導入開口部が突出壁によって覆われているので、ドレン通路内に溜まったオイルがブローバイガスによって巻き上げられた際に、この突出壁がオイル導入開口部の擬似的な蓋となり、ドレン通路内からオイルが持ち出されてしまうことを防止することができる。

また、ドレン通路内に溜まったオイルがブローバイガスによって巻き上げられた際に、突出壁によりドレン通路内からオイルが持ち出しが防止されるので、ブローバイガスによるオイルの巻き上げを考慮して、オイル導入開口部からドレン通路内のオイルの油面までの距離が大きくなるようにドレン通路の全長を長く設定する必要もなく、ドレン通路の全長を相対的に小さく設定することが可能となり、ドレン通路を設定するにあたって、レイアウト上の制約を受けることもない。

本発明が適用されたシリンダヘッドカバーの概略構成を模式的に示した斜視図。図１における矢示Ａ方向からみた側面図。図２のＢ−Ｂ線に沿った断面の要部を示す説明図。図１のＣ−Ｃ線に沿った断面図。比較例のオイルセパレータを示す説明図。他の実施例の要部を示す説明図。他の実施例の要部を示す説明図。他の実施例のオイルセパレータを示す説明図。

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、直列４気筒内燃機関に本発明を適用した場合のシリンダヘッドカバー１の概略構成を模式的に示した斜視図である。また、図２は、図１における矢示Ａ方向からみたシリンダヘッドカバー１の側面図である。

このシリンダヘッドカバー１は、樹脂材料からなり、シリンダヘッド（図示せず）の上面に取り付けられ、吸排気弁の動弁機構（図示せず）を収容する動弁室（図示せず）を画成するものである。上記動弁室は、シリンダブロック側のクランクケース（図示せず）と連通している。

シリンダヘッドカバー１には、各気筒のシリンダボア中心に対応する位置に点火プラグ挿入孔２が形成されている。そして、＃１気筒の点火プラグ挿入孔２ａと＃２気筒の点火プラグ挿入孔２ｂとの間には、本発明に係るオイルセパレータ３が設けられている。なお、図１中の４は、後述するブローバイガス導入室である。また図１中の５は、＃３気筒の点火プラグ挿入孔２ｃと＃４気筒の点火プラグ挿入孔２ｄとの間に形成されたブローバイガス通路である。このブローバイガス通路５は、低負荷時には、吸気系から導入された新気がクランクケースに向かって流れ、高負荷時には、クランクケース内のブローバイガスが吸気系に向かって流れるものである。

オイルセパレータ３は、ブローバイガス中のオイルミストを分離するものであって、上記クランクケースから上記動弁室に流入してきたブローバイガスが導入される。そして、オイルセパレータ３の通過したブローバイガスは、シリンダヘッドカバー１のブローバイガス排出孔６に取り付けられたＰＣＶバルブ７を介して外部（機関吸気系）に取り出される。また、本実施例において、ブローバイガスは、このオイルセパレータ３内を図２における左側から右側に向かって流れている。

次に本発明の要部であるオイルセパレータ３について、図３、図４を用いて詳述する。図３は、図２のＢ−Ｂ線に沿った断面の要部を示す説明図であり、図４は、図１のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。

シリンダヘッドカバー１の裏面側には、樹脂製のセパレータカバー１０が取り付けられており、これら両部材１、１０の間に気筒列方向と直交する方向に沿って延びる外形が略直方体形状のオイルセパレータ３が構成される。

本実施例においては、オイルセパレータ３を画成する６つの外周壁のうち、オイルセパレータ３の上部壁１１、気筒列方向と直交する両側壁１２、１３、ブローバイガス通流方向の上流側の端部壁１４が、シリンダヘッドカバー１によって構成され、オイルセパレータ３の底部壁１５がセパレータカバー１０によって構成され、ブローバイガス通流方向の下流側の端部壁１６がシリンダヘッドカバー１とセパレータカバー１０とによって構成されている。

オイルセパレータ３は、多数の微細通路２１が貫通形成された隔壁２０と、この隔壁２０よりもブローバイガス通流方向の下流側に位置して隔壁２０と対向する衝突板２２と、隔壁２０よりもブローバイガス通流方向の上流側に位置するブローバイガス入口室２３と、衝突板２２よりもブローバイガス通流方向の下流側に位置し、ブローバイガスをシリンダヘッドカバー１の外部へ排出するブローバイガス排出孔６を有するブローバイガス出口室２４と、ブローバイガスから分離したオイルミストを上記動弁室へと排出する第１、第２ドレン通路２５、２６とから大略構成されている。このオイルセパレータ３は、微細通路２１を通過することにより流速を高めたブローバイガスを衝突板２２に衝突させることで、ブローバイガス中のオイルミストを分離している。

ブローバイガス入口室２３は、略直方体形状の空間であり、シリンダヘッドカバー１及びセパレータカバー１０により画成される。

詳述すると、ブローバイガス入口室２３のブローバイガスが流入する一端側（図４における左側端）の端面は、オイルセパレータ３の端部壁１４により構成される。ブローバイガス入口室２３の上面は、オイルセパレータ３の上部壁１１により構成される。ブローバイガス入口室２３の気筒列方向と直交する方向に延びる両側面は、オイルセパレータ３の両側壁１２、１３によって構成される。ブローバイガス入口室２３の底面は、セパレータカバー１０の底壁面２７であり、オイルセパレータ３の底部壁１５により構成される。ブローバイガス入口室２３の他端側の端面は、隔壁２０により構成される。

また、ブローバイガス入口室２３は、その一端側の両脇が、上記動弁室と連通するブローバイガス導入室４、４（図１を参照）と連通している。

隔壁２０は、気筒列方向に沿って延びる矩形板状を呈し、セパレータカバー１０の底壁面２７から突出している。この隔壁２０は、気筒列方向の一方の側寄りの部分（図３における右側の部分）が、多数の微細通路２１が貫通形成されたブローバイ連通部２８となり、気筒列方向の他方の側寄りとなる残りの部分（図３における左側の部分）が、ブローバイガスを通流させない（微細通路２１が貫通形成されていない）ブローバイ非連通部２９となっている。この隔壁２０は、微細通路２１の通路長をある程度確保するために、比較的に厚い壁となるよう形成される。また、隔壁２０の外周部分には、シリンダヘッドカバー１に形成された凸条３０の先端が入り込む凹部３１が形成されている。なお、凹部３１に対して、凸条３０は接触しない程度に離間している。

衝突板２２は、ブローバイ連通部２８と対向する矩形板状のブローバイガス衝突部３２と、ブローバイガス衝突部３２よりも隔壁２０から離間した矩形板状のブローバイガス非衝突部３３と、ブローバイガス衝突部３２とブローバイガス非衝突部３３と連結する矩形板状の連結部３４と、を有し、セパレータカバー１０の底壁面２７から突出している。ブローバイガス衝突部３２及びブローバイガス非衝突部３３は、気筒列方向に沿って延びるよう形成されている。連結部３４は、気筒列方向と直交する方向に沿って延びるよう形成されている。また、衝突板２２は、その先端部分がオイルセパレータ３の上部壁１１に対して所定の間隔を開けて離間するよう設定されている。つまり、衝突板２２の先端部分とシリンダヘッドカバー１の裏面との間には、スリット状の通路３５が形成される。なお、ブローバイガス衝突部３２の気筒列方向に沿った長さは、隔壁２０のブローバイ連通部２８の気筒列方向に沿った長さと略同じ長さとなるよう設定され、ブローバイガス非衝突部３３の気筒列方向に沿った長さは、隔壁２０のブローバイ非連通部２９の気筒列方向に沿った長さよりも短く設定されている。そのため、本実施例においては、ブローバイガス衝突部３２の端面３２ａと、この端面３２ａと対向するオイルセパレータ３の側壁１２との隙間に比べ、ブローバイガス非衝突部３３の端面３３ａと、この端面３３ａと対向するオイルセパレータ３の側壁１３との隙間が大きくなっている。

ブローバイガス出口室２４は、略直方体形状の空間であり、シリンダヘッドカバー１及びセパレータカバー１０により画成される。

詳述すると、ブローバイガス出口室２４のブローバイガスが排出される他端側（図４における右側端）の端面は、オイルセパレータ３の端部壁１６により構成される。ブローバイガス出口室２４の上面は、オイルセパレータ３の上部壁１１により構成される。ブローバイガス出口室２４の気筒列方向と直交する方向に延びる両側面は、オイルセパレータ３の両側壁１２、１３によって構成される。ブローバイガス出口室２４の底面は、セパレータカバー１０の底壁面２７であり、オイルセパレータ３の底部壁１５により構成される。ブローバイガス出口室２４の一端側の端面は、衝突板２２と後述する突出壁４０により構成される。

第１ドレン通路２５は、隔壁２０のブローバイ非連通部２９と、衝突板２２のブローバイガス非衝突部３３との間の底壁面２７に設けられている。第１ドレン通路２５は、セパレータカバー１０の底壁面２７に開口する一端側のオイル導入開口部３６と、オイル導入開口部３６から流入したオイルを排出する他端側のオイル排出開口部３７と、を有し、全体として扁平な筒状を呈している。

また、この第１ドレン通路２５は、上記動弁室側の先端側に向かって、その通路断面積が小さくなるよう形成されており、オイル導入開口部３６の開口面積が比較的大きく設定されているのに対して、オイル排出開口部３７の開口面積は小さく設定されている。そのため、この第１ドレン通路２５においては、オイル排出開口部３７から上記動弁室に滴下するオイルの量が制限され（少なくなり）、基本的には、オイル排出開口部３７側にオイルが常にある程度溜まった状態になっている。この第１ドレン通路２５には、主として隔壁２０と衝突板２２との間でブローバイバイガスから分離したオイルミストが流入する。

第２ドレン通路２６は、ブローバイガス入口室２３内の底壁面２７に設けられている。この第２ドレン通路２６には、主としてブローバイガス入口室２６内でブローバイバイガスから分離したオイルミストが流入する。そして、この第２ドレン通路２６に流入したオイルも、第１ドレン通路２５に流入したオイルと同様に、上記動弁室内に排出される。

ここで、第１ドレン通路２５のオイル導入開口部３６は、シリンダヘッドカバー１の裏面側に突出形成された突出壁４０の先端面４１によって覆われている。突出壁４０の先端面４１は、本実施例では平面であり、オイル導入開口部３６の開口と略同一形状で、かつオイル導入開口部３６の開口面積と略同一面積となるように設定されている。この先端面４１は、オイル導入開口部３６の上方側（図４における上方側）に位置している。また、この突出壁４０は、隔壁２０の微細通路２１を通流したブローバイガスの流れを遮らないような位置に設けられている。詳述すると、隔壁２０のブローバイ非連通部２９と、衝突板２２のブローバイガス非衝突部３３との間に位置し、隔壁２０のブローバイ連通部２８に対して気筒列方向にオフセットしている。換言すると、突出壁４０は、隔壁２０のブローバイ非連通部２９と衝突板２２のブローバイガス非衝突部３３との間の空間を埋めるように、シリンダヘッドカバー１の裏面側から突出し、その先端面４１がオイル導入開口部３６の上方側で、オイル導入開口部３６の開口に所定距離離間して対向している。

なお、上述した本実施例では、ブローバイガス出口室２４の底面に溜まったオイルが、衝突板２２のブローバイガス非衝突部３３の端面３３ａと、この端面３３ａと対向するオイルセパレータ３の側壁１３との隙間から第１ドレン通路２５に流入可能となっている。

図５は、比較例のオイルセパレータ５０を示している。このオイルセパレータ５０は、本実施例のオイルセパレータ３と同様に、隔壁５１の微細通路５２を通流したブローバイガスを衝突板５３に衝突させることでブローバイガスからオイルミストを分離し、隔壁５１よりもブローバイガス通流方向の下流側に位置するドレン通路５４から排出するものである。しかしながら、このオイルセパレータ５０においては、高速のブローバイガスがドレン通路５４の上方を通過した際に、ドレン通路５４に溜まったオイルの油面からオイルが巻き上げられてしまい、内燃機関の吸気系に導入されてしまう虞がある。

一方、上述した本実施例のオイルセパレータ３においては、オイル導入開口部３６が突出壁４０によって覆われているので、第１ドレン通路２５内に溜まったオイルがブローバイガスによって巻き上げられた際に、この突出壁４０がオイル導入開口部３６の擬似的な蓋となり、第１ドレン通路２５内からオイルが持ち出されてしまうことを防止することができる。

そして、第１ドレン通路２５内に溜まったオイルがブローバイガスによって巻き上げられた際に、突出壁４０により第１ドレン通路２５内からオイルの持ち出しが防止されるので、ブローバイガスによるオイルの巻き上げを考慮して、オイル導入開口部３６から第１ドレン通路２５内のオイルの油面までの距離が大きくなるように第１ドレン通路２５の全長を長く設定する必要もなく、第１ドレン通路２５の全長を相対的に小さく設定することが可能となり、第１ドレン通路２５を設定するにあたって、レイアウト上の制約を受けることもない。

また、突出壁４０が、隔壁２０のブローバイ連通部２８を通流したブローバイガスの流れを遮らないように、ブローバイ連通部２８に対してオフセットしているので、オイルセパレータ３内の通路抵抗の増加を抑制することができる。

本実施例においては、隔壁２０のブローバイ連通部２８にのみ微細通路２１が形成されているため、隔壁２０を通過したブローバイガスは、衝突板２２のブローバイガス衝突部３２に衝突することになる。また、隔壁２０のブローバイ非連通部２９と衝突板２２のブローバイガス非衝突部３３との間には、シリンダヘッドカバー１から突出壁４０が突出しているので、衝突板２２のブローバイガス衝突部３２に衝突したブローバイガスは、衝突板３２の先端とシリンダヘッドカバー１の裏面との間の通路３５のうち、主として、ブローバイガス衝突部３２の上方部分からブローバイガス出口室２４へと流れ込むことになる。そのため、隔壁２０のブローバイ非連通部２９と衝突板２２のブローバイガス非衝突部３３との間には、ブローバイガスが流入しにくくなっている。つまり、ブローバイガスが流入しにくい位置に、第１ドレン通路２５のオイル導入開口部３６が設けられている。そのため、オイル導入開口部３６の上方を流れるブローバイガスの流速を低下させることができ、ブローバイガスによって第１ドレン通路２５内に溜まったオイルが巻き上げられてしまうことを効果的に防止することができる。

また、衝突板２２がセパレータカバー１０の底壁面２７に突出形成されているので、衝突板２２に衝突することによって分離されたオイルのブローバイガス出口室２４側への流入を効果的に防止することができる。

なお、突出壁４０の先端面４１は、オイル導入開口部３６の開口と略同一の大きさとなるものに限定されるものではなく、例えば、図６に示すように、突出壁４０の先端面４１が、オイル導入開口部３６の開口よりも一回り大きくなるように設定することも可能である。つまり、オイル導入開口部３６の開口に加え、この開口の外周側の部分もある程度突出壁４０の先端面４１で覆うようにしてもよい。

また、オイル導入開口部３６は、その開口が突出壁４０の先端面４１によって覆われていればよく、例えば、図７に示すように、突出壁４０の先端側を段付形状に形成し、突出壁４０の先端面４１の一部が第１ドレン通路２５内まで突出するように形成することも可能である。

そして、第１ドレン通路２５にブローバイガスから分離したオイルが流入し易くなるように、セパレータカバー１０の底壁面２７のうち、隔壁２０と衝突板２２との間に位置する部分や、ブローバイガス出口室２４に位置する部分を第１ドレン通路２５のオイル導入開口部３６に向けて傾斜するように形成することも可能である。すなわち、例えば、図８に示すように、セパレータカバー１０の底壁面２７のうちブローバイガス出口室２４に位置する部分を、衝突板２２側に傾斜させ、かつ側壁１３側に傾斜するように形成することも可能である。なお、図８中の破線は、比較のため、セパレータカバー１０の底壁面２７のうちブローバイガス出口室２４に位置する部分を第１ドレン通路２５のオイル導入開口部３６に向けて傾斜させない場合を示したものである。

また、上述したブローバイガス通路５にも、本実施例のオイルセパレータ３を設けるようにしてもよい。

Claims

内燃機関のシリンダヘッドカバーと、シリンダヘッドカバーの裏面側に組み付けられるセパレータカバーと、の間に形成され、上記シリンダヘッドカバーが取り付けられる上記内燃機関の気筒列方向と直交する方向に延び、ブローバイガス中のオイルミストを分離するオイルセパレータであって、
多数の微細通路が貫通形成された隔壁と、この隔壁よりもブローバイガス通流方向の下流側に位置して上記隔壁と対向する衝突板と、ブローバイガスから分離したオイルが一端側のオイル導入開口部から流入し、他端側のオイル排出開口部からオイルを外部へ排出する筒状のドレン通路と、を有し、
上記ドレン通路は、上記隔壁と上記衝突板との間に位置し、上記オイル導入開口部が上記セパレータカバーの底壁面に設けられ、
上記隔壁と上記衝突板との間に位置して上記シリンダヘッドカバーの裏面側から突出する突出壁によって、上記オイル導入開口部が覆われているオイルセパレータにおいて、
上記隔壁は、上記内燃機関の気筒列方向に沿って延びるものであり、該隔壁のうち、上記内燃機関の気筒列方向の一方の側寄りの部分が上記微細通路が貫通形成されたブローバイ連通部となり、上記内燃機関の気筒列方向の他方の側寄りとなる残りの部分がブローバイガスを通流させないブローバイ非連通部となるよう形成され、
上記ドレン通路のオイル導入開口部は、上記隔壁のブローバイ非連通部と上記衝突板との間に位置し、上記突出壁は、上記隔壁のブローバイ非連通部と上記衝突板との間に位置しているオイルセパレータ。
上記衝突板は、上記セパレータカバーの底壁面に突出形成されたものであり、該衝突板の先端と上記シリンダヘッドカバーの裏面との間に形成されたスリット状の通路を介して、上記衝突板と上記隔壁とによって挟まれた空間と、上記衝突板よりもブローバイガス通流方向の下流側に位置するブローバイガス出口室とが連通するよう構成されている請求項１に記載のオイルセパレータ。