JP6417381B2 - 内燃機関のオイル分離装置 - Google Patents

Description

本開示は、内燃機関のオイル分離装置に関し、ブローバイガス中のオイルミストを分離するオイル分離装置に関する。

内燃機関において、クランク室内のブローバイガスを吸気系に還流させるブローバイガス通路にオイル分離装置を設けたものが公知となっている。例えば、特許文献１及び２では、複数の部材を組み合わせて構成されるヘッドカバーの内部に、複数のバッフルプレートが突設された気液分離室が形成されている。オイルミストを含むブローバイガスは、バッフルプレートと衝突することによって、方向を変えながら気液分離室内を入口から出口に向けて流れる。ブローバイガスがバッフルプレートと衝突して向きを変えるとき、ブローバイガス中のオイルは慣性力によってバッフルプレートに付着し、ブローバイガスから除去される。

一方、本出願人は、オイルミストの分離性能を高めるために、気液分離通路内に長手方向に延びる螺旋状流路が形成される内燃機関のオイル分離装置を提案している（特許文献３）。このオイル分離装置では、気液分離通路を形成する通路形成部材の下壁から上方に向けて突出する複数の下側隔壁が、平面視において通路の長手方向に対して傾斜した第１方向に延在し、通路形成部材の上壁から下方に向けて突出する上側隔壁が、平面視において通路の長手方向に対して第１方向と交差する第２方向に延在している。これにより、下側隔壁及び上側隔壁によって螺旋状流路が形成される。

特許第４０４３８２５号公報 特許第４３５３４７３号公報 特開２０１６−０２３６３１号公報

従来の内燃機関のオイル分離装置では、気液分離通路に設けられたガス入口が通路形成部材の下壁に形成されており、カムシャフトから径方向に飛散するオイルがガス入口から気液分離通路に浸入しやすい。ここで、ガス入口を通路形成部材の側壁に形成することが考えられる。しかしながら、そのような構成にしたとしても、カムシャフト等によって撹拌されたオイルミストがブローバイガスと共にガス入口から気液分離通路に浸入しやすいことに変わりはない。

本発明は、このような背景に鑑み、飛散するオイルがガス入口から気液分離通路に浸入しにくく、かつガス入口から浸入したオイルミストを気液分離通路の上流部でブローバイガスから分離しやすい内燃機関のオイル分離装置を提供することを課題とする。

このような課題を解決するために、本発明のある実施形態は、内燃機関（１）のオイル分離装置（１０）であって、下壁（７０Ａ）、上壁（７０Ｂ）及び１対の側壁（７０Ｃ、７０Ｄ）を含む室形成部材（４１、４２）により形成され、水平方向に延びる気液分離室（７０）と、前記１対の側壁の一方（７０Ｄ）に接続する通路形成部材（４１、４２）により形成され、前記気液分離室よりも小さな横断面を有して前記気液分離室と交差する方向に延びて前記気液分離室の一端に接続するガス導入通路（７１）と、前記ガス導入通路の前記気液分離室と相反する側の端部に形成され、前記ガス導入通路の延在方向に開放されたガス入口（５４）と、前記気液分離室の他端に形成されたガス出口（５９）とを有し、前記ガス導入通路及び前記気液分離室によってＬ字状の気液分離通路（５６）が形成されている。

この構成によれば、ガス入口が、気液分離室と交差するガス導入通路の延在方向に開放されているため、飛散するオイルがガス入口から気液分離通路に浸入しにくい。また、オイルミストがブローバイガスと共にガス入口から気液分離通路に浸入しても、ブローバイガスと共に高い流速でガス導入通路を移動するオイルミストは、慣性力によって１対の側壁の他方に衝突してブローバイガスから分離される。

好ましくは、上記構成において、前記室形成部材（４１、４２）が、カムシャフト（４６、４７）を収容する動弁室（４４）の上部を画定するヘッドカバー（４）に設けられ、前記カムシャフトの軸方向視において、前記気液分離室（７０）が前記カムシャフトの真上に前記カムシャフトに沿って延びるように配置され、前記ガス入口（５４）が前記気液分離室よりも前記カムシャフトから離間した位置に配置されている。

この構成によれば、カムシャフトから飛散するオイルがガス入口に浸入しにくくなる。

好ましくは、前記気液分離室（７０）が前記カムシャフトの真上に配置される構成において、前記ガス導入通路（７１）が、前記気液分離室から前記カムシャフト（４７）の接線方向に延びている。

この構成によれば、カムシャフトから飛散するオイルがガス入口に一層浸入しにくくなる。

好ましくは、前記気液分離室（７０）が前記カムシャフトの真上に配置される構成において、前記ガス導入通路（７１）が、前記カムシャフト（４７）を軸支するカムホルダ（４９）の真上で前記気液分離室に接続されている。

この構成によれば、オイルが飛散しやすいカムから離れた位置にガス導入通路のガス入口が配置されるため、カムシャフトから飛散するオイルがガス入口に一層浸入しにくくなる。

好ましくは、上記構成において、前記ガス導入通路（７１）の天井面（上壁７１Ｂの下面）が前記気液分離室（７０）の天井面（上壁７０Ｂの下面）よりも低く、前記気液分離室における前記ガス導入通路が接続する部分の下流側にて前記上壁（７０Ｂ）から下方に向けて前記ガス導入通路の天井面よりも低い位置まで突出する上側隔壁（７０Ｎ）を更に有する。

この構成によれば、ガス導入通路から気液分離室の一端に浸入したブローバイガスが気液分離室の上部を通って下流側に流れることがなく、オイルミストが気液分離室の上部を通って下流側に流れることもない。また、上側隔壁がガス導入通路の天井面よりも低い位置まで突出することから、ブローバイガスの流速低下が抑制され、気液分離室での分離性能の低下が抑制される。

好ましくは、前記上側隔壁（７０Ｎ）を有する構成において、前記上側隔壁の下流側にて前記下壁（７０Ａ）から上方に向けて前記上側隔壁の下端部よりも高い位置まで突出する下側隔壁（７０Ｍ）を更に有し、前記上側隔壁と前記下側隔壁との間の通路断面積が前記ガス導入通路（７１）の通路断面積よりも小さい。

この構成によれば、上側隔壁と下側隔壁との間においてブローバイガスの流速が高くなくなり、１対の側壁の他方に衝突しなかったオイルミストが慣性力によって下側隔壁に衝突してブローバイガスから分離される。

好ましくは、前記下側隔壁（７０Ｍ）を有する構成において、前記ガス導入通路（７１）の底面（下壁７１Ａの上面）が前記ガス入口（５４）に向けて下り勾配となっており、前記気液分離室（７０）の底面（下壁７０Ａの上面）が前記一方の側壁（７０Ｄ）に向けて、かつ前記ガス導入通路に向けて下り勾配となっており、前記下側隔壁（７０Ｍ）と前記一方の側壁との間には隙間（Ｇ２）が形成され、前記下側隔壁の下流側にて前記一方の側壁から他方の側壁（７０Ｃ）に向けて前記隙間を覆うように突出し、前記下壁（７０Ａ）から上方へ延在する第１サイドリブ（７０Ｐ）を更に有する。

この構成によれば、気液分離室で分離されたオイルは、気液分離室の底面における一方の側壁側をガス導入通路側へ流れ、ガス導入通路の底面をガス入口側へ流れ、ガス入口から外部に排出される。一方、下側隔壁と一方の側壁との間に隙間が形成されると、この隙間をオイルの排出方向と相反する下流側へ向けて高速で流れるブローバイガスによってオイルの排出が阻害され得る。これに対し、第１サイドリブが下側隔壁の下流側にて隙間を覆うように設けられることにより、隙間を下流側へ向けて流れるブローバイガスの流速が低下するため、オイルが円滑に排出される。

好ましくは、前記第１サイドリブ（７０Ｐ）を有する構成において、前記下側隔壁（７０Ｍ）の下流側にて前記下壁（７０Ａ）から上方に向けて突出し、平面視において前記気液分離室（７０）の長手方向に対して一方に傾斜した複数の下側傾斜偏向板（７０Ｈ）と、前記上側隔壁（７０Ｎ）の下流側にて前記上壁（７０Ｂ）から下方に向けて突出し、平面視において前記気液分離室の長手方向に対して他方に傾斜した複数の上側傾斜偏向板（７０Ｊ）とを更に有し、複数の前記下側傾斜偏向板及び複数の前記上側傾斜偏向板によって前記気液分離室の長手方向に延びる螺旋状通路が形成され、各下側傾斜偏向板と前記一方の側壁（７０Ｄ）との間には隙間（Ｇ１）が形成され、少なくとも１つの下側傾斜偏向板の下流側にて前記一方の側壁から他方の側壁（７０Ｃ）に向けて前記隙間を覆うように突出し、前記下壁から上方へ延在する第２サイドリブ（７０Ｑ）を更に有する。

この構成によれば、気液分離室で分離されたオイルは、気液分離室の底面における一方の側壁と下側傾斜偏向板との隙間を通ってガス導入通路側へ流れる。一方、下側傾斜偏向板と一方の側壁との間に隙間が形成されると、この隙間をオイルの排出方向と相反する下流側へ向けて高速で流れるブローバイガスによってオイルの排出が阻害され得る。これに対し、第２サイドリブが下側傾斜偏向板の下流側にて隙間を覆うように設けられることにより、隙間を下流側へ向けて流れるブローバイガスの流速が低下するため、オイルが円滑に排出される。

このように本発明によれば、飛散するオイルがガス入口から気液分離通路に浸入しにくく、かつガス入口から浸入したオイルミストを気液分離通路の上流部でブローバイガスから分離しやすい内燃機関のオイル分離装置を提供することができる。

実施形態に係るオイル分離装置を備えた内燃機関の模式図 図１に示される内燃機関の要部を破断して示す斜視図 図１に示される内燃機関の平面図 第２、第３カバー部材を取り外した状態の内燃機関の平面図 図３のＶ−Ｖ断面図 図３のVI−VI断面図

以下、図面を参照して、本発明を自動車に適用した実施形態について詳細に説明する。

本実施形態に係る内燃機関１は、直列４気筒のレシプロエンジンである。図１に示されるように、内燃機関１は、シリンダブロック２と、シリンダブロック２の上部に結合されたシリンダヘッド３と、シリンダヘッド３の上部に結合されたヘッドカバー４と、シリンダブロック２の下部に結合されたオイルパン５とを有する。ヘッドカバー４には、流通するガスからオイルを除去するオイル分離装置１０が２つ設けられている。

シリンダブロック２には、４つのシリンダ８が形成されている。各シリンダ８は、それぞれの軸線であるシリンダ軸線が互いに平行になり、かつ１つの仮想平面上に配置されるように直列に列設されている。各シリンダ８が列設された方向をシリンダ列方向という。以下の説明では、シリンダ軸線が延在する方向を上下方向、シリンダ列方向を左右方向、上下方向及び左右方向に直交する方向を前後方向とする。シリンダ８は、左側から順に第１、第２、第３及び第４シリンダとする。

各シリンダ８は、上端がシリンダブロック２の上面に開口し、下端がシリンダブロック２の下部に形成されたクランク室１１に連通している。各シリンダ８には、コネクティングロッド１２を介してクランク軸１３に連結されたピストン１４が摺動自在に収容されている。クランク軸１３の軸線は、左右方向に延在している。

シリンダヘッド３は、シリンダ列方向、すなわち左右方向に延在し、その下面の各シリンダ８に対応する部分に燃焼室凹部１６を有する。燃焼室凹部１６は、シリンダ８と共に燃焼室１７を形成する。シリンダヘッド３には、燃焼室凹部１６からシリンダヘッド３の後側面に延びる吸気ポート１８と、燃焼室凹部１６からシリンダヘッド３の前側面に延びる排気ポート１９とが形成されている。

内燃機関１の吸気系２１は、上流側から順にエアインレット２２、エアクリーナ２３、ターボチャージャのコンプレッサ２４Ａ、スロットルバルブ２５及び吸気マニホールド２６を有する。吸気マニホールド２６は、シリンダヘッド３に結合され、吸気ポート１８と連通している。内燃機関１の排気系３１は、上流側から順に排気マニホールド３２、ターボチャージャのタービン２４Ｂ、触媒コンバータ（不図示）、消音器（不図示）、排気出口（不図示）を有する。排気マニホールド３２は、シリンダヘッド３に結合され、排気ポート１９と連通している。

オイルパン５は、上方に開口した箱形に形成され、シリンダブロック２の下部に結合され、エンジンオイルを貯留するオイル室３３を形成する。

シリンダブロック２及びシリンダヘッド３には、上下に延在し、下端がクランク室１１に向けて開口する一方、上端がシリンダヘッド３の上面に開口するオイル戻し通路３５、ブローバイガス通路３６、ゲージ通路３７が形成されている。オイル戻し通路３５は、シリンダヘッド３の上面に捕集されたオイルをクランク室１１及びオイル室３３に戻す通路である。ブローバイガス通路３６は第１シリンダ８と第２シリンダ８との間であり、かつ第１シリンダ８及び第２シリンダ８よりも後方に配置されている。ゲージ通路３７は、オイルレベルゲージが挿通される通路である。

図２〜図４に示されるように、ヘッドカバー４は、第１カバー部材４１と、第１カバー部材４１に結合された第２カバー部材４２と、第１カバー部材４１に結合された第３カバー部材４３とを有する。第１カバー部材４１は、上壁４１Ａと、上壁４１Ａの側縁から垂下すると共に側縁に沿って延在する側壁４１Ｂとを有し、下方に向けて開口した箱形をなす。第１カバー部材４１は、側壁４１Ｂの下端面においてシリンダヘッド３の上面縁部に当接し、シリンダヘッド３の上部を覆うようにシリンダヘッド３に結合される。第１カバー部材４１とシリンダヘッド３との間には、動弁室４４が形成される。

図２、図５及び図６に示されるように、動弁室４４には、公知の動弁機構４５が設けられる。動弁機構４５は、左右方向に延在するように動弁室４４の後部に配置された吸気カムシャフト４６と、左右方向に延在するように動弁室４４の前部に配置された排気カムシャフト４７とを有している。吸気カムシャフト４６は、各シリンダ８に対応して４つのカム４６ａを有しており、５つの吸気カムホルダ４８によってシリンダヘッド３に回転自在に支持されている。吸気カムシャフト４６は、吸気ロッカーアームを介して吸気弁を駆動する。排気カムシャフト４７は、排気弁のリフト特性を変更するべく、シリンダ８毎に３つ、合計１２個のカム４７ａを有しており、５つの排気カムホルダ４９によってシリンダヘッド３に回転自在に支持されている。排気カムシャフト４７は、排気ロッカーアームを介して排気弁を駆動する。

図２〜図４に示されるように、第１カバー部材４１の上壁４１Ａにおいて、各シリンダ８の上方に対応する部分には、点火プラグを挿入するためのプラグ孔５１Ａ〜５１Ｄが形成されている。各プラグ孔５１Ａ〜５１Ｄは、上壁４１Ａを貫通するように形成されている。各プラグ孔５１Ａ〜５１Ｄは、シリンダ８の番号に対応して、左側から順に第１、第２、第３、第４とする。

第１カバー部材４１の上壁４１Ａにおいて、第４プラグ孔５１Ｄの右後方には、オイル補給孔５２が形成されている。オイル補給孔５２には、キャップ５３（図２）が着脱可能に取り付けられる。オイルを補給するときには、使用者はキャップ５３を取り外し、オイル補給孔５２にオイルを注ぐ。オイル補給孔５２に注がれたオイルは、シリンダヘッド３の上面に流れ、続いてオイル戻し通路３５を通ってオイル室３３に流れる。

図４に示されるように、第１カバー部材４１において、左右方向において第１プラグ孔５１Ａと第２プラグ孔５１Ｂとの間には、貫通孔である通気孔５４が形成されている。通気孔５４は、上壁４１Ａの上面側と動弁室４４とを連通する。第１カバー部材４１の上壁４１Ａにおいて、第１プラグ孔５１Ａと第２プラグ孔５１Ｂとの間に対応し、かつ第１及び第２プラグ孔５１Ａ、５１Ｂよりも後側には、貫通孔であるガス入口孔５５が形成されている。ガス入口孔５５の下端は、ブローバイガス通路３６の上端に接続されている。

第１カバー部材４１の上壁４１Ａと第２カバー部材４２との間には、第１気液分離通路５６が形成され、第１カバー部材４１の上壁４１Ａと第３カバー部材４３との間には、第２気液分離通路５７及び第３気液分離通路５８が形成される。すなわち、第１〜第３カバー部材４１〜４３は、第１〜第３気液分離通路５６〜５８を形成する通路形成部材として機能する。第１気液分離通路５６、第２気液分離通路５７及び第３気液分離通路５８は、それぞれオイル分離装置１０を構成する。

第１気液分離通路５６は、プラグ孔５１Ａ〜５１Ｄよりも前側、すなわち排気側にて左右方向に延在している。第１気液分離通路５６の左端は左右方向において第１及び第２プラグ孔５１Ａ、５１Ｂの間に対応する部分に配置され、第１及び第２プラグ孔５１Ａ、５１Ｂの間に向けて後方に延びている。第１気液分離通路５６の右端は左右方向において第４プラグ孔５１Ｄよりも右側に配置されている。すなわち、第１気液分離通路５６は、Ｌ字状に形成されている。通気孔５４は、第１気液分離通路５６の右端の後端において後方に向けて開口している。

図５及び図６に併せて示されるように、第１気液分離通路５６は、左右方向に延びる気液分離室７０と、気液分離室７０の右端から後方へ延出し、気液分離室７０よりも小さな横断面を有するガス導入通路７１とを有している。気液分離室７０は、排気カムシャフト４７の真上に配置されており、ガス導入通路７１は、左から２つめの排気カムホルダ４９の真上に配置され、気液分離室７０よりも排気カムシャフト４７から離間した位置に通気孔５４が配置されている。一方、吸気カムシャフト４６の真上には、第３気液分離通路５８が配置され、吸気カムホルダ４８の後方に第２気液分離通路５７が配置されている。

気液分離室７０は、下壁７０Ａ、上壁７０Ｂ、前側壁７０Ｃ、後側壁７０Ｄ、左側壁７０Ｅ及び右側壁７０Ｆを含む壁部によって形成されている。気液分離室７０の下壁７０Ａは、第１カバー部材４１によって形成されており、気液分離室７０の下壁７０Ａは、複数（図５の例では２つ）の段差が形成されることによって全体として左方に向けて下り勾配となると共に、後方に向けて低くなるように傾斜している。気液分離室７０の上壁７０Ｂは、第２カバー部材４２によって形成されている。気液分離室７０の前側壁７０Ｃ、後側壁７０Ｄ、左側壁７０Ｅ及び右側壁７０Ｆは、第１カバー部材４１及び第２カバー部材４２によって形成されている。気液分離室７０の前側壁７０Ｃの上部（第２カバー部材４２）には、ガス流通口５９が形成されている。

ガス導入通路７１は、下壁７１Ａ、上壁７１Ｂ、左側壁７１Ｅ及び右側壁７１Ｆを含む壁部によって形成されている。ガス導入通路７１の下壁７１Ａは、気液分離室７０の下壁７０Ａが後方へ延びる延出部分であり、第１カバー部材４１によって形成されている。ガス導入通路７１の下壁７１Ａの上面は、通気孔５４に向けて下り勾配となっている。ガス導入通路７１の上壁７１Ｂは、気液分離室７０の後側壁７０Ｄから後方へ延出する延出壁であり、第２カバー部材４２によって形成されている。すなわち、ガス導入通路７１の上壁７１Ｂの下面は、気液分離室７０の上壁７０Ｂの下面よりも低くなっている。

ガス導入通路７１の右側壁７１Ｆは、気液分離室７０の後側壁７０Ｄから後方へ直線状に延出する延出壁であり、第１カバー部材４１によって形成されている。ガス導入通路７１の右側壁７１Ｆは、気液分離室７０の左側壁７０Ｅが後方へ延びる延出部分であり、第１カバー部材４１によって形成されている。ガス導入通路７１の下壁７１Ａ、上壁７１Ｂ、左側壁７１Ｅ及び右側壁７１Ｆによって画定される後部開放端が通気孔５４となっている。すなわち、ガス導入通路７１は、気液分離室７０に対して湾曲することなく直交するように接続している。

図１に示されるように、ガス流通口５９は、ホースや管によって形成されるガス通路６０によって吸気系２１のエアクリーナ２３とコンプレッサ２４Ａとの間の部分に接続されている。ガス流通口５９は、図１及び図３に白色抜き矢印で示されるように吸気系２１側から第１気液分離通路５６に新気を導入する新気導入口として機能すると共に、図２に黒色矢印で示されるように第１気液分離通路５６から吸気系２１側にブローバイガスを排出するブローバイガス排出口として機能する。

図４に示されるように、第２気液分離通路５７は、プラグ孔５１Ａ〜５１Ｄよりも後側、すなわち吸気側にて左右方向に延在している。第２気液分離通路５７の左端は左右方向において第１及び第２プラグ孔５１Ａ、５１Ｂの間に対応する部分に配置され、右端は左右方向において第４プラグ孔５１Ｄよりも右側に配置されている。

ガス入口孔５５は、第２気液分離通路５７の一端の下部に連通している。第２気液分離通路５７の下壁は、左端側が右端側に対して下方に位置するように傾斜している。これにより、第２気液分離通路５７の他端の下壁上にある液体は、重力によって傾斜した下壁上を流れ、一端にあるガス入口孔５５に到達する。

第３気液分離通路５８は、プラグ孔５１Ａ〜５１Ｄよりも後側かつ第２気液分離通路５７の前側にて左右方向に延在している。第３気液分離通路５８の左端は左右方向において第１プラグ孔５１Ａに対応する部分に配置され、右端は左右方向において第４プラグ孔５１Ｄよりも右側に配置されている。第３気液分離通路５８の左端は、湾曲して第２気液分離通路５７の左端の左側を後方に延びている。

第３気液分離通路５８の後側壁の左端部には、ガス出口孔６１が形成されている。図１に示されるように、ガス出口孔６１は、ホースや管によって形成されるブローバイガス供給通路６２によって吸気系２１のスロットルバルブ２５よりも下流側、具体的には吸気マニホールド２６に接続されている。図１及び図３に黒色矢印で示されるように、ガス出口孔６１は、第３気液分離通路５８から吸気系２１側にブローバイガスを排出するブローバイガス排出口として機能する。

図４に示されるように、第２気液分離通路５７と第３気液分離通路５８との間に配置された壁には、ＰＣＶバルブ６３が貫通するように設けられている。ＰＣＶバルブ６３は、第２気液分離通路５７と第３気液分離通路５８とを連通するバルブ内通路を有するハウジングと、バルブ内通路に設けられ、第３気液分離通路５８側を向く弁座と、弁座に着座可能な弁体と、弁体を弁座に向けて付勢する付勢部材とを有する。ＰＣＶバルブ６３は、付勢部材に付勢された弁体が弁座に着座することによって初期状態では閉じられている。ＰＣＶバルブ６３は、第２気液分離通路５７側の圧力に対して第３気液分離通路５８側の圧力が所定値以上低下したときに、付勢部材の付勢力に抗して弁体が弁座から離れることによって開き、第２気液分離通路５７側から第３気液分離通路５８側への流れを許容する。

図２及び図４〜図６に示されるように、気液分離室７０の下壁７０Ａの上面には複数（図５の例では７つ）の下側傾斜偏向板７０Ｈが上方に向けて突設されている。各下側傾斜偏向板７０Ｈは、板状に形成され、水平方向に所定の長さを有する。各下側傾斜偏向板７０Ｈは、平面視において、互いに平行に配置され、左右方向において概ね等間隔に配置されている。各下側傾斜偏向板７０Ｈは、平面視において、前後方向に対して第１方向にそれぞれ傾斜している。具体的には、各下側傾斜偏向板７０Ｈは、前方に進むにつれて左方に進む第１方向に沿って延在し、前端部が後端部に対して左方に配置されている。

各下側傾斜偏向板７０Ｈの後端部は、気液分離室７０の後側壁７０Ｄから離間して遊端を形成し、後側壁７０Ｄとの間に隙間Ｇ１を形成している。また、各下側傾斜偏向板７０Ｈの後端部は、後方に進むにつれて右方への変位量が大きくなるように右方に向けて湾曲している。一方、各下側傾斜偏向板７０Ｈの前端部は、気液分離室７０の前側壁７０Ｃに連結されている。また、各下側傾斜偏向板７０Ｈの前端部は、前方に進むにつれて左方への変位量が大きくなるように左方に向けて湾曲している。各下側傾斜偏向板７０Ｈの上端面は、下壁７０Ａ及び上壁７０Ｂの中間に位置する一定の高さに設定されている。

気液分離室７０の上壁７０Ｂの下面には複数（図５の例では５つ）の上側傾斜偏向板７０Ｊが下方に向けて突設されている。各上側傾斜偏向板７０Ｊは、板状に形成され、水平方向に所定の長さを有する。各上側傾斜偏向板７０Ｊは、平面視において、互いに平行に配置され、左右方向において概ね等間隔に配置されている。各上側傾斜偏向板７０Ｊは、平面視において、前後方向に対して第１方向と相反する第２方向にそれぞれ傾斜している。具体的には、各上側傾斜偏向板７０Ｊは、前方に進むにつれて右方に進む第２方向に沿って延在し、前端部が後端部に対して右方に配置されている。第１方向及び第２方向は、左右に延びる軸を対称軸として前後対称となっている。

各上側傾斜偏向板７０Ｊの後端部は気液分離室７０の後側壁７０Ｄに連結され、各上側傾斜偏向板７０Ｊの前端部は気液分離室７０の前側壁７０Ｃに連結されている。各上側傾斜偏向板７０Ｊの上下方向における長さは、下壁７０Ａ及び上壁７０Ｂ間の距離の約半分に設定されている。平面視において、各上側傾斜偏向板７０Ｊは少なくとも１つの下側傾斜偏向板７０Ｈと交差している。そして、図２及び図５に示されるように、上側傾斜偏向板７０Ｊ及び下側傾斜偏向板７０Ｈの交差部において、上側傾斜偏向板７０Ｊの下端面は下側傾斜偏向板７０Ｈの上端面に当接している。すなわち、上側傾斜偏向板７０Ｊの下端面は下側傾斜偏向板７０Ｈの上端面に当接する部分を有する。

図４及び図６に示されるように、下側傾斜偏向板７０Ｈ及び上側傾斜偏向板７０Ｊによって、気液分離室７０内には、左右方向から見て左巻きの螺旋状通路が形成される。これにより、通気孔５４からガス流通口５９にガスが流れる場合、図４及び図６の矢印１００で示されるように、ガスは上側傾斜偏向板７０Ｊに沿って左方かつ前方に流れ、続いて前側壁７０Ｃに沿って下方に流れ、続いて下側傾斜偏向板７０Ｈに沿って左方かつ後方に流れ、続いて後側壁７０Ｄに沿って上方に流れる左巻き螺旋の旋回を繰り返す。一方、ガス流通口５９から通気孔５４にガスが流れる場合、図４の矢印１０１で示されるように、ガスは上側傾斜偏向板７０Ｊに沿って右方かつ後方に流れ、続いて後側壁７０Ｄに沿って下方に流れ、続いて下側傾斜偏向板７０Ｈに沿って右方かつ前方に流れ、続いて前側壁７０Ｃに沿って上方に流れる左巻き螺旋の旋回を繰り返す。

図５及び図６に示されるように、気液分離室７０の上壁７０Ｂの下面には、下方に突出し、左右方向に延在する縦リブ７０Ｋが設けられている。縦リブ７０Ｋの下方への突出長さは、上側傾斜偏向板７０Ｊの下方への突出長さに比べて小さく設定されている。また、気液分離室７０の上壁７０Ｂの下面には、下方に突出し、前後方向に延在する複数の横リブ７０Ｌが設けられている。横リブ７０Ｌの下方への突出長さは、縦リブ７０Ｋの突出長さと同一に設定されている。

図２及び図４〜図６に示されるように、最も左に配置された下側傾斜偏向板７０Ｈの左方には、下側隔壁７０Ｍが気液分離室７０の下壁７０Ａの上面から上方に向けて突設されている。下側隔壁７０Ｍは、板状に形成され、前後方向に延在している。下側隔壁７０Ｍの後端部は、気液分離室７０の後側壁７０Ｄから離間して遊端を形成し、後側壁７０Ｄとの間に隙間Ｇ２を形成している。下側隔壁７０Ｍの前端部は、気液分離室７０の前側壁７０Ｃに連結されている。下側隔壁７０Ｍの上下方向の長さは、その上端面が下側傾斜偏向板７０Ｈの上端面よりも高くなるように設定されている。

下側隔壁７０Ｍの左方には、上側隔壁７０Ｎが気液分離室７０の上壁７０Ｂの下面から下方に向けて突設されている。上側隔壁７０Ｎは、板状に形成され、前後方向に延在している。上側隔壁７０Ｎの後端部は、気液分離室７０の後側壁７０Ｄに連結され、上側隔壁７０Ｎの前端部は、気液分離室７０の前側壁７０Ｃに連結されている。上側隔壁７０Ｎの上下方向の長さは、その下端面が下側隔壁７０Ｍや下側傾斜偏向板７０Ｈの上端面よりも低く、かつガス導入通路７１の上壁７１Ｂの下面よりも低くなるように設定されている。上側隔壁７０Ｎと下側傾斜偏向板７０Ｈとの離間距離は、両者の間に形成される通路断面積がガス導入通路７１の通路断面積よりも小さくなるように設定されている。

図４に示されるように、気液分離室７０の後側壁７０Ｄには、第１サイドリブ７０Ｐが、下側隔壁７０Ｍと気液分離室７０の後側壁７０Ｄとの隙間Ｇ２を右方から覆うように前側壁７０Ｃに向けて前方へ突設されている。第１サイドリブ７０Ｐは、板状に形成され、水平方向に隙間Ｇ２よりも大きな長さを有し、上下方向に所定の長さを有する。第１サイドリブ７０Ｐの下端は、気液分離室７０の下壁７０Ａに連結されており、第１サイドリブ７０Ｐは下壁７０Ａから上方へ延在している。第１サイドリブ７０Ｐの上端は、上側隔壁７０Ｎの下端部と同じか、これよりも高い位置になるように設定されている。

また、気液分離室７０の後側壁７０Ｄには、複数（図５の例では２つ）の第２サイドリブ７０Ｑが、下側傾斜偏向板７０Ｈと気液分離室７０の後側壁７０Ｄとの隙間Ｇ１を右方から覆うように前側壁７０Ｃに向けて前方へ突設されている。第２サイドリブ７０Ｑは、板状に形成され、水平方向に隙間Ｇ２よりも大きな長さを有し、上下方向に所定の長さを有する。第２サイドリブ７０Ｑの下端は、気液分離室７０の下壁７０Ａに連結されており、第２サイドリブ７０Ｑは下壁７０Ａから上方へ延在している。

図４及び図６に示されるように、通気孔５４からガス流通口５９にガスが流れる場合、矢印１０２で示されるように、ガスは通気孔５４からガス導入通路７１を前方に流れて気液分離室７０に進入し、気液分離室７０の前側壁７０Ｃの下部に衝突して気液分離室７０を右方に流れる。この際、図４及び図５に示されるように、ガスはまず、上側隔壁７０Ｎの下端に下側隔壁７０Ｍとの間に形成された通路断面積が小さい部分に向けて右方へ流れ、下側隔壁７０Ｍに衝突した後、上側隔壁７０Ｎと下側隔壁７０Ｍとの間を上方に流れ、続いて上側傾斜偏向板７０Ｊ及び下側傾斜偏向板７０Ｈの右面に沿う左巻き螺旋の旋回流となる。

図４に示されるように、第２気液分離通路５７にも、下壁の上面に形成された下側傾斜偏向板５７Ｈ及び上壁の下面に形成された上側傾斜偏向板５７Ｊ（図２）によって螺旋状通路が形成されている。第２気液分離通路５７は、ガス入口孔５５からＰＣＶバルブ６３に向けて左巻きの螺旋状通路を形成している。第２気液分離通路５７においてガスから分離されたオイルは、左方に下り勾配とされた下壁の上面を流れてガス入口孔５５からブローバイガス通路３６を通ってオイルパン５に戻る。

同様に、第３気液分離通路５８にも、下壁の上面に形成された下側傾斜偏向板５８Ｈ及び上壁の下面に形成された上側傾斜偏向板５８Ｊ（図２）によって螺旋状通路が形成されている。第３気液分離通路５８は、ＰＣＶバルブ６３からガス出口孔６１に向けて右巻きの螺旋状通路を形成している。第３気液分離通路５８の下壁の左端前部であってＰＣＶバルブ６３の下方には、下壁を貫通するオイル排出孔が形成されている。オイル排出孔によって第３気液分離通路５８は動弁室４４と連通しており、第３気液分離通路５８においてガスから分離されたオイルは、オイル排出孔から動弁室４４及びオイル戻し通路３５を通ってオイルパン５に戻される。

以上のように構成した内燃機関１のブローバイガス及び新気の流れについて説明する。内燃機関１の低出力時には、ターボチャージャが休止されている。この状態では、図１及び図４に示されるように、吸気系２１のスロットルバルブ２５の下流側は、ピストン１４の下降に応じて負圧になり、スロットルバルブ２５の上流側よりも圧力が低くなる。スロットルバルブ２５の下流側の負圧は、ブローバイガス供給通路６２を介して第３気液分離通路５８に供給され、ＰＣＶバルブ６３が開く。これにより、クランク室１１のブローバイガスは、ブローバイガス通路３６及びガス入口孔５５を通過する経路を通り、第２気液分離通路５７に流れる。その後、ブローバイガスは、ＰＣＶバルブ６３、第３気液分離通路５８、ガス出口孔６１、ブローバイガス供給通路６２を通過して吸気マニホールド２６に供給される（図１中の黒色矢印参照）。

ブローバイガスに含まれるオイルミストは、各通路を通過する際に通路の壁面に付着することによってブローバイガスから除去される。オイルミストは、特に、第２気液分離通路５７及び第３気液分離通路５８を通過するときに除去される。第２気液分離通路５７及び第３気液分離通路５８では、ブローバイガスは長手方向に対して螺旋状に流れるため、オイルミストは遠心力によって長手方向に延在する中心線の径方向外方に移動し、各壁及び下側傾斜偏向板５７Ｈ、５８Ｈ及び上側傾斜偏向板５７Ｊ、５８Ｊに付着することによって除去される。

また、クランク室１１内のブローバイガスが吸気系２１に排出されると同時に、吸気系２１のスロットルバルブ２５の上流側の新気が、ガス通路６０、ガス流通口５９、第１気液分離通路５６、通気孔５４、動弁室４４及びオイル戻し通路３５を順に通過してクランク室１１に流入する。これにより、クランク室１１の換気が行われる（図１中の白抜き矢印参照）。

内燃機関１の高出力時には、ターボチャージャが駆動され、吸気系２１はコンプレッサ２４Ａの下流側が正圧となり、コンプレッサ２４Ａの上流側よりも圧力が高くなる。このコンプレッサ２４Ａの下流側の正圧は、ブローバイガス供給通路６２を介して第３気液分離通路５８に供給され、ＰＣＶバルブ６３が閉じられる。これにより、クランク室１１のブローバイガスは、ブローバイガス通路３６に流れず、オイル戻し通路３５、動弁室４４、通気孔５４、第１気液分離通路５６、ガス流通口５９、ガス通路６０を順に通過して吸気系２１のコンプレッサ２４Ａの上流側部分に供給される（図１中の黒色矢印参照）。すなわち、高出力時には、低出力時に新気が流入する通路として機能したガス通路６０、ガス流通口５９、第１気液分離通路５６、通気孔５４、動弁室４４、オイル戻し通路３５を、ブローバイガスが逆流する。すなわち、第１気液分離通路５６においては、通気孔５４がガス入口になり、ガス流通口５９がガス出口になる。

ブローバイガスに含まれるオイルミストは、各通路を通過する際に通路の壁面に付着することによってブローバイガスから除去される。オイルミストは、特に、気液分離室７０を通過するときに除去される。気液分離室７０では、ブローバイガスは長手方向に対して螺旋状に流れるため、オイルミストは遠心力によって長手方向に延在する中心線の径方向外方に移動し、各壁７０Ａ〜７０Ｆ、下側傾斜偏向板７０Ｈ及び上側傾斜偏向板７０Ｊに付着することによって除去される。

以下に、ブローバイガスが第１気液分離通路５６を逆流した場合の本実施形態に係る内燃機関１のオイル分離装置１０の効果について説明する。図２、図５及び図６に示されるように、本実施形態では、気液分離室７０よりも小さな横断面を有するガス導入通路７１は、気液分離室７０の左端から気液分離室７０と交差する方向に延び、ガス導入通路７１の気液分離室７０と相反する側の端部に、ガス導入通路７１の延在方向に開放されたガス入口である通気孔５４が形成されている。このようにガス導入通路７１及び気液分離室７０によってＬ字状の第１気液分離通路５６が形成され、通気孔５４が、気液分離室７０と交差するガス導入通路７１の延在方向に開放されている。そのため、動弁室４４を飛散するオイルが通気孔５４から第１気液分離通路５６に浸入しにくい。また、オイルミストがブローバイガスと共に通気孔５４から第１気液分離通路５６に浸入しても、ブローバイガスと共に高い流速でガス導入通路７１を移動するオイルミストは、慣性力によって気液分離室７０の前側壁７０Ｃに衝突してブローバイガスから分離される。

図２及び図６に示されるように、カムシャフト４６、４７の軸方向視において、気液分離室７０は、排気カムシャフト４７の真上に排気カムシャフト４７に沿って延びるように配置され、通気孔５４は、気液分離室７０よりも排気カムシャフト４７から離間した位置に配置されている。そのため、排気カムシャフト４７から飛散するオイルが通気孔５４に浸入しにくい。

また、ガス導入通路７１は、気液分離室７０の右端から後方、すなわち気液分離室７０から排気カムシャフト４７の接線方向へ延びている。そのため、排気カムシャフト４７から飛散するオイルが通気孔５４に一層浸入しにくい。

図２及び図５に示されるように、ガス導入通路７１は、排気カムシャフト４７を軸支する排気カムホルダ４９の真上で気液分離室７０に接続されている。これにより、オイルが飛散しやすいカム４７ａから離れた位置にガス導入通路７１の通気孔５４が配置されるため、排気カムシャフト４７から飛散するオイルが通気孔５４に一層浸入しにくい。

図２、図５及び図６に示されるように、ガス導入通路７１の天井面である上壁７１Ｂの下面は、気液分離室７０の天井面である上壁７０Ｂの下面よりも低く、気液分離室７０におけるガス導入通路７１が接続する部分の下流側には、上壁７０Ｂから下方に向けてガス導入通路７１の天井面よりも低い位置まで突出する上側隔壁７０Ｎが形成されている。そのため、ガス導入通路７１から気液分離室７０の左端に浸入したブローバイガスが気液分離室７０の上部を通って下流側に流れることがなく、オイルミストが気液分離室７０の上部を通って下流側に流れることもない。また、上側隔壁７０Ｎがガス導入通路７１の天井面よりも低い位置まで突出することから、ブローバイガスの流速低下が抑制され、気液分離室７０での分離性能の低下が抑制される。

図２及び図５に示されるように、上側隔壁７０Ｎの下流側には、下壁７０Ａから上方に向けて上側隔壁７０Ｎの下端部よりも高い位置まで突出する下側隔壁７０Ｍが形成され、上側隔壁７０Ｎと下側隔壁７０Ｍとの間の通路断面積は、ガス導入通路７１の通路断面積よりも小さい。そのため、上側隔壁７０Ｎと下側隔壁７０Ｍとの間においてブローバイガスの流速が高くなくなり、前側壁７０Ｃの他方に衝突しなかったオイルミストが慣性力によって下側隔壁７０Ｍに衝突してブローバイガスから分離される。

図５及び図６に示されるように、ガス導入通路７１の底面である下壁７１Ａの上面は通気孔５４に向けて下り勾配となっており、気液分離室７０の底面である下壁７０Ａの上面は後側壁７０Ｄに向けて、かつガス導入通路７１に向けて下り勾配となっている。そのため、気液分離室７０で分離されたオイルは、気液分離室７０の底面における後側壁７０Ｄ側をガス導入通路７１側へ流れ、ガス導入通路７１の底面を通気孔５４側へ流れ、通気孔５４から外部に排出される。また、図４に示されるように、下側隔壁７０Ｍと後側壁７０Ｄとの間には隙間Ｇ２が形成されている。このように下側隔壁７０Ｍと後側壁７０Ｄとの間に隙間Ｇ２が形成されると、この隙間Ｇ２をオイルの排出方向と相反する下流側へ向けて高速で流れるブローバイガスによってオイルの排出が阻害され得る。これに対し、本実施形態では、下側隔壁７０Ｍの下流側に、第１サイドリブ７０Ｐが、下側隔壁７０Ｍと後側壁７０Ｄとの間に形成された隙間Ｇ２を覆うように、後側壁７０Ｄから前側壁７０Ｃに向けて突出形成され、下壁７０Ａから少なくとも上側隔壁７０Ｎの下端部よりも高い位置まで延在している。これにより、隙間Ｇ２を下流側へ向けて流れるブローバイガスの流速が低下するため、オイルが円滑に排出される。

図２及び図４に示されるように、下側隔壁７０Ｍの下流側には、平面視において気液分離室７０の長手方向に対して一方に傾斜した複数の下側傾斜偏向板７０Ｈが、下壁７０Ａから上方に向けて突出形成され、上側隔壁７０Ｎの下流側には、平面視において気液分離室７０の長手方向に対して他方に傾斜した複数の上側傾斜偏向板７０Ｊが、上壁７０Ｂから下方に向けて突出形成されている。そして、複数の下側傾斜偏向板７０Ｈ及び複数の上側傾斜偏向板７０Ｊによって気液分離室７０の長手方向に延びる螺旋状通路が形成され、各下側傾斜偏向板７０Ｈと後側壁７０Ｄとの間には隙間Ｇ１が形成されている。そのため、気液分離室７０で分離されたオイルは、気液分離室７０の底面における後側壁７０Ｄと下側傾斜偏向板７０Ｈとの隙間Ｇ１を通ってガス導入通路７１側へ流れる。一方、下側傾斜偏向板７０Ｈと後側壁７０Ｄとの間に隙間Ｇ１が形成されると、この隙間Ｇ１をオイルの排出方向と相反する下流側へ向けて高速で流れるブローバイガスによってオイルの排出が阻害され得る。これに対し、本実施形態では、少なくとも１つの下側傾斜偏向板７０Ｈの下流側に、後側壁７０Ｄから前側壁７０Ｃに向けて隙間Ｇ１を覆うように第２サイドリブ７０Ｑが突出形成され、第２サイドリブ７０Ｑが下壁７０Ａから上方へ延在している。これにより、隙間Ｇ１を下流側へ向けて流れるブローバイガスの流速が低下するため、オイルが円滑に排出される。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。本実施形態では、第１〜第３気液分離通路５６〜５８は、シリンダ列方向（左右方向）に沿うように配置したが、他の実施形態では第１〜第３気液分離通路５６〜５８は、前後方向等の他の水平方向に延在していてもよい。また、ＰＣＶバルブ６３の位置は、変更可能であり、第３気液分離通路５８と吸気系２１との間に設けてもよい。一方、上記実施形態に示した各構成要素は必ずしも全てが必須ではなく、適宜選択することができる。

１ 内燃機関
４ ヘッドカバー
１０ オイル分離装置
４１ 第１カバー部材（室形成部材、通路形成部材）
４２ 第２カバー部材（室形成部材、通路形成部材）
４４ 動弁室
４６ 吸気カムシャフト
４７ 排気カムシャフト
４８ 吸気カムホルダ
４９ 排気カムホルダ
５４ 通気孔（ガス入口）
５６ 第１気液分離通路
５９ ガス流通口（ガス出口）
７０ 気液分離室
７０Ａ 下壁
７０Ｂ 上壁
７０Ｃ 前側壁（一方の側壁）
７０Ｄ 後側壁（他方の側壁）
７０Ｈ 下側傾斜偏向板
７０Ｊ 上側傾斜偏向板
７０Ｍ 下側隔壁
７０Ｎ 上側隔壁
７０Ｐ 第１サイドリブ
７０Ｑ 第２サイドリブ
７１ ガス導入通路
７１Ａ 下壁
７１Ｂ 上壁
Ｇ１ 隙間
Ｇ２ 隙間

Claims (7)

1. 下壁、上壁及び１対の側壁を含む室形成部材により形成され、水平方向に延びる気液分離室と、
   前記１対の側壁の一方に接続する通路形成部材により形成され、前記気液分離室よりも小さな横断面を有して前記気液分離室と交差する方向に延びて前記気液分離室の一端に接続するガス導入通路と、
   前記ガス導入通路の前記気液分離室と相反する側の端部に形成され、前記ガス導入通路の延在方向に開放されたガス入口と、
   前記気液分離室の他端に形成されたガス出口とを有し、
   前記ガス導入通路及び前記気液分離室によってＬ字状の気液分離通路が形成され、
   前記ガス導入通路の天井面が前記気液分離室の天井面よりも低く、
   前記気液分離室における前記ガス導入通路が接続する部分の下流側にて前記上壁から下方に向けて前記ガス導入通路の天井面よりも低い位置まで突出する上側隔壁を更に有することを特徴とする内燃機関のオイル分離装置。
2. 前記室形成部材が、カムシャフトを収容する動弁室の上部を画定するヘッドカバーに設けられ、
   前記カムシャフトの軸方向視において、前記気液分離室が前記カムシャフトの真上に前記カムシャフトに沿って延びるように配置され、
   前記ガス入口が前記気液分離室よりも前記カムシャフトから離間した位置に配置されてい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分離装置。
3. 前記ガス導入通路が、前記気液分離室から前記カムシャフトの接線方向に延びていることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関のオイル分離装置。
4. 前記ガス導入通路が、前記カムシャフトを軸支するカムホルダの真上で前記気液分離室に接続されていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の内燃機関のオイル分離装置。
5. 前記上側隔壁の下流側にて前記下壁から上方に向けて前記上側隔壁の下端部よりも高い位置まで突出する下側隔壁を更に有し、
   前記上側隔壁と前記下側隔壁との間の通路断面積が前記ガス導入通路の通路断面積よりも小さいことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の内燃機関のオイル分離装置。
6. 前記ガス導入通路の底面が前記ガス入口に向けて下り勾配となっており、
   前記気液分離室の底面が前記一方の側壁に向けて、かつ前記ガス導入通路に向けて下り勾配となっており、
   前記下側隔壁と前記一方の側壁との間には隙間が形成され、
   前記下側隔壁の下流側にて前記一方の側壁から他方の側壁に向けて前記隙間を覆うように突出し、前記下壁から上方へ延在する第１サイドリブを更に有することを特徴とする請求項５に記載の内燃機関のオイル分離装置。
7. 前記下側隔壁の下流側にて前記下壁から上方に向けて突出し、平面視において前記気液分離室の長手方向に対して一方に傾斜した複数の下側傾斜偏向板と、
   前記上側隔壁の下流側にて前記上壁から下方に向けて突出し、平面視において前記気液分離室の長手方向に対して他方に傾斜した複数の上側傾斜偏向板とを更に有し、
   複数の前記下側傾斜偏向板及び複数の前記上側傾斜偏向板によって前記気液分離室の長手方向に延びる螺旋状通路が形成され、
   各下側傾斜偏向板と前記一方の側壁との間には隙間が形成され、
   少なくとも１つの下側傾斜偏向板の下流側にて前記一方の側壁から他方の側壁に向けて前記隙間を覆うように突出し、前記下壁から上方へ延在する第２サイドリブを更に有することを特徴とする請求項６に記載の内燃機関のオイル分離装置。

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