JP2006152890A - オイル分離構造及び内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】 クランクケースからのブローバイガスからオイルミストを分離するオイル分離構造において、フィルタのオイル切れを良くして目詰まりを防止し、メンテナンス頻度を低減する。
【解決手段】 オイルを分離するためのフィルタ４を備え、このフィルタ４を上から下へブローバイガスが通過するように構成する。言い換えれば、フィルタ４の内部に導入されたブローバイガスが、そのフィルタ４の下面から抜けるように構成されるとともに、その下面から抜ける向きが重力の向きとほぼ一致するように構成する。フィルタ４の下面から抜けたブローバイガスは吸気側へ戻されるように構成するとともに、フィルタ４で捕集されたオイルは、当該フィルタ４の下面から油滴状に落下し、その後クランクケースに戻される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、エンジンで生じるブローバイガスからオイルミストを分離させるためのオイル分離構造に関する。また、そのようなオイル分離構造を備える内燃機関に関する。

エンジンを作動させると、通常は、シリンダブロックとピストンの隙間やピストンリング等から、未燃ガス（ブローバイガス；ＢＢＧ）がクランクケース内に微量ながら漏れてくる。このブローバイガスをそのまま排出すると環境への負荷が大となり、またエンジン内部に滞留させておいたのではエンジン内部の腐食やオイルの劣化を招くこととなるため、ブローバイガスをインテークマニホールドに戻して燃焼させるシステム（ポジティブクランクケースベンチレーション；ＰＣＶ）が従来から提案されている。

この構成において、ブローバイガスは通常、クランクケースからＰＣＶ通路等を介してインテークマニホールドに送られる。しかしながら、クランクケースの内部（クランク室）では多量のオイルが飛散しているので、クランクケースから供給されるブローバイガスにはオイルの粒子（オイルミスト）が多量に含まれている。この状態のブローバイガスをそのままインテークマニホールドに送ると、オイルの消費の悪化を招き、また、オイルが吸気中に再循環されることから排気ガスのＨＣが増加してしまう。また、このようなブローバイガス内のオイルミスト（あるいはオイルの燃焼生成物の粒子）が動弁系等に付着すると、デポジットが堆積してしまう。

従って、ブローバイガスに含まれるオイルミストを吸気側に送る前に分離する分離装置が、特許文献１で提案されている。この特許文献１では、有底円筒状のケース内の空間を径方向に区画するように円筒状の繊維状吸着材が設置されており、ケース上面のガス流入口から吸着材の内部に導入されたブローバイガスは、吸着材を径方向に内側から外側へ抜け、ケース側面のガス排出口から排出される。この際、オイルミストは吸着材によって吸着され、吸着材から染み出たオイルは、ケース下面のオイル排出口からクランクケースに戻される。
特開２００２−２４２６４５号公報（段落番号００１１，００１２、図１）

しかし、上記特許文献１の構成は、繊維状吸着材で捕集されたオイルミストは、その自重で降下して下側に溜まりやすい。即ち、オイルが吸着材の下方側に偏在することから、ブローバイガスは、抵抗の小さい部分である吸着材の上側ばかりを通過することになる。この結果、オイルミストの捕集において吸着材の全領域を有効に使うことができず、オイルミストの捕集性能が低下し、また圧力損失が増大してしまっていた。

また、このような繊維状吸着材内でのオイルの偏在により、特に吸着材の下部の部分で目詰まりが生じやすくなっていた。この点特許文献１では、吸着材を含んだフィルタ装置を交換可能な構成を開示しているが、上記のように目詰まりが発生し易いのでフィルタ交換の必要が度々生じ、メンテナンス工数が増大してしまっていた。

更に、上記特許文献１の構成は、フィルタの形状が円筒状であるので嵩張り易く、コンパクト化が困難であった。

課題を解決するための手段及び効果

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。

◆本発明の第１の観点によれば、オイルを分離するためのフィルタエレメントを備え、このフィルタエレメントを上から下へブローバイガスが通過するように構成した、ブローバイガスのオイル分離構造が提供される。

この構成によれば、ブローバイガスにフィルタエレメント内を上から下へ通過させる構成であるから、ブローバイガスから捕集されたフィルタエレメント内のオイルが自重で降下すると同時に、オイルをブローバイガスの流れで下側へ押し出すことができる。従って、フィルタエレメントのオイル切れ性が極めて良好になり、メンテナンス工数を少なく又はゼロ（メンテナンスフリー）とすることができる。また、ブローバイガスをフィルタエレメントが上から下に通過する構成であるから、フィルタエレメントの形状を例えば単純な直方体状に構成することができ、オイル分離構造のコンパクト化が容易である。

◆前記のブローバイガスのオイル分離構造においては、前記フィルタエレメントの上下方向の厚みがほぼ一様な形状に構成されていることが好ましい。

これにより、フィルタエレメントをブローバイガスが通過する際の抵抗が均一化され、フィルタエレメントの全領域にわたってブローバイガスを通すことができる。従って、圧力損失が過大にならず、目詰まりを少なくでき、オイルミストを安定して捕集することができる。

◆本発明の第２の観点によれば、オイルを分離するためのフィルタエレメントの内部に導入されたブローバイガスが、そのフィルタエレメントの下面から抜けるように構成されるとともに、その下面から抜ける向きが重力の向きとほぼ一致する、ブローバイガスのオイル分離構造が提供される。

これにより、ブローバイガスから捕集されて下面側に溜まったフィルタエレメント内のオイルを、ブローバイガスの流れで当該下面から下側に押し出して排出させることができる。従って、フィルタエレメントのオイル切れ性が極めて良好になり、メンテナンス工数を少なく又はゼロ（メンテナンスフリー）とすることができる。

◆前記のブローバイガスのオイル分離構造においては、以下のように構成することが好ましい。ブローバイガスは前記フィルタエレメントの下面から抜けて吸気側へ戻されるように構成する。前記フィルタエレメントで捕集されたオイルは、当該フィルタエレメントの下面から油滴状に落下し、その後エンジンクランクケースへ戻される。

この構成によれば、フィルタエレメントから抜けたオイルは大きな油滴となって落下するので、フィルタエレメントを通過しオイルミストを除去されたブローバイガスに、そのオイルが混入することもない。従って、ブローバイガスによるオイルの再持ち去りを回避できる。また、フィルタエレメントの下方の空間をオイルの通路及びブローバイガスの通路として兼用でき、両通路を隔てる特別な構成も必要ないため、簡素でコンパクトなオイル分離構造を実現できる。

◆前記のブローバイガスのオイル分離構造においては、ガスヒートポンプ用エンジンに用いられることが好ましい。

即ち、上記のオイル分離構造は、オイル切れ性が良好なためフィルタエレメントの目詰まりが少なくなり、メンテナンス頻度を少なくないしゼロ（メンテナンスフリー）とできるため、長時間の連続稼動が想定されるガスヒートポンプ用エンジンに用いることが特に好適である。

◆本発明の第３の観点によれば、前記のオイル分離構造を備えるとともに、前記フィルタエレメントがエンジン本体に内蔵されている内燃機関が提供される。

これにより、環境への負荷が小さくデポジットの問題も少ないコンパクトなエンジンを実現できる。

次に、発明の実施の形態を図１を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態に係るオイル分離構造を示す模式断面図である。

このオイル分離構造１はケース２を備えており、その上面にはガス流入口３が設けられる。そして、このガス流入口３から、エンジン駆動ヒートポンプ装置のエンジンのクランク室からのブローバイガスが、図略の配管を介してケース２内に導入されるようになっている。

このケース２内の空間を上下に区画するように、フィルタエレメントとしてのフィルタ４がケース２に支持される。このフィルタ４は、不織布で構成された所定の厚み（数ミリメートル〜数十ミリメートル）のフィルタ材を上下方向に積層させ、略直方体状に構成している。フィルタ４の水平方向の大きさはケース２の内部空間よりも若干大きくなっており、フィルタ４がケース２内に嵌め込まれて設置されることにより、フィルタ４の側縁とケース２の内壁との間が密着されてシールされ、ブローバイガスがフィルタと内壁との間を通過しないようになっている。

前記ケース２の下面にはオイル排出口５が設けられており、前記フィルタ４で分離したオイルをこのオイル排出口５からエンジンのクランクケースへ戻すようになっている。

また、前記フィルタ４の下方において、ケース２の側面にはガス排出口６が設けられている。このガス排出口６から出たブローバイガスは、エンジンの吸気側へ送られる。

以上の構成で、オイルミスト混じりのブローバイガスは図１のハッチング付き矢印で示すように、クランクケースから図示しない配管を経由してガス流入口３からケース２内に導入され、フィルタ４の上面から内部に入る。そして、ブローバイガスがフィルタ４内を上から下へと流れるにつれて、それに含まれるオイルミストがフィルタ４に捕集される。オイルミストを取り除かれたブローバイガスは、白抜き矢印で示すようにフィルタ４の下面から下に抜け、ガス排出口６を経由して、エンジンの吸気側へ戻される。

一方、フィルタ４によって捕集されたオイルミストはフィルタ４の内部を自重により降下して行くが、その降下を、フィルタ４内部のブローバイガスの流れが後押しする。従って、オイルはフィルタ４の内部をスムーズに（いわば強制的に）降下し、フィルタ４の下面から容易に抜ける。オイルはフィルタ４の下面から滴って油滴を形成し、ケース２の底面に落下した後、オイル排出口５から図略の配管を経由してクランクケース内に戻される。

以上に示したように本実施形態のオイル分離構造では、オイルを分離するためのフィルタ４を備え、このフィルタ４を上から下へブローバイガスが通過するように構成している。

従って、ブローバイガスがフィルタ４に導入されることによって捕集されたオイルは、その自重で下方へ移動するが、その移動は、フィルタ４内のブローバイガスの上から下への流れによってサポートされる。従って、オイルをブローバイガスにより下方へ押し出してフィルタ４から積極的に排出させることができ、フィルタ４のオイルの切れを良好にできる。

また、本実施形態のオイル分離構造では、フィルタ４の内部に導入されたブローバイガスがそのフィルタ４の下面から抜けるように構成されるとともに、ブローバイガスのフィルタ４下面から抜ける向きが重力の向きとほぼ一致している。

従って、ブローバイガスがフィルタ４に導入されることによって捕集されたオイルは、ブローバイガスがフィルタ４下面から抜けようとする流れ（上から下へ向かう流れ）に押され、オイル自体の自重ともあいまって容易にフィルタ４の下面から排出される。この結果、オイルをフィルタ４から積極的に排出させることができ、フィルタ４のオイルの切れを良好にできる。

また、本実施形態のオイル分離構造では、フィルタ４の下面から抜けたブローバイガスはガス排出口６から吸気側へ戻される一方、フィルタ４で捕集されたオイルは当該フィルタ４の下面から油滴状に落下し、その後、オイル排出口５からクランクケースへ戻されるように構成している。

この構成により、フィルタ４から抜けたオイルは、オイルミストの粒子よりも極めて大きな油滴となって、フィルタ４の下面から落下する。従って、ブローバイガスの流量が極めて大きくない限りは、フィルタ４を通過しオイルミストを除去されたブローバイガスに、そのオイルが混入することもない。この結果、ガス排出口６から排出されるブローバイガスにオイルが混じることを防止できる（言い換えれば、ブローバイガスによるオイルの再持ち去りを回避できる）。更に、フィルタエレメントの下方の空間をオイルの通路の一部及びブローバイガスの通路の一部の両方に利用できるから、オイル分離構造１を簡素化でき、コンパクト化も容易である。

更に、本実施形態のオイル分離構造では、フィルタ４は、その上下方向の厚みがほぼ一様な形状に構成されている。従って、フィルタ４をブローバイガスが通過する際の抵抗が均一になるので、フィルタ４の全領域にわたってブローバイガスを均等に流すことができる。従って、圧力損失が過大にならず、また、エンジン稼動期間が長期にわたっても目詰まりを少なくでき、オイルミストを安定して捕集することができる。

以上に本発明の実施形態を説明したが、上記の実施形態は更に以下のように変更して実施することができる。

（１）本実施形態ではガスヒートポンプ用エンジンに用いられるオイル分離構造の例を示したが、本発明のオイル分離構造はガスヒートポンプ用エンジンに用いられる場合に限定されない。ただし、本発明のオイル分離構造は、オイル切れが良いためフィルタの目詰まりが少なくなり、メンテナンス頻度を少なく又はメンテナンスフリーとできるため、長時間の連続稼動が想定されるガスヒートポンプ用エンジンに特に好適である。

（２）本実施形態では図１に示すように外付け型のオイル分離構造としているが、前記フィルタ４をエンジン本体に内蔵させて、エンジン内蔵型のオイル分離構造とすることも勿論可能である。具体的な構成としては、例えばフィルタ４をヘッドカバー内に設置し、クランクケース内の空間とヘッドカバーの内部空間（フィルタ４の上方空間）とを接続する一方、フィルタ４を通過したブローバイガスを吸気側へ導くように構成し、更に、フィルタ４からロッカー室へ落下したオイルをクランクケース内に戻す構成が考えられる。この場合、省スペースでコンパクトな構成を実現できる。なお、本発明ではフィルタ４を単純でコンパクトな形状（例えば、直方体状）に形成できるので、エンジンの内部にオイル分離構造を設置するのも容易である。

なお、このようにエンジン内蔵型とすれば、エンジン外部にオイル分離構造を配置する場合に生じる問題を解決するための構成（例えば、特開平７−２６９３２６号公報のように冷間時の凝縮水発生を防止するためにヒータを設けたり、特開２００２−２６６６２１号のようにオイル分離構造のハウジングの気密を向上させるために一体成形の樹脂ハウジングを採用すること）も不要とできる。また、内蔵型ではフィルタ４のメンテナンスが若干難しくなるが、本発明では上記のようにフィルタ４の交換頻度を極めて少なくできるので、さほど問題にはならない。

（３）ガス流入口３はケース２の上面に設けることに限らず、フィルタ４の上側であれば、ケース２の側面に設けても構わない。同様に、オイル排出口５をケース２の底面に設けずに側面下部に設ける構成でも良い。

本発明の一実施形態に係るオイル分離構造を示す模式断面図。

符号の説明

１ オイル分離構造
２ ケース
３ ガス流入口
４ フィルタ（フィルタエレメント）
５ オイル排出口
６ ガス排出口

Claims (6)

1. オイルを分離するためのフィルタエレメントを備え、このフィルタエレメントを上から下へブローバイガスが通過するように構成したことを特徴とする、ブローバイガスのオイル分離構造。
2. 請求項１に記載のブローバイガスのオイル分離構造であって、前記フィルタエレメントの上下方向の厚みがほぼ一様な形状に構成されていることを特徴とする、ブローバイガスのオイル分離構造。
3. オイルを分離するためのフィルタエレメントの内部に導入されたブローバイガスが、そのフィルタエレメントの下面から抜けるように構成されるとともに、その下面から抜ける向きが重力の向きとほぼ一致することを特徴とする、ブローバイガスのオイル分離構造。
4. 請求項１から請求項３までの何れか一項に記載のブローバイガスのオイル分離構造であって、
   ブローバイガスは前記フィルタエレメントの下面から抜けて吸気側へ戻されるように構成するとともに、
   前記フィルタエレメントで捕集されたオイルは、当該フィルタエレメントの下面から油滴状に落下し、その後エンジンクランクケースへ戻されることを特徴とする、ブローバイガスのオイル分離構造。
5. ガスヒートポンプ用エンジンに用いられることを特徴とする、請求項１から請求項４までの何れか一項に記載のブローバイガスのオイル分離構造。
6. 請求項１から請求項５までの何れか一項に記載のブローバイガスのオイル分離構造を備えるとともに、前記フィルタエレメントはエンジン本体に内蔵されていることを特徴とする内燃機関。

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