特開 2023-145867 内燃機関

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023145867

(43)【公開日】2023-10-12

(54)【発明の名称】内燃機関

(51)【国際特許分類】

   F01M 13/00 20060101AFI20231004BHJP

【ＦＩ】

F01M13/00 F

F01M13/00 M

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022052742

(22)【出願日】2022-03-29

(71)【出願人】

【識別番号】000006286

【氏名又は名称】三菱自動車工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002424

【氏名又は名称】ケー・ティー・アンド・エス弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】清水 千陽

(72)【発明者】

【氏名】加藤 秀信

(72)【発明者】

【氏名】杉浦 一

【テーマコード（参考）】

3G015

【Ｆターム（参考）】

3G015AA13

3G015BD10

3G015BE04

3G015BE11

3G015BE15

3G015BF05

3G015CA01

3G015EA12

3G015FC04

(57)【要約】

【課題】 より改善された内燃機関を提供する。
【解決手段】
内燃機関は、内部にオイル及びガスを貯留可能なオイル分離室を含むオイルセパレータと、ターボチャージャーの軸受ハウジングとオイル分離室との間に連結され、軸受ハウジングからオイル分離室にオイル含有ガスを導入するための第１通路と、オイル分離室と吸気通路との間に連結され、オイル分離室から吸気通路にガスを排出するための第２通路と、オイル分離室とシリンダブロックのクランク室との間に連結され、オイル分離室からクランク室にオイルを排出するための第３通路と、第２通路内に配され、オイル分離室内の圧力が閾値を超えたときに開き、オイル分離室内の圧力が閾値以下のときに閉じる圧力弁と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内部にオイル及びガスを貯留可能なオイル分離室を含むオイルセパレータと、
ターボチャージャーの軸受ハウジングと前記オイル分離室との間に連結され、前記軸受ハウジングから前記オイル分離室にオイル含有ガスを導入するための第１通路と、
前記オイル分離室と吸気通路との間に連結され、前記オイル分離室から前記吸気通路にガスを排出するための第２通路と、
前記オイル分離室とシリンダブロックのクランク室との間に連結され、前記オイル分離室から前記クランク室にオイルを排出するための第３通路と、
前記第２通路内に配され、前記オイル分離室内のガス圧力が閾値を超えたときに開き、前記オイル分離室内のガス圧力が前記閾値以下のときに閉じる圧力弁と、
を備える内燃機関。

【請求項2】

前記オイル分離室は、前記第３通路に連結された第３開口を有し、
前記第３開口は、前記オイル分離室内に貯留された前記オイルの油面よりも下に位置する、
請求項１に記載の内燃機関。

【請求項3】

前記オイル分離室は、前記第２通路に連結された第２開口を有し、
前記第２開口は、前記オイル分離室内に貯留された前記オイルの油面よりも上に位置し、
前記オイルセパレータは、さらに、前記オイル分離室内に配された第２オイル切板を含み、
前記第２オイル切板は、下方に向けて傾斜し、鉛直方向において前記第２開口と重なる、
請求項１または２に記載の内燃機関。

【請求項4】

前記オイル分離室は、前記第１通路に連結された第１開口を有し、
前記第１開口は、前記オイル分離室内に貯留された前記オイルの油面よりも上に位置し、
前記オイルセパレータは、さらに、前記オイル分離室内に配された第１オイル切板を含み、
前記第１オイル切板は、下方に向けて前記第２通路から離れるように傾斜し、鉛直方向において前記第１開口と重なる、
請求項１から３のいずれか１項に記載の内燃機関。

【請求項5】

前記オイルセパレータは、前記シリンダブロックに一体化されている、
請求項１から４のいずれか１項に記載の内燃機関。

【請求項6】

前記オイル分離室は、前記第１通路に連結された第１開口と、前記第２通路に連結された第２開口とを有し、
前記第２開口は、前記第１開口よりも前記シリンダブロックに近い、
請求項１から５のいずれか１項に記載の内燃機関。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、内燃機関に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、エンジンと、エンジンに連結された吸気通路と、エンジンに連結された排気通路とを含む内燃機関を開示している。内燃機関は、さらに、ターボチャージャーと、ターボチャージャーからオイル通路を通じてオイルを受けとるオイルタンクを含む。オイルタンクは、オイルおよびブローバイガスを内部に溜めている。オイルタンクは、オイル供給通路を介してエンジンにオイルを供給し、ブローバイガス通路を介して吸気通路にブローバイガスを供給する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１６－１９６８６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

吸気通路に供給されるブローバイガスからオイルミストの含有量を低減することが好ましい。本開示は、より改善された内燃機関を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一態様に係る内燃機関は、内燃機関は、内部にオイル及びガスを貯留可能なオイル分離室を含むオイルセパレータと、ターボチャージャーの軸受ハウジングとオイル分離室との間に連結され、軸受ハウジングからオイル分離室にオイル含有ガスを導入するための第１通路と、オイル分離室と吸気通路との間に連結され、オイル分離室から吸気通路にガスを排出するための第２通路と、オイル分離室とシリンダブロックのクランク室との間に連結され、オイル分離室からクランク室にオイルを排出するための第３通路と、第２通路内に配され、オイル分離室内の圧力が閾値を超えたときに開き、オイル分離室内の圧力が閾値以下のときに閉じる圧力弁と、を備える。

【発明の効果】

【0006】

本開示は、より改善された内燃機関を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、本開示の一態様に係る内燃機関を示す構成図である。

【図2】図２は、本開示の第１実施形態に係るオイルセパレータを示す構成図である。

【図3】図３は、本開示の第２実施形態に係るオイルセパレータを示す構成図である。

【図4】図４は、本開示の第３実施形態に係るオイルセパレータを示す構成図である。

【図5】図５は、本開示の第４実施形態に係るオイルセパレータを示す構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

図１に示すように、本実施形態では、内燃機関１０は、シリンダブロック１２を備える。シリンダブロック１２は、シリンダ１５およびシリンダ１５内に摺動可能に配されたピストン１６を含む。シリンダブロック１２は、シリンダ１５およびピストン１６により形成される燃焼室１３を含む。シリンダブロック１２は、また、燃焼室１３よりも下に配されたクランク室１４を含む。クランク室１４は、オイルパン１７を内部に備える。

【0009】

内燃機関１０は、さらに、燃焼室１３に連結された吸気通路２１を備える。吸気通路２１は、例えば、エアクリーナー、インタークーラー、および、スロットルバルブを含んでもよい。

【0010】

内燃機関１０は、さらに、燃焼室１３に連結された排気通路２２を備える。排気通路２２は、触媒コンバータおよび消音器を含んでもよい。

【0011】

内燃機関１０は、さらに、ターボチャージャー３０を備える。本実施形態では、ターボチャージャー３０は、コンプレッサホイール３１、タービンホイール３２、および、コンプレッサホイール３１とタービンホイール３２の間に連結されたロータ軸３３を含む。コンプレッサホイール３１は、吸気通路２１内に配されている。タービンホイール３２は、排気通路２２内に配されている。ターボチャージャー３０は、さらに、ロータ軸３３を回転自在に収容する軸受ハウジング３４を含む。

【0012】

内燃機関１０は、さらに、クランク室１４と吸気通路２１との間に連結されたブリーザホース２３を備えてもよい。ブリーザホース２３は、具体的には、吸気通路２１の第１位置５１に接続されていてもよい。第１位置５１は、エアクリーナーとコンプレッサホイール３１の間に位置してもよい。

【0013】

内燃機関１０は、さらに、クランク室１４と吸気通路２１との間に連結されたベンチレーションホース２４と、ベンチレーションホース２４内に配されたＰＣＶバルブ２５とを備えてもよい。ベンチレーションホース２４は、具体的には、吸気通路２１の第２位置５２に接続されていてもよい。第２位置５２は、例えば、コンプレッサホイール３１と燃焼室１３との間に位置してもよい。ＰＣＶバルブ２５は、クランク室１４から吸気通路２１へのブローバイガスの流れを許容し、吸気通路２１からクランク室１４へのブローバイガスの流れを防止する。

【0014】

内燃機関１０は、さらに、オイル分離室４１を含むオイルセパレータ４０を備える。

【0015】

内燃機関１０は、さらに、軸受ハウジング３４とオイル分離室４１との間に連結された第１通路２６（オイルリターンパイプ）を備える。第１通路２６は、軸受ハウジング３４内のロータ軸３３の潤滑に利用したオイルをオイル分離室４１に導入するための通路である。軸受ハウジング３４内は、ターボチャージャー３０内のシーリングを抜けて排気通路２２から軸受ハウジング３４内に漏れた排気ガスを含み得る。この排気ガスもオイルと共に第１通路２６を通りオイル分離室４１に流れ込む場合がある。以下、第１通路２６を通る排気ガスとオイルとをあわせてオイル含有ガスと呼称する。

【0016】

内燃機関１０は、さらに、オイル分離室４１と吸気通路２１との間に連結された第２通路２７を備える。第２通路２７は、第１通路２６を通りオイル分離室４１に流れ込んだ排気ガスを吸気通路２１に排出するための通路である。第２通路２７は、具体的には、吸気通路２１の第３位置５３に接続されていてもよい。第３位置５３は、例えば、第１位置５１とコンプレッサホイール３１の間に位置してもよい。

【0017】

内燃機関１０は、さらに、オイル分離室４１とクランク室１４との間に連結された第３通路２８を備える。第３通路２８は、オイル分離室４１からクランク室１４にオイルを排出するための通路である。

【0018】

オイル分離室４１には、第１通路２６を通り排気ガスが流れ込む場合がある。また、第１通路２６から供給されたオイルやオイル分離室４１内のオイルがミスト状になり、オイル分離室４１内に溜まる場合がある。そのため、本実施形態では、オイル分離室４１内のオイルミストが第２通路２７を通り吸気通路２１に流れ込まないようにする工夫、オイル分離室４１内の排気ガスが第３通路２８を通りクランク室１４に流れ込まないようにする工夫が設けられている。以下、これら工夫について説明する。

【0019】

内燃機関１０は、さらに、第２通路２７内に配された圧力弁２９を備える。圧力弁２９は、オイル分離室４１内の圧力が閾値を超えたときに開き、オイル分離室４１内の圧力が閾値以下のときに閉じる。例えば、オイル分離室４１内のガスの圧力が閾値を超えると、圧力弁２９が開いてガスを第２通路２７に排出する。その結果、オイル分離室４１内のガスの圧力が閾値以下になり、圧力弁２９が閉じる。しばらくすると、再び、オイル分離室４１内のガスの圧力が閾値を超え、圧力弁２９が開いてガスを第２通路２７に排出する。圧力弁２９が断続的に開くので、オイルセパレータ４０は、オイル含有ガスをオイル分離室４１内に留める時間を確保でき、オイル含有ガスがそのまま第２通路２７を通じて排出される可能性を低減できる。これにより、オイル分離室４１内オイルミストが第２通路２７を通り吸気通路２１に流れ込むことを抑制できる。

【0020】

圧力弁２９の閾値は、様々な設計思想により決定され得る。例えば、ターボチャージャー３０の停止中には圧力弁２９が常時閉となり、かつ、ターボチャージャー３０の稼働中には圧力弁２９が断続的に開閉するように、圧力弁２９の閾値が決定されてもよい。また、圧力弁２９の閾値は、オイル分離室４１内のガスの圧力が高くなることによりオイル６５の油面６６が下がった際に、後述するように油面６６が第３開口６３より低くならないようにオイル分離室４１内のガスの圧力を調整できるような閾値とすればよい。

【0021】

図２～図５は、オイルセパレータ４０の具体的な実施形態を例示している。図２に示すように、オイルセパレータ４０ａは、シリンダブロック１２に一体化されていてもよい。具体的には、オイルセパレータ４０ａは、オイル分離室４１を形成するハウジング４２を含む。一方、シリンダブロック１２は、クランク室１４を形成するハウジング１８を有する。オイルセパレータ４０のハウジング４２は、シリンダブロック１２のハウジング１８と部分的に共有されている。なお、これに限らず、ハウジング４２は、シリンダブロック１２とは別体でもよい。

【0022】

オイルセパレータ４０ａは、第１開口６１、第２開口６２および第３開口６３を有する。第１開口６１は、第１通路２６に連結されている。第２開口６２は、第２通路２７に連結されている。第３開口６３は、第３通路２８に連結されている。本実施形態では、オイルセパレータ４０がシリンダブロック１２と一体化されているため、第３開口６３が第３通路２８となり得る。

【0023】

オイルセパレータ４０ａは、オイル分離室４１内にオイル６５を貯留する。そして、第３開口６３は、オイル分離室４１内に貯留されたオイル６５の油面６６よりも下に位置している。これにより、オイルセパレータ４０ａは、オイル分離室４１内のオイル６５のみを第３通路２８に排出することができる。本実施形態では、図２に示すように、オイルセパレータ４０ａは、シリンダブロック１２のクランク室１４内に突入したオイル受け皿６４を有している。オイル受け皿６４は、第３開口６３を介してオイル分離室４１と連通している。オイル６５の油面６６の上限は、オイル受け皿６４の壁面の高さで調整され得る。オイル６５は、オイル受け皿６４をオーバーフローして、オイル分離室４１からオイルパン１７に落下する。なお、オイル受け皿６４の壁面の高さは第３開口６３よりも高くなるように設定される。

【0024】

あるいは、図３に示すように、オイルセパレータ４０ｂは、オイル分離室４１内のオイル６５の重量に応じて第３開口６３を開閉するバルブ７６を含んでもよい。バルブ７６は、バネ７７と、バネ７７に連結されたピストンヘッド７８とを含んでもよい。ピストンヘッド７８は、オイル分離室４１の底面を部分的または全体的に形成する。ピストンヘッド７８は、バネ７７から上向きの押圧力を受けるとともに、オイル６５から下向きの押圧力を受ける。ピストンヘッド７８は、上向きの押圧力と下向きの押圧力のバランスに応じて上下に移動し、これにより第３開口６３を開閉する。オイル６５の油面６６の上限は、バネ７７の弾性力により調整され得る。

【0025】

あるいは、図４に示すように、オイルセパレータ４０ｃは、オイル分離室４１内のオイル６５の重量に応じて第３開口６３を開閉するバルブ７９を含んでもよい。バルブ７９は、バネ８０と、バネ８０に連結されたピストンヘッド８１とを含んでもよい。ピストンヘッド８１は、オイル分離室４１の底面を部分的または全体的に形成する。ピストンヘッド８１は、バネ８０から上向きの引張力を受けるとともに、オイル６５から下向きの押圧力を受ける。ピストンヘッド８１は、上向きの引張力と下向きの押圧力のバランスに応じて上下に移動し、これにより第３開口６３を開閉する。オイル６５の油面６６の上限は、バネ８０の弾性力により調整され得る。

【0026】

本実施形態では、油面６６の上限の調整により、第１開口６１は、オイル分離室４１内に貯留されたオイル６５の油面６６よりも上に位置している。同様に、第２開口６２は、オイル分離室４１内に貯留されたオイル６５の油面６６よりも上に位置している。第２開口６２がオイル６５の油面６６よりも上に位置するので、オイルセパレータ４０ａは、オイル分離室４１内のガスのみを第２通路２７に排出することができる。

【0027】

本実施形態では、オイルセパレータ４０ａは、第２オイル切板６９、７０を含む。第２オイル切板６９、７０は、オイル分離室４１内に配され、下方に向けて傾斜し、鉛直方向において第２開口６２と部分的または全体的に重なる。例えば、第２オイル切板６９は、第２開口６２の第１開口６１側に設けられ下方に向けて第１開口６１から離れるように傾斜し、第２オイル切板７０は、第２開口６２の第１開口６１とは反対側に設けられ下方に向けて第１開口６１に近づくように傾斜する。第２オイル切板６９、７０は、オイル分離室４１から第２通路２７に排出されるガスの気流を屈曲させる。第２オイル切板６９、７０には、排気ガスの気流に乗ったオイルミストが衝突し、付着する。第２オイル切板６９、７０を傾斜させることによって、付着したオイルを下に落す。第２オイル切板６９、７０の数量は、２に限らず、１でもよく３以上でもよい。

【0028】

オイルセパレータ４０ａは、第２オイル切板６９、７０に加えて、または、第２オイル切板６９、７０に代えて、第１オイル切板６８を含んでもよい。第１オイル切板６８は、オイル分離室４１内に配され、下方に向けて第２通路２７（あるいは第２開口６２）から離れるように傾斜し、鉛直方向において第１開口６１と部分的または全体的に重なる。第１オイル切板６８は、第１開口６１から流入したオイルをオイル分離室４１内で第２開口６２から離れる方向に向かわせる。第１オイル切板６８は、オイル含有ガスが即座に第２通路２７から排出されることを防止するとともに、第１開口６１から流入したオイルが油面６６に衝突することでミスト状となることを抑制できる。第１オイル切板６８の数量は、１に限らず、２以上でもよい。

【0029】

圧力弁２９は、様々な形態を取り得る。例えば、図２に示すように、圧力弁２９は、バネ７１と、バネ７１に連結されたピストンヘッド７２とを含んでもよい。ピストンヘッド７２は、バネ７１から下向きの押圧力を受けるとともに、オイル分離室４１内のガスから上向きの押圧力を受ける。ピストンヘッド７２は、下向きの押圧力と上向きの押圧力のバランスに応じて上下に移動し、これにより第２開口６２を開閉する。圧力弁２９の閾値は、バネ７１の弾性力により調整され得る。

【0030】

あるいは、図３に示すように、圧力弁２９は、バネ７３と、バネ７３に連結された開閉扉７４とを含んでもよい。開閉扉７４は、バネ７３から閉じる向きの押圧力を受けるとともに、オイル分離室４１内のガスから開く向きの押圧力を受ける。開閉扉７４は、閉じる向きの押圧力と開く向きの押圧力のバランスに応じて、第２開口６２を開閉する。圧力弁２９の閾値は、バネ７３の弾性力により調整され得る。

【0031】

あるいは、図４に示すように、圧力弁２９は、ピストンヘッド７５を含んでもよい。ピストンヘッド７５は、オイル分離室４１内のガスから上向きの押圧力を受ける。ピストンヘッド７５は、自重による下向きの力と上向きの押圧力のバランスに応じて上下に移動し、これにより第２開口６２を開閉する。圧力弁２９の閾値は、ピストンヘッド７５の重量により調整され得る。

【0032】

図５に示すように、第２開口６２は、第１開口６１よりもシリンダブロック１２に近くてもよい。オイルセパレータ４０ｄがシリンダブロック１２に一体化されていてもシリンダブロック１２とは別体であっても、このようにすることで、圧力弁２９は、シリンダブロック１２から熱を受けやすくなり、圧力弁２９の凍結その他の固着を防止できる。

【0033】

また、オイルセパレータ４０ａは、鉛直方向において、オイルパン１７よりも上に位置していてもよい。このようにすることで、オイルを自重でオイルパン１７に戻すことができる。また、オイルセパレータ４０ａは、また、鉛直方向において、シリンダ１５よりも下に位置していてもよい。 このようにすることで、シリンダ１５の熱でオイル分離室４１の内部が高温になることを抑制できる。

【符号の説明】

【0034】

１０ 内燃機関
１２ シリンダブロック
１３ 燃焼室
１４ クランク室
２１ 吸気通路
２２ 排気通路
２９ 圧力弁
３０ ターボチャージャー
３１ コンプレッサホイール
３２ タービンホイール
３３ ロータ軸
３４ 軸受ハウジング
４０ オイルセパレータ
４１ オイル分離室

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】