特許 7216510 オイル分離装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-01-24

(45)【発行日】2023-02-01

(54)【発明の名称】オイル分離装置

(51)【国際特許分類】

   F01M 13/04 20060101AFI20230125BHJP

【ＦＩ】

F01M13/04 F

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2018179195

(22)【出願日】2018-09-25

(65)【公開番号】P2020051289

(43)【公開日】2020-04-02

【審査請求日】2021-08-02

(73)【特許権者】

【識別番号】000005348

【氏名又は名称】株式会社ＳＵＢＡＲＵ

(74)【代理人】

【識別番号】110000936

【氏名又は名称】弁理士法人青海国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】仁尾 雅彦

【審査官】中田 善邦

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－０３６７３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－３２４６３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５７－１７１１１３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１３－２３１３９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０４－１０７４３３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭５７－１７１１１２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１８－２０４４４３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０１Ｍ １３／００－ １３／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンのクランク室の下部に形成されたオイルパンと、
吸気流路およびチェーン室に接続され、前記チェーン室から導入したガスからオイルを分離するとともに、前記オイルを分離したガスを前記吸気流路に供給するオイルセパレータと、
前記オイルパン内または前記クランク室内において鉛直上方に向かって一端が開口し、前記オイルセパレータ内において鉛直上方に向かって他端が開口し、前記オイルセパレータによって分離されたオイルが前記他端から導入され、鉛直下方に向かって少なくとも一部が湾曲するオイル戻しパイプと、
を備え、
前記オイル戻しパイプにおける前記一端に向かって鉛直上方に延伸する第１の部分の断面積と、前記オイル戻しパイプにおける前記一端の開口面積とが等しく、
前記オイル戻しパイプにおける前記他端に向かって鉛直上方に延伸する第２の部分の断面積と、前記オイル戻しパイプにおける前記他端の開口面積とが等しく、
前記オイル戻しパイプにおいて、前記一端の開口面積および前記第１の部分の断面積が、前記他端の開口面積および前記第２の部分の断面積よりも小さいオイル分離装置。

【請求項2】

前記一端は、前記他端よりも、鉛直下方に位置する請求項１に記載のオイル分離装置。

【請求項3】

前記一端は、前記エンジン内を潤滑したオイルを前記オイルパンに戻すオイル戻し孔の鉛直下方に位置する請求項１または２に記載のオイル分離装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、オイル分離装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、エンジンに設けられたオイルリターン装置において、オイルリターン通路の下方部を、オイルパン内に開口した開口端が上方を向いたＵ字状に形成し、Ｕ字状の最下方部から開口端までの高さを、クランク室内圧上昇時にブローバイガスが最下方部を超えることのない高さ以上に設定することが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】実公平６－４５６０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１の技術では、オイルリターン通路の最下方部から開口端までの高さを確保するために、スペースを多くとるという問題があった。

【0005】

そこで、本発明は、オイル分離装置を省スペースとすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明のオイル分離装置は、エンジンのクランク室の下部に形成されたオイルパンと、吸気流路およびチェーン室に接続され、前記チェーン室から導入したガスからオイルを分離するとともに、前記オイルを分離したガスを前記吸気流路に供給するオイルセパレータと、前記オイルパン内または前記クランク室内において鉛直上方に向かって一端が開口し、前記オイルセパレータ内において鉛直上方に向かって他端が開口し、前記オイルセパレータによって分離されたオイルが前記他端から導入され、鉛直下方に向かって少なくとも一部が湾曲するオイル戻しパイプと、を備え、前記オイル戻しパイプにおける前記一端に向かって鉛直上方に延伸する第１の部分の断面積と、前記オイル戻しパイプにおける前記一端の開口面積とが等しく、前記オイル戻しパイプにおける前記他端に向かって鉛直上方に延伸する第２の部分の断面積と、前記オイル戻しパイプにおける前記他端の開口面積とが等しく、前記オイル戻しパイプにおいて、前記一端の開口面積および前記第１の部分の断面積が、前記他端の開口面積および前記第２の部分の断面積よりも小さい。

【0007】

また、前記一端は、前記他端よりも、鉛直下方に位置するとよい。

【0008】

また、前記一端は、前記エンジン内を潤滑したオイルを前記オイルパンに戻すオイル戻し孔の鉛直下方に位置するとよい。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、オイル分離装置を省スペースとすることできる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】エンジンの構成を説明する概略図である。

【図2】オイル分離装置の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

【0012】

図１は、エンジン１００の構成を説明する概略図である。なお、図１は、エンジン１００の正面図である。図１に示すように、エンジン１００は、２つのシリンダブロック１０２ａ、１０２ｂと、２つのシリンダヘッド１０４ａ、１０４ｂと、２つのキャリア１０６ａ、１０６ｂと、２つのロッカーカバー１０８ａ、１０８ｂと、チェーンカバー１１２とが設けられている。

【0013】

２つのシリンダブロック１０２ａ、１０２ｂの間には、シリンダブロック１０２ａと一体形成されたクランクケース１１０ａと、シリンダブロック１０２ｂと一体形成されたクランクケース１１０ｂとが設けられている。

【0014】

本実施形態のエンジン１００は、チェーンカバー１１２が車両の前方向に位置するように、エンジンルーム内に配置される。

【0015】

エンジン１００は、図１中、右側から左側に向かって、ロッカーカバー１０８ａ、キャリア１０６ａ、シリンダヘッド１０４ａ、シリンダブロック１０２ａ、クランクケース１１０ａ、クランクケース１１０ｂ、シリンダブロック１０２ｂ、シリンダヘッド１０４ｂ、キャリア１０６ｂ、ロッカーカバー１０８ｂが水平方向に並んで配置される水平対向エンジンである。

【0016】

また、シリンダブロック１０２ａ、１０２ｂ、シリンダヘッド１０４ａ、１０４ｂ、キャリア１０６ａ、１０６ｂ、ロッカーカバー１０８ａ、１０８ｂの前面側には、これらの前面を覆うようにチェーンカバー１１２が接合されている。

【0017】

そして、シリンダブロック１０２ａ、１０２ｂ、シリンダヘッド１０４ａ、１０４ｂ、キャリア１０６ａ、１０６ｂ、および、ロッカーカバー１０８ａ、１０８ｂの前面と、チェーンカバー１１２とにより囲まれた空間がチェーン室１１４として形成される。また、シリンダヘッド１０４ａとロッカーカバー１０８ａとに囲まれた空間、および、シリンダヘッド１０４ｂとロッカーカバー１０８ｂとに囲まれた空間がロッカー室１０９ａ、１０９ｂとして形成される。

【0018】

また、２つのクランクケース１１０ａ、１１０ｂの内部空間（すなわち、２つのクランクケース１１０ａ、１１０ｂに囲繞された空間）がクランク室１１１として形成される。

【0019】

２つのシリンダブロック１０２ａ、１０２ｂの間には、クランクシャフト１１６が回転自在に支持される。キャリア１０６ａには、吸気ポートを開閉する吸気弁を移動させるためのカムが固定された吸気用カムシャフト１１８ａ、および、排気ポートを開閉する排気弁を移動させるためのカムが固定された排気用カムシャフト１２０ａが回転自在に支持されている。同様に、キャリア１０６ｂには、吸気用カムシャフト１１８ｂおよび排気用カムシャフト１２０ｂが回転自在に支持されている。

【0020】

なお、詳しい説明は省略するが、シリンダブロック１０２ａ、１０２ｂには、複数のシリンダボアが形成されている。それぞれのシリンダボアには、クランクシャフト１１６に対してコネクティングロッド（不図示）を介して接続されたピストン（不図示）が水平方向に摺動可能に配置されている。そして、ピストンの往復動により、クランクシャフト１１６が回転駆動される。

【0021】

また、チェーン室１１４には、吸気用カムシャフト１１８ａ、１１８ｂの一端に設けられたカムスプロケット１３０ａ、１３０ｂ、排気用カムシャフト１２０ａ、１２０ｂの一端に設けられたカムスプロケット１３２ａ、１３２ｂが配置されている。

【0022】

また、チェーン室１１４には、クランクシャフト１１６の一端に設けられた駆動用のスプロケット１３４が配置されている。そして、駆動用のスプロケット１３４と、カムスプロケット１３０ａと、カムスプロケット１３２ａとには、タイミングチェーン１３６ａが掛け渡される。また、駆動用のスプロケット１３４と、カムスプロケット１３０ｂと、カムスプロケット１３２ｂとには、タイミングチェーン１３６ｂが掛け渡されている。

【0023】

これにより、クランクシャフト１１６が回転すると、タイミングチェーン１３６ａを介して吸気用カムシャフト１１８ａおよび排気用カムシャフト１２０ａが回転駆動される。また、タイミングチェーン１３６ｂを介して吸気用カムシャフト１１８ｂおよび排気用カムシャフト１２０ｂが回転駆動される。なお、本実施形態では、クランクシャフト１１６は、図１中、時計回りに回転駆動し、タイミングチェーン１３６ａ、１３６ｂは、クランクシャフト１１６の回転に伴って、時計回りに移動する。

【0024】

また、シリンダブロック１０２ａ、１０２ｂおよびクランクケース１１０ａ、１１０ｂの鉛直下方にはオイルパン２０１が設けられている。オイルパン２０１内には、オイルが貯留されている。オイルパン２０１には、不図示のオイルポンプが接続されており、オイルパン２０１内に貯留されているオイルを吸引し、吸引したエンジンオイルをエンジン１００各部に供給する。

【0025】

具体的には、オイルポンプにより吸引されたオイルがオイルギャラリを介してロッカー室１０９ａ、１０９ｂに供給される。そして、ロッカー室１０９ａ、１０９ｂに供給されたオイルの一部が、シリンダブロック１０２ｂに設けられたオイル戻し孔２０６ａ、２０６ｂを介してオイルパン２０１に導かれる。また、ロッカー室１０９ａ、１０９ｂに供給されたオイルの一部は、吸気用カムシャフト１１８ａ、１１８ｂおよび排気用カムシャフト１２０ａ、１２０ｂの内部空間を通ってチェーン室１１４に供給される。チェーン室１１４に供給されたオイルは、カムスプロケット１３０ａ、１３０ｂ、１３２ａ、１３２ｂに供給され、カムスプロケット１３０ａ、１３０ｂ、１３２ａ、１３２ｂを潤滑する。その後、オイルは、タイミングチェーン１３６ａ、１３６ｂに付着し、タイミングチェーン１３６ａ、１３６ｂの移動に伴って駆動用のスプロケット１３４に導かれ、駆動用のスプロケット１３４を潤滑する。また、オイルパン２０１内またはクランク室１１１内には、オイルセパレータ２０２が設けられている。

【0026】

また、エンジン１００は、シリンダブロック１０２ａおよびシリンダヘッド１０４ａに、クランク室１１１とロッカー室１０９ａを連通する連通路１４２ａを設けている。また、エンジン１００は、シリンダブロック１０２ｂおよびシリンダヘッド１０４ｂに、クランク室１１１とロッカー室１０９ｂを連通する連通路１４２ｂを設けている。

【0027】

連通路１４２ａ、１４２ｂは、鉛直方向（図１中、上下方向）において、吸気用カムシャフト１１８ａ、１１８ｂおよび排気用カムシャフト１２０ａ、１２０ｂよりも高い位置でロッカー室１０９ａ、１０９ｂとそれぞれ接続する。

【0028】

また、連通路１４２ａには、クランク室１１１内のガスをロッカー室１０９ａに供給（送出）するポンプ１４０ａが設けられている。また、連通路１４２ｂには、クランク室１１１内のガスをロッカー室１０９ｂに供給（送出）するポンプ１４０ｂが設けられている。ポンプ１４０ａ、１４０ｂは、例えば、インラインポンプやベーンポンプである。さらに、ロッカー室１０９ａ、１０９ｂ内を流通したガスは、ロッカー室１０９ａ、１０９ｂとチェーン室１１４とを連通する不図示の連通路を介して、チェーン室１１４へと導入される。

【0029】

図２は、オイル分離装置２００の概略図である。オイル分離装置２００は、オイルパン２０１と、オイルセパレータ２０２と、オイル戻しパイプ２０５と、を備える。

【0030】

オイルセパレータ２０２は、吸気流路２１０およびチェーン室１１４に接続される。オイルセパレータ２０２は、チェーン室１１４から導入したガスからオイルを分離するとともに、オイルを分離したガスを吸気流路２１０に供給する。

【0031】

オイルセパレータ２０２には、チェーン室ガス導入口２０３ａおよび吸気流路排出口２０３ｂが鉛直方向上側に設けられる。

【0032】

上記したように、クランク室１１１内およびロッカー室１０９ａ、１０９ｂ内を流通した後にチェーン室１１４内へと到達したガスは、オイルを含んでいる。チェーン室ガス導入口２０３ａは、チェーン室１１４と連通し、チェーン室１１４内のガスがオイルセパレータ２０２内へと導入される。吸気流路排出口２０３ｂは、吸気流路２１０と連通し、オイルセパレータ２０２内に導入されたガスを吸気流路２１０に排出（還流）する。

【0033】

オイルセパレータ２０２の内部空間には、複数の衝突板２０４ａ、２０４ｂが設けられている。複数の衝突板２０４ａ、２０４ｂは、鉛直方向と直交する方向（水平方向）に延在する。また、オイルセパレータ２０２の内部空間には、チェーン室ガス導入口２０３ａと吸気流路排出口２０３ｂとを隔てる壁部２０４ｃが設けられている。

【0034】

衝突板２０４ａの一端は、オイルセパレータ２０２の内壁と接触しており、衝突板２０４ａの他端は壁部２０４ｃと非接触である。衝突板２０４ｂの一端は、オイルセパレータ２０２の内壁と非接触であり、衝突板２０４ａの他端は壁部２０４ｃと接触している。複数の衝突板２０４ａ、２０４ｂは、鉛直方向に並んで交互に配される。

【0035】

また、オイルセパレータ２０２の内部空間には、チェーン室ガス導入口２０３ａから導入されたガスを吸気流路排出口２０３ｂへと導くとともに、チェーン室ガス導入口２０３ａから導入されたガスが衝突板２０４ａ、２０４ｂに衝突し、自重により落下したオイルをオイル戻しパイプ２０５へと導く板部２０４ｄが設けられる。板部２０４ｄの一端は、オイルセパレータ２０２の内壁と非接触であり、板部２０４ｄの他端はオイルセパレータ２０２の内壁と接触している。また、オイルセパレータ２０２の内壁と板部２０４ｄの接触する一端よりも、オイルセパレータ２０２の内壁と非接触である板部２０４ｄの他端は、鉛直下方に位置する。

【0036】

チェーン室ガス導入口２０３ａからオイルセパレータ２０２内に導入されたガスは、衝突板２０４ａ、２０４ｂと衝突する。また、衝突板２０４ａ、２０４ｂと衝突したガスは、衝突板２０４ａ、２０４ｂを迂回しながら、チェーン室ガス導入口２０３ａから吸気流路排出口２０３ｂに向かって移動する。

【0037】

チェーン室ガス導入口２０３ａからオイルセパレータ２０２内に導入されたガスは、衝突板２０４ａ、２０４ｂと衝突した際、ガスに含まれるオイルが分離される。また、ガスが衝突板２０４ａ、２０４ｂを迂回する際の遠心力により、ガスに含まれるオイルが分離される。

【0038】

このように、ガスがオイルセパレータ２０２内を流通する過程で、オイルが分離される。オイルセパレータ２０２によりオイルが低減されたガスは、吸気流路排出口２０３ｂから排出され、吸気流路に還流される。

【0039】

オイルセパレータ２０２の下方には、オイル戻しパイプ２０５が接続されている。オイル戻しパイプ２０５は、全体として、例えばＵ字形状を有し、オイルパン２０１内またはクランク室１１１内において鉛直上方に向かって一端２０５ａが開口し、オイルセパレータ２０２内において鉛直上方に向かって他端２０５ｂが開口する。したがって、上記のようにしてオイルセパレータ２０２においてガスから分離されたオイルは、重力によって下方へと流下していき、他端２０５ｂから、オイル戻しパイプ２０５内へ供給される。

【0040】

また、オイル戻しパイプ２０５の一端２０５ａは、エンジン１００内を潤滑したオイルをオイルパン２０１に戻すオイル戻し孔２０６ｂの鉛直下方に位置する。例えば、図１に示すように、ロッカー室１０９ｂに供給されたオイルを戻すための流路がシリンダブロック１０２ｂに形成されており、この流路のオイルパン２０１に臨む開口部（オイル戻し孔２０６ｂ）がオイル戻しパイプ２０５の一端２０５ａの鉛直上方に位置している。したがって、オイル戻し孔２０６ｂから、オイル戻しパイプ２０５の一端２０５ａを介してオイル戻しパイプ２０５内へオイルが供給される。

【0041】

このように、オイル戻しパイプ２０５へは、オイル戻し孔２０６ｂから常時オイルが供給されることとなるため、オイル戻しパイプ２０５内には常に一定量以上のオイルが入っている。そのため、オイルセパレータ２０２内とクランク室１１１内とが直接連通することはない。したがって、例えば、不図示のシリンダボアおよびピストンの隙間を介してクランク室１１１に流出したブローバイガスが、オイル戻しパイプ２０５を通って吸気流路２１０に直接導入されることを抑制することができる。

【0042】

また、オイル戻しパイプ２０５の一端２０５ａの開口面積は、オイル戻しパイプ２０５の他端２０５ｂの開口面積よりも小さい。また、オイル戻しパイプ２０５の両側の鉛直方向に延伸する部分の断面積は、それぞれ、オイル戻しパイプ２０５の一端２０５ａの開口面積、および、オイル戻しパイプ２０５の他端２０５ｂの開口面積と略等しくなっている。図２（ａ）は、クランク室１１１内の圧力Ｐ１が、オイルセパレータ２０２内の圧力Ｐ２と等しい場合を示している。例えば、エンジン１００が低回転・低負荷の場合、圧力Ｐ１が圧力Ｐ２と略等しくなる。この場合、図２（ａ）に示すように、一端２０５ａ側のオイルの油面の高さ位置と、他端２０５ｂ側のオイルの油面の高さ位置とが等しくなる。

【0043】

図２（ｂ）は、クランク室１１１内の圧力Ｐ１が、オイルセパレータ２０２内の圧力Ｐ２よりも高い場合を示している。エンジン１００が高回転・低負荷の場合には、不図示のシリンダボアおよびピストンの隙間を介してブローバイガスがクランク室１１１に多く流出することになる。そうすると、クランク室１１１内の圧力Ｐ１が、オイルセパレータ２０２内の圧力Ｐ２よりも高くなる。このようにクランク室１１１内とオイルセパレータ２０２内とで圧力差が生じると、一端２０５ａ側のオイルの油面の高さ位置と、他端２０５ｂ側のオイルの油面の高さ位置とが異なることとなる。

【0044】

本実施形態では、オイル戻しパイプ２０５の一端２０５ａの開口面積は、オイル戻しパイプ２０５の他端２０５ｂの開口面積よりも小さい。そのため、パスカルの原理により、オイルの吸い上げ高さｈ（一端２０５ａ側のオイルの油面の高さ位置と、他端２０５ｂ側のオイルの油面の高さ位置との差）を極力小さくすることができる。これにより、オイルセパレータ２０２内へのオイルの侵入を抑制ことが可能となるので、オイル噴き（オイルが２０３ｂから吸気流路２１０へと導入されること）を抑制することできる。

【0045】

一方、例えば、オイル戻しパイプ２０５の一端２０５ａの開口面積が、オイル戻しパイプ２０５の他端２０５ｂの開口面積と同じである場合や、オイル戻しパイプ２０５の一端２０５ａの開口面積が、オイル戻しパイプ２０５の他端２０５ｂの開口面積より小さい場合、クランク室１１１内の圧力Ｐ１が、オイルセパレータ２０２内の圧力Ｐ２よりも高くなると、オイルの吸い上げ高さが上記ｈよりも高くなる。このような場合、オイルの油面位置がオイルセパレータ２０２内へ達してしまい、オイルが吸気流路２１０内へと導入されてしまうオイル噴きという現象が発生するおそれが生じてしまう。

【0046】

また、オイル戻しパイプ２０５の一端２０５ａは、他端２０５ｂよりも、鉛直下方に位置する。これにより、クランク室１１１内の圧力Ｐ１が、オイルセパレータ２０２内の圧力Ｐ２よりも高くなり、オイル戻しパイプ２０５の一端２０５ａ側よりも他端２０５ｂ側の油面が高くなったとしても、オイルセパレータ２０２内へのオイルの侵入を抑制することが可能となる。

【0047】

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【0048】

上記実施形態では、オイル戻しパイプ２０５がＵ字形状を有する場合を示したが、オイル戻しパイプ２０５は、鉛直下方に向かって少なくとも一部が湾曲すればよい。

【産業上の利用可能性】

【0049】

本発明は、オイル分離装置に利用することができる。

【符号の説明】

【0050】

１００ エンジン
１１１ クランク室
１１４ チェーン室
２００ オイル分離装置
２０１ オイルパン
２０２ オイルセパレータ
２０５ オイル戻しパイプ
２０５ａ 一端
２０５ｂ 他端
２０６ｂ オイル戻し孔
２１０ 吸気流路

【図1】

【図2】