JP2023072995A - 気液分離装置 - Google Patents

Abstract

【課題】気液分離装置から内燃機関の潤滑部位へと供給されるオイルの量を減少しにくくする。
【解決手段】気液分離装置１０は、内燃機関のクランクケースから導入されたオイルＬからブローバイガスを分離させる。気液分離装置１０は、内燃機関の潤滑部位に供給されるオイルＬを貯留するオイルタンク１２と、オイルタンク１２に収容された筒状の気液分離器１１と、を備える。オイルタンク１２は、ブローバイガスを外部に排出するための排出口１２ｈを有する。気液分離器１１は、軸線方向Ｌ１における端部のうち、排出口１２ｈとの間の距離が短い方の端部から気液分離器１１の外方に向かって延びる延出部２５を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、気液分離装置に関する。

特許文献１には、オイルを貯留するオイルタンクが記載されている。オイルタンクに貯留されたオイルは、内燃機関の潤滑部位へと供給される。内燃機関のクランクケースからオイルタンクにオイルが導入される。

特開平０５－３０６６１１号公報

クランクケースからオイルタンクに導入されるオイルにはブローバイガスが含まれることがある。そこで、オイルタンクの内部に気液分離器を収容した気液分離装置を用いることが考えられている。気液分離器は、内燃機関のクランクケースから導入されたオイルからブローバイガスを分離させる。気液分離器によってオイルから分離されたブローバイガスは、例えば、オイルタンクに位置する排出口を介してオイルタンクの外部に排出される。

車両の走行中等、気液分離装置に遠心力が作用する状況下では、オイルの液面が、車両が停止しているときのオイルの液面に対して傾くことがある。オイルの液面が傾くと、オイルタンクの内部で排出口に向かうオイルの流れが生じる。排出口を介してオイルタンクの外部にオイルが漏れ出ると、漏れ出たオイルの分だけ内燃機関の潤滑部位へ供給されるオイルの量が減少する。

上記課題を解決する気液分離装置は、内燃機関のクランクケースから導入されたオイルからブローバイガスを分離させる気液分離装置であって、前記内燃機関の潤滑部位に供給されるオイルを貯留するオイルタンクと、前記オイルタンクに収容された筒状の気液分離器と、を備え、前記オイルタンクは、ブローバイガスを外部に排出するための排出口を有し、前記気液分離器は、前記気液分離器の軸線方向における端部のうち、前記排出口との間の距離が短い方の端部から前記気液分離器の外方に向かって延びる延出部を有する。

上記構成によれば、延出部によって排出口に向かうオイルの流れを堰き止めることができる。そのため、排出口からオイルタンクの外部にオイルが漏れ出ることを抑制できる。したがって、気液分離装置から内燃機関の潤滑部位へと供給されるオイルの量が減少しにくい。

気液分離装置の断面図である。 図１の２－２線における断面図である。

以下、車両の駆動源である内燃機関に搭載された気液分離装置の一実施形態について図１及び図２を参照して説明する。
＜気液分離装置の基本構成＞
図１に示すように、気液分離装置１０は、気液分離器１１と、オイルタンク１２と、を備える。気液分離装置１０から排出されたオイルＬは、内燃機関の潤滑部位に供給される。なお、図１の上下方向が重力方向である。

スカベンジングポンプＰ１によって内燃機関のクランクケースからブローバイガスを含んだオイルＬが吸引される。スカベンジングポンプＰ１によって吸引されたオイルＬは、オイル導入管３１を介して気液分離器１１に導入される。気液分離器１１は、内燃機関のクランクケースから導入されたオイルＬからブローバイガスを分離させる。オイルタンク１２は、内燃機関の潤滑部位に供給されるオイルＬを貯留する。オイルタンク１２には、気液分離器１１によってブローバイガスが分離されたオイルＬが貯留される。オイルタンク１２に貯留されたオイルＬは、オイルタンク１２から排出流路３２に排出される。排出流路３２に排出されたオイルＬは、フィードポンプＰ２によって内燃機関の潤滑部位に圧送される。なお、以下の気液分離装置１０の構成の位置に関する説明は、特に言及しない限り、車両が水平面上に停車しているときの位置の説明である。

＜オイルタンクの構成＞
オイルタンク１２は、気液分離器１１を収容する。オイルタンク１２は、第１タンク部１３と第２タンク部１４を有していてもよい。第１タンク部１３は、矩形箱状である。第１タンク部１３は、矩形板状の第１壁１３ａと、矩形筒状の第２壁１３ｂと、矩形板状の第３壁１３ｃと、を有する。第２壁１３ｂは、第１壁１３ａの縁部と第３壁１３ｃの縁部とを接続している。オイル導入管３１は、第２壁１３ｂを貫通しているとともに、第１タンク部１３の外部と内部との間で延びている。第３壁１３ｃは、第１壁１３ａよりも重力方向の下方に位置する。第３壁１３ｃの中央には、第３壁１３ｃを貫通する貫通孔１３ｈが位置する。第１タンク部１３の軸線が延びる方向を軸線方向Ｌ１という。

オイルタンク１２は、ドライサンプ式のオイルタンクである。オイルタンク１２は、ブローバイガスを外部に排出するための排出口１２ｈを有している。排出口１２ｈは、第１タンク部１３の第１壁１３ａを貫通する円孔である。排出口１２ｈは第１壁１３ａの中央に位置する。

第１壁１３ａには円筒状の排出管１５が接続されている。排出管１５は排出口１２ｈを介して第１タンク部１３の内部と連通している。ブローバイガスは、オイルタンク１２の内部から排出口１２ｈを介して排出管１５に排出される。ブローバイガスは、排出管１５を経由して、内燃機関の吸気通路に導入される。

第２タンク部１４は、有底の円筒状である。第２タンク部１４は、円筒状の筒部１４ａと、円形板状の底部１４ｂと、を有する。筒部１４ａの軸線は軸線方向Ｌ１に延びる。筒部１４ａの軸線の延長上に第１タンク部１３の軸線が位置してもよい。

筒部１４ａの一端を第１端１４ｃといい、他端を第２端１４ｄという。底部１４ｂは、筒部１４ａに対して第２端１４ｄを塞ぐように位置する。第２端１４ｄから第１端１４ｃに近づくにつれて、筒部１４ａの径方向における寸法が大きくなっている。第２タンク部１４は、第１タンク部１３よりも重力方向の下方に位置する。筒部１４ａの第１端１４ｃが第１タンク部１３の第３壁１３ｃに接続されている。第２タンク部１４の内部は、第３壁１３ｃの貫通孔１３ｈを介して第１タンク部１３の内部と連通している。

オイルタンク１２のうち、第２タンク部１４の底部１４ｂが重力方向における最下部に位置する。オイルタンク１２に貯留されるオイルＬは、第２タンク部１４の内部全体に満たされている。オイルＬは、第１タンク部１３の内部のうち、重力方向における下部に満たされている。その他の第１タンク部１３内の部分は、オイルＬが満たされていない。オイルＬの液面は、第１タンク部１３の内部に位置している。

筒部１４ａ及び底部１４ｂの少なくとも一方には、排出流路３２が連通している。第２タンク部１４の内部のオイルＬが排出流路３２に導入される。
＜気液分離器の構成＞
気液分離器１１は筒状である。気液分離器１１の軸線を分離器軸線Ｌ２という。分離器軸線Ｌ２は、軸線方向Ｌ１に延びる。分離器軸線Ｌ２は、第１タンク部１３の軸線と一致していてもよい。すなわち、軸線方向Ｌ１は、気液分離器１１の軸線方向に相当する。

気液分離器１１の一端を第１開口端１１ａといい、他端を第２開口端１１ｂという。第２開口端１１ｂは、第１開口端１１ａよりも重力方向の下方に位置する。気液分離器１１は、第２開口端１１ｂから第１開口端１１ａに近づくにつれて、気液分離器１１の径方向における寸法が大きくなっている。

第１開口端１１ａは、第２開口端１１ｂと比較して、排出口１２ｈとの間の距離が短い。すなわち、第１開口端１１ａは、気液分離器１１の軸線方向Ｌ１における端部のうち、排出口１２ｈとの間の距離が短い方の端部に相当する。

分離器軸線Ｌ２の延長上に排出口１２ｈが位置する。詳細には、分離器軸線Ｌ２の延長上に排出口１２ｈの中心が位置する。第１開口端１１ａにおける気液分離器１１の内径は、排出口１２ｈの径よりも大きい。

気液分離器１１はオイル導入孔１１ｈを有する。オイル導入孔１１ｈは気液分離器１１の外面１１ｃと内面１１ｄとの間を貫通している。気液分離器１１の外面１１ｃは、オイルタンク１２の第２壁１３ｂの内面と対向している。気液分離器１１には、オイル導入管３１の端部が接続されている。オイル導入孔１１ｈを介して、オイル導入管３１は気液分離器１１の内部と連通している。

図１及び図２に示すように、気液分離器１１は、支持板３３によって第１タンク部１３に支持されている。支持板３３は、気液分離器１１の外面１１ｃと第２壁１３ｂの内面との間で延びている。支持板３３は、第１タンク部１３の内部に４つ配置されている。

気液分離器１１の内部には、軸線方向Ｌ１に延びる内部管２１が位置する。内部管２１は円筒状である。内部管２１の軸線は分離器軸線Ｌ２と一致していてもよい。内部管２１の一端は、気液分離器１１の第１開口端１１ａから気液分離器１１の外部に露出している。内部管２１の他端は、気液分離器１１の第２開口端１１ｂから気液分離器１１の外部に露出している。内部管２１の外周面は気液分離器１１の内面１１ｄから離れている。これにより、気液分離器１１の内面１１ｄと内部管２１の外周面とによって、気液分離器１１の内部空間が区画されている。

内部管２１は４つの第１支持部２２を有する。内部管２１は、第１支持部２２によって気液分離器１１に支持されている。第１支持部２２は、内部管２１の外周面から突出する軸状である。第１支持部２２は、内部管２１における両端の間から延びている。内部管２１と接続される第１支持部２２の端部を基端とすると、第１支持部２２の先端は、気液分離器１１の内面１１ｄに固定されている。内部管２１の周方向において、第１支持部２２は互いに離れている。

内部管２１は、第２支持部２３によって支持板３３に支持されている。第２支持部２３は、内部管２１の外周面から延びる板状である。第２支持部２３は、軸線方向Ｌ１からみて環状をなす。第２支持部２３は、第２開口端１１ｂから気液分離器１１の外部に露出する内部管２１の端部から延びている。第２支持部２３の外周縁は、４つの支持板３３に固定されている。これにより、内部管２１は、支持板３３を介して第１タンク部１３に支持されている。

軸線方向Ｌ１において、第２支持部２３は気液分離器１１の第２開口端１１ｂから離れている。これにより、気液分離器１１の軸線方向Ｌ１における下方には、第２開口端１１ｂと第２支持部２３とで区画された空間であるオイル排出部１１ｊが位置している。オイル排出部１１ｊを介して、気液分離器１１の内部空間が気液分離器１１の外部と連通している。

気液分離器１１は延出部２５を備える。延出部２５は、気液分離器１１の外面１１ｃのうち排出口１２ｈ側の端部に接続されている。延出部２５は、気液分離器１１の外面１１ｃから第２壁１３ｂの内面に向かって延びている。延出部２５は、軸線方向Ｌ１に直交するように延びる板状である。延出部２５は、軸線方向Ｌ１からみて環状である。延出部２５は、気液分離器１１の第１開口端１１ａから気液分離器１１の外方に向かって延びている。延出部２５の外周縁は、第１タンク部１３の内面から離れている。延出部２５の外周縁は、支持板３３に固定されていてもよい。

＜オイル及びブローバイガスの流れ＞
次に、気液分離装置１０におけるオイルＬ及びブローバイガスの流れについて説明する。

図１に示すように、オイルＬは、内燃機関のクランクケースからオイル導入管３１を経由して気液分離器１１の内部に導入される。このオイルＬにはブローバイガスが含まれている。気液分離器１１の内部にオイルＬが導入されるとき、オイルＬは、オイル導入孔１１ｈから気液分離器１１の内部を流れる。このときのオイルＬの流れを図１に二点鎖線の矢印で示す。オイルＬは、気液分離器１１の内部を螺旋状に流れつつ、第１開口端１１ａから第２開口端１１ｂに向かって流れる。オイルＬは、内部管２１の周りを流れる。

オイルＬが気液分離器１１の内部を流れる間、オイルＬには遠心力が作用する。この遠心力により、オイルＬからブローバイガスが分離される。気液分離器１１によってオイルＬから分離されたブローバイガスは、気液分離器１１の第１開口端１１ａから気液分離器１１の外部に排出される。このブローバイガスは、排出管１５を経由して、内燃機関の吸気通路に導入される。排出管１５におけるブローバイガスの流れを図１に破線の矢印で示す。

気液分離器１１の内部を流れるオイルＬが第２開口端１１ｂに至ると、オイルＬは、オイル排出部１１ｊを介して第１タンク部１３の内部に流れ出る。こうして気液分離器１１によってブローバイガスが分離されたオイルＬが、オイルタンク１２の内部に貯留される。オイルタンク１２の内部に貯留されたオイルＬにブローバイガスが残っている場合、このブローバイガスはオイルタンク１２から内部管２１の内部に導入される。内部管２１の内部に導入されたブローバイガスは、内部管２１の内部を流れた後、排出管１５に導入される。オイルタンク１２の内部に貯留されたオイルＬは、オイルタンク１２から排出流路３２を経由して内燃機関の潤滑部位に供給される。

＜作用＞
次に本実施形態の作用について説明する。
車両の走行中等、気液分離装置１０に遠心力が作用する状況下では、オイルＬの液面が、車両が停止しているときのオイルＬの液面に対して傾くことがある。とくに、車両が旋回した場合や車両速度が急速に加速または減速された場合、オイルタンク１２の内部でオイルＬの液面が大きく傾くことがある。オイルＬの液面が傾くと、オイルタンク１２の内部で排出口１２ｈに向かうオイルＬの流れが生じる。こうした流れによって、オイルＬは、排出口１２ｈを介してオイルタンク１２から排出管１５にオイルＬが漏れ出るおそれがある。

本実施形態では、気液分離器１１が第１開口端１１ａから気液分離器１１の外方に向かって延びる延出部２５を有する。そのため、オイルＬの液面が、車両が停止しているときのオイルＬの液面に対して傾いたときに、オイルタンク１２の内部で排出口１２ｈに向かうオイルＬの流れを延出部２５によって堰き止めることができる。これにより、排出口１２ｈを介して排出管１５にオイルＬが漏れ出ることを抑制できる。

＜効果＞
上記実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）延出部２５によって排出口１２ｈに向かうオイルＬの流れを堰き止めることができる。そのため、排出口１２ｈからオイルタンク１２の外部にオイルＬが漏れ出ることを抑制できる。したがって、気液分離装置１０から内燃機関の潤滑部位へと供給されるオイルＬの量が減少しにくい。

（２）オイルタンク１２から排出管１５にオイルＬが漏れ出ると、オイルＬが排出管１５を経由して内燃機関の吸気通路に導入されるおそれがある。このオイルＬが内燃機関の吸気通路から燃焼室に至ると、オイルＬの燃焼に伴う白煙が生じるおそれがある。上記実施形態によれば、オイルタンク１２から排出管１５へのオイルＬの漏出が抑制できるため、そうしたオイルＬの漏出に伴って生じる上記の白煙の発生を抑制できる。

＜変更例＞
上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・延出部２５は、軸線方向Ｌ１に直交していなくてもよい。この変更例での延出部２５は、上記実施形態での延出部２５に対して傾斜する。
・延出部２５は、軸線方向Ｌ１からみて環状をなすものに限らない。例えば延出部２５は、気液分離器１１の周方向において複数に分割された形状であってもよい。延出部２５における分割された部分同士が、気液分離器１１の周方向において互いに離れていてもよい。

・延出部２５の形状は板状に限らない。要するに、延出部２５は、第１開口端１１ａから気液分離器１１の外方に向かって延びる形状であればよい。
・延出部２５は、第１タンク部１３の内面に接していてもよい。

・延出部２５は、気液分離器１１の外面１１ｃのうち排出口１２ｈ側の端部よりも第３壁１３ｃ側に配置されていてもよい。すなわち、本開示において、気液分離器１１の端部とは、厳密な意味での端部の他、延出部２５が延出する部位であって、オイルＬの液面の傾きを小さくして排出口１２ｈからのオイルＬの流出を減少させることのできる部位である。

Ｌ…オイル
Ｌ１…軸線方向
１０…気液分離装置
１１…気液分離器
１２…オイルタンク
１２ｈ…排出口
２５…延出部

Claims (1)

1. 内燃機関のクランクケースから導入されたオイルからブローバイガスを分離させる気液分離装置であって、
   前記内燃機関の潤滑部位に供給されるオイルを貯留するオイルタンクと、
   前記オイルタンクに収容された筒状の気液分離器と、を備え、
   前記オイルタンクは、ブローバイガスを外部に排出するための排出口を有し、
   前記気液分離器は、前記気液分離器の軸線方向における端部のうち、前記排出口との間の距離が短い方の端部から前記気液分離器の外方に向かって延びる延出部を有する気液分離装置。

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