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JP2009174434A - オイル吹き戻し抑制機構 - Google Patents

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JP2009174434A
JP2009174434A JP2008014279A JP2008014279A JP2009174434A JP 2009174434 A JP2009174434 A JP 2009174434A JP 2008014279 A JP2008014279 A JP 2008014279A JP 2008014279 A JP2008014279 A JP 2008014279A JP 2009174434 A JP2009174434 A JP 2009174434A
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Kenji Inoue
賢治 井上
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Toyota Motor Corp
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Toyota Motor Corp
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Abstract

【課題】オイルセパレータにおけるオイルの吹き戻しを抑制することが可能なオイル吹き戻し抑制機構を提供する。
【解決手段】オイル排出路49a(49b)の下端部が常時密接した状態で、カムシャフト(オイル受け部50(51))が軸を中心とした回転駆動を行うので、オイル排出路の下端部がオイル受け部によって常時閉塞された状態となっていることから、オイルの吹き戻しが抑制されることになる。また、カムシャフト(オイル受け部50(51))に形成された掻き出し孔53がオイル排出路の下端部と対向したときには、凹部内にオイル排出路からオイルが供給され、凹部がオイル排出路と対向しなくなった段階で遠心力により凹部からオイルが外部に排出されるので、オイルセパレータからのオイルの排出をカムシャフトの回転に応じて適宜行うことができる。
【選択図】図4

Description

本発明はオイル吹き戻し抑制機構に関し、特にエンジン内に設けられたオイルセパレータにおいてブローバイガスから分離されたオイルが、オイルセパレータのオイル排出口から外部に排出される際に吹き戻されるのを抑制するオイル吹き戻し抑制機構に関する。
従来より、自動車用エンジンには、シリンダとピストンとの隙間からクランクケース内に吹き抜けたブローバイガスを吸気系(ブローバイガス還元装置)に導くためのPCV装置が設けられている。このPCV装置を経て、一酸化炭素や炭化水素等を含むブローバイガスが、エンジンの吸気系及び燃焼室に送り込まれることで、ブローバイガスの大気中への放出が防止されるとともに、オイルパンに貯留されているエンジンオイルの劣化が防止されている。
また、PCV装置は、下記特許文献1に開示されているようにオイルセパレータを備えており、このオイルセパレータが有するオイル分離手段によって、ブローバイガス中のオイルミストが分離される。この分離されたオイルミスト(オイル)は、オイルパン等のオイル溜まり部へ送られ、オイルミストの分離除去が行われたブローバイガスは、エンジンの吸気系に還流されるようになっている。このオイル分離手段としては、例えば、複数のバッフルプレートによりブローバイガス流路が迷路状に構成されたものや、パンチングプレートが配置されたものなどが採用されており、オイルセパレータ内部をブローバイガスが流れていく間に慣性衝突が生じることにより、オイルミストが捕捉されるようになっている。
また、この種のPCV装置では、捕捉したオイルミスト(オイル)を、ドレン管路(オイル戻し流路)を介して、オイルパンやクランクケースに戻すようにしているが、ドレン管路(オイル戻し流路)内におけるオイルの吹き戻しを防止又は抑制するための技術としてドレン管路(オイル戻し流路)内やその近傍に、逆止弁を設ける技術が提案されている(例えば、特許文献2、3参照)。また、ドレン管路の先端をオイルパンのオイル内に入れることにより、オイルの吹き戻しを防止する技術や、オイルセパレータ内の圧力が外部よりも下がらないようにすることにより、オイルの吹き戻しを防止する技術なども提案されている。
実公平6−45611号公報 特開2001−182520号公報 特開2007−247552号公報
しかしながら、上記特許文献2、3の技術では、逆止弁近傍にオイルが蓄積しスラッジが発生するおそれがあり、このスラッジによりオイルがオイルパン側に導出されなくなるおそれがある。
また、上述したドレン管路の先端をオイルパンのオイル内に入れて、オイルの吹き戻しを防止又は抑制する技術では、オイルセパレータからオイルパンまでの間に長いパイプを設ける必要があるため、組み付けが困難になったり、コストが増大したりするおそれがある。更に、オイルセパレータ内の圧力が外部よりも下がらないようにしてオイルの吹き戻しを防止又は抑制する技術では、オイルセパレータそのものの性能を低下させてしまう可能性がある。
そこで本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、オイルセパレータのオイルの吹き戻しを抑制することが可能なオイル吹き戻し抑制機構を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明は、エンジン内に設けられたオイルセパレータにおいてブローバイガスから分離されたオイルが、前記オイルセパレータのオイル排出口から外部に排出される際に吹き戻されるのを抑制するオイル吹き戻し抑制機構であって、前記エンジン内の動弁機構を往復駆動するカムが設けられ、前記カムを回転させるために軸を中心とした回転駆動を行う間、前記オイル排出口が常時密接した状態が維持されるカムシャフトを備え、前記カムシャフトのうち、前記オイル排出口が密接する部分の少なくとも一部には、凹部が形成されていることを特徴とする。
これによれば、カムシャフトが軸を中心とした回転駆動を行う間、カムシャフトとオイル排出口が常時密接していることから、オイル排出口がカムシャフトにより閉塞されることで、オイルセパレータ内へのオイルの吹き戻しを抑制することができる。また、オイル排出口が密接する部分の少なくとも一部に形成された凹部がオイル排出口と対向したときには、当該凹部内にオイル排出口からオイルが供給され、凹部がオイル排出口と対向しなくなった段階で遠心力により凹部から外部へオイルが排出されるので、オイル排出口を介したオイルセパレータからのオイルの排出をカムシャフトの回転に応じて適宜行うことが可能となる。
この場合において、前記凹部は、前記カムシャフトの外周に沿って所定間隔で複数形成されていることとすることができる。かかる場合には、オイルの排出を効果的に行うことが可能となる。
本発明では、前記凹部は、前記オイル排出口の口径内に含まれる大きさであることとすることができる。かかる場合には、オイル排出口と凹部とが対向した状態でも、オイル排出口とカムシャフトとを密接させることができるので、オイルの吹き戻しを効果的に抑制することが可能となる。
また、前記オイル排出口の前記カムシャフトに密接する部分には、カムシャフトの微小な動きに追従する可動シール機構が設けられていることとすることができる。かかる場合には、可動シール機構により、カムシャフトとオイル排出口とを効果的に密接させることが可能となる。
また、本発明では、前記オイル排出口近傍に向けてオイルを噴出するオイル噴き付け機構を更に備えることができる。かかる場合には、オイル排出口とカムシャフトとの間に微小な隙間がある(又は生じる)場合であっても、オイル噴き付け機構から噴出されるオイルの重量により、オイル排出口からの吹き戻しを抑制することが可能となる。
この場合において、前記オイル噴き付け機構は、前記カムシャフトの回転方向前方側から、前記オイル排出口近傍に向けて前記オイルを噴き付けることとすることができる。かかる場合には、オイル噴き付け機構から噴き付けられるオイルがオイル排出口とカムシャフトとの間に、入り込みやすくなるため、オイルの吹き戻しを効果的に抑制することが可能となる。
本発明によれば、オイルセパレータのオイルの吹き戻しを抑制することが可能なオイル吹き戻し抑制機構を提供することができる。
以下、本発明を実施するための最良の形態について図1〜図4に基づいて説明する。
図1は、内部にオイルセパレータ24を備えるエンジン10を概略的に示している。この図1に示すように、エンジン10は、内部にピストン8が設けられたシリンダブロック12及びオイルパン14を有するクランクケース16と、吸気側動弁機構18a及び排気側動弁機構18bを有するシリンダヘッド20と、シリンダヘッド20の上部を閉塞して各動弁機構18a、18bを覆うヘッドカバー22と、ヘッドカバー22の内部(内側)に設けられたオイルセパレータ(PCVセパレータ)24と、を備えている。
シリンダヘッド20には、ピストン8とシリンダブロック12とにより形成される空間(燃焼室)9内に空気とガソリンの混合気を供給(吸入)するための吸気ポート30と、燃焼室9内で燃焼したガスを外部に排気するための排気ポート31とが設けられている。
吸気側動弁機構18aは、吸気ポート30を開閉するための吸気バルブ32と吸気バルブ32の上方に設けられ、図1の紙面直交方向に延設されたカムシャフト34と、カムシャフト34に固定されたカム36と、を有する。また、排気側動弁機構18bは、排気ポート31を開閉するための排気バルブ33と排気バルブ33の上方に設けられ、図1の紙面直交方向に延設されたカムシャフト35と、カムシャフト35に固定されたカム37と、を有する。カムシャフト34,35が紙面直交方向を軸とする回転駆動を行うと、これに伴って、カム36、37が回転し、吸気バルブ32及び排気バルブ33のそれぞれを長手方向に往復駆動する。これにより、吸気ポート30及び排気ポート31のそれぞれが吸気バルブ32及び排気バルブ33によって開閉されるようになっている。
オイルセパレータ24は、ピストン8とシリンダヘッド20との間の間隙からクランクケース16内に漏出し、ブローバイガス通路11によりヘッドカバー22側に導かれた混合気(ブローバイガス)BGを取り込み、当該ブローバイガスBGから潤滑油ミスト(オイル液滴)を分離し、ブローバイガス還元装置にオイルが分離されたガスのみを送出するためのものである。
このオイルセパレータ24は、図2において断面して示すように、セパレータケース44と、セパレータケース44内に配置された複数のバッフルプレート46とを有しており、ヘッドカバー22の内面に固定されている。
セパレータケース44は、上側が開放された金属製(又は樹脂製)の箱型部材から構成され、開放された部分(上側部分)がヘッドカバー22の内面に固定されることにより、セパレータケース44とヘッドカバー22との間に略密閉空間(セパレータ室)47を形成する。また、セパレータケース44は、その下壁の略中央部に形成されたブローバイガス導入口48と、このブローバイガス導入口48を挟んで略等距離の位置に形成されたオイル排出路49a及び49bとを有している。また、ヘッドカバー22には、セパレータケース44(セパレータ室47)に連通する状態で、ブローバイガス排出管43a,43bの一端が接続されている。このブローバイガス排出管43a,43bの他端は、不図示のブローバイガス還元装置に接続されており、セパレータ室47内から送出され、ブローバイガス排出管43a,43bを介してブローバイガス還元装置にて回収されたブローバイガスは、吸気ポート30に導入(還流)されるようになっている。
バッフルプレート46は、例えば、金属製の板状部材から構成され、セパレータケース44の内部底面とヘッドカバー22の下面に所定間隔で交互に固定されることにより、セパレータ室47内にジグザグ状のブローバイガス流路を形成する。
このように構成されるオイルセパレータ24のセパレータ室47内には、エンジンの圧縮行程や膨張行程においてシリンダヘッド20とピストン8との隙間からクランクケース16内に吹き抜けたブローバイガスBGが、ブローバイガス通路11やブローバイガス導入口48を介して導入される。また、セパレータ室47に流れ込んだブローバイガスBGは、セパレータ室47内をその長手方向の両外側に向かって流れる。このようにオイルセパレータ24(セパレータ室47)内部をブローバイガスBGが流れていく間に、ブローバイガスBGがバッフルプレート46に対して慣性衝突することにより、オイルミストが捕捉される。これにより、ブローバイガスBG中からオイルミストを分離することが可能となっている。
次に、図3に基づいて、カムシャフト34(又は35)及びその近傍の構成について詳述する。
この図3に示すように、カムシャフト34(35)には、前述したカム36(37)の他、オイル受け部50(又は51)が設けられている。なお、オイル受け部50(51)は、カムシャフト34(35)とは別に製造し、カムシャフトに組み付けるようにしても良いし、カムシャフト34(35)の一部として製造することとしても良い。
オイル受け部50(51)には、前述したオイルセパレータ24のオイル排出路49a(49b)の下端部が上方から密着した状態となっている。ここで、オイル排出路49a(49b)の下端部は、オイル受け部50(51)に密着するように、オイル受け部50(51)の周面に倣った形状を有している。なお、本実施形態では、カムシャフト34(35)及びオイル受け部50(51)を公差なく製造できるので、オイル排出路49a(49b)の下端部を上記形状とすることにより、オイル受け部50(51)とオイル排出路49a(49b)の下端部との間を、隙間無く密着させることができる。
また、オイル受け部50(51)の周面には、等間隔で(例えば外周の1/4ごとに(90°間隔で))、凹部(以下、「掻き出し孔」とも呼ぶ)53が形成されている。これら掻き出し孔53は、カムシャフト34(35)の回転に伴って、オイル排出路49a(49b)の下端部と順次対向するようになっている。また、掻き出し孔53それぞれの大きさは、図2等に示すように、オイル排出路49a(49b)の下端部の口径内に含まれるような大きさに設定されている。
このように構成されるオイル受け部50(51)によると、図4(a)に示すように、掻き出し孔53が、オイル排出路49a(49b)の下端部と対向していない状態では、オイル受け部50(51)の周面がオイル排出路49a(49b)に密着することによりオイル排出路49a(49b)を閉塞するので、セパレータ室47の内部と外部との間に圧力差がある場合であっても、セパレータ室47内部にオイルが吹き戻されるのを抑制することができる。
また、図4(b)に示すように、カムシャフト34(35)が回転駆動され、掻き出し孔53の1つが、オイル排出路49a(49b)の下端部と対向した状態になると、オイル排出路49a(49b)内に溜まったオイルの一部が、掻き出し孔53内に流れ込むようになっている。更に、カムシャフト34(35)が回転駆動されて、図4(c)に示すように、オイルで満たされた掻き出し孔53とオイル排出路49a(49b)の下端部とが対向しない状態になると、カムシャフト34(35)の回転により生じる遠心力により、掻き出し孔53内を満たしていたオイルが掻き出し孔53から排出されるようになっている。
上記のようにして、掻き出し孔53から排出されたオイルは、不図示のオイル戻し通路に排出された後、オイルパン14に向けて回収されるようになっている。
なお、これまでの説明から分かるように、本実施形態のカムシャフト34(35)(特にオイル受け部50(51))により、オイルセパレータ24におけるオイルの吹き戻しを抑制する、オイル吹き戻し抑制機構が構成されている。
以上、詳細に説明したように、本実施形態によると、オイル排出路49a(49b)が常時密接した状態で、カムシャフト34(35)が軸に沿って回転駆動するので、オイル受け部50(51)がオイル排出路49a(49b)の下端部開口を閉塞した状態が維持される。これにより、オイル排出路49a(49b)からセパレータ室47へのオイルの吹き戻しを抑制することができる。また、掻き出し孔53がオイル排出路49a(49b)と対向したときには、掻き出し孔53内にオイル排出路49a(49b)からオイルが供給され、掻き出し孔53がオイル排出路49a(49b)と対向しなくなった段階で遠心力によりオイルが掻き出し孔53から排出されるので、オイル排出路49a(49b)からのオイルの排出をカムシャフト34(35)の回転に応じて適宜行うことができる。
また、本実施形態では、掻き出し孔53が、カムシャフト34(35)のオイル受け部50(51)の外周に沿って所定間隔で複数形成されているので、オイル排出路49a(49b)内に溜まるオイルの量を考慮した効果的なオイルの排出を実行することが可能である。
また、本実施形態では、掻き出し孔53が、オイル排出路49a(49b)の下端部の口径内に含まれる大きさに設定されているので、オイル排出路49a(49b)と掻き出し孔53とが対向した状態であっても、オイル排出路49a(49b)とカムシャフト34(35)のオイル受け部50(51)との間に隙間を極力形成しないようにすることができる。これにより、オイルの吹き戻しを効果的に抑制することが可能となる。なお、オイル排出路49a(49b)と掻き出し孔53とが対向した状態で、オイル排出路49a(49b)とカムシャフト34(35)のオイル受け部50(51)との間に隙間を形成しないようにするという観点からは、掻き出し孔53の径を、オイル排出路49a(49b)の管の厚さよりも小さくなるように設定することが好ましい。
なお、上記実施形態では、オイル排出路49a(49b)の下端部とカムシャフト34(35)のオイル受け部50(51)の周面とが直接接触するような場合について説明したが、これに限られるものではなく、例えば、オイル排出路49a(49b)の下端部に、オイル受け部50(51)の上下方向への微小な移動に追従するように上下方向の幅が可変とされた、可動シール機構を設けることにより、オイル排出路49a(49b)下端部とオイル受け部50(51)との間の密閉性を向上させることとしても良い。
なお、上記実施形態では、オイル排出路49a(49b)の下端部とオイル受け部50(51)の周面とを直接接触させ、両者を密着させるような場合について説明したが、これに限らず、図5に示すように、オイル排出路49a(49b)の下端部とオイル受け部50(51)の周面との間に微小な隙間を設けることとしても良い。この場合、図5に示すように、オイル受け部50(51)及びオイル排出路49a(49b)の下端部の近傍(より具体的には、オイル排出路49a(49b)下端部の、カムシャフト34(35)の回転方向前方側)に、不図示のオイル供給装置から供給されるオイルを噴出させるためのシャワーパイプ55を設けることとしても良い。このようにすることで、セパレータ室47内の圧力(Pa)と外部圧力(Pb)との間に圧力差(Pa<Pb)が存在しても、シャワーパイプ55からオイル受け部50(51)表面に噴出されるオイルが、わずかにオイル排出路49a(49b)内に入り込むことにより、
{外部圧力(Pb)−内部圧力(Pa)}×オイル排出路の断面積
=オイル排出路内のオイルの総重量 …(1)
が成立するようになるので、オイル排出路49a(49b)内に存在するオイルの重量によって、オイル排出路49a(49b)内からセパレータ室47内へのオイルの吹き戻しを抑制することが可能である。
なお、図5の構成では、シャワーパイプ55から供給されるオイルが、掻き出し孔53内に流入することも想定されるが、掻き出し孔53は、シャワーパイプ55近傍を瞬時に通過するため、シャワーパイプ55から供給されるオイルが掻き出し孔53内全てを満たすことは無い。したがって、上記実施形態と同様、オイル排出路49a(49b)内のオイルを掻き出し孔53を用いて適宜排出することが可能である。
なお、図5では、シャワーパイプ55をオイル排出路49a(49b)下端部の、カムシャフト34(35)の回転方向前方側にのみ設けることとしたが、これに加えて、別のシャワーパイプをオイル排出路49a(49b)下端部の周囲に1つ又は複数設けることとしても良い。
なお、上記実施形態では、掻き出し孔53が各オイル受け部50,51の周面に等間隔で4つ形成された場合について説明したが、これに限らず、1つ以上であればその数は問わない。また各掻き出し孔53間の間隔についても等間隔としなくても良い。
また、上記実施形態では、図3に示すように、オイル受け部50,51の径がカムシャフト34,35の径よりも大きい場合について説明したが、これに限らず、オイル受け部50,51の径は、カムシャフト34、35の径と同一に設定されていても良いし、カムシャフト34,35の径よりも小さく設定されていても良い。
上述した実施例は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。
オイルセパレータが内部に設けられたエンジンの構成を概略的に示す図である。 オイルセパレータ及びカムシャフト(オイル受け部)の構成を示す断面図である。 カムシャフト、カム及びオイル受け部の構成を示す斜視図である。 オイル受け部及び凹部の作用を説明するための図である。 変形例について示す図である。
符号の説明
10 エンジン
18a 吸気側動弁機構
18b 排気側動弁機構
24 オイルセパレータ
34,35 カムシャフト
36,37 カム
49a,49b オイル排出路(オイル排出口)
53 掻き出し孔(凹部)
55 シャワーパイプ

Claims (6)

  1. エンジン内に設けられたオイルセパレータにおいてブローバイガスから分離されたオイルが、前記オイルセパレータのオイル排出口から外部に排出される際に吹き戻されるのを抑制するオイル吹き戻し抑制機構であって、
    前記エンジン内の動弁機構を往復駆動するカムが設けられ、前記カムを回転させるために軸を中心とした回転駆動を行う間、前記オイル排出口が常時密接した状態が維持されるカムシャフトを備え、
    前記カムシャフトのうち、前記オイル排出口が密接する部分の少なくとも一部には、凹部が形成されていることを特徴とするオイル吹き戻し抑制機構。
  2. 前記凹部は、前記オイル排出口が密接する前記カムシャフトの外周部分に沿って所定間隔で複数形成されていることを特徴とする請求項1に記載のオイル吹き戻し抑制機構。
  3. 前記凹部は、前記オイル排出口の口径内に含まれる大きさであることを特徴とする請求項1又は2に記載のオイル吹き戻し抑制機構。
  4. 前記オイル排出口の前記カムシャフトに密接する部分には、カムシャフトの微小な動きに追従する可動シール機構が設けられていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のオイル吹き戻し抑制機構。
  5. 前記オイル排出口近傍に向けてオイルを噴出するオイル噴き付け機構を更に備える請求項1〜4のいずれか一項に記載のオイル吹き戻し抑制機構。
  6. 前記オイル噴き付け機構は、前記カムシャフトの回転方向前方側から、前記オイル排出口近傍に向けて前記オイルを噴き付けることを特徴とする請求項5に記載のオイル吹き戻し抑制機構。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2375016A3 (de) * 2010-04-10 2014-01-01 MAHLE International GmbH Brennkraftmaschine
JP2020033879A (ja) * 2018-08-27 2020-03-05 いすゞ自動車株式会社 カバー内オイルセパレータ装置

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