JP2016194277A - 内燃機関およびオイルセパレータ - Google Patents

Abstract

【課題】ブローバイガスから捕集されたオイルを迅速に排出することにより、ブローバイガスの流量を適切に確保してブローバイガスの換気性能を維持することが可能な内燃機関を提供する。
【解決手段】このエンジン１００（内燃機関）は、エンジン本体１０と、エンジン本体１０の外側面１０ａにエンジン本体１０とは別体で取り付けられ、エンジン本体１０のブローバイガスに含まれる大粒径の液状オイルを捕集する液状処理部６０と、液状処理部６０の下流に設けられ、ブローバイガスに含まれる小粒径のオイルミストを捕集するミスト処理部７０とを一体的に含むオイルセパレータ５０とを備える。そして、ミスト処理部７０は、ブローバイガスの流速を増加させる絞り部７５ａと、絞り部７５ａ近傍に設けられ、ブローバイガスに含まれるオイルミストを捕集する金属多孔質体７６とを有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、内燃機関およびオイルセパレータに関する。

従来、ブローバイガスを気液分離する内燃機関用のオイルセパレータが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、内燃機関本体のブローバイガスに含まれるオイルを分離するオイルセパレータが開示されている。このオイルセパレータでは、ブローバイガスが流通するハウジング内にフィルタ式の気液分離ユニットが設置されている。また、気液分離ユニットは、樹脂製の枠状の支持体に、ろ紙製のフィルタが装着されている。これにより、ブローバイガスが気液分離ユニットを通過する際に、オイル成分が、ろ紙製のフィルタに捕集される。そして、捕集後に液状となったオイルは、ろ紙製のフィルタを流下して下方のドレン口に到達し、ドレン口からハウジングの外部に排出されるように構成されている。

特開２０１３−２４５５９７号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載されたオイルセパレータでは、ろ紙製のフィルタが用いられるため、捕集されたオイル（液状オイル）がフィルタに残留しやすいことに起因して、フィルタが早期に目詰まりしやすくなると考えられる。この場合、オイルのフィルタへの目詰まりに起因してハウジング内部の圧力損失が増加するため、ブローバイガスの流量を適切に確保することができなくなる。このため、ブローバイガスの換気性能が低下するという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、捕集後のオイルを迅速に排出することによりブローバイガスの流量を適切に確保して、ブローバイガスの換気性能を維持することが可能な内燃機関およびこの内燃機関に用いられるオイルセパレータを提供することである。

上記目的を達成するために、この発明の第１の局面における内燃機関は、内燃機関本体と、内燃機関本体の外表面に内燃機関本体とは別体で取り付けられ、内燃機関本体からのブローバイガスに含まれる大粒径の液状オイルを捕集する液状オイル分離部と、液状オイル分離部の下流に設けられ、ブローバイガスに含まれる小粒径のオイルミストを捕集するオイルミスト分離部とを一体的に含むオイルセパレータと、を備え、オイルミスト分離部は、ブローバイガスの流速を増加させる絞り部と、絞り部近傍に設けられ、ブローバイガスに含まれるオイルミストを捕集する金属多孔質体とを有する。

なお、本発明における「金属多孔質体」とは、骨格が海綿のように不規則かつ三次元の編目状となった金属材料（部材）のことを示す。このような金属多孔質体は、部材の表面と内部とで複数の気孔が連続的に繋がっており、通過する流体の通気抵抗が極めて小さく、通過する流体が目詰まりしにくい特性を有する。また、金属多孔質体は、製造の容易性、所望の形状への加工の容易性に加えて、高温のブローバイガスに晒される条件下での耐熱性にも優れており、オイルミストの捕集に適した捕集部材である。

この発明の第１の局面による内燃機関では、上記のように、オイルミスト分離部が、ブローバイガスの流速を増加させる絞り部と、絞り部近傍に設けられブローバイガスに含まれるオイルミストを捕集する金属多孔質体とを有することによって、オイルミスト分離部においては、金属多孔質体を用いてオイルを捕集するとともに、この金属多孔質体に液化して溜まりかけたオイルを、絞り部を通過し流速が増加されたブローバイガスを利用して金属多孔質体から迅速に排出することができる。また、金属多孔質体をオイルミスト分離部に設けることによって、ろ紙製のフィルタなどをオイルミスト分離部に設ける場合と比較して、金属多孔質体自体がオイルの排出性能に優れているので、これによっても金属多孔質体の目詰まりが抑制されて通過抵抗（圧力損失）を低く維持することができる。これにより、オイルミスト分離部を通過するブローバイガスの流量を適切に確保することができる。この結果、ブローバイガスから捕集されたオイルを迅速に排出することにより、ブローバイガスの流量を適切に確保してブローバイガスの換気性能を維持することができる。

また、第１の局面による内燃機関では、オイルセパレータが液状オイル分離部と液状オイル分離部の下流に設けられたオイルミスト分離部とを一体的に含むことによって、液状オイル分離部で大粒径の液状オイルが主に捕集され液状オイルの含有量が減少した後のブローバイガスを、下流のオイルミスト分離部に流通させることができるので、オイルミスト分離部の金属多孔質体に液状オイルが目詰まりする確率（傾向）が効果的に低減された状態で、金属多孔質体により小粒径のオイルミストを効率よく捕集することができる。これにより、液状オイル分離部と液状オイル分離部とが一体化されて部品点数が削減されたオイルセパレータのオイル分離機能を高く維持することができる。

上記第１の局面による内燃機関において、好ましくは、金属多孔質体は、液状オイル分離部とオイルミスト分離部との境界領域近傍に配置されている。

このように構成すれば、液状オイル分離部で大粒径の液状オイルが捕集された直後でかつ絞り部により流速が増加された直後のブローバイガスから、液状オイル分離部で捕集し切れなかった小粒径のオイルミストを液状オイル分離部とオイルミスト分離部との境界領域近傍に配置された金属多孔質体において捕集することができる。この結果、金属多孔質体においては、小粒径のオイルミストの迅速な捕集と、捕集されたオイルの金属多孔質体からの迅速な排出とを継続的（連続的）に行うことができるので、オイルセパレータのオイル分離機能を高く維持することができる。

上記第１の局面による内燃機関において、好ましくは、オイルミスト分離部は、ブローバイガスの金属多孔質体の通過後の経路に配置された衝突板をさらに有する。

このように構成すれば、液化して金属多孔質体に溜まりかけた液状オイルが、流速の増加したブローバイガス流とともに持ち去られたとしても、金属多孔質体の通過後の経路に配置された衝突板に液状オイルを衝突させてブローバイガス流中から離脱させることができる。これにより、ブローバイガス流とともに液状オイルが直接的にオイルミスト分離部から外部（吸気系）に排出されるのを抑制することができる。

上記第１の局面による内燃機関において、好ましくは、オイルセパレータは、オイルセパレータ本体とカバー部とをさらに含み、金属多孔質体は、オイルセパレータ本体またはカバー部のいずれかに一体的に形成されている。

このように構成すれば、金属多孔質体がオイルセパレータ本体またはカバー部のいずれかに一体化される分、オイルセパレータとしての部品点数が増加するのを抑制することができる。また、オイルセパレータ本体とカバー部とを組み付けるだけで、金属多孔質体が内部に配置されたオイルミスト分離部をオイルセパレータ内に容易に設けることができる。

上記第１の局面による内燃機関において、好ましくは、金属多孔質体は、中央部側に配置される第１の目の粗さを有する第１金属多孔質体と、第１金属多孔質体の周囲を取り囲むように配置され、第１の目の粗さよりも細かい第２の目の粗さを有する第２金属多孔質体と、を含む。

このように構成すれば、相対的に目が粗く圧力損失が小さい第１金属多孔質体によりブローバイガスからオイルミストが優先的に捕集された後、捕集されたオイルを毛細管現象を利用して第１金属多孔質体よりも相対的に目の細かい第２金属多孔質体へ移動させることができる。また、第１金属多孔質体から第２金属多孔質体へのオイルの移動とともに、オイルの残留が少なくされた状態が維持される第１金属多孔質体を利用して捕集効率を低下させることなくオイルミストを継続的に捕集することができる。これにより、第１金属多孔質体における目詰まりを抑制しつつ、捕集されたオイルを第２金属多孔質体へ確実に導いてブローバイガスから確実に分離することができる。

この発明の第２の局面におけるオイルセパレータは、内燃機関本体の外表面に内燃機関本体とは別体で取り付けられ、内燃機関本体からのブローバイガスに含まれる大粒径の液状オイルを捕集する液状オイル分離部と、液状オイル分離部の下流に設けられ、ブローバイガスに含まれる小粒径のオイルミストを捕集するオイルミスト分離部とを一体的に含むオイルセパレータ本体を備え、オイルミスト分離部は、ブローバイガスの流速を増加させる絞り部と、絞り部近傍に設けられ、ブローバイガスに含まれるオイルミストを捕集する金属多孔質体とを有する。

この発明の第２の局面によるオイルセパレータでは、第１の局面と同様に、ブローバイガスから捕集されたオイルを迅速に排出することにより、ブローバイガスの流量を適切に確保してブローバイガスの換気性能を維持することができる。

なお、本出願では、以下のような構成も考えられる。

（付記項１）
すなわち、上記オイルミスト分離部が衝突板を有する内燃機関において、オイルミスト分離部は、衝突板通過後の経路に設けられた通路断面積拡大部をさらに有する。

（付記項２）
また、上記第１の局面による内燃機関において、金属多孔質体は、平板形状を有する。

（付記項３）
また、上記金属多孔質体が平板形状を有する内燃機関において、金属多孔質体が保持部に保持された状態で、保持部は、上下方向に沿って延びるように配置されている。

（付記項４）
また、上記第１の局面による内燃機関において、液状オイル分離部は、ブローバイガスがオイルミスト分離部の金属多孔質体に向かうように整流する整流部を有する。

（付記項５）
上記オイルミスト分離部が衝突板をさらに有する内燃機関において、衝突板は、上下方向に沿って延びるように配置されている。

（付記項６）
上記オイルセパレータがオイルセパレータ本体とカバー部とをさらに含む内燃機関において、金属多孔質体は、カバー部に設けられた保持部に一体的に形成されており、オイルセパレータ本体にカバー部が設置された状態において、カバー部に設けられた保持部のオイルセパレータ本体側の先端部と、この先端部が対向するオイルセパレータ本体の部分との間には、隙間が設けられている。

本発明の一実施形態によるエンジンの概略的な構成を示した斜視図である。 本発明の一実施形態によるエンジンおよびオイルセパレータの断面図である。 本発明の一実施形態によるエンジン本体を側方から見た図である。 本発明の一実施形態によるオイルセパレータの構造を示した分解斜視図である。 本発明の一実施形態によるミスト捕集部（カバー部）の構造を示した斜視図である。 本発明の一実施形態によるミスト捕集部（金属多孔質体）の構造を示した図である。 本発明の一実施形態によるオイルセパレータの内部構造を示した図である。 本発明の一実施形態によるオイルセパレータ内のブローバイガス流を示した図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

［実施形態］
図１〜図８を参照して、本発明の一実施形態によるエンジン１００について説明する。

（エンジンの概略的な構造）
エンジン１００（内燃機関の一例）は、図１に示すように、車両（図示せず）の前後方向（Ｘ軸方向）にクランクシャフト１５が揃えられた状態でエンジンルーム（図示せず）内に設置されている。また、エンジン１００は、エンジン本体１０（内燃機関本体の一例）と、チェーンカバー２０と、ヘッドカバー３０と、吸気マニホールド４０と、オイルセパレータ５０と、マウントブラケット９０とを備えている。エンジン本体１０は、シリンダヘッド１、シリンダブロック２およびクランクケース３を含む。また、吸気マニホールド４０およびオイルセパレータ５０は、エンジン本体１０のＹ２側の外側面１０ａ（外表面の一例）の各々の高さ位置に取り付けられている。

また、図２に示すように、シリンダブロック２とその下方に締結されるクランクケース３とによってクランク室３ａが形成されている。クランク室３ａには、ピストン１１およびコンロッド１２を介してＸ軸（回転軸線Ａ）まわりに回転するクランクシャフト１５が配置されている。また、クランク室３ａには、エンジンオイル（以下、オイルという）を溜めるオイル貯留部３ｂが設けられている。オイルは、オイルポンプ（図示せず）によりエンジン本体１０内の上部に汲み上げられてピストン１１の外周面などに供給された後、自重により滴下してオイル貯留部３ｂに戻される。なお、オイル貯留部３ｂ内でのオイルの油面は、クランクケース３の上端となる合わせ面Ｂの高さ位置よりも下方に存在する。

また、図２および図３に示すように、クランクケース３のＹ２側の外側面３ｃには、厚み方向（矢印Ｙ２方向）に貫通する開口部３ｄが設けられている。また、図３に示すように、開口部３ｄは、上下方向に延びた長円形断面を有し、開口部３ｄの周縁部３ｅは、外側面３ｃから突出している。また、開口部３ｄの周辺領域およびシリンダブロック２の外側面２ｃには、ねじ穴３ｆおよび２ｆが形成されている。

吸気マニホールド４０は、図１に示すように、サージタンク４１と、サージタンク４１の下流側に配置された吸気ポート４２とを含む。また、吸気マニホールド４０は、各シリンダ２ａ（図２参照）の上方に形成される燃焼室（図示せず）に、シリンダヘッド１から吸入空気を分配供給する役割を有する。

オイルセパレータ５０は、図２に示すように、ブローバイガス（ＰＣＶガス）を気液分離する機能を有する。ブローバイガスとは、エンジン１００の駆動中にシリンダ２ａの内壁面とピストン１１との隙間からクランク室３ａに吹き漏れた燃焼ガスを含む未燃焼混合気を示す。また、ブローバイガスにはクランク室３ａ内の大粒径の液状オイルやこれよりも粒径が小さい小粒径（粒径：φ１〜２μｍ程度）のオイルミストが含まれる。したがって、オイルセパレータ５０においては、未燃焼混合気と、大粒径の液状オイルや小粒径のオイルミストとが互いに分離され、分離後のオイルはクランク室３ａに戻されるように構成されている。また、オイルセパレータ５０の下流には、ガス流量を制御するＰＣＶバルブ８０が設けられている。また、オイルセパレータ５０は、ＰＣＶバルブ８０の下流に接続された接続ホース８１を介して吸気マニホールド４０（図１参照）と連通されている。

エンジン１００では、吸気系の負圧によってクランク室３ａ内のブローバイガスがオイルセパレータ５０に吸引されて、オイルセパレータ５０によってブローバイガスに含まれるオイル成分が分離される。そして、オイル成分が分離されたブローバイガスがＰＣＶバルブ８０および接続ホース８１を介して吸気マニホールド４０に還流されることにより、クランク室３ａの換気が行われる。

（オイルセパレータの詳細な構造）
オイルセパレータ５０は、図４に示すように、カバー部５０ａが本体部５０ｂ（オイルセパレータ本体の一例）に振動溶着されることにより一体化されるように構成されている。カバー部５０ａおよび本体部５０ｂには、耐油性、耐熱性、耐薬品性および十分な強度を有する樹脂材料（ガラス繊維を含むナイロン系の樹脂材料）が用いられる。また、オイルセパレータ５０は、最下部（Ｚ２側）に設けられた吸込口５１と、最上部（Ｚ１側）に設けられた排出口５２とを有する。なお、吸込口５１は、カバー部５０ａに開口が形成されるとともに、排出口５２は、本体部５０ｂに形成されている。

また、吸込口５１は、断面が山形形状（傘形状）を有した状態で矢印Ｙ１方向に所定量突出する庇部５１ａが上側の縁部に形成されるとともに、庇部５１ａ以外の部分は下方に延びて長円形状に開口している。これにより、図２に示すように、クランク室３ａ内で上方から落下したオイルがクランク室３ａ内に延びた庇部５１ａに遮られて吸込口５１に直接吸引されないように構成されている。また、排出口５２は、段付きの内周面を有して上端が上方に延びる円筒状に形成されており、内部にＰＣＶバルブ８０が保持されている。

ここで、本実施形態では、オイルセパレータ５０は、カバー部５０ａが本体部５０ｂに接合された状態（図８参照）で、図７に示すように、液状処理部６０（液状オイル分離部の一例）とミスト処理部７０（オイルミスト分離部の一例）とが内部に設けられている。すなわち、液状処理部６０とミスト処理部７０とがオイルセパレータ５０内で一体化されている。液状処理部６０はブローバイガスに含まれる大粒径の液状オイルを捕集する一方、ミスト処理部７０はブローバイガスに含まれる小粒径のオイルミストを捕集する機能を有する。また、吸込口５１（図８参照）の直後（下流）に液状処理部６０が配置され、液状処理部６０の直後（下流）にミスト処理部７０が配置され、ミスト処理部７０の下流に設けられた後述する拡張室７４を介して排出口５２（図８参照）が配置されている。

液状処理部６０は、図４および図７に示すように、ブローバイガスの流れ方向に沿って三次元的（Ｘ、ＹおよびＺ軸方向）に入り組んだ内壁面６１を有する。また、吸込口５１の奥のすり鉢状に窪む内壁面６１の部分から矢印Ｚ１方向に延びる第１区間６０ａが最も矢印Ｙ２方向に窪んでおり、矢印Ｚ１方向に突き当たった内壁面６１（壁部６２）の部分で矢印Ｘ１方向に曲げられるとともに矢印Ｘ２方向に約１８０度Ｕターンする第２区間６０ｂは、第１区間６０ａよりも深さがやや浅い。そして、液状処理部６０には、第２区間６０ｂの下流端で流路断面積が最も小さくなる整流部６３ａが形成されている。整流部６３ａにおける内壁面６１の部分は、Ｕ字状の内面が下流（矢印Ｘ２方向）に向かうにつれて滑らかにすぼまされて通路断面積が徐々に縮小されている。これにより、整流部６３ａを通過するガス流の整流とガス流の流速増加とが図られるように構成されている。また、整流部６３ａは、後述するミスト捕集部７５（金属多孔質体７６）にブローバイガスが向かうようにガス流を通路断面の中心領域に集めるように整流する役割も有している。

ミスト処理部７０は、三次元的（Ｘ、ＹおよびＺ軸方向）に入り組んだ内側面７１を有する。また、ミスト処理部７０は、ミスト捕集部７５（図５参照）を収容するための収容部７２と、収容部７２の直後に配置されたリブ状の衝突板７３と、衝突板７３を隔てて配置され、収容部７２よりも内容積（流路断面積）が拡大された拡張室７４とを有する。なお、収容部７２は、液状処理部６０とミスト処理部７０との境界領域近傍に形成されているので、ミスト捕集部７５は、この境界領域近傍に配置されている。また、拡張室７４の天井部に排出口５２が上方に向けて開口するように形成されている。

ミスト捕集部７５は、図４および図５に示すように、カバー部５０ａの内面５０ｅに一体的に設けられている。詳細には、図５に示すように、内面５０ｅに対して矢印Ｙ２方向に垂直に突出する平板状の保持部５０ｃが形成されており、ミスト捕集部７５は、保持部５０ｃと、保持部５０ｃ内に一体成型された金属多孔質体７６とによって構成されている。

ここで、金属多孔質体７６は、骨格が海綿のように不規則かつ三次元の編目状となった金属部材からなり、部材の表面と内部とで複数の気孔が連続的に繋がる構造を有する。これにより、通気抵抗（圧力損失）が極めて小さく通過する流体が目詰まりしにくい特性を有する。金属多孔質体７６の製造方法としては、発泡樹脂に導電処理を行った後、めっき処理を行い、その後、熱処理により発泡樹脂を除去することにより容易に得られる。したがって、球状の気孔の大きさ（単位体積あたりの気孔の数）も種々に形成可能である。また、金属多孔質体７６は、Ｎｉ金属やＮｉ合金（Ｎｉ−Ｃｒ合金）のほかＡｌ金属などを用いて製造される。

そして、本実施形態では、矩形状かつ平板状に形成された金属多孔質体７６がインサート成型法を用いてカバー部５０ａの製造時に保持部５０ｃに一体成型される。なお、金属多孔質体７６は、製造の容易性、所望の形状への加工の容易性に加えて高温のブローバイガスに晒される条件下での耐熱性に優れる点で、オイルミストの捕集に非常に適した捕集部材である。また、金属多孔質体７６の一体成型時には、保持部５０ｃの中央部に内側面が円周状に形成された絞り部７５ａが形成される。したがって、ミスト捕集部７５は、絞り部７５ａから金属多孔質体７６における円形状の通路断面を有するオイル捕集領域７６ｃが、ガス流路Ｒ（図５参照）中に露出するように構成されている。

保持部５０ｃのＹ１側の根元部分には、内面５０ｅに対して滑らかに傾斜する斜面を有する整流部６３ｂが一体的に形成されている。整流部６３ｂは、図６に示すように、カバー部５０ａが本体部５０ｂに取り付けられた際、本体部５０ｂ側におけるＵ字状の整流部６３ａの欠けた部分に対応して嵌め込まれる。これにより、液状処理部６０（図４参照）は、整流部６３ａと整流部６３ｂとによって、第２区間６０ｂ（図４参照）の終端が円周状にすぼめられている。また、整流部６３ｂは、内面５０ｅに対して突出するリブ状の保持部５０ｃの部材強度を補強する機能も兼ねている。

なお、平板状の保持部５０ｃの中央部に絞り部７５ａが設けられることにより、ミスト捕集部７５においては通路断面が絞られてガス流速が増加した状態でブローバイガスがオイル捕集領域７６ｃ（金属多孔質体７６）を通過することになる。なお、図６および図７では、カバー部５０ａが本体部５０ｂに取り付けられた状態での収容部７２（図７参照）におけるミスト捕集部７５（金属多孔質体７６）の配置状態を図示している。

また、本実施形態では、図６に示すように、金属多孔質体７６は、中央部側に配置される第１の目の粗さ（気孔密度：疎）を有する第１金属多孔質体７６ａと、第１金属多孔質体７６ａの周囲を取り囲むように配置され、第１の目の粗さよりも細かい第２の目の粗さ（気孔密度：密）を有する第２金属多孔質体７６ｂとによって、オイル捕集領域７６ｃが構成されている。このような金属多孔質体７６の製造方法としては、たとえば、平板状の第２金属多孔質体７６ｂに打ち抜き加工などにより円形状の貫通孔を予め形成しておき、この貫通孔に円柱状（円板状）に形成した第１金属多孔質体７６ａを嵌め込んで金属溶着接合してもよい。また、中央部と周囲とで互いに異なる目の粗さを有する発泡樹脂を準備しておき、導電処理、めっき処理、熱処理による発泡樹脂の除去を行って製造してもよい。

また、図７に示すように、オイルセパレータ５０がエンジン本体１０（図２参照）に搭載された状態で、ミスト捕集部７５（金属多孔質体７６）は、重力方向における下部側が上部側よりもブローバイガスの流通方向に沿って下流側に傾斜している。なお、ミスト捕集部７５の傾斜角度は、水平（Ｘ軸）方向に対して約４０度以上約６０度以下の傾斜角度で傾斜されるのが好ましい。そして、衝突板７３は、ミスト捕集部７５に平行となった状態で延びるとともに、ミスト捕集部７５の下流に所定の隙間を隔てて配置されている。また、衝突板７３の下部領域から流路断面積が拡張されるように拡張室７４が形成されている。拡張室７４は、排出口５２直前でのブローバイガス流の流速減少と、流速減少後のブローバイガスからオイルミストを重力落下させることとを目的として設けられている。

また、カバー部５０ａが本体部５０ｂに取り付けられた状態で、カバー部５０ａに設けられたミスト捕集部７５（保持部５０ｃ）の本体部５０ｂ側の先端部７５ｂ（図５における保持部５０ｃの根元部分以外の３辺に亘る先端部７５ｂ）と、先端部７５ｂが対向する本体部５０ｂの部分（図７における収容部７２の内壁面７２ａ）との間には、僅かに隙間が存在している。つまり、ミスト捕集部７５は、本体部５０ｂに対して非接触の状態で収容部７２内に配置されている。また、隙間がごく僅かであることにより、ブローバイガスを隙間を介して下流にバイパスさせず、ミスト捕集部７５で適切に捕集されたオイルが隙間を伝って拡張室７４の底部７４ａに流動（移動）しやすくなるように構成されている。

また、図５に示すように、オイルセパレータ５０の内部にオイルを排出するためのドレン通路５３（オイル排出通路の一例）が設けられている。詳細には、拡張室７４の底部７４ａにドレン通路５３のオイル流入口５５が開口しており、オイル流入口５５から垂直下方向に延びる第１通路５３ａと、第１通路５３ａの下端に接続され斜め下方に延びる第２通路５３ｂとを経て、オイル排出口５４が吸込口５１の最下部近傍に開口している。なお、ドレン通路５３の断面積（内径ｄの部分）は、吸込口５１の断面積（開口面積）よりも小さい。また、拡張室７４の底部７４ａのオイル流入口５５と拡張室７４の天井部の排出口５２との間を仕切るように仕切壁７７が設けられている。仕切壁７７は、エンジン本体１０の突発的な吸気負圧の変動に起因してドレン通路５３内のオイルが吸引されるのを抑制する役割を有している。

（オイルセパレータ作動時の機能）
以上の構成により、オイルセパレータ５０は、作動時に以下のように機能する。まず、エンジン１００が始動された直後から、吸気系の負圧を利用してブローバイガスが吸込口５１から吸引され始める。この際、図７に示すように、オイル排出口５４が吸込口５１に直接接続されることによって、吸込口５１に位置するオイルがオイル排出口５４から第２通路５３ｂへと充填されて油面は第１通路５３ａに達する。これにより、ドレン通路５３にオイルがある程度満たされて油頭（オイルの液柱）が形成される。

その後、図８に示すように、この油頭に対応する水頭損失よりも小さい圧力損失となるように液状処理部６０およびミスト処理部７０が設計されたガス流路Ｒにブローバイガスが流通される。ブローバイガスは、三次元的に入り組んだ形状の内壁面６１（壁部６２など）に慣性衝突を繰り返す。これにより、液状処理部６０においては大粒径の液状オイルが捕集される。大粒径の液状オイルは、内壁面６１を流れ下って吸込口５１に戻される。また、大粒径の液状オイルが分離されたブローバイガスは、整流部６３ａおよび６３ｂにおいて通路断面の中心領域にブローバイガス流が集められるとともにガス流の流速増加が図られて液状処理部６０の直後のミスト捕集部７５（ミスト処理部７０）へと導かれる。

ミスト捕集部７５においては小粒径のオイルミストが捕集される。この際、本実施形態では、図６に示すように、オイル捕集領域７６ｃ（金属多孔質体７６）においては、まず、紙面手前側から奥に向けて流れるガス流の中心領域に対応して配置された相対的に目の粗い第１金属多孔質体７６ａでオイルミストが捕集される。その後、毛細管現象を利用して第１金属多孔質体７６ａよりも目の細かい第２金属多孔質体７６ｂの領域へとオイルが放射状ににじみ出すように移動する。また、オイルの半径方向外側への移動とともに、オイル捕集領域７６ｃの中心領域はオイルの少ない状態に更新されるので、ここにさらなるブローバイガスが押し当てられて、ブローバイガスからさらなるオイル成分がこし取られる。

また、図８に示すように、第２金属多孔質体７６ｂを介して絞り部７５ａまで移動したオイルの一部は、絞り部７５ａを通過し流速が増加されたブローバイガス流の勢いを利用して下流の衝突板７３に飛ばされる。衝突板７３に衝突した液状オイルは、斜め下方にはらい落とされ、かつ、衝突板７３の傾斜表面を伝って流下する。また、図６に示すように、絞り部７５ａまで半径方向外側に移動した残りのオイルは、液状オイルとなって保持部５０ｃの傾斜表面を矢印Ｚ２方向に流下する。このようにして、オイルはミスト捕集部７５（金属多孔質体７６）から迅速に排出される。その後、衝突板７３の下流の拡張室７４では、流速が低下されたブローバイガスからもオイルミストが重力落下する。これらにより、ミスト処理部７０において分離されたオイルは、拡張室７４の底部７４ａへと集められる。そして、底部７４ａに集められたオイルは、オイル流入口５５から引き込まれてドレン通路５３内の油頭（オイルの液柱）に吸収される。また、吸込口５１に排出されたオイルは、傾斜した内側面６１の部分を流れ落ちて、オイル貯留部３ｂに確実に戻される。

なお、液状処理部６０では、吸込口５１の開口面積は、ガス流路Ｒの断面積よりも大きい。これにより、車両走行中にエンジン１００が傾いてオイル貯留部３ｂから多量の液状オイルが吸込口５１から吸引されても、縦長形状の吸込口５１が液状オイルによって完全に塞がれないので液状オイルがそのままミスト処理部７０へ導かれない。また、液状処理部６０において分離された大粒径の液状オイルに加えてミスト処理部７０からドレン通路５３を介して排出されるオイルも共通の吸込口５１を介してオイル貯留部３ｂに戻される。

（オイルセパレータまわりの構成）
また、図１および図３に示すように、オイルセパレータ５０は、シリンダブロック２の外側面２ｃとクランクケース３の外側面３ｃとに跨るように外側面１０ａに取り付けられる。具体的には、締結部材５を本体部５０ｂの４つのねじ挿入孔５０ｆ（図４参照）を介してねじ穴２ｆおよび３ｆに締め込むことによりオイルセパレータ５０が外側面１０ａに取り付けられる。また、カバー部５０ａは、シール部材６（図２参照）が嵌め込まれた溝部５０ｄ（図４参照）を有する。そして、カバー部５０ａがシール部材６を介して周縁部３ｅに押し当てられることにより、クランク室３ａと吸込口５１とが外部に対して気密性を維持した状態で連通される。

また、図２に示すように、吸込口５１は、クランクシャフト１５の回転軸線Ａよりも下方で、かつ、オイル貯留部３ｂにおけるオイルの油面よりも上方に位置する。また、接続ホース８１は、マウントブラケット９０に形成された貫通孔８１を貫通してサージタンク４１に接続されている。接続ホース８１は、外部（外気）への露出領域が短くなるので、低外気温下であっても接続ホース８１内部の水分が凍結するのが抑制されている。また、マウントブラケット９０は、外側面２ｃに取り付けられており、衝撃を吸収可能なインシュレータ（図示せず）を介してエンジン本体１０を車両（エンジンルーム）側に固定する役割を有している。本実施形態におけるエンジン１００は、上記のように構成されている。

（実施形態の効果）
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

本実施形態では、絞り部７５ａの内側に金属多孔質体７６のオイル捕集領域７６ｃを露出させてオイルミストを捕集するようにミスト捕集部７５を構成することによって、ミスト処理部７０においては、金属多孔質体７６を用いてオイルを捕集しかつ液化してオイル捕集領域７６ｃに溜まりかけたオイルを、絞り部７５ａを通過する流速が増加されたブローバイガスを利用してオイル捕集領域７６ｃから迅速に排出することができる。また、金属多孔質体７６をミスト処理部７０に設けることによって、ろ紙製のフィルタなどをミスト捕集部７５に設ける場合と比較して、金属多孔質体７６自体がオイルの排出性能に優れているので、これによっても金属多孔質体７６の目詰まりが抑制されて通過抵抗（圧力損失）を低く維持することができる。これにより、ミスト処理部７０を通過するブローバイガスの流量を適切に確保することができる。この結果、ブローバイガスから捕集されたオイルを迅速に排出することにより、ブローバイガスの流量を適切に確保してブローバイガスの換気性能を維持することができる。

また、本実施形態では、オイルセパレータ５０が液状処理部６０とその下流に設けられたミスト処理部７０とを一体的に含むことによって、液状処理部６０で大粒径の液状オイルが主に捕集され液状オイルの含有量が減少した後のブローバイガスを、下流のミスト処理部７０に流通させることができるので、ミスト処理部７０のオイル捕集領域７６ｃ（金属多孔質体７６）に液状オイルが目詰まりする確率（傾向）が効果的に低減された状態で、金属多孔質体７６により小粒径のオイルミストを効率よく捕集することができる。これにより、液状処理部６０とミスト処理部７０とが一体化されて部品点数が削減された（簡素な構造となった）オイルセパレータ５０のオイル分離機能を高く維持することができる。

また、本実施形態では、液状処理部６０とミスト処理部７０との境界領域近傍にミスト捕集部７５（金属多孔質体７６）を配置することによって、液状処理部６０で大粒径の液状オイルが捕集された直後でかつ絞り部７５ａにより流速が増加された直後のブローバイガスから、液状処理部６０で捕集し切れなかった小粒径のオイルミストを液状処理部６０とミスト処理部７０との境界領域近傍に配置されたオイル捕集領域７６ｃ（金属多孔質体７６）において捕集することができる。この結果、オイル捕集領域７６ｃ（金属多孔質体７６）においては、小粒径のオイルミストの迅速な捕集と、捕集されたオイルのオイル捕集領域７６ｃからの迅速な排出とを継続的（連続的）に行うことができるので、オイルセパレータ５０のオイル分離機能を高く維持することができる。

また、本実施形態では、ブローバイガスの金属多孔質体７６の通過後の経路に配置された衝突板７３をミスト処理部７０に設けることによって、液化して金属多孔質体７６に溜まりかけた液状オイルが、流速の増加したブローバイガス流とともに持ち去られたとしても、金属多孔質体７６の通過後の経路に配置された衝突板７３に液状オイルを衝突させてブローバイガス流中から離脱させることができる。これにより、ブローバイガス流とともに液状オイルが直接的にミスト処理部７０から外部（吸気系）に排出されるのを抑制することができる。

また、本実施形態では、金属多孔質体７６をカバー部５０ａに一体的に形成することによって、金属多孔質体７６がカバー部５０ａに一体化される分、オイルセパレータ５０としての部品点数が増加するのを抑制することができる。また、本体部５０ｂとカバー部５０ａとを組み付けるだけで、金属多孔質体７６が内部に配置されたミスト処理部７０をオイルセパレータ５０内に容易に設けることができる。

また、本実施形態では、第１の目の粗さの第１金属多孔質体７６ａと第２の目の粗さの第２金属多孔質体７６ｂとによって金属多孔質体７６を構成することによって、相対的に目が粗く圧力損失が小さい第１金属多孔質体７６ａによりブローバイガスからオイルミストが優先的に捕集された後、捕集されたオイルを毛細管現象を利用して第１金属多孔質体７６ａよりも目の細かい第２金属多孔質体７６ｂへ移動させることができる。また、第１金属多孔質体７６ａから第２金属多孔質体７６ｂへのオイルの移動とともに、オイルの残留が少なくされた状態が維持される第１金属多孔質体７６ａを利用して捕集効率を低下させずにオイルミストを継続的に捕集することができる。これにより、第１金属多孔質体７６ａにおける目詰まりを抑制しつつ、捕集されたオイルを第２金属多孔質体７６ｂへ確実に導いてブローバイガスから確実に分離することができる。

また、本実施形態では、衝突板７３の通過後の経路に設けられた拡張室７４を設けることによって、ミスト捕集部７５を通過した後でかつ排出口５２の直前におけるブローバイガス流の流速を効果的に減少させることができる。また、拡張室７４では、流速が減少された後のブローバイガスからオイルミストを重力落下させることができる。したがって、ミスト処理部７０全体としてのオイル分離性能を向上させることができる。

また、本実施形態では、平板形状（矩形形状）の金属多孔質体７６を容易に保持部５０ｃに一体化させることができる。また、金属多孔質体７６の厚みを種々に変更するだけでミスト捕集部７５のオイル捕集能力を容易に調整することができる。

また、本実施形態では、保持部５０ｃが金属多孔質体７６を保持した状態で斜め方向に延びるので、金属多孔質体７６に溜まりかけたオイルを保持部５０ｃとともに傾斜配置された金属多孔質体７６の傾斜を利用して、重力下方向に容易に落下させることができる。

また、本実施形態では、ブローバイガスがオイル捕集領域７６ｃに向かうように整流する整流部６３ａおよび６３ｂを設けることによって、液状処理部６０を通過したブローバイガスを金属多孔質体７６のオイル捕集領域７６ｃに効果的に流通させることができる。

［変形例］
今回開示された実施形態は、全ての点で例示であり制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更（変形例）が含まれる。

たとえば、上記実施形態では、第１金属多孔質体７６ａを中央部に配置し周囲に第２金属多孔質体７６ｂを配置したが、本発明はこれに限られない。たとえば、オイル捕集領域７６ｃのうち上半分の領域に第１金属多孔質体７６ａを配置し下半分の領域に第２金属多孔質体７６ｂを配置してもよい。これにより、第１金属多孔質体７６ａで主に捕集されたオイルを毛細管現象と重力とを利用して第２金属多孔質体７６ｂへ迅速に移動させてミスト捕集部７５から排出することができる。また、目の粗い金属多孔質体および目の細かい金属多孔質体を上流側および下流側の順に配置してもよい。これにより、上流側で捕集されたオイルを、毛細管現象を利用して下流側に移動させて迅速な排出を図ることができる。

また、上記実施形態では、２種類の目の粗さを有する金属多孔質体を用いてミスト捕集部７５を構成したが、本発明はこれに限られない。すなわち、単一の目の粗さの金属多孔質体によりミスト捕集部７５を構成してもよい。また、３種類以上の目の粗さを有する金属多孔質体を適宜組み合わせてミスト捕集部７５を構成してもよい。

また、上記実施形態では、液状処理部６０とミスト処理部７０との境界領域近傍にミスト捕集部７５（金属多孔質体７６）を配置したが、本発明はこれに限られない。たとえば、拡張室７４の中ほどや排出口５２の直前の領域に金属多孔質体７６を配置してもよい。

また、上記実施形態では、金属多孔質体７６をカバー部５０ａの保持部５０ｃに一体的に形成したが、本発明はこれに限られない。すなわち、本体部５０ｂの収容部７２の側にミスト捕集部７５（金属多孔質体７６）を、インサート成型法を用いて形成してもよい。

また、上記実施形態では、内側面が円周状を有する絞り部７５ａを設けて円形状の通路断面を有するオイル捕集領域７６ｃが露出するように構成したが、本発明はこれに限られない。矩形状や多角形状の通路断面が露出するように、絞り部７５ａを形成してもよい。

また、上記実施形態では、オイルセパレータ５０をエンジン本体１０の外側面１０ａに取り付けたが、本発明はこれに限られない。すなわち、エンジン１００の搭載方向などに応じて、エンジン本体１０のＹ２側の外側面１０ａ以外の外表面に取り付けてもよい。また、自動車用のエンジン１００への適用のみならず、たとえば、設備機器用の内燃機関に搭載されるオイルセパレータ５０に対しても本発明を適用することが可能である。

１０ エンジン本体（内燃機関本体）
５０ オイルセパレータ
５０ａ カバー部
５０ｂ 本体部（オイルセパレータ本体）
６０ 液状処理部（液状オイル分離部）
７０ ミスト処理部（オイルミスト分離部）
７３ 衝突板
６３ａ、６３ｂ、７５ａ 絞り部
７６ 金属多孔質体
７６ａ 第１金属多孔質体
７６ｂ 第２金属多孔質体
１００ エンジン（内燃機関）

Claims (6)

1. 内燃機関本体と、
   前記内燃機関本体の外表面に前記内燃機関本体とは別体で取り付けられ、前記内燃機関本体からのブローバイガスに含まれる大粒径の液状オイルを捕集する液状オイル分離部と、前記液状オイル分離部の下流に設けられ、ブローバイガスに含まれる小粒径のオイルミストを捕集するオイルミスト分離部とを一体的に含むオイルセパレータと、を備え、
   前記オイルミスト分離部は、ブローバイガスの流速を増加させる絞り部と、前記絞り部近傍に設けられ、ブローバイガスに含まれるオイルミストを捕集する金属多孔質体とを有する、内燃機関。
2. 前記金属多孔質体は、前記液状オイル分離部と前記オイルミスト分離部との境界領域近傍に配置されている、請求項１に記載の内燃機関。
3. 前記オイルミスト分離部は、ブローバイガスの前記金属多孔質体の通過後の経路に配置された衝突板をさらに有する、請求項１または２に記載の内燃機関。
4. 前記オイルセパレータは、オイルセパレータ本体とカバー部とをさらに含み、
   前記金属多孔質体は、前記オイルセパレータ本体または前記カバー部のいずれかに一体的に形成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関。
5. 前記金属多孔質体は、中央部側に配置される第１の目の粗さを有する第１金属多孔質体と、前記第１金属多孔質体の周囲を取り囲むように配置され、前記第１の目の粗さよりも細かい第２の目の粗さを有する第２金属多孔質体と、を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関。
6. 内燃機関本体の外表面に前記内燃機関本体とは別体で取り付けられ、前記内燃機関本体からのブローバイガスに含まれる大粒径の液状オイルを捕集する液状オイル分離部と、前記液状オイル分離部の下流に設けられ、ブローバイガスに含まれる小粒径のオイルミストを捕集するオイルミスト分離部とを一体的に含むオイルセパレータ本体を備え、
   前記オイルミスト分離部は、ブローバイガスの流速を増加させる絞り部と、前記絞り部近傍に設けられ、ブローバイガスに含まれるオイルミストを捕集する金属多孔質体とを有する、オイルセパレータ。

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