JP2002504645A - エンジン・ブローバイ・ガスの処理法 - Google Patents

エンジン・ブローバイ・ガスの処理法

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JP2002504645A JP2000532627A JP2000532627A JP2002504645A JP 2002504645 A JP2002504645 A JP 2002504645A JP 2000532627 A JP2000532627 A JP 2000532627A JP 2000532627 A JP2000532627 A JP 2000532627A JP 2002504645 A JP2002504645 A JP 2002504645A
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compressor
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ラモン、ニューマン
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Abstract

(57)【要約】 少なくとも1つの燃焼室(28)と、少なくとも1つの燃焼室(28)に対して圧搾ガス中に同伴される計測量の燃料を送るための二重流体燃料噴射システム(26)とを含み、前記二重流体燃料噴射システム(26)が圧搾ガスを供給するためのコンプレッサ(38)を含むように成された内燃機関中のブローバイ・ガスの処理法において、エンジン内部からブローバイ・ガスを吸引して次に噴射システムによって少なくとも1つの燃焼室に送るためにコンプレッサの吸引減圧を使用する段階を含む方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 本発明は内燃機関に関するものであり、特にこの種エンジン中のブローバイ・
ガスの処理法に関するものである。
【0002】 内燃機関中のブローバイはピストンおよび/またはその密封リングを通してエ
ンジンのクランクケースの中に生じる公知の圧下ガスの望ましくない漏れ現象で
ある。この現象は一般に点火直後のエンジン燃焼室中の非常な高圧条件の発生か
ら生じ、この現象は代表的には少量のガスを不完全な流体シールの存在する区域
を通して漏洩させる。従ってブローバイ・ガスはエンジンのクランクケース中へ
の漏れと同様に、エンジンの吸入弁または排気弁およびシリンダヘッドまたはシ
リンダ壁体の上部の中に配置された噴入部品を通して、エンジンのカムまたはロ
ッカーカバー下方の容積の中に流入する。
【0003】 このようなブローバイ・ガスが大気中に入る事を防止するためにこのブローバ
イ・ガスを処理する種々の排ガス制御システムが公知である。最も通常の代表的
なシステムは、クランクケース中のブローバイ・ガスをそこから引き出させるポ
ジティブ・クランクケース通気弁またはPCV弁を含む。代表的には、このよう
なブローバイ・ガスは、例えば空気を各シリンダに導入するそれぞれのランナー
または空気ダクトの上流点など、エンジンの導入システムの適当箇所に送られる
。このようなシステムはエンジンシリンダの上流の導入システムの中に存在する
減圧に依存して、ブローバイ・ガスをクランクケースから導入システムの中に吸
入する。次にブローバイ・ガスは燃焼のために、次の燃焼事象にとって必要な新
鮮な空気装入量と共に、導入システムによって、エンジンの燃焼室の中に送られ
る。
【0004】 さらにエンジンのカムおよび/またはロッカーカバーの下方の容積中にあるブ
ローバイ・ガスについては、このカムまたはロッカーカバーの下方にある容積を
エンジン導入システムと連通させる簡単な導管を備える方法が知られている。同
様に減圧システム中に発生した減圧を利用して、このような容積中に存在するブ
ローバイ・ガスを前記導管を通して導入システム中に吸引し、エンジン燃焼室に
送る。
【0005】 米国特許第5669366号において、エンジンクランクケースの中に集積し
たブローバイ・ガスを循環させるための閉鎖型クランクケース通気システムが記
載されている。このエンジンはターボチャージャを含み、クランクケースからブ
ローバイ・ガスを抽出するためターボチャージャからの減圧作用によって発生さ
れる吸引力を利用する。この場合、ブローバイ・ガスはエンジン導入システムの
中に送られ、次にエンジン燃焼室の中で燃焼される。
【0006】 前記の先行技術はエンジンの一部の中に存在するブローバイ・ガスを処理する
簡単な方法を成すが、この方法は二、三の状況において、特に二、三のエンジン
用としては、必ずしも満足にブローバイ・ガスを処理しない事が発見された。特
に二、三のエンジン用としては、アイドル負荷運転または低負荷運転条件におい
て導入システム中に存在する減圧レベルはブローバイ・ガスをエンジン中の箇所
から導入システム中に効率的に吸引して次に燃焼のためにエンジン燃焼室中に送
るには不十分である。これは特に導入システム中において一般に著しく低い減圧
レベルで作動する成層給気エンジンに関して言える事である。この種のエンジン
においては、先行技術のシステムによるブローバイ・ガスの処理に関して大きな
困難が経験される。通常の4行程マニホルド噴射エンジンの場合には、中および
高エンジン運転負荷において導入システム中で減圧レベルが不十分であること以
外は、同様の問題点が存在する。
【0007】 さらに前記のすべての構造においては、エンジン導入システムによって送られ
るブローバイ・ガスの全量が必ずしも完全燃焼されない可能性がある。これは、
ブローバイ・ガスが導入システムによってエンジンに送られる大量空気と混合し
て希釈されるので、ブローバイ・ガス中に存在する炭化水素の少なくとも一部が
燃焼室中の主点火区域から離間した箇所に送られるからである。これらの炭化水
素が不完全燃焼してエンジンから排気され、望ましくない炭化水素排ガスを生じ
る。
【0008】 従って本発明の目的は、先行技術の問題点または短所の少なくとも一部を改良
することのできるエンジンブローバイ・ガス処理法および装置を提供するにある
【0009】 この観点から、本発明は1つのアスペクトにおいて、少なくとも1つの燃焼室
と、少なくとも1つの燃焼室に対して圧搾ガス中に同伴される計測量の燃料を送
るための二重流体燃料噴射システムと、圧搾ガスを供給するためのコンプレッサ
とを含む内燃機関中のブローバイ・ガスの処理法において、エンジン内部からブ
ローバイ・ガスを吸引して次に噴射システムによって少なくとも1つの燃焼室に
送るためにコンプレッサの吸引減圧を使用する方法を提供する。
【0010】 好ましくは前記コンプレッサは、計測量の燃料を直接に少なくとも1つの燃焼
室中に同伴するために、圧下ガス、代表的には空気を供給する。このようにして
、コンプレッサによってエンジンから抽出されるブローバイ・ガスが二重流体燃
料噴射システムによって直接に燃焼室中に送られる。
【0011】 ブローバイ・ガスがコンプレッサから、燃料噴射システムによって直接に少な
くとも1つの燃焼室中に送られるので、このようなブローバイ・ガスは燃焼室中
で完全燃焼されまた/あるいはエンジンの排気システムによって適当に処理され
る。このようにして、炭化水素が燃料富化燃料噴霧として燃焼室の中に制御下に
送られるので、これはブローバイ・ガスの効率的燃焼を生じる。
【0012】 通常、エンジンはピストンを支承する少なくとも1つのシリンダと、シリンダ
ヘッドと、クランクケースとを含み、シリンダとピストンがシリンダヘッドと共
に燃焼室を画成する。通常、ロッカーまたはカムカバーがシリンダヘッドと共に
ロッカーまたはカムカバーの下方容積を形成するようにシリンダヘッドと組合わ
される。
【0013】 好ましくは、ブローバイ・ガスはコンプレッサによってエンジンクランクケー
スから抽出される。また好ましくは、ブローバイ・ガスはコンプレッサによって
ロッカーまたはカムカバーの下方容積から抽出される。通常、コンプレッサの吸
引減圧がこれらのブローバイ・ガスをエンジンクランクケースとロッカーまたは
カムカバー容積とから同時的に抽出するために使用される。
【0014】 この方法はエンジン中のブローバイ・ガスを処理する唯一の方法として実施さ
れ、または前述のような他の先行技術のシステムまたは方法と組合わせて使用さ
れる。通常この方法はエンジンがアイドル負荷および/または低負荷で運転して
いる時に実施される。
【0015】 好ましくは、この方法は成層給気エンジンにおいて実施される。このようなエ
ンジンは代表的には導入システム中の低レベルの減圧で作動する。
【0016】 本発明の他のアスペクトによれば、少なくとも1つの燃焼室と、少なくとも1
つの燃焼室に対して圧搾ガス中に同伴される計測量の燃料を送るための二重流体
燃料噴射システムと、圧搾ガスを供給するためのコンプレッサとを含む内燃機関
中のブローバイ・ガスの処理システムにおいて、前記コンプレッサの吸引口をブ
ローバイ・ガスの存在するエンジンの一部と接続する手段を含み、コンプレッサ
の吸引減圧がブローバイ・ガスをエンジン内部から抽出して次に噴射システムに
よって少なくとも1つの燃焼室の中に送る事を特徴とするブローバイ・ガス処理
システムが提供される。
【0017】 コンプレッサは、計測量の燃料を同伴して少なくとも1つの燃焼室の中に直接
に送るための圧下ガス、代表的には空気を供給する。
【0018】 通常、エンジンはピストンを支承する少なくとも1つのシリンダと、シリンダ
ヘッドと、クランクケースとを含み、シリンダとピストンがシリンダヘッドと共
に燃焼室を画成する。通常、ロッカーまたはカムカバーがシリンダヘッドと共に
ロッカーまたはカムカバーの下方容積を形成するようにシリンダヘッドと組合わ
される。
【0019】 好ましくは、ブローバイ・ガスの抽出されるエンジン部分はエンジンクランク
ケースである。また好ましくはブローバイ・ガスの抽出されるエンジン部分はロ
ッカーまたはカムカバーの下方容積である。
【0020】 以下、本発明を図面に示す実施例について詳細に説明するが、本発明はこれら
の実施例によって限定されるものではない。付図において、エンジン10は、シ
リンダ14の中において複動するように取付けられたピストン12と、吸引ポー
ト18および排気ポート20を含むシリンダヘッド16とを含む。各ポート18
,20に対して通常のポペット弁22が作動的に配設され、また各弁22は公知
のようにしてそれぞれのカムシャフト24によって作動される。またシリンダヘ
ッド16は二重流体燃料噴射システム26を担持し、この燃料噴射システムはガ
ス状で搬送される測定量の燃料をエンジン10の燃焼室28の中に直接に噴射す
るように構成されている。またエンジン10は公知のようにしてシリンダ14の
下方レベルの下に配置されたクランクケース30を含む。
【0021】 通常の動作において、点火事象の直後に燃焼室28の中に存在する非常な高圧
条件が少量の燃焼ガスをピストン12、特にそのピストンリング32を通してク
ランクケース30の中に漏洩させる可能性がある。このピストン12とクランク
ケース30間の漏洩通路が矢印「A」によって図示されている。ポペット弁22
および二重流体燃料噴射システム26など、燃焼室28中の高圧に露出される他
の部品を通して一部の漏洩またはブローバイが生じる可能性がある。ポペット弁
22においては、ブローバイは矢印「B」のようにしてこの弁の支持作動手段を
通して、エンジン10のカムカバー36の下方の容積34の中に生じる。エンジ
ンのシリンダヘッドの上に取付けられた単一のロッカーまたはカムカバーを有す
るエンジンの場合、このようなブローバイガスは同様に単一のロッカーまたはカ
ムカバーの下方容積の中に蓄積される。
【0022】 エンジン10に対してエア・コンプレッサ38が作動的に取付けられ、このエ
ア・コンプレッサは吸引口40と吐出口43とを有する。このコンプレッサ38
は任意適当な構造とし、例えば容積式コンプレッサまたはスクロール型コンプレ
ッサとすることができる。コンプレッサ38は、燃焼室28中への測定量の燃料
の供給を支援するため、二重流体燃料噴射システム26に対して圧縮空気を送る
ように構成(図示されていない)される。
【0023】 ブローバイ・ガスを適当に処理するため、コンプレッサ38の吸引口40は、
ブローバイ・ガスが排出される各エンジン区域と連通される。図1に図示のよう
にクランクケース30は適当な導管44を通して吸引口40に連通され、またカ
ムカバー36下方の容積34は適当な導管構造46を通して吸引口40に連通さ
れる。導管44は図示のような通常のPCV弁を通してクランクケース30と連
通することができ、または一部のエンジンにおいては直接にに連通することがで
きる。他の適当な弁手段を導管44とクランクケース30との間に使用すること
ができ、また同様に容積34と導管構造46との間に使用することができる。
【0024】 コンプレッサ38が作動している時、クランクケース30または容積34の中
に存在するブローバイ・ガスはコンプレッサ38の吸引口40の中に発生された
減圧によって前記クランクケースまたは容積から引き出され、次に吐出口42を
通して二重流体燃料噴射システム26に送られる。これは、エンジンの通常の空
気導入システム(図示されていない)の中に存在する減圧レベルがどのようであ
れ発生する。すなわち、ブローバイ・ガスはエンジンの通常の空気導入システム
とは独立に燃焼室の中に送られる。次にブローバイ・ガスは二重流体燃料噴射シ
ステム26によって燃焼室28の中に送られ、そこで公知のようにして正規の空
気/燃料混合物と共に燃焼される。
【0025】 クランクケース30中でのブローバイ・ガスの蓄積による炭化水素濃度はしば
しばエンジン排ガス中に見られる炭化水素濃度の数倍となるが故に、このように
エンジンのブローバイ・ガスが直接に燃焼室28中に噴射される方法はこのよう
な望ましくないガスの特に好ましい処理法である。これは、このような炭化水素
が燃焼室28中に制御下に導入される燃料富化噴霧の一部を成すからである。こ
のような燃料噴霧は代表的には、その一部がエンジン10の点火手段(図示され
ていない)に隣接するような燃焼室区域に加えられる。その結果、ブローバイ・
ガス中に存在した炭化水素は、エンジン導入システムによって燃焼室28中に送
られる場合と比較して、燃焼室28中において燃焼される確率が高い。これに対
して先行技術の一部のシステムにおいては、ブローバイ・ガスが導入システムに
よって転送される際に大量空気と混合されて希釈されるが故に、ブローバイ・ガ
ス中に存在する炭化水素が燃焼室28中の遠隔区域まで送られ、そこで満足に燃
焼されないうちに排出される可能性がある。
【0026】 エンジン作動状態の大部分においてコンプレッサ38の吸引口40中に存在す
る減圧レベルは代表的にはエンジン上流の通常のエンジン導入システム中の減圧
レベルより高いので、本発明の方法はブローバイ・ガスのエンジンからの有効な
排出法を成す。これは特に中負荷範囲から高負荷範囲で作動するようなエンジン
について言える事である。さらに本発明の方法は、時々高度の成層燃料分布で作
動するエンジンにおいて一層効果的である。このような高度の成層作動条件は代
表的には空気導入システム中の低レベルの減圧と同等であって、これは一般に、
特にアイドル負荷運転および低負荷運転条件においてエンジンからブローバイ・
ガスを抽出し次に燃焼室に戻すには不適当である。これに対して本発明によるシ
ステムにおいては、代表的にはこのような運転条件においてエンジンからブロー
バイ・ガスを抽出するための十分な吸引力レベルがコンプレッサ38の吸引口4
0に存在する。
【0027】 さらに、エンジンのクランクケース34および/またはカムまたはロッカーカ
バー下方の容積34からのブローバイ・ガスの吸引の結果として少量の油がコン
プレッサの吸引口40を通してこのコンプレッサ38中に吸引されるので、これ
はコンプレッサ38の内部部品にある程度の潤滑を与える積極的効果を示す。
【0028】 本発明の方法は単独でエンジン10中に存在するブローバイ・ガスの処理法と
して使用することができ、または他の公知のブローバイ・ガス処理法または処理
システムと結合して使用することができる。もちろんこのような先行技術の方法
は、クランクケース通気システムなど、エンジンの標準型導入システム中の減圧
に依存する方法を含む。従って例えば一部の作動条件においてブローバイ・ガス
の一部がコンプレッサ38を通して吸引されブローバイ・ガスの残部がエンジン
10の導入システム中に吸引されるように成されたシステムを構成することがで
きる。同様に本発明の方法およびシステムは、クランクケース30または容積3
4などのエンジンの単一部分からブローバイ・ガスを抽出するために使用するこ
とができ、あるいはエンジン10の数部分から同時にブローバイ・ガスを抽出す
るために使用することができる。
【0029】 前述において、本発明は主として4行程エンジンに関して説明されたが、本発
明は任意数のシリンダまたは燃焼室を有する2行程エンジンについても4行程エ
ンジンについても同様に適用される。特に2行程エンジンおよびエンジンクラン
クケースからのブローバイ・ガスの抽出に関しては、本発明はクランクケース掃
気されない2行程エンジン(すなわち、湿り油だまり式エンジン)について特に
適応性がある。
【0030】 本発明は前記の説明のみに限定されるものでなく、その趣旨の範囲内において
任意に変更実施できる。例えば、二、三のエンジン用途においては、コンプレッ
サ38の吸引口40中に絞り手段を備え、この吸引口から導入される空気量が絞
りレベルに対応して制限されるようにすることができる。このようなエンジンに
おいては、クランクケース30および/または容積34を吸引口40中の絞り手
段の下流点と連通させることが好ましい。この点における減圧レベルが絞り弁の
上流に存在する減圧レベルより大であるので、ブローバイ・ガス処理をさらに効
率的にする可能性があるからである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の方法およびシステムを説明するための有弁4行程エンジンの部分的断
面を示す概略図。
【符号の説明】
10 エンジン 12 ピストン 14 シリンダ 16 シリンダヘッド 18 吸引ポート 20 排気ポート 24 カムシャフト 26 二重流体燃料噴射システム 28 燃焼室 30 クランクケース 34 エンジン10のカムカバー36の下方の容積 36 カムカバー 38 エア・コンプレッサ 40 吸引口 42 吐出口 44,46 導管 A、B ブローバイの漏洩経路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SZ,UG,ZW),EA(AM ,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM) ,AL,AM,AT,AU,AZ,BA,BB,BG, BR,BY,CA,CH,CN,CU,CZ,DE,D K,EE,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM ,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,KE, KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS,L T,LU,LV,MD,MG,MK,MN,MW,MX ,NO,NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE, SG,SI,SK,SL,TJ,TM,TR,TT,U A,UG,US,UZ,VN,YU,ZW (72)発明者 デイビッド、リチャード、ワース オーストラリア連邦ウェスターン、オース トラリア州、シェントン、パーク、ウィリ アム、ストリート、21 Fターム(参考) 3G015 AA05 BD08 BD24 BD25 BD28 EA26 3G062 BA01 EA08 ED01 ED06

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも1つの燃焼室と、少なくとも1つの燃焼室に対して圧搾ガス中に同
    伴される計測量の燃料を送るための二重流体燃料噴射システムと、圧搾ガスを供
    給するためのコンプレッサとを含む内燃機関中のブローバイ・ガスの処理法にお
    いて、エンジン内部からブローバイ・ガスを吸引して次に噴射システムによって
    少なくとも1つの燃焼室に送るためにコンプレッサの吸引減圧を使用する方法。
  2. 【請求項2】 前記コンプレッサは計測量の燃料を直接に少なくとも1つの燃焼室の中に送る
    ために、圧搾ガスを供給することを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 ブローバイ・ガスがエンジンのクランクケースから抽出されることを特徴とす
    る請求項1または2に記載の方法。
  4. 【請求項4】 ブローバイ・ガスがエンジンのロッカーまたはカムカバーの下方から抽出され
    ることを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
  5. 【請求項5】 ブローバイ・ガスがクランクケースから、またエンジンのロッカーまたはカム
    カバーの下方から抽出されることを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
  6. 【請求項6】 エンジンが4行程エンジンであることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか
    に記載の方法。
  7. 【請求項7】 エンジンが2行程エンジンであることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか
    に記載の方法。
  8. 【請求項8】 ブローバイ・ガスが少なくとも1つの燃焼室の中に、その内部の燃焼操作のた
    めの点火手段の近傍に送られることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記
    載の方法。
  9. 【請求項9】 ブローバイ・ガスの一部がエンジンの空気導入システムの中に吸引され、次に
    少なくとも1つの燃焼室の中に送られることを特徴とする請求項1乃至8のいず
    れかに記載の方法。
  10. 【請求項10】 エンジンが時々高度の成層燃料分布をもって作動するエンジンであることを特
    徴とする請求項1乃至9のいずれかに記載の方法。
  11. 【請求項11】 少なくとも1つの燃焼室と、少なくとも1つの燃焼室に対して圧搾ガス中に同
    伴される計測量の燃料を送るための二重流体燃料噴射システムと、圧搾ガスを供
    給するためのコンプレッサとを含む内燃機関中のブローバイ・ガスの処理システ
    ムにおいて、前記コンプレッサの吸引口をブローバイ・ガスの存在するエンジン
    の一部と接続する手段を含み、このようにしてコンプレッサの吸引減圧がブロー
    バイ・ガスをエンジン内部から抽出し、次に噴射システムによって少なくとも1
    つの燃焼室の中に送ることができる事を特徴とするブローバイ・ガス処理システ
    ム。
  12. 【請求項12】 コンプレッサは、計測量の燃料を少なくとも1つの燃焼室の中に直接に送るた
    めの圧下ガスを供給することを特徴とする請求項11に記載のシステム。
  13. 【請求項13】 ブローバイ・ガスをエンジンのクランクケースから抽出するため、クランクケ
    ースをコンプレッサの吸引口と連通する導管を含むことを特徴とする請求項11
    または12のいずれかに記載のシステム。
  14. 【請求項14】 ロッカーまたはカムカバー内部の容積からブローバイ・ガスを抽出するため、
    前記容積をコンプレッサの吸引口と連通する導管を含むことを特徴とする請求項
    11または12のいずれかに記載のシステム。
  15. 【請求項15】 それぞれクランクケースとロッカーまたはカムカバー内部の容積とからブロー
    バイ・ガスを抽出するためにこれらのクランクケースおよび前記容積をコンプレ
    ッサの吸引口と連通するための導管を含むことを特徴とする請求項11または1
    2のいずれかに記載のシステム。
  16. 【請求項16】 エンジンが4行程エンジンであることを特徴とする請求項11に記載のシステ
    ム。
  17. 【請求項17】 エンジンが2行程エンジンであることを特徴とする請求項11に記載のシステ
    ム。
  18. 【請求項18】 ブローバイ・ガスが少なくとも1つの燃焼室の中に、その内部の燃焼操作のた
    めの点火手段の近傍に送られることを特徴とする請求項11乃至17のいずれか
    に記載のシステム。
  19. 【請求項19】 ブローバイ・ガスの一部がエンジンの空気導入システムの中に吸引され、次に
    少なくとも1つの燃焼室の中に送られることを特徴とする請求項11乃至18の
    いずれかに記載のシステム。
  20. 【請求項20】 エンジンが時々高度の成層燃料分布をもって作動するエンジンであることを特
    徴とする請求項11乃至19のいずれかに記載のシステム。
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