JP2006194105A - シリンダヘッドカバーおよび内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】 結露を防止することができるシリンダヘッドカバーを提供する。
【解決手段】 シリンダヘッドカバー１１０は、蓄熱タンク１４０を有する内燃機関１のシリンダヘッドカバーであって、蓄熱タンク１４０と導通関係にある貯留タンク１２１，１２２が外部に設けられている。
【選択図】 図１

Description

この発明は、シリンダヘッドカバーおよび内燃機関に関し、より特定的には、排気を吸気に還流する内燃機関のシリンダヘッドカバーに関するものである。

従来、内燃機関は、たとえば特許第３３５０３６９号公報（特許文献１）および実開平５−７３２１６号公報（特許文献２）に開示されている。
特許第３３５０３６９号公報 実開平５−７３２１６号公報

特許文献１では、ＰＣＶ（ポジティブクランクケースベンチレーション）バルブの凍結を防ぐ技術が開示されている。特許文献２では、ＰＣＶバルブを加熱する発熱ヒータを設けたブローバイ還流装置が開示されている。

しかしながら、上述のいずれの技術においても、オイル劣化防止のために、シリンダヘッドカバーを開示する技術が開示されていない。

そこで、この発明は上述のような問題点を解決するためになされたものであり、オイルの劣化を防止することが可能なシリンダヘッドカバーおよび内燃機関を提供することを目的とする。

この発明に従ったシリンダヘッドカバーは、蓄熱タンクを有する内燃機関のシリンダヘッドカバーであって、蓄熱タンクと導通関係にある貯留タンクが外部に設けられている。

このように構成されたシリンダヘッドカバーでは、蓄熱タンク内の温水により、シリンダヘッドカバーを加熱することによってカバー内における結露を抑制することができる。その結果オイルの劣化を防止できる。

この発明に従った内燃機関は、水蒸気を含むブローバイガスまたは排気ガスを吸気に還流し、内部部品がオイルで潤滑される内燃機関であって、ブローバイガスまたは排気ガスが吸気に還流される前にブローバイガスまたは排気ガスを加熱する熱交換部と、熱交換部に熱を供給する蓄熱タンクとを備える。

このように構成された内燃機関では、蓄熱タンクから供給された熱により、熱交換部は、水蒸気を含むガスを加熱する。これにより、ガス内での結露を防止することができ、オイルの劣化を防止できる。

好ましくは、蓄熱タンク内の温水を加熱する加熱部をさらに備える。

この場合、蓄熱タンク内の温度が低い場合に蓄熱タンク内の温水を加熱でき、より確実に排気を加熱することができる。

この発明に従えば、オイルの劣化を防止できるシリンダヘッドカバーおよび内燃機関を提供することができる。

以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態では同一または相当する部分については同一の参照符号を付し、その説明については繰返さない。

図１は、この発明に従った内燃機関の模式図である。図１を参照して、この発明に従った内燃機関１は、エンジン本体１０に取付けられたシリンダヘッドカバー１１０を備え、シリンダヘッドカバー１１０には、蓄熱タンク１４０と導通関係にある貯留タンク１２１，１２２がシリンダヘッドカバー１１０の外部に設けられている。エンジン本体１０のヘッド部分を保護するためにシリンダヘッドカバー１１０が設けられ、シリンダヘッドカバー１１０の両端面に、温水タンクである貯留タンク１２１，１２２が設けられる。貯留タンク１２１，１２２は互いに長手方向に沿って平行に延び、温水によりシリンダヘッドカバー１１０を加熱する。貯留タンク１２１には配管１３１，１３２が接続され、貯留タンク１２２には、配管１３３，１３４が接続される。配管１３１，１３２，１３３，１３４は、ともに蓄熱タンク１４０と接続され、蓄熱タンク１４０内の温水が配管１３２を経由して貯留タンク１２１へ送られ、シリンダヘッドカバー１１０を加熱した後に配管１３１により蓄熱タンク１４０へ送られる。

配管１３２の経路にはポンプが設けられ、このポンプにより蓄熱タンク１４０の温水が貯留タンク１２１へ送られる。

また、貯留タンク１２１と反対側に貯留タンク１２２が設けられ、貯留タンク１２２へは、配管１３４を経由して蓄熱タンク１４０内の温水が供給される。貯留タンク１２２へ送られた温水は配管１３３を経由して再び蓄熱タンク１４０に溜められる。

配管１３１，１３４は、それぞれ冷媒としての温水の通路であり、ステンレス、アルミニウム、樹脂などのさまざまな物質により形成される。

蓄熱タンク１４０は熱を貯留するためのタンクであり、車両の一部分に設置される。蓄熱タンク１４０内の温水の温度を適宜コントロールするためにヒータ１３８が設けられる。ヒータ１３８は電源１３６およびスイッチ１３７と接続され、蓄熱タンク１４０内の温水の温度が低い特にヒータ１３８を用いて蓄熱タンク１４０内の温水を加熱する。

なお、この実施の形態では冷媒として温水を用いているが、これに限られず、油を冷媒として用いてもよい。すなわち蓄熱タンク１４０内には油が溜められて、このオイルが配管１３４，１３２を経由してシリンダヘッドカバー１１０へ供給される。

蓄熱タンク１４０内部にヒータ１３８が設けられており、ヒータ１３８は蓄熱タンク１４０内の冷媒を加熱することが可能である。常にこのヒータ１３８を設ける必要はなく、たとえば常に高い温度で使用される内燃機関１においては、蓄熱タンク１４０内の温水の温度も高いので、ヒータ１３８を設けなくてもよい。ヒータ１３８は電源１３６によって駆動され、スイッチ１３７が閉じるとヒータ１３８へ電源１３６から電力が供給され、ヒータ１３８が発熱する。この熱が蓄熱タンク１４０内の温水に伝わり、温水の温度が高くなる。

ＥＣＵ（電子制御装置）１５０が設けられる。電子制御装置１５０は、シリンダヘッドカバー１１０の温度、蓄熱タンク１４０内の温水の温度を検出し、これらの検出データに基づきポンプ１３５およびスイッチ１３７を駆動させる。すなわち、蓄熱タンク１４０内の温水の温度が所定値以上であれば、ポンプ１３５により蓄熱タンク１４０内の温水をシリンダヘッドカバー１１０側部に供給すればよいが、蓄熱タンク１４０内の温度が低い場合には、蓄熱タンク１４０内部を駆動させるためにスイッチ１３７を入れる。これにより電源１３６からコイル形状のヒータ１３８へ電力が供給され、蓄熱タンク１４０内が暖まる。

すなわち、この発明では蓄熱タンク１４０に溜まっている温水を利用してシリンダヘッドカバー１１０にある温水タンクとしての貯留タンク１２１，１２２を暖めて、シリンダヘッドカバー１１０内の結露を防止している。

図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。図２を参照して、この発明の実施の形態２に従った内燃機関１では、燃焼室１９を有するエンジン本体１０と、エンジン本体１０のブローバイガスを外部へ取出すための経路としての第１経路２１と、燃焼室１９に空気を送込む吸気ポート３０と、吸気ポート３０と燃焼室１９との境界部分に設けられる吸気バルブ４１と、燃焼室１９に燃料を直接噴射する燃料噴射装置としてのインジェクタ５０とを備える。

エンジンブロックとしてのエンジン本体１０はクランクケース室１１を有し、クランクケース室１１から燃焼室１９に向かってコネクティングロッド１２が延びている。コネクティングロッド１２はピストン１３に接続されており、ピストン１３の往復運動をコネクティングロッド１２が回転運動に変換する。

燃焼室１９はピストン１３のヘッド、吸気バルブ４１および排気バルブ４２で取囲まれた空間であり、この燃焼室１９内で燃料の燃焼（爆発）を行なわれる。燃焼室１９に燃料を噴射するためのインジェクタ５０が吸気ポート３０側に設けられている。吸気バルブ４１と排気バルブ４２との間には点火プラグ１４が配置されている。吸気バルブ４１は図２で示すように開いた状態において空気を燃焼室１９に導入する。燃焼室１９に導入された空気は、ピストン１３で圧縮空気とされ、さらにインジェクタ５０からの燃料（ガソリン）が噴射され、点火プラグ１４により着火する。これにより燃焼かつ爆発が生じる。

圧縮工程において、シリンダ壁１８とピストン１３との間からブローバイガスがクランクケース室１１へ漏れる。ブローバイガスは未燃焼ガスと燃焼ガスとを含んでおり、水蒸気成分を含む。ブローバイガスは矢印６１で示すようにクランクケース室１１から上部室１５へ連なる縦孔１６を介して上部室１５へ到達する。ブローバイガスはＰＣＶバルブ５５を経由し、第１経路２１を通過して吸気ポート３０へ戻される。

また、上部室１５のブローバイガスは第２経路２２を通過してスロットル５８の上流へ戻される。なお、吸気ポート３０へはエアクリーナ５７およびスロットル５８を通過した空気が導入される。

上部室１５はシリンダヘッドカバー１１０により規定され、シリンダヘッドカバー１１０の両側には貯留タンク１２１，１２２が設けられる。貯留タンク１２１，１２２には、ブローバイガスを暖めるための温水２００が供給される。

一般に、エンジンから発生するブローバイガスの量は、エンジンの負荷が大きいとき、すなわち吸気ポート３０の負圧が低いときは多量に排出され、エンジンの負荷が少ないとき、すなわち吸気ポート３０の負圧が高いときには排出量は少量となる。このため、エンジンの負荷に応じてブローバイガスの流量を調整するベンチレーションバルブとしてのＰＣＶバルブ５５が設けられる。

ＰＣＶバルブ５５の動作について説明する。まず、アイドル回転時には、ブローバイガスの発生は少量である。このブローバイガスは吸気ポート３０の負圧に引かれることにより、主としてＰＣＶバルブ５５を経由して吸気ポート３０へ導入される。また、負荷が軽いときも同様である。

これに対して、加速時および高負荷時には、ブローバイガスは増大する。ＰＣＶバルブ５５を追加することが可能な量のブローバイガスを超える量のブローバイガスが発生すると、そのブローバイガスは第２経路２２を通過してスロットル５８の上流側へ導入される。

本発明ではこのブローバイガスを暖めるべくシリンダヘッドカバー１１０の両側に加熱のための貯留タンク１２１，１２２が設けられる。これにより、ブローバイガス中の水蒸気成分が液化することを防止できる。水分は内燃機関の内部部品を順渇するオイルを劣化させる。本発明では、水分の発生を防止するため、オイルの劣化を防ぐことができる。

図３は、蓄熱タンクの配置を説明するために示す車両の斜視図である。図３を参照して、蓄熱タンク１４０は、たとえば車両５００の前方に配置される。蓄熱タンク１４０と貯留タンク１２２とは配管１３３，１３４により導通される。配管１３４には電動モータポンプにより構成されるポンプ１３５が配置される。なお、蓄熱タンク１４０の位置は、図３で示す位置に限られず、たとえば車両前方中央であってもよい。

次に、蓄熱タンクの作動について、フローチャートを用いて説明する。図４は、蓄熱タンクの動作を示すフローチャートである。まず、エンジン始動時には、蓄熱タンクの温度が基準値以上かどうかを判断する（ステップＳ１０００）。

このような判断は、たとえばＥＣＵ１５０によって行なわれる。すなわち、蓄熱タンク１４０内のセンサがＥＣＵ１５０へ蓄熱タンク１４０内の温度に関する情報を送る。蓄熱タンク１４０内の温度がたとえばシリンダヘッドカバー１１０の温度よりも低い場合には、蓄熱タンク１４０内の液体をシリンダヘッドカバー１１０へ送れば、シリンダヘッドカバー１１０の温度を低下させることになる。

シリンダヘッドカバー１１０の温度を低下させると水蒸気成分が凝結しやすいため、蓄熱タンクの温度が基準値以下である場合には、ヒータ１３８のスイッチをオンにする（ステップＳ１２００）。この制御はＥＣＵ１５０によって行なう。

再度蓄熱タンク内の温度を判断し、この温度が基準値以上となると、ポンプ１３５を駆動させる（ステップＳ１１００）。これにより、温水がシリンダヘッドカバー１１０の側部に設けられた貯留タンク１２１，１２２に供給される。その結果、シリンダヘッドカバー１１０が加熱され、シリンダヘッドカバー１１０内での水蒸気の結露を防止することができる。

すなわち、この発明では、シリンダヘッドカバー１１０に温水を流し、シリンダヘッドカバー１１０を加熱する。このとき温水２００は、蓄熱タンク１４０から供給される。これにより、エンジン始動時と停止後のシリンダヘッドカバー１１０の温度を高くできる。その結果、凝縮水がシリンダヘッドカバー１１０内部に付かずにオイルの劣化を防止できる。

この発明に従ったシリンダヘッドカバーは、蓄熱タンク１４０を有する内燃機関１のシリンダヘッドカバー１１０であって、蓄熱タンク１４０と導通関係にある貯留タンク１２１，１２２が外部に設けられている。

この発明に従った内燃機関１は、水蒸気を含む排気（ブローバイガス）を吸気に還流し、内部部品がオイルで潤滑される内燃機関であって、ブローバイガスが吸気に還流される前にブローバイガスを加熱する熱交換部としての貯留タンク１２１，１２２と、貯留タンク１２１，１２２に熱を供給する蓄熱タンク１４０とを備える。蓄熱タンク１４０の温水を加熱する加熱部としてのヒータ１３８をさらに備える。

以上、この発明の実施の形態について説明したが、ここで示した実施の形態はさまざまなに変形することが可能である。まず、図２では、燃焼室１９内に燃料を噴射するいわゆる直接噴射型のガソリンエンジンを示したが、これに限られるものではなく、吸気ポート３０内に燃料を噴射する、いわゆるポート噴射のガソリンエンジンに本発明を適用してもよい。

また、本発明はガソリンエンジンだけでなくディーゼルエンジンに適用してもよい。ディーゼルエンジンの場合、排気を吸気に還流させる、いわゆるＥＧＲ（exhaust-gas recirculation）が設けられる場合がある。ガソリンエンジンにもＥＧＲが設けられる。このＥＧＲの経路の一部分を加熱してもよい。この加熱手段としてこの発明に従った貯留タンク１２１，１２２ならびに蓄熱タンク１４０を用いることが可能である。さらに、エンジンにおけるシリンダの配置に関しても、直列型、Ｖ型、Ｗ型、水平対向型などのさまざまなエンジンに本発明を適用することが可能である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって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した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明は内燃機関の分野において用いることができる。

この発明に従った内燃機関の模式図である。 図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。 蓄熱タンクの配置を説明するために示す車両の斜視図である。 蓄熱タンクの動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 内燃機関、１１０ シリンダヘッドカバー、１２１，１２２ 貯留タンク、１４０ 蓄熱タンク。

Claims (3)

1. 蓄熱タンクを有する内燃機関のシリンダヘッドカバーであって、
   前記蓄熱タンクと導通関係にある貯留タンクが外部に設けられている、シリンダヘッドカバー。
2. 水蒸気を含むブローバイガスまたは排気ガスを吸気に還流し、内部部品がオイルで潤滑される内燃機関であって、
   前記ブローバイガスまたは排気ガスが吸気に還流される前に前記ブローバイガスまたは排気ガスを加熱する熱交換部と、前記熱交換部に熱を供給する蓄熱タンクとを備えた、内燃機関。
3. 前記蓄熱タンク内の温水を加熱する加熱部をさらに備えた、請求項２に記載の内燃機関。

Images