JP2009085177A - ４サイクル複数気筒エンジンのブローバイガス検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】４サイクル複数気筒エンジンにおいて、クランクケース内のブローバイガス量を、圧力センサーにより気筒毎に検出できるブローバイガス量検出方法を提供する。
【解決手段】光センサー等によりクランク角度を連続して検出して、制御手段に入力し、圧力センサー等により、所定のクランク角度間隔でクランクケース内圧力Ｂ２を測定して、制御手段に入力する。制御手段は、前記所定のクランク角度間隔毎の圧力変化Ｂ２に基づいて、気筒毎のブローバイガス増加圧Ｄ１及びブローバイガス増加量の変化を検出する。好ましくは、通常運転時に検出した各気筒の爆発時期近傍の最大ブローバイガス増加圧と、予め設定された限界ブローバイガス増加圧とを比較し、検出したブローバイガス増加圧が限界ブローバイガス増加圧以上に大きいと判別した時に、対応する気筒からクランクケース内へのブローバイガス量が異常増加していると認識する。
【選択図】図６

Description

本発明は、複数の気筒と、各気筒共通のクランクケースとを備えた４サイクル複数気筒エンジンのブローバイガス圧力の検出方法に関する。

４サイクル複数気筒エンジンにおいて、エンジン運転中、燃焼室内のガスの一部は、ピストンリングとシリンダライナとの隙間からブローバイガスとしてクランクケース内に漏れている。このブローバイガスは、主として、燃焼室内の燃焼（爆発）時に生じる燃焼ガスであるが、圧縮行程時に燃焼室からクランクケース内に漏れる圧縮空気（給気）も含まれている。

エンジンを正常初期運転状態から使用するに伴い、ピストンリング及びシリンダライナ等の気筒内の摺動部材は摩耗し、それら摺動部材の摩耗量が増大し、又は損傷した場合には、気筒のシール性は大きく低下する。気筒のシール性が低下すると、クランクケース内のブローバイガス量が増加することにより、円滑なピストンの作動を妨げる。また、クランクケース内の燃焼ガス（オイルミスト）の蓄積量が増加することにより、オイルパンに貯留されている潤滑油は急速に劣化する。すなわち、気筒から漏れた燃焼ガス中の硫黄成分が潤滑油に混ざり、潤滑油のアルカリ価が低下すると共に、ブローバイガス中に含まれる残渣物によって粘度が上がり、潤滑機能が低下する。さらに、増加したブローバイガスは、高温で、かつ、前述のように燃焼残渣物を含んでいるので、摺動部材の潤滑性悪化及び摺動部材の腐食を引き起こし、これら摺動部材の摩耗を促進する。

図１０は、４サイクルエンジンにおけるクランクケース内へのブローバイガスの増加量と、ピストンリング、シリンダライナ及びピストンリング溝等の摺動部材の摩耗量との関係を示した図であり、摺動部材の摩耗量が増加するに従い、ブローバイガス増加量（燃焼ガス等の漏れ量）が増加することを示している。点Ａ１は、摺動部材の要交換時期を示す摩耗限界点であり、点Ａ１まで摩耗量が増加すると、摺動部材の交換が必要となる。

図１１及び図１２は、オイルパンに貯留された潤滑油の劣化度合いと、クランクケース内のブローバイガスの増加量との関係を示すグラフであり、図１１に示す潤滑油の劣化度合いとは、具体的にはＴＢＮ等の希土類窒化物の減少であり、図１２に示す潤滑油の劣化度合いとは、具体的には潤滑油の粘度の増加である。ブローバイガス増加量が増加するに従い、ＴＢＮ等は減少し、粘度は増加し、それにより、潤滑油の劣化度合いが増加することを示している。点Ａ２、Ａ３はそれぞれ潤滑油の交換時期を示す使用限界であり、点Ａ２又は点Ａ３まで潤滑油の劣化度合いが進むと、潤滑油の交換が必要となる。

上記のような気筒の摺動部材の摩耗又は損傷による摺動部材の交換時期を知る方法の一つとして、従来、各摺動部材の摩耗量を実測する方法があり、また、潤滑油の劣化による潤滑油交換時期を知る方法の一つとして、エンジンの運転時間を基準としたり、あるいは潤滑油の成分を分析する方法がある。さらに別の従来方法として、クランクケース内圧力の静的な変化を圧力検出手段で測定することにより、間接的にクランクケース内のブローバイガス圧力の変化を測定し、ブローバイガス増加圧の変化からブローバイガス増加量の変化を検出し、検出されたブローバイガス増加量を基に、図１０、図１１及び図１２等の関係から、摺動部材の摩耗度、潤滑油の劣化度及びそれらの交換時期を知るようにしている。

しかし、上記従来方法は、クランクケース内圧力の全体の静的な変化を圧力検出手段で測定し、それによりクランクケース内の全体のブローバイガス圧力の変化を測定しているので、エンジン全体としてのブローバイガス増加量の変化を認識することはできるが、複数気筒エンジンにおいて、気筒毎のブローバイガス圧力の変化及びブローバイガス増加量の変化を認識することはできない。

これに対し、気筒毎のブローバイガス増加圧及び増加量の変化を認識するために、気筒毎に圧力センサーを配置することが考えられるが、装備する圧力センサーの数が増えることにより、部品コストが高くなると共に、取付け作業及びメンテナンスにも手間がかかるようになる。

（発明の目的）
本発明の目的は、複数気筒を有する４サイクルエンジンにおいて、一つもしくは複数の圧力センサーによってクランクケースの圧力変化を測定することにより、気筒毎のブローバイガス増加圧の変化及びそれによりブローバイガス増加量の変化を検出できるようにし、気筒毎の摺動部材の摩耗状態及び損傷等を監視できるようにすることである。

上記課題を解決するため、請求項１記載による発明は、複数の気筒と、各気筒共通のクランクケースとを備えた４サイクル複数気筒エンジンのブローバイガス検出方法において、クランク角度検出手段により、クランク角度を連続で検出して制御手段に入力し、圧力検出手段により、連続的に又は少なくとも所定のクランク角度間隔でクランクケース内圧力を測定して前記制御手段に入力し、前記制御手段により、前記所定のクランク角度間隔毎のクランクケース内圧力変化に基づいて、気筒毎のブローバイガス圧力の変化を検出することを特徴としている。

上記測定方法によると、一つの圧力センサーにより、クランクケース内全体の圧力変化を測定しながらも、所定のクランク角度毎に圧力変化を測定することにより、気筒毎にブローバイガス増加圧及び増加量の変化を検出できる。すなわち、圧力センサー用の部品コストを抑えると共に、圧力センサーの取り付け及びメンテナンスに手間がかからないようにしつつ、気筒毎に摺動部材の摩耗量の変化又は損傷等を監視することができ、摺動部材の適切な交換時期を知ることができる。また、潤滑油の劣化による潤滑油の交換時期を知ることも可能である。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のブローバイガスの検出方法において、前記制御手段の記憶部は、エンジンの正常初期運転状態におけるブローバイガス増加圧を初期ブローバイガス増加圧として記憶すると共に、予め設定された限界ブローバイガス増加圧を記憶しており、前記制御手段の演算部は、正常初期運転後の通常運転時に検出した各気筒の爆発時期近傍の最大ブローバイガス増加圧と、前記限界ブローバイガス増加圧とを比較し、検出したブローバイガス増加圧が限界ブローバイガス増加圧以上に大きいと判別した時に、対応する気筒からクランクケース内へのブローバイガス量が異常増加していると認識するように構成されている。

上記方法によると、（１）各気筒の爆発時期近傍における最大ブローバイガス増加圧を検出し、予め設定された限界ブローバイガス増加圧と比較するようにしているので、従来例のようにクランクケース内圧力変化の静的な平均値を測定する方法に比べ、早期に、精度良く、ブローバイガス量の異常増加を検出できる。それにより、早期に、摺動部材の摩耗限界又は損傷等を知ることができ、摺動部材を適切な時期に交換することができる。

（２）各気筒の爆発時期近傍のブローバイガス圧力の変化を検出しているので、いずれの気筒のブローバイガス量が異常増加しているかを容易に知ることができ、摺動部材が摩耗限界又は損傷している気筒を、容易に、特定することができる。したがって、摺動部材の修理や部品交換を行う場合には、特定された気筒のみを分解して、修理又は部品交換を行えばよく、メンテナンス作業が大幅に省略化できる。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の４サイクル複数気筒エンジンのブローバイガスの検出方法において、クランクケース内を密封状態として、前記圧力検出手段によりクランクケース内圧力を測定することを特徴としている。

上記方法によると、クランクケース内を大気開放してクランクケース内圧力を測定する場合に比べ、クランクケース内圧力の変化が顕著になるので、圧力検出手段による圧力変化の測定が、より速やかに、かつ、正確に行える。

請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の４サイクル複数気筒エンジンのブローバイガスの検出方法において、前記圧力検出手段は、クランクケース内を大気開放するブリーザ管の位置から１気筒分以上離れた箇所の圧力を検出することを特徴としている。

上記方法によると、たとえ大気開放状態でクランクケース内圧力の変化を測定しても、ブリーザ管による圧力の逃がし作用の影響が少ない箇所でクランクケース内圧力を測定することになるので、圧力センサーによる良好な圧力検出機能を維持することができる。

図１〜図９は、本発明によるブローバイガスの検出方法を実施する４サイクル６気筒エンジン及びその検出方法の一実施の形態を示している。

［エンジン全体の構造］
図１は４サイクル６気筒エンジンの縦断面略図であり、クランクケース１の上端にシリンダブロック２が結合され、該シリンダブロック２内には第１気筒４−１から第６気筒４−６までの６個の気筒が設けられており、各気筒４−１、４−２、…４−６内は前記共通の一つのクランクケース１内に連通すると共に、それぞれピストン７が摺動自在に嵌合されている。各気筒４−１、４−２、…４−６の上端には、それぞれシリンダヘッド６が結合されている。クランクケース１内には、各気筒共通のクランク軸１０が回転自在に配置され、該クランク軸１０は、各気筒４−１、４−２、…４−６のピストン７にコンロッド９を介してそれぞれ連結されており、クランク軸１０の一端部はクランクケース１外に突出し、該突出部にはフライホイール１１が固着されている。クランクケース１のフライホイール１１配置側とは反対側にはブリーザ管（オイルミスト管）２３が設けられ、該ブリーザ管２３には開閉バルブ２４が設けられ、該開閉バルブ２４を開くことにより、クランクケース１内を大気に開放し、開閉バルブ２４を閉じることにより、クランクケース１内を略密封するようになっている。クランクケース１の下端には、潤滑油Ｌを貯留したオイルパン３が結合されている。各気筒４−１、４−２、…４−６の爆発順序（点火順序）は、第１気筒４−１、第４気筒４−４、第２気筒４−２、第６気筒４−６、第３気筒４−３及び第５気筒４−５となっており、１２０°のクランク角度間隔で爆発する。

図２は、第１気筒４−１の断面拡大略図であり、ピストン７の外周面の上部には、たとえば３本の環状のリング溝１４が互いに平行に形成され、該リング溝１４にはピストンリング８がそれぞれ嵌着され、各ピストンリング８の外周面が、シリンダライナ９の内周面に摺接している。上記三本のピストンリング８は、上側から順に、トップリング（コンプレッシャリング）、セカンドリング（コンプレッシャリング）及びオイルリングとなっている。燃焼室９ａ内の爆発時、燃焼室９ａ内の燃焼ガスの一部は、シリンダライナ９と各ピストンリング８との隙間を通り、ブローバイガスとなってクランクケース１内へ漏れ、クランクケース１内に蓄積される。また、圧縮行程時においては、給気（空気）の一部がブローバイガスとして前記隙間を通りクランクケース１内に漏出する。なお、図１の第２気筒４−２から第６気筒４−６の各ピストン７にも、第１気筒４−１と同様の３つのピストンリング８がそれぞれ嵌着されている。

［圧力センサー２５、光センサー１９、制御手段２６及びその制御内容］
図１において、クランクケース１内の圧力を所定のクランク間隔で連続的に検出する手段として、クランクケース１のフライホイール１１側とは反対側の端壁、具体的には第６気筒４−６の近傍に、クランクケース１内に突出する圧力センサー２５を設けている。該圧力センサー２５は制御手段２６に電気的に接続され、クランクケース１内の圧力を所定のクランク間隔で連続的に検出して制御手段２６に入力するようになっている。具体的には、連続的又は好ましくはクランク角度０．５°、１°若しくは６°の間隔で測定したクランクケース内圧力を制御手段２６に入力できるようになっている。

基準気筒のクランク角度、たとえば第１気筒４−１に対応するクランク角度を検出する手段として、クランク軸１０の一端部にパルス円板１８を固着すると共に、該パルス円板１８の外周端部が通過する光センサー１９を配置している。

図３はクランク角度検出手段の拡大断面図であり、パルス円板１８の外周端部には、多数の光通過用スリット（または透明部）２０が周方向に所定間隔をおいて形成されている。光センサー１９は、断面コの字状に形成される共に、発光部２１と受光部２２とを対向状に有しており、発光部２１と受光部２２との間を、パルス円板１８の外周端部が通過するようになっている。パルス円板１８のスリット２０の数は、測定するクランク角度の間隔によって異なる。たとえば、クランク角度を０．５°の間隔で測定する場合には、７２０個のスリット２０が周方向に等間隔をおいて形成されたパルス円板１８を用い、クランク角度を１°の間隔で測定する場合には、３６０個のスリット２０が周方向に等間隔をおいて形成されたパルス円板１８を用い、クランク角度を６°の間隔で測定する場合には、６０個のスリット２０が周方向に等間隔をおいて形成されたパルス円板１８を用いる。該実施の形態では、７２０個のスリット２０を有するパルス円板１８を用い、０．５の間隔でクランク角度を測定するように構成されている。発光部２１から発せられた光は、スリット２０の通過に対応して、クランク角度０．５°毎に受光部２２で受光され、受光部２２からパルス信号として制御手段２６に入力するようになっている。

前記制御手段２６は、データローガ等を備えると共に、記憶部、演算部、入力部及び出力部等を備えており、該制御手段２６にはモニター２７が接続され、該モニター２７により、各種検出値及び演算値を監視できるようになっている。制御手段２６の入力部は、前述のように圧力センサー２５及びクランク角度検出用の光センサー１９から検出圧力及び検出クランク角度がそれぞれ入力されるようになっている。

制御手段２６の記憶部には、たとえば、ピストン上下運動のみに基づいて変化する場合のクランクケース１内の基本圧力変化と、エンジンの正常初期運転時において前記圧力センサー２５により検出されるクランクケース内の初期圧力変化と、該初期圧力変化と前記基本圧力変化との差に略相当する初期ブローバイガス圧力変化と、予め設定された限界ブローバイガス増加圧（後で詳しく説明する）と、が記憶されている。前記制御手段２６の演算部は、正常初期運転後の通常運転時に検出した各気筒の爆発時期近傍の最大ブローバイガス増加圧と、前記限界ブローバイガス増加圧とを比較し、検出したブローバイガス増加圧が限界ブローバイガス増加圧以上に大きいと判別した時に、対応する気筒からクランクケース内へのブローバイガス量が異常増加していると認識するように構成されている。以下、図４乃至図９により、上記増加圧及び増加量等とクランク角度との関係等を、具体的に説明する。

図４は、ピストン上下動によるクランクケース１内の前記基本圧力Ｂ0の変化と、初期運転状態で測定されたクランクケース１内の前記初期圧力Ｂ１の変化と、初期ブローバイガス圧力Ｃ１の変化との関係の一例を示したものであり、横軸のクランク角度は、基準気筒として前述のように第１気筒４−１のクランク角度を示している。ピストン上下動によるピストン速度の変化は正弦曲線となるため、クランクケース１内の圧力変化もピストン速度に追従して略正弦曲線となる。該実施の形態では、図１で示すように、圧力センサー２５が第６気筒４−６の略真下に配置されているので、図４の基本圧力Ｂ0の変化は、第６気筒４−６のピストン上下動に概ね対応した正弦曲線となっている。この基本圧力Ｂ0の力変化は、エンジン回転数や圧力によって多少異なるが、同一のエンジン回転数及び同一の計測位置で測定すれば、常に一定の圧力波形を示すものである。また、第６気筒４−６は、爆発時期が第１気筒４−１と３６０°の位相差を有しているので、基本圧力Ｂ0の変化は、クランク角度が０°、１８０°、３６０°及び５４０°で概ね０となる正弦曲線となっている。なお、圧力センサー２５の位置によって、上記基本圧力Ｂ0の波形は図４とは異なる曲線となるのは当然である。たとえば、第２気筒４−２の近くに圧力センサー２５を配置すれば、その基本圧力の変化は、図４の曲線Ｂ0から２４０°遅れた位相の波形になる。

図４において、前述のように、クランクケース１内の初期圧力Ｂ１と基本圧力Ｂ0との差が、点線で示す初期ブローバイガス圧力Ｃ１となり、このブローバイガス圧力Ｃ１の変化は、各気筒４−１、４−４、４−２、４−６、４−３、４―５の各上死点ＴＤＣ１，ＴＤＣ４、ＴＤＣ２、ＴＤＣ６，ＴＤＣ３，ＴＤＣ５近傍の爆発時期において、それぞれ最大となっている。この初期ブローバイガス圧力Ｃ１の変化も、運転中におけるブローバイガス増加圧を検出する基準値として、記憶部に記憶されている。

図５は、通常運転中におけるブローバイガス増加圧の変化の一例をグラフＤ１として表した図である。前記図４の初期ブローバイガス圧Ｃ１の変化がブローバイガス増加圧の基準となるので、図５では上記初期ブローバイガス圧力Ｃ１を一点鎖線で示すように直線で表している。また、通常運転でブローバイガス圧が増加した場合に圧力センサー２６で検出されたクランクケース内の圧力を破線のグラフＢ２で表している。すなわち、通常運転時に検出されたクランクケース内の圧力Ｂ２と、正常初期運転時のクランクケース内の圧力Ｂ１との差が、通常運転時におけるブローバイガス増加圧Ｄ１として記載されている。

図６は、図５でブローバイガス増加圧Ｄ１の変化のみを取り出して示すグラフであり、ブローバイガス増加圧Ｄ１は、各気筒４−１、４−４、４−２、４−６、４−３、４―５の上死点ＴＤＣ１，ＴＤＣ４、ＴＤＣ２、ＴＤＣ６，ＴＤＣ３，ＴＤＣ５近傍の爆発時期において、それぞれ急激に増加している。また、各気筒４−１、４−４、４−２、４−６、４−３、４―５のブローバイガス増加圧Ｄ１は、気筒によって異なっている。なお、図６のグラフＥ0は、クランクケース１内全体のブローバイガス増加圧の平均値を示している。

図７は、図６で求めたクランクケース内全体のブローバイガス増加圧の平均値Ｅ0と、クランクケース内に溜まるブローバイガスの増加量との関係を示したグラフであり、ブローバイガス増加圧の平均値Ｅ0の増加量とブローバイガス増加量とは略比例している。この図７の関係により、クランクケース内のブローバイガス増加圧からブローバイガス増加量を簡単に推測することができる。

図８は、一つの気筒からのブローバイガス量が異常増加した場合のブローバイガス増加圧の変化を示した図である。全ての気筒のブローバイガス量が正常に増加している場合には、破線のグラフＤ２で示すように、各気筒のブローバイガス増加圧は平均的に増加しているが、たとえば、第２気筒４−２からのブローバイガス量が他の気筒に比べて異常増加すると、グラフＤ２’で示すように、第２気筒の爆発時期近傍（ＴＤＣ２近傍）の最大ブローバイガス増加圧が、他の気筒の最大ブローバイガス増加圧よりも、異常に大きくなる。これを自動的に検出すべく、予め、前述の限界ブローバイガス増加圧Ｐ１が設定され、制御手段２６の記憶部に記憶されており、この限界ブローバイガス増加圧Ｐ１を越えた時に、第２気筒のブローバイガス量が異常増加していることをモニター２７で認識することができる。また、モニター２７で認識するだけでなく、適宜の警報装置を作動させ、エンジンを自動停止するように、制御手段２６のプログラムを組み込むこともできる。

図９は、各気筒の摺動部材の部品交換時期を検出する場合のブローバイガス増加圧のグラフである。各気筒４−１、４−４、４−２、４−６、４−３、４―５の爆発時期は、この順序により、クランク角度で略１２０°間隔で配列されているが、各気筒４−１、４−４、４−２、４−６、４−３、４―５の各上死点ＴＤＣ１，ＴＤＣ４、ＴＤＣ２、ＴＤＣ６，ＴＤＣ３，ＴＤＣ５からそれぞれ前後６０°の範囲で区切り、各気筒に対応する１２０°の範囲内で、それぞれの区間（１２０°区間）におけるブローバイガス増加圧平均値Ｅ１，Ｅ４，Ｅ２，Ｅ６，Ｅ３，Ｅ５を演算する。たとえば、第１気筒４−１のブローバイガス増加圧平均値Ｅ１は、クランク角度が−６０°から６０°の範囲のブローバイガス増加圧の平均値であり、第４気筒４−４のブローバイガス増加圧平均値Ｅ４は、クランク角度が６０°から１８０°の範囲のブローバイガス増加圧の平均値であり、第２気筒４−２のブローバイガス増加圧平均値Ｅ２は、クランク角度が１８０°から３００°の範囲のブローバイガス増加圧の平均値であり、第６気筒４−６のブローバイガス増加圧平均値Ｅ６は、クランク角度が３００°から４２０°の範囲のブローバイガス増加圧の平均値であり、第３気筒４−３のブローバイガス増加圧平均値Ｅ３は、クランク角度が４２０°から５４０°の範囲のブローバイガス増加圧の平均値であり、第５気筒４−５のブローバイガス増加圧平均値Ｅ５は、クランク角度が５４０°から６６０°（−６０°）の範囲のブローバイガス増加圧の平均値である。これに対し、太い破線で示す直線Ｅ10は、図１０のブローバイガス増加量とエンジン摺動部材の摩耗量との関係と、図７のクランクケース内のブローバイガス増加量と各気筒のブローバイガス増加圧の平均値Ｅ0との関係等から求めた限界換摩耗量に対応する要交換ブローバイガス増加圧である。すなわち、図９における各気筒のブローバイガス増加圧平均値Ｅ１，Ｅ４、Ｅ２，Ｅ６，Ｅ３及びＥ５のいずれかが上記要交換ブローバイガス増加圧Ｅ10を越えた場合に、対応する気筒の摺動部材の交換時期であることを認識できるのである。ちなみに、図９の場合は、第２気筒のブローバイガス増加圧平均値Ｅ２が要交換ブローバイガス増加圧Ｅ10を越えており、これにより、第２気筒の摺動部材が交換時期に来ていることを示しているのである。

［測定及び圧力作業］
制御手段による制御及びモニターによる監視に関しては、前記制御手段の説明の欄で概ね説明しているので、ここでは、実際の測定作業及び監視作業等について、時系列的に簡単に説明する。

（ブローバイガスの増加圧及び増加量の変化の監視）
（１）摺動部材として、全気筒共にすべて新しい正常な部材を使用している正常初期運転状態では、図４に示すように、圧力センサー２５により測定されたクランクケース１内の圧力はグラフＢ１のように変化しており、したがって、クランクケース１内のブローバイガスの圧力もグラフＣ１のように変化している。

（２）正常初期運転後、一定期間経過した通常運転中に、クランクケース１内のブローバイガス量を検出する場合には、まず、測定精度を高く維持するために、図１のブリーザ管２３の開閉バルブ２４を閉じ、クランクケース１内を密閉状態とする。この密閉状態において、圧力センサー２５により、クランクケース１内の全体の圧力変化を連続的に測定し、制御手段２６に入力すると共に、光センサー１９により基準の気筒、すなわち第１気筒４−１のクランク角度を連続的に検出し、そのクランク角度の変化を制御手段２６に入力する。

（３）上記通常運転において、各気筒に使用されているピストンリング等の摺動部材は、気筒毎にまちまちに摩耗し、気筒毎の摩耗量に応じてそれぞれブローバイガス圧力及び量が増加する。このブローバイガスの増加圧及び増加量は、図５に示すように、前記圧力センサー２５により検出したクランクケース１内の全体の圧力Ｂ2と、初期圧力Ｂ１と、光センサー１９で検出したクランク角度に基づいて制御手段２６により気筒毎に求められ、それらをモニター２７で監視することにより、図６のように気筒毎のブローバイガス増加圧の変化及びそれに基づく増加量の変化を監視することができる。

すなわち、図５で説明したように、通常運転中に圧力センサー２５から入力された圧力Ｂ2と、予め記憶部に記憶された初期圧力Ｂ１との差を演算して、初期ブローバイガス圧力Ｃ１に対するブローバイガスの増加圧Ｄ１を求め、図６に示すように、ブローバイガス増加圧Ｄ１と該増加圧Ｄ１から推測したブローバイガス増加量をモニター２７に出力し、監視する。

図６において、ブローバイガス増加圧Ｄ１は各気筒により異なるが、各気筒の爆発時期（ＴＤＣ０°、１２０°、２４０°、３６０°、４８０°及び６００°近傍）のブローバイガス増加圧Ｄ１の状態を監視することにより、気筒毎のブローバイガス増加圧及び増加量の変化を、正確に認識することができる。

（ブローバイガス増加圧及び増加量の異常の検出）
ブローバイガス増加圧及び増加量を監視している状態において、たとえば、第２気筒の摺動部材が破損して、第２気筒のシール性が損なわれた場合には、図８に示すように、第２気筒の爆発時期近傍（ＴＤＣ２近傍）における最大ブローバイガス増加圧（及び最大増加量）Ｄ２’が、他の気筒の最大ブローバイガス増加圧よりも異常に大きくなり、所定の限界ブローバイガス増加圧Ｐ１を越えた場合に、第２気筒のブローバイガス量が異常に増加したと判別することができる。すなわち、第２気筒の摺動部材が損傷したり、急激に摩耗量が増加したことを認識できる。この場合、モニター２７の監視より認識することもできるが、監視に加え、自動的に、警告及びエンジン停止等の制御を行うこともできる。

（気筒毎の摺動部材の交換時期の検出）
摺動部材の部品交換指標としては、既に図８で説明したように、気筒毎の最大ブローバイガス増加圧又は増加量から異常を検出した時点で、対応する気筒の摺動部材の交換が必要であることを認識できるが、その他に、図９で説明したように、気筒毎に、ブローバイガス増加圧平均値Ｅ１，Ｅ４，Ｅ２，Ｅ６，Ｅ３，Ｅ５をそれぞれ演算し、これらブローバイガス増加圧平均値Ｅ１，Ｅ４，Ｅ２，Ｅ６，Ｅ３，Ｅ５と、前記要交換ブローバイガス増加圧Ｅ10とを比較して、該要交換ブローバイガス増加圧Ｅ10を越えた気筒、すなわち、第２気筒４−２について、摺動部材の交換時期であることを認識することがきる。

（潤滑油の交換時期の検出）
潤滑油の交換時期は、気筒毎のブローバイガス増加圧又はブローバイガス量の変化を求める必要はなく、図８で説明したクランクケース内全体のブローバイガス増加圧平均値Ｅ0と、前記図１１及び図１２で説明した潤滑油の劣化とブローバイガス増加量（ブローバイガス増加圧）との関係から、クランクケース内全体のブローバイガス増加圧平均値Ｅ0が、図１１又は図１２の各潤滑油使用限界点Ａ２，Ａ３のブローバイガス増加量に対応する値まで上昇した時に、潤滑油交換時期であることを認識することができる。

［その他の実施の形態］
（１）前記実施の形態における圧力測定は、図１において、ブリーザ管２３の開閉バルブ２４を閉じた状態で実施しているが、ブリーザ管２３の開閉バルブ２４を開放した状態で測定することも可能である。

（２）図１に仮想線で示すように、クランクケース１内のブリーザ管２３とは反対側の端壁に、圧力センサー２５’を配置することも可能である。該実施の形態によると、開閉バルブ２４を開いて大気開放状態としてクランクケース内圧力を測定した場合でも、ブリーザ管２３側に圧力センサー２５を配置する場合と比較して、微妙な圧力変化を精度良く測定することができる。なお、大気開放状態で測定する場合には、ブリーザ管２３から一気筒分以上離れた箇所に圧力センサー２５を配置すれば、クランクケース圧力変化を精度良く測定することができる。

（３）前記実施の形態は６気筒エンジンに適用した例であるが、２気筒〜５気筒の４サイクルエンジン又は７気筒以上の４サイクルエンジンにも適用可能である。

（４）クランク角度検出手段は、図１及び図３のように、多数のスリット２０を有するパルス円板１８と光センサー１９との組合せによる手段には限定されず、エンジンに連結される変速機の入力軸の回転角度を検出することにより、クランク角度を検出する手段等、各種検出手段が考えられる。

本発明によるブローバイガスの検出方法を実施する４サイクル６気筒エンジンの断面略図である。 図１のエンジンの第１気筒の断面拡大略図である。 図１のエンジンのクランク角度検出手段の断面拡大図である。 正常初期運転状態におけるピストン上下動等によるクランクケース内の基本圧力の変化と、検出したクランクケース内の初期圧力の変化と、ブローバイガのス初期圧力の変化との関係を示す図である。 通常運転時において検出したクランクケース内の圧力の変化と、クランクケース内の初期圧力の変化と、ブローバイガのス増加圧の変化との関係を示す図である。 通常運転時において検出したブローバイガス増加圧の変化と、その平均値を示す図である。 クランクケース内全体のブローバイガス増加圧平均値と、クランクケース内のブローバイガス増加量との関係を示す図である。 一つの気筒からのブローバイガス量が異常増加した場合のブローバイガス増加圧とクランク角度との関係を示す図である。 一つの気筒の摺動部材の部品交換時期を検出した場合のブローバイガス増加圧とクランク角度との関係を示す図である。 クランクケース内へのブローバイガスの増加量と、ピストンリング、シリンダライナ及びピストンリング溝等の摺動部材の摩耗量との関係を示す図である。 オイルパンに貯留された潤滑油の劣化に基づく全塩基化の度合いと、クランクケース内のブローバイガス量との関係を示す図である。 オイルパンに貯留された潤滑油の劣化に基づく劣化度合いと、クランクケース内のブローバイガス量との関係を示す図である。

符号の説明

１ クランクケース
２ シリンダヘッド
３ オイルパン
４−１，２，３，４，５，６ 第１，第２、第３，第４、第５及び第６気筒
７ ピストン（摺動部材）
８ ピストンリング（摺動部材）
１８、１９ パルス円板、光センサー（クランク角度検出手段の一例）
２５、２５’ 圧力センサー（圧力検出手段）
２６ 制御手段
２７ モニター

Claims (4)

1. 複数の気筒と、各気筒共通のクランクケースとを備えた４サイクル複数気筒エンジンのブローバイガス検出方法において、
   クランク角度検出手段により、クランク角度を連続で検出して制御手段に入力し、
   圧力検出手段により、連続的又は少なくとも所定のクランク角度間隔でクランクケース内圧力を測定して前記制御手段に入力し、
   前記制御手段により、前記所定のクランク角度間隔毎のクランクケース内圧力変化に基づいて、気筒毎のブローバイガス圧力の変化を検出することを特徴とする４サイクル複数気筒エンジンのブローバイガス検出方法。
2. 前記制御手段の記憶部は、エンジンの正常初期運転状態におけるブローバイガス増加圧を初期ブローバイガス増加圧として記憶すると共に、予め設定された限界ブローバイガス増加圧を記憶しており、前記制御手段の演算部は、正常初期運転後の通常運転時に検出した各気筒の爆発時期近傍の最大ブローバイガス増加圧と、前記限界ブローバイガス増加圧とを比較し、検出したブローバイガス増加圧が限界ブローバイガス増加圧以上に大きいと判別した時に、対応する気筒からクランクケース内へのブローバイガス量が異常増加していると認識するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の４サイクル複数気筒エンジンのブローバイガス検出方法。
3. クランクケース内を密封状態として、前記圧力検出手段によりクランクケース内圧力を測定することを特徴とする請求項１又は２記載の４サイクル複数気筒エンジンのブローバイガス検出方法。
4. 前記圧力検出手段は、クランクケース内を大気開放するブリーザ管の位置から１気筒分以上離れた箇所の圧力を検出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の４サイクル複数気筒エンジンのブローバイガス検出方法。

Images