JP2012251451A - Internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine.
内燃機関で発生する振動を打ち消すために、バランサをクランクケース内のクランク軸下方に設置する技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。 In order to cancel the vibration generated in the internal combustion engine, a technique for installing a balancer below the crankshaft in the crankcase is known (for example, see Patent Document 1).
ところで、ピストンが往復することによりクランクケース内の容積が変動するため、クランクケース内に圧力の脈動が発生してしまう。このため、クランクケース内の圧力が大気圧以上になる場合があり、クランクケースに新気を取り入れることが困難となる虞がある。また、クランクケース内の圧力が吸気通路内の圧力よりも低くなると、クランクケース内からブローバイガスを吸引することが困難となる虞がある。 By the way, since the volume in the crankcase fluctuates due to the reciprocation of the piston, pressure pulsation occurs in the crankcase. For this reason, the pressure in a crankcase may become atmospheric pressure or more, and it may become difficult to introduce fresh air into a crankcase. Further, if the pressure in the crankcase is lower than the pressure in the intake passage, it may be difficult to suck the blowby gas from the crankcase.
本発明は、クランクケース内の圧力の脈動を抑制することを目的とする。 An object of this invention is to suppress the pulsation of the pressure in a crankcase.
上記課題を達成するために本発明による内燃機関は、
内燃機関のクランクケース室内に設けられるクランク軸と連動して回転するバランサ軸を備えた内燃機関において、
前記バランサ軸に偏心して設けられるバランサウェイトと、
前記バランサウェイトの回転軌跡を囲んで該バランサウェイトを密閉する隔壁と、
前記隔壁よりも内側であって前記バランサウェイトが存在していない空間である空間部と、前記隔壁よりも外側のクランクケース室内と、を連通する開口部と、
を備え、
前記クランクケース室内の容積が所定値以上のときに前記バランサウェイトが前記開口部を閉じることで前記空間部と前記クランクケース室内との連通を遮断し、前記クランクケース室内の容積が所定値未満のときに前記バランサウェイトが前記開口部を開くことで前記空間部と前記クランクケース室内とを連通する。
In order to achieve the above object, an internal combustion engine according to the present invention provides:
In an internal combustion engine having a balancer shaft that rotates in conjunction with a crankshaft provided in a crankcase chamber of the internal combustion engine,
A balancer weight provided eccentrically on the balancer shaft;
A partition wall that encloses the rotation path of the balancer weight and seals the balancer weight;
An opening that communicates with the space that is inside the partition and in which the balancer weight is not present, and the crankcase chamber outside the partition; and
With
When the volume in the crankcase chamber is greater than or equal to a predetermined value, the balancer weight closes the opening to block communication between the space and the crankcase chamber, and the volume in the crankcase chamber is less than the predetermined value. Sometimes, the balancer weight opens the opening to communicate the space with the crankcase chamber.
バランサウェイトは、隔壁よりも内側で回転する。バランサウェイトはバランサ軸に偏心して設けられているため、バランサウェイトを回転可能に隔壁で囲むことで、バランサウェイトの存在していない空間部は、ガスで満たされる。そして、バランサウェイトは、少なくとも開口部の周囲の隔壁と接する時期があり、この時期にはバランサウェイトが開口部を覆うことで該開口部を閉じている。このときには、クランクケース室内と隔壁よりも内側とでガスの出入りはない。一方、バランサウェイトが開口部から離れると、該開口部が開かれて空間部とクランクケース室内とが連通される。このため、空間部とクランクケース室内とで圧力の高いほうから低いほうへガスが流れる。このように、バランサウェイトが回転することで開口部を開閉する。 The balancer weight rotates inside the partition wall. Since the balancer weight is provided eccentrically with respect to the balancer shaft, the balancer weight is surrounded by a partition wall so as to be rotatable, so that the space where no balancer weight exists is filled with gas. The balancer weight is at least in contact with the partition wall around the opening. At this time, the balancer weight covers the opening to close the opening. At this time, no gas enters and exits inside the crankcase chamber and inside the partition wall. On the other hand, when the balancer weight is separated from the opening, the opening is opened and the space and the crankcase chamber communicate with each other. For this reason, gas flows from the higher pressure to the lower pressure in the space and the crankcase chamber. In this way, the balancer weight rotates to open and close the opening.
ここで、開口部が開いていると、クランクケース室から空間部へガスを流すことができる。このため、クランクケース室内の容積が空間部の分だけ見かけ上大きな状態となっている。ところで、ピストンが往復することでクランクケース室内の容積が変化すると、圧力の脈動が発生する虞がある。これに対し、クランクケース室内の容積が所定値未満となるときに開口部を開くことにより、圧力の上昇を抑制することができるため、圧力の脈動が発生することを抑制できる。すなわち、所定値とは、クランクケース室内にて圧力の脈動が発生し得るクランクケース室内の容積とすることができる。このように、クランクケース室内の容積に応じて開口部を開閉することにより、圧力の脈動が発生することを抑制できる。 Here, when the opening is open, gas can flow from the crankcase chamber to the space. For this reason, the volume in the crankcase chamber is apparently large by the amount corresponding to the space portion. By the way, when the volume in the crankcase chamber changes due to the reciprocation of the piston, there is a possibility that pressure pulsation may occur. On the other hand, by opening the opening when the volume in the crankcase chamber is less than the predetermined value, it is possible to suppress an increase in pressure, and thus it is possible to suppress the occurrence of pressure pulsation. That is, the predetermined value can be a volume in the crankcase chamber where pressure pulsation can occur in the crankcase chamber. In this way, the opening and closing of the opening according to the volume in the crankcase chamber can suppress the occurrence of pressure pulsation.
本発明においては、前記バランサウェイトは、前記内燃機関のピストンが上死点と下死点との中間よりも、下死点側にあるときに前記開口部を開き、上死点側にあるときに前記開口部を閉じることができる。 In the present invention, the balancer weight opens the opening when the piston of the internal combustion engine is at the bottom dead center side relative to the middle between the top dead center and the bottom dead center, and when the balancer weight is on the top dead center side. The opening can be closed.
すなわち、前記所定値を、ピストンが上死点と下死点との中間に位置するときのクランクケース室内の容積としている。ピストンが上死点と下死点との中間に位置するときには、クランクケース室内の圧力が、該圧力の平均値に近い値となっている。そして、この平均値は、大気圧と略等しい。すなわち、クランクケース室内の圧力は、ピストンが前記中間に位置するときよりも上死点側のときに負圧となり、下死点側のときに正圧となる。そして、クランクケース室内の圧力が正圧となるときに開口部を開くことにより、クランクケース室内の圧力が高くなりすぎることを抑制できる。 That is, the predetermined value is the volume in the crankcase chamber when the piston is positioned between the top dead center and the bottom dead center. When the piston is positioned between the top dead center and the bottom dead center, the pressure in the crankcase chamber is close to the average value of the pressures. And this average value is substantially equal to atmospheric pressure. That is, the pressure in the crankcase chamber is negative when the piston is at the top dead center side than when the piston is positioned in the middle, and is positive when the piston is at the bottom dead center side. And it can suppress that the pressure in a crankcase chamber becomes too high by opening an opening part when the pressure in a crankcase chamber becomes a positive pressure.
本発明においては、前記空間部と前記内燃機関の吸気通路とを連通するブローバイガス排出通路を備え、
前記バランサウェイトは、前記内燃機関のピストンが上死点と下死点との中間よりも、下死点側にあるときに前記排出通路を開き、上死点側にあるときに前記排出通路を閉じることができる。
In the present invention, provided with a blow-by gas discharge passage communicating the space portion and the intake passage of the internal combustion engine,
The balancer weight opens the discharge passage when the piston of the internal combustion engine is at the bottom dead center side from the middle between the top dead center and the bottom dead center, and opens the discharge passage when the piston is at the top dead center side. Can be closed.
ブローバイガスは、クランクケース室内の圧力が吸気通路内の圧力よりも高いときに、クランクケース室からブローバイガス排出通路を介して吸気通路へ排出される。しかし、クランクケース室内の圧力が吸気通路内の圧力よりも低いときにブローバイガス排出通路が開いていると、ブローバイガスが逆流してしまう。これに対し、内燃機関のピストンが上死点と下死点との中間よりも上死点側にあるときにバランサウェイトが排出通路を閉じることで、ブローバイガスが逆流することを抑制できる。 The blowby gas is discharged from the crankcase chamber to the intake passage through the blowby gas discharge passage when the pressure in the crankcase chamber is higher than the pressure in the intake passage. However, if the blow-by gas discharge passage is open when the pressure in the crankcase chamber is lower than the pressure in the intake passage, the blow-by gas flows backward. On the other hand, when the piston of the internal combustion engine is on the top dead center side with respect to the middle between the top dead center and the bottom dead center, the balancer weight closes the discharge passage, thereby suppressing the backflow of blow-by gas.
本発明によれば、クランクケース内の圧力の脈動を抑制することができる。 According to the present invention, pulsation of pressure in the crankcase can be suppressed.
以下、本発明に係る内燃機関の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。 Hereinafter, specific embodiments of the internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to the drawings.
<実施例1>
図1は、本実施例に係る内燃機関の概略構成を示す図である。図1に示す内燃機関1は、2つの気筒を有する4ストローク機関である。なお、本実施例は、ディーゼル機関であっても、また、ガソリン機関であっても同様に適用することができる。
<Example 1>
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an internal combustion engine according to the present embodiment. The
内燃機関1の各気筒には、往復運動を行うピストン2が備えられている。ピストン2は、コネクティングロッド3によりクランク軸4に連結されている。
Each cylinder of the
クランク軸4は、クランクケース室11内に備わる。また、クランクケース室11内には、振動を抑制するためのバランサ5が設けられている。バランサ5は、回転中心となる軸部51、軸部51から偏心したウェイト52、ウェイト52を囲む隔壁53、隔壁53よりも内側と外側とを連通する開口部54、隔壁53の内側のガスをクランクケース室11の外部へ排出させるときの出口となる排出部55を備えて構成されている。また、隔壁53内において、軸部51及びウェイト52が存在しない箇所には、ガスで満たされている空間部56が形成される。
The
軸部51は、その中心軸がクランク軸4の中心軸と平行になるように配置されている。そして、軸部51は、クランク軸4と連動して該クランク軸4とは逆方向に回転する。図1では、クランク軸4が右回転にて1周する間に、軸部51は左回転にて1周する。なお、本実施例においては軸部51が、本発明におけるバランサ軸に相当する。
The
ウェイト52は、軸部51の中心軸を中心として、該軸部51と一体となって回転する。そして、隔壁53の内壁は、ウェイト52の回転軌跡の外周面に沿って、該外周面と接するように形成されている。なお、ウェイト52と隔壁53とは、少なくとも、開口部54の周囲、及び、排出部55の周囲で接していればよい。
The
そして、ウェイト52が回転することにより、空間部56も軸部51の中心軸を中心として回転する。なお、本実施例においてはウェイト52が、本発明におけるバランサウェイトに相当する。
As the
開口部54は、ウェイト52の回転軌跡の外周面と隔壁53とが接する位置に設けられている。軸部51が回転することにより、開口部54にはウェイト52と空間部56とが交互に接する。そして、ウェイト52が開口部54を覆うことにより、開口部54が閉じられて、該開口部を介したガスの流通が遮断される。一方、ウェイト52が開口部54から離れると、開口部54が開かれて、空間部56とクランクケース室11とが連通されるため、該開口部54を介してガスの流通が可能となる。このように、ウェイト52が回転することにより、開口部54が開閉される。すなわち、ウェイト52は、開口部54を開閉する弁の役割を果たす。
The
排出部55は、PCV通路6を介して内燃機関1の吸気通路7に接続される。PCV通路6は、クランクケース室11内のブローバイガスを吸気通路へ排出させるときの該ブローバイガスの通路である。PCV通路6は、吸気通路7に備わるスロットル71よりも下流側に接続される。排出部55は、開口部54と同様にして、ウェイト52により開閉される。なお、本実施例においてはPCV通路6が、本発明におけるブローバイガス排出通路に相当する。
The
また、スロットル71よりも上流側の吸気通路7と、内燃機関1のシリンダヘッド室12内と、を接続する新気供給通路72が設けられている。新気供給通路72を介してシリンダヘッド室12内に供給される新気は、内燃機関1の内部を流通してクランクケース室11内に到達する。
Further, a fresh
そして、本実施例では、ウェイト52、開口部54、排出部55を、クランク軸4の回転角に対して以下の関係となるように形成している。
In this embodiment, the
ここで、図2−9は、ウェイト52と、開口部54及び排出部55と、の関係を示した図である。図2はピストン2が上死点に位置するときを示し、図3はクランク軸4の回転角がピストン2の上死点後45度のときを示し、図4はクランク軸4の回転角がピストン2の上死点後90度のときを示し、図5はクランク軸4の回転角がピストン2の上死点後135度のときを示し、図6はクランク軸4の回転角がピストン2の上死点後180度のとき(下死点のとき)を示し、図7はクランク軸4の回転角がピストン2の上死点後215度のときを示し、図8はクランク軸4の回転角がピストン2の上死点後270度のときを示し、図9はクランク軸4の回転角がピストン2の上死点後315度のときを示している。
Here, FIG. 2-9 is a diagram illustrating the relationship between the
なお、クランクケース室11内の容積は、ピストンの行程容積及び空間部56内の容積分だけ変化し得る。
The volume in the
図2に示したように、ピストン2が上死点にあるときには、クランクケース室11内の容積が大きい。ここで、ピストン2が上昇するにしたがって、クランクケース室11内の圧力は負圧となる。このときには、開口部54及び排出部55がウェイト52により閉じられる。このようにすることで、隔壁53内及びPCV通路6内のブローバイガスが逆流することを抑制できる。
As shown in FIG. 2, when the
図3に示したように、ピストン2が下降を始めると、クランクケース室11内の容積が小さくなるために、該クランクケース室11内のガスが圧縮される。これにより、クランクケース室11内の圧力が上昇し始めるが、まだ負圧の状態である。このときにも、開口部54及び排出部55がウェイト52により閉じられる。このようにすることで、隔壁53内及びPCV通路6内のブローバイガスが逆流することを抑制できる。
As shown in FIG. 3, when the
図4に示したように、ピストン2が上死点と下死点との中間位置まで移動すると、クランクケース室11内の容積がさらに小さくなるので、該クランクケース室11内の圧力がさらに上昇する。このため、クランクケース室11内の圧力が、大気圧と略等しくなる。そして、クランクケース室11内の圧力が、大気圧と略等しくなるときに、開口部54が開かれる。これにより、空間部56とクランクケース室11とが連通されるため、見かけ上、クランクケース室11内の容積が空間部56の分だけ大きくなる。
As shown in FIG. 4, when the
図5に示したように、ピストン2が上死点と下死点との中間位置よりもさらに下死点側に下降すると、開口部54が開かれている状態であっても、クランクケース室11内の圧力が、大気圧よりも高くなり始める。このように、クランクケース室11内の圧力が、大気圧よりも高くなるときに、排出部55が開かれる。ここで、スロットル71よりも下流側の吸気通路7内の圧力は、大気圧よりも低いために、排出部55が開かれたときには、PCV通路6のクランクケース室11側の圧力のほうが、吸気通路7側の圧力よりも高い。このため、PCV通路6では、クランクケース室11側から吸気通路7側へ向かってブローバイガスが流れる。なお、過給器を備えている場合には、クランクケース室11内の圧力よりも、吸気通路7内の圧力のほうが高くなり得る。この場合には、PCV通路6を過給機よりも上流側の吸気通路7に接続することにより、吸気通路7内の圧力がクランク
ケース室11内の圧力よりも低くなる。
As shown in FIG. 5, when the
図6に示したように、ピストン2が下死点に到達し、その後、図7に示したように、ピストン2が上昇を始めると、クランクケース室11内の容積は大きくなり始める。これにより、クランクケース室11内の圧力が下降し始めるが、このときには、まだ正圧である。このときには、開口部54及び排出部55が開かれているので、引き続きブローバイガスがPCV通路6を介して吸気通路7へ排出される。
As shown in FIG. 6, when the
図8に示したように、ピストン2が上死点と下死点との中間位置まで上昇すると、クランクケース室11内の圧力は、さらに下降して、大気圧と略等しくなる。このように、クランクケース室11内の圧力が大気圧と略等しくなるときに、開口部54が閉じられる。これにより、空間部56内のガスがクランクケース室11内に逆流することを抑制できる。また、このときに、排出部55を開いていると、空間部56内から吸気通路7へガスが流れ、該空間部56内の圧力が負圧となる。
As shown in FIG. 8, when the
図9に示したように、ピストン2がさらに上昇してクランクケース室11内の圧力がさらに下降すると、クランクケース室11内は負圧となる。このときには、開口部54及び排出部55が閉じられているため、吸気通路7側からクランクケース室11側へPCV通路6をブローバイガスが逆流することもない。
As shown in FIG. 9, when the
本実施例では、上記効果が得られるように、開口部54が開く時期、開口部54が閉じる時期、排出部55が開く時期、排出部55が閉じる時期、ウェイト52の形状が設定される。すなわち、ピストン2の下降時であって上死点と下死点との中間位置付近で開口部54が開き、ピストン2の上昇時であって上死点と下死点との中間位置付近で開口部54が閉じるように、開口部54及びウェイト52を形成する。同様に、ピストン2の下降時であって上死点と下死点との中間位置付近で排出部55が開き、ピストン2の上昇時であって上死点と下死点との中間位置付近で排出部55が閉じるように、排出部55及びウェイト52が形成される。
In this embodiment, the time when the
なお、クランクケース室11内の圧力が吸気通路7内の圧力よりも高いときに開口部54及び排出部55が開くように設定してもよい。また、これらの関係は、実験等により求めてもよい。
The
図10は、クランク角度に対するクランクケース室11内の圧力の推移を示した図である。実線は本実施例に係る内燃機関1の場合を示し、一点鎖線及び二点鎖線は従来の内燃機関の場合を示している。また、「平均値」とは、本実施例に係る内燃機関1の場合におけるクランクケース室11内の圧力の平均値を示している。このように、本実施例に係る内燃機関1では、クランクケース室11内の圧力を従来よりも低く維持することができる。そして、クランクケース室11内の圧力の平均値を、大気圧以下にすることができる。そうすると、クランクケース室11内のブローバイガスを吸気通路7へ効率よく排出させることができる。
FIG. 10 is a diagram showing the transition of the pressure in the
以上説明したように、本実施例によれば、バランサ5を利用してクランクケース室11内の圧力を調整すると共に、ブローバイガスを排出させることができる。これにより、装置の小型化が可能となる。また、バランサ5を隔壁53で囲っているため、該バランサ5によりオイルが撹拌されることを抑制できる。さらに、従来必要であったブローバイガスの逆流を防止するための逆止弁が不要となる。
As explained above, according to the present embodiment, the
また、2気筒機関などのようにクランクケース室11内の圧力の脈動が大きくなる内燃機関であっても、圧力の脈動を抑制することが可能となるため、ブローバイガスの排出を
促進させることができる。
Further, even in an internal combustion engine such as a two-cylinder engine in which the pressure pulsation in the
1 内燃機関
2 ピストン
3 コネクティングロッド
4 クランク軸
5 バランサ
6 PCV通路
7 吸気通路
11 クランクケース室
12 シリンダヘッド室
51 軸部
52 ウェイト
53 隔壁
54 開口部
55 排出部
56 空間部
71 スロットル
72 新気供給通路
1
Claims (3)
前記バランサ軸に偏心して設けられるバランサウェイトと、
前記バランサウェイトの回転軌跡を囲んで該バランサウェイトを密閉する隔壁と、
前記隔壁よりも内側であって前記バランサウェイトが存在していない空間である空間部と、前記隔壁よりも外側のクランクケース室内と、を連通する開口部と、
を備え、
前記クランクケース室内の容積が所定値以上のときに前記バランサウェイトが前記開口部を閉じることで前記空間部と前記クランクケース室内との連通を遮断し、前記クランクケース室内の容積が所定値未満のときに前記バランサウェイトが前記開口部を開くことで前記空間部と前記クランクケース室内とを連通する内燃機関。 In an internal combustion engine having a balancer shaft that rotates in conjunction with a crankshaft provided in a crankcase chamber of the internal combustion engine,
A balancer weight provided eccentrically on the balancer shaft;
A partition wall that encloses the rotation path of the balancer weight and seals the balancer weight;
An opening that communicates with the space that is inside the partition and in which the balancer weight is not present, and the crankcase chamber outside the partition; and
With
When the volume in the crankcase chamber is greater than or equal to a predetermined value, the balancer weight closes the opening to block communication between the space and the crankcase chamber, and the volume in the crankcase chamber is less than the predetermined value. An internal combustion engine in which the balancer weight sometimes opens the opening to communicate the space and the crankcase chamber.
前記バランサウェイトは、前記内燃機関のピストンが上死点と下死点との中間よりも、下死点側にあるときに前記排出通路を開き、上死点側にあるときに前記排出通路を閉じる請求項1または2に記載の内燃機関。 A blow-by gas discharge passage communicating the space and the intake passage of the internal combustion engine;
The balancer weight opens the discharge passage when the piston of the internal combustion engine is at the bottom dead center side from the middle between the top dead center and the bottom dead center, and opens the discharge passage when the piston is at the top dead center side. The internal combustion engine according to claim 1 or 2.
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