JP2021156240A - Single cylinder internal combustion engine or piston synchronization-type multicylinder internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、単気筒内燃機関又は複数のピストンが同期して昇降する多気筒内燃機関に関するものであり、特に、ブローバイガスの処理技術を特徴にしている。 The present invention relates to a single-cylinder internal combustion engine or a multi-cylinder internal combustion engine in which a plurality of pistons move up and down in synchronization, and is particularly characterized by a blow-by gas processing technique.
内燃機関は、気筒(シリンダボア)の数で単気筒と多気筒とに分類され、単気筒内燃機関では、ピストンの昇降によってクランク室が正圧状態と負圧状態とに交互に変化するという圧力変動が生じる。他方、4サイクル2気筒内燃機関では、一般に、2つのピストンを同期して昇降させることにより、行程を360度ずらしているが、この場合も、単気筒と同様にクランク室に圧力変動が発生する。 Internal combustion engines are classified into single-cylinder and multi-cylinder engines according to the number of cylinders (cylinder bores). Occurs. On the other hand, in a 4-cycle 2-cylinder internal combustion engine, the stroke is generally shifted by 360 degrees by moving the two pistons up and down in synchronization, but in this case as well, pressure fluctuations occur in the crank chamber as in the case of a single cylinder. ..
さて、レシプロ式内燃機関では、気筒数に関係なく燃焼ガスの一部がクランク室に吹き抜ける現象があり、そこで、クランク室に吹き抜けたブローバイガスをオイルセパレータ室に通してここでオイルを捕集し、油分が除去されたブローバイガスをPCV通路によって吸気系(吸気マニホールド)に戻している。 In the reciprocating internal combustion engine, there is a phenomenon that a part of the combustion gas blows into the crankcase regardless of the number of cylinders, so the blow-by gas blown into the crankcase is passed through the oil separator chamber to collect the oil here. , The blow-by gas from which the oil is removed is returned to the intake system (intake manifold) by the PCV passage.
この場合、ブローバイガスの戻り制御は、負圧によって開くPCVバルブで行っており、過給機を搭載していない自然吸気タイプの内燃機関では、ブローバイガスは随時吸気系に還流し、過給機を搭載した内燃機関では、減速時のように過給がカットされて負圧状態になったときに還流するようになっている。 In this case, the return control of blow-by gas is performed by a PCV valve that opens by negative pressure, and in a naturally aspirated internal combustion engine that is not equipped with a supercharger, the blow-by gas is returned to the intake system at any time and the supercharger. In the internal combustion engine equipped with the above, the supercharging is cut and the engine returns to a negative pressure state as in the case of deceleration.
ところが、上記したようにクランク室に圧力変動が発生する単気筒内燃機関や4サイクル2気筒内燃機関では、クランク室の負圧が吸気系の負圧よりも小さくなる現象があり、このため、吸気系の吸気マニホールドが負圧であってもPCVバルブが開かずに、ブローバイガスが吸気マニホールドに還流しないことがある。 However, in a single-cylinder internal combustion engine or a 4-cycle 2-cylinder internal combustion engine in which pressure fluctuations occur in the crankcase as described above, there is a phenomenon that the negative pressure in the crankcase becomes smaller than the negative pressure in the intake system. Even if the intake manifold of the system has a negative pressure, the PCV valve may not open and the blow-by gas may not return to the intake manifold.
この点について非特許文献1には、吸気系のうちスロットルバルブよりも上流側の部位から吸気をクランク室に送る換気通路を設け、この換気通路に、吸気をクランク室のみに流して逆流は阻止する一方弁(逆止弁)と電磁式の開閉弁(流量制御弁)とを設け、クランク室が負圧になると開閉弁を開いて吸気をクランク室に送ることにより、PCVバルブを開き作動させることが開示されている。
Regarding this point, Non-Patent
非特許文献1では、クランク室での圧力変動は不可避としつつ、クランク室が負圧状態になっていてもPCVバルブの作動は確保して、スロットルバルブの戻しを確実化できると云えるが、高価な電磁式の開閉弁を必要とすると共に制御回路も必要になるためコストが嵩むという問題や、ケーブルが破断したり制御回路が故障したりすると、ブローバイガスの排除ができなくなるといった問題があった。
In
本願発明は、この問題を解消すべく成されたものである。 The present invention has been made to solve this problem.
本願発明は、単気筒内燃機関又は複数のピストンが同期して昇降する多気筒内燃機関に係り、この内燃機関は、
「クランク室に吹き抜けたブローバイガスを吸気系のうちスロットルバルブよりも下流側に戻すPCV通路と、吸気系のうちスロットルバルブよりも上流側の部位とクランク室とに連通した換気通路とを備えており、
前記PCV通路には、負圧により開くPCVバルブを設けている一方、
前記換気通路には、前記吸気系のうちスロットルバルブよりも下流側の負圧によって作動する制御バルブが、前記スロットルバルブよりも下流側の負圧に比例して閉じ量が増大するように配置されている」
という構成になっている。
The present invention relates to a single-cylinder internal combustion engine or a multi-cylinder internal combustion engine in which a plurality of pistons move up and down in synchronization.
"It is equipped with a PCV passage that returns the blow-by gas that has blown through the crankcase to the downstream side of the throttle valve in the intake system, and a ventilation passage that communicates with the part of the intake system that is upstream of the throttle valve and the crankcase. Crankcase
The PCV passage is provided with a PCV valve that opens by negative pressure, while
In the ventilation passage, a control valve that operates by a negative pressure on the downstream side of the throttle valve in the intake system is arranged so that the closing amount increases in proportion to the negative pressure on the downstream side of the throttle valve. ing"
It is configured as.
本願発明において、換気通路として吸気系とクランク室とを管路で接続してもよいし、吸気系と動弁室とは外部換気通路で接続する一方、動弁室とクランク室とはシリダヘッド及びシリンダブロックに空けた内部換気通路によって連通させ、外部換気通路に制御バルブを介挿するといったことも可能である。また、本願発明では、換気通路に逆流阻止用の一方弁を設けるのが好ましい。 In the present invention, the intake system and the crank chamber may be connected by a pipeline as a ventilation passage, or the intake system and the valve chamber are connected by an external ventilation passage, while the valve chamber and the crank chamber are connected to the cylinder head and the crank chamber. It is also possible to communicate with the cylinder block by an internal ventilation passage and insert a control valve into the external ventilation passage. Further, in the present invention, it is preferable to provide a one-sided valve for preventing backflow in the ventilation passage.
本願発明では、吸気系のうち吸気マニホールドのようなスロットルバルブよりも下流側の部位(例えば吸気マニホールド)が負圧状態になるか又は負圧が真空側に高くなると、制御バルブが開いたり開度が大きくなったりして、クランク室に新気を導入したり、導入量を増大したりできる。 In the present invention, when a portion of the intake system downstream of the throttle valve such as the intake manifold (for example, the intake manifold) becomes a negative pressure state or the negative pressure becomes higher toward the vacuum side, the control valve opens or opens. Can be increased, and fresh air can be introduced into the crank chamber or the amount of introduction can be increased.
従って、ピストンが上昇することによってクランク室が負圧形傾向になっても、新気の導入によって負圧化を阻止又は負圧の程度を抑制できる。これにより、吸気マニホールドがクランク室よりも相対的に減圧されている状態を維持して、PCVバルブを開き作動させることができる。その結果、単気筒内燃機関又はピストン同期型の多気筒内燃機関においても、ブローバイガスの還流を確実化できる。 Therefore, even if the crank chamber tends to have a negative pressure type due to the rise of the piston, the negative pressure can be prevented or the degree of the negative pressure can be suppressed by introducing fresh air. As a result, the PCV valve can be opened and operated while maintaining the state in which the intake manifold is relatively depressurized with respect to the crankcase. As a result, the return of blow-by gas can be ensured even in a single-cylinder internal combustion engine or a piston-synchronized multi-cylinder internal combustion engine.
そして、制御バルブは吸気系の負圧によって作動するため、構造は簡単で回路は不要であり、従って、電磁弁に比べてコストを大幅に低減できると共に、ケーブルの断線や回路の破損による作動不能といった事態を皆無にして信頼性も向上できる。また、電力は使用しないためバッテリの負担増大がない利点も有する。 And since the control valve operates by the negative pressure of the intake system, the structure is simple and no circuit is required. Therefore, the cost can be significantly reduced compared to the solenoid valve, and it cannot be operated due to cable disconnection or circuit breakage. The reliability can be improved by eliminating such a situation. In addition, since no electric power is used, there is an advantage that the load on the battery does not increase.
次に、本願発明を自動車用の4サイクル2気筒内燃機関に具体化した実施形態を、図面に基づいて説明する。以下では、方向を特定するため前後・左右の文言を使用するが、前後方向はクランク軸線方向であり、左右方向はクランク軸線及びシリンダボア軸線と直交した方向としている。前と後ろについては、タイミングチェーンが配置される側を前、ミッションケースが配置される側を後ろとしている。 Next, an embodiment in which the present invention is embodied in a 4-cycle 2-cylinder internal combustion engine for automobiles will be described with reference to the drawings. In the following, the front-back and left-right terms are used to specify the direction, but the front-back direction is the crank axis direction, and the left-right direction is the direction orthogonal to the crank axis and the cylinder bore axis. Regarding the front and the back, the side where the timing chain is arranged is the front, and the side where the mission case is arranged is the back.
(1).概要
内燃機関の基本構造は従来と同様であり、機関本体として、シリンダブロック1とその上面に固定されたシリンダヘッド2、シリンダヘッド2の上面に固定されたヘッドカバー3、シリンダブロック1の下面に固定されたオイルパン4を備えている。シリンダブロック1及びヘッドカバー3の前面は図示しないフロントカバーで覆われており、フロントカバーとシリンダブロック1及びヘッドカバー3とで囲われた空間にタイミングチェーンが配置されている。
(1). Overview The basic structure of the internal combustion engine is the same as the conventional one, and as the engine body, the
シリンダブロック1には、クランク軸5がクランクキャップを介して回転自在に保持されており、シリンダボア6にスライド自在に嵌挿されたピストン7とクランク軸5のクランクピン8とが、コンロッド9によって相対動自在に連結されている。
A
シリンダヘッド2には、始端を吸気側面2aに開口させて終端をシリンダボア6に開口させた吸気ポート10と、始端をシリンダボア6に開口させて終端を排気側面2bに開口させた排気ポート11とが形成されている。吸気ポート10は吸気バルブ12が開閉され、排気ポート11は排気バルブ13で開閉される。
The cylinder head 2 has an
シリンダヘッド2の吸気側面2aには吸気マニホールド14が固定されて、シリンダヘッド2の排気側面2bには排気マニホールド又は排気ターボ過給機(いずれも図示せず)が固定されている。吸気マニホールド14は、サージタンク15とこれから分岐した2本の枝通路16とを備えており、サージタンク15にはスロットルバルブ17が固定されて、枝通路16は吸気ポート10に接続されている。
An
内燃機関は吸気系の部材としてエアクリーナ18を備えており、エアクリーナ18のクリーン室18aにダクト状の吸気通路19が接続されて、吸気通路19がスロットルバルブ17に接続されている。スロットルバルブ17は、正確には、筒状のスロットルボデーと、バタフライ式の弁体と、弁体を駆動するモータ(アクチュエータ)とを備えており、弁体の開度がECU(エンジン・コントロール・ユニット)によって制御される。
The internal combustion engine includes an
シリンダブロック1の一側部には、ブローバイガスが流入するPCVセパレータ室20を設けており、PCVセパレータ室20とサージタンク15とがPCV通路21によって接続されている。PCVセパレータ室20には負圧で開くPCVバルブ22を設けているが、PCVバルブ22は、PCV通路21のうちの任意の部位に設けることが可能である。なお、PCVセパレータ室20は、ヘッドカバー3に設ける場合もある。
A
(2).換気構造
エアクリーナ18のクリーン室18aとヘッドカバー3とが外部換気通路24によって接続されている一方、シリンダヘッド2及びシリンダブロック1には、内部換気通路25が形成されており、吸気が動弁室26を経由してクランク室27に流入するようになっている。外部換気通路24に、サージタンク15の負圧によって開く制御バルブ28と、エアクリーナ18への逆流を阻止する一方弁29とを介在させている。一方弁29は制御バルブ28よりも上流側に配置している。なお、外部換気通路24の始端は吸気通路19に接続してもよい。
(2). Ventilation structure While the
制御バルブ28の構造は図2に示している。制御バルブ28は、棒状(プランジャ状)の弁体30が摺動自在で回転不能に嵌まった弁筒31と、弁筒31と連通して互いに逆方向に開口した入り口ポート32及び出口ポート33とを備えている。弁筒31の一端には入力ポート34が開口して、この入力ポート34にホース又はチューブより成る入力通路35の一端が接続されており、入力通路35の他端はサージタンク15に接続されている。
The structure of the
弁筒31の他端は蓋36で塞がれており、弁体30は、ばね(圧縮コイルばね)37によって蓋36の方向に付勢されている。そして、弁体30はサージタンク15が負圧になるとばね37に抗して入力通路35の側に引かれる。そこで、弁体30に、その軸芯と直交した方向に開口した連通穴38を空けている。
The other end of the
弁体30がばね37によって前進しきった状態(蓋36に当たった状態)では、連通穴38はその全体が入口ポート32及び出口ポート33から外れており、従って、動弁室26及びクランク室27への新気の供給は行われていない。他方、弁体30が負圧に引かれてばね37に抗して後退すると、後退の程度に比例して連通穴38と入口ポート32及び出口ポート33との連通面積は増大していき、弁体30が後退しきると、連通穴38と入口ポート32及び出口ポート33とはフルに連通する。
In the state where the
さて、2つのピストン7は行程が360度ずれているが同期して昇降するため、クランク室27の内圧は、180度間隔で正圧と負圧とに交互に変動する傾向を呈する。他方、吸気マニホールド14では、吸気行程による負圧増大と圧縮行程による負圧減少とが360度間隔で発生する。従って、吸気マニホールド14とクランク室27とで圧力変動のサイクルが相違している。
Since the strokes of the two pistons 7 are shifted by 360 degrees but move up and down in synchronization with each other, the internal pressure of the
しかるに、本実施形態では、吸気マニホールド14が負圧状態になる(又は負圧が真空側に大きくなる)と、クランク室27への換気量が増大して、クランク室27が負圧傾向にある場合は、負圧を無くすか又はその程度を小さくして、相対的に吸気マニホールド14が減圧された状態を維持できる。従って、PCVバルブ22を開き作動させて、ブローバイガスを吸気マニホールド14に還流させることができる。
However, in the present embodiment, when the
そして、制御バルブ28は、弁体30をばね37で付勢した単純な構造であるため、電磁弁に比べてコストを大幅に抑制できると共に、作動を確実化できて信頼性にも優れている。制御バルブ28は、ヘッドカバー3に取り付けたりサージタンク15に取り付けたりすることも可能であり、搭載位置の融通性にも優れている。
Since the
以上、本願発明の実施形態を説明したが、本願発明は他にも様々に具体化できる。例えば制御バルブは棒状の弁体方式には限らず、ニードル弁方式やバタフライ弁方式なども採用できる。内部換気通路を設けずに、エアクリーナ又は吸気通路とクランク室とを換気通路で直接に接続することも可能である。また、内部換気通路を設ける場合、フロントカバーで囲われたチェーン配置空間を内部換気通路に兼用することも可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention can be embodied in various ways. For example, the control valve is not limited to the rod-shaped valve body type, but a needle valve type or a butterfly valve type can also be adopted. It is also possible to directly connect the air cleaner or the intake passage and the crank chamber by the ventilation passage without providing the internal ventilation passage. Further, when the internal ventilation passage is provided, the chain arrangement space surrounded by the front cover can also be used as the internal ventilation passage.
本願発明は、単気筒内燃機関又は複数のピストンが同期して昇降する多気筒内燃機関に具体化できる。従って、産業上利用できる。 The present invention can be embodied in a single-cylinder internal combustion engine or a multi-cylinder internal combustion engine in which a plurality of pistons move up and down in synchronization. Therefore, it can be used industrially.
1 シリンダブロック
2 シリンダヘッド
3 ヘッドカバー
7 ピストン
10 吸気ポート
11 排気ポート
14 吸気マニホールド
15 サージタンク
16 枝通路
17 スロットルバルブ
18 エアクリーナ
19 吸気通路
20 オイルセパレータ室
21 PCV通路
22 PCVバルブ
24 外部換気通路
25 内部換気通路
28 制御バルブ
29 一方弁
30 弁体
31 弁筒
37 ばね
1 Cylinder block 2 Cylinder head 3 Head cover 7
Claims (1)
クランク室に吹き抜けたブローバイガスを吸気系のうちスロットルバルブよりも下流側に戻すPCV通路と、吸気系のうちスロットルバルブよりも上流側の部位とクランク室とに連通した換気通路とを備えており、
前記PCV通路には、負圧により開くPCVバルブを設けている一方、
前記換気通路には、前記吸気系のうちスロットルバルブよりも下流側の負圧によって作動する制御バルブが、前記スロットルバルブよりも下流側の負圧に比例して閉じ量が増大するように配置されている、
単気筒又はピストン同期型多気筒内燃機関。 A single-cylinder internal combustion engine or a multi-cylinder internal combustion engine in which multiple pistons move up and down in synchronization.
It is equipped with a PCV passage that returns the blow-by gas that has blown through the crankcase to the downstream side of the throttle valve in the intake system, and a ventilation passage that communicates with the part of the intake system that is upstream of the throttle valve and the crankcase. ,
The PCV passage is provided with a PCV valve that opens by negative pressure, while
In the ventilation passage, a control valve that operates by a negative pressure on the downstream side of the throttle valve in the intake system is arranged so that the closing amount increases in proportion to the negative pressure on the downstream side of the throttle valve. ing,
Single-cylinder or piston-synchronized multi-cylinder internal combustion engine.
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