JP4844597B2 - 内燃機関 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関であって、特に、ブローバイガス処理機構およびノッキングセンサを含む内燃機関に関する。

従来から各種工夫が施された内燃機関が提案されている。たとえば、特開２００６−３３６６１２号公報には、ＰＣＶ（Positive crankcase Ventilation）装置を備え、小型軽量化が図られた内燃機関が記載されている。そして、特開２００６−３３６６１２号公報に記載された内燃機関は、シリンダおよびクランクケースに分割されたシリンダブロックと、ベアリングキャップ、シリンダブロック、シリンダヘッドを貫通し、それぞれを締結するスルーボルトとを備えている。シリンダは、合成樹脂製のシリンダ外壁と、金属製のシリンダライナとに分割され、シリンダ外壁の側面には、樹脂製のサージタンクが一体的に連結されている。このサージタンクは、ＰＣＶ装置を介してクランクケースに連結されている。

また、特開２００３−３２２０５４号公報には、ノッキングセンサが設けられたエンジンが記載されている。

特開２００３−３２２０５４号公報に記載されたエンジンにおいては、冷却水が流通するウォータジャケットが設けられたシリンダブロックの壁面に、ノックセンサが設けられている。
特開２００６−３３６６１２号公報 特開２００３−３２２０５４号公報

しかし、上記先行文献には、ノッキングセンサおよびＰＣＶ装置のいずれもが搭載された内燃機関については、記載されていない。

そして、ノッキングセンサとＰＣＶ装置のいずれもが搭載された内燃機関においては、ＰＣＶ装置からの振動がノッキングセンサに伝達され、ノッキングセンサが、内燃機関の気筒におけるノッキングを正確にセンシングできないという問題が生じる。

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、ＰＣＶ装置およびノッキングセンサが搭載された内燃機関であって、ノッキングセンサが正確に気筒に生じるノッキングを検知することができる内燃機関を提供することである。

本発明に係る内燃機関は、気筒を規定するシリンダと、クランク室を規定すると共に、シリンダに連設されたクランクブロックと、シリンダの外周面に設けられ、シリンダのノッキングを検知可能なノッキングセンサと、気筒内に空気を供給する空気供給機構と、クランク室内のブローバイガスからオイルを分離し、オイルが分離された気体を空気供給機構に戻すブローバイガス処理機構とを備える。そして、上記ブローバイガス処理機構は、シリンダの外周面上に配置されるシリンダ登載部材を含み、シリンダ登載部材とノッキングセンサとは、互いに離れて配置され、シリンダ登載部材とノッキングセンサとの間の距離は、気筒を規定するシリンダの内周面とノッキングセンサとの間の距離よりも長い。

好ましくは、シリンダ登載部材は、シリンダの側面のうち、ノッキングセンサが設けられた側面と反対側に位置する側面に設けられる。

好ましくは、上記空気供給機構は、シリンダの一方の側面側からシリンダに向けて延び、シリンダに接続された供給管を含む。そして、上記シリンダの他方の側面側からシリンダに向けて延び、シリンダに接続された排気管をさらに備え、シリンダ登載部材は、一方の側面に設けられ、ノッキングセンサは、他方の側面に設けられる。

好ましくは、上記空気供給機構は、シリンダの一方の側面側からシリンダに向けて延び、シリンダに接続された供給管を含み、シリンダ登載部材とノッキングセンサとは、シリンダの一方の側面に設けられる。

好ましくは、上記処理機構は、クランク室に接続され、ブローバイガス内に含まれるオイルを分離可能なミストセパレータと、ミストスセパレータに接続され、ミストスセパレータから空気供給機構に供給する気体の供給量を調整可能なバルブとを含む。そして、上記シリンダ登載部材は、ミストスセパレータと、ミストスセパレータ上に設けられたバルブとを含む。

好ましくは、上記ブローバイガス処理機構は、バルブに接続されたブローバイガス通路を含み、バルブとの接続部位におけるブローバイガス通路の延在方向は、バルブとノッキングセンサとの離間方向と異なる方向とされる。

本発明に係る内燃機関によれば、ノッキングセンサが正確に気筒に生じるノッキングを検知することができる。

本発明に係るエンジン１１について、図１から図７を用いて説明する。
なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本発明にとって必ずしも必須のものではない。また、以下に複数の実施の形態が存在する場合、特に記載がある場合を除き、各々の実施の形態の特徴部分を適宜組合わせることは、当初から予定されている。

（実施の形態１）
図１から図４を用いて、本実施の形態１に係るエンジン１１について説明する。図１は、本実施の形態１に係るエンジン１１の概略構成を示す模式図である。この図１に示すように、エンジン（内燃機関）１１は、気筒１８を規定するシリンダ２０と、シリンダ２０の下側に取り付けられたクランクケース１４及びオイルパン１５とを備えている。さらに、エンジン１１は、気筒１８内に空気を供給するための吸気機構６０と、排気ガスを排出するための排気機構７０と、オイルミスト処理装置２７と、換気機構８０とを備えている。

シリンダ２０は、シリンダブロック１２およびシリンダブロック１２の上側に取り付けられたシリンダヘッド１３を有する。シリンダブロック１２は、筒状に形成されており、内部に気筒１８が形成されている。なお、本実施の形態においては、エンジン１１は、４気筒エンジンとなっている。そして、シリンダブロック１２内には、気筒１８内を摺動可能に設けられたピストン１９が設けられている。

ピストン１９は、気筒１８内のうち、ピストン１９より上方に位置する部分を燃焼室１６として規定している。ピストン１９には、コネクティングロッド５３の一方の端部が接続されており、コネクティングロッド５３の他方の端部には、クランクシャフト２１が接続されている。

クランクケース１４は、シリンダブロック１２の下部に連設されており、内部にクランク室２４が規定されている。そして、クランク室２４内には、クランクシャフト２１およびコネクティングロッド５３が収容されている。

吸気機構６０は、エアクリーナ５２と、スロットルバルブ２３と、サージタンク３４と、サージタンク３４をシリンダヘッド１３に接続する吸気通路１７とを備えている。

そして、エンジン１１の出力調整は、スロットルバルブ２３の開度（スロットル開度）を調節することによって実現される。すなわち、スロットル開度の調整により、燃焼室１６への吸入空気量が変化し、その変化に対応して燃料噴射量が制御され、燃焼室１６に充填される混合気の量が変化してエンジン１１の出力が調整される。吸気通路１７は、シリンダ２０の側面９０，９１のうち、一方の側面９０側から、シリンダ２０に向けて延び、シリンダヘッド１３に接続されている。

そして、排気機構７０は、シリンダヘッド１３に接続された排気通路２２と、排気通路２２に接続された触媒コンバータ５０と、触媒コンバータ５０に接続されたマフラ５１とを備えている。排気通路２２は、シリンダ２０の側面９０，９１のうち、他方の側面９１側からシリンダ２０に向けて延び、シリンダヘッド１３に接続されている。

エンジン１１では、気筒毎の燃焼室１６に吸気通路１７を通じて空気が吸入されるとともに、燃料噴射弁から燃料が噴射供給される。そして、混合気体がバルブ５４を介して、燃焼室１６内に入り込み、この燃料と空気の混合気体に対し点火プラグによる点火が行われる。そして、混合気が燃焼して気筒１８内でピストン１９が往復動し、エンジン１１の出力軸であるクランクシャフト２１が回転する。混合気の燃焼により生じた排気は、バルブ５５を介して、各燃焼室１６から排気通路２２へ排出される。そして、排気は、触媒コンバータ５０およびマフラ５１を順次通過して、車外に排出される。

換気機構８０は、一方の端部がエアクリーナ５２に接続され、他方の端部がシリンダヘッド１３の内部空間に連通する換気管路８１と、シリンダブロック１２内に形成されたオイル通路８２とを備えている。オイル通路８２は、シリンダヘッド１３内に規定された内部空間と、クランク室２４とを連通している。

そして、エアクリーナ５２から換気管路８１内に入り込んだ空気は、オイル通路８２を介して、クランク室２４内に入り込む。これにより、クランク室２４内の気体をガス流通管３２に押し出すことができ、クランク室２４内の換気を促進することができる。これにより、クランク室２４内の酸化窒素を低減することができ、オイルのスラッジ化を抑制することができる。

オイルミスト処理装置２７は、一方の端部が、クランクケース１４内に規定されたクランク室２４内に達するガス流通管３２と、ガス流通管３２の他方の端部が接続されたミストセパレータ２８と、ミストセパレータ２８に設けられ、ミストセパレータ２８から排出されるガス量を調整可能なＰＣＶバルブ２６とを備えている。ＰＣＶバルブ２６としては、絞り部、弁座及び弁体を流路に備え、この弁体をばねにより弁座側へ付勢するようにしたものを用いることができる。

オイルミスト処理装置２７は、一方の端部がＰＣＶバルブ２６に接続され、他方の端部がサージタンク３４に接続されたブローバイガス通路２５とを備えている。

ここで、エンジン１１では、圧縮行程及び膨張行程で、ピストンリングと気筒１８やピストン１９との隙間からクランク室２４にガスが漏出する。クランク室２４は、クランクシャフト２１が収容されている空間であり、詳しくはクランクケース１４及びオイルパン１５によって囲まれた空間である。上記ガスは圧縮行程で漏出する混合気、膨張行程で漏出する燃焼ガス等からなり、ブローバイガスと呼ばれる。ブローバイガスはエンジンオイルを劣化させ、エンジン１１の内部をさびさせる原因となり得る。

オイルミスト処理装置２７は、吸気負圧によって生じるスロットルバルブ２３の下流で発生する負圧をブローバイガス通路２５を通じてクランク室２４に作用させす。そして、オイルミスト処理装置２７は、吸気負圧により、ブローバイガスをブローバイガス通路２５及び吸気通路１７を通じて燃焼室１６に戻して再燃焼させるようにしている。

具体的には、まず、上記負圧によって、ブローバイガスがガス流通管３２を通って、ミストセパレータ２８内に入りこむ。ミストセパレータ２８内に入り込んだブローバイガスには、ブローバイガスがクランク室２４を通る際に混入した霧状のエンジンオイルが含まれている。

ここで、ミストセパレータ２８は、一般に知られている慣性衝突式、ラビリンス式等のミストセパレータ等が採用されており、ミストセパレータ２８内に入り込んだブローバイガス内に含まれるオイルミストを液化して、分離することができる。これにより、再燃されることで消費されるオイル消費量を低減することができる。

なお、慣性衝突式のミストセパレータは、流路の途中に絞り部及び慣性衝突壁を備えている。このタイプのミストセパレータでは、絞り部を通過することにより流速の上昇したブローバイガス及びオイルミストを慣性衝突壁に衝突させることで、オイルミストを液化させてブローバイガスから分離させる。また、ラビリンス式のミストセパレータは、流路の途中に、その流路を蛇行状に仕切る複数の仕切壁を備えている。このタイプのミストセパレータでは、ブローバイガス及びオイルミストが仕切壁に沿って蛇行しながら流れる途中で、そのオイルミストを仕切壁に付着させることで液化させてブローバイガスから分離させる。

ミストセパレータ２８には、ブローバイガスのガス流入口３１及びガス流出口が形成されている。また、ミストセパレータ２８の底部にはオイル排出口が形成されている。このオイル排出口とクランク室２４とは、ドレン通路によって接続されており、分離されたオイルがクランク室２４に戻されている。

ＰＣＶバルブ２６は、ミストセパレータ２８のガス流出口に接続されており、ミストセパレータ２８から排出されるガス排出量を調整している。

ＰＣＶバルブ２６およびブローバイガス通路２５を通って、ガスがサージタンク３４の内部空間に供給される。その後、ブローバイガスは、吸気通路１７を通ってエンジン１１の燃焼室１６に導かれる。なお、エンジン１１が停止されると、ブローバイガス及び吸気負圧がともに発生しなくなる。

ノッチングセンサ６１は、エンジンでのノッキングの発生を検知し、ＥＣＵ６５に信号を送信する。そして、ＥＣＵ６５は、ノッキングを解消するように、ノッチングセンサ６１からの検知情報に基づきエンジンの燃焼条件の設定を行なっている。ここで、図２は、シリンダブロック１２の断面図であり、図３は、シリンダブロック１２の側面図であり、ノッチングセンサ６１とＰＣＶバルブ２６との位置関係を模式的に示す側面図である。これら図１から図３に示すように、ノッチングセンサ６１と、ＰＣＶバルブ２６とは、互いに離れて配置されている。そして、ＰＣＶバルブ２６は、ミストセパレータ２８を介して、シリンダブロック１２の側面上に配置されている。

このため、ＰＣＶバルブ２６が駆動することで生じる振動は、まず、ミストセパレータ２８に伝達され、ミストセパレータ２８によって減衰される。その後、ＰＣＶバルブ２６からの振動は、シリンダブロック１２の周面上に達し、その後、ＰＣＶバルブ２６からの振動は、シリンダブロック１２を軸方向に伝達され、ノッチングセンサ６１に達する。

その一方で、気筒１８内で生じた振動等は、気筒１８を規定するシリンダブロック１２の内表面からシリンダブロック１２の側壁内を通って、ノッチングセンサ６１に達する。このため、気筒１８において生じたノッキングの振動の伝達経路の経路長は、シリンダブロック１２の厚さｔ程度となっている。このため、ＰＣＶバルブ２６にて生じた振動がノッチングセンサ６１に達するまでの振動伝達経路の経路長よりも短くなっている。

これにより、気筒１８からの振動の方が、ＰＣＶバルブ２６からの振動よりもノッチングセンサ６１に達し易く、ノッチングセンサ６１は、正確にノッキングを検知することができる。

図２に示すように、平面視した際に、ノッチングセンサ６１と、ＰＣＶバルブ２６とは、気筒１８の配列方向Ｌに離れるように配置されている。このように、シリンダブロック１２の高さ方向のみならず、配列方向ＬにもＰＣＶバルブ２６とノッチングセンサ６１とが離れているので、ＰＣＶバルブ２６とノッチングセンサ６１との間の距離が長くなっている。

なお、図４は、ノッチングセンサ６１とＰＣＶバルブ２６との位置関係の変形例を示す側面図である。この図４に示すように、ノッチングセンサ６１とＰＣＶバルブ２６とを側面９０の対角線上に位置する角部付近に配置して、ノッチングセンサ６１とＰＣＶバルブ２６との間の距離を確保するようにしてもよい。

ノッチングセンサ６１とＰＣＶバルブ２６とは、吸気通路１７が接続されたシリンダ２０の側面９０にいずれも設けられている。吸気通路１７内には、外部から取り入れた空気が流通しているため、周囲の温度が高くなることが抑制されている。

このため、ノッチングセンサ６１およびＰＣＶバルブ２６自体の温度が高くなることを抑制することができ、ノッチングセンサ６１およびＰＣＶバルブ２６を良好に駆動させることができる。

ＰＣＶバルブ２６には、ブローバイガス通路２５が接続されており、このブローバイガス通路２５に供給されるガスの供給量が変動することで、ＰＣＶバルブ２６に振動が生じる。このため、ＰＣＶバルブ２６に生じる振動は、ブローバイガス通路２５の延在方向に生じることとなる。

ここで、ブローバイガス通路２５は、ＰＣＶバルブ２６から気筒１８の配列方向Ｌに向けて延びている。その一方で、ＰＣＶバルブ２６とミストセパレータ２８との配列方向は、気筒１８の配列方向Ｌとは異なっている。

このように、ＰＣＶバルブ２６の接続部位におけるブローバイガス通路２５の延在方向と、ＰＣＶバルブ２６およびミストセパレータ２８の配列方向とは異なっている。すなわち、ＰＣＶバルブ２６に生じる振動方向と、ＰＣＶバルブ２６およびミストセパレータ２８の配列方向とは異なっている。このように、ＰＣＶバルブ２６の振動方向の延長上にノッチングセンサ６１が設けられておらず、ＰＣＶバルブ２６に生じる振動が、ノッチングセンサ６１に達することが抑制されている。

なお、本実施の形態１においては、図２に示すように、シリンダブロック１２にはウォータジャケット６２が形成されている。

（実施の形態２）
図５から図７を用いて、本発明の実施の形態２に係るエンジン１１について説明する。なお、図５から図７に示された構成のうち、上記図１から図４に示された構成と同一または相等する構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。

図５は、図１は、本実施の形態１に係るエンジン１１の概略構成を示す模式図であり、図６は、シリンダブロック１２の断面図である。さらに、図７は、ＰＣＶバルブ２６とノッチングセンサ６１との配置関係を模式的に示す側面図である。ここで、図５および図６に示すように、ＰＣＶバルブ２６およびミストセパレータ２８は、側面９０に設けられており、ノッチングセンサ６１は、側面９１に設けられている。

これにより、ノッチングセンサ６１とＰＣＶバルブ２６との間には、気筒１８が位置することとなり、ノッチングセンサ６１とＰＣＶバルブ２６と間の距離を確保することができる。これにより、ノッチングセンサ６１からの振動がノッチングセンサ６１に達することを抑制することができる。

シリンダブロック１２の内部には、ウォータジャケット６２が設けられ、このウォータジャケット６２は、ミストセパレータ２８と、ノッチングセンサ６１との間に位置する。

このように、ノッチングセンサ６１とミストセパレータ２８との間に液体を配置することで、ミストセパレータ２８からノッチングセンサ６１に伝達される振動が低減されている。

ＰＣＶバルブ２６が正常に駆動することができる駆動温度は、ノッチングセンサ６１が正常に駆動することができる駆動温度よりも低い。そこで、本実施の形態においては、吸気通路１７が接続された側面９０にＰＣＶバルブ２６を配置し、正常に駆動することができる駆動可能温度の高いノッチングセンサ６１を排気通路２２が接続された側面９１に配置している。

なお、ミストセパレータ２８およびＰＣＶバルブ２６を側面９０側に配置することで、サージタンク３４に接続されたブローバイガス通路２５の管路長を短くすることができる。

以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、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。さらに、上記数値などは、例示であり、上記数値および範囲にかぎられない。

本発明は、エンジン等の内燃機関に好適である。

本実施の形態１に係るエンジンの概略構成を示す模式図である。 シリンダブロックの断面図である。 シリンダブロックの側面図である。 ノッチングセンサとＰＣＶバルブとの位置関係の変形例を示す側面図である。 図１は、本実施の形態１に係るエンジンの概略構成を示す模式図である。 シリンダブロックの断面図である。 ＰＣＶバルブとノッチングセンサとの配置関係を模式的に示す側面図である。

符号の説明

１１ エンジン、１２ シリンダブロック、１３ シリンダヘッド、１４ クランクケース、１５ オイルパン、１６ 各燃焼室、１６ 燃焼室、１７ 吸気通路、１８ 気筒、１９ ピストン、２０ シリンダ、２１ クランクシャフト、２２ 排気通路、２３ スロットルバルブ、２４ クランク室、２５ ブローバイガス通路、２６ バルブ、２７ オイルミスト処理装置、２８ ミストセパレータ、３１ ガス流入口、３２ ガス流通管、３４ サージタンク、５０ 触媒コンバータ、５１ マフラ、５２ エアクリーナ、６０ 吸気機構、６１ ノッチングセンサ、６２ ウォータジャケット、７０ 排気機構、８０ 換気機構、８１ 換気管路、８２ オイル通路、９０，９１ 側面。

Claims (6)

1. 気筒を規定するシリンダと、
   クランク室を規定すると共に、前記シリンダに連設されたクランクブロックと、
   前記シリンダの外周面に設けられ、前記シリンダのノッキングを検知可能なノッキングセンサと、
   前記気筒内に空気を供給する空気供給機構と、
   前記クランク室内のブローバイガスからオイルを分離し、前記オイルが分離された気体を前記空気供給機構に戻すブローバイガス処理機構と、
   を備え、
   前記ブローバイガス処理機構は、前記シリンダの外周面上に配置されるシリンダ登載部材を含み、
   前記シリンダ登載部材と前記ノッキングセンサとは、互いに離れて配置され、前記シリンダ登載部材と前記ノッキングセンサとの間の距離は、前記気筒を規定する前記シリンダの内周面と前記ノッキングセンサとの間の距離よりも長い、内燃機関。
2. 前記シリンダ登載部材は、前記シリンダの側面のうち、前記ノッキングセンサが設けられた側面と反対側に位置する側面に設けられた、請求項１に記載の内燃機関。
3. 前記空気供給機構は、前記シリンダの一方の側面側から前記シリンダに向けて延び、前記シリンダに接続された供給管を含み、
   前記シリンダの他方の側面側から前記シリンダに向けて延び、前記シリンダに接続された排気管をさらに備え、
   前記シリンダ登載部材は、前記一方の側面に設けられ、前記ノッキングセンサは、前記他方の側面に設けられた、請求項２に記載の内燃機関。
4. 前記空気供給機構は、前記シリンダの一方の側面側から前記シリンダに向けて延び、前記シリンダに接続された供給管を含み、
   前記シリンダ登載部材と前記ノッキングセンサとは、前記シリンダの前記一方の側面に設けられた、請求項１に記載の内燃機関。
5. 前記ブローバイガス処理機構は、前記クランク室に接続され、前記ブローバイガス内に含まれるオイルを分離可能なミストセパレータと、前記ミストスセパレータに接続され、前記ミストスセパレータから前記空気供給機構に供給する前記気体の供給量を調整可能なバルブとを含み、
   前記シリンダ登載部材は、前記ミストスセパレータと、前記ミストスセパレータ上に設けられた前記バルブとを含む、請求項１から請求項４のいずれかに記載の内燃機関。
6. 前記ブローバイガス処理機構は、前記バルブに接続されたブローバイガス通路を含み、
   前記バルブとの接続部位における前記ブローバイガス通路の延在方向は、前記バルブと前記ノッキングセンサとの離間方向と異なる方向とされた、請求項５に記載の内燃機関。

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