JPH0560000A - エンジンのポンピングロス低減装置 - Google Patents

エンジンのポンピングロス低減装置

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JPH0560000A
JPH0560000A JP3218293A JP21829391A JPH0560000A JP H0560000 A JPH0560000 A JP H0560000A JP 3218293 A JP3218293 A JP 3218293A JP 21829391 A JP21829391 A JP 21829391A JP H0560000 A JPH0560000 A JP H0560000A
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JP
Japan
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crankcase
engine
pumping loss
piston
gas
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Withdrawn
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JP3218293A
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English (en)
Inventor
Akira Kurihara
明 栗原
Toru Kurisu
徹 栗栖
Shohei Kumano
昌平 熊野
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Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】エンジンのポンピングロスを確実に低減させる
ことができる様なエンジンのポンピングロス低減装置を
提供する。 【構成】エンジン10のクランクケース22内の内圧を
変化させる圧力調整手段24と、クランクケース22内
の内圧を検出する圧力検出手段36と、エンジン10の
クランクシャフト14の回転数を検出する回転数検出手
段38と、圧力検出手段36からの出力信号と回転数検
出手段38からの出力信号を元に、クランクシャフト1
4の回転周期と、クランクケース22内の気体の膨張収
縮の固有振動の周期とが一致する様に圧力調整手段24
を制御する制御手段30とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、エンジンのポンピング
ロス低減装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】エンジンのポンピングロス、すなわちシ
リンダ内でのピストンの上下動にたいする抵抗力は、エ
ンジンの機械抵抗の約30%を占めている。そして、こ
のうちクランクケース内に存在する空気やブローバイガ
ス等の気体の圧力によりピストン背面が受ける抵抗力
と、これらの気体の粘性によりクランクシャフトが受け
る回転に対する抵抗力は、エンジンの高回転化の障害と
なっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来より、エンジンの
高回転化を図る上で、このポンピングロスが問題にされ
ているが、ポンピングロスを確実に低減させる決め手と
なる様な方法がなく、これを低減させる方法が要望され
ていた。従って、本発明は上記の課題に鑑みてなされた
ものであり、その目的とするところは、エンジンのポン
ピングロスを確実に低減させることができる様なエンジ
ンのポンピングロス低減装置を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決し、目
的を達成するために、本発明のエンジンのポンピングロ
ス低減装置は、エンジンのクランクケース内の内圧を変
化させる圧力調整手段と、前記クランクケース内の内圧
を検出する圧力検出手段と、前記エンジンのクランクシ
ャフトの回転数を検出する回転数検出手段と、前記圧力
検出手段からの出力信号と前記回転数検出手段からの出
力信号を元に、前記クランクシャフトの回転周期と、前
記クランクケース内の気体の膨張収縮の固有振動の周期
とが一致する様に前記圧力調整手段を制御する制御手段
とを具備することを特徴としている。
【0005】また、この発明に係わるエンジンのポンピ
ングロス低減装置において、前記制御手段は、前記クラ
ンクシャフトの回転数の上昇に伴って、前記クランクケ
ース内の内圧を減少させる様に前記圧力調整手段を制御
することを特徴としている。また、この発明に係わるエ
ンジンのポンピングロス低減装置において、加減速の検
知器を更に具備すると共に、前記圧力調整手段は、前記
クランクケースに接続された空気室と、該空気室に接続
された真空ポンプとを具備し、前記制御手段は、前記加
減速の検知器から減速状態を示す信号が出力された時に
前記真空ポンプを作動させて前記空気室を負圧状態にす
ることを特徴としている。
【0006】
【作用】以上の様に、この発明に係わるエンジンのポン
ピングロス低減装置は構成されているので、クランクケ
ース内の気体の圧力を調整して、この気体の膨張収縮の
固有振動の周期をクランクシャフトの回転周期、すなわ
ちピストンの上下動の周期と一致させることにより、ピ
ストンが下降する時には収縮し、ピストンが上昇する時
には膨張するという様に、クランクケース内の気体が自
己の固有振動によりピストンの上下動に対応して膨張収
縮するので、ピストンの上下動を妨げることがなくな
り、ポンピングロスを低減させることができる。
【0007】
【実施例】以下、本発明の好適な一実施例について、添
付図面を参照して詳細に説明する。図1は、一実施例の
エンジンのポンピングロス低減装置の構成を模式的に示
した図である。図1において、エンジン10のシリンダ
ブロック12内には、エンジン10の出力軸としてのク
ランクシャフト14を回転駆動するためのピストン16
が設けられている。シリンダブロック12のピストン1
6の上側の部分には燃焼室18が設けられており、この
燃焼室18内で周知の燃焼サイクルが行われることによ
り、ピストン16はシリンダブロック12内で上下方向
に駆動される。そして、ピストン16に接続されたコン
ロッド20の大端部は、クランクシャフト14のクラン
クピン14aに回転自在に接続されており、ピストン1
6の上下動に伴って、クランクシャフト14が回転さ
れ、エンジン10の出力がこのクランクシャフト14か
ら取り出される。
【0008】一方、シリンダブロック12の下部のクラ
ンクケース22には、空気室24内にクランクケース2
2内に存在する気体を導くための通気管26の一端部が
接続されている。そして、この通気管26の他端部は、
空気室24に接続されている。このクランクケース22
と空気室24とを連絡する通気管26の途中には、電磁
ソレノイドバルブ28が挿設されており、クランクケー
ス22から空気室24への気体の挿通状態を制御する様
にされている。電磁ソレノイドバルブ28は、ポンピン
グロス低減装置8全体を制御するための制御装置30に
接続されており、制御装置30は、この電磁ソレノイド
バルブ28を駆動する駆動パルスのデユーティー比を変
化させることにより、クランクケース22から空気室2
4へ導かれる気体の量を制御する。
【0009】また、空気室24には、もう1本の通気管
32が接続されており、この通気管32の他端部は、シ
リンダブロック12内に空気を供給するための吸気管3
5に合流する様に接続されている。この様に通気管32
を吸気管35に合流させることにより、クランクケース
22から空気室24にもたらされたブローバイガスを吸
気系に戻し、再燃焼させることができる。また同時に、
吸気管35内の吸気負圧により、空気室24内の気体を
吸い出し、空気室24内に負圧を発生させることができ
る。この空気室24内に発生した負圧が、クランクケー
ス22内の気体を引き、クランクケース22の内圧を変
化させる原動力となる。なお、通気管32の途中にも電
磁ソレノイドバルブ34が挿設されており、制御装置3
0は、この電磁ソレノイドバルブ34を駆動パルスのデ
ユーティ比を変えることにより制御し、空気室24の負
圧の状態を必要に応じて変化させる。
【0010】また、シリンダブロック12のクランクケ
ース22内には、クランクケース22の内圧を検出する
ための圧力検出器36が設けられている。この圧力検出
器36は、前述した制御装置30に接続されており、ク
ランクケース22の内圧の情報をこの制御装置30にリ
アルタイムに出力する。また、制御装置30には、通常
の自動車に装備されている周知のエンジンの回転数検出
器38が接続されており、この回転数検出器38の出力
信号により、制御装置30はエンジン10の回転周波
数、すなわちピストン16の上下動の周波数をモニター
できる様にされている。
【0011】ここで、一実施例のポンピングロス低減装
置8の動作原理について説明する。エンジンのポンピン
グロス、すなわちシリンダブロック12内でのピストン
16の上下動に対する抵抗力の内の大きな要素として
は、ピストン16の下面がクランクケース22内に存在
する気体から受ける圧力による抵抗力が挙げられる。一
実施例のポンピングロス低減装置8は、このクランクケ
ース22内の気体からピストン16の下面が受ける抵抗
力を低減させようとするものである。
【0012】通常、自動車のエンジンにおいては、クラ
ンクケース内にクランクシャフト等の回転を円滑にする
ためにエンジンオイルが循環されており、クランクケー
ス内に存在する空気やブローバイガス等の気体には、こ
のエンジンオイルが多く混入している。そのため、クラ
ンクケース内の気体は、オイルが混入していない場合と
比較して、高密度状態となっている。ここで、気体の固
有振動の周波数は、その気体の容積と密度により決定さ
れるが、気体の容積が一定である場合には、気体が高密
度となるほどこの周波数は低くなる。そのため、クラン
クケース内に存在する気体の固有振動の周波数は、オイ
ルが混入することにより低い状態となっている。これに
対し、エンジンのピストンの上下動の周波数は、通常走
行時においては、数10ヘルツのオーダーであり、クラ
ンクケース内の気体の固有振動の周波数より高いレベル
にある。そのため、クランクケース内の気体の固有振動
の周波数と、ピストンの上下動の周波数とは一致してい
ない。
【0013】このような状態においては、クランクケー
ス22内の気体の膨張収縮振動と、ピストン16の上下
動によるクランクケース22内の容積の増減とが各々別
々の周期で行われるため、エンジン10が連続的に回転
している時には、タイミングによってピストン16が下
降しようとした時に、クランクケース22内の気体が膨
張しようとし、ピストン16が上昇しようとした時に、
クランクケース22内の気体が収縮しようとするといっ
た現象が生ずることになる。このような場合には、ピス
トン16はクランクケース22内の気体から大きな抵抗
力を受けることになり、ポンピングロスを増長すること
となる。
【0014】そのため、一実施例のポンピングロス低減
装置8においては、クランクケース22内の気体を空気
室24内に吸い出し、クランクケース22内の気体の密
度を低減させることにより、この気体の固有振動の周波
数を上昇させ、ピストン16の上下動の周波数と一致さ
せる様にしている。これにより、シリンダブロック12
内部では、ピストン16が上昇する時には気体が膨張
し、ピストン16が下降する時には気体が収縮する様に
なり、ポンピングロスを低減させることが可能になる。
【0015】次に図2は、クランクケース22の内圧と
ポンピングロスの大きさとの関係を示す実験結果の一例
を示したものである。図中、横軸はクランクケース22
の内圧を示し、縦軸はポンピングロスの大きさ(比率)
を示している。従って、図中上の方に位置する点ほどポ
ンピングロスが大きいことを示している。また、各曲線
の右側に示した数字はエンジン10の回転数を示してい
る。
【0016】ここで、例えば図中一番下の位置に示した
エンジン10の回転数が1000rpmの曲線を見る
と、クランクケース22内の内圧が約−100mmHg
の場合に白丸で示した様に最もポンピングロスが小さく
なっており、この内圧の時にピストン16の上下動の周
波数とクランクケース22内の気体の固有振動の周波数
が一致していることがわかる。同様に、例えばエンジン
10の回転数が3000rpmの時には、クランクケー
ス22の内圧が約−150mmHgの時にポンピングロ
スが最小となり、また5000rpmの時には約−55
0mmHgの時にポンピングロスが最小になっている。
従って、ピストン16の上下動の周波数が高くなること
に対応してクランクケース22の内圧を減少させ、クラ
ンクケース22内の気体の固有振動数を高くすることに
より、ポンピングロスを確実に減少させることが可能と
なる。
【0017】次に、一実施例のポンピングロス低減装置
8の動作について説明する。まず、制御装置30は、エ
ンジン10の回転数検出器38からの情報によりピスト
ン16の上下動の周波数を検出する。制御装置30は、
その内部のメモリにピストン16の上下動の周波数に対
してポンピングロスが最も小さくなるクランクケース2
2の内圧の情報(例えば図2に示した様な情報)を記憶
しており、上記のピストン16の上下動の周波数から、
クランクケース22内の内圧の最適値を判断する。ここ
で、メモリに記憶されているピストン16の上下動の周
波数とポンピングロスが最も小さくなるクランクケース
22内の内圧との関係は、対応するエンジン10に関し
て、実験あるいは計算によって前もって求めておく。そ
して、制御装置30は、圧力検出器36の出力信号をモ
ニターしながら電磁ソレノイドバルブ28,34を動作
させて、クランクケース22内の気体を空気室24内に
吸い出し、クランクケース22内の内圧が最適値に一致
する様にさせる。このようにして、エンジン10のポン
ピングロスが常に最低値となる様に制御されるものであ
る。
【0018】なお、本発明は、その主旨を逸脱しない範
囲で、上記実施例を修正または変形したものに適用可能
である。例えば、上記実施例では吸気管35の負圧を利
用して空気室24内に負圧を発生させる様にしたが、図
3に示した様に、エンジン10からの出力軸に電磁クラ
ッチ42を介して真空ポンプ44を接続し、この真空ポ
ンプ44により空気室24内に負圧を発生させる様にし
てもよい。また、この場合に、電磁クラッチ42の部分
に加減速を検知する検知器46を設け、減速時に真空ポ
ンプ44を動作させて空気室24内に負圧を発生させて
おき、次の加速時にエンジン10の回転数の上昇に対応
してクランクケース22内の気体を吸い出すことができ
る様にしておけば、加速時において、クランクケース2
2内の内圧を変化させる時間的遅れを防止できる。
【0019】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明のエンジンの
ポンピングロス低減装置によれば、クランクケース内の
気体の圧力を調整して、この気体の膨張収縮の固有振動
の周期をクランクシャフトの回転周期、すなわちピスト
ンの上下動の周期と一致させることにより、ピストンが
下降する時には収縮し、ピストンが上昇する時には膨張
するという様に、クランクケース内の気体が自己の固有
振動によりピストンの上下動に対応して膨張収縮するの
で、ピストンの上下動を妨げることがなくなり、ポンピ
ングロスを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施例の構成を模式的に示した図である。
【図2】クランクケースの内圧とポンピングロスの大き
さとの関係を示す実験結果の一例を示した図である。
【図3】ポンピングロスの低減装置の変形例を示した図
である。
【符号の説明】
8 ポンピングロス低減装置 10 エンジン 12 シリンダブロック 14 クランクシャフト 16 ピストン 18 燃焼室 20 コンロッド 22 クランクケース 24 空気室 26,32 通気管 28,34 電磁ソレノイドバルブ 30 制御装置 35 吸気管 36 圧力検出器 38 回転検出器 40 出力軸 42 電磁クラッチ 44 真空ポンプ 46 検知器

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジンのクランクケース内の内圧を変
    化させる圧力調整手段と、 前記クランクケース内の内圧を検出する圧力検出手段
    と、 前記エンジンのクランクシャフトの回転数を検出する回
    転数検出手段と、 前記圧力検出手段からの出力信号と前記回転数検出手段
    からの出力信号を元に、前記クランクシャフトの回転周
    期と、前記クランクケース内の気体の膨張収縮の固有振
    動の周期とが一致する様に前記圧力調整手段を制御する
    制御手段とを具備することを特徴とするエンジンのポン
    ピングロス低減装置。
  2. 【請求項2】 前記制御手段は、前記クランクシャフト
    の回転数の上昇に伴って、前記クランクケース内の内圧
    を減少させる様に前記圧力調整手段を制御することを特
    徴とする請求項1に記載のエンジンのポンピングロス低
    減装置。
  3. 【請求項3】 加減速の検知器を更に具備すると共に、
    前記圧力調整手段は、前記クランクケースに接続された
    空気室と、該空気室に接続された真空ポンプとを具備
    し、前記制御手段は、前記加減速の検知器から減速状態
    を示す信号が出力された時に前記真空ポンプを作動させ
    て前記空気室を負圧状態にすることを特徴とする請求項
    1に記載のエンジンのポンピングロス低減装置。
JP3218293A 1991-08-29 1991-08-29 エンジンのポンピングロス低減装置 Withdrawn JPH0560000A (ja)

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Date Code Title Description
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Effective date: 19981112