JPH062523A - アルコールエンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】エンジン運転状態の悪化を防止しつつ、エンジ
ン停止後においてクランク室内に蒸発したアルコール成
分を換気通路を介して吸気通路に還流することで、エン
ジンオイル中の水分増大によるエンジンオイルの劣化防
止を図る。 【構成】メタノール等のアルコール含有燃料を燃焼室Ｃ
に供給するアルコールエンジンにおいて、クランク室７
内の気体を吸気通路１６に導出する換気通路２４と、換
気通路２４に介設され、換気通路２４を開閉する開閉手
段２５と、少なくともエンジン停止後に開閉手段２５を
開放制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば、メタノール
等のアルコール含有燃料を燃焼室に供給するようなアル
コールエンジンの制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、上述例のメタノール（ＣＨ₃ Ｏ
Ｈ）等のアルコール含有燃料を燃焼室に供給し、低公害
化、ガソリン代替化を図るエンジンとしては、例えば特
開昭６２−１９７６１４号公報に記載のエンジンがあ
る。

【０００３】すなわち、クランク室内の気体（蒸発アル
コールガスを含むブローバイガス）を吸気通路に導出す
る換気通路と、この換気通路に介設され、同換気通路を
開閉する開閉手段とを備え、エンジン運転中において上
述のアルコールの蒸発状態に応じて、開閉手段を開放
し、蒸発アルコールガスを含むブローバイガスを、換気
通路から吸気通路に還流し、斯るブローバイガスが一度
に燃焼室に供給されることに起因するエンジンストール
（失速）を防止すべく構成したアルコールエンジンであ
る。

【０００４】しかし、エンジンの運転中に、蒸発アルコ
ールガスを含むブローバイガスが吸気通路に還流される
と、このブローバイガスが外乱として作用するため、空
燃比制御されているエンジンにおいて、運転状態の悪化
を招く問題点があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明の請求項１記
載の発明は、エンジン運転状態の悪化を防止しつつ、エ
ンジン停止後においてクランク室内に蒸発したアルコー
ル成分を換気通路を介して吸気通路に還流することで、
エンジンオイル中の水分増大によるエンジンオイルの劣
化を防止することができるアルコールエンジンの制御装
置の提供を目的とする。

【０００６】この発明の請求項２記載の発明は、上記請
求項１記載の発明の目的と併せて、既存のブローバイガ
ス通路で換気通路を構成することにより、別途の通路を
形成する必要がなく構成の簡略化を図ることができるア
ルコールエンジンの制御装置の提供を目的とする。

【０００７】この発明の請求項３記載の発明は、上記請
求項１もしくは２記載の発明の目的と併せて、オイルス
トレーナの吸込口の高さを変更制御することで、常に良
好な潤滑性能を維持することができるアルコールエンジ
ンの制御装置の提供を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１記載
の発明は、メタノール等のアルコール含有燃料を燃焼室
に供給するアルコールエンジンにおいて、クランク室内
の気体を吸気通路に導出する換気通路と、上記換気通路
に介設され、該換気通路を開閉する開閉手段と、少なく
ともエンジン停止後に上記開閉手段を開放制御する制御
手段とを備えたアルコールエンジンの制御装置であるこ
とを特徴とする。

【０００９】この発明の請求項２記載の発明は、上記請
求項１記載の発明の構成と併せて、上記換気通路をブロ
ーバイガス通路に設定すると共に、上記開閉手段をＰＣ
Ｖバルブに設定し、上記制御手段で上記ＰＣＶバルブを
所定期間開放制御すべく構成したアルコールエンジンの
制御装置であることを特徴とする。

【００１０】この発明の請求項３記載の発明は、上記請
求項１もしくは２記載の発明の構成と併せて、オイルポ
ンプ上流のオイルストレーナの吸込口を高さ方向に異な
らせて設け、上記オイルパン内のオイル中の水分量もし
くは水分量に関連するパラメータを検出する水分量検出
手段を設け、上記水分量検出手段の出力に基づいて水分
量の増大時にオイル吸込口を低位から高位への吸込口に
変更制御する変更手段を設けたアルコールエンジンの制
御装置であることを特徴とする。

【００１１】

【発明の効果】この発明の請求項１記載の発明によれ
ば、少なくともエンジン停止後に上述の制御手段は換気
通路に介設された開閉手段を開放する。このため、エン
ジン運転中においてエンジンオイル中に溜ったアルコー
ル分が、オイルそれ自体の熱により蒸発してクランク室
内には蒸発アルコールガスが生成されるが、この蒸発ア
ルコールガスをエンジンの停止後において開放された開
閉手段および換気通路を介して吸気通路に還流すること
ができる。この結果、エンジンオイル中の水分増大によ
るエンジンオイルの劣化を防止することができ、しかも
上述の蒸発アルコールガスの還流はエンジン停止後にお
いて行なわれるものであるから、エンジン運転状態の悪
化（空燃比の変動等）を防止できる効果がある。

【００１２】この発明の請求項２記載の発明によれば、
上記請求項１記載の発明の効果と併せて、上述の換気通
路をブローバイガス通路に設定すると共に、上記開閉手
段をＰＣＶバルブに設定したので、既存のブローバイガ
ス通路を有効利用して換気通路を形成することができる
効果がある。この結果、別途の通路を形成する必要がな
く、構成の簡略化を図ることができる効果がある。

【００１３】この発明の請求項３記載の発明によれば、
上記請求項１もしくは２記載の発明の効果と併せて、上
述の水分量検出手段の出力に基づいて水分量の増大時に
は、上述の変更手段がオイル吸込口を低位から高位への
吸込口に変更制御する。油温が低い場合にはオイルとア
ルコール成分とが分離して、オイルパン底部に水が存在
することになるが、この水分量の増大時にオイル吸込口
を高位に変更することで、オイルストレーナの吸込口よ
りエンジンオイルを良好に吸込むことができ、このた
め、充分な油膜確保が図れて、常に良好な潤滑性能を維
持することができる効果がある。

【００１４】

【実施例】この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳
述する。図面はアルコールエンジンの制御装置を示し、
図１において、メタノール等のアルコール含有燃料を燃
焼室Ｃに供給するアルコールエンジンは、シリンダブロ
ック１上にシリンダヘッド２を介してシリンダヘッドカ
バー３を取付け、シリンダヘッド２とシリンダヘッドカ
バー３との間に動弁室４を形成している。

【００１５】また上述のシリンダブロック１における下
部クランクケース５にはオイルパン６を取付けて、クラ
ンク室７を形成する一方、吸気ポート８に吸気弁９を、
排気ポート１０に排気弁１１をそれぞれ配設し、これら
吸排気弁９，１１を動弁装置１２により適宜開閉すべく
構成している。

【００１６】さらにエアクリーナ下流の吸気通路をスロ
ットルボディ１３に接続し、このスロットルボディ１３
内のスロットルチャンバ１４にスロットル弁１５を配設
すると共に、スロットル弁１５下流のスロットルチャン
バ１４をサージタンク１６に連通させている。

【００１７】上述のサージタンク１６はインテークマニ
ホルド１７と一体的に形成され、サージタンク１６下流
の吸気通路１８を上述の吸気ポート８に連通させる一
方、排気ポート１０にはエキゾーストマニホルド１９を
連通接続している。

【００１８】ところで、上述のシリンダブロック１に形
成されたブローバイガス通路２０と、シリンダヘッド２
に形成されたブローバイガス通路２１と、動弁室４と、
シリンダヘッドカバー３のトップデッキ内面に形成され
たブローバイガス導出用のバッファ部２２と、ブローバ
イガス還流パイプ２３とで、クランク室７内の気体（蒸
発アルコールガスを含むブローバイガス）をサージタン
ク１６に導出する換気通路２４を構成している。

【００１９】そして、この換気通路２４、詳しくはブロ
ーバイガス還流パイプ２３の基端部には同通路２４を開
閉する開閉手段としてのＰＣＶバルブ２５（ここにＰＣ
Ｖはpositive crankcase ventilationの略で、クラン
クケース強制換気装置のこと）を介設している。

【００２０】なお、図１において２６はスロットル弁１
５上流側から動弁室４へ新気を導入するための新気導入
通路、２７はピストン、２８はコネクティングロッド、
２９はクランクシャフト３０におけるクランクピン、３
１はウォータジャケットである。

【００２１】図２は上述のＰＣＶバルブ２５の一例を示
し、ブローバイガスのインレットポート３２とアウトレ
ットポート３３とを備えたバルブケーシング３４を設
け、上述の各ポート３２，３３間のバルブ室３５には弁
体３６を設け、この弁体３６を、励磁コイル３７および
バルブシャフト３８を介して開閉すべく構成し、弁体３
６の開時（図２で示す状態）にインレットポート３２か
らのブローバイガスをバルブ室３５を介してアウトレッ
トポート３３へ導出すべく構成している。

【００２２】図３はオイルサクション構造を示し、上端
をオイルポンプに連通させたオイルサクションパイプ４
０を設け、このオイルサクションパイプ４０の下端部を
低位サクションパイプ４１と高位サクションパイプ４２
とに分岐させ、低位サクションパイプ４１には吸込口が
低位置の低位オイルストレーナ４３を、また高位サクシ
ョンパイプ４２には吸込口が高位置の高位オイルストレ
ーナ４４をそれぞれ取付けている。

【００２３】また上述の高位オイルストレーナ４４の下
部には断面Ｌ字状の遮蔽板４５を配設する一方、上述の
各要素４１〜４５を、オイル連通口４６を備えた上面開
放構造のバッフルプレート４７で囲繞している。

【００２４】さらに、上述の低位サクションパイプ４１
と高位サクションパイプ４２との分岐点４８には、オイ
ル吸込口を切換え選択する吸油口切換えバルブ４９を取
付ける一方、オイルパン６の所定位置には、オイルパン
６内のエンジンオイルＥＯ中の水分量もしくは水分量の
関連するパラメータを検出する（この実施例では水分量
をオイル油温により代替検出する）水分量検出手段とし
ての油温センサ５０を取付けている。

【００２５】図４はアルコールエンジンの制御装置の制
御回路を示し、ＣＰＵ６０は、イグニッションスイッチ
５１からのＯＮ、ＯＦＦ信号、油温センサ５０からの油
温Ｔ、燃料タンクに取付けられてメタノールの有無を検
出するメタノールセンサ５２からの検出信号などの必要
な各種信号入力に基づいて、ＲＯＭ５３に格納されたプ
ログラムに従って、ＰＣＶバルブ２５、吸油口切換えバ
ルブ４９を駆動制御し、またＲＡＭ５４は吸油口を低位
から高位へ切換える時の油温設定値Ｔｏ、ＰＣＶバルブ
２５を閉から開に切換える時の油温設定値Ｔ1 などの必
要なデータを記憶する。

【００２６】ここで、上述のＣＰＵ６０はエンジン停止
後において、上述の油温センサ５０の出力に基づいて油
温Ｔが所定温度Ｔ1 以上になった時、上述のＰＣＶバル
ブ２５を開放制御する制御手段と、水分量検出手段（油
温センサ５０参照）の出力に基づいて水分量の増大時に
オイル吸込口を低位から高位への吸込口に変更制御する
変更手段とを兼ねる。

【００２７】また、この実施例では、上述の油温センサ
５０がオイルパン６内の油温Ｔを検出する油温検出手段
と、オイルパン６内のエンジンオイルＥＯ中の水分量も
しくは水分量に関連するパラメータ（例えば油温）を検
出する水分量検出手段との両手段を兼ねる。

【００２８】このように構成したアルコールエンジンの
制御装置の作用を、図５に示すフローチャートおよび図
６に示すフローチャートを参照して、以下に説明する。
まず、図５のフローチャートを参照してエンジン運転中
の吸油口切換制御について述べる。

【００２９】第１ステップ６１で、ＣＰＵ６０はメタノ
ールセンサ５２からの信号読込みを実行し、次の第２ス
テップ６２で、ＣＰＵ６０はメタノールの有無、換言す
れば使用燃料がガソリンか或はアルコール含有燃料かを
判定し、メタノール有の時は次の第３ステップ６３に、
メタノール無の時は別の第８ステップ６８にそれぞれ移
行する。

【００３０】上述の第３ステップ６３で、ＣＰＵ６０は
オイルパン６に配設した油温センサ５０からの入力に基
づいて現行の油温Ｔを検出する。次に第４ステップ６４
で、ＣＰＵ６０は現行の油温Ｔと油温設定値Ｔｏたとえ
ば８０℃との大小関係を比較し、Ｔ＜Ｔｏの油温低温時
には次の第５ステップ６５に移行し、Ｔ＞Ｔｏの油温高
温時には別の第８ステップ６８に移行する。

【００３１】上述の第５ステップ６５で、ＣＰＵ６０は
吸油口切換えバルブ４９を制御して、高位オイルストレ
ーナ４４および高位サクションパイプ４２からエンジン
オイルＥＯを吸油する。すなわち、油温Ｔが低い場合に
は、未燃焼のアルコール、燃焼生成物としての蟻酸化合
物、水等がエンジンオイルＥＯと分離して、オイルパン
６底部に存在するので、高所からの吸油を実行し、各種
被潤滑部における充分な油膜保持を図り、潤滑部分の金
属接触、異常摩耗、焼付き等を確実に防止する。

【００３２】なお、メタノールの沸点は６４．５℃であ
るから、上述の油温設定値値Ｔｏを、８０℃に代えて６
５℃に変更してもよい。またエンジンオイルＥＯを上述
の高所から吸油する場合には、高位サクションパイプ４
２に取付けたＬ字状の遮蔽板４５により金属粉その他の
有害物や不純物が直接吸込まれるのを防止することがで
きる。

【００３３】次に第６ステップ６６で、ＣＰＵ６０は上
述の油温センサ５０からの入力に基づいて現行の油温Ｔ
を再び検出する。次に第７ステップ６７で、ＣＰＵ６０
は現行の油温Ｔと油温設定値Ｔｏとの大小関係を比較
し、Ｔ＜Ｔｏの油温低温時には上述の第５ステップ６５
に移行し、Ｔ＞Ｔｏの油温高温時には次の第８ステップ
６８に移行する。

【００３４】この第８ステップ６８で、ＣＰＵ６０は吸
油口切換えバルブ４９を制御して、低位オイルストレー
ナ４３および低位サクションパイプ４１からエンジンオ
イルＥＯを吸油する。

【００３５】次に図６のフローチャートを参照して、蒸
発アルコールガスを含むブローバイガスの還流制御につ
いて述べる。

【００３６】エンジン運転中においてエンジンオイルＥ
Ｏ中にはアルコール分が溜り、エンジンオイルＥＯそれ
自体の熱によりアルコール分は蒸発し、クランク室７内
には蒸発アルコールガスが生成される。

【００３７】そこで、第１ステップ７１で、ＣＰＵ６０
はイグニッションスイッチ５１からのＯＮ、ＯＦＦ信号
に基づいてエンジン停止か否かを判定し、エンジン停止
時には次の第２ステップ７２に移行する一方、エンジン
運転中にはリターンする。

【００３８】上述の第２ステップ７２で、ＣＰＵ６０は
油温センサ５０から検出した現行の油温Ｔと油温設定値
Ｔ1 とを比較して、Ｔ＜Ｔ1 の油温低温時にはリターン
する一方、Ｔ＞Ｔ1 の油温高温時（蒸発アルコールガス
が生成される条件下）には次の第３ステップ７３に移行
する。

【００３９】この第３ステップ７３で、ＣＰＵ６０はＰ
ＣＶバルブ２５を開弁制御する。すなわち、図２に示す
ＰＣＶバルブ２５の励磁コイル３７に通電し、弁体３６
を所定期間開放制御する。

【００４０】このようにして、上述のＰＣＶバルブ２５
が開弁されると、図１に点線矢印で、また図２に実線矢
印でそれぞれ示すように、蒸発アルコールガスを含むブ
ローバイガスは、クランク室７からシリンダブロック１
側のブローバイガス通路２０、シリンダヘッド２側のブ
ローバイガス通路２１、動弁室４、ブローバイガス導出
用のバッファ部２２、ＰＣＶバルブ２５のインレットポ
ート３２、弁体３６により開放された部分、ＰＣＶバル
ブ２５のアウトレットポート３３、ブローバイガス還流
パイプ２３を介してサージタンク１６に還流される。

【００４１】このように、エンジンの停止後で、かつ油
温の高温時において開放されたＰＣＶバルブ２５および
換気通路２４を介して、蒸発アルコールガスを含むブロ
ーバイガスが吸気系に還流されるので、エンジンオイル
ＥＯ中の水分増大によるエンジンオイルＥＯの劣化を防
止することができ、しかも上述の蒸発アルコールガスの
還流はエンジン停止後において行なわれるものであるか
ら、エンジン運転状態の悪化（空燃比の変動等）を防止
できる効果がある。

【００４２】また上述の換気通路２４としてブローバイ
ガス通路２０，２１を用いると共に、開閉手段としてＰ
ＣＶバルブ２５を用いると、既存のブローバイガス通路
２０，２１を有効利用して換気通路２４を形成すること
ができるので、別途の通路を形成する必要がなく、構成
の簡略化を図ることができる効果がある。

【００４３】図７はＰＣＶバルブの他の実施例を示し、
このＰＣＶバルブ２５Ａは、ブローバイガスのインレッ
トポート７５とアウトレットポート７６とを備えたバル
ブケーシング７７を設け、このバルブケーシング７７の
一側にサーモエレメント７８を、他側にシート７９をそ
れぞれ配設し、バルブケーシング７７とサーモエレメン
ト７８との間のオイル室８０に導入したエンジンオイル
ＥＯで該サーモエレメント７８を直接駆動し、シート７
９からポペット弁８１が離間した高温時に、同シート７
９の開口部８２より蒸発アルコールガスを含むブローバ
イガスをアウトレットポート７６側へ導出すべく構成し
ている。

【００４４】このように構成すると、油温センサ５０
と、図６に示すフローチャートの第２ステップ７２とを
省略することができる。但し、エンジン停止後に上記ブ
ローバイガスを還流するので換気通路２４の一部に例え
ば電磁弁（図示せず）を介設し、エンジン停止後に該電
磁弁を開弁する必要がある。

【００４５】図８はＰＣＶバルブのさらに他の実施例を
示し、このＰＣＶバルブ２５Ｂは、ブローバイガスのイ
ンレットポート８５を備えたバルブカバー８６と、ブロ
ーバイガスのアウトレットポート８７を備えたバルブケ
ーシング８８とを気密状に接合し、これら両者８６，８
８間に、バルブ８９と、ピン９０を支点として回動操作
されるゲートバルブ９１とを介設すると共に、上述のゲ
ートバルブ９１をＣＰＵ６０出力に対応して加熱される
ヒートワイヤ９２およびバイメタル９３で開閉駆動すべ
く構成している。

【００４６】このように構成すると、図６に示すフロー
チャートに従って、ヒートワイヤ９２が加熱され、バイ
メタル９３によりゲートバルブ９１が開弁された時（図
８に示す状態）、蒸発アルコールガスを含むブローバイ
ガスをインレットポート８５からゲートバルブ９１の開
口部９１ａ、バルブ８９の開口部８９ａを介してアウト
レットポート８７へ導出することができる。

【００４７】図９はオイルサクション構造の他の実施例
を示し、図９において図３の構成と異なる点は、高位オ
イルストレーナ４４を下向きに配設し、このオイルスト
レーナ４４を、オイル連通口９５が開口されたボックス
９６で囲繞した点と、図３の各要素４１〜４５を囲繞す
る上面開放構造のバッフルプレート４７に代えて、高位
オイルストレーナ４４の周辺部のみを囲繞する上面開放
構造のバッフルプレート９７を取付けた点である。

【００４８】このように構成しても、図３に示す先の実
施例とほぼ同様の作用、効果を奏するので、図９におい
て図３と同一の部分には同一番号を付して、その詳しい
説明を省略する。

【００４９】図１０はオイルサクション構造のさらに他
の実施例を示し、オイルサクションパイプ４０の下端部
分に形状記憶合金（shape memory alloy）製のパイプ
１００を介設して、オイルストレーナ９８を取付けると
共に、このオイルストレーナ９８の直上部のパイプから
逆Ｌ字状の遮蔽板９９を連設し、低温時には図１０に仮
想線βで示す如くオイルストレーナ９８の位置を高位
に、高温時には同図に実線αで示すごとくオイルストレ
ーナ９８の位置を低位にそれぞれ変更すべく構成してい
る。

【００５０】このように構成すると、上述の形状記憶合
金製のパイプ１００が、オイルパン６内の水分量の増大
時（油温が低い時）にオイル吸込口を高位の吸込口に変
更制御する変更手段として作用するので、ＣＰＵ６０制
御を省略することができる。なお、形状記憶合金として
はＮｉＴｉ合金、ＣｕＺｎＡｌ合金その他から上述の温
度条件に対応するものを選定して用いる。

【００５１】この発明の構成と、上述の実施例との対応
において、この発明の吸気通路は、実施例のサージタン
ク１６に対応し、以下同様に、開閉手段、ＰＣＶバルブ
２５，２５Ａ，２５Ｂに対応し、制御手段は、ＣＰＵ６
０に対応し、水分量検出手段は、油温センサ５０に対応
し、変更手段は、ＣＰＵ６０および形状記憶合金製のパ
イプ１００に対応するも、この発明は、上述の実施例の
構成のみに限定されるものではない。

【００５２】例えば、図３、図９に示す切換えバルブ４
９に代えて、油温応動型のバイメタル弁やサーモエレメ
ントを用いてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のアルコールエンジンの制御装置を示す
断面図。

【図２】ＰＣＶバルブの断面図。

【図３】オイルサクション構造を示す断面図。

【図４】制御回路ブロック図。

【図５】吸油口切換制御を示すフローチャート。

【図６】蒸発アルコールガスを含むブローバイガスの還
流制御を示すフローチャート。

【図７】ＰＣＶバルブの他の実施例を示す断面図。

【図８】ＰＣＶバルブのさらに他の実施例を示す断面
図。

【図９】オイルサクション構造の他の実施例を示す断面
図。

【図１０】オイルサクション構造のさらに他の実施例を
示す断面図。

【符号の説明】

Ｃ…燃焼室 ６…オイルパン ７…クランク室 １６…サージタンク ２０，２１…ブローバイガス通路 ２４…換気通路 ２５，２５Ａ，２５Ｂ…ＰＣＶバルブ ４０…オイルサクションパイプ ４３，４４，９８…オイルストレーナ ５０…油温センサ ６０…ＣＰＵ（制御手段、変更手段） １００…パイプ（変更手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩本 信一 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内 (72)発明者 藤田 芳生 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】メタノール等のアルコール含有燃料を燃焼
   室に供給するアルコールエンジンにおいて、クランク室
   内の気体を吸気通路に導出する換気通路と、上記換気通
   路に介設され、該換気通路を開閉する開閉手段と、少な
   くともエンジン停止後に上記開閉手段を開放制御する制
   御手段とを備えたアルコールエンジンの制御装置。
2. 【請求項２】上記換気通路をブローバイガス通路に設定
   すると共に、上記開閉手段をＰＣＶバルブに設定し、上
   記制御手段で上記ＰＣＶバルブを所定期間開放制御すべ
   く構成した請求項１記載のアルコールエンジンの制御装
   置。
3. 【請求項３】オイルポンプ上流のオイルストレーナの吸
   込口を高さ方向に異ならせて設け、上記オイルパン内の
   オイル中の水分量もしくは水分量に関連するパラメータ
   を検出する水分量検出手段を設け、上記水分量検出手段
   の出力に基づいて水分量の増大時にオイル吸込口を低位
   から高位への吸込口に変更制御する変更手段を設けた請
   求項１もしくは２記載のアルコールエンジンの制御装
   置。