(57)【要約】【課題】燃料カットして高速回転している状態でのクランク室からシリンダボアへのオイル上がりを的確に阻止する。【解決手段】シリンダブロック１のうちシリンダボア４の箇所に、シリンダボア４に開口した補助給気穴２５を設け、補助給気穴２５とクランク室２０とを空気導入通路３０で連通させる。補助給気穴２５には、シリンダボア７への空気の吸引を許容する燃焼ガスの通過は阻止する逆止弁３１を設ける。シリンダボア４の真空度がオイル上がり現象を生じるほどに高くなると、逆止弁３１が開いてクランク室２０の空気がシリンダボア４に吸い込まれ、内圧の異常負圧化を阻止できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンが往復動するシリンダボアを有する機関本体のうち吸気ポート及び排気ポートとは異なる位置又は前記ピストンに、前記シリンダボアの内部の真空度が設定値以上に高くなると弁手段を介して外部から空気をシリンダボア内に吸引する補助給気穴が開口している、
内燃機関。
【請求項２】
前記機関本体におけるクランク室の内部と前記補助吸気穴とに連通した空気導入通路を設けることにより、前記クランク室内の空気が前記シリンダボアに吸引されるようになっており、かつ、前記空気導入通路に、前記クランク室からシリンダボアへの空気の流れは許容してシリンダボア内からの空気の流れは遮断する逆止弁と、前記クランク室内の空気が前記逆止弁に至る前にオイル及び燃料を補集するフィルターとが設けられている、
請求項１に記載した内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は自動車用のレシプロ式内燃機関に関するもので、特に、クランク室のオイルミストがシリンダボアに吸引されるオイル上がり現象を防止することを特徴とするものである。
【背景技術】
【０００２】
レシプロ式内燃機関の構造的な問題の一つに、ピストンとシリンダボアとの間のシール性の問題がある。このシール性は、燃焼ガスやブローバイガスのクランク室への吹き抜けの問題と、クランク室からシリンダボアへのオイルミスト及び未燃焼ガスの吸引（オイル上がり）の問題とがある。いずれにしても、シール性確保のためピストンにはピストンリングとオイルリングとを装着しているが、リングの合口部に僅かの隙間が存在することや、必ずしもリングが全周にわたってシリンダボア内面に密着するとは限らないこと等により、完全にはシールできていないのが現状である。
【０００３】
そして、アクセルを踏まずにエンジンブレーキを効かして下り坂を走行していると、機関は真空ポンプと同じ働きをして、ピストンの下降行程においてシリンダボアが強い真空状態になるため、オイルミストや未燃焼ガスがクランク室からシリンダボアに吸い上げられるオイル上がり現象が顕著に現れる。
【０００４】
この点について、特許文献１では、燃料カット時にも吸気バルブと排気バルブとは開閉している点に着目し、シリンダボアの内圧（気筒圧）と吸気マニホールド（インマニ）の内圧とに相関関係があることを前提として、燃料カット時に吸気マニホールドの内圧が真空側に高くなった場合、吸気マニホールドの内圧が所定の範囲に保持されるようにスロットル弁を開き操作することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１２０３７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のとおり、特許文献１は吸気マニホールドの内圧とシリンダボアの内圧とが相関関係にあることを前提にしているが、両者の間に関係があるとしても、吸気マニホールドの内圧がシリンダボアの内圧を正確に反映して増減しているか否かは明らかではなく、信頼性に問題があると云える。
【０００７】
また、４サイクル内燃機関ではピストンの２回の往復動のうち１回の往復動においてしか開閉しないため、爆発行程（膨張行程）に相当する行程でのピストンの下降動による気筒圧の低下は吸気マニホールドの内圧には全く反映しておらず、この面からも信頼性に問題があると云える。つまり、４サイクル内燃機関では、爆発行程に相当する行程でも吸気バルブを開いて新気をシリンダボアに供給しないとオイル上がりの防止は完全を期し得ないが、特許文献１では、吸気行程に相当する行程でしか新気を供給できないため、オイル上がりの防止は理論的にも不完全であると云える。
【０００８】
更に、特許文献１ではエンジンブレーキ力の十分な確保とオイル上がり防止との両立を目的にしているが、燃料をカットしていても吸気弁は通常の状態で大きく開閉するため、エンジンブレーキを十分に確保した状態で必要最小限度だけ新気を供給できるように微調整できるか否か疑問であり、新気が過度に供給されてドライバビリティを悪化させるおそれも懸念される。
【０００９】
本願発明は、このような現状を改善すべく成されたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願発明は請求項１，２で特定している。このうち請求項１の発明に係る内燃機関は、ピストンが往復動するシリンダボアを有する機関本体のうち吸気ポート及び排気ポートとは異なる位置又は前記ピストンに、前記シリンダボアの内部の真空度が設定値以上に高くなると弁手段を介して外部から空気をシリンダボア内に吸引する補助給気穴が開口している。
【００１１】
請求項２の発明は請求項１の発明を具体化したもので、この発明では、前記機関本体におけるクランク室の内部と前記補助吸気穴とに連通した空気導入通路を設けることにより、前記クランク室内の空気が前記シリンダボアに吸引されるようになっており、かつ、前記空気導入通路に、前記クランク室からシリンダボアへの空気の流れは許容してシリンダボア内からの空気の流れは遮断する逆止弁と、前記クランク室内の空気が前記逆止弁に至る前にオイル及び燃料を補集するフィルターとが設けられている。
【発明の効果】
【００１２】
本願発明では、シリンダボアの内圧が真空側に異常に高くなった場合に、シリンダボアに空気を供給して内圧を真空側に低くすることができるため、クランク室からのオイル上がりや未燃焼ガスの吸い上げを防止でき、その結果、オイルの消費を抑制できると共に、燃費の向上や排気ガス浄化装置の機能低下を防止できる。
【００１３】
そして、本願発明は、シリンダボアの内圧に感応して空気を吸引するものであるため応答性に優れていると共に、補助給気穴は専用の穴であるため、吸気弁が閉じている爆発行程（膨張行程）に相当する行程においても空気をシリンダボアに供給して真空度を低下させ得るのであり、これらの相乗作用により、オイル上がりや未燃焼ガスの吸い上げを的確に防止できる。その結果、上記したオイルの消費を抑制、燃費の向上、排気ガス浄化装置の機能低下防止といった効果を的確に実現できる。
【００１４】
また、シリンダボアの内圧に対する空気の供給の応答性が優れているため、下り坂走行時に空気を過剰に吸引し過ぎてエンジンブレーキの効きが悪くなる現象も防止できる。すなわち、エンジンブレーキの制動力確保とオイル上がり防止とを的確に実現できる。
【００１５】
シリンダボアに供給する空気としては、例えば、吸気通路の新気や機関本体の外の大気、或いは排気通路内の空気を使用することも可能であるが、請求項２のようにクランク室内の空気を吸引させると、クランク室内の圧力とシリンダボアの圧力との圧力差を低減してオイル上がりをより的確に防止できる。
【００１６】
また、低温環境下での走行の場合、吸気系の新気や大気空気の温度が低いため、これらを導入するとシリンダボアの温度が低下してしまって、燃料を噴射しての運転に移行したときに燃焼が不安定化して燃費が悪化する可能性があるが、クランク室の空気は大気温度よりは高い温度になっているため、低温環境下での走行の場合でも、燃料を噴射しての運転に移行して後の安定した燃焼を確保して、燃費悪化を防止できる。
【００１７】
更に、何らかの理由によってクランク室の内圧が異常に高くなった場合、内圧を逃がしてオイルやブローバイガスの漏洩を防止することも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】（Ａ）は機関の概略断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ視断面図、（Ｃ）は（Ａ）の部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。内燃機関は、機関本体の主要部としてシリンダブロック１とその上面に重なったシリンダヘッド２とを備えており、シリンダブロックの下面にはオイルパン（図示せず）が固定されている。
【００２０】
シリンダブロック１及びシリンダヘッド２の基本構造は従来と同様であり、シリンダブロック１にはピストン３が摺動するシリンダボア（燃焼室）４が形成されている一方、シリンダヘッド２は下向きに凹状の凹所５を有しており、この凹所５に、吸気バルブ６で開閉される吸気ポート７と排気バルブ８が開閉される排気ポート９とが対称状に開口している。凹所５の中央部には点火プラグを設けているが、図示は省略している。
【００２１】
シリンダヘッド２の吸気ポート７には吸気マニホールド（図示せず）を介して吸気通路１０が接続されており、吸気通路１０には、サージタンク１１やその上流側に位置したスロットルバルブ１１などが設けられている。他方、排気ポート９には排気マニホールド（図示せず）を介して排気通路１３が接続されており、排気通路１３には、触媒方式浄化装置１４や排気ターボ過給機や消音器（いずれも図示せず）などが設けられている。
【００２２】
ピストン３の外周には、２本のピストンリング１５と１本のオイルリング１６とが嵌め込まれている。各リング１５，１６はピストン３に形成した環状溝１７に嵌まっており、一端と他端との間に僅かの間隔ながら合口部（隙間）１８が開口している。この合口部１８を原因の１つとして、シリンダボア４からクランク室２０へのブローバイガスの吹き抜けや、クランク室２０からシリンダボア４へのオイル上がりが発生する。
【００２３】
シリンダブロック１の下部はクランク軸１９が回転するクランク室２０になっており、クランク軸１９のクランクアーム２１に設けたクランクピン２２に、ピストン３が連設棒２３を介して相対動自在に連結されている。シリンダブロック１の下面にはオイルパンを固定しているので、クランク室２０は密閉状態に保持されている。
【００２４】
シリンダブロック１のうちシリンダボア４の上部に位置した部位に、シリンダブロック１の内外に連通する補助給気穴２５を空けている。（Ａ）ではシリンダブロック１は単層に表示しているが、（Ｃ）のとおり、シリンダボア４の外側には実際にはウォータジャケット２６が形成されているので、補助給気穴２５は、シリンダブロック１の壁を横に貫通する穴を空けてから、これにウォータジャケット２６を横断するようにパイプ２７を嵌め込むことで構成されている。補助給気穴２５をウォータジャケット２６より下の部分に設ける場合は、パイプ２７は不要になる。
【００２５】
シリンダブロック１はアルミ又はアルミ合金であり、そこで、シリンダブロック１にはシリンダボア４を構成する鉄製のライナー２８が鋳込まれている。なお、（Ａ）及び（Ｂ）ではライナー２８の表示は省略している。
【００２６】
シリンダブロック１のうちクランク室２０を構成する部分にはその内外に開口した排気穴２９を設けており、補助給気穴２５と排気穴２９とを空気導入通路３０で接続し、空気導入通路３０に、空気をシリンダボア４の方向にのみ通して逆向きには通さない逆止弁３１と、オイルミスト及び未燃焼ガスを補集するフィルター３２とが介挿されている。
【００２７】
図ではフィルター３２をシリンダブロック１から離して表示しているが、実際には、フィルター３２はシリンダブロック１にねじ込み等で固定するのが好ましい。また、フィルター３２で補集したオイルはシリンダブロック１の内部に流下させたらよい。未燃焼ガスは別の管路を設けて吸気通路１０に還流させたらよい。また、シリンダブロック１にブローバイガス還流通路を接続している場合は、フィルター３２とブローバイガス還流通路とを接続してもよい。
【００２８】
（Ｃ）に示すように、逆止弁３１は、本体ケース３３とこれに内蔵したボール３４及びばね３５とを備えている。本体ケース３３は、シリンダブロック１にねじ込みできる雄ねじ部３３ａを有すると共に、一端部から外側に露出した筒部３７を有しており、筒部３７に、空気導入通路３０の中核を成すホース（チューブ）３８が接続されている。
【００２９】
本体ケース３３の内部には、シリンダボア４の方向に向いて広がるテーパ面（円錐面）３９が形成されており、ボール３４はテーパ面３９に当接し勝手となるようにばね３５で付勢されている。本体ケース３３の他端には蓋板４０を装着しており、ばね３５は蓋板４０で支持されている。当然ながら、蓋板４０には補助給気穴２５に連通した通気穴４１が空いている。
【００３０】
シリンダボア４の内圧が真空側に高くなると、ボール３４がばね３５に抗してシリンダボア４の方向に移動し、これにより、クランク室２０の空気が空気導入通路３０を介してシリンダボア４に吸い込まれる。そして、クランク室２０からのオイル上がりが現れるほどにシリンダボア４の内圧が真空側に高くなるとボール３４が移動するように、シリンダボア４の内圧とばね３５の弾性力との関係を設定している。
【００３１】
ばね３５は、所定の弾性復原力が得られるように製造又は選択してもよいし、ばね力を調節できるようにしてもよい。調節式の場合は、自由長さの状態では弾性力が足らない少し弱めのばねを使用して、このばね３５を、蓋板４０にねじ込んだねじ及びこれで押されるばね受けでボール３４に向けて押すことで、所望の弾性力を確保したらよい。
【００３２】
本願発明では、補助給気穴２５はシリンダブロック１等の機関本体に設けており、しかも、ピストン３が下降するたびにクランク室２０からシリンダボア４に吸気できるため、エンジンブレーキ状態等においてシリンダボア４が異常に高真空になった場合、クランク室２０からシリンダボア４に空気を応答性良く供給して真空度を低下させることができる。これにより、オイル上がりや未燃焼ガスの漏洩を防止して、オイルの消費量低減や燃費向上に貢献できる。
【００３３】
（Ａ）に一点鎖線鎖線で示すように、空気導入通路３０に安全装置として電磁式の開閉弁４３を設けて、燃料カット時にのみ空気導入通路３０が開いて、その他の状態では空気導入通路３０を閉じた状態に保持することも可能である。
【００３４】
また、（Ａ）に一点鎖線鎖線で示すように、空気導入通路３０を吸気通路１０に接続して、シリンダボア４に新気を取り込むことも可能である。この場合は、空気導入通路３０にフィルター３２を設ける必要はない。外気温が低いと、新気の導入はシリンダブロック１の温度低下につながるので、外気温度によって作動する切り替え手段を設けて、吸気通路１０の空気の吸引とクランク室１５の空気の吸引とを自動的に切り替えることも可能である。
【００３５】
更に、（Ａ）に点線で示すように、空気導入通路３０を排気通路１３に接続して、排気通路１３の内部の空気をシリンダボア４に吸い込むことも可能である。また、補助給気穴２５は、（Ａ）に一点鎖線で軸線のみを示すように、シリンダボア４に近づくに従ってクランク室２０の側にずれるように傾斜させることも可能であり、この形態を採用すると、燃料を噴射している通常運転時に燃焼ガスが補助給気穴２５にダイレクトに吹き込まれることを防止できる利点がある。
【００３６】
弁手段としては、逆止弁の他に、圧力センサの信号によって作動する電磁弁なども採用できる。但し、実施形態のように逆止弁３１を使用すると、構造を単純化できる利点がある。逆止弁は実施形態のようにボールを使用したものには限らず、弁板やニードルを使用したものなど、様々のタイプを採用できる。更に、本願発明では、スペースさえ確保できれば、補助給気穴２５はシリンダヘッドやピストンに設けることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本願発明は自動車用内燃機関に実際に適用できる。従って、産業上利用できる。
【符号の説明】
【００３８】
１  機関本体を構成するシリンダブロック
２  機関本体を構成するシリンダヘッド
３  ピストン
４  シリンダボア（燃焼室）
７  吸気ポート
９  排気ポート
１０  吸気通路
１３  排気通路
１９  クランク軸
２０  クランク室
２５  補助給気穴
２６  ウォータジャケット
２７  パイプ
３０  空気導入通路
３１  逆止弁
３４  ボール
３５  ばね
【図１】
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