(57)【要約】【課題】エンジン及び換気システムを提供する。【解決手段】エンジンは、ハウジングと、ハウジングの内部で移動可能であり燃焼室を非燃焼室から分離する作動部材とを備える。加えて、エンジンは、非燃焼室に接続される第１の端部と第１の端部の下流側に位置する第２の端部とを有する通路を備え得る室換気システムを備え得る。室換気システムは、通路内に配置されたフィルタシステムをさらに備え得る。このフィルタシステムは、フィルタハウジングとフィルタハウジング内に配置されたフィルタとを備え得る。加えて、室換気システムは、エンジンの動作中にガスが非燃焼室から通路の第１の端部内に入り、通路を通って、通路の第２の端部まで移動するように構成され得る。さらに、エンジンは、室換気システムの動作状況、又は室換気システムの動作状況に関連するエンジンの他の動作状況を検知し、検知された動作状況に関連する信号を生成するように構成された第１のセンサを備え得る。【選択図】図２
2006307861.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
ハウジングの内部で移動可能であり、燃焼室を非燃焼室から分離する作動部材と、
非燃焼室に接続された第１の端部と第１の端部の下流側に位置する第２の端部とを有する通路を備えた室換気システムであって、通路内に配置され、フィルタハウジングとフィルタハウジング内に配置されるフィルタとを有するフィルタシステムを備え、エンジンの動作中に、ガスが非燃焼室から通路の第１の端部内に入り、通路を通って、通路の第２の端部まで移動するように構成される室換気システムと、
室換気システムの動作状況、又は室換気システムの動作状況に関連するエンジンの他の動作状況を検知し、検知された動作状況に関連する信号を生成するように構成された第１のセンサと
を備えるエンジン。
【請求項２】
第１のセンサは、室換気システムの構成部品の状況、室換気システム内のガスの状況、及び非燃焼室内のガスの状況のうちの少なくとも１つを検知するように構成される請求項１に記載のエンジン。
【請求項３】
エンジンを動作する方法であって、エンジンは、ハウジングと、ハウジングの内部で移動可能であり、燃焼室を非燃焼室から分離する作動部材と、燃焼室に空気を供給するように構成された吸気システムと、非燃焼室に接続された第１の端部と第１の端部の下流側に位置する第２の端部とを有する通路を備える室換気システムと、フィルタハウジング及びフィルタを備えるフィルタシステムとを備え、
ガスを非燃焼室から通路を通るように方向付ける工程と、
ガスが通路を通過する間にガスを濾過する工程と、
室換気システムの動作状況、又は室換気システムの動作状況に関連するエンジンの他の動作状況を検知する工程と、
検知された動作状況に関連する信号を生成する工程と
を含む方法。
【請求項４】
室換気システムの動作状況、又は室換気システムの動作状況に関連するエンジンの他の動作状況を検知する工程は、室換気システムの１つ以上の構成部材の状況、室換気システム内のガスの状況、及び非燃焼室内のガスの状況のうちの少なくとも１つを検知する工程を含む請求項３に記載の方法。
【請求項５】
シャーシと、
シャーシに取り付けられたエンジンと
を備える作業機械であって、
ハウジングと、
ハウジングの内部で移動可能であり、燃焼室を非燃焼室から分離する作動部材と、
過給機を備え、燃焼室に空気を供給するように構成された吸気システムと、
非燃焼室に接続された第１の端部と過給機の入口側にある吸気システムに接続された第２の端部とを有する通路を備えた室換気システムであって、通路内に配置され、フィルタハウジングとフィルタハウジング内に配置されるフィルタとを有するフィルタシステムを備え、エンジンの動作中に、ガスが非燃焼室から通路の第１の端部内に入り、通路を通って、通路の第２の端部まで移動するように構成される室換気システムと、
室換気システムの動作状況、又は室換気システムの動作状況に関連するエンジンの他の動作状況を検知し、検知された動作状況に関連する信号を生成するように構成された第１のセンサと
を備える作業機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示内容は、作業機械用のエンジン、及びかかるエンジン用の換気システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
普通及び重量級オンハイウェイトラック、油圧式ショベル、ホイールローダ、オフハイウェイトラック、及び他の建設重機及び掘削機械などの作業機械は、多くの作業を行うのに用いられている。これらの作業を効率的に実行するためには、作業機械は、内燃機関などの動力源を必要とする。内燃機関は、しばしば、エンジンブロックなどのハウジングと、ピストンなどの１つ以上の作動部材とを備える。通常、各作動部材は、エンジンのハウジング内に移動可能に支持され、クランク室などのハウジングの非燃焼室から燃焼室を分離する。このようなエンジンは、作動部材を駆動することにより、燃焼室内で燃料及び空気を燃焼し動力を生成する。
【０００３】
燃焼室が高圧だと、ハウジングと作動部材との間の空間を通った燃焼ガスが非燃焼室内に押し出され得る。非燃焼室内の高圧が、望ましくなくもたらされ得る。加えて、非燃焼室内の燃焼ガスは、非燃焼室内の油を汚染し劣化し得る。さらに、燃焼ガスを非燃焼室から直接大気へ放出することは、環境上、負の結果をもたらす可能性がある。
【０００４】
そこで、非燃焼室から燃焼室に燃焼ガスを戻すように放出するための手段が設けられた少なくとも１つの内燃機関が開示されている。例えば、（特許文献１）は、好ましいクランク室排気システムを備える内燃機関を示している。この好ましいクランク室排気システムは、エンジンのクランク室とエンジンの吸気ボアとの間に接続された排気通路を備える。燃焼ガスは、内燃機関の吸気マニホールド内の真空により、クランク室から吸気ボアへ、その後、エンジンシリンダに分散するための吸気マニホールド内へと吸引される。
【０００５】
（特許文献１）のエンジンは、燃焼ガスを大気中に直接送り込むことなくクランク室から吸引するが、この設計には欠点がある。（特許文献１）の好ましいクランク室排気システムは、クランク室から吸気ボア、吸気マニホールド、及びエンジンシリンダ内に油や破片を吸引するのを防ぐような手段を備えていない。クランク室から吸気ボア、吸気マニホールド、及びエンジンシリンダ内に吸引された油は、エンジンを汚し、性能を低下させる可能性がある。クランク室から吸気ボア、吸気マニホールド、及びエンジンシリンダ内に吸引された破片は、エンジンの磨耗を加速する可能性があり、破滅的なエンジンの故障すら生じる虞がある。
【０００６】
【特許文献１】米国特許第５，８９７，５９７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本開示内容のエンジンは、上述した問題のうちの１つ以上を克服するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示内容の一形態は、ハウジングを含み得るエンジンを備える。このエンジンは、ハウジングの内部で移動可能であり、燃焼室を非燃焼室から分離する作動部材をさらに備え得る。加えて、エンジンは、非燃焼室に接続された第１の端部と第１の端部の下流側に位置する第２の端部とを有する通路を含み得る室換気システムを備え得る。さらに、室換気システムは、通路内に配置されたフィルタシステムを備え得る。このフィルタシステムは、フィルタハウジングとフィルタハウジング内に配置されるフィルタとを備え得る。加えて、室換気システムは、エンジンの動作中に、ガスが非燃焼室から通路の第１の端部内に入り、通路を通って、通路の第２の端部まで移動するように構成され得る。さらに、エンジンは、室換気システムの動作状況、又は室換気システムの動作状況に関連するエンジンの他の動作状況を検知し、検知された動作状況に関連する信号を生成するように構成された第１のセンサを備える。
【０００９】
本開示内容の他の形態においては、エンジンを動作する方法に関する。このエンジンは、ハウジングを備え得る。さらに、エンジンは、ハウジングの内部で移動可能であり、非燃焼室から燃焼室を分離する作動部材を備える。また、エンジンは、燃焼室に空気を供給するように構成された吸気システムを備え得る。加えて、エンジンは、非燃焼室に接続された第１の端部と第１の端部の下流側に位置する第２の端部とを有する通路を備え得る室換気システムを備え得る。本方法は、ガスを非燃焼室から通路を通るように方向付ける工程と、ガスが通路を通過する間にガスを濾過する工程とを含み得る。さらに、本方法は、室換気システムの動作状況、及び室換気システムの動作状況に関連するエンジンの他の動作状況のうちの少なくとも１つを検知し、検知された動作状況に関連する信号を生成する工程を含み得る。
【００１０】
本開示内容のさらに他の形態においては、シャーシと、シャーシに取り付けられたエンジンとを備え得る作業機械に関する。このエンジンは、ハウジングを備え得る。さらに、エンジンは、ハウジングの内部で移動可能であり、燃焼室を非燃焼室から分離する作動部材を備え得る。また、エンジンは、過給機を備え得るものであり、燃焼室に空気を供給するように構成された吸気システムをも備え得る。加えて、エンジンは、非燃焼室に接続された第１の端部と過給機の入口側にある吸気システムに接続された第２の端部とを有する通路を備え得る室換気システムを備え得る。この室換気システムは、通路内に配置されるフィルタシステムをさらに備え得る。フィルタシステムは、フィルタハウジングとフィルタハウジング内に配置されるフィルタとを備え得る。加えて、室換気システムは、エンジンの動作中に、ガスが非燃焼室から通路の第１の端部内に入り、通路を通って、通路の第２の端部まで移動するように構成され得る。さらに、エンジンは、室換気システムの動作状況、又は室換気システムの動作状況に関連するエンジンの他の動作状況を検知し、検知された動作状況に関連する信号を生成するように構成された第１のセンサを備え得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、本開示の例示的実施形態に係る作業機械１０を示す斜視図である。作業機械１０は、シャーシ１２とエンジン１４とを備える。
【００１２】
図２は、本開示の特定の実施形態に適合するエンジン１４を示す概略図である。エンジン１４は、ハウジング１６、作動部材１８、吸気システム２０、燃料システム２２、排気システム２４、室換気システム２６、センサ２８、及び監視システム３０を備え得る。
【００１３】
作動部材１８は、クランク室などの非燃焼室３４から燃焼室３２を分離するように、ハウジング１６の内部で移動可能に配置され得る。図２に示すように、作動部材１８は、ハウジング１６の円筒状部分に支持されるピストンとし得る。油３６は、非燃焼室３４内に存在し得る。
【００１４】
ハウジング１６、作動部材１８、燃焼室３２、及び非燃焼室３４は、図２に示した構成に限られない。作動部材１８は、非燃焼室３４から燃焼室３２を分離するように、任意の形状をとり、且つ任意の方法でハウジング１６内に移動可能に支持され得る。例えば、作動部材１８は、ワンケル式内燃機関におけるように、ハウジング１６内で回転するロータでも良い。
【００１５】
吸気システム２０は、ハウジング１６に接続され、燃焼室３２に空気を供給するように構成され得る。この吸気システム２０は、空気を燃焼室３２に通すダクト３８を備え得る。加えて、吸気システム２０は、プレナム、マニホールド、弁、及び／又はフィルタを備え得る。さらに、吸気システム２０は、加圧空気を燃焼室３２に送り込むように構成される過給器４０を備え得る。過給機４０は、図２に示すように、排気システム２４と流体接続する駆動タービンを備えるターボ過給機とし得る。その代わりに、過給機４０は、作動部材１８から動力を引き出すために、例えば、クランク軸を通して作動部材１８に機械的に接続されても良い。さらに、過給機４０は、電気又は油圧モータに接続されてもよく、そこから動力を引き出し得る。
【００１６】
燃料システム２２は、燃焼室３２に燃料を供給するように構成され得る。燃料システム２２は、図２に示すように、燃料を燃焼室３２に直接供給するように構成され得る。その代わりに、燃料システム２２は、燃料を吸気システム２０に供給し、その燃料を吸気システム２０内の空気により燃焼室３２へ運ぶように構成されても良い。
【００１７】
排気システム２４は、ハウジング１６に接続され、燃焼ガスを燃焼室３２から大気へ追い出すように構成され得る。この排気システム２４は、燃焼ガスを燃焼室３２から排気システム２４の他の様々な構成部材に、最終的には大気へと送るダクト４２を備え得る。排気システム２４の他の構成部材は、これらに限られないが、ターボ過給機の１つ以上のタービンハウジング４４、１つ以上のガス処理ユニット４６、及び１つ以上のマフラ（図示せず）を含み得る。
【００１８】
室換気システム２６は、非燃焼室３４からガスを排出するように構成され得る。室換気システム２６の一端は、非燃焼室３４に接続され得る。室換気システム２６の他の端部は、エンジン１４の他の構成部材、及び／又は作業機械１０の他の構成部材に接続され得る。例えば、室換気システム２６は、図２に示すように、非燃焼室３４と吸気システム２０との間に接続され得る。室換気システム２６は、図２に示すように、過給機４０の入口側４８で吸気システム２０の一部に接続し得る。その代わりに、室換気システム２６は、過給機４０の出口側５０で吸気システム２０の一部に接続しても良い。室換気システム２６は、吸気システム２０に接続するのに加えて又はその代わりに、排気システム２４に接続しても良い。例えば、室換気システム２６は、燃焼室３２とガス処理ユニット４６との間で排気システム２４の一部に接続し得る。
【００１９】
センサ２８は、室換気システム２６の動作状況、及び／又は室換気システム２６の動作状況に関連するエンジン１４の他の動作状況を検知し、検知された動作状況に関連する信号を生成するように構成され得る。例えば、センサ２８は、室換気システム２６の１つ以上の構成部材の状況を検知し、室換気システム２６の１つ以上の構成部材の検知された動作状況に関連する信号を生成するように構成され得る。加えて、センサ２８は、室換気システム２６内のガスの状況、及び／又は非燃焼室３４内のガスの状況を検知し、室換気システム２６内のガスの検知された状況、及び／又は非燃焼室３４内のガスの検知された状況に関連する信号を生成するように構成され得る。
【００２０】
監視システム３０は、センサ２８に動作可能に接続され、センサ２８により生成された信号を監視するように構成され得る。また、監視システム３０は、作業機械１０の他のセンサ（図示せず）及び／又は制御システム（図示せず）に動作可能に接続され得る。監視システム３０は、コンピュータ５２を備え得る。コンピュータ５２は、１つ以上のプロセッサと、メモリ装置（図示せず）とを備え得る。このコンピュータ５２は、センサ２８により生成された信号を監視するための専用装置とし得る。その代わりに、コンピュータ５２は、エンジン１４用の制御装置（例えば、ＥＣＵ）、及び／又は作業機械１０の他の任意のシステムとしても良い。コンピュータ５２に加えて又はその代わりに、監視システム３０は、ハードワイヤード論理回路を含み得る。加えて、監視システム３０は、コンピュータ５２、又は監視システム３０のハードワイヤード論理回路に動作可能に接続されるアラーム５４を備え得る。アラーム５４は、ブザー又はチャイムなどの音声装置、及び／又は光などの視覚装置を備え得る。
【００２１】
図３は、エンジン１４と、室換気システム２６の一実施形態と、このシステムのセンサ５６とをより詳細に説明している。室換気システム２６は、非燃焼室３４に接続された第１の端部６０を有する通路５８を備え得る。通路５８の第２の端部６２は、燃焼室３２と対向する過給機４０の一側面で吸気システム２０の一部に接続され得る。室換気システム２６は、フィルタハウジング６６とその中のフィルタ６８とを備えるフィルタシステム６４を備え得る。フィルタハウジング６６は、通路５８の一部を画定し得る。
【００２２】
また、室換気システム２６は、フィルタシステム６４の上流側のガスが特定の状況下でフィルタシステム６４を迂回するように構成されたフィルタバイパスシステム７０をも備え得る。フィルタシステム６４の上流側のガスは、非燃焼室３４内のガスと、非燃焼室３４とフィルタシステム６４との間で室換気システム２６の任意の部分におけるガスとを含む。フィルタバイパスシステム７０は、その入口が非燃焼室３４とフィルタハウジング６６との間の通路５８の一部と流体接続する圧力緩和弁７２を備え得る。圧力緩和弁７２の出口は、フィルタバイパスダクト７６の第１の端部７４と流体接続し得る。フィルタバイパスダクト７６の第２の端部７８は、フィルタハウジング６６と通路５８の第２の端部６２との間の通路５８の一部と流体接続し得る。
【００２３】
フィルタバイパスシステム７０、及びそのシステムのエンジン１４と室換気システム２６との係合は、図３に示した構成に限られない。例えば、圧力緩和弁７２の入口は、通路５８の代わりに、非燃焼室３４と流体接続しても良い。加えて、フィルタバイパスダクト７６の第２の端部７８は、室換気システム２６とは異なるエンジン１４の幾つかの構成部材に接続しても良い。さらに、フィルタバイパスシステム７０は、フィルタバイパスダクト７６を省略しても良く、圧力緩和弁７２の出口は、エンジン１４の他の構成部材に直接接続しても良いし、あるいは、大気に露出されても良い。さらに、フィルタバイパスシステム７０は、圧力緩和弁７２に加えて又はその代わりに、１つ以上の制御可能な弁又はシャッタを備えても良く、これらの弁及びシャッタの開閉を制御する。このような制御装置は、フィルタシステム６４の上流側のガスの圧力に応じて、及び／又はエンジン１４の動作の他の状況に応じて、フィルタバイパスシステム７０の任意の制御可能な弁又はシャッタを開閉するように構成され得る。
【００２４】
室換気システム２６は、図３に示した構成に限定されない。例えば、図３は、通路５８を画定するハウジング１６から分離される構成部材を示しているが、ハウジング１６は、通路５８の一部又は全てを画定しても良い。フィルタハウジング６６は、ハウジング１６の一体部分とし得る。その代わりに、フィルタハウジング６６は、通路５８の他の部分を画定する構成部材から分離されて構成されても良い。特定の実施形態と適合して、フィルタハウジング６６は、このフィルタハウジング６６内のフィルタ６８を有する状態で容易に分離され、フィルタハウジング６６及びフィルタ６８が一つのユニットとして取り外され交換され得るように、室換気システム２６の他の構成部材に接続しても良い。加えて、図３は、通路５８の第１の端部６０及び第２の端部６２から離れたフィルタハウジング６６を示しているが、フィルタハウジング６６は、通路５８の第１の端部６０又は第２の端部６２を画定しても良い。さらに、通路５８の第２の端部６２は、吸気システム２０の他の部分、又は排気システム２４などのエンジン１４又は作業機械１０の他の構成部材に接続しても良い。また、室換気システム２６は、圧力緩和弁７２を省略し得る。加えて、室換気システム２６は、通路５８に流体接続し、通路５８の第１の端部６０からガスを送り出すように動作可能な１つ以上のポンプを備え得る。
【００２５】
センサ５６は、フィルタシステム６４の状況を検知するように構成され得る。例えば、センサ５６は、フィルタ６８が室換気システム２６に適切に取り付けられているか否かを検知し、フィルタ６８が室換気システム２６に適切に取り付けられているか否かに関連する信号を生成するように構成され得る。図３に示すように、センサ５６は、フィルタ６８が室換気システム２６内で適切に取り付けられている場合には、スイッチがある状態（開くか、又は閉じるかの状態）をとるように配置され、且つフィルタ６８が不適切に取り付けられているか、フィルタがない場合には、スイッチが他の状態をとるように配置されるスイッチとし得る。
【００２６】
センサ５６、及びそのセンサのフィルタシステム６４との係合は、図３に示した構成に限られない。センサ５６は、フィルタ６８が室換気システム２６に適切に取り付けられているか否かを検知するように構成され、フィルタシステム６４と関連付けられた任意の種類のセンサとし得る。例えば、センサ５６は、フィルタ６８が室換気システム２６内に適切に取り付けられている場合には、フィルタ６８に取り付けられた電気導体により互いに接続され得る離間された一対の電気接点とし得る。その代わりに、センサ５６は、フィルタ６８が適切に取り付けられているか否かを検知するために動作可能な光センサであっても良い。また、センサ５６は、フィルタシステム６４の他の状況を検知可能となるように構成され、フィルタシステム６４に係合され得る。センサ５６が検知するように動作可能となり得るフィルタシステム６４の他の状況としては、これらに限られないが、フィルタシステム６４の１つ以上の他の構成部材の位置、フィルタシステム６４内のガスの状況、フィルタシステム６４の濾過された物質の存在及び／又は量、及びフィルタシステム６４で処理された１つ以上の含有物質の量及び／又は状況がある。
【００２７】
エンジン１４は、フィルタシステム６４の状況を検知するセンサ５６に加えて又はその代わりに、室換気システム２６の他の構成部材の状況を検知するための１つ以上のセンサを備え得る。例えば、図４は、圧力緩和弁７２が開放されているか否かを検知するように動作可能なセンサ８０を備えるエンジン１４を示している。このように、図４に示した構成では、センサ８０は、フィルタバイパスシステム７０がフィルタシステム６４の上流側のガスをフィルタシステム６４から迂回させているか否かを検知するようにも構成される。図４に示すように、センサ８０は、圧力緩和弁７２が開放されている場合には、ある状態（開くか、又は閉じるかの状態）をとる位置に配置されるスイッチとし得るものであり、このスイッチは、圧力緩和弁７２が閉じている場合には、他の状態をとる。
【００２８】
センサ８０とそのセンサの室換気システム２６との関連は、図４に示す構成に限られない。センサ８０は、圧力緩和弁７２が開放されているか否かを検知するように構成され、室換気システム２６に係合する任意の種類のセンサとし得る。加えて、センサ８０は、室換気システム２６の他の構成部品の状況を検知するように動作可能となるように構成され、室換気システム２６と係合されても良い。さらに、センサ８０は、フィルタバイパスシステム７０がフィルタシステム６４の上流側のガスをフィルタシステム６４から迂回させているか否かを検知するように構成された任意の種類のセンサとし得る。例えば、センサ８０は、フィルタバイパスダクト７６内に配置された流れセンサとし得る。
【００２９】
図４は、通路５８の第２の端部６２の吸気システム２０への代替的接続をも示している。図４に示された構成では、通路５８の第２の端部６２は、燃焼室３２と過給機４０との間に接続されたベンチュリ８２に接続する。
【００３０】
エンジン１４は、フィルタシステム６４の状況、及び／又は室換気システム２６の構成部材の状況を検知するためのセンサ５６及び８０に加えて又はその代わりに、室換気システム２６及び／又は非燃焼室３４のガスの状況を検知するように動作可能な１つ以上のセンサを備え得る。例えば、図５は、フィルタシステム６４の上流側のガスの状況を検知するように構成されたセンサ８４を備えるエンジン１４を示している。図５に示されるように、センサ８４は、フィルタシステム６４の上流側のガスの圧力を検知するように構成され得る。監視システム３０は、センサ８４に動作可能に接続され得る。
【００３１】
センサ８４、及びそのセンサのエンジン１４と室換気システム２６との係合は、図５に示した構成に限られない。例えば、センサ８４は、フィルタシステム６４の上流側のガスの圧力を検知するように構成される代わりに、フィルタシステム６４の上流側のガスの速度、又は組成を検知するように構成されても良い。加えて、センサ８４は、異なる箇所に取り付けても良いし、及び／又は異なる箇所でガスに露出されても良い。例えば、センサ８４は、センサ８４と通路５８との間に流体接続を形成するように動作可能な１つ以上のチューブ又は他の種類の構成部材により、室換気システム２６に遠隔的に取り付けられ接続されても良い。加えて、センサ８４は、センサ８４と非燃焼室３４との間に流体接続を形成するように動作可能な１つ以上のチューブ又は他の構成部材により、非燃焼室３４内に配置されるか、あるいはこれに接続され得る。
【００３２】
図６は、フィルタシステム６４の下流側のガスの状況を検知するように動作可能な追加的センサ８６を備えるエンジン１４を示している。フィルタシステム６４の下流側のガスは、通路５８の第１の端部６０に対向するフィルタハウジング６６の一側面上の通路５８の一部にあるガスを含む。図６に示されるように、センサ８６は、フィルタシステム６４の下流側のガスの圧力を検知するように構成され得る。このセンサ８６には、監視システム３０が動作可能に接続され得る。
【００３３】
センサ８６、及びそのセンサのエンジン１４と室換気システム２６との係合は、図６に示した構成に限られない。例えば、センサ８６は、フィルタシステム６４の下流側のガスの圧力を検知するように構成される代わりに、フィルタシステム６４の下流側のガスの速度又は組成を検知するように構成されても良い。加えて、センサ８６は、異なる箇所に取り付けられ、及び／又は異なる箇所でガスに露出されても良い。例えば、センサ８６は、センサ８６と通路５８との間の流体接続を形成するように動作可能なチューブ又は他の種類の構成部材により、室換気システム２６に遠隔的に取り付けられ接続されても良い。
【００３４】
図７は、フィルタシステム６４の上流側のガスの圧力とフィルタシステム６４の下流側のガスの圧力との差を検知するように動作可能なセンサ８８を備えるエンジン１４を示している。センサ８８は、差圧センサとし得る。第１のチューブ９０は、センサ８８の第１のポート９２を、非燃焼室３４とフィルタハウジング６６との間の通路５８の一部に接続し得る。同様に、第２のチューブ９４は、センサ８８の第２のポート９６を、フィルタハウジング６６と通路５８の第２の端部６２との間の通路５８の一部に接続し得る。センサ８８、及びそのセンサのエンジン１４の構成部材への接続は、図７に示した構成に限られない。例えば、センサ８８の第１及び第２のポート９２及び９６の一方、又は両方は、通路５８に直接接続し得る。加えて、センサ８８の第１のポート９２は、通路５８を通る以外に、非燃焼室３４に接続し得る。監視システム３０は、センサ８８に動作可能に接続され得る。
【００３５】
図８は、室換気システム２６内のガスの温度を検知し、室換気システム２６内のガスの温度に関連する信号を生成するように動作可能なセンサ９８を備えるエンジン１４を示している。図８に示すように、センサ９８は、フィルタハウジング６６と通路５８の第２の端部６２との間の通路５８の一部内に配置され得る。その代わりに、センサ９８は、通路５８の他の任意の部分内に取り付けられても良い。監視システム３０は、センサ９８に動作可能に接続され得る。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本開示の実施形態におけるエンジン１４は、動力源を必要とする任意の種類の作業機械１０において潜在的な用途を有する。加えて、本開示の実施形態における室換気システム２６、及びセンサ２８、５６、８０、８４、８６、８８、及び９８は、任意の内燃機関１４を備える用途を有し得る。
【００３７】
作業機械１０の多様なシステムは、エンジン１４からの動力を受け取り、多様な作業を実行するためにその動力を用い得る。エンジン１４は、吸気システム２０により供給された空気と、燃焼室３２内の燃料システム２２により供給された燃料とを燃焼させることにより、動力を生成する。これは、燃焼室３２内に高圧の燃焼ガスを生じる。この高圧な燃焼ガスは、作動部材１８を駆動し、これに接続されたシステムにより用いられる動力を提供する。燃焼室３２内のいくらかの燃焼ガスは、ハウジング１６と作動部材１８との間の空間を通って非燃焼室３４内に逃げ得る。
【００３８】
特定の構造のエンジン１４及び室換気システム２６の動作中では、ガスは、非燃焼室３４から、通路５８の第１の端部６０内へ、そして通路５８を通って、通路５８の第２の端部６２へと移動し得る。エンジン１４の動作中には、作動部材１８を過ぎて非燃焼室３４内に逃れる燃焼ガスは、非燃焼室３４内の圧力を、大気圧を超えて上昇させ得る。通路５８の第２の端部６２の圧力が非燃焼室３４内の圧力よりも低い場合には、非燃焼室３４と通路５８の第２の端部６２との間の圧力差により、非燃焼室３４からのガスが通路５８を通って動かされる。いくつかの実施形態では、通路５８の第２の端部６２は、一般に、エンジン１４の動作中に圧力が非燃焼室３４内の圧力よりも低くなる構成部材に接続され得る。例えば、図２、３、５、６、７、及び８に示す実施形態では、過給機４０の入口側４８の吸気システム２０の一部における圧力、及びこのため通路５８の第２の端部６２の圧力は、一般に、ほぼ大気圧となる。その結果として、これらの実施形態の動作中では、非燃焼室３４内の圧力は、一般に、通路５８の第２の端部６２における圧力よりも高くなり、ガスは、室換気システム２６を通って非燃焼室３４から移動する。他の実施形態では、通路５８の第２の端部６２は、エンジン１４の動作中に低圧の局所化した領域が存在する箇所で、ある構成部材に接続され得る。例えば、図４に示す実施形態の動作中では、過給機４０の出口側５０における吸気システム２０の一部分内の圧力は、一般に、大気圧よりもはるかに高いものであるが、ベンチェリ８２は、通路５８の第２の端部６２に隣接する低圧の局所化した領域を形成する。このため、過給機４０の出口側５０での吸気システム２０の一部における圧力が、一般に、非燃焼室３４内の圧力よりも高くても、非燃焼室３４内の圧力は、通路５８の第２の端部６２内の圧力よりも高くなり得る。
【００３９】
図３〜図８に示されるもの以外の室換気システム２６の構成では、ガスが、非燃焼室３４から、通路５８の第１の端部６０内へ、そして通路５８を通って、通路５８の第２の端部６２へと換気するように動作し得る。図３〜図８に示したもの以外の構成のものでは、エンジン１４の動作中に非燃焼室３４内の圧力を通路５８の第２の端部６２における圧力よりも高くさせ得る。加えて、特定の実施形態では、通路５８に流体接続するポンプが、非燃焼室３４からのガスを強制的に通路５８内に通し得る。
【００４０】
フィルタシステム６４は、ガスが通路５８を通過する間にガスから油及び／又は破片を分離し得る。ガスが通路５８を通る間にガスから油及び／又は破片を分離することにより、室換気システム２６がガスを送るあらゆるシステムの汚染及び磨耗を低減し得る。これにより、室換気システム２６がガスを送るシステムの性能及び寿命を向上し得る。例えば、過給機４０の入口側４８で吸気システム２０に接続された室換気システム２６を備える実施形態では、フィルタシステム６４は、さもなければ過給機４０及びエンジン１４を汚染及び／又は磨耗する虞がある油及び／又は破片を捕捉し得る。
【００４１】
しかしながら、特定の環境下では、フィルタバイパスシステム７０により、非燃焼室３４から換気されたガスが、フィルタシステム６４を迂回することが可能となり得る。例えば、フィルタ６８が目詰まりすると、通路５８の一部にあるガスは、圧力緩和弁７２を開放するのに十分な高圧に達し得る。これにより、ガスがフィルタバイパスダクト７６を通り、フィルタシステム６４を迂回することが可能になる。加えて、フィルタバイパスシステム７０は、他の方法で動作し得る。例えば、フィルタバイパスシステム７０が制御可能な弁又はシャッタを備える実施形態では、フィルタバイパスシステム７０の制御装置は、フィルタシステム６４の上流側のガスをフィルタシステム６４から迂回させるかどうかを制御するために、これらの弁又はシャッタを開閉し得る。このような実施形態では、フィルタバイパスシステム７０の制御装置は、フィルタシステム６４の上流側のガスの圧力、及び／又はエンジン１４の動作の他の状況に応じて、任意の制御可能な弁又はシャッタを開き得る。
【００４２】
任意の特定の実施形態に含まれる各センサ２８、５６、８０、８４、８８、又は９８は、エンジン１４の動作状況を検知し、検知された動作状況に関連する信号を生成し得る。例えば、センサ２８又はセンサ５６は、室換気システム２６内のフィルタ６８の有無などのフィルタシステム６４の状況を検知し得る。センサ２８又はセンサ５６は、これが検知する状況に関連する信号をも生成し得る。例えば、センサ５６は、フィルタ６８が適切に室換気システム２６に取り付けられているか否かを検知するように動作可能なスイッチである実施形態では、かかるセンサ５６は、フィルタ６８が適切に室換気システム２６に取り付けられているか否かに応じて、開路信号又は閉路信号のいずれかを生成し得る。加えて、センサ２８又はセンサ５６は、フィルタシステム６４の他の状況、例えば、これらに限られないが、フィルタシステム６４の１つ以上の他の構成部材の位置、フィルタシステム６４内のガスの状況、フィルタシステム６４で濾過された物質の存在及び／又は量、及び、フィルタシステム６４で処理された１つ以上の含有物質の量又は状況を検知し得る。
【００４３】
加えて、センサ２８又はセンサ８０は、室換気システム２６の他の構成部材の状況を検知し得る。例えば、センサ２８又は８０は、圧力緩和弁７２が開放されているか否かを検知し得る。このため、センサ２８又はセンサ８０はまた、フィルタバイパスシステム７０が、非燃焼室３４を出たガスをフィルタシステム６４から迂回させているか否かをも検知し得る。センサ２８又はセンサ８０は、それが検知する状況に関連する信号をも生成し得る。例えば、センサ８０が圧力緩和弁７２の開閉を検知するように動作可能なスイッチである実施形態では、センサ８０は、圧力緩和弁７２の開閉に応じて、開回路信号又は閉回路信号のいずれかを生成し得る。
【００４４】
センサ２８又は８０の動作は、圧力緩和弁７２が開かれているか否かを検知するのに限定されない。センサ２８又はセンサ８０は、室換気システム２６の１つ以上の構成部材の他の状況を検知し得る。加えて、センサ２８又はセンサ８０は、フィルタバイパスシステム７０がガスをフィルタシステム６４から迂回させているか否かを明らかにする他の状況を検知し得る。例えば、センサ２８又は８０は、ガスがフィルタバイパスダクト７６を流れているか否かを検知し得る。
【００４５】
さらに、センサ２８、８４、８６、８８、又は９８は、室換気システム２６、又は非燃焼室３４のガスの状況を検知し、そのガスの状況に関連する信号を生成し得る。例えば、センサ２８又は８４は、フィルタシステム６４の上流側のガスの圧力を検知し、フィルタシステム６４の上流側のガスの圧力に関連する信号を生成し得る。加えて、センサ２８又は８６は、フィルタシステム６４の下流側のガスの圧力を検知し、フィルタシステム６４の下流側のガスの圧力に関連する信号を生成し得る。さらに、センサ２８又は８８は、フィルタシステム６４の上流側のガスの圧力とフィルタシステム６４の下流側のガスの圧力との差異を検知し、フィルタシステム６４の上流側の圧力とフィルタシステム６４の下流側のガスの圧力との差異に関連する信号を生成し得る。さらに、センサ２８又はセンサ９８は、室換気システム２６のガスの温度を検知し、このガスの温度に関連する信号を生成し得る。加えて、センサ２８、８４、又は８６は、室換気システム２６内のガスの速度又は組成を検知し得る。
【００４６】
監視システム３０は、センサ２８、５６、８０、８４、８６、８８、及び／又は９８により生成された信号を受信し得る。加えて、監視システム３０は、センサ２８、５６、８０、８４、８６、８８、及び／又は９８から受信した信号に基づいて、また特定の実施形態では、エンジン１４及び／又は作業機械１０の他の動作状況に基づいて、コードを選択的に記憶し、及び／又はアラーム５４を作動し得る。例えば、監視システム３０は、維持系統が室換気システム２６の潜在的に支障を来たす状況を検知し得るように、故障コードをコンピュータメモリに記憶し得る。加えて、監視システム３０は、室換気システム２６の潜在的に支障を来たす状況について操作者に警告するためにアラーム５４を作動し得る。
【００４７】
特定の実施形態に適合して、監視システム３０は、センサ２８又は５６がフィルタシステム６４の潜在的に支障を来たす動作を示す信号を生成した場合には、コードを記憶し、及び／又はアラーム５４を作動させ得る。例えば、センサ２８又はセンサ５６はフィルタ６８が室換気システム２６に適切に取り付けられていないことを示す信号を生成する場合には、監視システム３０がコードを記憶し、及び／又はアラーム５４を作動し得る。加えて、監視システム３０は、センサ２８又は５６が潜在的に支障を来たす動作に対応するフィルタシステム６４の他の状況を示す信号を生成する場合には、コードを記憶し、及び／又はアラーム５４を作動し得る。フィルタシステム６４の潜在的に支障を来たす動作に対応し得るフィルタシステム６４の他の状況としては、フィルタ６８以外のフィルタシステム６４の幾つかの構成部材の望ましくない状況、フィルタハウジング６６内のガスの望ましくない状況、フィルタシステム６４に濾過された大量の物質、又は処理物質の欠乏又は劣化などが挙げられる。加えて、監視システム３０がセンサ２８又は５６からの特定の信号に対応してコードを記憶し、及び／又はアラーム５４を作動するか否かは、センサ２８又は５６により検知された状況に加えて、エンジン１４及び／又は作業機械１０の動作状況にも依存し得る。
【００４８】
加えて、監視システム３０は、センサ２８又は８０が室換気システム２６の潜在的に支障を来たす動作に対応する室換気システム２６の１つ以上の構成部材の状況を示す信号を生成する場合には、コードを記憶し、及び／又はアラーム５４を作動し得る。例えば、センサ２８又は８０が圧力緩和弁７２の開放を示す信号を生成する場合には、これは、フィルタシステム６４が室換気システム２６に望ましくない高度な制約を与えていることを示し得る。したがって、監視システム３０は、センサ２８又は８０が圧力緩和弁７２の開放を示す場合には、コードを記憶し、及び／又はアラーム５４を作動し得る。加えて、監視システム３０は、センサ２８又は８０が、潜在的に支障を来たす動作に対応する室換気システム２６の構成部材の１つの他の状況を示す信号を生成する場合に、コードを記憶し、及び／又はアラーム５４を作動し得る。また、監視システム３０がセンサ２８又は８０からの特定の信号に対応してコードを記憶し及び／又はアラーム５４を作動させるか否かは、センサ２８又は８０により検知された状況に加えて、エンジン１４及び／又は作業機械１０の動作状況にも依存し得る。
【００４９】
さらに、監視システム３０は、センサ２８、８４、８６、及び／又は８８が室換気システム２６の潜在的に支障を来たす動作に対応する室換気システム２６内のガスの状況を示す信号を生成する場合には、コードを記憶し、及び／又はアラーム５４を作動し得る。例えば、センサ２８又は８４はフィルタシステム６４の上流側のガスが比較的高圧であることを示す信号を生成する場合には、これは、フィルタシステム６４が室換気システム２６に望ましくない高度な制約を与えていることを示し得る。同様に、センサ８４及び８６がフィルタシステム６４の上流側のガスの圧力とフィルタシステム６４の下流側のガスの圧力との間に比較的大きな差異があることを示す信号を生成する場合には、これは、フィルタシステム６４が室換気システム２６に望ましくない高度な制約を与えていることを示し得る。同様に、センサ２８又は８８は、フィルタシステム６４の上流側のガスとフィルタシステム６４の下流側のガスとの間に比較的大きな圧力の差異があることを示す信号を生成する場合には、これは、フィルタシステム６４が室換気システム２６に望ましくない高度な制約を与えていることを示し得る。したがって、監視システム３０は、センサ２８、８４、８６、及び／又は８８からのかかる信号の受信に対応して、コードを記憶し、及び／又はアラーム５４を作動し得る。加えて、監視システム３０は、センサ２８、８４、８６、及び／又は８８が、潜在的に支障を来たす動作に対応する室換気システム２６内のガスの他の状況を示す信号を生成する場合に、コードを記憶し、及び／又はアラーム５４を作動し得る。潜在的に支障を来たす動作を行う室換気システム２６に対応し得る室換気システム２６内のガスの他の状況としては、特定の速度、又は特定の組成を有するガスが挙げられる。さらに、監視システム３０がセンサ２８、８４、８６、及び／又は８８からの特定の信号に対応してコードを記憶し及び／又はアラーム５４を作動させるか否かは、センサ２８、８４、８６、及び／又は８８により検知された状況に加えて、エンジン１４及び／又は作業機械１０の動作状況にも依存し得る。
【００５０】
また、監視システム３０は、センサ２８又は９８が室換気システム２６の潜在的に支障を来たす動作に対応する室換気システム２６内のガスの温度を示す信号を生成する場合には、コードを記憶し、及び／又はアラーム５４を作動し得る。例えば、センサ２８又は９８は、室換気システム２６内のガスの温度が期待よりも低いことを示す信号を生成する場合には、それは室換気システム２６のいくつかの部分が切断され又は除去され、冷たい空気を大気から室換気システム２６に侵入させていることを示し得る。したがって、室換気システム２６内のガスの温度が期待よりも大幅に低いことを示す信号をセンサ２８又は９８が生成する場合には、監視システム３０は、コードを記憶し、及び／又はアラーム５４を作動し得る。監視システム３０がセンサ２８又は９８からの特定の信号に対応してコードを記憶し及び／又はアラーム５４を作動するか否かは、センサ２８又は９８により検知された状況に加えて、エンジン１４及び／又は作業機械１０の動作状況にも依存し得る。例えば、室換気システム２６内のガスの期待される温度は、エンジン１４の動作状況、例えば、エンジン１４がどの位長い間稼働しているか、エンジン１４がどの位の量の出力を生成しているか、エンジン１４の冷媒（図示せず）又は油３６の温度、及び外気温度などに依存する。したがって、監視システム３０が室換気システム２６内のガスの特定の温度を示すセンサ２８又は９８からの信号に対応してコードを記憶し及び／又はアラーム５４を作動するか否かは、エンジン１４のかかる他の動作状況に依存し得る。
【００５１】
加えて、監視システム３０は、室換気システム２６の潜在的に支障を来たす動作に対応するガスの他の温度を示すセンサ９８からの信号の受信に対応して、コードを記憶し、及び／又はアラーム５４を作動し得る。例えば、監視システム３０は、室換気システム２６内のガスの温度が期待より大幅に低いことを示すセンサ２８又は９８からの信号に対応して、コードを記憶し、及び／又はアラーム５４を作動し得る。
【００５２】
なお、本開示内容の範囲を逸脱せずに、多様な変形及び変更をエンジン１４で行うことができることは、当業者にとって明らかであろう。また、他の実施形態は、本開示のエンジン１４に関する明細書及び実施を検討することにより、当業者にとって明らかであろう。これらの実施形態の開示内容は、単に例示として考慮されるべきものであり、本開示の実施形態の本来の範囲は、添付の特許請求の範囲、及びこれらに等価なものにより示されるものと意図される。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本開示の一実施形態に適合するエンジン及びセンサが用いられ得る作業機械を示す図である。
【図２】本開示の一実施形態に適合するエンジンを示す概略図である。
【図３】本開示の他の実施形態に適合するエンジンを示す概略図である。
【図４】本開示のさらに他の実施形態に適合するエンジンを示す概略図である。
【図５】本開示のさらに他の実施形態に適合するエンジンを示す概略図である。
【図６】本開示のさらに他の実施形態に適合するエンジンを示す概略図である。
【図７】本開示のさらに他の実施形態に適合するエンジンを示す概略図である。
【図８】本開示のさらに他の実施形態に適合するエンジンを示す概略図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０  作業機械
１２  シャーシ
１４  エンジン
１６  ハウジング
１８  作動部材
２０  吸気システム
２２  燃料システム
２４  排気システム
２６  室換気システム
２８  センサ
３０  監視システム
３２  燃焼室
３４  非燃焼室
３６  油
３８  ダクト
４０  過給機
４２  ダクト
４４  タービンハウジング
４６  ガス処理ユニット
４８  過給機４０の入口側
５０  過給機４０の出口側
５２  コンピュータ
５４  アラーム
５６  センサ
５８  通路
６０  第１の端部
６２  第２の端部
６４  フィルタシステム
６６  フィルタハウジング
６８  フィルタ
７０  フィルタバイパスシステム
７２  圧力緩和弁
７４  第１の端部
７６  フィルタバイパスダクト
７８  第２の端部
８０  センサ
８２  ベンチュリ
８４  センサ
８６  センサ
８８  センサ
９０  第１のチューブ
９２  第１のポート
９４  第２のチューブ
９６  第２のポート
９８  センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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