(57)【要約】  本発明は、クランクケース、クランクケースブリーザ、及び吸気系を有する内燃機関の稼動方法に関する。当該内燃機関の稼動方法では、内燃機関の潤滑油消費を低減するために、クランクケース内の圧力が、吸気系とクランクケースとの圧力差に応じて、大気圧に対して、最大−５００ｍｂａｒ、特に、最大−３００ｍｂａｒまで、低減可能である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクケース、クランクケースブリーザ、及び吸気系を有する内燃機関の稼動方法であって、
前記内燃機関の潤滑油消費を低減するために、前記クランクケース内の圧力が、吸気系とクランクケースとの圧力差に応じて、大気圧に対して、最大−５００ｍｂａｒ、特に、最大−３００ｍｂａｒまで、低減可能である
ことを特徴とする内燃機関の稼動方法。
【請求項２】
前記吸気系とクランクケースとの圧力差が少なくとも所定の閾値を超えたときに、前記クランクケース内の圧力が低減する
ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の稼動方法。
【請求項３】
前記吸気系とクランクケースとの圧力差が、クランクケースと大気との圧力差とともに、少なくとも圧力調整バルブおよび／またはスロットルによって調整される
ことを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の稼動方法。
【請求項４】
前記クランクケース内の圧力が、大気に対して、−５０〜−５００ｍｂａｒの範囲内、特に、−１００〜−３００ｍｂａｒの範囲内で調整される
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の内燃機関の稼動方法。
【請求項５】
前記クランクケースの圧力を調整するために、前記クランクケースに通じる通気管路に、少なくとも圧力調整バルブおよび／またはスロットルが配置される
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の内燃機関の稼動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クランクケース、クランクケースブリーザ、及び吸気系を有する内燃機関の稼動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最新の内燃機関を有する車両は、潤滑油、好ましくは、オイルというより、むしろ潤滑油蒸気を大気に排出することを防止するクランクケースブリーザを備える。クランクケースブリーザは、最も単純な例では、内燃機関のクランクケースとインテークマニホールドとの間に接続されたチューブやホースのみからなる。インテークマニホールド内の優勢な負圧は、クランクケース内の潤滑油蒸気を吸引することを保証する。また、このように構成された吸気系は、内燃機関と潤滑油流路の構造に応じて、圧力調整バルブ、スロットル、または、例えば、内燃機関のスロットルバルブおよび／または望ましくない流通方向を回避する逆流防止バルブなどの派生物を含むとしてもよい。稼働中のオイル消費量の測定により、絶対的に、インテークマニホールドの圧力が低いとき、すなわち、インテークマニホールド負圧が非常に高いときの稼動フェーズにおいて、内燃機関のオイル消費量が高いということが知られている。このような稼動フェーズは、例えば、惰性走行、すなわち、下り坂でエンジンブレーキによって車両速度が減速する場合などに生じる。このような稼動フェーズ時のオイル消費量の増加は、主に、インテークマニホールドの圧力、すなわち、吸気系内の圧力と、クランクチャンバ内の圧力との圧力差の大きさに影響される。例えば、圧力差が約６５０ｍｂａｒを超えると、オイル消費量の急激な増加が見られる。従来技術において、ピストンリングおよびピストンの改良、すなわち、可動部の気密性をより高くすることによって、上記稼動フェーズ時のオイル消費量が最適化される。しかしながら、これは、非常に高い精度要求と大幅なコスト増を伴い、密接したピストンリングとピストンとのフリクションの増加を伴う。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は、クランクケース、クランクケースブリーザ、及び吸気系を有し、上記欠点を回避し、ピストンというより、むしろピストンリングを変更せずとも、無負荷の上記稼動フェーズまたは惰性走行において、オイル消費量の大幅な削減を可能にする内燃機関の稼動方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この目的のために、クランクケース、クランクケースブリーザ、及び吸気系を有する内燃機関の稼動方法が提案される。当該内燃機関の稼動方法では、前記内燃機関の潤滑油消費を低減するために、前記クランクケース内の圧力が、吸気系とクランクケースとの圧力差に応じて、大気圧に対して、最大−５００ｍｂａｒ、特に、最大−３００ｍｂａｒまで、低減可能である。本発明によれば、内燃機関の稼働として、特に、無負荷の稼動状態または惰性走行において、クランクケースの圧力を、大気圧に対して、最大−５００ｍｂａｒ、特に、最大−３００ｍｂａｒまで、低減することが目的とされている。クランクケースは、インテークマニホールドの圧力に対する圧力差がより小さくなり、臨界の圧力差が回避されるような負圧にさらされる。インテークマニホールドの圧力は、吸気バルブが開いているときのピストン上の燃焼室内の圧力にほぼ相当する。
【０００５】
好ましくは、前記吸気系とクランクケースとの圧力差が少なくとも所定の閾値を超えたときに、前記クランクケース内の圧力が低減する。結果として、吸気系、最も単純な例では、インテークマニホールドと、クランクケースとの圧力差が大きくなると、吸気系の負圧がクランクケースに対して大きくなるので、より小さな圧力差になるように、クランクケース内の圧力が低減される。
【０００６】
さらに、前記吸気系とクランクケースとの圧力差が、クランクケースと大気との圧力差とともに、少なくとも圧力調整バルブおよび／またはスロットルによって調整する。これによって、圧力調整バルブというより、むしろスロットルは、上記の稼動状態において、圧力差が適切に調整可能であるように、または自動的に調節したりするように構成されている。ここで、適切に調整されたスプリングというより、むしろスプリングのようなものを有するシフトバルブまたは圧力調整バルブが使用されるとしてもよい。
【０００７】
好ましくは、前記クランクケース内の圧力が、大気に対して、−５０〜−５００ｍｂａｒの範囲内、特に、−１００〜−３００ｍｂａｒの範囲内で調整される。大気圧に対してクランクケースの圧力を調整するこれは、吸気系の圧力、特に、インテークマニホールドの圧力が知られている場合には、潤滑油消費量を所定の範囲に操作することを容易にする。クランクケースの圧力を、大気圧に対して容易に調整することができる。これによって、吸気系というより、むしろインテークマニホールドの各稼動圧に対して、一定の間隔で、吸気系、特に、インテークマニホールドに対する圧力差が必然的に生じる。
【０００８】
さらに、前記クランクケースの圧力を調整するために、前記クランクケースに通じる通気管路に、少なくとも圧力調整バルブおよび／またはスロットルが配置される。このような実施形態は、特に、ドライサンプ方式の潤滑によって実行されるような内燃機関に有用である。この場合には、ウェットサンプ方式の潤滑油流路と対照的に、潤滑油が、独立した潤滑油タンクに貯蔵され、クランクケース、特に、オイルパンから、潤滑油ポンプによって吸引される。なお、オイルパンは、クランクケース内、またはクランクケース、好ましくは、クランクケースの下に配置されている。クランクケース内を所望の圧力レベルに調整するために、通気管路が設置される必要がある。この場合において、オイルポンプによってガスの流れも制御される。クランクケースの通気管路が、このガスの流れをもたらす。圧力調整バルブまたはスロットルの構成によって、通気管路のラインに、空気が流れる。好ましくは、クランクケース内で所望の圧力レベルに到達するように、オイルの流れに沿ってオイルポンプによってアシストされるガスの流れが調整される。
【０００９】
さらに、好ましい方法の形態は、従属請求項およびそれらの組合せに示される。
以下、本発明を様々な内燃機関構成の例示的実施形態に基づいてより詳細に説明する。ただし、それらは本発明を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、ウェットサンプ方式の自然吸気エンジンの実施例を示す図である。
【図２】図２は、ウェットサンプ方式の自然吸気エンジンの実施例を示す図である。
【図３】図３は、ウェットサンプ方式のターボエンジンの実施例を示す図である。
【図４】図４は、ウェットサンプ方式のターボエンジンの実施例を示す図である。
【図５】図５は、ドライサンプ方式のエンジンの実施例を示す図である。
【図６】図６は、ドライサンプ方式のエンジンの実施例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、内燃機関１を概略的に示す。内燃機関１は、クランクケース２と、インテークマニホールド３とを有する。インテークマニホールド３は、吸気系２４を構成する。インテークマニホールド３を通して、内燃機関１に燃焼用空気が送り込まれる。クランクケース２とインテークマニホールド３は、クランクケースブリーザ４によって、互いに接続されている。図示された例では、内燃機関１がウェットサンプ方式の自然吸気エンジン５として示されている。クランクケースブリーザ４は、クランクケース２内の優勢な負圧ＰＫＲを調整可能にする圧力調整バルブ６を有する。一方では、インテークマニホールド３内においてより優勢なインテークマニホールド負圧ＰＳＲが、圧力調整バルブ６を通して調整可能なクランクケース２に影響を与え、クランクケース２内に存在する潤滑油蒸気７を排出する。ここで、圧力調整バルブ６は、クランクケース負圧ＰＫＲの大気圧ＰＵＧに対する圧力差ΔＰが１００ｍｂａｒ〜３００ｍｂａｒの間で調整可能なように、調節されている。結果として、クランクケースは、大気圧ＰＵＧに対して、好ましくは、−１００ｍｂａｒから−３００ｍｂａｒまでの圧力差ΔＰを有する。
【００１２】
図２は、別のウェットサンプ方式の自然吸気エンジン５として構成されている内燃機関１を示す。内燃機関１は、クランクケース２と、インテークマニホールド３と、スロットルバルブ８とを有する。スロットルバルブ８は、流体の流れに関して、インテークマニホールド３の上流に接続され、内燃機関１に燃焼用空気を供給する。ここで、クランクケースブリーザ４は、分岐点９を有する。分岐点９は、クランクケース２から来て、一方では、スロットル１０を通って、インテークマニホールド３に、他方では、逆流防止バルブ１１を通って、スロットルバルブ８の前方（すなわち、スロットルバルブ８の上流）の入口１２に、分かれている。クランクケース負圧ＰＫＲは、スロットル１０のスロットルボアを調節しながら、大気圧ＰＵＧに対する圧力差ΔＰが約−１００ｍｂａｒから−３００ｍｂａｒまでになるように、調整される。
【００１３】
図３は、ウェットサンプ方式のターボエンジン１３として構成されている内燃機関１を示す。内燃機関１は、インテークマニホールド３と、ターボチャージャ１４とを有する。ターボチャージャ１４は、空気の流れに関して、インテークマニホールド３の上流にあり、内燃機関１の燃焼に対してインテークマニホールド３に燃焼用空気を供給する。クランクケースブリーザ４は、分岐点９を通って、一方では、圧力調整バルブ６および圧力調整バルブ６の下流に配置された逆流防止バルブ１１を通って、インテークマニホールド３に接続され、他方では、逆流防止バルブ１１を通って、ターボチャージャ１４の上流の入口１２に接続される。ここでも、クランクケース負圧ＰＫＲは、圧力調整バルブについて、なるべくスプリングを調節することで、圧力差ΔＰが大気圧ＰＵＧに対して−１００ｍｂａｒから−３００ｍｂａｒまでになるように、調整可能である。
【００１４】
図４は、上記の図３に示されるように、ウェットサンプ方式のターボエンジン１３として構成された内燃機関１を示す。ここでは、図３に示された圧力調整バルブ６の代わりに、スロットルボアが調節されるスロットル１０が、クランクケースブリーザ４に設置されている。特に、スロットル１０は、インテークマニホールド３の下流で、分岐点９の上流および逆流防止バルブ１１の下流に設置されている。分岐点９から伸び、ターボチャージャ１４の上流で、入口１２に繋がる他の分岐にも、逆流防止バルブ１１が設置されている。ここでも、スロットルボアを調節することで、クランクケース負圧ＰＫＲが、大気圧ＰＵＧに対して−１００ｍｂａｒから−３００ｍｂａｒまで、調整可能である。
【００１５】
図５は、ドライサンプ方式のエンジン１５として構成された内燃機関１を示す。ここで、潤滑油流路１６は、ドライサンプ潤滑油流路２５として構成されており、特に、オイルポンプ１８を有するドライサンプ１７を備える。ドライサンプ潤滑油流路２５は、クランクケース２と、オイルポンプ１８を有するドライサンプ１７と、潤滑油貯蔵タンク１９と、圧力調整器２０との間に、圧力調整器２０からクランクケース２の戻りで、構成されている。ここで、ガスの流れは、潤滑油の流れに追随している。潤滑油貯蔵タンク１９からは、ベント管路２１が伸びる。ベント管路２１は、圧力調整バルブ６を通ってインテークマニホールド３に達する。この構成は、クランクケースブリーザ４を構成する。潤滑油貯蔵タンク１９から圧力調整器２０には、クランクケース通気路２２が設置されている。クランクケース通気路２２で、クランクケース２内を所望の圧力状態に調整することができる。特に、オイルの流れに沿ってオイルポンプ１８によってアシストされるガスの流れを用いて調整される。ここでも、クランクケース負圧ＰＫＲが、大気圧ＰＵＧに対して−１００ｍｂａｒと−３００ｍｂａｒとの間になるように、調整される。
【００１６】
図６は、内燃機関１、特に、図５に示されるようなドライサンプ方式のエンジン１５を示す。これは、図５に示された実施例の変形であり、クランクケース通気路２２に圧力調整器２０を有しない。つまり、クランクケース通気路２２は、潤滑油貯蔵タンク１９からクランクケース２に直行する管継手２３として存在する。クランクケースベント４は、潤滑油貯蔵タンク１９から伸びてインテークマニホールド３に繋がり、潤滑油貯蔵タンク１９の下流に圧力調整バルブ６を有する。圧力調整バルブ６は、例えば、スプリングを調節することで、クランクケース２内のクランクケース負圧ＰＫＲが大気圧ＰＵＧに対して−１００ｍｂａｒから−３００ｍｂａｒまで調整されるように、変更されている。
【００１７】
全ての上記実施例において、これらの方法では、クランクケース２と大気圧ＰＵＧの圧力差というより、むしろクランクケース負圧ＰＫＲとインテークマニホールド負圧ＰＳＲの圧力差が不必要に高くなることが回避される。これらの方法では、例えば、気密性を高めるための内燃機関１のピストンのピストンリングが調整されないで、惰性走行や方向転換時に見られるオイル消費量の増加を好適に低減させることができる。
【符号の説明】
【００１８】
１  内燃機関
２  クランクケース
３  インテークマニホールド
４  クランクケースブリーザ
５  ウェットサンプ方式の自然吸気エンジン
６  圧力調整バルブ
７  潤滑油蒸気
８  スロットルバルブ
９  分岐点
１０  スロットル
１１  逆流防止バルブ
１２  入口
１３  ウェットサンプ方式のターボエンジン
１４  ターボチャージャ
１５  ドライサンプ方式のエンジン
１６  潤滑油流路
１７  ドライサンプ
１８  オイルポンプ
１９  潤滑油貯蔵タンク
２０  圧力調整器
２１  ベント管路
２２  クランクケース通気路
２３  管継手
２４  吸気系
２５  ドライサンプ潤滑油流路
ＰＫＲ  クランクケース負圧
ＰＳＲ  インテークマニホールド負圧
ＰＵＧ  大気圧
ΔＰ  圧力差
【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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【国際調査報告】
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