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発明の名称 アルコールエンジンの制御装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平6−2523
公開日 平成6年(1994)1月11日
出願番号 特願平4−185892
出願日 平成4年(1992)6月18日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】永田 良昭
発明者 白石 徹 / 間宮 清孝 / 横溝 克広 / 岩本 信一 / 藤田 芳生
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。
特許請求の範囲
【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。
【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。
【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。
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 OH)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PCV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15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、31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36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40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65℃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42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EO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PCV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PCV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79からポペット弁81が離間した高温時に、同シート79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86,88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、CPU60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49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。




 

 


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