(57)【要約】【課題】還流量特性の改善に好適なエンジンのブローバイガス処理装置を提供する。【解決手段】スロットル弁１５より上流に過給機１３を備え、過給機１３よりも上流位置を第１ブローバイガス通路２１を介してクランクケースの内部に接続し、且つ流量制御弁２３を備える第２ブローバイガス通路２２を介してスロットル弁１５より下流位置をクランクケースに接続するエンジンＥのブローバイガス処理装置であり、前記スロットル弁１５より下流側の吸気マニホールド内の圧力を検出するマニホールド圧センサ２５と、前記過給機１３より上流の吸気通路内の圧力を検出する大気圧センサ２４とを備え、前記マニホールド圧センサ及び大気圧センサで検出された両圧力の圧力差に基づいて、前記流量制御弁の目標弁開度を演算し、演算した目標弁開度となるようステップモータ３５を制御して前記流量制御弁２３の弁開度を調整するようにした。【選択図】図１
2010090810.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気通路のスロットル弁よりも上流位置に過給機を備え、前記吸気通路の過給機よりも上流位置を、第１ブローバイガス通路を介してクランクケースの内部に接続すると共に、流量制御弁を備える第２ブローバイガス通路を介して前記吸気通路のスロットル弁よりも下流位置をクランクケースに接続するエンジンのブローバイガス処理装置において
前記流量制御弁はアクチュエータによりその弁開度を調整可能であり、
前記吸気通路のスロットル弁より下流側の吸気マニホールド内の圧力を検出するマニホールド圧センサと、前記過給機より上流の吸気通路内の圧力を検出する大気圧センサと、
前記マニホールド圧センサ及び大気圧センサで検出された両圧力の圧力差に基づいて、前記流量制御弁の目標弁開度を演算し、演算した目標弁開度となるよう前記アクチュエータを制御する制御手段と、を備えることを特徴とするエンジンのブローバイガス処理装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記流量制御弁を通過する目標ガス流量が、エンジン低中回転領域で大きく、エンジン高回転領域で小さくするよう前記アクチュエータを制御することを特徴とする請求項１に記載のエンジンのブローバイガス処理装置。
【請求項３】
前記アクチュエータは指令ステップ数に応じて流量制御弁の弁開度を調整するステップモータで構成され、
前記制御手段は、前記目標弁開度に応じて指令ステップ数を演算し、ステップモータを指令ステップ数に基づいて制御することを特徴とする請求項２に記載のエンジンのブローバイガス処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンのブローバイガス処理装置に関し、特に、過給機の非作動時および作動時の両方にブローバイガスの換気を確実に行うに好適なエンジンのブローバイガス処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から過給機の非作動時および作動時の両方にブローバイガスの換気を確実に行うエンジンのブローバイガス処理装置が提案されている(特許文献１参照)。
【０００３】
これは、吸気通路のスロットル弁よりも上流位置に設けられた過給機と、吸気通路の過給機よりも上流位置をクランクケースの内部に接続する第１ブローバイガス通路と、吸気通路のスロットル弁よりも下流位置をクランクケースに接続する第２ブローバイガス通路と、第２ブローバイガス通路に設けられて吸気負圧により開弁し、クランクケース側から吸気通路の前記下流位置側へのブローバイガスの移動を許容する流量制御弁とを備える。そして、過給機による過給時に、閉弁した流量制御弁を通して吸気通路の前記下流位置側からクランクケース側への所定量の新気の移動を許容すべく、流量制御弁の弁座および弁体間に切欠を設けるようにしている。
【特許文献１】特開２００４−６０４７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来例では、ターボチャージャが非作動となる非過給時においては、エンジンが発生する吸気負圧に応じてブローバイガスを還流させ、ターボチャージャが作動する過給時においては、過給圧に応じてブローバイガスを還流させる、即ち、吸気系統に生ずる圧力差を利用して還流量を設定するものである。このため、天候や高度等により外気圧が変化すると、適切なブローバイ還流量を得ることができない。
【０００５】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、還流量特性の改善に好適なエンジンのブローバイガス処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、吸気通路のスロットル弁よりも上流位置に過給機を備え、前記吸気通路の過給機よりも上流位置を第１ブローバイガス通路を介してクランクケースの内部に接続すると共に、流量制御弁を備える第２ブローバイガス通路を介して前記吸気通路のスロットル弁よりも下流位置をクランクケースに接続するエンジンのブローバイガス処理装置であり、前記流量制御弁はアクチュエータによりその弁開度を調整可能とされ、前記吸気通路のスロットル弁より下流側の吸気マニホールド内の圧力を検出するマニホールド圧センサと、前記過給機より上流の吸気通路内の圧力を検出する大気圧センサと、前記マニホールド圧センサ及び大気圧センサで検出された両圧力の圧力差とに基づいて、前記流量制御弁の目標弁開度を演算し、演算した目標弁開度となるよう前記アクチュエータを制御する制御手段と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
したがって、本発明では、過給時並びに非過給時のいずれにおいても、適切なブローバイ還流量を得ることができ、また、天候や高度等により外気圧が変化しても適切なブローバイ還流量を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明のエンジンのブローバイガス処理装置の一実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。図１は本発明を適用したエンジンのブローバイガス処理装置の第１実施形態を示すシステム構成図、図２は使用する流量制御弁の断面図、図３は還流量制御のフローチャート、図４及び図５は還流量の制御用マップ、図６は流量制御弁の制御特性図である。
【０００９】
図１において、自動車用のエンジンＥの吸気通路１１には、その吸気の流れの上流側から下流側に向けて、エアクリーナ１２、ターボチャージャ若しくはスーパチャージャの過給機を構成するコンプレッサ１３、インタークーラ１４、スロットル弁１５および吸気マニホールド１６が配置される。吸気マニホールド１６とエンジンＥの図示しないクランクケース内とを接続する第２ブローバイガス通路２２に、エンジンＥのコントロールユニット１０により開度が制御される流量制御弁２３が配置され、また、ターボチャージャのコンプレッサ１３の上流とエンジンＥの図示しないクランクケース内とが第１ブローバイガス通路２１により接続されている。前記第１ブローバイガス通路２１と第２ブローバイガス通路２２とは、ブローバイガスが溜まるエンジンＥのクランクケースの内部を経由して互いに連通されている。前記ターボチャージャのコンプレッサ１３には、図示しないが、非過給時にターボチャージャをバイパスして吸気を通過させるバイパス通路及びバイパス弁が配置されている。
【００１０】
前記流量制御弁２３は、図２に示すように、弁座３１と弁座３１にスライド移動して嵌合する弁棒３２とから構成された弁部３０と、弁棒３２をスライド方向に駆動するステップモータ３５で構成された駆動部とを備える。
【００１１】
前記弁部３０の弁座３１は、弁棒３２に嵌り合う穴３１Ａと、穴３１Ａの壁面に軸方向一端側(図中の下側)で浅く軸方向他端側で深く形成されて穴３１Ａの軸方向に延びる複数の溝で形成された弁開口部３１Ｂを備える。また、弁部３０の弁棒３２は、前記弁座３１の穴３１Ａに嵌り込み、軸方向先端側に移動されることで、弁開口面積を減少させて、閉弁に至り、軸方向に引込まれる(図中上方に移動させる)ことで弁開口面積を増加させるようにしている。
【００１２】
前記駆動部は、ケース３６に回転可能に支持され前記弁棒３２に対してねじ係合したロータ３７と、ロータ３７の周囲に隙間を介して配置されたステータ３８とからなり、指令されたステップ数に応じてロータ３７の回転角度位置を制御するステップモータ３５で構成されている。そして、コントロールユニット１０よりの指令ステップ数に応じてロータ３７の回転角度位置が調整され、指令ステップ数がゼロである場合にはロータ３７にねじ係合している弁棒３２を最前進位置にスライド移動させて弁座３１の下端位置に係合させて弁開口面積を最少(閉弁)とする。また、指令ステップ数に応じて弁棒３２を後退させて弁座３１との相対隙間を増加させて、その弁開度を調整可能としている。このように、駆動力が大きいステップモータ３５を使用することで、過給圧がかかった状態でも流量制御弁２３が作動させることができ、流量制御ができる。また、過給圧がエンジンＥ内に直接加わることが防止できる。
【００１３】
前記コントロールユニット１０には、吸気マニホールド１６の圧力を検出するマニホールド圧センサ２５よりのマニホールド圧信号、エアクリーナ１２下流の吸気通路１１の圧力を検出する大気圧センサ２４よりの大気圧信号及びエアフロメータ２６よりの吸入空気量信号、アクセルペダルの踏込み量を検出するアクセル開度センサ２７よりのアクセル開度信号、エンジンＥの図示しないクランク角度を検出するポジションセンサ２８よりのエンジン回転数信号、等が入力される。そして、これらの入力信号に基づいて、前記流量制御弁２３の開度を制御する他、スロットル弁１５の開度、燃料噴射量、点火時期、過給機の動作等を制御する。
【００１４】
以上の構成のエンジンＥのブローバイガス処理装置は、アクセルペダルの踏込みが少なくターボチャージャが非作動となるエンジンＥの低負時には、エンジンＥが発生する吸気負圧により、新気がエアクリーナ１２、コンプレッサ１３(図示しないバイパスバルブ)、インタークーラ１４、スロットル弁１５及び吸気マニホールド１６を経てエンジンＥに吸入される。このとき、吸気マニホールド１６に作用する吸気負圧で、エアクリーナ１２を通過した新気の一部がコンプレッサ１３上流から第１ブローバイガス通路２１、クランクケース、第２ブローバイガス通路２２および流量制御弁２３、吸気マニホールド１６を経てエンジンＥに吸入される。クランクケース内のブローバイガスは前記新気と共にエンジンＥに吸入されることで、クランクケースの換気が行われてブローバイガスに含まれるＮＯｘ等によるエンジンＥの潤滑油の劣化が最小限に抑えられる。その際の還流量は吸気マニホールド１６及び上流側吸気通路１１間の圧力差と流量制御弁２３の弁開度とに応じて調整される。
【００１５】
また、アクセルペダルの踏込みが大きくターボチャージャが作動するエンジンＥの高負荷時には、コンプレッサ１３の下流側の吸気通路１１に設けられた吸気マニホールド１６に過給圧が発生するため、吸気マニホールド１６の内圧がクランクケースの内圧よりも高くなる。このため、吸気マニホールド１６内の高圧の新気が前記第２ブローバイガス通路２２及び流量制御弁２３を通過し、クランクケース、第１ブローバイガス通路２１を経てコンプレッサ１３上流側に還流する。その際に、クランクケース内のブローバイガスは前記新気と共に上流側吸気通路１１に戻されてエンジンＥに吸入されることで、クランクケースの換気が行われてブローバイガスに含まれるＮＯｘ等によるエンジンＥの潤滑油の劣化が最小限に抑えられる。その際の還流量は吸気マニホールド１６及び上流側吸気通路１１間の圧力差と流量制御弁２３の弁開度とに応じて調整される。
【００１６】
図３に示すルーチンは流量制御弁２３の開度を制御する制御フローチャートであり、コントロールユニット１０において一定周期毎に実行される。以下、これについて説明する。
【００１７】
先ずステップＳ１において、上流側吸気通路１１の圧力と吸気マニホールド１６の圧力とが大気圧センサ２４及びマニホールド圧センサ２５よりの圧力信号により読込まれ、ステップＳ２へ進む。ステップＳ２では、マニホールド圧が正圧か負圧かが演算されると共に、大気圧センサ２４及びマニホールド圧センサ２５よりの圧力信号により両者間の圧力差が演算される。
【００１８】
ステップＳ３ではエンジンＥよりの要求流量が演算される。エンジンＥよりの要求流量は、図４に示す基本流量特性マップ又は図５に示すエンジン運転状態流量特性マップにより設定されており、いずれのマップも予めコントロールユニット１０のメモリに記憶させている。
【００１９】
図４に示す基本流量特性マップは、従来技術に基づく、吸気マニホールド圧に対する流量特性を示すものであり、例えば、吸気マニホールド圧が負圧である場合には、４００[ｍｍＨｇ]までは還流量が高く設定され、４００[ｍｍＨｇ]を超えた段階で低く設定され、吸気マニホールド圧が正圧である場合にも還流量が高く設定されている。なお、本実施形態の流量制御弁２３を用いる場合においては、エンジン運転状態に応じて、図中破線で示す範囲に還流量を調整することができる。
【００２０】
図５に示すエンジン運転状態流量特性マップは、本実施形態における還流量特性を示すものであり、アクセル開度とエンジン回転数とに応じて定まるエンジン運転状態に対する流量特性を示すものである。この流量特性においては、例えば、アクセル開度がゼロ近辺であり且つエンジン回転数が低いアイドリング運転状態においては１２［Ｌ／ｍｉｎ］と最少とされ、エンジン回転数が低中速回転領域(例えば、〜５０００［ｒｐｍ］)においては６０［Ｌ／ｍｉｎ］と最大流量とされ、高速回転領域(例えば、５０００［ｒｐｍ］〜)では３０［Ｌ／ｍｉｎ］と半減されるよう設定されている。このように、高速回転領域で還流量を少なく制御することでオイル消費の低減が可能である。
【００２１】
ステップＳ４では、ステップＳ３で設定された還流量を実現するための流量制御弁２３の開度(ステップ数)が演算される。前記流量制御弁２３の開度(ステップ数)の演算は、図６に示すステップ数−流量特性マップに基づいて演算される。即ち、大気圧センサ２４及びマニホールド圧センサ２５よりの圧力信号により両者間の圧力差と目標流量とから流量制御弁２３の開度が演算され、目標開度を実現するためにステップモータ３５に指令すべきステップ数が演算される。
【００２２】
そして、ステップＳ５において、流量制御弁２３のステップモータ３５が指令ステップ数に応じて駆動される。
【００２３】
なお、コントロールユニット１０は、図示しないが、アクセルペダルを大きく踏込んだ過給領域において、急激にアクセルペダルへの踏込みが解除されてスロットル弁１５が閉じられた際には、流量制御弁２３の開度をゼロとする制御フローを備える。これは、アクセルペダルが大きく踏込まれてコンプレッサ１３を作動させた過給時に、急激にアクセルペダルが戻されると連動してスロットル弁１５も急激に閉じられる。スロットル弁１５の急激な閉動作は、その上流の吸気通路１１中の吸気の一時的な流動停止及び吹き戻しを招き、第１ブローバイガス通路２１から上流側吸気通路１１に排出されているブローバイガスの上流側吸気通路１１への充満状態を招致し、上流側吸気通路１１に内蔵されているエアフロメータ２６の検出素子の汚れを招く虞がある。しかしながら、このような場合に、流量制御弁２３が一時的に全閉されることにより、第１ブローバイガス通路２１から上流側吸気通路１１へのブローバイガスの排出が停止されることにより、エアフロメータ２６の検出素子の汚れを防止することができる。このように、アクセルペダル開度で還流量を制御することで過渡時でも流量を適切にコントロールできる。
【００２４】
本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。
【００２５】
（ア）吸気通路１１のスロットル弁１５よりも上流位置に過給機１３を備え、前記吸気通路１１の過給機１３よりも上流位置を、第１ブローバイガス通路２１を介してクランクケースの内部に接続すると共に、流量制御弁２３を備える第２ブローバイガス通路２２を介して前記吸気通路１１のスロットル弁１５よりも下流位置をクランクケースに接続するエンジンＥのブローバイガス処理装置であり、前記流量制御弁２３はアクチュエータとしてのステップモータ３５によりその弁開度を調整可能とされ、前記流量制御弁２３を通過する目標ガス流量が、エンジンＥのアイドリング回転領域で最少となり、エンジン低中回転領域で大きく、エンジン高回転領域で小さくするよう前記アクチュエータ３５は制御手段１０により制御される。このため、ブローバイガスの還流量をエンジンＥの運転状態に応じたきめ細かいブローバイガス還流量特性を得ることができる。
【００２６】
(イ)吸気通路１１のスロットル弁１５より下流側の吸気マニホールド１６内の圧力を検出するマニホールド圧センサ２５と、前記過給機１３より上流の吸気通路１１内の圧力を検出する大気圧センサ２４と、を備え、前記各目標ガス流量と、前記マニホールド圧センサ２５及び大気圧センサ２４で検出された両圧力の圧力差とに基づいて、前記流量制御弁２３の目標弁開度を演算し、演算した目標弁開度となるよう前記アクチュエータ３５が制御手段１０により制御されることにより、過給時並びに非過給時のいずれにおいても、適切なブローバイ還流量を得ることができ、また、天候や高度等により外気圧が変化しても適切なブローバイ還流量を得ることができる。
【００２７】
(ウ)アクチュエータは指令ステップ数に応じて流量制御弁２３の弁開度を調整するステップモータ３５で構成され、前記目標弁開度に応じて制御手段１０により指令ステップ数を演算し、ステップモータ３５を指令ステップ数に基づいて制御するため、過給時であっても、過給圧がエンジンＥ内に直接加わることが防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態を示すエンジンのブローバイガス処理装置のシステム構成図。
【図２】同じく使用する流量制御弁の断面図。
【図３】流量制御のフローチャート。
【図４】吸気マニホールド圧力に対する還流量の制御用マップ。
【図５】エンジン運転状態に対する還流量の制御用マップ。
【図６】流量制御弁の制御特性図。
【符号の説明】
【００２９】
Ｅ  エンジン
１０  コントロールユニット
１１  吸気通路
１２  エアクリーナ
１３  コンプレッサ（過給機）
１４  インタークーラ
１５  スロットル弁
１６  吸気マニホールド
２１  第１ブローバイガス通路
２２  第２ブローバイガス通路
２３  流量制御弁
２４  大気圧センサ
２５  マニホールド圧センサ
３５  ステップモータ
【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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