(57)【要約】【課題】ブローバイガスを環流させる配管内での水分の凍結を確実に防止する。【解決手段】吸湿チャンバ内の湿度Ｈｃが第１の閾値ａ以下の場合、通常制御を実行し（Ｓ３）、第１の閾値ａを超えた場合、再生制御を実行する（Ｓ５）。通常制御では、切換バルブを制御して吸気チャンバと吸湿チャンバとを連通させ、同時にバイパス管路を遮断して吸湿チャンバの管路とシリンダヘッドからの管路とを連通させる。これにより、ＰＣＶバルブが閉弁して吸湿チャンバ内にブローバイガスが導入されたとき、ブローバイガス中の水分が吸湿材で吸湿され、通路の凍結を確実に防止することができる。一方、再生制御では、スロットル弁の開度がＰＣＶバルブが開く特定領域となるように制御し、吸湿チャンバ内に大気を導入して吸湿材を乾燥させる。【選択図】図２
2010223124.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのクランク室内に発生したブローバイガスを、ブローバイガス還流通路を介して吸気系に還流するブローバイガス還流システムにおいて、
前記ブローバイガス還流通路に、吸湿材を有する吸湿チャンバを介装すると共に、前記吸湿チャンバを迂回するバイパス通路を設け、
前記ブローバイガス還流通路の前記吸湿チャンバ内を通る通路と前記バイパス通路とを切り換える切換バルブと、
前記吸湿材の状態を検知するセンサと、
前記センサで検知した吸湿材の状態に基づいて前記切換バルブを制御し、前記吸湿チャンバ内にブローバイガスを通して吸気系に環流させる通常制御と、吸気系から前記吸湿チャンバ内に大気を導入して前記吸湿材を再生させる再生制御とを選択的に実行する制御部と
を備えることを特徴とするブローバイガス還流システム。
【請求項２】
前記制御部は、前記センサによって検出された湿度が第１の閾値以下のときには前記通常制御を行い、前記湿度が前記第１の閾値を超えたとき、前記再生制御を実行することを特徴とする請求項１記載のブローバイガス還流システム。
【請求項３】
前記制御部は、前記再生制御の実行時に、エンジンの吸気圧が所定範囲となるようスロットル開度を制御することを特徴とする請求項２記載のブローバイガス還流システム。
【請求項４】
前記吸湿チャンバに水抜き用のドレーンバルブを設け、
前記制御部は、前記センサによって検出された湿度が第２の閾値を超えたとき、前記ドレーンバルブを開弁させることを特徴とする請求項１〜３の何れか一に記載のブローバイガス還流システム。
【請求項５】
前記吸湿チャンバのブローバイガスが流出する側の開口部を、ブローバイガスが流入する側の開口部よりも重力方向で高い位置に設けたことを特徴とする請求項１〜４の何れか一に記載のブローバイガス還流システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンのクランクケース内に発生したブローバイガスを吸気系に環流するブローバイガス環流システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、エンジンのクランク室内で発生したブローバイガスは、吸気系に還流され、再燃焼処理される。このブローバイガスには、多量の水分が含まれており、低温時には、ブローバイガス中の水分が凍結してブローバイガスの環流通路を形成するホース等の破損や通路の詰まりが発生する虞がある。このため、従来から、ブローバイガス中の水分の凍結を防止するための各種提案がなされている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ブローバイガス管及びＰＣＶバルブをラジエータを通過して昇温した空気により加温することで、水分の凍結を防止する技術が提案されている。
【０００４】
また、特許文献２には、通過するブローバイガスを曲折蛇行させる仕切り板とペルチェ素子等の加熱手段とを用いて、オイルミストの捕集率を高めると共に水分の凍結を防止する技術が提案されている。
【０００５】
更に、特許文献３には、エアクリーナの中を仕切ってブローバイガスに含まれる水分等をフィルタエレメントで除去し、凝縮した水分を水抜き穴から排出する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０４−１６４１１０号公報
【特許文献２】特開平１０−２９９４５０号公報
【特許文献３】特開平１１−６２７３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の技術では、昇温によりブローバイガス中の水分の凍結を防止するのみであり、水分そのものを除去することはできない。このため、吸気系内のスロットル弁やその他の構成分に水分が付着し、悪影響を及ぼす虞がある。
【０００８】
一方、特許文献２や特許文献３の技術は、ブローバイガス中の水分を除去可能であるが、ブローバイガスを環流させる配管内での水分の凍結を防止することは困難である。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ブローバイガスを環流させる配管内での水分の凍結を確実に防止することのできるブローバイガス環流システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明によるブローバイガス環流システムは、エンジンのクランク室内に発生したブローバイガスを、ブローバイガス還流通路を介して吸気系に還流するブローバイガス還流システムにおいて、前記ブローバイガス還流通路に、吸湿材を有する吸湿チャンバを介装すると共に、前記吸湿チャンバを迂回するバイパス通路を設け、前記ブローバイガス還流通路の前記吸湿チャンバ内を通る通路と前記バイパス通路とを切り換える切換バルブと、前記吸湿材の状態を検知するセンサと、前記センサで検知した吸湿材の状態に基づいて前記切換バルブを制御し、前記吸湿チャンバ内にブローバイガスを通して吸気系に環流させる通常制御と、吸気系から前記吸湿チャンバ内に大気を導入して前記吸湿材を再生させる再生制御とを選択的に実行する制御部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ブローバイガスを環流させる配管内での水分の凍結を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】ブローバイガス環流システムの構成図
【図２】ブローバイガス環流系制御処理のフローチャート
【図３】通常制御におけるブローバイガス及び大気の流れを示す説明図
【図４】異常対応制御における大気の流れを示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。  
図１において、符号１はエンジンであり、同図においては、水平対向型エンジンを示している。このエンジン１のエンジン１のシリンダブロック２がクランク軸（図示せず）を中心として両側のバンクに２分割され、各バンクのシリンダヘッド３に、それぞれ吸気ポート４と排気ポート５とが形成されている。
【００１４】
各気筒の吸気ポート４にはインテークマニホルド６が連通され、各バンク毎の各気筒のインテークマニホルド６が集合した吸気通路にスロットル弁７が介装されている。スロットル弁７の上流側には、吸気チャンバ８が設けられ、この吸気チャンバ８の上流側の吸気通路にエアクリーナ（図示せず）が介装されている。
【００１５】
また、エンジン１の一方のバンクのシリンダヘッド３のヘッドカバーには、シリンダブロック２下部のクランク室１ａで発生したブローバイガスを吸気系に還流させるため、ＰＣＶバルブ９が取付けられている。尚、シリンダブロック２及びシリンダヘッド３には、ＰＣＶバルブ９のブローバイガス流入口とクランク室１ａとを連通する通路（図示せず）が設けられている。
【００１６】
ＰＣＶバルブ９は、本実施の形態においては、スロットル弁７下流の吸気管圧力とＰＣＶバルブ９のブローバイガス流入口の圧力との差圧に応じて開閉する圧力作動弁である。すなわち、スロットル弁７下流の吸気管圧力とブローバイガス流入口の圧力との差圧が大きいとき、ＰＣＶバルブ９は開弁方向に作動する。一方、スロットル弁７下流の吸気管圧力とブローバイガス流入口の圧力との差圧が小さいとき、ＰＣＶバルブ９は閉弁方向に作動する。
【００１７】
ここで、ブローバイガスを吸気系に還流させるブローバイガス還流通路について説明する。本実施の形態においては、ブローバイガス還流通路は、ＰＣＶバルブ９から管路１０を介してスロットル弁７下流側の吸気通路に連通する系統と、シリンダヘッド３のＰＣＶバルブ９近傍に接続される管路２０から吸湿チャンバ２１を介してスロットル弁７上流側の吸気チャンバ８に連通する系統との２系統の通路で構成されている。
【００１８】
一方の系統の通路に介装される吸湿チャンバ２１は、ブローバイガス中の水分を除去するキャッチャーとして機能するものであり、この吸湿チャンバ２１の底部に、シリカゲル等の吸湿材２２が配設されている。また、吸湿チャンバ２１の側壁上部には、吸気チャンバ８に接続される管路２３の一端が突出・開口され、この側壁に対向する反対側の側壁下部には、シリンダヘッド３からの管路２０に接続される管路２４の一端が突出・開口されている。
【００１９】
吸湿チャンバ２１の管路２３と管路２４とは、吸湿チャンバ２１を迂回するバイパス通路を形成するバイパス管路２５を介して互いに接続される。管路２４とバイパス管路２５との接続部には、３ポート電磁弁である切換バルブＶ１が介装されており、この切換バルブＶ１を切り換えることにより、管路２０と管路２４、或いは管路２０とバイパス管路２５とが連通される。
【００２０】
吸気チャンバ８と吸湿チャンバ２１とを接続する管路２３には、バイパス管路２５の接続部から下流側の吸湿チャンバ２１の手前の位置に２ポート電磁弁である切換バルブＶ２が介装されている。また、吸湿チャンバ２１の上部壁面には、吸湿チャンバ２１内に大気を導入するための大気管路２６が立設されており、この大気管路２６に２ポート電磁弁である切換バルブＶ３が介装されている。更に、吸湿チャンバ２１の吸湿材２２下部の底面には、吸湿チャンバ２１内に溜まった水分を排出するためのドレーン管路２７が接続され、このドレーン管路２７に２ポート電磁弁である切換バルブ（ドレーンバルブ）Ｖ４が介装されている。
【００２１】
また、吸湿チャンバ２１外部の底部近傍には、吸湿材２２の乾燥を促進するため、排気ガスの一部を吸気系に還流するＥＧＲ管路３０が配置されている。ＥＧＲ管路３０は、排気ポート５に連通されるエキゾーストマニホルド３１から延出され、ＥＧＲ流量を調整するためのＥＧＲバルブ３２を介してスロットル弁７下流の吸気通路に連通されている。
【００２２】
以上のエンジン１は、マイクロコンピュータを中心として構成されるエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）５０によって制御される。ＥＣＵ５０の入力側には、吸気管圧力を検出する圧力センサ５１、吸湿チャンバ２１内の湿度を検出する湿度センサ５２、その他、図示しない各種センサ類が接続されている。また、ＥＣＵ５０の出力側には、ブローバイガス環流系の通路を切り換える切換バルブＶ１〜Ｖ４、ＥＧＲ環流系のＥＧＲバルブ３２、スロットル弁７を開閉駆動するスロットルアクチュエータ６０、その他、図示しない各種アクチュエータ類が接続されている。
【００２３】
ＥＣＵ５０は、ブローバイガス環流系に対する制御として、ブローバイガス環流系のガス循環に応じた切換バルブＶ１〜Ｖ４の切換制御を行い、ブローバイガス中の水分を吸湿チャンバ２１を介して効率的に除去し、ブローバイガス通路の凍結を抑止する。特に、吸気チャンバ８から吸湿チャンバ２１に至る管路２３は、ゴムホース等で形成され、また、水分が凍結し易い部位である。従って、ＥＣＵ５０で切換バルブＶ１〜Ｖ４を切換制御することにより、ブローバイガス中の水分の凍結によるホースの破損や通路の詰まり等を未然に回避することができる。
【００２４】
以下、ＥＣＵ５０によるブローバイガス環流系制御のプログラム処理について、図２に示すフローチャートを用いて説明する。
【００２５】
先ず、最初のステップＳ１で湿度センサ５２により吸湿チャンバ２１内の湿度Ｈｃを読み込み、ステップＳ２で湿度Ｈｃが第１の閾値ａを超えているか否かを調べる。第１の閾値ａは、吸湿材２２の吸湿能力を判定するための閾値であり、エンジン１の仕様や吸湿チャンバ２１の容積、吸湿材２２の種類等を考慮し、実験或いはシミュレーションにより予め設定しておく。
【００２６】
ステップＳ２においてＨｃ≦ａである場合には、吸湿材２２の吸湿能力は十分であると判断し、ステップＳ３へ進んで通常制御を行う。この通常制御では、吸湿チャンバ２１の切換バルブＶ３，Ｖ４を閉とした状態で、切換バルブＶ２を開として吸気チャンバ８と吸湿チャンバ２１とを連通させる。同時に、切換バルブＶ１を切り換えて吸湿チャンバ２１の管路２４とシリンダヘッド３からの管路２０とを連通させ、バイパス管路２５を遮断する。
【００２７】
その結果、ブローバイガス環流系における吸湿チャンバ２１側の通路系統が、図３に示すように、吸湿チャンバ２１内を通る正規ルートとなる。この正規ルートでは、吸湿チャンバ２１内は、ＰＣＶバルブ９の開閉状態に応じて、図３中に実線で示すような吸気チャンバ８へ向かうブローバイガスの流れ、或いは、図３中に破線で示すような吸気チャンバ８からの新気（大気）の流れが生じる。
【００２８】
すなわち、スロットル開度が低〜中の開度で吸気管圧力が負圧となる低〜中負荷の運転領域では、ＰＣＶバルブ９が開弁方向に作動し、吸気チャンバ８から新気が吸湿チャンバ２１内に流入する。吸気チャンバ８からの新気には水分が少ないため、管路の凍結は発生しない。
【００２９】
この低〜中負荷の運転領域では、ブローバイガスの発生量が少なく、吸湿チャンバ２１に流入した新気は管路２４から管路２０を経てシリンダヘッド３内に導入され、クランク室１ａ内のブローバイガスが掃気される。掃気されたブローバイガスはＰＣＶバルブ９から管路１０を経てスロットル弁７の下流側に吸入され、エンジンの燃焼室で再燃焼される。
【００３０】
一方、スロットル開度が中〜大の開度で吸気管圧力が大気圧〜正圧となる中〜高負荷の運転領域では、ＰＣＶバルブ９が閉弁方向に作動する。この領域では、ブローバイガスの発生量が多く、また、ブローバイガスに水分が多く含まれている。このブローバイガスは、クランク室１ａからシリンダヘッド３を経て管路２０を通り、管路２４から吸湿チャンバ２１内に導入される。
【００３１】
このとき、ブローバイガスは、吸湿チャンバ２１の側壁下部の管路２４からチャンバ内に入り、側壁上部の管路２３から吸気チャンバ８内に排出される。このため、ブローバイガス中の水分は、吸湿チャンバ２１の底部に配設された吸湿材２２で吸湿される。また、吸湿チャンバ２１内のブローバイガスが流入する側の管路２３の開口部を、ブローバイガスが流出する側の管路２４の開口部よりも重力方向で高い位置に設けていることから、ブローバイガス中の比重の大きい水分が重力によって底部に沈降し、上部の管路２３内に流入することが防止される。その結果、水分が除去されて乾燥したブローバイガスが管路２３から吸気チャンバ８内に排出され、管路２３を形成するホース等の凍結を防止することができる。
【００３２】
一方、ステップＳ２において、Ｈｃ＞ａであり、吸湿チャンバ２１内の湿度Ｈｃが第１の閾値ａを超えている場合には、ステップＳ２からステップＳ４へ進み、湿度Ｈｃが第２の閾値ｂ（ｂ＞ａ）を超えているか否かを調べる。第２の閾値ｂは、吸湿材２２の吸湿効果が低下したとき、吸湿チャンバ２１内に大気を導入して吸湿材２２を乾燥させ、吸湿能力を回復できるか否かを判定するための閾値である。
【００３３】
そして、Ｈｃ≦ｂの場合、ステップＳ４からステップＳ５へ進み、吸湿材２２の再生制御を実行する。この再生制御では、吸湿チャンバ２１の管路の流れを決定する各切換バルブＶ１〜Ｖ４の状態は、通常制御時と同様であるが、吸気チャンバ８から吸湿チャンバ２１内に大気を導入して吸湿材２２を乾燥させるため、ＰＣＶバルブ９を開弁させる必要がある。このため、再生制御時には、スロットルアクチュエータ６０を制御し、スロットル弁７の開度がＰＣＶバルブ９が開く特定領域となるように制御する。
【００３４】
再生制御を実行後はプログラムの開始に戻り、ステップＳ１で吸湿チャンバ２１内の湿度Ｈｃを再度読み込む。そして、ステップＳ２での判定の結果、Ｈｃ≦ａとなり、吸湿材２２が乾燥して吸湿能力が回復した場合には、ステップＳ３で通常制御に戻る。Ｈｃ＞ａの場合、ステップＳ５の再生制御を継続する。一方、再生制御を行っても吸湿材２２の吸湿能力が回復せず（Ｈｃ＜ａ）、吸湿チャンバ２１内の湿度Ｈｃが第２の閾値ｂを超えた場合には（Ｈｃ＞ｂ）、吸湿チャンバ２１内に水が溜まっている異常状態であると判断し、ステップＳ４からステップＳ６へ進んで異常対応制御を実行する。
【００３５】
この異常対応制御では、切換バルブＶ３，Ｖ４を開弁し、吸湿チャンバ２１内に大気を導入してドレーン管路２７から吸湿チャンバ２１内に溜まった水を排水する。同時に、切換バルブＶ２を閉として吸湿チャンバ２１を吸気チャンバ８から遮断すると共に、切換バルブＶ１を切り換えて吸湿チャンバ２１の管路２４を遮断し、シリンダヘッド３からの管路２０をバイパス管路２５に連通させる。
【００３６】
これにより、図４に示す破線で示すように、バイパス管路２５によって吸湿チャンバ２１を迂回する迂回ルートが形成される。この迂回ルートには、ＰＣＶバルブ９が開弁した状態で吸気チャンバ８から大気を流すことにより、吸気チャンバ８と吸湿チャンバ２１との間の管路２３の凍結を防止することができる。このため、スロットルアクチュエータ６０を制御し、スロットル弁７の開度がＰＣＶバルブ９が開く特定領域となるように制御する。
【００３７】
尚、本実施の形態においては、第２の閾値ｂは、第１の閾値ａよりも大きい値に設定されているが、他の実施形態として第１の閾値ａと第２の閾値ｂとを同じ値とし、異常対応制御を実行してから再生制御を実行することも可能である。
【００３８】
このように本実施の形態においては、ブローバイガス還流通路に吸湿チャンバ２１を介装し、この吸湿チャンバ２１内の吸湿材２２によってブローバイガス中の水分を吸湿する。これにより、ブローバイガスを環流させる配管内での水分の凍結を確実に防止することができ、ホースの破損や詰まり等による不具合の発生を未然に回避することができる。
【００３９】
しかも、吸湿チャンバ２１内の湿度Ｈｃに応じて、吸湿チャンバ２１内に大気を導入して吸湿材２２を乾燥・再生させたり、水抜きを行うことにより、吸気系に還流するブローバイガスを常に乾燥した状態に維持することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１  エンジン
１ａ  クランク室
２１  吸湿チャンバ
２２  吸湿材
５２  湿度センサ
５０  エンジン制御ユニット
Ｈｃ  湿度
Ｖ１〜Ｖ４  切換バルブ
ａ  第１の閾値
ｂ  第２の閾値
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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