(57)【要約】【課題】機関内部のブローバイガスの強制換気をより効率的に行うことのできるブローバイガス処理装置付き内燃機関を提供する。【解決手段】内燃機関１０には、空気を吸引して加圧吐出するエアポンプ３１およびその加圧吐出した空気を機関排気系に供給する二次空気供給路３３とを有して構成された二次空気供給装置が設けられる。そうした内燃機関１０に更に、エアポンプ３１の加圧吐出した空気をヘッドカバー１３内部に供給する新気供給路４５、ヘッドカバー１３内部と機関吸気系とを連通するブリーザ通路４２、および二次空気供給路３３と新気供給路４５との間で、エアポンプ３１に接続される通路を選択的に切り換える切換弁として機能する流量制御弁３２を設ける。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関外部の空気を吸引して加圧吐出するエアポンプとそのエアポンプの加圧吐出した空気を機関排気系に供給する二次空気供給路とを有する二次空気供給装置を備える内燃機関に適用され、その機関内部のブローバイガスを吸気中に還流して処理するブローバイガス処理装置付き内燃機関において、
前記エアポンプの加圧吐出した空気を前記機関内部に供給する新気供給路と、
前記機関内部と機関吸気系とを連通するブリーザ通路と、
前記二次空気供給路と前記新気供給路との間で、前記エアポンプに接続される通路を選択的に切り換える切換弁と、
を備えることを特徴とするブローバイガス処理装置付き内燃機関。
【請求項２】
前記切換弁は、前記二次空気供給路への前記エアポンプの接続を機関冷間始動時に行い、前記新気供給路への前記エアポンプの接続を暖機完了後に行うように作動される請求項１に記載のブローバイガス処理装置付き内燃機関。
【請求項３】
機関外部の空気を吸引して加圧吐出するエアポンプとそのエアポンプの加圧吐出した空気を機関排気系の排気触媒上流側に供給する二次空気供給路とを有する二次空気供給装置を備える内燃機関に適用されて、その機関内部のブローバイガスを吸気中に還流して処理するブローバイガス処理装置付き内燃機関において、
前記エアポンプの加圧吐出した空気を前記機関内部に供給する新気供給路と、
前記機関内部と機関吸気系とを連通するブリーザ通路と、
前記二次空気供給路と前記新気供給路との間で、前記エアポンプの加圧吐出した空気の流量比率を可変とする流量制御弁と、
を備えることを特徴とするブローバイガス処理装置付き内燃機関。
【請求項４】
前記流量制御弁は、前記エアポンプの加圧吐出した空気を、機関冷間始動時に前記二次空気供給路に供給し、暖機完了後に前記新気供給路に供給すべく作動される請求項３に記載のブローバイガス処理装置付き内燃機関。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のブローバイガス処理装置付き内燃機関において、
前記エアポンプを介さずに機関外部の空気を前記機関内部に導入させる新気導入路を更に備える
ことを特徴とするブローバイガス処理装置付き内燃機関。
【請求項６】
機関内部のブローバイガスを吸気中に還流して処理するブローバイガス処理装置付き内燃機関において、機関外部の空気を前記機関内部に加圧して送り込むエアポンプを備えたブローバイガス処理装置付き内燃機関。
【請求項７】
前記エアポンプは、機関排気系への二次空気の供給用途に兼用されてなる請求項６に記載のブローバイガス処理装置付き内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機関内部のブローバイガスを吸気中に還流して処理するブローバイガス処理装置付き内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
車載等の内燃機関に適用される装置として、シリンダとピストンとの隙間からクランクケース内に漏れ出した燃焼ガス（ブローバイガス）の換気を行うとともに、その換気したブローバイガスを吸気中に還流して処理するブローバイガス処理装置が知られている。こうしたブローバイガス処理装置付きの内燃機関では、吸気中に還流されたブローバイガスが燃焼室内で再燃焼されることから、大気中への炭化水素（ＨＣ）排出量を低減することができる。また機関内部の換気により、ブローバイガスによるオイルの劣化を抑制することができる。
【０００３】
図９に、一般的なブローバイガス処理装置の構成を示す。同図に示すように、ブローバイガス処理装置は一般に、新気導入路１０１、ブリーザ通路１０２およびＰＣＶ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ  Ｃｒａｎｋｃａｓｅ  Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ）バルブ１０３を備えて構成されている。
【０００４】
新気導入路１０１は、ヘッドカバー１０４の内部やクランクケース１０５などの機関内部（同図の装置ではヘッドカバー１０４の内部）と、吸気通路１０７の大気圧側であるスロットルバルブ１０８の上流側とを連通する通路となっている。こうした新気導入路１０１は、機関内部に機関外部の空気（外気）を導入するために用いられる。またブリーザ通路１０２は、機関内部（同図の装置ではクランクケース１０５）と、吸気通路１０７の負圧側であるスロットルバルブ１０８の下流側とを連通する通路であり、機関内部のブローバイガスを吸気通路１０７内に送り出すために用いられる。一方、ＰＣＶバルブ１０３は、ブリーザ通路１０２に配設されており、そのクランクケース１０５側と吸気通路１０７側との差圧に応じて開度が変更される差圧作動弁となっている。
【０００５】
こうしたブローバイガス処理装置では、新気導入路１０１を通じた外気の導入により大気圧となった機関内部と吸気通路１０７のスロットルバルブ１０８下流側の吸気負圧との差圧により、機関内部のブローバイガスが吸引され、吸気中に還流されるようになっている。またそうした差圧に応じてＰＣＶバルブ１０３の開度が変更され、それによりブリーザ通路１０２を通じて吸気中に還流されるブローバイガスの流量が自律的に調整されるようになってもいる。
【０００６】
このような吸気負圧と大気圧との差圧のみを利用した、ブローバイガスの自然換気を行う装置では、例えば機関高負荷運転域のように吸気負圧と大気圧との差圧があまり大きくならない状況では、機関内部の換気を十分に行えなくなってしまうことがある。
【０００７】
そこで従来、特許文献１に見られるように、内燃機関の搭載される車両のブレーキ装置に設けられるブレーキマスターバック用の負圧ポンプを利用して、機関内部のブローバイガスの換気を強制的に行わせるようにしたブローバイガス処理装置が提案されている。この種のブローバイガス処理装置では、図１０に示すように、ブローバイガス処理装置のブリーザ通路１０２に、ブレーキマスターバック１１１用の負圧ポンプ１１２が配設されている。負圧ポンプ１１２は、ブレーキマスターバック１１１内の空気を吸引すると同時に、クランクケース１０５内のブローバイガスを含んだ空気も吸引し、それらをまとめて吸気通路１０７のスロットルバルブ１０８の下流側に吐出する。これにより、吸気負圧と大気圧との差圧に依存することのない、機関内部のブローバイガスの強制換気が可能となる。
【特許文献１】特開２００１−１６４９１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このように車載される他の装置のエアポンプを、機関内部のブローバイガスの強制換気用途にも兼用するようにすれば、部品点数の増加を抑えながら、機関運転状態が換気性能に与える影響を低減することがある程度は可能である。
【０００９】
しかしながら、上記従来のブローバイガス処理装置では、ブレーキの使用頻度が高い場合には、負圧ポンプ１１２による空気吸引は、専らブレーキマスターバック１１１内の負圧形成に用いられることになり、ブローバイガスの強制換気を十分に行えなくなってしまう虞がある。すなわち、上記従来のブローバイガス処理装置は、そのブローバイガス換気性能がブレーキの使用状況に大きく左右されてしまうことは避けられず、未だ改善の余地がある。
【００１０】
本発明は、こうした実状に鑑みてなされたものであって、その解決しようとする課題は、機関内部のブローバイガスの強制換気をより効率的に行うことのできるブローバイガス処理装置付き内燃機関を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果を記載する。
請求項１に記載の発明は、機関外部の空気を吸引して加圧吐出するエアポンプとそのエアポンプの加圧吐出した空気を機関排気系に供給する二次空気供給路とを有する二次空気供給装置を備える内燃機関に適用され、その機関内部のブローバイガスを吸気中に還流して処理するブローバイガス処理装置付き内燃機関において、前記エアポンプの加圧吐出した空気を前記機関内部に供給する新気供給路と、前記機関内部と機関吸気系とを連通するブリーザ通路と、前記二次空気供給路と前記新気供給路との間で、前記エアポンプに接続される通路を選択的に切り換える切換弁と、を備えることをその要旨とする。
【００１２】
また請求項３に記載の発明は、機関外部の空気を吸引して加圧吐出するエアポンプとそのエアポンプの加圧吐出した空気を機関排気系の排気触媒上流側に供給する二次空気供給路とを有する二次空気供給装置を備える内燃機関に適用され、その機関内部のブローバイガスを吸気中に還流して処理するブローバイガス処理装置付き内燃機関において、前記エアポンプの加圧吐出した空気を前記機関内部に供給する新気供給路と、前記機関内部と機関吸気系とを連通するブリーザ通路と、前記二次空気供給路と前記新気供給路との間で、前記エアポンプの加圧吐出した空気の流量比率を可変とする流量制御弁と、を備えることをその要旨とする。
【００１３】
請求項１に記載の構成では、切換弁による接続の切り換えに応じて、エアポンプの加圧吐出した空気が、機関排気系に接続される二次空気供給路と、機関内部に接続される新気供給路のいずれかに選択的に供給されるようになる。また請求項３に記載の構成では、流量制御弁により、二次空気供給路と新気供給路との間で、エアポンプの加圧吐出した空気の流量比率が可変とされるようになる。すなわち、上記各構成では、機関排気系への二次空気の供給用途と機関内部の強制換気用途とにエアポンプを兼用するとともに、エアポンプの加圧吐出する空気がそれら両用途で時間的に、あるいは量的にシェアされるようになる。
【００１４】
二次空気供給装置は、車載等の内燃機関に採用される装置のひとつで、空気を吸引して加圧吐出するエアポンプ、およびそのエアポンプの加圧吐出した空気を機関排気系に供給する二次空気供給路を備えて構成されている。また多くの二次空気供給装置では、二次空気の供給／停止を切り換える切換弁や、二次空気の供給量を調整する流量制御弁を備えている。
【００１５】
こうした機関排気系への二次空気の供給は専ら、機関冷間始動時に排気浄化用の触媒装置の早期昇温を図るべく行われる。すなわち、機関排気系に酸素を含んだ空気を供給することで、排気中の未燃燃料を酸化させ、それにより発生する熱で触媒装置の昇温を促進するようにしている。そのため、機関排気系への二次空気供給が専ら必要とされるのは、機関始動後の一定の期間（通常は１分程度）に限られ、それ以外の期間には、エアポンプが二次空気供給用途に用いられる機会は殆ど無く、エアポンプの加圧吐出した空気を、専ら機関内部の強制換気用途に振り向けることが可能である。
【００１６】
したがって請求項１および請求項３に記載の各構成によれば、機関内部のブローバイガスの強制換気をより効率的に行うことができる。ちなみに上述したように、二次空気供給装置を備える内燃機関には、二次空気供給用のエアポンプがそもそも設けられており、また切換弁や流量制御弁が設けられていることも多い。そのため、部品点数を殆ど増加させることなく、上記各構成の具現が可能となってもいる。
【００１７】
なお請求項２に記載のように、二次空気供給路へのエアポンプの接続を機関冷間始動時に行い、新気供給路へのエアポンプの接続を暖機完了後に行うように請求項１に記載の切換弁を作動させることで、触媒装置の早期昇温と機関内部の換気とを好適に行うことができる。また通常は、冷間始動時以外には使用される機会の少ない二次空気供給装置用のエアポンプを、暖機完了後も有効に活用することができるようにもなる。
【００１８】
また請求項４に記載のように、エアポンプの加圧吐出した空気を、機関冷間始動時に二次空気供給路に供給し、暖機完了後に新気供給路に供給するように請求項３に記載の流量制御弁を作動させることによっても、同様に触媒装置の早期昇温と機関内部の換気とを好適に行うことができる。またこの場合にも、冷間始動時以外には使用される機会の少ない二次空気供給装置用のエアポンプを、暖機完了後も有効に活用することができるようにもなる。
【００１９】
更に請求項５に記載のように、エアポンプを介さずに機関外部の空気を前記機関内部に導入させる新気導入路を更に備えれば、エアポンプの空気のすべてが機関排気系への二次空気供給用途に用いられているときにも、大気圧と吸気負圧との差圧を利用した機関内部の自然換気は継続することが可能となる。
【００２０】
ところで上記従来のブレーキマスターバック用の負圧ポンプを利用して機関内部の強制換気を行う内燃機関では、冬季等の極寒冷環境下では、機関内部からのブローバイガスの吸引に伴い、極低温の外気が機関内部に大量導入されるようになる。そのため、機関内部の低温化を招き、オイルの粘性低下や劣化等の不具合を招く虞がある。またそうした極寒冷環境下では、極低温の外気により、新気導入路が凍結して閉塞されてしまう虞もある。
【００２１】
その点、請求項６に記載の発明では、機関内部のブローバイガスを吸気中に還流して処理するブローバイガス処理装置付き内燃機関において、機関外部の空気を機関内部に加圧して送り込むエアポンプを備えるようにしている。こうした構成では、強制換気に際して、エアポンプの加圧吐出動作に伴う断熱圧縮によって温度の上昇した空気が機関内部に送り込まれることから、上記不具合を好適に回避することができる。
【００２２】
なおこうした場合にも、請求項７に記載のように、エアポンプを、機関排気系への二次空気の供給用途に兼用すれば、部品点数の増加を抑えつつその実現が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明のブローバイガス処理装置付き内燃機関を具体化した一実施形態を、図１〜図６を参照して詳細に説明する。
図１は、そうした本実施形態のブローバイガス処理装置付き内燃機関１０の全体構造を示している。同図に示すように、内燃機関１０は大きくは、シリンダヘッド１１やシリンダブロック１２等からなる機関本体と、それに接続される吸気通路２０および排気通路２１とを備えて構成されている。またこの内燃機関１０には、排気浄化触媒装置の早期昇温を図るべく、機関排気系に空気（二次空気）を供給する二次空気供給装置と、機関内部のブローバイガスを吸気中に還流して処理するためのブローバイガス処理装置が設けられている。そして本実施形態の内燃機関１０では、二次空気供給装置のエアポンプ３１が、ブローバイガス処理装置における機関内部のブローバイガスの強制換気用途にも兼用されるようになっている。
【００２４】
機関本体を構成するシリンダヘッド１１の上部には、ヘッドカバー１３が装着され、またシリンダブロック１２の下部には、機関潤滑用のオイルの貯留されるオイルパン１４が装着されている。シリンダブロック１２には、往復動可能にピストン１６の配設されたシリンダ１５が形成されており、シリンダ１５の内周、ピストン１６の頂面およびシリンダヘッド１１の下面とに囲繞されて燃焼室１７が形成されている。またシリンダブロック１２の下部には、上記オイルパン１４によりその下方の覆われたクランクケース１８が形成されている。
【００２５】
こうした機関本体の燃焼室１７には、吸気通路２０および排気通路２１が、それぞれ吸気バルブ２２および排気バルブ２３を介して接続されている。吸気通路２０の上流側には、同吸気通路２０を通じて燃焼室１７に供給される空気の流量を調節するためのスロットルバルブ２４が配設されている。また排気通路２１の下流側には、排気浄化用の触媒装置２５が配設されている。
【００２６】
なおこうした内燃機関１０の運転に係る吸入空気量制御や燃料噴射量制御といった各種制御は、エンジン制御用の電子制御装置（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）１９により行われる。電子制御装置１９には、機関運転状況を検出する各種センサの検出信号が入力されている。例えば、機関回転速度を検出する回転速度センサ、アクセル操作量を検出するアクセルセンサ、吸気通路２０内の空気の流量を検出するエアフローメータ、排気の酸素濃度を検出して、ひいては燃焼室１７内で燃焼される混合気の空燃比を検出する空燃比センサの検出信号が電子制御装置１９に入力されている。また電子制御装置１９には、吸気通路２０内の空気の温度を検出する吸気温センサや、機関冷却水の温度を検出する水温センサの検出信号も入力されている。
【００２７】
次に、こうした内燃機関１０に適用される二次空気供給装置およびブローバイガス処理装置の構成を、同図を併せ参照して説明する。
二次空気供給装置は、新気吸入路３０、エアポンプ３１、流量制御弁（ＡＣＶ：Ａｉｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｖａｌｖｅ）３２および二次空気供給路３３を備えて構成されている。新気吸入路３０の最上流部は、吸入される空気を浄化するためのエアフィルタ３４を介して大気開放されている。また新気吸入路３０には、上記エアフィルタ３４を通じて外気を吸引し、同新気吸入路３０の下流側に吐出するエアポンプ３１が配設されている。そして新気吸入路３０の下流端は、流量制御弁３２に接続されている。この流量制御弁３２には、更に二次空気供給路３３が接続されており、二次空気供給路３３の下流端は、排気通路２１の触媒装置２５の上流側に開口されている。
【００２８】
なおエアポンプ３１は、上記電子制御装置１９によってその作動／停止の切換制御が行われるようになっている。本実施形態の内燃機関１０では、外部からの給電に応じて作動する電気駆動式のエアポンプ３１が採用されている。
【００２９】
一方、ブローバイガス処理装置は、ブローバイガス通路４０、新気導入路４１、ブリーザ通路４２およびＰＣＶバルブ４３を備えて構成されている。
ブローバイガス通路４０は、クランクケース１８とヘッドカバー１３の内部とを連通するように、シリンダヘッド１１およびシリンダブロック１２に形成されている。このブローバイガス通路４０は、シリンダ１５とピストン１６との摺動面の隙間を通じて燃焼室１７からクランクケース１８内に漏れ出した燃焼ガス、すなわちブローバイガスを、ヘッドカバー１３の内部に導出するために設けられている。なおヘッドカバー１３の内部には、ブローバイガスとオイルミストとを分離させるためのバッフルプレート４４が配設されている。
【００３０】
新気導入路４１は、吸気通路２０のスロットルバルブ２４の上流側とヘッドカバー１３の内部とを連通し、ヘッドカバー１３の内部に外気を導入するために設けられている。またブリーザ通路４２は、吸気通路２０のスロットルバルブ２４の下流側とヘッドカバー１３の内部とを連通し、ヘッドカバー１３の内部のブローバイガスを、吸気通路２０内を流れる吸気中に送るために設けられている。
【００３１】
ブリーザ通路４２には、ＰＣＶバルブ４３が配設されている。ＰＣＶバルブ４３は、その上流側であるヘッドカバー１３の内部とその下流側である吸気通路２０のスロットルバルブ２４の下流側との差圧に応じて作動する差圧作動弁として構成されている。こうしたＰＣＶバルブ４３により、上記ブリーザ通路４２を通じて吸気中に還流されるブローバイガスの流量が、上記差圧に応じて自律的に調整されるようになっている。
【００３２】
更に本実施形態の内燃機関１０のブローバイガス処理装置には、上記新気導入路４１およびブリーザ通路４２に加えて、新気供給路４５が設けられている。新気供給路４５の上流端は、上記流量制御弁３２に接続され、またその下流端はヘッドカバー１３の内部に開口されている。ちなみに、こうしたヘッドカバー１３内部における新気供給路４５の開口の位置は、ヘッドカバー１３内部においてブローバイガスが滞り易い部位、或いはオイルミストおよびブローバイガスが多く存在する部位の近傍に設けることが望ましい。また必要に応じてヘッドカバー１３内部の複数箇所に新気供給路４５を開口させるようにしても良い。
【００３３】
このように本実施形態の内燃機関１０では、流量制御弁３２は、新気吸入路３０、二次空気供給路３３および新気供給路４５の３つの通路が接続された３方弁構造とされている。以下の説明では、この流量制御弁３２において、新気供給路４５の接続されるポートを第１ポート、二次空気供給路３３の接続されるポートを第２ポート、新気吸入路３０の接続されるポートを第３ポートとそれぞれ記載する。流量制御弁３２は、内蔵されたソレノイドに対する給電量のデューティ制御を通じて、第３ポートに対する第１ポート及び第２ポートの開度をそれぞれ調整する電磁駆動弁となっている。こうした流量制御弁３２の給電量のデューティ制御は、上記電子制御装置１９により行われる。
【００３４】
図２は、こうした流量制御弁３２の給電量の制御デューティ比と第３ポートに対する第１ポート及び第２ポートの開度との関係を示している。同図に示すように、この流量制御弁３２では、制御デューティ比に応じて、第１ポート及び第２ポートのいずれか一方のみが、第３ポートに対して選択的に開かれるようになっている。すなわちこの流量制御弁３２は、第１ポートに接続される新気供給路４５と第２ポートに接続される二次空気供給路３３との間で、エアポンプ３１に接続される通路を選択的に切り換える切換弁として機能する。またこの流量制御弁３２では、上記制御デューティ比に応じて第１ポート／第２ポートの開度が連続的に変更され、エアポンプ３１から新気供給路４５または二次空気供給路３３に送られる空気の流量を細密に制御可能となっている。
【００３５】
以上説明したように構成された本実施形態の内燃機関１０では、電子制御装置１９は、上記エアポンプ３１および流量制御弁３２の制御を通じて機関排気系への二次空気供給および機関内部の強制換気に係る空気供給制御を実施する。以下、そうした本実施形態での空気供給制御の詳細を、図３〜図６を併せ参照して説明する。
【００３６】
図３には、機関排気系への二次空気供給を実施するときの状態が示されている。二次空気供給に際して電子制御装置１９は、第２ポートと第３ポートとを連通させて、エアポンプ３１の配設された新気吸入路３０に二次空気供給路３３を接続させるように流量制御弁３２を制御する。
【００３７】
このときのエアポンプ３１の加圧吐出した空気は、二次空気供給路３３を通じて排気通路２１内に送られる。これにより、排気中の未燃燃料が酸化され、それに伴う発熱で触媒装置２５の昇温が図られるようになる。また、このときに大気圧と吸気負圧との差圧が十分であれば、吸気通路２０のスロットルバルブ２４の上流側から新気導入路４１を通じてヘッドカバー１３の内部に空気が流入されるとともに、ヘッドカバー１３内部からブリーザ通路４２を通じてブローバイガスが吸気通路２０のスロットルバルブ２４の下流側に送られる。すなわち、排気系への二次空気供給時にも、大気圧と吸気負圧との差圧に応じたヘッドカバー１３内部の自然換気を行うことができるようになっている。
【００３８】
一方、図４には、ヘッドカバー１３内部の強制換気を実施するときの状態が示されている。強制換気に際して電子制御装置１９は、第１ポートと第３ポートとを連通させて、エアポンプ３１の配設された新気吸入路３０に新気供給路４５を接続させるように流量制御弁３２を制御する。
【００３９】
このときのエアポンプ３１の加圧吐出した空気は、新気供給路４５を通じてヘッドカバー１３内部に送られる。そしてこれにより、ヘッドカバー１３内部の強制換気がなされ、同ヘッドカバー１３内部のブローバイガスは、ブリーザ通路４２を通じて吸気通路２０のスロットルバルブ２４下流側に送られる。こうして吸気中に還流されたブローバイガスは、吸気と共に燃焼室１７に送られる。
【００４０】
なおこのときのエアポンプ３１からの空気供給によってヘッドカバー１３内部の圧力が大気圧よりも高くなってしまうと、内燃機関１０の構成によっては、ブローバイガスが新気導入路４１を逆流することがある。そうした場合には、新気導入路４１での吸気通路２０側へのブローバイガスの逆流を規制するための逆止弁やオリフィス等を設けると良い。
【００４１】
さて本実施形態では、流量制御弁３２は、機関冷間始動時には、先の図３に示されるように、エアポンプ３１の加圧吐出した空気を二次空気供給路３３に供給するように作動される。また流量制御弁３２は、暖機が完了して空燃比フィードバック制御が開始された後は、先の図４に示されるように、エアポンプ３１の加圧吐出した空気を新気供給路４５に供給するように作動される。すなわち電子制御装置１９は、上記空気供給制御において、二次空気供給路３３へのエアポンプ３１の接続を機関冷間始動時に行い、新気供給路４５への同エアポンプ３１の接続を暖機完了後に行うように流量制御弁３２の作動制御を行っている。
【００４２】
図５に、本実施形態における空気供給制御の制御態様の一例を示す。
この例では、同図に示される時刻Ｔ０に内燃機関１０が始動されている。そしてその直後の時刻Ｔ１に電子制御装置１９は、エアポンプ３１の作動を開始すると共に、二次空気供給路３３に接続された第２ポートを開くように流量制御弁３２を制御する。これにより、触媒装置２５を昇温させるための機関排気系への二次空気供給が開始される。
【００４３】
こうした二次空気供給の開始により、その後、触媒床温は、比較的速やかに上昇されるようになる。電子制御装置１９は、そうした二次空気供給を、例えば機関始動からの経過時間や機関冷却水温等に基づいて触媒装置２５の暖機度合（触媒昇温）を推定しつつ、触媒装置２５が十分に昇温されるまで継続する。また電子制御装置１９は、機関排気系への二次空気の供給量を、触媒装置２５の暖機度合に応じて調整すべく、流量制御弁３２を制御してもいる。具体的には電子制御装置１９は、触媒昇温が所望とされる温度に近づく毎に、二次空気の供給量を徐々に低減させるように流量制御弁３２を制御する。
【００４４】
そして時刻Ｔ２に触媒装置２５が十分に昇温されると、電子制御装置１９は、エアポンプ３１の作動を一旦停止すると共に、流量制御弁３２の上記第２ポートを閉じて、機関排気系への二次空気供給を停止する。
【００４５】
その後の時刻Ｔ３において、暖機が完了されて空燃比フィードバック制御が開始されると、電子制御装置１９は、再びエアポンプ３１の作動を開始すると共に、今度は新気供給路４５に接続された第１ポートを開くように流量制御弁３２を制御する。これにより、エアポンプ３１の加圧吐出した空気がヘッドカバー１３内部に供給され、その内部の強制換気が開始される。
【００４６】
なおこうした強制換気を通じて吸気中にブローバイガスが大量導入されると、空燃比に乱れが生じる虞がある。その点、ここでは空燃比フィードバック制御の開始後に強制換気を開始しており、そうした空燃比の乱れは同空燃比フィードバック制御を通じて速やかに補正されるため、内燃機関１０の排気性能には殆ど影響しないようになっている。
【００４７】
こうしたヘッドカバー１３内部の強制換気に際して電子制御装置１９は、上記各種センサにより検出される機関運転状況に応じて、流量制御弁３２の第１ポートの開度制御を行っている。このときの開度制御は具体的には、スロットルバルブ２４の開度および機関回転速度に基づき推定される吸気通路２０内の負圧状態や、機関回転速度および機関負荷、機関温度状態等に応じて推定されるブローバイガスの発生状況等に鑑みて、ヘッドカバー１３内部のブローバイガスを過不足無く換気できるように行われる。また同開度制御は、現状の吸入空気量や空燃比に鑑みて、強制換気に伴うブローバイガスの吸気導入に伴う空燃比の乱れや排気性能の悪化が許容範囲内に留まるように、吸気中へのブローバイガスの導入量を調整するようにも行われている。例えば電子制御装置１９は、ブローバイガスの発生量の多く、かつ大気圧と吸気負圧との差圧の小さい高負荷運転時には、流量制御弁３２の第１ポートの開度を大きくしてヘッドカバー１３へのエアポンプ３１の空気供給量を増大させる。一方、電子制御装置１９は、ブローバイガスの発生量の少ないときや、大気圧と吸気負圧との差圧が十分に大きいときには、流量制御弁３２の第１ポートの開度を小さくしてヘッドカバー１３へのエアポンプ３１の空気供給量を低減させる。
【００４８】
図６に、こうした本実施形態における空気供給制御のフローチャートを示す。電子制御装置１９は、機関運転中に、同図に示される一連の処理を定期的に繰り返し実行する。
さて本フローチャートの処理が開始されると、電子制御装置１９はまずステップＳ１０において、機関冷間始動時であるか否かを判断する。
【００４９】
ここで機関冷間始動時であれば（Ｓ１０：ＹＥＳ）、電子制御装置１９は、処理をステップＳ２０に進め、そのステップＳ２０においてエアポンプ３１を作動させる。また電子制御装置１９は、続くステップＳ３０において流量制御弁（ＡＣＶ）３２の第２ポートを開いて、今回の処理を一旦終了する。このときには、エアポンプ３１による機関排気系への二次空気供給が行われることになる。
【００５０】
一方、機関冷間始動時でなければ（Ｓ１０：ＮＯ）、電子制御装置１９は、処理をステップＳ４０に進め、そのステップＳ４０において暖機が完了されているか否かを判断する。厳密には、このときの電子制御装置１９は、暖機完了後に開始される空燃比フィードバック制御の実行中であるか否かを判断する。
【００５１】
ここで暖機完了と判断されれば（Ｓ４０：ＹＥＳ）、電子制御装置１９は、その処理をステップＳ５０に進め、そのステップＳ５０においてエアポンプ３１を作動させる。また電子制御装置１９は、続くステップＳ６０において、エアポンプ３１によるヘッドカバー１３内部の強制換気を行うべく流量制御弁（ＡＣＶ）３２の第１ポートを開いて、今回の処理を一旦終了する。このときには、エアポンプ３１によるヘッドカバー１３内部の強制換気が行われることになる。
【００５２】
また機関冷間始動時でも無く（Ｓ１０：ＮＯ）、暖機完了後でも無い（Ｓ４０：ＮＯ）と判断されれば、電子制御装置１９は、処理をステップＳ７０に進め、そのステップＳ７０においてエアポンプ３１を停止させる。また電子制御装置１９は、続くステップＳ８０において流量制御弁３２の全ポートを閉じて、今回の処理を一旦終了する。
【００５３】
以上説明した本実施形態のブローバイガス処理装置付きの内燃機関１０によれば、次の効果を奏することができる。
（１）本実施形態では、機関排気系への二次空気供給用途と機関内部の強制換気用途とに、エアポンプ３１を兼用するようにしている。機関排気系への二次空気の供給は機関始動後の一定の期間（通常は１分程度）に限り行われることから、それ以外の期間には、エアポンプ３１の加圧吐出した空気を、専ら機関内部の強制換気用途に振り向けることができる。そのため、車両運転状況に左右されることなく、機関内部のブローバイガスの強制換気をより効率的に行うことができる。
【００５４】
（２）通常は、冷間始動時以外には使用される機会の少ない二次空気供給装置用のエアポンプ３１を、暖機完了後も有効に活用することができる。
（３）一般的な二次空気供給装置にはエアポンプおよび流量制御弁がそもそも設けられていることから、部品点数を殆ど増加させることなく、その実現を図ることができる。
【００５５】
（４）エアポンプ３１内での断熱圧縮により温度の上昇した空気がヘッドカバー１３内部に送り込まれるため、冬季等の寒冷環境下での極低温の外気導入に伴う機関内部の低温化や新気導入路４１の凍結に伴う換気性能の悪化等の不具合を好適に回避することができる。
【００５６】
ちなみに燃焼室１７に吸入される空気は、シリンダ内の空気の充填効率を高めて内燃機関１０の出力性能を向上させるべく、温度が低いことが望ましい。そのため、一般に吸気通路２０には、エンジンルーム内部より低温な車体外部から直接空気が取り込まれるようになっており、それが上記のような不具合を助長する要因となっている。その点、本実施形態では、エアポンプ３１による強制換気用の空気供給経路（新気吸入路３０、新気供給路４５）は吸気通路２０とは完全に独立しているため、そうした機関出力性能のための制約を受けることなく、経路設定が可能である。したがってエンジンルーム内部など、空気温度の比較的高い部位から空気を取り込むように経路設定することができ、それにより、上記不具合をより効果的に低減することができる。
【００５７】
（５）本実施形態では、ヘッドカバー１３内部に機関外部の空気を導入するための通路として、エアポンプ３１の加圧吐出した空気をヘッドカバー１３内部に供給する新気供給路４５と、エアポンプ３１を介さずにヘッドカバー１３内部に機関外部の空気を導入させる新気導入路４１との２つの通路を備えている。そのため、機関排気系への二次空気供給時など、エアポンプ３１による強制換気を行っていないときにも、大気圧と吸気負圧との差圧に応じたヘッドカバー１３内部の自然換気は継続することができる。また双方の通路からより多くの外気を導入することができるため、機関内部の換気能力を向上することが可能ともなる。
【００５８】
（６）本実施形態では、流量制御弁３２の開度制御を通じて、ヘッドカバー１３内部に供給されるエアポンプ３１の空気量を機関運転状況に応じて制御しているため、機関運転状況に拘わらず、過不足の無い適正な換気性能を維持することができる。
【００５９】
（７）ヘッドカバー１３内部は複雑な形状となっており、隈路状やラビリンス状となった部分が幾つも形成されており、そうした部位にブローバイガスが滞留し易くなっている。そのため、換気に際してはそうした部位に新気を導入して滞留したブローバイガスを排除することが望ましい。しかしながら、換気用の新気導入を、大気圧と吸気負圧との差圧のみに頼って行う場合、ヘッドカバー１３内部への空気の吐出流勢はあまり高くなく、上記隈路状やラビリンス状の部位に新気導入路４１を開口させては、導入された新気の流れが滞ってしまい、十分な換気が出来なくなってしまう虞がある。そのため、ヘッドカバー１３内部における新気導入路４１の開口を形成可能な位置は、ある程度限定されてしまっている。その点、エアポンプ３１によって圧送された空気が吐出される新気導入路４１については、空気の吐出流勢が高く、上記のような隈路状やラビリンス状の部位にも滞ることなく新気を導入可能である為、ヘッドカバー１３内部における同新気供給路４５の開口の形成位置を比較的自由に設定することができる。すなわち、ブローバイガスが滞り易い部位やオイルミストおよびブローバイガスが多く存在する部位の近傍に新気供給路４５の開口を形成したり、場合によっては同新気供給路４５を分岐させてヘッドカバー１３内部の複数箇所に新気供給路４５を開口させたりといったことが比較的容易に行えるようになる。そのため、本実施形態によれば、機関内部への新気導入位置の改善による換気効率の更なる向上を図ることが可能にもなる。
【００６０】
なお上記実施形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・例えば図７に例示するように、新気供給路４５’の下流端をクランクケース１８内部に開口させるようにしても良い。また新気導入路４１やブリーザ通路４２も、クランクケース１８に接続する構成としても良い。そうした場合にも、エアポンプ３１からの空気供給に応じて機関内部のブローバイガスの強制換気を行うことが可能であり、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００６１】
・上記実施形態では、エアポンプ３１からの空気供給を、新気供給路４５，４５’および二次空気供給路３３のいずれか一方のみに選択的に切り換えて行うように流量制御弁３２を構成していたが、それらの双方に同時にも空気供給可能なようにその構成を変更しても良い。例えば図８には、そのように構成された流量制御弁の一例における給電量の制御デューティ比と第３ポートに対する第１ポート及び第２ポートの開度との関係を示している。この例では、制御デューティ比が同図に示されるの範囲α内に設定されているときには、機関排気系および機関内部にエアポンプ３１からの空気が供給されるようになっている。またこの範囲α内では、制御デューティ比の値に応じて、二次空気供給路３３と新気供給路４５との間で、エアポンプ３１の加圧吐出した空気の流量比率が可変とされるようになっている。こうした流量制御弁を採用すれば、エアポンプ３１の加圧吐出する空気を、排気系への二次空気供給用途と機関内部の強制換気用途とに量的にシェアさせることができる。この場合にも、主として空気供給の必要な機関運転状況が両用途で異なっているため、比較的ポンプ能力の小さい単一のエアポンプ３１でその双方を過不足無く効率的に行うことができる。
【００６２】
・上記実施形態では、給電量のデューティ制御を通じて流量制御弁３２の開度制御を行うようにしていたが、これ以外の態様で流量制御弁３２の開度制御を行うようにしても良い。
【００６３】
・上記実施形態では、冷間始動時に機関排気系への二次空気供給を行い、暖機完了後に機関内部の強制換気を行うように、エアポンプ３１の空気供給先の切り換えを行うようにしていたが、機関運転状況に応じた空気供給制御の態様はこれに限らず適宜変更しても良い。
【００６４】
・エアポンプ３１の空気吐出量を調整可能とし、機関排気系や機関内部への空気供給量の制御を、エアポンプ３１の吐出量制御によって、或いはそうした吐出量制御と流量制御弁３２の開度制御との併用によって行うようにしても良い。
【００６５】
・上記実施形態では、ＰＣＶバルブ４３を差圧作動弁としていたが、これを電磁制御弁等の開度制御可能な弁に変更するようにしても良い。この場合、新気供給路４５を通じたエアポンプ３１からの新気の流入状態や吸気通路２０内の吸気負圧状態に応じて適宜にＰＣＶバルブ４３の開度制御を行って、より効果的にブローバイガス換気を行うことができるようになる。
【００６６】
・機関排気系や機関内部への空気供給量の細密な制御を行う必要がないので有れば、二次空気供給路３３および新気供給路４５のいずれかに択一的にエアポンプ３１を接続するのみの単純な切換弁を、上記流量制御弁３２の替わりに採用しても良い。またそうした切換弁を採用した場合にも、エアポンプ３１の空気吐出量の制御を行えば、機関排気系や機関内部への空気供給量の細密な制御を行うことは可能である。
【００６７】
・上記実施形態では、流量制御弁３２の開度の電子制御を通じて、機関排気系および機関内部に対する空気供給制御を行う構成としたが、電子制御に依らずして、これを行うようにすることもできる。例えば冷却水温や吸気温度等に感応して自律的に作動する温度感応式の流量制御弁や、大気圧と吸気負圧との差圧等に感応して自律的に作動する圧力感応式の流量制御弁等を上記流量制御弁３２の替わりに採用して、上記実施形態と同様或いはそれに準じた空気供給制御を行わせることも可能である。
【００６８】
・エアポンプ３１からの空気供給に応じた強制換気のみで、機関内部の換気性能を十分確保できるのであれば、新気導入路４１を省略しても良い。この場合にも、上記（６）以外の効果は奏することができる。
【００６９】
・エアポンプ３１の駆動方式を、電機駆動式以外の方式、例えば機関出力軸の回転を利用して作動する機械駆動式や油圧を利用して作動する油圧駆動式などに変更しても良い。
・機関排気系への二次空気供給用途と兼用することなく、機関内部の強制換気専用にエアポンプを設けるようにしても良い。その場合にも、機関外部の空気を機関内部に加圧して送り込むようにそのエアポンプを構成すれば、強制換気に際して、エアポンプの加圧吐出動作に伴う断熱圧縮によって温度の上昇した空気が機関内部に送り込まれるようになる。そのため、冬季等の寒冷環境下での極低温の外気導入に伴う機関内部の低温化や新気導入路４１の凍結に伴う換気性能の悪化等の不具合を好適に回避することはできる。なおこうした場合には、二次空気供給装置を備えていない内燃機関にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明に係るブローバイガス処理装置付き内燃機関の一実施形態についてその全体構造を示す模式図。
【図２】同実施形態に採用される流量制御弁の制御デューティ比と各ポートの開度との関係を示すグラフ。
【図３】同実施形態についてその機関冷間始動時の動作態様の一例を示す模式図。
【図４】同実施形態についてその機関高負荷運転時の動作態様の一例を示す模式図。
【図５】（ａ）〜（ｃ）上記空気供給制御の制御態様の一例を示すタイムチャート。
【図６】同実施形態に適用される空気供給制御の処理手順を示すフローチャート。
【図７】本発明に係るブローバイガス処理装置付き内燃機関の他の実施形態についてその全体構造を示す模式図。
【図８】本発明に係るブローバイガス処理装置付き内燃機関の更に別の実施形態についてその流量制御弁の制御デューティ比と各ポートの開度との関係を示すグラフ。
【図９】一般的なブローバイガス処理装置の構成を示す模式図。
【図１０】従来のブローバイガス処理装置の構成を示す模式図。
【符号の説明】
【００７１】
１０…内燃機関、１１…シリンダヘッド、１２…シリンダブロック、１３…ヘッドカバー、１４…オイルパン、１５…シリンダ、１６…ピストン、１７…燃焼室、１８…クランクケース、１９…エンジン制御用電子制御装置、２０…吸気通路、２１…排気通路、２２…吸気バルブ、２３…排気バルブ、２４…スロットルバルブ、２５…触媒装置、３０…新気流入路、３１…エアポンプ、３２…流量制御弁（切換弁）、３３…二次空気供給路、３４…エアフィルタ、４０…ブローバイガス通路、４１…新気導入路、４２…ブリーザ通路、４３…ＰＣＶバルブ、４４…バッフルプレート、４５，４５’…新気供給路。
【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】
2006250080.tif 000009
【図８】
2006250080.tif 000010
【図９】
2006250080.tif 000011
【図１０】
2006250080.tif 000012