(57)【要約】【課題】  冷間時におけるブローバイガスによる排気ガス中のＨＣ濃度の増加等による排気エミッションの悪化の問題を解決する。【解決手段】  ＥＣＵは、イグニッションスイッチがオンにされ（Ｓ１００にてＹＥＳ）、アイドリング状態でないと（Ｓ１１０にてＮＯ）、エンジン冷却水温ＴＨを検知するステップ（Ｓ１２０）と、エンジン冷却水温ＴＨが冷間しきい値以下であると（Ｓ１３０にてＹＥＳ）、ＰＣＶ流量を徐々に増加するように電子ＰＣＶバルブをデューティ制御するステップ（Ｓ１４０）とを含む、プログラムを実行する。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクケースと吸気管とを有する内燃機関において、前記クランクケース内に生じるブローバイガスを、シリンダヘッドカバーからブローバイガスバルブを介して、前記吸気管に還流するためのブローバイガス還元装置であって、
前記内燃機関の排気ガスにおける未燃焼燃料の濃度に関する情報を検知するための検知手段と、
前記ブローバイガスバルブを制御するための制御手段とを含み、
前記制御手段は、前記検知された未燃焼燃料の濃度が高いほど、前記ブローバイガスバルブを閉じるように制御するための手段を含む、ブローバイガス還元装置。
【請求項２】
前記検知手段は、前記内燃機関の温度を検知して、前記検知された内燃機関の温度が低いほど、前記内燃機関の排気ガスにおける未燃焼燃料の濃度が高いという情報を検知するための手段を含み、
前記制御手段は、前記内燃機関の温度が低いほど、前記ブローバイガスバルブを閉じるように制御するための手段を含む、請求項１に記載のブローバイガス還元装置。
【請求項３】
前記検知手段は、前記内燃機関の冷却水温を検知して、前記検知された内燃機関の冷却水温が低いほど、前記内燃機関の排気ガスにおける未燃焼燃料の濃度が高いという情報を検知するための手段を含み、
前記制御手段は、前記内燃機関の冷却水温が低いほど、前記ブローバイガスバルブを閉じるように制御するための手段を含む、請求項１に記載のブローバイガス還元装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のエンジンに用いられるＰＣＶ装置に関し、特に、外気温が低いときに発生する問題を解決することができるＰＣＶ装置に関する。ここで、ＰＣＶとは、「Positive Clankcase Ventilation」の略であり、ＰＣＶ装置とは、ブローバイガス還元装置を意味する。
【背景技術】
【０００２】
一般の車両には、内燃機関（エンジン）のシリンダとピストンの隙間から吹き抜けるガスを大気中に放出せずに、再び吸気マニホールドを通してエンジンに導いて再燃焼させるブローバイガス還元装置が設けられている。ブローバイガスを再燃焼させることにより、炭化水素（ＨＣ）の低減が可能となる。
【０００３】
ブローバイガス還元装置に関して、特開２００４−１５６６２０号公報（特許文献１）は、バルブ組立体内の氷結と氷による詰りの発生および滞留しているブローバイガスがエンジンオイルと反応することによるオイルの劣化を低減または排除する方法を開示する。この方法は、クランクケースとエンジン吸気マニホールドとの間の通路を通過するガスの流量を制御する方法であって、ガスの温度が所定温度よりも低いとき、クランクケースと吸気マニホールドとの間の通路を通過するブローバイガスの流量を増大させるものである。
【０００４】
この方法によると、ブローバイガスの温度が所定温度よりも低いとき、クランクケースと吸気マニホールドとの間の通路を流れるブローバイガスの流量を増大させることで、バルブ組立体内の氷結と氷による詰りの発生および滞留しているブローバイガスがエンジンオイルと反応することによるオイルの劣化の低減を行なうことができる。
【特許文献１】特開２００４−１５６６２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された方法では、ブローバイガスの温度が所定温度よりも低いときに、ブローバイガスの還流量を増加させる。このため、以下のような問題点を生じる。エンジンの始動直後であって、ブローバイガスの温度が所定温度よりも低い場合には、吸気通路インジェクタから噴射された燃料が霧化しにくく、吸気管路の壁面に液状に付着した後に徐々に霧化する等により、未燃焼燃料（ＨＣ）が発生する。この未燃焼燃料により、ブローバイガス中のＨＣ濃度が高くなり、このようにエンジン冷間時においてブローバイガスを急に多く還流させると、排気ガス中のＨＣが増大して排気エミッションの悪化を招く。特許文献１に開示された方法では、このような問題点を解決し得ない。
【０００６】
また、従来のブローバイガス還元装置では、吸気管の負圧に応じてブローバイガスの流量が変化する（スロットルバルブが大きく開いて負圧が大きくなるとブローバイガスの流量が大きくなる）だけであるので、たとえば冷間時にアイドリング状態よりも大きくスロットルバルブが開くと、ブローバイガスが多く還流されて、未燃焼燃料が多く燃焼室に流入され空燃比がリッチになる。
【０００７】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、冷間時におけるブローバイガスによる排気ガス中のＨＣ濃度の増加等による排気エミッションの悪化の問題を解決する、ブローバイガス還元装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明に係るブローバイガス還元装置は、クランクケースと吸気管とを有する内燃機関において、クランクケース内に生じるブローバイガスを、シリンダヘッドカバーからブローバイガスバルブを介して、吸気管に還流する。このブローバイガス還元装置は、内燃機関の排気ガスにおける未燃焼燃料の濃度に関する情報を検知するための検知手段と、ブローバイガスバルブを制御するための制御手段とを含む。この制御手段は、検知された未燃焼燃料の濃度が高いほど、ブローバイガスバルブを閉じるように制御するための手段を含む。
【０００９】
第１の発明によると、たとえば、内燃機関の温度が低いときに吸気通路噴射用インジェクタから噴射された燃料が霧化しにくく、吸気管路の壁面に液状に付着した後に徐々に霧化する等により、未燃焼燃料となり、この未燃焼燃料を含むブローバイガスが還流されると排気ガス中の未燃焼燃料の濃度が上昇する。このように、検知手段により、内燃機関の温度を介して排気ガス中の未燃焼燃料の濃度についての情報を検知して、未燃焼燃料の濃度が高くなる場合にはブローバイガスバルブを閉じて、未燃焼燃料を含むブローバイガスを多く還流させないようにできる。特に、冷間時においてアイドリング状態からアクセルペダルが踏まれてスロットル開度がアイドリング時よりも開いた場合においてブローバイガスバルブを閉じることで、従来の吸気管負圧によりブローバイガス流量を制御していたＰＣＶ装置（吸気管負圧によりが大きくなるとブローバイガス流量が大きくなる）では解決し得なかった、冷間時のアイドリング中止時における排気ガス中のＨＣ濃度の上昇という問題を解決できる。その結果、冷間時におけるブローバイガスによる排気ガス中のＨＣ濃度の増加等による排気エミッションの悪化の問題を解決する、ブローバイガス還元装置を提供することができる。
【００１０】
第２の発明に係るブローバイガス還元装置においては、第１の発明の構成に加えて、検知手段は、内燃機関の温度を検知して、検知された内燃機関の温度が低いほど、内燃機関の排気ガスにおける未燃焼燃料の濃度が高いという情報を検知するための手段を含む。制御手段は、内燃機関の温度が低いほど、ブローバイガスバルブを閉じるように制御するための手段を含む。
【００１１】
第２の発明によると、内燃機関の温度が低いときに吸気通路噴射用インジェクタから噴射された燃料が霧化しにくく、吸気管路の壁面に液状に付着した後に徐々に霧化する等により、未燃焼燃料となり、この未燃焼燃料を含むブローバイガスが還流されると排気ガス中の未燃焼燃料の濃度が上昇する。このように、検知手段により、内燃機関の温度を介して排気ガス中の未燃焼燃料の濃度についての情報を検知して、未燃焼燃料の濃度が高くなる場合にはブローバイガスバルブを閉じて、未燃焼燃料を含むブローバイガスを多く還流させないようにできる。
【００１２】
第３の発明に係るブローバイガス還元装置においては、第１の発明の構成に加えて、検知手段は、内燃機関の冷却水温を検知して、検知された内燃機関の冷却水温が低いほど、内燃機関の排気ガスにおける未燃焼燃料の濃度が高いという情報を検知するための手段を含む。制御手段は、内燃機関の冷却水温が低いほど、ブローバイガスバルブを閉じるように制御するための手段を含む。
【００１３】
第３の発明によると、内燃機関の温度が低いことを内燃機関の冷却水の温度により検知して、排気ガス中の未燃焼燃料の濃度についての情報を検知することができる。未燃焼燃料の濃度が高くなる場合にはブローバイガスバルブを閉じて、未燃焼燃料を含むブローバイガスを多く還流させないようにできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１５】
図１を参照して、本実施の形態に係るエンジン制御システムが制御する、ＰＣＶ装置が実装されたエンジン１００の断面について説明する。図１には、エンジン１００の軽負荷時の状態を示す。
【００１６】
図１に示すように、このエンジン１００は、主として、シリンダ１０４と、ピストン１０６と、クランクケース１０２と、シリンダヘッド１１６とから構成される。ブローバイガスは、ピストンリングとシリンダ１０４との隙間からクランクケース１０２へ漏れる混合ガスのことであって、このブローバイガスには多量の炭化水素や水分が含まれており、かつ強酸性であるため、あまり多いとエンジンオイルの劣化やエンジン内部の錆の原因になる。また、炭化水素が含まれているため、このまま大気に解放することは環境によくない。そのため、ブローバイガスはＰＣＶ管路１２２Ａ（軽負荷時）、ＰＣＶ管路１２２ＡおよびＰＣＶ管路１２２Ｂ（高負荷時）を通して、吸気マニホールドの負圧を利用して強制的に吸気系統へ戻されることになる。この軽負荷時におけるブローバイガスおよび新気の流れを矢印で示す。
【００１７】
軽負荷時においては、電子スロットルバルブ１１８が閉じる傾向に制御されており、電子スロットルバルブ１１８下流側のシリンダヘッド１１６側の負圧が大きくなっているので、ＰＣＶ管路１２２Ｂを通って新気が導入される。ＰＣＶ管路１２２Ｂを通って導入された新気はブローバイガスと混合されて、電子ＰＣＶバルブ（電子ブローバイガスバルブ）１２３およびＰＣＶ管路１２２Ａを通って燃焼室に供給される。
【００１８】
吸気系には電子スロットルバルブ１１８が設けられている。電子スロットルバルブ１１８にてエンジン１００へ供給される吸気の量が調整され、吸気管１１２を、その量が調整された吸気が通って吸気バルブ１０８からエンジン１００の内部の燃焼室に供給される。供給された吸気により燃料が燃焼され、排気バルブ１１０および排気管１１４を介して燃焼ガスがエンジン外部に排出される。
【００１９】
ピストンリングとシリンダ１０４との隙間で発生したブローバイガスは、シリンダヘッド内１１６内を通り、軽負荷時にはＰＣＶ管路１２２Ａを通って、高負荷時にはＰＣＶ管路１２２ＡおよびＰＣＶ管路１２２Ｂを通って吸気管１１２へと導かれる。ＰＣＶ管路１２２Ａには、電子ＰＣＶバルブ１２３が設けられている。この電子ＰＣＶバルブ１２３は、後述するＥＣＵ（Electronic Control Unit）からの制御デューティ信号により、その開度が調整される電磁弁であって、その開度によりＰＣＶ流量が調節される。すなわち、図１に示すように、ＰＣＶ管路１２２Ａは、電子ＰＣＶバルブ１２３によりその流量が調節されて電子スロットルバルブ１１８の下流側にブローバイガスを還元する。エンジン１００の高負荷時において、電子スロットルバルブ１１８の開度が大きくなり負圧が高まるので、ＰＣＶ管路１２２Ｂには、電子スロットルバルブ１１８の上流側に供給されるブローバイガスが流されて、ブローバイガスが還元される。
【００２０】
また、電子スロットルバルブ１１８も、電子ＰＣＶバルブ１２３と同様に、ＥＣＵからの制御デューティ信号により、その開度が調整される電磁弁であって、その開度によりエンジンに供給される流量が調節される。
【００２１】
本実施の形態においては、エンジン１００の冷間時には、吸気管１１２内においてインジェクタ（図示しない）から噴射された燃料が霧化しにくく、吸気管１１２の壁面に液状に付着した後に徐々に霧化する等により、未燃焼燃料となる。このような状態においては、ブローバイガスは多くの未燃焼燃料（ＨＣ）を含むので、電子ＰＣＶバルブ１２３を閉じるようにして、ブローバイガスの流量が低下するようにＰＣＶ冷間補正制御が実行される。
【００２２】
図２に、本実施の形態に係るエンジン制御システムの制御ブロック図を示す。図２には、このエンジン制御システムにおけるＰＣＶ冷間補正制御に関する部分のみを示す。
【００２３】
図２に示すように、このエンジン制御システムは、イグニッションスイッチ１０１０と、エンジンの冷却水の温度を検知する冷却水温センサ１０１２と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）およびバルブの駆動回路を含み、電子ＰＣＶバルブ１２３のバルブ開度をデューティ制御することによりブローバイガス流量（ＰＣＶ流量）を調整するＥＣＵ１０００とを含む。なお、エンジン１００の冷間時を判断する温度は、エンジン１００の冷却水の温度に限定されない。
【００２４】
このＥＣＵ１０００には、後述するプログラム、各種マップ、テーブル等のデータが記憶されたメモリを含む。プログラムは、冷却水温センサ１０１２から入力された信号に基づいて、ＣＰＵにより実行され、その結果により電子ＰＣＶバルブ１２３に駆動指令信号（デューティ信号）を出力する。
【００２５】
図３を参照して、本実施の形態に係るエンジン制御システムを制御するＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造について説明する。
【００２６】
ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、ＥＣＵ１０００は、イグニッションスイッチがオンにされたか否かを判断する。この判断は、イグニッションスイッチ１０１０からＥＣＵ１０００に入力された信号に基づいて行なわれる。イグニッションスイッチがオンにされると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１１０へ移される。もしそうでないとそうでないと（Ｓ１００にてＮＯ）、イグニッションスイッチがオンにされるまで待つ。
【００２７】
Ｓ１１０にて、ＥＣＵ１０００は、アイドリング中であるか否かを判断する。この判断は、スロットル１１８の開度指令信号やエンジン１００の回転数信号に基づいて行なわれる。アイドリング中であると（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、処理はＳ１５０へ移される。もしそうでないとそうでないと（Ｓ１１０にてＮＯ）、処理はＳ１２０へ移される。
【００２８】
Ｓ１２０にて、ＥＣＵ１０００は、エンジン冷却水温ＴＨを検知する。この検知は、エンジン冷却水温センサ１０１２からＥＣＵ１０００に入力された信号に基づいて行なわれる。
【００２９】
Ｓ１３０にて、ＥＣＵ１０００は、エンジン冷却水温ＴＨが冷間しきい値以下であるか否かを判断する。この冷間しきい値は、エンジン１００の温度が低くて吸気通路噴射用インジェクタから噴射された燃料の霧化しにくく、吸気管１１２の壁面に液状に付着した後に徐々に霧化する等により、未燃焼燃料が発生する温度に設定される。エンジン冷却水温ＴＨが冷間しきい値以下であると（Ｓ１３０にてＹＥＳ）、処理はＳ１４０へ移される。もしそうでないとそうでないと（Ｓ１３０にてＮＯ）、処理はＳ１５０へ移される。
【００３０】
Ｓ１４０にて、ＥＣＵ１０００は、ブローバイガス流量（ＰＣＶ流量）を徐々に増加するようにＰＣＶバルブ１２３の開度をデューティ制御する。このとき、ＰＣＶバルブ１２３の開度の時間増加率は、たとえば、エンジン冷却水温ＴＨの関数としてもよい。すなわち、エンジン冷却水温ＴＨが低いとＰＣＶバルブ１２３の開度の時間増加率が小さく、エンジン冷却水温ＴＨが高いとＰＣＶバルブ１２３の開度の時間増加率が大きくなるような関数である。
【００３１】
Ｓ１５０にて、ＥＣＵ１０００は、通常のＰＣＶ流量制御を実行する。
【００３２】
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係るエンジン制御システムの動作について、説明する。
【００３３】
エンジン１００の始動直後であって、エンジン１００がアイドリング状態でなくなると（Ｓ１００にてＹＥＳ、Ｓ１１０にてＮＯ）、エンジン冷却水温ＴＨが検知される（Ｓ１２０）。エンジン冷却水温ＴＨが冷間しきい値以下であると（Ｓ１３０にてＹＥＳ）、エンジン１００が冷えているので、吸気通路噴射用インジェクタから噴射された燃料の一部は霧化しにくく、吸気管１１２の壁面に液状に付着した後に徐々に霧化する等により、未燃焼燃料が発生する。このため、ブローバイガスにもこのような未燃焼燃料（ＨＣ）を多く含むようになるので、ブローバイガス（ＰＣＶ流量）を徐々に増加させる。
【００３４】
図４に、このときのＰＣＶ流量の時間変化を示す。本発明の場合においては、ＰＣＶ流量は、徐々に増加されるが、従来制御においては、アイドリング状態ではなくなってスロットルバルブ１１８が開くと、その負圧の増加に対応して吸気管１１２負圧が大きくなりＰＣＶ流量が増加していた。本発明においては、このような場合においても、ＰＣＶ流量を徐々に増加させるようにした。この結果、図５に示すように、従来制御においては、排気ガス中のＨＣ濃度が一時的に大きくなり過ぎる傾向を有していたが、本発明ではこのような傾向がなくなり、排気管のＨＣ濃度を所望の状態以下にすることができる。
【００３５】
以上のようにして、本実施の形態に係るエンジン制御システムによると、エンジンの温度が低い時に急にＰＣＶ流量を増加させると、冷間時において未燃焼燃料（ＨＣ）が多く含まれるブローバイガスが急に燃焼室に流入されるため、排気ガス中のＨＣ濃度が高くなってしまうのて、このような場合には、電子ＰＣＶバルブを閉じてＰＣＶによる還流量が徐々に多くなるように制御する。このようにすると、エンジン温度が低くて霧化しにくいために発生した未燃焼燃料を少なくできるので、エンジンの温度が低くても排気ガス中のＨＣ濃度を抑制させることができる。
【００３６】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施の形態に係るエンジン制御システムで制御されるＰＣＶ装置を有するエンジンの断面図である。
【図２】エンジン制御システムの制御ブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るエンジン制御システムのＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。
【図４】ＰＣＶ流量の時間変化を示す図である。
【図５】排気管ＨＣ濃度の時間変化を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１００  エンジン、１０２  クランクケース、１０４  シリンダ、１０６  ピストン、１０８  吸気バルブ、１１０  排気バルブ、１１２  吸気管、１１４  排気管、１１６  シリンダヘッド、１１８  電子スロットルバルブ、１２２Ａ，１２２Ｂ  ＰＣＶ管路、１２３  電子ＰＣＶバルブ、１０００  ＥＣＵ、１０１０  イグニッションスイッチ、１０１２  冷却水温センサ。
【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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