(57)【要約】【課題】クランクケース内の油温の変化に対してブローバイガス還流量を適量に調整できる内燃機関のブローバイガス還元装置を提供する。【解決手段】クランクケース１４内と吸気通路３１とを連通させるブローバイガス還流通路４３，４４を有する内燃機関のブローバイガス還元装置であって、クランクケース１４内のオイルの温度が予め設定された水分蒸発温度Ｔ１以上に上昇したときには、オイルの温度が水分蒸発温度Ｔ１未満のときに比べて、ブローバイガス還流通路４３を通るブローバイガスの還流量を減少させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のクランクケース内と吸気通路とを連通させるブローバイガス還流通路を有する内燃機関のブローバイガス還元装置であって、
前記クランクケース内のオイルの温度が予め設定された水分蒸発温度以上に上昇したときには、前記オイルの温度が前記水分蒸発温度未満のときに比べて、前記ブローバイガス還流通路を通るブローバイガスの還流量を減少させることを特徴とする内燃機関のブローバイガス還元装置。
【請求項２】
前記ブローバイガス還流通路が、前記クランクケース内と前記内燃機関のスロットルバルブより上流側の吸気通路とを連通させる大気側のブローバイガス還流通路と、前記クランクケース内と前記内燃機関の前記スロットルバルブより下流側の吸気通路とを連通させる吸気側のブローバイガス還流通路とによって構成され、
前記オイルの温度が前記水分蒸発温度以上に上昇したとき、前記大気側のブローバイガス還流通路および前記吸気側のブローバイガス還流通路のうち少なくとも一方を通るブローバイガスの還流量を減少させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のブローバイガス還元装置。
【請求項３】
前記大気側のブローバイガス還流通路および前記吸気側のブローバイガス還流通路のうち少なくとも一方が、少なくとも前記大気側のブローバイガス還流通路であることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関のブローバイガス還元装置。
【請求項４】
前記水分蒸発温度が、９０℃に設定されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のうちいずれか１の請求項に記載の内燃機関のブローバイガス還元装置。
【請求項５】
前記大気側のブローバイガス還流通路の開度を可変制御する開度調整弁を有し、前記オイルの温度が前記水分蒸発温度以上に上昇したとき、前記開度調整弁によって前記ブローバイガスの還流量を減少させることを特徴とする請求項１ないし請求項４のうちいずれか１の請求項に記載の内燃機関のブローバイガス還元装置。
【請求項６】
前記オイルの温度が前記水分蒸発温度以上となっている時間の積算値が予め設定された閾値時間に達したときには、前記ブローバイガスの還流量を、前記オイルの温度が前記水分蒸発温度未満のときと同様にすることを特徴とする請求項１ないし請求項５のうちいずれか１の請求項に記載の内燃機関のブローバイガス還元装置。
【請求項７】
前記閾値時間は、前記内燃機関の前記クランクケース内のオイルの燃料による希釈量が大きいほど大きい値に設定されることを特徴とする請求項６に記載の内燃機関のブローバイガス還元装置。
【請求項８】
前記閾値時間は、前記オイルの温度が前記水分蒸発温度未満である状態での燃料噴射量の積算値に応じて、該燃料噴射量の積算値が大きいほど大きい時間値に設定されることを特徴とする請求項６に記載の内燃機関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、内燃機関のブローバイガス還元装置、特に、アルコール燃料等のように水分を含み易い燃料を使用可能な内燃機関のブローバイガス還元装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両等に搭載される内燃機関（以下、単にエンジンという）においては、燃焼室からクランクケース内に漏れ出るブローバイガス中の排気成分や水分等と運転時の熱とによってクランクケース内のオイル（エンジンオイル）がスラッジ等を発生する劣化を生じ易い。そこで、従来の内燃機関には、クランクケース内を強制的に換気するＰＣＶ（Positive Crankcase Ventilation）方式のブローバイガス還流装置が装備されている。
【０００３】
そのような内燃機関のブローバイガス還元装置としては、例えばクランクケース内のオイル中の水分を減らすために、エンジンの停止時にＰＣＶバルブを開放し、クランクケース内と吸気通路を連通させることで、蒸発した水分を吸気通路側へ移動させるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、予め準備した複数のマップから現在の燃料のアルコール濃度に応じたマップを選択し、そのマップに基づいてＰＣＶバルブの開度を運転条件に応じてマップ制御するものも知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−２５２３号公報
【特許文献２】特開２０１０−９０８７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、エンジン停止時にＰＣＶバルブを開放する従来の前者の内燃機関のブローバイガス還元装置にあっては、エンジン停止時のみクランクケースを吸気通路と連通させる構成であったため、クランクケース内のオイルの温度（以下、油温ともいう）が高温でないとオイルからの水分の蒸発が遅く、エンジン停止時のみの短いブローバイガス還流時間では水分を十分に蒸発させることができなかった。
【０００７】
また、燃料のアルコール濃度に応じたマップを選択する従来の後者の内燃機関のブローバイガス還元装置にあっては、選択されたマップに基づいてＰＣＶバルブの開度がマップ制御されていたため、クランクケース内の油温変化に対して一律な制御がなされることとなり、油温の過渡的な変化（油温上昇時等）に対応して水分の蒸発量を適量に調整できなかった。そのため、ブローバイガス中の水分が多くなる内燃機関、例えばアルコール燃料を使用する内燃機関でクランクケース内の油温が高くなってオイル中の水分の蒸発量が増加するときに、ブローバイガス還流量が多くなって新気の吸入流量が低下し、エンジンの出力が低下してしまう可能性があった。
【０００８】
このように、従来の内燃機関のブローバイガス還元装置にあっては、クランクケース内の油温の変化に対してブローバイガスの還流量を適量に制御することができなかった。
【０００９】
そこで、本発明は、クランクケース内の油温の変化に対してブローバイガス還流量を適量に調整できる内燃機関のブローバイガス還元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】
【００１０】
本発明に係る内燃機関のブローバイガス還元装置は、上記目的達成のため、（１）内燃機関のクランクケース内と吸気通路とを連通させるブローバイガス還流通路を有する内燃機関のブローバイガス還元装置であって、前記クランクケース内のオイルの温度が予め設定された水分蒸発温度以上に上昇したときには、前記オイルの温度が前記水分蒸発温度未満のときに比べて、前記ブローバイガス還流通路を通るブローバイガスの還流量を減少させることを特徴とする。
【００１１】
この構成により、クランクケース内のオイルの温度が予め設定された水分蒸発温度未満のときには、ブローバイガスの還流量が相対的に多くなり、そのオイルの温度が水分蒸発温度以上に上昇したときは、ブローバイガスの還流量が相対的に少なくなる。したがって、水分蒸発量が低下する比較的低油温の油温領域ではブローバイガスの所要の還流量が確保され、一方、水分蒸発量が増加する高油温領域ではブローバイガス還流量が適宜減量されることになり、油温変化に対しブローバイガス還流量を適量に調整できることとなる。よって、高油温領域での新気の筒内流入が促進され、内燃機関の出力が向上することになる。
【００１２】
本発明の内燃機関のブローバイガス還元装置においては、（２）前記ブローバイガス還流通路が、前記クランクケース内と前記内燃機関のスロットルバルブより上流側の吸気通路とを連通させる大気側のブローバイガス還流通路と、前記クランクケース内と前記内燃機関の前記スロットルバルブより下流側の吸気通路とを連通させる吸気側のブローバイガス還流通路とによって構成され、前記オイルの温度が前記水分蒸発温度以上に上昇したとき、前記大気側のブローバイガス還流通路および前記吸気側のブローバイガス還流通路のうち少なくとも一方を通るブローバイガスの還流量を減少させてもよい。
【００１３】
この構成により、スロットルバルブ開度が小さくその前後差圧が大きいときには、クランクケース内から吸気側のブローバイガス還流通路を通して吸気通路内にブローバイガスを還流させながら、スロットルバルブより上流側の吸気通路から大気側のブローバイガス還流通路を通してクランクケース内に新気を導入することができる。一方、スロットルバルブ開度が大きくクランクケース内の圧力が比較的高くなる高負荷時には、大気側のブローバイガス還流通路を通して吸気通路内にブローバイガスを還流させることができる。したがって、クランクケース内のオイルの温度が高くなる高負荷時には、前記大気側のブローバイガス還流通路および前記吸気側のブローバイガス還流通路のうち少なくとも一方を通るブローバイガスの還流量を減少させることで、油温変化に対しブローバイガス還流量を適量に調整可能となる。
【００１４】
本発明の内燃機関のブローバイガス還元装置においては、（３）前記大気側のブローバイガス還流通路および前記吸気側のブローバイガス還流通路のうち少なくとも一方が、少なくとも前記大気側のブローバイガス還流通路であってもよい。
【００１５】
この構成により、吸気側のブローバイガス還流通路に前後差圧に応動して吸気負圧増大時に開弁する還流制御弁（通常のＰＣＶバルブ）が設置される場合に、クランクケース内のオイルの温度が水分蒸発温度まで高くなると、大気側のブローバイガス還流通路を通るブローバイガスの還流量を減少させることができ、油温変化に対しブローバイガス還流量を確実に適量に調整可能となる。
【００１６】
本発明の内燃機関のブローバイガス還元装置においては、（４）前記水分蒸発温度が、９０℃に設定されてもよい。
【００１７】
この構成により、内燃機関のクランクケース内で水分蒸発量が確実に急増する油温であるときにブローバイガスの還流量を減少させることができ、油温変化に対しブローバイガス還流量を確実に適量に調整可能となる。
【００１８】
本発明の内燃機関のブローバイガス還元装置においては、（５）前記大気側のブローバイガス還流通路の開度を可変制御する開度調整弁を有し、前記オイルの温度が前記水分蒸発温度以上に上昇したとき、前記開度調整弁によって前記ブローバイガスの還流量を減少させてもよい。
【００１９】
この構成により、クランクケース内で水分蒸発量が増加する油温領域において、ブローバイガスの還流量を精度良く減少させることができ、油温変化に対しブローバイガス還流量をより確実に適量に調整可能となる。なお、ここにいう開度調整弁は、大気側のブローバイガス還流通路を全開および全閉する開閉弁、大気側のブローバイガス還流通路の開度を少なくとも全開側の一部の開度領域において徐変するか大小に切り替えることができる可変絞り要素その他の制御弁である。
【００２０】
本発明の内燃機関のブローバイガス還元装置においては、（６）前記オイルの温度が前記水分蒸発温度以上となっている時間の積算値が予め設定された閾値時間に達したときには、前記ブローバイガスの還流量を、前記オイルの温度が前記水分蒸発温度未満のときと同様にするものであってもよい。
【００２１】
この構成により、クランクケース内のオイルから水分が十分に蒸発した後は、ブローバイガスの還流量を、油温が水分蒸発温度未満のときと同様に制御でき、制御負担が軽減される。
【００２２】
本発明の内燃機関のブローバイガス還元装置においては、（７）前記閾値時間は、前記内燃機関の前記クランクケース内のオイルの燃料による希釈量が大きいほど大きい値に設定されてもよい。
【００２３】
この構成により、クランクケース内のオイルからの水分蒸発量が多いときほどブローバイガスの還流量を抑えることができ、油温変化および希釈量変化に対してブローバイガス還流量をより的確に調整できる。
【００２４】
本発明の内燃機関のブローバイガス還元装置においては、（８）前記閾値時間は、前記オイルの温度が前記水分蒸発温度未満である状態での燃料噴射量の積算値に応じて、該燃料噴射量の積算値が大きいほど大きい時間値に設定されてもよい。
【００２５】
この場合も、クランクケース内のオイルからの水分蒸発量が多いときほどブローバイガスの還流量を抑えることができ、油温変化および希釈量変化に対してブローバイガス還流量をより的確に調整できることになる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、クランクケース内のオイルからの水分蒸発量が低下する油温領域ではブローバイガスの所要の還流量が確保され、水分蒸発量が増加する油温領域ではブローバイガス還流量が適宜減量されるようにしているので、油温変化に対しブローバイガス還流量を適量に調整できる内燃機関のブローバイガス還元装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関のブローバイガス還元装置の概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る内燃機関のブローバイガス還元装置における油温に応じた開度調整弁の開度制御値を示すグラフであり、縦軸は開度調整弁の開度を、横軸はクランクケース内の油温を示している。
【図３】本発明の一実施形態に係る内燃機関のブローバイガス還元装置におけるクランクケース内の油温に応じた開度調整弁の開度制御プログラムの概略の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２９】
（一実施形態）
図１〜図３は、本発明の一実施形態に係る内燃機関のブローバイガス還元装置の構成を示している。
【００３０】
まず、その構成について説明する。
【００３１】
図１に示すように、本実施形態のブローバイガス還元装置は、火花点火式の多気筒内燃機関、例えばアルコール燃料を使用可能な４サイクルのエンジン（以下、単にエンジンという）１に装備されている。なお、ここにいうアルコール燃料とは、アルコール単独で燃料となるもの、アルコールを主として他の燃料を混合したもの、あるいは、アルコール成分を含む混合燃料（混合ガソリン）のいずれかである。また、エンジン１は、アルコール燃料を使用可能なものでなく、ブローバイガスに含まれる水分が比較的多い他の燃料を使用するものであってもよい。
【００３２】
図１に示すように、エンジン１は、ヘッドカバー１１、シリンダヘッド１２、シリンダブロック１３およびクランクケース１４を有する機関本体１０を備えており、シリンダヘッド１２とシリンダブロック１３の複数のシリンダ１３ａとによって、複数の気筒１５が形成されている（図１には１気筒分だけ図示している）。
【００３３】
各気筒１５内にはピストン１６が収納されており、詳細は図示しないが、そのピストン１６には、クランクケース１４内のクランクシャフト１７がコネクティングロッド１８を介して連結されている。また、シリンダヘッド１２内には公知の動弁機構２０や点火装置２３、インジェクタ２４等が収納されており、この動弁機構２０がクランクシャフト１７からの動力を基に（またはクランクシャフト１７と連動するよう独立して）駆動されるようになっている。
【００３４】
クランクケース１４の下部にはオイルパン１９が設けられており、そこに図示しない潤滑・冷却用のエンジンオイル（以下、単にオイルという）が収容されている。また、図示しないが、エンジン１にはクランクシャフト１７の動力を基に駆動されるオイルポンプが設けられており、このオイルポンプによりオイルパン１９内からオイルを汲み上げ、動弁機構２０のカムシャフト２１，２２、あるいは、クランクシャフト１７の軸受部等の各回転・摺動部を潤滑・冷却するようになっている。
【００３５】
各気筒１５内でピストン１６の図中上方に形成される燃焼室１ａには、ピストン１６のストロークに応じ吸気通路３１および吸気ポート１ｂを通して空気が吸入され、燃焼室１ａ内での燃焼後の排気ガスは排気ポート１ｃおよび図示しない排気通路を通して排気されるようになっている。
【００３６】
ここで、吸気通路３１は、スロットルバルブ３２を回動（開閉動作）可能に支持しつつ収納するスロットルボデー３３と、そのスロットルボデー３３の上流側および下流側にそれぞれ設けられた上流側の吸気管３４および下流側の吸気管３５と、によって形成されている。
【００３７】
上流側の吸気管３４は、例えば樹脂製のもので、この上流側の吸気管３４の上流側にはフィルタエレメント３６ｆを有するエアクリーナ３６が設けられている。そして、このエアクリーナ３６で粉塵等を除去した空気が、上流側の吸気管３４内に取り込まれるようになっている。下流側の吸気管３５は、サージタンク３７と一体に形成され、エンジン１の吸気ポート１ｂを形成するシリンダヘッド１２に締結・固定されている。
【００３８】
一方、機関本体１０には、燃焼室１ａからシリンダ１３ａとピストン１６の間の隙間を通ってクランクケース１４の内部空間にブローバイガスが漏れ出ることから、オイルの劣化や機関本体１０の内部における腐食防止等のために、クランクケース１４内を強制的に換気する本実施形態のＰＣＶ方式のブローバイガス還元装置が装備されている。
【００３９】
具体的には、機関本体１０には、動弁機構２０を収納するヘッドカバー１１およびシリンダヘッド１２の内方空間とクランクケース１４の内部空間とを連通させる少なくとも１つの換気通路１０ｖが形成されている。そして、各気筒１５からクランクケース１４内に漏れ出すブローバイガスが、機関本体１０の内部で、換気通路１０ｖを通してクランクケース１４内からヘッドカバー１１およびシリンダヘッド１２の内方空間へと送り出されるようになっている。
【００４０】
また、機関本体１０と上流側の吸気管３４との間には、スロットルバルブ３２より上流側から新気、すなわち、新しい空気を機関本体１０の内部に導入することができる空気導入配管４１が介装されている。また、機関本体１０と下流側の吸気管３５との間には、機関本体１０の内部で発生するブローバイガスをスロットルバルブ３２より下流側に還流させるブローバイガス還流管４２と、ブローバイガス還流管４２内の通路を開閉することができるＰＣＶバルブ４５（機械式の還流制御弁）とが介装されている。
【００４１】
ここで、空気導入配管４１は、クランクケース１４内と吸気通路３１の上流側の吸気通路３１ａとを連通させる大気側のブローバイガス還流通路４３を形成し、ブローバイガス還流管４２は、クランクケース１４内と吸気通路３１の下流側の吸気通路３１ｂとを連通させる吸気側のブローバイガス還流通路４４を形成している。
【００４２】
そして、スロットルバルブ３２が小開度で下流側の吸気通路３１ｂ内に吸気負圧が生じることによってＰＣＶバルブ４５の前後差圧が大きくなるとき、ＰＣＶバルブ４５が開弁し、クランクケース１４内の空間を含む機関本体１０の内部からの吸気側のブローバイガス還流通路４４を通して、ブローバイガスと空気とを含むガス（以下、単にブローバイガスという）が下流側の吸気通路３１ｂ内に還流するようになっている。
【００４３】
また、スロットルバルブ３２が小開度で機関本体１０の内部からの下流側の吸気通路３１ｂ内にブローバイガスが還流するとき、クランクケース１４内の空間を含む機関本体１０の内部に上流側の吸気通路３１ａから大気側のブローバイガス還流通路４３を通して新気が導入されるようになっている。
【００４４】
さらに、スロットルバルブ３２の開度が大きくなってスロットルバルブ３２の前後差圧が小さくなり、下流側の吸気通路３１ｂ内の吸気負圧が減少した場合であって、機関本体１０の内部のガス圧力が吸気通路３１内の大気圧程度の圧力より高い圧力に上昇したときには、機関本体１０の内部から大気側のブローバイガス還流通路４３を通して上流側の吸気通路３１ａ内にブローバイガスが逆流し得るようになっている。
【００４５】
機関本体１０の内部で発生したブローバイガスが大気側のブローバイガス還流通路４３を通して上流側の吸気通路３１ａ内に逆流し得るのは、例えばスロットルバルブ３２の開度が特定開度を超えた高負荷域に達する一方で、高負荷により機関本体１０の内部におけるブローバイガスの発生量が多くなるような運転状態である。
【００４６】
ところで、大気側のブローバイガス還流通路４３を形成する空気導入配管４１には、大気側のブローバイガス還流通路４３を途中位置で絞ることができる開度調整弁５１が設けられている。
【００４７】
この開度調整弁５１は、例えばブローバイガス還流通路４３の途中位置でその開度を可変制御する電気式の制御弁であり、車載の電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）から構成される制御装置５０によって開度制御されるようになっている。
【００４８】
また、エンジン１には、オイルパン１９に収容されたクランクケース１４内のオイルの温度、すなわち、油温を検出する油温センサ５２が装着されており、この油温センサ５２の検出温度は、制御装置５０に取り込まれるようになっている。
【００４９】
制御装置５０は、詳細なハードウェア構成を図示しないが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）および不揮発メモリ等のバックアップメモリを備え、さらに、入出力インターフェース回路を含んで構成されている。また、制御装置５０は、ＲＯＭ内に予め格納された制御プログラムに従って、センサ情報や予めＲＯＭやバックアップメモリに格納されている設定値情報等に基づいて、さらには他の車載ＥＣＵと通信を行いながら、例えばエンジン１の運転状態や加速要求等に応じた燃料噴射量を算出する。そして、制御装置５０は、インジェクタ２４への噴射指令信号や、他のアクチュエータ類を駆動するためのドライバ回路への駆動指示信号等を適時に出力するようになっている。
【００５０】
制御装置５０は、少なくとも油温センサ５２の検出情報に基づいて開度調整弁５１の開度を調節することにより、クランクケース１４内のオイルの温度に応じて、機関本体１０の内部から吸気通路３１内へのブローバイガスの還流量（流量）を制御することができるようになっている。
【００５１】
具体的には、制御装置５０は、クランクケース１４内のオイルの温度が予め設定された水分蒸発温度以上に上昇したときには、他の運転条件が同じでクランクケース１４内のオイルの温度がその水分蒸発温度未満のときに比べて、大気側のブローバイガス還流通路４３を通るブローバイガスの還流量を減少させるべく、開度調整弁５１の開度を縮小するようになっている。
【００５２】
ここにいう水分蒸発温度とは、クランクケース１４内のオイルに含まれる水分がオイルの液面から蒸発し放出される単位時間当たりの蒸発量が、その温度未満の温度域に対して増加し、各気筒１５の燃焼室１ａ内への新気の流入を妨げ始め得るときの温度であり、例えば９０℃（摂氏９０度）に設定されている。
【００５３】
この水分蒸発温度は、９０℃に限定されるものでないことはいうまでもなく、例えば運転条件に応じて８５℃から９５℃の範囲内で可変設定されてもよいし、この温度範囲内の他の温度に固定されてもよい。
【００５４】
なお、水分は、燃焼室１ａ側からクランクケース１４内に漏れ出るブローバイガスに含まれる他、新気として機関本体１０の内部に取り込まれる空気中にも含まれ、温度や圧力の変化に応じて凝縮してオイル中に混入し得る。また、ブローバイガスには排気成分や水分の他に未燃焼の燃料が含まれ、アルコール燃料は水分を含み易いので、ブローバイガス中の未燃焼の燃料に含まれる水分が、アルコール燃料と共にオイル中に溶け込み得る。したがって、クランクケース１４内のオイルのアルコール燃料による希釈の程度によって、オイル中の水分量が大きく相違する。
【００５５】
すなわち、アルコール燃料には、水分が多量に含まれており、アルコール燃料がオイル中に溶け込むと、水分も同様に溶け込んでしまう。そして、例えばエンジン１の暖機中にオイルの温度が水分蒸発温度、例えば９０℃を超えると、オイルに溶け込んだ水分の蒸発量が増加する。そのとき、蒸発した水分が湯気等の状態で大気側および吸気側のブローバイガス還流通路４３，４４を通して吸気通路３１内に入り込み、各気筒１５の燃焼室１ａ内への新気の流入を妨げてしまい、充填効率の低下によるエンジン１の出力の低下を引き起こす可能性がある。
【００５６】
そこで、油温センサ５２の検出油温が図２中に示す所定の水分蒸発温度Ｔ１、例えば９０℃になったとき、開度調整弁５１の開度を小さくすることで、新気の流入量を確保し、エンジン１の出力の低下を防止する。この場合、水分蒸発温度Ｔ１からそれより高い特定の温度Ｔ２になるまで、開度調整弁５１は徐々にその開度を小さくする。
【００５７】
特定の温度Ｔ２は、例えば１００℃であるが、９５℃以上１００℃以下の範囲内の特定の温度、あるいは、１００℃を数度程度超える特定の温度である。
【００５８】
また、クランクケース１４内のオイルの温度である油温センサ５２の検出油温が水分蒸発温度Ｔ１以上になっている状態の積算時間が或る時間ｔ０を超えると、オイル中の水分が十分に抜け切っていると考えられるので、積算時間が閾値時間ｔ０に達した後は開度調整弁５１の開度を元に戻すようになっている。
【００５９】
ここにいう閾値時間ｔ０は、クランクケース１４内のオイルの温度が水分蒸発温度Ｔ１以上になっている状態でオイル中の水分が十分に蒸発した後、オイルの温度が水分蒸発温度Ｔ１以上であってもオイルからの水分蒸発量が少なく、かつ、水分蒸発量が急変し難くなるまでの積算時間に相当する。
【００６０】
本実施形態における積算時間の閾値時間ｔ０は、固定値の積算時間である。ただし、例えば制御装置５０がクランクケース１４内のオイルのアルコール燃料による希釈量を推定可能なオイル希釈量推定手段（例えば、特開２０１２−０２１４３５号公報参照）を備えるような場合には、その希釈量が大きいほど長い時間になるよう、閾値時間ｔ０を可変設定してもよい。また、制御装置５０にクランクケース１４内のオイルの温度が水分蒸発温度Ｔ１未満となっている運転状態での燃料噴射量の積算値（以下、積算噴射量という）を算出する制御プログラムを搭載し、その積算噴射量に応じて積算時間の閾値時間ｔ０を可変設定することもできる。
【００６１】
このように、制御装置５０は、油温センサ５２によって検出されるクランクケース１４内のオイルの温度が水分蒸発温度Ｔ１以上に上昇したとき、その検出油温に応じて開度調整弁５１の開度を縮小させることで、主に大気側のブローバイガス還流通路４３を通るブローバイガスの還流量を減少させることができる。
【００６２】
エンジン１においては、クランクケース１４内のオイル中に溶け込んだアルコール燃料中の水分が、油温９０℃以上になると比較的急激にその蒸発量を増加させ、機関本体１０の内部の圧力が高まるので、大気側のブローバイガス還流通路４３を通して上流側の吸気通路３１ａ内に還流するブローバイガス還流量が増加する。
【００６３】
これに対し、本実施形態では、吸気側のブローバイガス還流通路４４や大気側のブローバイガス還流通路４３を通して水分をブローバイガスと共に吸気通路３１内に戻すだけでなく、油温が水分蒸発温度Ｔ１、例えば９０℃以上になったときには、制御装置５０により開度調整弁５１の開度を縮小させる。
【００６４】
ここでの開度の縮小割合は、９０℃以上の油温における水分の蒸発スピードを考慮しつつ、ブローバイガス還流量を適宜減量するように設定される。そして、開度調整弁５１がその縮小割合だけ開度を縮小させるとき、開度調整弁５１の開度は、１００％から予め設定された特定の絞り開度Ａｔｈ（図２参照）へと徐々に縮小される。
【００６５】
なお、油温センサ５２の検出油温が水分蒸発温度Ｔ１以上に達した状態で、スロットル開度が縮小される等して一時的に下流側の吸気通路３１ｂ内の負圧が増加し、ＰＣＶバルブ４５が開弁するような場合には、機関本体１０の内部から吸気側のブローバイガス還流通路４４を通して下流側の吸気通路３１ｂ内にブローバイガスが還流され得る。そして、そのときに開度調整弁５１の開度が縮小されていれば、大気側のブローバイガス還流通路４３中のガスの流れが制限されるだけでなく、吸気側のブローバイガス還流通路４４を通して下流側の吸気通路３１ｂ内に還流するブローバイガスの還流量も減少する。
【００６６】
したがって、開度調整弁５１は、オイルの温度が水分蒸発温度以上に上昇したとき、大気側のブローバイガス還流通路４３および吸気側のブローバイガス還流通路４４のうち少なくとも一方を通るブローバイガスの還流量を減少させることができ、大気側のブローバイガス還流通路４３中を新気導入方向に対し逆流方向に流れるブローバイガスの還流量をその開度に応じて精度良く調整することができる。
【００６７】
本実施形態では、開度調整弁５１の開度は、図２に示すように、例えばオイルの温度が水分蒸発温度Ｔ１未満のときの開度１００％（全開状態）と、オイルの温度が水分蒸発温度Ｔ１を超える特定の温度Ｔ２のときの特定の１つの絞り開度Ａｔｈに切替え可能に設定されている。そして、水分蒸発温度Ｔ１からそれより高い特定の温度Ｔ２までの油温変化に対しては、開度調整弁５１の開度がその油温変化量に比例して徐々に変化するように可変（徐変）制御される。なお、図２中では、水分蒸発温度Ｔ１から特定の温度Ｔ２まで開度調整弁５１の開度制御値が直線的に変化するようになっているが、同図中の右上側に凸または凹となる曲線的な可変制御特性となってもよいし、段階的に複数の開度値に切り替えられるようにしてもよい。
【００６８】
制御装置５０は、さらに、油温センサ５２の検出油温が水分蒸発温度Ｔ１以上となっている時間の積算値が予め設定された閾値時間ｔ０に達したときには、ブローバイガスの還流量を、油温センサ５２の検出油温が水分蒸発温度Ｔ１未満のときと同様にするように、開度１００％に戻すようになっている。
【００６９】
次に、開度調整弁５１の開度を前述のように制御すべく制御装置５０に格納されている開度制御プログラムについて説明する。
【００７０】
図３は、制御装置５０に格納されている開度制御プログラムの概略の処理手順を示すフローチャートである。このプログラムは、エンジン１の始動時に開始されて繰返し実行され、エンジン１の運転中に油温センサ５２の検出油温を取り込んで、その検出油温に応じた開度調整弁５１の開度制御を実行するようになっている。
【００７１】
同図において、まず、クランクケース１４内のオイルの温度である油温センサ５２の検出油温が水分蒸発温度Ｔ１、例えば９０℃以上であるか否かが判別される（ステップＳ１１）。
【００７２】
このとき、エンジン１の始動直後であって油温センサ５２の検出油温が水分蒸発温度Ｔ１未満であれば（ステップＳ１１でＮＯの場合）、次いで、開度調整弁５１の開度が１００％に設定されることによって開度調整弁５１が全開に制御され（ステップＳ１２）、その状態を保持したまま今回の制御における一連の処理が終了する。そして、所定時間が経過してスタートに戻ると、この制御プログラムによる次回の制御がスタートする。
【００７３】
最初の油温チェック（ステップＳ１１）で、油温センサ５２の検出油温が水分蒸発温度Ｔ１以上であると判別されると（ステップＳ１１でＹＥＳの場合）、クランクケース１４内のオイルの温度が例えば９０℃以上に達していることになる。
【００７４】
そして、最初の油温チェックで油温センサ５２の検出油温が水分蒸発温度Ｔ１以上であると判定された場合（ステップＳ１１でＹＥＳの場合）、まず、油温センサ５２の検出油温が水分蒸発温度Ｔ１以上である時間の積算処理が、図示しない積算カウンタにより実行される。
【００７５】
この積算カウンタは、例えば閾値時間ｔ０に対応するカウンタ値でタイムアップし、その後は、リセットされるまで閾値時間ｔ０に達した状態が保持されるようになっている。また、油温センサ５２の検出油温が水分蒸発温度Ｔ１未満であると判定されるか、エンジン１の始動スイッチがＯＮになると、積算カウンタはリセットされるようになっている。したがって、エンジン１の運転中に油温センサ５２の検出油温が水分蒸発温度Ｔ１未満の状態から水分蒸発温度Ｔ１に達すると、前記積算カウンタによる時間計測が開始され、検出油温が水分蒸発温度Ｔ１以上である時間が閾値時間ｔ０に達すると、積算カウンタがタイムアップする。そして、油温センサ５２の検出油温が再度水分蒸発温度Ｔ１未満に下がるかエンジン１の始動スイッチがＯＮになると、積算カウンタがリセットされて、最初の油温チェックに戻る。
【００７６】
油温センサ５２の検出油温が水分蒸発温度Ｔ１以上であると判定された場合（ステップＳ１１でＹＥＳの場合）、次いで、油温センサ５２の検出油温が水分蒸発温度Ｔ１以上である時間の積算時間が前記積算カウンタのカウンタ値から判定される（ステップＳ１３）。
【００７７】
そして、油温センサ５２の検出油温が水分蒸発温度Ｔ１以上である時間の積算時間が閾値時間ｔ０より短い時間であれば（積算時間＜ｔ０の場合；ステップＳ１３でＹＥＳの場合）、開度調整弁５１の開度が油温センサ５２の検出油温に応じて可変制御される（ステップＳ１４）。この場合、次いで、最初の油温チェック（ステップＳ１１）に戻り、積算カウンタがタイムアップするまで上述の一連の処理が繰り返される（ステップＳ１１、Ｓ１３、Ｓ１４）。
【００７８】
一方、油温センサ５２の検出油温が水分蒸発温度Ｔ１以上である時間の積算時間が閾値時間ｔ０に達すると（積算時間≧ｔ０の場合；ステップＳ１３でＮＯの場合）、次いで、開度調整弁５１の開度が１００％に設定され、開度調整弁５１が全開に制御された後（ステップＳ１２）に、その状態を保持したまま今回の制御における一連の処理が終了する。そして、所定時間が経過してスタートに戻ると、この制御プログラムによる次回の制御がスタートする。
【００７９】
したがって、エンジン１の始動後に油温センサ５２の検出油温が水分蒸発温度Ｔ１未満から水分蒸発温度Ｔ１以上になるまでは、大気側のブローバイガス還流通路４３上の開度調整弁５１が全開状態に保持される。そして、油温センサ５２の検出油温が水分蒸発温度Ｔ１未満から水分蒸発温度Ｔ１に達すると、閾値時間ｔ０に達するまで、開度調整弁５１の開度が油温センサ５２の検出油温に応じて徐々に変化するように可変制御される。それ以降は、油温センサ５２の検出油温が水分蒸発温度Ｔ１以上であって既に閾値時間ｔ０に達している状態が続き、その間、開度調整弁５１が全開状態に保持される。そして、油温センサ５２の検出油温が再度水分蒸発温度Ｔ１未満に下がるかエンジン１の始動スイッチがＯＮになると、積算カウンタがリセットされて、最初の油温チェックに戻る。
【００８０】
次に、作用について説明する。
【００８１】
上述のように構成された本実施形態の内燃機関のブローバイガス還元装置においては、クランクケース１４内のオイルの温度が水分蒸発温度Ｔ１未満のときには、開度調整弁５１の開度が１００％に設定されることで、ブローバイガスの還流量が相対的に多くなる。一方、クランクケース１４内のオイルの温度が水分蒸発温度Ｔ１以上に上昇すると、油温センサ５２の検出油温に応じて開度調整弁５１の開度が高温の特定の温度Ｔ２に達するときに特定の絞り開度Ａｔｈとなるよう徐々に縮小されることで、ブローバイガスの還流量が相対的に少なくなる。
【００８２】
したがって、クランクケース１４内のオイルからの水分蒸発量が低下する比較的低い油温領域（水分蒸発温度Ｔ１未満の温度領域）ではブローバイガスの所要の還流量が確保され、水分蒸発量が増加する高油温領域（水分蒸発温度Ｔ１以上の温度領域）ではブローバイガス還流量が適宜減量されることになり、油温変化に対しブローバイガス還流量を適量に調整できることとなる。その結果、高油温領域でクランクケース１４内のオイルからの水分蒸発量が増加するときに、ブローバイガス還流量が適宜減量されることで各気筒１５の燃焼室１ａ内への新気の流入が促進されることになり、エンジン１の出力が向上する。
【００８３】
また、本実施形態では、スロットルバルブ３２の開度が小さくその前後差圧が大きいときには、クランクケース１４内の空間を含む機関本体１０の内部から吸気側のブローバイガス還流通路４４を通して吸気通路３１内にブローバイガスを還流させながら、上流側の吸気通路３１ａから大気側のブローバイガス還流通路４３を通してクランクケース１４内に新気を導入することができる。一方、スロットルバルブ３２の開度が大きくブローバイガスの増加等によってクランクケース１４内の圧力が比較的高くなる高負荷時には、大気側のブローバイガス還流通路４３を通して吸気通路３１内にブローバイガスを還流させることができる。したがって、クランクケース１４内のオイルの温度が高くなる高負荷時には、大気側のブローバイガス還流通路４３および吸気側のブローバイガス還流通路４４のうち少なくとも一方を通るブローバイガスの還流量を減少させることで、油温変化に対しブローバイガス還流量を適量に調整可能となる。
【００８４】
特に、本実施形態では、大気側および吸気側のブローバイガス還流通路４３，４４のうち少なくとも一方が、少なくとも大気側のブローバイガス還流通路４３であり、吸気側のブローバイガス還流通路４４に前後差圧に応動して吸気負圧増大時に開弁する機械式のＰＣＶバルブ４５が設置される。したがって、大気側のブローバイガス還流通路４３内を通るブローバイガスの還流量を減少させ、油温変化に対しブローバイガス還流量を的確に調整できる。
【００８５】
また、本実施形態では、水分蒸発温度Ｔ１が、９０℃に設定されるので、エンジン１のクランクケース１４内で水分蒸発量が確実に急増する油温であるときにブローバイガスの還流量を減少させることができ、油温変化に対しブローバイガス還流量を確実に適量に調整可能となる。
【００８６】
さらに、本実施形態では、大気側のブローバイガス還流通路４３の開度を可変制御する開度調整弁５１が設けられ、油温センサ５２の検出温度が水分蒸発温度Ｔ１以上に上昇したとき、開度調整弁５１によってブローバイガスの還流量を減少させる。したがって、クランクケース１４内で水分蒸発量が急増する油温領域において、ブローバイガスの還流量を精度良く減少させることができ、油温変化に対しブローバイガス還流量をより確実に適量に調整できる。
【００８７】
加えて、本実施形態では、油温センサ５２の検出温度が水分蒸発温度Ｔ１以上となっている時間の積算値が予め設定された閾値時間ｔ０に達したときには、ブローバイガスの還流量を、油温センサ５２の検出温度が水分蒸発温度Ｔ１未満のときと同様にするよう開度調整弁５１を全開状態に戻すようにしている。したがって、クランクケース１４内のオイルから水分が十分に蒸発した後は、ブローバイガスの還流量を、油温が水分蒸発温度Ｔ１未満のときと同様に制御でき、制御装置５０による開度制御の負担を必要最小限に抑えることができる。
【００８８】
このように、本実施形態の内燃機関のブローバイガス還元装置においては、クランクケース１４内のオイルからの水分蒸発量が低下する油温領域ではブローバイガスの所要の還流量が確保され、水分蒸発量が増加する油温領域ではブローバイガス還流量が適宜減量されるので、油温変化に対しブローバイガス還流量を適量に調整できる内燃機関のブローバイガス還元装置を提供することができる。その結果、オイル中の水分の蒸発量が顕著に増加する油温領域において新気の筒内流入を促進し、エンジン１の出力を向上させることができるものである。
【００８９】
なお、上述の一実施形態に係る内燃機関のブローバイガス還元装置おいては、エンジン１をアルコール燃料を使用可能な内燃機関としたが、オイル内に水分が混入し易い内燃機関であれば、その燃料が限定されるものでないことはいうまでもない。
【００９０】
また、上述の一実施形態における開度調整弁５１は、電気式の制御弁となっていたが、クランクケース１４内のオイルの温度（油温）が水分蒸発温度Ｔ１以上に上昇したときに大気側のブローバイガス還流通路４３に絞りを加えることができるものであれば、その駆動方式は特に限定されない。
【００９１】
さらに、上述の一実施形態においては、積算時間の閾値時間ｔ０を固定値の積算時間としていたが、前述のように、その閾値時間ｔ０を、クランクケース１４内のオイルの燃料による希釈量が大きいほど大きい値（長い積算時間）に設定するようにすれば、クランクケース１４内のオイルからの水分蒸発量が多いときほどブローバイガスの還流量を抑えることができ、油温変化および希釈量変化に対してブローバイガス還流量をより的確に調整できることとなる。
【００９２】
また、オイルの燃料による希釈量を推定できない場合でも、例えば油温が水分蒸発温度Ｔ１未満となっている運転状態での積算噴射量に応じて、積算噴射量が大きければ積算時間の閾値時間ｔ０を大きくし、積算噴射量が小さければ積算時間の閾値時間ｔ０を小さくするように、積算時間の閾値時間ｔ０を可変設定でき、そのようにしても、油温変化および希釈量変化に対してブローバイガス還流量をより的確に調整することができる。
【００９３】
以上説明したように、本発明に係る内燃機関のブローバイガス還元装置は、クランクケース内のオイルからの水分蒸発量が増加する油温領域ではブローバイガス還流量を適宜減量させて高油温領域での新気の筒内流入を促進するので、油温変化に対しブローバイガス還流量を適量に調整でき、内燃機関の出力を向上させることができる内燃機関のブローバイガス還元装置を提供することができる。このような本発明は、アルコール燃料等のように水分を含み易い燃料を使用可能な内燃機関のブローバイガス還元装置全般に有用である。
【符号の説明】
【００９４】
１…エンジン（内燃機関）、１ａ…燃焼室、１ｂ…吸気ポート、１ｃ…排気ポート、１０…機関本体、１０ｖ…換気通路、１１…ヘッドカバー、１２…シリンダヘッド、１３…シリンダブロック、１３ａ…シリンダ、１４…クランクケース、１５…気筒、１６…ピストン、１７…クランクシャフト、１８…コネクティングロッド、１９…オイルパン、２０…動弁機構、２１，２２…カムシャフト、２４…インジェクタ、３１…吸気通路、３１ａ…上流側の吸気通路、３１ｂ…下流側の吸気通路、３２…スロットルバルブ、３３…スロットルボデー、３４…上流側の吸気管、３５…下流側の吸気管、３６…エアクリーナ、３６ｆ…フィルタエレメント、３７…サージタンク、４１…空気導入配管、４２…ブローバイガス還流管、４３…大気側のブローバイガス還流通路、４４…吸気側のブローバイガス還流通路、４５…ＰＣＶバルブ、５０…制御装置、５１…開度調整弁、５２…油温センサ、ｔ０…閾値時間、Ｔ１…水分蒸発温度、Ｔ２…高温の特定の温度
【図１】
2015021467.tif 000003
【図２】
2015021467.tif 000004
【図３】
2015021467.tif 000005