(57)【要約】【課題】バルブ組立体内の氷結と氷による詰りの発生及び滞留しているクランクケース・ガスがエンジン・オイルと反応することによるスラッジの形成を低減そして／又は排除する。【解決手段】バルブ組立体42, 44, 46, 48によって、エンジン・クランクケース54と吸気マニフォールド24との間の通路60, 62, 64を通過するガスの流量を制御する。ガスの温度が所定温度よりも低いとき、クランクケース54と吸気マニフォールド24との間の通路60, 62, 64を通過するガスの流量を増大させる。【選択図】図１
2004156620.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン・クランクケースとエンジン吸気マニフォ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、
上記ガスの温度が所定温度よりも低いとき、上記クランクケースと上記吸気マニフォールドとの間の通路を通過するガスの流量を増大させる工程、
を有する方法。
【請求項２】
上記通路を通過するガスの流量を増大させる上記工程は、上記ガス温度が上記所定温度よりも低いときに、上記ガスの流路面積の制限を緩和する工程、を含む、請求項１の方法。
【請求項３】
エンジン・クランクケースとエンジン吸気マニフォ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、
上記ガスの温度が所定温度よりも高いとき、上記クランクケースと上記吸気マニフォールドとの間の通路を通過するガスの流量を制御する工程と、
上記ガスの温度が所定温度よりも低いとき、上記通路を通過する上記ガスの流量を増大させる工程と、
を有する方法。
【請求項４】
エンジン・クランクケースとエンジン吸気マニフォールドとの間の通路を通過するガスの流量を制御するためのバルブ組立体であって、
上記通路に接続されるように構成されたハウジングと、
該ハウジング内に配設され、上記ガスの温度が所定温度よりも低いとき、上記ハウジング内を通過する上記ガスの流量を増加させる流量制御手段と、
を有するバルブ組立体。
【請求項５】
上記ハウジングには、上記通路から該ハウジング内へガスを流入させる開口部が設けられていて、
上記流量制御手段が、
上記開口部に隣接して移動するように配置されて、該開口部の面積を変更するように構成されたピストンと、
上記ピストンに接続されていて、上記ガス温度が上記所定温度よりも低いとき、上記開口部を通過する上記ガスの流量が増大するように上記ピストンを移動させるアクチュエーターと、
を含む、請求項４のバルブ組立体。
【請求項６】
上記アクチュエーターが、ワックス・モーター、バイメタル・アクチュエーター又は電気駆動ソレノイドのいずれか一つにより構成される、請求項５のバルブ組立体。
【請求項７】
上記流量制御手段の下流側には、負圧駆動式ピントルが配設されていて、
上記流量制御手段が、
上記ハウジングの軸方向に移動可能に設けられ、その軸方向の第１位置に移動したとき、上記ピントルの一部を囲むように同心状に位置付けられて、上記ハウジング内を通過するガスの流量を制限する一方、上記ピントルから離れた第２位置へ移動したときには、上記ハウジング内を通過するガスの流量を上記第１位置に比べて増加させるように構成されたスリーブ部材と、
上記スリーブ部材に接続されていて、上記ガス温度が上記所定温度よりも低いとき、上記スリーブ部材を上記第２位置に向けて移動させるアクチュエーターと、
を有する、
請求項４のバルブ組立体。
【請求項８】
上記アクチュエーターが、ワックス・モーター、バイメタル・アクチュエーター又は電気駆動ソレノイドのいずれか一つにより構成される、請求項７のバルブ組立体。
【請求項９】
エンジン・クランクケースとエンジン吸気マニフォールドとの間の通路を通過するガスの流量を制御する制御システムであって、
上記エンジンの温度を表す第１信号を生成する温度センサーと、
上記通路に接続されるように構成されたハウジング及び該ハウジング内に配設された流量制御手段を備え、該流量制御手段が第２信号に応じて上記ハウジングを通過する上記ガスの流量を増加するように構成されたバルブ組立体と、
上記温度センサー及び上記バルブ組立体を作動させるとともに、上記第１信号が所定温度よりも上記エンジン温度が低いことを示すとき、上記第２信号を生成する制御器と、
を有するシステム。
【請求項１０】
上記エンジン温度が、上記バルブ組立体を通過するガスの温度、エンジン・オイル温度、エンジン冷媒温度又はシリンダーブロック温度のいずれか一つである、請求項９のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン・クランクケースからエンジン吸気マニフォールドへのガス流量を制御する方法及びバルブ組立体に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポジティブ・クランクケース・ベンチレーション（positive crankcase ventilation: PCV）バルブは、エンジンのクランクケースからクランクケース・ガスを取り除くのに、長く使われてきた。クランクケース・ガスは、ブローバイ・ガス（つまり、燃焼室からピストン・リングを越えてクランクケース内に入る燃焼ガスと未燃焼ガス）、燃料、空気そして気化したオイルが組み合わさったものである。PCVバルブは、エンジン吸気マニフォールドへガスを通気することにより、クランクケース・ガスのクランクケースからの除去を調節する。
【０００３】
PCVバルブは、特許文献１に開示されている。公知のPCVバルブは、エンジン温度が所定の温度より上昇するまで、クランクケースから吸気マニフォールドへのガスの流れを遮断する。具体的には、公知のバルブは、エンジンの冷間始動時にクランクケースのガスの流れを遮断する。別の同様のPCVバルブ・システムが、特許文献２に開示されており、それは、エンジン冷間始動時にガスの流れを遮断する。
【特許文献１】米国特許第３７０９２０４号明細書
【特許文献２】米国特許第３２６３６６０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本件発明者は、冷間運転状態で、クランクケースから吸気マニフォールドへのクランクケース・ガスの流れを停止させることに伴ういくつかの問題を認識した。第１に発明者は、冷間運転状態においては、クランクケース・ガスは、オイルと反応してスラッジ（sludge）を形成する傾向が強く、それが、オイルの潤滑特性に悪い影響を与えて、結果として、エンジン磨耗を増大することがある、ということを認識した。それゆえに、クランクケースへの新気の流れを止めることは、エンジン・オイルのスラッジ形成を増加する可能性がある。第２に発明者は、燃焼生成物が水であるので、クランクケース・ガスは比較的湿度が高い、ということを認識した。それゆえに、クランクケースへの新気の流れを止めることにより、クランクケース内の湿度が比較的高くなり、冷間運転状態でPCVバルブ内の水蒸気が凍結する可能性がある。この氷の形成は、PCVバルブが解氷するまで、PCVバルブの作動に悪影響を及ぼす可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の課題は、本発明による、エンジン・クランクケースから吸気マニフォールドへのガス流量を制御するためのバルブ組立体及び制御方法により解決される。
【０００６】
本発明の第１の観点によれば、エンジン・クランクケースとエンジン吸気マニフォールドとの間の通路を通るガス流量を制御する方法が提供される。この方法は、ガスの温度が所定温度よりも高いとき、クランクケースと吸気マニフォールドとの間の通路を通過するガスの流量を増大させる工程を含む。
【０００７】
本発明の第２の観点によれば、エンジン・クランクケースとエンジン吸気マニフォールドとの間の通路を通るガスの流量を制御するバルブ組立体が、提供される。このバルブ組立体は、上記通路に接続されるように構成されたハウジングを含む。このバルブ組立体は更に、ハウジング内に配設された流量制御手段を含む。この装置は、ガスの温度が所定温度よりも低いときに、上記ハウジングを通るガス流量を減少させる。
【０００８】
本発明の第３の観点によれば、エンジン・クランクケースとエンジン吸気マニフォールドとの間の通路を通るガスの流量を制御するシステムが、提供される。このシステムは、エンジンの温度を表示する第１信号を発生する温度センサーを含む。このシステムは更に、ハウジング及び該ハウジング内に配置された流量制御手段を持つバルブ組立体を含む。ハウジングは、上記通路と接続されるように構成される。流量制御手段は、第２信号に応答して上記ハウジング内を通るガスの流量を増大するように構成される。最後に、このシステムは、温度センサーとバルブ組立体に接続されて動作する制御器を含む。制御器は、上記第１信号が温度が所定温度よりも低いことを表示するとき、上記第２信号を生成する。
【発明の効果】
【０００９】
エンジン・クランクケースから吸気マニフォールドへのガスの流量を制御するバルブ組立体、制御システム及び制御方法は、公知のシステムに対し、いくつかの効果を持つ。具体的には、バルブ組立体と制御方法は、ガスの温度が所定温度よりも低いとき、クランクケース・ガスと吸気マニフォールドとの間の通路を流れるクランクケース・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及び滞留しているクランクケース・ガスがエンジン・オイルと反応することによるスラッジの形成の低減及び排除の少なくとも一方を行う。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下で図面を参照するに際して、各図面において同一の構成部品を特定するのに、同様の図示符号が用いられている。図１及び２を参照すると、自動車10が内燃機関12及びエンジン制御システム14を含んでいる。
【００１１】
エンジン12は、シリンダー・バンク16, 18内に複数の気筒を含むものと出来る。エンジン12は更に、エア・フィルター20、スロットル・ボディ22、吸気マニフォールド24、エンジン・ヘッド26、カム・カバー28, 30、エンジン・ブロック32、オイル・パン34、クランクシャフト36、ピストン38, 40、後述のバルブ組立体42, 44, 46, 48のうち一つからなるバルブ組立体、そして触媒コンバーター50、を含むものと出来る。
【００１２】
エンジン12は、フィルター20を介して、スロットル・ボディ22及び管路又は通路52の両方へ空気を吸入する。スロットル・ボディ22へ吸入される空気は、スロットル弁70を通過したのち、吸気マニフォールド24へ導かれる。燃焼サイクル中又はその後に、以下に「クランクケース・ガス」と呼ぶシリンダー・バンク16, 18内のガスの一部が、ピストン38, 40を通過して、エンジン・クランクケース54へ侵入する。上述のように、このようなクランクケース・ガスは、クランクケース54内のオイルと混ざり、エンジン12の性能を低下させる可能性のあるスラッジを形成する可能性がある。
【００１３】
クランクケース54からクランクケース・ガスを取り除くために、フィルター20からの空気の一部が、通路52を介して、カムカバー30により規定される内部空間へ導かれる。カムカバー30の内部空間から、吸入された空気が、（シリンダーヘッド26の）管路56及び（シリンダーブロック32の）管路58を通り、流れて行き、クランクケース54へ到達する。エンジン・クランクケース54内では、吸引された空気が、ブローバイ・ガスとオイル・ベーパーと混ざり、クランクケース・ガスの希釈混合気を形成する。
【００１４】
その後、希釈クランクケース・ガスは、（シリンダー・ブロック32の）管路60及び（シリンダー・ヘッド26の）管路62を通り流れる。カムカバー28からは、本発明によるバルブ組立体42, 44, 46, 48の一つが、クランクケース・ガスの吸気マニフォールド24への流れを制御するのに、用いられることになる。図示のように、バルブ組立体は、その一部がカムカバー28の上面から上方に延びていて、吸気マニフォールド24へのクランクケース・ガスの流量を制御するために用いられる。具体的には、バルブ組立体と管路64を通り吸気マニフォールド24へガスが流れる。その後、クランクケース・ガスは、スロットル・ボディ22からの流入空気と混ざり、エンジン気筒へと導かれる。
【００１５】
図２を参照すると、クランクケース・ガス及び他の燃焼ガスがエンジン気筒から、一酸化炭素（CO）及び炭化水素（HC）を酸化し、窒素酸化物（NOx）を還元するのに用いられる触媒コンバーター50へと流れる。
【００１６】
図１を参照すると、エンジン12の動作を制御するために、エンジン制御システム14が設けられている。制御システム14は、電流ドライバー66、スロットル弁70を制御するための電気モーター68、ETCドライバー72、スロットル位置センサー74、温度センサー76及び制御器78、を含む。
【００１７】
電流ドライバー66は、より詳細は後述するように、制御器78からの信号（VA）に応答して、バルブ組立体46内のソレノイド80を駆動するための電流を生成する。
【００１８】
電気モーター68は、ETCドライバー72から受けた電流に応答して所定位置へスロットル弁70を動かす。ETCドライバー72は、制御器78からの制御信号（VT）に応答して電流を発生する。
【００１９】
スロットル位置センサー74は、スロットル弁70の位置を表示する信号（TP）を発生し、その信号を制御器78がスロットル弁70の閉ループ位置制御のために受ける。
【００２０】
温度センサー76は、オイル温度を表示し、制御器78が受信する信号（ET）を発生する。センサー76は、オイル・パン34に結合することが出来る。センサー76は、エンジン冷媒温度（ECT）、シリンダーブロック温度、若しくは、エンジン12の動作状態を表示する他の温度、を計測するものとすることも出来る。
【００２１】
制御器78は、詳細は後述するバルブ組立体46の動作を制御するのに用いられる。制御器78は、各種コンピューター読取可能記憶媒体と通信するマイクロプロセッサー82を含む。コンピューター読取可能記憶媒体は、読取専用メモリー（ROM）84及びランダム・アクセス・メモリー（RAM）86内の不揮発性及び揮発性記憶部を含む。コンピューター読取可能媒体は、PROM、EPROM、EEPROM、フラッシュ・メモリー若しくは、エンジン12を制御する際にマイクロプロセッサー82により用いられる実行可能命令を表すデータを記憶することが可能な電気、磁気、光学又はそれらの組合せの記憶装置など、任意の数の公知の記憶装置を用いて実現することが出来る。マイクロプロセッサー82は、入出力（I/O）インターフェース88を介して各種センサー及びアクチュエーター（上述）と通信する。
【００２２】
図3(A)を参照すると、本発明の第１の観点によるバルブ組立体42が示されている。バルブ組立体42は、エンジン・クランクケース54から吸気マニフォールド24へのガス流量を制御するために、設けられる。詳細は後述するように、組立体42は、エンジンが比較的温かいときに、吸気及び排気システムへ入るオイル量を低減するために、希釈クランクケース・ガスの流量を低減することが出来る。バルブ組立体42は、ハウジング90、アクチュエーター92、ピストン94、ピントル（pintle）96及びバイアス・スプリング98, 100を含む。
【００２３】
ハウジング90は、金属で構成することの出来る第１、第２及び第３のハウジング部分102, 104, 106を含む。ハウジング部分102は、内部空間110を規定する一端が閉止した管状ハウジング壁108、を含む。壁108は、ワックス・モーター92のようなアクチュエーターをその中に保持するように構成され、ハウジング部分104の一端に螺合して結合可能である。
【００２４】
ハウジング部分104は、概略管状で内部空間114を規定する外壁112を有する。ハウジング部分104は、ピストン94をその中に保持するように構成される。ハウジング部分104は、クランクケース・ガスをカムカバー28の内部空間からバルブ組立体42の中へ伝達するために外壁112を貫通する開口116を含む。ハウジング部分104は、ハウジング部分106に螺合結合され得る第２の端部を有する。
【００２５】
ハウジング部分106は、概略管状で内部空間118を規定する外壁120を持つ。ハウジング部分106は、外壁120から内側に延びるリング状メータリング（metering）壁122を含む。図3(A), 7(A)を参照すると、壁122は、組立体42を通る流量を制御するためのメータリング・オリフィス124を、ピントル96と壁122との間に設定するために設けられている。図示のように、ピントル96は、バイアス・スプリング98によって、壁122から離れて軸方向に付勢されている。
【００２６】
図3(A), 8(A)を参照すると、ワックス・モーター92は、クランクケース・ガスの温度に基づき、開口116を通過するクランクケース・ガスの流量を変化させるためのピストン94の位置制御のために設けられる。それゆえに、ワックス・モーター92及びピストン94の組合せが、組立体42内の流量制御手段を構成する。モーター92は、真鍮ハウジング126、ワックス層128、ラバー・ブーツ130、駆動ピン132そしてキャップ134を含む。
【００２７】
モーター・ハウジング126は、ハウジング部分102から熱をワックス層へ伝導するために設けられ、そして、ハウジング部分102内に配置することが出来る。モーター・ハウジング126は、例えば真鍮（黄銅）などの熱伝導性材料で構成することが出来る。
【００２８】
ワックス層128は、その温度に基づき膨張収縮する容積を持つ。層128は、その中の温度が所定温度よりも高いときに膨張し、ラバー・ブーツ130に駆動ピン132を第１の軸方向（図8(B)の右側）に動かすようにさせる。所定温度は、例えば49〜54℃（華氏120〜130度）の範囲とすることが出来る。しかしながら、組立体42の所望の温度応答性によっては、上記所定温度を上記49〜54℃（華氏120〜130度）の範囲から外しても良いことが、理解されるはずである。層128は、内部温度が所定温度よりも低いときに、収縮し、ラバー・ブーツ130に駆動ピン132を第２の軸方向（図8(A)の左側）に動かすようにさせる。層128は、真鍮ハウジング126内に配置され、ワックスと銅の粒子からなる。当業者に公知のとおり、銅の質量に対するワックスの質量の比により、図8(A)に示される容積から図8(B)に示される大きな容積へ層128の容積が増加するときの所定温度が決まる。
【００２９】
ラバー・ブーツ130は、ワックス層128とキャップ134との間に接続される。キャップ134は、金属で構成することが出来、モーター・ハウジング126に螺合結合される。駆動ピン132は、キャップ134内の開口136を挿通してブーツ130に第１端で結合される。駆動ピン132は更に、第２端において、ピストン94へ結合される。駆動ピン132及びピストン94は、層128の温度に依存する容積に応答して、ブーツ130により軸方向に移動させられる。
【００３０】
図3(A)を参照すると、開口116での流路面積を制御するために、ピストン94が設けられている。図示のように、ピストン94は、クランクケース・ガスが制限されることなく、ハウジング90内へ流れる第１位置（開位置）を有する。図3(B)を参照すると、ピストン94は、クランクケース・ガスがハウジング90内へ流れるのを実質的に制限する第２位置（閉位置）を有する。バイアス・スプリング100が、ピストン94とハウジング部分104の壁138との間に配置され、ピストン94を閉位置へ向けて（図3(A)における左方向に）付勢する。それゆえに、開口116を通る流量を制限するためには、モーター92が、バイアス・スプリング100の力に打勝たなければならない。
【００３１】
図3(B)及び7(A)を参照すると、差圧PDIFFに基づきメータリング・オリフィス124の大きさを制御するために、ピントル96が設けられている。ここで、PDIFF = PCC - PMANであり、PCCはカムカバーの圧力であり、そしてPMANは吸気マニフォールドの圧力である。ピントル96は、本体部分140, 142, 144及びフランジ部分146を含む。フランジ部分146とメータリング壁122との間のハウジング部分106内に収容されたバイアス・スプリング98が、ピントル96を開放位置に向け（図3(A)の左側へ）付勢する。
【００３２】
図3(A)及び図９を参照して、バルブ組立体42の作動をより詳細に説明する。エンジン冷間及び温感状態における組立体42の典型的な流量特性が、それぞれ流量曲線148,150で示されている。図示のように、冷間エンジン状態での流量（例えば曲線148）は、エンジン温間状態での流量（例えば曲線150）よりも大きい。曲線148と150との間の流量差は、主にピストン94の動作位置により決まる。曲線148と150の形状は主に、ピントル96のメータリング壁122に対する位置により、決まる。詳細は後述するように、ピントル96の位置は、カム・カバー圧力（PCC）と吸気マニフォールド圧（PMAN）との間の差圧（PDIFF）に基づき決まる。
【００３３】
図3(A)を参照すると、クランクケース・ガスの温度が所定温度未満であるエンジンの冷間状態中に、ピストン94は開口116に対して開いた位置に維持される。クランクケース・ガスは、カム・カバー28の内部空間から、ピストン94による流量制限が最小の状態で、開口116へ入る。上述のように、曲線148は、冷間運転状態でのバルブ組立体42の流量特性を示している。
【００３４】
図3(B)を参照すると、クランクケース・ガスの温度が所定温度（例えば54℃（華氏130度））より高い温間状態において、ピストン94が開口116を閉じる位置に移動させられる。従って、開口116を通るクランクケース・ガスの流量が、ピストン94により制限される。上述のように、曲線150は、温間状態でのバルブ組立体42の流量特性を示している。
【００３５】
差圧PDIFFに基づくバルブ組立体42の作動を、より詳細に説明する。
【００３６】
吸気マニフォールド24と通じているスロットル弁70が、エンジンのアイドル中に閉位置にあるとき、吸気マニフォールド圧PMANは、比較的、低い圧力レベルまで低下する。従って、エンジン気筒内の燃焼圧力PCOMBも、比較的、低い圧力レベルにある。それゆえに、不図示のピストンのシール部（ピストン・リング）を越えてクランクケース54へ侵入するクランクケース・ガスの量は、比較的、少ない。クランクケース54へ流れ込むクランクケース・ガスが比較的、少量であるので、カムカバー圧力（PCC）は、略大気圧という比較的、一定の圧力に維持される。更に、差圧（PDIFF = PCC - PMAN）が比較的、大きいので、ピントル96を図3(A)の右側に移動させる。具体的には、図3(A), 7(A)を参照すると、ピントル部分144が壁122近傍まで移動して、メータリング・オリフィス124を比較的、小さくし、それが、バルブ組立体42を通過する流量を比較的、小さくする。ピントル部分144と壁122との間の径方向は、例えば0.35 mmとすることが出来る。
【００３７】
例えば図９を参照すると、スロットル弁70が閉じられているときに、エンジン温間と冷間の運転状態の両方において、差圧は、値P3とP4との間となり得る。冷間運転状態中、組立体42を通る流量は、流量値152, 154により表されるように、比較的、一定の値に維持され得る。温間運転状態中、流量は、流量値156, 158により表されるように、低めの一定値に維持され得る。
【００３８】
スロットル弁70が開位置に向けて動かされているとき、吸気マニフォールド圧PMANが、エンジン気筒内の燃焼圧PCOMBに応じて増大する。燃焼圧の増大は、不図示のピストン・シール部（ピストン・リング）を越えてクランクケース54内に侵入するクランクケース・ガスの量を増大する。クランクケース54へのクランクケース・ガス流量の増大は、カムカバー圧PCCを増大させる。それゆえに、スロットル弁70が閉位置から開位置へと移動させられるとき、バルブ組立体42を越えての差圧（PDIFF = PCC - PMAN）が低下する。差圧PDIFFの低下は、ピントル96を図3(A)の左側に移動させる。具体的には、ピントル部分142が壁122の近傍に移動して、メータリング・オリフィス124の大きさを増大し、そしてバルブ組立体42を通る流量を増大する。
【００３９】
図９を参照すると、例えば、スロットル弁70を開いていく際に、温間と冷間の両方の運転状態で、組立体42を越えての差圧が、圧力値P3からP2へ低下し得る。更に、冷間運転状態中には、スロットル弁70を開くにつれて、曲線148により表される流量が、流量値152から流量値160へと上昇し得る。同様に、温間運転状態中には、スロットル弁70を開くにつれて、曲線150により表される流量が、流量値156から流量値162へと上昇し得る。
【００４０】
スロットル弁70が全開位置に到達するとき、吸気マニフォールド圧PMANが、略大気圧であるカムカバー圧PCCへ近付く。更に、エンジン気筒内の燃焼圧PCOMBが最大値に近付く。これにより、クランクケース・ガスが最大流量でクランクケース54へ流れる。結果として、バルブ組立体42を越えての差圧PDIFFが最小差圧に近付く。比較的、低い差圧PDIFFにより、ピントル96が図3(A)の左方向に更に移動する。具体的には、図3(A), 7(A)を参照すると、ピントル部分140がメータリング壁122近傍に移動し、メータリング・オリフィス124の大きさを最大とし、そしてバルブ組立体42を通る流量を最大とする。ピントル部分140と壁122との間の径方向の間隔は、例えば1.85 mmとすることが出来る。
【００４１】
図９を参照すると、例えば、スロットル弁70が全開位置にある際に、温間と冷間の両方の運転状態において、バルブ組立体42前後の差圧PDIFFは、不図示のピストン・シール部の強さに応じて、圧力値P1とP2との間で変化し得る。例えば、ピストン・シール部が、クランクケース54へクランクケース・ガスが流れ込むのを実質的に防止しているとき、差圧PDIFFは圧力値P1に実質的に等しくなる。対照的に、もしピストン・シール部が、クランクケース54へクランクケース・ガスの一部が到達するのを許容しているならば、差圧PDIFFは圧力値P2に等しくなるであろう。冷間運転状態中、曲線160により表される流量は、流量値164と流量値160との間に分布し得る。更に、温間運転状態中、曲線162により表される流量は、流量値164と流量値160との間に分布し得る。
【００４２】
ここで図4(A)を参照すると、本発明の第２の観点によるバルブ組立体44が示されている。バルブ組立体44は、組立体42のワックス・モーター92に代えてバイメタル・アクチュエーター168を備え、ハウジング部分102に変えてハウジング部分170とキャップ172を備える、という点を除いて、バルブ組立体42と同様のものである。従って、バルブ組立体44と組立体42は同一の構成部品を持つので、上記の新たな構成部品についてのみ詳細に述べる。
【００４３】
ハウジング部分170は、その一端でハウジング部分104に螺合結合される。ハウジング部分170は、駆動ピン132を受けるために、軸方向に貫通する開口174を含む。キャップ172は、ハウジング部分170の第２端に結合されて、内部空間176を規定する。ハウジング部分170とキャップ172は、鋼のような熱伝導性材料から構成される。
【００４４】
バイメタル・アクチュエーター168は空間176内に配置され、異なる熱膨張率を持つ二つの金属層169（不図示）と駆動ピン132から構成される。金属層169は、不変鋼の第１層と隣接の黄銅の第２層とにより構成することが出来る。アクチュエーター168とピストン94との組合せは、組立体44内の流量制御手段を構成する。図4(A)を参照すると、クランクケース・ガスの温度が所定温度未満のとき、アクチュエーター168がキャップ134に向かって曲がり、開口116に対して開いた位置にピストン94を動かし、バルブ組立体44を通過する流量を増加又は維持する。図4(B)を参照すると、クランクケース・ガスの温度が所定温度よりも高いとき、アクチュエーター168がキャップ172から離れて曲がり、ピストン94を開口116に対して閉じた位置に向けて移動し、組立体44を通過する流量を低下させる。
【００４５】
それゆえに、バルブ組立体44のアクチュエーター168は、バルブ組立体42のアクチュエーター92のように、温間運転状態で流量を低下させ、冷間運転状態で流量を増加させる。更に図９について述べると、組立体44も、曲線148, 150により表される流量特性を有し得る。
【００４６】
図5(A)を参照すると、本発明の第３の観点によるバルブ組立体46が示されている。バルブ組立体46は、組立体42のワックス・モーター92の代わりにソレノイド80が用いられ、そしてハウジング部分102の代わりにハウジング部分178が用いられるという点を除き、バルブ組立体42と同一である。従って、バルブ組立体46と上述の組立体42とは同一の構成部品を持つので、新規な構成部品についてのみ詳細に述べる。
【００４７】
図示のように、ハウジング部分178は、外壁180とこれに隣接する底壁182とを含む。壁180と182は、ソレノイド80を保持する内部空間184を規定する。更に、壁182は、ソレノイド80のアーマチュア188を受けるために、貫通して延びる開口186を含むものと出来る。
【００４８】
ソレノイド80は、空間184内に配置され、アーマチュア188を取囲むコイル189を含む。図10を参照すると、ステップ190において、制御器78がエンジン温度（信号ETにより表される）が所定温度よりも高いと判定するとき、制御器78はステップ192において信号VAを発生してコイル88を励起する。図5(B)に言及すると、励起されたコイル189がアーマチュア188を誘導して、開口116に対して閉じる位置に向けてピストン94を動かし、組立体46を通過する流量を低下させる。一方、ステップ190において、制御器78がエンジン温度が所定温度未満であると判定するとき、制御器78はステップ194においてコイル88を非励起とする。図5(A)を参照すると、バイアス・スプリング100が、ピストン94を開口116に対して開いた位置に移動又は保持し、開口116を通過する流量を増加又は維持する。それゆえに、ソレノイド80とピストン96との組合せが、組立体46内で流量制御手段を構成する。
【００４９】
バルブ組立体42のワックス・モーター92のように、ソレノイド80は、温間運転状態でバルブ組立体46を通過する流量を減少させ、そして冷間運転状態でバルブ組立体46を通る流量を増大させる。更に、図９を参照すると、組立体46も、曲線148及び150により表される流量特性を有することが出来る。
【００５０】
図6(A)を参照すると、本発明の第４の観点によるバルブ組立体48が示されている。バルブ組立体48は、バルブ組立体42と同様に動作して、温感運転状態で組立体48を通るクランクケース・ガスの流量を低下させ、冷間運転状態でその流量を増加させる。バルブ組立体48は、ハウジング196、アクチュエーター92、スリーブ198、ピントル200及びバイアス・スプリング202, 204を含む。
【００５１】
ハウジング196は、第１と第２のハウジング部分206, 209を含む。ハウジング部分206は、内部空間210を規定する端部が閉止した管状壁208を含む。壁208は、その中にワックス・モーター92のようなアクチュエーターを保持するように構成され、ハウジング部分196の第１の端部に螺合結合され得る。図6(C)を参照すると、壁208は、クランクケース54からハウジング196へクランクケース・ガスを連通するために、貫通する複数の開口212, 214, 216を含む。開口212, 214, 216は、互いに120度、離して壁208の周囲に設けることが出来る。
【００５２】
ハウジング部分209は、概略管状で内部空間220を規定する外壁218を持つ。図6(A), 7(B)について言及すると、ハウジング部分209は、外壁218から内側に延びるメータリング壁222を含む。壁222は、組立体48を通過する流量を制御するためのメータリング・オリフィス224をピントル200と壁222との間に規定するために設けられる。図示のように、ピントル200が、バイアス・スプリング202により壁222から離れる方向に付勢される。
【００５３】
バルブ組立体42内に示されたようなワックス・モーター92を、バルブ組立体48においても用いることが出来る。しかしながら、組立体48の別の実施形態においては、バイメタル・アクチュエーター168又はソレノイド・アクチュエーター80を、モーター92の代わりに用いることも出来る。図示のように、モーター92は、空間210の中に配置され、スリーブ198の軸方向位置を制御するために設けられる。
【００５４】
図6(D)を参照すると、より詳細は後述するように、温間運転状態中に、組立体48を通過するクランクケース・ガスの流量を制御するスリーブ198が設けられている。スリーブ198は、管状外壁226、壁226の第１の端部に結合されたスポーク部分228、及び、外壁226から内側に延びるメータリング壁230、を含む。図6(B)を参照すると、スポーク部分228が、クランクケース・ガスがスリーブ198を通り流れるのを可能とする開口232, 234を規定する。図6(A)を参照すると、スリーブ198がモーター92の駆動ピン132に結合され、バイアス・スプリング204によりピントル200から離れる方向に付勢される。バイアス・スプリング204は、スリーブ198とハウジング196のメータリング壁222との間に配置される。
【００５５】
ピントル200は、組立体48の前後の差圧に基づき、組立体48を通過するクランクケース・ガスの流量を制御するように設けられる。図7(B)を参照すると、ピントル200は、互いに隣接する本体部分236, 238, 240を含み、それらは、スリーブ198がピントル200の近傍に移動する冷間運転状態で、壁222とピントル200との間のメータリング・オリフィスの大きさを制御するために用いられる。
【００５６】
ピントル200は更に、互いに隣接する本体部分242, 244, 246を含み、それらは、メータリング壁230とピントル200との間のメータリング・オリフィス248の大きさを制御するために用いられる。本体部分236, 238, 240と本体部分242, 244, 246のそれぞれの直径は、組立体48を通過する所望の流量に基づいて変化し得る、ということが理解されるはずである。
【００５７】
冷間及び温間運転状態でのバルブ組立体48の動作を、以下に説明する。図6(A), 6(D)を参照すると、組立体48に連通するクランクケース・ガスの温度が所定温度よりも低いとき、モーター92がスリーブ198を第２位置に維持する。結果として、組立体48を通過するクランクケース・ガスの流量が、メータリング壁222に対するピントル200の位置により制御される。組立体42中のピントル96のように、ピントル200の位置は、組立体48の前後の差圧PDIFFにより決まる。図7(A), 7(B), 3(A), 6(A)を参照すると、メータリング壁222に対する組立体48のピントル部分236, 238, 240の位置が、組立体42のメータリング壁122に対するピントル部分140, 142, 144の位置と同様に制御されている。図９を参照すると、ピントル200の様々な位置における冷間運転状態中の組立体48の流量特性が、曲線148により示されている。
【００５８】
図6(B)及び7(B)を参照すると、組立体48と連通するクランクケース・ガスの温度が所定温度よりも高いとき、スリーブ198がピントル200に向けて移動させられる。スリーブ198のメータリング壁230は、ピントル200のピントル部分242, 244, 246の一つと重なり、メータリング・オリフィス248を規定する。スリーブ198がピントル200に隣接して最も延びた位置（第１位置）にある温間運転状態において、メータリング・オリフィス248は常に、メータリング・オリフィス224よりも小さな断面積になるので、温間運転状態中では、オリフィス248は、オリフィス224の代わりに、組立体48を通過する流量を制御する。
【００５９】
吸気マニフォールド24に通じるスロットル弁70がエンジンのアイドル中に閉位置にあるとき、組立体48の前後の差圧PDIFFは、比較的、高い。高い差圧は、ピントル200のピントル部分246が、完全に延びたスリーブ198のメータリング壁230と重なり合うように、ピントル200を図6(E)における右方向に移動さる。ピントル部分246と壁230との間の径方向の距離は、例えば0.1 mmとすることが出来る。結果として、小さなメータリング・オリフィス248が、バルブ組立体48を通過する流量を比較的、小さくする。図7(B)及び９を参照すると、流量が曲線150の流量値156, 158により示される略一定値に維持される。
【００６０】
スロットル弁70が開位置に向けて作動するとき、差圧PDIFFは減少する。差圧の減少は、ピントル200のピントル部分244が完全に伸びたスリーブ198のメータリング壁に重なるように、ピントル200を図6(E)の左方向に誘導する。結果として、メータリング・オリフィス248の大きさが増大し、バルブ組立体48を通過する流量を増大させる。図7(B)及び９を参照すると、ピントル部分244がメータリング壁230を越えて移動すると、流量は、値156から値162へと増加し得る。
【００６１】
スロットル弁70が全開位置に到達するとき、差圧PDIFFが最小差圧レベルに近付く。図6(D)を参照すると、最小差圧レベルは、ピントル部分242がメータリング壁230と重なるように、図6(D)の左方向にピントル200を更に誘導している。ピントル部分242と壁230との間の径方向の距離は、例えば0.15 mmとすることが出来る。比較的大きなメータリング・オリフィス248は、バルブ組立体48を通過する流量を比較的、大きくする。図7(B)及び９を参照すると、組立体48を通過する流量は、例えば、値162から値166の範囲となり得る。
【００６２】
エンジン・クランクケースから吸気マニフォールドへのガスの流量を制御するバルブ組立体42, 44, 46, 48、制御システム14及び制御方法は、公知のシステムに対し大きな効果を持つ。具体的には、バルブ組立体42, 44, 46, 48及び制御方法は、クランクケースと吸気マニフォールドとの間の通路を通過するガスの温度が所定温度よりも低いとき、ガス流量を増大させることで、バルブ組立体内での氷結と氷による詰りの発生、滞留しているクランクケース・ガスがエンジン・オイルと反応することによるスラッジの形成を低減そして／又は排除する。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】エンジン及びエンジン制御システムを備える車両の概略図である。
【図２】図１のエンジン及び該エンジンに接続された排気システムを示す簡略図である。
【図３】図3(A)及び(B)は、本発明の第１の実施形態に係るバルブ組立体の概略図である。
【図４】図4(A)及び(B)は、本発明の第２の実施形態に係るバルブ組立体の概略図である。
【図５】図5(A)及び(B)は、本発明の第３の実施形態に係るバルブ組立体の概略図である。
【図６】図6(A)乃至(F)は、本発明の第４の実施形態に係るバルブ組立体の概略図であり、図6(B)及び(C)はそれぞれ図6(A)の線6B-6B及び6C-6C線における矢視断面図である。
【図７】図7(A)及び(B)は、それぞれ図3(A)及び図6(A)のバルブ組立体に示されたピントルの拡大概略図である。
【図８】図8(A)及び(B)は、それぞれ第１及び第２の位置におけるワックス・モーターの概略図である。
【図９】温間及び冷間のエンジン運転状態でのバルブ組立体の各種実施形態の流量特性を概略的に示すグラフである。
【図１０】図５のバルブ組立体を用いて、エンジン・クランクケースからエンジン吸気マニフォールドへの流量を制御するフローチャートである。
【符号の説明】
【００６４】
14  制御器
24  吸気マニフォールド
42, 44, 46, 48  バルブ組立体
54  クランクケース
【図１】
2004156620.tif 000003
【図２】
2004156620.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2004156620.tif 000007
【図６】
2004156620.tif 000008
【図７】
2004156620.tif 000009
【図８】
2004156620.tif 000010
【図９】
2004156620.tif 000011
【図１０】
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