(57)【要約】【課題】  エンジンの吸気系及び排気系におけるクランクケース・オイルの堆積量を低減する。【解決手段】  バルブ組立体42, 44, 46, 48及び制御器78によって、エンジンのクランクケース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高いときに、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が、低下させられる。【選択図】    図１
2004156618.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの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に、上記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低下させる工程を備える方法。
【請求項２】
上記通路を通過するガスの流量を低下させる上記工程は、上記ガスの温度が上記所定温度よりも高いときに上記ガスの流れを絞る工程を含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
エンジンの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高いときに、上記通路を通過する上記ガスの流量を低下させる工程と、を備える方法。
【請求項４】
エンジンの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置され、上記ガスの温度が所定温度よりも高いときに上記ハウジング内を通過するガスの流量を低下させる流量制御手段と、を備えたバルブ組立体。
【請求項５】
上記ハウジングには、上記通路に連通するように流入孔が形成され、
上記流量制御手段は、
上記流入孔に隣接して移動するように配置されて、該流入孔の開口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、上記ガスの温度が上記所定温度よりも高いときに上記流入孔を通過するガスの流量を制限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記載のバルブ組立体。
【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記載のバルブ組立体。
【請求項７】
上記流量制御手段の下流に配置された負圧駆動式ピントルを更に備え、
上記流量制御手段は、
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に、    上記ピントルの一部を囲むように同心状に位置づけられて、上記ハウジング内を通過するガスの流れを絞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、上記ガスの温度が上記所定温度よりも高いときに、上記スリーブ部材を上記第１位置に向けて移動させるアクチュエーターと、
を備える、請求項４記載のバルブ組立体。
【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記載のバルブ組立体。
【請求項９】
エンジンの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制御する制御システムであって、
上記エンジンの温度状態を表す第１信号を発生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置されて当該ハウジング内を通過するガスの流量を調整可能な流量制御手段を有するバルブ組立体と、
上記温度センサー及び上記バルブ組立体に接続されて動作し、上記第１信号がエンジン温度の所定温度より高いことを表示するときに第２信号を発生する制御器と、を備え、
上記流量制御手段が、上記第２信号に応答してハウジング内を通過するガスの流量を減じるように構成されている、制御システム。
【請求項１０】
上記エンジンの温度状態は、上記バルブ組立体を通過するガスの温度、エンジンオイルの温度、エンジンの冷媒温度又はシリンダーブロックの温度のいずれか一つである、請求項９記載の制御システム。
【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から吸気マニフォールドへのガス流を制御する方法、システム及びそのための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ガスを除去するのに長く使われてきた。このクランクケース・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、空気そしてオイル・ベーパー、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流通させることにより、クランクケース・ガスのクランクケースからの除去の度合いを調節する。クランクケースからのクランクケース・ガスの除去は、オイルのスラッジ（sludge）傾向（エンジン冷間状態でブローバイ・ガスがオイルと反応とするときに、より起こり易くなる）を低減する。
【０００３】
PCVバルブは、例えば特許文献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も高くなるまで、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。同様にエンジン冷間始動時にガスの流れを遮断する別のPCVバルブ・システムが特許文献２にも開示されている。
【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】
しかしながら、公知のシステムは、エンジン温間状態において、エンジン温度に基づき、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調整するものではなく、エンジンの吸気システム及び排気システムにおける望ましくないオイルの堆積を回避し得ない。温間状態ではクランクケースのオイルは、より揮発し易いので、冷間運転状態に比較してクランクケース・ガスが含有するオイル粒子の量が多くなる。そして、クランクケースから流出するクランクケース・ガス中のオイルは、(i)吸気マニフォールドに堆積して、揮発性排出物を増大させる可能性があり、(ii) 吸気弁に堆積して、燃焼中のバルブ密閉性を劣化させる可能性があり、さらに、(iii)排気触媒に堆積してその性能を低下させ、エミッションの増大を招く可能性がある。
【０００５】
本件発明者は、上述の欠点を軽減し、或いは排除することの出来るバルブ組立体及び方法に対する必要性があることを認識した。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の課題は、本発明に係る、エンジンのクランクケースから吸気マニフォールドへのガス流を制御するバルブ組立体、システム及び方法により、解決される。
【０００７】
すなわち、本発明の第１の観点によれば、エンジンの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るガス流を制御する方法が、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に、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低下させる工程を備える。
【０００８】
また、本発明の第２の観点によれば、エンジンの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み、更に、このハウジング内に配設された流量制御手段を備えている。そして、この流量制御手段が、ガスの温度が所定温度よりも高いときに上記ハウジング内を通過するガス流量を減少させる。
【０００９】
さらに、本発明の第３の観点によれば、エンジンの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す第１信号を発生する温度センサーを含み、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有するバルブ組立体を備えている。そのハウジングは、上記通路と接続されるように構成され、また、流量制御手段は、以下の制御器により精製される第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低減するように構成されている。最後に、このシステムは、上記温度センサー及びバルブ組立体に接続されて動作する制御器を含み、この制御器は、上記第１信号が温度が所定温度よりも高いことを表すときに、上記第２信号を生成する。
【発明の効果】
【００１０】
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、制御システム及び方法は、エンジン温間状態でエンジン吸気システム及び排気システムに堆積するオイルの量を低減する。具体的には、本発明の組立体及び方法は、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、エンジン内の温度が所定温度よりも高いときに、低減し、吸気マニフォールドに吸引され堆積するオイル量を低減する。その結果、エンジンの気筒内に吸引されて下流の排気触媒に到達するオイルの量も低減される。そして、触媒に堆積するオイルによる触媒の動作効率の低下が低減され、或いは解消される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、各図面において同一の構成部品を特定するのには同様の図示符号が用いられている。図１及び２は、自動車10（それ自体は図示せず）に搭載された内燃機関12及びエンジン制御システム14を示す。
【００１２】
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することが出来る。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のうちの一つ、そして触媒コンバーター50、を含むものとすることが出来る。
【００１３】
エンジン12は、エアフィルター20を介してスロットル・ボディ22及び通路52（又は管路）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。
【００１４】
クランクケース54からクランクケース・ガスを除去するために、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の内部空間へ導かれる。この空気は、カムカバー30の内部空間から（シリンダーヘッド26の）通路56及び（シリンダーブロック32の）通路58を通って、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・ガスや蒸発オイルと混ざり、クランクケース・ガスの希釈混合気を形成する。
【００１５】
その後、希釈されたクランクケース・ガスは、（シリンダー・ブロック32の）通路60及び（シリンダー・ヘッド26の）通路62を通りカムカバー２８に向かって流れる。カムカバー28からは、本発明に係るバルブ組立体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、クランクケース・ガスは、バルブ組立体と通路64を通って吸気マニフォールド24へ流れ、その後、スロットル・ボディ22からの流入空気と混ざり、エンジンの気筒へと導かれる。
【００１６】
図２に示すように、クランクケース・ガス及び他の燃焼ガスは、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、エンジン気筒から流れる。
【００１７】
図１に示すように、エンジン12の運転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。
【００１８】
電流ドライバー66は、より詳細に後述するように、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。
【００１９】
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。
【００２０】
スロットル位置センサー74は、スロットル弁70の位置を表す信号（TP）を発生し、その信号は、スロットル弁70の閉ループ位置制御のために制御器78に入力される。
【００２１】
温度センサー76は、この実施形態ではオイル温度を表わす信号（ET）を生成し、この信号を制御器78が受信する。このセンサー76は、オイル・パン34に接続することが出来る。また、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の動作状態を表す他の温度、を計測するものとすることも出来る。
【００２２】
制御器78は、詳細に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コンピューター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を制御するに際し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一部が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、公知の記憶装置を任意の数用いて、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。
【００２３】
図3Aを参照すると、本発明の第１の観点に係るバルブ組立体42が示されている。このバルブ組立体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、バルブ組立体42は、エンジンの温度状態が比較的高いときに吸気及び排気系へ持ち込まれるオイルの量を減らすべく、希釈クランクケース・ガスの流量を低減するものである。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。
【００２４】
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。この壁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。
【００２５】
ハウジング部分104は、概略管状で内部空間112を規定する外壁112を持つ。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の端部を持つ。
【００２６】
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3A, 7Aを参照すると、該メータリング壁122は、バルブ組立体42を通るガス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との間に規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を用いて、壁122から離れるよう軸方向に付勢されている。
【００２７】
図3A, 8A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べく、ピストン94の位置を制御するために設けられている。それ故、ワックス・モーター92とピストン94の組合せが、バルブ組立体42内の流量制御装置を構成する。ワックス・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。
【００２８】
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たもので、そのハウジング部分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。
【００２９】
ワックス層128は、その温度によって体積が膨張収縮する。すなわち、ワックス層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を介して、ドライブ・ピン132を第１の軸方向（図8Bの右側）に動かす。その所定温度は、例えば49〜54℃（華氏120〜130度）の範囲とすることが出来るが、バルブ組立体42に求められる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。また、ワックス層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を介してドライブ・ピンを第２の軸方向（図8Aの左側）に動かす。このワックス層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、ワックスの質量の銅の質量に対する比により、図8Aに示される容積から図8Bに示される大きな容積へ層128の容積が増加するときの温度（上記所定温度）が決まる。
【００３０】
ラバー・ブーツ130は、ワックス層128とキャップ134との間に配設される。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に螺合して結合される。ドライブ・ピン132の一端側は、キャップ134内の開口136に挿通されて、ラバーブーツ130に結合される。ドライブ・ピン132は更に、他端においてピストン94に結合される。ドライブ・ピン132とピストン94は、ワックス層128の温度に依存する体積変化に応答して、ブーツ130により軸方向に移動させられる。
【００３１】
図3Aを参照すると、ピストン94は、開口116を通る流れの断面積を調整するように設けられている。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の位置（開位置）を持つ。また、図3Bに示すように、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の位置（閉位置）を持つ。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を開位置へ向けて（図3Aにおける左方向に）付勢する。それで、開口116を通る流量を制限するためには、ワックスモーター92が、バイアス・スプリング100の力に打ち勝たなければならない。
【００３２】
図3B及び7Aを参照すると、メータリング・オリフィス124の幅を前後差圧PDIFFに基づいて制御するために、ピントル96が設けられている。ここで、差圧PDIFF = PCC - PMANであって、PCCはカムカバーの圧力であり、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をその開放位置に向け（図3Aの左側へ）付勢する。
【００３３】
図3A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。図９には、エンジン冷間及び温感状態におけるバルブ組立体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、エンジン冷間状態での流量（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。
【００３４】
すなわち、図3Aに示すように、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冷間状態では、ピストン94は開口116を開く開位置に維持される。このとき、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。
【００３５】
一方、図3Bに示すように、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、ピストンは開口116を閉じる閉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。
【００３６】
次に、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。
【００３７】
吸気マニフォールドと連通するスロットル弁70がエンジン・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。それで、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、略大気圧の大略一定の圧力に維持される。更に、差圧（PDIFF = PCC - PMAN）が比較的大きく、ピントル96を図3Aの右側に移動させる。具体的には、図3A, 7A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を比較的狭くし、それが、バルブ組立体42を通過する流量を比較的少なくする。このときのピントル部分144と壁122との間の径方向寸法は、例えば0.35 mmとすることが出来る。
【００３８】
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との間の値になり得る。冷間運転状態中、バルブ組立体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。
【００３９】
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は、エンジン気筒内の燃焼圧PCOMBとともに増大する。この燃焼圧の増大は、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・ガスの量を増大させる。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。それで、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の前後差圧（PDIFF = PCC - PMAN）が低下する。この差圧PDIFFの低下は、ピントル96を図3Aにおける左側に移動させる。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の幅を広げ、そしてバルブ組立体42を通る流量を増大する。
【００４０】
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、バルブ組立体42の前後差圧が圧力値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。
【００４１】
そして、スロットル弁70が全開位置に到達すると、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に近付き、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へ流れるようになり、結果として、バルブ組立体42の前後差圧PDIFFが最小差圧に近付く。こうして差圧PDIFFが低くなると、ピントル96が図3Aの左方向に更に移動する。具体的には、図3A, 7A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の幅を最大とし、これによりバルブ組立体42を通るガス流量を最大とする。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。
【００４２】
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・ガスのクランクケース54への流入を実質的に阻止しているとき、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・ガスの一部がクランクケース54へ到達すること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。また、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。
【００４３】
ここで図4Aを参照すると、本発明の第２の観点に係るバルブ組立体44が示されている。バルブ組立体44は、バルブ組立体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、同様のものである。従って、バルブ組立体44とバルブ組立体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詳細に述べる。
【００４４】
ハウジング部分170は、一端においてハウジング部分104に螺合結合される。ハウジング部分170は、ドライブ・ピン132を受けるためにその中を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。
【００４５】
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）とドライブ・ピン132から構成される。金属層169は、不変鋼の第１層と隣接する黄銅の第２層から構成することが出来る。アクチュエーター168とピストン96の組合せは、バルブ組立体44内の流量制御装置を構成する。図4A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4B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から離れるように曲がり、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、バルブ組立体44を通過する流量を低下させる。
【００４６】
それで、バルブ組立体42のアクチュエーター92のように、バルブ組立体44のアクチュエーター168は、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、バルブ組立体44も、曲線148, 150により表される流量特性を持ち得る。
【００４７】
図5Aを参照すると、本発明の第３の観点に係るバルブ組立体46が示されている。バルブ組立体46は、バルブ組立体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と上述のバルブ組立体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。
【００４８】
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を受けるためにそれを貫通して延びる開口186を含むものとすることが出来る。
【００４９】
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5B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、バルブ組立体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表示するとき、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5Aを参照すると、バイアス・スプリング100がピストン96を開口116に対して開いた位置に移動又は保持して、該開口116を通過する流量を増加又は維持するようになっており、このことから、ソレノイド80とピストン96の組合せがバルブ組立体46内に流量制御手段を構成する。
【００５０】
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、バルブ組立体46も、曲線148及び150により表される流量特性を持つことが出来る。
【００５１】
図6Aを参照すると、本発明の第４の観点に係るバルブ組立体48が示されている。このバルブ組立体48はバルブ組立体42と同様に動作して、温感運転状態でバルブ組立体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。
【００５２】
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6C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、貫通して延びる複数の開口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。
【００５３】
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6A, 7Bについて言及すると、ハウジング部分208は、外壁218から内側に延びるメータリング壁222を含む。外壁222は、バルブ組立体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。
【００５４】
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、バルブ組立体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。
【００５５】
図6Dを参照すると、より詳細には後述するように、温間運転状態中に、バルブ組立体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6B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230, 232, 234を規定する。図6Aを参照すると、スリーブ198がモーター92のドライブ・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96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。
【００５６】
ピントル200は、バルブ組立体48前後の差圧に基づき、バルブ組立体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7Bを参照すると、ピントル96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。
【００５７】
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。なお、本体部分236, 238, 240と本体部分242, 244, 246のそれぞれの直径は、バルブ組立体48を通過するガス流量に対する要求の変化に応じて変更設定し得る、ということが理解されるはずである。
【００５８】
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6A, 6Dを参照すると、バルブ組立体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を所定位置に維持する。結果として、バルブ組立体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96の位置により制御される。バルブ組立体42中のピントル96のように、ピントル200の位置は、バルブ組立体48前後の差圧PDIFFにより決まる。図7A, 7B, 3A, 6Aを参照すると、メータリング壁222に対するバルブ組立体48のピントル部分236, 238, 240の位置が、バルブ組立体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バルブ組立体48の流量特性が、曲線148により示されている。
【００５９】
図6B及び7Bを参照すると、バルブ組立体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に隣接した最も延びた位置（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を持つので、オリフィス248は、温間運転状態中、オリフィス224の代わりに、バルブ組立体48を通過する流量を制御する。
【００６０】
吸気マニフォールド24と連通するスロットル弁70がエンジン・アイドル中に閉位置にあるとき、バルブ組立体48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247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6Eにおける右方向に移動さる。ピントル部分246と壁230との間の径方向の間隔は例えば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少なくする。図7B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。
【００６１】
スロットル弁70が開位置に向けて移動するとき、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6E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7B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。
【００６２】
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6D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6D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多くする。図7B及び９を参照すると、バルブ組立体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。
【００６３】
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及び方法は、エンジン吸気システム及び排気システムに堆積するオイル量を低減する。具体的には、これらバルブ組立体及び方法は、エンジン温間又は高温の状態で、下流の排気触媒におけるオイルの堆積量を低減する。本発明のバルブ組立体及び方法は、エンジン内の温度が所定温度よりも高いとき、エンジン・クランクケース54から吸気マニフォールドへのガスの流量を低下させ、吸気マニフォールドに吸引されるオイルの量を低減する。結果として、吸気システムと排気システムに吸引され続いて下流の排気触媒に到達するオイルの量が、低減される。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】車両のエンジン及びエンジン制御システムの概略構成図である。
【図２】図１のエンジンとエンジンに接続された排気システムの簡略図である。
【図３Ａ】本発明の第１の実施形態によるバルブ組立体の概略図である。
【図３Ｂ】第１の実施形態によるバルブ組立体の概略図である。
【図４Ａ】本発明の第２の実施形態によるバルブ組立体の概略図である。
【図４Ｂ】第２の実施形態によるバルブ組立体の概略図である。
【図５Ａ】本発明の第３の実施形態によるバルブ組立体の概略図である。
【図５Ｂ】第３の実施形態によるバルブ組立体の概略図である。
【図６Ａ】本発明の第４の実施形態によるバルブ組立体の概略図である。
【図６Ｂ】図6Aの線6B-6B線矢視断面図である。
【図６Ｃ】図6Aの線6C-6C線矢視断面図である。
【図６Ｄ】第４の実施形態によるバルブ組立体の概略図である。
【図６Ｅ】第４の実施形態によるバルブ組立体の概略図である。
【図６Ｆ】第４の実施形態によるバルブ組立体の概略図である。
【図７Ａ】図3A及び図6A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７Ｂ】図3A及び図6A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８Ａ】第１の位置におけるワックス・モーターの概略図である。
【図８Ｂ】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典型的な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ためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００６５】
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】
2004156618.tif 000003
【図２】
2004156618.tif 000004
【図３Ａ】
2004156618.tif 000005
【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
2004156618.tif 000008
【図５Ａ】
2004156618.tif 000009
【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
2004156618.tif 000014
【図６Ｅ】
2004156618.tif 000015
【図６Ｆ】
2004156618.tif 000016
【図７Ａ】
2004156618.tif 000017
【図７Ｂ】
2004156618.tif 000018
【図８Ａ】
2004156618.tif 000019
【図８Ｂ】
2004156618.tif 000020
【図９】
2004156618.tif 000021
【図１０】
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