(57)【要約】【課題】過給を実施せずにスロットル弁を全開とするときも、クランクケース内の換気を行うことができるようにする。【解決手段】内燃機関１００が、一端がエアバイパス弁２６よりも上流側のエアバイパス通路２５に接続され、他端がエアバイパス弁２６よりも下流側のエアバイパス通路２５に接続されるブローバイガス用バイパス通路１１４と、ブローバイガス用バイパス通路１１４の一端側から他端側に向かって吸気が流れたときに、流体吸引口１１５ｃからブローバイガスを吸引するエゼクタ１１５と、クランクケース４とエゼクタ１１５の流体吸引口１１５ｃとを接続するブローバイガス通路１１８と、機関本体１の運転状態がスロットル弁２８の開度を全開にする運転状態のときには、エアバイパス弁２６の開度を全開よりも小さくするように構成された制御装置２００と、を備える。【選択図】図９
2016211502.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関本体と、
前記機関本体の吸気通路に設けられ、当該機関本体の動力によって機械的に駆動される過給機と、
前記過給機よりも吸気流れ方向下流側の前記吸気通路に設けられるスロットル弁と、
一端が前記過給機よりも吸気流れ方向上流側の前記吸気通路に接続され、他端が前記過給機と前記スロットル弁との間の前記吸気通路に接続されるエアバイパス通路と、
前記エアバイパス通路に設けられ、当該エアバイパス通路の一端側から他端側に向かって当該エアバイパス通路を流れる吸気の流量を調節するエアバイパス弁と、
一端が前記エアバイパス弁よりも吸気流れ方向上流側の前記エアバイパス通路に接続され、他端が前記エアバイパス弁よりも吸気流れ方向下流側の前記エアバイパス通路に接続されるブローバイガス用バイパス通路と、
前記ブローバイガス用バイパス通路に設けられ、当該ブローバイガス用バイパス通路の一端側から他端側に向かって当該ブローバイガス用バイパス通路に吸気が流れたときに、流体吸引口からブローバイガスを吸引するエゼクタと、
前記機関本体のクランクケースと前記エゼクタの流体吸引口とを接続するブローバイガス通路と、
前記機関本体の運転状態が、前記スロットル弁の開度を全開にする運転状態のときには、前記エアバイパス弁の開度を全開よりも小さくするように構成された制御装置と、
を備える内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、吸気通路に機械駆動式の過給機（スーパチャージャ）を備えると共に、クランクケース内のブローバイガスを吸気通路に導入するためのブローバイガス還元装置を備えた内燃機関が開示されている。この従来の内燃機関は、スーパチャージャによる過給を実施しない運転状態のときは、スーパチャージャをバイパスするエアバイパス通路内に設けられたエアバイパス弁を全開とし、スロットル弁の開度を制御することでトルクの制御を実施していた。具体的には、スロットル弁の開度を全開よりも小さい任意の中間開度に制御することでトルクの制御を実施していた。そのため、スーパチャージャによる過給を実施しない運転状態のときは、スロットル弁の上流側の吸気通路内の圧力よりも下流側の吸気通路内の圧力が低くなる。そこで従来の内燃機関では、このスロットル弁の前後で生じる圧力差を利用してクランクケース内のブローバイガスを吸気通路に導入できるように、ブローバイガス還元装置を構成していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１６７５５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そのため、従来の内燃機関では、スーパチャージャによる過給を実施せずにスロットル弁を全開とするような運転状態のときには、スロットル弁の前後に圧力差が生じないため、クランクケース内のブローバイガスを吸気通路に導入することができず、クランクケース内の換気を行うことができないおそれがあった。
【０００５】
本発明はこのような問題点に着目してなされたものであり、スーパチャージャによる過給を実施せずにスロットル弁を全開とするような運転状態であっても、クランクケース内の換気を行うことができるブローバイガス還元装置を備えた内燃機関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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある態様による内燃機関は、機関本体と、機関本体の吸気通路に設けられ、当該機関本体の動力によって機械的に駆動される過給機と、過給機よりも吸気流れ方向下流側の吸気通路に設けられるスロットル弁と、一端が過給機よりも吸気流れ方向上流側の前記吸気通路に接続され、他端が過給機とスロットル弁との間の吸気通路に接続されるエアバイパス通路と、エアバイパス通路に設けられ、当該エアバイパス通路の一端側から他端側に向かって当該エアバイパス通路を流れる吸気の流量を調節するエアバイパス弁と、一端がエアバイパス弁よりも吸気流れ方向上流側のエアバイパス通路に接続され、他端がエアバイパス弁よりも吸気流れ方向下流側のエアバイパス通路に接続されるブローバイガス用バイパス通路と、ブローバイガス用バイパス通路に設けられ、当該ブローバイガス用バイパス通路の一端側から他端側に向かって当該ブローバイガス用バイパス通路に吸気が流れたときに、流体吸引口からブローバイガスを吸引するエゼクタと、機関本体のクランクケースとエゼクタの流体吸引口とを接続するブローバイガス通路と、機関本体の運転状態がスロットル弁の開度を全開にする運転状態のときには、エアバイパス弁の開度を全開よりも小さくするように構成された制御装置と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のこの態様による内燃機関によれば、例えば過給機による過給を実施せずにスロットル弁の開度を全開にする運転状態のときには、エアバイパス弁の開度が全開よりも小さくされるので、エアバイパス弁よりも上流側のエアバイパス通路内の圧力よりも下流側のエアバイパス通路内の圧力が低くなり、エアバイパス弁の前後で圧力差が生じる。すなわち、ブローバイガス用バイパス通路の両端間に圧力差（一端側圧力＞他端側圧力）が生じる。このブローバイガス用バイパス通路の両端間に生じる圧力差によって、ブローバイガス用バイパス通路の一端側から他端側に向かって当該ブローバイガス用バイパス通路に吸気を流すことができる。そのため、過給機による過給を実施せずにスロットル弁を全開とするような運転状態であっても、クランクケース内のブローバイガスをエゼクタによってブローバイガス用バイパス通路に吸引することができるので、クランクケース内の換気を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の一実施形態による内燃機関の概略構成図である。
【図２】図２は、可変圧縮比機構の分解斜視図である。
【図３】図３は、可変圧縮比機構の動作について説明する図である。
【図４】図４は、可変バルブタイミング機構の概略構成図である。
【図５】図５は、可変バルブタイミング機構の動作について説明する図である。
【図６】図６は、機械圧縮比、実圧縮比及び膨張比について説明する図である。
【図７】図７は、理論熱効率と膨張比との関係を示す図である。
【図８】図８は、機関本体の運転領域を示すマップである。
【図９】図９は、本発明の一実施形態によるブローバイガス還元装置の概略構成図である。
【図１０】図１０は、エゼクタの断面図である。
【図１１】図１１は、機関運転状態に基づいて第１エゼクタによって吸引すべきブローバイガスの目標流量を算出するためのマップである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態による内燃機関１００の概略構成図である。
【００１１】
図１に示すように、内燃機関１００は、機関本体１と、吸気装置２０と、排気装置３０と、電子制御ユニット２００と、を備える。
【００１２】
機関本体１は、シリンダブロック２と、シリンダブロック２の上部に取り付けられたシリンダヘッド３と、シリンダブロック２の下部に取り付けられたクランクケース４と、クランクケース４の下部に取り付けられたオイルパン５と、を備える。
【００１３】
シリンダブロック２には、複数のシリンダ６が形成される。シリンダ６の内部には、燃焼圧力を受けてシリンダ６の内部を往復運動するピストン７が収められる。ピストン７は、コンロッド８を介してクランクケース４内に回転可能に支持されたクランクシャフト９と連結されており、クランクシャフト９によってピストン７の往復運動が回転運動に変換される。シリンダヘッド３の内壁面、シリンダ６の内壁面及びピストン冠面によって区画された空間が燃焼室１０となる。
【００１４】
シリンダヘッド３には、シリンダヘッド３の一方の側面に開口すると共に燃焼室１０に開口する吸気ポート１１と、シリンダヘッド３の他方の側面に開口すると共に燃焼室１０に開口する排気ポート１２と、が形成される。
【００１５】
またシリンダヘッド３には、燃焼室１０と吸気ポート１１との開口を開閉するための吸気弁１３と、燃焼室１０と排気ポート１２との開口を開閉するための排気弁１４と、吸気弁１３を開閉駆動する吸気カムシャフト１５と、排気弁１４を開閉駆動する排気カムシャフト１６と、が取り付けられる。吸気カムシャフト１５の一端部には、吸気弁１３の閉弁時期を任意の時期に変更することができる可変バルブタイミング機構Ｂが設けられている。可変バルブタイミング機構Ｂの詳細については、図４及び図５を参照して後述する。
【００１６】
さらにシリンダヘッド３には、後述する吸気マニホールド２７の各吸気枝管２７ｂに取り付けられた燃料噴射弁１７から噴射された燃料と空気との混合気を燃焼室１０内で点火するための点火プラグ１８が取り付けられる。なお、燃料噴射弁１７は、燃焼室１０内に燃料を噴射するようにシリンダヘッド３に取り付けてもよい。
【００１７】
シリンダブロック２とクランクケース４との連結部には可変圧縮比機構Ａが設けられる。本実施形態による可変圧縮比機構Ａは、シリンダブロック２とクランクケース４とのシリンダ軸線方向の相対位置を変化させることによって、ピストン７が圧縮上死点に位置するときの燃焼室１０の容積を変更するものである。シリンダブロック２とクランクケース４との連結部には、シリンダブロック２とクランクケース４との相対位置関係を検出するための相対位置センサ２１１が取付けられており、この相対位置センサ２１１からはシリンダブロック２とクランクケース４との間隔の変化を示す出力信号が出力される。可変圧縮比機構Ａの詳細については、図２及び図３を参照して後述する。
【００１８】
吸気装置２０は、吸気ポート１１を介してシリンダ６内に空気を導くための装置であって、エアクリーナ２１と、吸気管２２と、スーパチャージャ２３と、インタークーラ２４と、エアバイパス管２５と、エアバイパス弁２６と、吸気マニホールド２７と、電子制御式のスロットル弁２８と、スロットルセンサ２１２と、エアフローメータ２１３と、過給圧センサ２１４と、を備える。
【００１９】
エアクリーナ２１は、空気中に含まれる砂などの異物を除去する。
【００２０】
吸気管２２は、一端がエアクリーナ２１に連結され、他端が吸気マニホールド２７のサージタンク２７ａに連結される。
【００２１】
スーパチャージャ２３は、吸気管２２に設けられる。スーパチャージャ２３は、クランクシャフト９の回転力によって機械的に駆動される過給機である。スーパチャージャ２３は、エアクリーナ２１を介して吸気管２２内に流入してきた空気を圧縮し、圧縮した空気を強制的にシリンダ６内に供給する。これにより充填効率が高められるので、機関出力が増大する。クランクシャフト９の回転力をスーパチャージャ２３に伝達する伝達経路上には、電子制御ユニット２００によって制御される過給機駆動用の電磁クラッチ２９が設けられており、過給機駆動用の電磁クラッチ２９を締結すると、スーパチャージャ２３がタイミングベルト等を介してクランクシャフト９によって駆動され、過給が行われる。一方で過給機駆動用の電磁クラッチ２９を解放すると、スーパチャージャ２３がクランクシャフト９と機械的に切り離され、過給が停止される。
【００２２】
インタークーラ２４は、スーパチャージャ２３よりも下流の吸気管２２に設けられ、スーパチャージャ２３によって圧縮されて高温となった空気を冷却する。これにより、体積密度の低下を抑えて充填効率をさらに高めるとともに、高温の空気が各シリンダ６に吸入されることによる混合気の温度上昇を抑えてノッキングなどの発生を抑制することができる。
【００２３】
エアバイパス管２５は、スーパチャージャ２３による過給を停止したときなど、エアクリーナ２１を介して吸気管２２内に流入してきた空気を、必要に応じてスーパチャージャ２３及びインタークーラ２４をバイパスさせて各シリンダ６内に供給するために設けられた通路である。エアバイパス管２５は、一端がスーパチャージャ２３よりも上流の吸気管２２に接続され、他端がインタークーラ２４とスロットル弁２８との間の吸気管２２に接続されている。
【００２４】
エアバイパス弁２６は、エアバイパス管２５内に設けられる。エアバイパス弁２６は、エアバイパス管２５の通路断面積を連続的又は段階的に変化させる。エアバイパス弁２６の開度は、スーパチャージャ２３による過給が行われているときのサージタンク２７ａ内の圧力（過給圧）が目標過給圧となるように、電子制御ユニット２００によって制御される。
【００２５】
吸気マニホールド２７は、サージタンク２７ａと、サージタンク２７ａから分岐してシリンダヘッド側面に形成されている各吸気ポート１１の開口に連結される複数の吸気枝管２７ｂと、を備える。サージタンク２７ａに導かれた空気は、吸気枝管２７ｂを介して各シリンダ６内に均等に分配される。このように、吸気管２２、エアバイパス管２５、吸気マニホールド２７及び吸気ポート１１が、各シリンダ６内に空気を導くための吸気通路を形成する。
【００２６】
スロットル弁２８は、インタークーラ２４とサージタンク２７ａとの間の吸気管２２内に設けられる。スロットル弁２８は、スロットルアクチュエータ（図示せず）によって駆動され、吸気管２２の通路断面積を連続的又は段階的に変化させる。スロットルアクチュエータによってスロットル弁２８の開度（以下「スロットル開度」という。）を調整することで、各シリンダ６内に吸入される空気量を調整することができる。スロットル開度は、スロットルセンサ２１２によって検出される。
【００２７】
エアフローメータ２１３は、スーパチャージャ２３よりも上流側の吸気管２２内に設けられる。エアフローメータ２１３は、吸気管２２内を流れる空気の流量（以下「吸入吸気量」という。）を検出する。
【００２８】
過給圧センサ２１４は、サージタンク２７ａ内に設けられる。過給圧センサ２１４は、サージタンク２７ａ内の圧力を検出する。
【００２９】
排気装置３０は、燃焼室１０内で生じた燃焼ガス（排気）を浄化して外気に排出するための装置であって、排気マニホールド３１と、排気後処理装置３２と、排気管３３と、空燃比センサ２１５と、を備える。
【００３０】
排気マニホールド３１は、シリンダヘッド側面に形成されている各排気ポート１２の開口と連結される複数の排気枝管と、排気枝管を集合させて１本にまとめた集合管と、を備える。
【００３１】
排気後処理装置３２は、一端が排気マニホールド３１の集合管に連結され、他端が排気管３３に連結されている。排気後処理装置３２は、排気を浄化した上で外気に排出するための装置であって、有害物質を浄化する各種の触媒（例えば三元触媒）を担体に担持させたものである。
【００３２】
排気管３３は、一端が排気後処理装置３２に連結され、他端が開口端となっており、各シリンダ６から排気ポート１２を介して排気マニホールド３１に排出された排気は、排気管３３を流れて外気に排出される。
【００３３】
空燃比センサ２１５は、排気マニホールド３１の集合管に設けられ、排気後処理装置３２に流入する排気の空燃比を検出する。
【００３４】
電子制御ユニット２００は、デジタルコンピュータから構成され、双方性バス２０１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）２０２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）２０３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）２０４、入力ポート２０５及び出力ポート２０６を備える。
【００３５】
入力ポート２０５には、前述した相対位置センサ２１１やスロットルセンサ２１２、エアフローメータ２１３、過給圧センサ２１４、空燃比センサ２１５などの出力信号が、対応する各ＡＤ変換器２０７を介して入力される。また入力ポート２０５には、アクセルペダル２２０の踏み込み量（以下「アクセル踏込量」という。）に比例した出力電圧を発生する負荷センサ２１７の出力電圧が、対応するＡＤ変換器２０７を介して入力される。また入力ポート２０５には、機関回転速度などを算出するための信号として、機関本体１のクランクシャフト９が例えば１５°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ２１８の出力信号が入力される。このように入力ポート２０５には、内燃機関１００を制御するために必要な各種センサの出力信号が入力される。
【００３６】
出力ポート２０６には、対応する駆動回路２０８を介して燃料噴射弁１７や点火プラグ１８、過給機駆動用の電磁クラッチ２９、可変圧縮比機構Ａ、可変バルブタイミング機構Ｂなどの各制御部品が電気的に接続される。
【００３７】
電子制御ユニット２００は、入力ポート２０５に入力された各種センサの出力信号に基づいて、各制御部品を制御するための制御信号を出力ポート２０６から出力して内燃機関１００を制御する。
【００３８】
図２は、本実施形態による可変圧縮比機構Ａの分解斜視図である。
【００３９】
図２に示すように、シリンダブロック２の両側壁の下方には互いに間隔を隔てた複数個の突出部５０が形成されており、各突出部５０には断面円形のカム挿入孔５１が形成されている。一方、クランクケース４の上壁面上には互いに間隔を隔ててそれぞれ対応する突出部５０の間に嵌合する複数個の突出部５２が形成されており、これらの各突出部５２にもそれぞれ断面円形のカム挿入孔５３が形成されている。
【００４０】
また可変圧縮比機構Ａは、一対のカムシャフト５４，５５を備えており、各カムシャフト５４，５５上には、所定の間隔を空けて各カム挿入孔５３内に回転可能に挿入される円形カム５８が固定されている。これらの円形カム５８は各カムシャフト５４，５５の回転軸線と共軸をなす。一方、各円形カム５８の両側には各カムシャフト５４，５５の回転軸線に対して偏心配置された偏心軸５７（図３参照）が延びており、この偏心軸５７上に別の円形カム５６が偏心して回転可能に取付けられている。図２に示されるようにこれら円形カム５６は各円形カム５８の両側に配置されており、これら円形カム５６は対応する各カム挿入孔５１内に回転可能に挿入されている。
【００４１】
各カムシャフト５４，５５の一端部には、制御軸６０に設けられた一対のウォーム６１，６２とそれぞれ噛み合うウォームホイール６３，６４が取り付けられている。一対のウォーム６１，６２は、各カムシャフト５４，５５をそれぞれ反対方向に回転させることができるように、螺旋方向が逆向きとなっている。制御軸６０は、駆動モータ４０によって回転させられ、駆動モータ４０を回転させて各カムシャフト５４，５５をそれぞれ反対方向に回転させることで、図３に示すように、ピストン７が圧縮上死点に位置するときの燃焼室１０の容積が変更させられる。カムシャフト５５にはカムシャフト５５の回転角度を表す出力信号を発生するカム回転角度センサ２１６が取付けられており、カム回転角度センサ２１６の出力信号は対応するＡＤ変換器２０７を介して電子制御ユニット２００に入力されている。以下、図３を参照して可変圧縮比機構Ａの動作について説明する。
【００４２】
図３は、可変圧縮比機構Ａの動作について説明する図である。
【００４３】
図３（Ａ）は、可変圧縮比機構Ａによって、ピストン７が圧縮上死点に位置するときの燃焼室１０の容積が最大にされている状態の図である。図３（Ｂ）は、可変圧縮比機構Ａによって、ピストン７が圧縮上死点に位置するときの燃焼室１０の容積が最大と最少との間にされている状態の図である。図３（Ｃ）は、可変圧縮比機構Ａによって、ピストン７が圧縮上死点に位置するときの燃焼室１０の容積が最少にされている状態の図である。
【００４４】
図３（Ａ）に示すような状態から各カムシャフト５４，５５上に固定された円形カム５８を、図３（Ａ）において矢印で示されるように互いに反対方向に回転させると、偏心軸５７が互いに離れる方向に移動するために円形カム５６がカム挿入孔５１内において円形カム５８とは反対方向に回転し、図３（Ｂ）に示されるように偏心軸５７の位置が高い位置から中間高さ位置となる。次いで更に円形カム５８を矢印で示される方向に回転させると図３（Ｃ）に示されるように偏心軸５７は最も低い位置となる。
【００４５】
なお図３（Ａ）、図３（Ｂ）及び図３（Ｃ）には、それぞれの状態における円形カム５８の中心ａと偏心軸５７の中心ｂと円形カム５６の中心ｃとの位置関係が示されている。
【００４６】
図３（Ａ）から図３（Ｃ）を比較するとわかるように、クランクケース４とシリンダブロック２の相対位置は円形カム５８の中心ａと円形カム５６の中心ｃとの距離によって定まり、円形カム５８の中心ａと円形カム５６の中心ｃとの距離が大きくなるほどシリンダブロック２はクランクケース４から離間側に移動する。すなわち、可変圧縮比機構Ａは回転するカムを用いたクランク機構によりクランクケース４とシリンダブロック２間の相対位置を変化させていることになる。シリンダブロック２がクランクケース４から離れるとピストン７が圧縮上死点に位置するときの燃焼室１０の容積は増大する。このように、各カムシャフト５４，５５を回転させることによってピストン７が圧縮上死点に位置するときの燃焼室１０の容積を変更することができる。
【００４７】
図４は、吸気カムシャフト１５の一端部に設けられている本実施形態による可変バルブタイミング機構Ｂの概略構成図である。
【００４８】
図４に示すように、可変バルブタイミング機構Ｂは、クランクシャフト９によりタイミングベルトを介して矢印方向に回転させられるタイミングプーリ７１と、タイミングプーリ７１と一緒に回転する円筒状ハウジング７２と、吸気カムシャフト１５と一緒に回転しかつ円筒状ハウジング７２に対して相対回転可能な回転軸７３と、円筒状ハウジング７２の内周面から回転軸７３の外周面まで延びる複数個の仕切壁７４と、各仕切壁７４の間で回転軸７３の外周面から円筒状ハウジング７２の内周面まで延びるベーン７５とを備えており、各ベーン７５の両側にはそれぞれ進角用油圧室７６と遅角用油圧室７７とが形成されている。
【００４９】
各油圧室７６，７７への作動油の供給制御は作動油供給制御弁７８によって行われる。この作動油供給制御弁７８は各油圧室７６，７７にそれぞれ連結された油圧ポート７９，８０と、油圧ポンプ８１から吐出された作動油の供給ポート８２と、一対のドレインポート８３，８４と、各ポート７９，８０，８２，８３，８４間の連通遮断制御を行うスプール弁８５とを具備している。
【００５０】
吸気カムシャフト１５のカムの位相を進角すべきときは、図４においてスプール弁８５が右方に移動させられ、供給ポート８２から供給された作動油が油圧ポート７９を介して進角用油圧室７６に供給されると共に遅角用油圧室７７内の作動油がドレインポート８４から排出される。このとき回転軸７３は円筒状ハウジング７２に対して矢印方向に相対回転させられる。
【００５１】
これに対し、吸気カムシャフト１５のカムの位相を遅角すべきときは、図４においてスプール弁８５が左方に移動させられ、供給ポート８２から供給された作動油が油圧ポート８０を介して遅角用油圧室７７に供給されると共に進角用油圧室７６内の作動油がドレインポート８３から排出される。このとき回転軸７３は円筒状ハウジング７２に対して矢印と反対方向に相対回転させられる。
【００５２】
回転軸７３が円筒状ハウジング７２に対して相対回転させられているときにスプール弁８５が図４に示される中立位置に戻されると回転軸７３の相対回転動作は停止させられ、回転軸７３はそのときの相対回転位置に保持される。このようにして、可変バルブタイミング機構Ｂによって吸気カムシャフト１５のカムの位相を所望の量だけ進角又は遅角させることができる。
【００５３】
図５は、可変バルブタイミング機構Ｂの動作について説明する図である。
【００５４】
図５の実線は、可変バルブタイミング機構Ｂによって吸気カムシャフト１５のカムの位相が最も進角されているときを示しており、図５の破線は、吸気カムシャフト１５のカムの位相が最も遅角されているときを示している。従って吸気弁１３の開弁期間は図５において実線で示す範囲と破線で示す範囲との間で任意に設定することができ、吸気弁１３の閉弁時期も図５において矢印Ｃで示す範囲内の任意のクランク角に設定することができる。
【００５５】
すなわち可変バルブタイミグ機構Ｂによって、吸気弁１３の閉弁時期を、吸気カムシャフト１５のカムの位相が最も進角されているときの閉弁時期（以下「進角側限界閉弁時期」という。）から吸気カムシャフト１５のカムの位相が最も遅角されているとき閉弁時期（以下「遅角側限界閉弁時期」という。）までの任意の時期に変更することができる。
【００５６】
なお、図１及び図４に示す可変バルブタイミング機構Ｂは一例を示すものであって、例えば吸気弁１３の開弁時期を一定に維持したまま吸気弁１３の閉弁時期のみを変えることのできる可変バルブタイミング機構等、種々の形式の可変バルブタイミング機構を用いることができる。
【００５７】
次に図６を参照して、本明細書で使用する機械圧縮比、実圧縮比及び膨張比という各用語の意味について説明する。なお、図６（Ａ）、図６（Ｂ）及び図６（Ｃ）には、各用語の説明のために燃焼室容積が５０ｍｌでピストン７の行程容積が５００ｍｌである機関本体１が示されており、これら図６（Ａ）から図６（Ｃ）において燃焼室容積とはピストン７が圧縮上死点に位置するときの燃焼室１０の容積を表している。
【００５８】
図６（Ａ）は機械圧縮比について説明する図である。
【００５９】
機械圧縮比は、圧縮行程時のピストン７の行程容積と燃焼室容積のみから機械的に定まる値であって、（燃焼室容積＋行程容積）／燃焼室容積で表される。図６（Ａ）に示される例では、機械圧縮比は（５０ｍｌ＋５００ｍｌ）／５０ｍｌ＝１１となる。
【００６０】
図６（Ｂ）は実圧縮比について説明する図である。
【００６１】
実圧縮比は、実際に圧縮作用が開始されたときからピストン７が上死点に達するまでの実際のピストン行程容積と燃焼室容積から定まる値であって、（燃焼室容積＋実際の行程容積）／燃焼室容積で表される。すなわち、図６（Ｂ）に示されるように圧縮行程においてピストン７が上昇を開始しても吸気弁１３が開弁している間は圧縮作用は行われず、吸気弁１３が閉弁したときから実際の圧縮作用が開始される。従って実圧縮比は実際の行程容積を用いて上記の通り表される。図６（Ｂ）に示される例では、実圧縮比は（５０ｍｌ＋４５０ｍｌ）／５０ｍｌ＝１０となる。
【００６２】
図６（Ｃ）は膨張比について説明する図である。
【００６３】
膨張比は、膨張行程時のピストン７の行程容積と燃焼室容積から定まる値であって、（燃焼室容積＋行程容積）／燃焼室容積で表される。図６（Ｃ）に示される例では、膨張比は（５０ｍｌ＋５００ｍｌ）／５０ｍｌ＝１１となる。
【００６４】
図７は、理論熱効率と膨張比との関係を示す図である。
【００６５】
図７における実線は実圧縮比と膨張比とがほぼ等しい場合、すなわち通常のサイクルにおける理論熱効率の変化を示している。この場合には膨張比が大きくなるほど、すなわち実圧縮比が高くなるほど理論熱効率が高くなることがわかる。従って通常のサイクルにおいて理論熱効率を高めるには実圧縮比を高くすればよいことになる。しかしながら機関高負荷運転時におけるノッキングの発生の制約により実圧縮比はある程度までしか高くすることができず、斯くして通常のサイクルにおいては理論熱効率を十分に高くすることはできない。
【００６６】
一方、このような状況下で機械圧縮比と実圧縮比とを厳密に区分しつつ理論熱効率を高めることが検討され、その結果、理論熱効率は膨張比が支配し、理論熱効率に対して実圧縮比はほとんど影響を与えないことがわかった。すなわち、実圧縮比を高くすると爆発力は高まるが圧縮するために大きなエネルギが必要となり、結果として実圧縮比を高めても理論熱効率がほとんど高くならないことがわかった。
【００６７】
これに対し、膨張比を大きくすると膨張行程時にピストン７に対し押下げ力が作用する期間が長くなり、ピストン７がクランクシャフト９に回転力を与えている期間が長くなる。従って膨張比を大きくするほど理論熱効率が高くなる。図７の破線ε＝１０は実圧縮比を１０に固定した状態で膨張比を高くしていった場合の理論熱効率を示している。このように実圧縮比εを低い値に維持した状態で膨張比を高くしたときの理論熱効率の上昇量と、図７に実線で示す実圧縮比が膨張比と共に増大していく場合の理論熱効率の上昇量とは大きな差がないことがわかる。
【００６８】
このように実圧縮比が低い値に維持されているとノッキングが発生することがなく、従って実圧縮比を低い値に維持した状態で膨張比を高くするとノッキングの発生を阻止しつつ理論熱効率を大幅に高めることができる。そして一般的に、内燃機関は機関負荷が低いときほど熱効率が悪くなる傾向にあるので、機関運転時における熱効率を向上させて燃費を向上させるためには、機関負荷が低いときの熱効率を向上させることが有効である。
【００６９】
以下、図８を参照しながら、本実施形態による可変圧縮比機構Ａ及び可変バルブタイミング機構Ｂの基本的な制御について説明する。
【００７０】
図８は、機関本体１の運転領域を示すマップである。図８に示すように、本実施形態では、機関本体１の運転領域が第１負荷ラインと第２負荷ラインとによって３つの領域に区分されている。以下の説明では、便宜上、第１負荷ライン以下の領域を低負荷無過給領域という。第２負荷ライン以下の領域であって低負荷無過給領域を除く領域を中負荷無過給領域という。第２負荷ラインよりも機関負荷の高い領域を高負荷過給領域という。
【００７１】
電子制御ユニット２００は、機関回転速度とアクセル踏込量（機関負荷）とに基づいて定まる機関運転点が低負荷無過給領域にあるときは、スーパチャージャ２３による過給を実施することなく吸気弁１３の閉弁時期を吸気下死点から最も遅角させた遅角側限界閉弁時期に固定し、スロットル弁２８によって吸入空気量を制御すると共に、機械圧縮比を上限機械圧縮比に固定する。なお上限機械圧縮比とは、燃焼室容積が最少にされているとき（図３（Ｃ）の状態）の機械圧縮比である。
【００７２】
このように電子制御ユニット２００は、機関運転点が低負荷無過給領域にあるときは、機械圧縮比を上限機械圧縮比に固定することで膨張比を最大膨張比に維持し、吸気弁１３の閉弁時期を遅角側限界閉弁時期に固定することで実圧縮比をノッキングやプレイグニッションが発生しない程度の所定値（本実施形態では１１）に維持する。図６に示した機関本体１に適用した場合、吸気弁１３の閉弁時期を遅角側限界閉弁時期に固定することで、例えば実際のピストン行程容積が５００ｍｌから２００ｍｌになっており、機械圧縮比を上限機械圧縮比に固定することで、例えば燃焼室容積が５０ｍｌから２０ｍｌになっている。したがって、図６に示した機関本体１では、機関運転点が低負荷無過給領域にあるときは、実圧縮比が（２０ｍｌ＋２００ｍｌ）／２０ｍｌ＝１１となっており、膨張比が（２０ｍｌ＋５００ｍｌ）／２０ｍｌ＝２６となっている。
【００７３】
これにより低負荷無過給領域内においては、実圧縮比をノッキングが発生しない程度の値に維持しつつ、膨張比を最大膨張比に維持することができるので、ノッキングの発生を抑制しつつ理論熱効率を大幅に高めることができる。
【００７４】
そして電子制御ユニット２００は、機関運転点が低負荷無過給領域にあるときは、吸入空気量が機関負荷に応じた目標吸入空気量となるようにスロットル弁２８を制御している。具体的には、機関回転速度が一定であるとすると、図８に示すように機関負荷が第１負荷ライン上のＡ点に存在するときにスロットル弁２８が全開となるように、機関負荷が高くなるほどスロットル開度を大きくしている。そのため、機関負荷が第１負荷ラインよりも高くなると、もはやスロットル弁２８で吸入空気量を制御できなくなる。そこで機関負荷が第１負荷ラインよりも高くなったときは、吸気弁１３の閉弁時期を遅角側限界閉弁時期から吸気下死点側に進角させることで、吸入空気量を増大させる。
【００７５】
すなわち電子制御ユニット２００は、機関運転点が中負荷無過給領域にあるときは、スーパチャージャ２３による過給を実施することなくスロットル弁２８を全開に固定し、可変バルブタイミング機構Ｂよって吸入空気量を制御すると共に、実圧縮比が所定値に維持されるように機械圧縮比を上限機械圧縮比から低下させる。
【００７６】
具体的には、電子制御ユニット２００は、機関回転速度が一定であるとすると、図８に示すように機関負荷が第２負荷ライン上のＢ点に存在するときに吸気弁１３の閉弁時期が進角側限界閉弁時期となるように、機関負荷が高くなるほど吸気弁１３の閉弁時期を遅角側限界閉弁時期から吸気下死点側に進角させることで吸入空気量を増大させる。そして電子制御ユニット２００は、実圧縮比が所定値に維持されるように、機関負荷が高くなるほど機械圧縮比を上限機械圧縮比から低下させる。図６に示した機関本体１において、吸気弁１３の閉弁時期を遅角側限界閉弁時期から吸気下死点側に進角させることで、例えば実際のピストン行程容積が５００ｍｌから４００ｍｌになったとすると、実圧縮比を一定の１１に維持するために、電子制御ユニット２００は燃焼室容積が４０ｍｌとなるように機械圧縮比を低下させる。
【００７７】
このように、中負荷無過給領域内においては、吸気弁１３の閉弁時期が遅角側限界閉弁時期と進角側限界閉弁時期との間の閉弁時期に制御され、実圧縮比を所定値に維持するために、制御された閉弁時期に応じて機械圧縮比が上限機械圧縮比よりも小さくされる。そのため、中負荷無過給領域内においては、膨張比が最大膨張比よりも小さくなるものの、引き続き膨張比を実圧縮比よりも高い値に維持した状態で機関本体１を運転させることができる。よって、中負荷無過給領域内においても、ノッキングの発生を抑制しつつ理論熱効率を高めることができる。また、中負荷無過給領域ではスロットル弁２８が全開に固定されているので、ポンピング損失をほぼゼロにすることができる。
【００７８】
そして機関負荷が第２負荷ラインよりも高くなると、もはやスロットル弁２８でも可変バルブタイミング機構Ｂでも吸入空気量を制御できなくなる。そこで機関負荷が第２負荷ラインよりも高くなったときは、スーパチャージャ２３による過給を行って吸入空気量を増大させる。
【００７９】
すなわち電子制御ユニット２００は、機関運転点が高負荷過給領域にあるときは、スロットル開度を全開に固定しつつ吸気弁１３の閉弁時期も進角側限界閉弁時期に固定し、吸入空気量が目標吸入空気量となるようにスーパチャージャ２３による過給圧（エアバイパス弁２６の開度）を制御すると共に、機械圧縮比を下限機械圧縮比に固定する。なお下限機械圧縮比とは、燃焼室容積が最大にされているとき（図３（Ａ）の状態）の機械圧縮比である。
【００８０】
このように本実施形態では、可変圧縮比機構Ａと可変バルブタイミング機構Ｂとを協調的に制御することで、低負荷無過給領域及び中負荷無過給領域において、実圧縮比をノッキングが発生しない程度の値に維持しつつ、実圧縮比よりも膨張比を高めた状態で機関本体１を運転させている。
【００８１】
そのため、機関運転領域の中で、スーパチャージャ２３により過給を実施することなく、スロットル弁２８を全開とした状態で可変バルブタイミング機構Ｂによって吸入空気量を制御する領域、すなわち中負荷無過給領域が占める割合が高くなる。その結果、図８において破線で囲われた比較的使用頻度の高い運転領域（低中回転・低中負荷領域）内に中負荷無過給領域が広い範囲で存在することになり、機関運転中にスーパチャージャ２３による過給を実施することなくスロットル弁２８が全開とされる状態が長く続く場合がある。このような場合、スロットル弁２８よりも下流側の吸気通路内の圧力が負圧にならないため以下のような問題が生じる。
【００８２】
すなわち機関運転中は、燃焼室１０内からクランクケース４内に混合気や燃焼ガス（以下、これらをまとめて「ブローバイガス」という。）が漏れ出ることがある。このブローバイガスがクランクケース４内に溜まってクランクケース４内の圧力が上昇すると、ピストン７が上死点から下死点へ移動する際の大きな抵抗となって機関出力が低下する。また、ブローバイガスがクランクケース４内に溜まると、オイルパン５内のオイルを劣化させる要因となる。
【００８３】
そのため従来から内燃機関は、クランクケース内のブローバイガスを吸気通路に導入するためのブローバイガス還元装置を備えていた。この従来のブローバイガス還元装置は、スーパチャージャによる過給を実施していないときには、スロットル弁よりも下流側の吸気通路内に生じる負圧を利用して、クランクケース内のブローバイガスを吸気通路に導入するように構成されていた。したがって、従来のブローバイガス還元装置の構成では、スーパチャージャによる過給を実施することなくスロットル弁が全開とされた状態が長く続くと、ブローバイガスがクランクケース内に溜まってしまい、機関出力が低下したり、オイルパン内のオイルが劣化したりするおそれがある。
【００８４】
そこで本実施形態では、スーパチャージャ２３による過給を実施することなくスロットル弁２６を全開にするような運転状態であっても、クランクケース４内の換気を行うことができるようにブローバイガス還元装置を構成した。以下、この本実施形態によるブローバイガス還元装置１１０の構成について、図９を参照して説明する。
【００８５】
図９は、内燃機関１００が備える本実施形態によるブローバイガス還元装置１１０の概略構成図である。なお、前述した図１ではブローバイガス還元装置１１０の図示を省略している。
【００８６】
図９に示すように、ブローバイガス還元装置１１０は、空気供給通路１１１と、第１ブローバイガス通路１１２と、ＰＣＶ弁１１３と、第１ブローバイガス用バイパス通路１１４と、第１エゼクタ１１５と、流量調節弁１１６と、逆止弁１１７と、第２ブローバイガス通路１１８と、第２ブローバイガス用バイパス通路１１９と、第２エゼクタ１２０と、第３ブローバイガス通路１２１と、を備える。
【００８７】
空気供給通路１１１は、スーパチャージャ２３よりも上流側の吸気通路と、クランクケース４内と、に連通する通路であって、吸気通路を流れる空気（新気）をクランクケース４内に導入するための通路である。本実施形態では、空気供給通路１１１は、一端がスーパチャージャ２３よりも上流側の吸気管２２に接続され、他端がシリンダヘッド３に接続されている。なお、空気供給通路１１１の他端は、シリンダヘッド３の内部空間を介してクランクケース４内と連通している
【００８８】
第１ブローバイガス通路１１２は、クランクケース４内と、スロットル弁２８よりも下流側の吸気通路と、に連通する通路であって、スロットル弁２８よりも下流側の吸気通路内で生じる負圧を利用して、クランクケース４内のブローバイガスを吸気通路に導入するための通路である。本実施形態では、第１ブローバイガス通路１１２は、一端がオイルセパレータ１１２ａを介してクランクケース４に接続され、他端がサージタンク２７ａに接続されている。
【００８９】
ＰＣＶ弁１１３は、第１ブローバイガス通路１１２に設けられる。ＰＣＶ弁１１３は、クランクケース４内の圧力と、サージタンク２７ａ内の圧力と、の圧力差によってその開度が変化する圧力作動弁である。具体的には、ＰＣＶ弁１１３は、サージタンク２７ａ内の負圧が大きいとき（スロットル開度が小さいとき）は小さいときと比べて、ＰＣＶ弁１１３を通過できるブローバイガス流量が少なくなるように構成されている。そして、クランクケース４内の圧力がサージタンク２７ａ内の圧力以下のときは全閉となるように構成されている。
【００９０】
第１ブローバイガス用バイパス通路１１４は、一端がエアバイパス弁２６よりも上流側のエアバイパス管２５に接続され、他端がエアバイパス弁２６よりも下流側のエアバイパス管２５に接続される通路である。
【００９１】
第１エゼクタ１１５は、第１ブローバイガス用バイパス通路１１４に設けられる。第１エゼクタ１１５は、流体流入口１１５ａと、流体流出口１１５ｂと、流体吸引口１１５ｃと、を有しており、流体流入口１１５ａから流体流出口１１５ｂに向かって流体が流れると、流体吸引口１１５ｃから別の流体を吸引することができるように構成されている。
【００９２】
具体的には、図１０の第１エゼクタ１１５の断面図に示されるように、第１エゼクタ１１５は、流体流入口１１５ａ側に形成されたノズル１３１と、流体流出口１１５ｂ側に形成されたディフューザ１３２と、ノズル１３１とディフューザ１３２との間に形成されて流体吸引口１１５ｃと連通している減圧室１３３と、をその内部に備える。
【００９３】
流体流入口１１５ａから第１エゼクタ１１５の内部に流体（本実施形態では空気）が流入すると、この流体はノズル１３１によって絞られて流速が増大し、ノズル噴出孔１３１ａからディフューザ１３２に向けて噴射される。これにより、ベンチュリー効果によって減圧室１３３に負圧が発生し、この負圧によって流体吸引口１１５ｃから別の流体（本実施形態ではブローバイガス）が吸引される。ノズル噴出孔１３１ａから噴射された流体、及び、流体吸引口１１５ｃから吸引された流体は、ディフューザ１３２で混合されて流体流出口１１５ｂから流出する。流体吸引口１１５ｃから吸引される流体の流量は、流体流入口１１５ａから第１エゼクタ１１５の内部に流入する流体の流量が多くなるほど多くなる。
【００９４】
そして本実施形態では、図９に示すように第１エゼクタ１１５の流体流入口１１５ａが第１ブローバイガス用バイパス通路１１４の一端側（エアバイパス弁２６の上流側）に接続され、流体流出口１１５ｂがブローバイガス用バイパス通路９４の他端側（エアバイパス弁２６の下流側）に接続されている。そして流体吸引口１１５ｃに、第２ブローバイガス通路１１８の他端が接続されている。したがって本実施形態では、第１ブローバイガス用バイパス通路１１４の一端側から他端側（エアバイパス弁２６の上流側から下流側）に向かって第１ブローバイガス用バイパス通路１１４に空気が流れたときに、第１エゼクタ１１５によって第２ブローバイガス通路１１８を介してクランクケース４内のブローバイガスを吸引できるようになっている。
【００９５】
流量調節弁１１６は、第１エゼクタ１１５の流体流入口１１５ａに接続されている側の第１ブローバイガス用バイパス通路１１４に設けられる。流量調節弁１１６は、その開度が電子制御ユニット２００によって調節され、第１ブローバイガス用バイパス通路１１４の通路断面積を連続的又は段階的に変化させる。電子制御ユニット２００によって流量調節弁１１６の開度を調節することで、第１ブローバイガス用バイパス通路１１４の一端側のエアバイパス管２５、すなわちエアバイパス弁２６よりも上流側のエアバイパス管２５から第１ブローバイガス用バイパス通路１１４に流入する空気の流量（第１ブローバイガス用バイパス通路１１４を流れる空気の流量）が制御される。
【００９６】
逆止弁１１７は、第１エゼクタ１１５の流体流出口１１５ｂに接続されている側の第１ブローバイガス用バイパス通路１１４に設けられる。逆止弁１１７は、スーパチャージャ２３による過給が実施されているときに、第１ブローバイガス用バイパス通路１１４の他端側のエアバイパス管２５、すなわちエアバイパス弁２６よりも下流側のエアバイパス管２５から第１ブローバイガス用バイパス通路１１４に空気が流入するのを防止する。
【００９７】
第２ブローバイガス通路１１８は、クランクケース４内と、第１エゼクタ１１５の減圧室１３３とに連通する通路であって、本実施形態では一端がオイルセパレータ１１８ａを介してクランクケース４に接続され、他端が第１エゼクタ１１５の流体吸引口１１５ｃに接続されている。
【００９８】
第２ブローバイガス用バイパス通路１１９は、スーパチャージャ２３よりも上流側の吸気通路と下流側の吸気通路とに連通する通路であって、本実施形態では、一端がスーパチャージャ２３よりも上流側の吸気管２２に接続され、他端がインタークーラ２４とスロットル弁２８との間の吸気管２２に接続されている。
【００９９】
第２エゼクタ１２０は、第２ブローバイガス用バイパス通路１１９に設けられる。第２エゼクタ１２０は、第１エゼクタ１１５と同様の構成をしている。すなわち第２エゼクタ１２０も、流体流入口１２０ａと、流体流出口１２０ｂと、流体吸引口１２０ｃと、を有しており、流体流入口１２０ａから流体流出口１２０ｂに向かって流体が流れると、流体吸引口１２０ｃから別の流体を吸引することができるように構成されている。
【０１００】
本実施形態では、第２エゼクタ１２０の流体流入口１２０ａが第２ブローバイガス用バイパス通路１１９の他端側（スーパチャージャ２３の下流側）に接続され、流体流出口１２０ｂがブローバイガス用バイパス通路９４の一端側（スーパチャージャ２３の上流側）に接続されている。そして流体吸引口１２０ｃに、第３ブローバイガス通路１２１の他端が接続されている。したがって本実施形態では、第２ブローバイガス用バイパス通路１１９の他端側から一端側（スーパチャージャ２３の下流側から上流側）に向かって第２ブローバイガス用バイパス通路１１９に空気が流れたときに、第２エゼクタ１２０によって第２ブローバイガス通路１１８を介してクランクケース４内のブローバイガスを吸引できるようになっている。
【０１０１】
第３ブローバイガス通路１２１は、クランクケース４内と、第２エゼクタ１２０の減圧室とに連通する通路であって、本実施形態では一端が第２ブローバイガス通路１１８に接続され、他端が第２エゼクタ１２０の流体吸込口１２０ｃに接続されている。
【０１０２】
引き続き図９を参照して、本実施形態によるブローバイガス還元装置１１０の動作について説明する。まず、機関運転点が低負荷無過給領域にあるときのブローバイガス還元装置１１０の動作について説明する。
【０１０３】
機関運転点が低負荷無過給領域にあるときは、電子制御ユニット２００は流量調節弁１１６を全閉とする。
【０１０４】
また機関運転点が低負荷無過給領域にあるときは、スーパチャージャ２３による過給を実施しないので、電子制御ユニット２００は、電磁クラッチ２９を解放状態にすると共にエアバイパス弁２６を全開とし、エアクリーナ２１を介して吸気管２２内に流入してきた空気の全てを、エアバイパス管２５を介して各シリンダ６内に供給する。
【０１０５】
そして機関運転点が低負荷無過給領域にあるときは、電子制御ユニット２００は、吸入空気量が機関負荷に応じた目標吸入空気量となるようにスロットル弁２８を制御している。すなわち機関運転点が低負荷無過給領域にあるときは、スロットル弁２８が全開にされないので、サージタンク２７ａ内の圧力（スロットル弁２８よりも下流側の吸気通路内の圧力）が負圧になる。
【０１０６】
そのため、クランクケース４内の圧力がサージタンク２７ａ内の圧力よりも高くなってＰＣＶ弁１１３が開き、サージタンク２７ａ内の負圧によって、クランクケース４内のブローバイガスが第１ブローバイガス通路１１２を介してサージタンク２７ａに吸引される。そして、クランクケース４内から第１ブローバイガス通路１１２を介してサージタンク２７ａに吸引されるブローバイガスの流量が、燃焼室１０からクランクケース４内に漏れ出るブローバイガスの流量よりも多くなり、クランクケース４内が負圧になると、空気供給通路１１１を介してクランクケース４内に空気（新気）が供給される。クランクケース４内に供給された空気は、クランクケース４内を換気しながらブローバイガスと共に第１ブローバイガス通路１１２を介してサージタンク２７ａに吸引される。
【０１０７】
このように機関運転点が低負荷無過給領域にあるときは、サージタンク２７ａ内が負圧となるので、第１ブローバイガス通路１１２を介してブローバイガスが吸気通路に導入され、クランクケース４内の換気が行われる。
【０１０８】
次に、機関運転点が高負荷過給領域にあるときのブローバイガス還元装置１１０の動作について説明する。
【０１０９】
機関運転点が高負荷過給領域にあるときも、電子制御ユニット２００は流量調節弁１１６を全閉とする。
【０１１０】
また機関運転点が高負荷過給領域にあるときは、電子制御ユニット２００は、スロットル弁２８を全開にすると共に、スーパチャージャ２３による過給を実施するために電磁クラッチ２９を締結状態にし、サージタンク２７ａ内の圧力が機関負荷に応じた目標過給圧となるようにエアバイパス弁２６の開度を制御する。すなわち機関運転点が高負荷過給領域にあるときは、スロットル弁２８を全開とした状態で、エアバイパス弁２６の開度が全開よりも小さくされる。
【０１１１】
このように機関運転点が高負荷過給領域にあるときは、スロットル弁２８が全開にされているため、サージタンク２７ａ内が負圧とならず、第１ブローバイガス通路１１２を介してクランクケース４内のブローバイガスをサージタンク２７ａに吸引することができない。
【０１１２】
その一方で機関運転点が高負荷過給領域にあるときは、スーパチャージャ２３による過給が行われるため、スーパチャージャ２３よりも下流側の吸気通路内の圧力が、スーパチャージャ２３よりも上流側の吸気通路内の圧力よりも高くなる。すなわち、第２ブローバイガス用バイパス通路１１９の他端が接続されているインタークーラ２４とスロットル弁２８との間の吸気管２２内の圧力が、第２ブローバイガス用バイパス通路１１９の一端が接続されているスーパチャージャ２３よりも上流側の吸気管２２内の圧力よりも高くなる。
【０１１３】
そのため、機関運転点が高負荷過給領域にあるときは、第２ブローバイガス用バイパス通路１１９の両端間に圧力差（他端側の吸気通路内の圧力＞一端側の吸気通路内の圧力）が生じるので、第２ブローバイガス用バイパス通路１１９の他端側から一端側に向かって空気を流すことができる。すなわち、第２エゼクタ１２０の流体流入口１２０ａから流体流出口１２０ｂに向かって空気を流すことができる。その結果、クランクケース４内のブローバイガスが第２エゼクタ１２０によって吸引され、第２ブローバイガス用バイパス通路１１９を介してスーパチャージャ２３よりも上流側の吸気通路に導入される。
【０１１４】
そして、クランクケース４内から第２エゼクタ１２０によって吸引されるブローバイガスの流量が、燃焼室１０からクランクケース４内に漏れ出るブローバイガスの流量よりも多くなり、クランクケース４内が負圧になると、空気供給通路１１１を介してクランクケース４内に空気（新気）が供給される。クランクケース４内に供給された空気は、クランクケース４内を換気しながらブローバイガスと共に第２エゼクタ１２０によって第２ブローバイガス用バイパス通路１１９に吸引される。
【０１１５】
このように機関運転点が高負荷過給領域にあるときは、クランクケース４内のブローバイガスが第２エゼクタ１２０によって第２ブローバイガス用バイパス通路１１９に吸引され、クランクケース４内の換気が行われる。
【０１１６】
最後に、機関運転点が中負荷無過給領域にあるときのブローバイガス還元装置１１０の動作について説明する。
【０１１７】
機関運転点が中負荷無過給領域にあるときは、前述したようにスーパチャージャ２３による過給を実施することなくスロットル弁２８が全開にされている。
【０１１８】
このように機関運転点が中負荷無過給領域にあるときは、スロットル弁２８が全開にされているため、機関運転点が低負荷無過給領域にあるときのようにサージタンク２７ａ内が負圧とならない。そのため、第１ブローバイガス通路１１２を介してクランクケース４内のブローバイガスをサージタンク２７ａに吸引することができない。
【０１１９】
また、機関運転点が中負荷無過給領域にあるときは、スーパチャージャ２３による過給も実施されていないので、スーパチャージャ２３よりも下流側の吸気通路内の圧力が、スーパチャージャ２３よりも上流側の吸気通路内の圧力よりも高くなることはない。そのため、第２ブローバイガス用バイパス通路１１９の他端側から一端側に向かって空気が流れない。すなわち、第２エゼクタ１２０の流体流入口１２０ａから流体流出口１２０ｂに向かって空気が流れない。したがって、機関運転点が高負荷過給領域にあるときのように、クランクケース４内のブローバイガスを第２エゼクタ１２０によって第２ブローバイガス用バイパス通路１１９に吸引することができない。
【０１２０】
そこで本実施形態では、機関運転点が中負荷無過給領域にあるときは、エアバイパス弁２６の開度を全開よりも小さくすると共に、流量調節弁１１６を開く。
【０１２１】
このように、エアバイパス弁２６の開度を全開よりも小さくすることで、空気がエアバイパス弁２６を通過したときにエアバイパス弁２６の前後で圧力差（圧力損失）が生じ、第１ブローバイガス用バイパス通路１１４の一端が接続されているエアバイパス管２５内の圧力（エアバイパス弁２６よりも上流側のエアバイパス管２５内の圧力）よりも、第１ブローバイガス用バイパス通路１１４の他端が接続されているエアバイパス管２５内の圧力（エアバイパス弁２６よりも下流側のエアバイパス管２５内の圧力）が低くなる。すなわち、第１ブローバイガス用バイパス通路１１４の両端間に圧力差（一端側圧力＞他端側圧力）が生じる。
【０１２２】
したがって、このときに流量調節弁１１６を開けば、第１ブローバイガス用バイパス通路１１４の両端間に生じる圧力差によって、第１ブローバイガス用バイパス通路１１４の一端側から他端側に向かって空気を流すことができ、第１エゼクタ１１５の流体流入口１１５ａから流体流出口１１５ｂに向かって空気を流すことができる。
【０１２３】
そのため、スーパチャージャ２３による過給を実施せずにスロットル弁２８を全開とするような運転状態であっても、クランクケース４内のブローバイガスを第１エゼクタ１１５によって第１ブローバイガス用バイパス通路１１４に吸引することができるので、クランクケース内の換気を行うことができる。
【０１２４】
このように、機関運転点が中負荷無過給領域にあるときは、空気がエアバイパス弁２６を通過したときにエアバイパス弁２６の前後で生じる圧力差を利用して第１ブローバイガス用バイパス通路１１４の一端側から他端側に向かって空気を流し、クランクケース内のブローバイガスを第１エゼクタ１１５によって第１ブローバイガス用バイパス通路１１４に吸引するようにしている。したがって、エアバイパス弁２６を全閉にしてしまうと、エアバイパス弁２６の前後で圧力差が生じなくなるので、機関運転点が中負荷無過給領域にあるときは、エアバイパス弁２６の開度は全開及び全閉を除くそれらの間の任意の中間開度に制御されることになる。
【０１２５】
第１エゼクタ１１５は、第１ブローバイガス用バイパス通路１１４に流入する空気の流量が多くなるほど流体吸引口１１５ｃから吸引するブローバイガスの流量が多くなる特性を有している。そこで本実施形態では、機関運転点が中負荷無過給領域にあるときは、以下のようにバイパス弁２６及び流量調節弁１１６の開度を制御して、燃焼室１０内からクランクケース４内に漏れ出たブローバイガスの流量分だけを第１エゼクタ１１５によって吸引することができるように、第１ブローバイガス用バイパス通路１１４に流入する空気の流量を制御している。
【０１２６】
すなわち本実施形態では、機関運転点が中負荷無過給領域にあるときは、電子制御ユニット２００によって流量調節弁１１６を全開にすると共に、第１エゼクタ１１５によって吸引されるブローバイガスの流量が機関運転状態に応じた目標流量となるようにエアバイパス弁２６の開度を制御している。具体的には電子制御ユニット２００は、図１１のマップを参照し、機関運転状態に基づいて、第１エゼクタ１１５によって吸引すべきブローバイガスの目標流量を算出する。そして電子制御ユニット２００は、目標流量に基づいてエアバイパス弁２６の目標開度を設定し、当該目標開度となるようにエアバイパス弁２６の開度を制御している。
【０１２７】
なお、機関運転点が中負荷無過給領域にあるときのバイパス弁及び流量調節弁１１６の制御は上記の方法に限らず、以下のようにしても良い。
【０１２８】
例えば、クランクケース４内の圧力を検出できるようにしておき、クランクケース４内の圧力が予め設定された所定圧よりも低くなったとき、すなわち第１エゼクタ１１５によって吸引されるブローバイガスの流量が、燃焼室１０内からクランクケース４内に漏れ出たブローバイガスの流量よりも多くなっているときには、流量調節弁１１６の開度を全開から小さくし、エアバイパス弁２６を目標開度よりも大きくするようにしても良い。すなわち、エアバイパス弁２６と流量調節弁１１６とを協調的に制御するようにしても良い。
【０１２９】
以上説明した本実施形態による内燃機関１００は、機関本体１と、機関本体１の吸気通路に設けられ、機関本体１の動力によって機械的に駆動されるスーパチャージャ（過給機）２３と、スーパチャージャ２３よりも吸気流れ方向下流側の吸気通路に設けられるスロットル弁２８と、一端がスーパチャージャ２３よりも吸気流れ方向上流側の吸気通路に接続され、他端がスーパチャージャ２３とスロットル弁２８との間の吸気通路に接続されるエアバイパス管（エアバイパス通路）２５と、エアバイパス管２５に設けられ、エアバイパス管２５の一端側から他端側に向かってエアバイパス管２５を流れる吸気の流量を調節するエアバイパス弁２６と、一端がエアバイパス弁２６よりも吸気流れ方向上流側のエアバイパス管２５に接続され、他端がエアバイパス弁２６よりも吸気流れ方向下流側のエアバイパス管２５に接続される第１ブローバイガス用バイパス通路（ブローバイガス用バイパス通路）１１４と、第１ブローバイガス用バイパス通路１１４に設けられ、第１ブローバイガス用バイパス通路１１４の一端側から他端側に向かって第１ブローバイガス用バイパス通路１１４に吸気が流れたときに、流体吸引口１１５ｃからブローバイガスを吸引する第１エゼクタ（エゼクタ）１１５と、機関本体１のクランクケース４と第１エゼクタ１１５の流体吸引口１１５ｃとを接続する第２ブローバイガス通路（ブローバイガス通路）１１８と、機関本体１の運転状態がスロットル弁２８の開度を全開にする運転状態のときには、エアバイパス弁２６の開度を全開よりも小さくするように構成された電子制御ユニット（制御装置）２００と、を備える。
【０１３０】
これにより、例えばスーパチャージャ２３による過給を実施せずにスロットル弁２８の開度を全開にする運転状態のときには、エアバイパス弁２６の開度が全開よりも小さくされるので、エアバイパス弁２６よりも上流側のエアバイパス管２５内の圧力よりも下流側のエアバイパス管２５内の圧力が低くなり、エアバイパス弁２６の前後で圧力差が生じる。すなわち、第１ブローバイガス用バイパス通路１１４の両端間に圧力差（一端側圧力＞他端側圧力）が生じる。この第１ブローバイガス用バイパス通路１１４の両端間に生じる圧力差によって、第１ブローバイガス用バイパス通路１１４の一端側から他端側に向かって第１ブローバイガス用バイパス通路１１４に吸気を流すことができる。そのため、スーパチャージャ２３による過給を実施せずにスロットル弁２８を全開とするような運転状態であっても、クランクケース４内のブローバイガスを第１エゼクタ１１５によって第１ブローバイガス用バイパス通路１１４に吸引することができるので、クランクケース４内の換気を行うことができる。
【０１３１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【符号の説明】
【０１３２】
１    機関本体
４    クランクケース
２３    スーパチャージャ（過給機）
２５    エアバイパス管（エアバイパス通路）
２６    エアバイパス弁
２８    スロットル弁
１１４    第１ブローバイガス用バイパス通路（ブローバイガス用バイパス通路）
１１５    第１エゼクタ（エゼクタ）
１１５ｃ    流体吸引口
１１８    第２ブローバイガス通路（ブローバイガス通路）
２００    電子制御ユニット（制御装置）
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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