(57)【要約】【課題】過給機を備える内燃機関において、ブローバイガスがクランクケース内に蓄積されることを低減する。【解決手段】内燃機関のＰＳＶシステム（１）は、内燃機関（１００）と、クランクケース（５）内のケース内空間をシールするカバー部（２５）と、カバー部に設けられており、ピストン（４）がケース内空間に向かってシリンダ（２３）内を移動することによって生じたケース内空間における圧力の上昇に応じて開き、ケース内空間からブローバイガスを排出する排出手段（１０）と、排出されたブローバイガスを、内燃機関の吸気側における過給機の下流に還流する第１流路部（４３）と、排出されたブローバイガスを、内燃機関の吸気側における過給機の上流に還流する第２流路部（４４）と、第２流路部の途中又は端に設けられ、排出されたブローバイガスの還流を促進するポンプ（５０）とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ｉ）シリンダ、（ｉｉ）クランクケース、（ｉｉｉ）前記シリンダ内に吸気を行う過給機、及び（ｉｖ）前記シリンダ内における燃料の燃焼に応じて前記シリンダ内を往復するピストンを有する内燃機関と、
前記クランクケース内のケース内空間をシールするカバー部と、
前記カバー部に設けられており、前記ピストンが前記ケース内空間に向かって前記シリンダ内を移動することによって生じた前記ケース内空間における圧力の上昇に応じて開き、前記ケース内空間からブローバイガスを排出する排出手段と、
前記排出されたブローバイガスを、前記内燃機関の吸気側における前記過給機の下流に還流する第１流路部と、
前記下流の圧力が負圧でない場合に、前記排出されたブローバイガスを、前記内燃機関の吸気側における前記過給機の上流に還流する第２流路部と、
前記第２流路部の途中又は端に設けられ、前記排出されたブローバイガスの還流を促進するポンプと
を備えることを特徴とする内燃機関のＰＣＶシステム。
【請求項２】
前記第２流路部における前記ポンプより下流側に設けられており、前記還流されるブローバイガスの流量を制御する還流制御弁を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のＰＣＶシステム。
【請求項３】
前記還流制御弁は、前記過給機による吸気が行われている際には、前記排出されたブローバイガスを還流しないように開閉されることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関のＰＣＶシステム。
【請求項４】
前記下流の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記検出された圧力に基づいて、前記過給機による吸気が行われているか否かの判定を行う判定手段と
を更に備え、
前記還流制御弁は、前記判定に基づいて前記流量を制御する
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の内燃機関のＰＣＶシステム。
【請求項５】
前記内燃機関の排気側におけるＮＯｘの濃度を検出する第１濃度検出手段を更に備え、
前記還流制御弁は、前記第１濃度検出手段により検出されたＮＯｘの濃度に基づいて、前記流量を制御する
ことを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載の内燃機関のＰＣＶシステム。
【請求項６】
前記クランクケース内のＮＯｘ濃度を検出する第２濃度検出手段を更に備え、
前記還流制御弁は、前記第２濃度検出手段により検出されたＮＯｘ濃度に基づいて、前記流量を制御する
ことを特徴とする請求項２から５のいずれか一項に記載の内燃機関のＰＣＶシステム。
【請求項７】
前記過給機の上流における前記第２流路部による還流位置よりも上流側から前記シリンダのシリンダヘッドに流れるガスの流路を構成する第３流路部と、
前記第３流路部に設けられた第１の一方向弁と、
前記過給機の下流から前記シリンダヘッドに流れるガスの流路を構成する第４流路部と、
前記過給機の下流及び前記第４流路部間に設けられており、前記第４流路部によって前記シリンダヘッドに流れるガスの量を調整する調整弁と
を更に備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の内燃機関のＰＣＶシステム。
【請求項８】
前記第２流路部における前記ポンプより下流側に設けられた第２の一方向弁を更に備えることを特徴とする請求項１から７のいずれか内燃機関のＰＣＶシステム。
【請求項９】
前記排出手段と、前記第１及び第２流路部との間に設けられており、前記ブローバイガス及びオイルを相互に分離するオイルセパレータを更に備えることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の内燃機関のＰＣＶシステム。
【請求項１０】
前記過給機の上流における前記第２流路部による還流位置よりも上流側に設けられたエアクリーナを更に備えることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の内燃機関のＰＣＶシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばエンジン等の内燃機関に設けられるブローバイガス還元装置の一例である内燃機関のＰＣＶ（Positive Crankcase Ventilation）システムの技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のＰＣＶシステムでは、内燃機関における燃焼の際に発生し、クランクケース内に蓄積されるブローバイガスを、吸気側に環流するというものがある（特許文献１参照）。そして、このようなブローバイガスの還流を効率的に行うために、様々な技術が提案されている。
【０００３】
例えば特許文献２では、クランクケースに蓄積されたブローバイガスをポンプにより吸引するという技術が提案されている。また特許文献３から５では、ＮＯｘの濃度や内燃機関の負荷に応じて、還流するブローバイガスの量を調整するという技術が提案されている
【特許文献１】実開平５−８７２１３号公報
【特許文献２】特開２００１−１６４９１８号公報
【特許文献３】特開２００６−１８３６４１号公報
【特許文献４】特開２００６−１３８２４２号公報
【特許文献５】特開平７−１５８５３９号公報
【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、過給機を備える内燃機関においては、過給機による吸気が行われる高負荷時に内燃機関の吸気側における圧力が高くなり、ブローバイガスを還流させることが困難となる。よって、クランクケース内に蓄積されるブローバイガスの量が増大し、結果的にオイルの消費量が増大してしまうという技術的問題点がある。更に、オイルの供給が適切に行われなくなるため、油圧によって動作する装置が正常に機能しなくなるおそれがあるという技術的問題点がある。
【０００５】
本発明は、例えば上述した問題点に鑑みなされたものであり、クランクケース内に蓄積されるブローバイガスを効率的に還流することが可能な内燃機関のＰＣＶシステムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の内燃機関のＰＣＶシステムは上記課題を解決するために、（ｉ）シリンダ、（ｉｉ）クランクケース、（ｉｉｉ）前記シリンダ内に吸気を行う過給機、及び（ｉｖ）前記シリンダ内における燃料の燃焼に応じて前記シリンダ内を往復するピストンを有する内燃機関と、前記クランクケース内のケース内空間をシールするカバー部と、前記カバー部に設けられており、前記ピストンが前記ケース内空間に向かって前記シリンダ内を移動することによって生じた前記ケース内空間における圧力の上昇に応じて開き、前記ケース内空間からブローバイガスを排出する排出手段と、前記排出されたブローバイガスを、前記内燃機関の吸気側における前記過給機の下流に還流する第１流路部と、前記下流の圧力が負圧でない場合に、前記排出されたブローバイガスを、前記内燃機関の吸気側における前記過給機の上流に還流する第２流路部と、前記第２流路部の途中又は端に設けられ、前記排出されたブローバイガスの還流を促進するポンプとを備える。
【０００７】
本発明の内燃機関のＰＣＶシステムによれば、内燃機関は、例えば、車両に搭載されたエンジンであり、シリンダ内における燃料の燃焼に応じてシリンダ内をピストンが往復し、当該車両の駆動力を発生させる。
【０００８】
カバー部は、クランクケース内のケース内空間、より具体的には、クランクシャフトが回転する回転軸が収納された空間をシールするように設けられており、ケース内空間及びその外側の空間を相互に隔てている。
【０００９】
排出手段は、前記カバー部に設けられており、例えば、シリンダ内の燃焼室で燃料が燃焼した際におけるピストンの動作することによって、言い換えれば、ピストンがケース内空間に向かってシリンダ内を移動することによって生じたケース内空間における圧力の上昇に応じて開く。このような排出手段は、ケース内空間の圧力の上昇に応じて開くリード弁等の一方向弁、或いはケース内空間内の圧力がその外側の空間の圧力より高い場合に、ケース内空間及びその外側の空間を相互に連通させるバルブ等の各種弁機構である。排出手段は、このように圧力により受動的に開閉動作を行うように構成されてもよい。或いは、例えばＥＣＵ（Electronic Control Unit）又は自らに設けられたマイコン若しくはプロセッサなどによる制御下でアクチュエータ等により能動的に開閉動作を行うように構成されていてもよい。
【００１０】
従って、このような排出手段によれば、燃料の燃焼によって生じたブローバイガスのうち燃焼室からピストンリング及びリング溝を介してケース内空間に導かれたブローバイガスをケース内空間の外側の空間に排出することができ、ケース内空間に蓄積されるブローバイガスの蓄積量を低減できる。このようにケース内空間に蓄積されるブローバイガスが低減可能であるため、ピストンに接続され、当該ピストンの動作に応じて駆動されるコンロッドの動作に応じてオイルパンからケース内空間に引き上げられるオイルのうちブローバイガスに混合されるオイル量を低減できる。よって、例えばエンジンオイルのメンテナンスピッチの低減、及びエンジンのランニングコストの低減が可能になる。
【００１１】
本発明では更に、排出手段によりケース内空間から排出されたブローバイガスは、第１流路部によって、内燃機関の吸気側における過給機の下流に還流される。従って、排出されたブローバイガスは、内燃機関に導かれ、再燃焼される。このように、ブローバイガスを再燃焼することにより、例えば排気におけるＨＣ（炭化水素）等の有害物質を低減することが可能となる。
【００１２】
ここで、上述した過給機の下流の圧力は、例えば過給機の高負荷運転時等に負圧でなくなる場合ある。即ち、過給機の下流の圧力がケース内空間の圧力より高い状態となってしまう場合がある。過給機の下流の圧力が負圧でなくなると、排出されたブローバイガスを、第１流路部によって還流することは困難となってしまう。
【００１３】
このような場合、排出されたブローバイガスは、第２流路部によって過給機の上流に還流される。即ち、排出されたブローバイガスは、過給機の下流の圧力が負圧であるか否かによって、夫々異なる流路部で、異なる位置に還流される。これにより、過給機の下流の圧力によらずに、排出されたブローバイガスを還流することが可能となる。
【００１４】
また本発明では特に、第２流路部の途中又は端にポンプが設けられており、第２流路部によるブローバイガスの還流を促進している。具体的には、排出されたブローバイガスがポンプによって吸引され、第２流路部の下流側に放出される。ポンプは、例えばＥＣＵなどの制御手段による制御を受けて、吸引動作を適宜に行う。これにより、例えば過給機の上流が還流を行える程の十分な負圧でない場合であっても、効率的な還流が行える。また、排出手段が開いている際にクランクケース内に存在しているブローバイガスも、ポンプによって吸引されるので、例えば排出手段の開閉時期がずれることによって、排出手段によるブローバイガスの排出が十分に行なえていない場合に、排出を促進させることも可能である。
【００１５】
以上説明したように、本発明の内燃機関のＰＣＶシステムによれば、第１流路部及びポンプの設けられた第２流路部を備えているため、好適にブローバイガスの還流が行える。加えて、排出手段によって、ブローバイガスに混合されるオイル量を低減できるため、還流されたブローバイガスが過給機の内部、及び吸気系統内部に付着することを低減でき、過給機の動作不良の低減、及びスロットルバルブの固着の抑制が可能になる。従って、エンジン等の内燃機関の動作性能が低下することを抑制できる。
【００１６】
本発明の内燃機関のＰＣＶシステムの一態様では、前記第２流路部における前記ポンプより下流側に設けられており、前記還流されるブローバイガスの流量を制御する還流制御弁を更に備える。
【００１７】
この態様によれば、第２流路部におけるポンプより下流側に還流制御弁が設けられており、開度が調節されることによって、第２流路部によって還流するブローバイガスの流量を制御することが可能である。尚、還流制御弁の開度は、典型的には、当該システムにおける各種条件によって自動的に調節される。還流制御弁は、例えばＥＣＵなどの制御手段による制御を受けて、還流制御弁の弁体若しくは弁軸を回動させるアクチュエータ等により流路の開閉又は開度調整を行うように構成されていてもよい。
【００１８】
第２流路部においては、例えば過給機の上流側の圧力等によらず、ポンプによって強制的にブローバイガスが還流されるため、還流すべき流量以上のブローバイガスが還流される場合がある。このような場合において、還流制御弁を用いれば、開度を調節することによって、所望の流量のブローバイガスを還流させることが可能となる。即ち、本態様に係る内燃機関のＰＣＶシステムによれば、より好適にブローバイガスを還流させることが可能である。
【００１９】
上述した還流制御弁を備える態様では、前記還流制御弁は、前記過給機による吸気が行われている際には、前記排出されたブローバイガスを還流しないように開閉されるように構成してもよい。
【００２０】
このように構成すれば、過給機による吸気が行われている際には、例えばＥＣＵ等の制御手段による制御下で、還流制御弁が閉じられて、第２流路部によって還流されたブローバイガスが、過給機の上流に放出されないように制御される。これにより、還流されたブローバイガスが、過給機の上流において新気と混合されることを防止することができる。仮に、還流されたブローバイガス及び新気が混合されると、内燃機関におけるオイル消費が増加する。よって、上述したように、還流されたブローバイガス及び新気が混合することを防止することで、内燃機関におけるオイル消費を低減することができる。
【００２１】
上述した還流制御弁を備える態様では、前記下流の圧力を検出する圧力検出手段と、前記検出された圧力に基づいて、前記過給機による吸気が行われているか否かの判定を行う判定手段とを更に備え、前記還流制御弁は、前記判定に基づいて前記流量を制御するように構成してもよい。
【００２２】
このように構成すれば、内燃機関の動作時において、先ず圧力検出手段により過給機の下流の圧力が検出される。続いて、例えばＥＣＵなどから構成される判定手段により、検出された圧力に基づいて、過給機による吸気が行われているか否かの判定が行われる。具体的には、例えば圧力に対する所定の閾値が予め設定され、検出された圧力が所定の閾値を超えた際に、過給機による吸気が行われていると判定される。検出された圧力に基づくことによって、判定手段は、過給機による吸気が行われているか否かを、より容易に判定することができる。
【００２３】
そして、還流制御弁は、上述した判定手段による判定に基づいて制御される。即ち、第２流路部により還流するブローバイガスの流量は、判定手段による判定に基づいて制御される。例えば、判定手段において、過給機による吸気が行われていると判定された際には、還流制御弁が閉じる方向に制御され、還流するブローバイガスの流量は減少させられる。このように、判定手段による判定に基づいて開度を調節することによって、還流制御弁をより容易に制御することができる。従って、より好適にブローバイガスを還流させることが可能である。
【００２４】
上述した還流制御弁を備える態様では、前記内燃機関の排気側におけるＮＯｘの濃度を検出する第１濃度検出手段を更に備え、前記還流制御弁は、前記第１濃度検出手段により検出されたＮＯｘの濃度に基づいて、前記流量を制御するように構成してもよい。
【００２５】
このように構成すれば、内燃機関の動作時において、先ず例えば濃度センサを含んでなる第１濃度手段により内燃機関の排気側におけるＮＯｘ（窒素酸化物）の濃度が検出される。そして、第１濃度検出手段により検出されたＮＯｘの濃度に基づいて、還流制御弁の開度が調節され、第２流路部により還流するブローバイガスの流量が制御される。例えば、ＮＯｘの濃度に対する所定の閾値が予め設定され、検出されたＮＯｘの濃度が所定の閾値を超えた場合に、還流制御弁が閉じるように制御される。
【００２６】
ここで、内燃機関の排気側におけるＮＯｘ濃度とクランクケース内におけるブローバイガス中のＮＯｘ濃度とは相関が極めて強い。このため、還流するブローバイガスの流量を、内燃機関の排気側におけるＮＯｘ濃度に基づいて制御することは、還流するブローバイガスの流量を、クランクケース内におけるブローバイガス中のＮＯｘ濃度に基づいて制御することと実質的に同一であるとも言える。
【００２７】
従って、内燃機関の排気側におけるＮＯｘ濃度に基づいて、還流するブローバイガスの流量を制御すれば、クランクケース内からＮＯｘ濃度が高いブローバイガスが還流されることにより、内燃機関に蓄積されるブローバイガス中のＮＯｘ濃度が高くなり過ぎてしまうことを防止できる。よって、例えばＮＯｘとオイルとが反応して、オイルの劣化が早まってしまうことを防止できる。また、ブローバイガスが還流されて再燃焼される際に、内燃機関における燃焼が悪化してしまうことを防止できる。即ち、ブローバイガス中のＮＯｘ濃度が高くなることによって発生する悪影響を回避しつつ、ブローバイガスを還流させることが可能である。
【００２８】
上述した還流制御弁を備える態様では、前記クランクケース内のＮＯｘ濃度を検出する第２濃度検出手段を更に備え、前記還流制御弁は、前記第２濃度検出手段により検出されたＮＯｘ濃度に基づいて、前記流量を制御するように構成してもよい。
【００２９】
このように構成すれば、内燃機関の動作時において、先ず例えば濃度センサを含んでなる第２濃度手段によりクランクケース内におけるＮＯｘ（窒素酸化物）の濃度が検出される。そして、第２濃度検出手段により検出されたＮＯｘの濃度に基づいて、還流制御弁の開度が調節され、第２流路部により還流するブローバイガスの流量が制御される。例えば、ＮＯｘの濃度に対する所定の閾値が予め設定され、検出されたＮＯｘの濃度が所定の閾値を超えた場合に、還流制御弁が閉じるように制御される。
【００３０】
クランクケース内のＮＯｘ濃度に基づいて、還流するブローバイガスの流量を制御すれば、クランクケース内からＮＯｘ濃度が高いブローバイガスが還流されることにより、内燃機関に蓄積されるブローバイガス中のＮＯｘ濃度が高くなり過ぎてしまうことを防止できる。よって、例えばＮＯｘとオイルとが反応して、オイルの劣化が早まってしまうことを防止できる。また、ブローバイガスが還流されて再燃焼される際に、内燃機関における燃焼が悪化してしまうことを防止できる。即ち、ブローバイガス中のＮＯｘ濃度が高くなることによって発生する悪影響を回避しつつ、ブローバイガスを還流させることが可能である。
【００３１】
尚、第２濃度検出手段に加えて、上述した第１濃度検出手段を備える場合には、第１及び第２濃度検出手段により検出されたＮＯｘ濃度を総合的に勘案して、還流制御弁の開閉を制御するようにしてもよい。即ち、内燃機関の排気側のＮＯｘ濃度及びクランクケース内のＮＯｘ濃度の両方に基づいて、還流制御弁の開閉を制御するようにしてもよい。これにより、より効果的に、ブローバイガス中のＮＯｘ濃度が高くなり過ぎてしまうことを防止できる。
【００３２】
本発明の内燃機関のＰＣＶシステムの他の態様では、前記過給機の上流における前記第２流路部による還流位置よりも上流側から前記シリンダのシリンダヘッドに流れるガスの流路を構成する第３流路部と、前記第３流路部に設けられた第１の一方向弁と、前記過給機の下流から前記シリンダヘッドに流れるガスの流路を構成する第４流路部と、前記過給機の下流及び前記第４流路部間に設けられており、前記第４流路部によって前記シリンダヘッドに流れるガスの量を調整する調整弁とを更に備える。
【００３３】
この態様によれば、第３流路部によって、過給機の上流からシリンダヘッドにガスが導入される。特に第３流路部は、過給機の上流における第２流路部による還流位置よりも上流側からガスを導入するため、第２流路部によって還流されたブローバイガスと混合されていない新気を導入することが可能である。また、第３流路部には第１の一方向弁が設けられているため、シリンダヘッドに導入される新気が逆流してしまうことを防止できる。尚、典型的には、過給機による新気の導入が行われていない場合に、第３流路部による新気の導入が行われる。
【００３４】
本態様では更に、第４流路部によって、過給機の下流からシリンダヘッドにガスが導入される。第４流路部には調整弁が設けられており、調整弁の開度を制御することによって、第４流路部によってシリンダヘッドに導入されるガスの量が調整される。調整弁は、典型的には、過給機の下流に新気が導入されている際に開かれる。これにより、シリンダヘッドに新気を導入することができる。
【００３５】
以上説明したように、本態様に係る内燃機関のＰＣＶシステムによれば、内燃機関のシリンダヘッドに対して、確実に新気を導入することが可能である。
【００３６】
本発明の内燃機関のＰＣＶシステムの他の態様では、前記第２流路部における前記ポンプより下流側に設けられた第２の一方向弁を更に備える。
【００３７】
この態様によれば、第２流路部におけるポンプより下流側に、第２の一方向弁が備えられているため、第２流路部によって還流されているブローバイガスが、逆流してしまうことを防止することができる。
【００３８】
また、上述した還流制御弁が備えられる場合、第２の一方向弁は、還流制御弁より上流側（即ち、ポンプ側）に設けられる。これにより、例えば還流制御弁が閉じられることで、第２流路部内の圧力が高くなった場合であっても、還流されているブローバイガスが、クランクケース等に逆流してしまうことを防止できる。
【００３９】
本発明の内燃機関のＰＣＶシステムの他の態様では、前記排出手段と、前記第１及び第２流路部との間に設けられており、前記ブローバイガス及びオイルを相互に分離するオイルセパレータを更に備える。
【００４０】
この態様によれば、排出手段によって排出されたブローバイガスは、第１流路部又は第２流路部によって還流される前に、オイルセパレータによってオイルと分離される。このため、還流されるブローバイガスに含まれるオイル量が低減される。よって、還流されたブローバイガスが過給機の内部、及び吸気系統内部に付着することを低減でき、過給機の動作不良の低減、及びスロットルバルブの固着の抑制が可能になる。従って、内燃機関の動作性能が低下することを抑制できる。
【００４１】
本発明の内燃機関のＰＣＶシステムの他の態様では、前記過給機の上流における前記第２流路部による還流位置よりも上流側に設けられたエアクリーナを更に備える。
【００４２】
この態様によれば、内燃機関に吸気される新気は、過給の上流においてエアクリーナを通して導入される。よって、新気中に含まれる粉塵等はエアクリーナに吸着され、より清浄な新気中に還流されるブローバイガスを混入した上で、内燃機関に導入することが可能となる。従って、内燃機関の動作性能が低下することを抑制できる。
【００４３】
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための最良の形態から明らかにされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
以下では、本発明の実施形態について図を参照しつつ説明する。
【００４５】
＜第１実施形態＞
先ず、第１実施形態に係るＰＣＶシステムの全体構成について、図１を参照して説明する。ここに図１は、第１実施形態に係るＰＣＶシステムの構成を図式的に示した図式的構造図である。尚、図１においては、後述する過給機が動作することによって、スロット弁の下流側の流路部内の圧力が負圧になっている際（即ち、低負荷時）に各流路部等を流れるガスの流れを黒色矢印で示し、高負荷時に各流路部等を流れるガスの流れを白色矢印で示している。
【００４６】
図１において、第１実施形態に係るＰＣＶシステム１は、シリンダ２３、クランクケース５、シリンダ２３内に吸気する過給機３、及びシリンダ２３内における燃料の燃焼に応じてシリンダ２３内を往復するピストン４を有する内燃機関１００と、クランクケース５内のケース内空間５ａをシールするカバー部２５と、カバー部２５に設けられた本発明の「排出手段」の一例であるリード弁１０と、カバー部２５下に配置されたオイルパン９と、クランクケース５に連通するように設けられたオイルセパレータ６と、第１吸気路部３１と、第２吸気路部４２と、第２吸気路部４２に設けられた本発明の「圧力検出手段」の一例である圧力センサ７０と、スロットル弁７と、オイルセパレータ６及び第２吸気路部４２のうちスロットル弁７の下流側を占める流路部４２ａ間に設けられた第１流路部４３と、オイルセパレータ６及び第１吸気路部３１のうち、その途中の下流側を占める吸気路部３１ａ間に設けられた第２流路部４４と、第１吸気路部３１の途中からシリンダ２３のシリンダヘッド２２に流れるガスの流路を構成する第３流路部４１、流路部４２ａ及びシリンダヘッド２２間に流れるガスの流路を構成する第４流路部４５と、内燃機関１００の排気側に設けられた第１排気路部４６と、第２排気路部４７と、本発明の「判定手段」の一例であるＥＣＵ（Electronic Control Unit）５００とを備えて構成されている。
【００４７】
内燃機関１００は、例えば車両に搭載されたエンジンであり、シリンダ２３内における燃料の燃焼に応じてシリンダ２３内をピストン４が往復し、当該車両の駆動力を発生させる。
【００４８】
第１吸気路部３１は、過給機３の上流に設けられており、エアクリーナ２を介して内燃機関１００の外部から取り込まれた空気を過給機３に向かって流す吸気路部である。第２吸気路部４２は、過給機３の下流に設けられており、過給機３に導入された空気をシリンダヘッド２２に流す吸気路部である。即ち、内燃機関１００の動作時には、第１吸気路部によって取り込まれた空気が過給機３において圧縮され、圧縮された空気が第２吸気路部４２を介してシリンダヘッド２２に供給される。
【００４９】
スロットル弁７は、第２吸気路部４２の途中に設けられており、ドライバーによるアクセルペダルの操作に応じて開閉され、シリンダヘッド２２に供給される空気量を変更することが可能である。第２吸気路部４２におけるスロットル弁７の上流には、圧力センサ７０が設けられており、第２吸気路部４２の内部の圧力を検出することが可能とされている。
【００５０】
カバー部２５は、クランクケース５内のケース内空間５ａ、より具体的には、クランクシャフト（不図示）が回転する回転軸が収納された空間をシールするように設けられており、ケース内空間５ａ及びその外側の空間を相互に隔てている。
【００５１】
カバー部２５に設けられたリード弁１０は、クランクケース５内に蓄積されたブローバイガスを排出して、オイルセパレータ６に導くように構成されている。リード弁の詳細な構成及び動作について後に詳述する。
【００５２】
オイルセパレータ６は、クランクケース５に連通するように設けられており、リード弁１０によって排出されたブローバイガス及びオイルを相互に分離する。オイルと分離されたブローバイガスは、過給機３の動作に応じて、第１流路部４３又は第２流路部４４に供給される。オイルセパレータ６には、一方向弁１１が設けられており、ブローバイガスが第１流路部４３からオイルセパレータ６に逆流することを低減している。
【００５３】
第１流路部４３は、オイルセパレータ６から第２吸気路部４２のうちスロットル弁７の下流側を占める流路部４２ａに流れるガスの流路を構成しており、過給機３が動作していない低負荷時にブローバイガスを還流する。第２流路部４４は、その途中に設けられたポンプ５０及びポンプ５０より下流側に設けられた一方向弁１３を備えて構成されており、オイルセパレータ６から第１吸気路部３１の一部である吸気路部３１ａに流れるガスの流路を構成している。第２流路部４４は、過給機３が動作する高負荷時にブローバイガスを還流する。即ち、過給機３が動作しているか否かによって、第１流路部４３及び第２流路部４４のいずれか一方の流路部が選択され、ブローバイガスが還流される。
【００５４】
第２流路部４４及び吸気路部３１ａ間には還流制御弁６０が設けられており、開閉することで、還流するブローバイガスの流量を制御することが可能とされている。ブローバイガスの還流についてのより詳細な説明は後述する。
【００５５】
第３流路部４１は、その途中に設けられた一方向弁１４を含んで構成されており、第１吸気路部３１の途中からシリンダ２３のシリンダヘッド２２に流れる空気等のガスの流路を構成しており、低負荷時におけるシリンダヘッド２２への空気の供給を可能にする。また第４流路部４５は、オイルセパレータ６から第２吸気路部４２のうちスロットル弁７の下流側を占める流路部４２ａ、及びシリンダヘッド２２間に流れるガスの流路を構成しており、高負荷時におけるシリンダヘッド２２への空気の供給を可能にする。
【００５６】
第１排気路部４６は、内燃機関１００の排気側における過給機３の上流側に設けられており、内燃機関１００から排出された排気を過給機３に導く。また第１排気路部４６は、過給機３より下流側に設けられており、第１排気路部４６によって導かれた排気を過給機３から外部へと導く。
【００５７】
ＥＣＵ５００は、本発明の「制御手段」の一例であり、圧力センサ７０によって検出された圧力に基づいて、過給機３による吸気が行われているか否かを判定する他、ＰＣＶシステム１の動作全体を制御する電子制御ユニットである。
【００５８】
続いて、クランクケース５内からブローバイガスを排出するリード弁１０の動作について、引き続き図１を参照し詳細に説明する。
【００５９】
図１において、内燃機関１００の動作時において、エアクリーナ２の上流側から取り込まれた空気は、第１吸気路部３１、過給機３、インタークーラ８、第２流路部４２、スロットル弁７を介してシリンダ２３内の燃焼室２４に供給される。燃焼室２４で燃料が燃焼することによって発生したブローバイガスは、ピストン４のピストンリング及びリング溝を介して、ピストン４の下側に位置するケース内空間５ａに導かれる。ケース内空間５ａに導かれたブローバイガスは、ケース内空間５ａでオイルパン９から飛散したオイルと混合される。
【００６０】
ケース内空間５ａに蓄積されたブローバイガスは、リード弁１０によって、ケース内空間５ａから排出される。リード弁１０は、シリンダ２３内の燃焼室２４で燃料が燃焼した際におけるピストン４の動作によって、言い換えれば、ピストン４がケース内空間５ａに向かってシリンダ２３内を移動することによって生じたケース内空間５ａにおける圧力の上昇に応じて開く。このようなリード弁１０によれば、燃料の燃焼によって生じたブローバイガスのうち、燃焼室２４からピストンリング及びリング溝を介してケース内空間５ａに導かれたブローバイガスを、ケース内空間５ａの外側の空間に好適に排出することができる。よって、ケース内空間５ａに蓄積されるブローバイガスの蓄積量を低減できる。
【００６１】
ケース内空間５ａに蓄積されるブローバイガスを低減することで、ケース内空間５ａにおいてブローバイガスに混合されるオイル量を低減することができる。即ち、ピストン４の動作に応じて駆動されるコンロッドの動作に応じてオイルパン９からケース内空間５ａに引き上げられるオイルのうち、ブローバイガスに混合されるオイル量を低減できる。即ち、内燃機関１００におけるオイル消費量を低減することができる。
【００６２】
また、第１実施形態に係る内燃機関のＰＣＶシステム１によれば、オイルパン９がカバー部２５下に配置され、且つクランクケース５が、シリンダ２３の下側に配置されている。従って、一方向にのみ開くリード弁１０は、ピストン４がシリンダ２３内を上方に移動する際に、ケース内空間５ａの圧力が低下することによって閉じられる。より具体的には、内燃機関１００における燃焼工程の後、燃焼室２４で発生したガスを排気する排気工程の際に、ピストン４がシリンダ内を上方に移動する。これにより、ケース内空間５ａの圧力が低下し、その圧力の低下に応じてリード弁１０が閉じる。
【００６３】
上述したようにリード弁１０が閉じられることによって、オイル面が変動等により、リード弁１０を介してオイルパン９側からケース内空間５ａにオイルが飛散することを低減できる。即ち、オイルの消費量を、より効果的に低減することができる。尚、内燃機関１００が高負荷で動作する高負荷時には、オイルパン９のオイル面が激しく変動するため、上述した効果は特に顕著に発揮される。
【００６４】
以上説明したように、カバー部２５にブローバイガスを排出するリード弁１０を備えることにより、内燃機関１００におけるオイル消費量を効果的に低減することが可能となる。従って、例えばエンジンオイルのメンテナンスピッチの低減、及びエンジンのランニングコストの低減が可能となる。加えて、ケース内空間５ａ等の内燃機関内部へのオイル供給量が適正な量に維持されるため、油圧により作動するＶＶＴ（可変動弁機構）、及び各種動弁系等の動作部が、内燃機関の高回転領域まで適切に動作可能になる。
【００６５】
続いて、過給機３の動作及び非動作に応じて各流路部等に還流されるブローバイガスの経路、及びその際に動作について、図１に加え図２を参照して詳細にする。図２は、還流制御弁によるブローバイガスの流量制御の流れを示すフローチャートである。
【００６６】
図１において、クランクケース５内に蓄積されたブローバイガスは、上述したリード弁１０によって排出された後、オイルセパレータ６によってブローバイガス及びオイルに分離される。そして、分離されたブローバイガスは、過給機３が動作しているか否かによって、第１流路部４３又は第２流路部４４のいずれかにより還流される。
【００６７】
過給機による吸気が行われていない低負荷時には、流路部４２ａにおける圧力は負圧となる。このため、オイルセパレータ６から放出されたブローバイガスは、流路部４２ａ側に吸引される。よって、ブローバイガスは第１流路部４３によって還流され、流路部４２ａを介し、内燃機関１００に導入される。内燃機関１００に還流されたブローバイガスは、再び燃焼室２４で燃焼される。低負荷時には、第１吸気路部３１からシリンダヘッド用オイルセパレータ２１、シリンダヘッド２２を介して空気が供給されるため、ケース内空間５ａでは、空気及びブローバイガスの換気が良好な状態に維持される。
【００６８】
一方、過給機による吸気が行われている高負荷時には、流路部４２ａにおける圧力は高くなり、負圧とならない。このためブローバイガスは、第２流路部４４によって、吸気路部３１ａに還流される。吸気路部３１ａに還流されたブローバイガスは、過給機３によって内燃機関へと導かれ、再び燃焼室２４で燃焼される。
【００６９】
また本実施形態では特に、第２流路部４４にポンプ５０が設けられており、ブローバイガスを吸引して、第２流路部４４による還流を促進している。即ち、ブローバイガスを強制的に第２流路部４４に流すことにより、還流するブローバイガスを増加させることができる。これにより、例えば過給機の上流が還流を行える程の十分な負圧でない場合であっても、効率的な還流が行える。また、排出手段が開いている際にクランクケース内に存在しているブローバイガスも、ポンプによって吸引されるので、例えば排出手段の開閉時期がずれることによって、排出手段によるブローバイガスの排出が十分に行なえていない場合に、排出を促進させることも可能である。尚、第２流路部４４のポンプより下流側には、一方向弁１３が設けられており、ポンプから放出されたブローバイガスが、ポンプ側に逆流してしまうことを防止している。
【００７０】
本実施形態では更に、第２流路部４４及び吸気路部３１ａ間に、還流制御弁６０が設けられている。第２流路部４４においては、上述したように、ポンプ５０によって強制的にブローバイガスが還流されるため、還流すべき流量以上のブローバイガスが還流される場合がある。このような場合において、還流制御弁６０を用いれば、開度を調節することによって、所望の流量のブローバイガスを還流させることが可能となる。
【００７１】
還流制御弁６０は、例えば過給機による吸気が行われていない低負荷時には開かれるように制御され、過給機３による吸気が行われている高負荷時には閉じられるように制御される。即ち、高負荷時に、第２流路部４４によって還流されたブローバイガスが、過給機３の上流に放出されないように制御される。これにより、還流されたブローバイガスが、過給機３の上流において新気と混合されることを防止することができる。仮に、還流されたブローバイガス及び新気が混合されると、内燃機関１００におけるオイル消費が増加する。よって、上述したように、還流されたブローバイガス及び新気が混合することを防止することで、内燃機関１００におけるオイル消費を低減することができる。
【００７２】
ここで、還流制御弁６０を制御する際の条件である、過給機３が動作しているか否かの判定は、圧力センサ７０によって検出された第２吸気路部４２における圧力に基づいて行われる。
【００７３】
図２において、第１実施形態に係る内燃機関のＰＣＶシステム１の動作が開始されると、先ず圧力センサ７０が、第２吸気路部４２の圧力を検出する（ステップＳ１１）。検出された圧力はＥＣＵ５００に伝達され、ＥＣＵ５００は、検出された圧力に基づいて、過給機３による吸気が行われているか否かを判定する（ステップＳ１２）。具体的には、例えば圧力に対する所定の閾値が予め設定され、検出された圧力が所定の閾値を超えた際に、過給機による吸気が行われていると判定する。
【００７４】
過給機３による吸気が行われていると判定された場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、還流制御弁６０は閉じられ、吸気路部３１ａに、還流されたブローバイガスが放出されないように制御する（ステップＳ１３）。また、過給機３による吸気が行われていないと判定された場合（ステップＳ１２：ＮＯ）、還流制御弁６０は開かれ、吸気路部３１ａに、還流されたブローバイガスを放出するように制御する（ステップＳ１４）。上述した一連の処理（ステップＳ１１からステップＳ１４）が繰り返し実行されることにより、還流制御弁６０は制御される。
【００７５】
以上説明したように、第１吸気路部４３及び第２吸気路部４４によって、クランクケース５内に蓄積されたブローバイガスは、好適に還流される。よって、排気における有害物質を低減することが可能となる。また、リード弁１０を備えることにより、オイル消費量が低減されているため、ブローバイガスブローバイガスが、過給機３の内部、並びに、第１吸気路部３１、第２吸気路部４３、第１流路部４３及び第２流路部４４等を含む吸気系統内部に付着することを低減でき、過給機３の動作不良の低減、及びスロットル弁の固着の抑制が可能になる。従って、第１実施形態に係るＰＣＶシステム１によれば、エンジン等の内燃機関１００の動作性能が低下することを抑制しつつ、ブローバイガスを好適に還流させることができる。
【００７６】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係るＰＣＶシステムについて、図３から図６を参照して説明する。ここに図３は、第２実施形態に係るＰＣＶシステムの構成を図式的に示した図式的構造図であり、図４は、還流制御弁によるブローバイガスの流量制御の流れを示すフローチャートである。また図５は、ＮＯｘの濃度に基づく還流制御弁の開閉タイミングを示すタイミングチャートであり、図６は、第２実施形態に係るＰＣＶシステムの変形例を示す図式的構造図である。尚、第２実施形態は、上述の第１実施形態と比べて、ＮＯｘ濃度センサを備えている点で異なり、その他の構成及び動作については概ね同様である。このため第２実施形態では、ＮＯｘ濃度に基づく制御について詳細に説明し、その他の構成については適宜説明を省略する。また、図３及び図６では、図１に示した第１実施形態に係る構成要素と同様の構成要素に同一の参照符合を付している。
【００７７】
図３において、第２実施形態に係るＰＣＶシステム１は、上述した第１実施形態における圧力センサ７０に代えて、本発明の「第１濃度検出手段」の一例であるＮＯｘ濃度センサ８０が、第２排気路部８０に設けられている。ＮＯｘ濃度センサ８０は、第２排気路部４７の内部を流れる排気のＮＯｘ濃度を検出する。第２実施形態では、このＮＯｘ濃度に基づいて、還流制御弁６０が制御される。
【００７８】
図４において、第２実施形態に係る内燃機関のＰＣＶシステム１の動作が開始されると、先ずＮＯｘ濃度センサ８０が、第２排気路部４７のＮＯｘ濃度を検出する（ステップＳ２１）。検出されたＮＯｘ濃度はＥＣＵ５００に伝達され、ＥＣＵ５００は、検出されたＮＯｘ濃度センサ８０が所定閾値を超えているか否かを判定する（ステップＳ２２）。尚、所定閾値は、例えばシミュレーション等によって求められた、排気中のＮＯｘ濃度と内燃機関１００の不具合発生率との関係等に基づいて設定される。
【００７９】
ＮＯｘ濃度が所定閾値を超えていると判定された場合（ステップＳ２２：ＹＥＳ）、還流制御弁６０は閉じられ、吸気路部３１ａに、還流されたブローバイガスが放出されないように制御する（ステップＳ２３）。また、ＮＯｘ濃度が所定閾値を超えていないと判定された場合（ステップＳ２２：ＮＯ）、還流制御弁６０は開かれ、吸気路部３１ａに、還流されたブローバイガスを放出するように制御する（ステップＳ２４）。より具体的には、例えば図５に示すようにＮＯｘ濃度が変化したとすると、還流制御弁６０は、ＮＯｘ濃度が所定閾値を超えた際に閉じられ、ＮＯｘ濃度が低下して所定閾値を下回ると再び開かれる。上述した一連の処理（ステップＳ２１からステップＳ２４）が繰り返し実行されることにより、還流制御弁６０は制御される。
【００８０】
上述したように、排気中のＮＯｘ濃度に基づいて還流制御弁６０を制御することで、ＮＯｘ濃度が高くなったブローバイガスが還流され続けてしまうことを低減できる。よって、内燃機関に蓄積されるブローバイガス中のＮＯｘ濃度が高くなり過ぎてしまうことを防止できる。これにより、例えばＮＯｘとオイルとが反応して、オイルの劣化が早まってしまうことを防止できる。また、ブローバイガスが還流されて再燃焼される際に、内燃機関１００における燃焼が悪化してしまうことを防止できる。
【００８１】
図６に示すように、ＮＯｘ濃度センサ８０は、第２排気路部４７に代えて、第１排気路部４６に設けられてもよい。このようにＮＯｘ濃度センサ８０を設けた場合であっても、同様に排気中のＮＯｘ濃度が検出され、還流制御弁６０を好適に制御することが可能である。また、上述した第１実施形態に設けられていた、圧力センサ７０も設けられていてよい。即ち、還流制御弁６０が、ＮＯｘ濃度及び圧力に基づいて制御されるようにしてもよい。
【００８２】
以上説明したように、第２実施形態係るＰＣＶシステム１によれば、ブローバイガス中のＮＯｘ濃度が高くなることによって発生する悪影響を回避しつつ、ブローバイガスを還流させることが可能である。
【００８３】
＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態に係るＰＣＶシステムについて、図７及び図８を参照して説明する。ここに図７は、第３実施形態に係るＰＣＶシステムの構成を図式的に示した図式的構造図であり、図８は、第３実施形態に係るＰＣＶシステムの変形例を示す図式的構造図である。尚、第３実施形態は、上述の第２実施形態と比べて、ＮＯｘ濃度センサにより濃度を測定する箇所が異なり、その他の構成及び動作については概ね同様である。このため第２実施形態では、第２実施形態と異なる部分ついて詳細に説明し、重複する部分については適宜説明を省略する。また、図７及び図８では、図３及び図６に示した第２実施形態に係る構成要素と同様の構成要素に同一の参照符合を付している。
【００８４】
図７において、第３実施形態に係るＰＣＶシステム１は、上述した第２実施形態におけるＮＯｘ濃度センサ８０に代えて、本発明の「第２濃度検出手段」の一例であるＮＯｘ濃度センサ９０が、クランクケース５に設けられている。ＮＯｘ濃度センサ９０は、クランクケース５の内部を流れるブローバイガスのＮＯｘ濃度を検出する。第３実施形態では、このＮＯｘ濃度に基づいて、還流制御弁６０が制御される。
【００８５】
還流制御弁６０の制御は、上述した第２実施形態と同様に行われる（図４参照）。即ち、ＮＯｘ濃度が所定閾値を超えていると判定された場合に還流制御弁６０が閉じられ、ＮＯｘ濃度が所定閾値を超えていないと判定された場合に還流制御弁６０が開かれる。尚、所定閾値は、例えばシミュレーション等によって求められた、クランクケース５内のＮＯｘ濃度と内燃機関１００の不具合発生率との関係等に基づいて設定される。
【００８６】
クランクケース５内のＮＯｘ濃度に基づいて還流制御弁６０を制御することで、ＮＯｘ濃度が高くなったブローバイガスが還流され続けてしまうことを低減できる。よって、内燃機関に蓄積されるブローバイガス中のＮＯｘ濃度が高くなり過ぎてしまうことを防止できる。これにより、例えばＮＯｘとオイルとが反応して、オイルの劣化が早まってしまうことを防止できる。また、ブローバイガスが還流されて再燃焼される際に、内燃機関１００における燃焼が悪化してしまうことを防止できる。
【００８７】
図８に示すように、ＮＯｘ濃度センサ９０は、クランクケース５におけるオイルセパレータ６に近い位置（即ち、クランクケース５におけるガスの出口付近）に設けられてもよい。例えば、図７で示したような配置位置では、ピストン４の上下動によって、ブローバイガスがパルス状に循環している。このため、ＮＯｘ濃度センサ９０によってＮＯｘ濃度を正確に測定することが困難な場合がある。これに対し、図８に示すような配置位置では、ピストン４の上下動による影響が少なく、より正確にＮＯｘ濃度を測定することができる。従って、還流制御弁６０をより好適に制御することが可能である。
【００８８】
また、ＮＯｘ濃度センサ９０に加えて、上述した第２実施形態において設けられていたＮＯｘ濃度センサ８０も設けられていてよい。このように構成すれば、例えばＮＯｘ濃度センサ８０及び９０の検出結果を総合的に勘案して還流制御弁６０を制御できるため、より好適にブローバイガスを還流させることが可能となる。
【００８９】
以上説明したように、第３実施形態に係るＰＣＶシステム１によれば、上述した第２実施形態と同様に、ブローバイガス中のＮＯｘ濃度が高くなることによって発生する悪影響を回避しつつ、ブローバイガスを還流させることが可能である。
【００９０】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う内燃機関のＰＳＶシステムもまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】第１実施形態に係るＰＣＶシステムの構成を図式的に示した図式的構造図である。
【図２】還流制御弁によるブローバイガスの流量制御の流れを示すフローチャート（その１）である。
【図３】第２実施形態に係るＰＣＶシステムの構成を図式的に示した図式的構造図である。
【図４】還流制御弁によるブローバイガスの流量制御の流れを示すフローチャート（その２）である。
【図５】ＮＯｘの濃度に基づく還流制御弁の開閉タイミングを示すタイミングチャートである。
【図６】第２実施形態に係るＰＣＶシステムの変形例を示す図式的構造図である。
【図７】第３実施形態に係るＰＣＶシステムの構成を図式的に示した図式的構造図である。
【図８】第３実施形態に係るＰＣＶシステムの変形例を示す図式的構造図である。
【符号の説明】
【００９２】
１…ＰＣＶシステム、２…エアクリーナ、３…過給機、４…ピストン、５…クランクケース、１０…リード弁、２３…シリンダ、２５…カバー部、３１…第１吸気路部、４２…第２吸気路部，４３…第１流路部、４４…第２流路部、５０…ポンプ、６０…還流制御弁、７０…圧力センサ、８０、９０…ＮＯｘ濃度センサ、１００…内燃機関、５００…ＥＣＵ
【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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