ブローバイガス還元装置
【課題】特定の運転状態となるときに必要以上のブローバイガスが燃焼室に還元されて空燃比が乱れることを防止すること。
【解決手段】ブローバイガス還元装置は、エンジンの燃焼室から漏れ出たブローバイガスを還元通路を介して吸気通路へ流して燃焼室へ還元すると共に、還元通路に設けたＰＣＶバルブ３３によりブローバイガス流量を調整するように構成される。ＰＣＶバルブ３３は、弁座４６と、負圧により位置が変わることで弁座４６との間のガス流路面積４８を変更する弁体４７と、弁座４６及び弁体４７を収容するハウジング４１と、弁体４７の位置を負圧にかかわらず所定位置に保持するための電磁石４４とを含む。電子制御装置は、エンジンの空燃比がリッチとなるとき、負圧の作用により決定される特定位置よりもガス流路面積４８を減少させる所定位置に弁体４７を保持するために電磁石４４を制御する。
【解決手段】ブローバイガス還元装置は、エンジンの燃焼室から漏れ出たブローバイガスを還元通路を介して吸気通路へ流して燃焼室へ還元すると共に、還元通路に設けたＰＣＶバルブ３３によりブローバイガス流量を調整するように構成される。ＰＣＶバルブ３３は、弁座４６と、負圧により位置が変わることで弁座４６との間のガス流路面積４８を変更する弁体４７と、弁座４６及び弁体４７を収容するハウジング４１と、弁体４７の位置を負圧にかかわらず所定位置に保持するための電磁石４４とを含む。電子制御装置は、エンジンの空燃比がリッチとなるとき、負圧の作用により決定される特定位置よりもガス流路面積４８を減少させる所定位置に弁体４７を保持するために電磁石４４を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エンジンの燃焼室からクランクケースへ漏れ出たブローバイガスを再びエンジンの吸気系へ戻して燃焼室へ還元するブローバイガス還元装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の技術として、下記の特許文献１及び２に記載される技術が知られている。特に、特許文献１には、図９に示すように、密閉されたクランクケースを吸気管８１に連通する管路８２，８３と、この管路８２，８３に介装され管路８２，８３のブローバイガス流量を調整する流量調整弁（ＰＣＶバルブ）８４とを備えた強制クランクケース換気装置が記載されている。この流量調整弁８４は、吸気管８１の負圧に応動して弁体８５が弁座８６から離間作動する、すなわち開弁方向へ作動するように構成される。この換気装置は、吸気管８１の負圧を感知する負圧センサ８７と、この負圧センサ８７からの信号に基づき作動するスイッチ８８と、流量制御弁８４に付設され、通電により弁体８５を弁座８６から離間作動する電磁石８９とを備える。スイッチ８８と電磁石８９は、電源９０に接続される。弁体８５は、スプリング９１により、弁座８６に近付く方向へ付勢される。そして、負圧センサ８７が感知した負圧が所定値以下であるときのみスイッチ８８を閉路させて電磁石８９を励磁させるようになっている。これにより、吸気管８１の負圧が所定値以下であるときには、電磁石８９を励磁させて弁体８５を吸引し、弁体８５を弁座８６から強制的に離間させ、弁座８６との間に所望の隙間Ｃを作るようになっている。すなわち、弁体８５を、負圧が作用することで特定される位置よりも、電磁石８９による吸引分だけ開き側の位置に保持するようになっている。これにより、クランクケースから吸気管８１へ流れるブローバイガスを、流量調整弁８４により多目に流すようになっている。
【０００３】
【特許文献１】実開昭５９−１１９９０９号公報
【特許文献２】特開平８−３３８２２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、特許文献１に記載の装置では、吸気管８１の負圧が所定値以下となるときには、その負圧が弁体８５に作用することで特定される弁体８５の位置よりも、電磁石８９による吸引分だけ弁体８５を開側の位置に保持される。このため、ブローバイガスが、却って必要以上に吸気管８１へ流れて燃焼室へ還元されるおそれがあった。
【０００５】
ところで、クランクケースの中では、ブローバイガスに含まれる燃料成分が不意に高濃度となることがある。このときブローバイガスが燃焼室に還元されると、エンジンの空燃比がオーバリッチとなって乱れ、エンジンの空燃比制御が乱れるおそれがある。特に、エンジンのアイドル運転時には、ブローバイガスの空燃比に与える影響が大きく、エンジン回転速度が変動したり、排気エミッションが悪化したりするおそれがある。また、エンジンのシリンダ内に燃料を直接噴射する直接噴射式エンジンでは、噴射によりボア壁面に付着した未燃焼の燃料が壁面を伝わりオイルパンの潤滑油に入り込むことがある。この未燃焼の燃料は、潤滑油の温度（油温）が「４０℃」以上になると気化し始めることから、このガスが燃焼室に還元されると、空燃比が乱れて空燃比制御が乱れるおそれがある。ここで、エンジンの空燃比制御において、エンジンの運転状態に応じた空燃比補正値を学習して制御に反映させる学習制御は既に周知である。この種の学習制御によれば、燃焼室に還元されるブローバイガスの影響についてもある程度対処することができる。しかし、ブローバイガスの燃料成分の濃度や量が学習制御の適用範囲を超えてしまうと対応しきれず、空燃比がオーバリッチとなって乱れ、空燃比制御が乱れる懸念がある。特許文献１に記載の装置では、吸気管８１の負圧が所定値以下となるときに、弁体８５が強制的に多目に開かれるので、必要以上のブローバイガスが燃焼室に還元されてエンジンの空燃比が乱れる懸念があった。
【０００６】
この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、エンジンが特定運転状態となるときに必要以上のブローバイガスが燃焼室に還元されて空燃比が乱れることを防止するブローバイガス還元装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、エンジンの燃焼室から漏れ出たブローバイガスを還元通路を介して吸気通路へ流して燃焼室へ還元すると共に、還元通路に設けたＰＣＶバルブによりブローバイガス流量を調整するようにしたブローバイガス還元装置において、ＰＣＶバルブは、弁座と、負圧により位置が変わることで弁座との間のブローバイガス流路面積を変更する弁体と、弁座及び弁体を収容するハウジングと、弁体の位置を負圧にかかわらず所定位置に保持するための保持手段とを含み、エンジンの空燃比がリッチとなるときに、弁体を負圧の作用により決定される特定位置よりもブローバイガス流路面積を減少させる所定位置に保持するために保持手段を制御する制御手段を備えたことを趣旨とする。
【０００８】
上記発明の構成によれば、エンジンの空燃比がリッチとなるときに、制御手段が保持手段を制御することにより、弁体が、負圧の作用により特定される位置よりもブローバイガス流路面積を減少させる所定位置に保持される。従って、エンジンの空燃比がリッチとなるときには、還元通路から吸気通路を介して燃焼室に還元されるブローバイガス流量が低減する。
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、エンジンの燃焼室から漏れ出たブローバイガスを還元通路を介して吸気通路へ流して前記燃焼室へ還元すると共に、還元通路に設けたＰＣＶバルブによりブローバイガス流量を調整するようにしたブローバイガス還元装置において、ＰＣＶバルブは、弁座と、負圧により位置が変わることで弁座との間のブローバイガス流路面積を変更する弁体と、弁座及び弁体を収容するハウジングと、弁体の位置を負圧にかかわらず所定位置に保持するための保持手段とを含み、エンジンの減速時に、弁体を負圧の作用により特定される位置よりもブローバイガス流路面積を減少させる所定位置に保持するために保持手段を制御する制御手段を備えたことを趣旨とする。
【００１０】
上記発明の構成によれば、エンジンの減速時に、制御手段が保持手段を制御することにより、弁体が、負圧の作用により特定される位置よりもブローバイガス流路面積を減少させる所定位置に保持される。従って、エンジンの減速時には、吸気通路の負圧が急激に大きくなるが、この吸気通路から還元通路を介してＰＣＶバルブの上流側に作用する負圧の影響が抑えられる。
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、エンジンの燃焼室から漏れ出たブローバイガスを還元通路を介して吸気通路へ流して燃焼室へ還元すると共に、還元通路に設けたＰＣＶバルブによりブローバイガス流量を調整するようにしたブローバイガス還元装置において、ＰＣＶバルブは、弁座と、負圧により位置が変わることで弁座との間のブローバイガス流路面積を変更する弁体と、弁座及び弁体を収容するハウジングと、弁体の位置を負圧にかかわらず所定位置に保持するための保持手段とを含み、弁体を負圧にかかわらず弁体を閉弁位置に保持するために保持手段を制御する制御手段を備えたことを趣旨とする。
【００１２】
上記発明の構成によれば、例えば、エンジンが特定運転状態となるときに、制御手段が保持手段を制御することにより、弁体が、負圧にかかわらず閉弁位置に保持される。従って、還元通路におけるブローバイガスの流れが遮断され、燃焼室へのブローバイガスの還元が停止する。
【００１３】
上記目的を達成するために、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れかに記載の発明において、保持手段は、円筒形状をなすボビンと、そのボビンの外周に設けられたコイルとを含む電磁石であり、弁体は、略円柱状をなし、ボビンの中空にてボビン及びコイルの中心軸線に沿って貫通可能に設けられ、弁体は、負圧の作用により特定位置に配置された状態において、コイルの中心軸線方向における中間位置が、弁体の中心軸線方向における中間位置よりもブローバイガス流れの下流側に片寄って配置され、弁体がブローバイガス流れの下流側に変位することにより前記ブローバイガス流路面積が縮小されることを趣旨とする。
【００１４】
上記発明の構成によれば、請求項１乃至３の何れかに記載の発明の作用に加え、弁体は、負圧の作用により特定位置に配置された状態において、コイルの中心軸線方向における中間位置が、弁体の中心軸線方向における中間位置よりもブローバイガス流れの下流側に片寄って配置される。従って、この状態から電磁石のコイルが励磁されることにより、弁体が、磁力の作用によりブローバイガス流れの下流側へ向けて変位してブローバイガス流路面積が縮小される位置に保持される。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に記載の発明によれば、エンジンの空燃比がリッチとなるときに必要以上のブローバイガスが燃焼室に還元されて空燃比が乱れることを防止することができる。
【００１６】
請求項２に記載の発明によれば、エンジンの減速運転時に必要以上のブローバイガスが燃焼室に還元されて空燃比が乱れることを防止することができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明によれば、エンジンが特定運転状態となるときにブローバイガスが燃焼室に還元されるのを停止することができ、空燃比が乱れることを防止することができる。
【００１８】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１乃至３の何れかに記載の発明の効果に加え、弁体をブローバイガス流路面積を縮小した状態又は閉弁した状態に確実に保持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
［第１実施形態］
以下、本発明のブローバイガス還元装置をエンジンシステムに具体化した第１実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
図１に、この実施形態のブローバイガス還元装置を含むエンジンシステムを概略構成図により示す。このエンジンシステムを構成するエンジン１は、燃焼室２の中に燃料を直接噴射する直接噴射式の多気筒火花点火式エンジンである。このエンジン１を構成するエンジンブロック３には、複数のシリンダボア４が形成され、各シリンダボア４にはそれぞれピストン５が上下動可能に設けられる。エンジンブロック３の下部にはクランクケース３ａが設けられ、クランクケース３ａにはオイルパン６が組み付けられる。これらクランクケース３ａとオイルパン６によりクランク室７が形成される。クランク室７の中には、クランクシャフト８が回転可能に支持され、各ピストン５がコネクティングロッド９を介してクランクシャフト８にそれぞれ連結される。
【００２１】
各シリンダボア４にてピストン５の上側に形成される燃焼室２は、上部中央が高くなる傾斜したペントルーフ形状をなす。各燃焼室２に対応して、エンジンブロック３の上部には、吸気ポート１０及び排気ポート１１がそれぞれ形成される。吸気ポート１０には吸気バルブ１２が、排気ポート１１には排気バルブ１３がそれぞれ設けられる。各吸気バルブ１２及び各排気バルブ１３は、周知の動弁機構１４により、クランクシャフト８の回転に連動して開閉するようになっている。これら吸気バルブ１２及び排気バルブ１３が開閉することで、吸気ポート１０から燃焼室２に外気が導入され、燃焼室２から排気ポート１１へ燃焼後の排気ガスが排出される。エンジンブロック３の上部には、動弁機構１４等を覆うエンジンカバー１５が設けられる。
【００２２】
吸気ポート１０には、インテークマニホールドを含む吸気通路２１が接続される。この吸気通路２１の入口には、エアクリーナ２２が設けられる。吸気通路２１の途中には、スロットルバルブ２３を含むスロットルボディ２４が設けられる。スロットルバルブ２３は、運転席に設けられたアクセルペダル（図示略）の操作に連動して開閉されるようになっている。エアクリーナ２２にて浄化された空気は、吸気通路２１、スロットルボディ２４及び吸気ポート１０を通じて燃焼室２に吸入される。この吸入空気量は、スロットルバルブ２３の開度に応じて調節される。エンジンブロック３には、各燃焼室２に燃料を直接噴射するためのインジェクタ２５が取り付けられる。インジェクタ２５から燃焼室２に噴射される燃料は、吸気ポート１０から燃焼室２に吸入された空気と混合気を形成する。エンジンブロック３の上部には、各燃焼室２にて混合気に点火する点火プラグ２６が設けられる。
【００２３】
排気ポート１１には、排気マニホールドを含む排気通路２７が接続される。各燃焼室２で生じた燃焼後の排気ガスは、排気ポート１１及び排気通路２７を通じて外部へ排出される。
【００２４】
上記したエンジン１には、各燃焼室２から漏れ出たブローバイガスを吸気通路２１へ流して各燃焼室２へ還元するためのブローバイガス還元装置が設けられる。すなわち、クランクケース３ａには、そのクランク室７に連通するオイルセパレータ３１が設けられる。このオイルセパレータ３１は、クランク室７にてブローバイガスに混入した潤滑油等の油分をブローバイガスから分離して捕捉する機能を有する。このオイルセパレータ３１と、スロットルバルブ２３より下流の吸気通路２１との間には、クランク室７から吸気通路２１へブローバイガスを流すための還元通路３２が設けられる。この還元通路３２の途中には、ブローバイガス流量を調整するためのＰＣＶバルブ３３が設けられる。ＰＣＶバルブ３３の詳しい構成については後述する。エアクリーナ２２の近傍の吸気通路２１と、エンジンカバー１５との間には、エンジン１のクランク室７におけるブローバイガスを掃気するためにクランク室７に外気を導入するための掃気通路３４が設けられる。エンジンブロック３には、クランク室７をエンジンカバー１５の中に連通させる通気孔３５が形成される。この通気孔３５を通じて、エンジンカバー１５の中に導入された外気がクランク室７へと導かれるようになっている。この通気孔３５も掃気通路３４の一部を構成している。
【００２５】
ここで、ＰＣＶバルブ３３の構成を詳しく説明する。図２，３に、ＰＣＶバルブ３３を断面図により示す。図２は、ＰＣＶバルブ３３の初期状態を示し、図３は、ＰＣＶバルブ３３の作動状態を示す。図２，３に示すように、ＰＣＶバルブ３３は、中空形状をなす樹脂製のハウジング４１を備える。このハウジング４１は、互いに組み付けられたメインハウジング４２とサブハウジング４３から構成される。
【００２６】
メインハウジング４２は、その上部に形成されたコネクタ部４２ａと、内部に一体的に設けられた電磁石４４と、外周に着けられたシールリング４５とを含む。サブハウジング４３は、その一端部外周の雄ネジ４３ａが、メインハウジング４２の他端部の雌ネジ４２ｂに締め付けられることで、メインハウジング４２に組み付けられる。サブハウジング４３の一端部をメインハウジング４２の他端部に圧入して超音波溶着することで、サブハウジング４３をメインハウジング４２に組み付けることもできる。サブハウジング４３の他端部は、パイプ継手４３ｂとなっている。このパイプ継手４３ｄに、還元通路３２を構成するパイプが接続される。ハウジング３は、メインハウジング４２の一端部外周の雄ネジ４２ｃがオイルセパレータ３１に形成された取付孔（図示略）の雌ネジに締め付けられて取り付けられる。
【００２７】
メインハウジング４２の中空部は弁室４２ｄを構成する。弁室４２ｄは、その中心軸線方向の一端に入口４２ｅを含む。この入口４２ｅは、メインハウジング４２の一端壁に形成され、エンジンブロック３のクランク室７に連通する。サブハウジング４３は、メインハウジング４２の弁室４２ｄに連通する中空部４３ｃを含む。弁室４２ｄと中空部４３ｃは、互いにブローバイガスのための通路を構成する。メインハウジング４２とサブハウジング４３との間には、円環状をなす弁座４６が挟まれて設けられる。この弁座４６に対応して、弁室４２ｄの中には、弁体４７が、その中心軸線方向へ移動可能に設けられる。この弁体４７は、鉄等の磁性材料により略円柱状をなし、弁座４６を貫通可能に設けられる。図２，３に示すように、弁体４７は、その基端部（図面右側）から先端部にかけて段階的に縮径した形状をなす。従って、弁室４２ｄの中において、弁体４７が中心軸線方向へ移動変位することにより、弁座４６と弁体４７との間の隙間の大きさ、すなわち本発明のブローバイガス流路面積としての開度が変わる。この弁座４６と弁体４７との間の隙間が、弁室４２ｄの中心軸線方向他端に位置する出口４８を構成する。
【００２８】
弁体４７は、その基端部、すなわち入口４２ｅの付近に位置する入口側端部がフランジ４７ａをなす。このフランジ４７ａは、その外周面の一部が弁室４２ｄの内周面に摺動可能に設けられる。フランジ４７ａは、その一部にブローバイガスの通過を許容する切欠が設けられる。弁座４６とフランジ４７ａとの間には、圧縮スプリング４９が設けられる。このスプリング４９は、弁体４７を弁室４２ｄの入口４２ｅの方向へ、すなわち開弁方向へ付勢する。また、弁体４７の先端部分は、弁座４６を貫通してサブハウジング４３の中空部４３ｃに侵入可能に設けられる。サブハウジング４３の中空部４３ｃには、別の圧縮スプリング５０が、弁体４７の先端に接触可能に設けられる。
【００２９】
図２に示す初期状態から、エンジン１が運転状態に入ると、サブハウジング４３の中空部４３ｃには、吸気通路２１から還元通路３２を通じて吸気負圧が作用する。また、エンジン１のクランク室７に充満したブローバイガスが、入口４２ｅからメインハウジング４２の弁室４２ｄに侵入し、そのガス圧力が弁体４７に作用する。このとき、吸気負圧がスプリング４９の付勢力に抗して弁体４７に作用し、ガス圧力が弁体４７に作用することにより、弁体４７が弁座４６へ向けてその中心軸線方向へ移動し、弁座４６と弁体４７との間の出口４８の開度が変わる。これにより、メインハウジング４２の弁室４２ｄからサブハウジング４３の中空部４３ｃへ抜ける、すなわちＰＣＶバルブ３３で計量されるブローバイガス流量が調整される。弁体４７は、その先端がサブハウジング４３中空部４３ｃの中のスプリング５０に当接することで、その移動が規制される。このように、ＰＣＶバルブ３３において、弁体４７は、吸気負圧の作用により中心軸線方向における位置を変わることで、弁座４６との間のブローバイガス流路面積を変更するようになっている。
【００３０】
本発明の保持手段としての電磁石４４は、メインハウジング４２の内部に設けられる。電磁石４４は、中心軸線方向における両端に大小のフランジ５１ａ，５１ｂを有する円筒形状をなすボビン５１と、そのボビン５１の外周にニクロム線を巻き付けて設けられたコイル５２と、大フランジ５１ａに設けられた接続端子５３とを含む。コイル５２は、通電により励磁されて磁力を発生させる。接続端子５３は、その基端部がコイル５２に電気的に接続され、その先端部がコネクタ部４２ａの中に突出配置される。
【００３１】
電磁石４４は、メインハウジング４２に対してインサート成形されている。すなわち、メインハウジング４２を樹脂成形するときに、電磁石４４を金型内にインサート品として装填した後、金型に溶融樹脂を注入する。これにより、電磁石４４を溶融樹脂で包んで固化させ、一体化した複合部品としてのメインハウジング４２が作製される。ここで、図２，３に示すように、電磁石４４は、メインハウジング４２の中心部に配置され、電磁石４４のボビン５２の中空がメインハウジング４２の弁室４２ｄの一部を構成する。また、弁座４６は、ボビン５１の大フランジ５１ａに内包され、大フランジ５１ａの内周面に接触してメインハウジング４２に一体的に設けられる。
【００３２】
ここで、電磁石４４と弁体４７との位置関係について説明する。図２，３に示すように、弁体４７は、電磁石４４のボビン５１の中空にてボビン５１及びコイル５２の中心軸線に沿って貫通可能に設けられる。図２に示すように、ＰＣＶバルブ３３の初期状態、すなわち、弁室４２ｄに吸気負圧が作用していない状態では、弁体４７がスプリング４９の付勢力により初期位置に配置される。このため、電磁石４４は、弁体４７の先端部近くに位置する関係となる。また、ＰＣＶバルブ３３の作動状態、すなわち、弁室４２ｄに吸気負圧が作用した状態では、弁体４７が、吸気負圧の作用により決定される特定位置（図３に実線で示す位置）に配置される。この特定位置に配置された状態において、弁体４７は、コイル５２の中心軸線方向における中間位置Ｐ１が、弁体４７の中心軸線方向における中間位置Ｐ２よりもブローバイガス流れの下流側に片寄った位置に配置される。そして、この特定位置に配置された状態から、電磁石４４がＯＮされ、すなわちコイル５２が通電により励磁されることにより、コイル５２に磁力が発生する。そして、その発生磁力の作用により、弁体４４がブローバイガス流れの下流側へ向けて、図３に２点鎖線で示すように更に変位し、本発明の所定位置としての絞り位置に保持される。この絞り位置に配置された状態では、弁座４６と弁体４７との間のブローバイガス流路面積、すなわち開度が縮小され、その縮小状態が保持される。このときの弁体４７の動きは、従来例の装置のそれとは異なる。すなわち、特許文献１に記載の装置では、電磁石８９を通電することにより、弁体８５を、負圧が作用することで特定される位置よりも開き側の位置に保持し、クランクケースから吸気管８１へ流れるブローバイガス流量を多目にするようになっている。これに対して、この実施形態のＰＣＶバルブ３３では、電磁石４４を通電することで、弁体４７を、吸気負圧が作用することで特定される特定位置よりも閉じ側の絞り位置に保持し、燃焼室２に還元されるブローバイガス流量を少な目にするようになっている。
【００３３】
図２，３に示すメインハウジング４２のコネクタ部４２ａには、外部コネクタ（図示略）が接続される。外部コネクタは、接続端子５３に電気的に接続可能に構成される。外部コネクタは、電磁石４４を制御するために、外部配線（図示略）を介して後述する電子制御装置（ＥＣＵ）６０に接続される。
【００３４】
この実施形態では、上記したエンジンシステムを制御するためにＥＣＵ６０が設けられる。吸気通路２１の上流側には、吸入空気量ＱＡを計測するためのエアフローメータ６１が設けられる。スロットルボディ２４には、スロットルバルブ２３の開度（スロットル開度）ＴＡを検出するためのスロットルセンサ６２が設けられる。エンジンブロック３には、クランクシャフト８の回転角度（クランク角度）をエンジン回転速度ＮＥとして検出するためのクランク角センサ６３が設けられる。エンジンブロック３には、冷却水温度ＴＨＷを検出するための水温センサ６４が設けられる。オイルパン６には、潤滑油の温度（油温）ＴＨＯを検出するための油温センサ６５が設けられる。排気通路２７には、排気ガス中の酸素濃度Ｏｘを検出するための酸素センサ６６が設けられる。これら各種センサ等６１〜６６は、エンジン１の運転状態を検出するための運転状態検出手段を構成する。ＥＣＵ６０は、クランク角センサ６３により検出されたクランク角度に基づいて各気筒における吸気、圧縮、膨張（爆発）及び排気の各行程を判別すると共に、エンジン回転速度ＮＥを算出するようになっている。また、ＥＣＵ６０は、各種センサ等６１〜６６により検出された吸入空気量ＱＡ、スロットル開度ＴＡ、エンジン回転速度ＮＥ、冷却水温度ＴＨＷ、油温ＴＨＯ及び酸素濃度Ｏｘなどのエンジン運転状態に基づき、燃料噴射制御、点火時期制御及びブローバイガス還元制御等をそれぞれ実行するようになっている。ＥＣＵ６０は、燃料噴射制御を実行することでインジェクタ２５を制御する。ＥＣＵ６０は、点火時期制御を実行することで点火プラグ２６を制御する。ＥＣＵ６０は、ブローバイガス還元制御を実行することで電磁石４４を制御する。この実施形態で、ＥＣＵ６０は、本発明の制御手段に相当する。
【００３５】
この実施形態で、ＥＣＵ６０は、燃料噴射制御の一環として、学習制御を含む空燃比制御を実行するようになっている。すなわち、ＥＣＵ６０は、空燃比制御として、インジェクタ２５から燃料を噴射するに際して、エンジン回転速度ＮＥ、エンジン負荷状態及びエンジン暖機状態等の運転状態に応じて変化するエンジン１の要求空燃比に合致するように、インジェクタ２５による燃料噴射量を制御するようになっている。そのために、ＥＣＵ６０は、実際の空燃比が要求空燃比に合致するように、酸素センサ６６により検出される酸素濃度Ｏｘから実際の空燃比を算出し、その空燃比が要求空燃比となるよう空燃比フィードバック制御を実行する。また、空燃比の学習制御として、ＥＣＵ６０は、過去の制御結果を評価し、記憶し、その評価に基づき、空燃比制御のための空燃比補正量の記憶、修正を行うようになっている。すなわち、エンジン１の個体差や経時変化、あるいは使用環境条件に対応するために、ＥＣＵ６０は、エンジン１の各種運転領域で、空燃比補正量を修正して記憶しておき、エンジン１が停止していても、次回始動時には、記憶しておいた空燃比補正量を各種運転領域に応じて読み出して空燃比制御に反映させるようになっている。従って、この実施形態のエンジンシステムでは、インジェクタ２５による燃料噴射量に加え、燃焼室２に還元されるブローバイガスの中の燃料成分濃度を、学習制御を含む空燃比制御に反映させることができるようになっている。この実施形態では、学習制御を含む空燃比制御については、周知な制御内容を採用するものとし、その詳しい説明は省略する。
【００３６】
しかしながら、この種の学習制御を含む空燃比制御を実行するエンジンシステムにおいても、燃焼室２に還元されるブローバイガスの中の燃料成分濃度が学習制御の適用範囲を超えるおそれがある。そこで、この実施形態では、燃焼室２に還元されるブローバイガスが空燃比制御に与える影響を抑えるために、ＥＣＵ６０がブローバイガス還元制御を実行するようになっている。
【００３７】
図４に、ブローバイガス還元制御の処理内容をフローチャートにより示す。ＥＣＵ６０は、この制御をエンジン１の始動後に実行するようになっている。
【００３８】
すなわち、ステップ１００で、ＥＣＵ６０は、クランク角センサ６３で検出され、算出されたエンジン回転速度ＮＥ、スロットルセンサ６２により検出されるスロットル開度ＴＡをそれぞれ読み込む。そして、ＥＣＵ６０は、ステップ１１０で、読み込まれたエンジン回転速度ＮＥ及びスロットル開度ＴＡに基づいて、エンジン１がアイドル運転状態にあるか否かを判断する。例えば、スロットル開度ＴＡが全閉状態を示し、エンジン回転速度ＮＥが所定値（アイドル回転速度領域）となる場合に、ＥＣＵ６０は、アイドル運転状態と判断することとなる。ここで、エンジン１がアイドル運転状態にあるか否かを判断するのは、アイドル運転状態での空燃比に対してブローバイガスの影響が大きいからである。
【００３９】
そして、ステップ１１０の判断結果が肯定の場合は、ＥＣＵ６０は、ステップ１２０で電磁石４４をＯＮして、処理をステップ１００へ移行する。一方、ステップ１１０の判断結果が否定の場合は、ＥＣＵ６０は、ステップ１３０で電磁石４４をＯＦＦして、処理をステップ１００へ移行する。すなわち、このブローバイガス還元制御では、エンジン１がアイドル運転状態にあるときには、電磁石４４をＯＮすることにより、電磁石４４のコイル５２が励磁される。これにより、コイル５２の磁力の作用により弁体４７がブローバイガス流れの下流側へ向けて変位し、図３に２点鎖線で示す絞り位置に保持される。このため、弁体４７を、ブローバイガス流路面積を縮小した状態に確実に保持することができる。この結果、ＰＣＶバルブ３３によりブローバイガス流量を確実に低減することができる。
【００４０】
以上説明したこの実施形態のエンジンシステムにおけるブローバイガス還元装置によれば、エンジン１の運転時に燃焼室２からクランク室７へ漏れ出たブローバイガスは、クランク室７からオイルセパレータ３１、ＰＣＶバルブ３３及び還元通路３２を介して吸気通路２１へ流され、燃焼室２へ還元されて燃焼に供される。また、還元通路３２におけるブローバイガス流量はＰＣＶバルブ３３により調整される。
【００４１】
ここで、この実施形態では、ブローバイガスの影響によりエンジン１の空燃比がリッチとなるアイドル運転状態のときに、ＥＣＵ６０が電磁石４４を制御することにより、弁体４７が、吸気負圧の作用により特定される特定位置よりもブローバイガス流路面積を減少させる、図３に２点鎖線で示す絞り位置に保持される。従って、エンジン１の空燃比がリッチとなるアイドル運転状態のときには、還元通路３２から吸気通路２１を介して燃焼室２に還元されるブローバイガス流量が低減する。この結果、エンジン１がアイドル運転状態となるときには、必要以上のブローバイガスが燃焼室２に還元されることを防止することができ、エンジン１の空燃比がオーバリッチとなって乱れることを防止することができ、延いては空燃比制御の乱れを防止することができる。
【００４２】
ここで、図５（Ａ）〜（Ｃ）に、「−１０℃」からエンジン１を始動させてアイドル運転状態で放置したときの空燃比補正量、水温・油温及びエンジン回転速度の経時変化をグラフにより示す。図５（Ａ）において、実線は本実施形態の場合における空燃比補正量の変化を示し、破線は電磁石４４を持たないＰＣＶバルブを使用した場合の空燃比補正量の変化を示す。このグラフから分かるように、本実施形態の場合、エンジン始動後にアイドル運転状態となると、電磁石４４がＯＮされ、ＰＣＶバルブ３３を通過するブローバイガス流量が低減される。従って、図５（Ａ）に示すように、空燃比補正量が「０」に比較的近い「−１０〜−２０」の範囲で推移することとなり、空燃比制御に対するブローバイガスの影響が抑えられていることが分かる。このため、図５（Ｂ），（Ｃ）に示すように、水温（冷却水温度ＴＨＷ）、油温ＴＨＯ、吸気圧及びエンジン回転速度ＮＥも、特に急激な変化もなく比較的安定して推移することが分かる。これに対し、ＰＣＶバルブを流れるブローバイガス流量が低減されない従来例では、図５（Ａ）に破線で示すように、始動後に空燃比補正量が徐々に「０」から離れ、最終的には異常レベル（ＭＩＬ点灯レベル）である「−４０」になってしまうことが分かる。このグラフから、本実施形態のブローバイガス還元装置が、空燃比制御に対して有効であることが分かる。
【００４３】
また、この実施形態では、ＰＣＶバルブ３３に導入される前のブローバイガスから潤滑油等の油分を捕捉するためのオイルセパレータ３１が設けられる。従って、ＰＣＶバルブ３３に導入される前のブローバイガスから油分がオイルセパレータ３１により捕捉されるので、ＰＣＶバルブ３３へ不要な油分が流れ難くなる。このため、油分が弁座４６や弁体４７に付着して弁体４７が固着等することによりＰＣＶバルブ３３が動作不良となることを防止することができる。
【００４４】
この実施形態では、クランク室７におけるブローバイガスを掃気するためにクランク室７に外気を導入するための掃気通路３４及び通気孔３５が設けられる。従って、エンジン１のクランク室７に導入される外気によりクランク室７におけるブローバイガスが掃気されるが、このとき燃焼室２からクランク室７へ漏れ出たブローバイガスが掃気による外気により薄められる。この意味で、ブローバイガスが原因で空燃比が乱れることを防止できる効果を高めることができる。
【００４５】
ここで、本実施形態の直接噴射式のエンジン１では、燃焼室２にインジェクタ２５から直接燃料を噴射することから、未燃焼の燃料がシリンダボア４の壁面を伝わりクランク室７に入り込み、オイルパン６の潤滑油の中に入り込むことがある。従って、この実施形態では、特に直接噴射式のエンジン１において、ブローバイガスに係る上記作用効果を得ることができる点で有利である。
【００４６】
［第２実施形態］
次に、本発明のブローバイガス還元装置をエンジンシステムに具体化した第２実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に説明する各実施形態では、第１実施形態と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略し、異なった点を中心に説明する。
【００４７】
この実施形態では、ＥＣＵ６０が実行するブローバイガス還元制御の処理内容の点で第１実施形態と構成が異なる。図６に、ブローバイガス還元制御の処理内容をフローチャートにより示す。ＥＣＵ６０は、この制御をエンジン１の始動後に実行する。
【００４８】
すなわち、ステップ２００で、ＥＣＵ６０は、酸素センサ６６により検出される酸素濃度Ｏｘから算出される空燃比を読み込む。そして、ＥＣＵ６０は、ステップ２１０で、読み込まれた空燃比がリッチ化傾向にあるか否かを判断する。この判断は、ブローバイガスの影響によりエンジン１の空燃比がリッチになりかけているか否かを判断するものである。
【００４９】
そして、ステップ２１０の判断結果が肯定の場合は、ＥＣＵ６０は、ステップ２２０で電磁石４４をＯＮして、処理をステップ２００へ移行する。一方、ステップ２１０の判断結果が否定の場合は、ＥＣＵ６０は、ステップ２３０で電磁石４４をＯＦＦして、処理をステップ２００へ移行する。すなわち、このブローバイガス還元制御では、エンジン１の空燃比が実際にブローバイガスの影響によりリッチになりかけているときに、電磁石４４をＯＮすることで、弁体４７を開度を縮小する方向へ強制的に移動させて保持し、ＰＣＶバルブ３３を通過するブローバイガス流量を低減する。
【００５０】
この実施形態では、酸素センサ６６の検出結果に基づきエンジン１の運転状態が空燃比としてリッチ化傾向にあるときには、ＥＣＵ６０が電磁石４４をＯＮする。従って、電磁石４４をＯＮすることで、燃焼室２に還元されるブローバイガス流量が低減されて、空燃比のリッチ化が阻止される。このため、エンジン１の運転時に、特に空燃比がリッチ化傾向にあるときに、燃焼室２に還元されるブローバイガスにより空燃比がオーバリッチとなって乱れることを防止することができ、延いては空燃比制御の乱れを防止することができる。この実施形態におけるその他の作用効果は、第１実施形態のそれと同じである。
【００５１】
［第３実施形態］
次に、本発明のブローバイガス還元装置をエンジンシステムに具体化した第３実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
【００５２】
この実施形態では、ＥＣＵ６０が実行するブローバイガス還元制御の処理内容の点で第１及び第２の実施形態と構成が異なる。図７に、ブローバイガス還元制御の処理内容をフローチャートにより示す。ＥＣＵ６０は、この制御をエンジン１の始動後に実行する。
【００５３】
すなわち、ステップ３００で、ＥＣＵ６０は、油温センサ６５により検出される油温ＴＨＯを読み込む。そして、ＥＣＵ６０は、ステップ３１０で、読み込まれた油温ＴＨＯが所定値Ｔ１（例えば「４０℃」）より高いか否かを判断する。この判断は、油温ＴＨＯが所定値Ｔ１より高くなるとオイルパン６の潤滑油に混入したブローバイガスが気化し始め、クランク室７のブローバイガスの燃料成分濃度が高くなることから、これをチェックするために行われるものである。
【００５４】
そして、ステップ３１０の判断結果が否定の場合は、ＥＣＵ６０は、ステップ３４０で、電磁石４４をＯＦＦする。一方、ステップ３１０の判断結果が肯定の場合は、ＥＣＵ６０は、ステップ３２０で電磁石４４をＯＮする。続いて、ステップ３３０で、ＥＣＵ６０は、電磁石４４をＯＮしてから所定時間が経過したか否かを判断する。この判断を行うのは、電磁石４４を所定時間だけＯＮすることで、燃焼室２に還元されるブローバイガス流量が低減されるからである。そして、ステップ３３０で所定時間が経過しない間は、ＥＣＵ６０は、ステップ３２０で電磁石４４をＯＮし続ける。その後、ステップ３３０で、所定時間が経過すると、ＥＣＵ６０は、ステップ３４０で、電磁石４４をＯＦＦする。
【００５５】
すなわち、このブローバイガス還元制御では、エンジン１の運転時に、オイルパン６の油温ＴＨＯが所定値Ｔ１を超えるときに電磁石４４を所定時間だけＯＮすることで、ＰＣＶバルブ３３を通過するブローバイガス流量を低減するようになっている。
【００５６】
この実施形態では、油温センサ６５により検出される油温ＴＨＯが所定値Ｔ１を超えるときには、ＥＣＵ６０が電磁石４４を所定時間だけＯＮする。これにより、燃焼室２に還元されるブローバイガス流量が低減され、エンジン１の空燃比のリッチ化が阻止される。このため、エンジン１の運転時に、特に油温ＴＨＯが高くなる運転状態において、ブローバイガスにより空燃比がオーバリッチとなって乱れることを防止することができ、延いては空燃比制御の乱れを防止することができる。この実施形態におけるその他の作用効果は、第１実施形態のそれと同じである。
【００５７】
［第４実施形態］
次に、本発明のブローバイガス還元装置をエンジンシステムに具体化した第４実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
【００５８】
この実施形態では、ＥＣＵ６０が実行するブローバイガス還元制御の処理内容の点で前記各実施形態と構成が異なる。図８に、ブローバイガス還元制御の処理内容をフローチャートにより示す。ＥＣＵ６０は、この制御をエンジン１の始動後に実行する。
【００５９】
すなわち、ステップ４００で、ＥＣＵ６０は、クランク角センサ６３で検出され、算出されたエンジン回転速度ＮＥ、スロットルセンサ６２により検出されるスロットル開度ＴＡをそれぞれ読み込む。そして、ＥＣＵ６０は、ステップ４１０で、読み込まれたエンジン回転速度ＮＥ及びスロットル開度ＴＡに基づいて、エンジン１が減速運転状態にあるか否かを判断する。例えば、スロットル開度ＴＡが所定開度から全閉状態となり、エンジン回転速度ＮＥが急激に低下する場合には、ＥＣＵ６０は、減速運転状態と判断することとなる。ここで、エンジン１が減速運転状態にあるか否かを判断するのは、減速運転状態における空燃比に対してブローバイガス等の影響が大きいからである。
【００６０】
そして、ステップ４１０の判断結果が肯定の場合は、ＥＣＵ６０は、ステップ４２０で電磁石４４をＯＮして、処理をステップ４００へ移行する。一方、ステップ４１０の判断結果が否定の場合は、ＥＣＵ６０は、ステップ４３０で電磁石４４をＯＦＦして、処理をステップ４００へ移行する。すなわち、このブローバイガス還元制御では、多量のブローバイガスを処理する必要のないエンジン１の減速運転時に電磁石４４をＯＮすることで、ＰＣＶバルブ３３を通過するブローバイガス流量を低減する。これにより、エンジン１の減速運転時には、ブローバイガスに含まれているオイルミストの持ち去り量を低減することができる。また、燃焼室２に還元されるブローバイガスにより空燃比がオーバリッチとなって乱れることを防止することができ、延いては空燃比制御の乱れを防止することができる。この実施形態におけるその他の作用効果は、第１実施形態のそれと同じである。
【００６１】
なお、この発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更することにより実施することもできる。
【００６２】
例えば、前記各実施形態では、エンジン１が特定運転状態となるときに電磁石４４をＯＮすることで、燃焼室２に還元されるブローバイガス流量を低減するように構成した。これに対し、吸気通路２１の負圧の状態にかかわらず、弁体４７を閉弁位置に保持するためにＥＣＵ６０により電磁石４４を制御するように構成してもよい。この場合、電磁石４４と弁体４７との位置関係を、前記各実施形態の状態に対して適宜変更することにより、電磁石４４がＯＮしたときの磁力の作用により、弁体４４を弁座４６との間で隙間をつくらない閉弁位置（全閉状態）に保持することができるようになる。従って、還元通路３２におけるブローバイガスの流れが遮断され、燃焼室２へのブローバイガスの還元が停止する。このため、エンジン１が特定運転状態となるときに、ブローバイガスが燃焼室２に還元されることを停止することができ、空燃比が乱れることを防止することができ、延いては空燃比制御の乱れを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】ブローバイガス還元装置を含むエンジンシステムを示す概略構成図。
【図２】ＰＣＶバルブの初期状態を示す断面図。
【図３】ＰＣＶバルブの作動状態を示す断面図。
【図４】ブローバイガス還元制御の処理内容を示すフローチャート。
【図５】空燃比補正量、水温・油温及びエンジン回転速度の経時変化を示すグラフ。
【図６】ブローバイガス還元制御の処理内容を示すフローチャート。
【図７】ブローバイガス還元制御の処理内容を示すフローチャート。
【図８】ブローバイガス還元制御の処理内容を示すフローチャート。
【図９】従来例の強制クランクケース換気装置を示す断面図。
【符号の説明】
【００６４】
１ エンジン
２ 燃焼室
２１ 吸気通路
３２ 還元通路
３３ ＰＣＶバルブ
４１ ハウジング
４４ 電磁石（保持手段）
４６ 弁座
４７ 弁体
５１ ボビン
５２ コイル
６０ ＥＣＵ（制御手段）
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エンジンの燃焼室からクランクケースへ漏れ出たブローバイガスを再びエンジンの吸気系へ戻して燃焼室へ還元するブローバイガス還元装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の技術として、下記の特許文献１及び２に記載される技術が知られている。特に、特許文献１には、図９に示すように、密閉されたクランクケースを吸気管８１に連通する管路８２，８３と、この管路８２，８３に介装され管路８２，８３のブローバイガス流量を調整する流量調整弁（ＰＣＶバルブ）８４とを備えた強制クランクケース換気装置が記載されている。この流量調整弁８４は、吸気管８１の負圧に応動して弁体８５が弁座８６から離間作動する、すなわち開弁方向へ作動するように構成される。この換気装置は、吸気管８１の負圧を感知する負圧センサ８７と、この負圧センサ８７からの信号に基づき作動するスイッチ８８と、流量制御弁８４に付設され、通電により弁体８５を弁座８６から離間作動する電磁石８９とを備える。スイッチ８８と電磁石８９は、電源９０に接続される。弁体８５は、スプリング９１により、弁座８６に近付く方向へ付勢される。そして、負圧センサ８７が感知した負圧が所定値以下であるときのみスイッチ８８を閉路させて電磁石８９を励磁させるようになっている。これにより、吸気管８１の負圧が所定値以下であるときには、電磁石８９を励磁させて弁体８５を吸引し、弁体８５を弁座８６から強制的に離間させ、弁座８６との間に所望の隙間Ｃを作るようになっている。すなわち、弁体８５を、負圧が作用することで特定される位置よりも、電磁石８９による吸引分だけ開き側の位置に保持するようになっている。これにより、クランクケースから吸気管８１へ流れるブローバイガスを、流量調整弁８４により多目に流すようになっている。
【０００３】
【特許文献１】実開昭５９−１１９９０９号公報
【特許文献２】特開平８−３３８２２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、特許文献１に記載の装置では、吸気管８１の負圧が所定値以下となるときには、その負圧が弁体８５に作用することで特定される弁体８５の位置よりも、電磁石８９による吸引分だけ弁体８５を開側の位置に保持される。このため、ブローバイガスが、却って必要以上に吸気管８１へ流れて燃焼室へ還元されるおそれがあった。
【０００５】
ところで、クランクケースの中では、ブローバイガスに含まれる燃料成分が不意に高濃度となることがある。このときブローバイガスが燃焼室に還元されると、エンジンの空燃比がオーバリッチとなって乱れ、エンジンの空燃比制御が乱れるおそれがある。特に、エンジンのアイドル運転時には、ブローバイガスの空燃比に与える影響が大きく、エンジン回転速度が変動したり、排気エミッションが悪化したりするおそれがある。また、エンジンのシリンダ内に燃料を直接噴射する直接噴射式エンジンでは、噴射によりボア壁面に付着した未燃焼の燃料が壁面を伝わりオイルパンの潤滑油に入り込むことがある。この未燃焼の燃料は、潤滑油の温度（油温）が「４０℃」以上になると気化し始めることから、このガスが燃焼室に還元されると、空燃比が乱れて空燃比制御が乱れるおそれがある。ここで、エンジンの空燃比制御において、エンジンの運転状態に応じた空燃比補正値を学習して制御に反映させる学習制御は既に周知である。この種の学習制御によれば、燃焼室に還元されるブローバイガスの影響についてもある程度対処することができる。しかし、ブローバイガスの燃料成分の濃度や量が学習制御の適用範囲を超えてしまうと対応しきれず、空燃比がオーバリッチとなって乱れ、空燃比制御が乱れる懸念がある。特許文献１に記載の装置では、吸気管８１の負圧が所定値以下となるときに、弁体８５が強制的に多目に開かれるので、必要以上のブローバイガスが燃焼室に還元されてエンジンの空燃比が乱れる懸念があった。
【０００６】
この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、エンジンが特定運転状態となるときに必要以上のブローバイガスが燃焼室に還元されて空燃比が乱れることを防止するブローバイガス還元装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、エンジンの燃焼室から漏れ出たブローバイガスを還元通路を介して吸気通路へ流して燃焼室へ還元すると共に、還元通路に設けたＰＣＶバルブによりブローバイガス流量を調整するようにしたブローバイガス還元装置において、ＰＣＶバルブは、弁座と、負圧により位置が変わることで弁座との間のブローバイガス流路面積を変更する弁体と、弁座及び弁体を収容するハウジングと、弁体の位置を負圧にかかわらず所定位置に保持するための保持手段とを含み、エンジンの空燃比がリッチとなるときに、弁体を負圧の作用により決定される特定位置よりもブローバイガス流路面積を減少させる所定位置に保持するために保持手段を制御する制御手段を備えたことを趣旨とする。
【０００８】
上記発明の構成によれば、エンジンの空燃比がリッチとなるときに、制御手段が保持手段を制御することにより、弁体が、負圧の作用により特定される位置よりもブローバイガス流路面積を減少させる所定位置に保持される。従って、エンジンの空燃比がリッチとなるときには、還元通路から吸気通路を介して燃焼室に還元されるブローバイガス流量が低減する。
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、エンジンの燃焼室から漏れ出たブローバイガスを還元通路を介して吸気通路へ流して前記燃焼室へ還元すると共に、還元通路に設けたＰＣＶバルブによりブローバイガス流量を調整するようにしたブローバイガス還元装置において、ＰＣＶバルブは、弁座と、負圧により位置が変わることで弁座との間のブローバイガス流路面積を変更する弁体と、弁座及び弁体を収容するハウジングと、弁体の位置を負圧にかかわらず所定位置に保持するための保持手段とを含み、エンジンの減速時に、弁体を負圧の作用により特定される位置よりもブローバイガス流路面積を減少させる所定位置に保持するために保持手段を制御する制御手段を備えたことを趣旨とする。
【００１０】
上記発明の構成によれば、エンジンの減速時に、制御手段が保持手段を制御することにより、弁体が、負圧の作用により特定される位置よりもブローバイガス流路面積を減少させる所定位置に保持される。従って、エンジンの減速時には、吸気通路の負圧が急激に大きくなるが、この吸気通路から還元通路を介してＰＣＶバルブの上流側に作用する負圧の影響が抑えられる。
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、エンジンの燃焼室から漏れ出たブローバイガスを還元通路を介して吸気通路へ流して燃焼室へ還元すると共に、還元通路に設けたＰＣＶバルブによりブローバイガス流量を調整するようにしたブローバイガス還元装置において、ＰＣＶバルブは、弁座と、負圧により位置が変わることで弁座との間のブローバイガス流路面積を変更する弁体と、弁座及び弁体を収容するハウジングと、弁体の位置を負圧にかかわらず所定位置に保持するための保持手段とを含み、弁体を負圧にかかわらず弁体を閉弁位置に保持するために保持手段を制御する制御手段を備えたことを趣旨とする。
【００１２】
上記発明の構成によれば、例えば、エンジンが特定運転状態となるときに、制御手段が保持手段を制御することにより、弁体が、負圧にかかわらず閉弁位置に保持される。従って、還元通路におけるブローバイガスの流れが遮断され、燃焼室へのブローバイガスの還元が停止する。
【００１３】
上記目的を達成するために、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れかに記載の発明において、保持手段は、円筒形状をなすボビンと、そのボビンの外周に設けられたコイルとを含む電磁石であり、弁体は、略円柱状をなし、ボビンの中空にてボビン及びコイルの中心軸線に沿って貫通可能に設けられ、弁体は、負圧の作用により特定位置に配置された状態において、コイルの中心軸線方向における中間位置が、弁体の中心軸線方向における中間位置よりもブローバイガス流れの下流側に片寄って配置され、弁体がブローバイガス流れの下流側に変位することにより前記ブローバイガス流路面積が縮小されることを趣旨とする。
【００１４】
上記発明の構成によれば、請求項１乃至３の何れかに記載の発明の作用に加え、弁体は、負圧の作用により特定位置に配置された状態において、コイルの中心軸線方向における中間位置が、弁体の中心軸線方向における中間位置よりもブローバイガス流れの下流側に片寄って配置される。従って、この状態から電磁石のコイルが励磁されることにより、弁体が、磁力の作用によりブローバイガス流れの下流側へ向けて変位してブローバイガス流路面積が縮小される位置に保持される。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に記載の発明によれば、エンジンの空燃比がリッチとなるときに必要以上のブローバイガスが燃焼室に還元されて空燃比が乱れることを防止することができる。
【００１６】
請求項２に記載の発明によれば、エンジンの減速運転時に必要以上のブローバイガスが燃焼室に還元されて空燃比が乱れることを防止することができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明によれば、エンジンが特定運転状態となるときにブローバイガスが燃焼室に還元されるのを停止することができ、空燃比が乱れることを防止することができる。
【００１８】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１乃至３の何れかに記載の発明の効果に加え、弁体をブローバイガス流路面積を縮小した状態又は閉弁した状態に確実に保持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
［第１実施形態］
以下、本発明のブローバイガス還元装置をエンジンシステムに具体化した第１実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
図１に、この実施形態のブローバイガス還元装置を含むエンジンシステムを概略構成図により示す。このエンジンシステムを構成するエンジン１は、燃焼室２の中に燃料を直接噴射する直接噴射式の多気筒火花点火式エンジンである。このエンジン１を構成するエンジンブロック３には、複数のシリンダボア４が形成され、各シリンダボア４にはそれぞれピストン５が上下動可能に設けられる。エンジンブロック３の下部にはクランクケース３ａが設けられ、クランクケース３ａにはオイルパン６が組み付けられる。これらクランクケース３ａとオイルパン６によりクランク室７が形成される。クランク室７の中には、クランクシャフト８が回転可能に支持され、各ピストン５がコネクティングロッド９を介してクランクシャフト８にそれぞれ連結される。
【００２１】
各シリンダボア４にてピストン５の上側に形成される燃焼室２は、上部中央が高くなる傾斜したペントルーフ形状をなす。各燃焼室２に対応して、エンジンブロック３の上部には、吸気ポート１０及び排気ポート１１がそれぞれ形成される。吸気ポート１０には吸気バルブ１２が、排気ポート１１には排気バルブ１３がそれぞれ設けられる。各吸気バルブ１２及び各排気バルブ１３は、周知の動弁機構１４により、クランクシャフト８の回転に連動して開閉するようになっている。これら吸気バルブ１２及び排気バルブ１３が開閉することで、吸気ポート１０から燃焼室２に外気が導入され、燃焼室２から排気ポート１１へ燃焼後の排気ガスが排出される。エンジンブロック３の上部には、動弁機構１４等を覆うエンジンカバー１５が設けられる。
【００２２】
吸気ポート１０には、インテークマニホールドを含む吸気通路２１が接続される。この吸気通路２１の入口には、エアクリーナ２２が設けられる。吸気通路２１の途中には、スロットルバルブ２３を含むスロットルボディ２４が設けられる。スロットルバルブ２３は、運転席に設けられたアクセルペダル（図示略）の操作に連動して開閉されるようになっている。エアクリーナ２２にて浄化された空気は、吸気通路２１、スロットルボディ２４及び吸気ポート１０を通じて燃焼室２に吸入される。この吸入空気量は、スロットルバルブ２３の開度に応じて調節される。エンジンブロック３には、各燃焼室２に燃料を直接噴射するためのインジェクタ２５が取り付けられる。インジェクタ２５から燃焼室２に噴射される燃料は、吸気ポート１０から燃焼室２に吸入された空気と混合気を形成する。エンジンブロック３の上部には、各燃焼室２にて混合気に点火する点火プラグ２６が設けられる。
【００２３】
排気ポート１１には、排気マニホールドを含む排気通路２７が接続される。各燃焼室２で生じた燃焼後の排気ガスは、排気ポート１１及び排気通路２７を通じて外部へ排出される。
【００２４】
上記したエンジン１には、各燃焼室２から漏れ出たブローバイガスを吸気通路２１へ流して各燃焼室２へ還元するためのブローバイガス還元装置が設けられる。すなわち、クランクケース３ａには、そのクランク室７に連通するオイルセパレータ３１が設けられる。このオイルセパレータ３１は、クランク室７にてブローバイガスに混入した潤滑油等の油分をブローバイガスから分離して捕捉する機能を有する。このオイルセパレータ３１と、スロットルバルブ２３より下流の吸気通路２１との間には、クランク室７から吸気通路２１へブローバイガスを流すための還元通路３２が設けられる。この還元通路３２の途中には、ブローバイガス流量を調整するためのＰＣＶバルブ３３が設けられる。ＰＣＶバルブ３３の詳しい構成については後述する。エアクリーナ２２の近傍の吸気通路２１と、エンジンカバー１５との間には、エンジン１のクランク室７におけるブローバイガスを掃気するためにクランク室７に外気を導入するための掃気通路３４が設けられる。エンジンブロック３には、クランク室７をエンジンカバー１５の中に連通させる通気孔３５が形成される。この通気孔３５を通じて、エンジンカバー１５の中に導入された外気がクランク室７へと導かれるようになっている。この通気孔３５も掃気通路３４の一部を構成している。
【００２５】
ここで、ＰＣＶバルブ３３の構成を詳しく説明する。図２，３に、ＰＣＶバルブ３３を断面図により示す。図２は、ＰＣＶバルブ３３の初期状態を示し、図３は、ＰＣＶバルブ３３の作動状態を示す。図２，３に示すように、ＰＣＶバルブ３３は、中空形状をなす樹脂製のハウジング４１を備える。このハウジング４１は、互いに組み付けられたメインハウジング４２とサブハウジング４３から構成される。
【００２６】
メインハウジング４２は、その上部に形成されたコネクタ部４２ａと、内部に一体的に設けられた電磁石４４と、外周に着けられたシールリング４５とを含む。サブハウジング４３は、その一端部外周の雄ネジ４３ａが、メインハウジング４２の他端部の雌ネジ４２ｂに締め付けられることで、メインハウジング４２に組み付けられる。サブハウジング４３の一端部をメインハウジング４２の他端部に圧入して超音波溶着することで、サブハウジング４３をメインハウジング４２に組み付けることもできる。サブハウジング４３の他端部は、パイプ継手４３ｂとなっている。このパイプ継手４３ｄに、還元通路３２を構成するパイプが接続される。ハウジング３は、メインハウジング４２の一端部外周の雄ネジ４２ｃがオイルセパレータ３１に形成された取付孔（図示略）の雌ネジに締め付けられて取り付けられる。
【００２７】
メインハウジング４２の中空部は弁室４２ｄを構成する。弁室４２ｄは、その中心軸線方向の一端に入口４２ｅを含む。この入口４２ｅは、メインハウジング４２の一端壁に形成され、エンジンブロック３のクランク室７に連通する。サブハウジング４３は、メインハウジング４２の弁室４２ｄに連通する中空部４３ｃを含む。弁室４２ｄと中空部４３ｃは、互いにブローバイガスのための通路を構成する。メインハウジング４２とサブハウジング４３との間には、円環状をなす弁座４６が挟まれて設けられる。この弁座４６に対応して、弁室４２ｄの中には、弁体４７が、その中心軸線方向へ移動可能に設けられる。この弁体４７は、鉄等の磁性材料により略円柱状をなし、弁座４６を貫通可能に設けられる。図２，３に示すように、弁体４７は、その基端部（図面右側）から先端部にかけて段階的に縮径した形状をなす。従って、弁室４２ｄの中において、弁体４７が中心軸線方向へ移動変位することにより、弁座４６と弁体４７との間の隙間の大きさ、すなわち本発明のブローバイガス流路面積としての開度が変わる。この弁座４６と弁体４７との間の隙間が、弁室４２ｄの中心軸線方向他端に位置する出口４８を構成する。
【００２８】
弁体４７は、その基端部、すなわち入口４２ｅの付近に位置する入口側端部がフランジ４７ａをなす。このフランジ４７ａは、その外周面の一部が弁室４２ｄの内周面に摺動可能に設けられる。フランジ４７ａは、その一部にブローバイガスの通過を許容する切欠が設けられる。弁座４６とフランジ４７ａとの間には、圧縮スプリング４９が設けられる。このスプリング４９は、弁体４７を弁室４２ｄの入口４２ｅの方向へ、すなわち開弁方向へ付勢する。また、弁体４７の先端部分は、弁座４６を貫通してサブハウジング４３の中空部４３ｃに侵入可能に設けられる。サブハウジング４３の中空部４３ｃには、別の圧縮スプリング５０が、弁体４７の先端に接触可能に設けられる。
【００２９】
図２に示す初期状態から、エンジン１が運転状態に入ると、サブハウジング４３の中空部４３ｃには、吸気通路２１から還元通路３２を通じて吸気負圧が作用する。また、エンジン１のクランク室７に充満したブローバイガスが、入口４２ｅからメインハウジング４２の弁室４２ｄに侵入し、そのガス圧力が弁体４７に作用する。このとき、吸気負圧がスプリング４９の付勢力に抗して弁体４７に作用し、ガス圧力が弁体４７に作用することにより、弁体４７が弁座４６へ向けてその中心軸線方向へ移動し、弁座４６と弁体４７との間の出口４８の開度が変わる。これにより、メインハウジング４２の弁室４２ｄからサブハウジング４３の中空部４３ｃへ抜ける、すなわちＰＣＶバルブ３３で計量されるブローバイガス流量が調整される。弁体４７は、その先端がサブハウジング４３中空部４３ｃの中のスプリング５０に当接することで、その移動が規制される。このように、ＰＣＶバルブ３３において、弁体４７は、吸気負圧の作用により中心軸線方向における位置を変わることで、弁座４６との間のブローバイガス流路面積を変更するようになっている。
【００３０】
本発明の保持手段としての電磁石４４は、メインハウジング４２の内部に設けられる。電磁石４４は、中心軸線方向における両端に大小のフランジ５１ａ，５１ｂを有する円筒形状をなすボビン５１と、そのボビン５１の外周にニクロム線を巻き付けて設けられたコイル５２と、大フランジ５１ａに設けられた接続端子５３とを含む。コイル５２は、通電により励磁されて磁力を発生させる。接続端子５３は、その基端部がコイル５２に電気的に接続され、その先端部がコネクタ部４２ａの中に突出配置される。
【００３１】
電磁石４４は、メインハウジング４２に対してインサート成形されている。すなわち、メインハウジング４２を樹脂成形するときに、電磁石４４を金型内にインサート品として装填した後、金型に溶融樹脂を注入する。これにより、電磁石４４を溶融樹脂で包んで固化させ、一体化した複合部品としてのメインハウジング４２が作製される。ここで、図２，３に示すように、電磁石４４は、メインハウジング４２の中心部に配置され、電磁石４４のボビン５２の中空がメインハウジング４２の弁室４２ｄの一部を構成する。また、弁座４６は、ボビン５１の大フランジ５１ａに内包され、大フランジ５１ａの内周面に接触してメインハウジング４２に一体的に設けられる。
【００３２】
ここで、電磁石４４と弁体４７との位置関係について説明する。図２，３に示すように、弁体４７は、電磁石４４のボビン５１の中空にてボビン５１及びコイル５２の中心軸線に沿って貫通可能に設けられる。図２に示すように、ＰＣＶバルブ３３の初期状態、すなわち、弁室４２ｄに吸気負圧が作用していない状態では、弁体４７がスプリング４９の付勢力により初期位置に配置される。このため、電磁石４４は、弁体４７の先端部近くに位置する関係となる。また、ＰＣＶバルブ３３の作動状態、すなわち、弁室４２ｄに吸気負圧が作用した状態では、弁体４７が、吸気負圧の作用により決定される特定位置（図３に実線で示す位置）に配置される。この特定位置に配置された状態において、弁体４７は、コイル５２の中心軸線方向における中間位置Ｐ１が、弁体４７の中心軸線方向における中間位置Ｐ２よりもブローバイガス流れの下流側に片寄った位置に配置される。そして、この特定位置に配置された状態から、電磁石４４がＯＮされ、すなわちコイル５２が通電により励磁されることにより、コイル５２に磁力が発生する。そして、その発生磁力の作用により、弁体４４がブローバイガス流れの下流側へ向けて、図３に２点鎖線で示すように更に変位し、本発明の所定位置としての絞り位置に保持される。この絞り位置に配置された状態では、弁座４６と弁体４７との間のブローバイガス流路面積、すなわち開度が縮小され、その縮小状態が保持される。このときの弁体４７の動きは、従来例の装置のそれとは異なる。すなわち、特許文献１に記載の装置では、電磁石８９を通電することにより、弁体８５を、負圧が作用することで特定される位置よりも開き側の位置に保持し、クランクケースから吸気管８１へ流れるブローバイガス流量を多目にするようになっている。これに対して、この実施形態のＰＣＶバルブ３３では、電磁石４４を通電することで、弁体４７を、吸気負圧が作用することで特定される特定位置よりも閉じ側の絞り位置に保持し、燃焼室２に還元されるブローバイガス流量を少な目にするようになっている。
【００３３】
図２，３に示すメインハウジング４２のコネクタ部４２ａには、外部コネクタ（図示略）が接続される。外部コネクタは、接続端子５３に電気的に接続可能に構成される。外部コネクタは、電磁石４４を制御するために、外部配線（図示略）を介して後述する電子制御装置（ＥＣＵ）６０に接続される。
【００３４】
この実施形態では、上記したエンジンシステムを制御するためにＥＣＵ６０が設けられる。吸気通路２１の上流側には、吸入空気量ＱＡを計測するためのエアフローメータ６１が設けられる。スロットルボディ２４には、スロットルバルブ２３の開度（スロットル開度）ＴＡを検出するためのスロットルセンサ６２が設けられる。エンジンブロック３には、クランクシャフト８の回転角度（クランク角度）をエンジン回転速度ＮＥとして検出するためのクランク角センサ６３が設けられる。エンジンブロック３には、冷却水温度ＴＨＷを検出するための水温センサ６４が設けられる。オイルパン６には、潤滑油の温度（油温）ＴＨＯを検出するための油温センサ６５が設けられる。排気通路２７には、排気ガス中の酸素濃度Ｏｘを検出するための酸素センサ６６が設けられる。これら各種センサ等６１〜６６は、エンジン１の運転状態を検出するための運転状態検出手段を構成する。ＥＣＵ６０は、クランク角センサ６３により検出されたクランク角度に基づいて各気筒における吸気、圧縮、膨張（爆発）及び排気の各行程を判別すると共に、エンジン回転速度ＮＥを算出するようになっている。また、ＥＣＵ６０は、各種センサ等６１〜６６により検出された吸入空気量ＱＡ、スロットル開度ＴＡ、エンジン回転速度ＮＥ、冷却水温度ＴＨＷ、油温ＴＨＯ及び酸素濃度Ｏｘなどのエンジン運転状態に基づき、燃料噴射制御、点火時期制御及びブローバイガス還元制御等をそれぞれ実行するようになっている。ＥＣＵ６０は、燃料噴射制御を実行することでインジェクタ２５を制御する。ＥＣＵ６０は、点火時期制御を実行することで点火プラグ２６を制御する。ＥＣＵ６０は、ブローバイガス還元制御を実行することで電磁石４４を制御する。この実施形態で、ＥＣＵ６０は、本発明の制御手段に相当する。
【００３５】
この実施形態で、ＥＣＵ６０は、燃料噴射制御の一環として、学習制御を含む空燃比制御を実行するようになっている。すなわち、ＥＣＵ６０は、空燃比制御として、インジェクタ２５から燃料を噴射するに際して、エンジン回転速度ＮＥ、エンジン負荷状態及びエンジン暖機状態等の運転状態に応じて変化するエンジン１の要求空燃比に合致するように、インジェクタ２５による燃料噴射量を制御するようになっている。そのために、ＥＣＵ６０は、実際の空燃比が要求空燃比に合致するように、酸素センサ６６により検出される酸素濃度Ｏｘから実際の空燃比を算出し、その空燃比が要求空燃比となるよう空燃比フィードバック制御を実行する。また、空燃比の学習制御として、ＥＣＵ６０は、過去の制御結果を評価し、記憶し、その評価に基づき、空燃比制御のための空燃比補正量の記憶、修正を行うようになっている。すなわち、エンジン１の個体差や経時変化、あるいは使用環境条件に対応するために、ＥＣＵ６０は、エンジン１の各種運転領域で、空燃比補正量を修正して記憶しておき、エンジン１が停止していても、次回始動時には、記憶しておいた空燃比補正量を各種運転領域に応じて読み出して空燃比制御に反映させるようになっている。従って、この実施形態のエンジンシステムでは、インジェクタ２５による燃料噴射量に加え、燃焼室２に還元されるブローバイガスの中の燃料成分濃度を、学習制御を含む空燃比制御に反映させることができるようになっている。この実施形態では、学習制御を含む空燃比制御については、周知な制御内容を採用するものとし、その詳しい説明は省略する。
【００３６】
しかしながら、この種の学習制御を含む空燃比制御を実行するエンジンシステムにおいても、燃焼室２に還元されるブローバイガスの中の燃料成分濃度が学習制御の適用範囲を超えるおそれがある。そこで、この実施形態では、燃焼室２に還元されるブローバイガスが空燃比制御に与える影響を抑えるために、ＥＣＵ６０がブローバイガス還元制御を実行するようになっている。
【００３７】
図４に、ブローバイガス還元制御の処理内容をフローチャートにより示す。ＥＣＵ６０は、この制御をエンジン１の始動後に実行するようになっている。
【００３８】
すなわち、ステップ１００で、ＥＣＵ６０は、クランク角センサ６３で検出され、算出されたエンジン回転速度ＮＥ、スロットルセンサ６２により検出されるスロットル開度ＴＡをそれぞれ読み込む。そして、ＥＣＵ６０は、ステップ１１０で、読み込まれたエンジン回転速度ＮＥ及びスロットル開度ＴＡに基づいて、エンジン１がアイドル運転状態にあるか否かを判断する。例えば、スロットル開度ＴＡが全閉状態を示し、エンジン回転速度ＮＥが所定値（アイドル回転速度領域）となる場合に、ＥＣＵ６０は、アイドル運転状態と判断することとなる。ここで、エンジン１がアイドル運転状態にあるか否かを判断するのは、アイドル運転状態での空燃比に対してブローバイガスの影響が大きいからである。
【００３９】
そして、ステップ１１０の判断結果が肯定の場合は、ＥＣＵ６０は、ステップ１２０で電磁石４４をＯＮして、処理をステップ１００へ移行する。一方、ステップ１１０の判断結果が否定の場合は、ＥＣＵ６０は、ステップ１３０で電磁石４４をＯＦＦして、処理をステップ１００へ移行する。すなわち、このブローバイガス還元制御では、エンジン１がアイドル運転状態にあるときには、電磁石４４をＯＮすることにより、電磁石４４のコイル５２が励磁される。これにより、コイル５２の磁力の作用により弁体４７がブローバイガス流れの下流側へ向けて変位し、図３に２点鎖線で示す絞り位置に保持される。このため、弁体４７を、ブローバイガス流路面積を縮小した状態に確実に保持することができる。この結果、ＰＣＶバルブ３３によりブローバイガス流量を確実に低減することができる。
【００４０】
以上説明したこの実施形態のエンジンシステムにおけるブローバイガス還元装置によれば、エンジン１の運転時に燃焼室２からクランク室７へ漏れ出たブローバイガスは、クランク室７からオイルセパレータ３１、ＰＣＶバルブ３３及び還元通路３２を介して吸気通路２１へ流され、燃焼室２へ還元されて燃焼に供される。また、還元通路３２におけるブローバイガス流量はＰＣＶバルブ３３により調整される。
【００４１】
ここで、この実施形態では、ブローバイガスの影響によりエンジン１の空燃比がリッチとなるアイドル運転状態のときに、ＥＣＵ６０が電磁石４４を制御することにより、弁体４７が、吸気負圧の作用により特定される特定位置よりもブローバイガス流路面積を減少させる、図３に２点鎖線で示す絞り位置に保持される。従って、エンジン１の空燃比がリッチとなるアイドル運転状態のときには、還元通路３２から吸気通路２１を介して燃焼室２に還元されるブローバイガス流量が低減する。この結果、エンジン１がアイドル運転状態となるときには、必要以上のブローバイガスが燃焼室２に還元されることを防止することができ、エンジン１の空燃比がオーバリッチとなって乱れることを防止することができ、延いては空燃比制御の乱れを防止することができる。
【００４２】
ここで、図５（Ａ）〜（Ｃ）に、「−１０℃」からエンジン１を始動させてアイドル運転状態で放置したときの空燃比補正量、水温・油温及びエンジン回転速度の経時変化をグラフにより示す。図５（Ａ）において、実線は本実施形態の場合における空燃比補正量の変化を示し、破線は電磁石４４を持たないＰＣＶバルブを使用した場合の空燃比補正量の変化を示す。このグラフから分かるように、本実施形態の場合、エンジン始動後にアイドル運転状態となると、電磁石４４がＯＮされ、ＰＣＶバルブ３３を通過するブローバイガス流量が低減される。従って、図５（Ａ）に示すように、空燃比補正量が「０」に比較的近い「−１０〜−２０」の範囲で推移することとなり、空燃比制御に対するブローバイガスの影響が抑えられていることが分かる。このため、図５（Ｂ），（Ｃ）に示すように、水温（冷却水温度ＴＨＷ）、油温ＴＨＯ、吸気圧及びエンジン回転速度ＮＥも、特に急激な変化もなく比較的安定して推移することが分かる。これに対し、ＰＣＶバルブを流れるブローバイガス流量が低減されない従来例では、図５（Ａ）に破線で示すように、始動後に空燃比補正量が徐々に「０」から離れ、最終的には異常レベル（ＭＩＬ点灯レベル）である「−４０」になってしまうことが分かる。このグラフから、本実施形態のブローバイガス還元装置が、空燃比制御に対して有効であることが分かる。
【００４３】
また、この実施形態では、ＰＣＶバルブ３３に導入される前のブローバイガスから潤滑油等の油分を捕捉するためのオイルセパレータ３１が設けられる。従って、ＰＣＶバルブ３３に導入される前のブローバイガスから油分がオイルセパレータ３１により捕捉されるので、ＰＣＶバルブ３３へ不要な油分が流れ難くなる。このため、油分が弁座４６や弁体４７に付着して弁体４７が固着等することによりＰＣＶバルブ３３が動作不良となることを防止することができる。
【００４４】
この実施形態では、クランク室７におけるブローバイガスを掃気するためにクランク室７に外気を導入するための掃気通路３４及び通気孔３５が設けられる。従って、エンジン１のクランク室７に導入される外気によりクランク室７におけるブローバイガスが掃気されるが、このとき燃焼室２からクランク室７へ漏れ出たブローバイガスが掃気による外気により薄められる。この意味で、ブローバイガスが原因で空燃比が乱れることを防止できる効果を高めることができる。
【００４５】
ここで、本実施形態の直接噴射式のエンジン１では、燃焼室２にインジェクタ２５から直接燃料を噴射することから、未燃焼の燃料がシリンダボア４の壁面を伝わりクランク室７に入り込み、オイルパン６の潤滑油の中に入り込むことがある。従って、この実施形態では、特に直接噴射式のエンジン１において、ブローバイガスに係る上記作用効果を得ることができる点で有利である。
【００４６】
［第２実施形態］
次に、本発明のブローバイガス還元装置をエンジンシステムに具体化した第２実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に説明する各実施形態では、第１実施形態と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略し、異なった点を中心に説明する。
【００４７】
この実施形態では、ＥＣＵ６０が実行するブローバイガス還元制御の処理内容の点で第１実施形態と構成が異なる。図６に、ブローバイガス還元制御の処理内容をフローチャートにより示す。ＥＣＵ６０は、この制御をエンジン１の始動後に実行する。
【００４８】
すなわち、ステップ２００で、ＥＣＵ６０は、酸素センサ６６により検出される酸素濃度Ｏｘから算出される空燃比を読み込む。そして、ＥＣＵ６０は、ステップ２１０で、読み込まれた空燃比がリッチ化傾向にあるか否かを判断する。この判断は、ブローバイガスの影響によりエンジン１の空燃比がリッチになりかけているか否かを判断するものである。
【００４９】
そして、ステップ２１０の判断結果が肯定の場合は、ＥＣＵ６０は、ステップ２２０で電磁石４４をＯＮして、処理をステップ２００へ移行する。一方、ステップ２１０の判断結果が否定の場合は、ＥＣＵ６０は、ステップ２３０で電磁石４４をＯＦＦして、処理をステップ２００へ移行する。すなわち、このブローバイガス還元制御では、エンジン１の空燃比が実際にブローバイガスの影響によりリッチになりかけているときに、電磁石４４をＯＮすることで、弁体４７を開度を縮小する方向へ強制的に移動させて保持し、ＰＣＶバルブ３３を通過するブローバイガス流量を低減する。
【００５０】
この実施形態では、酸素センサ６６の検出結果に基づきエンジン１の運転状態が空燃比としてリッチ化傾向にあるときには、ＥＣＵ６０が電磁石４４をＯＮする。従って、電磁石４４をＯＮすることで、燃焼室２に還元されるブローバイガス流量が低減されて、空燃比のリッチ化が阻止される。このため、エンジン１の運転時に、特に空燃比がリッチ化傾向にあるときに、燃焼室２に還元されるブローバイガスにより空燃比がオーバリッチとなって乱れることを防止することができ、延いては空燃比制御の乱れを防止することができる。この実施形態におけるその他の作用効果は、第１実施形態のそれと同じである。
【００５１】
［第３実施形態］
次に、本発明のブローバイガス還元装置をエンジンシステムに具体化した第３実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
【００５２】
この実施形態では、ＥＣＵ６０が実行するブローバイガス還元制御の処理内容の点で第１及び第２の実施形態と構成が異なる。図７に、ブローバイガス還元制御の処理内容をフローチャートにより示す。ＥＣＵ６０は、この制御をエンジン１の始動後に実行する。
【００５３】
すなわち、ステップ３００で、ＥＣＵ６０は、油温センサ６５により検出される油温ＴＨＯを読み込む。そして、ＥＣＵ６０は、ステップ３１０で、読み込まれた油温ＴＨＯが所定値Ｔ１（例えば「４０℃」）より高いか否かを判断する。この判断は、油温ＴＨＯが所定値Ｔ１より高くなるとオイルパン６の潤滑油に混入したブローバイガスが気化し始め、クランク室７のブローバイガスの燃料成分濃度が高くなることから、これをチェックするために行われるものである。
【００５４】
そして、ステップ３１０の判断結果が否定の場合は、ＥＣＵ６０は、ステップ３４０で、電磁石４４をＯＦＦする。一方、ステップ３１０の判断結果が肯定の場合は、ＥＣＵ６０は、ステップ３２０で電磁石４４をＯＮする。続いて、ステップ３３０で、ＥＣＵ６０は、電磁石４４をＯＮしてから所定時間が経過したか否かを判断する。この判断を行うのは、電磁石４４を所定時間だけＯＮすることで、燃焼室２に還元されるブローバイガス流量が低減されるからである。そして、ステップ３３０で所定時間が経過しない間は、ＥＣＵ６０は、ステップ３２０で電磁石４４をＯＮし続ける。その後、ステップ３３０で、所定時間が経過すると、ＥＣＵ６０は、ステップ３４０で、電磁石４４をＯＦＦする。
【００５５】
すなわち、このブローバイガス還元制御では、エンジン１の運転時に、オイルパン６の油温ＴＨＯが所定値Ｔ１を超えるときに電磁石４４を所定時間だけＯＮすることで、ＰＣＶバルブ３３を通過するブローバイガス流量を低減するようになっている。
【００５６】
この実施形態では、油温センサ６５により検出される油温ＴＨＯが所定値Ｔ１を超えるときには、ＥＣＵ６０が電磁石４４を所定時間だけＯＮする。これにより、燃焼室２に還元されるブローバイガス流量が低減され、エンジン１の空燃比のリッチ化が阻止される。このため、エンジン１の運転時に、特に油温ＴＨＯが高くなる運転状態において、ブローバイガスにより空燃比がオーバリッチとなって乱れることを防止することができ、延いては空燃比制御の乱れを防止することができる。この実施形態におけるその他の作用効果は、第１実施形態のそれと同じである。
【００５７】
［第４実施形態］
次に、本発明のブローバイガス還元装置をエンジンシステムに具体化した第４実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
【００５８】
この実施形態では、ＥＣＵ６０が実行するブローバイガス還元制御の処理内容の点で前記各実施形態と構成が異なる。図８に、ブローバイガス還元制御の処理内容をフローチャートにより示す。ＥＣＵ６０は、この制御をエンジン１の始動後に実行する。
【００５９】
すなわち、ステップ４００で、ＥＣＵ６０は、クランク角センサ６３で検出され、算出されたエンジン回転速度ＮＥ、スロットルセンサ６２により検出されるスロットル開度ＴＡをそれぞれ読み込む。そして、ＥＣＵ６０は、ステップ４１０で、読み込まれたエンジン回転速度ＮＥ及びスロットル開度ＴＡに基づいて、エンジン１が減速運転状態にあるか否かを判断する。例えば、スロットル開度ＴＡが所定開度から全閉状態となり、エンジン回転速度ＮＥが急激に低下する場合には、ＥＣＵ６０は、減速運転状態と判断することとなる。ここで、エンジン１が減速運転状態にあるか否かを判断するのは、減速運転状態における空燃比に対してブローバイガス等の影響が大きいからである。
【００６０】
そして、ステップ４１０の判断結果が肯定の場合は、ＥＣＵ６０は、ステップ４２０で電磁石４４をＯＮして、処理をステップ４００へ移行する。一方、ステップ４１０の判断結果が否定の場合は、ＥＣＵ６０は、ステップ４３０で電磁石４４をＯＦＦして、処理をステップ４００へ移行する。すなわち、このブローバイガス還元制御では、多量のブローバイガスを処理する必要のないエンジン１の減速運転時に電磁石４４をＯＮすることで、ＰＣＶバルブ３３を通過するブローバイガス流量を低減する。これにより、エンジン１の減速運転時には、ブローバイガスに含まれているオイルミストの持ち去り量を低減することができる。また、燃焼室２に還元されるブローバイガスにより空燃比がオーバリッチとなって乱れることを防止することができ、延いては空燃比制御の乱れを防止することができる。この実施形態におけるその他の作用効果は、第１実施形態のそれと同じである。
【００６１】
なお、この発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更することにより実施することもできる。
【００６２】
例えば、前記各実施形態では、エンジン１が特定運転状態となるときに電磁石４４をＯＮすることで、燃焼室２に還元されるブローバイガス流量を低減するように構成した。これに対し、吸気通路２１の負圧の状態にかかわらず、弁体４７を閉弁位置に保持するためにＥＣＵ６０により電磁石４４を制御するように構成してもよい。この場合、電磁石４４と弁体４７との位置関係を、前記各実施形態の状態に対して適宜変更することにより、電磁石４４がＯＮしたときの磁力の作用により、弁体４４を弁座４６との間で隙間をつくらない閉弁位置（全閉状態）に保持することができるようになる。従って、還元通路３２におけるブローバイガスの流れが遮断され、燃焼室２へのブローバイガスの還元が停止する。このため、エンジン１が特定運転状態となるときに、ブローバイガスが燃焼室２に還元されることを停止することができ、空燃比が乱れることを防止することができ、延いては空燃比制御の乱れを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】ブローバイガス還元装置を含むエンジンシステムを示す概略構成図。
【図２】ＰＣＶバルブの初期状態を示す断面図。
【図３】ＰＣＶバルブの作動状態を示す断面図。
【図４】ブローバイガス還元制御の処理内容を示すフローチャート。
【図５】空燃比補正量、水温・油温及びエンジン回転速度の経時変化を示すグラフ。
【図６】ブローバイガス還元制御の処理内容を示すフローチャート。
【図７】ブローバイガス還元制御の処理内容を示すフローチャート。
【図８】ブローバイガス還元制御の処理内容を示すフローチャート。
【図９】従来例の強制クランクケース換気装置を示す断面図。
【符号の説明】
【００６４】
１ エンジン
２ 燃焼室
２１ 吸気通路
３２ 還元通路
３３ ＰＣＶバルブ
４１ ハウジング
４４ 電磁石（保持手段）
４６ 弁座
４７ 弁体
５１ ボビン
５２ コイル
６０ ＥＣＵ（制御手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの燃焼室から漏れ出たブローバイガスを還元通路を介して吸気通路へ流して前記燃焼室へ還元すると共に、前記還元通路に設けたＰＣＶバルブによりブローバイガス流量を調整するようにしたブローバイガス還元装置において、
前記ＰＣＶバルブは、弁座と、負圧により位置が変わることで前記弁座との間のブローバイガス流路面積を変更する弁体と、前記弁座及び前記弁体を収容するハウジングと、前記弁体の位置を負圧にかかわらず所定位置に保持するための保持手段とを含み、
前記エンジンの空燃比がリッチとなるときに、前記弁体を負圧の作用により決定される特定位置よりも前記ブローバイガス流路面積を減少させる所定位置に保持するために前記保持手段を制御する制御手段を備えたことを特徴とするブローバイガス還元装置。
【請求項２】
エンジンの燃焼室から漏れ出たブローバイガスを還元通路を介して吸気通路へ流して前記燃焼室へ還元すると共に、前記還元通路に設けたＰＣＶバルブによりブローバイガス流量を調整するようにしたブローバイガス還元装置において、
前記ＰＣＶバルブは、弁座と、負圧により位置が変わることで前記弁座との間のブローバイガス流路面積を変更する弁体と、前記弁座及び前記弁体を収容するハウジングと、前記弁体の位置を負圧にかかわらず所定位置に保持するための保持手段とを含み、
前記エンジンの減速時に、前記弁体を負圧の作用により決定される特定位置よりも前記ブローバイガス流路面積を減少させる所定位置に保持するために前記保持手段を制御する制御手段を備えたことを特徴とするブローバイガス還元装置。
【請求項３】
エンジンの燃焼室から漏れ出たブローバイガスを還元通路を介して吸気通路へ流して前記燃焼室へ還元すると共に、前記還元通路に設けたＰＣＶバルブによりブローバイガス流量を調整するようにしたブローバイガス還元装置において、
前記ＰＣＶバルブは、弁座と、負圧により位置が変わることで前記弁座との間のブローバイガス流路面積を変更する弁体と、前記弁座及び前記弁体を収容するハウジングと、前記弁体の位置を負圧にかかわらず所定位置に保持するための保持手段とを含み、
前記弁体を負圧にかかわらず閉弁位置に保持するために前記保持手段を制御する制御手段を備えたことを特徴とするブローバイガス還元装置。
【請求項４】
前記保持手段は、円筒形状をなすボビンと、そのボビンの外周に設けられたコイルとを含む電磁石であり、
前記弁体は、略円柱状をなし、前記ボビンの中空にて前記ボビン及び前記コイルの中心軸線に沿って貫通可能に設けられ、
前記弁体は、負圧の作用により前記特定位置に配置された状態において、前記コイルの中心軸線方向における中間位置が、前記弁体の中心軸線方向における中間位置よりもブローバイガス流れの下流側に片寄って配置され、前記弁体が前記ブローバイガス流れの下流側に変位することにより前記ブローバイガス流路面積が縮小されることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のブローバイガス還元装置。
【請求項１】
エンジンの燃焼室から漏れ出たブローバイガスを還元通路を介して吸気通路へ流して前記燃焼室へ還元すると共に、前記還元通路に設けたＰＣＶバルブによりブローバイガス流量を調整するようにしたブローバイガス還元装置において、
前記ＰＣＶバルブは、弁座と、負圧により位置が変わることで前記弁座との間のブローバイガス流路面積を変更する弁体と、前記弁座及び前記弁体を収容するハウジングと、前記弁体の位置を負圧にかかわらず所定位置に保持するための保持手段とを含み、
前記エンジンの空燃比がリッチとなるときに、前記弁体を負圧の作用により決定される特定位置よりも前記ブローバイガス流路面積を減少させる所定位置に保持するために前記保持手段を制御する制御手段を備えたことを特徴とするブローバイガス還元装置。
【請求項２】
エンジンの燃焼室から漏れ出たブローバイガスを還元通路を介して吸気通路へ流して前記燃焼室へ還元すると共に、前記還元通路に設けたＰＣＶバルブによりブローバイガス流量を調整するようにしたブローバイガス還元装置において、
前記ＰＣＶバルブは、弁座と、負圧により位置が変わることで前記弁座との間のブローバイガス流路面積を変更する弁体と、前記弁座及び前記弁体を収容するハウジングと、前記弁体の位置を負圧にかかわらず所定位置に保持するための保持手段とを含み、
前記エンジンの減速時に、前記弁体を負圧の作用により決定される特定位置よりも前記ブローバイガス流路面積を減少させる所定位置に保持するために前記保持手段を制御する制御手段を備えたことを特徴とするブローバイガス還元装置。
【請求項３】
エンジンの燃焼室から漏れ出たブローバイガスを還元通路を介して吸気通路へ流して前記燃焼室へ還元すると共に、前記還元通路に設けたＰＣＶバルブによりブローバイガス流量を調整するようにしたブローバイガス還元装置において、
前記ＰＣＶバルブは、弁座と、負圧により位置が変わることで前記弁座との間のブローバイガス流路面積を変更する弁体と、前記弁座及び前記弁体を収容するハウジングと、前記弁体の位置を負圧にかかわらず所定位置に保持するための保持手段とを含み、
前記弁体を負圧にかかわらず閉弁位置に保持するために前記保持手段を制御する制御手段を備えたことを特徴とするブローバイガス還元装置。
【請求項４】
前記保持手段は、円筒形状をなすボビンと、そのボビンの外周に設けられたコイルとを含む電磁石であり、
前記弁体は、略円柱状をなし、前記ボビンの中空にて前記ボビン及び前記コイルの中心軸線に沿って貫通可能に設けられ、
前記弁体は、負圧の作用により前記特定位置に配置された状態において、前記コイルの中心軸線方向における中間位置が、前記弁体の中心軸線方向における中間位置よりもブローバイガス流れの下流側に片寄って配置され、前記弁体が前記ブローバイガス流れの下流側に変位することにより前記ブローバイガス流路面積が縮小されることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のブローバイガス還元装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−３０９０８２（Ｐ２００８−３０９０８２Ａ）
【公開日】平成２０年１２月２５日（２００８．１２．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１５８６２９（Ｐ２００７−１５８６２９）
【出願日】平成１９年６月１５日（２００７．６．１５）
【出願人】（０００１１６５７４）愛三工業株式会社 (1,018)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月２５日（２００８．１２．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月１５日（２００７．６．１５）
【出願人】（０００１１６５７４）愛三工業株式会社 (1,018)
【Ｆターム（参考）】
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