JP2012171565A - ラムエア調節装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ブローバイガスを掃気するための通路が凍結により閉塞してしまうことを抑止する。
【解決手段】内燃機関０を収めたエンジンルーム１１内に取り入れる空気の量を調節するものであって、空気を取り入れる取入口であるフロントグリルの開度を可変制御することのできる開閉機構１０と、外気温が所定以下の場合に、内燃機関０において発生するブローバイガス量が少ないほど開閉機構１０の開度を小さく補正する制御部とを具備するラムエア調節装置を構成した。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関を収めたエンジンルームに取り入れる空気の量を調節する装置に関する。

自動車では、走行風をエンジンルーム内に導入して、内燃機関や補機、変速機等の冷却に供することが通例となっている（例えば、下記特許文献１を参照）。

寒冷地や厳冬期にあっては、外気温が氷点下となることが間々あり、極低温の走行風がエンジンルームに入り込むことになる。さすれば、クランク室内に漏洩したブローバイガスを掃気するための通路内で、ブローバイガスに含まれる水分が凍結して当該通路を閉塞してしまうことがあった。

実開昭６０−０６６８２４号公報

本発明は、ブローバイガスを掃気するための通路が凍結により閉塞してしまうことを抑止しようとするものである。

本発明では、内燃機関を収めたエンジンルーム内に取り入れる空気の量を調節するものであって、空気を取り入れる取入口から取り入れた空気を排出する排出口までの流通経路上に設けられ開度を可変制御することのできる開閉機構と、外気温が所定以下の場合に、内燃機関において発生するブローバイガス量が少ないほど前記開閉機構の開度を小さく補正する制御部とを具備するラムエア調節装置を構成した。

本発明によれば、ブローバイガスを掃気するための通路が凍結により閉塞してしまうことを抑止できる。

本発明の一実施形態における内燃機関及びブローバイガス還流装置を示す図。 同実施形態における開閉機構を示す図。

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１に示す車両用内燃機関０は、複数の気筒１（図１には、そのうち一つを図示している）と、各気筒１内に燃料を噴射するインジェクタ１１と、各気筒１に吸気を供給するための吸気通路３と、各気筒１から排気を排出するための排気通路４と、吸気通路３を流通する吸気を過給する排気ターボ過給機５と、排気通路４から吸気通路３に向けてＥＧＲガスを還流させる外部ＥＧＲ通路２と、ブローバイガスを掃気するブローバイガス還流装置６とを備えている。

吸気通路３は、外部から空気を取り入れて気筒１の吸気ポートへと導く。吸気通路３上には、エアクリーナ３１、吸気絞り弁３５、過給機５のコンプレッサ５１、インタクーラ３２、スロットルバルブ３３、サージタンク３４を、上流からこの順序に配置している。

排気通路４は、気筒１内で燃料を燃焼させた結果発生した排気を気筒１の排気ポートから外部へと導く。この排気通路４上には、過給機５の駆動タービン５２及び三元触媒４１を配置している。

排気ターボ過給機５は、駆動タービン５２とコンプレッサ５１とを同軸で連結し連動するように構成したものである。そして、駆動タービン５２を排気のエネルギを利用して回転駆動し、その回転力を以てコンプレッサ５１にポンプ作用を営ませることにより、吸入空気を加圧圧縮（過給）して気筒１に送り込む。

外部ＥＧＲ通路２は、いわゆる低圧ループＥＧＲを実現するものである。低圧ループＥＧＲ通路２の圧力損失は、数百Ｐａ程度と非常に小さい。外部ＥＧＲ通路２の入口は、排気通路４における三元触媒４１の下流の所定箇所に接続している。外部ＥＧＲ通路２の出口は、吸気通路３における吸気絞り弁３５の下流、かつコンプレッサ５１の上流の所定箇所に接続している。外部ＥＧＲ通路２上には、ＥＧＲクーラ２１及びＥＧＲバルブ２２を設けてある。

低圧ループＥＧＲでは、大気圧に近い低圧の排気ガスをＥＧＲ通路２を通じて吸気通路３に還流する。そのために、ＥＧＲ通路２の出口の上流にある吸気絞り弁３５を絞ることで、ＥＧＲ通路２の出口の周囲を負圧化する。

内燃機関０のクランク室７は、気筒１及びピストン１２により燃焼室から隔絶されている。しかし、この隔絶は完全なものではなく、内燃機関０の圧縮行程では未燃焼ガスが、また膨張行程では燃焼ガスが、気筒１とピストン１２との隙間からクランク室７内に漏洩する。この漏洩したブローバイガスは、クランク室７内に蓄えている潤滑油の劣化や、内燃機関０本体の腐食を引き起こす。

ブローバイガス還流装置６は、クランク室７内のブローバイガスを吸気通路３に排出する役割を担うもので、ＰＣＶ通路６１、ＰＣＶバルブ６２及びブローバイ通路６３を構成要素とする。

ＰＣＶ通路６１は、その一端がクランク室７に接続し、他端が吸気通路３のサージタンク３４に接続している。

ＰＣＶバルブ６２は、ＰＣＶ通路６１上にあって、ＰＣＶ通路６１を流通するブローバイガスの流量を増減させる。通常、ＰＣＶバルブ６２は、弾性付勢されて弁座に押し付けられている弁体が、ブローバイガスの圧力により（弾性付勢力に抗して）弁座から離反する方向に変位する態様の機械式（差圧作動形）バルブである。このＰＣＶバルブ６２は、サージタンク３４内の吸気圧が大気圧以上であるときには閉じており、サージタンク３４内の吸気圧が低くなるほど（大気圧に対して負圧になるほど）開度が大きく開く。但し、サージタンク３４内の吸気圧が顕著に低下した場合には、その開度が逆に小さくなる。

クランク室７とＰＣＶバルブ６２との間には、オイルセパレータ（図示せず）を介設する。オイルセパレータは、ラビリンス構造を有し、流通するガスに含まれる潤滑油を当該ガスから分離させる気液分離作用を営むもので、クランク室７から潤滑油が失われることを抑止する。

ブローバイ通路６３は、その一端が内燃機関０のシリンダヘッドカバー内のカム室８に接続し、他端が吸気通路３におけるコンプレッサ５１の上流側に接続している。このブローバイ通路６３のカム室８への接続箇所にも、オイルセパレータを設けてある。なお、カム室８とクランク室７とは、連通している。

ＰＣＶバルブ６２が開いているとき、カム室８及びクランク室７内のブローバイガスが、ＰＣＶバルブ６２及びＰＣＶ通路６１経由を経由して吸気通路３に送り出される。同時に、吸気通路３からブローバイ通路６３を経由してカム室８及びクランク室７に新気が流れ込み、カム室８及びクランク室７内が換気される。吸気通路３のサージタンク３４に還流したブローバイガスは、気筒１に充填されて再燃焼される。

内燃機関０は、これを搭載する車両のエンジンルーム１１に収められる。車両のボディには、内燃機関０や補機（図示せず）、変速機（図示せず）等を冷却する目的で、外気を取り入れるための取入口を開設して、外気をエンジンルーム１１に供給し得るようにしている。図２は、ＦＦ車またはＦＲ車の例を示しており、エンジンルーム１１は車両の前方部位にあって、フロントグリルが取入口となり、走行風（図中矢印で示す）をエンジンルーム１１へと導く。エンジンルーム１１内で内燃機関０等と熱交換して昇温した走行風は、ホイールルームやボンネット等に開設した排出口から排出される。

しかして、本実施形態では、取入口たるフロントグリルに、その開度を可変制御することのできる開閉機構１０、例えば電動（サーボまたはステッピング）モータにより駆動される可変ルーバを設けている。

制御部たるＥＣＵ９は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。入力インタフェースには、車両の走行速度を検出する車速センサから出力される車速信号ａ、エンジン回転数を検出する回転数センサから出力される回転数信号ｂ、スロットルバルブ３３の開度またはアクセルペダルの踏込量を検出するスロットルポジションセンサから出力されるスロットル開度信号ｃ、サージタンク３４内の吸気圧（負圧または過給圧）を検出する圧力センサから出力される吸気圧信号ｄ、冷却水温を検出する水温センサから出力される水温信号ｅ、外気温を検出する気温センサから出力される気温信号ｆ、大気圧を検出する大気圧センサから出力される大気圧信号ｇ等が入力される。出力インタフェースからは、インジェクタ１１に対して燃料噴射信号ｈ、点火プラグ（のイグニッションコイル）に対して点火信号ｉ、ＥＧＲバルブ２２に対して開度操作信号ｊ、吸気絞り弁３５に対して開度操作信号ｋ、開閉機構１０の駆動モータに対して開度操作信号ｌ等を出力する。

ＥＣＵ９のプロセッサは、メモリに格納されているプログラムを解釈、実行し、内燃機関０の運転を制御する。ＥＣＵ９は、内燃機関０の運転制御に必要な各種情報ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇを入力インタフェースを介して取得し、それらに基づいて吸入空気量や要求燃料噴射量、点火時期、目標ＥＧＲ率、開閉機構１０の開度等を演算する。そして、演算結果に対応した各種制御信号ｈ、ｉ、ｊ、ｋ、ｌを出力インタフェースを介して印加する。

開閉機構１０（による取入口）の開度、換言すればエンジンルーム１１内に取り入れる空気の量は、車速、外気温、クランク室７内で発生するブローバイガスの量に応じて決定する。これは、内燃機関０等のオーバークールを防止する意図の他、比較的細径なＰＣＶ通路６２やブローバイ通路６３等の内部で凍結が発生して当該通路が閉塞してしまう問題を回避するためでもある。

具体的には、車速が速いほど開閉機構１０の開度を小さく補正し、車速が遅いほど開閉機構１０の開度を大きく補正する。並びに、外気温が低いほど開閉機構１０の開度を小さく補正し、外気温が高いほど開閉機構１０の開度を大きく補正する。

その上で、ブローバイガスの発生量、即ちＰＣＶ通路６２等を流通するブローバイガス量が少ないほど、当該通路内の温度が低下しやすくなる。そこで、ブローバイガスの発生量が少ないほど開閉機構１０の開度を小さく補正し、ブローバイガスの発生量が多いほど開閉機構１０の開度を大きく補正する。

ブローバイガスの発生量は、吸気管内圧力、大気圧、燃焼室内での燃焼圧力及びエンジン回転数等から推測する。ＥＣＵ９のメモリには予め、吸気管内圧力、大気圧及び燃焼圧力等の指標と、単位回転数当たりのブローバイガスの予想発生量との関係を規定したマップデータが格納されている。ＥＣＵ９は、それらの指標をキーとしてマップを検索し、単位回転数当たりのブローバイガスの予想発生量を知得し、知得した予想発生量にエンジン回転数を乗じて、ブローバイガスの発生量の推測値とする。

燃焼室内での燃焼圧力もまた、吸気管内圧力及び燃料噴射量等から推測する。ＥＣＵ９のメモリには予め、吸気管内圧力及び燃料噴射量等の指標と、燃焼圧力との関係を規定したマップデータが格納されている。ＥＣＵ９は、指標をキーとしてマップを検索し、燃焼圧力を知得して、上記のブローバイガスの発生量の推測に用いる。

ＥＣＵ９は、外気温、車速及びブローバイガスの発生量に応じた開閉機構１０の開度を演算し、その開度を実現する制御信号ｌを開閉機構１０のモータに入力する。但し、ブローバイガスの発生量に応じた開閉機構１０の開度の補正は、外気温が所定の閾値以下である場合に限り行う。外気温が十分に高ければ、ＰＣＶ通路６２等の凍結の心配はないからである。

本実施形態では、内燃機関０を収めたエンジンルーム１１内に取り入れる空気の量を調節するものであって、空気を取り入れる取入口の開度を可変制御することのできる開閉機構１０と、外気温が所定以下の場合に、内燃機関０において発生するブローバイガス量が大きいほど前記開閉機構１０の開度を小さく絞る操作を実行する制御部９とを具備するラムエア調節装置を構成した。本実施形態によれば、ブローバイガスを掃気するための通路６２、６３が凍結により閉塞してしまうのを好適に抑止することができる。

なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。特に、開閉機構の設置箇所は、空気の取入口には限定されない。開閉機構は、空気の排出口に設置してもよいし、空気の取入口から排出口までの流通経路の中途に設置してもよい。要するに、空気の流通経路上に開閉機構を設けておき、外気温が低い状況下においてブローバイガスの発生量が少ないほど開閉機構の開度を小さく絞る、つまりはエンジンルームに取り入れる空気の量を少なくするのである。

その他各部の具体的構成は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

本発明は、内燃機関を搭載した自動車等に適用することができる。

０…内燃機関
６…ブローバイガス還流装置
９…制御部
１０…開閉装置
１１…エンジンルーム

Claims (1)

1. 内燃機関を収めたエンジンルーム内に取り入れる空気の量を調節するものであって、
   空気を取り入れる取入口から取り入れた空気を排出する排出口までの流通経路上に設けられ開度を可変制御することのできる開閉機構と、
   外気温が所定以下の場合に、内燃機関において発生するブローバイガス量が少ないほど前記開閉機構の開度を小さく補正する制御部と
   を具備するラムエア調節装置

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