JP2013124544A - Internal combustion engine - Google Patents

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雄太 関根
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Daihatsu Motor Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately remove blowby gas in an internal combustion engine including a PCV passage and an ejector passage.SOLUTION: The PCV passage (first blowby gas passage) 21 makes the blowby gas in a crank chamber 2a flow back to a suction passage 10 by a negative pressure action. The ejector passage (second blowby gas passage) 25 sucks the blowby gas from the crank chamber 2a while an exhaust turbo supercharger 18 is driven. When intake pressure P reaches a preset value, a wastegate valve 20 is closed to pre-drive the exhaust turbo supercharger 18. Thereby, the blowby gas can be sucked and removed from the crank chamber 2a by making the ejector passage 25 function while suction of the blowby gas by the PCV passage 21 is incomplete. When supercharging pressure reaches an upper limit value, the amount of supercharging by the exhaust turbo supercharger 18 is decreased for prevention of excessive suction.

Description

本発明は、ＰＣＶ通路とエゼクタ通路とでクランク室のブローバイガスを吸気に還流させる方式の車両用内燃機関に関するものである。   The present invention relates to an internal combustion engine for a vehicle in which a blow-by gas in a crank chamber is recirculated to intake air through a PCV passage and an ejector passage.

排気ターボ過給機を備えた車両用内燃機関において、クランク室の換気手段として、クランク室と吸気通路とをＰＣＶ通路で結び、クランク室内圧力が大気圧より高くならないようにブローバイガスを吸気通路に還流させることが行われている。他方、クランク室ではピスントの往復動によって圧力変動が発生する。特に、４サイクル２気筒内燃機関の場合、２つのピストンが同じ位相で往復動することにより、クランク室での圧力変動が大きいため、ＰＣＶ通路を設けてもクランク室の内部が大気圧より高くなる現象が発生しやすく、すると、クランク室からエンジンの外部へオイルが漏れ出るという問題がある。さらに過給運転領域においては、ブローバイガスの吸気負圧による還流ができないという問題もあった。   In a vehicle internal combustion engine equipped with an exhaust turbocharger, the crank chamber and the intake passage are connected by a PCV passage as ventilation means for the crank chamber, and blow-by gas is supplied to the intake passage so that the crank chamber pressure does not become higher than atmospheric pressure. Refluxing is performed. On the other hand, pressure fluctuation occurs in the crank chamber due to the reciprocating motion of the piston. In particular, in the case of a four-cycle two-cylinder internal combustion engine, the pressure fluctuation in the crank chamber is large because the two pistons reciprocate in the same phase, and therefore the inside of the crank chamber becomes higher than the atmospheric pressure even if the PCV passage is provided If the phenomenon easily occurs, there is a problem that oil leaks from the crank chamber to the outside of the engine. Further, in the supercharging operation region, there is a problem that recirculation due to blow-by gas intake negative pressure cannot be performed.

そこで、排気ターボ過給機に着目し、排気ターボ過給機の上流側と下流側とをバイパス通路で接続すると共に、このバイパス通路にエゼクタ式吸引部を設けて、エゼクタ式吸引部とクランク室とをエゼクタ通路で接続することにより、クランク室を減圧すると共にブローバイガスを吸気通路に還流させることが行われている（例えば特許文献１）。   Therefore, paying attention to the exhaust turbocharger, the upstream side and the downstream side of the exhaust turbocharger are connected by a bypass passage, and an ejector-type suction portion is provided in the bypass passage so that the ejector-type suction portion and the crank chamber Are connected to each other through an ejector passage to reduce the pressure in the crank chamber and return the blow-by gas to the intake passage (for example, Patent Document 1).

特開２００９−２９９６４５号公報JP 2009-299645 A

さて、排気ターボ過給機は排気ガスの流れに対しては抵抗として作用するため、これを常時駆動すると燃費が悪くなる。そこで、排気ターボ過給機に、そのタービン室に入る排気ガスの量を制御するウエストゲートバルブを設けて、機関にある程度以上の負荷が要求されるときだけウエストゲートバルブを閉じて、排気ターボ過給機を駆動することが行われている。   Now, since the exhaust turbocharger acts as a resistance against the flow of the exhaust gas, the fuel consumption is deteriorated if it is always driven. Therefore, the exhaust turbocharger is provided with a wastegate valve that controls the amount of exhaust gas entering the turbine chamber, and the exhaustgate turbocharger is closed only when a load exceeding a certain level is required for the engine. Driving the feeder is done.

このように排気ターボ過給機にウエストゲートバルブを設けると、例えば低・中負荷領域では過給されていないためバイパス通路に設けたエゼクタ式吸引部は機能を発揮できず、クランク室の換気手段はＰＣＶ通路のみになるが、吸気通路が大気圧付近の圧力であると負圧によってＰＣＶ通路からブローバイガスを吸引することがあまりないため、クランク室を的確に減圧できずに、クランク室からエンジンの外部へオイルが漏れ出ることを阻止できない事態が生じる。また、クランク室を的確に換気することができないため、クランク室に貯留されているオイルの劣化を進行させてしまう事態を引き起こすおそれがある。   When the exhaust turbocharger is provided with a wastegate valve in this way, for example, the ejector type suction part provided in the bypass passage cannot function because it is not supercharged in the low / medium load region, and the crank chamber ventilation means However, if the intake passage is at a pressure close to the atmospheric pressure, the blow-by gas is not sucked from the PCV passage due to the negative pressure. There is a situation where oil cannot be prevented from leaking to the outside. Further, since the crank chamber cannot be accurately ventilated, there is a risk of causing a situation in which deterioration of the oil stored in the crank chamber is advanced.

例えば、定常走行から中程度の加速をした場合、エンジン負荷アップ及び回転数アップによってブローバイガスは増大してクランク室の内圧は高くなっているのに、排気ターボ過給機は作動（過給）しておらずに吸気通路の圧力は大気圧のままでエゼクタ式吸引部が機能せず、結果として、オイル漏れやオイル劣化という現象が生じ得る。   For example, when the vehicle is accelerated moderately from steady running, the exhaust turbocharger operates (supercharging) even though the blow-by gas increases and the internal pressure of the crank chamber increases due to the increase in engine load and rotation speed. Otherwise, the pressure in the intake passage remains at atmospheric pressure and the ejector suction unit does not function, and as a result, phenomena such as oil leakage and oil deterioration may occur.

同様のことは、電気モータによって駆動される過給機やエンジンの出力軸によって駆動される過給機においても発生する。これは、過給機の種類を問わず、スロットルバルブが全開でない運転領域において過給機を駆動すると過給した吸入空気をスロットルバルブで制限することとなり過給機の仕事が無駄になるため、機関にある程度以上の負荷が要求されるときだけ過給機を駆動することに起因している。   The same thing occurs in a supercharger driven by an electric motor or a supercharger driven by an output shaft of an engine. This is because regardless of the type of turbocharger, if the turbocharger is driven in an operation region where the throttle valve is not fully open, the supercharged intake air is limited by the throttle valve, and the work of the supercharger is wasted. This is because the turbocharger is driven only when a load of a certain level or more is required for the engine.

この現象に対する対策として、エゼクタ式吸引部が低圧でも作動するようにバイパス通路の流量を多くすることが考えられるが、この対策では、最大トルク運転（ＷＯＴ）のように高過給運転が行われた場合、エゼクタ式吸引部からの吸引量が多くなり過ぎて、クランク室のオイルミストの持ち出し量が増えてしまうという問題がある。   As a countermeasure against this phenomenon, it is conceivable to increase the flow rate of the bypass passage so that the ejector-type suction section operates even at a low pressure. However, in this countermeasure, a high supercharging operation such as maximum torque operation (WOT) is performed. In this case, there is a problem that the amount of suction from the ejector-type suction portion increases so much that the amount of oil mist taken out from the crank chamber increases.

本願発明はこのような現状に鑑み成されたものであり、オイルの消費量を増やすことなくブローバイガスを的確に処理することを目的とするものである。   The present invention has been made in view of such a current situation, and an object thereof is to accurately process blow-by gas without increasing oil consumption.

本願発明の内燃機関は、基本的な構成として、燃焼室及びクランク室を有する機関本体と、前記機関本体の燃焼室に接続された吸気通路及び排気通路と、圧縮機が前記吸気通路に介挿された過給機とを備えている。   The internal combustion engine of the present invention basically includes an engine body having a combustion chamber and a crank chamber, an intake passage and an exhaust passage connected to the combustion chamber of the engine body, and a compressor interposed in the intake passage. Equipped with a supercharger.

そして、請求項１の発明では、更に、上記基本的な構成において、前記吸気通路のうち前記過給機よりも下流側にスロットルバルブを設けていると共に、前記吸気通路のうちスロットルバルブより下流側の部位と前記クランク室とが第１ブローバイガス還流通路で接続されており、かつ、前記吸気通路には、前記過給機の下流側の空気を上流側に戻し得るバイパス通路が接続されており、前記バイパス通路に設けたエゼクタ式吸引部と前記クランク室とが第２ブローバイガス還流通路で接続されており、前記過給機が駆動されて吸気が過給されていると前記バイパス通路に設けたエゼクタ式吸引部が機能するようになっている。   In the first aspect of the present invention, in the basic configuration, a throttle valve is provided on the downstream side of the turbocharger in the intake passage, and the downstream side of the throttle valve in the intake passage. And the crank chamber are connected by a first blow-by gas recirculation passage, and a bypass passage is connected to the intake passage to return the air downstream of the supercharger to the upstream side. The ejector-type suction part provided in the bypass passage and the crank chamber are connected by a second blow-by gas recirculation passage, and provided in the bypass passage when the supercharger is driven and the intake air is supercharged. In addition, the ejector type suction part functions.

更に、請求項１の発明では、前記過給機は過給圧調整手段を備えており、ブローバイガスの実際の発生量又は予想発生量、若しくは、クランク室の圧力の実測値又は予測値に基づき、前記過給機による過給圧が目標値となるように前記過給圧調整手段が制御される。   Furthermore, in the invention of claim 1, the supercharger is provided with a supercharging pressure adjusting means, and is based on an actual generation amount or an estimated generation amount of blow-by gas, or an actually measured value or an estimated value of a crank chamber pressure. The supercharging pressure adjusting means is controlled so that the supercharging pressure by the supercharger becomes a target value.

請求項２の発明は、請求項１において、主軸に掛かる負荷と主軸の回転数と機関温度とを変数として、負荷及び回転数が高いほど、及び、機関温度が低いほどブローバイガスの量が増大すると予測して、前記過給圧の目標値が設定される。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the load applied to the main shaft, the rotational speed of the main shaft and the engine temperature are used as variables, and the amount of blow-by gas increases as the load and the rotational speed increase and as the engine temperature decreases. As a result, the target value of the supercharging pressure is set.

本願発明によると、クランク室の圧力上昇やブローバイガス増大を予め予測して過給機をプレ駆動することにより、バイパス通路に設けたエゼクタ式吸引部を的確に機能させて、クランク室のブローバイガスを的確に排除して吸気通路に還流処理できる。また、過給機は常に駆動するのでなくて必要なときだけ駆動させるものであるため、過給機が無駄に駆動されて燃費が悪化することもないし、バイパス通路の流動を多くする必要はないため、高負荷運転領域においてクランク室の過吸引によるオイル消費増大を招来することもない。   According to the present invention, by pre-driving the turbocharger by predicting an increase in the pressure in the crank chamber and an increase in blow-by gas, the ejector-type suction portion provided in the bypass passage can function properly, and the blow-by gas in the crank chamber Can be accurately eliminated and recirculated to the intake passage. Further, since the supercharger is not always driven but is driven only when necessary, the supercharger is not wasted and the fuel consumption is not deteriorated, and there is no need to increase the flow of the bypass passage. Therefore, the oil consumption does not increase due to excessive suction of the crank chamber in the high load operation region.

さて、機関の負荷が高くなったり回転数が高くなったりすると、燃料消費量の増大や燃焼圧の上昇に起因してブローバイガスの発生量も増える傾向にある。他方、機関の温度が高いとピストンとシリンダボアとの隙が小さくなり、ブローバイガスは減少するが、機関の温度が低いとピストンとシリンダボアとの隙が大きくなり、ブローバイガスの量が増える。従って、負荷と回転数はブローバイガスの発生量と正の比例関係にあり、機関温度の高さはブローバイガスの量と負の比例関係にある。従って、負荷と回転数と機関温度とを制御するための基礎として請求項２の構成を採用すると、ブローバイガスの発生量を的確に予測してこれを的確に処理できる。   Now, when the engine load increases or the engine speed increases, the amount of blow-by gas generated tends to increase due to an increase in fuel consumption and an increase in combustion pressure. On the other hand, when the engine temperature is high, the gap between the piston and the cylinder bore becomes small and blow-by gas decreases. However, when the engine temperature is low, the gap between the piston and the cylinder bore increases and the amount of blow-by gas increases. Therefore, the load and the rotational speed are in a positive proportional relationship with the amount of blow-by gas generated, and the height of the engine temperature is in a negative proportional relationship with the amount of blow-by gas. Therefore, if the structure of claim 2 is adopted as a basis for controlling the load, the rotational speed, and the engine temperature, the amount of blow-by gas generated can be accurately predicted and processed accurately.

本願発明の実施形態の模式図（概念図）である。It is a schematic diagram (conceptual diagram) of an embodiment of the present invention. 制御例の説明のためのグラフである。It is a graph for explanation of a control example. 制御例のフローチャートである。It is a flowchart of a control example.

(1).内燃機関の構成
次に、本願発明の実施形態に基づいて説明する。本実施形態は、ガソリンを燃料とする内燃機関に適用している。内燃機関は２気筒縦型のタイプであり、シリンダブロック２やシリンダヘッド３を主要要素とする機関本体１を有しており、シリンダブロック２には、ピストン４が摺動自在に嵌まった２つのシリンダボア５を紙面と直交した方向に並べて設けている。燃焼室は、前記シリンダヘッド３とシリダボア２及びピストン４で囲われた空間である。シリンダブロック２の下面にはオイルパン６を固定しており、シリンダヘッド３には、動弁室を覆うシリンダヘッドカバー７が固定されている。 (1). Configuration of Internal Combustion Engine Next, a description will be given based on an embodiment of the present invention. This embodiment is applied to an internal combustion engine using gasoline as fuel. The internal combustion engine is a two-cylinder vertical type, and has an engine body 1 having a cylinder block 2 and a cylinder head 3 as main elements, and a piston 4 is slidably fitted into the cylinder block 2 2. Two cylinder bores 5 are arranged side by side in a direction perpendicular to the paper surface. The combustion chamber is a space surrounded by the cylinder head 3, the cylinder bore 2 and the piston 4. An oil pan 6 is fixed to the lower surface of the cylinder block 2, and a cylinder head cover 7 covering the valve chamber is fixed to the cylinder head 3.

また、機関本体１を構成するシリンダヘッド３の一方の面には吸気マニホールド８が装着されており、シリンダヘッド３の他方の面には排気マニホールド９が装着されている。吸気マニホールド８には吸気通路１０が接続されており、吸気通路１０のうちその上流部にエアクリーナ１１が配置され、それより下流側にはインタークーラ１２が介挿され、更にその下流側にスロットルバルブ１４が介挿されている。スロットルバルブ１４の下流側にサージタンク１３を設けている。   An intake manifold 8 is attached to one surface of the cylinder head 3 constituting the engine body 1, and an exhaust manifold 9 is attached to the other surface of the cylinder head 3. An intake passage 10 is connected to the intake manifold 8, an air cleaner 11 is disposed upstream of the intake passage 10, an intercooler 12 is inserted downstream thereof, and a throttle valve is further disposed downstream thereof. 14 is inserted. A surge tank 13 is provided on the downstream side of the throttle valve 14.

排気マニホールド９には排気通路１６が接続されており、この排気通路１６に触媒方式等の排気浄化装置１７を介挿している。排気通路８の下流側の末端には消音器（図示せず）を接続しており、排気ガスは最終的には大気に放出される。内燃機関は排気ターボ過給機１８を有しており、排気ターボ過給機１８のタービン室１８ａに排気通路１６のうち排気浄化装置１７よりも上流側の部位を接続し、排気ターボ過給機１８のコンプレッサ室１８ｂに、吸気通路１０うちエアクリーナ１１とインタークーラ１２との間の部位が接続されている。コンプレッサ室１８ｂの内部には、タービン室１８ａ内に設けたタービン羽根車に軸で接続されたコンプレッサ羽根車が配置されており、コンプレッサ羽根車とケーシングとで圧縮機を形成している。   An exhaust passage 16 is connected to the exhaust manifold 9, and a catalyst-type exhaust purification device 17 is inserted into the exhaust passage 16. A silencer (not shown) is connected to the downstream end of the exhaust passage 8, and the exhaust gas is finally released to the atmosphere. The internal combustion engine has an exhaust turbocharger 18, a portion of the exhaust passage 16 upstream of the exhaust purification device 17 is connected to the turbine chamber 18 a of the exhaust turbocharger 18, and the exhaust turbocharger is connected. A portion of the intake passage 10 between the air cleaner 11 and the intercooler 12 is connected to the 18 compressor chambers 18b. Inside the compressor chamber 18b, a compressor impeller connected by a shaft to a turbine impeller provided in the turbine chamber 18a is disposed, and the compressor impeller and the casing form a compressor.

排気ターボ過給機１８のうちタービン室１８ａの手前には、過給圧調整手段として電動モータ１９で駆動されるウエストゲートバルブ２０を設けている。ウエストゲートバルブ２０はタービン室上流の排気ガスを逃がす（排気ガスの圧力を抜く）ためのバルブであり、ウエストゲートバルブ２０の開度を制御することにより、排気ターボ過給機１８の仕事率を０から１００まで制御できる。   A waste gate valve 20 driven by an electric motor 19 is provided as a supercharging pressure adjusting means in front of the turbine chamber 18a in the exhaust turbocharger 18. The wastegate valve 20 is a valve for releasing the exhaust gas upstream of the turbine chamber (exhaust pressure of the exhaust gas). By controlling the opening degree of the wastegate valve 20, the work efficiency of the exhaust turbocharger 18 can be reduced. Control from 0 to 100 is possible.

シリンダブロック２のクランク室２ａとサージタンク１３とは、第１ブローバイガス通路（ＰＣＶ通路）２１にて接続されている。第１ブローバイガス通路２１には、逆止弁を有するPCV バルブ２１ａを設けている。従って、クランク室２ａとサージタンク１３との間に、サージタンク１３の側（吸気通路１０の側）がマイナスになるような圧力差が生じると、クランク室２ａに溜まったブローバイガスはサージタンク１３に排出されて燃焼に供される。   The crank chamber 2 a of the cylinder block 2 and the surge tank 13 are connected by a first blow-by gas passage (PCV passage) 21. The first blow-by gas passage 21 is provided with a PCV valve 21a having a check valve. Therefore, if a pressure difference occurs between the crank chamber 2a and the surge tank 13 so that the surge tank 13 side (the intake passage 10 side) is negative, the blow-by gas accumulated in the crank chamber 2a It is discharged to be used for combustion.

吸気通路１０のうち、排気ターボ過給機１８の上流側の部位と下流側の部位とはバイパス通路２３で接続されている。本実施形態では、バイパス通路２３の始端は、インタークーラ１２とスロットルバルブ１４との間の部位に接続している。バイパス通路２３は、流路が細くなったオリフィスに向いて横穴が空いたエゼクタ式吸引部２４を有しており、このエゼクタ式吸引部２４とクランク室２ａとを、第２ブローバイガス通路（エゼクタ通路）２５で接続している。   In the intake passage 10, the upstream portion and the downstream portion of the exhaust turbocharger 18 are connected by a bypass passage 23. In the present embodiment, the start end of the bypass passage 23 is connected to a portion between the intercooler 12 and the throttle valve 14. The bypass passage 23 has an ejector-type suction portion 24 having a horizontal hole facing an orifice having a narrow flow passage. The ejector-type suction portion 24 and the crank chamber 2a are connected to a second blow-by gas passage (ejector). (Path) 25.

バイパス通路２３に吸気が流れるには吸気通路１０が大気圧より高い正圧になっていなければならず、そのためには、排気ターボ過給機１８が駆動されておらねばならない。従って、エゼクタ式吸引部２４は排気ターボ過給機１８が駆動されている状態でしか機能せず、第２ブローバイガス通路２５によるブローバイガスの吸引も、排気ターボ過給機１８の駆動下でしか行われない。図１では、ブローバイガスの流れは点線の矢印で示している。   In order for the intake air to flow into the bypass passage 23, the intake passage 10 must be at a positive pressure higher than the atmospheric pressure, and for this purpose, the exhaust turbocharger 18 must be driven. Therefore, the ejector-type suction unit 24 functions only when the exhaust turbocharger 18 is driven, and the suction of the blowby gas by the second blowby gas passage 25 can be performed only when the exhaust turbocharger 18 is driven. Not done. In FIG. 1, the flow of blow-by gas is indicated by dotted arrows.

なお、吸気通路１０のうちエアクリーナ１１と排気ターボ過給機１８との間の部位から、清浄空気が換気管２６を通って動弁室２７に供給される。また、内燃機関は排気ガスの一部を吸気系に還流させるＥＧＲ装置を備えているが、説明は省略する。   Note that clean air is supplied to the valve operating chamber 27 through the ventilation pipe 26 from a portion of the intake passage 10 between the air cleaner 11 and the exhaust turbocharger 18. The internal combustion engine includes an EGR device that recirculates a part of the exhaust gas to the intake system, but a description thereof is omitted.

内燃機関は、ＣＰＵやメモリー類を搭載した制御装置（ＥＣＵ）２９を備えており、この制御装置２９に、スロットルバルブ１４の開度を検出するスロットルセンサ３０、サージタンク１３の内部の圧力を検知する吸気圧センサ３１、クランク室２ａの内部の圧力を検知するクランク室内圧センサ３２、主軸（クランク軸）３３の回転数を検知する回転センサ３４、主軸３３に掛かった負荷を検知する負荷センサ３５、機関の温度を検知する機関温度センサ３６、アクセルペダル３７の踏み込み量を検知するアクセルセンサ（ポテンショメータ）３８、排気ターボ過給器とスロットルバルブ１４との間の吸気通路内の圧力を検出する過給圧センサ３９等が接続されている。ウエストゲートバルブ２０を駆動するモータ１９の回転は、制御装置２９からの指示信号に基づいて制御される。機関温度センサ３６は冷却水温度センサで代替することも可能である。   The internal combustion engine is provided with a control device (ECU) 29 equipped with a CPU and memories, and the control device 29 detects a throttle sensor 30 for detecting the opening degree of the throttle valve 14 and a pressure inside the surge tank 13. An intake pressure sensor 31, a crank chamber pressure sensor 32 for detecting the pressure inside the crank chamber 2a, a rotation sensor 34 for detecting the rotation speed of the main shaft (crank shaft) 33, and a load sensor 35 for detecting a load applied to the main shaft 33. An engine temperature sensor 36 for detecting the temperature of the engine, an accelerator sensor (potentiometer) 38 for detecting the depression amount of the accelerator pedal 37, and an excessive pressure for detecting the pressure in the intake passage between the exhaust turbocharger and the throttle valve 14. A supply pressure sensor 39 and the like are connected. The rotation of the motor 19 that drives the waste gate valve 20 is controlled based on an instruction signal from the control device 29. The engine temperature sensor 36 can be replaced with a coolant temperature sensor.

(2).制御態様
次に、制御の態様を説明する。なお、ここで述べる吸気圧とはスロットルバルブより下流側の吸気管内圧力のことであり、具体的にはサージタンク内に設けた吸気圧センサ３１により検出される値である。また、過給圧とは排気ターボ過給器とスロットルバルブ１４との間の吸気通路内の圧力のことであり、具体的には前記過給圧センサ３９により検出される値である。 (2). Control Mode Next, a control mode will be described. The intake pressure described here is the pressure in the intake pipe downstream from the throttle valve, and is specifically a value detected by the intake pressure sensor 31 provided in the surge tank. The supercharging pressure is the pressure in the intake passage between the exhaust turbocharger and the throttle valve 14, and is specifically a value detected by the supercharging pressure sensor 39.

まず、図２に基づいて骨子を説明する。図２は、ＰＣＶ通路流量（第１ブローバイガス通路２１の流量）と吸気圧との関係、エゼクタ通路（第２ブローバイガス通路２５）での吸引量と吸気圧との関係を示したグラフである。ＰＣＶ通路２１は吸気通路１０とクランク室２ａとの差圧を利用してブローバイガスを吸引するものであるため、吸引量は吸気圧と負の比例関係にあり、吸気圧が大気圧と等しくなると（正確には圧力差が０になると）、吸引量は０になる。   First, the outline will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a graph showing the relationship between the PCV passage flow rate (flow rate of the first blow-by gas passage 21) and the intake pressure, and the relationship between the suction amount in the ejector passage (second blow-by gas passage 25) and the intake pressure. . Since the PCV passage 21 sucks blow-by gas using the differential pressure between the intake passage 10 and the crank chamber 2a, the suction amount is negatively proportional to the intake pressure, and the intake pressure becomes equal to the atmospheric pressure. (To be exact, when the pressure difference becomes zero), the suction amount becomes zero.

他方、エゼクタ通路２５での吸引はバイパス通路２３の流れを利用するものであるため、過給圧が正圧でないと吸引はされない。アクセルペダル３７の踏み込み等によって機関に掛かる負荷がある程度の大きさになると、排気ターボ過給機１８が駆動されて過給されるが、従来は、Ａの曲線のように、ＰＣＶ通路２１による吸引が停止してから過給が開始されていたため、ＰＣＶ通路２１のみではブローバイガスを十分に排除できない領域が存在していた。   On the other hand, since suction in the ejector passage 25 utilizes the flow in the bypass passage 23, suction is not performed unless the supercharging pressure is positive. When the load applied to the engine becomes large to some extent due to depression of the accelerator pedal 37 or the like, the exhaust turbocharger 18 is driven and supercharged. Conventionally, as shown by the curve A, the suction by the PCV passage 21 is performed. Since the supercharging was started after the engine stopped, there was a region where the blow-by gas could not be sufficiently removed by the PCV passage 21 alone.

そこで本実施形態では、曲線Ｂのように、吸気圧が負圧状態でも積極的に排気ターボ過給機１８を駆動することで、バイパス通路２３に新気を供給してエゼクタ通路２５からブローバイガスを吸引し、もって、ブローバイガスの的確な吸引還流をさせるものである。この制御は、例えば、吸気圧センサ３１の検出値を基にして、これが駆動目標値を超えたら排気ターボ過給機１８のウエストゲートバルブ２０を閉じ、過給圧が目標設定値に達したらウエストゲートバルブ２０の開度を保持する、といったシステムで実現される。   Therefore, in the present embodiment, as indicated by curve B, the exhaust turbocharger 18 is actively driven even when the intake pressure is negative, whereby fresh air is supplied to the bypass passage 23 and blow-by gas is discharged from the ejector passage 25. This causes the blow-by gas to be accurately sucked and refluxed. This control is based on, for example, the detection value of the intake pressure sensor 31, and when this exceeds the drive target value, the wastegate valve 20 of the exhaust turbocharger 18 is closed, and when the boost pressure reaches the target set value, the waist is reached. This is realized by a system that maintains the opening of the gate valve 20.

クランク室２ａを過度に換気するとオイルの消費量が増えるので、過給圧が目標設定値以上になったら、ウエストゲートバルブ２０を開き方向に駆動して排気ターボ過給機１８の効率を低下させる。   If the crank chamber 2a is ventilated excessively, the amount of oil consumption increases, so when the supercharging pressure exceeds the target set value, the wastegate valve 20 is driven in the opening direction to reduce the efficiency of the exhaust turbocharger 18. .

次に、図３に基づいて制御例のフローチャートを説明する。図においてステップはＳで表示、Ｓ２以下ではＹＥＳはＹと簡略化し、ＮＯはＮと簡略化している。制御システムは機関の運転と共にスタートし、この状態で排気ターボ過給機１８は駆動されていない。   Next, a flowchart of a control example will be described based on FIG. In the figure, the step is indicated by S, YES is simplified as Y, and NO is simplified as N below S2. The control system starts with the engine operation, and the exhaust turbocharger 18 is not driven in this state.

そこで、Ｓ１でサージタンク１３の吸気圧Ｐが過給開始目標値Ｐ１に到達しているか否かが判断され、ＹＥＳの場合はウエストゲートバルブ２０を閉じ方向に駆動して過給が開始され（Ｓ２）、過給量は時間と共に増大していく。Ｓ１でＮＯ場合は、リターンする。   Therefore, it is determined in S1 whether or not the intake pressure P of the surge tank 13 has reached the supercharging start target value P1, and if YES, the wastegate valve 20 is driven in the closing direction to start supercharging ( S2), the supercharging amount increases with time. If NO in S1, return.

排気ターボ過給機１８は駆動効率をアップさせていくが、その経過において、過給圧Ｐ′が過給目標値Ｐ２よりも大きいか否かが適宜の時間間隔をおいて判断され（Ｓ３）、過給圧Ｐ′が過給目標値Ｐ２よりも大きい場合には、ウエストゲートバルブ２０を開き方向に駆動して排気ターボ過給機１８による過給量を低下させ（Ｓ４）、過給圧Ｐ′が過給目標値Ｐ２よりも小さい場合には、ウエストゲートバルブ２０を閉じ方向に駆動して排気ターボ過給機１８による過給量を増大させる（Ｓ５）。   The exhaust turbo supercharger 18 increases the driving efficiency. In the course of this, it is determined at an appropriate time interval whether or not the supercharging pressure P ′ is larger than the supercharging target value P2 (S3). When the supercharging pressure P ′ is larger than the supercharging target value P2, the wastegate valve 20 is driven in the opening direction to reduce the supercharging amount by the exhaust turbocharger 18 (S4). When P ′ is smaller than the supercharging target value P2, the wastegate valve 20 is driven in the closing direction to increase the supercharging amount by the exhaust turbocharger 18 (S5).

次いで、過給圧Ｐ′と過給目標値Ｐ２とが一致したか否かが判断され（Ｓ６）、一致したらウエストゲートバルブ２０の駆動は停止して、過給量が一定の定常状態になる（Ｓ７）。この場合、ウエストゲートバルブ２０が全閉で定常状態になる場合もあるし、全閉前の状態で定常状態になる場合もある。なお、過給目標値Ｐ２は、エゼクタ式吸引部２４が機能してクランク室２ａ内のブローバイガスを吸引できる程度であればよく、吸気圧が大気圧以下の場合は、少なくともエンジン回転数と吸気圧から決定し、吸気圧が大気圧以上の場合は、少なくともエンジン回転数と吸気圧及びアクセルペダルの踏み込み量とから決定する。   Next, it is determined whether or not the supercharging pressure P ′ and the supercharging target value P2 coincide with each other (S6). If they coincide with each other, the driving of the wastegate valve 20 is stopped and the supercharging amount becomes a constant state. (S7). In this case, the wastegate valve 20 may be in a steady state when fully closed, or may be in a steady state before being fully closed. The supercharging target value P2 only needs to be such that the ejector-type suction unit 24 functions to suck the blow-by gas in the crank chamber 2a. When the intake pressure is equal to or lower than the atmospheric pressure, at least the engine speed and the suction target value P2. If the intake pressure is greater than the atmospheric pressure, it is determined from at least the engine speed, the intake pressure, and the amount of depression of the accelerator pedal.

このように、吸気圧Ｐに過給開始目標値Ｐ１，過給圧に目標値Ｐ２を設定して、これに基づいて排気ターボ過給機１８を駆動する（ウエストゲートバルブ２０を制御する）ものであるため、ＰＣＶ通路２１が機能していない状態にプレ過給してブローバイガスを適切に吸引還流できると共に、過度の過給によってオイルの持ち出しが増えることを防止できるのである。   In this way, the supercharging start target value P1 is set for the intake pressure P1, and the target value P2 is set for the supercharging pressure, and the exhaust turbocharger 18 is driven based on this (controlling the wastegate valve 20). Therefore, pre-supercharging can be performed in a state where the PCV passage 21 is not functioning, and blow-by gas can be appropriately sucked and refluxed, and an increase in oil take-out due to excessive supercharging can be prevented.

更に、クランク室２ａの圧力や主軸３３に作用した負荷、或いは機関の温度を制御値として、これらに予め設定した目標値に基づいてウエストゲートバルブ２０の開閉を制御することも可能である。この場合、クランク室２ａの圧力や負荷は、吸気圧Ｐや回転数Ｒと同じレベルの主たる制御要素としても良いし、吸気圧Ｐや回転数Ｒによる制御を補完する補助的要素（補正要素）としてもよい。各要素をパッケージした独立した概念の制御要素を演算し、これに基づいてウエストゲートバルブ２０を制御することも可能である。   Furthermore, it is also possible to control the opening and closing of the wastegate valve 20 based on a target value set in advance by using the pressure in the crank chamber 2a, the load acting on the main shaft 33, or the temperature of the engine as a control value. In this case, the pressure and load of the crank chamber 2a may be a main control element at the same level as the intake pressure P and the rotation speed R, or an auxiliary element (correction element) that complements the control by the intake pressure P and the rotation speed R. It is good. It is also possible to calculate the control element of the independent concept which packaged each element, and to control the wastegate valve 20 based on this.

また、目標設定値は不変である必要はなく、運転状況に応じて変化させることも可能である。更に、ウエストゲートバルブ２０の制御要素としてスロットルバルブ１４の開度を採用することも可能である。   Further, the target set value does not need to be unchanged, and can be changed according to the driving situation. Further, the opening degree of the throttle valve 14 can be adopted as a control element of the wastegate valve 20.

バイパス通路に設けたエゼクタ式吸引部と前記クランク室とは、第２ブローバイガス還流通路で直接的に接続されている必要はなく、例えば、動弁室やシリンダブロックに設けたブローバイ通路を介して接続してもよい。   The ejector-type suction part provided in the bypass passage and the crank chamber do not need to be directly connected by the second blow-by gas recirculation passage, for example, via the blow-by passage provided in the valve operating chamber or the cylinder block. You may connect.

上記実施形態では、クランク室２ａの内部の圧力を検知するクランク室内圧センサ３２、を設けたが、エンジン回転数と吸気圧とからブローバイガスの量を推定しクランク室内圧力を導き出してもよい。また、上記実施形態では、主軸３３に掛かった負荷を検知する負荷センサ３５を設けたが、エンジン回転数と吸気圧とから主軸３３にかかる負荷を推定してもよい。さらに、上記実施形態では、過給圧検知手段として、吸気通路１０のうち排気ターボ過給器１８とスロットルバルブ１４との間の部位に過給圧センサ３９を設けたが、エンジン回転数と吸気圧及びスロットルバルブ開度から過給圧を推定してもよい。   In the above embodiment, the crank chamber pressure sensor 32 that detects the pressure inside the crank chamber 2a is provided. However, the amount of blow-by gas may be estimated from the engine speed and the intake pressure to derive the crank chamber pressure. In the above embodiment, the load sensor 35 for detecting the load applied to the main shaft 33 is provided. However, the load applied to the main shaft 33 may be estimated from the engine speed and the intake pressure. Further, in the above embodiment, the supercharging pressure sensor 39 is provided in the portion of the intake passage 10 between the exhaust turbocharger 18 and the throttle valve 14 as the supercharging pressure detection means. The supercharging pressure may be estimated from the atmospheric pressure and the throttle valve opening.

本願発明は内燃機関に実際に適用できる。従って、産業上、利用できる。   The present invention is actually applicable to an internal combustion engine. Therefore, it can be used industrially.

１ 機関本体
２ シリンダブロック
３ シリンダヘッド
４ 排気マニホールド
１０ 吸気通路
１２ インタークーラ
１３ サージタンク
１４ スロットルバルブ
１６ 排気通路
１８ 過給機の一例としての排気ターボ過給機
１９ ウエストゲートバルブの駆動用モータ
２０ 過給圧調整手段の一例としてのウエストゲートバルブ
２１ 第１ブローバイガス通路（ＰＣＶ通路）
２３ バイパス通路
２４ エゼクタ式吸引部
２５ 第２ブローバイガス通路（エゼクタ通路）
２９ 制御装置
３０ スロットルセンサ
３１ 吸気圧センサ
３２ クランク室圧力センサ
３４ 回転センサ
３５ 負荷センサ
３９ 過給圧センサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine body 2 Cylinder block 3 Cylinder head 4 Exhaust manifold 10 Intake passage 12 Intercooler 13 Surge tank 14 Throttle valve 16 Exhaust passage 18 Exhaust turbocharger as an example of supercharger 19 Motor for driving a wastegate valve 20 Excess Wastegate valve 21 as an example of supply pressure adjusting means 21 First blow-by gas passage (PCV passage)
23 Bypass passage 24 Ejector type suction part 25 Second blow-by gas passage (ejector passage)
29 Control device 30 Throttle sensor 31 Intake pressure sensor 32 Crank chamber pressure sensor 34 Rotation sensor 35 Load sensor
39 Supercharging pressure sensor

Claims (2)

燃焼室及びクランク室を有する機関本体と、前記機関本体の燃焼室に接続された吸気通路及び排気通路と、圧縮機が前記吸気通路に介挿された過給機とを備えており、
前記吸気通路のうち前記過給機よりも下流側にスロットルバルブを設けていると共に、前記吸気通路のうちスロットルバルブより下流側の部位と前記クランク室とが第１ブローバイガス還流通路で接続されており、かつ、前記吸気通路には、前記過給機の下流側の空気を上流側に戻し得るバイパス通路が接続されており、前記バイパス通路に設けたエゼクタ式吸引部と前記クランク室とが第２ブローバイガス還流通路で接続されており、
前記過給機が駆動されて吸気が過給されていると前記バイパス通路に設けたエゼクタ式吸引部が機能するようになっている構成であって、
前記過給機は過給圧調整手段を備えており、ブローバイガスの実際の発生量又は予想発生量、若しくは、クランク室の圧力の実測値又は予測値に基づき、前記過給機による過給圧が目標値となるように前記過給圧調整手段が制御される、
内燃機関。 An engine body having a combustion chamber and a crank chamber, an intake passage and an exhaust passage connected to the combustion chamber of the engine body, and a supercharger in which a compressor is inserted in the intake passage,
A throttle valve is provided downstream of the supercharger in the intake passage, and a portion of the intake passage downstream of the throttle valve and the crank chamber are connected by a first blow-by gas recirculation passage. In addition, a bypass passage that can return the air on the downstream side of the supercharger to the upstream side is connected to the intake passage, and an ejector-type suction portion provided in the bypass passage and the crank chamber are connected to each other. 2 connected by a blow-by gas recirculation passage,
When the supercharger is driven and the intake air is supercharged, the ejector-type suction part provided in the bypass passage is configured to function,
The supercharger is provided with a supercharging pressure adjusting means, and the supercharging pressure by the supercharger is determined based on the actual generation amount or the predicted generation amount of blow-by gas, or the measured value or predicted value of the pressure in the crank chamber. The supercharging pressure adjusting means is controlled so that becomes a target value,
Internal combustion engine. 主軸に掛かる負荷と主軸の回転数と機関温度とを変数として、負荷及び回転数が高いほど、及び、機関温度が低いほどブローバイガスの量が増大すると予測して、前記過給圧の目標値が設定される、
請求項１に記載した内燃機関。 Using the load applied to the main shaft, the rotational speed of the main shaft, and the engine temperature as variables, the target value of the supercharging pressure is predicted by increasing the amount of blow-by gas as the load and the rotational speed are higher and as the engine temperature is lower. Is set,
The internal combustion engine according to claim 1.
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