JP5817840B2 - ブローバイガス換気装置 - Google Patents

Description

本発明は、吸気を圧縮する過給機と、その過給機の上流側の部分と下流側の部分とを繋ぐバイパス通路とが吸気通路に設けられた内燃機関に適用されて、バイパス通路を流れる吸気を駆動ガスとして動作して、内燃機関で発生したブローバイガスを換気するエゼクターを備えるブローバイガス換気装置に関するものである。

内燃機関では、燃焼室に導入された混合気の一部が、ピストンとシリンダーの隙間からクランクケースに漏れる。そして、その漏れ出した混合気、いわゆるブローバイガスがオイルの劣化等を招く。そこで、車載等の内燃機関では、吸気の負圧を利用してクランクケース内のブローバイガスを吸引することで、ブローバイガスの換気を行っている。そして、クランクケースから吸引されたブローバイガスを吸気中に取り込んで、新たな混合気と共に燃焼室内で燃焼させることで、ブローバイガスを処理している。

ところで、ターボチャージャー等の過給機を備える内燃機関では、過給中は吸気圧が正圧となり、吸気負圧による引込みを利用したブローバイガスの換気を行えない。そこで従来、特許文献１に見られるようなブローバイガス換気装置が提案されている。同文献に記載のブローバイガス換気装置は、吸気通路における過給機の上流側の部分とその下流側の部分とを繋ぐバイパス通路と、そのバイパス通路上に設置されたエゼクターとを備えている。エゼクターは、流速の高められた駆動ガスの噴流の周囲に形成される負の静圧で吸込ガスを吸引する装置である。この従来のブローバイガス換気装置では、バイパス通路を流れる吸気を駆動ガスとして動作して、クランクケース内のブローバイガスを吸引するようにエゼクターが設置されている。

こうしたエゼクターを備えるブローバイガス換気装置では、内燃機関の過給運転中、過給機の前後における吸気通路内の差圧により、バイパス通路に吸気が流れる。このときのエゼクターは、このバイパス通路を流れる吸気を駆動ガスとして動作して、クランクケースからブローバイガスを吸引する。そしてクランクケースから吸引されたブローバイガスは、バイパス通路を流れる吸気と共に、吸気通路における過給機の上流側の部分に導入される。

特開２００９−２９９６４５号公報

こうした従来のブローバイガス換気装置では、内燃機関の過給運転中に、十分なブローバイガスの換気を行わせるために、エゼクターに供給される駆動ガスの流量を、すなわちバイパス通路の吸気流量を十分に確保する必要がある。しかしながら、エゼクターの駆動ガスの流量を増加すると、その分、内燃機関の燃焼室に供給される吸気の量が減少してしまう。そのため、内燃機関の出力を維持するには、過給機の過給率を増やさなければならなくなり、過給機の駆動損失が増加して内燃機関の燃費が悪化してしまう。

本発明の目的は、ブローバイガスによるオイルの劣化を抑えつつも、ブローバイガスの換気に伴う内燃機関の燃費の悪化を好適に抑制することのできるブローバイガス換気装置を提供することにある。

本発明のブローバイガス換気装置は、吸気を圧縮する過給機と、同過給機の上流側の部分と下流側の部分とを繋ぐバイパス通路とが吸気通路に設けられた内燃機関に適用され、バイパス通路を流れる吸気を駆動ガスとして動作して、内燃機関で発生したブローバイガスを換気するエゼクターを備えている。

こうしたブローバイガス換気装置では、吸気通路内における過給機の上流側の部分と下流側の部分との差圧によりバイパス通路を流れる吸気を駆動ガスとしてエゼクターが動作することで、内燃機関で発生したブローバイガスが換気される。こうしたブローバイガス換気装置において、換気能力を高めるために、エゼクターの駆動ガスの流量を、すなわちバイパス通路を流れる吸気の流量を多くすると、内燃機関の燃焼室に供給される吸気の量はその分減少する。そのため、内燃機関の出力を維持するには、過給機の過給率を増やさなければならなくなる。そして過給機の駆動にかかる内燃機関の損失が増加して、内燃機関の燃費が悪化してしまう。

そこで、本発明に従う第１のブローバイガス換気装置は、内燃機関の運転域が自然吸気域から過給域に移行したときに、前記駆動ガスの流量を増加させるための流量増加制御を行っている。そして、ブローバイガスによるオイルの劣化が進行し易い状態にあるときには、そうでないときに比して、そうした流量増加制御における駆動ガス流量の増加幅を大きくしている。内燃機関の運転域が自然吸気域から過給域に移行すると、吸気負圧を利用したブローバイガスの換気ができなくなる。また、成り行きで過給機を制御した場合には、過給域への移行後、しばらくは、過給機の上流側と下流側の吸気通路内の差圧は大きくならず、バイパス通路を流れる吸気の流量、すなわちエゼクターの駆動ガスの流量が小さいため、エゼクターを利用したブローバイガスの換気も十分に行えない。そのため、自然吸気域から過給域への移行時には、ブローバイガスガスの換気が一時的に滞る。こうした換気の停滞期間は、過給域への移行時に、過給率を強制的に増加させるよう過給機を制御して、バイパス通路の吸気流量を、ひいてはエゼクターの駆動ガスの流量を増加させることで、解消乃至は短縮することができる。しかしながら、そうした過給率の増加を不必要に行うと、燃費の悪化度合が大きくなる。その点、上記第１のブローバイガス換気装置では、自然吸気域から過給域への内燃機関の運転域の移行に応じた駆動ガスの流量の増加の幅が、ブローバイガスによるオイルの劣化が進行し易い状態にあるときには大きくされ、そうでないときには小さくされる。そのため、ブローバイガスによるオイルの劣化を抑えつつも、内燃機関の燃費の悪化を伴うエゼクターの駆動ガスの増量は、必要時以外は抑えられる。したがって、ブローバイガスによるオイルの劣化を抑えつつも、ブローバイガスの換気に伴う内燃機関の燃費の悪化を好適に抑制することができる。

また、本発明に従う第２のブローバイガス換気装置は、内燃機関の運転域が自然吸気域から過給域に移行したときに、エゼクターの駆動ガスの流量を増加させる流量増加制御を行うとともに、内燃機関の温度が低いときには、そうでないときに比して、流量増加制御における駆動ガス流量の増加幅を大きくしている。こうしたブローバイガス換気装置では、内燃機関の運転域の自然吸気域から過給域への移行に応じてエゼクターの駆動ガスの流量が増加される。上記のように、自然吸気域から過給域への内燃機関の運転域の移行時のブローバイガスの換気の停滞は、その移行時に、エゼクターの駆動ガスの流量を強制的に増加させることでその抑制が可能であるが、そうしたエゼクター駆動ガスの流量増加には、燃費の悪化が伴っている。一方、内燃機関の低温時には、クランクケース内に結露が生じ、その結露によって顕在化した水とブローバイガスとが反応して硝酸水が形成される。そして、その硝酸水によりクランクケース内のオイルの劣化が進行する。そのため、内燃機関の低温時には、ブローバイガスによるオイルの劣化がより進行し易くなるため、クランクケース内のブローバイガスの換気をより積極的に行う必要がある。

その点、上記第２のブローバイガス換気装置では、過給域への移行に応じた駆動ガス流量の増加幅は、内燃機関が低温であるときには大きくされ、そうでないときには小さくされる。そのため、ブローバイガスによるオイルの劣化を抑えつつも、内燃機関の燃費の悪化を伴うエゼクターの駆動ガスの増量は、必要時以外は抑えられるようになる。したがって、ブローバイガスによるオイルの劣化を抑えつつも、ブローバイガスの換気に伴う内燃機関の燃費の悪化を好適に抑制することができる。

なお、上記第１及び第２のブローバイガス換気装置における駆動ガス流量の増加は、例えば次の態様で行うことができる。

・排気タービンをバイパスする排気の流量を調節するウェイストゲートバルブを備えるターボチャージャーが過給機として設けられた内燃機関に本発明を適用する場合には、ウェイストゲートバルブの開度を小さくすることで、エゼクターの駆動ガスの流量を増加させることができる。

・電気や圧縮空気等を利用した、過給動作の補助を行うアシスト機構が設けられた過給機を備える内燃機関に本発明の換気装置を適用する場合には、アシスト機構による過給動作の補助量を大きくすることで、エゼクターの駆動ガスの流量を増加させることができる。

・排気タービンに吹き付けられる排気の流勢を調整する可変ノズルベーンを備える可変ノズルターボチャージャーが過給機として設けられた内燃機関に本発明の換気装置を適用する場合には、可変ノズルベーンの開度を小さくすることで、バイパス通路の吸気流量を増加させることができる。

・バイパス通路を流れる吸気の流量を調整するバルブをバイパス通路に設けるとともに、そのバルブの開度を大きくすることで、エゼクターの駆動ガスの流量を増加させることができる。その場合に、内燃機関の温度に感応して動作する温度感応式のバルブとしてそうしたバルブを構成すれば、内燃機関の温度に応じたバイパス通路の吸気流量の増減が、外部からの制御によらず、自律的に行われるようになる。

ちなみに、上記第１及び第２のブローバイガス換気装置における駆動ガス流量の増加時には、内燃機関のスロットル開度を小さくすることが望ましい。駆動ガスの流量を増量させるために、過給機の過給率を増加させると、内燃機関の燃焼室に導入される吸気量も増加して、不要なトルク増加が生じる。そのため、駆動ガスの流量の増加に応じて内燃機関のスロットル開度を小さくすることで、不要なトルク増加を抑えつつ、より効率的に駆動ガス流量の増加を行うことが可能となる。

本発明の第１の実施の形態にかかるブローバイガス換気装置及びその適用対象となる内燃機関の構成を模式的に示す略図。 同実施の形態のブローバイガス換気装置に設けられたエゼクターの構成を模式的に示す略図。 同実施の形態に適用される流量増加制御の処理手順を示すフローチャート。 本発明の第２の実施の形態に適用される流量増加制御の処理手順を示すフローチャート。 本発明の第３の実施の形態が適用される内燃機関の電動アシスト機構付きのターボチャージャーの構成を模式的に示す略図。 本発明の第４の実施の形態が適用される内燃機関の可変ノズルターボチャージャーの排気タービンの構成を模式的に示す略図。 本発明の第５の実施の形態にかかるブローバイガス換気装置及びその適用対象となる内燃機関の構成を模式的に示す略図。 本発明の第６の実施の形態にかかるブローバイガス換気装置及びその適用対象となる内燃機関の構成を模式的に示す略図。

（第１の実施の形態）
以下、本発明のブローバイガス換気装置を具体化した第１の実施の形態を、図１〜図３を参照して詳細に説明する。本実施の形態のブローバイガス換気装置は、ウェイストゲートバルブ付きのターボチャージャーを過給機とて備える内燃機関に適用されている。

まず、図１を参照して、本実施の形態のブローバイガス換気装置の構成を説明する。

同図に示すように、内燃機関の吸気通路１には、その上流から順に、吸気を浄化するエアクリーナー２、ターボチャージャー３のコンプレッサー４、コンプレッサー４での圧縮により高温となった吸気を冷却するインタークーラー６、及び吸入空気量を調節するスロットルバルブ５が設置されている。そして吸気通路１は、各気筒に吸気を分配するインテークマニホールド７を介して、内燃機関のシリンダーヘッド８に形成された各気筒の吸気ポート９に接続されている。

一方、内燃機関の排気通路１０は、各気筒の排気を合流させるエキゾーストマニホールド１１を介して、シリンダーヘッド８に形成された各気筒の排気ポート１２に接続されている。排気通路１０には、ターボチャージャー３の排気タービン１３が設けられる。排気タービン１３は、吹き付けられた排気によってコンプレッサー４を駆動して、吸気を圧縮させる。また排気タービン１３には、同排気タービン１３を迂回する排気の流量を調整するウェイストゲートバルブ１３ａが設けられている。更に排気通路１０の排気タービン１３の下流には、排気を浄化する触媒コンバーター１４が配設されている。

こうした内燃機関のシリンダーヘッド８及びシリンダーブロック１５には、クランクケース１６とヘッドカバー１７とを連通するブローバイガス通路１８が形成されている。またヘッドカバー１７には、第１ＰＣＶ（Positive Crankcase Ventilation）バルブ１９を介して第１ＰＣＶホース２０が接続されている。そしてこの第１ＰＣＶホース２０によって、ヘッドカバー１７の内部とインテークマニホールド７とが連通されている。なお、クランクケース１６は、新気導入路３９を通じて、吸気通路１におけるコンプレッサー４の上流側の部分に接続されている。

更に本実施の形態のブローバイガス換気装置では、吸気通路１におけるコンプレッサー４の下流側の部分と、吸気通路１におけるコンプレッサー４の上流側の部分とを繋ぐバイパス通路２１が設けられている。そしてこのバイパス通路２１上には、バイパス通路２１を流れる吸気を駆動ガスとして動作して、内燃機関で発生したブローバイガスの換気を行うエゼクター２２が設置されている。このエゼクター２２には、更に第２ＰＣＶホース２４が接続されている。そしてその第２ＰＣＶホース２４の先端は、第２ＰＣＶバルブ２３を介してヘッドカバー１７に接続されている。

こうした内燃機関におけるブローバイガスの換気は、電子制御ユニット３１により制御されている。電子制御ユニット３１には、内燃機関の運転状態を検出する各種のセンサー、例えば内燃機関の冷却水の温度Ｔｗを検出する水温センサー３２など、の検出結果が入力されている。そして電子制御ユニット３１は、それらセンサーの検出結果に応じて、第１ＰＣＶバルブ１９、第２ＰＣＶバルブ２３及び排気タービン１３のウェイストゲートバルブ１３ａを制御することで、機関運転状態に応じたブローバイガスの換気を行っている。

次に、図２を参照して、バイパス通路２１に設置されたエゼクター２２の構成を説明する。同図に示すように、エゼクター２２は、バイパス通路２１を介して吸気通路１におけるインタークーラー６の下流側の部分に接続される、供給ポート２５を備えている。供給ポート２５には、同供給ポート２５の流路面積を狭めるノズル２６が設けられる。そして供給ポート２５の先端は、真空室２７内に開口されている。真空室２７の図中右側には、供給ポート２５の延長線上に、ディフューザー２９が設置された排出ポート２８が設けられている。そして排出ポート２８は、バイパス通路２１を介して吸気通路１におけるコンプレッサー４の上流側の部分に接続されている。更に、真空室２７の側部（図中上方）には、真空ポート３０が設けられている。真空ポート３０は、第２ＰＣＶホース２４を介してヘッドカバー１７の内部に、ひいてはブローバイガス通路１８を通ってクランクケース１６に接続されている。

更に本実施の形態のブローバイガス換気装置では、電子制御ユニット３１は、エゼクター２２に供給される駆動ガスの流量の制御を行っている。この駆動ガス流量の制御は、図３に示される駆動ガス制御ルーチンの処理を通じて行われる。同ルーチンの処理は、電子制御ユニット３１によって、内燃機関の始動中及び運転中に、所定の制御周期毎に繰り返し実行される。

本ルーチンの処理が開始されると、まずステップＳ１００において、内燃機関が過給域で運転されているか否かが確認される。本実施の形態では、内燃機関の負荷率が１００％以上のときに、内燃機関が過給域で運転されていると判定している。ここで内燃機関が自然吸気域で運転されていれば（Ｓ１００：ＮＯ）、そのまま今回の本ルーチンの処理が終了される。

一方、内燃機関が過給域で運転されていれば（Ｓ１００：ＹＥＳ）、処理がステップＳ１０１に進められる。そして、そのステップＳ１０１において、内燃機関が低温であるか否かが確認される。ここでの判定は、内燃機関の冷却水の温度Ｔｗを、内燃機関の温度の指標値として行われる。そして冷却水の温度Ｔｗが規定の判定値α以下であれば、内燃機関が低温であると判定される。なお、判定値αは、クランクケース１６内の結露によるオイル劣化の進行が問題となる温度域の最大値がその値に設定されている。

ここで内燃機関が低温でなければ（Ｓ１０１：ＮＯ）、そのまま今回の本ルーチンの処理が終了される。一方、内燃機関が低温であれば（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、処理がステップＳ１０２に進められる。そしてそのステップＳ１０２において、エゼクター２２の駆動ガスの流量を増加させるための流量増加制御が実施された上で、今回の本ルーチンの処理が終了される。

なお、本実施の形態では、ステップＳ１０２で実施される流量増加制御を、ウェイストゲートバルブ１３ａの開度を小さくすることで行っている。ウェイストゲートバルブ１３ａの開度を小さくすれば、排気タービン１３を迂回する排気の流量が減って、排気タービン１３に吹き付けられる排気の流量が増加するため、ターボチャージャー３の過給率が増加する。通常、ウェイストゲートバルブ１３ａの開度は、ターボチャージャー３の過給率が、そのときの内燃機関の要求トルク又は要求出力が得られる最小限の値となるようにその値が設定されている。こうしたウェイストゲートバルブ１３ａの開度をより小さくすれば、ターボチャージャー３の過給率が上昇して、吸気通路１内におけるコンプレッサー４の上流側の部分とその下流側の部分との差圧が大きくなり、バイパス通路２１を流れる吸気の流量、すなわちエゼクター２２の駆動ガス流量が増加することになる。

ちなみに、このときのウェイストゲートバルブ１３ａの開度の縮小によるターボチャージャー３の過給率の上昇によっては、内燃機関の燃焼室に導入される空気量が増加して、不要なトルク増加が生じる。そこで、本実施の形態では、このときのウェイストゲートバルブ１３ａの開度の縮小と共に、スロットルバルブ５の開度を小さくすることで、内燃機関の不要なトルク増加を抑えている。

次に、以上のように構成されたブローバイガス換気装置の換気動作を説明する。

内燃機関の運転域が自然吸気域にあって、クランクケース１６内のブローバイガスを吸引可能な程度に吸気負圧が大きいときに、電子制御ユニット３１は、第１ＰＣＶバルブ１９を開き、第２ＰＣＶバルブ２３を閉じる。このときのクランクケース１６内のブローバイガスは、吸気通路１内の負圧により、ブローバイガス通路１８、ヘッドカバー１７、第１ＰＣＶホース２０を通って吸気通路１内に吸引される。

一方、内燃機関の運転域が過給域にあるときには、電子制御ユニット３１は、第１ＰＣＶバルブ１９を閉じ、第２ＰＣＶバルブ２３を開く。ターボチャージャー３による過給が行われると、コンプレッサー４前後の差圧により、バイパス通路２１を通じて、吸気通路１のコンプレッサー４の下流側からその上流側へと吸気が流れる。このとき、バイパス通路２１に設けられたエゼクター２２では、供給ポート２５から真空室２７を通って排出ポート２８へと吸気が流れる。供給ポート２５から流入する吸気は、ノズル２６で絞られて高速となった後、真空室２７を通ってディフューザー２９の入り口に進む。このときの真空室２７には、そうした吸気の流れによって、負の静圧が発生する。そしてこの負の静圧と吸気の粘性とによって、ディフューザー２９の入り口に飛び込む噴流に周囲の気体が引き込まれる。そしてその結果、ブローバイガス通路１８、ヘッドカバー１７、第２ＰＣＶホース２４を通じて真空ポート３０に接続されたクランクケース１６内からブローバイガスが吸引される。クランクケース１６内から吸引されたブローバイガスは、バイパス通路２１を流れる吸気と共に、吸気通路１におけるコンプレッサー４の上流側の部分に導入される。

このように本実施の形態のブローバイガス換気装置では、エゼクター２２が動作することで、吸気圧が正圧となる過給中にも、ブローバイガスの換気が可能となっている。こうした過給中のブローバイガスの換気能力を高くするには、エゼクター２２の駆動ガスの流量を、すなわち過給中にバイパス通路２１を流れる吸気の流量を多くする必要がある。しかしながら、エゼクター２２の駆動ガスの流量を増加すると、その分、内燃機関の燃焼室に供給される吸気の量が減少する。そのため、内燃機関の出力を維持するには、ターボチャージャー３の過給率を増やさなければならなくなる。そして排気の流勢を利用して過給を行うターボチャージャー３の過給率が増加すれば、内燃機関の排気損失が増加して、内燃機関の燃費が悪化してしまう。

一方、内燃機関の低温時には、クランクケース１６内に結露が生じ、その結露によって顕在化した水とブローバイガスとが反応して硝酸水が形成される。そして、その硝酸水によりクランクケース１６内のオイルの劣化が進行する。そのため、内燃機関の低温時には、クランクケース１６内のブローバイガスの換気をより積極的に行う必要がある。これに対して内燃機関の高温時には、ブローバイガスによるオイルの劣化は、内燃機関の低温時ほどには進行し易くない。したがって、内燃機関の低温時にのみ、ブローバイガスの換気能力を高めれば、ブローバイガスによるオイルの劣化は抑えることができる。

その点、本実施の形態のブローバイガス換気装置では、ブローバイガスによるオイルの劣化が進行し易い、内燃機関の低温時には、ウェイストゲートバルブ１３ａの開度が小さくされ、それによりエゼクター２２の駆動ガスの流量が増加される。そのため、このときのブローバイガスの換気能力が高められるようになり、ブローバイガスによるオイルの劣化が抑えられる。

一方、内燃機関の低温時ほどにはブローバイガスによるオイルの劣化が進行しない内燃機関の高温時には、エゼクター２２の駆動ガス流量の増加は行われない。そのため、ブローバイガスによるオイルの劣化を抑えつつも、内燃機関の燃費の悪化を伴うエゼクター２２の駆動ガスの増量は、必要時以外は抑えられるようになる。

以上説明した本実施の形態のブローバイガス換気装置によれば、次の効果を奏することができる。

（１）本実施の形態では、ブローバイガスによるオイルの劣化が進行し易い、内燃機関の低温時に、エゼクター２２の駆動ガスの流量を増加させるための流量増加制御を行っている。そのため、ブローバイガスによるオイルの劣化を抑えつつも、ブローバイガスの換気に伴う内燃機関の燃費の悪化を好適に抑制することができる。

（２）本実施の形態では、流量増加制御を、ターボチャージャー３のウェイストゲートバルブ１３ａの開度を小さくすることで行っている。そのため、エゼクター２２の駆動ガス流量を調整する機構を新規に追加することなく、エゼクター２２の駆動ガス流量の増加を行うことができる。

（３）本実施の形態では、流量増加制御時に、スロットルバルブ５の開度を小さくしている。そのため、エゼクター２２の駆動ガス流量の増加に伴う内燃機関の不要なトルク増加を抑えることができる。

（第２の実施の形態）
続いて、本発明のブローバイガス換気装置を具体化した第２の実施の形態を、図４を併せ参照して詳細に説明する。なお、本実施の形態及び下記の各実施の形態において、上述した実施の形態のものと同様の構成については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。

上述したように、内燃機関の運転域が自然吸気域から過給域に移行すると、吸気負圧を利用したブローバイガスの換気はできなくなる。また、ターボチャージャー３の過給率は過給開始後、直ちには上昇しないため、過給開始後もしばらくは、吸気通路１におけるコンプレッサー４前後の差圧は大きくならず、バイパス通路２１の吸気流量、すなわちエゼクター２２の駆動ガス流量も少なくなっている。そのため、自然吸気域から過給域への移行時には、ブローバイガスの換気が一時的に滞ってしまう。そこで、本実施の形態では、自然吸気域から過給域への移行時に、エゼクター２２の駆動ガス流量を強制的に増加させる流量増加制御を行うことで、過給域移行直後の換気の停滞を抑制している。

しかしながら、こうした駆動ガス流量の増加には、燃費の悪化が伴われる。そのため、そうした駆動ガス流量の増加を、自然吸気域から過給域への移行の都度、不必要に行えば、燃費の大幅な悪化を招いてしまう。そこで、本実施の形態では、ブローバイガスによるオイルの劣化が進行し易い内燃機関の低温時には、駆動ガス制御での駆動ガス流量の増加幅を大きくする一方で、オイルの劣化がそれほど問題とならない内燃機関の高温時には、流量増加制御での駆動ガス流量の増加幅を小さくしている。そしてこれにより、燃費の悪化を抑えながら、ブローバイガスによるオイルの劣化を効果的に抑制している。

こうした駆動ガス流量の増加は、図４に示される駆動ガス制御ルーチンの処理を通じて行われる。同ルーチンの処理は、電子制御ユニット３１によって、内燃機関の始動、運転中、所定の制御周期毎に繰り返し実行される。

さて、本ルーチンが開始されると、まずステップＳ２００において、自然吸気域から過給域への内燃機関の運転域の移行時であるか否かが確認される。ここで過給域への移行時でなければ（Ｓ２００：ＮＯ）、そのまま今回の本ルーチンの処理が終了される。

一方、過給域への移行時であれば（Ｓ２００：ＹＥＳ）、ステップＳ２０１において、エゼクター２２の駆動ガス流量を増加するための流量増加制御が実施される。本実施の形態においても、駆動ガスの流量増加制御は、ウェイストゲートバルブ１３ａの開度を小さくすることで行われる。なお、ここで開始された流量増加制御は、過給開始後、十分な時間が経過し、ウェイストゲートバルブ１３ａを成り行きで制御しても、換気に必要な駆動ガス流量が確保されるようになるまで、あるいは機関運転領域が自然吸気域に戻るまで継続される。また本実施の形態においても、このときのウェイストゲートバルブ１３ａの開度の縮小と共に、スロットルバルブ５の開度を小さくすることで、内燃機関のトルクを維持している。

続いて、ステップＳ２０２において、内燃機関が低温であるか否かが確認される。ここで内燃機関が低温でなければ（Ｓ２０２：ＮＯ）、そのまま今回の本ルーチンの処理が終了される。一方、内燃機関が低温であれば（Ｓ２０２：ＹＥＳ）、流量増加制御におけるエゼクター２２の駆動ガス流量の増加幅が大きくされる。すなわち、ウェイストゲートバルブ１３ａの開度が更に小さくされる。そしてその後、今回の本ルーチンの処理が終了される。

次に、自然吸気域から過給域への内燃機関の運転域の移行時における本実施の形態のブローバイガス換気装置の過給時の換気動作を説明する。

内燃機関が自然吸気域で運転されているときには、電子制御ユニット３１によって第１ＰＣＶバルブ１９が開かれ、また第２ＰＣＶバルブ２３が閉じられる。このときのクランクケース１６内のブローバイガスは、吸気通路１内の負圧により、ブローバイガス通路１８、ヘッドカバー１７、第１ＰＣＶホース２０を通って吸気通路１内に吸引される。

一方、内燃機関の運転域が自然吸気域から過給域へと移行すると、電子制御ユニット３１によって第１ＰＣＶバルブ１９が閉じられ、また第２ＰＣＶバルブ２３が開かれる。ここで、ウェイストゲートバルブ１３ａを成り行きで制御した場合には、吸気通路１におけるコンプレッサー４前後の差圧が直ちには大きくならず、しばらくの間、バイパス通路２１の吸気流量が少ない状態が続く。そのため、過給域への移行の直後には、エゼクター２２の駆動ガス流量を十分に確保できず、ブローバイガスの換気が一時的に滞ってしまう。

その点、本実施の形態では、そうした自然吸気域から過給域への内燃機関の運転域の移行時に、ウェイストゲートバルブ１３ａの開度が縮小され、その移行の直後から吸気通路１におけるコンプレッサー４前後の差圧が大きくされる。そのため、そうした差圧により、バイパス通路２１を流れる吸気の流量が、すなわちエゼクター２２の駆動ガスの流量が、自然吸気域から過給域への内燃機関の運転域の移行に応じて増加されるようになり、過給域への移行後、速やかに、ブローバイガスの換気能力が確保される。

更に、本実施の形態では、ブローバイガスによるオイルの劣化が進行し易い、内燃機関の低温時には、このときのウェイストゲートバルブ１３ａの開度が更に小さくされ、それにより流量増加制御におけるエゼクター２２の駆動ガス流量の増加幅が大きくされる。そのため、このときのブローバイガスの換気能力が高められるようになり、ブローバイガスによるオイルの劣化が抑えられる。

一方、内燃機関の低温時ほどにはブローバイガスによるオイルの劣化が進行しない内燃機関の高温時には、流量増加制御におけるエゼクター２２の駆動ガス流量の増加幅は、内燃機関の低温時ほどには大きくされない。そのため、ブローバイガスによるオイルの劣化を抑えつつも、内燃機関の燃費の悪化を伴うエゼクター２２の駆動ガスの増量は、必要時以外は抑えられるようになる。

以上説明した本実施の形態によれば、上記（２）及び（３）に記載の効果に加え、更に次の効果を奏することができる。

（４）本実施の形態では、自然吸気域から過給域への内燃機関の運転域の移行時に、エゼクター２２の駆動ガスの流量が増加されるため、移行に伴うブローバイガスの換気の停滞を抑えることができる。

（５）本実施の形態では、ブローバイガスによるオイルの劣化が進行し易い、内燃機関の低温時には、同内燃機関の高温時に比して、過給域移行時のエゼクター２２の駆動ガス流量の増加幅が大きくされる。そのため、ブローバイガスによるオイルの劣化を抑えつつも、内燃機関の燃費の悪化を伴うエゼクター２２の駆動ガスの増量は、必要時以外は抑えられる。したがって、ブローバイガスによるオイルの劣化を抑えつつも、ブローバイガスの換気に伴う内燃機関の燃費の悪化を好適に抑制することができる。

（第３の実施の形態）
次に、本発明のブローバイガス換気装置を具体化した第３の実施の形態について、図５を併せ参照して、詳細に説明する。

第１及び第２の実施の形態では、ウェイストゲートバルブ付きのターボチャージャーを備える内燃機関に適用されるブローバイガス換気装置において、ウェイストゲートバルブ１３ａの開度を小さくすることで、駆動ガスの流量を増加させていた。これに対して本実施の形態のブローバイガス換気装置は、過給動作を補助するアシスト機構を備えるターボチャージャーを過給機として採用する内燃機関に適用されている。こうしたブローバイガス換気装置では、アシスト機構による過給動作の補助量を大きくすることで、エゼクター２２の駆動ガスの流量を増加させることができる。

本実施の形態では、アシスト機構付きのターボチャージャーとして、図５に示す電動アシスト機構付きのターボチャージャーを採用している。同図に示すように、ターボチャージャーのコンプレッサーホイール３３は、シャフト３４を介してタービンホイール３５に連結されている。そしてこのターボチャージャーには、そうしたシャフト３４上に固定された回転子３６と、その周囲に設けられた固定子３７とからなる電動アシスト機構が設けられている。電動アシスト機構の固定子３７には、コイル３８が設けられ、そのコイル３８への通電に応じて回転子３６に補助の駆動力が付与されるようになっている。

こうした電動アシスト機構付きのターボチャージャーでは、コイル３８に通電すると、排気タービンホイール３５への排気の吹き付けによって生じた駆動力に、コイル３８への通電により生じた補助の駆動力がプラスされてコンプレッサーホイール３３に伝えられる。そのため、エンジンが低回転で排気タービンの効果が発揮し難い発進時などにも、電動アシスト機構により過給動作を補助することで、過給圧を高めることが可能である。

こうした電動アシスト機構付きのターボチャージャーを備える内燃機関に適用される本実施の形態のブローバイガス換気装置では、図３のステップＳ１０２、あるいは図４のステップＳ２０１における流量増加制御の実施を、以下の態様で行うようにしている。すなわち、本実施の形態では、コイル３８への通電量を通常よりも大きくして、電動アシスト機構による過給動作の補助量を大きくすることで、エゼクター２２の駆動ガス流量を増加させている。具体的には、電動アシスト機構による過給動作の補助量を大きくすると、ターボチャージャーの過給率が上昇して、吸気通路１におけるコンプレッサー４の上流側の部分とその下流側の部分との差圧が大きくなる。そして、その差圧の拡大により、バイパス通路２１を通じて逆流する吸気の流量が、すなわちエゼクター２２の駆動ガス流量が増加されるようになる。

以上のような本実施の形態においても、ブローバイガスによるオイルの劣化が進行し易い、内燃機関の低温時に、エゼクター２２の駆動ガスの流量を増加させたり、内燃機関の運転域が過給域にあるときに、エゼクター２２の駆動ガスの流量を増加させたりすることができる。そのため、本実施の形態によっても、ブローバイガスによるオイルの劣化を抑えつつも、ブローバイガスの換気に伴う内燃機関の燃費の悪化を好適に抑制することができる。

なお、ターボチャージャーのアシスト機構としては、圧縮空気を用いて過給動作の補助を行うエアアシスト機構など、電動アシスト機構以外のアシスト機構も知られている。エアアシスト機構は、内燃機関の高負荷運転時等に過給により得られた圧縮空気を容器に蓄えておき、この圧縮空気を必要に応じてターボチャージャーの排気タービンホイールに吹き付けることで、過給動作の補助を行う。こうしたエアアシスト機構付きのターボチャージャーでも、排気タービンホイールへの圧縮空気の吹き付け量を通常よりも増やして、過給動作の補助量を大きくすることで、図３のステップＳ１０２、あるいは図４のステップＳ２０１における流量増加制御の実施が可能である。

（第４の実施の形態）
次に、本発明のブローバイガス換気装置を具体化した第４の実施の形態について、図６を併せ参照して、詳細に説明する。

本実施の形態のブローバイガス換気装置は、可変ノズルターボチャージャーを過給機として備える内燃機関に適用されている。図６に示すように、可変ノズルターボチャージャーの排気タービンには、複数の可変ノズルベーン４１が排気タービンホイール４０の周囲を取り巻くように配設されている。可変ノズルベーン４１は、アクチュエーター４２により駆動されてその開度を変更することで、排気タービンの排気タービンブレードの開口面積を変化させる。具体的には、可変ノズルベーン４１の開度を小さくすると、排気タービンの排気タービンブレードの開口面積が小さくなって、排気タービンホイール４０に吹き付けられる排気の流速が高められる。そしてそれにより、ターボチャージャーの過給効率が向上される。一方、可変ノズルベーン４１の開度を大きくすると、排気タービンの排気タービンブレードの開口面積が大きくなり、排気通路の絞りが緩和されるため、排気圧力が低下される。

こうした可変ノズルターボチャージャーを備える内燃機関に適用される本実施の形態のブローバイガス換気装置では、図３のステップＳ１０２、あるいは図４のステップＳ２０１における流量増加制御の実施を、以下の態様で行うようにしている。すなわち、本実施の形態では、可変ノズルベーン４１の開度を通常よりも小さくして、排気タービンホイール４０に吹き付ける排気の流速を高めることで、エゼクター２２の駆動ガス流量を増加させている。具体的には、可変ノズルベーン４１の開度を通常よりも小さくすると、ターボチャージャーの過給率が上昇して、吸気通路１におけるコンプレッサー４の上流側の部分とその下流側の部分との差圧が大きくなる。そして、その差圧の拡大により、バイパス通路２１を通じて逆流する吸気の流量が、すなわちエゼクター２２の駆動ガス流量が増加されるようになる。

以上のような本実施の形態においても、ブローバイガスによるオイルの劣化が進行し易い、内燃機関の低温時に、エゼクター２２の駆動ガスの流量を増加させたり、内燃機関の運転域が過給域にあるときに、エゼクター２２の駆動ガスの流量を増加させたりすることができる。そのため、本実施の形態によっても、ブローバイガスによるオイルの劣化を抑えつつも、ブローバイガスの換気に伴う内燃機関の燃費の悪化を好適に抑制することができる。

（第５の実施の形態）
次に、本発明のブローバイガス換気装置を具体化した第５の実施の形態について、図７を併せ参照して、詳細に説明する。

上記各実施の形態では、ウェイストゲートバルブやアシスト機構、可変ノズルベーンの制御によりターボチャージャーの過給率を高めることで、駆動ガスの流量増加制御を行うようにしていた。これに対して、本実施の形態では、バイパス通路２１上にバルブを設置し、このバルブの開度を大きくすることで、そうした流量増加制御を行っている。

図７に示すように、本実施の形態のブローバイガス換気装置及びそれが適用される内燃機関の構成は、以下の点を除き、図１に示す第１の実施の形態のものと同様となっている。すなわち、第１の実施の形態のものでは、排気タービン１３にウェイストゲートバルブ１３ａが設けられたターボチャージャー３を採用していたが、本実施の形態のもでは、ウェイストゲートバルブ１３ａの有無は不問となっている。また本実施の形態では、吸気通路１におけるコンプレッサー４の上流側の部分とその下流側の部分とを繋ぐバイパス通路２１上に、同バイパス通路２１を流れる吸気の流量を調整するバルブ５０が設置されている。

本実施の形態では、そうしたバルブ５０として、電動式の流量調整バルブが採用されている。このバルブ５０は、電子制御ユニット３１により制御されており、電子制御ユニット３１からの指令に応じてその開度が変更される。

以上のように構成された本実施の形態のブローバイガス換気装置では、図３のステップＳ１０２、あるいは図４のステップＳ２０１における流量増加制御の実施を、以下の態様で行うようにしている。すなわち、本実施の形態では、電子制御ユニット３１は、バルブ５０の開度を通常よりも大きくすることで、バイパス通路２１を流れる吸気の流量を、すなわちエゼクター２２の駆動ガス流量を増加させている。

以上のような本実施の形態においても、ブローバイガスによるオイルの劣化が進行し易い、内燃機関の低温時に、エゼクター２２の駆動ガスの流量を増加させたり、内燃機関の運転域が過給域にあるときに、エゼクター２２の駆動ガスの流量を増加させたりすることができる。そのため、本実施の形態によっても、ブローバイガスによるオイルの劣化を抑えつつも、ブローバイガスの換気に伴う内燃機関の燃費の悪化を好適に抑制することができる。

（第６の実施の形態）
次に、本発明のブローバイガス換気装置を具体化した第６の実施の形態について、図８を併せ参照して、詳細に説明する。

図８に示すように、本実施の形態のブローバイガス換気装置及びそれが適用される内燃機関の構成は、図７に示した第５の実施の形態のものと基本的には同じである。ただし、本実施の形態のものでは、バイパス通路２１上に設けられるバルブとして、内燃機関の温度に感応して動作する温度感応式のバルブ５１が採用されている。このバルブ５１の周囲には、内燃機関の潤滑用のオイル、あるいは冷却水が流されており、バルブ５１は、そうしたオイルや冷却水の温度に感応して動作する。そしてバルブ５１の開度は、周囲を流れるオイルや冷却水の温度が低いときに大きくなる。

次に、内燃機関が過給域で運転されているときの本実施の形態のブローバイガス換気装置の動作を説明する。

内燃機関が過給域で運転されているときには、電子制御ユニット３１によって第１ＰＣＶバルブ１９が閉じられ、第２ＰＣＶバルブ２３が開かれる。一方、このときのバイパス通路２１には、吸気通路１のコンプレッサー４の前後の差圧により、吸気通路１におけるコンプレッサー４の下流側の部分からその上流側の部分に向けて吸気が流れる。そしてその吸気を駆動ガスとしてエゼクター２２が動作され、それにより、クランクケース１６内のブローバイガスが第２ＰＣＶホース２４等を通じて吸気通路１中に導入される。

ブローバイガスによるオイルの劣化が進行し易い、内燃機関の低温時には、バルブ５１の周囲を流れるオイルや冷却水の温度も低いため、バイパス通路２１上に設けられたバルブ５１の開度が大きくなる。そのため、バイパス通路２１の吸気の流量、すなわちエゼクター２２の駆動ガスの流量が増加され、ブローバイガスの換気能力が高められる。

こうした本実施の形態によれば、次の効果を奏することができる。

（３）ブローバイガスによるオイルの劣化が進行し易い、内燃機関の低温時にのみ、エゼクター２２の駆動ガスの流量が増加されるため、ブローバイガスによるオイルの劣化を抑えつつも、ブローバイガスの換気に伴う内燃機関の燃費の悪化を好適に抑制することができる。

（４）内燃機関の低温時におけるエゼクター２２の駆動ガスの流量の増加が、温度感応式のバルブ５１によって自律的に行われる。そのため、内燃機関の温度に応じたブローバイガスの換気能力の調整を、外部からの制御によらず、自律的に行うことができる。

以上説明した各実施の形態は、次のように変更して実施することもできる。

・上記実施の形態では、流量増加制御時にスロットルバルブ５の開度を縮小することで、駆動ガス流量の増加に伴う内燃機関のトルク増加を抑えていた。尤も、内燃機関のトルクの増加を伴わない方法で駆動ガス流量を増加させる場合や、駆動ガス流量の増加に伴う内燃機関のトルクの増加が無視できる程度に小さい場合には、流量増加制御時のスロットルバルブ５の開度の縮小を割愛しても良い。

・上記実施の形態では、内燃機関が過給域で運転されているか否かを、内燃機関の負荷率によって判定していたが、その判定を他のパラメーターを用いて行うようにしても良い。例えば内燃機関の吸気圧が正圧であるか否かによって、内燃機関が過給域で運転されているか否かを判定するようにしても良い。

・上記実施の形態では、内燃機関の温度が低いか否かを、内燃機関の冷却水の温度Ｔｗによって判定していたが、その判定を他のパラメーター、例えば内燃機関の潤滑用のオイルの温度や内燃機関の始動後の経過時間や積算吸入空気量等を用いて行うようにしても良い。

・上記実施の形態では、ウェイストゲートバルブの開度やアシスト機構による過給動作の補助量、可変ノズルベーンの開度、バイパス通路上に設けられたバルブの開度の調整によって、エゼクター２２の駆動ガスの流量を増加させていたが、それら以外の方法でエゼクター２２の駆動ガスの流量を増加させるようにしても良い。

・上記実施の形態では、内燃機関の温度が低いときに、ブローバイガスによるオイルの劣化が進行し易い状態にあるとして、駆動ガスの流量増加制御を実施したり、過給域への移行に応じて実施される流量増加制御での駆動ガス流量の増加幅を大きくしたりしていた。内燃機関の温度が低いとき以外に、ブローバイガスによるオイルの劣化が進行し易いときがあれば、そうしたときに、流量増加制御の実施やその増加幅の拡大を行うようにしても良い。

・上記実施の形態では、ターボチャージャーを過給機として備える内燃機関に本発明のブローバイガス換気装置を適用した場合を説明したが、本発明のブローバイガス換気装置は、例えばスーパーチャージャーのようなターボチャージャー以外の過給機を備える内燃機関にも同様に適用することができる。

１…吸気通路、２…エアクリーナー、３…ターボチャージャー（過給機）、４…コンプレッサー、５…スロットルバルブ、６…インタークーラー、７…インテークマニホールド、８…シリンダーヘッド、９…吸気ポート、１０…排気通路、１１…エキゾーストマニホールド、１２…排気ポート、１３…排気タービン、１３ａ…ウェイストゲートバルブ、１４…触媒コンバーター、１５…シリンダーブロック、１６…クランクケース、１７…ヘッドカバー、１８…ブローバイガス通路、１９…第１ＰＣＶバルブ、２０…第１ＰＣＶホース、２１…バイパス通路、２２…エゼクター、２３…第２ＰＣＶバルブ、２４…第２ＰＣＶホース、２５…供給ポート、２６…ノズル、２７…真空室、２８…排出ポート、２９…ディフューザー、３０…真空ポート、３１…電子制御ユニット、３２…水温センサー、３３…コンプレッサーホイール、３４…シャフト、３５…タービンホイール、３６…回転子、３７…固定子、３８…コイル、３９…新気導入路、４０…タービンホイール、４１…可変ノズルベーン、４２…アクチュエーター、５０…バルブ、５１…温度感応式のバルブ。

Claims (8)

1. 吸気を圧縮する過給機と、同過給機の上流側の部分と下流側の部分とを繋ぐバイパス通路とが吸気通路に設けられた内燃機関に適用されるとともに、前記バイパス通路を流れる吸気を駆動ガスとして動作して、前記内燃機関で発生したブローバイガスを換気するエゼクターを備えるブローバイガス換気装置において、
   前記内燃機関の運転域が自然吸気域から過給域に移行したときに、前記駆動ガスの流量を増加させるための流量増加制御を行うとともに、前記ブローバイガスによるオイルの劣化が進行し易い状態にあるときには、そうでないときに比して、前記流量増加制御における駆動ガス流量の増加幅を大きくする
   ことを特徴とするブローバイガス換気装置。
2. 吸気を圧縮する過給機と、同過給機の上流側の部分と下流側の部分とを繋ぐバイパス通路とが吸気通路に設けられた内燃機関に適用されるとともに、前記バイパス通路を流れる吸気を駆動ガスとして動作して、前記内燃機関で発生したブローバイガスを換気するエゼクターを備えるブローバイガス換気装置において、
   前記内燃機関の運転域が自然吸気域から過給域に移行したときに、前記駆動ガスの流量を増加させるための流量増加制御を行うとともに、前記内燃機関の温度が低いときには、そうでないときに比して、前記流量増加制御における駆動ガス流量の増加幅を大きくする
   ことを特徴とするブローバイガス換気装置。
3. 前記過給機は、排気タービンをバイパスする排気の流量を調節するウェイストゲートバルブを備えるターボチャージャーであり、
   前記駆動ガスの流量の増加は、前記ウェイストゲートバルブの開度を小さくすることで行われる
   請求項１又は２に記載のブローバイガス換気装置。
4. 前記過給機は、その過給動作を補助するアシスト機構を備え、
   前記駆動ガスの流量の増加は、前記アシスト機構による過給動作の補助量を大きくすることで行われる
   請求項１又は２に記載のブローバイガス換気装置。
5. 前記過給機は、排気タービンに吹き付けられる排気の流勢を調整する可変ノズルベーンを備える可変ノズルターボチャージャーであり、
   前記駆動ガスの流量の増加は、前記可変ノズルベーンの開度を小さくすることで行われる
   請求項１又は２に記載のブローバイガス換気装置。
6. 前記バイパス通路には、同バイパス通路を流れる吸気の流量を調整するバルブが設けられ、
   前記駆動ガスの流量の増加は、前記バルブの開度を大きくすることで行われる
   請求項１又は２に記載のブローバイガス換気装置。
7. 前記バルブは、前記内燃機関の温度に感応して動作する温度感応式のバルブである
   請求項６に記載のブローバイガス換気装置。
8. 前記流量増加制御時に、前記内燃機関のスロットル開度を小さくする
   ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のブローバイガス換気装置。

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