JP2006183641A - ブローバイガス還元装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 排気系のセンサを用いて、クランクケース内のガスの発生を抑制して、エンジンオイルの劣化等の問題を解決する、ブローバイガス還元装置を提供する。
【解決手段】 ECUは、排気系の窒素酸化物の濃度を排気管NOxセンサからの信号に基づいて検知するステップ(S100)と、排気系の窒素酸化物の濃度が高いと判断されると(S110にてYES)、電子PCVバルブを開くステップ(S120)とを含む、プログラムを実行する。
【選択図】 図3
【解決手段】 ECUは、排気系の窒素酸化物の濃度を排気管NOxセンサからの信号に基づいて検知するステップ(S100)と、排気系の窒素酸化物の濃度が高いと判断されると(S110にてYES)、電子PCVバルブを開くステップ(S120)とを含む、プログラムを実行する。
【選択図】 図3
Description
本発明は、自動車のエンジンに用いられるPCV装置に関し、特に、排気系のガス濃度からクランクケース内のガス濃度が高いことを検知して、それによるエンジンオイルに発生する問題を解決することができるPCV装置に関する。ここで、PCVとは、「Positive Clankcase Ventilation」の略であり、PCV装置とは、ブローバイガス還元装置を意味する。
一般の車両には、内燃機関(エンジン)のシリンダとピストンの隙間から吹き抜けるガスを大気中に放出せずに、再び吸気マニホールドを通してエンジンに導いて再燃焼させるブローバイガス還元装置が設けられている。ブローバイガスを再燃焼させることにより、炭化水素(HC)の低減が可能となる。
このようなブローバイガスについて、エンジン温度が所定の温度より上昇するまで、クランクケースから吸気マニホールドへのブローバイガスの流れを遮断することが行なわれてきた。具体的には、公知のPCVバルブには、エンジンの冷間始動時にブローバイガスの流れを遮断するものがある。
このブローバイガスは、以下のような特性を有する。冷間運転状態においては、ブローバイガスは、エンジンオイルと反応してオイルを劣化させる傾向が強く、それが、オイルの潤滑特性に悪い影響を与えて、結果として、エンジン磨耗を増大することがある。そのため、冷間時にクランクケースへの新気の流れを止めることは、エンジンオイルのオイル劣化を増長させる可能性がある。さらに、燃焼生成物が水であるので、ブローバイガスは比較的湿度が高い。それゆえに、クランクケースへの新気の流れを止めることにより、クランクケース内の湿度が比較的高くなり、冷間運転状態でブローバイガス中の水蒸気が結露して氷結する可能性がある。
特開2004−156620号公報(特許文献1)は、バルブ組立体内の氷結と氷による詰りの発生および滞留しているブローバイガスがエンジンオイルと反応することによるオイルの劣化を低減または排除する方法を開示する。この方法は、クランクケースとエンジン吸気マニホールドとの間の通路を通過するガスの流量を制御する方法であって、ガスの温度が所定温度よりも低いとき、クランクケースと吸気マニホールドとの間の通路を通過するブローバイガスの流量を増大させるものである。
この方法によると、ブローバイガスの温度が所定温度よりも低いとき、クランクケースと吸気マニホールドとの間の通路を流れるブローバイガスの流量を増大させることで、バルブ組立体内の氷結と氷による詰りの発生および滞留しているブローバイガスがエンジンオイルと反応することによるオイルの劣化の低減を行なうことができる。
また、特開平9−68028号公報(特許文献2)は、クランクケース内を負圧状態に制御し、ブローバイガス流量を必要最小とし、燃焼状態を改善するとともに、減速時にソレノイドバルブの開放状態をフィードバック制御し、減速時のブローバイガスの流量制御を確実に行なう内燃機関のブローバイガス制御装置を開示する。この内燃機関のブローバイガス制御装置は、クランクケースを第1連絡通路によってスロットルバルブ上流側の吸気通路に連絡して設けるとともに第2連絡通路によってスロットルバルブ下流側の吸気通路に連絡して設け、第2連絡通路途中にPCVバルブを設けた内燃機関において、PCVバルブの代わりにソレノイドバルブを設け、クランクケース内の圧力を検出する圧力センサを設け、この圧力センサからの検出信号と吸気通路の吸気管圧力とエンジン回転数との検出信号とを入力しクランクケース内を負圧状態とすべくソレノイドバルブの開放状態をデューティ値によってフィードバック制御する制御手段を設けたことを特徴とする。
この内燃機関のブローバイガス制御装置によると、クランクケース内を負圧状態とすべく制御手段によって制御することができ、ブローバイガス流量が必要最小となり、燃焼状態を改善し得て、実用上有利である。また、減速時に、制御手段によってソレノイドバルブの開放状態をフィードバック制御できることにより、減速時のブローバイガスの流量制御を確実に行なうことができ、オイル消費量を低減でき、コストを低廉とし得て、経済的に有利である。
特開2004−156620号公報
特開平9−68028号公報
しかしながら、特許文献1に開示された方法では、冷間時において発生するブローバイガスによりエンジンオイルの劣化を防止するものに過ぎない。特許文献2に開示された装置は、燃焼向上を目的としたものであって、この燃焼向上レベルによってはNOx(窒素酸化物)の発生を増加させて、エンジンオイルの劣化を促進してしまうことも考えられる。
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、排気系のガスの状態を監視して、クランクケース内のガスの発生を抑制して、エンジンオイルの劣化等の問題を解決する、ブローバイガス還元装置を提供することである。
第1の発明に係るブローバイガス還元装置は、クランクケースと吸気管と吸気管に設けられ内燃機関へ供給される吸気量を制御するスロットルバルブとを有する内燃機関において、クランクケース内に生じるブローバイガスを、クランクケース内から吸気管のスロットルバルブよりも下流に還流する。このブローバイガス還元装置は、排気系の窒素酸化物の濃度が高い領域にあるか否かを検知するための検知手段と、ブローバイガスの流量を調整するためのブローバイガスバルブと、ブローバイガスバルブを制御するための制御手段とを含む。この制御手段は、窒素酸化物の濃度が高い領域にあると、ブローバイガスの流量が増加するようにブローバイガスバルブを開くように制御するための手段を含む。
第1の発明によると、内燃機関内のブローバイガス中の窒素酸化物の濃度が高いと、このガスがエンジンオイルと反応してオイルを劣化させる傾向が強く、それが、オイルの潤滑特性に悪い影響を与える。このようなガスの濃度が高いことと、排気系の排気系の窒素酸化物の濃度が高いこととは相関が強い。そのため、排気系の窒素酸化物の濃度が高い場合には、ブローバイガスの流量が増加するようにブローバイガスバルブ(電子PCVバルブ)を開くように制御する。ブローバイガスの還流量の増大により、このようなガスの発生が抑制され、エンジンオイルの劣化が抑制される。その結果、排気系のガスの状態を監視して、クランクケース内のガスの発生を抑制して、エンジンオイルの劣化等の問題を解決する、ブローバイガス還元装置を提供することができる。
第2の発明に係るブローバイガス還元装置においては、第1の発明の構成に加えて、クランクケース内に生じるブローバイガスは、ブローバイガスバルブを介して、シリンダヘッドカバーから吸気管におけるスロットルバルブよりも下流に還流される。ブローバイガス還元装置は、スロットルバルブよりも上流側の吸気管とシリンダヘッドカバーとを連通する連通管をさらに含む。制御手段によりブローバイガスバルブが開かれると、連通管を流通して内燃機関に供給される吸気量が増加するものである。
第2の発明によると、ブローバイガスバルブが開く方向に制御され、スロットルバルブが閉じる方向に制御されると、スロットルバルブ下流側のシリンダヘッドカバーの負圧が大きくなっているので、連通管を通って新気が導入される。連通管を通って導入された新気はブローバイガスと混合されて、ブローバイガスバルブを通って燃焼室に供給される。これにより、排気系のガスの状態を監視して、ブローバイガス中の窒素酸化物の濃度を低下させることができ、エンジンオイルの劣化等の問題を解決することができる。
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。
図1を参照して、本実施の形態に係るエンジン制御システムが制御する、PCV装置が実装されたエンジン100の断面について説明する。図1には、エンジン100の軽負荷時の状態を示す。
図1に示すように、このエンジン100は、主として、シリンダ104と、ピストン106と、クランクケース102と、シリンダヘッド116とから構成される。ブローバイガスは、ピストンリングとシリンダ104との隙間からクランクケース102へ漏れる混合ガスのことであって、このブローバイガスには多量の炭化水素や水分が含まれており、かつ強酸性であるため、あまり多いとエンジンオイルの劣化やエンジン内部の錆の原因になる。また、炭化水素が含まれているため、このまま大気に解放することは環境によくない。そのため、ブローバイガスはPCV管路122A(軽負荷時)、PCV管路122AおよびPCV管路122B(高負荷時)を通して、吸気マニホールドの負圧を利用して強制的に吸気系統へ戻されることになる。この軽負荷時におけるブローバイガスおよび新気の流れを矢印で示す。
軽負荷時においては、電子スロットルバルブ118が閉じる傾向に制御されており、電子スロットルバルブ118下流側のシリンダヘッド116側の負圧が大きくなっているので、PCV管路122Bを通って新気が導入される。PCV管路122Bを通って導入された新気はブローバイガスと混合されて、電子PCVバルブ(電子ブローバイガスバルブ)123およびPCV管路122Aを通って燃焼室に供給される。このとき、新気にはブローバイガスに比較して窒素酸化物を多く含まないので、この新気により窒素酸化物の濃度を低下させることができ、このガスによるエンジンオイルの劣化が回避しやすくなる。
吸気系には電子スロットルバルブ118が設けられている。電子スロットルバルブ118にてエンジン100へ供給される吸気の量が調整され、吸気管112を、その量が調整された吸気が通って吸気バルブ108からエンジン100の内部の燃焼室に供給される。供給された吸気により燃料が燃焼され、排気バルブ110および排気管114を介して燃焼ガスがエンジン外部に排出される。
ピストンリングとシリンダ104との隙間で発生したブローバイガスは、シリンダヘッド内116内を通り、軽負荷時にはPCV管路122Aを通って、高負荷時にはPCV管路122AおよびPCV管路122Bを通って吸気管112へと導かれる。PCV管路122Aには、電子PCVバルブ123が設けられている。この電子PCVバルブ123は、後述するECU(Electronic Control Unit)からの制御デューティ信号により、その開度が調整される電磁弁であって、その開度によりPCV流量が調節される。すなわち、図1に示すように、PCV管路122Aは、電子PCVバルブ123によりその流量が調節されて電子スロットルバルブ118の下流側にブローバイガスを還元する。エンジン100の高負荷時において、電子スロットルバルブ118の開度が大きくなり負圧が高まるので、PCV管路122Bには、電子スロットルバルブ118の上流側に供給されるブローバイガスが流されて、ブローバイガスが還元される。
また、電子スロットルバルブ118も、電子PCVバルブ123と同様に、ECUからの制御デューティ信号により、その開度が調整される電磁弁であって、その開度によりエンジンに供給される流量が調節される。
電子スロットルバルブ118が閉じられる傾向であるときに、電子PCVバルブ123を開くと、ブローバイガスが多く還流されるとともに、電子スロットルバルブ118下流側のシリンダヘッド116側の負圧が大きくなっているので、PCV管路122Bを通って新気が導入される。
本実施の形態においては、ブローバイガスの還流量の増大および新気ガスの導入により、ブローバイガス中の窒素酸化物の濃度を低下させて、エンジンオイルの劣化を防止するものである。
図2に、本実施の形態に係るエンジン制御システムの制御ブロック図を示す。図2には、このエンジン制御システムにおけるPCV冷間補正制御に関する部分のみを示す。
図2に示すように、このエンジン制御システムは、エンジンの回転数を検知する排気NOxセンサ1010と、電子スロットルバルブ118の開度を検知するスロットル開度センサ1020と、CPU(Central Processing Unit)およびバルブの駆動回路を含み、電子PCVバルブ123のバルブ開度をデューティ制御することにより流量を調整するECU1000とを含む。
このECU1000には、後述するプログラム、各種マップ、テーブル等のデータが記憶されたメモリを含む。プログラムは、排気NOxセンサ1010およびスロットル開度センサ1020から入力された信号に基づいて、CPUにより実行され、その結果により電子PCVバルブ123に駆動指令信号(デューティ信号)を出力する。
図3を参照して、本実施の形態に係るエンジン制御システムを制御するECUで実行されるプログラムの制御構造について説明する。
ステップ(以下、ステップをSと略す)100にて、ECU1000は、エンジンの排気系における窒素酸化物(NOx)の濃度を検知する。このとき、エンジンの排気系に設けられた排気NOxセンサ1010からECU1000に入力された信号に基づいて、排気系の窒素酸化物(NOx)の濃度が検知される。
S110にて、ECU1000は、窒素酸化物(NOx)の濃度が高いか否かを判断する。窒素酸化物(NOx)の濃度が高いと判断されると(S110にてYES)、処理はS120へ移される。もしそうでないと(S110にてNO)、処理はS130へ移される。
S120にて、ECU1000は、電子PCVバルブ123を開く。S130にて、ECU1000は、排気系の窒素酸化物(NOx)の濃度が高くないので、通常の制御を行なう。
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係るエンジン制御システムの動作について、説明する。
ブローバイガスの中の窒素酸化物(NOx)の濃度が高いか否かを判断するために、それと相関が強い、排気における窒素酸化物(NOx)の濃度が検知される(S100)。
排気における窒素酸化物(NOx)の濃度が高いと(S110にてYES)、電子PCVバルブ123が開かれる(S120)。この結果、ブローバイガス還流量が増加して、PCV配管122Bを通ってブローバイガスよりも窒素酸化物(NOx)の濃度が低い新気が導入され、窒素酸化物(NOx)の濃度が低下して、エンジンオイルの劣化の要因とならない。
以上のようにして、本実施の形態に係るエンジン制御システムによると、排気系の窒素酸化物(NOx)の濃度が高いと、それと相関の強いブローバイガスの中の窒素酸化物(NOx)の濃度が高いと判断される。ブローバイガスの中の窒素酸化物(NOx)の濃度が高いとエンジンオイルの劣化を促進するので、PCVバルブが開くように制御される。これにより、PCV還流量が多くなるとともに、新気を導入されやすくなる。これらにより、ブローバイガスの中の窒素酸化物(NOx)の濃度が低くなり、エンジンオイルの劣化を抑制することができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
100 エンジン、102 クランクケース、104 シリンダ、106 ピストン、108 吸気バルブ、110 排気バルブ、112 吸気管、114 排気管、116 シリンダヘッド、118 電子スロットルバルブ、122A,122B PCV管路、123 電子PCVバルブ、1000 ECU、1010 排気NOxセンサ。
Claims (2)
- クランクケースと吸気管と前記吸気管に設けられ内燃機関へ供給される吸気量を制御するスロットルバルブとを有する内燃機関において、前記クランクケース内に生じるブローバイガスを、前記クランクケース内から前記吸気管の前記スロットルバルブよりも下流に還流するためのブローバイガス還元装置であって、
排気系の窒素酸化物の濃度が高い領域にあるか否かを検知するための検知手段と、
前記ブローバイガスの流量を調整するためのブローバイガスバルブと、
前記ブローバイガスバルブを制御するための制御手段とを含み、
前記制御手段は、
前記窒素酸化物の濃度が高い領域にあると、前記ブローバイガスの流量が増加するように前記ブローバイガスバルブを開くように制御するための手段を含む、ブローバイガス還元装置。 - 前記クランクケース内に生じるブローバイガスは、前記ブローバイガスバルブを介して、シリンダヘッドカバーから前記吸気管におけるスロットルバルブよりも下流に還流され、
前記ブローバイガス還元装置は、前記スロットルバルブよりも上流側の吸気管と前記シリンダヘッドカバーとを連通する連通管をさらに含み、
前記制御手段により前記ブローバイガスバルブが開かれると、前記連通管を流通して前記内燃機関に供給される吸気量が増加する、請求項1に記載のブローバイガス還元装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004381115A JP2006183641A (ja) | 2004-12-28 | 2004-12-28 | ブローバイガス還元装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004381115A JP2006183641A (ja) | 2004-12-28 | 2004-12-28 | ブローバイガス還元装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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ID=36736910
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2004381115A Withdrawn JP2006183641A (ja) | 2004-12-28 | 2004-12-28 | ブローバイガス還元装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2006183641A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102021213901B3 (de) | 2021-12-07 | 2023-02-02 | Vitesco Technologies GmbH | Verfahren zum Überwachen der Entlüftung eines Kurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine und Brennkraftmaschine |
-
2004
- 2004-12-28 JP JP2004381115A patent/JP2006183641A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE102021213901B3 (de) | 2021-12-07 | 2023-02-02 | Vitesco Technologies GmbH | Verfahren zum Überwachen der Entlüftung eines Kurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine und Brennkraftmaschine |
WO2023104572A1 (de) | 2021-12-07 | 2023-06-15 | Vitesco Technologies GmbH | Verfahren zum überwachen der entlüftung eines kurbelgehäuses einer brennkraftmaschine und brennkraftmaschine |
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Legal Events
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