JP2010223125A

JP2010223125A - ブローバイガス環流システム

Info

Publication number: JP2010223125A
Application number: JP2009072192A
Authority: JP
Inventors: Yukihiro Fuda; 幸広附田
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2009-03-24
Filing date: 2009-03-24
Publication date: 2010-10-07

Abstract

【課題】ブローバイガスを環流させる配管内での水分の凍結を確実に防止する。
【解決手段】ブローバイガス通路の雰囲気温度Ｔが０度以上の場合、吸湿チャンバを用いることなくバイパス管路にブローバイガスを通して吸気系に環流させる常温時制御を実行し（Ｓ２）、Ｔ＜０の場合、吸湿チャンバ内にブローバイガスを通して吸気系に環流させる極低温時制御を実行する（Ｓ３）。極低温時制御では、切換バルブを制御して吸気チャンバと吸湿チャンバとを連通させ、同時にバイパス管路を遮断して吸湿チャンバの管路とシリンダヘッドからの管路とを連通させる。これにより、ＰＣＶバルブが閉弁して吸湿チャンバ内にブローバイガスが導入されたとき、ブローバイガス中の水分が吸湿材で吸湿され、水分が凍結する極低温時にも拘わらず、配管を形成するホース等の凍結による不具合発生を確実に防止することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、エンジンのクランクケース内に発生したブローバイガスを吸気系に環流するブローバイガス環流システムに関する。

一般に、エンジンのクランク室内で発生したブローバイガスは、吸気系に還流され、再燃焼処理される。このブローバイガスには、多量の水分が含まれており、低温時には、ブローバイガス中の水分が凍結してブローバイガスの環流通路を形成するホース等の破損や通路の詰まりが発生する虞がある。このため、従来から、ブローバイガス中の水分の凍結を防止するための各種提案がなされている。

例えば、特許文献１には、ブローバイガス管及びＰＣＶバルブをラジエータを通過して消音した空気により加温することで、水分の凍結を防止する技術が提案されている。

また、特許文献２には、通過するブローバイガスを曲折蛇行させる仕切り板とペルチェ素子等の加熱手段とを用いて、オイルミストの捕集率を高めると共に水分の凍結を防止する技術が提案されている。

更に、特許文献３には、エアクリーナの中を仕切ってブローバイガスに含まれる水分等をフィルタエレメントで除去し、凝縮した水分を水抜き穴から排出する技術が提案されている。

特開平０４−１６４１１０号公報特開平１０−２９９４５０号公報特開平１１−６２７３５号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、昇温によりブローバイガス中の水分の凍結を防止するのみであり、水分そのものを除去することはできない。このため、吸気系内のスロットル弁やその他の構成分に水分が付着し、悪影響を及ぼす虞がある。

一方、特許文献２や特許文献３の技術は、ブローバイガス中の水分を除去可能であるが、ブローバイガスを環流させる配管内での水分の凍結を防止することは困難である。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ブローバイガスを環流させる配管内での水分の凍結を確実に防止することのできるブローバイガス環流システムを提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明によるブローバイガス環流システムは、エンジンのクランク室内に発生したブローバイガスを、ブローバイガス還流通路を介して吸気系に還流するブローバイガス還流システムにおいて、前記ブローバイガス還流通路に、吸湿材を有する吸湿チャンバを介装すると共に、前記吸湿チャンバを迂回するバイパス通路を設け、前記ブローバイガス還流通路の前記吸湿チャンバ内を通る通路と前記バイパス通路とを切り換える切換バルブと、前記ブローバイガス還流通路の温度を検知するセンサと、前記センサにより検出された温度に基づいて前記切換バルブを制御し、前記バイパス通路にブローバイガスを通して吸気系に環流させる第１の制御と、前記吸湿チャンバ内にブローバイガスを通して吸気系に環流させる第２の制御とを選択的に実行する制御部とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、ブローバイガスを環流させる配管内での水分の凍結を確実に防止することができる。

ブローバイガス環流システムの構成図ブローバイガス環流系制御処理のフローチャート常温時制御におけるブローバイガス及び大気の流れを示す説明図極低温時制御におけるブローバイガス及び大気の流れを示す説明図

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１において、符号１はエンジンであり、同図においては、水平対向型エンジンを示している。このエンジン１のエンジン１のシリンダブロック２がクランク軸（図示せず）を中心として両側のバンクに２分割され、各バンクのシリンダヘッド３に、それぞれ吸気ポート４と排気ポート５とが形成されている。

各気筒の吸気ポート４にはインテークマニホルド６が連通され、各バンク毎の各気筒のインテークマニホルド６が集合した吸気通路にスロットル弁７が介装されている。スロットル弁７の上流側には、吸気チャンバ８が設けられ、この吸気チャンバ８の上流側の吸気通路にエアクリーナ（図示せず）が介装されている。

また、エンジン１の一方のバンクのシリンダヘッド３のヘッドカバーには、シリンダブロック２下部のクランク室１ａで発生したブローバイガスを吸気系に還流させるため、ＰＣＶバルブ９が取付けられている。尚、シリンダブロック２及びシリンダヘッド３には、ＰＣＶバルブ９のブローバイガス流入口とクランク室１ａとを連通する通路（図示せず）が設けられている。

ＰＣＶバルブ９は、本実施の形態においては、スロットル弁７下流の吸気管圧力とＰＣＶバルブ９のブローバイガス流入口の圧力との差圧に応じて開閉する圧力作動弁である。すなわち、スロットル弁７下流の吸気管圧力とブローバイガス流入口の圧力との差圧が大きいとき、ＰＣＶバルブ９は開弁方向に作動する。一方、スロットル弁７下流の吸気管圧力とブローバイガス流入口の圧力との差圧が小さいとき、ＰＣＶバルブ９は閉弁方向に作動する。

ここで、ブローバイガスを吸気系に還流させるブローバイガス還流通路について説明する。本実施の形態においては、ブローバイガス還流通路は、ＰＣＶバルブ９から管路１０を介してスロットル弁７下流側の吸気通路に連通する系統と、シリンダヘッド３のＰＣＶバルブ９近傍に接続される管路２０から吸湿チャンバ２１を介してスロットル弁７上流側の吸気チャンバ８に連通する系統との２系統の通路で構成されている。

一方の系統の通路に介装される吸湿チャンバ２１は、ブローバイガス中の水分を除去するキャッチャーとして機能するものであり、この吸湿チャンバ２１の底部に、シリカゲル等の吸湿材２２が配設されている。また、吸湿チャンバ２１の側壁上部には、吸気チャンバ８に接続される管路２３の一端が突出・開口され、この側壁に対向する反対側の側壁下部には、シリンダヘッド３からの管路２０に接続される管路２４の一端が突出・開口されている。

吸湿チャンバ２１の管路２３と管路２４とは、吸湿チャンバ２１を迂回するバイパス通路を形成するバイパス管路２５を介して互いに接続される。管路２４とバイパス管路２５との接続部には、３ポート電磁弁である切換バルブＶ１が介装されており、この切換バルブＶ１を切り換えることにより、管路２０と管路２４、或いは管路２０とバイパス管路２５とが連通される。

吸気チャンバ８と吸湿チャンバ２１とを接続する管路２３には、バイパス管路２５の接続部から下流側の吸湿チャンバ２１の手前の位置に２ポート電磁弁である切換バルブＶ２が介装されている。また、吸湿チャンバ２１の上部壁面には、吸湿チャンバ２１内に大気を導入するための大気管路２６が立設されており、この大気管路２６に２ポート電磁弁である切換バルブＶ３が介装されている。更に、吸湿チャンバ２１の吸湿材２２下部の底面には、吸湿チャンバ２１内に溜まった水分を排出するためのドレーン管路２７が接続され、このドレーン管路２７に２ポート電磁弁である切換バルブ（ドレーンバルブ）Ｖ４が介装されている。

また、吸湿チャンバ２１外部の底部近傍には、吸湿材２２の乾燥を促進するため、排気ガスの一部を吸気系に還流するＥＧＲ管路３０が配置されている。ＥＧＲ管路３０は、排気ポート５に連通されるエキゾーストマニホルド３１から延出され、ＥＧＲ流量を調整するためのＥＧＲバルブ３２を介してスロットル弁７下流の吸気通路に連通されている。

以上のエンジン１は、マイクロコンピュータを中心として構成されるエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）５０によって制御される。ＥＣＵ５０の入力側には、吸気管圧力を検出する圧力センサ５１、吸湿チャンバ２１の雰囲気温度を検出する温度センサ５２、その他、図示しない各種センサ類が接続されている。また、ＥＣＵ５０の出力側には、ブローバイガス環流系の通路を切り換える切換バルブＶ１〜Ｖ４、ＥＧＲ環流系のＥＧＲバルブ３２、スロットル弁７を開閉駆動するスロットルアクチュエータ６０、その他、図示しない各種アクチュエータ類が接続されている。

ＥＣＵ５０は、ブローバイガス環流系に対する制御として、ブローバイガス環流系の温度に応じた切換バルブＶ１〜Ｖ４の切換制御を行い、ブローバイガス中の水分を吸湿チャンバ２１を介して効率的に除去し、ブローバイガス通路の凍結を抑止する。特に、吸気チャンバ８から吸湿チャンバ２１に至る管路２３は、ゴムホース等で形成され、また、温度が最も低くなると予想される部位である。従って、本来であれば管路２３の内部温度を直接計測することが適当ではあるが、計測が困難である為に本実施形態においてはブローバイガス通路の温度を吸湿チャンバ２１の雰囲気温度で代表し、この雰囲気温度に基づいて切換バルブＶ１〜Ｖ４を切換制御することにより、ブローバイガス中の水分の凍結によるホースの破損や通路の詰まり等を未然に回避することができる。

以下、ＥＣＵ５０によるブローバイガス環流系制御のプログラム処理について、図２に示すフローチャートを用いて説明する。

先ず、最初のステップＳ１で温度センサ５２によりブローバイガス通路の雰囲気温度Ｔを読み込み、この雰囲気温度Ｔが０度以上か否かを調べる。そして、Ｔ≧０の場合、すなわち、ブローバイガス中の水分が凍結しない雰囲気温度である場合には、ステップＳ１からステップＳ２へ進んで常温時制御を実行し、Ｔ＜０の場合、すなわち、ブローバイガス中の水分が凍結する虞がある場合には、ステップＳ１からステップＳ３へ進んで極低温時制御を実行する。

常温時制御は、吸湿チャンバ２１を用いることなく、バイパス管路２５にブローバイガスを通して吸気系に環流させる第１の制御として実行される制御である。一方、極低温時制御は、吸湿チャンバ２１内にブローバイガスを通して吸気系に環流させる第２の制御として実行される制御である。これらの第１，第２の制御は、ブローバイガス通路の温度に基づいて選択的に実行される。

先に、ステップＳ２における常温時制御について説明する。この常温時制御では、吸湿チャンバ２１の切換バルブＶ２を閉として吸湿チャンバ２１を吸気チャンバ８から遮断すると共に、切換バルブＶ１を切り換えて吸湿チャンバ２１の管路２４を遮断し、シリンダヘッド３からの管路２０をバイパス管路２５に連通させる。

この状態では、図３に示すように、バイパス管路２５によって吸湿チャンバ２１を迂回する迂回ルートが形成され、吸湿チャンバ２１は、ブローバイガスの環流通路から切り離される。従って、このとき、切換バルブＶ３，Ｖ４を開弁して吸湿チャンバ２１内に大気を導入し、吸湿材２２を乾燥させて吸湿能力の維持或いは再生を図る。

このときのブローバイガス環流系の流れは、ＰＣＶバルブ９の開閉状態に応じて、図３中に実線で示すような吸気チャンバ８へ向かうブローバイガスの流れ、或いは、図２中に破線で示すような吸気チャンバ８からの新気（大気）の流れとなる。

すなわち、スロットル開度が低〜中の開度で吸気管圧力が負圧となる低〜中負荷の運転領域では、ＰＣＶバルブ９が開弁方向に作動し、吸気チャンバ８から新気がバイパス管路２５を通り、管路２０を経てシリンダヘッド３内に導入され、クランク室１ａ内のブローバイガスが掃気される。掃気されたブローバイガスはＰＣＶバルブ９から管路１０を経てスロットル弁７の下流側に吸入され、エンジンの燃焼室で再燃焼される。

また、スロットル開度が中〜大の開度で吸気管圧力が大気圧〜正圧となる中〜高負荷の運転領域では、ＰＣＶバルブ９が閉弁方向に作動する。この領域では、クランク室１ａからのブローバイガスがシリンダヘッド３を経て管路２０を通り、バイパス管路２５を通って吸気チャンバ８に環流される。この場合、ブローバイガスは、吸湿チャンバ２１を迂回することになるが、ブローバイガス中の水分は凍結しないため、特に問題は無い。

一方、ステップＳ３における極低温時制御では、切換バルブＶ３，Ｖ４を閉とした状態で、切換バルブＶ２を開として吸気チャンバ８と吸湿チャンバ２１とを連通させる。同時に、切換バルブＶ１を切り換えて吸湿チャンバ２１の管路２４とシリンダヘッド３からの管路２０とを連通させ、バイパス管路２５を遮断する。

その結果、ブローバイガス環流系における吸湿チャンバ２１側の通路系統が、図４に示すように、吸湿チャンバ２１内を通る吸湿ルートとなる。この吸湿ルートでは、吸湿チャンバ２１内には、図４中に実線で示すような吸気チャンバ８へ向かうブローバイガスの流れ、或いは、図４中に破線で示すような吸気チャンバ８からの新気（大気）の流れが生じる。このブローバイガスの流れと新気（大気）の流れは、上述の常温時制御の場合と同様、吸気管圧力によるＰＣＶバルブ９の開閉状態に応じて発生する。

このとき、吸湿チャンバ２１内に流入するブローバイガスは、吸湿チャンバ２１の側壁下部の管路２４からチャンバ内に入り、側壁上部の管路２３から吸気チャンバ８に排出される。このため、ブローバイガス中の水分は、吸湿チャンバ２１の底部に配設された吸湿材２２で吸湿される。また、吸湿チャンバ２１内のブローバイガスが流入する側の管路２３の開口部を、ブローバイガスが流出する側の管路２４の開口部よりも重力方向で高い位置に設けていることから、ブローバイガス中の比重の大きい水分が重力によって底部に沈降し、上部の管路２３内に流入することが防止される。その結果、水分が除去されて乾燥したブローバイガスが管路２３から吸気チャンバ８内に排出され、水分が凍結する極低温時にも拘わらず、管路２３を形成するホース等の凍結を防止することができる。

このように本実施の形態においては、ブローバイガス還流通路に吸湿チャンバ２１を介装し、ブローバイガス中の水分が凍結しない温度では、吸湿チャンバ２１を迂回するバイパス通路からブローバイガスを吸気系に還流させ、ブローバイガス中の水分が凍結する温度以下の場合、ブローバイガスを吸湿チャンバ２１内に導入して吸湿材２２で水分を吸湿させた後に吸気系に還流する。これにより、ブローバイガスを環流させる配管内での水分の凍結を確実に防止することができ、ホースの破損や詰まり等による不具合の発生を未然に回避することができる。

１エンジン
１ａクランク室
２１吸湿チャンバ
２２吸湿材
５２温度センサ
５０エンジン制御ユニット
Ｖ１〜Ｖ４切換バルブ

Claims

エンジンのクランク室内に発生したブローバイガスを、ブローバイガス還流通路を介して吸気系に還流するブローバイガス還流システムにおいて、
前記ブローバイガス還流通路に、吸湿材を有する吸湿チャンバを介装すると共に、前記吸湿チャンバを迂回するバイパス通路を設け、
前記ブローバイガス還流通路の前記吸湿チャンバ内を通る通路と前記バイパス通路とを切り換える切換バルブと、
前記ブローバイガス還流通路の温度を検知するセンサと、
前記センサにより検出された温度に基づいて前記切換バルブを制御し、前記バイパス通路にブローバイガスを通して吸気系に環流させる第１の制御と、前記吸湿チャンバ内にブローバイガスを通して吸気系に環流させる第２の制御とを選択的に実行する制御部と
を備えることを特徴とするブローバイガス還流システム。
前記吸湿チャンバの大気連通口を開閉するバルブを設け、
前記制御部は、前記第１の制御の実行中に前記バルブを開弁させて前記吸湿チャンバ内に大気を導入することを特徴とする請求項１記載のブローバイガス還流システム。
前記吸湿チャンバのブローバイガスが流出する側の開口部を、ブローバイガスが流入する側の開口部よりも重力方向で高い位置に設けたことを特徴とする請求項１又は２記載のブローバイガス還流システム。