JP2011214564A - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、機関出力軸の回転状態に依存することなくその吐出量を変更可能な機関冷却水用のウォータポンプを有する冷却装置と、吸気通路に還流されるブローバイガスの量を調節するブローバイガス還流装置とを備える内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a cooling device having a water pump for engine cooling water whose discharge amount can be changed without depending on the rotation state of the engine output shaft, and blow-by gas for adjusting the amount of blow-by gas recirculated to the intake passage. The present invention relates to a control device for an internal combustion engine including a reflux device.
機関冷却系に冷却水を循環させるウォータポンプとして、従来から広く用いられている機関駆動式のもの、すなわち機関出力軸により駆動され同機関出力軸の回転速度に基づいてその吐出量が一義的に決定されるウォータポンプに代えて、その吐出量を独立して変更することのできる電動式のウォータポンプを採用した内燃機関の冷却装置が近年実用化されつつある。このような電動式のウォータポンプを採用した冷却装置では、機関駆動式のウォータポンプを採用するものとは異なり、ウォータポンプの吐出量、換言すれば機関冷却系における冷却水の循環量を機関出力軸の回転状態に依存することなく調節することができる。このため、例えば機関冷間始動時等のように内燃機関を冷却する必要がないときには、冷却水の温度がある程度上昇するまでウォータポンプの駆動の開始を遅らせて冷却水の循環を停止しておくことにより、内燃機関の暖機を促進することができる。 As a water pump that circulates cooling water in the engine cooling system, an engine drive type that has been widely used conventionally, that is, the discharge amount is uniquely determined based on the rotation speed of the engine output shaft driven by the engine output shaft. In recent years, a cooling device for an internal combustion engine that employs an electric water pump capable of independently changing the discharge amount instead of the determined water pump has been put into practical use. In such a cooling device that employs an electric water pump, unlike the engine-driven water pump, the discharge amount of the water pump, in other words, the circulation amount of the cooling water in the engine cooling system is output to the engine. Adjustment can be made without depending on the rotational state of the shaft. For this reason, when it is not necessary to cool the internal combustion engine, for example, when the engine is cold started, the start of the water pump is delayed until the temperature of the cooling water rises to some extent, and the circulation of the cooling water is stopped. Thus, warm-up of the internal combustion engine can be promoted.
ところで、機関運転時には、混合気の燃焼に伴って発生する燃焼ガスの一部がシリンダボアとピストンとの間の隙間からブローバイガスとしてクランクケースに漏出する。このブローバイガスは強い酸化性を有しているため、これがクランクケース(正確にはオイルパン)のオイルに接触すると、同オイルの酸化による早期劣化を招くこととなる。そこで、内燃機関では一般に、吸気通路とクランクケース、あるいはこれと連通状態とされたシリンダヘッドカバーの内部とを接続するPCV通路を設け、クランクケースに滞留するブローバイガスをこのPCV通路を通じて吸気通路に還流しこれを燃焼して処理するようにしている。 By the way, during engine operation, a part of the combustion gas generated with combustion of the air-fuel mixture leaks into the crankcase as blow-by gas from the gap between the cylinder bore and the piston. Since this blow-by gas has strong oxidizability, when it comes into contact with the oil in the crankcase (exactly an oil pan), it causes early deterioration due to oxidation of the oil. Therefore, in general, an internal combustion engine is provided with a PCV passage that connects the intake passage and the crankcase or the inside of the cylinder head cover that is in communication therewith, and the blow-by gas staying in the crankcase is returned to the intake passage through the PCV passage. This is then burned and processed.
また、こうしたブローバイガスは多くの可燃成分を含んでいるため、そのときの機関運転状態によっては機関燃焼状態に及ぼす影響が無視できないものとなる。このため通常、PCV通路にはPCVバルブが設けられ、ブローバイガスの還流が機関燃焼状態に対して過大な影響を及ぼさないように、このPCVバルブの開度を機関運転状態に基づいて調節するようにしている。例えば、特許文献1に記載の内燃機関では、その燃焼状態が安定し難い機関暖機時においては、機関暖機時から所定期間が経過するまでPCVバルブを全閉状態として燃焼室に対するブローバイガスの還流を停止するようにしている。
Moreover, since such blow-by gas contains many combustible components, the influence on the engine combustion state cannot be ignored depending on the engine operation state at that time. For this reason, a PCV valve is usually provided in the PCV passage, and the opening degree of the PCV valve is adjusted based on the engine operating state so that the recirculation of the blow-by gas does not have an excessive influence on the engine combustion state. I have to. For example, in the internal combustion engine described in
ところで、上述したように機関冷間時に冷却水の循環を停止する場合は、これを行う場合と比較して、クランクケースに漏出するブローバイガスの量が一時的に増大する傾向にある。これは以下の理由によるものと考えられる。 By the way, when the circulation of the cooling water is stopped when the engine is cold as described above, the amount of blow-by gas leaking to the crankcase tends to temporarily increase as compared with the case where this is performed. This is thought to be due to the following reasons.
すなわち、機関燃焼室において混合気が燃焼すると、その燃焼熱によりシリンダボア及びピストンはいずれも温度上昇しそれに伴って熱膨張するようになる。ここで、シリンダボアはピストン(正確にはピストンリング)と比較して冷却水との熱交換量が大きくその冷却効率が高いため、冷却水を循環したときとこれを停止したときの温度上昇量の差、換言すれば熱歪量の差が大きくなる。すなわち、冷却水を循環させているときと比較して、これを停止したときには、ピストンに対してシリンダボアの熱歪量が大きくなるため、両者の間には相対的に大きな隙間が発生することとなる。そしてこれに伴って、機関燃焼室からクランクケースに漏出するブローバイガスの量も一時的に増大するようになる。 That is, when the air-fuel mixture burns in the engine combustion chamber, the cylinder bore and the piston both rise in temperature due to the combustion heat, and are thermally expanded accordingly. Here, the cylinder bore has a large amount of heat exchange with the cooling water compared to the piston (exactly the piston ring), and its cooling efficiency is high. Therefore, the amount of temperature increase when the cooling water is circulated and when it is stopped. The difference, in other words, the difference in the amount of thermal strain becomes large. That is, when the cooling water is stopped compared to when the cooling water is circulated, the amount of thermal strain of the cylinder bore with respect to the piston increases, and therefore a relatively large gap is generated between the two. Become. Along with this, the amount of blow-by gas leaking from the engine combustion chamber to the crankcase also temporarily increases.
このため、特許文献1に記載される装置のように機関暖機中においてPCVバルブを全閉状態としてブローバイガスの還流を停止するようにし、これに併せて上述したように冷却水の循環を停止するようにした場合には、確かにブローバイガスの還流に起因する機関燃焼状態の悪化については抑制することができるものの、クランクケースに多量のブローバイガスが滞留することとなり、オイルの早期劣化やその劣化したオイルを核とするオイルスラッジの生成が助長される、といった更に重大な問題を招くことともなりかねない。なおここでは、機関冷間時等において冷却水の循環が停止される場合を例に説明したが、冷却水の循環量を極少量に制限することにより、暖機の早期促進を図るようにした場合であっても程度の差こそあれ、同様の問題が発生し得る。
For this reason, as in the apparatus described in
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、機関暖機時にウォータポンプの吐出が制限されて冷却水の循環が停止される内燃機関において、クランクケースに多量のブローバイガスが滞留することを抑制することのできる内燃機関の制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a crankcase with a large amount of blow-by in an internal combustion engine in which the discharge of a water pump is restricted during engine warm-up and circulation of cooling water is stopped. It is an object of the present invention to provide a control device for an internal combustion engine that can suppress the retention of gas.
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項1に記載の発明は、機関出力軸の回転状態に依存することなく機関冷却系に循環させる冷却水の吐出量を変更可能なウォータポンプと冷却水の温度を検出する水温センサとを含み、機関暖機中の冷却水の温度が所定の循環停止温度未満のときに前記ウォータポンプの運転を停止して冷却水の循環を停止する冷却装置と、クランクケースと吸気通路とを連通する連通路と同連通路に設けられた流量制御弁とを含み、同流量制御弁の開度に基づいて前記クランクケースから前記吸気通路に還流されるブローバイガスの量を調節するブローバイガス還流装置とを備える内燃機関の制御装置において、前記ブローバイガス還流装置は、機関冷却水の温度が前記循環停止温度未満であり前記ウォータポンプの運転が停止されているときには前記流量制御弁を開弁状態とすることを要旨とする。
In the following, means for achieving the above object and its effects are described.
The invention described in
同構成では、機関暖機中においてウォータポンプからの冷却水の吐出を停止することにより、燃焼室からクランクケースに漏出するブローバイガスの量が一時的に多くなるときには、流量制御弁を開弁し、クランクケースから吸気通路にブローバイガスを還流させるようにしている。したがって、機関暖機中にウォータポンプの運転が制限されて冷却水の循環停止が解除されるまでの期間に多量のブローバイガスが一時的にクランクケースに漏出する場合であっても、これがクランクケースにおいて滞留してしまうことを回避することができ、それに起因するオイルの早期劣化やオイルスラッジの生成を抑制することができるようになる。 In this configuration, when the amount of blow-by gas leaking from the combustion chamber to the crankcase temporarily increases by stopping the cooling water discharge from the water pump during engine warm-up, the flow control valve is opened. The blowby gas is recirculated from the crankcase to the intake passage. Therefore, even if a large amount of blow-by gas leaks into the crankcase temporarily during the period from the time when the operation of the water pump is restricted during the engine warm-up and the circulation stop of the cooling water is released, It is possible to prevent the oil from staying in the tank, and it is possible to suppress the early deterioration of oil and the generation of oil sludge resulting therefrom.
請求項2に記載の発明は、機関出力軸の回転状態に依存することなく機関冷却系に循環させる冷却水の吐出量を変更可能なウォータポンプと冷却水の温度を検出する水温センサとを含み、機関暖機中の冷却水の温度が所定の循環停止温度未満のときに前記ウォータポンプの運転を停止して冷却水の循環を停止するとともに機関暖機中の機関運転状態及び前記検出される冷却水の温度に基づいて機関燃焼室近傍の冷却水の温度を推定しこの推定される冷却水の温度が予め前記循環停止温度よりも高い温度に設定された循環停止解除温度に達したときには前記検出される冷却水の温度にかかわらず前記ウォータポンプの運転を開始して冷却水を循環させる冷却装置と、クランクケースと吸気通路とを連通する連通路と同連通路に設けられた流量制御弁とを含み、同流量制御弁の開度に基づいて前記クランクケースから前記吸気通路に還流されるブローバイガスの量を調節するブローバイガス還流装置とを備える内燃機関の制御装置において、前記ブローバイガス還流装置は、冷却水の循環を停止しているときには冷却水を循環させるときと比較して前記流量制御弁の開度を大きく設定することを要旨とする。
The invention described in
同構成では、機関暖機中の機関負荷や機関回転速度といった機関運転状態、及び水温センサにより検出される冷却水の温度に基づいて機関燃焼室近傍の冷却水の温度を推定するようにしている。そして、この推定される冷却水の温度が機関暖機中に高負荷運転が繰り返されるなどして上昇し、循環停止解除温度に達したときには、水温センサにより検出される冷却水の温度の如何にかかわらず、機関燃焼室の過度な温度上昇や冷却水の局所的な沸騰を回避するために、ウォータポンプの運転を開始し冷却水の循環を行うようにしている。そしてこのように冷却水を循環させるようにした場合には、循環を停止している場合とは異なり上述したようなピストンとシリンダボアとの間に大きな熱歪量の差が生じることはないため、これらの隙間からクランクケースに漏出するブローバイガスの量も比較的少ないものとなる。 In this configuration, the temperature of the cooling water in the vicinity of the engine combustion chamber is estimated based on the engine operating state such as the engine load and the engine speed during the engine warm-up, and the temperature of the cooling water detected by the water temperature sensor. . Then, when the estimated temperature of the cooling water rises due to repeated high load operation while the engine is warming up and reaches the circulation stop release temperature, the temperature of the cooling water detected by the water temperature sensor Regardless, in order to avoid excessive temperature rise in the engine combustion chamber and local boiling of the cooling water, the water pump is started to circulate the cooling water. And when circulating the cooling water in this way, unlike the case where the circulation is stopped, there is no difference in the amount of thermal strain between the piston and the cylinder bore as described above. The amount of blow-by gas that leaks into the crankcase from these gaps is also relatively small.
この点、上記構成によれば、機関暖機後においてウォータポンプからの冷却水の吐出を停止することにより、燃焼室からクランクケースに漏出するブローバイガスの量が一時的に多くなるときには、機関燃焼室近傍の冷却水の温度が停止解除温度に達して冷却水の循環を行っている場合と比較して、流量制御弁の開度を大きく設定し、クランクケースから吸気通路に還流されるブローバイガスの量を増大させるようにしている。したがって、このように機関暖機中において冷却水の循環が停止されている期間に多量のブローバイガスが一時的にクランクケースに漏出した場合であっても、これがクランクケースにおいて滞留してしまうことを回避することができ、それに起因するオイルの早期劣化やオイルスラッジの生成を抑制することができるようになる。 In this regard, according to the above configuration, when the amount of blow-by gas leaking from the combustion chamber to the crankcase temporarily increases by stopping the discharge of the cooling water from the water pump after the engine is warmed up, the engine combustion Compared to the case where the temperature of the cooling water near the chamber reaches the stop release temperature and the cooling water is circulated, the opening of the flow control valve is set larger and the blow-by gas recirculated from the crankcase to the intake passage Try to increase the amount of. Therefore, even when a large amount of blow-by gas temporarily leaks into the crankcase during the period in which the circulation of the cooling water is stopped during the engine warm-up, it will stay in the crankcase. It is possible to avoid this, and it is possible to suppress the early deterioration of oil and the generation of oil sludge resulting therefrom.
請求項3に記載の発明は、前記ブローバイガス還流装置は、機関始動時に検出される冷却水の温度が低いときほど冷却水の循環を停止する期間における前記流量制御弁の開度を大きく設定することを要旨とする。 According to a third aspect of the present invention, the blow-by gas recirculation device sets the opening degree of the flow rate control valve larger in a period in which the circulation of the cooling water is stopped as the temperature of the cooling water detected at the time of starting the engine is lower. This is the gist.
機関始動時における冷却水の温度が低いときほど、その後の機関暖機時において冷却水の循環を停止している期間でのシリンダボアとピストンとの熱歪量の差は大きくなり、それらの間に発生する隙間も大きくなるため、燃焼室からクランクケースに漏出するブローバイガスの量も増大するようになる。同構成によれば、冷却水の循環を停止している期間に機関燃焼室からクランクケースに漏出するブローバイガスの量を機関始動時における冷却水の温度に基づいて推定し、同冷却水が低いときほど流量制御弁の開度を大きくするようにしている。その結果、クランクケースにおけるブローバイガスの滞留を一層適切に抑制することができるようになる。 The lower the temperature of the cooling water when starting the engine, the greater the difference in the amount of thermal strain between the cylinder bore and the piston during the period when the cooling water circulation is stopped at the subsequent engine warm-up. Since the generated gap also increases, the amount of blow-by gas that leaks from the combustion chamber to the crankcase also increases. According to this configuration, the amount of blow-by gas that leaks from the engine combustion chamber to the crankcase during the period when the circulation of the cooling water is stopped is estimated based on the temperature of the cooling water at the time of starting the engine, and the cooling water is low. The opening degree of the flow control valve is sometimes increased. As a result, the stay of blow-by gas in the crankcase can be more appropriately suppressed.
請求項4に記載の発明は、前記ブローバイガス還流装置は、冷却水の循環を停止しているときに前記水温センサにより検出される冷却水の温度が高くなるほど前記流量制御弁の開度を大きく設定することを要旨とする。 According to a fourth aspect of the present invention, the blow-by gas recirculation device increases the opening degree of the flow control valve as the temperature of the cooling water detected by the water temperature sensor increases when the circulation of the cooling water is stopped. The gist is to set.
上述したように、冷却水を循環させている場合と異なり、冷却水の循環を停止している場合には、シリンダボアとピストンとの間に隙間が生じるが、冷却水の温度が高くなるほど、両者の熱歪量の差が大きくなるため、その隙間の大きさも増大するようになる。この点、上記構成によれば、冷却水の循環を停止しているときに冷却水の温度が高くなるほど流量制御弁の開度を大きく設定し、より多くのブローバイガスを吸気通路に還流するようにしているため、クランクケースにおけるブローバイガスの滞留を一層適切に抑制することができるようになる。 As described above, unlike the case where the cooling water is circulated, a gap is formed between the cylinder bore and the piston when the circulation of the cooling water is stopped. Since the difference in the amount of thermal strain increases, the size of the gap also increases. In this regard, according to the above configuration, when the circulation of the cooling water is stopped, the opening degree of the flow rate control valve is set to be larger as the temperature of the cooling water becomes higher, so that more blow-by gas is returned to the intake passage. Therefore, the stay of blow-by gas in the crankcase can be more appropriately suppressed.
請求項5に記載の発明は、前記ブローバイガス還流装置は、冷却水の循環を停止している期間が長くなるほど前記流量制御弁の開度を大きく設定することを要旨とする。
上述したように、冷却水を循環させている場合と異なり、冷却水の循環を停止している場合には、シリンダボアとピストンとの間に隙間が生じるが、冷却水の循環を停止している期間が長くなるほど、両者の熱歪量の差が大きくなるため、その隙間の大きさも増大するようになる。この点、上記構成によれば、冷却水の循環を停止しているときにその停止期間が長くなるほど流量制御弁の開度を大きく設定し、より多くのブローバイガスを吸気通路に還流するようにしているため、クランクケースにおけるブローバイガスの滞留を一層適切に抑制することができるようになる。
The gist of the invention according to claim 5 is that the blow-by gas recirculation device sets the opening degree of the flow control valve to be larger as the period during which the circulation of the cooling water is stopped becomes longer.
As described above, unlike the case where the cooling water is circulated, when the circulation of the cooling water is stopped, a gap is generated between the cylinder bore and the piston, but the circulation of the cooling water is stopped. The longer the period, the greater the difference in the amount of thermal strain between the two, so that the size of the gap also increases. In this regard, according to the above configuration, when the circulation of the cooling water is stopped, the opening degree of the flow control valve is set to be larger as the stop period becomes longer, so that more blow-by gas is returned to the intake passage. Therefore, the stay of blow-by gas in the crankcase can be more appropriately suppressed.
請求項6に記載の発明は、前記ブローバイガス還流装置は、機関冷却水の温度が前記所定の循環停止温度未満であり前記ウォータポンプの運転が停止されているときは前記流量制御弁を全開状態とすることを要旨とする。 According to a sixth aspect of the present invention, when the temperature of the engine cooling water is lower than the predetermined circulation stop temperature and the operation of the water pump is stopped, the blow-by gas recirculation device fully opens the flow control valve. It is a summary.
同構成によれば、機関燃焼室からクランクケースに多量のブローバイガスが漏出する場合であっても、その多くを吸気通路に還流されることができ、クランクケースにおけるブローバイガスの滞留を好適に抑制することができる。 According to this configuration, even when a large amount of blow-by gas leaks from the engine combustion chamber to the crankcase, most of it can be recirculated to the intake passage, and the stay of blow-by gas in the crankcase is suitably suppressed. can do.
請求項7に記載の発明は、前記冷却装置は、冷却水の温度が前記所定の循環停止温度に達して冷却水の循環停止を解除した後、前記ウォータポンプの吐出量を機関運転状態に基づく通常目標量よりも少ない量に維持する極低流量期間を設定するものであり、前記ブローバイガス還流装置は、前記ウォータポンプの吐出量を前記通常目標量に設定する場合と比較して前記極低流量期間における前記流量制御弁の開度を大きく設定することを要旨とする。 According to a seventh aspect of the present invention, after the cooling device reaches the predetermined circulation stop temperature and cancels the circulation stop of the cooling water, the cooling device determines the discharge amount of the water pump based on the engine operating state. An extremely low flow rate period is set to maintain an amount smaller than the normal target amount, and the blow-by gas recirculation device is configured to reduce the extremely low amount compared to the case where the discharge amount of the water pump is set to the normal target amount. The gist is to set a large opening of the flow rate control valve in the flow rate period.
冷却装置において、冷却水の循環を停止した状態からこれを解除し、冷却水の循環を開始するに際して一度に多量の冷却水を循環させると、機関燃焼室の周囲に存在する温度上昇した冷却水が機関冷却系の低温部分に流入する一方、その低温部分の冷却水が機関燃焼室の周囲の高温部分に流入することに起因する熱衝撃(サーマルショック)が発生する。これを避けるべく、冷却装置では、冷却水の循環を停止した状態からその循環を開始するに当たり、ウォータポンプの吐出量を機関運転状態に基づく通常目標量よりも少なくする極低流量期間を設けるようにしている。そして、このような極低流量期間においても、その傾向は徐々に緩和されるとはいえ、やはりシリンダボアとピストンとの間の隙間が通常時よりも大きい状態となっており、この隙間を通じて機関燃焼室からクランクケースにブローバイガスが漏出するようになる。上記構成では、ブローバイガス還流装置は、このような極低流量期間にあるときには、ウォータポンプの吐出量を通常目標量に設定する場合と比較して流量制御弁の開度を大きくしている。その結果、ウォータポンプによる冷却水の吐出が停止されている状態から通常目標量の冷却水が吐出される状態に移行する過渡期間においても、クランクケースにおけるブローバイガスの滞留を好適に抑えることができるようになる。 In the cooling device, when the circulation of the cooling water is released from the stopped state and a large amount of the cooling water is circulated at the same time when the circulation of the cooling water is started, the cooling water having an increased temperature existing around the engine combustion chamber. Flows into the low temperature portion of the engine cooling system, while thermal shock is caused by the cooling water in the low temperature portion flowing into the high temperature portion around the engine combustion chamber. In order to avoid this, in the cooling device, when starting the circulation from the state where the circulation of the cooling water is stopped, an extremely low flow rate period in which the discharge amount of the water pump is made smaller than the normal target amount based on the engine operation state is provided. I have to. Even in such an extremely low flow rate period, although the tendency is gradually eased, the gap between the cylinder bore and the piston is still larger than usual, and the engine combustion is caused through this gap. Blow-by gas leaks from the chamber to the crankcase. In the above configuration, when the blowby gas recirculation device is in such an extremely low flow rate period, the opening degree of the flow control valve is increased as compared with the case where the discharge amount of the water pump is set to the normal target amount. As a result, it is possible to favorably suppress the stay of blow-by gas in the crankcase even during a transition period in which the cooling water discharge by the water pump is stopped to the state where the normal target amount of cooling water is discharged. It becomes like this.
(第1実施形態)
以下、この発明に係る内燃機関の制御装置について図1〜図8を参照して説明する。
図1に示されるように、内燃機関10のシリンダブロック11には複数のシリンダボア15(図1ではその1つを図示)が形成されるとともに、それらシリンダボア15の内部にはピストン17が往復動可能に収容されている。シリンダブロック11の上部にはシリンダヘッドカバー18及びシリンダヘッド12が組み付けられる一方、その下側部分に相当するクランクケース13にはオイルが貯留されるオイルパン14が組み付けられている。またシリンダブロック11及びシリンダヘッド12には、その内部に冷却水が循環するウォータジャケット52がそれぞれ形成されるとともに、シリンダヘッド12に形成されるウォータジャケット52の冷却水出口近傍には冷却水の温度(以下、冷却水温θ)を検出する水温センサ92が取り付けられている。
(First embodiment)
Hereinafter, an internal combustion engine control apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, a plurality of cylinder bores 15 (one of which is shown in FIG. 1) are formed in the
ピストン17の頂面、シリンダヘッド12の下面等によって区画形成される内燃機関10の燃焼室16には、吸気通路20及び排気通路21がそれぞれ接続されている。シリンダヘッド12には、燃焼室16と吸気通路20とを連通・遮断する吸気バルブ22と、燃焼室16と排気通路21とを連通・遮断する排気バルブ23とがそれぞれ往復動可能に設けられている。
An
また、吸気通路20には、その開度に基づいて燃焼室16に導入される吸入空気の量を調節するスロットルバルブ24が設けられている。吸気バルブ22の開弁に伴い吸気通路20を通じて燃焼室16に導入された吸入空気は、燃焼室16にて燃料と混合されて燃焼される。この燃焼によって発生した排気は、排気バルブ23が開弁することにより排気通路21に排出される。
The
内燃機関10の運転時には、混合気の燃焼に伴って燃焼室16に発生した燃焼ガスの一部がシリンダボア15とピストン17との間の隙間からブローバイガスとしてクランクケース13の内部に漏出する。そして、このブローバイガスは強い酸化性を有しているため、クランクケース13のオイルに接触すると、オイルが酸化してその早期劣化を招いたり、その劣化したオイルを核とするオイルスラッジの生成が助長されたりする等の問題を招く点についは既に述べたとおりである。
During operation of the
そこで、この内燃機関10には、クランクケース13に滞留するブローバイガスを吸気通路20に還流して、吸入空気とともに再び燃焼室16に導入し、混合気とともに燃焼するブローバイガス還流装置40が設けられている。
In view of this, the
図1に示されるように、このブローバイガス還流装置40は、シリンダヘッドカバー18の内部と吸気通路20においてスロットルバルブ24の下流側部分とを連通する還流通路42、シリンダヘッドカバー18に取り付けられて還流通路42から吸気通路20に還流されるブローバイガスの量を調節するPCVバルブ41、並びに吸気通路20におけるスロットルバルブ24よりも上流側の部位とシリンダヘッドカバー18とを接続する新気導入通路43とを備える。また、クランクケース13とシリンダヘッドカバー18の内部とはシリンダブロック11に形成された複数の連通路11aにより連通されている。したがって、クランクケース13に滞留するブローバイガスは、これら連通路11aを通じてシリンダヘッドカバー18の内部に流入することができる。
As shown in FIG. 1, the blow-by
クランクケース13のブローバイガスは、吸気通路20に発生する負圧の作用によって吸い出され、連通路11a、シリンダヘッドカバー18の内部、還流通路42を通じて吸気通路20に導入される。また、これに伴って新気導入通路43からシリンダヘッドカバー18やクランクケース13に新気が導入される。これにより、シリンダヘッドカバー18やクランクケース13の内部が換気される一方、吸気通路20に導入されたブローバイガスは燃焼室16に導入されて燃焼される。PCVバルブ41は、モータ等のアクチュエータによってその開度が制御されるバルブである。
The blow-by gas in the
次に、図2を参照して内燃機関10の冷却装置50について説明する。この冷却装置50は、水温センサ92及びモータを駆動源とする電動式のウォータポンプ56の他、同ウォータポンプ56の回転速度(モータの回転速度)を検出する回転速度センサ93、ラジエータ51及びサーモスタット57や、ウォータジャケット52やラジエータ51を迂回する迂回通路55を含む冷却水通路53により構成される。この冷却装置50では、これら冷却水通路53、ラジエータ51、サーモスタット57等により機関冷却系が構成されている。また、迂回通路55の途中にはヒータコアやEGRクーラ等の熱機器(図示略)が設けられるとともに、その下流側端部にはサーモスタット57が設けられている。このサーモスタット57は、内部に設けられた弁体の位置が冷却水温θに応じて変化する感温式の自律開閉弁であり、冷却水通路53においてラジエータ51の下流側部分とウォータポンプ56の上流側部分との連通状態をその開度を通じて変更することにより、ラジエータ51を流通する冷却水の流量を調節する。すなわち、冷却水温θが低いときには、ラジエータ51からウォータジャケット52に対する冷却水の流入を禁止するとともに、迂回通路55からウォータジャケット52への冷却水の流入を許容する。一方、冷却水温θが高くなるとラジエータ51からウォータジャケット52への冷却水の流入を許容する。その結果、ウォータポンプ56からウォータジャケット52に吐出された冷却水は、ラジエータ51を介して再びウォータポンプ56に戻るようになる。そして、ラジエータ51では冷却水と外気との間で熱交換が行われるようになる結果、冷却水温θが低下するようになる。
Next, the
ところで、冷間始動時においては、その後、内燃機関10の暖機を早期に完了することが熱損失を減少させて燃費の向上を図る上では望ましい。そこで、本実施形態の冷却装置50では、内燃機関10の暖機がある程度進行するまではウォータポンプ56の駆動を停止し、冷却水通路53における冷却水の流通を禁止するようにしている。なお、こうしたウォータポンプ56の駆動制御は、制御装置91によって実行される。この制御装置91は、水温センサ92や回転速度センサ93等、各種センサの検出値を取り込むとともに、これらセンサの検出値から生成される駆動信号に基づいてウォータポンプ56を所定の態様をもって駆動する等、各種の制御を実行する。また、こうした制御を実行するために、制御装置91は、CPUをはじめ、メモリ、A/D変換回路、駆動回路を有して構成されている。
By the way, at the time of cold start, it is desirable to complete the warm-up of the
次に、図3を参照して、こうしたウォータポンプ56の駆動制御について詳細に説明する。なお、図3に示される一連の処理は、機関始動後、制御装置91によって所定周期毎に繰り返し実行される。
Next, the drive control of the
まず、制御装置91は、燃焼室16近傍の冷却水の温度(以下、燃焼室冷却水温θc)が高いか否か、すなわち内燃機関10において最も高温となるピストン17及びシリンダボア15の摺動部分において焼き付き等の熱不良が発生する可能性があるか否かを判断する(ステップS110)。
First, the
ここで、この燃焼室冷却水温θcの推定方法の一例について説明する。燃焼室冷却水温θcは、そのときどきにおいて検出される水温センサ92の検出値(以下、燃焼室冷却水温θc等と区別する際には特に「検出冷却水温θ」という)に基づいて算出される。すなわち、燃焼室冷却水温θcは、検出冷却水温θよりも常に高い温度となる。また、機関暖機中に高負荷運転が行われると、燃焼室16で発生する熱量が増大するため、それに伴って燃焼室冷却水温θcが局所的に上昇するようになる。そして、こうした燃焼室冷却水温θcの局所的な上昇は、機関始動時から現在に至るまでに燃焼室16にて発生した燃焼熱量に応じて変化し、更にこの燃焼熱量は燃料噴射量の積算値(燃料噴射量積算値Σq)と相関を有して変化する。したがって、燃焼室冷却水温θcは、以下の式(1)に示されるように、検出冷却水温θ、及び燃料噴射量積算値Σqをそれぞれパラメータとする関数Fによって求めることができる。なお、この関数Fは予め実験等を通じて求められ、演算用マップとして制御装置91のメモリに記憶されている。
Here, an example of a method for estimating the combustion chamber cooling water temperature θc will be described. The combustion chamber cooling water temperature θc is calculated based on the detected value of the
θc(i)←{(n1−1)・θc(i−1)+n1・F(θ,Σq)}/n1 …(1)
なお、上式(1)において「θc(i)」は現在の制御周期における燃焼室冷却水温を示し、「θc(i−1)」は前回の現在の制御周期における燃焼室冷却水温を示す。また、「n1」は補正係数(徐変係数)であり、燃焼熱の変動に対する燃焼室冷却水温θcの応答遅れを考慮してこれを算出するための係数である。ちなみに、燃焼室冷却水温θcの応答遅れが大きいときほど、上記補正係数n1は大きい値に設定される。なお、この補正係数n1は、燃焼室16からその周囲の冷却水に対する熱伝達量を考慮するなど実験等を通じて予め設定され、制御装置91のメモリに記憶されている。
θc (i) ← {(n1-1) · θc (i-1) + n1 · F (θ, Σq)} / n1 (1)
In the above equation (1), “θc (i)” represents the combustion chamber cooling water temperature in the current control cycle, and “θc (i−1)” represents the combustion chamber cooling water temperature in the previous current control cycle. “N1” is a correction coefficient (gradual change coefficient), and is a coefficient for calculating this in consideration of a response delay of the combustion chamber cooling water temperature θc with respect to fluctuations in combustion heat. Incidentally, the correction coefficient n1 is set to a larger value as the response delay of the combustion chamber cooling water temperature θc is larger. The correction coefficient n1 is set in advance through experiments or the like such as considering the amount of heat transfer from the
燃焼室冷却水温θcが高い、すなわち燃焼室16におけるピストン17とシリンダボア15との焼き付きや同燃焼室16近傍における冷却水の局所的な沸騰の発生するおそれがあると判断した場合(ステップS110:YES)、ウォータポンプ56の運転モードを通常制御モードとして(ステップS120)、ウォータポンプ56の運転モードを判定するためのフラグ(運転モード判定フラグFP)を「2」に設定する(ステップS125)。この場合、制御装置91は、機関回転速度、機関負荷、冷却水温θ等々の機関運転状態に応じて設定される目標量(通常目標量)に基づきウォータポンプ56の吐出量、換言すればそのモータの目標回転速度を設定し、回転速度センサ93により検出される実際の回転速度がその目標回転速度となるように制御する。その結果、機関運転状態に即した量の冷却水が循環されて内燃機関10は安定した機関燃焼を実現する上で好適な温度に維持されるようになる。
When it is determined that the combustion chamber cooling water temperature θc is high, that is, there is a risk of seizure of the
一方、先の燃焼室冷却水温θcが低いと判断した場合(ステップS110:NO)、次に内燃機関10が低温状態にあるか否か、換言すれば内燃機関10が冷却水による冷却が不要な温度状態にあるか否かを判断する(ステップS130)。具体的には、制御装置91は、冷却水温θが所定の循環停止温度θx以上であるか否かを判断する。内燃機関10が低温状態にあると判断した場合(ステップS130:YES)、制御装置91はウォータポンプ56の運転モードを停止モードとし(ステップS140)、運転モード判定フラグFPを「0」に設定する(ステップS145)。この場合、制御装置91は、内燃機関10の暖機を促進すべくウォータポンプ56の駆動を停止する。したがって、機関冷却系において冷却水が循環されることはない。
On the other hand, when it is determined that the previous combustion chamber cooling water temperature θc is low (step S110: NO), next, whether or not the
一方、内燃機関10が低温状態ではないと判断した場合(ステップS130:NO)、次に内燃機関10の暖機が未完了か否か、換言すれば内燃機関10が冷却水による冷却が必要な温度状態にあるか否かを判断する(ステップS150)。具体的には、制御装置91は、冷却水温θが所定温度θy以上であるか否かを判断する。なお、所定温度θyは、所定の循環停止温度θxよりも高い温度であるとともに内燃機関10が完全暖機状態にあると判断できるように予め設定された温度である。
On the other hand, when it is determined that the
ここで、内燃機関10の暖機が完了していないと判断した場合(ステップS150:YES)、制御装置91はウォータポンプ56の運転モードを極低流量モードとし(ステップS160)、運転モード判定フラグFPを「1」に設定する(ステップS165)。具体的には、ウォータポンプ56の吐出量が通常目標量(例えば完全暖機完了後に冷却水温θが一時的に所定温度θyを下回った場合におけるウォータポンプ56の目標吐出量)よりも少なくなるようにこれを制限し、冷却水の循環量が極低流量となるようにする。
Here, when it is determined that the warm-up of the
このように、冷却水温θが所定の循環停止温度θxに達した後、所定温度θy以上となるまでは、冷却水の循環量が極低流量となるようにウォータポンプ56の吐出量を制限するのは、以下の理由による。すなわち、ウォータポンプ56の運転モードが停止モードであり、その運転が停止されているときから、その運転を開始する場合、一度に多量の冷却水を循環させると、燃焼室16の周囲に存在する温度上昇した高温の冷却水が冷却装置50の低温部分に流入する。この一方、その低温部分の冷却水が燃焼室16の周囲の高温部分に流入するようになる。そして、このように機関冷却系における温度分布状況が急激に変化すると、冷却装置50の各部位において熱衝撃(サーマルショック)が発生するおそれがある。このため、こうした熱衝撃を避けるべく、制御装置91は、ウォータポンプ56の運転モードを停止モードから通常制御モードに移行するのに先立って、同運転モードを極低流量モードに設定するようにしている。
As described above, after the cooling water temperature θ reaches the predetermined circulation stop temperature θx, the discharge amount of the
一方、内燃機関10の暖機が完了したと判断した場合(ステップS150:NO)、制御装置91はウォータポンプ56を通常制御モードとし(ステップS170)、運転モード判定フラグFPを「2」に設定する(ステップS175)。
On the other hand, when it is determined that the warm-up of the
ところで、図4(a)に示すように、ピストン17の外周面には3つのリング溝17cが形成されるとともに、このリング溝17cには燃焼室16の気密性確保や、シリンダボア15の内周面における適切な油膜形成等を目的としてピストンリング17aがそれぞれ取り付けられている。また、ピストンリング17aの内周側には、同ピストンリング17aをシリンダボア15の内周面に押圧するエキスパンダ17bが配設されている。また、ピストンリング17aは、図4(b)に示すように、リング溝17cに対するその取付作業を容易に行うために、合口が形成されている。
As shown in FIG. 4A, three
上述したように、ピストンリング17aは、エキスパンダ17bによってシリンダボア15の内周面に押圧されているため、燃焼室16の燃焼熱により、シリンダボア15の内径がピストン17の外径に対して相対的に拡径した場合であっても、ピストンリング17aはそのシリンダボア15における内径の拡径に追従してその内周面に接触した状態を維持することができる。また、この場合、ピストンリング17aの合口が拡大するようになる。
As described above, since the
ところで、ウォータポンプ56の運転モードが停止モードに選択され、冷却水通路53における冷却水の循環が停止されている場合には、ウォータポンプ56の運転モードが通常制御モードにあるときと比較して、合口の間に位置するシリンダボア15とピストン17との間の隙間S(図4(b)参照)を通じてクランクケース13に漏出するブローバイガスの量が一時的に増大する傾向にある。
By the way, when the operation mode of the
このようにブローバイガスの量が一時的に増大する理由について説明する。図5は機関暖機時におけるシリンダボア15の内径及びピストン17の外径の推移を示している。なお、同図5において、ウォータポンプ56の運転モードが通常制御モードに設定されているときのシリンダボア15の内径の推移を破線にて示す。タイミングt0は機関始動時を、タイミングt1は冷却水温θがθzに達して冷却水の循環が開始される時間を示す。
The reason why the amount of blow-by gas temporarily increases will be described. FIG. 5 shows changes in the inner diameter of the cylinder bore 15 and the outer diameter of the
燃焼室16において混合気が燃焼すると、その燃焼熱によりシリンダボア15及びピストン17はいずれも温度上昇しこれに伴って熱膨張する。ここで、シリンダボア15と冷却水との間の熱交換量と、ピストン17と冷却水と間の熱交換量とを比較すると、シリンダボア15と冷却水と間の熱交換量の方が大きい。内燃機関10では、このような場合であってもシリンダボア15とピストン17との間の隙間CLが略一定となるように、ウォータポンプ56の運転モードが通常制御モードであるとき、すなわち機関運転中において占める時間が最も多い状況に合わせてシリンダボア15やピストン17の各諸元が予め設定されている。
When the air-fuel mixture burns in the
一方、ウォータポンプ56の運転モードが停止モードにあるときには、冷却水の流れが生じないため、通常制御モードにあるときよりもシリンダボア15と冷却水との間の熱交換量が減少するようになる。これに対して、ピストン17と冷却水との間の熱交換量はそもそも少ないため、シリンダボア15において生じるようなウォータポンプ56の運転モードが異なることに起因する熱交換量の差ほとんどみられない(なお、図5ではその変化は無視できるものと想定している)。このため、ウォータポンプ56の運転モードが停止モードにあるときのシリンダボア15とピストン17との間の隙間CL(=CL2)は、運転モードが停止モードにあるときの隙間CL(=CL1)よりも大きくなる。更に、これに伴って合口の大きさも拡大する。そしてこれにより、ピストンリング17aの合口の間に位置するシリンダボア15とピストン17との間の隙間S(図4b参照)が大きくなり、この隙間Sを通じて燃焼室16からクランクケース13に漏出するブローバイガスの量も増大するようになる。
On the other hand, when the operation mode of the
また、燃焼室16における燃焼時間が長くなるほど、換言するとシリンダボア15及びピストン17が燃焼熱を受ける時間が長くなるほど、上述のような運転モードが異なることに起因する熱交換量の差が更に大きくなるため、シリンダボア15とピストン17との間の隙間CL、更には上述したブローバイガスの流通路となる隙間Sも増大する。そしてこれに伴って、燃焼室16からクランクケース13に漏出するブローバイガスの量も徐々に増大するようになる。
Further, as the combustion time in the
そこで、本実施形態においては、ウォータポンプ56の運転モードが停止モードにあるときには、吸気通路20に還流されるブローバイガスの量を増大させてクランクケース13のブローバイガスを速やかに排出すべく、通常制御モードにあるときと比較してPCVバルブ41の開度VA(以下、「PCV開度VA」という)を大きく設定するようにしている。以下、図6を参照して、本実施形態におけるPCVバルブ41のバルブ開度制御にかかる処理手順について説明する。
Therefore, in the present embodiment, when the operation mode of the
同図6に示される一連の処理ではまず、ウォータポンプ56の運転モードが通常制御モードであるか否か、すなわちウォータポンプ56の運転モード判定フラグFPが「2」であるか否かを判断する(ステップS210)。ここで、ウォータポンプ56の運転モードが通常制御モードではないと判断した場合(ステップS210:NO)、次にウォータポンプ56の運転モードが停止モードであるか否か、すなわち運転モード判定フラグFPが「0」であるか否かを判断する(ステップS240)。
In the series of processes shown in FIG. 6, it is first determined whether or not the operation mode of the
ここで、ウォータポンプ56の運転モードが停止モードではないと判断した場合(ステップS240:NO)、すなわちウォータポンプ56の運転モードが極低流量モードにあると判断した場合、及び先のステップS210においてウォータポンプ56の運転モードが通常制御モードであると判断した場合は(ステップS210:YES)、PCVバルブ41の開度が冷却水の循環が行われている状況に即した開度となるようにこれを算出する(ステップS220)。
Here, when it is determined that the operation mode of the
この処理では、まずPCVバルブ41の基本開度VABASEを算出する。図7(a)に示されるように、この基本開度VABASEは機関回転速度が高いときほど、また機関負荷が大きいときほど大きい値に設定される。すなわち、機関回転速度が高いときほど、また機関負荷が大きいときほど、燃焼室16にて発生する燃焼ガスの量が増大し、それに伴ってブローバイガスの量も増大するため、PCVバルブ41の基本開度VABASEを大きくするようにしている。
In this process, first, the basic opening VABASE of the
次に、このPCVバルブ41の基本開度VABASEを補正するための補正係数K1を算出する。図7(b)に示されるように、この補正係数K1は冷却水温θが高いときほど大きな値に設定される。上述したように、シリンダボア15の内径が熱膨張により拡径するほど、隙間Sは大きくなる傾向にあるため、この隙間Sを通じてクランクケース13に漏出するブローバイガスの量も増大する傾向にある。したがって、補正係数K1は冷却水温θが高いときほど大きい値に設定される。また、冷却水温θが所定水温θz未満のときには、クランクケース13に漏出するブローバイガスの量がほとんど無視できる範囲の量であるとして、補正係数K1は「0」に設定される。このように補正係数K1を算出した後、以下の式(2)に基づいてPCV開度VAを設定する。
Next, a correction coefficient K1 for correcting the basic opening VABASE of the
VA←VABASE・K1 ・・・(2)
一方、ウォータポンプ56の運転モードが停止モードであると判断した場合(ステップS240:YES)、PCV開度VAを所定開度VA1に設定する(ステップS250)。この所定開度VA1は、運転モードが通常制御モードにある場合において設定されるPCV開度VAよりも常に大きい値となるように設定されている。
VA ← VABASE · K1 (2)
On the other hand, when it is determined that the operation mode of the
図8は、上述したポンプ駆動制御及びバルブ開度制御の実行時における、(a)冷却水温θ、(b)ウォータポンプ56の駆動状態、(c)PCV開度VAの推移をそれぞれ示している。また、図8(c)では、タイミングt0〜t2の期間において、ウォータポンプ56の運転モードが停止モードに設定された場合のPCV開度VAの推移を実線にて、通常制御モードまたは極低流量モードに設定された場合のPCV開度VAの推移を破線にてそれぞれ破線で示している。
FIG. 8 shows (a) the cooling water temperature θ, (b) the driving state of the
機関始動時から、冷却水温θが上昇して循環停止温度θxに達するまでの期間は、ウォータポンプ56の運転モードは停止モードに設定される(タイミングt0〜t2)。このとき、PCV開度VAは所定開度VA1に維持される。この所定開度VA1は通常制御時における開度(図8(c)及び上式(2)参照)よりも大きいため、多量のブローバイガスをクランクケース13やシリンダヘッドカバー18等から吸気通路20に還流し燃焼室16にて燃焼させることができる。そして、冷却水温θが循環停止温度θxに達すると、ウォータポンプ56の運転モードは極低流量モードに設定されて冷却水が吐出されるようになり、冷却水の循環が開始されるようになる(タイミングt2)。このように冷却水の循環が開始されると、PCV開度VAは上式(1)に基づいて設定されるようになる。その後、冷却水温θが更に上昇して所定温度TYに達すると、ウォータポンプ56の運転モードは通常制御モードに設定されるようになる(タイミングt3〜)。
During the period from when the engine is started to when the cooling water temperature θ rises and reaches the circulation stop temperature θx, the operation mode of the
以上説明した本実施形態によれば、以下に記載の作用効果を奏することができる。
(1)本実施形態では、機関暖機中においてウォータポンプ56の運転がなされず冷却水の循環が停止されているため、燃焼室16からクランクケース13に漏出するブローバイガスの量が一時的に多くなるときには、PCV開度VAを通常制御時の開度よりも大きくし、クランクケース13から吸気通路20に還流されるブローバイガスの量を増大させるようにしている。したがって、内燃機関10の暖機中に、ウォータポンプ56の運転モードが停止モードに設定されて多量のブローバイガスが一時的にクランクケース13に漏出した場合であっても、これがクランクケース13において滞留してしまうことを回避することができ、それに起因するオイルの早期劣化やオイルスラッジの生成を抑制することができるようになる。
According to this embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1) In this embodiment, since the
(第2実施形態)
この発明にかかる第2実施形態について先の図6及び図7の他、更に図9を併せ参照して第1実施形態との相違点を中心に説明する。なお、第1実施形態と同様の構成や処理については、同一の符号やステップ番号を付すことによりその詳細な説明を割愛する。
(Second Embodiment)
The second embodiment according to the present invention will be described focusing on the differences from the first embodiment with reference to FIG. 9 in addition to FIG. 6 and FIG. In addition, about the structure and process similar to 1st Embodiment, the detailed description is omitted by attaching | subjecting the same code | symbol and step number.
図6のフローチャートに示されるように、第1実施形態では、ウォータポンプ56の運転モードが停止モードにあると判断した場合(ステップS240:YES)、PCV開度VAを予め定められた所定開度VA1に設定した。
As shown in the flowchart of FIG. 6, in the first embodiment, when it is determined that the operation mode of the
本実施形態では、ウォータポンプ56の運転モードが停止モードにあると判断した場合(ステップS240:YES)、以下の式(3)に基づいてPCV開度VAを設定する。
VA←VABASE・K2 ・・・(3)
なおここで、上式(3)の右辺における「K2」は、試験等を通じて予め定められる所定の補正係数であり、図7(b)の一点鎖線にて示されるように冷却水温θが高くなるほど大きく設定される。また、同図7(b)に示されるように、冷却水温θにかかわらず(K2>K1)なる大小関係が成立している。したがって、上式(3)に基づいて算出されるPCV開度VAは常に上式(2)に基づいて算出される値よりも大きくなる。このように、ウォータポンプ56の運転モードとして停止モードが選択されているときには、通常制御時、すなわち通常制御モード又は極低流量モードが選択されているときと比較して、PCV開度VAは常に大きな値に設定され、また冷却水温θが高くなるほど同PCV開度VAは大きな値に設定されることとなる。
In this embodiment, when it is determined that the operation mode of the
VA ← VABASE · K2 (3)
Here, “K2” on the right side of the above equation (3) is a predetermined correction coefficient determined in advance through a test or the like, and as the cooling water temperature θ increases as shown by the one-dot chain line in FIG. It is set large. Further, as shown in FIG. 7B, a magnitude relationship of (K2> K1) is established regardless of the cooling water temperature θ. Therefore, the PCV opening VA calculated based on the above equation (3) is always larger than the value calculated based on the above equation (2). Thus, when the stop mode is selected as the operation mode of the
図9は、上述したPCVバルブ41のバルブ開度制御の実行時における、(a)冷却水温θ、(b)ウォータポンプ56の駆動状態、(c)PCV開度VAの推移をそれぞれ示している。また、図9(c)では、タイミングt0〜t2の期間において、ウォータポンプ56の運転モードが停止モードに設定された場合のPCV開度VAの推移を実線にて、通常制御モードまたは極低流量モードに設定された場合のPCV開度VAの推移を破線にてそれぞれ破線で示している。
FIG. 9 shows (a) the cooling water temperature θ, (b) the driving state of the
機関始動時から、冷却水温θが上昇して循環停止温度θXに達するまでの期間は、ウォータポンプ56の運転モードは停止モードに設定される(タイミングt0〜t2)。このとき、PCV開度VAは上式(3)により算出される値に設定される。そして、このときのPCV開度VAは通常制御時における開度(図9(c)及び上式(2)参照)よりも大きいため、多量のブローバイガスをクランクケース13やシリンダヘッドカバー18等から吸気通路20に還流し燃焼室16にて燃焼させることができる。特に、冷却水温θが高くなるほど、すなわち上述したようにピストンリング17aの合口に存在する隙間Sが大きくなって燃焼室16からクランクケース13に漏出するブローバイガスの漏出量が多いときほど、PCV開度VAが大きな値に設定されるため、そうしたブローバイガスの漏出量に即してブローバイガスの還流量を調節することができるようになる。そして、冷却水温θが循環停止温度θxに達すると、ウォータポンプ56の運転モードは極低流量モードに設定されて冷却水が吐出されるようになり、冷却水の循環が開始されるようになる(タイミングt2)。このように冷却水の循環が開始されると、PCV開度VAは上式(1)に基づいて設定される。その後、冷却水温θが更に上昇して所定温度θyに達すると、ウォータポンプ56の運転モードは通常制御モードに設定されるようになる(タイミングt3〜)。
During the period from when the engine is started to when the cooling water temperature θ rises and reaches the circulation stop temperature θX, the operation mode of the
以上説明した本実施形態によれば、先の(1)に記載した作用効果に加え、更に以下に記載の作用効果を奏することができる。
(2)上述したように、冷却水を循環させている場合とは異なり、冷却水の循環を停止している場合には、シリンダボア15とピストン17との間の隙間が増大するとともに、合口も大きくなる。更に、両者の熱歪量の差は、冷却水温θが高くなるほど大きくなるため、ブローバイガスの流通路となる隙間Sも増大するようになる(図4(b)参照)。この点、本実施形態によれば、ウォータポンプ56の運転モードが停止モードにあるときに冷却水温θが高くなるほどPCV開度VAを大きく設定し、より多くのブローバイガスを吸気通路20に還流するようにしているため、クランクケース13におけるブローバイガスの滞留を一層適切に抑制することができるようになる。
According to this embodiment described above, in addition to the function and effect described in (1) above, the following function and effect can be achieved.
(2) As described above, unlike the case where the cooling water is circulated, when the circulation of the cooling water is stopped, the gap between the cylinder bore 15 and the
(第3実施形態)
この発明にかかる第3実施形態について先の図6の他、図10を併せ参照して第1実施形態との相違点を中心に説明する。なお、第1実施形態と同様の構成や処理には、同一の符号やステップ番号を付すことにより詳細な説明を割愛する。
(Third embodiment)
The third embodiment according to the present invention will be described focusing on the differences from the first embodiment with reference to FIG. 10 in addition to FIG. Note that the same configurations and processes as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and step numbers, and detailed description thereof is omitted.
第1実施形態では、ウォータポンプ56の運転モードが極低流量モードにあると判断した場合(ステップS240:NO)、ウォータポンプ56の運転モードが通常制御モードにあると判断した場合と同様の算出手順によりPCV開度VAを設定するようにした。
In the first embodiment, when it is determined that the operation mode of the
一方、本実施形態では、ウォータポンプ56の運転モードが極低流量モードにあるときには、判断した場合(ステップS240:NO)、ウォータポンプ56の運転モードが停止モードにあるときよりも、PCV開度VAを小さい値にするようにしている。
On the other hand, in this embodiment, when the operation mode of the
図5に示すように、冷却水温θが循環停止温度θxに達した後は、冷却水の循環が開始されるため、シリンダボア15と冷却水との間の熱交換量が増大する。このため、シリンダボア15の内径とピストン17の外径との間の隙間が徐々に減少し、これに伴いピストンリング17aの合口も減少するようになる。そしてこれに伴って、先に説明したブローバイガスの流通路となる隙間Sについても同様にその通路面積が減少するようになる。したがって、ウォータポンプ56の運転モードが極低流量モードに設定される期間では、クランクケース13に漏出するブローバイガスの量は徐々に減少することとなる。
As shown in FIG. 5, after the cooling water temperature θ reaches the circulation stop temperature θx, circulation of the cooling water is started, so that the amount of heat exchange between the cylinder bore 15 and the cooling water increases. For this reason, the gap between the inner diameter of the cylinder bore 15 and the outer diameter of the
そこで、本実施形態においては、図10に示されるように、冷却水温θが所定の循環停止温度θxに達してウォータポンプ56の運転モードが停止モードから極低流量モードに変更された後、冷却水温θが所定温度θyに達して同運転モードが通常制御モードに移行するまでの期間においては(タイミングt2〜t3)、PCV開度VAをウォータポンプ56の運転モードが停止モードに設定されているときの開度よりも小さくするようにしている。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 10, after the cooling water temperature θ reaches a predetermined circulation stop temperature θx and the operation mode of the
以上説明した本実施形態によれば、先に記載した(1)及び(2)の作用効果に加え、以下に記載の作用効果を奏することができる。
(3)ウォータポンプ56の運転モードが極低流量モードにあるときには、シリンダボア15とピストン17との間に隙間が発生するものの、ウォータポンプ56の運転モードが停止モードにあるときとは異なり、少量ではあるものの冷却水の循環が行われるため、燃焼室16からクランクケース13に漏出するブローバイガスの量は徐々に減少するようになる。本実施形態では、この点に着目し、ウォータポンプ56の運転モードが極低流量モードにあるときには同運転モードが停止モードであるときよりもPCV開度VAを小さくするようにしている。これにより、燃焼室16からクランクケース13に漏出するブローバイガスの量に応じてその還流量を設定することができ、クランクケース13における滞留を好適に抑制することができるようになる。
According to this embodiment described above, in addition to the effects (1) and (2) described above, the following effects can be achieved.
(3) When the operation mode of the
(第4実施形態)
この発明にかかる第4実施形態について図11を参照して第1実施形態との相違点を中心に説明する。なお、第1実施形態と同様の構成には同一の符号を付すことにより詳細な説明を割愛する。
(Fourth embodiment)
A fourth embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. 11 focusing on differences from the first embodiment. Note that the same reference numerals are assigned to the same components as those in the first embodiment, and detailed description thereof is omitted.
第1実施形態では、ウォータポンプ56の運転モードが極低流量モードにあるときには、PCV開度VAはウォータポンプ56の運転モードが通常制御モードにあるときと同様に、機関回転速度、機関負荷、冷却水温θに基づいて設定される。
In the first embodiment, when the operation mode of the
本実施形態では、図11に示されるように、ウォータポンプ56の運転モードが極低流量モードに移行した後、ウォータポンプ56の運転モードが通常制御モードにあるとしたときのPCV開度VAに収束するように、PCV開度VAを以下に示す式(4)を用いた徐変処理を通じて算出する。
In this embodiment, as shown in FIG. 11, after the operation mode of the
VA(i)←{(n2−1)・VA(i−1)+n2・VABASE・K1}/n2 ・・・(4)
なお、上式(4)において「VA(i)」は現在の制御周期におけるPCVバルブ41の開度を示し、「VA(i−1)」は前回の現在の制御周期における同開度を示す。また、「n2」は補正係数(徐変係数)であり、ウォータポンプ56の運転モードが停止モードから極低流量モードを経て通常制御モードに変更されるのに伴って、上述したブローバイガスの流通路となる隙間Sが減少する際、その減少速度に即したかたちでPCV開度VAが変化するように設定される係数である。なお、この補正係数n2は、実験等を通じて予め設定され、制御装置91のメモリに記憶されている。
VA (i) ← {(n2-1) · VA (i-1) + n2 · VABASE · K1} / n2 (4)
In the above equation (4), “VA (i)” indicates the opening of the
図11に示すように、本実施形態によれば、冷却水温θが所定の循環停止温度θxに達してウォータポンプ56の運転モードが極低流量モードに移行すると(タイミングt2)、PCV開度VAは、ウォータポンプ56の運転モードが通常制御モードにあるとしたときのPCV開度VAに収束するようになる(タイミングt2〜)。
As shown in FIG. 11, according to the present embodiment, when the coolant temperature θ reaches a predetermined circulation stop temperature θx and the operation mode of the
以上説明した本実施形態によれば、以下に記載の作用効果を奏することができる。
(4)ウォータポンプ56の運転モードが停止モードから極低流量モードに移行した直前のPCV開度VAに対して、ウォータポンプ56の運転モードが極低流量モードに移行した直後に設定されるPCV開度VAが大きく乖離していると、PCVバルブ41を通じて吸気通路20に還流されるブローバイガスの流量が急激に変動することとなるため、安定した燃焼状態を維持する上では好ましくない。この点、実施形態によれば、ウォータポンプ56の運転モードが停止モードから極低流量モードに移行した後、PCVバルブ41を通じて吸気通路20に還流されるブローバイガスの流量は徐々に変化するため、ブローバイガスの還流量が急激に変化することを抑制することができるようになる。
According to this embodiment described above, the following effects can be obtained.
(4) PCV set immediately after the operation mode of the
なお、本発明の実施態様は上記各実施形態にて例示した態様に限られるものではなく、これを例えば以下に示されるように変更して実施することもできる。また以下の各変形例は、上記各実施形態についてのみ適用されるものではなく、異なる変形例同士を互いに組み合わせて実施することもできる。 In addition, the embodiment of the present invention is not limited to the embodiment exemplified in each of the above-described embodiments, and can be implemented by changing this as shown below, for example. The following modifications are not applied only to the above embodiments, and different modifications can be combined with each other.
・上記各実施形態では、ウォータポンプ56の運転モードが通常制御モードあるいは極低流量モードである場合に、PCV開度VAを算出する際、まずその基本開度VABASEを算出し、これを冷却水温θにより求められる補正係数K1に基づいて補正することにより同開度VAを算出するようにしたが、このPCVバルブ41の開度VAを機関回転速度、機関負荷、及び冷却水温θをパラメータとする演算用マップから求めるようにしてもよい。
In each of the above embodiments, when the operation mode of the
・図12に示すように、ウォータポンプ56の運転モードが停止モードにある期間は第2実施形態で説明したように冷却水温θに応じてPCV開度VAが大きくなるように設定し(タイミングt0〜t2)、ウォータポンプ56の運転モードが極低流量モードにある期間は第3実施形態で説明したようにPCV開度VAを通常制御モード時よりも大きい開度に設定する(タイミングt2〜t3)ようにしてもよい。本実施形態によれば、上記(1)〜(3)に準じた作用効果を奏することができるようになる。
As shown in FIG. 12, during the period in which the operation mode of the
・図13(a)に示すように、機関始動時における水温センサ92の検出値(冷却水温θ)が高いときほど、第1実施形態にて示したPCV開度VAの値VA1を小さくするようにしてもよい。また、補正係数K1を更に修正する修正係数αを設定し、図13(b)に示すように、機関始動時の冷却水温θが高いときほど、この修正係数αを小さくするようにしてもよい。なお、図13(b)には、ウォータポンプ56の運転モードが停止モードにあるときの修正係数αを実線にて、ウォータポンプ56の運転モードが極低流量モードにあるときの修正係数αを一点鎖線にて示す。本実施形態によれば、機関始動時の冷却水温θが低いときほど、機関暖機時におけるシリンダボア15とピストン17との熱歪量の差は大きくなるため、シリンダボア15とピストン17との間に発生する隙間も大きくなり、燃焼室16から上述した隙間Sを通じてクランクケース13に漏出するブローバイガスの量も増大する。この変形例によれば、機関始動時の冷却水温θに基づいてウォータポンプ56の運転モードが停止モードにある期間に燃焼室16からクランクケース13に漏出するブローバイガスの量を推定し、その推定されるブローバイガスの量が多いときほどPCV開度VAを大きくするようにしている。その結果、クランクケース13におけるブローバイガスの滞留を一層適切に抑制することができるようになる。
As shown in FIG. 13A, the value VA1 of the PCV opening VA shown in the first embodiment is made smaller as the detected value (cooling water temperature θ) of the
・上記各実施形態では燃焼室冷却水温θcを、水温センサ92により検出される冷却水温θ、機関始動時からの燃料噴射量積算値Σqに基づいて推定するようにしたが、この推定方法はこれに限定されるものではない。例えば、機関始動時の冷却水温θ、そのときどきで検出される冷却水温、燃料噴射量積算値Σq、機関回転速度、吸気温、外気温等々を適宜組み合わせたものをパラメータとして有する関数に基づいて算出することもできる。
In each of the above embodiments, the combustion chamber cooling water temperature θc is estimated based on the cooling water temperature θ detected by the
・上記実施形態では、ウォータポンプ56の運転モードを燃焼室冷却水温θcに基づいて変更するようにしたが、機関回転速度及び吸気温度を加味するなど、適宜変更するようにしてもよい。
In the above embodiment, the operation mode of the
・上記第2実施形態及び第4実施形態では、冷却水温θが高くなるほどPCV開度VAが大きくなるようにしたが、機関始動時からの経過時間が長くなるほどPCV開度VAが大きくなるようにしてもよい。冷却水を循環させている場合と異なり、冷却水の循環を停止している場合には、シリンダボア15とピストン17との間の隙間が増大するとともに、ピストンリング17aの合口も大きくなる。両者の熱歪量の差は、冷却水温θが高くなるほど、すなわち内燃機関10の始動が開始されてからの経過時間が長くなるほど大きくなる。したがって、内燃機関10の始動が開始されてからの経過時間が長くなるほどクランクケース13に漏出するブローバイガスの量は増大する。この点、本実施形態によれば機関始動時からの経過時間が長くなるほどPCV開度VAを大きくするようにしているため、クランクケース13においてこのようなブローバイガスの滞留を適切に抑制することができるようになる。
In the second and fourth embodiments, the PCV opening VA increases as the cooling water temperature θ increases. However, the PCV opening VA increases as the elapsed time from the start of the engine increases. May be. Unlike the case where the cooling water is circulated, when the circulation of the cooling water is stopped, the gap between the cylinder bore 15 and the
・上記実施形態では、ウォータポンプ56として電動ポンプを用いるようにしているが、機関駆動式のウォータポンプを採用するともできる。この場合、ウォータポンプの回転軸をクラッチを介してクランクシャフト(図示せず)に連結し、このクラッチを断接することにより、冷却水を吐出する状態(通常制御モード)とその吐出を停止する状態(停止モード)を切り替えるようにする。またこの場合、例えば、クラッチを半係合としたり、クラッチに加えて減速機構を設けるようにすれば、極低流量モードでの運転も可能になる。こうしたウォータポンプを採用した場合であっても、本実施形態においても、上記作用効果に準じた作用効果を奏することができるようになる。
In the above embodiment, an electric pump is used as the
10…内燃機関、11…シリンダブロック、11a…連通路、12…シリンダヘッド、13…クランクケース、14…オイルパン、15…シリンダボア、16…燃焼室、17…ピストン、17a…ピストンリング、17b…エキスパンダ、17c…リング溝、18…シリンダヘッドカバー、20…吸気通路、21…排気通路、22…吸気バルブ、23…排気バルブ、24…スロットルバルブ、40…ブローバイガス還流装置、41…PCVバルブ、42…還流通路、43…新気導入通路、50…冷却装置、51…ラジエータ、52…ウォータジャケット、53…冷却水通路、55…迂回通路、56…ウォータポンプ、57…サーモスタット、91…電子制御装置、92…水温センサ、93…回転速度センサ。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記ブローバイガス還流装置は、機関冷却水の温度が前記循環停止温度未満であり前記ウォータポンプの運転が停止されているときには前記流量制御弁を開弁状態とする
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。 A water pump that can change the discharge amount of cooling water circulated in the engine cooling system without depending on the rotation state of the engine output shaft and a water temperature sensor that detects the temperature of the cooling water, A cooling device that stops the operation of the water pump to stop the circulation of the cooling water when the temperature is lower than a predetermined circulation stop temperature, and a communication passage that connects the crankcase and the intake passage are provided in the communication passage. A control apparatus for an internal combustion engine, comprising: a flow control valve; and a blow-by gas recirculation device that adjusts an amount of blow-by gas recirculated from the crankcase to the intake passage based on an opening of the flow control valve.
The blow-by gas recirculation device controls the internal combustion engine, wherein the flow control valve is opened when the temperature of the engine cooling water is lower than the circulation stop temperature and the operation of the water pump is stopped. apparatus.
前記ブローバイガス還流装置は、冷却水の循環を停止しているときには冷却水を循環させるときと比較して前記流量制御弁の開度を大きく設定する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。 A water pump that can change the discharge amount of cooling water circulated in the engine cooling system without depending on the rotation state of the engine output shaft and a water temperature sensor that detects the temperature of the cooling water, When the temperature is lower than a predetermined circulation stop temperature, the operation of the water pump is stopped to stop the circulation of the cooling water, and the engine combustion is performed based on the engine operating state during engine warm-up and the detected temperature of the cooling water The temperature of the cooling water in the vicinity of the chamber is estimated, and when the estimated temperature of the cooling water reaches the circulation stop release temperature set in advance higher than the circulation stop temperature, the temperature depends on the detected temperature of the cooling water. A cooling device that starts the operation of the water pump and circulates the cooling water, a communication passage that connects the crankcase and the intake passage, and a flow control valve that is provided in the communication passage. The controller of an internal combustion engine and a blow-by gas feedback device to regulate the amount of blowby gas recirculated to the intake passage from the crankcase on the basis of the opening degree,
The control device for an internal combustion engine, wherein the blow-by gas recirculation device sets the opening degree of the flow rate control valve to be larger when cooling water circulation is stopped than when cooling water is circulated.
請求項1又は請求項2に記載の内燃機関の制御装置。 The blow-by gas recirculation device sets the opening degree of the flow rate control valve to be larger during a period of stopping the circulation of the cooling water as the temperature of the cooling water detected at the time of starting the engine is lower. Control device for internal combustion engine.
請求項1〜3のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。 The blow-by gas recirculation device sets the opening degree of the flow control valve to be larger as the temperature of the cooling water detected by the water temperature sensor becomes higher when the circulation of the cooling water is stopped. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1.
請求項1〜4のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。 The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, wherein the blow-by gas recirculation device sets the opening degree of the flow control valve to be larger as the period during which the circulation of the cooling water is stopped becomes longer.
請求項1又は2に記載の内燃機関の制御装置。 The blow-by gas recirculation device opens the flow control valve when the temperature of the engine cooling water is lower than the predetermined circulation stop temperature and the operation of the water pump is stopped. Control device for internal combustion engine.
前記ブローバイガス還流装置は、前記ウォータポンプの吐出量を前記通常目標量に設定する場合と比較して前記極低流量期間における前記流量制御弁の開度を大きく設定する
請求項1〜6のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。 The cooling device maintains the discharge amount of the water pump at an amount smaller than a normal target amount based on the engine operating state after the temperature of the cooling water reaches the predetermined circulation stop temperature and cancels the circulation stop of the cooling water. To set an extremely low flow rate period,
The blow-by gas recirculation device sets the opening degree of the flow control valve in the extremely low flow rate period larger than when the discharge amount of the water pump is set to the normal target amount. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1.
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