JP2017031824A - ブローバイガス還流装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＰＣＶバルブの計量孔の内周面及び弁体の計量面に堆積したデポジットを除去し、ブローバイガスの流量低下又は流路閉塞を防止する。【解決手段】ブローバイガス管５５ａと、ＰＣＶバルブ５４と、負圧発生部（エゼクタ６６、分流路６７及び制御バルブ７１）と、制御部１００とを備える。ブローバイガス管は、吸気管３１と内燃機関１０のシリンダヘッド２４内部を連通する。ＰＣＶバルブは、ブローバイガス管に介装される。負圧発生部は、ＰＣＶバルブと吸気管との間に介装されるとともに、ブローバイガス管であってＰＣＶバルブよりも下流側において負圧を発生させることが可能である。制御部は、ＰＣＶバルブの弁体の計量面に堆積したスラッジ及び／又はデポジットを除去すべきと判定したときに負圧発生部によって負圧を発生させるように構成される。【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関のクランクケース内に漏出したブローバイガスを同内燃機関の吸気通路に還流させるブローバイガス通路と同ブローバイガス通路を流れるブローバイガスの流量を調整する流量制御弁とを備えたブローバイガス還流装置に関する。

従来から、自動車等の内燃機関においてクランクケース内に漏出するブローバイガスを吸気系統（吸気通路）に還流させるためのブローバイガス還流装置が普及している。ブローバイガスは、内燃機関のクランクケース内と吸気通路とを連通するブローバイガス通路を介して還流される（例えば、特許文献１を参照。）。ブローバイガスは、未燃燃料（ＨＣ）、パティキュレートマター（ＰＭ）、オイルミスト及び水分等を含んでいる。この成分のうち、複数のパティキュレートマターはオイルミストに取り込まれてオイルミスト粒子となる。このオイルミスト粒子がブローバイガス通路の内壁面に付着すると、スラッジ又はデポジット（以下、単に「デポジット」とも称呼する。）として経時的に堆積することが知られている。

ブローバイガス通路に介装され、ブローバイガスの流量を調整する流量制御弁であるＰＣＶ（Positive Crankcase Ventilation）バルブにおいて、「ＰＣＶバルブのケース内壁面」及び「ケース内に収容される弁体」にデポジットが堆積すると、ＰＣＶバルブ内のガス通過断面積が小さくなる。特に、ＰＣＶバルブのケース内に設けられた計量孔の孔壁面と弁体の先端側部分の側面に設けられたテーパ状の計量面とによって形成されるオリフィスにデポジットが堆積すると、ブローバイガスの流量が減少する虞がある。更に、デポジットの堆積量が増加していくと、ＰＣＶバルブのケース内壁面と弁体とが固着してブローバイガス通路が閉塞される虞もある。

特開２０１２−２４６９０８号公報

本発明は上記問題に対処するために為されたものである。即ち、本発明の目的の一つは、ＰＣＶバルブの計量孔の孔壁面及び弁体の計量面に堆積したスラッジ及び／又はデポジットを除去し、ブローバイガスの流量低下又は流路閉塞を防止し得る装置を提供することにある。

発明者は、上記問題を解決するために上記問題の発生原因等について検討したところ、次に述べる知見を得た。

・流量制御弁（例えば、ＰＣＶバルブ）の弁体は、「機関回転速度が所定の範囲（アイドリング時の回転速度以上、且つ、ＰＣＶバルブのバネマス系の有する固有振動数以下）にあり、更に、吸気管（ＰＣＶバルブの下流側）に負圧が発生しているとき」、軸方向（進退方向）に移動するだけでなく、軸回りの回転を伴って軸と垂直な方向に振動をする。
・このとき、ＰＣＶバルブの弁体の計量面に堆積したスラッジ及び／又はデポジットは、計量面とケースの内壁との干渉によって掻き落とされる。
・「機関回転速度が所定の範囲にあるとき」において、吸気管負圧が大きいほど、計量面に堆積したスラッジ及び／又はデポジットが掻き落とされる範囲が広い。

このような知見に基づいてなされた本発明のブローバイガス還流装置（以下、「本発明装置」とも称呼する。）は、ブローバイガス通路部と、流量制御弁と、負圧発生部と、制御部とを備える。

前記ブローバイガス通路部は、内燃機関のクランクケース内に漏出したブローバイガスを流通させて同内燃機関の吸気通路に還流させるように同吸気通路を構成する部材に接続される。

前記流量制御弁は、前記ブローバイガス通路部に介装されるとともに同ブローバイガス通路部に流れる前記ブローバイガスの流量を制御する。

前記流量制御弁は、前記ブローバイガスを流通させる流体通路を構成する略円筒状のケースと、略円錐台形状を有する弁体であって、前記ケースの内部において同ケースの軸方向に往復動可能となるように同ケース内に同ケースと軸方向が一致させられ且つその先端側が前記ブローバイガス通路部の下流側に向けられて収容され、且つ、前記ケースの内側に設けられた計量孔の孔壁面と前記弁体の先端側部分の側面である計量面とによってオリフィスが形成される弁体と、前記弁体を前記ケース内において前記ブローバイガス通路部の上流側へ付勢するスプリングと、を備える。

更に、前記流量制御弁は、前記弁体の前記先端側と反対側の基部と前記ケースに設けられたシート部とが当接することにより前記流体通路を閉じ、前記ブローバイガス通路部の前記流量制御弁よりも下流側の圧力が前記ブローバイガス通路部の前記流量制御弁よりも上流側の圧力に対して所定圧力以上小さくなる差圧発生時には前記弁体が前記ブローバイガス通路部の下流側に移動することにより前記弁体の基部と前記ケースの前記シート部とが離間し前記流体通路を開くとともに、前記弁体の移動量に応じて前記オリフィスの通路断面積が変化させられるように構成されている。

前記負圧発生部は、前記ブローバイガス通路部であって前記流量制御弁と前記吸気通路を構成する部材との間に配設されるとともに大気圧よりも低い圧力である負圧を発生可能となっている。

前記制御部は、前記内燃機関の機関回転速度が所定値以下であって前記計量面に堆積したスラッジ及び／又はデポジットを除去すべきと判定したときに前記負圧発生部に前記負圧を発生させるように構成される。

「内燃機関の機関回転速度が所定値以下」とは、流量制御弁を構成するバネマス系（弁体及びスプリング）の固有振動数に相当する機関回転速度以下を意味する。「スラッジ及び／又はデポジットを除去すべきと判定したとき」とは、流量制御弁の計量孔の内周面及び弁体の計量面に堆積したスラッジ及び／又はデポジットによって、車両の運転に影響を及ぼすようなブローバイガスの流量低下が起こる虞があるときである。例えば、車両の走行距離、車両の走行時間及び機関の運転状態から推定されるスラッジ及び／又はデポジットの堆積量が所定値を超えたとき等がこれに相当する。

即ち、本発明装置によれば、「内燃機関の機関回転速度が所定値以下であってスラッジ及び／又はデポジットを除去すべきと判定したとき」に負圧発生部に負圧を発生させることにより、流量制御弁の弁体は、軸方向に前進（ブローバイガス通路部の下流側に移動）し、且つ、流量制御弁の軸回りの回転を伴って軸と垂直方向に振動する。これにより、流量制御弁の計量孔と弁体の計量面とが互いに干渉し合う。従って、本発明装置は、流量制御弁の計量孔及び弁体の計量面に堆積したスラッジ及び／又はデポジットを除去し、ブローバイガスの流量低下又は流路閉塞を防止することができる。

図１は、本発明の実施形態に係るブローバイガス還流装置及びそのブローバイガス還流装置が適用される内燃機関の概略図である。 図２は、図１に示したＰＣＶバルブの断面図である。 図３は、図１に示したエゼクタの断面図である。 図４は、本発明の実施形態に係るブローバイガス還流装置が適用される内燃機関の機関回転速度に対する吸気管負圧の変化及び弁体の振動領域を示した図である。 図５は、ＰＣＶバルブの弁体の動きについての模式図である。 図６は、図１に示したブローバイガス還流装置のＣＰＵが実行する「自己洗浄ルーチン」を示したフローチャートである。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態に係るブローバイガス還流装置（以下、「本還流装置」と称呼する。）について説明する。

（構成）
本還流装置は、図１に示した内燃機関１０に適用される。機関１０は、火花点火式の４サイクル・ピストン往復動型・直列４気筒・ガソリン内燃機関である。機関１０は、機関本体部２０、吸気系統３０及び排気系統４０を含んでいる。

機関本体部２０は、クランクケース２１、クランクシャフト２２、シリンダブロック２３、ピストン２３ｃ、コネクティングロッド２３ｅ、シリンダヘッド２４、吸気弁２５、排気弁２６、燃料噴射弁２７及び点火装置２８を含んでいる。

クランクケース２１は、クランクシャフト２２を回転可能に支持している。以下、クランクケース２１は、オイルパンＯＰとともに、クランクケース室２１ａを構成している。

シリンダブロック２３は、クランクケース２１の上方においてクランクケース２１に固定されている。シリンダブロック２３は、アルミニウム製であって、中空円筒状のシリンダ（シリンダボア）２３ａを複数個（４気筒分、即ち４つ）備えている。シリンダ２３ａの内周には鋳鉄製のシリンダライナ２３ｂが嵌入されている。

シリンダ２３ａにはピストン２３ｃが収容されている。ピストン２３ｃは略円筒形であり、側面に複数のピストンリング２３ｄを備えている。ピストン２３ｃは、コネクティングロッド２３ｅによってクランクシャフト２２に連結されている。ピストン２３ｃの上面（頂面）はシリンダライナ２３ｂの内壁面及びシリンダヘッド２４の下面とともに燃焼室ＣＣを形成している。

シリンダヘッド２４は、シリンダブロック２３の上方においてシリンダブロック２３に固定されている。シリンダヘッド２４には、燃焼室ＣＣに連通する吸気ポートＩＰ及び燃焼室ＣＣに連通する排気ポートＥＰが形成されている。吸気ポートＩＰは吸気弁２５により開閉される。排気ポートＥＰは排気弁２６により開閉される。シリンダヘッド２４はシリンダヘッドカバー２４ｃにより覆われている。シリンダヘッド２４内には、燃料噴射弁２７及び点火装置２８が備えられている。

機関１０の吸気行程において、吸気弁２５が開弁すると、燃料噴射弁２７から噴射された燃料と吸気との混合気が吸気ポートＩＰから燃焼室ＣＣに導入される。その後、圧縮行程にて点火装置２８により混合気が点火され混合気が爆発したとき、ピストンリング２３ｄとシリンダライナ２３ｂとの間に間隙があると、未燃燃料を含む燃焼ガスがその間隙からクランクケース室２１ｂに漏出する。この漏出ガスが「ブローバイガス」と称呼されている。ブローバイガスには、未燃燃料の他に多量の水分が含まれており、潤滑油を主成分とするオイルミスト及び煤等も含まれている。

吸気系統３０は、吸気管３１、エアフィルタ３２、スロットルバルブ３３及びサージタンク３４を含んでいる。

吸気管３１は、吸気ポートＩＰと接続されている。従って、吸気管３１、サージタンク３４及び吸気ポートＩＰは吸気通路を構成している。吸気管３１は、「吸気通路を構成する部材」である。スロットルバルブ３３は、機関１０へ供給される吸気の量を調整するために設けられている。吸気は図１の矢印Ａ１の向きに流通する。

サージタンク３４は、吸気管３１の途中であってスロットルバルブ３３の吸気下流側に設けられている。サージタンク３４は、「吸気通路を構成する部材」である。スロットルバルブ３３の開度が比較的低いとき（例えば、車両の減速時及びアイドリング時）、サージタンク３４内の圧力はスロットルバルブ３３よりも上流側の吸気管３１における圧力（大気圧）よりも低くなる。このような状態は「吸気負圧」状態と称呼される。

排気系統４０は、排気管４１及び触媒装置４２を含んでいる。排気管４１は排気ポートＥＰと接続されている。従って、排気管４１及び排気ポートＥＰは排気通路を構成している。

ブローバイガス還流装置５０は、第１ガス通路部５１、第２ガス通路部５２、第３ガス通路部５３、ＰＣＶバルブ５４、第４ガス通路部５５を含む。

第１ガス通路部５１は、機関１０本体の外部に設けられたガス管５１ａによって構成されている。第１ガス通路部５１の一端はシリンダヘッドカバー２４ｃに接続されている。第１ガス通路部５１の他端はスロットルバルブ３３よりも吸気上流側の吸気管３１に接続されている。

第２ガス通路部５２はシリンダヘッド２４内に形成されている。従って、第２ガス通路部５２は、第１ガス通路部５１を通して吸気管３１のスロットルバルブ３３よりも吸気上流側と連通されている。更に、第２ガス通路部５２は、シリンダヘッド２４内の所定の経路を通り、ＰＣＶバルブ５４に接続されている。

第３ガス通路部５３はシリンダブロック２３内に形成されている。第３ガス通路部５３はシリンダヘッド２４内の第２ガス通路部５２とクランクケース室２１ａとを連通している。

ＰＣＶバルブ５４は、逆止弁型の「流量制御弁」であり、その一端はシリンダヘッド２４の開口部に取り付けられている。ＰＣＶバルブ５４の他端は、後述の第４ガス通路部５５を構成するブローバイガス管５５ａと接続している。即ち、ＰＣＶバルブ５４は、第４ガス通路部５５に介装される。ＰＣＶバルブ５４は、後述するように第４ガス通路部５５を流れるブローバイガスの流量を制御する。

次に、ＰＣＶバルブ５４の軸方向の断面図である図２を参照して、ＰＣＶバルブ５４の構成について説明する。ＰＣＶバルブ５４は、ケース２、弁体３、スプリング４及びクッションスプリング５を備える。

ケース２は、樹脂製でありその形状は略中空円筒状である。ケース２は、軸方向（図２において左右方向）にブローバイガスを流通させる流体通路（以下、「ガス通路」とも称呼する。）６を構成する。ケース２の後端部（図２において右端部）には、径方向内方へ張り出した円環状のシート部７が形成されている。シート部７の中空孔部は、ガス通路６の入口６ａになっている。ケース２の前端開口部（図２において左端部）は、ガス通路６の出口６ｂになっている。

ケース２の軸方向の中央部には、径方向内方へ張り出した円環状の張出壁８が形成されている。張出壁８は、ガス通路６を入口６ａ側、即ち、上流側の通路部６ｃと、出口６ｂ側、即ち、下流側の通路部６ｄと、に区画している。張出壁８により形成される中空孔は「計量孔６ｅ」と称呼される。即ち、計量孔６ｅは上流側の通路部６ｃと下流側の通路部６ｄとを連通する。なお、ケース２の後端部は、シリンダヘッドカバー２４ｃに接続されており、ケース２の前端部は、第４ガス通路部５５を構成するブローバイガス管５５ａの一端に接続されている。

弁体３は金属でできている。弁体３は略円錐台形状を有する。弁体３の先端側（ケース２の前端部側）部分の側面には先細りのなだらかなテーパ状をなす計量面３ａが形成されている。弁体３はガス通路６における上流側の通路部６ｂから計量孔６ｅ内にケース２と軸方向が一致するように挿通されている。即ち、ケース２の内部において弁体３はその先端側がブローバイガス管５５ａの下流側（下流側の通路部６ｄ側）に向けられて収容されている。張出壁８の内周面８ａは、計量孔６ｅの孔壁面となっている。計量孔６ｅの孔壁面８ａと弁体３の計量面３ａとにより形成される領域はオリフィス（計量部）９と称呼される。

従って、弁体３がケース２の軸方向に後退（図２において右方向へ移動）するに従ってオリフィス９の有効開口面積、即ち、通路断面積が増大する。反対に、弁体３がケース２の軸方向に前進（図２において左方向へ移動）するに従ってオリフィス９の通路断面積が減少する。

弁体３の後端部には弁体３の後端部から径方向外方へ張り出した円環板状のガイドフランジ３ｂが備えられる。ガイドフランジ３ｂは「基部」とも称呼される。ガイドフランジ３ｂはガイド壁面２ａと摺動接触可能となっている。なお、ガイドフランジ３ｂの外周部には、ブローバイガスの通過を許容する１又は２以上の切欠きが形成されている。

スプリング４は、圧縮コイルスプリングである。スプリング４は、弁体３に嵌合されている。即ち、スプリング４は、ケース２と弁体３との間に介装されている。スプリング４の後端部は、弁体３のガイドフランジ３ｂに係止されている。スプリング４の前端部は、張出壁８に係止されている。スプリング４は、常に弁体３を後退方向（図２において右方向、ブローバイガス管５５ａの上流側）、即ち、オリフィス９の通路断面積が増大する方向へ付勢している。なお、弁体３の最後退位置においてガイドフランジ３ｂはケース２のシート部７と当接し、ＰＣＶバルブ５４を閉止する。つまり、ブローバイガスの流通経路が遮断される。

クッションスプリング５は、コイルスプリングである。クッションスプリング５により、弁体３は最前進位置へ前進したとき弾性的に受け止められる。

（ＰＣＶバルブの作動）
ケース２内のガス通路６の下流側の通路部６ｄの圧力が、上流側の通路部６ｃの圧力に対して所定圧力以上小さくなる差圧発生時（即ち、負圧発生時）には、弁体３が下流側の通路部６ｄ側に移動することによりガイドフランジ３ｂとシート部７とが離間し、ガス通路６が開かれる。即ち、ブローバイガスは入口６ａから上流側の通路部６ｃ内に流入し、計量孔６ｅ及び下流側の通路部６ｄを通って出口６ｂから流出する。このとき、上流側の通路部６ｃの上流側圧力と下流側の通路部６ｄの下流側圧力（スプリング４の付勢力を含む）との差圧に応じて、弁体３が進退（前進又は後退）する。弁体３の進退する位置によってガス通路６を通過するブローバイガスの流量が制御（計量）される。

例えば、下流側圧力が上流側圧力よりもスプリング４の付勢力以上小さくなったとき、弁体３がスプリング４の付勢力に抗して前進することによりオリフィス９の通路断面積が減少する。上流側圧力と下流側圧力との差圧が小さくなると、弁体３がスプリング４の付勢力により後退させられることによりオリフィス９の通路断面積が増加する。このように、ＰＣＶバルブ５４は、弁体３の軸方向の進退によってオリフィス９の通路断面積が変化することによりブローバイガス管５５ａに流れるブローバイガスの流量を制御することができる。

再び、図１を参照すると、車両は、更に、ブレーキ装置６０を備えている。ブレーキ装置６０は、ブレーキブースタ６１、ブレーキペダル６２、マスタシリンダ６３、吸気負圧管６４、第１チェックバルブ６５、エゼクタ６６、分流路６７、エゼクタ負圧管６８、第２チェックバルブ６９及び制御バルブ７１を含む。

ブレーキブースタ６１は、スロットルバルブ３３よりも下流側の吸気管３１と接続され、吸気管３１に発生する負圧を用いてブレーキペダル６２の踏力を倍力する。ブレーキブースタ６１は、負圧を蓄える定圧室と、大気圧が加わる変圧室とを有する。運転者によりブレーキペダル６２が操作されていないとき、定圧室と変圧室とは連通し、且つ、変圧室は大気圧から隔絶されている。ブレーキペダル６２が操作されると、定圧室と変圧室との連通路が遮断され、且つ、変圧室に大気が導入される。その結果、定圧室と変圧室との間に圧力差が生じる。この圧力差が、ブレーキペダル６２の踏力を倍力する制御圧力となる。ブレーキブースタ６１により増幅されたブレーキ踏力は、マスタシリンダ６３において液圧力に変換され、図示しない液圧回路を介して図示しないブレーキキャリパ及びホイールシリンダ等に伝達される。

吸気負圧管６４は、スロットルバルブ３３よりも下流側の吸気管３１とブレーキブースタ６１の定圧室とを連通する。吸気負圧管６４の経路中には、第１チェックバルブ６５が介装される。第１チェックバルブ６５は、負圧を定圧室内に留めるとともに定圧室に正圧が加わることを防止する。

エゼクタ６６は、吸気管３１であってスロットルバルブ３３よりも吸気上流側から枝分かれした分流路６７中に介装される。エゼクタ６６は、分流路６７を通過する吸気の流速を高めて負圧を発生させる周知のベンチュリ管である。分流路６７は、吸気管３１であってスロットルバルブ３３よりも吸気上流側とスロットルバルブ３３よりも吸気下流側とを接続するバイパス通路である。分流路６７により、吸気の一部は吸気管３１であってスロットルバルブ３３の上流側から分流し、スロットルバルブ３３を迂回して、スロットルバルブ３３よりも吸気下流側にて吸気管３１と合流するようになっている。

図３に示したように、エゼクタ６６は、吸気管３１であってスロットルバルブ３３よりも上流側に接続するエゼクタ入口６６ａ、エゼクタ入口６６ａ側のノズル６６ｂ、スロットルバルブ３３の下流側に接続するエゼクタ出口６６ｃ、エゼクタ出口６６ｃ側のディフューザ６６ｄ及びノズル６６ｂとディフューザ６６ｄとの間に介在する減圧室６６ｅを備える。エゼクタ入口６６ａの圧力がエゼクタ出口６６ｃの圧力よりも高いとき、ノズル６６ｂからディフューザ６６ｄに向けて空気が噴出される。このとき、ノズル６６ｂにおける吸気の流速よりもディフューザ６６ｄにおける吸気の流速が高くなり、その結果、減圧室６６ｅに負圧が発生する。

エゼクタ負圧管６８は、減圧室６６ｅとブレーキブースタ６１とを連通している。エゼクタ負圧管６８には、第２チェックバルブ６９が介装される。第２チェックバルブ６９は、負圧を低圧室内に留め、ブレーキブースタ６１の定圧室に正圧が加わることを防止する。

分流路６７であってエゼクタ６６よりも吸気上流側には、分流路６７の流通又は閉鎖が可能な制御バルブ７１が介装される。制御バルブ７１は、後述する電子制御装置（制御部）１００の指示信号（開弁の指示又は閉弁の指示）に基づいて開閉される。制御バルブ７１は、開弁状態にあるとき、吸気管３１から分流路６７へ吸気が導入され、エゼクタ６６が作動する。即ち、エゼクタ６６の減圧室６６ｅに負圧が発生する。制御バルブ７１は、閉弁状態にあるとき、吸気管３１から分流路６７への吸気が遮断され、エゼクタ６６は作動しない。

ブローバイガス管５５ａは、エゼクタ負圧管６８であってエゼクタ６６と第２チェックバルブ６９との間に接続している。このように、エゼクタ６６、分流路６７及び制御バルブ７１により「負圧発生部」が構成される。このように負圧発生部は、ＰＣＶバルブ５４と吸気管３１との間に配設されるとともに、ブローバイガス管５５ａであってＰＣＶバルブ５４よりも下流側において大気圧よりも低い圧力である負圧を発生することができる。

以上の構成において、制御バルブ７１が閉弁しており、サージタンク３４内に吸気負圧（以下、単に「負圧」とも称呼する。）が発生している場合には、シリンダヘッド２４内の圧力は、サージタンク３４内の圧力より高くなっている。よって、これらの差圧が所定値（スプリング４の付勢力）よりも大きい場合、ＰＣＶバルブ５４が開弁する。

このとき、燃焼室ＣＣからクランクケース室２１ａに漏出したブローバイガスは、図１中の矢印Ａ２の向きに従って第３ガス通路部５３、第２ガス通路部５２、ＰＣＶバルブ５４、第４ガス通路部５５、エゼクタ負圧管６８、エゼクタ６６及び分流路６７を通って吸気管３１へと還流させられる。これと同時に、クランクケース室２１ａには、図１の矢印Ａ３で示したように、第１ガス通路部５１、第２ガス通路部５２及び第３ガス通路部５３を通って吸気管３１であってスロットルバルブ３３よりも吸気上流側から吸気が流れ込む。

なお、第１ガス通路部５１及び／又は第４ガス通路部５５には、ブローバイガスに含まれるオイルミスト及び煤等を分離除去するオイルキャッチタンクが設けられてもよい。

車両は、更に、電子制御装置（ＥＣＵ）１００を搭載している。ＥＣＵ１００は、周知のマイクロコンピュータを含む電子回路であり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ（スタティックＲＡＭ又は不揮発性メモリ）及びインタフェース等を含む。

ＥＣＵ１００は、燃料噴射弁２７、点火装置２８及び制御バルブ７１等と電気的に接続されている。ＥＣＵ１００は、燃料噴射弁２７、点火装置２８及び制御バルブ７１の動作を制御するための制御信号をそれらに送信する。即ち、ＥＣＵ１００は、負圧発生部（エゼクタ６６、分流路６７及び制御バルブ７１）に発生させる負圧の量を制御することができる。

（作用）
次に、図４及び図５を参照しながらＰＣＶバルブ５４における「スラッジ及び／又はデポジットの除去」の作用について説明する。

前述したように、ＰＣＶバルブ５４の弁体３はＰＣＶバルブ５４の上流側圧力と下流側圧力との差（即ち、負圧）の大きさに応じて軸方向に進退する。このとき、弁体３は、後述の条件が成立するときには、径方向の振動及び軸回りの回転の動作を伴って進退するようになる。図４には、弁体３が振動及び回転する条件及び「本還流装置」を適用した内燃機関の回転速度に対する吸気管負圧の変化特性及びＰＣＶバルブの弁体が振動及び回転の動作を伴って進退する領域が示される。図４において、縦軸は吸気管負圧（ｋＰａ）を表しており、上方に向かうほど吸気管負圧は小さくなる。横軸は機関回転速度（ｒｐｍ）を表しており、右方に向かうほど機関回転速度は高くなる。なお、吸気管負圧は「ＮＰ」とも、機関回転速度は「ＮＥ」とも称呼する。

図４に示した曲線Ｎは、機関回転速度に対する吸気管負圧の変化特性を示した曲線である。曲線Ｎは「機関回転速度−吸気管負圧曲線」とも称呼される。機関回転速度−吸気管負圧曲線Ｎは、機関回転速度ＮＥがＮＥ０のとき大きな吸気管負圧となる。機関回転速度ＮＥがＮＥ０にある状態とは、例えば、機関がアイドリング状態にあるときである。図４から理解されるように、運転者がアクセルペダルの踏込み操作を行い、スロットルバルブ３３が開弁すると、機関回転速度の上昇とともに吸気管負圧は機関回転速度−吸気管負圧曲線Ｎに沿って徐々に小さくなる。

なお、図４に示した領域Ｒは、機関１０が一部の特殊な運転条件において運転される場合の動作点の集合である。「一部の特殊な運転条件」とは、例えば、機関回転中に燃料噴射を行わないいわゆるフューエルカット状態が挙げられる。フューエルカット中は、機関回転速度ＮＥが高くなっているにもかかわらず、スロットルバルブ３３は閉じた状態であるので、吸気管負圧ＮＰは曲線Ｎ上から逸れて大きくなる。

図４に示した領域Ｖは、弁体３が径方向の振動及び軸回りの回転動作を伴う領域を表している。図４から理解されるように、弁体３が振動及び回転動作を伴って進退する条件は、機関回転速度ＮＥが所定値ＮＥ１よりも低い場合である。以下、所定値ＮＥ１は「弁体可振上限速度」とも称呼される。なお、弁体可振上限速度ＮＥ１は、主にＰＣＶバルブ５４の備える弁体３の重量及びスプリング４のばね定数（いわゆるバネマス系）によって決定される。一般的に、弁体３の重量が小さいほど、或いは、スプリング４のばね定数の値が大きいほど、弁体可振上限速度ＮＥ１は高回転側に移動する。

図４に示した領域Ｚは、領域Ｒと領域Ｖとが重なり合った領域である。即ち、機関１０に備えられた弁体３は、機関回転速度ＮＥ及び吸気管負圧ＮＰがともに領域Ｚ内にあるときに、振動及び回転動作を伴ってケース２内を軸方向に移動する。この際に、弁体３の計量面３ａと計量孔６ｅの内壁面８ａとが接触して計量面３ａ及び内壁面８ａに堆積したスラッジ及び／又はデポジットが掻き落とされ、計量面３ａ及び内壁面８ａが洗浄される。このように、機関１０の運転条件が領域Ｚの範囲にあると、弁体３が自動的に振動及び回転動作を開始し、弁体３の振動及び回転動作によって計量面３ａ及び内壁面８ａが洗浄されるので、領域Ｚは「自己洗浄領域Ｚ」とも称呼される。

発明者は、種々の実験により自己洗浄領域Ｚにおいて、「吸気管負圧ＮＰが大きいほど弁体３の振動の変化度合いが大きくなる」という知見を得た。更に、その結果として、「吸気管負圧ＮＰが大きいとき、弁体３の計量面３ａに堆積したスラッジ及び／又はデポジットが計量面３ａ全体に亘って除去される」ことが判明した。即ち、「弁体３の計量面３ａに堆積したスラッジ及び／又はデポジットを除去すべきとき」に吸気管負圧ＮＰを大きくすることは、弁体３の計量面３ａに堆積したスラッジ及び／又はデポジットを除去する目的を達成するのに有効である。

以下、図５を参照しながら、弁体３の計量面３ａに堆積したスラッジ及び／又はデポジットが除去される原理について説明する。図５には、機関１０の運転条件が自己洗浄領域ＺにあるときのＰＣＶバルブ５４の軸方向の断面図が示される。

機関回転速度ＮＥが図４に示したＮＥ２であるとすると、このときの吸気管負圧ＮＰは曲線Ｎ上の動作点Ｐ１のＹ座標であるＮＰ１となる。吸気管負圧ＮＰ１は比較的小さい。よって、弁体３の前進する量は比較的小さく、弁体３が軸回りの回転を伴って振動すると、図５（Ａ）に示したように、弁体３の計量面３ａであって弁体３の先端部に近い側が計量孔６ｅの内壁面８ａと干渉する。その結果、計量面３ａの弁体先端側及び内壁面８ａに堆積したスラッジ及び／又はデポジットが掻き落とされる。

エゼクタ６６、分流路６７及び制御バルブ７１により構成される負圧発生部を用いて負圧を強制的に大きくしたとき、動作点は、「機関回転速度−吸気管負圧曲線Ｎ」上の動作点Ｐ１から逸れて動作点Ｐ２へと移動する。このときの吸気管負圧ＮＰ２は比較的大きい。よって、弁体３の前進する量は比較的大きく、弁体３が軸回りの回転を伴って振動すると、図５（Ｂ）に示したように、弁体３の計量面３ａであって弁体３の後端部に近い側が計量孔６ｅの内壁面８ａと干渉する。その結果、計量面３ａであって弁体３の後端部に近い側及び計量孔６ｅの内壁面８ａに堆積したスラッジ及び／又はデポジットが掻き落とされる。

前述したように、動作点がＰ２にあるときは、動作点がＰ１にあるときよりも弁体３の振動及び回転の動作の変化の度合いが大きい。その結果として、計量面３ａであって弁体３の後端部に近い側だけでなく、計量面３ａの広い範囲に亘って堆積したスラッジ及び／又はデポジットが掻き落とされることが判明した。この原因の発生メカニズムは定かではないが、吸気脈動によってＰＣＶバルブ５４の出口６ｂの圧力が周期的に変動することに伴って、弁体３が軸方向にも変位していると考えられている。以下、機関回転速度ＮＥが所定値ＮＥ１以下であるときに負圧発生部を用いて負圧を強制的に大きくすることにより、弁体３の計量面３ａ及び計量孔６ｅの内壁面８ａに堆積したスラッジ及び／又はデポジットを掻き落とすことを「自己洗浄」と称呼する。

（ＥＣＵの作動）
本還流装置におけるＥＣＵ１００の実際の作動について説明する。ＥＣＵ１００は、前回実行した「自己洗浄」からの積算走行距離Ｌが規定値Ｌ０を超えた後であって機関回転速度ＮＥが所定値ＮＥ１以下の条件を満たしているときに新たな「自己洗浄」を実行するようになっている。以下、積算走行距離Ｌが規定値Ｌ０を超えており、且つ、機関回転速度ＮＥが所定値ＮＥ１以下の条件を満たしていると仮定して説明する。

ＥＣＵ１００のＣＰＵは、所定時間が経過する毎に図６にフローチャートにより示した「自己洗浄ルーチン」を実行するようになっている。従って、ＣＰＵは適当なタイミングにて図６のステップ６００から処理を開始し、ステップ６１０に進んで機関回転速度ＮＥが所定値ＮＥ１以下であるか否かを判定する。

前述の仮定によれば、機関回転速度ＮＥは所定値ＮＥ１以下である。よって、ＣＰＵはステップ６１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ６２０に進み、自己洗浄すべきであるか否かを判定する。現時点において、前回実行した「自己洗浄」からの積算走行距離Ｌが規定値Ｌ０を超えている。よって、ＣＰＵはステップ６２０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ６３０に進み、制御バルブ７１を一定時間開弁してエゼクタ６６により負圧を発生させ、ステップ６９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

なお、機関回転速度ＮＥが所定値ＮＥ１よりも大きい場合及び前回の「自己洗浄」からの積算走行距離Ｌが規定値Ｌ０に満たない場合は、それぞれステップ６１０及びステップ６２０にて「Ｎｏ」と判定してステップ６９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。

なお、自己洗浄実行中において、予め定められた自己洗浄時間が経過しないうちに機関回転速度ＮＥが所定値ＮＥ１を超えた場合、ＥＣＵ１００は、自己洗浄を中断し、機関回転速度ＮＥが再び所定値ＮＥ１以下となったときに、自己洗浄を再開するように構成されてもよい。

このように、ＥＣＵ（制御部）１００は、機関１０の機関回転速度ＮＥが所定値ＮＥ１以下であって、弁体３の計量面３ａに堆積したスラッジ及び／又はデポジットを除去すべきときに負圧発生部に負圧を発生させるように構成されている。

本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。

本還流装置は、「負圧発生部」としてブレーキ動力倍力装置用のエゼクタ６６を利用していたが、このブレーキ動力倍力装置用のエゼクタ６６ではなく、新たに別のエゼクタを設けてこれを用いてもよい。本還流装置は「負圧発生部」としてエゼクタの代わりに、バキュームポンプを利用してもよい。

本還流装置のＥＣＵ１００は、所定の積算走行距離Ｌ０毎に「自己洗浄」を実行するように構成されていたが、ＥＣＵ１００は、イグニッション・キー・スイッチがオフからオンに操作された後、機関回転速度ＮＥが所定値ＮＥ１以下の条件を満たしているときに新たな「自己洗浄」を実行するように構成されてもよい。

更に、本還流装置のＥＣＵ１００は、所定の積算時間Ｔ０毎に「自己洗浄」を実行するように構成されてもよいし、前回実行した「自己洗浄」後から起算した機関回転数ＮＥ及び負荷トルクＫＬ等から推定されるスラッジ及び／又はデポジットの堆積量が所定の閾値を超えたときに「自己洗浄」を実行するように構成されてもよい。

なお、本還流装置が適用される機関は、他の形式の機関（例えば、ディーゼル機関）であってもよい。

１０…内燃機関（機関）、２１…クランクケース、２１ａ…クランクケース室、２４…シリンダヘッド、３１…吸気管、３３…スロットルバルブ、３４…サージタンク、５４…ＰＣＶバルブ、５５…第４ガス通路部、５５ａ…ブローバイガス管、６６…エゼクタ、６７…分流路、６８…エゼクタ負圧管路、７１…制御バルブ。

Claims (1)

1. 内燃機関のクランクケース内に漏出したブローバイガスを流通させて同内燃機関の吸気通路に還流させるように同吸気通路を構成する部材に接続されたブローバイガス通路部と、
   前記ブローバイガス通路部に介装されるとともに同ブローバイガス通路部に流れる前記ブローバイガスの流量を制御する流量制御弁と、
   を備え、
   前記流量制御弁は、
   前記ブローバイガスを流通させる流体通路を構成する略円筒状のケースと、略円錐台形状を有する弁体であって、前記ケースの内部において同ケースの軸方向に往復動可能となるように同ケース内に同ケースと軸方向が一致させられ且つその先端側が前記ブローバイガス通路部の下流側に向けられて収容され、且つ、前記ケースの内側に設けられた計量孔の孔壁面と前記弁体の先端側部分の側面である計量面とによってオリフィスが形成される弁体と、前記弁体を前記ケース内において前記ブローバイガス通路部の上流側へ付勢するスプリングと、を備え、前記弁体の前記先端側と反対側の基部と前記ケースに設けられたシート部とが当接することにより前記流体通路を閉じ、前記ブローバイガス通路部の前記流量制御弁よりも下流側の圧力が前記ブローバイガス通路部の前記流量制御弁よりも上流側の圧力に対して所定圧力以上小さくなる差圧発生時には前記弁体が前記ブローバイガス通路部の下流側に移動することにより前記弁体の基部と前記ケースの前記シート部とが離間し前記流体通路を開くとともに、前記弁体の移動量に応じて前記オリフィスの通路断面積が変化させられるように構成された、ブローバイガス還流装置であって、
   前記ブローバイガス通路部であって前記流量制御弁と前記吸気通路を構成する部材との間に配設されるとともに大気圧よりも低い圧力である負圧を発生可能な負圧発生部と、
   前記内燃機関の機関回転速度が所定値以下であって前記計量面に堆積したスラッジ及び／又はデポジットを除去すべきと判定したときに前記負圧発生部に前記負圧を発生させる制御部と、
   を備えたブローバイガス還流装置。