JP2019094814A - ブローバイガス還元システム - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンのアイドリング運転時において、オイル戻し通路内の逆流現象が生じることを抑制できるブローバイガス還元システムを提供する。【解決手段】ブローバイガス還元システム１は、オイルセパレータ１１と還元ガス通路１４とオイル戻し通路１５とを有するブローバイガス還元装置１０と、エンジンを制御する制御装置３０と、を備え、オイル戻し通路には逆止弁１２が配置され、この逆止弁は、クランクケース側圧力がオイルセパレータ側圧力より大きい場合に閉弁状態になるように設定され、制御装置は、エンジン１００のアイドリング運転時において、クランクケース側圧力がオイルセパレータ側圧力以下であるという条件が満たされた場合に、エンジン回転数を、アイドリング運転時においてこの条件が満たされない場合のエンジン回転数よりも上昇させる回転数上昇制御処理の実行を開始する。【選択図】図２

Description

本開示はブローバイガス還元システムに関する。

従来、エンジンから排出されたブローバイガスをエンジンの吸気系に還元させるブローバイガス還元装置が知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１２−２４６８０１号公報

ところで、ブローバイガス還元装置として、エンジンから排出されたブローバイガスが導入されるオイルセパレータと、オイルセパレータを通過後のブローバイガスをエンジンの吸気系に還元させる還元ガス通路と、オイルセパレータによってブローバイガスから分離されたオイルをエンジンのクランクケースに導入するオイル戻し通路と、を有するタイプのブローバイガス還元装置を用いることがある。そして、このオイル戻し通路には逆止弁が配置され、この逆止弁は、オイル戻し通路における逆止弁よりもクランクケースの側の圧力（クランクケース側圧力）がオイル戻し通路における逆止弁よりもオイルセパレータの側の圧力（オイルセパレータ側圧力）より大きい場合に閉弁状態になる。

このようなブローバイガス還元装置が適用されたエンジンの場合、エンジンのアイドリング運転時において、クランクケース内の圧力変動によって、クランクケース側圧力がオイルセパレータ側圧力以下になって逆止弁が開弁状態になるおそれがある。このようにアイドリング運転時に逆止弁が開弁状態になった場合、何等かの要因によってクランクケース内のガスがオイル戻し通路内に逆流してくるおそれがある。この場合、この逆流してきたガスがオイル戻し通路内に存在するオイルとともにオイル戻し通路を逆流してオイルセパレータの側に吹き上げられるという現象（以下、これを「オイル戻し通路内の逆流現象」と称する）が生じるおそれがある。

本開示は上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、エンジンのアイドリング運転時において、オイル戻し通路内の逆流現象が生じることを抑制できるブローバイガス還元システムを提供することである。

上記目的を達成するため、本発明の態様に係るブローバイガス還元システムは、エンジンから排出されたブローバイガスが導入されるオイルセパレータと、前記オイルセパレータを通過後の前記ブローバイガスを前記エンジンの吸気系に還元させる還元ガス通路と、前記オイルセパレータによって前記ブローバイガスから分離されたオイルを前記エンジンのクランクケースに導入するオイル戻し通路と、を有するブローバイガス還元装置と、前記エンジンを制御する制御装置と、を備え、前記オイル戻し通路には、逆止弁が配置され、前記逆止弁は、前記オイル戻し通路における前記逆止弁よりも前記クランクケースの側の圧力であるクランクケース側圧力が前記オイル戻し通路における前記逆止弁よりも前記オイルセパレータの側の圧力であるオイルセパレータ側圧力より大きい場合に閉弁状態になるように設定され、前記制御装置は、前記エンジンのアイドリング運転時において、前記クランクケース側圧力が前記オイルセパレータ側圧力以下であるという条件が満たされた場合に、エンジン回転数を、前記アイドリング運転時において前記条件が満たされない場合のエンジン回転数よりも上昇させる回転数上昇制御処理の実行を開始する。

上記のブローバイガス還元システムによれば、エンジンのアイドリング運転時において逆止弁が閉弁状態となり、オイル戻し通路内の逆流現象が生じることを抑制することができる。

実施形態に係るブローバイガス還元システムの構成を模式的に示す構成図である。 制御装置が実行する制御処理のフローチャートの一例である。

図１は、本実施形態に係るブローバイガス還元システム１の構成を模式的に示す構成図である。このブローバイガス還元システム１は、車両に搭載されたエンジン１００に適用されている。この車両の具体的な種類は特に限定されるものではないが、本実施形態では一例としてバスやトラック等の商用車両を用いている。また、エンジン１００の具体的な種類は特に限定されるものではないが、本実施形態では一例としてディーゼルエンジンを用いている。

また、このエンジン１００は、エンジン本体１０１と、クランクケース１０２とを備えている。エンジン本体１０１は、シリンダブロック、このシリンダブロックの上部に配置されたシリンダヘッド、シリンダブロックに形成されたシリンダ（気筒）に配置されたピストン、ピストンにコンロッドを介して接続されたクランクシャフト、シリンダ内の燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射装置等を備えている。クランクケース１０２は、その内部にクランクシャフトを収容するケースである。このクランクケース１０２は、シリンダブロックの下部に配置されている。

なお、このエンジン１００の構造自体は、一般的なものである。このようなエンジン１００においては、エンジン回転数が高くなるほど、クランクケース１０２内の圧力（すなわち、クランクケース１０２の内圧）が高くなる傾向がある。

ブローバイガス還元システム１は、ブローバイガス還元装置１０と、センサ類と、エンジン１００を制御する制御装置３０とを備えている。図１においては、このセンサ類の一例として、回転数センサ２０及び圧力センサ２１ａ，２１ｂが例示されている。

ブローバイガス還元装置１０は、オイルセパレータ１１と、逆止弁１２と、ブローバイガス通路１３と、還元ガス通路１４と、オイル戻し通路１５とを備えている。ブローバイガス通路１３は、エンジン１００に設けられたブローバイガス排出口と、オイルセパレータ１１のブローバイガス流入口とを連通しており、エンジン１００から排出されたブローバイガスをオイルセパレータ１１に導入する配管である。

なお、エンジン１００におけるブローバイガス排出口の形成箇所は、ブローバイガスを排出できる箇所であればよく、その具体的な形成箇所は限定されるものではないが、本実施形態に係るブローバイガス排出口は、一例として、エンジン１００のシリンダヘッドの部分に形成されている。また、本実施形態に係るブローバイガスは、具体的には、エンジン１００の燃焼室のガスがピストンとシリンダとの隙間からクランクケース１０２内に漏洩したガスである。ブローバイガス排出口は、エンジン１００の内部において、このクランクケース１０２の内部と連通している。なお、ブローバイガス排出口は、例えば、クラ
ンクケース１０２の部分に設けられていてもよい。

オイルセパレータ１１は、ブローバイガスに含まれるオイルを分離する装置である。このような機能を有するものであれば、オイルセパレータ１１の具体的な構成は特に限定されるものではなく、オイルセパレータ１１として、ガス中のオイルを分離することができる公知のオイルセパレータを用いることができる。このため、オイルセパレータ１１のこれ以上詳細な説明は省略する。

還元ガス通路１４は、オイルセパレータ１１のブローバイガス排出口と、エンジン１００の吸気系１０３とを連通しており、オイルセパレータ１１を通過後のブローバイガス（すなわち、オイルが分離された後のブローバイガス）を吸気系１０３に導入する配管である。本実施形態においては、この吸気系１０３の具体例として、エンジン１００の吸気通路を用いている。

オイル戻し通路１５は、オイルセパレータ１１のオイル排出口と、エンジン１００のクランクケース１０２に設けられたオイル戻し口とを連通しており、オイルセパレータ１１によってブローバイガスから分離されたオイルをクランクケース１０２に導入する配管である。

なお、本実施形態に係るオイル戻し通路１５は、概ね（すなわち、全体的に見て）、オイルセパレータ１１の側からクランクケース１０２の側に向かうに従って、その地上高が低くなるように設定されている。このため、オイルセパレータ１１によって分離されたオイルは、主として重力作用を受けて、オイル戻し通路１５を流動して、クランクケース１０２に導入される。

逆止弁１２は、オイル戻し通路１５に配置されている。この逆止弁１２は、オイル戻し通路１５における逆止弁１２よりもクランクケース１０２の側の圧力（以下、「クランクケース側圧力」と称する）が、オイル戻し通路１５における逆止弁１２よりもオイルセパレータ１１の側の圧力（以下、「オイルセパレータ側圧力」と称する）より大きい場合に、閉弁状態になるように設定されている。逆に言えば、逆止弁１２は、クランクケース側圧力がオイルセパレータ側圧力以下である場合には、開弁状態になる。

逆止弁１２は、車両の走行中においては閉弁状態なっている。具体的には、車両の走行中においては、エンジン回転数はアイドリング運転時の回転数よりも高い回転数になる。この場合、クランクケース１０２内の圧力は十分に高いので、クランクケース側圧力はオイルセパレータ側圧力より大きくなる。この結果、逆止弁１２は閉弁状態になる。このように逆止弁１２が閉弁状態になった場合、クランクケース１０２内から逆流してきたガスがオイル戻し通路１５内に存在するオイルとともにオイル戻し通路１５を逆流してオイルセパレータ１１の側に吹き上げられる「オイル戻し通路内の逆流現象」が生じることが抑制される。また、このように逆止弁１２が閉弁状態になった場合、オイルセパレータ１１によって分離されたオイルは、オイル戻し通路１５における逆止弁１２よりもクランクケース１０２の側へ流動することができないので、オイルセパレータ１１の内部やオイル戻し通路１５における逆止弁１２よりもオイルセパレータ１１の側の部分に滞留する。

一方、エンジン１００の運転が停止した場合（エンジン回転数がゼロになった場合）、クランクケース１０２内の圧力は低下して、クランクケース側圧力はオイルセパレータ側圧力以下になる。この結果、逆止弁１２は開弁状態になる。この場合、オイルは、オイル戻し通路１５を通過してクランクケース１０２内に導入される。

回転数センサ２０は、エンジン回転数（具体的にはエンジン１００のクランクシャフト
の回転数；ｒｐｍ）を検出し、この検出結果を制御装置３０に伝える。

圧力センサ２１ａは、オイル戻し通路１５における逆止弁１２よりもクランクケース１０２の側の圧力（すなわち、クランクケース側圧力；Ｐａ）を検出し、この検出結果を制御装置３０に伝える。圧力センサ２１ｂは、オイル戻し通路１５における逆止弁１２よりもオイルセパレータ１１の側の圧力（すなわち、オイルセパレータ側圧力；Ｐａ）を検出し、この検出結果を制御装置３０に伝える。

制御装置３０は、エンジン１００の動作を統合的に制御する制御装置である。このような制御装置３０として、本実施形態では、電子制御装置を用いている。この電子制御装置は、制御部としての機能を有するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）や、ＣＰＵの動作に用いられるデータやプログラム等を記憶する記憶部を備えている。この記憶部としては、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等が用いられている。

図２は、制御装置３０が実行する制御処理のフローチャートの一例である。制御装置３０は、エンジン１００の始動開始と同時に図２のフローチャートを所定周期で繰り返し実行する。また、図２の各ステップは、制御装置３０の具体的にはＣＰＵが実行する。

ステップＳ１０において、制御装置３０は、エンジン１００がアイドリング運転時であるか否かを判定する。なお、アイドリング運転とは、エンジン１００が無負荷で運転していることをいい、具体的には、本実施形態においては、アクセルペダルの踏み込み量がゼロの状態でエンジン１００が運転していることをいう。制御装置３０は、通常は、このアイドリング運転時において、エンジン回転数（ｒｐｍ）が予め設定された所定のアイドリング回転数（「基準アイドリング回転数」と称する）になるように、エンジン１００の燃料噴射量等を制御している。このステップＳ１０でＮＯと判定された場合、制御装置３０はフローチャートをスタートから再度実行する（リターン）。

一方、ステップＳ１０でＹＥＳと判定された場合（すなわち、エンジン１００がアイドリング運転時の場合）、制御装置３０は、予め設定された所定の開始条件が満たされたか否かを判定する（ステップＳ２０）。本実施形態においては、ステップＳ２０に係る開始条件として、クランクケース側圧力がオイルセパレータ側圧力以下であるという条件を用いている。

この場合、ステップＳ２０において制御装置３０は、圧力センサ２１ａの検出結果に基づいて取得したクランクケース側圧力が圧力センサ２１ｂの検出結果に基づいて取得したオイルセパレータ側圧力以下であるか否かを判定し、この結果、クランクケース側圧力がオイルセパレータ側圧力以下であると判定した場合に、開始条件が満たされた（ＹＥＳ）と判定する。

ステップＳ２０において、ＮＯと判定された場合（すなわち、クランクケース側圧力がオイルセパレータ側圧力より大きい場合）、制御装置３０は、エンジン回転数を基準アイドリング回転数に制御することを維持する（ステップＳ３０）。すなわち、この場合、エンジン回転数は、上昇せずに、基準アイドリング回転数のままである。次いで制御装置３０は、フローチャートをスタートから再度実行する（リターン）。

一方、ステップＳ２０でＹＥＳと判定された場合（すなわち、クランクケース側圧力がオイルセパレータ側圧力以下の場合）、制御装置３０は、回転数上昇制御処理の実行を開始する（ステップＳ４０）。この回転数上昇制御処理において、制御装置３０は、エンジン回転数を、アイドリング運転時において開始条件が満たされない場合のエンジン回転数
（すなわち、基準アイドリング回転数）よりも上昇させる。

前述したように、エンジン１００においては、エンジン回転数が高くなるほど、クランクケース１０２内の圧力が高くなる。したがって、このステップＳ４０においてエンジン回転数が上昇することで、クランクケース１０２内の圧力を上昇させることができる。この結果、クランクケース側圧力を上昇させて、逆止弁１２を閉弁状態にすることができる。

なお、ステップＳ４０に係る回転数上昇制御処理の目標となるエンジン回転数（すなわち、目標エンジン回転数）は、基準アイドリング回転数よりも高い値であればよく、その具体的な値は特に限定されるものではないが、例えば以下の観点に基づいて設定すればよい。

具体的には、ステップＳ４０の目標エンジン回転数が高いほど、クランクケース１０２内の圧力をより高くすることができる。一方、ステップＳ４０の目標エンジン回転数が低いほど、ステップＳ４０の実行に伴う燃費の悪化を抑制することができる。そこで、ステップＳ４０の目標エンジン回転数の一例として、クランクケース１０２内の圧力が逆止弁１２を閉弁状態に維持できる圧力になるようなエンジン回転数の範囲内で、できるだけ低いエンジン回転数を用いればよい。これにより、ステップＳ４０の実行に伴う燃費の悪化をできる限り抑制しつつ、逆止弁１２を閉弁状態にすることができる。なお、この目標エンジン回転数は、予め実験、シミュレーション等によって求めておき、制御装置３０の記憶部（例えばＲＯＭ等）に記憶させておく。制御装置３０は、回転数センサ２０の検出したエンジン回転数が、この記憶部の目標エンジン回転数となるようにエンジン１００を制御する。

ステップＳ４０の後に、制御装置３０は、予め設定された所定の終了条件が満たされたか否かを判定する（ステップＳ５０）。この終了条件の一例として、本実施形態では、クランクケース側圧力がオイルセパレータ側圧力より大きくなったという条件を用いている。具体的には、制御装置３０は、圧力センサ２１ａの検出結果に基づいて取得したクランクケース側圧力が圧力センサ２１ｂの検出結果に基づいて取得したオイルセパレータ側圧力より大きいか否かを判定し、この結果、クランクケース側圧力がオイルセパレータ側圧力より大きいと判定した場合に終了条件が満たされた（ＹＥＳ）と判定する。このステップＳ５０はＹＥＳと判定されるまで、繰り返し実行される。

ステップＳ５０でＹＥＳと判定された場合、制御装置３０は、回転数上昇制御処理の実行を終了する（ステップＳ６０）。すなわち、本実施形態に係る回転数上昇制御処理は、クランクケース側圧力がオイルセパレータ側圧力より大きくなるまで実行されている。

具体的には、ステップＳ６０において制御装置３０は、エンジン回転数を基準アイドリング回転数に戻す。ステップＳ６０の実行後において制御装置３０は、フローチャートをスタートから再度実行する（リターン）。

以上のような本実施形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。まず、本実施形態によれば、エンジン１００のアイドリング運転時において、クランクケース側圧力がオイルセパレータ側圧力以下であるという開始条件が満たされた場合（ステップＳ２０でＹＥＳの場合）に、ステップＳ４０に係る回転数上昇制御処理の実行が開始されることで、エンジン回転数を、アイドリング運転時において開始条件が満たされない場合のエンジン回転数（基準アイドリング回転数）よりも上昇させることができる。これにより、クランクケース１０２内の圧力を上昇させることができるので、逆止弁１２を閉弁状態にすることができ、以って、オイル戻し通路内の逆流現象が生じることを抑制することができ
る。

また、本実施形態によれば、ステップＳ４０に係る回転数上昇制御処理を、クランクケース側圧力がオイルセパレータ側圧力より大きくなるまで実行しているので（ステップＳ６０）、回転数上昇制御処理が無駄に長時間実行されることを抑制しつつ、逆止弁１２を閉弁状態にすることができる。これにより、回転数上昇制御処理が無駄に長時間実行されることに伴う燃費の悪化を抑制しつつ、オイル戻し通路内の逆流現象が生じることを抑制することができる。

以上本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１ ブローバイガス還元システム
１０ ブローバイガス還元装置
１１ オイルセパレータ
１２ 逆止弁
１３ ブローバイガス通路
１４ 還元ガス通路
１５ オイル戻し通路
２０ 回転数センサ
２１ａ，２１ｂ 圧力センサ
３０ 制御装置
１００ エンジン
１０２ クランクケース
１０３ 吸気系

Claims (2)

1. エンジンから排出されたブローバイガスが導入されるオイルセパレータと、前記オイルセパレータを通過後の前記ブローバイガスを前記エンジンの吸気系に還元させる還元ガス通路と、前記オイルセパレータによって前記ブローバイガスから分離されたオイルを前記エンジンのクランクケースに導入するオイル戻し通路と、を有するブローバイガス還元装置と、
   前記エンジンを制御する制御装置と、を備え、
   前記オイル戻し通路には、逆止弁が配置され、
   前記逆止弁は、前記オイル戻し通路における前記逆止弁よりも前記クランクケースの側の圧力であるクランクケース側圧力が前記オイル戻し通路における前記逆止弁よりも前記オイルセパレータの側の圧力であるオイルセパレータ側圧力より大きい場合に閉弁状態になるように設定され、
   前記制御装置は、前記エンジンのアイドリング運転時において、前記クランクケース側圧力が前記オイルセパレータ側圧力以下であるという条件が満たされた場合に、エンジン回転数を、前記アイドリング運転時において前記条件が満たされない場合のエンジン回転数よりも上昇させる回転数上昇制御処理の実行を開始する、ブローバイガス還元システム。
2. 前記制御装置は、前記回転数上昇制御処理を、前記クランクケース側圧力が前記オイルセパレータ側圧力より大きくなるまで実行する、請求項１記載のブローバイガス還元システム。

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