JP2021055580A - エンジン装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンオイルの劣化の促進を抑制する。【解決手段】エンジンは、エンジンケース内のブローバイガスを吸気通路に還流させるためのブローバイガス通路を有し、吸気通路は、第１吸気口および第２吸気口を有し、第２吸気口には、バルブが設けられる。そして、エンジンの回転数が所定回転数より小さいとき、または、エンジンの負荷率が所定負荷率より小さいときには、エンジンの回転数が所定回転数以上で且つエンジンの負荷率が所定負荷率以上のときに比して、バルブの開度が小さくなるようにエンジンを制御する。【選択図】図２

Description

本発明は、エンジン装置に関する。

従来、この種のエンジン装置としては、シリンダヘッドカバー内のカム室と吸気通路とを接続するブローバイガス通路を有するエンジンを備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このエンジン装置では、クランクケースやシリンダヘッドカバーなどにより構成されるエンジンケース内の内室（カム室など）に溜まっているブローバイガスをブローバイガス通路を介して吸気通路に供給している。

特開２０１３−１５５６９１号公報

しかしながら、上述のエンジン装置では、内室と吸気通路との差圧を増加させることができない。このため、内室に溜まっているブローバイガスが吸気通路に十分に還流されない場合がある。ブローバイガスの還流量が少ないと、エンジンオイルの劣化が促進される可能性がある。

本発明のエンジン装置は、エンジンオイルの劣化の促進を抑制することを主目的とする。

本発明のエンジン装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明のエンジン装置は、
エンジンケース内のブローバイガスを吸気通路に還流させるためのブローバイガス通路を有するエンジンと、
前記エンジンを制御する制御装置と、
を備え、
前記吸気通路は、第１吸気口および第２吸気口を有し、
前記第２吸気口には、バルブが設けられている、
エンジン装置であって、
前記制御装置は、前記エンジンの回転数が所定回転数より小さいとき、または、前記エンジンの負荷率が所定負荷率より小さいときには、前記エンジンの回転数が前記所定回転数以上で且つ前記エンジンの負荷率が前記所定負荷率以上のときに比して、前記バルブの開度が小さくなるように前記エンジンを制御する、
ことを要旨とする。

この本発明のエンジン装置では、エンジンの回転数が所定回転数より小さいとき、または、エンジンの負荷率が所定負荷率より小さいときには、エンジンの回転数が所定回転数以上で且つエンジンの負荷率が所定負荷率以上のときに比して、バルブの開度が小さくなるようにエンジンを制御する。これにより、エンジンの回転数が所定回転数より小さいとき、または、エンジンの負荷率が所定負荷率より小さいときに、吸気通路の負圧（エンジンケース内との圧力差）を大きくすることができ、、エンジンケース内のブローバイガスがブローバイガス通路を介して吸気通路に還流するのを促進することができる。この結果、エンジンオイルの劣化の促進を抑制することができる。

本発明のエンジン装置において、前記制御装置は、前記エンジンの回転数が小さいほど前記バルブの開度が小さくなるように前記エンジンを制御するものとしてもよい。また、前記制御装置は、前記エンジンの負荷率が小さいほど前記バルブの開度が小さくなるように前記エンジンを制御するものとしてもよい。

本発明の一実施例としてのエンジン装置を搭載する自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 ＥＣＵ７０により実行される処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。 目標吸気口開度設定用マップの一例を示す説明図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としてのエンジン装置を搭載する自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の自動車２０は、図１に示すように、エンジン２２と、エンジン２２の動力を変速してデファレンシャルギヤ６２を介して駆動輪６４ａ，６４ｂに伝達する変速機６０と、電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）７０とを備える。実施例では、エンジン２２とＥＣＵ７０とが「エンジン装置」に相当する。

エンジン２２は、ガソリンを燃料として動力を出力する内燃機関として構成されている。このエンジン２２は、第１吸気口５２や第２吸気口５４からの空気をエアクリーナ２３に吸入し、エアクリーナ２３により清浄された空気を吸気管２４に流通させると共に燃料噴射弁２６からガソリンを噴射する。そして、空気と燃料との混合気を吸気バルブ２８を介して燃焼室に吸入し、点火プラグ３０による電気火花によって爆発燃焼させて、そのエネルギにより押し下げられるピストン３２の往復運動をクランクシャフト３３の回転運動に変換する。燃焼室からの排気は、一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）の有害成分を浄化する浄化触媒（三元触媒）を有する浄化装置３４を介して外気に排出される。また、燃焼室で生じた排気や未燃焼ガスは、外気に排出されるだけでなく、ピストン３２とシリンダとの隙間からクランクケース３１内の空間に流出する（以下、このように流出した排気や未燃焼ガスを「ブローバイガス」という）。クランクケース３１内の空間は、シリンダヘッドを覆うシリンダヘッドカバー５０内の空間と連通しており、クランクケース３１内の空間に蓄積されたブローバイガスは、シリンダヘッドカバー５０内の空間にも流出する。以下、クランクケース３１およびシリンダヘッドカバー５０を「エンジンケース」という。

このエンジン２２には、吸気管２４におけるスロットルバルブ２５よりも上流側とシリンダヘッドカバー５０とを接続するブローバイガス管９０が設けられている。エンジンケース内の空間に蓄積されたブローバイガスは、この空間に対して吸気管２４内が負圧のときに、ブローバイガス管９０を介して吸気管２４に還流される。このとき、燃焼室には、空気と燃料とブローバイガスとの混合気が吸入される。

エンジン２２の第１吸気口５２は、外気をエアクリーナ２３を介して吸気管２４に導入する導管として構成されている。エンジン２２の第２吸気口５４は、第１吸気口５２と同様に外気をエアクリーナ２３を介して吸気管２４に導入可能に構成されており、第２吸気口５４には、バルブ５６が設けられている。エンジン２２は、ＥＣＵ７０により運転制御される。

ＥＣＵ７０は、図１に示すように、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４や、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６、図示しない入出力ポートを備える。ＥＣＵ７０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力される。

ＥＣＵ７０に入力される信号としては、例えば、クランクシャフト３３の回転位置を検出するクランクポジションセンサ４０からのクランク角θｃｒや、燃焼室内に取り付けられた圧力センサ４３からの筒内圧力、燃焼室へ吸排気を行なう吸気バルブ２８や排気バルブを開閉するカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサ４４からのカムポジション、スロットルバルブ２５のポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサ４６からのスロットル開度を挙げることができる。また、空燃比センサ３５ａからの空燃比、酸素センサ３５ｂからの酸素信号、エンジン２２の冷却水の温度を検出する水温センサ４２からの冷却水温Ｔｗ、吸気管２４に取り付けられたエアフローメータ４８からの吸入空気量Ｑａ、吸気管２４に取り付けられた温度センサ４９からの吸気温Ｔａ、バルブ５６の開度を検出するバルブセンサからの吸気口開度Ｏｉｎも挙げることができる。さらに、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号や、シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ、アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ、ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ、車速センサ８８からの車速Ｖも挙げることができる。

ＥＣＵ７０からは、エンジン２２を運転制御するための各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。ＥＣＵ７０から出力される信号としては、例えば、燃料噴射弁２６への駆動信号やスロットルバルブ２５のポジションを調節するスロットルモータ３６への駆動信号、イグナイタと一体化されたイグニッションコイル３８への制御信号、バルブ５６の開度を調整するバルブモータへの制御信号としての目標吸気口開度Ｏｉｎ＊を挙げることができる。また、ＥＣＵ７０からは、変速機６０への制御信号も出力ポートを介して出力されている。

ＥＣＵ７０は、クランクポジションセンサ４０からのクランク角θｃｒに基づいてクランクシャフト３３の回転数、即ち、エンジン２２の回転数Ｎｅを演算している。また、ＥＣＵ７０は、演算したエンジン２２の回転数Ｎｅとエアフローメータ４８からの吸入空気量Ｑａとに基づいて、負荷率（エンジン２２の１サイクルあたりの行程容積に対する１サイクルで実際に吸入される空気の容積の比）ＫＬを演算している。

こうして構成された実施例の自動車２０では、基本的には、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃと車速センサ８８からの車速Ｖとに応じた要求トルクＴｅ＊（要求パワーＰｅ＊）がエンジン２２から出力されながら走行するようエンジン２２と変速機６０とを制御する。

エンジン２２の運転制御としては、スロットルバルブ２５の開度を制御する吸入空気量制御や、燃料噴射弁２６からの燃料噴射量を制御する燃料噴射制御、点火プラグ３０の点火時期を制御する点火制御などを行なう。吸入空気量制御では、ＥＣＵ７０は、エンジン２２の目標トルクＴｅ＊に基づいて目標空気量Ｑａ＊を設定し、吸入空気量Ｑａが目標空気量Ｑａ＊となるように目標スロットル開度ＴＨ＊を設定し、スロットルバルブ２５のスロットル開度ＴＨが目標スロットル開度ＴＨ＊となるようにスロットルモータ３６を制御する。燃料噴射制御では、ＥＣＵ７０は、吸入空気量Ｑａに基づいて空燃比ＡＦが目標空燃比ＡＦ＊となるように目標燃料噴射量Ｑｆ＊を設定し、燃料噴射弁２６から目標燃料噴射量Ｑｆ＊の燃料が噴射されるように燃料噴射弁２６を制御する。点火制御では、ＥＣＵ７０は、エンジン２２の回転数Ｎｅと負荷率ＫＬとに基づいて目標点火時期Ｔｆ＊を設定し、目標点火時期Ｔｆ＊で点火が行なわれるように点火プラグ３０を制御する。

次に、こうして構成された実施例の自動車２０に搭載されるエンジン装置の動作について説明する。図２は、ＥＣＵ７０により実行される処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、繰り返し実行される。

図２の処理ルーチンが実行されると、ＥＣＵ７０は、最初に、エンジン２２の回転数Ｎｅや負荷率ＫＬなどのデータを入力する（ステップＳ１００）。ここで、エンジン２２の回転数Ｎｅは、クランクポジションセンサ４０からのクランク角θｃｒに基づいて演算された値が入力される。エンジン２２の負荷率ＫＬは、エアフローメータ４８からの吸入空気量Ｑａとエンジン２２の回転数Ｎｅとに基づいて演算された値が入力される。

こうしてデータが入力されると、ＥＣＵ７０は、エンジン２２の回転数Ｎｅを閾値Ｎｅｒｅｆと比較すると共に（ステップＳ１１０）、エンジン２２の負荷率ＫＬを閾値ＫＬｒｅｆと比較する（ステップＳ１２０）。ここで、閾値Ｎｅｒｅｆや閾値ＫＬｒｅｆは、ブローバイガスの還流量の増加が要求されているか否かを判定するための閾値であり、実験や解析により予め定められる。

ステップＳ１１０でエンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｅｒｅｆ以上で且つステップ１２０でエンジン２２の負荷率ＫＬが閾値ＫＬｒｅｆ以上のときには、ブローバイガスの還流量の増加が要求されていないと判断し、バルブ５６の目標吸気口開度Ｏｉｎ＊に所定開度Ｏｉｎ１を設定して（ステップＳ１３０）、本ルーチンを終了する。ここで、所定開度Ｏｉｎ１は、ブローバイガスの還流量の増加が要求されていないときの吸気口開度Ｏｉｎの目標値として予め定められ、例えば１００％（全開）などが用いられる。

ステップＳ１１０でエンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｅｒｅｆ未満のときや、ステップ１２０でエンジン２２の負荷率ＫＬが閾値ＫＬｒｅｆ未満のときには、ブローバイガスの還流量の増加が要求されていると判断し、エンジン２２の回転数Ｎｅと負荷率ＫＬと目標吸気口開度設定用マップとを用いて目標吸気口開度Ｏｉｎ＊を設定して（ステップＳ１４０）、本ルーチンを終了する。ここで、目標吸気口開度設定用マップは、エンジン２２の回転数Ｎｅおよび負荷率ＫＬと目標吸気口開度Ｏｉｎ＊との関係として予め定められ、ＲＯＭ７４に記憶されている。図３は、目標吸気口開度設定用マップの一例を示す説明図である。目標吸気口開度Ｏｉｎ＊は、図示するように、所定開度Ｏｉｎ１未満の範囲内で、回転数Ｎｅが小さいほど小さくなるように、且つ、負荷率ＫＬが小さいほど小さくなるように設定される。このように設定される理由を以下に説明する。

エンジン２２では、回転数Ｎｅが大きいほど、また、負荷率ＫＬが大きいほど、エンジンケース内に蓄積されるブローバイガスの量が増加する。エンジン２２の回転数Ｎｅが大きく且つエンジン２２の負荷率ＫＬが大きいときには、吸入空気量Ｑａが多いため（流量が大きいため）、エンジンケース内に対する吸気管２４の負圧が大きくなる（圧力が小さくなる）。これにより、ブローバイガスの還流量も増加するため、クランクケース内のブローバイガスを十分に除去することができる。一方、エンジン２２の回転数Ｎｅが小さいときや、エンジン２２の負荷率ＫＬが小さいときには、エンジン２２の回転数Ｎｅが大きく且つエンジン２２の負荷率ＫＬが大きいときに比して、エンジンケース内に対する吸気管２４の負圧が大きくなりにくいため、ブローバイガスの還流量が大きくなりにくい。このため、エンジンケース内のブローバイガスを十分に除去することができない可能性が高くなる。これを踏まえて、実施例では、エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｅｒｅｆ未満のときや、エンジン２２の負荷率ＫＬが閾値ＫＬｒｅｆ未満のときには、エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｅｒｅｆ以上で且つエンジン２２の負荷率ＫＬが閾値ＫＬｒｅｆ以上のときに比して、バルブ５６の開度（吸気口開度Ｏｉｎ）が小さくなるようにエンジン２２を制御する。これにより、エンジンケース内に対する吸気管２４の負圧を大きくして（圧力を小さくして）、ブローバイガス管９０を介して吸気管２４に還流されるブローバイガスの流量を増加させることができる。この結果、エンジンオイルの劣化の促進を抑制することができる。

以上説明した実施例のエンジン装置では、エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｅｒｅｆより小さいとき、または、エンジン２２の負荷率ＫＬが閾値ＫＬｒｅｆより小さいときには、エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｅｒｅｆ以上で且つエンジン２２の負荷率ＫＬが閾値ＫＬｒｅｆ以上のときに比して、バルブ５６の開度（吸気口開度Ｏｉｎ）が小さくなるようにエンジン２２を制御する。これにより、エンジンケース内に対する吸気管２４の負圧を大きくして（圧力を小さくして）、ブローバイガス管９０を介して吸気管２４に還流されるブローバイガスの流量を増加させることができる。この結果、エンジンオイルの劣化の促進を抑制することができる。

実施例のエンジン装置では、エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｅｒｅｆ未満のときや負荷率ＫＬが閾値ＫＬｒｅｆ未満のときには、エンジン２２の回転数Ｎｅと負荷率ＫＬとを用いて目標吸気口開度Ｏｉｎ＊を設定するものとしたが、エンジン２２の回転数Ｎｅと負荷率ＫＬとのいずれか一方を用いて目標吸気口開度Ｏｉｎ＊を設定するものとしてもよく、所定開度Ｏｉｎ１よりも小さい所定開度Ｏｉｎ２を目標吸気口開度Ｏｉｎ＊に設定するものとしてもよい。

実施例のエンジン装置では、エンジン２２は、ガソリンを燃料として動力を出力するガソリンエンジンとして構成されるものとしたが、軽油を燃料として動力を出力するディーゼルエンジンとして構成されるものとしてもよい。

実施例のエンジン装置では、エンジン２２の出力により走行する自動車２０に搭載されるものとしたが、エンジンに加えて走行用のモータを備えるハイブリッド車両に搭載されるものとしてもよく、建設設備などの移動しない設備に搭載されるものとしてもよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン２２が「エンジン」に相当し、ＥＣＵ７０が「制御装置」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、エンジン装置の製造産業などに利用可能である。

２０ 自動車、２２ エンジン、２３ エアクリーナ、２４ 吸気管、２５ スロットルバルブ、２６ 燃料噴射弁、２８ 吸気バルブ、３０ 点火プラグ、３１ クランクケース、３２ ピストン、３３ クランクシャフト、３４ 浄化装置、３６ スロットルモータ、３８ イグニッションコイル、４０ クランクポジションセンサ、４２ 水温センサ、４３ 圧力センサ、４４ カムポジションセンサ、４６ スロットルバルブポジションセンサ、４８ エアフローメータ、４９ 温度センサ、５０ シリンダーヘッドカバー、５２ 第１吸気口、５４ 第２吸気口、５６ バルブ、６０ 変速機、６２ デファレンシャルギヤ、６４ａ，６４ｂ 駆動輪、７０ 電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、９０ ブローバイガス管。

Claims (1)

1. エンジンケース内のブローバイガスを吸気通路に還流させるためのブローバイガス通路を有するエンジンと、
   前記エンジンを制御する制御装置と、
   を備え、
   前記吸気通路は、第１吸気口および第２吸気口を有し、
   前記第２吸気口には、バルブが設けられている、
   エンジン装置であって、
   前記制御装置は、前記エンジンの回転数が所定回転数より小さいとき、または、前記エンジンの負荷率が所定負荷率より小さいときには、前記エンジンの回転数が前記所定回転数以上で且つ前記エンジンの負荷率が前記所定負荷率以上のときに比して、前記バルブの開度が小さくなるように前記エンジンを制御する、
   エンジン装置。

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