JP4254847B2 - ブローバイガス処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、過給機付きの内燃機関に設けられるブローバイガス処理装置に関するものである。

車載等の内燃機関に適用される装置として、シリンダとピストンとの隙間からクランクケース内に漏れ出した燃焼ガス（ブローバイガス）の換気を行うとともに、その換気したブローバイガスを吸気中に還流して処理するブローバイガス処理装置が知られている。ブローバイガス処理装置では一般に、機関内部のブローバイガスが、吸気通路における絞り弁より吸気流れ方向下流側（以下、単に「下流側」）の部分において生じる吸気負圧によって同吸気通路に吸引されて、吸気中に還流される。こうしたブローバイガス処理装置付きの内燃機関では、吸気中に還流されたブローバイガスが燃焼室内で再燃焼されることから、大気中への炭化水素（ＨＣ）の排出量を低減することができる。また機関内部の換気により、ブローバイガスによるオイルの劣化を抑制することができる。

ここで、こうした吸気負圧を利用するブローバイガス処理装置では、吸気通路に過給機（詳しくは、吸気を圧送する圧縮機）が設けられた内燃機関に適用される場合に、同過給機の作動に伴って吸気負圧が無くなると、機関内部の換気を行うことができなくなる。

従来、過給機の設けられていない内燃機関に適用されるブローバイガス処理装置にあって、機関内部のブローバイガスを吸気通路に排出するためのブリーザ通路に、同通路を通過する気体を圧送するポンプを設けることが提案されている（例えば特許文献１参照）。こうした装置を過給機付きの内燃機関に適用することにより、過給機の作動に伴って吸気圧力が無くなったとき（過給時）においても機関内部の換気を行うことが可能になる。
特開２００６−２５００８０号公報

確かに、特許文献１に記載の装置のように、気体を圧送するポンプをブリーザ通路に設けることにより、過給時における換気性能を確保することが可能になる。しかしながら、そうした装置では、過給機が作動しておらず吸気負圧が有るとき（非過給時）にも、機関内部の換気を行うためにポンプを駆動する必要がある。そのため、効率のよい機関内部の換気が実現されるとは云えず、この点において改善の余地がある。

本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、機関内部のブローバイガスの換気を効率良く行うことのできるブローバイガス処理装置を提供することにある。

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説明する。
請求項１に記載の発明は、吸気通路を流れる吸気の圧送を通じて過給を行う過給機と該過給機より吸気流れ方向下流側において前記吸気通路の通路断面積を可変設定する絞り弁とが該吸気通路に設けられた内燃機関に適用され、前記吸気通路における前記絞り弁より吸気流れ方向下流側の部分および機関内部を連通し、該機関内部から前記吸気通路への気体排出のみを許容する一方向排出弁を有する第１のブリーザ通路と、前記吸気通路および前記機関内部を連通し、同機関内部側から前記吸気通路側への気体圧送を行うポンプを有する第２のブリーザ通路と、前記吸気通路における前記絞り弁より吸気流れ方向上流側の部分と前記機関内部とを連通する導入通路とを備え、前記吸気通路における前記絞り弁より吸気流れ方向下流側の部分の内部圧力に基づいて前記ポンプの気体圧送量を変更することをその要旨とする。

非過給時においては、吸気負圧が発生することから、吸気通路における絞り弁より吸気流れ方向下流側（以下、単に「下流側」）の部分の内部圧力（下流側圧力）が上記絞り弁より吸気流れ方向上流側（以下、単に「上流側」）の部分の内部圧力（上流側圧力）と比較して低くなる。そのため、それら下流側圧力と上流側圧力との差により、吸気通路における絞り弁より上流側の部分を流れる吸気（外気）が導入通路を通じて機関内部に導入されるとともに、機関内部のブローバイガスが第１のブリーザ通路を通じて吸気通路に吸引されて吸気中に還流される。

一方、過給時においては、ポンプを駆動することにより、第２のブリーザ通路を通じて機関内部のブローバイガスが吸気通路に戻されて吸気中に還流されるとともに、これによる機関内部のブローバイガスの減少に伴って、吸気通路を流れる吸気（外気）が導入通路を通じて機関内部に導入される。

このように上記構成によれば、非過給時には吸気負圧を利用して、また過給時にはポンプの駆動を通じて、それぞれ機関内部を換気することができる。したがって、機関内部のブローバイガスの換気を効率良く行うことができるようになる。

燃焼室から機関内部に漏れ出すブローバイガスの量は前記下流側圧力に応じて変化する。また、吸気負圧による第１のブリーザ通路を通じた機関内部からの気体排出量も、下流側圧力に応じて変化する。そのため、吸気通路における絞り弁より吸気流れ方向下流側の部分の内部圧力に基づいてポンプの気体圧送量を変更する構成によれば、機関内部に漏れ出すブローバイガスの量に応じて、吸気負圧に基づく気体排出能力の不足分を補うように、ポンプの気体圧送量、換言すれば、第２のブリーザ通路を通じた機関内部からの気体排出量を調節することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のブローバイガス処理装置において、前記内部圧力が所定圧力より低いときに、前記ポンプの駆動を停止することをその要旨とする。

上記構成では、前記下流側圧力が低いときにはポンプの駆動が停止されて、第１のブリーザ通路および導入通路を通じて機関内部の換気が行われる。また、下流側圧力が高いときにはポンプが駆動されて、第２のブリーザ通路および導入通路を通じて機関内部の換気が行われる。このように上記構成によれば、ポンプを常時駆動するのではなく、下流側圧力が低いときにおいてポンプの駆動を停止させることにより、同ポンプを効率よく駆動することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のブローバイガス処理装置において、前記ポンプは、前記内燃機関の温度が高いときの気体圧送量と比較して、同温度が低いときの気体圧送量が大きく設定されてなることをその要旨とする。

内燃機関の温度が低いときほど、潤滑用のオイルの温度や機関内部の気体の温度が低く、ブローバイガス中の未燃燃料等の汚染物質がオイルに混入し易い。この点、上記構成によれば、内燃機関の温度が低いときに、ポンプの気体圧送量を大きくして換気能力を高くすることができ、オイルへの汚染物質の混入を好適に抑制することができる。なお内燃機関の温度としては、同温度を直接検出して用いることの他、その指標値として機関冷却水の温度やオイルの温度を検出してこれを用いることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載のブローバイガス処理装置において、前記第２のブリーザ通路は同通路を通過する気体からオイルを分離させるためのオイルセパレータが設けられてなり、前記処理装置は前記オイルセパレータ内部と前記機関内部とを連通するリターン通路を更に備えることをその要旨とする。

上記構成によれば、第２のブリーザ通路における気体流量に見合うオイル分離能力を有するオイルセパレータを設定することができ、同第２のブリーザ通路を通過する気体からオイルを適切に分離させるとともに、分離させたオイルをリターン通路を介して機関内部に戻すことができる。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のブローバイガス処理装置において、前記オイルセパレータは前記ポンプより前記吸気通路側に設けられてなることをその要旨とする。

上記構成では、ポンプの駆動時において、その吸入側（内燃機関側）の圧力が吐出側（吸気通路側）の圧力より低くなるために、オイルセパレータの内部圧力より機関内部の圧力が低くなる。そのため上記構成によれば、オイルセパレータによって分離させたオイルを、オイルセパレータの内部と機関内部との圧力差を利用して効率良く機関内部に戻すことができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５の何れか一項に記載のブローバイガス処理装置において、前記導入通路は、前記吸気通路における前記過給機より吸気流れ方向上流側の部分に接続されてなることをその要旨とする。

上記構成によれば、過給機による過給によって高くなった圧力が機関内部に直接導入されることがなく、過給時において機関内部の圧力が過度に高くなることを回避することができる。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜６の何れか一項に記載のブローバイガス処理装置において、前記第２のブリーザ通路は、前記吸気通路における前記過給機より吸気流れ方向上流側の部分に接続されてなることをその要旨とする。

上記構成によれば、吸気通路における上記過給機より吸気流れ方向下流側の部分、すなわち過給時において内部圧力がごく高くなる部分に対してポンプによる気体圧送を行う構成と比較して、過給時におけるポンプの駆動負荷を低くすることができる。

請求項８に記載の発明は、請求項１〜７の何れか一項に記載のブローバイガス処理装置において、前記第１のブリーザ通路と前記第２のブリーザ通路とは、前記機関内部における同一部分に連通されてなることをその要旨とする。

ここで、単に非過給時および過給時においてそれぞれブローバイガスの排出と外気の導入とを実行するようにしても、機関内部からのブローバイガスの排出態様や機関内部への外気の導入態様が過給時と非過給時とで異なる装置では、過給機の作動状態と非作動状態とが切り替わる度に、機関内部におけるブローバイガスの流れや外気の流れが一時的に滞留するなどして大きく乱れてしまう。また、吸気通路と機関内部とを連通する連通路におけるブローバイガスの流れ方向や外気の流れ方向が非過給時と過給時とで逆方向となる装置では、連通路中のブローバイガスが機関内部に戻されたり、連通路中の外気が吸気通路に戻されたりしてしまう。そのため、これら装置はいずれも機関内部のブローバイガスを外気に効率よく置き換えること、すなわち機関内部のブローバイガスの効率のよい換気を実現することができない。

上記構成によれば、過給機の作動の有無にかかわらず、機関内部に対して同一部分（各ブリーザ通路の機関内部側の接続部分）から吸気通路にブローバイガスが排出されるとともに同一部分（導入通路の機関内部側の接続部分）から機関内部に外気が導入されるために、機関内部におけるブローバイガスの流れ方向や外気の流れ方向を変化させることなくほぼ一定にすることができる。したがって、過給機の作動状態と非作動状態とが切り替わるとはいえ、これに伴って機関内部のブローバイガスの流れや外気の流れが大きく乱れることはなく、機関内部のブローバイガスの換気を効率的に行うことができる。

（第１の実施の形態）
以下、本発明にかかるブローバイガス処理装置を具体化した第１の実施の形態について説明する。

図１は、本実施の形態にかかる内燃機関の具体構成を示している。
同図１に示すように、内燃機関１０はシリンダブロック１１を備えている。シリンダブロック１１の上部にはシリンダヘッド１２が設けられており、同シリンダヘッド１２の上部にはヘッドカバー１３が装着されている。シリンダブロック１１の下部にはクランクケース１４が形成されており、同クランクケース１４の下部にはオイルパン１５が取り付けられている。オイルパン１５には潤滑用のオイルが貯留されている。

シリンダブロック１１の内部にはシリンダ１６が形成されており、同シリンダ１６にはピストン１７が往復動可能に配設されている。内燃機関１０の内部には、シリンダ１６の内周壁、ピストン１７の頂面、およびシリンダヘッド１２の下面によって燃焼室１８が区画形成されている。この燃焼室１８には、吸気バルブ１９を介して吸気通路２０が接続されるとともに、排気バルブ２１を介して排気通路２２が接続されている。また内燃機関１０の内部には、ヘッドカバー１３の内部とクランクケース１４とを連通するように延びる連通路２３が形成されている。

内燃機関１０には、排気駆動式の過給機２４が設けられている。この過給機２４は、内燃機関１０の排気通路２２に設けられるタービンホイール２５と、内燃機関１０の吸気通路２０に設けられるコンプレッサインペラ２６とを備えている。これらタービンホイール２５とコンプレッサインペラ２６とは、シャフト２７を介して一体回転可能に連結されている。

そして、タービンホイール２５に多量の排気が吹き付けられるようになると、同タービンホイール２５がコンプレッサインペラ２６ともども回転するようになり、これにより吸気通路２０を流れる吸気が圧送されて、内燃機関１０の燃焼室１８に強制的に送り込まれるようになる。なお上記過給機２４は、内燃機関１０の負荷が小さく排気量が少ないときには作動せず（仕事量≒「０」）、内燃機関１０の負荷が大きくなって排気量が多くなると作動する（仕事量≫「０」）。

内燃機関１０の吸気通路２０には、吸気流れ方向上流側（以下単に「上流側」）から順に、吸気を濾過するエアクリーナ２８、上記コンプレッサインペラ２６、雰囲気との熱交換を通じて吸気の温度を低下させるためのインタークーラ２９、および同吸気通路２０の通路断面積を可変設定する絞り弁としてのスロットル弁３０がそれぞれ設けられている。内燃機関１０の排気通路２２には、上記タービンホイール２５が配設されている。また内燃機関１０には燃料噴射弁（図示略）が設けられており、同内燃機関１０では燃料が、燃料噴射弁から噴射されて燃焼室１８内に供給される。

また、内燃機関１０には、シリンダ１６とピストン１７との摺動面の隙間を通じて燃焼室１８からクランクケース１４内に漏れ出した燃焼ガス、すなわちブローバイガスを吸気中に還流して処理するためのブローバイガス処理装置が設けられている。

このブローバイガス処理装置は、機関内部（具体的には、クランクケース１４内部）から吸気通路２０にブローバイガスを排出するための二つの通路（第１のブリーザ通路４１および第２のブリーザ通路４２）と、吸気通路２０から機関内部（具体的には、ヘッドカバー１３の内部）に吸気（外気）を導入するための導入通路４３とを備えている。

第１のブリーザ通路４１は、吸気通路２０におけるスロットル弁３０より吸気流れ方向下流側（以下単に「下流側」）の部分とクランクケース１４の内部とを連通する通路である。第１のブリーザ通路４１の上記クランクケース１４側の端部は、ＰＣＶ弁４４を介してクランクケース１４に接続されている。

なお、ＰＣＶ弁４４は差圧作動弁であり、同ＰＣＶ弁４４の開度は、その上記クランクケース１４側の圧力が吸気通路２０側の圧力より高いほど小さい開度に変更される。このＰＣＶ弁４４によって、第１のブリーザ通路４１を通じた吸気通路２０からクランクケース１４内部への外気導入が禁止されるとともに、クランクケース１４内部から吸気通路２０へのブローバイガスの排出が許容される。またＰＣＶ弁４４により、第１のブリーザ通路４１を通じて吸気通路２０に排出されるブローバイガスの流量が同ＰＣＶ弁４４の上記クランクケース１４側の圧力と吸気通路２０側の圧力との差に応じて自律的に調整される。本実施の形態では、上記ＰＣＶ弁４４が一方向排出弁として機能する。

また、クランクケース１４にはブローバイガスとオイルミストとを分離させるためのオイルセパレータ４５が配設されており、このオイルセパレータ４５に、第１のブリーザ通路４１のクランクケース１４側の端部は接続されている。すなわち第１のブリーザ通路４１は、オイルセパレータ４５を介してクランクケース１４に連通されている。

第２のブリーザ通路４２は、吸気通路２０における上記エアクリーナ２８および過給機２４の間の部分とクランクケース１４の内部とを連通する通路である。第２のブリーザ通路４２の途中には電気駆動式のポンプ４６が設けられている。ポンプ４６は、クランクケース１４側から吸気通路２０側に向けて気体を圧送する。このポンプ４６の駆動を通じて、クランクケース１４内部のブローバイガスが吸気通路２０に強制的に排出される。

なお、第２のブリーザ通路４２の上記クランクケース１４側の端部は、上記オイルセパレータ４５に接続されている。すなわち、第１のブリーザ通路４１および第２のブリーザ通路４２は、その内燃機関１０側の部分が同一部分に連通されている。

導入通路４３は、吸気通路２０における上記エアクリーナ２８および過給機２４の間の部分とヘッドカバー１３内部とを連通する通路である。この導入通路４３の上記吸気通路２０側の端部は、上記第２のブリーザ通路４２の連通部分より上流側の部分に接続されている。

本実施の形態にかかる装置には、内燃機関１０の運転状態を検出するための各種センサが設けられている。各種センサとしては、例えばアクセルペダル（図示略）の踏み込み量（アクセル操作量ＡＣ）を検出するためのアクセルセンサ５１や、機関出力軸（図示略）の回転速度（機関回転速度ＮＥ）を検出するための速度センサ５２が設けられている。その他、吸気通路２０における上記スロットル弁３０より下流側の部分の内部圧力（下流側圧力Ｐ１）を検出するための圧力センサ５３や、機関冷却水の温度（冷却水温度ＴＨＷ）を検出するための温度センサ５４等も設けられている。

また、本実施の形態にかかる装置は、例えばマイクロコンピュータなどによって構成される電子制御装置５０を備えている。この電子制御装置５０は、上記各種センサの出力信号を取り込むとともに同信号に基づいて各種の演算を行い、その演算結果に基づいて燃料噴射弁（図示略）の駆動制御（燃料噴射制御）やポンプ４６の駆動制御（ポンプ制御）など、内燃機関１０の運転にかかる各種制御を実行する。

上記燃料噴射制御では、アクセル操作量ＡＣや機関回転速度ＮＥなどといった内燃機関１０の運転状態に基づいて燃料噴射弁からの燃料噴射量についての制御目標値（目標燃料噴射量Ｑｍ）が算出されるとともに、同目標燃料噴射量Ｑｍに応じて燃料噴射弁が開閉駆動される。これにより、内燃機関１０の運転状態に見合う量の燃料が燃料噴射弁から噴射される。

また、上記燃料噴射制御では、冷却水温度ＴＨＷが低いときに、燃料噴射弁からの燃料噴射量（詳しくは、目標燃料噴射量Ｑｍ）を増量補正する処理（増量補正処理）が実行される。

内燃機関１０の温度が低いときには噴射燃料の一部が、燃焼室１８の壁面に付着するなどして同燃焼室１８内において燃焼しない。こうした現象は、内燃機関１０のトルク不足による内燃機関１０の運転状態の不安定化を招くこととなるために、好ましくない。増量補正処理は、こうした不都合を回避するために実行される。上述した燃焼室１８内において燃焼しない燃料の量は、内燃機関１０の温度が低いときほど多くなる。この点をふまえて上記増量補正処理では、内燃機関１０の温度（具体的には、その指標値としての冷却水温度ＴＨＷ）が低いときほど燃料噴射量が大きく増量される。

一方、上記ポンプ制御は、下流側圧力Ｐ１に基づき実行される。具体的には、過給機２４が作動しておらず、下流側圧力Ｐ１が低いとき（いわゆる吸気負圧があるとき）には、ポンプ４６の駆動が停止される。また、過給機２４が作動するなどして下流側圧力Ｐ１が高いとき（吸気負圧が無いとき）には、ポンプ４６が駆動される。

以下、本実施の形態にかかるブローバイガス処理装置による作用について説明する。
先ず、過給機２４の非作動時（非過給時）には、吸気負圧が発生するために、吸気通路２０における上記過給機２４より上流側の部分の内部圧力（上流側圧力Ｐ２）と比較して下流側圧力Ｐ１が低くなる。そのため、それら下流側圧力Ｐ１と上流側圧力Ｐ２との差により、図１中に黒塗りの矢印で示すように、吸気通路２０における過給機２４より上流側の部分を流れる吸気（外気）が導入通路４３を通じて機関内部に導入されるとともに、機関内部のブローバイガスが第１のブリーザ通路４１を通じて吸気通路２０に吸引されて吸気中に還流される。

図２に、第１のブリーザ通路４１の気体流量と下流側圧力Ｐ１との関係を示す。
同図２に示すように、下流側圧力Ｐ１が低い非過給時には、第１のブリーザ通路４１を通じた機関内部からの気体排出、すなわち下流側圧力Ｐ１（吸気負圧）を利用した気体排出のみにより、単位時間当たりにクランクケース１４内に漏れ出すブローバイガスの量（同図中に一点鎖線で示す量）を超える量の気体が機関内部から吸気通路２０に排出される。

図３に、第２のブリーザ通路４２の気体流量と下流側圧力Ｐ１との関係を示す。
同図３に示すように、下流側圧力Ｐ１が所定圧力αより低いときには、ポンプ４６の駆動が停止されて、吸気負圧を利用した機関内部の換気のみが実行される。これにより、下流側圧力Ｐ１が低い非過給時においては、機関内部のブローバイガスが十分に換気される。

このように本実施の形態にかかる装置では、非過給時において、吸気負圧を利用して機関内部を換気することにより、ブローバイガスの換気機能が確保される。また、ポンプ４６が常時駆動されるのではなく、下流側圧力Ｐ１が低いとき、すなわち吸気負圧による機関内部の換気が可能なときにはポンプ４６の駆動が停止されて、同ポンプ４６が効率よく駆動される。

一方、過給機２４が作動するなどして下流側圧力Ｐ１が高くなると、吸気負圧が無くなり、第１のブリーザ通路４１を通じたブローバイガスの排出が停止される（図２参照）。しかしながら、本実施の形態にかかる装置では、図３に示すように、下流側圧力Ｐ１が所定圧力α以上であるときにはポンプ４６が駆動されて、機関内部の気体が第２のブリーザ通路４２を通じて吸気通路２０へと強制的に圧送される。これにより、図１中に白抜きの矢印で示すように、第２のブリーザ通路４２を通じて機関内部のブローバイガスが吸気通路２０に戻されて吸気中に還流されるとともに、機関内部の気体の減少に伴って、吸気通路２０を流れる吸気（外気）が導入通路４３を通じて機関内部に吸入されて導入される。なお、図３中の一点鎖線は、単位時間当たりにクランクケース１４内に漏れ出すブローバイガスの量を示している。

ここで内燃機関１０では、燃焼室１８からクランクケース１４内に漏れ出すブローバイガスの量が下流側圧力Ｐ１に応じて変化する。具体的には、下流側圧力Ｐ１が高いときほどクランクケース１４内に漏れ出すブローバイガスの量は多くなる。また、吸気負圧による第１のブリーザ通路４１を通じた機関内部からの気体排出量も、下流側圧力Ｐ１に応じて変化する（図２参照）。この点をふまえて、本実施の形態のポンプ制御では、下流側圧力Ｐ１に基づいてポンプ４６の気体圧送量が変更される。

図４に、機関内部から吸気通路２０への気体排出量（詳しくは、第１のブリーザ通路４１の気体流量および第２のブリーザ通路４２の気体流量を加算した量）と下流側圧力Ｐ１との関係を示す。

同図４に示すように、ポンプ制御では詳しくは、上述した単位時間当たりにクランクケース１４内に漏れ出すブローバイガスの量（同図中に一点鎖線で示す量）を上記気体排出量が超えるように、下流側圧力Ｐ１に応じたかたちでポンプ４６が駆動される。このようにポンプ４６を駆動することにより、下流側圧力Ｐ１に伴って変化する上記クランクケース１４内に漏れ出すブローバイガスの量に応じて、吸気負圧に基づく気体排出能力の不足分を補うように、ポンプ４６の気体圧送量、言い換えれば、第２のブリーザ通路４２を通じた機関内部からの気体排出量が調節される。これにより機関内部のブローバイガスが十分に換気される。このように本実施の形態では、下流側圧力Ｐ１が高いために吸気負圧が小さくなる、あるいは無くなる過給時においても、ポンプ４６の駆動を通じてブローバイガスの換気機能が確保される。

また本実施の形態では、導入通路４３が吸気通路２０における上記過給機２４より上流側の部分に接続されているために、過給機２４による過給によって高くなった圧力が機関内部に直接導入されることがなく、過給時において機関内部の圧力が過度に高くなることを回避することができる。

さらに、本実施の形態では、第２のブリーザ通路４２が吸気通路２０における上記過給機２４より上流側の部分に接続されているために、同過給機２４より下流側の部分、すなわち過給時において内部圧力がごく高くなる部分に対してポンプ４６による気体圧送を行う構成と比較して、過給時におけるポンプ４６の駆動負荷を低く抑えることができる。

ちなみに本実施の形態にかかる装置にあっては、内燃機関１０に何らかの不具合が生じて燃焼室１８からクランクケース１４内に多量のブローバイガスが漏れ出す状況になった場合に、導入通路４３を通じて機関内部の気体が吸気通路２０に排出されて、機関内部の圧力が過度に高くなることが抑制される。そのため、例えば機関内部から外部への気体流出や機関内部への気体侵入を防止するためのシール部材の信頼性低下を抑制することなどが可能になり、内燃機関１０の信頼性低下が抑制される。

ここで、単に非過給時および過給時においてそれぞれブローバイガスの排出と外気の導入とを実行するようにしても、機関内部からのブローバイガスの排出態様や機関内部への外気の導入態様が過給時と非過給時とで異なる構成では、過給機の作動状態と非作動状態とが切り替わる度に、機関内部におけるブローバイガスの流れや外気の流れが一時的に滞留するなどして大きく乱れてしまう。また、吸気通路と機関内部とを連通する連通路におけるブローバイガスの流れ方向や外気の流れ方向が非過給時と過給時とで逆方向となる構成では、連通路中のブローバイガスが機関内部に戻されたり、連通路中の外気が吸気通路に戻されたりしてしまう。そのため、これら構成はいずれも機関内部のブローバイガスを外気に効率よく置き換えること、すなわち機関内部のブローバイガスの効率のよい換気を実現することができない。

この点、本実施の形態では、第１のブリーザ通路４１および第２のブリーザ通路４２にあってブローバイガスが流れる方向は常に一定であり、また導入通路４３にあって外気が流れる方向は常に一定である。そのため、過給機２４の作動状態と非作動状態とが切り替わる際に、第１のブリーザ通路４１中のブローバイガスや第２のブリーザ通路４２中のブローバイガスが逆流したり、導入通路４３中の外気が逆流したりすることはない。

また、過給機２４の作動の有無にかかわらず、機関内部における同一部分（具体的には、クランクケース１４におけるオイルセパレータ４５の取り付け部分）からブローバイガスが排出されるとともに、機関内部における同一部分（具体的には、ヘッドカバー１３におけるオイルセパレータ４７の取り付け部分）に外気が導入される。そのため、機関内部におけるブローバイガスの流れ方向や外気の流れ方向をほぼ一定とすることができる。したがって、過給機２４の作動状態と非作動状態とが切り替わるとはいえ、これに伴って機関内部のブローバイガスの流れや外気の流れが大きく乱れることはなく、機関内部のブローバイガスの換気を効率的に行うことができる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
（１）非過給時には吸気負圧を利用して、また過給時にはポンプ４６の駆動を通じて、それぞれ機関内部を換気することができ、機関内部のブローバイガスの換気を効率良く行うことができる。

（２）下流側圧力Ｐ１に基づいてポンプ４６の気体圧送量を変更するようにした。そのため、下流側圧力Ｐ１に伴って変化する燃焼室１８からクランクケース１４内に漏れ出すブローバイガスの量に応じて、吸気負圧による気体排出能力の不足分を補うように、ポンプ４６の気体圧送量、言い換えれば、第２のブリーザ通路４２を通じた機関内部からの気体排出量を調節することができる。

（３）ポンプ４６を常時駆動するのではなく、下流側圧力Ｐ１が低いとき、すなわち吸気負圧による機関内部の換気が可能なときにおいてポンプ４６の駆動を停止させることにより、同ポンプ４６を効率よく駆動することができる。

（４）吸気通路２０における上記過給機２４より上流側の部分に導入通路４３を接続するようにしたために、過給時において機関内部の圧力が過度に高くなることを回避することができる。

（５）吸気通路２０における上記過給機２４より上流側の部分に第２のブリーザ通路４２を接続するようにしたために、同過給機２４より下流側の部分に対してポンプ４６による気体圧送を行う構成と比較して、過給時におけるポンプ４６の駆動負荷を低く抑えることができる。

（６）第１のブリーザ通路４１と第２のブリーザ通路４２とを、機関内部における同一部分に連通するようにしたために、過給機２４の作動状態と非作動状態とが切り替わるとはいえ、これに伴って機関内部のブローバイガスの流れや外気の流れが大きく乱れることはなく、機関内部のブローバイガスの換気を効率的に行うことができる。

（第２の実施の形態）
以下、本発明にかかるブローバイガス処理装置を具体化した第２の実施の形態について、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。

第１の実施の形態では、ポンプ４６の気体圧送量を設定するための設定パラメータとして下流側圧力Ｐ１のみが用いられている。これに対し、本実施の形態では、そうした設定パラメータとして、下流側圧力Ｐ１に加えて、冷却水温度ＴＨＷを用いるようにしている。この点のみにおいて、本実施の形態にかかる装置は第１の実施の形態にかかる装置と異なる。

ここで、内燃機関１０の温度が低いときには前述した増量補正処理によって燃料噴射量が増量される。そして、この増量補正処理における燃料噴射量の増量度合いは、内燃機関１０の温度（詳しくは、冷却水温度ＴＨＷ）が低いときほど大きい。そのため、内燃機関１０の温度が低いときほど、燃焼室１８からクランクケース１４内に漏れ出すブローバイガス中に含まれる未燃燃料等の汚染物質の量が多いと云える。また、内燃機関１０の温度が低いときほど、機関内部のガス温度やオイルの温度が低いために、ブローバイガス中の汚染物質がオイルに混入し易い。

したがって、ブローバイガスによるオイルの劣化を抑制するためには、内燃機関１０の温度が低いときほど、機関内部からの気体排出量や機関内部への外気導入量を大きくして、機関内部の換気性能を高くすることが望ましい。

この点をふまえ、本実施の形態では、内燃機関１０の温度が低いときほどポンプ４６の気体圧送量が大きくなるように、ポンプ制御を実行するようにしている。
以下、上記ポンプ制御について具体的に説明する。

図５に、冷却水温度ＴＨＷが所定温度の下での機関内部からの気体排出量と下流側圧力Ｐ１との関係を示す。
同図５に示すように、本実施の形態のポンプ制御では、内燃機関１０の暖機完了時（例えば、冷却水温度ＴＨＷ≧８０度）など、同内燃機関１０の温度（具体的には、その指標値としての冷却水温度ＴＨＷ）が高いときには、下流側圧力Ｐ１に応じた気体圧送量（同図中に線Ｌ１で示す量）になるように、ポンプ４６の気体圧送量が設定される。すなわち、このとき本実施の形態のポンプ制御は、第１の実施の形態のポンプ制御と同じ態様で実行される。

一方、冷却水温度ＴＨＷが低いときには、下流側圧力Ｐ１に応じた気体圧送量（Ｌ１）を冷却水温度ＴＨＷに応じた量だけ増量した気体圧送量（同図中に線Ｌ２で示す量）となるように、ポンプ制御が実行される。なお、上記気体圧送量についての増量補正量（同図中に斜線で示す部分にあたる量）としては、冷却水温度ＴＨＷが低いときほど多い量が設定される。

本実施の形態にかかる装置によれば、内燃機関１０の温度が低くブローバイガスによるオイル劣化を招き易いときに、同温度に応じたかたちでポンプ４６の気体圧送量を大きくして機関内部の換気性能を高くすることができる。したがって、オイルへの汚染物質の混入、ひいてはブローバイガスによるオイル劣化を好適に抑制することができる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、前記（１）〜（６）に記載の効果に加えて、以下の（７）に記載する効果が得られるようになる。
（７）ブローバイガスによるオイル劣化を好適に抑制することができる。

（その他の実施の形態）
なお、上記各実施の形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・第１の実施の形態において、下流側圧力Ｐ１が所定圧力αより低いときにもポンプ４６を駆動するようにしてもよい。同構成によれば、吸気負圧による機関内部からの気体排出のみを実行した場合において下流側圧力Ｐ１が所定圧力αより低いときにも気体排出量の不足を招く装置にあって、その不足分をポンプ４６による気体圧送を通じて補うことができる。

・第２の実施の形態において、冷却水温度ＴＨＷが所定温度より低いときには予め設定された所定量だけポンプ４６の気体圧送量を増量する一方、冷却水温度ＴＨＷが所定温度以上であるときにはポンプ４６の気体圧送量を増量しないといったように、ポンプ制御を実行するようにしてもよい。

・第２の実施の形態において、設定パラメータのうちの冷却水温度ＴＨＷに代えて、例えばオイルの温度など、内燃機関１０の温度についての他の指標値を検出してこれを用いるようにしてもよい。また、内燃機関１０の温度を直接検出してこれを設定パラメータとして用いることも可能である。

・各実施の形態において、ポンプ４６の駆動方式を、電気駆動式以外の方式、例えば機関出力軸の回転を利用して駆動される機関駆動式や、オイル圧力を利用して作動するオイル駆動式などに変更してもよい。

・各実施の形態において、図６に示すように、第２のブリーザ通路４２における前記ポンプ４６より吸気通路２０側の部分にオイルを分離させるためのオイルセパレータ６０を新たに設けるとともに、同オイルセパレータ６０内部とクランクケース１４内部とを連通するリターン通路６１を設けるようにしてもよい。

こうした構成によれば、第２のブリーザ通路４２における気体流量に見合うオイル分離能力を有するオイルセパレータ６０を設定することができ、同第２のブリーザ通路４２を通過する気体からオイルを適切に分離させるとともに、分離させたオイルをリターン通路６１を介して機関内部に戻すことができる。

また上記構成では、ポンプ４６の駆動時において、その吸入側（内燃機関１０側）の圧力が吐出側（吸気通路２０側）の圧力より低くなるために、オイルセパレータ６０の内部圧力より機関内部の圧力が低くなる。上記構成によれば、オイルセパレータ６０によって分離させたオイルを、オイルセパレータ６０の内部と機関内部との圧力差を利用して効率良く機関内部に戻すことができる。

・図６に示す装置にあって、オイルセパレータ６０の配設位置を第２のブリーザ通路４２における前記ポンプ４６より内燃機関１０側の部分に変更してもよい。
・各実施の形態にかかるブローバイガス処理装置は、増量補正処理が実行されない装置にも適用することができる。

・各実施の形態において、第２のブリーザ通路４２の上記吸気通路２０側の端部を、同吸気通路２０における過給機２４より下流側の部分に接続するようにしてもよい。
・各実施の形態において、過給時に機関内部の圧力が過度に高くなることを回避することができるのであれば、導入通路４３を、吸気通路２０における過給機２４とスロットル弁３０との間の部分に接続するようにしてもよい。

・ヘッドカバー１３に設けられたオイルセパレータ４７に第１のブリーザ通路４１および第２のブリーザ通路４２を接続するとともに、クランクケース１４に設けられたオイルセパレータ４５に導入通路４３を接続するようにしてもよい。

また、ヘッドカバー１３の異なる位置に２つのオイルセパレータを設け、一方のオイルセパレータに導入通路４３を接続するとともに、他方のオイルセパレータに第１のブリーザ通路４１および第２のブリーザ通路４２を接続するようにしてもよい。なお同構成にあっては内燃機関１０の内部構造を、例えばヘッドカバー１３内部とクランクケース１４内部とを連通する連通路２３の形状を工夫する等して、クランクケース１４からヘッドカバー１３内部へのブローバイガス導入やヘッドカバー１３からクランクケース１４への外気導入が適切に行われる構造にすることが望ましい。

さらに、クランクケース１４内部の異なる位置に２つのオイルセパレータを設け、一方のオイルセパレータに導入通路４３を接続するとともに、他方のオイルセパレータに第１のブリーザ通路４１および第２のブリーザ通路４２を接続することも可能である。

なおオイル劣化に伴い発生するオイルスラッジは主に、ブローバイガスを基に、シリンダヘッド１２の内部やヘッドカバー１３の内部で生成されることが広く知られている。そのためオイルスラッジの生成を抑える上では、導入通路４３をヘッドカバー１３に接続して、同ヘッドカバー１３の内部に直接外気を送り込む構造を採用することが望ましい。

また、そうした構造を採用する場合には第１のブリーザ通路４１および第２のブリーザ通路４２をクランクケース１４に接続することが望ましい。これにより、機関内部のブローバイガスを含む気体を「ヘッドカバー１３内部→クランクケース１４→吸気通路２０」といった順に外気によって押し出すことが可能になり、機関内部全体を効率良く換気することが可能になる。

・各実施の形態において、機関内部から第１のブリーザ通路４１や第２のブリーザ通路４２へのオイルの侵入が回避されるのであれば、オイルセパレータ４５を省略することができる。また、機関内部から導入通路４３へのオイルの侵入が回避されるのであれば、オイルセパレータ４７を省略することができる。

・Ｖ型の気筒配列の内燃機関にあっては、その各バンクのヘッドカバーにそれぞれ導入通路を接続するとともに、クランクケースに第１のブリーザ通路および第２のブリーザ通路を接続するといった構成を採用することができる。また、Ｖ型の気筒配列の内燃機関にあって、一方のバンクのヘッドカバーに導入通路を接続するとともに、他方のバンクのヘッドカバーに第１のブリーザ通路および第２のブリーザ通路を接続するといった構成を採用することもできる。さらには、Ｖ型の気筒配列の内燃機関にあって、そのクランクケースに導入通路を接続するとともに、各バンクのヘッドカバーにそれぞれ第１のブリーザ通路および第２のブリーザ通路を接続するといった構成を採用することも可能である。

・各実施の形態において、第１のブリーザ通路および第２のブリーザ通路の内燃機関側の端部を異なる部分に接続するようにしてもよい。
・本発明は、排気駆動式の過給機が搭載された内燃機関に限らず、機関駆動式の過給機、いわゆるスーパーチャージャが搭載された内燃機関にも適用可能である。また、インタークーラが設けられない内燃機関にも、本発明は適用することができる。

本発明を具体化した第１の実施の形態にかかるブローバイガス処理装置の概略構成を示す略図。 第１のブリーザ通路の気体流量と下流側圧力との関係を示す略図。 第２のブリーザ通路の気体流量と下流側圧力との関係を示す略図。 機関内部から吸気通路への気体排出量と下流側圧力との関係を示す略図。 冷却水温度が所定温度の下での機関内部からの気体排出量と下流側圧力との関係を示す略図。 本発明を具体化した他の実施の形態にかかるブローバイガス処理装置の概略構成を示す略図。

符号の説明

１０…内燃機関、１１…シリンダブロック、１２…シリンダヘッド、１３…ヘッドカバー、１４…クランクケース、１５…オイルパン、１６…シリンダ、１７…ピストン、１８…燃焼室、１９…吸気バルブ、２０…吸気通路、２１…排気バルブ、２２…排気通路、２３…連通路、２４…過給機、２５…タービンホイール、２６…コンプレッサインペラ、２７…シャフト、２８…エアクリーナ、２９…インタークーラ、３０…スロットル弁、４１…第１のブリーザ通路、４２…第２のブリーザ通路、４３…導入通路、４４…ＰＣＶ弁、４５，４７，６０…オイルセパレータ、４６…ポンプ、５０…電子制御装置、５１…アクセルセンサ、５２…速度センサ、５３…圧力センサ、５４…温度センサ、６１…リターン通路。

Claims (8)

1. 吸気通路を流れる吸気の圧送を通じて過給を行う過給機と該過給機より吸気流れ方向下流側において前記吸気通路の通路断面積を可変設定する絞り弁とが該吸気通路に設けられた内燃機関に適用され、
   前記吸気通路における前記絞り弁より吸気流れ方向下流側の部分および機関内部を連通し、該機関内部から前記吸気通路への気体排出のみを許容する一方向排出弁を有する第１のブリーザ通路と、
   前記吸気通路および前記機関内部を連通し、同機関内部側から前記吸気通路側への気体圧送を行うポンプを有する第２のブリーザ通路と、
   前記吸気通路における前記絞り弁より吸気流れ方向上流側の部分と前記機関内部とを連通する導入通路と
   を備え、
   前記吸気通路における前記絞り弁より吸気流れ方向下流側の部分の内部圧力に基づいて前記ポンプの気体圧送量を変更する
   ことを特徴とするブローバイガス処理装置。
2. 請求項１に記載のブローバイガス処理装置において、
   前記内部圧力が所定圧力より低いときに、前記ポンプの駆動を停止する
   ことを特徴とするブローバイガス処理装置。
3. 請求項１または２に記載のブローバイガス処理装置において、
   前記ポンプは、前記内燃機関の温度が高いときの気体圧送量と比較して、同温度が低いときの気体圧送量が大きく設定されてなる
   ことを特徴とするブローバイガス処理装置。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載のブローバイガス処理装置において、
   前記第２のブリーザ通路は同通路を通過する気体からオイルを分離させるためのオイルセパレータが設けられてなり、
   前記処理装置は前記オイルセパレータ内部と前記機関内部とを連通するリターン通路を更に備える
   ことを特徴とするブローバイガス処理装置。
5. 請求項４に記載のブローバイガス処理装置において、
   前記オイルセパレータは前記ポンプより前記吸気通路側に設けられてなる
   ことを特徴とするブローバイガス処理装置。
6. 請求項１〜５の何れか一項に記載のブローバイガス処理装置において、
   前記導入通路は、前記吸気通路における前記過給機より吸気流れ方向上流側の部分に接続されてなる
   ことを特徴とするブローバイガス処理装置。
7. 請求項１〜６の何れか一項に記載のブローバイガス処理装置において、
   前記第２のブリーザ通路は、前記吸気通路における前記過給機より吸気流れ方向上流側の部分に接続されてなる
   ことを特徴とするブローバイガス処理装置。
8. 請求項１〜７の何れか一項に記載のブローバイガス処理装置において、
   前記第１のブリーザ通路と前記第２のブリーザ通路とは、前記機関内部における同一部分に連通されてなる
   ことを特徴とするブローバイガス処理装置。

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