JP4866390B2

JP4866390B2 - ブローバイガス還元装置

Info

Publication number: JP4866390B2
Application number: JP2008146454A
Authority: JP
Inventors: 博浅沼; 克己石田; 孝一鈴木
Original assignee: Aisan Industry Co Ltd
Current assignee: Aisan Industry Co Ltd
Priority date: 2008-06-04
Filing date: 2008-06-04
Publication date: 2012-02-01
Anticipated expiration: 2028-06-04
Also published as: JP2009293454A

Description

本発明は、内燃機関の燃焼室からクランクケースへ漏れ出たブローバイガスをエンジンの吸気通路へ戻して燃焼室へ導入するブローバイガス還元装置に関する。より詳細には、電磁駆動可能なＰＣＶバルブ（ポジティブ・クランクケース・ベンチレーション・バルブ）を備えたブローバイガス還元装置に関するものである。

従来、この種の技術としては、ＰＣＶバルブをエンジンの運転状態に応じて駆動するものが知られている。例えば、特許文献１に開示された技術では、内燃機関のクランクケースに一端を連通させるとともに吸気通路に他端を連通させるように設けられたバイパス通路と、バイパス通路に電磁駆動手段により駆動可能に設けられたＰＣＶバルブと、内燃機関の回転数を検出する回転数センサとを備え、この回転数センサの出力信号に基づいてＰＣＶバルブの開度調整が行われるようになっている。このように、内燃機関の回転数に応じて開度調整を行うことにより、低速回転域から高速回転域まで安定した状態でブローバイガス処理を行うことができる。
特開平８−３３８２２２号公報

ところで、ＰＣＶバルブには、内燃機関の運転状況や吸入空気量等に応じて、吸気側から負圧が作用する。そして、例えば特許文献１に開示された構成では、負圧が上昇した場合（吸気通路側の圧力が低下した場合）に、ＰＣＶバルブに閉方向への力が作用するため、ＰＣＶバルブを閉方向へ駆動するために必要な電磁力（トルク）が小さくなる。逆に、負圧が低下した場合（吸気通路側の圧力が上昇した場合）には、ＰＣＶバルブに閉方向へ作用する力が減少するため、ＰＣＶバルブを閉方向へ駆動するために必要な電磁力（トルク）が大きくなる。

しかしながら、上記特許文献１に開示された技術によると、回転数センサの出力信号に基づいた電磁力によりＰＣＶバルブを駆動するものであるから、ＰＣＶバルブに作用する負圧の変化に効果的に対応することができない。このため、弁駆動に必要な電磁力が小さくなった場合には、ＰＣＶバルブに余分な電磁力を加えることになってしまう。その結果、ＰＣＶバルブを駆動するために必要以上のエネルギが消費されるという問題があった。

そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、ＰＣＶバルブの駆動に費やすエネルギの無駄を省くことができるブローバイガス還元装置を提供することを課題とする。

上記問題点を解決するためになされた本発明に係るブローバイガス還元装置は、内燃機関のクランクケースに一端を連通させるとともに吸気通路に他端を連通させるように設けられたバイパス通路と、前記バイパス通路に電磁駆動手段により駆動可能に設けられたＰＣＶバルブとを有するブローバイガス還元装置において、前記吸気通路内の圧力又は前記ＰＣＶバルブより吸気通路側のバイパス通路内の圧力を計測する圧力計測手段と、前記電磁駆動手段への通電状態を制御するコントローラと、前記ＰＣＶバルブを開方向又は閉方向へ付勢する付勢手段と、前記ＰＣＶバルブの開度位置を検出する位置検出手段とを備え、前記コントローラは、前記圧力計測手段から得られる圧力及び前記位置検出手段から得られる位置に応じて、前記電磁駆動手段への通電状態を変化させる
ことを特徴とする。

このブローバイガス還元装置では、内燃機関のクランクケースに一端を連通させるとともに吸気通路に他端を連通させるように設けられたバイパス通路に、バイパス通路の流量を制御するためのＰＣＶバルブが、電磁駆動可能に設けられている。そして、圧力計測手段により、吸気通路内の圧力又はＰＣＶバルブより吸気通路側のバイパス通路内の圧力を計測し、その圧力に応じてコントローラが電磁駆動手段への通電状態を変化させる。具体的には、圧力計測手段により計測された圧力が上昇するにつれてＰＣＶバルブを駆動するための電力量を増加させ、計測された圧力が低下するにつれてＰＣＶバルブを駆動するための電力量を減少させる。

ここで、ＰＣＶバルブには、内燃機関の運転状況や吸入空気量等に応じて、吸気側から負圧が作用する。そして、吸気通路側の圧力が低下した場合には、ＰＣＶバルブに閉方向への力が作用するため、ＰＣＶバルブを閉方向へ駆動するために必要な電磁力（トルク）が小さくなる。このとき、本発明に係るブローバイガス還元装置では、ＰＣＶバルブを駆動するための電力量を減少させることにより、ＰＣＶバルブの駆動に費やすエネルギの無駄を省くことができる。逆に、吸気通路側の圧力が上昇した場合には、ＰＣＶバルブに閉方向へ働く力が減少する。このため、ＰＣＶバルブを閉方向へ駆動するために必要な電磁力（トルク）が大きくなる。このとき、本発明に係るブローバイガス還元装置では、ＰＣＶバルブを駆動するための電力量を増加させることにより、ＰＣＶバルブの駆動に必要な最小限のエネルギを電磁駆動手段に供給することができる。

そして、このブローバイガス還元装置では、前記ＰＣＶバルブを開方向又は閉方向へ付勢する付勢手段と、前記ＰＣＶバルブの開度位置を検出する位置検出手段とを備え、前記コントローラは、前記圧力計測手段から得られる圧力及び前記位置検出手段から得られる位置に応じて、前記電磁駆動手段への通電状態を変化させている。

このブローバイガス還元装置において、「付勢手段」としては、バネ等の弾性部材を例示できる。

この装置では、ＰＣＶバルブが、非通電時には付勢手段によって所定方向（例えば全閉方向）に付勢されている。そして、例えばバネ等の弾性部材を付勢手段として用いた場合には、ＰＣＶバルブを電磁駆動手段により駆動したとき、ＰＣＶバルブの開度位置によって、ＰＣＶバルブに作用する付勢力が変化する。そこで、この装置では、ＰＣＶバルブの開度位置を検出する位置検出手段によりＰＣＶバルブの開度位置を検出して、コントローラが圧力計測手段から得られる圧力及び位置検出手段から得られる位置の双方の影響を考慮しつつ、より最適な電力を供給してＰＣＶバルブを駆動することができる。こうして、ＰＣＶバルブの駆動に費やすエネルギの無駄をより確実に省くことができる。

本発明に係るブローバイガス還元装置において、前記クランクケース内の圧力又は前記ＰＣＶバルブよりクランクケース側のバイパス通路内の圧力を計測する第二圧力計測手段を備え、前記コントローラは、前記第二圧力計測手段から得られる圧力にも応じて、前記電磁駆動手段への通電状態を変化させることが望ましい。

この装置では、第二圧力計測手段により、クランクケース内の圧力又はＰＣＶバルブよりクランクケース側のバイパス通路内の圧力が計測される。ここで、ＰＣＶバルブに作用する力は、厳密には、クランクケース側の圧力によっても影響する。そこで、この装置では、ＰＣＶバルブの吸気通路側だけでなくクランクケース側の圧力をも考慮して、その圧力差により、ＰＣＶバルブに作用する力をより厳密に決定することができる構成となっている。こうして、より最適な電力を供給してＰＣＶバルブを駆動することができるため、ＰＣＶバルブの駆動に費やすエネルギの無駄をより確実に省くことができる。

本発明に係るブローバイガス還元装置において、前記電磁駆動手段は、ステッピングモータであり、前記コントローラは、前記圧力計測手段から得られる圧力、前記位置検出手段から得られる位置又は前記第二圧力計測手段から得られる圧力のうち少なくとも一つに応じて、前記ステッピングモータの駆動周波数を変化させることが望ましい。

この構成によれば、ステッピングモータの駆動周波数を変更することにより、ＰＣＶバルブを駆動するための電力量を変更することなく、モータの出力トルクを変更することができる。これにより、例えばＰＣＶバルブの駆動方向へ作用する力が増加した場合には、ステッピングモータの駆動周波数を上昇させてより小さな出力トルクで高い応答性をえることができ、ＰＣＶバルブの駆動方向へ作用する力が減少した場合には、ステッピングモータの駆動周波数を増加させてより大きな出力トルクを生じさせることができる。こうして、より小さい出力を持つ小型のステッピングモータを採用することが可能となる。そして、このように小型のモータを採用することにより、ＰＣＶバルブを駆動するための電力を低減させることができる。

本発明に係るブローバイガス還元装置によれば、ＰＣＶバルブの駆動に費やすエネルギを低減させることができる。

［第一実施形態］
以下、本発明に係るブローバイガス還元装置を具体化した一実施形態について、図１及び図２を参照しながら詳細に説明する。図１は、第一実施形態に係るブローバイガス還元装置を示す概略構成図である。図２は、同装置に係る電子ＰＣＶを示す断面図である。なお、図１及び図２において、太線矢印はブローバイガスの流れを示し、点線矢印は空気の流れを示している。本実施形態に係るブローバイガス還元装置は、燃焼室内に燃料を直接噴射する多気筒火花点火式のシステムである。このブローバイガス還元装置は複数の気筒を有するが、各気筒は同様の構成であるため、以下では一つの気筒についてのみ説明し、他の気筒についての説明を省略する。

ブローバイガス還元装置１は、図１に示すように、燃料と吸入空気との混合気体を燃焼させる燃焼室２と、燃焼室２の下に設けられたクランクケース２０と、燃焼室２へ吸入空気を導入する吸気通路３０と、燃焼室２から排気ガスを排出する排気通路３５と、吸気通路３０に設けられ吸気通路３０を流れる空気の流量を制御するスロットルバルブ４０と、スロットルバルブ４０より上流側の吸気通路３０ａから分岐してクランクケース２０へ吸入空気の一部を導入する分岐通路３７ａ、３７ｂと、クランクケース２０からスロットルバルブ４０より下流側の吸気通路３０ｂへと設けられたバイパス通路３８と、ブローバイガス還元装置１の動作を電子的に制御するＥＣＵ１００とを備えている。ＥＣＵ１００は、電子制御を司るマイクロコンピュータ（マイコン）を備えている。そして、マイコンは、周知のように中央処理装置（ＣＰＵ）、読み出し書き換えメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）等を備えている。なお、本実施形態のＥＣＵ１００が、本発明の「コントローラ」に該当する。

燃焼室２は、シリンダブロックにより形成されたシリンダ３の中空部である。燃焼室２の上部には、中央が高くなるよう傾斜したペントルーフ形状をなすシリンダヘッド４が設けられている。このシリンダヘッド４には、二本の吸気バルブ１２をそれぞれ取り付け可能な二つの吸気ポート５と、二本の排気バルブ１３をそれぞれ取り付け可能な二つの排気ポート６とが形成されている。燃焼室２の下部には、シリンダ３内を上下に往復可能なピストン７が取り付けられている。すなわち、燃焼室２の下部は、ピストン７の上面により閉じられている。より詳しくは、燃焼室２の下部は、ピストン７の上端外周に取り付けられたピストンリング８とシリンダ３のボア３ａとの間にわずかなクリアランスＣをもって閉じられている。

また、燃焼室２は、燃焼室２内に燃料を噴射するインジェクタ９と、燃焼室２における吸気及び排気を行う動弁機構１１と、燃焼室２内の燃料と空気との混合気体に点火する点火プラグ１０とを備えている。インジェクタ９は、燃焼室２の側面を形成するシリンダ３に貫設されている。詳しくは、インジェクタ９は、燃料を噴射する噴射口を、燃焼室２内に突出させるよう設けられている。また、点火プラグ１０は、燃焼室２の上端を形成するシリンダヘッド４に貫設されている。詳しくは、点火プラグ１０は、燃料と空気との混合気体に点火する点火部を、燃焼室２内に突出させるよう設けられている。

動弁機構１１は、シリンダヘッド４の上方に設けられている。詳しくは、この動弁機構１１は、各吸気バルブ１２及び各排気バルブ１３に対して一つずつ設けられており、各バルブ１２、１３をそれぞれ駆動することにより、吸気ポート５あるいは排気ポート６を開閉できるようになっている。本実施例では、吸気カム１４のカムノーズが吸気ロッカアーム１６を下方に押圧することにより吸気バルブ１２が吸気ポート５を開放し、排気カム１５のカムノーズが排気ロッカアーム１７を下方に押圧することにより排気バルブ１３が排気ポート６を開放するようになっている。また、シリンダヘッド４の上方には、これらの動弁機構１１等を覆うようにヘッドカバー１８が設けられている。

クランクケース２０は、エンジンブロック２１により燃焼室２の下方に形成された中空部である。クランクケース２０の上部は、ピストン７により燃焼室２と仕切られている。クランクケース２０の下部には、オイルパン２２が形成されている。このオイルパン２２は、エンジン内部を潤滑したエンジンオイルＯを自然落下により溜める受け皿である。このエンジンオイルＯは、オイルパン２２からオイルポンプ（図示略）で吸い上げられて再びエンジンの各部を潤滑するようになっている。クランクケース２０の中では、クランクシャフト２３が回転可能に支持されている。そして、各ピストン７がそれぞれコネクティングロッド２４を介してクランクシャフト２３に連結されている。

吸気通路３０は、燃焼室２に形成された吸気ポート５に連通するように接続されている。この吸気通路３０は、吸入した空気を蓄積可能なインテークマニホールド（図示略）を備えており、このインテークマニホールドにより、蓄積された空気を燃焼室２に設けられた各吸気ポート５へ分配できるようになっている。また、排気通路３５は、燃焼室２に形成された排気ポート６に連通するよう接続されている。この排気通路３５は、エキゾーストマニホールド（図示略）を備えており、このエキゾーストマニホールドにより、燃焼室２に形成された各排気ポート６から排出される排気ガスを集めて外部へ排出できるようになっている。また、吸気通路３０のスロットルバルブ４０より下流側３０ｂには、通路内の圧力を計測するための第一圧力センサ３１が取り付けられている。そして、この第一圧力センサ３１は、ＥＣＵ１００に接続されている。なお、本実施形態の第一圧力センサ３１が、本発明の「圧力計測手段」に該当する。

分岐通路３７ａ、３７ｂは、スロットルバルブ４０より上流側の吸気通路３０ａから分岐してヘッドカバー１８内へ連通するよう設けられた第一分岐通路３７ａと、ヘッドカバー１８内からクランクケース２０へ連通するよう設けられた第二分岐通路３７ｂとを備えている。

バイパス通路３８は、分岐通路３７ａ、３７ｂからクランクケース２０へ導入された空気と燃焼室２からクランクケース２０へ漏れ出たブローバイガスとを、クランクケース２０内からスロットルバルブ４０より下流側の吸気通路３０ｂへ排出するようになっている。電子ＰＣＶ６０よりクランクケース側のバイパス通路３８には、通路内の圧力を計測するための第二圧力センサ３９が設けられている。そして、この第二圧力センサ３９は、ＥＣＵ１００に接続されている。なお、本実施形態の第二圧力センサ３９が、本発明の「第二圧力計測手段」に該当する。

本実施形態の電子ＰＣＶについて、図２を参照しながら詳細に説明する。図２は、本実施形態のブローバイガス還元装置に係る電子ＰＣＶを示す断面図である。電子ＰＣＶ６０は、ＥＣＵ１００により制御されて、バイパス通路３８を流れる混合気体の流量を調整するものである。上述したように、バイパス通路３８を流れる混合気体は、クランクケース２０へ導入された空気とクランクケース２０へ漏れ出たブローバイガスである。この電子ＰＣＶ６０は、図２に示すように、バイパス通路３８の途中に形成されたＰＣＶボディ６１と、ＰＣＶボディ６１に設けられたＰＣＶバルブ７５と、ＰＣＶバルブ７５を開閉駆動するＰＣＶモータ８２とを備えている。なお、本実施形態のＰＣＶモータ８２が、本発明の「電磁駆動手段」に該当する。

ＰＣＶボディ６１は、メインボディ６２と、サブボディ７１とから構成されている。メインボディ６２とサブボディ７１とは、互いに組みつけられている。メインボディ６２は、中空形状をなしており、バイパス通路３８の一部を形成している。そして、上流側のバイパス通路３８からサブボディ７１へと連通するよう設けられている。このメインボディ６２は、バイパス通路３８の上流側に連通する入口側管継手６３と、ＰＣＶバルブ７５を収納する弁室６４と、ＰＣＶモータ８２を収納するモータ収納室６９と、外部接続用のコネクタ部７０とを備えている。

入口側管継手６３は、バイパス通路３８と弁室６４とを連通させる継手である。この入口側管継手６３により、バイパス通路３８から流入するブローバイガスと空気との混合気体を弁室６４へ導入できるようになっている。また、入口側管継手６３の外周には、気体漏れを防ぐためのシールリング７４が装着されている。

弁室６４は、ＰＣＶバルブ７５を収納できるように中空円筒形状をなしている。弁室６４には、ＰＣＶバルブ７５の弁体７８を往復可能に保持するスリーブ６５が設けられている。弁室６４のサブボディ７１側には、サブボディ７１と連通するように接続される開口端部６６が形成されている。

モータ収納室６９は、ＰＣＶモータ８２を収納可能に形成されている。このモータ収納室６９と弁室６４との間は、メインボディ６２の一部をなす隔壁部６７により仕切られている。そして、この隔壁部６７には、ＰＣＶモータ８２のモータシャフト８６を貫挿できるようにシャフト孔が形成されている。

コネクタ部７０には、端子８４を介して外部コネクタ（図示略）が接続されている。この外部コネクタは、電磁石８８を制御するために、外部配線（図示略）を介してＥＣＵ１００に接続されている。この電磁石８８は、ＰＣＶモータ８２の励磁に用いられるものである。

サブボディ７１は、中空円筒形状をなしており、バイパス通路３８の一部を形成している。そして、メインボディ６２からバイパス通路３８の下流側へと連通するよう設けられている。このサブボディ７１は、メインボディ６２の開口端部６６に嵌入される基端部７２と、バイパス通路３８に連通する出口側管継手７３とを備えている。

ＰＣＶバルブ７５は、メインボディ６２の開口端部６６に一体に設けられた弁座７６と、弁座７６に対して移動可能に設けられた弁体７８とを備えている。弁体７８は、略円筒形をしており、先端が丸みを帯びて縮径している。そして、弁座７６には、弁体７８の先端部を出し入れ可能な弁孔７７が形成されている。弁体７８は、メインボディ６２のスリーブ６５に往復可能に保持されている。また、弁体７６の外周には、フランジが形成されている。このフランジには、スプリング８１の一端が取り付けられている。スプリング８１の他端はメインボディ６２に取り付けられている。このスプリング８１により、ＰＣＶモータ８２の非通電量時には、弁体７８が所定の開度（例えば全閉位置）に保持されるようになっている。なお、本実施形態のスプリング８１が、本発明の「付勢手段」に該当する。弁体７８の内部には、後述するＰＣＶモータ８２のモータシャフト８６と螺合するネジ穴８０が形成されている。

ＰＣＶモータ８２は、ステッピングモータであり、ＰＣＶバルブ７５の弁体７８を駆動するものである。このＰＣＶモータ８２は、ＰＣＶモータ８２を収納するモータケース８９と、外周部を構成するステータ８３と、ステータ８３に組み付けられた電磁コイル８８と、ステータ８３の内部に設けられたロータ８５と、ロータ８５の中心に設けられたモータシャフト８６とを備えている。モータシャフト８６の外周面には、ＰＣＶバルブ７５の弁体７８に形成されたネジ穴８０と螺合する雄ネジ８７が形成されている。そして、通電によりモータシャフト８６が回動すると、モータシャフト６８の外周面に形成された雄ネジ８７と弁体７８に形成されたネジ穴８０とが螺合して、弁体７８が軸方向へ移動するようになっている。弁体７８が、弁座７７方向へ移動するときにはバイパス通路３８の断面積が小さくなり、弁座７６とは反対方向へ移動するときにはバイパス通路の断面積が大きくなる。したがって、ＥＣＵ１００によりＰＣＶモータ８２への通電状態を制御することによって、バイパス通路３８を流れる空気とブローバイガスとの混合気体の流量を調整することができる。また、電子ＰＣＶ６０には、ＰＣＶバルブ７５の開度位置を検出するための位置センサ９０が設けられている（図１参照）。そして、この位置センサ９０は、ＥＣＵ１００に接続されている。なお、本実施形態の位置センサ９０が、本発明の「位置検出手段」に該当する。

次に、上記のように構成されたブローバイガス還元装置１の動作について、図１を参照しながら説明する。
ブローバイガス還元装置１では、ピストン７の往復運動により燃焼室２に負圧が発生した状態で、動弁機構１１により燃焼室２の吸気ポート５が開放されると、燃焼室２内に空気が取り込まれる。そして、浄化された空気は、吸気通路３０を通りインテークマニホールドにより蓄積、分配され各気筒の燃焼室２に供給される。燃焼室２に供給された空気は、インジェクタ９から噴射される燃料と混合される。この混合気体は、点火プラグ１０により点火され燃焼する。燃焼により混合気体は膨張してピストン７を下方に押圧する。その後、動弁機構１１により排気バルブ１３が駆動され排気ポート６が開放されると、燃焼後の排気ガスがエキゾーストマニホールドにより集められ、排気通路３５により外部へ排気される。

ここで、燃焼室２２の下部は、ピストン７の上端外周に取り付けられたピストンリング８とシリンダ３のボア３ａとの間にわずかなクリアランスＣをもって閉じられている。このため、燃焼室２からピストンリング８とシリンダ３のごくわずかなすき間を抜けて、未燃焼ガスがクランクケース２０に漏れ出る。この未燃焼ガスが、ブローバイガスである。このブローバイガスは有毒成分を多量に含むため、そのまま大気中に排出されると大気汚染に繋がることになる。

そこで、ブローバイガス還元装置１では、分岐通路３７ａ、３７ｂが、スロットルバルブ４０より上流側の吸気通路３０ａから分岐してクランクケース２０へ空気を導入するように設けられている。これにより、スロットルバルブ４０より上流側の吸気通路３０ａを流れる空気の一部がクランクケース２０内に導入される。そして、分岐通路３７ａ、３７ｂからクランクケース２０へ導入された空気と燃焼室２からクランクケース２０へ漏れ出たブローバイガスとを、クランクケース２０内からスロットルバルブ４０より下流側の吸気通路３０ｂへ排出するバイパス通路３８が設けられている。このため、クランクケース２０に溜まったブローバイガスは、分岐通路３７ａ、３７ｂからクランクケース２０へ導入された空気とともにバイパス通路３８を経由して、スロットルバルブ４０より下流側の吸気通路３０ｂへ排出され、吸気通路３０ｂから再び燃焼室２へ導入される。このようにして、ブローバイガスが大気中に排出されるのを抑制し、環境汚染を予防している。

また、このバイパス通路３８には、バイパス通路３８の流量を制御するための電子ＰＣＶ６０が、ＰＣＶモータ８２により電磁駆動可能に設けられている。そして、ＥＣＵは、第一圧力センサ３１から得られる吸気通路３０ｂ内の圧力に応じてＰＣＶモータ８２への通電状態を変化させる。通電状態を変化させる態様としては、（１）ＰＣＶモータ８２へ供給する電力量を変化させるものや、（２）ＰＣＶモータ８２の駆動周波数を変化させるものを例示できる。

（１）ＰＣＶモータ８２へ供給する電力量を変化させる場合には、第一圧力センサ３１から得られる圧力が低下するにつれてＰＣＶモータ８２への供給電力量を減少させ、この圧力が上昇するにつれてＰＣＶモータ８２への供給電力量を増加させる。

ここで、ＰＣＶバルブ７５には、内燃機関の運転状況や吸入空気量等に応じて、吸気通路３０ｂ側から負圧が作用する。そして、第一圧力センサ３１から得られる吸気通路３０ｂ側の圧力が低下した場合には、ＰＣＶバルブ７５に閉方向への力が作用するため、ＰＣＶバルブ７５を閉方向へ駆動するために必要な電磁力（トルク）が小さくなる。そこで、このブローバイガス還元装置１では、ＰＣＶバルブ７５を駆動するための電力量を減少させることにより、ＰＣＶバルブ７５の駆動に費やすエネルギの無駄を省くことができる。逆に、吸気通路３０ｂ側の圧力が上昇した場合には、ＰＣＶバルブ７５に閉方向へ働く力が減少する。このため、ＰＣＶバルブ７５を閉方向へ駆動するために必要な電磁力（トルク）が大きくなる。そこで、このブローバイガス還元装置１では、ＰＣＶバルブ７５を駆動するための電力量を増加させることにより、ＰＣＶバルブ７５の駆動に最小限必要なエネルギをＰＣＶモータ８２に供給することができる。

（２）続いて、ＰＣＶモータ８２の駆動周波数を変化させる場合に、ＥＣＵ１００が行うＰＣＶモータ８２の制御内容について、図３及び図４を参照しながら詳細に説明する。図３は、本実施形態に係るブローバイガス還元装置のＥＣＵが行うＰＣＶモータの制御内容を示すフローチャートである。図４は、同フローチャートにおける負圧と駆動周波数との関係を示すグラフである。なお、図４では、本実施形態に係る負圧と駆動周波数との関係を実線で示している。

図３に示すように、ステップＳ１において、ＥＣＵ１００は、イグニッションスイッチ（Ｉ／Ｇ）のＯＮ信号を検出する。そして、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ２へ移行する。

ステップＳ２において、ＥＣＵ１００は、第一圧力センサ３１から得られるエンジンの運転開始前の負圧を０に設定する。すなわち、このとき計測された圧力を基準として、ＥＣＵが以下の動作を行う。なお、本実施形態において、負圧とは、第一圧力センサ３１のみから得られる圧力を指すものとする。そして、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ３へ移行する。

ステップＳ３において、ＥＣＵ１００は、ＰＣＶバルブ７５を、駆動周波数１００ｐｐｓで全閉位置まで駆動する。そして、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ４へ移行する。
ステップＳ４において、ＥＣＵ１００は、ＰＣＶバルブ７５を、駆動周波数１００ｐｐｓで全閉位置から７ステップだけ開放する。これにより、バルブ駆動開始時の凍結による動作不良を回避することができる。そして、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ５へ移行する。

ステップＳ５において、ＥＣＵ１００は、エンジンスイッチ（Ｅ／Ｇ）のＯＮ信号を検出する。そして、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ６へ移行する。
ステップＳ６において、ＥＣＵ１００は、Ｅ／ＧがＯＦＦとなっているか否かを判定する。そして、この判定結果が肯定である場合、ＥＣＵ１００は、その後の処理を終了する。一方、この判定結果が否定である場合、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ７に移行する。
ステップＳ７において、ＥＣＵ１００は、第一圧力センサ３１からエンジンの運転開始後の負圧を取得する。そして、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ８へ移行する。

ステップＳ８において、ＥＣＵ１００は、ステップＳ７で取得した負圧が、負圧≦−６０ｋＰａの関係を満たすか否かを判定する。そして、この判定結果が肯定である場合、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ１４へ移行する。そして、ステップＳ１４において、ＥＣＵ１００は、図４に示すように、ステッピングモータ８２の駆動周波数を２００ｐｐｓに設定する。その後、ＥＣＵ１００は、処理を再びステップＳ６へ移行する。一方、この判定結果が否定である場合、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ９に移行する。

ステップＳ９において、ＥＣＵ１００は、ステップＳ７で取得した負圧が、−６０ｋＰａ＜負圧≦−５０ｋＰａの関係を満たすか否かを判定する。そして、この判定結果が肯定である場合、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ１５へ移行する。そして、ステップＳ１５において、ＥＣＵ１００は、図４に示すように、ステッピングモータ８２の駆動周波数を１８３ｐｐｓに設定する。その後、ＥＣＵ１００は、処理を再びステップＳ６へ移行する。一方、この判定結果が否定である場合、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ１０に移行する。

ステップＳ１０において、ＥＣＵ１００は、ステップＳ７で取得した負圧が、−５０ｋＰａ＜負圧≦−４０ｋＰａの関係を満たすか否かを判定する。そして、この判定結果が肯定である場合、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ１６へ移行する。そして、ステップＳ１６において、ＥＣＵ１００は、図４に示すように、ステッピングモータ８２の駆動周波数を１６６ｐｐｓに設定する。その後、ＥＣＵ１００は、処理を再びステップＳ６へ移行する。一方、この判定結果が否定である場合、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ１１に移行する。

ステップＳ１１において、ＥＣＵ１００は、ステップＳ７で取得した負圧が、−４０ｋＰａ＜負圧≦−３０ｋＰａの関係を満たすか否かを判定する。そして、この判定結果が肯定である場合、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ１７へ移行する。ステップＳ１７において、ＥＣＵ１００は、図４に示すように、ステッピングモータ８２の駆動周波数を１５０ｐｐｓに設定する。その後、ＥＣＵ１００は、処理を再びステップＳ６へ移行する。一方、この判定結果が否定である場合、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ１２に移行する。

ステップＳ１２において、ＥＣＵ１００は、ステップＳ７で取得した負圧が、−３０ｋＰａ＜負圧≦−２０ｋＰａの関係を満たすか否かを判定する。そして、この判定結果が肯定である場合、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ１８へ移行する。そして、ステップＳ１８において、ＥＣＵ１００は、図４に示すように、ステッピングモータ８２の駆動周波数を１３３ｐｐｓに設定する。その後、ＥＣＵ１００は、処理を再びステップＳ６へ移行する。一方、この判定結果が否定である場合、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ１３に移行する。

ステップＳ１３において、ＥＣＵ１００は、ステップＳ７で取得した負圧が、−２０ｋＰａ＜負圧≦−１０ｋＰａの関係を満たすか否かを判定する。そして、この判定結果が肯定である場合、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ１９へ移行する。そして、ステップＳ１９において、ＥＣＵ１００は、図４に示すように、ステッピングモータ８２の駆動周波数を１１６ｐｐｓに設定する。その後、ＥＣＵ１００は、処理を再びステップＳ６へ移行する。一方、この判定結果が否定である場合、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ２０に移行する。

ステップＳ２０において、ＥＣＵ１００は、図４に示すように、ステッピングモータ８２を駆動周波数１００ｐｐｓで駆動する。なお、このとき、ステップ７で取得した負圧は、−１０ｋＰａ＜負圧の関係を満たしている。そして、ＥＣＵ１００は、処理を再びステップＳ６へ移行する。

上記のように、ステッピングモータ８２の駆動周波数を変更することにより、ＰＣＶバルブ７５を駆動するための電力量を変更することなくモータの出力トルクを変更して、例えばＰＣＶバルブ７５の駆動方向へ作用する力が増加した場合にはＰＣＶモータ８２の駆動周波数を上昇させてより小さな出力トルクで高い応答性を得ることができ、ＰＣＶバルブ７５の駆動方向へ作用する力が減少した場合にはＰＣＶモータ７５の駆動周波数を増加させてより大きな出力トルクを生じさせることができる。こうした制御により、より小さい出力を持つ小型のステッピングモータを採用することが可能となる。そして、このように小型のモータを採用することにより、ＰＣＶバルブ７５を駆動するために必要な電力を低減させることができる。

以上、詳細に説明したとおり、本実施形態に係るブローバイガス還元装置１によれば、ＥＣＵ１００により、ＰＣＶモータ８２への供給電力量を制御したり、ＰＣＶモータ８２の駆動周波数を制御することにより、ＰＣＶバルブ７５の駆動に費やすエネルギを低減させることができる。
［第二実施形態］

本発明の第二実施形態に係るブローバイガス還元装置について説明する。この実施形態に係るブローバイガス還元装置は、ＥＣＵ１００が第一圧力センサ３１から得られる負圧及び位置センサ９０から得られる位置に基づいてＰＣＶモータ８２への通電状態を変化させる点で、第一実施形態と相違する。

図２に示すように、ＰＣＶバルブ７５は、ＰＣＶモータ８２の非通電時には、スプリング８１によって所定方向（例えば全閉方向）に付勢されている。そして、ＰＣＶバルブ７５をＰＣＶモータ８２により駆動したとき、ＰＣＶバルブ７５の開度位置によって、ＰＣＶバルブ７５に作用するスプリング８１の付勢力が変化する。そこで、本実施形態に係るブローバイガス還元装置では、ＥＣＵ１００が、位置センサ９０により検出されるＰＣＶバルブ７５の開度位置にも応じて、より最適な電力をＰＣＶモータ８２に供給したり、ＰＣＶモータ８２の駆動周波数を変更することができる。こうして、ＰＣＶバルブ７５の駆動に費やすエネルギの無駄をより確実に省くことができる。
［第三実施形態］

本発明の第三実施形態に係るブローバイガス還元装置について説明する。この実施形態に係るブローバイガス還元装置は、ＥＣＵ１００が、第一圧力センサ３１から得られる圧力及び第二圧力センサ３９から得られる圧力の差圧を負圧として、ＰＣＶモータ８２への通電状態を変化させる点で、上記実施形態と相違する。

図１に示すように、ＰＣＶバルブ７５に作用する力は、厳密には、クランクケース２０側の圧力によっても影響する。そこで、この装置では、ＥＣＵ１００が、ＰＣＶバルブ７５の吸気通路３０側だけでなくクランクケース２０側の圧力をも考慮して、より最適な電力をＰＣＶモータ８２に供給したり、ＰＣＶモータ８２の駆動周波数を変更することができる。こうして、ＰＣＶバルブ７５の駆動に費やすエネルギの無駄をより確実に省くことができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨から逸脱しない範囲で適宜変更して具体化することができる。以下に、変更例の一態様を示す。

上記本実施形態では、図４に実線で示すように、負圧を１０ｋＰａ間隔Ａで判定することにより駆動周波数を変更したが、ステッピングモータのトルク、スプリング力、負圧が印加されるバルブ部環状面積等の要因に応じて、適宜最適な間隔Ａを設定することができる。また、図４に二点鎖線で示すように、ＰＣＶモータ８２の駆動周波数を負圧に対してリニアに変更することにより、ＰＣＶバルブ７５の駆動に費やすエネルギの無駄をより確実に省くことができる。

上記本実施形態では、図１に示すように、第一圧力センサ３１を吸気通路３０ｂに設けているが、第一圧力センサ３１をＰＣＶバルブ７５より吸気通路３０側（下流側）のバイパス通路３８に設けてもよい。また、上記本実施形態では、図１に示すように、第二圧力センサ３９をＰＣＶバルブ７５よりクランクケース２０側（上流側）のバイパス通路３８に設けているが、第二圧力センサ３１をクランクケース２０に設けてもよい。これらの態様によっても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

本発明の第一実施形態に係るブローバイガス還元装置を示す概略構成図である。同ブローバイガス還元装置に係る電子ＰＣＶを示す断面図である。同ブローバイガス還元装置のＥＣＵが行うＰＣＶモータの制御内容を示すフローチャートである。同フローチャートにおける負圧と駆動周波数との関係を示すグラフである。

符号の説明

１ブローバイガス還元装置
２０クランクケース
３０吸気通路
３１第一圧力センサ（圧力計測手段）
３５排気通路
３８バイパス通路
３９第二圧力センサ（第二圧力計測手段）
７５ＰＣＶバルブ
８１スプリング（付勢手段）
８２ＰＣＶモータ（電磁駆動手段）
９０位置センサ（位置検出手段）
１００ＥＣＵ（コントローラ）

Claims

内燃機関のクランクケースに一端を連通させるとともに吸気通路に他端を連通させるように設けられたバイパス通路と、前記バイパス通路に電磁駆動手段により駆動可能に設けられたＰＣＶバルブとを有するブローバイガス還元装置において、
前記吸気通路内の圧力又は前記ＰＣＶバルブより吸気通路側のバイパス通路内の圧力を計測する圧力計測手段と、
前記電磁駆動手段への通電状態を制御するコントローラと、
前記ＰＣＶバルブを開方向又は閉方向へ付勢する付勢手段と、
前記ＰＣＶバルブの開度位置を検出する位置検出手段とを備え、
前記コントローラは、前記圧力計測手段から得られる圧力及び前記位置検出手段から得られる位置に応じて、前記電磁駆動手段への通電状態を変化させる
ことを特徴とするブローバイガス還元装置。
請求項１に記載するブローバイガス還元装置において、
前記クランクケース内の圧力又は前記ＰＣＶバルブよりクランクケース側のバイパス通路内の圧力を計測する第二圧力計測手段を備え、
前記コントローラは、前記第二圧力計測手段から得られる圧力にも応じて、前記電磁駆動手段への通電状態を変化させる
ことを特徴とするブローバイガス還元装置。
請求項２に記載するブローバイガス還元装置において、
前記電磁駆動手段は、ステッピングモータであり、
前記コントローラは、前記圧力計測手段から得られる圧力、前記位置検出手段から得られる位置又は前記第二圧力計測手段から得られる圧力のうち少なくとも一つに応じて、前記ステッピングモータの駆動周波数を変化させる
ことを特徴とするブローバイガス還元装置。