JPWO2013114537A1 - 内燃機関のブローバイガス還流装置 - Google Patents

Abstract

ターボチャージャ（１０）の動作を通じて、内燃機関（１）の吸気通路（３）におけるコンプレッサホイール（１２）の下流側の部分の圧力が上流側の部分の圧力よりも高くなると、バイパス管（１９）内で空気の流通が生じてエゼクタ（２０）が第１ガス管（２１）の内部のブローバイガスを吸引する。その結果、第１ガス管（２１）からエゼクタ（２０）に吸引されたブローバイガスが、バイパス管（１９）を介して吸気通路（３）におけるコンプレッサホイール（１２）の上流側の部分に流される。ブローバイガス還流装置は、バイパス管（１９）及び第１ガス管（２１）の少なくとも一方における他の部品に対する接続部分の外れが内燃機関（１）の近傍に位置する他の配管の外れと同時に生じる構造を有している。上記他の配管としては、その配管の外れが、モニタ可能な機関運転状態への影響を及ぼすものが用いられる。

Description

本発明は、内燃機関のブローバイガス還流装置に関する。

過給機付きの内燃機関の燃焼室から流出したブローバイガスを同機関の吸気通路に還流させて処理するブローバイガス還流装置として、例えば特許文献１に示すものが知られている。このブローバイガス還流装置では、内燃機関の吸気通路における過給機の上流側の部分と下流側の部分とを繋ぐバイパス管にエゼクタが設けられるとともに、同機関の燃焼室から流出したブローバイガスが流入するガス管がエゼクタに接続されている。そして、過給機の動作を通じて吸気通路における同過給機の下流側の圧力が上流側の圧力よりも高くなると、それらの圧力差に基づきバイパス管内で過給機の下流側から上流側に向けた空気の流通が生じる。こうしたバイパス管内での空気の流通が生じると、上記エゼクタによりガス管内のブローバイガスが吸引されてバイパス管を介して吸気通路における過給機の上流側に流される。

特開２００９−２９９６４５公報

ところで、上述したブローバイガス還元装置では、バイパス管及びガス管の少なくとも一方における他の部品に対する接続部分の外れ（抜け）が生じると、その外れが生じた部分からブローバイガスが大気に放出されてしまう。これに対処するため、バイパス管及びガス管の少なくとも一方における他の部品に対する接続部分の外れを、その発生後の早期に検出することが望まれている。バイパス管及びガス管の少なくとも一方における他の部品に対する接続部分の外れが生じると、上記バイパス管が吸気通路における過給機の上流に繋がっている関係から、上述したブローバイガスの大気への放出に加えて、上記外れが生じた部分から吸気通路における過給機の上流への大気の流入も生じるようになる。ただし、吸気通路における過給機の上流はほぼ大気圧となっており、上記外れが生じた部分から吸気通路における過給機の上流への大気の流入が生じても、それによる影響が内燃機関の運転には表れにくい。従って、バイパス管及びガス管の少なくとも一方における他の部品に対する接続部分の外れに伴う機関運転状態の変化をモニタすることで、その外れを検出することはできない。また、バイパス管及びガス管の少なくとも一方における他の部品に対する接続部分の外れに伴って断線する信号線を備えて同信号の断線に基づきバイパス管の外れを検出する検出器を新たに設けることも考えられるが、この場合には検出器の設置に手間がかかるとともに同検出器分のコストが余分にかかるという問題がある。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、新たに検出器等を設けることなく、バイパス管及びガス管の少なくとも一方における他の部品に対する接続部分の外れを検出することができる内燃機関のブローバイガス還流装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に従う内燃機関のブローバイガス制御装置では、内燃機関の吸気通路に設けられた過給機の動作を通じて、同吸気通路における過給機の下流側の部分の圧力が上流側の部分の圧力よりも高くなると、それらの圧力差に基づきバイパス管内で過給機の下流側から上流側に向けた空気の流通が生じる。こうしたバイパス管内での空気の流通が生じると、そのバイパス管に設けられたエゼクタによって、同エゼクタに接続されたガス管、すなわち内燃機関の燃焼室から流出したブローバイガスが流入するガス管の内部のブローバイガスが吸引される。その結果、ガス管からエゼクタに吸引されたブローバイガスが、バイパス管を介して吸気通路における過給機の上流側の部分に流される。こうして内燃機関の燃焼室から流出したブローバイガスが、上記ブローバイガス還流装置により吸気通路に還流されて処理されるようになる。ここで、同装置は、バイパス管及びガス管の少なくとも一方における他の部品に対する接続部分の外れが内燃機関周りに位置する他の配管の外れと同時に生じるように構成されている。そして、上記他の配管としては、その外れが、モニタ可能な機関運転状態への影響を及ぼすものが用いられる。このため、バイパス管及びガス管の少なくとも一方における他の部品に対する接続部分の外れが生じると、それと同時に上記他の配管の外れも生じることから、同配管の外れに伴う機関運転状態の変化が生じる。この機関運転状態の変化はモニタ可能であるため、同機関運転状態の変化に基づいて上記他の配管の外れ、言い換えれば上記バイパス管及びガス管の少なくとも一方における他の部品に対する接続部分の外れを検出することができる。また、こうしたバイパス管及びガス管の少なくとも一方における他の部品に対する接続部分の外れを検出するために新たな検出器等を設ける必要もない。

本発明の一態様では、内燃機関の燃焼室から流出したブローバイガスのガス管に向けた流れを許容したり遮断したりすべく動作する封鎖弁が備えられる。そして、上記他の配管の外れと同時に生じたバイパス管及びガス管の少なくとも一方における他の部品に対する接続部分の外れを検出したとき、上記封鎖弁を閉じることにより内燃機関の燃焼室から流出したブローバイガスのガス管に向けた流れの発生が禁止される。従って、バイパス管及びガス管の少なくとも一方における他の部品に対する接続部分の外れが生じたとき、その部分からブローバイガスが大気に放出されることを抑制できる。

なお、バイパス管及びガス管の少なくとも一方における他の部品に対する接続部分の外れが内燃機関周りに位置する他の配管の外れと同時に生じる構造としては、バイパス管及びガス管の少なくとも一方と他の配管とが機械的に連結されている構造、より具体的には、バイパス管及びガス管の少なくとも一方と他の配管とが一体形成されている構造や、溶接もしくは結束具により繋がれている構造があげられる。

上記他の配管としては、過給機による内燃機関の過給圧を調整すべく同機関の吸気負圧により駆動されるアクチュエータに対し上記吸気負圧を作用させるための負圧管を用いることが可能である。この場合、バイパス管及びガス管の少なくとも一方における他の部品に対する接続部分の外れと同時に上記他の配管（負圧管）の外れが生じ、それに起因して上記アクチュエータを駆動するための吸気負圧を同アクチュエータに対し適正に作用させることができなくなる。その結果、上記負圧管の外れに伴う機関運転状態の変化として内燃機関の過給圧の変化が生じ、同過給圧の変化に基づいて上記負圧管の外れ、言い換えればバイパス管及びガス管の少なくとも一方における他の部品に対する接続部分の外れを検出することが可能になる。なお、内燃機関の過給圧については過給機付きの内燃機関に設けられている過給圧を検出するための圧力センサで検出することができるため、バイパス管及びガス管の少なくとも一方における他の部品に対する接続部分の外れを検出するために新たな検出器等を設ける必要はない。

本発明の一態様では、上記ガス管が第１ガス管とされる。また、上記他の配管として、内燃機関の燃焼室から流出したブローバイガスを吸気通路におけるスロットルバルブの下流側の部分に流す第２ガス管が用いられる。この場合、バイパス管及びガス管の少なくとも一方における他の部品に対する接続部分の外れと同時に上記他の配管（第２ガス管）の外れが生じる。このように上記他の配管（第２ガス管）の外れが生じると、吸気通路におけるスロットルバルブの下流側の部分に第２ガス管内のブローバイガスが吸い込まれなくなり、そのブローバイガスに変わって大気が吸い込まれるようになる。その結果、上記第２ガス管の外れに伴う機関運転状態の変化として内燃機関の空燃比のリーン側への変化が生じ、同空燃比の変化に基づいて上記第２ガス管の外れ、言い換えればバイパス管及びガス管の少なくとも一方における他の部品に対する接続部分の外れを検出することが可能になる。なお、内燃機関の空燃比の変化については同機関の排気通路に設けられている空燃比センサや酸素センサなど排気中の酸素濃度に対応した信号を出力するセンサからの信号に基づいて検出することができるため、バイパス管及びガス管の少なくとも一方における他の部品に対する接続部分の外れを検出するために新たな検出器等を設ける必要はない。

上述したようなバイパス管及びガス管の少なくとも一方における他の部品に対する接続部分の外れとしては、吸気通路からのバイパス管の外れがあげられる。この場合、吸気通路からのバイパス管の外れが上記他の配管と同時に生じるように構成される。上記吸気通路からのバイパス管の外れが上記他の配管の外れと同時に生じる構造としては、バイパス管と他の配管とが機械的に連結されている構造、より具体的には、バイパス管と他の配管とが一体形成されている構造や、溶接もしくは結束具により繋がれている構造があげられる。

本発明のブローバイガス還流装置が適用される内燃機関全体を示す略図。 （ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、同装置におけるバイパス管の吸気通路からの外れと内燃機関の負圧管の吸気通路からの外れとが同時に生じる構造の例を示す断面図。 バイパス管の上流部の吸気通路及びエゼクタからの外れを検出するとともに、それらの外れに対処する手順を示すフローチャート。

以下、本発明を自動車用の内燃機関に適用した一実施形態について、図１〜図３に従って説明する。

図１に示す内燃機関１では、燃料噴射弁２から噴射された燃料が吸気通路３を通じて空気とともに燃焼室４に吸入される。このときに燃焼室４に吸入される空気の量は、吸気通路３に設けられたスロットルバルブ５の開度調節によって調整される。なお、燃料噴射弁２から噴射される燃料の量は、吸気通路３を通じて燃焼室４に吸入される空気の量に対応した量とされる。そして、燃焼室４内に燃料と空気とが吸入された後、それらからなる混合気に対し点火プラグ６による点火が行われて同混合気が燃焼すると、そのときの燃焼エネルギによりピストン７が往復移動して内燃機関１の出力軸であるクランクシャフト８が回転する。また、燃焼室４内で燃焼した後の混合気は、排気として排気通路９に送り出される。

また、排気通路９、及び吸気通路３のスロットルバルブ５よりも上流側の部分には、過給機であるターボチャージャ１０が設けられている。このターボチャージャ１０は、排気通路９を通過する排気の流れに基づいて回転するタービンホイール１１と、そのタービンホイール１１と一体回転して吸気通路３内の空気を下流に送り出すコンプレッサホイール１２とを備えている。従って、ターボチャージャ１０のコンプレッサホイール１２が回転すると、内燃機関１の吸気圧（過給圧）が上昇する。

一方、排気通路９にはターボチャージャ１０（タービンホイール１１）を迂回するようにバイパス通路１３が接続され、同通路１３にはその排気流通面積を可変とすべく開閉動作するウエイストゲートバルブ１４が設けられている。同ウエイストゲートバルブ１４の開閉動作を通じてバイパス通路１３の排気流通面積を小さくするほど、タービンホイール１１を通過する排気の流量が多くなってターボチャージャ１０の回転速度が高くなるため、それに伴って内燃機関１の過給圧が上昇するようになる。このウエイストゲートバルブ１４は、ばねの弾性力によって全開位置に向けて付勢される一方、負圧式のアクチュエータ１５により上記ばねの弾性力に抗して開弁方向に変位されるものである。こうしたアクチュエータ１５の動作により、ウエイストゲートバルブ１４が開閉動作してバイパス通路１３の排気流通面積が可変とされるため、ターボチャージャ１０の動作に基づき可変とされる内燃機関１の過給圧が調整される。

上記アクチュエータ１５には、吸気通路３におけるスロットルバルブ５の下流側の部分と繋がる負圧管１６が接続されている。そして、この負圧管１６を通じて吸気通路３におけるスロットルバルブ５下流側の部分の負圧（吸気負圧）がアクチュエータ１５に対して作用すると、その吸気負圧に基づく力により同アクチュエータ１５が動作してウエイストゲートバルブ１４が閉弁側に変位する。なお、負圧管１６には、同負圧管１６を連通状態もしくは遮断状態とすべく開閉動作する制御バルブ１７が設けられている。

内燃機関１には、燃焼室４からクランクケース１８に流出したブローバイガスを同機関１の吸気通路３に還流させて処理するブローバイガス還流装置が設けられている。

同装置は、吸気通路３におけるコンプレッサホイール１２（ターボチャージャ１０）の上流側の部分と下流側の部分とを繋ぐバイパス管１９、同バイパス管１９に設けられたエゼクタ２０、及び同エゼクタ２０とクランクケース１８とを繋ぐ第１ガス管２１を備えている。更に、同装置は、燃焼室４からクランクケース１８に流出したブローバイガスの上記第１ガス管２１に向けた流れを許容したり遮断したりすべく動作する封鎖弁２８も備えている。この封鎖弁２８は、クランクケース１８と第１ガス管２１との間に設けられており、開弁により上記クランクケース１８内のブローバイガスの第１ガス管２１に向けた流れを許容する一方、閉弁により上記クランクケース１８内のブローバイガスの第１ガス管２１に向けた流れを禁止する。

上記ブローバイガス還流装置では、封鎖弁２８が開いた状態にあると、上記第１ガス管２１に対し内燃機関１の燃焼室４からクランクケース１８に流出したブローバイガスが流入する。また、上記エゼクタ２０は、バイパス管１９での空気の流通に基づき、同エゼクタ２０に接続された第１ガス管２１内のブローバイガスを吸引するものである。従って、ターボチャージャ１０の動作を通じて吸気通路３におけるコンプレッサホイール１２の下流側の部分の圧力が上流側の部分の圧力よりも高くなると、それらの圧力差に基づきバイパス管１９内でコンプレッサホイール１２の下流側から上流側に向けた空気の流通が生じる。こうしたバイパス管１９内での空気の流通が生じると、封鎖弁２８の開弁を通じて第１ガス管２１内に流入していたブローバイガスが上記エゼクタ２０により吸引されてバイパス管１９を介して吸気通路３におけるコンプレッサホイール１２の上流側に流される。

また、ブローバイガス還流装置には、クランクケース１８と吸気通路３におけるスロットルバルブ５の下流側の部分とを繋ぐ第２ガス管２２も設けられている。この第２ガス管２２には、同第２ガス管２２を連通状態もしくは遮断状態とすべく開閉動作するＰＣＶバルブ２３が設けられている。そして、ウエイストゲートバルブ１４が全開位置にあってターボチャージャ１０による過給が行われていないときには、内燃機関１の燃焼室４からクランクケース１８に流出したブローバイガスを吸気通路３に還流させて処理すべく、ＰＣＶバルブ２３が開弁状態とされる。ＰＣＶバルブ２３が開弁すると、吸気通路３におけるスロットルバルブ５の下流側の部分に生じる吸気負圧に基づき、上記ブローバイガスが第２ガス管２２に流入した後に同第２ガス管２２を介して吸気通路３におけるスロットルバルブ５の下流側の部分に流される。

以上により、内燃機関１の燃焼室４からクランクケース１８に流出したブローバイガスが、ブローバイガス還流装置によって吸気通路３に還流されて処理される。

次に、ブローバイガス還元装置において、バイパス管１９及び第１ガス管２１の少なくとも一方における他の部品に対する接続部分の外れ（抜け）が生じたとき、その外れを早期に検出するための構造について説明する。

バイパス管１９及び第１ガス管２１の少なくとも一方における他の部品に対する接続部分の外れ（抜け）としては、以下の（Ａ）〜（Ｆ）に示すものがあげられる。

（Ａ）バイパス管１９におけるエゼクタ２０と吸気通路３におけるコンプレッサホイール１２の下流部分との間の部分（以下、上流部１９ａという）が、吸気通路３におけるコンプレッサホイール１２の下流部分から外れる。

（Ｂ）バイパス管１９の上流部１９ａがエゼクタ２０から外れる。

（Ｃ）バイパス管１９におけるエゼクタ２０と吸気通路３におけるコンプレッサホイール１２の上流部分との間の部分（以下、下流部１９ｂという）が、吸気通路３におけるコンプレッサホイール１２の上流部分から外れる。

（Ｄ）バイパス管１９の下流部１９ｂがエゼクタ２０から外れる。

（Ｅ）第１ガス管２１がエゼクタ２０から外れる。

（Ｆ）第１ガス管２１が封鎖弁２８から外れる。

そして、バイパス管１９及び第１ガス管２１の少なくとも一方における他の部品に対する接続部分の外れが生じると、その外れが生じた部分からブローバイガスが大気に放出されてしまう。これに対処するため、バイパス管１９及び第１ガス管２１の少なくとも一方における他の部品に対する接続部分の外れを、その外れの発生後の早期に検出することが望まれている。バイパス管１９及び第１ガス管２１の少なくとも一方における他の部品に対する接続部分の外れが生じると、上記バイパス管１９が吸気通路３におけるコンプレッサホイール１２の上流に繋がっている関係から、上述したブローバイガスの大気への放出に加えて、上記外れが生じた部分から吸気通路３におけるコンプレッサホイール１２の上流への大気の流入も生じるようになる。ただし、吸気通路３におけるコンプレッサホイール１２の上流はほぼ大気圧となっており、バイパス管１９及び第１ガス管２１の少なくとも一方における他の部品に対する接続部分の外れが生じた部分から吸気通路３におけるコンプレッサホイール１２の上流への大気の流入が生じても、それによる影響が内燃機関１の運転には表れにくい。従って、バイパス管１９及び第１ガス管２１の少なくとも一方における他の部品に対する接続部分の外れに伴う機関運転状態の変化をモニタすることで、その外れを検出することはできない。また、上記外れに伴って断線する信号線を備えて同信号の断線に基づき上記外れを検出する検出器を新たに設けることも考えられるが、この場合には検出器の設置に手間がかかるとともに同検出器分のコストが余分にかかるという問題がある。

こうしたことに対処するため、本実施形態のブローバイガス還流装置は、バイパス管１９及び第１ガス管２１の少なくとも一方における他の部品に対する接続部分の外れが内燃機関１の近傍に位置する他の配管の外れと同時に生じる構造を有している。そして、上記他の配管としては、その配管の外れが、モニタ可能な機関運転状態への影響を及ぼすものが用いられる。ちなみに、この実施形態では、バイパス管１９及び第１ガス管２１の少なくとも一方における他の部品に対する接続部分の外れとして、上記（Ａ）及び上記（Ｂ）の状況が生じることを想定している。また、上記他の配管としては負圧管１６が用いられる。

従って、上記ブローバイガス還流装置においては、バイパス管１９における上流部１９ａのエゼクタ２０からの外れや、吸気通路３におけるコンプレッサホイール１２の下流部分からの上記上流部１９ａの外れが、吸気通路３からの負圧管１６の外れと同時に生じる構造を有している。より詳しくは、バイパス管１９における上流部１９ａのエゼクタ２０からの外れや、吸気通路３におけるコンプレッサホイール１２の下流部分からの上記上流部１９ａの外れが、吸気通路３からの負圧管１６の外れと同時に生じるように、上流部１９ａと負圧管１６とが機械的に連結されている。具体的には、バイパス管１９の上流部１９ａ及び負圧管１６はそれぞれ金属製のパイプによって形成されており、それら上流部１９ａと負圧管１６とが図２（ａ）に示すように同方向に延びた状態で溶接により繋がれている。

なお、上流部１９ａ及び負圧管１６はそれぞれ可撓性を有する材料からなるホースとされており、それらを図２（ｂ）に示すように一体に形成したものであってもよい。また、図２（ｃ）に示すように、上流部１９ａと負圧管１６とをそれぞれ別体に形成し、それら上流部１９ａ及び負圧管１６とが同方向に延びた状態で結束具２４により繋がれるものとすることも考えられる。これら図２（ｂ）及び（ｃ）に示す構造も、バイパス管１９における上流部１９ａのエゼクタ２０からの外れや、吸気通路３におけるコンプレッサホイール１２の下流部分からの上記上流部１９ａの外れが、吸気通路３からの負圧管１６の外れと同時に生じる構造、すなわち上流部１９ａと負圧管１６とが機械的に連結された構造となる。

次に、ブローバイガス還流装置の電気的構成について図１を参照して説明する。

ブローバイガス還流装置は、内燃機関１の各種運転制御を実行する、制御部としての電子制御装置２５を備えている。この電子制御装置２５には、上記制御に係る各種演算処理を実行するＣＰＵ、その制御に必要なプログラムやデータの記憶されたＲＯＭ、ＣＰＵの演算結果等が一時記憶されるＲＡＭ、外部との間で信号を入・出力するための入・出力ポート等が設けられている。

電子制御装置２５の入力ポートには、以下に示す各種センサが接続されている。

・自動車の運転者によって踏み込み操作されるアクセルペダル２６の踏み込み量（アクセル操作量）を検出するアクセルポジションセンサ２７。

・スロットルバルブ５の開度（スロットル開度）を検出するスロットルポジションセンサ２９。

・吸気通路３におけるスロットルバルブ５よりも下流側の部分の圧力を検出する圧力センサ３０。

・クランクシャフト８の回転に対応する信号を出力するクランクポジションセンサ３１。

・排気通路９を通過する排気中の酸素濃度に対応した信号を出力する空燃比センサ３２。

電子制御装置２５の出力ポートには、燃料噴射弁２の駆動回路、スロットルバルブ５の駆動回路、制御バルブ１７の駆動回路、ＰＣＶバルブ２３、及び封鎖弁２８の駆動回路などが接続されている。

そして、電子制御装置２５は、上記各種センサから入力した検出信号に基づき、機関回転速度や機関負荷（内燃機関１の１サイクル当たりに燃焼室４に吸入される空気の量）といった機関運転状態を把握する。なお、機関回転速度はクランクポジションセンサ３１からの検出信号に基づき求められる。更に、機関負荷は、アクセルポジションセンサ２７、スロットルポジションセンサ２９、及び圧力センサ３０等の検出信号に基づき求められる内燃機関１の吸入空気量と機関回転速度とから算出される。電子制御装置２５は、上述したように把握した機関運転状態に基づいて燃料噴射弁２、スロットルバルブ５、制御バルブ１７、ＰＣＶバルブ２３、及び封鎖弁２８といった各種機器の駆動回路に対し指令信号を出力する。こうして内燃機関１のスロットル開度制御及び燃料噴射制御、並びに、制御バルブ１７、ＰＣＶバルブ２３、及び封鎖弁２８の開閉制御などが電子制御装置２５を通じて実施される。

ちなみに、内燃機関１の燃料噴射制御の一つとして行われる燃料噴射量制御は、機関運転状態に基づき求められる噴射量指令値Ｑfin に対応した量の燃料を燃料噴射弁２から噴射させることで実現される。また、上記噴射量指令値Ｑfin は、空燃比センサ３２からの検出信号が燃焼室４内の混合気を理論空燃比で燃焼させたときの値となるよう、同空燃比センサ３２からの検出信号に基づいて増減補正される。すなわち、空燃比センサ３２からの検出信号が燃焼室４内の混合気を理論空燃比で燃焼させたときの値よりもリッチ側の値であるときには、噴射量指令値Ｑfin が減量補正されることにより、燃焼室４に供給される燃料の量が減量されて燃焼室４内の混合気の空燃比が理論空燃比に近づけられる。一方、空燃比センサ３２からの検出信号が燃焼室４内の混合気を理論空燃比で燃焼させたときの値よりもリーン側の値であるときには、噴射量指令値Ｑfin が増量補正されることにより、燃焼室４に供給される燃料の量が増量されて燃焼室４内の混合気の空燃比が理論空燃比に近づけられる。

次に、本実施形態のブローバイガス還流装置の作用について説明する。

このブローバイガス還流装置では、図２（ａ）に示すように、バイパス管１９の上流部１９ａの近傍に負圧管１６が位置している。そして、同装置は、吸気通路３（図１）におけるコンプレッサホイール１２の上流部分からの上記上流部１９ａの外れや、その上流部１９ａのエゼクタ２０からの外れが、吸気通路３からの負圧管１６の外れと同時に生じる構造を有している。このため、吸気通路３におけるコンプレッサホイール１２の上流部分からの上記上流部１９ａの外れや、その上流部１９ａのエゼクタ２０からの外れが生じると、それと同時に吸気通路３からの負圧管１６の外れも生じることから、負圧管１６の外れに伴う機関運転状態の変化が生じる。

詳しくは、上述したように吸気通路３からの負圧管１６の外れが生じると、吸気通路３におけるスロットルバルブ５よりも下流側で生じる吸気負圧、言い換えればウエイストゲートバルブ１４を動作させるアクチュエータ１５を駆動するための吸気負圧を、上記負圧管１６を介してアクチュエータ１５に対し適正に作用させることができなくなる。この場合、制御バルブ１７を開いた状態のもと、上記吸気負圧をアクチュエータ１５に作用させてウエイストゲートバルブ１４を全開位置よりも閉じた位置（例えば全閉位置）に調整しようとしても、それができなくなってウエイストゲートバルブ１４が全開位置となってしまう。このため、ターボチャージャ１０による内燃機関１の過給を適切に行うことができなくなる。その結果、ターボチャージャ１０の動作を通じて上昇する内燃機関１の過給圧を目標値に制御できなくなり、その過給圧が目標値よりも低下してしまう。

このように上記負圧管１６の外れに伴う機関運転状態の変化として内燃機関１の過給圧の変化（過給圧の目標値に対する低下）が生じることから、それに基づいて上記負圧管１６の吸気通路３からの外れ、言い換えれば上記バイパス管１９における上流部１９ａの吸気通路３からの外れやエゼクタ２０からの外れを検出することができる。また、こうした上流部１９ａの吸気通路３からの外れやエゼクタ２０からの外れを検出するためには過給圧を検出するための圧力センサ３０があればよいため、上記バイパス管１９の外れの検出を実現するために新たな検出器等を設ける必要はない。

図３は、吸気通路３におけるコンプレッサホイール１２からのバイパス管１９の上流部１９ａの外れや、その上流部１９ａのエゼクタ２０からの外れを検出するとともに、それらの外れに対処するための外れ検出ルーチンを示すフローチャートである。この外れ検出ルーチンは、電子制御装置２５を通じて、例えば所定時間毎の時間割り込みにて周期的に実行される。

同ルーチンにおいては、まず上記上流部１９ａの吸気通路３やエゼクタ２０からの外れに伴う機関運転状態の変化が生じたか否かが判断される（Ｓ１０１）。詳しくは、上流部１９ａの吸気通路３やエゼクタ２０からの外れに伴い負圧管１６が吸気通路３から外れると、負圧管１６の外れに伴う機関運転状態の変化として内燃機関１の過給圧の目標値に対する低下が生じる。この過給圧の変化に基づき上記上流部１９ａの吸気通路３やエゼクタ２０からの外れが生じた旨判断され（Ｓ１０２）、それら外れの発生が検出される。

そして、上記上流部１９ａの吸気通路３やエゼクタ２０からの外れが検出されると、それら外れの発生時におけるフェイルセーフとして封鎖弁２８が閉じた状態とされる（Ｓ１０３）。このように封鎖弁２８を閉じた状態とすることにより、内燃機関１の燃焼室４からクランクケース１８に流出したブローバイガスの第１ガス管２１に向けた流れの発生が禁止される。従って、上記上流部１９ａが吸気通路３やエゼクタ２０から外れたとき、その外れた部分からブローバイガスが大気に放出されることは抑制される。

以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。

（１）バイパス管１９の上流部１９ａが吸気通路３やエゼクタ２０から外れると、それと同時に吸気通路３からの負圧管１６の外れも生じることから、同負圧管１６の外れに伴う機関運転状態の変化として、内燃機関１の過給圧の目標値に対する低下が生じる。この過給圧の目標値に対する低下は圧力センサ３０からの検出信号に基づいてモニタ可能であるため、上記過給圧の目標値に対する低下に基づいて負圧管１６の吸気通路３からの外れ、言い換えれば上記バイパス管１９の上流部１９ａの吸気通路３やエゼクタ２０からの外れを検出することができる。また、こうしたバイパス管１９の上流部１９ａの吸気通路３やエゼクタ２０からの外れを検出するために新たな検出器等を設ける必要もない。

（２）上記上流部１９ａの吸気通路３やエゼクタ２０からの外れが検出されると、封鎖弁２８が閉じた状態とされることにより、内燃機関１の燃焼室４からクランクケース１８に流出したブローバイガスの第１ガス管２１に向けた流れの発生が禁止される。従って、上記上流部１９ａが吸気通路３やエゼクタ２０から外れたとき、その外れた部分からブローバイガスが大気に放出されることを抑制できる。

なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。

・バイパス管１９及び第１ガス管２１の少なくとも一方における他の部品に対する接続部分の外れとして、上記（Ｃ）及び上記（Ｄ）の状況が生じることを想定した構造を採用してもよい。この場合、バイパス管１９における下流部１９ｂのエゼクタ２０からの外れや、吸気通路３におけるコンプレッサホイール１２の上流部分からの上記下流部１９ｂの外れが、吸気通路３からの負圧管１６の外れと同時に生じる構造とすることが考えられる。より詳しくは、バイパス管１９における下流部１９ｂのエゼクタ２０からの外れや、吸気通路３におけるコンプレッサホイール１２の上流部分からの上記下流部１９ｂの外れが、吸気通路３からの負圧管１６の外れと同時に生じるように、下流部１９ｂと負圧管１６とを機械的に連結することが考えられる。具体的には、下流部１９ｂと負圧管１６とを溶接で繋いだり、一体形成したり、結束具で繋いだりすることが考えられる。

・バイパス管１９及び第１ガス管２１の少なくとも一方における他の部品に対する接続部分の外れとして、上記（Ｅ）及び上記（Ｆ）の状況が生じることを想定した構造を採用してもよい。この場合、封鎖弁２８からの第１ガス管２１の外れやエゼクタ２０からの第１ガス管２１からの外れが、吸気通路３からの負圧管１６の外れと同時に生じる構造とすることが考えられる。より詳しくは、封鎖弁２８からの第１ガス管２１の外れやエゼクタ２０からの第１ガス管２１からの外れが、吸気通路３からの負圧管１６の外れと同時に生じるように、第１ガス管２１と負圧管１６とを機械的に連結することが考えられる。具体的には、第１ガス管２１と負圧管１６とを溶接で繋いだり、一体形成したり、結束具で繋いだりすることが考えられる。

・バイパス管１９及び第１ガス管２１の少なくとも一方における他の部品に対する接続部分の外れと同時に吸気通路３からの外れが生じる他の配管として、上記負圧管１６の代わりに、内燃機関１の燃焼室４からクランクシャフト８に流出したブローバイガスを吸気通路３におけるスロットルバルブ５の下流に流す第２ガス管２２を用いてもよい。そして、上記他の配管として第２ガス管２２を用いた場合でも、バイパス管１９及び第１ガス管２１の少なくとも一方における他の部品に対する接続部分の外れと同時に吸気通路３からの上記第２ガス管２２が外れる構造として、上記実施形態と同様に上機械的に連結するとう構造を採用することが考えられる。より具体的には、溶接で繋いだり、一体形成したり、結束具２４で繋いだりすることが考えられる。

この構成によれば、バイパス管１９及び第１ガス管２１の少なくとも一方における他の部品に対する接続部分の外れが生じると、それと同時に吸気通路３からの第２ガス管２２の外れが生じる。この場合、ＰＣＶバルブ２３を開いても吸気通路３におけるスロットルバルブ５の下流に第２ガス管２２内のブローバイガスが吸い込まれなくなり、そのブローバイガスに変わって大気が吸い込まれるようになる。その結果、上記第２ガス管２２の外れに伴う機関運転状態の変化として内燃機関１の空燃比のリーン側への変化が生じ、同空燃比の変化に基づいて上記第２ガス管２２の外れ、言い換えればバイパス管１９及び第１ガス管２１の少なくとも一方における他の部品に対する接続部分の外れを検出することが可能になる。なお、内燃機関１の空燃比の変化については同機関１の排気通路９に設けられている空燃比センサ３２からの検出信号に基づいて検出することができるため、バイパス管１９及び第１ガス管２１の少なくとも一方における他の部品に対する接続部分の外れを検出するために新たな検出器等を設ける必要はない。

・上記他の配管として第２ガス管２２を採用した場合、バイパス管１９及び第１ガス管２１の少なくとも一方における他の部品に対する接続部分の外れ（直接的には吸気通路３からの第２ガス管２２の外れ）を検出するために、空燃比センサ３２の検出信号に基づき噴射量指令値Ｑfin を増減補正すべく増減される補正値の変化を用いてもよい。

・上記他の配管として負圧管１６や第２ガス管２２を用いる代わりに、蒸発燃料処理装置のバージ配管、内燃機関における冷却水回路を構成する水配管、また内燃機関１のオイル循環回路を構成するオイル配管等を採用することも可能である。なお、上記パージ配管路の外れについては空燃比センサ３２からの検出信号に基づいて検出可能であり、上記水配管の外れについては内燃機関の水温センサからの検出信号に基づいて検出可能であり、上記オイル配管の外れについては内燃機関の油圧センサからの検出信号に基づいて検出可能である。

・封鎖弁２８については必ずしも設ける必要はない。

１…内燃機関、２…燃料噴射弁、３…吸気通路、４…燃焼室、５…スロットルバルブ、６…点火プラグ、７…ピストン、８…クランクシャフト、９…排気通路、１０…ターボチャージャ、１１…タービンホイール、１２…コンプレッサホイール、１３…バイパス通路、１４…ウエイストゲートバルブ、１５…アクチュエータ、１６…負圧管、１７…制御バルブ、１８…クランクケース、１９…バイパス管、２０…エゼクタ、２１…第１ガス管、２２…第２ガス管、２３…ＰＣＶバルブ、２４…結束具、２５…電子制御装置、２６…アクセルペダル、２７…アクセルポジションセンサ、２８…封鎖弁、２９…スロットルポジションセンサ、３０…圧力センサ、３１…クランクポジションセンサ、３２…空燃比センサ。

ところで、上述したブローバイガス環流装置では、バイパス管及びガス管の少なくとも一方における他の部品に対する接続部分の外れ（抜け）が生じると、その外れが生じた部分からブローバイガスが大気に放出されてしまう。これに対処するため、バイパス管及びガス管の少なくとも一方における他の部品に対する接続部分の外れを、その発生後の早期に検出することが望まれている。バイパス管及びガス管の少なくとも一方における他の部品に対する接続部分の外れが生じると、上記バイパス管が吸気通路における過給機の上流に繋がっている関係から、上述したブローバイガスの大気への放出に加えて、上記外れが生じた部分から吸気通路における過給機の上流への大気の流入も生じるようになる。ただし、吸気通路における過給機の上流はほぼ大気圧となっており、上記外れが生じた部分から吸気通路における過給機の上流への大気の流入が生じても、それによる影響が内燃機関の運転には表れにくい。従って、バイパス管及びガス管の少なくとも一方における他の部品に対する接続部分の外れに伴う機関運転状態の変化をモニタすることで、その外れを検出することはできない。また、バイパス管及びガス管の少なくとも一方における他の部品に対する接続部分の外れに伴って断線する信号線を備えて同信号の断線に基づきバイパス管の外れを検出する検出器を新たに設けることも考えられるが、この場合には検出器の設置に手間がかかるとともに同検出器分のコストが余分にかかるという問題がある。

一方、排気通路９にはターボチャージャ１０（タービンホイール１１）を迂回するようにバイパス通路１３が接続され、同通路１３にはその排気流通面積を可変とすべく開閉動作するウエイストゲートバルブ１４が設けられている。同ウエイストゲートバルブ１４の開閉動作を通じてバイパス通路１３の排気流通面積を小さくするほど、タービンホイール１１を通過する排気の流量が多くなってターボチャージャ１０の回転速度が高くなるため、それに伴って内燃機関１の過給圧が上昇するようになる。このウエイストゲートバルブ１４は、ばねの弾性力によって全開位置に向けて付勢される一方、負圧式のアクチュエータ１５により上記ばねの弾性力に抗して閉弁方向に変位されるものである。こうしたアクチュエータ１５の動作により、ウエイストゲートバルブ１４が開閉動作してバイパス通路１３の排気流通面積が可変とされるため、ターボチャージャ１０の動作に基づき可変とされる内燃機関１の過給圧が調整される。

次に、ブローバイガス環流装置において、バイパス管１９及び第１ガス管２１の少なくとも一方における他の部品に対する接続部分の外れ（抜け）が生じたとき、その外れを早期に検出するための構造について説明する。

（Ａ）バイパス管１９におけるエゼクタ２０と吸気通路３におけるコンプレッサホイール１２の上流部分との間の部分（以下、上流部１９ａという）が、吸気通路３におけるコンプレッサホイール１２の上流部分から外れる。

（Ｃ）バイパス管１９におけるエゼクタ２０と吸気通路３におけるコンプレッサホイール１２の下流部分との間の部分（以下、下流部１９ｂという）が、吸気通路３におけるコンプレッサホイール１２の下流部分から外れる。

従って、上記ブローバイガス還流装置においては、バイパス管１９における上流部１９ａのエゼクタ２０からの外れや、吸気通路３におけるコンプレッサホイール１２の上流部分からの上記上流部１９ａの外れが、吸気通路３からの負圧管１６の外れと同時に生じる構造を有している。より詳しくは、バイパス管１９における上流部１９ａのエゼクタ２０からの外れや、吸気通路３におけるコンプレッサホイール１２の上流部分からの上記上流部１９ａの外れが、吸気通路３からの負圧管１６の外れと同時に生じるように、上流部１９ａと負圧管１６とが機械的に連結されている。具体的には、バイパス管１９の上流部１９ａ及び負圧管１６はそれぞれ金属製のパイプによって形成されており、それら上流部１９ａと負圧管１６とが図２（ａ）に示すように同方向に延びた状態で溶接により繋がれている。

なお、上流部１９ａ及び負圧管１６はそれぞれ可撓性を有する材料からなるホースとされており、それらを図２（ｂ）に示すように一体に形成したものであってもよい。また、図２（ｃ）に示すように、上流部１９ａと負圧管１６とをそれぞれ別体に形成し、それら上流部１９ａ及び負圧管１６とが同方向に延びた状態で結束具２４により繋がれるものとすることも考えられる。これら図２（ｂ）及び（ｃ）に示す構造も、バイパス管１９における上流部１９ａのエゼクタ２０からの外れや、吸気通路３におけるコンプレッサホイール１２の上流部分からの上記上流部１９ａの外れが、吸気通路３からの負圧管１６の外れと同時に生じる構造、すなわち上流部１９ａと負圧管１６とが機械的に連結された構造となる。

図３は、吸気通路３におけるコンプレッサホイール１２の上流部分からのバイパス管１９の上流部１９ａの外れや、その上流部１９ａのエゼクタ２０からの外れを検出するとともに、それらの外れに対処するための外れ検出ルーチンを示すフローチャートである。この外れ検出ルーチンは、電子制御装置２５を通じて、例えば所定時間毎の時間割り込みにて周期的に実行される。

・バイパス管１９及び第１ガス管２１の少なくとも一方における他の部品に対する接続部分の外れとして、上記（Ｃ）及び上記（Ｄ）の状況が生じることを想定した構造を採用してもよい。この場合、バイパス管１９における下流部１９ｂのエゼクタ２０からの外れや、吸気通路３におけるコンプレッサホイール１２の下流部分からの上記下流部１９ｂの外れが、吸気通路３からの負圧管１６の外れと同時に生じる構造とすることが考えられる。より詳しくは、バイパス管１９における下流部１９ｂのエゼクタ２０からの外れや、吸気通路３におけるコンプレッサホイール１２の下流部分からの上記下流部１９ｂの外れが、吸気通路３からの負圧管１６の外れと同時に生じるように、下流部１９ｂと負圧管１６とを機械的に連結することが考えられる。具体的には、下流部１９ｂと負圧管１６とを溶接で繋いだり、一体形成したり、結束具で繋いだりすることが考えられる。

・バイパス管１９及び第１ガス管２１の少なくとも一方における他の部品に対する接続部分の外れと同時に吸気通路３からの外れが生じる他の配管として、上記負圧管１６の代わりに、内燃機関１の燃焼室４からクランクケース１８に流出したブローバイガスを吸気通路３におけるスロットルバルブ５の下流に流す第２ガス管２２を用いてもよい。そして、上記他の配管として第２ガス管２２を用いた場合でも、バイパス管１９及び第１ガス管２１の少なくとも一方における他の部品に対する接続部分の外れと同時に吸気通路３からの上記第２ガス管２２が外れる構造として、上記実施形態と同様に上機械的に連結するとう構造を採用することが考えられる。より具体的には、溶接で繋いだり、一体形成したり、結束具２４で繋いだりすることが考えられる。

Claims (9)

1. 吸気通路に設けられた過給機による過給が行われる内燃機関に適用されるブローバイガス還流装置において、
   前記内燃機関の燃焼室から流出したブローバイガスが流入するガス管と、
   前記吸気通路における前記過給機の上流側の部分と下流側の部分とを繋ぐバイパス管と、
   前記バイパス管に設けられ、前記ガス管が接続されるエゼクタであって、前記バイパス管での空気の流通を通じて前記ガス管内のブローバイガスを吸引することで、そのブローバイガスを前記バイパス管を介して前記吸気通路に還流させるエゼクタと、を備え、
   前記ブローバイガス還流装置は、前記バイパス管及び前記ガス管の少なくとも一方における他の部品に対する接続部分の外れが内燃機関周りに位置する他の配管の外れと同時に生じるように構成され、
   前記他の配管としては、その配管の外れが、モニタ可能な機関運転状態への影響を及ぼすものが用いられる
   内燃機関のブローバイガス還流装置。
2. 前記他の配管の外れによって影響を受ける前記機関運転状態をモニタし、前記他の配管の外れと同時に生じた前記バイパス管及び前記ガス管の少なくとも一方における他の部品に対する接続部分の外れを前記機関運転状態の変化に基づいて検出する請求項１記載の内燃機関のブローバガス還流装置。
3. 前記内燃機関の燃焼室から流出したブローバイガスの前記ガス管に向けた流れを許容したり遮断したりすべく動作する封鎖弁を備え、前記他の配管の外れと同時に生じた前記バイパス管及び前記ガス管の少なくとも一方における他の部品に対する接続部分の外れを検出したとき、前記封鎖弁を閉じることにより前記ブローバイガスの前記ガス管に向けた流れの発生を禁止する請求項２記載のブローバイガス還流装置。
4. 前記バイパス管及び前記ガス管の少なくとも一方と前記他の配管とが機械的に連結されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関のブローバイガス還流装置。
5. 前記バイパス管及び前記ガス管の少なくとも一方と前記他の配管とが一体形成されている請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関のブローバイガス還流装置。
6. 前記バイパス管及び前記ガス管の少なくとも一方とと前記他の配管とが溶接もしくは結束具により繋がれている請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関のブローバイガス還流装置。
7. 前記他の配管は、前記過給機による内燃機関の過給圧を調整すべく同機関の吸気負圧により駆動されるアクチュエータに対し前記吸気負圧を作用させるための負圧管である請求項１〜６のいずれか一項に記載の内燃機関のブローバイガス還流装置。
8. 前記ガス管は第１ガス管であり、前記吸気通路にはスロットルバルブが設けられており、
   前記他の配管は、前記燃焼室から流出したブローバイガスを前記吸気通路における前記スロットルバルブの下流側の部分に流す第２ガス管である請求項１〜６のいずれか一項に記載の内燃機関のブローバイガス還流装置。
9. 前記バイパス管及び前記ガス管の少なくとも一方における他の部品に対する接続部分の外れとは、前記吸気通路からの前記バイパス管の外れであって、その外れが前記他の配管の外れと同時に生じる請求項１〜８のいずれか一項に記載の内燃機関のブローバイガス還流装置。

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