WO2012140734A1 - クランクケース換気装置 - Google Patents

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慎太郎 内海
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トヨタ自動車株式会社
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    • F01M2013/026—Crankcase ventilating or breathing by means of additional source of positive or negative pressure of negative pressure with pumps sucking air or blow-by gases from the crankcase

Definitions

  • the present invention relates to a crankcase ventilation device that maintains the pressure in the crankcase of an internal combustion engine below atmospheric pressure.
  • the intake passage and the inside of the crankcase are connected by two passages, blow-by gas in the crankcase is discharged to the intake passage through one passage, and outside air is introduced into the crankcase from the intake passage through the other passage.
  • Known internal combustion engines are known. As such an internal combustion engine, a one-way valve and a pump are provided in one passage and an opening / closing valve is provided in the other passage, and the pump is stopped and the opening / closing valve is closed in a normal state.
  • An internal combustion engine that drives the engine and opens the on-off valve is known (see Patent Document 1).
  • Patent Documents 2 and 3 exist as prior art documents related to the present invention.
  • an object of the present invention is to provide a crankcase ventilation device that can maintain the pressure in the crankcase below atmospheric pressure more appropriately than in the past.
  • the crankcase ventilation device of the present invention includes a fresh air introduction passage that connects an intake passage of an internal combustion engine and the inside of the crankcase of the internal combustion engine, a fresh air adjustment valve that opens and closes the fresh air introduction passage, A discharge passage that connects a section downstream of the connection position of the fresh air introduction passage and the inside of the crankcase, and a pump that is provided in the discharge passage and discharges the gas in the crankcase to the intake passage.
  • a gas discharge means capable of switching between a discharge state in which the gas in the crankcase is discharged into the intake passage and a discharge prohibition state in which the discharge of the gas is prohibited; And control means for closing the fresh air regulating valve and switching the gas discharge means to the discharge state when a condition is satisfied.
  • the gas discharge means is switched to the discharge state when the decompression condition is satisfied, so that the gas in the crankcase can be forcibly discharged to the intake passage by the pump.
  • the fresh air adjustment valve is closed, the introduction of outside air into the crankcase can be prevented. Therefore, the pressure in the crankcase can be maintained below atmospheric pressure more appropriately than in the past.
  • the ventilating device of the present invention further comprises pressure detecting means for detecting the pressure in the crankcase, and the control means is provided when the pressure detected by the pressure detecting means is equal to or higher than a preset target pressure. It may be determined that the decompression condition is satisfied. In this case, since the determination is made based on the pressure in the crankcase, the pressure in the crankcase can be appropriately adjusted to less than atmospheric pressure.
  • the control means first switches the gas discharge means to the discharge state and turns the fresh air adjustment valve on when a predetermined ventilation condition for ventilating the inside of the crankcase is satisfied.
  • the fresh air regulating valve may be closed while the gas exhausting means is opened, and the gas exhausting means is maintained in the exhausted state, and then the gas exhausting means may be switched to the exhausting prohibited state.
  • the inside of the crankcase can be ventilated. Since the introduction of air is prohibited thereafter, the pressure in the crankcase can be reduced to less than atmospheric pressure.
  • control means establishes the ventilation condition when the cumulative value of the operation time of the internal combustion engine after the previous ventilation in the crankcase is equal to or greater than a preset execution determination time. May be determined.
  • the crankcase can be ventilated every time the internal combustion engine is operated for a predetermined time.
  • Storage means for storing a correspondence relationship between a plurality of operating regions specified by the rotational speed and load of the internal combustion engine and weighting factors set in the respective operating regions; and the rotational speed and load of the internal combustion engine.
  • the evaluation value calculating means for calculating an evaluation value by multiplying the time in the operating region specified by the internal combustion engine by the weighting factor of the specified operating region
  • the control means further comprises the ventilation when the accumulated evaluation values calculated by the evaluation value calculation means after the previous ventilation in the crankcase is greater than or equal to a predetermined determination value. It may be determined that the condition is satisfied.
  • the amount of blow-by gas generated varies according to the rotational speed and load of the internal combustion engine. Therefore, by determining whether or not to ventilate based on the accumulation of the weighting factor and the operation time in this way, the ventilation interval can be adjusted according to the amount of blow-by gas generated.
  • the control means determines that the ventilation condition is satisfied when the rotational speed of the internal combustion engine is within a predetermined low rotational speed range or when the rotational speed of the internal combustion engine is predicted to be within the low rotational speed range. Also good. In this case, the crankcase can be ventilated each time the internal combustion engine is operated even if the operation time of the internal combustion engine is short.
  • the internal combustion engine may be a single cylinder or a two cylinder internal combustion engine.
  • the volume in the crankcase varies greatly when the piston moves up and down.
  • the pressure in the crankcase pulsates greatly, there is a possibility that the peak of the pulsation becomes equal to or higher than the atmospheric pressure.
  • the gas in the crankcase can be forcibly discharged, the peak of pulsation can be lowered. Therefore, even in such an internal combustion engine, the pressure in the crankcase can be maintained below atmospheric pressure.
  • FIG. 1 shows an internal combustion engine in which a crankcase ventilation device according to one embodiment of the present invention is incorporated.
  • An internal combustion engine (hereinafter referred to as an engine) 1 is a four-cycle engine mounted on a vehicle as a driving source for traveling.
  • the engine 1 includes a cylinder block 2, a cylinder head 3, and a crankcase 4.
  • the cylinder block 2 is formed with two cylinders 5 arranged in one direction. Therefore, the engine 1 is an in-line two-cylinder engine. Further, in the engine 1, the explosion timings of the two cylinders 5 are shifted by 360 ° in crank angle, thereby realizing equidistant explosions. In FIG. 1, only one cylinder 5 is shown.
  • the cylinder head 3 is attached to the upper part of the cylinder block 2 so that the opening of each cylinder 5 is closed.
  • the crankcase 4 is attached to the lower part of the cylinder block 2.
  • a crank chamber 7 is formed by combining the cylinder block 2 and the crankcase 4 with the crankshaft 6 interposed therebetween. Oil 8 is stored in the lower part of the crank chamber 7.
  • a piston 9 is inserted into each cylinder 5 in a state where it can reciprocate.
  • the two pistons 9 are connected to the crankshaft 6 via a connecting rod 10 so as to move up and down simultaneously.
  • the crank chamber 7 is provided with a pressure sensor 11 as pressure detecting means.
  • the pressure sensor 11 outputs a signal corresponding to the pressure in the crank chamber 7.
  • the intake passage 12 is connected to each cylinder 5.
  • the intake passage 12 includes an intake manifold 12 a that distributes intake air to each cylinder 5.
  • the intake passage 12 is provided with an air cleaner 13 for filtering the intake air and a throttle valve 14 for adjusting the intake air amount.
  • the engine 1 includes a fresh air introduction passage 15 and a discharge passage 16 that connect the intake passage 12 and the crank chamber 7. As shown in the figure, the discharge passage 16 connects the section of the intake passage 12 downstream of the connection position of the fresh air introduction passage 15 and the crank chamber 7.
  • the fresh air introduction passage 15 is provided with an introduction valve 17 for opening and closing the passage 15.
  • the discharge passage 16 is provided with an oil separator 19, a discharge valve 18 for opening and closing the passage 16, and a vacuum pump 20 for discharging gas from the crank chamber 7 to the intake passage 12.
  • the vacuum pump 20 is driven by a rotating shaft of the engine 1 such as a cam shaft or a balancer shaft. Therefore, the vacuum pump 20 continues to operate while the engine 1 is being operated. In this case, the gas in the crank chamber 7 is discharged when the discharge valve 18 is opened, and the discharge is stopped when the exhaust valve 18 is closed. Therefore, the state where the discharge valve 18 is opened corresponds to the discharge state of the present invention, and the state where the discharge valve 18 is closed corresponds to the discharge prohibited state of the present invention.
  • the discharge valve 18 and the vacuum pump 20 correspond to the gas discharge means of the present invention.
  • the introduction valve 17 corresponds to the fresh air adjustment valve of the present invention.
  • the operations of the introduction valve 17 and the discharge valve 18 are controlled by an engine control unit (ECU) 30.
  • the ECU 30 is a computer unit including a microprocessor and peripheral devices such as RAM and ROM necessary for its operation.
  • the ECU 30 controls the engine 1 to a target operating state by controlling the throttle valve 14 and the like according to a predetermined control program.
  • various sensors such as a crank angle sensor 31, an accelerator opening sensor 32, and a brake sensor 33 are connected in order to determine the operating state of the engine 1.
  • the crank angle sensor 31 outputs a signal corresponding to the rotational speed of the crankshaft 6.
  • the accelerator opening sensor 32 outputs a signal corresponding to the accelerator opening.
  • the brake sensor 33 outputs a signal corresponding to whether or not the brake pedal is depressed.
  • the pressure sensor 11 is connected to the ECU 30.
  • FIG. 2 shows a pressure control routine executed by the ECU 30 to control the pressure in the crank chamber 7.
  • the ECU 30 repeatedly executes this routine at a predetermined cycle while the engine 1 is operating. Further, the ECU 30 functions as the control means of the present invention by executing this routine.
  • the ECU 30 first acquires the operating state of the engine 1 in step S11. In this process, the ECU 30 acquires the rotational speed of the crankshaft 6, the accelerator opening, the state of the brake pedal, the pressure in the crank chamber 7, and the like as the operating state of the engine 1. In the next step S12, the ECU 30 determines whether or not the decompression condition is satisfied. For example, the ECU 30 determines that the pressure reducing condition is satisfied when the minimum value of the pressure pulsation in the crank chamber 7 is equal to or higher than the target pressure described above.
  • step S13 the process proceeds to step S13, and the ECU 30 executes decompression control.
  • the ECU 30 first closes the introduction valve 17 and then opens the discharge valve 18.
  • the gas in the crank chamber 7 is discharged to the intake passage 12 by the vacuum pump 20 and the inside of the crank chamber 7 is decompressed. Thereafter, the current control routine is terminated.
  • step S14 the ECU 30 closes the introduction valve 17 and the discharge valve 18, respectively. Thereafter, the current control routine is terminated.
  • the gas in the crank chamber 7 is forcibly discharged by the vacuum pump 20.
  • the introduction valve 17 since the introduction valve 17 is closed, the introduction of outside air into the crank chamber 7 can be prevented. Therefore, the pressure in the crank chamber 7 can be maintained below atmospheric pressure more appropriately than in the past.
  • the ECU 30 executes the ventilation control routine of FIG. 3 in order to ventilate the crank chamber 7.
  • This routine is repeatedly executed at a predetermined cycle during operation of the engine 1. Further, this routine is executed in parallel with other routines executed by the ECU 30.
  • FIG. 3 the same processes as those in FIG.
  • the ECU 30 first acquires the operating state of the engine 1 in step S11.
  • the ECU 30 determines whether or not a predetermined ventilation condition is established. For example, the ECU 30 accumulates the time that the engine 1 has been operated since the previous crank chamber 7 was ventilated, and determines that the ventilation condition is satisfied when the accumulated time is equal to or longer than a preset execution determination time. The accumulated time is calculated by a routine different from this routine, and is reset to 0 when ventilation is performed. The execution determination time may be appropriately set according to the displacement of the engine 1 and the volume of the crank chamber 7. If the ventilation condition is not established, the subsequent processing is skipped and the current routine is terminated.
  • the ventilation time is set to a time during which the crank chamber 7 can be sufficiently ventilated with air, for example, a time during which the concentrations of NOx and CO in the crank chamber 7 are less than or equal to a predetermined concentration.
  • a time during which the concentrations of NOx and CO in the crank chamber 7 are less than or equal to a predetermined concentration Such time varies depending on the rotational speed and load of the engine 1, the volume of the crank chamber 7, and the like. Therefore, the relationship between the rotational speed and load of the engine 1 and the ventilation time is obtained in advance by experiments, numerical calculations, etc., and stored in the ROM of the ECU 30 as a map. Then, the ventilation time may be calculated based on this map.
  • the ECU 30 opens the introduction valve 17 and the discharge valve 18, respectively. As a result, gas is forcibly discharged from the crank chamber 7 and air is introduced into the crank chamber 7.
  • the ECU 30 resets a timer for measuring the time elapsed since the valves 17 and 18 were opened, and then starts counting the timer.
  • the ECU 30 determines whether or not the ventilation time has elapsed since the valves 17 and 18 were opened.
  • step S25 is repeatedly executed until the ventilation time has elapsed. On the other hand, if the ventilation time has elapsed, the process proceeds to step S26, where the ECU 30 closes the introduction valve 17.
  • step S27 the ECU 30 determines whether or not the minimum value of the pressure pulsation in the crank chamber 7 is less than the target pressure. If the minimum value is equal to or higher than the target pressure, step S27 is repeatedly executed until the minimum value becomes less than the target pressure. On the other hand, if the minimum value is less than the target pressure, the process proceeds to step S28, and the ECU 30 closes the discharge valve 18. Thereafter, the current routine is terminated.
  • the crank chamber 7 can be ventilated. Since only the introduction valve 17 is closed after the ventilation time has elapsed, the pressure in the crank chamber 7 can be reduced to less than atmospheric pressure.
  • the ventilation condition may be determined by the following method other than the determination method described above.
  • a correspondence relationship between a plurality of operation regions specified by the rotation speed and load of the engine 1 and weighting factors set in each operation region is stored in the ROM of the ECU 30 as a map.
  • region is set so that it may not mutually overlap.
  • the weighting coefficient is set so as to increase as the rotation speed increases and the load increases.
  • the ECU 30 identifies which operating region the engine 1 is in based on the rotational speed and the load, and multiplies the time in the operating region by the weighting factor of the operating region. Calculate the evaluation value. Then, it may be determined that the ventilation condition is satisfied when the accumulation of the evaluation values calculated after the previous ventilation of the crank chamber 7 is equal to or greater than a predetermined determination value.
  • the ECU 30 corresponds to storage means and evaluation value calculation means of the present invention.
  • the ventilation condition is established when the rotation speed of the engine 1 is within a predetermined low rotation range or when it is predicted to be within the low rotation range. Specifically, for example, it may be determined that the ventilation condition is satisfied when the accelerator pedal is not depressed and the brake pedal is depressed for a predetermined time. Further, it may be determined that the ventilation condition is satisfied when the vehicle is accelerated or decelerated from steady running. Further, it may be determined that the ventilation condition is satisfied when the engine 1 is idling. When the engine 1 is the target of idling stop control, it may be determined that the ventilation condition is satisfied when the condition for stopping the engine 1 is satisfied. In this case, the operation of the engine 1 is continued until ventilation is completed. And what is necessary is just to stop the engine 1 after ventilation completion.
  • the crank chamber 7 can be surely ventilated every time the engine 1 is operated. Therefore, the deterioration of oil can be further suppressed. Moreover, deterioration of fuel consumption can be avoided. Further, the pressure pulsation in the crank chamber 7 is small during low rotation. Also, the amount of blow-by gas generated is small. Therefore, the pressure in the crank chamber 7 can be easily reduced.
  • the present invention can be implemented in various forms without being limited to the above-described forms.
  • the engine to which the present invention is applied is not limited to a two-cylinder engine.
  • the present invention may be applied to a single cylinder engine or an engine having three or more cylinders.
  • the volume of the crank chamber changes greatly due to the vertical movement of the piston, as in the two-cylinder engine.
  • the pulsation peak may be equal to or higher than the atmospheric pressure.
  • the pressure in the crank chamber can be maintained below atmospheric pressure.
  • the vacuum pump may be an electric pump driven by a motor.
  • the discharge and stop of the gas can be controlled by controlling the pump on and off, the discharge valve can be omitted.
  • the electric pump corresponds to the gas discharge means of the present invention.
  • the target pressure is set for the lowest value of the pulsating pressure, but the target pressure may be set for the average value or the peak value. Also in these cases, the target pressure is set so that the peak value is less than the atmospheric pressure.

Abstract

　本発明のクランクケース換気装置は、内燃機関（１）の吸気通路（１２）とクランク室（７）とを接続する新気導入通路（１５）及び排出通路（１６）と、新気導入通路（１５）を開閉する導入バルブ（１７）と、排出通路（１６）に設けられたバキュームポンプ（２０）と、排出通路（１６）を開閉する排出バルブ（１８）とを備え、クランク室（７）を減圧すべき所定の減圧条件が成立した場合には、導入バルブ（１７）を閉めるとともに排出バルブ（１８）を開け、バキュームポンプ（２０）にてクランク室（７）のガスを吸気通路（１２）に排出する。

Description

クランクケース換気装置
　本発明は、内燃機関のクランクケース内の圧力を大気圧未満に維持するクランクケース換気装置に関する。
　吸気通路とクランクケース内とが２つの通路で接続され、一方の通路を介してクランクケース内のブローバイガスが吸気通路に排出され、他方の通路を介して吸気通路からクランクケース内に外気が導入される内燃機関が知られている。このような内燃機関として、一方の通路にワンウェイバルブ及びポンプが設けられるとともに他方の通路に開閉バルブが設けられ、通常時はポンプを停止させるとともに開閉バルブを閉弁し、エンジン停止時等にポンプを駆動させるとともに開閉バルブを開弁する内燃機関が知られている（特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２、３が存在する。
国際公開第２００９／１２２６１６号パンフレット 特開２００９－２９３５４９号公報 特開２０１０－１７４７３４号公報
　特許文献１の内燃機関では、通常時はワンウェイバルブにてクランクケース内を大気圧未満の状態に維持し、ポンプを停止させている。そして、ポンプはエンジンを停止させる際にしか駆動させていない。しかしながら、ワンウェイバルブではクランクケース内の圧力を積極的に下げることができない。また、ブローバイガスの発生量がワンウェイバルブを介して排出可能なガス量よりも多い場合にクランクケース内の圧力が大気圧以上になる可能性がある。
　そこで、本発明は、従来よりも適切にクランクケース内の圧力を大気圧未満に維持することが可能なクランクケース換気装置を提供することを目的とする。
　本発明のクランクケース換気装置は、内燃機関の吸気通路と前記内燃機関のクランクケース内とを接続する新気導入通路と、前記新気導入通路を開閉する新気調整弁と、前記吸気通路のうち前記新気導入通路の接続位置よりも下流の区間と前記クランクケース内とを接続する排出通路と、前記排出通路に設けられて前記クランクケース内のガスを前記吸気通路に排出するポンプを含み、前記クランクケース内のガスが前記吸気通路に排出される排出状態とそのガスの排出が禁止される排出禁止状態とに切り替え可能なガス排出手段と、前記クランクケース内を減圧すべき所定の減圧条件が成立した場合に、前記新気調整弁を閉じるとともに前記ガス排出手段を前記排出状態に切り替える制御手段と、を備えている。
　本発明の換気装置によれば、減圧条件が成立した場合にガス排出手段を排出状態に切り替えるので、クランクケース内のガスをポンプで強制的に吸気通路に排出できる。また、この際には新気調整弁を閉じるので、クランクケース内への外気の導入を防止できる。そのため、従来よりも適切にクランクケース内の圧力を大気圧未満に維持できる。
　本発明の換気装置の一形態において、前記クランクケース内の圧力を検出する圧力検出手段をさらに備え、前記制御手段は、前記圧力検出手段により検出された圧力が予め設定した目標圧以上の場合に前記減圧条件が成立したと判断してもよい。この場合、クランクケース内の圧力に基づいて判断が行われるので、クランクケース内の圧力を適切に大気圧未満に調整できる。
　本発明の換気装置の一形態において、前記制御手段は、前記クランクケース内を換気する所定の換気条件が成立した場合に、まず前記ガス排出手段を前記排出状態に切り替えるとともに前記新気調整弁を開け、次に前記ガス排気手段は前記排出状態に維持したまま前記新気調整弁を閉じ、その後前記ガス排出手段を前記排出禁止状態に切り換えてもよい。この場合、まず吸気通路からクランクケース内に空気が導入されるので、クランクケース内を換気できる。そして、その後に空気の導入が禁止されるので、クランクケース内の圧力を大気圧未満に減圧できる。
　この形態において、前記制御手段は、前回前記クランクケース内の換気を行ってから前記内燃機関が運転された時間の累積値が予め設定した実施判定時間以上になった場合に前記換気条件が成立したと判定してもよい。この場合、内燃機関が所定時間運転される毎にクランクケース内の換気を行うことができる。
　また、前記内燃機関の回転数及び負荷にて特定された複数の運転領域と各運転領域にそれぞれ設定された重み係数との対応関係を記憶する記憶手段と、前記内燃機関の回転数及び負荷に基づいて前記内燃機関がいずれの運転領域にあるか特定し、前記内燃機関が特定した運転領域にあった時間とその特定した運転領域の重み係数とを掛けた評価値を算出する評価値算出手段と、をさらに備え、前記制御手段は、前回前記クランクケース内の換気が行われた以降に前記評価値算出手段が算出した評価値の累積が予め設定した判定値以上になった場合に前記換気条件が成立したと判定してもよい。周知のようにブローバイガスの発生量は、内燃機関の回転数及び負荷に応じて変化する。そのため、このように重み係数と運転時間との累積に基づいて換気するか否か判定することにより、ブローバイガスの発生量に応じて換気の間隔を調整することができる。
　前記制御手段は、前記内燃機関の回転数が所定の低回転域内にある場合、又は前記内燃機関の回転数が前記低回転域内になると予想された場合に前記換気条件が成立したと判定してもよい。この場合、内燃機関の運転時間が短くても内燃機関が運転される毎にクランクケース内を換気できる。
　本発明の換気装置の一形態において、前記内燃機関は、単気筒又は２気筒の内燃機関であってもよい。周知のように単気筒又は２気筒の内燃機関は、ピストンが上下動した際にクランクケース内の容積が大きく変動する。この場合、クランクケース内の圧力が大きく脈動するため、脈動のピークが大気圧以上になる可能性がある。本発明では、クランクケース内のガスを強制的に排出できるので、脈動のピークを下げることができる。そのため、このような内燃機関であってもクランクケース内の圧力を大気圧未満に維持できる。
本発明の一形態に係るクランクケース換気装置が組み込まれた内燃機関を示す図。 ＥＣＵが実行する圧力制御ルーチンを示すフローチャート。 ＥＣＵが実行する換気制御ルーチンを示すフローチャート。
　図１は、本発明の一形態に係るクランクケース換気装置が組み込まれた内燃機関を示している。内燃機関（以下、エンジンと呼ぶ。）１は、車両に走行用駆動源として搭載される４サイクルエンジンである。エンジン１は、シリンダブロック２と、シリンダヘッド３と、クランクケース４とを備えている。シリンダブロック２には、一方向に並ぶ２つの気筒５が形成されている。従って、エンジン１は直列２気筒エンジンである。また、エンジン１では２つの気筒５の爆発時期がクランク角で３６０°ずらされ、これにより等間隔爆発が実現されている。なお、図１では１つの気筒５のみを示す。シリンダヘッド３は、各気筒５の開口部が塞がれるようにシリンダブロック２の上部に取り付けられている。クランクケース４は、シリンダブロック２の下部に取り付けられている。シリンダブロック２とクランクケース４とがクランク軸６を挟むようにして組み合わされることにより、クランク室７が形成される。クランク室７の下部には、オイル８が溜められている。各気筒５にはピストン９が往復動可能な状態で挿入されている。２つのピストン９は、同時に上下動するようにコンロッド１０を介してクランク軸６に連結されている。クランク室７には、圧力検出手段としての圧力センサ１１が設けられている。圧力センサ１１は、クランク室７の圧力に対応した信号を出力する。
　各気筒５には、吸気通路１２が接続されている。吸気通路１２は、各気筒５に吸気を分配するインテークマニホールド１２ａを含んでいる。吸気通路１２には、吸気を濾過するエアクリーナ１３と、吸入空気量を調整するスロットルバルブ１４とが設けられている。エンジン１は、吸気通路１２とクランク室７とを接続する新気導入通路１５及び排出通路１６を備えている。図に示したように排出通路１６は、吸気通路１２のうち新気導入通路１５の接続位置よりも下流の区間とクランク室７とを接続している。新気導入通路１５には、この通路１５を開閉する導入バルブ１７が設けられている。排出通路１６には、オイルセパレータ１９と、この通路１６を開閉する排出バルブ１８と、クランク室７から吸気通路１２にガスを排出するためのバキュームポンプ２０とが設けられている。バキュームポンプ２０は、エンジン１の回転軸、例えばカム軸又はバランサ軸等にて駆動される。そのため、エンジン１が運転されている間はバキュームポンプ２０が動作し続ける。この場合、排出バルブ１８を開けた場合にクランク室７のガスが排出され、閉じた場合にその排出が停止される。そのため、排出バルブ１８を開けた状態が本発明の排出状態に相当し、排出バルブ１８を閉じた状態が本発明の排出禁止状態に相当する。また、排出バルブ１８及びバキュームポンプ２０が本発明のガス排出手段に相当する。導入バルブ１７が本発明の新気調整弁に相当する。
　導入バルブ１７及び排出バルブ１８の動作は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）３０にて制御される。ＥＣＵ３０は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＡＭ、ＲＯＭ等の周辺機器を含んだコンピュータユニットである。ＥＣＵ３０は、所定の制御プログラムに従ってスロットルバルブ１４等を制御することによりエンジン１を目標とする運転状態に制御する。ＥＣＵ３０には、エンジン１の運転状態を判別するために、クランク角センサ３１、アクセル開度センサ３２、ブレーキセンサ３３等の種々のセンサが接続されている。クランク角センサ３１は、クランク軸６の回転速度に対応した信号を出力する。アクセル開度センサ３２は、アクセル開度に対応した信号を出力する。ブレーキセンサ３３は、ブレーキペダルが踏まれているか否かに対応した信号を出力する。なお、ＥＣＵ３０には、この他に圧力センサ１１が接続されている。
　エンジン１では２つのピストン９が同時に上下動するため、クランク室７の容積が大きく変動する。これによりクランク室７の圧力が大きく脈動するため、クランク室７を適切に減圧しないと圧力が大気圧以上になる期間が発生する。そこで、脈動している圧力の最低値に対して目標圧を設定し、ＥＣＵ３０はその最低値が目標圧未満になるようにクランク室７の圧力を制御する。なお、目標圧は、圧力脈動のピークが大気圧未満になるように設定される。図２は、ＥＣＵ３０がクランク室７の圧力を制御するために実行する圧力制御ルーチンを示している。ＥＣＵ３０は、このルーチンをエンジン１の運転中に所定の周期で繰り返し実行する。また、ＥＣＵ３０は、このルーチンを実行することにより本発明の制御手段として機能する。
　図２のルーチンにおいてＥＣＵ３０は、まずステップＳ１１でエンジン１の運転状態を取得する。この処理においてＥＣＵ３０は、クランク軸６の回転速度、アクセル開度、ブレーキペダルの状態、及びクランク室７の圧力等をエンジン１の運転状態として取得する。次のステップＳ１２においてＥＣＵ３０は、減圧条件が成立したか否か判定する。ＥＣＵ３０は、例えばクランク室７の圧力脈動の最低値が上述した目標圧以上の場合に減圧条件が成立したと判定する。
　減圧条件が成立していると判定した場合はステップＳ１３に進み、ＥＣＵ３０は減圧制御を実行する。減圧制御においてＥＣＵ３０は、まず導入バルブ１７を閉じ、その後排出バルブ１８を開ける。これによりクランク室７内のガスがバキュームポンプ２０によって吸気通路１２に排出され、クランク室７内が減圧される。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
　一方、減圧条件が不成立と判定した場合はステップＳ１４に進み、ＥＣＵ３０は導入バルブ１７及び排出バルブ１８をそれぞれ閉じる。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
　本発明によれば、減圧条件が成立した場合にはバキュームポンプ２０によりクランク室７のガスが強制的に排出される。また、このときには導入バルブ１７が閉じられるので、クランク室７への外気の導入を防止できる。そのため、従来よりも適切にクランク室７の圧力を大気圧未満に維持できる。
　また、この他にＥＣＵ３０は、クランク室７を換気するために図３の換気制御ルーチンを実行する。このルーチンはエンジン１の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。また、このルーチンはＥＣＵ３０が実行する他のルーチンと並行に実行される。なお、図３において図２と同一の処理には同一の符号を付して説明を省略する。
　図３のルーチンにおいてＥＣＵ３０は、まずステップＳ１１でエンジン１の運転状態を取得する。次のステップＳ２１においてＥＣＵ３０は、所定の換気条件が成立したか否か判定する。ＥＣＵ３０は、例えば前回クランク室７の換気を行ってからエンジン１が運転された時間を累積し、その累積時間が予め設定した実施判定時間以上になった場合に換気条件が成立したと判定する。なお、累積時間はこのルーチンとは別のルーチンで算出され、換気が行われた場合に０にリセットされる。実施判定時間は、エンジン１の排気量及びクランク室７の容積等に応じて適宜に設定すればよい。換気条件が不成立の場合には以後の処理をスキップして今回のルーチンを終了する。
　一方、換気条件が成立した場合にはステップＳ２２に進み、ＥＣＵ３０は換気時間を算出する。換気時間には、クランク室７内を空気で十分に換気可能な時間、例えばクランク室７内のＮＯｘやＣＯの濃度がそれぞれ所定濃度以下になる時間が設定される。このような時間はエンジン１の回転数及び負荷、及びクランク室７の容積等に応じて変化する。そこで、予め実験や数値計算等によりエンジン１の回転数及び負荷と換気時間との関係を求め、マップとしてＥＣＵ３０のＲＯＭに記憶させておく。そして、このマップに基づいて換気時間を算出すればよい。次のステップＳ２３においてＥＣＵ３０は、導入バルブ１７及び排出バルブ１８をそれぞれ開ける。これによりクランク室７からガスが強制的に排出されるとともにクランク室７に空気が導入される。次のステップＳ２４においてＥＣＵ３０は、各バルブ１７、１８を開けてから経過した時間を計測するためのタイマをリセットし、その後タイマのカウントを開始する。次のステップＳ２５においてＥＣＵ３０は、各バルブ１７、１８を開けてから換気時間が経過したか否か判定する。
　換気時間が経過していない場合には換気時間が経過するまでステップＳ２５が繰り返し実行される。一方、換気時間が経過した場合にはステップＳ２６に進み、ＥＣＵ３０は導入バルブ１７を閉じる。次のステップＳ２７においてＥＣＵ３０は、クランク室７の圧力脈動の最低値が目標圧未満か否か判定する。最低値が目標圧以上の場合には最低値が目標圧未満になるまでステップＳ２７が繰り返し実行される。一方、最低値が目標圧未満の場合にはステップＳ２８に進み、ＥＣＵ３０は排出バルブ１８を閉じる。その後、今回のルーチンを終了する。
　この換気制御では、最初に導入バルブ１７及び排出バルブ１８を開けるので、クランク室７を換気できる。そして、換気時間経過後にまず導入バルブ１７のみを閉めるので、クランク室７の圧力を大気圧未満に減圧できる。
　上述した２つの制御では、いずれも導入バルブ１７及び排出バルブ１８を制御する。そこで、圧力制御と換気制御とに優先順位を設定し、その優先順位に従って各バルブ１７、１８の制御を行えばよい。例えば、換気制御にて各バルブ１７、１８が開けられている場合には圧力制御による各バルブ１７、１８の制御を無効にすればよい。これにより各バルブ１７、１８に対する矛盾した制御が防止できる。
　換気条件は、上述した判定方法以外に以下に示す方法で成立したか否か判定してもよい。エンジン１の回転数及び負荷にて特定された複数の運転領域と各運転領域にそれぞれ設定された重み係数との対応関係をマップとしてＥＣＵ３０のＲＯＭに記憶させておく。なお、各運転領域は互いに重ならないように設定される。また、重み係数は高回転、高負荷になるほど大きくなるように設定される。ＥＣＵ３０は、エンジン１が運転されている場合に、回転数及び負荷に基づいてエンジン１がいずれの運転領域にあるか特定し、その運転領域にあった時間とその運転領域の重み係数とを掛けた評価値を算出する。そして、前回クランク室７の換気が行われた以降に算出された評価値の累積が予め設定した判定値以上になった場合に換気条件が成立したと判定してもよい。
　周知のようにブローバイガスの発生量は高負荷、高回転になるほど多くなる。そのため、このように判定することによりブローバイガスの発生量が多い場合には換気の間隔を短くできる。これにより、クランク室７内のブローバガスの濃度が高くなる前に換気を行うことができる。そのため、ブローバイガスによるオイルの劣化を抑制できる。また、これにより燃費の悪化を回避できる。なお、この場合にはＥＣＵ３０が本発明の記憶手段及び評価値算出手段に相当する。
　また、エンジン１の回転数が所定の低回転域内にある場合、又は低回転域内になると予想された場合に換気条件が成立したと判定してもよい。具体的には、例えばアクセルペダルが踏まれておらず、かつブレーキペダルが踏まれている状態が所定時間継続した場合に換気条件が成立したと判定してもよい。また、車両が加速又は定常走行から減速された場合に換気条件が成立したと判定してもよい。さらに、エンジン１がアイドリング中である場合に換気条件が成立したと判定してもよい。エンジン１がアイドリングストップ制御の対象である場合には、エンジン１を停止させる条件が成立したときに換気条件が成立したと判定してもよい。なお、この場合には換気が完了するまでエンジン１の運転が継続される。そして、換気完了後にエンジン１を停止させればよい。
　この場合、エンジン１の運転時間が短くてもエンジン１が運転される毎に確実にクランク室７を換気することができる。そのため、オイルの劣化をさらに抑制できる。また、燃費の悪化を回避できる。さらに低回転時はクランク室７の圧力脈動が小さい。また、ブローバイガスの発生量も少ない。そのため、クランク室７の圧力を容易に低下させることができる。
　本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本発明が適用されるエンジンは、２気筒のエンジンに限定されない。本発明は、単気筒、又は３気筒以上のエンジンに適用してもよい。単気筒のエンジンは、２気筒のエンジンと同様にピストンの上下動によりクランク室の容積が大きく変化する。この場合、クランク室の圧力の脈動が大きくなるので、脈動のピークが大気圧以上になる可能性がある。このようなエンジンでも本発明を適用することにより、クランク室の圧力を大気圧未満に維持できる。
　バキュームポンプは、モータで駆動する電動ポンプであってもよい。この場合、ポンプをオンオフ制御することによりガスの排出及びその停止を制御できるので、排出バルブを省略できる。この場合、電動ポンプが本発明のガス排出手段に相当する。
　上述した形態では、脈動している圧力の最低値に対して目標圧を設定したが、平均値又はピーク値に対して目標圧を設定してもよい。これらの場合も、目標圧はピーク値が大気圧未満になるように設定される。

Claims (7)

  1. 　内燃機関の吸気通路と前記内燃機関のクランクケース内とを接続する新気導入通路と、前記新気導入通路を開閉する新気調整弁と、前記吸気通路のうち前記新気導入通路の接続位置よりも下流の区間と前記クランクケース内とを接続する排出通路と、前記排出通路に設けられて前記クランクケース内のガスを前記吸気通路に排出するポンプを含み、前記クランクケース内のガスが前記吸気通路に排出される排出状態とそのガスの排出が禁止される排出禁止状態とに切り替え可能なガス排出手段と、前記クランクケース内を減圧すべき所定の減圧条件が成立した場合に、前記新気調整弁を閉じるとともに前記ガス排出手段を前記排出状態に切り替える制御手段と、を備えているクランクケース換気装置。
  2. 　前記クランクケース内の圧力を検出する圧力検出手段をさらに備え、
    　前記制御手段は、前記圧力検出手段により検出された圧力が予め設定した目標圧以上の場合に前記減圧条件が成立したと判断する請求項１に記載のクランクケース換気装置。
  3. 　前記制御手段は、前記クランクケース内を換気する所定の換気条件が成立した場合に、まず前記ガス排出手段を前記排出状態に切り替えるとともに前記新気調整弁を開け、次に前記ガス排気手段は前記排出状態に維持したまま前記新気調整弁を閉じ、その後前記ガス排出手段を前記排出禁止状態に切り換える請求項１又は２に記載のクランクケース換気装置。
  4. 　前記制御手段は、前回前記クランクケース内の換気を行ってから前記内燃機関が運転された時間の累積値が予め設定した実施判定時間以上になった場合に前記換気条件が成立したと判定する請求項３に記載のクランクケース換気装置。
  5. 　前記内燃機関の回転数及び負荷にて特定された複数の運転領域と各運転領域にそれぞれ設定された重み係数との対応関係を記憶する記憶手段と、前記内燃機関の回転数及び負荷に基づいて前記内燃機関がいずれの運転領域にあるか特定し、前記内燃機関が特定した運転領域にあった時間とその特定した運転領域の重み係数とを掛けた評価値を算出する評価値算出手段と、をさらに備え、
    　前記制御手段は、前回前記クランクケース内の換気が行われた以降に前記評価値算出手段が算出した評価値の累積が予め設定した判定値以上になった場合に前記換気条件が成立したと判定する請求項３に記載のクランクケース換気装置。
  6. 　前記制御手段は、前記内燃機関の回転数が所定の低回転域内にある場合、又は前記内燃機関の回転数が前記低回転域内になると予想された場合に前記換気条件が成立したと判定する請求項３に記載のクランクケース換気装置。
  7. 　前記内燃機関は、単気筒又は２気筒の内燃機関である請求項１～６のいずれか一項に記載のクランクケース換気装置。
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