JP2008267273A - ブローバイガス還元装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃焼室に還元されるブローバイガスにより空燃比が乱れることを防止すること。
【解決手段】ブローバイガス還元装置は、エンジン１の燃焼室２から漏れ出たブローバイガスを還元通路３２を介して吸気通路２１へ流して燃焼室２へ還元すると共に、還元通路３２に設けたＰＣＶバルブ３３によりブローバイガス流量を調整する。この装置は、ＰＣＶバルブ３３に導入される前のブローバイガスに外気を混ぜ入れる外気通路３６を備え、その外気通路３６に開閉弁３８が設けられる。電子制御装置（ＥＣＵ）６０は、各種センサ等６１〜６６で検出されるエンジン１の運転状態がアイドル運転状態となるときに開閉弁３８を制御して開けるようになっている。
【選択図】 図１

Description

この発明は、エンジンの燃焼室から漏れ出たブローバイガスを還元通路及びＰＣＶバルブを介して吸気通路へ流して燃焼室へ還元するブローバイガス還元装置に関する。

従来、この種の技術して、例えば、下記の特許文献１〜４に記載される技術が知られている。特に、特許文献１に記載される装置は、エンジンのクランクケースと吸気通路との間にブローバイガス通路が設けられ、この通路にＰＣＶバルブが設けられる。このＰＣＶバルブは、その入口側と出口側との差圧によりブローバイガス流量を制御するように構成される。ここで、ブローバイガスには、未燃焼の燃料成分が含まれる。このブローバイガスがエンジンの燃焼室に還元されることで、ブローバイガスに含まれる燃料成分は、エンジンに正規に供給される燃料と共に燃焼に供されることとなる。

特開２００５−２４０６０５号公報 特開昭５３−１４８６３９号公報 特開昭６０−１７１９１５号公報 実開平２−３０３８号公報

ところが、特許文献１に記載の装置では、ブローバイガスに含まれる燃料成分が不意に高濃度となることが考えられる。この場合、ブローバイガスが燃焼室に還元されると、エンジンの空燃比がオーバリッチとなって乱れ、エンジンの空燃比制御が乱れるおそれがある。特に、エンジンのアイドル運転時には、ブローバイガスが空燃比に与える影響が大きく、エンジン回転速度が変動したり、排気エミッションが悪化したりするおそれがある。また、エンジンのシリンダ内に燃料を直接噴射する直接噴射式エンジンでは、噴射によりボア壁面に付着した未燃焼の燃料が壁面を伝わりオイルパンの潤滑油に入り込むことがある。この未燃焼の燃料は、潤滑油の温度（油温）が「４０℃」以上になると気化し始めることから、このガスが燃焼室に還元されると、空燃比が乱れて空燃比制御が乱れるおそれがある。ここで、エンジンの空燃比制御において、エンジンの運転状態に応じた空燃比補正値を学習して制御に反映させる学習制御は既に周知である。この種の学習制御によれば、燃焼室に還元されるブローバイガスの影響についてもある程度対処することができる。しかし、ブローバイガスの燃料成分の濃度や量が学習制御の適用範囲を超えてしまうと対応しきれず、空燃比がオーバリッチとなって乱れ、空燃比制御が乱れる懸念がある。

この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、燃焼室に還元されるブローバイガスにより空燃比が乱れることを防止するブローバイガス還元装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、エンジンの燃焼室から漏れ出たブローバイガスを還元通路を介して吸気通路へ流して燃焼室へ還元すると共に、還元通路に設けたＰＣＶバルブによりブローバイガス流量を調整するブローバイガス還元装置において、ＰＣＶバルブに導入される前のブローバイガスに外気を混ぜ入れるための外気通路と、外気通路を開閉するための開閉弁とを備えたことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、エンジンの燃焼室から漏れ出たブローバイガスは、エンジンから吸気通路へ還元通路を介して流され、燃焼室へ還元されて燃焼に供される。また、還元通路におけるブローバイガス流量はＰＣＶバルブにより調整される。ここで、ＰＣＶバルブに導入されるブローバイガスには、外気通路により外気が混ぜ入れられ、その外気通路は、開閉弁により開閉される。従って、開閉弁が開けられることにより、ＰＣＶバルブに導入されるブローバイガスに外気が混ぜ入れられ、ＰＣＶバルブから還元通路を介して吸気通路へ流れるブローバイガスが外気により薄められる。

上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、エンジンの運転状態を検出するための運転状態検出手段と、検出される運転状態に基づき開閉弁を制御するための弁制御手段とを備えたことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１に記載の発明の作用に加え、例えば、エンジンの空燃比に対してブローバイガスの影響が大きくなる運転状態を特定し、検出される運転状態がその特定された運転状態となるときに、弁制御手段が開閉弁を開けるように設定できる。従って、ブローバイガスの影響が大きくなる運転状態となったときに開閉弁を開けるようにすることで、ブローバイガスが外気により薄められる。

上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、弁制御手段は、検出される運転状態がアイドル運転状態であるときに開閉弁を開けることを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項２に記載の発明の作用に加え、空燃比に対するブローバイガスの影響が大きくなるエンジンのアイドル運転状態のときには、弁制御手段が、検出される運転状態に基づき開閉弁を開ける。従って、アイドル運転状態には、ブローバイガスが外気により薄められる。

上記目的を達成するために、請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、弁制御手段は、検出される運転状態が空燃比としてリッチ化傾向にあるときに開閉弁を開けることを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項２に記載の発明の作用に加え、検出される運転状態が空燃比としてリッチ化傾向にあるとき、弁制御手段が開閉弁を開ける。従って、開閉弁を開けることで、ブローバイガスが外気により薄められて、空燃比のリッチ化が阻止される。

上記目的を達成するために、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４の何れかに記載の発明において、ＰＣＶバルブに導入される前のブローバイガスから油分を捕捉するための油分捕捉手段を備えたことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１乃至４の何れかに記載の発明の作用に加え、ＰＣＶバルブに導入される前のブローバイガスから油分捕捉手段により油分が捕捉されるので、ＰＣＶバルブへ不要な油分が流れ難くなる。

上記目的を達成するために、請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５の何れかに記載の発明において、エンジンにおけるブローバイガスを掃気するためにエンジンに外気を導入するための掃気通路を備えたことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１乃至５の何れかに記載の発明の作用に加え、エンジンに導入される外気によりエンジンにおけるブローバイガスが掃気されるが、このとき燃焼室からエンジンへ漏れ出たブローバイガスが掃気による外気によっても薄められる。

上記目的を達成するために、請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６の何れかに記載の発明において、エンジンは直接噴射式エンジンであることを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、直接噴射式エンジンにおいて、請求項１乃至６の何れかに記載の発明の作用が得られる。

請求項１に記載の発明によれば、燃焼室に還元されるブローバイガスにより空燃比が乱れることを防止することができ、延いては空燃比制御の乱れを防止することができる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、ブローバイガスによる空燃比の乱れを、エンジンの運転状態に応じて防止することができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明の効果に加え、特にエンジンがアイドル運転状態のときに、ブローバイガスによる空燃比の乱れを防止することができる。

請求項４に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明の効果に加え、特に空燃比がリッチ化傾向にあるときに、ブローバイガスによる空燃比の乱れを防止することができる。

請求項５に記載の発明によれば、請求項１乃至４の何れかに記載の発明の効果に加え、油分の付着等によりＰＣＶバルブが動作不良となることを防止することができる。

請求項６に記載の発明によれば、請求項１乃至５の何れかに記載の発明の効果に加え、空燃比の乱れを防止する効果を高めることができる。

請求項７に記載の発明によれば、請求項１乃至６の何れかに記載の発明の効果に加え、直接噴射式エンジンにおいて、請求項１乃至６の何れかに記載の発明の効果を得ることができる。

［第１実施形態］
以下、本発明のブローバイガス還元装置をエンジンシステムに具体化した第１実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

図１に、この実施形態のブローバイガス還元装置を含むエンジンシステムを概略構成図により示す。このエンジンシステムを構成するエンジン１は、燃焼室２の中に燃料を直接噴射する直接噴射式の多気筒火花点火式エンジンである。このエンジン１を構成するエンジンブロック３には、複数のシリンダボア４が形成され、各シリンダボア４にはそれぞれピストン５が上下動可能に設けられる。エンジンブロック３の下部にはクランクケース３ａが設けられ、クランクケース３ａにはオイルパン６が組み付けられる。これらクランクケース３ａとオイルパン６によりクランク室７が形成される。クランク室７の中には、クランクシャフト８が回転可能に支持され、各ピストン５がコネクティングロッド９を介してクランクシャフト８にそれぞれ連結される。

各シリンダボア４にてピストン５の上側に形成される燃焼室２は、上部中央が高くなる傾斜したペントルーフ形状をなす。各燃焼室２に対応して、エンジンブロック３の上部には、吸気ポート１０及び排気ポート１１がそれぞれ形成される。吸気ポート１０には吸気バルブ１２が、排気ポート１１には排気バルブ１３がそれぞれ設けられる。各吸気バルブ１２及び各排気バルブ１３は、周知の動弁機構１４により、クランクシャフト８の回転に連動して開閉するようになっている。これら吸気バルブ１２及び排気バルブ１３が開閉することで、吸気ポート１０から燃焼室２に外気が導入され、燃焼室２から排気ポート１１へ燃焼後の排気ガスが排出される。エンジンブロック３の上部には、動弁機構１４等を覆うエンジンカバー１５が設けられる。

吸気ポート１０には、インテークマニホールドを含む吸気通路２１が接続される。この吸気通路２１の入口には、エアクリーナ２２が設けられる。吸気通路２１の途中には、スロットルバルブ２３を含むスロットルボディ２４が設けられる。スロットルバルブ２３は、運転席に設けられたアクセルペダル（図示略）の操作に連動して開閉されるようになっている。エアクリーナ２２にて浄化された空気は、吸気通路２１、スロットルボディ２４及び吸気ポート１０を通じて燃焼室２に吸入される。この吸入空気量は、スロットルバルブ２３の開度に応じて調節される。エンジンブロック３には、各燃焼室２に燃料を直接噴射するためのインジェクタ２５が取り付けられる。インジェクタ２５から燃焼室２に噴射される燃料は、吸気ポート１０から燃焼室２に吸入された空気と混合気を形成する。エンジンブロック３の上部には、各燃焼室２にて混合気に点火する点火プラグ２６が設けられる。

排気ポート１１には、排気マニホールドを含む排気通路２７が接続される。各燃焼室２で生じた燃焼後の排気ガスは、排気ポート１１及び排気通路２７を通じて外部へ排出される。

上記したエンジン１には、各燃焼室２から漏れ出たブローバイガスを吸気通路２１へ流して各燃焼室２へ還元するためのブローバイガス還元装置が設けられる。すなわち、クランクケース３ａには、そのクランク室７に連通するオイルセパレータ３１が設けられる。このオイルセパレータ３１は、クランク室７にてブローバイガスに混入した潤滑油等の油分をブローバイガスから分離して捕捉する機能を有し、本発明の油分捕捉手段に相当する。このオイルセパレータ３１と、スロットルバルブ２３より下流の吸気通路２１との間には、クランク室７から吸気通路２１へブローバイガスを流すための還元通路３２が設けられる。この還元通路３２の途中には、ブローバイガス流量を調整するためのＰＣＶバルブ３３が設けられる。ＰＣＶバルブ３３の詳しい構成については後述する。エアクリーナ２２の近傍の吸気通路２１と、エンジンカバー１５との間には、エンジン１のクランク室７におけるブローバイガスを掃気するためにクランク室７に外気を導入するための掃気通路３４が設けられる。エンジンブロック３には、クランク室７をエンジンカバー１５の中に連通させる通気孔３５が形成される。この通気孔３５を通じて、エンジンカバー１５の中に導入された外気がクランク室７へと導かれるようになっている。この通気孔３５も掃気通路３４の一部を構成している。更に、ＰＣＶバルブ３３には、同バルブ３３に導入される前のブローバイガスに外気を混ぜ入れるための外気通路３６の一端が接続される。外気通路３６の他端は、三方弁３７を介して掃気通路３４に接続される。この三方弁３７は、掃気通路３４と外気通路３６を三又状に連通させる。外気通路３６の途中には、同通路３６を開閉するための電磁式の開閉弁３８が設けられる。

ここで、ＰＣＶバルブ３３の構成を詳しく説明する。図２には、ＰＣＶバルブ３３を含むバルブユニット４１を断面図により示す。バルブユニット４１は、ＰＣＶバルブ３３と、同バルブ３３に装着されたアダプタ４２とから構成される。ＰＣＶバルブ３３は、中空形状をなすハウジング４３を含む。ハウジング４３は、互いに組み付けられた筒状をなすメインハウジング４４とサブハウジング４５とから構成される。メインハウジング４４の内部には、弁座４６、弁体４７及びスプリング４８が設けられる。サブハウジング４５の内部には、スプリング４９が設けられる。サブハウジング４５は、その基端部がメインハウジング４４の先端開口部に嵌め込まれて固定される。サブハウジング４５の先端部には、パイプ継手４５ａが設けられる。このパイプ継手４５ａの先端開口が、ＰＣＶバルブ３３の出口３３ａとなっている。このパイプ継手４５ａには、吸気通路２１に接続された還元通路３２が接続される。メインハウジング４４の中空部は弁体４７及びスプリング４８を収容した弁室５０となっている。この弁室５０に連通するように、メインハウジング４４の一端壁には、ＰＣＶバルブ３３の入口３３ｂが形成される。サブハウジング４５は、メインハウジング４４の弁室５０に連通する中空部４５ｂを含む。円環形状をなす弁座４６は、メインハウジング４４とサブハウジング４５との間に挟まれて設けられる。弁室５０と中空部４５ｂは、弁座４６を介して互いに連通する。この弁座４６に対応して、弁室５０の中で、弁体４７がその軸線方向へ移動可能に設けられる。弁体４７は、略円柱形状をなし、弁座４６を貫通可能に設けられる。弁体４７は、その先端部が段階的に縮径した形状をなす。従って、弁体４７が軸線方向へ移動することで、弁座４６と弁体４７との間の隙間の大きさ（開度）が変わる。この隙間（開度）が変わることで、ＰＣＶバルブ３３を流れるブローバイバス流量が調整される。入口３３ｂの付近に位置する弁体４７の基端部はフランジ４７ａをなす。フランジ４７ａは、ブローバイガスの通過を許容する形状をなす。スプリング４８は、弁座４６とフランジ４７ａとの間に設けられて弁体４７を入口３３ｂの方向へ付勢する。

アダプタ４２は、メインハウジング４４の外周を覆うように装着される。アダプタ４２は略筒形をなし、その中空部４２ａの基端部には、ブローバイガスと外気を合流させる合流室４２ｂが形成される。アダプタ４２の基端部には、この合流室４２ｂに連通するようにパイプ継手４２ｃが設けられる。このパイプ継手４２ｃには、外気通路３６が接続される。アダプタ４２の合流室４２ｂは、通気孔４２ｄを介してＰＣＶバルブ３３の入口３３ｂに連通する。アダプタ４２の基端には、合流室４２ｂに連通する入口４２ｅが形成される。この入口４２ｅがオイルセパレータ３１に接続される。

図２に示すバルブユニット４１において、ＰＣＶバルブ３３の出口３３ａには、還元通路３２を通じて吸気通路２１における吸気負圧が作用する。また、アダプタ４２の入口４２ｅに導入されるブローバイガスは、合流室４２ｂを経由してＰＣＶバルブ３３の入口３３ｂに導入される。そして、ＰＣＶバルブ３３の弁室５０において、弁体４７には、吸気負圧と、ブローバイガス圧力と、スプリング４８の付勢力が作用する。これらの力バランスにより、弁体４７が弁座４６へ向けて移動し、弁座４６と弁体４７との間の隙間（開度）の大きさが変わる。これにより、メインハウジング４４の弁室５０からサブハウジング４５の中空部４５ｂへ抜ける、すなわちＰＣＶバルブ３３で計量されるブローバイガス流量が調整される。弁体４７は、その先端が中空部４５ｂの中のスプリング４９に当接することで、その移動が規制される。

図１に示すエンジンシステムを制御するために、電子制御装置（ＥＣＵ）６０が設けられる。吸気通路２１の上流側には、吸入空気量ＱＡを計測するためのエアフローメータ６１が設けられる。スロットルボディ２４には、スロットルバルブ２３の開度（スロットル開度）ＴＡを検出するためのスロットルセンサ６２が設けられる。エンジンブロック３には、クランクシャフト８の回転角度（クランク角度）をエンジン回転速度ＮＥとして検出するためのクランク角センサ６３が設けられる。エンジンブロック３には、冷却水温度ＴＨＷを検出するための水温センサ６４が設けられる。オイルパン６には、潤滑油の温度（油温）ＴＨＯを検出するための油温センサ６５が設けられる。排気通路２７には、排気ガス中の酸素濃度Ｏｘを検出するための酸素センサ６６が設けられる。これら各種センサ等６１〜６６は、本発明における運転状態検出手段に相当する。ＥＣＵ６０は、クランク角センサ６３により検出されたクランク角度に基づいて各気筒における吸気、圧縮、膨張（爆発）及び排気の各行程を判別すると共に、エンジン回転速度ＮＥを算出するようになっている。また、ＥＣＵ６０は、各種センサ等６１〜６６により検出された吸入空気量ＱＡ、スロットル開度ＴＡ、エンジン回転速度ＮＥ、冷却水温度ＴＨＷ、油温ＴＨＯ及び酸素濃度Ｏｘなどのエンジン運転状態に基づき、燃料噴射制御、点火時期制御及びブローバイガス還元制御等をそれぞれ実行するようになっている。ＥＣＵ６０は、燃料噴射制御を実行することでインジェクタ２５を制御する。ＥＣＵ６０は、点火時期制御を実行することで点火プラグ２６を制御する。ＥＣＵ６０は、ブローバイガス還元制御を実行することで開閉弁３８を制御する。この実施形態で、ＥＣＵ６０は、本発明の弁制御手段に相当する。

この実施形態で、ＥＣＵ６０は、燃料噴射制御の一環として、学習制御を含む空燃比制御を実行するようになっている。すなわち、ＥＣＵ６０は、空燃比制御として、インジェクタ２５から燃料を噴射するに際して、エンジン回転速度ＮＥ、エンジン負荷状態及びエンジン暖機状態等の運転状態に応じて変化するエンジン１の要求空燃比に合致するように、インジェクタ２５による燃料噴射量を制御するようになっている。そのために、ＥＣＵ６０は、実際の空燃比が要求空燃比に合致するように、酸素センサ６６により検出される酸素濃度Ｏｘから実際の空燃比を算出し、その空燃比が要求空燃比となるよう空燃比フィードバック制御を実行する。また、空燃比の学習制御として、ＥＣＵ６０は、過去の制御結果を評価し、記憶し、その評価に基づき、空燃比制御のための空燃比補正量の記憶、修正を行うようになっている。すなわち、エンジン１の個体差や経時変化、あるいは使用環境条件に対応するために、ＥＣＵ６０は、エンジン１の各種運転領域で、空燃比補正量を修正記して憶しておき、エンジン１が停止していても、次回始動時には、記憶しておいた空燃比補正量を各種運転領域に応じて読み出して空燃比制御に反映させるようになっている。従って、この実施形態のエンジンシステムでは、インジェクタ２５による燃料噴射量に加え、燃焼室２に還元されるブローバイガスの中の燃料成分濃度を、学習制御を含む空燃比制御に反映させることができるようになっている。この実施形態では、学習制御を含む空燃比制御については、周知な制御内容を採用するものとし、その詳しい説明は省略する。

しかしながら、この種の学習制御を含む空燃比制御を実行するエンジンシステムにおいても、燃焼室２に還元されるブローバイガスの燃料成分濃度が学習制御の適用範囲を超えるおそれがある。そこで、この実施形態では、燃焼室２に還元されるブローバイガスが空燃比制御に与える影響を抑えるために、ＥＣＵ６０がブローバイガス還元制御を実行するようになっている。

図３に、ブローバイガス還元制御の処理内容をフローチャートにより示す。ＥＣＵ６０は、この制御をエンジン１の始動後に実行するようになっている。

すなわち、ステップ１００で、ＥＣＵ６０は、クランク角センサ６３で検出され、算出されたエンジン回転速度ＮＥ、スロットルセンサ６２により検出されるスロットル開度ＴＡをそれぞれ読み込む。そして、ＥＣＵ６０は、ステップ１１０で、読み込まれたエンジン回転速度ＮＥ及びスロットル開度ＴＡに基づいて、エンジン１がアイドル運転状態にあるか否かを判断する。例えば、スロットル開度ＴＡが全閉状態を示し、エンジン回転速度ＮＥが所定値（アイドル回転速度領域）となる場合に、ＥＣＵ６０は、アイドル運転状態と判断することとなる。ここで、エンジン１がアイドル運転状態にあるか否かを判断するのは、アイドル運転状態での空燃比に対してブローバイガスの影響が大きいからである。

そして、ステップ１１０の判断結果が肯定の場合は、ＥＣＵ６０は、ステップ１２０で開閉弁３８を開けて、処理をステップ１００へ移行する。一方、ステップ１１０の判断結果が否定の場合は、ＥＣＵ６０は、ステップ１３０で開閉弁３８を閉めて、処理をステップ１００へ移行する。すなわち、このブローバイガス還元制御では、エンジン１がアイドル運転状態にあるときに開閉弁３８を開けることで、ＰＣＶバルブ３３の入口３３ｂに導入されるブローバイガスに、外気通路３６を通じて外気を混ぜ入れるのである。

以上説明したこの実施形態のエンジンシステムにおけるブローバイガス還元装置によれば、エンジン１の運転時に燃焼室２からクランク室７へ漏れ出たブローバイガスは、クランク室７からオイルセパレータ３１、ＰＣＶバルブ３３及び還元通路３２を介して吸気通路２１へ流され、燃焼室２へ還元されて燃焼に供される。また、還元通路３２におけるブローバイガス流量はＰＣＶバルブ３３によって調整される。

ここで、この実施形態では、ＰＣＶバルブ３３の入口３３ｂに導入されるブローバイガスには、外気通路３６により外気が混ぜ入れられ、その外気通路３６は、開閉弁３８により開閉される。従って、開閉弁３８が開けられることにより、ＰＣＶバルブ３３の入口３３ｂに導入されるブローバイガスに外気が混ぜ入れられ、ＰＣＶバルブ３３から還元通路３２を介して吸気通路２１へ流れるブローバイガスが外気により薄められる。このため、燃焼室２に還元されるブローバイガスにより空燃比がオーバリッチとなって乱れることを防止することができ、延いては空燃比制御の乱れを防止することができる。

特に、この実施形態では、エンジン１の空燃比に対してブローバイガスの影響が大きくなるアイドル運転状態を特定し、各種センサ等６１〜６６により検出されるエンジン１の運転状態が、そのアイドル運転状態となるときに、ＥＣＵ６０が開閉弁３８を開けるようになっている。従って、ブローバイガスの影響が大きくなるアイドル運転状態のときに、ブローバイガスを外気により薄めることができる。このため、ブローバイガスによる空燃比の乱れを、エンジン１の運転状態に応じて、特には、アイドル運転状態のときに防止することができる。

ここで、図４（Ａ）〜（Ｃ）に、「−１０℃」からエンジン１を始動させてアイドル運転状態で放置したときの空燃比補正量、水温・油温及びエンジン回転速度の経時変化をグラフにより示す。図４（Ａ）において、実線は本実施形態の場合における空燃比補正量の変化を示し、破線は外気通路３６と開閉弁３８を持たない従来例の場合の空燃比補正量の変化を示す。このグラフから分かるように、本実施形態の場合、エンジン始動後にアイドル運転状態となると、開閉弁３８が開けられ、ＰＣＶバルブ３３に導入されるブローバイガスには外気が混ぜ入れられるので、ブローバイガスの燃料成分濃度が低減され、その状態が保たれる。従って、図４（Ａ）に示すように、空燃比補正量が「０」に比較的近い「−１０〜−２０」の範囲で推移することとなり、空燃比制御に対するブローバイガスの影響が抑えられていることが分かる。このため、図４（Ｂ），（Ｃ）に示すように、水温（冷却水温度ＴＨＷ）、油温ＴＨＯ、吸気圧及びエンジン回転速度ＮＥも、特に急激な変化もなく比較的安定して推移することが分かる。これに対し、ブローバイガスに外気を混ぜ入れない従来例では、図４（Ａ）に破線で示すように、始動後に空燃比補正量が徐々に「０」から離れ、最終的には異常レベル（ＭＩＬ点灯レベル）である「−４０」になってしまうことが分かる。このグラフから、本実施形態のブローバイガス還元装置が、空燃比制御に対して有効であることが分かる。

また、この実施形態では、ＰＣＶバルブ３３に導入される前のブローバイガスから潤滑油等の油分を捕捉するためのオイルセパレータ３１が設けられる。従って、ＰＣＶバルブ３３に導入される前のブローバイガスから油分がオイルセパレータ３１により捕捉されるので、ＰＣＶバルブ３３へ不要な油分が流れ難くなる。このため、油分が弁座４６や弁体４７に付着して弁体４７が固着等することによりＰＣＶバルブ３３が動作不良となることを防止することができる。

この実施形態では、クランク室７におけるブローバイガスを掃気するためにクランク室７に外気を導入するための掃気通路３４及び通気孔３５が設けられる。従って、エンジン１のクランク室７に導入される外気によりクランク室７におけるブローバイガスが掃気されるが、このとき燃焼室２からクランク室７へ漏れ出たブローバイガスが掃気による外気によっても薄められる。この意味で、ブローバイガスが原因で空燃比が乱れることを防止できる効果を高めることができる。

ここで、本実施形態の直接噴射式のエンジン１では、燃焼室２にインジェクタ２５から直接燃料を噴射することから、未燃焼の燃料がシリンダボア４の壁面を伝わりクランク室７に入り込み、オイルパン６の潤滑油の中に入り込むことがある。従って、この実施形態では、特に直接噴射式のエンジン１において、ブローバイガスに係る上記作用効果を得ることができる点で有利である。

［第２実施形態］
次に、本発明のブローバイガス還元装置をエンジンシステムに具体化した第２実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態では、第１実施形態と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略し、異なった点を中心に説明するものとする。

この実施形態では、ＥＣＵ６０が実行するブローバイガス還元制御の処理内容の点で第１実施形態と構成が異なる。図５に、ブローバイガス還元制御の処理内容をフローチャートにより示す。ＥＣＵ６０は、この制御をエンジン１の始動後に実行する。

すなわち、ステップ２００で、ＥＣＵ６０は、酸素センサ６６により検出される酸素濃度Ｏｘから算出される空燃比を読み込む。そして、ＥＣＵ６０は、ステップ２１０で、読み込まれた空燃比がリッチ化傾向にあるか否かを判断する。この判断は、ブローバイガスの影響によりエンジン１の空燃比がリッチになりかけているか否かを判断するものである。

そして、ステップ２１０の判断結果が肯定の場合は、ＥＣＵ６０は、ステップ２２０で開閉弁３８を開けて、処理をステップ２００へ移行する。一方、ステップ２１０の判断結果が否定の場合は、ＥＣＵ６０は、ステップ２３０で開閉弁３８を閉めて、処理をステップ２００へ移行する。すなわち、このブローバイガス還元制御では、エンジン１の空燃比が実際にブローバイガスの影響によりリッチになりかけているときに、開閉弁３８を開けることで、ＰＣＶバルブ３３に導入されるブローバイガスに、外気通路３６を通じて外気を混ぜ入れるのである。

上記したようにこの実施形態では、酸素センサ６６の検出結果に基づきエンジン１の運転状態が空燃比としてリッチ化傾向にあるときには、ＥＣＵ６０が開閉弁３８を開ける。従って、開閉弁３８を開けることで、ブローバイガスが外気により薄められて、空燃比のリッチ化が阻止される。このため、エンジン１の運転時に、特に空燃比がリッチ化傾向にあるときに、燃焼室２に還元されるブローバイガスにより空燃比がオーバリッチとなって乱れることを防止することができ、延いては空燃比制御の乱れを防止することができる。この実施形態におけるその他の作用効果は、第１実施形態のそれと同じである。

［第３実施形態］
次に、本発明のブローバイガス還元装置をエンジンシステムに具体化した第３実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

この実施形態では、ＥＣＵ６０が実行するブローバイガス還元制御の処理内容の点で第１及び第２の実施形態と構成が異なる。図６に、ブローバイガス還元制御の処理内容をフローチャートにより示す。ＥＣＵ６０は、この制御をエンジン１の始動後に実行する。

すなわち、ステップ３００で、ＥＣＵ６０は、油温センサ６５により検出される油温ＴＨＯを読み込む。そして、ＥＣＵ６０は、ステップ３１０で、読み込まれた油温ＴＨＯが所定値Ｔ１（例えば「４０℃」）より高いか否かを判断する。この判断は、油温ＴＨＯが所定値Ｔ１より高くなるとオイルパン６の潤滑油に混入したブローバイガスが気化し始め、クランク室７のブローバイガスの燃料成分濃度が高くなることから、これをチェックするために行われるものである。

そして、ステップ３１０の判断結果が否定の場合は、ＥＣＵ６０は、ステップ３４０で、開閉弁３８を閉める。一方、ステップ３１０の判断結果が肯定の場合は、ＥＣＵ６０は、ステップ３２０で開閉弁３８を開ける。続いて、ステップ３３０で、ＥＣＵ６０は、開閉弁３８を開けてから所定時間が経過したか否かを判断する。この判断を行うのは、開閉弁３８を所定時間開けることで、ブローバイガスに外気が混ぜ入れられて、その燃料成分濃度が充分に低減できるからである。そして、ステップ３３０で所定時間が経過しない間は、ＥＣＵ６０は、ステップ３２０で開閉弁３８を開け続ける。その後、ステップ３３０で、所定時間が経過すると、ＥＣＵ６０は、ステップ３４０で、開閉弁３８を閉める。

すなわち、このブローバイガス還元制御では、エンジン１の運転時に、オイルパン６の油温ＴＨＯが所定値Ｔ１を超えるときに開閉弁３８を所定時間開けることで、ＰＣＶバルブ３３に導入されるブローバイガスに、外気通路３６を通じて外気を混ぜ入れるのである。

上記したようにこの実施形態では、油温センサ６５により検出される油温ＴＨＯが所定値Ｔ１を超えるときには、ＥＣＵ６０が開閉弁３８を所定時間だけ開ける。これにより、ブローバイガスが外気により薄められ、エンジン１の空燃比のリッチ化が阻止される。このため、エンジン１の運転時に、特に油温ＴＨＯが高くなる運転状態において、ブローバイガスにより空燃比がオーバリッチとなって乱れることを防止することができ、延いては空燃比制御の乱れを防止することができる。この実施形態におけるその他の作用効果は、第１実施形態のそれと同じである。

なお、この発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で以下のように実施することもできる。

（１）前記各実施形態では、図１において、外気通路３６の入口側端部を三方弁３７を介して掃気通路３４に接続したが、この外気通路の入口側を直接大気に開放させたり、エアクリーナ２２に接続したりしてもよい。

（２）前記各実施形態では、ＰＣＶバルブ３３とバルブユニット４１を構成するアダプタ４２に設けた合流室４２ｂを中空に構成したが、この合流室４２ｂに油濾過材等を収容することで油捕捉機能を持たせてもよい。この場合、ブローバイガス中に残留している油分をこの油濾過材等により有効に捕捉して除去することができる。

（３）前記各実施形態において、外気通路３６の開閉弁３８を、エンジン１の減速運転時（燃料カット時又は高速回転からの急減速時）に開くように制御してもよい。この場合、多量のブローバイガスを処理する必要のないときに開閉弁３８を開けてブローバイガスを外気で薄めることとなる。これにより、ブローバイガスに含まれているオイルミストの持ち去り量を低減することができる。

ブローバイガス還元装置を含むエンジンシステムを示す概略構成図。 ＰＣＶバルブを含むバルブユニットを示す断面図。 ブローバイガス還元制御の処理内容を示すフローチャート。 空燃比補正量、水温・油温及びエンジン回転速度の経時変化を示すグラフ。 ブローバイガス還元制御の処理内容を示すフローチャート。 ブローバイガス還元制御の処理内容を示すフローチャート。

符号の説明

１ エンジン
２ 燃焼室
７ クランク室
２１ 吸気通路
３１ オイルセパレータ（油分捕捉手段）
３２ 還元通路
３３ ＰＣＶバルブ
３４ 掃気通路
３５ 通気孔（掃気通路）
３６ 外気通路
３８ 開閉弁
６０ ＥＣＵ（弁制御手段）
６１ エアフローメータ（運転状態検出手段）
６２ スロットルセンサ（運転状態検出手段）
６３ クランク角センサ（運転状態検出手段）
６４ 水温センサ（運転状態検出手段）
６５ 油温センサ（運転状態検出手段）
６６ 酸素センサ（運転状態検出手段）

Claims (7)

1. エンジンの燃焼室から漏れ出たブローバイガスを還元通路を介して吸気通路へ流して前記燃焼室へ還元すると共に、前記還元通路に設けたＰＣＶバルブによりブローバイガス流量を調整するブローバイガス還元装置において、
   前記ＰＣＶバルブに導入される前の前記ブローバイガスに外気を混ぜ入れるための外気通路と、
   前記外気通路を開閉するための開閉弁と
   を備えたことを特徴とするブローバイガス還元装置。
2. 前記エンジンの運転状態を検出するための運転状態検出手段と、
   前記検出される運転状態に基づき前記開閉弁を制御するための弁制御手段と
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載のブローバイガス還元装置。
3. 前記弁制御手段は、前記検出される運転状態がアイドル運転状態であるときに前記開閉弁を開けることを特徴とする請求項２に記載のブローバイガス還元装置。
4. 前記弁制御手段は、前記検出される運転状態が空燃比としてリッチ化傾向にあるときに前記開閉弁を開けることを特徴とする請求項２に記載のブローバイガス還元装置。
5. 前記ＰＣＶバルブに導入される前の前記ブローバイガスから油分を捕捉するための油分捕捉手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のブローバイガス還元装置。
6. 前記エンジンにおけるブローバイガスを掃気するために前記エンジンに外気を導入するための掃気通路を備えたことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のブローバイガス還元装置。
7. 前記エンジンは直接噴射式エンジンであることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載のブローバイガス還元装置。

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