JP4383983B2

JP4383983B2 - ブローバイガス還流装置

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Publication number: JP4383983B2
Application number: JP2004230671A
Authority: JP
Inventors: 二郎高木; 剛橋詰
Original assignee: Nippon Soken Inc; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Soken Inc
Priority date: 2004-08-06
Filing date: 2004-08-06
Publication date: 2009-12-16
Anticipated expiration: 2024-08-06
Also published as: JP2006046244A

Description

本発明はブローバイガス還流装置に関する。

ディーゼルエンジンの排気ガス中にはカーボンを主成分とする粒子状物質（パティキュレート）が含まれており、黒煙の原因となっている。このため、多くの内燃機関の排気通路上に粒子状物質を捕集するために多孔質で通気性の良い耐熱性のフィルタ（パティキュレートフィルタ）が設けられており、このフィルタにより排気ガスの浄化が行われている。

このようなフィルタによって排気ガスを捕集し続けると、フィルタに粒子状物質が堆積してフィルタの通気性が失われ、フィルタに起因する圧力損失が高くなる。したがって、圧力損失の過度の上昇を抑制するためには、堆積した粒子状物質を定期的に除去する必要がある。堆積した粒子状物質を除去する手段としては、例えば、フィルタの温度を粒子状物質の燃焼温度にまで上昇させることが挙げられる。これにより粒子状物質は排気ガス中の酸素によって燃焼せしめられるからである。

フィルタを昇温させる手段としては様々なものが提案されているが、そのうちの一つに特許文献１に開示された方法がある。すなわち、燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁から、圧縮上死点近傍で行われる主噴射とは別に該主噴射よりも後に燃料の追加噴射を行う。追加噴射された燃料は燃焼室内で燃焼して排気ガスの温度を上昇させ、その結果フィルタが昇温せしめられる。あるいは、追加噴射された燃料は燃焼室内で燃焼せずに排気ガスに含まれた状態でフィルタに到達し、フィルタにおいて酸化せしめられる。そして酸化反応における反応熱によってフィルタが昇温せしめられる。

特開平０７−２５９５３３号公報特公平０３−０４０２１０号公報実開平０５−０８７２１３号公報特開平０６−１０８８１８号公報特開平０６−２１２９３９号公報

ところで、追加噴射を行った場合、噴射された燃料の一部が気化せずに燃焼室を画成するシリンダ壁面にまで到達し、シリンダ壁面に付着することがある。このようにしてシリンダ壁面に付着した燃料は、往復運動しているピストンによりクランクケース内へと掻き落とされ、クランクケース内に貯留されている潤滑油中に混入されることになる。

潤滑油中に燃料が混入されると、潤滑油が希釈化されて潤滑油の性状悪化および潤滑油の潤滑性能の悪化を招く。特に、燃料混入により潤滑油の粘性が失われ易く、その結果、軸受の焼き付きが起こるといった問題が生じる。

そこで、本発明の目的は、潤滑油に燃料が混入することによる潤滑油の性状悪化を抑制することにある。

上記課題を解決するために、第１の発明では、過給機と該過給機で加圧された吸気ガスを冷却するインタークーラとが吸気通路上に設けられている内燃機関に用いられ、上記吸気通路内の吸気ガスを上記内燃機関のクランクケース内に流入させる空気導入通路と、上記内燃機関のクランクケース内のブローバイガスを上記吸気通路内に還流させるガス還流通路とを具備するブローバイガス還流装置において、上記空気導入通路は上記過給機の吸気下流であって上記インタークーラの吸気上流において上記吸気通路に連通する。
第１の発明によれば、空気導入通路は過給機の吸気下流であってインタークーラの吸気上流において吸気通路に連通しているため、空気導入通路を介して高温の吸気ガスがクランクケース内に導入される。導入される吸気ガスが高温であるため、潤滑油中に燃料が混入されている場合に潤滑油から燃料が気化され易い。

第２の発明では、第１の発明において、上記空気導入通路には該空気導入通路内を流れる吸気ガスの流量を制御する流量制御弁が設けられ、上記ガス還流通路は上記過給機の吸気上流側において上記吸気通路に連通する。
第２の発明によれば、吸気ガスを吸気通路からクランクケース内に導入させる空気導入通路の方が、ブローバイガスをクランクケース内から吸気通路に還流するガス還流通路よりも高圧な吸気ガスが流れる吸気通路に連通されているため、クランクケース内への吸気ガスの導入を効果的に行うことができる。また、空気導入通路に流量制御弁が設けられていることにより、潤滑油から燃料を気化させるのに必要な量の吸気ガスをクランクケース内に導入させることができる。

第３の発明では、第２の発明において、上記内燃機関は通常の主噴射よりも遅いタイミングで燃料噴射を行う後噴射が可能であり、上記流量制御弁は上記後噴射の実行開始後に上記流量制御弁が開弁され、該後噴射の実行終了から所定期間経過後に上記流量制御弁が閉弁される。
クランクケース内に吸気ガスを導入すると、潤滑油中に混入された燃料以外にも潤滑油が僅かながら気化せしめられる。第３の発明によれば、基本的に後噴射の実行期間中にのみ流量制御弁が開弁され、すなわち当該期間中にのみクランクケース内に吸気ガスが導入されるため、潤滑油の気化が最小限に抑制される。
なお、「後噴射」とは、通常の主噴射よりも遅いタイミングで実行される主噴射、および主噴射よりも遅いタイミングで該主噴射とは別に実行される噴射を意味する。また、「所定期間」とは、例えば、流量制御弁を閉弁したときに未だ潤滑油中に混入されている燃料を気化させるのに必要な期間である。

本発明によれば、クランクケース内に導入される吸気ガスが高温であるため、潤滑油中に燃料が混入されている場合に潤滑油から燃料が気化され易く、よって潤滑油に燃料が混入することによる潤滑油の性状悪化が抑制される。

以下、図面を参照して本発明について説明する。図１は本発明が用いられるディーゼル型の圧縮自着火式内燃機関を示す。なお本発明は火花点火式内燃機関にも適用可能である。

図１を参照すると、１は機関本体、２はシリンダブロック、３はシリンダヘッド、４はシリンダヘッドカバー、５はオイルパンをそれぞれ示す。シリンダブロック２の各シリンダ内ではピストン６が往復動しており、これによりシリンダブロック２とシリンダヘッド３とピストン６とによって画成される燃焼室７の容積が変動せしめられる。また、シリンダブロック２には、各シリンダと連通すると共にクランクシャフトが配置されるクランクケース８が設けられる。シリンダヘッド３には、燃焼室７内に燃料を噴射するための電子制御式燃料噴射弁９が設けられると共に、燃焼室７内に吸気ガスを流入させるための吸気ポート１０と、燃焼室７から排気ガスを排出させるための排気ポート１１とが設けられる。吸気ポート１０および排気ポート１１はそれぞれ吸気弁（図示せず）および排気弁（図示せず）によって開閉される。

オイルパン５内には、機関本体１の各作動機構の潤滑を行うための潤滑油が貯留される。潤滑油は、オイルポンプ（図示せず）により、機関本体の各作動機構に送られる。例えば、潤滑油は、ピストン６とシリンダとの間の摩擦抵抗を低減するためにシリンダ壁面に提供されたり、吸気弁および排気弁を開閉するようにシリンダヘッドカバー４内の動弁機構室１２内に配置された動弁機構（図示せず）における摩擦抵抗を低減するために動弁機構等に提供されたりする。動弁機構等、シリンダヘッドカバー４内に配置された各作動機構に提供された潤滑油は、オイル戻し通路１３を介してオイルパン５内に戻される。

吸気ポート１０は対応する吸気枝管２０を介してサージタンク２１に連結され、サージタンク２１は吸気ダクト２２を介して過給機（排気ターボチャージャ）２３のコンプレッサ２４に連結される。コンプレッサ２４は吸気ダクト２５を介してエアクリーナ２６に連結される。吸気ダクト２２内には、ステップモータ２７により駆動されるスロットル弁２８と、吸気ダクト２２内を流れる吸気ガスを冷却するための冷却装置（インタークーラ）２９とが配置される。図１に示した内燃機関ではインタークーラ２９内に機関冷却水が導かれ、この機関冷却水により吸気ガスが冷却される。図１において、吸気通路（吸気ダクト２５、２２、サージタンク２１、吸気枝管２０および吸気ポート１０等により画成される通路）に示されている矢印は、吸気ガスの流れを示す。

一方、排気ポート１１は排気枝管３５および排気管３６を介して排気ターボチャージャ２３の排気タービン３７に連結される。排気タービン３７の出口は排気管３８を介してパティキュレートフィルタ（以下、「フィルタ」と称す）３９を内蔵したケーシング４０に連結される。図１において、排気通路（排気ポート１１、排気枝管３５、排気管３６、３８等により画成される通路）に示されている矢印は、排気ガスの流れを示す。

各燃料噴射弁９は燃料供給管を介して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール（図示せず）に連結される。このコモンレール内へは電気制御式の吐出量可変な燃料ポンプから燃料が供給され、コモンレール内に供給された燃料は各燃料供給管を介して燃料噴射弁９に供給される。コモンレールにはコモンレール内の燃料圧を検出するための燃料圧センサが取り付けられ、燃料圧センサの出力信号に基づいてコモンレール内の燃料圧が目標燃料圧となるように燃料ポンプの吐出量が制御される。

電子制御ユニット（ＥＣＵ）５０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バスにより互いに接続されたＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵ、入力ポートおよび出力ポートを具備する。吸気ダクト２５には吸気ダクト２５内を通過する吸気ガスの流量を検出するための流量センサ５１が設けられる。また、フィルタ４０の下流には排気温度を検出してフィルタ４０の温度を推定するための温度センサ５２が設けられ、フィルタ４０の排気上流側と排気下流側とにはフィルタ４０の排気上流と排気下流との間の排気ガスの差圧（以下、「前後差圧」と称す）を検出するための差圧センサ５３が設けられる。これらセンサの出力信号は対応するＡＤ変換器を介してＥＣＵの入力ポートに入力される。一方、ＥＣＵ５０の出力ポートは、対応する駆動回路を介して、燃料噴射弁９、ステップモータ２７、および燃料ポンプ等に接続される。

ところで、燃焼室７内の混合気の一部はピストン６とシリンダ壁面との間隙および吸気弁、排気弁外周の間隙を通ってクランクケース８および動弁機構室１２（以下、「クランクケース等」と称す）内に漏れ出る。このようにしてクランクケース８等内に漏れ出た燃料を含んだガスはブローバイガスと呼ばれ、未燃ガス（未燃の炭化水素（ＨＣ）または部分酸化された燃料を含むガス）と排気ガスとから成る。したがって、ブローバイガスは、ＨＣを含んでいるため、そのまま大気に開放すると大気汚染の原因となる。また、ブローバイガスは少量の水分を含んでおり、この水は強い酸性を示すため、内燃機関内部を汚濁させ、潤滑油の劣化をもたらす。したがって、ブローバイガスを大気開放することなくクランクケース８等内から排出する必要がある。

このため、多くの内燃機関では、従来から、クランクケース８等内のブローバイガスを吸気通路に還流させ、燃焼室７内に再び流入させて燃焼処理する機構が採用されている。本実施形態では、クランクケース８等内から吸気通路にブローバイガスを還流させるための二つのガス還流通路６１、６２と、クランクケース８等内に吸気ガス（新気ガス、吸入空気）を導入させる空気導入通路６３とが設けられる。

二つのガス還流通路のうちの一方（以下、「第一ガス還流通路」と称す）６１は、クランクケース８と排気ターボチャージャ２３のコンプレッサ２４の吸気上流側における吸気ダクト２５とを連通させる。二つのガス還流通路のうちの他方（以下、「第二ガス還流通路」と称す）６２は、動弁機構室１２とコンプレッサ２４の吸気上流側における吸気ダクト２５とを連通させる。ブローバイガスはオイル戻し通路１３を介してクランクケース８から動弁機構室１２内にも流入せしめられるが、第二ガス還流通路６２によれば動弁機構室１２内のブローバイガスも吸気通路へ導かれる。これらガス還流通路６１、６２によりクランクケース８および動弁機構室１２内のブローバイガスは大気開放されることなく吸気通路に還流され、再び燃焼室７内に流入せしめられることとなる。

また、本実施形態では、クランクケース８と吸気通路とを連通させる空気導入通路６３が設けられる。空気導入通路６３によれば、クランクケース８内に吸気ガスが導入せしめられる。このように、クランクケース８内、および動弁機構室１２内に吸気ガスが導入されることにより、ブローバイガスは上記ブローバイガス通路６１、６２を介してクランクケース８等内から順次排出される。したがって、ブローバイガスがクランクケース８等内に滞留することが防止され、よってブローバイガスによる内燃機関内部の汚濁や、潤滑油の劣化が抑制される。また、空気導入通路６３には空気導入通路６３を通ってクランクケース８等内に流入する吸気ガスの流量を調整するための流量制御弁６４が設けられる。流量制御弁６４は、対応する駆動回路を介してＥＣＵ５０の出力ポートに接続される。

ところで、パティキュレートフィルタ３９は、燃焼室７から排出された排気ガス中の粒子状物質（Particulate Matter）を捕集するが、捕集された粒子状物質はフィルタ３９の表面上等に堆積するため堆積量が多くなるとフィルタ３９の目詰まりが起きてしまう。このような目詰まりはフィルタ３９による排気ガスの圧力損失の増大を招き、ひいては内燃機関の運転状態の悪化を招いてしまう。このため、フィルタ３９を備える多くの内燃機関では、フィルタ３９を昇温する昇温制御を行ってフィルタ３９の温度を粒子状物質の燃焼温度にまで上昇させることで、粒子状物質を酸化・除去するようにしている。

具体的には、差圧センサ５３によりフィルタ３９の前後差圧を検出する。フィルタ３９の前後差圧は、フィルタ３９に堆積されている粒子状物質の量に応じて変化し、粒子状物質の堆積量が増大するとフィルタ３９の前後差圧が大きくなる。よって、フィルタ３９の前後差圧が予め定められた一定値以上になると、すなわち粒子状物質の堆積量が一定堆積量以上になると、昇温制御が実行される。昇温制御では、温度センサ５２によって検出されるフィルタ３９の温度が粒子状物質の燃焼温度以上になるまでフィルタ３９の昇温が行われると共に、昇温後も、堆積している粒子状物質が完全に除去されるまでフィルタ３９の温度が当該温度に維持される。

本実施形態において、フィルタ３９の昇温制御は以下で説明するように燃料噴射パターンを制御することによって行われる。すなわち、図２は図１に示した内燃機関で実施し得る燃料噴射パターンのうちの四つの例について示した概略図であるが、内燃機関の通常運転時（昇温制御が行われていない運転時）には、機関運転状態に応じて図２の（Ｉ）で示した噴射パターンとされている。つまり、図２の（Ｉ）で示した噴射パターンでは主噴射Ｑｍのみが圧縮上死点付近で行われるか、または圧縮上死点付近の主噴射Ｑｍに加え、その直前にパイロット噴射Ｑｐｉが行われる。これに対し、フィルタ３９を昇温する必要が生じると、図２の（ＩＩ）〜（ＩＶ）に示したような燃料噴射パターンとされる。

図２の（ＩＩ）に示した燃料噴射パターンでは、上記主噴射Ｑｍ後の膨張行程の初期にアフター噴射Ｑａが行われる。ここで、アフター噴射Ｑａの噴射時期は主噴射終了直後、または主噴射終了から比較的短い間隔経過後（例えばメイン噴射終了後６０°ＣＡ以内）である。このような燃料噴射パターンとすると、アフター噴射の噴射時期が早期であることから、アフター噴射により噴射された燃料の多くが燃焼室７内で燃焼するので、燃焼室７から排出される時点での排気ガスの温度を上昇させることができる。そしてこのように排気ガス温度を上昇させることにより、フィルタ３９の温度を上昇させることができる。

図２の（ＩＩＩ）に示した噴射パターンでは、上記主噴射Ｑｍおよびアフター噴射Ｑａに加えて、または主噴射Ｑｍに加えて、これら噴射の後にポスト噴射Ｑｐｏが行われる。ここで、ポスト噴射Ｑｐｏの噴射時期は、主噴射終了から比較的長い間隔経過後（例えばメイン噴射終了後１００°ＣＡ以上（好ましくはＡＴＤＣ１１０〜１３０°ＣＡ））である。このような燃料噴射パターンとすると、ポスト噴射の噴射時期が遅いことから、ポスト噴射により噴射された燃料の多くは燃焼室７内で燃焼せずに燃焼室７から排出される。このため、未燃の燃料を含んだ排気ガスがフィルタ３９に流入することになる。フィルタ３９に白金等の貴金属が担持されている場合にはフィルタ３９において排気ガス中の未燃の燃料が酸化され、その反応熱によりフィルタ３９の温度を上昇させることができる。

図２の（ＩＶ）に示した燃料噴射パターンでは、上記主噴射Ｑｍの噴射時期が圧縮上死点以後まで遅角せしめられる。このような燃料噴射パターンとした場合も、図２の（ＩＩ）に示したようにアフター噴射を行った場合と同様な理由で、フィルタ３９の温度を上昇させることができる。

なお、以下の説明では、図２の（ＩＩ）〜（ＩＶ）に示した燃料噴射パターンのように、図２の（Ｉ）に示した通常運転時における主噴射の噴射時期よりも遅い時期に行われる噴射を「後噴射」と称する。したがって、「後噴射」には、アフター噴射、ポスト噴射の他、遅角された主噴射も含まれる。

ところで、後噴射を行う場合、後噴射された燃料の一部は燃焼室７内で気化されずにシリンダ壁面にまで到達し、シリンダ壁面に付着することがある（ボアフラッシング）。シリンダ壁面に到達した燃料の一部はピストン６の往復動によってクランクケース８内へ掻き落とされ、オイルパン５内に貯留されている潤滑油に混入されることとなる。このように潤滑油中に燃料が混入されると潤滑油が希釈され、潤滑油の性状悪化、特に潤滑油の粘性低下を招く。このような潤滑油の粘性低下を放置すると、クランクシャフトやカムシャフト等において軸受の焼き付きが生じてしまう。したがって、特に後噴射の実行中には潤滑油中に混入された燃料を潤滑油から除去することが必要である。

ここで、一般に、軽油またはガソリン等の燃料の沸点は潤滑油の沸点よりも低いため、燃料は潤滑油に比べて気化し易い。したがって、クランクケース８等内の雰囲気温度に関わらず、潤滑油よりも潤滑油中に混入された燃料の方が気化し易い。また、クランクケース８内の雰囲気中において燃料の気体濃度が低いほど、潤滑油中に混入された燃料は気化し易い。すなわち、吸気通路を流れる吸気ガスの燃料の気体濃度はほぼ零であるため、この吸気ガスをクランクケース８内に導入すれば、潤滑油中に混入された燃料を潤滑油中から除去することができ、よって潤滑油中に燃料が混入することによる潤滑油の性状悪化を抑制することができる。

ここで、本実施形態では、空気導入通路６３を介して吸気ダクト２２から吸気ガスがクランクケース８内に導入されるため、潤滑油中に混入された燃料を気化させて潤滑油中から除去することができる。

また、一般に、潤滑油中に混入された燃料の気化量は、クランクケース８内の雰囲気の温度に応じて異なり、クランクケース８内の雰囲気の温度が高いほど潤滑油中に混入された燃料は気化しやすい。

ここで、本実施形態では、空気導入通路６３は、排気ターボチャージャ２３のコンプレッサ２４の吸気下流であってインタークーラ２９の吸気上流において吸気ダクト２２に連通されている。かかる区間において吸気ダクト２２を流れる吸気ガスは、コンプレッサ２４によって加圧されているため、その温度が高いものとなっている。したがって、吸気ダクト２２から空気導入通路６３を介してクランクケース８内に導入される吸気ガスの温度は、空気導入通路が排気ターボチャージャ２３の吸気上流において吸気ダクトに連通している場合およびインタークーラ２９の吸気下流において吸気ダクトに連通している場合に比べて高い。したがって、本実施形態によれば、クランクケース８内に導入される吸気ガスの温度が高いため、潤滑油中に混入された燃料の気化量を多いものとすることができる。

以上より、本実施形態によれば、空気導入通路６３を介して高温の吸気ガスがクランクケース８等内に導入されるため、後噴射等を行った結果として潤滑油中に燃料が混入されても、混入された燃料を迅速に潤滑油から除去することができる。潤滑油から除去された燃料を含むクランクケース８内のガス（以下、このようなガスについてもブローバイガスと称する）は、ガス還流通路６１、６２を介して排気ターボチャージャ２３の吸気上流において吸気ダクト２５に戻される。

また、本実施形態においては、クランクケース８内に吸気ガスを導入させる空気導入通路６３は、コンプレッサ２４によって加圧された吸気ガスが流れる吸気ダクト２２に連通されており、一方、クランクケース８等からブローバイガスを排出させるガス還流通路６１、６２はコンプレッサ２４の排気上流の高負圧の吸気ガスが流れる吸気ダクト２５に連通されている。このため、流量制御弁６４を開弁していると、圧力差により、クランクケース８等内には空気導入通路６３を介して効果的に吸気ガスが導入され、ガス還流通路６１、６２を介して効果的にブローバイガスが還流せしめられる。すなわち、空気導入通路６３およびガス還流通路６１、６２が共に同程度の圧力の吸気通路に連通されると、ガスはクランクケース８等を介して流れにくいが、本実施形態では、空気導入通路６３の方がガス還流通路６１、６２よりも高圧の吸気通路に連通されているため、ガスがクランクケース８等を介して流れ易い。

ところで、潤滑油は、上述したように燃料よりも気化しにくいが、クランクケース８および動弁機構室１２内の雰囲気中に潤滑油の蒸気がほとんど存在しない場合、僅かずつ気化する。したがって、空気導入通路６３を介して継続的に吸気ガスを導入し続けると、クランクケース８等内の雰囲気中には常に潤滑油の蒸気がほとんど存在しない状態となり、潤滑油が気化し続けることとなる。クランクケース８等内の雰囲気中に気化した潤滑油はブローバイガスと共に吸気ダクト２５に戻され、その後燃焼室７内で燃焼せしめられることとなるため、排気ガスの性状悪化や潤滑油量の減少を招く。

一方、潤滑油中への燃料の混入は、上述したように後噴射の実行時に特に顕著に起こり、後噴射実行時以外の時にはほとんど起こらない。したがって、後噴射の実行時以外の時には潤滑油中への燃料の混入による潤滑油の性状悪化はほとんど起こらず、よってこの時には空気導入通路６３を介して吸気ガスを導入する必要がない。

そこで、本実施形態では、後噴射実行時および後噴射終了後から所定期間（以下、「後噴射実行時等」と称す）においてのみ流量制御弁６４を開弁し、それ以外の時には流量制御弁６４を閉弁するようにしている。これにより、潤滑油の性状悪化を防止しつつ、潤滑油が気化することを防止し、排気ガスの性状悪化や潤滑油量の減少を防止することができる。なお、後噴射終了後から所定期間の間に吸気ガスを導入し続けるのは、後噴射中に潤滑油中に混入されて後噴射終了後にも未だ潤滑油中に残っている燃料をほぼ完全に気化させるためである。

なお、後噴射実行時等においては流量制御弁６４の開度は常に全開にされるわけではなく、実行されている後噴射に応じて調整される。すなわち、実行されている後噴射によって潤滑油中に混入される燃料の量が異なるため、混入される燃料の量が少ない場合には流量制御弁６４の開度が小さくされ、混入される燃料の量が多い場合には流量制御弁６４の開度が大きくされる。これにより、潤滑油中に混入された燃料の気化を十分に促進しつつ潤滑油の気化を抑制することができる。

具体的には、図２の（ＩＶ）に示した噴射パターンでは、噴射された燃料がシリンダ壁面に付着することが少なく、よって潤滑油中へ燃料が混入されにくいため、後噴射実行時等であっても流量制御弁６４の開度は比較的小さい。一方、図２の（ＩＩＩ）にし示した噴射パターンでは、噴射された燃料がシリンダ壁面にまで到達し易く、よって潤滑油中へ燃料が混入されやすいため、後噴射実行時等における流量制御弁６４の開度は比較的大きい。図２の（ＩＩ）に示した噴射パターンでは潤滑油中へ混入される燃料の量は上記二つの噴射パターンにおける量の中間であるため、流量制御弁６４の開度は上記図２の（ＩＶ）の場合の流量制御弁６４の開度よりも大きく、図２の（ＩＩＩ）の場合の流量制御弁６４の開度よりも小さい。

また、流量制御弁の開度は、実行されている後噴射以外にも、例えば過給圧や機関回転数等の機関運転状態によっても調整される。すなわち、これら機関運転状態に応じて吸気ダクト２２、２４内の吸気ガスの圧力が変化するが、流量制御弁６４を調整することにより、この圧力変化に伴って空気導入通路６３を介して導入される吸気ガス量が変化するのが抑制される。

また、上記説明では後噴射実行時等以外の時には流量制御弁６４を閉弁することとしているが、実際には後噴射実行時等以外の時でも流量制御弁６４は僅かに開弁せしめられる。すなわち、後噴射実行時等以外の時にもクランクケース８内および動弁機構室１２内にはブローバイガスが発生する。かかるブローバイガスはガス還流通路６１、６２を介して吸気通路に戻す必要があるが、流量制御弁６４を閉弁していると基本的にクランクケース８等内に吸気ガスが導入されず、ブローバイガスがクランクケース８等内に滞留してしまう。したがって、このような事態を回避するために、後噴射実行時等以外のときであっても流量制御弁６４は僅かに開弁せしめられる。

図３は、流量制御弁６４の開閉を制御する制御ルーチンを示しており、このルーチンは一定時間間隔毎の割り込みによって行われる。

ステップ１０１において、流量制御弁６４の開弁フラグＸＶがセット解除されているか否かが判定される。開弁フラグＸＶは流量制御弁６４が開弁されているか否かを示すフラグであり、流量制御弁６４が開弁されているときにセットされ（ＸＶ＝１）、流量制御弁６４が閉弁されているときにセット解除される（ＸＶ＝０）。ステップ１０１において、開弁フラグＸＶがセット解除されていると判定されたとき（ＸＶ＝０）、すなわち流量制御弁６４が閉弁されているときにはステップ１０２へと進む。ステップ１０２では、後噴射が開始されたか否かが判定される。後噴射が開始されていないと判定されたときには制御ルーチンが終了せしめられる。

一方、ステップ１０２において、後噴射が開始されたと判定されたときにはステップ１０３へと進む。ステップ１０３では、流量制御弁６４が開弁され、クランクケース８内への吸気ガスの導入が開始される。次いで、ステップ１０４では、開弁フラグＸＶがセットされ（ＸＶ＝１）、制御ルーチンが終了せしめられる。

流量制御弁６４が開弁されて開弁フラグＸＶがセットされると、次回のルーチンではステップ１０１において流量制御弁６４の開弁フラグＸＶがセットされていると判定され、ステップ１０５へと進む。ステップ１０５では、後噴射が終了されたか否かが判定され、後噴射が終了されていないと判定されたときにはステップ１０６へと進む。ステップ１０６では、時間カウンタｔが零とされる。時間カウンタｔは、後噴射の終了からの経過時間を表すカウンタである。次いで、ステップ１０７では、流量制御弁６４の開度調整が行われる。流量制御弁６４の開度調整では、流量制御弁６４の開度が上述したように後噴射の噴射パターンや過給圧、機関回転数等の機関運転状態に応じて変更せしめられる。

その後、後噴射が終了せしめられると、ステップ１０５からステップ１０８へと進む。ステップ１０８では、時間カウンタｔに１が加算される（ｔ＝ｔ＋１）。次いで、ステップ１０９では、時間カウンタｔが予め定められた時間ｔｓｅｔよりも小さいか否か、すなわち後噴射終了から所定時間が経過していないか否かが判定される。時間カウンタｔが予め定められた時間ｔｓｅｔよりも小さいと判定された場合（ｔ＜ｔｓｅｔ）にはステップ１１０へと進む。ステップ１１０ではステップ１０７と同様に流量制御弁６４の開度調整が行われ、制御ルーチンが終了せしめられる。一方、ステップ１０９において、後噴射終了から所定時間が経過して、時間カウンタｔが予め定められた時間ｔｓｅｔ以上であると判定されたときには、ステップ１１１へと進む。ステップ１１１では、流量制御弁６４が閉弁され、吸気ガスのクランクケース８内への導入が停止せしめられる。次いで、ステップ１１２では開弁フラグＸＶがセット解除され（ＸＶ＝０）、制御ルーチンが終了せしめられる。

なお、上記実施形態では、フィルタ３９に堆積した粒子状物質を除去するために昇温制御として後噴射を行う内燃機関に本発明のブローバイガス還流装置を用いた場合について説明したが、後噴射が行われる内燃機関であれば、あるいはオイルパン５内の潤滑油中に燃料が混入されてしまうような内燃機関（例えば筒内直噴内燃機関）であれば、本発明のブローバイガス還流装置を用いることができる。

したがって、本発明のブローバイガス還流装置は、パティキュレートフィルタを備えた内燃機関に限られるものではなく、酸化触媒、三元触媒、ＮＯ_X吸蔵還元触媒等、様々な排気浄化触媒を備えた内燃機関に用いることができる。この場合、例えば、排気浄化触媒が、流入排気ガスの空燃比がリーンであれば流入排気中のＮＯ_Xを吸蔵し、流入排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比またはリッチであれば吸蔵されているＮＯ_Xを離脱・還元させるＮＯ_X吸蔵還元機能を有する場合、ＮＯ_Xと共に吸蔵されてしまう硫黄分を除去するために行われる昇温制御についても本発明を用いることができる。また、パティキュレートフィルタは触媒貴金属を担持していないものであってもよい。

さらに、上記実施形態では過給機として排気ターボチャージャを用いているが、これに限られるものではなく、スーパーチャージャ等他の過給機が用いられてもよい。

本発明のブローバイガス還流装置が搭載された内燃機関全体を示す図である。本発明において内燃機関で実施し得る燃料噴射パターンについて示した概略図である。流量制御弁の制御ルーチンを示すフローチャートである。

符号の説明

１機関本体
８クランクケース
１２動弁機構室
２３排気ターボチャージャ
２９インタークーラ
６１第一ガス還流通路
６２第二ガス還流通路
６３空気導入通路
６４流量制御弁

Claims

過給機と該過給機で加圧された吸気ガスを冷却するインタークーラとが吸気通路上に設けられている内燃機関に用いられ、
上記吸気通路内の吸気ガスを上記内燃機関のクランクケース内に流入させる空気導入通路と、上記内燃機関のクランクケース内のブローバイガスを上記吸気通路内に還流させるガス還流通路とを具備するブローバイガス還流装置において、
上記空気導入通路は上記過給機の吸気下流であって上記インタークーラの吸気上流において上記吸気通路に連通する内燃機関のブローバイガス還流装置。
上記空気導入通路には該空気導入通路内を流れる吸気ガスの流量を制御する流量制御弁が設けられ、上記ガス還流通路は上記過給機の吸気上流側において上記吸気通路に連通する請求項１に記載のブローバイガス還流装置。
上記内燃機関は通常の主噴射よりも遅いタイミングで燃料噴射を行う後噴射が可能であり、上記流量制御弁は上記後噴射の実行開始後に上記流量制御弁が開弁され、該後噴射の実行終了から所定期間経過後に上記流量制御弁が閉弁される請求項２に記載のブローバイガス還流装置。