内燃机的换气系统

摘要

在内燃机中，在抑制机油向进气通路的导入的同时对曲轴箱内进行换气。本发明涉及具备设置于进气通路(24)的节气门(26)、与该节气门的下游侧的下游侧进气通路(24d)连接并与曲轴箱16内连通的PCV通路(28)、与节气门的上游侧的上游侧进气通路(24u)连接并与曲轴箱内连通的大气通路(30)、以及设置于PCV通路(28)并被调节开度的PCV阀(32)的内燃机的换气系统。PCV阀控制机构控制PCV阀32的开度，以便使当内燃机的机油的粘度低时的PCV阀的开度比当内燃机的机油的粘度高时的PCV阀的开度小。

权利要求

1.一种内燃机的换气系统，具备：

设置于进气通路的节气门、与所述节气门的下游侧的下游侧进气通路连接并与曲轴箱内连通的PCV通路、与所述节气门的上游侧的上游侧进气通路连接并与所述曲轴箱内连通的大气通路、以及设置于所述PCV通路并被调节开度的PCV阀，所述内燃机的换气系统的特征在于，具备：

粘度获取机构，所述粘度获取机构用于获取所述内燃机的机油的粘度；

用于获取所述下游侧进气通路的压力的压力获取机构；以及

PCV阀控制机构，所述PCV阀控制机构控制所述PCV阀的开度，以便使由所述粘度获取机构获取的机油的粘度低时的所述PCV阀的开度比由所述粘度获取机构获取的机油的粘度高时的所述PCV阀的开度小，所述PCV阀控制机构根据由所述压力获取机构获取的所述下游侧进气通路的压力和由所述粘度获取机构获取的机油的粘度，计算出在所述PCV通路和所述大气通路中流通的回流气体的目标回流气体流量，并控制所述PCV阀，以便使所述回流气体的流量成为该目标回流气体流量。

2.根据权利要求1所述的内燃机的换气系统，其特征在于，

具备用于获取发动机转速的发动机转速获取机构，

当由所述发动机转速获取机构获取的发动机转速高时，与由所述发动机转速获取机构获取的发动机转速低时相比，所述PCV阀控制机构将所述目标回流气体流量计算为较小的值。

说明书

内燃机的换气系统

技术领域

[0001] 本发明涉及具备使在曲轴箱内产生的窜气气体向进气通路流动的结构的内燃机的换气系统。

背景技术

[0002] 以往，在内燃机中，利用吸气负压强制地使从活塞与缸体的缸孔的间隙向曲轴箱内漏出的窜气气体向进气通路即向燃烧室返回。

[0003] 日本特开平9－068028号公报公开了使窜气气体返回燃烧室的装置的一例。日本特开平9－068028号公报的内燃机具备：将曲轴箱内与节气门上游侧的进气通路相连的第一通路、将曲轴箱内与节气门下游侧的进气通路相连的第二通路、以及设置于第二通路的电磁阀。电磁阀原则上根据发动机转速和进气通路的压力进行控制。并且，在日本特开平9－068028号公报的装置中，为了使曲轴箱内成为负压状态，根据从用于检测曲轴箱内的压力的压力传感器来的输出信号对电磁阀的开放状态进行反馈控制，由此，使回流气体量成为所需要的最少量，来抑制燃烧状态的恶化。

发明内容

[0004] 发明要解决的课题

[0005] 然而，内燃机中的机油具有与其温度变化相应地其粘度不同的特性，并具有与其粘度相应的飞溅倾向。例如，当机油的粘度相对低的情况下，与其粘度相对高的情况相比，机油在曲轴箱内更容易飞溅，因此更容易产生油雾。在容易产生油雾的情况下，如果导入更多的新鲜空气，则在向进气通路回流的、含有新鲜空气和窜气气体的回流气体中就会含有更多的机油。这会增大例如内燃机中的机油消耗量，因此是不利的。但另一方面，为了充分地进行曲轴箱内的换气，新鲜空气的导入是很有效的。

[0006] 因此，本发明是鉴于上述情况而做出的方案，其目的在于在抑制机油向进气通路的导入的同时对曲轴箱内进行换气。

[0007] 用于解决课题的手段

[0008] 根据本发明的一个形态，提供一种内燃机的换气系统，具备：

[0009] 设置于进气通路的节气门、与该节气门的下游侧的下游侧进气通路连接并与曲轴箱内连通的PCV通路、与所述节气门的上游侧的上游侧进气通路连接并与所述曲轴箱内连通的大气通路、以及设置于所述PCV通路并被调节开度的PCV阀，

[0010] 所述内燃机的换气系统的特征在于，具备：

[0011] 粘度获取机构，所述粘度获取机构用于获取所述内燃机的机油的粘度；以及[0012] PCV阀控制机构，所述PCV阀控制机构控制所述PCV阀的开度，以便使当由所述粘度获取机构获取到的机油的粘度低时的所述PCV阀的开度比当由所述粘度获取机构获取到的机油的粘度高时的所述PCV阀的开度小。

[0013] 优选地，内燃机的换气系统具备用于获取所述下游侧进气通路的压力的压力获取机构，所述PCV阀控制机构根据由所述压力获取机构获取到的所述下游侧进气通路的压力和由所述粘度获取机构获取到的机油的粘度，计算出在所述PCV通路和所述大气通路中流通的回流气体的目标回流气体流量，并控制所述PCV阀，以便使所述回流气体的流量成为该目标回流气体流量。

[0014] 进一步优选地，内燃机的换气系统具备用于获取发动机转速的发动机转速获取机构，当由所述发动机转速获取机构获取到的发动机转速高时，与当由所述发动机转速获取机构获取到的发动机转速低时相比，所述PCV阀控制机构将所述目标回流气体流量计算为更小的值。

[0015] 发明的效果

[0016] 根据本发明的上述一个形态，PCV阀控制机构控制PCV阀的开度，以便使当内燃机的机油的粘度低时的PCV阀的开度比当内燃机的机油的粘度高时的PCV阀的开度小。因此，在机油的粘度相对低时，发动机主体内部的气体的流动被抑制。其结果是，能够抑制伴随着该气体的流动的、机油向进气通路的导入。因此，根据本发明的一个形态，实现如下优良的效果：能够在抑制机油向进气通路的导入的同时对曲轴箱内进行换气。

附图说明

[0017] 图1是本发明的一个实施方式的内燃机的换气系统的概略剖视图。

[0018] 图2是表示规定的运转区域中的、进气通路的压力与总换气量的变化倾向的图表。

[0019] 图3是修正值计算用的图表。

[0020] 图4是PCV阀控制用的流程图。

具体实施方式

[0021] 以下，根据附图详细说明本发明的优选实施方式。

[0022] 图1表示应用了本发明的一个实施方式的内燃机的换气系统。如图所示，发动机(内燃机)10具备缸体12、活塞14、曲轴箱16、缸盖18、从上方覆盖缸盖18的盖罩20和作为储油部的油底壳22。此外，在本说明书中，缸体12、曲轴箱16、缸盖18、盖罩20和油底壳22是确定发动机10的发动机主体10＇的内部区域的外壳构造体。

[0023] 窜气气体是指，从活塞14的活塞环与缸体12的缸孔的间隙向曲轴箱16内漏出的气体，产生于曲轴箱16内。该窜气气体含有大量的烃和水分。因此，窜气气体可能成为发动机机油的劣化和发动机内部生锈的原因。另外，由于含有烃，所以从环境角度来讲，将窜气气体保持其原样地向大气释放是不利的。因此，利用吸气负压强制地使窜气气体经过后述的路径返回进气通路。此外，在图1中，用箭头示意地表示在发动机为轻负荷时的窜气气体和新鲜空气的流向，这在后面进行说明。

[0024] 在进气通路24上设置有节气门26。节气门26的下游侧的进气通路(下游侧进气通路)24d与盖罩20内由与下游侧进气通路24d连接的PCV通路28连通。这里PCV是Positive Crankcase Ventilation的简称。另外，节气门26的上游侧的进气通路(上游侧进气通路)24u与盖罩20内由与上游侧进气通路24u连接的大气通路30连通。此外，也可以将PCV通路28称为第一回流通路，将大气通路30称为第二回流通路。在PCV通路28上设置有PCV阀32。通过调节PCV阀32的开度，从而调整下游侧进气通路24d与盖罩20内的连通状态。PCV阀32设置在PCV通路28的往发动机主体10＇内部去的开口部，但也可以设置在PCV通路28的中途。节气门
26和PCV阀32分别构成为电磁控制阀。

[0025] 在缸体12和缸盖18中设置有将盖罩20内与曲轴箱16内连通的落油通路34。这里的落油通路34是用于使完成气门系统的润滑并滞留在缸盖18上的机油朝向油底壳22落下的通路，同时也是用于使曲轴箱16内的窜气气体朝向盖罩20内上升移动的通路。在从曲轴箱16朝向盖罩20上升移动的窜气气体中含有因曲轴箱16内的机油的搅拌、蒸发而生成的油雾。盖罩20内与曲轴箱16内经由例如该落油通路34连通。因此，由于PCV通路28与下游侧进气通路24d和盖罩20内分别连接，所以PCV通路28使下游侧进气通路24d与曲轴箱16内连通。
同样地，大气通路30使上游侧进气通路24u与曲轴箱16内连通。此外，也可以与落油通路34不同地，设置将盖罩20内与曲轴箱16内连通并供新鲜空气和窜气气体流通的专用的通路。

[0026] 如图所示，在发动机为轻负荷时，节气门26被控制在关闭侧，下游侧进气通路24d的负压变大，PCV阀32被张开(即开度变大)，曲轴箱16内的窜气气体经过落油通路34和盖罩20内，与新鲜空气共同地作为回流气体经过PCV通路28返回下游侧进气通路24d，然后在缸体12内的燃烧室中被燃烧。此时，新鲜空气主要经由大气通路30进入盖罩20内并且到达曲轴箱16内，然后能够经过落油通路34和PCV通路28向进气通路24回流。

[0027] 另一方面，虽为图示，但在发动机为高负荷时，节气门26被打开张大到规定开度以上，另一方面PCV阀32被控制在关闭侧。此时，盖罩20内的窜气气体经过PCV通路28和大气通路30这两者或经过大气通路30返回进气通路24。

[0028] 像这样，在发动机10中，曲轴箱16内的窜气气体在被导入盖罩20内之后，返回进气通路24，然后被燃烧。

[0029] 发动机10具备ECU(电子控制单元)50。ECU50由微型计算机构成，该微型计算机包含运算装置(例如CPU)、存储装置(例如ROM、RAM)、A/D转换器、输入接口和输出接口等。输入接口与用于检测发动机转速的发动机转速传感器52、用于检测进气通路24的压力(即吸气管压力)尤其在这里是下游侧进气通路24d的压力的吸气压力传感器54、以及用于检测发动机10的润滑油(以下称为油)的温度的油温传感器56电连接。此外，发动机转速传感器52相当于发动机转速获取机构，吸气压力传感器54相当于压力获取机构，油温传感器56从后述的说明可知，相当于用于获取机油的粘度的粘度获取机构。其它虽未图示，但输入接口与用于检测未图示的油门踏板的踩下量的油门开度传感器、用于检测节气门26的开度的节气门开度传感器、用于检测吸入空气量的气流计和用于检测发动机冷却水温的水温传感器等电连接。根据来自这些各种传感器的输出(即检测信号)，按照预先设定的程序进行顺畅的发动机10的运转乃至工作，ECU50从输出接口向燃料喷射阀、PCV阀32等电输出动作信号(驱动信号)。更具体来说，ECU50为了调整和控制PCV阀32的开度而向PCV阀32(即以控制PCV阀驱动用的驱动器的方式)输出动作信号。因此，ECU50的一部分承担作为控制PCV阀的开度的PCV阀控制机构的功能。

[0030] 此外，ECU50承担作为根据油温传感器56的输出而获取机油的粘度(或相当于其的值)的获取部的功能，承担作为根据吸气压力传感器54的输出而获取下游侧进气通路的压力(或相当于其的值)的获取部的功能，还承担作为根据发动机转速传感器52的输出而获取发动机转速(或相当于其的值)的获取部的功能。此外，作为粘度检测机构，既可以使用上述水温传感器，也可以在根据发动机运转状态或其运转历史推测机油的粘度的情况下以吸气压力传感器54等发动机负荷传感器和发动机转速传感器52作为粘度检测机构。

[0031] 但是，当使窜气气体返回进气通路时，存在发动机10的机油也与回流气体一同地流向进气通路的情况。在发动机10中，PCV通路28和大气通路30分别与盖罩20内直接地相连。在盖罩20和缸盖18的内部区域中，例如由于吸排气阀IV、EV各自的凸轮轴的旋转，机油容易飞溅，一部分微粒化。例如在发动机10为轻负荷时，进气通路24的压力(与大气压相比)非常低，如上所述，新鲜空气经由大气通路30流入盖罩20内，窜气气体与新鲜空气共同地作为回流气体朝向进气通路24流出。另外，由于新鲜空气还到达曲轴箱内，所以曲轴箱16内的油雾也包含在回流气体中。因此，微粒化了的机油由于发动机主体10＇内的新鲜空气或窜气气体那样的气体的流动而飞起或者进一步微粒化，并被送向进气通路。这样的从发动机主体10＇内向进气通路的机油的流出对于发动机10是不利的。例如，流出的机油附着于进气通路24、吸气阀IV和燃烧室等而发生沉积物的生成的情况从发动机10的性能方面考虑是不利的。另外，由于机油流出而发生发动机10中的油量下降的情况从润滑性能方面考虑是不利的。此外，流出的机油在燃烧室中的燃烧对于燃烧状态的控制来说是不利的。因此，希望防止或抑制机油从发动机主体10＇内的流出。

[0032] 另一方面，机油的性状根据其粘度而大幅变化。例如，机油的粘度越低，机油越容易因各种部件的运动和气体的流动的影响而被搅拌，另外越容易微粒化。因此，这里，着眼于机油的粘度来控制PCV阀32，从而抑制机油的上述流出。以下，根据图2至图4进一步继续说明。

[0033] 这里，关于上述那样的回流气体向进气通路的导入，利用图2进一步说明。在图2中，横轴为下游侧进气通路24d的压力(即吸气压力)，纵轴为在PCV通路28和大气通路30中流动的回流气体的流量，表示在规定的运转区域中的、下游侧进气通路的压力与回流气体的流量的关系。只是，横轴表示进气通路的压力的与大气压的差。即，图2的横轴设定为越往右侧进气通路的压力越高，意味着越往右侧进气通路的压力越接近大气压。在图2的横轴上越往左侧，进气通路24的压力的、从大气压下降的下降量越增加。图2中的线L1表示回流气体的流量的控制上的基准，所述回流气体的流量作为在PCV通路28中流动的气体的流量与在大气通路30中流动的气体的流量的总量。此外，线L2表示回流气体的流量中的窜气气体的流量。即，回流气体的流量(线L1)与窜气气体的流量(线L2)的差相当于回流气体中含有的新鲜空气的流量。

[0034] 如图2所示，进气通路24、尤其是下游侧进气通路24d的压力越高(越接近大气压)，窜气气体的流量(线L2)越多。这是因为，下游侧进气通路24d的压力越接近大气压，筒内压力越高，从活塞与缸孔的间隙向曲轴箱内漏出的窜气气体流量越增加。此外，该窜气气体的生成量由下游侧进气通路24d的压力唯一决定，而不受PCV阀32的开度的影响。

[0035] 如上所述，线L1表示用于控制PCV阀32的、作为基准的基准回流气体流量。该基准回流气体流量作为当机油为基准粘度且发动机转速为基准转速时能够对曲轴箱内充分地进行换气并且减少机油的消耗量的量，预先根据实验确定。这里，基准回流气体流量预先根据实验被确定为下游侧进气通路24d的压力相对于大气压越低，基准回流气体流量越多。

[0036] 基准回流气体流量与发动机转速的变化和机油的粘度的变化相应地被修正为目标回流气体流量。然后，为了使实际的回流气体流量成为目标回流气体流量，控制PCV阀32的开度。

[0037] 从基准回流气体流量向目标回流气体流量的可变区域即可变幅度被确定为图2中的区域R。区域R是在图2中以不与线L1交叉的方式分别延伸的线L1a和线L1b之间的区域。此外，线L1在线L1a和线L1b之间延伸。线L1a被确定为目标回流气体流量的上限，线L1b被确定为目标回流气体流量的下限。尤其是，该目标回流气体流量的可变区域以在适当地使新鲜空气向发动机主体10＇(例如曲轴箱)内导入的同时尽可能地抑制因机油向进气通路的导入而造成的对于上述发动机10的不利(具体来说是进气通路等中的沉积物生成、油量的下降、燃烧状态的恶化)的方式，根据实验确定。

[0038] 并且，用于导出目标回流气体流量的修正值在这里根据图3所示的映射化了的数据计算并确定。在图3中，修正值被确定为机油的粘度越低，目标回流气体流量越降低。另外，在图3中，修正值被确定为发动机转速越高，目标回流气体流量越低。这是因为，发动机转速越高，越容易伴随着例如曲轴和凸轮轴的旋转而产生油雾，因此，为了抑制油雾的产生或油雾向进气通路被带走，使此时的回流气体的流量降低。在图3中，横轴为发动机转速，纵轴为机油的粘度，表示修正值(或修正系数)计算用图。

[0039] 为了将当发动机转速是与上述线L1对应的基准发动机转速时作为基准，在图3中，将与基准发动机转速对应的发动机转速标记为N0。即，在图3中，将发动机转速比基准发动机转速高时用正号表示，将发动机转速比基准发动机转速低时用负号表示。

[0040] 同样地，为了将当机油的粘度是上述基准粘度时作为基准，在图3中，将与基准粘度对应的粘度标记为V0。即，机油的粘度与基准粘度相比越高，则用图3的正号表示，机油的粘度与基准粘度相比越低，则用图3的负号表示。

[0041] 例如，当发动机转速为基准发动机转速且机油的粘度为基准粘度时，计算出1(与c3对应)作为修正值。并且，在图3的右下侧的区域中修正值变小，例如在与线L1b对应的发动机转速和机油粘度下，计算出0.8(与e1对应)作为修正值。另外，在图3的左上侧的区域中修正值变大，例如在与线L1a对应的发动机转速和机油粘度下，计算出1.2(与a5对应)作为修正值。此外，图3的箭头表示具有越靠箭头前端侧修正值越大的倾向。即，如果发动机转速相同，当机油的粘度为例如比上述基准粘度即第一粘度低的第二粘度(例如图3的最下的区域的粘度)时，与机油的粘度为第一粘度时相比，回流气体的流量、尤其是其中的新鲜空气的流量变少，以这种方式计算出小的修正值。另外，如果机油粘度相同，当发动机转速为例如比上述基准发动机转速即第一转速高的第二转速(例如图3的最右的区域的发动机转速)时，与发动机转速为第一转速时相比，回流气体的流量、尤其是新鲜空气流量变少，以这种方式计算出小的修正值。此外，在图3中，a1处的修正值比相同发动机转速下的a5处的修正值小，e1处的修正值比相同发动机转速下的e5处的修正值小。另外，e5处的修正值比相同粘度下的a5处的修正值小，e1处的修正值比相同粘度下的a1处的修正值小。

[0042] 这里，根据图4的流程图，说明PCV阀32的控制。只是，预先设定为在发动机10中运转状态在规定的运转区域时PCV阀32打开。并预先设定为例如在包括全负荷在内的特定的高负荷运转区域中时和怠速运转时，PCV阀32关闭。根据图4的流程图说明的PCV阀32的控制是发动机的运转状态处于PCV阀32打开的规定的运转区域时的控制。此外，发动机的运转状态是处于哪个运转区域的判定通过检索根据发动机转速和发动机负荷而预先设定的数据、或者进行基于这些数据的规定的运算来进行，所述发动机转速和发动机负荷根据发动机转速传感器52的输出检测出。作为发动机负荷，使用基于吸气压力传感器54的输出、油门开度传感器的输出、节气门开度传感器的输出和气流计的输出中的至少一个的值即可。

[0043] 在步骤S401中，计算出基准回流气体流量。这里，使用根据来自吸气压力传感器54的输出检测出的(获取的)吸气压力。然后，通过根据该吸气压力检索图2所示的线L1的数据，从而计算出基准回流气体流量。此外，基准回流气体流量也可以通过按照根据图2所示的数据而确定的规定的运算式计算来求得。

[0044] 在步骤S401后的步骤S403中，计算出修正值。根据发动机转速传感器52的输出来检测(获取)发动机转速。另外，通过根据油温传感器56的输出检索预先确定的数据或进行规定的运算，来检测(获取)机油的粘度。通常，由于存在机油的温度越高机油的粘度越下降的这种相关关系，所以根据该关系求机油的粘度。然后，通过根据获取到的发动机转速和机油的粘度检索图3所示的数据，从而计算出修正值。只是，在这里，修正值被分段地确定。即，图3的数据被分割成方格状，对于各个方格确定固有的修正值。此外，修正值也可以通过按照根据图3所示的数据而确定的规定的运算式计算来求得。

[0045] 然后，在接下来的步骤S405中，计算出目标回流气体流量。目标回流气体流量通过根据在步骤S401中计算出的基准回流气体流量、以及在步骤S403中计算出的修正值进行规定的运算来算出。例如，通过在基准回流气体流量上乘以修正值来计算出目标回流气体流量。

[0046] 在接下来的步骤S407中，计算出PCV阀32的目标阀开度。作为目标阀开度，以步骤S405中的目标回流气体流量越多越是计算出全开侧的开度的方式，目标回流气体流量与目标阀开度的关系预先根据实验确定。此外，目标阀开度的计算也可以不通过检索未图示的数据来进行，或者也可以用基于该数据的规定的运算来进行。

[0047] 然后，在步骤S409中，控制PCV阀32，以便使PCV阀的开度成为在步骤S407中计算出的目标阀开度。为了更精确地控制PCV阀32的开度，也可以进一步设置有用于检测PCV阀的开度的传感器。

[0048] 在上述实施方式中是根据发动机转速和机油的粘度求得修正值，但也可以只根据机油的粘度求得修正值。本发明允许至少根据机油的粘度来控制PCV阀的开度的各种实施方式。

[0049] 另外，在上述实施方式中，PCV通路28与盖罩20内直接地相连。但是，PCV通路28也可以与除了盖罩以外的发动机主体10＇的外壳构造体的任意位置的内部直接地相连。PCV通路是用于使在曲轴箱16内产生的窜气气体流向节气门的下游侧的下游侧进气通路24d的通路。因此，PCV通路可以与能够使窜气气体流向下游侧进气通路的各种位置相连。即，PCV通路能够是将缸体12、曲轴箱16、缸盖18、盖罩20和油底壳22中的任意方的内部与下游侧进气通路直接地相连的结构，尤其是，除了盖罩以外，确定PCV通路的管部件能够与缸体12和曲轴箱16中的任意方直接地连接。例如，当PCV通路与曲轴箱16内直接地相连时，在曲轴箱内，伴随着曲轴的旋转和机油向油底壳的返回容易产生油雾。由此，在该情况下，根据本发明能够抑制在窜气气体返回时机油流出的情况。

[0050] 此外，在上述实施方式中是根据机油的粘度计算出修正值，从而计算出目标回流气体流量。在上述实施方式中，修正值是分段地可变的，利用该修正值求出目标回流气体流量。在计算该修正值时，也可以仅以机油的粘度和/或发动机转速低时和高时这两个阶段来分段地计算出修正值。另外，例如，为了在机油的粘度越低时使目标回流气体流量连续地变少，也可以使目标回流气体流量算出用的修正值连续地可变。另外，在上述实施方式中，是在计算出修正值之后计算目标回流气体流量。但是，也可以省略计算修正值的步骤，而根据油温传感器56的输出直接地计算目标回流气体流量或目标阀开度。另外，在控制PCV阀32的开度时，在本实施例中是计算目标回流气体流量，但这与计算目标新鲜空气流量在实质上是相同的，也包含该含义。这是因为，对于下游侧进气通路的压力，窜气气体流量是唯一确定的，如果计算出目标回流气体流量，则通过从目标回流气体流量中减去窜气气体流量，目标新鲜空气流量也会唯一确定。

[0051] 本发明的实施方式不被上述的实施方式或变形例所限定。由本发明的技术方案规定的本发明的构思中所包含的所有的变形例或应用例、等同物都包含在本发明中。因此，本发明不应被限定性地解释，而是能够适用在归属于本发明的构思的范围内的其它任意的技术中。