CN113574252B

CN113574252B - 内燃机的诊断装置

Info

Publication number: CN113574252B
Application number: CN202080020926.0A
Authority: CN
Inventors: 长田英树
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2019-03-15
Filing date: 2020-03-13
Publication date: 2024-04-23
Anticipated expiration: 2040-03-13
Also published as: US20220195899A1; WO2020189567A1; DE112020001267T5; CN113574252A; JP7135950B2; US11549412B2; JP2020148176A

Abstract

一种内燃机(1)的诊断装置(100)，内燃机(1)包括供窜漏气流动的窜漏气通道(10)，诊断装置(100)包括：检测窜漏气通道(10)内的温度的温度传感器(20)；以及基于温度传感器(20)的检测值来检测内燃机(1)的异常的异常检测部(30)。

Description

内燃机的诊断装置

技术领域

本公开涉及内燃机的诊断装置。

背景技术

在内燃机中，公知一种窜漏气处理装置，其将从活塞与气缸的间隙漏出到曲轴箱内的窜漏气放出到大气中或者返回到进气通道中。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本国实开昭61－5309号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

另外，在内燃机中，例如由于安装于活塞的活塞环会磨损，从而有的情况下会发生窜漏气增加这样的异常。这样的异常成为使窜漏气中含有的机油增加并使内燃机产生不良的原因，因此，需要迅速地被检测到。

本公开提供一种能够检测内燃机的异常的诊断装置。

用于解决技术问题的技术手段

根据本公开的一个方案，提供一种内燃机的诊断装置，所述内燃机包括供窜漏气流动的窜漏气通道，所述诊断装置包括：检测所述窜漏气通道内的温度的温度传感器；以及基于所述温度传感器的检测值来检测所述内燃机的异常的异常检测部。

另外，也可以是，所述异常检测部将所述温度传感器的检测值与阈值进行比较从而检测异常，基于大气温度、引擎机油的温度、引擎冷却水的温度的至少一者来校正所述阈值。

另外，也可以是，大气温度、引擎机油的温度、引擎冷却水的温度的至少一者越高，所述异常检测部将所述阈值校正为越高的值。

另外，也可以是，所述内燃机还包括机油分离部件，该机油分离部件被设置于所述窜漏气通道，用于从窜漏气分离机油，所述温度传感器位于比所述机油分离部件靠下游侧的窜漏气通道。

另外，也可以是，所述窜漏气通道的下游侧端部向大气开放，所述温度传感器位于所述窜漏气通道的下游侧端部。

发明效果

根据本公开的诊断装置，能够基于窜漏气通道内的温度来检测内燃机的异常。

附图说明

图1是内燃机的概略结构图。

图2是示出窜漏气通道内的温度及其阈值的图。

图3是规定了大气温度和与该温度对应的校正系数的关系的映射图。

图4是规定了引擎机油的温度和与该温度对应的校正系数的关系的映射图。

图5是示出异常检测部的控制流程的图。

图6是第1变形例中的内燃机的概略结构图。

图7是第2变形例中的内燃机的概略结构图。

图8是规定了第2变形例中的引擎冷却水的温度和与该温度对应的校正系数的关系的映射图。

图9是示出第2变形例中的异常检测部的控制流程的图。

图10是示出第3变形例中的异常检测部的控制流程的图。

具体实施方式

以下，参照附图来说明本公开的实施方式。此外，请注意本公开不限定于以下的实施方式。另外，图中所示的上下左右的各方向仅是为了便于说明而确定的。

首先，基于图1说明内燃机1的概略结构。此外，在图中，空心箭头A表示进气的流动，网格箭头B表示窜漏气的流动。另外，涂黑箭头O表示从窜漏气分离出来的机油的流动。

内燃机1是被搭载于车辆(未图示)的多气缸式压缩点火式内燃机，即柴油引擎。车辆是卡车等大型车辆。但是，车辆及内燃机1的种类、形式、用途等没有特别限定，例如车辆既可以是乘用车等小型车辆，内燃机1也可以是火花点火式内燃机，即汽油引擎。

内燃机1包括：引擎本体2；连接于引擎本体2的进气歧管3；以及连接于进气歧管3的上游端的进气管4。此外，内燃机1还具备排气管(未图示)等排气系统零件，但是，在此省略说明。

另外，详细在后描述，本实施方式的内燃机1包括供窜漏气流动的窜漏气通道10。另外，内燃机1包括用于从窜漏气分离机油的机油分离部件11。

引擎本体2包括：缸体5；一体形成在缸体5的下部的曲轴箱6；以及连接在曲轴箱6的下部的油盘7。另外，引擎本体2包括：连接在缸体5的上部的气缸盖8；以及连接在气缸盖8的上部的缸盖罩9。

在缸体5中设置有多个气缸5a，在各气缸5a中容纳活塞5b。在曲轴箱6中容纳曲轴(未图示)，在油盘7中积存引擎机油积存。另外，在气缸盖8中安装有气门机构(未图示)，气门机构由缸盖罩9从上侧覆盖。此外，在曲轴箱6中形成有积存引擎机油的油道G。另外，在缸体5及气缸盖8中形成有供引擎冷却水流通的水套J。

进气歧管3被连接于气缸盖8，将从进气管4送进来的进气分配供给到各气缸5a的进气口。在进气管4上，从上游侧起依次设置有空气滤清器4a、涡轮增压器的压缩机4b、以及中冷器4c。

窜漏气通道10沿窜漏气流动方向从上游侧起依次包括：从引擎本体2的内部通过的引擎内通道10a；以及露出到引擎本体2的外部的窜漏气管10b。如总所周知，窜漏气是在引擎本体2中从气缸5a与活塞5b的间隙漏出到曲轴箱6内的气体。虽未图示，但是，曲轴箱6内的窜漏气的量由安装于活塞5b上的多个活塞环限制为最小限度。

引擎内通道10a从曲轴箱6内通过缸体5及气缸盖8的内部并与缸盖罩9内连通。

对窜漏气管10b例如使用树脂制的软管构件。窜漏气管10b的上游端被连接于缸盖罩9的上表面部。另一方面，窜漏气管10b的下游端在引擎本体2的下端附近的高度位置向大气开放。

引擎内通道10a与窜漏气管10b经由设置在缸盖罩9的上部的机油分离室10c而连通。虽未图示，但是机油分离室10c具有多个挡板，被构成为使从引擎内通道10a导入的窜漏气碰撞挡板从而分离机油。另外，从窜漏气分离出来的机油从机油分离室10c通过引擎内通道10a而返回到曲轴箱6内。

机油分离部件11在引擎本体2的外部设置在窜漏气管10b的途中。机油分离部件11内置有用于从窜漏气分离机油的过滤元件11a。但是，机油分离部件11的种类可以是任意的，例如，也可以是不具有过滤元件的离心分离式的机油分离部件。

另外，在本实施方式的机油分离部件11上连接有用于将从窜漏气分离出来的机油O返回到曲轴箱6内的返回管11b。另外，虽未图示，但是，在机油分离部件11上设置有：绕过过滤元件11a的流量调整用的旁路流路；以及开闭旁路流路的开闭阀。

根据以上的构成，如图1中以箭头B所示，在内燃机1的运转中，曲轴箱6内的窜漏气依次流过引擎内通道10a、窜漏气管10b，被放出到大气中。另外，此时，窜漏气中含有的机油由机油分离室10c及机油分离部件11从窜漏气分离。

另外，如图1中以箭头O所示，在机油分离室10c中分离出来的机油通过引擎内通道10a而返回到曲轴箱6内。另外，在机油分离部件11中分离出来机油通过返回管11b而返回到曲轴箱6内。

接下来，详细说明内燃机1的诊断装置100。

在内燃机1中，例如有时由于活塞环的磨损、损伤而导致发生曲轴箱6内的窜漏气增加的异常。

在窜漏气增加的情况下，曲轴箱6内的压力变高。因此，从机油分离室10c排出的机油难以通过引擎内通道10a返回到曲轴箱6内，另外，也有时机油在机油分离室10c内逆流并与窜漏气一起流动到窜漏气管10b中。因此，含有较多机油的窜漏气流动到机油分离部件11，在机油分离部件11的下游侧的窜漏气中也含有较多的机油。其结果，有可能与正常时相比更多量的机油被放出到大气中。

另外，在机油分离部件11内，例如有时旁路流路的开闭阀变得无法闭阀，另外，有时发生与返回管11b的连接流路封闭这样的异常。在此情况下，也有可能与正常时相比更多量的机油被放出到大气中。

另外，在曲轴箱6内，在窜漏气增加的情况下，容易产生因窜漏气导致的引擎机油的稀释化(稀释)。稀释成为内燃机1发生故障的原因。

对此，本申请的发明者新发现了：在发生了上述那样的内燃机1的异常时，由于窜漏气中含有的机油的热的影响，窜漏气管10b内的温度(以下，管内温度)具有变高的倾向。即，窜漏气中含有的机油的温度比窜漏气自身的温度更高。因此，在正常时，由于几乎不含有机油的窜漏气在窜漏气管10b内流动，从而管内温度变低，在异常时，由于含有较多的机油的窜漏气在窜漏气管10b内流动，从而管内温度变高。

因此，本实施方式的诊断装置100包括：温度传感器20，其检测管内温度；以及异常检测部30，其基于温度传感器20的检测值(以下，检测管内温度)来检测内燃机1的异常。

具体而言，温度传感器20被安装于窜漏气管10b。虽未图示，但是，异常检测部30由车辆的电子控制部(ECU)或者控制器等构成，包括CPU、ROM、RAM、输入输出接口等。另外，温度传感器20与异常检测部30电连接。

如图2所示，异常检测部30将检测管内温度T与预定的正常阈值T_L进行比较，在检测管内温度T为正常阈值T_L以下时，检测内燃机1为正常。另外，异常检测部30将检测管内温度T与预定的异常阈值T_H进行比较，在检测管内温度T为异常阈值T_H以上时，检测内燃机1为异常。异常阈值T_H相当于专利保护范围中记载的阈值，被设定为比正常阈值T_L更高的温度(T_H＞T_L)。而且，异常检测部30在检测到内燃机1的异常时，使警告灯(未图示)点亮，向驾驶员通知异常。

因此，如果是本实施方式的诊断装置100，能够基于窜漏气通道10内的温度来检测内燃机1的异常。

另外，本实施方式的异常检测部30在检测管内温度T小于异常阈值T_H且比正常阈值T_L高时，不检测内燃机1的正常、异常而保留。由此，能够进行考虑了检测管内温度T的偏差的可靠的检测。

另外，如图1所示，本实施方式的温度传感器20位于比机油分离部件11靠下游侧的窜漏气管10b。虽未图示，但是，假设在温度传感器20位于比机油分离部件11靠上游侧的窜漏气管10b的情况下，机油分离前的窜漏气会导致在正常时检测管内温度也成为高温。另外，例如，即使在窜漏气管10b上未设置有机油分离部件11的情况下，同样地，检测管内温度也可能成为高温。在这些情况下，正常时与异常时的检测管内温度T的差变小，检测精度有可能降低。

对此，本实施方式的温度传感器20位于比机油分离部件11靠下游侧的窜漏气管10b，检测供机油分离后的窜漏气流动的管内温度。因此，在正常时，能够使得检测管内温度T较低，在异常时能够使得检测管内温度T成为高温。其结果，正常时与异常时的温度差变得明显，能够提高检测精度。

另外，本实施方式的温度传感器20位于向大气开放的窜漏气管10b的下游侧端部。这样，在正常时，温度传感器20容易受到大气温度的影响，因此，检测管内温度T具有变得更低的倾向。与此不同，在异常时，由于窜漏气中含有的机油的热的影响，导致检测管内温度T成为高温。其结果，正常时与异常时的温度差变得更显著，能够提高正常及异常的检测精度。

另一方面，大气温度及引擎机油的温度(以下，油温)越高，检测管内温度T变成越高的值。因此，假设上述的正常阈值T_L及异常阈值T_H为一定值不变，则有可能大气温度及油温成为起因而导致正常及异常被误检测。

因此，本实施方式的异常检测部30基于大气温度及油温来校正正常阈值T_L及异常阈值T_H。

具体而言，本实施方式的诊断装置100进一步包括：检测大气温度的大气温传感器40；以及检测油温的油温传感器50。

对大气温传感器40使用能够检测进气流量及大气温度的空气流量计。大气温传感器40在进气流动方向上被安装于位于比压缩机4b靠上游侧且空气滤清器4a的正下游的进气管4。油温传感器50被安装于曲轴箱6的油道G。大气温传感器40及油温传感器50与异常检测部30电连接。

另外，如图3所示，异常检测部30具备大气温映射图M1，该大气温映射图M1规定了大气温传感器40的检测值(以下，检测大气温度)TA和与检测大气温度TA对应的校正系数(以下，大气温校正系数)KA的关系。

在大气温映射图M1中，以检测大气温度TA越高则大气温校正系数KA成为越大的值的方式，设定检测大气温度TA和大气温校正系数KA的关系。另外，在大气温映射图M1中存储有与预定的基准大气温度T_A0(例如，25℃)对应的基准大气温校正系数K_A0(K_A0＝1)。

在图示例中，与比基准大气温度TA₀低的检测大气温度TAa(TAa＜TA₀)相对应地，取得比基准大气温校正系数KA₀小的大气温校正系数KAa(KAa＜KA₀)。另外，与比基准大气温度TA₀高的检测大气温度TAb(TAb＞TA₀)相对应地，取得比基准大气温校正系数KA₀大的大气温校正系数KAb(KAb＞KA₀)。

另外，如图4所示，异常检测部30具备油温映射图M2，该油温映射图M2规定了油温传感器50的检测值(以下，检测油温)TO和与检测油温TO对应的校正系数(以下，油温校正系数)KO的关系。

在油温映射图M2中，以检测油温TO越高则油温校正系数KO越变大的方式，设定检测油温TO和油温校正系数KO的关系。另外，在油温映射图M2中存储有与预定的基准油温TO₀(例如90℃)对应的基准油温校正系数KO₀(KO₀＝1)。

在图示例中，与比基准油温TO₀低的检测油温TOa(TOa＜TO₀)相对应地，取得比基准油温校正系数KO₀小的油温校正系数KOa(KOa＜KO₀)。另外，与比基准油温TO₀高的检测油温TOb(TOb＞TO₀)相对应地，取得比基准油温校正系数KO₀大的油温校正系数KOb(KOb＞KO₀)。

异常检测部30通过对校正前的基准正常阈值T_L0乘以大气温校正系数KA及油温校正系数KO，从而算出校正后的正常阈值T_L(T_L＝T_L0×KA×KO)。另外，异常检测部30通过对校正前的基准异常阈值T_H0乘以大气温校正系数KA及油温校正系数KO，从而算出校正后的异常阈值T_H(T_H＝T_H0×KA×KO)。

由此，检测大气温度TA及检测油温TO越高则正常阈值T_L及异常阈值T_H被校正为越高的值，另外，检测大气温度TA及检测油温TO越低则被校正为越低的值。其结果，能够抑制以大气温度及油温引起的误检测。

接下来，参照图5说明异常检测部30的控制例程。

异常检测部30在内燃机1的预定的运转状态(例如，怠速运转状态)的期间，每隔预定的运算周期(例如，10ms)地重复执行图5的控制流程。由此，能够在一定的条件下检测因内燃机1的运转状态而变动的管内温度及油温。

在步骤S101中，取得检测管内温度T、检测大气温TA及检测油温TO。在步骤S102中，取得基准正常阈值T_L0及基准异常阈值T_H0。

在步骤S103中，通过参照大气温映射图M1，从而取得与检测大气温度TA对应的大气温校正系数KA。

在步骤S104中，通过参照油温映射图M2，从而取得与检测油温TO对应的油温校正系数KO。

在步骤S105中，通过对基准正常阈值T_L0乘以大气温校正系数KA及油温校正系数KO，从而算出校正后的正常阈值T_L(T_L＝T_L0×KA×KO)。

在步骤S106中，通过对基准异常阈值T_H0乘以大气温校正系数KA及油温校正系数KO，从而算出校正后的异常阈值T_H(T_H＝T_H0×KA×KO)。

在步骤S107中，判定在步骤S101中取得的检测管内温度T是否为异常阈值T_H以上(T≧T_H)。在步骤S107中，在判定为检测管内温度T为异常阈值T_H以上(T≧T_H)时(是)，前进到步骤S108，检测内燃机1为异常。然后，前进到步骤S109使警告灯点亮，返回。

另一方面，在步骤S107中，在判定为检测管内温度T不是异常阈值T_H以上(T≧T_H)时(否)，前进到步骤S110，判定检测管内温度T是否为正常阈值T_L以下(T≦T_L)。

在步骤S110中，在判定为检测管内温度T为正常阈值T_L以下(T≦T_L)时(是)，前进到步骤S111，检测内燃机1为正常，返回。

另一方面，在步骤S110中，在判定为检测管内温度T不是正常阈值T_L以下(T≦T_L)时(否)，不检测异常也不检测正常而是以保留状态返回。

上述的实施方式能够采用以下那样的变形例或其组合。此外，在下述的说明中，对于与上述的实施方式相同的构成要素使用相同的附图标记，省略它们的详细的说明。

(第1变形例)

窜漏气也可以不从窜漏气管10b放出到大气中，而是回流到进气管4中。具体而言，如图6所示，第1变形例的窜漏气管10b的下游端连接在位于大气温传感器40与压缩机4b之间的进气管4上。

(第2变形例)

在正常阈值T_L及异常阈值T_H的校正中也可以使用大气温度及油温以外的参数。

例如，如图7～图9所示，在第2变形例中，在正常阈值T_L及异常阈值T_H的校正中，代替油温，使用引擎冷却水的温度(以下，水温)。引擎冷却水仅是比油温低一定的温度(例如10℃)的温度，与油温存在相关性，因此，与油温同样地，可以成为校正阈值T_L、T_H的参数。

具体而言，如图7所示，在第2变形例中，省略油温传感器50，代替地，使用被安装于水套J并检测水温的水温传感器60。另外，第2变形例的异常检测部30具备水温映射图M3来代替油温映射图M2。如图8所示，水温映射图M3对于图4所示的油温映射图M2，将检测油温TO置换为水温传感器60的检测值(以下，检测水温)TW，并将油温校正系数KO置换为与检测水温TW对应的校正系数(以下，水温校正系数)KW。

另外，如图9所示，在第2变形例的控制流程中，图5所示的步骤S101、104～106被置换成步骤S101A、104A～106A。在步骤S101A中，取得检测管内温度T、检测大气温TA及检测水温TW，在步骤S104A中，取得水温校正系数KW。然后，在步骤S105A及步骤S106A中，基于大气温校正系数KA及水温校正系数KW，算出正常阈值T_L及异常阈值T_H。

(第3变形例)

在正常阈值T_L及异常阈值T_H的校正中，除了大气温度及油温之外，也可以使用其它参数。

具体而言，如图10所示，在第3变形例的控制流程中，将水温用作参数，将图5所示的步骤S101、105、106置换成步骤S101B、105B、106B。另外，在步骤S104与步骤S105B之间设置步骤S104B。在步骤S101B中，取得检测管内温度T、检测大气温TA、检测油温TO及检测水温TW，在步骤S104B中，取得水温校正系数KW。然后，在步骤S105B及步骤S106B中，基于大气温校正系数KA、油温校正系数KO及水温校正系数KW，算出正常阈值T_L及异常阈值T_H。

(第4变形例)

也可以进基于一个参数(例如，大气温度)来校正正常阈值T_L及异常阈值T_H。

(第5变形例)

虽未图示，但是，也可以不校正正常阈值T_L及异常阈值T_H。具体而言，第5变形例的异常检测部30将检测管内温度T与基准正常阈值T_L0及基准异常阈值T_H0进行比较，从而检测内燃机的正常及异常。

(第6变形例)

也可以代替正常阈值T_L及异常阈值T_H的校正，而校正检测管内温度T。具体而言，第6变形例的异常检测部30通过对检测管内温度T除以大气温校正系数KA及油温校正系数KO，从而算出校正后的检测管内温度T'(T'＝T/(KA×KO))。然后，将校正后的检测管内温度T'与基准正常阈值T_L0及基准异常阈值T_H0进行比较，从而检测内燃机的正常及异常。

(第7变形例)

也可以省略正常阈值T_L及异常阈值T_H中的正常阈值T_L。在第7变形例中，仅判定检测管内温度T是否为异常阈值T_H以上。

(第8变形例)

如果正常时与异常时的检测管内温度T的温度差是明显的，则也可以在窜漏气管10b上省略机油分离部件11。

(第9变形例)

如果正常时与异常时的检测管内温度T的温度差是明显的，则也可以不使温度传感器20位于窜漏气管10b的下游侧端部。例如，第9变形例的温度传感器20被安装于位于机油分离部件11的正下游的窜漏气管10b。

以上，详细描述了本公开的实施方式，但是，本公开的实施方式不仅限于上述的实施方式，专利保护范围所规定的本公开的思想中包含的所有变形例、应用例、等同物包含在本公开中。因此，本公开不应被限定性地解釈，在归属于本公开的思想的范围内的其它任意的技术中也能够应用。

本申请基于2019年3月15日申请的日本国专利申请(特愿2019-048605)，将其内容作为参照援引于此。

工业实用性

附图标记说明

1 内燃机

2 引擎本体

3 进气歧管

4 进气管

5 缸体

6 曲轴箱

7 油盘

8 气缸盖

9 缸盖罩

10 窜漏气通道

10a 引擎内通道

10b 窜漏气管

10c 机油分离室

11 机油分离部件

20 温度传感器

30 异常检测部

40 大气温传感器

50 油温传感器

100 诊断装置

A 进气

B 窜漏气

O从窜漏气分离出来的机油

T_L正常阈值

T_H异常阈值(阈值)

Claims

1.一种内燃机的诊断装置，其中，

所述内燃机包括供窜漏气流动的窜漏气通道，

所述诊断装置包括：

温度传感器，其检测所述窜漏气通道内的温度；

大气温度传感器，其检测大气温度；以及

异常检测部，其具备大气温映射图，该大气温映射图规定了所述大气温度传感器的检测大气温度与校正系数的关系，

所述异常检测部通过比较所述温度传感器的检测值与被校正后的校正后阈值，从而检测异常，

所述异常检测部通过对基准阈值乘以校正系数，从而更新所述校正后阈值，其中，所述校正系数是与由所述大气温度传感器检测到的检测大气温度对应的并由所述大气温映射图规定的校正系数。

2.根据权利要求1所述的内燃机的诊断装置，其中，

基于大气温度、引擎机油的温度、引擎冷却水的温度的至少一者来校正所述基准阈值。

3.根据权利要求2所述的内燃机的诊断装置，其中，

大气温度、引擎机油的温度、引擎冷却水的温度的至少一者越高，所述异常检测部将所述校正后阈值校正为越高的值。

4.根据权利要求1～3的任何一项所述的内燃机的诊断装置，其中，

所述内燃机还包括机油分离部件，该机油分离部件被设置于所述窜漏气通道，用于从窜漏气分离机油，

所述温度传感器位于比所述机油分离部件靠下游侧的窜漏气通道。

5.根据权利要求1～3的任何一项所述的内燃机的诊断装置，其中，

所述窜漏气通道的下游侧端部向大气开放，

所述温度传感器位于所述窜漏气通道的下游侧端部。

6.根据权利要求4所述的内燃机的诊断装置，其中，

所述窜漏气通道的下游侧端部向大气开放，

所述温度传感器位于所述窜漏气通道的下游侧端部。