JP2007009880A

JP2007009880A - Exhaust gas leak detecting system

Info

Publication number: JP2007009880A
Application number: JP2005195063A
Authority: JP
Inventors: Kenji Sakurai; 健治櫻井; Koichi Hoshi; 幸一星; Masao Yagihashi; 将男八木橋; Akira Tomimatsu; 亮冨松; Yasushi Nojima; 泰野嶋
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-07-04
Filing date: 2005-07-04
Publication date: 2007-01-18
Anticipated expiration: 2025-07-04
Also published as: JP4577124B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a system for detecting an exhaust gas leak from a part where exhaust circulation tubes are connected each other or the like. <P>SOLUTION: The exhaust gas leak detecting system comprises the steps of: providing a characteristic change material whose characteristic is changed when reacting with at least one of the substances to be purified in an exhaust gas, at a part where the exhaust gas may leak, among an exhaust circulation tube for defining an engine exhaust passage, a component attached to the exhaust circulation tube, or a part where the exhaust circulation tube and the component are connected each other; and detecting the exhaust gas leak from a characteristic change of the characteristic change material. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は排気ガス漏れ検出システムに関する。 The present invention relates to an exhaust gas leak detection system.

内燃機関本体から排出された排気ガス中には、例えば、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）及び窒素酸化物（ＮＯ_X）等の有害成分が含まれている。このため、多くの内燃機関では、機関本体から排出された排気ガスを三元触媒等の排気浄化触媒に流入させてこれら有害成分を浄化した上で排気ガスを大気中に放出するようにしている。 The exhaust gas discharged from the internal combustion engine main body contains harmful components such as carbon monoxide (CO), hydrocarbons (HC) and nitrogen oxides (NO _x ). For this reason, in many internal combustion engines, exhaust gas discharged from the engine body is caused to flow into an exhaust purification catalyst such as a three-way catalyst to purify these harmful components, and then the exhaust gas is released into the atmosphere. .

排気浄化触媒は、機関排気通路内に配置されたときに排気浄化触媒に起因する圧力損失が大きくならないようにしつつ排気ガス中の有害成分を効率的に浄化するという観点から或る程度の大きさが必要とされるが、例えば内燃機関を搭載した車両のエンジンルーム内には斯かる大きさの排気浄化触媒を配置するスペースが十分に確保できないため、多くの場合排気浄化触媒は車両の下部に配置される。そして、このように車両の下部に配置された排気浄化触媒と機関本体の排気ポートとの間は排気マニホルド、排気管を含む排気流通管によって接続されている。したがって、機関本体から排出された排気ガスは排気流通管を通って流れて排気浄化触媒に流入し、排気浄化触媒において浄化される。 The exhaust purification catalyst has a certain size from the viewpoint of efficiently purifying harmful components in the exhaust gas while preventing pressure loss due to the exhaust purification catalyst from increasing when it is disposed in the engine exhaust passage. However, for example, an exhaust purification catalyst cannot be secured in the engine room of a vehicle equipped with an internal combustion engine. Be placed. The exhaust purification catalyst arranged in the lower part of the vehicle and the exhaust port of the engine body are connected by an exhaust circulation pipe including an exhaust manifold and an exhaust pipe. Therefore, the exhaust gas discharged from the engine body flows through the exhaust flow pipe, flows into the exhaust purification catalyst, and is purified by the exhaust purification catalyst.

ところで、排気流通管同士の連結部（フランジの接触面間）等から排気ガスの漏れが生じると、漏れが生じた部分から排気浄化触媒で浄化されていない排気ガスが大気中に放出されてしまう。また、機関運転状態等によっては排気流通管内には負圧が生じる場合があり、斯かる場合には漏れが生じた部分から排気流通管内に空気が流入することになる。多くの内燃機関では排気浄化触媒における有害成分の除去を効率的に行うために排気ガスの空燃比を適切な値に制御しているが、上述したように漏れが生じている部分から排気流通管内に空気が流入することにより排気ガスの空燃比が適切な値から外れてしまい、有害成分の効率的な除去を行うことができなくなってしまう。 By the way, when the exhaust gas leaks from the connecting part (between the contact surfaces of the flanges) between the exhaust circulation pipes, the exhaust gas that has not been purified by the exhaust purification catalyst is released from the leaked part into the atmosphere. . Further, depending on the engine operating condition or the like, a negative pressure may be generated in the exhaust circulation pipe, and in such a case, air flows into the exhaust circulation pipe from the portion where the leakage has occurred. In many internal combustion engines, the air-fuel ratio of the exhaust gas is controlled to an appropriate value in order to efficiently remove harmful components in the exhaust purification catalyst. When the air flows into the exhaust gas, the air-fuel ratio of the exhaust gas deviates from an appropriate value, and the harmful components cannot be efficiently removed.

一方、本発明の属する技術分野と異なる技術分野ではあるが、半導体装置の製造工場等の建物の配管について、配管内を流れる液体の継手等からの漏れを検出するための装置が知られている（特許文献１）。斯かる特許文献１に記載の装置では、流路を画成するチューブ材が継手本体にねじにより連結され、ねじ間の隙間を通って流路から漏れ出た液体と反応して変色する検知リングがチューブ材及び継手本体の外部に配置されている。これにより液体が漏れ出ると検知リングが変色し、よって検知リングの変色により液体の漏れを簡単に確認することができる。 On the other hand, although it is a technical field different from the technical field to which the present invention belongs, a device for detecting leakage from a joint of a liquid flowing in the pipe is known for a pipe of a building such as a semiconductor device manufacturing factory. (Patent Document 1). In such an apparatus described in Patent Document 1, a tube that defines a flow path is connected to a joint body by a screw, and a detection ring that reacts with the liquid leaking from the flow path through a gap between the screws and changes color. Is disposed outside the tube material and the joint body. As a result, when the liquid leaks, the detection ring is discolored. Therefore, the liquid leakage can be easily confirmed by the discoloration of the detection ring.

特開２００４−２２５８３３号公報JP 2004-225833 A 特開２００２−６０６８６号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2002-60686 特開２００３−２５１１４７号公報JP 2003-251147 A

上述したように排気流通管から排気ガスの漏れが生じると排気エミッションの悪化を招く。従って、排気流通管同士の連結部等から排気ガスの漏れを早期に検出する必要がある。しかしながら、内燃機関の排気流通管等に関しては、従来、排気流通管同士の連結部等から排気ガスの漏れを検出するための装置がなく、よって排気ガスの漏れが生じていても運転者等が気づかず、その状態のままで走行を続けてしまう場合がある。 As described above, when exhaust gas leaks from the exhaust flow pipe, exhaust emission is deteriorated. Therefore, it is necessary to detect the leakage of the exhaust gas at an early stage from the connection portion between the exhaust circulation pipes. However, with regard to the exhaust flow pipes and the like of the internal combustion engine, conventionally, there is no device for detecting a leak of exhaust gas from the connecting part or the like of the exhaust flow pipes. There is a case where the user keeps running in that state without noticing.

そこで、本発明は、排気流通管同士の連結部等からの排気ガスの漏れを検出するためのシステムを提供することを目的とする。 Then, an object of this invention is to provide the system for detecting the leak of exhaust gas from the connection part etc. of exhaust flow pipes.

上記課題を解決するために、第１の発明では、排気ガス中の浄化対象成分の少なくとも一つと反応することによりその特性が変化する特性変化物質を、機関排気通路を画成する排気流通管、該排気流通管に取付けられた構成要素又はこれらの間の連結部のうち排気ガスの漏れが生じ得る部分に配置し、上記特性変化物質の特性の変化に基づいて排気ガスの漏れを検出する。
第１の発明によれば、漏れが生じ得る部分からの排気ガスの漏れが生じることにより、漏れた排気ガス中の浄化対象成分と特性変化物質とが反応することで特性変化物質の特性が変化し、この特性の変化に基づいて排気ガスの漏れを検出することができる。
なお、「排気流通管」は、排気管及び排気マニホルドを含み、「排気流通管に取付けられた構成要素」とは、内燃機関の構成要素であって排気流通管に取付けられているものを意味し、例えば、機関本体、排気ターボチャージャのタービン、各種センサ等が含まれる。また、「これらの連結部」とは、排気流通管同士の連結部、排気流通管と内燃機関の構成要素との間の連結部を意味し、例えば排気流通管と機関本体との連結部や排気流通管と各種センサとの連結部等が含まれる。さらに、「排気ガスの漏れが生じ得る部分」とは、もともと一体的に成形されていないことにより何らかの要因（例えば、外的負荷、整備不良や経年劣化等）により排気ガスの漏れが生じ得る部分を含み、例えば、上記の連結部や排気流通管等の溶接部であって亀裂、細孔等ができ易い部分等を含む。
さらに、「浄化対象成分」とは、排気ガス中に含まれる成分のうち浄化の対象となる成分を意味し、例えば、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）及び窒素酸化物（ＮＯ_X）等が含まれる。一方、酸素、窒素等は浄化の対象とならない成分であり、上記浄化対象成分には含まれない。また、特性変化物質の「特性」としては、後述する導電率及び熱伝導率の他に、特性変化物質の色等が挙げられる。 In order to solve the above-described problem, in the first invention, an exhaust gas flow pipe that defines an engine exhaust passage with a characteristic change material that changes its characteristic by reacting with at least one component to be purified in exhaust gas, It arrange | positions in the part which can leak an exhaust gas among the components attached to this exhaust flow pipe, or the connection part between these, and detects the leak of exhaust gas based on the characteristic change of the said characteristic change substance.
According to the first invention, when the exhaust gas leaks from the portion where the leakage may occur, the characteristic of the characteristic changing substance changes due to the reaction between the purification target component in the leaked exhaust gas and the characteristic changing substance. The exhaust gas leakage can be detected based on the change in the characteristics.
The “exhaust flow pipe” includes an exhaust pipe and an exhaust manifold, and the “component attached to the exhaust flow pipe” means a component of the internal combustion engine that is attached to the exhaust flow pipe. For example, an engine body, an exhaust turbocharger turbine, various sensors, and the like are included. In addition, “these connecting portions” means a connecting portion between the exhaust gas flow pipes, a connecting portion between the exhaust gas flow pipe and the components of the internal combustion engine, for example, a connecting portion between the exhaust gas flow pipe and the engine body, The connection part of an exhaust flow pipe and various sensors is included. Furthermore, the “portion where exhaust gas leakage may occur” refers to a portion where exhaust gas leakage may occur due to some factor (for example, external load, poor maintenance, deterioration over time, etc.) because it is not originally molded integrally. For example, it includes a welded part such as the above-described connecting part or an exhaust flow pipe and a part where cracks, pores and the like are easily formed.
Further, “purification target component” means a component to be purified among components contained in exhaust gas. For example, carbon monoxide (CO), hydrocarbon (HC), and nitrogen oxide (NO _X ) Etc. are included. On the other hand, oxygen, nitrogen, and the like are components that are not subject to purification and are not included in the purification subject components. In addition, the “characteristic” of the characteristic change substance includes, for example, the color of the characteristic change substance in addition to the conductivity and thermal conductivity described later.

第２の発明では、第１の発明において、上記特性が上記特性変化物質の導電率又は熱伝導率であり、上記特性変化物質の導電率又は熱伝導率を検出する検出手段を更に具備する。
第３の発明では、第１又は第２の発明において、上記漏れが生じ得る部分が排気流通管同士の連結部であり、互いに連結される排気流通管の端部にはフランジが設けられ、上記特性変化物質は、これら排気流通管のフランジ間に挟持されるガスケットの表面であって少なくとも一方のフランジの連結面と接触する表面上に配置される。
第４の発明では、第２又は第３の発明において、上記特性が導電率であり、上記検出手段は上記特性変化物質を介した二点間の電気抵抗を計測することによって上記特性変化物質の導電率を検出する。
第５の発明では、第２又は第３の発明において、上記特性が熱伝導率であり、上記検出手段は、上記特性物質内に配置された加熱手段と上記特性物質内に配置されると共に加熱手段から異なる距離に配置された二つの温度検出手段とを有し、加熱手段によって加熱が行われたときにこれら温度検出手段によって検出された温度の温度差に基づいて熱伝導率を検出する。
第２〜第５の発明によれば、排気ガスの漏れが生じることにより特性変化物質の導電率又は熱伝導率が変化し、この変化が検出手段によって検出される。このため、排気ガスの漏れの検出にあたって、例えば特性変化物質の「色」が変化する場合のように実際に漏れの生じている部分を目視して確認する必要がなく、容易に漏れを検出することができる。 According to a second invention, in the first invention, the characteristic is a conductivity or a thermal conductivity of the characteristic changing substance, and a detection means for detecting the conductivity or the thermal conductivity of the characteristic changing substance is further provided.
In the third invention, in the first or second invention, the portion where the leakage may occur is a connection part between the exhaust gas flow pipes, and a flange is provided at an end part of the exhaust gas flow pipes connected to each other. The property changing substance is disposed on the surface of the gasket sandwiched between the flanges of the exhaust gas flow pipes and in contact with the connection surface of at least one of the flanges.
According to a fourth invention, in the second or third invention, the characteristic is conductivity, and the detecting means measures the electrical resistance between the two points via the characteristic changing substance, thereby measuring the characteristic changing substance. Detect conductivity.
According to a fifth invention, in the second or third invention, the characteristic is thermal conductivity, and the detection means is arranged in the characteristic substance and a heating means arranged in the characteristic substance and heated. And two temperature detection means arranged at different distances from the means, and the thermal conductivity is detected based on a temperature difference between the temperatures detected by the temperature detection means when heating is performed by the heating means.
According to the second to fifth aspects of the invention, the conductivity or thermal conductivity of the property-changing substance changes due to exhaust gas leakage, and this change is detected by the detection means. For this reason, when detecting leakage of exhaust gas, for example, it is not necessary to visually check the portion where the leakage occurs, as in the case where the “color” of the property-changing substance changes. be able to.

第６の発明では、第１〜第５のうちのいずれか一つの発明において、上記特性変化物質がバナジウムである。 In a sixth invention, in any one of the first to fifth inventions, the property-changing substance is vanadium.

第７の発明では、第１〜第６のいずれか一つの発明において、上記特性変化物質上に又はその近傍に光触媒がコーティングされる。
第７の発明によれば、排気ガスの漏れの検出に加えて漏れた排気ガスを光触媒により浄化することができる。 In a seventh invention, in any one of the first to sixth inventions, a photocatalyst is coated on or in the vicinity of the property changing substance.
According to the seventh aspect of the invention, in addition to detection of exhaust gas leakage, the leaked exhaust gas can be purified by the photocatalyst.

本発明によれば、漏れた排気ガス中の浄化対象成分と特性変化物質とが反応することによって生じる特性変化物質の特性の変化に基づいて排気ガスの漏れを検出することができ、排気流通管同士の連結部等からの排気ガスの漏れを検出するためのシステムが提供される。 According to the present invention, it is possible to detect an exhaust gas leak based on a change in the characteristics of a characteristic change substance caused by a reaction between a purification target component in a leaked exhaust gas and a characteristic change substance. There is provided a system for detecting leakage of exhaust gas from a connecting part or the like.

以下、図面を参照して本発明の排気ガス漏れ検出システムについて詳細に説明する。図１は、本発明の排気ガス漏れ検出システムが用いられる内燃機関の全体を示す概略図である。 Hereinafter, an exhaust gas leak detection system of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view showing the entire internal combustion engine in which the exhaust gas leak detection system of the present invention is used.

図１を参照すると、１は機関本体、２はピストン、３は燃焼室、４は吸気弁、５は吸気ポート、６は排気弁、７は排気ポートをそれぞれ示す。図１に示したようにシリンダヘッドには点火プラグ８及び燃料噴射弁９が配置される。各気筒の吸気ポート５は吸気マニホルド１０に連結される。一方、排気ポート７は、排気マニホルド１１に連結される。排気マニホルド１１内にはサブ排気浄化触媒（三元触媒等）１２が内蔵されている。排気マニホルド１１の出口は排気管１３を介してメイン排気浄化触媒（三元触媒、ＮＯ_X吸蔵還元触媒等）１４を内蔵したケーシング１５に連結される。ケーシング１５の出口は、排気管１６及びマフラ等の消音装置（図示せず）を介して大気に接続される。なお、本明細書では、排気ポート７、排気マニホルド１１、排気管１３、１６及びケーシング１５等によって画成される排気ガスが流れる通路を「機関排気通路」と称し、排気マニホルド１１と排気管１３、１６とを「排気流通管」と総称する。 Referring to FIG. 1, 1 is an engine body, 2 is a piston, 3 is a combustion chamber, 4 is an intake valve, 5 is an intake port, 6 is an exhaust valve, and 7 is an exhaust port. As shown in FIG. 1, a spark plug 8 and a fuel injection valve 9 are arranged in the cylinder head. The intake port 5 of each cylinder is connected to an intake manifold 10. On the other hand, the exhaust port 7 is connected to an exhaust manifold 11. A sub exhaust purification catalyst (such as a three-way catalyst) 12 is built in the exhaust manifold 11. The outlet of the exhaust manifold 11 is connected through an exhaust pipe 13 to a casing 15 containing a main exhaust purification catalyst (three-way catalyst, NO _x storage reduction catalyst, etc.) 14. The outlet of the casing 15 is connected to the atmosphere via a muffler (not shown) such as an exhaust pipe 16 and a muffler. In this specification, a passage through which exhaust gas defined by the exhaust port 7, the exhaust manifold 11, the exhaust pipes 13 and 16, the casing 15, and the like flows is referred to as an “engine exhaust passage”, and the exhaust manifold 11 and the exhaust pipe 13 are referred to. , 16 are collectively referred to as “exhaust gas distribution pipe”.

排気マニホルド１１には排気マニホルド１１内を流れる排気ガスの空燃比を検出するための空燃比センサ２１が配置され、またメイン排気浄化触媒１４の下流側の排気管１６には排気管１６内を流れる排気ガスの温度を検出するための温度センサ２２が配置される。これらセンサ２１、２２は電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０に接続され、空燃比センサ２１及び温度センサ２２からの信号がＥＣＵ２０に入力せしめられる。一方、点火プラグ８及び燃料噴射弁９もＥＣＵ２０に接続され、ＥＣＵ２０によってその作動が制御せしめられる。 The exhaust manifold 11 is provided with an air-fuel ratio sensor 21 for detecting the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing through the exhaust manifold 11, and the exhaust pipe 16 downstream of the main exhaust purification catalyst 14 flows through the exhaust pipe 16. A temperature sensor 22 for detecting the temperature of the exhaust gas is arranged. These sensors 21 and 22 are connected to an electronic control unit (ECU) 20, and signals from the air-fuel ratio sensor 21 and the temperature sensor 22 are input to the ECU 20. On the other hand, the spark plug 8 and the fuel injection valve 9 are also connected to the ECU 20, and their operation is controlled by the ECU 20.

ところで、排気流通管１１、１３同士の連結部Ｂ、又は排気流通管１１、１３、１６と内燃機関の別の構成要素との連結部（例えば、排気管１３と機関本体１との連結部Ａ、排気管１３、１６と排気浄化触媒１４のケーシング１５との連結部Ｃ、Ｄ等）には、通常、ガスケットが設けられる。ガスケットは、相対的に動かない部分の密封に用いられるシールであり、上述したように排気流通管同士の連結部等に用いられる場合には特に耐熱性、耐食性が求められるため主に金属材料で形成される。 Incidentally, the connection part B between the exhaust flow pipes 11 and 13 or the connection part between the exhaust flow pipes 11, 13 and 16 and another component of the internal combustion engine (for example, the connection part A between the exhaust pipe 13 and the engine body 1). In addition, gaskets are usually provided in the connecting portions C, D, etc. of the exhaust pipes 13, 16 and the casing 15 of the exhaust purification catalyst 14. Gaskets are seals used to seal parts that do not move relatively. As described above, heat resistance and corrosion resistance are particularly required when used in connection parts between exhaust flow pipes, and so on. It is formed.

図２は、排気流通管同士の連結部（例えば連結部Ｂ）の拡大図である。連結される二つの排気流通管１１、１３、１６の端部にはそれぞれフランジ３１、３２が設けられ、これら排気流通管はこれらフランジ３１、３２の接触面３３同士が互いに対面するように連結される。これらフランジ３１、３２の接触面３３間にはガスケット３５が配置され、このガスケット３５はフランジ３１、３２間のシールとして作用する。 FIG. 2 is an enlarged view of a connecting portion (for example, connecting portion B) between the exhaust flow pipes. Flange 31 and 32 are provided at the ends of the two exhaust flow pipes 11, 13 and 16 to be connected, and these exhaust flow pipes are connected so that the contact surfaces 33 of the flanges 31 and 32 face each other. The A gasket 35 is disposed between the contact surfaces 33 of the flanges 31 and 32, and the gasket 35 acts as a seal between the flanges 31 and 32.

斯かる構成でガスケット３５がシールとして作用することにより、通常、これら排気流通管内を流通する排気ガスはこれら排気流通管間の連結部を通過する際にフランジ３１、３２の接触面間を通って大気中に流出することが防止される。 With the gasket 35 acting as a seal in such a configuration, the exhaust gas flowing through the exhaust flow pipes usually passes between the contact surfaces of the flanges 31 and 32 when passing through the connecting portion between the exhaust flow pipes. Outflow into the atmosphere is prevented.

ところが、ガスケット３５をシールとして最適に作用させるためにはフランジ３１、３２同士を連結する連結ボルト（図示せず）を適切に締付けることによりガスケット３５の表面に加わる面圧等を最適化しなければならないところ、斯かる連結ボルトの締め付けが不適切だとガスケット３５がシールとして適切に作用しなくなり、フランジ３１、３２の接触面３３とガスケット３５の側面３６との間に隙間が生じてしまう場合がある。また、経年劣化等によりフランジ３１、３２の接触面３３の凹凸に対するガスケット３５の追従性が損なわれ、同様にフランジ３１、３２の接触面３３とガスケット３５の側面３６との間に隙間が生じてしまう場合がある。このようにフランジ３１、３２の接触面３３とガスケット３５の側面３６との間に隙間が生じると、そこから排気流通管内を流通する排気ガスの漏れが生じる。 However, in order for the gasket 35 to act optimally as a seal, the surface pressure applied to the surface of the gasket 35 must be optimized by appropriately tightening a connecting bolt (not shown) that connects the flanges 31 and 32 to each other. However, if the connecting bolts are not properly tightened, the gasket 35 does not function properly as a seal, and a gap may be generated between the contact surface 33 of the flanges 31 and 32 and the side surface 36 of the gasket 35. . Further, the followability of the gasket 35 with respect to the unevenness of the contact surface 33 of the flanges 31 and 32 is impaired due to deterioration over time, and similarly, a gap is generated between the contact surface 33 of the flanges 31 and 32 and the side surface 36 of the gasket 35. May end up. Thus, if a clearance gap arises between the contact surface 33 of the flanges 31 and 32 and the side surface 36 of the gasket 35, the leakage of the exhaust gas which distribute | circulates the inside of an exhaust distribution pipe will arise from there.

このように排気ガスの漏れが生じると、排気ガスの漏れが生じた箇所によっては中を流れる排気ガス中に一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）又は窒素酸化物（ＮＯ_X）等の有害物質が含まれているため、有害物質が大気中に放出されてしまうことになる。従って、排気ガスの漏れが生じたような場合には、上記連結ボルトの適切な締め付け又はガスケット３５の交換等を迅速に行って排気ガスの漏れを防止することが必要となる。 When exhaust gas leaks in this way, depending on the location where the exhaust gas leaks, carbon monoxide (CO), hydrocarbons (HC), nitrogen oxides (NO _x ), etc. in the exhaust gas flowing therethrough Since harmful substances are contained, harmful substances will be released into the atmosphere. Therefore, when exhaust gas leaks, it is necessary to prevent the exhaust gas from leaking by quickly tightening the connecting bolts or replacing the gasket 35.

そこで、本発明では、排気ガス漏れ検出システムにより上述したような排気流通管同士の連結部等からの排気ガスの漏れを検出するようにしている。以下、本発明の排気ガス漏れ検出システムについて説明する。 Therefore, in the present invention, the exhaust gas leakage detection system detects the leakage of exhaust gas from the connecting portion of the exhaust circulation pipes as described above. Hereinafter, the exhaust gas leak detection system of the present invention will be described.

ところで、バナジウム（Ｖ）は、大気と触れると常温以上で酸化されて酸化物（Ｖ_nＯ_2n-1（ｎ＝１〜８）又はＶ_nＯ_2n+1（ｎ＝３〜６））として存在し、ＣＯが多量に存在する雰囲気中ではＣＯと反応してカルボニル錯体（［Ｖ⁰(ＣＯ)₆］、［Ｖ^-3(ＣＯ)₅］^-3）を形成する物質である。 However, vanadium (V), as the oxide is oxidized at ambient temperature or touch the atmosphere _{_{(V n O 2n-1 (}} n = 1~8) or _{_{V n O 2n + 1 (n}} = 3~6)) It is a substance that reacts with CO to form a carbonyl complex ([V ⁰ (CO) ₆ ], [V ⁻³ (CO) ₅ ] ⁻³ ) in an atmosphere that is present and contains a large amount of CO.

バナジウムの酸化物は、黒色で融点が約１９７０℃であり、その導電率は約４．８９×１０⁶／ｍΩ、その熱伝導率は約３０．７Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。なお、バナジウムの酸化物にはＶ_nＯ_2n-1（ｎ＝１〜８）又はＶ_nＯ_2n+1（ｎ＝３〜６）の他にＶ₂Ｏ₅があり、Ｖ₂Ｏ₅は茶褐色で融点が６９０℃であり、その導電率はほぼ０／ｍΩであるため、上記のバナジウムの他の酸化物（Ｖ_nＯ_2n-1（ｎ＝１〜８）又はＶ_nＯ_2n+1（ｎ＝３〜６））とはその特性（色、融点、導電率及び熱伝導率等）が異なる。しかしながら、Ｖ₂Ｏ₅は生成されても直ぐに分解してＶ_nＯ_2n-1（ｎ＝１〜８）又はＶ_nＯ_2n+1（ｎ＝３〜６）となるため、バナジウムの酸化物の特性は、Ｖ_nＯ_2n-1（ｎ＝１〜８）又はＶ_nＯ_2n+1（ｎ＝３〜６）の特性に等しいと言える。 The oxide of vanadium is black and has a melting point of about 1970 ° C., its conductivity is about 4.89 × 10 ⁶ / mΩ, and its thermal conductivity is about 30.7 W / (m · K). Vanadium oxide includes V ₂ O _{5 in} addition to V _n O _2n-1 (n = 1 to 8) or V _n O _{2n + 1} (n = 3 to 6), and V ₂ O ₅ is Since it is brown and has a melting point of 690 ° C., and its conductivity is approximately 0 / mΩ, other vanadium oxides (V _n O _2n-1 (n = 1-8) or V _n O _{2n + 1} Its characteristics (color, melting point, conductivity, thermal conductivity, etc.) are different from (n = 3-6)). However, even if V ₂ O ₅ is generated, it is immediately decomposed into V _n O _2n-1 (n = 1 to 8) or V _n O _{2n + 1} (n = 3 to 6). characteristics, it can be said to be equal to the characteristic of _{_{V n O 2n-1 (n}} = 1~8) or _{_{V n O 2n + 1 (n}} = 3~6).

一方、バナジウムのカルボニル錯体は、青緑色でその導電率はほぼ零であり、その熱伝導率は上記バナジウムの酸化物に比べてかなり小さい。従って、バナジウムの酸化物とカルボニル錯体とでは、その特性、すなわち色、導電率、熱伝導率等が異なる。 On the other hand, the carbonyl complex of vanadium is blue-green and its conductivity is almost zero, and its thermal conductivity is considerably smaller than that of the vanadium oxide. Therefore, the properties of the vanadium oxide and the carbonyl complex, that is, color, conductivity, thermal conductivity, and the like are different.

上述したように、常温以上でバナジウムが大気に触れている状態ではバナジウムは酸化物として存在し、ＣＯが多量に存在する雰囲気中ではバナジウムはカルボニル錯体として存在する。一方、メイン排気浄化触媒１４で浄化される前には排気流通管を通って流れる排気ガス中にはＣＯが含まれている場合が多い。従って、排気流通管同士の連結部等、排気ガスの漏れが生じ得る部分にバナジウムのコーティングを行うと、排気ガスの漏れが生じていない場合にはバナジウムは酸化物として存在し、排気ガスの漏れが生じているときにはカルボニル錯体として存在することになる。 As described above, vanadium exists as an oxide in a state where the vanadium is in contact with the air at room temperature or higher, and vanadium exists as a carbonyl complex in an atmosphere where a large amount of CO exists. On the other hand, the exhaust gas flowing through the exhaust gas distribution pipe before being purified by the main exhaust purification catalyst 14 often contains CO. Therefore, when vanadium coating is applied to the exhaust gas leakage parts such as the connecting parts of the exhaust flow pipes, vanadium exists as an oxide when no exhaust gas leakage occurs, and the exhaust gas leakage occurs. When this occurs, it exists as a carbonyl complex.

そこで、本実施形態では、図３（ａ）に示したように、ガスケット３５本体の側面３６、すなわちフランジ３１、３２の接触面３３と対面するガスケット３５の表面（図３中のＸ）、及びガスケット３５本体の外周面３７（図３中のＹ）にバナジウムをコーティングすることとしている。 Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 3A, the side surface 36 of the gasket 35 body, that is, the surface of the gasket 35 facing the contact surface 33 of the flanges 31 and 32 (X in FIG. 3), and Vanadium is coated on the outer peripheral surface 37 (Y in FIG. 3) of the gasket 35 main body.

これにより、使用者はまずバナジウムがコーティングされたガスケット３５の色を観察することによって排気ガスの漏れを検知することができる。すなわち、ガスケット３５がフランジ３１、３２間に取付けられた状態であってもガスケット３５の外周面３７は外部から視認することができるようになっていると共に、ガスケット３５本体の外周面３７上にコーティングされたバナジウムはフランジ３１、３２の接触面３３間において排気ガスの漏れが生じていない場合には黒色を呈しており、排気ガスの漏れが生じている場合には青緑色を呈している。換言すると、ガスケット３５本体の外周面３７上にコーティングされたバナジウムは排気ガスの漏れを検出してその色を変える。従って、使用者はガスケット３５の外周面が青緑色となっている場合には排気ガスの漏れが生じていることを認識することができる。 As a result, the user can detect leakage of exhaust gas by first observing the color of the gasket 35 coated with vanadium. That is, even when the gasket 35 is attached between the flanges 31 and 32, the outer peripheral surface 37 of the gasket 35 can be seen from the outside, and the outer peripheral surface 37 of the gasket 35 main body is coated. The vanadium is black when exhaust gas is not leaked between the contact surfaces 33 of the flanges 31 and 32, and is blue-green when exhaust gas is leaked. In other words, the vanadium coated on the outer peripheral surface 37 of the gasket 35 body detects the exhaust gas leak and changes its color. Therefore, the user can recognize that the exhaust gas has leaked when the outer peripheral surface of the gasket 35 is blue-green.

また、本実施形態の排気ガス漏れ検出システムでは、図２に示したように、バナジウムの導電率を計測するための導電率計測装置４０を有する。上述したように、上記排気流通管間の連結部から排気ガスの漏れが生じていない場合にはバナジウムは酸化物として存在するため導電率計測装置４０によって計測されるバナジウムの導電率は高く、逆に上記排気流通管間の連結部から排気ガスの漏れが生じている場合にはバナジウムがカルボニル錯体として存在するため導電率計測装置４０によって計測されるバナジウムの導電率はほぼ０／ｍΩである。 In addition, as shown in FIG. 2, the exhaust gas leak detection system of the present embodiment has a conductivity measuring device 40 for measuring the conductivity of vanadium. As described above, when there is no leakage of exhaust gas from the connecting portion between the exhaust circulation pipes, vanadium exists as an oxide, and therefore the conductivity of vanadium measured by the conductivity measuring device 40 is high, and vice versa. When the exhaust gas leaks from the connecting portion between the exhaust flow pipes, vanadium is present as a carbonyl complex, and therefore the conductivity of vanadium measured by the conductivity measuring device 40 is approximately 0 / mΩ.

具体的には、導電率計測装置４０は、電気抵抗４１を介してガスケット３５本体に接続される電源４２を有し、このガスケット本体３５の側面３６と接触する二つの排気流通管のフランジ３１、３２が接地される。そして、上記電気抵抗４１とガスケット３５との間の電圧が導電率計測装置４０の出力信号としてＥＣＵ２０に入力される。電源は、例えば接地部との間に５Ｖの電圧を印加する。 Specifically, the conductivity measuring device 40 has a power source 42 connected to the gasket 35 body via an electric resistance 41, and the flanges 31 of two exhaust flow pipes that are in contact with the side surface 36 of the gasket body 35, 32 is grounded. The voltage between the electric resistance 41 and the gasket 35 is input to the ECU 20 as an output signal of the conductivity measuring device 40. For example, a voltage of 5 V is applied between the power source and the ground portion.

そして、ガスケット３５本体の側面３６にはバナジウムがコーティングされているため、ガスケット３５本体の側面３６上にコーティングされたバナジウムはフランジ３１、３２とガスケット３５本体との間の可変抵抗として作用する。すなわち、バナジウムが酸化物として存在している場合にはバナジウムの導電率は高く、よってフランジ３１、３２とガスケット本３５体との間の電気抵抗は低い。逆に、バナジウムがカルボニル錯体として存在している場合にはバナジウムの導電率は低く、よってフランジ３１、３２とガスケット３５本体との間の電気抵抗は高い。このようにガスケット３５本体の側面３６上にコーティングされたバナジウムは可変抵抗と作用するため、導電率計測装置４０の電気回路は、図４のように表すことができる。図４に示した可変抵抗４３はガスケット３５本体の側面３６上にコーティングされたバナジウムを表している。 Since the side surface 36 of the gasket 35 body is coated with vanadium, the vanadium coated on the side surface 36 of the gasket 35 body acts as a variable resistance between the flanges 31 and 32 and the gasket 35 body. That is, when vanadium is present as an oxide, the conductivity of vanadium is high, and thus the electrical resistance between the flanges 31 and 32 and the gasket main body 35 is low. Conversely, when vanadium is present as a carbonyl complex, the conductivity of vanadium is low, and thus the electrical resistance between the flanges 31 and 32 and the gasket 35 body is high. Since the vanadium coated on the side surface 36 of the gasket 35 main body in this way acts on the variable resistance, the electric circuit of the conductivity measuring device 40 can be expressed as shown in FIG. The variable resistor 43 shown in FIG. 4 represents vanadium coated on the side surface 36 of the gasket 35 body.

斯かる構成の導電率計測装置４０では、上記排気流通管間の連結部から排気ガスの漏れが生じていない場合には上記可変抵抗の抵抗値はほぼ零であり、よって導電率計測装置４０からＥＣＵ２０に出力される電圧はほぼ０Ｖであり、これによりバナジウムの導電率が高いことがわかる。一方、上記排気流通管間の連結部から排気ガスの漏れが生じている場合には可変抵抗の抵抗値は非常に大きく、よって電気回路からＥＣＵに出力される電圧は０Ｖよりも大きな値（例えば２．５Ｖ）となっており、これによりバナジウムの導電率が低いことがわかる。 In the conductivity measuring device 40 having such a configuration, the resistance value of the variable resistance is substantially zero when no exhaust gas leaks from the connecting portion between the exhaust circulation pipes. The voltage output to the ECU 20 is approximately 0 V, which indicates that the conductivity of vanadium is high. On the other hand, when the exhaust gas leaks from the connecting portion between the exhaust flow pipes, the resistance value of the variable resistor is very large, so that the voltage output from the electric circuit to the ECU is larger than 0V (for example, 2.5V), which indicates that the conductivity of vanadium is low.

このように、本実施形態によれば、排気流通管間の連結部からの排気ガスの漏れの有無に応じてバナジウムの導電率が変わり、このバナジウムの導電率を検出することによって排気流通管間の連結部からの排気ガスの漏れを検出することができる。なお、本実施形態では、内燃機関を搭載した車両の運転席近傍に警告灯（図示せず）が取付けられ、この警告灯はＥＣＵ２０に接続されて上記導電率計測装置４０からバナジウムの導電率が高いことを示す信号がＥＣＵ２０に入力された場合には消灯され、バナジウムの導電率が低いことを示す信号がＥＣＵ２０に入力された場合には点灯するように形成される。これにより、上記車両の運転者はこの警告灯の表示に基づいて排気ガスの漏れを認識することができる。 As described above, according to the present embodiment, the conductivity of vanadium changes depending on whether or not the exhaust gas leaks from the connecting portion between the exhaust flow pipes, and by detecting the conductivity of this vanadium, between the exhaust flow pipes It is possible to detect the leakage of exhaust gas from the connecting portion. In the present embodiment, a warning light (not shown) is attached in the vicinity of the driver's seat of a vehicle equipped with an internal combustion engine, and this warning light is connected to the ECU 20 so that the conductivity of the vanadium is increased from the conductivity measuring device 40. When the signal indicating high is input to the ECU 20, the light is turned off. When the signal indicating low conductivity of vanadium is input to the ECU 20, the light is turned on. Thereby, the driver of the vehicle can recognize the leakage of the exhaust gas based on the display of the warning light.

このように、本実施形態によれば、排気ガスの漏れの有無に応じてバナジウムの導電率が変化することに基づいて排気ガスの漏れが検出される。上述したように、ガスケット３５本体の外周面３７にコーティングされたバナジウムの色の変化に基づいて排気ガスの漏れを確認する手法においては、排気流通管の連結部等は内燃機関が搭載される車両のエンジンルームや車両の底部に位置することが多く、斯かる位置に配置されたガスケット２５の外周面を目視するのは困難な作業であり、車両の操作者が排気ガスの漏れを認識するためには日常的に斯かる困難な作業をしなければならない。これに対して、本実施形態によれば、バナジウムの導電率の変化を電気的に検出し、警告灯を点灯させることによって操作者が排気ガスの漏れを認識することができるため、車両の操作者が排気ガスの漏れを認識するにあたって操作者に特段の困難性は生じない。 Thus, according to the present embodiment, the exhaust gas leak is detected based on the change in the conductivity of vanadium depending on the presence or absence of the exhaust gas leak. As described above, in the method of confirming the exhaust gas leakage based on the change in the color of vanadium coated on the outer peripheral surface 37 of the gasket 35 main body, the connecting portion of the exhaust gas distribution pipe or the like is a vehicle on which the internal combustion engine is mounted. The engine room and the bottom of the vehicle are often located, and it is difficult to visually observe the outer peripheral surface of the gasket 25 disposed at such a position, so that the operator of the vehicle recognizes the leakage of exhaust gas. To do this, it is necessary to carry out such difficult work on a daily basis. On the other hand, according to this embodiment, the operator can recognize the leakage of exhaust gas by electrically detecting the change in the conductivity of vanadium and turning on the warning lamp. The operator does not have any particular difficulty in recognizing the exhaust gas leak.

図５は、本実施形態の排気ガス漏れ検出システムにおける排気ガスの漏れ検出制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。まず、ステップ１０１では、内燃機関の始動後２秒以上経過しているか否かが判定される。これは、始動後２秒以上経過していないと、排気ガスの漏れが生じていないにも関わらず上記導電率計測装置４０からＥＣＵ２０に排気ガスの漏れを表示する信号が送られる場合があるためである。 FIG. 5 is a flowchart showing a control routine of exhaust gas leak detection control in the exhaust gas leak detection system of the present embodiment. First, in step 101, it is determined whether or not 2 seconds or more have elapsed since the start of the internal combustion engine. This is because a signal indicating exhaust gas leakage may be sent from the conductivity measuring device 40 to the ECU 20 if no exhaust gas leakage has occurred after 2 seconds have passed since the start. It is.

すなわち、バナジウムは、その温度が常温（１０℃程度）よりも低いと酸化物とならずに単体で存在する場合がある。この場合、単体のバナジウムは銀灰色であり、その導電率はほぼ０／ｍΩである。この導電率はバナジウムのカルボニル錯体の導電率とほぼ同一であるため、排気ガスの漏れが生じていないにも関わらずＥＣＵ２０には排気ガスの漏れが生じている場合と同様な信号が送られる。一般に、機関排気通路を画成する排気管１３、１４等の各構成要素は機関本体１から排出された排気ガスによって暖められるため機関運転中にその温度が常温になることはないが、機関始動直後のみ常温となっている場合がある。そこで、機関始動後２秒経過してバナジウムが常温以上に昇温されてから排気ガスの漏れの検出を開始することとしたものである。 That is, vanadium may exist as a single substance without becoming an oxide when its temperature is lower than room temperature (about 10 ° C.). In this case, the single vanadium is silver gray and its conductivity is approximately 0 / mΩ. Since this conductivity is almost the same as the conductivity of the vanadium carbonyl complex, a signal similar to that when exhaust gas leaks is sent to the ECU 20 even though no exhaust gas leaks. In general, each component such as the exhaust pipes 13 and 14 that define the engine exhaust passage is warmed by the exhaust gas discharged from the engine body 1 so that the temperature does not reach normal temperature during engine operation. There may be room temperature only immediately after. Accordingly, detection of exhaust gas leakage is started after vanadium is heated to room temperature or more after 2 seconds have elapsed since the engine was started.

そして、ステップ１０１において、機関始動後２秒経過していないと判定された場合には制御ルーチンが終了せしめられる。一方、ステップ１０１において、機関始動後２秒以上経過していると判定された場合にはステップ１０２へと進む。ステップ１０２では、図４の導電率計測装置４０によって計測されたバナジウムの導電率σが基準導電率σａ（例えば、４．８９×１０⁶／ｍΩ）以上である否かが判定される。すなわち、バナジウムが酸化物として存在しているかカルボニル錯体として存在しているかが判定される。具体的には、上記実施形態では導電率計測装置４０からＥＣＵ２０へ出力された電圧Ｖが予め定められた所定電圧Ｖａ以上であるか否かが判定される。電圧Ｖａは、例えばバナジウムの導電率σが４．８９×１０⁶／ｍΩ以上である場合に導電率計測装置４０から出力される電圧がＶａ以上となるように設定された電圧である。ステップ１０２において、導電率σが基準導電率σａ以上であると判定された場合には、すなわちバナジウムが酸化物として存在していると判定された場合には、ステップ１０３へと進む。ステップ１０３では、警告灯が消灯され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、導電率σが基準導電率σａ未満であると判定された場合、すなわちバナジウムがカルボニル錯体として存在していると判定された場合には、ステップ１０４へと進む。ステップ１０４では、警告灯が点灯され制御ルーチンが終了せしめられる。 If it is determined in step 101 that 2 seconds have not elapsed since the engine was started, the control routine is terminated. On the other hand, if it is determined in step 101 that 2 seconds or more have elapsed after the engine is started, the routine proceeds to step 102. In step 102, it is determined whether or not the vanadium conductivity σ measured by the conductivity measuring device 40 of FIG. 4 is equal to or higher than a reference conductivity σa (for example, 4.89 × 10 ⁶ / mΩ). That is, it is determined whether vanadium exists as an oxide or a carbonyl complex. Specifically, in the above embodiment, it is determined whether or not the voltage V output from the conductivity measuring device 40 to the ECU 20 is equal to or higher than a predetermined voltage Va. The voltage Va is, for example, a voltage set so that the voltage output from the conductivity measuring device 40 is equal to or higher than Va when the conductivity σ of vanadium is equal to or higher than 4.89 × 10 ⁶ / mΩ. If it is determined in step 102 that the electrical conductivity σ is equal to or higher than the reference electrical conductivity σa, that is, if it is determined that vanadium is present as an oxide, the process proceeds to step 103. In step 103, the warning light is turned off and the control routine is terminated. On the other hand, if it is determined in step 102 that the conductivity σ is less than the reference conductivity σa, that is, if it is determined that vanadium is present as a carbonyl complex, the process proceeds to step 104. In step 104, the warning light is turned on and the control routine is terminated.

なお、上記実施形態では、図３（ａ）に示したように、ガスケット３５本体の側面３６及び外周面３７にバナジウムをコーティングしているが、図３（ｂ）に示したように、ガスケット３５本体の側面３６のみにバナジウムをコーティングしてもよい。この場合でも上記導電率計測装置４０を用いることにより排気ガスの漏れを検出することができる。或いは、ガスケット３５本体の外周面３７のみにバナジウムをコーティングしてもよい。この場合でも目視により排気ガスの漏れを検出することができる。 In the above embodiment, as shown in FIG. 3A, the side surface 36 and the outer peripheral surface 37 of the gasket 35 main body are coated with vanadium. However, as shown in FIG. Only the side surface 36 of the main body may be coated with vanadium. Even in this case, the exhaust gas leakage can be detected by using the conductivity measuring device 40. Alternatively, vanadium may be coated only on the outer peripheral surface 37 of the gasket 35 body. Even in this case, leakage of exhaust gas can be detected visually.

次に、本発明の第二実施形態について説明する。第二実施形態では、導電率計測装置４０の代わりに、図６に示したようにバナジウムの熱伝導率計測装置５０が用いられる。熱伝導率計測装置５０は、ガスケット３５本体上のバナジウムのコーティング層内に設けられた二つの熱電対５１、５２及びヒータ５３を有し、ヒータ５３により加熱を行ったときに熱電対５１、５２間で生じる温度差に基づいてバナジウムの熱伝導率の検出が行われる。 Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment, a vanadium thermal conductivity measuring device 50 is used instead of the conductivity measuring device 40 as shown in FIG. The thermal conductivity measuring device 50 has two thermocouples 51 and 52 and a heater 53 provided in the vanadium coating layer on the gasket 35 body, and when the heater 53 performs heating, the thermocouples 51 and 52 are provided. The thermal conductivity of vanadium is detected based on the temperature difference that occurs between the two.

上述したように上記排気流通管間の連結部から排気ガスの漏れが生じていない場合にはバナジウムは酸化物として存在するため熱伝導率計測装置５０によって計測されるバナジウムの熱伝導率は高く、逆に排気ガスの漏れが生じている場合にはバナジウムがカルボニル錯体として存在するため熱伝導率計測装置５０によって計測されるバナジウムの熱伝導率は低い。従って、バナジウムの熱伝導率を計測することによって排気ガスの漏れの有無を検出することができる。具体的には、バナジウムの熱伝導率λが基準熱伝導率λａ（例えば、３０．７Ｗ／（ｍ・Ｋ））以上である場合にはバナジウムが酸化物として存在しているため排気ガスの漏れが無いと判定され、バナジウムの熱伝導率λが基準熱伝導率λａよりも低い場合にはバナジウムがカルボニル錯体として存在しているため排気ガスの漏れが生じていると判定される。 As described above, when there is no leakage of exhaust gas from the connecting portion between the exhaust circulation pipes, vanadium is present as an oxide, so the thermal conductivity of vanadium measured by the thermal conductivity measuring device 50 is high, On the contrary, when the exhaust gas leaks, vanadium exists as a carbonyl complex, so that the thermal conductivity of vanadium measured by the thermal conductivity measuring device 50 is low. Therefore, the presence or absence of exhaust gas leakage can be detected by measuring the thermal conductivity of vanadium. Specifically, when the thermal conductivity λ of vanadium is equal to or higher than a reference thermal conductivity λa (for example, 30.7 W / (m · K)), vanadium is present as an oxide, so that exhaust gas leaks. When the thermal conductivity λ of vanadium is lower than the reference thermal conductivity λa, it is determined that exhaust gas leaks because vanadium exists as a carbonyl complex.

このように、本実施形態によれば、排気流通管間の連結部からの排気ガスの漏れの有無に応じてバナジウムの熱伝導率が変わり、このバナジウムの熱伝導率を検出することによって排気流通管間の連結部からの排気ガスの漏れを検出することができる。また、上記第一実施形態と同様に本実施形態でも車両の運転席近傍に警告灯が取付けられ、この警告灯は上記熱伝導率計測装置からバナジウムの熱伝導率が高いことを示す信号がＥＣＵ２０に入力された場合には消灯され、バナジウムの熱伝導率が低いことを示す信号がＥＣＵ２０に入力された場合には点灯するように形成される。 Thus, according to the present embodiment, the thermal conductivity of vanadium changes depending on whether or not the exhaust gas leaks from the connecting portion between the exhaust flow pipes, and the exhaust flow is detected by detecting the thermal conductivity of this vanadium. It is possible to detect leakage of exhaust gas from the connecting portion between the tubes. As in the first embodiment, in this embodiment, a warning light is attached in the vicinity of the driver's seat of the vehicle, and the warning light indicates that the signal indicating that the thermal conductivity of vanadium is high is sent from the thermal conductivity measuring device to the ECU 20. When the signal is input to the ECU 20, the light is turned off, and when a signal indicating that the thermal conductivity of vanadium is low is input to the ECU 20, the light is turned on.

次に、図７を参照して本発明の第三実施形態について説明する。図７（ａ）は、ガスケットを径方向に切断した場合のガスケットの断面図であり、図７（ｂ）はガスケットの一部の平面図である。 Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Fig.7 (a) is sectional drawing of a gasket at the time of cut | disconnecting a gasket to radial direction, FIG.7 (b) is a top view of a part of gasket.

上述したように、ガスケット３５本体の側面３６上又は外周面３７上にバナジウムをコーティングすることによりバナジウムの色、導電率、熱伝導率の変化に基づいて排気ガスの漏れを検出することができるが、バナジウムによって漏れた排気ガスを浄化することができない。そこで、本実施形態では、ガスケット３５本体にバナジウムに加えて光触媒をコーティングすることにより漏れた排気ガスを浄化することとしている。 As described above, by coating vanadium on the side surface 36 or the outer peripheral surface 37 of the gasket 35 body, it is possible to detect leakage of exhaust gas based on changes in the color, conductivity, and thermal conductivity of vanadium. The exhaust gas leaked by vanadium cannot be purified. Therefore, in the present embodiment, the exhaust gas leaked is purified by coating the gasket 35 body with a photocatalyst in addition to vanadium.

光触媒は、主に二酸化チタン（ＴｉＯ₂）から成り、酸素中で光、特に紫外線を受けるとその表面上に活性酸素を生成する。従って、漏れた排気ガスが光触媒上を通過すると排気ガス中の有害物質、例えば炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）等は光触媒上の活性酸素と反応して水（Ｈ₂Ｏ）や二酸化炭素（ＣＯ₂）に酸化される。しかしながら、斯かる光触媒は紫外線等、強い光を当てなければ触媒作用を発揮しないことから、排気流通管にコーティングするには適していない。 The photocatalyst is mainly composed of titanium dioxide (TiO ₂ ), and generates active oxygen on its surface when it receives light, particularly ultraviolet rays, in oxygen. Therefore, when the leaked exhaust gas passes over the photocatalyst, harmful substances in the exhaust gas such as hydrocarbon (HC) and carbon monoxide (CO) react with active oxygen on the photocatalyst to react with water (H ₂ O) and Oxidized to carbon dioxide (CO ₂ ). However, such a photocatalyst does not exhibit its catalytic action unless it is exposed to strong light such as ultraviolet rays, and therefore is not suitable for coating the exhaust gas distribution pipe.

一方、上述した二酸化チタン（ＴｉＯ₂）のみからなる酸素の一部を窒素又は硫黄に置換した光触媒（例えば、ＴｉＯ_xＮ_y，ＴｉＯ_xＳ_y（０≦ｘ≦２，０≦ｙ≦４／３，好ましくはｙ＝２ｘ／３））は、多少不安定ではあるが、上記紫外線等の強い光を当てなくても可視光で上述したような触媒作用を発揮する。そこで、本実施形態では、光触媒として、二酸化チタンの酸素の一部を窒素又は硫黄に置換した光触媒を用いることとしている。 On the other hand, a photocatalyst (for example, TiO _x N _y , TiO _x S _y (0 ≦ x ≦ 2, 0 ≦ y ≦ 4 /) in which a part of oxygen composed only of titanium dioxide (TiO ₂ ) is replaced with nitrogen or sulfur. 3, preferably y = 2x / 3)) is somewhat unstable, but exhibits the above-described catalytic action with visible light without applying strong light such as ultraviolet rays. Therefore, in this embodiment, a photocatalyst obtained by substituting a part of oxygen of titanium dioxide with nitrogen or sulfur is used as the photocatalyst.

図７（ａ）に示したように、ガスケットの本体６０の側面上にバナジウム６１がコーティングされ、さらにその上に光触媒６２がコーティングされる。これにより、バナジウムによって上述したように排気ガスの漏れを検出することができると共に光触媒によって漏れた排気ガスを浄化することができる。 As shown in FIG. 7A, vanadium 61 is coated on the side surface of the main body 60 of the gasket, and the photocatalyst 62 is further coated thereon. As a result, it is possible to detect the exhaust gas leak with vanadium as described above and to purify the exhaust gas leaked with the photocatalyst.

或いは、図７（ｂ）に示したように、ガスケットの本体６０の側面のうち内周側にバナジウム６１をコーティングすると共に外周側に光触媒６２をコーティングするようにしてもよい。これにより、内周側のバナジウム６１により排気ガスの漏れを検出することができると共に外周側の光触媒６２によって漏れた排気ガスを浄化することができる。 Alternatively, as shown in FIG. 7B, vanadium 61 may be coated on the inner peripheral side of the side surface of the main body 60 of the gasket and the photocatalyst 62 may be coated on the outer peripheral side. As a result, the exhaust gas leak can be detected by the inner vanadium 61 and the exhaust gas leaked by the outer photocatalyst 62 can be purified.

なお、上記第三実施形態では、光触媒をガスケットの側面上にコーティングする場合のみについて示しているが、光触媒はガスケットの側面上に限らず、ガスケットの外周面上、ガスケットと対面するフランジの接触面上又は斯かるフランジの外周面上等にコーティングしてもよい。 In the third embodiment, only the case where the photocatalyst is coated on the side surface of the gasket is shown. However, the photocatalyst is not limited to the side surface of the gasket, but on the outer peripheral surface of the gasket, the contact surface of the flange facing the gasket. You may coat on the upper surface or the outer peripheral surface of such a flange.

なお、上記各実施形態では、排気流通管間の連結部において用いられるガスケットについて本発明の排気ガス漏れ検出システムを適用した例を説明している。しかし、これに限らず機関排気通路を画成する構成要素であって排気ガスの漏れが生じ得る部分であれば如何なる部分にも利用可能である。例えば、ガスケットに相当するシールが用いられる箇所（例えば、排気マニホルド１１と空燃比センサ２１との連結部、排気管１６と温度センサ２２との連結部等）や、排気管の溶接部等についても本発明を適用することができる。 In each of the above embodiments, an example in which the exhaust gas leakage detection system of the present invention is applied to a gasket used in a connection portion between exhaust flow pipes has been described. However, the present invention is not limited to this, and any component can be used as long as it is a component that defines the engine exhaust passage and can cause leakage of exhaust gas. For example, a place where a seal corresponding to a gasket is used (for example, a connecting portion between the exhaust manifold 11 and the air-fuel ratio sensor 21, a connecting portion between the exhaust pipe 16 and the temperature sensor 22), a welded portion of the exhaust pipe, and the like. The present invention can be applied.

本発明の排気ガス漏れ検出システムが用いられる内燃機関の全体を示す概略図である。1 is a schematic view showing an entire internal combustion engine in which an exhaust gas leak detection system of the present invention is used. 排気流通管同士の連結部の拡大図である。It is an enlarged view of the connection part of exhaust circulation pipes. バナジウムがコーティングされるガスケットの面を示す図である。It is a figure which shows the surface of the gasket coated with vanadium. 導電率計測装置の電気回路を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the electric circuit of a conductivity measuring apparatus. 排気ガス漏れ検出システムにおける排気ガスの漏れ検出制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control routine of the exhaust gas leak detection control in an exhaust gas leak detection system. 本発明の第二実施形態において用いられる熱伝導率計測装置について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the heat conductivity measuring apparatus used in 2nd embodiment of this invention. 本発明の第三実施形態について説明するための図であり、ガスケットの断面図及び平面図を示している。It is a figure for demonstrating 3rd embodiment of this invention, and has shown sectional drawing and a top view of a gasket.

Explanation of symbols

３１、３２フランジ
３３接触面
３５ガスケット
３６側面
３７外周面
４０導電率計測装置
５０熱伝導率計測装置 31, 32 Flange 33 Contact surface 35 Gasket 36 Side surface 37 Outer peripheral surface 40 Conductivity measuring device 50 Thermal conductivity measuring device

Claims

A characteristic changing substance whose characteristic changes by reacting with at least one of the components to be purified in the exhaust gas, an exhaust flow pipe that defines an engine exhaust passage, a component attached to the exhaust flow pipe, or between them An exhaust gas leak detection system that is disposed in a portion where the exhaust gas leak may occur and detects the exhaust gas leak based on a change in the characteristics of the characteristic change substance.

The exhaust gas leak detection system according to claim 1, further comprising detection means for detecting the conductivity or thermal conductivity of the property changing substance, wherein the characteristic is the conductivity or thermal conductivity of the property changing substance.

The portion where the leakage may occur is a connecting portion between the exhaust flow pipes, and flanges are provided at the ends of the exhaust flow pipes connected to each other, and the characteristic change substance is sandwiched between the flanges of the exhaust flow pipes. The exhaust gas leakage detection system according to claim 1, wherein the exhaust gas leakage detection system is disposed on a surface of the gasket that contacts the connecting surface of at least one flange.

The exhaust according to claim 2 or 3, wherein the characteristic is conductivity, and the detecting means detects the conductivity of the characteristic changing substance by measuring an electrical resistance between two points through the characteristic changing substance. Gas leak detection system.

The characteristic is thermal conductivity, and the detection means is a heating means arranged in the characteristic change substance and two temperature detection means arranged in the characteristic change substance and at different distances from the heating means. The exhaust gas leakage detection system according to claim 2 or 3, wherein when the heating means performs heating, the thermal conductivity is detected based on a temperature difference between the temperatures detected by the temperature detection means. .

The exhaust gas leak detection system according to any one of claims 1 to 5, wherein the property changing substance is vanadium.

The exhaust gas leakage detection system according to any one of claims 1 to 6, wherein a photocatalyst is coated on or in the vicinity of the property changing substance.